CN101882667A

CN101882667A - 一种有机电致发光器件

Info

Publication number: CN101882667A
Application number: CN2010102056198A
Authority: CN
Inventors: 邱勇; 李艳蕊; 张国辉; 段炼
Original assignee: Tsinghua University; Beijing Visionox Technology Co Ltd; Kunshan Visionox Display Co Ltd
Current assignee: Tsinghua University; Guan Yeolight Technology Co Ltd
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2030-06-22
Also published as: CN101882667B

Abstract

本发明公开了一种有机电致发光器件，其结构中顺次包括基板，设置在基板上的第一复合电极功能层，设置在第一复合电极功能层上的有机功能层，设置在有机功能层上的第二电极层，第一复合电极功能层结构中包括至少两部分，其中一部分为第一电极层，另一部分为高导电率金属复合层，这两部分中至少有一层为网格状结构，上述该高导电率金属复合层由至少一层材料构成，材料选自金属、合金或金属混合物。本发明一方面降低了第一电极的表面电阻，另一方面原本以波导形式损失的光，由于受到绝缘层及网格构造层对光线方向的调节，使得原本损失掉的光线，也有部分从透明电极方向发射出来，提高了出光侧的出光量。

Description

一种有机电致发光器件

技术领域

本发明涉及一种有机电致发光器件，属于光电技术领域。

背景技术

有机电致发光器件以其形体薄、全固化、柔性化等优点引起了人们的广泛关注，在显示与照明领域有着重要应用。

目前，有机电致发光器件的结构为基板，阳极，有机层和阴极，基板可以为玻璃等硬性基板，也可以为PET、薄金属等柔性基板，现在使用的最多的是玻璃基板，阳极，一般为透明性较好的导电材料，如，氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)，使用的最多的是ITO。对于玻璃基板/ITO这样的结构，主要存在如下问题：一是，由于ITO的面电阻大，制备的器件，尤其是大面积发光器件，往往存在不同发光位置，发光亮度不均匀，发热多等缺点；二是，由于有机层和阳极层的折射率大于玻璃衬底，所以导致很多光，以波导的形式从器件侧面发出，使得光取出效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够减小电极面电阻并提高器件整体出光量的有机电致发光器件。

本发明目的是通过以下技术方案予以实现的：

一种有机电致发光器件，其结构中顺次包括基板，设置在基板上的第一复合电极功能层，设置在第一复合电极功能层上的有机功能层，设置在有机功能层上的第二电极层，所述第一复合电极功能层结构中包括至少两部分，其中一部分为第一电极层，另一部分为高导电率金属复合层，这两部分中至少有一层为网格状结构，上述该高导电率金属复合层由至少一层材料构成，材料选自金属、合金或金属混合物。

上述高导电率金属复合层的材料选自银、金、钼、铬、铝、铂、铜、锌中的至少一种金属，或选自银、金、钼、铬、铝、铂、铜、锌中的两种或两种以上金属构成的混合物，或选自银、金、钼、铬、铝、铂、铜、锌中的两种或两种以上金属构成的合金。

上述第一复合电极功能层结构中的网格状结构的构型为相对于器件基板的平行方向为任意N边形的网格，此处N≥3。

上述第一复合电极功能层结构中的网格状结构的构型为相对于器件基板的平行方向的正方形网格或正六边形网格。

上述第一复合电极功能层结构中的网格的内切圆直径为10-50微米。

上述第一复合电极功能层结构中的网格状结构的构型为相对于器件基板的垂直方向横截面为倒梯形的网格、或为正梯形的网格、或为矩形的网格。

上述第一复合电极功能层结构中的网格状结构的构型为相对于器件基板的垂直方向横截面为圆弧形的网格。

本发明所述第一电极层的构型可为网格状结构。

本发明所述高导电率金属复合层的构型为网格状结构。

上述高导电率金属复合层的构型为由三层金属材料构成的网格状结构，金属材料为钼/铝/钼。

上述高导电率金属复合层的构型为矩形，也可为正六边形。

本发明所述第一复合电极功能层与有机功能层之间设置有绝缘层，该绝缘层的材料选自有机绝缘材料、无机绝缘材料或无机/有机复合绝缘材料。

上述有机绝缘材料选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚乙烯基苯酚；无机绝缘材料选自SiO₂、SiN_x、Al₂O₃；无机/有机复合绝缘材料选自：SiO₂/PMMA，Ta₂O₅/PANI。

本发明的有机电致发光器件用作发光器件的光源。

本发明在现有阳极ITO表面(上或下)设置一层高导电率网状金属层，优选方案还包括该网状金属层被一层绝缘层覆盖。由于该网状金属层的设置，一方面降低了阳极ITO的表面电阻，另一方面原本以波导形式损失的光，由于受到绝缘层及金属网格对光线方向的调节，使得原本损失掉的光线，也有部分从透明基板方向发射出来，提高了出光侧的出光量。

附图说明

图1为现有有机电致发光光源器件基板及第一电极俯视图；

图2为现有有机电致发光光源器件剖视图及发光区出光光路图；

图3为本发明有机电致发光光源器件第一电极复合功能层矩形网格结构俯视图；

图4为本发明有机电致发光光源器件第一电极复合功能层六边形网格结构俯视图；

图5为本发明有机电致发光光源器件第一电极复合功能层三角形网格结构俯视图；

图6为本发明实施例1-10有机电致发光光源器件截面图；

图7为本发明实施例11有机电致发光光源器件截面图；

图8为本发明实施例12有机电致发光光源器件截面图；

图9为本发明实施例13有机电致发光光源器件截面图；

图10为本发明实施例14有机电致发光光源器件截面图；

图11为本发明实施例15-17有机电致发光光源器件截面图；

图中：1-基板，2-第一电极层，3-高导电率金属复合层，4-绝缘层。

具体实施方式

本发明提出的有机电致发光器件中的基本结构包括：基板，设置在基板上的第一复合电极功能层，设置在第一复合电极功能层上的有机功能层，设置在有机功能层上的第二电极层，第一复合电极功能层结构中包括至少两部分，其中一部分为第一电极层，另一部分为高导电率金属复合层，这两部分中至少有一层为网格状结构，上述该高导电率金属复合层由至少一层材料构成，材料选自金属、合金或金属混合物。

基板为透明基体，可以是玻璃或是柔性基片，柔性基片采用聚酯类、聚酰亚胺类化合物中的一种材料。第二电极层，一般采用锂、镁、钙、锶、铝、铟等功函数较低的金属或它们与铜、金、银的合金，或金属与金属氟化物交替形成的电极层，本发明优选为依次的Mg:Ag合金层、Ag层和依次的LiF层、Al层。

有机功能层主要包括有机电致发光层(EML)，一般采用小分子材料，可以为荧光材料，如金属有机配合物(如Alq3、Gaq3、Al(Saph-q)或Ga(Saph-q))类化合物，该小分子材料中可掺杂有染料，掺杂浓度为小分子材料的0.01wt％～20wt％，染料一般为芳香稠环类(如rubrene)、香豆素类(如DMQA、C545T)或双吡喃类(如DCJTB、DCM)化合物中的一种材料，发光层材料也可采用咔唑衍生物如4，4’-N，N’-二咔唑-联苯(CBP)、聚乙烯咔唑(PVK)，该材料中可掺杂磷光染料，如三(2-苯基吡啶)铱(Ir(ppy)3)，二(2-苯基吡啶)(乙酰丙酮)铱(Ir(ppy)2(acac))，八乙基卟啉铂(PtOEP)等。

有机功能层中还可以包括空穴注入层和空穴传输层，空穴注入层(HIL)的基质材料可以采用铜酞菁(CuPc)、4，4’4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基-氨基)-三苯基胺(m-MTDATA)、4，4’4”-三(N-2-萘基-N-苯基-氨基)-三苯基胺(2-TNATA)。

本发明的第一电极层可以采用无机材料或有机导电聚合物，无机材料一般为ITO、氧化锌、氧化锡锌等金属氧化物或金、铜、银等功函数较高的金属，有机导电聚合物一般选自聚(3，4)-亚乙基二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸酯的混合物(PEDOT:PSS)，或优选自聚苯胺和聚苯乙烯磺酸酯的混合物(PANI)，或优选自Polyaniline-CSA-PES，或优选自聚芴(PF)。

本发明的高导电率金属复合层的材料选自银、金、钼、铬、铝、铂、铜、锌中的至少一种金属，或选自银、金、钼、铬、铝、铂、铜、锌中的两种或两种以上金属构成的混合物，或选自银、金、钼、铬、铝、铂、铜、锌中的两种或两种以上金属构成的合金。

本发明所述第一复合电极功能层与有机功能层之间可以设置有绝缘层，该绝缘层的材料选自有机绝缘材料、无机绝缘材料或无机/有机复合绝缘材料。

上述有机绝缘材料选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰亚胺(PI)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯基苯酚(PVP)；无机绝缘材料选自SiO₂、SiN_x、Al₂O₃；无机/有机复合绝缘材料选自：SiO₂/PMMA，Ta₂O₅/PANI。

本发明的有机电致发光器件优选应用为光源器件。

以下实施例1-5为将本发明技术方案应用于光源器件的实施方式。

对比例1：采用传统的方式制备大面积光源；

以ITO导电玻璃基片作为衬底，将基片放在含清洗液的去离子水中超声波清洗，洗液温度约为60℃，然后用红外烤灯将清洗完的基片烤干，放入蒸镀腔室中依次蒸镀空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极结构，蒸镀过程中腔室压强低于5.0×10^-3Pa。本实施例中，有机层首先蒸镀40nm厚N，N’-bis-(1-naphthyl)-N，N’-diphenyl-1，1’-biphenyl-4，4’-diamine(NPB)作为空穴传输层；以双源共蒸的方法蒸镀30nm厚的9，10-Di(naphth-2-yl)anthracene(ADN)和2，5，8，11-Tetra-tert-butylperylene(TBPe)作为发光层，通过速率控制TBPe在ADN中的比例为7％；蒸镀20nm的Alq₃作为电子传输层；蒸镀0.5nm的LiF作为电子注入层和150nm的Al作为阴极。

实施例1

本实施例的第一复合电极功能层，包括第一电极层和高导电率金属复合层，第一电极层采用ITO，高导电率金属复合层采用Ag，ITO采用溅射的方法制备，厚度为180nm，Ag采用蒸镀或溅射的方法制备，厚度为100nm，然后通过光刻的方法将Ag层刻蚀成网格形状，其网格形状为矩形网格，网格间距为两个相邻矩形中心点的距离，为200微米，此高导电率金属复合层网格竖直方向横截面为矩形，之后在该网格的表面覆盖一层绝缘层，此绝缘层也采用光刻的方法，制备成网格形状，使得绝缘层的网格正好覆盖在Ag网格的上面，绝缘层材料选自聚酰亚胺(PI)，绝缘层竖直方向横截面为正梯形。

其具体制备过程如下：

1)溅射ITO，厚度为180nm，速率为1埃每秒；

2)蒸镀Ag，厚度为100nm，速率为0.3埃每秒；

3)将Ag层制备成网格形状：通过湿法刻蚀的方法，将Ag层制备出网格形状，网格形状为矩形，网格间距200微米，网格竖直方向横截面为矩形；

4)在Ag层上旋涂一层绝缘层材料PI，绝缘层厚度100nm；

5)将绝缘层制备成网格形状：通过湿法刻蚀的方法，将绝缘层制备成网格形状，网格形状也为矩形，网格间距为200微米，网格竖直方向横截面为正梯形，且此层的网格正好覆盖在Ag的网格上。

后续同对比例1，再制备空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、第二电极结构，不再赘述。

实施例2

同实施例1的制备过程，不同的是高导电率金属复合层采用Cr，厚度为100nm，此层通过溅射工艺制备，网格形状采用湿法刻蚀的方法图形化。

后续同对比例1，再制备空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极结构，不再赘述。

实施例3

同实施例1的制备过程，不同的是高导电率金属复合层采用Au，厚度为100nm，此层通过溅射工艺制备，网格形状采用湿法刻蚀的方法图形化。

实施例4

同实施例1的制备过程，不过此器件没有使用绝缘层。

表1为对比例1及实施例1、2、3、4器件的面电阻、电压、亮度、发光不均匀性等特性的数据比较：(发光不均匀性在此指：发光面中心点的亮度与发光面四周平均亮度的差值，此差值与中心点亮度的比值，此比值被定为不均匀性的数值。)

表1

器件	面电阻(Ω/□)	电压(V)	亮度(cd/m²)	发光不均匀性
器件	面电阻(Ω/□)	电压(V)	亮度(cd/m²)	发光不均匀性	对比例1	10	5	500	30％
实施例1	2	5	660	10％	对比例1	10	5	500	30％
实施例1	2	5	660	10％	实施例2	3	5	580	16％
实施例3	3	5	630	14％	实施例2	3	5	580	16％
实施例3	3	5	630	14％	实施例4	2.2	5	510	23％

综合以上数据，可以看出，按照本发明的方法，实施例1、2、3，使用了第一电极复合功能层，使用此复合功能层的器件与不使用复合功能层的器件相比，面电阻降低，亮度提高，均匀性也得到提高。这是因为：金属网格导致部分在有机功能层/基板表面以波导形式损失掉的光，更加容易从透明衬底一侧射出到外界，所以亮度得到提高，出光效率获得提升；另外，采用金属网格后，阳极面电阻也得到降低，导致发光均匀性得到很大改善。同时从实施例1与实施例4的对比可以看出，在金属网格上使用绝缘层后，器件的亮度提高程度更大，不均匀性改善的程度也更大，这是因为，没有绝缘层时，电荷会注入到金属网格中，而金属网格不透光，所以注入的电荷就被损失掉，加入绝缘层后，载流子就不会注入到金属网格中，这些电荷就不会被浪费掉，所以亮度提升程度更大，均匀性改善更大。综上4个实施例的对比来看，采用Ag膜作为金属网格并有绝缘层的器件，效果最佳。

实施例5

同实施例1的制备过程，不同的是高导电率金属复合层采用Cr/Ag，Cr和Ag均通过溅射工艺制备，厚度为20nm/80nm，网格形状采用湿法刻蚀的方法图形化。

实施例6

同实施例1的制备过程，不同的是高导电率金属复合层采用Mo/Al/Mo，均通过溅射工艺制备，厚度为35nm/30nm/35nm，网格图形采用湿法刻蚀的方法图形化。

实施例7

同实施例1的制备过程，不同的是高导电率金属层采用Ag和Cu的合金，通过溅射工艺制备，厚度为100nm，网格形状采用干法刻蚀的方法图形化。

实施例8

同实施例1的制备过程，不同的是高导电率金属层采用Cu和Zn的合金，通过溅射工艺制备，厚度为100nm，网格形状采用干法刻蚀的方法图形化。

表2为对比例1及实施例5、6、7、8器件的面电阻、电压、亮度、发光不均匀性等特性的数据比较：

表2

器件	面电阻(Ω/□)	电压(V)	亮度(nits)	发光不均匀性
器件	面电阻(Ω/□)	电压(V)	亮度(nits)	发光不均匀性	对比例1	10	5	500	30％
实施例5	2.8	5	590	14％	对比例1	10	5	500	30％
实施例5	2.8	5	590	14％	实施例6	2.2	5	670	10％
实施例7	2.7	5	650	13％	实施例6	2.2	5	670	10％
实施例7	2.7	5	650	13％	实施例8	3.2	5	600	14％

综合以上数据，可以看出，采用Mo/Al/Mo作为金属网格，并加有绝缘层时的效果较佳。

实施例9

同实施例1的制备过程，不同的是网格形状为六边形。

高导电率金属复合层材料采用Ag，溅射工艺制备，厚度100nm；

Ag层的网格形状为六边形，通过湿法刻蚀方法图形化，网格距离为两个相邻六边形中心点的距离，为180微米，此网格横截面为矩形；

绝缘层材料采用聚乙烯基苯酚(PVP)；

绝缘层的网格形状也为六边形，通过湿法刻蚀方法图形化，网格距离为180微米，网格横截面为正梯形，绝缘层网格正好覆盖在Ag网格上。

实施例10

同实施例9的制备过程，不同的是网格形状为三角形，绝缘层的网格形状也为三角形。

表3为对比例1及实施例9、10器件的面电阻、电压、亮度、发光不均匀性等特性的数据比较：

表3

器件	面电阻(Ω/□)	电压(V)	亮度(nits)	发光不均匀性
器件	面电阻(Ω/□)	电压(V)	亮度(nits)	发光不均匀性	对比例1	10	5	500	30％
实施例9	2.7	5	660	12％	对比例1	10	5	500	30％
实施例9	2.7	5	660	12％	实施例10	3.2	5	640	14％

实施例11

同实施例9的制备过程，不同的是：

此Ag层的网格横截面为正梯形；

绝缘层材料采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，PMMA采用旋涂工艺制备；

绝缘层的网格横截面为正梯形，绝缘层网格正好覆盖在Ag网格上。

实施例12

同实施例11的制备过程，不同的是：

此Ag层的网格横截面为矩形；

绝缘层材料采用SiO，溅射工艺制备；

绝缘层的网格横截面为倒梯形，采用干法刻蚀的方法制备，SiO的网格正好覆盖在Ag网格上。

实施例13

同实施例11的制备过程，不同的是：

高导电率金属复合层材料采用Cr，Cr层的网格横截面为矩形；

绝缘层材料采用PI，竖直方向横截面为圆弧形，网格形状采用湿法刻蚀的方法制备，绝缘层的网格正好覆盖在Cr网格上。

实施例14

同实施例13的制备过程，不同的是：

Cr层的网格横截面为正梯形。

表4为对比例1及实施例11、12、13器件的面电阻、电压、亮度、发光不均匀性等特性的数据比较：

表4

器件	面电阻(Ω/□)	电压(V)	亮度(nits)	发光不均匀性
器件	面电阻(Ω/□)	电压(V)	亮度(nits)	发光不均匀性	对比例1	10	5	500	30％
实施例11	3.0	5	610	14％	对比例1	10	5	500	30％
实施例11	3.0	5	610	14％	实施例12	2.9	5	630	13％
实施例13	2.8	5	640	12％	实施例12	2.9	5	630	13％
实施例13	2.8	5	640	12％	实施例14	2.9	5	635	12％

综合以上数据，可以看出选用合金材料同样可以起到降低面电阻及增加楚光的效果。金属合金优选为低电阻的Ag合金材料。

下面参照图11介绍实施例15-17：

实施例15

本实施例的第一复合电极功能层，包括第一电极层和高导电率金属复合层，第一电极层采用ITO，高导电率金属复合层采用Ag，Ag制备成网格形状，其特征是ITO在Ag网格的上面。

1)溅射Ag层：在洗净的玻璃基板上溅射Ag，厚度100nm；

2)将Ag层图形化，通过湿法刻蚀的方法，将Ag层图形化，所得图形为矩形网格，网格间距200微米，网格竖直方向横截面为矩形；

3)在Ag网格层上溅射ITO，ITO厚度为180nm。

实施例16

同实施例15的制备过程，不同的是将ITO更换为ZnO:Al。

实施例17

同实施例15的制备过程，不同的是将ITO更换为高导电率的PEDOT:PSS，其导电率为300S/cm。

表5为对比例1及实施例15、16、17器件的面电阻、电压、亮度、发光不均匀性等特性的数据比较：

表5

器件	面电阻(Ω/□)	电压(V)	亮度(nits)	发光不均匀性
器件	面电阻(Ω/□)	电压(V)	亮度(nits)	发光不均匀性	对比例1	10	5	500	30％
实施例15	3.5	5	640	14％	对比例1	10	5	500	30％
实施例15	3.5	5	640	14％	实施例16	3.2	5	620	16％

器件	面电阻(Ω/□)	电压(V)	亮度(nits)	发光不均匀性
器件	面电阻(Ω/□)	电压(V)	亮度(nits)	发光不均匀性	实施例17	2.9	5	690	12％

如上，采用先金属网格，再制备电极层的方案，同样可以降低面电阻，其中优选采用Ag制备网格，ITO、ZnO掺铝或高导电性的PEDOT:PSS均可以做电极层。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此，本发明的保护范围当以申请的专利范围所界定为准。

Claims

1.一种有机电致发光器件，其结构中顺次包括基板，设置在基板上的第一复合电极功能层，设置在第一复合电极功能层上的有机功能层，设置在有机功能层上的第二电极层，其特征在于，所述第一复合电极功能层结构中包括至少两部分，其中一部分为第一电极层，另一部分为高导电率金属复合层，这两部分中至少有一层为网格状结构，上述该高导电率金属复合层由至少一层材料构成，材料选自金属、合金或金属混合物。

2.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述高导电率金属复合层的材料选自银、金、钼、铬、铝、铂、铜、锌中的至少一种金属，或选自银、金、钼、铬、铝、铂、铜、锌中的两种或两种以上金属构成的混合物，或选自银、金、钼、铬、铝、铂、铜、锌中的两种或两种以上金属构成的合金。

3.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第一复合电极功能层结构中的网格状结构的构型为相对于器件基板的平行方向为任意N边形的网格，此处N≥3。

4.根据权利要求3所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第一复合电极功能层结构中的网格状结构的构型为相对于器件基板的平行方向的正方形网格或正六边形网格。

5.根据权利要求3或4所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第一复合电极功能层结构中的网格的内切圆直径为10-50微米。

6.根据权利要求3所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第一复合电极功能层结构中的网格状结构的构型为相对于器件基板的垂直方向横截面为倒梯形的网格、或为正梯形的网格、或为矩形的网格。

7.根据权利要求3所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第一复合电极功能层结构中的网格状结构的构型为相对于器件基板的垂直方向横截面为圆弧形的网格。

8.根据权利要求1、2或3中至少之一所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第一电极层的构型为网格状结构。

9.根据权利要求1、2或3中至少之一所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述高导电率金属复合层的构型为网格状结构。

10.根据权利要求9所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述高导电率金属复合层的构型为由三层金属材料构成的网格状结构，金属材料为钼/铝/钼。

11.根据权利要求9所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述高导电率金属复合层的构型为矩形。

12.根据权利要求9所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述高导电率金属复合层的构型为正六边形。

13.根据权利要求1或2所述的有机电致发光器件，其特征在于，第一复合电极功能层结构中的第一电极层制备在器件基板上，高导电率金属复合层制备在第一电极层与有机功能层之间。

14.根据权利要求13所述的有机电致发光器件，其特征在于，在所述第一复合电极功能层与有机功能层之间设置有绝缘层，该绝缘层的材料选自有机绝缘材料、无机绝缘材料或无机/有机复合绝缘材料。

15.根据权利要求14所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述有机绝缘材料选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚乙烯基苯酚；无机绝缘材料选自SiO₂、SiN_x、Al₂O₃；无机/有机复合绝缘材料选自：SiO₂/PMMA，Ta₂O₅/PANI。

16.根据权利要求1或2所述的有机电致发光器件，其特征在于，第一复合电极功能层结构中的高导电率金属复合层直接制备在器件基板上，第一电极层制备在高导电率金属复合层与有机功能层之间。

17.根据权利要求16所述的有机电致发光器件，其特征在于，第一电极层的材料选自聚(3，4)-亚乙基二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸酯的混合物。

18.权利要求1所述的有机电致发光器件用作发光器件的光源。