CN102185112A - 一种叠层有机发光二极管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种叠层有机发光二极管将在所述发光二极管的第一电极和第二电极之间至少设置有第一发光单元和第二发光单元,以及一个连接相邻发光单元的电荷产生层。使用了两个以上发光单元的发光二极管亮度和电流效率增加,而发光单元之间的电荷产生层由p型有机半导体和n型有机半导体组成,电荷产生层能够释放大量载流子,显著地降低了叠层有机发光二极管的工作电压,从而提高了叠层有机发光二极管的功率效率。

Description

一种叠层有机发光二极管及其制备方法
技术领域
本发明涉及有机发光二极管领域,具体涉及一种叠层有机发光二极管及其制备方法。这应该和题目是一样的,我们在写发明名称的时候一般不把发明点写进去。
背景技术
有机发光二极管显示被视为平板显示器产业中最为热门的新兴显示技术,目前已经得到了广泛的研究。同无机发光二极管相比,有机发光二极管具有材料选择范围宽、可实现由蓝光区到红光区的全彩色显示、驱动电压低、发光亮度和发光效率高、视角宽、响应速度快、制作工艺简单、成本低,并易实现大面积和柔性显示等诸多优点,因而在过去的20多年中得到了迅速的发展。目前,有机发光二极管领域的研究早已不限于学术界,几乎所有国际知名的电子大公司以及化学公司都投入巨大的人力和资金进入这一研究领域,呈现研究、开发与产业化齐头并进的局面,有机发光二极管显示技术正在飞速迈向产业化。
1987年由柯达公司邓青云等人发明的有机发光二极管(OrganicLight-emitting Diode OLED)是一种双层三明治结构(邓青云,万斯来科,应用物理快报,51期,913页,1987年,C.W.Tang,S.A.VanSlyke,Appl.Phys.Lett.51,pp913,(1987),美国专利,专利号:4,769,292和4,885,211,U.S.Pat.Nos.4,769,292和4,885,211),它是由空穴传输层和电子传输/有机发光层组成,并夹在铟锡氧化物ITO和金属电极之间。多层有机发光二极管包括空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层、电子注入层以及染料掺杂型的有机发光二极管后来也被设计制造出来,通过有机层厚度的优化以及制备工艺的改进,有机发光二极管的发光性能得到了大大的改善。
白光有机发光二极管因其在显示和照明领域的潜在优势而被广泛的研究。自从1995年由日本城户研二等人首次报道荧光白光有机发光二极管(城户研二,小岛木村,永井长尺,科学,1995年267期,JunjiKido,Masato Kimura,Katsutoshi Nagai,Science 1995,267,1332)以来,这方面的研究已经取得了显著的进展,不同白光有机发光二极管结构和不同的发光材料被研究者开发出来。2002年安德烈等人首次报道了用磷光材料制备的白光有机发光二极管(安德烈,佛瑞斯特,汤普森,先进材料,2002年14卷147期,B.W.D’Andrade,S.R.Forrest,M.E.Thompson,Adv.Mater.2002,14,147)。随后,同时采用荧光和磷光材料的白光有机发光二极管也被制作出来。但是,从目前的发展结果来看,白光有机发光二极管在的应用仍还存在一定距离,开发高效率、高亮度、高稳定的白光有机发光二极管仍然是进一步研究的重点。
叠层结构是实现高效率有机发光二极管的有效结构之一,近年来研究倍受关注,并得到很好的发展。叠层有机发光二极管是一种将数个发光单元通过电荷产生层串联起来且只由一个外电源控制的有机发光二极管。与传统的有机发光二极管相比,叠层有机发光二极管拥有较高的发光亮度和电流效率,其发光亮度和电流效率随着串联单元的个数的增加可以成倍的增长,而且在相同电流密度下,叠层有机发光二极管与传统有机发光二极管的老化性质是一样的,但由于叠层有机发光二极管的初始亮度比较大,因此,换算成同样初始亮度时,叠层有机发光二极管的寿命将比传统的有机发光二极管大大延长。
叠层有机发光二极管的概念是由日本山形大学Kido教授首次提出的,他们采用的电荷产生层是由ITO或五氧化二钒(V2O5)与铯(Cs)掺杂2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-邻菲咯啉(BCP)组成的双层结构(城户研二等,2003年巴尔的摩信息显示协会国际座谈会,979页。T.Matsumoto,T.Nakada,J.Endo,K.Mori,N.Kavamura,A.Yokoi,and J.Kido,Proceedings of the 2003 Society for Information Display(SID)International Symposium,Baltimore,MD(Society for InformationDisplay,San Jose,CA,2003),p.979.日本专利,专利号,2003045676A,JP Patent Publication 2003045676A)。之后,叠层有机发光二极管的研究取得了广泛发展,不同叠层有机发光二极管结构和不同的发光材料被研究者提出来。这个结构的关键是叠层有机发光二极管中间起连接作用的电荷产生层,目前,从掺杂到非掺杂作为电荷产生层都有陆续的报道,如基于BCP:Li/V2O5电荷产生层的全荧光体系的(F.Guo,and D.Ma,Appl.Phys.Lett.2005,87,173510.)、基于Mg:Alq3/WO3电荷产生层的全荧光体系的(C.-C.Chang,J.-F.Chen,S.-W.Hwang,and C.H.Chen,Appl.Phys.Lett.2005,87,253501.)、基于Bphen:Li/MoO3电荷产生层的全磷光体系的(H.Kanno,R.J.Holmes,Y.Sun,S.K.-Cohen,and S.R.Forrest,Adv.Mater.2006,18,339)、基于BCP:Cs2CO3/MoO3电荷产生层的全荧光体系的(T.-W.Lee,T.Noh,B.-K.Choi,M.-S.Kim,D.W.Shin,and J.Kido,Appl.Phys.Lett.2008,92,043301.)、基于Alq3:Mg/MoO3电荷产生层的荧光磷光共混体系的(P.Chen,Q.Xue,W.Xie,Y.Duan,G.Xie,Y.Zhao,J.Hou,S.Liu,L.Zhang,and B.Li,Appl.Phys.Lett.2008,93,153508.)、基于LiF/Ca/Ag电荷产生层的荧光磷光共混体系的(J.X.Sun,X.L.Zhu,H.J.Peng,M.Wong,H.S.Kwok,Org.Electron.2007,8,305.)等等。能够看到,用这些电荷产生层制备的叠层有机发光二极管,其亮度和电流效率都得到了成倍的增加,然而,用这些电荷产生层制备的叠层有机发光二极管目前仍存在一个重要的问题,就是亮度和电流效率成倍提高的同时,驱动电压也大幅增加了,这意味着,这些叠层有机发光二极管的功率效率并没有得到改善,在实际应用中特别是在照明应用中是非常不利的,也掩盖了叠层有机发光二极管的优势。另外现有技术中叠成有机发光二极管只能发单色光,限制了叠层有机发光二极管的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,相比较现有技术,提供一种能够发白光的叠层有机发光二极管及其制备方法,同时满足电流效率和亮度增加的情况下,防止电压升高。
为了解决现有技术问题,本发明提供了一种叠层有机发光二极管,包括:
衬底;
设置于所述衬底上的第一电极;
设置于所述第一电极上的第二电极;
还包括设置于所述第一电极与第二电极之间的至少2个发光单元以及连接相邻发光单元的电荷产生层;
电荷产生单元包括n型有机半导体层与p型有机半导体层;
所述发光单元包括有机发光层,所述有机发光层由能够发白光的有机染料掺杂在主体材料中形成。
优选的,所述n型有机半导体的最低未占据分子轨道能级大于4.0eV,p型有机半导体的最高占据分子轨道能级小于5.5eV,p型有机半导体的最高占据分子轨道能级和n型有机半导体的最低未占据分子轨道能级之差要小于1eV。
优选的,所述p型有机半导体为金属酞菁类化合物、噻吩类化合物或稠环芳烃。
优选的,所述n型有机半导体为富勒烯及其衍生物或苝的衍生物。
优选的,所述第一电极为铟锡氧化物构成、所述第二电极为铝,金,银或铜中的一种构成。
优选的,所述发光单元包括:
空穴注入层;
设置在所述空穴注入层上的空穴传输层;
设置在所述空穴传输层上的电子阻挡层;
设置在所述电子阻挡层上的有机发光层;
设置在所述有机发光层上的电子传输层;
设置在所述电子传输层上的电子注入层。
优选的,所述有机发光层由有机染料掺杂在主体材料中形成,所述有机染料占主体材料的0.75wt%~20wt%。
优选的,所述有机染料由二(2,4-二苯基吡啶)铱(二羧基吡啶)、2-(9′,9′-二乙基芴-2′-)-1-苯基苯并咪唑铱(乙酰丙酮)、三(2-苯基吡啶)合铱、乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶)铱、三(2-对苯基吡啶)合铱、乙酰丙酮酸二(2-甲基苯并喹喔啉)合铱和乙酰丙酮酸二(2,4-二苯基喹啉)合铱或三(1-苯基异喹啉基)合铱中的两种以上组成,组合后的有机染料能够发白光;所述主体材料为4,4′,4″-三(N-咔唑)三苯胺和1,3二咔唑基苯中的任意一种。
本发明还提供了一种叠层有机发光二极管的制备方法,其特征在于,包括:
提供衬底;
在所述衬底上形成第一电极;
在所述第一电极上形成至少两个发光单元和至少一个由p型有机半导体和n型有机半导体混合而成的电荷产生层;
在最上层的发光单元上形成第二电极;
所述发光单元包括有机发光层,所述有机发光层由能够发白光的有机染料掺杂在主体材料中形成。
优选的,在所述阳极上形成发光单元,包括:在所述阳极上依次形成空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、一层或多层有机发光层、电子传输层和电子注入层。
本发明提供了一种叠层有机发光二极管,至少2个发光单元以及连接相邻发光单元的电荷产生层;电荷产生单元包括n型有机半导体层与p型有机半导体层;所述发光单元包括有机发光层,所述有机发光层由能够发白光的有机染料掺杂在主体材料中形成。本发明提供的叠层有机发光二极管使用了两个以上的发光单元亮度和电流效率增加,而两个发光单元之间的电荷产生单元由p型有机半导体和n型有机半导体组成电荷产生层,电荷产生层能够释放载流子,从而抵消了由于多个发光单元并存而产生的高电压,显著地降低了叠层有机发光二极管的工作电压,从而提高了叠层有机发光二极管的功率效率。另外,所述发光单元中的有机发光层使用的有机染料为能够在电流作用下发出白光的有机染料,所以能够发出白光。
本发明提供的制备方法在制备发光单元时,制备一层或多层有机发光层,这样满足了组合型有机染料在制备时的困难,如果是一层有机发光层,即是多种有机染料共同掺杂在同一主体材料中制备的,如果是多层,即是使用单一有机染料掺杂在主体材料后再形成多层有机发光层。这样可以满足发白光的要求。
附图说明
图1本发明实施例提供的叠层有机发光二极管结构示意图;
图2本发明实施例提供的叠层有机发光二极管工作示意图;
图3本发明实施例提供的叠层有机发光二极管结构示意图;
图4本发明实施例提供的叠层有机发光二极管中电荷产生单元结构示意图;
图5本发明实施例提供的叠层有机发光二极管中发光单元的结构示意图
图6本发明实施例1提供的叠层有机发光二极管的电压-电流密度-亮度特性曲线;
图7本发明实施例1提供叠层有机发光二极管的亮度-电流效率-功率效率特性曲线;
图8本发明实施例1提供的叠层有机发光二极管的发光光谱-电压特性曲线
具体实施方式
为了进一步了解本发明,下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。
本发明提供了一种叠层有机发光二极管,包括:
衬底;
设置于所述衬底上的第一电极;
设置于所述第一电极上的第二电极;
还包括设置于所述第一电极与第二电极之间的至少2个发光单元以及连接相邻发光单元的电荷产生层;
电荷产生单元包括n型有机半导体层与p型有机半导体层;
所述发光单元包括有机发光层,所述有机发光层由能够发白光的有机染料掺杂在主体材料中形成。
相比较现有技术,本发明在现有叠层有机发光二极管结构的基础上进行了改进,在第一电极与第二电极之间设置了至少两个发光单元,每个发光单元优选其相邻的发光单元具有相同的结构、材料和功能。本发明提供的叠层有机发光二极管还包括连接相邻发光单元的电荷产生单元,所述电荷产生单元由n型有机半导体和p型有机半导体组成,所述n型有机半导体与p型有机半导体之间能够形成电荷产生区域,使释放的电荷或载流子能够抵消由于多层发光单元之间的电压压降,使工作电压降低,提高性能。
按照本发明,图1为本发明实施例优选的叠层发光二极管结构示意图,包括:衬底1、第一电极2、第一发光单元31、第一电荷产生单元41、第二发光单元32,以及第二电极5。其中,如图4所示,电荷产生单元包括n型有机半导体层7与p型有机半导体层8。所述衬底1可选用硬质衬底玻璃或聚碳酸酯柔性衬底。所述第一电极2优选为阳极,选用铟锡氧化物(ITO)制备,功函数优选为4.7eV到5.2eV,第二电极优选为阴极,由铝(Al)制成。另外本发明提供的第一电极与第二电极中至少有一个是透明电极。
按照本发明,n型有机半导体层厚度优选为5~30nm,更优选为5~20nm;p型有机半导体层厚度优选为5~30nm,更优选为5~20nm。n型有机半导体层应选用以电子为多数载流子的有机半导体,p型有机半导体层应选用以空穴为多数载流子的有机半导体;所述n型有机半导体要具有较低的最低未占据分子轨道能级以及合适的电子亲和势,以利于电子的注入和传输,所述p型有机半导体要具有较高的最高占据分子轨道能级以及合适的电离势,以利于空穴的注入和传输。按照本发明,所述n型有机半导体的最低未占据分子轨道能级优选大于4.0eV,p型有机半导体的最高占据分子轨道能级优选小于5.5eV,但p型有机半导体的最高占据分子轨道能级和n型有机半导体的最低未占据分子轨道能级之差优选小于1eV。
因此,所述n型有机半导体优选为富勒烯及其衍生物、苝的衍生物,更优选为富勒烯、苝酐(PTCDA)或苝二酰胺(PTCDI),最优选为富勒烯。所述p型有机半导体优选为金属酞菁类化合物、噻吩类化合物或稠环芳烃。更优选为酞菁铜(CuPc)、酞菁锌(ZnPc)、2,5-顺-(4-2苯基)-2噻吩(BP2T)、并五苯(pentacene)或并四苯(Tetracene),最优选为并五苯。
按照本发明,所述发光二极管中的所有发光单元均包括
空穴注入层;设置在所述空穴注入层上的空穴传输层;设置在所述空穴传输层上的电子阻挡层;设置在所述电子阻挡层上的有机发光层;设置在所述有机发光层上的电子传输层;设置在所述电子传输层上的电子注入层。如图5所示,本发明提供的发光单元优选包括:空穴注入层a、空穴传输层b、电子阻挡层c、有机发光层d、电子传输层e、电子注入层f。
其中空穴注入层a优选采用具有高空穴注入效率的无机金属氧化物,更优选采用三氧化钼(MoO3)制备。
所述空穴传输层b优选采用具有良好空穴传输性能的有机小分子材料,更优选为N,N’-双(1-萘基)-N,N’-二苯基-1,1’-二苯基-4,4’-二胺(简称NPB)掺杂的MoO3制备。
所述电子阻挡层c优选采用具有高三线态能级和一定空穴传输电子阻挡性能的有机材料,更优选4,4′,4″-三(咔唑-9-基)三苯胺(简称TCTA)、9,9′-(1,3-苯基)二-9H-咔唑(简称mCP)或双(二对甲苯胺)苯基环己烷(简称TAPC)。
所述有机发光层d可以有一层或多层。单有机发光层可以由蓝光和橙光有机磷光染料共同掺杂在主体材料中组成的材料制备得到,也可以是有蓝光、绿光和红光三种磷光染料共同掺杂在主体材料中组成的材料制备得到。多有机发光层可以是由蓝色磷光染料掺杂主体材料构成的蓝色有机发光层和由橙色磷光染料掺杂主体材料构成橙色有机发光层共同构成的双有机发光层,也可以是由蓝色磷光染料掺杂主体材料构成的蓝色有机发光层、绿色磷光染料掺杂主体材料构成的绿色有机发光层和红色磷光染料掺杂主体材料构成的红色有机发光层构成的三有机发光层,还可以是由绿光和红光有机磷光染料共同掺杂在主体材料中组成的红绿有机发光层和由蓝色磷光染料掺杂主体材料构成的蓝色有机发光层共同构成的双有机发光层。其中蓝色磷光染料优选二(2,4-二苯基吡啶)铱(二羧基吡啶)(简称FIrpic),橙光染料优选2-(9′,9′-二乙基芴-2′-)-1-苯基苯并咪唑铱(乙酰丙酮)(简称(fbi)2Ir(acac)),绿光染料优选三(2-苯基吡啶)合铱简称(Ir(ppy)3)、乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶)铱(简称(ppy)2Ir(acac))或三(2-对苯基吡啶)合铱(简称Ir(mppy)3)中的任意一种,红光材料优选乙酰丙酮酸二(2-甲基苯并喹喔啉)合铱简称(Ir(MDQ)2(acac))、乙酰丙酮酸二(2,4-二苯基喹啉)合铱(简称(PPQ)2Ir(acac))或三(1-苯基异喹啉基)合铱简称(Ir(piq)3)中的任意一种,主体材料优选为4,4′,4″-三(N-咔唑)三苯胺(简称TCTA)和1,3二咔唑基苯(简称mCP)中的任意一种。按照本发明,所述有机染料占主体材料的0.75wt%~20wt%。
相对于现有技术,本发明提供的有机发光层中使用了多种颜色的有机颜料组合,使用组合型有机染料的难点在于控制各种不同有机染料之间的比例,使掺杂后的有机发光层发光均匀。由于本发明的有机发光层为多层,制备时需要逐一进行制备,增加了制备的难度,所以现有技术中没有能够制备出白光叠层有机发光二极管。
所述电子传输层e优选具有高三线态、高电子迁移率和空穴阻挡特性的有机材料,更优选为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(简称TPBi)。
所述电子注入层f优选采用碱金属或碱土金属的盐,更优选为氟化物或碳酸盐,最优选为氟化锂、碳酸锂、碳酸铯、氟化铯、氟化钙。
如图3所示,本发明优选在第一电极与所述第二电极之间还设置有(n-2)个发光单元,以及(m-1)个电荷产生单元,优选的2≤n≤100,1≤m≤99。
如图2所示,将本发明提供的有机发光二极管第一电极与第二电极分别连接在电源6上,有机发光二极管开始工作发出白光。
本发明提供的叠层有机发光二极管的制备方法如下:
将阳极铟锡氧化物在以玻璃或聚碳酸酯制备的柔性衬底上光刻成细条状电极,然后清洗,氮气吹干,用氧等离子体处理2~5min后,将其转移到真空镀膜系统中,待真空度达到1至5×10-4帕时,依次蒸镀第一发光单元、第一电荷产生单元、第二发光单元和阴极。其中,第一发光单元中的空穴注入层的厚度为1nm~5nm,空穴传输层厚度在50nm~90nm、电子阻挡层厚度在5nm~10nm,有机发光层厚度在10nm~20nm,电子传输层厚度在30nm~50nm,电子注入层的厚度为1nm;电荷产生层中的n型有机半导体的厚度在5nm~20nm,p型有机半导体的厚度在5nm~20nm;发光单元二中的空穴注入层的厚度为1nm~5nm,空穴传输层厚度在50nm~90nm、电子/激子阻挡层厚度在5nm~10nm,有机发光层厚度在10nm~20nm,电子传输/空穴阻挡层厚度在30nm~50nm,电子注入层的厚度为1nm;阴极的厚度为120nm。两个电极相互交叉部分形成叠层有机发光二极管的发光区,发光区面积为16mm2;空穴传输层中无机金属氧化物的掺杂浓度按照质量分数控制在5%~20%;发光单元中空穴传输层、电子阻挡层、有机发光层和电子传输中的有机材料的蒸发速率控制在0.1nm/s~0.2nm/s,空穴注入层中金属氧化物的蒸发速率控制在0.02nm/s,有机发光层中掺杂染料的蒸发速率控制在0.01nm/s~0.001nm/s,电子注入层中的碱金属或者碱土金属或者它们的盐的蒸发速率控制在0.005nm/s,电荷产生层中p型有机半导体和n型有机半导体的蒸发速率控制在0.1nm/s~0.2nm/s,阴极的蒸发速率控制在1nm/s。有机发光层掺杂时,有机混合材料掺杂的两种有机染料和主体材料在不同的蒸发源中同时蒸镀,掺杂的有机染料与主体材料的重量比控制在0.75%~20%之间。
按照本发明,若所叠层有机发光二极管中使用两个以上的发光单元与连接相邻发光单元的电荷产生单元,则在制备第二发光单元后,重复上述方法,依次蒸镀剩余的发光单元和电荷产生单元,蒸镀参数与第一发光单元和第一电荷产生单元相同。
以下为本发明具体实施例:
实施例1:
先将ITO玻璃上的ITO光刻成4mm宽、30mm长的电极,然后清洗,氮气吹干,用氧等离子体处理2min。然后把它转移到真空镀膜系统中,待真空度达到1至5×10-4帕时,依次蒸镀发光单元一中的MoO3空穴注入层、NPB:MoO3空穴传输层、TCTA电子/激子阻挡层、FIrpic和(fbi)2Ir(acac)共同掺杂在TCTA中组成的有机发光层、TPBi电子传输/空穴阻挡层、Li2CO3电子注入层;电荷产生单元中的n型有机半导体C60、p型有机半导体pentacene;发光单元二中的MoO3空穴注入层、NPB:MoO3空穴传输层、TCTA电子/激子阻挡层、FIrpic和(fbi)2Ir(acac)共同掺杂在TCTA中组成的有机发光层、TPBi电子传输/空穴阻挡层、Li2CO3电子注入层和阴极金属Al组成,其中两个电极相互交叉部分形成叠层有机发光二极管的发光区,发光区面积为16平方mm,发光单元一中的空穴注入层、空穴传输层、电子/激子阻挡层、有机发光层、电子传输/空穴阻挡层,电子注入层的厚度分别为1nm、70、10、20、30、1nm;电荷产生单元中的n型有机半导体C60、p型有机半导体pentacene的厚度为20nm和10nm;发光单元二中的空穴注入层、空穴传输层、电子/激子阻挡层、有机发光层、电子传输/空穴阻挡层,电子注入层的厚度分别为1nm、70、10、20、50、1nm;阴极Al的厚度为120nm。发光单元中MoO3、NPB、TCTA和TPBi的蒸发速率控制在0.1nm每s,染料FIrpic和(fbi)2Ir(acac)的蒸发速率分别控制在0.015nm每s、0.001nm每s,MoO3掺杂NPB空穴传输层中MoO3的蒸镀速率控制在0.01nm每s,碳酸锂电子注入层的蒸发速率控制在0.005nm每s;电荷产生层单元中C60和pentacene的蒸发速率控制在0.1nm每s;Al的蒸发速率控制在1nm每s,有机发光层掺杂时,有机混合材料掺杂的两种有机染料和主体材料在不同的蒸发源中同时蒸镀,掺杂的有机染料FIrpic、(fbi)2Ir(acac)与主体材料TCTA的重量比分别控制在15wt%、1wt%。从而制备成结构为ITO/MoO3/NPB:MoO3/TCTA/TCTA:FIrpic:(fbi)2Ir(acac)/TPBi/Li2CO3/C60/pentacene/MoO3/NPB:MoO3/TCTA/TCTA:FIrpic:(fbi)2Ir(acac)/TPBi/Li2CO3/Al的叠层有机发光二极管。
将本实施例制备的叠层有机发光二极管进行检测,结果如附图6、图7、图8所示,其中图6为此叠层有机发光二极管的电压-电流密度-亮度特性曲线,叠层有机发光二极管的起亮电压为5.3伏,叠层有机发光二极管的最大亮度为48000cd/m2,在8.3伏电压的亮度为1000cd/m2。图7为本实施例制备的叠层有机发光二极管的亮度-功率效率-电流效率特性曲线,叠层有机发光二极管的最高电流效率为110cd/A,最大的功率效率是50.5lm/W,亮度为1000cd/m2的效率为40lm/W。图8为本实施例制备的叠层有机发光二极管的电致发光光谱-驱动电压特性曲线,叠层有机发光二极管表现出蓝、橙两种互补色同时发光,在1000cd/m2亮度下,叠层有机发光二极管的色坐标为(0.36,0.46)。
实施例2:
先将ITO玻璃上的ITO光刻成4mm宽、30mm长的电极,然后清洗,氮气吹干,用氧等离子体处理2min。然后把它转移到真空镀膜系统中,待真空度达到1至5×10-4帕时,依次蒸镀发光单元一中的MoO3空穴注入层、NPB:MoO3空穴传输层、TCTA电子/激子阻挡层、FIrpic和(fbi)2Ir(acac)共同掺杂在TCTA中组成的有机发光层、TPBi电子传输/空穴阻挡层、Li2CO3电子注入层;电荷产生单元中的n型有机半导体C60、p型有机半导体CuPc;发光单元二中的MoO3空穴注入层、NPB:MoO3空穴传输层、TCTA电子/激子阻挡层、FIrpic和(fbi)2Ir(acac)共同掺杂在TCTA中组成的有机发光层、TPBi电子传输/空穴阻挡层、Li2CO3电子注入层和阴极金属Al组成,其中两个电极相互交叉部分形成叠层有机发光二极管的发光区,发光区面积为16平方mm,发光单元一中的空穴注入层、空穴传输层、电子/激子阻挡层、有机发光层、电子传输/空穴阻挡层的厚度分别为1nm、70、10、20、30、1nm;电荷产生单元中的n型有机半导体C60、p型有机半导体CuPc的厚度为20nm和10nm;发光单元二中的空穴注入层、空穴传输层、电子/激子阻挡层、有机发光层、电子传输/空穴阻挡层的厚度分别为1nm、70、10、20、50、1nm;阴极Al的厚度为120nm。发光单元中MoO3、NPB、TCTA和TPBi的蒸发速率控制在0.1nm每s,染料FIrpic和(fbi)2Ir(acac)的蒸发速率分别控制在0.015nm每s、0.001nm每s,MoO3掺杂NPB空穴传输层中MoO3的蒸镀速率控制在0.01nm每s,碳酸锂电子注入层的蒸发速率控制在0.005nm每s;电荷产生层单元中C60和CuPc的蒸发速率控制在0.1nm每s;Al的蒸发速率控制在1nm每s,有机发光层掺杂时,有机混合材料掺杂的两种有机染料和主体材料在不同的蒸发源中同时蒸镀,掺杂的有机染料FIrpic、(fbi)2Ir(acac)与主体材料TCTA的重量比分别控制在15wt%、1wt%。从而制备成结构为ITO/MoO3/NPB:MoO3/TCTA/TCTA:FIrpic:(fbi)2Ir(acac)/TPBi/Li2CO3/C60/CuPc/MoO3/NPB:MoO3/TCTA/TCTA:FIrpic:(fbi)2Ir(acac)/TPBi/Li2CO3/Al的叠层有机发光二极管。
将本实施例制备的叠层有机发光二极管进行检测,叠层有机发光二极管的起亮电压为5.3伏,叠层有机发光二极管的最大亮度为48000cd/m2,在9.3伏电压的亮度为1000cd/m2。叠层有机发光二极管的最高电流效率为105cd/A,最大的功率效率是49lm/W,亮度为1000cd/m2的效率为39lm/W。叠层有机发光二极管表现出蓝、橙两种互补色同时发光,在1000cd/m2亮度下,叠层有机发光二极管的色坐标为(0.35,0.43)。
实施例3:
先将ITO玻璃上的ITO光刻成4mm宽、30mm长的电极,然后清洗,氮气吹干,用氧等离子体处理2min。然后把它转移到真空镀膜系统中,待真空度达到1至5×10-4帕时,依次蒸镀发光单元一中的MoO3空穴注入层、NPB:MoO3空穴传输层、TCTA电子/激子阻挡层、FIrpic和(fbi)2Ir(acac)共同掺杂在TCTA中组成的有机发光层、TPBi电子传输/空穴阻挡层、Li2CO3电子注入层;电荷产生单元中的n型有机半导体PTCDA、p型有机半导体CuPc;发光单元二中的MoO3空穴注入层、NPB:MoO3空穴传输层、TCTA电子/激子阻挡层、FIrpic和(fbi)2Ir(acac)共同掺杂在TCTA中组成的有机发光层、TPBi电子传输/空穴阻挡层、Li2CO3电子注入层和阴极金属Al组成,其中两个电极相互交叉部分形成叠层有机发光二极管的发光区,发光区面积为16平方mm,发光单元一中的空穴注入层、空穴传输层、电子/激子阻挡层、有机发光层、电子传输/空穴阻挡层,电子注入层的厚度分别为1nm、70、10、20、35、1nm;电荷产生单元中的n型有机半导体PTCDA、p型有机半导体CuPc的厚度为20nm和10nm;发光单元二中的空穴注入层、空穴传输层、电子/激子阻挡层、有机发光层、电子传输/空穴阻挡层,电子注入层的厚度分别为1nm、70、10、20、35、1nm;阴极Al的厚度为120nm。发光单元中MoO3、NPB、TCTA和TPBi的蒸发速率控制在0.1nm每s,染料FIrpic和(fbi)2Ir(acac)的蒸发速率分别控制在0.015nm每s、0.001nm每s,MoO3掺杂NPB空穴传输层中MoO3的蒸镀速率控制在0.01nm每s,碳酸锂电子注入层的蒸发速率控制在0.005nm每s;电荷产生层单元中PTCDA和CuPc的蒸发速率控制在0.1nm每s;Al的蒸发速率控制在1nm每s,有机发光层掺杂时,有机混合材料掺杂的两种有机染料和主体材料在不同的蒸发源中同时蒸镀,掺杂的有机染料FIrpic、(fbi)2Ir(acac)与主体材料TCTA的重量比分别控制在15wt%、1wt%。从而制备成结构为ITO/MoO3/NPB:MoO3/TCTA/TCTA:FIrpic:(fbi)2Ir(acac)/TPBi/Li2CO3/PTCDA/CuPc/MoO3/NPB:MoO3/TCTA/TCTA:FIrpic:(fbi)2Ir(acac)/TPBi/Li2CO3/Al的叠层有机发光二极管。
将本实施例制备的叠层有机发光二极管进行检测,本实施例制备的叠层有机发光二极管的起亮电压为5.5伏,叠层有机发光二极管的最大亮度为48000cd/m2,在9.5伏电压的亮度为1000cd/m2。本实施例制备的叠层有机发光二极管的最高电流效率为103cd/A,最大的功率效率是48.3lm/W,亮度为1000cd/m2的效率为37.6lm/W。本实施例制备的叠层有机发光二极管表现出蓝、橙两种互补色同时发光,在1000cd/m2亮度下,叠层有机发光二极管的色坐标为(0.33,0.43)。
实施例4:
先将ITO玻璃上的ITO光刻成4mm宽、30mm长的电极,然后清洗,氮气吹干,用氧等离子体处理2min。然后把它转移到真空镀膜系统中,待真空度达到1至5×10-4帕时,依次蒸镀发光单元一中的MoO3空穴注入层、NPB:MoO3空穴传输层、TCTA电子/激子阻挡层、(fbi)2Ir(acac)按照6%质量分数掺杂在TCTA以及FIrpic按照15%质量分数掺杂在TCTA中共同组成有机发光层、TPBi电子传输/空穴阻挡层、Li2CO3电子注入层;电荷产生单元中的n型有机半导体C60、p型有机半导体pentacene;发光单元二中的MoO3空穴注入层、NPB:MoO3空穴传输层、TCTA电子/激子阻挡层、(fbi)2Ir(acac)按照6%质量分数掺杂在TCTA以及FIrpic按照15%质量分数掺杂在TCTA中共同组成有机发光层、TPBi电子传输/空穴阻挡层、Li2CO3电子注入层和阴极金属Al组成,其中两个电极相互交叉部分形成叠层有机发光二极管的发光区,发光区面积为16平方mm,发光单元一中的空穴注入层、空穴传输层、电子/激子阻挡层、有机发光层、电子传输/空穴阻挡层,电子注入层的厚度分别为1nm、70、10、20、35、1nm;电荷产生单元中的n型有机半导体C60、p型有机半导体pentacene的厚度为20nm和10nm;发光单元二中的空穴注入层、空穴传输层、电子/激子阻挡层、有机发光层、电子传输/空穴阻挡层,电子注入层的厚度分别为1nm、70、10、20、35、1nm;阴极Al的厚度为120nm。发光单元中MoO3、NPB、TCTA和TPBi的蒸发速率控制在0.1nm每s,染料FIrpic和(fbi)2Ir(acac)的蒸发速率分别控制在0.015nm每s、0.006nm每s,MoO3掺杂NPB空穴传输层中MoO3的蒸镀速率控制在0.01nm每s,碳酸锂电子注入层的蒸发速率控制在0.005nm每s;电荷产生层单元中C60和pentacene的蒸发速率控制在0.1nm每s;Al的蒸发速率控制在1nm每s,有机发光层掺杂时,掺杂的两种有机染料和主体材料在不同的蒸发源中分别蒸镀,掺杂的有机染料FIrpic、(fbi)2Ir(acac)与主体材料TCTA的重量比分别控制在15wt%、6wt%。从而制备成结构为ITO/MoO3/NPB:MoO3/TCTA/TCTA:(fbi)2Ir(acac)/TCTA:FIrpic/TPBi/Li2CO3/C60/pentacene/MoO3/NPB:MoO3/TCTA/TCTA:(fbi)2Ir(acac)/TCTA:FIrpic/TPBi/Li2CO3/Al的叠层有机发光二极管。
本实施例制备的叠层有机发光二极管的起亮电压为5.3伏,本实施例制备的叠层有机发光二极管的最大亮度为48000cd/m2,在8.3伏电压的亮度为1000cd/m2。叠层有机发光二极管的最高电流效率为109cd/A,最大的功率效率是50.2lm/W,亮度为1000cd/m2的效率为40.1lm/W。本实施例制备的叠层有机发光二极管表现出蓝、橙两种互补色同时发光,在1000cd/m2亮度下,叠层有机发光二极管的色坐标为(0.35,0.41)。
实施例5:
先将ITO玻璃上的ITO光刻成4mm宽、30mm长的电极,然后清洗,氮气吹干,用氧等离子体处理2min。然后把它转移到真空镀膜系统中,待真空度达到1至5×10-4帕时,依次蒸镀发光单元一中的MoO3空穴注入层、NPB:MoO3空穴传输层、TCTA电子/激子阻挡层、FIrpic按照15%质量分数掺杂在TCTA中组成有机发光层、TPBi电子传输/空穴阻挡层、Li2CO3电子注入层;电荷产生单元中的n型有机半导体C60、p型有机半导体pentacene;发光单元二中的MoO3空穴注入层、NPB:MoO3空穴传输层、TCTA电子/激子阻挡层、(fbi)2Ir(acac)按照6%质量分数掺杂在TCTA组成有机发光层、TPBi电子传输/空穴阻挡层、Li2CO3电子注入层和阴极金属Al组成,其中两个电极相互交叉部分形成叠层有机发光二极管的发光区,发光区面积为16平方mm,发光单元一中的空穴注入层、空穴传输层、电子/激子阻挡层、有机发光层、电子传输/空穴阻挡层,电子注入层的厚度分别为1nm、70、10、20、35、1nm;电荷产生单元中的n型有机半导体C60、p型有机半导体pentacene的厚度为20nm和10nm;发光单元二中的空穴注入层、空穴传输层、电子/激子阻挡层、有机发光层、电子传输/空穴阻挡层,电子注入层的厚度分别为1nm、70、10、20、35、1nm;阴极Al的厚度为120nm。发光单元中MoO3、NPB、TCTA和TPBi的蒸发速率控制在0.1nm每s,染料FIrpic和(fbi)2Ir(acac)的蒸发速率分别控制在0.015nm每s、0.006nm每s,MoO3掺杂NPB空穴传输层中MoO3的蒸镀速率控制在0.01nm每s,碳酸锂电子注入层的蒸发速率控制在0.005nm每s;电荷产生层单元中C60和pentacene的蒸发速率控制在0.1nm每s;Al的蒸发速率控制在1nm每s,有机发光层掺杂时,掺杂的两种有机染料和主体材料在不同的蒸发源中分别蒸镀,掺杂的有机染料FIrpic、(fbi)2Ir(acac)与主体材料TCTA的重量比分别控制在15wt%、6wt%。制备结构为ITO/MoO3/NPB:MoO3/TCTA/TCTA:FIrpic/TPBi/Li2CO3/C60/pentacene/MoO3/NPB:MoO3/TCTA/TCTA:(fbi)2Ir(acac)/TPBi/Li2CO3/Al的叠层有机发光二极管。
本实施例制备的叠层有机发光二极管的起亮电压为5.3伏,本实施例制备的叠层有机发光二极管的最大亮度为48000cd/m2,在8.3伏电压的亮度为1000cd/m2。本实施例制备的叠层有机发光二极管的最高电流效率为108cd/A,最大的功率效率是50.8lm/W,亮度为1000cd/m2的效率为39.8lm/W。本实施例制备的叠层有机发光二极管表现出蓝、橙两种互补色同时发光,在1000cd/m2亮度下,本实施例制备的叠层有机发光二极管的色坐标为(0.32,0.40)。
实施例6:
先将ITO玻璃上的ITO光刻成4mm宽、30mm长的电极,然后清洗,氮气吹干,用氧等离子体处理2min。然后把它转移到真空镀膜系统中,待真空度达到1至5×10-4时,依次蒸镀发光单元一中的MoO3空穴注入层、NPB:MoO3空穴传输层、TCTA电子/激子阻挡层、FIrpic按照15%质量分数掺杂在TCTA中组成有机发光层、TPBi电子传输/空穴阻挡层、Li2CO3电子注入层;电荷产生单元中的n型有机半导体C60、p型有机半导体pentacene;发光单元二中的MoO3空穴注入层、NPB:MoO3空穴传输层、TCTA电子/激子阻挡层、(ppy)2Ir(acac)按照10%质量分数和(MDQ)2Ir(acac)按照1%质量分数共同掺杂在TCTA中组成的有机发光层、TPBi电子传输/空穴阻挡层、Li2CO3电子注入层和阴极金属Al组成,其中两个电极相互交叉部分形成叠层有机发光二极管的发光区,发光区面积为16平方mm,发光单元一中的空穴注入层、空穴传输层、电子/激子阻挡层、有机发光层、电子传输/空穴阻挡层,电子注入层的厚度分别为1nm、70、10、20、35、1nm;电荷产生单元中的n型有机半导体C60、p型有机半导体pentacene的厚度为20nm和10nm;发光单元二中的空穴注入层、空穴传输层、电子/激子阻挡层、有机发光层、电子传输/空穴阻挡层,电子注入层的厚度分别为1nm、70、10、20、35、1nm;阴极Al的厚度为120nm。发光单元中MoO3、NPB、TCTA和TPBi的蒸发速率控制在0.1nm每s,染料FIrpic、(ppy)2Ir(acac)和(MDQ)2Ir(acac)的蒸发速率分别控制在0.015nm每s、0.01nm每s和0.001nm每s,MoO3掺杂NPB空穴传输层中MoO3的蒸镀速率控制在0.01nm每s,碳酸锂电子注入层的蒸发速率控制在0.005nm每s;电荷产生层单元中C60和pentacene的蒸发速率控制在0.1nm每s;Al的蒸发速率控制在1nm每s,有机发光层掺杂时,掺杂的两种有机染料和主体材料在不同的蒸发源中分别蒸镀,掺杂的有机染料FIrpic、(ppy)2Ir(acac)和(MDQ)2Ir(acac)与主体材料TCTA的重量比分别控制在15wt%、10wt%和1wt%。从而制备成结构为ITO/MoO3/NPB:MoO3/TCTA/TCTA:FIrpic/TPBi/Li2CO3/C60/pentacene/MoO3/NPB:MoO3/TCTA/TCTA:(ppy)2Ir(acac):(MDQ)2Ir(acac)/TPBi/Li2CO3/Al的叠层有机发光二极管。
本实施例制备的叠层有机发光二极管的起亮电压为5.1伏,本实施例制备的叠层有机发光二极管的最大亮度为48000cd/m2,在8.1伏电压的亮度为1000cd/m2。本实施例制备的叠层有机发光二极管的最高电流效率为108.9cd/A,最大的功率效率是51.8lm/W,亮度为1000cd/m2的效率为42lm/W。本实施例制备的叠层有机发光二极管表现出蓝、绿和红三基色同时发光,在1000cd/m2亮度下,本实施例制备的叠层有机发光二极管的色坐标为(0.37,0.44)。
实施例7:
先将ITO玻璃上的ITO光刻成4mm宽、30mm长的电极,然后清洗,氮气吹干,用氧等离子体处理2min。然后把它转移到真空镀膜系统中,待真空度达到1至5×10-4帕时,依次蒸镀发光单元一中的MoO3空穴注入层、NPB:MoO3空穴传输层、TCTA电子/激子阻挡层、FIrpic、(ppy)2Ir(acac)和(MDQ)2Ir(acac)共同掺杂在TCTA中组成的有机发光层、TPBi电子传输/空穴阻挡层、Li2CO3电子注入层;电荷产生单元中的n型有机半导体C60、p型有机半导体pentacene;发光单元二中的MoO3空穴注入层、NPB:MoO3空穴传输层、TCTA电子/激子阻挡层、FIrpic、(ppy)2Ir(acac)和(MDQ)2Ir(acac)共同掺杂在TCTA中组成的有机发光层、TPBi电子传输/空穴阻挡层、Li2CO3电子注入层和阴极金属Al组成,其中两个电极相互交叉部分形成叠层有机发光二极管的发光区,发光区面积为16平方mm,发光单元一中的空穴注入层、空穴传输层、电子/激子阻挡层、有机发光层、电子传输/空穴阻挡层,电子注入层的厚度分别为1nm、70、10、20、35、1nm;电荷产生单元中的n型有机半导体C60、p型有机半导体pentacene的厚度为20nm和10nm;发光单元二中的空穴注入层、空穴传输层、电子/激子阻挡层、有机发光层、电子传输/空穴阻挡层,电子注入层的厚度分别为1nm、70、10、20、35、1nm;阴极Al的厚度为120nm。发光单元中MoO3、NPB、TCTA和TPBi的蒸发速率控制在0.1nm每s,染料FIrpic、(ppy)2Ir(acac)和(MDQ)2Ir(acac)的蒸发速率分别控制在0.015nm每s、0.001nm每s和0.0005nm每s,MoO3掺杂NPB空穴传输层中MoO3的蒸镀速率控制在0.01nm每s,碳酸锂电子注入层的蒸发速率控制在0.005nm每s;电荷产生层单元中C60和pentacene的蒸发速率控制在0.1nm每s;Al的蒸发速率控制在1nm每s,有机发光层掺杂时,有机混合材料掺杂的两种有机染料和主体材料在不同的蒸发源中同时蒸镀,掺杂的有机染料FIrpic、(ppy)2Ir(acac)和(MDQ)2Ir(acac)与主体材料TCTA的重量比分别控制在15wt%、1wt%、0.5wt%。从而制备成结构为ITO/MoO3/NPB:MoO3/TCTA/TCTA:FIrpic:(ppy)2Ir(acac):(MDQ)2Ir(acac)/TPBi/Li2CO3/C60/pentacene/MoO3/NPB:MoO3/TCTA/TCTA:FIrpic:(ppy)2Ir(acac):(MDQ)2Ir(acac)/TPBi/Li2CO3/Al的叠层有机发光二极管。
本实施例制备的叠层有机发光二极管的起亮电压为5.1伏,叠层有机发光二极管的最大亮度为48000cd/m2,在8.1伏电压的亮度为1000cd/m2。最高电流效率为112cd/A,最大的功率效率是53lm/W,亮度为1000cd/m2的效率为43lm/W。本实施例制备的叠层有机发光二极管表现出蓝、绿和红三基色同时发光,在1000cd/m2亮度下,叠层有机发光二极管的色坐标为(0.38,0.45)。
以上对本发明提供的一种叠层有机发光二极管及其制备方法进行了详细的介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种叠层有机发光二极管,其特征在于,包括:
衬底;
设置于所述衬底上的第一电极;
设置于所述第一电极上的第二电极;
还包括设置于所述第一电极与第二电极之间的至少两个发光单元和一个连接相邻发光单元的电荷产生层;
电荷产生单元包括n型有机半导体层与p型有机半导体层;
所述发光单元包括有机发光层,所述有机发光层由能够发白光的有机染料掺杂在主体材料中形成。
2.根据权利要求1所述的叠层有机发光二极管,其特征在于,所述n型有机半导体的最低未占据分子轨道能级大于4.0eV,p型有机半导体的最高占据分子轨道能级小于5.5eV,p型有机半导体的最高占据分子轨道能级和n型有机半导体的最低未占据分子轨道能级之差要小于1eV。
3.根据权利要求2所述的叠层有机发光二极管,其特征在于,所述p型有机半导体为金属酞菁类化合物、噻吩类化合物或稠环芳烃。
4.根据权利要求2所述的叠层有机发光二极管,其特征在于,所述n型有机半导体为富勒烯及其衍生物或苝的衍生物。
5.根据权利要求1所述的叠层有机发光二极管,其特征在于,所述第一电极为铟锡氧化物构成、所述第二电极为铝,金,银或铜中的一种构成。
6.根据权利要求1所述的叠层有机发光二极管,其特征在于,所述发光单元包括:
空穴注入层;
设置在所述空穴注入层上的空穴传输层;
设置在所述空穴传输层上的电子阻挡层;
设置在所述电子阻挡层上的有机发光层;
设置在所述有机发光层上的电子传输层;
设置在所述电子传输层上的电子注入层。
7.根据权利要求6所述的叠层有机发光二极管,其特征在于,所述有机发光层由有机染料掺杂在主体材料中形成,所述有机染料占主体材料的0.75wt%~20wt%。
8.根据权利要求7所述的叠层有机发光二极管,其特征在于,所述有机染料由二(2,4-二苯基吡啶)铱(二羧基吡啶)、2-(9′,9′-二乙基芴-2′-)-1-苯基苯并咪唑铱(乙酰丙酮)、三(2-苯基吡啶)合铱、乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶)铱、三(2-对苯基吡啶)合铱、乙酰丙酮酸二(2-甲基苯并喹喔啉)合铱和乙酰丙酮酸二(2,4-二苯基喹啉)合铱或三(1-苯基异喹啉基)合铱中的两种以上组成,组合后的有机染料能够发白光;所述主体材料为4,4′,4″-三(N-咔唑)三苯胺和1,3二咔唑基苯中的任意一种。
9.一种叠层有机发光二极管的制备方法,其特征在于,包括:
提供衬底;
在所述衬底上形成第一电极;
在所述第一电极上形成至少两个发光单元和至少一个由p型有机半导体和n型有机半导体混合而成的电荷产生层;
在最上层的发光单元上形成第二电极;
所述发光单元包括有机发光层,所述有机发光层由能够发白光的有机染料掺杂在主体材料中形成。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,在所述阳极上形成发光单元,包括:在所述阳极上依次形成空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、一层或多层有机发光层、电子传输层和电子注入层。
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