专利名称：使用低驱动电压的oled装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对有机电致发光(EL)装置降低驱动电压，所述装置也被称为发色光的有机发光二极管(OLED)。
背景技术：
有机发光二极管装置(也被称为OLED装置)通常包括基材、阳极、由有机化合物制备的空穴传输层、具有合适的掺杂剂的有机发光层、有机电子传输层和阴极。由于OLED装置具有低的驱动电压、高亮度、宽视角以及用于全彩色平板发射显示器的性能而受到关注。Tang等人在他们的US专利4769292和4885211中描述了这种多层OLED装置。
发白光的电致发光(EL)层可以用于形成多色装置。每个像素耦合了作为滤色片阵列(CFA)的一部分的滤色片元件，以实现像素化的多色显示器。有机EL层为所有像素所共有，观察者接收到的最终颜色由其像素的相应滤色片元件确定。因此，可以制备出多色或者RGB装置而不需要任何有机EL层的图案化。白色CFA顶层发光(topemitting)装置的实例示于US专利6392340中。
产生白光的OLED装置应当明亮、高效和通常具有约(0.33，0.33)的Commission International d’Eclairage(CIE)色度坐标。下面的专利和公开文献公开了能够产生白光的有机OLED装置的制备，该OLED装置包括空穴传输层和有机发光层，并插入在一对电极之间。
产生白光的OLED装置由J.Shi(US专利5683823)报道过，其中所述发光层包括均匀分散在主体发光材料中的红色和蓝色发光材料。Sato等人在JP 07-142169中公开了一种OLED装置，其能够发白光，通过形成与空穴传输层相邻的发蓝光层然后形成具有含有红色发光层的区域的发绿光层而制备。
Kido等人在Science，267，1332(1995)和在Applied Physics Letters，64，815(1994)中报导了一种产生白光的OLED装置。在这种装置中，具有不同载体传输性质的三个发射层(各发射蓝光、绿光或红光)用于产生白光。Littman等人在US专利5405709中公开了另一种发白光装置，其能够相应空穴-电子重组而发白光，并包括从浅蓝绿色到红色的可见光范围的发光。更近地，Deshpande等人在Applied PhysicsLetters，75，888(1999)中公开了一种使用红色、蓝色和绿色发光层的白色OLED装置，这三种发光层通过空穴阻隔层分开。
已知的是，低功函金属可以用于掺杂到电子发射层(EIL)中，该电子发射层与阴极相邻以改善OLED中的电子注入和传输。例如，Kido等人在″Bright Organic Electroluminescent Devices Having a Metal-Doped Electron-Injecting Layer″，Applied Physics Letters，73，2866(1998)中报导了和在US专利6013384中公开了OLED可以被制备成含有与阴极相邻的低功函金属掺杂的电子注入层。这些含有锂(Li)掺杂的电子注入层的OLED显示出高的发射效率和低驱动电压。但是，Li和其它金属被报导为在有机层中扩散，导致在OLED中的发光淬灭，例如由Haskal等人在″Lithium-Aluminum Contacts for OrganicLight-Emitting Devices″，Applied Physics Letters，71，1151(1997)中报导。一种含有Li掺杂的三(8-羟基喹啉)铝(Alq)层的OLED还将面对发光淬灭和寿期变短的问题，如Nakamura等人在US专利6509109中所述。
尽管有这些进展，仍不断要求降低驱动电压以允许对于制造OLED装置的低功耗。
必须保持OLED装置的操作稳定性和发光效率以允许将它们用于更多产品中。
发明概述因此，本发明的目的在于降低OLED装置的驱动电压，同时保持可接受的色光发射。
另一目的在于提供这样的OLED装置，其以低驱动电压操作，并具有有效的发光效率和操作稳定性。
已经相当出人意料地发现，通过将第二发光层并入到OLED装置中并将用低功函金属掺杂的电子传输材料设置在第二发光层之上，可以实现具有所需色光发射的低压OLED，同时保持有效的发光效率和操作稳定性。
这些目标通过包括如下组件的OLED装置实现a)阳极；
b)设置在阳极上的第一发光层；c)设置在第一发光层上的第二发光层；d)设置在第二发光层上的含有有机电子传输材料和低功函金属的金属掺杂有机层；以及e)设置在金属掺杂有机层上的阴极。
优点本发明的优点在于可以降低OLED的驱动电压，而同时保持所需的色光发射。另一优点在于根据本发明制备的OLED装置具有高发光效率和高操作稳定性。另一优点在于色光发射可以经调谐以获得所需颜色。
附图简述
图1示出了现有技术OLED装置的截面图；图2示出了根据本发明的OLED装置的一个实施方案的截面图；图3示出了根据本发明的OLED装置的另一个实施方案的截面图；和图4示出了根据本发明的具有白光发射和滤色片的全彩色OLED的截面图。
因为包括层厚度的装置特征尺寸经常为亚微米范围，所以所述附图为按比例制图以便于观看，而不是按照精确尺寸。
发明详述术语“像素”以其领域内公认用法使用，是指显示板的能够受到激发而独立于其它区域发光的区域。术语“OLED装置”或者“有机发光显示器”以其领域内公认的意思使用，即包括有机发光二极管作为像素的显示装置。有色OLED装置发出至少一种颜色的光。术语“多色”用于描述能够在不同区域发出不同色调的光的显示板。特别地，其用来描述能够显示不同颜色的图像的显示板。这些区域不必是邻近的。术语“全彩色”用来描述能够发出可见光谱的红色、绿色和蓝色区域光并能以任何色调组合显示图像的多色显示板。红色、绿色和蓝色构成了三原色，通过三原色可以通过适当混合制备任何其它颜色。术语“色调”是指在可见光谱范围内光发射的强度特性，不同的色调表现出视觉上可辨别出来的颜色差别。像素或者亚像素通常用来表示在显示板中最小的可寻址单元。对于单色显示器，像素和亚像素之间没有区别。术语“亚像素”在多色显示板中使用并用于表示像素的任何能够独立寻址以发出特定颜色光的部分。例如，蓝色亚像素是指像素的能够被寻址而发蓝光的部分。在全彩色显示器中，像素通常包括三原色亚像素，即蓝、绿和红。术语“节距”用来表示在显示板中分开两个像素或者亚像素的距离。这样，亚像素节距是指两个亚像素之间的分离。
根据本公开内容，宽频发射是在可见光谱的多个部分具有显著成分的光，例如蓝和绿。宽频发射还可以包括其中以光谱的红、绿和蓝部分发光以获得白光的情况。白光是用户感受到作为具有白色的光，或者具有足以用于与滤色片组合以产生多色显示或者全彩色显示的发射光谱的光。尽管约0.33，0.33的CIEx、CIEy坐标可能在某些情况下是理想的，但实际坐标可以显著改变并仍然非常有用。
现转到图1，该图显示了现有技术的宽频发射OLED装置100的像素的横截面图，该装置可以被引入到显示器或者区域发光系统中。所述OLED装置100包括基材120、阳极130、与阳极130间隔开的阴极180、第一发光层145和第二发光层150。第一和第二发光层发出不同色光。如果需要白光发射，那么第一和第二发光层通常发出互补或者接近互补的色光。两种发光层之间的发光组合应当覆盖大部分可见光谱，以产生有用的白光。例如，第一发光层可以发出黄光而第二发光层可以发出蓝光。该现有技术装置还可以具有包括空穴注入层(HIL)135、空穴传输层(HTL)140和电子传输层(ETL)160的其他层。尽管增加ETL可以提高cd/A方面的发光效率，但ETL提高了驱动电压。
现转到图2，该图显示了根据本发明的第一实施方案的宽频发射OLED装置200的像素的横截面图。这样的OLED装置可以被引入到例如显示器或者区域发光系统中。所述OLED装置200包括基材220、阳极230、与阳极230间隔开的阴极280、第一发光层245、第二发光层250和金属掺杂的有机层262。第二发光层的厚度优选为5-20nm，并可以经选择以优化从OLED装置中发出的所希望的光的颜色。
所述金属掺杂的有机层262含有有机电子传输材料和低功函金属(＜4.0eV)。适用于金属掺杂有机层262的金属包括碱金属(例如锂、钠)、碱土金属(例如钡、镁)、来自镧系的金属(例如镧、钕、镥)或者它们的组合。在金属掺杂有机层262中低功函金属的浓度为0.1体积％-30体积％。优选地，在金属掺杂有机层262中低功函金属的浓度为0.2体积％-10体积％。优选地，低功函金属以与有机电子传输材料呈1∶1的摩尔比提供。
对于在金属掺杂有机层中适用的有机电子传输材料是本领域已知的可以用于有机电子传输层的材料。通常，所述有机电子传输材料是金属喔星材料，例如由下面式E定义的材料，或者菲咯啉衍生物(包括浴铜灵)。可以共沉积两种或者多种不同的有机电子传输材料。低功函金属可以通过任何合适方式进行沉积，所述方式包括热蒸发、电子束蒸发、离子溅射或者其它膜制造方法。为了与有机电子传输材料的共沉积相容，低功函金属优选通过热蒸发沉积。为了简化生产，在金属掺杂有机层262中的电子传输材料可以与第二发光层250中的主体材料相同。
现在来看图3，该图显示了可以根据本发明的一个实施方案使用的白色OLED装置300的像素的横截面图。这样的OLED装置可以被引入到显示器或者区域发光系统中。所述OLED装置300包括基材320、阳极330、与阳极330间隔开的阴极380、空穴发射层335、空穴传输层340、第一发光层345、第二发光层350、第三发光层355和设置在第三发光层之上的金属掺杂有机层362。所述金属掺杂有机层362如上面针对金属掺杂有机层262进行的定义。三个发光层发出不同颜色光以产生白光。尽管由各层发出的特定颜色光没有在有用实施方案中受到限定，但是第一发光层345发黄色、橙色或者红色光，第二发光层350发蓝光或者蓝绿光，第三发光层355发绿光。由OLED装置发出的光颜色可以通过第三发光层355的厚度和组成而进一步调节。
本发明可以用于大多数OLED装置构造。这些包括含单阳极和阴极的非常简单的结构至包括无源矩阵显示器和有源矩阵显示器的更为复杂的装置，所述无源矩阵显示器由阳极和阴极的正交阵列构成以形成像素，所述有源矩阵显示器中各像素例如通过薄膜晶体管(TFTs)独立控制。本发明的OLED装置能够在正向偏压下操作并因而可以在DC模式下运行。这在有些时候对于在备选模式中施加逆向偏压是有利的。OLED通常不在逆向偏压下发光，但是已经显示出显著的稳定性增强，正如US专利5552678中所述。
其上制备了OLED的基材，如在基材320中，可以是有机固体、无机固体或者可以包括有机和无机固体。所述基材可以是刚性或者柔性的，可以被加工为分开的独立片，包括片材或者晶片；或者作为连续的筒。典型的基材材料包括玻璃、塑料、金属、金属箔、陶瓷、半导体、金属氧化物、半导体氧化物、半导体氮化物或者它们的组合。所述基材可以是材料的均匀混合物、材料复合物或者多层材料。基材20可以是OLED基材，其是通常用于制备OLED装置的基材，例如有源矩阵低温多晶硅或者无定形硅TFT基材。取决于所需的发光方向，基材20可以是透光的或者不透明的。所述光透射性质对于通过基材观察EL发射是理想的。透明玻璃或者塑料通常用于这些情况。对于通过顶层电极观察EL发射的应用，底层载体的透明性质是无关紧要的，并因此可以是透光的、吸光的或者光反射的。用于本发明的基材包括但不限于玻璃、塑料、半导体材料、陶瓷和电路板材料，或者任何其它通常用于形成OLED装置的材料，该OLED装置可以是无源矩阵装置或者有源矩阵装置。
第一电极形成在基材之上，通常被设计为阳极，例如在阳极330中。然而，本发明的OLED装置不限于这种设计，而是可以具有阴极作为第一电极。为了便于进行该讨论，与基材相邻的电极被认为是阳极。当通过基材观察EL发射时，阳极对于感兴趣的发射应当是透明的或者基本上透明的。在本发明中有用的普通透明阳极材料是氧化铟锡和氧化锡，但是其它金属氧化物也可以起作用，包括但不限于铝或者铟掺杂的氧化锌、氧化镁铟和氧化镍钨。除了这些氧化物之外，金属氮化物(包括氮化镓)、金属碲化物(包括碲化锌)和金属硫化物(包括硫化锌)可以用作阳极材料。对于通过顶层电极观察EL发射的应用，阳极材料的透射性质是无关紧要的，可以使用任何透明的、不透明的和反射性的传导性材料。对于该项用途的实例导体包括但不限于银、金、铱、钼、钯和铂。优选的透明或者其它情况的阳极材料具有4.1eV或者更高的功函。如果需要，阳极表面的功函可以通过化学或者等离子处理而改变。理想的阳极材料可以通过任何合适方式(包括蒸发、溅射、化学气相沉积或者电化学方式)沉积。阳极材料可以使用众所周知的光刻方法图案化。
当光发射通过阳极时，所述阴极材料可以由几乎所有传导性材料构成。理想的材料具有良好的薄膜形成性能，以确保与下面有机层之间的良好接触，在低电压下促进电子注入并具有良好的稳定性。有用的阴极材料经常含有低功函金属(＜3.0eV)或者金属合金。一种优选的阴极材料由Mg:Ag合金构成，其中银的百分比为1-20％，正如US专利4885221所述。Li:Al合金也用于阴极材料。其它合适类型的阴极材料包括由低功函金属或者金属盐覆盖薄层与传导性金属的较厚层构成的双层。一种这样的阴极由LiF的薄层继之以Al的较厚层构成，正如US专利5677572所述。其它有用的阴极材料包括但不限于那些在US专利5059861、5059862和6140763中公开的那些。
当通过阴极观察光发射时，阴极应当是透明或者近乎透明的。对于这些应用，金属必须薄或者必须使用包括这些材料的透明传导性氧化物。光学透明的阴极已经在US专利5776623和6548956中更为详细地公开过。阴极材料可以通过蒸发、溅射或者化学气相沉积进行沉积。如果需要，图案化可以通过许多公知方法获得，这些方法包括但不限于通过掩膜沉积、整体阴影掩膜(如在US专利5276380和EP 0732868中所述)，激光烧蚀和选择性化学气相沉积。
在本发明的另一实施方案中，OLED装置具有微孔结构。在这种情况下，金属电极之一是基本上不透明或者反射性的，另一个是反射性并且半透明的。所述反射性电极优选选自Au、Ag、Mg、Ca或其合金。因为两种反射金属电极的存在，该装置具有微孔结构。在该结构中强烈的光学干涉造成共振条件。靠近共振波长的发射得以增强而远离共振波长的发射被削弱。光学路径长度可以通过选择有机层的厚度或者通过在电极间设置透明的光学间隔物得以调节。例如，本发明的OLED装置可以具有置于反射性阳极和有机EL介质之间的ITO间隔物层，且半透明阴极在有机EL介质之上。
虽然不总是必需的，经常有用的是在有机发光显示器中空穴注入层在阳极上形成。所述空穴注入材料可以用于提高后来的有机层的膜形成性质和便于将空穴注入到空穴传输层中。用于空穴注入层的合适材料包括但不限于如在US专利4720432中描述的卟啉化合物、US6208075所述的等离子沉积的氟碳聚合物和无机氧化物(包括氧化钒(VOx)、氧化钼(MoOx)、氧化镍(NiOx)等)。在有机EL装置中经报导有用的备选空穴注入材料记载于EP 0891121 A1和EP 1029909A1中。
尽管不总是必需的，经常有用的是空穴传输层可以形成并且设置在阳极上或者空穴注入层上。理想的空穴传输材料可以通过任何合适的方式从给体材料进行沉积，所述方式包括蒸发、溅射、化学气相沉积、电化学方式、热转移或者激光热转移。有用的空穴传输材料包括芳族叔胺，其中后者被理解为含有至少一个仅连接到碳原子之上的三价氮原子的化合物，而所连接碳原子的至少一个是芳环的成员。在一种形式中，所述芳族叔胺可以是芳基胺，包括单芳基胺、二芳基胺、三芳基胺或者多芳基胺。示例性的单体三芳基胺由Klupfel等人在US专利3180730中阐述。其它的用一个或者多个乙烯基基团取代/和或包括至少一个含活性氢的基团的合适三芳基胺在Brantley等人的US专利3567450和3658520中公开。
更优选的一类芳族叔胺是如在US专利4720432和5061569中记载的含有至少两个芳族叔胺部分的那些。这些化合物包括用结构式A代表的那些 其中Q1和Q2是独立选择的芳族叔胺部分，且G是连接基团，包括亚芳基、环亚烷基或者碳碳键的亚烷基。
在一个实施方案中，Q1或Q2的至少之一含有多环稠合的环结构，例如萘。当G是芳基时，方便的是亚苯基、亚联苯基或者萘部分。
满足结构式A并含有两个三芳胺部分的一类有用三芳胺用结构式B表示 其中，
R1和R2每个独立代表氢原子、芳基或者烷基，或者R1和R2一起代表使环烷基基团完整的原子；和R3和R4每个独立代表芳基，其进而由二芳基取代的氨基取代，如结构式C所示 其中R5和R6是独立选择的芳基。在一个实施方案中，R5或R6的至少之一含有多环稠合环结构，例如萘。
另一类的芳族叔胺是四芳基二胺类。理想的四芳基二胺类包括两个通过亚芳基连接如结构式C所示的二芳基氨基。可用的四芳基二胺类包括用式D表示的那些。
其中每个Are是独立选择的亚芳基，包括亚苯基或蒽部分，n是1-4的整数，和Ar、R7、R8和R9是独立选择的芳基。
在典型实施方案中，Ar、R7、R8和R9的至少之一是多环稠合的环结构，例如萘。
前述结构式A、B、C、D的各个烷基、亚烷基、芳基和亚芳基部分各自都可以进一步被取代。典型的取代基包括烷基、烷氧基、芳基、芳氧基和卤化物，比如氟化物、氯化物和溴化物。各种烷基和亚烷基部分通常包含1到大约6个碳原子。环烷基部分可以含有3-约10个碳原子，但是通常含有5、6或7个碳原子，例如环戊基、环己基和环庚基的环状结构。芳基和亚芳基部分通常是苯基和亚苯基部分。
在OLED装置中的空穴传输层可以由单一芳族叔胺化合物或者所述化合物的混合物形成。具体而言，可以采用三芳基胺和四芳基二胺的组合，所述三芳基胺包括满足式B的三芳基胺，所述四芳基二胺包括如式D所示的。当三芳基胺与四芳基二胺结合使用时，后者通常设置为插入三芳基胺和电子注入和传输层之间的层。有用的芳族叔胺类的例子如下1，1-双(4-二-对甲苯基氨基苯基)环己烷；1，1-双(4-二-对甲苯基氨基苯基)-4-苯基环己烷；N，N，N’，N’-四苯基-4，4-二氨基-1，1’4’，1”4”，1-四联苯；双(4-二甲基氨基-2-甲基苯基)苯基甲烷；1，4-双[2-[4-[N，N-二(对甲苯基)氨基]苯基]乙烯基]苯(BDTAPVB)；N，N，N’，N’-四-对甲苯基-4，4’-二氨基联苯；N，N，N’，N’-四苯基-4，4’-二氨基联苯；N，N，N’，N’-四-1-萘基-4，4’-二氨基联苯；N，N，N’，N’-四-2-萘基-4，4’-二氨基联苯；N-苯基咔唑；4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(NPB)；4，4’-双[N-(1-萘基)-N-(2-萘基)氨基]联苯(TNB)；4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]对三联苯；4，4’-双[N-(2-萘基)-N-苯基氨基]联苯；4，4’-双[N-(3-苊基)-N-苯基氨基]联苯；1，5-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]萘；4，4’-双[N-(9-蒽基)-N-苯基氨基]联苯；4，4’-双[N-(1-蒽基)-N-苯基氨基]对三联苯；4，4’-双[N-(2-菲基)-N-苯基氨基]联苯；4，4’-双[N-(8-荧蒽基)-N-苯基氨基]联苯；4，4’-双[N-(2-芘基)-N-苯基氨基]联苯；4，4’-双[N-(2-并四苯基)-N-苯基氨基]联苯；4，4’-双[N-(2-苝基)-N-苯基氨基]联苯；4，4’-双[N-(1-蒄基)-N-苯基氨基]联苯；2，6-双(二-对甲苯基氨基)萘；2，6-双[二-(1-萘基)氨基]萘；
2，6-双[N-(1-萘基)-N-(2-萘基)氨基]萘；N，N，N’，N’-四(2-萘基)-4，4”-二氨基-对三联苯；4，4’-双{N-苯基-N-[4-(1-萘基)-苯基]氨基}联苯；2，6-二[N，N-二(2-萘基)氨基]芴；4，4’，4”-三[(3-甲基苯基)苯基氨基]三苯基胺(MTDATA)；和4，4’-双[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]联苯(TPD)。
另一类有用空穴传输材料包括如在EP 1009041中公开的多环芳族化合物。在EP 0891121 A1和EP 1029909 A1中公开的一些空穴注入材料也可以制备有用的空穴传输材料。另外，可以使用聚合空穴传输材料，包括聚(N-乙烯基咔唑)(PVK)、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺；以及共聚物，包括聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)/聚(磺酸-4-苯乙烯酯)，也被称为PEDOT/PSS。
如在US专利4769292和5935721中更为全面描述的，各有机EL元件的发光层(LEL)包括发光的荧光材料或者磷光材料，其中由于该区域中电子-空穴对重组导致电致发光。发光层可以由单一材料构成，但更通常地含有掺杂了一种或多种客体发射材料的主体材料，其中光发射主要来自所述发射材料而且可以是任何颜色。客体发光材料通常被称为发光掺杂剂。发光层中的主体材料可以是下面定义的电子传输材料、上面定义的空穴传输材料、或者支持空穴-电子重组的另一种材料或材料的组合。发射材料通常选自高荧光染料和磷光化合物，例如在WO 98/55561、WO 00/18851、WO 00/57676和WO 00/70655中所记载的过渡金属配合物。发射材料通常的引入量是主体材料的0.01-10重量％。
主体材料和发射材料可以是小的非聚合物分子或者聚合物材料，包括聚芴和聚乙烯基亚芳基类(例如，聚(对亚苯基亚乙烯基)，PPV)。对于聚合物的情况，小分子发射材料可以分子扩散进入聚合物主体中，或者发射材料可以通过使微量组分共聚而加入到主体聚合物中。
选择发射材料的重要关系是带隙势能的对比，该带隙势能被定义为分子的最高被占分子轨道和最低未占据分子轨道之间的能量差。为了从主体到发射材料有效转移能量，必需条件为掺杂剂的带隙小于主体材料的带隙。对于磷光发射体(包括从三重线受激态发射的材料，即所谓三重线发射体)而言，同样重要的是主体的主体三重线能级高到足以使能量从主体转移到发射材料。
已知可用的主体材料和发射材料包括但不限于US专利4768292、5141671、5150006、5151629、5405709、5484922、5593788、5645948、5683823、5755999、5928802、5935720、5935721、6020078和6534199中所公开的那些。
8-羟基喹啉的金属络合物和类似衍生物(式E)构成了一类能够支持电致发光的有用主体或发射材料，尤其适于发射波长大于500nm的光，例如，绿色、黄色、橙色和红色。这些材料有时被称为金属喔星材料。
其中M表示金属；n是1-3的整数；和Z在各场合独立代表使具有至少两个稠合芳环的核完整的原子。
从前述可知，该金属显然可以是单价、二价或三价金属。所述金属可以例如是碱金属，包括锂、钠或钾；碱土金属，包括镁或钙；或者土金属，包括硼或铝。一般而言，可以采用任何已知可用作螯合金属的单价、二价或三价金属。
Z使具有至少两个稠合芳环而且其中至少一个是吡咯环或吖嗪环的杂环核完整。在需要时，其它的环，包括脂环和芳环都可以和所述两个必需的环稠合。为了避免增加了分子体积却没有改善性能，通常将环原子数维持在18或以下。
有用螯合的喔星化合物的例子如下CO-1三喔星铝[别名，三(8-羟基喹啉根合)铝(III)]；CO-2二喔星镁[别名，双(8-羟基喹啉根合)镁(II)]；CO-3双[苯并{f}-8-羟基喹啉根合]锌(II)；
CO-4双(2-甲基-8-羟基喹啉根合)铝(III)-μ-氧代-双(2-甲基-8-羟基喹啉根合)铝(III)；CO-5三喔星铟[别名，三(8-羟基喹啉根合)铟]；CO-6三(5-甲基喔星)铝[别名，三(5-甲基-8-羟基喹啉根合)铝(III)]；CO-7喔星锂[别名，(8-羟基喹啉根合)锂(I)]；CO-8喔星镓[别名，三(8-羟基喹啉根合)镓(III)]；和CO-9喔星锆[别名，四(8-羟基喹啉根合)锆(IV)]。
蒽衍生物代表了另一类对于发光层有用的主体或者发射材料。例如，9，10-二-(2-萘基)蒽的衍生物(式F)构成了一类能够支持电致发光的有用主体材料，尤其适于发射波长大于400nm的光，例如，蓝色、绿色、黄色、橙色或红色。
其中R1、R2、R3、R4、R5和R6代表每个环上的一个或多个取代基，其中每个取代基独立选自下列组组1氢、或者具有1-24个碳原子的烷基；组2具有5-20个碳原子的芳基或取代芳基；组3使蒽基、芘基，或者苝基的稠合芳环完整所需的4-24个碳原子；组4使呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基或者其它杂环系统的稠合杂芳环完整所需的具有5-24个碳原子的杂芳基或取代的杂芳基；组5具有1-24个碳原子的烷氧基氨基、烷基氨基或者芳基氨基；和组6氟、氯、溴或氰基。
式I的单蒽衍生物也是能够支持电致发光的有用主体材料，并且特别适用于波长长于400nm的光发射，例如蓝色、绿色、黄色、橙色或者红色。式I的蒽衍生物记载在共同受让的由Lelia Cosimbescu等人在2003年十月24日提交的题为″Electroluminescent Device WithAnthracene Derivative Host″的US专利申请序列号10/693121中，其公开内容在此引入作为参考， 其中R1-R8为H；R9为含具有脂肪族碳环成分的非稠合环的萘基；条件是R9和R10不相同，并且没有氨和硫化合物。适当的是，R9为被一个或者多个其他稠环取代的萘基，这样其形成了稠合芳环体系，包括菲基、芘基、荧蒽、苝，或者被一个或多个取代基所取代，该取代基包括氟、氰基、羟基、烷基、烷氧基、芳氧基、芳基、杂环氧基、羧基、三甲基甲硅烷基，或者为两个稠合环的未被取代的萘基。适宜的是，R9是在对位处被取代或未被取代的2-萘基或1-萘基；和R10为含有具有脂肪族碳环成分的非稠合环的联苯基。适合地，R10为取代的联苯基团，这样其形成了稠合的芳环体系，包括但不限于萘基、菲基、苝，或者被一个或多个取代基所取代，该取代基包括氟、氰基、羟基、烷基、烷氧基、芳氧基、芳基、杂环氧基、羧基、三甲基甲硅烷基，或者是未经取代的联苯基团。适宜的是，R10是4-联苯基、3-联苯基，其未被取代或被另一个无稠合环的苯环所取代而形成三联苯环体系，或者2-联苯基。特别有用的是9-(2-萘基)-10-(4-联苯基)蒽。
另一有用类型的蒽衍生物用通式II代表
A1--L--A2II其中A1和A2各自代表取代或者未经取代的单苯基蒽基或者经取代或者未经取代的二苯基蒽基，并可以彼此相同或者不同；和L代表单键或者二价连接基团。
另一有用类型的蒽衍生物用通式III代表A3--An--A4 III其中An代表经取代或者未经取代的二价蒽残基；和A3和A4各自代表具有6个或者更多个碳原子的经取代或者未经取代的一价稠合芳环基团或者经取代或者未经取代的非稠合环芳基基团，并可以彼此相同或者不同。
对于在发光层中使用而言有用的蒽材料的具体实例包括
吲哚衍生物(式G)构成了另一类有用的、能够支持电致发光的主体材料，特别适于发射波长大于400nm的光，例如蓝色、绿色、黄色、橙色或红色光。
其中
n是3-8的整数；Z是O、NR或S；和R’是氢；具有1-24个碳原子的烷基，例如，丙基、叔丁基和庚基等；具有5-20个碳原子的芳基或杂原子取代的芳基，例如苯基和萘基、呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基和其它杂环系统；或者卤素，包括氯、氟；或者使稠合芳环完整必需的原子；和L是包括烷基、芳基、取代的烷基或取代的芳基的连接单元，它将多个吲哚共轭或者非共轭地连接在一起。有用的吲哚的例子是2，2’，2”-(1，3，5-亚苯基)三[1-苯基-1H-苯并咪唑]。
理想的荧光掺杂剂包括苝或者苝的衍生物，蒽的衍生物、并四苯、呫吨、红荧烯、香豆素、罗丹明、喹吖啶酮、二氰基亚甲基吡喃化合物、噻喃化合物、聚甲川化合物、吡喃和噻喃化合物、二苯乙烯苯或者二苯乙烯联苯的衍生物、二(吖嗪基)甲烷硼配合物化合物和喹诺酮(carbostyryl)化合物。在二苯乙烯苯的衍生物中，特别有用的是用二芳基氨基取代的那些，俗称为二苯乙烯胺。有用的掺杂剂的示例性实例包括但不限于下列这些
应当进行选择适用于磷光发射体(包括由三重线激发态发射的材料，即所谓的“三重线发射体”)的主体材料以使得三重线激发子可以高效地从主体材料转移到发磷光材料。为了进行这种转移，非常理想的条件是发磷光材料的激发态能量低于主体的最低三重线状态和基态的能量差。然而，主体的带隙不应当选为过大，以致造成OLED驱动电压的不可接受地增加。合适的主体材料记载在WO 00/70655A2、WO 01/39234A2、WO 01/93642A1、WO 02/074015A2、WO 02/15645A1和美国专利申请公开2002/0117662中。合适的主体包括某些芳胺、三唑、吲哚和咔唑化合物。理想的主体的实例是4，4’-N，N’-二咔唑-联苯(CBP)、2，2’-二甲基-4，4’-N，N’-二咔唑联苯、间-(N，N’-二咔唑)苯和聚(N-乙烯基咔唑)，包括它们的衍生物。
理想的主体材料能够形成连续膜。所述发光层可以含有多于一种的主体材料以改善装置膜的形貌、电性质、发光效率和使用寿命。该发光层可以含有具有良好的空穴传输性能的第一主体材料和具有良好的电子传输性能的第二主体材料。
能够用于本发明的发光层的有用的发磷光材料的实例包括但不限于记载于下列文献的那些WO 00/57676、WO 00/70655、WO01/41512A1、WO 02/15645A1、US专利申请公开2003/0017361A1、WO 01/93642A1、WO 01/39234A2、US专利6458475B1、WO 02/071813A1、US专利6573651B2、US专利申请公开2002/0197511A1、WO02/074015A2、US专利6,451,455B1、US专利申请公开2003/0072964A1和2003/0068528A1、US专利6413656B1，6515298B2、6451415B1和6097147、US专利申请公开2003/0124381A1，2003/0059646A1和2003/0054198A1、EP 1 239 526 A2、EP1 238 981 A2、EP 1 244 155 A2、US专利申请公开2002/0100906A1，2003/0068526A1和2003/0068535A1、JP 2003073387A、JP 2003 073388A、US专利申请公开2003/0141809A1和2003/0040627A1、JP 2003059667A、JP2003073665A和US专利申请公开2002/0121638A1。
通过在环金属化配体L上的合适位置取代给电子或者吸电子基团，或者通过为环金属化配体L选择不同的杂环，可以使IrL3和IrL2L’类型的环金属化的Ir(III)络合物，比如发绿光的fac-三(2-苯基吡啶根合-N，C2’)铱(III)和双(2-苯基吡啶根合-N，C2’)铱(III)(乙酰丙酮化物)，的发射波长发生偏移。也可以通过选择辅助配体L’使发射波长发生偏移。红色发射体的例子是双(2-(2’-苯并噻吩基)吡啶根合-N，C3’)铱(III)(乙酰丙酮化物)和三(1-苯基异喹啉根合-N，C)铱(III)。发蓝光的例子是双(2-(4，6-二氟苯基)-吡啶根合-N，C2’)铱(III)(甲基吡啶酯)。
有人报导了采用双(2-(2’-苯并[4，5-a]噻吩基)吡啶根合-N，C3)铱(乙酰丙酮化物)[Btp2Ir(acac)]作为磷光材料来产生红色电致发光(Adachi、C.Lamansky、S.，Baldo，M.A.Kwong、R.C.，Thompson M.E.和Forrest S.R.，App.Phys.Lett，78，1622-1624(2001))。
有用的磷光材料的再一些其他例子包括三价镧系元素(例如Tb3+和Eu3+)的配位络合物(J.Kido等人，Appl.Phys.Lett.，65，2124 )。
除了合适的主体之外，采用磷光材料的OLED装置通常要求至少一种激发子或者空穴阻隔层，以帮助将激发子或者电子空穴重组中心限制到包括主体和磷光材料的发光层。在一个实施方案中，这样的阻隔层应当置于发磷光层和阴极之间，并与发磷光层相接触。在这种情况下，阻隔层的离子化势能应当使得存在从主体进入到电子传输层(或者金属掺杂有机层)的空穴迁移的能量壁垒，而电子亲和力应当使得存在电子更容易从电子传输层(或者金属掺杂有机层)进入到包括主体和磷光材料的发光层。另外理想地，但不是绝对要求的是，阻隔材料的三重线能量应当大于磷光材料。合适的空穴阻隔材料记载在WO00/70655A2和WO 01/93642A1中。有用材料的两个例子是浴铜灵(BCP)和双(2-甲基-8-羟基喹啉根合)(4-苯基苯酚根合)铝(III)(BAlQ)。也已知除了Balq之外的金属配合物阻隔空穴和激发子，如US专利申请公开2003/0068528A1中所述。US专利申请公开2003/0175553A1记载了在电子/激发子阻隔层中使用fac-三(1-苯基吡唑根合-N，C2)铱(III)(Irppz)。
当本发明的任何发光层发出蓝光时，优选的主体是由式D、I、II和III代表的那些。
特别有用的发蓝光层中所含的发蓝光掺杂剂包括苝及其衍生物，二苯乙烯基苯和二苯乙烯基联苯的衍生物以及下面结构的化合物 其中
A和A’独立代表对应于含有至少一个氮原子的六元芳环体系的吖嗪环体系；(Xa)n和(Xb)m代表一个或者多个独立选择的取代基并包括非环状取代基或者相结合形成与A或者A’稠合的环；m和n独立地为0-4；Za和Zb为独立选择的取代基；1，2，3，4，1’，2’，3’和4’独立地选择为碳或者氮原子；以及Xa、Xb、Za和Zb、1，2，3，4，1’，2’，3’和4’经选择以提供蓝色发光。
上述类型的掺杂剂的一些例子包括下列
在本发明中另一类特别有用的蓝色掺杂剂包括例如二苯乙烯苯和二苯乙烯联苯的二苯乙烯芳烃的发蓝光的衍生物，包括在US专利5121029中记载的化合物。在提供蓝色发光的二苯乙烯芳烃的衍生物中，特别有用的是用二芳基氨基取代的那些，并已知为二苯乙烯胺。例子包括下面结构通式N1所示的双[2-[4-[N，N-二芳基氨基]苯基]乙烯基]亚芳基 和下面结构通式N2所示的双[2-[4-[N，N-二芳基氨基]苯基]乙烯基]联苯 在式N1和N2中，X1-X6可以相同或者不同，并且分别代表一个或者多个包括烷基、芳基、稠合芳基、卤素或者氰基的取代基。在式N1中，Ar代表具有6-20个碳原子的二价芳基，优选选自苯基、萘基或者蒽基。在一个优选实施方案中，X1-X4分别为烷基，每个含有一个至约10个碳原子。这一类型的特别优选的蓝色掺杂剂是1，4-双[2-[4-[N，N-二(对甲苯基)氨基]苯基]乙烯基]苯(BDTAPVB，式L47)。
特别有用的苝类蓝色掺杂剂包括苝(L1)和四叔丁基苝(TBP、L2) 除了主体和发光掺杂剂之外，有用的是在蓝色发光层中包含芳胺材料，包括那些可以用于空穴传输层的芳胺材料。包括NPB的芳胺可以以0.5重量％-40重量％的量掺入到蓝色层中。优选地，芳胺以2重量％-15重量％的量掺入。
某些黄色、橙色和红色发射材料对于本发明可以是特别有用的。发光黄色掺杂剂可以包括下面结构的化合物
其中在各环上A1-A6代表一个或多个取代基，并且各取代基独立地选自下面之一分类1氢、或者具有1-24个碳原子的烷基；分类2具有5-20个碳原子的芳基或取代芳基；分类3含有4-24个碳原子使稠合芳环或者环体系完整的烃；分类45-24个碳原子的杂芳基或者取代的杂芳基，包括噻唑基、呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基或者其它杂环系统，它们通过单键相连接或者使稠合杂芳环系统完整；分类5具有1-24个碳原子的烷氧基氨基、烷基氨基或者芳基氨基；或者分类6氟、氯、溴或氰基。
特别有用的黄色掺杂剂的例子包括5，6，11，12-四苯基并四苯(红荧烯)；6，11-二苯基-5，12-双(4-(6-甲基-苯并噻唑-2-基)苯基)并四苯(DBzR)和5，6，11，12-四(2-萘基)并四苯(NR)，它们的式子在下面示出
黄色掺杂剂还可以是各自也是黄色掺杂剂的化合物的混合物。
发光的黄色至红色掺杂剂可以包括下面结构Q1的二茚并苝化合物 其中X1-X16独立地选自氢或者提供黄色至红色发光的取代基。优选的取代基包括1-24个碳原子的烷基；具有5-20个碳原子的芳基或者取代的芳基；使得一个或者多个稠合芳环或者环体系完整的含有4-24个碳原子的烃基；或者卤素。
这一类型的有用的掺杂剂的示例性实例包括如下物质
发红光的特别优选的二茚并苝掺杂剂是二苯并{[f，f’]-4，4’，7，7’-四苯基]二茚并-[1，2，3-cd1’，2’，3’-lm]苝(以上TPDBP)。
本发明中有用的其它红色掺杂剂属于式S1代表的DCM型染料
其中Y1-Y5代表独立选自氢、烷基、取代烷基、芳基或者取代芳基的一个或多个基团；和Y1-Y5独立地包括非环基团或者成对地形成一个或者多个稠合环，前提是Y3和Y5不一起形成稠合环。
在其中提供红色发光的一个有用和合适的实施方案中，Y1-Y5独立地选自氢、烷基和芳基。DCM类型的特别有用的掺杂剂的结构如下所示
优选的DCM掺杂剂是DCJTB。所述红色掺杂剂也可以是还可以独立作为红色掺杂剂的化合物的混合物。另外，黄色、橙色或者红色发光层可以含有红色发光以及黄色发光掺杂剂的混合物。并四苯衍生物(包括红荧烯)可以用作用于发黄光或者发红光层的良好主体材料。并四苯衍生物特别适用于与包括蒽衍生物(例如TBADN)、金属喔星衍生物(例如Alq)和芳胺衍生物(例如NPB)的其它主体结合使用。
发绿光层(包括第三发光层355)可以由包括式E的单一材料构成，但是可以包括至少一种主体和至少一种掺杂剂。通常选用的主体材料包括蒽衍生物，包括在式D、I、II和III中显示的那些，并且金属包括在式E中所示的金属，如前所述。通常选用的发绿光掺杂剂材料包括喹吖酮衍生物，其实例显示如下 其它通常选用的发绿光掺杂剂材料包括香豆素衍生物，其实例显示如下
所述发光层可以含有各种稳定化材料。这些材料与主体材料一起涂覆，但以较低用量使用，且其经常具有处于主要主体和发光掺杂剂材料的能量带隙之间的能量带隙。稳定化材料的一些实例包括苝(包括二苯并苝)和二芳基并四苯(包括tBuDPN，显示如下) 可以任选地包括与金属掺杂有机层相邻的未用低功函金属掺杂的电子传输层。也就是说，ETL可以设置在发光层和金属掺杂层之间、金属掺杂层和阴极之间，或者两者处。适用于电子传输层的电子传输材料包括金属喔星化合物(包括在式E中定义的那些)、蒽衍生物和菲咯啉衍生物。其它有用的电子传输材料包括在US专利4356429中公开的各种丁二烯衍生物和在US专利4539507中记载的各种杂环光学增亮剂。满足结构式G的吲哚也是有用的电子传输材料。
相关材料(总体表示为BAlq)可以用作电子传输材料。Bryan等人在US专利5141671中讨论了这些材料。所述BAlq化合物是混合的配体铝螯合物，特别是双(Rs-8-羟基喹啉根合)(苯酚合)铝(III)螯合物，其中Rs是8-羟基喹啉根合环核的环取代基。这些化合物用式(RsQ)2AlOL表示，其中Q代表取代的8-羟基喹啉根合配体，Rs代表8-羟基喹啉根合环取代基，以在空间上阻隔超过两个取代的8-羟基喹啉根合配体附着到铝离子上，OL是苯酚合配体，O是氧，而L是苯基或者6-24个碳原子的烃取代的苯基部分。如本领域已知的，在与三重线发射材料一起使用时，这些材料也制备出良好的空穴或者激发子阻隔层。
其它电子传输材料可以是聚合物物质，例如聚亚苯基亚乙烯基衍生物，聚对亚苯基衍生物、聚芴衍生物、聚乙炔以及其它包括Handbookof Conductive Molecules and Polymers，1-4卷，H.S.Nalwa编辑，JohnWiley and Sons，Chichester(1997)中列出的那些的传导性聚合有机材料。
上述有机EL介质材料合适地通过包括升华、溅射、化学气相沉积和热转移的气相方法从给体元件进行沉积。备选地，有机EL介质材料可以由流体，例如由具有任选的用于改善膜形成的粘合剂的溶剂而沉积。从流体进行沉积可以以多种方式进行，包括但不限于喷墨、旋涂、幕涂、喷涂和电化学沉积。如果所述材料是聚合物，则溶剂沉积通常是优选的，但是也可以使用其它方法，包括从给体片溅射、电化学沉积、电泳沉积或者热转移。待通过升华沉积的材料可以由通常由钽材料构成的升华“舟”蒸发，例如按US专利6237529所述，或者可以首先被涂覆到给体片上，然后较为接近基材地升华。具有材料混合物的层可以利用独立的升华舟或者该材料可以被预先混合并从单个舟或者给体片涂覆。
现在来看图4，该图示出了根据本发明的另一实施方案的OLED装置400的截面图。这个实施方案类似于前面的实施方案，其区别在于将滤色片阵列设置在基材420之上，并示出了具有多色滤色片的全彩色像素的亚像素。滤色片425a、425b和425c被构造为具有带通光谱，以通过相应白光的预先选定的光颜色，使得产生预先选定的光输出。在全彩色OLED装置中特别有用的组合是包括至少三个独立的滤色片425a、425b和425c的滤色片阵列，它们分别具有605nm-700nm，495nm-555nm和435nm-480nm的带通光谱以通过红色、绿色和蓝色光。在本领域中已知几种类型的滤色片。在含有多个像素的显示器中，各滤色片元件之间的间隔还可以填充以黑色基体(未示出)，以降低像素串扰(cross talk)和增加显示器对比度。尽管在这里显示滤色片425a、425b和425c被设置在阳极430a、430b和430c与基材420之间，其也可备选地设置在基材420的外表面上或者独立载体上。对于顶层发射装置，滤色片425a、425b和425c可以设置在有机层上、阴极480上或者薄膜封装之上，或者在对准并层压到基材的独立载体之上。该滤色器阵列含有至少三个独立的滤色片，例如红色滤色片425a、绿色滤色片425b和蓝色滤色片425c，它们的每一个分别形成了红色、绿色和蓝色亚像素部分。各亚像素分别具有其自身的阳极430a、430b和430c，这些阳极能够独立地引起各亚像素的发射。备选地，该滤色片被颜色改变介质(CCM)所替代。颜色改变介质吸收一个波长的光并通过荧光作用发出波长更长的光。通常，CCM层吸收蓝光或绿光并发出绿光或者红光。CCM层可以与滤色片结合使用。
如本领域所公知的，所述显示器的对比度可以通过使用偏振层，特别是使用圆形起偏振器得以改进。
大多数OLED装置对于水汽或者氧或者两者敏感，因此它们通常与干燥剂例如氧化铝、铝矾土、硫酸钙、粘土、硅胶、沸石、碱金属氧化物、碱土金属氧化物、硫酸盐或者金属卤化物和高氯酸盐一起被密封在惰性气氛如氮气或者氩气中。用于包封和干燥的方法包括但不限于在US专利6226890和6656609中记载的那些。
此外，无机和/或有机阻隔层可以涂覆在OLED上以提供改进的对水汽穿透的密封。无机和有机阻隔层的交替各层是特别有用的。
无机阻隔层材料的一些实例包括电介质，例如氧化铝、二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铟锡、钻石状碳，以及复合材料例如硫化锌:二氧化硅。这些无机介电材料可以在沉积工艺中从蒸气相冷凝形成无机介电层，其中的沉积工艺包括热物理气相沉积、溅射沉积、化学气相沉积、等离子体增强的化学气相沉积、激光引发的化学气相沉积、感应辅助的化学气相沉积、电子束辅助气相沉积和原子层沉积工艺。
在一些情况下，所述无机阻隔层可以包括传导性金属。从中能够通过由蒸气相沉积而形成金属层的金属的例子包括但不限于铝、金、银、氮化钽、氮化钛和钨。它们可以通过溅射沉积、气相沉积或者其它本领域中已知的方法沉积。
有机阻隔层可以包括聚合物材料或者小分子有机材料。优选的用于形成有机阻隔层的聚合物材料包括聚对亚苯基二甲基材料，其可以由气相进行沉积以提供具有相对少量缺陷、对OLED装置的形貌特征有优异粘合性且在其上有阶梯覆盖性的聚合物层。
本发明可应用于所谓的叠层装置构造中，例如在US专利5703436和6337492和US专利申请公开2003/0152801A1中的教导。
实施例本发明及其优点可以通过下面的本发明的和对比的实施例进行更好地理解。
实施例1(对比)通过下面方式构造了对比OLED装置1.一种清洁的玻璃基材用氧化铟锡(ITO)真空沉积以形成85nm厚的透明电极；2.上面制备的ITO表面经等离子氧蚀刻处理，继之以如US专利6208075中所述等离子体沉积0.1nm的氟碳聚合物(CFx)层；3.上面制备的基材通过真空沉积作为空穴传输层(HTL)的130nm厚的4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(NPB)的层而被进一步处理；4.在包括加热的石墨舟源的涂覆台处将21.2nm厚的20nm NPB和1.2nm红荧烯的层真空沉积到基材上，以形成发黄光层(黄色LEL)；5.在上述基材上蒸发沉积25nm的具有6％的4-(二对甲苯基氨基)-4’-[(二对甲苯基氨基)苯乙烯基]茋的2-叔丁基-9，10-双(2-萘基)蒽(TBADN)的涂层，以形成发蓝光层(蓝色LEL)；6.在包括加热的石墨舟源的涂覆台处将35nm厚的三(8-羟基喹啉根合)铝(III)(ALQ)的层真空沉积在基材上，以形成也用作电子传输层的发绿光层；以及7.将0.5nm厚的氟化锂层蒸发沉积在基材上，然后沉积100nm的铝层，以形成阴极层。
8.然后将所述装置转移到用于封装的干燥箱中。
实施例2(对比)以实施例1步骤1-5中记载的方式构造OLED装置，步骤6-9如下所述6.在包括加热的石墨舟源的涂覆台处将10含有1.5％Li的三(8-羟基喹啉根合)铝(III)(ALQ)的金属掺杂有机层真空沉积到基材上；7.在包括加热的石墨舟源的涂覆台处将25nm厚的三(8-羟基喹啉根合)铝(III)(ALQ)的电子传输层(ETL)真空沉积到基材上；8.将0.5nm厚的氟化锂层蒸气沉积到基材上，然后沉积100nm的铝层，以形成阴极层；和9.然后将所述装置转移到用于封装的干燥箱中。
实施例3(本发明)以实施例1步骤1-5中所述的方式构造OLED装置，步骤6-10如下6.在包括加热的石墨舟源的涂覆台处将10nm厚的三(8-羟基喹啉根合)铝(III)(ALQ)层真空沉积到基材上，以形成发绿光层；7.在包括加热的石墨舟源的涂覆台处将10nm厚的含有1.5％Li的三(8-羟基喹啉根合)铝(III)(ALQ)的金属掺杂有机层真空沉积到基材上；8.在包括加热的石墨舟源的涂覆台处将15nm厚的三(8-羟基喹啉根合)铝(III)(ALQ)的电子传输层(ETL)真空沉积到基材上；9.将0.5nm厚的氟化锂层蒸气沉积到基材上，然后沉积100nm的铝层，以形成阴极层；和10.然后将所述装置转移到用于封装的干燥箱中。
实施例4(本发明)以实施例1步骤1-5中所述的方式构造OLED装置，步骤6-10如下6.在包括加热的石墨舟源的涂覆台处将20nm厚的三(8-羟基喹啉根合)铝(III)(ALQ)层真空沉积到基材上，以形成发绿光层；7.在包括加热的石墨舟源的涂覆台处将10nm厚的含有1.5％Li的三(8-羟基喹啉根合)铝(III)(ALQ)的金属掺杂有机层真空沉积到基材上；8.在包括加热的石墨舟源的涂覆台处将5nm厚的三(8-羟基喹啉根合)铝(III)(ALQ)的电子传输层(ETL)真空沉积到基材上；9.将0.5nm厚的氟化锂层蒸气沉积到基材上，然后沉积100nm的铝层，以形成阴极层；和10.然后将所述装置转移到用于封装的干燥箱中。
实施例5(对比)以实施例1步骤1-5中所述的方式构造OLED装置，步骤6-8如下
6.在包括加热的石墨舟源的涂覆台处将35nm厚的含有1.5％Li的三(8-羟基喹啉根合)铝(III)(ALQ)的金属掺杂有机层真空沉积到基材上；7.将100nm的铝层蒸发沉积到基材上以形成阴极层；和8.然后将所述装置转移到用于封装的干燥箱中。
实施例6(本发明的)以实施例1步骤1-5中记载的方式构造OLED装置，步骤6-9如下所述6.在包括加热的石墨舟源的涂覆台处将10nm厚的三(8-羟基喹啉根合)铝(III)(ALQ)层真空沉积到基材上，以形成发绿光层；7.在包括加热的石墨舟源的涂覆台处将25nm厚的含有1.5％Li的三(8-羟基喹啉根合)铝(III)(ALQ)的金属掺杂有机层真空沉积到基材上；8.将100nm厚的铝层蒸发沉积到基材上以形成阴极层；和9.然后将所述装置转移到用于封装的干燥箱中。
结果(实施例1-6)通过施加20mA/cm2的通过电极的电流并测量光谱测试了所述各装置。相对发光效率被定义为实施例装置的发光效率(单位为cd/A)除参比实施例1的发光效率(单位为cd/A)。相对功耗被定义为实施例装置的功耗，(单位为瓦特，W)除参比实施例1的功耗(单位为W)。对于在120cd/m2处示出D65白色的全彩色显示器以W为单位计算了功耗。下表中示出了结果。
表1
表1中的数据表明，当金属掺杂有机层如对比实施例2和5所示与发蓝光层相接触地沉积时，由在CIEy值的迁移显示绿光发射不足。用Li金属掺杂的Alq没有发出足够的绿光。尽管金属掺杂的有机层相对于对比实施例1提供了改善的驱动电压，但相对发光效率降低。
如表1中所示，本发明的创造性装置具有与发蓝光层相接触的发绿光Alq层，并且具有设置在该绿色发光Alq上的金属掺杂有机层。这允许显著降低驱动电压，同时保持显著的绿光发射。相对于对比实施例，本发明提供了高效的发光效率和改进的功耗。条件是在两层Alq之间的该金属掺杂有机层也提供了改进的功耗。光发射的颜色可以通过选择金属掺杂有机层的位置而改变。
实施例7(对比)以下面方式构造了对比OLED装置1.清洁的玻璃基材用氧化铟锡(ITO)真空沉积以形成85nm厚的透明电极；2.上面制备的ITO表面经等离子氧蚀刻处理，继之以如US专利6208075中所述等离子体沉积0.1nm的氟碳聚合物(CFx)层；3.上面制备的基材通过真空沉积作为空穴传输层(HTL)的240nm厚的4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(NPB)的层而被进一步处理；4.在包括加热的石墨舟源的涂覆台处将28nm厚的含0.5％(TPDBP)的20nm NPB和8nm红荧烯的层真空沉积到基材上，以形成发黄光层(黄色LEL)；5.在上述基材上蒸发沉积20nm的具有13％的NPB和2.6％的4-(二对甲苯基氨基)-4’-[(二对甲苯基氨基)苯乙烯基]茋的2-叔丁基-9，10-双(2-萘基)蒽(TBADN)的涂层，以形成发蓝光层(蓝色LEL)；6.在包括加热的石墨舟源的涂覆台处将40nm厚的三(8-羟基喹啉根合)铝(III)(ALQ)的电子传输层(ETL)真空沉积在基材上；7.将0.5nm厚的氟化锂层蒸发沉积在基材上，然后沉积100nm的铝层，以形成阴极层；和8.然后将所述装置转移到用于封装的干燥箱中。
实施例8(本发明)以实施例7步骤1-5中记载的方式构造OLED装置，步骤6-9如下所述
6.在包括加热的石墨舟源的涂覆台处将5nm厚的三(8-羟基喹啉根合)铝(III)(ALQ)的电子传输层(ETL)真空沉积在基材上；7.在包括加热的石墨舟源的涂覆台处将35nm厚的含有1.5％Li的三(8-羟基喹啉根合)铝(III)(ALQ)的电子传输层(ETL)真空沉积到基材上；8.将0.5nm厚的氟化锂层蒸气沉积到基材上，然后沉积100nm的铝层，以形成阴极层；和9.然后将所述装置转移到用于封装的干燥箱中。
实施例9(本发明)以实施例7步骤1-5中记载的方式构造OLED装置，步骤6-9如下所述6.在包括加热的石墨舟源的涂覆台处将10nm厚的三(8-羟基喹啉根合)铝(III)(ALQ)的电子传输层(ETL)真空沉积在基材上；7.在包括加热的石墨舟源的涂覆台处将30nm厚的含有1.5％Li的三(8-羟基喹啉根合)铝(III)(ALQ)的电子传输层(ETL)真空沉积到基材上；8.将0.5nm厚的氟化锂层蒸气沉积到基材上，然后沉积100nm的铝层，以形成阴极层；和9.然后将所述装置转移到用于封装的干燥箱中。
实施例10(本发明)以实施例7步骤1-5中记载的方式构造OLED装置，步骤6-9如下所述6.在包括加热的石墨舟源的涂覆台处将20nm厚的三(8-羟基喹啉根合)铝(III)(ALQ)的电子传输层(ETL)真空沉积在基材上；7.在包括加热的石墨舟源的涂覆台处将20nm厚的含有1.5％Li的三(8-羟基喹啉根合)铝(III)(ALQ)的电子传输层(ETL)真空沉积到基材上；8.将0.5nm厚的氟化锂层蒸气沉积到基材上，然后沉积100nm的铝层，以形成阴极层；和9.然后将所述装置转移到用于封装的干燥箱中。
结果(实施例7-10)通过施加20ma/cm2的通过电极的电流并测量光谱测试了所述各装置。相对发光效率被定义为实施例装置的发光效率(单位为cd/A)除参比实施例7的发光效率(单位为cd/A)。相对功耗被定义为实施例装置的功耗，(单位为瓦特，W)除参比实施例7的功耗(单位为W)。对于在120cd/m2处显示D65白色的全彩色显示器以W为单位计算了功耗。下表中示出了结果。
表2
表2中的数据表明，当金属掺杂有机层以约5-20nm的范围与发蓝光层和发绿光层之间的界面相间隔时，该金属掺杂有机层提供了改善的性能，且在约10nm处具有最佳性能。也就是说，发绿光层的厚度应当为约5-20nm以获得改进的功耗并保持有效色彩。尽管优选的发绿光层厚度为约5-20nm，但相信高达约50nm的厚度仍能提供改进的功耗和有效色彩。
部件列表100OLED装置120基材130阳极135空穴注入层140空穴传输层145第一发光层150第二发光层160电子传输层180阴极200OLED装置220基材230阳极245第一发光层250第二发光层262金属掺杂有机层280阴极300OLED装置320基材330阳极335空穴注入层340空穴传输层345第一发光层350第二发光层355第三发光层362金属掺杂有机层380阴极400OLED装置420基材425a 红色滤色片425b 绿色滤色片
425c 蓝色滤色片430a 用于发红光亚像素的阳极430b 用于发绿光亚像素的阳极430c 用于发蓝光亚像素的阳极480阴极
权利要求
1.一种OLED装置，包括a)阳极；b)设置在阳极上的第一发光层；c)设置在第一发光层上的第二发光层；d)设置在第二发光层上的含有有机电子传输材料和低功函金属的金属掺杂有机层；以及e)设置在金属掺杂有机层上的阴极。
2.权利要求1的OLED装置，其中所述低功函金属是Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y或Mn。
3.权利要求1的OLED装置，其中第二发光层含有金属喔星材料。
4.权利要求1的OLED装置，其中将所述金属掺杂有机层设置为与第二发光层接触。
5.一种OLED装置，包括a)阳极；b)设置在阳极上的第一发光层；c)与第一发光层相接触设置的第二发光层；d)设置在第二发光层之上的含有有机电子传输材料和低功函金属的金属掺杂有机层，其中将所述金属掺杂有机层设置为与第一和第二发光层之间的界面相隔5-50nm；和e)设置在金属掺杂有机层之上的阴极。
6.权利要求5的OLED装置，其中所述低功函金属是Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y或Mn。
7.权利要求5的OLED装置，其中第二发光层含有金属喔星材料。
8.权利要求5的OLED装置，其中所述金属掺杂有机层设置为与第一和第二发光层之间的界面相隔5-20nm。
9.权利要求5的OLED装置，其中将所述金属掺杂有机层设置为与第二发光层相接触。
10.一种OLED装置，包括a)阳极；b)设置在阳极上的第一发光层；c)设置在第一发光层之上的第二发光层；d)设置在第二发光层之上的含有有机电子传输材料和低功函金属的金属掺杂有机层，其中选择金属掺杂有机层与第一和第二发光层之间的界面的距离以取得所需颜色；和e)设置在金属掺杂有机层之上的阴极。
11.权利要求10的OLED装置，其中所述低功函金属是Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y或Mn。
12.权利要求10的OLED装置，其中第二发光层含有金属喔星材料。
13.权利要求10的OLED装置，其中所述金属掺杂有机层设置为与第一和第二发光层之间的界面相隔5-20nm。
14.权利要求10的OLED装置，其中将所述金属掺杂有机层设置为与第二发光层相接触。
15.一种发白光的OLED装置，包括a)阳极；b)设置在阳极之上的第一发光层；c)与第一发光层相接触设置的第二发光层；d)与第二发光层相接触设置的第三发光层；e)设置在第三发光层之上的含有有机电子传输材料和低功函金属的金属掺杂有机层，其中所述金属掺杂有机层设置为与第二和第三发光层之间的界面相隔5-50nm，和f)设置在金属掺杂有机层之上的阴极，由此发出白光。
16.权利要求15的OLED装置，其中所述低功函金属是Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y或Mn。
17.权利要求15的OLED装置，其中第三发光层含有金属喔星材料。
18.权利要求15的OLED装置，其中所述金属掺杂有机层设置为与第二和第三发光层之间的界面相隔5-20nm。
19.权利要求15的OLED装置，其中将所述金属掺杂有机层设置为与第三发光层相接触。
20.权利要求15的OLED装置，含有滤色片阵列。
21.一种发白光OLED装置，包括a)阳极；b)设置在阳极上的第一发光层；c)与第一发光层相接触设置的第二发光层；d)与第二发光层相接触设置的第三发光层；e)设置在第三发光层之上的含有有机电子传输材料和低功函金属的金属掺杂有机层，其中选择金属掺杂有机层与第二和第三发光层的界面之间的距离以产生所需的白色光；和f)设置在金属掺杂有机层之上的阴极。
22.权利要求21的OLED装置，其中所述低功函金属是Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y或Mn。
23.权利要求21的OLED装置，其中第三发光层含有金属喔星材料。
24.权利要求21的OLED装置，其中所述金属掺杂有机层含有金属喔星材料。
25.权利要求21的OLED装置，其中将所述金属掺杂有机层设置为与第三发光层相接触。
26.权利要求21的OLED装置，含有滤色片阵列。
27.一种发白光的OLED装置，包括a)阳极；b)设置在阳极上的第一发光层，其中该第一发光层含有空穴传输材料和能发出光谱的黄色至红色部分的光的发光材料；c)设置在第一发光层之上的第二发光层，其中该第二发光层含有发出光谱的蓝色至蓝绿色部分的光的发蓝色至蓝绿色光材料；d)在第二发光层之上的第三发光层，其中该第三发光层含有电子传输层和具有5-20nm的厚度；e)与第三发光层接触设置的含有有机电子传输材料和低功函金属的金属掺杂有机层；和f)设置在金属掺杂有机层之上的阴极。
28.权利要求27的OLED装置，其中所述低功函金属是Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y或Mn。
29.权利要求27的OLED装置，其中第三发光层含有金属喔星材料。
30.权利要求27的OLED装置，其中所述金属掺杂有机层含有金属喔星材料。
31.权利要求27的OLED装置，其中第一发光层含有一种或者多种选自下列的材料 其中在各环上A1-A6代表一个或多个取代基，和各取代基各选自下面之一分类1氢、或者具有1-24个碳原子的烷基；分类2具有5-20个碳原子的芳基或取代芳基；分类3含有4-24碳原子使稠合芳环或者环体系完整的烃；分类45-24个碳原子的杂芳基或者取代的杂芳基，包括噻唑基、呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基或者其它杂环系统，它们通过单键相连接或者使稠合杂芳环系统完整；分类5具有1-24个碳原子的烷氧基氨基、烷基氨基或者芳基氨基；或者分类6氟、氯、溴或氰基； 其中X1-X16独立地选自氢或者提供红色、黄色或者橙色发光的取代基；或者 其中Y1-Y5代表独立选自氢、烷基、取代烷基、芳基或者取代芳基的一个或多个基团；和Y1-Y5独立地包括非环基团，或者成对地形成一个或者多个稠合环，前提是Y3和Y5不一起形成稠合环。
32.权利要求27的OLED装置，其中第二和第三发光层的一个或者两者含有蒽衍生物作为主体材料。
33.权利要求27的OLED装置，其中所述蒽衍生物选自 其中R1-R8为H；R9为不含具有脂肪族碳环成分的稠环的萘基；R10为不含具有脂肪族碳环成分的稠环的联苯基；和R9和R10不含胺和硫化合物；或者 其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6代表每个环上的一个或多个取代基，其中每个取代基独立选自下列组组1氢、或者具有1-24个碳原子的烷基；组2具有5-20个碳原子的芳基或取代芳基；组3使蒽基、芘基，或者苝基的稠合芳环完整所需的4-24个碳原子；组4使呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基或者其它杂环系统的稠合杂芳环完整所需的具有5-24个碳原子的杂芳基或取代的杂芳基；组5具有1-24个碳原子的烷氧基氨基、烷基氨基或者芳基氨基；和组6氟、氯、溴或氰基。
34.权利要求27的OLED装置，其中第二发光层包括选自下列的发蓝光掺杂剂i)下面结构的化合物， 其中A和A’独立代表对应于含有至少一个氮原子的六元芳环体系的吖嗪环体系；(Xa)n和(Xb)m代表一个或者多个独立选择的取代基和包括非环状取代基或者相结合形成与A或者A’稠合的环；m和n独立地为0-4；Za和Zb为独立选择的取代基；1，2，3，4，1’，2’，3’，4’独立地选择为碳或者氮原子；以及Xa、Xb、Za和Zb、1，2，3，4，1’，2’，3’，4’经选择以提供蓝色发光；和ii)具有一个或者多个芳基胺取代基或者苝或者苝衍生物的二苯乙烯基苯或者二苯乙烯基联苯的衍生物。
35.权利要求27的OLED装置，其中第三发光层包括为喹吖啶酮或者香豆素衍生物的发绿光掺杂剂。
36.权利要求27的OLED装置，其中发光层之一包括三重线发射体。
37.权利要求27的OLED装置，含有滤色片阵列。
全文摘要
OLED装置包括阳极、设置在该阳极上的第一发光层，和设置在第一发光层之上的第二发光层。所述装置还包括含有有机电子传输材料和低功函金属的设置在第二发光层上的金属掺杂有机层，和设置在该金属掺杂有机层上的阴极。
文档编号H01L51/54GK1943057SQ200580010940
公开日2007年4月4日 申请日期2005年4月4日 优先权日2004年4月14日
发明者M·L·里克斯, T·K·哈瓦尔, J·P·斯平德勒, M·L·博罗森 申请人:伊斯曼柯达公司