CN103928619A - 一种有机电致发光装置及其制备方法 - Google Patents

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周明杰
王平
冯小明
钟铁涛
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Abstract

本发明提供一种有机电致发光装置及其制备方法。本发明制备的有机电致发光装置采用了透明导电氧化物薄膜作为阴极，并且在有机发光功能层和阴极间设置pn结层，pn结层包括依次层叠的n型层、中间层、p型层，从而提高电子注入能力，获得稳定、均匀的发光效果。本发明的制备方法工艺简单、无污染、易于控制、利于工业化生产。

Description

一种有机电致发光装置及其制备方法
技术领域
本发明属于有机电致发光技术领域，具体涉及一种有机电致发光装置及其制备方法。
背景技术
有机电致发光装置是一种以有机材料为发光材料，能把施加的电能转化为光能的能量转化装置。它具有超轻薄、自发光、响应快、低功耗等突出性能，是一种极具潜力的显示技术和光源，符合信息时代移动通信和信息显示的发展趋势，以及绿色照明技术的要求，是目前国内外众多研究者的关注重点。
有机电致发光装置具有多种结构，例如顶发射发光装置、倒置型发光装置。目前应用于显示装置的大部分有机电致发光装置都是采用顶发射的结构，这是因为通常显示装置需要不透明的硅材料作为衬底，出光只能从顶部的阴极发射，而顶部阴极的材质通常采用薄层金属薄膜，光透过率只有60%~70%，影响器件的出光效率。
透明导电氧化物薄膜具有透过率高、导电性好等优点，如铟锡氧化物薄膜（ITO）具有高达80%以上的光透过率。若将透明导电氧化物薄膜作为阴极，由于其功函数较高，会降低电子向有机发光层的注入能力，电子注入能力是决定有机电致发光装置发光亮度和发光效率的主要因素之一，因此，较低的电子注入能力会导致有机电致发光装置性能差、发光效率低。
发明内容
为解决上述问题，本发明旨在提供一种有机电致发光装置及其制备方法。本发明制备的有机电致发光装置采用了透明导电氧化物薄膜作为阴极，并且通过设置pn结层提高电子注入能力，从而获得稳定、均匀的发光效果。本发明的制备方法工艺简单、无污染、易于控制、利于工业化生产。
解决本发明的技术问题所采取的技术方案是：提供一种有机电致发光装置，包括依次层叠的衬底基板、阳极、有机发光功能层、pn结层、阴极，所述pn结层包括依次层叠的n型层、中间层、p型层，所述n型层的材质为n型掺杂剂和电子传输材料形成的混合物，所述中间层的金属氧化物表面功函数大于等于5.0eV，所述p型层的材质为金属氧化物和空穴传输材料形成的混合物。
阴极的材质为透明导电氧化物薄膜。优选地，透明导电氧化物薄膜的材质为铟锡氧化物（ITO）、铟锌氧化物（IZO）、铝锌氧化物（AZO）或镓锌氧化物（GZO）。
优选地，阴极的厚度为50~100nm。
优选地，n型掺杂剂在电子传输材料中的掺杂质量分数为2~20%。
优选地，n型掺杂剂是碱金属化合物，选自Li2CO3(碳酸锂)、LiN3(叠氮化锂)、Rb2CO3(碳酸铷)、CsN3(叠氮化铯)或Cs2CO3(碳酸铯)。
优选地，电子传输材料选自8-羟基喹啉铝（Alq3）、4,7-二苯基-邻菲咯啉(Bphen)、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)、2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(BCP)或3-(联苯-4-基)-5-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑（TAZ）。
优选地，n型层的厚度为10~50nm。
n型掺杂剂与电子传输材料形成的混合物作为n型层的材质，有利于电子的传输、注入有机发光功能层。
优选地，中间层的材质选自AgO、TiO2、NiO、WO3或MoO3。中间层的金属氧化物表面功函数大于等于5.0eV，在外部电场的作用下内部形成电荷分离，该中间层还能够避免n型层与p型层之间材料的互相扩散，避免降低寿命和光效。
优选地，中间层的厚度为1~5nm。
优选地，p型层材质中的金属氧化物在空穴传输材料中的掺杂质量分数为5~50%。
优选地，p型层材质中的金属氧化物为ReO3、WO3、MoO3、V2O5或Sb2O3。
优选地，空穴传输材料为酞菁锌(ZnPc)、N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)、4,4',4″-三(2-萘基苯基氨基)三苯基胺(2-TNATA)、4,4',4″-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)或N,N,N',N’-四甲氧基苯基)-对二氨基联苯(MeO-TPD)。
优选地，p型层的厚度为4~20nm。
采用金属氧化物和空穴传输材料形成的混合物作为p型层的材质，能够提高p型层的稳定性和导电性。
在外部电场的作用下，中间层的金属氧化物内部形成电荷分离，空穴和电子分别向p型层和n型层移动，电子可以通过n型层直接注入到有机发光功能层中。金属氧化物和空穴传输材料形成的混合物作为p型层的材质，使p型层具有较高的导电性，降低阴极与p型层之间的注入势垒，因此大大提高了电子注入效率。电子注入与空穴注入的平衡，可以提高空穴和电子在发光层中的复合几率及发光量子效率，最终获得具有较高发光性能的有机电致发光装置。
优选地，有机发光功能层包括发光层、空穴注入层、空穴传输层和空穴阻挡层。有机发光功能层中各层的材质为本领域中常用的材质。
优选地，发光层的主体材料选自4-（二腈甲基）-2-丁基-6-（1,1,7,7-四甲基久洛呢啶-9-乙烯基）-4H-吡喃（DCJTB）、10-(2-苯并噻唑)-2,3,6,7-四氢-1,1,7,7,-四甲基L-1H,5H,11H-[1]苯丙吡喃酮基[6,7,8-IJ]喹嗪-11-酮(C545T)、双(2-甲基-8-羟基喹啉-N1,O8)-(1,1'-联苯-4-羟基)铝（BAlq）、4-（二腈甲烯基）-2-异丙基-6-（1,1,7,7-四甲基久洛呢啶-9-乙烯基）-4H-吡喃（DCJTI）、二甲基喹吖啶酮（DMQA）、8-羟基喹啉铝（Alq3）、5,6,11,12-四苯基萘并萘（Rubrene）、4,4'-二(2,2-二苯乙烯基)-1,1'-联苯（DPVBi）、双（4,6-二氟苯基吡啶-N,C2）吡啶甲酰合铱（FIrpic）、双（4,6-二氟苯基吡啶）-四（1-吡唑基）硼酸合铱（FIr6）、双(4,6-二氟-5-氰基苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酸合铱(FCNIrpic)、二(2′,4′-二氟苯基)吡啶](四唑吡啶)合铱（FIrN4）、二（2-甲基-二苯基[f，h]喹喔啉）（乙酰丙酮）合铱（Ir(MDQ)2(acac)）、二（1-苯基异喹啉）（乙酰丙酮）合铱（Ir(piq)2(acac)）、乙酰丙酮酸二（2-苯基吡啶）铱（Ir(ppy)2(acac)）、三（1-苯基-异喹啉）合铱（Ir(piq)3）和三（2-苯基吡啶）合铱(Ir(ppy)3)中的一种或几种。
优选地，发光层的材质为将一种或两种客体材料按照掺杂质量分数5~15%掺杂到主体材料中形成的混合材料，其中客体材料为空穴传输材料或电子传输材料。
优选地，发光层的厚度为10~20nm。
优选地，空穴传输材料包括酞菁锌(ZnPc)、酞菁铜（CuPc）、酞菁氧钒(VOPc)、酞菁氧钛(TiOPc)、酞菁铂（PtPc）、4,4',4″-三(2-萘基苯基氨基)三苯基胺(2-TNATA)、4,4',4″-三(1-萘基苯基氨基)三苯基胺(1-TNATA)、N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)、N,N′-二(α-萘基)-N,N′-二苯基-4,4′-联苯胺(α-NPD)、4,4',4″-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(TPD)、N,N,N',N’-四甲氧基苯基)-对二氨基联苯(MeO-TPD)、2,7-双（N,N-二（4-甲氧基苯基）氨基）-9,9-螺二芴（MeO-Sprio-TPD）、4,4',4″-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)、1,1-二(4-(N，N′-二(p-甲苯基)氨基)苯基)环己烷（TAPC）和2,2',7,7'-四（N,N-二苯胺基）-9,9'-螺二芴（S-TAD）。
优选地，电子传输材料包括2-（4-联苯基）-5-（4-叔丁基）苯基-1,3,4-噁二唑（PBD）、8-羟基喹啉铝（Alq3）、4,7-二苯基-邻菲咯啉(Bphen)、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)、2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(BCP)、3-(联苯-4-基)-5-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑（TAZ）和双(2-甲基-8-羟基喹啉-N1,O8)-(1,1'-联苯-4-羟基)铝（BAlq）。
优选地，空穴注入层的材质为酞菁锌(ZnPc)、酞菁铜（CuPc）、酞菁氧钒(VOPc)、酞菁氧钛(TiOPc)、酞菁铂（PtPc）、4,4',4″-三(2-萘基苯基氨基)三苯基胺(2-TNATA)或4,4',4″-三(1-萘基苯基氨基)三苯基胺(1-TNATA)。
优选地，空穴传输层的材质为空穴传输材料，选自4,4',4″-三(2-萘基苯基氨基)三苯基胺(2-TNATA)、4,4',4″-三(1-萘基苯基氨基)三苯基胺(1-TNATA)、N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)、N,N′-二(α-萘基)-N,N′-二苯基-4,4′-联苯胺(α-NPD)、4,4',4″-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(TPD)、N,N,N',N’-四甲氧基苯基)-对二氨基联苯(MeO-TPD)、2,7-双（N,N-二（4-甲氧基苯基）氨基）-9,9-螺二芴（MeO-Sprio-TPD）、4,4',4″-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)、1,1-二(4-(N，N′-二(p-甲苯基)氨基)苯基)环己烷（TAPC）或2,2',7,7'-四（N,N-二苯胺基）-9,9'-螺二芴（S-TAD）。
优选地，空穴传输层的材质为将2,3,5,6-四氟-7,7’,8,8’-四氰醌-二甲烷（F4-TCNQ）、1,3,4,5,7,8-六氟-四氰-二甲对萘醌（F6-TNAP）或2,2'-(2,5-二氰基-3,6-二氟环己烷-2,5-二烯-1,4-二亚基)二丙二腈(F2-HCNQ)按照掺杂质量分数2~10%掺杂到空穴传输材料中形成的混合材料。
优选地，空穴传输层的厚度为5~60nm。
优选地，空穴阻挡层的材质为2-（4-联苯基）-5-（4-叔丁基）苯基-1,3,4-噁二唑（PBD）、8-羟基喹啉铝（Alq3）、4,7-二苯基-邻菲咯啉(Bphen)、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)、2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(BCP)、3-(联苯-4-基)-5-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑（TAZ）或双(2-甲基-8-羟基喹啉-N1,O8)-(1,1'-联苯-4-羟基)铝（BAlq）。
优选地，空穴阻挡层的厚度为10~80nm。
优选地，阳极的材质为金属Au、Cu、Ni、Pt或Ag。
优选地，阳极的厚度为70~200nm。
优选地，衬底基板为玻璃基板。
以及，一种有机电致发光装置的制备方法，其包括如下步骤：
提供衬底基板，将所述衬底基板进行超声清洗，清洗干净后在超声波中处理，再吹干；
在所述衬底基板表面利用热蒸发技术依次制备阳极、有机发光功能层、pn结层，所述pn结层包括依次层叠的n型层、中间层、p型层，所述n型层的材质为n型掺杂剂和电子传输材料形成的混合物，所述中间层的金属氧化物表面功函数大于等于5.0eV，所述p型层的材质为金属氧化物和空穴传输材料形成的混合物，所述热蒸发的条件是真空度1.0×10-31.0×10-5Pa，蒸镀速度0.02~0.5nm/s；
在所述pn结层上溅射制备阴极，所述溅射条件是真空度1.0×10-31.0×10-5Pa，溅射速度0.1~1nm/s。
通过超声清洗的方法去除衬底基板表面的有机物污染物。优选地，依次用洗洁精、去离子水各超声15min。
利用热蒸发技术在衬底基板表面制备阳极。优选地，热蒸发条件是真空度1.0×10-4Pa，蒸镀速度0.2nm/s。优选地，阳极的材质为金属Au、Cu、Ni、Pt或Ag。优选地，阳极的厚度为70~200nm。
通过热蒸发技术在阳极表面制备有机发光功能层。优选地，有机发光功能层包括发光层、空穴注入层、空穴传输层和空穴阻挡层。
有机发光功能层中各层的材质为本领域中常用的材质。
优选地，发光层的主体材料选自4-（二腈甲基）-2-丁基-6-（1,1,7,7-四甲基久洛呢啶-9-乙烯基）-4H-吡喃（DCJTB）、10-(2-苯并噻唑)-2,3,6,7-四氢-1,1,7,7,-四甲基L-1H,5H,11H-[1]苯丙吡喃酮基[6,7,8-IJ]喹嗪-11-酮(C545T)、双(2-甲基-8-羟基喹啉-N1,O8)-(1,1'-联苯-4-羟基)铝（BAlq）、4-（二腈甲烯基）-2-异丙基-6-（1,1,7,7-四甲基久洛呢啶-9-乙烯基）-4H-吡喃（DCJTI）、二甲基喹吖啶酮（DMQA）、8-羟基喹啉铝（Alq3）、5,6,11,12-四苯基萘并萘（Rubrene）、4,4'-二(2,2-二苯乙烯基)-1,1'-联苯（DPVBi）、双（4,6-二氟苯基吡啶-N,C2）吡啶甲酰合铱（FIrpic）、双（4,6-二氟苯基吡啶）-四（1-吡唑基）硼酸合铱（FIr6）、双(4,6-二氟-5-氰基苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酸合铱(FCNIrpic)、二(2′,4′-二氟苯基)吡啶](四唑吡啶)合铱（FIrN4）、二（2-甲基-二苯基[f，h]喹喔啉）（乙酰丙酮）合铱（Ir(MDQ)2(acac)）、二（1-苯基异喹啉）（乙酰丙酮）合铱（Ir(piq)2(acac)）、乙酰丙酮酸二（2-苯基吡啶）铱（Ir(ppy)2(acac)）、三（1-苯基-异喹啉）合铱（Ir(piq)3）和三（2-苯基吡啶）合铱(Ir(ppy)3)中的一种或几种。
优选地，发光层的材质为将一种或两种客体材料按照掺杂质量分数5~15%掺杂到主体材料中形成的混合材料，其中客体材料为空穴传输材料或电子传输材料。
优选地，发光层的厚度为10~20nm。
优选地，空穴传输材料包括酞菁锌(ZnPc)、酞菁铜（CuPc）、酞菁氧钒(VOPc)、酞菁氧钛(TiOPc)、酞菁铂（PtPc）、4,4',4″-三(2-萘基苯基氨基)三苯基胺(2-TNATA)、4,4',4″-三(1-萘基苯基氨基)三苯基胺(1-TNATA)、N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)、N,N′-二(α-萘基)-N,N′-二苯基-4,4′-联苯胺(α-NPD)、4,4',4″-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(TPD)、N,N,N',N’-四甲氧基苯基)-对二氨基联苯(MeO-TPD)、2,7-双（N,N-二（4-甲氧基苯基）氨基）-9,9-螺二芴（MeO-Sprio-TPD）、4,4',4″-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)、1,1-二(4-(N，N′-二(p-甲苯基)氨基)苯基)环己烷（TAPC）和2,2',7,7'-四（N,N-二苯胺基）-9,9'-螺二芴（S-TAD）。
优选地，电子传输材料包括2-（4-联苯基）-5-（4-叔丁基）苯基-1,3,4-噁二唑（PBD）、8-羟基喹啉铝（Alq3）、4,7-二苯基-邻菲咯啉(Bphen)、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)、2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(BCP)、3-(联苯-4-基)-5-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑（TAZ）和双(2-甲基-8-羟基喹啉-N1,O8)-(1,1'-联苯-4-羟基)铝（BAlq）。
优选地，空穴注入层的材质为酞菁锌(ZnPc)、酞菁铜（CuPc）、酞菁氧钒(VOPc)、酞菁氧钛(TiOPc)、酞菁铂（PtPc）、4,4',4″-三(2-萘基苯基氨基)三苯基胺(2-TNATA)或4,4',4″-三(1-萘基苯基氨基)三苯基胺(1-TNATA)。
优选地，空穴传输层的材质为空穴传输材料，选自4,4',4″-三(2-萘基苯基氨基)三苯基胺(2-TNATA)、4,4',4″-三(1-萘基苯基氨基)三苯基胺(1-TNATA)、N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)、N,N′-二(α-萘基)-N,N′-二苯基-4,4′-联苯胺(α-NPD)、4,4',4″-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(TPD)、N,N,N',N’-四甲氧基苯基)-对二氨基联苯(MeO-TPD)、2,7-双（N,N-二（4-甲氧基苯基）氨基）-9,9-螺二芴（MeO-Sprio-TPD）、4,4',4″-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)、1,1-二(4-(N，N′-二(p-甲苯基)氨基)苯基)环己烷（TAPC）或2,2',7,7'-四（N,N-二苯胺基）-9,9'-螺二芴（S-TAD）。
优选地，空穴传输层的材质为将2,3,5,6-四氟-7,7’,8,8’-四氰醌-二甲烷（F4-TCNQ）、1,3,4,5,7,8-六氟-四氰-二甲对萘醌（F6-TNAP）或2,2'-(2,5-二氰基-3,6-二氟环己烷-2,5-二烯-1,4-二亚基)二丙二腈(F2-HCNQ)按照掺杂质量分数2~10%掺杂到空穴传输材料中形成的混合材料。
优选地，空穴传输层的厚度为5~60nm。
优选地，空穴阻挡层的材质为2-（4-联苯基）-5-（4-叔丁基）苯基-1,3,4-噁二唑（PBD）、8-羟基喹啉铝（Alq3）、4,7-二苯基-邻菲咯啉(Bphen)、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)、2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(BCP)、3-(联苯-4-基)-5-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑（TAZ）或双(2-甲基-8-羟基喹啉-N1,O8)-(1,1'-联苯-4-羟基)铝（BAlq）。
优选地，空穴阻挡层的厚度为10~80nm。
通过热蒸发技术在有机发光功能层表面制备pn结层，pn结层包括依次层叠的n型层、中间层、p型层。优选地，热蒸发条件是真空度1.0×10-4Pa，蒸镀速度0.2nm/s。
优选地，n型掺杂剂在电子传输材料中的掺杂质量分数为2~20%。
优选地，n型掺杂剂是碱金属化合物，选自Li2CO3(碳酸锂)、LiN3(叠氮化锂)、Rb2CO3(碳酸铷)、CsN3(叠氮化铯)或Cs2CO3(碳酸铯)。
优选地，电子传输材料选自8-羟基喹啉铝（Alq3）、4,7-二苯基-邻菲咯啉(Bphen)、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)、2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(BCP)或3-(联苯-4-基)-5-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑（TAZ）。
优选地，n型层的厚度为10~50nm。
n型掺杂剂与电子传输材料形成的混合物作为n型层的材质，有利于电子的传输、注入有机发光功能层。
优选地，中间层的材质选自AgO、TiO2、NiO、WO3或MoO3。中间层的金属氧化物表面功函数大于等于5.0eV，在外部电场的作用下内部形成电荷分离，该中间层还能够避免n型层与p型层之间材料的互相扩散，避免降低寿命和光效。
优选地，中间层的厚度为1~5nm。
优选地，p型层材质中的金属氧化物在空穴传输材料中的掺杂质量分数为5~50%。
优选地，p型层材质中的金属氧化物为ReO3、WO3、MoO3、V2O5或Sb2O3。
优选地，空穴传输材料为酞菁锌(ZnPc)、N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)、4,4',4″-三(2-萘基苯基氨基)三苯基胺(2-TNATA)、4,4',4″-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)或N,N,N',N’-四甲氧基苯基)-对二氨基联苯(MeO-TPD)。
优选地，p型层的厚度为4~20nm。
采用金属氧化物和空穴传输材料形成的混合物作为p型层的材质，能够提高p型层的稳定性和导电性。
在外部电场的作用下，中间层的金属氧化物内部形成电荷分离，空穴和电子分别向p型层和n型层移动，电子可以通过n型层直接注入到有机发光功能层中。金属氧化物和空穴传输材料形成的混合物作为p型层的材质，使p型层具有较高的导电性，降低阴极与p型层之间的注入势垒，因此大大提高了电子注入效率。电子注入与空穴注入的平衡，可以提高空穴和电子在发光层中的复合几率及发光量子效率，最终获得具有较高发光性能的有机电致发光装置。
通过溅射的方法在pn结层上制备阴极。阴极的材质为透明导电氧化物薄膜。优选地，透明导电氧化物薄膜的材质为铟锡氧化物（ITO）、铟锌氧化物（IZO）、铝锌氧化物（AZO）或镓锌氧化物（GZO）。优选地，阴极的厚度为50~100nm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供了一种有机电致发光装置，该装置阴极的材质为透明导电氧化物薄膜，使得装置在阴极方向可获得较高的出光效率。
在阴极和有机发光功能层之间设置了pn结层，该pn结层包括依次层叠的n型层、中间层、p型层。n型掺杂剂与电子传输材料形成的混合物作为n型层的材质，有利于电子的传输、注入有机发光功能层；金属氧化物和空穴传输材料形成的混合物作为p型层的材质，使p型层具有较高的导电性，降低阴极与p型层之间的注入势垒，因此大大提高了电子注入效率；因此通过该pn结层的结构使电子能够有效地从高功函数的阴极薄膜注入到有机发光功能层中，解决高功函数的阴极向有机发光功能层的电子注入效率低的问题，从而获得高效、发光均一稳定的有机电致发光装置。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明提供的有机电致发光装置的结构示意图，部件依次为衬底基板101、阳极102、有机发光功能层103、pn结层、阴极107，其中，pn结层包括n型层104、中间层105、p型层106。
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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种有机电致发光装置的制备方法，包括如下步骤：
将玻璃基板放在含有洗涤剂的去离子水中进行超声清洗，清洗干净后依次用异丙醇，丙酮在超声波中处理20分钟，再用氮气吹干；
通过热蒸发工艺，在真空度1.0×10-4Pa和速度0.02nm/s的条件下依次蒸镀Cu、CuPc、NPB、DCJTB按照掺杂质量分数8%掺杂到Alq3中形成的混合材料、BAlq分别制备阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层和空穴阻挡层；
然后通过热蒸发工艺，在真空度1.0×10-4Pa和速度0.02nm/s的条件下依次蒸镀Li2CO3按照掺杂质量分数10%掺杂到TPBi中形成的混合材料、AgO、WO3按照掺杂质量分数10%掺杂到NPB中形成的混合材料制备pn结层；
利用溅射镀膜工艺，在真空度为1×10-4Pa的真空镀膜系统中，以0.1nm/s的速度溅射在pn结层表面制备ITO阴极。
上述步骤完成后，得到一种有机电致发光装置，包括依次层叠的衬底基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层和空穴阻挡层、pn结层、阴极，pn结层包括依次层叠的n型层、中间层、p型层，其中，衬底基板的材质为玻璃基板；阳极的材质为Cu，厚度为100nm；空穴注入层的材质为CuPc，厚度为10nm；空穴传输层的材质为NPB，厚度为60nm；发光层的材质为DCJTB按照掺杂质量分数8%掺杂到Alq3中形成的混合材料，厚度为20nm；空穴阻挡层的材质为BAlq，厚度为10nm；n型层的材质为Li2CO3按照掺杂质量分数10%掺杂到TPBi中形成的混合材料，厚度为30nm；中间层的材质为AgO，厚度为2nm；p型层的材质为WO3按照掺杂质量分数10%掺杂到NPB中形成的混合材料，厚度为10nm；阴极的材质为ITO，厚度为70nm，结构具体表示为：玻璃基板/Cu(100nm)/CuPc(10nm)/NPB(60nm)/DCJTB:Alq3(8%,20nm)/BAlq(10nm)/Li2CO3:TPBi(10%,30nm)/AgO(2nm)/WO3:NPB(10nm)/ITO(70nm)。
请参阅图1，图1为本发明实施例制备的有机电致发光装置，部件依次为衬底基板101、阳极102、有机发光功能层103、pn结层、阴极107，其中，pn结层包括n型层104、中间层105、p型层106。
实施例2
一种有机电致发光装置的制备方法，包括如下步骤：
将玻璃基板放在含有洗涤剂的去离子水中进行超声清洗，清洗干净后依次用异丙醇，丙酮在超声波中处理20分钟，再用氮气吹干；
通过热蒸发工艺，在真空度1.0×10-5Pa和速度0.5nm/s的条件下依次蒸镀Au、ZnPc、2-TNATA、C545T按照掺杂质量分数20%掺杂到Alq3中形成的混合材料、Bphen分别制备阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层和空穴阻挡层；然后通过热蒸发工艺，在真空度1.0×10-5Pa和速度0.5nm/s的条件下依次蒸镀Cs2CO3按照掺杂质量分数2%掺杂到Bphen中形成的混合材料、NiO、ReO3按照掺杂质量分数2%掺杂到2-TNATA中形成的混合材料制备pn结层；
利用溅射镀膜工艺，在真空度为1×10-5Pa的真空镀膜系统中，以1nm/s的速度溅射在pn结层表面制备IZO阴极。
上述步骤完成后，得到一种有机电致发光装置，包括依次层叠的衬底基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层和空穴阻挡层、pn结层、阴极，pn结层包括依次层叠的n型层、中间层、p型层，其中，衬底基板的材质为玻璃基板；阳极的材质为Au，厚度为70nm；空穴注入层的材质为ZnPc，厚度为20nm；空穴传输层的材质为2-TNATA，厚度为40nm；发光层的材质为C545T按照掺杂质量分数20%掺杂到Alq3中形成的混合材料，厚度为15nm；空穴阻挡层的材质为Bphen，厚度为10nm；n型层的材质为Cs2CO3按照掺杂质量分数2%掺杂到Bphen中形成的混合材料，厚度为40nm；中间层的材质为NiO，厚度为1nm；p型层的材质为ReO3按照掺杂质量分数2%掺杂到2-TNATA中形成的混合材料，厚度为4nm；阴极的材质为IZO，厚度为100nm，结构具体表示为：玻璃基板/Au(70nm)/ZnPc(20nm)/2-TNATA(40nm)/C545T:Alq3(20%,15nm)/Bphen(10nm)/Cs2CO3:Bphen(2%,40nm)/NiO(1nm)/ReO3:2-TNATA(4nm)/IZO(100nm)。
实施例3
一种有机电致发光装置的制备方法，包括如下步骤：
将玻璃基板放在含有洗涤剂的去离子水中进行超声清洗，清洗干净后依次用异丙醇，丙酮在超声波中处理20分钟，再用氮气吹干；
通过热蒸发工艺，在真空度1.0×10-3Pa和速度0.2nm/s的条件下依次蒸镀Pt、F6-TNAP按照掺杂质量分数5%掺杂到MeO-TPD中形成的混合材料、TAPC、NPB按照掺杂质量分数8%掺杂到Ir(MDQ)2(acac)中形成的混合材料、TPBi分别制备阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层和空穴阻挡层；然后通过热蒸发工艺，在真空度1.0×10-3Pa和速度0.2nm/s的条件下依次蒸镀Rb2CO3按照掺杂质量分数20%掺杂到Bphen中形成的混合材料、TiO2、MoO3按照掺杂质量分数20%掺杂到ZnPc中形成的混合材料制备pn结层；
利用溅射镀膜工艺，在真空度为1×10-3Pa的真空镀膜系统中，以0.5nm/s的速度溅射在pn结层表面制备AZO阴极。
上述步骤完成后，得到一种有机电致发光装置，包括依次层叠的衬底基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层和空穴阻挡层、pn结层、阴极，pn结层包括依次层叠的n型层、中间层、p型层，其中，衬底基板的材质为玻璃基板；阳极的材质为Pt，厚度为100nm；空穴注入层的材质为F6-TNAP按照掺杂质量分数5%掺杂到MeO-TPD中形成的混合材料，厚度为60nm；空穴传输层的材质为TAPC，厚度为5nm；发光层的材质为NPB按照掺杂质量分数8%掺杂到Ir(MDQ)2(acac)中形成的混合材料，厚度为15nm；空穴阻挡层的材质为TPBi，厚度为10nm；n型层的材质为Rb2CO3按照掺杂质量分数20%掺杂到Bphen中形成的混合材料，厚度为40nm；中间层的材质为TiO2，厚度为1nm；p型层的材质为MoO3按照掺杂质量分数20%掺杂到ZnPc中形成的混合材料，厚度为20nm；阴极的材质为AZO，厚度为100nm，结构具体表示为：玻璃基板/Pt(100nm)/F6-TNAP：MeO-TPD(5%,60nm)/TAPC(5nm)/NPB:Ir(MDQ)2(acac)(8%,15nm)/TPBi(10nm)/Rb2CO3:Bphen(20%,40nm)/TiO2(1nm)/MoO3:ZnPc(20nm)/AZO(100nm)。
实施例4
一种有机电致发光装置的制备方法，包括如下步骤：
将玻璃基板放在含有洗涤剂的去离子水中进行超声清洗，清洗干净后依次用异丙醇，丙酮在超声波中处理20分钟，再用氮气吹干；
通过热蒸发工艺，在真空度1.0×10-3Pa和速度0.2nm/s的条件下依次蒸镀Cu、F4-TCNQ按照掺杂质量分数2%掺杂到TPD中形成的混合材料、TAPC、Ir(ppy)3按照掺杂质量分数8%掺杂到TCTA中形成的混合材料、BAlq分别制备阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层和空穴阻挡层；然后通过热蒸发工艺，在真空度1.0×10-3Pa和速度0.2nm/s的条件下依次蒸镀CsN3按照掺杂质量分数10%掺杂到BCP中形成的混合材料、MoO3、Sb2O5按照掺杂质量分数10%掺杂到m-MTDATA中形成的混合材料制备pn结层；
利用溅射镀膜工艺，在真空度为1×10-3Pa的真空镀膜系统中，以0.5nm/s的速度溅射在pn结层表面制备GZO阴极。
上述步骤完成后，得到一种有机电致发光装置，包括依次层叠的衬底基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层和空穴阻挡层、pn结层、阴极，pn结层包括依次层叠的n型层、中间层、p型层，其中，衬底基板的材质为玻璃基板；阳极的材质为Cu，厚度为200nm；空穴注入层的材质为F4-TCNQ按照掺杂质量分数2%掺杂到TPD中形成的混合材料，厚度为40nm；空穴传输层的材质为TAPC，厚度为5nm；发光层的材质为Ir(ppy)3按照掺杂质量分数8%掺杂到TCTA中形成的混合材料，厚度为10nm；空穴阻挡层的材质为BAlq，厚度为10nm；n型层的材质为CsN3按照掺杂质量分数10%掺杂到BCP中形成的混合材料，厚度为60nm；中间层的材质为MoO3，厚度为4nm；p型层的材质为Sb2O5按照掺杂质量分数10%掺杂到m-MTDATA中形成的混合材料，厚度为10nm；阴极的材质为GZO，厚度为200nm，结构具体表示为：玻璃基板/Cu(200nm)/F4-TCNQ:TPD(2%,40nm)/TAPC(5nm)/Ir(ppy)3:TCTA(8%,10nm)/BAlq(10nm)/CsN3:BCP(10%,60nm)/MoO3(4nm)/Sb2O5:m-MTDATA(10nm)/GZO(200nm)。
实施例5
一种有机电致发光装置的制备方法，包括如下步骤：
将玻璃基板放在含有洗涤剂的去离子水中进行超声清洗，清洗干净后依次用异丙醇，丙酮在超声波中处理20分钟，再用氮气吹干；
通过热蒸发工艺，在真空度1.0×10-3Pa和速度0.2nm/s的条件下依次蒸镀Ag、F2-HCNQ按照掺杂质量分数2%掺杂到TCTA中形成的混合材料、TAPC、Ir(ppy)3按照掺杂质量分数10%掺杂到TPBi中形成的混合材料、BAlq分别制备阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层和空穴阻挡层；然后通过热蒸发工艺，在真空度1.0×10-3Pa和速度0.2nm/s的条件下依次蒸镀LiN3按照掺杂质量分数20%掺杂到TAZ中形成的混合材料、MoO3、V2O5按照掺杂质量分数20%掺杂到MeO-TPD中形成的混合材料制备pn结层；
利用溅射镀膜工艺，在真空度为1×10-3Pa的真空镀膜系统中，以0.5nm/s的速度溅射在pn结层表面制备GZO阴极。
上述步骤完成后，得到一种有机电致发光装置，包括依次层叠的衬底基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层和空穴阻挡层、pn结层、阴极，pn结层包括依次层叠的n型层、中间层、p型层，其中，衬底基板的材质为玻璃基板；阳极的材质为Ag，厚度为100nm；空穴注入层的材质为F2-HCNQ按照掺杂质量分数2%掺杂到TCTA中形成的混合材料，厚度为40nm；空穴传输层的材质为TAPC，厚度为5nm；发光层的材质为Ir(ppy)3按照掺杂质量分数10%掺杂到TPBi中形成的混合材料，厚度为10nm；空穴阻挡层的材质为BAlq，厚度为10nm；n型层的材质为LiN3按照掺杂质量分数20%掺杂到TAZ中形成的混合材料，厚度为60nm；中间层的材质为MoO3，厚度为4nm；p型层的材质为V2O5按照掺杂质量分数20%掺杂到MeO-TPD中形成的混合材料，厚度为10nm；阴极的材质为GZO，厚度为200nm，结构具体表示为：玻璃基板/Ag(100nm)/F2-HCNQ:TCTA(2%,40nm)/TAPC(5nm)/Ir(ppy)3:TPBi(10%,10nm)/BAlq(10nm)/LiN3:TAZ(20%,60nm)/MoO3(4nm)/V2O5:MeO-TPD(10nm)/GZO(200nm)。
对比例1
制备一种在阴极与有机发光功能层之间不设置有pn结层的有机电致发光装置作为对比例，包括以下步骤：
将玻璃基板放在含有洗涤剂的去离子水中进行超声清洗，清洗干净后依次用异丙醇，丙酮在超声波中处理20分钟，再用氮气吹干；
通过热蒸发工艺，在真空度1.0×10-4Pa和速度0.02nm/s的条件下依次蒸镀Cu、CuPc、NPB、DCJTB按照掺杂质量分数8%掺杂到Alq3中形成的混合材料、BAlq分别制备阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层和空穴阻挡层；
利用溅射镀膜工艺，在真空度为1×10-4Pa的真空镀膜系统中，以0.1nm/s的速度溅射在空穴阻挡层表面制备ITO阴极。
上述步骤完成后，得到一种双面发光的有机电致发光装置，包括依次层叠的衬底基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层和空穴阻挡层、阴极，具体结构表示为：玻璃基板/Cu(100nm)/CuPc(10nm)/NPB(60nm)/DCJTB:Alq3(8%,20nm)/BAlq(50nm)/ITO(70nm)。
本发明实施例与对比例1制备的有机电致发光装置的发光性能数据见表1。
表1本发明实施例与对比例1制备的有机电致发光装置的发光性能数据
启动电压 发光效率(lm/W)
实施例1 2.7 16.7
实施例2 2.5 25.6
实施例3 2.6 17.9
实施例4 2.6 28.8
实施例5 2.5 22.5
对比例1 3.4 10.2
表1是实施例1，2，3，4，5和对比例1所制作的器件的发光性能数据，从表中可以看出，本发明提供的方法制作的有机电致发光装置与对比例1制备的有机电致发光装置相比，由于采用高功函的透明导电薄膜作为阴极，并通过pn结解决了电子的注入问题，因而提高电子的注入效率，从而获得较低的启动电压和较高的发光效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有机电致发光装置，其特征在于，包括依次层叠的衬底基板、阳极、有机发光功能层、pn结层、阴极，所述pn结层包括依次层叠的n型层、中间层、p型层，所述n型层的材质为n型掺杂剂和电子传输材料形成的混合物，所述中间层的金属氧化物表面功函数大于等于5.0eV，所述p型层的材质为金属氧化物和空穴传输材料形成的混合物。
2.如权利要求1所述的有机电致发光装置，其特征在于，所述n型掺杂剂是碱金属化合物，选自Li2CO3、LiN3、Rb2CO3、CsN3或Cs2CO3，所述电子传输材料选自8-羟基喹啉铝、4,7-二苯基-邻菲咯啉、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯、2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲或3-(联苯-4-基)-5-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑；所述n型掺杂剂在所述电子传输材料中的掺杂质量分数为2~20%。
3.如权利要求1所述的有机电致发光装置，其特征在于，所述中间层的材质选自AgO、TiO2、NiO、WO3或MoO3。
4.如权利要求1所述的有机电致发光装置，其特征在于，所述p型层材质中的金属氧化物选自ReO3、WO3、MoO3、V2O5或Sb2O3，所述空穴传输材料选自酞菁锌、N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺、4,4',4″-三(2-萘基苯基氨基)三苯基胺、4,4',4″-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺或N,N,N',N’-四甲氧基苯基)-对二氨基联苯；所述金属氧化物在所述空穴传输材料中的掺杂质量分数为5~50%。
5.如权利要求1所述的有机电致发光装置，其特征在于，所述阴极的材质为透明导电氧化物薄膜，所述透明导电氧化物薄膜为铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锌氧化物或镓锌氧化物。
6.一种有机电致发光装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供衬底基板，将所述衬底基板进行超声清洗，清洗干净后在超声波中处理，再吹干；
在所述衬底基板表面利用热蒸发技术依次制备阳极、有机发光功能层、pn结层，所述pn结层包括依次层叠的n型层、中间层、p型层，所述n型层的材质为n型掺杂剂和电子传输材料形成的混合物，所述中间层的金属氧化物表面功函数大于等于5.0eV，所述p型层的材质为金属氧化物和空穴传输材料形成的混合物，所述热蒸发的条件是真空度1.0×1-31.0×10-5Pa，蒸镀速度0.02~0.5nm/s；
在所述pn结层上溅射制备阴极，所述溅射条件是真空度1.0×10-31.0×10-5Pa，溅射速度0.1~1nm/s。
7.如权利要求7所述的有机电致发光装置的制备方法，其特征在于，所述中间层的材质选自AgO、TiO2、NiO、WO3或MoO3。
8.如权利要求7所述的有机电致发光装置的制备方法，其特征在于，所述n型掺杂剂是碱金属化合物，选自Li2CO3、LiN3、Rb2CO3、CsN3或Cs2CO3，所述电子传输材料选自8-羟基喹啉铝、4,7-二苯基-邻菲咯啉、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯、2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲或3-(联苯-4-基)-5-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑。
9.如权利要求7所述的有机电致发光装置的制备方法，其特征在于，所述p型层材质中的金属氧化物选自ReO3、WO3、MoO3、V2O5或Sb2O3，所述空穴传输材料选自酞菁锌、N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺、4,4',4″-三(2-萘基苯基氨基)三苯基胺、4,4',4″-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺或N,N,N',N’-四甲氧基苯基)-对二氨基联苯。
10.如权利要求7所述的有机电致发光装置的制备方法，其特征在于，所述阴极的材质为透明导电氧化物薄膜，所述透明导电氧化物薄膜为铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锌氧化物或镓锌氧化物。
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CN107611271A (zh) * 2017-08-10 2018-01-19 上海天马有机发光显示技术有限公司 有机发光二极管、显示面板及显示装置

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