CN103762317B - 一种有机电致发光器件 - Google Patents

Abstract

本发明所述的有机电致发光器件，第一发光层为单一空穴型主体材料掺杂客体染料层，第二发光层为电子型主体材料掺杂客体染料层；由于第一发光层与第二发光层中主体材料的载流子传输特性不同，使得最终电子和空穴在第一发光层和第二发光层的界面之间复合，形成激子并发光，实现发光中心位置的可调节，从而实现有机发光显示器件视角的调节。尽管最终电子和空穴的复合中心位于第一发光层和第二发光层的界面处，但是第二发光层同样满足电子和空穴复合条件，使得复合区域扩展到第二发光层内部，这就增大了电子和空穴复合区域的宽度，有效延长了所述有机电致发光器件的寿命。

Description

一种有机电致发光器件

技术领域

本发明涉及有机电致发光领域，具体涉及一种具有优良视角且长寿命的顶发射蓝光有机电致发光器件。

背景技术

有机电致发光器件（英文全称Organic Light-Emitting Device，简称OLED）是主动发光器件，具有低功耗、色域广、体积更薄等优点，有望成为下一代主流照明和平板显示技术。有机电致发光器件多采用夹层式的三明治结构，即，将有机层夹在两侧的电极之间，空穴和电子分别从两侧电极注入，并在有机层中传输，相遇后形成激子，激子复合发光。

根据光线从器件出射方向的不同，现有技术中有机电致发光器件主要分为两种不同的结构：一种是底发光器件，光线从第一电极射出，经过驱动电路和基板后入射到空气中；另一种是顶发光器件，光线从第二电极射出。随着显示技术的发展，有机电致发光显示器件多采用有源驱动方式，对于底发光有机电致发光显示器件，有机发光二极管发出的光只能从驱动电路上设置的开口区域射出；然而，每个有机发光二极管的驱动电路中至少包括两个薄膜晶体管和一个电容器，大大减少了有机电致发光显示器件的开口率。而顶发光有机电致发光显示器件则不存在上述问题，逐渐受到研究者的关注。

在顶发光有机电致发光显示器件中，第二电极为出光面，优选透明的低功函数导电膜层，由于现有技术的限制，第二电极通常为金属膜层，无法达到完全透明要求，因此，第二电极只能算半透明膜层；为了提高发光效率，第一电极常采用反射结构，因此，在顶发光有机电致发光显示器件中，第一电极、第二电极以及夹在两者之间的有机层极易形成Fabry-Perot型微腔，由第二电极出射光线的光谱具有以下公式：

$E_{\mathrm{out}}^2=\frac{(1-R_m)(1+R_d+2\sqrt{R_d}\cos \left(\frac{4\mathrm{\π}{L}_i}{\mathrm{\λ}}\right)}{1+R_m{R}_d-2\sqrt{R_m{R}_d}\cos \left(\frac{4\mathrm{\πL}}{\mathrm{\λ}}\right)}{E}_{\mathrm{in}}^2$

E_out-有机电致发光显示器件的出光强度、E_in-有机层中染料在自由状态下的发光强度、L_i-复合中心距离阴极的距离、L-第一电极与第二电极之间的光学厚度、R_m-第一电极反射率、R_d-第二电极反射率。

从公式可以看到，发光中心与第二电极之间的距离对器件的光学特性具有很大影响。

现有技术中的蓝光器件中的发光层多采用单一主体材料掺杂客体材料的结构，该结构不仅不利于调节空穴和电子复合中心的位置，也不利于增大复合区域的宽度，在顶发光有机电致发光显示器件中，不但会影响器件的视角，也会因为复合区域过窄对器件的寿命产生抑制作用。

发明内容

为此，本发明所要解决的是现有顶发光蓝光有机电致发光器件视角不易调节和寿命低的问题，提供一种具有优良视角的长寿命蓝光顶发光有机电致发光器件。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明所述的一种有机电致发光器件，包括顺次堆叠设置在基板上的第一电极、蓝光发光层和第二电极；所述发光层包括顺次堆叠的第一发光层和第二发光层，所述第一发光层靠近所述第一电极设置；所述第一发光层为单一空穴型主体材料掺杂客体染料层，所述第二发光层为电子型主体材料掺杂客体染料层。

所述第一发光层与所述第二发光层的厚度之和为10nm～40nm，其中，所述第一发光层的厚度为1～25nm。

所述第一发光层中所述主体材料与所述第二发光层中所述的主体材料的最高占据轨道（HOMO）能级差的绝对值大于0.2eV，所述第二发光层还包括空穴型主体材料，所述第二发光层中所述空穴型主体材料与所述第一发光层中所述主体材料的最高占据轨道能级差不大于0.1eV。

所述第二发光层中所述空穴型主体材料含量小于或等于30wt%。

所述第二发光层中所述空穴型主体材料含量为5～10wt%。

所述空穴型主体材料的最高占据轨道能级为5.2～5.5eV，空穴迁移率为1.0×10_-5～1.0×10-2cm²/Vs。

所述电子型主体材料的最高占据轨道能级为5.5～5.9eV，最低未占轨道（LUMO）能级为2.6～3.2eV。

所述第一发光层中所述客体染料的含量为3～7wt%。

所述第二发光层中所述客体染料的含量为5～10wt%。

所述第二电极上还设置有光耦合输出层。

所述第一电极与所述第一发光层之间还依次堆叠设置有空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层中的一层或多层的组合。

所述第二电极与所述第二发光层之间还依次堆叠设置有电子注入层、电子传输层和空穴阻挡层中的一层或多层的组合。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本发明所述的有机电致发光器件，包括顺次堆叠设置在基板上的第一电极、蓝光发光层和第二电极；发光层包括顺次堆叠的第一发光层和第二发光层，第一发光层靠近所述第一电极设置；第一发光层为单一空穴型主体材料掺杂客体染料层，第二发光层为电子型主体材料掺杂客体染料层；由于第一发光层与第二发光层中主体材料的载流子传输特性不同，使得最终电子和空穴在第一发光层和第二发光层的界面之间复合，形成激子并发光。根据光输出公式：

$E_{\mathrm{out}}^2=\frac{(1-R_m)(1+R_d+2\sqrt{R_d}\cos \left(\frac{4\mathrm{\π}{L}_i}{\mathrm{\λ}}\right)}{1+R_m{R}_d-2\sqrt{R_m{R}_d}\cos \left(\frac{4\mathrm{\πL}}{\mathrm{\λ}}\right)}{E}_{\mathrm{in}}^2$

可知，发光中心与第二电极之间的距离对器件的光学特性具有很大影响，本发明所述的有机电致发光器件可以通过控制第一发光层和第二发光层的厚度实现发光中心位置的可调节，从而对所述有机电致发光器件的视角进行调节，进而使得所述有机电致发光器件具有优良的视角。

2、本发明所述的有机电致发光器件，由于第一发光层与第二发光层中主体材料的载流子传输特性不同，使得最终电子和空穴的复合中心位于第一发光层和第二发光层的界面处，但是第二发光层同样满足电子和空穴复合条件，使得复合区域扩展到第二发光层，这就增大了电子和空穴的复合区域，有效延长了所述有机电致发光器件的寿命。

3、本发明所述的有机电致发光器件，第一发光层中客体染料的含量较低，仅为3～7wt%，这就使得第一发光层发光较弱，不是主要的发光层，仅用来调节发光中的位置，保证了复合中心在第二发光层，如此设计，器件的效率较高，且寿命较长。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明实施例1所述有机电致发光器件的结构示意图。

图中附图标记表示为：10-基板、20-第一电极、30-空穴注入层、40-空穴传输层、51-第一发光层、52-第二发光层、60-电子传输层、70-第二电极、80-光耦合输出层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层、区域或基板被称作“形成在”或“设置在”另一元件“上”时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。

实施例1

本实施例提供一种有机电致发光器件，如图1所示，包括顺次堆叠设置在基板10上的第一电极20、蓝光发光层和第二电极70。所述发光层包括顺次堆叠的第一发光层51和第二发光层52，且所述第一发光层51靠近所述第一电极20设置。所述第一发光层51为单一空穴型主体材料掺杂客体染料层，所述第二发光层52为电子型主体材料掺杂客体染料层，所述第一发光层厚度可以调节，第一发光层和第二发光层的总厚度在10～40nm之间，其中，所述第一发光层的厚度为1～25nm。

所述基板10选自但不限于玻璃基板和聚合物基板，本实施例优选玻璃基板；作为本发明的其他实施例，顶发射有机电致发光器件还可以为非透明基板。

所述第一电极20选自但不限于铟锡氧化物（ITO）、氧化锌、金等高功函数的导电氧化物或金属，以及以上高功函数的导电氧化物或金属与其他低阻材料，如Ag、Al等的夹层；厚度为80～200nm。本实施例优选依次堆叠设置的ITO/Ag/ITO层，厚度依次为3nm/100nm/3nm。

本实施例中所述第一发光层51中所述空穴型主体材料为N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺（NPB），作为本发明的其他实施例，所述空穴型主体材料还可以为最高占据轨道能级为5.2～5.5eV，空穴迁移率为1.0×10^-5～1.0×10^-2cm2/Vs的其他空穴型主体材料，均可实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。

本实施例中所述第二发光层52中所述电子型主体材料为2-甲基-9,10-二(萘-2-基)蒽（MADN），作为本发明的其他实施例，所述电子型主体材料还可以为其他最高占据轨道能级为5.5～5.9eV，最低未占轨道（LUMO）能级为2.6～3.2eV的电子型主体材料，均可实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。

本实施例中所述第一发光层51和第二发光层52中的所述客体染料为4,4'二(2,2二苯乙烯基)1,1'联苯（DPVBi），作为本发明的其他实施例，所述客体染料还可以为现有技术中与所在发光层中主体材料能级匹配的蓝光客体材料，均可实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。

本实施例所述第一发光层51中所述客体染料的含量为5wt%，作为本发明的其他实施例，所述客体染料的掺杂量还可以为3～7wt%，均可实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。

本实施例中所述第二发光层52中所述客体染料的含量为7wt%，作为本发明的其他实施例，所述客体染料的掺杂量还可以为5～10wt%，均可实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。

所述第二电极层70选自但不限于MgAg合金层、Ag层、Al层中的一层或多层的堆叠结构，本实施例优选Ag层；所述第二电极层70的厚度为7～30nm，本实施例优选为20nm。

本实施例中，所述第一电极20与所述第一发光层51之间还依次堆叠设置空穴注入层30和空穴传输层40，所述空穴注入层30为4,4′,4″-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)，所述空穴传输层为NPB。

作为本发明的其他实施例，所述第一电极20与所述第一发光层51之间还依次堆叠设置有空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层中的一层或多层的组合，所述各层所选用的材料和厚度均同现有技术。

本实施例中，所述第二电极70与所述第二发光层52之间还依次设置有电子传输层60，所述电子传输层60为三（8-羟基喹啉）铝（Alq₃）。

作为本发明的其他实施例，所述第二电极70与所述第二发光层52之间还依次堆叠设置有电子注入层、电子传输层和空穴阻挡层中的一层或多层的组合，所述各层所选用的材料和厚度均同现有技术。

本实施例中，所述第二电极70上还设置有光耦合输出层80，本实施例中所述光耦合输出层80优选为NPB层；作为本发明的其他实施例，所述光耦合输出层80还可以为现有技术中的其他匹配第二电极70的折射率，提升所述有机电致发光器件视角性能的材料层或元件层。

本实施例所述有机电致发光器件的结构为：ITO（7nm）/m-MTDATA(130nm)/NPB(20nm)/HTL-2(9nm):DPVBI(5%)/MADN(16nm):DPVBI(7%)/Alq3(30nm)/MgAg（3nm）/Ag（20nm）/CPL(65nm)。

所述有机电致发光器件的制备方法包括如下步骤：

S1、制备第一电极层20

通过磁控溅射工艺在玻璃基板10上形成ITO透明导电层，将形成有ITO层的基板10在清洗剂中进行超声波洗涤，并利用去离子水进行冲洗；然后将所述基板10放置于丙酮/乙醇混合溶剂中进行超声波洗涤；在洁净环境下烘干，然后用紫外光和臭氧清洗，并以低能阳离子束轰击ITO表面，从而制得第一电极层20。

S2、制备有机层

（1）将步骤S1制得的带有第一电极层20的基板10置于真空腔内，抽真空至1×10^－5Pa，在第一电极层20上直接真空蒸镀m-MTDATA作为空穴注入层30，蒸镀速率为0.15nm/s，膜厚为130nm；

（2）在所述空穴注入层30上直接蒸镀20nm的NPB作为空穴传输层40，蒸镀速率为0.15nm/s，膜厚为15nm;

（3）在所述空穴传输层40上直接真空蒸镀一层9nm厚的第一发光层51，主体材料为NPB，蒸镀速率为0.15nm/s，客体染料为DPVBi，蒸镀速率为0.0075nm/s，；

（4）在所述第一发光层51上直接蒸镀第二发光层52，主体材料为MADN，蒸镀速率为0.15nm/s，客体染料为DPVBi，蒸镀速率为0.0105nm/s；

（5）在所述第二发光层52上真空蒸镀一层Alq3作为电子传输层60，其蒸镀速率为0.1nm/s，总膜厚为30nm;

（6）在所述电子传输层60上真空蒸镀电子注入层（MgAg），蒸镀速率为膜厚为3nm。

S3、制备第二电极层70

在所述电子注入层上继续蒸镀Ag层作为器件的阴极，其厚度为20nm；

S4、在所述阴极Ag上蒸镀CPL层其蒸镀速率为0.1nm/s，总膜厚为60nm。

实施例2

本实施例提供一种有机电致发光器件，如图1所示，具体结构和制备方法同实施例1，唯一不同的是：所述第二发光层52还包括空穴型主体材料NPB。

本实施例中，所述空穴型主体材料与所述电子型主体材料的HOMO能级分别为5.4eV和5.9eV，其差值的绝对值大于0.2eV。为了有利于载流子复合，降低器件电压，第二发光层52采用双载流子混合结构。作为本发明的其他实施例，当所述第一发光层中所述主体材料与所述第二发光层中所述的主体材料的最高占据轨道（HOMO）能级差的绝对值大于0.2eV时，所述第二发光层52还包括空穴型主体材料，采用双载流子混合结构，所述第二发光层52中所述空穴型主体材料与所述第一发光层51中所述主体材料的最高占据轨道能级差不大于0.1eV。

所述第二发光层52中所述空穴型主体材料含量小于或等于30wt%，优选为5～10wt%，本实施例更优选10wt%。

对比例

本实施例提供一种有机电致发光器件，具体结构和制备方法同实施例1，唯一不同的是：不含有第一发光层51。

通过PR650分光光度仪（购自PHOTORESEACH.Inc）对上述实施例和对比例中的有机电致发光器件在不同观看角度下的色坐标偏差进行测试，测试数据如下表所示：

通过上表数据可知，实施例1和实施例2中所述的有机电致发光器件，随着观看角度增大（0～60°），所述有机电致发光器件的色坐标偏差（△u’v’）有所增大，但均小于0.0240，远小于对比例中所述有机电致发光器件的色坐标偏差。由此可知，本发明通过第一发光层的设置，实现了发光中心位置的可调，从而可以有效降低不同观看角度下色坐标的偏差，改善了显示品质。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种有机电致发光器件，为顶发光有机电致发光器件，包括顺次堆叠设置在基板上的第一电极、蓝光发光层和第二电极；其特征在于，所述发光层包括顺次堆叠的第一发光层和第二发光层，所述第一发光层靠近所述第一电极设置；所述第一发光层为单一空穴型主体材料掺杂客体染料层，所述第二发光层为电子型主体材料掺杂客体染料层；所述第一发光层中所述主体材料与所述第二发光层中所述的主体材料的最高占据轨道(HOMO)能级差的绝对值大于0.2eV，所述第二发光层还包括空穴型主体材料，所述第二发光层中所述空穴型主体材料与所述第一发光层中所述主体材料的最高占据轨道能级差的绝对值不大于0.1eV。

2.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第一发光层与所述第二发光层的厚度之和为10nm～40nm，其中，所述第一发光层的厚度为1～25nm。

3.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第二发光层中所述空穴型主体材料含量小于或等于30wt％。

4.根据权利要求3所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第二发光层中所述空穴型主体材料含量为5～10wt％。

5.根据权利要求1-4任一所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述空穴型主体材料的最高占据轨道能级为5.2～5.5eV，空穴迁移率为1.0×10^-5～1.0×10^-2cm²/Vs。

6.根据权利要求1-4任一所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述电子型主体材料的最高占据轨道能级为5.5～5.9eV，最低未占轨道(LUMO)能级为2.6～3.2eV。

7.根据权利要求5所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第一发光层中所述客体染料的含量为3～7wt％。

8.根据权利要求6所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第二发光层中所述客体染料的含量为5～10wt％。

9.根据权利要求7或8所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第二电极上还设置有光耦合输出层。

10.根据权利要求9所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第一电极与所述第一发光层之间还依次堆叠设置有空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层中的一层或多层的组合。

11.根据权利要求9所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第二电极与所述第二发光层之间还依次堆叠设置有电子注入层、电子传输层和空穴阻挡层中的一层或多层的组合。