CN101461075B - 具有磷光体-敏化荧光发射层的有机发光器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及有机发光器件(OLED)，更特别地涉及使用荧光发射体和磷光发射体的结合发光的OLED。本发明器件的发射区包括至少一个磷光体-敏化层，该层具有来自磷光发射体和荧光发射体的结合发射。在优选的实施方式中，本发明涉及发白光的OLED(WOLED)。

Description

具有磷光体-敏化荧光发射层的有机发光器件
所要求保护的发明由下面多方中的一方或多方研制，代表他们，和/或与他们有关而达成共同的大学公司研究协议：普林斯顿大学(Princeton University)，南加利福尼亚大学(The University ofSouthern California)和通用显示器公司(the Universal DisplayCorporation)。协议在所要求保护的发明创造当日及之前有效，并且作为在协议范围内执行的活动的结果，产生了所要求保护的发明。
技术领域
本发明涉及有机发光器件(OLED)，更特别地涉及使用荧光发射体和磷光发射体的结合发光的OLED。在优选实施方式中，本发明涉及发白光的OLED(WOLED)。
背景技术
利用有机材料的光电子器件因许多原因正在变得日益令人期望。用来制造这种器件的许多材料相对便宜，所以有机光电子器件具有优于无机器件的成本优势的潜能。另外，有机材料的固有性能，如它们的柔韧性，可以使得它们充分适用于特定应用如在柔性衬底上的制造。有机光电子器件的实例包括有机发光器件、有机光电晶体管、有机光生伏打电池和有机光电检测器。对于OLED，有机材料可以具有优于常规材料的性能优势。例如，通常可以使用适当的掺杂剂容易地调节有机发射层发光的波长。
如这里使用的，术语“有机”包括可以用来制造有机光电子器件的聚合材料以及小分子有机材料。“小分子”指不是聚合物的任何有机材料，并且“小分子”实际上可能非常大。在一些情况下小分子可以包括重复单元。例如，使用长链烷基作为取代基不会从“小分子”类中去除分子。小分子也可以引入到聚合物中，例如作为聚合物主链上悬挂基团或作为主链的一部分。小分子也可以用作树枝状聚合物的核心部分，树枝状聚合物由在核心部分上构建的一系列化学壳组成。树枝状聚合物的核心部分可以是荧光或磷光小分子发射体。树枝状聚合物可以是“小分子”，并且认为当前在OLED领域中使用的所有树枝状聚合物都是小分子。通常，小分子具有意义明确的具有单一分子量的化学式，然而聚合物具有可能每个分子各不相同的化学式和分子量。如这里使用的，“有机”包括烃基和杂原子取代的烃基配体的金属络合物。
OLED利用跨越器件施加电压时发光的有机薄膜。OLED正在变成在许多应用如平板显示器、照明和背光中使用的日益令人感兴趣的技术。几种OLED材料和构造在美国专利号5,844,363，6,303,238和5,707,745中描述，在此引用其全部内容作为参考。
OLED器件通常(但不总是)打算通过电极中至少一个发光，并且一个或多个透明电极可以在有机光电子器件中使用。例如，透明电极材料如氧化铟锡(ITO)可以用作底部电极。也可以使用透明顶部电极，如在美国专利号5,703,436和5,707,745中公开的，在此引用其全部内容作为参考。对于打算仅通过底部电极发光的器件，顶部电极不需要是透明的，并且可以由具有高导电率的厚的反射金属层组成。类似地，对于打算仅通过顶部电极发光地器件，底部电极可以是不透明和/或反射的。当电极不需要透明时，使用较厚的层可以提供更高的导电率，并且使用反射电极可以通过将光朝向透明电极反射而增加通过另一个电极发射的光的量。也可以制造完全透明的器件，其中两个电极都是透明的。也可以制造侧面发射的OLED，并且在这种器件中一个或两个电极可以是不透明或反射的。
如这里使用的，“顶部”指与衬底距离最远，而“底部”指最接近衬底。例如，对于具有两个电极的器件，底部电极是最接近衬底的电极，并且通常是制造的第一电极。底部电极具有两个表面，最接近衬底的底面和距离衬底较远的顶面。其中第一层描述为“位于”第二层“上面”的情况下，第一层距离衬底较远。在第一层和第二层之间可能存在其他层，除非指定第一层与第二层“物理接触”。例如，阴极可以描述为“位于”阳极“上面”，即使期间存在各种有机层。
如这里使用的，“溶液可处理”指能够以溶液或悬浮形式在液体介质中溶解、分散或传输和/或从液体介质中沉淀。
在这里使用的，以及由本领域技术人员通常理解的，第一“最高已占分子轨道”(HOMO)或“最低未占分子轨道”(LUMO)能级“大于”或“高于”第二HOMO或LUMO能级，如果第一能级更接近真空能级。因为电离电势(IP)作为相对于真空级别的负能量而测量，较高HOMO能级对应于具有较小绝对值的IP(较小负值的IP)。类似地，较高LUMO能级对应于具有较小绝对值的电子亲合势(EA)(较小负值的EA)。在常规能级图上，真空级别位于顶部，材料的LUMO能级高于相同材料的HOMO能级。“较高”HOMO或LUMO能级比“较低”HOMO或LUMO能级更接近这种图的顶部而出现。
白色有机发光器件(WOLED)赢得了人们的兴趣，因为它们可以用于包括平板显示器和光源的各种应用中。白色照明源的质量可以完全通过单组参数来描述。光源的颜色由它的CIE色度坐标x和y(19312-degree standard observer CIE chromaticity)给出。CIE坐标典型地表示在二维标绘图上。单色的颜色落到U形曲线的周界，该曲线从左下的蓝色开始沿顺时针方向穿过光谱颜色达到右下的红色。产生能量和谱形的光源的CIE坐标将落在曲线区域内。所有波长下相加的光均匀地产生白色或中性点，其位于曲线图的中心(CIEx，y-坐标，0.33，0.33)。来自两种或更多种源的混合光产生的光的颜色由独立源CIE坐标的强度加权平均值表示。因此，来自两种或更多种源的混合光可用于产生白光。
当考虑到这些白光源的照明用途时，除了源的CIE坐标之外可以考虑CIE显色指数(CRI)。CRI表示光源将使它照亮的目标显色有多好。对于标准光源，给定源的理想配比产生的CRI为100。尽管对于特定应用至少70的CRI值可以为人们所接受，然而优选的白色光源可以具有约80或更高的CRI。
仅具有磷光发射材料的白色OLED可具有高效率，但其操作稳定性在目前受到蓝色磷光组分寿命的限制。具有全荧光发射材料的白色OLED可具有良好的操作稳定性，但其外量子效率通常比全磷光的白色OLED低约三倍。本发明使磷光和荧光技术结合在改善的器件结构中，从而在白色OLED中达到改善的效率和寿命平衡。
本发明提供一种结合荧光和磷光体-敏化荧光的白色有机发光器件(WOLED)，其使用掺杂有绿色磷光和红色与蓝色荧光发射体的导电基质材料。尽管两种荧光掺杂剂与仅仅单一的磷光掺杂剂一起使用，但本发明的器件原则上可以达到100％的内量子效率。
发明概述
本发明涉及有机发光器件(OLED)，更特别地涉及使用荧光发射体和磷光发射体的结合发光的OLED。
本发明提供一种有机发光器件，该器件包括阴极、发射区和阳极。该发射区包括荧光层和磷光-敏化荧光层，所述荧光层包括在基质材料中作为掺杂剂的第一荧光发射材料，并且所述磷光-敏化荧光层包括在基质材料中作为掺杂剂的第二荧光发射材料和磷光发射材料。在特定实施方式中，荧光层和磷光体-敏化层通过间隔层分离。
本发明还提供一种有机发光器件，该器件包括阴极、发射区和阳极，其中发射区依次具有下列层：
荧光层，所述荧光层包括在基质材料中作为掺杂剂的第一荧光发射材料；
任选的间隔层；
磷光-敏化荧光层，所述磷光-敏化荧光层包括在基质材料中作为掺杂剂的第二荧光发射材料和磷光发射材料；
任选的间隔层；和
荧光层，所述荧光层包括在基质材料中作为掺杂剂的第一荧光发射材料。
对于白色发射器件，优选第一荧光发射材料是蓝色发射材料，第二荧光发射材料是红色发射材料并且磷光发射材料是绿色发射材料。
附图说明
图1显示具有独立电子传输层、空穴传输层和发射层以及其他层的有机发光器件。
图2显示不具有独立电子传输层的倒置型有机发光器件。
图3显示提出的具有磷光体-敏化层的荧光/磷光白色有机发光器件的能级图。数值表示相对于真空的各最高已占分子轨道和最低占有分子轨道(分别为HOMO和LUMO)能量。BCzVBi、Ir(ppy)3和DCJTB的HOMO和LUMO能量为(5.9eV，2.8eV)，(5.5eV，2.7eV)和(5.3eV，3.1eV)。
图4显示在J＝10mA/cm2电流密度下的电致发光光谱，其随着在CBP中掺杂的DCJTB浓度连同绿色+红色磷光体-敏化OLED中的Ir(ppy)3的变化而变化。***表显示器件外效率(ηext)和功率效率(ηp)的最大值。
图5显示沿具有下列结构的荧光/磷光-敏化WOLED的前视向的外效率(线)和功率效率(符号)曲线图：ITO/NPD(50nm)/CBP：10％ BCzVBi(10nm)/CPB(2nm)/CPB：xwt％ Ir(ppy)3：0.08％ DCJTB/CPB(2nm)/CBP：10％ BCzVBi(10nm)/Bphen(30nm)/LiF(0.8nm)/Al(50nm)。Ir(ppy)3浓度(x)从0至8％变化。
图6显示J＝10mA/cm2的电流密度下的具有下列结构器件的电致发光光谱：ITO/NPD(50nm)/CBP：10％ BCzVBi(10nm)/CPB(2nm)/CPB：x wt％ Ir(ppy)3：0.08％ DCJTB/CPB(2nm)/CBP：10％ BCzVBi(10nm)/Bphen(30nm)/LiF(0.8nm)/Al(50nm)。Ir(ppy)3浓度(x)从0至8％变化。
图7显示作为器件ITO/NPD(50nm)/CBP：10％BCzVBi(10nm)/CPB(2nm)/CPB：8％ Ir(ppy)3：0.08％ DCJTB/CPB(2nm)/CBP：10％ BCzVBi(10nm)/Bphen(30nm)/LiF(0.8nm)/Al(50nm)与8％Ir(ppy)3的电流密度函数的电致发光光谱
图8显示器件的DCJTB(实心圆圈)和Ir(ppy)3(空心圆圈)光谱组分的瞬时电致发光响应。
图9显示本发明实施方式的图解器件结构。
图10显示本发明实施方式的图解器件结构。
具体实施方式
由于需要自旋对称守恒，荧光有机发光器件具有约25％的内量子效率(IQE)上限。磷光交替辐射过程显示出非常高的，甚至接近100％的IQE。然而，尚未获得具有长寿命的蓝色磷光掺杂剂，这限制了器件寿命并由此限制了使用红色、绿色和蓝色磷光掺杂剂的三色白色OLED(WOLED)的应用潜能。此外，在仅具有磷光发射材料的器件中，有效地损失了交换作用的能量，因为磷光材料从自旋对称激子(三重态)发光，该激子的能级为～0.8ev，低于有机***中的自旋反对称激子(单重态)。在本发明中，通过使用发蓝光的荧光掺杂剂来控制蓝色发射的较高能量的单重态激子，和共掺杂有红色荧光发射体的绿色磷光发射体来控制较低能量的三重态激子，从而克服这些不足。通过使普通导电基质中存在共掺杂的磷光体来敏化来自红色荧光发射体的发射。通过使用荧光团稍微掺杂敏化层，来自绿色磷光体的三重态不用全部转移就可导致红色和绿色的发射混合。结合来自单重态获得的蓝色荧光团的发射，可以达到所需的色彩平衡。通过该方法，可以将多种荧光染料用于WOLED，同时保持全磷光体结构的高亮度和量子效率。对于本发明的器件，IQE可以高达100％。
通常，OLED包括位于阳极和阴极之间并且电连接到阳极和阴极的至少一个有机层。当施加电流时，阳极注入空穴并且阴极注入电子到有机层中。注入的空穴和电子每个朝向带有相反电荷的电极迁移。当电子和空穴定域于相同分子上时，形成“激子”，其是具有激发能态的定域电子空穴对。当激子经由光电发射机制衰减时，光被发射。在一些情况下，激子可以定域于激基缔合物或激基复合物上。非辐射机制如热弛豫也可以发生，但是通常认为是不期望的。
最初的OLED使用从它们的单重态发光的发射分子(“荧光”)，如例如美国专利号4,769,292中公开的，在此引用其全部内容作为参考。荧光发射通常在小于10纳秒的时帧中发生。
最近，已经证明具有从三重态发光的发射材料(“磷光”)的OLED。Baldo et al.，“Highly Efficient Phosphorescent Emissionfrom Organic Electroluminescent Devices”，Nature，vol.395，151-154，1998；(“Baldo-I”)以及Baldo et al.，“Very high-efficiency greenorganic light-emitting devices based on electrophosphorescence”，Appl.Phys.Lett.，vol.75，No.1，4-6(1999)(“Baldo-II”)，在此引用其全部内容作为参考。磷光可以称为“禁戒”跃迁，因为该跃迁需要自旋态的变化，并且量子力学指示这种跃迁不是有利的。结果，磷光通常在超过至少10纳秒，典型地大于100纳秒的时帧中发生。如果磷光的自然辐射寿命太长，三重态可能因非辐射机制而衰减，使得没有光被发射。有机磷光也通常在包含具有非常低温下的非共享电子对的杂质原子的分子中观察到。2，2’-联吡啶是这种分子。非辐射衰减机制典型地与温度相关，使得在液氮温度下表现出磷光的有机材料典型地在室温下不表现出磷光。但是，通过Baldo证明的，该问题可以通过选择在室温下表现出磷光的磷光化合物而解决。典型的发射层包括如在美国专利号6,303,238和6,310,360；美国专利申请公开号2002-0034656；2002-0182441；2003-0072964；以及WO-02/074015中公开的掺杂或未掺杂的磷光有机金属材料。
通常，OLED中的激子认为以约3:1的比率产生，即约75％的三重态和25％的单重态。参见，Adachi et al.，“Nearly 100％Internal Phosphorescent Efficiency In An Organic Light EmittingDevice”，J.Appl.Phys.，90，5048(2001)，在此引入其全部内容作为参考。在许多情况下，单重态激子可以容易地将它们的能量经由“系间窜越”转移至三重激发态，而三重态激子可以容易地将其能量转移至单重激发态。结果，使用磷光OLED，100％的内量子效率理论上是可能的。在荧光器件中，三重态激子的能量通常不再损失于加热器件的非辐射衰减过程，导致非常低的内量子效率。利用从三重激发态发射的磷光材料的OLED例如在美国专利号6,303,238中公开，在此引入其全部内容作为参考。
磷光发射可以在从三重激发态到发射衰减从其发生的中间非三重态的跃迁之后。例如，配位于镧系元素的有机分子经常从定域于镧系金属上的激发态发射磷光。然而，这种材料不会直接从三重激发态发射磷光，而是代替地从以镧系元素金属离子为中心的原子激发态发射。双酮铕络合物说明了一组这种类型的物质。
从三重态发射磷光可以通过限制，优选地通过结合高原子序数的原子附近的有机分子增强而优于荧光。称作重原子效应的该现象由称作自旋轨道耦合的机制产生。这种磷光跃迁可以从有机金属分子如三(2-苯基吡啶)铱(III)的激发金属至配体电荷转移(MLCT)状态重观察到。
如这里使用的，术语“三重态能量”指与给定材料的磷光光谱中可辨别的最高能量特征相对应的能量。最高能量特征不一定是磷光光谱中具有最大强度的峰，例如可以是这种峰的高能量侧上清晰肩峰的局部最大值。
如这里使用的术语“有机金属”与由本领域技术人员通常所理解的以及与例如由Gary L.Miessler和Donald A.Tarr在“Inorganic Chemisty”(第二版)Prentice Hall(1998)中给出的一样。这样，术语有机金属指具有通过碳-金属键结合到金属的有机基团的化合物。该类本身不包括配位化合物，其是仅具有来自杂原子的给体键的物质，例如胺、卤素、假卤素(CN等)等的金属络合物。实际上，除了到有机物质的一个或多个碳-金属键之外，有机金属化合物通常包括来自杂原子的一个或多个给体键。到有机物质的碳-金属键指在金属与金属有机基团如苯基、烷基、烯基等的碳原子之间的直接键，但是不指到“无机碳”例如CN或CO的碳的金属键。
图1显示有机发光器件100。该图不一定按比例绘制。器件100可以包括衬底110、阳极115、空穴注入层120、空穴传输层125、电子阻挡层130、发射层135、空穴阻挡层140、电子传输层145、电子注入层150、保护层155和阴极160。阴极160是具有第一导电层162和第二导电层164的复合阴极。器件100可以通过按次序沉积描述的层而制造。
衬底110可以是提供所需结构性质的任何适当衬底。衬底110可以是柔性或刚性的。衬底110可以是透明、半透明或不透明的。塑料和玻璃是优选刚性衬底材料的实例。塑料和金属箔是优选柔性衬底材料的实例。衬底110可以是半导体材料以便于电路***的制造。例如，衬底110可以是能够控制随后沉积在衬底上的OLED的电路制造在其上的硅晶片。可以使用其他衬底。可以选择衬底110的材料和厚度以便获得所需的结构和光学性质。
阳极115可以是充分导电以传输空穴到有机层的任何适当阳极。阳极115的材料优选具有高于约4eV的功函(“高功函材料”)。优选的阳极材料包括导电金属氧化物，如氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)，氧化锌铝(AlZnO)以及金属。阳极115(和衬底110)可以充分透明以制造底部发射器件。优选的透明衬底和阳极组合是沉积在玻璃或塑料(衬底)上的市场上可买到的ITO(阳极)。柔性且透明的衬底-阳极组合在美国专利号5,844,363和6,602,540B2中公开，在此引用其全部内容作为参考。阳极115可以是不透明和/或反射性的。反射性阳极115对于一些顶部发射器件可以是优选的，以增加从器件顶部发射的光的量。可以选择阳极115的材料和厚度以便获得所需的导电的和光学性质。在阳极115透明的情况下，对于特定材料可以存在厚度范围，其足够以提供所需的导电率，然而足够薄以提供所需的透明度。可以使用其他阳极材料和结构。
空穴传输层125可以包括能够传输空穴的材料。空穴传输层130可以是本征(未掺杂)或掺杂的。掺杂可以用来增强导电率。α-NPD和TPD是本征空穴传输层的实例。p-掺杂空穴传输层的实例是以50:1的摩尔比掺杂有F4-TCNQ的m-MTDATA，如在Forrestet al.的美国专利申请公开号2003-02309890中公开的，在此引用其全部内容作为参考。可以使用其它空穴传输层。
发射区135由至少两个发射层组成，每个发射层包括当电流经过阳极115和阴极160之间时能够发光的有机材料。至少一个发射层应该包括在可见光谱的高能部分(优选在蓝色区)发射的荧光发射材料。另外的发射层应该包括磷光发射材料和荧光发射材料。发射层也可以包括能够传输电子和/或空穴的基质材料，掺杂有可以捕获电子、空穴和/或激子的发射材料，使得激子经由发光机制从发射材料中衰减。发射层可以包括结合传输和发射性质的单一材料。无论发射材料是掺杂剂或主要成分，发射层可以包括其他材料，如调整发射材料的发射的掺杂剂。发射区135可以包括能够组合发射所需光谱的多种发射材料。磷光发射材料的实例包括Ir(ppy)3。荧光发射材料的实例包括DCM和DMQA。基质材料的实例包括Alq3、CBP和mCP。发射和基质材料的实例在Thompson et al.的美国专利号6,303,238中公开，在此引用其全部内容作为参考。发射材料可以多种方法包括在发射区135中。例如，发射小分子可以引入到聚合物中。这可以由几种方法完成：通过将小分子作为独立且性质不同的分子物质掺杂到聚合物中；或者通过将小分子引入到聚合物的主链中，以便形成共聚物；或者通过将小分子作为悬挂基团结合到聚合物上。可以使用其他发射层材料和结构。例如，小分子发射材料可以作为树枝状聚合物的核心而存在。
许多有用的发射材料包括结合到金属中心的一个或多个配体。配体可以称作“光敏的”，如果它直接有助于有机金属发射材料的光敏性质。与金属结合，“光敏”配体可以提供当光子发射时电子从其移动或移动到的能级。其他配体可以称作“辅助的”。辅助配体可以例如通过移动光敏配体的能级来修改分子的光敏性质，但是辅助配体不能直接提供发光中涉及的能级。在一个分子中光敏的配体在另一个分子中可能是辅助的。光敏和辅助这些定义打算作为非限制性理论。
电子传输层145可以包括能够传输电子的材料。电子传输层145可以是本征(未掺杂)或掺杂的。掺杂可以用来增强导电率。Alq3是本征电子传输层的实例。n-掺杂电子传输层的实例是以1:1的摩尔比掺杂有Li的BPhen，如在Forrest et al.的美国专利申请公开号2003-02309890中公开的，在此引用其全部内容作为参考。
可以选择电子传输层的载荷组分使得电子可以从阴极有效地注入到电子传输层的LUMO(最低未占分子轨道)能级。“载荷组分”是实际传输电子的负责LUMO能级的材料。该组分可以是基础材料，或者它可以是掺杂剂。有机材料的LUMO能级通常可以由该材料的电子亲和势表征，并且阴极的相对电子注入效率通常可以根据阴极材料的功函表征。这意味着电子传输层荷相邻阴极的优选性质可以根据ETL的载荷组分的电子亲和势荷阴极材料的功函来指定。特别地，为了实现高电子注入效率，阴极材料的功函优选不大于电子传输层的载荷组分的电子亲和势约0.75eV以上，更优选不超过约0.5eV。类似的考虑适用于电子注入到其中的任何层。
阴极160可以是本领域已知的任何适当材料或材料的组合，使得阴极160能够传导电子并且将它们注入到器件100的有机层。阴极160可以是透明或不透明的，并且可以是反射性的。金属和金属氧化物是适当的阴极材料的实例。阴极160可以是单一层，或者可以具有复合结构。图1显示具有薄金属层162和较厚导电金属氧化物层164的复合阴极160。在复合阴极中，较厚层164的优选材料包括ITO、IZO和本领域已知的其他材料。美国专利号5,703,436、5,707,745、6,548,956B2和6,576,134B2，在此引用其全部内容作为参考，公开包括具有薄金属层例如Mg:Ag和覆盖透明导电溅射沉积ITO层的符合阴极的阴极实例。与底层有机层接触的阴极160的部分，如果它是单层阴极160，复合阴极的薄金属层162，或者其他部分，优选地由功函低于约4eV的材料(“低功函材料”)制成。可以使用其他阴极材料和结构。
阻挡层可以用来减少离开发射层的电荷载流子(电子或空穴)和/或激子的数目。电子阻挡层130可以位于发射层135和空穴传输层125之间，以阻挡电子在空穴传输层125方向上离开发射层135。类似地，空穴阻挡层140可以位于发射层135和电子传输层145之间，以阻挡空穴在电子传输层145的方向上离开发射层135。阻挡层也可以用来阻挡激子扩散到发射层外。阻挡层的理论和使用在Forrest et al.的美国专利号6,097,147和美国专利申请公开号2003-02309890中更详细地描述，在此引用其全部内容作为参考。
如这里使用的，以及如将由本领域技术人员理解的，术语“阻挡层”意思是该层提供显著防止电荷载流子和/或激子传输通过器件的障碍，而不暗示该层一定完全阻挡电荷载流子和/或激子。与缺少阻挡层的类似器件相比，器件中这种阻挡层的存在可以获得基本上更高的效率。而且，阻挡层可以用来限制发射到OLED的所需区域。
通常，注射层由可以提高电荷载流子从一层如电极或有机层到相邻有机层中的注入的材料组成。注入层也可以执行电荷传输功能。在器件100中，空穴注入层120可以是提高空穴从阳极115到空穴传输层125中的注入的任何层。CuPc是可以用作从ITO阳极115和其他阳极的空穴注入层的材料的实例。在器件100中，电子注入层150可以是提高电子到电子传输层145中的注入的任何层。LiF/Al是可以用作从相邻层到电子传输层中的电子注入层的材料的实例。其他材料和材料的组合可以用于注入层。依赖于特定器件的构造，注入层可以位于与器件100中显示的那些不同的位置。注入层的更多实例在Lu et al.的美国专利申请序列号09/931,948中提供，在此引用其全部内容作为参考。空穴注入层可以包括溶液沉积材料如旋涂聚合物，例如PEDOT：PSS，或者它可以是蒸气沉积的小分子材料例如CuPc或MTDATA。
空穴注入层(HIL)可以平面化或润湿阳极表面以便提供从阳极到空穴注入材料的有效空穴注入。空穴注入层也可以包括具有HOMO(最高已占分子轨道)能级的载荷组分，如由它们的这里描述的相对电离电势(IP)能量定义的，其与HIL一侧上的相邻阳极层和HIL相对侧上空穴传输层有利地匹配。“载荷组分”是实际传输空穴的负责HOMO能级的材料。该组分可以是HIL的基础材料，或者它可以是掺杂剂。使用掺杂的HIL允许为了其电学性质选择掺杂剂，并且为了形态学性质如湿润、柔韧性、粗糙度等选择基质。HIL材料的优选性质是这样的，其使得空穴可以从阳极有效地注入到HIL材料中。特别地，HIL载荷组分优选地具有比阳极材料的IP大不多于约0.7eV的IP。更优选地，载荷组分具有比阳极材料大不多于约0.5eV的IP。类似的考虑适用于空穴注入到的任何层。HIL材料与典型地在OLED的空穴传输层中使用的常规空穴传输材料进一步区别在于这种HIL材料可以具有基本上小于常规空穴传输材料的空穴导电率的空穴导电率。本发明HIL的厚度可以足够厚以帮助平面化或润湿阳极层的表面。例如，小至10nm的HIL厚度对于非常平滑的阳极表面是可接受的。然而，因为阳极表面趋向于非常粗糙，所以高达50nm的HIL的厚度在一些情况下可能是所需的。
保护层可以用来在随后的制造过程中保护底层。例如，用来制造金属或金属氧化物顶部电极的过程中可能损害有机层，并且保护层可以用来减少或消除这种损害。在器件100中，保护层155可以减少在阴极160的制造期间对底层有机层的损坏。优选地，保护层对于它传输的载流子类型(器件100中的电子)具有高载流子迁移率，使得它不会显著增加器件100的工作电压。CuPc、BCP和各种金属酞菁是可以在保护层中使用的材料的实例。可以使用其他材料或材料的组合。保护层155的厚度优选足够厚，使得几乎不存在或完全不存在因在有机保护层160沉积之后发生的制造过程而引起的对底层的损坏，然而不会如此厚以至于显著增加器件100的工作电压。保护层155可以掺杂以增加它的导电率。例如，CuPc或BCP保护层160可以掺杂有Li。保护层的更详细描述可以在Lu et al.的美国专利申请序列号09/931,948中找到，在此引用其全部内容作为参考。
图2显示倒置型OLED 200。器件包括衬底210、阴极215、发射层220、空穴传输层225和阳极230。器件200可以通过按次序沉积描述的层而制造。因为最常见的OLED的构造具有位于阳极上面的阴极，而器件200具有位于阳极230下面的阴极215，所以器件200可以称作“倒置型”OLED。与相对于器件100描述的那些类似的材料可以在器件200的相应层中使用。图2提供一些层如何可以从器件100的结构中省略的一个实例。
图1和2中说明的简单分层结构作为非限制性实例而提供，并且应当理解，本发明的实施方式可以结合多种其他结构而使用。描述的具体材料和结构实际上是示范性的，并且可以使用其他材料和结构。功能的OLED可以通过基于设计、性能和成本因素以不同方法组合描述的各种层而实现，或者可以整个省略层。也可以包括没有具体描述的其他层。可以使用除了具体描述的那些之外的材料。虽然这里提供的许多实例将各种层作描述为包括单一材料，但是应当理解，可以使用材料的组合，例如基质和掺杂剂的混合物，或者更普通地混合物。而且，层可以具有各种子层。这里给予各种层地名字不打算严格限制。例如，在器件200中，空穴传输层225传输空穴并且将空穴注入到发射层220中，并且可以描述为空穴传输层或空穴注入层。在一个实施方式中，OLED可以描述为具有位于阴极和阳极之间的“有机层”。该有机层可以包括单层，或者可以进一步包括不同有机材料的多层，如例如关于图1和2描述的。
也可以使用没有具体描述的结构和材料，例如由聚合材料组成的OLED(PLED)，如在Friend et al.的美国专利号5,247,190中公开的，在此引用其全部内容作为参考。作为另一个实例，可以使用具有单个有机层的OLED。OLED可以层叠，例如在Forrest et al.的美国专利号5,707,745中描述的，在此引用其全部内容作为参考。OLED结构可以偏离图1和2中说明的简单分层结构。例如，衬底可以包括成角度的反射表面以提高外部耦合，例如Forrest et al.的美国专利号6,091,195中描述的台面型结构，和/或Bulovic et al.的美国专利号5,834,893中描述的深坑型结构，在此引用其全部内容作为参考。
除非另外指定，各种实施方式的任何层可以由任何适当方法沉积。对于有机层，优选方法包括例如在美国专利号6,013,982和6,087,196中描述的热蒸发、墨喷，在此引用其全部内容作为参考，例如在Forrest et al.的美国专利号6,337,102中描述的有机气相沉积(OVPD)，在此引用其全部内容作为参考，以及例如在美国专利申请号10/233,470中描述的通过有机蒸气喷印(OVJP)的沉积，在此引用其全部内容作为参考。其他适当的沉积方法包括旋涂及其它基于溶液的过程。基于溶液的过程优选在氮或惰性气氛下进行。对于其他层，优选方法包括热蒸发。优选形成图案方法包括例如在美国专利号6,294,398和6,468,819中描述的通过掩模的沉积、冷焊，在此引用其全部内容作为参考，以及与沉积方法如墨喷和OVJP的一些相关的形成图案。也可以使用其他方法。可以修改待沉积的材料使得它们与特定沉积方法相兼容。例如，支化或未支化并且优选包含至少3个碳的取代基如烷基和芳基基团可以在小分子中使用以增强它们经历溶液处理的能力。可以使用具有20个碳或更多的取代基，并且3-20个碳是优选的范围。具有非对称结构的材料可以比具有对称结构的那些具有更好的溶液可处理性，因为非对称材料可以具有较低的再结晶趋势。树枝状聚合物取代基可以用来增强小分子经历溶液处理的能力。
在这里公开的分子可以许多不同的方法取代而不背离本发明的范围。例如，取代基可以添加到具有三种二齿配体的化合物，使得在添加取代基之后，二齿配体的一个或多个连接在一起以形成例如四齿配体或六齿配体。可以形成其他这种连接。相对于不具有连接的类似化合物，相信这种类型的连接可以增强稳定性，因本领域中通常理解为“螯合效应”的理论。
根据本发明实施方式制造的器件可以引入到非常多种消费品中，包括平板显示器、计算机监视器、电视机、告示牌、用于室内或室外照明和/或信号发送的等、抬头显示器、完全透明的显示器、柔性显示器、激光打印机、电话机、蜂窝式电话机、个人数字助理(PDA)膝上型计算机、数字照相机、可携式摄像机、取景器、微型显示器、交通工具、大面积墙壁、剧场或运动场屏幕、或者标记。各种控制机制可以用来控制根据本发明制造的器件，包括无源矩阵和有源矩阵。许多器件打算用于人类适应的温度范围，例如18℃-30℃，并且更优选室温(20-25℃)。
这里描述的材料和结构可以具有除了OLED之外的器件中的应用。例如，其他光电子器件如有机太阳能电池和有机光电检测器可以使用该材料和结构。一般地说，有机器件如有机晶体管可以使用该材料和结构。
本发明的器件具有包括荧光层和磷光-敏化荧光层的发射区，所述荧光层具有在基质材料中作为掺杂剂的第一荧光发射材料，所述磷光-敏化荧光层包括在基质材料中作为掺杂剂的第二荧光发射材料和磷光发射材料。在优选实施方式中，第一荧光发射材料是发蓝光的材料并且磷光-敏化荧光层具有发绿光的磷光材料和发红光的荧光材料。通过在磷光体-敏化发射层的共同基质中存在共掺杂的磷光材料，可以敏化来自第二(红色)荧光掺杂剂的发射。通过使用第二荧光发射材料稍微掺杂敏化层，来自磷光材料的三重态不用全部转移就可导致来自磷光体-敏化层的两种发射材料的结合发射。在优选实施方式中，结合发射分别是来自荧光发射体和磷光发射体的红色和绿色发射的混合。结合来自单重态获得的蓝色荧光团的发射，达到所需的白色平衡。通过该方法，可以将多种荧光染料用于WOLED，同时保持高亮度和量子效率。
本发明的器件利用第一荧光发射体(典型地蓝色发射体)来获得产生激子的单重态级分，并磷光发射体来获得产生激子的三重态级分。对于白色器件，本发明的器件利用蓝色荧光材料连同绿色磷光发射材料和红色荧光材料以产生高功率效率、稳定色彩平衡和100％内量子效率的潜势。两种不同模式的能量转移将几乎所有的三重态能量引导到磷光发射材料，同时保持单重态能量只在荧光发射材料上。此外，与仅有磷光的器件相比，消除来自单重态激子的交换能量损失允许增加的功率效率达到至多约20％。这种器件结构是与众不同的，因为沿着独立通道可以获得单重态和三重态激子，并由此可以独立地将两种物质从基质到掺杂剂的转移优化至几乎谐振，从而使能量损失变得最小同时保持一致IQE。
对于具有优化效率的器件，最好使荧光层获得几乎所有的单重态激子，并使磷光-敏化荧光层获得几乎所有的三重态激子。通过电荷捕获和激子直接形成在掺杂剂上的结合以及经由Dexter和/或Forster机制从基质到掺杂剂的转移，使激子位于掺杂剂材料(即荧光层的荧光掺杂剂和磷光-敏化层的磷光掺杂剂)上。因此，对于优化的器件，最好大于约90％，并优选大于约95％的单重态激子通过荧光层使用，而大于约90％，并优选大于约95％的三重态激子通过磷光-敏化荧光层使用。
本发明提供有效的发白光或多色发射OLED。对于白色发射器件，发射材料的结合发射使器件产生白色发射。对于优选的发白光的器件，选择两种或更多种发射掺杂剂以便来自器件的结合发射具有介于X＝0.37±0.07和Y＝0.37±0.07中间的CIE。更优选地，CIE坐标为X＝0.35±0.05，和Y＝0.35±0.05，并且甚至更优选X＝0.33±0.02，Y＝0.33±0.02。术语“多色”指来自由两种或更多种不同发射材料产生的器件的发射，所述每种发射材料具有不同的发射光谱。尽管对于特定的发光应用可以优选高CRI值，但本发明的器件可以用于生产同样提供其他颜色的光源。在优选实施方式中，本发明的器件能够达到至少约6％的外量子效率。
对于照明用的发白光的器件，显色指数(CRI)可以是重要因素，因为CRI表示光源将使它照亮的目标颜色变得有多好。对于优选的本发明发白光的器件，CRI值为至少约75，更优选至少约80，和最优选至少约85。
发射区可以由多层组成以便蓝色荧光发射材料和磷光体-敏化层的发射体掺杂到发射区内的不同层中。复合主要产生在基质矩阵中或荧光掺杂剂上。在两种情况下单重态激子都将被捕获并从荧光掺杂剂发射。三重态激子然后将通过基质基体扩散到磷光掺杂剂，其中它将被捕获并发射或者将另外转移到共掺杂的荧光掺杂剂。
在本发明的一个实施方式中，发射区包括两个相邻的发射层，荧光发射层和磷光体-敏化磷光/荧光发射层。根据该实施方式的器件的典型结构描述在图9A中。荧光层包括经由荧光机制(即通过单重态激子的衰减)优选在可见光谱的蓝色部分发射的材料。在优选实施方式中，荧光层还包括荧光发射材料掺杂到其中的基质材料。磷光体-敏化磷光/荧光层包括一种或多种磷光发射材料和荧光发射材料，它们作为基质材料中的共掺杂剂而存在。磷光材料可以存在于发射区内的相同层或独立层中。
在另外优选实施方式中，发射区包括磷光体-敏化磷光/荧光层或夹在两个荧光层之间的层。根据该实施方式的典型器件结构描述在图9B和10B中。两个仅有荧光的层可以包括相同的荧光发射材料或不同的荧光发射材料，尽管在优选实施方式中相同的荧光发射材料将掺杂到两个荧光层中。磷光体-敏化磷光/荧光层包括一种或多种在基质材料中作为掺杂剂存在的磷光发射材料和荧光发射材料。当使用两种磷光发射材料时，两种磷光材料可以共掺杂到相同层中或可以掺杂到独立层中，至少其一种将另外包括共掺杂的荧光发射材料。
在本发明的优选实施方式中，仅有荧光的层通过间隔层(spacer layer)与磷光体-敏化磷光/荧光层分离。根据该实施方式的器件的典型结构描述在图9B和10B中。可以进行跨越仅有荧光/磷光掺杂界面的直接能量转移，从而抑制所有激子从较低能量的磷光体发射而不在荧光层中。间隔区(spacer)可有助于抑制直接的激子迁移，乃至较高能量的基质将提供能垒来帮助这种抑制，但不会如此厚以致消除Dexter(隧道)转移。间隔层用作缓冲，防止单重态向相邻磷光层的直接转移。因为单重态寿命很短，在荧光掺杂层和磷光掺杂层之间放入间隔区可确保大部分单重态定域于荧光掺杂剂分子上，而不容易地转移到磷光掺杂剂单重态上，接着通过有效地系间窜越转移到其三重态。间隔层优选足够厚以防止单重态经由机制转移，即间隔区的厚度大于
Figure G2007800207575D00182
半径
Figure G2007800207575D00183
间隔层优选足够薄以使三重态激子达到磷光层。在优选实施方式中，间隔层为约
Figure G2007800207575D00184
并且在特别优选的实施方式中间隔层为约
Figure G2007800207575D00191
厚。间隔层优选由与荧光和/或磷光体-敏化层的基质相同的材料组成。
在本发明的优选实施方式中，仅有荧光的层和磷光体-敏化层的基质材料是相同的材料。在具有间隔仅有荧光的层和磷光体-敏化层的间隔层的本发明实施方式中，间隔层还优选由基质材料组成。这能够获得最佳性能并消除传输能垒。
在本发明的优选实施方式中，器件的发射区由层组成，这样发射区具有下列结构：
荧光层/磷光体-敏化层；
荧光层/间隔区/磷光体-敏化层；
荧光层/间隔区/磷光体-敏化层/荧光层；
荧光层/磷光体-敏化层/间隔区/荧光层；和
荧光层/间隔区/磷光体-敏化层/间隔区/荧光层。
对于发射区的每种构造，优选直接邻近于发射区的层阻挡激子和它们传导的相反电荷。
在优选实施方式中，构成本发明的器件以便复合主要发生在荧光层中。甚至更优选地，构成器件以便复合区位于荧光层和相邻传输层(HTL或ETL)或阻挡层的界面。通过空穴和电子复合产生的单重态激子由荧光发射材料捕获并从其发射。调节层中荧光层的厚度和荧光发射材料的浓度，以便单重态激子完全捕获在荧光发射材料上。荧光掺杂剂的三重态应该具有足够高的能量，以使三重态激子不捕获在荧光掺杂剂上。因此，在本发明的优选实施方式中，大于约50％的复合发生在荧光层内，和在特别优选的实施方式中，大于70％的复合发生在荧光层内。
通过调节在一层或多层(例如基质材料、HTL、ETL、和/或阻挡层)中使用的材料和通过调节各种层的厚度，可以在多层器件中调节复合区。此外，复合可以定域在由不同材料制成的层之间的界面上。因此，复合可以定域在发射区和相邻层例如HTL、ETL、阻挡层等之间的界面旁边。
复合时产生的三重态激子从荧光层中的复合区扩散到磷光体-敏化发射层中。三重态激子将扩散到磷光体掺杂层中并被捕获。通过在共同基质中存在共掺杂磷光材料，可以敏化来自磷光体-敏化层的荧光掺杂剂的发射。通过使用荧光发射材料稍微掺杂磷光体-敏化层，来自磷光材料的三重态不用全部转移就可导致来自磷光体-敏化层的两种发射材料的混合发射。由于适当的选择材料，每种掺杂剂将以高效率发射并且器件将达到高的总效率。此外，通过选择掺杂剂材料和磷光和荧光掺杂剂的相对浓度，可以调整来自磷光体-敏化发射层的磷光掺杂剂和荧光掺杂剂的结合颜色发射。优选磷光掺杂剂的浓度足够高以致基本获得所有的三重态激子。
在本发明的优选实施方式中，仅有荧光的层的荧光发射材料是发蓝光的荧光材料。至今，蓝色磷光发射体在OLED中通常显示不良的操作稳定性。选择蓝色荧光发射体以使其在OLED中高效且具有良好的使用寿命。优选的蓝色荧光发射体包括多芳族化合物如9，10-二(2-萘蒽)、苝、苯撑和芴，特别优选的蓝色荧光发射体是4，4’-(双(9-乙基-3-咔唑亚乙烯基)-1，1’-联苯。(参见K.O.Cheon，和J.Shinar，J.Appl.Phys.81，1738(2002)；和C.Hosokawa，H.Tokailin，H.Higashi，和T.Kusumoto，J.Appl.Phys.78，5831(1995)，在此引用其全部内容作为参考)。优选的蓝色荧光发射体可以在C.H.Chen，J.Shi，和C.W.Tang，“Recent Developments in Molecular OrganicElectroluminescent Materials，”Macromol.Symp.125，PP.1-48(1997)和其中引用的文献；L.S.Hung和C.H.Chen，“Recent progress ofmolecular organic electroluminescent materials and devices，”Mat.Sci and Eng.R，39(2002)，pp.143-222和其中引用的文献中找到，在此引用其全部内容作为参考。其他优选的蓝色荧光发射体包括芳基芘，如在2005年4月4日提交的、序列号为11/097352、题目为“芳基芘化合物(Arylpyrene Compounds)”的共审未决申请中公开的，在此引用其全部内容作为参考。其他优选的蓝色荧光发射体包括亚芳基亚乙烯基化合物，如在美国专利号5,121,029和5,130,603中公开的，在此引用其全部内容作为参考。蓝色荧光发射材料优选以约1％-约15％的浓度掺杂到基质材料中。荧光层的厚度优选为约50-约200
对于发白光的器件，通过在磷光体-敏化层中共掺杂有荧光发射材料的磷光发射材料，提供白光的绿到红(G-R)组分。选择G-R发射材料以便其光谱总和覆盖绿色到红色的区域。这样，约25％的激子将从蓝色荧光发射材料产生蓝光，而剩余75％的激子用于发射光谱的G-R部分。这大致是典型的白色OLED光谱中蓝色与G-R的比率。这种白色OLED途径可以提供驱动电压增加时稳定的颜色平衡和增强的器件稳定性。增强的稳定性源于在单个器件中具有与长寿命G-R发射磷光的发射材料共同使用的长寿命蓝色荧光发射材料。
优选的绿色磷光发射体可在Baldo，M.A.，Thompson，M.E. & Forrest，S.R.High efficiency fluorescent organic light-emitting devices using a phosphorescent sensitizer，Nature 403，750-753(2000)；和在美国专利号6,830,828中找到，在此引用其全部内容作为参考。绿色磷光发射材料优选以约2％-约20％的浓度掺杂到基质材料中。
红色荧光发射材料可以在美国专利5,989,737、4769292、5,908,581和5,935,720中找到，在此引用其全部内容作为参考。优选的红色荧光材料包括DCM/DCJ类红色发射体(如4-(二氰亚甲基)-2-甲基-6-(对二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃和-久洛尼定基衍生物)和喹吖啶酮。在磷光体-敏化发射层中，存在的共掺杂磷光发射材料敏化用于发射的荧光发射材料。因此，这种荧光发射材料可以极低浓度存在。通常，红色发射掺杂剂作为载流子捕获点，并因此工作电压由于减少的载流子迁移率而增加。在磷光体-敏化的WOLED中，仅仅稍微掺杂红色掺杂剂，从而防止载流子显著地捕获在荧光团上。此外，通过消除交换能量损失使功率效率比全磷光体掺杂发射区的预期值有所增加，所述交换能量损失由激发来自荧光基质的单重态和三重态所需的极高能量引起。在优选实施方式中，磷光体-敏化层的荧光发射材料的存在浓度小于约1％，优选小于约0.5％，和更优选小于约0.1％。
应当理解，这里描述的各种实施方式仅作为实例，而不打算限制本发明的范围。例如，这里描述的许多材料和结构可以由其他材料和结构代替而不背离本发明的本质。应当理解，关于本发明为何起作用的各种理论不打算是限制性的。例如，关于电荷转移的理论不打算是限制性的。
材料定义：
如这里使用的，缩写指下面的材料：
CBP：4，4’-N，N-二咔唑-联苯
m-MTDATA：4，4′，4″-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯胺
Alq3：8-三-羟基喹啉铝
Bphen：4，7-二苯基-1，10-菲咯啉
n-BPhen：n-掺杂的BPhen(掺杂有锂)
F4-TCNQ：四氟-四氰基-二甲基对苯醌
p-MTDATA：p-掺杂的m-MTDATA(掺杂有F4-TCNQ)
Ir(ppy)3：三(2-苯基吡啶)-铱(还有，Irppy)
Ir(ppz)3：三(1-苯基吡唑，N，C(2′)铱(III)
BCP：2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉
TAZ：3-苯基-4-(1′-萘基)-5-苯基-1，2，4-***
CuPc：铜酞菁
ITO：氧化铟锡
NPD：N，N′-二苯基-N-N′-二(1-萘基)-联苯胺
TPD：N，N′-二苯基-N-N′-二(3-甲苯基)-联苯胺
BAlq：双(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-苯基苯酚铝(III)
mCP：1，3-N，N-二咔唑-苯
DCM：4-(二氰基亚乙基)-6-(4-二甲基氨基苯乙烯基-2-甲基)-4H-吡喃
DMQA：N，N′-二甲基喹吖啶酮
PEDOT：PSS：聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)和聚苯乙烯磺酸酯(PSS)的水分散体
DCJTB：4-(二氰基亚甲基)-2-叔丁基-6-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定基-9-烯基)-4H-吡喃)
BCzVBi：4，4’-双(9-乙基-3-咔唑亚乙烯基)-1，1’-联苯
实验：
现在将描述本发明的特定典型实施方式，包括如何可以产生这种实施方式。应当理解特定方法、材料、条件、工艺参数、装置等未必限制本发明的范围。
WOLED生成在预先涂有150nm厚、～20ohm/sq氧化铟锡(ITO)阳极层的玻璃衬底上。在有机层沉积之前，使ITO涂层在洗涤液和溶剂中脱脂后暴露于UV和臭氧流5分钟。有机多层结构以1-5/秒的速率沉积而不破坏真空，使用在存入～10-7托底压的真空蒸发室之前预先通过重复温度梯度真空升华提纯的材料。发射区的掺杂层通过发射掺杂剂和CBP的共沉积而生成。通过使用掩罩改变发射区中的掺杂剂浓度，所述掩罩具有能够在沉积期间的真空中转换的孔。发射区由30nm厚的Bphen激子阻挡层覆盖。最后，50nm厚的铝阴极通过Mo荫罩沉积，所述荫罩具有一排圆形的、1.0mm直径的开口。继有机层沉积之后，在具有<1ppm水和氧的超高纯度充氮手套箱中完成阴极沉积的掩罩。使用半导体参数分析器(HP 4156C)和校准的Si光电二极管(Hamamatsu S3584-08)按照标准方法测量伏安和外量子效率。S.R.Forrest，D.D.C.Bradley，和M.E.Thompson，Adv.Mater.15，1043(2003).
实施例1
在一组仅使用绿色和红色掺杂发射区的OLED中，生成50nm厚的NPD，接着是15nm厚的由CBP中以各种浓度共掺杂有DCJTB的8％Ir(ppy)3组成的绿色-红色发射层，然后通过30nm厚的Bphen激子阻挡层覆盖。缺少蓝色掺杂层的磷光体-敏化发射区用于研究与DCJTB浓度有关的能量转移。如图4所示，红色发射随着DCJTB浓度增加。具有0.05％和0.1％DCJTB的器件具有平衡的绿色和红色强度。这些外量子效率的最大值可与仅有Ir(pPy)3的绿色磷光器件相比，表明敏化过程是无损失的。然而，在掺杂的DCJTB为0.15％时，效率减少并且增加了在特定电流下的驱动电压。这暗示着在较高DCJTB浓度下，电荷捕获成为激子形成的重要渠道，这在单纯荧光掺杂的OLED中是典型的。
实施例2
如上所指制备WOLED，除了发射区由10nm厚蓝色荧光层(在CBP中掺杂10％BCzVBi)、2nm厚无掺杂CBP间隔区、15nm厚的由CBP中共掺杂有0.08％DCJTB的Ir(ppy)3组成的绿色+红色层、第二2nm厚无掺杂CBP间隔区、和第二10nm厚蓝色荧光层组成。如上，发射区由30nm厚的Bphen层覆盖。
WOLED结构所图3示。荧光和磷光掺杂剂的导电基质都是4，4’-N，N’-二咔唑-联苯(CBP)。两个独立的蓝色荧光发射层由BCzVBi掺杂，而磷光体-敏化发射层包含在CBP中共掺杂的Ir(ppy)3和DCJTB以分别产生绿色和红色发射。这种空间受阻的荧光染料可以通过从敏化剂跳跃转移到荧光染料的三重态而减少损失。激子形成发生蓝色荧光发射层和4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(Bphen)电子传输和激子阻挡层(ETL)之间的界面上，以及发生在与蓝色荧光发射层相对的界面上，其中空穴传输层(HTL)由NPD组成。***未掺杂的CBP区以在荧光区和EML中心的磷光体掺杂CBP区之间形成间隔区。该间隔区防止形成于蓝色荧光团上单重态激子转移到较低能量的绿色和红色磷光体上。然而，其特征在于长扩散长度(>100nm)的CBP三重态迁移进空间上距离远的磷光体掺杂区。
基于实施例1的这些结果，磷光体-敏化的WOLED由0.08％DCJTB、由在CBP中浓度从0％到8％改变的Ir(ppy)3生成，还包括蓝色荧光掺杂区和伴生的EML边缘的间隔区。WOLED效率和电致发光光谱分别如图5和6所示。随着Ir(ppy)3浓度从2％增加到8％，外量子效率和功率效率分别从7.6±1％(21.9cd/A)增加到8.5±1％(22.0cd/A)，和14.2±1lm/W增加到18.1±2lm/W。对于8％Ir(ppy)3敏化的器件，以4π立体角在亮度为800cd/m2的表面上测量的外量子效率和功率效率分别总计为ηext，tot＝13.1±1.0％和ηp，tot＝20.2±2.0lm/W。
在没有Ir(ppy)3敏化剂的情况下，效率急剧下降到3.2±0.3％和3.9±0.4lm/W，正如对单纯荧光器件所预料的。如图6所示，来自DCJTB的红色发射随着Ir(ppy)3的浓度增加而增加。的确，在8％ Ir(ppy)3下，起源于发射区边缘蓝色掺杂区的三重态激子经由通过CBP间隔区的扩散有效地传输并且通过磷光-敏化转移到红色荧光染料。并没有量化三重态从蓝色掺杂剂直接转移到DCJTB、或转移到Ir(ppy)3、或这些低能量掺杂剂通过电荷捕获激发的可能性，尽管在预先记录的F/P器件中发现这种捕获级数约为25％。尽管通过Giebink et al.显示出该过程可用于优化白色发射光谱，但该过程可以略微减少总的器件效率。
发射光谱与电流密度的相关性如图7所示。从1到100mA/cm2观察到EL仅稍微变化，这表明发生平衡的载流子注入。在1、10和100的电流密度下的显色指数(CRI)和CommissionInternationale de L’Eclairage(CIE)坐标分别为79和(0.39，0.42)，(0.38，0.42)和(0.37，0.41)。图8显示具有8％Ir(ppy)3的WOLED的EL瞬时衰减。DCJTB的本征瞬时寿命为～1ns(M.A.Baldo，M.E.Thompson，和S.R.Forrest，Nature 403，750.(2000))，因此图7中DCJTB与Ir(ppy)3的相同响应表明DCJTB的确经由来自Ir(ppy)3的激子转移而激发。
总之，我们证明了使用结合蓝色和红色荧光掺杂剂的磷光体-敏化剂的高效白色OLED。通过改变红色荧光团和绿色磷光发射体/敏化剂的浓度，我们获得了经由磷光-敏化剂Ir(ppy)3从EML边缘的蓝色掺杂区向DCJTB的有效三重态转移，同时通过蓝色掺杂剂本身获得几乎所有的起源于CBP基质的单重态。WOLED具有延长的载流子复合区，这导致在高亮度下高的外效率。对于具有8％Ir(ppy)3的WOLED，器件达到ηext＝8.5±1％的最大前视向外效率，和在800cd/m2亮度下ηext，tot＝13.1±1％的总效率。这相当于CRI为79的ηp，tot＝20.2±2lm/W的总功率效率。这些结果证明磷光体-敏化的WOLED形成了一种简单且有效(100％IQE)方法，以得到仅使用单一磷光掺杂剂的用于室内照明的高亮度源。
虽然本发明关于特定实例和优选实施方式而描述，但是应当理解本发明并不局限于这些实例和实施方式。因此，要求保护的本发明包括来自这里描述的特定实例和优选实施方式的变化，如对本领域技术人员来说是显然的。

Claims (21)

1.一种有机发光器件，包括：
阴极，
发射区，和
阳极，
其中，
所述发射区包括荧光层和磷光-敏化荧光层，所述荧光层包括在基质材料中作为掺杂剂的第一荧光发射材料；所述磷光-敏化荧光层包括在基质材料中作为掺杂剂的第二荧光发射材料和磷光发射材料；并且
其中发射区还包括在荧光层和磷光-敏化荧光层之间的间隔层。
2.权利要求1的器件，其中荧光层的基质材料、磷光-敏化荧光层的基质材料和间隔层由相同的材料组成。
3.权利要求2的器件，其中荧光层的基质材料、磷光-敏化荧光层的基质材料和间隔层由CBP组成。
4.权利要求1的器件，其中第一荧光发射材料是蓝色发射荧光材料。
5.权利要求4的器件，其中第一荧光发射材料是BCzVBi。
6.权利要求1的器件，其中第一荧光发射材料是蓝色发射材料，第二荧光发射材料是红色发射材料并且磷光发射材料是绿色发射材料。
7.权利要求1的器件，其中第二荧光发射材料以小于1％的浓度存在于磷光-敏化荧光层中。
8.权利要求1的器件，其中第二荧光发射材料以小于0.5％的浓度存在于磷光-敏化荧光层中。
9.权利要求8的器件，其中第二荧光发射材料以小于0.1％的浓度存在于磷光-敏化荧光层中。
10.权利要求1的器件，其中基本上所有的在荧光层中产生的单重态激子由荧光层利用并且基本上所有的在荧光层中产生的三重态激子由磷光-敏化荧光层利用。
11.一种有机发光器件，依次包括：
阴极，
发射区，所述发射区依次包括下列层：
第一荧光层，所述荧光层包括在基质材料中作为掺杂剂的第一荧光发射材料；
磷光-敏化荧光层，所述磷光-敏化荧光层包括在基质材料中作为掺杂剂的第二荧光发射材料和磷光发射材料；和
第二荧光层，所述荧光层包括在基质材料中作为掺杂剂的第一荧光发射材料；和
阳极。
12.权利要求11的器件，其中发射区依次包括下列层：第一荧光层，第一间隔层；磷光-敏化荧光层；第二间隔层；和第二荧光层。
13.权利要求12的器件，其中第一和第二荧光层的基质材料、磷光-敏化荧光层的基质材料和第一和第二间隔层由相同的材料组成。
14.权利要求13的器件，其中第一和第二荧光层的基质材料、磷光-敏化荧光层的基质材料和第一和第二间隔层由CBP组成。
15.权利要求11或12的器件，其中第一荧光发射材料是蓝色发射荧光材料。
16.权利要求15的器件，其中第一荧光发射材料是BCzVBi。
17.权利要求11或12的器件，其中第一荧光发射材料是蓝色发射材料，第二荧光发射材料是红色发射材料并且磷光发射材料是绿色发射材料。
18.权利要求11或12的器件，其中第二荧光发射材料以小于1％的浓度存在于磷光-敏化荧光层中。
19.权利要求11或12的器件，其中第二荧光发射材料以小于0.5％的浓度存在于磷光-敏化荧光层中。
20.权利要求19的器件，其中第二荧光发射材料以小于0.1％的浓度存在于磷光-敏化荧光层中。
21.权利要求11或12的器件，其中基本上所有的在荧光层中产生的单重态激子由荧光层利用并且基本上所有的在荧光层中产生的三重态激子由磷光-敏化荧光层利用。
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