有機電致發(fā)光器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種有機電致發(fā)光器件；該有機電致發(fā)光器件包括陽極層、有機發(fā)光層、電子傳輸層和陰極層；所述電子傳輸層采用電子傳輸主體材料與有機金屬螯合物摻雜劑摻雜制成。本發(fā)明采用摻雜有機金屬螯合物摻雜劑的電子傳輸層的設(shè)計；可使電子更容易地從陰極注入到電子傳輸層中，解決了現(xiàn)有技術(shù)中因金屬與電子傳輸主體材料的相容性較差而導致的相分離以及形成淬熄中心的問題，有效提高了電子傳輸層的電子傳輸效率。
【專利說明】有機電致發(fā)光器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種有機電致發(fā)光器件。
【背景技術(shù)】
[0002]有機電致發(fā)光器件由于其自發(fā)光、低驅(qū)動電壓、高亮度、寬視角等特性，因此在全彩平面顯示器的應用上倍受青睞。一般OLED材料對于空穴傳輸?shù)哪芰h遠大于對電子的傳輸能力，因此導致有機電致發(fā)光器件中空穴與電子的傳輸是不匹配的(電荷傳輸不平衡)，造成器件效能偏低。對此，很多研究者都致力于有機電致發(fā)光器件中電子注入和傳輸?shù)母纳?。透過摻雜材料選擇提高電子傳輸層的電子遷移率或降低電子由陰極注入到有機發(fā)光層中的能級障礙提升有機電致發(fā)光器件的效率。從早期采用的Alq3 (8-羥基喹啉招，Aluminum 8-hydroxyquinolinate)到后來米用的 Bphen (二苯基鄰菲咯啉,4，7-diphenyl-1, 10-phenanthroline),電子的注入能力得到有效的提升。但是隨著有機發(fā)光材料體系的不斷發(fā)展和進步，以及OLED應用領(lǐng)域的新拓展，對于器件的亮度、效率和功耗以及制造成本有了新的要求，對于陰極電子注入能力也有了更高的要求。近來有文獻報導在Bphen中摻雜Li或者Cs等金屬，可以明顯提高電子的注入與傳輸能力，但是由于金屬與電子傳輸主體材料的相容性較差容易造成相分離；且金屬在有機材料里的擴散性很高容易擴散至發(fā)光層中會形成發(fā)光的淬熄中心；而且Li和Cs的反應性也高，需要特殊的裝料和蒸鍍設(shè)備。
[0003]因此，針對上述問題本發(fā)明提出一種新的有機電致發(fā)光器件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種有機電致發(fā)光器件；該有機電致發(fā)光器件通過摻雜有機金屬螯合物摻雜劑的電子傳輸層實現(xiàn)提高電子傳輸效率的目的。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種有機電致發(fā)光器件，包括陽極層、有機發(fā)光層、電子傳輸層和陰極層；所述電子傳輸層米用電子傳輸主體材料與有機金屬螯合物摻雜劑制成。
[0006]進一步地，還包括空穴注入層、空穴傳輸層、電子注入層中的一層或多層。
[0007]進一步地，所述有機金屬螯合物摻雜劑的LUMO能級與電子傳輸主體材料的LUMO能級差范圍絕對值小于0.9eV。
[0008]進一步地，所述有機金屬螯合物摻雜劑的LUMO能級與電子傳輸主體材料的LUMO能級差范圍絕對值在0.2 - 0.8eV之間。
[0009]進一步地，所述有機金屬螯合物摻雜劑與所述電子傳輸主體材料的質(zhì)量比值介于1-8:10 之間。
[0010]進一步地，所述有機金屬螯合物摻雜劑與所述電子傳輸主體材料的質(zhì)量比為48:52。
[0011]進一步地，所述有機金屬螯合物摻雜劑為CuPc或ZnPc。
[0012]進一步地，所述電子傳輸主體材料為BCP或Bphen。[0013]進一步地，所述有機發(fā)光層采用摻雜有N-BDAVBi的MAND制成。
[0014]進一步地，所述MAND與所述N-BDAVBi的質(zhì)量比為97.5:2.5。
[0015]進一步地，所述發(fā)光層為非摻雜型單色有機發(fā)光層、非摻雜型混合色有機發(fā)光層、非摻雜型白色有機發(fā)光層、摻雜型單色有機發(fā)光層、摻雜型混合色有機發(fā)光層以及摻雜型有機白色發(fā)光層其中之一。
[0016]進一步地，所述空穴傳輸層采用NPB制成。
[0017]進一步地，所述空穴注入層采用Mo03制成。
[0018]進一步地,所述電子注入層采用LiF制成。
[0019]進一步地，所述陽極層采用ITO制成。
[0020]進一步地,所述陰極層采用Al制成。
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的優(yōu)點:
[0022]1、本發(fā)明采用摻雜有機金屬螯合物摻雜劑的電子傳輸層的設(shè)計；可使電子更容易地從陰極注入到電子傳輸層中，解決了現(xiàn)有技術(shù)中因金屬與電子傳輸主體材料的相容性較差而導致的相分離以及形成淬熄中心的問題，有效提高了電子傳輸層的電子傳輸效率。
[0023]2、本發(fā)明借由有機金屬螯合物摻雜劑與電子傳輸主體材料的LUMO能級的選擇，用以調(diào)整有機電致發(fā)光器件性能，使得其發(fā)光效率得到顯著提高。
[0024]3、本發(fā)明采用了摻雜有CuPc的電子傳輸層與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以明顯提高有機電致發(fā)光器件的電子注入與傳輸效率；摻雜有CuPc的電子傳輸層的LUMO能級為-3.6eV,正好在陰極層的LUMO能級(LUM0能級為-4.2eV)與有機發(fā)光層的LUMO能級(LUM0能級為-3.0eV)之間形成合適的能級臺階，即LUMO能級由陰極層向有機發(fā)光層逐漸呈階梯狀遞減；因此，采用摻有CuPc的電子傳輸層，可以平衡有機發(fā)光層中的載流子濃度，明顯提高有機電致發(fā)光器件整體的發(fā)光效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明中所述有機電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖(主剖視圖)；
[0026]圖2是本發(fā)明中所述有機電致發(fā)光器件的LUMO能級示意圖；
[0027]圖3為在不同的驅(qū)動電壓下，實例一和實例二的有機電致發(fā)光器件的電流密度-電壓曲線圖；
[0028]圖4為在不同的驅(qū)動電壓下，實例一和實例二的有機電致發(fā)光器件的亮度-電壓曲線圖；
[0029]圖5為不同電流密度下，實例一和實例二的有機電致發(fā)光器件的電流效率-電流密度曲線圖。
【具體實施方式】
[0030]下面通過具體實施例對本發(fā)明實施例提供的有機電致發(fā)光器件進行詳細的介紹。
[0031]附圖中各層結(jié)構(gòu)的大小和形狀不反映其真實比例，目的只是示意說明本
【發(fā)明內(nèi)容】
。
[0032]參見圖1所示，本實施例提供一種有機電致發(fā)光器件，包括陽極層1、空穴注入層
2、空穴傳輸層3、有機發(fā)光層4、電子傳輸層5、電子注入層6和陰極層7 ;所述電子傳輸層米用電子傳輸主體材料與有機金屬螯合物摻雜劑制成。
[0033]需要說明的是，本發(fā)明實施例的有機電致發(fā)光器件以圖1所示結(jié)構(gòu)進行說明，其包括陽極層、空穴注入層、空穴傳輸層、有機發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層和陰極層，在一些其他結(jié)構(gòu)的有機電致發(fā)光器件中，也可以不包括空穴注入層、空穴傳輸層或電子注入層等結(jié)構(gòu)，或者也可以包含多層有機發(fā)光層，或者也可以包括空穴阻擋層等其他附加結(jié)構(gòu)，對于這些不同結(jié)構(gòu)的有機電致發(fā)光器件，本發(fā)明不做限定，只要其具有陽極層、有機發(fā)光層和陰極層，以及摻雜有有機金屬螯合物摻雜劑的電子傳輸材料，都是本發(fā)明的保護范圍。
[0034]本實施例中所述有機電致發(fā)光器件還包括襯底基板8，該襯底基板上由下至上依次設(shè)有陽極層、空穴注入層、空穴傳輸層、有機發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層和陰極層。本實施例中所述襯底基板采用透明玻璃制成。所述陰極層與陽極層通過外部電源9導通；在工作狀態(tài)時，陰極層借由電子注入層、電子傳輸層向有機發(fā)光層傳輸電子，驅(qū)使有機發(fā)光層發(fā)光。
[0035]本發(fā)明采用摻雜有機金屬螯合物摻雜劑的電子傳輸層的設(shè)計；可使電子更容易地從陰極注入到電子傳輸層中，解決了現(xiàn)有技術(shù)中因金屬與電子傳輸主體材料的相容性較差而導致的相分離以及形成淬熄中心的問題，有效提高了電子傳輸層的電子傳輸效率。
[0036]其中，所述有機金屬螯合物摻雜劑的LUMO能級(最低未占分子軌道，Lowestunoccupied Molecular Orbital)與電子傳輸主體材料的LUMO能級差范圍絕對值小于
0.9eV ;優(yōu)選在0.2 - 0.8eV之間。本發(fā)明借由有機金屬螯合物摻雜劑與電子傳輸主體材料的LUMO能級的選擇，用以調(diào)整有機電致發(fā)光器件性能，使得其發(fā)光效率得到顯著提高。
[0037]本實施例中所述有機金屬螯合物摻雜劑與所述電子傳輸主體材料的質(zhì)量比值介于1-8:10之間，優(yōu)選所述有機金屬螯合物摻雜劑與所述電子傳輸主體材料的質(zhì)量比為48:52。
[0038]本實施例中所述有機金屬螯合物摻雜劑為CuPc(酞氰銅)或ZnPc (酞氰鋅)等有機金屬螯合物摻雜劑。優(yōu)選為CuPc ;所述CuPc —般被用作為空穴注入層，因其可以對由ITO材料制成的陽極層進行修飾，且具有較高的空穴遷移率，在4.0 X 105V/cm的電場下，CuPc的電子遷移率可高達9.04 X 10_4cm2/Vs，較常用的電子傳輸層材料Bphen (4.2 X 10_4cm2/Vs在
3.0X 105V/cm的電場下)的電子傳輸能力更佳。
[0039]參見圖2所示，圖中ITO為有機電致發(fā)光器件的陽極層，其LUMO能級為-4.7eV ；
[0040]M0O3為有機電致發(fā)光器件的空穴注入層，其LUMO能級為-5.3eV ；
[0041]NPB為有機電致發(fā)光器件的空穴傳輸層，其LUMO能級范圍在_2.3eV?-5.3eV之間；
[0042]MANDiN-BDAVBi為有機電致發(fā)光器件的有機發(fā)光層，其中，該有機發(fā)光層中所包含的N-BDAVBi的LUMO能級范圍在_2.7eV?-5.3eV之間，該有機發(fā)光層中所包含的MAND的LUMO能級范圍在-2.5eV?-5.4eV之間；
[0043]BpheniCuPc為有機電致發(fā)光器件的電子傳輸層,其中，該電子傳輸層所包含的有機金屬螯合物摻雜劑CuPc的LUMO能級范圍在-3.6eV?-5.2eV之間，該電子傳輸層中所包含的電子傳輸主體材料Bphen的LUMO能級范圍在_2.9eV?-6.4eV之間；
[0044]LiF為有機電致發(fā)光器件的電子注入層，其LUMO能級為_4.2eV ；
[0045]Al為有機電致發(fā)光器件的陰極層，其LUMO能級為_4.2eV。[0046]本發(fā)明采用了摻雜有CuPc的電子傳輸層與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以明顯提高有機電致發(fā)光器件的電子注入與傳輸效率；摻雜有CuPc的電子傳輸層的LUMO能級為-3.6eV,正好在陰極層的LUMO能級(LUM0能級為-4.2eV)與有機發(fā)光層的LUMO能級(LUM0能級為-3.0eV)之間形成合適的能級臺階，即LUMO能級由陰極層向有機發(fā)光層逐漸呈階梯狀遞減；因此，采用摻有CuPc的電子傳輸層，可以平衡有機發(fā)光層中的載流子濃度，明顯提高有機電致發(fā)光器件整體的發(fā)光效率。
[0047]本實施例中所述電子傳輸主體材料為BCP (嵌段共聚物，block copolymer-BCP)或Bphen (二苯基鄰菲咯啉,4，7-diphenyl-l，10-phenanthroline)。本實施例中所述電子傳輸層厚度可根據(jù)實際需要自由選取；優(yōu)選為30納米。
[0048]本實施例中所述發(fā)光層為非摻雜型單色有機發(fā)光層、非摻雜型混合色有機發(fā)光層、非摻雜型白色有機發(fā)光層、摻雜型單色有機發(fā)光層、摻雜型混合色有機發(fā)光層以及摻雜型有機白色發(fā)光層其中之一。
[0049]以下以有機發(fā)光層為發(fā)藍色光的摻雜型單色有機發(fā)光層舉例說明:所述有機發(fā)光層采用摻雜有 N-BDAVBi ( (N- (4- ((E) ~2~ (6- ((E) -4-diphenylamino) styryl)naphthalen-2-yl)vinyl)-N-phenyl benzenamine)的MAND(2-methyl_9, 10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene)制成。
[0050]所述MAND與所述N-BDAVBi的質(zhì)量比為97.5:2.5。本實施例中所述有機發(fā)光層的厚度可根據(jù)實際需要自由選??；優(yōu)選為30納米。
[0051]本實施例中所述空穴傳輸層采用NPB (N，N' -二(1_萘基)_N，N' -二苯基_1，1'-聯(lián)苯-4-4' - 二胺)制成。本實施例中所述空穴傳輸層厚度可根據(jù)實際需要自由選??；優(yōu)選為40納米。
[0052]本實施例中所述空穴注入層采用Mo03 (氧化鑰)制成。本實施例中所述空穴注入層厚度可根據(jù)實際需要自由選取；優(yōu)選為5納米。
[0053]本實施例中所述電子注入層采用LiF (氟化鋰)制成。本實施例中所述電子注入層厚度可根據(jù)實際需要自由選取；優(yōu)選為I納米。
[0054]本實施例中所述陽極層采用ITO (氧化銦錫)制成。本實施例中所述陽極層厚度可根據(jù)實際需要自由選??；優(yōu)選為150納米。
[0055]本實施例中所述陰極層采用Al (鋁)制成。本實施例中所述陰極層厚度可根據(jù)實際需要自由選取；優(yōu)選為120納米。
[0056]以下通過兩個具體的實例來說明本發(fā)明實施例的有機電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)及其性能。
[0057]實例一中有機電致發(fā)光器件的電子傳輸層是由電子傳輸主體材料BCP與有機金屬螯合物摻雜劑CuPc摻雜而成，其中，BCP與CuPc的質(zhì)量比為48:52。
[0058]實例二中有機電致發(fā)光器件的電子傳輸層是由電子傳輸主體材料Bphen與有機金屬螯合物摻雜劑CuPc摻雜而成，其中，Bphen與CuPc的質(zhì)量比為48:52。
[0059]以上兩個實例的有機電致發(fā)光器件中電子傳輸層的厚度相同，且除電子傳輸層以外的陽極層、空穴注入層、空穴傳輸層、有機發(fā)光層、電子注入層和陰極層的材料以及厚度均相同；其中，陽極層由ITO制成；空穴注入層由Mo03制成；空穴傳輸層由NPB制成；有機發(fā)光層由摻雜有N-BDAVBi的MAND制成；電子注入層由LiF制成；陰極層由Al制成。[0060]參見圖3、圖4、圖5所示，其分別反應了本發(fā)明實例一和實例二中有機電致發(fā)光器件的電流密度、亮度和電流效率。
[0061]圖3中，Y坐標軸表示有機電致發(fā)光器件的電流密度，單位:mA/cm2 ；X坐標軸表示有機電致發(fā)光器件的電壓，單位:V ；OLEDI表不實例一的有機電致發(fā)光器件的曲線；0LED2表不實例二的有機電致發(fā)光器件的曲線。
[0062]圖4中，Y坐標軸表示有機電致發(fā)光器件的亮度，單位:cd/m2 ；X坐標軸表示有機電致發(fā)光器件的電壓，單位:V ；OLEDI表不實例一的有機電致發(fā)光器件的曲線；0LED2表不實例二的有機電致發(fā)光器件的曲線。
[0063]圖5中，Y坐標軸表示有機電致發(fā)光器件的電流效率，單位:cd/A ；X坐標軸表示有機電致發(fā)光器件的電流密度，單位:mA/cm2 ;0LED1表不實例一的有機電致發(fā)光器件的曲線；0LED2表示實例二的有機電致發(fā)光器件的曲線。
[0064]在同樣的驅(qū)動電壓下，相對于實例一的有機電致發(fā)光器件來說，實例二有機電致發(fā)光器件的電流密度有了很明顯的增加，說明實例二有機電致發(fā)光器件的電子注入得到了顯著提高。同時，實例二有機電致發(fā)光器件的最大亮度從25000cd/m2提高到了 55000cd/m2，提升幅度約為120% ;在10mA/cm2的電流密度下電流效率從8.5cd/A提高到了 12.0cd/A，提升幅度約為41.0% ;因此，采用Bphen與CuPc摻雜而成的電子傳輸層，其電子傳輸效率要明顯優(yōu)于由BCP與CuPc摻雜而成的電子傳輸層。
[0065]本實施例中所述有機電致發(fā)光器件可以通過以下制造方法得到，具體包括如下步驟:
[0066]在襯底基板上形成陽極層薄膜，具體可以通過磁控濺射工藝形成；
[0067]在陽極層薄膜上形成陽極層的圖案，具體通過掩膜光刻工藝形成，其中，所述陽極層薄膜采用氧化銦錫材料制成；所述陽極層的面電阻小于15Ω / □;
[0068]在超聲環(huán)境下將形成有陽極層的襯底基板放入去離子水、丙酮和無水乙醇中進行清洗；
[0069]用氮氣吹干陽極層并進行氧氣等離子體處理；
[0070]將形成有陽極層的襯底基板置于蒸鍍腔室中，對陽極層進行真空熱蒸鍍工藝；
[0071]待蒸鍍腔室內(nèi)的真空度低于5X10_4Pa后，通過真空熱蒸鍍工藝在所述陽極層上以沉積的形式依次形成空穴注入層、空穴傳輸層、有機發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層和陰極層；至此，所述有機電致發(fā)光器件制造完畢。
[0072]本實施例中所述掩膜光刻工藝包括光刻膠涂布、掩膜板設(shè)置、曝光、顯影、刻蝕、光刻膠剝離等工序。
[0073]本實施例中所述的磁控濺射工藝、掩膜光刻工藝、氧氣等離子體處理、真空熱蒸鍍工藝均是常規(guī)工藝；因此，本發(fā)明不再對上述各工藝進行具體贅述
[0074]其中，在真空熱蒸鍍工藝過程中，所述陰極層通過金屬掩膜板(陰極掩膜板)進行沉積，以形成陰極圖案；所述陰極層的蒸發(fā)速率為0.3納米/秒；在真空熱蒸鍍工藝過程中，所述空穴注入層、空穴傳輸層、有機發(fā)光層、電子傳輸層和電子注入層均通過開放掩膜板進行沉積，以形成各層所需要的圖案。上述各層的蒸發(fā)速率均為0.3納米/秒；由上述方法制得的有機發(fā)光層的發(fā)光面積為3mmX3mm。
[0075]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種有機電致發(fā)光器件，其特征在于，包括陽極層、有機發(fā)光層、電子傳輸層和陰極層；所述電子傳輸層采用電子傳輸主體材料與有機金屬螯合物摻雜劑摻雜制成。
2.如權(quán)利要求1所述有機電致發(fā)光器件，其特征在于:還包括空穴注入層、空穴傳輸層、電子注入層中的一層或多層。
3.如權(quán)利要求1或2所述有機電致發(fā)光器件，其特征在于:所述有機金屬螯合物摻雜劑的LUMO能級與電子傳輸主體材料的LUMO能級差范圍絕對值小于0.9eV。
4.如權(quán)利要求3所述有機電致發(fā)光器件，其特征在于:所述有機金屬螯合物摻雜劑的LUMO能級與電子傳輸主體材料的LUMO能級差范圍絕對值在0.2 - 0.8eV之間。
5.如權(quán)利要求4所述有機電致發(fā)光器件,其特征在于:所述有機金屬螯合物摻雜劑與所述電子傳輸主體材料的質(zhì)量比值介于1-8:10之間。
6.如權(quán)利要求5所述有機電致發(fā)光器件,其特征在于:所述有機金屬螯合物摻雜劑與所述電子傳輸主體材料的質(zhì)量比為48:52。
7.如權(quán)利要求6所述有機電致發(fā)光器件，其特征在于:所述有機金屬螯合物摻雜劑為CuPc 或 ZnPc。
8.如權(quán)利要求7所述有機電致發(fā)光器件，其特征在于:所述電子傳輸主體材料為BCP或 Bphen0
9.如權(quán)利要求1所述有機電致發(fā)光器件，其特征在于:所述有機發(fā)光層采用摻雜有N-BDAVBi 的 MAND 制成。
10.如權(quán)利要求9所述有機電致發(fā)光器件，其特征在于:所述MAND與所述N-BDAVBi的質(zhì)量比為97.5:2.5。
11.如權(quán)利要求1所述有機電致發(fā)光器件，其特征在于:所述有機發(fā)光層為非摻雜型單色有機發(fā)光層、非摻雜型混合色有機發(fā)光層、非摻雜型白色有機發(fā)光層、摻雜型單色有機發(fā)光層、摻雜型混合色有機發(fā)光層以及摻雜型有機白色發(fā)光層其中之一。
12.如權(quán)利要求2所述有機電致發(fā)光器件，其特征在于:所述空穴傳輸層采用NPB制成。
13.如權(quán)利要求2所述有機電致發(fā)光器件，其特征在于:所述空穴注入層采用Mo03制成。
14.如權(quán)利要求2所述有機電致發(fā)光器件，其特征在于:所述電子注入層采用LiF制成。
15.如權(quán)利要求1所述有機電致發(fā)光器件，其特征在于:所述陽極層采用ITO制成。
16.如權(quán)利要求1所述有機電致發(fā)光器件，其特征在于:所述陰極層采用Al制成。
【文檔編號】H01L51/50GK103500802SQ201310477037
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】廖金龍, 焦志強 申請人:京東方科技集團股份有限公司