CN102088062A

CN102088062A - 具有复合空穴传输层的有机电致发光器件及其制造方法

Info

Publication number: CN102088062A
Application number: CN2010105978154A
Authority: CN
Inventors: 俞东斌; 蒋雪茵; 周帆; 陈雪; 王蕊; 张志林
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2011-06-08

Abstract

本发明涉及一种具有复合空穴传输层的有机电致发光器件及其制备方法。本发光器件依次由ITO玻璃基板、ITO修饰层、空穴传输层、发光层、电子传输层、复合阴极构成。各结构层均采用真空蒸发方法制备，其中复合空穴传输层是采用双源共蒸的方法制备。本发明结构中，空穴传输层是有两种不同空穴迁移率的材料NPB和m-MTDATA构成。这种具有复合空穴传输层的有机电致发光器件是通过调节空穴传输层中两种材料的掺杂比来调节其空穴迁移率，使得有机电致发光器件中载流子平衡，这样极大的提高了器件的发光效率，并且能够有效的抑制器件在较高驱动电流下载流子的电流淬灭效应。采用这种结构的有机电致发光器件，可以广泛应用到有机电致发光显示器件上。

Description

具有复合空穴传输层的有机电致发光器件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种具有复合空穴传输层的有机电致发光器件及其制备方法。

背景技术

有机电致发光器件（Organic Light Emitting Device，OLED）具有超轻薄、可挠性、响应快、低功耗及制作简单等特性，在平板显示器、液晶背光模组以及照明等领域具有很大的应用潜力。OLED研究的核心问题主要集中于提高发光效率、降低驱动电压从而降低功率消耗以及提高器件稳定性等方面。

为了提高器件的发光效率，应尽量使发光层中的电子和空穴相匹配。而在OLED器件中，空穴数目通常远大于电子，其主要原因是最常用的空穴传输材料(如NPB)的空穴迁移率要远远高于电子传输材料(如Alq₃)的电子迁移率。因此，提高电子迁移率或减小空穴迁移率成为改善OLED发光效率的重要方法之一。在以往的研究中，通过制备新材料来使得OLED器件中的空穴-电子平衡，比如制备新型的电子传输材料来提高电子迁移率，或者制备与现有的较低电子迁移率相匹配的空穴传输材料，来促进空穴-电子对平衡，从而提高器件的发光效率。然而上述方法不具有普遍适用性，因为只有空穴传输材料的空穴迁移率和特定的电子传输材料的电子迁移率（电子传输材料的电子迁移率和空穴传输材料的特定的空穴迁移率）相匹配时，才能获得最高的发光效率。

发明内容

本发明的目的在于解决已有技术存在的问题，提供一种具有高发光效率、低功耗的、具有复合空穴传输层的有机电致发光器件及其制作方法。

为达到上述目的，本发明的构思是：

一种具有复合空穴传输层的有机电致发光器件及其制备方法，通过两种不同空穴迁移率的材料掺杂，调节复合空穴传输层迁移率，从而制得具有极高的发光效率的器件。并且可以根据不同的电子传输材料，通过调节两种空穴传输材料的掺杂比，来调节复合空穴传输的空穴迁移率，因此，采用该结构的有机电致发光器件可以根据不同电子传输层来配置复合空穴传输层的掺杂比，从而使有机电致发光器件的发光效率达到最高。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种具有复合空穴传输层的有机电致发光器件，包括一个ITO玻璃基板，其上依次有ITO修饰层、空穴传输层、发光层、电子传输层和复合阴极，该空穴传输层为复合空穴传输层，复合空穴传输层由两种材料分别为具有高空穴迁移率的材料NPB和具有低空穴迁移率的材料m-MTDATA掺杂形成，其中m-MTDATA的掺杂比为1～7 mol%。

上述ITO修饰层所用材料为MoO₃、WO₃、Ag₂O中任意一种。

上述复合空穴传输层为NPB和m-MTDATA掺杂制备而成。

上述发光层所采用的材料为Alq₃。

上述电子传输层所用材料为Alq₃、Bphen、BCP、PDB中任意一种。

上述复合阴极为LiF/Al、CsO_x/Al、Mg-Ag中任意一种。

根据本发明的目的，上述有机电致发光器件的制造方法，是在ITO玻璃基板上依次ITO修饰层、复合空穴传输层、发光层、电子传输层以及复合阴极。

上述制作方法的工艺步骤如下：

（1）选择符合要求尺寸和表面电阻的ITO玻璃基板，清洗后烘干，并用UV-Ozone处理；

（2）采用真空蒸发的方法，在上述ITO玻璃基板(1)上蒸镀上ITO修饰层；

（3）采用真空双源共蒸的方法，在上述ITO修饰层上，制备[NPB:m-MTDATA]复合空穴传输层，通过严格控制两种材料的蒸发速率(蒸发速率为0.01 nm/s~1 nm/s)来控制复合空穴传输层的掺杂比；

（4）采用真空蒸发的方法，在上述复合空穴传输层上蒸镀Alq₃作为发光层；

（5）采用真空蒸发的方法，在上述发光层蒸镀上电子传输层；

（6）采用真空蒸发的方法，在上述电子传输层上复合阴极。

上述有机化合物、无机化合物和金属均采用真空蒸镀的方法。具有复合空穴传输层的有机电致发光器件的各结构层均采用真空蒸发方法制备，其中复合空穴传输层是采用双源共蒸的方法制备，复合空穴传输层采用真空双源共蒸要严格控制每一种材料的蒸发速度。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：本发明的OLED器件结构中，由于有效的调节了空穴-电子对平衡，极大的提高了器件的发光效率，并且能够有效抑制器件在较高驱动电流下的猝灭效应，使得器件更加稳定；更重要的是：本发明可以根据不同的电子传输材料，可以通过调节复合空穴层中两种材料的掺杂比来得到合适的空穴迁移率。因此，具有工艺简单、成本低、容易实现产业化等诸多优点。

附图说明

图1为本发明具有复合空穴传输层的有机电致发光器件的结构示意图。

图2为图1示例的有机电致发光器件采用ITO/MoO₃/[NPB:m-MTDATA(x mol%)]/Alq3/LiF/Al结构的器件能级示意图。

图3为具有图2结构的复合空穴传输层中m-MTDATA不同掺杂比对应器件的发光亮度-电压-电流密度特性曲线图。

图4为具有图2结构的复合空穴传输层中m-MTDATA不同掺杂比对应器件的发光效率变化曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和对本发明的一个优选实例进一步说明：

如图1所示，本实例中的具有复合空穴传输层的有机电致发光器件，其包括ITO玻璃基板1、ITO修饰层2、复合空穴传输层3、发光层4、电子传输层5和复合阴极层6，其中发光层4和电子传输层5所用材料皆为Alq₃。

具有本器件结构的有机电致发光器件的制备方法的详细步骤和工艺如下：

（1）选择符合要求尺寸（有效面积5 mm×5 mm）和表面电阻(10 Ω/□)的ITO玻璃基板1，ITO玻璃先用去污粉清洗，再依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗30 min，在烘箱中烘干，进行UV-Ozone处理后，放入真空蒸发设备；

（2）在4×10^-4 Pa真空环境中，在上述ITO玻璃基板1上蒸镀上MoO₃层作为ITO修饰层2，其厚度为4 nm；

（3）使用有机物掩膜板，在上述ITO修饰层2上，采用双源共蒸的方法蒸镀复合空穴传输层3，其中m-MTDATA的掺杂比为从0 mol%~7 mol%不等，复合空穴传输3的厚度为50 nm；

（4）在上述复合空穴传输层3上蒸镀Alq₃层作为发光层4兼做电子传输层5，其厚度为60 nm；

（5）改换电极掩膜板，在上述电子传输层5上蒸镀复合阴极6，先蒸镀LiF，其厚度为1 nm，再在LiF层上蒸镀Al电极层，其厚度为100 nm。

本实例采用ITO/MoO₃/[NPB:m-MTDATA (x mol%)]/Alq3/LiF/ Al结构，根据复合空穴传输层中m-MTDATA的掺杂比不同（分别为0 mol%、1 mol%、3 mol%、5 mol%、7 mol%），制备了一系列的OLED器件(D _A~E)。

图2为本发明有机电致发光器件采用ITO/MoO₃/[NPB:m-MTDATA(x mol%)]/Alq3/LiF/Al结构的器件能级示意图。图3和图4都是基于图2结构的复合空穴传输层中m-MTDATA不同掺杂比对应器件的光电特性曲线图。

图3为器件(D _A~E)的发光亮度-电压-电流密度特性曲线，由图可知，在器件的其他参数一定的情况下，器件电流强度随着m-MTDATA的掺杂比的提高而降低，这充分说明了通过改变复合空穴传输层中的m-MTDATA的掺杂比可以有效的调节复合空穴传输层的迁移率，从而制得与相应电子传输材料相匹配的空穴传输层是完全可以实现的。

如图4所示，当复合空穴传输层的m-MTDATA掺杂比为5 mol%时，器件(D _D)发光效率最高，其最高发光效率达到了5.2 cd/A，这时载流子达到最佳平衡。对于这一系列的器件(D _A~E)，当其驱动电流密度从20 mA/cm²变化到200 mA/cm²时，器件的发光效率并没有下降的趋势，因此具有复合空穴传输层的有机电致发光器件能够很好的抑制电流猝灭效应。采用此结构的有机电致发光器件及其制备方法比其他传统方法的最大优势在于：在现有常用的空穴传输材料(如NPB和m-MTDATA)的条件下，通过掺杂并改变复合空穴传输层中m-MTDATA的掺杂比，调节复合空穴传输层的空穴迁移率来达到空穴-电子对平衡，使器件达到最高发光效率；同时当改用不同的电子传输材料时，只要改变复合空穴传输层的掺杂比就能够制备与该电子传输材料相匹配的空穴传输层。因此，上述器件结构和制备方法，具有工艺简单，成本低廉，易于产业化等诸多优点。

Claims

1. 一种具有复合空穴传输层的有机电致发光器件，包括一个ITO玻璃基板(1)，其上依次设有ITO修饰层(2)、空穴传输层(3)、发光层(4)、电子传输层(5)和复合阴极(6)，其特征在于，所述空穴传输层(3)为复合空穴传输层，所述复合空穴传输层由具有高空穴迁移率的材料NPB和具有低空穴迁移率的材料m-MTDATA掺杂形成，所述空穴传输层(3)中m-MTDATA的掺杂比为1～7 mol%。

2. 根据权利要求1所述的具有复合空穴传输层的有机电致发光器件，其特征在于，所述ITO修饰层(2)采用的材料为MoO₃、WO₃或是Ag₂O的任意一种。

3. 根据权利要求1所述的具有复合空穴传输层的有机电致发光器件，其特征在于，所述发光层(4)采用的材料为Alq₃。

4. 根据权利要求1所述的具有复合空穴传输层的有机电致发光器件，其特征在于，所述电子传输层(5)采用的材料为Alq₃、Bphen、BCP、PDB中任意一种。

5. 根据权利要求1所述的具有复合空穴传输层的有机电致发光器件，其特征在于，所述复合阴极(6) 采用的材料为LiF/Al、CsO_x/Al、Mg-Ag中任意一种。

6. 根据权利要求1所述的具有复合空穴传输层的有机电致发光器件，其特征在于，采用ITO/MoO₃/[NPB：m-MTDATA(x mol%)]/ Alq3/(LiF/Al)结构。

7. 一种权利要求1所述的具有复合空穴传输层的有机电致发光器件的制造方法，其特征在于，包括下述步骤：

a.选择ITO玻璃基板(1)，清洗后烘干，并用UV-Ozone处理；

b.采用真空蒸发的方法，在所述ITO玻璃基板(1)上蒸镀ITO修饰层(2)；

c.采用真空双源共蒸的方法，在所述ITO修饰层(2)上制备空穴传输层(3)；

d.采用真空蒸发的方法，在所述空穴传输层(3)上蒸镀发光层(4)；

e.采用真空蒸发的方法，在所述发光层(4) 上蒸镀电子传输层(5)；

f.采用真空蒸发的方法，在所述电子传输层(5)上蒸镀复合阴极(6)。

8. 根据权利要求7所述的具有复合空穴传输层的有机电致发光器件的制造方法，其特征在于，所述步骤c中采用真空双源共蒸的方法时，所述NPB和m-MTDATA两种材料的蒸发速率为0.01 nm/s~1 nm/s。

9. 根据权利要求7所述的具有复合空穴传输层的有机电致发光器件的制造方法，其特征在于，所述步骤a中选择所述ITO玻璃基板(1)的有效面积为5 mm×5 mm、表面电阻为10 Ω/□，所述ITO玻璃先用去污粉清洗，再依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗30 min，在烘箱中烘干，进行UV-Ozone处理后，放入真空蒸发设备。

10. 根据权利要求9所述的具有复合空穴传输层的有机电致发光器件的制造方法，其特征在于，所述步骤b处于4×10^-4 Pa真空环境中，在所述的ITO玻璃基板(1)上蒸镀MoO₃层为ITO修饰层(2)，其厚度为4 nm。

11. 根据权利要求10所述的具有复合空穴传输层的有机电致发光器件的制造方法，其特征在于，所述步骤c中使用有机物掩膜板，在所述ITO修饰层(2)上，采用双源共蒸的方法蒸镀复合空穴传输层(3)，其中m-MTDATA的掺杂比为从0 mol%～7 mol%，复合空穴传输(3)的厚度为50 nm。

12. 根据权利要求11所述的具有复合空穴传输层的有机电致发光器件的制造方法，其特征在于，所述步骤d和步骤e中，在所述复合空穴传输层(3)上蒸镀Alq3层作为发光层(4)兼做电子传输层(5)，其厚度为60 nm。

13. 根据权利要求12所述的具有复合空穴传输层的有机电致发光器件的制造方法，其特征在于，所述步骤f中改换电极掩膜板，在所述电子传输层(5)上蒸镀复合阴极(6)，先蒸镀LiF，其厚度为1 nm，再在LiF层上蒸镀Al电极层，其厚度为100 nm。