CN113421984A - 一种oled器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种OLED器件及其制备方法。该OLED器件包括：由下到上依次排布的基板层、电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层、载流子产生层和金属电极；所述载流子产生层包括MoO₃掺杂层和Ag掺杂层。所述MoO3掺杂层与所述Ag掺杂层不存在碱金属离子，因此不会由于碱金属离子扩散进入发光层而引起器件失效，从而大幅提升了OLED器件的寿命和稳定性。并且本发明采用了倒置结构，将对水氧敏感的电子传输材料置于OLED器件的下方，减少其接触水氧的几率，由此减缓OLED器件的材料失效，进而提高OLED器件的使用寿命。

Description

一种OLED器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及有机发光半导体技术领域，特别是涉及一种OLED器件及其制备方法。

背景技术

现如今，对于采用掺杂方式制备载流子注入层或传输层的OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光半导体)器件，往往采用p-i-n型结构(其中n代表n-doped即n型掺杂，i代表emitter即发光层，p代表p-doped即p型掺杂)，制备的方式为：将ITO(氧化铟锡)作为器件的阳极，在上方依次蒸镀一层p-doped layer(p型掺杂层)作为空穴注入层，一层空穴传输层，一层emitter即发光层，一层电子传输层，一层n-doped layer(n型掺杂层)作为电子注入层，最后蒸镀一层金属电极作为阴极。然而该p-i-n型结构的OLED器件存在着无法有效保护发光层，器件寿命及稳定性不足的缺点。

因此，如何设计一种能够提高OLED器件寿命和稳定性的技术方案，成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种OLED器件及其制备方法，解决了现有p-i-n型结构的OLED器件寿命及稳定性不足的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种OLED器件，该器件包括：

由下到上依次排布的基板层、电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层、载流子产生层和金属电极；

所述载流子产生层包括MoO₃掺杂层和Ag掺杂层。

可选的，所述基板层为氧化铟锡。

可选的，所述电子注入层为掺杂比例为15％的Ag掺杂的BPhen，所述电子注入层的厚度为10nm。

可选的，所述电子传输层为B3PYMPM、TPBi或TMPYPB中的一种，所述电子传输层的厚度为30nm。

可选的，所述发光层为掺杂比例为5％的DSA-ph掺杂的ADN，所述发光层的厚度为20nm。

可选的，所述空穴传输层为TCTA、PEDOT:PSS、TAPC或PVK中的一种，所述空穴传输层的厚度为10nm。

可选的，所述MoO₃掺杂层和所述Ag掺杂层的掺杂主体为NPB、BPhen、MCP或POT2T中的一种；

所述MoO₃掺杂层中MoO₃的掺杂比例为20％，所述MoO₃掺杂层的厚度为40nm；

所述Ag掺杂层中Ag的掺杂比例为15％，所述Ag掺杂层的厚度为10nm。

可选的，所述金属电极为Al、Au、Ag和Cu中的一种，所述金属电极的厚度为150nm。

本发明还提供了一种OLED器件的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

制备基板层；

依次将电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层、载流子产生层和金属电极的材料蒸镀至所述基板层上；所述载流子产生层为MoO₃掺杂层和Ag掺杂层。

可选的，所述制备基板层，具体包括：

准备氧化铟锡基板，作为基板层；

将所述氧化铟锡基板放入盛有去离子水的玻璃罐中，加入去污粉和洗洁精，使用超声机超声90分钟；

将所述玻璃罐中的溶液依次更换为去离子水、丙酮和异丙醇，分别超声90分钟；

烤干所述氧化铟锡基板，并进行UV处理。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

1、相较于传统p-i-n型结构的OLED器件，本发明提供的n-i-p-n结构的OLED器件属于倒置结构，将对水氧敏感的电子传输材料置于器件的下方，减少其接触水氧的几率，由此减缓器件的材料失效，进而提高器件的使用寿命。

2、本发明将MoO3掺杂层和Ag掺杂层结合作为载流子产生层，可保证载流子的传输能力不受影响，同时又具有良好的阻隔水氧的作用，进一步提高器件的寿命及稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种OLED器件的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的一种OLED器件的各层组成示意图；

图3为本发明实施例提供的不同Ag掺杂层厚度下OLED器件电压、电流密度和亮度的表征图；

图4为本发明实施例提供的不同Ag掺杂层厚度下OLED器件电流密度和电流效率的表征图；

图5为n-i-p-n、n-i-p和p-i-n三种结构的OLED器件性能的对比图；

图6为本发明实施例2提供的一种OLED器件的制备方法的流程图。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种OLED器件及其制备方法，该OLED器件为n-i-p-n型倒置结构，在较为传统的p-i-n型结构基础上增加了一层n型掺杂，优化了器件结构，提升了器件的稳定性和寿命，解决了现有的器件结构无法保障OLED器件使用寿命及使用稳定性的难题。

与本发明有关的专业术语的定义如下：

NPB：N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺；

B3PYMPM：4,6-双(3,5-二(3-吡啶)基苯基)-2-甲基嘧啶；

BPhen：4,7-二苯基-1,10-菲罗啉；

DSA-ph：4,4'-[1,4-亚苯基二-(1E)-2,1-乙烯二基]二[N,N-二苯基苯胺]，一种蓝光材料；

ADN：9,10-二(2-萘基)蒽；

TCTA：4,4',4”-三(咔唑-9-基)三苯胺。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

请参阅图1，本发明提供了一种OLED器件，该器件包括：

由下到上依次排布的基板层、电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层、载流子产生层和金属电极；

所述载流子产生层包括MoO₃掺杂层和Ag掺杂层。

如图2所示，本实施例中基板层为ITO阳极，电子注入层为15％金属掺杂的菲哆啉衍生物，发光层为5％发光材料掺杂的材料，载流子产生层为20％金属氧化物掺杂的材料和15％金属掺杂的菲哆啉衍生物。

本发明通过将20％金属氧化物掺杂的材料和15％金属掺杂的菲哆啉衍生物掺杂结合作为载流子产生层，可保证载流子的传输能力不受影响，同时又具有良好的阻隔水氧的作用，进一步提高器件的寿命及稳定性。

作为一种可能的实现方式，本实施例中各层的材料和厚度可以做如下选择：

基板层为氧化铟锡。

电子注入层为掺杂比例为15％的Ag掺杂的BPhen，所述电子注入层的厚度为10nm。

电子传输层为B3PYMPM、TPBi或TMPYPB中的一种，所述电子传输层的厚度为30nm。

发光层为掺杂比例为5％的DSA-ph掺杂的ADN，所述发光层的厚度为20nm。

空穴传输层为TCTA、PEDOT:PSS、TAPC或PVK中的一种，所述空穴传输层的厚度为10nm。

金属电极为Al、Au、Ag和Cu中的一种，所述金属电极的厚度为150nm。

具体的，所述MoO₃掺杂层和所述Ag掺杂层的掺杂主体为NPB、BPhen、MCP或POT2T中的一种；

所述MoO₃掺杂层中MoO₃的掺杂比例为20％，所述MoO₃掺杂层的厚度为40nm；

所述Ag掺杂层中Ag的掺杂比例为15％，所述Ag掺杂层的厚度为10nm。

为了验证本发明n-i-p-n型OLED器件的性能，分别对Ag掺杂层的厚度进行了调整。在本实施例中，分别验证了Ag掺杂层的厚度为0nm、10nm、20nm和40nm的OLED器件的性能。其结果如图3和图4所示。

由图3和图4可以可看出，Ag掺杂层的厚度为20nm或40nm时OLED器件的性能下降非常严重，尤其是图4，在相同电流密度下，电流效率相较于10nm衰减明显。

因此根据图3和图4的表征结果可知，当OLED器件最上方的n型掺杂层即15％掺杂比例Ag的Ag掺杂层厚度为10nm时，OLED器件的性能相较于没有改层几乎没有变化，但在此结构下，器件的寿命和稳定性都有了较大的提升。

另外，由于当Ag掺杂层的厚度为0nm时，此时的OLED器件相当于n-i-p型结构，n-i-p结构本身作为倒置结构对于发光层已经有一定的保护作用，OLED器件的稳定性和寿命相较于p-i-n结构是更有优势的，所以选择Ag掺杂层的厚度为0nm来作为参考，一方面更加直观，本发明提供的n-i-p-n结构相对于n-i-p结构只增加了一层n型掺杂，另一方面比较起来更能说明本发明的稳定性和寿命的提升明显。为了验证这一观点，本发明还对n-i-p-n、n-i-p和p-i-n三种结构的OLED器件在制备期间经过相同的盖板封装后对各个OLED器件的寿命进行了测试，测试的方式是将OLED器件接在ZJZCL-1型老化测试仪后记录OLED器件的亮度从3000cd/m²降低到初始的80％的时间，时间越长，说明器件寿命越长，越稳定，测试结果如图5所示。

根据图5可以看出n-i-p-n型的OLED器件、n-i-p型的OLED器件、p-i-n型的OLED器件寿命分别为490min、350min和240min。因此本发明提供的n-i-p-n型结构有效提升了OLED器件的寿命和稳定性。

综上，本发明实施例使用的载流子产生层为MoO3掺杂层与Ag掺杂层，不存在碱金属离子，因此不会由于碱金属离子扩散进入发光层而引起器件失效，所以本发明大幅提升了器件的寿命和稳定性。并且本发明采用了倒置结构，将对水氧敏感的电子传输材料置于器件的下方，减少其接触水氧的几率，由此减缓了器件的材料失效，进而提高了器件的使用寿命。

实施例2：

请参阅图6，本发明提供了一种OLED器件的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S1：制备基板层；

S2：依次将电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层、载流子产生层和金属电极的材料蒸镀至所述基板层上；所述载流子产生层为MoO₃掺杂层和Ag掺杂层。

在步骤S1中，所述制备基板层具体包括：

S11：准备氧化铟锡基板，作为基板层；

S12：将所述氧化铟锡基板放入盛有去离子水的玻璃罐中，加入去污粉和洗洁精，使用超声机超声90分钟；

S13：将所述玻璃罐中的溶液依次更换为去离子水、丙酮和异丙醇，分别超声90分钟；

S14：烤干所述氧化铟锡基板，并进行UV处理。

在步骤S2中，具体的步骤包括：

S21：将基板移入真空蒸镀舱，并将需要蒸镀在基板上的材料放入蒸镀舱的蒸发舟或坩埚中，采用电流加热的方式将材料加热至挥发的温度，由仪器内的膜厚仪检测蒸镀速率不同蒸发源的温度可分别控制；

S22：操作仪器，对蒸镀舱抽真空，使蒸镀舱内部真空度达到10^-5Pa以下，加热坩埚或蒸发舟，使需要蒸镀的材料达到蒸镀温度，随后依次将电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层、载流子产生层和金属电极的材料蒸发到基板层上。

另外，制备过程中制备环境保持在真空度10^-5Pa以下；如果一层只有一种材料，就将该材料通过电流加热至其挥发的温度(不同材料挥发的温度不同)，通过膜厚仪检测其挥发的速率，控制在

如果一层有两种材料掺杂，则将两种材料分别加热挥发，并检测挥发速率，根据他们速率不同来调节掺杂比例。

通过该制备方法可以有效提升OLED器件的寿命和稳定性。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种OLED器件，其特征在于，包括：

由下到上依次排布的基板层、电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层、载流子产生层和金属电极；

所述载流子产生层包括MoO₃掺杂层和Ag掺杂层。

2.根据权利要求1所述的OLED器件，其特征在于，所述基板层为氧化铟锡。

3.根据权利要求1所述的OLED器件，其特征在于，所述电子注入层为掺杂比例为15％的Ag掺杂的BPhen，所述电子注入层的厚度为10nm。

4.根据权利要求1所述的OLED器件，其特征在于，所述电子传输层为B3PYMPM、TPBi或TMPYPB中的一种，所述电子传输层的厚度为30nm。

5.根据权利要求1所述的OLED器件，其特征在于，所述发光层为掺杂比例为5％的DSA-ph掺杂的ADN，所述发光层的厚度为20nm。

6.根据权利要求1所述的OLED器件，其特征在于，所述空穴传输层为TCTA、PEDOT:PSS、TAPC或PVK中的一种，所述空穴传输层的厚度为10nm。

7.根据权利要求1所述的OLED器件，其特征在于，所述MoO₃掺杂层和所述Ag掺杂层的掺杂主体为NPB、BPhen、MCP或POT2T中的一种；

所述MoO₃掺杂层中MoO₃的掺杂比例为20％，所述MoO₃掺杂层的厚度为40nm；

所述Ag掺杂层中Ag的掺杂比例为15％，所述Ag掺杂层的厚度为10nm。

8.根据权利要求1所述的OLED器件，其特征在于，所述金属电极为Al、Au、Ag和Cu中的一种，所述金属电极的厚度为150nm。

9.一种OLED器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

制备基板层；

依次将电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层、载流子产生层和金属电极的材料蒸镀至所述基板层上；所述载流子产生层为MoO₃掺杂层和Ag掺杂层。

10.根据权利要求9所述的OLED器件的制备方法，其特征在于，所述制备基板层，具体包括：

准备氧化铟锡基板，作为基板层；

将所述氧化铟锡基板放入盛有去离子水的玻璃罐中，加入去污粉和洗洁精，使用超声机超声90分钟；

将所述玻璃罐中的溶液依次更换为去离子水、丙酮和异丙醇，分别超声90分钟；

烤干所述氧化铟锡基板，并进行UV处理。

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