CN103872254B - 一种有机电致发光器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机电致发光器件，包括依次层叠的基板、第一电极、空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层、电子注入层及第二电极，空穴注入层包括两层上下叠加的无机纳米柱薄膜，靠近基板一侧的无机纳米柱薄膜的无机纳米柱的倾斜角小于远离基板一侧的无机纳米柱薄膜无机纳米柱的倾斜角；倾斜角角度较小的无机纳米柱薄膜有利于提高空穴注入层与相邻电极层的有效接触面积，有效降低空穴从阳极到空穴注入层的势垒高度，减小启亮电压及工作电压；倾斜角角度较大的无机纳米柱薄膜能够有效调节电子与空穴平衡，并利用倾斜纳米柱空隙散射特性，在不牺牲功率效率前提下，提升发光效率；本发明还公开了该有机电致发光器件的制备方法。

Description

一种有机电致发光器件及其制备方法

技术领域

本发明属于有机电致发光显示技术领域，具体涉及一种有机电致发光器件及其制备方法。

背景技术

有机电致发光技术作为一种新型的半导体显示技术，近来在中小尺寸移动设备与大尺寸显示领域大放异彩。有机电致发光器件（Organic Light-Emitting Diode，OLED）的发光机理是在外加电场的作用下，电子和空穴分别从阴极和阳极向有机功能薄膜注入，注入的电子和空穴分别从电子输送层和空穴输送层向发光层迁移，在发光层中复合形成激子，激子辐射跃迁产生光子，完成发光过程。

现有技术中常在阳极和空穴传输层之间法向蒸镀无机或P型掺杂的有机空穴注入材料，通过原子或分子水平堆积形成无定形态空穴注入层，来减小空穴注入势垒，为空穴注入提供合适的台阶，改善空穴的注入能力，降低器件的开启电压，但由于空穴传输材料的迁移率远大于电子传输材料的迁移率，仅单方面改善空穴注入，容易导致空穴和电子不平衡，反而降低了发光效率；另外，量产有机空穴注入材料多是熔融性的，成膜时易分解，纯度降低影响器件稳定性，且P型染料如F4TCNQ等严重污染腔室。

因此，有必要通过构造空穴注入膜层内原子或分子的组织形态，提供一种新型有机电致发光器件结构来克服上述缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的上述问题，提供一种新型的有机电致发光器件。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种有机电致发光器件，包括依次层叠的基板、第一电极、空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层、电子注入层及第二电极，所述空穴注入层包括两层上下叠加的无机纳米柱薄膜，两层无机纳米柱薄膜的无机纳米柱的倾斜角角度不同，其中，靠近基板一侧的无机纳米柱薄膜的无机纳米柱的倾斜角小于远离基板一侧的无机纳米柱薄膜无机纳米柱的倾斜角，所述倾斜角的角度是指无机纳米柱轴向方向与基板法向方向之间的夹角。

进一步地，所述第一层无机纳米柱薄膜的无机纳米柱的生长角度范围为10～30°或-10～-30°，所述生长角度是指蒸镀时蒸发源轴向方向与基板法向方向的夹角，生长角度与无机纳米柱的倾斜角之间的经验关系为：α=Φ-arcsin((1-cosΦ)/2)，或tanα=1/2tanΦ其中Φ是生长角度，α倾斜角。

进一步地，所述第二层无机纳米柱薄膜的无机纳米柱的生长角度范围为-45～-85°或45～85°。

进一步地，所述第一层无机纳米柱薄膜和第二层无机纳米柱薄膜的材料可以相同也可以不同，为三氧化钼、三氧化钨、五氧化二钒中的一种或两种的混合物。

进一步地，一种上述有机电致发光器件的制备方法，包括以下步骤：

S1：在第一电极上形成空穴注入层，具体包括以下两步：

S11：将基板的法向方向与蒸发源轴向方向的夹角设为第一层无机纳米柱薄膜的无机纳米柱的生长角的角度，在第一电极层之上沉积第一层无机纳米柱薄膜；

S12：将基板的法向方向与蒸发源轴线方向的夹角设为第二层无机纳米柱薄膜的无机纳米柱的生长角的角度，在第一层无机纳米柱薄膜之上沉积第二层无机纳米柱薄膜；

S2：在S1所得空穴注入层上依次法向沉积空穴传输层、有机发光层、电子传输层、电子注入层和第二电极层。

与现有技术相比，本发明的有机发光器件的空穴注入层采用至少两层具有不同倾斜角度的无机纳米柱薄膜结构，其中，倾斜角角度较小的一层无机纳米柱薄膜有利于提高空穴注入层与相邻电极层的有效接触面积，减小空隙率，形成稳定的界面状态，延长器件工作寿命，有效降低空穴从阳极到空穴注入层的势垒高度，提升空穴的注入能力，减小启亮电压及工作电压，同时，还可以增强光线散射；倾斜角角度较大的无机纳米柱薄膜能够有效调节电子与空穴平衡，并利用倾斜纳米柱空隙散射特性，增加光的输出，从而在不牺牲功率效率前提下，提升发光效率。

附图说明

图1为本发明实施例1的有机电致发光器件的结构示意图；

图2为本发明实施例1中的有机电致发光器件制备方法中生长角的示意图；

图3为本发明实施例2的有机电致发光器件的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，本实施例中的有机电致发光器件包括依次层叠的基板10、第一电极11、空穴注入层12、空穴传输层13、有机发光层14、电子传输层15、电子注入层16及第二电极17，空穴注入层12由第一层无机纳米柱薄膜120和第二层无机纳米柱薄膜121叠加而成，其中，无机纳米柱薄膜120的无机纳米柱的倾斜角小于无机纳米柱薄膜121的无机纳米柱的倾斜角，倾斜角是指无机纳米柱轴向方向与基板10法向方向的夹角。

无机纳米柱的倾斜角一般通过蒸镀实现，即蒸镀时，使蒸发源2的轴向方向不与基板10法向方向平行，而是呈一角度Φ，如图2所示，当基板10的法向方向与蒸发源2的轴向方向间存在夹角Φ时，蒸镀时，蒸镀材料的原子或分子在基板10上成核生长时会存在遮蔽效应，使得后沉积的原子或分子只能在遮蔽效应产生的阴影区域之外并优先沿着其运动的方向优先沉积，从而形成具有倾斜角的柱状纳米结构，而且，所形成的无机纳米柱的密度与无机纳米柱的倾斜角有关系，倾斜角的角度越大，所得无机纳米柱的密度就越小，反之则越大。将蒸发源2的轴向方向与基板10法向方向的夹角Φ称为生长角，生长角与无机纳米柱的倾斜角之间的经验关系为：α=Φ-arcsin((1-cosΦ)/2)，或tanα=1/2tanΦ，其中，α表示倾斜角。

第一层无机纳米柱薄膜120的无机纳米柱的生长角的角度范围为10～30°，第二层无机纳米柱薄膜121的无机纳米柱的生长角的角度范围为45～85°，这样设计的原因是由于单一角度倾斜角的无机纳米柱空穴注入层，虽然可以利用散射特性提升器件的发光效率，但也带来了启亮电压与工作电压高的缺点，而采用双层具有不同倾斜角度的无机纳米柱薄膜，第一层无机纳米柱薄膜120实现空穴注入层与相邻电极层的有效接触面积，减小空隙率，形成稳定的界面状态，延长器件工作寿命，有效降低空穴从阳极到空穴注入层的势垒高度，提升空穴的注入能力，减小启亮电压及工作电压，而且还增强光线散射；第二层无机纳米柱薄膜121可以有效调节电子与空穴平衡，并利用倾斜纳米柱空隙散射特性，增加光的输出，从而在不牺牲功率效率前提下，提升发光效率。

第一和第二层无机纳米柱薄膜120、121的材料均选自高功函数的过渡金属，优选三氧化钼、三氧化钨或五氧化二钒，也可以是这几种材料中任意两种的混合物。

空穴注入层12的厚度为5～50nm。

本实施例中的有机电致发光器件的制备方法包括以下步骤：

S1：将法向沉积有第一电极11的基板10依次在专用清洗剂、去离子水中超声清洗，再在洁净环境下烘烤，最后采用氮氧等离子体轰击第一电极11表面，功率100W～150W；

S2：在第一电极11上形成空穴注入层12，具体分为以下两步：

S21：如图2所示，将基板10的法向方向与蒸发源2轴向方向的夹角设为第一层无机纳米柱薄膜120的无机纳米柱的生长角的角度，在第一电极层11之上沉积第一层无机纳米柱薄膜120；

S22：将基板10的法向方向与蒸发源2轴向方向的夹角设为第二层无机纳米柱薄膜121的无机纳米柱生长角的角度，在第一层无机纳米柱薄膜120之上沉积第二层无机纳米柱薄膜121；

S3：在S2所得空穴注入层12上依次法向沉积空穴传输层13、有机发光层14、电子传输层15、电子注入层16和第二电极层17。

实施例2

如图3所示，本实施例中的有机电致发光器件的结构与实施例1中的有机电致发光器件的结构一致，不同之处在于：构成空穴注入层12的第一层无机纳米柱薄膜120的无机纳米柱的生长角度范围为10～30°，第二层无机纳米柱薄膜121的无机纳米柱的生长角度范围为-45～-85°

实施例3

本实施例中的有机电致发光器件的结构与实施例1中的有机电致发光器件的结构一致，不同之处在于：构成空穴注入层12的第一层无机纳米柱薄膜120的无机纳米柱的生长角度范围为-10～-30°，第二层无机纳米柱薄膜121的无机纳米柱的生长角度范围为45～85°。

实施例4

本实施例中的有机电致发光器件的结构与实施例1中的有机电致发光器件的结构一致，不同之处在于：构成空穴注入层12的第一层无机纳米柱薄膜120的无机纳米柱的生长角度范围为-10～-30°，第二层无机纳米柱薄膜121的无机纳米柱的生长角度范围为-45～-85°。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种有机电致发光器件，其特征在于：包括依次层叠的基板、第一电极、空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层、电子注入层及第二电极，所述空穴注入层包括两层上下叠加的无机纳米柱薄膜，两层无机纳米柱薄膜的无机纳米柱的倾斜角角度不同，其中，靠近基板一侧的无机纳米柱薄膜的无机纳米柱的倾斜角小于远离基板一侧的无机纳米柱薄膜无机纳米柱的倾斜角；

所述第一层无机纳米柱薄膜的无机纳米柱的生长角的角度范围为10～30°或-10～-30°；

所述第二层无机纳米柱薄膜的无机纳米柱的生长角的角度范围为-45～-85°或45～85°。

2.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于：所述无机纳米柱薄膜的材质为三氧化钼、三氧化钨或五氧化二钒，两种的混合物。

3.一种权利要求1～2任一项权利要求所述的有机电致发光器件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：在第一电极上形成空穴注入层，具体包括以下两步：

S11：将基板的法向方向与蒸发源轴向方向的夹角设为第一层无机纳米柱薄膜的无机纳米柱的生长角的角度，在第一电极层之上沉积第一层无机纳米柱薄膜；

S12：将基板的法向方向与蒸发源轴线方向的夹角设为第二层无机纳米柱薄膜的无机纳米柱的生长角的角度，在第一层无机纳米柱薄膜之上沉积第二层无机纳米柱薄膜；

S2：在S1所得空穴注入层上依次法向沉积空穴传输层、有机发光层、电子传输层、电子注入层和第二电极层。