CN101816080B - 辐照发射装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及辐照发射装置，其具有第一电极(100)、第一发射层(400)、第二发射层(410)和第二电极(110)。此外，本发明涉及制造辐照发射装置的方法。

Description

辐照发射装置及其制造方法
本发明涉及一种辐照发射装置，该装置具有至少一个第一发射层和第二发射层。
本专利申请要求享有申请号为102007045753.9和102007058005.5的德国专利申请的优先权，上述申请的公开内容通过引用记录于此。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种有效的、耐久的辐照发射装置，其发射颜色能够容易地调整且仅有微小的变化。这样一种辐照发射装置具有改善的电荷输送，而这种改善的电荷输送有助于改善功率效能(Leistungseffizienz)以及使用寿命。
该任务通过根据权利要求1所述的辐照发射装置得以解决。用于制造这种辐照发射装置的方法以及该装置的其它实施方案是其它权利要求的主题。
根据本发明的一个实施方案，辐照发射装置包括：第一电极，其在运行中发出第一电荷的载流子；第一发射层，其具有第一发射材料并设置在第一电极上；第二发射层，其具有第二发射材料并设置在第一发射层上；以及第二电极，其在运行中发出第二电荷的载流子且设置在第二发射层上。其中第一和/或第二发射材料是发磷光的，并且第一发射材料在与第二发射材料不同的波长发出辐照。这样的辐照发射装置在长乃至极长的使用寿命期内有效地发出辐照。此外，发射颜色在整个使用寿命期间仅有微小的变化。
此外，辐照发射装置可以具有第一电荷输送层，该层设置在第一发射层与第二发射层之间。第一电荷输送层能够输送第一电荷的载流子与第二电荷的载流子。利用第一电荷输送层能够改善第一发射层与第二发射层之间的载流子输送。
此外，第一电荷输送层能够包括基质(Matrix)，该基质具有输送第一和第二电荷载流子的基质材料或者具有输送第一电荷载流子的第一基质材料和输送第二电荷的载流子的第二基质材料。因此电荷输送层的特性，即输送第一和第二电荷的载流子，能够得以实现。为此，要么采用单一的能够输送两种载流子类型的基质材料，要么采用由两种分别能够输送不同载流子类型的基质材料组成的混合物。通过所述基质材料的混合比，能够对装置中的载流子平衡与载流子至各个发射层的输送独立地进行调整。此外，电荷输送层用于将各个发射层互相分离，并因此抑制猝灭以及能量转移过程。此外，利用第一电荷输送层的厚度可以调节发射层到其它层的距离。通过第一电荷输送层的双极性特性，尽管可能增大了层厚度或者装置的总厚度，但却能够保持小的运行电压，而且能够使在各层之间界面上的载流子的积聚降低到最小程度。因此，具有激子的极化子可能的猝灭也得以减小。
辐照发射装置可以另外具有第三发射层，该第三发射层具有第三发射材料且设置在第二发射层与第二电极之间。此外，第三发射材料能够以与第一和第二发射材料不同的波长发出辐照。通过采用三种发出不同波长辐照的不同发射材料，能够产生由三种发出的辐照组成并且包含例如白光的总发射。因此，这种辐照发射装置也适用于照明的目的。
此外，第三发射层输送第二电荷的载流子，第一发射层输送第一电荷的载流子，而第二发射层输送第二电荷的载流子。第一和/或第二和/或第三发射层也可以输送第一电荷的载流子和第二电荷的载流子。为此，第一和/或第二和/或第三发射层可以包括基质。基质可以具有输送第一和第二电荷载流子的基质材料或者具有输送第一电荷载流子的第一基质材料和输送第二电荷的载流子的第二基质材料。因此，发射材料可以位于互相叠置的不同的基质材料中。因此，可以优化载流子在发射层中贯穿所述层的输送并且避免载流子经发射材料的输送，这将使使用寿命得以提高。通过有针对性地采用由第一和第二基质材料组成的基质，且各基质材料分别优选输送一种类型的载流子，就能够采用浓度更小的发射材料，因而能够将三重态-三重态-湮灭降低到最小程度。如果仅使用一种基质材料或者仅优选输送一种载流子类型，那么相应的另一载流子类型就必须行经发射材料的边界轨道，因此，在基质中的发射材料就必需是高浓度的。这将导致发射材料的发射效率的减小并引起在相邻发射分子之间的猝灭。基质材料的浓度被调节成使得载流子被有效地继续传输到另一发射层的发射材料中。基质材料的可调混合比使得载流子类型的比例能够被灵敏地调整，并因此能够使发射颜色在宽阔的范围上保持良好的一致性而无需使用新的材料。两种载流子类型以及发射材料在整个发射层上的均匀分布另外将导致复合区(Rekombinationszone)的加宽，伴随着复合区的加宽会有更高的效率及更宽的发射光谱。这样，辐照发射装置就尤其适用于照明应用。
另外，本装置可具有设置在第二和第三发射层之间的第二电荷输送层。第二电荷输送层能够输送第一电荷的载流子与第二电荷的载流子。在此情况下，第二电荷输送层包括基质。该基质可具有输送第一和第二电荷载流子的基质材料或者具有由输送第一电荷的载流子的第一基质材料和输送第二电荷的载流子的第二基质材料组成的混合物。第二电荷输送层具有与前面提到的第一电荷输送层一样的特性，它还尤其有助于将第三发射层与其它发射层分隔开并使其与其它的层保持适当的距离。
此外，本装置可以具有第一电极，该电极对由第一和/或第二发射材料发出的辐照是反射性的。第一电极也可能反射由第一和/或第二和/或第三发射材料发出的辐照。随着各发射层至反射电极的距离的增加，各发射材料能够发射出波长更大的辐照。例如，发出蓝光的发射层位于距离反射电极最近的位置，而发出红光的发射层则距离所述发射电极最远。因此，各种颜色的正向辐射率得以提升，这是因为负面的干扰由于发射层到反射电极的距离能够调节而能得到避免。第一反射电极可以是阴极。
第二电极可以是对由第一和/或第二发射材料发出的辐照透明的。另外它也可以是对由第一和/或第二和/或第三发射材料发出的辐照透明的。透明的电极可包括阳极。因此，由第一、第二和第三发射层发出的辐照能够穿过透明电极而脱离辐照发射装置。
另外存在于第一和第二电极之间的层有助于载流子的供给。在第一电极和第一发射层之间可以存在用于输送第一电荷的载流子的第一掺杂(dotiert)传输层。此外，第一电极可包括阴极，第一经掺杂传输层可以是n型掺杂。在这种情况下，第一电荷的载流子包括电子，第一经掺杂传输层包括电子输送层。因此，由阴极产生的电子能够尤其顺利地被输送到发射层。在第一经掺杂传输层和第一发射层之间可以另外有第一阻挡层，该层阻挡第二电荷的载流子但输送第一电荷的载流子。因此，当第一电极包括阴极且第一经掺杂传输层包括电子输送层时，电子被输送到发射层，同时空穴被阻挡输送。
此外，在第二电极和最接近该第二电极放置的发射层之间可以有第二经掺杂传输层，该层输送第二电荷的载流子。在第二经掺杂传输层和最接近该第二电极的发射层之间可以存在第二阻挡层，该层阻挡第一电荷的载流子但输送第二电荷的载流子。第二电极可以包括阳极，第二经掺杂传输层可以是p型掺杂的。在这种情况下，第二电荷的载流子包括空穴，第二经掺杂传输层包括空穴输送层。因此，由阳极给出的空穴能够尤其顺利地被输送到发射层，而电子的输送则被阻挡。所述第一和第二经掺杂传输层的串联电阻几乎与它们的层厚度无关。因此，所述层厚度且由此得到的各发射层与电极的距离均能调整并优化，同时构件的电性能保持不变。
第一和/或第二和/或第三发射层到反射电极可以分别具有平均距离，该平均距离分别相当于各发射层所发出的波长的四分之一。但是所述平均距离也可以偏离这一值。因此，辐照发射装置具有空穴性优化的层序列，这是因为各个颜色的正向辐射率被提高了。由于电荷输送层的能够调节的层厚，发射层到反射电极的距离更佳，从而能够避免负面的干扰。
此外，第一和/或第二电极朝向各发射层的表面可具有一定高度的不平整。尽管在这些表面上进行了衬底清洁，但这些不平整仍能保留下来。这些不平整能够具有厚度小于100nm的颗粒，这些颗粒无法利用寻常的清洁步骤除去。颗粒也可具有若干μm的厚度，因而在第一或第二电极上表现出巨大的不平整性。此外，用以制造第一和/或第二电极的材料在切割时往往形成尖峰，这些尖峰同样构成不平整。这些尖峰可具有大于10nm的高度。这些不平整可引起局部的电流短路，所述短路要么立即出现要么在运行几百小时后才出现。这可以导致装置的彻底停止运转。
第一和/或第二电极可具有相邻的且拥有比所述不平整的高度更大的层厚度的层。例如，这些层可具有大于100nm的层厚度。这样就可将在各电极表面中不平整包在里面，从而防止因强烈的电场增强而导致的电流短路。当这些层具有高透明度及高导电性时，通过加大与电极邻接的层的厚度对不平整进行的包裹可从电学角度来实施。因此，层厚度的增大不会影响装置的光学质量，而且也不会产生电损耗。此外，如果不平整具有良好的湿润性，从而使与电极相邻的层的层材料的变形良好地覆盖该不平整，则是有利的。与第一电极相邻的层可包括第一经掺杂传输层，而与第二相邻的层可包括第二经掺杂传输层。第一经掺杂传输层可以包括例如电子输送层，而第二经掺杂传输层可包括空穴输送层。
第一和/或第二传输层在其掺杂中可具有梯度。为此，第一和/或第二经掺杂传输层被分成三个部分层，其中，第一部分层是最接近第一电极放置的区域，第三部分层是最接近第二电极放置的区域，而第二部分层则是位于第一和第三部分层之间的区域。在第一和/或第二经掺杂传输层中的掺杂材料的浓度可以彼此独立地为，在第一部分层中的掺杂材料的平均浓度可大于第二部分层中的掺杂材料的浓度，而第二部分层的可大于第三部分层的。进一步地，掺杂材料在第三部分层中的平均浓度大于其在第二部分层中的平均浓度，而在第二部分层中的平均浓度大于第三部分层中的平均浓度。此外，第二部分层中的平均掺杂浓度也可以低于或高于第一和第三部分层中的平均掺杂浓度。这样，在第一和第三部分层中的浓度可分别向着第二部分层增高或下降。传输层的掺杂中的梯度可防止载流子的堵塞效应并避免频带偏移。此外，通过梯度可避免发射区的改变，并提高装置的使用寿命。
第一发射材料可以是荧光材料(fluoreszent)，而第二发射材料可以是磷光材料(phosphoreszent)。此外，第一材料可以是荧光材料。而第二和第三发射材料可以是磷光材料。这样就将高效率的磷光发射材料与效率较低的荧光方式材料结合在一起，它们与在传导能力上被掺杂的传输层和阻挡层所用的基质材料一起使得有效的发射成为可能，同时还使长使用寿命成为可能。
辐照发射装置可包括有机发光二极管(OLED)。OLED可包括第一和第二发射层或第一、二和第三发射层，所述发射层皆具有有机材料。从OLED可发出光线，所述光线是通过混合由第一发射层和第二发射层的辐照发射，或者混合有第一发射层、第二发射层和第三发射层的辐照发射而产生的。这种混合可包括白光，此时，例如发射层中的各层分别发出红色辐照、蓝色辐照或绿色辐照。
因此，通过使用输送第一和第二电荷的载流子的电荷输送层，并通过将发射材料和基质材料以及适配的阻挡层和经掺杂传输层优化地结合进空穴优化的结构中，有针对性地排除了泄漏渠道，改善了各发射材料的发射。这将带来高效率，同时使用寿命长，而且在宽阔的亮度区上的色位变化小。存在于发射层和电荷输送层的双极性的基质材料，结合在空穴性能上得以优化的层厚度、适配的载流子阻挡层和导电性被掺杂的载流子传输层，对于可调节的发射颜色起到了同时优化使用寿命和效率的作用。在这里，双极性的基质材料使得抑制了具有激子和界面的极化子的猝灭，并用于阻挡能量在不同的发射材料之间的传输。因此，本装置尤其适用于能够用于照明应用的白光OLED。
此外，提出了一种用于制造具有上述特性的辐照发射装置的方法。该方法具有下列方法步骤：
A)准备用于制造第一发射层和第二发射层的第一发射材料和第二发射材料，和
B)在第一电极上产生第一发射层，在第一发射层上产生第二发射层，并在第二发射层上产生第二电极。
此外，在方法步骤A)中可以额外地准备用于制造第三发射层的第三发射材料，而在方法步骤B)中可以在第二发射层和第二电极之间设置第三发射层。
在方法步骤A)之前的方法步骤A1)中可将第一发射材料与用于输送第一电荷的载流子和/或第二电荷的载流子的基质相混合，将第二发射材料与用于输送第一电荷的载流子和/或第二电荷的载流子的基质相混合。此外，在方法步骤A1)中，可将第三发射材料与用于输送第一电荷和/或第二电荷的载流子的基质相混合。在这里，第一电荷的载流子例如可以包括电子，而第二电荷的载流子可以包括空穴。
基质可具有输送第一电荷和第二电荷的载流子的基质材料。它另外可具有输送第一电荷的载流子的第一基质材料和输送第二电荷的载流子的第二基质材料。
在方法步骤A)之后的方法步骤B1)中，为制造第一电荷输送层，可以另外准备输送第一电荷的载流子和第二电荷的载流子的第一电荷传输材料，以便用于制造第一电荷输送层。另外，在方法步骤B1)中，为制造第二电荷输送层，可额外准备输送第一电荷的载流子和第二电荷的载流子的第二电荷传输材料。此外，第一和第二电荷传输材料可包括这样的基质，该基质包括输送第一和第二电荷的载流子的基质材料或者包括输送第一电荷的载流子的第一基质材料和输送第二电荷的载流子的第二基质材料。
在方法步骤B)中，第一电荷输送层可设置在第一发射层和第二发射层之间和/或第二电荷输送层可设置在第二发射层和第三发射层之间。
在方法步骤A)中可准备另外的层，所述层选自包括下列各层的群组：第一阻挡层、第二阻挡层、第一经掺杂传输层和第二经掺杂传输层。此外，在方法步骤B)中，第一经掺杂传输层可设置在第一电极上，第一阻挡层可设置在第一经掺杂传输层上和/或第二阻挡层可设置在最接近第二电极放置的发射层和第二电极之间，而第二经掺杂传输层可设置在第二阻挡层和第二电极之间。
附图说明
结合实施方案和附图，对本发明进行更详细的描述。
图1是示出辐照发射装置的层序列的一个实施方案的示意性侧视图；
图2示出a)辐照发射装置在老化前、后的发射光谱以及b)发射颜色在1931年的CIE色度图中的位置；
图3是示出辐照发射装置的能级图截面图；
图4示出在发射层中具有第一和第二基质材料的辐照发射装置的发射光谱；
图5示出不具有与具有载流子传输层的辐照发射装置的发射光谱；
图6示出不具有与具有载流子传输层的辐照发射装置的发射光谱(图6a)，其中，载流子传输层中的基质材料的比例是变化的(图6b)；
图7示出辐照发射装置在不同亮度下的发射光谱；
图8示出了辐照发射装置在第二经掺杂传输层的不同厚度(图8a和8b)情况下的吸收作用；
图9是不同的电极层厚度(图9a和9b)情况下的亮度的模拟光谱。
结合图1示出了用于辐照发射装置的示例性的层序列。该装置包括第一电极100、第一经掺杂传输层200、第一阻挡层300、第一发射层400、第一电荷输送层500、第二发射层410、第二电荷输送层510、第三发射层420、第二阻挡层310、第二经掺杂传输层210和第二电极110。第一阻挡层300、第二阻挡层310以及第一电荷输送层500的层厚度d分别为5nm至15nm，优选为5nm至10nm，其中第一阻挡层300的厚度也可为10nm至400nm。第二电荷输送层510的层厚度至多15nm，优选至多5nm，第一和第二发射层400、410的层厚度分别为5nm至15nm，第三发射层420在每一情况下为5nm至10nm。第一和第二经掺杂传输层200、210具有5nm至400nm，优选为100nm至400nm的层厚度。第一电极100具有的厚度为40nm至200nm，优选100nm至200nm，第二电极110具有的厚度大约为120nm。
下面从这样一个辐照发射装置开始说明，在所述辐照发射装置中，第一电极100是反射性阴极，例如银层(Ag-Schicht)，第二电极110为透明阳极，例如ITO层(氧化铟锡)。第一发射层400是蓝色荧光发射层，第二发射层410是绿色磷光发射层，第三发射层420是红色磷光发射层。当然，电极和发射层也可分别互相替换。此外还由此出发，蓝色发射层具有在传导电子的基质中的荧光发射材料，绿色磷光发射层具有在传导空穴和电子的基质中的发射材料，红色磷光发射层具有在传送空穴的基质中的发射材料。当然，这种基质组成在各个发射层中可以任意改变。两个电荷输送层500、510分别具有传导空穴和电子的基质，这同样能够改变。
下面将给出材料的例子，这些材料可应用在各层中。但是，并没有完全列举，采用未在此述及的材料是能够想到的。剩余层的材料可根据所希望的效率、发射颜色及使用寿命进行选择和改变。
在本工作实施例中，第二电极110是透明阳极，例如ITO阳极(氧化铟锡阳极)。第一电极100包括例如由银或铝制成的反射性阴极。
第二经掺杂传输层210可以是p型掺杂的，并包括空穴输送层。能够用于空穴传送的材料的例子有如式1中示出的1-TNATA(4，4′，4″-三(N-(萘-1-基)-N-苯基-氨基)三苯基胺)：
式1
另一例子是如式2所示的MTDATA(4，4′，4″-三(N-3-甲基(metyl)苯基-N-苯基-氨基)三苯基胺)。
式2
其它的例子有2-TNATA(4，4’，4”-三(N-(萘-2-基)-N-苯基-氨基))、α-NPB(N，N′-双(萘-1-基)-N，N’-双(苯基)联苯胺)、β-NPB(N，N′-双(萘-2-基)-N，N’-双(苯基)联苯胺)、TPD(N，N′-双(3-甲基苯基)-N，N’-双(苯基)联苯胺)、spTAD(2，2’，7，7’-二苯基氨基-螺-9，9’-二芴(bifluoren))、Cu-PC(酞菁铜配合物)，其它酞菁-金属-配合物、并五苯和TAPC(1，1-双-[(4-苯基-)-双-(4’，4”-甲基-苯基)-氨基]-环己烷)。
这些材料具有-5.2±0.4eV的HOMO(最高已占分子轨道(Highest OccupiedMolecular Orbital))以及-2.2±0.4eV的LUMO(最低未占分子轨道(LowestUnoccupied Molecular Orbital))。空穴迁移率大约为10-4cm2/Vs，掺杂层的导电性在掺杂材料占2％至10％的体积百分数时为大约为10-5S/cm。
作为在空穴输送层中的掺杂材料，例如可采用在式3中示出的F4-TCNQ(2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基对醌二甲烷(tetracyanoquinodimethan))。
式3
其它的掺杂材料例如有钼氧化物和铼氧化物(Rheniumoxid)。
作为用作电子阻挡层的第二阻挡层310，可使用如式4所示的α-NPD(N，N’-二-1-萘基-N，N’-二苯基-4，4’-二氨基-联苯)。
式4
这种材料具有的HOMO为-5±0.4eV，LUMO高于-2.2eV。空穴迁移率大约为10-4cm2/Vs。
若第三发射层420是红色磷光发射层，则可用如式5所示的Ir(DBQ)2acac(双(2-甲基二苯并-[f，h]喹喔啉)(乙酰丙酮酸)铱(III))作为红色磷光发射材料。
式5
这种发射材料具有超过600nm的主发射波长，在1931年的CIE色度图中其具有的x值大于0.6，y值小于0.36。
红色发射层可具有输送空穴的基质。合适的基质材料是如式4所示的CC-NPD(N，N’-二-1-萘基-N，N’-二苯基-4，4’-二氨基-联苯)。这种材料具有的HOMO为-5.5±0.4eV，LUMO为-2.1±0.4eV。空穴迁移率大约为10-4cm2/Vs，而三重态T1则超过1.8eV。
在第三发射层420和第二发射层410之间可有第二电荷输送层510，该层具有第一和第二基质材料。
第二电荷输送层510的第一基质材料可包括输送空穴的基质材料，例如可以是1-TNATA或α-NPD。这些材料具有的HOMO为-5.5±0.6eV，LUMO为-2.1±0.4eV。空穴迁移率大约为10-4cm2/Vs，而三重态T1则T1＞1.8eV。
在第二电荷输送层510中传导电子的第二基质材料可以是例如式6所示的BCP(2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉)。
式6
另一例子是如式7所示的BPhen(4，7-二苯基-1，10-菲咯啉)。
式7
这些材料具有如下特性，即HOMO为-6.4至-5.7eV，LUMO为-2.3至-1.8eV，T1＞2.5eV，电子迁移率大约为10-6cm2/Vs。
第二发射层410是绿色磷光发射层，其在第一和第二基质材料中具有绿色发射材料。作为绿色发射材料可以使用如式8中示出的Irppy(fac-三(2-苯基-吡啶基)-铱)。
式8
这种材料具有500nm至570nm的主发射波长，在1931年的CIE色度图中其x值大约为0.37，y值大约为0.6。
在第二发射层410中的输送空穴的第一基质材料可以是例如以式9示出的TCTA(4，4’，4”-三(咔唑-9-基)三苯基胺)。
式9
或者可以是如式10所示的CBP(4，4’-双(咔唑-9-基)联苯)。
式10
这些材料具有的HOMO为-6.0至-5.3eV，LUMO为-2.3±0.1eV，T1＞2.5eV，空穴迁移率大约为10-4cm2/Vs。
在第二发射层410中的传导电子的第二基质材料例如是具有前述特性的BCP或BPhen，其中电子迁移率应大于10-5cm2/Vs，优选10-4cm2/Vs。
在绿色的第二发射层410和第一发射层400(该层可以是蓝色荧光发射层)之间，存在第一电荷输送层500，其由第一和第二基质材料组成。第一基质材料可以是输送空穴的基质材料，所述基质材料可以是具有前述特性的TCTA或CBP。传导电子的基质材料可以是具有前述特性的BCP和BPhen。
蓝色的第三发射层400可以是荧光发射层，具有如式11所示的蓝色荧光发射材料DPVBi(4，4’-双(2，2-二苯基-乙烯(ethen)-1-基)-二苯基)。
式11
这种材料具有450nm至770nm的主发射波长，半衰期大约为60nm，在1931年的CIE色度图中，其具有的x值为0.14至0.22，y值为0.11至0.20。
蓝色发射材料可存在于导电子的基质中，其可包括如式12所示的TBADN(2-叔丁基-9，10-二(2-萘基(naphhtyl))蒽)作为材料。
式12
这种材料具有的HOMO为-5.8至-5.3eV，LUMO为-2.5至-1.8eV。其能隙大于3ev，电子迁移率大于10-6cm2/Vs，优选大于10-5cm2/Vs。
作为第一阻挡层300使用这样的空穴阻挡层，其具有BCP或BPhen作为材料，所述BCP或BPhen具有前述特性。重要的是这里的电子迁移率大于10-6cm2/Vs，优选大于10-5cm2/Vs，而同时具有极小的或完全没有空穴迁移率。
第一经掺杂传输层200可以是n型掺杂的电子输送层，作为传导电子的材料，该电子输送层具有BPhen(式7)、Alq3(三(8-羟基喹啉)铝)、BAlq2(双-[2-甲基-8-喹啉]-[4-苯基苯酚]-铝(III))、BCP(式6)、TPBi(1，3，5-三-(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)-苯)、TAZ(3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑)、TAZ2(3，5-二苯基-4萘-1-基-1，2，4-三唑)、t-Bu-PBD(2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基-苯基)-1，3，4-噁二唑)、三嗪或者三嗪衍生物。这种基质材料具有的HOMO为-6.4至-6.0eV，LUMO为-2.3至-1.8eV，电子迁移率大于10-6cm2/Vs，优选大于10-5cm2/Vs，而且在掺杂层(在掺杂材料的体积百分数为6％至50％时)中的导电性为10-5S/cm。作为掺杂材料可以使用例如锂(Lithium)、铯()或钙(Calcium)。
对于所有的层当然也可以用其它基质材料、掺杂材料或发射材料，以及混合基质材料的其它组成。可以采用其它材料用于发射材料、传输材料和掺杂材料，并且任何时候均能替换。
图2a示出了辐照发射材料在老化之前和之后的发射光谱。在该例子中装置包括三个直接相随的放射层400、410和420，它们的发射材料分别存在于导电基质中。在这里，第二绿色发射层410和第三红色发射层420分别具有第一和第二基质材料的混合物，也就是分别具有输送空穴和电子的基质。蓝色的第一发射层400具有主要是传导电子的基质。在这种情况下，老化是这样定义的：装置在1000Cd/m2运行直至达到一半亮度时即为老化。在装置运行之前和之后，测量发射光谱A1(老化前)和A2(老化后)。在所述发射光谱中标识出了标准化的强度In(以任意单位表示)相对于单位为nm的波长λ的关系，从该发射光谱中可见，该装置具有的发射颜色在整个使用寿命期间仅有微小的变化，因为两个发射光谱几乎是全等的。在图2b在1931年的CIE色度图中可见到相同的效果，其中，老化之前的发射颜色A1和老化之后的颜色A2几乎没有改变色位(Farbort)，因而具有极其相似的x值和y值。因此可表明，在绿色和红色发射层中的存在于发射层中用来传导空穴和电子的基质以及在蓝色发射层中的传导电子的基质即便在老化过程之后也几乎不会对装置的发射颜色产生负面影响。也就是说，以这种方式构建的装置在运行期间是颜色稳定的。
这就表明了在第一和第二发射层之间具有电荷输送层的装置也是颜色稳定的。这些装置具有不含三芳基胺类(Triarylaminen)电荷输送层。
图3示出了辐照发射装置的能级图截面图，所述辐照发射装置具有：第三发射层420，其具有发出红光并传导空穴的基质材料421；第一发射层400，其具有发出蓝光并传导电子的基质材料401；以及第二发射层410，其具有发出绿光且既具有传导空穴的基质材料412也具有传导电子的基质材料411，其中，所述三个发射层直接彼此相继。三个发射层各自在HOMO与LUMO之间的能量差距2(energetischer Abstand)同样在图3中作为双箭头被示意性地描绘，所述三个发射层位于两个经掺杂传输层200、210之间，第二经掺杂传输层210是空穴输送层，而第一经掺杂传输层200是电子输送层。红色的第三发射层420具有红色发射材料以及传导空穴的基质材料421，所述基质材料具有HOMO 421a和LUMO 421b。类似地，第一发射层400，即蓝色发射层具有传导电子的基质材料，该基质材料包括HOMO 401a和LUMO 401b。绿色的第二发射层410具有传导空穴的基质材料412和传导电子的基质材料，其中前者具有HOMO 412a和LUMO 412b，后者具有HOMO 411a和LUMO 411b。发射颜色的这种次序导致良好的正向辐射率。
红色磷光发射材料优选包埋入传导空穴的基质材料421中，这样，阳极的空穴就能够轻易地到达中间的绿色第二发射层410中，因而也能为其它发射层所用(空穴传输1b)。
绿色第二发射层410具有绿色发射材料，该材料既在传导电子的基质材料411也在传导空穴的基质材料412中被包埋入。由此，绿色发射材料仅需低浓度就可减小猝灭，如三重态湮灭形式的猝灭。通过绿色的第二发射材料410到达蓝色第一发射层400的空穴传输1b得以确保。在采用两种基质材料时需要注意，两种基质材料的HOMO值和LUMO值的位置需相互适配。因此，传导电子的基质材料的LUMO要比传导空穴的基质材料的LUMO更低(tiefer)，而传导电子的基质材料的HOMO要比传导空穴的基质材料的HOMO更低。另外还要注意，所用基质材料的三重态T1(对于两种基质材料来说在能量上必须更高)比所用发射材料的三重态T1。否则，电子转换到基质材料的T1能级可能继之以随后的激子的非辐照性衰变。
空穴传输1b也可以在装置中通过绿色第二发射层410的额外的传导空穴的基质材料412的HOMO发生，从而可以将绿色发射材料的浓度减小到1％至10％的浓度。更小浓度的绿色发射材料现在只起到空穴陷阱的作用，从而丧失它的最大量子效率并只是非常小地有助于空穴传输。绿色第二发射层410的层厚度可以由于效率的提高而减小。这将使得运行电压减小。此外，载流子传输的改善会使得在绿色第二发射层410上的电位降减小。通过优选传导空穴和电子的基质材料411、412的混合比，可以调整层序列中的空穴传输1b和电子传输1a并因而调节发射颜色。
如果提高优选传导空穴的基质材料412的份额，则装置的总发射的光谱将向有利于蓝光部分的方向移动。反过来，若提高优选传导电子的基质材料411的份额，则所述光谱向有利于红光和绿光的方向移动。例如这样的比例，即，传导空穴的基质材料412占30％，传导电子的基质材料411占60％，而绿色发射材料占10％适合于柔和的白光(在1931年的CIE色度图中0.4/0.4)。这样的比例，即传导空穴的基质材料412提高到例如45％的传导空穴的基质材料412，传导电子的基质材料411占45％，绿色发射体占10％，其适合于提高光谱的蓝光份额，并因而调节出更冷的白光(CIE：0.33/0.33)。
通过在红色第三发射层420中使用传输空穴的基质材料421，注入的电子积聚在绿色第二发射层410的界面上。大部分数量的激子形成在这一界面上。由于红色第三发射层420的厚度对发射红色的强度没有影响，可表明，激子的复合几乎只在绿色第二发射层410的界面上进行。在此界面上具有高浓度的激发态(激子)会导致熄灭过程，例如三重态-三重态-湮灭和激子-极化子-猝灭。
为避免这种损耗机理，从而改善层序列的特征数据，在红色第三发射层420中引入由两种基质材料组成的混合物。通过将传导电子的基质引入红色发射层，复合区得到了加宽。此时，其它的颜色不会受到负面影响，而只是强化了红色的发射。因此提高了装置的总效率。这一点比如可在图4中看到。这里，示出了一种辐照发射装置的发射光谱，该装置在红色第三发射层420中具有由两种基质材料组成的混合基质。图中标出了强度I相对于单位为nm的波长λ的关系。对四种装置的发射进行了测量，其中，红色发射层分别具有不同混合比的基质材料。光谱405示出了装置的发射，在该装置的红色发射层中的基质材料混合比为：传导空穴的基质材料占45％，传导电子的基质材料占45％。光谱406示出了另一混合比的发射，在红色发射层中为：传导空穴的基质材料占55％，传导电子的基质材料占35％。光谱407和408分别示出了另两种装置的发射，在所述装置的红色发射层中的基质材料混合比分别为：65％的传导空穴的基质材料比25％的传导电子的基质材料(光谱407)，以及75％的传导空穴的基质材料比15％的传导电子的基质材料(光谱408)。可以看出，在传导电子的基质材料的份额提高时在红色区域(大约600nm)的发射得到了提高，而在绿色区域(大约520nm)和蓝色区域(大约450nm)几乎保持恒定。因此可表明，通过改变基质材料的混合比可改变红色发射的强度，而不会对其它颜色产生负面影响。
如果有一种辐照发射装置，其中在蓝色第一发射层400和绿色第二发射层410之间不存在电荷输送层，那么绿色磷光发射层直接与蓝色荧光发射层相邻接。如果蓝色荧光发射层或者用于蓝色发射体的基质材料的三重态能量在绿色磷光发射材料的三重态能量之下，那么激子转换将借助于绿色向蓝色的福斯特转移而得以发生。因为对于蓝色荧光发射材料或者用于此的基质材料，只有单态激子进行放射性衰变，因此从绿色转换到蓝色的三重态激子就损失了，因为它们不进行辐照性复合。为在这样一种情况下阻止此种转移，可在绿色磷光发射层与蓝色荧光发射层之间添加具有一定厚度的中间层，该中间层是第一电荷输送层500。在这里，所述电荷输送层的三重态能量应始终高于绿色磷光发射体的三重态能量。通过装入仅具有一种类型的基质材料的电荷输送层，阻止了此种转移，但却完全没有改变层序列的载流子平衡。如果装入的是比如传导电子的电荷输送层，那么将得到主要是红色和绿色的发射，这是因为会有更多的空穴会被拦截在绿色第二发射层410中，因此只有较少的空穴到达蓝色第一发射层400。
这一点在图5中被示例性示出了，在图5中，示出了没有电荷输送层B0的装置的发射光谱与具有电荷输送层B5、B10的装置的发射光谱，其中所述电荷输送层B5、B10位于蓝色和绿色发射层之间且它们的厚度分别为5nm(B5)和10nm(B10)。在这里标出了单位为W/(srm2nm)的辐射率Rn相对于单位为nm的波长λ的关系。没有电荷输送层的装置示出的白色发射在蓝色、绿色和红色发射上具有的最大峰值分别为大约450nm、大约520nm和大约600nm。光谱B5和B10表明这样的发射，其中仅存在红色和绿色辐照，蓝色辐照消失了。这里，发射光谱与位于蓝色和绿色发射层之间的电荷输送层的厚度无关，因为光谱B5和B10具有非常相似的分布。一般地，在蓝色和绿色发射层之间应具有至少一个厚度为5nm的电荷输送层。若在蓝色和绿色发射层之间添加仅传导空穴的电荷输送层，则将得到以蓝色为主的发射，因为多数电子将被拦截在蓝色发射层中，因而只有较少的电子到达红色和绿色发射层(这里未示出)。
为达到改善层序列中的发射的目的，而且既不影响空穴也不影响电子的传输，可以在发绿色磷光的第二发射层与发蓝色荧光的第一发射层之间添加第一电荷输送层500，该电荷输送层500具有基质材料混合物。这一电荷输送层由传导空穴的基质材料和传导电子的基质材料组成。为此，又一次地，传导电子的基质材料的LUMO应比传导空穴的基质材料的LUMO更低，而传导电子的基质材料的HOMO应比传导空穴的基质材料的HOMO更低。这一电荷输送层现在可以传输两种载流子类型，但却阻止绿色三重态激子转移到蓝色发射层上。因此提高了装置的总效率。在这里，这种电荷输送层的光学厚度是决定性的。厚度太小，则不能充分抑制转移，厚度太大，则电压下降太大。通过传导空穴和电子的基质材料的混合比能够调整装置中空穴和电子的传输，因此，能够调节总发射的颜色。合适的材料组合具有大于绿色发射材料的T1能级的T1能级，从而阻止三重态激子流出到第一电荷输送层500上。如果增加传导空穴的基质的份额，那么光谱将向有利于蓝色部分的方向移动。反过来，若提高传导电子的基质材料的份额，则所述光谱向有利于红光和绿光的方向移动。
在图6a和图6b中示出了两个发射光谱(强度I对单位为nm的波长λ的曲线)。所述光谱是从在蓝色荧光发射层与绿色磷光发射层之间具有电荷输送层的装置测得的，其中，电荷输送层包含不同的基质材料混合比。在图6a中的光谱B0表明在蓝色第一发射层400和绿色第二发射层410之间没有电荷输送层500的装置；光谱B1表明在两个发射层具有电荷输送层500的装置，且两种基质材料在该电荷输送层中的混合比为50/50。可以看到，电荷输送层的装入导致了发射光谱B1中的最大值的增大，尤其是在红色和绿色区域(峰值在500nm和700nm之间)，而在蓝色区域(在大约450nm)则可以看出，光谱B1和不带电荷输送层的装置的光谱B0没有区别。
图6b中的发射光谱B2示出了具有电荷输送层的装置的发射，在该电荷输送层中，传输空穴的基质材料与传输电子的基质材料的比例为70/30。与装置B1的发射相比，现在这里在蓝色区域(大约450nm)中的峰值提高了，而红色和绿色发射(在500nm至700nm的范围内)则强度有所损失。因此可表明，通过改变电荷输送层中的基质材料的混合比可以有针对性地调节总发射的颜色。
进一步的改善可通过在绿色第二发射层410与红色第三发射层420之间引入具有两种基质材料的第二电荷输送层510来实现。由此阻止了激子从绿色到红色发射体上的转换。绿色发射体的发射效率增加；同时红色发射的强度稍有降低，这可通过在红色发射层中使用混合基质得到良好的补偿。电荷输送层的这种双极性特性再次确保了两种载流子类型能够通过所有的层均匀地进行载流子传输。装置的总效率增加，因为能量较高的绿色激子不会在释放能量(以热的形式)的情况下转化成较低能量的红色激子。具有这样的第二电荷输送层510的构件的总效率与没有这种电荷输送层的装置相比提高了20％，绿色发射的份额提高了40％，而红色发射的份额下降了10％。具有两种基质材料的第二电荷输送层510的另一优点在于，可以对各个发射层的正向辐射率彼此独立地进行优化而不至于对装置的发射颜色产生大的影响，因为，发射层400、410和420到反射性的第一电极100的距离能够通过电荷输送层500、510的层厚度进行调节。
图7示出了一个装置的发射光谱(单位为W/srm2nm的辐射率R对单位为nm的波长λ的曲线)，所述装置具有位于绿色第二发射层410和蓝色第一发射层400之间且含两种基质材料的第一电荷输送层500，以及同样含两种基质材料的绿色发射层。这种装置在不同的亮度下运行，相应地，其光谱被标识为E2000(在2000Cd/m2下运行)、E1000(在1000Cd/m2下运行)和E500(在500Cd/m2下运行)。可以看出，通过提高亮度，发生向着红色方向的颜色移动(大约在600nm处的升高的峰值最大值)，这导致颜色温度的改变，而总发射的色感依然是白色。
图8示出了装置的照片，其中，阻挡方向被加以4V的电压。在图8a中示出了具有经掺杂传输层210的装置，在这里，该经掺杂传输层为空穴输送层，其厚度为20nm；在图8b中的空穴输送层的厚度为400nm。在左侧示图中的白斑表明，在加载电压时出现短路D，从而装置的运行被关闭。就像在图8b中可见的那样，在层厚度增加情况下，位于空穴输送层之下的阳极上被覆盖上了一定的不平整，从而使得辐照发射装置得以保持其运行。
图9a和9b示出了装置的依赖于经掺杂传输层的层厚度的辐射率和发射颜色的模拟数据，在这一工作实施例中，空穴输送层的层厚度是变动的。图9a涉及一个具有ITO阳极的装置，所述阳极的厚度为115nm，在该阳极上设置有空穴输送层；图9b涉及一个具有ITO阳极的装置，所述阳极的厚度为160nm，在该阳极上设置有空穴输送层。在光谱i)中分别绘出了单位为W/(srm2nm)的各辐射率R相对于单位为nm的层厚度d的关系。模拟的辐射率Fg由平行和垂直电场组成，这是与总发射一致的。模拟辐射率Fs具有相同的论述，该辐射率只包括一个方向，即电场的s-偏振部分。在光谱ii)中绘出了1931年的CIE色度图中的x和y值，CIEx和CIEy，相对于单位为nm的层厚度d的关系。在两个光谱图i)和ii)中各记录了参照层厚度da(20nm)以及优化的层厚度dn和dn1。
在图9a中，示出了一个模拟，其中，优化的层厚度dn被计算为222nm。在这一层厚度下，模拟得到的辐射率Fs和Fg出现最大值，而由于层厚度的增加而导致的量子效应的降低仅为5％。同时，CIEx和CIEy值因层厚度的改变仅仅分别移动+0.02与-0.03。因此，可以增加电荷输送层的厚度，以将电极上的不平整改型，而不至于明显改变辐照发射装置的效率或色位。
与图9a类似地，在图9b中给出了在最大模拟辐射率Fs和Fg处的两个分别为189nm与382nm的优化层厚度dn与dn1。在层厚度从20nm改变到189nm时，量子效应减小了1％，而在层厚度从20nm改变到384nm时，量子效应减小了3％。同时，CIEx值分别改变了+0.003与0.01，而CIEy值分别改变了-0.03与+0.02。
在图9a和9b中示出的模拟同样表明，电极和传输层的总厚度对于总发射的量子效应与色位是有意义的。
在附图和工作实施例中示出的实施方式可以任意改变。另外需要注意，本发明并不限于这些例子，其它未在这里描述过的构造方式也是可行的。

Claims (15)

1.辐照发射装置，其包括：
-第一电极(100)，其在运行中发出第一电荷的载流子，
-第一经掺杂传输层(200)，该第一经掺杂传输层输送所述第一电荷的载流子，在其掺杂中具有梯度，具有大于100nm的层厚度，且设置在所述第一电极(100)上并与所述第一电极(100)相邻，其中第一经掺杂传输层(200)被分成三个部分层，且第二部分层中的平均掺杂浓度高于第一和第三部分层中的平均掺杂浓度，其中第二部分层位于第一和第三部分层之间的区域，
-第一发射层(400)，其具有第一发射材料且设置在所述第一经掺杂传输层(200)上，
-第二发射层(410)，其具有第二发射材料且设置在所述第一发射层(400)上，其中
-所述第一发射层(400)和/或第二发射层(410)包括基质，所述基质具有输送第一电荷的载流子的第一基质材料和输送第二电荷的载流子的第二基质材料，以及
-第二电极(110)，其在运行中发出第二电荷的载流子且设置在所述第二发射层(410)上，其中
-所述第一和/或第二发射材料是发磷光的，并且所述第一发射材料在与第二发射材料不同的波长发出辐照。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，在所述第一发射层(400)和第二发射层(410)之间设置有第一电荷输送层(500)。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一电荷输送层(500)包括基质，所述基质包括输送第一和第二电荷的载流子的基质材料或者存在输送第一电荷的载流子的第一基质材料和输送第二电荷的载流子的第二基质材料的混合物。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，存在第三发射层(420)，该发射层具有第三发射材料并设置在所述第二发射层(410)和所述第二电极(110)之间，其中所述第三发射材料在与第一和第二发射材料不同的波长发出辐照。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第三发射层(420)输送第二电荷的载流子。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其中，存在第二电荷输送层(510)，该层设置在所述第二发射层(410)与第三发射层(420)之间。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第二电荷输送层(510)包括基质，所述基质包括输送第一和第二电荷的载流子的基质材料或者具有输送第一电荷的载流子的第一基质材料和输送第二电荷的载流子的第二基质材料。
8.根据权利要求4或5所述的装置，其中，所述第三发射层(420)包括基质，所述基质具有输送第一电荷的载流子的第一基质材料和输送第二电荷的载流子的第二基质材料。
9.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第一电极(100)对由所述第一和/或第二发射材料发出的辐照是反射性的。
10.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第一电极(100)对由所述第一和/或第二和/或第三发射材料发出的辐照是反射性的。
11.根据权利要求9所述的装置，其中，随着发射层(400、410、420)至反射性电极的距离的增加，各发射材料在更大的波长处发出辐照。
12.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第二电极(110)对由第一和/或第二发射材料发出的辐照是透明的。
13.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第二电极(110)对由所述第一和/或第二发射材料和/或第三发射材料发出的辐照是透明的。
14.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第一电极(100)和/或第二电极(110)朝向所述发射层(400、410、420)的表面具有一定高度的不平整。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，与所述第一电极(100)和/或第二电极(110)相邻接的层具有比所述不平整的高度更大的层厚度。
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