CN107293646B - 一种有机电致发光器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种有机电致发光器件，包括：基板；第一电极层，设置于所述基板上；第二电极层，其与所述第一电极层相对设置；位于所述第一电极层和第二电极层之间的发光层；及位于所述发光层与所述第二电极层之间的金属吸附层。本发明还提供上述有机电致发光器件的制备方法。本发明的有机电致发光器件通过设置金属吸附层，第二电极层紧密粘附于金属吸附层上；第二电极层蒸镀时可采用普通金属掩膜，避免了采用精细金属掩膜，克服了掩膜开口易封堵且无法清洗的缺点；本发明的器件与现有技术器件的效率和性能相当，出光波长未受到增设金属吸附层的影响。

Description

一种有机电致发光器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种有机电致发光器件及其制备方法。

背景技术

有机电致发光器件(OLED)相较于其他平板显示技术，具有自发光、高亮度、广视角、高对比度、能耗低、轻薄等优点，被广泛应用。

通常，有机电致发光器件具有多层结构，如图1所示，位于上层的第一电极层10和位于下层的第二电极60之间设置有多个有机薄层，有机薄层至少包括一发光层40，第一电极层10与发光层40之间还设置有空穴注入层20和空穴传输层30，第二电极60与发光层40之间还设置有电子传输层50。第一电极层10为阳极，第二电极60为阴极。

阴极材料要求具有较好的导电性能和较低的功函数，常选用碱金属、碱土类金属、过渡金属等金属材料，以金属镁(Mg)为例，由于镁具有良好的薄膜反射性，常用作OLED的阴极材料，但其蒸镀在有机材料上时粘附性很差，目前采用Mg/Ag共蒸来解决镁的粘附性问题。金属银(Ag)价格相对比较高，如果可以解决金属Mg的粘附性问题，便可以节省材料Ag。

此外，OLED的现行制备方法是：先后蒸镀空穴注入层20、空穴传输层30、发光层40、电子传输层50、第二电极60，第二电极60采用精细金属掩膜(Fine Metal Mask，简称FMM)蒸镀，第二电极60的材料大多为金属，在蒸镀过程中掩膜开口极易封堵，且存在无法清洗的问题。

发明内容

有鉴于现有技术存在的缺陷，本发明实施例提供一种有机电致发光器件，包括：基板；第一电极层，设置于所述基板上；第二电极层，其与所述第一电极层相对设置；位于所述第一电极层和第二电极层之间的发光层；及位于所述发光层与所述第二电极层之间的金属吸附层。

进一步地，所述第二电极层的材料为金属镁；所述金属吸附层的材料选自C60、NPB、PS或前述物质的任意组合。

进一步地，所述金属吸附层的厚度为0.4nm～1.0nm。

进一步地，所述第一电极层为阳极，所述第二电极层为阴极。

进一步地，所述有机电致发光器件还包括在阳极与阴极之间设置的空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层中的一层或多层。

进一步地，所述有机电致发光器件的结构为依次层叠的阳极、第一空穴注入层、第二空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、金属吸附层、和阴极。

本发明还提供一种有机电致发光器件的制备方法，包括以下步骤：

S1：于一基板上制备第一电极层；

S2：于所述第一电极层上制备发光层；

S3：于所述发光层上制备金属吸附层；及

S4：于所述金属吸附层上制备第二电极层。

进一步地，所述金属吸附层采用真空蒸镀方法制备，所述金属吸附层于真空蒸镀时采用精细金属掩膜。

进一步地，制备所述金属吸附层的真空蒸镀温度为450℃～500℃。

进一步地，所述第二电极层采用真空蒸镀方法制备，所述第二电极层真空蒸镀时采用普通金属掩膜。

进一步地，制备金属吸附层的步骤中，所述金属吸附层的材料选自C60、NPB、PS或前述物质的任意组合。

进一步地，所述金属吸附层的制备厚度为0.4nm～1.0nm。

与现有技术相比，本发明实施例提供的有机电致发光器件及其制备方法至少具有以下有益效果：

1、通过设置金属吸附层，第二电极层能够紧密粘附于金属吸附层上，特别是，当第二电极层采用价格比较低的金属Mg材料时，能够实现Mg的蒸镀，替代了Mg/Ag材料，不仅省去了价格较贵的Ag材料，而且由于Mg蒸镀温度约为300℃，Ag蒸镀温度约为1000℃，还降低了工艺温度；

2、第二电极层蒸镀时可采用普通金属掩膜，避免了采用精细金属掩膜，克服了掩膜开口易封堵且无法清洗的缺点；

3、本发明实施例提供的有机电致发光器件与现有技术中第二电极层采用Mg/Ag共蒸的器件的效率和性能相当，出光波长未受到增设金属吸附层的影响。

附图说明

图1为现有技术中有机电致发光器件的结构示意图；

图2为本发明实施例的有机电致发光器件的结构示意图；

图3为本发明实施例1的有机电致发光器件的结构示意图；

图4为本发明实施例1的有机电致发光器件的制备流程图；

图5为本发明实施例与对比例器件的电流密度与电压曲线；

图6为本发明实施例与对比例器件的电流效率与亮度曲线；

图7为本发明实施例与对比例器件的亮度与电压曲线；

图8为本发明实施例与对比例器件的出射光(绿光)曲线；

其中，附图标记说明如下：

10：第一电极层 20：空穴注入层

201：第一空穴注入层 202：第二空穴注入层

30：空穴传输层 40：发光层

50：电子传输层 60：第二电极层

70：金属吸附层

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

本发明内所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本发明保护范围内。本文中所述的“形成于/位于/…之间”应当理解为包括直接接触的“形成于/位于/…之间”和不直接接触的“形成于/位于/…之间”。

请参照图2，本发明实施例的有机电致发光器件包括：基板(未示出)；相对设置的第一电极层10和第二电极层60，第一电极层10设置于基板上；位于第一电极层10和第二电极层60之间的发光层40；为增强第二电极层60的粘附性，还包括设置于发光层40与第二电极层60之间的金属吸附层70。

在一个实施例中，第二电极层60为阴极，阴极材料可采用碱金属、碱土类金属、过渡金属和周期表的13族金属及上述金属的合金等，作为示例包括：锂、钠、钾、铷、铯、铍、镁、钙或锶等。作为优选方案，第二电极层60的材料为金属镁；且金属吸附层70的材料选自C60(富勒烯)、NPB(N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺)、PS(聚苯乙烯)或前述物质的任意组合。由于C60具有一定的电子注入性能，因此，金属吸附层70的材料优选为C60。

金属吸附层70的厚度可在0.4nm～1.0nm范围内，作为优选方案，金属吸附层70的厚度小于0.8nm，进一步优选为0.4nm～0.8nm，厚度小于0.8nm的金属吸附层70对器件的电子传输性能基本无影响，厚度大于0.4nm的金属吸附层70能够保证对第二电极层60具有足够的粘附作用。

发明人研究发现，部分有机材料对作为阴极材料的金属具有选择性蒸镀特性，以金属Mg为例，Mg蒸镀到玻璃化转变温度(Tg)低的有机材料(如聚乙烯醇)上时，几乎无粘附性，也就是说蒸镀无法进行；但Mg蒸镀到Tg高的有机材料(如聚苯乙烯、NPB、硝基苯酚丁酸酯)上时，粘附性却表现良好。上述现象表明Mg蒸镀时的粘附性与有机材料的Tg温度有关系，部分原因在于，基板温度相同情况下，Mg原子与Tg低的有机材料分子之间的相互作用斥力大于Mg原子与Tg高的有机材料分子之间的相互作用斥力。

本发明通过上述研究提出，在有机电致发光器件的发光层40与第二电极层60之间增设一金属吸附层70。金属吸附层70的材料选自高Tg温度材料，高Tg温度材料可选自C60、NPB、PS或前述物质的任意组合。

以金属Mg为例，由上述高Tg温度材料制成的金属吸附层70可增强Mg在有机材料上的粘附性，从而实现作为第二电极层60材料的Mg的蒸镀。由于采用价格比较低的金属Mg作为第二电极层60的材料，替代了现有的Mg/Ag材料，不仅省去了价格较贵的Ag材料，而且由于Mg蒸镀温度约为300℃，Ag蒸镀温度约为1000℃，本发明第二电极层60的蒸镀温度可控制在483℃～490℃，因此，本发明还降低了工艺温度。

在一个实施例中，有机电致发光器件还可以进一步在第一电极层10与第二电极层60之间设置空穴注入层20、空穴传输层30、电子传输层50、电子注入层(未示出)中的一层或多层。

在一个实施例中，第一电极层10为阳极，阳极可选用：金、银、铬、铜、氧化铟锡(ITO)、掺铝氧化锌(AZO)、掺铟氧化锌(IZO)、掺锑二氧化锡(ATO)、掺氟氧化锡(FTO)中的至少一种材料制备形成。对于顶发射型有机电致发光器件，阳极优选为反射阳极。在一个实施例中，阳极为ITO/Ag/ITO结构的复合电极。

空穴注入层20材料可以举出的示例包括：酞菁系衍生物、HATCN及其衍生物、MoO3掺杂胺类衍生物、芳胺类衍生物，具体地，可以列举出如3,4-乙撑二氧噻吩、酞菁铜(CuPc)。

空穴传输层30材料可以举出的示例包括：聚乙烯基咔唑、聚硅烷、聚苯胺、芳胺衍生物、蒽衍生物、咔唑衍生物、噻吩衍生物、螺环化合物、芴衍生物、酞菁系衍生物、或上述物质的组合。

发光层40的材料已知有：三(8-羟基喹啉)铝配位化合物等螯合物、香豆素衍生物、四苯基丁二烯衍生物、双苯乙烯基亚芳基衍生物、噁二唑衍生物等，现有技术中公开的其他主体材料和客体材料，均可用于本发明中。

电子传输层50材料可以举出的示例包括：8-羟基喹啉锂，8-羟基喹啉铝，菲啰啉衍生物，噁二唑衍生物。

电子注入层材料可以举出的示例包括：聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯磺酸钠、苝四甲酸二酐(PTCDA)、萘四甲酸二酐(NTCDA)。

在一个实施例中，还提供了一种有机电致发光器件的制备方法，包括以下步骤：

S1：于一基板上制备第一电极层10；

S2：于第一电极层10上制备发光层40；

S3：于发光层40上制备金属吸附层70；及

S4：于金属吸附层70上制备第二电极层60。

有机电致发光器件中增加金属吸附层70后，第二电极层60制备时能够紧密粘附于金属吸附层70上。

在一个实施例中，金属吸附层70优选采用真空蒸镀方法制备，金属吸附层70于真空蒸镀时可采用精细金属掩膜，该方法可有效避免制备过程对已有薄层造成损伤。金属吸附层70的真空蒸镀温度优选为450℃～500℃。

在一个较佳实施例中，第二电极层60采用真空蒸镀方法制备，第二电极层60真空蒸镀时采用普通金属掩膜(Common Metal Mask，简称CMM)，避免采用精细金属掩膜，克服了掩膜开口易封堵且无法清洗的缺点。

实施例1：

如图3所示，本实施例中，有机电致发光器件从上至下依次包括：第一电极层10、第一空穴注入层201、第二空穴注入层202、空穴传输层30、发光层40、电子传输层50、金属吸附层70、和第二电极层60。

第一电极层10为阳极，阳极为ITO/Ag/ITO结构的复合电极；第一空穴注入层201(HIL1)和第二空穴注入层202(HIL2)的材料分别为HATCN、NPB(N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺)；空穴传输层30(HTL)的材料为TPD(N,N'-双(3-甲基苯基)-N,N'-双(苯基)-联苯胺)；发光层40(EML)的材料为三(8-羟基喹啉)铝；电子传输层50(ETL)的材料为4,7-二苯基-1,10-菲啰啉；本实施例的金属吸附层70(AML)材料为C60，第二电极层60的材料为Mg。

本实施例有机电致发光器件结构及厚度以简式表示为：

阳极(20nm)/HIL1(10nm)/HIL2(105nm)/HTL(10nm)/EML(20nm)/ETL(35nm)/AML(0.8nm)/Mg(18nm)。

请参照图4，本实施例器件的制备过程包括以下步骤：

S10：在TFT基板上制备第一电极层10；

S20：在第一电极层10上，采用普通金属掩膜依次蒸镀第一空穴注入层201和第二空穴注入层202；

S30：在第二空穴注入层202上，采用精细金属掩膜蒸镀空穴传输层30；

S40：在空穴传输层30上，采用精细金属掩膜蒸镀发光层40；

S50：在发光层40上，采用普通金属掩膜蒸镀电子传输层50；

S60：在电子传输层50上，采用精细金属掩膜蒸镀金属吸附层70；

S70：在金属吸附层70上，采用普通金属掩膜蒸镀第二电极层60。

对比例1、2、3：

对比例1、2、3的有机电致发光器件结构采用与实施例1基本相同的结构，第一电极层10、第一空穴注入层201、第二空穴注入层202、空穴传输层30、发光层40、电子传输层50均采用相同的材料、厚度及制备方法，区别在于：对比例1、2、3的器件未设置金属吸附层70，及第二电极层60的材料和制备方法不同。

具体地说，对比例1中，第二电极层60包括1nm的Mg薄层及位于Mg薄层上的17nm厚的Ag薄层；对比例2中，第二电极层60仅包括18nm厚的Ag薄层；对比例3中，第二电极层60采用Mg/Ag共蒸工艺，形成Mg/Ag混合薄层，Mg与Ag比例为1:9。

对比例1、2、3的有机电致发光器件结构及厚度以简式表示分别为：

对比例1：阳极(20nm)/HIL1(10nm)/HIL2(105nm)/HTL(10nm)/EML(20nm)/ETL(35nm)/Mg(1nm)/Ag(17nm)。

对比例2：阳极(20nm)/HIL1(10nm)/HIL2(105nm)/HTL(10nm)/EML(20nm)/ETL(35nm)/Ag(18nm)。

对比例3：阳极(20nm)/HIL1(10nm)/HIL2(105nm)/HTL(10nm)/EML(20nm)/ETL(35nm)/Mg:Ag＝1:9(18nm)。

上述简式中，HIL1为第一空穴注入层201，HIL2为第二空穴注入层202，HTL为空穴传输层30，EML为发光层40，ETL为电子传输层50。

检测结果：

请参照图5至图8，图中曲线1、2、3、4分别代表实施例1、对比例1、对比例2、对比例3的器件测试结果。

从图5中的电流密度与电压曲线可以看出，对比例2中的单层Ag曲线3与对比例1中的分别蒸镀Mg薄层与Ag薄层的曲线2重合，表明对比例1中的Mg薄层在蒸镀过程中未蒸镀成功。而增加了金属吸附层70后，实施例1的JV曲线1明显前移并与现有技术Mg/Ag共蒸曲线4重合。图6中的电流效率与亮度曲线、图7中的亮度与电压曲线均出现同样的规律，同样验证了上述结果，图6同时表明本发明的器件效率与现有技术器件效率相当。

从图7中的亮度与电压曲线与图8中的出射光(绿光)曲线可以看出，本发明的器件与现有技术器件性能曲线完全重合，充分说明了本发明增加金属吸附层70的可行性，且器件出光波长曲线也与现有技术相当，出光波长未受到增设金属吸附层70的影响。

本发明为克服第二电极层60材料蒸镀时粘附性差的缺陷，在发光层40与第二电极层60之间增设金属吸附层70，增强了制备第二电极层60时的粘附性，以第二电极层60材料采用Mg为例，从器件的测试结果看，本发明的器件与现有技术中第二电极层60采用Mg/Ag共蒸的器件的效率和性能相当，出光波长未受到增设金属吸附层70的影响。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种有机电致发光器件，其特征在于，包括：

基板；

第一电极层，设置于所述基板上；

第二电极层，其与所述第一电极层相对设置；

位于所述第一电极层和第二电极层之间的发光层；及

位于所述发光层与所述第二电极层之间的金属吸附层；金属吸附层与第二电极层相邻设置以使第二电极层紧密粘附于金属吸附层上

所述第二电极层的材料为金属镁；所述金属吸附层的材料选自NPB、PS或C60、NPB、PS的任意组合；所述金属吸附层的厚度为0.4nm～1.0nm。

2.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述第一电极层为阳极，所述第二电极层为阴极。

3.根据权利要求2所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述有机电致发光器件还包括在阳极与阴极之间设置的空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层中的一层或多层。

4.根据权利要求3所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述有机电致发光器件的结构为依次层叠的阳极、第一空穴注入层、第二空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、金属吸附层、和阴极。

5.一种有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：于一基板上制备第一电极层；

S2：于所述第一电极层上制备发光层；

S3：于所述发光层上制备金属吸附层；及

S4：于所述金属吸附层上制备第二电极层；金属吸附层与第二电极层相邻设置以使第二电极层紧密粘附于金属吸附层上；所述金属吸附层采用真空蒸镀方法制备，所述金属吸附层于真空蒸镀时采用精细金属掩膜制备所述金属吸附层的真空蒸镀温度为450℃～500℃；所述金属吸附层的材料选自NPB、PS或C60、NPB、PS的任意组合；所述金属吸附层的厚度为0.4nm～1.0nm。

6.根据权利要求5所述的有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，所述第二电极层采用真空蒸镀方法制备，所述第二电极层真空蒸镀时采用普通金属掩膜。