專利名稱：具有含金屬配合物的載流子阻擋層的有機發(fā)光元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及引入金屬配合物用于改進效率和穩(wěn)定性的發(fā)光元件。
背景技術(shù)：
目前電子顯示是快速傳遞信息的一種主要方式。電視機、計算機監(jiān)測、儀表板、計算器、打印機、無線電話、袖珍計算機等恰當(dāng)?shù)卣f明了這種介質(zhì)的速度、通用性和相互作用特性。在已知的電子顯示技術(shù)中，有機發(fā)光元件(OLED)具有相當(dāng)?shù)闹匾裕驗樗鼈冊谌?、平板顯示體系的開發(fā)中具有潛在作用，這種顯示體系可能使得目前仍然用于許多電視和計算機監(jiān)示器的龐大的陰極射線管被淘汰。
通常，OLED由若干有機層組成，其中至少一層被制成通過施加穿過元件的電壓而場致發(fā)光(參見例如Tang等人，Appl.Phys.Lett.，1987，51，913和Burroughes等人，Nature，1990，347，359)。當(dāng)施加電壓通過一個元件時，陰極有效地還原相鄰的有機層(即，注入電子)，而陽極有效地氧化相鄰的有機層(即，注入空穴)?？昭ê碗娮酉蛑涓髯韵喾吹膸щ婋姌O遷移通過該元件。當(dāng)空穴和電子在相同分子上相遇時，稱為發(fā)生了重新結(jié)合(recombination)，形成一個激子。重新結(jié)合的空穴和電子優(yōu)選伴隨著輻射發(fā)射，從而產(chǎn)生場致發(fā)光。
根據(jù)空穴和電子的自旋態(tài)，由空穴和電子重新結(jié)合產(chǎn)生的激子可具有三重或單重自旋態(tài)。來自單重激子的發(fā)光產(chǎn)生熒光，來自三重激子的發(fā)光產(chǎn)生磷光。統(tǒng)計上，對于通常用于OLED的有機物質(zhì)，激子的約四分之一是單重的，剩下的四分之三是三重的(參見，例如Baldo等人，Phys.Rev.B，1999，60，14422)。直到發(fā)現(xiàn)有某些發(fā)磷光材料可用于制造實用性的、具有最多100％理論量子效率(即，獲得所有三重態(tài)和單重態(tài))的電子-磷光OLED，最高效的OLED通常是基于那些發(fā)熒光的材料。這些材料以最多只有25％的理論量子效率(其中OLED的量子效率是指空穴和電子重新結(jié)合產(chǎn)生發(fā)光的效率)發(fā)熒光，因為三重態(tài)到基態(tài)躍遷形式上是一種自旋被禁止的過程。目前已經(jīng)指出，與電子熒光OLED比較，電子磷光OLED具有優(yōu)良的總體元件效率(參見例如Baldo等人，Nature，1998，395，151和Baldo，例如Appl.Phys.Lett.，1999，75(3)，4)。
通常，OLED在空穴注入陽極層和電子注入陰極層之間含有若干薄的有機層，所述空穴注入陽極層含有氧化物材料，諸如銦-錫氧化物(ITO)、Zn-In-SnO2、SbO2等，所述電子注入陰極層含有金屬層，諸如、Mg:Ag或LiF:Al。接近陽極層的有機層通常被稱為“空穴傳遞層”(HTL)，因為其傾向于傳導(dǎo)正電荷(即，空穴)。已經(jīng)使用各種化合物作為HTL材料。最通用的材料由各種的叔芳按組成，其顯示出高空穴遷移率。類似地，接近陰極層的有機層被稱為“電子傳遞層”(ETL)，因為其傾向于傳導(dǎo)負電荷(即，電子)。與HTL比較，在OLED中所用的ETL材料更多樣化。通用的ETL材料是三(8-羥基喹啉酸)鋁(Alq3)?？偲饋碚f，ETL和HTL往往被稱為載流子層。有時，可存在另一層以分別提高來自電極的空穴或電子注入HTL或ETL。這些層往往被稱為空穴注入層(HIL)或電子注入層(EIL)。HIL可以由小分子或聚合物材料組成，小分子是諸如4，4’，4”-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯胺(MTDATA)，聚合物材料是諸如聚(3，4-亞乙基二氧基噻酚)(PEDOT)。EIL可由小分子材料組成，諸如例如銅酞菁(CuPc)。許多OLED進一步含有發(fā)射層(EL)，或者稱為發(fā)光層，其位于發(fā)生場致發(fā)光的ETL和HTL之間。摻雜各種發(fā)光材料的發(fā)光層已制造了具有各種色彩的OLED。
除電極、載流子層和發(fā)光層之外，OLED還由一種或多種阻擋層構(gòu)成以助于將效率最大化。這些層用來阻擋空穴、電子和/或激子進入元件的非活性區(qū)。例如，限制空穴進入發(fā)光層的阻擋層有效增加了空穴引起發(fā)光的幾率。希望空穴阻擋層具有深(即，低)的HOMO能級(材料的特征是難以氧化)，相反，電子阻擋層通常具有高LUMO能級。還指出激子阻擋材料可增加元件效率。壽命相對較長的三重激子能遷移約1500至2000埃，其有時大于元件的整個寬度。含有特征在于寬帶隙的材料的激子阻擋層可用來阻擋激子達到元件非發(fā)射區(qū)的損失。
在追求更大效率時，試驗性地制造了具有含發(fā)光金屬配合物的層的元件。在下述文獻中已經(jīng)報道了具有三(2，2’-聯(lián)吡啶)釕(II)配合物或其聚合物衍生物的發(fā)射層的功能OLEDGao等人，J.Am.Chem.Soc.，2000，122，7426；Wu等人，J.Am.Chem.Soc.，1999，121，4883；Lyons等人，J.Am.Chem.Soc.，1998，120，12100；Elliot等人，J.Am.Chem.Soc.，1998，120，6781和Maness等人，J.Am.Chem.Soc.，1997，119，3987。在下述文獻中已經(jīng)報道了基于銥的和含有其它金屬的發(fā)射體(emitter)例如，Baldo等人，Nature，1998，395，151；Baldo等人，Appl.Phys.Lett.，1999，75，4；Adachi等人，Appl.Phys.Lett.，2000，77，904；Adachi等人，Appl.Phys.Lett.，2001，78，1622；Adachi等人，Bull.Am.Phys.Soc.，2001，46，863；Wang等人，Appl.Phys.Lett.，2001，79，449和美國專利No.6,030,715、6,045,930和6,048,630。在美國專利No.5,861,219中也已經(jīng)描述了含有(5-羥基)喹喔啉金屬配合物作為主體(host)材料的發(fā)射層。在美國專利No.5,294,870和國際申請公開No.WO98/06242中還描述了有效的多色元件顯示器。
還已報道了含金屬的阻擋層。具體地說，Watanabe等人已經(jīng)在Organic Light Emitting Materials and Devices IV，Kafafi，ed.Proceedings of SPIE Vol.4105，p.175(2001)中的“Optimization ofdriving lifetime durability in organic LED devices using Ir complex”中報道了用(1，1’-聯(lián)苯)-4-olato)二(2-甲基-8-喹啉基olato N1，O8)鋁(BAlq)作為在OLED中的阻擋層。
雖然OLED在電子顯示中是有前途新技術(shù)，但是它們往往受到降解、使用期限短和隨著時間的效率降低的困擾。有機層可由于持續(xù)暴露在通常在元件中遇到的高溫下而不可逆地被破壞。多發(fā)的氧化和還原情況也可能損害有機層。因此，需要研制新型材料用于制造OLED。對氧化和還原均穩(wěn)定、具有高Tg值且容易形成玻璃質(zhì)的薄膜的化合物是所希望的。下文所述的本發(fā)明有助于滿足這些及其它需要。
發(fā)明概述本發(fā)明特別提供了發(fā)光元件，其含有至少一個阻擋層，其中阻擋層包括至少一種過渡金屬配合物。
在一些實施方案中，該阻擋層在所述元件中不場致發(fā)光。在其它的實施方案中，阻擋層是空穴阻擋層、電子阻擋層或激子阻擋層。該阻擋層可基本上由所述的過渡金屬配合物組成。另外，過渡金屬可以是第二或第三行過渡金屬，諸如銥。該金屬配合物還可以是二(2-(4，6-二氟苯基)吡啶基-N，C2’)銥(III)吡啶甲酸鹽(picolinate)。
本發(fā)明進一步提供含有至少一個阻擋層的發(fā)光元件，其中阻擋層含有至少一種金屬配合物，該配合物含有一種原子序數(shù)大于13的主族金屬原子。在一些實施方案中，該阻擋層可以是空穴阻擋層、電子阻擋層或激子阻擋層。在一些實施方案中，該阻擋層基本上由所述金屬配合物組成。主族金屬原子可以是第三、第四或第五主族金屬原子，如鎵。另外，金屬配合物可以是鎵(III)三[2-(((吡咯-2-基)次甲基)氨基)乙基]胺。
根據(jù)其它的方面，本發(fā)明提供含有至少一個阻擋層的發(fā)光元件，其中阻擋層包括至少一種含有主族金屬原子的金屬配合物，其中該配合物是6-配位的。
在另外的方面，本發(fā)明提供含有至少一個阻擋層的發(fā)光元件，其中該阻擋層包括至少一種金屬配合物，并且該金屬配合物含有鋁且不是BAlq。
本發(fā)明還提供了含有一個阻擋層的發(fā)光元件，其中該阻擋層包括一種摻雜了金屬配合物的寬帶隙有機基質(zhì)(matrix)。在一些實施方案中，該寬帶隙有機基質(zhì)摻雜了約1-50wt％的金屬配合物。在其它實施方案中，該有機基質(zhì)可含有八苯基環(huán)辛四烯或低聚苯。
在其它實施方案中，本發(fā)明提供了含有至少一個阻擋層的發(fā)光元件，所述阻擋層含有式III化合物 其中M是金屬原子；X是N或CX’，其中X’是H、C1-C20烷基、C2-C40單烯基或多烯基、C2-C40單炔基或多炔基、C3-C8環(huán)烷基、芳基、雜芳基、芳烷基、雜芳烷基或鹵素；A是CH、CX’、N、P、P(＝O)、芳基或雜芳基；
各個R1和R2獨立地是H、C1-C20烷基、C2-C40烯基、C2-C40炔基、C3-C8環(huán)烷基、芳基、芳烷基或鹵素；或R1和R2與它們所連的碳原子一起連接形成稠合的C3-C8環(huán)烷基或芳基；R3是H、C1-C20烷基、C2-C40烯基、C2-C40炔基、C3-C8環(huán)烷基、芳基、芳烷基或鹵素；和n是1至5。
在一些實施方案中，M是Al或Ga。在另外的實施方案中，R1和R2連接形成稠合的苯基。在另外的實施方案中，A是N。
在另外的方面，本發(fā)明提供含有發(fā)射層和空穴阻擋層的發(fā)光元件，所述的每個層具有一個陽極側(cè)和一個陰極側(cè)，其中所述的發(fā)射層的陰極側(cè)與所述空穴阻擋層的陽極側(cè)接觸，其中所述空穴阻擋層具有比所述發(fā)射層的HOMO能級更低的HOMO能級并含有至少一種過渡金屬配合物。在一些實施方案中，空穴阻擋層和發(fā)射層之間的LUMO能級的能級差小于空穴阻擋層和發(fā)射層之間的HOMO能級的能級差。在另外的實施方案中，空穴阻擋層基本上由所述金屬配合物組成。在另外的實施方案中，發(fā)射層含有摻雜了發(fā)射體的主體材料。在另一些實施方案中，空穴阻擋層含有摻雜了所述金屬配合物的寬帶隙有機基質(zhì)。在一些實施方案中，摻雜的金屬配合物具有比基質(zhì)更小的帶隙。在另外的實施方案中，摻雜的金屬配合物的LUMO能級比發(fā)射層LUMO能級小約200meV。在其它方面，發(fā)射體是金屬配合物。
本發(fā)明還提供了含有發(fā)射層和空穴阻擋層的發(fā)光元件，所述的每個層具有一個陽極側(cè)和一個陰極側(cè)，其中所述的發(fā)射層的陰極側(cè)與所述空穴阻擋層的陽極側(cè)接觸，其中所述空穴阻擋層具有比所述發(fā)射層的HOMO能級更低的HOMO能級并含有至少一種金屬配合物，該配合物含有原子序數(shù)大于13的主族金屬原子。
本發(fā)明還提供了含有發(fā)射層和空穴阻擋層的發(fā)光元件，所述的每個層具有一個陽極側(cè)和一個陰極側(cè)，其中所述的發(fā)射層的陰極側(cè)與所述空穴阻擋層的陽極側(cè)接觸，其中所述空穴阻擋層具有比所述發(fā)射層的HOMO能級更低的HOMO能級并含有至少一種6-配位的金屬配合物。
本發(fā)明還提供了包括發(fā)射層和空穴阻擋層的發(fā)光元件，所述的每個層具有一個陽極側(cè)和一個陰極側(cè)，其中所述的發(fā)射層的陰極側(cè)與所述空穴阻擋層的陽極側(cè)接觸，其中所述空穴阻擋層具有比所述發(fā)射層的HOMO能級更低的HOMO能級并含有至少一種含有鋁的金屬配合物，其中所述金屬配合物不是Balq。
本發(fā)明還提供了包括發(fā)射層和電子阻擋層的發(fā)光元件，所述的每個層具有一個陽極側(cè)和一個陰極側(cè)，其中所述的發(fā)射層的陽極側(cè)與所述電子阻擋層的陰極側(cè)接觸，其中所述電子阻擋層具有比所述發(fā)射層的LUMO能級更高的LUMO能級并含有至少一種金屬配合物。在一些實施方案中，在電子阻擋層和發(fā)射層的HOMO能級之間的能級差小于所述空穴阻擋層和發(fā)射層的LUMO能級之間的能級差。在其它的實施方案中，電子阻擋層具有比發(fā)射層HOMO能級小約200meV的HOMO能級。在另外的實施方案中，電子阻擋層基本上由所述金屬配合物組成。在其它的實施方案中，發(fā)射層含有摻雜了發(fā)射體的主體材料。在另一些實施方案中，電子阻擋層含有摻雜了金屬配合物的寬帶隙有機基質(zhì)。在一些實施方案中，摻雜的金屬配合物具有比基質(zhì)更小的帶隙。在另外的實施方案中，摻雜的金屬配合物的HOMO能級比發(fā)射層HOMO能級小約200meV。
在其它實施方案中，本發(fā)明提供了包括一個發(fā)射層和一個激子阻擋層的發(fā)光元件，其中發(fā)射層與激子阻擋層接觸，其中激子阻擋層具有比發(fā)射層的光隙更寬的光隙(optical gap)，并且其中激子阻擋層包括至少一種金屬配合物。在一些實施方案中，激子阻擋層具有比所述發(fā)射層HOMO能級小約200meV的HOMO能級。在另外的實施方案中，激子阻擋層具有比所述發(fā)射層LUMO能級小約200meV的LUMO能級。在其它的實施方案中，所述空穴阻擋層基本上由所述金屬配合物組成。
本發(fā)明還提供具有陽極/HTL/EL/HBL/ETL/陰極結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，其中HBL包括摻雜了金屬配合物的寬帶隙有機基質(zhì)。
本發(fā)明還提供具有陽極/HTL/EBL/EL/ETL/陰極結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，其中EBL包括摻雜了金屬配合物的寬帶隙有機基質(zhì)。
本發(fā)明還提供限制空穴達到發(fā)光元件的發(fā)射層的方法，其中發(fā)射層包括一個陽極側(cè)和一個陰極側(cè)，并且其中所述元件包括一個接近所述發(fā)射層陰極側(cè)的阻擋層，該阻擋層具有比發(fā)射層HOMO能級更低的HOMO能級并含有至少一種過渡金屬配合物。
在其它方面，本發(fā)明提供了限制空穴達到發(fā)光元件的發(fā)射層的方法，其中發(fā)射層包括一個陽極側(cè)和一個陰極側(cè)，并且其中該元件包括一個接近發(fā)射層陰極側(cè)的阻擋層，其中該阻擋層具有比發(fā)射層HOMO能級更低的HOMO能級，并包括至少一種含有原子序數(shù)大于13的主族金屬原子的金屬配合物。
在其它方面，本發(fā)明提供了限制空穴達到發(fā)光元件的發(fā)射層的方法，其中發(fā)射層包括一個陽極側(cè)和一個陰極側(cè)，并且其中所述元件包括一個接近發(fā)射層陰極側(cè)的阻擋層，其中所述阻擋層具有比發(fā)射層HOMO能級更低的HOMO能級，并含有至少一種6-配位的金屬配合物。
在其它方面，本發(fā)明提供了限制空穴達到發(fā)光元件的發(fā)射層的方法，其中發(fā)射層包括一個陽極側(cè)和一個陰極側(cè)，并且其中所述元件包括一個接近發(fā)射層陰極側(cè)的阻擋層，其中所述阻擋層具有比發(fā)射層HOMO能級更低的HOMO能級，并包括至少一種含有鋁的金屬配合物，其中該金屬配合物不是BAlq。
在其它方面，本發(fā)明提供了限制電子達到發(fā)光元件的發(fā)射層的方法，其中發(fā)射層包括一個陽極側(cè)和一個陰極側(cè)，并且其中該元件包括一個接近發(fā)射層陰極側(cè)的阻擋層，其中該阻擋層具有比發(fā)射層LUMO能級更高的LUMO能級，并包括至少一種金屬配合物。該方法優(yōu)選包括把電壓施加到這種元件的兩端。
該本發(fā)明還提供一種限制激子達到發(fā)射層的發(fā)光元件，其中發(fā)射層與激子阻擋層接觸，其中該激子阻擋層具有比發(fā)射層光隙更寬的光隙，并且其中該激子阻擋層包括至少一種金屬配合物，該方法包括把電壓加到該元件的兩端。
在另外的方面，本發(fā)明提供制造一種發(fā)光元件的方法，該方法包括在先前存在的層上沉積一個阻擋層，其中阻擋層包括一種上述式III化合物。在一些實施方案，該化合物是Ga(pma)3。
在另一方面，本發(fā)明提供制造一種發(fā)光元件的方法，該方法包括在先前存在的層上沉積一個阻擋層，其中阻擋層包括一種含有銥的金屬配合物。在一些實施方案中，該金屬配合物是FIrpic。
在上述元件和方法的一些實施方案中，阻擋層基本上由金屬配合物組成。在上述元件和方法的其它實施方案中，阻擋層含有摻雜了金屬配合物的有機基質(zhì)，優(yōu)選其中該有機基質(zhì)是寬帶隙有機基質(zhì)。
在另外的方面，本發(fā)明提供了包括在此描述的發(fā)光元件的像素(pixel)和顯示器。
附圖的簡要說明

圖1描繪了若干適合制備本發(fā)明元件的銥化合物。
圖2顯示結(jié)構(gòu)為ITO/NPD(400埃)/CBP:Irppy3(6％200埃)(面式)/HBL(150埃)/Alq3(200埃)/Mg:Ag的元件的電流對電壓曲線圖。
圖3A-3B顯示結(jié)構(gòu)為ITO/NPD(400埃)/CBP:Irppy3(6％200埃)(面式)/HBL(50埃)/Alq3(200埃)/Mg:Ag的元件的量子效率對電流密度和校正的EL對波長的曲線圖。
圖4顯示具有FIrpic阻擋層的元件的量子效率對電流密度(下面的)和流明對電流密度(上面的)曲線圖。
圖5顯示具有FIrpic阻擋層的元件的量子效率對電流密度(下面的)和流明對電流密度(上面的)曲線圖。
圖6顯示具有FIrpic阻擋層的元件的電流密度對電壓曲線圖。
圖7顯示具有FIrpic阻擋層的元件的場致發(fā)光光譜。
圖8A-8D顯示結(jié)構(gòu)為NPD(400埃)/CBP:FIrpic(6％)(300埃)/HBL(200埃)/Alq3(200埃)/Mg:Ag的元件的比較特性曲線圖。
圖9比較了結(jié)構(gòu)為NPD/CBP:FIrpic/HBL/Alq3的元件的特性。
圖10A-10B顯示了Ga(pma)3的電子光譜。
圖11顯示結(jié)構(gòu)為ITO/Co(ppz)3(400埃)/Ga(pma)3(100埃)/Alq3(500A)/MgAg(1000埃)/Ag的元件的電流密度對電壓的曲線圖。
圖12顯示結(jié)構(gòu)為ITO/Co(ppz)3(400埃)/Ga(pma)3(100埃)/Alq3(500埃)/MgAg(1000埃)/Ag的元件的亮度對電壓曲線圖。
圖13顯示結(jié)構(gòu)為ITO/Co(ppz)3(400埃)/Ga(pma)3(100埃)/Alq3(500埃)/MgAg(1000埃)/Ag的元件的外量子效率對電壓曲線圖。
圖14顯示結(jié)構(gòu)為ITO/Co(ppz)3(400埃)/Ga(pma)3(100埃)/Alq3(500埃)/MgAg(1000埃)/Ag的元件的量子效率對電流密度曲線圖。
圖15A-15B顯示結(jié)構(gòu)為ITO/HTL(500埃)/CBP:Irppy(6％)(200埃)/BCP(150埃)Alq3(200埃)/LiF/Al的元件的電流密度對電壓和亮度對電壓的曲線圖。
圖16A-16B顯示對結(jié)構(gòu)為ITO/HTL(500埃)/CBP:Irppy(6％)(200埃)/BCP(150埃)Alq3(200埃)/LiF/Al的元件的量子效率對電流密度曲線圖和發(fā)射光譜曲線圖。
圖17說明在發(fā)光元件中空穴阻擋層的效果。
圖18進一步說明在發(fā)光元件中空穴阻擋層的效果。
圖19顯示在發(fā)光元件中所用的常規(guī)空穴阻擋層材料。
圖20說明金屬配合物作為空穴阻擋層材料的優(yōu)點。
圖21說明一種構(gòu)造(contructing)空穴阻擋層的主體-摻雜劑的方法。
圖22說明含有一個具有主體-摻雜劑結(jié)構(gòu)的空穴阻擋層的元件。
圖23顯示用于空穴阻擋層的主體和摻雜劑的材料。
圖24比較了具有含F(xiàn)Irpic的不同空穴阻擋層的元件的特性。
圖25比較了具有發(fā)射層和阻擋層且兩者均含有FIrpic的不同元件的特性。
圖26比較了具有不同HBL的元件的特性。
優(yōu)選實施方案的詳細說明這里使用的術(shù)語“低”和“深”與分子軌道能量有關(guān)，可交換使用。更低和更深通常描述分子軌道在更低或更穩(wěn)定的能級。從更深的軌道離子化電子比從更淺或更高的軌道離子化電子需要更多的能量。因此，雖然更深的軌道被稱為更低的，但是它們往往在數(shù)字上相應(yīng)于更高的數(shù)字。例如，在5.5eV的一個分子軌道低于(深于)在2.5eV的分子軌道。類似地，術(shù)語“淺”和“高”與軌道能級相關(guān)，指在穩(wěn)定能量更小的軌道。這些術(shù)語對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的。
這里使用的術(shù)語“相鄰的”與發(fā)光元件的層相關(guān)，是指具有接觸側(cè)的層。例如，第一層和第二層彼此相鄰描述的是例如接觸層，其中一層的一側(cè)與另一層的一側(cè)接觸。
這里使用的術(shù)語“隙”或“帶隙”通常是指能量差異，諸如例如在HOMO和LUMO之間的能差。“更寬的隙”是指能量差異大于“較窄的隙”或“較小的隙”。“載流子隙”是指載流子的HOMO和LUMO之間的能量差異。
本發(fā)明特別涉及含有一個或多個輪流含有至少一種金屬配合物的層的發(fā)光元件。因而，與具有傳統(tǒng)有機阻擋層的元件比較，元件可具有更高的效率和更高的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的發(fā)光元件通常是層狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)施加電壓通過該元件時發(fā)生場致發(fā)光。構(gòu)造典型的元件，從而使一個或多個層夾在空穴注入陽極層和電子注入陰極層之間。所述的夾芯層具有兩個面，一個向陽極，另一個向陰極。這些面分別被稱為陽極側(cè)和陰極側(cè)。層通常沉積在一個基底上，如玻璃，在基底上可存在陽極層或者陰極層。在一些實施方案中，陽極層與基底接觸。在很多情況下，例如，當(dāng)基底含有導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料時，可將絕緣材料插入到電極層和基底之間。典型的基底材料可以是是剛性的、柔性的、透明的或不透明的，包括玻璃、聚合物、石英、藍寶石等。
空穴傳輸層設(shè)置在陽極層附近以促進電子傳輸。在一些實施方案中，用于提高空穴注入的空穴注入層，有時稱為空穴注入增強層，可以設(shè)置在陽極附近，在陽極和HTL之間。適用于HTL的材料包括本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的起該作用的任何材料。合適的材料通常是易于氧化的，包括三芳基胺，諸如N，N’-二苯基-N，N’-二(3-甲基苯基)-1，1’-聯(lián)苯-4，4’-二胺(TPD)、4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(α-NPD)、4，4’-二[N-(2-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(β-NPD)等。金屬配合物也可用于HTL。例如在2001年4月13日提交的申請系列號No.60/283,814中描述了一些合適的金屬配合物，該文件全文引用在此作為參考。類似地，ETL位于陰極層附近以促進電子傳輸。任選將電子注入增強層設(shè)置在ETL或陰極層附近。適用于ETL的材料包括本領(lǐng)域已知的起該作用的任何材料。典型的ETL材料是易于還原的，可包括例如三(8-羥基喹啉酸)鋁(Alq3)、咔唑、惡二唑、三唑、噻吩、低聚噻吩等。HTL和ETL載流子層可能具有約100-1000埃的厚度。EL層優(yōu)選在HTL和ETL之間的某個位置，因為其是通常是激子形成和發(fā)光的位置。EL可任選與HTL和ETL之一或兩者接觸，或可以通過一個或多個阻擋層側(cè)面接觸。EL材料可包括例如染料摻雜的Alq3等。在一些實施方案中，純的(未摻雜的)發(fā)光材料層可用作所述發(fā)射層。此外，層可提供雙功能。例如，ETL或HTL還可以起EL的作用。
在一些實施方案中，最好元件的一個或多個層含有一種或多種摻雜劑。發(fā)射摻雜劑(即，光電發(fā)射分子，發(fā)射體)可引入到至少一層中，諸如，例如EL，用以改進效率和色彩可調(diào)諧性。摻雜的層通常含有大部分的主體材料和少量的摻雜劑。主體材料(也稱為基質(zhì))通常通過一個非輻射過程將激子傳輸?shù)桨l(fā)射摻雜材料，后者，而不是主體，然后發(fā)出摻雜劑特征波長的光。
摻雜劑還可以用來捕獲電荷。例如，可排列主體和摻雜劑的LUMO級，從而使得摻雜劑的LUMO級低于主體的LUMO級，摻雜劑分子可起到電子阱的作用。類似地，可排列主體和摻雜劑的HOMO級，從而使得摻雜劑的HOMO級比主體的HOMO級更高，摻雜劑分子可起到一個空穴阱的作用。另外，一種或多種稱為傳輸摻雜劑的摻雜劑可用于促進能量從轉(zhuǎn)輸轉(zhuǎn)移到發(fā)射摻雜劑。例如，可使用階式摻雜，其包括激子從轉(zhuǎn)輸?shù)囊粋€分子非輻射傳輸通過一種或多種傳輸摻雜劑達到發(fā)射摻雜劑。這些中間傳輸可通過Frster傳輸、Dexter傳輸、空穴俘獲或電子俘獲，最終導(dǎo)致在傳輸摻雜劑或發(fā)射摻雜劑上形成激子，或按照任何其它合適的機理。
摻雜劑可以寬范圍存在于主體材料中，例如約0.1-50wt％、約1-20wt％或1-10wt％。對于在主體材料中的發(fā)射摻雜劑優(yōu)選以約1wt％的濃度摻雜?；蛘?，在一些實施方案中，摻雜劑濃度導(dǎo)致在摻雜劑分子之間產(chǎn)生約摻雜劑Frster半徑的平均分子間距，諸如，例如約20-40埃，或約25-35埃或約30埃。發(fā)射摻雜劑可包括能夠光電發(fā)射的任何化合物。發(fā)射摻雜劑包括熒光有機染料，如激光染料，它們是本領(lǐng)域已知和使用的。優(yōu)選的發(fā)射摻雜劑包括發(fā)磷光金屬配合物，如Ir、Pt和其它在1997年12月1日提交的申請系列號為No.08/980,986、2001年6月18日提交的申請系列號為No.09/883,734和2001年4月13日提交的申請系列號為No.60/283,814的文件中公開的重金屬配合物，這些文件全文引用在此作為參考。
在一些實施方案中，本發(fā)明的元件含有至少一個阻擋層。阻擋層(BL)能夠?qū)⒖昭?、電子和激子限制在發(fā)光元件的特定區(qū)域。例如，當(dāng)激子限制在EL時和/或當(dāng)空穴和電子被阻止遷移出EL時，可增加元件效率。阻擋層可提供一種或多種阻擋功能。例如，空穴阻擋層還可以用作激子阻擋層。在一些實施方案中，空穴阻擋層不能同時在本發(fā)明的元件中用作發(fā)射層。雖然阻擋層可包括能夠發(fā)射的化合物，但是發(fā)射可在一個單獨的發(fā)射層發(fā)生。因此，在優(yōu)選的實施方案中，阻擋層不發(fā)光。阻擋層可比載流子層更薄。典型的阻擋層具有約50-1000埃或約50-750?；蚣s50-500埃的厚度范圍。另外，阻擋層優(yōu)選含有除BAlq之外的化合物。
空穴阻擋層(HBL)通常由難于捕捉空穴的材料組成。例如，空穴阻擋材料可比較難于氧化。大多數(shù)情況下，空穴阻擋材料比相鄰層更難以通過傳輸空穴被氧化。比另一材料更難于氧化的材料通常具有較低的HOMO能級。例如，通過將阻擋層材料設(shè)置在元件陰極側(cè)上的EL附近，可有效地阻止來源于陽極并且遷移進入EL的空穴脫離EL(在陰極側(cè))。該阻擋層優(yōu)選具有比EL的HOMO能級更低的HOMO能級。HOMO能級差值越大，相應(yīng)的空穴阻擋能力越好。阻擋層材料的HOMO比有空穴被限制在其中的相鄰層的HOMO級優(yōu)選深至少約50、100、200、300、400、500meV(毫電子伏特)或更深。在一些實施方案中，阻擋層材料的HOMO至少比有空穴被限制在其中的相鄰層的HOMO級深約200meV。
在本發(fā)明的一些元件中，有空穴被限制在其中的層可含有一種以上的材料，如主體材料(基質(zhì))和摻雜劑。在這種情況下，HBL優(yōu)選具有比荷載了大部分正電荷的相鄰層的材料(即，具有最高(最淺)HOMO能級的材料)更低(更深)的HOMO能級。例如，發(fā)射層可含有具有比摻雜劑更深HOMO能級的主體材料。在這種情況下，摻雜劑用作空穴阱，可以是發(fā)射層的主要空穴傳送者。因此，在這種實施方案中，當(dāng)選擇空穴阻擋層時，要考慮摻雜劑的HOMO能。因此，在一些實施方案中，HBL的HOMO能級可比主體材料的更高而低于摻雜劑的HOMO能級。
空穴阻擋層也是優(yōu)選的好電子注入體。因此，HBL的LUMO能級優(yōu)選接近有空穴被限制在其中的層的LUMO能級。在一些實施方案中，兩個層之間的LUMO能級差值可小于約500meV、200meV、100meV、50meV或甚至更小。那些同時也是好的電子注入體的空穴阻擋層通常具有比空穴逸出更小的電子注入能障。因此，在HBL和有空穴被限制在其中的層的LUMO能之間的差值(相當(dāng)于電子注入能障)小于它們的HOMO能差值(即，空穴阻擋能障)。
相反地，電子阻擋層(EBL)由難于捕捉電子的材料組成(即，較難還原)。在發(fā)光元件的環(huán)境中，優(yōu)選EBL比相鄰層更難于通過電子遷移被還原。比另一材料更難于還原的材料通常具有更高的LUMO能級。例如，通過在EL的陽極側(cè)附近設(shè)置阻擋層可阻擋來源于陰極并遷移進入EL層的電子脫離EL(在陽極側(cè))，其中，阻擋層具有比EL的LUMO能級更高的LUMO能級。LUMO能級差值越大，相應(yīng)的電子阻擋能力越好。該阻擋層材料的LUMO優(yōu)選至少比有空穴被限制在其中的相鄰層的LUMO級高(淺)約50meV、100meV、200meV、300meV、400meV、500meV或更高。在一些實施方案中，阻擋層材料的LUMO至少比有空穴被限制在其中的相鄰層的LUMO級高(淺)約200meV。
在一些實施方案中，有電子被限制在其中的層可含有一種以上的材料，如主體材料(基質(zhì))和摻雜劑。在這種情況下，優(yōu)選EBL具有的LUMO能級高于載有大部分負電荷的相鄰層的材料(例如，具有最低LUMO能級的主體或摻雜劑)。例如，發(fā)射層可包括具有比摻雜劑更深LUMO能級的主體材料。在這種情況下，主體可以是發(fā)射層的主要電子傳送者。在這種實施方案中，EBL的LUMO能級可高于主體材料并且低于摻雜劑的LUMO能級。類似地，如果該摻雜劑用作電子的主要載流子，那么EBL優(yōu)選具有高于摻雜劑的LUMO。
還優(yōu)選電子阻擋層是優(yōu)良的空穴注入體。因此，EBL的HOMO能級優(yōu)選接近有電子被限制在其中的層的HOMO能級。在一些實施方案中，兩個層之間的HOMO能級差值可小于約500meV、200meV、100meV、50meV或甚至更小。那些同時也是好的空穴注入體的電子阻擋層通常具有比電子逸出更小的空穴注入能障。因此，在EBL和有電子被限制在其中的層的HOMO能之間的差值(相當(dāng)于空穴注入能障)小于它們的LUMO能差值(即，電子阻擋能障)。
激子從該EL到元件的其它部分的遷移可用難于捕捉激子的材料阻擋。當(dāng)接受材料具有比激子提供材料更寬(更大)的光隙時，可防止激子從一種材料傳輸?shù)搅硪环N材料。例如，通過在鄰近EL層處設(shè)置一個激子阻擋層，該阻擋層具有比含有EL層的材料更寬的光隙，可以將激子基本上限制在該EL層。激子阻擋層還可位于該EL的任意一邊。激子阻擋層還可用作HBL或EBL，這取決于與相鄰層相比激子阻擋層的HOMO或LUMO能級(如上所述)。另外，激子阻擋層可以是優(yōu)良的電子或空穴注入體，當(dāng)該激子阻擋層的HOMO或LUMO能級在能量上接近相鄰層的各個HOMO或者LUMO能級。例如，在具有激子阻擋層和發(fā)射層的元件，激子阻擋層可具有比所述發(fā)射層HOMO能級低大約500、200或100meV的HOMO能級。相反地中，激子阻擋層可具有比所述發(fā)射層LUMO能級小約500、200、100meV的LUMO能級。
根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案，阻擋層還可以含有摻雜劑。例如，阻擋層可由摻雜了較小帶隙摻雜劑的寬帶隙基質(zhì)(主體)材料組成。根據(jù)基質(zhì)和摻雜劑組合物，阻擋層的有效LUMO能可由于摻雜劑的存在而降低，因此改進空穴阻擋層的電子傳導(dǎo)和注入性能。相反地，由于摻雜劑的存在，該阻擋層的有效HOMO能可被提高，從而改進空穴注入特性。例如，在一些實施方案中，HBL含有摻雜了更小帶隙材料的寬隙基質(zhì)，其中基質(zhì)的深HOMO能級足以阻止空穴的傳送，摻雜劑較淺的LUMO級有利于電子注入。在本發(fā)明的一些實施方案中，基質(zhì)可含有實質(zhì)上共軛的有機分子，諸如，例如八苯基環(huán)辛四烯(OPCOT)、低聚苯，如六聚苯，以及其它具有寬帶隙的類似材料。合適基質(zhì)帶隙值可以是至少約3eV，但是也可以是至少約2.5eV、3.0eV、3.3eV、3.5eV或更高。摻雜劑優(yōu)選是金屬配合物。摻雜濃度可以是約1-50wt％，或優(yōu)選約5-20wt％，或甚至更優(yōu)選約10-15wt％。適合用作阻擋層摻雜劑的金屬配合物的實例是二(2-(4，6-二氟苯基)吡啶基-N，C2’)銥(III)吡啶甲酸鹽(FIrpic)。含有摻雜了金屬配合物的基質(zhì)的空穴阻擋層的實施例是摻雜了15wt％FIrpic的OPCOT(OPCOT:FIrpic(15％))。例如，OPCOT:FIrpic可有效地將空穴限制在含有摻雜了Ir(ppy)3(三(2-苯基吡啶基-N，C2’)銥(III)，Irppy)的CBP的發(fā)射層，因為OPCOT的HOMO比Irppy的HOMO低，F(xiàn)Irpic的LUMO比CBP的LUMO高(參見，例如實施例7和8)。
用于本發(fā)明元件中的金屬配合物包括任一金屬配位配合物，其含有至少一個金屬原子和至少一個配體。金屬配合物可以是帶電的或不帶電的；但是，在OLED制造所用的薄層沉積方法中更接受不帶電的配合物。優(yōu)選金屬配合物對電子氧化和電子還原過程均穩(wěn)定。氧化還原-穩(wěn)定的配合物可通過例如循環(huán)伏安法(例如，可逆的氧化還原情況的鑒定法)確定。另外，這種金屬配合物往往具有與氧化和還原有關(guān)的低重組能障。因此，具有低重組能障的配合物在靜止態(tài)、氧化態(tài)和還原態(tài)之間幾乎沒有結(jié)構(gòu)上的差別。通常具有低重組能障特征的金屬配合物包括具有d0、d1、d2、d3、d4、d5和d6電子組態(tài)的金屬配合物。例如，具有d3或d3金屬的八面體配合物通常具有低重組能障。其中氧化還原情況主要影響非鍵分子軌道(如在八面體過渡金屬配合物中的t2g組)的金屬配合物通常具有低重組能障，因為幾乎沒有觀察到在配體組由于氧化或還原產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)改變。與氧化還原情況相關(guān)的重組能還可以通過配體組調(diào)節(jié)。例如，多齒配體可在結(jié)構(gòu)上影響金屬配合物的特定配位幾何結(jié)構(gòu)。相對剛性的三齒、四齒、六齒配體等可制約配位幾何結(jié)構(gòu)，從而使氧化還原不引起顯著的結(jié)構(gòu)重組。另外，還優(yōu)選那些配位飽和的金屬配合物，如6-配位的配合物，其很少會有與氧化或還原相關(guān)的顯著結(jié)構(gòu)改變。4-配位的配合物也可適用，并且可包括兩種四面體的和正方-平面的配合物等。八面體配合物也是合適的，因為它們傾向于形成玻璃質(zhì)膜。含有芳族配體的金屬配合物可有助于促進氧化還原過程，優(yōu)選在其中氧化還原很大程度上以該配體為中心的情況下。此外，含有重金屬的金屬配合物比那些具有較輕金屬的更優(yōu)選，因為前者熱穩(wěn)定性更高。例如，含有第二和第三行過渡金屬的配合物是優(yōu)選的。
在任何易受影響的氧化態(tài)的任一金屬原子在金屬配合物中是適合的，其包括主族、過渡金屬、鑭系元素、錒系元素、堿土金屬和堿金屬。過渡金屬包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au和Hg。主族金屬包括Al、Ga、Ge、In、Sn、Sb、Tl、Pb、Bi和Po。在一些實施方案中，優(yōu)選具有大于13、36或54的原子序數(shù)的金屬。
金屬配合物可包括任一合適的配體體系。合適的配體可以是單齒、二齒、多齒、π-鍵合、有機的、無機的、帶電的或不帶電的。另外，配體優(yōu)選含有一個或多個雜原子，金屬原子通過它們配位，雖然含有配位性碳的有機金屬化合物也是適合的并被認為是金屬配合物。配體的配位雜原子可包括氧、氮、硫、磷等。含氮配體可包括胺、氮烯(nitrene)、疊氮化物、二氮烯、三氮烯、一氧化氮、聚吡唑基硼酸鹽，雜環(huán)-——諸如2，2’-聯(lián)吡啶(bpy)、1，10-菲咯啉、三聯(lián)吡啶(trpy)、噠嗪、嘧啶、嘌呤、吡嗪、吡啶、1，8-萘啶、吡唑酯、咪唑鹽，以及大環(huán)——包括那些有和沒有共扼體系的，等等。含磷配體通常包括膦等。含氧配體包括水、氫氧化物、氧代、超氧化物、過氧化物、醇鹽、醇、芳基氧化物、醚、酮、酯、羧酸鹽、冠醚、β-二酮、氨基甲酸酯、二甲亞砜和氧代陰離子——如碳酸酯、硝酸鹽、亞硝酸鹽、硫酸酯、亞硫酸鹽、磷酸鹽、高氯酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、乙二酸鹽和相關(guān)基團。含硫配體可包括硫化氫、硫醇、硫醇鹽、硫化物、二硫化物、硫醚、硫氧化物、二硫代氨基甲酸鹽、1，2-dithiolene，等等。含有配位碳原子的配體可包括氰化物、二硫化碳、烷基、烯烴、炔烴、碳化物、環(huán)戊二烯，等等。鹵化物也可用作配體。在Cotton和Wilkinson，Advanced Inorganic Chemistry，F(xiàn)ourth Ed.，John Wiley & Sons，New York，1980中詳細描述了含有這些和其它配體的金屬配合物，該文獻全文引用在此作為參考。在2001年4月13日提交的申請系列號No.60/283,814和2001年6月18日提交的No.09/883,734中描述了其它適合的配體，這些文獻全文引用在此作為參考。
配體，特別是中性配體，可用一個或多個包括陰離子團的取代基進一步衍生，從而完全或部分中和任何與該金屬配合物金屬原子相關(guān)的正電荷。合適的陰離子取代基可包括碳酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、硫酸鹽、亞硫酸鹽、磷酸鹽等。
適合于空穴阻擋層的金屬配合物可特別包括Os、Ir、Pt和Au的配合物，包括那些在1997年12月1日提交的申請系列號No.08/980,986、2001年6月18日提交的No.09/883,734和2001年4月13日提交的No.60/283,814中所描述的，這些文獻全文引用在此作為參考。適合用于空穴阻擋層的金屬配合物的實例是二(2-(4，6-二氟苯基)吡啶基-N，C2’)銥(III)吡啶甲酸鹽(FIrpic)，其結(jié)構(gòu)如下所示。
二(2-(4，6-二氟苯基)吡啶基-N，C2’)銥(III)吡啶甲酸鹽(FIrpic)適合于電子阻擋層的金屬配合物包括那些相對難還原的(即，高LUMO能級)金屬配合物。合適的金屬配合物包括下式的金屬配合物
M是金屬原子；X是N或CX’，其中X’是H、C1-C20烷基、C2-C40單烯基或多烯基、C2-C40單炔基或多炔基、C3-C8環(huán)烷基、芳基、雜芳基、芳烷基、雜芳烷基或鹵素；A是CH、CX’、N、P、P(＝O)、芳基或雜芳基；各個R1和R2獨立地是H、C1-C20烷基、C2-C40烯基、C2-C40炔基、C3-C8環(huán)烷基、芳基、芳烷基或鹵素；或R1和R2與它們所連的碳原子一起連接形成稠合的C3-C8環(huán)烷基或芳基；R3是H、C1-C20烷基、C2-C40烯基、C2-C40炔基、C3-C8環(huán)烷基、芳基、芳烷基或鹵素；和n是1至5。
在一些優(yōu)選實施方案中，M是三價金屬，如Al或Ga。變量A可優(yōu)選是CR3或N。R1和R2在一些實施方案中連接形成稠合的芳香環(huán)，如苯基或吡啶基。一個尤其合適的上式化合物是如下所示的鎵(III)三[2-(((吡咯-2-基)亞甲基)氨基)乙基]胺(Ga(pma)3)。
Ga(pma)3其它合適的金屬配合物可具有下式 其中M是金屬原子；X是N或CX’，其中X’是H、C1-C20烷基、C2-C40單烯基或多烯基、C2-C40單炔基或多炔基、C3-C8環(huán)烷基、芳基、雜芳基、芳烷基、雜芳烷基或鹵素；各個R1和R2獨立地是H、C1-C20烷基、C2-C40烯基、C2-C40炔基、C3-C8環(huán)烷基、芳基、芳烷基或鹵素；或R1和R2與它們所連的碳原子一起連接形成稠合的C3-C8環(huán)烷基或芳基；和R3是H、C1-C20烷基、C2-C40烯基、C2-C40炔基、C3-C8環(huán)烷基、芳基、芳烷基或鹵素。
如本公開全文所稱，烷基包括任選取代的直鏈和支鏈脂族基。環(huán)烷基是指環(huán)狀烷基，包括例如環(huán)己基和環(huán)戊基，以及雜環(huán)烷基，如吡喃基和呋喃基。環(huán)烷基可以是任選取代的。烯基可以是取代的或未取代的并含有至少一個碳-碳雙鍵。炔基可以是取代的或未取代的并含有至少一個碳-碳三鍵。芳基是具有約3至約50個碳原子的芳族和取代芳族基團，包括例如苯基。雜芳基是具有約3-50個碳原子并含有至少一個雜原子的芳基或取代芳基。雜芳基的例子包括吡啶基和咪唑基。芳烷基可以是取代的或未取代的并具有3至30個碳原子，包括例如芐基。雜芳烷基包括含有至少一個雜原子的芳烷基。鹵素包括氟、氯、溴和碘。被取代的基團可含有一個或多個取代基。合適的取代基可包括例如H、C1-C20烷基、C2-C40烯基、C2-C40炔基、C3-C8環(huán)烷基、C3-C8雜環(huán)烷基、芳基、雜芳基、芳烷基、雜芳烷基、鹵素、氨基、疊氮基、硝基、羧基、氰基、醛基、烷基羰基、氨羰基、羥基、烷氧基等。取代基還可以是吸電子基和供電子基。
適于激子阻擋層的金屬配合物包括那些具有較寬光隙的金屬配合物。適合制備空穴阻擋層的金屬配合物包括高能量吸收劑和發(fā)射體，例如藍色發(fā)射體。優(yōu)選的金屬配合物包括那些其中金屬具有一個封閉價電子層(無不成對電子)的金屬配合物。因此，用于制備激子阻擋層的許多優(yōu)選金屬配合物是無色的，因為它們的光隙能量超出了可見光范圍。另外，優(yōu)選含有重金屬的配合物。例如，第二和第三行過渡系重金屬由于配位場更強而傾向于具有更大的光隙。適合于激子阻擋層的金屬配合物可特別包括Os、Ir、Pt和Au的配合物，包括那些在1997年12月1日提交的申請系列號No.08/980,986、2001年6月18日提交的No.09/883,734和2001年4月13日提交的No.60/283,814中所描述的，這些文獻全文引用在此作為參考。在一些實施方案中，適于激子阻擋層的金屬配合物包括FIrpic、Ga(pma)3和相關(guān)化合物。其它合適的配合物包括在實施例1中所述的。
對于OLED材料的HOMO和LUMO能級可用本領(lǐng)域已知的各種方法測量或估算。兩種用于估算HOMO能級的常見的方法包括溶液電化學(xué)，諸如循環(huán)伏安法和紫外光電子能譜(UPS)。用于估算LUMO級的兩種方法包括溶液電化學(xué)和反向光電發(fā)射光譜。正如以上討論的，相鄰層的HOMO和LUMO能級的排列可控制在兩個層之間的空穴和電子通過。
循環(huán)伏安法是用于測定化合物氧化和還原電勢的最常見方法之一。該技術(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，下文簡要描述該方法。將測試化合物與高濃度電解質(zhì)一起溶解。插入電極，正向或反向進行電壓掃描(根據(jù)氧化或還原)。通過經(jīng)過測定池的電流顯示氧化還原反應(yīng)的存在。然后逆轉(zhuǎn)電壓掃描層，逆轉(zhuǎn)氧化還原反應(yīng)。校準器可以是外部電極，例如Ag/AgCl或SCE，或其可以是內(nèi)部電極，諸如二茂鐵(ferrocene)，其具有已知的氧化電勢。后者往往對于有機溶劑是優(yōu)選的，因為常見的參考電極是基于水的?？梢詠碜匝h(huán)伏安法的有用參數(shù)是載流子隙(carrier gap)。如果還原和氧化均是可逆的，可在空穴和該電子之間測定能差(即，從HOMO捕獲一個電子對將一個電子放入LUMO)。該值可用于根據(jù)確切定義的HOMO能確定LUMO能。用循環(huán)伏安法確定氧化還原電勢和氧化還原可逆性的方法是本領(lǐng)域眾所周知的。
UPS是另一個用于確定固態(tài)絕對結(jié)合能的方法。雖然溶液電化學(xué)通常適用于大多數(shù)的化合物，并且用于給出相對氧化還原電勢，在液相取得的測量值可能不同于固相中得到的數(shù)值。估算固態(tài)HOMO能的優(yōu)選方法是UPS。這是一種光電的測量值，其中用UV光量子照射所述固體。光量子的能逐漸增加直到觀察到光致電子。放出電子的開始給出了HOMO的能。在該能量的光量子具有恰好足夠的能量從滿帶能級的上部頂出一個電子。UPS提供了HOMO能級值，表示為相對于真空的eV，其相當(dāng)于電子的結(jié)合能。
反向光電發(fā)射可用來直接估算LUMO能級。該方法包括預(yù)還原樣品，然后探測滿態(tài)以估算LUMO能量。更準確地說，材料被注入電子，然后蛻變到未滿狀態(tài)并發(fā)光。通過改變引入電子的能量和入射光線角度，可研究材料的電子結(jié)構(gòu)。用反向光電發(fā)射測量LUMO能級的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。
光隙值可根據(jù)校正的吸收和發(fā)射光譜的相交確定。對于從基態(tài)開始達到激發(fā)態(tài)結(jié)構(gòu)重排非常小的分子，因此在吸收和發(fā)射λ值之間間隙相當(dāng)小，相交能量是光隙的一種適合估算(0-0躍遷能)。因此，光隙大致相當(dāng)于HOMO-LUMO間隙，這種估算可適用于理想的體系。但是，如果在吸收和發(fā)射極大值區(qū)移位很大(斯托克斯頻移)，所述光隙可能更難確定。例如，如果在受激態(tài)有結(jié)構(gòu)重排或測量的吸收不能表示最低能量受激態(tài)，那么可能會有相當(dāng)大的誤差。因此，對于有潛力的激子阻擋材料的選擇，優(yōu)選用材料吸收譜帶的邊緣(edge)得到其光隙值。用這種方法，含有比相鄰層更高吸收譜帶能量的材料的元件層可用作有效的激子阻擋層。例如，如果激子接近在元件中的一層，該層具有比含激子的材料更高的能量吸收邊緣，激子被傳輸進入該更高能量材料的幾率很低。對于發(fā)射三重激態(tài)的分子，優(yōu)選用吸收邊緣估計光隙，因為系統(tǒng)間過渡會導(dǎo)致非常大的斯托克斯頻移。
本發(fā)明所述的發(fā)光元件可用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種技術(shù)制造。制備小的分子層，包括那些由中性金屬配合物組成的在內(nèi)，可通過真空沉積，有機蒸氣相沉積(OVPD)——如在1997年11月17日提交的申請No.08/972156中公開的，該文獻全文引用在此作為參考，或溶液處理——諸如旋涂。聚合的薄膜可通過旋涂和CVD沉積。帶電化合物的層，如帶電荷金屬配合物的鹽，可通過溶液法制備，例如旋涂；或通過OVPD方法，如在美國專利No.5554220中公開的，該文獻全文引用在此作為參考。層沉積通常——雖然不是必須的——沿著陽極到陰極的方向進行，并且陽極通常位于基底上。因而，制造元件的方法也包括在本發(fā)明中，該方法包括將含有金屬配合物的阻擋層沉積到先前存在的層上。先前存在的層包括任何設(shè)計成與所述阻擋層接觸的層。在一些實施方案中，先前存在的層可以是發(fā)射層或HTL。元件和其制造方法在例如下述文獻中有完整的描述美國專利No.5,703,436；5,986,401；6,013,982；6,097,147和6,166,489。對于實際上從元件底部(即，基底側(cè))直接發(fā)射光的元件，透明的陽極材料可用作底部電子層，諸如ITO。因為這類元件的上部電極不需透明，這種上部電極通常是陰極，其可由具有高電導(dǎo)率的厚反射金屬層構(gòu)成。相反，對于透明的或頂部發(fā)光元件，可使用透明陰極，諸如在美國專利號No.5,703,436和5,707,745中公開的，這些文獻全文引用在此作為參考。上部-發(fā)射元件可以具有不透明的和/或反射基底，從而實質(zhì)上從元件的上部發(fā)光。元件還可以是完全透明的，從上部和底部發(fā)光。
透明的陰極，諸如那些用在上部發(fā)射元件中的，優(yōu)選具有光傳輸特征，從而使元件具有至少約50％的光透射，雖然可使用較低的光透射。在一些實施方案中，元件包括透明的陰極，該陰極具有的光學(xué)特性允許所述元件具有至少約70％、85％或更高的光透射。透明的陰極，如那些在美國專利號No.5,703,436和5,707,745中所述的，通常含有一薄層金屬，諸如Mg:Ag，其厚度例如是小于約100埃。所述Mg:Ag層可以和一種透明的導(dǎo)電噴鍍-沉積ITO層一起包覆。這類陰極往往被稱為化合物陰極或TOLED(透明的-OLED)陰極。在化合物陰極中Mg:Ag和ITO層的厚度可以分別調(diào)節(jié)，得到希望的高光透射和高電導(dǎo)率組合，例如通過整個陰極電阻率反應(yīng)的電導(dǎo)率是約30至100歐姆/平方。但是，即使對于某些類型的應(yīng)用可接受這樣較低的電阻率，對于矩陣排列OLED像素，這樣的電阻率仍可能多少過高，在所述的像素中驅(qū)動每個像素的電流需要經(jīng)化合物陰極的窄條傳導(dǎo)通過所述整個陣列。
發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)經(jīng)常通過被斜線符號間隔的層材料的順序排列表示。例如，一種元件具有一個陽極層，其與一個空穴傳輸層相鄰，后者與一個發(fā)射層相鄰，所述的發(fā)射層與一個電子阻擋層相鄰，該電子阻擋層與一個陰極層相鄰，該元件可表示為陽極/HTL/EL/ETL/陰極。因而，本發(fā)明的元件可包括結(jié)構(gòu)HTL/EL/HBL、HTL/EBL/EL、HTL/EBL/ETL等。本發(fā)明的一些優(yōu)選結(jié)構(gòu)包括陽極/HTL/EL/HBL/ETL/陰極和陽極/HTL/EBL/EL/ETL/陰極。
本發(fā)明的發(fā)光元件可用于顯示器的像素中。幾乎任一種顯示器可引入本元件。顯示器可包括計算機監(jiān)示器、電視、個人數(shù)字助理、打印機、儀表板、廣告牌等。尤其，本元件可用于heads-up顯示器，因為當(dāng)不使用時，它們實質(zhì)上可以是透明的。
作為本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，可對本發(fā)明的優(yōu)選實施方案進行許多改變和改進而不背離本發(fā)明的精神。顯然所有這些改變均屬于本發(fā)明的范圍。
在整個說明書中，使用不同的組以方便地描述化合物和各種相關(guān)片斷組的可變部分。具體而言，在整個說明書中這類組的每次出現(xiàn)包括了所述組中成員——包括其獨立的成員——的每一種可能的再組合。
在本專利文件中提到的各專利、申請和印刷出版物在此全文引入作為參考。
實施例實施例1適用于根據(jù)本發(fā)明的阻擋層的銥配合物下述表格包括了基于UPS的HOMO能、載流子隙(循環(huán)伏安法)和LUMO能。還給出了吸收譜帶邊緣。所有配合物具有完全可逆的氧化和還原波。配合物的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
表1Ir配合物的性質(zhì)
實施例22-(4，6-二氟苯基)吡啶的合成根據(jù)Synlett.1999，1，45(該文獻全文引用在此作為參考)，通過用2-溴吡啶(Aldrich)在1，2-乙二醇二甲醚中用Pd(OAc)2/PPh3催化劑和K2CO3堿Suzuki偶合4，6-二氟苯基硼酸(Frontier Chemical)制備化合物2-(4，6-二氟苯基)吡啶。
實施例3面式-三(2-(4，6-二氟苯基)吡啶基-N，C2’)銥(III)的合成用6當(dāng)量2-(4，6-二氟苯基)吡啶在甘油中在180℃在惰性氣體氣氛下處理Ir(acac)316小時。冷卻至室溫后，將水加入到反應(yīng)混合物中以沉淀出所述粗產(chǎn)物。減壓除去溶劑，黃色粗產(chǎn)物用甲醇洗滌。所述粗產(chǎn)物用二氧化硅:二氯甲烷柱進行快速色譜，在溶劑蒸發(fā)并干燥以后，得到約75％的純黃色面式-三(2-(4，6-二氟苯基)吡啶基-N，C2’)銥(III)產(chǎn)物。
實施例4[(2-(4，6-二氟苯基)吡啶基)2IrCl]2所有涉及IrCl3-H2O或任何其它Ir(III)類的過程均在惰性氣體氣氛中進行。IrCl3·nH2O和4當(dāng)量的2-(4，6-二氟苯基)吡啶在乙二醇單乙醚中的混合物在130℃加熱16小時。所述產(chǎn)物通過加水然后過濾進行分離，用甲醇洗滌，得到90％產(chǎn)率。
實施例5二(2-(4，6-二氟苯基)吡啶基-N，C2’)銥(III)吡啶甲酸鹽(FIrpic)的合成用2當(dāng)量的吡啶甲酸在回流的1，2-二氯乙烷中在惰性氣體氣氛下處理配合物[(2-(4，6-二氟苯基)吡啶基)2IrCl]216小時。冷卻至室溫后，減壓除去溶劑，黃色粗產(chǎn)物用甲醇洗滌，除去任何未反應(yīng)的吡啶甲酸。粗產(chǎn)物用二氧化硅:二氯甲烷柱進行快速色譜，在溶劑蒸發(fā)和干燥之后，得到大約75％的純黃色產(chǎn)物。
實施例6鎵(III)三[2-(((吡咯-2-基)亞甲基)氨基)乙基]胺(Ga(pma)3)的合成。
通過將吡咯-2-醛(1.430克、15毫摩爾、100ml)的甲醇溶液加入到三(2-氨乙基)胺(0.720克、5毫摩爾、10ml)的甲醇溶液中制備配體[(((吡咯-2-基)亞甲基)氨基)乙基]胺。得到的黃色溶液在室溫攪拌30分鐘。將硝酸鎵(III)水合物(1.280克、5毫摩爾、150ml)的甲醇溶液加入到所述配體溶液，在室溫攪拌30分鐘。過濾溶液，在室溫放置直到發(fā)生結(jié)晶。然后在235℃升華粗產(chǎn)物。
實施例7具有阻擋層的發(fā)光元件，所述阻擋層含有用金屬配合物摻雜的寬帶隙基質(zhì)。
已經(jīng)制成了含有空穴阻擋層的元件，所述空穴阻擋層由FIrpic摻雜的寬帶隙基質(zhì)組成。這些摻雜的層含有比純Ir配合物制成的層更少的Ir配合物，可能在長期穩(wěn)定性方面更優(yōu)異。該過程的細節(jié)描述如下。
在結(jié)構(gòu)為ITO/NPD(300埃)/CBP:FirPic(5％)(300埃)/HBL/ETL/Mg:Ag/Ag的藍色磷光的OLED中測試HBL，其中ITO是銦-錫氧化物，NPD是4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯，CBP是4，4’-N，N’二咔唑聯(lián)苯，F(xiàn)IrPic二(2-(4，6-二氟苯基)吡啶基-N，C2’)銥(III)吡啶甲酸鹽。作為空穴阻擋基質(zhì)，使用OPCOT(八苯基環(huán)辛四烯C8Ar8，寬帶隙(3.3ev)材料)和六苯基化合物，其中引入了FIrPic作為藍色磷發(fā)光體(在CBP發(fā)射層)，并且在HBL中作為摻雜劑(在OPCOT或六苯基)。
據(jù)證實，與未摻雜的OPCOT比較，用15％FIrPic摻雜OPCOT大大提高了所述HBL電子傳導(dǎo)和電子注入特性(通過降低LUMO級能)。因此，OPCOT:FirPic可用作有效的HBL。元件的效率可與BCP HBL OLED(2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉，一種通常用作HBL的材料)相比。另外、OPCOT:FirPic不但是有效的空穴阻擋劑，而且是很好的電子注入材料，因為與鎂的自由能相比，F(xiàn)IrPic的LUMO級更低，這使其易于從陰極接受電子。
通過選擇適合的具有特定HOMO和LUMO能級的摻雜劑，可協(xié)調(diào)電子電導(dǎo)率和其它OLED特性(開啟(turn on)電壓、量子效率等)。
實施例8根據(jù)本發(fā)明的元件。
下述表格總結(jié)了元件和對照元件的效率和開啟電壓，所述的元件具有的空穴阻擋材料含有用FIrpic摻雜的OPCOT，所述的對照元件具有傳統(tǒng)的空穴阻擋材料。
表2NPD/CBP:FIRPIC/OPCOT/OPCOT:FIRPIC(Alq3)
表3NPD/CBP:FIRPic/HBL/ETL
表4NPD/CBP:Irppy3/HBL/Alq3
表5NPD/CBP:Firpic/BCP/Alq3v.NPD/CBP:Firpic/Firpic/Alq權(quán)利要求
1.一種發(fā)光元件，含有至少一個阻擋層，其中所述阻擋層含有至少一種過渡金屬配合物。
2.權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其中所述阻擋層不在所述元件中場致發(fā)光。
3.權(quán)利要求1的發(fā)光元件，其中所述阻擋層是空穴阻擋層。
4.權(quán)利要求1的發(fā)光元件，其中所述阻擋層是電子阻擋層。
5.權(quán)利要求1的發(fā)光元件，其中所述阻擋層是激子阻擋層。
6.權(quán)利要求1的發(fā)光元件，其中所述阻擋層基本上由所述金屬配合物組成。
7.權(quán)利要求1的發(fā)光元件，其中所述過渡金屬是第二或第三行過渡金屬。
8.權(quán)利要求1的發(fā)光元件，其中所述過渡金屬是銥。
9.權(quán)利要求1的發(fā)光元件，其中所述金屬配合物是二(2-(4，6-二氟苯基)吡啶基-N，C2’)銥(III)吡啶甲酸鹽。
10.一種發(fā)光元件，含有至少一個阻擋層，其中所述阻擋層含有至少一種金屬配合物，該配合物含有原子序數(shù)大于13的一種主族金屬原子。
11.權(quán)利要求10所述的發(fā)光元件，其中所述阻擋層不在所述元件中場致發(fā)光。
12.權(quán)利要求10的發(fā)光元件，其中所述阻擋層是空穴阻擋層。
13.權(quán)利要求10的發(fā)光元件，其中所述阻擋層是電子阻擋層。
14.權(quán)利要求10的發(fā)光元件，其中所述阻擋層是激子阻擋層。
15.權(quán)利要求10的發(fā)光元件，其中所述阻擋層基本上由所述金屬配合物組成。
16.權(quán)利要求10的發(fā)光元件，其中所述主族金屬原子是一種第三、第四或第五主族金屬原子。
17.權(quán)利要求10的發(fā)光元件，其中所述主族金屬原子是鎵。
18.權(quán)利要求10的發(fā)光元件，其中所述金屬配合物是鎵(III)三[2-(((吡咯-2-基)次甲基)氨基)乙基]胺。
19.一種發(fā)光元件，含有至少一個阻擋層，其中所述阻擋層含有至少一種金屬配合物，該配合物含有一種主族金屬原子，其中所述配合物是6-配位的。
20.一種發(fā)光元件，含有至少一個阻擋層，其中所述阻擋層含有至少一種金屬配合物，并且其中所述金屬配合物含有鋁且不是BAlq。
21.一種發(fā)光元件，含有一種阻擋層，其中所述阻擋層含有一種摻雜了金屬配合物的寬帶隙有機基質(zhì)。
22.權(quán)利要求21的發(fā)光元件，其中所述寬帶隙有機基質(zhì)用約1-50wt％的金屬配合物摻雜。
23.權(quán)利要求21的發(fā)光元件，其中所述有機基質(zhì)含有八苯基環(huán)辛四烯或低聚苯。
24.一種發(fā)光元件，含有至少一個阻擋層，所述阻擋層含有下式化合物 其中M是金屬原子；X是N或CX’，其中X’是H、C1-C20烷基、C2-C40單烯基或多烯基、C2-C40單炔基或多炔基、C3-C8環(huán)烷基、芳基、雜芳基、芳烷基、雜芳烷基或鹵素；A是CH、CX’、N、P、P(＝O)、芳基或雜芳基；各個R1和R2獨立地是H、C1-C20烷基、C2-C40烯基、C2-C40炔基、C3-C8環(huán)烷基、芳基、芳烷基或鹵素；或R1和R2與它們所連接的碳原子一起形成稠合的C3-C8環(huán)烷基或芳基；R3是H、C1-C20烷基、C2-C40烯基、C2-C40炔基、C3-C8環(huán)烷基、芳基、芳烷基或鹵素；和n是1至5。
25.權(quán)利要求24的發(fā)光元件，其中M是Al或Ga。
26.權(quán)利要求24的發(fā)光元件，其中R1和R2連接形成稠合的苯基。
27.權(quán)利要求24的發(fā)光元件，其中A是N。
28.一種發(fā)光元件，含有一個發(fā)射層和一個空穴阻擋層，每個所述的層具有一個陽極側(cè)和一個陰極側(cè)，其中所述發(fā)射層的陰極側(cè)與所述空穴阻擋層的陽極側(cè)接觸，其中所述空穴阻擋層具有低于所述發(fā)射層HOMO能級的HOMO能級并含有至少一種過渡金屬配合物。
29.權(quán)利要求28的發(fā)光元件，其中在所述空穴阻擋層和發(fā)射層的LUMO能級之間的能級差小于所述空穴阻擋層和發(fā)射層的HOMO能級之間的能級差。
30.權(quán)利要求28的發(fā)光元件，其中所述空穴阻擋層基本上由所述金屬配合物組成。
31.權(quán)利要求28的發(fā)光元件，其中所述發(fā)射層含有被發(fā)射體摻雜的主體材料。
32.權(quán)利要求31的發(fā)光元件，其中所述空穴阻擋層含有一種摻雜了所述金屬配合物的寬帶隙有機基質(zhì)。
33.權(quán)利要求32的發(fā)光元件，其中所述金屬配合物具有小于所述基質(zhì)的帶隙。
34.權(quán)利要求33的發(fā)光元件，其中所述金屬配合物的LUMO能級比所述發(fā)射層的LUMO能級小約200meV。
35.權(quán)利要求31的發(fā)光元件，其中所述發(fā)射體是金屬配合物。
36.一種發(fā)光元件，包括一個發(fā)射層和一個空穴阻擋層，每個所述的層具有一個陽極側(cè)和一個陰極側(cè)，其中所述發(fā)射層的陰極側(cè)與所述空穴阻擋層的陽極側(cè)接觸，其中所述空穴阻擋層具有低于所述發(fā)射層HOMO能級的HOMO能級并含有至少一種金屬配合物，該配合物含有原子序數(shù)大于13的一種主族金屬原子。
37.一種發(fā)光元件，含有一個發(fā)射層和一個空穴阻擋層，每個所述的層具有一個陽極側(cè)和一個陰極側(cè)，其中所述發(fā)射層的陰極側(cè)與所述空穴阻擋層的陽極側(cè)接觸，其中所述空穴阻擋層具有低于所述發(fā)射層HOMO能級的HOMO能級并含有至少一種6-配位的金屬配合物。
38.一種發(fā)光元件，包括一個發(fā)射層和一個空穴阻擋層，每個所述的層具有一個陽極側(cè)和一個陰極側(cè)，其中所述發(fā)射層的陰極側(cè)與所述空穴阻擋層的陽極側(cè)接觸，其中所述空穴阻擋層具有低于所述發(fā)射層HOMO能級的HOMO能級并含有至少一種包括鋁的金屬配合物，其中所述金屬配合物不是BAlq。
39.一種發(fā)光元件，含有一個發(fā)射層和一個電子阻擋層，每個所述的層具有一個陽極側(cè)和一個陰極側(cè)，其中所述發(fā)射層的陽極側(cè)與所述電子阻擋層的陰極側(cè)接觸，其中所述電子阻擋層具有高于所述發(fā)射層LUMO能級的LUMO能級并含有至少一種金屬配合物。
40.權(quán)利要求39的發(fā)光元件，其中在所述電子阻擋層和發(fā)射層的HOMO能級之間的能級差小于所述空穴阻擋層和所述發(fā)射層的LUMO能級之間的能級差。
41.權(quán)利要求39的發(fā)光元件，其中所述電子阻擋層具有比所述發(fā)射層小約200meV的HOMO能級。
42.權(quán)利要求39的發(fā)光元件，其中所述阻擋層基本上由所述金屬配合物組成。
43.權(quán)利要求39的發(fā)光元件，其中所述發(fā)射層含有被發(fā)射體摻雜的主體材料。
44.權(quán)利要求43的發(fā)光元件，其中所述電子阻擋層含有一種摻雜了所述金屬配合物的寬帶隙有機基質(zhì)。
45.權(quán)利要求44的發(fā)光元件，其中所述金屬配合物具有小于所述基質(zhì)的帶隙。
46.權(quán)利要求39的發(fā)光元件，其中所述金屬配合物的HOMO能級比所述發(fā)射層的HOMO能級小約200meV。
47.一種發(fā)光元件，包括一個發(fā)射層和一個激子阻擋層，其中所述發(fā)射層與所述激子阻擋層接觸，其中所述激子阻擋層具有比所述發(fā)射層更寬的光隙，并且其中所述激子阻擋層包括至少一種金屬配合物。
48.權(quán)利要求47的發(fā)光元件，其中所述激子阻擋層具有比所述發(fā)射層HOMO能級小約200meV的HOMO能級。
49.權(quán)利要求47的發(fā)光元件，其中所述激子阻擋層具有比所述發(fā)射層LUMO能級小約200meV的LUMO能級。
50.權(quán)利要求47的發(fā)光元件，其中所述激子阻擋層基本上由所述金屬配合物組成。
51.一種發(fā)光元件，具有陽極/HTL/EL/HBL/ETL/陰極結(jié)構(gòu)，其中所述HBL包括摻雜了金屬配合物的寬帶隙有機基質(zhì)。
52.一種發(fā)光元件，具有陽極/HTL/EBL/EL/ETL/陰極結(jié)構(gòu)，其中所述EBL包括摻雜了金屬配合物的寬帶隙有機基質(zhì)。
53.一種在發(fā)光元件中限制空穴達到發(fā)射層的方法，其中發(fā)射層包括一個陽極側(cè)和一個陰極側(cè)，并且其中所述元件包括一個接近所述發(fā)射層陰極側(cè)的阻擋層，其中所述阻擋層具有比所述發(fā)射層HOMO能級更低的HOMO能級并含有至少一種過渡金屬配合物。
54.權(quán)利要求53的方法，其中所述阻擋層基本上由所述金屬配合物組成。
55.權(quán)利要求53的方法，其中所述阻擋層包括摻雜了所述金屬配合物的寬帶隙有機基質(zhì)。
56.一種在發(fā)光元件中限制空穴達到發(fā)射層的方法，其中發(fā)射層包括一個陽極側(cè)和一個陰極側(cè)，并且其中所述元件包括一個接近所述發(fā)射層陰極側(cè)的阻擋層，其中所述阻擋層具有比所述發(fā)射層HOMO能級更低的HOMO能級并含有至少一種金屬配合物，該金屬配合物包括一種原子序數(shù)大于13的主族金屬原子。
57.一種在發(fā)光元件中限制空穴達到發(fā)射層的方法，其中發(fā)射層包括一個陽極側(cè)和一個陰極側(cè)，并且其中所述元件包括一個接近所述發(fā)射層陰極側(cè)的阻擋層，其中所述阻擋層具有比所述發(fā)射層HOMO能級更低的HOMO能級并含有至少一種6-配位的金屬配合物。
58.一種在發(fā)光元件中限制空穴達到發(fā)射層的方法，其中發(fā)射層包括一個陽極側(cè)和一個陰極側(cè)，并且其中所述元件包括一個接近所述發(fā)射層陰極側(cè)的阻擋層，其中所述阻擋層具有比所述發(fā)射層HOMO能級更低的HOMO能級并含有至少一種包括鋁的金屬配合物，其中該金屬配合物不是BAlq。
59.一種在發(fā)光元件中限制電子達到發(fā)射層的方法，其中所述發(fā)射層包括一個陽極側(cè)和一個陰極側(cè)，并且其中所述元件包括一個接近所述發(fā)射層陰極側(cè)的阻擋層，所述阻擋層具有比所述發(fā)射層LUMO能級更高的LUMO能級并且含有至少一種金屬配合物，所述方法包括把電壓施加到所述元件兩端。
60.權(quán)利要求59的方法，其中所述阻擋層基本上由所述金屬配合物組成。
61.權(quán)利要求的方法59，其中所述阻擋層含有用所述金屬配合物摻雜的基質(zhì)。
62.一種在發(fā)光元件中限制激子達到發(fā)射層的方法，其中所述發(fā)射層與所述激子阻擋層接觸，其中所述激子阻擋層具有比所述發(fā)射層更寬的光隙，并且其中所述激子阻擋層含有至少一種金屬配合物，所述方法包括把電壓施加到所述元件的兩端。
63.權(quán)利要求62的方法，其中所述阻擋層基本上由所述金屬配合物組成。
64.權(quán)利要求的方法62，其中所述阻擋層含有用所述金屬配合物摻雜的基質(zhì)。
65.一種制造發(fā)光元件的方法，所述方法包括將阻擋層沉積到先前存在的層上，其中所述阻擋層含有下式化合物 其中M是金屬原子；X是N或CX’，其中X’是H、C1-C20烷基、C2-C40單烯基或多烯基、C2-C40單炔基或多炔基、C3-C8環(huán)烷基、芳基、雜芳基，芳烷基、雜芳烷基或鹵素；A是CH、CX’、N、P、P(＝O)、芳基或雜芳基；各個R1和R2獨立地是H、C1-C20烷基、C2-C40烯基、C2-C40炔基、C3-C8環(huán)烷基、芳基、芳烷基或鹵素；或R1和R2與它們所連的碳原子一起連接形成稠合的C3-C8環(huán)烷基或芳基；R3是H、C1-C20烷基、C2-C40烯基、C2-C40炔基、C3-C8環(huán)烷基、芳基、芳烷基或鹵素；和n是1至5。
66.權(quán)利要求65的方法，其中所述化合物是Ga(pma)3。
67.一種制造發(fā)光元件的方法，所述方法包括將阻擋層沉積到先前存在的層上，其中所述阻擋層含有包含銥的金屬配合物。
68.權(quán)利要求67的方法，其中所述金屬配合物是FIrpic。
69.一種像素，包含權(quán)利要求1的發(fā)光元件。
70.一種像素，包含權(quán)利要求10的發(fā)光元件。
71.一種像素，包含權(quán)利要求19的發(fā)光元件。
72.一種像素，包含權(quán)利要求20的發(fā)光元件。
73.一種電子顯示器，包含權(quán)利要求1的發(fā)光元件。
74.一種電子顯示器，包含權(quán)利要求10的發(fā)光元件。
75.一種電子顯示器，包含權(quán)利要求19的發(fā)光元件。
76.一種電子顯示器，包含權(quán)利要求20的發(fā)光元件。
全文摘要
提供了具有阻擋層的發(fā)光元件，所述阻擋層含有一種或多種金屬配合物。所述阻擋層可用以阻擋電子、空穴和激子。優(yōu)選，所述元件還包括一個單獨的發(fā)射層，其中有電荷和/或激子被限制在其中。通過比較本發(fā)明元件中相鄰層所含材料的HOMO和LUMO選擇適用于阻擋層的金屬配合物。
文檔編號H01L51/30GK1669361SQ02819165
公開日2005年9月14日 申請日期2002年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月29日
發(fā)明者M·湯普森, X·任, V·阿達莫維奇, S·科德羅, B·W·達德拉德, B·阿萊恩, S·福里斯特 申請人:普林斯頓大學(xué)理事會, 南加利福尼亞大學(xué)