CN106601926B - 透明倒置oled器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种透明倒置OLED器件及其制备方法，所述OLED器件包括顺次设置的透明基板、透明阴极、电子传输层、发光层、空穴传输层和透明阳极，所述空穴传输层的材料为主动结晶类材料，厚度为10‑100 nm，所述透明阳极的材料为金属氧化物、金属掺杂的金属氧化物、金属膜与金属氧化物膜交替堆叠中的一种。本发明利用主动结晶的空穴传输层诱导透明金属阳极结晶，解决阳极导电性差的问题，能够显著提高透明OLED器件的光电性能且制备工艺简单，可省去透明阳极热处理结晶的步骤，从而减小热处理对OLED有机发光层的影响。

Description

透明倒置OLED器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种透明倒置OLED器件及其制备方法。
背景技术
目前对透明倒置OLED器件来说，一般采用的透明电极分为两类，一类是薄层金属或者合金，例如Ag，Mg：Ag，Al，Al：Ag，Ga：Ag等，金属电极的制备工艺相对简单，但是金属的透过率较差，半透过率的金属厚度不超过20nm，这样的厚度对于电极的导电率来说是很差的，容易被击穿，并且易发生微腔效应，这样对器件的厚度和光学设计要求是极高的，增加了器件的制备难度。另一类是采用金属氧化物或者金属氧化物和金属掺杂制成，例如ITO、ZnO、FTO、AZO(ZnO：Al：ZnO)等，这类金属的透过率较高，但是这种透明电极若要获得较低的方阻，一般需要在溅射之后进行高温退火的工艺或者高温进行溅射，无论是高温溅射或者高温退火都会严重破坏有机膜层，严重影响有机电致发光器件的光电性能。针对这一情况，近几年也有诸多的工艺手法，例如采用特殊的溅射蒸镀手段，例如直流溅射，但至今并未有实质性的进展；还有提高有机层和金属界面的耐热性，即添加一层具有抗高温的高聚物，但该层的加入会影响电子的注入，也是以牺牲器件的部分性能为代价的。
由此可见，在现有的透明型有机电致发光器件中，电极的制备有两类，一类是采用金属电极，透过率差且器件设计难度大；一类是采用透明的金属氧化物，溅射过程及后续退火工艺破坏有机薄膜。
发明内容
本发明提供一种透明倒置OLED器件及其制备方法，用以解决在不破坏有机膜层的前提下制备高导电性能的透明电极。
本发明提供一种透明倒置OLED器件，包括顺次设置的透明基板、透明阴极、电子传输层、发光层、空穴传输层和透明阳极，所述空穴传输层的材料为主动结晶类材料。
所述主动结晶类材料为并五苯类材料包括并五苯以及并五苯的衍生物，且所述空穴传输层的厚度为10-100nm，优选30nm。
所述透明阳极的材料为金属氧化物、金属掺杂的金属氧化物、金属膜与金属氧化物膜交替堆叠中的一种。
所述透明阳极的材料为氧化铟、氧化铟锡、氧化锌、铝掺氧化锌、铝银掺氧化锌、铟锡锌氧化物、铝膜与氧化铟锡膜交叠堆叠中的一种。
本发明还提供一种透明倒置OLED器件的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：于透明基板上方顺次制备透明阴极、电子传输层、发光层；
步骤二：于发光层的上方制备空穴传输层，所述空穴传输层的材料为能够主动结晶的材料；
步骤三：于空穴传输层的上方制备透明阳极。
所述空穴传输层的材料为能够主动结晶的并五苯类材料，包括并五苯以及并五苯的衍生物。
制备空穴传输层的退火温度不超过150℃。
制备空穴传输层的退火温度为100℃。
制备空穴传输层的退火时间为0.5h-2h。
所述空穴传输层的厚度为10-100nm，优选30nm。
本发明具有的优点在于利用可以主动结晶亦或是在相对较低的温度下可结晶的空穴传输层材料，来诱导金属氧化物电极的结晶，既可以获得低电阻率的透明氧化物电极，也避免了高温溅射金属氧化物对有机层的伤害，同时避免了使用金属电极造成的有机电致发光器件透过率低，工艺难度大等问题。
附图说明
图1为本发明提供的透明倒置OLED器件的结构示意图；
图2为本发明采用倒置工艺制备透明OLED器件的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明提供一种透明倒置OLED器件，如图1所示，包括顺次设置的透明基板1、透明阴极2、电子传输层3、发光层5、空穴传输层6和透明阳极7，所述空穴传输层6的材料为主动结晶类材料。还可在电子传输层3与发光层5之间设置空穴阻挡层4。所述主动结晶类材料包括但不限于并五苯以及并五苯的衍生物，所述透明阳极7的材料为金属氧化物、金属掺杂的金属氧化物、金属膜与金属氧化物膜交替堆叠中的一种,所述空穴传输层7的厚度为10-100nm,优选30nm。所述透明阴极2的材料可以为FTO，因其具有低功函可优选用于阴极，透明阴极2的厚度可以为100-1000nm；电子传输层3的厚度可以为10-100nm；发光层5的厚度可以为50-100nm。
本发明还提供一种采用倒置工艺制备透明OLED器件的方法，在可主动结晶的空穴传输层上制备透明阳极，利用可以主动结晶的空穴传输层诱导透明金属氧化物以晶型生长或者排列，从而具备高导电性能，具体如图2所示，包括以下几个步骤：
步骤一：准备透明基板，清洗，然后于透明基板上方顺次制备透明阴极，材料可以为FTO，因其具有低功函可优选用于阴极，透明阴极的厚度可以为100-1000nm；
步骤二：将制有透明阴极的基板置于真空腔室中，在透明阴极上形成电子传输层，电子传输层的厚度可以为10-100nm；
步骤三：在电子传输层上形成空穴阻挡层，空穴阻挡层的厚度可以为3-15nm，优选5-10nm。
步骤四：在空穴阻挡层上方形成发光层，发光层的厚度为50-100nm。
步骤五：于发光层的上方制备空穴传输层，所述空穴传输层的材料为能够主动结晶的并五苯类材料，包括并五苯以及并五苯的衍生物，空穴传输速率为8×10-1cm2/V·s(采用场效应测试方法)。成晶状排列的并五苯类材料的分子层可诱导ZnO成晶型排列，从而可以大大的提高ZnO的导电性能，进而提高整个OLED器件的性能。所述并五苯类材料构成的空穴传输层的厚度为10-100nm，优选为10-50nm，再进一步优选为30nm；制备空穴传输层的温度不超过150℃，优选温度为100℃。优选的，在未制备透明阳极时对所述空穴传输层进行退火处理，也或者可以采用在具有一定基板温度下蒸镀空穴传输层。退火温度或基板的温度为80-150℃，优选温度为100-120℃，退火时间为0.5h-2h。
并五苯的结构式为：
并五苯的衍生物类材料结构式：
所述并五苯衍生物至少有一个取代基团连接在并五苯环的1、2、3、4、8、9、10及11号碳原子上，并且成为该原子的唯一的取代基。6和13号碳原子上为氢原子；1、2、3、4、8、9、10及11号碳原子上的取代基分别独立的为氢原子、供电子基、拉电子基、卤原子及它们的相互组合。
6,13-二苯基并五苯；
6,13-五并苯醌。
所述并五苯类衍生物选自以上但不限于以上材料，任何具有其他取代基及取代基位置的并五苯类衍生物都在本发明保护范围内。
步骤六：于空穴传输层的上方制备透明阳极，透明阳极的厚度可以为10-200nm，优选为50-100nm，至此完成制备工艺。所述制备透明阳极的方法包括磁控溅射、真空蒸镀、溶胶-凝胶、脉冲激光沉积、化学气相沉积以及原子层沉积等方法，优选磁控溅射方法。透明阳极的材料选择高功函的ZnO或者AZO等可诱导结晶的透明金属氧化物，透明金属氧化物包括氧化铟、氧化铟锡、氧化锌、铝掺氧化锌、铝银掺氧化锌和铟锡锌氧化物，并且可以在透明金属氧化物中加入金属薄层，金属薄层的材料可以为金属铝或其他金属，厚度可以为1-10nm，设置金属薄层的位置优选为在金属氧化物的中间，但也可以在其他位置，例如金属氧化物的表面或近表面位置。如选择60nm厚的ZnO作为透明阳极主要材料，在ZnO的中间加入一层厚度为3、5或10nm厚的金属Al层，形成ZnO(30nm)/Al(3、5或10nm)/ZnO(30nm)的阳极材料。
实施例1
本实施例提供的透明OLED器件为：基板/FTO/NABPy(30nm)/BCP(5nm)/CBP:5％Ir(ppy)3(30nm)/并五苯类材料pentacene(x nm)/ZnO(y nm)，其中空穴传输层采用并五苯类材料，其厚度x＝30、40、50nm，透明阳极采用ZnO，其厚度y＝30、40、50nm，透明阴极采用FTO，厚度为500nm，电子传输层采用NABPy，厚度为30nm，并且于透明阴极和发光层之间设置有空穴阻挡层，其采用BCP，厚度为5nm，发光层采用CBP:5％Ir(ppy)3，厚度为30nm，为发光主体CBP中掺杂5％浓度的绿光磷光染料Ir(ppy)3。
实施例2
本实施例提供的透明倒置OLED器件为：基板/FTO/NABPy(30nm)/BCP(5nm)/CBP:5％Ir(ppy)3(30nm)/并五苯类材料pentacene(50nm)/ZnO(30nm)/Al(z＝3,5,10nm)/ZnO(30nm)，与实施例1的区别在于透明阳极采用设置有中间夹设有z＝3、5、10nm厚的金属铝层，金属铝层两侧的ZnO的厚度均为30nm。
实施例3
本实施例提供的透明倒置OLED器件为：基板/FTO/NABPy(30nm)/BCP(5nm)/CBP:5％Ir(ppy)3(30nm)/并五苯类材料pentacene(50nm)/ZnO(30nm)/Al(5nm)/ZnO(30nm)，与实施例1的区别在于透明阳极采用设置有中间夹设有5nm厚的金属铝层的ZnO，金属铝层两侧的ZnO的厚度均为30nm，且需要对空穴传输层进行热处理，热处理温度为80、100、120、150℃，时间为分别为0.5、1、2h。
对比例1
本对比例提供的透明倒置OLED器件为：基板/FTO/NABPy(30nm)/BCP(5nm)/CBP:5％Ir(ppy)3(30nm)/NPB(x nm)/ZnO(y nm)x＝30，40，50nm，y＝30，40，50nm。该对比例的空穴传输层采用普通的NPB材料，厚度与实施例1的设计相同，x＝30，40，50nm；透明阳极采用ZnO，厚度与实施例1的设计相同，y＝30、40、50nm。
对比例2
本对比例提供的透明倒置OLED器件为：基板/FTO/NABPy(30nm)/BCP(5nm)/CBP:5％Ir(ppy)3(30nm)/NPB(40nm)/ZnO(30nm)/Al(z＝3,5,10nm)/ZnO(30nm)。该对比例与对比例2的区别在于透明阳极采用设置有中间夹设有厚度为z＝3,5,10nm的金属铝层的ZnO，金属铝层两侧的ZnO的厚度均为30nm。
以上各实施例与对比例的实验结果分别参阅表1-表5所示。
表1：实施例1的实验结果表
表2：实施例2的实验结果表
表3：实施例3的实验结果表
表4：对比例1的实验结果表
表5：对比例2的实验结果表
从以上实施例和对比例的实验结果可以看出采用本发明设计的空穴传输层的器件电流效率明显高于对比例，能够解决透明电极的导电性差的问题，提高透明OLED器件的光电性能。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (11)

1.一种透明倒置OLED器件，其特征在于，包括顺次设置的透明基板（1）、透明阴极（2）、电子传输层（3）、发光层（5）、空穴传输层（6）和透明阳极（7），所述空穴传输层（6）的材料为主动结晶类材料，所述主动结晶类材料为并五苯或并五苯的衍生物。
2.根据权利要求1所述的透明倒置OLED器件，其特征在于所述空穴传输层（6）的厚度为10-100 nm。
3.根据权利要求1所述的透明倒置OLED器件，其特征在于所述空穴传输层（6）的厚度为30nm。
4.根据权利要求1所述的透明倒置OLED器件，其特征在于，所述透明阳极（7）的材料为金属氧化物、金属掺杂的金属氧化物、金属膜与金属氧化物膜交替堆叠中的一种。
5.根据权利要求4所述的透明倒置OLED器件，其特征在于，所述透明阳极（7）的材料为氧化铟、氧化铟锡、氧化锌、铝掺氧化锌、铝银掺氧化锌、铟锡锌氧化物、铝膜与氧化铟锡膜交叠堆叠中的一种。
6.一种透明倒置OLED器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：于透明基板上方顺次制备透明阴极、电子传输层、发光层；
步骤二：于发光层的上方制备空穴传输层，所述空穴传输层的材料为能够主动结晶的并五苯类材料，包括并五苯以及并五苯的衍生物；
步骤三：于空穴传输层的上方制备透明阳极。
7.根据权利要求6所述的透明倒置OLED器件的制备方法，其特征在于，制备空穴传输层的退火温度不超过150℃。
8.根据权利要求6所述的透明倒置OLED器件的制备方法，其特征在于，制备空穴传输层的退火温度为100℃。
9.根据权利要求6所述的透明倒置OLED器件的制备方法，其特征在于，制备空穴传输层的退火时间为0.5h-2h。
10.根据权利要求6所述的透明倒置OLED器件的制备方法，其特征在于，所述空穴传输层的厚度为10-100 nm。
11.根据权利要求6所述的透明倒置OLED器件的制备方法，其特征在于，所述空穴传输层的厚度为30nm。
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