專利名稱：一種有機電致發(fā)光器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電子器件領(lǐng)域，尤其涉及一種有機電致發(fā)光器件。本發(fā)明還涉及該有機電致發(fā)光器件的制備方法。
背景技術(shù)：
有機電致發(fā)光(OLED)照明產(chǎn)品雖仍處研發(fā)階段，但其優(yōu)勢仍不勝枚舉，不但具備可彎曲、柔軟等特性，在薄如糖果紙的OLED照明上任意打洞，也無損其維持正常發(fā)亮，甚至可以任意裁切，也因此能免于燈泡打破等類似情形發(fā)生。另一方面，就技術(shù)層面而言，發(fā)光二極管(LED)發(fā)熱量大,需要散熱機制,但OLED照明卻不需要。若觀察OLED燈與熒光燈一起點亮情形，可以發(fā)現(xiàn)熒光燈溫度會從室溫升高至50°C ;0LED燈點亮后溫度僅從20°C升高為30°C，可免除使用者燙手的危險，較符合安全 考慮。然而，具備多種優(yōu)勢特性的OLED燈為何仍未量產(chǎn)，主因在于亮度、使用壽命與發(fā)光效率三大問題。一般照明需求須達到1，000cd/m2亮度以上，使用壽命達10，000小時以上，發(fā)光效率則必須提高至301m/W，但目前OLED燈達此亮度需要的電流密度很大，而電流密度增大后勢必會影響使用壽命和發(fā)光效率，這樣嚴(yán)重影響OLED的產(chǎn)業(yè)化進程。

發(fā)明內(nèi)容
了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種電流效率高、操作電壓低、使用壽命長，且能量效率高的有機電致發(fā)光器件。本發(fā)明的技術(shù)方案—種有機電致發(fā)光器件，該有機電致發(fā)光器件為層狀結(jié)構(gòu)，該層狀結(jié)構(gòu)依次為基板/透明陽極層/空穴注入層/第一空穴傳輸層/第一發(fā)光層/第一電子傳輸層/電荷產(chǎn)生層/第二空穴傳輸層/第二發(fā)光層/第二電子傳輸層/電子注入層/金屬陰極層；其中，所述電荷產(chǎn)生層包括P型空穴產(chǎn)生層/界面層/n型電子產(chǎn)生層，且所述p型空穴產(chǎn)生層與所述第一電子傳輸層緊貼，所述n型電子產(chǎn)生層與所述空第二穴傳輸層緊貼。所述的有機電致發(fā)光器件，其中，所述p型空穴產(chǎn)生層的材質(zhì)為Li20、Cs2C03、LiF或CsF中的任一種；所述界面層的材質(zhì)為Pb0、Sb205、ZnSe、GaN、SiC、Al或Ag中任一種；所述n型電子產(chǎn)生層的材質(zhì)為Mo03、V2O5或WO3中的任一種；所述空穴注入層的材質(zhì)為Mo03、WO3或V2O5中的任一種；所述第一空穴傳輸層和第二空穴傳輸層的材質(zhì)分別為苯基嗎琳(NPB)或N，N’-二苯基-N，N’-雙(3-甲基苯基聯(lián)苯基)-4，4’_ 二胺(TH));所述第一發(fā)光層和第二發(fā)光層的材質(zhì)分別為2，2’，2”(1，3，5-三苯基)三-[I-苯基-I-苯并咪唑]摻雜4wt%S (2-苯基卩比唳)合銥或乙酰丙酮酸二(2-苯基卩比唳)銥(Ir (ppy)2 (acac))；所述第一電子傳輸層和第一電子傳輸層的材質(zhì)分別為8-輕基喹啉招或4-聯(lián)苯酹基-二(2-甲基-8-羥基喹啉)合鋁(III);所述電子注入層的材質(zhì)為LiF或CsF。所述的有機電致發(fā)光器件，其中所述n型電子產(chǎn)生層的厚度為2 3nm ;所述界面層的厚度為0. I 5nm ;所述P型電子產(chǎn)生層的厚度為3 IOnm ;所述空穴注入層的厚度為10 15nm ;所述第一空穴傳輸層和第二空穴傳輸層的厚度分別為40 60nm ;所述第一發(fā)光層和第二發(fā)光層的厚度分別為10 20nm ;所述第一電子傳輸層和第一電子傳輸層的厚度分別為20 80nm ;所述電子注入層的厚度為I 2nm。本發(fā)明的另一目的在于提供上述有機電致發(fā)光器件的制備方法，其制備工藝步驟如下首先，在清洗后的基板一個表面依次制備透明陽極層、空穴注入層、第一空穴傳輸層、第一發(fā)光層、第一電子傳輸層；其次，在所述第一電子傳輸層表面依次制備P型空穴產(chǎn)生層、界面層、n型電子產(chǎn)生層，且P型空穴產(chǎn)生層、界面層和n型電子產(chǎn)生層構(gòu)成電荷產(chǎn)生層；
·
接著，在電荷產(chǎn)生層的表面依次制備第二空穴傳輸層、第二發(fā)光層、第二電子傳輸層、電子注入層、金屬陰極層，制得有機電致發(fā)光器件胚體；最后，將上述制得的有機電致發(fā)光器件胚體于惰性氣體下，22°C 24°C溫度范圍內(nèi)，使用紫外固化環(huán)氧固化劑和玻璃封蓋所述有機電致發(fā)光器件胚體，并在封蓋內(nèi)加裝干燥劑來吸附殘留的水分，隨后大氣條件下，60°C熱處理I小時后，制得有機電致發(fā)光器件。上述制備方法中，所述p型空穴產(chǎn)生層的材質(zhì)為Li20、Cs2C03、LiF或CsF中的任一種；所述界面層的材質(zhì)為Pb0、Sb205、ZnSe、GaN、SiC、Al或Ag中任一種；所述n型電子產(chǎn)生層的材質(zhì)為Mo03、V205或WO3中的任一種；所述空穴注入層的材質(zhì)為Mo03、W03或V2O5中的任一種；所述第一空穴傳輸層和第二空穴傳輸層的材質(zhì)分別為苯基嗎琳或N, N’ - 二苯基-N,N’-雙(3-甲基苯基聯(lián)苯基)-4，4’_ 二胺(TH));所述第一發(fā)光層和第二發(fā)光層的材質(zhì)分別為2，2’，2”(1，3，5-三苯基)三-[I-苯基-I-苯并咪唑]摻雜4wt%S (2-苯基吡啶)合銥或乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶)銥；所述第一電子傳輸層和第一電子傳輸層的材質(zhì)分別為8-羥基喹啉鋁或4-聯(lián)苯酚基-二(2-甲基-8-羥基喹啉)合鋁(III);所述電子注入層的材質(zhì)為LiF或CsF ;所述基板為玻璃，所述透明陽極層為ITO(氧化銦錫)層；所述金屬陰極層的材質(zhì)為鋁、銀或金中的任一種。上述制備方法中，所述n型電子產(chǎn)生層的厚度為2 3nm ;所述界面層的厚度為
0.I 5nm ;所述p型電子產(chǎn)生層的厚度為3 IOnm ;所述空穴注入層的厚度為10 15nm ；所述第一空穴傳輸層和第二空穴傳輸層的厚度分別為40 60nm ;所述第一發(fā)光層和第二發(fā)光層的厚度分別為10 20nm ;所述第一電子傳輸層和第一電子傳輸層的厚度分別為20 80nm ;所述電子注入層的厚度為I 2nm。本發(fā)明提供的有機電致發(fā)光器件采用電荷產(chǎn)生層的兩層結(jié)構(gòu)(如，電荷產(chǎn)生層、雙發(fā)光層)相比單層結(jié)構(gòu)，兩層器件電流效率至少是單層的兩倍，且這種兩層結(jié)構(gòu)降低了操作電壓，提高了能量效率(至少是原來的I. I倍)，使用壽命也大大提高了 ；同時，電荷產(chǎn)生層不采用摻雜來做，減少工藝不穩(wěn)定性和增強了工藝重復(fù)性，以及采用界面層與提供了多種界面層成分，有效防止了 n-type層和p-type層中離子相互擴散。


圖I為本發(fā)明有機電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明有機電致發(fā)光器件的制備工藝流程圖3為本發(fā)明的有機電致發(fā)光器件與不采用電荷產(chǎn)生層的有機電致發(fā)光器件的電流效率-電流密度曲線圖；其中，曲線I表示單層有機電致發(fā)光器件，曲線2表示雙層有機電致發(fā)光器件；圖4為本發(fā)明的有機電致發(fā)光器件與不采用電荷產(chǎn)生層的有機電致發(fā)光器件的能量效率-電流密度曲線圖；其中，曲線I表示單層有機電致發(fā)光器件，曲線2表示雙層有機電致發(fā)光器件。
具體實施例方式本發(fā)明提供的一種有機電致發(fā)光器件，如圖I所示，該有機電致發(fā)光器件為層狀結(jié)構(gòu)，該層狀結(jié)構(gòu)依次為；基板I/透明陽極層2/空穴注入層3/第一空穴 傳輸層4/第一發(fā)光層5/第一電子傳輸層6/p型空穴產(chǎn)生層71/界面層72/n型電子產(chǎn)生層73/第二空穴傳輸層8/第二發(fā)光層9/第二電子傳輸層10/電子注入層11/金屬陰極層12 ;其中，p型空穴產(chǎn)生層71/界面層72/n型電子產(chǎn)生層73構(gòu)成所述電荷產(chǎn)生層7。該有機電致發(fā)光器件的基板I采用玻璃，透明陽極層2采用ITO(氧化銦錫)層；實際中，一般采用現(xiàn)有的ITO玻璃，也就是ITO層與玻璃已經(jīng)制備在一起了，作為一個整體在使用。在該有機電致發(fā)光器件中，p型空穴產(chǎn)生層的材質(zhì)為Li20、Cs2C03、LiF或CsF中的任一種；界面層的材質(zhì)為？130、513205、21^6、6&隊51(、41或4§中任一種講型電子產(chǎn)生層的材質(zhì)為MoO3J2O5或WO3中的任一種；空穴注入層的材質(zhì)為Mo03、W03或V2O5中的任一種；第一空穴傳輸層和第二空穴傳輸層的材質(zhì)分別為苯基嗎琳(NPB)或N，N’_ 二苯基-N，N’_雙(3-甲基苯基聯(lián)苯基)-4，4’_ 二胺(TH));第一發(fā)光層和第二發(fā)光層的材質(zhì)分別為2，2’，2”(1，3，5-三苯基)三-[I-苯基-I-苯并咪唑]摻雜4wt%S (2-苯基吡啶)合銥或乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶)銥；所述第一電子傳輸層和第一電子傳輸層的材質(zhì)分別為8-羥基喹啉鋁(Alq3)或4-聯(lián)苯酚基-二(2-甲基-8-羥基喹啉)合鋁(III) (BAlq)；所述電子注入層的材質(zhì)為LiF或CsF。本發(fā)明提供的上述有機電致發(fā)光器件的制備方法，如圖2所示，包括如下制備工藝步驟步驟SI、在清洗基板洗潔精清洗一乙醇清洗一丙酮清洗一純水清洗，均用超聲波清洗機進行清洗，每次洗滌采用清洗5分鐘，停止5分鐘，分別重復(fù)3次的方法，然后再用烘箱烘干待用；步驟S2、制備有機電致發(fā)光器件胚體a)導(dǎo)電層的制備在洗凈、干燥的基板的一個表面制備一層透明陽極層，厚度為100 150nm ；b)空穴注入層的制備在透明陽極層的基礎(chǔ)上蒸鍍一層Mo03、WO3或V2O5等空穴注入材料，厚度為10 15nm，蒸鍍工藝的真空度為7X10_5Pa 5X10_5Pa，蒸發(fā)速度
O.lA ~ I A/s;c)第一空穴傳輸層的制備在空穴注入層表面蒸鍍一層苯基嗎琳(NPB)或N，N’ - 二苯基-N，N’ -雙(3-甲基苯基-聯(lián)苯基)-4，4’ -二胺(TPD)等空穴傳輸材料厚度為40 60nm蒸鍍工藝的真空度5 X KT5Pa 3父10-^，蒸發(fā)速度0.1人~ 2A/s ；
d)第一發(fā)光層的制備在第一空穴傳輸層表面蒸鍍一層2, 2’，2”(1,3,5-三苯基)三-[I-苯基-I-苯并咪唑](TPBi)摻雜4被％三(2-苯基吡啶)合銥(Ir(ppy)3)或乙酰丙酮酸二(2-苯基批唳)銥(Ir (ppy)2(acac))發(fā)光材料,厚度為10 20nm;該第一發(fā)光層可采用單層或多層發(fā)光層，蒸鍍工藝的真空度5X 10_5Pa 3X 10_5Pa，蒸發(fā)速度
O.lA- I A/s ;e)第一電子傳輸層的制備在第一發(fā)光層的上面蒸鍍一層8-烴基喹啉鋁(Alq3)、4-聯(lián)苯酚基-二(2-甲基-8-羥基喹啉)合鋁(III) (BAlq)等電子傳輸材料，厚度為20 80nm ;蒸鍍工藝的真空度5 X KT5Pa 3父10-^，蒸發(fā)速度0.1人~ 2A/s ；f)電荷產(chǎn)生層的制備在第一電子傳輸層上面依次蒸鍍n型電子產(chǎn)生層、界面層、P型空穴產(chǎn)生層；其中，
n型電子產(chǎn)生層采用Li20、Cs2C03、LiF或CsF等材料，厚度2 3nm ;界面層采用以下三類中的任何一種①PbO或Sb2O5等,厚度0. I 5nm !②ZnSe、GaN或SiC等，厚度0. I 5nm Al或Ag等，厚度0. 5 Inm ；p型空穴產(chǎn)生層采用Mo03、V2O5或WO3等，厚度3 IOnm ；該電荷產(chǎn)生層中，n型空穴產(chǎn)生層、界面層、P型電子產(chǎn)生層厚度蒸發(fā)速度均為
O.lA- I A/s ;g)第二空穴傳輸層的制備在p型電子產(chǎn)生層上面蒸鍍一層NPB或TH)等空穴傳輸材料，厚度為40 60nm，蒸鍍工藝的真空度5X KT5Pa 3X 10_5Pa，蒸發(fā)速度
0.lA~2A/s ;h)第二發(fā)光層的制備在第二空穴傳輸層表面蒸鍍一層2, 2’，2” (1,3, 5_三苯基)三-[I-苯基-I-苯并咪唑](TPBi)摻雜4被％三(2-苯基吡啶)合銥(Ir(ppy)3)或乙酰丙酮酸二(2-苯基批唳)銥(Ir (ppy)2(acac))發(fā)光材料,厚度為10 20nm;該第一發(fā)光層可采用單層或多層發(fā)光層，蒸鍍工藝的真空度5X 10_5Pa 3X 10_5Pa，蒸發(fā)速度
O.lA- I A/s ;i)第二電子傳輸層的制備在第一發(fā)光層的上面蒸鍍一層8-羥基喹啉鋁(Alq3)、BAlq等電子傳輸材料，厚度為20 80nm ;蒸鍍工藝的真空度5 X KT5Pa 3X 10_5Pa，蒸發(fā)速度0.1A~2A/S ；j)電子注入層的制備在第二電子傳輸層上面蒸鍍一層CsF或LiF，厚度為I 2nm，蒸鍍工藝的真空度7X10_5Pa 5X10_5Pa，蒸發(fā)速度0.1A~ 1A/S;k)金屬陰極層的制備在電子注入層的上面蒸鍍制作鋁電極，厚度為100 150nm，蒸鍍工藝的真空度7 X KT5Pa 5 X 10_5Pa，蒸發(fā)速度0.5A ~ 5A/s ;在完成金屬陰極層制備工藝后，也就得到了機電致發(fā)光器件胚體；步驟S3、制備有機電致發(fā)光器件將上述制得的有機電致發(fā)光器件胚體于惰性氣體下，22°C 24°C溫度范圍內(nèi)，使用紫外固化環(huán)氧固化劑和玻璃封蓋所述有機電致發(fā)光器件胚體，并在封蓋內(nèi)加裝干燥劑來吸附殘留的水分，隨后大氣條件下，60°C熱處理I小時后，制得有機電致發(fā)光器件。本發(fā)明的有機電致發(fā)光器件，通過采用新型電荷產(chǎn)生層的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，降低了操作電壓，提高了使用壽命，同時能量效率也增強了 ；同時，電荷產(chǎn)生層不采用摻雜來做，減少工藝不穩(wěn)定性和增強了工藝重復(fù)性，以及采用界面層與提供了多種界面層成分，有效防止了n-type層和p_type層中離子相互擴散,如圖3和4所示。圖3為本發(fā)明的有機電致發(fā)光器件與不采用電荷產(chǎn)生層的有機電致發(fā)光器件的電流效率-電流密度曲線圖；結(jié)合圖3，參閱表I :表I
權(quán)利要求
1.一種有機電致發(fā)光器件，該有機電致發(fā)光器件為層狀結(jié)構(gòu)，該層狀結(jié)構(gòu)依次為基板/透明陽極層/空穴注入層/第一空穴傳輸層/第一發(fā)光層/第一電子傳輸層/電荷產(chǎn)生層/第二空穴傳輸層/第二發(fā)光層/第二電子傳輸層/電子注入層/金屬陰極層；其特征在于，所述電荷產(chǎn)生層包括P型空穴產(chǎn)生層/界面層/n型電子產(chǎn)生層，其中，所述p型空穴產(chǎn)生層與所述第一電子傳輸層緊貼，所述n型電子產(chǎn)生層與所述第二空穴傳輸層緊貼。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有機電致發(fā)光器件，其特征在于，所述P型空穴產(chǎn)生層的材質(zhì)為Li20、Cs2C03、LiF或CsF中的任一種；所述界面層的材質(zhì)為PbO、Sb205、ZnSe、GaN、SiC、Al或Ag中任一種；所述n型電子產(chǎn)生層的材質(zhì)為MoO3、V2O5或WO3中的任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的有機電致發(fā)光器件，其特征在于，所述n型電子產(chǎn)生層的厚度為2 3nm ;所述界面層的厚度為0. I 5nm ;所述p型電子產(chǎn)生層的厚度為3 10nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有機電致發(fā)光器件，其特征在于，所述空穴注入層的材質(zhì)為Mo03、WO3或V2O5中的任一種；所述第一空穴傳輸層和第二空穴傳輸層的材質(zhì)分別為苯基嗎琳或N，N’ - 二苯基-N，N’ -雙(3-甲基苯基-聯(lián)苯基)-4，4’ -二胺；所述第一發(fā)光層和第二發(fā)光層的材質(zhì)分別為2，2’，2”(1，3，5-三苯基)三- [I-苯基-I-苯并咪唑]摻雜4wt%三(2-苯基吡啶)合銥或乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶)銥；所述第一電子傳輸層和第一電子傳輸層的材質(zhì)分別為8-羥基喹啉鋁或4-聯(lián)苯酚基-二(2-甲基-8-羥基喹啉)合鋁(III);所述電子注入層的材質(zhì)為LiF或CsF。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的有機電致發(fā)光器件，其特征在于，所述空穴注入層的厚度為10 15nm ;所述第一空穴傳輸層和第二空穴傳輸層的厚度分別為40 60nm ;所述第一發(fā)光層和第二發(fā)光層的厚度分別為10 20nm ;所述第一電子傳輸層和第一電子傳輸層的厚度分別為20 80nm ;所述電子注入層的厚度為I 2nm。
6.一種有機電致發(fā)光器件的制備方法，包括如下步驟 首先，在清洗后的基板一個表面依次制備透明陽極層、空穴注入層、第一空穴傳輸層、第一發(fā)光層、第一電子傳輸層； 其次，在所述第一電子傳輸層表面依次制備P型空穴產(chǎn)生層、界面層、n型電子產(chǎn)生層，且所述P型空穴產(chǎn)生層、界面層和n型電子產(chǎn)生層構(gòu)成電荷產(chǎn)生層； 接著，在電荷產(chǎn)生層的表面依次制備第二空穴傳輸層、第二發(fā)光層、第二電子傳輸層、電子注入層、金屬陰極層，制得有機電致發(fā)光器件胚體； 最后，將上述制得的有機電致發(fā)光器件胚體于惰性氣體下，22°C 24°C溫度范圍內(nèi)，使用紫外固化環(huán)氧固化劑和玻璃封蓋所述有機電致發(fā)光器件胚體，并在封蓋內(nèi)加裝干燥劑來吸附殘留的水分，隨后大氣條件下，60°C熱處理I小時后，制得有機電致發(fā)光器件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述p型空穴產(chǎn)生層的材質(zhì)為Li20、Cs2CO3^LiF或CsF中的任一種；所述界面層的材質(zhì)為Pb0、Sb205、ZnSe、GaN、SiC、Al或Ag中任一種；所述n型電子產(chǎn)生層的材質(zhì)為Mo03、V2O5或WO3中的任一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的制備方法，其特征在于，所述n型電子產(chǎn)生層的厚度為2 3nm ;所述界面層的厚度為0. I 5nm ;所述p型電子產(chǎn)生層的厚度為3 10nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述空穴注入層的材質(zhì)為Mo03、WO3或V2O5中的任一種；所述第一空穴傳輸層和第二空穴傳輸層的材質(zhì)分別為苯基嗎琳或N，N’ - 二苯基-N,N’ -雙(3-甲基苯基)-(1，I’ -聯(lián)苯基)-4,4’ - 二胺；所述第一發(fā)光層和第二發(fā)光層的材質(zhì)分別為2，2’，2”(1，3，5-三苯基)三-[I-苯基-I-苯并咪唑]摻雜4wt%三(2-苯基吡啶)合銥或乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶)銥；所述第一電子傳輸層和第一電子傳輸層的材質(zhì)分別為8-羥基喹啉鋁或4-聯(lián)苯酚基-二(2-甲基-8-羥基喹啉)合鋁 (III);所述電子注入層的材質(zhì)為LiF或CsF。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或9所述的制備方法，其特征在于，所述空穴注入層的厚度為10 15nm ;所述第一空穴傳輸層和第二空穴傳輸層的厚度分別為40 60nm ;所述第一發(fā)光層和第二發(fā)光層的厚度分別為10 20nm ;所述第一電子傳輸層和第一電子傳輸層的厚度分別為20 80nm ;所述電子注入層的厚度為I 2nm。
全文摘要
本發(fā)明屬于光電子器件領(lǐng)域，其公開了一種有機電致發(fā)光器件及其制備方法，該有機電致發(fā)光器件為層狀結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)依次為基板/透明陽極層/空穴注入層/第一空穴傳輸層/第一發(fā)光層/第一電子傳輸層/電荷產(chǎn)生層/第二空穴傳輸層/第二發(fā)光層/第二電子傳輸層/電子注入層/金屬陰極層；其中，電荷產(chǎn)生層包括p型空穴產(chǎn)生層/界面層/n型電子產(chǎn)生層，p型空穴產(chǎn)生層與第一電子傳輸層緊貼，n型電子產(chǎn)生層與第二空穴傳輸層緊貼。本發(fā)明提供的有機電致發(fā)光器件采用電荷產(chǎn)生層的兩層結(jié)構(gòu)相比單層結(jié)構(gòu)，電流效率至少是單層的兩倍，且操作電壓降低了，能量效率提高了，使用壽命也大大提高了。
文檔編號H01L51/52GK102723442SQ20111007889
公開日2012年10月10日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者馮小明, 周明杰, 王平, 鐘鐵濤 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司