CN1475035A - 包含有机层的发光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及带有有机层的发光元件，特别是有机发光二极管，由至少一个掺杂的载流子传输层(2)、一个发光层(4)和接触层(1，5)组成，其特征在于，在载流子传输层(2，2′)和发光层(4)之间具有由有机材料构成的阻挡层(3，3′)。载流子传输层的能量级依据本发明这样选择，从而可以有效掺杂，阻挡层的作用是，仍然要避免在与发光层的界面上产生不发光的复合过程。

Description

包含有机层的发光元件
本发明涉及带有有机层的发光元件，特别是按权利要求1前序部分所述的有机发光二极管。
自从1987年Tang等人[C.W.Tang eta1.Appl.Phys.Lett.51(12)，913(1987)]演示低工作电压以来，有机发光二极管成为实现大面积显示器大有希望的候选对象。有机发光二极管由有机材料顺序排列的薄膜(典型的是1nm至1μm)层组成，优选真空蒸镀或者在其聚合状态下离心涂镀。在将电接通金属层后，它们形成各种各样的电子或者光电子元件，例如像二极管、发光二极管、光敏二极管和晶体管，它们利用自身的特性与建立在无机层基础上的元件竞争。
在有机发光二极管(OLEDs)中，通过从接触中向连接的有机层中注入载流子(电子从一面，空穴从另一面)，由于外面施加的电压，在作用区域内紧接着形成激子、(电子-空穴对)，并且这些激子发光复合产生光并由发光二极管发出。
这种有机基上的元件与无机基上(如硅、镓砷化物半导体)的传统元件相比的优点在于，可以制成非常大面积的元件，也就是大的显示元件(荧光屏、屏幕)。有机原材料与无机材料相比相当便宜(材料费和能源费更低)。此外，由于这些材料的工艺温度低于无机材料，可以涂覆在揉性的基质上，为显示器和照明技术开辟了一系列新型用途。
这种元件的基本结构是设置以下一个或者多个层：
1.载体、基质，
2.基极、注入空穴(正极)，大部分透明，
3.注入空穴层，
4.输送空穴层(HTL)，
5.发光层(EL)，
6.输送电子层(ETL)，
7.注入电子层，
8.覆面电极，大部分为低逸出功的金属，注入电子(负极)，
9.封装，用于消除环境影响。
这是最普遍的情况，大多数情况下省略几个层(2、5和8除外)，或者一个层组合多个特性于一身。
US 5.093.698公开了空穴导电和/或者电子导电层掺杂其他有机分子，以便提高其电导率。但是没有对这种方法进一步研究。
为提高OLEDs的电特性(主要是工作电压和发光效率)公开的其他方法为：
1)改进发光层(新型材料)[Hsieh等，US 5.674.635]，
2)用矩阵材料和掺杂物制造发光层，其中，从矩阵向掺杂物进行能量传递，激子的发光复合仅在掺杂物上进行[Tang等，US4.769.292，US 5.409.783，H.Vestweber，W.Rieβ：“高效和稳定有机发光二极管”，“合成金属”91(1997)，pp181-185]，
3)兼具多种有益特性(导电性、层形成)的聚合(可离心涂镀)或者低分子(可蒸镀)材料，或从不同材料混合中制造这种材料(主要是在聚合层情况下)[Mori等，US 5.281.489]
4)通过使用带有分阶段调整其能量位置的多个层或者使用多种物质的相应混合物改进载流子向有机层中的注入[Fujii等，US5.674.597，US 5.601.903，Sato等，US 5.247.226，Tominaga等，Appl.Phys.Lett.70(6)，762(1997)，Egusa等，US 5.674.597]，
5)通过将传输层与更适合的材料混合改进传输层的传输特性。在此方面，例如在掺杂物/混合物上的空穴层中进行传输(与上述矩阵材料分子上传输载流子的掺杂不同[Y.Hamada等，EP 961 330 A2])。
与长期以来实践中广泛应用的无机材料基上的发光二极管不同，有机元件迄今为止必须在很高的电压下工作。此方面的原因在于，载流子从接触中向有机层中的注入很差和载流子传输层的导电性和移动性较差。在接触材料/载流子传输层界面上形成电势阻挡，显著提高了工作电压。作为补救，可以使用带有较高能量级(＝较低逸出功)的接触材料，用于向邻接的有机层中注入电子，像US 5.093.698图示介绍的那样，或者使用带有较低能量级(较高逸出功)的接触材料，用于向邻接的有机层中注入空穴。在第一种情况下，相应金属的极不稳定性和反应性是不利的，在第二种情况下，这些接触材料的透明度很低是不利的。因此，在实践中目前几乎仅将铟-锡氧化物(ITO)作为空穴的注入接触使用(透明恶化的半导体)，但是其逸出功始终过小。为电子注入使用像铝(Al)这样的材料，Al与锂氟化物(LiF)、镁(Mg)、钙(Ca)薄涂层组合，或者使用镁(Mg)和银(Ag)的混合层。
US 5.093.698介绍了掺杂载流子传输层的应用(HTL通过混合受主型分子p-掺杂，ETL通过混合施主型分子n-掺杂)。这种意义上的掺杂，是指通过向该层中混合掺杂物质，提高该层中相同重量载流子浓度，与由两种相关物质之一构成的纯层相比，表现出从邻接的接触层向该混合层内导电性得到提高，载流子注入更好。然后载流子的传输始终在矩阵分子上进行。按照US 5.093.698的方法，掺杂层作为与接触材料的界面上的注入层使用，其间(或者在仅使用一个掺杂层情况下，短时间内进行其他接触)有发光层。根据通过掺杂提高的相同重量载流子密度和与此相关的带弯曲，载流子注入变得容易。有机层能量位置(HOMO-最高占用分子能量级或者最高能量的价电子带能，LUMO-最低未占用分子能量级或者最低能量的导带能量)按照US5.093.698的方法这样设置，使无论是ETL的电子还是HTL的空穴可以无其他阻挡地注入EL中，它要求HTL-材料的电离能非常高，ETL-材料的电子亲合性非常低。但是这种类型的材料很难掺杂，因为需要极强的受主或施主，以至于采用实际可供使用的材料时这些条件不能在两侧上完全得到满足。如果使用不能满足该条件的HTL-或ETL-材料，在施加电压时，传输层中的载流子会聚集在与发射层(EL)的界面上。这种聚集原则上有利于激子在界面上不发光复合，例如通过形成激发(它们由HTL或ETL中的载流子和EL中的反向载流子组成)。这样的激发复合时不发光，以至于激发形成是一种不发光的复合作用原理。如果使用掺杂的HTL或ETL，会使激发形成的问题更为严重，因为在掺杂的材料中德拜屏蔽长度非常小，因此在界面上直接出现非常高的载流子密度。此外，EL附近的掺杂物例如通过福斯特传输会导致荧光消除。
OLEDs内为改善各自发光层中载流子平衡的阻挡层从该文献中有所公开。其功能在于阻止载流子离开发光层。因此，发射极层中电子情况下的条件是，电子阻挡层(处于发射极层和空穴传输层之间)的LUMO明显高于发射极层的LUMO，并且阻挡层必须这样厚，从而不再存在电子进入下一个空穴传输层的隧道。HOMOs能量的论证同样适用于发射极层的这些空穴。对此例如可以找到的有：M.-J.Yang和T.Tsutsui：“在高效有机发光装置中使用聚(9-乙烯咔唑)作为铱复合基质材料”，刊于“Jpn.J.Appl.Phys.”39(2000)，Part2，No.8A，pp.L828-L829；R.S.Deshpande等人的“内层连续能量传输基础上白色发光有机电致发光基质”，刊于“Appl.Phys.Lett.”75(1999)7，pp.888-890；M.Hamaguchi和K.Yoshino：“在包含电子-阻挡层的多层聚合物电致发光基质中发射色度的变化”，刊于“Jpn.J.Appl.Phys.”35(1996)，Partl，No.9A，pp.4813-4818。对于制造专用蓝色OLEDs来说，选择适当的阻挡层和由此限制可能的发射区具有特别的意义。
提出有机发射极材料和带有低电离能的无掺杂传输材料之间激发形成的文献有：K.Itano等人的：“有机固态界面上的激发形成：使用带有低电离电势的绿色荧光三(8-喹啉)铝和空穴传输分子材料的有机发光二极管中发射黄光”，刊于“Appl.Phys.Lett.”72(1998)6，pp.636-638；T.Noda等人的：“使用异常发射无定形分子材料发射蓝光的有机电致发光装置，5.5′-bis(Dimesitylboryl)-2.2′-bithiophene”，刊于“Adv.Mater.”11(1999)4，pp.283-285。在最后的文献中提出使用阻挡层来降低这种效应，当然，与掺杂的传输层并无联系。原则上难以选择的是，带有低位HOMO的材料很难p-掺杂，但带有高位HOMO的材料在与发射层的界面上有利于激发形成，该专业文献迄今为止没有认识到这一两难境地。与此相应，也没有发现提出解决这一问题的专利。
本发明的目的在于，提供一种掺杂载流子传输层基上的发光元件，它可以采用减少了的工作电压工作并具有提高了的发光效果。
依据本发明，该目的在与权利要求1前序部分所述特征的结合下由此得以实现，即在掺杂的载流子传输层和发光层之间具有有机材料的阻挡层，其中，特别是通过在与发射极层的界面上形成激发，防止不发光的复合线路出现。元件最好这样由此实现，即阻挡层的能量位置、载流子传输层和发射极层按如下相互配合(参见参考符号表和图3)：
a)p-掺杂空穴传输层(2)和空穴侧阻挡层(3)的条件：
EVp＞EVblockp(空穴的注入层和传输层的最高占用的分子能量级(价电子能量级中，HOMO＞空穴侧阻挡层的HOMO能量)，
b)n-掺杂电子传输层(2′)和电子侧阻挡层(3′)的条件：
ECn＜ECblockn(电子的注入层和传输层的最低未占用的分子能量级(导带或LUMO＜电子侧阻挡层的LUMO能量)，
c)空穴侧阻挡层(3)和发光层(4)的条件：
EVblockp-EVel＜0.3eV(空穴侧阻挡层的HOMO能量-发光层的HOMO能量＜0.3eV)，
d)电子侧阻挡层(3′)和发光层(4)的条件：
ECblockn-ECel＞-0.3eV(电子侧阻挡层的LUMO能量-发光层的LUMO能量＞-0.3eV)。
所说的数值在元件的工作温度下始终会相差几个kT(几个kT是指最多5kT，也就是室温下约5*25meV)。
载流子传输层通过有机或者无机物质(掺杂物)的混合进行掺杂。多数载流子传输状态的能量位置这样选择，在给定掺杂物时可以有效掺杂(尽可能完整地从矩阵向掺杂物电荷转换)。阻挡层依据本发明处于元件的载流子传输层和发光层之间，其中将通过元件的电流注入的载流子的电能转换成光。阻挡层的物质依据本发明这样选择，在根据其能量级施加电压(在工作电压的方向上)时，在与发光层的界面上的阻挡层中不出现多数载流子(HTL-面：空穴，ETL-面：电子)的聚集。为在追求有效掺杂性的同时实现这一条件，允许从传输层向阻挡层中注入载流子的能量阻挡。
就此而言，这种方法与Ogura等人在专利文献EP 1017118A2中介绍的明显不同：该文献中列举的实施例没有满足上述条件。与此相应，那里提及的发光二极管无论是工作电压还是效率，都明显差于我们介绍的实施例。专利文献EP 1017118A2中提出的阻挡层的作用仅是阻止注入少数载流子。我们提出的阻挡层也可以满足这种功能，因此它另外还可满足这种条件，即将少数载流子有效拦截在发光层/阻挡层的边界层上。因此，在元件的一优选实施中，阻挡层和发射极层的能量级满足下列条件：
a)空穴侧阻挡层(3)和发光层(4)的条件：
ECblockp＞ECel(空穴侧阻挡层的LUMO能量＞发光层的LUMO能量)，
b)电子侧阻挡层(3′)和发光层(4)的条件：
EVblockn＜EVel(电子侧阻挡层的HOMO能量＜发光层的HOMO能量)。
此外，本专利元件具有优点的是，掺杂的传输层的带空位可以选择的这样大，从而在阻挡层即使薄得可以产生隧道效应的情况下也不可能从发光层向掺杂的传输层中注入少数载流子。
这一点依据本发明通过满足下列条件得以实现：
a)p-掺杂的空穴传输层(2)和发光层(4)的条件：
ECp＞ECel(空穴的注入层和传输层的LUMO能量＞发光层的LUMO能量)，
b)电子侧阻挡层(2′)和发光层(4)的条件：
EVn＜EVel(电子的注入层和传输层的HOMO能量＜发光层的HOMO能量)。
依据本发明OLED结构的一具有优点的实施方式包括下列层：
1.载体、基质，
2.基极、注入空穴(阳极＝正极)，最好透明，
3.注入和传输p-掺杂空穴的层，
4.空穴侧的阻挡层(典型地薄于第三点的p-掺杂层)，由一种材料构成，其带位置与环绕它的层的带位置相配合，
5.发光层，
6.更薄的电子侧阻挡层，由一种材料构成，其带位置与环绕它的层的带位置相配合，
7.注入和传输高n-掺杂电子的层，
8.覆面电极，大部分为低逸出功的金属，注入电子(阴极＝负极)，
9.封装，用于消除环境影响。
阻挡层的物质依据本发明这样选择，在根据其能量级施加电压(在工作电压的方向上)时，它们可以将载流子有效注入发光层(EL)中，并在与EL的界面上不会出现像激发形成这样的不发光的复合过程，但是EL的载流子不会注入所称的第二个层。这意味着，阻挡层的物质依据本发明这样选择，在根据其能量级施加电压(在工作电压的方向上)时，它们将多数载流子(空穴侧：空穴，电子侧：电子)大多数拦截在掺杂载流子传输层/阻挡层的边界层上，但将少数载流子有效地拦截在发光层/阻挡层的边界层上。
在本发明的意义上也可以仅使用一个阻挡层，因为注入和传输的层与发光层的带位置在一侧上已经相互配合。也可以只在一侧(空穴导电或者电子导电侧)掺杂。此外，第3和第7层中载流子注入和载流子传输的功能可以分配到其中至少有一个层掺杂的多个层上。克分子的掺杂浓度典型地处于1∶10至1∶10000的范围内。如果掺杂物大大小于矩阵分子，在特殊情况下层中也可以有更多的掺杂物超过矩阵分子的数量(至5∶1)。掺杂物可以是有机的或者无机的。阻挡层的典型层厚度处于1nm至20nm范围内，但也可以更厚些。阻挡层典型地薄于其相应邻接的掺杂层。阻挡层的层厚度必须足够大，以便防止相应邻接的掺杂层中物质的电荷分子和电致发光层中的电荷分子之间形成激发并通过掺杂物消除发光。
依据本发明的工作性能可作如下概括：为了有机传输材料(这里只对空穴侧进行阐述，电子侧与此相似，只需对概念HOMO和LUMO进行置换)能够有效地p-掺杂，其电离电势必须相当小，由此在传输层和发射极层之间产生较大的HOMO-距离。有效掺杂的结果是，所有掺杂物在层内完全电离(在p-掺杂的情况下，掺杂物，受主，全部负极电荷)。因此，再也不可能从发射极层向传输层的掺杂物注入电子。对在有效掺杂下不再存在的缺陷，即传输层中无电荷的掺杂物，在Ogura等人的专利文献EP 1017118A2中得到探讨。在那里，它是通过用于阻止从发射极层向空穴传输层注入电子的阻挡层得到解决。
与此相反，在这里提出的解决方案中，阻挡层选择的极薄，因为它主要是阻止激发形成，但不必是载流子的隧道阻挡层(与Ogura等人的专利文献EP 1017118A2的区别)。
下面，借助实施例对本发明作详细说明。其中：
图1示出理论上理想的掺杂OLED的结构
图2示出实践上存在的无阻挡层的掺杂的OLED
图3示出带阻挡层的掺杂的OLED
图4示出带阻挡层仅在空穴侧上掺杂的OLED
图1中示出理论上理想的结构，组成包括阳极(EA)、高p-掺杂的空穴注入层和传输层(EVp，ECp，EFp)、电致发光层(EVel，ECel，EFel)、高n-掺杂的电子注入层和传输层(EVn，ECn，EFn)和阴极。利用施加的电压(阳极正极性)，在发光层的方向上，空穴从阳极，电子从阴极注入。因为对p-掺杂层与发光层界面上的空穴没有出现阻挡(EVp＞EVel)，对n-掺杂层与发光层界面上的电子同样没有阻挡(ECn＞ECel)，以及在发光层与p-掺杂层或n-掺杂层的界面上对电子或空穴形成高阻挡(ECel＜ECp或EVel＞Evn)，载流子(电子和空穴)聚集在发光层中，有效形成激子并可以发光复合。事实上，带有上述参数的层组合至今没有找到，也许永远也不会找到，因为这些层不得不兼有大量部分相反特性。可实现的层结构如图2(图示带位置)所示。
迄今为止公知的对有机材料p-掺杂的有机受主(Tetra-fluoro-tetracyano-chinodimethan F4-TCNQ)，可以根据其带位置ECpdot有效掺杂带有价电子能量级位置约EVp＝-5.0…-5.3eV的材料。制造电致发光所用的大部分材料，铝-trisquinolinate(Alq3)，具有EVel＝-5.65eV的价电子能量级位置。因此，在p-掺杂层中导电的空穴在与电致发光层的界面上受到阻挡(EVp＞EVel)。这同样适用于n-掺杂层和发光层之间的界面(ECn＜ECel)，因为绿色或者蓝色发射极材料的导带距价电子能量级非常远(大的带空位ECel-EVel)。但为了根本上达到良好的转换效果，在发光层向电子的p-导电层和发光层向空穴的n-导电层过渡上的带位置必须这样获得，使电子或空穴在那里也受到有效阻挡(ECel＜ECp或EVel＞EVn)，如前面对理论上理想的情况所介绍的那样。由此得出，在施加电压时，载流子聚集在掺杂层与发光层的界面上。在向界面的两侧上反向加荷聚集时，例如通过形成激发，增加出现了不发光的复合过程，再次降低了电能转换成光能的效果。利用带有这种层结构的LED可以通过掺杂降低工作电压，但却损害了转换效果。
依据本发明，通过带有与阻挡层结合下掺杂注入层和传输层的OLEDs，避免了迄今为止结构的缺陷。图3示出相应的设置。
在这里，在空穴注入层和空穴导电层与发光层之间有另外一层，空穴侧的阻挡层。选择该层最主要的条件是：EVblockp-EVel＜0.3eV，由此，空穴导电阻挡层/发光层界面上的空穴没有受到阻挡。此外必须：ECblockp＞ECe1，由此，电子不会离开发光层。在电子侧上也必须与此相似并带有相同自变数：ECblockn-ECel＞-0.3eV和EVblockn＜EVel。因为对实际材料来说，只有在EVp＞EVel和ECn＜ECel情况下才能有效掺杂，此时，空穴在p-掺杂层-空穴侧阻挡层的界面上和发光层/电子侧阻挡层的界面上受到较弱阻挡，电子在n-掺杂层与电子侧阻挡层的界面上和发光层与空穴侧阻挡层的界面上受到较弱阻挡。因此，不同极性的载流子分别通过阻挡层的厚度在空间上分离。因为这种分离通过几个分子单一位置已经非常有效地阻止激发形成，所以几nm的非常小的层厚度对阻挡层来说就足够了。这种设置的另一个优点是，发光层中激子的附近不再有掺杂物，从而不会通过掺杂物产生电致发光的消除。
这种设置具有下列优点：
·在低电压情况下发光层中就已经形成两种类型的高载流子密度，
·阳极和阴极的载流子极好地注入p-和n-掺杂的载流子传输层，
·掺杂层中极好的导电性，
·由于其很小的厚度，阻挡层中只有很小的电压损耗，
·由于不同极性的载流子空间上分离，不形成激发，
·不会通过掺杂物猝熄。
这些优点共同为带有这种层结构的OLEDs在低工作电压下产生较高的转换效果。在此方面，也可以为发光层使用文献中公开的提高激子复合效率的混合层，或者使用同样公开的具有更高量子效率的发磷光的材料系。
依据本发明，也可以使用在与上述阻挡层(只一层)组合下只在一侧上(空穴或者电子侧)掺杂的层(图4)。
依据本发明的层顺序必然导致分段提高空穴侧上的传输级EA＜EVp＜EVblockp或相反，分段降低电子侧上的传输级EK＜ECn＜ECblockn。依据本发明结构(如上所述)中的能量关系出于下列原因这样选择：从接触向传输层的注入阻挡问题通过在掺杂层中带弯曲并由此通过隧道注入得到解决，从而能量级对此并不重要。所要掺杂的层的能量级由于可供使用的掺杂物的浓度有限作如上所述的选择，而阻挡层能量级的作用是阻止激发形成。
作为优选的实施例，这里提供一种解决方案，其中，只在空穴侧上使用p-掺杂的注入层和传输层与阻挡层的组合。OLED具有下列层结构：
1.阳极：铟-锡氧化物(ITO)
2.P-掺杂层：100nm“星爆炸”TDATA50：1掺杂F4-TCNQ
3.空穴侧阻挡层：10nm三苯二胺(TPD)
4.电致发光层和(在这种情况下)传统的电子导电层：65nm Alq3
5.阴极：1nm与铝组合下的LiF(LiF改善接触上的注入)。
混合层(2.)在混合蒸镀的真空中采用蒸镀工艺制造。原则上这些层也可以通过其他方法制造，例如物质的依次蒸镀，利用随后可以对物质进行温度控制的相互渗透进行；或者通过其他方法(例如离心涂镀)将已经混合的物质真空内或者真空外进行涂覆。阻挡层同样在真空下蒸镀，但也可以采用其他方法制造，例如通过在真空内或者真空外离心涂镀。
HOMO和LUMO-能量的能量位置为：
1.ITO逸出功EA≈-4.6eV(非常依赖制造)
2.TDATA：EVp＝-5.1eV，ECp≈-2.6eV
3.TPD：EVblockp＝-5.4eV，ECblockp＝-2.3eV
4.Alq3：EVel＝-5.65eV，ECel＝-2.9eV
5.Al：EK＝-4.3eV
在这种设置中，满足了EVblockp-EVel＜0.3eV(0.25eV差值)和ECblockp＞ECel(0.6eV)，以及Evp＞EVblockp(0.3eV)的要求。在这一优选的实施例中，空穴传输层(TDATA ECp)的LUMO明显高于(0.3eV)发射极层(Alq3ECel)的LUMO。这一点并非一定是绝对必要的，但是具有优点，以便不会有电子从发射极层穿过薄阻挡层的隧道进入空穴传输层。这种OLED在3.4V时具有100cd/m2的电致发光，效率为5cd/A。采用无掺杂层TDATA在约7.5V时才能取得100cd/m2。在上述的但无TPD-阻挡层的OLED中的参数为：8V时达到100cd/m2，效率差了10个因数！
这一实施例表明，掺杂传输层和阻挡层的组合在工作电压和发光效率方面非常有效。
依据本发明元件的另一实施例，在发射极层再额外掺入少量(0.1-50％)的发光颜料(这种混合在文献中也称为掺杂-但不是本专利意义上的掺杂，因此混合称为发射极掺杂物)。在上述实施例中，它们可以是Alq3中的喹吖酮或者三重线-发射极，像TCTA(tris(carbazolyl)-triphenylamine，三咔唑基-三苯基胺)、BCP(Bathocuproine，浴铜灵)、CBP(dicarbazole-biphenyl，二咔唑基-联苯)等矩阵材料中的Ir(ppy)3(tris(2-phenylpyridine)iridium，三(2-苯基吡啶)铱)。对于三重线-发射极来说，发射极掺杂物的浓度通常高于1％。对于这种材料组合来说，必须通过阻挡层阻止阻挡层材料和发射极掺杂物之间形成激发。只要像多数载流子那样可以直接(即使在阻挡层分子和发射极掺杂物分子上的电子-空穴对没有激发形成情况下)过渡到发射极掺杂物状态，阻挡层材料和矩阵材料分子上的电子-空穴对就有可能形成激发，因此要阻止阻挡层分子/矩阵分子上形成激发。因此，作为阻挡层连接在发光层上的能量条件，发射极掺杂物的HOMO和LUMO-能级的位置是决定性的：
a)空穴侧阻挡层(3)和带发射极掺杂物的发光层(4)的条件：
EVblockp-EVeldotand＜0.3eV(空穴侧阻挡层的HOMO能量-发光层中发射极掺杂物的HOMO能量＜0.3eV)，
b)电子侧阻挡层(3′)和带发射极掺杂物的发光层(4)的条件：
ECblockn-ECel＞-0.3eV(电子侧阻挡层的LUMO能量-发光层中发射极掺杂物的LUMO能量＞-0.3eV)。
参考符号表
EA        阳极的逸出功
EVp       空穴注入层和传输层最高占用的分子能量级(价电子能量级中，HOMO)
ECp       空穴注入层和传输层最最低未占用的分子能量级(导带或LUMO)
ECpdot     p-掺杂材料(受主)的LUMO能量
EFp       p-掺杂层的费米能级
EVblockp   空穴侧阻挡层的HOMO能量
ECblockp   空穴侧阻挡层的LUMO能量
EFblockp   空穴侧阻挡层的费米能级
EVel      发光层的HOMO能量
ECel      发光层的LUMO能量
EFel      发光层的费米能级
EVblockn   电子侧阻挡层的HOMO能量
ECblockn   电子侧阻挡层的LUMO能量
EFblockn   电子侧阻挡层的费米能级
EVn       电子注入层和传输层的HOMO能量
ECn       电子注入层和传输层的LUMO能量
EVndot     n-掺杂材料(施主)的HOMO能量
EFn       电子注入层和传输层的费米能级
EK        阴极的逸出功
1-         阳极
2-         空穴传输层
2′-       电子传输层
3-         空穴侧阻挡层
3′-       电子侧阻挡层
4-         发光层
5-         阴极
6-         电子传输和发光层

Claims (13)

1.一种带有有机层的发光元件，特别是有机发光二极管，由至少一个掺杂的载流子传输层(2)、一个发光层(4)和接触层(1，5)组成，其特征在于，在载流子传输层(2)和发光层(4)之间具有由有机材料构成的阻挡层(3)。
2.如权利要求1所述的元件，其特征在于，该元件的组成包括：注入空穴的阳极(1)，用于从有机主要物质和受主型掺杂物质中空穴导电的空穴传输层(2)，空穴侧第一个有机阻挡层(3)，发光层(4)，电子侧第二个有机阻挡层(3′)，用于从有机主要物质和施主型掺杂物质中电子导电的电子传输层(2′)，以及用于注入电子的阴极(5)。
3.如权利要求1或2所述的元件，其特征在于，阳极(1)和阴极(5)为金属。
4.如权利要求1至3所述的元件，其特征在于，层顺序由空穴传输层(2)、阻挡层(3)和发光层(4)几部分多次组成。
5.如权利要求1至4所述的元件，其特征在于，发光层由多个层组成。
6.如权利要求1至5所述的元件，其特征在于，在阳极(1)和空穴传输层(2)之间和/或者在电子传输层(2′)和阴极(5)之间分别具有改善接触的层。
7.如权利要求1至6所述的元件，其特征在于，空穴传输层(2)和/或者电子传输层(2′)中的混合物的克分子浓度根据掺杂分子与主要物质分子的比例处于1∶100000至5∶1的范围内。
8.如权利要求1至7所述的元件，其特征在于，空穴传输层(2)和/或者电子传输层(2′)和阻挡层(3，3′)的层厚度处于0.1nm至50μm范围内。
9.如权利要求8所述的元件，其特征在于，阻挡层(3；3′)薄于其相应邻接的掺杂层。
10.如权利要求1至9所述的元件，其特征在于，阻挡层(3；3′)在邻接的能量位置方面这样确定：多数载流子绝大部分拦截在载流子传输层/阻挡层界面上；少数载流子拦截在发光层/阻挡层界面上。
11.如权利要求1至10所述的元件，其特征在于，阻挡层(3；3′)的层厚度这样确定，从而防止相应邻接的传输层(2；2′)中物质的电荷分子和电致发光层中的电荷分子之间形成激发和通过掺杂物产生发光的消除。
12.如权利要求1至11所述的元件，其特征在于，层的能量级按如下确定，
a)EVp，ECp：空穴导电混合层主要物质的最高占用的能量级(相当于价电子能量级)或最低未占用的能量级(相当于导带)；
b)EVblockp，ECb1ockp：空穴侧阻挡层的最高占用的能量级(价电子能量级)或最低未占用的能量级(导带)；
c)EVelp，ECelp：(空穴注入面上)电致发光层的最高占用的能量级(价电子能量级)或最低未占用的能量级(导带)；
d)EVeln，ECeln：(电子注入面上)电致发光层的最高占用的能量级(价电子能量级)或最低未占用的能量级(导带)，其中，在仅由一个层构成的电致发光层的典型情况下适用：EVelp＝EVeln，ECelp＝ECeln；
e)EVblockn，ECblockn：电子侧阻挡层的最高占用的能量级(价电子能量级)或最低未占用的能量级(导带)；
f)EVn，ECn：电子导电混合层主要物质的最高占用的能量级(价电子能量级)或最低未占用的能量级(导带)；
其中
g)EVblockp-EVelp＜0.3eV；ECblockn-ECeln＞-0.3eV，
h)ECblockp＞ECelp；EVblockn＜EVeln(室温下大/小几个kT)
i)如果EVp＞EVelp或ECn＜ECeln适用，EVp＞EVblockp或ECn＜ECblockn(室温下大/小几个kT)也应适用。
13.如权利要求12所述的元件，其特征在于，所述的能量级涉及层的连接状态。
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