CN104269495A - 一种高效率有机发光二极管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高效率有机发光二极管及其制备方法，是一种具有微腔结构的高效率有机发光二极管。该二极管的结构自下至上顺序设置为：衬底、金属阳极、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层/发光层、电子注入层/金属阴极。所述微腔结构由双金属电极铝形成，利用这种结构的光学微腔，不论在顶发光器件结构中，还是在底发光器件结构中，都可以制备高效率的有机发光器件，并且可以使发光光谱得到窄化，或者为衬底、金属阴极/电子注入层、电子传输层/发光层、空穴传输层、空穴注入层、金属阳极。所述光学微腔采用双金属电极结构，利用微腔效应实现了高效率的有机发光二极管，同时也显示了较高的光谱色纯度的特点。

Description

一种高效率有机发光二极管及其制备方法
技术领域
本发明涉及有机电致发光器件(OLED)领域。更具体地说，本发明涉及一种包含微腔结构的OLED器件及其制备方法。
背景技术
有机电致发光器件(OLED)是近年发展起来的一种令人瞩目的固体化平板显示技术，与其他显示技术相比，OLED具有低直流电压驱动、功耗低、自发光、结构简单、超轻薄、响应速度快、宽视角及实现可弯曲性等优点，因而成为光电子器件和平板显示领域中最有前景的技术之一。
有机发光二极管通常包括阳极、阴极和夹在两个电极之间的有机电致发光单元，有机电致发光单元至少包括一个空穴传输层、一个发光层和一个电子传输层。对于这种多层结构的有机发光二极管，美国柯达公司的邓青云等人(C.W.Tangetal.)给出了很好的描述(邓青云，万斯来科，应用物理快报，51期，913页，1987年C.W.Tang,S.A.VanSlyke,Appl.Phys.Lett.51,pp913,(1987),美国专利，专利号：4,356,429、4,769,292和4,885,211，U.S.Pat.Nos.4,356,429，4,769,292和4,885,211)。本发明所使用的器件结构就是这种简单的三明治结构，即阳极、空穴注入层(MoO3)、空穴传输层(NPB)、发光层/电子传输层(Alq3)及复合阴极(LiF/Al)组成。
由于有机电致发光材料的边带振动及跃迁的非均匀展开，其发光光谱一般比较宽，半高宽(FWHM)在100nm左右，从而导致发光的色纯度不高，不利于彩色显示。逐步步入商品化阶段的OLED技术，需要解决发光的色纯度问题。
对于有机发光器件来说，电流效率是用于表征OLED的重要判据之一。但是有机发光二极管是由多层结构组成，由于层与层之间以及器件与空气之间的折射率差异，导致产生的光只有少部分能从器件出射，而其余的大部分光被限制在器件内而不能进入到空气中，被捕获的光或以波导模式限于玻璃基底和器件中，或从衬底的边缘辐射出，通常高达80％产生的光被这样损失，大大降低了器件的光耦合输出效率。
由于有机发光器件的光学厚度与光波长相当，所以在有机电致发光二极管中加入光学微腔，不仅可以实现窄带发射，提高发光的色纯度，而且还使发射强度大大增强，并通过合理的结构设计，可以明显提高器件发光效率并能实现波长的可调谐型及实现彩色显示。
发明内容
技术问题：本发明就是针对上述问题提出来的，本发明设计了一种双金属铝微腔结构的高效率有机发光二极管及其制备方法，所述光学微腔采用双金属电极结构，利用微腔效应实现了高效率的有机发光二极管，同时也显示了较高的光谱色纯度的特点。
技术方案：光学微腔是指至少一维尺寸上与光波波长相当，能够把光场在较长时间里束缚在微米或者亚微米量级的极小区域内，并且产生特定光场分布的光学谐振腔。在1946年，美国科学家E.M.Purcell曾提出：“如果将原子或物质限制在一个至少在一个维度上，尺寸可以与光波长相比拟的腔内，则原子的自发发射将受到腔的控制而改变。”这种微腔对自发发射的影响现在被称为“Purcell效应”。与自由空间不同，在这种结构内，受激原子的自发辐射性质受到局域真空场的显著调制，发射的模式和强度分别得到了改变和增强。
有机发光二级管中有源层的厚度通常在100nm左右，与发光波长在同一个量级，因此，器件的发光特性不仅依赖于有机发光材料本身所固有的特性，同时器件内的微腔效应也对发光特性具有调节作用。将微腔引入到有机发光二极管中，不但可以窄化发光光谱，提高发光的色纯度，而且通过合理的结构设计，可以明显地提高器件的发光效率并控制发光波长。
在底发光有机发光二极管中，铟锡氧化物(ITO)由于其在可见光范围内的高透光率、良好的导电性以及空穴注入能力，常做为器件的阳极。但铟作为一种稀有金属，导致制作ITO的成本较高。而且由于ITO的易碎性使其很难在柔性基底上得到广泛的应用，并且其制备工艺复杂。这些因素促使了越来越多的新型电极被研究开发出来取代ITO。其中，金属电极相比较ITO而言具有以下这些优势：第一，大多数金属的导电性能远远高于ITO；第二，金属电极的制备工艺相对比较简单，如蒸镀、电子束蒸发、溅射等；第三，金属电极可以被制备在柔性基底上。近年来，越来越多的研究者利用金属电极取代ITO制备出高效率的有机发光二极管。如H.J.Peng等(Appl.Phys.Lett.2006,88,073517)利用双银电极制备出了高效率的顶发光有机发光器件。Helander等(Adv.Mater.2010,22,2037)报道了利用15纳米的氧化金电极作为器件的阳极制备出的有机发光器件，由于微腔效应，其电流效率甚至超出了以ITO为阳极的发光器件的35％。大量的实验证明，在有机电致发光器件中通过采用金属作为电极引入光学微腔可以显著地提高器件的发光性能。
金属镜微腔结构的发光器件常使用金、银等贵金属作为电极，成本较高。所以，寻找一种廉价且性能较好的金属是很有研究价值的。本发明利用双金属电极产生的微腔效应的方法制备高效率有机电致发光二极管，其结构自下至上顺序设置为：衬底、金属阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层兼电子传输层、电子注入层及金属阴极；或者为衬底、金属阴极及电子注入层、电子传输层兼发光层、空穴传输层、空穴注入层和金属阳极。根据金属阳极和阴极厚度的不同，可分别制备顶发光器件和底发光器件。进一步地，在薄金属电极一侧蒸镀一层高折射率低吸收率的有机物作为出光耦合层，在不影响器件电学性能的前提下，提高透射率和光导出率，从而提高器件的电流效率。另外，制备顶发光器件时，由于薄金属电极铝容易在空气中氧化，所以器件需要在氮气环境中封装。封装的效果应尽量满足有效地空气阻隔性及透光性。
本发明的第一种高效率有机发光二极管的结构自下至上顺序设置为：衬底、厚金属阳极、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层兼发光层、电子注入层及薄金属阴极、出光耦合层；或：衬底、出光耦合层、薄金属阳极、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层兼发光层、电子注入层及厚金属阴极。
本发明的第二种高效率有机发光二极管的结构自下至上顺序设置为：衬底、厚金属阴极及电子注入层、电子传输层兼发光层、空穴传输层、空穴注入层、薄金属阳极、出光耦合层；或衬底、出光耦合层、薄金属阴极及电子注入层、电子传输层兼发光层、空穴传输层、空穴注入层、厚金属阳极；
其中：
所述的衬底为玻璃或柔性聚合物衬底，
所述的金属阳极包括Al、Fe或Cu中的一种，功函数在4.3eV到4.7eV，
所述的金属阴极包括Al、Zn、Pb或Mg中的一种，功函数在3.6eV到4.3eV，
所述的空穴注入层采用五氧化二钒V2O5、三氧化钼MoO3或三氧化钨WO3中的一种，厚度在2-20纳米之间，
所述的空穴传输层是N,N’-双-(3-奈基)-N，N’-二苯基-[1,1’-二苯基]-4，4’-二胺，
所述的电子传输层兼发光层是8-羟基喹啉铝，
所述的电子注入层包括氟化锂LiF、碳酸锂Li2CO3、碳酸钠Na2CO3、碳酸铯Cs2CO3或氟化铯CsF中的一种，厚度在0.5-1.5纳米之间，
所述的出光耦合层包括BCP、Alq3、TPD、MoO3中的任何一种，厚度在30-150纳米之间，
所述的封装方式包括环氧树脂、盖玻片的封装。
对于本发明第一种结构的高效率有机发光二极管的制备方法为：利用双金属铝电极形成微腔效应的方法制备高效率有机发光二极管的方法如下：
所有的有机电致发光器件都是在一个真空度为3×10-5帕斯卡以下的真空镀膜系统中采用真空热蒸发的方法完成，依次在衬底上蒸镀厚金属阳极、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层兼发光层、电子注入层及薄金属阴极、出光耦合层；或依次在衬底上蒸镀：出光耦合层、薄金属阳极、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层兼发光层、电子注入层及厚金属阴极；其中金属阳极和金属阴极的相互交叉部分形成器件的发光区，薄金属电极的厚度为14纳米到24纳米，厚金属电极的厚度为100纳米到200纳米，空穴注入层的厚度为2纳米到20纳米，空穴传输层的厚度在50纳米到70纳米、电子传输层兼发光层的厚度为50纳米到70纳米，电子注入层的厚度为0.5纳米到2纳米，出光耦合层的厚度在30纳米到150纳米；
薄金属电极的蒸发速率控制在0.2纳米每秒到0.4纳米每秒，厚金属电极的蒸发速率控制在0.5纳米每秒到0.8纳米每秒，空穴注入层的蒸发速率控制在0.05纳米每秒，电子注入层的蒸发速率控制在0.005纳米每秒到0.01纳米每秒，空穴传输层、发光层兼电子传输层和出光耦合层中的有机材料蒸发速率控制在0.2纳米每秒到0.3纳米每秒；材料生长的厚度及生长速率由膜厚仪实时监控。
对于本发明第二种结构的高效率有机发光二极管的制备方法为：利用双金属铝电极形成微腔效应的方法制备高效率有机发光二极管的方法如下：
所有的有机电致发光器件都是在一个真空度为3×10-5帕斯卡以下的真空镀膜系统中采用真空热蒸发的方法完成，依次在衬底上蒸镀厚金属阴极及电子注入层、电子传输层兼发光层、空穴传输层、空穴注入层、薄金属阳极、出光耦合层；或依次在衬底上蒸镀出光耦合层、薄金属阴极及电子注入层、电子传输层兼发光层、空穴传输层、空穴注入层、厚金属阳极；其中金属阳极和金属阴极的相互交叉部分形成器件的发光区，薄金属电极的厚度为14纳米到24纳米，厚金属电极的厚度为100纳米到200纳米，空穴注入层的厚度为2纳米到20纳米，空穴传输层的厚度在50纳米到70纳米、电子传输层及发光层的厚度为50纳米到70纳米，电子注入层的厚度为0.5纳米到2纳米，出光耦合层的厚度在30纳米到150纳米；
薄金属电极的蒸发速率控制在0.2纳米每秒到0.4纳米每秒，厚金属电极的蒸发速率控制在0.5纳米每秒到0.8纳米每秒，空穴注入层的蒸发速率控制在0.05纳米每秒，电子注入层的蒸发速率控制在0.005纳米每秒到0.01纳米每秒，空穴传输层、发光层兼电子传输层和出光耦合层中的有机材料蒸发速率控制在0.2纳米每秒到0.3纳米每秒；材料生长的厚度及生长速率由膜厚仪实时监控。
所述的薄金属阳极或薄金属阴极为底电极时，其厚度为14纳米到24纳米，表现为半透半反射特性；厚金属阴极或厚金属阳极为顶电极时，其厚度为100到200纳米，表现为全反射特性时，发光层产生的光只能由底电极发射出，制备出的发光器件为底发光器件。
所述的厚金属阳极或厚金属阴极为底电极时，其厚度为100纳米到200纳米，表现为全反射特性；薄金属阴极或薄金属阳极为顶电极时，其厚度为14到24纳米，表现为半透半反射特性时，发光层产生的光只能由顶电极发射出，制备出的发光器件为顶发光器件。
有益效果：本发明的上述技术方案相比于现有技术具有以下优点：
(1)本发明所述的高效率微腔有机发光器件，采用的是双金属电极微腔结构，金属电极采用的是廉价且性能较好的铝电极。不论是在顶发光器件结构中，还是在底发光器件结构中都能使发光光谱得到窄化，光谱半高宽从传统器件的102nm缩减到76nm，同时器件的电流效率也得到很大提高。
(2)在底发光微腔有机发光器件中，在底电极与衬底之间蒸镀一层高折射率低吸收率的有机物作为出光耦合层，被证明与顶发光有机发光器件中的作用一致，可以减小薄金属电极的反射，提高内部光的输出率，在不影响器件电学性能的前提下，进一步改善器件的发光性质。
(3)在顶发光微腔有机发光器件中，由于薄铝电极作为顶电极，考虑到薄金属电极铝极易在空气中氧化，所以必须将制备的器件先在氮气环境中封装。本发明所述的封装方式采用先涂抹环氧树脂，再用紫外灯光照15分钟。这种封装方式不仅操作过程简单，能达到很好的封装效果，最重要地是，可以改善薄金属电极的透射率，在530纳米波长处使透光率从30％提升到38％，进一步提升了器件的电流效率。
附图说明
图1是本发明的微腔结构有机发光二极管器件第一种结构的示意图。
图2是本发明的微腔结构有机发光二极管器件第二种结构的示意图。
其中有：衬底、金属阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层兼电子传输层、电子注入层及金属阴极和出光耦合层。
图3给出了五组器件的电流效率－亮度特性曲线。
具体实施方式
本发明的高效率有机发光二极管，利用双金属电极形成的微腔效应及添加出光耦合层改善薄金属电极透光率的方式制备高效率有机发光二极管。特别地，在顶发光器件中，利用环氧树脂不仅可以很好地封装发光器件，还可以显著地提升器件的发光效率。器件结构自下至上顺序设置为：衬底、厚金属阳极、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层兼发光层、电子注入层及薄金属阴极、出光耦合层；或：衬底、出光耦合层、薄金属阳极、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层兼发光层、电子注入层及厚金属阴极。
所述的衬底是玻璃，也可以是柔性聚合物衬底。
所述的金属阳极是Al，也可以是其他金属电极，如Fe、Cu，功函数在4.3eV到4.7eV。
所述的金属阴极是Al，也可以是其他金属电极，如Zn、Pb、Mg，功函数在3.6eV到4.3eV。
所述的空穴注入层采用的是三氧化钼MoO3，也可以是五氧化二钒V2O5或三氧化钨WO3中的一种，厚度在2-20纳米之间。
所述的电子注入层是氟化锂LiF，也可以是碳酸锂Li2CO3、碳酸钠Na2CO3、碳酸铯Cs2CO3或氟化铯CsF中的任意一种，厚度在0.5-1.5纳米之间。
所述的空穴传输层是N,N’-双-(3-奈基)-N，N’-二苯基-[1,1’-二苯基]-4，4’-二胺(简称NPB)。
所述的电子传输层兼发光层是8-羟基喹啉铝(简称Alq3)。
所述的出光耦合层包括BCP、Alq3、TPD、MoO3中的任何一种，厚度在30-150纳米之间。
所述的封装方式包括环氧树脂、盖玻片的封装。
本发明中所述的发光层还可以使用效率更高的磷光材料掺杂体系以及荧光材料的掺杂体系，不单单局限于仅Alq3发光的器件。
本发明利用双金属铝电极形成微腔效应的方法制备高效率有机发光二极管的制备方法如下：
所有的有机电致发光器件都是在一个真空度在3×10-5帕斯卡以下的真空镀膜系统中采用真空热蒸发的方法完成的。依次在衬底上蒸镀厚金属阳极、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层兼发光层、电子注入层及薄金属阴极、出光耦合层；或依次在衬底上蒸镀：出光耦合层、薄金属阳极、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层兼发光层、电子注入层及厚金属阴极；其中两个金属电极的相互交叉部分形成器件的发光区，有效发光区面积为16平方毫米。薄金属电极的厚度为14纳米到24纳米，厚金属电极的厚度为100纳米到200纳米，空穴注入层的厚度为2纳米到20纳米，空穴传输层的厚度在50纳米到70纳米、发光层及电子传输层的厚度为50纳米到70纳米，电子注入层的厚度为0.5纳米到2纳米，出光耦合层的厚度为30纳米到150纳米。
薄金属电极的蒸发速率控制在0.2纳米每秒到0.4纳米每秒，厚金属电极的蒸发速率控制在0.5纳米每秒到0.8纳米每秒，空穴注入层的蒸发速率控制在0.05纳米每秒，电子注入层的蒸发速率控制在0.005纳米每秒到0.01纳米每秒，空穴传输层、发光层兼电子传输层和出光耦合层中的有机材料蒸发速率控制在0.2纳米每秒到0.3纳米每秒。材料生长的厚度及生长速率由膜厚仪实时监控。
实施例1:
将平整度较好的玻璃衬底进行清洗，用氮气吹干之后将玻璃衬底放置到紫外烘箱经紫外臭氧处理5分钟，最后把该玻璃衬底放到真空镀膜系统中。将有机材料放置在不同的蒸发源，每个蒸发源的温度可以单独控制。当真空镀膜系统真空度达到3×10-5帕斯卡以下的时候，先在玻璃衬底上蒸镀4毫米宽、26毫米长的铝作为厚金属阳极。然后依次在阳极上蒸镀空穴注入层MoO3、空穴传输层NPB、发光层兼电子传输层Alq3、电子注入层LiF和薄金属阴极Al，其中两个电极相互交叉的部分形成器件的发光区，发光区有效面积为16平方毫米，厚金属阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层兼电子传输层、电子注入层和薄金属阴极的厚度分别为100、10、60、50、0.8和24纳米，厚金属阳极的蒸发速率控制在0.5纳米每秒到0.8纳米每秒，MoO3的蒸发速率控制在0.05纳米每秒，NPB、Alq3的蒸发速率控制在0.2纳米每秒，LiF的蒸发速率控制在0.005纳米每秒到0.01纳米每秒，薄金属阴极的蒸发速率控制在0.2纳米每秒到0.4纳米每秒。在蒸镀完成之后，将器件传递至手套箱中，手套箱里为充满氮气的干燥环境，将环氧树脂轻轻地涂抹在发光器件上面，使之能完全覆盖即可，随后用紫外光照灯照射15分钟，拿到大气环境中进行测试。最终制备成结构为:Glass/Al(100nm)/MoO3(10nm)/NPB(60nm)/Alq3(50nm)/LiF(0.8nm)/Al(24nm)/环氧树脂的顶发光有机发光二极管。
实施例2:
将平整度较好的玻璃衬底进行清洗，用氮气吹干之后将玻璃衬底放置到紫外烘箱经紫外臭氧处理5分钟，最后把该玻璃衬底放到真空镀膜系统中。当真空镀膜系统真空度达到3×10-5帕斯卡以下的时候，先在玻璃衬底上蒸镀4毫米宽、26毫米长的铝作为厚金属阳极。然后依次在阳极上蒸镀空穴注入层MoO3、空穴传输层NPB、发光层兼电子传输层Alq3、电子注入层LiF和薄金属阴极Al，其中两个电极相互交叉的部分形成器件的发光区，发光区有效面积为16平方毫米，厚金属阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层兼电子传输层、电子注入层和薄金属阴极的厚度分别为100、10、60、50、0.8和24纳米，厚金属阳极的蒸发速率控制在0.5纳米每秒到0.8纳米每秒，MoO3的蒸发速率控制在0.05纳米每秒，NPB、Alq3的蒸发速率控制在0.2纳米每秒，LiF的蒸发速率控制在0.005纳米每秒到0.01纳米每秒，薄金属阴极的蒸发速率控制在0.2纳米每秒到0.4纳米每秒。在蒸镀完成之后，将器件传递至手套箱中，手套箱里为充满氮气的干燥环境，将固化密封胶涂抹在发光器件四周，再将盖玻片覆盖在器件上面，待固化胶烘干之后，拿到大气环境中进行测试。最终制备成结构为:Glass/Al(100nm)/MoO3(10nm)/NPB(60nm)/Alq3(50nm)/LiF(0.8nm)/Al(24nm)/盖玻片的顶发光有机发光二极管。
实施例3:
将平整度较好的玻璃衬底进行清洗，用氮气吹干之后将玻璃衬底放置到紫外烘箱经紫外臭氧处理5分钟，最后把该玻璃衬底放到真空镀膜系统中。当真空镀膜系统真空度达到3×10-5帕斯卡以下的时候，先在玻璃衬底上蒸镀4毫米宽、26毫米长的铝作为厚金属阳极。然后依次在阳极上蒸镀空穴注入层MoO3、空穴传输层NPB、发光层兼电子传输层Alq3、电子注入层LiF、薄金属阴极Al和出光耦合层BCP，其中两个电极相互交叉的部分形成器件的发光区，发光区有效面积为16平方毫米，厚金属阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层兼电子传输层、电子注入层、薄金属阴极和出光耦合层的厚度分别为100、10、60、50、0.8、24和50纳米，厚金属阳极的蒸发速率控制在0.5纳米每秒到0.8纳米每秒，MoO3的蒸发速率控制在0.05纳米每秒，NPB、Alq3和BCP的蒸发速率控制在0.2纳米每秒，LiF的蒸发速率控制在0.005纳米每秒到0.01纳米每秒，薄金属阴极的蒸发速率控制在0.2纳米每秒到0.4纳米每秒。在蒸镀完成之后，将器件传递至手套箱中，手套箱里为充满氮气的干燥环境，将固化密封胶涂抹在发光器件四周，再将盖玻片覆盖在器件上面，待固化胶烘干之后，拿到大气环境中进行测试。最终制备成结构为:Glass/Al(100nm)/MoO3(10nm)/NPB(60nm)/Alq3(50nm)/LiF(0.8nm)/Al(24nm)/BCP(50nm)/盖玻片的顶发光有机发光二极管。
实施例4:
将平整度较好的玻璃衬底进行清洗，用氮气吹干之后将玻璃衬底放置到紫外烘箱经紫外臭氧处理5分钟，最后把该玻璃衬底放到真空镀膜系统中。当真空镀膜系统真空度达到3×10-5帕斯卡以下的时候，先在玻璃衬底上蒸镀4毫米宽、16毫米长的铝作为薄金属阳极。然后依次在阳极上蒸镀空穴注入层MoO3、空穴传输层NPB、发光层兼电子传输层Alq3、电子注入层LiF和厚金属阴极Al，其中两个电极相互交叉的部分形成器件的发光区，发光区有效面积为16平方毫米，薄金属阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层兼电子传输层、电子注入层和厚金属阴极的厚度分别为16、10、60、50、0.8和100纳米，薄金属阳极的蒸发速率控制在0.2纳米每秒到0.4纳米每秒，MoO3的蒸发速率控制在0.05纳米每秒，NPB、Alq3的蒸发速率控制在0.2纳米每秒，LiF的蒸发速率控制在0.005纳米每秒到0.01纳米每秒，厚金属阴极的蒸发速率控制在0.5纳米每秒到0.8纳米每秒。在蒸镀完成之后，将器件拿到大气环境中进行测试，不用封装。最终制备成结构为:Glass/Al(16nm)/MoO3(10nm)/NPB(60nm)/Alq3(50nm)/LiF(0.8nm)/Al(100nm)/的底发光有机发光二极管。
实施例5:
将平整度较好的玻璃衬底进行清洗，用氮气吹干之后将玻璃衬底放置到紫外烘箱经紫外臭氧处理5分钟，最后把该玻璃衬底放到真空镀膜系统中。当真空镀膜系统真空度达到3×10-5帕斯卡以下的时候，先在玻璃衬底上蒸镀出光耦合层BCP，然后依次蒸镀4毫米宽、16毫米长的铝作为薄金属阳极，空穴注入层MoO3、空穴传输层NPB、发光层兼电子传输层Alq3、电子注入层LiF和厚金属阴极Al，其中两个电极相互交叉的部分形成器件的发光区，发光区有效面积为16平方毫米，出光耦合层、薄金属阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层兼电子传输层、电子注入层和厚金属阴极的厚度分别为50、16、10、60、50、0.8和100纳米，薄金属阳极的蒸发速率控制在0.2纳米每秒到0.4纳米每秒，MoO3的蒸发速率控制在0.05纳米每秒，BCP、NPB、Alq3的蒸发速率控制在0.2纳米每秒，LiF的蒸发速率控制在0.005纳米每秒到0.01纳米每秒，厚金属阴极的蒸发速率控制在0.5纳米每秒到0.8纳米每秒。在蒸镀完成之后，将器件拿到大气环境中进行测试，不用封装。最终制备成结构为:Glass/BCP(50nm)/Al(16nm)/MoO3(10nm)/NPB(60nm)/Alq3(50nm)/LiF(0.8nm)/Al(100nm)/的底发光有机发光二极管。
从图3中可以看出顶发光器件中实施例一的电流效率达到7.1坎德拉/安培，分别比实施例二的4.9坎德拉/安培和实施例三的6.2坎德拉/安培高出了45％和15％，在底发光器件中实施例四和实施例五的电流效率分别达到4.0坎德拉/安培和5.5坎德拉/安培。

Claims (7)

1.一种高效率有机发光二极管，其特征在于该二极管的结构自下至上顺序设置为：衬底、厚金属阳极、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层兼发光层、电子注入层及薄金属阴极、出光耦合层；或：衬底、出光耦合层、薄金属阳极、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层兼发光层、电子注入层及厚金属阴极。 
2.一种高效率有机发光二极管，其特征在于该二极管的结构自下至上顺序设置为：衬底、厚金属阴极及电子注入层、电子传输层兼发光层、空穴传输层、空穴注入层、薄金属阳极、出光耦合层；或衬底、出光耦合层、薄金属阴极及电子注入层、电子传输层兼发光层、空穴传输层、空穴注入层、厚金属阳极。 
3.根据权利要求1或2所述的高效率有机发光二极管，其特征在于： 
所述的衬底为玻璃或柔性聚合物衬底， 
所述的金属阳极包括Al、Fe或Cu中的一种，功函数在4.3eV到4.7eV， 
所述的金属阴极包括Al、Zn、Pb或Mg中的一种，功函数在3.6eV到4.3eV， 
所述的空穴注入层采用五氧化二钒V2O5、三氧化钼MoO3或三氧化钨WO3中的一种，厚度在2-20纳米之间， 
所述的空穴传输层是N,N’-双-(3-奈基)-N，N’-二苯基-[1,1’-二苯基]-4，4’-二胺， 
所述的电子传输层兼发光层是8-羟基喹啉铝， 
所述的电子注入层包括氟化锂LiF、碳酸锂Li2CO3、碳酸钠Na2CO3、碳酸铯Cs2CO3或氟化铯CsF中的一种，厚度在0.5-1.5纳米之间， 
所述的出光耦合层包括BCP、Alq3、TPD、MoO3中的任何一种，厚度在30-150纳米之间， 
封装方式包括环氧树脂、盖玻片的封装。 
4.一种如权利要求3所述的高效率有机发光二极管的制备方法，其特征在于利用双金属铝电极形成微腔效应的方法制备高效率有机发光二极管的方法如下： 
所有的有机电致发光器件都是在一个真空度为3×10-5帕斯卡以下的真空镀膜系统中采用真空热蒸发的方法完成，依次在衬底上蒸镀厚金属阳极、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层兼发光层、电子注入层及薄金属阴极、出光耦合层；或依次在衬底上蒸镀：出光耦合层、薄金属阳极、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层兼发光层、电子注入层及厚金属阴极；其中金属阳极和金属阴极的相互交叉部分形成器件的发光区，薄金属电极的厚度为14纳米到24纳米，厚金属电极的厚度为100纳米到200纳米，空穴注入层的厚度为2纳米到20纳米，空穴传输层的厚度在50纳米到70纳米、电子传输层兼发光层的厚度为50纳米到70纳米，电子注入层的厚度为0.5纳米到2纳米，出光耦合层的厚度在30纳米到150纳米； 
薄金属电极的蒸发速率控制在0.2纳米每秒到0.4纳米每秒，厚金属电极的蒸发速率控制在0.5纳米每秒到0.8纳米每秒，空穴注入层的蒸发速率控制在0.05纳米每秒，电子注入层的蒸发速率控制在0.005纳米每秒到0.01纳米每秒，空穴传输层、发光层兼电子传输层和出光耦合层中的有机材料蒸发速率控制在0.2纳米每秒到0.3纳米每秒；材料生长的厚度及生长速率由膜厚仪实时监控。 
5.一种如权利要求3所述的高效率有机发光二极管的制备方法，其特征在于利用双金属铝电极形成微腔效应的方法制备高效率有机发光二极管的方法如下： 
所有的有机电致发光器件都是在一个真空度为3×10-5帕斯卡以下的真空镀膜系统中采用真空热蒸发的方法完成，依次在衬底上蒸镀厚金属阴极及电子注入层、电子传输层兼发光层、空穴传输层、空穴注入层、薄金属阳极、出光耦合层；或依次在衬底上蒸镀出光耦合层、薄金属阴极及电子注入层、电子传输层兼发光层、空穴传输层、空穴注入层、厚金属阳极；其中金属阳极和金属阴极的相互交叉部分形成器件的发光区，薄金属电极的厚度为14纳米到24纳米，厚金属电极的厚度为100纳米到200纳米，空穴注入层的厚度为2纳米到20纳米，空穴传输层的厚度在50纳米到70纳米、电子传输层兼发光层的厚度为50纳米到70纳米，电子注入层的厚度为0.5纳米到2纳米，出光耦合层的厚度在30纳米到150纳米； 
薄金属电极的蒸发速率控制在0.2纳米每秒到0.4纳米每秒，厚金属电极的蒸发速率控制在0.5纳米每秒到0.8纳米每秒，空穴注入层的蒸发速率控制在0.05纳米每秒，电子注入层的蒸发速率控制在0.005纳米每秒到0.01纳米每秒，空穴传输层、发光层兼电子传输层和出光耦合层中的有机材料蒸发速率控制在0.2纳米每秒到0.3纳米每秒；材料生长的厚度及生长速率由膜厚仪实时监控。 
6.根据权利要求4或5所述的高效率有机发光二极管的制备方法，其特征在于所述的薄金属阳极或薄金属阴极为底电极时，其厚度为14纳米到24纳米，表现为半透半反射特性；厚金属阴极活厚金属阳极为顶电极时，其厚度为100到200纳米，表现为全反射特性时，发光层产生的光只能由底电极发射出，制备出的发光器件为底发光器件。 
7.根据权利要求4或5所述的高效率有机发光二极管的制备方法，其特征在于所述的厚金属阳极或厚金属阴极为底电极时，其厚度为100纳米到200纳米，表现为全反射特性；薄金属阴极或薄金属阳极为顶电极时，其厚度为14到24纳米，表现为半透半反射特性时，发光层产生的光只能由顶电极发射出，制备出的发光器件为顶发光器件。 
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