專(zhuān)利名稱(chēng)：一種具有弱視角效應(yīng)的頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有機(jī)電致發(fā)光領(lǐng)域，具體涉及一種具有弱視角效應(yīng)的頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的有機(jī)電致發(fā)光器件(OLED)是生長(zhǎng)在玻璃襯底上以ITO作為陽(yáng)極、光由玻璃襯底一側(cè)出射的底發(fā)射器件。但是將器件應(yīng)該用到有源驅(qū)動(dòng)有機(jī)電致發(fā)光顯示時(shí)，遇到顯示器件像素驅(qū)動(dòng)電路和顯示發(fā)光面積相互競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題，直接影響到顯示器件的開(kāi)口率。而頂發(fā)射有機(jī)電致發(fā)光器件(TEOLED)的光從頂電極一側(cè)出射，可將像素驅(qū)動(dòng)電路等制作在有機(jī)發(fā)光器件下方，這就解決了器件像素驅(qū)動(dòng)電路和顯示發(fā)光面積相互競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題，提高了顯示器件的開(kāi)口率，理論上開(kāi)口率可達(dá)到100%。此外，硅基OLED微顯示也必須采用頂發(fā)射結(jié)構(gòu)。面向全彩色的硅基OLED微顯示只有采用頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件結(jié)合彩色濾光膜技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樾〕叽绺叻直媛实奈@示器件每個(gè)子像素點(diǎn)的尺寸只有十幾微米，如此小的像素點(diǎn)通過(guò)精確的掩膜工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)是非常耗時(shí)的，而且成品率會(huì)急劇下降。基于上述原因，頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件的研制成為近年來(lái)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。目前已報(bào)道的頂發(fā)射白光有機(jī)發(fā)光器件大都是制作在玻璃或硅襯底上，以Al/V2O5/Au (X. L. Zhu, J. X. Sun, X. M. Yu, M. Wong, and H. -S. Kwok, Japan. J. AppI. Phys. 2007,46,4054.), Cu/Ni (S.Cheylan, D.S.Ghosh, D.Krautz, T.L.Chen, V.Pruneri, Organ.Electron. 2011，12,818.)，Ag/1 TO (M. S. Kim, C. H. Jeong, J. T. Lim, G. Y. Yeom, Thin SolidFilms 2008,516,3590.), Ag/CFx(S.-D. Hsu, S. -ff. Hwang, and C.H. Chen, SID DIGEST200532.)等為陽(yáng)極，而采用常用的半透明陰極包括(1) IT0:IT0在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有高的透射率(>80%)，但是得用濺射的方法制備，濺射時(shí)的高能粒子對(duì)有機(jī)層會(huì)造成損傷，而且其功函數(shù)和電子傳輸層材料的LUMO能級(jí)不匹配，為了減小射頻濺射ITO對(duì)有機(jī)層的破壞并改善電子注入性能，在濺射ITO前采用保護(hù)層，如美國(guó)普林斯頓大學(xué)的Forrest教授團(tuán)隊(duì)(V. Bulovic, P. Tian, P. E. Burrows, M. R. Gokhale, S. R. Forrest, M. E. Thompson, AppI.Phys. Lett. 1997，70，2954.)制備了基于三(8-羥基喹啉)鋁發(fā)光的單色OLED器件，美國(guó) 通用公司 J. J. Brown 研究小組(M. -H. Lu, M. S. Weaver, T. X. Zhou, M. Rothman, R. C. Kwong,M. Hack, J. J. Brown, AppI. Phys. Lett. 2002,81, 3921)研制出基于磷光 Ir (ppy) 3 發(fā)光的頂發(fā)射器件，該頂發(fā)射器件的頂部陰極使用了透明的IT0，他們使用IOnm的Mg :Ag (25 I)或20nm的Ca作為保護(hù)層兼電子注入層。保護(hù)層的引入降低了頂電極的透射率，在515nm處從89. 9%分別降低到54. 9%和62. 8%。(2)超薄的單層金屬陰極或金屬?gòu)?fù)合陰極+光耦合輸出層的形式，盡管金屬陰極的透光性不及IT0，但是由于其容易生長(zhǎng)、制作工藝簡(jiǎn)單、破壞性小等優(yōu)點(diǎn)使得近年來(lái)越來(lái)越多的專(zhuān)家和學(xué)者參與到以半透明金屬為陰極的頂發(fā)射器件的研制中。如Al/Ag復(fù)合電極在可見(jiàn)光范圍內(nèi)有著較高的透射率，但是Al/Ag電極存在著不可忽視的較高的反射率，因此必須采用低反射率的底電極且采用適當(dāng)厚度的光耦合輸出層才能實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射。盡管金屬陰極的透明度不及ITO電極，但是通過(guò)在金屬電極外側(cè)引入光耦合輸出層可以大幅度改善金屬陰極的透光性，其透過(guò)率普遍能達(dá)到60-80%，接近甚至超過(guò)加入保護(hù)層的ITO陰極的透光性。頂發(fā)射器件的研究中，單色頂發(fā)射器件研究的較多，器件的效率能達(dá)到甚至超過(guò)相應(yīng)的底發(fā)射器件，但是對(duì)于白光器件的報(bào)道相對(duì)較少，廣大科研工作者普遍認(rèn)為頂發(fā)射白光器件難于制備的主要原因是微腔效應(yīng)，根據(jù)Fabry-Perot共振腔理論，微腔具有模式選擇作用，同時(shí)伴隨著光譜窄化和嚴(yán)重的視角效應(yīng)，微腔效應(yīng)的存在使得頂發(fā)射器件難于實(shí)現(xiàn)寬譜白光發(fā)射。目前能夠有效的實(shí)現(xiàn)頂發(fā)射白光的方法主要有兩種(1)采用低反射率的底電極，如 2010 年，G. H. Xie 等人(G. H. Xie，Z. S. Zhang, Q. Xue, S. M. Zhang, L. Zhao,Y. Luo, P. Chen, B. F. Quan, Y. Zhao, S. Y. Liu, Organ. Electron. 2010，11,2055.)米用 Cu 作為底電極Al/Ag復(fù)合頂電極實(shí)現(xiàn)頂發(fā)射白光發(fā)射。(2)采用高透射性的頂電極，如2011年，S. M. Chen 等人(S. M. Chen, H. -S. Kwok, Organ. Electron. 2011，12,2065.)采用 Yb/Au/Mo03復(fù)合金屬陰極結(jié)合Al陽(yáng)極實(shí)現(xiàn)了頂發(fā)射白光發(fā)射
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明的目的是提供一種高效率、高亮度、弱視角效應(yīng)的寬譜頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件。本發(fā)明采用了一種高透射性的頂電極的方法，克服了采用低反射率的底電極是以犧牲白光器件的效率為代價(jià)實(shí)現(xiàn)頂發(fā)射白光的缺點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了高性能的頂發(fā)射白光發(fā)射，通過(guò)優(yōu)化復(fù)合金屬陰極外側(cè)光耦合輸出層的厚度實(shí)現(xiàn)了高效率、高亮度、弱視角效應(yīng)的頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件。本發(fā)明所述的頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件，依次由絕緣襯底、金屬陽(yáng)極、有機(jī)功能層和金屬陰極組成，有機(jī)功能層中依次包括空穴傳輸層、電子阻擋層、白光發(fā)光層、電子傳輸層；其特征在于金屬陰極米用招銅復(fù)合電極，并在其上生長(zhǎng)一層光稱(chēng)合輸出層。為了優(yōu)化上述器件的發(fā)光效率和驅(qū)動(dòng)電壓，在金屬陽(yáng)極和空穴傳輸層間增加空穴注入層，空穴注入層采用MoO3, WO3或V2O5摻雜的TAPC或m-MTDATA ；為了優(yōu)化上述器件的發(fā)光效率和驅(qū)動(dòng)電壓，在電子傳輸層和金屬陰極之間增加電子注入層，電子注入層可采用Cs2C03、Rb2C03、CsF、CsCl或LiF。金屬陰極和光稱(chēng)合輸出層共同構(gòu)成器件的頂電極，其具有高透射性(60% -85%),金屬陰極和光耦合輸出層均由熱蒸發(fā)方式進(jìn)行生長(zhǎng)，不存在對(duì)有機(jī)層的損傷。絕緣襯底可以是玻璃或帶有SiO2或Si3N4絕緣覆蓋層的硅等絕緣材料，本發(fā)明優(yōu)選帶有SiO2絕緣覆蓋層的硅襯底；金屬陽(yáng)極可以是Ag或Al，本發(fā)明優(yōu)選Al ;空穴注入層可以是MoO3、WO3或V2O5摻雜的TAPC或m-MTDATA，摻雜濃度以體積百分比計(jì)算為10 % 30 %，本發(fā)明優(yōu)選MoO3摻雜的TAPC或m-MTDATA ；空穴傳輸層可以是TAPC或m-MTDATA ；電子阻擋層可以是TAPC或TcTa，本發(fā)明優(yōu)選TcTa ；白光發(fā)光層可以是藍(lán)色磷光材料Flrpic和黃色磷光材料P0-01分別摻入雙極性母體mCP或26DCzPPy中互補(bǔ)色產(chǎn)生白光，還可以采用RGB三基色的紅色磷光材料三(I-苯基異喹啉)銥(III) (Ir (piq) 3)、綠色磷光材料三(2-苯基吡啶)銥(III) (Ir (ppy)3)和藍(lán)色磷光材料Flrpic分別摻入雙極性母體中構(gòu)成白光單元，本發(fā)明優(yōu)選藍(lán)色磷光材料Flrpic和黃色磷光材料PO-OI分別摻入雙極性母體26DCzPPy中互補(bǔ)色構(gòu)成白光發(fā)光單元，摻雜比例以體積百分比計(jì)算分別為8% 15%和5% 8%，紅色磷光材料三(I-苯基異喹啉)銥(III) (Ir (piq)3)、綠色磷光材料三(2-苯基吡啶)銥(III) (Ir (ppy)3)和藍(lán)色磷光材料Flrpic分別摻入雙極性母體mCP或26DCzPPy中構(gòu)成白光單元，摻雜濃度以體積百分比計(jì)算分別為6% 10%、6% 8%和8% 15%;電子傳輸層可以采用7-二苯基-I，10鄰二氮雜菲(BPhen);電子注入層可以采用Cs2C03、Rb2C03、CsF、CsCl 或 LiF，本發(fā)明優(yōu)選 Cs2CO3 ；上述光耦合輸出層是具有高射射率(n>l. 7)且易熱蒸鍍的有機(jī)材料或無(wú)機(jī)材料，有機(jī)材料為4，4'，4''_三(咔唑-9-甲基)三苯胺(TcTa)、4，4'，4''_三(3-甲基苯基苯胺)三苯胺(m-MTDATA)等；無(wú)機(jī)材料為ZnS、ZrO2或MoO3等；多層膜系Bphen (40nm)/Cs2CO3 (Inm) /Al (Inm) /Cu (18nm) /TcTa或m-MTDATA的有機(jī)電致發(fā)光器件的透射和吸收特性隨TcTa或m-MTDATA厚度呈現(xiàn)近似周期性變化，當(dāng)有機(jī)材料TcTa或m-MTDATA厚度低于30nm時(shí)，該膜系透射率未表現(xiàn)出顯著地提高，當(dāng)有機(jī)材料TcTa或m-MTDATA厚度大于90nm時(shí)，該膜系吸收系數(shù)明顯增加，因此TcTa或m-MTDATA的厚度處于30 90nm時(shí)該膜系具有較好的透射率和較小的吸收系數(shù)，同理，無(wú)機(jī)材料的厚度為15 60nm。金屬陰極為依次蒸鍍金屬材料鋁和銅構(gòu)成的Al/Cu復(fù)合陰極，復(fù)合陰極厚度為 15 30nm,其中招電極的厚度為I 5nm。本發(fā)明提出的頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件，克服了以往需要通過(guò)復(fù)雜工藝濺射ITO頂電極造成有機(jī)層損傷的缺點(diǎn)，同時(shí)還克服了采用低反射率底電極以犧牲效率為代價(jià)實(shí)現(xiàn)頂發(fā)射白光發(fā)射的缺點(diǎn)。本發(fā)明制備的頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件既有高亮度、高效率、弱角度效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。


圖I :弱視角效應(yīng)的頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖 2 :Bphen(40nm)/Cs2CO3 (Inm)/Al (Inm)/Cu (18nm)/TcTa (Xnm)膜系的透射(a)與吸收(b)特性曲線(xiàn)，X分別取0、30、60、90。圖3 :實(shí)施例I制備的弱視角效應(yīng)的頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件和底發(fā)射器件亮度-電壓-電流密度特性曲線(xiàn)；圖4 :實(shí)施例I制備的弱視角效應(yīng)的頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件的不同角度下的歸一化發(fā)光光譜特性曲線(xiàn)；圖5 :實(shí)施例I制備的用于比較的底發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件的不同角度下的歸一化發(fā)光光譜特性曲線(xiàn)；圖6 :實(shí)施例I制備的弱視角效應(yīng)的頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件的效率-電壓特性曲線(xiàn)。如圖I所示，其中I是絕緣襯底，2是金屬陽(yáng)極，3是空穴注入層，4是空穴傳輸層，5是電子阻擋層，6是發(fā)光層，7是電子傳輸層，8是電子注入層，9是金屬陰極，10是光耦合輸出層，11是電源。
具體實(shí)施例方式本說(shuō)明書(shū)中涉及的有機(jī)材料縮寫(xiě)、全稱(chēng)及分子結(jié)構(gòu)式如下所示
權(quán)利要求
1.一種具有弱視角效應(yīng)的頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件，依次由絕緣襯底(I)、金屬陽(yáng)極(2)、有機(jī)功能層和金屬陰極(9)組成，有機(jī)功能層中依次包括空穴傳輸層(4)、電子阻擋層(5)、白光發(fā)光層(6)和電子傳輸層(7);其特征在于金屬陰極(9)為鋁和銅復(fù)合電極，在金屬陰極(9)上生長(zhǎng)有光耦合輸出層(10);光耦合輸出層(10)是折射率η>1. 7且易蒸發(fā)的有機(jī)材料或無(wú)機(jī)材料。
2.如權(quán)利要求I所述的一種具有弱視角效應(yīng)的頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于有機(jī)材料為4，4'，4''_三(咔唑-9-甲基)三苯胺(TcTa)或4，4'，4''_三(3-甲基苯基苯胺)三苯胺(m-MTDATA)，厚度為30 90nm ;無(wú)機(jī)材料為ZnS、Zr02或MoO3,厚度為15 60nmo
3.如權(quán)利要求I所述的一種具有弱視角效應(yīng)的頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于金屬陰極(9)的厚度為15 30nm,其中金屬招的厚度為I 5nm,金屬銅的厚度為10 25nm。
4.如權(quán)利要求I 3所述的一種具有弱視角效應(yīng)的頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件,其特征在于在金屬陽(yáng)極(2)和空穴傳輸層(4)間增加空穴注入層(3)，空穴注入層的材料為MoO3、WO3 或 V2O5 摻雜的 TAPC 或 m-MTDATA。
5.如權(quán)利要求I 3所述的一種具有弱視角效應(yīng)的頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件,其特征在于在電子傳輸層(7)和金屬陰極(9)之間增加電子注入層(8)，電子注入層的材料為 Cs2CO3' Rb2CO3' CsF, CsCl 或 LiF0
6.如權(quán)利要求I 3任何一項(xiàng)所述的一種具有弱視角效應(yīng)的頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于金屬陽(yáng)極為Al或Ag;空穴傳輸層為二 [4- (二甲苯基氨基)-苯基]環(huán)己烷(TAPC)或4，4'，4'' -三(3-甲基苯基苯胺)三苯胺(m-MTDATA)；電子阻擋層為4，4'，4'三(咔唑-9-甲基)三苯胺(TcTa);白光發(fā)光層(6)為藍(lán)黃互補(bǔ)色發(fā)光層或者RGB三基色發(fā)光層；電子傳輸層為7- 二苯基-1,10鄰二氮雜菲(Bphen)。
7.如權(quán)利要求6所述的一種具有弱視角效應(yīng)的頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于藍(lán)黃互補(bǔ)色發(fā)光層是藍(lán)色磷光材料二 [3, 5-二氟-2-(氮苯基)苯基-(2-羧基氮苯基)]銥(III) (Flrpic)和黃色磷光材料銥(III)-苯并噻吩[3，2-碳]吡啶-氮，碳2')乙酰丙酮(PO-Ol)分別摻入雙極性母體1，3_ 二 (咔唑-9-甲基)苯(mCP)或2，6，_ 二(3- (9氫-咔唑-9-甲基)苯基)氮苯(26DCzPPy)中，形成互補(bǔ)色產(chǎn)生白光,摻雜比例以體積百分比計(jì)算分別為8% 15%和5% 8%。
8.如權(quán)利要求6所述的一種具有弱視角效應(yīng)的頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于RGB三基色發(fā)光層是紅色磷光材料三(I-苯基異喹啉)銥(III) (Ir (piq)3)、綠色磷光材料三(2-苯基吡啶)銥(III) (Ir (ppy)3)和藍(lán)色磷光材料二 [3，5 二氟-2-(氮苯基)苯基-(2-羧基氮苯基)]銥(III) (Flrpic)分別摻入雙極性母體1，3-二(咔唑-9-甲基)苯(mCP)或2，6，-二(3- (9氫-咔唑-9-甲基)苯基)氮苯(26DCzPPy)中，構(gòu)成白光單元，摻雜濃度以體積百分比計(jì)算分別為6% 10%、6% 8%和8% 15%。
全文摘要
本發(fā)明屬于有機(jī)電致發(fā)光領(lǐng)域，具體涉及一種具有弱視角效應(yīng)的頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件，結(jié)構(gòu)依次包括襯底、金屬陽(yáng)極、有機(jī)功能層，金屬陰極和光耦合輸出層，有機(jī)功能層中依次包括空穴注入層、空穴傳輸層、電子阻擋層、白光發(fā)光層、電子傳輸層和電子注入層。光耦合輸出層的引入可以調(diào)節(jié)頂發(fā)射器件中頂電極對(duì)可見(jiàn)光的透射、反射和吸收，最終實(shí)現(xiàn)高性能的頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件的制備?？朔艘酝敯l(fā)射器件中普遍存在的微腔效應(yīng)所導(dǎo)致的光譜窄化難于實(shí)現(xiàn)寬譜白光發(fā)射的缺點(diǎn)，同時(shí)還克服了以往頂發(fā)射白光器件驅(qū)動(dòng)電壓高、效率低的缺點(diǎn)。本發(fā)明制備的頂發(fā)射白光有機(jī)電致發(fā)光器件具有高亮度、高效率、高穩(wěn)定性、弱視角效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L51/54GK102983284SQ20121052078
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者趙毅, 張振松, 岳守振, 劉式墉 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)