倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括：基板、以及自下而上依次設(shè)置于基板上的陰極層、電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴注入層、空穴傳輸層以及陽極層；陽極層包括：第一導(dǎo)電層、金屬層以及第二導(dǎo)電層，陰極層包括：Mg、Al、Ag、Yb、Sm及其合金或者M(jìn)g、Al、Ag、Yb、Sm摻雜ZnO。本發(fā)明的器件結(jié)構(gòu)減小了電子的注入勢壘并提高了空穴的注入能力。
【專利說明】倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)，具體涉及一種倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]倒置式有機(jī)發(fā)光二極管(InvertedOrganic Light Emitting D1de)與一般的OLED器件的結(jié)構(gòu)相反:是先在基板上制作陰極，然后在陰極上蒸鍍有機(jī)薄膜后再制作陽極導(dǎo)電膜。1LED的好處在于特別適合與η-溝道的氧化物(IGZO)薄膜晶體管結(jié)合，而IGZO載流子遷移率是非晶硅的20至30倍，以此，可大大提高TFT對像素電極的充放電速率，提高像素的響應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)更快的刷新率，同時更快的響應(yīng)也大大提高了像素的行掃描速率，更為直觀地，其分辨率可以達(dá)到全高清(full HD)乃至超高清(Ultra Definit1n，分辨率4k*2k)級別程度。
[0003]另外，IGZO技術(shù)特別適合于柔性有機(jī)電致發(fā)光器件(Flexible Organic LightEmitting Device7FOLED)的驅(qū)動,FOLED由于具有柔性可彎曲等IXD無法比擬的優(yōu)勢,受到越來越多的重視。因此，開發(fā)適合IGZO驅(qū)動的倒置式OLED器件結(jié)構(gòu)具有十分重要的應(yīng)用意義。
[0004]如圖1所示，目前的倒置式OLED結(jié)構(gòu)以常見的ITO作為陰極，由于ITO的功函數(shù)較高，要想從ITO高效向有機(jī)層直接注入電子，需要合適的EIL，而這種EIL材料非常少見，沒有合適的EIL材料，電子從陰極注入的勢壘會比較高，從而導(dǎo)致電子注入困難，器件驅(qū)動電壓較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，現(xiàn)提供一種適合電子和空穴更好注入的1LED器件結(jié)構(gòu)，以減小電子的注入勢壘并提高空穴的注入能力。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，提供一種倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括:基板、以及自下而上依次設(shè)置于基板上的陰極層、電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴注入層、空穴傳輸層以及陽極層，構(gòu)成陰極層的材料包括:Mg、Al、Ag、Yb、Sm或其合金、或者M(jìn)g、Al、Ag、Yb、Sm摻雜ZnO，陽極層包括:導(dǎo)電層以及金屬層，導(dǎo)電層包括第一導(dǎo)電層以及第二導(dǎo)電層，金屬層設(shè)置于第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層之間。
[0007]本發(fā)明倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)的有益效果在于，通過改變陰極層及陽極層的材料構(gòu)成，以減小電子的注入勢壘.并同時提聞空穴的注入能力。
[0008]優(yōu)選地，還包括電極修飾層，該電極修飾層分別設(shè)置于陽極層以及空穴注入層中。
[0009]優(yōu)選地，還包括電極修飾層，該電極修飾層設(shè)置于陰極層與電子注入層之間。
[0010]優(yōu)選地，還包括電極修飾層，該電極修飾層設(shè)置于陽極層以及陰極層中。
[0011]優(yōu)選地，陰極層和陽極層皆為具有納米結(jié)構(gòu)的至少一層金屬或合金；或者，陰極層或陽極層其中之一為具有納米結(jié)構(gòu)的至少一層金屬或合金。
[0012]優(yōu)選的，陰極層具有高光反射率和低光透過率，陽極層為半透明；或者，陽極層具有高光反射率和低光透過率，陰極層為半透明。
[0013]優(yōu)選地，第一、第二導(dǎo)電層材料可以相同，也可以不同；第二導(dǎo)電層也可以省略。
[0014]優(yōu)選地，第一導(dǎo)電層以及第二導(dǎo)電層的材料為具有高光透過率的導(dǎo)電材料，導(dǎo)電材料包括=ITO或ZnO或IZO或石墨烯。
[0015]優(yōu)選地，第一導(dǎo)電層以及第二導(dǎo)電層的厚度為5nm至35nm ;導(dǎo)電層的光透過率大于 85 %。
[0016]上述技術(shù)方案的有益效果在于，ITO為常見的陽極結(jié)構(gòu)，其功函數(shù)較高，有利于空穴的注入，而石墨烯具有與ITO相當(dāng)?shù)耐高^率，導(dǎo)電性和柔韌性比ITO更好，且石墨烯表面功函數(shù)可以修飾，更適合于柔性器件，以便于降低空穴注入勢壘。
[0017]優(yōu)選地,構(gòu)成金屬層的材料包括:Mg、Ag、Al、Mg: Al合金或Mg: Ag合金。
[0018]優(yōu)選地，金屬層的厚度為5nm至35nm。
[0019]優(yōu)選地，Mg: Ag合金或Mg: Al合金的比例在10:1至1: 10的范圍內(nèi)。
[0020]上述技術(shù)方案的有益效果在于，通過控制材料的厚度及混合比例的方式來調(diào)節(jié)金屬層的透過率和功函數(shù)。
[0021]優(yōu)選地，陰極層的厚度為15至150nm。
[0022]優(yōu)選地，陰極層包括Mg: Ag合金，Mg: Ag合金的質(zhì)量比在10: I至1: 10的范圍內(nèi)。
[0023]優(yōu)選地，Mg: Ag合金的質(zhì)量比為1: 9。
[0024]上述技術(shù)方案的有益效果在于，通過控制材料的厚度及質(zhì)量比以使得電子注入的效果達(dá)到最佳。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為現(xiàn)有倒置式OLED結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0027]圖3為在圖2基礎(chǔ)上實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為實(shí)施一中不同比例下陰極層的電壓與電流密度特性曲線；
[0029]圖5為實(shí)施一中不同比例下陰極層的亮度與電流效率特性曲線；
[0030]圖6為在圖2基礎(chǔ)上實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖7為在圖2基礎(chǔ)上實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]為利于對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的了解，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0033]參照圖2，為本發(fā)明倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)的示意圖，如圖2所示，本發(fā)明提供了一種倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括:基板6、以及自下而上設(shè)置于基板6上的陰極層1、電子注入傳輸層2、發(fā)光層3、空穴傳輸注入層4以及陽極層5，陽極層5包括:導(dǎo)電層以及金屬層，構(gòu)成陰極層I的材料包括:Mg、Al、Ag及其合金、或者M(jìn)g、Al、Ag摻雜ZnO。其中，電子注入傳輸層2包括電子注入層以及電子傳輸層，空穴注入傳輸層4包括空穴注入層以及空穴傳輸層，而陽極層5的導(dǎo)電層則包括第一導(dǎo)電層以及第二導(dǎo)電層，金屬層設(shè)置于第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層之間。
[0034]具體地，用Mg、Al、Ag及其合金或者M(jìn)g、Al、Ag摻雜ZnO從而取代高功函數(shù)的ΙΤ0，以此作為倒置式OLED的陰極層1，這樣，有利于電子的注入。原因在于，現(xiàn)有ITO的功函數(shù)較高，要想從ITO高效向有機(jī)層直接注入電子，需要合適的EIL，而這種EIL材料非常少見。同時，上述陰極層I的厚度為15至150nm并且至少有一層納米結(jié)構(gòu)，若使用鎂銀合金，金屬鎂與金屬銀的質(zhì)量比在10:1至1: 10范圍內(nèi)。
[0035]另外，陰極層I與陽極層5之間可加設(shè)電極修飾層，該電極修飾層可分別加設(shè)于陽極層5以及所述空穴注入層中、或加設(shè)于陰極層I和電子注入層之間、亦或者，同時設(shè)置于陽極層5以及陰極層I中，以利于電子或空穴的注入。
[0036]同時，通過調(diào)節(jié)陰極層I和/或陽極層5的厚度及材料組成，使陰極層I具有高光反射率和低光透過率，而陽極層5為半透明。
[0037]正是由于陽極層5為半透明，因此只有部分光射出，另一部分光被反射，造成了多光束干涉，不同能態(tài)的光子密度被重新分配，使得只有在特定波長的光在符合共振腔模式后在特定角度射出，即形成微腔效應(yīng)。此時，可通過調(diào)節(jié)微共振腔的腔長以使得發(fā)光偶極子位于駐波的反節(jié)點(diǎn)處，促使兩波電場相互增長，因而提高了整個發(fā)光結(jié)構(gòu)器件的發(fā)光效率。
[0038]反之，當(dāng)陰極層I為半透明，而陽極層5為高光反射率時，發(fā)光結(jié)構(gòu)器件為底發(fā)光，亦可以利用上述微腔效應(yīng)提高其發(fā)光效率。。
[0039]陰極層I和陽極層5可以同時具有納米結(jié)構(gòu)，也可以只有其中一個具有納米結(jié)構(gòu)，納米結(jié)構(gòu)可以提高波導(dǎo)模式和表面等離子體模式的出光率，該納米結(jié)構(gòu)中至少包含一層金屬或合金。
[0040]而在陽極層5的導(dǎo)電層中，其第一導(dǎo)電層以及第二導(dǎo)電層皆由具有高透過率的導(dǎo)電材料構(gòu)成，第一導(dǎo)電層以及第二導(dǎo)電層的材料為ITO、ZnO、ΙΖ0、石墨烯中的一種或幾種，第二導(dǎo)電層的材料可以相同，也可以不同。具體原理在于，ITO為常見的陽極結(jié)構(gòu)，其功函數(shù)較高，有利于空穴的注入；石墨烯具有與ITO相當(dāng)?shù)耐高^率，導(dǎo)電性和柔韌性比ITO更好，且石墨烯表面功函數(shù)也可以通過修飾，以便于降低空穴注入勢壘，且石墨烯更適合于柔性器件。
[0041]第一導(dǎo)電層以及第二導(dǎo)電層的厚度為5nm至35nm,其厚度可以相同也可以不同；第一導(dǎo)電層以及第二導(dǎo)電層的發(fā)光透過率需大于85 %。
[0042]金屬層包括半透明的金屬材料或合金材料，具體包括:Mg、Ag、Al、Mg: Al合金或者M(jìn)g: Ag合金，合金材料的混合比例在10:1至1: 10的范圍內(nèi)，通過控制金屬材料的厚度或合金材料的混合比例以調(diào)節(jié)金屬層的透過率和功函數(shù)，從而調(diào)節(jié)微腔效應(yīng)以提高器件的色純度和效率。
[0043]以傳統(tǒng)的材料如Mg、Al、Ag、Yb、Sm及其合金或者M(jìn)g、Al、Ag、Yb、Sm摻雜ZnO，取代高功函數(shù)的ITO以形成倒置式OLED的陰極層1，這樣，更有利于電子的注入。由于ITO的功函數(shù)較高，要想從ITO高效向有機(jī)層直接注入電子，需要合適的EIL，而這種EIL材料非常少見。
[0044]陰極層I的厚度為15nm至150nm,并至少有一層納米結(jié)構(gòu)。若使用鎂銀合金時,金屬鎂與金屬銀的質(zhì)量比在10:1至1: 10的范圍內(nèi)，當(dāng)質(zhì)量比為1: 9為最佳，此時，最有利于電子注入。
[0045]在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，以下介紹三種不同結(jié)構(gòu)的實(shí)施例:
[0046]實(shí)施例一:
[0047]參照圖3,為在圖2基礎(chǔ)上實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖,如圖3所示,本發(fā)明倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)的第一種形式:底發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括:基板6以及自下而上設(shè)置于基板6上的陰極層1、電子注入傳輸層2、發(fā)光層3、空穴注入傳輸層4以及陽極層5。其中，陰極層I為半透明、25nm厚的Mg: Ag合金，Mg: Ag的比例為1: 9、5: 5或7: 3，以此，陰極層I的透過率控制在21% ;而陽極層5為ΙΤ0、Ag雙層結(jié)構(gòu)(無第二導(dǎo)電層)，即第一導(dǎo)電層為15nm厚的ΙΤ0，其透過率大于85%，由于金屬層為150nm厚的Ag，以此，陽極層5的反射率控制在92%。
[0048]參照圖4，為本發(fā)明實(shí)施一中不同比例下陰極層的電壓與電流密度特性曲線，如圖4所示，Mg: Ag合金分別在1: 9、5: 5及7: 3三種不同比例情況下，陰極層I的電流密度均隨著注入電壓的增大而逐步遞增；參照圖5，為本發(fā)明實(shí)施一中不同比例下陰極層的亮度與電流效率特性曲線，如圖5所示，Mg: Ag合金依舊在在1: 9、5: 5及7: 3三種不同比例情況下，陰極層I的電流效率均隨著亮度的增大而減小?？梢钥闯?，當(dāng)金屬鎂與金屬銀的質(zhì)量比例為1: 9時，最有利于電子注入，因而，Mg: Ag合金的比例較為優(yōu)選為
I: 9。
[0049]實(shí)施例二:
[0050]參照圖6，在圖2基礎(chǔ)上實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6所示，本發(fā)明倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)的第二種形式:頂發(fā)光結(jié)構(gòu)，
[0051]I)該頂發(fā)光結(jié)構(gòu)的器件結(jié)構(gòu)為:
[0052]基板/Ag/Al/Alq3/Bebq2: Ir (MDQ) 2 (acac) /NPB/HAT_CN/Ag/ITO。
[0053]2)陰極層I的制備
[0054]在真空腔室壓強(qiáng)為10_4Pa的條件下，先在基板6上鍍一層金屬銀，然后在400°C高溫下退火，利用銀的自聚集作用形成銀納米粒子，納米粒子的高度為30-50nm，然后再鍍上一層厚度為150η的金屬鋁，此時，陰極具有高的反射率。
[0055]3)有機(jī)發(fā)光層的制備
[0056]保持真空腔室壓強(qiáng)不變，依次蒸鍍電子注入傳輸層2、發(fā)光層3、空穴注入傳輸層4，本實(shí)施例中，電子傳輸層為30nm厚的Alq3，發(fā)光層為Bebq2:Ir (MDQ) 2 (acac) (5% )，空穴傳輸層為20nm厚的NPB，再繼續(xù)蒸鍍1nm厚的HAT-CN作為空穴注入層。
[0057]4)陽極的制備
[0058]保持真空腔室壓強(qiáng)不變，蒸鍍先蒸鍍25nm的Ag，然后再用濺鍍ITO (15nm)，此時陽極層5為半透明的導(dǎo)電層，減少了半透明金屬或合金的腐蝕速率，提高了抗水氧腐蝕能力，有利于提高器件壽命，并且，陽極層5的透過率約為20%，器件為頂發(fā)射，可以利用微腔效應(yīng)提高器件的效率和色純度，而由于陰極中銀納米粒子的存在，造成膜層的不平整，有利于提高頂發(fā)射器件的出光效率。
[0059]實(shí)施例三:
[0060]參照圖7,在圖2基礎(chǔ)上實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖7所示,本發(fā)明倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)的第三種形式:雙面發(fā)光結(jié)構(gòu)，
[0061]I)該雙面發(fā)光結(jié)構(gòu)的器件結(jié)構(gòu)為:
[0062]基板/Al/Alq3/Bebq2: Ir (MDQ) 2 (acac) /NPB/CuPc/ITO。
[0063]2)陰極結(jié)構(gòu)的制備
[0064]在真空腔室壓強(qiáng)為10_4Pa的條件下，在基板6上鍍一層厚度為15nm厚的金屬鋁，由于厚度很薄，陰極具有高的透過率。
[0065]3)有機(jī)發(fā)光層的制備
[0066]保持真空腔室壓強(qiáng)不變，依次蒸鍍電子注入傳輸層2、發(fā)光層3、空穴注入傳輸層4，本實(shí)施例中，電子傳輸層為30nm厚的Alq3，發(fā)光層為Bebq2:Ir (MDQ) 2 (acac) (5% )，空穴傳輸層為20nm厚的NPB，再繼續(xù)蒸鍍150nm厚的CuPc作為空穴注入層。
[0067]4)陽極的制備
[0068]保持真空腔室壓強(qiáng)不變，濺鍍一層25nm的ITO作為陽極，此時陽極為透明，器件為兩面發(fā)光型。
[0069]以上結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可根據(jù)上述說明對本發(fā)明做出種種變化例。因而，實(shí)施例中的某些細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對本發(fā)明的限定，本發(fā)明將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括:基板、以及自下而上依次設(shè)置于所述基板上的陰極層、電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴注入層、空穴傳輸層以及陽極層，其特征在于， 構(gòu)成所述陰極層的材料包括Mg、Al、Ag、Yb、Sm或其合金、或者M(jìn)g、Al、Ag、Yb、Sm摻雜ZnO,所述陽極層包括導(dǎo)電層以及金屬層，所述導(dǎo)電層包括第一導(dǎo)電層以及第二導(dǎo)電層，所述金屬層設(shè)置于所述第一導(dǎo)電層與所述第二導(dǎo)電層之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征在于， 還包括電極修飾層，所述電極修飾層分別設(shè)置于所述陽極層以及所述空穴注入層中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征在于， 還包括電極修飾層，所述電極修飾層設(shè)置于所述陰極層與所述電子注入層之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征在于， 還包括電極修飾層，所述電極修飾層設(shè)置于所述陽極層以及所述陰極層中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述陰極層和所述陽極層皆為具有納米結(jié)構(gòu)的至少一層金屬或合金；或者，所述陰極層或所述陽極層其中之一為具有納米結(jié)構(gòu)的至少一層金屬或合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)包括:一具有高光反射率和低光透過率的陰極層與一半透明的陽極層；或者一具有高光反射率和低光透過率陽極層與一半透明的陰極層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層的材料為具有高光透過率的導(dǎo)電材料，所述導(dǎo)電材料包括:ΙΤ0或ZnO或IZO或石墨烯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述第一導(dǎo)電層以及第二導(dǎo)電層的厚度為5nm至35nm，所述導(dǎo)電層的發(fā)光透過率大于85%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征在于， 構(gòu)成所述金屬層的材料包括:Mg、Ag、Al、Mg: Al合金或Mg: Ag合金。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述金屬層的厚度為5nm至35nm。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述Mg: Ag合金或所述Mg: Al合金的比例在10:1至1: 10的比例范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述陰極層的厚度為15nm至150nm。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述陰極層包括Mg: Ag合金,所述Mg: Ag合金的質(zhì)量比在10: I至1: 10的范圍內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的倒置型有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述Mg: Ag合金的質(zhì)量比為1: 9。
【文檔編號】H01L51/52GK104201290SQ201410418041
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】牟鑫, 魯佳浩, 寇浩 申請人:上海和輝光電有限公司