CN103227294B - 一种红绿磷光oled器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种红绿磷光OLED器件及其制造方法，包括玻璃基板，以及依次设置在玻璃基板上的ITO阳极、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、电子注入层以及铝阴极；所述ITO阳极与铝阴极上分别引出一根导线，连接到外部的直流电源上。本发明采用调节激子和载流子在发光层的不同区域，来改善器件光效和亮度，间接提高器件的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及OLED制造技术领域，具体涉及一种红绿磷光OLED器件及其制造方法。
背景技术
OLED（Organic Light-emitting Diodes）由于具有高光效、广视角、自主发光及可进行柔性基板设计等优点及其在照明和显示方面的潜在应用价值，受到越来越多厂家和科研团队的关注。现在已经应用于产业化的OLED产品，还主要是小型OLED器件，如MP3，手机面板，车载显示器，家用电器等方面。由于OLED的实用价值，各科研团队针对OLED进行了深入的研究，以进一步提高其光效、寿命等，对于白光照明用OLED还主要以提高其显指和光效为目的。通常采用的改善方法是合成新的各功能层材料，或者调节器件结构。而常用的改善器件结构的方法是叠层即串联式OLED，通过电荷产生层将不同的OLED单元连接起来，提高器件的亮度和效率；P-I-N型掺杂结构，通过在载流子传输层中加入P型或N型掺杂剂，提高载流子的注入和传输能力；通过调节发光层复合区域的位置来提高载流子在发光层内的复合几率。串联式OLED驱动电压会随串联组件的数目成倍增加；对于P-I-N型存在的问题是发光激子容易被P型或N型掺杂层的电性掺杂物（如Li+、Cs+、F4-TCNQ）所淬熄。
发明内容
本发明目的在于解决上述问题，提供一种红绿磷光OLED器件及其制造方法，该OLED发光器件采用调节激子和载流子在发光层的不同区域，来改善器件光效和亮度，间接提高器件的寿命，过调节掺杂顺序的方法，调节发光层内载流子的复合区域，最终得到一种发光效率高、亮度高及寿命长的发光层为绿红绿掺杂结构的OLED器件。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种红绿磷光OLED器件，包括玻璃基板，以及依次设置在玻璃基板上的ITO阳极、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、电子注入层以及铝阴极；所述ITO阳极与铝阴极上分别引出一根导线，连接到外界直流电源上。
上述的发光层分为三层，自下而上依次为在主体CBP上掺杂绿色磷光染料GIr1的第一层发光层、在主体CBP上掺杂红色磷光染料R-4B的发光层的第二层以及在主体CBP上掺杂绿色磷光染料GIr1的发光层的第三层。
上述的第一发光层和第三发光层中，按照质量百分比计，绿色磷光染料GIr1的掺杂比例均为12～14%，厚度均为11～14nm；第二发光层中，红色磷光染料R-4B的掺杂比例为2～6%，厚度为2～8nm。
上述的电子阻挡层的材料为TCTA，厚度为8～10nm；空穴阻挡层的材料为BCP，厚度为8～10nm。
上述的电子注入层的材料为LiF，厚度为0.8nm～1nm；空穴注入层的材料为MoO3，厚度为10～30nm。
一种红绿磷光OLED器件绿红绿发光层的掺杂方法，包括以下步骤：
1）对ITO阳极层进行光刻、清洗以及等离子处理；
2）当真空镀膜机的真空室内气压达到6.0×10-4Pa时，依次在ITO阳极上蒸镀空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层以及铝阴极。
上述的发光层分为三层，自下而上依次为在主体CBP上掺杂绿色磷光染料GIr1的第一层发光层、在主体CBP上掺杂红色磷光染料R-4B的发光层的第二层以及在主体CBP上掺杂绿色磷光染料GIr1的发光层的第三层；在蒸镀发光层时，采用双源共蒸的方法，将主体材料CBP，红色磷光染料R-4B以及绿色磷光染料GIr1分别放置于不同的蒸发舟内，调节各蒸发源的温度来控制蒸发的速率和掺杂比例，使第一发光层和第三发光层中，绿色磷光染料GIr1的掺杂比例均为12～14%，厚度均为11～14nm；第二发光层中，红色磷光染料R-4B的掺杂比例为2～6%，厚度为2～8nm，其中，在蒸镀时，绿色磷光染料GIr1的蒸发速率为红色磷光染料R-4B的蒸发速率为
在蒸镀空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层及铝阴极时，电子注入层的蒸发速率为铝阴极的蒸发速率为空穴阻挡层和电子传输层的蒸发速率均为
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明在玻璃基板上依次设置ITO阳极、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、电子注入层以及铝阴极，采用调节激子和载流子在发光层的不同区域，来改善器件光效和亮度，间接提高器件的寿命。
进一步的，本发明绿红绿的发光层结构，相比绿红、红绿、红绿红等其它分层的红绿磷光结构，在相同的电压下有更高的光效和亮度，减少载流子的累积而产生焦耳热，有利于载流子寿命的提高。
附图说明
图1为本发明绿红绿发光层的结构示意图；
图2（a）为本发明实施例制备的OLED器件的电流密度-电压图；
图2（b）为本发明实施例制备的OLED器件的亮度-电压图；
图2（c）为本发明实施例制备的OLED器件的电流效率-电流密度图。
其中，1为玻璃基板；2为ITO阳极；3为空穴注入层；4为空穴传输层；5为电子阻挡层；6为发光层；7为空穴阻挡层；8为电子传输层；9为电子注入层；10为铝阴极。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步详细的描述：
一种红绿磷光OLED器件的绿红绿发光层，包括玻璃基板，以及依次设置在玻璃基板1上的ITO阳极2、厚度为10～30nm的MoO3空穴注入层3、空穴传输层4、厚度为8～10nm的TCTA电子阻挡层5、发光层6、厚度为8～10nm的BCP空穴阻挡层7、电子传输层8、厚度为0.8nm～1nm的LiF电子注入层9以及铝阴极10；所述ITO阳极2与铝阴极10上分别引出一根导线，连接到外界直流电源上。发光层6分为三层，自下而上依次为在主体CBP上掺杂绿色磷光染料GIr1的第一层发光层、在主体CBP上掺杂红色磷光染料R-4B的发光层的第二层以及在主体CBP上掺杂绿色磷光染料GIr1的发光层的第三层；其中，第一发光层和第三发光层中，按质量百分比计，绿色磷光染料GIr1的掺杂比例均为12～14%，厚度均为11～14nm；第二发光层中，红色磷光染料R-4B的掺杂比例为2～6%，厚度为2～8nm。
本发明的掺杂方法，包括以下步骤：
1）对ITO阳极层进行光刻、清洗以及等离子处理；
2）当真空镀膜机的真空室内气压达到6.0×10-4Pa时，依次在ITO阳极上蒸镀厚度为10nm的MoO3空穴注入层3、空穴传输层4、厚度为10nm的TCTA电子阻挡层5、发光层6、厚度为10nm的BCP空穴阻挡层7、电子传输层8、厚度为0.8nm～1nm的LiF电子注入层9以及铝阴极10；所述ITO阳极2与铝阴极10上分别引出一根导线，连接到外界直流电源上。
发光层6分为三层，自下而上依次为在主体CBP上掺杂绿色磷光染料GIr1（生产厂家：长春市阪和激光科技有限公司）的第一层发光层、在主体CBP上掺杂红色磷光染料R-4B（生产厂家：西安瑞联近代电子材料有限责任公司）的发光层的第二层以及在主体CBP上掺杂绿色磷光染料GIr1的发光层的第三层；在蒸镀发光层6时，采用双源共蒸的方法，将主体材料CBP，红色磷光染料R-4B以及绿色磷光染料GIr1分别放置于不同的蒸发舟内，调节各蒸发源的温度来控制蒸发的速率和掺杂比例，使第一发光层和第三发光层中，绿色磷光染料GIr1的掺杂比例均为12～14%，厚度均为11～14nm；第二发光层中，红色磷光染料R-4B的掺杂比例为2～6%，厚度为2～8nm，其中，在蒸镀时，绿色磷光染料GIr1的蒸发速率为红色磷光染料R-4B的蒸发速率为
电子阻挡层5和空穴阻挡层7分别采用TCTA和BCP等材料，厚度均为10nm，阻挡层具有较好的载流子传输能力，与相邻功能层的能级匹配，能级及高于掺杂染料和主体的三线态能量，有利于载流子对发光层的注入及对发光层内激子的限制。NPB、TCTA、CBP及BCP的HOMO能级分别为5.4eV、5.7eV、5.9eV及6.7eV，TCTA的HOMO能级处于空穴传输层NPB和主体CBP之间，有利于电子的注入，BCP空穴阻挡层高于主体CBP，有利于限制空穴泄漏到电子传输层；ALQ、BCP、CBP及TCTA的LUMO能级分别为3.1eV、3.2eV、2.6eV及2.3eV，TCTA电子阻挡层的LUMO能级高于CBP的LUMO能级，TCTA层加入有利于阻挡电子对空穴传输层的注入。
在蒸镀空穴阻挡层6、电子传输层8、电子注入层9及铝阴极10时，电子注入层9的蒸发速率为铝阴极10的蒸发速率为空穴阻挡层6和电子传输层8的蒸发速率均为
按照上述方法制备如图1所示的OLED器件结构：
实施例1
器件A：
ITO/MoO3（40nm）/NPB（40nm）/TCTA（10nm）/CBP:2%R-4b（2.5nm）/CBP:14%GIr1（25nm）/CBP:2%R-4b（2.5nm）/BCP（10nm）/Alq3（40nm）/LiF（1nm）/Al（100nm）
实施例2
器件B：
ITO/MoO3（40nm）/NPB（40nm）/TCTA（10nm）/CBP:14%GIr1（25nm）/CBP:2%R-4b（5nm）/BCP（10nm）/Alq3（40nm）/LiF（1nm）/Al（100nm）
实施例3
器件C：
ITO/MoO3（40nm）/NPB（40nm）/TCTA（10nm）/CBP:2%R-4b（5nm）/CBP:14%GIr1（25nm）/BCP（10nm）/Alq3（40nm）/LiF（1nm）/Al（100nm）
实施例4
器件D：
ITO/MoO3（40nm）/NPB（40nm）/TCTA（10nm）/CBP:14%GIr1（12.5nm）/CBP:2%R-4b（2.5nm）/CBP:14%GIr1（12.5nm）/BCP（10nm）/Alq3（40nm）/LiF（1nm）/Al（100nm）
如图2（a）、（b）和（c）所示，为上述四个实施例的电流密度-亮度-电流效率-电压图。通过对四种不同器件的对比，可以看出，器件在电压为5V，相比于红绿红掺杂型器件，其电流密度、亮度、电流效率和色坐标分别为0.523mA/cm2、40.12cd/m2、7.68cd/A和（0.6301，0.3654）；而采用绿红绿掺杂的器件可以分别达到0.527mA/cm2、104cd/m2、19.75cd/A和（0.3717，0.5768）。采用红绿的掺杂顺序器件有较高的亮度，可效率相比绿红绿的掺杂结构较低，最优方案应该是绿红绿的掺杂方式，效率越高累积的载流子越少，因此产生的焦耳热就越少，器件的寿命就会得以提高。另外还发现BCP和CBP界面处的复合区域，有较强的发光峰值。分析认为引起这些差异的原因主要有以下几个方面：一方面主体材料CBP与掺杂材料GIr1、R-4B及阻挡材料TCTA、BCP均有较大的能级差异，因而在发光层中载流子以掺杂染料的陷阱捕获和分子间跳跃为主要的载流子传输方式；另一方面红绿（GIr1、R-4B）掺杂染料及其与阻挡层（BCP、TCTA）之间的能级差，使不同掺杂顺序形成不同势垒分布，影响载流子的空间电场分布；另外，R-4B的带隙小于GIr1，激子更容易在红光染料上复合；最后，BCP和CBP界面为重要激子复合区域，对应掺杂染料的发光颜色，对器件的发光性能也会有影响。
Claims (6)
1.一种红绿磷光OLED器件，其特征在于：包括玻璃基板，以及依次设置在玻璃基板(1)上的ITO阳极(2)、空穴注入层(3)、空穴传输层(4)、电子阻挡层(5)、发光层(6)、空穴阻挡层(7)、电子传输层(8)、电子注入层(9)以及铝阴极(10)；所述ITO阳极(2)与铝阴极(10)上分别引出一根导线，连接到外部的直流电源上；
所述的发光层(6)分为三层，自下而上依次为在主体CBP上掺杂绿色磷光染料GIr1的第一层发光层、在主体CBP上掺杂红色磷光染料R-4B的发光层的第二层以及在主体CBP上掺杂绿色磷光染料GIr1的发光层的第三层。
2.根据权利要求1所述的红绿磷光OLED器件，其特征在于：所述的第一发光层和第三发光层中，按照质量百分比计，绿色磷光染料GIr1的掺杂比例均为12～14％，厚度均为11～14nm；第二发光层中，红色磷光染料R-4B的掺杂比例为2～6％，厚度为2～8nm。
3.根据权利要求1所述的红绿磷光OLED器件，其特征在于：所述的电子阻挡层(5)的材料为TCTA，厚度为8～10nm；空穴阻挡层(7)的材料为BCP，厚度为8～10nm。
4.根据权利要求1所述的红绿磷光OLED器件，其特征在于：所述的电子注入层(9)的材料为LiF，厚度为0.8nm～1nm；空穴注入层(3)的材料为MoO3，厚度为10～30nm。
5.一种红绿磷光OLED器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对ITO阳极层进行光刻、清洗以及等离子处理；
2)当真空镀膜机的真空室内气压达到6.0×10-4Pa时，依次在ITO阳极上蒸镀空穴注入层(3)、空穴传输层(4)、电子阻挡层(5)、发光层(6)、空穴阻挡层(7)、电子传输层(8)、电子注入层(9)以及铝阴极(10)；
所述的发光层(6)分为三层，自下而上依次为在主体CBP上掺杂绿色磷光染料GIr1的第一层发光层、在主体CBP上掺杂红色磷光材料R-4B的发光层的第二层以及在主体CBP上掺杂绿色磷光染料GIr1的发光层的第三层；在蒸镀发光层(6)时，采用双源共蒸的方法，将主体材料CBP，红色磷光材料R-4B以及绿色磷光染料GIr1分别放置于不同的蒸发舟内，调节各蒸发源的温度来控制蒸发的速率和掺杂比例，使第一发光层和第三发光层中，绿色磷光染料GIr1的掺杂比例均为12～14％，厚度均为11～14nm；第二发光层中，红色磷光染料R-4B的掺杂比例为2～6％，厚度为2～8nm，其中，在蒸镀时，绿色磷光染料GIr1的蒸发速率为红色磷光染料R-4B的蒸发速率为
6.根据权利要求5所述的红绿磷光OLED器件的制造方法，其特征在于：在蒸镀空穴阻挡层(7)、电子传输层(8)、电子注入层(9)及铝阴极(10)时，电子注入层(9)的蒸发速率为铝阴极(10)的蒸发速率为空穴阻挡层(7)和电子传输层(8)的蒸发速率均为
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