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有機(jī)電致發(fā)光材料、裝置和相關(guān)方法

文檔序號:9722365閱讀:945來源:國知局
有機(jī)電致發(fā)光材料、裝置和相關(guān)方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請案的奪叉參考
[0002] 本申請案根據(jù)35U.S.C. § 119(e)要求2014年11月5日提交的美國臨時(shí)申請案 第62/075, 333號和2014年10月6日提交的第62/060, 192號的優(yōu)先權(quán),所述申請案的全 部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
[0003] 聯(lián)合研究協(xié)議的各方
[0004] 所要求的本發(fā)明是由達(dá)成聯(lián)合大學(xué)公司研究協(xié)議的以下各方中的一或多者,以以 下各方中的一或多者的名義和/或結(jié)合以下各方中的一或多者而作出:密歇根大學(xué)董事 會、普林斯頓大學(xué)、南加州大學(xué)和環(huán)宇顯示器公司(Universal Display Corporation)。所 述協(xié)議在作出所要求的本發(fā)明的日期當(dāng)天和之前就生效,并且所要求的本發(fā)明是因在所述 協(xié)議的范圍內(nèi)進(jìn)行的活動而作出。
技術(shù)領(lǐng)域
[0005] 本發(fā)明涉及有機(jī)發(fā)光裝置(0LED),并且更具體地說,涉及所述裝置中所用的有機(jī) 材料。更具體地說,本發(fā)明涉及一種包含兩種有機(jī)化合物的混合物的新穎蒸發(fā)源,其允許兩 種有機(jī)化合物在磷光有機(jī)發(fā)光裝置(PH0LED)中的各個(gè)層的制造中穩(wěn)定共蒸發(fā)。
【背景技術(shù)】
[0006] 出于若干原因,利用有機(jī)材料的光學(xué)電子裝置變得越來越受歡迎。用以制造這樣 的裝置的材料中的許多材料相對便宜,因此有機(jī)光學(xué)電子裝置具有獲得相對于無機(jī)裝置的 成本優(yōu)勢的潛力。另外,有機(jī)材料的固有性質(zhì)(例如其柔性)可以使其非常適合具體應(yīng)用, 例如在柔性襯底上的制造。有機(jī)光學(xué)電子裝置的實(shí)例包括有機(jī)發(fā)光裝置(0LED)、有機(jī)光電 晶體管、有機(jī)光伏打電池和有機(jī)光檢測器。對于0LED,有機(jī)材料可以具有相對于常規(guī)材料的 性能優(yōu)點(diǎn)。舉例來說,有機(jī)發(fā)射層發(fā)射光的波長通??梢匀菀椎赜眠m當(dāng)?shù)膿诫s劑來調(diào)整。
[0007] 0LED利用有機(jī)薄膜,其在電壓施加于裝置上時(shí)發(fā)射光。0LED正變?yōu)橛糜诶缙?板顯示器、照明和背光應(yīng)用中的越來越引人注目的技術(shù)。美國專利第5, 844, 363號、第 6, 303, 238號和第5, 707, 745號中描述若干0LED材料和配置,所述專利以全文引用的方式 并入本文中。
[0008] 磷光性發(fā)射分子的一個(gè)應(yīng)用是全色顯示器。用于這種顯示器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)需要適于 發(fā)射具體色彩(稱為"飽和"色彩)的像素。具體地說,這些標(biāo)準(zhǔn)需要飽和的紅色、綠色和 藍(lán)色像素??梢允褂帽绢I(lǐng)域中所熟知的CIE坐標(biāo)來測量色彩。
[0009] 綠色發(fā)射分子的一個(gè)實(shí)例是三(2-苯基吡啶)銥、表示為Ir(ppy)3,其具有以下結(jié) 構(gòu):
[0010]
[0011] 在此圖和本文后面的圖中,將從氮到金屬(此處,Ir)的配價(jià)鍵描繪為直線。
[0012] 如本文所用,術(shù)語"有機(jī)"包括聚合材料以及小分子有機(jī)材料,其可以用以制造有 機(jī)光學(xué)電子裝置。"小分子"是指不是聚合物的任何有機(jī)材料,并且"小分子"可能實(shí)際上相 當(dāng)大。在一些情況下,小分子可以包括重復(fù)單元。舉例來說,使用長鏈烷基作為取代基不會 將分子從"小分子"類別中去除。小分子還可以并入到聚合物中,例如作為聚合物主鏈上的 側(cè)基或作為主鏈的一部分。小分子還可以充當(dāng)樹枝狀聚合物的核心部分,所述樹枝狀聚合 物由建立在核心部分上的一系列化學(xué)殼層組成。樹枝狀聚合物的核心部分可以是熒光或磷 光小分子發(fā)射體。樹枝狀聚合物可以是"小分子",并且據(jù)信當(dāng)前在0LED領(lǐng)域中使用的所有 樹枝狀聚合物都是小分子。
[0013] 如本文所用,"頂部"意指離襯底最遠(yuǎn),而"底部"意指離襯底最近。在將第一層描 述為"安置"在第二層"上"的情況下,第一層被安置為距襯底較遠(yuǎn)。除非規(guī)定第一層"與" 第二層"接觸",否則第一與第二層之間可以存在其它層。舉例來說,即使陰極和陽極之間存 在各種有機(jī)層,仍可以將陰極描述為"安置在"陽極"上"。
[0014] 如本文所用,"溶液可處理"意指能夠以溶液或懸浮液的形式在液體介質(zhì)中溶解、 分散或輸送和/或從液體介質(zhì)沉積。
[0015] 當(dāng)據(jù)信配位體直接促成發(fā)射材料的光敏性質(zhì)時(shí),配位體可以稱為"光敏性的"。當(dāng) 據(jù)信配位體并不促成發(fā)射材料的光敏性質(zhì)時(shí),配位體可以稱為"輔助性的",但輔助性的配 位體可以改變光敏性的配位體的性質(zhì)。
[0016] 如本文所用,并且如本領(lǐng)域技術(shù)人員一般將理解,如果第一能級較接近真空能級, 那么第一"最高占用分子軌道"(HOMO)或"最低未占用分子軌道"(LUM0)能級"大于"或"高 于"第二HOMO或LUM0能級。由于將電離電位(IP)測量為相對于真空能級的負(fù)能量,因此 較高HOMO能級對應(yīng)于具有較小絕對值的IP (負(fù)得較少的IP)。類似地,較高LUM0能級對 應(yīng)于具有較小絕對值的電子親和性(EA)(負(fù)得較少的EA)。在常規(guī)能級圖上,真空能級在 頂部,材料的LUM0能級高于同一材料的Η0Μ0能級。"較高"Η0Μ0或LUM0能級表現(xiàn)為比"較 低" Η0Μ0或LUM0能級靠近這個(gè)圖的頂部。
[0017] 如本文所用,并且如本領(lǐng)域技術(shù)人員一般將理解,如果第一功函數(shù)具有較高絕對 值,那么第一功函數(shù)"大于"或"高于"第二功函數(shù)。因?yàn)橥ǔ⒐瘮?shù)測量為相對于真空能 級的負(fù)數(shù),因此這意指"較高"功函數(shù)負(fù)得較多。在常規(guī)能級圖上,真空能級在頂部,將"較 高"功函數(shù)說明為在向下方向上距真空能級較遠(yuǎn)。因此,Η0Μ0和LUM0能級的定義遵循與功 函數(shù)不同的慣例。
[0018] 可以在以全文引用的方式并入本文中的美國專利第7,279, 704號中找到關(guān)于 0LED和上文所述的定義的更多細(xì)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 本發(fā)明提供一種新穎組合物,其包含第一化合物與第二化合物的混合物,其適用 作穩(wěn)定共蒸發(fā)源。在混合物中,第一化合物具有與第二化合物不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)。第一化合 物和第二化合物均是有機(jī)化合物。第一化合物和第二化合物中的至少一者含有至少一種較 低豐度的穩(wěn)定同位素原子。第一化合物具有蒸發(fā)溫度T1,且第二化合物具有蒸發(fā)溫度T2, 其中T1和T2均在100到400°C之間,且T1-T2的絕對值小于20°C。第一化合物在所述混 合物中具有濃度C1并且在通過在高真空沉積工具中以1 X 10 6托到1 X 10 9托之間的腔室 基礎(chǔ)壓力、以2 A/sec沉積速率在與被蒸發(fā)的所述混合物相距預(yù)定距離定位的表面上蒸發(fā) 所述混合物形成的膜中具有濃度C2,其中(C1-C2)/C1的絕對值小于5%。
[0020] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例,還公開一種第一裝置,其包含第一有機(jī)發(fā)光裝置。第一有機(jī)發(fā)光 裝置包含陽極、陰極和安置于陽極與陰極之間的有機(jī)層,所述有機(jī)層包含第一有機(jī)組合物, 所述第一有機(jī)組合物包含第一化合物與第二化合物的混合物。第一化合物具有與第二化合 物不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)。第一化合物和第二化合物均是有機(jī)化合物。第一化合物和第二化合物 中的至少一者含有至少一種較低豐度的穩(wěn)定同位素原子。第一化合物具有蒸發(fā)溫度T1,且 第二化合物具有蒸發(fā)溫度T2,其中T1和T2均在100到400°C之間,且T1-T2的絕對值小于 20°C。第一化合物在所述混合物中具有濃度C1并且在通過在高真空沉積工具中以1 X 10 6 托到1X10 9托之間的腔室基礎(chǔ)壓力、以2 A/see沉積速率在與被蒸發(fā)的所述混合物相距預(yù) 定距離定位的表面上蒸發(fā)所述混合物形成的膜中具有濃度C2,其中(C1-C2)/C1的絕對值 小于5%。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,公開一種用于制造有機(jī)發(fā)光裝置的方法。所述方法包 含提供上面安置第一電極的襯底;通過在高真空沉積工具中以1X 10 6托到1X 10 9托之間 的腔室基礎(chǔ)壓力、以2 Α/sec沉積速率在與被蒸發(fā)的所述混合物相距預(yù)定距離的表面位置 上蒸發(fā)第一化合物與第二化合物的混合物來在第一電極上沉積第一有機(jī)層;以及在第一有 機(jī)層上沉積第二電極,
[0022] 其中第一化合物具有與第二化合物不同的化學(xué)結(jié)構(gòu),
[0023] 其中第一化合物和第二化合物均是有機(jī)化合物,其中第一化合物和第二化合物中 的至少一者含有至少一種較低豐度的穩(wěn)定同位素原子,
[0024] 其中第一化合物具有150到350°C的蒸發(fā)溫度T1,
[0025] 其中第二化合物具有150到350°C的蒸發(fā)溫度T2,
[0026] 其中T1-T2的絕對值小于20°C,
[0027] 其中第一化合物在所述混合物中具有濃度Cl且在第一有機(jī)層中具有濃度C2 ;且 其中(C1-C2)/C1的絕對值小于5%。
【附圖說明】
[0028] 圖1展示可以并有本文所公開的本發(fā)明主體材料的有機(jī)發(fā)光裝置。
[0029] 圖2展示可以并有本文中所公開的本發(fā)明主體材料的倒轉(zhuǎn)的有機(jī)發(fā)光裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0030] -般來說,0LED包含安置在陽極與陰極之間并且電連接到陽極和陰極的至少一個(gè) 有機(jī)層。當(dāng)施加電流時(shí),陽極注入空穴并且陰極注入電子到有機(jī)層中。所注入的空穴和電 子各自朝帶相反電荷的電極迀移。當(dāng)電子和空穴局限于同一分子上時(shí),形成"激子",其為具 有激發(fā)能量狀態(tài)的局部化電子-空穴對。當(dāng)激子經(jīng)由光電發(fā)射機(jī)制弛豫時(shí),發(fā)射光。在一 些情況下,激子可以局限于激元或激態(tài)復(fù)合物上。非輻射機(jī)制(例如熱弛豫)也可能發(fā)生, 但通常被視為不合需要的。
[0031] 最初的0LED使用從單態(tài)發(fā)射光("熒光")的發(fā)射分子,如例如美國專利第 4, 769, 292號中所公開,所述專利以全文引用的方式并入。熒光發(fā)射通常在小于10納秒的 時(shí)間范圍中發(fā)生。
[0032] 最近,已經(jīng)論證了具有從三重態(tài)發(fā)射光("磷光")的發(fā)射材料的0LED。巴 爾多(Baldo)等人的"從有機(jī)電致發(fā)光裝置的高效磷光發(fā)射(Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices) ',, 自然 (Nature),第395卷,第151-154頁,1998 ;( "巴爾多-I")和巴爾多等人的"基于電致磷光 的非常高效綠色有機(jī)發(fā)光裝置(Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence)",應(yīng)用物理學(xué)報(bào)(Appl.Phys. Lett·),第 75 卷,第3期,第4-6頁(1999)("巴爾多-II"),其以全文引用的方式并入。以引用的方式并 入的美國專利第7, 279, 704號第5-6列中更詳細(xì)地描述磷光。
[0033] 圖1展示了有機(jī)發(fā)光裝置100。圖不一定按比例繪制。裝置100可以包括襯底110、 陽極115、空穴注入層120、空穴輸送層125、電子阻擋層130、發(fā)射層135、空穴阻擋層140、 電子輸送層145、電子注入層150、保護(hù)層155、陰極160和屏障層170。陰極160是具有第 一導(dǎo)電層162和第二導(dǎo)電層164的復(fù)合陰極。裝置100可以通過依序沉積所描述的層來制 造。在以引用的方式并入的US 7, 279, 704的第6-10列中更詳細(xì)地描述這些各種層以及實(shí) 例材料的性質(zhì)和功能。
[0034] 這些層中的每一者有更多實(shí)例。舉例來說,以全文引用的方式
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