一种敏化荧光有机电致发光器件及其应用制造技术

本发明专利技术涉及半导体技术领域，更具体而言，涉及一种敏化荧光有机电致发光(OLED)器件中电子阻挡层材料与发光层材料的组合搭配，所述敏化荧光OLED器件具有改善的器件效率和使用寿命，以及该器件用于全色显示装置的用途。以及该器件用于全色显示装置的用途。

【技术实现步骤摘要】
一种敏化荧光有机电致发光器件及其应用


[0001]本专利技术涉及半导体
，更具体而言，涉及一种敏化荧光有机电致发光(OLED)器件中电子阻挡层材料与发光层材料的组合搭配，所述敏化荧光OLED器件具有改善的器件效率和使用寿命，以及该器件用于全色显示装置的用途。

技术介绍

[0002]有机电致发光(OLED：Organic Light Emitting Diodes)器件技术既可以用来制造新型显示产品，也可以用于制作新型照明产品，有望替代现有的液晶显示和荧光灯照明，应用前景十分广泛。通常，由数个层构成的有机电致发光器件包括阳极、阴极、空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层以及电子注入层。有机电致发光器件作为电流器件，当对其两端电极施加电压时，通过电场作用使来自阳极的空穴与来自阴极的电子在有机发光层中复合形成激子，激子弛豫到基态放出能量即产生有机电致发光。
[0003]对于传统荧光发光，由于受到电子自旋禁阻的限制，理论内量子发光效率仅有25％，器件效率远远不能满足现实应用中的需求。对于磷光发光器件，由于重金属原子的存在，可以打破自旋禁阻的限制，器件理论的内量子效率可以达到100％，但是由于重金属原子的存在，其价格过高，器件寿命也比较短。
[0004]另外，三线态-三线态湮灭的机制被应用在OLED器件中，可以有效的解决价格昂贵和寿命短的问题，但是在这种机制中，需要两个三线态激子才能转化为一个单线态激子，所以理论上内量子效率仅为62.5％，器件效率仍然较低。敏化荧光技术被认为是下一代OLED技术，它不仅仅可以解决材料价格昂贵和器件寿命较短的问题，同时其理论内量子效率可以达到100％，可以大幅的提升器件的效率。但是由于材料体系间的不成熟以及材料间搭配的不合理，器件性能仍然处于较低的器件水平。
[0005]因此，新型功能材料的设计以及这些材料在器件中的合理搭配，对于器件性能的提升以及促进OLED商业化应用具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种具有高的外量子产率和更长的使用寿命的敏化荧光有机电致发光器件。
[0007]该目的通过具有下述组成的敏化荧光有机电致发光器件来实现，
[0008]其中，由下至上依次包括：基板、第一电极、有机功能材料层、第二电极，
[0009]所述有机功能材料层由下至上依次包括：空穴传输区域、发光层和电子传输区域，
[0010]所述空穴传输区域由下至上依次包括：空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层，所述空穴注入层包含空穴传输层材料和P型掺杂剂，优选由空穴传输层材料和P型掺杂剂组成；
[0011]所述发光层包括主体材料和掺杂材料；
[0012]所述主体材料包含第一主体材料和第二主体材料，所述第二主体材料为热活化延
迟荧光材料，所述掺杂材料为荧光发光材料；其特征在于，所述电子阻挡层材料的HOMO能级大于5.6eV且小于所述敏化OLED器件的发光层中主体材料的HOMO能级，优选与所述主体材料的HOMO能级中的最小值比较，电子阻挡层材料的HOMO能级与所述最小值的差值小于0.2eV。
[0013]本专利技术的另一个目的是提供一种包括红、绿、蓝三像素的全色显示装置，其中全色显示装置像素区域包括本专利技术提供的敏化荧光有机电致发光器件；优选地，从基板开始依次包括共同的空穴注入层、共同的空穴传输层，绿光像素发光单元和红色像素发光单元具有不同膜厚的光学调整层，红、绿、蓝三色像素发光单元具有完全相同的电子阻挡层，或者红、蓝像素发光单元具有相同的电子阻挡层，或者绿、蓝像素发光单元具有相同的电子阻挡层。
[0014]本专利技术的有益效果：本专利技术中使用的电子阻挡材料与敏化OLED器件的主体材料的HOMO能级差异较小，可以有效的减小注入势垒差，空穴可以较容易的从空穴传输区域注入到主体材料中，同时电子阻挡材料的三线态能级大于2.5eV，优选2.6-2.8eV，在降低器件电压的同时能够有效地阻挡发光层中激子扩散导致的能量损失，有助于提升器件的效率。
[0015]同时第二主体材料的HOMO能级大于作为掺杂材料的荧光发光材料的HOMO能级，这样可以有效地抑制荧光掺杂材料的载流子直接俘获所导致能量的损失。在这种结构搭配下，能量只能通过第二主体材料传递给荧光发光材料，避免了三线态能量的损失，同时也不会因为三线态激子浓度过高而产生激子淬灭现象，可以进一步的提升器件的效率和器件的稳定性。另外第一主体材料的三线态能级高于第二主体材料的单线态能级，可以有效的防止能量的回传，同时可以拉大第二主体材料与荧光发光材料之间的距离，避免了Dexter能量传递，充分利用了Forster能量传递，器件效率可以得到有效改善。
[0016]另外，所述第一主体材料可以为电子供体材料和电子受体材料混合形成的激基复合物，由于带隙窄的激基复合物作为第一主体和具有热活化延迟荧光特性的第二主体(也称为敏化材料)搭配，可以促进第一主体材料与敏化材料由三线态激子向单线态激子的反系间窜越，增强Foster能量传递，降低三线态激子淬灭，改善器件的滚降，提高器件的效率。
[0017]另外，所述掺杂材料可以是含硼类荧光材料，含硼类荧光材料具有较高的荧光量子效率，材料的荧光量子效率接近100％；另外含硼类荧光材料的发光光谱具有窄半峰宽的特点，且窄半峰的荧光发光材料在OLED器件中具有更高穿透性和能量利用率，能够有效的提升发光器件的色纯度以及器件的效率。
[0018]综上，根据本专利技术的有机电致发光器件的优点在于，改善器件的器件驱动电压、发光效率和使用寿命。
附图说明
[0019]图1示意性地示出了本专利技术的有机电致发光器件的剖视图。
[0020]在图1中，1.基板；2.第一电极；3.空穴注入层；4.空穴传输层；5.电子阻挡层；6.发光层；7.空穴阻挡层；8.电子传输层；9.电子注入层；10、第二电极；A.电子传输区域；B.空穴传输区域。
[0021]图2示出了本专利技术的蓝光发光器件中第二主体材料的荧光发射光谱与掺杂材料的紫外可见吸收光谱。其中UV表示紫外可见吸收光谱，PL表示荧光发射光谱。
[0022]图3示出了本专利技术的绿光发光器件中第二主体材料的荧光发射光谱与掺杂材料的紫外可见吸收光谱。
[0023]图4示出了本专利技术的红光发光器件中第二主体材料的荧光发射光谱与掺杂材料的紫外可见吸收光谱。
[0024]图5示出了本专利技术的H1-1、H1-2单膜以及混合膜的PL光谱。
[0025]图6示出了本专利技术的全彩显示器的一种结构形态示意图(蓝：TTA荧光或者敏化或者磷光发光器件；绿：敏化荧光发光器件；红：磷光发光器件)。
[0026]图7示出了本专利技术的全彩显示器的另一种结构形态示意图(蓝：TTA荧光或者敏化或者磷光发光器件；绿、红：敏化荧光发光器件)。
具体实施方式
[0027]在下文中，详细描述本专利技术的实施例。然而，这些实施例仅为示例性的，本专利技术不限于此且本专利技术由权利要求书的范围定义。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种敏化荧光有机电致发光器件，其由下至上依次包括：基板、第一电极、有机功能材料层、第二电极，所述有机功能材料层由下至上依次包括：空穴传输区域、发光层和电子传输区域，所述空穴传输区域由下至上依次包括：空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层，所述空穴注入层包含空穴传输层材料和P型掺杂剂，优选由空穴传输层材料和P型掺杂剂组成；所述发光层包括主体材料和掺杂材料；所述主体材料包含第一主体材料和第二主体材料，所述第二主体材料为热活化延迟荧光材料，所述掺杂材料为荧光发光材料；其特征在于，所述电子阻挡层材料的HOMO能级大于5.6eV且小于所述敏化OLED器件的发光层中主体材料的HOMO能级，优选与所述主体材料的HOMO能级中的最小值比较，电子阻挡层材料的HOMO能级与所述最小值的差值小于0.2eV。2.根据权利要求1所述的敏化荧光有机电致发光器件，其中所述第一主体材料为单一的有机材料或者为电子供体材料和电子受体材料混合形成的激基复合物；优选地，与所述单一的有机材料、电子供体材料、电子受体材料和热活化延迟荧光材料这四者中的HOMO能级的最小值比较，电子阻挡层材料的HOMO能级更小，并且其差值小于0.2eV。3.根据权利要求1或2所述的敏化荧光有机电致发光器件，其中第一主体为电子供体材料和电子受体材料混合形成的激基复合物，电子受体材料：电子供体材料的质量之比为99:1至1:99，优选70:30至30:70。4.根据权利要求1或2所述的敏化荧光有机电致发光器件，其中第二主体材料的反系间跃迁速率(K
RISC
)高于1
×
105/s，优选高于1
×
106/s。5.根据权利要求1所述的敏化荧光有机电致发光器件，其中所述电子阻挡层材料的三线态能级高于2.5eV，优选2.6eV至2.8eV；优选地，所述第一主体材料中单一的有机材料或者由电子供体材料和电子受体材料混合形成的激基复合物的三线态能级均大于第二主体材料的单线态能级，差值大于0.05eV，优选大于0.1eV，更优选大于0.2eV。6.根据权利要求1所述的一种敏化OLED器件，其中所述掺杂材料为荧光发光材料，其中荧光发光材料可以是传统荧光材料，或者含硼类荧光材料；优选地，其中所述含硼类荧光材料可由通式(1)或通式(2)及他们的多聚体表示：通式(1)和通式(2)中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7分别独立地表示为氢原子、氟原子、C
3-C
10-环烷基、C
3-C
10-杂环烷基、C
6-C
60-芳基或C
5-C
60-杂芳基；其中所述C
3-C
10-环烷基、C
3-C
10-杂环烷基、C
6-C
60-芳基或C
5-C
60-杂芳基任选地被下述取代基取代：氘、氚、卤素、氰基、C
1-C
10-烷基、C
1-C
10-烷氧基、C
6-C
20-芳基或C
5-C
20-杂芳基；并且R1、R2、R3不同时表示为氢原子；优选地，其中所述含硼类荧光材料可由通式(3)或通式(4)及他们的多聚体表示：
所述通式(3)和通式(4)中，R8、R9、R
10
、R
11
、R
12
、R
13
、R
14
、R
15
、R
16
、R
17
、R
18
、R
21
、R
22
、R
23
、R
24
、R
25
、R
26
、R
27
、R
28
、R
29
、R
30
分别独立的为氢、氘、氕、氚、芳基(优选苯基、萘基、蒽基)、杂芳基(优选咔唑基)、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、烷基、烷氧基或芳氧基，所述芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、烷基、烷氧基或芳氧基中的至少一个氢任选地被卤素、芳基、杂芳基或烷基(优选C
1-C6烷基)取代；或者R8～R
18
中的邻接的基团任选地彼此键结并与a环、b环或c环一同形成芳基或杂芳基环；R
23～25
及R
28～30
中的邻接的基团任选地彼此键结并与g环和/或f环一同形成芳基或杂芳基环；其中，所形成的芳基或杂芳基环中的至少一个氢任选地被芳基、杂芳基(优选异喹啉基)、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、烷基(优选C
1-C6烷基)、烷氧基或芳氧基取代；X1、X2、X3、X4、X5、X6分别独立的表示为O、S、Se、N-R或B-R，所述R为C
6-C
12-芳基、C
2-C
15-杂芳基或C
1-C
6-烷基，所述C
6-C
12-芳基或C
2-C
15-杂芳基中的至少一个氢任选地被C
1-C
6-烷基取代；或者所述R任选地通过-O-、-S-、-C(-R
a
)
2-或单键与所述a环、b环或c环键结，所述R
a
为C
1-C
6-烷基；R
19
及R
20
分别独立地为氢、C
1-C
6-烷基或C
6-C
12-芳基，Z1及Z2分别独立地为芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、烷基、环烷基、芳氧基、杂芳氧基、芳硫基或杂芳硫基，上述基团中的至少一个氢任选地被芳基、杂芳基、烷基或烷基取代硅烷基取代，Z1任选地通过-O-、-S-、-C(-R
b
)
2-或单键与所述d环键结，Z2任选地通过-O-、-S-、-C(-R
b
)
2-或单键与所述e环键结，所述-C(-R
b
)
2-的R
b
为氢或C
1-C
6-烷基；优选地，所述含硼类荧光材料可由通式(5)或通式(6)及他们的多聚体表示：
所述通式(5)和通式(6)中，X7、X8、X9表示为O、S、Se、C-R
c
，所述C-R
c
的R
c
为氰基、C
6-C
30-芳基、C
6-C
30
-ꢀ
杂芳基或C
1-C
6-烷基，所述C
6-C
30-芳基或C
6-C
30-杂芳基任选地被以下取代基取代：C
1-C
6-烷基或C
1-C
6-烷氧基，优选取代基为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基或叔丁氧基；R
31
、R
32
、、R
33
、R
34
、R
35
、R
36
、R
37
、R
38
、R
39
、R
40
、、R
41
、R
43
、R
44
、R
45
、R
46
、R
47
、R
48
、、R
49
、R
50
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鑫栋，李崇，曹旭东，张兆超，
申请(专利权)人：江苏三月科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：