[发明专利]有机电致发光元件、其制备方法和用途

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是基于35 U.S.C.第111(a)条提交的申请，根据35 U.S.C.第119(e)(1)条，要求根据35 U.S.C.第111(b)条于2005年9月6日提交的临时申请60/713,742的提交日的权益。

技术领域

本发明涉及高效和高度透明的有机电致发光(下文中，还称为有机EL)元件，该元件使用包括透明的非金属电子注入阴极层如ITO和金属掺杂的有机电子注入层的阴极，该金属掺杂的有机电子注入层还起到激发子阻挡层和/或空穴阻挡层的作用。

背景技术

在有机EL元件中，光发射的机理通常基于注入的电子和空穴的辐射性重组。具体来说，有机EL元件包括至少一种将阳极和阴极分离的薄有机层。作为包含在该有机层中的材料，可以提及的是根据其帮助注入和输送空穴的能力选择的空穴传输材料，根据其帮助注入和输送电子的能力选择的电子输送材料，和当空穴和/或电子注入时发光的发光材料。

采用此种构造，当施加到阳极上的电势比施加到阴极上的电势更正性时，可以把该有机EL元件看作具有正向偏压的二极管。在这些偏置条件下，阳极将空穴(带正电的载流子)注入空穴传输层，而阴极将电子注入电子传输层。因此，与阳极相邻的发光介质部分形成空穴注入和传输区，而与阴极相邻的发光介质部分形成电子注入和传输区。注入的空穴和电子各自向带相反电荷的电极迁移。当电子和空穴处于在同一个分子上时，形成了Frenkel激发子。人们可以这样认为这种短暂的状态，根据光电发射机理，使可以从其传导电势下降(弛豫)到价带的电子在某些优选的条件下发生衰减。采用这一薄层有机EL元件操作的典型机理的概念，该有机EL化合物层包含从电极(阴极和阳极)接收移动电荷载流子(电子和空穴)的发光区。

这些有机EL元件的缺点之一是阴极的透明性。虽然使用具有低功函数的金属层如镁-银(Mg-Ag)或钙，或复合电极如LiF-Al或LiAl实现了高的量子效率，但是该金属层必须做得足够薄以达到令人满意的透明性，原因在于金属层在可见的光谱区中还是高度反射性和吸收性的。例如，常规的透明有机EL元件使用7.5nm-10nm Mg-Ag层，该Mg-Ag层包覆有沉积在其上的较厚的透明ITO层。虽然可以获得具有大约70％透光率的有机EL元件，但是由该复合阴极仍存在显著的反射。此外，在堆叠的有机EL元件中，其中颜色产生层中的至少一个包含在相邻的颜色产生有机EL元件的金属阴极之间，存在微腔效应，该效应可能产生颜色调谐问题(Z.Shen，P.E.Burrows，V.Bulovic，S.R.Forrest，和M.E.Thompson，Science 276，2009(1997))。此种微腔效应还可能导致所不希望的发射光的角相关性。另外，薄Mg-Ag层对常压降解敏感，并因此需要特殊的设计和加工步骤以保持它们在用作有机EL元件的阴极中的效力。

在其中希望更高水平的透明性的有机EL元件中，可以使用包括非金属阴极和有机中间层的复合阴极[Parthasarathy，P.E.Burrows，V.Khalin，V.G.Kozlov和S.R.Forrest，Appl.Phys.Lett.72，2138(1998)；(Parthasarathy I)]。由Parthasarathy I公开的、包含三(8-羟基喹啉)铝(下文也称为Alq₃)作为基础材料的代表性透明有机EL元件，由于不存在金属阴极层，在正向和反向散射方向上发射几乎相同的光水平。使用这种非金属复合阴极，达到了至少大约85％的透光率。然而，用此种阴极制造的设备的量子效率与使用Forrest等人(美国专利号5703436说明书)的Mg-Ag-ITO阴极的有机EL元件相比通常降低大约0.1％-0.3％，其中设备效率为大约1％，但是透光率仅为大约70％。因此，该非金属阴极改进了透明性但是使设备效率恶化。既高度透明又高效的阴极将是优选的。