CN107507922A - 一种串联有机电致发光器件 - Google Patents

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刘佰全
杨炎锋
肖也
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Abstract

本发明公开了一种串联有机电致发光器件，所述器件自下而上依次包括基板、阳极、第一功能层、电荷生成层，第二功能层和阴极；所述第一功能层自下而上依次包括第一空穴注入层、第一空穴传输层、第一发光层和第一电子传输层；所述第二功能层自下而上依次包括第二空穴注入层、第二空穴传输层、第二发光层、第二电子注入层和阴极，所述第一功能层与所述电荷生成层之间或者所述第二功能层与所述电荷生成层之间设有电荷生成层的修饰层，所述电荷生成层的修饰层为KBH4与Ag薄膜。本发明的发光器件具有新颖性、结构简单、工艺简单，且具有高效的电荷生成层将率等优点。

Description

一种串联有机电致发光器件
技术领域
本发明涉及有机半导体技术领域，特别涉及一种高效串联有机电致发光器件。
背景技术
OLED(英文全称为Organic Light Emitting Diodes，意思为有机电致发光器件，简称OLED)具有自主发光、视角广、重量轻、温度适应范围广、面积大、全固化、柔性化，功耗低、响应速度快以及制造成本低等众多优点，在显示与照明领域有着重要应用，因而受到学术界和工业界的广泛关注。
为了进一步提高器件的效率和寿命，研究者将多个独立的发光单元堆叠起来，使同样大小的电流先后流经多个不同的发光单元进行共同发光从而提高发光亮度与效率，形成了串联OLED.通常用电荷生成层(charge generation layer,CGL)作为连接层将多个发光单元器件串联起来.与具有单发光单元器件相比,串联器件的电流效率和发光亮度都能成倍增加,并且在相同亮度下,串联器件的电流密度较低,因而其寿命也大大增加.2005年,长春应化所的马东阁等人首次报道了串联WOLED,器件的结构为：ITO/NPB/DNA/BCP/Alq3/BCP:Li/V2O5/NPB/Alq3:DCJTB/Alq3/LiF/Al(Appl.Phys.Lett.2005,87,173510.).其中以DNA/BCP/Alq3作为第一发光单元产生蓝光和绿光,Alq3:DCJTB作为第二发光单元产生红光,BCP:Li/V2O5作为电荷生成层有效的连接两个发光单元.空穴和电子在电荷生成层中产生,在电场作用下,分别传输到相邻的NPB和Alq3层中.并且他们通过对比第一发光单元的蓝绿光器件(2.2cd·A-1,0.5lm·W-1,890cd·m-2)和第二发光单元的红光器件(6cd·A-1,2.1lm·W-1,8300cd·m-2),发现串联WOLED的电流效率和亮度都大于两个单发光单元器件的总和(最大效率可达10.7cd·A-1,最大亮度10200cd·m-2),而功率效率则等于两个单发光单元器件的总和(2.6lm·W-1).同时,Chang等人采用光学吸收率较低的Mg:Alq3/WO3作为电荷生成层,将两个单白光发光单元连接起来,发现受微腔效应的影响,串联WOLED的效率(22cd·A-1)是单发光单元器件的三倍,并且在100cd·m-2亮度下,寿命超过80000h(Appl.Phys.Lett.2005,87,253501.).最近,Son等人首先合成出一种高效的蓝色磷光主体(TATA),可以得到基于FIrpic发光高效蓝光OLED(46.2cd·A-1,45.4lm·W-1),并将高效的黄光单元层(86.8cd·A-1,90.5lm·W-1)通过电荷生成层TmPyPB：Rb2CO3/Al/HAT-CN进行连接.器件的启亮电压(亮度为1cd·m-2)低至4.55V,最大功率效率为65.4lm·W-1,最大电流效率为129.5cd·A-1,最大外量子效率为49.5％.即使在1000cd·m-2亮度下,器件的功率效率仍可高达为63.1lm·W-1,电流效率高达128.8cd·A-1,外量子效率高达49.2％,这充分展示了串联OLED的良好前景(J.Mater.Chem.C 2013,1,5008.)。
根据现有技术发现，如何制备高效的电荷生成层是串联器件的关键，因为电荷生成层使得串联器件的效率以及寿命都能大大提高。
针对现有技术不足，提供一种新颖的、结构简单、工艺简单，且具有高效的电荷生成层将率有机电致发光器件以克服现有技术不足甚为必要。
发明内容
本发明的目的在于提出一种串联有机电致发光器件，其结构新颖简单、工艺简单，且具有高效的电荷生成层。
本发明所采用的技术方案：一种串联有机电致发光器件，所述器件自下而上依次包括基板、阳极、第一功能层、电荷生成层，第二功能层和阴极；所述第一功能层自下而上依次包括第一空穴注入层、第一空穴传输层、第一发光层和第一电子传输层；所述第二功能层自下而上依次包括第二空穴注入层、第二空穴传输层、第二发光层、第二电子注入层和阴极。
优选的，所述第一功能层与所述电荷生成层之间或者所述第二功能层与所述电荷生成层之间设有电荷生成层的修饰层，所述电荷生成层的修饰层为KBH4与Ag薄膜。
优选的，所述电荷生成层包含至少一层金属层和无机物KBH4，或所述电荷生成层为HAT-CN与NPB薄膜；所述金属层为Ag、Au、Al、Cu、Ca、Mg、Li中的任一种材料制成；所述无机物KBH4的厚度为0.1-4nm。
优选的，所述金属层的厚度为0.1-20nm或所述金属层的厚度优选为0.1-7nm。
优选的，所述第一空穴传输层和所述第二空穴传输层均包括依次层叠的NPB薄膜和TCTA薄膜；或者，所述第一空穴传输层和所述第二空穴传输层均TCTA薄膜。
优选的，所述第一电子传输层和所述第二电子传输层为TmPyPB薄膜或Bepp2薄膜。
优选的，所述第一电子注入层和所述第二电子注入层为Cs2CO3薄膜。
优选的，所述第一发光层和第二发光层均为黄色磷光层，所述黄色磷光层为CBP：Ir(dmppy)2(dpp)薄膜。
优选的，所述空穴注入层为HAT-CN薄膜。
优选的，所述阳极为ITO薄膜，所述阴极为Al薄膜，所述基板为透光性好的玻璃基板。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明的所述第一功能层和所述第二功能层使得器件中产生的空穴与电子能最大化的结合成激子，从而产生光子；(2)本发明所述电荷生成层实现将至少两个功能层连接起来；(3)本发明所述电荷生成层能有效的产生空穴与电子，并且能使得所产生的电荷进行分离，从而保证器件的高性能；(4)本发明所述金属层与KBH4相邻，使得其能很好分离电荷；(5)本发明所述金属层能起到部分阳极作用，因此其相较于KBH4更接近于于第二发光单元；(6)本发明所述KBH4主要起到电子注入和传输作用，由于KBH4很容易分解出金属K离子，而K离子具有较低的功函数，化学性质比较活泼，能够和相临的有机层材料反应提高电子注入效率，所以其与第一发光层的电子传输层相邻，使得电子更好的分离；(7)本发明所述金属层能起到部分阳极作用，因此其相较于KBH4更接近于于第二发光单元；所述KBH4主要起到电子注入和传输作用，所以它与第一发光单元的电子传输层相邻，使得电子更好的分离；KBH4能够起到提高器件的电子注入和传输作用原因：由于KBH4很容易分解出金属K离子，而K离子具有较低的功函数，化学性质比较活泼，能够和相临的有机层材料反应提高电子注入效率，增强器件的性能。
附图说明
图1是本发明一种串联有机电致发光器件的其中一种结构示意图；
图2是本发明一种串联有机电致发光器件的实施例1的结构示意图；
图3为实施例1制备得到的一种串联有机电致发光器件的性能图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，一种串联有机电致发光器件，所述器件自下而上依次包括基板、阳极、第一功能层、电荷生成层，第二功能层和阴极；所述第一功能层自下而上依次包括第一空穴注入层、第一空穴传输层、第一发光层和第一电子传输层；所述第二功能层自下而上依次包括第二空穴注入层、第二空穴传输层、第二发光层、第二电子注入层和阴极。
在本发明的具体技术方案中，所述第一功能层与所述电荷生成层之间或者所述第二功能层与所述电荷生成层之间设有电荷生成层的修饰层，所述电荷生成层的修饰层为KBH4与Ag薄膜。
所述电荷生成层包含至少一层金属层和无机物KBH4，所述金属层与KBH4相邻，使得其能很好分离电荷；或所述电荷生成层为HAT-CN与NPB薄膜；所述金属层为Ag、Au、Al、Cu、Ca、Mg、Li中的任一种导电性好的金属材料制成，所述无机物KBH4的厚度为0.1-4nm，其中所述KBH4主要起到电子注入和传输作用，所以其与第一发光层的电子传输层相邻，使得电子更好的分离。所述金属层的厚度为0.1-20nm或所述金属层的厚度优选为0.1-7nm，所述金属层能起到部分阳极作用，因此其相较于KBH4更接近于于第二发光单元。
在本发明的具体技术方案中，所述第一空穴传输层和所述第二空穴传输层均包括依次层叠的NPB薄膜和TCTA薄膜；或者，所述第一空穴传输层和所述第二空穴传输层均TCTA薄膜。
所述第一电子传输层和所述第二电子传输层为TmPyPB薄膜或Bepp2薄膜；所述第一电子注入层和所述第二电子注入层为Cs2CO3薄膜；所述第一发光层和第二发光层均为黄色磷光层，所述黄色磷光层为CBP：Ir(dmppy)2(dpp)薄膜；所述空穴注入层为HAT-CN薄膜；所述阳极为ITO薄膜，所述阴极为Al薄膜，所述基板为透光性好的玻璃基板。
实施例1
如图2所示，一种串联有机电致发光器件A，该器件A的结构为：ITO/HAT-CN(100nm)/NPB(15nm)/TCTA(5nm)/CBP：Ir(dmppy)2(dpp)(10nm，8％)/Bepp2(25nm)/KBH4(1nm)/Ag(0.5nm)/HAT-CN(100nm)/NPB(15nm)/TCTA(5nm)/CBP：Ir(dmppy)2(dpp)(10nm，8％)/TmPyPB(50nm)/Cs2CO3(1nm)/Al(200nm)。
该器件A的结构由下而上依次由以下功能层叠加：
基板、阳极、第一空穴注入层、第一空穴传输层、第一黄色磷光层、第一电子传输层、电荷生成层的修饰层、电荷生成层、第二空穴注入层、第二空穴传输层、第二黄色磷光层、第二电子传输层、第二电子注入层、阴极。
上述基板为玻璃。
上述阳极为ITO薄膜。
上述第一空穴注入层和第二空穴注入层为100nm厚的HAT-CN薄膜。
上述第一空穴传输层和第二空穴传输层包括依次层叠的15nm厚的NPB薄膜和5nm厚的TCTA薄膜。
上述第一黄色磷光层和第二黄色磷光层为10nm厚的CBP：Ir(dmppy)2(dpp)薄膜。
上述第一电子传输层为25nm厚的Bepp2薄膜。
上述电荷生成层的修饰层为1nm厚的KBH4与0.5nm的Ag薄膜。
上述电荷生成层为120nm厚的HAT-CN与15nm的NPB薄膜。
上述第一空穴传输层和第一空穴传输层为5nm厚的TCTA薄膜。
上述第一黄色磷光层和第一黄色磷光层为10nm厚的CBP：Ir(dmppy)2(dpp)薄膜。
上述第二电子传输层为50nm厚的TmPyPB薄膜。
上述第一电子注入层和第一电子注入层为1nm厚的Cs2CO3薄膜。
上述阴极为200nm厚的Al薄膜。
该具有高效电荷生成层的有机电致发光器件A通过以下方法制备：
S1、在基板上以溅射方法制备ITO薄膜作为阳极。
S2、再在阳极上以真空蒸镀方法制备100nm的HAT-CN作为第一空穴注入层。
S3、在上述第一空穴注入层上以真空蒸镀方法制备15nm厚度的NPB薄膜。
S4、在上述NPB薄膜上以真空蒸镀方法制备5nm厚度的TCTA薄膜。
S5、在上述TCTA薄膜上以真空蒸镀方法制备10nm厚度的CBP：Ir(dmppy)2(dpp)薄膜作为第一黄色磷光层。
S6、在上述第一黄色磷光层上以真空蒸镀方法制备25nm厚度的Bepp2薄膜作为第一电子传输层。
S7、在上述第一电子传输层层上以真空蒸镀方法制备1nm厚的KBH4与0.5nm的Ag薄膜作为电荷生成层的修饰层。
S8、在上述电荷生成层的修饰层上以真空蒸镀方法制备100nm厚的HAT-CN与15nm的NPB薄膜厚作为电荷生成层。
S9、在上述电荷生成层上以真空蒸镀方法制备100nm厚度的HAT-CN薄膜作为第二空穴注入层。
S10、在上述第二空穴注入层上以真空蒸镀方法制备5nm厚度的TCTA薄膜作为第二空穴传输层。
S11、在上述第二空穴传输层上以真空蒸镀方法制备10nm厚度的CBP：Ir(dmppy)2(dpp)薄膜作为第二黄色磷光层。
S12，在上述第二黄色磷光层上以真空蒸镀方法制备50nm厚度的TmPyPB薄膜作为第二电子传输层。
S13、在上述第二电子传输层上以真空蒸镀方法制备1nm的Cs2CO3薄膜作为第二电子注入层。
S14、在上述第二电子注入层上以真空蒸镀方法制备200nm的Al薄膜作为阴极。
对上述制备得到的器件A的性能进行检测，该器件A的特性图如图2所示。器件A的最大效率为72cd/A。
并且该器件A的制备工艺中，电荷生成层不涉及任何掺杂技术的使用，具有工艺简便、成本低的优点。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种串联有机电致发光器件，其特征在于：所述器件自下而上依次包括基板、阳极、第一功能层、电荷生成层，第二功能层和阴极；所述第一功能层自下而上依次包括第一空穴注入层、第一空穴传输层、第一发光层和第一电子传输层；所述第二功能层自下而上依次包括第二空穴注入层、第二空穴传输层、第二发光层、第二电子注入层和阴极。
2.根据权利要求1所述的一种串联有机电致发光器件，其特征在于：所述第一功能层与所述电荷生成层之间或者所述第二功能层与所述电荷生成层之间设有电荷生成层的修饰层，所述电荷生成层的修饰层为KBH4与Ag薄膜。
3.根据权利要求1所述的一种串联有机电致发光器件，其特征在于：所述电荷生成层包含至少一层金属层和无机物KBH4，或所述电荷生成层为HAT-CN与NPB薄膜；所述金属层为Ag、Au、Al、Cu、Ca、Mg、Li中的任一种材料制成；所述无机物KBH4的厚度为0.1-4nm。
4.根据权利要求1所述的一种串联有机电致发光器件，其特征在于：所述金属层的厚度为0.1-20nm或所述金属层的厚度优选为0.1-7nm。
5.根据权利要求1所述的一种串联有机电致发光器件，其特征在于：所述第一空穴传输层和所述第二空穴传输层均包括依次层叠的NPB薄膜和TCTA薄膜；或者，所述第一空穴传输层和所述第二空穴传输层均TCTA薄膜。
6.根据权利要求1所述的一种串联有机电致发光器件，其特征在于：所述第一电子传输层和所述第二电子传输层为TmPyPB薄膜或Bepp2薄膜。
7.根据权利要求1所述的一种串联有机电致发光器件，其特征在于：所述第一电子注入层和所述第二电子注入层为Cs2CO3薄膜。
8.根据权利要求1所述的一种串联有机电致发光器件，其特征在于：所述第一发光层和第二发光层均为黄色磷光层，所述黄色磷光层为CBP：Ir(dmppy)2(dpp)薄膜。
9.根据权利要求1所述的一种串联有机电致发光器件，其特征在于：所述空穴注入层为HAT-CN薄膜。
10.根据权利要求1所述的一种串联有机电致发光器件，其特征在于：所述阳极为ITO薄膜，所述阴极为Al薄膜，所述基板为透光性好的玻璃基板。
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