CN103500802A

CN103500802A - 有机电致发光器件

Info

Publication number: CN103500802A
Application number: CN201310477037.9A
Authority: CN
Inventors: 廖金龙; 焦志强
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Priority date: 2013-10-12
Filing date: 2013-10-12
Publication date: 2014-01-08

Abstract

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；该有机电致发光器件包括阳极层、有机发光层、电子传输层和阴极层；所述电子传输层采用电子传输主体材料与有机金属螯合物掺杂剂掺杂制成。本发明采用掺杂有机金属螯合物掺杂剂的电子传输层的设计；可使电子更容易地从阴极注入到电子传输层中，解决了现有技术中因金属与电子传输主体材料的相容性较差而导致的相分离以及形成淬熄中心的问题，有效提高了电子传输层的电子传输效率。

Description

有机电致发光器件

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。

背景技术

有机电致发光器件由于其自发光、低驱动电压、高亮度、宽视角等特性,因此在全彩平面显示器的应用上倍受青睐。一般OLED材料对于空穴传输的能力远远大于对电子的传输能力，因此导致有机电致发光器件中空穴与电子的传输是不匹配的（电荷传输不平衡）,造成器件效能偏低。对此，很多研究者都致力于有机电致发光器件中电子注入和传输的改善。透过掺杂材料选择提高电子传输层的电子迁移率或降低电子由阴极注入到有机发光层中的能级障碍提升有机电致发光器件的效率。从早期采用的Alq3（8-羟基喹啉铝,Aluminum8-hydroxyquinolinate）到后来采用的Bphen（二苯基邻菲咯啉，4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline），电子的注入能力得到有效的提升。但是随着有机发光材料体系的不断发展和进步，以及OLED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了更高的要求。近来有文献报导在Bphen中掺杂Li或者Cs等金属，可以明显提高电子的注入与传输能力，但是由于金属与电子传输主体材料的相容性较差容易造成相分离；且金属在有机材料里的扩散性很高容易扩散至发光层中会形成发光的淬熄中心；而且Li和Cs的反应性也高，需要特殊的装料和蒸镀设备。

因此，针对上述问题本发明提出一种新的有机电致发光器件。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机电致发光器件；该有机电致发光器件通过掺杂有机金属螯合物掺杂剂的电子传输层实现提高电子传输效率的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种有机电致发光器件，包括阳极层、有机发光层、电子传输层和阴极层；所述电子传输层采用电子传输主体材料与有机金属螯合物掺杂剂制成。

进一步地，还包括空穴注入层、空穴传输层、电子注入层中的一层或多层。

进一步地，所述有机金属螯合物掺杂剂的LUMO能级与电子传输主体材料的LUMO能级差范围绝对值小于0.9eV。

进一步地，所述有机金属螯合物掺杂剂的LUMO能级与电子传输主体材料的LUMO能级差范围绝对值在0.2‐0.8eV之间。

进一步地，所述有机金属螯合物掺杂剂与所述电子传输主体材料的质量比值介于1-8：10之间。

进一步地，所述有机金属螯合物掺杂剂与所述电子传输主体材料的质量比为48:52。

进一步地，所述有机金属螯合物掺杂剂为CuPc或ZnPc。

进一步地，所述电子传输主体材料为BCP或Bphen。

进一步地，所述有机发光层采用掺杂有N-BDAVBi的MAND制成。

进一步地，所述MAND与所述N-BDAVBi的质量比为97.5:2.5。

进一步地，所述发光层为非掺杂型单色有机发光层、非掺杂型混合色有机发光层、非掺杂型白色有机发光层、掺杂型单色有机发光层、掺杂型混合色有机发光层以及掺杂型有机白色发光层其中之一。

进一步地，所述空穴传输层采用NPB制成。

进一步地，所述空穴注入层采用MoO3制成。

进一步地，所述电子注入层采用LiF制成。

进一步地，所述阳极层采用ITO制成。

进一步地，所述阴极层采用Al制成。

本发明与现有技术相比具有以下的优点：

1、本发明采用掺杂有机金属螯合物掺杂剂的电子传输层的设计；可使电子更容易地从阴极注入到电子传输层中，解决了现有技术中因金属与电子传输主体材料的相容性较差而导致的相分离以及形成淬熄中心的问题，有效提高了电子传输层的电子传输效率。

2、本发明借由有机金属螯合物掺杂剂与电子传输主体材料的LUMO能级的选择，用以调整有机电致发光器件性能,使得其发光效率得到显著提高。

3、本发明采用了掺杂有CuPc的电子传输层与现有技术相比，可以明显提高有机电致发光器件的电子注入与传输效率；掺杂有CuPc的电子传输层的LUMO能级为-3.6eV，正好在阴极层的LUMO能级（LUMO能级为-4.2eV）与有机发光层的LUMO能级（LUMO能级为-3.0eV）之间形成合适的能级台阶，即LUMO能级由阴极层向有机发光层逐渐呈阶梯状递减；因此，采用掺有CuPc的电子传输层，可以平衡有机发光层中的载流子浓度，明显提高有机电致发光器件整体的发光效率。

附图说明

图1是本发明中所述有机电致发光器件的结构示意图（主剖视图）；

图2是本发明中所述有机电致发光器件的LUMO能级示意图；

图3为在不同的驱动电压下，实例一和实例二的有机电致发光器件的电流密度-电压曲线图；

图4为在不同的驱动电压下，实例一和实例二的有机电致发光器件的亮度-电压曲线图；

图5为不同电流密度下，实例一和实例二的有机电致发光器件的电流效率-电流密度曲线图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明实施例提供的有机电致发光器件进行详细的介绍。

附图中各层结构的大小和形状不反映其真实比例，目的只是示意说明本发明内容。

参见图1所示，本实施例提供一种有机电致发光器件，包括阳极层1、空穴注入层2、空穴传输层3、有机发光层4、电子传输层5、电子注入层6和阴极层7；所述电子传输层采用电子传输主体材料与有机金属螯合物掺杂剂制成。

需要说明的是，本发明实施例的有机电致发光器件以图1所示结构进行说明，其包括阳极层、空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层、电子注入层和阴极层，在一些其他结构的有机电致发光器件中，也可以不包括空穴注入层、空穴传输层或电子注入层等结构，或者也可以包含多层有机发光层，或者也可以包括空穴阻挡层等其他附加结构，对于这些不同结构的有机电致发光器件，本发明不做限定，只要其具有阳极层、有机发光层和阴极层，以及掺杂有有机金属螯合物掺杂剂的电子传输材料，都是本发明的保护范围。

本实施例中所述有机电致发光器件还包括衬底基板8，该衬底基板上由下至上依次设有阳极层、空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层、电子注入层和阴极层。本实施例中所述衬底基板采用透明玻璃制成。所述阴极层与阳极层通过外部电源9导通；在工作状态时，阴极层借由电子注入层、电子传输层向有机发光层传输电子，驱使有机发光层发光。

本发明采用掺杂有机金属螯合物掺杂剂的电子传输层的设计；可使电子更容易地从阴极注入到电子传输层中，解决了现有技术中因金属与电子传输主体材料的相容性较差而导致的相分离以及形成淬熄中心的问题，有效提高了电子传输层的电子传输效率。

其中，所述有机金属螯合物掺杂剂的LUMO能级（最低未占分子轨道，Lowest unoccupied Molecular Orbital）与电子传输主体材料的LUMO能级差范围绝对值小于0.9eV；优选在0.2‐0.8eV之间。本发明借由有机金属螯合物掺杂剂与电子传输主体材料的LUMO能级的选择，用以调整有机电致发光器件性能,使得其发光效率得到显著提高。

本实施例中所述有机金属螯合物掺杂剂与所述电子传输主体材料的质量比值介于1-8：10之间，优选所述有机金属螯合物掺杂剂与所述电子传输主体材料的质量比为48:52。

本实施例中所述有机金属螯合物掺杂剂为CuPc（酞氰铜）或ZnPc(酞氰锌)等有机金属螯合物掺杂剂。优选为CuPc；所述CuPc一般被用作为空穴注入层,因其可以对由ITO材料制成的阳极层进行修饰，且具有较高的空穴迁移率，在4.0×10⁵V/cm的电场下，CuPc的电子迁移率可高达9.04×10^-4cm²/Vs，较常用的电子传输层材料Bphen(4.2×10^-4cm²/Vs在3.0×10⁵V/cm的电场下)的电子传输能力更佳。

参见图2所示，图中ITO为有机电致发光器件的阳极层，其LUMO能级为-4.7eV；

M_oO₃为有机电致发光器件的空穴注入层，其LUMO能级为-5.3eV；

NPB为有机电致发光器件的空穴传输层，其LUMO能级范围在-2.3eV～-5.3eV之间；

MAND:N-BDAVBi为有机电致发光器件的有机发光层，其中，该有机发光层中所包含的N-BDAVBi的LUMO能级范围在-2.7eV～-5.3eV之间，该有机发光层中所包含的MAND的LUMO能级范围在-2.5eV～-5.4eV之间；

Bphen:CuPc为有机电致发光器件的电子传输层，其中，该电子传输层所包含的有机金属螯合物掺杂剂CuPc的LUMO能级范围在-3.6eV～-5.2eV之间，该电子传输层中所包含的电子传输主体材料Bphen的LUMO能级范围在-2.9eV～-6.4eV之间；

LiF为有机电致发光器件的电子注入层，其LUMO能级为-4.2eV；

Al为有机电致发光器件的阴极层，其LUMO能级为-4.2eV。

本发明采用了掺杂有CuPc的电子传输层与现有技术相比，可以明显提高有机电致发光器件的电子注入与传输效率；掺杂有CuPc的电子传输层的LUMO能级为-3.6eV，正好在阴极层的LUMO能级（LUMO能级为-4.2eV）与有机发光层的LUMO能级（LUMO能级为-3.0eV）之间形成合适的能级台阶，即LUMO能级由阴极层向有机发光层逐渐呈阶梯状递减；因此，采用掺有CuPc的电子传输层，可以平衡有机发光层中的载流子浓度，明显提高有机电致发光器件整体的发光效率。

本实施例中所述电子传输主体材料为BCP（嵌段共聚物，blockcopolymer-BCP）或Bphen（二苯基邻菲咯啉，4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline）。本实施例中所述电子传输层厚度可根据实际需要自由选取；优选为30纳米。

本实施例中所述发光层为非掺杂型单色有机发光层、非掺杂型混合色有机发光层、非掺杂型白色有机发光层、掺杂型单色有机发光层、掺杂型混合色有机发光层以及掺杂型有机白色发光层其中之一。

以下以有机发光层为发蓝色光的掺杂型单色有机发光层举例说明：所述有机发光层采用掺杂有N-BDAVBi（(N-(4-((E)-2-(6-((E)-4-diphenylamino)styryl)naphthalen-2-yl)vinyl)-N-phenyl benzenamine)的MAND（2-methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene）制成。

所述MAND与所述N-BDAVBi的质量比为97.5:2.5。本实施例中所述有机发光层的厚度可根据实际需要自由选取；优选为30纳米。

本实施例中所述空穴传输层采用NPB（N,N′-二(1-萘基)-N,N′-二苯基-1,1′-联苯-4-4′-二胺）制成。本实施例中所述空穴传输层厚度可根据实际需要自由选取；优选为40纳米。

本实施例中所述空穴注入层采用MoO3（氧化钼）制成。本实施例中所述空穴注入层厚度可根据实际需要自由选取；优选为5纳米。

本实施例中所述电子注入层采用LiF（氟化锂）制成。本实施例中所述电子注入层厚度可根据实际需要自由选取；优选为1纳米。

本实施例中所述阳极层采用ITO（氧化铟锡）制成。本实施例中所述阳极层厚度可根据实际需要自由选取；优选为150纳米。

本实施例中所述阴极层采用Al（铝）制成。本实施例中所述阴极层厚度可根据实际需要自由选取；优选为120纳米。

以下通过两个具体的实例来说明本发明实施例的有机电致发光器件的结构及其性能。

实例一中有机电致发光器件的电子传输层是由电子传输主体材料BCP与有机金属螯合物掺杂剂CuPc掺杂而成，其中，BCP与CuPc的质量比为48:52。

实例二中有机电致发光器件的电子传输层是由电子传输主体材料Bphen与有机金属螯合物掺杂剂CuPc掺杂而成，其中，Bphen与CuPc的质量比为48:52。

以上两个实例的有机电致发光器件中电子传输层的厚度相同，且除电子传输层以外的阳极层、空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子注入层和阴极层的材料以及厚度均相同；其中，阳极层由ITO制成；空穴注入层由MoO3制成；空穴传输层由NPB制成；有机发光层由掺杂有N-BDAVBi的MAND制成；电子注入层由LiF制成；阴极层由Al制成。

参见图3、图4、图5所示，其分别反应了本发明实例一和实例二中有机电致发光器件的电流密度、亮度和电流效率。

图3中，Y坐标轴表示有机电致发光器件的电流密度，单位：mA/cm²；X坐标轴表示有机电致发光器件的电压，单位：V；OLED1表示实例一的有机电致发光器件的曲线；OLED2表示实例二的有机电致发光器件的曲线。

图4中，Y坐标轴表示有机电致发光器件的亮度，单位：cd/m²；X坐标轴表示有机电致发光器件的电压，单位：V；OLED1表示实例一的有机电致发光器件的曲线；OLED2表示实例二的有机电致发光器件的曲线。

图5中，Y坐标轴表示有机电致发光器件的电流效率，单位：cd/A；X坐标轴表示有机电致发光器件的电流密度，单位：mA/cm²；OLED1表示实例一的有机电致发光器件的曲线；OLED2表示实例二的有机电致发光器件的曲线。

在同样的驱动电压下，相对于实例一的有机电致发光器件来说，实例二有机电致发光器件的电流密度有了很明显的增加，说明实例二有机电致发光器件的电子注入得到了显著提高。同时，实例二有机电致发光器件的最大亮度从25000cd/m²提高到了55000cd/m²，提升幅度约为120%；在10mA/cm²的电流密度下电流效率从8.5cd/A提高到了12.0cd/A，提升幅度约为41.0%；因此，采用Bphen与CuPc掺杂而成的电子传输层，其电子传输效率要明显优于由BCP与CuPc掺杂而成的电子传输层。

本实施例中所述有机电致发光器件可以通过以下制造方法得到，具体包括如下步骤：

在衬底基板上形成阳极层薄膜，具体可以通过磁控溅射工艺形成；

在阳极层薄膜上形成阳极层的图案，具体通过掩膜光刻工艺形成，其中，所述阳极层薄膜采用氧化铟锡材料制成；所述阳极层的面电阻小于15Ω/□；

在超声环境下将形成有阳极层的衬底基板放入去离子水、丙酮和无水乙醇中进行清洗；

用氮气吹干阳极层并进行氧气等离子体处理；

将形成有阳极层的衬底基板置于蒸镀腔室中，对阳极层进行真空热蒸镀工艺；

待蒸镀腔室内的真空度低于5×10^-4Pa后，通过真空热蒸镀工艺在所述阳极层上以沉积的形式依次形成空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层、电子注入层和阴极层；至此，所述有机电致发光器件制造完毕。

本实施例中所述掩膜光刻工艺包括光刻胶涂布、掩膜板设置、曝光、显影、刻蚀、光刻胶剥离等工序。

本实施例中所述的磁控溅射工艺、掩膜光刻工艺、氧气等离子体处理、真空热蒸镀工艺均是常规工艺；因此，本发明不再对上述各工艺进行具体赘述

其中，在真空热蒸镀工艺过程中，所述阴极层通过金属掩膜板（阴极掩膜板）进行沉积，以形成阴极图案；所述阴极层的蒸发速率为0.3纳米/秒；在真空热蒸镀工艺过程中，所述空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层和电子注入层均通过开放掩膜板进行沉积，以形成各层所需要的图案。上述各层的蒸发速率均为0.3纳米/秒；由上述方法制得的有机发光层的发光面积为3mm×3mm。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种有机电致发光器件，其特征在于，包括阳极层、有机发光层、电子传输层和阴极层；所述电子传输层采用电子传输主体材料与有机金属螯合物掺杂剂掺杂制成。

2.如权利要求1所述有机电致发光器件，其特征在于：还包括空穴注入层、空穴传输层、电子注入层中的一层或多层。

3.如权利要求1或2所述有机电致发光器件，其特征在于：所述有机金属螯合物掺杂剂的LUMO能级与电子传输主体材料的LUMO能级差范围绝对值小于0.9eV。

4.如权利要求3所述有机电致发光器件，其特征在于：所述有机金属螯合物掺杂剂的LUMO能级与电子传输主体材料的LUMO能级差范围绝对值在0.2‐0.8eV之间。

5.如权利要求4所述有机电致发光器件，其特征在于：所述有机金属螯合物掺杂剂与所述电子传输主体材料的质量比值介于1-8：10之间。

6.如权利要求5所述有机电致发光器件，其特征在于：所述有机金属螯合物掺杂剂与所述电子传输主体材料的质量比为48:52。

7.如权利要求6所述有机电致发光器件，其特征在于：所述有机金属螯合物掺杂剂为CuPc或ZnPc。

8.如权利要求7所述有机电致发光器件，其特征在于：所述电子传输主体材料为BCP或Bphen。

9.如权利要求1所述有机电致发光器件，其特征在于：所述有机发光层采用掺杂有N-BDAVBi的MAND制成。

10.如权利要求9所述有机电致发光器件，其特征在于：所述MAND与所述N-BDAVBi的质量比为97.5:2.5。

11.如权利要求1所述有机电致发光器件，其特征在于：所述有机发光层为非掺杂型单色有机发光层、非掺杂型混合色有机发光层、非掺杂型白色有机发光层、掺杂型单色有机发光层、掺杂型混合色有机发光层以及掺杂型有机白色发光层其中之一。

12.如权利要求2所述有机电致发光器件，其特征在于：所述空穴传输层采用NPB制成。

13.如权利要求2所述有机电致发光器件，其特征在于：所述空穴注入层采用MoO3制成。

14.如权利要求2所述有机电致发光器件，其特征在于：所述电子注入层采用LiF制成。

15.如权利要求1所述有机电致发光器件，其特征在于：所述阳极层采用ITO制成。

16.如权利要求1所述有机电致发光器件，其特征在于：所述阴极层采用Al制成。