CN108269936A - 一种电极及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及有机电致发光领域，所述的电极包括第一膜层，包括第一膜层，所述第一膜层包括由至少一种惰性金属单质与如式(1)‑式(12)所示的至少一种电子传输材料形成的至少一种配位化合物，其中，所述电子传输材料具有配位能力，且包含N∧O和/或N∧N杂环。研究发现惰性金属与具有配位性能的电子传输材料(如Bphen)共掺杂，通过电子传输材料与惰性金属离子发生配位作用促进惰性金属失去电子，降低其功函数，使得惰性金属实现与活泼碱金属类似的n型掺杂效果，提高电子传输材料的传输特性。因此，该电极不仅可以保持所述电极高效的n型掺杂特性，而且能够呈现更好可见光吸收特性，可以作为很好的黑电极，从而提高显示的对比度。

Description

一种电极及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及有机电致发光领域，具体涉及一种电极及其制备方法和应用。
背景技术
有机发光二极管(英文全称为Organic Light-Emitting Diode，简称为OLED)是主动发光器件。相比现有平板显示技术中薄膜晶体管液晶显示器(英文全称Liquid CrystalDisplay，简称LCD)、等离子体显示面板(英文全称Plasma Display Panel，简称PDP)，使用有机发光二极管的有机发光显示装置具有高对比度、广视角、低功耗、体积更薄等优点，有望成为下一代主流平板显示技术，是目前平板显示技术中受到关注最多的技术之一。
对于显示设备来说，对比度是衡量图像清晰度的一个重要参数，定义是：同一点最亮时(白色)与最暗时(黑色)的亮度比值。比值越高意味着图像越清晰。OLED器件主要包括层叠设置的阳极、有机发光层和阴极。不论是底发射器件还是顶发射器件，为了提高器件性能通常会使用高反射金属作为阴极或者阳极。这样器件内部产生的射向高反射电极的光线被反射，从另一侧透明或半透明的电极出射，从而提高器件的流明效率。然而，当在户外使用该种设备时，器件内部的光被反射出来的同时，周围环境的光被高反射电极反射回来。当环境光的亮度很大时，器件的对比度很低，这就会影响使用效果。
制备黑电极是提高器件对比度的有效方法，例如在阴极和发光层之间设置具有光吸收性能的膜层，以减少对环境光的反射，达到提高对比度的目的。然而，在实际应用中，大部分黑电极影响载流子的注入或者传输，进而对器件的效率有很大的影响。
发明内容
为此，本发明所要解决的是黑电极影响OLED器件电学性能的问题，从而提供一种兼具光吸收与载流子传输性能的电极及其制备方法与应用。
本发明采用的技术方案如下：
本发明所述的一种电极包括第一膜层，其特征在于，所述第一膜层包括由至少一种惰性金属单质与至少一种电子传输材料形成的至少一种配位化合物，其中，所述电子传输材料具有配位能力，且包含N^O和/或N∧N杂环。所述电子传输材料具有如结构式式(1)至式(12)的材料中的至少一种：
其中，
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8选自氢基、烷基(-CnH2n+1)、共轭芳香基团，共轭杂环、甲氧基(-OCH3)、氨基及烷基取代的氨基(-NRxH2-x)、氰基(-CN)及氰基代烷基链(-CnH2n-CN)、卤族基(-X)及卤代烷基链、醛基和酮基(-CHO、-COR2)及甲醛基代烷基链(-CnH2n-CHO)、酯基(-COOR)及酯基代烷基链(-CnH2n-COOR)，或乙酰丙酮基(-COCH2COR)及乙酰丙酮基代烷基链(-CnH2n-COCH2COR)中的至少一种。
可选地，所述共轭芳香基团为苯基(Ph)、萘基或蒽基；所述的共轭杂环为吡啶基(Py)或喹啉基。
可选地，所述至少一种电子传输材料选自具有如(2-1)至(9-1)的结构式的材料中的至少一种：
可选地，所述惰性金属为钛Ti、钒V、铬Cr、锰Mn、铁Fe、钴Co、镍Ni、铜Cu、锌Zn、锆Zr、铌Nb、钼Mo、锝Tc、钌Ru、铑Rh、铅Pd、银Ag、镉Cd、钽Ta、钨W、铼Re、锇Os、铱Ir、金Au、铂Pt、汞Hg中的至少一种。
可选地，所述惰性金属为钴Co、镍Ni、铜Cu、钌Ru、银Ag、铱Ir、金Au、铂Pt中的至少一种。
可选地，所述惰性金属材料与所述电子传输材料的质量比为5∶100-50∶100；所述第一膜层的厚度为10nm-300nm。
可选地，还包括与所述第一膜层叠置的第二膜层，所述第二膜层为功函数为不大于5.5eV的导电层。
本发明所述的一种所述的电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过蒸镀工艺形成第一膜层，
其中，惰性金属材料的蒸镀速率为
电子传输材料的蒸镀速率为
可选地，还包括形成第二膜层的步骤。
本发明所述的一种OLED器件，包括所述的电极。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明实施例所述的电极，包括第一膜层，所述第一膜层包括由至少一种惰性金属单质与至少一种电子传输材料形成的至少一种配位化合物，其中，所述电子传输材料具有配位能力，且包含N^O和/或N^N杂环。所述电子传输材料对应的电子传输主体材料选自具有如结构式式(1)至式(12)的材料中的至少一种。研究发现惰性金属与具有配位性能的电子传输材料(如Bphen)共掺杂，通过电子传输材料与惰性金属离子发生配位作用促进惰性金属失去电子，降低其功函数，使得惰性金属实现与活泼碱金属类似的n型掺杂效果，提高电子传输材料的传输特性，降低电子的注入势垒，增强电子的注入。
随着掺杂浓度和掺杂厚度的增加，可见光的吸收强度增加，电学性能不变。将第一膜层中惰性金属材料与电子传输材料的质量比设置为5∶100-50∶100，和/或，将第一膜层的厚度设置为10nm-300nm，不仅可以保持所述电极高效的n型掺杂特性，而且能够更加呈现更好的可见光吸收特性，因此惰性金属材料与电子传输材料可以作为很好的黑电极，提高显示的对比度。
本发明实施例所述的电极的制备方法，通过蒸镀工艺即可实现，工艺成熟、制备成本低。
本发明实施例所述的OLED器件，应用上述电极，不但具有优异的电子注入性能，还能赋予器件良好的对比度。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是实施例1-3与对比例1中器件的电流-电压曲线图；
图2是实施例1与对比例1中电极的吸收光谱。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。
本发明所述的一种电极包括第一膜层，所述第一膜层包括由至少一种惰性金属单质与至少一种电子传输材料形成的至少一种配位化合物，其中，所述电子传输材料具有配位能力，且包含N^O和/或N^N杂环。本发明所述的电极，随着掺杂浓度和掺杂厚度的增加，可见光的吸收强度增加，电学性能不变。将第一膜层中惰性金属材料与电子传输材料的质量比设置为5∶100-50∶100，和/或，将第一膜层的厚度设置为10nm-300nm，不仅可以保持所述电极高效的n型掺杂特性，而且能够更加呈现更好的可见光吸收特性，因此，本发明所述的电极可以作为很好的黑电极，提高显示的对比度。
本发明所述的电极不但具有较强的可见光吸收特性，还具有较好的电子传输特性，能够有效降低器件的启动电压。详细以下面的实施例来阐述。
实施例1
本实施例提供一种电极，包括层叠设置的第一膜层和第二膜层，第一膜层包括掺杂的惰性金属材料Ag与电子传输材料Bphen(式5-1)，Ag和Bphen共掺杂形成的材料记为Ag-Bphen，Ag和Bphen的质量比为5∶95；第一膜层厚度为100nm。第二膜层为Al层，厚度为150nm。
该电极的制备方法包括如下步骤：
S1、通过共蒸镀工艺形成第一膜层，Ag的蒸镀速度为Bphen的蒸镀速率为
S2、通过蒸镀工艺在第一膜层上形成第二膜层，蒸镀速度为本实施例还提供一种OLED器件，器件结构为：ITO(150nm)/NPB(30nm)/Alq3(30nm)/Bphen(20nm)/5％Ag-Bphen(100nm)/A1(150nm)。
其中，第一电极为ITO层；
空穴传输层为NPB(N，N’-二(1-萘基)-N，N’-二苯基-1，1’-联苯-4，4’-二胺)层；
发光层为Alq3(8-羟基喹啉铝)；
电子传输层为Bphen(4，7-二苯基-1，10-菲罗啉)；
第二电极为所述电极。
上述OLED器件除该电极外的制备方法同现有技术。
作为本发明的可变换实施例，所述OLED器件的结构并不限于此，只要含有本发明所述的电极的OLED器件均可实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。
实施例2
本实施例提供一种电极，其结构和制备方法同实施例1，不同的是惰性金属材料为Cu。
本实施例还提供一种OLED器件，结构与制备方法同实施例1，不同的是第二电极为本实施例所提供的电极。
实施例3
本实施例提供一种电极，其结构和制备方法同实施例1，不同的是惰性金属材料为Au。
本实施例还提供一种OLED器件，结构与制备方法同实施例1，不同的是第二电极为本实施例所提供的电极。
实施例4
本实施例提供一种电极，其结构和制备方法同实施例1，不同的是电子传输材料为式(2-3)，惰性金属材料和电子传输材料的质量比为5∶100。
本实施例还提供一种OLED器件，结构与制备方法同实施例1，不同的是第二电极为本实施例所提供的电极。
实施例5
本实施例提供一种电极，其结构和制备方法同实施例1，不同的是电子传输材料为式(3-2)，惰性金属材料和电子传输材料的质量比为50∶100。
本实施例还提供一种OLED器件，结构与制备方法同实施例1，不同的是第二电极为本实施例所提供的电极。
实施例6
本实施例提供一种电极，其结构和制备方法同实施例1，不同的是电子传输材料为式(4-2)，第一膜层的厚度为10nm。
本实施例还提供一种OLED器件，结构与制备方法同实施例1，不同的是第二电极为本实施例所提供的电极。
实施例7
本实施例提供一种电极，其结构和制备方法同实施例1，不同的是电子传输材料为式(6-3)，第一膜层的厚度为300nm。
本实施例还提供一种OLED器件，结构与制备方法同实施例1，不同的是第二电极为本实施例所提供的电极。
实施例8
本实施例提供一种电极，其结构和制备方法同实施例1，不同的是电子传输材料为式(8-11)，第二膜层的厚度为100nm。
本实施例还提供一种OLED器件，结构与制备方法同实施例1，不同的是第二电极为本实施例所提供的电极。
作为本发明的可变换实施例，所述第二膜层的厚度不限于此，10-300nm均可以实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。
实施例9
本实施例提供一种电极，其结构和制备方法同实施例1，Ag和Bphen的质量比为40∶60。
本实施例还提供一种OLED器件，结构与制备方法同实施例1，不同的是第二电极为本实施所提供的电极。
实施例10
本实施例提供一种电极，其结构和制备方法同实施例1，不同的是第一膜层厚度为300nm。
本实施例还提供一种OLED器件，结构与制备方法同实施例1，不同的是第二电极为本实施所提供的电极。
对比例1
本实施例提供一种电极，其结构和制备方法同实施例1，不同的是第一膜层中不含有惰性金属材料。
本对比例还提供一种OLED器件，结构与制备方法同实施例1，不同的是第二电极为本实施例所提供的电极。
对比例2
本实施例提供一种电极，其结构和制备方法同实施例1，不同的是电子传输材料为八羟基喹啉铝(Alq3)。
本对比例还提供一种OLED器件，结构与制备方法同实施例1，不同的是第二电极为本实施例所提供的电极。
对上述实施例和对比例中提供的电极进行吸收强度测试，对OLED器件进行开启电压测试，测试结果如下表所示：
开启电压(V) 吸收峰波长(nm) 吸收强度(％)
实施例1 4.73 456 33.11
实施例2 7.56 456 36.26
实施例3 9.81 456 43.25
实施例4 5.62 460 45.68
实施例5 5.12 456 28.33
实施例6 6.35 456 25.67
实施例7 7.21 456 17.34
实施例8 6.69 456 26.89
实施例9 4.70 456 45.36
实施例10 4.75 456 38.72
对比例1 21.3 456 0.62
对比例2 9.67 472 43.58
从上述测试结果可以看出，本发明所述的电极，随着掺杂浓度和掺杂厚度的增加，可见光的吸收强度增加，电学性能不变。将第一膜层中惰性金属材料与电子传输材料的质量比设置为5∶100-50∶100，和/或，将第一膜层的厚度设置为10nm-300nm，不仅可以保持所述电极高效的n型掺杂特性，而且能够更加呈现更好的可见光吸收特性，因此惰性金属材料与电子传输材料可以作为很好的黑电极，提高显示的对比度。
本发明所述的电极不但具有较强的可见光吸收特性，还具有较好的电子传输特性，能够有效降低器件的启动电压。
实施例1-3与对比例1所提供的OLED器件的的电流-电压测试曲线图如图1所示，从图中可以看出，本发明实施例1提供的电极能够有效降低器件的启动电压。实施例1和对比例1的电极的可见光吸收图谱如图2所示，从图中可以看出，本发明实施例1提供的电极具有较宽的可见光吸收范围，能够显著提高器件的对比度，从而改善使用效果。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种电极，包括第一膜层，其特征在于，所述第一膜层包括由至少一种惰性金属单质与至少一种电子传输材料形成的至少一种配位化合物，其中，所述电子传输材料具有配位能力，且包含N^O和/或N^N杂环。
2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述电子传输材料具有如结构式式(1)至式(12)的材料中的至少一种：
其中，
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8选自氢基、烷基(-CnH2n+1)、共轭芳香基团，共轭杂环、甲氧基(-OCH3)、氨基及烷基取代的氨基(-NRxH2-x)、氰基(-CN)及氰基代烷基链(-CnH2n-CN)、卤族基(-X)及卤代烷基链、醛基和酮基(-CHO、-COR2)及甲醛基代烷基链(-CnH2n-CHO)、酯基(-COOR)及酯基代烷基链(-CnH2n-COOR)，或乙酰丙酮基(-COCH2COR)及乙酰丙酮基代烷基链(-CnH2n-COCH2COR)中的一种，所述共轭芳香基团为苯基(Ph)、萘基或蒽基；所述的共轭杂环为吡啶基(Py)或喹啉基。
3.根据权利要求1或2所述的电极，其特征在于，所述电子传输材料选自具有如(2-1)至(9-1)的结构式的材料中的至少一种：
4.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述惰性金属为钛Ti、钒V、铬Cr、锰Mn、铁Fe、钴Co、镍Ni、铜Cu、锌Zn、锆Zr、铌Nb、钼Mo、锝Tc、钌Ru、铑Rh、铅Pd、银Ag、镉Cd、钽Ta、钨W、铼Re、锇Os、铱Ir、金Au、铂Pt、汞Hg中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的电极，其特征在于，所述惰性金属为钴Co、镍Ni、铜Cu、钌Ru、银Ag、铱Ir、金Au、铂Pt中的至少一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电极，其特征在于，所述惰性金属材料与所述电子传输材料的质量比为5∶100-50∶100；所述第一膜层的厚度为10nm-300nm。
7.根据权利要求1-5任一项所述的电极，其特征在于，还包括与所述第一膜层叠置的第二膜层，所述第二膜层为功函数为不大于5.5eV的导电层。
8.一种权利要求1-7任一项所述的电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过蒸镀工艺形成第一膜层，
其中，惰性金属材料的蒸镀速率为
电子传输材料的蒸镀速率为
9.根据权利要求8所述的电极的制备方法，其特征在于，还包括形成第二膜层的步骤。
10.一种OLED器件，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的电极。
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