CN104272488A - 有机发光二极管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有机发光二极管，其包含：第一电极；第二电极；和两种以上提供在第一电极和第二电极之间的发光单元，其中在发光单元中，电荷产生层形成在两个相邻的发光单元之间，电子传输层提供在发光单元和电荷产生层之间，该发光单元与两个相邻发光单元的第一电极相邻。电子传输层包含：掺杂有n-型掺杂剂的第一电子传输层；和掺杂有金属盐、金属氧化物或有机金属盐的第二电子传输层。

Description

有机发光二极管

技术领域

本发明涉及一种有机发光器件。更具体而言，本发明涉及一种包含两个以上发光单元的有机发光器件。

本申请要求并享有2012年5月31日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2012-0058232号的优先权，其全文内容以引用的方式纳入本说明书。

背景技术

有机发光器件(OLED)通常由两个电极(一个阳极和一个阴极)以及置于在这些电极之间的一层或多层的有机材料层所形成。在具有这类结构的有机发光器件中，当在两电极之间施加电压时，来自阳极的空穴和来自阴极的电子流至该有机材料层中。该空穴和电子结合形成激子(exciton)。该激子降至基态并发出与能量差相当的光子。根据此原理，该有机发光器件产生可见光。通过使用该有机发光器件可制造信息显示器件或照明装置。

为了扩大有机发光器件的应用范围并将该有机发光器件商业化，已持续发展增加该有机发光器件的效率和降低驱动电压的技术。

发明内容

技术问题

本发明描述了一种有机发光器件，其包含两个以上的发光单元。

技术方案

根据本发明的一个实施方案，有机发光器件包含第一电极、第二电极和两个以上的发光单元，所述发光单元提供在第一电极和第二电极之间。在本文中，在发光单元间，电荷产生层提供在彼此相邻的两个发光单元之间，电子传输层提供在电荷产生层和发光单元之间，所述发光单元与两个相邻发光单元的第一电极相邻，且电子传输层包含掺杂有n-型掺杂剂的第一电子传输层，和掺杂有金属盐、金属氧化物或有机金属盐的第二电子传输层。

根据本发明的另一个实施方案，在有机发光器件中，另外的电子传输层提供在第二电极和与第二电极相邻的发光单元之间，且该另外的电子传输层包含掺杂有n-型掺杂剂的第一电子传输层，和掺杂有金属盐、金属氧化物或有机金属盐的第二电子传输层。

根据本发明的又一个实施方案，在有机发光器件中，另外的电子传输层提供在第二电极和与第二电极相邻的发光单元之间，且该另外的电子传输层包含掺杂有n-型掺杂剂的第一电子传输层，和掺杂有金属盐、金属氧化物或有机金属盐的第二电子传输层。此外，另外的电荷产生层提供在第二电极和另外的电子传输层之间。

有益效果

根据本发明的实施方案可提供一种具有显著地降低驱动电压、优异的发光效率和长寿命的有机发光器件，以及其与常规有机发光器件相比具有改善的发光效率。

附图说明

图1说明根据本发明的一个实施方案的有机发光器件的层结构。

图2说明根据本发明的一个实施方案的包含在有机发明器件中的电荷产生层的结构。

图3是图1所示器件中的电荷流动示意图。

图4说明一般有机发光器件的层结构。

图5是图4所示器件中的电荷流动示意图。

图6是说明根据本发明的另一实施方案的有机发光器件的层结构。

图7说明根据本发明的又一实施方案的有机发光器件的层结构。

图8说明根据本发明的又一实施方案的有机发光器件的层结构。

图9说明根据本发明的又一实施方案的有机发光器件的层结构。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明中的实施方案。在下列的说明中，参照附图中的特定标号进行说明，然而，本发明的实施方案并不限于图示中的相应的标号，且相关的说明全部应用至相对应的构造。

在本发明中，n-型是指n-型半导体性质。换言之，n-型指通过注入来接受电子，或经最低占据分子轨道(lowest unoccupied molecularorbital,LUMO)能级来传送电子的性质，并可定义为电子迁移率大于空穴迁移率的材料性质。相对地，p-型是指p-型半导体性质。换言之，p-型指通过注入来接收空穴或经最高占据分子轨道(highest occupiedmolecular orbital,HOMO)能级来传送空穴的性质，并可定义为空穴迁移率大于电子迁移率的材料性质。在本发明中，具有n-型性质的化合物或有机材料层是指n-型化合物或n-型有机材料层。此外，具有p-型性质的化合物或有机材料层是指p-型化合物或p-型有机材料层。此外，n-型掺杂是指经掺杂而具有n-型性质。

图1是根据本发明的一个实施方案的有机发光器件的层结构示意图，并且图3示出了图1所示的有机发光器件中的电荷流动。

如图1所示，在根据本发明的一个实施方案的有机发光器件中，将两个发光单元(210、220)置于在第一电极(110)与第二电极(120)之间，并且将电荷产生层(510)与形成两层的电子传输层置于两个发光单元(210、220)之间。此时，该电荷产生层(510)置于在与第二电极(120)相邻的发光单元(220)相邻处，以及电子传输层置于在与第一电极(110)相邻的发光单元(210)相邻处。该电子传输层包括：掺杂有n-型掺杂剂的第一电子传输层(310)，以及掺杂有金属盐、金属氧化物或有机金属盐的第二电子传输层(410)，该第一电子传输层(310)置于与电荷产生层(510)相邻处，以及该第二电子传输层(410)置于在与第一电极(110)相邻的该发光单元(210)相邻处。

根据图1，两个发光单元(210、220)提供在第一电极(110)和第二电极(120)之间。电荷产生层(510)提供在两个发光单元(210、220)之间。第一电子传输层(310)和该第二传输层(410)提供在电荷产生层(510)和发光单元(210)之间，所述发光单元(210)置于与发光单元中的第一电极相邻。图1示出了以下结构：发光单元(210)、第二电子传输层(410)、第一电子传输层(310)、电荷产生层(510)、发光单元(220)和第二电极(120)层叠在第一电极(110)上，然而，作为替代，图1还包括以下结构：发光单元(220)、电荷产生层(510)、第一电子传输层(310)、第二电子传输层(410)、发光单元(210)和第一电极(110)层叠在第二电极(120)上。

在本发明中，相邻是指在提到的层中最靠近的层的位置关系即为相邻。例如，与两个发光单元相邻是指在众多发光单元中与两个发光单元最接近的位置关系。如上所述的相邻可指物理连接的两层或可置于两层之间的其他未描述的层的情况。例如，与第二电极相邻的发光单元是指发光单元中最靠近第二电极放置的发光单元。此外，第二电极与发光单元可物理连接，然而，除了发光单元以外的其他层可设置在第二电极与发光单元之间。然而，电荷产生层提供在两个相邻的发光单元之间。

在本发明中，第一电极和第二电极被用于施加外部电压，并且对其无特别地限制，只要具有导电性即可。例如，第一电极可为阳极，第二电极可为阴极。

在本发明中，对发光单元(210、220)并无特别地限制，只要其为具有发光功能的单元。例如，发光单元(210、220)可包含一层以上的发光层。当需要时，发光单元(210、220)可包含除了发光层之外的一层以上的有机材料层。

在一个实施例中，发光层可包含一种材料，其通过结合分别传输的空穴和电子而能够在可见光区发光。作为发光层材料，可使用本技术领域中已知的材料。例如，可使用具有较好的荧光和磷光的量子效应(quantum efficiency)的材料。发光层材料的具体实例包含8-羟基-喹啉铝复合物(Alq₃)、咔唑类化合物、二聚苯乙烯基化合物、BAlq、10-羟基苯并喹啉金属化合物、苯并噁唑、苯并噻唑和苯并咪唑类化合物、聚(p-亚苯基乙烯)(PPV)-类聚合物、螺环化合物、聚芴、红萤烯等，但不限于此。

在一个实施例中，发光单元(210、220)可另外地提供且包含除发光层之外的一层以上的有机材料层。另外有机材料可包含空穴传输层、空穴注入层、用于传输及注入空穴的层、缓冲层、电子阻挡层、电子传输层、电子注入层、用于传输或注入电子的层、空穴阻挡层等。此处，空穴传输层、空穴注入层、用于传输或注入空穴的层或电子阻挡层可设置在与发光层相比更靠近第一电极(110)处。电子传输层、电子注入层、用于传输和注入电子的层或空穴阻挡层可设置在与发光层相比更靠近第二电极(120)处。空穴阻挡层的使用可根据发光层的性质来决定。例如，当发光层的性质接近n-型性质时，可不使用空穴阻挡层，然而，当发光层的性质接近p-型性质时，可考虑使用空穴阻挡层。此外，空穴阻挡层的使用也可考虑发光层的HOMO能级和电子传输层的HOMO能级之间的关系而定。当发光层的HOMO能级具有大于电子传输层的HOMO能级值时，可考虑增加空穴阻挡层。然而，在此情况下，当电子传输层的HOMO能级大于发光层的HOMO能级时，电子传输层本身可作为空穴阻挡层。作为一个实例，通过使用两种以上的电子传输层材料，电子传输层可同时作为电子传输层和空穴阻挡层。

在本发明中，电荷产生层(510)为不需施加外部电压即可产生电荷的层，且该电荷产生层可通过在发光单元(210、220)之间产生电荷而使包含在有机发光器件的两个以上发光单元发射光。根据本发明一个实施例所述的电荷产生层(510)可包含n-型有机材料层与p-型有机材料层。此时，电荷产生层(510)的n-型有机材料层(下文称为“n-型电荷产生层”)置于与电荷产生层(510)的p-型有机材料层(下文称为“p-型电荷产生层”)相比更接近第一电极(110)处。图2显示为电荷产生层的一个实施例。图2显示了电荷产生层，其包含与第一电极(110)相邻设置的n-型电荷产生层(512)和与第二电极相邻设置的p-型电荷产生层(511)。

在一个实施例中，该n-型电荷产生层(512)的LUMO能级等于或大于p-型电荷产生层(511)的HOMO能级，这使电荷产生更为有效。例如，n-型电荷产生层(512)的LUMO能级可为5至7eV，且p-型电荷产生层的HOMO能级可为5eV以上。

在本发明中，能级是指能量的大小。因此，当能级显示为来自真空能级的(-)方向，这表示该能级为相应能量值的绝对值。例如，HOMO能级是指从真空能级至最高占据分子轨道的距离。此外，LUMO能级是指从真空能级至最低占据分子轨道的距离。

可通过在n-型电荷产生层(512)与p-型电荷产生层(511)之间形成NP连接而产生电荷。此时，n-型电荷产生层(512)的LUMO能级与p-型电荷产生层(511)的HOMO能级可考虑相邻的有机材料层之间的能级关系而调节。例如，在n-型电荷产生层(512)和p-型电荷产生层(511)中，可将在p-型电荷产生层(511)的HOMO能级与n-型电荷产生层(512)的LUMO能级之间的差值调整为2eV以下或1eV以下。根据市售的材料的能级来判断，能级差值可为大于或等于-1eV并小于或等于1eV，和大于或等于0.01eV并小于或等于1eV。

n-型电荷产生层(512)与p-型电荷产生层(511)之间所产生的空穴快速地注入p-型电荷产生层(511)的HOMO能级。当n-型电荷产生层(512)的LUMO能级大于p-型电荷产生层(511)的HOMO能级时，因为快速地形成NP连接，因此可避免驱动电压增加。在本发明中，不仅在n-型有机材料层(512)与p-型有机材料层(511)物理连接时可形成NP连接，在满足上述能量关系时亦可形成NP连接。

当形成NP连接时，通过外加电压或光源而快速地形成空穴或电子。即通过NP连接，在n-型电荷产生层(512)和p-型电荷产生层(511)之间同时产生空穴或电子。电子经由n-型电荷产生层(512)向第一电子传输层(310)与第二电子传输层(410)传送。空穴向p-型电荷产生层(511)传送。即当n-型电荷产生层(512)的LUMO能级大于p-型电荷产生层(511)的HOMO能级时，快速地产生空穴和电子，且可避免用于空穴注入的驱动电压的增加。

在本发明一个实施例中，p-型电荷产生层(511)的HOMO能级可为5eV以上。当其为5eV以上时，可有效地将空穴注入至相邻的发光单元。

作为用于p-型电荷产生层(511)的材料，可使用芳胺类化合物。芳胺类化合物的一个实施例包含下述化学式1的化合物。

[化学式1]

在上述化学式1中，Ar₁、Ar₂和Ar₃各自独立地为氢或烃基。其中，Ar₁、Ar₂和Ar₃中至少一个可包含芳烃取代基，且各取代基可为相同或者它们可由不同的取代基所构成。当Ar₁、Ar₂和Ar₃不是芳烃时，其可为氢；直链、支链或环状脂族烃；或包含N、O、S或Se的杂环基。

上述化学式1的具体实例包含下述化学式，然而，在本发明中描述的实施方案的范围并不限于此。

在一个实施例中，n-型电荷产生层(512)可仅由有机材料所构成。在另一个实施例中，n-型电荷产生层(512)还可包含过渡金属氧化物，例如，MoO₃、V₂O₇和ReO₃。在又一个实施例中，n-型电荷产生层(512)可包含n-型掺杂剂。此时，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，其可包含碱金属，例如Li、Na、K、Rb、Cs或Fr；碱土金属，例如Be、Mg、Ca、Sr、Ba或Ra；稀土金属，例如La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Th、Dy、Ho、Er、Em、Gd、Yb、Lu、Y或Mn；或包含上述金属一种或多种的金属化合物。此外，n-型掺杂剂也可为包含环戊二烯、环庚三烯、6-元杂环或包含这些环的稠环的材料。在这种情况下，掺杂浓度可为0.01至50重量％或1至10重量％的范围。在上述掺杂浓度中，可避免由于吸收光而降低效率。

根据一个实施例的n-型电荷产生层(512)可包含下述化学式2的化合物。

[化学式2]

在上述化学式2中，A¹至A⁶各自为氢、卤素原子、氰基(-CN)、硝基(-NO₂)、磺酰基(-SO₂R)、亚砜基(-SOR)、磺酰胺基(-SO₂NR)、硫酸酯基(-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C₁-C₁₂烷氧基、取代或未取代的直链或支链C₁-C₁₂烷基、取代或未取代的直链或支链C₂-C₁₂烯基、取代或未取代的芳族或非芳族杂环、取代或未取代的芳基、取代或未取代的单或二芳基胺、取代或未取代的芳烷基胺等。本文中，上述R与R’各自为取代或未取代的C₁-C₆₀烷基、取代或未取代的芳基或取代或未取代的5至7元杂环等。

上述化学式2的化合物的实例包含下述化学式2-1至2-6的化合物。

[化学式2-1]

[化学式2-2]

[化学式2-3]

[化学式2-4]

[化学式2-5]

[化学式2-6]

在一个实施例中，n-型电荷产生层(512)可仅由一层的层形成或可包含两层的层以上。当有两层以上的层时，这些层可由相同的材料来形成或可由不同的材料形成。

作为一个实施例，当由相同材料形成两层以上的层时，一层可不掺杂，剩余的层可被n-型掺杂。例如，n-型电荷产生层(512)可具有如下结构：由上述化学式2的化合物所形成的层，与掺杂有n-型掺杂剂的上述化学式2的化合物的层层叠。

作为另一个实施例，n-型电荷产生层(512)可为无机材料层与有机材料层的层结构。具体而言，n-型电荷产生层可由MoO₃层与上述化学式2的化合物的层所形成。

当n-型电荷产生层由两层以上的层形成时，这些层可根据LUMO能级值来层叠。具体而言，当第一层由具有高LUMO能级的材料所形成时，因为可减少两材料之间的能量阻障，因此可使电子传输顺畅。因此，可避免驱动电压的增加。例如，因为MoO₃的LUMO能级约为6.7eV且上述化学式2-1的化合物的LUMO能级为5.7eV，因此可先形成MoO₃层。

在本发明中，电子传输层可包含第一电子传输层(310)与第二电子传输层(410)。第一电子传输层(310)掺杂有n-型掺杂剂。通过掺杂n-型掺杂剂，第一电子传输层(310)起到使电荷产生层(510)有效地满足费米能级(Fermi level)的作用。因此，通过降低电荷产生层(510)的电子注入的能量阻障，第一电子传输层(310)可改善电子注入性质。n-型掺杂的第一电子传输层的LUMO能级具有与未掺杂的电子传输层的LUMO能级相比更接近费米能级(E_f)的特性。因此，减少了两层之间的能量阻障，并因此，可改善电子注入性质(参考J.Mater.Chem.,2011,21,17476-17482)。

第一电子传输层(310)的LUMO能级与同其相邻的n-型电荷产生层(512)的LUMO能级的差值可为5eV以下。

在一个实施例中，作为包含在第一电子传输层(310)的n-型掺杂剂，可使用碱金属，例如：例如Li、Na、K、Rb、Cs或Fr；碱土金属，例如Be、Mg、Ca、Sr、Ba或Ra；稀土金属，例如La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Th、Dy、Ho、Er、Em、Gd、Yb、Lu、Y或Mn；或包含上述一种或多种金属的金属化合物。本文中，以第一电子传输层材料(310)的总重量为基准，n-型掺杂剂的含量可为1至50重量％。在本发明中，可使用该技术领域中的已知方法作为掺杂n-型掺杂剂的方法，且本发明的范围不限于任何特定的方法。

第一电子传输层(310)的厚度范围可为50至100埃。当包含n-型掺杂剂的第一电子传输层(310)的厚度为100埃以下时，可避免由于吸收可见光而使发光效果降低。

根据本发明的实施方案，有机发光器件还包含掺杂有一种或多种选自金属盐、金属氧化物和有机金属盐类型的第二电子传输层(410)。作为金属盐，可使用碱金属卤化物或碱土金属卤化物，例如，LiF、NaF、KF、RbF、CsF、MgF₂、CaF₂、SrF₂、BaF₂、LiCl、NaCl、KCl、RbCl、CsCl、MgCl₂、CaCl₂、SrCl₂或BaCl₂。作为金属氧化物，可使用碱金属氧化物或碱土金属氧化物，例如LiO₂、NaO₂、BrO₂、Cs₂O、MgO或CaO。作为有机金属，可使用Liq、Naq、Kq和下述化学式3的类似物。

[化学式3]

第二电子传输层(410)的厚度范围可为50至500埃，更具体而言，为50至200埃。当厚度在上述范围中时，可有效的防止驱动电压的增加。

以第二电子传输层材料(410)的总重量为基准，金属盐、金属氧化物或有机金属盐的存在量可为1至99重量％，具体而言，10至50重量％。

通过掺杂金属盐、金属氧化物或有机金属盐，第二电子传输层(410)可促进电子的顺畅传输，所述电子经由电荷产生层(510)与第一电子传输层(310)被传输至与第一电极(110)相邻的发光单元(210)。此外，通过避免空穴通过第一电子传输层(310)从发光单元(210)传送至电荷产生层(510)，第二电子传输层(410)可显著降低驱动电压并改善发光效率，且可另外有助于实现具有长寿命的器件。

下文中，参考图3，将描述图1所示出的有机发光器件中的第一电子传输层(310)、第二电子传输层(410)和电荷产生层(510)之间的电荷流动。在图3中，(-)表示电子，(+)表示空穴。虚线表示电子流，以及实线表示空穴流。标记为X是指既不是电子流也不是空穴流。如上所述，由于空穴和电子在电荷产生层(510)中分离而产生电荷，且电子移向第一电子传输层(310)和第二电子传输层(410)。相反地，空穴不会从第二电子传输层(410)移向电荷产生层(510)。

当有机发光器件中不存在图1所示的第一电子传输层(310)和第二电子传输层(410)时，不能实现如上所述的高发光效率。例如，如图4所示，当有机发光器件包含一个电子传输层而不是具有不同性质的两个电子传输层时，在发光单元中可能产生未参与发光的流动空穴。

例如，可考虑以下情形：有机发光器件包含各自在第一电极(11)与第二电极(12)之间的两个发光单元(21、22)，以及在两个发光单元(21、22)之间，电子传输层(31)(例如，n-型掺杂电子传输层)形成在与第一电极(11)相邻的发光单元(21)的一侧上，且电荷产生层(51)形成在与第二电极(12)相邻的发光单元(22)的一侧上。对于在此种情况下的电荷流，因为空穴从电子传输层(31)传送至电荷产生层(51)，如图5所示，因此在发光单元(21)中可能产生未参与发光的流动空穴，因而可能会降低器件的效率。

本发明人发现甚至在使用掺杂有n-型掺杂剂(例如，Ca)的n-型掺杂电子传输层作为电子传输层(31)时，器件的效率不高，驱动电压增加，并且器件的使用寿命减少。

然而，在本发明描述的实施方案中的有机发光器件中，如图3的图所示，掺杂有一种或多种选自金属盐、金属氧化物和有机金属盐类型的第二电子传输层(410)，经由掺杂有n-型掺杂剂的第一电子传输层(310)，起到避免从发光单元(210)传输的空穴传送至电荷产生层(510)的作用。因此，从电荷产生层(510)所注入的电子可有效提升至掺杂有n-型掺杂剂的第一电子传输层(310)的LUMO能级。因此。电子可快速地传输至发光单元(210)。

因此，根据本发明的实施方案，可显著地降低驱动电压，可显著地改善器件的效率，并且可增加器件的使用寿命。当空穴未被适当封闭在发光层并转移至空穴产生层时，电子难以从空穴产生层注入至第一电子传输层；从第一电子传输层注入第二电子传输层；以及最后从第二电子传输层注入至发光层。在此情况下，为了将电子注入至发光层，需要更多的能量，因而可能导致驱动电压的增加。当电子难以注入时，将造成电荷不平衡，因而可影响器件的寿命。在本发明所描述实施方案中，通过使电子容易注入，可增加器件的寿命，从而将电荷不平衡降至最低。在本发明中，第二电子传输层(410)起到有效阻挡空穴的作用，因此，有助于改善相邻的第一电子传输层(310)的电子注入能力。

在本发明中，作为掺杂至第一电子传输层(310)和第二电子传输层(410)的有机材料，即一种主体材料，可使用可起到传送电子作用的有机材料。可使用相同或不同的材料作为用于第一电子传输层和第二电子传输层的主体材料。

作为用于第一和第二电子传输层(310、410)的主体材料的一个实例，可使用有机材料或有机金属复合物。

具体而言，将在下文详细描述，可使用烃电子传输材料，例如，在蒽核心中具有n-型取代基的电子传输材料或在二蒽核心中具有n-型取代基的电子传输材料，或有机金属复合物。本文中，n-型取代基是指一种吸电子基，且其实例包括在该环中包含杂原子(例如N、O和S)的环化合物，以及官能团(例如-F、-Br、-Cl、-I或-CN)被取代的环化合物。

作为在可用在其他实施例中的第一和第二电子传输层(310、410)的主体材料，可使用具有低HOMO能级的材料。例如，第一和第二电子传输层(310、410)的主体材料的HOMO能级可小于与第二电子传输层(410)相邻的发光单元(210)的有机材料层的HOMO能级。虽然没有特别地限制，但与同第二电子传输层(410)相邻的发光单元(210)的有机材料层的HOMO能级相比，第一和第二电子传输层(310、410)的主体材料的HOMO能级越低，可显示越好的效果。

作为具体的实例，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作为主体材料。作为其他实例，可使用包含至少一种碱金属离子、碱土金属离子和稀土金属离子类型的有机金属复合化合物作为主体材料，以及作为有机金属复合物的配体，可使用喹啉醇、苯并喹啉醇、吖啶醇、菲啶醇、羟基苯基噁唑、羟基苯基噻唑、羟基二芳基噁二唑、羟基二芳基噻二唑、羟基苯基吡啶、羟基苯基苯并咪唑、羟基苯并三唑、羟基氟硼烷、联吡啶、菲咯啉、酞菁、卟啉、环戊二烯、β-二酮、偶氮甲碱和类似物等，但不限制于这些实例。具体而言，可使用Alq₃、BAlq等可作为有机金属复合物。

作为具体的实例，可使用具有下述结构式的化合物作为主体材料。

其中，

Ar为芳基，例如，可为由下式所代表的取代基，

以及上述X的实例包含下式：

本文中，Z为连接至核心的部分，并且

在上式中，R1至R5各自可包含烷基，例如，甲基、乙基、丙基和丁基，且可为一种包含吸电子原子(例如-F、-Br、-Cl、-I或-CN)的基团。

R1’至R5’各自为包含吸电子原子(例如-F、-Br、-Cl、-I或-CN)的基团。

此外，可使用具有下述化学式的化合物作为第一电子传输层材料。

在上式中，R和R’各自为C₁-C₂₀烷基或C₆-C₂₀芳基，以及

Y为亚芳基，例如亚苯基或亚萘基。

具体而言，具有上述化学式的化合物包括具有下述化学式的化合物：

第二电子传输层材料的具体实例包括下述化合物，但不限于此。

第一电子传输层可由与上述第二电子传输层材料相同的材料而形成，且在此情况下，还可包含具有下述化学式的化合物：

在上式中，X由下式来表示:

Z为连接至上述核心结构的部分，以及

R1至R5各自可包含烷基，例如，甲基、乙基、丙基和丁基，且可为包含吸电子原子(例如-F、-Br、-Cl、-I或-CN)的基团。

在图1中，如图所示，在第一电极(110)和第二电极(120)之间仅提供两个发光单元(210、220)，然而，根据本发明的其他实施方案，可在第一电极(110)和第二电极(120)之间提供三个以上的发光单元。在图6中说明提供三个以上的发光单元的情况。

图6说明包含n个发光单元的有机发光器件的层结构。在发光单元(210)之后，将第二电子传输层(310)、第一电子传输层(410)、电荷产生层(510)、发光单元(220)、第二电子传输层(320)、第一电子传输层(420)和电荷产生层(520)层叠在第一电极(110)上，此外，可依序重复层叠发光单元、第二电子传输层、第一电子传输层和电荷产生层。然后，在第n-1个发光单元之后，层叠第二电子传输层、第一电子传输层和电荷产生层，层叠第n个发光单元与第二电极(120)。在图6中，由图示显示在第一电极上层叠其余层的结构，但相反地，也包含在第二电极上层叠其余层的结构。

在根据本发明的其他实施方案的有机发光器件中，在第二电极(120)和与第二电极(120)相邻的发光单元(220)之间提供另外的电子传输层，另外的电子传输层包含掺杂有n-型掺杂剂的第一电传输层(320)和掺杂有金属盐、金属氧化物或有机金属盐的第二电子传输层(420)。这种提供另外电子传输层的实例示于图7中。可将如上的第一电子传输层(310)与第二电子传输层(410)的说明应用在第一电子传输层(320)和第二电子传输层(420)。

在根据本发明的另一个实施方案的有机发光器件中，在第二电极(120)和与第二电极(120)相邻的发光单元(220)之间提供另外的电子传输层，且另外的电子传输层包含掺杂有n-型掺杂剂的第一电子传输(320)层和掺杂有金属盐、金属氧化物或有机金属盐的第二电子传输层(420)。此外，在第二电极与另外的电子传输层之间提供另外的电荷产生层(520)。这种提供另外的电子传输层和另外的电荷产生层的实例示于图8中。可将如上所述的电荷产生层(510)的说明应用至电荷产生层(520)。

在根据本发明的又一实施方案的有机发光器件中，在第二电极和与(120)第二电极(120)相邻的发光单元(220)之间提供另外的电荷产生层(520)。这种提供另外的电荷产生层的实例示于图9中。如上所述的电荷产生层(510)的说明可应用至电荷产生层(520)。根据图9的器件，发光层或电子传输层可为n-型掺杂。

通过图7至图9的结构，可使用具有更多种类功函数的材料作为第二电极(120)材料。

本发明中所描述的实施方案的有机发光器件可形成顶部发光类型、底部发光类型或双重发光类型。在此种情况下，根据发光的方向，可形成透明的通过光的电极。只要能通过光，透明度不限于透光率，但例如，可为70％以上的透光率。可使用透明材料来制备透明电极，或可由非常薄以至于透明的非透明材料来形成透明电极。

作为第一电极和第二电极的材料，可使用具有2至6eV、尤其2至4eV的费米能级的材料。电极材料可包含的材料选自金属、金属氧化物和导电性聚合物。具体而言，电极材料包含碳、铯、钾、锂、钙、钠、镁、锆、铟、铝、银、钽、钒、铬、铜、锌、铁、钨、钼、镍、金、其他金属和其合金；氧化锌、氧化铟、氧化锡、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)和与其类似的金属氧化物；和氧化物与金属的混合物，例如ZnO:Al和SnO₂:Sb。换言之，电极可形成为金属电极，也可形成为由透明材料(例如，金属氧化物)所制成的透明电极。第一电极材料和第二电极材料可为相同，或若需要可为彼此不同。

根据本发明的一个实施方案的有机发光器件可具有如下结构：连接至衬底的第一电极作为阳极，并且正对第一电极的第二电极作为阳极。根据本发明的其他实施方案的有机发光器件可具有如下结构：连接至衬底的第二电极作为阴极，并且正对第二电极的第一电极作为阳极。

根据本发明的一个实施方案的有机发光器件可为包含光散射结构的器件。

本发明的一个实施方案中，有机发光器件还可在与提供第一电极的发光单元的表面相对的表面上包含衬底，且可在衬底与第一电极之间，或在与提供第一电极的表面相对的表面上还包含光散射层。

在本发明的一个实施方案中，在第一电极与衬底之间还可包含内部光散射层，其中衬底提供在与提供第一电极的发光单元的表面相对的表面上。在另一个实施方案中，在衬底中，在与提供第一电极的表面相对的表面上，可另外包含外部光散射层。

在本发明中，只要具有可通过引发光散射而改善器件的光散射效率的结构，内部光散射层或外部光散射层没有特别地限制。在一个实施方案中，光散射层可具有散射颗粒分布在粘附剂中的结构。在另一个实施方案中，光散射层可使用一种不平坦的薄膜。

此外，通过使用例如旋转涂覆(spin coating)、棒式涂覆(barcoating)和狭缝涂覆(slit coating)的方法，可直接在衬底上形成光散射层，或可通过使用以薄膜类型制备光散射层并黏接散射层的方法而形成光散射层。

在本发明的实施方案中，有机发光器件为柔性有机发光器件。在此情况下，衬底包含柔性材料。作为其实例，可使用可弯曲的薄膜型玻璃、塑料或薄膜型衬底。

塑料衬底的材料没有特别的限制，然而，通常可使用单层或多层形式的膜，例如PET、PEN和PI。

在本发明的一个实施方案中，提供包含有机发光器件的显示器。

在本发明的一个实施方案中，提供包含有机发光器件的照明装置。

下文中，将参考实施例与对比实施例，更详细描述本发明中的各个实施方案和特征。然而，应理解下述实施例仅用以说明目的，而非用以限制本发明的范围。

实施例1

使用溅射方法，在玻璃衬底上形成的ITO作为阳极，使用热真空沉积(thermal vacuum deposition)，在其上形成上述化学式2-1的HAT作为具有厚度的膜，接着，使用NPB形成具有 厚度的层。在其上形成厚度的荧光蓝色发光层，且通过掺杂50重量％的LiF至下述材料1中，形成具有厚度的第二电子传输层。通过掺杂10重量％的Ca至下述材料1中，在其上形成具有厚度的第一电子传输层。

材料1

接着，用的HAT层与的NPB层来形成电荷产生层，且形成厚度的磷光绿与红色发光层。接着，使用下述材料2形成厚度的电子传输层，最后，形成具有厚度为的LIF和厚度为的铝的阴极以产生具有层结构的白色有机发光器件。

材料2

实施例2

以与实施例1的相同方法来制造器件，除了通过掺杂50重量％的Liq、有机金属盐至上述材料1来形成第二电子传输层。

对比实施例1

以与实施例1的相同方法来制造器件，除了使用不掺杂金属盐或有机金属盐的材料1来形成厚度的第二电子传输层。

以3mA/cm²面积测量实施例1与2和对比实施例1所形成的电压和效率，其对比结果示于下表1。

[表1]

	实施例1	实施例2	对比实施例1
				电压(V)	6.3	6.3	7.3
电流效率(cd/A)	48	50	45

实施例3

以与实施例1的相同方法来制造器件，除了当形成第二电子传输层和第一电子传输层时，使用上述材料2来代替上述材料1。

对比实施例2

以与实施例3的相同方法来制造器件，除了使用不掺杂金属盐或有机金属盐的材料2来形成厚度的该第二电子传输层。

对比实施例3

以与实施例3的相同方法来制造器件，除了未形成第一电子传输层而形成厚度的第二电子传输层。

对比实施例4

以与实施例3的相同方法来制造器件，除了未形成第二电子传输层而形成厚度的第一电子传输层。

以3mA/cm²面积测量实施例3和对比实施例2至4所形成的电压和效率，其对比结果示于下表2。

[表2]

	实施例3	对比实施例2	对比实施例3	对比实施例4
					电压(V)	5.6	6.3	15.0	6.5
电流效率(cd/A)	55	52	43	40

实施例4

使用溅射方法，在玻璃衬底上形成的ITO作为阳极，使用热真空沉积，在其上形成上述化学式2-1的HAT作为具有厚度的膜，接着，使用NPB形成厚度的层。在其上形成厚度的荧光蓝色发光层，且通过掺杂50重量％的LiF至上述材料2中，形成具有厚度的第二电子传输层。通过掺杂10重量％的Ca至上述材料2中，在其上形成具有厚度的第一电子传输层。

接着，用的HAT层与的NPB层来形成电荷产生层，且形成厚度的磷光绿与红色发光层。接着，通过共沉积50重量％的LiF至上述材料2中，形成厚度的第二电子传输层，且通过掺杂10重量％的钙至上述材料2中，在其上形成厚度的第一电子传输层。最后，形成具有厚度为的铝的阴极以产生一种具有层结构的白色有机发光器件。

对比实施例5

以与实施例4相同的组成与方法来制备器件，除了在与电荷产生层相邻的部分上未形成第二电子传输层和第一电子传输层，以及仅在与阴极相邻的部分上形成第二电子传输层和第一电子传输层。

以3mA/cm²面积测量实施例4和对比实施例5所形成的电压和效率，其对比结果示于下表3。

[表3]

	实施例4	对比实施例5
			电压(V)	5.6	15.0
电流效率(cd/A)	52	40

实施例5

以与实施例1相同的方法来制备器件，除了在与电荷产生层相邻的部分上形成第二电子传输层与第一电子传输层时，使用下述材料5来代替材料1。

材料5

实施例6

以与实施例1相同的方法来制备器件，除了在与电荷产生层相邻的部分上形成第二电子传输层与第一电子传输层时，使用下述材料7来代替材料1。

材料7

实施例7

以与实施例1相同的方法来制备器件，除了在与电荷产生层相邻的部分上形成第二电子传输层与第一电子传输层时，使用下述材料9来代替材料1。

材料9

实施例8

以与实施例1相同的方法来制备器件，除了在与电荷产生层相邻的部分上形成第二电子传输层与第一电子传输层时，使用下述材料11来代替材料1。

材料11

以3mA/cm²面积测量实施例5至8所形成的电压与效率，其对比结果显示在下表4。

[表4]

	实施例5	实施例6	实施例7	实施例8
					电压(V)	5.6	5.6	5.6	5.5
电流效率(cd/A)	55	55	55	55

实施例9

以与实施例1相同的方法来制备器件，除了在与该电荷产生层相邻的部分中，通过共沉积50重量％的LiF至上述材料2中以形成厚度的第二电子传输层，以及通过掺杂10重量％的Ca至下述材料13中以形成厚度的第一电子传输层。

材料13

实施例10

以与实施例9相同的方法来制备器件，除了在形成第一电子传输层时，在与电荷产生层相邻的部分中，进行5重量％的Ca掺杂。

实施例11

以与实施例9相同的方法来制备器件，除了在形成第一电子传输层时，在与电荷产生层相邻的部分中，进行2.5重量％的Ca掺杂。

对比实施例6

以与实施例9相同的方法来制备器件，除了在与电荷产生层相邻的部分中，仅使用不包含金属盐或有机金属盐的上述材料2以形成厚度的第二电子传输层，以及通过掺杂10重量％的Ca至上述材料13中以形成厚度的第一电子传输层。

对比实施例7

以与实施例9相同的方法来制备器件，除了通过掺杂10重量％的Ca以形成厚度的该第二电子传输层，因此，以与掺杂至第一电子传输层的材料相同的材料来形成第二电子传输层。

对比实施例8

以与实施例9相同的方法来制备器件，除了通过掺杂50重量％的LiF以形成厚度的第一电子传输层，因此，以与掺杂至第二电子传输层的材料相同的材料来形成第一电子传输层。

对比实施例9

以与实施例9相同的方法来制备器件，除了未形成与第一电子传输层相邻的n-型电荷产生层的HAT。

以3mA/cm²面积测量实施例9至11和对比实施例6至9所形成的电压和效率，对比结果显示在下表5。

[表5]

	电压(V)	电流效率(cd/A)
			实施例9	5.6	55

实施例10	5.6	58
			实施例11	5.5	60
对比实施例6	5.8	55
			对比实施例7	6.0	30
对比实施例8	14.0	44
			对比实施例9	16.0	42

图10与图11显示出了掺杂有金属盐如LiF的第二电子传输层的器件(实施例11)，与未掺杂的第二电子传输层的器件(对比实施例6)的电压-电流图和使用寿命图。可表明相较于未掺杂的第二电子传输层的器件，掺杂有金属盐等的第二电子传输层的器件具有较低的初始电压，当驱动时经历了非常小的电压增加，以及使用寿命增加。

在对比实施例7和8中，在器件中，掺杂至第二电子传输层的材料和掺杂至第一电子传输层的材料是相同，且分别地使用Ca和LiF来掺杂器件。

在对比实施例7中，器件的效率快速降低，因为Ca掺杂层与发光层相邻，因此由于发光骤熄(light emitting quenching)而有此现象。此外，当该第一电子传输层与第二电子传输层都掺杂n-型掺杂剂时，可增加光吸收。当与发光层相邻的第二电子传输层掺杂有金属时，可降低发光效率。

在对比实施例8中，因为掺杂LiF至第一电子传输层而具有绝缘性质，因此显著地增加了驱动电压，且n-型电荷产生层不与HAT作用，因此，不易从HAT层将电子注入至第一电子传输层。

在对比实施例9中，未观察到从第一发光单元发射蓝色光，且仅观察到从第二发光单元发射黄色光，其意指因为未产生HAT、n-型电荷产生层，因此串联结构未有效地起作用。

Claims (34)

1.一种有机发光器件，包括：

第一电极；

第二电极；以及

两个以上的发光单元，其提供在第一电极与第二电极之间，

其中，在这些发光单元中，电荷产生层提供在彼此相邻的两个发光单元之间；电子传输层提供在电荷产生层和发光单元之间，所述发光单元置于与两个相邻发光单元的第一电极相邻，且该电子传输层包括第一电子传输层以及第二电子传输层，其中该第一电子传输层掺杂有n-型掺杂剂，第二电子传输层掺杂有金属盐、金属氧化物或有机金属盐。

2.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中第一电子传输层提供在第二电子传输层与电荷产生层之间。

3.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中另外的电子传输层提供在第二电极和与第二电极相邻的发光单元之间，且另外的电子传输层包括第一电子传输层和第二电子传输层，其中第一电子传输层掺杂有n-型掺杂剂，第二电子传输层掺杂有金属盐、金属氧化物或有机金属盐。

4.根据权利要求3所述的有机发光器件，其中另外的电荷产生层提供在第二电极与该另外的电子传输层之间。

5.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中另外的电荷产生层提供在第二电极和与第二电极相邻的发光单元之间。

6.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中电荷产生层包括n-型有机材料层和p-型有机材料层。

7.根据权利要求6所述的有机发光器件，其中电荷产生层的n-型有机材料层的LUMO能级等于或大于电荷产生层的p-型有机材料层的HOMO能级。

8.根据权利要求6所述的有机发光器件，其中电荷产生层的p-型有机材料层的HOMO能级与电荷产生层的n-型有机材料层的LUMO能级的差值为2eV以下。

9.根据权利要求6所述的有机发光器件，其中电荷产生层的n-型有机材料层的LUMO能级为5eV至7eV。

10.根据权利要求6所述的有机发光器件，其中电荷产生层的p-型有机材料层的HOMO能级为5eV以上。

11.根据权利要求6所述的有机发光器件，其中电荷产生层的n-型有机材料层包含一种下述化学式2的化合物：

[化学式2]

在化学式2中，A¹至A⁶各自为氢、卤素原子、氰基(-CN)、硝基(-NO₂)、磺酰基(-SO₂R)、亚砜基(-SOR)、磺酰胺基(-SO₂NR)、硫酸酯基(-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C₁-C₁₂烷氧基、取代或未取代的直链或支链C₁-C₁₂烷基、取代或未取代的直链或支链C₂-C₁₂烯基、取代或未取代的芳族或非芳族杂环、取代或未取代的芳基、取代或未取代的单或二芳基胺、取代或未取代的芳烷基胺，以及

R与R’各自为取代或未取代的C₁-C₆₀烷基、取代或未取代的芳基或取代或未取代的5至7元杂环。

12.根据权利要求11所述的有机发光器件，其中上述化学式2的化合物由下述化学式2-1至2-6中的任一项来表示：

[化学式2-1]

[化学式2-2]

[化学式2-3]

[化学式2-4]

[化学式2-5]

[化学式2-6]

13.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中第一电子传输层的n-型掺杂剂包含一种以上选自以下类型的物质：碱金属、碱土金属、稀土金属和金属化合物。

14.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中第一电子传输层的n-型掺杂剂包含一个或多选自Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Th、Dy、Ho、Er、Em、Gd、Yb、Lu、Y、Mn的金属和包括一种或多种选自上述金属的金属的金属化合物。

15.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中第一电子传输层中的n-型掺杂剂含量为1至50重量％，基于第一电子传输层的总重量计。

16.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中第一电子传输层的厚度范围为50埃至100埃。

17.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中第二电子传输层掺杂有碱金属或碱土金属的卤化物或氧化物或掺杂有机金属复合物。

18.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中第二电子传输层掺杂有一种或多种选自以下的化合物：LiF、NaF、KF、RbF、CsF、MgF₂、CaF₂、SrF₂、BaF₂、LiCl、NaCl、KCl、RbCl、CsCl、MgCl₂、CaCl₂、SrCl₂、BaCl₂、LiO₂、NaO₂、BrO₂、Cs₂O、MgO、CaO、Liq、Naq和Kq。

19.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中在第二电子传输层中的金属盐、金属氧化物或有机金属盐的含量范围为10至50重量％，基于第二电子传输层的总重量计。

20.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中第二电子传输层的厚度范围为50埃至500埃。

21.根据权利要求1所述的有机发光器件，其中发光单元包含一层或多层发光层。

22.根据权利要求21所述的有机发光器件，其中发光单元还包含一层或多层的空穴传输层、空穴注入层、用于传输与注入空穴的层、缓冲层、电子阻挡层、电子传输层、电子注入层、用以传输或注入电子的层和空穴阻挡层。

23.根据权利要求1至22中任一项所述的有机发光器件，其中第一电子传输层和第二电子传输层各自独立地包含：在蒽核心中具有n-型取代基的电子传输层材料，在二蒽核心中具有n-型取代基的电子传输材料，或有机金属复合物。

24.根据权利要求1至22中任一项所述的有机发光器件，其中第一电子传输层和第二电子传输层各自独立地包含一种或多种类型的具有选自以下的官能团的化合物：咪唑基、噁唑基、噻唑基、喹啉基和菲咯啉基；以及包含碱土金属离子和稀土金属离子至少一种类型的有机金属复合化合物。

25.根据权利要求23所述的有机发光器件，其中有机金属复合物的配体选自喹啉醇、苯并喹啉醇、吖啶醇、菲啶醇、羟基苯基噁唑、羟基苯基噻唑、羟基二芳基噁二唑、羟基二芳基噻二唑、羟基苯基吡啶、羟基苯基苯并咪唑、羟基苯并三唑、羟基氟硼烷、联吡啶、菲咯啉、酞菁、卟啉、环戊二烯、β-二酮和偶氮甲碱。

26.根据权利要求1至22中任一项所述的有机发光器件，其中第一电子传输层和第二电子传输层各自独立地包含一种或多种选自具有下述结构式的化合物：

在上式中，

Ar为芳基、

X选自下列结构式，

Z为连接至核心的部分，

R1至R5各自为包含烷基或吸电子原子的基团，以及

R1'至R5'各自为包含吸电子原子的基团。

27.根据权利要求1至22中任一项所述的有机发光器件，其中第一电子传输层各自独立地包含一种或多种选自具有下列结构式的化合物：

在上式中，

R和R’各自为C₁-C₂₀烷基或C₆-C₂₀芳基，以及

Y为亚芳基。

28.根据权利要求1至22中任一项所述的有机发光器件，其中第一电子传输层各自独立地包含一种或多种类型的选自具有下组1的结构式的化合物，以及一种或多种类型的选自具有下组2的结构式的化合物：

[组1]

[组2]

在上式中，X代表下式，

Z为连接至上述核心结构的部分，以及

R1至R5各自为包含烷基或吸电子原子的基团。

29.根据权利要求1至22中任一项所述的有机发光器件，其中，第二电子传输层各自独立包含一种或多种类型的选自具有下列结构式的化合物：

30.根据权利要求29所述的有机发光器件，其中第二电子传输层包含下列化学式3的有机金属盐，

[化学式3]

X＝Li，Na，K。

31.根据权利要求1至22中任一项所述的有机发光器件，还包括：

衬底，其位于与提供第一电极的发光单元的表面相对的表面上；以及

光散射层，其位于衬底与第一电极之间，或位于与提供第一电极的表面相对的表面上。

32.根据权利要求1至22中任一项所述的有机发光器件，其中有机发光器件为柔性有机发光器件。

33.一种显示器，其包含如权利要求1至22中任一项所述的有机发光器件。

34.一种照明装置，其包含如权利要求1至22中任一项所述的有机发光器件。