TWI497789B - 用於有效獲取白光有機發光裝置（ｏｌｅｄ）之單重及三重激子的物質及架構 - Google Patents

用於有效獲取白光有機發光裝置（ｏｌｅｄ）之單重及三重激子的物質及架構 Download PDF

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Description

用於有效獲取白光有機發光裝置(OLED)之單重及三重激子的物質及架構
本發明係關於有機發光裝置(OLED)，且更具體而言，係關於為有效利用所有電致激子而組合使用螢光發射極與磷光發射極來發光之OLED。在較佳實施例中，本發明係關於發白光OLED(WOLED)。本發明之裝置利用容許在OLED結構內之單一區域或界面處發生重組之物質及架構。
利用有機材料之光電裝置因多種原因正日益符合吾人所需。由於多種用於製造該等裝置之材料相對廉價，因此有機光電裝置在成本上具有優於無機裝置之潛力。此外，有機材料之固有特性，諸如其可撓性，使其極為適合於特定應用，諸如於可撓性基板上製造。有機光電裝置之實例包括有機發光裝置(OLED)、有機光電晶體、有機光電電池及有機光偵測器。用於OLED之有機材料可具有優於習知材料之效能。舉例而言，有機發射層發光之波長通常可輕易地利用適當摻雜劑來調整。
如本文中所用，術語"有機物"包括可用於製造有機光電裝置之聚合物材料以及小分子有機材料。"小分子"係指非聚合物之任何有機材料，且"小分子"實際上可相當大。在某些情況下，小分子可包括重複單元。舉例而言，使用長鏈烷基作為取代基並未將分子自"小分子"類別中移除。小分子亦可併入聚合物中，例如作為聚合物主鏈之側基或作為主鏈之一部分。小分子亦可充當樹枝狀聚合物之核心部分，該樹枝狀聚合物由一系列建構於核心部分上之化學殼體組成。樹枝狀聚合物之核心部分可為螢光或磷光小分子發射極。樹枝狀聚合物可為"小分子"，且據信，目前用於OLED領域內之所有樹枝狀聚合物均為小分子。一般而言，小分子具有明確定義之化學式及單一分子量，而聚合物具有因分子而異之化學式及分子量。如本文中所用，"有機物"包括烴基及經雜原子取代之烴基配位基之金屬錯合物。
OLED利用在對裝置施加電壓時發光之有機薄膜。OLED正日益成為用於諸如平板顯示器、照明及背光之應用中的重要技術。美國專利第5,844,363號、第6,303,238號及第5,707,745號中描述幾種OLED材料及組態，該等專利以引用的方式全文併入本文中。
OLED裝置一般(但並非總是)欲經由該等電極中之至少一者發光，且可在有機光電裝置中使用一或多個透明電極。舉例而言，透明電極材料(諸如氧化銦錫(ITO))可用作底電極。亦可使用透明頂電極，諸如美國專利第5,703,436號及第5,707,745號中所揭示之頂電極，該等專利以引用的方式全文併入本文中。若裝置欲僅經由底電極發光，則頂電極無需為透明的且可包含具有高電導率之反射性厚金屬層。類似地，若裝置欲僅經由頂電極發光，則底電極可為不透明的及/或反射性的。若電極無需為透明的，則使用厚層可提供較好導電率，且使用反射性電極可藉由將光反射回透明電極而增加經由另一電極所發射之光的量。亦可製造兩電極均透明之完全透明裝置。亦可製造側面發光型OLED，且該等裝置中之一或兩個電極可為不透明的或反射性的。
如本文中所用，"頂"意謂離基板最遠，而"底"意謂離基板最近。舉例而言，對於具有兩個電極之裝置而言，底電極為最靠近基板之電極，且通常為所製造之第一電極。底電極具有兩個表面，底表面最靠近基板，且頂表面遠離基板。若第一層經描述為"安置"於第二層之上，則該第一層係遠離基板安置。第一層與第二層之間可能存在其他層，除非說明第一層與第二層"實體接觸"。舉例而言，陰極可經描述為"安置"於陽極之上，即便兩者之間存在各種有機層。
如本文中所用，"可處理溶液"意謂能夠以溶液或懸浮液形式溶解、分散或轉移於液體介質中及/或自液體介質中沈積。
如本文中所用，且正如熟習此項技術者通常所瞭解，若第一能級較接近真空能級，則第一"最高佔據分子軌域"(HOMO)或"最低未佔據分子軌域"(LUMO)能級"大於"或"高於"第二HOMO或LUMO能級。由於電離電位(IP)係作為相對於真空能級之負能量進行量測，因此較高之HOMO能級對應於具有較小絕對值之IP(更負之IP)。類似地，較高之LUMO能級對應於具有較小絕對值之電子親和勢(EA)(更負之EA)。基於習知之能級圖(真空能級位於頂端)，一種材料之LUMO能級高於同一材料之HOMO能級。"較高"HOMO或LUMO能級比"較低"HOMO或LUMO能級似乎更接近該圖中之頂端。
白光照明源之品質可藉由簡單參數集來描述。光源之色彩藉由其CIE色度座標x及y(19312度標準觀測員CIE色度)給出。CIE座標通常由二維曲線表示。單色色彩落在馬蹄形曲線周圍，起始為左下方之藍色，以順時針方向遍及光譜色彩，至右下方之紅色。給定能量及譜形之光源的CIE座標將落在該曲線之區域內。將所有波長之光總和一律得到白色點或中性點，可見於該圖之中心處(CIE x,y－座標，0.33,0.33)。將兩種或兩種以上光源發出之光混合，得到其色彩可由獨立光源之CIE座標之強度加權平均值表示之光。因此，將兩種或兩種以上光源發出之光混合可用於產生白光。
當考慮使用該等白光光源用於照明時，除光源之CIE座標外，亦可考慮CIE演色性指數(CRI)。CRI指示光源顯現其所照射目標物之色彩的優良程度。給定光源與標準光源之完美匹配得到100之CRI。儘管某些應用可接受至少70之CRI值，但較佳白光光源可具有約80或高於80之CRI。
僅具有磷光發射材料之白光OLED可具有高效率，但其操作穩定性目前受到藍色磷光組分壽命之限制。具有全螢光發射材料之白光OLED可具有良好之操作穩定性，但其外部量子效率通常比全磷光白光OLED之外部量子效率低約三倍。本發明在經改良之裝置結構中將磷光技術與螢光技術組合以達成白光OLED之效率與壽命之改良平衡。
本發明提供有機發光裝置，其具有來自至少兩種發射材料(螢光發射材料與磷光發射材料)之組合發射，以便直接利用所有電致激子。螢光發射材料及磷光發射材料存在於單獨之發射層中，重組發生於螢光層中或與螢光層之界面處。局部重組可藉由用電荷傳遞摻雜劑摻入本發明裝置之螢光及磷光發射層中來達成。
本發明之裝置利用高效螢光發射極以獲取電致激子之單重部分且利用高效磷光發射極以獲取電致激子之三重部分。因此，本發明目的在於有效利用所有電致激子(潛在地假定內部效率為100%)。
本發明亦提供一種包含一陰極、一發射區域及一陽極之有機發光裝置，其中該發射區域包含：一螢光層，其在主體材料中包含螢光發射材料作為摻雜劑；及一磷光層，其在主體材料中包含磷光發射材料作為摻雜劑。發射區域另外包含摻入主體材料中之電荷傳遞摻雜劑。
本發明亦提供一種包含一陰極、一發射區域及一陽極之有機發光裝置，其中該發射區域依次包含以下各層：一螢光層，其在主體材料中包含螢光發射材料作為摻雜劑；一可選間隔層；及一磷光層，其在主體材料中包含磷光發射材料作為摻雜劑。螢光層、間隔層及磷光層亦包含電荷傳遞摻雜材料。
螢光有機發光裝置之內部量子效率(IQE)因保持自旋對稱性之要求而具有約25%之上限。磷光之交替輻射過程已展示極高、甚至幾乎100%之IQE。然而，尚未達成具有長壽命之藍色磷光摻雜劑，此限制了裝置壽命，且因此限制了使用紅色、綠色及藍色磷光摻雜劑之三色白光OLED(WOLED)之應用潛能。此外，在僅具有磷光發射材料之裝置中，由於磷光材料經由自旋對稱激子(三重態)發光，在有機系統中該等激子之能級比自旋反對稱激子(單重態)低約0.8 eV，因此大量損失交換相互作用能。在本發明中藉由利用螢光摻雜劑駕馭高能單重激子以便發射藍光且利用磷光摻雜劑駕馭低能三重激子以便發射綠光及紅光來克服該等缺陷。
因此，本發明目的在於有效利用所有電致激子(潛在地假定內部效率為100%)。本文所述之方法組合使用螢光發射材料與磷光發射材料以便直接利用所有電致激子。磷光發射材料係用於有效獲取三重激子及自三重激子發射，而由電洞－電子重組所形成之單重激子係直接截獲於螢光發射材料中而非轉移至磷光發射材料中。因此，本發明之裝置將分別自單重及三重發射中心：螢光發射材料及磷光發射材料發射。
本發明優於先前電致磷光應用之關健優勢在於，在經簡化之裝置結構中，可自螢光及磷光中心發射單色光。舉例而言，根據本發明實施例之裝置可建構為自螢光摻雜劑發射藍光及自磷光摻雜劑發射綠光。結果為具有作為藍色與綠色發射光譜總和之發射光譜的OLED。或者，根據本發明另一實施例之裝置可用於製備發白光OLED，其中光譜之高能組份(亦即藍光)係來自螢光摻雜劑且白光中之綠光至紅光(G－R)組份係由磷光摻雜劑提供。G－R磷光體可為發射寬發射光譜之單一摻雜劑或兩種摻雜劑，其經選擇以使得其光譜總和覆蓋綠光至紅光範圍。以此方式，25%之激子將產生藍光，而剩餘75%係用於發射光譜之G－R部分。此為典型白光OLED光譜中藍光與G－R之大致比率。白光OLED之此方法可具有穩定色彩平衡(由於驅動電壓增加)及增強穩定性之益處。增強穩定性源於單一裝置中之長壽命螢光藍光組份與長壽命G－R磷光體之偶合。
或者，根據本發明實施例之裝置可建構成利用發射藍光之螢光摻雜劑駕馭高能單重激子以便發射藍光且利用與紅光螢光發射極共摻雜之綠光磷光發射極駕馭低能三重激子。來自紅光螢光發射極之發射因其摻雜磷光體存在於共導電主體中而敏化。藉由用螢光團微量摻雜敏化層，使得來自綠色磷光體之三重激子之未完全轉移產生紅光與綠光之混合光。與來自獲取單重激子之藍光螢光團之發光組合，可達成所要之色彩平衡。
通常，OLED包含至少一個安置於陽極與陰極之間且與該陽極及陰極電連接之有機層。當施加電流時，陽極將電洞注入有機層內且陰極將電子注入有機層內。所注入之電洞及電子各自向帶相反電荷之電極遷移。當電子及電洞定位於同一分子上時，形成"激子"，其為具有激發能態之局部化電子－電洞對。當激子經由光電發射機制弛豫時發光。在某些情況下，激子可定位於激發物或激發複合物體上。亦可存在非輻射機制，諸如熱弛豫，但通常考慮為非所需的。
初始OLED使用如美國專利第4,769,292號中所揭示之自其單重態發光("螢光")之發射分子，該專利以引用的方式全文併入本文中。螢光發射通常在小於10奈秒(nanosecond)之時段內發生。
最近，具有自三重態發光("磷光")之發射材料的OLED已得到證實。Baldo等人，"Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices," Nature，第395卷，151－154,1998；("Baldo－I")及Baldo等人，"Very high－efficiency green organic light－emitting devices based on electrophosphorescence," Appl.Phys.Lett.，第75卷，第3期，4－6(1999)("Baldo－II")，該等文獻以引用的方式全文併入本文中。磷光可稱為"禁戒"躍遷，原因在於此躍遷需要改變自旋態，且量子力學指示該躍遷並非有利的。因此，磷光通常在超過至少10毫秒(且通常大於100毫秒)之時段內發生。若磷光之自然輻射壽命太長，則三重態可藉由非輻射機制衰減，以致不發光。有機磷光通常亦可在極低溫度下、在含有具有非共用電子對之雜原子的分子中觀測到。2,2'－聯吡啶為該種分子。非輻射衰減機制通常具溫度依賴性，以使得在液氮溫度下顯現磷光之有機材料在室溫下通常不顯現磷光。然而，正如Baldo所證實，此問題可藉由選擇在室溫下發出磷光之磷光化合物來解決。代表性之發射層包括摻雜型或非摻雜型磷光有機金屬材料，諸如美國專利第6,303,238號及第6,310,360號、美國專利申請公開案第2002－0034656號、第2002－0182441號、第2003－0072964號及WO－02/074015中所揭示之彼等材料。
據信，OLED中之激子通常以約3：1之比率(亦即約75%三重激子及25%單重激子)形成。參見Adachi等人，"Nearly 100% Internal Phosphorescent Efficiency In An Organic Light Emitting Device，" J.Appl.Phys.,90,5048(200l)，該文獻以引用的方式全文併入本文中。在諸多情況下，單重激子可能易於經由"系統間過渡"將其能量轉移至三重激發態，而三重激子可能不易於將其能量轉移至單重激發態。因此，理論上100%之內部量子效率對於磷光OLED而言係可能的。在螢光裝置中，三重激子之能量通常損失於使裝置變熱之無輻射衰減過程，導致更低之內部量子效率。利用自三重激發態發射之磷光材料的OLED例如揭示於美國專利第6,303,238號中，該專利以引用的方式全文併入本文中。
磷光之前可發生三重激發態躍遷為中間非三重態，由此發生發射衰減。舉例而言，與鑭系元素配位之有機分子通常自位於鑭系金屬上之激發態發出磷光。然而，該等材料並非直接自三重激發態發出磷光，而是自鑭系金屬離子上所集中之原子激發態發光。二酮酸銪錯合物說明一類該等類型物質。
來自三重態之磷光可藉由將有機分子侷限於(較佳經由鍵結)緊鄰具有高原子序數之原子來增強。此現象(稱為重原子效應)係由稱為自旋軌道耦合之機制而形成。該磷光躍遷可自有機金屬分子(諸如參(2－苯基吡啶)銥(III))之激發金屬至配位基電荷轉移(MLCT)態而觀測到。
如本文中所用，術語"三重能"係指對應於在給定材料之磷光光譜中可辨別之最高能量特徵的能量。最高能量特徵不一定為在磷光光譜中具有最大強度之峰值，且例如可為位於該峰高能側之清晰肩峰的局部最大值。
如本文中所用之術語"有機金屬"通常如一般熟習此項技術者所瞭解且如例如Gary L.Miessler及Donald A.Tarr之"Inorganic Chemistry"(第2版)，Prentice Hall(1998)所指定。因此，術語有機金屬係指有機基團經由碳－金屬鍵與金屬鍵結之化合物。此類材料不包括配位化合物本身，該等化合物為僅具有來自雜原子之供體鍵的物質，諸如胺、鹵化物、假鹵化物(CN等)及類似物之金屬錯合物。實際上，除包含一或多個與有機物質連接之碳－金屬鍵以外，有機金屬化合物通常亦包含一或多個來自雜原子之供體鍵。與有機物質連接之碳－金屬鍵係指介於金屬與有機基團(諸如苯基、烷基、烯基等)之碳原子之間的直接鍵，但並非係指與"無機碳"(諸如CN或CO之碳)連接之金屬鍵。
圖1展示有機發光裝置100。該等圖式不一定按比例繪製。裝置100可包括基板110、陽極115、電洞注入層120、電洞傳遞層(HTL)125、電子阻擋層130、發射層135、電洞阻擋層140、電子傳遞層(ETL)145、電子注入層150、保護層155及陰極160。陰極160為具有第一導電層162及第二導電層164之複合陰極。裝置100可藉由將所述各層依次沈積而製成。
基板110可為提供所要結構特性之任何合適基板。基板110可為可撓性或剛性的。基板110可為透明、半透明或不透明基板。塑料及玻璃為較佳剛性基板材料之實例。塑料及金屬箔為較佳可撓性基板材料之實例。基板110可為半導體材料以便於製造電路。舉例而言，基板110可為於其上製成電路之矽晶圓，該電路能夠控制隨後沈積於該基板上之OLED。可使用其他基板。基板110之材料及厚度可經選擇以獲得所要之結構及光學特性。
陽極115可為具有足夠導電性以將電洞傳遞至有機層之任何合適陽極。陽極115之材料較佳具有高於約4 eV之功函數("高功函數材料")。較佳之陽極材料包括導電性金屬氧化物，諸如氧化銦錫(ITO)及氧化銦鋅(IZO)、氧化鋁鋅(AlZnO)及金屬。陽極115(及基板110)可足夠透明以形成底部發射裝置。較佳之透明基板與陽極組合為沈積於玻璃或塑料(基板)上之市售ITO(陽極)。可撓性且透明之基板－陽極組合係揭示於美國專利第5,844,363號及第6,602,540 B2號中，該等專利以引用的方式全文併入本文中。陽極115可為不透明的及/或具有反射性。對於一些頂部發射裝置而言，反射性陽極115可為較佳的，以增加自裝置頂部發射之光的量。陽極115之材料及厚度可經選擇以獲得所要之導電及光學特性。若陽極115為透明的，則對於特定材料可能存在足夠厚以提供所要導電率、但足夠薄以提供所要透明度之厚度範圍。可使用其他陽極材料及結構。
電洞傳遞層125可包括能夠傳遞電洞之材料。電洞傳遞層130可為本徵型(無摻雜)或摻雜型。可利用摻雜來增強導電性。α－NPD及TPD為本徵型電洞傳遞層之實例。p－摻雜型電洞傳遞層之實例為以50：1之莫耳比摻雜F4 －TCNQ之m－M TDATA，如Forrest等人之美國專利申請公開案第2003－02309890號中所揭示，該案以引用的方式全文併入本文中。可使用其他電洞傳遞層。
發射區域135包含至少兩個發射層，各層包括當在陽極115與陰極160之間通過電流時能夠發光之有機材料。發射材料中之至少一者應為磷光發射材料，且發射材料中之至少一者應為螢光發射材料。發射層亦可包含能夠傳遞電子及/或電洞之主體材料，該主體材料摻雜有可截獲電子、電洞及/或激子之發射材料，以使得激子經由光電發射機制自發射材料弛豫。發射層可包含具有傳遞與發射特性組合之單一材料。無論發射材料為摻雜劑或主要成份，發射層均可包含其他材料，諸如調整發射材料發射之摻雜劑。發射區域135可包括複數種能夠發射所要光譜之光的發射材料組合。磷光發射材料之實例包括Ir(ppy)3 。螢光發射材料之實例包括DCM及DMQA。主體材料之實例包括Alq3 、CBP及mCP。發射材料及主體材料之實例揭示於Thompson等人之美國專利第6,303,238號中，該專利以引用的方式全文併入本文中。發射材料可以多種方式包括於發射區域135中。舉例而言，可將發射性小分子併入聚合物中。此可藉由若干方式來達成：藉由將小分子作為單獨且不同之分子物質摻入聚合物中；或藉由將小分子併入聚合物之主鏈中以便形成共聚物；或藉由使小分子作為側基鍵結於聚合物上。可使用其他發射層材料及結構。舉例而言，小分子發射材料可作為樹枝狀聚合物之核心存在。
多種有用的發射材料包括一或多個與金屬中心結合之配位基。配位基若直接促成有機金屬發射材料之光敏特性，則可稱為"光敏型"。當發射光子時，"光敏型"配位基可在金屬配合下提供電子遷移於其間之能級。其他配位基可稱為"輔助型"。輔助型配位基可改變分子之光敏特性，例如轉換光敏型配位基之能級，但輔助配位基不直接提供發光所涉及之能級。在一種分子中具光敏性之配位基在另一種分子中可為輔助型的。該等光敏型及輔助型之定義意欲作為非限制性理論。
電子傳遞層145可包括能夠傳遞電子之材料。電子傳遞層145可為本徵型(無摻雜)或摻雜型。可利用摻雜來增強導電性。Alq3 為本徵型電子傳遞層之實例。n－摻雜型電子傳遞層之實例為以1：1之莫耳比摻雜Li之BPhen，如Forrest等人之美國專利申請公開案第2003－02309890號中所揭示，該案以引用的方式全文併入本文中。可使用其他電子傳遞層。
電子傳遞層中之電荷攜帶組份可經選擇以使得電子由陰極有效注入電子傳遞層之LUMO(最低未佔據分子軌域)能級中。"電荷攜帶組份"為負責實際上傳遞電子之LUMO能級之材料。此組份可為基質材料或其可為摻雜劑。有機材料之LUMO能級通常可由彼材料之電子親和勢來表徵且陰極之相對電子注入效率通常可藉由陰極材料之功函數來表徵。此意謂電子傳遞層及相鄰陰極之較佳特性可藉由ETL之電荷攜帶組份之電子親和勢及陰極材料之功函數來說明。特定言之，為達成高電子注入效率，陰極材料之功函數較佳比電子傳遞層之電荷攜帶組份的電子親和勢大出不超過約0.75 eV，更佳大出不超過約0.5 eV。類似考慮因素適用於注入電子之任何層。
陰極160可為此項技術中已知之任何合適材料或材料組合，以使得陰極160能夠傳導電子且將其注入裝置100之有機層中。陰極160可為透明或不透明的，且可具有反射性。金屬及金屬氧化物為合適陰極材料之實例。陰極160可為單層，或可具有複合結構。圖1展示具有薄金屬層162及較厚之導電金屬氧化物層164的複合陰極160。在複合陰極中，較厚層164之較佳材料包括ITO、IZO及此項技術中已知之其他材料。美國專利第5,703,436號、第5,707,745號、第6,548,956 B2號、第6,576,134 B2號(該等專利以引用的方式全文併入本文中)揭示包括複合陰極之陰極實例，該等陰極具有諸如Mg：Ag之金屬薄層，其上覆蓋有經濺鍍法沈積之ITO透明導電層。陰極160與下伏有機層接觸之部分(無論其為單層陰極160、複合陰極之薄金屬層162或某些其他部分)較佳由具有低於約4 eV之功函數的材料("低功函數材料")製成。可使用其他陰極材料及結構。
阻擋層可用於減少離開發射層之電荷載流子(電子或電洞)及/或激子之數目。電子阻擋層130可安置於發射層135與電洞傳遞層125之間以阻擋電子離開發射層135移向電洞傳遞層125。類似地，電洞阻擋層140可安置於發射層135與電子傳遞層145之間以阻擋電洞離開發射層135移向電子傳遞層145。阻擋層亦可用於阻擋激子自發射層向外擴散。阻擋層之理論及用途更詳細描述於美國專利第6,097,147號及Forrest等人之美國專利申請公開案第2003－02309890號中，該等案以引用的方式全文併入本文中。
如本文中所用，且正如熟習此項技術者所瞭解，術語"阻擋層"意謂該層提供顯著阻止電荷載流子及/或激子傳遞通過裝置之障壁，並非表明該層必需完全阻擋電荷載流子及/或激子。與缺乏阻擋層之類似裝置相比，存在該阻擋層之裝置可產生實質上較高之效率。阻擋層亦可用於將發射侷限於OLED之所要區域。
通常，注入層包含可改良電荷載流子由一層(諸如電極或有機層)注入相鄰有機層之材料。注入層亦可執行電荷傳遞功能。在裝置100中，電洞注入層120可為改良電洞由陽極115注入電洞傳遞層125之任何層。CuPc為可用作ITO陽極115及其他陽極之電洞注入層之材料的實例。在裝置100中，電子注入層150可為改良電子注入電子傳遞層145之任何層。LiF/Al為可用作由相鄰層注入電子傳遞層之電子注入層之材料的實例。注入層可使用其他材料或材料組合。視特定裝置之組態而定，注入層可安置於與裝置100所示彼等位置不同之位置處。注入層之更多實例提供於Lu等人之美國專利申請案第09/931,948號中，該案以引用的方式全文併入本文中。電洞注入層可包含經溶液沈積之材料，諸如旋塗聚合物，例如PEDOT：PSS，或其可為經氣相沈積之小分子材料，例如CuPc或MTDATA。
電洞注入層(HIL)可使陽極表面平坦化或濕化，以便提供電洞由陽極有效注入電洞注入材料中。電洞注入層亦可具有電荷攜帶組份，該電荷攜帶組份具有與位於HIL一側之相鄰陽極層及位於HIL另一側之電洞傳遞層適當匹配的HOMO(最高佔據分子軌域)能級，如由本文所述之相對電離電位(IP)能量所定義。"電荷攜帶組份"為對實際上傳遞電洞之HOMO能級負責之材料。此組份可為HIL之基質材料或其可為摻雜劑。使用摻雜型HIL容許依其電特性選擇摻雜劑且容許依其形態特性(諸如濕潤性、可撓性、韌性等)選擇主體。HIL材料之較佳特性應使得電洞可由陽極有效注入HIL材料中。特定言之，HIL之電荷攜帶組份較佳具有比陽極材料之IP大出不超過約0.7 eV之IP。更佳地，電荷攜帶組份具有比陽極材料大出不超過約0.5 eV之IP。類似考慮因素適用於注入電洞之任何層。此外，HIL材料與通常用於OLED之電洞傳遞層中之習知電洞傳遞材料的不同之處在於，該等HIL材料可具有實質上小於習知電洞傳遞材料之電洞電導率的電洞電導率。本發明之HIL之厚度可厚至足以有助於平坦化或濕化陽極層之表面。舉例而言，小至10 nm之HIL厚度可為極為平滑之陽極表面所接受。然而，由於陽極表面傾向於極為粗糙，因此在某些情況下可能需要厚達50 nm之HIL厚度。
在隨後製造過程中可使用保護層來保護下伏層。舉例而言，用於製造金屬或金屬氧化物頂電極之製程可能損壞有機層，且保護層可用於減少或消除此損壞。在裝置100中，保護層155在製造陰極160期間可減少對下伏有機層之損壞。較佳地，保護層對於其所傳遞之載流子類型(電子，在裝置100中)具有高載流子遷移率，以使得其不使裝置100之操作電壓顯著增加。CuPc、BCP及各種金屬酞菁為可用於保護層之材料之實例。可使用其他材料或材料組合。保護層155之厚度較佳足夠厚，以使得下伏層幾乎不會由於有機保護層160沈積後發生之製造過程而受損，但並非厚至使裝置100之操作電壓顯著增加。保護層155可經摻雜以增加其導電性。舉例而言，CuPc或BCP保護層160可摻有Li。保護層之更詳細描述可見於Lu等人之美國專利申請案第09/931,948號，該案以引用的方式全文併入本文中。
圖2展示反向OLED 200。該裝置包括一基板210、一陰極215、一發射層220、一電洞傳遞層225及一陽極230。裝置200可藉由將所述各層依序沈積而製成。由於最常見之OLED組態係將陰極安置於陽極之上且裝置200係將陰極215安置於陽極230之下，因此裝置200可稱為"反向"OLED。與相對於裝置100所述類似之材料可用於裝置200之對應層中。圖2提供一個如何可自裝置100之結構中省去某些層的實例。
圖1及圖2中所示之簡單層狀結構係藉由非限制性實例提供，且應瞭解，本發明之實施例可結合多種其他結構使用。所述特定材料及結構實際上為例示性的，且可使用其他材料及結構。功能型OLED可藉由以不同方式組合所述各種層而達成，或可基於設計、效能及成本因素完全省去該等層。亦可包括其他未特定描述之層。可使用除特定描述彼等材料以外之材料。儘管本文所提供之諸多實例將各種層描述為包含單一材料，但應瞭解可使用材料組合，諸如主體材料與摻雜劑之混合物或更通常為混合物。該等層亦可具有各種底層。本文中對各種層給定之名稱並非欲嚴格限制。舉例而言，在裝置200中，電洞傳遞層225傳遞電洞且將電洞注入發射層220內，且可描述為電洞傳遞層或電洞注入層。在一實施例中，OLED可描述為將"有機層"安置於陰極與陽極之間。此有機層可包含單層，或可如例如關於圖1及圖2所述另外包含多層不同有機材料。
亦可使用未特定描述之結構及材料，諸如包含聚合物材料(PLED)之OLED，諸如Friend等人之美國專利第5,247,190號中所揭示，該專利以引用的方式全文併入本文中。根據另一實例，可使用具有單一有機層之OLED。OLED可堆疊而成，例如Forrest等人之美國專利第5,707,745號中所述，該專利以引用的方式全文併入本文中。OLED結構可有別於圖1及圖2中所示之簡單層狀結構。舉例而言，基板可包括角狀反射表面以改良外部耦合，諸如Forrest等人之美國專利第6,091,195號中所述之臺面式結構，及/或如Bulovic等人之美國專利第5,834,893號中所述之坑形構造，該等專利以引用的方式全文併入本文中。
除非另有說明，否則各實施例之任何層均可藉由任何合適方法沈積而成。對於有機層而言，較佳方法包括熱蒸發法；噴墨法，諸如美國專利第6,013,982號及第6,087,196號中所述，該等專利以引用的方式全文併入本文中；有機氣相沈積法(OVPD)，諸如Forrest等人之美國專利第6,337,102號中所述，該專利以引用的方式全文併入本文中；以及藉由有機蒸氣噴墨印刷(OVJP)之沈積法，諸如美國專利申請案第10/233,470號中所述，該案以引用的方式全文併入本文中。其他合適沈積方法包括旋塗法及其他基於溶液之方法。基於溶液之方法較佳在氮氣氛或惰性氣氛下進行。對於其他層而言，較佳方法包括熱蒸發法。較佳之圖案化方法包括穿透光罩沈積法；冷焊法，諸如美國專利第6,294,398號及第6,468,819號中所述，該等專利以引用的方式全文併入本文中；以及與一些沈積方法(諸如噴墨法及OVJP)相關之圖案化方法。亦可使用其他方法。可對待沈積之材料加以改質以使其與特定沈積方法相容。舉例而言，可在小分子中使用取代基，諸如烷基及芳基、支鏈或非支鏈且較佳含有至少3個碳之取代基，以增強其經受溶液處理之能力。可使用具有20個碳或20個以上碳之取代基，且較佳範圍為3－20個碳。由於非對稱材料可能具有較低之再結晶趨向，因此與具有對稱結構之彼等材料相比，具有非對稱結構之材料可具有較好之溶液可處理性。樹枝狀聚合物取代基可用於增強小分子經受溶液處理之能力。
本文所揭示之分子可以多種不同方式取代而不背離本發明之範疇。舉例而言，可將取代基添加至具有三個雙齒配位基之化合物中，以使得在添加取代基之後，雙齒配位基中之一或多者連接在一起以形成例如四齒配位基或六齒配位基。可形成其他該等鍵聯。據信，相對於無連接之類似化合物，此類型之連接可增強穩定性，原因歸於此項技術中通常所瞭解之"螯合效應"。
根據本發明實施例所製成之裝置可併入多種消費產品中，包括平板顯示器、電腦監視器、電視、戶外看板、室內或室外照明燈及/或信號燈、抬頭顯示器、全透明顯示器、可撓性顯示器、雷射印表機、電話、蜂巢式電話、個人數位助理(PDA)、膝上型電腦、數位相機、攝影機、檢像器、微顯示器、媒體、大面積牆壁、劇院或體育場螢幕或標牌。可使用各種控制機構(包括被動式矩陣及主動式矩陣)控制根據本發明所製造之裝置。多種裝置意欲用於人類舒適感受之溫度範圍內，諸如攝氏18度至攝氏30度，且更佳在室溫下(攝氏20－25度)。
本文所述之材料及結構可用於除OLED以外之裝置中。舉例而言，其他光電子裝置(諸如有機太陽電池及有機光偵測器)可採用該等材料及結構。更一般而言，諸如有機電晶體之有機裝置可採用該等材料及結構。
本發明之裝置利用高效螢光發射極獲取所產生激子之單重部分且利用高效磷光發射極獲取所產生激子之三重部分。對於白光裝置而言，本發明之裝置可組合利用藍色螢光材料與綠色及紅色磷光發射材料以得到高功率效率、穩定色彩平衡及100%內部量子效率之潛能。能量轉移之兩種不同模式將幾乎所有三重態能量引導至磷光發射材料，而僅將單重態能量保留於螢光發射材料上。此外，與單獨之磷光裝置相比，消除單重激子之交換能量損耗可使功率效率增加高達約20%。此裝置架構之獨特之處在於單重激子及三重激子係沿獨立通道被獲取，且因此單重激子與三重激子由主體材料轉移至摻雜劑可單獨優化至幾乎共振，藉此在維持一致IQE之同時將能量損耗降至最小。
本發明提供有效之發白光或發多色光OLED。對於發白光裝置而言，發射材料之組合發射可自裝置發射白光。對於較佳之發白光裝置而言，選擇兩種或兩種以上發射摻雜劑以使得該裝置之組合發射具有介於X＝0.37±0.07與Y＝0.37±0.07之間的CIE範圍。更佳地，CIE座標為X＝0.35±0.05與Y＝0.35±0.05，且甚至更佳地，X＝0.33±0.02，Y＝0.33±0.02。術語"多色光"係指裝置中由兩種或兩種以上各自具有不同發射光譜之不同發射材料所產生之發射。儘管高CRI值對於某些照明應用而言係較佳的，但本發明之裝置可用於產生亦提供其他色彩之光源。在較佳實施例中，本發明之裝置能夠達成至少約6%之外部量子效率。
對於照明用之發白光裝置而言，演色性指數(CRI)可為重要考慮因素，此係因為CRI指示光源顯現其所照射目標物之色彩的優良程度。對於本發明之較佳發白光裝置而言，CRI值為至少約75，更佳至少約80且最佳至少約85。
發射區域包含多層以使得將螢光發射材料及磷光發射材料摻雜至發射區域內之不同層中。在本發明之較佳實施例中，發射區域包含兩層或兩層以上以使得將螢光發射材料及磷光發射材料摻雜至發射區域內之不同層中。在本發明之一實施例中，發射區域包含兩個相鄰之發射層：螢光發射層及磷光發射層。根據該實施例之裝置的代表性結構描繪於圖6A中。螢光層包含經由螢光機制(亦即，藉由單重激子之衰減)而發射之材料。在較佳實施例中，螢光層另外包含摻雜有螢光發射材料之主體材料。磷光層包含一或多種作為摻雜劑存在於主體材料中之磷光發射材料。磷光材料可存在於發射區域內之同一層或單獨層中。
當使用兩種磷光發射材料(例如發綠光磷光材料及發紅光磷光材料)時，可將該兩種磷光材料共摻雜至同一層中。或者，可將兩種磷光材料摻雜至單獨之磷光層中(例如單獨之綠色磷光層及紅色磷光層)。
在本發明之其他實施例中，將磷光層與螢光發射材料共摻雜以得到磷光敏化螢光層，其在主體材料中包含第二螢光發射材料及磷光發射材料作為摻雜劑。在較佳實施例中，第一螢光發射材料為發藍光材料，且磷光敏化螢光層具有發綠光磷光材料及發紅光螢光材料(參見圖4)。自第二(紅色)螢光摻雜劑之發射可藉由在磷光體敏化發射層之常見主體材料中存在共摻雜磷光材料而加以敏化。藉由用第二螢光發射材料微量摻雜敏化層，使得來自磷光材料之三重激子之未完全轉移產生自磷光敏化層之兩種發射材料的組合發射。在較佳實施例中，組合發射為分別來自螢光發射極及磷光發射極之紅光發射與綠光發射之混合光。與來自獲取單重激子之藍色螢光團之發射組合，達成所要之白光色彩平衡。藉此方法，可在維持高亮度及量子效率之同時將各種螢光染料用於WOLED。
在本發明之較佳實施例中，藉由間隔層將螢光(唯獨)層與磷光層或磷光敏化層分離。根據該實施例之裝置的代表性結構描繪於圖3、4、5、6B及7B中。穿越螢光/磷光摻雜界面之直接能量轉移可用於阻止全部激子自比螢光層能量更低之磷光體中發射。間隔層可有助於阻止直接激子遷移，或甚至更高能量之主體材料將提供有助於此阻止作用之能障，但不能太厚以至消除Dexter(隧道)轉移。間隔層充當緩衝物，防止單重激子直接轉移至相鄰磷光層。由於單重激子壽命極短，因此在螢光摻雜層與磷光摻雜層之間置放間隔層可確保大部分單重激子定位於螢光摻雜劑分子上，而不易轉移至磷光摻雜劑單重態、繼而有效地系統間過渡為其三重態。較佳地，間隔層足夠厚以防止單重激子經由Frster機制之轉移，亦即，間隔層具有大於Frster半徑(約30)之厚度。較佳地，間隔層足夠薄以容許三重激子到達磷光層。在較佳實施例中，間隔層厚度介於約30至200之間，且在尤其較佳實施例中，間隔層厚度介於約40至150之間。間隔層較佳包含與螢光層及/或磷光層之主體材料相同的材料。
在本發明之較佳實施例中，螢光層與磷光層之主體材料為相同的材料。在具有將螢光層與磷光層分離之間隔層的本發明實施例中，間隔層亦較佳由主體材料組成。此使得可達成最佳效能且消除能量傳遞障壁。
在本發明之較佳實施例中，裝置之發射區域由各層組成，以使得發射區域具有以下結構：螢光層/磷光層；螢光層/間隔層/磷光層；螢光層/間隔層/磷光層/磷光層；螢光層/磷光敏化層；及螢光層/間隔層/磷光敏化層。
對於發射區域之各種組態而言，較佳地，與發射區域直接相鄰之層阻擋其所傳導之激子及相反電荷。
本發明之裝置建構成使得主要在螢光層中發生重組。甚至更佳地，裝置建構成使得重組區位於螢光層與相鄰傳遞層(HTL或ETL)或阻擋層之界面處。此可藉由將電荷傳遞摻雜劑摻雜至發射區域之各層中來達成。因此，在較佳實施例中，將螢光層、磷光層及間隔層各自以電荷傳遞摻雜劑進行摻雜。
在發射層中使用電荷傳遞摻雜劑可使得重組實質上發生於OLED內之單區域或界面處。較佳地，重組主要發生於螢光層中或介於螢光層與相鄰層(例如相鄰電子傳遞層、電洞傳遞層或阻擋層)之間的界面處。
電荷傳遞摻雜劑材料可選自任何當摻雜至主體材料或發射區域中時促進電洞或電子傳遞通過發射區域且實質上不干擾發射層之發射的材料。較佳地，電荷傳遞材料可藉由標準技術(最佳為真空沈積法)共摻雜至發射區域中。電荷傳遞摻雜劑較佳以約10%至約50%之濃度摻雜至主體材料中。
在本發明之一實施例中，電荷傳遞摻雜劑為電洞傳遞摻雜劑。電洞傳遞摻雜劑促進電洞自HTL傳遞通過發射區域以使得重組實質上發生於發射區域與ETL或與ETL相鄰阻擋層之界面處或此界面附近處。在該實施例中，發射區域之螢光層應與ETL相鄰，或阻擋層與ETL相鄰，以使得實質上所有激子均形成於螢光層中。如上所述，單重激子截獲於螢光層中之螢光發射材料中且自其發出，而三重激子擴散至磷光層。較佳地，電洞傳遞摻雜劑係經選擇以使得(i)其HOMO能級高於螢光發射材料與磷光發光材料之彼等能級，且(ii)其具有高於主體材料之三重能量的三重能量。以此方式，電洞傳遞摻雜劑將截獲且攜帶發射區域所有層中之電洞，而不截獲三重或單重激子。該等參數亦可防止磷光發射材料處之載流子截獲及重組，其在電壓變化時可改變螢光/磷光發射比率，且因此可提供具有隨電壓變化之經改良色度穩定性的裝置。較佳地，電洞傳遞摻雜劑之HOMO能級將比發射材料之HOMO能級高出至少0.1 eV，更佳至少0.2 eV且甚至更佳至少0.3 eV。
電洞傳遞摻雜劑材料可選自任何當摻雜至主體材料中時促進電洞傳遞通過發射區域且實質上不干擾發射層發射之材料。較佳之電洞傳遞材料包括多芳基胺、胺基苯之萘基類似物、稠多環芳族物、寡芳烴、寡茀及金屬錯合物。電洞傳遞摻雜劑可選自此項技術中已知之HTL材料(例如NPD、TPD、HMTPD、TCTA等及其衍生物)。然而，由於電洞傳遞摻雜劑不必能夠形成穩定之非晶形薄膜，因此可用作電洞傳遞摻雜劑之材料範圍不限於HTL材料。用作電洞傳遞摻雜劑之較佳多芳基胺包括對－雙(N,N－二苯基胺基)苯。
在本發明之另一實施例中，電荷傳遞摻雜劑為電子傳遞摻雜劑。電子傳遞摻雜劑促進電子自ETL傳遞通過發射區域以使得重組實質上發生於發射區域與HTL或與ETL相鄰阻擋層之界面處或此界面附近處。在該實施例中，發射區域之螢光層應與HTL相鄰，或阻擋層與ETL相鄰，以使得實質上所有激子均形成於螢光層中。如上所述，單重激子截獲於螢光層中之螢光發射材料中且自其發射，而三重激子擴散至磷光層。較佳地，電子傳遞摻雜劑係經選擇以使得(i)其LUMO能級低於螢光發射材料與磷光發射材料之彼等能級，且(ii)其具有高於主體材料之彼三重能量的三重能量。以此方式，電子傳遞摻雜劑將截獲且攜帶發射區域所有層中之電子，而不截獲三重或單重激子。該等參數亦可防止磷光發射材料處之載流子截獲及重組，其在電壓變化時可改變螢光/磷光發射比率，且因此可提供具有隨電壓變化之經改良色度穩定性之裝置。較佳地，電子傳遞摻雜劑之LUMO能級將比發射材料之LUMO能級低出至少0.1 eV，更佳至少0.2 eV且甚至更佳至少0.3 eV。
電子傳遞摻雜劑材料可選自任何當摻雜至主體材料中時促進電子傳遞通過發射區域且實質上不干擾發射層發射的材料。較佳之電子傳遞材料包括啡啉、經芳基取代之噁唑及三唑、寡茀、寡芳烴及金屬錯合物。電子傳遞摻雜劑可選自此項技術中已知之ETL材料(例如Alq3 、TAZ、OXD－7等及其衍生物)。然而，由於電子傳遞摻雜劑不必能夠形成穩定之非晶形薄膜，因此可用作電子傳遞摻雜劑之材料範圍不限於ETL材料。
在本發明之另一實施例中，發射區域各層之主體材料為電洞傳遞主體材料。在該實施例中，發射區域之螢光層應與ETL相鄰，或阻擋層與ETL相鄰，以使得實質上所有激子均形成於螢光層中。如上所述，單重激子截獲於螢光層中之螢光發射材料中且自其發出，而三重激子擴散至磷光層。較佳地，電洞傳遞主體材料係經選擇以使得(i)其HOMO能級高於螢光發射材料與磷光發射材料之彼等能級。以此方式，電洞傳遞主體材料將截獲且攜帶發射區域所有層中之電洞。該等參數亦可防止磷光發射材料處之載流子截獲及重組，其在電壓變化時可改變螢光/磷光發射比率，且因此可提供具有隨電壓變化之經改良色度穩定性之裝置。較佳地，電洞傳遞主體材料之HOMO能級將比發射材料之HOMO能級高出至少0.1 eV，更佳至少0.2 eV且甚至更佳至少0.3 eV。電洞傳遞主體材料可選自此項技術中已知之形成穩定薄膜的HTL材料。
在螢光(唯獨)層中，由電洞與電子重組所產生之單重激子被螢光發射材料截獲且自其發出。螢光層之厚度及該層中螢光發射材料之濃度係經調整以使得將單重激子完全截獲於螢光發射材料中。螢光摻雜劑之三重態應具有足夠高之能量以使得三重激子不被截獲於螢光摻雜劑中。因此，在本發明之較佳實施例中，約75%以上之重組發生於螢光層中，且在尤其較佳實施例中，90%以上之重組發生於螢光層中。
經重組產生之三重激子自螢光層中之重組區擴散至磷光發射層或磷光敏化層中。三重激子將擴散至磷光體摻雜區中且經截獲。經由適當選擇材料，各種摻雜劑將高效發射且裝置將達成高的總效率。
在本發明之一較佳實施例中，螢光層之螢光發射材料為發藍光螢光材料。迄今，OLED中之藍色磷光發射極已普遍展現不良之操作穩定性。選擇在OLED中具有高效率且具有良好操作壽命之藍色螢光發射極。
較佳之藍色螢光發射極包括聚芳族化合物，諸如9,10－二(2－萘基蒽)、苝、伸苯基及茀，尤其較佳之藍色螢光發射極為4,4'－(雙(9－乙基－3－咔唑伸乙烯基)－1,1'－聯苯。較佳之藍色螢光發射極可見於C.H.Chen,J.Shi，及C.W.Tang，"Recent Developments in Molecular Organic Electroluminescent Materials，"Macromol.Symp.125 ，第1－48頁(1997)及其中所引用之參考文獻；L.S.Hung及C.H.Chen，"Recent progress of molecular organic electroluminescent materials and devices，"Mat.Sci及Eng.R,39(2002)，第143－222頁及其中所引用之參考文獻中，各文獻以引用的方式全文併入本文中。其他較佳之藍色螢光發射極包括如同在申請中之標題為"Arylpyrene Compounds"之申請案第11/097352號(2005年4月4日申請)中所述之芳基芘，該案以引用的方式全文併入本文中。其他較佳之藍色螢光發射極包括如美國專利第5,121,029號及第5,130,603號中所述之伸芳基伸乙烯基化合物，該等專利以引用的方式全文併入本文中。藍色螢光發射材料較佳以約1%至約5%之濃度摻雜至主體材料中。螢光層較佳具有約50至約200之間的厚度。
較佳之綠色磷光發射極可見於Baldo,M.A.,Thompson,M.E.& Forrest,S.R.High efficiency fluorescent organic light－emitting devices using a phosphorescent sensitizer,Nature 403,750－753(2000)；及美國專利第6,830,828號中，各文獻以引用的方式全文併入本文中。較佳之紅色磷光發射極為2－苯基吡啶－銥錯合物之衍生物，諸如PQIr。較佳之紅色磷光發射極可見於美國專利第6,835,469號及第6,830,828號中，各專利以引用的方式全文併入本文中。綠色磷光發射材料較佳以約2%至約20%之濃度摻雜至主體材料中。紅色磷光發射材料較佳以約2%至約10%之濃度摻雜至主體材料中。
在本發明之一替代實施例中，白光裝置發射綠光及紅光係由發射寬發射光譜之單一磷光材料提供。此類型之較佳摻雜劑包括平面四方有機金屬鉑化合物，且可見於美國專利第6,869,695號及第6,863,997號中，各專利以引用的方式全文併入本文中。R－G磷光發射材料較佳以約5%至約20%之濃度摻雜至主體材料中。
紅色螢光發射材料可見於美國專利5,989,737、4769292、5,908,581及5,935,720中，各專利以引用的方式全文併入本文中。較佳之紅色螢光材料包括DCM/DCJ類之紅色發射極(諸如4－(二氰基亞甲基)－2－甲基－6－(對－二甲基胺基苯乙烯基)－4H－哌喃及久洛尼定基(julolidyl)衍生物)及喹吖啶酮(quinacridone)。在磷光體敏化發射層中，存在共摻雜之磷光發射材料使得螢光發射材料敏化以供發射。因此，該螢光發射材料可以極低濃度存在。通常，發紅光摻雜劑充當載流子截獲位置，且因此操作電壓因載流子遷移率減少而增加。在磷光體敏化WOLED中，紅色摻雜劑僅微量摻雜，藉此防止大量載流子截獲於螢光團上。此外，藉由消除將藍色磷光體自螢光主體之單重態及三重態激發所需之極高能量而導致之交換能量損耗可使得功率效率高於完全磷光體摻雜之發射區域之期望值。在較佳實施例中，磷光體敏化層中之螢光發射材料以小於約1%、較佳以小於約0.5%且更佳以小於約0.1%之濃度存在。
應瞭解，本文所述之各實施例僅為例示性的而並非意欲限制本發明之範疇。舉例而言，在不偏離本發明之精神下，本文所述之多種材料及結構可由其他材料及結構取代。應瞭解，與本發明為何工作有關之各種理論不欲具限制性。舉例而言，與電荷轉移相關之理論不欲具限制性。熟習此項技術者應瞭解在維持所要電流密度同時如何調整其他參數，諸如驅動電壓。
材料定義：
如本文中所用，縮寫係指如下材料：CBP：4,4'－N,N－二咔唑－聯苯m－MTDATA：4,4',4"－參(3－甲基苯基苯基胺基)三苯基胺Alq3 ：8－參－羥基喹啉鋁Bphen：4,7－二苯基－1,10－啡啉n－BPhen：n－摻雜型BPhen(摻雜有鋰)F4 －TCNQ：四氟－四氰基－喹喏二甲烷p－MTDATA：p－摻雜型m－MTDATA(摻雜有F4 －TCNQ)Ir(ppy)3 ：參(2－苯基吡啶)－銥(亦為Irppy)Ir(ppz)3 ：參(1－苯基吡唑基,N,C(2')銥(III)BCP：2,9－二甲基－4,7－二苯基－1,10－啡啉TAZ：3－苯基－4－(1'－萘基)－5－苯基－1,2,4－三唑CuPc：銅酞菁ITO：氧化銦錫NPD：4,4'－雙[N－(1－萘基)－N－苯基－胺基]－聯苯TPD：N,N'－二苯基－N－N'－二(3－甲苯基)－聯苯胺BAlq：雙(2－甲基－8－羥基喹啉根基)4－苯基酚酸鋁(III)mCP：1,3－N,N－二咔唑－苯DCM：4－(二氰基伸乙基)－6－(4－二甲基胺基苯乙烯基－2－甲基)－4H－哌喃DMQA：N,N'－二甲基喹吖啶酮PEDOT：PSS：聚(3,4－伸乙二氧基噻吩)與聚苯乙烯磺酸鹽(PSS)之水性分散液BCzVBi：4,4'－(雙(9－乙基－3－咔唑伸乙烯基)－1,1'－聯苯PQIr：雙(2－苯基喹啉基－N,C2')乙醯基丙酮酸銥(III)UGH2：對－雙(三苯基矽烷基)苯DCJTB：4－(二氰基亞甲基)－2－第三丁基－6－(1,1,7,7－四甲基久洛尼定基－9－烯基)－4H－哌喃BCzVBi：4,4'－(雙(9－乙基－3－咔唑伸乙烯基)－1,1'－聯苯
實驗：
有機層可在10－6 托(Torr)真空室中藉由熱蒸發法沈積。陽極電極可為約1200之氧化銦錫(ITO)。可使用1 mm直徑之遮蔽罩界定LiF/Al陰極尺寸。陰極可由10之LiF、繼之1,000 A之A1組成。裝置在製造後可立即用經環氧樹脂密封之玻璃蓋封裝於氮氣手套式操作箱(<1 ppm H2 O及O2 )中，且可將吸濕劑併入該封裝中。該等裝置通常使用Hewlett－Packard 4156C半導體參數分析儀及Newport Model 2932－C雙通道功率計在周圍條件下、在黑暗中進行測試。
100．．．有機發光裝置
110．．．基板
115．．．陽極
120．．．電洞注入層
125．．．電洞傳遞層
130．．．電子阻擋層
135．．．發射層/發射區域
140．．．電洞阻擋層
145．．．電子傳遞層
150．．．電子注入層
155．．．保護層
160．．．陰極/有機保護層/CuPc或BCP保護層
162．．．第一導電層/金屬層
164．．．第二導電層/導電金屬氧化物層
200．．．反向有機發光裝置(反向OLED)
210．．．基板
215．．．陰極
220．．．發射層
225．．．電洞傳遞層
230．．．陽極
圖1展示具有單獨電子傳遞層、電洞傳遞層及發射層以及其他層之有機發光裝置。
圖2展示不具有單獨電子傳遞層之反向有機發光裝置。
圖3展示具有陽極、電洞傳遞層(HTL)、發射區域、電子傳遞層(ETL)及陰極之本發明實施例之示意性裝置結構。發射區域包含單獨之用以發射紅光(R)及綠光(G)之磷光層；間隔層；及用以發射藍光之螢光層。發射區域另外包含電洞傳遞摻雜劑。
圖4展示具有陽極、電洞傳遞層、發射區域、電子傳遞層及陰極之本發明實施例之示意性裝置結構。發射區域包含：磷光敏化螢光層，其具有用以發射綠光(G)之磷光摻雜劑及用以發射紅光(R)之螢光摻雜劑；間隔層；及用以發射藍光之螢光層。發射區域另外包含電洞傳遞摻雜劑。
圖5展示具有陽極、電洞傳遞層、發射區域、電子傳遞層及陰極之本發明實施例之示意性裝置結構。發射區域包含單獨之用以發射紅光(R)及綠光(G)之磷光層；間隔層；及用以發射藍光之螢光層。發射區域另外包含電子傳遞摻雜劑。
圖6展示本發明實施例之示意性裝置結構。
圖7展示本發明實施例之示意性裝置結構。
(無元件符號說明)

Claims (13)

  1. 一種有機發光裝置，其包含：陰極，發射區域，及陽極，其中，該發射區域由下列組成：螢光層，其包含在主體材料中之螢光發射摻雜劑及電荷傳遞摻雜劑，一或多層磷光層，各磷光層包含在主體材料中之磷光發射摻雜劑及電荷傳遞摻雜劑，及介於該螢光層與該磷光層之間的視需要間隔層，該間隔層包含在主體材料中之電荷傳遞摻雜劑，其中，該螢光層之主體材料、該磷光層之主體材料及若存在該間隔層之主體材料係相同材料；及其中，該電荷傳遞摻雜劑為電洞傳遞摻雜劑或該電荷傳遞摻雜劑為電子傳遞摻雜劑，其中，若該電荷傳遞摻雜劑為電洞傳遞摻雜劑，該電洞傳遞摻雜劑之HOMO能級係高於該螢光發射摻雜劑之HOMO能級及該磷光發射摻雜劑之HOMO能級，或者，相對於該螢光發射摻雜劑之HOMO能級及該磷光發射摻雜劑之HOMO能級，更接近真空能量能級，或者，若該電荷傳遞摻雜劑為電子傳遞摻雜劑，該電子傳遞摻雜劑之LUMO能級係低於該螢光發射摻雜劑之LUMO能級及該磷光發射摻雜劑之LUMO 能級，及其中該電洞傳遞摻雜劑之三重態能量係高於該主體材料之三重態能量。
  2. 如請求項1之有機發光裝置，其中該電荷傳遞摻雜劑為電洞傳遞摻雜劑。
  3. 如請求項1之有機發光裝置，其中該電荷傳遞摻雜劑為電子傳遞摻雜劑。
  4. 如請求項1之有機發光裝置，其中該發射區域係由該螢光層、該間隔層及該一或多層磷光層組成。
  5. 如請求項1之有機發光裝置，其中該螢光層之主體材料、該一或多層磷光層之主體材料及該視需要之間隔層之主體材料係由CBP組成。
  6. 如請求項1之有機發光裝置，其中該螢光發射摻雜劑為發藍光螢光材料。
  7. 如請求項1之有機發光裝置，其中大於約75%之激子係於該螢光層中產生。
  8. 如請求項2之有機發光裝置，其中該螢光層之電洞傳遞摻雜劑、該一或多層磷光層之電洞傳遞摻雜劑及該視需要之間隔層之電洞傳遞摻雜劑係由相同材料組成。
  9. 如請求項8之有機發光裝置，其中該電洞傳遞摻雜劑為：
  10. 一種有機發光裝置，其包含：陰極，發射區域，及陽極，其中，該發射區域由下列組成：螢光層，其包含在主體材料中之第一螢光發射摻雜劑及電洞傳遞摻雜劑，磷光敏化螢光層，其包含在主體材料中之磷光發射摻雜劑，第二螢光發射摻雜劑，及電洞傳遞摻雜劑；及介於該螢光層與該磷光敏化螢光層之間的視需要之間隔層，該間隔層包含在主體材料中之電荷傳遞摻雜劑；及其中，該螢光層之主體材料、該磷光敏化螢光層之主體材料及若存在該間隔層之主體材料係相同材料，其中該電洞傳遞摻雜劑之HOMO能級係高於該螢光發射摻雜劑之HOMO能級及該磷光發射摻雜劑之HOMO能級，該螢光發射摻雜劑之HOMO能級及該磷光發射摻雜劑之HOMO能級，及其中該電洞傳遞摻雜劑之三重態能量係高於該主體材料之三重態能量。
  11. 如請求項10之有機發光裝置，其中該發射區域係由該螢光層、該間隔層及該磷光敏化螢光層組成。
  12. 如請求項10之有機發光裝置，其中該第一螢光發射材料為發藍光螢光材料。
  13. 如請求項12之有機發光裝置，其中該磷光發射材料為發綠光磷光材料，及該第二螢光發射材料為發紅光螢光材料。
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