CN103346270A - 一种有机电致发光器件及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种有机电致发光器件及显示装置，涉及显示技术领域，可以在不影响发光效果和不增加成本的情况下提高电子的注入与传输。所述有机电致发光器件包括阳极，阴极，设置在所述阳极和阴极之间的发光层；设置在所述阴极与所述发光层之间的电子传输层，所述电子传输层中掺杂有酞菁类染料。

Description

一种有机电致发光器件及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种有机电致发光器件及显示装置。
背景技术
有机电致发光器件(Organic Light Emitting Device，简称OLED)由阴极和阳极，以及设置在所述阳极和阴极之间的空穴传输层、发光层与电子传输层组成。当阳极和阴极上的电压加载至适当值时，阳极产生的空穴和阴极产生的电子就会分别通过空穴传输层和电子传输层在发光层中结合，使发光层产生光亮，依发光层配方不同产生红、绿和蓝RGB三原色的光，构成显示的基本色彩。
普遍研究认为由于电子传输层的电子迁移率较低或者电子由阴极注入到电子传输层的能级障碍太高，会导致有机电致发光器件的发光层中的电子数量较少，有机电致发光器件的发光层中空穴和电子的数量不匹配，往往是空穴数多于电子数，这就造成有机电致发光器件的发光效率较低。
电子传输层的材料从早期的Alq3到后来普遍采用的Bphen，其电子注入能力逐步得到有效的提升。但是随着有机发光材料体系的不断发展和进步，以及有机电致发光器件应用领域的新拓展，对于器件的亮度、效率和功耗以及制造成本有了新的要求，对于阴极电子注入能力也有更高的要求。
近来出现了一种有机电致发光器件，该有机电致发光器件通过在电子传输层的Bphen中掺杂Li或者Cs等金属，来提高电子的注入与传输，但是由于金属的扩散性很高，如果扩散至发光层中将会形成发光的淬熄中心，影响发光效果；而且Li和Cs的反应性也高，需要特殊的装料和蒸镀设备，增加制作成本。
发明内容
本发明的实施例提供一种有机电致发光器件及显示装置，可以在不影响发光效果和不增加成本的情况下提高电子的注入与传输。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种有机电致发光器件，包括阳极，阴极，设置在所述阳极和阴极之间的发光层；其特征在于，还包括：
设置在所述阴极与所述发光层之间的电子传输层，所述电子传输层中掺杂有酞菁类染料。
优选的，所述酞菁类染料的掺杂浓度为大于0％小于等于70％。
优选的，所述酞菁类染料的掺杂浓度为大于等于40％小于等于60％。
优选的，所述酞菁类染料包括CuPc、ZnPc、F16CuPc、CoPc、F16CoPc、TiCl2Pc或TiOPc。
优选的，所述阳极为氧化铟锡ITO图案层。
可选的，所述有机电致发光器件还包括：
设置在所述阳极与所述发光层之间的空穴传输层；设置在所述阳极与所述空穴传输层之间的空穴注入层，设置在所述电子传输层与所述阴极之间的电子注入层。
优选的，所述有机电致发光器件为串联叠层式结构。
一种显示装置，包括上述的有机电致发光器件。
本发明实施例提供的一种有机电致发光器件及显示装置，通过在电子传输层中掺杂酞菁类染料，可以明显提高OLED器件的电子注入与传输效率，进而平衡发光层中的空穴和电子数量，明显提高器件的发光效率。且不存在金属扩散至发光层的问题，也不需要改进制作设备，还可以有效降低驱动电压，在一定程度上降低了制造成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种有机电致发光器件的剖面结构示意图；
图2为在不同的驱动电压下，两种器件的电流密度-电压-亮度曲线示意图(CuPc)；
图3为在不同电流密度下，两种器件的电流效率-电流密度曲线示意图(CuPc)；
图4为在不同的驱动电压下，两种器件的电流密度-电压-亮度曲线示意图(ZnPc)；
图5为在不同电流密度下，两种器件的电流效率-电流密度曲线示意图(ZnPc)。
附图标记：
11-阳极，12-阴极，13-发光层，14-电子传输层，15-空穴传输层，16-空穴注入层，17-电子注入层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明实施例提供了一种有机电致发光器件，如图1所示，所述有机电致发光器件包括阳极11，阴极12，设置在所述阳极11和阴极12之间的发光层13；设置在所述阴极12与发光层13之间的电子传输层14。所述电子传输层14用于将阴极12产生的电子传输至发光层13，在本发明实施例中所述电子传输层中掺杂有酞菁类染料。
在这里需要说明的是，本发明实施例中的电子传输层是主客体掺杂材料层，所述电子传输层的主体材料可以是Bphen等现有技术中的电子传输层材料，客体掺杂材料为酞菁类染料。在本发明实施例中，具体以Bphen为电子传输层的主体材料进行说明。
本发明实施例提供的有机电致发光器件，通过在电子传输层中掺杂酞菁类染料，可以明显提高OLED器件的电子注入与传输效率，进而平衡发光层中的空穴和电子数量，明显提高器件的发光效率。且不存在金属扩散至发光层的问题，也不需要改进制作设备，还可以有效降低驱动电压，在一定程度上降低了制造成本。
优选的，所述酞菁类染料的掺杂浓度为大于0％小于等于70％，按酞菁类染料所占电子传输层的质量百分比计算，在这里，所述掺杂浓度x％即所述电子传输层材料共100克，其中掺杂的酞菁类染料占x克。
进一步优选的，所述酞菁类染料的掺杂浓度为40％-60％。
进一步优选的，所述酞菁类染料的掺杂浓度为45％。
优选的，所述酞菁类染料包括CuPc、ZnPc、F16CuPc、CoPc、F16CoPc、TiCl2Pc或TiOPc。
优选的，所述阳极为ITO(Indium Tin Oxides，氧化铟锡)图案层，由于作为阳极的ITO被图案化，其表面高低不平可以将本来发生全反射无法出射的光，使其无法发生全反射而从玻璃中射出，从而可以增强光输出。
可选的，如图1所示，所述有机电致发光器件还包括：设置在所述阳极11与所述发光层13之间的空穴传输层15；设置在所述阳极11与所述空穴传输层15之间的空穴注入层16，设置在所述电子传输层14与所述阴极12之间的电子注入层17。
其中，在本发明实施例中，所述阳极11可以为带有ITO图案的玻璃基板，所述空穴注入层16的材料可以是MoO3或F4-TCNQ等；所述空穴传输层15的材料可以是NPB或TPD等；所述发光层13的材料可以是有机高分子聚合物、有机小分子荧光或磷光材料等，所述发光层即可采用非掺杂其他单色、混合色以及白色的发光层，也可以采用掺杂其他单色、混合色以及白色的发光层；所述电子传输层14的材料可以是有机金属螯合物，如CuPc等；所述电子注入层17的材料可以是LiF、Liq、CsF或Cs2CO3等常见电子注入材料等；所述阴极12的材料可以是Al。
进一步可选的，当所述电子传输层14不能很好地阻挡空穴时，所述有机电致发光器件的所述电子传输层14和所述发光层13之间还设置有空穴阻挡层。
示例的，本发明实施例提供的有机电致发光器件中，各功能层可以如下所述：所述发光层可以为掺杂蓝色的发光层，蓝光发光层掺杂主体为MAND(2-methyl-9，10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene)，蓝光发光层掺杂客体为DSA-Ph(1-4-di-[4-(N，N-diphenyl)amino]styryl-benzene)。其中，所述阳极为ITO图案层，厚度为140nm；所述空穴注入层材料为MoO3，厚度为5nm；空穴传输层材料为NPB，厚度为40nm；蓝色发光层材料为MAND:DSA-Ph，厚度为30nm；电子传输层材料为Bphen:CuPc，掺杂浓度为45％，厚度为35nm，电子注入层材料为LiF厚度为1nm，阴极材料为Al，厚度为120nm。
上述掺杂CuPc的有机发光器件的制作方法如下：带有ITO(其面电阻＜30Ω/□)的透明玻璃基底，经过光刻形成ITO图案层，然后依次将ITO玻璃基底在去离子水、丙酮和无水乙醇中超声环境中清洗，结束后用N2吹干并进行O2plasma(等离子体)的处理。最后将处理好的基片置于蒸镀腔室中，待真空度低于5×10-4Pa后，通过真空热蒸镀的方式，在ITO图案层上依次沉积空穴注入层MoO3(5nm)，空穴传输层NPB(40nm)，蓝光发光层MAND:DSA-Ph(3％)(30nm)，电子传输层Bphen:CuPc(45％)(30nm)，电子缓冲层LiF(1nm)，阴极Al(120nm)。上述蒸镀过程中，除Al使用金属阴极掩膜版(metal mask)且蒸发速率为0.3nm/s外，其余各层均使用开放掩膜版(open mask)且蒸发速率为0.1nm/s；器件的发光面积为3mm×3mm。
以下，以在有机电致发光器件的电子传输层中掺杂CuPc或ZnPc为例，与现有技术中只选择Bphen做为电子传输层的材料进行比较。
对比1：在有机电致发光器件的电子传输层中掺杂CuPc，与现有技术中只选择Bphen做为电子传输层的材料进行比较。
现有技术提供的采用Bphen制作电子传输层的有机电致发光器件中，阴极(Al)以及电子注入层(LiF)的LUMO能级大约为-4.2eV，电子传输层(Bphen)的LUMO能级为-2.9eV，发光层(MAND:DSA-Ph)的LUMO能级大约为-2.5eV；其中，电子传输层Bphen(-2.9eV)与电子注入层LiF(-4.2eV)之间的能级台阶太高，需要比较大的驱动电压。而本发明提供的有机电致发光器件中，在电子传输层的Bphen中掺杂CuPc(LUMO能级为-3.6eV)，可以降低电子传输层的LUMO能级，使电子传输层与电子注入层LiF(-4.2eV)之间的能级台阶适当，有利于降低驱动电压。
更加重要的是，CuPc在3.0×105V/cm的电场下的电子迁移率可高达9.04×10-4cm2/Vs，而现有常用的电子传输材料Bphen在3.0×105V/cm的电场下的电子迁移率为4.2×10-4cm2/Vs，两者相比可知CuPc的电子传输能力很好，即采用在Bphen中掺杂CuPc制作电子传输层的有机电致发光器件的电子注入与传输效率更好。
下面通过实验测量对上述本发明提供的掺杂CuPc器件和现有技术提供的器件进行比较，通过实验可以测量获得在不同的CuPc掺杂浓度下，有机电致发光器件的光电特性如表1所示，通常情况下，所述有机电致发光器件的亮度只要达到1000cd/m2就满足性能要求了，一般情况下所述有机电致发光器件的性能由最大电流效率来标识，由表1可以看出掺杂了CuPc的器件(CuPc的掺杂浓度为10％，20％、......70％)，比未掺杂CuPc的器件(CuPc的掺杂浓度为0％)的性能要好，且CuPc的掺杂浓度为45％时，有机电致发光器件的性能最好。
Figure BDA00003225133200061
表1
则当所述CuPc的掺杂浓度为45％时，其与现有技术提供的器件相比，可以得到图2和图3两幅对比示意图，其中，图2所示为在不同的驱动电压下，两种器件的电流密度-电压-亮度曲线图。图3为不同电流密度下，两种器件的电流效率-电流密度曲线图。从图中可以看出，相对于采用Bphen制作电子传输层的现有器件，本发明的采用在Bphen中掺杂CuPc制作电子传输层的器件，其电流密度和亮度有了很明显的增加，说明器件的电子注入得到了显著提高。具体表现为器件的最大亮度从26700cd/m2提高到了53170cd/m2，提升幅度约为99.2％；而最大电流效率则从8.98cd/A提高到了15.9cd/A，提升幅度约为65.9％。由上可知，采用在Bphen中掺杂CuPc制作电子传输层的器件，要比传统的只采用Bphen制作电子传输层的器件，其发光性能有了很大的提升。
对比2：在有机电致发光器件的电子传输层中掺杂ZnPc，与现有技术中只选择Bphen做为电子传输层的材料进行比较。
本实施例提供的掺杂ZnPc的有机发光器件，除电子传输层掺杂的材料不同外，其他各功能层的材料和厚度均与上述掺杂CuPu的有机电致发光器件相同。
在电子传输层的Bphen(-2.9eV)中掺杂的ZnPc的LUMO能级为-3.3eV，也可以降低电子传输层的LUMO能级，使电子传输层与电子注入层LiF(-4.2eV)之间的能级台阶适当，有利于降低驱动电压。
通过实验可以测量获得在不同的ZnPc掺杂浓度下，有机电致发光器件的光电特性如表2所示，通常情况下，所述有机电致发光器件的亮度只要达到1000cd/m2就满足性能要求了，一般情况下所述有机电致发光器件的性能由最大电流效率来标识，由表2可以看出掺杂了ZnPc的器件(ZnPc的掺杂浓度为10％，20％、......70％)，比未掺杂ZnPc的器件(ZnPc的掺杂浓度为0％)的性能要好，且ZnPc的掺杂浓度为45％时，有机电致发光器件的性能最好。
Figure BDA00003225133200071
表2
则当所述ZnPc的掺杂浓度为45％时，其与现有技术提供的器件向比，可以得到图4和图5两幅对比示意图，其中，图4所示为在不同的驱动电压下，两种器件的电流密度-电压-亮度曲线图。图5为不同电流密度下，两种器件的电流效率-电流密度曲线图。从图4和图5中可以看出，采用在Bphen中掺杂ZnPc制作电子传输层的器件，也要比传统的只采用Bphen制作电子传输层的器件，其发光性能有了很大的提升。
优选的，本发明实施例中的有机电致发光器件还可以是串联叠层式的结构，串联叠层式的有机电致发光器件共用阳极和阴极，将多个器件串联起来，这样可以提高器件的发光效率，延长器件的寿命。
本发明实施例还提供了一种显示装置，所述显示装置包括上述的有机电致发光器件，所述显示装置可以为OLED显示器、OLED显示面板、数码相机、手机、平板电脑或电子纸等具有显示功能的产品或者部件。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种有机电致发光器件，其特征在于，包括阳极，阴极，设置在所述阳极和阴极之间的发光层；其特征在于，还包括：
设置在所述阴极与所述发光层之间的电子传输层，所述电子传输层中掺杂有酞菁类染料。
2.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述酞菁类染料的掺杂浓度为大于0％小于等于70％。
3.根据权利要求2所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述酞菁类染料的掺杂浓度为大于等于40％小于等于60％。
4.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述酞菁类染料包括CuPc、ZnPc、F16CuPc、CoPc、F16CoPc、TiCl2Pc或TiOPc。
5.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述阳极为氧化铟锡ITO图案层。
6.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，还包括：
设置在所述阳极与所述发光层之间的空穴传输层；设置在所述阳极与所述空穴传输层之间的空穴注入层，设置在所述电子传输层与所述阴极之间的电子注入层。
7.根据权利要求1-6任意一项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为串联叠层式结构。
8.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的有机电致发光器件。
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