CN1728908A - 有机电致发光装置 - Google Patents

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Abstract

在一对电极之间具有发光层的有机EL装置。发光层由磷光掺杂剂和基质形成，基质包括(i)咔唑化合物和(ii)一种或多种选自噁二唑化合物、菲咯啉化合物、三嗪化合物和三唑化合物的化合物。由于基质具有空穴传输特性和电子传输特性，即使不存在空穴阻挡层，有机EL装置仍然具有增强的发光效率和寿命特性。

Description

有机电致发光装置
优先权要求
本申请要求2004年6月25日在韩国知识产权局申请的韩国专利申请第10-2004-0048051的优先权，其全部内容在此引用作参考。
发明背景
1、发明领域
本发明涉及一种有机电致发光装置，尤其涉及一种使用包含磷光掺杂剂的发光层，具有增强的发光率和寿命特性的有机电致发光装置。
2、相关技术描述
依据发光机理，有机电致发光(EL)装置的发光材料分成使用单态激子的荧光材料和使用三态激子的磷光材料。
一般的，磷光材料具有大量包含原子的有机金属化合物结构。通过使用磷光材料，通常允许三态激子状态的禁戒跃迁，因此磷光材料可以通过三态激子状态产生磷光发射。由于磷光材料可以使用具有75％形成概率的三态激子，因此比使用具有25％形成概率的单态激子的荧光材料，它可以具有更高的发光率。
使用磷光材料的发光层由基质材料和掺杂剂材料组成，掺杂剂材料通过从基质材料的能量转移而产生发光。作为掺杂剂材料，已经报道了许多铱基掺杂剂材料(普林斯顿大学和南加利福尼亚大学，USA)。尤其是，作为蓝光发射材料，开发了铱化合物载体(4，6-F2ppy)2Irpic或氟化ppy(苯基吡啶)配体结构。作为这些材料的基质材料，已经广泛的使用了CBP(4-4’-N，N’-二咔唑-联苯)分子。已经报道了CBP的三态的能带间隔足够允许能量转移到绿光-或红光发射材料，但是小于蓝光发射材料的能带间隔，由此导致极低效的吸热能量转移而不是发热能量转移。出于这种原因，作为基质材料的CBP分子不能为蓝光发射掺杂剂提供足够的能量转移，因此导致具有低蓝光发射效率和较短装置寿命的问题。
最近，已经报道了一种使用磷光掺杂剂和具有比CBP更大的三态能带的咔唑化合物的基质材料形成发光层的方法。
但是，目前可用的使用咔唑基磷光材料的有机EL装置仍具有不满意的发光率和寿命特性。
发明概述
因此，本发明的目的是提供一种改进的有机EL装置。
本发明的又一个目的是提供一种具有增加发光效率和寿命特性的有机EL装置。
依据本发明的一个方面，有机EL装置可以由一对电极和电极对之间的发光层组成，发光层包括磷光掺杂剂和基质，该基质包括(i)咔唑化合物和(ii)至少一种选自噁二唑化合物、菲咯啉化合物、三嗪化合物和三唑化合物的化合物。
电子传输层可以直接形成在发光层上。即，可以省略空穴阻挡层。
依据本申请的又一方面，有机EL装置可以由基片；形成在基片上的阳极；形成在阳极上的空穴注入层；包括磷光掺杂剂和基质的发光层；形成在发光层上的电子传输层；和形成在电子传输层上的阴极组成，所述基质包括(i)包括咔唑化合物的第一化合物和(ii)包括至少一种选自噁二唑化合物、菲咯啉化合物、三嗪化合物和三唑化合物的化合物的第二化合物；形成在发光层上的电子传输层；以及形成在电子传输层上的阴极。
空穴传输层可以更进一步的形成在空穴注入层和发光层之间。电子注入层可以形成在电子传输层和阴极之间。
典型的噁二唑化合物是(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑。典型的菲咯啉化合物是2，9-二甲基-4，7-二苯基9，10-菲咯啉。典型的三嗪化合物是2，4，6-三(二芳基氨基)-1，3，5-三嗪、2，4，6-三(二苯基氨基)-1，3，5-三嗪、2，4，6-三咔唑基-1，3，5-三嗪、2，4，6-三(N-苯基-2-萘基氨基)-1，3，5-三嗪、2，4，6-三(N-苯基-1-萘基氨基)-1，3，5-三嗪或2，4，6-三联苯基-1，3，5-三嗪。典型的三唑化合物是3-苯基-4-(1’-萘基)-5-苯基-1，2，4-三唑。典型的咔唑化合物是至少一种选自1，3，5-三咔唑基苯、4，4’-二咔唑基联苯、聚乙烯基咔唑、间二咔唑基苯，4，4’-二咔唑基-2-2’-二甲基联苯、4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯基胺、1，3，5-三(2-咔唑基苯基)苯、1，3，5-三(2-咔唑基-5-甲氧基苯基)苯和二(4-咔唑基苯基)硅烷的化合物。
优选地，按发光层的总重量为100重量份计，在发光层中基质的含量是80至99重量份。
优选地，按咔唑化合物的量为100重量份计，第二化合物的含量是5至2,000重量份。
依据本发明的又一方面，有机EL装置可以由以下部件构成：一对电极；电极对之间的有机层，有机层包括一对电极和不存在的空穴阻挡层之间的发光层，发光层包括包括磷光掺杂剂和基质，基质包括(i)包括咔唑化合物的空穴传输化合物和(ii)包括至少一种选自噁二唑化合物、菲咯啉化合物、三嗪化合物和三唑化合物的化合物的第二化合物，按发光层的总重量为100重量份计，基质的含量是80至99重量份。按空穴传输化合物的量为100重量份计，第二化合物的含量是5至2,000重量份。
附图简要说明
通过参考下面详细的描述同时结合附图，本发明的更完善的理解以及本发明的许多上述和其它特征，将同样变得更容易理解，其中类似的附图标记表述相同或相似的部件，其中：
图1表示依据本发明一个实施例的有机EL装置的剖面图。
优选实施例的详细描述
下面将更详细的描述本发明。
依据本发明，在形成包含磷光掺杂剂作为基质的发光层中，使用具有空穴传输特性的咔唑化合物和一种或多种选自具有电子传输特性的噁二唑化合物、菲咯啉化合物、三嗪化合物和三唑化合物的化合物。因此，没有必要形成空穴阻挡层(HBL)，所以可以简化有机EL装置的制造，并且可以增强发光效率和寿命特性。
噁二唑化合物可以是(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑。菲咯啉化合物可以是2，9-二甲基-4，7-二苯基-9，10-菲咯啉(BCP)。三嗪化合物可以是2，4，6-三(二苯基氨基)-1，3，5-三嗪、2，4，6-三咔唑基-1，3，5-三嗪、2，4，6-三(N-苯基-2-萘基氨基)-1，3，5-三嗪或2，4，-三(N-苯基-1-萘基氨基)-1，3，5-三嗪。三唑化合物可以是3-苯基-4-(1’-萘基)-5-苯基-1，2，4-三唑。
咔唑化合物可以是一种或多种选自1，3，5-三咔唑基苯、4，4’-二咔唑基联苯、聚乙烯基咔唑、间二咔唑基联苯、4，4’-二咔唑基-2-2’-二甲基联苯、4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯基胺、1，3，5-三(2-咔唑基苯基)苯、1，3，5-三(2-咔唑基-5-甲氧基苯基)苯和二(4-咔唑基苯基)硅烷的化合物。
优选的基于发光层材料的总重(100重量份)，即基质和掺杂剂的总重，在发光层中基质的含量是80至99重量份。如果基质的含量少于80重量份，则可能出现三态衰减，由此降低发光效率。另一方面，如果它超过99重量份，则发光材料可能不充足，由此降低发光效率和寿命。
优选地，按空穴传输材料的量为100重量份计，包括基质的电子传输材料(即噁二唑化合物、菲咯啉化合物、三嗪化合物、三唑化合物及其混合物)以5至2,000重量份的量使用，如果电子传输材料的含量少于5重量份，则相对于单态基质材料，特性增强效果可能不显著。另一方面，如果它超过2,000重量份，特性增强效果可能观察不到。
依据本发明，用在发光层形成中的磷光掺杂剂是发光材料。磷光掺杂剂的实例包括但不局限于二噻吩基吡啶乙酰丙酮化铱、二(苯并噻吩基吡啶)乙酰丙酮化铱、二(2-苯基苯并噻唑)乙酰丙酮化铱、二(1-苯基异喹啉)乙酰丙酮化铱和三(3-苯基异喹啉)铱。
下面将描述制造本发明的有机EL装置的方法。
现在将参考附图1描述依据本发明的一个实施例的制造有机EL装置的方法。
首先，将阳极材料涂覆在基片上以形成用作第一电极的阳极。基片可以是通常用于有机EL装置的基片。优选的，基片可以是玻璃基片或透明塑料基片，玻璃基片或透明塑料基片具有良好的透明度，表面光滑度，操作特性，以及抗水性。阳极材料可以是具有良好透明度和导电性的材料，例如，氧化铟锡(ITO)，氧化铟锌(IZO)，氧化锡(SnO2)，或氧化锌(ZnO)。
通过在阳极上真空热沉积或旋转涂覆空穴注入材料，在阳极上选择性的形成空穴注入层(HIL)。优选的，空穴注入层具有50至1500的厚度。如果空穴注入层的厚度小于50，可能会降低空穴注入特性。另一方面，如果它超过1500，则驱动电压可能增加。
空穴注入材料没有特别的限制，铜酞菁(CuPc)，星状胺诸如TCTA和m-MTDATA(用下面的结构式表示)或IDE406(idemitsu Kosan Co.，Ltd.)可以用作空穴注入层材料：
通过在空穴注入层上真空热沉积或旋转涂覆空穴传输层材料，在空穴注入层上选择性的形成空穴传输层(HTL)。空穴传输层材料没有特别的限制，以下面的结构式表示的IDE320(idemitsu Kosan Co.，Ltd.)，N，N’-二(3-甲基苯基)-N，N’-二苯基-[1，1-联苯]-4，4’-二胺(TPD)和N，N’-二(萘-1-基)-N，N’-二苯基-联苯胺(NPD)之一可以用作空穴传输层材料。
优选的，空穴传输层具有50至1500的厚度。如果空穴传输层的厚度小于50，可能会降低空穴传输特性。另一方面，如果它超过1500，则驱动电压可能增加。
Figure A20051009804200092
如上所述使用磷光掺杂剂以及电子传输材料和空穴传输材料的混合物的基质，在空穴传输层上形成发光层(EML)。形成发光层的方法没有特别限制，可以使用真空沉积，喷墨印刷，激光印刷，光刻技术，以及类似的技术。
优选的发光层具有100至800的厚度。如果发光层的厚度小于100，则可能降低发光效率和寿命。另一方面，如果它超过800，驱动电压可能增加。
在形成包括磷光掺杂剂的发光层的情况下，通常通过在发光层上真空沉积或旋转涂覆空穴阻挡材料，在发光层上形成空穴阻挡层(HBL)。但是本发明的有机EL装置即使在不存在空穴阻挡层时也可以具有良好的发光效率和寿命特性。
通过真空沉积和旋转涂覆电子传输层材料，在发光层上形成电子传输层(ETL)。对于电子传输层的材料没有特别限制但是可以使用Alq3(三(8-羟基喹啉)铝)。优选的，电子传输层具有50至600的厚度。如果电子传输层的厚度小于50，可能会降低寿命特性。另一方面，如果它超过600，则驱动电压可能增加。
在电子传输层上形成选择性的形成电子注入层(EIL)。电子注入层材料可以是由下面的结构式表示的LiF，NaCl，CsF，Li2O，BaO，Liq等。优选的，电子注入层具有1至100的厚度。如果电子注入层的厚度小于1，电子注入性能可能变弱，由此增加驱动电压。另一方面，如果它超过100，则电子注入层可以用作绝缘层，由此增加驱动电压。
最后，通过真空热沉积阴极金属，在电子注入层上形成作为第二电极的阴极以完成有机EL装置。
阴极金属可以是锂(Li)，镁(Mg，铝(Al)，铝-锂(Al-Li)，钙(Ca)，镁-铟(Mg-In)，镁-银(Mg-Ag)，以及类似的金属。
本发明的有机EL装置可以根据需要包括，一个或两个阳极，空穴注入层，空穴传输层，发光层，电子传输层，电子注入层，以及阴极间的夹层。除了上述层，也可以形成空穴阻挡层或电子阻挡层。
以下，将通过实施例更详细的描述本发明。但是，下面的实施例仅用于提供说明，因此本发明并不局限于此。
实例1
将作为阳极使用的1个15Ω/cm2(1200)ITO玻璃基片切成50mm×50mm×0.7mm尺寸的块，接着通过在异丙醇和去离子水中超声净化(每次5分钟)并且接着UV/臭氧净化(30分钟)。
通过真空沉积N，N’-二(萘-1-基)-N，N’-二苯基-联苯胺(NPD)，在基片上形成600厚度的空穴传输层。
通过共同沉积具有电子传输特性的50重量份的(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑和具有空穴传输特性的作为基质的50重量份的4，4’-二咔唑基联苯，和作为磷光掺杂剂的10重量份的二(苯并噻吩基吡啶)乙酰丙酮化铱的混合物，在空穴传输层上形成大约400厚度的发光层。
通过沉积作为电子传输材料使用的Alq3，在发光层上形成大约300厚度的电子传输层。
通过顺序真空沉积LiF(10，电子注入层)和Al(1000，阴极)，在电子传输层上形成Lif/Al电极以完成有机EL装置。
对照实施例1
将作为阳极使用的1个15Ω/cm2(1200)ITO玻璃基片切成50mm×50mm×0.7mm尺寸的块，接着通过在异丙醇和去离子水中超声净化(每次5分钟)并且接着UV/臭氧净化(30分钟)。
通过真空沉积NPD，在基片上形成600厚度的空穴传输层。接着通过共同沉积作为基质的4，4’-二咔唑基联苯和作为磷光掺杂剂的10重量份的二(苯并噻吩基吡啶)乙酰丙酮化铱在空穴传输层上形成厚度为400的发光层。
通过沉积作为电子传输材料使用的Alq3，在发光层上形成大约300厚度的电子传输层。
通过顺序真空沉积LiF(10，电子注入层)和Al(1000，阴极)，在电子传输层上形成Lif/Al电极以完成有机EL装置。
在实施例1和对照实施例1中制造的有机EL装置的发光效率和寿命特性被评估。
结果，与对照实施例1的有机EL装置的发光效率(大约4.3cd/A)相比，实施例1的有机EL装置呈现出增强的5.5cd/A的发光效率。
此外，相对于对照实施例1的有机EL装置，实施例1的有机EL装置还呈现出增强的寿命特性。
依据本发明的有机EL装置，使用包括具有空穴传输特性的咔唑化合物和一种或多种选自具有电子传输特性的噁二唑化合物、菲咯啉化合物、三嗪化合物、三唑化合物的化合物的基质，形成产生磷光发射的发光层。本发明的有机EL装置即使在不存在空子阻挡层时也具有改进的装置效率和寿命特性。

Claims (21)

1、有机电致发光装置，包括：
一对电极；和
一对电极之间的发光层，发光层包括磷光掺杂剂和基质，基质包括(i)空穴传输化合物和(ii)至少一种选自噁二唑化合物、菲咯啉化合物、三嗪化合物和三唑化合物的化合物。
2、权利要求1的有机EL装置，其中噁二唑化合物是(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑。
3、权利要求1的有机EL装置，其中菲咯啉化合物是2，9-二甲基-4，7-二苯基-9，10-菲咯啉。
4、权利要求1的有机EL装置，其中三嗪化合物是2，4，6-三(二芳基氨基)-1，3，5-三嗪、2，4，6-三(二苯基氨基)-1，3，5-三嗪、2，4，6-三咔唑基-1，3，5-三嗪、2，4，6-三(N-苯基-2-萘基氨基)-1，3，5-三嗪、2，4，6-三(N-苯基-1-萘基氨基)-1，3，5-三嗪或2，4，6-三联苯基-1，3，5-三嗪。
5、权利要求1的有机EL装置，其中三唑化合物是3-苯基-4-(1’-萘基)-5-苯基-1，2，4-三唑。
6、权利要求1的有机EL装置，其中空穴传输化合物是咔唑化合物。
7、权利要求6的有机EL装置，其中咔唑化合物是至少一种选自1，3，5-三咔唑基苯、4，4’-二咔唑基联苯、聚乙烯基咔唑、间二咔唑基苯、4，4’-二咔唑基-2-2’-二甲基联苯、4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯基胺、1，3，5-三(2-咔唑基苯基)苯、1，3，5-三(2-咔唑基-5-甲氧基苯基)苯，以及二(4-咔唑基苯基)硅烷的化合物。
8、权利要求1的有机EL装置，其中按发光层的总重量为100重量份计，在发光层中基质的含量是80至99重量份。
9、权利要求1的有机电致发光装置，其中按空穴传输化合物的量为100重量份计，至少一种选自噁二唑化合物、菲咯啉化合物、三嗪化合物和三唑化合物的化合物的含量是5至2,000重量份。
10、权利要求1的有机电致发光装置，其中磷光掺杂剂是至少一种选自二噻吩基吡啶乙酰丙酮化铱、二(苯并噻吩基吡啶)乙酰丙酮化铱、二(2-苯基苯并噻唑)乙酰丙酮化铱、二(1-苯基异喹啉)乙酰丙酮化铱、三(1-苯基异喹啉)铱、三(苯基吡啶)铱、三(2-联苯基吡啶)铱、三(3-联苯基吡啶)铱和三(4-联苯基吡啶)铱的化合物。
11、权利要求1的有机电致发光装置，其中电子传输层直接形成在发光层上。
12、有机电致发光装置，包括：
基片；
形成在基片上的第一电极；
形成在第一电极上的空穴注入层；
包括磷光掺杂剂和基质的发光层，基质包括(i)包括咔唑化合物的第一化合物和(ii)包括至少一种选自噁二唑化合物、菲咯啉化合物、三嗪化合物和三唑化合物的化合物的第二化合物；
形成在发光层上的电子传输层；以及
形成在电子传输层上的第二电极。
13、权利要求12的有机电致发光装置，其中电子传输层直接形成在发光层上。
14、权利要求12的有机电致发光装置，还包括：
空穴注入层和发光层之间的空穴传输层。
15、权利要求12的有机电致发光装置，还包括：
电子传输层和第二电极之间的电子注入层。
16、权利要求12的有机电致发光装置，其中噁二唑化合物是(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑，菲咯啉化合物是2，9-二甲基-4，7-二苯基-9，10-菲咯啉，三嗪化合物是2，4，6-三(二芳基氨基)-1，3，5-三嗪、2，4，6-三(二苯基氨基)-1，3，5-三嗪、2，4，6-三咔唑基-1，3，5-三嗪、2，4，6-三(N-苯基-2-萘基氨基)-1，3，5-三嗪、2，4，6-三(N-苯基-1-萘基氨基)-1，3，5-三嗪或2，4，6-三联苯基-1，3，5-三嗪，并且三唑化合物是3-苯基-4-(1’-萘基)-5-苯基-1，2，4-三唑。
17、权利要求12的有机电致发光装置，其中咔唑化合物是至少一种选自1，3，5-三咔唑基苯、4，4’-二咔唑基联苯、聚乙烯基咔唑、间二咔唑基苯、4，4’-二咔唑基-2-2’-二甲基联苯、4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯基胺、1，3，5-三(2-咔唑基苯基)苯、1，3，5-三(2-咔唑基-5-甲氧基苯基)苯和二(4-咔唑基苯基)硅烷的化合物。
18、权利要求12的有机电致发光装置，其中按发光层的总重量为100重量份计，在发光层中基质的含量是80至99重量份。
19、权利要求12的有机电致发光装置，其中按咔唑化合物的量为100重量份计，第二化合物的含量是5至2000重量份。
20、权利要求12的有机电致发光装置，其中发光层的厚度在从100至800的范围内。
21、有机电致发光装置，包括：
一对电极；和
一对电极之间的有机层，有机层包括发光层和不存在的空穴阻挡层，发光层包括磷光掺杂剂和基质，基质包括(i)包括咔唑化合物的第一化合物和(ii)包括至少一种选自噁二唑化合物、菲咯啉化合物、三嗪化合物和三唑化合物的化合物的第二化合物，其中按发光层的总重量为100重量份计，基质的含量是80至99重量份，按咔唑化合物的量为100重量份计，第二化合物的含量是5至2000份。
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