CN110391344A - 一种基于阳极修饰层的提高效率稳定性的oled - Google Patents

一种基于阳极修饰层的提高效率稳定性的oled Download PDF

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Abstract

本发明请求保护一种基于阳极修饰层的提高效率稳定性的有机发光二极管(Organic Light‑emitting Diode,OLED)，包括玻璃衬底、所述玻璃衬底上制备有氧化烟锡(ITO)阳极、缓冲修饰层、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极。其中，本发明的有机发光二极管采用的是MoO3作为缓冲修饰层，其厚度分别为1nm,5nm,10nm,20nm。相比无修饰层的器件，本实施例的器件电流效率不稳定的问题得到显著改善，且提高了器件的亮度及效率；同时，器件制备工艺简单，成本低。

Description

一种基于阳极修饰层的提高效率稳定性的OLED
技术领域
本发明属于有机电致发光器件技术领域，尤其涉及提高器件效率稳定性的阳极缓冲修饰层。
背景技术
有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)，因其在平面显示和固态照明领域的巨大应用市场而被广泛关注。与其他显示技术相比，OLED面板具备诸多优势，如视角广、驱动电压低、响应速度快、可实现柔性显示、材料选择范围广、可实现380nm-700nm光谱区域的全彩显示等优点，同时符合信息时代移动通信和信息显示的发展趋势，以及绿色照明技术的要求，在过去20多年中得到了迅速的发展和应用。OLED是采用有机小分子材料作为各功能层材料，在外电场驱动下完成载流子的传输，复合形成激子，激子退激辐射发光。因此OLED是一种电流驱动器件，在外置偏压下随电流密度的增加亮度随之而增加。
在OLED中，阳极作为器件结构的一个重要组成部分，承担着载流子注入和电路连接的作用，而同时载流子的注入和电极与有机材料之间的能垒有关。一般我们所用ITO阳极是制备在玻璃衬底上的，其表面存在较多毛刺，使得功函数较低(～4.7eV)；同时，由于常用的空穴传输材料的HOMO能级在5.1eV左右，使得空穴注入器件需要克服较大的能垒，从而导致空穴注入率不高。目前除使用氧等离子处理等方式提高ITO功函数外，通过在ITO于空穴传输层之间加入适当的缓冲修饰层可有效降低能垒，提升器件效率。尽管有较多研究者在ITO于空穴注入层之间加入不同的修饰层以降低两者之间的能垒，提高器件效率；但加入的修饰层大都在几纳米甚至更薄，并未研究其厚度改善效率不稳定的问题。此外，不合适的缓冲修饰材料及厚度可能会带来器件制备难度的增加、改善效果不明显、甚至驱动电压增大等问题。因此，探索合适的修饰层材料及厚度对于提高器件效率和降低效率稳定性变得尤为重要。
本发明针对器件效率不稳定的问题，发明设计了一种提高器件效率稳定性的有机发光二极管，在传统OLED结构的基础上，通过在阳极加入不同厚度的MoO3，利用MoO3为强电子受体材料的特性，降低ITO与NPB之间的能垒的同时，帮助空穴快速注入器件内，在尽可能避免大幅增加制造成本和工艺难度的情况下，改善器件效率不稳定的问题。这对提高整个器件的效率稳定性和推进其工业应用具有重要意义。
发明内容
本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种有效改善器件的效率不稳定问题的基于阳极修饰层的提高效率稳定性的有机发光二极管。本发明的技术方案如下：
一种基于阳极修饰层的提高效率稳定性的有机发光二极管，其包括厚度为1100nm的玻璃衬底，其特征在于，所述玻璃衬底上附有ITO阳极(1)，所述ITO阳极(1)上设置有缓冲修饰层(2)，所述缓冲修饰层(2)上设置有空穴注入层(3)，所述空穴注入层(3)上设置有空穴传输层(4)，所述空穴传输层(4)上设置有发光单元(5)，所述发光单元(5)上设置有电子传输层(6)，所述电子传输层(6)上设置有电子注入层(7)，所述电子注入层(7)上设置有阴极(8)，阴极(8)不透光，具有镜面反射作用，ITO阳极(1)用于空穴注入且在可见光范围内透射率大于87％，缓冲修饰层(2)采用MoO3来降低ITO与NPB之间的能垒，空穴注入层(3)用于帮助空穴注入器件，空穴传输层(4)用于帮助空穴快速传输至发光单元内，发光单元(5)用于捕获空穴和电子形成激子，激子辐射跃迁实现发光，电子传输层(6)用于将从阴极注入的电子传输到发光层，电子注入层(7)用于改善阴极(8)与电子传输层(6)之间的能垒，提高电子注入效率，阴极(8)不透光，用于注入电子和反射发光层光子，通过改变缓冲修饰层(2)的厚度，利用MoO3为强电子受体材料的特性，帮助空穴快速注入器件内，使得空穴更快的被传输到发光单元内复合形成激子。
进一步的，所述缓冲修饰层(2)采用的是三氧化钼(MoO3)，用于降低ITO与NPB之间的能垒，厚度为x nm，x＝1,5,10,20。
进一步的，所述发光单元(5)为绿色发光单元，所采用的主体材料为空穴型传输材料4,4',4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)，客体掺杂材料为客体掺杂材料为fac-Ir(2-phenylpyridyl)3(Ir(ppy)3)。
进一步的，所述发光单元(5)的客体掺杂浓度为10wt％，且发光单元厚度为30nm。
进一步的，所述有机发光二极管的结构为：Glass(1100nm)/ITO(140nm)/MoO3(xnm)/NPB(40nm)/TCTA(10nm)/TCTA:Ir(ppy)3(10wt％,10nm)/TPBi(40nm)/Cs2CO3(1nm)/Al(120nm)，其中，x＝1,5,10,20nm。
进一步的，当x＝10nm时，所述起亮电压为2.73V，最大亮度为81 559cd/m2，最大功率效率为71.5lm/W，在电流密度为20mA/cm2下的电流效率为73.2cd/A。
本发明的优点及有益效果如下：
本发明设计了一种提高效率稳定性的绿光OLED器件，本发明针对器件效率不稳定的问题，设计了一种提高器件效率稳定性的有机发光二极管，在传统OLED结构的基础上，通过在阳极加入不同厚度的MoO3，利用MoO3为强电子受体材料的特性，帮助空穴快速注入器件内；同时，有效降低ITO与NPB之间的能垒，极大的提高了ITO的功函数、器件的效率稳定性，并有效降低了器件的驱动电压，在尽可能避免大幅增加制造成本和工艺难度的情况下，改善器件效率不稳定的问题，具有良好的可行性和重复性。这对提高整个器件的效率稳定性和推进其工业应用具有重要意义。
附图说明
图1是本发明提供优选实施例的(实施例4)的器件结构图。
图2是对比实施例(实施例1)和其余实施例(包括优选实施例)器件的电流效率-电流密度特性曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
如图1所示，如图1所示，本发明所述一种提高效率稳定性的绿色OLED器件，包括厚度为1100nm的玻璃衬底，所述衬底上附有ITO阳极1，所述ITO阳极1上设置有缓冲修饰层2，所述缓冲修饰层2上设置有空穴注入层3，所述空穴注入层3上设置有空穴传输层4，所述空穴传输层4上设置有发光单元5，所述发光单元5上设置有电子传输层6，所述电子传输层6上设置有电子注入层7，所述电子注入层7上设置有阴极8，阴极8不透光，具有镜面反射作用，ITO阳极1用于空穴注入且在可见光范围内透射率大于87％，缓冲修饰层2采用MoO3来降低ITO与NPB之间的能垒，空穴注入层3用于帮助空穴注入器件，空穴传输层4用于帮助空穴快速传输至发光单元内，发光单元5用于捕获空穴和电子形成激子，激子辐射跃迁实现发光，电子传输层6用于将从阴极注入的电子传输到发光层，电子注入层7用于改善阴极8与电子传输层6之间的能垒，提高电子注入效率，阴极8不透光，用于注入电子和反射发光层光子。同过通过改变缓冲修饰层的厚度，利用MoO3为强电子受体材料的特性，帮助空穴快速注入器件内，使得空穴更快的被传输到发光单元内复合形成激子，提高器件性能的同时，有效解决器件效率不稳定的问题。
所述所述缓冲修饰层2采用的是三氧化钼(MoO3)，是强电子受体材料，能加速空穴的传输，且有效降低ITO与NPB之间的能垒，改善器件的效率不稳定问题，其厚度为x nm(x＝1,5,10,20)。
所述绿色发光单元5所采用的主体材料为空穴型传输材料4,4',4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)，客体掺杂材料为客体掺杂材料为fac-Ir(2-phenylpyridyl)3(Ir(ppy)3)。
所述绿色发光单元5的客体掺杂浓度为10wt％，且发光单元厚度为30nm。
实例1(对比例)：
一种有机电致发光器件，包括依次设置的阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光单元、电子传输层、电子注入层和阴极。本实施例有机电致发光器件结构为Glass(1100nm)/ITO(140nm)/NPB(40nm)/TCTA(10nm)/TCTA:Ir(ppy)3(10wt％,10nm)/TPBi(40nm)/Cs2CO3(1nm)/Al(120nm)。本实施例的器件起亮电压为2.75V，最大亮度为46 943cd/m2，最大功率效率为62.3lm/W，在电流密度为20mA/cm2下的电流效率为65.7cd/A。
实例2：
一种有机电致发光器件，包括依次设置的阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光单元、电子传输层、电子注入层和阴极。本实施例有机电致发光器件结构为Glass(1100nm)/ITO(140nm)/MoO3(1nm)/NPB(40nm)/TCTA(10nm)/TCTA:Ir(ppy)3(10wt％,10nm)/TPBi(40nm)/Cs2CO3(1nm)/Al(120nm)。本实施例的器件起亮电压为2.74V，最大亮度为75 768cd/m2，最大功率效率为67.2lm/W，在电流密度为20mA/cm2下的电流效率为70cd/A。
实例3：
一种有机电致发光器件，包括依次设置的阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光单元、电子传输层、电子注入层和阴极。本实施例有机电致发光器件结构为Glass(1100nm)/ITO(140nm)/MoO3(5nm)/NPB(40nm)/TCTA(10nm)/TCTA:Ir(ppy)3(10wt％,10nm)/TPBi(40nm)/Cs2CO3(1nm)/Al(120nm)。本实施例的器件起亮电压为2.74V，最大亮度为80 744cd/m2，最大功率效率为69.5lm/W，在电流密度为20mA/cm2下的电流效率为66.1cd/A。
实例4(本发明优选实施例)：
一种有机电致发光器件，包括依次设置的阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光单元、电子传输层、电子注入层和阴极。本实施例有机电致发光器件结构为Glass(1100nm)/ITO(140nm)/MoO3(10nm)/NPB(40nm)/TCTA(10nm)/TCTA:Ir(ppy)3(10wt％,10nm)/TPBi(40nm)/Cs2CO3(1nm)/Al(120nm)。本实施例的器件起亮电压为2.73V，最大亮度为81 559cd/m2，最大功率效率为71.5lm/W，在电流密度为20mA/cm2下的电流效率为73.2cd/A。
实例5：
一种有机电致发光器件，包括依次设置的阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光单元、电子传输层、电子注入层和阴极。本实施例有机电致发光器件结构为Glass(1100nm)/ITO(140nm)/MoO3(20nm)/NPB(40nm)/TCTA(10nm)/TCTA:Ir(ppy)3(10wt％,10nm)/TPBi(40nm)/Cs2CO3(1nm)/Al(120nm)。本实施例的器件起亮电压为2.74V，最大亮度为89 293cd/m2，最大功率效率为66.6lm/W，在电流密度为20mA/cm2下的电流效率为73.1cd/A。
本发明器件所有实施例(包括优选实施例)与对比器件实施例1的性能参数对比如下表所示。
通过对比以上数据可以发现，随着阳极修饰层MoO3厚度的增加，实施例1～4的电流效率先衰减后增加，当修饰层厚度为5nm时(实施例3)，器件的电流效率最低，当其厚度为10nm时(实施例4)，器件效率达到最大，且随着MoO3的继续增加至20nm(实施例5)，器件效率基本保持稳定，其最大亮度增加至89 293cd/m2，但其功率效率衰减至66.6lm/W。由器件的电流效率-电流密度(Current Efficiency-Current Density,E-J)特性曲线(见图2)可知，未加入阳极修饰的器件(实施例1)，其电流密度低于10mA/cm2时，器件的电流效率较为平缓，当器件电流密度在10mA/cm2左右时，器件的电流效率达到最大，且随着电流密度的增加，器件的电流效率极为不稳定；当加入阳极缓冲修饰层后，器件的电流效率变得稳定，且随着MoO3厚度的增加，器件的性能不同程度的得到提升。可见，本发明器件可有效提高器件性能，并显著改善电流效率不稳定的问题，这对工业应用具有重要的参考价值。
需要说明的是，本发明使用的有机材料纯度均大于99.5％。本次发明中所用到的有机物名称以及分子式结构如下表：
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (6)

1.一种基于阳极修饰层的提高效率稳定性的OLED，其特征在于，包括厚度为1100nm的玻璃衬底，其特征在于，所述玻璃衬底上附有ITO阳极(1)，所述ITO阳极(1)上设置有缓冲修饰层(2)，所述缓冲修饰层(2)上设置有空穴注入层(3)，所述空穴注入层(3)上设置有空穴传输层(4)，所述空穴传输层(4)上设置有发光单元(5)，所述发光单元(5)上设置有电子传输层(6)，所述电子传输层(6)上设置有电子注入层(7)，所述电子注入层(7)上设置有阴极(8)，阴极(8)不透光，具有镜面反射作用。ITO阳极(1)用于空穴注入且在可见光范围内透射率大于87％，缓冲修饰层(2)采用MoO3来降低ITO与NPB之间的能垒，空穴注入层(3)用于帮助空穴注入器件，空穴传输层(4)用于帮助空穴快速传输至发光单元内，发光单元(5)用于捕获空穴和电子形成激子，激子辐射跃迁实现发光，电子传输层(6)用于将从阴极注入的电子传输到发光层，电子注入层(7)用于改善阴极(8)与电子传输层(6)之间的能垒，提高电子注入效率，阴极(8)不透光，用于注入电子和反射发光层光子，通过改变缓冲修饰层(2)的厚度，利用MoO3为强电子受体材料的特性，帮助空穴快速注入器件内，使得空穴更快的被传输到发光单元内复合形成激子。
2.根据权利要求1所述的基于阳极修饰层的提高效率稳定性的有机发光二极管，其特征在于，所述缓冲修饰层(2)采用的是三氧化钼(MoO3)，用于降低ITO与NPB之间的能垒，厚度为x nm，x＝1,5,10,20。
3.根据权利要求1所述的基于阳极修饰层的提高效率稳定性的有机发光二极管，其特征在于，所述发光单元(5)为绿色发光单元，所采用的主体材料为空穴型传输材料4,4',4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)，客体掺杂材料为客体掺杂材料为fac-Ir(2-phenylpyridyl)3(Ir(ppy)3)。
4.根据权利要求3所述的基于阳极修饰层的提高效率稳定性的有机发光二极管，其特征在于，所述发光单元(5)的客体掺杂浓度为10wt％，且发光单元厚度为30nm。
5.根据权利要求1-4所述的基于阳极修饰层的提高效率稳定性的有机发光二极管，其特征在于，所述有机发光二极管的结构为：Glass(1100nm)/ITO(140nm)/MoO3(x nm)/NPB(40nm)/TCTA(10nm)/TCTA:Ir(ppy)3(10wt％,10nm)/TPBi(40nm)/Cs2CO3(1nm)/Al(120nm)，其中，x＝1,5,10,20nm。
6.根据权利要求5所述的基于阳极修饰层的提高效率稳定性的有机发光二极管，其特征在于，当x＝10nm时，所述起亮电压为2.73V，最大亮度为81559cd/m2，最大功率效率为71.5lm/W，在电流密度为20mA/cm2下的电流效率为73.2cd/A。
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