有机电致发光元件的制作方法
【专利摘要】提供了一种有机电致发光元件，其通过诸如膜厚度调整的较小设计改变，可以发出用于照明的光源所需的高色温到低色温范围的白光。有机电致发光元件表现出高显色，特别高的平均显色指数（Ra）和红光的特殊显色指数（R9）。有机电致发光元件还表现出优异的效率和使用寿命特性。有机电致发光元件由以下形成：透明电极（1）；第一发光单元（7），包括蓝色荧光发光层（2）和绿色荧光发光层（3）；中间层（9）；第二发光单元（8），包括红色磷光发光层（4）和绿色磷光发光层（5）；以及反射电极（6）。叠置第一发光单元（7）和第二发光单元（8），并且中间层（9）夹置在其间。来自第一发光单元（7）的光发射利用由两个激发的三线态的碰撞/融合产生激发的单线态的现象。
【专利说明】有机电致发光元件
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及有机电致发光元件。
【背景技术】
[0002]有机电致发光元件作为下一代照明光源已经引起了关注，因为它们薄并且能够实现平面发光，并且以实际使用为目的而得到强有力的发展。具体地，已经积极进行了尤其是与用于改进显色特性的技术相关的研究和开发，显色特性被认为是无机LED照明设备问题之一，并且已经提出了通过设备的各种设计和技术发展来改进显色特性的方法。然而，与传统的主要照明设备，即荧光灯相比，实现足够的显色特性改进仍存在问题。
[0003]在W02010/134352A1 (专利文献I)中，提出了一种方法，用于通过叠置导致TTF现象的第一发光单元与第二发光单元来获得高性能的白色元件。所提出的方法是用于实现白色有机电致发光元件的高效方法，与第一发光单元(不导致TTF现象)和第二发光单元叠置的传统白色元件相比，该白色有机电致发光元件的效率高且寿命长。然而，没有提及用于改进对于照明应用的光源重要的显色特性的方法。
[0004]对于照明目的，需要发出具有各种色温的光的光源。因此，已经开发了具有不同色温的有机电致发光元件。然而，为了生产用于照明的具有不同色温的有机电致发光元件，例如必需改变发光材料并显著改变设备结构。尤其是在包括叠置的第一发光单元和第二发光单元的多单元结构中，各个单元的效率可能无法平衡。因此，除非改变材料或者显著改变结构，否则难以在保持高效率和寿命特性的同时实现具有各种色温的光的发射。
[0005]引用列表
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:W02010/134352A1
【发明内容】
[0008]技术问题
[0009]鉴于以上不足，本发明的目的在于提出一种有机电致发光元件，其可以被配置为借助在结构中做出较小的改变(例如，调整厚度)而发出白光，其具有低色温到高色温范围中的色温，这对于用于照明应用的光源是重要因素，另外，有机电致发光元件具有高显色特性，尤其具有高平均显色指数Ra和对于红色的高特殊显色指数R9，同时具有高效率和长寿命O
[0010]问题的解决方案
[0011]根据本发明的有机电致发光元件包括:透明电极；以及第一发光单元，包括蓝色荧光发光层和绿色荧光发光层；以及中间层；以及第二发光单元，包括红色磷光发光层和绿色磷光发光层；以及反射电极。在有机电致发光元件中，叠置第一发光单元和第二发光单元，并且中间层夹置在所述第一发光单元与所述第二发光单元之间。在有机电致发光元件中，第一发光单元被设计为利用由两个三线态激子的碰撞和融合产生单线态激子的现象而发光。
[0012]在有机电致发光元件中，优选地，绿色荧光发光层包含绿色荧光发光材料，并且所述绿色突光发光材料具有460nm与540nm之间的最大发射波长,所述绿色磷光发光层包含绿色磷光发光材料，并且所述绿色磷光发光材料具有540nm与610nm之间的最大发射波长。
[0013]在有机电致发光元件中，优选地，绿色荧光发光层的最大发射波长与绿色磷光发光层的最大发射波长之差是35nm或更大。
[0014]在有机电致发光元件中，优选地，蓝色荧光发光层包含蓝色荧光发光材料，并且所述蓝色荧光发光材料具有460nm或更小的最大发射波长。
[0015]在有机电致发光元件中，优选地，所述红色磷光发光层包含红色磷光发光材料，并且所述红色磷光发光材料具有610nm或更大的最大发射波长。
[0016]在有机电致发光元件中，优选地，第一发光单元布置为接近透明电极，并且第二发光单元布置为接近反射电极。
[0017]本发明的有利效果
[0018]根据本发明，以诸如调整薄膜厚度的较小设计变化，获得从低色温到高色温的范围中的白光，这对于照明光源是重要的。此外，有机电致发光元件具有高显色特性，尤其是在平均显色指数Ra和对于红色的特殊显色指数R9中，同时具有高效率和长寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是示出有机电致发光元件的层结构的总览截面图，
[0020]图2是示出有机电致发光元件的蓝色发射谱的最大发射波长与平均显色指数Ra之间关系的曲线图，
[0021]图3A是示出有机电致发光元件的绿色磷光发射谱的半宽度与平均显色指数Ra之间关系的曲线图，
[0022]图3B是示出有机电致发光元件的绿色磷光发射谱的半宽度与特殊显色指数R9(红色)之间关系的曲线图，
[0023]图4A是示出绿色荧光发光材料的最大发射波长和绿色磷光发光材料的最大发射波长之差与平均显色指数Ra之间关系的曲线图，
[0024]图4B是示出绿色荧光发光材料的最大发射波长和绿色磷光发光材料的最大发射波长之差与特殊显色指数R9 (红色)之间关系的曲线图，以及
[0025]图5是是示出有机电致发光元件的红色发射谱的最大发射波长与特殊显色指数R9 (红色)之间关系的曲线图。
【具体实施方式】
[0026]以下将说明本发明的实施例。
[0027]图1中示出根据本发明的有机电致发光元件的结构的示例。通过在基板10的表面上形成透明电极1，并在透明电极I上依次提供第一空穴传输层11、蓝色荧光发光层2、绿色突光发光层3、第一电子传输层12、中间层9、第二空穴传输层13、红色磷光发光层4、绿色磷光发光层5、第二电子传输层14和反射电极6来形成这一有机电致发光兀件。在基板10的与透明电极I相反的表面上进一步形成光提取层15。在下文中，使用这一结构作为示例来说明实施例，但这一结构仅仅是示例，本发明的意图并非将本发明限于这一结构。
[0028]优选地，基板10具有光学透明性。基板10可以是无色且透明的或者略带颜色。基板10可以具有磨砂玻璃外观。基板10的材料的示例包括透明玻璃，例如钠钙玻璃和无碱玻璃，以及塑料，例如聚脂树脂、聚烯烃树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂和氟基树脂。基板10的形状可以是膜状形状或板状形状。
[0029]透明电极I用作阳极。有机电致发光元件中的阳极是用于将空穴注入到发光层中的电极。诸如ITO (氧化铟锡)、SnO2,、ZnO和IZO (氧化铟锌)等的金属氧化物用作形成透明电极I的材料。可以通过诸如真空气相沉积法、溅射法、涂敷等适当的方法，使用这些材料来形成透明电极I。透明电极I的优选厚度取决于构成透明电极I的材料而改变，但可以将厚度设定为500nm或更小，优选地在IOnm到200nm范围内。
[0030]从具有空穴传输特性的一组化合物中适当地选择构成第一空穴传输层11和第二空穴传输层13的材料(空穴传输材料)，优选地所述材料是具有供电子特性并在经受由于电子供给造成的自由基阳离子化时稳定的化合物。空穴传输材料的示例包括:基于三芳胺的化合物、包含咔唑基团的胺化合物、包含荷衍生物的胺化合物、和星爆胺(starbur stamines)(m-MTDATA)，其代表示例包括:聚苯胺、4，4’-双[N-(萘基)-N-苯基-氨基]联苯(a-NPD)、N，N，_ 双(3_ 甲苯基)-(1，I’-联苯)_4，4’- 二胺(TPD)、2_TNATA、4, 4’，4”-三(N-(3-甲苯基)N-苯基氨基)三苯胺(MTDATA)、4，4’-N, N’-二咔唑联苯(CBP)、螺环-NPD、螺环-TPD、螺环-TAD、和 TNB ；以及 1-TMATA, 2-TNATA, p-PMTDATA, TFATA 等作为基于 TDATA的材料，但其示例不限于这些，并且可以使用普遍已知的任何空穴传输材料。通过诸如气相沉积法的适当方法来形成第一空穴传输层11和第二空穴传输层13。
[0031]优选地，用于形成第一电子传输层12和第二电子传输层14的材料(电子传输材料)是具有传输电子能力的化合物，其可以接受从反射电极6注入的电子，并表现出对发光层极好的电子注入影响，而且防止空穴向第一电子传输层12和第二电子传输层14的运动，并且在薄膜形成能力方面优异。电子传输材料的示例包括:Alq3、噁二唑衍生物、星爆噁二唑、三唑衍生物、苯基喹喔啉衍生物、和噻咯衍生物。电子传输材料的具体示例包括:芴、红菲咯啉、浴铜灵、蒽醌二甲烧(anthraquinodimethane)、二苯酹合苯醌、卩惡唑、卩惡二唑、三唑、咪唑、蒽醌二甲烷、4，4’-N，N’-二咔唑联苯(CBP)等，及其化合物、金属络合物化合物，及含氮的五元环衍生物。具体地，金属络合物化合物的示例包括:三(8-羟基喹啉)铝、三(2-甲基-8-羟基喹啉)铝、三(8-羟基喹啉)镓、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍、双(10-羟基苯并[h]喹啉)锌、双(2-甲基-8-喹啉)(邻甲酚)镓、双(2-甲基-8-喹啉)(1-萘酚)铝、和双(2-甲基-8-喹啉)-4-苯基苯酚，但不限于此。含氮的五元环衍生物的优选示例包括:噁唑、噻唑、噁二唑、噻二唑、三唑衍生物，其具体示例包括:2，5-双(1-苯基)_1，3，4-噁唑、2，5-双(1-苯基)_1，3，4-噻唑、2，5-双(1-苯基)_1，3，4-噁二唑、2-(4’ -叔丁基苯基)-5-(4"-联苯)I, 3，4-噁二唑、2，5-双(1-萘基)_1，3，4-噁二唑、1，4-双[2-(5-苯基噻二唑)]苯、2，5-双(1-萘基)-1, 3，4-三唑以及3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基)-1，2，4-三唑，但不限于此。电子传输材料的示例包括用于聚合物有机电致发光元件的聚合物材料。这些聚合物材料的示例包括聚对苯及其衍生物，和芴及其衍生物。对第一电子传输层12和第二电子传输层14的厚度没有特别的限制，例如，形成为具有IOnm到300nm范围中的厚度。可以通过诸如气相沉积法的适当方法来形成第一电子传输层12和第二电子传输层14。
[0032]反射电极6用作阴极。有机电致发光元件中的阴极是用于将电子注入到发光层中的电极。优选地，反射电极6由具有小功函数的材料形成，例如金属、合金、导电化合物和它们的混合物。用于形成反射电极6的材料的示例包括Al、Ag和MgAg。反射电极6可以由AVAl2O3混合物及类似物形成。可以通过诸如气相沉积法和溅射法的适当方法，使用这些材料来形成反射电极6。反射电极6的优选厚度取决于构成反射电极6的材料而改变，但可以将厚度设定为500nm或更小，优选地在20nm到200nm范围内。
[0033]通过在基板10的与透明电极I相反的表面上叠置光散射膜或者微透镜膜来形成光提取层15，用以改善光漫射特性。
[0034]于是，如下所述，在根据本发明的有机电致发光元件中，可以通过组合具有适当最大发射波长(发射峰值波长)的多个发光材料来改善显色特性。
[0035]每一个发光层(蓝色荧光发光层2、绿色荧光发光层3、红色磷光发光层4和绿色磷光发光层5)都可以由掺杂有发光材料(掺杂剂)的有机材料(基质材料)形成。
[0036]任何电子传输材料、空穴传输材料和具有电子传输特性与空穴传输特性的材料都可以用作基质材料。电子传输材料和空穴传输材料可以组合用作基质材料。
[0037]包含在蓝色荧光发光层2中的蓝色荧光发光材料没有特别限制，只要其能够利用TTF现象实现高发射效率即可，并且可以使用任何荧光发光材料。优选地，蓝色荧光发光材料具有460nm或更小(约430nm的下限)的最大发射波长。具有460nm或更小的最大发射波长的短波长蓝色荧光发光材料使得白色有机电致发光元件能够具有高性能，并具有高平均显色指数Ra。
[0038]构成蓝色荧光发光层2的基质材料的示例包括TBADN (2-叔丁基_9，10- 二(2-萘基)蒽)、AND和BDAF。优选地，蓝色荧光发光材料的浓度在1%质量比到30%质量比的范围内。
[0039]图2示出当使用Pq2Ir (acac)和Ir (ppy) 3，并且TBP (l-tert- 丁基-二萘嵌苯)的发射谱从445nm偏移到470nm时的平均显色指数Ra的计算结果,其中,Pq2Ir (acac)是红色磷光发光材料，Ir (ppy) 3是绿色发光材料，TBP (l-tert- 丁基-二萘嵌苯)是蓝色荧光发光材料。由图2显见地，重要的是缩短蓝色发射谱的波长以实现高显色特性，并且具有460nm或更小的短波长的蓝色发射对于实现高显色特性特别有效，其中，平均显色指数Ra大于90(灯泡形荧光灯的平均显色指数Ra是84)。类似地，在使用具有530nm的最大发射波长的TPA、具有566nm的最大发射波长的Bt2Ir (acac)、具有629nm的最大发射波长的Ir(piq)3,并将BCzVBi用作蓝色荧光发光材料的具有四个波长的白色发光设备(下述示例I到3的有机电致发光元件)的检查中，证实了显色特性随着蓝色发射谱的波长缩短而改善，可以实现在最大发射波长为460nm或更小的区域中平均显色指数Ra大于90的高显色特性。显色特性取决于谱的形状，并且以上是示例。如果使用具有普通发射谱的发光材料(约40到SOnm的谱的半宽度)，则最大发射波长极大地影响显色特性，可以说缩短蓝色荧光发光材料的最大发射波长对于改善显色特性是有效的。
[0040]包含在绿色荧光发光层3中的绿色荧光发光材料没有特别限制，可以使用任何荧光发光材料。考虑到寿命特性，优选地，绿色荧光发光材料的最大发射波长比绿色磷光发光材料的最大发射波长短。具体优选地，绿色荧光发光材料的最大发射波长在460nm到540nm之间。通过使用最大发射波长在蓝色荧光发光材料的发射谱与绿色磷光发光材料的发射谱之间的区域中的绿色荧光发光材料，绿色荧光发光材料的发射谱可以覆盖所述区域，并因此可以进一步改善显色特性。
[0041]构成绿色荧光发光层3的基质材料的示例包括Alq3(三-(8-氧喹啉)铝(III))、AND和BDAF。优选地，绿色荧光发光材料的浓度在I %质量比到20%质量比的范围中。
[0042]包含在绿色磷光发光层5中的绿色磷光发光材料没有特别限制，可以使用任何磷光发光材料。考虑到寿命特性，优选地，绿色磷光发光材料的最大发射波长比绿色荧光发光材料的最大发射波长长。具体优选地，绿色磷光发光材料的最大发射波长在540nm到610nm之间。通过使用最大发射波长在绿色荧光发光材料的发射谱与红色磷光发光材料的发射谱之间的区域中的绿色磷光发光材料，绿色磷光发光材料的发射谱可以覆盖所述区域，并可以进一步改善显色特性。
[0043]构成绿色磷光发光层5的基质材料的示例包括CBP (4，4’ -N, N’ -联咔唑-联二苯)、CzTT、TCTA、mCP和⑶BP。优选地，绿色磷光发光材料的浓度在I %质量比到40%质量比的范围中。
[0044]如上所述，通过使用具有不同最大发射波长区域的两种绿色发光材料(绿色荧光发光材料和绿色磷光发光材料)可以有效地调整发射颜色，并有利于改善效率和显色特性。
[0045]对绿色荧光发光材料和绿色磷光发光材料的发射谱的半宽度没有特别限制，但是优选地，绿色荧光发光材料和绿色磷光发光材料中至少一个的发射谱的半宽度为60nm或更大，更优选地为70nm或更大(约120nm的上限)。当绿色发光材料具有60nm或更大的大半宽度的发射谱时，绿色发光材料可以适当地覆盖具有短波长的蓝色发射谱与具有长波长的红色发射谱之间的宽波长区域，这对于改善显色特性是有效的。当然，如果绿色荧光发光材料和绿色磷光发光材料两者的谱的半宽度都为60nm或更大，则在改善显色特性中更加有效。图3是示出当绿色磷光发射谱的半宽度从50nm改变为83nm，而同时不改变蓝色荧光发光材料、绿色荧光发光材料和红色磷光发光材料时，绿色磷光发光材料的发射谱(绿色磷光发射谱)的半宽度与平均显色指数Ra或特殊显色指数R9 (红色)之间关系的曲线图。由图3显见地，当绿色磷光发射谱的半宽度为60nm或更大时，在平均显色指数Ra和特殊显色指数R9 (红色)两者中都可以获得高显色特性。显色特性取决于谱的形状，并且以上是示例。绿色发射谱的半宽度极大地影响显色特性，可以说绿色发射谱的半宽度的增大对于改善显色特性是有效的。
[0046]对绿色荧光发光材料的最大发射波长与绿色磷光发光材料的最大发射波长之差没有具体限制，但优选地是35nm或更大，更优选地是40nm或更大(约IOOnm的上限)。当使用最大发射波长之差为35nm或更大的绿色发光材料时，由每一个绿色发射谱覆盖的波长区域可以彼此不同，并且可以有效地调整发射颜色，并进一步改善效率和显色特性。图4是示出绿色荧光发光材料的最大发射波长与绿色磷光发光材料的最大发射波长之差(绿色发光材料的最大发射波长之差)和平均显色指数Ra或特殊显色指数R9 (红色)之间关系的曲线图。由图4显见地，如果绿色荧光发光材料的最大发射波长与绿色磷光发光材料的最大发射波长之差为35nm或更大，在平均显色指数Ra和特殊显色指数R9 (红色)两者中都可以获得高显色特性。显色特性取决于谱的形状，并且以上是示例。显色特性受到绿色荧光发光材料的最大发射波长与绿色磷光发光材料的最大发射波长之差极大影响，可以说增大最大发射波长之差对于改善显色特性是有效的。
[0047]包含在红色磷光发光层4中的红色磷光发光材料没有具体限制，可以使用任何磷光发光材料。优选地，红色磷光发光材料的最大发射波长为610nm或更大(约640nm的上限)，以改善显色特性。具有610nm或更大的最大发射波长的长波长红色磷光发光材料使得白色有机电致发光元件能够具有高性能，并具有高特殊显色指数R9 (红色)。图5是示出红色磷光发光材料的最大发射波长与特殊显色指数R9 (红色)之间关系的曲线图。即，该曲线图示出当使用作为蓝色荧光发光材料的BCzVB1、作为绿色荧光发光材料的TPA和作为绿色磷光发光材料的Bt2Ir (acac),并且作为红色磷光发光材料的Ir(piq)3的发射谱被偏移时，特殊显色指数R9 (红色)的计算结果。由图5显见地，增大红色发射谱的最大发射波长对于改善特殊显色指数R9 (红色)是有效的，具体地，将波长增大到610nm或更大对于改善特殊显色指数R9 (红色)大于30 (灯泡形荧光灯的特殊显色指数R9 (红色)约为25)的显色特性是重要的。
[0048]构成红色磷光发光层4的基质材料的示例包括CBP (4，4’ -N, N’ -联咔唑-联二苯)、CzTT、TCTA、mCP和⑶BP。优选地，红色磷光发光材料的浓度在I %质量比到40%质量比的范围中。
[0049]每一个发光层(蓝色荧光发光层2、绿色荧光发光层3、红色磷光发光层4和绿色磷光发光层5)都可以通过包括干法工艺(例如，真空气相沉积法和转移)和湿法工艺(例如，旋涂、喷涂、模涂和凹版印刷)的适当方法来形成。
[0050]在根据本发明的有机电致发光元件中，叠置第一发光单元7和第二发光单元8，以使得中间层9介于它们之间，以便形成如图1所示的多单元结构。
[0051]第一发光单兀7包括叠置的蓝色突光发光层2和绿色突光发光层3,蓝色突光发光层2和绿色荧光发光层3两者包含荧光发光材料。
[0052]在本发明中，将第一发光单元7设计为利用由两个三线态激子的碰撞和融合产生单线态激子的现象(TTF:三线态一三线态融合)而发光。利用TTF现象的第一发光单元7由前述蓝色荧光发光材料和绿色荧光发光材料制成。利用前述的TTF现象可以改善第一发光单元7的效率。此外，借助将第一发光单元7与第二发光单元8相结合，可以获得高效的白色元件。假如第一发光单元7具有叠置具有不同发射颜色的层的前述结构，则可以调整发射光的色温，又保持高效率。例如，在第一发光单元7是仅由蓝色荧光发光层2单独构成的单色发光层的另一情况下，蓝色发射的强度过高。因此，不可能产生具有低色温的白色元件。在叠置蓝色荧光发光层2和绿色荧光发光层3的本发明的实施例中，为了产生具有相对高色温的白光，增大蓝色荧光发光层2的膜厚度，以增大蓝色发射的强度的比率。同时，为了产生具有相对低色温的白光，增大绿色荧光发光层3的膜厚度，以增大绿色发射的强度的比率。因此，可以有利于发射颜色的调整而不造成效率降低。在本发明中，利用TTF现象的第一发光单元7不限于特定的一个，只要第一发光单元7利用TTF现象即可。在优选的示例中，第一发光单元7具有25%或更大的内量子效率。根据这一优选示例,有机电致发光元件可以具有高效率和长寿命。为了有效地引起并利用TTF现象，优选地，用于第一电子传输层12的电子传输材料的三线态能级高于包含在第一发光单兀7中的材料的三线态能级。
[0053]磷光发光单元8包括叠置的绿色磷光发光层5和红色磷光发光层4，绿色磷光发光层5和红色磷光发光层4两者都包含磷光发光材料。
[0054]中间层9起到串联电连接两个发光单元的功能。优选地，中间层9具有高透明性，并且是高度热和电稳定的。中间层9可以由形成等位面、电荷生成层等的层形成。用于形成等位面或电荷生成层的层材料的示例包括:诸如Ag、Au或Al的金属的薄膜；诸如氧化钒、氧化钥、氧化铼、氧化钨的金属氧化物；诸如IT0、IZ0、AZ0、GZ0、AT0和SnO2的透明导电膜；所谓的η型半导体和P型半导体的叠层；金属薄膜或透明导电膜与η型半导体和P型半导体之一或者二者的叠层型半导体和P型半导体的混合物；以及金属与η型半导体和P型半导体之一或者二者的混合物。对η型半导体和P型半导体没有特别限制，可以使用按照需要选择的任何半导体。η型半导体和P型半导体可以由无机材料或有机材料构成。η型半导体和P型半导体可以是有机材料与金属的混合物；有机材料与金属氧化物的组合；或者有机材料与有机受体/供体材料或无机受体/供体材料的组合。中间层9可以由BCP:L1、ITO、NPD:MoO3> Liq:Al 等形成。BCP 表示 2，9_ 二甲基 _4，7_ 联二苯-1, 10-邻二氮杂菲。例如，中间层9可以具有通过接近阳极布置由BCP =Li制成的第一层，并接近阴极侧布置由ITO制成的第二层来获得两层配置。优选地，中间层9具有诸如Alq3/Li20/HAT_CN6、Alq3/Li2O 或者 Alq3/Li20/Alq3/HAT_CN6 的层结构。
[0055]用于改善第一发光单元7的性能的材料要求与用于改善第二发光单元8的性能的材料要求在材料的诸如电离电位、电子亲合性和三线态能级的物理特性上不同。因此，可以通过布置中间层9以使得第一发光单元7与磷光发光单元8由中间层9分离来为每一个单元选择材料。第一发光单元7与第二发光单元8的这一分离对于实现高效率和长寿命是有效的。而且，由于插入的中间层9有利于进行光学设计，可以分别布置具有在相对短波长的区域中的发射谱的第一发光单元7和具有在相对长波长的区域中的发射谱的第二发光单兀8的多单兀结构。有利的光学设计可以实现闻效率、长寿命、闻売度、减小的对色度的视角依赖性等，以及改善的显色特性。
[0056]而且，鉴于改善效率并抑制对色度的视角依赖性，优选地，如图1所示，接近透明电极I布置第一发光单元7，并接近反射电极6布置第二发光单元8。起因于干涉的损失对于接近反射电极6布置的发光单元比接近透明电极I布置的发光单元小，接近反射电极6布置的发光单元的光提取效率倾向于高于接近透明电极I布置的发光单元的光提取效率。因此，通过接近光提取效率相对高的反射电极6布置具有高内量子效率的第二发光单元8，可以改善性能、显色特性和效率。
[0057]如上所述，根据本发明的有机电致发光元件包括第一发光单元7和第二发光单元8的组合。第一发光单元7利用TTF现象，并且包括蓝色荧光发光层2和绿色荧光发光层3。第二发光单兀8包括红色磷光发光层4和绿色磷光发光层5。叠置第一发光单兀7和第二发光单元8，同时将中间层插入其间。因此，可以容易地获得具有各种色温的发射，有效地调整发射颜色，并改善显色特性、效率和寿命。
[0058]示例
[0059]在下文中，将通过示例来具体说明本发明。
[0060](示例I)
[0061]制备如图1所示的具有多单元结构的有机电致发光元件。具体地，通过在基板10(玻璃基板)上沉积具有130nm厚度的ITO来形成透明电极I。在透明电极I上以5nm到60nm之间的厚度通过气相沉积法依次进一步形成第一空穴传输层11、蓝色荧光发光层2 (包含作为蓝色荧光发光材料的BCzVBi)、绿色荧光发光层3(包含作为绿色荧光发光材料的TPA)和第一电子传输层12(CBP)。接下来，以15nm的层厚度叠置具有Alq3/Li20/Alq3/HAT_CN6的层结构的中间层9。随后，以每一层50nm的最大膜厚度依次形成第二空穴传输层13、红色磷光发光层4 (包含作为红色磷光发光材料的Ir(piq)3)、绿色磷光发光层5 (包含作为绿色磷光发光材料的Bt2IHacac))和第二电子传输层14。随后，继续形成由Al膜制成的反射电极6。注意，在基板10的与透明电极I相反的表面上叠置光散射膜，以形成光提取层15。
[0062]以上述方式获得的有机电致发光元件在包括蓝色荧光发光层2和绿色荧光发光层3的第一发光单元7中利用TTF现象。蓝色荧光发光层2具有IOnm的膜厚度，绿色荧光发光层3具有20nm的膜厚度，绿色磷光发光层5具有IOnm的膜厚度，红色磷光发光层4具有IOnm的膜厚度。获得了具有3000K色温的白光。
[0063](示例2)
[0064]除了将蓝色荧光发光层2的膜厚度设定为15nm，绿色荧光发光层3的膜厚度设定为15nm，绿色磷光发光层5的膜厚度设定为15nm，以及红色磷光发光层4的膜厚度设定为15nm以外，以与示例I相同的方式制备有机电致发光元件。获得了具有4000K色温的白光。
[0065](示例3)
[0066]除了将蓝色荧光发光层2的膜厚度设定为25nm，绿色荧光发光层3的膜厚度设定为5nm,绿色磷光发光层5的膜厚度设定为30nm,红色磷光发光层4的膜厚度设定为IOnm以外，以与示例I相同的方式制备有机电致发光元件。获得了具有5000K色温的白光。
[0067](比较例I)
[0068]除了将蓝色荧光发光层2的膜厚度设定为30nm，绿色磷光发光层5的膜厚度设定为30nm，红色磷光发光层4的膜厚度设定为10nm，以及不形成绿色荧光发光层3以外，以与示例I相同的方式制备有机电致发光元件。由于蓝色发射的强度过高，这一设备无法发出白色区域的光。
[0069](比较例2)
[0070]除了通过使用具有低三线态能级的材料(Alq3)作为用于第一电子传输层12的电子传输材料来形成不利用TTF现象的第一发光单元7，且通过调整用于第二发光单元的发光材料的浓度来调整第二发光单元8的发光效率以外，以与示例I相同的方式制备有机电致发光元件。结果，获得了具有3000K色温的白光。注意，在通过调整用于第二发光单元的发光材料的浓度来调整第二发光单元8的发光效率(亮度效率)中，为了获得白光，通过调整绿色磷光发光材料和红色磷光发光材料的浓度来降低第二发光单兀8的发光效率。
[0071](比较例3)
[0072]除了通过使用具有低三线态能级的材料(Alq3)作为用于第一电子传输层12的电子传输材料来形成不利用TTF现象的第一发光单元7，且通过调整用于第二发光单元8的发光材料的浓度来调整第二发光单元8的发光效率以外，以与示例2相同的方式制备有机电致发光元件。结果，获得了具有4000K色温的白光。
[0073](比较例4)
[0074]除了通过使用具有低三线态能级的材料(Alq3)作为用于第一电子传输层12的电子传输材料来形成不利用TTF现象的第一发光单元7，且通过调整用于第二发光单元8的发光材料的浓度来调整第二发光单元8的发光效率以外，以与示例3相同的方式制备有机电致发光元件。结果，获得了具有5000K色温的白光。
[0075]表1示出示例I到3和比较例I到3中获得的有机电致发光元件的效率、平均显色指数Ra和特殊显色指数R9 (红色)。
[0076]在第一发光单元7中利用TTF现象的示例I到3的每一个有机电致发光元件中，可以通过调整每一个发光层的膜厚度来有利地调整色温，并同时进一步改善效率和显色特性。
[0077]另一方面，关于比较例I到4的每一个有机电致发光元件，由于没有利用TTF现象，为了实现发射颜色的调整，必需降低第二发光单元8的效率。因此，这些白色元件效率较低。
[0078][表 I]
[0079]
【权利要求】
1.一种有机电致发光兀件，包括: 透明电极； 第一发光单元，包括蓝色荧光发光层和绿色荧光发光层； 中间层； 第二发光单元，包括红色磷光发光层和绿色磷光发光层；以及 反射电极， 其中: 叠置所述第一发光单元和所述第二发光单元，并且所述中间层夹置于所述第一发光单元与所述第二发光单元之间；并且 所述第一发光单元被设计为利用由两个三线态激子的碰撞和融合产生单线态激子的现象而发光。
2.根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其中: 所述绿色荧光发光层包含绿色荧光发光材料，并且所述绿色荧光发光材料具有在460nm与540nm之间的最大发射波长， 所述绿色磷光发光层包含绿色磷光发光材料，并且所述绿色磷光发光层具有在540nm与6IOnm之间的最大发射波长。
3.根据权利要求2所述的有机电致发光元件，其中: 所述绿色荧光发光层的最大发射波长与所述绿色磷光发光层的最大发射波长之差是35nm或更大。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的有机电致发光元件，其中: 所述蓝色荧光发光层包含蓝色荧光发光材料，并且所述蓝色荧光发光材料具有460nm或更小的最大发射波长。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的有机电致发光元件，其中: 所述红色磷光发光层包含红色磷光发光材料，并且所述红色磷光发光材料具有610nm或更大的最大发射波长。
6.根据权利要求5所述的有机电致发光元件，其中: 所述第一发光单元布置为接近所述透明电极，并且所述第二发光单元布置为接近所述反射电极。
【文档编号】H01L51/50GK103636289SQ201280017065
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年3月12日 优先权日:2011年3月24日
【发明者】辻博也, 渡边兼一郎, 井出伸弘 申请人:松下电器产业株式会社