CN100449819C - 一种适合聚合物电致发光器件的阴极 - Google Patents

一种适合聚合物电致发光器件的阴极 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适合聚合物电致发光器件的阴极。一种适合聚合物电致发光器件的阴极，其组成如下：由层(1)和层(2)构成；所述的层(1)的材料是氢氧化钠或氢氧化钾，层(2)的材料是铝；层(1)的厚度为0.9nm-5.0nm；层(2)的厚度为100nm。本发明的一种适合聚合物电致发光器件的阴极制备的聚合物电致发光器件，在制备聚合物电致发光器件中不采用低功函数的如钙、钡等活泼性金属作为电极，而是采用比较廉价的惰性高功函数金属铝作为电极，通过在铝电极和发光层之间引入碱性氢氧化钠或氢氧化钾界面层改善电子注入和发光效率。

Description

一种适合聚合物电致发光器件的阴极
技术领域
本发明涉及一种适合聚合物电致发光器件的阴极。
背景技术
随着科学技术的发展，信息显示技术也在不断地更新换代。有机电致发光器件(OLED)是一种很有前途的、新型的平板显示器；和目前流行的液晶显示器(LCD)相比，它具有许多LCD所没有的优点，如自发光、视角宽、响应时间短和可制备在柔性衬底上等，在信息和电子工业等领域有着广阔的应用前景。目前虽然小分子OLED已经应用在手机、mp3和数码相机等电子产品上，但还存在制造设备昂贵、制备工艺复杂以及实现大屏显示困难等缺点，限制了其广泛的应用。聚合物电致发光器件(PLED)可以采用旋涂和喷墨打印的方法来制备，具有工艺简单、成本低、易实现大屏显示等优点，可以有效克服小分子OLED目前存在的问题。但同时PLED特别是蓝光PLED还存在工作电压高、电致发光效率低的缺点。
1990年，英国剑桥大学卡文迪许实验室Friend小组在Nature上发表文章用简单的旋转涂膜方法将共轭聚合物聚苯撑乙烯(PPV)的预聚体制成薄膜，在真空干燥条件下转化成PPV薄膜，成功制成了单层结构的聚合物电致发光器件，其量子效率达到0.05％，开辟了聚合物电致发光研究的新领域。聚合物电致发光器件的发光层厚度只有100-200纳米，可以采用旋涂和喷墨打印的方法来制备，简化了有机电致发光器件的的设计与实施工艺，有利于降低生产成本，实现大尺寸显示器，在信息领域和电子工业中有着广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种适合聚合物电致发光器件的阴极。其构成如图1所示：由第一层1和第二层2构成，所述的第一层1的材料是氢氧化钠或氢氧化钾，第二层2的材料是铝；第一层层1的厚度为0.9nm-5.0nm；第二层2的厚度为100nm。
本发明的一种适合聚合物电致发光器件的阴极制备的聚合物电致发光器件如图2所示。其中阳极采用铟锡氧化物(ITO)，空穴注入层采用聚噻吩衍生物掺杂聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)，聚合物发光层材料采用蓝光聚合物材料，聚(9，9-二辛基)芴(PFO)，阴极由碱性材料层(氢氧化钠或氢氧化钾)和金属铝层组成，碱性材料层位于发光层和铝电极之间。在两个电极之间施加直流电压，当外加电压达到3V时，器件的ITO阳极一侧开始发出蓝光。
本发明的一种适合聚合物电致发光器件的阴极制备的聚合物电致发光器件制备步骤和条件为：将刻蚀好的具有一定宽度的细条状ITO导电玻璃清洗干净并用氮气吹干，采用氧等离子处理三分钟。将处理好的ITO玻璃立即放置在旋涂机的托架上，将过滤好的PEDOT：PSS溶液均匀涂满整个片子，控制转速和时间使PEDOT：PSS在ITO玻璃表面形成一层均匀的薄膜，再放入110℃的烘箱内加热30分钟备用；
将称好的PFO与精制的有机溶剂配成浓度为10mg/ml的溶液，待完全溶解后把涂有PEDOT：PSS膜的ITO玻璃放置在旋涂机的托架上，再将溶解好的PFO溶液经过滤器过滤后均匀涂满整个ITO片子，控制转速(1500rpm)和时间(30s)使PFO在ITO玻璃表面形成一层均匀的薄膜。最后将旋好的片子放入到真空镀膜机腔内抽真空。在5×10-4帕斯卡的真空度下，蒸镀氢氧化钠/铝或氢氧化钾/铝电极，蒸镀速率为0.2纳米每秒。氢氧化钠或氢氧化钾的厚度为0.9～5.0纳米，铝电极的厚度为100纳米，有机层的厚度为80纳米。
本发明的特点是：本发明的一种适合聚合物电致发光器件的阴极制备的聚合物电致发光器件，在制备聚合物电致发光器件中不采用低功函数的如钙、钡等活泼性金属作为电极，而是采用比较廉价的惰性高功函数金属铝作为电极，通过在铝电极和发光层之间引入碱性氢氧化钠或氢氧化钾界面层改善电子注入和发光效率。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1是一种适合聚合物电致发光器件的阴极结构示意图。1代表金属铝层，2代表氢氧化钠或氢氧化钾层。
图2是聚合物电致发光器件结构的剖面示意图。其中：1.铝电极，2.碱性材料层，3.聚合物发光层，4.PEDOT：PSS空穴注入层，5.ITO电极，6.玻璃或柔性衬底。
图3是实施例1-3的电压-电流密度特性曲线，即随着工作电压的升高发光器件的电流密度变化情况。
图4是实施例1-3的电压-发光亮度特性曲线，即随着工作电压的升高发光器件的发光亮度变化情况。
图5是实施例1-3的电流密度-发光效率特性曲线，即在不同的工作电流密度下发光器件的电致发光效率的变化。
图6是实施例4-6的电压-电流密度特性曲线，即随着工作电压的升高发光器件的电流密度变化情况。
图7是实施例4-6的电压-发光亮度特性曲线，即随着工作电压的升高发光器件的发光亮度变化情况。
图8是实施例4-6的电流密度-发光效率特性曲线，即在不同的工作电流密度下发光器件的电致发光效率的变化。
具体实施方式
实施例1：
先将ITO玻璃上的ITO光刻成3毫米宽、30毫米长的电极，然后清洗并用氮气吹干，采用氧等离子体处理3分钟。将处理好的ITO玻璃立即放置在旋涂机的托架上，将过滤好的PEDOT：PSS溶液均匀涂满整个衬底，控制转速(1500rpm)和时间(30s)使PEDOT：PSS在ITO玻璃表面形成一层50纳米厚的均匀薄膜，再放入110℃的烘箱内加热处理30分钟。
将发光聚合物PFO与精制氯仿配成10mg/mL的溶液，待完全溶解后将涂有PEDOT：PSS膜的ITO玻璃衬底放置在旋涂机的托架上，将溶解好的PFO溶液经0.45微米的过滤器过滤后均匀涂满整个ITO玻璃衬底，控制转速(1500rpm)和时间(30s)使发光聚合物PFO在ITO玻璃衬底表面形成一层80纳米厚的均匀薄膜。最后将制备好的样品放入到真空镀膜机中开始抽真空。
在真空度分别为5×10-4帕斯卡下蒸镀一层0.9纳米的氢氧化钠，之后再蒸镀一层厚100纳米厚的金属铝电极，有效发光面积为10平方毫米，制成结构为ITO/PEDOT：PSS(50nm)/PFO(80nm)/NaOH(0.9nm)/Al(100nm)的蓝光聚合物电致发光器件。
实施例2：
器件结构和制备方法同实施例1，只是阴极的结构为NaOH(2.0nm)/Al(100nm)。
实施例3：
器件结构和制备方法同实施例1，只是阴极的结构为NaOH(5.0nm)/Al(100nm)。
实施例4：
器件结构和制备方法同实施例1，只是阴极的结构为KOH(0.9nm)/Al(100nm)。
实施例5：
器件结构和制备方法同实施例1，只是阴极的结构为KOH(3.0nm)/Al(100nm)。
实施例6：
器件结构和制备方法同实施例1，只是阴极的结构为KOH(5.0nm)/Al(100nm)。
附图3给出了分别采用氢氧化钠(0.9nm)/铝(100nm)，氢氧化钠(2.0nm)/铝(100nm)和氢氧化钠(5.0nm)/铝(100nm)分别作为阴极所得的聚合物电致发光器件的电压-电流密度特性曲线。可以看出氢氧化钠的厚度在0.9-5.0nm之间变化时，该阴极结构都可以实现有效的电子注入，在较低的驱动电压下获得较大的电流。附图4给出了分别采用氢氧化钠(0.9nm)/铝(100nm)，氢氧化钠(2.0nm)/铝(100nm)和氢氧化钠(5.0nm)/铝(100nm)分别作为阴极所得的聚合物电致发光器件的电压-发光亮度特性曲线。可以看出氢氧化钠的厚度在0.9-5.0nm之间变化时，该阴极结构都可以实现有效的电子注入从而实现高亮度的电致发光。附图5给出了分别采用氢氧化钠(0.9nm)/铝(100nm)，氢氧化钠(2.0nm)/铝(100nm)和氢氧化钠(5.0nm)/铝(100nm)分别作为阴极所得的聚合物电致发光器件的电流密度-发光效率特性曲线。可以看出氢氧化钠的厚度在0.9-5.0nm之间变化时，该阴极结构都可以实现有效的电子注入，实现高效率的电致发光。
附图6给出了分别采用氢氧化钾(0.9nm)/铝(100nm)，氢氧化钾(3.0nm)/铝(100nm)和氢氧化钾(5.0nm)/铝(100nm)分别作为阴极所得的聚合物电致发光器件的电压-电流密度特性曲线。可以看出氢氧化钾的厚度在0.9-5.0nm之间变化时，该阴极结构都可以实现有效的电子注入，在较低的驱动电压下获得较大的电流。附图7给出了分别采用氢氧化钾(0.9nm)/铝(100nm)，氢氧化钾(3.0nm)/铝(100nm)和氢氧化钾(5.0nm)/铝(100nm)分别作为阴极所得的聚合物电致发光器件的电压-发光亮度特性曲线。可以看出氢氧化钾的厚度在0.9-5.0nm之间变化时，该阴极结构都可以实现有效的电子注入从而实现高亮度的电致发光。附图8给出了分别采用氢氧化钾(0.9nm)/铝(100nm)，氢氧化钾(3.0nm)/铝(100nm)和氢氧化钾(5.0nm)/铝(100nm)分别作为阴极所得的聚合物电致发光器件的电流密度-发光效率特性曲线。可以看出氢氧化钾的厚度在0.9-5.0nm之间变化时，该阴极结构都可以实现有效的电子注入，实现高效率的电致发光。

Claims (1)

1、一种适合聚合物电致发光器件的阴极，其特征在于，其组成如下：由第一层(1)和第二层(2)构成；所述的第一层(1)的材料是氢氧化钠或氢氧化钾，第二层(2)的材料是铝；第一层(1)的厚度为0.9nm-5.0nm；第二层(2)的厚度为100nm。
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