CN108400250A - 基于高功函数金属阴极的有机电致发光器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高功函数金属阴极的有机电致发光器件及其制备方法，该种有机电致发光器件包含依次层叠的衬底、阳极、空穴注入层、发光层、溶剂修饰层和阴极。本发明利用极性有机溶剂来修饰发光层表面，形成溶剂修饰层，可降低界面的电子注入势垒，提高电子的注入效率，实现以高功函数金属为阴极的高效率的有机电致发光。该方法原料易得，成本低廉，操作简便，具有广阔的应用前景。

Description

基于高功函数金属阴极的有机电致发光器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及有机电致发光器件的制备领域，特别涉及一种基于高功函数金属阴极的有机电致发光器件及其制备方法。

背景技术

有机发光二极管(Organic Light Emitting Diodes，OLEDs)具有主动发光、超轻、超薄、高发光效率、低成本、低功耗、易于制备大面积及柔性器件等优点，在显示及照明领域都具有极其广阔的发展前景。

OLEDs是双注入型器件，电子和空穴分别从器件的阴极和阳极注入发光层，相遇后复合形成激子，处于激发态的激子在跃迁回基态时，将能量以光子的形式释放出来而发光。因此，电子和空穴的高效率注入是实现高发光效率的先决条件。OLEDs的阳极一般采用透明导电层ITO，结合空穴注入层PEDOT:PSS后，可实现空穴的高效率注入。但是，为了匹配发光材料的最低未被占有能级(LUMO)，OLEDs的阴极需要使用低功函数的金属，例如Ca、Mg、Al或者它们的合金等，为了提高电子的注入效率，金属的功函数越低越好。然而，低功函数金属的化学性质活泼，极易受到外界环境的影响而发生氧化或潮解等化学反应，引起变质，导致OLEDs器件的失效。因此，急需寻找低功函数金属的替代品来应用到OLEDs器件的制备中以解决现有技术中存在的问题。之后，人们发现插入一薄层的碱金属或碱土金属的氟化物作为电子注入层可实现电子的高效率注入，但是其易吸水，影响OLEDs的寿命。为此，人们又开发了其他的一些有机材料，例如共轭聚电解质，其中的胺基等极性基团可在界面形成溶剂修饰层，提高电子的注入。但是，有机材料的合成步骤繁多，耗时而且成本高。

因此，有必要设计一种制备效率高、成本低廉、可实现电子的高效率注入的有机电致发光器件的制备方法来解决当前技术所面临的问题。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种基于高功函数金属阴极的、低成本、高效率的有机电致发光器件，并具体公开其制备方法。本发明是采用极性有机溶剂来处理发光层表面，通过在发光层表面形成溶剂修饰层来提高电子的注入效率，实现以高功函数金属为阴极的高效率有机电致发光的。该方法原料易得，成本低廉，操作简便，具有广阔的应用前景。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种基于高功函数金属阴极的有机电致发光器件，包括依次层叠的衬底、阳极、空穴注入层、发光层、溶剂修饰层和阴极，所述溶剂修饰层由具有较大偶极矩的非质子型极性有机溶剂以一定的涂覆方式涂覆在所述发光层上后形成。

进一步地，所述涂覆方式包括旋涂、喷墨打印或刮涂。

进一步地，所述有机溶剂选自二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、乙腈中的一种。

进一步地，所述阳极的材料选自铟锡氧化物(ITO)、锌铝氧化物(AZO)、氟锡氧化物(FTO)中的一种。

进一步地，所述阴极的材料选自金属铝、银、金中的一种。

一种基于高功函数金属阴极的有机电致发光器件的制备方法，具体的制备步骤为：

1)在衬底上涂布PEDOT:PSS水溶液形成空穴注入层；

2)采用旋涂的方式在空穴注入层上形成发光层；

3)提供极性有机溶剂，在所述发光层的表面上涂覆极性有机溶剂，使得所述发光层的上表面形成溶剂修饰层；

4)在上述溶剂修饰层上通过真空热蒸镀的方式形成阴极。

进一步地，所述步骤2中是将发光材料P-PPV首先溶解在甲苯中形成溶液，之后再旋涂在所述空穴注入层上，溶剂挥发后形成所述发光层；在选用该发光材料时，除了考虑到成膜性、稳定性、能级匹配、载流子迁移率等因素外，还综合考虑到荧光量子效率的要求，溶液荧光效率高，薄膜量子效率相应地也高，且谱峰形状和峰值位置相差不大，能抑制薄膜中聚集体的形成。

本发明的有益效果是：本发明的OLEDs器件，在发光层的表面，通过采用极性有机溶剂进行修饰的方法形成溶剂修饰层，可以提高电子的注入，增加载流子的复合几率，改善OLEDs器件的性能，实现以高功函数金属为阴极的高效率有机电致发光，原料易得，成本较低，操作简便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明实施例1和对比器件的电流密度-效率图；

1-阳极，2-空穴注入层，3-发光层，4-溶剂修饰层，5-阴极。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

本发明提供了一种基于高功函数阴极的OLEDs及其制备方法，所述OLEDs器件包括多个结构层，每一结构层对应OLEDs器件的结构设置分别为衬底、阳极、空穴注入层、发光层、阴极，其中，对发光层表面进行溶剂修饰形成溶剂修饰层，可以明显改善OLEDs器件的性能。

实施例1

所述的制备OLEDs器件的方法，具体包括以下的制作步骤：

由于ITO玻璃具有在可见光区高透过率、高红外反射率和良好的导电性能，所以本实施例以ITO作为阳极，在涂覆有ITO的玻璃基板上涂布PEDOT:PSS水溶液形成空穴注入层，空穴注入层的厚度一般为30nm；将发光材料聚对苯撑乙烯(P-PPV)溶解在甲苯中，采用旋涂的方式涂布在所述空穴注入层上，溶剂挥发后，形成发光层，发光层的厚度一般为60～80nm；在所述发光层的上表面上涂覆极性有机溶剂DMF，在表面形成溶剂修饰层；在所述溶剂修饰层上通过真空热蒸镀的方式形成铝阴极，铝阴极的厚度一般为120～150nm。

绘制实施例1得到的器件和对比器件(没有对发光层表面进行溶剂修饰)的电流密度-效率曲线，如图2所示，从图中可以看出，以DMF修饰P-PPV的表面后，器件的电流效率由原来的0.26cd/A提高到1.94cd/A，大幅度提高了器件的发光效率。

实施例2

以AZO作为阳极，在制备有AZO的玻璃基板上涂布PEDOT:PSS水溶液形成空穴注入层；将发光材料P-PPV溶解在甲苯中，采用旋涂的方式涂布在所述空穴注入层上，溶剂挥发后，形成发光层；在所述发光层的上表面上刮涂极性有机溶剂DMSO，在表面形成溶剂修饰层；在所述溶剂修饰层上通过真空热蒸镀的方式形成金阴极。

实施例3

以AZO作为阳极，在制备有AZO的玻璃基板上涂布PEDOT:PSS水溶液形成空穴注入层；将发光材料P-PPV溶解在甲苯中，采用旋涂的方式涂布在所述空穴注入层上，溶剂挥发后，形成发光层；在所述发光层的上表面上刮涂极性有机溶剂乙腈，在表面形成溶剂修饰层；在所述溶剂修饰层上通过真空热蒸镀的方式形成铝阴极。

实施例4

以FTO作为阳极，在制备有FTO的玻璃基板上涂布PEDOT:PSS水溶液形成空穴注入层；将发光材料P-PPV溶解在甲苯中，采用旋涂的方式涂布在所述空穴注入层上，溶剂挥发后，形成发光层；在所述发光层的上表面上刮涂极性有机溶剂DMF，在表面形成溶剂修饰层；在所述溶剂修饰层上通过真空热蒸镀的方式形成银阴极。

实施例5

以FTO作为阳极，在制备有FTO的玻璃基板上涂布PEDOT:PSS水溶液形成空穴注入层；将发光材料P-PPV溶解在甲苯中，采用旋涂的方式涂布在所述空穴注入层上，溶剂挥发后，形成发光层；在所述发光层的上表面上刮涂极性有机溶剂DMSO，在表面形成溶剂修饰层；在所述溶剂修饰层上通过真空热蒸镀的方式形成铝阴极。

本发明公开高效率、基于高功函数金属阴极的OLEDs器件的制备方法，在发光层和阴极界面之间采用极性有机溶剂处理，形成溶剂修饰层，可以有效改善载流子的传输，提高器件整体性能。该方法原料易得，价格低廉，操作简单。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。但是以上所述仅为本发明的具体实施例，本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式均应涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (6)

1.一种基于高功函数金属阴极的有机电致发光器件，其特征在于，器件结构包括依次层叠的衬底、阳极、空穴注入层、发光层、溶剂修饰层和阴极，所述溶剂修饰层由极性有机溶剂涂覆在所述发光层上后形成。

2.如权利要求1所述的基于高功函数金属阴极的有机电致发光器件，其特征在于，所述涂覆方式包括旋涂、喷墨打印或刮涂。

3.如权利要求1所述的基于高功函数金属阴极的有机电致发光器件，其特征在于，所述有机溶剂选自二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈中的一种。

4.如权利要求1所述的基于高功函数金属阴极的有机电致发光器件，其特征在于，所述阳极的材料选自铟锡氧化物、锌铝氧化物、氟锡氧化物中的一种。

5.如权利要求1所述的基于高功函数金属阴极的有机电致发光器件，其特征在于，所述阴极的材料选自金属铝、银、金中的一种。

6.如权利要求1-5中任一项所述的基于高功函数金属阴极的有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，具体的制备步骤为：

1)在阳极上涂布PEDOT:PSS水溶液形成空穴注入层；

2)将发光材料P-PPV首先溶解在甲苯中形成溶液，之后再旋涂在所述空穴注入层上，待溶剂挥发后形成发光层；

3)在所述发光层的表面上涂覆极性有机溶剂，使得在所述发光层的上表面形成溶剂修饰层；

4)在所述溶剂修饰层上通过真空热蒸镀的方式形成阴极。