专利名称：有机电致发光器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及有机电致发光器件。
背景技术：
有机电致发光器件(以下称为“有机EL器件”)均为通过在成对的电极间插入含 有荧光或磷光有机化合物的薄膜而得到的电子器件。从各自电极注入电子和空穴。结果， 生成荧光或磷光化合物的激子。当激子返回其基态时每一个有机EL器件发光。近来有机 EL器件已显示出显著的进步，并且均具有如下所述的特性。每一个器件在低外加电压下显 示高亮度，具有各种发光波长，高速响应，并且使发光器件的变薄和重量减轻成为可能。这 些特性预示着器件在各种用途中使用的潜力。此外，近年来已积极地进行了用于改进每一 个有机EL器件的性能的研究和开发。有机EL器件均为在成对的电极间具有有机化合物层的电子器件。其中，有机化合 物层是至少具有发光层并且根据目的在电极与发光层之间适当插入电荷传输层(空穴传 输层或电子传输层)或电荷注入层(空穴注入层或电子注入层)而得到的单层或者多层的 层合体。此外，有机化合物层中的发光层未必必须是单层。日本专利No. 3，949，214公开了 有机EL器件，为了改进其发光效率和耐久性其发光层由两层形成。但是，日本专利No. 3，949，214中公开的有机EL器件具有不足的发光效率和不足 的耐久性。此外，日本专利No. 3，949，214中公开的有机EL器件具有如下构成，其中主体 的电离电位从阳极到阳极侧的发光层增加；和主体的电子亲和性从阴极到阴极侧的发光层 降低。因此，在阳极侧的发光层中的主体与阴极侧的发光层中的主体之间的界面产生空穴 和电子势垒。结果，电荷在该界面处积累，并且由于电荷可产生猝灭。此外，由于阴极侧的 发光层与电子传输层之间的空穴势垒小，已产生了对日本专利No. 3，949，214中公开的有 机EL器件中空穴向电子传输层逃逸的关注。
发明内容
为了解决上述问题而完成了本发明，并且本发明的目的在于提供具有高效率和长 寿命的有机EL器件。更具体地，本发明提供有机EL器件，其包括阳极；阴极；和夹持在该阳极和该 阴极之间并且至少包括发光层的有机化合物层，其中该发光层由设置在阳极侧的第一发 光层和设置在阴极侧的第二发光层形成；该第一发光层含有第一主体和第一掺杂剂；该第 二发光层含有第二主体和第二掺杂剂；在该第一主体和该第一掺杂剂之间建立以下关系 (a)；在该第二主体和该第二掺杂剂之间建立以下关系(b)；和在该第一主体和该第二主体 之间建立以下关系(c)(a) I LUMO (H1) -LUMO (D1) | > | HOMO (H1) -HOMO (D1) |，(b) I LUMO (H2) -LUMO (D2) | > | HOMO (H2) -HOMO (D2) |，禾口(c) I HOMO (H1) | > | HOMO (H2)
其中=LUMO(H1)、LUMO(D1)、LUMO(H2)和LUMO(D2)分别表示该第一主体、该第一掺 杂剂、该第二主体和该第二掺杂剂的LUMO ；和HOMO(H1)、HOMO(D1)、HOMO(H2)和HOMO(D2)分 别表示该第一主体、该第一掺杂剂、该第二主体和该第二掺杂剂的HOMO。其中，LUMO是最低 未占分子轨道的缩写，和HOMO是最高已占分子轨道的缩写。根据本发明，能够提供具有高效率和长寿命的有机EL器件。由以下参照附图对示例性实施方案的说明，本发明进一步的特征将变得清楚。
图1A、1B、1C和ID均为表示本发明的有机EL器件中实施方案的实例的截面示意 图。图2为表示能量图的图，该能量图示意地表示形成本发明的有机EL器件的每一层 的能级。
具体实施例方式本发明的有机EL器件由阳极；阴极；和夹持在该阳极和该阴极之间并且至少包 括发光层的有机化合物层形成。以下，参照附图对本发明的有机EL器件详细说明。首先，对附图中的标记进行说 明。附图标记1、2、3和4均表示有机EL器件，附图标记10表示基板，附图标记11和 19均表示透明电极，附图标记Ila表示反射层，附图标记12表示空穴传输层，附图标记13 表示第一发光层，附图标记14表示第二发光层，附图标记15表示电子传输层，附图标记16 表示反射电极，附图标记17表示空穴阻挡层，和附图标记18表示电子注入层。图1A-1D均为表示本发明的有机EL器件中实施方案的实例的截面示意图。通过 在基板10上按所述顺序层合透明电极11 (阳极)、空穴传输层12、第一发光层13、第二发光 层14、电子传输层15和反射电极16 (阴极)而得到图IA中所示的有机EL器件1。图IB中所示的有机EL器件2与图IA中所示的有机EL器件1的不同之处在于在 第二发光层14和电子传输层15之间设置用于防止空穴扩散的层(空穴扩散防止层17)。通过在基板10上按所述顺序层合反射层11a、透明电极11 (阳极)、空穴传输层 12、第一发光层13、第二发光层14、电子传输层15、电子注入层18和透明电极19 (阴极)而 得到图IC中所示的有机EL器件3。图ID中所示的有机EL器件4与图IC中所示的有机EL器件3的不同之处在于在 第二发光层14和电子传输层15之间设置用于防止空穴扩散的层(空穴扩散防止层17)。应指出的是，图1A-1D中所示的器件构成均只是一个具体实例并且本发明并不限 于它们。如图1A-1D的每一个中所示，本发明的有机EL器件的发光层为两层结构。具体地， 发光层是由阳极侧设置的第一发光层13和阴极侧设置的第二发光层14形成的层合体。发光层(13和14)均含有主体和掺杂剂。即，第一发光层13含有第一主体和第一 掺杂剂，并且第二发光层14含有第二主体和第二掺杂剂。应指出的是，本发明中使用的术 语“发光层”是指在电极之间设置的有机化合物层中具有发光功能的层。此外，每个发光层中的主体是作为发光层中的材料中的主要组分的材料。更具体地说，主体是发光层中的材 料中其在每个发光层中的含量为50wt%以上的材料。另一方面，掺杂剂是不作为每个发光 层中的材料中的主要组分的材料。更具体地说，掺杂剂是发光层中的材料中其在每个发光 层中的含量为50wt%以下的材料。图2是表示能级图的图，该能级图示意地表示形成本发明的有机EL器件的每个层 的能级。如图2中所示，本发明中，在第一发光层13中的第一主体和第一掺杂剂之间建立 以下关系(a)(a) I LUMO (H1) -LUMO (D1) | > | HOMO (H1) -HOMO (D1) |。在关系(a)中，LUMO(H1)和LUMO(D1)分别表示第一主体和第一掺杂剂的LUM0，以 及HOMO(H1)和HOMO(D1)分别表示第一主体和第一掺杂剂的HOMO。同时，本发明中，在第二发光层14中的第二主体和第二掺杂剂之间建立以下关系 (b)(b) I LUMO (H2) -LUMO (D2) | > | HOMO (H2) -HOMO (D2) |。每个发光层中的电荷在主体和客体的电子能级之间往返运动的同时在发光层中 前进。换言之，在重复以下过程的同时发光层中的电荷在发光层中前进。即，电荷被主体或 客体捕集，或者从主体或客体释放。在这种情况下，随着主体与客体之间的HOMO或LUMO的 差增大，电荷的迁移率减小。其中，本发明中，建立上述关系(a)和(b)。因此，电子捕集的 频率与空穴捕集的频率相比增加，因此与发光层的空穴迁移率相比，发光层(13和14)的每 一个的电子迁移率降低。于是，发光区域不均勻地分布在电子传输层侧。通常，胺化合物常 常用作空穴传输层的成分。从阳极向发光层注入的空穴与具有孤电子对的胺化合物相互作 用，并且该相互作用可导致发光效率或耐久性的降低。因此，发光区域必定不均勻地分布在 电子传输层侧。本发明中，可为相同化合物的第一主体和第二主体优选是不同化合物，或者具体 是以下化合物。即，第一主体的空穴迁移率高于第二主体。于是，在第一发光层和第二发光 层之间的界面电荷的通过无法顺利发生，并且发光区域能够扩展到第二发光层14的整个 区域(从第二发光层与电子传输层之间的界面到第一发光层与第二发光层之间的界面)。 其中，为了可将捕集空穴的区域与发光区域彼此分离，优选在第一主体和第二主体之间建 立以下关系(C)。在这种情况下，在第一主体和第二主体之间的界面不存在电荷势垒，因此 在防止多余的空穴积累的同时能够实现发光。即，能够将电荷积累的区域与发光区域彼此 分离。(c) I HOMO (H1) | > | HOMO (H2)此外，在建立关系(c)的情况下，获得以下效果。即，与两种发光层的主体彼此相 同的情况或者建立IHOMO(H1) I < IHOMO(H2) |的关系的情况相比，考虑空穴传输层和电子传 输层的每一个的电荷阻挡性的主体选择的自由度增加。本发明的有机EL器件，必须满足上述关系(a)-(c)，优选还满足以下关系(d)。以 下关系(d)的建立在延长器件的寿命上有效，原因在于该建立能够消除在第一发光层与第 二发光层之间的界面的多余电子的积累。(d) I LUMO (H1) | > | LUMO (H2)
以下类型(1)-(5)的任一种可设想为可能在本发明的有机EL器件中的第一发光 层和第二发光层之间的界面发生的发光机理(1)直接激发型，其中将电荷直接注入掺杂剂的HOMO和LUMO的每一个以致可将掺 杂剂激发，(2)间接激发型，其中在第一主体中激发的激子经历向掺杂剂的能量迁移，(3)间接激发型，其中在第二主体中激发的激子经历向掺杂剂的能量迁移，(4)间接激发型，其中在第一主体中激发的激子经历经由第二主体向掺杂剂的能 量迁移，和(5)间接激发型，其中在第二主体中激发的激子经历经由第一主体向掺杂剂的能 量迁移。如上所述，从发光效率和寿命的观点出发，发光机理(4)可能比发光机理(5)更 好，原因是发光区域优选尽可能远离空穴传输层。因此，优选在第一主体和第二主体之间建 立上述关系(d)。形成本发明的有机EL器件的发光层(13和14)中的主体和掺杂剂优选是均只由 烃形成的化合物。上述可能的原因如下所述。当具有孤电子对的结构例如氮用作主体或客 体时，产生主体和客体之间的相互作用或者与周围材料的相互作用。因此，作为在很大程度 上不被主体和掺杂剂之间的相互作用影响的更稳定的化合物，优选只由烃(烃化合物)形 成的化合物。用作第一主体的只由烃形成的化合物并无特别限制，只需要是满足关系(C)并且 能够接受来自空穴传输层的空穴的化合物。第一主体的实例包括均具有蒽、并四苯、芴、芘、 篇、萘、菲、荧蒽或苯环作为基本骨架的化合物。同时，用作第二主体的只由烃形成的化合物并无特别限制，只需要是能够接受来 自电子传输层的电子的化合物。具体地，可以使用与第一主体相同种类的化合物。尽管对第一主体和第二主体的组合并无特别限制，优选将占据每个化合物的大部 分的主基本骨架彼此不同的化合物或者立体结构彼此不同的化合物组合。其中，立体结构 的不同可根据化合物的结构或者特别是化合物的中心轴的长度而大致分为两种情况。艮口， 可利用形成分子的骨架沿分子的长轴方向键合的情况和沿分子的短轴方向使骨架键合的 情况。当形成分子的全部骨架沿其长轴方向键合时，该分子为线型化合物，因此电荷迁移率 可增加。另一方面，当骨架沿其短轴方向键合时，骨架彼此排斥以致该分子可能是具有大的 空间位阻的化合物。因此，电荷迁移率可能会降低。在将发光区域移动到第一发光层和第 二发光层之间的中央方面这样不同立体结构的组合可能是重要的。本发明的有机EL器件中，空穴传输层和第一发光层之间的HOMO之差并无特别限 制，从电荷注入性和电荷阻挡性的观点出发，优选为0. IeV以上，或者更优选0. 4eV-0. 6eV。 此外，本发明的有机EL器件中，电子传输层和第二发光层之间的LUMO之差并无特别限制， 从电子积累的观点出发，优选为0. IeV以下，或者更优选OeV(即，层间无势垒)。以下示出本发明中使用的主体的具体实例。应指出的是，这些化合物只是具体实 例并且本发明并不限于它们。
权利要求
1.有机电致发光器件，包括 阳极；阴极；和夹持在该阳极和该阴极之间并且至少包括发光层的有机化合物层， 其中该发光层包括设置在阳极侧的第一发光层和设置在阴极侧的第二发光层；该第一发光层含有第一主体和第一掺杂剂；该第二发光层含有第二主体和第二掺杂剂；在该第一主体和该第一掺杂剂之间建立以下关系(a)；在该第二主体和该第二掺杂剂之间建立以下关系(b)；和在该第一主体和该第二主体之间建立以下关系(c)(a)I LUMO (H1) -LUMO (D1) | > | HOMO (H1) -HOMO (D1) |，(b)I LUMO (H2) -LUMO (D2) | > | HOMO (H2) -HOMO (D2) |，禾口(c)I HOMO (H1) I > I HOMO (H2) 其中LUMO(H1) ,LUMO(D1) ,LUMO(H2)和LUMO(D2)分别表示该第一主体、该第一掺杂剂、该第二 主体和该第二掺杂剂的LUMO ；和HOMO(H1) ,HOMO(D1) ,HOMO(H2)和HOMO(D2)分别表示该第一主体、该第一掺杂剂、该第二 主体和该第二掺杂剂的HOMO。
2.根据权利要求1的有机电致发光器件，其中进一步建立以下关系(d)(d)I LUMO (H1) I > I LUMO (H2) |。
3.根据权利要求1的有机电致发光器件，其中该第一主体、该第一掺杂剂、该第二主体 和该第二掺杂剂包括均只由烃形成的化合物。
全文摘要
本发明提供具有高效率和长寿命的有机电致发光器件。有机电致发光器件包括阳极；阴极；和夹持在该阳极和该阴极之间并且包括发光层的有机化合物层，该发光层由设置在阳极侧的第一发光层和设置在阴极侧的第二发光层形成，其中该第一发光层含有第一主体和第一掺杂剂，该第二发光层含有第二主体和第二掺杂剂，在该第一主体和该第一掺杂剂之间建立以下关系(a)，在该第二主体和该第二掺杂剂之间建立以下关系(b)，和在该第一主体和该第二主体之间建立以下关系(c)(a) |LUMO(H1)-LUMO(D1)|＞|HOMO(H1)-HOMO(D1)|，(b) |LUMO(H2)-LUMO(D2)|＞|HOMO(H2)-HOMO(D2)|，和(c) |HOMO(H1)|＞|HOMO(H2)|。
文档编号H05B33/14GK102082234SQ20101054609
公开日2011年6月1日 申请日期2010年11月10日 优先权日2009年11月10日
发明者岸野贤悟 申请人:佳能株式会社