CN104124349A - 一种双层结构的高效率黄绿光有机电致发光器件 - Google Patents

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陈二伟
许积文
王�华
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Abstract

本发明公开了一种双层结构的高效率黄绿光有机电致发光器件，包括顺序叠接的衬底、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子注入层和反射金属阴极，通过阳极由正向负连接反射金属阴极构成外电路，通以直流电出射发光线从衬底下方发出。其特征是：位于空穴传输层与电子注入层之间的黄绿光发光层兼具有电子传输层的功能，该层由发绿光的主发光体中掺杂发黄光的客发光体构成；空穴传输层由迁移率较低的空穴传输材料构成。该双层结构器件在简化器件结构的同时其发光效率与相应的三层结构器件基本相当，而且电致发光光谱和色坐标几乎没有变化。

Description

一种双层结构的高效率黄绿光有机电致发光器件
技术领域
       本发明涉及一种黄绿光发光器件，具体是一种双层结构的高效率黄绿光有机电致发光器件（OLED）。
背景技术
OLED由于发光效率高、色彩丰富、超薄便携等优异性能在大面积、主动驱动、高分辨率全彩显示和固态照明等领域中具有独特的应用前景。OLED经过二十余年的发展，制备高性能红光和绿光器件已经不再变得困难，然而蓝光和白光器件仍有待提高。黄绿光OLED可以与蓝光合成双发光层结构的白光发光器件，因而成为当前OLED的研究热点之一。黄绿光OLED通常由空穴传输层、发光层、电子传输层等构成，同时为了增加空穴注入和电子注入、降低器件的驱动电压，在阳极与空穴传输层之间需要引入空穴注入层、同时在阴极和电子传输层之间需要引入电子注入层，因此器件结构比较复杂。另一方面，在OLED中，空穴传输层的空穴迁移率通常高于电子传输层的电子迁移率。例如常规的空穴传输材料NPB的空穴迁移率比常规的电子传输材料Alq3的电子迁移率要高两个数量级，NPB表示N,N’-bis(naphthalen-1-yl)-N,N’-bis(phenyl) benzidine，Alq3表示tris(8-hydroquinoline) aluminum，这种情况导致了发光层中空穴-电子平衡性不理想，制约了发光效率的提高。
发明内容：
为了解决上述现有技术中黄绿光OLED的器件结构复杂以及发光层中载流子平衡性不理想带来的发光效率较低等关键问题，本发明提供了一种双层结构的高效率黄绿光有机电致发光器件，该双层结构的黄绿光OLED器件与常规器件相比，不仅简化了器件结构，而且进一步提高了器件的发光效率。
实现本发明目的的技术方案是：
一种双层结构的高效率黄绿光有机电致发光器件，包括顺序叠接的衬底、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子注入层和反射金属阴极，通过阳极由正向负连接反射金属阴极构成外电路，通以直流电出射发光线从衬底下方发出。与现有技术不同的是：位于空穴传输层与电子注入层之间的黄绿光发光层兼具有电子传输层的功能，该层由发绿光的主发光体中掺杂发黄光的客发光体构成；空穴传输层由迁移率较低的空穴传输材料构成。所述发光兼电子传输层的厚度为20nm-50nm。
本发明的优点在于：
（1）采用了双层结构的OLED器件，发光层兼具有电子传输的功能，因此在发光层和电子注入层之间不需要采用单独的电子传输层，从而简化了器件结构。
（2）发光层采用发绿光的主发光体中掺杂发黄光的客发光体构成，通过主发光体到客发光体之间的不完全能量转移实现高效率黄绿光发射，而且这种主-客掺杂的发光体系仍然具有优良的电子传输性能。
（3）空穴传输层采用迁移率较低的空穴传输材料，降低发光层中空穴的数量，改善空穴-电子的平衡性，获得高效率的黄绿光发射。 
（4）本发明通过简单结构就可以获得高效率的黄绿光OLED器件，该黄绿光OLED器件可以与蓝光器件组合制备白光发光器件，因而在大面积、高效率有机发光显示和照明等领域中具有广阔应用前景。
附图说明
图1为传统三层结构的OLED器件结构示意图；其中：1.衬底  2.阳极  3.空穴注入层  4.空穴传输层  5.发光层  6.电子传输层  7.电子注入层  8.反射金属阴极  9.外电路  10.出射发光线；
图2是本发明中双层结构黄绿光OLED器件的结构示意图；其中：1.衬底  2.阳极  3.空穴注入层  4.空穴传输层  5.发光层  6.电子注入层  7.反射金属阴极  8.外电路  9.出射发光线；
图3是器件1—3在驱动电压为6V时的电致发光光谱和色坐标图；
图4是器件1—3在不同电流密度驱动下发光效率的对比图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但本发明不限于这些实施例。
本发明的双层结构的高效率黄绿光有机电致发光器件由顺序叠接的衬底1、阳极2、空穴注入层3、空穴传输层4、发光层5、电子注入层6、反射金属阴极7、外电路8和出射发光线9构成，外电路8通过阳极2由正向负连接反射金属阴极7通以直流电（如图2所示）。
OLED器件的制备与测试方法：洗净衬底1和阳极2后，在高真空（优于5×10-4Pa）条件下采用热蒸镀依次沉积空穴注入层3、空穴传输层4、发光层5、电子注入层6、反射金属阴极7。薄膜的厚度使用膜厚监控仪器监测。发光层的掺杂采用双源共沉积技术实现。器件制作完毕后施加外电路8时，就会从阳极2一侧观察到出射发光线9。用电压电流源表测量器件的驱动电压和电流，用光谱光度计测量器件的发光亮度、发光光谱和色坐标。
实施例1：MADN做空穴传输层的双层结构黄绿光OLED器件（器件1）
衬底1可以采用玻璃；阳极2选用ITO，方阻约为10Ω/□；空穴注入层3采用MoO3材料，厚度1nm-10nm；空穴传输层4是具有双极性特性的MADN做空穴传输材料，MADN表示2-methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene，厚度为30nm-70nm；发光（兼电子传输）层5是共沉积的主发光体Alq3和发黄光的掺杂剂Rubrene构成的主-客发光体系，Rubrene表示5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene，Rubrene在Alq3中的掺杂量控制在0.5Wt%-1.5Wt%范围，且其厚度为20nm-50nm；电子注入层6可以采用LiF（厚度0.5nm-1nm）或Cs2CO3（厚度1nm-3nm）材料；反射金属阴极7可采用Al，厚度大于100nm；外电路8为驱动电源，可选择直流3V-20V。本发明的器件以阳极2加电源正极，反射金属阴极8加电源负极，施加电压会从阳极2一侧观察到黄绿光出射发光线9。
实施例2：NPB做空穴传输层的双层结构黄绿光OLED器件（器件2）
衬底1可以采用玻璃；阳极2选用ITO，方阻约为10Ω/□；空穴注入层3采用MoO3材料，厚度1nm-10nm；空穴传输层4是传统应用的NPB做空穴传输材料，厚度为30nm-70nm；其余与实施例1相同。
实施例3：传统三层结构黄绿光OLED器件（器件3）
在实施例1的基础上，在发光层5与电子注入层6之间插入额外的电子传输层Alq3，厚度为10nm-30nm，从而构成传统的三层结构黄绿光OLED器件。(如图1所示)
效果：图3表示了器件1—3在驱动电压为6V时的电致发光光谱和色坐标。由图可知，器件1-3均为黄绿光发射，电致发光光谱峰值在560nm附近，相应的1931CIE色坐标分别为(0.46,0.52)，(0.45,0.53)和(0.47,0.51)。
图4表示了器件1—3在不同电流密度驱动下的发光效率的对比。由图可知，以MADN做空穴传输层，[Alq3:Rubrene]做发光（兼电子传输）层的双层结构黄绿光OLED器件（器件1）的最大发光效率为7.63cd/A，而器件2（以NPB做空穴传输层，[Alq3:Rubrene]做发光兼电子传输层的双层结构黄绿光OLED器件）的最大发光效率为5.93cd/A，器件1的发光效率比器件2提高了29%，这是由于MADN的空穴迁移率略低于NPB，降低了发光层中空穴的数量，改善了发光层中空穴-电子的平衡性，从而提高了器件的发光效率。同时，从图4可以看出，器件1（MADN做空穴传输层的双层结构黄绿光OLED器件）的发光效率和器件3（MADN做空穴传输层、Alq3做电子传输层的传统三层结构黄绿光OLED器件）的发光效率基本相当，器件的电致发光光谱和色坐标与相应的三层结构器件相比几乎没有变化，说明双层结构黄绿光OLED器件在简化器件结构的同时并不降低器件的发光效率。

Claims (2)

1.一种双层结构的高效率黄绿光有机电致发光器件，包括顺序叠接的衬底、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子注入层和反射金属阴极，通过阳极由正向负连接反射金属阴极构成外电路，通以直流电出射发光线从衬底下方发出；其特征是：在空穴传输层与电子注入层之间设有兼具电子传输层功能的黄绿光发光层，该层由发绿光的主发光体中掺杂发黄光的客发光体构成；空穴传输层由迁移率较低的空穴传输材料构成。
2.根据权利要求1所述的高效率黄绿光有机电致发光器件，其特征是：所述兼具电子传输层功能的黄绿光发光层的厚度为20nm-50nm。
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