專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高效有機(jī)發(fā)光器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種應(yīng)用于發(fā)光顯示和平面光源的器件，涉及有機(jī)發(fā)光器件的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)和制備方法的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
有機(jī)發(fā)光在平板顯示和固態(tài)光源中具有巨大的應(yīng)用前景。自從首次提出有機(jī) 發(fā)光結(jié)構(gòu)以來(lái)(US Pat. No. 4,356,429)，人們對(duì)有機(jī)發(fā)光器件開(kāi)展了大量的研 究。在這些研究中，通常采用摻雜的方法來(lái)提高磷光有機(jī)發(fā)光器件和熒光發(fā)光器 件的外部量子效率。在這些器件中，施主材料和摻雜材料采用多個(gè)蒸發(fā)源同時(shí)蒸 發(fā)的方法制備發(fā)光層(隨機(jī)摻雜)。在磷光有機(jī)發(fā)光器件中，通過(guò)對(duì)三線態(tài)的控 制，其效率比普通的熒光有機(jī)發(fā)光器件高四倍。通過(guò)摻雜可以隔離發(fā)光分子，從 而降低其在固態(tài)中的聚合。精確控制施主材料和摻雜材料的蒸發(fā)速率對(duì)器件性能 的優(yōu)化至關(guān)重要。對(duì)磷光有機(jī)發(fā)光器件，最優(yōu)化的摻雜比例大約在6%。而對(duì)熒 光有機(jī)發(fā)光器件，其最優(yōu)的摻雜比例降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。有機(jī)發(fā)光器件的性能隨摻 雜的比例變化非常靈敏，采用現(xiàn)有的有機(jī)發(fā)光器件結(jié)構(gòu)，其施主材料和摻雜材料 同時(shí)蒸發(fā)。由于很難通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)蒸發(fā)源的不同蒸發(fā)速率，實(shí)現(xiàn)對(duì)施主材料和摻 雜材料比例的精確控制，所以難以實(shí)現(xiàn)器件性能的最優(yōu)化。除此之外，在批量制 備有機(jī)發(fā)光器件時(shí)，很難控制不同批次器件在性能上的一致性。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種高效有機(jī)發(fā)光器件及其制備方法，采用 該方法可提高器件的發(fā)光效率和批量生產(chǎn)中器件性能的可重復(fù)性。
技術(shù)方案針對(duì)傳統(tǒng)有機(jī)發(fā)光器件中的前述技術(shù)難點(diǎn)，本發(fā)明提出一種新的 有機(jī)發(fā)光器件發(fā)光層結(jié)構(gòu)，從而避免了施主材料和摻雜材料的同時(shí)蒸發(fā)。在本發(fā) 明提出的發(fā)光層結(jié)構(gòu)中，施主層和摻雜層按照順序的方法蒸發(fā)，并形成周期性結(jié) 構(gòu)，類(lèi)似于多層量子阱結(jié)構(gòu)。通過(guò)優(yōu)化一個(gè)周期結(jié)構(gòu)中施主層和摻雜層的厚度和周期結(jié)構(gòu)的層數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)與采用施主材料和摻雜材料共同蒸發(fā)得到的相同量子 效率。采用順序蒸發(fā)的方法制備周期性結(jié)構(gòu)的施主層和摻雜層，可以簡(jiǎn)化制備過(guò) 程，精確地控制施主材料和摻雜材料的比例，保證批量生產(chǎn)時(shí)的器件性能的可重復(fù)性。
本發(fā)明的高效有機(jī)發(fā)光器件在基板上設(shè)有陽(yáng)極電極，在陽(yáng)極電極上設(shè)有空穴 傳輸層,該空穴傳輸層上設(shè)有采用順序蒸發(fā)的方法制備的周期性排列的施主層和 摻雜層構(gòu)成的發(fā)光層；在發(fā)光層上設(shè)有空穴阻擋層，空穴阻擋層上設(shè)有電子傳輸 層，電子傳輸層上設(shè)有陰極電極。在空穴傳輸層和發(fā)光層之間插入反(苯基吡唑 基)銥作為電子阻擋層。
施主層和摻雜層的施主材料和摻雜材料是小分子有機(jī)材料。
施主層的施主材料為以下的材料之一4,4' -AiV -聯(lián)咔唑基-聯(lián)苯，1，3-二(9-咔唑)苯,4，4'-二(9-咔唑)-2，2'-二甲基-聯(lián)苯，1，4-二(三苯基甲硅烷基) 苯，1，3-二(三苯基甲硅烷基)苯，8-羥基喹啉鋁。
慘雜層的摻雜材料為磷光材料或者熒光材料，或在一個(gè)器件中同時(shí)使用磷光 材料和熒光材料。所述的磷光材料或者熒光材料為以下的材料之一順-反(2-苯基吡啶)銥，2，3,6，7-四羥基-1， 1， 7, 7-四甲基-lH, 5H， 11H - 10 - (2-苯并噻唑基)喹啉-[9， 9a, lgh]香豆素，二 (2-苯基吡啶)乙酰丙酮化銥，4， 4' -二 (9-乙基-3-羧基乙烯基)-1, l'聯(lián)苯，二(3，5-二氟化-2-(2-吡啶基)苯基-(2-羧 基吡啶基)銥III， 二(48，68-二氟化苯基吡啶基)四(1-吡唑基)硼酸化銥III， 4-(二氰化亞甲基)-2-丁基-6-(1， 1，7，7-四甲基久洛尼定-4-乙烯基)-4H吡喃， 二(l-苯基異喹啉)乙?；濱II 。
所述的空穴傳輸層的材料為N,N' -二(2-萘基)-N,N' -二苯基對(duì)二氨基聯(lián) 苯，N，N'-二(3-甲基苯基)-N,N'-二苯基聯(lián)苯胺，4，4',4''-反^-3-甲基苯基 -N-苯基氨基)三苯基氨中的一種。
所述的空穴阻擋層的材料為2， 9-二甲基-4， 7-二苯基鄰二氮雜，4, 7-二苯基 -l，lO-鄰二氮雜菲，二(2-甲基-8-喹啉基)-4-苯基苯酚鋁，3-(4-二苯基)-4-苯 基-5-丁基苯基-1, 2, 4-三唑中的一種。
所述的電子傳輸層的材料為反8-羥基喹啉鋁，4， 7-二苯基-1, 10-鄰二氮 雜菲，二(2-甲基-8-喹啉基)-4-苯基苯酚鋁，3-(4-二苯基)-4-苯基-5-丁基苯 基-1,2,4-三唑中的一種。所述的陰極電極的陰極材料為具有低逸出功的金屬或者合金。如Mg:Ag, Li， Ca， Mg:In， Mg:Al， Li:Al，或者復(fù)合電極LiF/Al， LiF/Ca/Ag， LiF/Mg:Ag/Ag 等。
采用順序摻雜的高效有機(jī)發(fā)光器件的制備方法為
a) .在透明基板上制備透明陽(yáng)極電極，
b) .超聲清洗基板，并進(jìn)行等離子體處理，
c) .在透明陽(yáng)極上制備空穴傳輸層，
d) .在空穴傳輸層上采用順序蒸發(fā)的方法制備周期性結(jié)構(gòu)的施主層和摻雜層，構(gòu) 成發(fā)光層，
e) .在發(fā)光層上制備空穴阻擋層，
f) .在空穴阻擋層上制備電子傳輸層，
g) .在電子傳輸層上制備陰極電極，
h) .封裝器件。
本發(fā)明所提出的有機(jī)發(fā)光器件結(jié)構(gòu)與普通結(jié)構(gòu)的不同之處在于 在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，發(fā)光層是按照施主層一摻雜層的周期結(jié)構(gòu)，或者摻雜層
一施主層的周期結(jié)構(gòu)組成。在普通結(jié)構(gòu)中，發(fā)光層內(nèi)施主材料和摻雜材料相互混
合，沒(méi)有分層結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明結(jié)構(gòu)中，通過(guò)順序蒸發(fā)的方式，制備施主層一摻雜層的周期結(jié)構(gòu)，
或者摻雜層一施主層的周期結(jié)構(gòu)。在普通結(jié)構(gòu)中，采用多源同時(shí)蒸發(fā)的方式制備
發(fā)光層。
有益效果在本發(fā)明中，發(fā)光層是按照施主層一摻雜層的周期結(jié)構(gòu)，或者摻 雜層一施主層的周期結(jié)構(gòu)組成，通過(guò)對(duì)施主層厚度、摻雜層厚度和周期性結(jié)構(gòu)周 期數(shù)的優(yōu)化，可以較容易實(shí)現(xiàn)器件性能的最優(yōu)化。
在本發(fā)明中，采用順序蒸發(fā)的方法制備施主層和摻雜層，通過(guò)對(duì)這層厚度的 控制，很容易調(diào)節(jié)施主材料和摻雜材料的比例。避免了普通結(jié)構(gòu)多源同時(shí)蒸發(fā)方 式中，對(duì)不同蒸發(fā)源蒸發(fā)速率控制的不準(zhǔn)確性。提高了批量制備時(shí)，不同批次器 件的性能一致性。


圖1是本發(fā)明的采用順序蒸發(fā)的方法制備的高效有機(jī)發(fā)光器件結(jié)構(gòu)，發(fā)光層由摻雜層-施主層周期結(jié)構(gòu)組成。
圖2是本發(fā)明的采用順序蒸發(fā)的方法制備的高效有機(jī)發(fā)光器件結(jié)構(gòu)，發(fā)光 層由施主層-摻雜層周期結(jié)構(gòu)組成。
其中有透明基板l、透明陽(yáng)極電極2、空穴傳輸層3、發(fā)光層4、空穴阻擋 層5、電子傳輸層6、陰極電極7、摻雜層8、施主層9、電子阻擋層IO。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的高效有機(jī)發(fā)光器件是在基板1上設(shè)有陽(yáng)極電極2，在陽(yáng)極電極2上 設(shè)有空穴傳輸層3，該空穴傳輸層3上設(shè)有采用順序蒸發(fā)的方法制備的周期性排 列的施主層8和摻雜層9構(gòu)成的發(fā)光層(4);在發(fā)光層上設(shè)有空穴阻擋層5，空 穴阻擋層5上設(shè)有電子傳輸層6，電子傳輸層6上設(shè)有陰極電極7。在空穴傳輸 層3和發(fā)光層之間插入反(苯基吡唑基)銥作為電子阻擋層。
施主層8和摻雜層9的施主材料和摻雜材料是小分子有機(jī)材料。
慘雜層的厚度在0. lnm到5nm。施主層的厚度在lnm到30nm。周期性結(jié)構(gòu)的 層數(shù)從1層到12層。
本發(fā)明也可采用圖2的結(jié)構(gòu)，即在空穴傳輸層3上先設(shè)有施主層9，然后 在施主層9上設(shè)有慘雜層8，施主層9和摻雜層8構(gòu)成周期性結(jié)構(gòu)，在器件中可 同時(shí)使用數(shù)個(gè)周期性結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明提出的高效有機(jī)發(fā)光器件的制備方法為在透明基板上通過(guò)鍍膜的方 法制備透明陽(yáng)極電極，經(jīng)過(guò)超聲清洗后，在透明陽(yáng)極電極上蒸發(fā)制備空穴傳輸層；
在空穴傳輸層上蒸發(fā)制備慘雜層，在摻雜層上蒸發(fā)制備施主層，在施主層上再次 蒸發(fā)制備摻雜層，在摻雜層上蒸發(fā)制備施主層，由此構(gòu)成周期性結(jié)構(gòu)。根據(jù)具體 的器件要求，可以采用數(shù)個(gè)周期性結(jié)構(gòu)。該周期性結(jié)構(gòu)也可以先在空穴傳輸層上 蒸發(fā)施主層，然后在施主層上蒸發(fā)摻雜層，并由此構(gòu)成周期性結(jié)構(gòu)。在數(shù)個(gè)周期
性結(jié)構(gòu)的最后一層施主層或者摻雜層上蒸發(fā)空穴阻擋層;在空穴阻擋層上蒸發(fā)電 子傳輸層；在電子傳輸層上蒸發(fā)陰極電極；最后完成器件的封裝。
在本發(fā)明的采用順序摻雜的高效有機(jī)發(fā)光器件中，透明基板可采用玻璃、藍(lán) 寶石、石英或者塑料。陽(yáng)極電極采用透明導(dǎo)電材料，如IT0等。陰極電極則采用 Mg， Mg/Ag, and Li/Al. Mg:Ag， Li, Ca, Mg:In, Mg:Al, Li:Al，或者LiF/Al， LiF/Ca/Ag, LiF/Mg:Ag/Ag。
7空穴傳輸層采用具有較淺的最高被占用分子軌道(〈5. 5eV)有機(jī)材料，而且空 穴的遷移率高于電子的遷移率?？昭▊鬏攲舆€需要具有較大的能帶寬度，以阻止 電子空穴對(duì)的擴(kuò)散。可采用N，N' -二(2-萘基)-N，N' -二苯基對(duì)二氨基聯(lián)苯， N, N' -二 (3-甲基苯基)-N, N' -二苯基聯(lián)苯胺，4, 4' ， 4''-反(N-3-甲基苯基-N-苯 基氨基)三苯基氨.等作為空穴傳輸層材料。
施主有機(jī)材料需具有較大的能帶寬度(大于摻雜的發(fā)射能量)，如 4， 4' U -聯(lián)咔唑基-聯(lián)苯，1， 3-二(9-咔唑)苯，4，4'-二(9-咔唑)-2，2'-二 甲基-聯(lián)苯，1,4-二(三苯基甲硅垸基)苯，1,3-二(三苯基甲硅烷基)苯，8-羥基 喹啉鋁。
慘雜有機(jī)材料具有較高的內(nèi)量子效率，可以采用磷光摻雜或者熒光摻雜，也 可以在器件中同時(shí)采用上述兩種摻雜方式。采用的摻雜材料有順-反(2-苯基吡P定) 銥，2,3,6,7-四羥基-1， 1, 7， 7-四甲基-1H, 5H， 11H - 10 - (2-苯并噻唑基) 喹啉-[9,9a, lgh]香豆素，二(2-苯基吡啶)乙酰丙酮化銥，4,4'-二(9-乙基-3-羧基乙烯基)- l，l'聯(lián)苯，二(3，5-二氟化-2-(2-吡啶基)苯基-(2-羧基吡啶基) 銥III, 二(48，68-二氟化苯基吡淀基)四(l-吡唑基)硼酸化銥in, 4-(二氰化亞 甲基)-2-丁基-6-(1， 1， 7， 7-四甲基久洛尼定-4-乙烯基)-4H吡喃，二(l-苯基異 喹啉)乙?；濱II
空穴阻擋層有機(jī)材料須具有很高的最高被占用分子軌道，另外還需要有很大 的能帶寬度，防止空穴電子對(duì)的擴(kuò)散。所用材料為2，9-二甲基-4，7-二苯基鄰二 氮雜，4，7-二苯基-1,10-鄰二氮雜菲，二(2-甲基-8-喹啉基)-4-苯基苯酚鋁， 3-(4-二苯基)-4-苯基-5-丁基苯基-1， 2， 4-三唑等。
電子傳輸層有機(jī)材料具有較深的最低未占用分子軌道(〉3eV),而且電子遷移 率大于空穴遷移率，所采用的材料如反8-羥基喹啉鋁，4, 7-二苯基-1, 10-鄰二 氮雜菲，二(2-甲基-8-喹啉基)-4-苯基苯酚鋁，3-(4-二苯基)-4-苯基-5-丁基 苯基-l，2，4-三唑等。
8
權(quán)利要求
1、一種高效有機(jī)發(fā)光器件，其特征是在基板(1)上設(shè)有陽(yáng)極電極(2)，在陽(yáng)極電極(2)上設(shè)有空穴傳輸層(3)，該空穴傳輸層(3)上設(shè)有采用順序蒸發(fā)的方法制備的周期性排列的施主層(8)和摻雜層(9)構(gòu)成的發(fā)光層(4)；在發(fā)光層(4)上設(shè)有空穴阻擋層(5)，空穴阻擋層(5)上設(shè)有電子傳輸層(6)，電子傳輸層(6)上設(shè)有陰極電極(7)。
2、 如權(quán)利要求1所述的高效有機(jī)發(fā)光器件，其特征是在空穴傳輸層(3)和 發(fā)光層(4)之間插入反苯基吡唑基銥作為電子阻擋層(10)。
3、 如權(quán)利要求1所述的高效有機(jī)發(fā)光器件，其特征是施主層(8)和摻雜層(9) 的施主材料和摻雜材料分別是小分子有機(jī)材料。
4、 如權(quán)利要求1所述的高效有機(jī)發(fā)光器件，其特征是施主層(8)的施主材料 為以下的材料之一4， 4' -聯(lián)咔唑基-聯(lián)苯，1,3-二(9-咔唑)苯，4,4'-二(g-咔唑)-2，2'-二甲基-聯(lián)苯，1，4-二(三苯基甲硅烷基)苯，1,3-二(三苯基 甲硅烷基)苯，8-羥基喹啉鋁。
5、 如權(quán)利要求1所述的高效有機(jī)發(fā)光器件，其特征是摻雜層(9)的摻雜材料 為磷光材料或者熒光材料，或在一個(gè)器件中同時(shí)使用磷光材料和熒光材料。
6、 如權(quán)利要求5所述的高效有機(jī)發(fā)光器件，其特征是所述的磷光材料或者 熒光材料為以下的材料之一順-反(2-苯基吡啶)銥，2， 3， 6， 7-四羥基-1, 1， 7， 7-四甲基-1H， 5H， 11H-10 - (2-苯并噻唑基)喹啉-[9,9a， lgh]香豆素，二(2-苯基吡啶)乙酰丙酮化銥，4,4'-二(9-乙基-3-羧基乙烯基)-l，l'聯(lián)苯,二(3'5-二氟化-2-(2-吡啶基)苯基-(2-羧基吡啶基)銥III， 二(48，68-二氟化苯基吡啶 基)四(l-吡唑基)硼酸化銥III, 4-(二氰化亞甲基)-2-丁基-6-(1， 1， 7， 7-四甲基 久洛尼定-4-乙烯基)-4H吡喃，二(l-苯基異喹啉)乙酰基酮化銥III 。
7、 如權(quán)利要求1所述的高效有機(jī)發(fā)光器件，其特征是所述的空穴傳輸層(3) 的材料為N，N' -二(2-萘基)-N,N， -二苯基對(duì)二氨基聯(lián)苯，N，N'-二(3-甲基苯 基)-N， N' -二苯基聯(lián)苯胺，4, 4' ， 4''-反(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯基氨中 的一種。
8、 如權(quán)利要求1所述的高效有機(jī)發(fā)光器件，其特征是所述的空穴阻擋層(5) 的材料為2,9-二甲基-4,7-二苯基鄰二氮雜，4， 7-二苯基-1， 10-鄰二氮雜菲，二(2-甲基-8-喹啉基)-4-苯基苯酚鋁，3-(4-二苯基)-4-苯基-5-丁基苯基-1， 2, 4-三唑中的一種。
9、如權(quán)利要求1所述的有機(jī)發(fā)光器件，其特征是所述的電子傳輸層(6)的 材料為反8-羥基喹啉鋁，4，7-二苯基-1,10-鄰二氮雜菲，二(2-甲基-8-喹啉 基)-4-苯基苯酚鋁，3- (4-二苯基)-4-苯基-5-丁基苯基-l， 2， 4-三唑中的一種。
10、 一種如權(quán)利要求1所述的高效有機(jī)發(fā)光器件的制備方法，其特征是采用 順序蒸發(fā)的方法制備周期性排列的施主層(8)和摻雜層(9)構(gòu)成發(fā)光層，發(fā)光器件 完整的制備方法為a) .在透明基板(1)上制備透明陽(yáng)極電極(2)，b) .超聲清洗以上的基板，并進(jìn)行等離子體處理，c) .在透明陽(yáng)極電極(2)上制備空穴傳輸層(3)，d) .在空穴傳輸層(3)上采用順序蒸發(fā)的方法制備周期性結(jié)構(gòu)的施主層(9)和 摻雜層(8)，構(gòu)成發(fā)光層(4)，e) .在發(fā)光層(4)上制備空穴阻擋層(5),f) .在空穴阻擋層(5)上制備電子傳輸層(6)，g) .在電子傳輸層(6)上制備陰極電極(7)，h) .封裝器件。
全文摘要
一種高效有機(jī)發(fā)光器件及其制備方法涉及有機(jī)發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制備方法，可以應(yīng)用于發(fā)光顯示和平面光源，在基板(1)上設(shè)有陽(yáng)極電極(2)，在陽(yáng)極電極(2)上設(shè)有空穴傳輸層(3)，該空穴傳輸層(3)上設(shè)有采用順序蒸發(fā)的方法制備的周期性排列的施主層(8)和摻雜層(9)構(gòu)成的發(fā)光層(4)；在發(fā)光層上設(shè)有空穴阻擋層(5)，空穴阻擋層(5)上設(shè)有電子傳輸層(6)，電子傳輸層(6)上設(shè)有陰極電極(7)。采用順序摻雜制備高效有機(jī)發(fā)光器件，施主層厚度、摻雜層厚度和發(fā)光層中周期結(jié)構(gòu)的數(shù)目都是可以?xún)?yōu)化的設(shè)計(jì)參數(shù)。因此，采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和制備方法，可以制備效率更高的有機(jī)發(fā)光器件，應(yīng)用于全彩色顯示、固態(tài)光源、LCD背光源和微顯示器件。
文檔編號(hào)H01L51/56GK101499518SQ20091002445
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月23日
發(fā)明者衛(wèi) 大, 孫小衛(wèi), 張曉兵, 王保平, 威 雷 申請(qǐng)人:東南大學(xué)