CN112928218A - 白色有机发光装置及使用其的显示装置 - Google Patents

Abstract

本文公开了白色有机发光装置及使用其的显示装置，该白色有机发光装置通过改变彼此接触的不同类型的发光层的配置来使得能够总体上改善诸如色温、效率、亮度和使用寿命的特征。

Description

白色有机发光装置及使用其的显示装置

本申请要求于2019年12月6日提交的韩国专利申请第10-2019-0161895号的权益，通过引用将其如在本文中完全阐述的那样并入本文。

技术领域

本发明涉及发光装置，更具体地，涉及白色有机发光装置及使用其的显示装置，该白色有机发光装置通过改变彼此接触的不同类型的发光层的配置来使得能够总体上改善诸如色温、效率、亮度和使用寿命的特征。

背景技术

随着近年来信息时代的完全到来，视觉上显示包含信息的电信号的显示器的领域已经迅速发展。因此，已经开发了具有优异特征——诸如薄、重量轻和低功耗——的各种平板显示装置，并且各种平板显示装置已经迅速替代了现有的阴极射线管(CRT)。

这样的平板显示装置的具体示例可以包括液晶显示(LCD)装置、等离子显示面板(PDP)装置、场发射显示(FED)装置、有机发光显示(OLED)装置、量子点显示装置等。

在这些显示装置中，因为有机发光显示装置不需要单独的光源并且能够实现紧凑的装置设计和鲜艳的彩色显示，所以其被认为是有竞争性的应用。

同时，有机发光显示装置包括多个子像素以及设置在每个子像素中以在没有单独的光源的情况下发射光的有机发光装置。

近年来，在有机发光装置的配置中，在没有沉积掩模的情况下共同构成有机层和发光层的串联(tandem)装置在其可加工性方面是有利的，并且已经被研究。

然而，特别地，在具有多个发光层的串联装置中，因为堆叠体中的发光层彼此影响，所以具有不同类型的发光层的堆叠体可能引起发光层中的发光区域的变化。调节发光区域的困难可能导致效率低、故障、使用寿命短等。

发明内容

因此，本发明涉及白色有机发光装置及使用其的显示装置，其基本上消除了由于现有技术的局限和缺点而引起的一个或更多个问题。

本发明的目的是提供白色有机发光装置及使用其的显示装置，该白色有机发光装置通过改变彼此接触的不同类型的发光层的配置以使得能够总体上改善诸如色温、效率、亮度和使用寿命的特征。

本发明的另外的优点、目的和特征将在下面的描述中部分地阐述，并且部分将通过下面的研究而对本领域普通技术人员变得明显或者可以从本发明的实践中得知。通过在书面说明书及其权利要求书以及附图中特别指出的结构，可以实现和获得本发明的目的和其他优点。

为了实现这些目的和其他优点，并且根据本发明的目的，如在本文中具体实施和广泛描述的，本发明的白色有机发光装置允许改变多个叠层中不同类型的磷光层的配置，使得光发射的分布发生在更宽的区域中(包括其中特定区域中的磷光层之间的界面)。因此，每个磷光层中的载流子可以被转移而没有被捕获在磷光层之间的每个界面处，从而导致更长的使用寿命和更高的效率。另外，由于不同类型的磷光层的配置，可以进行丰富的颜色显示。

根据本发明的一个方面，提供了白色有机发光装置，该白色有机发光装置包括：彼此面对的第一电极和第二电极；以及多个发射叠层，所述多个发射叠层在第一电极与第二电极之间通过插入多个发射叠层之间的电荷生成层而彼此分离。发射叠层中的至少一个发射叠层可以是磷光叠层，并且该磷光叠层可以包括：空穴传输层，以及依次设置在该空穴传输层上以各自发射具有比蓝光更长的波长的光的第一磷光层至第三磷光层。第一磷光层可以包括具有比空穴传输层低的HOMO能级的第一红色掺杂剂。第二磷光层可以包括第二红色掺杂剂，该第二红色掺杂剂具有比第一红色掺杂剂的HOMO能级高的HOMO能级。第三磷光层可以包括第三掺杂剂，该第三掺杂剂在比第一红色掺杂剂和第二红色掺杂剂更短的波长处具有光致发光峰值。

根据本发明的另一方面，提供了一种显示装置，该显示装置包括：基板，其在多个子像素中的每一个子像素中具有薄膜晶体管；第一电极，其连接至子像素中的薄膜晶体管；第二电极，其与第一电极间隔开并且跨子像素设置；以及多个发射叠层，所述多个发射叠层在第一电极与第二电极之间通过多个发射叠层之间插入的电荷生成层而彼此分离。发射叠层中的至少一个发射叠层可以是磷光叠层，并且该磷光叠层可以包括：空穴传输层；以及依次设置在该空穴传输层上以各自发射具有比蓝光更长的波长的光的第一磷光层至第三磷光层。第一磷光层可以包括第一红色掺杂剂，该第一红色掺杂剂的HOMO能级低于或等于空穴传输层的HOMO能级。第二磷光层可以包括第二红色掺杂剂，该第二红色掺杂剂的HOMO能级高于第一红色掺杂剂的HOMO能级。第三磷光层可以包括第三掺杂剂，该第三掺杂剂在比第一掺杂剂和第二掺杂剂更短的波长处具有光致发光峰值。

应当理解的是，本发明的前述概述和以下详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。

附图说明

被包括以提供对本发明的进一步理解并且并入本申请并构成本申请的一部分的附图示出了本发明的实施方式，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是示意地示出根据本发明的第一实施方式的白色有机发光装置的截面视图；

图2A是图1的磷光叠层的空穴传输层、磷光层和电子传输层之间的能带图；

图2B是图2A的截面视图；

图3A和图3B是示出在彼此相邻的空穴传输层和磷光层之间是否由于磷光掺杂剂的HOMO能级特征而发生空穴陷阱的图；

图4是示出根据本发明的实施方式的白色有机发光装置的截面视图；

图5A和图5B是示出根据第一实验示例和第三实验示例的磷光单元的配置的图；

图6是示出HOD中第一磷光掺杂剂和第二磷光掺杂剂的驱动电压与电流密度之间的关系的图；

图7是示出本发明的第一实验示例至第四实验示例中的驱动电压与电流密度之间的关系的图；

图8A和图8B是示出第一实验示例至第四实验示例中的红色发光层和绿色发光层的寿命的图；

图9是对本发明的第五实验示例和第六实验示例中的红色发光层和绿色发光层的寿命进行比较的图；

图10A至图10D是示出本发明的相应第五实验示例至第八实验示例中的红色发光层和绿色发光层的寿命的图；

图11是示出本发明的白色有机发光装置中的磷光单元的发光区域的图；

图12A和图12B是示出根据本发明的其他实施方式的白色有机发光装置的截面视图；

图13A至图13C是示意性地示出其他磷光单元的配置的截面视图；以及

图14是示出根据本发明的显示装置的截面视图。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的优选实施方式，优选实施方式的示例在附图中示出。在可能的情况下，将在整个附图中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。在以下描述中，当本文中包含的已知功能和配置可能使本发明的主题不清楚时，将省略对其的详细描述。本文中所使用的部件的名称是考虑到易于准备说明书而选择的，并且可能与实际产品的部件的名称不同。

在用于解释本发明的各种实施方式的附图中，以示例的方式给出了所示的形状、尺寸、比率、角度和数目，并且因此不限于本发明的公开内容。在整个说明书中，相同的附图标记指定相同的组成元件。在以下描述中，当本文中包含的已知功能和配置可能使本发明的主题不清楚时，将省略对其的详细描述。除非与术语“仅”一起使用，否则本文中使用的术语“包含”、“包括”和/或“具有”不排除其他元件的存在或添加。除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”，“一个”和“该”也旨在包括复数形式。

即使没有误差范围的明确描述，本发明的各个实施方式中涉及的部件也应当被解释为包括误差范围。

在本发明的各个实施方式中，当描述位置关系时，例如，当使用“上”、“之上”、“下面”、“旁边”等描述两个部件之间的位置关系时，除非使用术语“直接”或“紧密”，否则一个或更多个其他部件可以位于两个部件之间。

在本发明的各个实施方式中，当描述时间关系时，例如，当使用“之后”、“随后”、“下一个”、“之前”等描述两个动作之间的时间关系时，除非使用术语“直接”或“仅”，否则这些动作可能不会连续发生。

在本发明的各种实施方式中，尽管可以使用术语诸如例如“第一”和“第二”来描述各种元件，但是这些术语仅用于将相同或相似的元件彼此区分开。因此，在本说明书中，除非另有说明，否则在不超出本发明的技术范围的情况下，由“第一”修饰的元件可以与由“第二”修饰的元件相同。

本发明的各个实施方式的各自的特征可以部分地或完全地彼此耦合和组合，并且可以以各种方式在技术上链接和驱动。这些实施方式可以被彼此独立地执行，或者可以被彼此关联地执行。

在说明书中，除非任何层的“最低未占据分子轨道(LUMO)能级”和“最高占据分子轨道(HOMO)能级”被称为相应层中掺杂的掺杂剂材料的LUMO能级和HOMO能级，否则它们是指占据相应层的最大重量百分比的材料(例如主材料)的LUMO能级和HOMO能级。

本文中使用的术语“HOMO能级”可以是通过循环伏安法(CV)测量的能级，循环伏安法根据相对于具有已知电极电势值的参考电极的电势值确定能级。例如，可以通过使用具有已知的氧化和还原电势值的二茂铁(ferrocene)作为参考电极来测量任何材料的HOMO能级。

本文使用的术语“掺杂”是指将任何层的材料以小于10％重量的量添加到占该层的最大重量百分比的材料中，其中，所添加的材料具有与占该层的最大重量百分比的材料不同的物理特性(例如，N型和P型，或有机材料和无机材料)。换句话说，本文中使用的“掺杂”层是指如下层：在该层中，任何层的主材料和掺杂剂材料考虑到其重量百分比而彼此可区分开。另外，术语“没有掺杂的”是指除术语“掺杂的”所指示的情况以外的所有情况。例如，当任何层由具有相同或相似特性的材料的混合物或单一材料制成时，该层是“没有掺杂的”层。例如，当任何层的构成材料中的至少一种材料是P型而该层的其他材料不是N型时，该层是“没有掺杂的”层。例如，当任何层的构成材料中的至少一种材料是有机材料而该层的其他材料不是无机材料时，该层是“没有掺杂的”层。例如，在任何层的所有构成材料都是有机材料而构成材料中的至少一种材料是N型并且至少一种构成材料是P型的情况下，当N型材料的重量百分比小于20％或P型材料的重量百分比小于20％时，该层是“掺杂的”层。

本文使用的电致发光(EL)光谱是通过将(1)光致发光(PL)光谱与(2)输出耦合(outcoupling)/发射率(emittance)光谱曲线相乘来计算的，其中，光致发光(PL)光谱反映了有机发光层中包含的发光材料——诸如掺杂剂材料或主材料——的固有特征，输出耦合/发射率光谱曲线是根据有机发光装置的结构和光学特征——包括有机层诸如电子传输层的厚度——来确定的。

根据本发明的白色有机发光装置是包括多个发射叠层的光学装置，所述多个发射叠层被堆叠在第一电极与第二电极之间以通过将从各个发射叠层发射的光的颜色相结合来实现白光。因此，尽管白色有机发光装置包括设置在第一电极与第二电极之间以发射不同颜色的光的发射叠层，但是白色有机发光装置还可以根据需要包括发射相同颜色的光的叠层。

根据本发明的白色有机发光装置的特征尤其在于包括由彼此接触的多种不同类型的发光层形成的磷光叠层。通过这样的配置，本发明的白色有机发光装置可以获得整体上的改进，例如，高色温、丰富的颜色显示、高效率以及增长的使用寿命。

图1是示意性地示出根据本发明的第一实施方式的白色有机发光装置的截面视图。图2A是图1的磷光叠层的空穴传输层与红色发光层之间的能带图。

如图1所示，根据本发明的第一实施方式的白色有机发光装置包括彼此面对的第一电极110和第二电极240，以及在第一电极110与第二电极240之间的有机叠层OS。有机叠层的每个层包含作为主要成分的有机材料，并且如有必要可以包含金属或非金属无机材料——诸如卤素、氮或硫——以改善载流子的传输或发光特性。本发明的有机叠层包括通过其间插入的电荷生成层CGL1和CGL2而彼此分离的多个发射叠层BS1、RGS和BS2。发射叠层中的至少一个叠层是磷光叠层RGS。

如图1所示，白色有机发光装置可以包括多个蓝色发射叠层BS1和BS2，以补偿蓝光的发光效率，与其他颜色的光相比，蓝光的发光效率不足。这是因为迄今为止已知的蓝色发光材料具有比其他颜色的发光材料低的发光效率。因此，如果开发了发光效率等于或大于其他颜色的发光材料的发光效率的蓝色发光材料，则也可以在第一电极与第二电极之间设置单个蓝色发射叠层。

来自蓝色发射叠层BS1和BS2的蓝光以及来自磷光叠层RGS的绿光和红光被组合并辐射在第一电极110和/或第二电极240中的任何一个上，由此最终实现白光。

蓝色发射叠层BS1和BS2在440nm至480nm的波长处具有光致发光峰值，并且磷光叠层RGS在比以上波长更长的波长处具有光致发光峰值。例如，磷光叠层RGS包括发射不同颜色的光的不同类型的发光层，并且在不同的绿色波长和红色波长处具有光致发光峰值。由于用于磷光叠层的绿色发光层的绿色掺杂剂的发光特性，绿色波长可以在500nm至540nm的范围内，在该范围内，绿色发光层具有光致发光峰值以发射纯绿色的光，或者绿色波长可以在540nm至580nm的范围内，在该范围内，绿色发光层具有与近黄绿色的光的发射对应的光致发光峰值。可替选地，磷光叠层RGS中包括的不同类型的发光层可以依次由红色发光层、黄绿色发光层和绿色发光层组成。在此，红色发光层在600nm至640nm的波长处具有光致发光峰值。

另外，如果在将白色有机发光装置用于显示装置时还需要发射比其他颜色的光更多的蓝光，则可以在第一电极与第二电极之间设置三个或更多个蓝色发射叠层。

同时，第一电极110和第二电极240中的一个可以被用作反射电极，而另一个可以被用作透明电极，或者两者都可以被用作透明电极。当第一电极110和第二电极240中的一个是反射电极时，光可以辐射在另一个透明电极上。另一方面，当第一电极110和第二电极240两者均为透明电极时，包括白色有机发光装置的显示装置可以被用作透明显示装置。

用作第一电极110和/或第二电极240的透明电极可以由例如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)和铟锡锌氧化物(ITZO)中的一种制成。反射电极可以由APC(Ag：Pb：Cu)、Ag、Al和Mg中的一种制成，或者可以是包含其中一种的合金层，或者可以由与其堆叠的包括由所列材料制成的层的非反射金属组成。

如图2A和图2B中所示，磷光叠层RGS包括空穴传输层160和磷光单元PS，磷光单元PS包括顺序地设置在空穴传输层160上以各自发射具有比蓝光更长的波长的光的第一磷光层至第三磷光层171、172和175。电子传输层180形成在磷光单元PS上。

与空穴传输层160接触的第一磷光层171包括第一掺杂剂RD1，第一掺杂剂RD1的HOMO能级低于或等于空穴传输层160的HOMO能级。第一掺杂剂RD1允许空穴从空穴传输层160转移到磷光单元，而不被捕获在与第一磷光层171的界面处。

第一磷光层171和第二磷光层172是发射相同颜色或相似颜色的光的发光层。与第一磷光层171和第二磷光层172相比，第三磷光层175具有在大约60nm至120nm的较短波长内的光致发光峰值的差异。第一磷光层171和第二磷光层172之间的光致发光峰值的差异在大约40nm的波长内，并且彼此接触的第一磷光层171和第二磷光层172发射相同颜色或相似颜色的光并且涉及相同颜色的光的发射的效率。

例如，当第一磷光层171和第二磷光层172是红色发光层时，第三磷光层175可以是黄绿色发光层或绿色发光层。第一磷光层171和第二磷光层172可以在约600nm至640nm的波长处具有光致发光峰值，以及第三磷光层175可以在500nm至540nm的波长处具有光致发光峰值或者在540nm至580nm的波长处具有光致发光峰值。

由于用于确保白色有机发光装置的发光效率所需的亮度主要取决于绿光，因此用于发射绿光的第三磷光层175可以比用于发射红光的第一磷光层171和第二磷光层172的总和相对更厚。第三磷光层175可以具有约

至

的厚度，以及第一磷光层171和第二磷光层172可以具有约

至

的总厚度。

在磷光叠层RGS的结构中，第一磷光层至第三磷光层171、172和175在同一叠层中，从空穴传输层160供应空穴，以及从电子传输层180供应电子。因此，重要的是，在第一磷光层至第三磷光层171、172和175之间转移载流子，以防止在磷光单元PS中的某个发光层或某个区域上集中的激子的生成，以便从第一磷光层至第三磷光层171、172和175均匀地发射光。

特别地，第一磷光层171与空穴传输层160接触，并且用作空穴进入磷光单元PS的边界。因此，空穴传输功能不仅对于来自第一磷光层171 的光发射重要，而且对于随后的来自第二磷光层172和第三磷光层175的足够的光发射也重要。本发明的第一磷光层171包括第一掺杂剂RD1，该第一掺杂剂的HOMO能级小于或等于空穴传输层160的HOMO能级。因此，由于第一掺杂剂RD1的低HOMO特征，空穴可以被转移到相邻的第二磷光层172和第三磷光层175，而不被捕获在空穴传输层160与第一磷光层171之间的界面处。如果与空穴传输层160接触的磷光层的掺杂剂的HOMO能级高于空穴传输层的能级，则空穴可能由于掺杂剂的高HOMO能级而被累积。

在这种情况下，第一掺杂剂RD1本身具有高的空穴迁移率。因此，即使第一掺杂剂RD1仅包括作为第一磷光层171的主体的电子传输主体，第一掺杂剂RD1也允许空穴以保持在第一掺杂剂RD1中的空穴迁移率被容易地供应至第二磷光层172和第三磷光层175而不被捕获。

另外，当有机叠层中没有陷阱(trap)时，空穴通常比电子移动得快，因此第一掺杂剂RD1仅包括电子传输主体，以便通过在第一磷光层171中具有低HOMO能级的第一掺杂剂RD1来维持没有累积在磷光单元PS中的空穴的流动，并且同时以平衡的方式将空穴与从电子传输层180经由第三磷光层175和第二磷光层172转移到第一磷光层171的电子重新结合。因此，转移到磷光单元的一些电子也被限制到第一磷光层171，以使第一磷光层171中的空穴和电子平衡并重新结合，从而使得第一磷光层171也能够发光。

在磷光单元PS中，尽管相应第二磷光层172和第三磷光层175主要发射红光和绿光，但是也从第二磷光层172与第三磷光层175之间的界面发射光。此外，第一磷光层171和第二磷光层172两者都发射红光，并且仅在它们的发光强度方面不同。换句话说，来自第一磷光层171和第二磷光层172的红光以其强度从第二磷光层172与第三磷光层175之间的界面朝向第二磷光层172和第一磷光层171逐渐减小的方式而被发射。此处，第一磷光层171和第二磷光层172发射相同颜色或相似颜色的光。另外，第一磷光层171和第二磷光层172的总厚度小于第三磷光层175的总厚度，并且光的强度按照第二磷光层172和第一磷光层171的顺序逐渐减小。因此，在第二磷光层172与第一磷光层171之间的光学界面中几乎没有差异。此外，由于第一磷光层171和第二磷光层172包括由相同材料制成的电子传输主体reh，因此对层间电子移动没有屏障。

第三磷光层175沿其厚度方向将绿光从与第二磷光层172的界面发射至第三磷光层175的中心的上方。

第二磷光层172和第三磷光层175分别包括空穴传输主体和电子传输主体，以防止激子集中在第二磷光层172和第三磷光层175之一上，并均匀地调节空穴和电子的迁移率，以使激子在每个发光层中均匀分布。

然而，当在第一磷光层171中没有空穴累积时，空穴可以在第二磷光层172中被快速转移。因此，优选的是，第二磷光层172具有比空穴传输主体rhh更大量的电子传输主体reh，以便使电子移动超过一定量。优选的是，第三磷光层175将空穴传输主体ghh调节为以等于或大于电子传输主体的量而被包括，以便促进磷光单元PS中相对远离空穴传输层160的空穴的供应。

第一磷光层171和第二磷光层172中包括的电子传输主体reh可以由相同的材料制成，使得对于电子转移不存在界面屏障。关于电子供应，第一磷光层171和第二磷光层172的电子传输主体reh以及第三磷光层175的电子传输主体geh优选具有比电子传输层180更低的LUMO能级。

相应的第一磷光层171和第二磷光层172的第一掺杂剂RD1和第二掺杂剂RD2各自以2重量％(wt％)至9重量％的量被包括。由于第一掺杂剂RD1除了在第一磷光层171中发光之外还起到防止空穴陷阱的作用，因此第一掺杂剂RD1可以优选地以比第二磷光层172的第二掺杂剂RD2更大的量被包括。在第二磷光层172中，空穴传输主体rhh的量小于电子传输主体reh的量。在第二磷光层172中，空穴传输主体与电子传输主体的比率(rhh：reh)优选为4：6至2：8，以便平衡第一磷光层至第三磷光层171、172和175中的空穴和电子。

第三磷光层175中的第三掺杂剂GD的量可以为5重量％至19重量％，更优选为5重量％至15重量％。第三磷光层175中的空穴传输主体与电子传输主体的比率(ghh：geh)可以为5：5至7：3，使得远离空穴传输层160的第三磷光层175中的空穴的供应速率与直接从电子传输层180进入的电子的供应速率类似。

在本发明的白色有机发光装置的磷光叠层中，光发射不仅仅集中在磷光叠层的层间界面处，并且在每个磷光层中发生光发射的均匀分布。因此，可以防止界面劣化、实现提高的效率并防止使用寿命的降低。

例如，如果红色发光层和绿色发光层各自被彼此相邻地设置为单个发光层，则大量的激子被分布在红色发光层与绿色发光层之间的界面处。在这种情况下，在界面处，激子被累积或者载流子诸如空穴和/或电子被累积，导致界面劣化并且因此使用寿命降低。在严重的情况下，一些没有用于重新结合的空穴或电子可能越过磷光单元而移动至电子传输层或空穴传输层，导致使用寿命进一步降低和由于载流子通过而导致的效率的降低。本发明可以通过设置第一磷光层并调节第二磷光层和第三磷光层中主体的比例来解决这些问题。

本发明的白色有机发光装置可以通过使磷光叠层的效率最大化并且将集中在每个层间界面处的载流子进行分布而制造成具有高效率和长使用寿命。

在以上描述中，第一掺杂剂RD1例如是如以下分子式1所示的与铱结合的噻吩并嘧啶形式，并且由于噻吩并嘧啶的强的电子受体特性而影响苯基，从而降低了红色掺杂剂RD1中的HOMO能级。因此，从与第一磷光层171相邻的空穴传输层160转移的空穴可以穿过第一磷光层171，而不会被捕获在第一掺杂剂RD1的HOMO能级处。

[分子式1]

作为第一红色掺杂剂呈现的噻吩并嘧啶不限于与铱结合的化合物。此外，可以用具有比相邻的空穴传输层低的HOMO能级的任何化合物代替噻吩并嘧啶。

第二掺杂剂RD2是例如重金属的化合物诸如铱(Ir)和三苯胺，如以下分子式2或3所示，并且具有比空穴传输层160的HOMO能级高大约0.1eV至0.3eV的HOMO能级。此处，基于能带图中的上下关系来确定HOMO能级是高还是低。能带图中的HOMO能级和LUMO能级基于虚拟真空水平(virtual vacuum level)Evac逐渐具有负值。当比较绝对值时，第二掺杂剂RD2的HOMO能级的绝对值小于空穴传输层160的HOMO能级的绝对值。

[分子式2]

[分子式3]

用于第一磷光层至第三磷光层171、172和175中的每一个的电子传输主体例如是具有三嗪核的化合物，并且用于第一磷光层至第三磷光层171、172和175中的每一个的空穴传输主体是苯胺化合物或联苯胺化合物。在此，第一磷光层171和第二磷光层172的电子传输主体可以相同，并且第三磷光层175的电子传输主体geh可以与第一磷光层171和第二磷光层172的电子传输主体相同或不同。如果不同，则由于第三磷光层175的三嗪核化合物与第一磷光层171和第二磷光层172的电子传输主体reh具有不同的取代基(substituent)，所以第三磷光层175的电子传输主体可以具有不同的HOMO能级特征和/或LUMO能级特征。另外，第二磷光层172和第三磷光层175的空穴传输主体rhh和ghh可以彼此相同或不同。如果不同，则第二磷光层172和第三磷光层175的空穴传输主体rhh和ghh可能由于其苯胺化合物或联苯胺化合物具有不同的取代基而具有不同的HOMO能级特征和/或LUMO能级特征。

在下文中，将描述是否由于与空穴传输层接触的磷光层的磷光掺杂剂特征而发生空穴陷阱。

图3A和图3B是示出彼此相邻的空穴传输层和磷光层之间是否由于磷光掺杂剂的HOMO能级特征而发生空穴陷阱的图。

图3A和图3B中使用的磷光掺杂剂分别是用于本发明的白色有机发光装置的第二磷光层和第一磷光层的第二掺杂剂RD2和第一掺杂剂RD1。

如图3A所示，例如，当空穴传输层260和第二掺杂剂RD2彼此相邻时，第二掺杂剂RD2的HOMO能级高于空穴传输层260的HOMO能级。因此，如果空穴h被转移在HOMO能级附近，则空穴可以被捕获在第二掺杂剂RD2的HOMO能级处。

另一方面，如图3B所示，当空穴传输层260和第一掺杂剂RD1彼此相邻时，第一掺杂剂RD1的HOMO能级低于空穴传输层260的HOMO能级。因此，在HOMO能级附近转移的空穴h传递到相邻的磷光层而不被捕获。

在下文中，将参照图4来描述参照图1描述的本发明的白色有机发光装置。图4所示的结构也用在稍后描述的第四实验示例和第八实验示例中。

图4是示出根据本发明的实施方式的白色有机发光装置的截面视图。

如图4所示，本发明的白色有机发光装置包括在基板100上彼此面对的第一电极110和第二电极240，其中，在第一电极110与第二电极240之间设置有机叠层OS。

有机叠层OS包括多个发射叠层BS1、RGS和BS2以及在发射叠层之间的电荷生成层150和190。

来自有机叠层OS中设置的各个发射叠层BS1、RGS和BS2的光被组合并辐射在第一电极110和/或第二电极240中的任何一个上，从而实现白光。当第一电极110被用作反射电极并且第二电极240被用作透明电极时，光被辐射在第二电极240上。另一方面，当第一电极110被用作透明电极并且第二电极240被用作反射电极时，光被辐射在第一电极110上。在一些情况下，当第一电极110和第二电极240两者都是透明电极时，光可以在两个方向上通过。

尽管图4的示例示出了发射叠层包括以从第一电极110到第二电极240的该顺序设置的第一蓝色发射叠层BS1、磷光叠层RGS和第二蓝色发射叠层BS2，但是以上顺序可以改变。为了实现白光，可以在第一电极110与第二电极240之间仅设置两个叠层，即蓝色发射叠层和磷光叠层。在一些情况下，可以设置四个或更多个发射叠层。颜色坐标值可以对应于通过根据所需色温改变发射叠层的数目实现的白色有机发光装置的白色显示的色温而改变。在发射叠层的相同条件下，色温可能随着发射叠层的数目的增加而升高。

同时，当在第一电极110与第二电极240之间设置三个或更多个发射叠层时，可以设置两个或更多个蓝色发射叠层BS。

蓝色发射叠层BS1和BS2在440nm至480nm的波长处具有光致发光峰值，并且磷光叠层RGS在比以上波长更长的波长处具有光致发光峰值。磷光叠层RGS包括图2A和图2B的磷光单元PS的不同类型的发光层，从而在不同的绿色和红色波长处具有光致发光峰值。红色波长在600nm至640nm范围内，在该范围内磷光叠层RGS具有光致发光峰值，并且出现在发射相同颜色或相似颜色的光的第一磷光层171和第二磷光层172中。由于用于第三磷光层175的绿色掺杂剂的发光特性，绿色波长在500nm至540nm的范围内，在该范围内，第三磷光层175可以具有与纯绿色光的发射对应的光致发光峰值。可替选地，第三磷光层175可以在使用黄绿色掺杂剂可以实现的540nm至580nm范围内的黄绿色波长处具有光致发光峰值，而不是在绿色波长处具有光致发光峰值。

第一磷光层171和第二磷光层172是发射相同颜色或相似颜色的光的发光层。第一磷光层171和第二磷光层172可以具有相同的光致发光峰值或不同的光致发光峰值——其差异在40nm或更小的波长内——以发射相同颜色或相似颜色的光。由发射相同颜色或相似颜色的光的第一掺杂剂RD1和第二掺杂剂RD2来确定来自第一磷光层171和第二磷光层172的光的颜色。第一掺杂剂RD1和第二掺杂剂RD2具有不同的HOMO能级，使得基于空穴传输层160的HOMO能级，第一掺杂剂RD1的HOMO能级低而第二掺杂剂RD2的HOMO能级高。

来自蓝色发射叠层BS1和BS2的蓝光以及来自磷光叠层RGS的绿色或黄绿色光和红光被组合并辐射在第一电极110和/或第二电极240中的任何一个上，从而最终实现白光。

发射叠层BS1、RGS和BS2中的每一个分别包括空穴传输单元120、160或210，发光层130、173/175或220以及电子传输单元140、180或230。

在图4中，第一蓝色发射叠层BS1的空穴传输单元120包括空穴注入层121、第一空穴传输层122和第二空穴传输层123。

空穴注入层121是与作为有机叠层OS的透明电极或反射电极的无机成分的第一电极110直接接触的层。空穴注入层121是如下层：当空穴进入与第一电极110的界面时，该层降低界面应力和能垒，从而允许将空穴平滑地注入到有机叠层OS中。如果另一发射单元诸如磷光单元与第一电极110接触，则可以在磷光单元中设置空穴注入层。在此，第一电极110用作阳极。

第一空穴传输层122和第二空穴传输层123被包括在第一蓝色发射叠层BS1的空穴传输单元120中的原因是为了创建与第一电极110的第一适当的蓝色光学距离。这使得能够在第一电极110与第二电极240之间的距离内产生重复的反射和再反射的最佳谐振，该距离可以通过用作第一电极110和第二电极240之一的反射电极的位置、用作第一电极110和第二电极240之一的透明电极的厚度等来改变。在所设置的空穴传输单元120中，可以改变第一空穴传输层122和第二空穴传输层123的厚度，或者可以去除其中的任何一个。

另外，第一蓝色发射叠层BS1包括在空穴传输单元120上的第一蓝色发光层130和第一电子传输层140。

设置在第一蓝色发射叠层BS1中的第一蓝色发光层130包括主体和通过接收由主体生成的激子的能量而发射光的蓝色掺杂剂。蓝色掺杂剂可以是磷光掺杂剂或荧光掺杂剂，或者可以包括两者。在下面的实验示例中，使用蓝色荧光掺杂剂来测试分别在确定白色坐标时使用的第一蓝色发射叠层BS1的第一蓝色发光层130和第二蓝色发射叠层BS2的第二蓝色发光层220。这是因为，在迄今为止开发的基于蓝色的掺杂剂中，蓝色荧光掺杂剂已经被证实具有一定水平以上的寿命和效率。如果存在寿命和效率与蓝色荧光掺杂剂的寿命和效率相同或相等的蓝色磷光掺杂剂，则可以用蓝色磷光掺杂剂代替荧光掺杂剂。在本发明的白色有机发光装置中，蓝色发射叠层与磷光叠层被分开设置，以发射具有比蓝光更长波长的光，以便在显示装置需要均匀的颜色显示的情况下，蓝色发射叠层充分实现蓝色，因为蓝色在视觉上以比其他颜色更低的水平被感知。

位于第一蓝色发射叠层BS1上的磷光叠层RGS包括不同类型的磷光层。磷光叠层RGS包括第三空穴传输层160、第一磷光层171、第二磷光层172、第三磷光层175和第二电子传输层180。

在磷光叠层RGS中，第一磷光层171和第二磷光层172发射相似的红光，并且第三磷光层175发射近似绿色或黄绿色的光，该近似绿色或黄绿色的光的波长比从第一磷光层171和第二磷光层172发射的光的波长短。

如上所述，第一磷光层171仅包括电子传输主体Reh和第一掺杂剂RD1，并且具有第一掺杂剂RD1的HOMO能级低于空穴传输层160的HOMO能级的特性，以防止空穴被捕获在与空穴传输层160的界面处。也就是说，在第一磷光层171中仅电子传输主体Reh可以用作主体。

为了使第二磷光层172和第三磷光层175防止界面劣化并表现出光发射的均匀分布，第二磷光层172包括比例为4：6至2：8的空穴传输主体和电子传输主体，并且第三磷光层175包括比例为5：5至7：3的空穴传输主体和电子传输主体。相应的第二磷光层172和第三磷光层175包括红色掺杂剂和绿色掺杂剂。

第三磷光层175与第二电子传输层接触。

为此，本发明的白色有机发光装置提出了第一磷光层至第三磷光层171、172和175的配置。如图2A和图2B所示，第一磷光层171仅包括HOMO能级低于相邻的第三空穴传输层160的HOMO能级的电子传输主体reh和第一掺杂剂RD1。第三空穴传输层160与第一掺杂剂RD1之间的HOMO能级之差(ΔHOMO)约为0.01eV至0.5eV。关于空穴传输，第一掺杂剂RD1的HOMO能级优选地位于电子传输主体reh的能级之上。

也就是说，在包括不同类型的发光层171、172和175的磷光叠层RGS中，与第三空穴传输层160接触的第一磷光层171包括第一掺杂剂RDl，该第一掺杂剂RDl的HOMO能级低于空穴传输层160的HOMO能级。因此，载流子——尤其是来自相邻的第三空穴传输层160的空穴——可以传递至与第三空穴传输层160相邻的第一磷光层171的区域中的红色掺杂剂RD1而不会被捕获，并且可以通过第一磷光层171平稳地转移到后面的第二磷光层172和第三磷光层175。

在磷光叠层RGS中，第一磷光层171仅包括电子传输主体reh，并且第二磷光层172和第三磷光层175包括空穴传输主体rhh和ghh以及电子传输主体reh和geh。从第三空穴传输层160通过的空穴没有累积在红色发光层173中并且以恒定的转移速率保持。特别地，为了防止由于空穴和电子之间的电场依赖性的差异而导致发光区变化的处于低灰度值(低电流密度)的空穴转移到不同类型的发光层的后部(也就是，远离第一电极110)的现象，并且为了平衡来自多个第一磷光层至第三磷光层171、172和175 的光的发射，第一磷光层171仅包括电子传输主体。作为结果，可以在第二磷光层172与第三磷光层175之间的边界周围生成发光区。

第二蓝色发射叠层BS2包括：空穴传输单元210，其中堆叠有第四空穴传输层213和第五空穴传输层215；第二蓝色发光层220；以及第三电子传输层230。

如图1所示，第二电极240包含作为无机化合物成分的LiF和Al。LiF成分起到电子注入层的作用，而Al成分基本上起到用作阴极的第二电极的作用。

电子注入层由碱金属或碱土金属和卤素的化合物制成，并且其材料可以改变为除了LiF之外的材料。可替选地，在某些情况下可能没有电子注入层。

另外，呈现为第二电极240的Al仅是示例，并且可以改变为有助于电子注入的另外的金属。在一些情况下，可以通过堆叠多个金属层来形成第二电极240，在多个金属层中，一个金属层由反射金属制成，而其他的金属层由透明金属制成。

同时，电荷生成层150和190中的每一个可以通过分别堆叠N型电荷生成层151或191以及P型电荷生成层153或193来形成，其中，N型电荷生成层151或191和与其相邻的较低发射叠层接触，P型电荷生成层153或193和与其相邻的较高发射叠层接触，如图所示。然而，该配置仅是示例，并且还可以设置电荷生成层，在该电荷生成层中，至少一个主体包括N型掺杂剂和P型掺杂剂以生成供应至相邻叠层的空穴和电子。

尽管图1的示例示出了第一蓝色发射叠层BS1和第二蓝色发射叠层BS2分别位于磷光叠层RGS的下方和上方，但是本发明不限于此。如果需要，可以改变第一蓝色发射叠层BS1和第二蓝色发射叠层BS2的位置。

在下文中，将描述各种实验示例以验证本发明的白色有机发光装置的效果。

图5A和图5B是示出根据第一实验示例和第三实验示例(第一示例和第三示例)的磷光单元的配置的图。图6是示出HOD中的第一磷光掺杂剂和第二磷光掺杂剂的驱动电压与电流密度之间的关系的图。图7是示出本发明的第一实验示例至第四实验示例(第一示例至第四示例)中的驱动电压与电流密度之间的关系的图。图8A和图8B是示出第一实验示例至第四实验示例(第一示例至第四示例)中红色发光层和绿色发光层的寿命的图。

第四实验示例(第四示例)基于图2A和图2B的配置，以及第一实验示例和第三实验示例(第一示例和第三示例)基于图5A和图5B的磷光叠层的配置。在每个实验示例中，在空穴传输层下方设置ITO阳极电极，并且在电子传输层上设置Al阴极电极，以便在其间施加电压以测量效率、色坐标和寿命。

在所有第一实验示例至第四实验示例(第一示例至第四示例)中，在基板上沉积厚度为

的ITO阳极电极(没有示出)，在ITO阳极电极上沉积厚度为

的空穴注入层(没有示出)，并且使用联苯胺化合物沉积厚度为

的空穴传输层160或260。接下来，为每个实验示例提供具有稍后描述的不同类型的发光层的配置的磷光单元。随后，使用蒽化合物形成厚度为

的电子传输层180或280，并且然后形成厚度为

的Al阴极电极。

根据图5A的第一实验示例(第一示例)的磷光叠层包括按顺序堆叠的：空穴传输层260；红色发光层261，该红色发光层具有第二磷光掺杂剂RD2(在本发明的第二磷光层中使用的红色掺杂剂)；绿色发光层265，该绿色发光层具有绿色掺杂剂GD；以及电子传输层280。

红色发光层261被配置为使得第二磷光掺杂剂RD2被包含在其由与相邻的空穴传输层260相同的材料制成的空穴传输主体rhh和电子传输主体reh中，并且具有比空穴传输层260更高的HOMO能级。空穴传输层260的HOMO能级约为-5.2eV，以及第二磷光掺杂剂RD2的HOMO能级约为-5.0eV。尽管本文中没有描述，但是空穴传输层260的LUMO能级是-2.1eV，并且电子传输主体reh的LUMO能级和HOMO能级分别是-2.7eV和-5.5eV。

绿色发光层265被配置成使得绿色掺杂剂GD被包括在其空穴传输主体ghh和电子传输主体geh中。空穴传输主体ghh的LUMO能级和HOMO能级分别为-1.97eV和-5.37eV，并且电子传输主体geh的LUMO能级和HOMO能级分别为-2.8eV和-5.9eV。

第二实验示例(第二示例)的磷光叠层包括顺序堆叠的：空穴传输层260；红色发光层262，其具有第一磷光掺杂剂RDl(在本发明的第一磷光层中使用的掺杂剂)；绿色发光层265，其具有绿色掺杂剂GD；以及电子传输层280。在第二实验示例(第二示例)的磷光叠层中，使用具有低HOMO能级的第一掺杂剂RD1代替在以上第一实验示例(第一示例)中使用的第二掺杂剂RD2。

在空穴传输层260、绿色发光层265和电子传输层280的配置和材料方面，第二实验示例(第二示例)与第一实验示例(第一示例)相同，其中唯一的例外是红色发光层的配置。

第二实验示例(第二示例)的红色发光层被配置成使得第一磷光掺杂剂RD1被包括在与其相邻的电子传输主体reh中并且具有比空穴传输层260更低的HOMO能级。空穴传输层260的HOMO能级约为-5.2eV，以及第一磷光掺杂剂RD1的HOMO能级约为-5.3eV。电子传输主体reh的LUMO能级和HOMO能级分别为-2.7eV和-5.5eV。

根据图5B的第三实验示例(第三示例)的磷光叠层包括被依次堆叠的：空穴传输层260；与空穴传输层260相邻的第一红色发光层263和第二红色发光层264；在第二红色发光层264上的具有绿色掺杂剂GD的绿色发光层265；以及电子传输层280，其中，第一红色发光层263被配置为上述第一实验示例(第一示例)的红色发光层，以及第二红色发光层264被配置为上述第二实验示例(第二示例)的红色发光层。

在空穴传输层260、绿色发光层265和电子传输层280的配置和材料方面，第三实验示例(第三示例)与第一实验示例和第二实验示例(第一示例和第二示例)相同，唯一的例外是两层的红色发光层，即第一红色发光层263和第二红色发光层264的配置。

第三实验示例(第三示例)的第一红色发光层263具有第二磷光掺杂剂RD2，该第二磷光掺杂剂包括在其由与相邻的空穴传输层260相同的材料制成的空穴传输主体rhh和电子传输主体reh中并且具有比空穴传输层260高的HOMO能级。空穴传输层260的HOMO能级约为-5.2eV，以及第二磷光掺杂剂RD2的HOMO能级约为-5.0eV。电子传输主体reh的LUMO能级和HOMO能级分别为-2.7eV和-5.5eV。

第二红色发光层264具有第一磷光掺杂剂RD1，该第一磷光掺杂剂包括在其电子传输主体reh中并且具有比空穴传输层260低的HOMO能级。第一磷光掺杂剂RD1的HOMO能级为-5.3eV。电子传输主体reh的LUMO能级和HOMO能级分别为-2.7eV和-5.5eV。

第四实验示例(第四示例)基于本发明的白色有机发光装置的磷光叠层的配置，如图4所示，该配置使用第一红色发光层171和第二红色发光层172，该第一红色发光层171包括具有低HOMO能级并与空穴传输层160接触的第一掺杂剂RD1，该第二红色发光层172包括具有相对高于第一掺杂剂RD1的HOMO能级的第二掺杂剂RD2。在第四实验示例(第四示例)中，以与第三实验示例(第三示例)相反的顺序设置第一红色发光层和第二红色发光层。

在所有第一实验示例至第四实验示例(第一示例至第四示例)中，绿色发光层包括比例为6：4的空穴传输主体和电子传输主体以及15重量％的绿色掺杂剂，并且绿色发光层的厚度为

在第一实验示例和第二实验示例(第一示例和第二示例)中，红色发光层261或262的厚度为

在第三实验示例和第四实验示例(第三示例和第四示例)中，两层的红色发光层263/264或171/172的总厚度为

而两层的红色发光层即单独的第一红色发光层263或171和第二红色发光层264或172具有特别是

的相同的厚度。包括在每个红色发光层中的红色掺杂剂RD1或RD2在其主体中以3重量％的量被掺杂。

在第一实验示例和第三实验示例(第一示例和第三示例)的与空穴传输层接触的红色发光层261和第一红色发光层263以及第四实验示例(第四示例)的第二磷光层172中，第二红色掺杂剂RD2以3重量％的量掺杂在其中空穴传输主体和电子传输主体以4∶6的比例混合的结构中。在第二实验示例(第二示例)的红色发光层262、第三实验示例(第三示例)的第二红色发光层264以及第四实验示例(第四示例)的第一磷光层171中，第一红色掺杂剂RD1以3重量％的量被掺杂在单个电子传输主体中。

首先，将描述在HOD(hole only device，仅空穴的装置)中测量J-V特征以检查第一磷光掺杂剂RD1和第二磷光掺杂剂RD2的驱动电压与电流密度特征的结果。

此处，如图8所示，HOD被制造以观察根据红色掺杂剂的变化的J-V(驱动电压相对于电流密度的变化)特征。

HOD是通过堆叠包含ITO成分的第一电极、空穴注入层、空穴传输层和红色发光层以及包含Al成分的第二电极以仅观察空穴传输的变化而形成的装置。

第一磷光掺杂剂RD1是指如上述分子式1中的噻吩并嘧啶和铱的化合物，以及第二磷光掺杂剂RD2是指如上述分子式2或3中的三苯胺和铱的化合物。

HOD的每个红色发光层包括浓度为3重量％的掺杂剂以及比例为4：6的空穴传输主体和电子传输主体。

根据通过仅改变HOD的红色发光层中的第一磷光掺杂剂RD1和第二磷光掺杂剂RD2来测量驱动电压和电流密度的结果，可以在图6中看出，HOMO能级比空穴传输层低的第一磷光掺杂剂RD1即使在驱动电压的变化小的情况下，电流密度的变化也大。因此，当在相同条件下施加第一磷光掺杂剂RD1时，可以降低装置的驱动电压。

下表1示出了分别在低电流和高电流条件下相对于10mA/cm²和100mA/cm²的电流密度来测量驱动电压1和驱动电压2。

评估了如下单个装置，其包括在第一电极与第二电极之间的第一实验示例至第四实验示例(第一示例至第四示例)的磷光叠层。作为结果，在图7和表1中可以看出，在第三实验示例(第三示例)中，电流密度随驱动电压的变化大，其次是第一实验示例(第一示例)、第四实验示例(第四示例)和第二实验示例(第二示例)。也就是说，当第一磷光掺杂剂被设置成与空穴传输层接触时，可以看出，对于相同水平的电流密度，需要较低的驱动电压。

根据检查第一实验示例至第四实验示例(第一示例至第四示例)中的红色发光层和绿色发光层的寿命的结果，可以在图8A和图8B以及表1中看出，红色发光层和绿色发光层两者的寿命在第四实验示例(第四示例)中被最大化。也就是说，可以看出，在第四实验示例(第四示例)中，驱动电压降低，同时红色发光层和绿色发光层的寿命增加，在该示例中，如本发明的配置中那样，具有低HOMO能级的第一磷光掺杂剂RD1被施加到仅具有电子传输主体的第一磷光层171，并且具有比空穴传输层高的HOMO能级的第二磷光掺杂剂RD2被施加到具有电子传输主体和空穴传输主体的混合结构的第二磷光层172。

[表1]

在下文中，制备第五实验示例，其中将第一实验示例的磷光叠层应用于图4的三叠层的白色发光装置。制备第六实验示例，其中第一实验示例(第一示例)的磷光叠层的红色发光层包括比例为5：5的空穴传输主体和电子传输主体。在第五实验示例和第六实验示例的每一个中，红色发光层具有单一结构，并且绿色发光层与红色发光层直接接触。在此，红色发光层的厚度为

红色发光层的红色掺杂剂在主体中的掺杂量为3.5重量％，而绿色发光层的绿色掺杂剂在主体中的掺杂量为15重量％。

制备第七实验示例，其中将第四实验示例(第四示例)的磷光叠层应用于图4的三叠层的白色发光装置。制备第八实验示例，其中第四实验示例(第四示例)的磷光叠层的第二磷光层包括比例为4：6和3：7的空穴传输主体和电子传输主体。在此，第一红色发光层和第二红色发光层中的每一个的厚度为

在所有第五实验示例至第八实验示例中，绿色发光层包括比例为6：4的空穴传输主体和电子传输主体，并且绿色发光层的厚度为

图9是对本发明的第五实验示例和第六实验示例中的红色发光层和绿色发光层的寿命进行比较的图。图10A至图10D是示出本发明的各自的第五实验示例至第八实验示例中的红色发光层和绿色发光层的寿命的图。

如图9所示，在第五实验示例和第六实验示例中，红色发光层包括相同的第二红色掺杂剂RD2，并且通过将空穴传输主体与电子传输主体的比例从4：6改变为5：5来以增加的量包括空穴传输主体。作为结果，在寿命上，可以清楚地看到95％的初始亮度(T95)线性减小。如图10A和图10B所示，在第五实验示例和第六实验示例中，红色发光层的寿命降低了约26％，而绿色发光层的寿命降低了约17％。可以理解的是，随着在与空穴传输层接触的红色发光层中空穴传输主体的量的增加，空穴被推向红色发光层与绿色发光层之间的界面，因此激子集中在该界面上，由于界面劣化而导致寿命降低。

另一方面，在下表2以及第七实验示例和第八实验示例中，与空穴传输层接触的第一磷光层171具有与第四实验示例相同的配置并且被配置为使得其具有比空穴传输层低的HOMO能级的第一掺杂剂RD1被包括在单个电子传输主体中。因此，可以从第一磷光层171以及与绿色发光层(第三磷光层)180接合的第二磷光层172发射光。也就是说，由于空穴和/或电子没有积聚在第一磷光层至第三磷光层171、172和175中的任何地方，因此可以在每个磷光层171、172或175中实现光发射，并且可以改善红光的发光效率以及绿光的发光效率。另外，由于防止了载流子在发光层之间的界面处的积聚，所以可以根据发光层中载流子的有效转移和使用来降低装置的驱动电压并延长装置的使用寿命。

同时，在下表2以及第七实验示例和第八实验示例中，空穴传输主体和电子传输主体以4：6至7：3的比例被包括在第二磷光层172中。作为结果，在图10C和图10D中可以看出，绿色发光层和红色发光层两者的寿命都得到了改善。该结果表明，即使在第二磷光层172中包括比空穴传输主体更大量的电子传输主体对改善装置的使用寿命更为有效。

在电子传输主体以比空穴传输主体更大的量包括在第二磷光层172中的情况下，空穴传输主体与电子传输主体的比率为4：6至2：8。为了将空穴从第二磷光层172转移到第三磷光层175，空穴传输主体优选地以20重量％至40重量％的量包括在第二磷光层172中。

[表2]

如图5A和图2A所示，除了第五实验示例至第八实验示例设置有不同的磷光叠层之外，这些实验示例设置有相同的蓝色发射叠层和电荷生成层。与设置有单个磷光叠层的第一实验示例至第四实验示例不同，第五实验示例至第八实验示例设置有多个串联连接的发射叠层，从而导致驱动电压的增加，并且设置有蓝色发射叠层，从而导致在白色光发射方面增加发光效率的趋势。

图11是示出本发明的白色有机发光装置中的磷光单元的发光区的图。

如图11所示，在图4所示的本发明的白色有机发光装置中，第一磷光层至第三磷光层171、172和175中的光发射分布示出了：第二磷光层与第三磷光层之间的界面由于大多数激子集中于该界面上而具有很大的发光强度，绿光的发射倾向于在第三磷光层的厚度方向上逐渐减少到第三磷光层的中心上方，而红光的发射倾向于以第二磷光层和第一磷光层的顺序逐渐减少。也就是说，本发明的白色有机发光装置可以防止激子集中在特定的界面上，以从第一磷光层至第三磷光层均匀地发射光，并且可以防止界面劣化。另外，本发明的白色有机发光装置可以调节第一磷光层至第三磷光层中的单一/混合主体的量，从而防止用于均匀颜色显示的发光区的可变性。

图12A和图12B是示出根据本发明的其他实施方式的白色有机发光装置的截面视图。

图12A示出了根据第二实施方式的白色有机发光装置，该白色有机发光装置包括在第一电极110与第二电极240之间由依次设置的第一蓝色发射叠层BS1、第二蓝色发射叠层BS2和磷光叠层RGS组成的发射叠层。

即使在这种情况下，磷光叠层RGS还可以包括参照图2A和图2B描述的第一磷光层至第三磷光层171、172和175或者另外的第四磷光层。因此，可以防止空穴被捕获在空穴传输层与第一磷光层之间的界面处，并且可以将激子均匀地分布在第一磷光层至第三磷光层171、172和175上，从而获得效率的提高、界面劣化的防止和使用寿命的增加。

可以在相应的发射叠层BS1、BS2和RGS之间设置上述电荷生成层。

图12B示出了根据第三实施方式的白色有机发光装置，该白色有机发光装置包括在第一电极110与第二电极240之间由依次设置的磷光叠层RGS、第一蓝色发射叠层BS1和第二蓝色发射叠层BS2组成的发射叠层。

另外，根据第三实施方式的白色有机发光装置的磷光叠层RGS还可以包括参照图2A和图2B描述的第一磷光层至第三磷光层171、172和175或者另外的第四磷光层。因此，可以防止空穴被捕获在空穴传输层与第一磷光层之间的界面处，并且可以将激子均匀地分布在第一磷光层至第三磷光层171、172和175上，从而获得效率的提高、界面劣化的防止以及使用寿命的延长。

可以在各个发射叠层BS1、BS2和RGS之间设置上述电荷生成层。

在根据第二实施方式和第三实施方式的白色有机发光装置中，优选的是，发射叠层中的每一个叠层的发光层位于在从发光层发射的光的波长处生成最佳共振的位置。当蓝色发光层和与其不同的发光层位于第一电极110和第二电极240之间的以与图1所示的顺序不同的顺序配置的叠层中时，可以通过改变与每个发光层相邻的电荷生成层150和190的厚度或发光层中设置的空穴传输单元120或210的厚度来调节发光层与第一电极之间的距离。

尽管图1、图12A和图12B示出了其中三个发射叠层被设置在第一电极110与第二电极240之间的示例，但是为了进一步提高发光效率，还可以在第一电极110与第二电极240之间设置另外的蓝色发射叠层或磷光叠层。

图13A至图13C是示意性地示出其他磷光单元的配置的截面视图。

如图13A所示，磷光单元可以依次包括：空穴传输层160；第一红色发光层371，其具有比空穴传输层160的HOMO能级低的HOMO能级；第二红色发光层372，其具有比空穴传输层160的HOMO能级高的HOMO能级；黄绿色发光层375；以及电子传输层180。

第一红色发光层371与第二红色发光层372之间的光致发光峰值的差异在10nm的波长内。第一红色发光层371和第二红色发光层372在600nm至640nm的波长处具有光致发光峰值。黄绿色发光层375在540nm至590nm的波长处具有光致发光峰值。

除了黄绿色发光层375之外，其余部分与参照图2A至图2B描述的本发明的磷光叠层的配置相同。换句话说，第一红色发光层371被配置为使得第一磷光掺杂剂RD1被包括在单个空穴传输主体中，并且第二红色发光层372被配置为使得第二磷光掺杂剂RD2被包括在空穴传输主体和电子传输主体的混合结构中。在此，电子传输主体的量大于空穴传输主体的量。

黄绿色发光层375与上述绿色发光层175类似，唯一的例外是掺杂剂。黄绿色发光层375包括空穴传输主体和电子传输主体，其中，与电子传输主体相比，以更大的量包括空穴传输主体。黄绿色发光层375包括5重量％至19重量％的量的黄绿色掺杂剂。

如图13B所示，磷光单元可以依次包括：空穴传输层160；第一红色发光层471，其具有比空穴传输层160的HOMO能级低的HOMO能级；第二红色发光层472，其具有比空穴传输层160的HOMO能级高的HOMO能级；黄绿色发光层473；以及绿色发光层474。

除了黄绿色发光层473之外，其余部分与参照图2A至图2B描述的本发明的磷光叠层的配置相同。换句话说，第一红色发光层471被配置为使得第一磷光掺杂剂RD1被包括在单一空穴传输主体中，并且第二红色发光层472被配置为使得第二磷光掺杂剂RD2被包括在空穴传输主体和电子传输主体的混合结构中。

作为另一示例，如图13C中所示，磷光单元可以依次包括：空穴传输层160；第一红色发光层571，其具有比空穴传输层160的HOMO能级低的HOMO能级；第二红色发光层572，其具有比空穴传输层160的HOMO能级高的HOMO能级；绿色发光层573；以及黄绿色发光层574。

图13A至图13C所示的磷光单元中的每一个磷光单元可以被应用于图1、图12A和图12B所示的白色有机发光装置的叠层中的一个叠层，使得来自磷光单元的蓝光、红光、绿光等被组合并辐射以实现白色显示。

图14是示出根据本发明的显示装置的截面视图。

如图14所示，本发明的显示装置可以包括：基板100，其具有多个子像素R_SP、G_SP、B_SP和W_SP；在图1或图12A或图12B中所示的白色有机发光装置OLED，其被共同设置在基板100的子像素R_SP、G_SP、B_SP和W_SP中；薄膜晶体管TFT，其被设置在各个子像素中并被连接至白色有机发光装置OLED的第一电极110；以及滤色器109R、109G和109B，其被设置在第一电极110下方的一个或更多个子像素中。

尽管已将示出的示例描述为包括白色子像素W_SP，但是本发明不限于此。例如，可以去除白色子像素W_SP，并且可以仅设置红色子像素R_SP、绿色子像素G_SP和蓝色子像素B_SP。

每个薄膜晶体管TFT包括例如：栅极电极102、半导体层104以及连接到半导体层104的两侧的源极电极106a和漏极电极106b。

栅极绝缘层103被设置在栅极电极102与半导体层104之间。

半导体层104可以由例如非晶硅、多晶硅、氧化物半导体或其中的两种或更多种的组合制成。例如，当半导体层104由氧化物半导体制成时，还可以在半导体层104上直接设置蚀刻阻止部105，以防止损坏半导体层104的沟道部分。

薄膜晶体管TFT的漏极电极106b可以连接至接触孔CT区域，该接触孔CT区域被设置在第一电极110以及第一钝化层107和第二钝化层108中。

主要设置第一钝化层107以保护薄膜晶体管TFT，并且可以在第一钝化层107上设置滤色器109R、滤色器109G和滤色器109B。

当子像素由红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和白色子像素组成时，滤色器由设置在除白色子像素W_SP之外的剩余子像素中的第一滤色器至第三滤色器109R、109G和109B组成。通过第一电极110发射的白光穿过针对每个波长的滤色器。第二钝化层108形成在第一电极110下方，以覆盖第一滤色器至第三滤色器109R、109G和109B。除了接触孔CT之外，第一电极110形成在第二钝化层108的表面上。

白色有机发光装置OLED包括第一透明电极110和面对第一电极110的第二反射电极240。在这种情况下，白色有机发光装置OLED是指双叠层结构或三叠层结构，其中双叠层结构包括第一电极110与第二电极240之间的图2A和图2B的其间设置有电荷生成层的蓝色发射叠层BS1和磷光叠层，三叠层结构包括如图1所示的第一蓝色发射叠层BS1、长波长叠层RGS和第二蓝色发射叠层BS2。

本文没有描述的附图标记119是指堤部，而附图标记BH是指堤部之间的堤孔。由于光通过堤孔辐射在开放区域上，因此堤孔被定义为每个子像素的发光单元。

图14的显示装置是底部发光型显示装置的示例。

然而，本发明的显示装置不限于该示例。例如，本发明的显示装置可以是通过修改图14所示的显示装置的结构而形成的顶部发光型显示装置，在该顶部发光型显示装置中，滤色器位于第二电极240之上，第一电极110用作反射电极，以及第二电极240用作透明电极或由半透射金属制成。

可替选地，可以实现透明有机发光装置，在该透明有机发光装置中，滤色器被可选地移除，并且第一电极110和第二电极240两者均用作透明电极。

包括本发明的白色有机发光装置的显示装置包括磷光叠层，该磷光叠层被配置为使得在与空穴传输层接触的第一磷光层中设置具有比空穴传输层低的HOMO能级的第一掺杂剂。因此，载流子可以从第一磷光层平稳地转移到与其相邻的后发光层，而不会被捕获在与空穴传输层相邻的区域中的第一掺杂剂处。

由于空穴传输层与第一掺杂剂之间的特定HOMO能级关系，因此第一磷光层允许空穴传输。另外，为了向远离电子传输层的第一磷光层供应足够的激子，第二磷光层和第三磷光层中的主体的比例被调节，并且第一磷光层仅具有电子传输主体。因此，甚至从在空穴传输层与磷光层之间添加的第一磷光层发射光，从而防止光发射集中在不同颜色的磷光层之间的界面处。另外，跨三个或更多个磷光层发生磷光，从而防止当光发射集中在界面处时由于激子的集中而引起的界面劣化。因此，由于包括至少三个磷光层，可以增加装置的使用寿命，增加发光效率，并实现丰富的颜色显示。最终，可以提高显示装置中逐渐需要的色温。

在这一点上，本发明的显示装置可以通过将具有包括磷光叠层的多个叠层的串联元件应用于有机发光装置来获得效率和使用寿命的总体改善。

根据本发明的实施方式的白色有机发光装置包括：彼此面对的第一电极和第二电极；以及在第一电极与第二电极之间通过其间插入的电荷生成层而彼此隔开的多个发射叠层。发射叠层中的至少一个发射叠层可以是磷光叠层。磷光叠层可以包括：空穴传输层；以及依次设置在空穴传输层上以各自发射具有比蓝光更长的波长的光的第一磷光层至第三磷光层。第一磷光层可以包括具有比空穴传输层低的HOMO能级的第一红色掺杂剂。第二磷光层可以包括第二红色掺杂剂，该第二红色掺杂剂的HOMO能级高于第一红色掺杂剂的HOMO能级。第三磷光层可以包括第三掺杂剂，该第三掺杂剂在比第一掺杂剂和第二掺杂剂短的波长处具有光致发光峰值。同样，第三掺杂剂在比第一掺杂剂和第二掺杂剂短的波长处具有电致发光峰值。

第一磷光层可以仅包括电子传输主体。第二磷光层和第三磷光层中的每一个可以包括电子传输主体和空穴传输主体。

磷光叠层还可以包括在第三磷光层上的第四磷光层。第三磷光层和第四磷光层可以发射具有比从第一磷光层和第二磷光层发射的光短的波长的光。在这种情况下，第二磷光层至第四磷光层可以顺序地发射较短波长的光。

第二红色掺杂剂的HOMO能级可以高于空穴传输层的HOMO能级。

电子传输主体可以是具有三嗪核的化合物，并且空穴传输主体可以是苯胺化合物或联苯胺化合物。

第一磷光层的第一掺杂剂可以以等于或大于第二磷光层的第二掺杂剂的量被包括。第一掺杂剂和第二掺杂剂可以以2重量％至9重量％的量被分别包括在第一磷光层和第二磷光层中。第三掺杂剂可以以5重量％至19重量％的量包括在第三磷光层中。

第二磷光层可以以比空穴传输主体更大的量包括电子传输主体。第三磷光层可以以比电子传输主体更大的量包括空穴传输主体。

第一掺杂剂可以是包含铱和噻吩并嘧啶的组合的化合物。

第一磷光层至第三磷光层可以包括相同的电子传输主体。

白色有机发光装置在第一电极与第二电极之间还可以包括：第一电极与磷光叠层之间的至少一个第一蓝色发射叠层；以及在磷光叠层与第二电极之间的至少一个第二蓝色发射叠层。第一蓝色发射叠层和第二蓝色发射叠层中的每一个可以包括蓝色荧光层。

白色有机发光装置在第一电极与第二电极之间还可以包括：第一电极与磷光叠层之间或磷光叠层与第二电极之间的至少一个蓝色发射叠层。蓝色发射叠层可以包括蓝色荧光层。

第一磷光层和第二磷光层可以各自在600nm至640nm的波长处具有光致发光峰值，并且第三磷光层可以在500nm至540nm的波长处具有光致发光峰值。

第一磷光层和第二磷光层可以各自在600nm至640nm的波长处具有光致发光峰值，第三磷光层可以在540nm至580nm的波长处具有光致发光峰值，以及第四磷光层可以在500nm至540nm的波长处具有光致发光峰值。

为了实现相同的目的，根据本发明的实施方式的显示装置包括：基板，其在多个子像素的每一个中具有薄膜晶体管；第一电极，其连接至子像素中的薄膜晶体管；第二电极，其与第一电极间隔开并跨子像素设置；以及多个发射叠层，所述多个发射叠层在第一电极与第二电极之间通过其间插入的电荷生成层而彼此间隔开。发射叠层中的至少一个可以是磷光堆叠。磷光叠层可以包括：空穴传输层；以及依次设置在空穴传输层上以各自发射具有比蓝光长的波长的光的第一磷光层至第三磷光层。第一磷光层可以包括具有比空穴传输层低的HOMO能级的第一红色掺杂剂。第二磷光层可以包括第二红色掺杂剂，该第二红色掺杂剂的HOMO能级高于第一红色掺杂剂的HOMO能级。第三磷光层可以包括第三掺杂剂，该第三掺杂剂在比第一掺杂剂和第二掺杂剂短的波长处具有光致发光峰值。同样，第三掺杂剂在比第一掺杂剂和第二掺杂剂短的波长处具有电致发光峰值。

显示装置还可以包括分别设置在子像素中、第一电极下方或第二电极上方的滤色器，使得每个滤色器透射已经穿过第一电极或第二电极的光，以从与滤色器相邻的子像素发射不同颜色的光。

第一磷光层可以仅包括电子传输主体。第二磷光层和第三磷光层中的每一个可以包括电子传输主体和空穴传输主体。

从以上描述明显的是，根据本发明的白色有机发光装置及使用其的显示装置具有以下效果。

首先，磷光叠层被配置为使得具有比空穴传输层低的HOMO能级的第一掺杂剂被设置在与空穴传输层接触的第一磷光层中。因此，载流子可以从第一磷光层平稳地转移到与其相邻的后发光层，而不会被捕获在与空穴传输层相邻的区域中的第一掺杂剂处。

第二，由于空穴传输层与第一掺杂剂之间的特定的HOMO能级关系，第一磷光层允许空穴传输。另外，为了向远离电子传输层的第一磷光层供应足够的激子，第二磷光层和第三磷光层中的主体的比例被调节，并且第一磷光层仅具有电子传输主体。因此，甚至从在空穴传输层与磷光层之间添加的第一磷光层也发射光，从而防止光发射集中在不同颜色的磷光层之间的界面处。另外，跨三个或更多个磷光层发生磷光，从而防止当光发射集中在界面处时由于激子的集中而引起的界面劣化。因此，由于包括至少三个磷光层，可以增加装置的使用寿命，增加发光效率，并实现丰富的颜色显示。最终，可以提高显示装置中逐渐需要的色温。

对于本领域技术人员而言明显的是，在不偏离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因此，只要对本发明的这样的修改和变型落入所附权利要求及其等同物的范围内，本发明旨在涵盖这些修改和变型。

Claims (20)

1.一种白色有机发光装置，包括：

彼此面对的第一电极和第二电极；以及

多个发射叠层，所述多个发射叠层在所述第一电极与所述第二电极之间通过插入所述多个发射叠层之间的电荷生成层而彼此分离，其中：

所述发射叠层中的至少一个发射叠层是磷光叠层；

所述磷光叠层包括：空穴传输层；以及第一磷光层至第三磷光层，所述第一磷光层至第三磷光层依次设置在所述空穴传输层上以各自发射具有比蓝光长的波长的光；

所述第一磷光层包括第一红色掺杂剂，所述第一红色掺杂剂具有比所述空穴传输层的HOMO能级低或者与所述空穴传输层的HOMO能级相等的HOMO能级；

第二磷光层包括第二红色掺杂剂，所述第二红色掺杂剂具有比所述第一红色掺杂剂的HOMO能级高的HOMO能级；以及

所述第三磷光层包括第三掺杂剂，所述第三掺杂剂在比所述第一红色掺杂剂和所述第二红色掺杂剂短的波长处具有光致发光峰值。

2.根据权利要求1所述的白色有机发光装置，其中：

所述第一磷光层仅包括电子传输主体；以及

所述第二磷光层和所述第三磷光层中的每一个磷光层包括电子传输主体和空穴传输主体。

3.根据权利要求1所述的白色有机发光装置，其中：

所述磷光叠层还包括在所述第三磷光层上的第四磷光层；以及

所述第三磷光层和所述第四磷光层发射具有比从所述第一磷光层和所述第二磷光层发射的光短的波长的光。

4.根据权利要求3所述的白色有机发光装置，其中，所述第二磷光层至所述第四磷光层顺序地发射较短波长的光。

5.根据权利要求1所述的白色有机发光装置，其中，所述第二红色掺杂剂的HOMO能级高于所述空穴传输层的HOMO能级。

6.根据权利要求2所述的白色有机发光装置，其中：

所述电子传输主体是具有三嗪核的化合物；以及

所述空穴传输主体是苯胺化合物或联苯胺化合物。

7.根据权利要求2所述的白色有机发光装置，其中：

以与所述第二磷光层的第二红色掺杂剂的浓度相等或比所述第二磷光层的第二红色掺杂剂的浓度大的浓度包含所述第一磷光层的第一红色掺杂剂；

所述第一红色掺杂剂和所述第二红色掺杂剂以2重量％至9重量％的量分别包含在所述第一磷光层和所述第二磷光层中；以及

所述第三掺杂剂以5重量％至19重量％的量包含在所述第三磷光层中。

8.根据权利要求2所述的白色有机发光装置，其中：

所述第二磷光层以比所述空穴传输主体更大的量包括所述电子传输主体；以及

所述第三磷光层以比所述电子传输主体更大的量包括所述空穴传输主体。

9.根据权利要求1所述的白色有机发光装置，其中，所述第一红色掺杂剂是包含铱和噻吩并嘧啶的组合的化合物。

10.根据权利要求2所述的白色有机发光装置，其中，所述第一磷光层和所述第二磷光层包括相同的电子传输主体。

11.根据权利要求1所述的白色有机发光装置，在所述第一电极与所述第二电极之间还包括：在所述第一电极与所述磷光叠层之间的至少一个第一蓝色发射叠层；以及在所述磷光叠层与所述第二电极之间的至少一个第二蓝色发射叠层，

其中，所述第一蓝色发射叠层和所述第二蓝色发射叠层中的每一个蓝色发射叠层包括蓝色荧光层。

12.根据权利要求1所述的白色有机发光装置，在所述第一电极与所述第二电极之间还包括：在所述第一电极与所述磷光叠层之间或在所述磷光叠层与所述第二电极之间的至少一个蓝色发射叠层，

其中，所述蓝色发射叠层包括蓝色荧光层。

13.根据权利要求1所述的白色有机发光装置，其中：

所述第一磷光层和所述第二磷光层各自在600nm至640nm的波长处具有光致发光峰值；以及

所述第三磷光层在500nm至540nm的波长处具有光致发光峰值。

14.根据权利要求1所述的白色有机发光装置，其中：

所述第一磷光层和所述第二磷光层各自在600nm至640nm的波长处具有光致发光峰值；以及

所述第三磷光层在540nm至580nm的波长处具有光致发光峰值。

15.根据权利要求4所述的白色有机发光装置，其中：

所述第一磷光层和所述第二磷光层各自在600nm至640nm的波长处具有光致发光峰值；

所述第三磷光层在540nm至580nm的波长处具有光致发光峰值；以及

所述第四磷光层在500nm至540nm的波长处具有光致发光峰值。

16.一种显示装置，包括：

基板，其在多个子像素中的每个子像素中具有薄膜晶体管；

第一电极和第二电极，所述第一电极连接至所述子像素中的薄膜晶体管，所述第二电极与所述第一电极间隔开并跨所述子像素设置；以及

多个发射叠层，所述多个发射叠层在所述第一电极与所述第二电极之间通过插入所述多个发射叠层之间的电荷生成层而彼此分离，其中：

所述发射叠层的至少一个发射叠层是磷光叠层；

所述磷光叠层包括：空穴传输层；以及第一磷光层至第三磷光层，所述第一磷光层至第三磷光层依次设置在所述空穴传输层上以各自发射具有比蓝光长的波长的光；

所述第一磷光层包括第一红色掺杂剂，所述第一红色掺杂剂具有比所述空穴传输层的HOMO能级低或与所述空穴传输层的HOMO能级相等的HOMO能级；

第二磷光层包括第二红色掺杂剂，所述第二红色掺杂剂具有比所述第一红色掺杂剂的HOMO能级高的HOMO能级；以及

所述第三磷光层包括第三掺杂剂，所述第三掺杂剂在比所述第一红色掺杂剂和所述第二红色掺杂剂短的波长处具有光致发光峰值。

17.根据权利要求16所述的显示装置，还包括滤色器，所述滤色器分别设置在所述子像素中、所述第一电极的下方或所述第二电极的上方，使得所述滤色器中的每一个滤色器透射已经穿过所述第一电极或所述第二电极的光，以从与所述滤色器相邻的子像素发射不同颜色的光。

18.根据权利要求16所述的显示装置，其中：

所述第一磷光层仅包括电子传输主体；以及

所述第二磷光层和所述第三磷光层中的每一个磷光层包括电子传输主体和空穴传输主体。

19.根据权利要求16所述的显示装置，其中：

所述磷光叠层还包括在所述第三磷光层上的第四磷光层；以及

所述第三磷光层和所述第四磷光层发射具有比从所述第一磷光层和所述第二磷光层发射的光短的波长的光。

20.根据权利要求16所述的显示装置，其中，所述第二红色掺杂剂的HOMO能级高于所述空穴传输层的HOMO能级。

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