有機發(fā)光器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種有機發(fā)光器件及其制造方法。更具體而言，本發(fā)明為一種有機發(fā)光器件，其包含：陽極；陰極；以及置于所述陽極和陰極之間的一個或多個有機層。所述有機層包括發(fā)光層，和一個置于所述陽極和發(fā)光層之間且包含熒光發(fā)光效率等于或大于NPB的熒光發(fā)光效率的化合物的有機層。
【專利說明】有機發(fā)光器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱發(fā)射體及其制造方法。更具體而言，本發(fā)明涉及一種其中熱發(fā)射均勻產(chǎn)生并且視野不受阻礙的熱發(fā)射體及其制造方法。本申請要求享有2010年12月24日在KIPO提交的第10-2010-0134759號韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容以引用的方式全部納入本說明書中。
【背景技術(shù)】
[0002]有機發(fā)光現(xiàn)象是通過特定的有機分子的內(nèi)部過程將電流轉(zhuǎn)化為可見光的一個實例。有機發(fā)光現(xiàn)象的原理基于以下機制。當有機材料層置于陽極和陰極之間時，如果在兩個電極之間施加電壓，則電子和空穴分別從陰極和陽極注入有機材料層。注入有機材料層的電子和空穴重組形成激子(exciton)，然后所述激子回到基態(tài)而發(fā)射光。利用該原理的有機發(fā)光器件可通常包括陰極、陽極和有機材料層，例如包含設(shè)置在其間的空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層以及電子傳輸層的有機材料層。
[0003]有機發(fā)光器件中使用的材料主要為純有機材料或有機材料與金屬的絡(luò)合物，并且根據(jù)其用途，可分為空穴注入材料、空穴傳輸材料、發(fā)光材料、電子傳輸材料或電子注入材料。關(guān)于這一點，具有P型特性的有機材料——其易被氧化并且當其被氧化時為電化學穩(wěn)定——通常用作空穴注入材料或空穴傳輸材料。同時，具有η型特性的有機材料——其易被還原并且當其被還原時為電化學穩(wěn)定——通常用作電子注入材料或電子傳輸材料。作為發(fā)光層材料，優(yōu)選具有P型和η型特性二者的有機材料，當其被氧化和還原時是穩(wěn)定的。當形成激子時，具有用于將激子轉(zhuǎn)換成光的高發(fā)光效率的材料是優(yōu)選的。
[0004]此外，優(yōu)選的是有機發(fā)光器件中使用的材料還具有以下特性。
[0005]首先，優(yōu)選的是有機發(fā)光器件中使用的材料具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。這是由于通過電荷在有機發(fā)光器件中移動產(chǎn)生的`焦耳熱。目前用作空穴傳輸層材料的NPB具有100°C或更低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，因此難以將NPB施用于需要高電流的有機發(fā)光器件。此外，為了提高有機發(fā)光器件的使用壽命，材料本身的穩(wěn)定性至關(guān)重要，并且由于OLED器件是提供電力以產(chǎn)生光的器件，因此電荷的穩(wěn)定性至關(guān)重要。這意味著當電子引入材料或從材料發(fā)射的現(xiàn)象被重復時，材料本身沒有發(fā)生改變或損壞。
[0006]其次，為了獲得能夠在低電壓下驅(qū)動并且具有高效率的有機發(fā)光器件，被注入有機發(fā)光器件的空穴或電子須平穩(wěn)地傳輸至發(fā)光層，并且同時須防止所注入的空穴和電子從發(fā)光層釋放出。為了實現(xiàn)這一點，有機發(fā)光器件中使用的材料需要具有適當?shù)膸?bandgap)和適當?shù)腍OMO和LUMO能級。PEDOT:PSS——其目前用作通過用溶液涂布法制造的有機發(fā)光器件的空穴傳輸材料——的LUMO能級低于用作發(fā)光層材料的有機材料的LUMO能級，因此難以制造具有高效率和長使用壽命的有機發(fā)光器件。
[0007]此外，有機發(fā)光器件中使用的材料需要具有優(yōu)異的化學穩(wěn)定性、電荷遷移率以及與電極或毗鄰層的界面特性。也就是說，有機發(fā)光器件中使用的材料須對濕氣或氧氣有最小程度地變形。此外，需要確保適當?shù)目昭ɑ螂娮舆w移率，從而使有機發(fā)光器件的發(fā)光層中的空穴和電子的密度平衡以使激子的形成最大化。此外，需要與含有金屬或金屬氧化物的電極能夠有良好的界面以確保器件的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]技術(shù)問題
[0009]為了充分實現(xiàn)上述有機發(fā)光器件的優(yōu)異性能，構(gòu)成器件中有機材料層的材料(例如空穴注入材料、空穴傳輸材料、發(fā)光材料、電子傳輸材料、電子注入材料等)首要的是需要得到穩(wěn)定且高效的材料的支持，但是還沒有充分地實現(xiàn)用于有機發(fā)光器件的穩(wěn)定且高效的有機層材料的開發(fā)。因此，需要對有機發(fā)光器件進行持續(xù)的研究。
[0010]技術(shù)方案
[0011]本發(fā)明的一個不例性實施方案提供一種有機發(fā)光器件，其包括:一個陽極；一個陰極；以及置于所述陽極和陰極之間的一層或多層的有機材料層，其中所述有機材料層包括發(fā)光層，并且包含熒光發(fā)光效率等于或大于NPB的熒光發(fā)光效率的化合物的有機材料層被置于所述陽極和發(fā)光層之間。
[0012]有益效果
[0013]根據(jù)本發(fā)明的示例性的實施方案，可提供一種具有高發(fā)光效率和優(yōu)異的使用壽命的有機發(fā)光器件，所述高發(fā)光效率和優(yōu)異的使用壽命通過抑制當具有高熒光發(fā)光效率的空穴注入層或空穴 傳輸層與發(fā)光層接觸時產(chǎn)生的空穴注入材料或空穴傳輸材料的自發(fā)光效應而實現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1闡明了有機發(fā)光器件的一個實例,所述有機發(fā)光器件包括襯底1、第一電極2、空穴注入層5、空穴傳輸層6、發(fā)光層7、電子傳輸層8以及第二電極4。
[0015]圖2為當實施例1至16和對比實施例1至8中使用的空穴傳輸材料沉積在玻璃襯底上至厚度為IOOnm后用400W氙燈照射波長為350nm的光時的PL光譜。
[0016]圖3為當對比實施例1至8和實施例1至4中使用的器件以20mA/cm2的電流密度驅(qū)動時產(chǎn)生的自420nm至500nm范圍的放大發(fā)光特性的對比圖。
[0017]圖4為當對比實施例1至8和實施例5至8中使用的器件以20mA/cm2的電流密度驅(qū)動時產(chǎn)生的自420nm至500nm范圍的放大發(fā)光特性的對比圖。
[0018]圖5為當對比實施例1至8和實施例9至12中使用的器件以20mA/cm2的電流密度驅(qū)動時產(chǎn)生的自420nm至500nm范圍的放大發(fā)光特性的對比圖。
[0019]圖6為當對比實施例1至8和實施例13至16中使用的器件以20mA/cm2的電流密度驅(qū)動時產(chǎn)生的自420nm至500nm范圍的放大發(fā)光特性的對比圖。
[0020]圖7為當對比實施例1至8和實施例17至20中使用的器件以20mA/cm2的電流密度驅(qū)動時產(chǎn)生的自420nm至500nm范圍的放大發(fā)光特性的對比圖。
[0021]圖8為當對比實施例1至8和實施例21至24中使用的器件以20mA/cm2的電流密度驅(qū)動時產(chǎn)生的自420nm至500nm范圍的放大發(fā)光特性的對比圖。
[0022]圖9為當對比實施例1至8和實施例25至28中使用的器件以20mA/cm2的電流密度驅(qū)動時產(chǎn)生的自420nm至500nm范圍的放大發(fā)光特性的對比圖。[0023]圖10為當對比實施例1至8和實施例29至32中使用的器件以20mA/cm2的電流密度驅(qū)動時產(chǎn)生的自420nm至500nm范圍的放大發(fā)光特性的對比圖。
[0024]圖11為當對比實施例1至8和實施例33至36中使用的器件以20mA/cm2的電流密度驅(qū)動時產(chǎn)生的自420nm至500nm范圍的放大發(fā)光特性的對比圖。
[0025]最佳實施方式
[0026]下文將詳細描述本發(fā)明。
[0027]為了提高有機發(fā)光器件的熱穩(wěn)定性和電穩(wěn)定性，已經(jīng)開發(fā)了趨于增加化合物的芳基大小的空穴注入和傳輸材料。如果分子中的芳基所占的區(qū)域增加，則P-軌道的重疊區(qū)域會加寬，由此可制造出因電荷的進-出而具有最小特性改變的電穩(wěn)定材料。此外，分子本身的分子量增加，因此經(jīng)受高沉積溫度或驅(qū)動溫度的熱學特性也變得優(yōu)良。
[0028]然而，為了具有上述特性而大量包含的芳基基團傾向于增加熒光量子效率。熒光量子效率是指當由外界光或電荷產(chǎn)生激發(fā)并隨后所述狀態(tài)穩(wěn)定至基態(tài)時的發(fā)光程度。具有優(yōu)異的量子效率的發(fā)光材料自然具有優(yōu)異的特性，這是因為發(fā)光材料是用于發(fā)射光的材料。然而，空穴注入和傳輸材料卻使器件的性能惡化。
[0029]對于NPB (其主要用作空穴傳輸材料)，由Shumei Liu等發(fā)表的文章(AppliedPhysics Letters, 97，083304, 2010)公開了在作為空穴傳輸材料的NPB和發(fā)光層之間納入另一種材料層，從而防止器件的性能由于與發(fā)光層接觸的NPB的發(fā)光而惡化，并且在這種情況下，與其中NPB與發(fā)光層直接接觸的器件相比，就亮度而言的特性提高了 1.6倍。此外，由 Ming-Te Lin 等發(fā)表的文章(Solid-State Electronics, 56，196, 2011)報道了就功率效率(lm/W)而言，與其中作為空穴傳輸層 的NPB與發(fā)光層直接接觸的器件相比，當另一種材料層嵌于NPB和發(fā)光層之間時， 性能改善了約14倍。
[0030]上述列舉的兩個實例均示出了通過將另一種材料層嵌于發(fā)光層和空穴傳輸層之間來改善性能的方法，所述方法解決了以下問題:當具有優(yōu)異的熒光量子效率的空穴注入和傳輸材料與發(fā)光層接觸時，從陽極和陰極注入且無法在發(fā)光層中轉(zhuǎn)換為光的電荷(電子和空穴)轉(zhuǎn)移至與發(fā)光層接觸的空穴注入或傳輸材料層，并且導致空穴注入或傳輸材料的發(fā)光，這惡化了器件的性能。
[0031]然而，上述方案的缺點在于，由于需要將制造另一層的額外工序插入器件的生產(chǎn)過程中，因此就生產(chǎn)設(shè)施上的投入或方法效率方面而言并不是優(yōu)選的。
[0032]因此，本發(fā)明的有機發(fā)光器件包括一個陽極、一個陰極以及置于所述陽極和陰極之間的一層或多層有機材料層，其中所述有機材料層包括發(fā)光層，并且包含突光發(fā)光效率等于或大于NPB的突光發(fā)光效率的化合物的有機材料層被置于所述陽極和發(fā)光層之間。
[0033]在本發(fā)明中，熒光發(fā)光效率等于或大于NPB的熒光發(fā)光效率的化合物意指這樣的化合物:其中在最大峰位置處的PL (光致發(fā)光)光譜的強度等于或大于NPB在最大峰位置處的PL光譜的強度，所述PL光譜在用與NPB相同的UV波長照射后產(chǎn)生自350nm至500nm范圍。
[0034]通常，光子或電子在材料中轉(zhuǎn)換為具有不同能級的光子或電子、特別是轉(zhuǎn)換為光子的比例被稱作發(fā)光效率。如本文所用，“熒光發(fā)光效率”幾乎不包括其中施用于空穴傳輸層的有機材料具有磷光發(fā)光，并且其 意指由UV照射的光子因材料而轉(zhuǎn)換為其他光子以釋放PL。[0035]在本發(fā)明中，優(yōu)選UV作為光源照射，這是因為UV的能帶如此之大以至于即使各個有機材料的能隙不同，處于基態(tài)的電子也得到充分地激發(fā)，并且被激發(fā)的電子可回到基態(tài)以發(fā)射光子。盡管電子被激發(fā)，但光子是否產(chǎn)生，產(chǎn)生的光子的數(shù)量等卻是材料的固有特性。因此，鑒于通過照射相同的光源測量的PL效率，不用絕對值即可確定哪一方具有相對更高或更低的熒光發(fā)光效率。
[0036]熒光發(fā)光效率可通過使用本領(lǐng)域已知方法測量。例如，熒光發(fā)光效率可在15至300C的溫度范圍以及70%或更低的濕度下通過將有機材料層沉積在襯底(例如玻璃等)上以及隨后使用下文將描述的測量裝置來測量，但所述方法不限于此。在此，當測量熒光發(fā)光效率時，激發(fā)波長、熒光發(fā)光效率測量范圍、增量以及積分時間可分別為350nm、350至600nm、0.5nm和0.5秒，但不限于此。[0037]此外，測量裝置可包括購自HORIBA Jobin Yvon, Inc.的Fluorolog-3分光光度計系統(tǒng)、單光柵激發(fā)光譜儀、TBX-04-單光子探測模塊等，但不限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)測量裝置對熒光發(fā)光效率的測量條件做適當?shù)卣{(diào)節(jié)。
[0038]包含熒光發(fā)光效率等于或大于NPB的熒光發(fā)光效率的化合物的有機材料層優(yōu)選與發(fā)光層接觸。本發(fā)明可提供抑制空穴注入材料或空穴傳輸材料的自發(fā)光效應從而具有高發(fā)光效率和優(yōu)異的使用壽命的有機發(fā)光器件，所述高發(fā)光效率和優(yōu)異的使用壽命通過包含有機材料層一一其包含熒光發(fā)光效率等于或大于作為空穴注入層或空穴傳輸層的NPB的熒光發(fā)光效率的化合物——以及包含有機材料層——其包含熒光發(fā)光效率等于或大于待與發(fā)光層接觸的NPB的熒光發(fā)光效率的化合物——而實現(xiàn)。
[0039]本發(fā)明的有機發(fā)光器件可包含一個介于陰極和發(fā)光層之間的有機材料層，其含有一個或多個選自由下式I至4表示的化合物。
[0040]
【權(quán)利要求】
1.一種有機發(fā)光器件，其包括: 陽極； 陰極；以及 置于所述陽極和陰極之間的一層或多層有機材料層， 其中所述有機材料層包括發(fā)光層，并且 包含熒光發(fā)光效率等于或大于NPB的熒光發(fā)光效率的化合物的有機材料層置于所述陽極和發(fā)光層之間。
2.權(quán)利要求1的有機發(fā)光器件，其中包含熒光發(fā)光效率等于或大于NPB的熒光發(fā)光效率的化合物的有機材料層與發(fā)光層接觸。
3.權(quán)利要求1的有機發(fā)光器件，包括介于陰極和發(fā)光層之間的含有一個或多個選自由下式I至4表示的化合物的有機材料層:
4.權(quán)利要求3的有機發(fā)光器件,其中式3由下式5至8中的任一個表不:
5.權(quán)利要求3的有機發(fā)光器件,其中式4由以下結(jié)構(gòu)式的任一個表不:
6.權(quán)利要求3的有機發(fā)光器件，其中含有一個或多個選自由式I至4表示的化合物的有機材料層為電子傳輸層、電子注入層或同時傳輸和注入電子的層。
7.權(quán)利要求1或3的有機發(fā)光器件，其中熒光發(fā)光效率等于或大于NPB的熒光發(fā)光效率的化合物為由下式11表示的化合物: [式
8.權(quán)利要求1或3的有機發(fā)光器件，其中熒光發(fā)光效率等于或大于NPB的熒光發(fā)光效率的化合物為由下式12表示的化合物:
[式 12]

9.權(quán)利要求1或3的有機發(fā)光器件，其中熒光發(fā)光效率等于或大于NPB的熒光發(fā)光效率的化合物為由下式13表示的化合物:
[式 13]
10.權(quán)利要求1或3的有機發(fā)光器件,其中突光發(fā)光效率等于或大于NPB的突光發(fā)光效率的化合物為由下式14或15表示的化合物:
[式 14]
11.權(quán)利要求1或3的有機發(fā)光器件，其中熒光發(fā)光效率等于或大于NPB的熒光發(fā)光效率的化合物為由下式16表示的化合物:
[式 16]`
12.權(quán)利要求3的有機發(fā)光器件，其中含有一種或多種選自由式I至4表示的化合物的化合物的有機材料層還包含還原摻雜物。
13.權(quán)利要求1的有機發(fā)光器件，其中含有熒光發(fā)光效率等于或大于NPB的熒光發(fā)光效率的化合物的有機材料層還包含P-型摻雜物。
14.權(quán)利要求1的有機發(fā)光器件，其中發(fā)光層包含磷光材料。
15.權(quán)利要求1的有機發(fā)光器件，其中含有熒光發(fā)光效率等于或大于NPB的熒光發(fā)光效率的化合物的有機材料層為空穴注入層、空穴傳輸層或同時注入和傳輸空穴的層。
【文檔編號】H01L51/54GK103562342SQ201180068531
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2010年12月24日
【發(fā)明者】千民承, 洪性佶, 金淵煥, 樸胎潤 申請人:株式會社Lg化學