TWI527498B - 有機發光裝置架構 - Google Patents
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- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
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Description
本發明係關於一種有機發光裝置架構。
本申請案主張2008年2月9日申請之美國臨時申請案第61,065,131號之優先權,該案以全文引用的方式併入。
本發明在政府支持下根據以下聯邦合同授權(Federal Contract Grants)進行:能源部DE FG02-06ER84582及DE-FG02-05ER84263。在本發明中政府具有某些權利。
所主張之發明係由聯合大學公司研究協議之下列締約方中之一或多者、由其代表及/或與其有關而創制:密歇根大學董事(Regents of the University of Michigan)、普林斯頓大學(Princeton University)、南加利福尼亞大學(University of Southern California)及環宇顯示器公司(Universal Display Corporation)。該協議在所主張之本發明創制之日及之前有效,且所主張之本發明係由於在該協議範疇內所進行之活動而創制。
利用有機材料之光電裝置由於許多原因而日益成為所需的。用以製造此等裝置之許多材料價格相對低廉,因此有機光電裝置具有實現優於無機裝置之成本優勢的潛力。另外,有機之固有性質如在可撓性基板上製造。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。對於OLED而言,該等有機材料可具有優於習知材料之效能優勢。舉例而言,通常易用適當摻雜物微調有機發射層發出光之波長。
OLED利用當在裝置上施加電壓時發光之有機薄膜。OLED正成為適用於諸如平板顯示器、照明及背光之應用的日益關注之技術。若干種OLED材料及組態係描述於美國專利第5,844,363號、第6,303,238號及第5,707,745號中,該等專利以全文引用的方式併入本文中。
磷光發射分子之一種應用為全色顯示器。該顯示器之工業標準需要經調適以發射稱為"飽和"顏色之特定顏色的像素。詳言之,此等標準需要飽和紅色、綠色及藍色像素。顏色可使用此項技術所熟知之CIE座標進行量測。
綠光發射分子之一實例為由Ir(ppy)3
表示之參(2-苯基吡啶)銥,其具有式I之結構:
在本文之此圖及稍後圖中,吾等描繪呈直線之氮至金屬(此處為Ir)的配位鍵。
如本文中所使用,術語"有機"包括可用於製造有機光電子裝置之聚合物材料以及小分子有機材料。"小分子"係指不為聚合物之任何有機材料,且"小分子"實際上可相當大。在一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不會將分子自"小分子"類別中移除。小分子亦可併入於聚合物中,例如作為聚合物主鏈上之側基或作為主鏈之一部分。小分子亦可用作樹枝狀聚合物之核心部分,該樹枝狀聚合物由建構於該核心部分上之一系列化學外殼組成。樹枝狀聚合物之核心部分可為螢光或磷光小分子發射體。樹狀體聚合物可為"小分子",且咸信目前用於OLED領域中之所有樹狀體聚合物均為小分子。
如本文中所使用,"頂部"意謂距基板最遠,而"底部"意謂距基板最近。在將第一層描述為"安置於"第二層上時,該第一層被安置為距基板較遠。在第一層與第二層之間可存在其他層,除非指定第一層與第二層"接觸"。舉例而言,即使在中間存在多種有機層,亦可將陰極描述為"安置於"陽極上。
如本文中所使用,"溶液可處理"意謂能夠溶解、分散或輸送於液體介質中及/或自液體介質沈積,該液體介質呈溶液或懸浮液形式。
當咸信配位體直接對發射材料之光敏性性質有貢獻時,可將該配位體稱為"具光敏性"。當咸信配位體不對發射材料之光敏性性質有貢獻時,可將該配位體稱為"輔助的",儘管輔助配體可能改變光敏性配位體之性質。
如本文中所使用且如通常由熟習此項技術者所理解,若第一能階更接近於真空能階,則第一"最高佔據分子軌域"(HOMO)或"最低未佔據分子軌域"(LUMO)能階"大於"或"高於"第二HOMO或LUMO能階。因為電離電位(IP)經量測為相對於真空度之負能,所以較高HOMO能階對應於具有較小絕對值之IP(負性較低之IP)。類似地,較高LUMO能階對應於具有較小絕對值之電子親和力(EA)(負性較低之EA)。在真空度位於頂部之習知能階圖上,材料之LUMO能階高於相同材料之HOMO能階。"較高"HOMO或LUMO能階相較於"較低"HOMO或LUMO能階呈現更接近於該圖之頂部。
如本文中所使用且如通常由熟習此項技術者所理解,若第一功函數具有較高絕對值,則該第一功函數"大於"或"高於"第二功函數。因為功函數通常經量測為相對於真空度之負數,所以此意謂"較高"功函數負性較高。在真空度位於頂部之習知能階圖上,"較高"功函數經說明為在向下方向上距真空度較遠。因此,HOMO及LUMO能階之定義按照與功函數不同之慣例。
如本文中所使用,術語"有機金屬"係如通常由一般技術者所理解且如(例如)由Miessler,Gary L.及Tarr,Donald A.,"Inorganic Chemistry,"Pentice-Hall(第2版,1998)中所給出。因此,該術語有機金屬係指具有經由碳-金屬鍵鍵結於金屬之有機基團的化合物。該種類不包括配位化合物本身,其為僅具有來自雜原子之供體鍵之物質,諸如胺、鹵化物、假鹵化物(CN等)及其類似物之金屬錯合物。實務上,除一或多個鍵結於有機物質之碳-金屬鍵外,有機金屬化合物通常包含一或多個來自雜原子之供體鍵。該鍵結於有機物質之碳-金屬鍵係指金屬與諸如苯基、烷基、烯基等之有機基團之碳原子之間的直接鍵,但並不指鍵結於諸如CN之碳之"無機碳"的金屬鍵。
關於OLED之更多詳情及上文所述之定義可見於美國專利第7,279,704號中,該案以全文引用的方式併入本文中。
提供一種有機發光裝置。該裝置包括一陽極及一陰極。一第一發射層安置於該陽極與該陰極之間。該第一發射層包括第一非發射有機材料,其為以至少50wt%之濃度存在於第一發射層中的有機金屬材料。該第一非發射材料可以接近100wt%之濃度存在,但第一發射有機材料之存在阻止第一非發射材料之濃度達到100wt%。第一發射層亦包括第一發射有機材料。較佳地,該第一發射有機材料之濃度為0.1-6wt%,更佳為0.1-3wt%,儘管可使用其他濃度。其他材料亦可存在於第一發射層中,但在一實施例中,僅存在第一非發射材料及第一發射材料。一第二發射層安置於第一發射層與陰極之間。較佳地,該第二發射層直接與第一發射層接觸。第二發射層包括第二非發射有機材料,其較佳以至少50wt%之濃度存在。該第二非發射材料可以接近100wt%之濃度存在,但第二發射有機材料之存在阻止第二非發射材料之濃度達到100wt%。第二發射層亦包括第二發射有機材料。較佳地,該第二發射有機材料之濃度為0.1-6wt%,更佳為0.1-3wt%,儘管可使用其他濃度。其他材料亦可存在於第二發射層中,但在一實施例中,僅存在第二非發射材料及第二發射材料。第一及第二非發射材料與第一及第二發射材料均為不同材料。一第一非發射層位於第一發射層與陽極之間,且直接與第一發射層接觸。該第一非發射層包含第一非發射有機材料。第一非發射層可基本上由該第一非發射材料組成。
較佳地,但不一定,該裝置亦包括一安置於第二發射層與陰極之間且直接與第二發射層接觸的第二非發射層。該第二非發射層包含第二非發射有機材料。第二非發射層可基本上由該第二非發射材料組成。
較佳地,第一及第二發射有機材料為磷光材料。
較佳地,第一發射層基本上由第一非發射有機材料及第一發射有機材料組成,第一非發射層基本上由第一非發射有機材料組成,第二發射層基本上由第二非發射有機材料及第二發射有機材料組成,且第二非發射層基本上由第二非發射有機材料組成。如本文中所使用,且與通常撰寫專利之慣例一致,術語"包含"為開放式且允許存在其他材料,而術語"基本上由...組成"為封閉式,且並不允許存在顯著影響裝置效能之其他材料,儘管可允許並不對裝置效能具有顯著影響之一些雜質含量。
較佳地,裝置亦包括一安置於第二非發射層與陰極之間的第三非發射層。較佳地,該第三非發射層直接與第二非發射層及陰極接觸。第三非發射層包含第三非發射材料。較佳地,第三非發射層基本上由該第三非發射材料組成。
較佳地,第一非發射層直接與陽極接觸。
在一較佳實施例中,裝置基本上由陽極、陰極、第一及第二發射材料以及第一、第二及第三非發射材料組成,且僅包括如上所述之第一非發射層、第一發射層、第二非發射層、第二發射層及第三非發射層。該裝置架構非常簡化,裝置中僅使用5種有機材料。對於具有儘可能少之有機材料之裝置而言,材料成本及製造複雜性將較低。
第二發射層亦可包含第四非發射材料。
在一實施例中,第一發射材料具有在500-700nm之可見光譜中的峰值發射波長,且第二發射材料具有在400-500nm之可見光譜中的峰值發射波長。
通常,一OLED包含至少一個安置於一陽極與一陰極之間且與其電連接之有機層。當施加電流時,該陽極將電洞注入該(等)有機層中且該陰極將電子注入該(等)有機層中。所注射之電洞及電子各自向帶相反電荷之電極遷移。當電子及電洞位於同一分子上時,形成"激子",其為具有激發能態之經定域的電子-電洞對。當該激子經由光電發射機制弛豫時,發射光。在一些情況下,激子可定域於準分子或激發複合物體上。亦可發生諸如熱弛豫之非輻射機制,但通常其被視為不合需要的。
如(例如)以引用的方式全部併入之美國專利第4,769,292號中所揭示,初始OLED使用自其單重態發射光("螢光")之發射分子。螢光發射通常在小於10奈秒之時限內發生。
最近,已證實具有自三重態發射光("磷光")之發射材料的OLED。Baldo等人,"Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices,"Nature,
395:151-154(1998)("Baldo-I")及Baldo等人,"Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence,"Appl. Phys. Lett.,
75:3,4-6(1999)("Baldo-II"),該等案以全文引用的方式併入本文。磷光係更詳細地描述於美國專利第7,279,704號之第5-6行中,該案以引用的方式併入本文。
圖1展示一有機發光裝置100。該等圖不一定按比例繪製。裝置100可包括一基板110、一陽極115、一電洞注入層120、一電洞傳輸層125、一電子阻擋層130、一發射層135、一電洞阻擋層140、一電子傳輸層145、一電子注入層150、一保護層155及一陰極160。陰極160為一具有一第一導電層162及一第二導電層164之複合陰極。可藉由按順序沈積該等所述之層來製造裝置100。此等多種層之性質及功能以及實例材料係更詳細地描述於美國專利第7,279,704號之第6-10行中,該案以引用的方式併入本文。
存在有此等層之每一者的更多實例。舉例而言,可撓性且透明基板-陽極組合係揭示於美國專利第5,844,363號中,該案以全文引用的方式併入本文。如以全文引用的方式併入本文之美國專利申請公開案第2003/0230980號中所揭示,p-摻雜電洞傳輸層之一實例為用F4
-TCNQ摻雜的m-MTDATA(莫耳比50:1)。發射材料及主體材料之實例係揭示於Thompson等人之美國專利第6,303,238號中,該案以全文引用的方式併入本文。如以全文引用的方式併入本文之美國專利申請公開案第2003/0230980號中所揭示,n-摻雜電子傳輸層之一實例為以1:1之莫耳比用Li摻雜之BPhen。以全文引用的方式併入本文之美國專利第5,703,436號及第5,707,745號揭示包括複合陰極之陰極的實例,該等複合陰極具有一具上覆透明、導電、濺鍍沈積之ITO層的金屬(諸如Mg:Ag)薄層。阻擋層之理論及用途係更詳細地描述於美國專利第6,097,147號及美國專利申請公開案第2003/0230980號中,該等案以全文引用的方式併入本文。注入層之實例係提供於美國專利申請公開案第2004/0174116號中,該案以全文引用的方式併入本文。保護層之描述可見於美國專利申請公開案第2004/0174116號中,該案以全文引用的方式併入本文。
圖2展示一倒轉OLED 200。該裝置包括一基板210、一陰極215、一發射層220、一電洞傳輸層225及一陽極230。裝置200可藉由按順序沈積該等所述之層來製造。因為最常見OLED組態具有一安置於陽極上之陰極,且裝置200具有安置於陽極230下之陰極215,所以裝置200可稱為"倒轉"OLED。類似於關於裝置100所述之彼等者的材料可用於裝置200之相應層。圖2提供如何可自裝置100之結構中省去一些層的一實例。
圖1及2中所說明之簡單分層結構係經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一起使用。所述之特定材料及結構在性質上為例示性的,且可使用其他材料及結構。可藉由以不同方式組合所述之多種層來達成功能性OLED,或可基於設計、效能及成本因素完全省去各層。亦可包括未具體描述之其他層。可使用除具體描述之彼等者外之材料。儘管本文提供之許多實例將多種層描述為包含單一材料,但應瞭解可使用材料之組合,諸如主體與摻雜劑之混合物,或更通常為混合物。又,該等層可具有多種子層。本文中賦予多種層之名稱不欲為嚴格限制性的。舉例而言,在裝置200中,電洞傳輸層225傳輸電洞且將電洞注入發射層220中,且可描述為一電洞傳輸層或一電洞注入層。在一實施例中,一OLED可描述為具有一安置於一陰極與一陽極之間的"有機層"。此有機層可包含單一層,或如(例如)關於圖1及2所述可進一步包含不同有機材料之多個層。
亦可使用未特定描述之結構及材料,諸如由聚合材料組成之OLED(PLED),諸如Friend等人之美國專利第5,247,190號中所揭示,該案以全文引用的方式併入本文。進一步舉例而言,可使用具有單一有機層之OLED。可將OLED堆疊,例如Forrest等人之美國專利第5,707,745號中所述,該案以全文引用的方式併入本文。OLED結構可脫離圖1及2中所說明之簡單分層結構。舉例而言,基板可包括一用以改良外耦接之有角度反射表面,諸如Forrest等人之美國專利第6,091,195號中所述之台式結構,及/或如Bulovic等人之美國專利第5,834,893號中所述之坑形結構,該等案以全文引用的方式併入本文。
除非另外規定,否則各種實施例之層之任一者可藉由任何合適之方法來沈積。對於有機層而言,較佳方法包括熱蒸鍍;噴墨,諸如美國專利第6,013,982號及第6,087,196號中所述,該等案以全文引用的方式併入本文;有機氣相沈積(OVPD),諸如Forrest等人之美國專利第6,337,102號中所述,該案以全文引用的方式併入本文;及藉由有機蒸氣噴印(OVJP)之沈積,諸如美國專利申請案第10/233,470號中所述,該案以全文引用的方式併入本文。其他合適之沈積方法包括旋塗及其他基於溶液之方法。基於溶液之方法較佳於氮氣或惰性氣氛中進行。對於其他層而言,較佳方法包括熱蒸鍍。較佳圖案化方法包括經由遮罩沈積,諸如美國專利第6,294,398號及第6,468,819號(其以全文引用的方式併入本文)中所述之冷焊,及與諸如噴墨及OVJD之一些沈積方法相關之圖案化。亦可使用其他方法。欲沈積之材料可經改質以使其與特定沈積方法相容。舉例而言,可將諸如支鏈或非支鏈且較佳含有至少3個碳之烷基及芳基的取代基用於小分子中以增強其經受溶液處理之能力。可使用具有20個碳或更多碳之取代基,且3-20個碳為較佳範圍。具有不對稱結構之材料可比具有對稱結構之彼等材料具有更好之溶液處理性,因為不對稱材料可具有較低再結晶傾向。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。
根據本發明之實施例所製造的裝置可併入各種消費產品中,包括平板顯示器、電腦監視器、電視、廣告牌、用於內部或外部照明及/或發信號之燈、抬頭顯示器、完全透明顯示器、可撓性顯示器、雷射印表機、電話、手機、個人數位助理(PDA)、膝上型電腦、數位相機、攝錄機、取景器、微型顯示器、交通工具、大面積牆、電影院或運動場螢幕或標誌。各種控制機構可用以控制根據本發明製造之裝置,包括被動型矩陣及主動型矩陣。許多裝置意欲在對於人類而言舒適之溫度範圍內,諸如18℃至30℃且更佳於室溫(20-25℃)下使用。
本文所述之材料及結構可應用於除OLED外之裝置。舉例而言,諸如有機太陽能電池及有機光偵測器之其他光電子裝置可利用該等材料及結構。更通常,諸如有機電晶體之有機裝置可使用該等材料及結構。
術語鹵基、鹵素、烷基、環烷基、烯基、炔基、芳烷基、雜環基、芳基、芳族基及雜芳基為此項技術所已知,且在US 7,279,704之第31-32行中予以定義,該案以引用的方式併入本文中。
提供一種有機發光裝置。該裝置包括一陽極及一陰極。
一第一發射層安置於該陽極與該陰極之間。該第一發射層包括第一非發射有機材料,其為以至少50wt%之濃度存在於第一發射層中的有機金屬材料。該第一非發射材料可以接近100wt%之濃度存在,但第一發射有機材料之存在阻止第一非發射材料之濃度達到100wt%。第一發射層亦包括第一發射有機材料。較佳地,該第一發射有機材料之濃度為0.1-6wt%,更佳為0.1-3wt%,儘管可使用其他濃度。其他材料亦可存在於第一發射層中,但在一實施例中,僅存在第一非發射材料及第一發射材料。
一第二發射層安置於第一發射層與陰極之間。較佳地,該第二發射層直接與第一發射層接觸。第二發射層包括第二非發射有機材料,其較佳以至少50wt%之濃度存在。該第二非發射材料可以接近100wt%之濃度存在,但第二發射有機材料之存在阻止第二非發射材料之濃度達到100wt%。第二發射層亦包括第二發射有機材料。較佳地,該第二發射有機材料之濃度為0.1-6wt%,更佳為0.1-3wt%,惟可使用其他濃度。其他材料亦可存在於第二發射層中,但在一實施例中,僅存在第二非發射材料及第二發射材料。
第一及第二非發射材料與第一及第二發射材料均為不同材料。
如本文中所使用,術語"發射"及"非發射"材料係指在存在材料之特定裝置架構中該材料是否發光。在一特定裝置架構中非發射之材料可在其他情形下發射。舉例而言,諸如藍光發射體之高三重態能量發磷光材料可存在於一裝置之一發射層中,但由於存在諸如較低三重態能量材料或許紅光發射體之其他材料而為"非發射"的。
一第一非發射層位於第一發射層與陽極之間,且直接與第一發射層接觸。該第一非發射層包含第一非發射有機材料。第一非發射層可基本上由該第一非發射材料組成。實驗結果展示使用一包含第一非發射材料(亦用於一包含該第一非發射材料及第一發射材料之相鄰發射層中)之第一非發射層(如第25號裝置中)可提供與一使用常見電洞注入/電洞傳輸材料選擇之另外相同裝置(第26號裝置)相比優良的效率。另外,在此等層中使用常見材料減少裝置中有機材料之數目,從而降低製造複雜性及成本。通常,可預期減少材料選擇可用之可選項可導致損害,但在第一非發射層與第一發射層中皆使用為有機金屬之第一非發射材料出乎意料地導致較高效率。
較佳地,但不一定,該裝置亦包括一安置於第二發射層與陰極之間且直接與第二發射層接觸的第二非發射層。該第二非發射層包含第二非發射有機材料。第二非發射層可基本上由該第二非發射材料組成。觀察到包括使用與第二發射層相同之非發射材料之第二非發射層的裝置相對於不具有第二非發射層之類似裝置具有出乎意料地優良效能,包括高裝置效率。
較佳地,第一及第二發射有機材料為磷光材料。
較佳地,第一發射層基本上由第一非發射有機材料及第一發射有機材料組成,第一非發射層基本上由第一非發射有機材料組成,第二發射層基本上由第二非發射有機材料及第二發射有機材料組成,且第二非發射層基本上由第二非發射有機材料組成。如本文中所使用,且與通常撰寫專利之慣例一致,術語"包含"為開放式且允許存在其他材料,而術語"基本上由...組成"為封閉式,且並不允許存在顯著影響裝置效能之其他材料,儘管可允許並不對裝置效能具有顯著影響之一些雜質含量。
較佳地,裝置亦包括一安置於第二非發射層與陰極之間的第三非發射層。較佳地,該第三非發射層直接與第二非發射層及陰極接觸。第三非發射層包含第三非發射材料。較佳地,第三非發射層基本上由第三非發射材料組成。
較佳地,第一非發射層直接與陽極接觸。
在一較佳實施例中,裝置基本上由陽極、陰極、第一及第二發射材料以及第一、第二及第三非發射材料組成,且僅包括如上所述之第一非發射層、第一發射層、第二非發射層、第二發射層及第三非發射層。該裝置架構非常簡化,裝置中僅使用5種有機材料。對於具有儘可能少之有機材料的裝置而言,材料成本及製造複雜性將較低。
第二發射層亦可包含第四非發射材料。
一個面向白色有機發光裝置(WOLED)技術之挑戰為來自任何特定典型有機材料之螢光或磷光發射僅跨越約三分之一的可見光譜之實情。因此,可將兩種或兩種以上發射體併入單一裝置中以便充分地跨越可見光譜以獲得白色OLED。WOLED架構之複雜性幾乎規定WOLED所需之材料的數目超過單色OLED所需之數目。然而,在一些實施例中,本文中揭示使用儘可能少之材料的WOLED架構。一種材料可發揮作為電洞注入層及作為發射層主體之雙重目的,且展示另一種材料作為發射層主體及作為阻擋層來執行。一僅含有5種有機材料之最低限要求的WOLED為一具有少數有機材料及良好操作效能特徵之例示性裝置。
較佳地,第一發射材料具有在500-700nm之可見光譜中的峰值發射波長,且第二發射材料具有在400-500nm之可見光譜中的峰值發射波長。此組合可允許裝置發射具有所需CIE座標之光。
圖3展示一例示性裝置。裝置300安置於一基板310上。裝置300包括一陽極320、一第一非發射層340、一第一發射層350、一第二發射層360、一第二非發射層370及一陰極390,其以該順序安置於基板310上。裝置300可視情況包括其他層,如由層330及層380所說明,其可能或可能不存在,且其可各自表示多個層。在一較佳實施例中,不存在層330,且層380表示一傳輸電子之單層。
陽極320及陰極390可由任何合適之電極材料製成。
第一非發射層340包含第一非發射有機材料且較佳基本上由第一非發射有機材料組成。第一發射層350包含該第一非發射有機材料以及第一發射有機材料且較佳基本上由其組成。第一非發射有機材料較佳為有機金屬材料。第二非發射層370包含第二非發射有機材料且較佳基本上由其組成。第二發射層360包含該第二非發射有機材料以及第二發射有機材料且較佳基本上由其組成。
第一非發射層340、第一發射層350、第二發射層360及第二非發射層370之組態提供若干優勢。
在第一非發射層340與第一發射層350中皆使用第一非發射有機材料允許單一有機材料充當電洞注入材料及一發射層中之主體。又,以此方式使用第一非發射有機材料確保自第一非發射層340平滑電洞注入(亦即最小注射障礙)第一發射層350中。有機金屬材料由於其良好電洞傳輸性質與多種可選擇之軌域能階及帶隙之組合而較佳用作第一非發射材料。
在第二非發射層370與第二發射層360中皆使用第二非發射有機材料允許單一有機材料充當發射層主體及一激子/電洞阻擋層,從而簡化裝置製造。又,以此方式使用第二非發射有機材料增強自第二非發射層370平滑電子注入(亦即最小注射障礙)第二發射層360中。包括至少一種咔唑、二苯并噻吩或三苯基之有機材料由於此等材料之高三重態能量及良好電子傳輸性質而較佳用作第二非發射有機材料,但亦可使用多種其他有機材料。
第一發射層350與第二發射層360之間的界面及彼等層中之不同有機材料之電荷載流子傳輸性質的差異在裝置中提供一平面,其中再結合可發生於第一與第二發射有機材料附近。第一發射層350與第二發射層360之界面處之此傳輸性質的差異係藉由存在於第一非發射層340與第一發射層350之界面及第二非發射層370與第二發射層360之界面處之有機材料的傳輸性質之類似性而強化,此係由於存在彼等層共有之有機材料,亦即第一非發射層340與第一發射層350中之第一非發射有機材料,及第二非發射層370與第二發射層360中之第二非發射有機材料。
在一較佳實施例中,不存在層330,且層380表示一傳輸電子之單層。此組態結合一基本上由第一非發射有機材料組成之第一非發射層340、一基本上由第一非發射有機材料以及第一發射有機材料組成之第一發射層350、一基本上由第二非發射有機材料組成之第二非發射層370及一基本上由該第二非發射有機材料以及第二發射有機材料組成之第二發射層360提供若干優勢。首先,該裝置包括2種不同發射有機材料,而僅使用5種不同有機材料。2種不同有機發射體之存在允許製造白色OLED。僅使用5種不同有機材料簡化製造且減少對製造設備所提出之要求。許多有機金屬材料易於自一陽極接受電洞,因此可在許多裝置架構中省去層330,從而有利地簡化裝置製造。然而,許多較佳第二非發射有機材料可能不易於接受自一陰極注射之電子,因此一額外層380可較佳接受自該陰極注射之電子,且將該等電子傳輸至第二非發射層370。LG201為用於層380之較佳材料,但可使用多種自一陰極接受電子且將其注入裝置之其餘部分中的其他有機材料。
如本文中所使用,以下字母名稱係指如下化合物:
化合物A及B分別為一對合適之第一非發射材料與第一發射材料的一實例。化合物C及E分別為一對合適之第二非發射材料與第二發射材料的一實例。化合物C及F分別為一對合適之第二非發射材料與第二發射材料的另一實例。化合物D及F分別為一對合適之第二非發射材料與第二發射材料的另一實例。化合物G在實例中用作發射材料,且化合物H在實例中用作電洞注入材料。mCBP係指3,3'-雙(N-咔唑基)聯苯,且NPD係指4,4'-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯。
本文所述之適用於有機發光裝置中之特定層的材料可與存在於該裝置中之多種其他材料組合使用。舉例而言,本文所揭示之發射摻雜劑可與多種主體、輸送層、阻擋層、注入層、電極及可存在之其他層結合使用。以下描述或提及之材料為可與本文所揭示之化合物組合使用之材料的非限制性實例,且熟習此項技術者可易於查閱文獻以鑑別可組合使用之其他材料。
除本文所揭示之材料外及/或與其組合,許多電洞注入材料、電洞傳輸材料、主體材料、摻雜劑材料、激子/電洞阻擋層材料、電子傳輸及電子注入材料可用於一OLED中。可與本文所揭示之材料組合用於一OLED中之材料的非限制性實例列於下表1中。表1列出非限制性材料種類、各種類之化合物的非限制性實例及揭示該等材料之參考文獻。
許多裝置係藉由依次將多種層熱蒸鍍於一市售塗有ITO之基板上來製造。表2展示所製造之多種裝置之結構。當厚度呈現於一欄之標題處時,對應於彼欄之層在所有裝置中均具有彼厚度。所有濃度均為wt%,且當特定材料之濃度未指定時,該材料組成濃度尚未指定之層中之材料的其餘部分,亦即裝置1具有ITO/A(100wt%)/A(99.2wt%):B(0.5wt%)/等。
由於不同層厚度而未包括於表格中之裝置25及26具有以下結構:
裝置25:ITO(120nm)/A(10nm)/A:B[0.5%](20nm)/mCBP:G[15%](15nm)/mCBP(5nm)/LG201(30nm)/LiF/Al
裝置26:ITO(120nm)/H(30nm)/NPD(10nm)/A:B[0.5%](20nm)/mCBP:G[15%](15nm)/mCBP(5nm)/LG201(30nm)/LiF/Al
表3展示表2中所述之裝置之所量測的裝置效能特徵。電壓、發光效率(以坎/安培計)、外量子效率及功率效率係於1000尼特之亮度下量測。1931 CIE座標係於10mA/cm2
之電流密度下量測。
所量測之裝置結果展示具有共有常見第一非發射材料之第一發射及非發射層與共有常見第二非發射材料之第二發射及非發射層之組合的裝置展示出乎意料地優於缺乏第二非發射層之裝置的結果。除為比較實例之裝置26外,表2及3中之所有裝置具有一為摻雜有0.5wt%發射化合物B之20nm非發射化合物A的第一發射層及一為10nm化合物A之第一非發射層,其中化合物A為兩個層共有之第一非發射材料。一些裝置,尤其第5、10、14、17、19、22、23及24號裝置亦具有一為摻雜有發射化合物E、F及/或A之15nm非發射化合物C或D的第二發射層及一為5nm化合物C或D之第二非發射層,其中化合物C或D為兩個層共有之第二非發射材料。表格中之其他裝置在第二非發射層中使用不同於第二發射層中之非發射材料的非發射材料,或缺乏不同於第二發射層中之非發射材料的第二非發射層,或缺乏第二非發射層。
藉由分別比較第5、10、14、17及19號裝置與第6、12、15、18及21號裝置,可見添加一由存在於第二發射層中之相同非發射材料製成之第二非發射層顯著改良裝置外量子效率及功率效率。
亦應注意在表2及3中之多種裝置中,化合物D似乎為好於化合物C之電子傳輸材料。先前段落中所指之特定比較控制且移除由一種特定材料好於另一種特定材料所引起之效應,並分離由使用一包含與第二發射層相同之非發射材料的第二非發射層所引起之效應。
比較第25號與第26號裝置展示使用一包含第一非發射材料(亦用於一包含該第一非發射材料及第一發射材料之相鄰發射層中)之第一非發射層(如第25號裝置中)可提供與一使用常見電洞注入/電洞傳輸材料選擇之另外相同裝置(第26號裝置)相比優良的效率。
應瞭解本文所述之各種實施例僅為舉例,且不欲限制本發明之範疇。舉例而言,本文所述之許多材料及結構可在不脫離本發明之精神的情況下由其他材料及結構取代。因此,所主張之本發明可包括對本文所述之特定實例及較佳實施例的改變,如對於熟習此項技術者所顯而易見。應瞭解關於為何本發明起作用之各種理論不欲有限制性。
100...有機發光裝置
110...基板
115...陽極
120...電洞注入層
125...電洞傳輸層
130...電子阻擋層
135...發射層
140...電洞阻擋層
145...電子傳輸層
150...電子注入層
155...保護層
160...陰極
162...第一導電層
164...第二導電層
200...倒轉OLED/裝置
210...基板
215...陰極
220...發射層
225...電洞傳輸層
230...陽極
300...裝置
310...基板
320...陽極
330...層
340...第一非發射層
350...第一發射層
360...第二發射層
370...第二非發射層
380...層
390...陰極
圖1展示一有機發光裝置。
圖2展示一不具有一獨立電子傳輸層之倒轉有機發光裝置。
圖3展示一具有特定架構之有機發光裝置。
300...裝置
310...基板
320...陽極
330...層
340...第一非發射層
350...第一發射層
360...第二發射層
370...第二非發射層
380...層
390...陰極
Claims (12)
- 一種有機發光裝置,其包含:一陽極;一陰極;一安置於該陽極與該陰極之間的第一發射層,該第一發射層包含:第一非發射有機材料,其中該第一非發射材料為有機金屬且以至少50wt%之濃度存在於該第一發射層中;及第一發射有機材料;一安置於該第一發射層與該陰極之間且直接與該第一發射層接觸的第二發射層,該第二發射層包含:第二非發射有機材料;及第二發射有機材料;一安置於該第一發射層與該陽極之間且直接與該第一發射層接觸的第一非發射層,該第一非發射層包含該第一非發射有機材料。
- 如請求項1之裝置,其進一步包含一安置於該第二發射層與該陰極之間且直接與該第二發射層接觸的第二非發射層,該第二非發射層包含該第二非發射有機材料。
- 如請求項2之裝置,其中該第一發射有機材料及該第二發射有機材料為磷光材料。
- 如請求項2之裝置,其中該第一發射有機材料係以0.1wt%至6wt%之濃度存在於該第一發射層中。
- 如請求項4之裝置,其中該第一發射有機材料係以0.1 wt%至3wt%之濃度存在於該第一發射層中。
- 如請求項2之裝置,其中:該第一發射層基本上由該第一非發射有機材料及該第一發射有機材料組成;該第一非發射層基本上由該第一非發射有機材料組成;該第二發射層基本上由該第二非發射有機材料及該第二發射有機材料組成;該第二非發射層基本上由該第二非發射有機材料組成。
- 如請求項6之裝置,其進一步包含一安置於該第二非發射層與該陰極之間且直接與該第二非發射層及該陰極接觸的第三非發射層,該第三非發射層包含第三非發射材料。
- 如請求項7之裝置,其中該第三非發射層基本上由第三非發射材料組成。
- 如請求項8之裝置,其中該第一非發射層直接與該陽極接觸。
- 如請求項9之裝置,其中該裝置基本上由該陽極、該陰極、該第一發射有機材料及該第二發射有機材料與該第一非發射有機材料、該第二非發射有機材料及該第三非發射材料組成。
- 如請求項2之裝置,其中該第二發射層進一步包含第四非發射材料。
- 如請求項2之裝置,其中該第一發射有機材料具有在500-700nm之可見光譜中的峰值發射波長,且該第二發射有機材料具有在400-500nm之可見光譜中的峰值發射波長。
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