CN104335378A - 有机电致发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机电致发光装置，包括：基板；形成于基板上的阴极；形成于阴极上发光层；形成于发光层上的阳极，且进一步包括形成于阴极与发光层之间的第一p-型有机层，以及形成于第一p-型有机层与发光层之间的的第一n-型有机层。

Description

有机电致发光装置
技术领域
本发明涉及一种有机电致发光装置。
本申请要求于2012年5月31日向韩国专利局提交的韩国专利申请第10-2012-0058949号的优先权，其全部公开内容以引用的方式纳入本说明书。
一种有机电致发光装置通过将来自两个电极的电子和空穴注入到有机材料层以使电流转换成可见光。有机电致发光装置具有包含两种或多种有机材料层的多层结构。例如，如果需要，除发光层外，有机电致发光装置可进一步包括电子或空穴注入层、电子或空穴阻挡层，或电子或空穴传输层。
近年来，随着有机电致发光装置用途的多样化，对于可改善有机电致发光装置性能的材料已在积极地研究。
发明内容
技术问题
本发明描述了一种具有新型结构的有机电致发光装置。
技术方案
本发明示例性实施方案的有机电致发光装置包括：基板；形成于基板上的阴极；形成于阴极上的发光层；形成于发光层上的阳极；形成于发光层和阴极之间的第一电荷传输通道；形成于发光层和阳极之间的第二电荷传输通道。在此，第一电荷传输通道包含：与阴极连结且未掺杂的第一p-型有机材料层；以及形成于第一p-型有机材料层和发光层之间的第一n-型有机材料层。
本发明另一示例性实施方案的有机电致发光装置包括：基板；形成于基板上的阴极；形成于阴极上的发光层；形成于发光层上的阳极；形成于发光层与阴极之间的缓冲层。在此，缓冲层包含：与阴极连结且未掺杂的第一p-型有机材料层，以及形成于第一p-型有机材料层与发光层之间的第一n-型有机材料层。
本发明另一示例性实施方案的有机电致发光装置包括：基板；形成于基板上的阴极；形成于阴极上的发光层；形成于发光层上的阳极；形成于发光层与阴极之间且未掺杂的第一p-型有机材料层；以及形成于发光层和第一p-型有机材料层之间的第一n-型有机材料层。
本发明另一示例性实施方案的有机电致发光装置包括：基板；形成于基板上的阴极；形成于阴极上的发光层；以及形成于发光层上的阳极，其中阴极的功函数处于与其连结的有机材料层的HOMO能级或以下。有机电致发光装置可进一步包括与阴极连结的第一p-型有机材料层。第一p-型有机材料层可未掺杂。有机电致发光装置可进一步包括与第一p-型有机材料层形成NP结的第一n-型有机材料层。
根据本发明的一个示例性实施方案，阴极的功函数处于第一p-型有机材料层的HOMO能级或以下。
根据本发明的一个示例性实施方案，第一p-型有机材料层的HOMO能级与第一n-型有机材料层的LUMO能级之间的能级差为2eV或以下。
根据本发明的一个示例性实施方案，阴极与第一p-型有机材料层接触。
根据本发明的一个示例性实施方案，第一n-型有机材料层与第一p-型有机材料层形成NP结。
根据本发明的一个示例性实施方案，可控制从第一n-型有机材料层与第一p-型有机材料层之间的界面到发光层的距离以及从阳极到发光层的距离，以使发光层的空穴量与其电子量达到平衡。
根据本发明的一个示例性实施方案，从第一p-型有机材料层与第一n-型有机材料层之间的界面到发光层的距离比从阳极到发光层的距离短。
根据本发明的一个示例性实施方案，从阴极到发光层的距离比从阳极到发光层的距离长。
有益效果
本发明的示例性实施方案可提供一种反向有机电致发光装置，其中，阴极、有机材料层和阳极依序堆叠于基板上，该有机电致发光装置通过包含形成于阴极与发光层之间的p-型有机材料层以及形成于p-型有机材料层与发光层之间的n-型有机材料层而具有低驱动电压、高亮度和优良的发光效率。另外，通过上述结构，任何材料均可用作阴极材料，只要该材料的功函数处于与阴极连结的有机材料层的HOMO能级或以下，无特别限制，因而可使用多种阴极材料。因此，还可制造具有低电压和高亮度的装置。
附图说明
图1示出了本发明示例性实施方案的有机电致发光装置的有机材料层的堆叠结构。
图2示出了相关技术领域的有机电致发光装置的有机材料层的堆叠结构。
图3示出了在图1所示的有机电致发光装置中第一p-型有机材料层与阴极之间的电荷运动。
图4示出了在图2所示的有机电致发光装置中n-型有机材料层与阴极之间的电荷运动。
图5示出了在图1所示的有机电致发光装置中发光层、第一n-型有机材料层、第一p-型有机材料层与阴极之间的电荷运动。
图6示出了在图2所示的有机电致发光装置中发光层、n-型有机材料层与阴极之间的电荷运动。
图7示出了在本发明另一示例性实施方案的有机电致发光装置中发光层、第二n-型有机材料层、第一n-型有机材料层、第一p-型有机材料层与阴极之间的电荷运动。
图8示出了在本发明另一示例性实施方案的有机电致发光装置中发光层、第三n-型有机材料层、第二n-型有机材料层、第一n-型有机材料层、第一p-型有机材料层与阴极之间的电荷运动。
图9示出了在本发明另一示例性实施方案的有机电致发光装置中阳极、第二n-型有机材料层、发光层、第三n-型有机材料层、第二n-型有机材料层、第一n-型有机材料层、第一p-型有机材料层与阴极之间的电荷运动。
图10示出了在本发明另一示例性实施方案的有机电致发光装置中阳极、第四n-型有机材料层、第二n-型有机材料层、发光层、第三n-型有机材料层、第二n-型有机材料层、第一n-型有机材料层、第一p-型有机材料层与阴极之间的电荷运动。
图11为根据发光层与阴极之间的距离显示表面等离子体+金属损失、波导模式、玻璃模式以及输出耦合模式的曲线图。
最佳实施方式
在下文中，将详细描述本发明的示例性实施方案。
在本发明中，n-型意指n-型半导体特性。换言之，n-型有机材料层为可在LUMO能级注入或传输电子的有机材料层，以及具有电子迁移率大于空穴迁移率的材料的有机材料层。反之，p-型意指p-型半导体特性。换言之，p-型有机材料层为可在最高占据分子轨道(HOMO)能级注入或传输空穴的有机材料层，以及具有空穴迁移率大于电子迁移率的材料的有机材料层。在本发明中，“可在HOMO能级传输电荷的有机材料层”和p-型有机材料层具有相同的含义。此外，“可在LUMO能级传输电荷的有机材料层”和n-型有机材料层具有相同的含义。
本发明中，能级意指能量的大小。因此，即使当能级从真空能级向负(-)方向表示时，能级应被解释为意指相应能量值的绝对值。例如，HOMO能级意指从真空能级到最高占据分子轨道的距离。另外，LUMO能级意指从真空能级到最低未占分子轨道的距离。
在本发明中，电荷意指电子或空穴。
在本发明中，“电荷传输通道”意指传输电子或空穴的通道。该通道可形成于层间界面，且可透过额外层形成。例如，在第一示例性实施方案中，第一电荷传输通道包含未掺杂的第一p-型有机材料层和第一n-型有机材料层。此外，在第一示例性实施方案中，第二电荷传输通道可仅包含位于阳极和发光层之间的界面，并且可包含额外形成于阳极和发光层之间的层。
在本发明中，“未掺杂的”意指构成有机材料层的有机材料未被具有其他特性的材料掺杂。例如，当“未掺杂的”有机材料层为p-型材料时，“未掺杂的”意指有机材料层未被n-型材料掺杂。此外，“未掺杂的”可意指除有机材料外，p-型有机材料还未被无机材料掺杂。由于具有相同特性例如p-型特性的有机材料彼此具有相同特性，因此可将其中的二种或多种混合使用。未掺杂的有机材料层意指仅由具有相同特性的材料组成的层。
本发明第一示例性实施方案的有机电致发光装置包括：基板；形成于基板上的阴极；形成于阴极上的发光层；形成于发光层上的阳极；形成于发光层和阴极之间的第一电荷传输通道；形成于发光层和阳极之间的第二电荷传输通道。在此，第一电荷传输通道包含：与阴极连结且未掺杂的第一p-型有机材料层；以及形成于第一p-型有机材料层和发光层之间的第一n-型有机材料层。
本发明第二示例性实施方案的有机电致发光装置包括：基板；形成于基板上的阴极；形成于阴极上的发光层；形成于发光层上的阳极；形成于发光层和阴极之间的缓冲层。在此，缓冲层包含：与阴极连结且未掺杂的第一p-型有机材料层，以及形成于第一p-型有机材料层和发光层之间的第一n-型有机材料层。
本发明第三示例性实施方案的有机电致发光装置包括：基板；形成于基板上的阴极；形成于阴极上的发光层；形成于发光层上的阳极；形成于发光层与阴极之间且未掺杂的第一p-型有机材料层；以及形成于发光层与第一p-型有机材料层之间的第一n-型有机材料层。
本发明第四示例性实施方案的有机电致发光装置包括：基板；形成于基板上的阴极；形成于阴极上的发光层；以及形成于发光层上的阳极，其中阴极的功函数处于与其连结的有机材料层的HOMO能级或以下。第四示例性实施方案的有机电致发光装置可进一步包括与阴极连结的第一p-型有机材料层。第一p-型有机材料层可不受掺杂。第四示例性实施方案的有机电致发光装置可进一步包括与第一p-型有机材料层形成NP结的第一n-型有机材料层。
上述每种有机电致发光装置的结构(将在下文进行描述)均可被应用于第一至第四的所有示例性实施方案中。
图1示出了本发明示例性实施方案的有机电致发光装置的有机材料层的堆叠顺序。根据图1，阴极、未掺杂的第一p-型有机材料层、第一n-型有机材料层、发光层和阳极依序堆叠在基板上。
图1示出了发光层与阳极直接接触的结构。然而，有机材料层还可形成于发光层与阳极之间。可形成于发光层与阳极之间的有机材料层可为p-型有机材料层。位于发光层和阳极之间的p-型有机材料的实例包括空穴注入层、空穴传输层等。
根据图1，第一p-型有机材料层被用作与阴极连结的有机材料层，第一n-型有机材料层被用作形成于第一p-型有机材料层与发光层之间的有机材料层。在本发明中，“与阴极连结的有机材料层”意指基于发光层且相比于阳极其更靠近阴极的有机材料层。同时，与阴极连接的有机材料层可包含与阴极物理接触的有机材料层。然而，在本发明所描述的示例性实施方案中，不能完全排除在与阴极连接的有机材料层和阴极之间形成额外层的情况。
图2示出了相比于图1的有机电致发光装置的结构。图2示出了在阴极和发光层之间仅配置有n-型有机材料的结构。
通常，在有机电致发光装置中，电子从阴极被注入和传输至发光层，空穴从阴极被注入和传输至发光层。因此，在相关技术领域的有机电致发光装置中，通过LUMO能级进行电子注入和传输的n-型有机材料层被设置于阴极和发光层之间。
与有机电致发光装置领域的现有技术相反，p-型有机材料层被用作与阴极连接的有机材料层。然而，根据本发明的描述，第一p-型有机材料被用作与阴极连接的有机材料层。此外，根据本发明的描述，第一n-型有机材料被设置在第一p-型有机材料层和发光层之间。在此，电荷可产生于第一p-型有机材料层和第一n-型有机材料层之间。在产生于第一p-型有机材料层和第一n-型有机材料层之间的电荷中，空穴穿过第一p-型有机材料层的HOMO能级向阴极迁移。穿过第一p-型有机材料层的HOMO能级的空穴向阴极方向移动。另外，在产生于第一p-型有机材料层和第一n-型有机材料层之间的电荷中，电子穿过第一n-型有机材料层的LUMO能级向发光层迁移。
在阴极和与阴极连接的有机材料层之间进行电荷注入的方法将详述如下。
图2所示的有机电致发光装置包括作为与阴极连接的有机材料层的n-型有机材料层。因此，从阴极注入电子的势垒成为阴极的功函数与n-型有机材料层的LUMO能级的差值。图4示出了在图2的有机电致发光装置中电子在n-型有机材料和阴极之间的运动。根据图4，为了从阴极的功函数迁移至n-型有机材料层的LUMO能级，电子需要克服相当于阴极的功函数与n-型有机材料的LUMO能级之间的差值的电子注入势垒。
然而，根据本发明所述的示例性实施方案，如上所述，电荷产生于第一p-型有机材料层与第一n-型有机材料层之间，并且在所产生的电荷中，空穴穿过第一p-型有机材料层的HOMO能级向阴极迁移。图3示出了在本发明所述的有机电致发光装置例如图1所示的有机电致发光装置中电子在阴极和第一p-型有机材料层之间运动的示意图。根据图3，传输至第一p-型有机材料层的HOMO能级的空穴与阴极的电子相遇并湮没。因此，在阴极和第一p-型有机材料层之间不存在电子注入势垒。因而，在本发明所述的有机电致发光装置中，不需要努力降低从阴极至有机材料层的电子注入势垒。
因此，根据本发明的描述，阴极材料可从具有多种功函数的材料中进行选择。此外，无需引入电子注入层或掺杂金属至与阴极连接的有机材料层中以降低电子注入势垒。
同时，有机电致发光装置中的发光特性为该装置的重要特性之一。为了使有机电致发光装置有效发光，在发光区域中达到电荷平衡是非常重要的。为此，从阴极传输的电子和从阳极传输的空穴需要达到数量平衡，并且电子和空穴彼此相遇而形成激子的点必须位于发光区域内。
同时，在有机电致发光装置中，可将根据发光颜色控制装置共振腔(cavity)的方法用作增加发光效率的方法之一。通过控制装置的共振腔可进一步增加发光效率，以便适用于发光颜色的波长。在此，装置的共振腔意指能使光在装置中产生共振的长度。在一个实施例中，当上电极为透明电极且下电极为反射电极时，装置的共振腔可意指从上电极的顶部到下电极的顶部的长度。
例如，图11示出了根据从发光层到阴极的距离来显示吸收、表面等离子体+金属损失、波导模式、玻璃模式以及输出耦合模式的模拟结果。在图11中，吸收可定义为装置中可发生光吸收的部分，以及有机材料和基板中可发生光吸收的部分。当阴极由金属材料形成时，表面等离子体+金属损失的模式可通过包括由用作反射板的金属界面的金属的表面电子震荡造成的损失、由有机电致发光装置产生的光的波长干涉，以及金属吸收而产生。波导模式定义为由于有机电致发光装置中各有机材料层(折射率为约1.7至1.9)、金属氧化物(折射率为约1.8至1.9)和玻璃(折射率为约1.5)之间的折射率不同，由装置中产生的光线无法导出装置且困于其中的部分。玻璃模式定义为在光线到达玻璃(折射率为约1.5)的过程中，由于空气(折射率为约1)与玻璃(折射率为约1.5)之间的折射率不同，由有机材料(折射率为约1.7至1.9)产生的光线受困于玻璃内的部分。输出耦合模式指可最终透过玻璃发散至外部空气层的一些光线。
当表面等离子体+金属损失被控制而降低时，可制造具有高效率的有机电致发光装置。如图11的模拟图中所示，当发光层到阴极(金属层，可作为反射板)的距离增加时，表面等离子体+金属损失随之降低，因此可制造具有高效率的装置。在图11中，纵轴为关于每个模式的能量值的相对比例，其中每个模式的总数为1。横轴表示电子传输层的厚度，也就是说，发光层至反射板的距离。
为了控制装置的共振腔或发光层与其阴极(如上所述)之间的距离，在图2所示的有机电致发光装置的结构中，当与阴极连接的n-型有机材料层(例如电子传输层)的厚度增加时，可引起电荷失衡。然而，根据本发明的描述，在有机电致发光装置中，可控制与阴极连接的第一p-型有机材料层的厚度。也就是说，通过控制第一p-型有机材料层的厚度可以控制装置的共振腔或发光层与其阴极之间的距离。在本发明的示例性实施方案中，到达发光层的电子并非由阴极传输，且产生于第一p-型有机材料层与第一n-型有机材料层之间。因此，控制第一p-型有机材料层的厚度不会影响发光层中的电荷平衡。此外，在本发明的示例性实施方案中，当控制第一p-型有机材料层的厚度时，在相关技术领域的结构中，驱动电压随电子传输层(为n-型有机材料层)厚度的增加而增加的问题可被最小化。图6示出了在图2的有机电致发光装置中从阴极至发光层的结构。在相关技术领域的结构中，当控制阴极至发光层的距离(D)时，可影响发光层的电荷平衡。原因为当控制n-型有机材料层(例如电子注入层或电子传输层)的厚度时，到达发光层的电子数量是变化的。图5示出了在图1所示的本发明的示例性实施方案的有机电致发光装置的结构中从阴极至发光层的结构。在根据本发明示例性实施方案的结构中，当控制与阴极连接的第一p-型有机材料层的厚度(Dh)时，可影响对发光层的发光点至阴极的距离(D)(如同与装置的共振腔相关的距离)的控制，但因为不会影响与电子量相关的长度(De)，故不会影响电荷平衡。在此，发光层中的发光点意指根据电子和空穴平衡而实际发光的点。发光点可根据发光层材料的不同而变化。在本发明所属的技术领域中，发光层的中心点或发光层与另一层之间的界面可作为发光点。
例如，当阴极作为反射板时，从发光层的发光点至阴极的距离D可被控制为[有机材料层的折射率*λ/4]的整数倍。同时，λ为由发光层发射的光的波长。由于不同的颜色的光具有不同的波长，因此可根据由发光层发射的光的颜色来区别控制发光层的发光点至阴极的距离D。此外，可根据有机材料层的折射率来区别控制发光层的发光点至阴极的距离D。同时，当有机材料层由二层或多层组成时，有机材料层的折射率可通过获得每层的折射率然后获得它们的总和而计算出。
此外，当朝向阴极的光线到达阴极表面并被反射时，光线的穿透深度根据阴极材料类型的不同而变化。因此，阴极材料的类型会引起阴极表面反射光的相位变化。同时，考虑到相位差的变化，有必要控制从发光层的发光点到阴极的距离D。因此，阴极的材料也会影响发光层至阴极的距离。
当由发光层至阴极的光线和由阴极反射的光线发生相位匹配时，会发生相长干涉，并因此产生强光，反之，当光线之间的相位不匹配时，会发生相消干涉，并因此相消部分光线。根据上述相位匹配和相位不匹配现象，发光强度根据发光层至阴极的距离而呈正弦曲线形式。
根据本发明的示例性实施方案，根据发光层至阴极的距离，装置的发光强度呈现在正弦曲线中。最大光强度处的x轴的值可设置为发光层至阴极的距离。
根据本发明的示例性实施方案，可控制从第一p-型有机材料层与第一n型有机材料层之间的界面到发光层的距离以及阳极至发光层的距离，以使发光层中的空穴量与电子量平衡。在此，空穴量与电子量间的平衡意指注入至发光层的空穴和电子在发光层中彼此重组并因此有效形成用于光发射的激子，且使参与形成激子的空穴和电子的损失最小。例如，当装置中的空穴量大于其电子量时，除了参与形成激子的空穴外，不会发光且会消失的空穴因空穴过量而产生，因而造成装置中量子效率的损失。反之，当电子量大于空穴量时，会引起电子损失。因此，通过使注入的空穴和电子的量达到平衡，而试图降低空穴和电子的数量(会消失且不发光)。
例如，为了实现发光层中空穴与电子之间的量平衡，控制空穴和电子的迁移速率也很重要。当发光层中存在过量空穴时，通过增加电子的注入速率，可实现发光层中空穴和电子的平衡。通常，形成于阳极和发光层之间的材料(即第二电荷传输通道和空穴传输层内)的空穴迁移率大于阴极与发光层间形成的材料的电子迁移率。例如，NPB的空穴迁移率为8.8×10-4cm2/Vs，然而Alq3的电子迁移率为6.7×10-5cm2/Vs。
因此，在增强装置的发光效率时，提高电子迁移率是很重要的，且增加并利用阴极至发光层的距离可有效增加第一p-型有机材料的厚度而非增加第一n-型有机材料层的厚度。
因此，根据一个实施例，第一p-型有机材料层与第一n-型有机材料层之间的界面至发光层的距离可短于阳极至发光层的距离。作为一个具体实例，第一p-型有机材料层与第一n-型有机材料层之间的界面至发光层的距离可为至作为另一具体实例，阳极至发光层的距离可为至然而根据发光层的特性或使用者的不同可对具体值进行调整。
根据本发明的一个示例性实施方案，可控制第一p-型有机材料层的厚度以稳定所述装置。当第一p-型有机材料层的厚度增加时，可在不影响装置中电荷平衡或电压增加的情况下，进一步提高装置的稳定性。
在此，装置的稳定性意指当装置较薄时由于阳极与阴极接触而产生短路现象的程度。通常，当形成于阴极与阳极之间的n-型有机材料层的厚度增加时，可提高装置的稳定性，但其驱动电压将迅速增大，从而降低其功率效率(power efficiency)。为了解决相关技术领域的问题，已尝试增加形成于阴极与发光层之间的n-型有机材料层的厚度，并将金属掺杂于有机材料层中，但会产生光吸收效率增加、使用寿命减少及其制作方法复杂的问题。
然而，根据本发明的描述，在不影响电荷平衡或电压增加的情况下，通过控制第一p-型有机材料层的厚度可增加发光层与阴极间的距离，而非控制形成于阴极与发光层之间的n-型有机材料层厚度。因此，提高了装置的稳定性，使驱动电压最小，从而增加功率效率。
根据一个实施例，考虑到装置的稳定性，阴极至发光层的距离可长于阳极至发光层的距离。即使在此构型中，电荷平衡或电压增加不会像相关技术领域那样受影响。在一个具体实施例中，第一p-型有机材料层的厚度可为5nm或以上，并且随着第一p-型有机材料层的变厚，可提高装置的稳定性。对第一p-型有机材料层的厚度的上限没有特别限制，且取决于本领域的技术领域人员。例如，考虑到方法的简易性，第一p-型有机材料层的厚度可选自500nm或以下。
根据本发明的另一示例性实施方案，可对第一p-型有机材料层的厚度进行控制，以使有机电致发光装置的共振腔长度为发光层的发光波长的整数倍。通过将有机电致发光装置的共振腔长度控制为发光层的发光波长的整数倍(如上所述)可引起光的相长干涉以提高发光效率。
根据本发明的另一示例性实施方案，可对第一p-型有机材料层与第一n-型有机材料层之间的界面至发光层的距离和阳极至发光层的距离进行控制，以使发光层的空穴量与其电子量平衡，并且可对第一p-型有机材料层的厚度进行控制，以使有机电致发光装置的共振腔长度为发光层的发光波长的整数倍。
根据本发明的另一示例性实施方案，可对电子从第一p-型有机材料层与第一n-型有机材料层之间的界面迁移至发光层的时间以及空穴从阳极迁移至发光层的时间进行控制，以使装置的空穴与电子在发光层中达到量平衡，并且可对第一p-型有机材料层的厚度进行控制，以使有机电致发光装置的共振腔长度为发光层的发光波长的整数倍。
根据本发明，第一p-型有机材料层的HOMO能级与第一n-型有机材料层的LUMO能级的能级差可为2eV或以下。根据本发明的一个示例性实施方案，第一p-型有机材料层的HOMO能级与第一n-型有机材料层的LUMO能级的能级差可为大于0eV小于等于2eV，或大于0eV小于等于0.5eV。根据本发明的另一示例性实施方案，用于第一p-型有机材料层和第一n-型有机材料层的材料可以是选择性的，以使第一p-型有机材料层的HOMO能级与第一n-型有机材料层的LUMO能级的能级差为0.01eV至2eV。
在第一p-型有机材料层的HOMO能级与第一n-型有机材料层的LUMO能级的能级差为2eV或以下的情况下，当第一p-型有机材料层与第一n-型有机材料层彼此接触时，在它们之间很容易产生NP结。在这种情况下，可降低用于注入电子的驱动电压。
第一p-型有机材料层与第一n-型有机材料层可彼此接触。在这种情况下，在第一p-型有机材料层与第一n-型有机材料层之间会形成NP结。当NP结形成时，第一p-型有机材料层的HOMO能级与第一n-型有机材料层的LUMO能级的能级差会降低。因此，当施加额外电压时，空穴和电子可容易地由NP结产生。
此外，本发明所述的第一p-型有机材料层是“未掺杂的”。当通过掺杂而显示p-型特征的有机材料层被用作第一p-型有机材料层时，发光效率根据材料类型而降低。具体而言，当进行p-型掺杂时，将会形成电荷转移复合物，并且复合物具有不同于掺杂前各材料的光吸收峰，并且有别于掺杂前的各种材料，该复合物可吸收可见光。当复合物吸收穿过p-型掺杂有机材料层的可见光时，通过吸收由有机电致发光装置的发光层所发出的光线可降低发光效率。此外，由于通常无法确定被称为p-型掺杂剂的材料是否通过HOMO能级，或通过LUMO能级进行电荷传输，因此存在难以选择合适的材料且难以预测装置效率的缺点。然而，根据本发明的示例性实施方案，通过使用未掺杂的第一p-型有机材料层不会产生上述问题。
根据本发明的一个示例性实施方案，阴极的功函数值等于或小于第一p-型有机材料层的HOMO能级。
当阴极的功函数值等于或小于第一p-型有机材料层的HOMO能级时，当电子从阴极注入至第一p-型有机材料层的HOMO能级时，不存在注入势垒。
根据本发明的一个示例性实施方案，阴极和第一p-型有机材料层可彼此接触。当阴极和第一p-型有机材料层彼此接触且阴极功函数等于或大于第一p-型有机材料层的HOMO能级时，即使阴极的功函数与第一p-型有机材料层的HOMO能级的差异较大，仍可容易地将电子从阴极注入至第一p-型有机材料层的HOMO能级。这是因为由第一p-型有机材料层和第一n-型有机材料层之间的NP结所产生的空穴沿着第一p-型有机材料层向阴极迁移。通常，当电子从低能级向高能级迁移时不存在势垒。另外，当空穴从高能级迁移至低能级时不产生势垒。因此，电子可在无势垒的情况下，从阴极迁移至第一p-型有机材料层的HOMO能级。
此外，在阴极与第一p-型有机材料层之间可形成额外层。在这种情况下，额外层的HOMO能级等于阴极的功函数或第一p-型有机材料层的HOMO能级，或介于阴极的功函数与第一p-型有机材料层的HOMO能级之间。
作为用于第一p-型有机材料层的材料，可使用具有p-型半导体特性的有机材料。例如，可使用芳香胺化合物。作为芳香胺化合物的实例，存在下式1的化合物。
【式1】
在式1中，Ar1、Ar2和Ar3各自独立地为H或烃基。同时，Ar1、Ar2和Ar3中的至少一个包含芳烃取代基，且取代基可彼此相同，且可由不同取代基组成。在Ar1、Ar2和Ar3中不是芳烃取代基的那些取代基可为氢；直链、支链或环状的芳香烃；以及包含N、O、S或Se的杂环基团。
式1的具体实例包括以下化学式，但本发明所述的示例性实施方案的范围不限于于此。
第一p-型有机材料层不同于通过将p-型掺杂剂掺杂在相关技术领域的材料中而具有p-型半导体特性的层。第一p-型有机材料层不具有p-型半导体特性(通过掺杂p-型掺杂剂)，但包含具有p-型半导体特性的有机材料。对于具有p-型半导体特性的有机材料，第一p-型有机材料层也可包含二种或多种有机材料。
第一n-型有机材料层不限于由单一材料组成，可由一种或二种或多种具有n-型半导体特性的化合物组成。此外，第一n-型有机材料层可由单一膜层组成，但也可包含二层或三层或多层结构。同时，所述二层或多层结构可由相同材料组成，但也可由不同材料组成。如果需要，组成第一n-型有机材料层的膜层的至少一层可掺杂n-型掺杂剂。
对第一n-型有机材料层没有特别限制，只要有机材料层是由能使电荷迁移通过第一p-型有机材料层与发光层之间的LUMO能级的材料组成的，如上所述。例如，可使用下式2的化合物。
【式2】
在式2中，R1b至R6b各自可为氢、卤素原子、氰基(-CN)、硝基(-NO2)、磺酰基(-SO2R)、亚砜基(-SOR)、磺酰胺基(-SO2NR)、磺酸酯基(sulfonate，-SO3R)、三氟甲基(-CF3)、酯基(-COOR)、酰胺基(-CONHR或CONRR')、取代或未取代的直链或支链的C1至C12烷氧基、取代或未取代的直链或支链的C1至C12烷基、取代或未取代的直链或支链的C2至C12烯基、取代或未取代的芳香或非芳香的杂环、取代或未取代的芳基、取代或未取代的单芳胺或二芳胺、或取代或未取代的芳烷基胺，其中R和R'各自为取代或未取代的C1至C60烷基、取代或未取代的芳基、或取代或未取代的5元至7元杂环。
在本说明说中，“取代或未取代的”意指未取代或被卤素原子、氰基(-CN)、硝基(-NO2)、亚砜基(-SOR)、磺酰胺基(-SO2NR)、磺酰基(-SO3R)、磺酸酯基(-SO3R)、三氟甲基(-CF3)、酯基(-COOR)、酰胺基(-CONHR或CONRR')、直链或支链的C1至C12烷氧基、直链或支链的C1至C12烷基、直链或支链的C2至C12烯基、芳香或非芳香的杂环、芳基、单芳胺基或二芳胺、或芳烷基胺取代，其中R和R'各自为C1至C60烷基、或芳基、或5元至7元杂环。
式2化合物的实例可为下式2-1至2-6的化合物。
【式2-1】
【式2-2】
【式2-3】
【式2-4】
【式2-5】
【式2-6】
其他实例，或合成方法以及式2的多种特性描述于美国专利申请号2002-0158242，以及美国专利号6,436,559和4,780,536，并且这些文献的内容全部以引用的方式纳入本说明书。
另外，第一n-型有机材料层可包含一种或多种选自以下的化合物：2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基对醌二甲烷(F4TCNQ)、氟代的3,4,9,10-苝四甲酸二酐(PTCDA)、氰基取代的3,4,9,10-苝四羧酸二酐(PTCDA)、萘四甲酸二酐(NTCDA)、氟代的萘四甲酸二酐(NTCDA)，以及氰基取代的萘四甲酸二酐(NTCDA)。
此外，作为第一n-型有机材料层的材料，可使用具有n-型半导体特性的有机材料作为本领域技术人员熟知的电子注入或传输材料。具体而言，可使用以下材料，但本发明不限于此。例如，作为用于第一n-型有机材料层的材料的实例，可使用具有选自咪唑基、噁唑基、噻唑基、喹啉基和菲咯啉基的官能团的化合物。
具有选自咪唑基、噁唑基及噻唑基的官能团的化合物的具体实例包括下式3或4的化合物。
【式3】
在式3中，R1至R4可彼此相同或不同，且各自独立地为氢原子、被一种或多种选自卤素原子、氨基、氰基、硝基、C1至C30烷基、C2至C30烯基、C1至C30烷氧基、C3至C30环烷基、C3至C30杂环烷基、C5至C30芳基、以及C2至C30杂芳基的基团取代的或未取代的C1至C30烷基；被一种或多种选自卤素原子、氨基、氰基、硝基、C1至C30烷基、C2至C30烯基、C1至C30烷氧基、C3至C30环烷基、C3至C30杂环烷基、C5至C30芳基、以及C2至C30杂芳基的基团取代的或未取代的C3至C30环烷基；被一种或多种选自卤素原子、氨基、氰基、硝基、C1至C30烷基、C2至C30烯基、C1至C30烷氧基、C3至C30环烷基、C3至C30杂环烷基、C5至C30芳基、及C2至C30杂芳基的基团取代的或未取代的C5至C30芳基；或被一种或多种选自卤素原子、氨基、氰基、硝基、C1至C30烷基、C2至C30烯基、C1至C30烷氧基、C3至C30环烷基、C3至C30杂环烷基、C5至C30芳基、以及C2至C30杂芳基的基团取代的或未取代的C2至C30杂芳基，以及可与相邻基团结合形成脂肪族、芳香族、杂脂肪族或杂芳香族缩合环或螺键(spiro bond)；Ar1为氢原子、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳香杂环；X为O、S、或NRa；且Ra可为氢、C1至C7脂肪族烃基、芳环基或芳香杂环。
【式4】
在式4中，X为O、S、NRb或C1至C7二价烃基；A、D及Rb各自为氢、氰基(-CN)、硝基(-NO2)、C1至C24烷基、包含C5至C20芳环基或杂原子的取代的芳环基、卤素、或亚烷基或包含可与相邻环结合成稠环的杂原子的亚烷基；A和D彼此连接以形成芳环基或杂芳环基；B为取代的未取代的亚烷基，或当n为2或以上时共轭或非共轭地与多重杂环基连接以作为连接单元的亚芳基，以及当n为1时取代或未取代的烷基或芳基；且n为1至8的整数。
式4的化合物的实例包括可从韩国专利申请特许公开号2003-006773中得知的化合物，且式4的化合物的实例包括描述于美国专利申请号5,645,948中的化合物和描述于WO05/097756中的化合物。上述文献的所有内容以引用的方式纳入本说明书。
具体而言，式3的化合物还包括式5的化合物。
【式5】
在式5中，R5至R7彼此相同或不同，且各自独立地为氢原子、C1至C20脂肪族烃基、芳环基、芳杂环基、或脂肪族或芳香族稠环；Ar为直接键、芳环基或芳杂环基；X为O、S或NRa；Ra为氢原子、C1至C7脂肪族烃基、芳环基或芳杂环基；但是，排除R5和R6同时为氢的情况。
另外，式4的化合物还包括下式6的化合物。
【式6】
在式6中，Z为O、S或NRb；R8和Rb为氢原子、C1至C24烷基、包含C1至C24芳环基或杂原子的取代的芳环基、卤素、或亚烷基或包含可与吲哚环形成稠环的杂原子的亚烷基；B为亚烷基、亚芳基、取代的亚烷基、或当n为2或以上时B为共轭或非共轭地与多重吲哚环连接以作为连接单元的取代的亚芳基、以及当n为1时取代或未取代的烷基或芳基；且n为1至8的整数。
例如，可使用具有以下结构的咪唑化合物：
具有喹啉基的化合物的实例包括下式7至13的化合物。
【式7】
【式8】
【式9】
【式10】
【式11】
【式12】
【式13】
在式7至13中，
n为0至9的整数，m为2或以上的整数，
R9选自一种环结构，其具有以下基团：氢、烷基(如甲基和乙基)、环烷基(如环己基和降莰基(norbornyl))、芳烷基(如苄基)、烯基(如乙烯基和烯丙基)、环烯基(如环戊二烯基和环己烯基)、烷氧基(如甲氧基)、烷硫基(其中，烷氧基中醚键的氧原子被硫原子取代)、芳醚基(例如苯氧基)、芳硫醚基(其中，芳醚基中醚键的氧原子被硫原子取代)、芳基(例如苯基、萘基、联苯基)、杂环基(例如呋喃基、噻吩基、噁唑基、吡啶基、喹啉基和咔唑基)、卤素、氰基、醛基、羰基、羧基、酯基、氨基甲酰基、氨基、硝基、甲硅烷基(例如三甲基甲硅烷基)、硅氧基(具有通过醚键的硅的基团)，以及相邻的取代基；取代基可为取代或未取代的，且当n为2或以上时可以彼此相同或不同。
Y为R9的二价基团。
式7至13的化合物描述于韩国专利申请特许公开号2007-0118711，且所述文献的内容全部以引用的方式纳入本说明书。
具有菲咯啉基的化合物的实例包括下式14至24的化合物，但不限于此。
【式14】
【式15】
【式16】
【式17】
在式14至17中，
m为1或以上的整数，n和p为整数，n+p为8或以下，
当m为1时，R10和R11选自一种环结构，其具有以下基团：氢、烷基(如甲基和乙基)、环烷基(如环己基和降莰基)、芳烷基(如苄基)、烯基(如乙烯基和烯丙基)、环烯基(如环戊二烯基和环己烯基)、烷氧基(如甲氧基)、烷硫基(其中，烷氧基中醚键的氧原子被硫原子取代)、芳醚基(例如苯氧基)、芳硫醚基(其中，芳醚基中醚键的氧原子被硫原子取代)、芳基(例如苯基、萘基和联苯基)、杂环基(例如呋喃基、噻吩基、噁唑基、吡啶基、喹啉基和咔唑基)、卤素、氰基、醛基、羰基、羧基、酯基、氨基甲酰基、氨基、硝基、甲硅烷基(例如三甲基甲硅烷基)、硅氧基(具有通过醚键的硅的基团)以及相邻的取代基。
当m为2或以上时，R10为直接键或二价或多价的上述基团，且当m为1时，R11与上述R10相同。
当n或p为2或以上时，取代基可为取代或未取代的，取代基可彼此相同或不同。
式14至17的化合物描述于韩国专利申请特许公开号2007-0052764和2007-0118711，且所述文献的内容全部以引用的方式纳入本说明书。
【式18】
【式19】
【式20】
【式21】
在式18至21中，R1a至R8a和R1b至R10b各自为氢、取代或未取代的具有5至60个核原子(nucleus atoms)的芳基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的喹啉基、取代或未取代的具有1至50个碳原子的烷基、取代或未取代的具有3至50个碳原子的环烷基、取代或未取代的具有6至50个核原子的芳烷基、取代或未取代的具有1至50个碳原子的烷氧基、取代或未取代的具有5至50个核原子的芳氧基、取代或未取代的具有5至50个核原子的芳硫基、取代或未取代的具有1至50个碳原子的烷氧羰基、被取代或未取代的具有5至50个核原子的芳基取代的氨基、卤原子、氰基、硝基、羟基或羧基，且可彼此键合形成芳环基，以及L为取代或未取代的具有6至50个碳原子的亚芳基、取代或未取代的亚吡啶基(pyridinylene group)、取代或未取代的亚喹啉基(quinolynylenegroup)、取代或未取代的亚芴基(fluorenylene group)。式18至21的化合物描述于日本专利申请特许公开号2007-39405，且所述文献的内容全部以引用的方式纳入本说明书。
【式22】
【式23】
在式22和23中，d1、d3至d10和g1各自为氢或芳香族或脂肪族烃基，m和n为0至2的整数，且p为0至3的整数。式22和23的化合物描述于美国专利申请号2007/0122656，且所述文献的内容全部以引用的方式纳入本说明书。
【式24】
在式24中，R1c至R6c各自为氢原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂环基、或卤原子，且Ar1c为Ar2c各自选自以下结构式。
在结构式中，R17至R23各自为氢原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂环基、或卤原子。式24的化合物描述于日本专利申请特许公开号2004-107263，且所述文献的内容全部以引用的方式纳入本说明书。
第一n-型有机材料层与发光层之间可进一步包含至少一种有机材料层。具有一层或二层或多层结构的电子传输层、空穴阻挡层等可形成于第一n-型有机材料层与发光层之间。
在下文中，将详细描述构成本发明所述有机电致发光装置的各层。在以下描述的各层的材料可为单一材料或二种或多种材料的混合物。
阳极
阳极包含金属、金属氧化物或导电聚合物。导电聚合物可包括导电性聚合物。例如，阳极可具有的功函数值为约3.5eV至约5.5eV。示例性导电材料的实例包括碳、铝、钒、铬、铜、锌、银、金、其他金属及其合金；氧化锌、氧化铟、氧化锡、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌以及其他类似金属氧化物；氧化物和金属的混合物例如ZnO:Al和SnO2:Sb等。作为用于阳极的材料，可使用透明材料或不透明材料。当光朝结构中的阳极方向发散时，阳极可为透明状。在此，透明是指足以让从有机材料层发出的光穿透即可，且对透光率无特别限制。
例如，当本发明的有机电致发光装置为顶部发光型时，在有机材料层和阴极形成之前，将阳极形成于基板上，且除了透明材料以外，还可使用具有优异的光反射性的不透明材料作为阳极材料。例如，当本发明的有机电致发光装置为底部发光型时，在有机材料层和阴极形成之前，将阳极形成于基板上，可使用透明材料作为阳极材料，或不透明材料需形成足以透光的薄膜。
空穴注入层或传输层
在本发明所述的有机电致发光装置中，第二p-型有机材料层可形成于发光层与阳极之间，其间形成了电荷第二传输通道。图9示出了当形成第二p-型有机材料层时的能量流。第二p-型有机材料层可为空穴注入层(HLL)或空穴传输层(HTL)。作为用于第二p-型有机材料层的材料，可使用上述用于第一p-型有机材料层的材料。
第二p-型有机材料层可包含芳胺化合物、导电聚合物或具有共轭部分或非共轭部分的嵌段共聚物等，但不限于此。
第四n-型有机材料层可形成于第二p-型有机材料层与阳极之间。在此，第二p-型有机材料层的HOMO能级与第四n-型有机材料层的LUMO能级的能级差可为2eV或以下、或1eV或以下，例如约0.5eV。第二p-型有机材料层与第四n-型有机材料层可彼此接触。因此，第二p-型有机材料层与第四n-型有机材料层可形成NP结。图10示出了当形成第四n-型有机材料层时的能量流。
第四n-型有机材料层的LUMO能级与阳极的功函数的差值为4eV或以下。第四n-型有机材料层与阳极可彼此接触。
第四n-型有机材料层的LUMO能级可为约4eV至约7eV，其电子迁移率可为约10-8cm2/Vs至1cm2/Vs、或约10-6cm2/Vs至约10-2cm2/Vs。具有上述范围内的电子迁移率的第四n-型有机材料层可有效注入空穴。
第四n-型有机材料层可由通过真空沉积形成的材料，或通过溶液法形成的薄膜型材料形成。第四n-型有机材料的具体实例包括2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基对醌二甲烷(F4TCNQ)、氟代的3,4,9,10-苝四甲酸二酐(PTCDA)、氰基取代的3,4,9,10-苝四甲酸二酐(PTCDA)、萘四甲酸二酐(NTCDA)、氟代的萘四甲酸二酐(NTCDA)，以及氰基取代的萘四甲酸二酐(NTCDA)，但不限于此。
当第四n-型有机材料层和第二p-型有机材料层形成NP结时，形成于NP结的空穴穿过第二p-型有机材料层被传输至发光层。
在本发明所述的有机电致发光装置中，设置于基板反侧的电极为阳极。因此，在与阳极接触的有机材料层中，可选择一种当阳极形成时不会破坏有机材料层的材料。与阳极接触的有机材料层可为第四n-型有机材料层。
当上式1的化合物层作为与阳极接触的有机材料层形成时，即使使用透明导电性氧化物(如ITO和IZO)形成阳极，也可避免有机材料层受损。
发光层(EML)
在发光层中，空穴传输和电子传输可同时发生，因此发光层可同时具有n-型特性和p-型特性。为了方便起见，当电子传输速率大于空穴传输速率时，发光层可定义为n-型发光层)，且当空穴传输速率大于电子传输速度时，发光层可定义为p-型发光层。
n-型发光层包含三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)；8-羟基喹啉铍(BAlq)；苯并噁唑系(benzoxazole-based)化合物、苯并噻唑系(benzthiazole-based)化合物或苯并咪唑系(benzimidazole-based)化合物；聚芴系(polyfluorene-based)化合物；硅杂环戊二烯(噻咯)系(silacyclopentadiene(silole)-based)化合物等，但不限于此。
p-型发光层包含咔唑系化合物(carbazole-based compound)；蒽系(anthracene-based)化合物；聚亚苯基亚乙烯基系(polyphenylenevinylene(PPV)-based)聚合物；或螺环化合物等，但不限于此。
电子传输层(ETL)
在本发明中，第一n-型有机材料层还可作为电子传输层形成，且额外的第二n-型有机材料层还可形成于第一n-型有机材料层与发光层之间。图7示出了当形成第二n–型有机材料层时的能量流。第二n-型有机材料层还可作为电子传输层或空穴阻挡层。用于第二n-型有机材料层的材料优选为具有高电子迁移率的材料，以便更好地传输电子。第三n-型有机材料层还可形成于第二n-型有机材料层与发光层之间。第三n-型有机材料层还可作为电子传输层或空穴阻挡层。图8示出了当形成第三n-型有机材料层时的能量流。
如上所述，第一n-型有机材料层优选由具有2eV或以下的LUMO能级的材料组成，第一p-型有机材料层优选由具有2eV或以下的HOMO能级的材料组成。根据一个实施例，第一n-型有机材料层所具有的LUMO能级为5eV至7eV。
第二n-型有机材料层所具有的LUMO能级优选小于第一n-型有机材料层的LUMO能级。根据一个实施例，第二n-型有机材料层所具有的LUMO能级为2eV至3eV。根据一个实施例，第二n-型有机材料层所具有的HOMO能级为5eV至6eV，特别为5.8eV至6eV。
第二或第三n-型有机材料层包含三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)；包含Alq3结构的有机化合物；羟基黄酮-金属络合物或硅杂环戊二烯(噻咯)系化合物等，但不限于此。作为用于第二或第三n-型有机材料层的材料，还可使用上述用于第一n-型有机材料层的材料。第二或第三n-型有机材料层可掺杂n-型掺杂剂。根据一个示例性实施方案，当第二n-型有机材料层和第三n-型有机材料层中的任何一个掺杂n–型掺杂剂时，掺杂层的基质材料和未掺杂层的材料可彼此相同。
n-型掺杂剂可为有机材料或无机材料。当n-型掺杂剂为无机材料时，n-型掺杂剂可包括碱金属，例如，锂、钠、钾、铷、铯或钫；碱土金属，例如，铍、镁、钙、锶、钡、或镭；稀土金属，例如，镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、铽(Tb)、钍(Th)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、Em、钆(Gd)、镱(Yb)、镥(Lu)、钇(Y)或锰(Mn)；包含一种或多种金属的金属化合物。或者，n-型掺杂剂还可为包含环戊二烯(cyclopentadiene)、环庚三烯(cycloheptatriene)、六元杂环或包含这些环的稠环的材料。同时，掺杂浓度可为0.01重量％至50重量％，或1重量％至10重量％。
作为一个具体实施例，有机电致发光装置包括第一至第三n-型有机材料层，其中第一n-型有机材料层可包含式1的化合物，并且第二n-型有机材料层可掺杂n-型掺杂剂。第二n-型有机材料层和第三n-型有机材料层可包含作为基质材料的式5的化合物。
阴极
如上所述，在本发明中，阴极可选自通过包含上述第一p-型有机材料层和第一n-型有机材料层而具有多种功函数的材料。阴极材料通常优选为具有低功函数的材料，以便促进电子注入。然而，在本发明中，还可使用具有高功函数的材料。具体而言，在本发明中，可使用功函数等于或大于第一p-型有机材料层的HOMO能级的材料作为阴极材料。例如，在本发明中，可使用功函数为2eV至5eV的材料作为阴极材料。阴极材料包括金属，例如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅，或其合金；多层结构材料，例如LiF/Al或LiO2/Al等。
当使用铝作为阴极材料时，可提供一种通过铝的单独使用或与LiF或Liq的结合使用能够有效运行的装置。特别地，当使用银作为阴极材料时，当单使用银或与LiF或Liq结合使用时，相关技术领域的装置无法良好运行，因此，作为与阴极连接的有机材料层，需要使用由金属(例如碱金属或碱土金属，或使用掺杂金属的有机材料层)组成的膜层。然而，如上所述，在本发明所述的示例性实施方案中，具有高功函数的材料(例如银)可被用作无金属层或掺杂金属的有机材料层的阴极材料。另外，在本发明所述的示例性实施方案中，具有高功函数的透明导电性氧化物例如IZO(功函数为4.8eV至5.2eV)也可被用作阴极材料。
根据本发明的示例性实施方案，阴极与有机材料层物理接触。与阴极接触的有机材料层可为上述第一p-型有机材料层，并且可为额外有机材料层。在此，与阴极接触的有机材料层未掺杂。
在相关技术领域的有机电致发光装置中，当使用具有高功函数的材料(例如铝或镁)作为阴极材料时，需在有机材料层与阴极之间的无机材料层(例如LiF层)或有机材料层中掺杂金属。在相关技术领域中，如上所述，当阴极与未使用无机材料层的有机材料层或掺杂金属的有机材料层接触时，仅可使用功函数大于等于2eV且小于3.5eV的材料作为阴极材料。然而，在本发明的有机电致发光装置中，即使阴极与有机材料接触，借助于第一p-型有机材料层与第一n-型有机材料层，通过使用功函数为3.5eV或以上的材料，可形成阴极。
根据本发明的示例性实施方案，阴极与有机材料层物理接触，且阴极由功函数为3.5eV或以上的材料组成。
根据本发明的示例性实施方案，阴极与有机材料层物理接触，且阴极由功函数为4eV或以上的材料组成。
根据本发明的示例性实施方案，阴极与有机材料层物理接触，且阴极由功函数为4.5eV或以上的材料组成。
对组成阴极的材料的功函数的上限无特别限制，但从选择材料的角度而言，可使用功函数为5.5eV或以下的材料。
阴极可由与阳极相同的材料形成。在这种情况下，阴极可由作为阳极材料的上述材料形成。或者，阴极或阳极可包含透明材料。
例如，本发明所述的有机材料层(例如，第一和第二p-型有机材料层、第一至第四n-型有机材料层、阴极以及阳极)的厚度或形状或模式，可由本领域技术人员根据材料类型或装置的所需要求进行选择。
本发明示例性实施方案的有机电致发光装置可为包括光汲取结构的装置。
在本发明的示例性实施方案中，有机电致发光装置进一步包括形成于与阳极或阴极的形成有有机材料层的表面相对的表面上的基板，形成于基板与阳极或阴极之间，或形成于与基板的形成有阳极或阴极的表面相对的表面上的光汲取层。
换言之，有机电致发光装置进一步包括位于基板和阳极或阴极之间的内部光汲取层，所述基板形成于形成有有机材料层的表面(面向阳极或阴极的表面)上。在另一示例性实施方案中，外部光汲取层还可形成于形成有阳极或阴极的表面(基板表面的反面)上。
在本发明中，对内部光汲取层或外部光汲取层没有特别限制，只要膜层结构可诱导光散射以便提高装置的光汲取效率。在示例性实施例方案中，通过利用具有以下结构的膜可形成光汲取层：所述结构中的散射粒子分散于粘结剂中，或为不均匀状。
另外，光汲取层可通过以下方法直接形成于基板上：例如旋转涂布法、棒式涂布法、狭缝涂布法等，或可通过制造膜状膜层且附着于该膜层的方法形成。在本发明的示例性实施方案中，有机电致发光装置为柔性有机电致发光装置。在这种情况下，基板包含柔性材料。例如，可使用柔性薄膜状玻璃、塑料或薄膜状基板。
对塑料基板的材料没有特别限制，但通常可使用具有单层或多层形式的PET、PEN、PI等的薄膜。
在本发明的示例性实施方案中，提供了包括所述有机电致发光装置的显示器。
在本发明的示例性实施方案中，提供了包括有机电致发光装置的照明设备。
在下文中，将详细描述上述示例性实施方案的具体实施例。然而，以下实施例仅用于说明，并不限制示例性实施方案的范围。
<实施例1>
将Ag(功函数为4.7eV)于基板上形成厚度为的阴极。随后，利用作为p-型有机材料的PNB形成厚度为的第一p-型有机材料层(HOMO能级：5.4eV)，且在其上利用下式的HAT(其为n-型有机材料)形成厚度为的第一n-型有机材料层(LUMO能级：5.7eV)。通过将10重量％的钙掺杂于下式的电子传输材料中，在其上形成厚度为的电子传输层，且随后，利用下式的电子传输材料形成厚度为的有机材料层。
利用下式的BCP在其上形成厚度为的空穴阻挡层。随后，通过将18重量％的下式的Ir(ppy)3掺杂于下式的CBP中，形成厚度为的发光层。
通过真空沉积下式的NPB，在其上形成厚度为的p-型空穴传输层，且通过热真空沉积下式的HAT，在其上形成厚度为的n-型空穴注入层。随后，通过溅镀法利用IZO形成厚度为的阳极，从而制造有机电致发光装置。
在制造过程中，有机材料的沉积速率维持在/秒至/秒的水平，且在沉积过程中，真空度维持在2×10-7托至2×10-8托的水平。
<比较实施例1>
以与实施例1相同的方式制造有机电致发光装置，不同在于通过在阴极与未形成第一p-型有机材料层的空穴阻挡层(将10重量％的钙掺杂于上式的电子传输材料中)之间形成厚度为的有机材料层而将发光层至阴极的距离设定为与实施例1相同，且利用上式的电子传输材料形成了厚度为的有机材料层。
【表1】
<实施例2>
以与实施例1相同的方式制造有机电致发光装置，不同之处在于：形成了厚度为的第一p-型有机材料层。
<比较实施例2>
以与实施例2相同的方式制造有机电致发光装置，不同之处在于：电子传输材料未掺杂钙，利用HAT层形成了厚度为的第一n-型有机材料层，且没有形成第一p-型有机材料层。在比较实施例2的装置中可观察到了电流，因此显示了作为有机半导体的二极管特性，但未观察到发光现象。
【表2】
<实施例3>
以与实施例2相同的方式制造有机电致发光装置，不同之处在于：利用Al(功函数为4.2eV)形成了厚度为的阴极。
<比较实施例3>
以与实施例3相同的方式制造有机电致发光装置，不同之处在于：电子传输材料未掺杂钙，利用HAT层形成了厚度为的第一n-型有机材料层，且未形成第一p-型有机材料层。在比较实施例3的装置中观察到了电流，因此显示了作为有机半导体的二极管特性，但未观察到发光现象。
【表3】

Claims (28)

1.一种有机电致发光装置，包括：
基板；
形成于基板上的阴极；
形成于阴极上的发光层；
形成于发光层上的阳极；
形成于发光层与阴极之间的第一电荷传输通道；以及
形成于发光层与阳极之间的第二电荷传输通道；
其中，第一电荷传输通道包括：
与阴极连接且未掺杂的第一p-型有机材料层；以及
形成于第一p-型有机材料层与发光层之间的第一n-型有机材料层。
2.一种有机电致发光装置，包括：
基板；
形成于基板上的阴极；
形成于阴极上的发光层；
形成于发光层上的阳极；以及
形成于发光层与阴极之间的缓冲层，
其中，缓冲层包括：
与阴极连接且未掺杂的第一p-型有机材料层；以及
形成于第一p-型有机材料层与发光层之间的第一n-型有机材料层。
3.一种有机电致发光装置，包括：
基板；
形成于基板上的阴极；
形成于阴极上的发光层；
形成于发光层上的阳极；
形成于发光层与阴极之间且未掺杂的第一p-型有机材料层；以及
形成于发光层与第一p-型有机材料层之间的第一n-型有机材料层。
4.权利要求1至3中任一项的有机电致发光装置，进一步包括：
形成于第一n-型有机材料层与发光层之间的第二n-型有机材料层。
5.权利要求4的有机电致发光装置，其中第二n-型有机材料层掺杂有n-型掺杂剂。
6.权利要求5的有机电致发光装置，进一步包括：
形成于第二n-型有机材料层与发光层之间的第三n-型有机材料层。
7.权利要求6的有机电致发光装置，其中第二n-型有机材料层的基质材料与第三n-型有机材料层的材料相同。
8.权利要求1至3中任一项的有机电致发光装置，其中阴极的功函数处于第一P-型材有机料层的HOMO能级或以下。
9.权利要求1至3中任一项的有机电致发光装置，其中第一P-型有机材料层的HOMO能级与第一n-型有机材料层的LUMO能级的能级差为2eV或以下。
10.权利要求1至3中任一项的有机电致发光装置，其中第一n-型有机材料层包含：一种或多种选自以下的化合物：由下式2所表示的化合物、2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基对醌二甲烷(F4TCNQ)、氟代的3,4,9,10-苝四甲酸二酐(PTCDA)、氰基取代的3,4,9,10-苝四羧酸二酐(PTCDA)、萘四甲酸二酐(NTCDA)、氟代的萘四甲酸二酐(NTCDA)，以及氰基取代的萘四甲酸二酐(NTCDA)：
【式2】
在式2中，R1b至R6b各自可为氢、卤素原子、氰基(-CN)、硝基(-NO2)、磺酰基(-SO2R)、亚砜基(-SOR)、磺酰胺基(-SO2NR)、磺酸酯基(-SO3R)、三氟甲基(-CF3)、酯基(-COOR)、酰胺基(-CONHR或CONRR')、取代或未取代的直链或支链的C1至C12烷氧基、取代或未取代的直链或支链的C1至C12烷基、取代或未取代的直链或支链的C2至C12烯基、取代或未取代的芳香或非芳香的杂环基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的单芳胺基或二芳胺基、或取代或未取代的芳烷基胺基，其中R和R'各自为取代或未取代的C1至C60烷基、取代或未取代的芳基、或取代或未取代的5元至7元杂环基。
11.权利要求1至3中任一项的有机电致发光装置，其中阴极与第一p-型有机材料层接触。
12.权利要求1至3中任一项的有机电致发光装置，其中第一n-型有机材料层与第一p-型有机材料层形成NP结。
13.权利要求1的有机电致发光装置，其中第二电子传输通道包括第二p-型有机材料层。
14.权利要求1至3中任一项的有机电致发光装置，进一步包括：
形成于发光层与阳极之间的第二p-型有机材料层。
15.权利要求14的有机电致发光装置，进一步包括：
形成于阳极与第二p-型有机材料层之间的第四n-型有机材料层。
16.权利要求15的有机电致发光装置，其中第二p-型有机材料层与第四n-型有机材料层形成NP结。
17.权利要求1至3中任一项的有机电致发光装置，其中控制第一p-型有机材料层与第一n-型有机材料层之间的界面至发光层的距离以及阳极至发光层的距离，使得发光层的空穴量与其电子量平衡。
18.权利要求1至3中任一项的有机电致发光装置，其中第一p-型有机材料层与第一n-型有机材料层之间的界面至发光层的距离小于阳极至发光层的距离。
19.权利要求1至3中任一项的有机电致发光装置，其中第一p-型有机材料层与第一n-型有机材料层之间的界面至发光层的距离为至
20.权利要求1至3中任一项的有机电致发光装置，其中阳极至发光层的距离为至
21.权利要求1至3中任一项的有机电致发光装置，其中包含在第二电荷传输通道中的空穴传输材料的空穴迁移率大于包含在第一电荷传输通道中的电子传输材料的电子迁移率。
22.权利要求1至3中任一项的有机电致发光装置，其中阴极至发光层的距离大于阳极至发光层的距离。
23.权利要求1至3中任一项的有机电致发光装置，其中第一p-型有机材料层的厚度为5nm或以上。
24.权利要求1至3中任一项的有机电致发光装置，其中对第一p-型有机材料层的厚度进行控制，使得有机电致发光装置的共振腔长度为发光层的发射光波长的整数倍。
25.权利要求1至3中任一项的有机电致发光装置，进一步包括：
形成于与阳极或阴极的形成有有机材料层的表面相对的表面上的基板；以及
形成于阳极或阴极与基板之间，或形成于与基板的形成有阳极或阴极的表面相对的表面上的光汲取层。
26.权利要求1至3中任一项的有机电致发光装置，其中有机电致发光装置为柔性有机电致发光装置。
27.包含权利要求1至3中任一项的有机电致发光装置的显示器。
28.包含权利要求1至3中任一项的有机电致发光装置的照明设备。
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