CN103296221B - 一种共电极叠层有机电致发光器件 - Google Patents
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Abstract
一种共电极叠层有机电致发光器件，设置有衬底、电极和电致发光单元；电极包括第一电极、第二电极和设置于第一电极和第二电极之间的至少一个中间电极；相邻两个电极之间的电势相反,相邻两个电极之间设置有一个电致发光单元，每个电致发光单元设置有至少一个发光层,相邻两个电致发光单元的其中一个为倒置结构。电致发光单元设置有第一载流子注入层和第二载流子注入层，第一载流子注入层、发光层和第二载流子注入层依次叠层设置。本发明的共电极叠层有机电致发光器件能够在较低电压和电流密度下发光，同时能够提高电流效率和功率效率，可用于制备双面发光器件、透明器件、顶发射发光器件和底发射器件。
Description
技术领域
本发明涉及有机电致发光器件技术领域，尤其涉及一种共电极叠层有机电致发光器件。
背景技术
有机电致发光二极管(OLED)是在衬底上形成的薄膜结构，通常包括阳极、阴极和夹在两电极中间的有机电致发光单元。在外界电压驱动下，空穴和电子分别从阳极和阴极向有机半导体注入，经过传输到达发光层，进而在发光材料上形成激子辐射发光。有机材料电致发光的这种薄膜自发光模式给显示和照明领域带来了新的发展方向，成为研究和产业化的重点。
有机电致发光器件在显示和照明方面的应用要求其需要有高效率，高亮度、低驱动电压等优点。日本山形大学Kido教授在Proceedings of IDMC提出了串联式OLED，使两个发光单元串联起来，虽然此种器件驱动电压翻倍，但是电流效率也成倍增加。中国专利申请03127477.3提出了一种同衬底器件串联结构，使衬底上多个器件串联，减小串联电阻引起的功耗。有机电致发光器件CN200580020000.7公开了一种叠层式有机电致发光器件，其中叠层中的有机EL覆盖另外一有机EL的至少一部分，有机EL电分离，每个EL由不同电压激活。此叠层器件可以在较低电压下获得亮度提高的器件，但是，叠层器件各EL单元电学分离，需要额外的绝缘层和更多电极，使得制备工艺变得复杂，同时也降低了器件的兼容性。此外，随着OLED进一步应用于小型器件，要求其在更小的衬底面积上实现更大的亮度，使得OLED需要在效率和驱动电压上有所改进。
因此，针对现有技术不足，提供一种亮度强、效率高、驱动电压低的共电极叠层有机电致发光器件以克服现有技术不足甚为必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种共电极叠层有机电致发光器件，该器件具有亮度强、效率高和驱动电压低的特点。
本发明的上述目的通过如下技术手段实现。
一种共电极叠层有机电致发光器件，设置有衬底、电极和电致发光单元；
所述电极包括第一电极、第二电极和设置于所述第一电极和所述第二电极之间的至少一个中间电极；
相邻两个电极之间的电势相反,相邻两个电极之间设置有一个电致发光单元，每个电致发光单元设置有至少一个发光层,相邻两个电致发光单元其中一个为倒置结构。
上述电致发光单元设置为单色光或多波段混合光。
上述电致发光单元还设置有第一载流子注入层和第二载流子注入层，所述第一载流子注入层、发光层和第二载流子注入层依次叠层设置。
上述第一载流子注入层和所述第二载流子注入层不同时为空穴注入结构，且所述第一载流子注入层和所述第二载流子注入层不同时为电子注入结构；
所述空穴注入结构包括p型掺杂层、 LUMO能级大于4ev的有机物层和金属氧化物层；
所述电子注入结构包括n型掺杂层、碱金属层、碱土金属层、碱金属卤化物层、碱土金属卤化物层、碱金属有机化合物层或碱土金属有机化合物层。
上述电致发光单元还设置有空穴传输层和电子传输层，所述第一载流子注入层、所述空穴传输层、所述发光层、所述电子传输层和所述第二载流子注入层依次叠层排列。
上述衬底设置为玻璃衬底或者硅片衬底或者金属衬底或者聚酯类化合物衬底或者聚酰亚胺类化合物衬底。
上述电极设置为透明电极或反射电极，且所述第一电极和所述第二电极不同时为反射电极，所述中间电极与所述第一电极不同时为反射电极，所述中间电极与所述第二电极不同时为反射电极；
所述反射电极在可见光区的反射率为20%-100%，所述透明电极在可见光区的透射率为20%-100%。
上述电极设置为透明电极或反射电极，且所述第一电极和所述第二电极不同时为反射电极，所述中间电极与所述第一电极不同时为反射电极，所述中间电极与所述第二电极不同时为反射电极；
所述反射电极在可见光区的反射率为50%-95%，所述透明电极在可见光区的透射率为50%-90%。
上述的共电极叠层有机电致发光器件，设置有一个中间电极和两个电致发光单元。
上述的共电极叠层有机电致发光器件，可用于制备双面发光器件、透明器件、顶发射发光器件和底发射器件。
本发明的共电极叠层有机电致发光器件，设置有衬底、电极和电致发光单元；所述电极包括第一电极、第二电极和设置于所述第一电极和所述第二电极之间的至少一个中间电极；相邻两个电极之间的电势相反,相邻两个电极之间设置有一个电致发光单元，每个电致发光单元设置有至少一个发光层,相邻两个电致发光单元其中一个为倒置结构。该共电极叠层有机电致发光器件由于设置为共用中间电极，且相邻两个电极之间电势相反，能够使叠层的发光单元并联注入电流，从而同时发光。在同样器件面积和同样电压下，器件亮度成倍提高。在同样要求亮度下，相比单发光单元器件，本发明的共电极叠层有机电致发光器件能够在较低电压和电流密度下发光，同时能够提高电流效率和功率效率。
附图说明
利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明一种共电极叠层有机电致发光器件实施例1的示意图；
图2是本发明一种共电极叠层有机电致发光器件实施例2的示意图；
图3是本发明实施例5 器件的电压-亮度曲线图；
图4 是本发明实施例5 器件的亮度-电流效率曲线图；
图5是本发明实施例5 器件的亮度-功率效率曲线图。
在图1至图5中，包括：
衬底100、
第一电极200、
电致发光单元300、
第一载流子注入层310、
发光层320、
第二载流子注入层330、
第二电极400、
中间电极500。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例
1
。
一种共电极叠层有机电致发光器件，如图1所示，设置有衬底100、电极和电致发光单元300。
电极包括第一电极200、第二电极400和设置于第一电极200和第二电极400之间的至少一个中间电极500，相邻两个电极之间的电势相反,相邻两个电极之间设置有一个电致发光单元300，每个电致发光单元300设置有至少一个发光层320,相邻两个电致发光单元300其中一个为倒置结构。
作为本领域公知常识，有机电致发光器件是通过蒸镀方式制备的叠层结构，其制备工艺在此不再赘述。
该共电极叠层电致发光器件，第一电极200可以设置为阳极，也可以设置为阴极，只要使得两相邻的电极之间电势相反，就可以确保夹在两个电极之间的中间电极500与对应相邻的两个电极之间电势正好相反，使得电子和空穴能够顺利注入电致发光单元300。将相邻两个电致发光单元300中的其中一个设置为倒置结构，能够确保在外界电场情况下，空穴和电子能同时向对应的发光单元注入，进而形成激子辐射发光。需要说明的是，在实际中，各个电极的极性可根据具体情况灵活设置。
需要说明的是，中间电极500的数量可以根据需要灵活设置，如设置为两个、三个、五个或者其他数量。
本发明的共电极叠层有机电致发光器件，设置有中间电极500使得相邻两个电致发光单元300能够共用同一个中间电极500，且由于相邻两个电极电势相反，故能够使得发光单元并联注入电流，从而同时发光。
具体的，电致发光单元300设置为单色光或多波段混合光。
电致发光单元300还设置有第一载流子注入层310和第二载流子注入层330，第一载流子注入层310、发光层320和第二载流子注入层330依次叠层设置。以衬底100为最下层，从下往上依次为第一载流子注入层310、发光层320和第二载流子注入层330的结构为电致发光单元300的正常结构，在没有特殊说明的情况下，电致发光单元300都是采用正常结构。从下往上依次为第二载流子注入层330、发光层320和第一载流子注入层310的结构为电致发光单元300的倒置结构。
第一载流子注入层310和第二载流子注入层330不同时为空穴注入结构，且第一载流子注入层310和第二载流子注入层330不同时为电子注入结构。
空穴注入结构包括p型掺杂层、 LUMO能级大于4ev的有机物层和金属氧化物层。如掺杂有F4TCNQ的MeO-TPD、掺杂有氧化铁的MeO-TPD、HAT-CN等。
电子注入结构包括n型掺杂层、碱金属层、碱土金属层、碱金属卤化物层、碱土金属卤化物层、碱金属有机化合物层或碱土金属有机化合物层,如包括掺杂有碳酸铯的Bphen、金属锂、铯、喹啉锂等。
电致发光单元300还设置有空穴传输层和电子传输层，第一载流子注入层310、空穴传输层、发光层320、电子传输层和第二载流子注入层330依次叠层排列，此结构为电致发光单元300的常态结构；当为倒置结构时，自下而上依次为第二载流子注入层330、电子传输层、发光层320、空穴传输层和第一载流子注入层310。
具体的，衬底100设置为玻璃衬底100或者硅片衬底100或者金属衬底100或者聚酯类化合物衬底100或者聚酰亚胺类化合物衬底100。
电极设置为透明电极或反射电极，且第一电极200和第二电极400不同时为反射电极，中间电极500与第一电极200不同时为反射电极，中间电极500与第二电极400也不同时为反射电极。
透明电极为金属氧化物、金属薄层、导电聚合物以及单质碳。金属氧化物如氧化铟锡、氧化锌、氧化铟锌、氧化镓锌等。金属薄层如银、铝、金等，厚度为5-50 nm。
反射电极为厚度大于50nm的金属单质或合金，如银、铝、金，镁银合金等。
其中，反射电极在可见光区的反射率为20%-100%，透明电极在可见光区的透射率为20%-100%。
优选，反射电极在可见光区的反射率为50%-95%，透明电极在可见光区的透射率为50%-90%。
该共电极叠层有机电致发光器件，可用于制备双面发光器件、透明器件、顶发射发光器件和底发射器件。
该共电极叠层有机电致发光器件由于设置共用中间电极500，相邻两个电极之间电势相反，能够使叠层的发光单元并联注入电流，从而同时发光。在同样器件面积和同样电压下，器件亮度成倍提高。在同样要求亮度下，相比单发光单元器件，本发明的共电极叠层有机电致发光器件能够在较低电压和电流密度下发光，同时能够提高电流效率和功率效率。
实施例
2
。
一种共电极叠层有机电致发光器件，其他结构与实施例1相同，不同之处在于：设置有一个中间电极500和两个电致发光单元300，如图2所示。该共电极叠层有机电致发光器件为底部发射器件，其中中间电极500为透明电极，第二电极400为反射电极。
该共电极叠层有机电致发光器件是第一电极200和第二电极400处于与中间电极500相反的电势，使两叠层电致发光单元300并联注入电流，从而同时发光。在同样器件面积和同样电压下，器件亮度是单个器件亮度的两倍。在同样要求亮度下，相比单发光单元器件，本发明的器件可以在较低电压和电流密度下发光，同时提高电流效率和功率效率。
实施例
3
。
一种共电极叠层有机电致发光器件，其他结构与实施例2相同，不同之处在于：该共电极叠层有机电致发光器件为透明器件，其中中间电极500和第二电极400均为透明电极。
该共电极叠层有机电致发光器件是第一电极200和第二电极400处于与中间电极500相反的电势，使两叠层电致发光单元300并联注入电流，从而同时发光。在同样器件面积和同样电压下，器件亮度是单个器件亮度的两倍。在同样要求亮度下，相比单发光单元器件，本发明的器件可以在较低电压和电流密度下发光，同时提高电流效率和功率效率。
实施例
4
。
一种共电极叠层有机电致发光器件，其他结构与实施例2相同，不同之处在于：该共电极叠层有机电致发光器件为双面发光器件，其中中间电极500为反射电极，第二电极400为透明电极。
该共电极叠层有机电致发光器件是第一电极200和第二电极400处于与中间电极500相反的电势，使两叠层电致发光单元300并联注入电流，从而同时发光。在同样器件面积和同样电压下，器件亮度是单个器件亮度的两倍。在同样要求亮度下，相比单发光单元器件，本发明的器件可以在较低电压和电流密度下发光，同时提高电流效率和功率效率。
实施例
5
。
为了验证本发明的效果，制备两组样品进行性能测试比较，所采用的材料如下所示：
ITO：氧化铟锡；
TAPC：二[4-(N,N-二甲苯基-氨基)苯基]环己烷；
MeO-TPD: N,N,N',N-四(4-甲氧苯基)联苯胺；
F4TCNQ：四氟-四氰基-二甲基对苯醌；
CBP:4,4’-N,N-二咔唑-联苯；
Bphen：4,7-二苯基-1,10-菲咯啉；
Ir(ppy)3：三（2-苯基吡啶）合铱；
TPBi：1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯。
采用真空热沉积方法制备有机层，蒸发速率、掺杂浓度和实际厚度由膜厚监测仪实时控制。使用KEITHLEY2400和光度计评价器件EL性能。
制备对比的单层有机电致发光器件样品1，采用如下方式制备：将商用ITO玻璃通过图案化、清洗、烘干后送入真空蒸镀设备，按以下顺序蒸镀各功能层：
1.1000Å厚的空穴注入p型掺杂层，具体采用掺杂有4%浓度F4TCNQ的MeO-TPD材料制备而成。
2.200Å厚的空穴传输层，具体采用 TAPC材料制备而成。
3.300Å厚的绿光发光层，具体采用掺杂有9%浓度Ir(ppy)3的CBP材料制备而成。
4.150Å厚的电子传输层，具体采用TPBi材料制备而成。
5.100Å厚的电子注入n型掺杂层，具体采用掺杂有20%浓度的Bphen材料制备而成。
6.1500Å厚的金属铝电极。
说明：以B：C（xÅ ,y%）表示结构中的一层，其制作材料为B，并且掺杂了C材料，比例为y%，该层的厚度为xÅ (埃)。
最终得到样品1的结构为：
Glass/ITO/MeO-TPD:F4TCNQ(1000Å,4%)/TAPC(200Å)/CBP:Ir(ppy)3(300Å,9%)/TPBi(150Å)/
Bphen：CSCO3(100Å,20%)/Al(1500Å)。
制备本发明的共电极叠层共电极有机电致发光器件样品2：首先将商用ITO玻璃通过图案化、清洗、烘干后送入真空蒸镀设备，按以下顺序蒸镀各功能层。
1.1000Å厚的空穴注入p型掺杂层，具体使用掺杂有4%浓度F4TCNQ的MeO-TPD材料制备而成。
2.200Å厚的空穴传输层，具体采用 TAPC材料制备而成。
3.300Å厚的绿光发光层，具体采用掺杂有9%浓度Ir(ppy)3的CBP制备而成。
4.150Å厚的电子传输层，具体采用TPBi材料制备而成。
5.100Å厚的电子注入n型掺杂层，具体采用掺杂有20%浓度的Bphen材料制备而成。
6.200Å厚的中间电极，具体采用透明薄层金属银制备而成。
7.100Å厚的电子注入n型掺杂层，具体采用掺杂有20%浓度的Bphen材料制备而成。
8.150Å厚的电子传输层，具体采用TPBi材料制备而成。
9.300Å厚的绿光发光层，具体采用掺杂有9%浓度Ir(ppy)3的CBP材料制备而成。
10.200Å厚的空穴传输层，具体采用 TAPC材料制备而成。
11.1000Å厚的空穴注入p型掺杂层，具体采用掺杂有4%浓度F4TCNQ的MeO-TPD材料制备而成。
12.1500Å厚的反射电极，具体采用金属银制备而成。
最终制得样品2：
Glass/ITO/MeO-TPD:F4TCNQ(1000Å,4%)/TAPC(200Å)/CBP:
Ir(ppy)3
(300Å,9%)/
TPBi（150Å）/Bphen：CSCO3(100Å,20%)/Ag(200Å) /
Bphen:CSCO3(100Å,20%)/TPBi(150Å)/CBP: Ir(ppy)3
(300Å,9%)/TAPC(200Å)/
MeO-TPD:F4TCNQ(1300Å,4%)/
Ag(1500Å)。
样品1为对比样品，样品2为本发明器件结构。在样品2中，第一电极和第二电极接阳极，中间电极接阴极。从图3的电压-亮度图可以看出，同样电压下，样品2有较高亮度，而且器件亮度可以成倍提高。从图4的亮度-电流效率图也可以看出，同样亮度下，样品2电流效率高于样品1。从图5的功率效率-亮度图中，样品2功率效率比样品1也有较大提高。可见，器件电致发光性能的提高，减小了器件功耗，提高了器件亮度，减小了所需有效发光面积，也增加了OLED器件的实用性。
实验证明，本发明的本发明的器件可以在较低电压和电流密度下发光，同时提高电流效率和功率效率。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (1)
1.一种共电极叠层有机电致发光器件，其特征在于:
设置有衬底、电极和电致发光单元；
所述电极包括第一电极、第二电极和设置于所述第一电极和所述第二电极之间的至少一个中间电极；
相邻两个电极之间的电势相反,相邻两个电极之间设置有一个电致发光单元，每个电致发光单元设置有至少一个发光层,相邻两个电致发光单元其中一个为倒置结构；
所述电致发光单元设置为单色光或多波段混合光；
所述电致发光单元设置有第一载流子注入层和第二载流子注入层，所述第一载流子注入层、发光层和第二载流子注入层依次叠层设置；
所述第一载流子注入层和所述第二载流子注入层不同时为空穴注入结构，且所述第一载流子注入层和所述第二载流子注入层不同时为电子注入结构；
所述空穴注入结构包括p型掺杂层、 LUMO能级大于4ev的有机物层和金属氧化物层；
所述电子注入结构包括n型掺杂层、碱金属层、碱土金属层、碱金属卤化物层、碱土金属卤化物层、碱金属有机化合物层或碱土金属有机化合物层；
所述电致发光单元还设置有空穴传输层和电子传输层，所述第一载流子注入层、所述空穴传输层、所述发光层、所述电子传输层和所述第二载流子注入层依次叠层排列；
所述共电极叠层有机电致发光器件采用ITO玻璃作为衬底通过图案化、清洗、烘干后送入真空蒸镀设备，按以下顺序蒸镀各功能层；
（1）1000Å厚的空穴注入p型掺杂层，具体使用掺杂有4%浓度F4TCNQ的MeO-TPD材料制备而成；
（2）200Å厚的空穴传输层，具体采用 TAPC材料制备而成；
（3）300Å厚的绿光发光层，具体采用掺杂有9%浓度Ir(ppy)3的CBP制备而成；
（4）150Å厚的电子传输层，具体采用TPBi材料制备而成；
（5）100Å厚的电子注入n型掺杂层，具体采用掺杂有20%浓度的Bphen材料制备而成；
（6）200Å厚的中间电极，具体采用透明薄层金属银制备而成；
（7）100Å厚的电子注入n型掺杂层，具体采用掺杂有20%浓度的Bphen材料制备而成；
（8）150Å厚的电子传输层，具体采用TPBi材料制备而成；
（9）300Å厚的绿光发光层，具体采用掺杂有9%浓度Ir(ppy)3的CBP材料制备而成；
（10）200Å厚的空穴传输层，具体采用 TAPC材料制备而成；
（11）1000Å厚的空穴注入p型掺杂层，具体采用掺杂有4%浓度F4TCNQ的MeO-TPD材料制备而成；
（12）1500Å厚的反射电极，具体采用金属银制备而成；
得到共电极叠层有机电致发光器件：
Glass/ITO/MeO-TPD:F4TCNQ(1000Å,4%)/TAPC(200Å)/CBP:
Ir(ppy)3 (300Å,9%)/TPBi（150Å）/Bphen：CSCO3(100Å,20%)/Ag(200Å)
/Bphen：CSCO3(100Å,20%)/TPBi(150Å)/CBP: Ir(ppy)3(300Å, 9%)/
TAPC(200Å)/MeO-TPD:F4TCNQ(1300Å,4%)/ Ag(1500Å)。
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| CN1812154A (zh) * | 1998-08-19 | 2006-08-02 | 普林斯顿大学理事会 | 有机光敏光电器件 |
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| CN101359721A (zh) * | 2008-09-23 | 2009-02-04 | 吉林大学 | 光谱可调的顶发射有机电致发光器件 |
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2013
- 2013-06-08 CN CN201310225666.2A patent/CN103296221B/zh not_active Expired - Fee Related
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