发明详述
图1表示根据本发明的串联OLED 100。该串联OLED有阳极110和阴极170,它们中的至少一个是透明的。位于阳极和阴极之间的是N个EL单元和N-1中间连接器(图中,它们中的每个都表示为″中间连接器″),其中N是大于1的整数。堆叠和串联的EL单元被记为120.1到120.N,其中120.1是第一个EL单元(邻接阳极),120.2是第二个EL单元,120.N-1是第(N-1)个EL单元,120.N是第N个EL单元(靠近阴极)。位于EL单元之间的中间连接器被记为130.1到130.(N-1),其中130.1是第一个中间连接器,位于EL单元120.1和120.2之间;130.2是第二个中间连接器,连接EL单元120.2和另一EL单元(图中未画出);130.(N-1)是最后的中间连接器,位于EL单元120.(N-1)和120.N之间。串联OLED 100通过电导体190外连接电压/电源180。
串联OLED 100通过在一对接触电极,阳极110和阴极170之间施加由电压/电源180产生的电势来运行。在(V×N)的正向偏压下,该外部施加的电势分布在N个EL单元和N-1个中间连接器中。当电子(带负电荷的载流子)被从阴极注入第N个EL单元中时,通过串联OLED的电势(V×N)能够使它们具有eV×N的势能(相对于阳极的电势)。在该第N个EL单元中,那些电子传输到LEL的LUMO上,然后在LEL的HOMO上与空穴(带正电荷的载流子)辐射性复合。在复合过程中,电子从LUMO落到LEL的HOMO上,并通过产生光子而失去一部分势能。在第1次辐射性复合后,电子继续从LEL的HOMO传输到HTL的HOMO上,然后注入第(N-1)个中间连接器中。当电子从第(N-1)个中间连接器注入第(N-1)个EL单元中时,它们保持着约eV×(N-1)的势能。该″注入-传输-复合-传输″过程发生在每个EL单元中,然后电子最后注入阳极中。在从阴极到阳极经由N个EL单元和(N-1)个中间连接器的能量级联式″旅行″过程中,电子可以N次辐射性复合以产生光子。换句话说,每个从阴极注入的电子都有机会产生N个光子。
图2中表示串联OLED 200。该串联OLED具有阳极110和阴极170,它们中的至少一个是透明的。位于阳极和阴极之间的是三个EL单元(EL单元120.1、120.2和120.3)和两个中间连接器(第一个中间连接器130.1和第二个中间连接器130.2)。串联OLED 200通过电导体190外连接电压/电源180。对图1简化,串联OLED 200是串联OLED。
串联OLED100和200中的每个EL单元都能够支持空穴注入、空穴传输、电子注入、电子传输和电子空穴复合,以产生光。每个EL单元可以包含多个层。这些层可以包括空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、发光层(LEL)、电子传输层(ETL)、电子注入层(EIL)、空穴阻挡层(HBL)、电子阻挡层(EBL)、激子阻挡层(XBL)和本领域已知的其它层。不同的层可以提供多种功能(例如,ETL还可以用作HBL),并且可以存在具有相似功能的多层(例如,可以存在几个LEL、ETL)。存在多种本领域已知的有机EL多层结构,可以用作本发明的EL单元。一些非限定性实例包括,HTL/LEL(s)/ETL,HTL/LEL(s)/EIL,HIL/HTL/LEL(s)/ETL,HIL/HTL/LEL(s)/ETL/EIL,HIL/HTL/EBL 或XBL/LEL(s)/ETL/EIL,HIL/HTL/LEL(s)/HBL/ETL/EIL。串联OLED中的每个EL单元可以具有与其它EL单元相同或不同的层结构。优选,EL单元的层结构是HTL/LEL(s)/ETL,其中,邻接阳极的EL单元在阳极和HTL之间具有HIL,并且其中,邻接阴极的EL单元在阴极和ETL之间具有EIL。考虑到在串联OLED100或200中特定的EL单元范围内LEL的数目,每个EL单元中的LEL数目通常可以从1到3进行变化。此外,串联OLED中的每个EL单元都可以放出相同或不同的颜色。
图3表示本发明的EL单元结构的一种实施方案。EL单元320包括HTL 322、LEL 323和ETL 324。
EL单元320中的HTL322含有至少一种空穴传输材料例如芳族叔胺,其中所述芳族叔胺是指含有至少一个仅键合到碳原子上的三价氮原子的化合物,其中的至少一个是芳族环的一元,在一种形式中,所述芳族叔胺可以是芳胺,例如单芳胺,二芳胺,三芳胺,或者多芳胺。示例性的单体三芳胺由Klupfel等人在美国专利3,180,730中描述。其它合适的被一个或多个乙烯基基团取代和/或含有至少一个含活性氢的基团的三芳胺由Brantley等人在美国专利3,567,450和3,658,520中公开。
更优选类型的芳族叔胺是包括至少两个芳族叔胺部分的那些,如由VanSlyke等人在美国专利4,720,432和5,061,569中所述。HTL可以由单种芳族叔胺化合物或它们的混合物形成。以下举例可用的芳族叔胺:
1,1-双(4-二-p-甲苯基氨基苯基)环己烷;
1,1-双(4-二-p-甲苯基氨基苯基)-4-苯基环己烷;
N,N,N′,N′-四苯基-4,4-二氨基-1,1′:4′,1″:4″,1-四联苯;
双(4-二甲基氨基-2-甲基苯基)苯基甲烷;
1,4-双[2-[4-[N,N-二(p-甲苯基(toly))氨基]苯基]乙烯基]苯(BDTAPVB);
N,N,N′,N′-四-p-甲苯基-4,4′-二氨基联苯;
N,N,N′,N′-四苯基-4,4′-二氨基联苯;
N,N,N′,N′-四-1-萘基-4,4′-二氨基联苯;
N,N,N′,N′-四-2-萘基-4,4′-二氨基联苯;
N-苯基咔唑;
4,4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(NPB);
4,4′-双[N-(1-萘基)-N-(2-萘基)氨基]联苯(TNB);
4,4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]p-三联苯;
4,4′-双[N-(2-萘基)-N-苯基氨基]联苯;
4,4′-双[N-(3-苊基)-N-苯基氨基]联苯;
1,5-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]萘;
4,4′-双[N-(9-蒽基)-N-苯基氨基]联苯;
4,4′-双[N-(1-蒽基)-N-苯基氨基]-p-三联苯;
4,4′-双[N-(2-菲基)-N-苯基氨基]联苯;
4,4′-双[N-(8-荧蒽基)-N-苯基氨基]联苯;
4,4′-双[N-(2-芘基)-N-苯基氨基]联苯;
4,4′-双[N-(2-并四苯基)-N-苯基氨基]联苯;
4,4′-双[N-(2-苝基)-N-苯基氨基]联苯;
4,4′-双[N-(1-晕苯(蒄)基)-N-苯基氨基]联苯;
2,6-双(二-p-甲苯基氨基)萘;
2,6-双[二-(1-萘基)氨基]萘;
2,6-双[N-(1-萘基)-N-(2-萘基)氨基]萘;
N,N,N′,N′-四(2-萘基)-4,4″-二氨基-p-三联苯;
4,4′-双{N-苯基-N-[4-(1-萘基)-苯基]氨基}联苯;
2,6-双[N,N-二(2-萘基)氨基]芴;
4,4′,4″-三[(3-甲基苯基)苯基氨基]三苯胺(MTDATA);和
4,4′-双[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]联苯(TPD)。
其它类型可用的空穴传输材料包括多环芳族化合物,如EP 1009041中所述。可以使用具有两个以上氨基的三芳族胺,包括低聚材料。此外,可以使用聚合物的空穴传输材料,例如聚(N-乙烯基咔唑)(PVK),聚噻吩,聚吡咯,聚苯胺,和共聚物,例如聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸盐),也称为PEDOT/PSS。
LEL 323包括发荧光或磷光的材料,其中,由于在该区域的电子-空穴对复合,产生电致发光。所述发光层可以包括单种材料,但更常见的含有掺杂有客体发光材料的主体材料或者其中主要由发光材料发光并且可以是任何颜色的材料。该客体发光材料常常被称为发光掺杂剂。发光层中的主体材料可以是如下定义的电子传输材料,如上定义的空穴传输材料,或者支持空穴电子复合的其它材料或材料的组合。所述发光材料通常选自高荧光染料和磷光化合物,例如过渡金属络合物,如WO 98/55561、WO 00/18851、WO 00/57676和WO 00/70655中所述。发光材料通常以主体材料的0.01~10重量%掺入。
所述主体和发光材料可以是非聚合物的小分子或者聚合物材料,包括聚芴和聚乙烯基亚芳基,例如,聚(p-亚苯基亚乙烯基),PPV。在聚合物情况下,小分子发光材料可以分子级分散在聚合物主体中,或者所述发光材料可以通过共聚次要成分而加入主体聚合物中。
选择发光材料的重要关系是比较能带隙势能,其被定义为分子的最高占据分子轨道和最低未占据分子轨道之间的能量差。对于从主体到发光材料的有效能量传递,必要条件是掺杂剂的能带隙小于主体材料的能带隙。对于磷光发射体(包括从三重激发态发光的材料,即,所谓的″三重发射体″),还重要的是,主体的主体三重能级足够高,能够使能量从主体传递到发光材料。
已知可以使用的主体和发光材料包括但不限于在美国专利4,768,292,5,141,671,5,150,006,5,151,629,5,405,709,5,484,922,5,593,788,5,645,948,5,683,823,5,755,999,5,928,802,5,935,720,5,935,721,6,020,078,6,475,648,6,534,199,6,661,023,美国专利申请公开2002/0127427A1,2003/0198829A1,2003/0203234A1,2003/0224202A1和2004/0001969A1中公开的那些。
8-羟基喹啉(喔星)的金属络合物和相似的衍生物构成一类能够支持电致发光的有用的主体化合物。以下举例有用的螯合类喔星(oxinoid)化合物:
CO-1:三喔星(trisoxine)铝[别名,三(8-羟基喹啉)铝(III)];
CO-2:二喔星镁[别名,双(8-羟基喹啉)镁(II)];
CO-3:双[苯并{f}-8-羟基喹啉]锌(II);
CO-4:双(2-甲基-8-羟基喹啉)铝(III)-μ-氧代-双(2-甲基-8-羟基喹啉)铝(III);
CO-5:三喔星铟[别名,三(8-羟基喹啉)铟];
CO-6:三(5-甲基喔星)铝[别名,三(5-甲基-8-羟基喹啉)铝(III)];
CO-7:喔星锂[别名,(8-羟基喹啉)锂(I)];
CO-8:喔星镓[别名,三(8-羟基喹啉)镓(III)];和
CO-9:喔星锆[别名,四(8-羟基喹啉)锆(IV)]。
另一类型可用的主体材料包括蒽的衍生物,例如在美国专利5,935,721,5,972,247,6,465,115,6,534,199,6,713,192,美国专利申请公开2002/0048687A1,2003/0072966A1和WO 2004/018587A1中公开的那些。一些实例包括衍生物9,10-二萘基蒽衍生物和9-萘基-10-苯基蒽。其它可用的主体材料类型包括联苯乙烯基亚芳基衍生物,如美国专利5,121,029中所述,和吲哚衍生物,例如,2,2′,2″-(1,3,5-亚苯基)三[1-苯基-1H-苯并咪唑]。
理想的主体材料能够形成连续膜。发光层可以含有一种以上的主体材料,目的是改善器件的膜形态、电学性能、发光效率和寿命。电子传输和空穴传输材料的混合物已知是有用的主体。此外,以上列举的主体材料与空穴传输或电子传输材料的混合物可以制成合适的主体。
有用的荧光掺杂剂包括但不限于以下的衍生物:蒽,并四苯,呫吨,苝,红荧烯,香豆素,罗丹明,和喹吖啶酮,二氰基亚甲基吡喃化合物,噻喃化合物,聚甲炔化合物,吡喃和噻喃化合物,芴衍生物,periflanthene衍生物,茚并苝衍生物,双(嗪基)胺硼化合物,双(嗪基)甲烷硼化合物,联苯乙烯苯和联苯乙烯基联苯的衍生物,和carbostyryl化合物。联苯乙烯基苯的衍生物,尤其有用的是被二芳基氨基取代的那些,非正式地已知为联苯乙烯基胺类。
用于磷光发射体的合适的主体材料(包括从三重激发态发光的材料,即,所谓的″三重发射体″)应该这样选择,使得三重激子可以有效地从主体材料转移到磷光材料上。为了使该转移发生,高度期望的条件是,磷光材料的激发态能量低于主体的最低三重态和基态之间的能量差。不过,主体的能带隙不应选择这么大,以至于致使OLED的驱动电压不可接受地增加。合适的主体材料在WO 00/70655 A2,WO01/39234A2,WO 01/93642A1,WO 02/074015A2,WO 02/15645A1,和美国专利申请公开2002/0117662A1中有述。合适的主体包括某些芳基胺类,***类,吲哚类和咔唑化合物。理想的主体实例是4,4′-N,N′-二咔唑-联苯(CBP),2,2′-二甲基-4,4′-N,N′-二咔唑-联苯,m-(N,N′-二咔唑)苯和聚(N-乙烯基咔唑),包括它们的衍生物。
可用于本发明发光层中的磷光材料的实例包括但不限于在WO00/57676A1,WO 00/70655A1,WO 01/41512A1,WO 02/15645A1,WO 01/93642A1,WO 01/39234A2,WO 02/074015A2,WO 02/071813A1,美国专利6,458,475,6,573,651,6,451,455,6,413,656,6,515,298,6,451,415,6,097,147,美国专利申请公开2003/0017361A1,2002/0197511A1,2003/0072964A1,2003/0068528A1,2003/0124381A1,2003/0059646A1,2003/0054198A1,2002/0100906A1,2003/0068526A1,2003/0068535A1,2003/0141809A1,2003/0040627A1,2002/0121638A1,EP 1239526A2,EP 1238981A2,EP 1244155A2,JP 2003073387A,JP 2003073388A,JP 2003059667A和JP2003073665A中描述的那些。有用的磷光掺杂剂包括但不限于过渡金属络合物,例如铱和铂络合物。
在有些情况下,一种或多种LEL在EL单元内可用于发宽带光,例如白光。可以将多种掺杂剂加入一层或多层中,以产生发白光的OLED,例如,通过结合发蓝光和发黄光的材料,发青色光和发红光的材料,或者发红光,发绿光和发蓝光的材料。发白光的器件例如在EP 1187235,EP 1182244,美国专利5,683,823,5,503,910,5,405,709,5,283,182,6,627,333,6,696,177,6,720,092,美国专利申请公开2002/0186214A1,2002/0025419A1,and 2004/0009367A1中有述。在这些体系的一些中,用于一种发光层的主体是空穴传输材料。
EL单元320中的ETL 324可以含有一种或多种金属螯合的类喔星化合物,包括一般也称为8-羟基喹啉(quinulinol)或8-羟基喹啉的喔星本身的螯合物。这些化合物帮助注入和传输电子,表现出高水平的性能,并易于沉积以形成薄膜。示例性的类喔星化合物以上从CO-1到CO-9有所列举。(所述类喔星化合物可以用作LEL 323中的主体材料和ETL 324中的电子传输材料)。
其它电子传输材料包括多种丁二烯衍生物,如美国专利4,356,429中所述,和多种杂环的光学增亮剂,如美国专利4,539,507中所述。吲哚类,二唑类,***类,嘧啶噻二唑类,三嗪类,菲咯啉衍生物,一些噻咯(silole)衍生物也是有用的电子传输材料。
EL单元320中的各层都可以由小分子OLED材料,或聚合物LED材料或者它们的组合形成。一些EL单元可以是聚合物的,并且其它单元可以是小分子(或者非聚合物的),包括荧光材料和磷光材料。串联OLED各EL单元中相应的层可以用与其它相应层的材料相同或不同的材料形成,并且可以具有相同或不同的层厚度。
为了使串联OLED有效地发挥功能,中间连接器应该使载流子有效注入邻接的EL单元中。还优选构成中间连接器的层的光学透明度应该尽可能高,从而允许在EL单元中产生的辐射可以从器件发出。
如图4A所示,本发明的中间连接器430具有至少两个层,包括n-掺杂的有机层431和电子接收层433。电子接收层433比n-型掺杂的有机层431更靠近阴极。这两个层可以接触,或者它们可以通过界面层432而分开,如图4B所示。中间连接器430也可以具有位于电子接收层433之上的p-型掺杂的有机层435,如图4C所示。P-型掺杂的有机层435比电子接收层433更靠近阴极。优选p-型掺杂的有机层435与电子接收层433接触。中间连接器430可以具有界面层432和p-型掺杂的有机层435,如图4D所示。
n-型掺杂的有机层含有至少一种电子传输材料作为主体材料和至少一种n-型掺杂剂。术语″n-型掺杂的有机层″是指该层在掺杂后具有半导体性质,并且电流通过该层主要由电子运载。该主体材料能够支持电子注入和电子传输。先前定义用于ETL的电子传输材料代表可用于n-型掺杂的有机层的主体材料类别。优选的材料是金属螯合的类喔星化合物,包括喔星(一般也称为8-羟基喹啉(quinolinol)或8-羟基喹啉)本身的螯合物,例如三(8-羟基喹啉)铝(Alq)。其它材料包括多种丁二烯衍生物,如由Tang在美国专利4,356,429中所公开的,多种杂环的光学光亮剂,如由VanSlyke等人在美国专利4,539,507中所公开的,三嗪类,羟基喹啉衍生物,吲哚衍生物,和菲咯啉衍生物。Silole衍生物,例如2,5-双(2′,2″-bipridin-6-基)-1,1-二甲基-3,4-联苯sila环戊二烯也是有用的主体有机材料。有些情况下,可组合使用两种或更多种主体,从而获得适当的电荷注入和稳定性。在n-型有机掺杂层中可用的主体材料更具体的实例包括Alq,4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(Bphen),2,9-二甲基-4,7-联苯基-1,10-菲咯啉(BCP)或2,2′-[1,1′-联苯基]-4,4′-二基-双[4,6-(p-甲苯基)-1,3,5-三嗪](TRAZ),或者它们的组合。
n-型掺杂的有机层中的n-型掺杂剂包括碱金属,碱金属化合物,碱土金属,或碱土金属化合物,或者它们的组合。术语″金属化合物″包括金属有机络合物,金属有机盐,和无机盐,氧化物和卤化物。在含有金属的n-型掺杂剂类型中,Li,Na,K,Rb,Cs,Mg,Ca,Sr,Ba,La,Ce,Sm,Eu,Tb,Dy或Yb,和它们的化合物是特别有用的。用作n-型掺杂的有机层中的n-型掺杂剂的材料还包括具有强给电子性质的有机还原剂。″强给电子性质″是指该有机掺杂剂应该能够给予主体至少一些电子电荷,从而与主体形成电荷-转移体络合物。有机分子的非限定性实例包括双(亚乙二硫代)-四硫杂富瓦烯(BEDT-TTF),四硫杂富瓦烯(TTF),和它们的衍生物。在聚合物主体情况下,掺杂剂可以是任何上述材料或者分子级分散或与主体共聚的材料作为次要成分。优选,n-型掺杂的有机层中的n-型掺杂剂包括Li,Na,K,Rb,Cs,Mg,Ca,Sr,Ba,La,Ce,Nd,Sm,Eu,Tb,Dy,或Yb,或者它们的组合。n-型掺杂的浓度优选为0.01-20体积%。n-型掺杂的有机层的厚度通常小于200nm,优选小于100nm。
中间连接器的电子接收层433包括一种或多种有机材料,分别具有电子接收性质和相对饱和甘汞电极(SCE)大于-0.5V的还原电势,其中所述一种或多种有机材料占中间连接器的50体积%以上。优选,电子接收层433包括一种或多种相对SCE的还原电势大于-0.1V的有机材料。更优选,电子接收层433包括具有电子接收性质并且相对SCE的还原电势大于-0.1V的单种有机材料。″电子接收性质″是指能够或倾向于从邻接的其它类型的材料接受至少一些电子电荷的有机材料。
术语″还原电势″,以伏特表示,是指物质对电子的亲合性,正数越高,亲合性越大。在标准条件下,水合氢离子还原成氢气则还原电势为0.00V。物质的还原电势可以通过循环伏安法(CV)简便地获得,其相对SCE进行测量。测量物质的还原电势可以如下进行:使用CHI660型电化学分析仪(CH Instruments,Inc.,Austin,TX)进行该电化学测量。CV和Osteryoung方波伏安法(SWV)可以用于表征物质的氧化还原性质。玻璃化炭黑(GC)盘状电极(A=0.071cm2)用作工作电极。该GC电极用0.05μm矾土浆液抛光,然后在去离子水中超声波清洗两次,并且在水清洗之间用丙酮冲洗。最后清洗电极,并在使用前通过电化学处理进行活化。使用铂线作为反电极,并使用SCE作为准参考电极,从而完成标准的3电极电化学电池。乙腈和甲苯的混合物(1∶1MeCN/甲苯)或二氯甲烷(MeCl2)可以用作有机溶剂体系。所有使用的溶剂是极低的水含量(<10ppm水)。支持电解液,四丁铵四氟硼酸盐(TBAF)在异丙醇中重结晶两次,并在真空下干燥三天。二茂铁(Fc)可以用作内标物(E还原 Fc=0.50V,相对SCE,在1∶1MeCN/甲苯中,E还原 Fc=0.55V,相对SCE,在MeCl2中,0.1M TBAF)。用高纯氮气净化该测试溶液约15分钟,以除去氧气,并且在实验过程中氮气层保持在溶液的顶部。所有测量都在25±1℃的环境温度下进行。如果关注的化合物的溶解性不够,则本领域技术人员可以选择和使用其它溶剂。或者,如果识别出合适的溶剂体系,则电子接收材料可以被沉积在电极上,并且可以测量该修饰电极的还原电势。
所述电子接收层,包括一种或多种相对SCE的还原电势大于-0.5V并且占该电子接收层50体积%以上的有机材料,在串联OLED中可以有有效的载流子注入和有效的光学透明度。适合用于电子接收层中的有机材料不仅包括至少含有碳和氢的简单化合物,而且还包括金属络合物,例如过渡金属络合物,含有有机配体和金属有机化合物,只要它们相对SCE的还原电势比-0.5V更正。用于电子接收层的有机材料可以包括小分子(能够通过汽相沉积进行沉积),聚合物,枝状聚合物(dendrimer),或者组合。还重要的是,至少一部分电子接收层没有明显地与邻接的层混合。这可以通过选择分子量足够高的材料以防止这种扩散而实现。优选,电子接收材料的分子量大于350。为了保持所述层适当的电子接收性质,希望一种或多种有机材料占电子接收层的90体积%以上。为了便于制造,可以使用单种化合物用于电子接收层。
可以用于形成电子注入层的、相对SCE的还原电势大于-0.5V的一些有机材料的实例包括但不限于六氮杂三苯和四氰基喹啉(quino)二甲烷的衍生物。
用于电子接收层中的有机材料可以是式I的化学化合物:
式I
其中R1-R6代表氢或者独立地选自卤素、腈(-CN)、硝基(-NO2)、磺酰基(-SO2R)、亚砜(-SOR)、三氟甲基(-CF3)、酯(-CO-OR)、酰胺(-CO-NHR或-CO-NRR′)、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基和取代或未取代的烷基的取代基,其中R和R′包括取代或未取代的烷基或芳基;或者其中R1和R2,R3和R4,或R5和R6,结合形成环结构,包括芳族环,杂芳族环,或非芳族环,并且各环被取代或未被取代。
包含在该定义范围内的材料包括小分子、枝状聚合物和聚合物。当聚合物时,例如,六氮杂三苯单元可以是附着在聚合物骨架上的侧基,或者可以是聚合物骨架的部分。所述化合物的制备已由Czarnik等人在美国专利4,780,536中公开。
具体而言,用于电子接收层中的有机材料可以是式Ia的化学化合物:
式Ia
或者可以是式Ib的化学化合物:
式Ib
或者可以是式Ic的化学化合物:
式Ic
或者可以是式Id的化学化合物:
式Id
或者可以是式Ie的化学化合物:
式Ie
用于电子接收层中的有机材料也可以是式II的化学化合物:
式II
其中R1-R4代表氢或者独立地选自腈(-CN)、硝基(-NO2)、磺酰基(-SO2R)、亚砜(-SOR)、三氟甲基(-CF3)、酯(-CO-OR)、酰胺(-CO-NHR或-CO-NRR′)、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基和取代或未取代的烷基的取代基,其中R和R′包括取代或未取代的烷基或芳基;或者其中R1和R2,或R3和R4,结合形成环结构,包括芳族环,杂芳族环,或非芳族环,并且各环被取代或未被取代。
包含在该定义范围内的材料包括小分子、枝状聚合物和聚合物。当聚合物时,例如,四氰基醌单元可以是附着在聚合物骨架上的侧基,或者可以是聚合物骨架的部分。所述化合物的制备已由Acker等人在美国专利3,115,506中公开。
具体而言,用于电子接收层中的有机材料可以是式IIa的化学化合物:
式IIa
或者可以是式IIb的化学化合物:
式IIb
电子接收层可用的厚度通常为3~100nm。
术语″p-型掺杂的有机层″是指该有机层在掺杂后有半导体性质,并且电流通过该层基本上由空穴载运。当用于本发明中时,任选p-型掺杂的有机层435含有至少一种有机主体材料和一种p-型掺杂剂,其中所述有机主体材料能够支持空穴传输。用于常规OLED器件的空穴传输材料代表可用于p-型掺杂的有机层的主体材料类别。优选的材料包括含有至少一个仅键合到碳原子上的三价氮原子的芳族叔胺,所述碳原子中的至少一个是芳族环的一元,在一种形式中,所述芳族叔胺可以是芳胺,例如单芳胺,二芳胺,三芳胺,或者多聚芳胺。被一个或多个乙烯基取代的和/或含有至少一个含活性氢的基团的其它合适的三芳胺由Brantley等人在美国专利3,567,450和3,658,520中公开。更优选的芳族叔胺类型是包含至少两个芳族叔胺部分的那些,如由VanSlyke等人在美国专利4,720,432和5,061,569中所述。非限定性实例包括N,N′-二(萘-1-基)-N,N′-联苯基-联苯胺(NPB)和N,N′-联苯基-N,N′-双(3-甲基苯基)-1,1-联苯基-4,4′-二胺(TPD),和N,N,N′,N′-四萘基-联苯胺(TNB)。另一优选的芳族胺类型是二氢吩嗪化合物,如KevinP.Klubek等人2003年3月18日提交的一般转让的美国专利申请序列号10/390,973中所述,题目为″级联的有机电致发光器件″,其公开内容通过引用并入本文。上述材料的组合也可用于形成p-型掺杂的有机层。更优选,p-型掺杂的有机层435中的有机主体材料包括NPB,TPD,TNB,4,4′,4″-三(N-3-甲基苯基-N-苯基-氨基)-三苯基胺(m-MTDATA),4,4′,4″-三(N,N-联苯基-氨基)-三苯基胺(TDATA),或二氢吩嗪化合物,或者它们的组合。
p-型掺杂的有机层435中的p-型掺杂剂包括具有强拉电子性质的氧化剂。″强拉(吸)电子性质″是指,该有机掺杂剂应该能够从主体接受一些电子电荷,以与主体材料形成电荷-转移体络合物。一些非限定性实例包括有机化合物例如2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基喹啉二甲烷(F4-TCNQ)和7,7,8,8-四氰基喹啉(quino)二甲烷(TCNQ)的其它衍生物,和无机氧化剂例如碘,FeCl3,FeF3,SbCl5,一些其它金属氯化物,和一些其它金属氟化物。p-型掺杂剂的组合也用于形成p-型掺杂的有机层435。p-型掺杂的浓度优选为0.01-20体积%。p-型掺杂的有机层的厚度通常小于150nm,优选为约1~100nm。
用于中间连接器中的主体材料可以含有小分子材料或聚合物材料,或者它们的组合。在有些情况下,相同的主体材料可以用于n-型和p-型掺杂的有机层,只要其表现出如上所述的空穴和电子传输性质。可作为主体用于n-型或p-型掺杂的有机层的材料实例包括但不限于多种蒽衍生物,如美国专利5,972,247中所述,某些咔唑衍生物例如4,4-双(9-二咔唑基)-联苯(CBP),和联苯乙烯基亚芳基衍生物例如4,4′-双(2,2′-联苯乙烯基)-1,1′-联苯,如美国专利5,121,029中所述。
p-型掺杂的有机层通过HTL材料的沉积而易于在电子接收层和HTL的界面形成。在本发明中,所选择的用于电子接收层和HTL的材料使得仅有少量混合发生。也就是说,重要的是至少一些电子接收层没有与HTL材料混合。
当用于本发明中时,在中间连接器430中任选的界面层432主要用于阻止n-型掺杂的有机层和电子接收层的材料之间可能的相互扩散。界面层可以是金属化合物或金属。在使用时,所述层应该尽可能薄,从而有效但减少光学损失。
界面层432可以含有选自以下金属的化学计量氧化物或非化学计量氧化物的金属化合物:钛,锆,铪,铌,钽,钼,钨,锰,铁,钌,铑,铱,镍,钯,铂,铜,锌,硅,或锗,或者它们的组合。界面层432可以含有选自以下金属的化学计量硫化物或非化学计量硫化物的金属化合物:钛,锆,铪,铌,钽,钼,钨,锰,铁,钌,铑,铱,镍,钯,铂,铜,硅,或锗,或者它们的组合。界面层432可以含有选自以下金属的化学计量硒化物或非化学计量硒化物的金属化合物:钛,锆,铪,铌,钽,钼,钨,锰,铁,钌,铑,铱,镍,钯,铂,铜,硅,或锗,或者它们的组合。界面层432可以含有选自以下金属的化学计量碲化物或非化学计量碲化物的金属化合物:钛,锆,铪,铌,钽,钼,钨,锰,铁,钌,铑,铱,镍,钯,铂,铜,硅,或锗,或者它们的组合。界面层432可以含有选自以下金属的化学计量氮化物或非化学计量氮化物的金属化合物:钛,锆,铪,铌,钽,钼,钨,锰,铁,钌,铑,铟,镍,钯,铂,铜,锌,镓,硅,或锗,或者它们的组合。界面层432可以含有选自以下金属的化学计量碳化物或非化学计量碳化物的金属化合物:钛,锆,铪,铌,钽,钼,钨,锰,铁,钌,铑,铱,镍,钯,铂,铜,锌,铝,硅,或锗,或者它们的组合。用于界面层432的特别有用的金属化合物可以选自MoO3,NiMoO4,CuMoO4,WO3,ZnTe,Al4C3,AlF3,B2S3,CuS,GaP,InP,或SnTe。优选所述金属化合物选自MoO3,NiMoO4,CuMoO4,或WO3。
当使用金属化合物时,中间连接器中界面层432的厚度为0.5nm~20nm。
或者,界面层432可以含有高功函的金属层。用于形成该层的高功函金属的功函不小于4.0eV,并且包括Ti,Zr,Ti,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Re,Fe,Ru,Os,Co,Rh,Ir,Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Au,Zn,Al,In,或Sn,或者它们的组合。优选,所述高功函的金属层包括Ag,Al,Cu,Au,Zn,In,或Sn,或者它们的组合。更优选,所述高功函金属包括Ag或Al。
当使用高功函金属时,中间连接器中界面层432的厚度为0.1nm~5nm。
EL单元的HTL的HOMO上的电子易于注入其邻接的电子接收层的LUMO上,然后注入邻接电子接收层的n-型掺杂的有机层的LUMO上。n-型掺杂的有机层将电子注入邻接的EL单元的ETL中,电子接下来移入LEL(发光区)中,在那里,它们与空穴复合而发光,通常在LEL中的放射性掺杂剂位置。与现有技术的中间连接器相比,经过中间连接器的电势降(或电压降)可以被降低,并且光学透明度可以得到提高。由于中间连接器是有机层,因此易于在较低的温度下形成。因此,每个中间连接器中的有机层优选可以用热蒸发法形成。
中间连接器的总厚度通常为5nm~200nm。如果在串联OLED中有两个以上的中间连接器,则所述中间连接器就层厚度、材料选择或者两者而言可以是彼此相同或不同的。
如上所述,在阳极和HTL之间提供空穴注入层(HIL)经常是有用的。空穴注入材料可用于改善随后的有机层的成膜性质,并便于空穴注入空穴传输层中。适合用于空穴注入层中的材料包括但不限于卟啉化合物,如美国专利4,720,432中所述,等离子体沉积的氟碳聚合物,如美国专利6,127,004,6,208,075,和6,208,077中所述,一些芳胺,例如,m-MTDATA(4,4′,4″-三[(3-甲基苯基)苯基-氨基]三苯胺),和无机氧化物,包括钒氧化物(VOx),钼氧化物(MoOx),和镍氧化物(NiOx)。据报导可用于有机EL器件中的可选的空穴注入材料在EP 0891121A1和EP 1029909A 1中有述。如先前描述用于中间连接器的p-型掺杂的有机材料也是有用的空穴注入材料类型。六氮杂三苯衍生物也是有用的HIL材料,如美国专利6,720,573中所述。
在阴极和ETL之间提供电子注入层(EIL)常常是有用的。如先前所述的用于中间连接器的n-型掺杂的有机层是有用的一类电子注入材料。
本发明的串联OLED通常在支持性基底上产生,其中,阴极或阳极可以与该基底接触。与基底接触的电极简便地称为底电极。通常而言,底电极是阳极,但本发明并不限于该结构。基底可以是透光的或不透明的,取决于想要的发光方向。透光的性质是希望看到EL发光通过基底。这种情况下一般使用透明的玻璃或塑料。对于通过顶电极看到EL发光的应用而言,底部支持物的透光性质是不重要的,因此可以是透光的、吸光的或反射光的。用于此情形的基底包括但不限于玻璃、塑料、半导体材料、硅、陶瓷和电路板材料。当然,在这些器件构造中必须提供透光的顶电极。
当通过阳极110看到EL发光时,阳极对于感兴趣的发光来说应该是透明或者基本透明的。在本发明中使用的常见的透明阳极材料是铟-锡氧化物(ITO)、铟-锌氧化物(IZO)和锡氧化物,但其它金属氧化物也可以起作用,包括但不限于铝-或铟-掺杂的锌氧化物,镁-铟氧化物,和镍-钨氧化物。除了这些氧化物外,金属氮化物例如镓氮化物,和金属硒化物例如锌硒化物,和金属硫化物例如锌硫化物,也可以用作阳极。对于仅通过阴极电极看到EL发光的应用而言,阳极的透光性质是不重要的,可以使用任何导电材料,无论其是否是透明、不透明或反射性的。用于该应用的示例性导体包括但不限于金、铱、钼、钯和铂。典型的阳极材料,透光或别的情况,具有的功函不小于4.0eV。理想的阳极材料一般通过任何合适的方式例如蒸发、溅射、化学汽相沉积或电化学方式进行沉积。阳极可以用熟知的光刻法绘制图案。任选,阳极在其它层沉积之前可以被抛光,以减少表面粗糙度,从而减少电短路或提高反射性。
当单独通过阳极看到发光时,用于本发明的阴极170可以包含几乎任何导电材料。理想的材料具有有效的成膜性质,从而确保与下面的有机层有效接触,促进电子在低电压下注入,并具有有效的稳定性。可用的阴极材料常常含有低功函金属(<4.0eV)或金属合金。一种优选的阴极材料包含MgAg合金,其中银的百分数为1~20%原子比,如美国专利4,885,211中所述。另一种合适的阴极材料类型包括包含薄的无机EIL与有机层(例如有机EIL或有机ETL)接触的双层,其被覆盖较厚的导电金属层。这里,无机EIL优选包含低功函的金属或金属盐,并且如果这样的话,较厚的覆盖层不必具有低功函。一种这样的阴极由薄的LiF层以及随后较厚的Al层所组成,如美国专利5,677,572中所述。其它可用的一批阴极材料包括但不限于在美国专利5,059,861,5,059,862和6,140,763中公开的那些。
当通过阴极看到发光时,则阴极应该是透明或几乎透明的。对于这种应用而言,金属应该是薄的,或者应该使用透明的导电氧化物,或包括这些材料。光学透明的阴极已被更详细地描述于美国专利4,885,211,5,247,190,5,703,436,5,608,287,5,837,391,5,677,572,5,776,622,5,776,623,5,714,838,5,969,474,5,739,545,5,981,306,6,137,223,6,140,763,6,172,459,6,278,236,6,284,393和EP 1076368中。阴极材料通常通过热蒸发、电子束蒸发、离子溅射或化学汽相沉积进行沉积。需要时,可以通过多种熟知方法构图(patterning),包括但不限于全模沉积,积分阴影掩模,例如在美国专利5,276,380和EP0732868中所述,激光切除,和选择性化学汽相沉积。
图5表示本发明的串联OLED一种可用的构造。串联OLED 500具有三个有机EL单元和两个中间连接器。依次提供阳极510;第一有机EL单元520.1,包括HIL 521.1,HTL 522.1,LEL 523.1和ETL524.1;第一中间连接器530.1,包括n-型掺杂的有机层531.1和电子接收层533.1;第二有机EL单元520.2,包括HTL 522.2,LEL 523.2和ETL 524.2;第二中间连接器530.2,包括n-型掺杂的有机层531.2和电子接收层533.2;第三有机EL单元520.3,包括HTL 522.3,LEL523.3,ETL 524.3和EIL 526.3;和阴极570。为清楚起见,没有画出电源和电导体。
从图5可明显看到,中间连接器的n-掺杂的有机层可以邻接有机EL单元的ETL。在此情况下,方便的是在ETL中和在n-掺杂的有机层中形成相同的电子传输材料。不过这不是必需的,电子传输材料对于各层而言可以是不同的。
以上所述的有机材料通过气相方法例如升华适当地沉积,但可以从流体进行沉积,例如从含有任选的粘合剂的溶剂进行沉积,从而改善成膜性。如果材料是聚合物,则溶剂沉积是可用的,但可以使用其它方法,例如从授体片溅射或者热转移。要通过升华沉积的材料可以从常常由钽材料组成的升华″舟″进行气化,例如在美国专利6,237,529中所述,或者可以首先涂敷到授体片上,然后紧接着升华到基底上。含有材料混合物的层可以使用分开的升华舟,或可以预混所述材料,并从单个的舟或授体片进行涂敷。图案化(patterned)的沉积可以使用阴影掩模,积分阴影掩模(美国专利5,294,870),从授体片的空间限定的热染料转移(美国专利5,688,551,5,851,709和6,066,357),和喷墨方法(美国专利6,066,357)实现。
大多数OLED器件对湿气或氧气或者两者都敏感,因此它们一般被密封在惰性气氛例如氮气或氩气中。将OLED器件密封在惰性环境中时,可以用有机粘合剂、金属焊料或低熔融温度的玻璃附上保护盖。一般,在密封空间内还提供吸气剂或干燥剂。可用的吸气剂和干燥剂包括碱和碱金属,矾土,铝土,硫酸钙,粘土,硅胶,沸石,碱金属氧化物,碱土金属氧化物,硫酸盐,或金属卤化物和高氯酸盐。封装和干燥的方法包括但不限于在美国专利6,226,890中公开的那些。此外,阻挡层例如SiOx,特氟隆,和交替无机/聚合物层在本领域中已知用于封装。
如果需要,本发明的OLED器件可以利用多种熟知的光学作用以提高其性质。这包括优化层厚度以产生最大的透光性,提供介质镜结构,用吸收光的电极代替反射性电极,在该显示器上提供抗眩目或抗反射的涂层,在该显示器上提供极化介质,或者提供有颜色的,中性密度,或颜色转换滤光剂(filter),与显示器的发光面积有函数关系。也可以在盖或盖的一部分上提供滤光剂、极化剂和抗眩目或抗反射涂层。
发白光或宽带发光可以与有色滤光剂结合,从而产生全色显示或多颜色显示。有色滤光剂可以包括红色、绿色和蓝色滤光剂。也可以产生包括红色、绿色、蓝色的颜色体系,并且可以使用白色滤光剂,例如在美国专利申请公开2004/0113875A1中有述。不用白色,可以使用黄色或青色。也可以使用五色或更多色的体系。
OLED器件可以具有微孔结构。在一个可用的实例中,金属电极之一是基本不透明的和反射性的;另一个是反射性的和半透明的。所述反射性电极优选选自Au,Ag,Mg,Ca,或它们的合金。由于存在两个反射性金属电极,因此该器件具有微孔结构。该结构中的强光学干涉导致共振条件。近共振波长的发光得到加强,远离共振波长的发光受到抑制。光路径长度可以通过选择有机层的厚度或通过在电极之间放置透明的隔光片来调节。例如,本发明的OLED器件可以具有位于反射性阳极和有机EL介质之间的ITO隔离层,在所述有机EL介质上有半透明的阴极。
本发明可以用于大多数OLED器件构造中。这些包括含有单个阳极和阴极的非常简单的结构到更复杂的器件,例如面积彩色显示器,无源的矩阵显示,其包括阳极和阴极的正交排列以形成像素,和有源的矩阵显示,其中各像素可独立地控制,例如,用薄膜晶体管(TFTs)进行控制。本发明也可以用于其中使用OLED作为光源的器件,例如,用于固态发光或背光,用于LCD显示器。
实施例
以下实施例用于进一步理解本发明。在以下实施例中,有机层的厚度和掺杂浓度用原位使用的校准的厚度监控器(INFICON IC/5沉积控制器)进行控制和测量。所制造的所有器件的EL特性在室温下用恒定电源(KEITHLEY 2400SourceMeter)和光度计(PHOTO RESEARCHSpectraScan PR 650)进行评价。用Commission Internationale de1’Eclairage(CIE)坐标记录颜色。
实施例1(对比)
如下制备常规的OLED:
涂敷有透明铟-锡-氧化物(ITO)导电层的~1.1mm厚的玻璃基底用市售的玻璃洗刷工具进行清洗并干燥。ITO的厚度约42nm,并且ITO的片电阻为约68Ω/平方(square)。然后用氧化性等离子体处理ITO表面,从而将表面调节为阳极。通过在RF等离子体处理室中使CHF3气体分解,将一层1nm厚的CFx沉积在清洁的ITO表面上,作为空穴注入层。然后将该基底转移到真空沉积室中,从而在基底顶部沉积所有其它层。以下层是在约10-6Torr的真空下按以下顺序通过蒸发从加热的舟进行沉积的:
1.EL单元:
a)HTL,100nm厚,包括″4,4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯″(NPB);
b)LEL,20nm厚,包括″三(8-羟基喹啉)-铝″(Alq),掺杂有1.0体积%的10-(2-苯并噻唑基)-1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氢-1H,5H,11H(1)苯并吡喃并(6,7,8-ij)喹嗪-11-酮(C545T);和
c)ETL,40nm厚,包括Alq。
2.阴极:约210nm厚,包括MgAg(通过共蒸发约95体积%Mg和5体积%Ag而形成)。
沉积这些层之后,将该器件从沉积室转移到干燥箱(VAC VacuumAtmosphere Company)中进行封装。该OLED的发光面积为10mm2。
该常规OLED需要约6.8V的驱动电压以流过20mA/cm2。在该测试条件下,器件的亮度为2164cd/m2,并且发光效率为约10.8cd/A。其CIEx和CIEy分别为0.284,0.653,发射峰在520nm。EL性能数据概括在表1中。
实施例2(对比)
用与实施例1中使用的方法相似的制造方法构造串联OLED,沉积的层结构为:
1.第一EL单元:
第一EL单元与实施例1中的EL单元相同。
2.第二EL单元:
第二EL单元与实施例1中的EL单元相同,除了HTL(NPB层)的厚度从100nm变为85nm。
3.阴极:约210nm厚,包括MgAg。
该串联OLED需要约38.5V的驱动电压以流过20mA/cm2。在该测试条件下,器件的亮度为1410cd/m2,并且发光效率为约7.1cd/A。其CIEx和CIEy分别为0.282,0.660,发射峰在524nm。EL性能数据概括在表1中。
由于在两个EL单元之间没有中间连接器,因此该串联OLED的EL性能非常差,需要的驱动电压5倍于常规OLED的驱动电压,同时发光小于常规OLED所发出光的70%。该实施例意味着,连接EL单元的中间连接器在串联OLED中扮演重要角色,从而在串联的器件中获得高的发光效率。
实施例3(对比)
用与实施例1中使用的方法相似的制造方法构造另一串联OLED,沉积的层结构为:
1.第一EL单元:
第一EL单元与实施例1中的EL单元相同。
2.第一中间连接器:
金属层,10nm厚,包括Ag。
3.第二EL单元:
第二EL单元与实施例1中的EL单元相同,除了HTL(NPB层)的厚度从100nm变为75nm。
4.阴极:约210nm厚,包括MgAg。
该串联OLED需要约28.7V的驱动电压以流过20mA/cm2。在该测试条件下,器件的亮度为183cd/m2,并且发光效率为约0.9cd/A。其CIEx和CIEy分别为0.288,0.654,发射峰在524nm。EL性能数据概括在表1中。
尽管在两个EL单元之间有Ag层作为中间连接器,但该中间连接器不能将电子注入与阳极接触的第一EL单元的ETL的LUMO中。结果,该串联OLED的EL性能非常差,需要的驱动电压4倍于常规OLED的驱动电压,同时发光小于常规OLED所发出光的10%。该实施例也意味着,连接EL单元的中间连接器在串联OLED中扮演重要角色,从而在串联的器件中获得高的发光效率。
实施例4(对比)
用与实施例1中使用的方法相似的制造方法构造另一串联OLED,沉积的层结构为:
1.第一EL单元:
a)HTL,100nm厚,包括NPB;
b)LEL,20nm厚,包括掺杂1.0体积%C545T的Alq;
c)ETL,10nm厚,包括Alq;
2.第一中间连接器:
d)n-型掺杂的有机层,30nm厚,包括掺杂1.2体积%锂的Alq;
e)p-型掺杂的有机层,65nm厚,包括掺杂4体积%2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基喹啉二甲烷(F4-TCNQ)的NPB;
3.第二EL单元:
f)HTL,20nm厚,包括NPB;
g)LEL,20nm厚,包括掺杂1.0体积%C545T的Alq;和
h)ETL,40nm厚,包括Alq。
4.阴极:约210nm厚,包括MgAg。
该串联OLED需要约15.9V的驱动电压以流过20mA/cm2。在该测试条件下,器件的亮度为4690cd/m2,并且发光效率为约23.5cd/A。其CIEx和CIEy分别为0.290,0.659,发射峰在524nm。EL性能数据概括在表1中。
该串联OLED中的两个EL单元与实施例1中的EL单元相同。与实施例1中的器件相比,实施例4中的该串联OLED的驱动电压和发光效率是实施例1中的器件的两倍以上。由于实施例1中的器件的驱动电压在20mA/cm2的测试条件下为约6.8V,因此,如果穿过有机中间连接器没有电压降,则实施例2中的器件在20mA/cm2的测试条件下的驱动电压应该为约6.8×2=13.6V。不过,有额外的2.3V穿过该器件,这说明该有机中间连接器没有最佳的载流子注入能力。因此,即使实施例4的串联器件比实施例2和3有所改善,仍有机会进一步改善。此外,p-型掺杂的有机层是使用两个蒸发源形成的,这提高了制造复杂性。
表1表示以上讨论的实施例1-4的EL性能的汇总。
表1
实施例(类型)(在20mA/cm2下测得的EL) |
电压(V) |
亮度(cd/m2) |
发光效率(cd/A) |
CIE x(1931) |
CIE y(1931) |
峰(nm) |
1(对比)2(对比)3(对比)4(对比) |
6.838.528.715.9 |
216414101834690 |
10.87.10.923.5 |
0.2840.2820.2880.290 |
0.6530.6600.6540.659 |
520524524524 |
实施例5(对比)
用与实施例1中使用的方法相似的制造方法构造另一常规OLED,沉积的层结构为:
1.EL单元:
a)HTL,90nm厚,包括NPB;
b)LEL,30nm厚,包括掺杂有1.0体积%C545T的Alq;和
c)EIL,30nm厚,包括掺杂有1.2体积%锂的Alq。
2.阴极:约210nm厚,包括MgAg。
该常规OLED需要约5.3V的驱动电压以流过20mA/cm2。在该测试条件下,器件的亮度为2011cd/m2,并且发光效率为约10.1cd/A。其CIEx和CIEy分别为0.285,0.653,发射峰在522nm。EL性能数据概括在表2中。在初始亮度1000cd/m2和在室温下测得的其亮度对运行时间和其驱动电压对运行时间分别表示在图6和7中。
实施例6(对比)
用与实施例1中使用的方法相似的制造方法构造另一串联OLED,沉积的层结构为:
1.第一EL单元:
a)HTL,90nm厚,包括NPB;
b)LEL,30nm厚,包括掺杂有1.0体积%C545T的Alq;
2第一中间连接器:
c)n-型掺杂的有机层,30nm厚,包括掺杂有1.2体积%锂的Alq;和
d)金属化合物层,2nm厚,包括WO3。
3.第二EL单元:
第二EL单元与实施例5中的EL单元相同,除了HTL(NPB层)的厚度从90nm变为80nm。
4.阴极:约210nm厚,包括MgAg。
该串联OLED需要约11.9V的驱动电压以流过20mA/cm2。在该测试条件下,器件的亮度为4268cd/m2,并且发光效率为约21.3cd/A。其CIEx和CIEy分别为0.268,0.666,发射峰在522nm。EL性能数据概括在表2中。在初始亮度1000cd/m2和在室温下测得的其亮度对运行时间和其驱动电压对运行时间分别表示在图6和7中。
这两个EL单元在该串联OLED中通过包括30nm n-型掺杂的有机层和2nm厚的WO3层的中间连接器连接。与实施例1中的器件相比,实施例6中的该串联OLED的驱动电压和发光效率是实施例5中器件的2倍。这表明WO3在该串联OLED中形成了有效的中间连接器。不过,WO3的热蒸发温度高达1000℃,导致制造困难。
实施例7(本发明)
用与实施例1中使用的方法相似的制造方法构造根据本发明的另一串联OLED,沉积的层结构为:
1.第一EL单元:
a)HTL,90nm厚,包括NPB;
b)LEL,30nm厚,包括掺杂有1.0体积%C545T的Alq;
2.第一中间连接器:
c)n-型掺杂的有机层,30nm厚,包括掺杂有1.2体积%锂的Alq;和
d)电子接收层,10nm厚,包括式Ia的六氮杂三亚苯基衍生物。
3.第二EL单元:
第二EL单元与实施例5中的EL单元相同,除了HTL(NPB层)的厚度从90nm变为80nm。
4.阴极:约210nm厚,包括MgAg。
该串联OLED需要约10.3V的驱动电压以流过20mA/cm2。在该测试条件下,器件的亮度为4284cd/m2,并且发光效率为约21.4cd/A。其CIEx和CIEy分别为0.269,0.667,发射峰在522nm。EL性能数据概括在表2中。在初始亮度1000cd/m2和在室温下测得的其亮度对运行时间和其驱动电压对运行时间分别表示在图6和7中。
这两个EL单元在该串联OLED中通过具有30nm厚的n-型掺杂的有机层和10nm厚的电子接收层的中间连接器连接。在电子接收层中使用的六氮杂三亚苯基衍生物相对SCE的还原电势为-0.08V,其大于-0.5V。与实施例6中的器件相比,实施例7中的该串联OLED具有相同的发光效率和更低的驱动电压。图6所示的该串联OLED中的亮度降低对运行时间类似于实施例6中器件的情形。不过,图7所示的该串联OLED中的电压增加对运行时间在700小时运行后小于0.2V,这小于实施例6中器件的情形(在700小时运行后其电压增加为0.5V)。此外,该有机材料的蒸发比WO3的蒸发容易很多,不会导致制造的任何困难。
实施例8
用与实施例1中使用的方法相似的制造方法构造根据本发明的另一串联OLED,沉积的层结构为:
1.第一EL单元:
a)HTL,90nm厚,包括NPB;
b)LEL,30nm厚,包括掺杂有1.0体积%C545T的Alq;
2第一中间连接器:
c)n-型掺杂的有机层,30nm厚,包括掺杂有1.2体积%锂的Alq;和
d)电子接收层,5nm厚,包括式Ia的六氮杂三亚苯基衍生物。
3.第二EL单元:
第二EL单元与实施例5中的EL单元相同,除了HTL(NPB层)的厚度从90nm变为85nm。
4.阴极:约210nm厚,包括MgAg。
该串联OLED需要约11.0V的驱动电压以流过20mA/cm2。在该测试条件下,器件的亮度为4524cd/m2,并且发光效率为约22.6cd/A。其CIEx和CIEy分别为0.268,0.668,发射峰在522nm。EL性能数据概括在表2中。在初始亮度1000cd/m2和在室温下测得的其亮度对运行时间和其驱动电压对运行时间分别表示在图6和7中。
这两个EL单元在该串联OLED中通过具有30nm厚的n-型掺杂的有机层和5nm厚的电子接收层的中间连接器连接。在电子接收层中使用的六氮杂亚苯基衍生物相对SCE的还原电势高于-0.5V。与实施例6中的器件相比,实施例8中的该串联OLED具有更高的发光效率和更低的驱动电压。图6所示的该串联OLED中的亮度降低对运行时间类似于实施例6中器件的情形。不过,图7所示的该串联OLED中的电压增加对运行时间在700小时运行后小于0.2V,这小于实施例6中器件的情形(在700小时运行后其电压增加为0.5V)。当然,该有机材料的蒸发比WO3的蒸发容易很多,不会导致制造的任何困难。
表2表示以上讨论的实施例5-8的EL性能的汇总。
表2
实施例(类型)(在20mA/cm2下测得的EL) |
电压(V) |
亮度(cd/m2) |
发光效率(cd/A) |
CIE x(1931) |
CIEy(1931) |
峰(nm) |
5(对比)6(对比)78 |
5.311.910.311.0 |
2011426842844524 |
10.121.321.422.6 |
0.2850.2680.2690.268 |
0.6530.6660.6670.668 |
522522522522 |
实施例9(对比)
用与实施例1中使用的方法相似的制造方法构造另一常规OLED,沉积的层结构为:
1.EL单元:
a)HTL,75nm厚,包括NPB;
b)LEL,20nm厚,包括Alq;和
c)EIL,40nm厚,包括Alq。
2.阴极:约205nm厚,包括MgAg。
该常规OLED需要约6.8V的驱动电压以流过20mA/cm2。在该测试条件下,器件的亮度为516cd/m2,并且发光效率为约2.6cd/A。其发射峰在524nm。以T90(20℃@20mA/cm2)测量运行稳定性(即,在20℃和在20mA/cm2运行后亮度保持为其初始值的90%的时间)。其T90(20℃@20mA/cm2)为约300小时。EL性能数据概括在表3中。
实施例10(对比)
用与实施例1中使用的方法相似的制造方法构造另一串联OLED,沉积的层结构为:
1.第一EL单元:
a)HTL,75nm厚,包括NPB;
b)LEL,20nm厚,包括Alq;
c)EIL,5nm厚,包括Alq。
2.第一中间连接器:
d)n-型掺杂的有机层,4nm厚,包括掺杂有1.5体积%锂的Alq;
e)纯F4-TCNQ层,厚度为1nm。
3.第二EL单元:
f)HTL,20nm厚,包括NPB;
g)LEL,20nm厚,包括Alq;和
h)ETL,40nm厚,包括Alq。
4.阴极:约205nm厚,包括MgAg。
该串联OLED需要约11.9V的驱动电压以流过20mA/cm2。在该测试条件下,器件的亮度为853cd/m2,并且发光效率为约4.3cd/A。其发射峰在536nm。以T90(20℃@20mA/cm2)测量运行稳定性,其为约50小时。EL性能数据概括在表3中。
实施例10表明,尽管F4-TCNQ具有相对SCE大于-0.5V的还原电势(在1∶1MeCN/甲苯有机溶剂体系中,测得F4-TCNQ相对SCE的还原电势为约0.64V),由于其非常小的分子尺寸,因此不适合用作纯层或电子接收层中的主要成分。这种小分子常常具有不希望的成膜性质,并且是高度分散的,如Gao等人,在Applied Physics Letters,79,4040(2001)中所指出的。当NPB被沉积到F4-TCNQ上时,认为不能保持F4-TCNQ的纯电子接收膜。所得的OLED器件具有非常差的运行稳定性。可用于电子接收层的材料优选具有大于350的分子量。
表3
实施例(类型)(在20mA/cm2下测得的EL) |
电压(V) |
亮度(cd/m2) |
发光效率(cd/A) |
峰(nm) |
T90(20℃@20mA/cm2)(小时) |
9(对比) |
6.8 |
516 |
2.6 |
524 |
300 |
10(对比) |
11.9 |
853 |
4.3 |
536 |
-50 |
已经详细地描述了本发明,特别是参考本发明的某些优选实施方案加以描述,但是应当理解的是,在本发明的精神和范畴内可以进行改变和改进。