CN103137882A - 有机电致发光器件及其制备方法 - Google Patents

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王平
冯小明
张振华
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Abstract

一种有机电致发光器件，包括依次层叠的基底、阳极、发光层及阴极，所述阳极包括依次层叠在所述基底上的第一金属层、介质层及第二金属层，所述第一金属层的材料为铝、银、金、铝银合金或镁银合金，所述第一金属层的厚度为80nm～150nm，所述介质层的材料为透明导电氧化物，所述介质层的厚度为60nm～100nm，所述第二金属层的材料为铝、银或金，所述第二金属层的厚度为6nm～12nm。上述有机电致发光器件的反射率较低。本发明还提供一种有机电致发光器件的制备方法。

Description

有机电致发光器件及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及一种有机电致发光器件及其制备方法。
【背景技术】
有机电致发光二极管(Organic Light Emission Diode)或有机电致发光器件，简称OLED，具有亮度高、材料选择范围宽、驱动电压低、全固化主动发光等特性，同时拥有高清晰、广视角，以及可顺畅显示动画的高速响应等优势，并且OLED可制作成柔性结构，可进行折叠弯曲，是一种极具潜力的平板显示技术和平面光源，符合信息时代移动通信和信息显示的发展趋势，以及绿色照明技术的要求，是最近十几年相当热门的研究领域。
有机电致发光二极管具有一种类似三明治的结构，其上下分别是阴极和阳极，二个电极之间夹着单层或多层不同材料种类和不同结构的有机材料功能层，依次为空穴注入层，空穴传输层，发光层，电子传输层，电子注入层。有机电致发光器件是载流子注入型发光器件，在阳极和阴极加上工作电压后，空穴从阳极，电子从阴极分别注入到工作器件的有机材料层中，两种载流子在有机发光材料中形成空穴-电子对发光，然后光从电极一侧发出。
OLED一般使用高反射率的金属阴极材料，而高反射率阴极却使得有机电致发光器件作为显示器件时的对比度较低，这样在太阳光下，其显示的内容将无法看清。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种发射率较低的有机电致发光器件及其制备方法。
一种有机电致发光器件，其包括依次层叠的基底、阳极、发光层及阴极，所述阳极包括依次层叠在所述基底上的第一金属层、介质层及第二金属层，所述第一金属层的材料为铝、银、金、铝银合金或镁银合金，所述第一金属层的厚度为80nm～150nm，所述介质层的材料为透明导电氧化物，所述介质层的厚度为60nm～100nm，所述第二金属层的材料为铝、银或金，所述第二金属层的厚度为6nm～12nm。
在优选的实施例中，所述介质层的材料为铟掺杂氧化锡、氧化锌、铟掺杂氧化锌、铝掺杂氧化锌或镓掺杂氧化锌。。
在优选的实施例中，所述阴极的材料为银、铝、钐或镱。
在优选的实施例中，所述阴极的厚度为18nm～30nm。
在优选的实施例中，所述有机电致发光器件还包括依次层叠在所述阳极上的空穴注入层和空穴传输层，所述空穴注入层及所述空穴传输层位于所述阳极及所述发光层之间，所述空穴注入层的材料为4，4′，4″-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺，所述空穴传输层的材料为N，N′-二苯基-N，N′-二(1-萘基)-1，1′-联苯-4，4′-二胺。
在优选的实施例中，所述有机电致发光器件还包括依次层叠在所述发光层上的电子传输层和电子注入层，所述电子传输层及所述电子注入层位于所述发光层及所述阴极之间，所述电子传输层的材料为(8-羟基喹啉)-铝，所述电子注入层的材料为氟化锂。
在优选的实施例中，所述发光层的材料包括主体和掺杂客体，所述主体为4，4′-N，N-二咔唑基-联苯，所述掺杂客体为二(4，6-二氟苯基-N，C2)吡啶甲酰合铱，所述掺杂客体的质量百分比为8％。
一种有机电致发光器件的制备方法，包括以下步骤：步骤一、提供基底；步骤二、在所述基底表面形成第一金属层，所述第一金属层的材料为铝、银、金、铝银合金或镁银合金，所述第一金属层的厚度为80nm～150nm；步骤三、在所述第一金属层表面形成介质层，所述介质层的材料为透明导电氧化物，所述介质层的厚度为60nm～100nm；步骤四、在所述介质层表面形成第二金属层，所述第二金属层的材料为铝、银或金，所述第二金属层的厚度为6nm～12nm；步骤五、在所述第二金属层表面形成发光层；及步骤六、在所述发光层表面形成阴极。
在优选的实施例中，所述介质层的材料为铟掺杂氧化锡、氧化锌、铟掺杂氧化锌、铝掺杂氧化锌或镓掺杂氧化锌。
在优选的实施例中，所述阴极的材料为银、铝、钐或镱，所述阴极的厚度为18nm～30nm。
上述有机电致发光器件采用三层结构的阳极，第一金属层厚度为50nm～150nm，起到了反射的作用，第二金属层较薄，起到半透射半反射的作用，介质层的厚度为60nm～100nm，介质层在第一金属层和第二金属层上的反射相位正好相反，可以达到干涉相消的作用，大大的减少了总的反射，从而能降低有机电致发光器件的发射率。
【附图说明】
图1为一实施方式的有机电致发光器件的结构示意图；
图2为一实施方式的有机电致发光器件的制备方法流程图；
图3为实施例1与对比例1制备的有机电致发光器件的反射光谱的曲线。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施例对有机电致发光器件及其制备方法进一步阐明。
请参阅图1，一实施方式的有机电致发光器件100包括依次层叠的基底10、阳极20、空穴注入层30、空穴传输层40、发光层50、电子传输层60、电子注入层70及阴极80。
基底10的材料为硅片、玻璃或者聚合物薄膜材料。
阳极20包括依次层叠在所述基底上的第一金属层21、介质层23及第二金属层25。第一金属层21的材料为铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、铝银合金(Al-Ag)或镁银合金(Mg-Ag)。第一金属层的厚度为80nm～150nm。第一金属层21起发射的作用。介质层23的材料为透明导电氧化物，介质层23的材料为铟掺杂氧化锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、铟掺杂氧化锌(IZO)、铝掺杂氧化锌(AZO)或镓掺杂氧化锌(GZO)。介质层23的厚度为60nm～100nm。第二金属层25的材料为铝(Al)、银(Ag)或金(Au)，第二金属层25的厚度为6nm～12nm。第二金属层25起到半反射半透射的作用。
空穴注入层30形成于阳极20的第二金属层25表面。空穴注入层30的材料为4，4′，4″-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)。空穴注入层30的厚度为30nm～50nm。
空穴传输层40形成于空穴注入层30表面。空穴传输层40的材料为N，N′-二苯基-N，N′-二(1-萘基)-1，1′-联苯-4，4′-二胺(NPB)。空穴传输层40的厚度为30nm～60nm。
发光层50形成于空穴传输层40的表面。发光层50的材料包括主体和掺杂客体，主体为4，4′-N，N-二咔唑基-联苯(CBP)，掺杂客体为二(4，6-二氟苯基-N，C2)吡啶甲酰合铱(FIrPic)。掺杂客体的质量含量为8％。发光层50的厚度为10nm～30nm。
电子传输层60形成于发光层50的表面。电子传输层60的材料为(8-羟基喹啉)-铝(Alq3)。电子传输层60的厚度为40nm～80nm。
电子注入层70形成于电子传输层60的表面。电子注入层70的材料为氟化锂(LiF)。电子传输层70的厚度为1nm。
阴极80形成于电子注入层70表面。阴极80的材料为银(Ag)、铝(Al)、钐(Sm)及镱(Yb)中的一种或两种。阴极的厚度为18nm～30nm。阴极80可以为由一种金属形成的单层结构，也可以为由两种不同的金属形成的双层结构。
上述有机电致发光器件100采用三层结构的阳极20，第一金属层21厚度为50nm～150nm，起到了反射的作用，第二金属层25较薄，起到半透射半反射的作用，介质层的厚度为60nm～100nm，介质层23在第一金属层和第二金属层上的反射相位正好相反，可以达到干涉相消的作用，能够降低对环境的光线反射，降低了有机电致发光器件的反射率，从而能提高使用有机电致发光器件作为显示器件的对比度。
可以理解，根据有机电致发光器件的性能需求，空穴注入层30、空穴传输层40、电子传输层60及电子注入层70中的一个或多个可以省略。
请参阅图2，一实施方式的有机电致发光器件的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、提供基底10。
本实施方式中，基底为硅片、玻璃或者聚合物薄膜材料。基底在使用前先进行清洗。首先将基底放在含有洗涤剂的去离子水中进行超声清洗，清洗干净后依次用异丙醇，丙酮在超声波中处理20分钟，然后再用氮气吹干，得到洁净的基底。
步骤S2、在基底表面10形成第一金属层21，第一金属层21的材料为铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、铝银合金(Al-Ag)或镁银合金(Mg-Ag)。第一金属层21的厚度为80nm～150nm。
本实施方式中，第一金属层21在真空镀膜系统中经过蒸镀形成。
步骤S3、在第一金属层21表面形成介质层23，介质层23的材料为透明导电氧化物，介质层23的厚度为60nm～100nm。介质层23的材料为铟掺杂氧化锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、铟掺杂氧化锌(IZO)、铝掺杂氧化锌(AZO)或镓掺杂氧化锌(GZO)。
本实施方式中，介质层在溅射系统中经过溅射形成。
步骤S4、在介质层23表面形成第二金属层25，第二金属层25的材料为铝(Al)、银(Ag)或金(Au)，第二金属层25的厚度为6nm～12nm。
本实施方式中，第二金属层25在热蒸镀系统中蒸镀形成。
本实施方式中，第二金属层25制备完成后，将基底10放置于等离子处理器中进行等离子处理以降低空穴的注入势垒。
步骤S5、在第二金属层25表面形成发光层50。
发光层50由蒸镀形成。发光层50的材料包括主体和掺杂客体，主体为4，4′-N，N-二咔唑基-联苯(CBP)，掺杂客体为二(4，6-二氟苯基-N，C2)吡啶甲酰合铱(FIrPic)。掺杂客体的质量含量为8％。发光层50的厚度为10nm～30nm。
步骤S6、在发光层50表面形成阴极80。
阴极80由蒸镀形成。阴极80的材料为银(Ag)、铝(Al)、钐(Sm)及镱(Yb)中的一种或两种。阴极的厚度为18nm～30nm。阴极80可以为由一种金属形成的单层结构，也可以为由两种不同的金属形成的双层结构。
上述有机电致发光器件的制备方法，制备过程较为简单，通过采用第一金属层21、介质层23和第二金属层25层叠作为阳极，能够降低对环境的光线反射，提高有机电致发光器件作为显示器件的对比度。
在制备上述有机电致发光器件时，可以根据对有机电致发光器件的要求在第二金属层25和发光层50之间制备空穴注入层和空穴传输层，在发光层50和阴极80之间制备电子传输层和电子注入层。空穴注入层30的材料为4，4′，4″-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)。空穴注入层30的厚度为30nm～50nm。空穴传输层40的材料为N，N′-二苯基-N，N′-二(1-萘基)-1，1′-联苯-4，4′-二胺(NPB)。空穴传输层40的厚度为30nm～60nm。电子传输层60的材料为(8-羟基喹啉)-铝(Alq3)。电子传输层60的厚度为40nm～80nm。电子注入层70的材料为氟化锂(LiF)。电子传输层70的厚度为1nm。
以下为具体实施例。
实施例1
本实施例1的有机电致发光器件结构：基板/Ag/IZO/Ag/m-MTDATA/NPB/FIrPic:CBP/Alq3/LiF/Ag。
该实施例1的有机电致发光器件的制备工艺如下：
将玻璃衬底放在含有洗涤剂的去离子水中进行超声清洗，清洗干净后依次用异丙醇，丙酮在超声波中处理20分钟，然后再用氮气吹干。在真空蒸镀系统中，在衬底表面沉积厚度为100nm的金属Ag作为第一金属层，然后转移至磁控溅射系统中，在第一金属层上制备厚度为80nm的铟掺杂氧化锌(IZO)薄膜作为介质层，然后再转移至热蒸镀系统中，在介质层上蒸镀厚度为8nm的金属Ag作为第二金属层，制备成阳极。将该阳极用氧等离子处理2分钟，处理完毕后，继续在其表面依次蒸镀空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层以及阴极，其厚度分别为30nm、30nm、10nm、40nm、1nm以及25nm。
发光层中，FIrPic的质量含量为8％。以下实施例相同。
实施例2
本实施例2的有机电致发光器件结构：基板/Al/ITO/Al/m-MTDATA/NPB/FIrPic:CBP/Alq3/LiF/Al/Ag。
实施例2所制备的阳极结构中，第一金属层是厚度为80nm的Al层，介质层是厚度为60nm的铟掺杂氧化锡(ITO)薄膜，第二金属层是厚度为6nm的Al层。参照实施例1，将阳极经过处理后，继续在其表面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，其厚度分别为30nm、30nm、15nm、60nm、1nm，随后的阴极是Al(1nm)/Ag(20nm)组成的双层结构。
实施例3
本实施例3的有机电致发光器件结构：基板/Al-Ag/AZO/Au/m-MTDATA/NPB/FIrPic:CBP/Alq3/LiF/Sm。
实施例3所制备的阳极结构中，第一金属层是厚度为150nm的Al-Ag合金层，介质层是厚度为100nm的铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜，第二金属层是厚度为12nm的Au层。参照实施例1，将阳极经过处理后，继续在其表面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，其厚度分别为60nm、30nm、20nm、80nm、1nm，随后的阴极是厚度为18nm的Sm层。
实施例4
本实施例4的有机电致发光器件结构：基板/Al-Mg/ZnO/Al/m-MTDATA/NPB/FIrPic:CBP/Alq3/LiF/Yb/Ag。
参照实施例1，实施例4所制备的阳极结构中，第一金属层是厚度为120nm的Al-Mg合金层，介质层是厚度为80nm的氧化锌(ZnO)薄膜，第二金属层是厚度为10nm的Al层。将阳极经过处理后，继续在其表面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，其厚度分别为30nm、40nm、30nm、60nm、1nm，随后的阴极为Yb(12nm)/Ag(18nm)组成的双层结构层。
实施例5
本实施例5的有机电致发光器件结构：基板/Au/GZO/Ag/m-MTDATA/NPB/FIrPic:CBP/Alq3/LiF/Sm/Ag。
参照实施例1，实施例4所制备的阳极结构中，第一金属层是厚度为80nm的Au合金层，介质层是厚度为80nm的镓掺杂氧化锌(GZO)薄膜，第二金属层是厚度为8nm的Ag层。将阳极经过处理后，继续在其表面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，其厚度分别为30nm、60nm、10nm、80nm、1nm，随后的阴极为Sm(10nm)/Ag(15nm)组成的双层结构层。
对比例1
对比实施例1，按照实施例1的制作方法制作器件结构为基板/Ag/m-MTDATA/NPB/FIrPic:CBP/Alq3/LiF/Ag的有机电致发光器件，该发光器件的阳极Ag层的厚度为100nm，其各层材料厚度与实施例1对应的各层厚度相同，其区别在于对比例1不再制作有介质层以及第二金属层。
请参阅图3，图3所示为实施例1与对比例1制备的有机电致发光器件的反射光谱的曲线对比。将本发明实施例1～5设计的有机电致发光器件与对比例1设计的有机电致发光器件进行反射率测试对比，结果如表1所示。从图3和表1中可以看出，采用本发明设计的阳极的有机电致发光器件，具有较低的反射率，明显低于普通的有机电致发光器件，因此，在用于顶发射显示的时候，可以降低器件对外部物体的反射，显著提高显示对比度。
表1
  实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   对比例1
  反射率   14.6％   15.3％   15.5％   18.8％   19.5％   75.6％
  启动电压(V)   3.2   3.3   3.1   3.2   3.2   3.2
表1中还包括了实施例1～5与对比例1制作的有机电致发光器件的启动电压对比。本发明提供的有机电致发光器件，其厚度比普通的有机电致发光器件如对比例1虽然要厚60nm以上，但是由于本发明采用了高导电的导电氧化物薄膜，提高了介质层的导电性，因此启动电压并没有因为器件厚度增加而明显变化，这对该高对度发光器件的应用无疑是非常有利的。
以上所述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)

1.一种有机电致发光器件，其包括依次层叠的基底、阳极、发光层及阴极，其特征在于，所述阳极包括依次层叠在所述基底上的第一金属层、介质层及第二金属层，所述第一金属层的材料为铝、银、金、铝银合金或镁银合金，所述第一金属层的厚度为80nm～150nm，所述介质层的材料为透明导电氧化物，所述介质层的厚度为60nm～100nm，所述第二金属层的材料为铝、银或金，所述第二金属层的厚度为6nm～12nm。
2.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述介质层的材料为铟掺杂氧化锡、氧化锌、铟掺杂氧化锌、铝掺杂氧化锌或镓掺杂氧化锌。
3.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述阴极的材料为银、铝、钐或镱。
4.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述阴极的厚度为18nm～30nm。
5.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述有机电致发光器件还包括依次层叠在所述阳极上的空穴注入层和空穴传输层，所述空穴注入层及所述空穴传输层位于所述阳极及所述发光层之间，所述空穴注入层的材料为4，4′，4″-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺，所述空穴传输层的材料为N，N′-二苯基-N，N′-二(1-萘基)-1，1′-联苯-4，4′-二胺。
6.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述有机电致发光器件还包括依次层叠在所述发光层上的电子传输层和电子注入层，所述电子传输层及所述电子注入层位于所述发光层及所述阴极之间，所述电子传输层的材料为(8-羟基喹啉)-铝，所述电子注入层的材料为氟化锂。
7.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述发光层的材料包括主体和掺杂客体，所述主体为4，4′-N，N-二咔唑基-联苯，所述掺杂客体为二(4，6-二氟苯基-N，C2)吡啶甲酰合铱，所述掺杂客体的质量百分比为8％。
8.一种有机电致发光器件的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、提供基底；
步骤二、在所述基底表面形成第一金属层，所述第一金属层的材料为铝、银、金、铝银合金或镁银合金，所述第一金属层的厚度为80nm～150nm；
步骤三、在所述第一金属层表面形成介质层，所述介质层的材料为透明导电氧化物，所述介质层的厚度为60nm～100nm；
步骤四、在所述介质层表面形成第二金属层，所述第二金属层的材料为铝、银或金，所述第二金属层的厚度为6nm～12nm；
步骤五、在所述第二金属层表面形成发光层；及
步骤六、在所述发光层表面形成阴极。
9.根据权利要求8所述的有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，所述介质层的材料为铟掺杂氧化锡、氧化锌、铟掺杂氧化锌、铝掺杂氧化锌或镓掺杂氧化锌。
10.根据权利要求8所述的有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，所述阴极的材料为银、铝、钐或镱，所述阴极的厚度为18nm～30nm。
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