CN102891262A - 叠层有机电致发光器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种叠层有机电致发光器件及其制备方法,叠层有机电致发光器件包括:阳极、阴极、位于所述阳极和所述阴极中间的两个有机电致发光层以及位于两个所述有机电致发光层中间的电荷产生层;所述电荷产生层为单层结构,所述电荷产生层的材质为银、铝、金或铂。这种叠层有机电致发光器件,通过采用单层的金属材质的电荷产生层,相对于传统的叠层有机电致发光器件采用多层结构的电荷产生层,制备过程较为简单。
Description
【技术领域】
本发明涉及电致发光领域,尤其涉及一种叠层有机电致发光器件及其制备方法。
【背景技术】
1987年,美国Eastman Kodak公司的C.W.Tang和VanSlyke报道了有机电致发光研究中的突破性进展。利用超薄薄膜技术制备出了高亮度,高效率的双层有机电致发光器件(OLED)。在该双层结构的器件中,10V下亮度达到1000cd/m2,发光效率为1.51lm/W、寿命大于100小时。
OLED的发光原理是基于在外加电场的作用下,电子从阴极注入到有机物的最低未占有分子轨道(LUMO),而空穴从阳极注入到有机物的最高占有轨道(HOMO)。电子和空穴在发光层相遇、复合、形成激子,激子在电场作用下迁移,将能量传递给发光材料,并激发电子从基态跃迁到激发态,激发态能量通过辐射失活,产生光子,释放光能。目前,为了提高发光亮度和发光效率,越来越多的研究是以叠层器件为主,这种结构通常是用电荷产生层作为连接层把数个发光单元串联起来,与单元器件相比,叠层结构器件往往具有成倍的能量效率和发光亮度,叠层OLED的初始亮度比较大,在相同的电流密度下测量时,换算成单元器件的初始亮度,堆积器件会有较长的寿命,而这种叠层器件也可以很容易的将不同颜色的发光单元串联混合成白光,从而实现白光的发射。
叠层器件的电荷产生层必须具有电子再生能力和空穴再生能力,且具有比较好的注入能力,才能有效的将电子和空穴注入到各个发光单元,从而实现器件的白光发射。传统的叠层器件是利用n型和p型掺杂层作为电荷产生层(如n型(Alq3:Li)和p型(NPB:FeCl3)),或者是Al-WO3-Au等顺序连接多个发光单元而构成。但是,这种电荷产生层具有多层结构,至少需要进行两次以上的工序,给制备带来一定的复杂性。
【发明内容】
基于此,有必要提供一种制备过程较为简单的叠层有机电致发光器件及其制备方法。
一种叠层有机电致发光器件,包括:阳极、阴极、位于所述阳极和所述阴极中间的两个有机电致发光层以及位于两个所述有机电致发光层中间的电荷产生层;
所述电荷产生层为单层结构,所述电荷产生层的材质为银、铝、金或铂。
优选的,所述电荷产生层的厚度为50nm~200nm。
优选的,所述阳极为氧化铟锡玻璃、掺氟氧化锡玻璃、掺铝的氧化锌玻璃或镁-铟氧化物玻璃。
优选的,所述阴极的材质为银、铝、铂或金。
优选的,所述阴极的厚度10nm~50nm。
一种叠层有机电致发光器件的制备方法,包括如下步骤:
步骤一、提供阳极;
步骤二、在所述阳极一个表面蒸镀形成两个有机电致发光层以及位于两个所述有机电致发光层中间的电荷产生层;所述电荷产生层的材质为银、铝、金或铂;
步骤三、在远离所述阳极的有机电致发光层表面蒸镀形成阴极。
优选的,步骤二中,所述电荷产生层的厚度为50nm~200nm。
优选的,步骤一中,所述阳极为氧化铟锡玻璃、掺氟氧化锡玻璃、掺铝的氧化锌玻璃或镁-铟氧化物玻璃。
优选的,步骤三中,所述阴极的材质为银、铝、铂或金。
优选的,步骤三中,所述阴极的厚度10nm~50nm。
这种叠层有机电致发光器件,通过采用单层的金属材质的电荷产生层,相对于传统的叠层有机电致发光器件采用多层结构的电荷产生层,制备过程较为简单。
采用金属材质的阳极和阴极,可以达到穿透式发光。金属材质的电荷产生层较厚,从而可以阻止两个发光单元的光相遇造成不必要的干涉相消现象,增加了底发射和顶发射的发光效率。
【附图说明】
图1为一实施方式的叠层有机电致发光器件的结构示意图;
图2为图1所示叠层有机电致发光器件的制备流程图;
图3为实施例1和对比例制备的叠层有机电致发光器件的底发射电压与亮度的关系图;
图4为实施例1和对比例制备的叠层有机电致发光器件的顶发射电压与亮度的关系图。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施例对叠层有机电致发光器件及其制备方法做进一步的描述。
如图1所示的一实施方式的叠层有机电致发光器件,包括阳极、阴极、位于阳极和阴极中间的两个有机电致发光层以及位于两个有机电致发光层中间的电荷产生层。
本实施例中,有机电致发光层的个数为两个,电荷产生层的个数为一个;在其他的实施例中,有机电致发光层也可以为三个、四个或更多,电荷产生层为两个、三个或更多,每两个相邻有机电致发光层中间设有一个电荷产生层。
阳极可以为氧化铟锡玻璃(ITO)、掺氟氧化锡玻璃(FTO)、掺铝的氧化锌玻璃(AZO)或镁-铟氧化物玻璃。阳极优选为氧化铟锡玻璃(ITO)。
阴极的材质可以为银(Ag)、铝(Al)、铂(Pt)或金(Au),厚度为10nm~50nm。阴极的材质优选为Ag,厚度优选为20nm。
电荷产生层为单层结构,材质为银(Ag)、铝(Al)、金(Au)或铂(Pt),厚度为50nm~200nm。这种材料相对比较稳定,功函数比较适中,可以形成较低的电子和空穴的注入势垒,有效向两层器件提供电子和空穴。
这种叠层有机电致发光器件,通过采用单层的金属材质的电荷产生层,相对于传统的叠层有机电致发光器件采用多层结构的电荷产生层,制备过程较为简单。同时采用金属材质的阳极和阴极,可以达到穿透式发光。金属材质的电荷产生层较厚,从而可以阻止两个发光单元的光相遇造成不必要的干涉相消现象,增加了底发射和顶发射的发光效率。
每个有机电致发光层结构可以相同,也可以不相同。有机电致发光层可以包括依次排列的如下结构:空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层和电子注入层。空穴注入层比电子注入层更靠近于阳极。
特别的,有机电致发光层可以仅包括发光层,其余各层结构,如:空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、空穴阻挡层、电子传输层和电子注入层,可以按照需求任意添加,也可以不添加。
电子注入层的材质可以为碳酸铯(Cs2CO3)、叠氮铯(CsN3)、氟化铯(CsF)、氟化锂(LiF)、氧化锂(Li2O)或碳酸锂(Li2CO3),厚度为0.5nm~10nm。电子注入层的材质优选为CsN3,厚度优选为5nm。
空穴传输层与电子阻挡层的材质可以为1,1-二[4-[N,N′-二(p-甲苯基)氨基]苯基]环己烷(TAPC)、N,N’-二(3-甲基苯基)-N,N’-二苯基-4,4’-联苯二胺(TPD)、4,4′,4″-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)、N,N’-(1-萘基)-N,N’-二苯基-4,4’-联苯二胺(NPB)、1,3,5-三苯基苯(TDAPB)或酞菁铜(CuPc),空穴传输层的厚度为20nm~80nm,电子阻挡层的厚度为2nm~10nm。空穴传输层的材质优选为NPB,厚度优选为40nm。电子阻挡层的材质优选为TAPC,厚度优选为5nm。
发光层的材质可以为四-叔丁基二萘嵌苯(TBP)、4-(二腈甲基)-2-丁基-6-(1,1,7,7-四甲基久洛呢啶-9-乙烯基)-4H-吡喃(DCJTB)、9,10-二-β-亚萘基蒽(AND)、二(2-甲基-8-羟基喹啉)-(4-联苯酚)铝(BALQ)、4-(二腈甲烯基)-2-异丙基-6-(1,1,7,7-四甲基久洛呢啶-9-乙烯基)-4H-吡喃(DCJTI)、二甲基喹吖啶酮(DMQA)、8-羟基喹啉铝(Alq3),双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱(FIrpic)、双(4,6-二氟苯基吡啶)-四(1-吡唑基)硼酸合铱(FIr6)、二(2-甲基-二苯基[f,h]喹喔啉)(乙酰丙酮)合铱(Ir(MDQ)2(acac))、二(1-苯基异喹啉)(乙酰丙酮)合铱(Ir(piq)2(acac))、乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶)铱(Ir(ppy)2(acac))、三(1-苯基-异喹啉)合铱(Ir(piq)3)或三(2-苯基吡啶)合铱(Ir(ppy)3)的至少一种,厚度为5nm~30nm。对磷光发光材料而言,发光层是与空穴传输材料或者电子传输材料的一种或两种进行混合掺杂制备,其掺杂比例为1%~20%;对荧光发光材料而言,则可以是单独作为发光材料作为发光层(如Alq3),此时厚度为20nm。
电子传输层与空穴阻挡层的材质可以为2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基)苯基-1,3,4-噁二唑(PBD)、8-羟基喹啉铝(Alq3)、2,5-二(1-萘基)-1,3,4-二唑(BND)、4,7-二苯基-1,10-菲罗啉(Bphen)、1,2,4-三唑衍生物(如TAZ)、N-芳基苯并咪唑(TPBI)或喹喔啉衍生物(TPQ),电子传输层的厚度为40nm~80nm,空穴阻挡层的厚度为3nm~10nm。空穴阻挡层的材质优选为TPBi,厚度优选为5nm。电子传输层材质优选为Bphen,厚度优选为60nm。
空穴注入层的材质为三氧化钼(MoO3)、三氧化钨(WO3),五氧化二钒(V2O5)或酞菁铜(CuPc),厚度为20~80nm。空穴注入层的材质优选为MoO3,厚度优选为40nm。
如图2所示的上述叠层有机电致发光器件的制备方法,包括如下步骤。
S10、提供阳极。
阳极可以为氧化铟锡玻璃、掺氟氧化锡玻璃、掺铝的氧化锌玻璃或镁-铟氧化物玻璃。
S20、在阳极一个表面蒸镀形成两个有机电致发光层以及位于两个有机电致发光层中间的电荷产生层。
以两个有机电致发光层和一个电荷产生层为例,在阳极一个表面依次蒸镀形成有机电致发光层、电荷产生层和有机电致发光层。
电荷产生层的材质为Ag、Al、Au或Pt,厚度为50nm~200nm。
如果要制备两个以上的有机电致发光层,方法基本同上,依次叠加蒸镀即可。
S30、在远离阳极的有机电致发光层表面蒸镀形成阴极,得到叠层有机电致发光器件。
阴极的材质可以为Ag、Al、Pt或Au,厚度为10nm~50nm。阴极的材质优选为Ag,厚度优选为20nm。
这种叠层有机电致发光器件的制备方法,相对于传统叠层有机电致发光器件采用的多层电荷产生层,制备过程较为简单。
以下为具体实施例部分,用到的制备与测试仪器为:高真空镀膜设备(沈阳科学仪器研制中心有限公司,压强<1×10-3Pa)、电流-电压测试仪(美国Keithly公司,型号:2602)、电致发光光谱测试仪(美国photo research公司,型号:PR650)以及屏幕亮度计(北京师范大学,型号:ST-86LA)。
实施例1
以铟锡氧化物玻璃作为阳极,在阳极上依次蒸镀空穴注入层:材质为MoO3,厚度为20nm、空穴传输层:材质为NPB,厚度为40nm、电子阻挡层:材质为TAPC,厚度为5nm、发光层:材质为Alq3,厚度为40nm、空穴阻挡层:材质为TPBi,厚度为5nm、电子传输层:材质为PBD,厚度为60nm以及电子注入层:材质为CsN3,厚度为5nm,得到第一有机电致发光层。然后蒸镀电荷产生层:材质为Ag,厚度为80nm。接着继续蒸镀结构与第一有机电致发光层一致的第二有机电致发光层。最后在第二有机电致发光层表面蒸镀阴极,材质为Ag,厚度为20nm,得到所需要的叠层有机电致发光器件。
实施例2
以掺氟氧化锡玻璃作为阳极,在阳极上依次蒸镀空穴注入层:材质为MoO3,厚度为30nm、空穴传输层:材质为NPB,厚度为20nm、电子阻挡层:材质为TAPC,厚度为3nm、发光层:材质为Alq3,厚度为5nm、空穴阻挡层:材质为TPBi,厚度为10nm、电子传输层:材质为PBD,厚度为40nm以及电子注入层:材质为Li2CO3,厚度为5nm,得到第一有机电致发光层。然后蒸镀电荷产生层:材质为Ag,厚度为50nm。接着继续蒸镀结构与第一有机电致发光层一致的第二有机电致发光层。最后在第二有机电致发光层表面蒸镀阴极,材质为Ag,厚度为10nm,得到所需要的叠层有机电致发光器件。
实施例3
以掺铝的氧化锌玻璃作为阳极,在阳极上依次蒸镀空穴注入层:材质为MoO3,厚度为60nm、空穴传输层:材质为NPB,厚度为30nm、电子阻挡层:材质为TAPC,厚度为10nm、发光层:材质为Alq3,厚度为30nm、空穴阻挡层:材质为TPBi,厚度为5nm、电子传输层:材质为PBD,厚度为60nm以及电子注入层:材质为Li2O,厚度为5nm,得到第一有机电致发光层。然后蒸镀电荷产生层:材质为Ag,厚度为200nm。接着继续蒸镀结构与第一有机电致发光层一致的第二有机电致发光层。最后在第二有机电致发光层表面蒸镀阴极,材质为Al,厚度为30nm,得到所需要的叠层有机电致发光器件。
实施例4
以镁-铟氧化物玻璃作为阳极,在阳极上依次蒸镀空穴注入层:材质为WO3,厚度为20nm、空穴传输层:材质为TCTA,厚度为50nm、电子阻挡层:材质为TPD,厚度为5nm、发光层:材质为TBP,厚度为25nm、空穴阻挡层:材质为BND,厚度为7nm、电子传输层:材质为PBD,厚度为40nm以及电子注入层:材质为CsN3,厚度为5nm,得到第一有机电致发光层。然后蒸镀电荷产生层:材质为Al,厚度为100nm。接着继续蒸镀结构与第一有机电致发光层一致的第二有机电致发光层。最后在第二有机电致发光层表面蒸镀阴极,材质为Ag,厚度为50nm,得到所需要的叠层有机电致发光器件。
实施例5
以铟锡氧化物玻璃作为阳极,在阳极上依次蒸镀空穴注入层:材质为MoO3,厚度为20nm、空穴传输层:材质为TDAPB,厚度为80nm、电子阻挡层:材质为TAPC,厚度为5nm、发光层:材质为DCJTI,厚度为5nm、空穴阻挡层:材质为TPBi,厚度为5nm、电子传输层:材质为Bphen,厚度为80nm以及电子注入层:材质为Cs2CO3,厚度为5nm,得到第一有机电致发光层。然后蒸镀电荷产生层:材质为Al,厚度为60nm。接着继续蒸镀结构与第一有机电致发光层一致的第二有机电致发光层。最后在第二有机电致发光层表面蒸镀阴极,材质为Au,厚度为10nm,得到所需要的叠层有机电致发光器件。
实施例6
以铟锡氧化物玻璃作为阳极,在阳极上依次蒸镀空穴注入层:材质为WO3,厚度为30nm、空穴传输层:材质为CuPc,厚度为65nm、电子阻挡层:材质为TAPC,厚度为5nm、发光层:材质为Alq3,厚度为15nm、空穴阻挡层:材质为TPBi,厚度为5nm、电子传输层:材质为PBD,厚度为80nm以及电子注入层:材质为LiF,厚度为2nm,得到第一有机电致发光层。然后蒸镀电荷产生层:材质为Pt,厚度为150nm。接着继续蒸镀结构与第一有机电致发光层一致的第二有机电致发光层。最后在第二有机电致发光层表面蒸镀阴极,材质为Pt,厚度为50nm,得到所需要的叠层有机电致发光器件。
实施例7
以铟锡氧化物玻璃作为阳极,在阳极上依次蒸镀空穴注入层:材质为MoO3,厚度为40nm、空穴传输层:材质为NPB,厚度为40nm、电子阻挡层:材质为TAPC,厚度为5nm、发光层:材质为Alq3,厚度为10nm、空穴阻挡层:材质为TPBi,厚度为5nm、电子传输层:材质为Bphen,厚度为70nm以及电子注入层:材质为CsN3,厚度为0.5nm,得到第一有机电致发光层。然后蒸镀电荷产生层:材质为Au,厚度为180nm。接着继续蒸镀结构与第一有机电致发光层一致的第二有机电致发光层。最后在第二有机电致发光层表面蒸镀阴极,材质为Au,厚度为30nm,得到所需要的叠层有机电致发光器件。
实施例8
以铟锡氧化物玻璃作为阳极,在阳极上依次蒸镀空穴注入层:材质为MoO3,厚度为20nm、空穴传输层:材质为NPB,厚度为40nm、电子阻挡层:材质为TAPC,厚度为5nm、发光层:材质为Alq3,厚度为20nm、空穴阻挡层:材质为TPBi,厚度为5nm、电子传输层:材质为TPQ,厚度为50nm以及电子注入层:材质为CsF,厚度为7nm,得到第一有机电致发光层。然后蒸镀电荷产生层:材质为Au,厚度为50nm。接着继续蒸镀结构与第一有机电致发光层一致的第二有机电致发光层。最后在第二有机电致发光层表面蒸镀阴极,材质为Pt,厚度为15nm,得到所需要的叠层有机电致发光器件。
实施例9
以铟锡氧化物玻璃作为阳极,在阳极上依次蒸镀空穴注入层:材质为MoO3,厚度为20nm、空穴传输层:材质为NPB,厚度为40nm、电子阻挡层:材质为TAPC,厚度为5nm、发光层:材质为Alq3,厚度为8nm、空穴阻挡层:材质为TPBi,厚度为5nm、电子传输层:材质为Bphen,厚度为40nm以及电子注入层:材质为CsF,厚度为10nm,得到第一有机电致发光层。然后蒸镀电荷产生层:材质为Al,厚度为200nm。接着继续蒸镀结构与第一有机电致发光层一致的第二有机电致发光层。最后在第二有机电致发光层表面蒸镀阴极,材质为Al,厚度为15nm,得到所需要的叠层有机电致发光器件。
实施例10
以铟锡氧化物玻璃作为阳极,在阳极上依次蒸镀空穴注入层:材质为MoO3,厚度为20nm、空穴传输层:材质为NPB,厚度为40nm、电子阻挡层:材质为TAPC,厚度为5nm、发光层:材质为Alq3,厚度为18nm、空穴阻挡层:材质为TPBi,厚度为5nm、电子传输层:材质为Bphen,厚度为60nm以及电子注入层:材质为CsN3,厚度为3nm,得到第一有机电致发光层。然后蒸镀电荷产生层:材质为Pt,厚度为100nm。接着继续蒸镀结构与第一有机电致发光层一致的第二有机电致发光层。最后在第二有机电致发光层表面蒸镀阴极,材质为Ag,厚度为40nm,得到所需要的叠层有机电致发光器件。
对比例
以铟锡氧化物玻璃作为阳极,在阳极上依次蒸镀空穴注入层:材质为MoO3,厚度为20nm、空穴传输层:材质为NPB,厚度为40nm、电子阻挡层:材质为TAPC,厚度为5nm、发光层:材质为Alq3,厚度为40nm、空穴阻挡层:材质为TPBi,厚度为5nm以及电子传输层:材质为PBD,厚度为60nm,得到第一有机电致发光层。然后蒸镀双层结构的电荷产生层,先蒸镀第一层结构:材质为掺杂了Li的Alq3,掺杂的质量比例为20%,厚度为15nm,然后蒸镀第二层结构:材质为掺杂了FeCl3的NPB,掺杂的质量比例为10%,厚度为15nm。接着依次蒸镀空穴传输层:材质为NPB,厚度为40nm、电子阻挡层:材质为TAPC,厚度为5nm、发光层:材质为Alq3,厚度为40nm、空穴阻挡层:材质为TPBi,厚度为5nm、电子传输层:材质为PBD,厚度为60nm以及电子注入层:材质为CsN3,厚度为5nm,最后在第二有机电致发光层表面蒸镀阴极,材质为Ag,厚度为20nm,得到所需要的叠层有机电致发光器件。
如图3所示为是实施例1制得的叠层有机电致发光器件与对比例制得的叠层有机电致发光器件的底发射电压与亮度的关系图。
从图中可以看出,在相同底发射电压下,实施例1制备的叠层有机电致发光器件的底发射亮度比对比例制备的叠层有机电致发光器件的底发射亮度高。当底发射电压为8V时,对比例制备的叠层有机电致发光器件的底发射亮度为3567cd/m2,而实施例1制备的叠层有机电致发光器件的底发射亮度为4455cd/m2。
如图4所示为是实施例1制得的叠层有机电致发光器件与对比例制得的叠层有机电致发光器件的顶发射电压与亮度的关系图。
从图中可以看出,在相同顶发射电压下,实施例1制备的叠层有机电致发光器件的顶发射亮度比对比例制备的叠层有机电致发光器件的顶发射亮度高。当顶发射电压为8V时,对比例制备的叠层有机电致发光器件的顶发射亮度为3357cd/m2,实施例1的顶发射亮度为3982cd/m2。
由此可以说明,通过采用了较厚的单层金属材质的电荷产生层来串联两个有机电致发光层层,使两个有机电致发光层单独发光,降低了由于光的干涉相消所引起的发光效率低下的概率,最终使叠层有机电致器件的顶发射亮度和底反射亮度都得到了提高。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种叠层有机电致发光器件,其特征在于,包括:阳极、阴极、位于所述阳极和所述阴极中间的两个有机电致发光层以及位于两个所述有机电致发光层中间的电荷产生层;
所述电荷产生层为单层结构,所述电荷产生层的材质为银、铝、金或铂。
2.如权利要求1所述的叠层有机电致发光器件,其特征在于,所述电荷产生层的厚度为50nm~200nm。
3.如权利要求1所述的叠层有机电致发光器件,其特征在于,所述阳极为氧化铟锡玻璃、掺氟氧化锡玻璃、掺铝的氧化锌玻璃或镁-铟氧化物玻璃。
4.如权利要求1所述的叠层有机电致发光器件,其特征在于,所述阴极的材质为银、铝、铂或金。
5.如权利要求1所述的叠层有机电致发光器件,其特征在于,所述阴极的厚度10nm~50nm。
6.一种叠层有机电致发光器件的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一、提供阳极;
步骤二、在所述阳极一个表面蒸镀形成两个有机电致发光层以及位于两个所述有机电致发光层中间的电荷产生层;所述电荷产生层的材质为银、铝、金或铂;
步骤三、在远离所述阳极的有机电致发光层表面蒸镀形成阴极。
7.如权利要求6所述的叠层有机电致发光器件的制备方法,其特征在于,步骤二中,所述电荷产生层的厚度为50nm~200nm。
8.如权利要求6所述的叠层有机电致发光器件的制备方法,其特征在于,步骤一中,所述阳极为氧化铟锡玻璃、掺氟氧化锡玻璃、掺铝的氧化锌玻璃或镁-铟氧化物玻璃。
9.如权利要求6所述的叠层有机电致发光器件的制备方法,其特征在于,步骤三中,所述阴极的材质为银、铝、铂或金。
10.如权利要求6所述的叠层有机电致发光器件的制备方法,其特征在于,步骤三中,所述阴极的厚度10nm~50nm。
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