CN103779502B - 稳定的蓝色磷光有机发光器件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及稳定的蓝色磷光有机发光器件。提供了用于有机发光器件的材料和器件结构的新的组合。在某些方面，具体的载流子和固态因素是可产生具有出人意料的长寿命的器件的特征。在某些方面，发光体纯度是可产生具有出人意料的长寿命的器件的特征。在某些方面，结构和光学因素是可产生具有出人意料的长寿命的器件的特征。在某些方面，包含有机磷光发射掺杂剂和有机咔唑主体材料的发光层产生具有出人意料的长寿命的器件。

Description

稳定的蓝色磷光有机发光器件

本申请是优先权日为2007年9月11日、发明名称为“稳定的蓝色磷光有机发光器件”的中国发明专利申请200880122446.4（国际申请号PCT/US2008/082647）的分案申请。

本申请要求2007年11月9日提交的美国临时申请No.60/986,711的优先权，其公开内容在此通过引用明确地纳入本文。

要求保护的发明由联合的大学-公司研究协议的一个或多个下列参与方做出，代表其做出，和/或与其相关地做出：普林斯顿大学、南加利福尼亚大学和通用显示公司。该协议在要求保护的发明的做出之日或其之前有效，并且要求保护的发明作为在该协议范围内进行的活动的结果而做出。

技术领域

本发明总体涉及有机发光器件（OLEDs）。更具体地说，本发明涉及产生非常长寿命的蓝光器件的材料和器件结构的组合。

背景技术

由于很多原因，利用有机材料的光电器件变得越来越受欢迎。用于制备这样的器件的很多材料比较廉价，因此有机光电器件在相对于无机器件的成本优势方面具有潜力。此外，有机材料的固有特性，例如它们的柔性，可以使得它们良好地适用于特定应用，例如在柔性基片上制造。有机光电器件的实例包括有机发光器件（OLEDs）、有机光电晶体管、有机光伏电池和有机光电探测器。对于OLEDs，有机材料可以具有优于常规材料的性能。例如，有机发光层发射的波长通常可以容易地用合适的掺杂剂进行调整。

OLEDs利用当跨器件施加电压时发光的有机薄膜。OLEDs正在成为在诸如平板显示、照明和背光的应用中越来越有利的技术。多种OLED材料和构造记载于美国专利No.5,844,363、6,303,238和5,707,745中，它们全部通过引用纳入本文。

磷光分子的一种应用是全色显示器。这样的显示器的工业标准要求适于发射称为“饱和”色彩的特定色彩的像素。特别是，这些标准要求饱和的红、绿和蓝色像素。色彩可以使用1931CIE坐标度量，它是现有技术中公知的。

发绿光分子的一个实例是三（2-苯基吡啶）铱，它记为Ir(ppy)₃，具有式I的结构：

在本文的该图以及后面的图中，从氮到金属（此处为Ir）的配位键用直线表示。

然而，有机发光器件（OLEDs）有限的运行稳定性对其在大面积显示和固态照明用途的广泛接受造成困难。尽管改进的封装技术和材料纯度已引起在消除外来的退化源方面的显著进步，但是伴随着器件的长期运行的其余固有亮度损失和电压升高还没有得到很好的理解。

已提出多种假设来解释器件效率的内在退化的基础，最广泛接受的是一部分发射成份分子的化学降解。可能键的断裂产生自由基片断，然后它参与进一步的自由基加成反应以形成更多的降解产物。这些产物充当非辐射性复合中心、发光淬灭剂和深的电荷陷阱。例如，很多研究已显示，三（8-羟基喹啉）铝（Alq₃）的阴离子和阳离子均是不稳定的，并且最近已证明，在通用的主体材料4,4’-二(9-咔唑基)-2,2’-联苯（CBP）的情况下，激发态自身可以形成反应中心。

发明内容

本发明提供一种相对于目前使用的器件具有很多优势的有机发光器件。有机发光器件包括阳极、阴极和位于阳极和阴极之间的发光层。本发明可以以多种方式实施。

一方面，载流子和固态因素是可产生具有较长寿命的器件的特征。器件可以具有包括主体和磷光发射掺杂剂的发光层，所述主体具有三线态能量，所述掺杂剂具有小于500nm的发射峰波长。该器件还可以包括位于发光层和阴极之间并且与发光层相邻的至少5nm厚的激子阻挡层，该激子阻挡层主要由具有大于或等于发光层的主体的三线态能量的三线态能量的材料组成。发光层为至少40nm厚。发光层中的电子主要由主体运载。磷光发射掺杂剂的HOMO至少比主体的HOMO高0.5eV。发光层中的磷光发射掺杂剂的浓度为至少9wt%。磷光发射掺杂剂包括包含至少一个2,2,2-三烷基乙基（trialklethyl）取代基的环金属化的N,C给体咪唑并菲啶配体。据信该特征组合导致具有出人意料地长的寿命的器件。

一方面，发光体纯度是一种可产生具有较长寿命的器件的特征。特别是，除其它以外包括具有如下特征的发光层的器件可具有令人惊讶地长的寿命：该发光层包括主体和发射峰波长小于500nm的磷光发射掺杂剂，并且其中（i）磷光发射掺杂剂由具有通过高压液相色谱测定大于约99.5%的纯度的源沉积，（ii）该源还具有低于约100ppm的卤化物和金属杂质总浓度，（iii）磷光发射掺杂剂在升华坩埚中留下对应于小于原始加料的约5wt%的残余物，并且（iv）磷光发射掺杂剂具有小于约350℃的升华温度并且通过升华进行沉积。磷光发射掺杂剂可以在具有小于10ppm的氧并且几乎不存在光的环境中沉积。

一方面，载流子和固态因素是可产生具有较长寿命的器件的特征。特别是，具有如下特征的器件可具有令人惊讶地较长的寿命：该器件包括位于阳极和阴极之间的发光层，使得发光层包括主体和具有小于约500nm的发射峰波长的磷光发射掺杂剂，并且使得当跨器件施加电压时发光层中的电子主要由主体运载，并且其中（i）磷光掺杂剂的HOMO至少比主体的HOMO高约0.5eV，并且（ii）磷光发射掺杂剂在发光层中具有至少约9wt%的浓度。

一方面，结构和光学因素是可产生具有较长寿命的器件的特征。例如，具有如下特征的器件可具有令人惊讶地较长的寿命：该器件包括位于阳极和阴极之间并且与阳极相邻的CuPc空穴注入层，包括位于阳极和阴极之间的发光层，使得发光层包括主体和具有小于约500nm的发射峰波长的磷光发射掺杂剂，并且包括位于发光层和阴极之间并且与发光层相邻的至少约5nm厚的激子阻挡层，使得激子阻挡层主要由具有大于或等于发光层主体的三线态能量的材料组成，并且其中（i）发光层为至少约40nm厚，并且（ii）发光层距离阴极至少约40nm。

一方面，具有如下特征的器件可具有较长的寿命：该器件可包括位于阳极和阴极之间并且与阳极相邻的CuPc空穴注入层，包括位于阳极和阴极之间的发光层，使得发光层包括主体和具有小于约500nm的发射峰波长的磷光发射掺杂剂，并且包括位于发光层和阴极之间并且与发光层相邻的至少约5nm厚的激子阻挡层，使得激子阻挡层主要由具有大于或等于发光层主体的三线态能量的三线态能量的材料组成，并且其中（i）发光层为至少40nm厚，并且（ii）表面等离子激元模小于约30%。

一方面，提供具有阳极、阴极和位于阳极和阴极之间的发光层的器件。发光层包括有机磷光发射掺杂剂和有机咔唑主体材料。

优选地，除了本文中公开的提高器件寿命的特征的特定组合，还可以使用超高真空系统。特别是，除了本文中公开的特征的特定组合，还可以使用在超高真空系统中沉积有机材料（例如磷光发射掺杂剂）来改善器件寿命，该超高真空系统具有小于约1×10^-8托，优选在约1×10^-8托至约1×10^-12托范围内，更优选在约1×10^-9托至约1×10^-12托范围内，或者最优选在约1×10^-10托至约1×10^-12托范围内的压力水平。

本发明的其它特征、优势和实施方案可以通过考虑以下详细说明、附图和权利要求而给出或变得明显。此外，应当理解，以上对发明的概述以及以下详细说明是示例性的，并且旨在在不限制要求保护的本发明范围的情况下提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为了提供对本发明的进一步理解，这些附图纳入本说明书中并且构成说明书的一部分；它们说明本发明的实施方案并且与详细说明一起用来解释本发明的原理。并没有试图要显示比本发明的基本理解及其多种可实施方式所需要的更详细的结构细节。

图1显示了具有独立的电子传输层、空穴传输层和发光层以及其它层的有机发光器件。

图2显示了不具有独立的电子传输层的倒置有机发光器件。

图3显示了针对子图I的器件的归一化亮度对时间的图线和电流密度对电压的图线。

图4显示了针对子图I的器件的发光效率对亮度的图线和归一化EL对波长的图线。

图5显示了针对子图I的器件的发光效率对亮度的图线和归一化EL对波长的图线。

图6显示了针对子图I的器件的耗散功率百分比对归一化面内波矢的图线。

图7显示了针对子图I和子图II的器件的耗散功率百分比对归一化面内波矢的图线。

图8显示了针对子图I的器件的外量子效率对亮度的图线、功率效能（powerefficacy）对亮度的图线、亮度对电压的图线以及EL强度对波长的图线。

图9显示了针对子图I和II所示器件的外量子效率对亮度的图线、功率效能对亮度的图线、亮度对电压的图线以及EL强度对波长的图线。在这些图线中，实心方块对应于具有60nmEML的子图I的器件，空心方块对应于具有30nmEML的子图II的器件。

图10显示了针对图9中所示器件的亮度对时间的图线。

图11显示了针对子图I中所示器件的亮度对时间的图线。

图12提供了模型几何关系和假定的能级关系的示意图。复合区从x₁处的EML/ETL界面以特征长度d_rec发生几何衰减。磷光客体和缺陷均在主体带隙中形成深的陷阱。正向偏压下的电子和空穴的准费米能级分别为E_Fn和E_Fv。

图13A-13B：图13A显示了所研究的器件的J-V特性。插图：器件结构示意图，其中示出了图12中的尺寸x₁-x₃。图13B显示了在J=10mA/cm²条件下获得的外量子效率（左侧坐标）和发射光谱（右侧坐标）。

图14A至14C：图14A显示了对于箭头所示的初始亮度L₀=1000、2000、3000和4000cd/m²，亮度衰减与时间的关系。黑实线表示用本文中所讨论的激子局域化衰减模型的拟合。注意在这些拟合中复合区宽度d_rec是可变的。为进行对比，这些数据用图14B中的激子-激子衰减模型和图14C中激子-极化子模型进行重复。所有的拟合参数给于表1中。

图15A-15C：图15A显示了所研究的四个器件中每个的电压升高。黑线是用激子局域化模型计算的。为进行对比，这些数据在图15B和图15C中分别用激子-激子模型和激子-极化子模型进行重复。所有的拟合参数给于表1中。

图16A-16C：图16A显示了对于刚制备的器件、老化到L(t’)=0.59L₀(L₀=1000cd/m²)的器件以及老化到L(t’)=0.16L₀(其初始亮度L₀=3000cd/m²)的另一器件所获得的光致发光瞬态（photoluminescencetransients）。黑实线是用激子局域化模型的拟合。激子-激子湮灭模型的预测显示于图16B中，激子-极化子湮灭模型的预测显示于图16C中。拟合参数给于表1中。

图17A-17C是以能量（E）和代表性坐标（representativecoordinate）（r）表示不同的解离机理的构造示意图。在图17A中，直接解离或预解离势R穿过单线态或三线态第一激发态能量面。图17B显示了激子-激子湮灭过程，它根据反应S₁(T₁)+S₁(T₁)→S₀+S_n ^*(T_n ^*)达到基态（S₀）和较高激发态（S_n ^*或T_n ^*）。可以从较高激发态（灰线，路线1）发生直接解离或预解离，或者它可以如本说明中讨论的那样发生振动弛豫并经历热-分子解离。图17C显示了激子-极化子机理，其中从激子的能量传递产生激发的极化子，该极化子沿着类似的直接解离或预解离或热-分子路线发生解离。虚线表示每个非谐电子流形（electronmanifold）中的振动能级。

图18A-18B：图18A显示了平均缺陷密度Q_AVG(t’)，图18B显示了每个激子每小时的平均缺陷形成速率F_x(t’)，如本文中所定义。这些曲线在箭头所表示的初始亮度L₀=1000、2000、3000和4000cd/m²的条件下用激子-极化子模型计算。

图19A-19B：图19A显示了在L₀=1000cd/m²的条件下通过提高复合区宽度d_rec获得的预测的寿命改善。图19B显示了针对衰减系数K_x的降低计算的寿命提高。图19A和19B均采用激子-极化子模型；实心圆表示该研究的器件在曲线上的位置。

图20显示了针对具体实施例2中所述器件的强度对波长的图线。

图21显示了高真空系统中的气体分压对原子质量单位（amu）的图线。

具体实施方式

定义

本文中使用的术语“有机”包括可以用于制备有机光电器件的聚合物材料和小分子有机材料。“小分子”指的是非聚合物的任何有机材料，并且“小分子”实际上可以相当大。在某些情况下小分子可以包含重复单元。例如，使用长链烷基作为取代基并不会将该分子排除在“小分子”类别之外。小分子也可以纳入聚合物中，例如作为聚合物主链的侧挂基团或者作为主链的一部分。小分子也可以充当树枝状化合物的核心结构部分，该化合物包括一系列构建在核心结构部分上的化学壳。树枝状化合物的核心结构部分可以是荧光或磷光小分子发光体。树枝状化合物可以是“小分子”，并且据信目前在OLEDs领域使用的所有树枝状化合物都是小分子。

本文中使用的“顶部”指的是离基片最远，而“底部”指的是离基片最近。在将第一层描述为“位于第二层上”的情况下，第一层距离基片更远。在第一层和第二层之间可以存在其它层，除非明确指出第一层与第二层“接触”。例如，可以将阴极描述为“位于阳极上”，即使其间存在多种有机层。

本文中使用的“可溶液加工”指的是能够以溶液或分散体形式在液体介质中溶解、分散或输送和/或从液体介质中沉积。

当认为配体有助于发光材料的光活性性质时，将该配体称为“光活性”的。

术语卤、卤素、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳烷基（arylkyl）、杂环基团、芳基、芳香基团和杂环基是本领域已知的，并且定义于US7,279,704的第31-32栏中，该专利通过引用纳入本文中。

关于OLEDs以及上述定义的更多细节，可以见美国专利No.7,279,704,其全部公开内容通过引用纳入本文。

通常，OLED可以包括位于阳极和阴极之间并且与阳极和阴极电连接的至少一个有机层。当施加电流时，阳极可以向有机层中注入空穴，阴极可以向有机层中注入电子。注入的空穴和电子各自向带相反电荷的电极迁移。当电子和空穴局限于同一分子中时，可以形成“激子”，它是具有激发能态的局域化的电子-空穴对。当激子通过发光机理弛豫时，可以发射出光。在一些情况下，激子可以局域化在激发体或激发复合体上。也可以发生非辐射机理，例如热弛豫，但是通常将其视为不合需要的。

最初，OLEDs采用从其单线态发光（“荧光”）的发光分子。见例如美国专利No.4,769,292，其全部内容通过引用纳入本文中。荧光发射通常发生在小于约10纳秒的时间范围内。然而，最近，已展示了具有从三线态发光（“磷光”）的发光材料的OLEDs。见Baldo等人的“HighlyEfficientPhosphorescentEmissionFromOrganicElectroluminescentDevices”（有机电致发光器件的高效磷光发射），Nature，第395卷，151-154，1998；（“Baldo-I”）和Baldo等人的“Veryhigh-efficiencygreenorganiclight-emittingdevicesbasedonelectrophosphorescence”（基于电磷光的极高效绿色有机发光器件），APPL.PHYS.LETT，第75卷，第3期，4-6（1999）（“Baldo-II”），它们全部通过引用纳入本文。磷光更详细地记载于美国专利No.7,279,704的第5-6栏，其通过引用纳入本文。

图1说明了一种实施方案，它是显示有机发光器件100的示意图。器件100可以包括基片110、阳极115、空穴注入层120、空穴传输层125、电子阻挡层130、发光层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可以是具有第一导电层162和第二导电层164的复合阴极。器件100可以通过将上述层按顺序沉积而制备。这些不同的层的性质和功能以及材料实例更具体地记载于US7,279,704的第6-10栏中，其通过引用纳入本文。术语“阳极”和“阴极”拟用于其最宽泛的含义，包括向OLED中注入电荷的任何层。例如，在叠置的OLED中注射电子的有机电荷生成层被视为“阴极”。

可以获得这些层中的每种的更多实例。例如，柔性且透明的基片-阳极组合公开于美国专利No.5,844,363中，其全部内容通过引用纳入本文。p型掺杂的空穴传输层的一个实例是以约50:1的摩尔比用F₄TCNQ掺杂的m-MTDATA，公开于美国专利申请公布No.2003/0230980中，其全部内容通过引用纳入本文。发光材料和主体材料的实例公开于美国专利No.6,303,238中，其全部内容通过引用纳入本文。n型掺杂的电子传输层的一个实例是以约1:1的摩尔比用Li掺杂的BPhen，公开于美国专利申请公布No.2003/0230980中，其全部内容通过引用纳入本文。美国专利No.5,703,436和5,707,745（其全部内容通过引用纳入本文）公开了包括复合阴极的阴极的实例，其具有金属如Mg:Ag的薄层，具有覆盖的透明导电溅射沉积ITO层。阻挡层的理论和用途更详细地记载于美国专利No.6,097,147和美国专利申请公布No.2003/0230980中，其全部内容通过引用纳入本文中。注入层的实例提供于美国专利申请公布No.2004/0174116中，其全部内容通过引用纳入本文。关于保护层的说明可以见于美国专利申请公布No.2004/0174116中，其全部内容通过引用纳入本文。

图2说明了另一种实施方案，其显示了倒置OLED200。该器件可以包括基片210、阴极215、发光层220、空穴传输层225和阳极230。器件200可以通过按顺序沉积所述层而制备。由于大多数常规OLED构造具有位于阳极上的阴极，而器件200具有位于阳极230下的阴极215，因此可以将器件200称为“倒置”OLED。与针对器件100所说明的类似的材料可以用于器件200的相应的层中。图2提供了可以如何将某些层从器件100的结构中省略的实例。

图1和2所示的简单分层结构以非限制性实例的方式提供，并且应当理解，本发明的实施方案可以与很多种其它结构结合使用。所述的具体材料和结构是示例性的，并且可以使用其它材料和结构。基于设计、性能和成本因素，可以通过以不同方式将上述多种层相结合或者将层完全省略而获得功能性OLEDs。也可以包括未明确说明的其它层。可以使用明确说明的材料以外的材料。尽管本文中提供的很多实例将很多层描述成包含单一的材料，但是应当理解，可以使用材料的组合，例如主体与掺杂剂的混合物或者更一般的混合物。另外，层可以具有多个亚层。本文中给与各种层的名称并不打算具有严格的限制性。例如在器件200中，空穴传输层225传输空穴并向发光层220中注入空穴，并且可以描述为空穴传输层或空穴注入层。在一种实施方案中，OLED可以被描述为具有位于阴极和阳极之间的“有机层”。该有机层可以包含单一的层，或者可以包含如针对图1和2中所述的不同有机材料的多个层。

用磷光发光体获得长的蓝光器件寿命是OLED器件研究中长期存在的问题。该问题的合适解决方案对于高效的长寿命显示器件以及新的白光照明应用将是有用的。为了使全色OLED显示器在商业上可行，工业上需要发射“饱和”的蓝光，即1931CIE坐标x<0.16、y<0.20的光，并且在1000nits的初始亮度下具有至少10,000小时的器件寿命的器件。尽管很多人声称了寿命得以改善的材料和器件，但是对于1931CIE色坐标x<0.17、y<0.27的磷光蓝光器件，之前还没有报道从约500nits的初始亮度起大于约2000小时的半衰期。因此，提供了材料和器件结构的新的组合，产生在1931CIE坐标0.16、0.26下大于约10,000小时的器件半衰期。器件的某些关键特征（如本文中所述，可以单独使用或者以多种组合使用）可以包括（i）与空穴注入层（HIL）直接接触的厚发光层（EML），所述空穴注入层与阳极直接接触，以及（ii）半透明金属阳极或阴极，以及高的发光金属配合物掺杂水平，使用某些类的发光体，包括咪唑并菲啶配体的环金属化铱配合物，优化的HOMO和LUMO能级，以及特定的空穴注入、空穴传输、主体、阻挡层和电子传输材料。

已发现，基于作为分子降解以及最终器件失效的一个原因的激子-极化子相互作用的模型与本文中报道的很多试验结果精确地吻合。也报道了降低该激子-极化子相互作用并提高器件寿命的途径。

根据一种实施方案，厚EML器件的长寿命反映了与衰减相关的激子-极化子反应的较低速率，以及可能形成的杂质引起的激子淬灭的较低速率。特别是，在给定的亮度下，激子、极化子和淬灭剂浓度在较厚的EML器件中可以较低，从而使得与淬灭剂的衰减性相遇以及能量转移的概率降低并使得基于亮度的寿命更长。本文中使用的术语“厚EML”通常指的是具有大于约40nm，大于约50nm，具体地大于约60nm并且更具体地大于约70nm的发光层，或者其中EML的厚度大于复合区厚度与平均激子扩散长度的约两倍之和的器件。本文中使用的术语“复合区厚度”通常指的是发生约95%的复合的EML部分的厚度。EML可以具有高达约100nm或更厚的厚度。然而，超过100nm的厚度可能仅具有有限的附加效益并且可能不期望地提高制造时间。

如果激子停留在发光掺杂剂上并且淬灭剂也可以从这些相同的掺杂剂产生，则将期望高浓度的发光掺杂剂来提高激子-淬灭剂平均距离，从而降低能量传递的概率，继而降低器件对淬灭性杂质的聚集的敏感性。因此，一些实施方案涉及具有大于约9%，具体地大于约12%，更具体地大于约14%的掺杂浓度的厚EML器件，以获得长的蓝光器件寿命。

例如，如果将蓝色发光体纳入器件中，其中它传输电荷，并且显著量的复合发生在发光体上，那么主体材料中的发光体浓度可以大于约9wt%以得到长寿命的器件。该发光体浓度对于通过允许更容易的空穴传输而降低运行电压、提高发光体激子的扩散长度、改善主体材料的形态稳定性以及将分解产物在大的体积内分散是必需的。从约1,000cd/m²的初始亮度开始的寿命强化显示于图3中，其中图3所示OLED的亮度随着时间的降低速率随着发光体浓度的提高而降低。

在发光体用作空穴传输层或空穴注入层的情况下，从器件推断，发光体材料可以对空穴是稳定的，并且器件运行电压随着发光体浓度而降低，这是由于其传输空穴的能力。随着更多的发光体加入主体基体中，在每个发光体具有另一发光体作为其最近的邻居之一的情况下，可以形成发光体的网络，因此空穴在发光体之间的跳跃变得更有效，因此层的空穴传导率得以改善，并且存在运行电压的相应降低。低的运行电压表明OLED层中可能存在的内部加热效应的降低。

例如，图3中的器件在约10mA/cm²条件下的运行电压在约15wt%、约12wt%和约9wt%的发光体浓度的情况下为约7.5V、约8.4V和约8.8V。存在跨器件的耗散功率的约14.7%的降低。具体地说，器件将具有小于约4V的运行电压。

如果一个发光体具有第二发光体作为其最近的邻居，局限在发光体上的激子扩散到第二发光体的效率高于激子从具有大于发光体激子三线态能量的三线态能量的主体材料（或能障）所围绕的发光体上移动到第二发光体的效率。因此，提高发光体浓度可以提高具有发光体分子作为其最近的邻居的发光体的数目，并且提高发光体激子的扩散长度。

发光体通常具有比其主体高的形态（热）稳定性。例如，已知Ir(ppy)₃防止CBP的结晶。玻璃化转变温度是形态稳定性的度量，并且可以假定该温度为混合膜的组分的玻璃化转变温度的加权平均。因此，提高主体中的发光体的浓度可以是增强膜的形态稳定性的一种途径。例如，图3中的发光体不具有玻璃化转变温度；而mCBP和mCP分别具有约95℃和约65℃的玻璃化转变温度。发光体A、mCBP和mCP的熔点分别为约435℃、约270℃和约180℃。

降解的分子可以充当激子淬灭剂，并且基于器件亮度衰减的数学模型，它们的浓度可以直接影响器件亮度衰减。

此外，用于制备OLED的源材料可以具有按照高压液相色谱所确定大于约99.5%的纯度。该纯度水平可以通过进行至少源材料的两次重结晶和至少两次升华纯化而实现。此外，卤化物和金属杂质的浓度应当小于约100ppm。

杂质可以对器件运行寿命具有很多负面影响。卤化物、配体和金属杂质可以影响有机层的电导率，并且这将形成不利的电荷平衡特征。杂质可以具有化学反应性并且可以破坏发光分子而形成非发光物质，并且杂质可以俘获电荷并充当淬灭位点，该淬灭位点同时引起器件运行电压的升高。

例如，图4显示了具有发光体B的器件的特征，该发光体B具有小于约99.5%的纯度。图5显示了与图4中所示的接近相同的器件的特征，但是发光体B具有约99.6%的纯度和小于约17ppm的卤化物纯度。得到的器件寿命从低纯度发光体源材料的约6,000小时提高到高纯度发光体源材料的约10,000小时。

在另一实施方案中，优化的HOMO和LUMO能级以及HIL、HTL、阻挡层和ETL材料和层厚度的选择对于在发光层中获得最优的电荷复合动力学是重要的，从而避免在接近EML与其它层的界面处的过高的复合浓度。特别是，可以使用扩散电荷复合区来降低激子-极化子反应的概率并提高平均的激子-淬灭剂分离距离。促进扩散复合并将接近界面处的复合的可能性最小化的一种途径可以是使用梯度掺杂沉积技术，使得在器件中不存在明显的界面并且主体中的掺杂剂浓度逐渐变化。OLED器件中的界面可能易于在界面产生电荷聚集，这是因为当电荷传输介质改变时不可避免地产生的电荷注入障碍，并且当这样的电荷聚集发生在扩散激子的扩散距离内时，发生激子-极化子反应并产生淬灭性杂质。因此，梯度掺杂技术对于在厚EML蓝光器件中获得长的器件寿命可以是有用的。

发光区域在器件中的位置可以决定器件性能特征的很多方面，包括其发光色度、效率、效能和运行寿命。对于蓝光OLED寿命，发光区域的位置可以使得表面等离子激元模（在金属阴极处）的功率耗散最小化。表面等离子激元模能量的耗散主要是可引起阴极降解的热量。

如果针对图6中所示的器件结构中的两个位置将功率耗散（在约460nm的波长处）用表面等离子激元模模拟，当发光区域（用偶极的不连续层模拟）更接近阴极时，更多的能量耗散到表面等离子激元模中。类似地，图7中所示的器件2比图7中所示的器件1具有更低的表面等离子激元功率耗散。此外，复合区应当距离金属电极至少约30nm以降低表面等离子激元模中的功率的百分比（见Hobson等人的“SurfacePlasmonMediatedEmissionfromOLEDs”（表面等离子激元介导的OLED发光）ADV.MATER.14,1393(2002)）。用于模拟OLED的光学模式的标准软件包可以从FLUXiMAGDorfstrasse7,8835Feusisberg瑞士获得。该软件可以包括ETFOS和SETFOS。

此外，发光体阴离子状态的不稳定性可导致运载电子穿过器件的发光体的分子分解；因此，最好是在电子与位于发光体上的空穴复合之前由主体运载电子。一种清楚地确定电子在主体上传输的方法示于图8中。在此，将mCBPEML分成掺杂的和未掺杂的区域。电子可以穿过未掺杂的mCBP以便在掺杂的区域复合，并且图8中所示的结果表明在所有情况下效率、发射光谱接近相同。因此，对于所有的器件，复合位置、电子传输机理和光学模式接近相同。并且图8中的所有器件具有相同的寿命。

此外，如果发光体可以作为纯粹的空穴传输或空穴注入层而沉积，那么发光体的阳离子状态可以是稳定的，并且器件寿命可以为几千小时。因此，通过降低发光体的电离势，或者将HOMO能级升高到接近真空能级，可以使蓝色磷光发光体有效地捕获空穴。如果发光体的HOMO能级小于或等于约5.3eV，可以形成深的空穴陷阱。对于发光体A和B，它们的HOMO能级为约4.8eV。

电荷（电子和空穴）穿过OLED器件中的有机薄膜。描述电荷传导的一种标准理论为跳跃，其中电荷沿着分子之间的电势差所确定的方向从一个分子“跳”到另一个分子。分子可以具有稳定的阳离子状态（传输空穴）或稳定的阴离子状态（传输电子），以使得OLEDs具有长的运行稳定性。稳定的阴离子或阳离子是当空穴或电子从一个分子“跳”到另一个分子时在空穴或电子在分子上停留期间不发生分解（通过键断裂或其它不可恢复的转变而分裂）的那些。

停留时间可以根据流过器件的电流的量而变化，而电流可以通过迁移率、电极上施加的电压和载流子的浓度而确定。OLED在约1×10^-5mA/cm²至约10A/cm²范围内的大的电流密度范围内运行，因此期望电荷传输材料具有可以支持该电流范围的稳定的阴离子或阳离子状态。

为测试材料是否具有稳定的阴离子或阳离子状态，可以使用相应的仅有电子的器件或仅有空穴的器件来确定通过材料的电荷流是否导致仅有空穴或仅有电子的器件的性质的变化。OLED具有空穴和电子电流，并且每种电流对总电流的贡献在穿过有机层的方向变化。

被描述为仅有空穴或仅有电子的器件在器件的所有有机层中仅具有一种载流子。因此，如果将一种材料纳入仅有空穴穿过的器件中，可以测试该材料的阳离子稳定性，或者，如果将一种材料纳入仅有电子穿过的器件中，可以测试该材料的阴离子稳定性。

如果由恒定电流驱动的仅有空穴或仅有电子的器件的电特性或光特性随着时间存在任何显著变化，有机材料组分的阳离子或阴离子状态的稳定性可以是差的。如果仅有空穴或仅有电子的器件的运行电压升高约0.2V或者如果有机材料的PL量子产率降低约5%，阳离子或阴离子状态的稳定性可以是差的。

当将两种不同的材料并置时，可以形成明显的界面，由于对于穿过界面的电荷传输的能障，形成的这种界面可具有高的电荷浓度。高的电荷浓度有效地导致强化的分子降解和缩短的器件寿命。

此外，这种界面的制备方法使得杂质可以沉积并纳入到器件中。例如，真空热蒸发可以用于制备器件。每个层可以顺次沉积，并且在不同的层的沉积之间通常存在几分钟时间，此时真空系统中的杂质撞击刚刚沉积的材料的表面。这些杂质可以导致降解，成为捕获电荷的位点或改变器件特征。

因此超高真空系统可以用来提供具有改善的运行寿命的蓝色磷光OLEDs。超高真空系统具有小于约1×10^-8托，优选在约1×10^-8托至约1×10^-12托范围内，更优选在约1×10^-9托至约1×10^-12托范围内，或者最优选在约1×10^-10托至约1×10^-12托范围内的真空水平。在具有比超高真空系统高的压力的高真空系统中，主要气体组分是水，如图21中所示。与高真空系统相反，超高真空系统提供具有最少的水分的环境，并因此将已知的光氧化性不稳定材料的分解最小化。首先，超高真空系统使得可以得到OLED包含的多种有机材料之间的在原子层面上清洁的界面。第二，超高真空系统可以防止水和其它杂质与高度反应性的且容易发生光氧化的有机材料的共沉积。总之，超高真空系统可以用于提供改善的蓝光器件。

已知蓝色发光材料如化合物A和B以及同类的其它化合物具有高度的光氧化性不稳定性。在水分或氧和光的存在下，该类材料的成员发生分解。例如，化合物A可以氧化成

此外，含有化合物A和B的蓝色磷光OLEDs通常在高真空系统中制备，其中，如上所述，水分容易地纳入有机层中和界面处。因此，这些发光体可以容易地光氧化分解，因为当开启器件并发光时，反应所需的所有成份（光和氧源）均存在。

由于超高真空环境的压力使得可得到在原子层面上清洁的表面并防止杂质与反应性有机材料的沉积，下面考虑有关压力的多种参数的变化。特别是，这些参数包括（i）气体密度，（ii）气相中的粒子的平均自由行程，（iii）在表面上的入射分子流量，（iv）气体暴露，和（v）粘着系数和表面覆盖度。

气体密度。气体密度可以从理想气体定律估计，由下式给出：

n=（N/V）=P/（kT）[分子m^-3]，其中P是压力[Nm^-2]，k是波尔兹曼常数，T是绝对温度。

气相中粒子的平均自由行程。粒子（例如原子、电子、分子）在碰撞之间在气相中走过的平均距离可以用简单的硬球碰撞模型（见例如Atkins的《物理化学》）确定。该量称为粒子的平均自由行程，在此用λ[m]表示，并且对于中性分子由下式给出：

$\mathrm{\&lambda;}=\frac{\mathrm{kT}}{1414\mathrm{P\&sigma;}},$

其中σ是碰撞横截面积[m²]。

表面上的入射分子流量。从气相冲击到表面上的气体分子的数目是确定可以在多长时间内保持表面清洁或者花费多长时间积累吸附物质的某一表面浓度的关键因素。入射流量F定义为单位表面积上单位时间内入射分子的数目。众所周知，该流量不考虑入射角，相反，它仅仅是在所有可能的入射角内到达的所有分子的总和。

对于给定的一组条件（例如P、T等），该流量可以容易地使用（i）统计物理学、（ii）理想气体方程和（iii）麦克斯韦-波尔兹曼气体速度分布的概念的结合进行计算。（i）可以用下式将入射流量F[分子m^-2s^-1]与表面上的气体密度相关联：其中n是分子气体密度[分子m^-3]，c是平均分子速度[ms^-1]。（ii）分子气体密度可以由理想气体方程给出，即n=（N/V）=P/（kT）[分子m^-3]。（iii）平均分子速度可以通过积分由气体速度的麦克斯韦-波尔兹曼分布得到：

$\mathrm{\&epsiv;}=\begin{array}{c}\sqrt{2\mathrm{kT}}\\ \sqrt{\mathrm{m\&pi;}}\end{array}.$

将以上给出的方程合并，给出入射流量的Hertz-Knudsen公式，

$F=\frac{P}{\sqrt{2\mathrm{\&pi;mkT}}}.$

气体暴露。气体暴露可以定义为对影响到表面的气体的量的度量。如果压力恒定，它可以通过表面上的气体压力与暴露时间的乘积来定量，或者更一般地通过计算压力在考虑的时间段内的积分。尽管气体暴露可以以SI单位Pas（帕斯卡秒）表示，但是通常的并且方便得多的暴露单位是Langmuir，其中1L=10^-6托s，或者由等式（暴露/L）=10⁶×（压力/托）×（时间/s）得到。

粘着系数和表面覆盖度。粘着系数S定义为对吸附在表面上的入射分子的分数的度量（即位于0-1范围内的概率，其中界限值分别对应于所有入射分子均不吸附或者完全吸附）。通常，S取决于很多变量，因而S=f（表面覆盖度，温度，晶面等）。

被吸附物的单分子层（1ML）对应于结合到基片上的被吸附物质可达到的最大表面浓度。清洁的表面由被吸附物的完整的单分子层覆盖所需的时间量可以取决于入射到表面的气相分子的流量、对应于单分子层的实际覆盖度和依赖于覆盖度的粘着概率。然而，所需时间的最小估计可以通过假定单位粘着概率（即S=1）并注意到单分子层覆盖度通常为约10¹⁵每cm²或约10¹⁹每m²量级而得到，得到方程：时间/ML～（10¹⁹/F）[s]。表1给出了在不同的真空水平下沉积单层子层所需的时间的对比。针对不同的系统压力列出了沉积单分子层的时间、气体密度和平均自由行程。下面给出的所有数值都是近似的，并且通常取决于诸如温度和分子量的因素。

表1

真空度	压力（托）	气体密度（分子m-3）	平均自由行程（m）	时间/ML（s）
大气压	760	2×1025	7×10-8	10-9
					低真空度	1	3×1022	5×10-5	10-6
中等真空度	10-3	3×1019	5×10-2	10-3
					高真空度	10-6	3×1016	50	1
超高真空度	10-10	3×1012	5×105	104

通过将两种或多种不同的材料以不形成从一层到另一层的突然变化的方式混合，可以形成梯度界面。已表明梯度界面改善器件寿命，并且，该器件结构可以有利于改善基于衰减模型的PHOLED的寿命，其中衰减集中在突然界面附近。

图9显示了子图I和II中所示器件的外量子效率对亮度的图线、功率效能对亮度的图线、亮度对电压的图线以及EL强度对波长的图线。在这些图线中，实心方块对应于具有60nmEML的子图I的器件，空心方块对应于具有30nmEML的子图II的器件。图10显示了针对图9中所示器件的亮度对时间的图线。与子图II的器件相比，子图I的器件显示了较高的外量子效率、较高的功率效能、较高的亮度和类似的发射光谱。子图I的器件也显示了比子图II的器件长的寿命。子图I的器件的改善的性能可以归功于下列特征的组合：（1）较厚的EML，它可以使得激子扩散并因此在EML中的任何给定位置具有较低的浓度；（2）阴极和EML（或发光区）之间较大的距离，这可以导致降低的表面等离子激元模。

图11显示了针对子图I中所示器件的亮度对时间的图线。器件之间的仅有的不同在于一个使用掺杂剂A（示于图3中）而另一个使用掺杂剂B（示于图4中）。掺杂剂A基本上是加入了新戊基的掺杂剂B。使用掺杂剂A的器件显示了较长的LT50寿命，并且在50%的初始亮度下具有较低的衰减速率。使用掺杂剂A的器件的出色性能归功于存在新戊基取代基。

另一实施方案涉及通过设计将激子扩散长度最小化的掺杂剂、主体和共主体，从而将激子扩散并遇到极化子或淬灭剂的可能性最小化。在给定的一类掺杂剂中，这可以通过提高掺杂剂的外围空间体量，使得掺杂剂向掺杂剂的能量转移相对于除了缺乏位阻以外相同的掺杂剂而言得到抑制而实现。引入空间位阻的一种途径是用新戊基取代基取代环金属化咪唑并菲啶配体的外围。特别是，新戊基取代基可以将它们所连接的芳环的一面屏蔽，并且因为它们仍然具有足够的自由度而提高升华熵，并因此降低升华温度并提高升华的清洁性。因此，可以采用在厚EML中的发光掺杂剂包含的配体的外围上引入新戊基和相关的R₃CCH₂和R₃SiCH₂取代基，其中R是烃基或杂原子取代的烃基。

由于特定的金属配合物可以是对光氧化敏感的，在不适当地同时暴露于空气和光时可形成发绿光或红光的杂质。根据本发明的一种实施方案，可以使用这样的磷光金属配合物：其中已将光氧化产生的残余杂质最小化，使得纯发光体发射峰波长处的发射强度与发射峰波长加约80nm处的强度之比为至少约100:1。

有机材料的光致发光和电致发光可以通过暴露于多种气体而改变。这些材料（发光体）可以掺杂到有机主体基质中，并且经掺杂的膜的光致发光和电致发光颜色可以通过控制暴露于经掺杂的膜的气体的量和时间而控制，因为某些掺杂剂可以改变颜色而另一些掺杂剂可以不改变颜色。因此，膜的发光颜色可以从其初始颜色出发进行精确调节，或者在一些掺杂剂改变颜色的情况下调节到中间颜色，或者调节到所有掺杂剂分子均已改变的颜色。在材料的沉积后掺杂剂改变颜色的能力对于有机发光器件（OLEDs）的制备可以具有多种独特的应用。例如，通过仔细地控制初始发蓝光的经掺杂的膜向使得掺杂剂发绿光或红光的反应性元素的暴露，使得一些掺杂剂继续发蓝光而一些发红光和/或绿光从而产生白色发光，可以制备白光OLEDs。由于向气体的暴露可以导致掺杂剂的发光颜色改变，因此可以得到可用作特定气体的传感器的器件。

对于单色发光体，光氧化过程是非常不希望的，并且可以通过将材料合成和器件制备过程中向光的暴露最小化，并且通过保证材料不暴露于超过10ppm的氧而得以避免。据信具有<600nm的波长的光是引起大部分不希望的光氧化的原因，因此希望在制备过程中避免暴露于这样的光。也希望在制备过程中避免暴露于任何光。“几乎不存在”光指的是用亮度计例如MinoltaT-10测量小于0.1lx。

此外，可以通过将材料和器件的制备过程中向水分的暴露最小化而避免光氧化过程。据信水分的存在可能是发光化合物分解的原因，因此希望在制备过程中避免暴露于水分。超高真空系统提供了更清洁的环境，包括降低环境中存在的水分。因此，有机材料可以在具有小于约1×10^-8托，优选在约1×10^-8托至约1×10^-12托范围内，更优选在约1×10^-9托至约1×10^-12托范围内，或者最优选在约1×10^-10托至约1×10^-12托范围内的真空水平的真空系统中沉积。可以将在器件制备过程中避免暴露于光、暴露于氧和暴露于水分与其它措施相结合来获得高纯度，无论是单独地还是优选地相结合。

发光体应当能够在高真空条件下从热源升华。当从加热的源到OLED基片的距离超过约50cm并且以小于约0.3nm/s的速度形成膜厚度时，发光体的升华温度应当小于约350℃。源材料在升华过程中的分解是不希望的。分解的源材料通常形成残余物，它不能在约350℃以下升华。该残余物可以由原始分子或杂质如卤化物以及源材料的合成中使用的其它材料的片断组成。

在另一种实施方案中，提供可以通过发光掺杂剂的升华而制备的器件。在这种情况下，为了获得长的器件寿命，重要的是掺杂剂以清洁的方式升华。因此，可以将掺杂剂设计为对升华具有足够的稳定性，从而给出至少约98%的HPLC分析结果，并且在升华坩埚中留下对应于小于约5wt%的原始加料的残余物。在原始加料完全耗尽后，剩余小于5wt%，也就是说当沉积设备在正常条件下运行时不再存在可感知的从坩埚的沉积。该原则并不要求当用坩埚制造器件时将其完全排空。相反，该原则是源材料在正常沉积条件下具有足够的稳定性，即，如果坩埚完全排空，残余物小于原始加料的约5wt%。

在另外的实施方案中，也可以使用本文中未明确说明的结构和材料，例如包括聚合物材料的OLEDs（PLEDs），例如美国专利No.5,247,190中所公开的，其全部内容通过引用纳入本文中。作为进一步的实例，可以使用具有单个有机层的OLEDs。OLEDs可以叠置，例如如美国专利No.5,707,745中所述，其全部内容通过引用纳入本文中。OLED结构可以偏离图1和2中所示的简单的层状结构。例如，基片可以包括成角的反射表面以改善外耦合（out-coupling），例如美国专利No.6,091,195中所记载的平台（mesa）结构和/或美国专利No.5,834,893中所记载的陷阱（pit）结构，其全部内容通过引用纳入本文中。

除非另外说明，各种实施方案的任何层可以通过任何合适的方法沉积。对于有机层，具体方法包括热蒸发、喷墨，例如如美国专利No.6,013,982和6,087,196中所记载，其全部内容通过引用纳入本文中；有机气相沉积（OVPD），例如如美国专利No.6,337,102中所记载，其全部内容通过引用纳入本文中；以及通过有机气相喷涂（OVJP）的沉积，例如如美国专利申请No.10/233,470中所记载，其全部内容通过引用纳入本文中。其它合适的沉积方法包括旋涂和其它基于溶液的方法。基于溶液的方法可以在氮气或惰性气氛中进行。对于其它层，具体方法包括热蒸发。具体的成图案方法包括通过掩模沉积、冷焊，例如如美国专利No.6,294,398和6,468,819中所记载，其全部内容通过引用纳入本文中；以及与某些沉积方法如喷墨和OVJD相关的成图案方法。然而，也可以使用其它方法。

可以对待沉积的材料进行改性以使它们与具体的沉积方法相容。例如，可以在小分子中使用取代基例如支化或非支化的并优选含有至少约3个碳的烷基和芳基，以增强它们进行溶液加工的能力。可以使用具有约20个或更多个碳的取代基，具体地可以使用约3至约20个碳。具有非对称结构的材料可以比具有对称结构的材料具有更好的可溶液加工性，因为非对称材料可以具有较低的重结晶倾向。树枝状化合物取代基可以用于提高小分子进行溶液加工的能力。

根据本发明的实施方案制备的器件可以纳入很多种消费产品中，包括平板显示器、计算机监视器、电视、广告牌、室内或室外照明灯和/或信号灯、危险警告显示器、全透明显示器、柔性显示器、激光打印机、电话、移动电话、个人数字助理（PDAs）、笔记本电脑、数码相机、可携式摄像机、取景器、微型显示器、交通工具、大面积墙、剧场和体育场屏幕或标志。多种控制机制可以用于控制根据本发明制备的器件，包括无源矩阵和有源矩阵。很多器件拟用于对人体而言舒适的温度范围内，更特别地用于室温（约20℃至约25℃）。

本文中记载的材料和结构可以应用于除OLEDs以外的器件中。例如，其它光电器件如有机太阳能电池和有机光电探测器可以使用这些材料和结构。更一般地说，有机器件例如有机晶体管可以使用这些材料和结构。

根据激子-极化子模型并且如下文即将提到的模型所表明，相信某些特征和/或特征的组合产生了具有令人惊讶地长的寿命的蓝光器件。以下列举的特征和特征组合是示例性的，而不是穷举性的。

一方面，载流子和固态因素是可产生具有较长寿命的器件的特征。器件可以具有包括主体和磷光发射掺杂剂的发光层，所述主体具有三线态能量，所述掺杂剂具有小于500nm的发射峰波长。该器件还可以包括位于发光层和阴极之间并且与发光层相邻的至少5nm厚的激子阻挡层，该激子阻挡层主要由具有大于或等于发光层的主体的三线态能量的三线态能量的材料组成。发光层为至少40nm厚。发光层中的电子主要由主体运载。磷光发射掺杂剂的HOMO至少比主体的HOMO高0.5eV。发光层中的磷光发射掺杂剂的浓度为至少9wt%。磷光发射掺杂剂包括包含至少一个2,2,2-三烷基乙基取代基的环金属化的N,C给体咪唑并菲啶配体。据信该特征组合导致具有出人意料地长的寿命的器件。

优选地，上一段中所述的该组具体特征可以与超高真空系统组合使用。特别是，可以将具有小于约1×10^-8托，优选在约1×10^-8托至约1×10^-12托范围内，更优选在约1×10^-9托至约1×10^-12托范围内，或者最优选在约1×10^-10托至约1×10^-12托范围内的压力水平的超高真空系统与以上特征组合使用以改善器件寿命。

一方面，发光体纯度是一种可产生具有较长寿命的器件的特征。特别是，除其它以外包括具有如下特征的发光层的器件可具有令人惊讶地长的寿命：该发光层包括主体和发射峰波长小于500nm的磷光发射掺杂剂，并且其中（i）磷光发射掺杂剂由具有通过高压液相色谱测定大于约99.5%的纯度的源沉积，（ii）该源还具有低于约100ppm的卤化物和金属杂质总浓度，（iii）磷光发射掺杂剂在升华坩埚中留下对应于小于原始加料的约5wt%的残余物，并且（iv）磷光发射掺杂剂具有小于约350℃的升华温度并且通过升华进行沉积。

优选地，上一段中所述的该组具体特征可以与超高真空系统组合使用。特别是，可以将具有小于约1×10^-8托，优选在约1×10^-8托至约1×10^-12托范围内，更优选在约1×10^-9托至约1×10^-12托范围内，或者最优选在约1×10^-10托至约1×10^-12托范围内的压力水平的超高真空系统与以上特征组合使用以改善器件寿命。

一方面，载流子和固态因素是可产生具有较长寿命的器件的特征。特别是，具有如下特征的器件可具有令人惊讶地较长的寿命：该器件包括位于阳极和阴极之间的发光层，使得发光层包括主体和具有小于约500nm的发射峰波长的磷光发射掺杂剂，并且使得当跨器件施加电压时发光层中的电子主要由主体运载，并且其中（i）磷光掺杂剂的HOMO至少比主体的HOMO高约0.5eV，并且（ii）磷光发射掺杂剂在发光层中具有至少约9wt%的浓度。

优选地，上一段中所述的该组具体特征可以与超高真空系统组合使用。特别是，可以将具有小于约1×10^-8托，优选在约1×10^-8托至约1×10^-12托范围内，更优选在约1×10^-9托至约1×10^-12托范围内，或者最优选在约1×10^-10托至约1×10^-12托范围内的压力水平的超高真空系统与以上特征组合使用以改善器件寿命。

一方面，结构和光学因素是可产生具有较长寿命的器件的特征。例如，具有如下特征的器件可具有令人惊讶地较长的寿命：该器件包括位于阳极和阴极之间并且与阳极相邻的CuPc空穴注入层，包括位于阳极和阴极之间的发光层，使得发光层包括主体和具有小于约500nm的发射峰波长的磷光发射掺杂剂，并且包括位于发光层和阴极之间并且与发光层相邻的至少约5nm厚的激子阻挡层，使得激子阻挡层主要由具有大于或等于发光层主体的三线态能量的材料组成，并且其中（i）发光层为至少约40nm厚，并且（ii）发光层距离阴极至少约40nm。

优选地，上一段中所述的该组具体特征可以与超高真空系统组合使用。特别是，可以将具有小于约1×10^-8托，优选在约1×10^-8托至约1×10^-12托范围内，更优选在约1×10^-9托至约1×10^-12托范围内，或者最优选在约1×10^-10托至约1×10^-12托范围内的压力水平的超高真空系统与以上特征组合使用以改善器件寿命。

一方面，具有如下特征的器件可具有较长的寿命：该器件可包括位于阳极和阴极之间并且与阳极相邻的CuPc空穴注入层，包括位于阳极和阴极之间的发光层，使得发光层包括主体和具有小于约500nm的发射峰波长的磷光发射掺杂剂，并且包括位于发光层和阴极之间并且与发光层相邻的至少约5nm厚的激子阻挡层，使得激子阻挡层主要由具有大于或等于发光层主体的三线态能量的材料组成，并且其中（i）发光层为至少40nm厚，并且（ii）表面等离子激元模小于约30%。

一方面，提供具有阳极、阴极和位于阳极和阴极之间的发光层的器件。发光层包括有机磷光发射掺杂剂和有机咔唑主体材料。有机咔唑主体材料具有如下结构：

其中R₁和R₂表示在所示的环的任何一个或多个可用的原子上由烷基或芳基可能的取代，这些取代基可以进一步被取代。R₃是烷基或芳基，它可以进一步被取代。优选地，有机咔唑主体材料具有如下结构:

其中R是芳基，它可以进一步被取代。优选地，咔唑主体材料具有对应于小于480nm的波长的三线态能量。更优选地，咔唑主体是mCBP，其具有以下结构：

优选地，有机发光掺杂剂具有小于500nm的发射峰波长。优选地，有机磷光发射掺杂剂是有机金属材料。更优选地，有机磷光发射掺杂剂是具有至少一个与Ir原子配合的有机配体的有机金属材料。更优选地，有机磷光掺杂剂具有结构A：

具有主体和掺杂剂在发光层中的这种期望的组合的器件具有出人意料地长的寿命。图3和8中所示的器件是该段中所述的主体与掺杂剂的组合的实例。该段中所述的从一般到具体的主体与从一般到具体的掺杂剂的任何组合都是可取的。

优选地，上一段中所述的该组具体特征可以与超高真空系统组合使用。特别是，可以将具有小于约1×10^-8托，优选在约1×10^-8托至约1×10^-12托范围内，更优选在约1×10^-9托至约1×10^-12托范围内，或者最优选在约1×10^-10托至约1×10^-12托范围内的压力水平的超高真空系统与以上特征组合使用以改善器件寿命。

实验与建模

根据一种实施方案，说明了在通常的蓝色电致发光OLED的长时间运行中导致衰减的基本机理。与电老化相关的电磷光衰变、电压升高和发光层光致发光淬灭的趋势可以与基于如下假定的模型(下文)最好地拟合：运行过程中产生的缺陷位点充当激子淬灭剂、深的电荷陷阱和非辐射性复合中心。由于掺杂剂和主体分子之间的激子-极化子湮灭相互作用引起的缺陷生成可导致模型预测与数据的良好吻合。此外，可以提出客体激子能量与湮灭引起的缺陷形成速率之间的联系，提高的客体发射能量导致提高的缺陷形成速率。因此，该模型可以得出这样的结论：蓝光OLEDs的运行寿命可能比绿光和红光OLEDs的运行寿命低，这是因为前一体系的较高的能量激发。最后，约10¹⁸cm^-3的缺陷密度可导致从初始亮度起超过约50%的衰减。

根据它们的能级，缺陷可以充当发光淬灭剂、非辐射性复合中心和深的电荷陷阱。亮度损失可由前两者导致，而与发光区中固定的空间电荷的存在相关的电压升高可由深陷阱的填充而引起。对于处于最高已占分子轨道（HOMO）和最低未占分子轨道（LUMO）之间的能量E_t下的单一的、不连续的深缺陷状态，示意性地表示在图12中。图12中也示出了磷光客体的能量。因此，缺陷和客体均形成允许激子的直接形成的不连续的、深的空穴陷阱，尽管只有在客体上的复合是辐射性的。如果存在与客体或主体的允许的跃迁共振，使得或Dexter能量转移能够发生，则可以发生缺陷引起的发光淬灭。

可以假定缺陷仅充当空穴陷阱，其中E_t代表缺陷的HOMO。然而，通常缺陷可以在主体带隙中具有其HOMO和LUMO两者或者仅具有已占分子轨道，形成电子陷阱和空穴陷阱两者。此外，缺陷状态自身不能直接导致淬灭跃迁，但是当被陷入的电荷占据时，得到的极化子可以变成淬灭中心。下面给出的模型是通用的，但是，尽管它针对图12中所示的具体情况而导出，如下所述，它仍然可以适用于这些可选择的情境。

根据一种实施方案，图12中示出了单个复合区，它可以从发光层（EML）的一个边缘起以指数方式衰减并具有特征长度d_rec。高效率电磷光OLEDs可以具有接近1的电荷平衡因子，因此假定等量的电子和空穴进入复合区。由于磷光客体的高掺杂浓度和主体的三线态能量，主体上形成的激子可以快速转移并局域化到磷光客体上。因此，复合区之外的激子扩散可以忽略不计。

这些考虑产生了复合区中的空穴（p）、电子（n）和激子（N）密度的如下速度方程：

$\frac{\mathrm{dp}(x,t,t^{\text{'}})}{\mathrm{dt}}=\frac{J}{q{d}_{\mathrm{rec}}(1-\exp (-(x_2-x_1)/d_{\mathrm{rec}}))}\exp (-(x-x_1)/d_{\mathrm{rec}})-$

γn(x,t,t′)p(x,t,t′)-σv_th[f_D(E_t)]Q(x,t′)p(x,t,t′)[1]

$\frac{\mathrm{dn}(x,t,t^{\text{'}})}{\mathrm{dt}}=\frac{J}{q{d}_{\mathrm{rec}}(1-\exp (-(x_2-x_1)/d_{\mathrm{rec}}))}\exp (-(x-x_1)/d_{\mathrm{rec}})-$

γn(x,t,t′)p(x,t,t)-γ₂[1-f_D(E_t)]Q(x,t′)n(x,t,t′)[2]

$\frac{\mathrm{dN}(x,t,t^{\text{'}})}{\mathrm{dt}}=\mathrm{\&gamma;n}(x,t,t^{\text{'}})p(x,t,t^{\text{'}})-(1/\mathrm{\&tau;}-K_{\mathrm{DR}}Q(x,t^{\text{'}}))N(x,t,t^{\text{'}})---\left[3\right]$

由于密度为Q（x,t’）的缺陷的形成，电子、空穴和激子密度可以取决于传输和能级跃迁的时标t（短）以及衰减的时标t’（长）。电子和空穴密度可以是电流密度J、元电荷q和图12中所示的器件尺寸的函数。激子可以以Lan_gevin速率γ=q(μ_n+μ_p)/(εε₀)形成，并且以自然寿命τ衰变。掺杂的发光层中的空穴和电子迁移率分别为μ_p和μ_n，发光层的相对介电常数为ε≈3，ε₀为自由空间的介电常数。

在方程（1）中，热速度为v_th～10⁷cm/s的空穴陷入到能量为E_t且截面积为σ的缺陷位点中。费米因子f_D(E_t)=[exp(E_t-E_Fv)+1]^-1给出空穴陷阱为空的概率，其中E_fv为空穴准费米能。方程（2）中的电子可以非辐射地以正比于陷入的空穴密度Q(x,t′)[1-f_D(E_t)]和简化的Langevin系数γ₂=q(μ_n)/(εε₀)的速率复合，因为假定陷入的空穴是不可移动的。激子通过缺陷的淬灭由方程（3）中的双分子速率系数K_DR描述。注意，如上所述，如果缺陷中陷入电子或两种载流子类型，而不是仅仅陷入空穴，那么仅有恒定的前因子发生改变。

缺陷生成机理具有四种可能的路线：

$\frac{\mathrm{dQ}(x,t\text{'})}{\mathrm{dt}\text{'}}=\left\{\begin{array}{cc}{K}_{X}n,(x,t\text{'})K_{X}p(x,t\text{'})& \left[4a\right]\\ K_{X}N(x,t\text{'})& \left[4b\right]\\ K_X{N}^2(x,t\text{'})& 4c]\\ K_{X}N(x,t\text{'})n(x,t\text{'}),K_{X}N(x,t\text{'})p(x,t\text{'})& \left[4d\right]\end{array}\right.$

其中速率常数K_x在量纲上与反应的级数一致。在方程（4a）中，电子或空穴的存在（即极化子）导致分子降解，而在方程（4b）中由激子负责。缺陷的形成是方程（4c）中的激子-激子湮灭和方程（4d）中的激子-极化子（空穴或电子）湮灭的结果。

在短的时标t上，方程（1）-（3）处于定态并且可解以得到N(x,t’)的表达式。然后可以将得到的含有N(x,t’)和Q(x,t’)的耦合微分方程进行数值求解。这样，作为时间的函数的归一化OLED亮度为：

${\mathrm{EL}}_{\mathrm{norm}}(t\text{'})=\frac{{\&Integral;}_{x_1}^{x_2}N(x,t\text{'})}{{\&Integral;}_{x_1}^{x_2}N(x,0)},\left[5\right]$

并且在复合区上平均的每激子缺陷形成速率为：

$F_X(t\text{'})=\frac{1}{d_{\mathrm{rec}}}{\&Integral;}_{x_1}^{x_2}\frac{1}{N(x,t\text{'})}\frac{\mathrm{dQ}(x,t\text{'})}{\mathrm{dt}\text{'}}\mathrm{dx}.\left[6\right]$

这里，积分限x₁和x₂如图12中所定义。陷入电荷的密度随着以下缺陷密度而增加：ρT(x,t′)=qQ(x,t′)[1-f_D(E_t)]。假定ρ_t的增长被阴极的等密度的相反电荷所抵消，并且稳态运行下的自由电荷分布不受扰动，那么电压升高由以下方程给出：

$\mathrm{\&Delta;V}\left(t^{\text{'}}\right)\&ap;{\&Integral;}_0^{x_3}x{\mathrm{\&rho;}}_T(x,t^{\text{'}})\mathrm{dx}.\left[7\right]$

发光层光致发光（PL）瞬态也将受到缺陷的影响。根据方程（3），在时间t’，以t=0时归一化的PL强度为：

${\mathrm{PL}}_{\mathrm{norm}}\left(t\right){|}_{t^{\text{'}}}=\frac{{\&Integral;}_{x_1}^{x_2}{I}_0\left(x\right)\exp [-(1/\mathrm{\&tau;}+K_{\mathrm{DR}}Q(x,t^{\text{'}}))t]}{{\&Integral;}_{x_1}^{x_2}{I}_0\left(x\right)}---\left[8\right]$

这里，I₀(x)是针对所涉及的特定的器件结构、入射激发角度、波长和偏振通过转移矩阵方法计算的器件发光层中激励脉冲的强度曲线。

实施例

具体实施例1：

将镀有氧化铟锡（ITO）的玻璃用溶剂清洗，并在有机膜沉积之前使用标准的光刻技术制成2mm²的阳极接触区图案。将ITO用氧等离子体清洁，暴露于UV-臭氧处理，然后加载到具有约10^-7托的低压的真空室中。器件结构为如下的图13的器件结构：10nm厚的空穴注入层1310，30nm厚的空穴传输层4,4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]-联苯（NPD）1312，30nm厚的发光层1314，其包括用约9wt%的蓝色磷光体fac-三[3-(2,6-二甲基苯基)-7-甲基咪唑并[1,2-f]菲啶]铱(III)（图4中表示的分子B）掺杂的mCBP，以及用于将激子限制在EML内的5nm厚的mCBP层1316。电子通过约40nm厚的三-(8-羟基喹啉)铝层1318注入EML中，该1318层由包括约0.8nm厚的LiF层1322和约100nm厚的Al膜1324的阴极1320所覆盖。在沉积后，将OLEDs直接从真空转移到不含氧和水分的N₂手套箱中，然后用UV固化环氧树脂和含有吸湿剂的玻璃盖封装。

从使用SpectraScanPR705垂直于基片测得的光谱强度计算外量子效率（EQE）和功率效率。使用Keithley236源测量单元获得电流和电压测量结果。运行寿命测量在室温下进行，并且将器件以不同的恒定电流老化，同时监测其运行电压和光输出。在电老化过程中，使用来自HoribaJobinYvon的时间相关单光子计数系统定期获得光致发光瞬态，使用约λ=335nm的波长，脉冲激发源以与法线成约45°角的方向入射。在约λ=470nm的波长下获得发光层的光致发光，以避免从传输层收集荧光。

将OLEDs的电流密度-电压（J-V）特性和EQE分别绘制于图13A和13B中。器件表现出前视（forwardviewing）EQE=(11.0±0.2)%的峰。在J=10mA/cm²时的发射光谱具有λ=464nm的峰是由于掺杂剂，并且在所有电流密度下保持相同，说明复合区保持在EML内。在与薄的mCBP阻挡层1316相邻的EML界面处复合最高。该结论得到缺乏NPD发射以及去除mCBP阻挡层会导致显著的Alq₃发射这一事实的支持。

图14A提供了对于四种不同的驱动电流密度：约6.9、约15.1、约24.3和约34.4mA/cm²，归一化电磷光对时间的曲线，所述电流密度分别对应于L₀=约1000、约2000、约3000和约4000cd/m²的初始（t’=0）亮度。运行寿命LT₈₀对应于亮度衰减到0.8L₀所需的时间。亮度损失速率随着J单调递增；此处寿命从约6.9mA/cm²时的约110小时降低到约34.4mA/cm²时的约9小时。图14A中的实线来自于激子在掺杂剂或主体分子上的局域化导致缺陷形成这一假设前提下的模型（方程4b）。相同的实验数据复制于图14B和14C中，以分别比较激子-激子湮灭（方程4c）和激子-极化子（电子）湮灭（方程4d）缺陷形成过程的模型预测。

将对应于亮度损失的电压升高绘制于图15A-15C的各图中，以与各个不同的模型情境作比较。图15A至图15C的实线使用与图14A-14C中相同的激子局域化、激子-激子和激子-极化子衰减模型计算。

图16A-16C显示了从刚制备的器件、在时间t’衰减到L(t’)=0.59L₀(L₀=1000cd/m²)的亮度的器件和衰减到L(t’)=0.16L₀(L₀=3000cd/m²)的器件获得的PL瞬态。各个模型的预测在图16A（激子局域化）、图16B（激子-激子湮灭）和图16C（激子-极化子湮灭）中用实线表示。刚制备的器件表现出τ=(1.10±0.08)μs的自然的衰变寿命，而衰减的器件瞬态变得越来越非线性，表明存在淬灭。与λ=470nm的检测波长重叠的来自NPD的荧光是t=0附近的强度急剧降低的原因。在荧光已衰变到可忽略的水平后（即在大约t>0.2μs时），在磷光的起始将瞬态归一化。

方程（4）中提出的缺陷生成机理的构造示意图表示于图17中。图17A示出了激子局域化路线，其中直接或预解离势R穿过激子能量面。在图17B中，两个单线态（S₁）或三线态（T₁）激子的湮灭产生基态（S₀）和较高激发态（S_n ^*或T_n ^*），它沿着R通过直接或预解离反应（路线1）解离而产生自由基片断，该自由基片断导致缺陷状态。如果较高激发态发生振动弛豫形成热第一激发态，解离也可以通过热-分子机理（路线2）发生。类似地，图17C显示了激子（S₁或T₁）和极化子（D₀）湮灭形成基态（S₀）和激发的极化子（D_n ^*），它沿着路线1或2解离，类似于上一种情况。

为了确定这些过程中那种最活跃，将图14-16中的数据与上述模型比较。对于每个衰减模型，使用一组参数来拟合亮度、电压和PL数据。计算的在每条曲线的“平台”（即下降斜率开始）后的亮度衰减斜率（图14）主要取决于假定的衰减模式，而仅仅轻微地取决于参数值的选自，该参数值确定“平台”在时间t’中的位置。将各组参数提供于下表2中。

表2.模型参数值

如以下所讨论，激子-极化子模型提供了最好的数据拟合。在所有的拟合中，将在类似的CBP基主体-客体组合中得到的代表性的电子和空穴迁移率保持恒定。在图14C中，在衰减的高级阶段（L(t’)<0.4L₀），模型轻微地偏离，其中数据表现出比预测的低的亮度。这可能来自于图15中的电压升高引起的电荷平衡的变化。这导致更高的极化子密度，因而导致提高的衰减速率，产生模型中未考虑的正反馈。

因此，各个衰减机理具有其自身的不同的函数依赖性特征。从Q(x,t’)较大(≥10¹⁷cm^-3)的限制下的方程(1)-(3)的近似解可以明显看出这一点。对于每种衰减机理，使用方程（4）产生Q(x,t’)中的不同次的多项式：对于单极化子局域化为二次（方程（4a）），对于激子局域化为四次（方程（4b）），对于激子-激子湮灭为7次（方程4（c）），对于激子-极化子湮灭为5次（方程4（d））。因此各个衰减模式的区别特征在于用于拟合数据的多项式的次数，这导致图14的拟合中的参数独立性功能差异（functionaldifferences）。

表1中的参数与对该客体-主体材料组合的期望一致。例如，这些数据表明缺陷空穴陷阱接近完全，在空穴准费米能级以上约0.1eV。特征复合长度均与文献报道的数值一致，在约8nm至约12nm范围内。另外，缺陷激子淬灭速率K_DR～4×10^-12cm³s^-1，与针对OLEDs中的其它双分子淬灭反应所报道的类似。约σ=10^-17cm^-3的低捕获截面产生于有机分子特有的大的有效质量空穴的局域化。

据估计，缺陷激子淬灭和非辐射复合对亮度损失的相对贡献分别为约70%和约30%。淬灭的存在由图16的PL数据证实，而非辐射复合由导致观察到的电压升高的带电缺陷的存在推断出来。

使用激子-极化子模型计算的平均缺陷密度Q_AVG(t′)=1/d_rec∫Q(x,t′)dx表示在图18A中。对于t<10小时，缺陷密度的升高是线性的，而在时间较长时减慢。从图14C和图18A，推断出约10¹⁸cm^-3或约0.1%的分子密度导致大于约50%的亮度损失。将对应于图18A中的密度的缺陷形成速率F_x(t’)绘制于图18B中。在约1000cd/m²，F_x≈0.04，或者在每小时中约每25个激子形成1个缺陷。

激子-极化子湮灭对器件寿命的影响可以通过提高d_rec并降低K_x而减小，分别如图18A和18B所示。对于L₀=1000cd/m²的器件计算这些结果，将所有其它参数保持为表1中的值。当横跨EML的复合是均匀的时（d_rec→∞），与此处研究的器件中存在的d_rec=8nm相比，器件寿命提高一倍以上。此外，对于d_rec>30nm，存在LT₈₀的很小的改善。由于OLED的电压可能强烈取决于层厚度，可以认为，在使用某些标准的实际的有效OLEDs中，约30nm是EML厚度的额定上限。然而，如本申请中其它处所述，制成的具有厚的EML的器件显示出卓越的寿命，因此较厚的EML可在很多情况下有用。另外，在图18B中，当K_x从约7×10^-24cm^-3s^-1降低到约1×10^-24cm^-3s^-1时，计算得到LT₈₀的6倍提高。

如图17C中所示，驱动激子-极化子衰减机理的是极化子获得的过多能量。如果存在排斥势能R，使得可以进行直接或预解离反应（路线1）。然而，由于从较高激发态的通常较快（ps）的振动弛豫速率，热-分子机理（路线2）可能甚至更重要。在这种情况下，过多电子能（约2.7eV）的振动耗散导致低能分子键的断裂。

客体三线态激子和主体极化子可能是激子-极化子缺陷形成反应的主要参与者。客体激子密度远大于主体上的密度，因为主体上的寿命短（小于约1ns），这是由于向客体的快速能量转移，在此它们以三线态存在约1μs。由于和交换激子-极化子湮灭机理均具有强烈的距离依赖性，因此客体的物理分离阻碍客体-客体湮灭。因此，推断出通过客体三线态激子与主体极化子的湮灭交换的能量导致主体分子自身的解离过程。碎片非常接近客体分子，因此使该分子上的任何随后的三线态淬灭，使其成为永久的非辐射中心。此外，如上所述，碎片分子也充当深的陷阱中心，产生观察到的运行电压升高。

明显的是，热-分子解离的效率随着向极化子转移的能量的量而提高。由于该能量由客体提供，这表明衰减速率（K_x）是客体激子能量的函数。在这种情况下，红色磷光OLEDs将显示出最长的寿命，然后是绿光器件，然后是蓝光器件。这已在迄今为止的所有OLED可靠性研究中在聚合物和小分子量体系中以及在电荧光和电磷光客体-主体材料组合中观察到。例如，在基于Ir的红光、绿光和蓝光小分子电磷光OLEDs中观察到的最长可靠性分别为约10⁶小时、5×10⁴小时和约2×10⁴小时。尽管在这些研究中各自使用的器件结构和测试条件上存在显著区别，但是寿命的大小区别是非常明显的，并且与我们的针对器件衰减的能量基模型是一致的。

将激子-极化子湮灭最小化的策略包括降低K_x或激子和极化子的密度。图19A显示了通过扩大复合区而降低激子和极化子密度的结果。例如，对EML中电子和空穴迁移率的控制以及在器件中关键性地布置能障可导致更均匀且分散的复合区。最后，设计主体和客体分子以降低湮灭概率可导致在高亮度下改善的效率和提高的寿命（图19B）。由于湮灭过程的距离依赖性，通过向客体和主体分子中加入空间位阻而提高分子间分离可导致降低的K_x和更长的寿命，尽管这可能也会通过妨碍EML中的激子或电荷转移而降低器件的效率。

具体实施例2：

使用常规的真空热蒸发器，在玻璃基片上沉积含有约6wt%的发光体C的mCBP的约50nm膜。将该膜直接从真空蒸发器移到具有白色荧光灯的氮气手套箱中。然后使氧气流入手套箱中，直到它存在50ppm，然后将该膜用玻璃盖和环氧树脂密封剂封装。使更多氧气流入箱中，直到存在500ppm；然后将另一个膜封装。最后，将5000ppm的氧气放入箱中，并封装第三个膜。通过控制手套箱中的氧气量，改变膜的光致发光，如图20中所示。相对于沉积的掺杂剂的蓝光发射，更多的氧气产生更多的红光发射。图20显示了通过改变暴露于膜的氧气量，控制发射峰在约460nm和约490nm的蓝光发射以及发射峰在约570nm的橙光发射的相对光致发光贡献。

尽管本发明参照具体实施例和具体实施方案进行说明，应当理解，本发明不限于这些实施例和实施方案。例如，磷光材料可以含有立体和/或结构异构体。因此，对于本领域技术人员而言显而易见的是，要求保护的本发明包括本文中所述具体实施例和具体实施方案的变型。

具体实施例3：

制备器件，其中使用标准方法依次沉积各层。对于各个实施例，除非另外指出，标准方法包括从日本神奈川县的NipponSheetGlassCo.Ltd购买镀有ITO的基片。ITO之后的所有层通过真空热蒸发（VTE）沉积。具体实施例3的器件由下列依次的层组成：具有约80nm的厚度的ITO阳极，具有约10nm的厚度的LG101^TM（从韩国LG公司购买）层，具有约30nm的厚度的NPD层，包含9/12/15%的掺杂剂A的mCBP层，具有约5nm的厚度的mCBP层，具有约30nm的厚度的ALQ₃层，以及LiF/Al阴极（见图3，子图I）。

具体实施例4：

制备器件，其中使用标准方法依次沉积各层。器件由下列依次的层组成：具有约80nm的厚度的ITO阳极，包含15%的掺杂剂B并具有约70nm的厚度的mCBP层，具有约10nm的厚度的mCBP层，具有约30nm的厚度的ALQ₃层，以及LiF/Al阴极（见图4，子图I）。

具体实施例5：

制备器件，其中使用标准方法依次沉积各层。器件由下列依次的层组成：具有约80nm的厚度的ITO阳极，具有约10nm的厚度的Ir(ppy)₃层，包含15%的掺杂剂B并具有约70nm的厚度的mCBP层，具有约10nm的厚度的mCBP层，具有约30nm的厚度的Alq₃层，以及LiF/Al阴极（见图5，子图I）。

具体实施例6：

制备器件，其中使用标准方法依次沉积各层。器件由下列依次的层组成：具有约80nm的厚度的ITO阳极，具有约10nm的厚度的Ir(ppy)₃层，具有约30nm的厚度的NPD层，具有约30nm的厚度的mCBP层，具有约40nm的厚度的Alq₃层，以及LiF/Al阴极（见图6，子图I）。

应当理解，本文中所述的各实施方案仅用于举例，不用于限制本发明的范围。例如，在不偏离本发明的精神的情况下，本文中所述的很多材料和结构可以用其它材料和结构替代。应当理解，关于本发明为何能起作用的多种理论是非限制性的。

综上所述,本申请提供了如下技术方案:

1.有机发光器件，该器件包含：

阳极；

阴极；

位于阳极和阴极之间的发光层，该发光层包含具有三线态能量的主体和具有小于500nm的发射峰波长的磷光发射掺杂剂；

位于发光层和阴极之间并且与发光层相邻的至少5nm厚的激子阻挡层，该激子阻挡层主要由具有大于或等于发光层的主体的三线态能量的三线态能量的材料组成；

其中

发光层为至少40nm厚；

发光层中的电子主要由主体运载；

磷光发射掺杂剂的HOMO至少比主体的HOMO高0.5eV；

发光层中的磷光发射掺杂剂的浓度为至少9wt%；

磷光发射掺杂剂包括包含至少一个2,2,2-三烷基乙基取代基的环金属化的N,C给体咪唑并菲啶配体。

2.技术方案1的器件，其中发光层为至少50nm厚。

3.技术方案1的器件，其中磷光发射掺杂剂在具有约1×10^-8托至约1×10^-12托范围内的压力水平的真空系统中沉积。

4.有机发光器件，该器件包含：

阳极；

阴极；

位于阳极和阴极之间的发光层，该发光层包含主体和具有小于500nm的发射峰波长的磷光发射掺杂剂；

其中

磷光发射掺杂剂由具有通过高压液相色谱测定大于99.5%的纯度的源沉积，该源还具有低于100ppm的卤化物和金属杂质总浓度；

磷光发射掺杂剂在升华坩埚中留下对应于小于原始加料的5wt%的残余物；并且

磷光发射掺杂剂具有小于350℃的升华温度并且通过升华进行沉积。

5.技术方案4的器件，其中磷光发射掺杂剂在具有小于10ppm的氧并且几乎不存在波长<600nm的光的环境中沉积。

6.技术方案4的器件，其中磷光发射掺杂剂在具有小于约1×10^-8托的压力水平的真空系统中沉积。

7.技术方案4的器件，其中磷光发射掺杂剂在具有约1×10^-8托至约1×10^-12托范围内的压力水平的真空系统中沉积。

8.技术方案4的器件，其中磷光发射掺杂剂在具有约1×10^-9托至约1×10^-12托范围内的压力水平的真空系统中沉积。

9.技术方案4的器件，其中磷光发射掺杂剂在具有约1×10^-10托至约1×10^-12托范围内的压力水平的真空系统中沉积。

10.技术方案5的器件，其中磷光发射掺杂剂包括包含至少一个2,2,2-三烷基乙基取代基的环金属化的N,C给体咪唑并菲啶配体。

11.用于沉积有机发光器件的发光层的方法，包括：

提供具有小于500nm的发射峰波长的磷光发射掺杂剂的源，其中

该源具有通过高压液相色谱测定大于99.5%的纯度；

该源还具有低于100ppm的卤化物和金属杂质总浓度；

该源足够纯，以使得在原始加料完全耗尽后，在升华坩埚中留下对应于小于原始加料的5wt%的残余物；并且

该磷光发射掺杂剂具有小于350℃的升华温度并且通过升华进行沉积；

通过升华将该磷光发射掺杂剂与主体一起沉积。

12.技术方案11的方法，其中磷光发射掺杂剂在具有小于10ppm的氧并且几乎不存在波长小于600nm的光的环境中沉积。

13.技术方案11的器件，其中磷光发射掺杂剂在具有小于约1×10^-8托的压力水平的真空系统中沉积。

14.技术方案11的器件，其中磷光发射掺杂剂在具有约1×10^-8托至1×10^-12托范围内的压力水平的真空系统中沉积。

15.技术方案11的器件，其中磷光发射掺杂剂在具有约1×10^-9托至1×10^-12托范围内的压力水平的真空系统中沉积。

16.技术方案11的器件，其中磷光发射掺杂剂在具有约1×10^-10托至1×10^-12托范围内的压力水平的真空系统中沉积。

17.技术方案12的方法，其中磷光发射掺杂剂包括包含至少一个2,2,2-三烷基乙基取代基的环金属化的N,C给体咪唑并菲啶配体。

18.有机发光器件，该器件包含：

阳极；

阴极；和

位于阳极和阴极之间的发光层，该发光层包含主体和具有小于500nm的发射峰波长的磷光发射掺杂剂；

其中，当跨器件施加电压时，发光层中的电子主要由主体运载；

其中磷光掺杂剂的HOMO至少比主体的HOMO高0.5eV；并且

其中磷光发射掺杂剂在发光层中具有至少9wt%的浓度。

19.技术方案18的器件，其中发射掺杂剂具有稳定的阴离子状态。

20.技术方案18的器件，其中磷光发射掺杂剂在具有约1×10^-8托至约1×10^-12托范围内的压力水平的真空系统中沉积。

21.有机发光器件，该器件包含：

阳极；

阴极；

位于阳极和阴极之间并且与阳极相邻的CuPc空穴注入层；

位于阳极和阴极之间的发光层，该发光层包括具有三线态能量的主体和具有小于500nm的发射峰波长的磷光发射掺杂剂；以及

位于发光层和阴极之间并且与发光层相邻的至少5nm厚的激子阻挡层，该激子阻挡层主要由具有大于或等于发光层主体的三线态能量的三线态能量的材料组成；

其中发光层为至少40nm厚；并且

其中复合区距离阴极至少40nm。

22.技术方案21的器件，其中发光层距离阴极至少40nm。

23.技术方案21的器件，其中发光层为至少50nm厚。

24.技术方案21的器件，其中磷光发射掺杂剂在具有约1×10^-8托至约1×10^-12托范围内的压力水平的真空系统中沉积。

25.有机发光器件，该器件包含：

阳极；

阴极；

位于阳极和阴极之间并且与阳极相邻的CuPc空穴注入层；

位于阳极和阴极之间的发光层，该发光层包括具有三线态能量的主体和具有小于500nm的发射峰波长的磷光发射掺杂剂；以及

位于发光层和阴极之间并且与发光层相邻的至少5nm厚的激子阻挡层，该激子阻挡层主要由具有大于或等于发光层主体的三线态能量的三线态能量的材料组成；

其中发光层为至少40nm厚；并且

其中表面等离子激元模小于30%。

26.技术方案25的器件，其中发光层为至少50nm厚。

27.技术方案15的器件，其中磷光发射掺杂剂在具有约1×10^-8托至约1×10^-12托范围内的压力水平的真空系统中沉积。

28.有机发光器件，该器件包含：

阳极；

阴极；

位于阳极和阴极之间的发光层，该发光层包含：

具有以下结构的有机咔唑主体材料：

其中R₁和R₂表示在所示的环的任何一个或多个可用的原子上由烷基或芳基可能的取代，这些取代基可以进一步被取代，并且R₃是烷基或芳基，它可以进一步被取代；以及

有机磷光发射掺杂剂。

29.技术方案28的器件，其中有机磷光掺杂剂具有小于500nm的发射峰波长。

30.技术方案29的器件，其中有机咔唑主体材料为

其中R是芳基，它可以进一步被取代。

31.技术方案30的器件，其中该咔唑主体具有对应于小于480nm的波长的三线态能量。

32.技术方案31的器件，其中该有机咔唑主体材料为mCBP，其具有以下结构：

33.技术方案29的器件，其中有机磷光发射掺杂剂为有机金属材料。

34.技术方案33的器件，其中有机磷光掺杂剂为具有至少一个与Ir原子配合的有机配体的有机金属材料。

35.技术方案34的器件，其中有机磷光发射掺杂剂具有如下结构：

36.技术方案28的器件，其中有机磷光发射掺杂剂在具有约1×10^-8托至约1×10^-12托范围内的压力水平的真空系统中沉积。

Claims (25)

1.有机发光器件，该器件包含：

阳极；

阴极；

位于阳极和阴极之间的发光层，该发光层包含主体和具有小于500nm的发射峰波长的磷光发射掺杂剂；

其中

磷光发射掺杂剂由具有通过高压液相色谱测定大于99.5％的纯度的源沉积，该源还具有低于100ppm的卤化物和金属杂质总浓度；

磷光发射掺杂剂在升华坩埚中留下对应于小于原始加料的5wt％的残余物；并且

磷光发射掺杂剂具有小于350℃的升华温度并且通过升华进行沉积；

所述磷光发射掺杂剂在具有小于10ppm的氧并且几乎不存在波长<600nm的光的环境中沉积；

所述磷光发射掺杂剂包括包含至少一个2,2,2-三烷基乙基取代基的环金属化的N,C给体咪唑并菲啶配体。

2.权利要求1的器件，其中所述主体具有三线态能量；

所述器件进一步包含位于发光层和阴极之间并且与发光层相邻的至少5nm厚的激子阻挡层，该激子阻挡层主要由具有大于或等于发光层的主体的三线态能量的三线态能量的材料组成；

其中

发光层为至少40nm厚；

发光层中的电子主要由主体运载；

磷光发射掺杂剂的HOMO至少比主体的HOMO高0.5eV；和

发光层中的磷光发射掺杂剂的浓度为至少9wt％。

3.权利要求2的器件，其中发光层为至少50nm厚。

4.权利要求2的器件，其中磷光发射掺杂剂在具有1×10^-8托至1×10^-12托范围内的压力水平的真空系统中沉积。

5.权利要求1的器件，其中磷光发射掺杂剂在具有小于1×10^-8托的压力水平的真空系统中沉积。

6.权利要求1的器件，其中磷光发射掺杂剂在具有1×10^-8托至1×10^-12托范围内的压力水平的真空系统中沉积。

7.权利要求1的器件，其中磷光发射掺杂剂在具有1×10^-9托至1×10^-12托范围内的压力水平的真空系统中沉积。

8.权利要求1的器件，其中磷光发射掺杂剂在具有1×10^-10托至1×10^-12托范围内的压力水平的真空系统中沉积。

9.权利要求1的器件，其中，当跨器件施加电压时，发光层中的电子主要由主体运载；

其中磷光掺杂剂的HOMO至少比主体的HOMO高0.5eV；并且

其中磷光发射掺杂剂在发光层中具有至少9wt％的浓度。

10.权利要求9的器件，其中磷光发射掺杂剂在具有1×10^-8托至1×10^-12托范围内的压力水平的真空系统中沉积。

11.权利要求1的器件，该器件进一步包含位于阳极和阴极之间并且与阳极相邻的CuPc空穴注入层；

其中所述主体具有三线态能量；

其中该器件进一步包含位于发光层和阴极之间并且与发光层相邻的至少5nm厚的激子阻挡层，该激子阻挡层主要由具有大于或等于发光层主体的三线态能量的三线态能量的材料组成；

其中发光层为至少40nm厚；并且

其中复合区距离阴极至少40nm。

12.权利要求11的器件，其中发光层距离阴极至少40nm。

13.权利要求11的器件，其中发光层为至少50nm厚。

14.权利要求11的器件，其中磷光发射掺杂剂在具有1×10^-8托至1×10^-12托范围内的压力水平的真空系统中沉积。

15.权利要求1的器件，该器件进一步包含位于阳极和阴极之间并且与阳极相邻的CuPc空穴注入层；

其中所述主体具有三线态能量；

其中该器件进一步包含位于发光层和阴极之间并且与发光层相邻的至少5nm厚的激子阻挡层，该激子阻挡层主要由具有大于或等于发光层主体的三线态能量的三线态能量的材料组成；

其中发光层为至少40nm厚；并且

其中表面等离子激元模小于30％。

16.权利要求15的器件，其中发光层为至少50nm厚。

17.权利要求1的器件，其中所述发光层包含具有以下结构的有机咔唑主体材料：

其中R₁和R₂表示在所示的环的任何一个或多个可用的原子上由烷基或芳基可能的取代，这些取代基可以进一步被取代，并且R₃是烷基或芳基，它可以进一步被取代；以及

其中所述有机磷光发射掺杂剂具有如下结构：

18.权利要求17的器件，其中有机磷光掺杂剂具有小于500nm的发射峰波长。

19.权利要求18的器件，其中有机咔唑主体材料为

其中R是芳基，它可以进一步被取代。

20.权利要求19的器件，其中该咔唑主体具有对应于小于480nm的波长的三线态能量。

21.权利要求20的器件，其中该有机咔唑主体材料为mCBP，其具有以下结构：

22.权利要求17的器件，其中有机磷光发射掺杂剂在具有1×10^-8托至1×10^-12托范围内的压力水平的真空系统中沉积。

23.权利要求2的器件，其中所述发光层为40nm至100nm厚。

24.权利要求11的器件，其中所述发光层为40nm至100nm厚。

25.权利要求15的器件，其中所述发光层为40nm至100nm厚。