一種低壓高效有機發光二極管及其制備方法

一種低壓高效有機發光二極管及其制備方法
【專利摘要】一種低壓高效有機發光二極管，由帶有ITO的玻璃襯底、空穴傳輸層、p型摻雜發光層、i型本征發光層、n型摻雜發光層、電子傳輸層、復合電子注入層和陰極依次組成疊層結構，其中p型摻雜發光層采用摻入藍光熒光染料的空穴傳輸材料；i型本征發光層采用藍光熒光染料；n型摻雜發光層采用摻入藍光熒光染料的電子傳輸材料，這三層發光層簡稱p-i-n發光層，復合電子注入層由插入薄鋁層的碳酸銫組成。本發明的優點是：該有機發光二極管含有在碳酸銫層中插入薄鋁層的復合電子注入層和p-i-n型發光層，提高了發光效率，延緩了效率衰減，具有低驅動電壓、高亮度、高效率、穩定性好和制備工藝簡單等優點。
【專利說明】 一種低壓高效有機發光二極管及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發明屬于有機發光二極管(01^0)【技術領域】，具體涉及一種含有復合電子注入層和1)-1-11發光層的低壓驅動、高效有機發光二極管及其制備方法。

【背景技術】
[0002]有機發光二極管(0120)以其突出的優勢，正在逐步成為非常熱門的新興平板顯示器產品，它所具有亮度高、視角寬、功耗低、響應速度快、制備工藝簡單和成本低等優點。然而有機半導體材料的空穴傳輸能力比電子傳輸能力強，這會導致在發光層中空穴的數量大于電子的數量，增大驅動電壓，降低有機發光二極管的發光效率。因此降低01^0的驅動電壓、提高01^0的發光效率的主要方法是提高電子的注入能力，使發光層中電子的數量與空穴的數量達到平衡。含有碳酸銫注入層的傳統01^0，雖然電子注入能力在一定程度上得到了提高，但效果并不理想。因此制作新型電子注入層進一步降低陰極的功函數，提高電子的注入能力，是降低有機發光二極管的驅動電壓的一個好途徑。傳統01^0的發光層為單層薄膜，激子形成區域比較窄，導致01^0效率衰減較快，而擴大激子形成區域可以解決效率衰減的問題。現在有機發光二極管(0120)被廣泛應用在顯示、照明等領域，而低壓驅動、高效發光的有機發光二極管有利于節約能源。因此低壓高效的01^0具有很大的應用價值。


【發明內容】

[0003]本發明的目的是針對上述存在問題，提供一種低壓高效有機發光二極管及其制備方法，該有機發光二極管含有在碳酸銫層中插入薄鋁層的復合電子注入層和1)-1-11型發光層，提高了有機發光二極管的電子注入能力，擴大了激子形成區域，降低了驅動電壓，提高了發光效率，延緩了效率衰減，具有低驅動電壓、高亮度、高效率、穩定性好和制備工藝簡單等特點。
[0004]本發明的技術方案:
一種低壓高效有機發光二極管，由帶有110的玻璃襯底、空穴傳輸層、？型摻雜發光層、本征(1型)發光層、II型摻雜發光層、電子傳輸層、復合電子注入層和陰極依次組成疊層結構，其中？型摻雜發光層采用摻入藍光熒光染料的空穴傳輸材料；本征(1型)發光層采用藍光熒光染料型摻雜發光層采用摻入藍光熒光染料的電子傳輸材料，這三層發光層簡稱1)-1-11發光層，復合電子注入層由插入薄鋁層的碳酸銫組成，各層薄膜的厚度分別為空穴傳輸層3011111，￠1型摻雜發光層1211111，本征(1型)發光層2011111,11型摻雜發光層1511111，電子傳輸層30！^，復合電子注入層中碳酸銫的總厚度為111111，其中薄鋁層的厚度為0.8！^，陰極為金屬鋁，膜厚為12011111。
[0005]所述空穴傳輸層為隊V - 二苯基-隊V -(1-萘基)-1, 1’ -聯苯-4，4’ -二胺(冊8 ),？型摻雜發光層為=-(4-(￡)-2-(6-(￡)-4-(二苯基氨基)苯乙烯基)2萘-丨-基)乙烯基)苯基)—二甲氧基三苯0-80—81)摻雜隊V — 二苯基-隊V-(1-萘基)-1, 1’ —聯苯-4，4’ -二胺(--8 )，摻雜比例為6遍，本征(1型)發光層為(4- (￡) -2- (6- (￡) -4- ( 二苯基氨基)苯乙烯基)2萘-1-基)乙烯基)苯基)-二甲氧基三苯(^-80^^81), 11型摻雜發光層為11-(4-(￡)-2-(6-(￡)-4-( 二苯基氨基)苯乙烯基)2萘-1-基)乙烯基)苯基)-二甲氧基三苯0-80—81)摻雜雙2-甲基-8-羥基喹啉41，08-1，1’ -聯苯-4-羥基鋁(8八10，摻雜比例為3被％，電子傳輸層為雙2-甲基-8-羥基喹啉41，08-1，1’-聯苯-4-羥基鋁(8八10，復合電子注入層為三明治結構，由兩層膜厚為0.511111的碳酸銫夾著0.811111的金屬鋁組成，陰極為金屬鋁(八1),膜厚為120！！！！！。
[0006]一種所述低壓高效有機發光二極管的制備方法，步驟如下:首先將帶有110的玻璃襯底用洗滌劑進行清洗，然后依次用去離子水、丙酮、異丙醇超聲清洗15分鐘，之后放入真空干燥箱中，在1501下，烘干30分鐘；然后利用紫外臭氧對帶有110的玻璃襯底進行處理；最后采用真空蒸鍍沉積的方法依次制備各層薄膜。
[0007]本發明的技術效果:
該低壓高效有機發光二極管含有三明治結構的復合電子注入層，是將一層厚度為0.8^的薄鋁層插入厚度為111111的碳酸銫層中制備而成。這種復合電子注入層的功函數比單層碳酸銫的功函數更低，因此電子注入勢壘更低，電子更容易從陰極注入到發光層，使發光層中的電子數量與空血的數量更加平衡，從而使發光二極管的效率更高。該發光二極管的1)-1-11發光層是由摻雜6被％的藍光熒光染料的空穴傳輸材料、本征藍光熒光染料及摻雜3被％的藍光熒光染料的電子傳輸材料組成，其中藍光熒光染料為同一種有機發光材料。由于有機半導體材料的空穴遷移率很高，所以有一部分空穴會到達發光層與電子傳輸層的界面，并在界面積累；由于使用了復合電子傳輸層，增強了電子的注入，有一部分電子會到達發光層與空穴傳輸層的界面，并在界面處積累。在界面處積累的空穴可能會引起激子猝滅，使有機發光二極管的效率下降。1)-1-11發光層可以解決載流子在界面的積累問題，并且能夠有效利用載流子，從而提聞有機發光~^及管的發光效率。
[0008]本發明的優點是:該有機發光二極管含有在碳酸銫層中插入薄鋁層的復合電子注入層和1)-1-11型發光層，提高了有機發光二極管的電子注入能力，擴大了激子形成區域，降低了驅動電壓，提高了發光效率，延緩了效率衰減，具有低驅動電壓、高亮度、高效率、穩定性好和制備工藝簡單等特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為該發光二極管的結構示意圖。
[0010]圖2為1)-1-11型發光層的能級圖。
[0011]圖3為實施例1與對比實例1、2、3、4、5中制備的發光二極管的陰極的功函數。
[0012]圖4為實施例1與對比實例1、2、3、4、5中制備的發光二極管的電流密度-電壓曲線。
[0013]圖5為實施例1與對比實例1、2、3、4、5中制備的發光二極管的亮度-電壓曲線。
[0014]圖6為實施例1與對比實例1、2、3、4、5中制備的發光二極管的電流效率-電流密度曲線。

【具體實施方式】
[0015]實施例1: 一種低壓高效有機發光二極管，如圖1所不，由帶有110的玻璃襯底、空穴傳輸層、？型摻雜發光層、1型本征發光層發光層、II型摻雜發光層、電子傳輸層、復合電子注入層和陰極依次組成疊層結構，其中？型摻雜發光層米用摻入藍光突光染料的空穴傳輸材料；1型本征發光層采用藍光熒光染料；!1型摻雜發光層采用摻入藍光熒光染料的電子傳輸材料，這三層發光層簡稱『1-11發光層，復合電子注入層由插入薄鋁層的碳酸銫組成，各層薄膜的厚度分別為空穴傳輸層30！^，？型摻雜發光層12！！！！！，1型本征發光層20=% 型摻雜發光層15^,電子傳輸層30！^，復合電子注入層中碳酸銫的總厚度為111111，其中薄鋁層的厚度為0.811111,陰極為金屬招,膜厚為12011111。
[0016]該實施例中，空穴傳輸層為隊V - 二苯基-隊V-(1-萘基)-1, 1’ -聯苯-4，4’ -二胺(冊8), ？型摻雜發光層為11- (4- (￡) -2- (6- (￡) -4- ( 二苯基氨基)苯乙烯基)2萘-1-基)乙烯基)苯基)—二甲氧基三苯0-80—81)摻雜隊V — 二苯基-隊V-(1-萘基)-1, 1’ -聯苯-4，4’ - 二胺(冊8 )，摻雜比例為6被％，1型本征發光層為(4- (￡) -2- (6- (￡) -4- ( 二苯基氨基)苯乙烯基口萘-卜基)乙烯基)苯基)-二甲氧基三苯), 11型摻雜發光層為11-(4-(2) -2-(6-(2) -4-( 二苯基氨基)苯乙烯基)2萘-1-基)乙烯基)苯基)-二甲氧基三苯(^-80^81)摻雜雙2-甲基-8-羥基喹啉41，08-1，1’ -聯苯-4-羥基鋁(8八10，摻雜比例為3被％，電子傳輸層為雙2-甲基-8-羥基喹啉41，08-1，1’ -聯苯-4-羥基鋁(8八1(0，復合電子注入層為三明治結構，由兩層膜厚為0.511111的碳酸銫夾著0.811111的金屬鋁組成，陰極為金屬鋁(八1),膜厚為120！！！！！。
[0017]所述低壓高效有機發光二極管的制備方法，步驟如下:首先將帶有110的玻璃襯底用洗滌劑進行清洗，然后依次用去離子水、丙酮、異丙醇超聲清洗15分鐘，之后放入真空干燥箱中，在1501下，烘干30分鐘；然后利用紫外臭氧對帶有110的玻璃襯底進行處理；最后采用真空蒸鍍沉積的方法依次制備各層薄膜；具體方法是:
將110襯底置于真空系統，當真空度抽到2父10 — 4？3時，在帶有110 —面的襯底上，依次沉積空穴傳輸層隊?，—二苯基-隊,-(1-萘基)-1, 1’ —聯苯-4, 4’ — 二胺(鄕)型摻雜發光層、1型本征發光層、II型摻雜發光層、電子傳輸層、復合電子注入層、陰極。其中？型摻雜發光層是一種摻入藍光熒光染料的空穴傳輸材料，1型本征發光層是一種藍光熒光染料，II型摻雜發光層是一種摻入藍光突光染料的電子傳輸材料。其中？型發光層和II型發光層是采用雙有機源共蒸制備的。器件的有效面積為110陽極與金屬背電極的交叉面積，為 3111111。
[0018]對比實例1:
與實施例1基本相同，只是將厚度為1211111的？型發光層用1211111的冊8代替。對比實例2:
與實施例1基本相同，只是將厚度為1511111的II型發光層用1511111的8八1(1代替。
[0019]對比實例3:
與實施例1基本相同，只是將厚度為4711111的『1-11型發光層用4711111的^-80^81代替。
[0020]對比實例4:
與對比實例3基本相同，只是將復合電子傳輸層用單層碳酸銫代替。
[0021]對比實例5:
與對比實例4基本相同，只是不含有電子傳輸層。
[0022]0120器件的光電性能測試:
1)通過[611^167 2400 30111X611161:61'和 1(611:11167 485 ？1。0咖11161:61'測量樣品的電流-電壓(14)特性，掃描范圍均為0-14、。
[0023]？卜650獲得器件的發光光譜、色坐標、發光亮度，用了06111 ”011 1^3-212-1(:?^瞬態光譜儀測試光致發光熒光壽命衰減；將1(61^1167 2400、1(61^167 485與？卜650聯用，可以得到器件在特定的掃描電壓下的亮度，從而可以計算得出器件的電流效率。
[0024]3)發光二極管的陰極的功函數由開爾文探針進行測試。
[0025]首先，對實施例1與對比實例1、2、3、4、5中的陰極的功函數進行了測試，測試結果如圖3，從中可以看出實施例1的陰極具有最低的功函數，其注入電子的能力最強。
[0026]圖2為型發光層的能級圖，從圖中可以看出1)型發光層、本征(1型)發光層、II型發光層的最高占有分子軌道(0010)能級，最低未占有分子軌道(1110)能級匹配，有利于空穴和電子的傳輸。其中空穴傳輸層與？型摻雜發光層的主體為同一種材料，空穴傳輸不存在勢魚差；電子傳輸層與II型摻雜發光層的主體為同一種材料，電子傳輸不存在勢魚差。從圖中還可以看出空穴和電子的復合區域擴大，從而激子形成區域擴大，有效利用發光層與空穴、電子傳輸層之間界面處的空穴與電子。
[0027]圖4、圖5、圖6為實施例1與對比實例1、2、3、4、5中制備的發光二極管的電流密度-電壓、亮度-電壓和電流效率-電流密度曲線。圖中表明，含有復合電子注入層和1)-1-11發光層的有機發光二極管的電流密度、亮度、電流效率均比其他有機發光二極管的高。
[0028]上述有機發光二極管的對比結果:
實施例1中有機發光二極管的啟亮電壓是2.67(3.850(1/1112)，亮度為1000(^/1112時的電壓為5.857，驅動電壓為107時的亮度為10540(^/^,最大電流效率為7.5(3(1/八。選擇對比實例中效果最好的對比實例3進行比較，啟亮電壓降低了 55.56%，亮度為1000(3(1/1112時的電壓降低了 16.67%，驅動電壓為107時的亮度增加了 47.33%，最大電流效率增加了 15.38%。
[0029]通過對比結果表明，采用三明治結構的碳酸銫和鋁的復合電子注入層，可以降低陰極的功函數，降低電子注入勢壘，提高電子注入，降低驅動電壓，使發光層中電子的數量增多，進而使空穴和電子的復合幾率增大，使有機發光二極管的發光效率提高。運用1)-1-11發光層可以擴大激子復合區域，有效利用發光層與空穴、電子傳輸層之間界面處的空穴與電子，從而提高發光效率，延緩效率衰減。
【權利要求】
1.一種低壓高效有機發光二極管,其特征在于:由帶有ITO的玻璃襯底、空穴傳輸層、P型摻雜發光層、i型本征發光層、η型摻雜發光層、電子傳輸層、復合電子注入層和陰極依次組成疊層結構，其中P型摻雜發光層米用摻入藍光突光染料的空穴傳輸材料；i型本征發光層發光層采用藍光熒光染料；n型摻雜發光層采用摻入藍光熒光染料的電子傳輸材料，這三層發光層簡稱p-1-n發光層，復合電子注入層由插入薄鋁層的碳酸銫組成，各層薄膜的厚度分別為空穴傳輸層30nm，P型摻雜發光層12nm，i型本征發光層20nm，n型摻雜發光層15nm，電子傳輸層30nm，復合電子注入層中碳酸銫的總厚度為lnm，其中薄鋁層的厚度為0.8nm,陰極為金屬招，膜厚為120nm。
2.根據權利要求1所述低壓高效有機發光二極管，其特征在于:所述空穴傳輸層為N，N’-二苯基-N，N’-(1-萘基)-1，Γ-聯苯-4，4’-二胺(NPB)，P型摻雜發光層為n-(4-(E)-2-(6-(E)-4-( 二苯基氨基)苯乙烯基)2萘-1-基)乙烯基)苯基)-二甲氧基三苯(N-BDAVBi )摻雜 N, N’ - 二苯基-N，N’ - (1-萘基)-1, I'-聯苯-4，4’ - 二胺(NPB)，摻雜比例為6wt%，i型本征發光層為n- (4- (E) -2- (6- (E) -4- (二苯基氨基)苯乙烯基)2萘-1-基)乙烯基)苯基)-二甲氧基三苯(N-BDAVBi )，η型摻雜發光層為n_ (4- (E) -2- (6- (E) -4- ( 二苯基氨基)苯乙烯基)2萘-1-基)乙烯基)苯基)_二甲氧基三苯(N-BDAVBi)摻雜雙2-甲基-8-羥基喹啉-NI，08-1，Γ-聯苯-4-羥基鋁(BAlq)，摻雜比例為3wt%，電子傳輸層為雙2-甲基-8-羥基喹啉-NI，08-1，I’ -聯苯-4-羥基鋁(BAlq)，復合電子注入層為三明治結構，由兩層膜厚為0.5nm的碳酸銫(Cs2CO3)夾著0.8nm的金屬招組成，陰極為金屬招(Al),膜厚為120nm。
3.—種如權利要求1所述低壓高效有機發光二極管的制備方法，其特征在于步驟如下:首先將帶有ITO的玻璃襯底用洗滌劑進行清洗，然后依次用去離子水、丙酮、異丙醇超聲清洗15分鐘，之后放入真空干燥箱中，在150°C下，烘干30分鐘；然后利用紫外臭氧對帶有ITO的玻璃襯底進行處理；最后采用真空蒸鍍沉積的方法依次制備各層薄膜。
【文檔編號】H01L51/54GK104409649SQ201410667793
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月20日 優先權日:2014年11月20日
【發明者】吳曉明, 辛利文, 張欣, 于倩倩, 高建, 華玉林, 印壽根 申請人:天津理工大學