有机电致发光器件

摘要

一种有机电致发光器件包括位于第一电极和第二电极之间的发射层。所述发射层由基质材料和磷光掺杂剂材料组成。基质材料可由空穴传输材料和电子传输材料的混合物组成。所述空穴传输材料可以是咔唑化合物，所述电子传输材料可包括至少一种选自螺芴和有机金属络合物的化合物。所述混合物的使用促进了相邻有机层中空穴和电子的再结合，从而降低了驱动电压并提高了所述有机电致发光器件的发光效率和寿命。

权利要求

1.一种有机电致发光器件，其包括：

第一电极、第二电极和位于所述第一电极和所述第二电极之间的发射层，

其中所述发射层包括基质和磷光掺杂剂，以及

所述基质是包括空穴传输材料和电子传输材料的混合材料，所述电子传输材料包括2，5-二螺二芴-1，3，4-噁二唑。

2.如权利要求1所述的有机电致发光器件，其中所述空穴传输材料是咔唑化合物。

3.如权利要求2所述的有机电致发光器件，其中所述咔唑化合物包括至少一种选自下列的化合物：1，3，5-三咔唑基苯、4，4’-二咔唑基联苯(CBP)、聚乙烯基咔唑、间二咔唑基苯、4，4’-二咔唑基-2，2’-二甲基联苯、4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺、1，3，5-三(2-咔唑基苯基)苯、1，3，5-三(2-咔唑基-5-甲氧基苯基)苯和双(4-咔唑基苯基)甲硅烷。

4.如权利要求1所述的有机电致发光器件，其中所述电子传输材料还包括有机金属络合物。

5.如权利要求1所述的有机电致发光器件，其中所述空穴传输材料与所述电子传输材料的重量比为1∶19至19∶1。

6.如权利要求1所述的有机电致发光器件，其中所述发射层包括70至99重量份的所述基质和1至30重量份的磷光掺杂剂。

7.如权利要求1所述的有机电致发光器件，其中所述磷光掺杂剂包括至少一种选自以下的化合物：二噻吩基吡啶乙酰丙酮铱、二(苯并噻吩基吡啶)乙酰丙酮铱、二(2-苯基苯并噻唑)乙酰丙酮铱、二(1-苯基异喹啉)乙酰丙酮铱、三(1-苯基异喹啉)铱、三(苯基吡啶)铱、三(2-联苯基吡啶)铱、三(3-联苯基吡啶)铱、三(4-联苯基吡啶)铱和Ir(pq)2(acac)。

8.如权利要求1所述的有机电致发光器件，其还包括位于所述第一电极和所述发射层之间的至少一个层，其中该层选自空穴注入层和空穴传输层。

9.如权利要求1所述的有机电致发光器件，其还包括位于所述发射层和所述第二电极之间的至少一个层，其中该层选自空穴阻挡层、电子传输层和电子注入层。

10.如权利要求3所述的有机电致发光器件，其中所述咔唑化合物为4，4’-二咔唑基联苯。

11.如权利要求10所述的有机电致发光器件，其中所述磷光掺杂剂是三(苯基吡啶)铱(Ir(ppy)3)，其中以所述基质和所述磷光掺杂剂的总量为100重量份计，所述磷光掺杂剂的量为5至15重量份。

12.如权利要求10所述的有机电致发光器件，其中4，4’-二咔唑基联苯与2，5-二螺二芴-1，3，4-噁二唑的重量比为4∶1至2∶1。

13.如权利要求1所述的有机电致发光器件，其中所述磷光掺杂剂是Ir(pq)2(acac)，以及其中以所述基质和所述磷光掺杂剂的总量为100重量份计，所述磷光掺杂剂的量为5至15重量份。

14.如权利要求4所述的有机电致发光器件，其中所述有机金属络合物包括至少一种选自下列的化合物：二(8-羟基喹啉)二苯氧基金属、二(8-羟基喹啉)苯氧基金属、二(2-甲基-8-羟基喹啉)二苯氧基金属、二(2-甲基-8-羟基喹啉)苯氧基金属、二(2-甲基-8-羟基喹啉)(对苯基苯酚合)金属和二(2-(2-羟基苯基)喹啉)金属。

15.如权利要求14所述的有机电致发光器件，其中所述金属包括选自Al、Zn、Be和Ga中的一种。

说明书

发明领域

本发明涉及一种有机电致发光器件(OLED)，其包括由磷光掺杂剂组成的发射层。所述有机电致发光器件具有低的驱动电压、优异的电流密度、长的寿命和高的发光效率。

背景讨论

用于形成有机电致发光器件的发射材料可以是利用单重态激子的荧光材料或利用三重态激子的磷光材料。

磷光材料是具有重原子的有机金属化合物。由于三重态激子的驰豫是禁阻跃迁的，当发生三重态激子的驰豫时，磷光材料发射光。荧光材料使用生成概率为25％的单重态激子。磷光材料则使用生成概率为75％的三重态激子，因此与荧光材料相比，磷光材料具有更好的发光效率。

由磷光材料组成的发射层可包括基质和掺杂剂。掺杂剂吸收来自基质的能量，从而发射光。掺杂剂已得到持续的开发。例如普林斯顿大学和南加利福尼亚大学已提出使用Ir金属化合物的材料。

最近，已开发出由咔唑化合物作为基质而组成的发射层。与4，4’-二咔唑基联苯(CBP)相比，咔唑化合物具有更大的三重态能带隙。然而，使用先前已知的咔唑化合物的磷光器件的效率和寿命远远低于所需水平。

发明概述

本发明提供了一种具有优异发光效率和长寿命的有机电致发光器件。

本发明的附加特征将在下列的说明书中阐明，并且部分地由说明书将是显而易见的，或者通过对本发明的实践可知晓。

本发明公开了一种有机电致发光器件，其可包括第一电极、第二电极和位于所述第一电极和所述第二电极之间的发射层。所述发射层可包括基质和磷光掺杂剂。所述基质可以是包括空穴传输材料和电子传输材料的混合基质。

本发明的一个实施方案是，本发明提供了一种有机电致发光器件，其包括第一电极、第二电极和位于所述第一电极和所述第二电极之间的发射层，其中所述发射层包括基质和磷光掺杂剂，并且所述基质是包括空穴传输材料和电子传输材料的混合材料，所述电子传输材料包括2，5-二螺二芴-1，3，4-噁二唑。

可理解的是前述的概述和下列的详述是示例性和解释性的，并将提供本发明如权利要求的进一步解释。

附图简述

包括提供对本发明的进一步理解、结合进并构成本发明说明书的附图，图解了本发明的实施方案，并与说明书一起用于解释本发明的原理.

图1显示了依据一个本发明实施方案的有机电致发光器件的截面图。

图2显示了对应于实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5以及对比实施例1和对比实施例2的有机电致发光器件的亮度的效率曲线图。

图3显示了对应于实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5以及对比实施例1和对比实施例2的有机电致发光器件的寿命的亮度曲线图。

说明性实施方案的详述

根据本发明示例性的实施方案，有机电致发光器件的发射层的基质成分由咔唑化合物和至少一种选自螺芴和有机金属络合物的化合物的混合物组成。咔唑化合物是空穴传输材料，其它的化合物是电子传输材料。使用咔唑和所述化合物的混合物促进了相邻有机层的空穴和电子的再结合，从而降低了驱动电压并提高了所述有机电致发光器件的发光效率和寿命。

空穴传输材料的最高已占分子轨道(HOMO)和最低未占分子轨道(LUMO)会影响电子传输材料的HOMO和LUMO，并且反之亦然。与单独基质的情况可形成的能带相比，这允许能形成更宽的能带。因此，空穴和电子可容易地迁移至发射掺杂剂。HOMO和LUMO的宽能带使得从相邻空穴传输层和相邻电子传输层的载流子容易移动。从而，可将当两层有机层接触时而发生的由能垒引起的载流子注入中断减到最小。使用空穴传输材料和电子传输材料的混合物可阻止相应基质材料的结晶化。在此过程中产生的缺陷会在基质和掺杂剂的能级之间形成俘获状态，以致于载流子可容易移动。与使用了具有均匀分散的发射受激准分子的单独基质的情况相比，由于位于空穴传输层和发射层之间以及位于电子传输层和发射层之间的能垒而导致载流子密度低很多。因此，发光效率增加了，并且在某些情况下对于所述器件来说可不需要空穴阻挡层。

在下文中参考附图更充分地描述本发明，其中示出了本发明的实施方案。然而，本发明可以多种不同形式具体化，并且不应解释为限制于在此文中列出的实施方案。正确地说，在此提供这些实施方案，以使得公开更彻底并且将充分地将本发明的范围传递给本领域技术人员。在附图中，为了清晰放大了层和区域的尺寸和相对尺寸。

将被理解的是，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为“在另一元件上”时，其可直接在另一元件上或者还可以存在插入元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”时，就没有插入元件存在。

空穴传输材料可以是含有咔唑环的化合物。含有咔唑环的所述化合物可至少包括：1，3，5-三咔唑基苯、4，4’-二咔唑基联苯(CBP)、聚乙烯基咔唑、间二咔唑基苯、4，4’-二咔唑基-2，2’-二甲基联苯、4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺、1，3，5-三(2-咔唑基苯基)苯、1，3，5-三(2-咔唑基-5-甲氧基苯基)苯或双(4-咔唑基苯基)甲硅烷。

电子传输材料可包括至少一种含有螺芴环的螺芴化合物或有机金属络合物。

螺芴化合物可具有各种结构。例如，两个螺芴可通过桥彼此相连，而所述桥可被三唑、噁二唑、萘、蒽、苯基等所取代。或者，每一种螺芴化合物的第9个位置可被O、S、Se、N-R、P-R等所取代，或者一个螺芴化合物可通过N-R或P-R与另一个螺芴化合物相连接。在这种情况下，R可以是H、C1-20烷基、含有C1-20烷基的C5-20芳基、C2-20杂芳基或者含有C1-20烷氧基的C6-20芳基。螺芴化合物可以是2，5-二螺二芴-1，3，4-噁二唑。

有机金属络合物可包括至少二(8-羟基喹啉)二苯氧基金属、二(8-羟基喹啉)苯氧基金属、二(2-甲基-8-羟基喹啉)二苯氧基金属、二(2-甲基-8-羟基喹啉)苯氧基金属、二(2-甲基-8-羟基喹啉)(对苯基-苯酚合)金属或者二(2-(2-羟基苯基)喹啉)金属。金属可以是Al、Zn、Be或Ga。

以基质和掺杂剂的总量为100重量份计，在发射层中基质的量为约70至约99重量份。以基质和掺杂剂的总量为100重量份计，在发射层中掺杂剂的量为约1至约30重量份。当所包括的基质小于80重量份时，会发生三重态猝灭。这是不希望的，因为它降低了效率。当包括的基质大于99重量份时，由于缺乏发射材料，有机电致发光器件的效率和寿命会降低，这也是不希望的。

在基质材料中空穴传输材料对电子传输材料的混合比例可以为约1∶19至约19∶1，优选地为约1∶10至约10∶1，更优选地为约2∶1至约4∶1，而最有选地为约3∶1。以基质为100重量份计，当空穴传输材料或电子传输材料的量小于约5重量份或大于约95重量份时，有机电致发光器件提供了与包括只由单种材料组成的基质的有机电致发光器件相同的发光效率特征。

本发明用于形成发射层的磷光掺杂剂是发射材料。所述发射材料可以是但不限于：至少二噻吩基吡啶乙酰丙酮铱、二(苯并噻吩基吡啶)乙酰丙酮铱、二(2-苯基苯并噻唑)乙酰丙酮铱、二(1-苯基异喹啉)乙酰丙酮铱、三(1-苯基异喹啉)铱、三(苯基吡啶)铱、三(2-联苯基吡啶)铱、三(3-联苯基吡啶)铱、三(4-联苯基吡啶)铱或者Ir(pq)2(acac)，其中pq是指2-苯基喹啉，acac是指乙酰丙酮。

在一个示例性的实施方案中，发射层的基质可以是CBP和螺芴化合物的约4∶1至约2∶1的混合物，优选地为约3∶1。磷光掺杂剂可以是(Ir(ppy)3)或(Ir(pq)2(acac))。以基质为100重量份计，发射层可被掺杂约8至约12重量份的磷光掺杂剂。将CBP和螺芴化合物的混合物用作基质，结果增加了发光效率并降低了驱动电压。

在一个示例性的实施方案中，发射层的基质可以是CBP和BAlq3。在这种情况下，有机电致发光器件的寿命显著地增加了。CBP和BAlq3的混合比例为约4∶1至约2∶1，优选地为约3∶1。磷光掺杂剂可以是(Ir(ppy)3)或(Ir(pq)2(acac))。

现在将参考图1描述本发明的一个示例性实施方案的制备有机电致发光器件的方法。

基板的上表面可涂覆阳极材料，从而形成阳极。所述阳极可用作第一电极。所述基板可以是用于传统的有机电致发光器件的基板，诸如玻璃或塑料。所述基板应是透明、防水的，具有光滑表面并容易进行处理。所述阳极材料可以是高功函(≥4.5ev)、透明的、高传导性金属，例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、SnO2、ZnO等。

可通过真空蒸发在阳极上形成有机层.可选择地，在溶剂中溶解了所述有机层材料之后，采用旋转涂覆、浸渍涂覆、刮涂、喷墨印刷或者热传递来形成有机层.优选地采用热蒸发形成所述有机层.

通过真空蒸发、旋转涂覆、浸渍涂覆、刮涂、喷墨印刷或者热转移可形成空穴注入层(HIL)。HIL厚度为约至约当HIL厚度小于约时，空穴注入特征会变差，这是不希望的。当HIL厚度大于约时，有机电致发光器件的驱动电压会增加，这也是不希望的。

空穴注入层可由铜酞菁(CuPc)、诸如TCTA、m-MTDATA、HI406(Idemitz公司制造)的星爆型胺等组成，但不限于此。

可通过真空蒸发、喷墨印刷、激光转移或光刻法在HIL上形成空穴传输层(HTL)。形成HTL的材料可以是但不限于：N，N’-二(3-甲基苯基)-N，N’-二苯基-[1，1-联苯]-4，4’-二胺(TPD)、N，N’-二(萘-1-基)-N，N’-二苯基联苯胺(benxidine)、N，N’-二(萘-1-基)-N，N’-二苯基-联苯胺(benxidine)(NPD)、IDE320(Idemitz公司制造)、N，N’-二苯基-N，N’-二(1-萘基)-(1，1-联苯)-4，4’-二胺(NPB)等。HTL厚度为约至约当HTL厚度小于约时，空穴传输特征会变差，这是不希望的。当HTL厚度大于约时，有机电致发光器件的驱动电压会增加，这也是不希望的。

由基质材料和磷光掺杂剂组成的发射层(EML)可在HTL上形成。在本发明的一个示例性实施方案中，将电子传输材料和空穴传输材料的混合物用作基质。EML可通过真空蒸发、喷墨印刷、激光迁移或光刻而形成，但不仅限于这些。

EML厚度为约至约而优选地为约至约当EML厚度小于约时，有机电致发光器件的效率和寿命会降低，这是不希望的。当EML厚度大于约时，驱动电压会增加，这也是不希望的。

当使用磷光掺杂剂形成发射层时，将空穴阻挡材料通过真空淀积或旋转涂覆在EML上可形成空穴阻挡层(HBL)(未示出)。

将电子传输材料通过真空淀积或旋转涂覆在EML上可形成电子传输层(ETL)。电子传输材料可以是但不限于Alq3。电子传输层厚度为约至约当ETL厚度小于约时，有机电致发光器件的寿命会降低，这是不希望的。当ETL厚度大于约时，驱动电压会增加，这也是不希望的。

电子注入层(EIL)可在ETL上形成。EIL可由LiF、NaCl、CsF、Li2O、BaO、Liq等组成。EIL厚度为约至约当ETL厚度小于约时，电子注入的能力会降低，从而增加了有机电致发光器件的驱动电压，这是不希望的。当EIL厚度大于约时，EIL充当绝缘体，从而增加了有机电致发光器件的驱动电压，这也是不希望的。

阴极金属可通过真空淀积或溅射在EIL上，从而形成起第二电极作用的阴极。阴极金属可以是Li、Mg、Al、Al-Li、Ca、Mg-In、Mg-Ag等。在这一步骤之后，可认为有机电致发光器件已得到完成。

本发明的有机电致发光器件可包括阳极、HIL、HTL、EML、ETL、EIL、阴极，还可进一步包括一层或两层中间层和电子阻挡层。

现在将参考以下例子进一步详述本发明的示例性实施方案。以下例子将出于说明性的目的而不是要限制本发明的范围。

实施例1

首先，用作阳极的CORNING公司电阻率为15Ω/cm2的ITO镀膜的玻璃基板被切割为50mm×50mm×0.7mm的尺寸。得到的玻璃基板在异丙醇中用超声波清洗5分钟，然后在纯净水中使用超声波清洗5分钟，最后使用UV和臭氧清洁30分钟。

在上述基板上真空淀积N，N’-二(1-萘基)-N，N’-二苯基联苯胺(benxidine)(NPD)，从而形成约厚的空穴传输层。

将69重量份的CBP、23重量份的2，5-二螺二芴-1，3，4-噁二唑和8重量份的Ir(ppy)3共同淀积在上述空穴传输层上，从而形成约厚的发射层。在这种情况下，CBP和2，5-二螺二芴-1，3，4-噁二唑被用作基质。CBP被用作空穴传输材料。2，5-二螺二芴-1，3，4-噁二唑被用作电子传输材料。Ir(ppy)3被用作磷光掺杂剂。

将Alq3淀积在上述发射层上，从而形成约厚的电子传输层。

在上述电子传输层上真空淀积LiF，从而形成约厚的电子注入层。在所述电子注入层上淀积Al，形成厚约的阴极层，从而形成LiF/Al电极。在这一步骤之后，有机电致发光器件被认为已完成。

实施例2

除了使用80重量份的CBP和8重量份的2，5-二螺二芴-1，3，4-噁二唑之外，以与实施例1中相同的方法制备有机电致发光器件。

实施例3

除了使用46重量份的CBP和46重量份的2，5-二螺二芴-1，3，4-噁二唑之外，以与实施例1中相同的方法制备有机电致发光器件。

实施例4

除了使用23重量份的CBP和69重量份的2，5-二螺二芴-1，3，4-噁二唑之外，以与实施例1中相同的方法制备有机电致发光器件。

实施例5

除了使用8重量份的CBP和80重量份的2，5-二螺二芴-1，3，4-噁二唑之外，以与实施例1中相同的方法制备有机电致发光器件。

对比实施例1

首先，用作阳极的CORNING公司电阻率为15Ω/cm2的ITO镀膜的玻璃基板被切割为50mm×50mm×0.7mm的尺寸。得到的玻璃基板在异丙醇中用超声波清洗5分钟，然后在纯净水中使用超声波清洗5分钟，最后使用UV和臭氧清洁30分钟。

在上述基板上真空淀积NPD，从而形成约厚的空穴传输层。然后，将92重量份的4，4’-二咔唑基联苯和8重量份的Ir(ppy)3共同淀积在上述空穴传输层上，从而形成约厚的发射层。4，4’-二咔唑基联苯被用作基质。Ir(ppy)3被用作磷光掺杂剂。

将Alq3淀积在上述发射层上，从而形成约厚的电子传输层。

在上述电子传输层上真空淀积LiF，从而形成约厚的电子注入层。在所述电子注入层上淀积Al以形成约厚的阴极，从而形成LiF/Al电极。在这一步骤之后，有机电致发光器件被认为已完成。

对比实施例2

除了发射层的基质是为电子传输材料的2，5-二螺二芴-1，3，4-噁二唑之外，以与对比实施例1中相同的方法制备有机电致发光器件。

测量了实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和实施例5以及对比实施例1和对比实施例2的有机电致发光器件的效率和寿命。结果示于图2和图3中。

参考图2和图3，与对比实施例1和对比实施例2的有机电致发光器件相比，实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和实施例5的有机电致发光器件具有更高的效率和更长的寿命。

对本领域的技术人员而言，不脱离本发明的精神或范围而得到本发明的不同的改进和改变是显而易见的。因此，本发明将要覆盖在附加的权利要求和它们的等同物的范围内的本发明所提供的改进和改变。

参照的相关申请

本申请要求享受于2004年11月27日申请的韩国专利申请No.10-2004-0098372的优先权和权益，出于正如在此文中充分阐述的所有目的，在此其引作参考。

发明背景