专利名称：带有有机层和光致发光层的光源的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及照明应用领域，更具体而言，涉及包含结合了光致发光材料层的有机发光装置的光源，其应用领域较为广泛。
背景技术：
包含无机发光二极管(LED)或有机发光装置(OLED)的照明装置的实例很多。一个例子就是可商购的蓝色无机氮化镓(GaN)LED，其涂布了磷光体颗粒以产生白光。这些LED基本为点光源，而不是扩展光源。
美国专利5,294,870中阐述了OLED的一个实例，该专利描述了有机电致发光多色显示装置，其包含在不同的亚像素区域应用了可发射绿和红光的荧光材料的有机电致发光蓝光光源。从不同的亚像素区域通过绿和红荧光发光材料的颜色转换，该装置发出不同颜色的光。
另一个OLED的实例描述在Junji Kido等人的“Multilayer WhiteLight-Emitting Organic Electroluminescent Devices”，267Science 1332-1334(1995)中。该装置包括载体传输性能不同的三个发射极层，分别发出蓝、绿或红光，这些层用来产生白光。然而，在该装置中，发射不同颜色光的各层一般会随时间以不同的速度降解。结果是该装置的颜色会随时间变化。另外，该装置的发射区域光输出的均匀性也低于希望的要求。
然而，现有技术的OLED常常效率偏低，一个原因就是在有机发光层内不能将用来产生有用的高能物质的电荷完全捕获。
因此，仍然需要高效率的OLED。另外，非常希望提供能用做光源的更高效率的OLED。
发明内容
根据本发明的一个方面的光源包含发射具有第一光谱的光的有机发光装置和光致发光材料层，该层吸收一部分有机发光层发出的光并发出具有第二光谱的光。光致发光材料层可包含无机磷光体或有机磷光体或两者都包括，一般吸收少于有机发光层发出的全部的光。有机发光层发出的光与光致发光材料发出的光混合产生出具有第三光谱的光。
与已知装置相比，本发明的示范性实施方案具有众多优点。例如，如果将磷光体用做光致发光层，则从有机发光装置发出的光将被散射，这改善了光源区域光输出的均匀性。还有，因为大多数磷光体对时间相对稳定，所以根据本发明示范性实施方案的光源具有良好的颜色时间稳定性。
根据本发明的一个方面的发光装置至少包含以下几个组件之一安置在正极和有机发光层之间的电子阻挡层和安置在负极和有机发光层之间的空穴阻挡层。
藉以下的优选实施方案的详细描述和附图，本发明的其它特点和优点将变得显而易见，其中图1示范了本发明光源的第一实施方案，其中的磷光体颗粒分布在隔离层中。
图2示范了本发明光源的第二实施方案，其中的磷光体颗粒分布在有机发光装置的底基中。
图3示范了本发明光源的第三实施方案，其中加入了隔离散射层。
图4是本发明的示范性实施方案的有机发光装置的电致发光光谱图。
图5是本发明的示范性实施方案的YAG:Ce磷光体的激发和发射光谱图。
图6是蓝色有机发光装置和YAG:Ce磷光体组合的计算发射光谱图。
图7是蓝色有机发光装置和(Y0.77Gd0.2Ce0.03)3Al5O12磷光体组合的计算发射光谱图。
图8是蓝色有机发光装置和(Y0.37Gd0.6Ce0.03)3Al5O12磷光体组合的计算发射光谱图。
图9是本发明示范性实施方案的基本的有机发光装置简图。
图10示范了一个有机发光层的实施例，其由两个分别用做空穴注入和发光功能的隔离的亚层形成。
图11示范了一个有机发光层的实施例，其由两个分别用做空穴传输和发光功能的隔离的亚层形成。
图12示范了一个有机发光层的实施例，其由两个分别用做发光和电子注入功能的隔离的亚层形成。
图13示范了一个有机发光层的实施例，其由分别用做空穴注入、空穴传输、发光和电子注入功能的隔离的亚层形成。
图14示范了本发明的OLED，其包含安置在负极和有机发光层之间的空穴阻挡层。
图15示范了本发明的OLED，其包含安置在正极和有机发光层之间的电子阻挡层。
图16示范了本发明的OLED，其包含空穴阻挡层和电子阻挡层。
具体实施方案对于通常的照明用途而言，常常希望有一种薄、平坦、价廉的扩展型白光光源，其具有高彩色再现指数(CRI)和2500-1000°K，优选3000-6500°K的色温。
光源的色温指的是与所讨论的光源彩色匹配最接近的黑体源的温度。彩色匹配一般由常规CIE(Commission International de 1’Eclairage)色度图表征并与之做对比。参见，例如“Encyclopedia ofPhysical Science and Technology”，卷7，230-231(Robert A.Meyers编，1987)。通常，随色温升高，光变得更蓝。色温降低，光显得更红。
当用所述的光源与标准光源相对比进行测量时，彩色再现指数(CRI)是对一套标准色料的表观颜色失真度的量度。CRI可以通过计算色移，例如量化的三色激励值来确定，其由与标准光源相对比的待测定光源产生。一般上，对于5000°K以下的色温，所用的标准光源为适当温度的黑体。对于大于5000°K的色温，一般使用阳光作为标准光源。具有相对连续输出光谱的光源如白炽灯，一般具有高CRI值，例如等于或接近100。具有多线输出光谱的光源，如高压放电灯，一般具有约50-80的CRI。荧光灯一般具有大于约60的CRI。
根据本发明的示范性实施方案的光源包含与光致发光材料如磷光体颗粒涂层相结合的有机发光装置，其发出蓝或紫外(UV)光谱区的光。一般这样选择例如磷光体颗粒的光致发光材料使这些材料吸收有机发光装置发出的蓝或UV光并再发射出更长波长的光。一般选择所述磷光体颗粒的颗粒度使光散射作用足以有效地混合磷光体发出的光和未被磷光体吸收的蓝或UV光，提供出良好的色彩混合效果，这样所述装置发出的光的最终色彩就均匀了。另外，一般，磷光体颗粒的吸收和发射光谱的特征和强度经选择使组合的光谱由未被吸收的光和磷光体发射的光组成，以提供出例如色域为2500-1000°K的白光，优选为3000-6500°K，其CRI为50-99，优选60-99。
图9示范了典型的有机发光装置的结构。有机发光装置100包括安置在两个电极，例如负极120和正极130之间的有机发光层110。当在正极和负极间施加电压时，有机发光层110发光。术语“有机发光装置”通常指有机发光层、负极和正极的组合。有机发光装置100可以形成在底基125上，如玻璃或透明塑料如PET(MYLAR)，聚碳酸酯等，如图9所示。
正极和负极将电荷载体，即空穴和电子注入到有机发光层110中，在这里它们重新组合起来形成受激分子或激发子，当所述分子或激发子衰减时发光。所述分子发出的光的颜色取决于所述分子或激发子的激发态和基态之间的能量差。一般上，所施加的电压为约3-10伏，但可以高达30伏或更高，外量子效率(输出光子数/注入电子数)为0.01-5％，但可高达10％，20％，30％或更高。一般有机发光层110的厚度为约50-500纳米，电极120，130中每个电极的厚度为约100-1000纳米。
负极120通常包含低功函数值的材料，使得较小的电压就能使该负极发射电子。负极120可以包含例如钙或金属，如金、铟、锰、锡、铅、铝、银、镁或镁/银合金。或者，所述负极可制成两层以提高电子的注入。实例包括薄的LiF内层接以较厚的铝或银外层，或薄的钙内层接以较厚的铝或银外层。
正极130通常包含高功函数值的材料。优选正极是透明的，这样有机发光层110产生的光就能传播到有机发光装置100以外。正极130可包含例如铟锡氧化物(ITO)，氧化锡，镍或金。电极120，130可以通过常规汽相沉积技术形成，例如蒸发或溅镀法。
各种有机发光层110可以与本发明的示范性实施方案结合使用。根据示于图9中的实施方案，有机发光层110包含一个单层。有机发光层110可以包含例如共轭聚合物，其为掺杂了电子传输分子和发光材料的发光的、空穴传输聚合物，或掺杂了空穴传输分子和发光材料的惰性聚合物。有机发光层110还可以包含发光的有机小分子非晶膜，其中可掺杂其它发光分子。
根据示于图10-13中的本发明的其它实施方案中，有机发光层110包含二或更多的亚层，这些亚层承担着空穴注入、空穴传输、电子注入、电子传输和发光的功能。只有功能装置需要发光层。然而，附加的亚层通常会提高效率，使空穴和电子重新组合起来发光。这样，有机发光层110可以包含1-4个亚层，包括，例如空穴注入亚层，空穴传输亚层，发光亚层和电子注入亚层。另外，一或更多的亚层可包含能实现两个或更多功能的材料，如可实现空穴注入、空穴传输、电子注入、电子传输和发光功能。
现在描述示于图9中的实施方案，其中的有机发光层110包含一个单层。
根据一个实施方案，有机发光层110包含共轭聚合物。术语共轭聚合物指沿聚合物骨架包含离域π电子体系的聚合物。离域π电子体系为聚合物提供了半导体性能并使正和负电荷载体沿聚合物链可高度流动。当在电极之间施加电压时，聚合物薄膜具有足够低浓度的外电荷载体，电荷载体注入所述的聚合物中并从该聚合物中发出辐射。在例如R.H.Friend，4 Journal of Molecular Electronics 37-46(1988)中讨论了共轭聚合物。
适用的共轭聚合物的实例包括聚芴如2，7-取代-9-取代芴和9-取代芴的低聚体和聚合物。聚芴通常具有良好的热和化学稳定性和高固态荧光量子效率。可以在9-位上用两个烃基部分取代的芴、低聚体和聚合物，可以任选地含有一或多个硫、氮、氧、磷或硅杂原子；一个与芴环上的9-碳形成的C5-20环结构或一个含有一或多个硫、氮、氧杂原子的与9-碳形成的C4-20环结构；或一个亚烃基部分。根据一个实施方案，所述芴化合物在2-和7-位上被芳基部分取代，其可以进一步被能进行交联或扩链的部分或三烷基甲硅烷氧基部分取代。芴聚合物和低聚体可以在2-和7’-位上取代。芴低聚体和聚合物的单体单元在2-和7’-位上相互结合。2，7’-芳基-9-取代芴低聚体和聚合物可以进一步地相互反应，通过使末端的2，7’-芳基部分上的任选部分(其能够进行交联或扩链)经过扩链或交联反应形成更高分子量的聚合物。
上述的芴化合物和芴低聚体或聚合物易溶于普通有机溶剂。可通过常规技术如旋涂、喷涂、浸涂和辊涂将它们加工成薄膜或涂层。固化后，这些薄膜显示出抗有机溶剂的性能和高耐热性能。这些聚芴的附加信息描述在美国专利5,708,130中，在此将其引入作为参考。
其它可与本发明的示范性实施方案结合使用的适用的聚芴包括聚芴共聚物，如(芴-蒽)共聚物，其显示出电致发蓝光的性能。这些共聚物包含聚芴亚单元如2，7-二溴-9，9-二正己基芴(DHF)和其它亚单元如9，10-二溴蒽(ANT)。由DHF和ANT形成的高分子量的共聚物通过镍引发的对应的芳基二溴化物的共聚合反应来制备。聚合物的最终分子量可以通过在聚合反应的不同阶段加入封端剂2-溴芴来控制。所述共聚物是热稳定的，分解温度高于400℃并可溶于普通的有机溶剂如四氢呋喃(THF)、氯仿、二甲苯或氯苯。它们发出波长约455纳米的蓝光。这些聚芴化合物的附加信息描述在Gerrit Klarner等人的“Colorfast Blue Light Emitting Random Copolymers Derivedfrom Di-n-hexylfluorene and Anthracene”，10 Adv.Mater.993-997(1998)中，在此将其引入作为参考。
根据示于图10中的本发明的另一个实施方案，有机发光层110包含两个亚层。第一亚层11具有空穴传输、电子传输和发光性能，与负极120相邻。第二亚层12是空穴注入亚层并与正极130相邻。第一亚层11包含掺杂了电子传输分子和发光材料例如染料或聚合物的空穴传输聚合物。空穴传输聚合物可包括例如聚(N-乙烯基咔唑)(PVK)。电子传输分子可包括例如2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(PBD)。发光材料一般包括可作为发射中心以改变发光颜色的小分子或聚合物。例如，发光材料可包含有机染料香豆素460，其可发射蓝光。可以通过旋涂含有不同量的PVK，电子传输分子，和发光材料的氯仿溶液形成这些混合物的薄膜。例如，合用的混合物包含100重量％的PVK，40重量％的PBD，和0.2-1.0重量％的有机染料。
第二亚层12用做空穴注入亚层并可以包含例如聚(3，4)乙烯基二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯(PEDT/PSS)，可从Bayer Corporation购得，其可以用常规方法如旋涂法施涂。掺杂了电子传输分子和发光材料的空穴传输聚合物的附加信息描述于Chung-Chih Wu等人的“Efficient Organic Electroluminescent Devices UsingSingle-Layer Doped Polymer Thin Film with Bipolar CarrierTransport Abilities”，44 IEEE Trans.On Elec.Devices1269-1281(1997)中，在此将其引入作为参考。
根据示于图11中的本发明的其它实施方案，有机发光层110包括包含发光亚层的第一亚层13和包含空穴传输亚层的第二亚层14。空穴传输亚层14可包含例如易于并能可逆氧化的芳香胺。此类发光亚层和空穴传输亚层的一个实例描述在A.W.Grice等人的“HighBrightness and Efficiency of Blue Light-Emitting PolymerDioded”，73 Appl.Phys.Letters 629-631(1998)中，在此将其引入作为参考。其中描述的装置包含夹心于ITO电极和钙电极之间的两个聚合物层。紧邻ITO电极的聚合物层是空穴传输层并包含聚合的三苯基二胺衍生物(聚-TPD)。紧邻钙电极的蓝光发射聚合物层是聚(9，9-二辛基芴)。
根据示于图12中的本发明的其它实施方案，有机发光层110包含具有发光和空穴传输性能的第一亚层15和具有电子注入性能的第二亚层16。第一亚层15包含聚硅烷，第二亚层包含噁二唑化合物。该结构产生紫外(UV)光。
聚硅烷是被各种烷基和/或芳基侧基取代的直链硅(Si)骨架聚合物。与π-共轭聚合物不同，聚硅烷是沿聚合物骨架链具有离域的σ-共轭电子的准一维物质。由于其一维的直接能隙(direct-gap)性质，聚硅烷在紫外区显示出高量子效率的锐形致发光性能。合用的聚硅烷化合物的实例包括聚(二正丁基硅烷)(PDBS)，聚(二正戊基硅烷)(PDPS)，聚(二正己基硅烷)(PDHS)，聚(甲基苯基硅烷)(PMPS)，和聚[-二(对丁基苯基)硅烷](PBPS)。可以通过例如旋涂甲苯溶液来施涂聚硅烷亚层15。电子注入亚层16可包含例如2，5-二(4-联苯基)-1，3，4-噁二唑(BBD)。紫外发射的聚硅烷有机发光层的附加信息描述于Hiroyuki Suzuki等人的“Near-ultravioletElectroluminescence from Polysilanes”，331 Thin Solid Films64-70(1998)中，在此将其引入作为参考。
根据示于图13中的本发明的其它实施方案，有机发光层110包含空穴注入亚层17，空穴传输亚层18，发光亚层19和电子注入亚层20。空穴注入亚层17和空穴传输亚层18向重新组合区域有效地提供了空穴。电子注入亚层20向重新组合区域有效地提供了电子。
空穴注入亚层17可包含卟啉化合物如例如不含金属的酞菁或含金属的酞菁。空穴传输亚层18可包含空穴传输芳基叔胺，后者是含有至少一个只与碳原子键合的三价氮原子，至少其中的一个碳原子是芳环的一员。发光亚层19可包含例如发射蓝光波长的混合配体铝螯合物，如二(R-8-羟基喹啉)-(苯酚)合铝(III)螯合剂，其中的R是经选择用来阻挡更多的8-羟基喹啉配体与铝原子结合的8-羟基喹啉环核的环状取代基。电子注入亚层20可包含金属类喔星(oxinoid)电荷受体化合物如铝的三螯合物。这种四层材料和装置的附加信息描述在美国专利5,294,870中，在此将其引入作为参考。
以上有机发光层110的实例可用来设计以一或更多所需颜色发光的发光装置。例如，发光装置135可发出紫外光以及蓝光。可以产生如红和绿的颜色，但为了产生白光不那么需要这些颜色。
参考图1，根据本发明的一个实施方案展示了光源200。术语“光源”通常指与光致发光层组合的有机发光装置100。如图1所示，将磷光体颗粒作为光致发光层115分布在透明的底基125上。一部分有机发光装置100发出的光被磷光体颗粒吸收并以更长的波长再发射。所述更长波长的光与未被吸收的蓝或紫外光经由磷光体颗粒层115中的散射作用进行混合，这样发出的光就是均匀的并呈白色。一般上，磷光体层115吸收约30-90％有机发光装置100发出的光。这一百分比通常根据有机发光装置和磷光体的光谱，磷光体的量子效率和所需的颜色来选择。
图2展示了另一个光源300的实施方案，其中将磷光体粉末颗粒加入到透明或部分透明的底基125中，在其上制备有机发光装置100。可加入磷光体颗粒的底基材料包括玻璃和透明塑料如PET(MYLAR)，聚碳酸酯和其它热塑性材料。
对于图1和2的实施方案，可以向磷光体粉末混合物中加入散射颗粒如二氧化钛或二氧化硅颗粒，以有助于光源发射区的混色和亮度均匀性。另外，图3示范了光源400的另一个实施方案，其中在磷光体粉末层125上提供了散射颗粒隔离层135以促进混色。
一般上，有机发光装置100的发射区大致与磷光体层区域和散射颗粒层区域重合，如图1-3所示。例如，有机发光装置100的发射区可以为3cm×3cm见方，磷光体层和散射颗粒层可以在形状和数值上具有大约相同的区域(例如有机发光装置发射区的75-125％)。一般上，有机发光装置100的发射区，磷光体层和散射颗粒层都是平面的并相互平行，如图1-3所示。磷光体层的面积一般至少与有机发光装置发射区的面积一样大。
以下实施例描述了蓝光的有机发光装置100，其可以与本发明的示范性实施方案结合使用。
实施例按以下步骤构建发蓝光的有机发光装置。从Applied FilmsCorporation获得铟锡氧化物(ITO)涂布的玻璃(15欧姆-平方)，采用王水蒸汽将其一部分蚀刻。然后用洗涤剂机械清洗该底基，用甲醇溶液浸泡，接着用沸腾的异丙醇溶液浸泡，最后在臭氧清洁器中放置5分钟。然后向所述ITO上旋涂大约5纳米(nm)从BayerCorporation购得的聚(3，4)乙烯基二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯(PEDT/PSS)。将重量百分比为100∶40∶1的聚(9-乙烯基咔唑)(PVK)，来自Aldrich Co.，2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(PBD)来自Aldrich Co.，和7-二乙基氨基-4-甲基香豆素(香豆素460)，来自Exciton Co.组成的大约100nm聚合物共混物采用二氯乙烷溶剂旋涂在PEDT层上。接下来，向该装置上蒸镀上由约0.8nm的氟化锂层和约100nm的铝组成的负极，蒸镀经由投影掩膜法进行以限定负极的样式。然后将该装置转移到手套箱中并向装置的负极一侧用环氧树脂黏附一块载玻片以进行封装。得到的装置在施加电压时发出蓝光。该装置的蓝光发射光谱示于图4中。
除旋涂法以外，也可以通过选自以下的方法形成有机层，如电荷(空穴或电子)注入或传输层或有机发光层喷涂、浸涂、物理汽相沉积、印刷(如丝网印刷或喷墨印刷)、或铺展(如通过刮刀法)。有机材料的黏度可通过加入可最佳成膜的惰性溶剂来调节。
如上所述，该光源包括光致发光材料层，其吸收有机发光层发出的光并一般发出更长波长的光。光致发光材料一般包含无机磷光体，但也可包含有机光致发光材料如有机染料。根据本发明的一个示范性实施方案，磷光体材料吸收了有机发光装置100发出的蓝光并再发射出更低波长的光，这样获得了具有良好彩色再现性能的3000-6500°K的色温。
一般，光致发光材料分散在成膜材料如聚合物基体中。非限制性的聚合物基体材料是聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯酸酯，环氧树脂和硅树脂。光致发光材料可以分散在所选择的聚合物基体材料前体中以形成混合物。然后由该混合物形成薄膜并接下来进行聚合。
通过提供至少一个安置在一个电极(负极或正极)与有机发光亚层之间的电荷阻挡亚层，本发明提供了更具能量效率的有机发光装置。例如，在负极和有机发光层之间安置空穴阻挡层以防止空穴迁移进负极中并在此消失。相似地，在正极和有机发光层之间安置电子阻挡亚层以防止电子迁移进正极中并在此消失。在所述有机发光装置中既包括空穴阻挡亚层也包括电子阻挡亚层是理想的。
希望适合用做空穴阻挡亚层的材料具有比有机发光材料高的HOMO(最高占用分子轨道)能级(即相对于自由能级的能量差较大)。还希望空穴阻挡材料的LUMO(最低占用分子轨道)能级介于负极材料的功函和有机发光材料的LUMO能级之间。例如，具有理想的HOMO和LUMO能级，可以与很多负极材料和有机发光材料结合使用的适当的空穴阻挡材料是1，3，5-三(4-氟联苯-4’-基)苯(本文缩写作“F-TBB”，LUMO为约2.5eV，HOMO为约6.3eV)；聚(2，5-哌啶二基)(本文缩写作“PPY”，LUMO为约2.8eV，HOMO为约6.3eV)；二苯基-1，10菲罗啉(本文缩写作“BCP”，LUMO为约3eV，HOMO为约6.5eV)；3-苯基-4-(1’-萘基)-5-苯基-1，2，4-三唑(本文缩写作“TAZ”，LUMO为约2.8eV，HOMO为约6.6eV)；和铝(III)-二(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-苯基酚盐(本文缩写作“Balq”，LUMO为约3eV，HOMO为约6.3eV)。
希望适合用做电子阻挡亚层的材料具有比有机发光材料低的LUMO能级(即相对于自由能级的能量差较小)。还希望电子阻挡材料的HOMO能级介于正极材料的功函和有机发光材料的HOMO能级之间。例如，具有理想的HOMO和LUMO能级，可以与很多正极材料和有机发光材料结合使用的适当的电子阻挡材料是sexithienyl(六环的噻吩低聚体，LUMO为约2.9eV，HOMO为约5.2eV)；亚苯基低聚体(例如六环的亚苯基低聚体，LUMO为约2.5eV，HOMO为约5.7eV)；和N，N’-二苯基-N，N’-(3-甲基苯基)-1，1’-联苯基-4，4’-二胺(本文缩写作“TPD”，LUMO为约2.5eV，HOMO为约5.5eV)。对特定的有机发光材料而言也可以使用具有适当HOMO和LUMO能级的聚合物。此类聚合物的非限制性实例为PVK(LUMO为约2.2eV，HOMO为约5.8eV)，和聚(9，9-二己基芴)(LUMO为约2.6eV，HOMO为约5.7eV)。
如图14所示，在本发明的一个优选实施方案中，由上面公开的具有适当HOMO和LUMO能级的材料制成的空穴阻挡层或选自上面所公开的那些空穴阻挡层，安置在负极120和有机发光层110之间。
如图15所示，在本发明的另一个优选实施方案中，由上面公开的具有适当HOMO和LUMO能级的材料制成的电子阻挡层或选自上面所公开的那些电子阻挡层，安置在正极130和有机发光层110之间。
如图16所示，在本发明的另一个优选实施方案中，既提供了空穴阻挡层116也提供了电子阻挡层126。
空穴阻挡层和电子阻挡层可以通过本文公开的方法之一来形成，这些方法适用于有机层的形成。
可以使用的无机磷光体材料的实例包括基于Y3Al5O12(YAG)晶格中掺入了铈的那些磷光体，其结晶为石榴石型结构。具体实例包括(Y1-x-YGdxCey)3Al5O12(YAG:Gd，Ce)，(Y1-x-Cex)3Al5O12(YAG:Ce)，(Y1-xCex)3(Al1-yGay)5O12(YAG:Ga，Ce)和(Y1-x-yGdxCey)3(Al5-zGaz)5O12(YAG:Gd，Ga，Ce)和(Gd1-xCex)Sc2Al3O12(GSAG)。YAG磷光体通常可描述为(Y1-x-yGdxCey)3(Al1-zGaz)5O12，其中x+y≤1；0≤x≤1；0≤y≤1和0≤z≤1。上述磷光体的发射谱带中峰的位置有很大不相同。因石榴石成分的不同，可以将Ce3+发射从绿色(～540nm；YAG:Ga，Ce)调节至红色(～600nm；YAG:Gd:Ce)，不会发生可察觉的发光效率损失。适当的磷光体材料或磷光体材料的混合物与有机发光装置100的可见(蓝)光发射相结合可产生与宽范围的色温对应的白光范围。大面积白光电致发光板形式的光源与常规的荧光灯的颜色，CRI，和亮度最接近，其可以用这些磷光体和有机发光装置来制备。色温和CRI的适当组合的实例包括3000-4500°K和至少60或70或更高的CRI；4500-5500°K和至少60或70或更高的CRI；和5500-6500°K和至少60或70或更高的CRI。
图5是具有如下组成的YAG:Ce磷光体的激发(点画线)和发射(实线)光谱图(Y0.97Ce0.03)3Al5O12。光源(有机发光装置加磷光体)的输出光谱可以通过对发射蓝光的有机发光装置各自的光谱和磷光体的发射光谱进行求和来估算。图6显示了光源的估算光谱，该光源包含1)根据上述实施例(PVK:PBD香豆素460)制备的有机发光装置；和2)YAG:Ce磷光体(其中蓝色光谱对磷光体光谱的集成强度的比约为3)。由图6所示的光谱可见，相关的色温和CRI可通过本领域已知的方法测定。参见例如Gunter Wyszecki和W.S.Stiles的“Color ScienceConcepts and Methods，Quantitative Data andFormulae”，John Wiley & Sons，Inc.(1982)。用这些已知方法，测定图6光谱的相关色温和CRI分别为6200°K和75。
通常，不同用途需要的色温也不同。通过改变发射的蓝光和磷光体发射光的比率，用相同的有机发光装置/磷光体材料的组合，就可以获得不同的色温。可以通过例如改变磷光体层的厚度来改变该比率。
或者，可以使用不同的有机发光装置/磷光体材料体系。例如，图7显示了当磷光体由YAG:Ce变为下式的YAG:Gd，Ce时(Y0.77Gd0.2Ce0.03)3Al5O12的经计算的发射光谱。有机发光装置与图6中所用的相同(PVK:PBD香豆素460)。得到的色温和CRI经计算分别为5000°K和74。
图8显示了当磷光体由YAG:Ce变为下式的YAG:Gd，Ce时(Y0.37Gd0.6Ce0.03)3Al5O12的经计算的发射光谱。有机发光装置与图6中所用的相同(PVK:PBD香豆素460)。得到的色温和CRI经计算分别为3100°K和68。这些计算说明了通过改变磷光体的成分，在该情况下为改变YAG:Gd，Ce磷光体中Gd的相对量，则在有机发光装置/磷光体体系中可得到例如3000-6500°K的色温和例如大于60或70的高CRI。
另外，可以将一种以上的磷光体材料组合在一起然后与蓝光有机发光装置一起使用以得到不同的颜色、色温和彩色再现指数。其它可以使用的磷光体描述在美国申请09/469,702中，标题为“发光显示器及其制造方法”，于1999年12月22日以Anli Duggal和AlokSrivastava的名义提交，在此将其引入作为参考。合用的发射红光的无机磷光体的实例是SrB4O7:Sm2+，其中冒号后面的Sm2+代表一种激发剂。该磷光体吸收大部分波长小于600nm的可见光并以大于650nm的深红光线的形式发光。合用的发射绿光的无机磷光体的实例是SrGa2S4:Eu2+。该磷光体吸收小于500nm的光并在535nm处具有最大发射。合用的发射蓝光的无机磷光体的实例是BaMg3Al16O27:Eu2+。BaMg2Al16O27:Eu2+吸收小于430nm的光并在450nm处具有最大发射。
可以使用发射适合环境所需颜色的光的其它无机磷光体。例如，在本发明的任何实施方案中可以使用下列无机磷光体或有机磷光体中的磷光体。特别地，示于图1-3或14-16的任何实施方案包括这些磷光体或其等效物中的至少一种。非限制性的实例为(Sr，Mg，Ca，Ba，Zn)2P2O7:Eu，Mn(最大发射在约580-600nm)；(Ca，Sr，Ba，Mg)5(PO4)3(Cl，F，OH):Eu，Mn(最大发射在550-600nm)；(Sr，Ba，Ca)MgAl10O17:Eu，Mn(最大发射在约520-530nm)；Sr4Al14O25:Eu(最大发射在约490-500nm)；3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn4+(最大发射在约650-660nm)；ZnS:Cu，Al；ZnS:Ag，Al；CaS:Ce(发射绿光)；SrS:Ce(发射绿光)；SrS:Eu(发射红光)；MgS:Eu(发射橘红色光)；CaS:Eu(发射红光)；(Y，Tb，Lu，La，Gd)3(Al，Sc，Ga，In)5O12:Ce，Pr，Sm(因成分不同具有从黄至橘色的宽范围发射)；BaAl8O13:Eu(最大发射在约480-490nm)；2SrO·0.84P2O5·0.16B2O3:Eu(最大发射在约470-490nm)；和Sr2Si3O8·2SrCl2:Eu(最大发射在约490-500nm)。在这些通式中，冒号后面的元素是活化剂。在一对括号中的一组元素意味着这些元素可占据相同类型的晶格位置，这些元素中的任何元素或其全体均可以存在。
可以用于光致发光层中的有机光致发光材料是有机染料，其非限制性实例包括香豆素460(蓝色)，香豆素6(绿色)，和尼罗红。其它合用的有机PL材料的种类为Tang等人在美国专利4,769,292中公开的苝和苯并芘，香豆素染料，聚甲川染料，呫吨染料，氧苯并蒽染料和苝二(二羧酰亚胺)染料，在此将其引入作为参考。其它合用的有机PL材料为Tang等人在美国专利5,294,870中公开的吡喃和噻喃化合物，在此将其引入作为参考。还有的其它合用的PL材料属于偶氮染料类，如描述于P.F.Gordon和P.Gregory的“Organic Chemistryin Colour”，Springer-Verlag，Berlin，第95-108页(1983)中的那些。优选的PL材料是那些吸收一部分有机发光元件发出的绿光并发出黄-红波长的可见光谱的物质。这些有机PL材料的此类发射与部分未被吸收的发光元件发出的光相结合产生出接近黑体辐射位置的光。
参考本文公开的实施方案，对本领域的技术人员来说，本发明的其它实施方案将显而易见。希望对说明书和实施例只做示范性的理解，本发明的范围和精神由所附的权利要求来确定。
权利要求
1.光源(200，300，400)包含有机发光装置(100)，其发出具有第一光谱的光，该有机发光装置(100)包含安置在一对电极(120，130)之间的有机发光层(110)和安置在有机发光层(110)和一个电极(120，130)之间的至少一个电荷阻挡层(116，126)；和磷光体层(115)，其吸收一部分有机发光装置(100)发出的光并发出具有第二光谱的光，其中磷光体层(115)吸收的部分光少于有机发光装置(100)发出的全部光。
2.权利要求1的光源(200，300，400)，其中所述的至少一个电荷阻挡层(116，126)是空穴阻挡层(116)，其安置在负极(120)和所述的有机发光装置(100)的所述有机发光层(110)之间。
3.权利要求2的光源(200，300，400)，其中所述的空穴阻挡层(116)包含的空穴阻挡材料具有的最高占用分子轨道(“HOMO”)能级高于所述有机发光层(110)的有机发光材料。
4.权利要求3的光源(200，300，400)，其中所述的空穴阻挡材料还具有介于所述负极(120)的功函和所述有机发光材料的LUM0能级之间的最低占据分子轨道(“LUMO”)能级。
5.权利要求2的光源(200，300，400)，其中所述的空穴阻挡材料选自1，3，5-三(4-氟联苯-4’-基)苯；聚(2，5-哌啶二基)；二苯基-1，10菲罗啉；3-苯基-4-(1’-萘基)-5-苯基-1，2，4-三唑；和铝(III)-二(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-苯基酚盐。
6.权利要求1的光源(200，300，400)，其中所述的至少一个电荷阻挡层(116，126)是电子阻挡层(126)，其安置在正极(130)和所述的有机发光装置(100)的所述有机发光层(110)之间。
7.权利要求6的光源(200，300，400)，其中所述的电子阻挡层(126)包含的电子阻挡材料具有的LUMO能级低于所述有机发光层(110)的有机发光材料。
8.权利要求7的光源(200，300，400)，其中所述的电子阻挡材料还具有介于所述正极(130)的功函和所述有机发光材料的HOMO能级之间的HOMO能级。
9.权利要求6的光源(200，300，400)，其中所述的电子阻挡材料选自噻吩低聚体；亚苯基低聚体；N，N’-二苯基-N，N’-(3-甲基苯基)-1，1’-联苯基-4，4’-二胺；PVK和聚(9，9-二己基芴)。
10.制备光源(200，300，400)的方法，包含以下步骤通过在一对电极(120，130)之间安置有机发光层(110)和在有机发光层(110)和一个电极(120，130)之间安置至少一个电荷阻挡层(116，126)形成有机发光装置(100)；和在有机发光装置(100)上形成一层光致发光材料，该层光致发光材料吸收少于有机发光装置(100)发出的全部的光；其中有机发光装置(100)发出的光与光致发光材料发出的光混合产生白光。
全文摘要
公开了一种光源，该光源包含有机发光装置，其发出第一光谱辐射，和磷光体层，其吸收一部分有机发光层发出的光并发出第二光谱的光。所述有机发光装置包含安置在一对电极之间的有机发光层和安置在有机发光层和一个电极之间的至少一个电荷阻挡层。一般磷光体层吸收少于有机发光层发出的全部的光并一般覆盖整个的有机发光装置。其中有机发光层发出的光与磷光体层发出的光混合产生第三光谱的光。
文档编号H01L51/50GK1543283SQ20041004201
公开日2004年11月3日 申请日期2004年4月29日 优先权日2003年4月29日
发明者A·R·杜加尔, A·A·塞特卢尔, J·J·施昂, A·M·斯里瓦斯塔瓦, H·A·科曼佐, A R 杜加尔, 塞特卢尔, 斯里瓦斯塔瓦, 施昂, 科曼佐 申请人:通用电气公司