專利名稱：基于電致磷光的極高效有機(jī)發(fā)光器件的制作方法
I.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及包含發(fā)射層和激子阻擋層，且該發(fā)射層包含有機(jī)金屬磷光攙雜化合物的有機(jī)發(fā)光器件(OLED)。
II.發(fā)明背景II.A一般背景技術(shù)有機(jī)發(fā)光器件(OLED)包含幾個有機(jī)層，其中的一個層包含能通過在器件兩端施加電壓而電致發(fā)光的有機(jī)材料(C.W.Tang等，Appl.Phys.Lett.1987年，第51期，第913頁)。對于作為基于LCD的全色平板顯示器的實(shí)用替代技術(shù)，一些OLED已表現(xiàn)出具有充足的亮度、顏色范圍和工作周期(S.R.Forrest，P.E.Burrows和M.E.Thompson，Laser FocusWorld，1995年2月)。由于此種器件中所用的許多有機(jī)薄膜在可見光譜區(qū)域內(nèi)是透明的，因此它們可以實(shí)現(xiàn)完全新型的顯示器像素，其中發(fā)射紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)的OLED以垂直層疊幾何圖形布置，提供簡單的制作工藝、小的R-G-B像素尺寸和大的占空因數(shù)(國際專利申請第PCT/US95/15790號)。
在國際專利申請第PCT/US97/02681號中描述了，透明OLED(TOLED)意味著朝向?qū)崿F(xiàn)高分辨率的一大進(jìn)步，即，可獨(dú)立尋址的層疊R-G-B像素，其中，TOLED在斷電時具有大于71％的透明度，而在器件通電時從頂部和底部器件表面以高效率(接近1％的量子效率)發(fā)射光。TOLED使用透明銦錫氧化物(ITO)作為空穴注入電極而Mg-Ag-ITO電極層用于電子發(fā)射。已公開一種器件，其中Mg-Ag-ITO層的ITO側(cè)用作與在TOLED頂部層疊的第二個發(fā)射不同顏色的OLED的空穴注入接觸面。在層疊OLED(SOLED)中的每個層都是可獨(dú)立尋址的，并且發(fā)射其各自的特征顏色。此彩色發(fā)射可通過鄰接層疊的、透明的、可獨(dú)立尋址的一個或幾個有機(jī)層、透明接觸面和玻璃基片傳播，從而允許該器件通過改變紅和藍(lán)色發(fā)射層的相對輸出發(fā)射任意顏色。
PCT/US95/15790專利申請公布了一種集成SOLED，其中，在顏色可調(diào)顯示器中用外部電源可獨(dú)立改變和控制強(qiáng)度與顏色。因而PCT/US95/15790專利申請闡述了借助小像素尺寸有可能實(shí)現(xiàn)提供高圖象分辨率的集成全色像素的原理。而且，與現(xiàn)有技術(shù)方法相比，可以用成本相對較低的制造技術(shù)來制作此種器件。
II.B發(fā)射的背景技術(shù)結(jié)構(gòu)基于使用有機(jī)光電子材料層的器件一般依賴于導(dǎo)致光學(xué)發(fā)射的普通機(jī)構(gòu)。一般而言，此機(jī)構(gòu)基于所捕獲電荷的輻射復(fù)合。具體地，OLED包含至少兩個分隔器件陽極和陰極的薄有機(jī)層。在這些層中，一個層的材料具體地基于其傳輸空穴的能力來選擇，該層稱為“空穴傳輸層”(HTL)，另一層的材料則具體根據(jù)其傳輸電子的能力來選擇，這一另一層稱為“電子傳輸層”(ETL)。由于具有這樣的結(jié)構(gòu)，該器件可看作是當(dāng)施加到陽極的電勢比施加到陰極的電勢更高時具有正向偏壓的二極管。在這些偏壓條件下，陽極向空穴傳輸層注入空穴(正電荷載體)，而陰極向電子傳輸層注入電子。與陽極相鄰的發(fā)光介質(zhì)部分因而形成空穴注入和傳輸區(qū)域，同時與陰極相鄰的發(fā)光介質(zhì)部分形成電子注入和傳輸區(qū)域。被注入的空穴和電子都向帶有相反電荷的電極傳輸。當(dāng)電子和空穴定位于相同的分子時，形成Frenkel激子。此種短期狀態(tài)的復(fù)合可看作是電子從其傳導(dǎo)電勢下降到價電子帶，同時在一定的條件下優(yōu)選依靠發(fā)光機(jī)構(gòu)產(chǎn)生松馳現(xiàn)象。鑒于典型薄層有機(jī)器件的此種工作原理，電致發(fā)光層包括從每個電極接收移動電荷載體(電子和空穴)的發(fā)光區(qū)域。
OLED一般通過熒光或磷光進(jìn)行發(fā)光。在如何利用磷光上則有區(qū)別。已注意到，在高電流密度時磷光效率迅速降低?？赡苁禽^長的磷光周期使發(fā)射位置飽和，并且三重態(tài)-三重態(tài)湮沒產(chǎn)生效率損失。在熒光和磷光之間的另一區(qū)別是三重態(tài)從導(dǎo)電宿主到發(fā)光客體分子的能量轉(zhuǎn)移一般比單純態(tài)的慢；依據(jù)自旋對稱守恒原理，占據(jù)單純態(tài)能量轉(zhuǎn)移支配地位的長列偶極-偶極偶合(Frster轉(zhuǎn)移)對于三重態(tài)(在理論上)是被禁止的。因而，對于三重態(tài)，能量轉(zhuǎn)移一般是通過激子散射到鄰近分子(Dexter轉(zhuǎn)移)而發(fā)生的；施主和受主受激波函數(shù)的明顯重疊對于能量轉(zhuǎn)移是關(guān)鍵的。另一區(qū)別在于，與一般單純態(tài)散射距離為約200相比，三重態(tài)散射距離一般較長(如＞1400)。因而，如果磷光器件要實(shí)現(xiàn)它們的潛力，器件結(jié)構(gòu)就需要為三重態(tài)性質(zhì)而優(yōu)化。在本發(fā)明中，我們發(fā)揮三重態(tài)長散射距離的性質(zhì)，以提高外部量子效率。
成功利用磷光有希望制造有機(jī)電致發(fā)光器件。例如，磷光的優(yōu)點(diǎn)在于，所有(由EL中的空穴和電子復(fù)合形成)的激子在磷光器件中(部分)是基于三重態(tài)的，在某些電致發(fā)光材料中這些激子可參與能量轉(zhuǎn)移和發(fā)光。相反，在熒光器件中激子是基于單純態(tài)的，只有小量的激子導(dǎo)致熒光發(fā)光。
II.C材料的背景技術(shù)II.C.1基本的異質(zhì)結(jié)因?yàn)槠骷话憔哂兄辽僖粋€電子傳輸層和至少一個空穴傳輸層，所以器件具有幾個材料不同的層，形成異質(zhì)結(jié)。產(chǎn)生電致發(fā)發(fā)光的材料可以與用作電子傳輸層或空穴傳輸層的材料相同。其中電子傳輸層或空穴傳輸層還用作發(fā)射層的此種器件被稱為具有單個異質(zhì)結(jié)?？商鎿Q地，電致發(fā)光材料也可存在于空穴傳輸層和電子傳輸層之間的單獨(dú)發(fā)射層中，這稱為雙異質(zhì)結(jié)。
也就是說，除了在電荷載體層即空穴傳輸層或電子傳輸層中，用作主要成分的、和既用作電荷載體材料又用作發(fā)射材料的發(fā)射材料外，發(fā)射材料還可以較低的濃度作為摻雜物存在于電荷載體層中。只要有摻雜物存在，電荷載體層中的主要材料就可稱為宿主化合物或接收化合物。選擇作為宿主和摻雜物存在的材料，以便具有從宿主到摻雜物材料的高水平能量轉(zhuǎn)移。另外，這些材料需要能產(chǎn)生對于OLED可接受的電氣性質(zhì)。而且，優(yōu)選地，采用方便的制造技術(shù)，具體地，使用真空淀積技術(shù)，此種宿主和摻雜物材料能被包含在使用易于包含在OLED中的材料的OLED中。
II.C.2激子阻擋層用于本發(fā)明器件中的(以及以前的美國專利申請No.09/153144所公開的)激子阻擋層基本上阻擋激子的散射，從而基本上使激子保留在發(fā)射層內(nèi)，增加器件效率。本發(fā)明阻擋層的材料的特征在于其最低的未占據(jù)的分子軌道(LUMO)和其最高占據(jù)的分子軌道(HOMO)之間的能量差(“帶隙”)。根據(jù)本發(fā)明，此帶隙基本上防止激子通過阻擋層的散射，而且對整個電致發(fā)光器件的啟動電壓只有最小的影響。因而帶隙優(yōu)選大于發(fā)射層中所產(chǎn)生的激子的能級，以使此種激子不能在阻擋層中存在。具體地，阻擋層的帶隙至少與宿主的三重態(tài)和接地狀態(tài)之間的能量差一樣大。
II.D.顏色對于顏色，希望使用在相對較窄的頻帶內(nèi)提供電致發(fā)發(fā)光的材料來制造OLED，此頻帶的中心接近所選定的對應(yīng)三原色紅、綠和藍(lán)之一的光譜區(qū)域，從而這些材料可用作OLED或SOLED中的顏色層。還希望此種化合物能使用真空淀積技術(shù)被容易地淀積成薄層，以便它們能易于包含在全部由真空淀積的有機(jī)材料制備的OLED中。
美國專利No.6048630涉及包含產(chǎn)生飽和的紅色發(fā)射的發(fā)射化合物的OLED。
III.發(fā)明概述本發(fā)明涉及有機(jī)發(fā)光器件，其中，發(fā)射層包含發(fā)射分子并(可選地)包含宿主材料(其中發(fā)射分子作為摻雜物存在于所述宿主材料中)，當(dāng)電壓施加到異質(zhì)結(jié)上時發(fā)射分子用于發(fā)光，其中發(fā)射分子從磷光有機(jī)金屬絡(luò)合物組中選擇。發(fā)射分子可進(jìn)一步從磷光有機(jī)金屬銥或鋨絡(luò)合物組中選擇，還可進(jìn)一步從磷光環(huán)金屬銥或鋨絡(luò)合物組中選擇。發(fā)射分子的具體實(shí)例為正-三(2-苯基吡啶)銥，由下述的分子式(Ir(ppy)3)表示
[在此圖及以后的附圖中，用直線表示從氮到金屬(在此為Ir)的配價鍵。]一般，層的排列是空穴傳輸層、發(fā)射層和電子傳輸層。對于空穴傳導(dǎo)發(fā)射層，在發(fā)射層和電子傳輸層之間可以有激子阻擋層。對于電子傳導(dǎo)發(fā)射層，在發(fā)射層和空穴傳輸層之間可以有激子阻擋層。發(fā)射層可以等同于空穴傳輸層(在激子阻擋層靠近或就在陽極上的情況下)或者發(fā)射層可以等同于電子傳輸層(在激子阻擋層靠近或就在陰極上的情況下)。
發(fā)射層可以與宿主材料一起形成，其中發(fā)射分子作為客體存在，或者發(fā)射層由發(fā)射分子本身形成。在前一情形中，宿主材料可以是從取代的三芳基胺組中選擇的空穴傳輸基體。宿主材料的實(shí)例為4，4′-N，N′-二咔唑-聯(lián)苯基(CBP)，分子式如下 發(fā)射層還可以包含作為摻雜物存在于所述宿主材料中、并具有偶極矩的極化分子，當(dāng)所述發(fā)射摻雜物分子發(fā)光時此極化分子影響發(fā)射光的波長。
由電子傳輸材料形成的層用于把電子傳輸?shù)桨l(fā)射分子和(可選的)宿主材料的發(fā)射層中。電子傳輸材料可以是從包括金屬quinoxolate、odidaxole和三唑的組中選擇的電子傳輸基體。電子傳輸材料的實(shí)例為三-(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)。
由空穴傳輸材料形成的層用于把空穴 傳輸?shù)桨l(fā)射分子和(可選的)宿主材料的發(fā)射層中?？昭▊鬏敳牧系膶?shí)例為4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]聯(lián)苯基[“α-NPD”]。
特別優(yōu)選使用激子阻擋層(“阻擋層”)把激子限制在發(fā)光層(“發(fā)光區(qū)域”)內(nèi)。對于空穴傳輸宿主，阻擋層可以放置在發(fā)光層和電子傳輸層之間。用于此阻擋層的材料實(shí)例為2，9-二甲基-4，7-聯(lián)苯基-1，10-菲咯啉(還稱作浴銅靈或BCP)，分子式如下 對于在空穴傳導(dǎo)宿主和電子傳輸層之間有阻擋層的情況下(如在以下實(shí)例1的情況下)，可發(fā)現(xiàn)以下特性，以重要性程度順序列出1.在阻擋層LUMO和HOMO之間的能量差大于宿主材料的三重態(tài)和接地單純態(tài)之間的能量差。
2.宿主材料中的三重態(tài)不被阻擋層抑制。
3.阻擋層的電離勢能(IP)大于宿主的電離勢能。(意味著空穴保留在宿主中)。
4.阻擋層LUMO的能級和宿主LUMO的能級在能量上非常接近，從而在器件總傳導(dǎo)性中的變化小于50％。
5.在層厚足以有效阻擋激子從發(fā)射層遷移進(jìn)相鄰層的前提下，阻擋層盡可能地薄。對于在電子傳導(dǎo)宿主和空穴傳輸層之間有阻擋層的互補(bǔ)情況下，可發(fā)現(xiàn)以下特性(以重要性程度順序列出)1.在阻擋層LUMO和HOMO之間的能量差大于宿主材料的三重態(tài)和接地單純態(tài)之間的能量差。
2.宿主材料中的三重態(tài)不被阻擋層抑制。
3.阻擋層LUMO的能量大于(電子傳輸)宿主LUMO的能量。(意味著電子保留在宿主中)。
4.阻擋層的電離勢能和宿主的電離勢能使空穴易于從阻擋層發(fā)射進(jìn)宿主中，并且在器件總傳導(dǎo)性中的變化小于50％。
5.在層厚足以有效阻擋激子從發(fā)射層遷移進(jìn)相鄰層的前提下，阻擋層盡可能的薄。IV.附圖簡述
圖1為實(shí)例1的電致磷光器件的的建議能級結(jié)構(gòu)，示出了最高占據(jù)的分子軌道(HOMO)能量和最低未占據(jù)的分子軌道(LUMO)能量(見I.G.Hill和A.Kahn，J.Appl.Physics(1999))。注意，Ir(ppy)3的HOMO和LUMO能級未示出。插頁示出(a)Ir(ppy)3、(b)CBP和(c)BCP的結(jié)構(gòu)性化學(xué)分子式。
圖2示出使用Ir(ppy)3CBP發(fā)光層的OLED的外部量子效率。在Ir(ppy)3對CBP的質(zhì)量比為6％時觀察到峰值效率。100％Ir(ppy)3的器件具有與圖1所示結(jié)構(gòu)稍微不同的結(jié)構(gòu)，其中，Ir(ppy)3層為300厚并且沒有BCP阻擋層。圖中還示出不含BCP層的6％Ir(ppy)3CBP器件的效率。
圖3示出6％Ir(ppy)3CBP器件的功率效率和亮度。在100cd/m2時，器件需要4.3V且其功率效率為19lm/W。
圖4示出6％Ir(ppy)3CBP的電致發(fā)光光譜。插頁示出CBP中的Ir(ppy)3相對于綠色熒發(fā)光物Alq3和聚(p-苯撐乙烯撐)(PPV)的Commission International de L’Eclairage(CIE)色度坐標(biāo)。
V.發(fā)明詳述本發(fā)明一般地涉及優(yōu)化發(fā)光器件發(fā)射的發(fā)射分子、結(jié)構(gòu)和這些結(jié)構(gòu)的相關(guān)分子，當(dāng)電壓施加到有機(jī)發(fā)光器件的異質(zhì)結(jié)上時該發(fā)射分子發(fā)光，并且該發(fā)射分子從磷有機(jī)金屬絡(luò)合物組中選擇。術(shù)語“有機(jī)金屬”，如同在例如Gary L.Miessler和Donald A.Tarr，Prentice-Hall的“無機(jī)化學(xué)”(第二版)(1998)中那樣，是普通技術(shù)人員通常理解的含義。本發(fā)明進(jìn)一步涉及在有機(jī)發(fā)光器件的發(fā)射層內(nèi)的發(fā)射分子，此分子包括磷光環(huán)金屬銥絡(luò)合物。對于電致發(fā)光，此種分子可產(chǎn)生表現(xiàn)為紅、藍(lán)或綠色的發(fā)射。關(guān)于顏色表現(xiàn)的討論，包括CIE圖表，都可在VCH出版社1991年出版的《顏色化學(xué)》和H.J.A.Dartnall、J.K.Bowmaker和J.D.Mollon，Proc.Roy.Soc.B(London)，1983年第220期第115-130頁中找到。
現(xiàn)在結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明，應(yīng)該理解這些實(shí)施例僅僅是用作說明性實(shí)例，并不是對本發(fā)明的限制。
(實(shí)例)實(shí)例1在該實(shí)例中，我們描述使用綠色電致磷光材料正-三(2-苯基吡啶)銥(Ir(ppy)3)的OLED。此化合物具有以下分子式表述 短三重態(tài)周期與合理的光致發(fā)光效率的一致，使基于Ir(ppy)3的OLED達(dá)到峰值量子效率和功率效率，分別為8.0％(28cd/A)和～30lm/W。在施加4.3V偏壓時，亮度達(dá)到100cd/m2且量子效率和功率效率分別為7.5％(26cd/A)和19lm/W。
有機(jī)層用高真空(10-6乇)熱汽化方法淀積在干凈玻璃基片上，此基片預(yù)先涂敷透明傳導(dǎo)性銦錫氧化物。400厚的4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]聯(lián)苯基(“α-NPD”)層用于傳輸空穴到在CBP中包含Ir(ppy)3的發(fā)光層。200厚的三-(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)電子傳輸材料層用于傳輸電子進(jìn)入Ir(ppy)3CBP層中，并用于減少Ir(ppy)3發(fā)光在陰極處的吸收。具有1mm直徑開孔的孔板用于確定包括1000厚的25∶1 Mg∶Ag層和500厚的Ag覆蓋層的陰極。如以前(O’brien等，App.Phys.Lett.1999年第74期第442-444頁)所述，我們發(fā)現(xiàn)需要在CBP和Alq3之間插入2，9-二甲基-4，7-聯(lián)苯基-1，10-菲咯啉(浴銅靈或BCP)的薄(60)阻擋層，以把激子限制在發(fā)光區(qū)域內(nèi)，從而保持高的效率。在O’brien等的App.Phys.Lett.1999年第74期第442-444頁中論述到，此層防止三重態(tài)散射到摻雜區(qū)域外部。它還暗示CBP易于傳輸空穴，并且可用BCP迫使激子在發(fā)光層內(nèi)形成。在任一種情況下，使用BCP很清楚是用于在發(fā)光區(qū)域內(nèi)捕獲激子。在圖1中示出一些在OLED中使用的材料的分子結(jié)構(gòu)化學(xué)式以及建議的能級圖。
圖2示出幾種Ir(ppy)3基的OLED的外部量子效率。被摻雜的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出隨著電流增加量子效率緩慢下降。與Alq3PtOEP系統(tǒng)的結(jié)果相似地，被摻雜的器件在Ir(ppy)3CBP的質(zhì)量比為約6-8％時達(dá)到最大效率(～8％)。因而，在Ir(ppy)3CBP中的能量轉(zhuǎn)移路徑有可能與在PtOEPAlq3(Baldo等，Nature，1998年第395期，第151頁；O’brien 1999年，op.cit.)中的相似，即通過三重態(tài)從宿主的短列Dexter轉(zhuǎn)移。在Ir(ppy)3濃度低時，發(fā)光體經(jīng)常位于受激Alq3分子的Dexter轉(zhuǎn)移半徑之外。而在高濃度時，增加總的抑制。注意，對于三重態(tài)轉(zhuǎn)移，偶極-偶極(Frster)轉(zhuǎn)移被禁止，并且在PtOEPAlq3系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)直接的電荷捕獲是不顯著的。
實(shí)例2除了被摻雜的器件之外，我們制作了一種異質(zhì)結(jié)，其中發(fā)光區(qū)域是Ir(ppy)3的同源膜。純Ir(ppy)3的效率降低(到～8％)反映在只有～100ns周期的瞬態(tài)衰減中，并且使得明顯偏離單冪特性。還示出沒有BCP阻擋層的6％Ir(ppy)3CBP器件和具有BCP阻擋層的6％Ir(ppy)3Alq3器件。在此，觀察到隨著電流只增加非常小的量子效率。這一行為表明，當(dāng)激子遷移進(jìn)Alq3時，在發(fā)光區(qū)域或與陰極相鄰的區(qū)域中的不輻射位置飽和。
實(shí)例3在圖3中，我們畫出了實(shí)例1器件中作為電壓的函數(shù)的亮度和功率效率。峰值功率效率是～30lm/W且量子效率為8％(28cd/A)。在100cd/m2時，在4.3V電壓獲得功率效率為19lm/W且量子效率為7.5％(26cd/A)。與在脫氣的甲苯中室溫下測量的周期2μs(例如King等，J.Am.Chem.Soc.，1985年第107期，第1431-1432頁)相比，在CBP中Ir(ppy)3的瞬態(tài)響應(yīng)是～500ns的單冪磷光衰減。這些周期較短并表現(xiàn)出強(qiáng)烈的自旋軌道耦合，并且在瞬態(tài)響應(yīng)中缺少Ir(ppy)3熒光，我們期望Ir(ppy)3具有強(qiáng)烈的從單純態(tài)到三重態(tài)的系統(tǒng)間交叉。因而，所有的發(fā)射從長周期三重態(tài)開始。不幸的是，緩慢的三重態(tài)松馳在電致磷光中形成瓶頸，Ir(ppy)3的一個主要優(yōu)點(diǎn)是具有較短的三重態(tài)周期。磷光瓶頸由此被大大放寬。這導(dǎo)致隨著電流的增加，效率只有緩慢的下降，從而最大亮度為～100000cd/m2。
實(shí)例4在圖4中，對于最高效率器件示出發(fā)射光譜和Ir(ppy)3的CommissionInternational de L’Eclairage(CIE)坐標(biāo)。峰值波長為入＝510nm，在最大值的一半時的全寬度(半高寬)為70nm。光譜和CIE坐標(biāo)(x＝0.27，y＝0.63)是與電流無關(guān)的。即使在非常高的電流密度(～100mA/cm2)下，CBP的藍(lán)色發(fā)光也是可忽略不計的(表示完全的能量轉(zhuǎn)移)。
普通技術(shù)人員已知的其它技術(shù)可與本發(fā)明結(jié)合使用。例如，LiF陰極(Hung等，Appl.Phys.Lett.，1997年第70期第152-154頁)、成形的基片(G.Gu等，Optics Letters，1997年第22期第396-398頁)以及導(dǎo)致工作電壓降低或量子效率增加的新型空穴傳輸材料(B.Kippelen等，MRS，San Francisco，1999年春季)也可用于本項(xiàng)工作。這些方法在熒光小分子器件中已產(chǎn)生～20lm/W的功率效率(Kippelen，Id.)。在這些器件(Kido和Iizumi，App.Phys.Lett.，1998年第73期第2721頁)中，在100cd/m2下量子效率一般≤4.6％(小于本發(fā)明的量子效率)，并因而可希望獲得功率效率＞40lm/W的綠色發(fā)射電致磷光器件。純有機(jī)材料(Hoshino和Suzuki，Appl.Phys.Lett.，1996年第69期第224-226頁)有時可具有不足的自旋軌道耦合，在室溫下表現(xiàn)出強(qiáng)烈的磷光。盡管不應(yīng)該排除使用純有機(jī)磷，但優(yōu)選的化合物是過渡金屬與芳香族配合基的絡(luò)合物。過渡金屬混合單純態(tài)和三重態(tài)，由此增強(qiáng)系統(tǒng)間交叉并降低三重受激狀態(tài)。
本發(fā)明并不局限于實(shí)例中的發(fā)射分子。普通技術(shù)人員可修改Ir(ppy)3(正下方的)的有機(jī)成分，以獲得所需的性質(zhì)。
可以具有烷基取代基或取代芳香族結(jié)構(gòu)中的原子。
這些與Ir(ppy)3有關(guān)的分子可由工業(yè)上可行的配合基形成。R基可以是烷基或芳基，并優(yōu)選在配合基的3，4，7和/或8位置上(出于空間排列的考慮)。所述化合物應(yīng)得到不同顏色的發(fā)射，并具有不同的載體傳輸速率。因而在三個分子中對基本Ir(ppy)3結(jié)構(gòu)的修改可按所需的方式來改變發(fā)射性質(zhì)。
其它的可能的發(fā)射物如下所示。
與Ir(ppy)3相比，希望此分子具有藍(lán)色偏移的發(fā)射。R和R′可以分別為烷基或芳基。
鋨的有機(jī)金屬化合物可用于本發(fā)明。實(shí)例如下
這些鋨絡(luò)合物是具有6d電子的八面體(與Ir類似物是等電子的)，并具有良好的系統(tǒng)間交叉效率。R和R′可以分別從包括烷基或芳基的組中選擇。相信它們在文獻(xiàn)中沒有被報導(dǎo)過。
在此，X可從包括N或P的組中選擇。R和R′分別從包括烷基或芳基的組中選擇。
實(shí)例1中空穴傳輸層的分子如下所示。
本發(fā)明與普通技術(shù)人員已知的其它空穴傳輸分子一起在OLED的空穴傳輸層中工作。
用作實(shí)例1發(fā)射層中宿主的分子如下所示。
本發(fā)明與普通技術(shù)人員已知的其它分子一起用作OLED發(fā)射層的宿主。例如，宿主材料可以是空穴傳輸基體，并可從包括取代的三芳基胺和聚乙烯咔唑的組中選擇。
用作實(shí)例1中激子阻擋層的分子如下所示。本發(fā)明與其它用于激子阻擋層的分子一起工作，只要它們滿足發(fā)明概述中的要求即可。
適合用作激子阻擋層成分的分子不必與適用于空穴阻擋層的分子相同。例如，分子用作空穴阻擋物的能力取決于所施加的電壓，施加的電壓越高，空穴阻擋能力就越低。阻擋激子的能力大致上與所施加的電壓無關(guān)。
本發(fā)明的OLED可用在包含OLED的基本上可為任何類型的裝置中，例如，含在較大的顯示器、車輛、計算機(jī)、電視、打印機(jī)、大面積墻壁、戲院或體育館屏幕、廣告牌或標(biāo)牌中的OLED中。
權(quán)利要求
1.一種電致發(fā)光層，包含發(fā)射層該發(fā)射層包含的發(fā)射分子為磷光有機(jī)金屬銥化合物或磷光有機(jī)金屬鋨化合物。
2.如權(quán)利要求1所述的電致發(fā)光層，其中，所述發(fā)射層包含宿主材料，且磷光有機(jī)金屬化合物在所述宿主材料中作為客體。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電致發(fā)光層，其中，所述發(fā)射分子是磷光有機(jī)金屬銥化合物。
4.如權(quán)利要求3所述的電致發(fā)光層，其中，所述磷光有機(jī)金屬銥化合物為由以下分子式表示的正-三(2-苯基吡啶)銥，
5.如權(quán)利要求3所述的電致發(fā)光層，其中，所述磷光有機(jī)金屬銥化合物在向發(fā)射層施加電壓時產(chǎn)生綠色發(fā)光。
6.如權(quán)利要求1或2所述的電致發(fā)光層，其中，所述發(fā)射分子是磷光有機(jī)金屬鋨化合物。
7.如權(quán)利要求6所述的電致發(fā)光層，其中，所述磷光有機(jī)金屬鋨化合物由下式表示，
8.如權(quán)利要求2所述的電致發(fā)光層，其中，宿主材料是從包括取代的三芳基胺和聚乙烯咔唑的組中選擇的空穴傳輸材料。
9.如權(quán)利要求8所述的電致發(fā)光層，其中，所述空穴傳輸材料包括由下式表示的4，4′-N，N′-二咔唑-聯(lián)苯基，
10.如權(quán)利要求8所述的電致發(fā)光層，其中，所述空穴傳輸材料包括4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]聯(lián)苯基。
11.如權(quán)利要求2所述的電致發(fā)光層，其中，所述宿主材料是電子傳輸材料。
12.如權(quán)利要求11所述的電致發(fā)光層，其中，所述電子傳輸材料包括三-(8-羥基喹啉)鋁。
13.如權(quán)利要求1或2所述的電致發(fā)光層，其中，所述發(fā)射層還包含具有偶極矩的極化摻雜物。
14.如權(quán)利要求1或2所述的電致發(fā)光層，其中，所述發(fā)射層與激子阻擋層接觸。
15.如權(quán)利要求14所述的電致發(fā)光層，其中，所述激子阻擋層包含由下式表示的2，9-二甲基-4，7-聯(lián)苯基-1，10-菲咯啉，
16.一種包含異質(zhì)結(jié)的有機(jī)發(fā)光器件，該異質(zhì)結(jié)包含當(dāng)電壓施加到異質(zhì)結(jié)上時發(fā)光的發(fā)射層，其中，該發(fā)射層包含的分子為磷光有機(jī)金屬銥化合物或磷光有機(jī)金屬鋨化合物。
17.如權(quán)利要求16所述的有機(jī)發(fā)光器件，其中，所述發(fā)射層包含宿主材料，并且磷光有機(jī)金屬化合物在所述宿主材料中作為客體。
18.如權(quán)利要求16或17所述的有機(jī)發(fā)光器件，其中，所述發(fā)射分子是磷光有機(jī)金屬銥化合物。
19.如權(quán)利要求18所述的有機(jī)發(fā)光器件，其中，所述磷光有機(jī)金屬銥化合物為由以下分子式表示的正-三(2-苯基吡啶)銥，
20.如權(quán)利要求18所述的有機(jī)發(fā)光器件，其中，所述磷光有機(jī)金屬銥化合物在向發(fā)射層施加電壓時產(chǎn)生綠色發(fā)光。
21.如權(quán)利要求16或17所述的有機(jī)發(fā)光器件，其中，所述發(fā)射分子是磷光有機(jī)金屬鋨化合物。
22.如權(quán)利要求21所述的有機(jī)發(fā)光器件，其中，所述磷光有機(jī)金屬鋨化合物由下式表示，
23.如權(quán)利要求17所述的有機(jī)發(fā)光器件，其中，所述宿主材料是從包括取代的三芳基胺和聚乙烯咔唑的組中選擇的空穴傳輸材料。
24.如權(quán)利要求23所述的有機(jī)發(fā)光器件，其中，所述空穴傳輸材料包括由下式表示的4，4′-N，N′-二咔唑-聯(lián)苯基，
25.如權(quán)利要求17所述的有機(jī)發(fā)光器件，其中，所述宿主材料是電子傳輸材料。
26.如權(quán)利要求25所述的有機(jī)發(fā)光器件，其中，所述電子傳輸材料包括三-(8-羥基喹啉)鋁。
27.如權(quán)利要求16或17所述的有機(jī)發(fā)光器件，其中，所述發(fā)射層還包含具有偶極矩的極化摻雜物。
28.如權(quán)利要求16或17所述的有機(jī)發(fā)光器件，其中，所述發(fā)射層與激子阻擋層接觸。
29.如權(quán)利要求28所述的有機(jī)發(fā)光器件，其中，所述激子阻擋層包含由下式表示的2，9-二甲基-4，7-聯(lián)苯基-1，10-菲咯啉，
30.一種包括如權(quán)利要求16所述的有機(jī)發(fā)光器件的裝置，其中，此裝置為從包括顯示器、車輛、計算機(jī)、電視、打印機(jī)、墻壁、戲院、體育館屏幕、廣告牌和標(biāo)牌的組中選擇的。
全文摘要
提供一種有機(jī)發(fā)光器件，其中，發(fā)射層包含宿主材料，在宿主材料中包含發(fā)射分子，此發(fā)射分子用于當(dāng)電壓施加到異質(zhì)結(jié)上時發(fā)光，且該發(fā)射分子從包括環(huán)金屬銥化合物的磷光有機(jī)金屬化合物組中選擇，且該器件包含激子阻擋層。
文檔編號H01L51/30GK1572029SQ00807509
公開日2005年1月26日 申請日期2000年5月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月13日
發(fā)明者馬克·A·鮑多, 保羅·E·布羅斯, 斯蒂芬·R·弗里斯特, 馬克·E·湯普森, 瑟杰·拉曼斯基 申請人:普林斯頓大學(xué)理事會, 南加利福尼亞大學(xué)