CN104112822A - 利用分层溶解的办法提高电子注入效率的有机发光二极管器件 - Google Patents

利用分层溶解的办法提高电子注入效率的有机发光二极管器件 Download PDF

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刘德昂
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钱磊
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Abstract

有机发光二极管(OLED)由于其诸多优点，成为最有发展潜力的显示和照明技术。本发明涉及一种简单而且容易实现的方法来提高OLED器件中电子的注入效率，从而可以提高OLED器件的性能。将两种不同的聚合物混合溶解在同一种溶剂中，然后将混合溶液旋涂成膜，在成膜过程中，两种不同的聚合物会出现相分离，从而分层，并且在分层的处形成一个纳米结构的界面。再选用另外一种溶剂选择性的去除其中一种聚合物。然后再热蒸镀金属电极。这样在金属电极在聚合物的界面会形成纳米结构，这个纳米结构可以提高金属电极与聚合物界面的电场强度，降低电子的注入势垒，从而提高电子的注入效率，提高了器件的性能。

Description

利用分层溶解的办法提高电子注入效率的有机发光二极管器件
技术领域
本发明属于光电子器件领域，涉及到一种采用聚合物材料的有机发光二极管器件。 
背景技术
有机发光二极管(OLED)具有全固态、主动发光、高对比度、超薄、低功耗、视角范围广、响应速度快、工作范围宽、易于实现柔性显示和3D显示等诸多优点，将成为未来最有发展潜力的新型显示技术。同时，由于OLED具有可大面积成膜、功耗低以及其它优良特性，因此还是一种理想的平面光源，在未来的节能环保型照明领域也具有广泛的应用前景。 
OLED的发光是指有机半导体材料在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致发光的现象。其原理是用ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在一定电压驱动下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层，电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层，并在发光层中相遇，形成激子并使发光分子激发，后者经过辐射弛豫而发出可见光。 
相比于无机半导体，有机半导体中的载流子浓度和迁移率都比较低，总得来说，电子的迁移率要低于空穴的迁移率，而且，往往电子的注入势垒要大于空穴的注入势垒，所以使得OLED器件中电子的注入和传输相比于空穴要困难，从而导致器件中，电子和空穴的数量不平衡，会降低激子的复合效率和器件的发光效率。所以，提高OLED器件中电子的注入与传输性能是降低OLED器件工作电压，提高器件发光效率的关键方法之一。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单而且容易实现的方法来提高OLED器件中电子的注入，从而提高OLED器件的效率。为了对本发明的技术做更好的说明，本文中采用有机半导体聚合物聚(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4-亚苯基乙撑)(MEH-PPV)和聚苯乙烯(Polystyrene，PS)的体系作为例证。将MEH-PPV和PS一起溶解到氯仿溶剂中，然后将混合溶液旋涂成膜，在成膜过程中，两种不同的聚合物会出现相分 离，从而分层，并且在分层的处形成一个纳米结构的界面。本发明就是运用这个界面来得到纳米结构的阴极，从而提高电子从阴极的注入效率。在这个纳米结构的界面上蒸镀金属电极，得到纳米结构的金属电极，这这些纳米结构的尖端，电场得到增强，从而提高电子从阴极到有源层的注入，提高有机发光二极管器件性能。 
本发明是一种利用聚合物分层技术，得到纳米结构的阴极，从而提高电子注入效率的技术。作为示例的有机发光二极管器件包括： 
—透明导电衬底(1)；用于空穴的注入和发光的导出 
—缓冲层(2)，该缓冲层制作在透明导电衬底(1)上，可以降低衬底表面的粗糙度，并能降低衬底与有源层之间的势垒， 
—功能有源层(3)，该功能有源层(3)制作在缓冲层(2)上，用于发光； 
—钙电极(4)，钙电极(4)制作在功能有源层(3)上，作为电子的注入层。 
—铝电极(5)，该铝电极(4)制作在钙电极(4)上，保护钙电极(4)，防止其被氧化。 
在本示例中，其中透明导电衬底(1)是ITO导电玻璃； 
其中的缓冲层(2)是聚3，4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT：PSS)； 
其中功能有源层(3)是聚(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4-亚苯基乙撑)(MEH-PPV)； 
本发明的积极效果是：提高了有机发光二极管器件的电子注入效率和发光亮度。 
附图说明
为进一步说明本发明的内容以及特点，以下结合附图对本发明作详细的描述，其中： 
图1是本发明器件的示意图； 
图2是PS层被去除之后，MEH-PPV的表面的原子力显微镜(AFM)照片和起伏曲线； 
图3表示器件的电流电压特性曲线； 
图4表示器件的亮度电压特性曲线。 
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，以下结合具体的实施例证并结合参照附图进行具体说明。 
如图1所示，图1为本发明提供的利用纳米结构阴极提高电子注入效率的有机发光二极管器件的结构示意图。该器件包括－透明导电衬底(1)；－缓冲层(2)；该缓冲层(2)是制作在透明导电衬底(1)上的；－功能有源层(3)，该功能有源层是制作在缓冲层(2)上的；－纳米结构钙电极(4)，和铝电极(5). 
所述的衬底1为透明的导电薄膜，如氧化铟锡(ITO)导电玻璃。衬底1上面是采用旋涂工艺制备的缓冲层(2),通过控制旋涂速度可以控制缓冲层(2)的厚度，通常情况下该缓冲层的厚度在50-100nm之间.缓冲层(2)上面的功能有源层3也是采用旋涂工艺制备的。该有源层是具有纳米结构的MEH-PPV薄膜。该有源层的厚度也可以通过改变旋涂的转度进行调节，通常情况下所述的有源层厚度在100－200nm之间。有源层3上面是真空蒸镀的钙电极(4)以及保护用的铝电极(5)。 
实验例： 
1.制备溶液的工艺如下： 
把MEH-PPV和PS一起溶解到氯仿溶剂中，待聚合物全部溶解后待用。二者的浓度比可以影响纳米结构界面的起伏度。 
2.将刻蚀好的ITO玻璃在清洗剂中反复清洗，然后再经过去离子水，丙酮和异丙醇溶液浸泡并超声各15分钟，最后用氮气吹干并经过紫外臭氧处理15min。 
3.以5000转/分钟的转速旋涂一层缓冲层PEDOT：PSS溶液，形成缓冲层(2)，然后在空气中于150℃退火30分钟,使水分充分挥发。 
4.以2000转/分钟的转速将MEH-PPV和PS的混合溶液旋涂到缓冲层(2)PEDOT：PSS上面，然后把样品浸入到正己烷中浸泡一分钟，然后取出晾干。 
5.最后真空加热蒸镀钙电极(4)和铝电极(5)。 
图2比较了传统的甩膜方法制备的MEH-PPV膜层，和分层溶解技术制备的MEH-PPV膜层表面的AFM测量结果。其中2(a)图是传统的甩膜方法制备的MEH-PPV膜层的AFM的照片，2(b)图代表传统的甩膜方法制备的MEH-PPV膜层表面的起伏度。2(c)图是分层溶解技术制备的MEH-PPV膜层的AFM的照片，2(d)图代表了是使用分层溶解技术制备的MEH-PPV膜层的表面的起伏度。从图2可以看出，使用分层溶解技术制备的MEH-PPV膜层的表面是一个起伏的纳米结构。 
图3比较了传统的甩膜方法制备的MEH-PPV器件和使用本发明的方法制备的MEH-PPV器件的电流电压特性曲线。图中可以看出，在同样的电压驱动下，使用本发明的方法制备的MEH-PPV器件的电流有明显的提高。说明本发明提出的方法可以有效的提高有机发光二极管器件的电流注入效率。 
图4比较了传统的甩膜方法制备的MEH-PPV器件和使用本发明的方法制备的MEH-PPV器件的亮度电压曲线。图中可以看出在，在同样的电压驱动下，使用本发明的方法制备的MEH-PPV器件的亮度有明显的提高，而且启亮电压有明显的下降。说明本发明提出的方法可以有效的提高有机发光二极管器件的性能。 
以上所述的具体施例，对本发明的目的、技术方案和积极的效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则之内所做的任何修和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (6)

1.利用分层溶解的办法提高电子注入效率的有机发光二极管器件，其特征在于使用了分层溶解的办法得到纳米结构阴极，从而提高电子从阴极的注入效率，其中包括： 
透明导电衬底； 
缓冲层，该缓冲层设置在衬底上，可以降低衬底表面的粗糙度，并能降低衬底和有源层之间的势垒； 
有源层，该有源层制作在缓冲层上，利用分层溶解的办法得到一个纳米结构界面； 
纳米结构电极，该电极设置在有源层上，作为电子的注入层。 
2.如权利要求1所述的利用分层溶解的办法提高电子注入效率的有机发光二极管器件，其特征在于，使用了分层溶解的办法制备器件。 
3.如权利要求1所述的利用分层溶解的办法提高电子注入效率的有机发光二极管器件，其特征在于，使用了分层溶解的办法得到纳米结构的界面。 
4.如权利要求1所述的利用分层溶解的办法提高电子注入效率的有机发光二极管器件，其特征在于，在纳米结构的界面上沉积金属电极，得到纳米结构电极。 
5.如权利要求1所述的利用分层溶解的办法提高电子注入效率的有机发光二极管器件，其特征在于，器件的纳米结构电极，提高了金属电极与有源层界面处的电场。 
6.如权利要求1所述的利用分层溶解的办法提高电子注入效率的有机发光二极管器件，其特征在于，金属电极与有源层界面处的电场的提高促进了电子从金属电极的注入。 
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