專利名稱：一種疊層有機電致發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機發(fā)光顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種疊層有機電致發(fā)光器件，是使 用鎂或鋰金屬摻雜有機電子傳輸材料和具有高功函數(shù)的過渡金屬氧化物摻雜同種有機材 料共同作為疊層有機發(fā)光二極管的重要電荷產(chǎn)生單元結(jié)構(gòu)，使得疊層有機發(fā)光二極管可以 應(yīng)用于可見光顯示以及照明。
背景技術(shù)：
有機發(fā)光二極管(OLED)具有材料選擇范圍寬、驅(qū)動電壓低、全固化主動發(fā)光、重 量輕、工作溫度范圍寬和可制作在柔軟襯底上等特點，能夠滿足當今信息科技時代對顯示 技術(shù)更高性能和更大信息容量的要求，目前已成為科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界最熱門的課題之一。此 外，由于OLED的高功效低生產(chǎn)成本，使其在照明領(lǐng)域的應(yīng)用前景也被看好。疊層有機電致發(fā)光器件是指有多個電致發(fā)光單元組成的器件，在這些電致發(fā)光單 元中間由電荷產(chǎn)生單元相連接。這些電荷產(chǎn)生單元能在外界偏壓下產(chǎn)生有效的載流子分別 注入到上下兩個電致發(fā)光單元中，從而使得疊層器件能夠具有高的亮度和大的電流效率。 通過對疊層器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，我們可以得到高亮度、大電流效率的0LED，同時，我們能夠通 過對發(fā)光層材料的選擇自由調(diào)節(jié)OLED的發(fā)射光波長，從而為OLED的全色顯示和照明提供 技術(shù)基礎(chǔ)。目前，疊層器件的技術(shù)難點在于選擇有效的電荷產(chǎn)生連接單元。電荷產(chǎn)生連接單 元不僅要能在外界偏壓下產(chǎn)生足夠的載流子，同時也應(yīng)具有大的光透過率以提高器件整 體的光輸出效率。G.Gu提出使用Mg:Ag/ITO/CUPc作為有效的電荷產(chǎn)生連接單元實現(xiàn)全 色OLED顯示(J. Appl. Phys. 86，4076 (1999))，L. S. Liao利用類似于無機半導(dǎo)體中的摻雜 技術(shù)使用Alq3:Li/NPB = FeCl3作為連接層制備出了高效的疊層器件(Appl. Phys. Lett. 84， 167 (2004))，但到目前為止還沒有看到使用不同的摻雜劑對同一種主體材料進行摻雜后作 為疊層器件電荷產(chǎn)生連接單元的報道。在這里，我們使用堿(土)金屬作為電子給體，過渡 金屬氧化物作為電子受體分別摻入同一種有機電子傳輸材料中形成一個有機的P-N結(jié)構(gòu) 層用作疊層器件的電荷產(chǎn)生單元。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種疊層有機電致發(fā)光器件，分別用金屬 和過渡金屬氧化物摻雜同一種有機電子傳輸材料的結(jié)構(gòu)作為疊層有機電致發(fā)光器件的電 荷產(chǎn)生單元，可應(yīng)用于有機平板全色顯示和固體照明領(lǐng)域。( 二 )技術(shù)方案為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種疊層有機電致發(fā)光器件，該器件包括一透明陽極；一金屬陰極；
位于該透明陽極和該金屬陰極中間的至少兩個電致發(fā)光單元，每個電致發(fā)光單元 至少包括一有機空穴傳輸層、一有機發(fā)光層和一有機電子傳輸層；位于兩個電致發(fā)光單元中間的電荷產(chǎn)生單元，用于連接兩個電致發(fā)光單元，包括 金屬摻雜的有機層和過渡金屬氧化物摻雜的有機層，該過波金屬氧化物摻雜的有機層比該 金屬摻雜的有機層更靠近該電致發(fā)光單元中的有機空穴傳輸層。上述方案中，所述金屬摻雜的有機層和所述過渡金屬氧化物摻雜的有機層是同一 種有機材料，包括以下任一材料酞氰銅、8-羥基喹啉鋁、茈四甲酸二酐或者具有電子傳輸性質(zhì)的茈系衍生物茈四 甲酸二酰亞胺。上述方案中，所述金屬摻雜的有機層中的金屬是鎂或鋰，金屬的摻雜濃度為10 20%。上述方案中，所述過渡金屬氧化物摻雜的有機層中過渡金屬氧化物的摻雜濃度為 10 30%，過渡金屬氧化物為以下任一材料三氧化鉬、三氧化錸或三氧化鎢。上述方案中，所述金屬摻雜的有機層具有良好的電子注入性能，所述過渡金屬氧 化物摻雜的有機層具有良好的空穴注入性能。上述方案中，所述電荷產(chǎn)生單元的總厚度控制在10 20納米，其中金屬摻雜的有 機層和過渡金屬氧化物摻雜的有機層的厚度分別不小于5納米。上述方案中，所述電致發(fā)光單元中的有機空穴傳輸層，材料為以下任一材料N，N'-雙(I-萘基)-N，N' - 二苯基 _1，1' - 二苯基-4，4' - 二胺；N，N'-雙(3-甲基苯基)-N，N' - 二苯基 _1，1' - 二苯基-4，4' - 二胺。上述方案中，所述電致發(fā)光單元中的有機發(fā)光層材料為8-羥基喹啉鋁。上述方案中，所述電致發(fā)光單元中的有機電子傳輸層為以下任一材料8-羥基喹啉鋁；1，3，5_三(2-N-苯基苯并咪唑)苯。上述方案中，所述單個電致發(fā)光單元的總厚度控制在120 140納米。(三)有益效果1、本發(fā)明提供的這種疊層有機電致發(fā)光器件，分別用堿(土)金屬和過渡金屬氧 化物摻雜同一種有機電子傳輸材料的結(jié)構(gòu)作為疊層有機電致發(fā)光器件的電荷產(chǎn)生單元。2、本發(fā)明提供的這種疊層有機電致發(fā)光器件，由于使用同一種摻雜主體材料使得 電荷產(chǎn)生單元的成膜性更好，器件的效率更高，同時實際器件制作中可以簡少有機功能材 料的選擇，降低成本。3、本發(fā)明提供的這種疊層有機電致發(fā)光器件，疊層器件相對于單層器件具有更高 的亮度和更大的電流效率，在同一亮度下具有更低的電流密度，這就提高了器件的整體壽 命，同時，通過對發(fā)光層材料的選擇，可以根據(jù)需要實現(xiàn)有機電致發(fā)光器件的全色顯示。


圖1為本發(fā)明提供的有效的疊層有機電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為疊層器件氧化銦錫玻璃(ITO)/N，N'-雙(1_萘基)_N，N' - 二苯基-1，1' -二苯基_4，4' -二胺(NPB)SO納米/8-羥基喹啉鋁(Alq3)50納米/鎂摻雜茈四甲酸二 酐(MgPTCDA)10納米/氧化鉬摻雜茈四甲酸二酐(MoO3:PTCDA)10納米/N，N'-雙(1-萘 基)-N，N' - 二苯基-1，1' - 二苯基-4，4' -二胺(NPB) 70 納米/8-羥基喹啉鋁(Alq3) 60 納米/氟化鋰(LiF)I納米/鋁(Al) 120納米以及對比單層器件氧化銦錫玻璃(ITO)/N, N'-雙(1-萘基)-N，N' - 二苯基-1，1' - 二苯基-4，4' -二胺(NPB)80 納米/8-羥基 喹啉鋁(Alq3)60納米/氟化鋰(LiF) 1納米/鋁(Al) 120納米的電致發(fā)光性能曲線。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的有效的疊層有機電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖，該 器件包括一透明陽極；一金屬陰極；位于該透明陽極和該金屬陰極中間的至少兩個電致發(fā)光單元，每個電致發(fā)光單元 至少包括一有機空穴傳輸層、一有機發(fā)光層和一有機電子傳輸層；位于兩個電致發(fā)光單元中間的電荷產(chǎn)生單元，用于連接兩個電致發(fā)光單元，包括 金屬摻雜的有機層和過渡金屬氧化物摻雜的有機層，該過渡金屬氧化物摻雜的有機層比該 金屬摻雜的有機層更靠近該電致發(fā)光單元中的有機空穴傳輸層。在本發(fā)明中，透明陽極通常為ITO(氧化銦錫)玻璃，在進行蒸發(fā)空穴注入層材料 前在臭氧的氛圍下處理十五分鐘以提高ITO的功函數(shù)，同時透明陽極也可以為半透明的金 屬電極，例如金、銀、鉬。在本發(fā)明中，電致發(fā)光單元中的有機空穴傳輸層材料是指那些具備較高空穴遷移 率、優(yōu)先傳導(dǎo)空穴的有機分子材料?？梢詾镹，N'-雙(I-萘基)-N，N' - 二苯基 _1，1' - 二苯基-4，4' - 二胺；N, N'-雙(3-甲基苯基-N，N' - 二苯基 _1，1' - 二苯基-4，4' - 二胺。在本發(fā)明中，電致發(fā)光單元中的有機發(fā)光層材料可以發(fā)出可見光，故而有廣 泛的選擇，綠光材料可以選擇常用的八羥基喹啉鋁，有機發(fā)光層可以發(fā)藍光(J.Appl. Phys. 84,2324(1998))；可以發(fā)紅光(Appl. Phys. Lett. 75，1682 (1999))；可以發(fā)三線態(tài) 光(J. Appl. Phys. 97,044505 (2005))；也可以是一種組合發(fā)白光(Appl. Phys. Lett. 86， 113507(2005))；也可以是近紅外光(Appl. Phys. Lett. 88，071117 (2006))。在本發(fā)明中，電致發(fā)光單元中有機電子傳輸層材料是指那些具備較高電子遷移 率、優(yōu)先傳導(dǎo)電子的有機分子材料?？梢詾?-羥基喹啉鋁；1，3，5_三(2-N-苯基苯并咪唑)苯；鎂(Mg)摻茈四甲酸二酐；鎂(Mg)摻酞菁銅；堿金屬摻8-羥基喹啉鋁等。在本發(fā)明中，電荷產(chǎn)生單元中的金屬摻雜有機電子傳輸層應(yīng)該具有較強的電子注入和傳輸能力，能夠用作有機電子傳輸材料可以為酞氰銅、8_羥基喹啉鋁、茈四甲酸二酐、 茈四甲酸二酰亞胺等具有電子傳輸性質(zhì)的茈系衍生物。必須用堿(土)金屬對有機材料進 行摻雜且金屬摻雜濃度為10 20%。在本發(fā)明中，電荷產(chǎn)生單元中的過渡金屬氧化物摻雜有機材料層應(yīng)該具有較強的 空穴注入和傳輸能力。為了使得電荷產(chǎn)生單元的性質(zhì)更好，選擇同樣的主體有機電子傳輸 材料進行摻雜，可以為酞氰銅、8-羥基喹啉鋁、茈四甲酸二酐、茈四甲酸二酰亞胺等具有電 子傳輸性質(zhì)的茈系衍生物。過渡金屬氧化物選用Mo03、ReO3或WO3，他們共同的優(yōu)點在于穩(wěn) 定性高，摻雜后空穴濃度和遷移率高等，過渡金屬氧化物的摻雜濃度為10 30%。在本發(fā)明中，所有進行摻雜的結(jié)構(gòu)層，摻雜劑和主體材料分別從兩個源蒸發(fā)出來， 根據(jù)所需要摻雜的濃度調(diào)節(jié)兩種材料的蒸發(fā)速率，大致使摻雜薄膜的沉積速率維持在1埃 /秒至1.5埃/秒。在本發(fā)明中，為了使得疊層器件的光輸出性能更好，電荷產(chǎn)生單元的總厚度在10 納米到20納米之間，同時，為了確保疊層器件的電學(xué)性質(zhì)，金屬摻雜的有機層和過渡金屬 氧化物摻雜的有機層分別的厚度不小于5納米。在本發(fā)明中，陰極材料可以為銀、氟化鋰/鋁、金。為保證發(fā)光層出射的光不透過 陰極，蒸發(fā)陰極的厚度應(yīng)大于120納米。本發(fā)明制備了一種本發(fā)明涉及的疊層有機電致發(fā)光器件，其器件結(jié)構(gòu)為氧化銦錫 玻璃(ITO)/N，N'-雙(1-萘基)-N，N' - 二苯基-1，1' - 二苯基-4，4' -二胺(NPB)80 納米/8-羥基喹啉鋁(Alq3) 50納米/鎂摻雜茈四甲酸二酐(Mg:PTCDA) 10納米/氧化鉬摻 雜茈四甲酸二酐(MoO3:PTCDA)10納米/N，N'-雙(1_萘基)_N，N' - 二苯基-1，1' -二 苯基-4，4' - 二胺(NPB) 70納米/8-羥基喹啉鋁(Alq3) 60納米/氟化鋰(LiF) 1納米/鋁 (Al) 120納米，將其與對比單層器件氧化銦錫玻璃(ITO)/N，N'-雙(1_萘基)_N，N' -二 苯基-1，1' - 二苯基-4，4' -二胺(NPB) 80納米/8-羥基喹啉鋁(Alq3) 60納米/氟化鋰 (LiF)I納米/鋁(Al) 120納米比較，圖2給出了這兩個器件的電致發(fā)光性能曲線?？梢钥?出，疊層器件的電荷產(chǎn)生連接層的載流子產(chǎn)生、注入性能非常好，可以發(fā)出很強的綠光且在 正常工作電壓下，疊層器件的電流效率接近單層器件的兩倍。同時，對于器件壽命的比較也 發(fā)現(xiàn)，疊層器件的壽命較單層器件有明顯的提高。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種疊層有機電致發(fā)光器件，其特征在于，該器件包括一透明陽極；一金屬陰極；位于該透明陽極和該金屬陰極中間的至少兩個電致發(fā)光單元，每個電致發(fā)光單元至少包括一有機空穴傳輸層、一有機發(fā)光層和一有機電子傳輸層；位于兩個電致發(fā)光單元中間的電荷產(chǎn)生單元，用于連接兩個電致發(fā)光單元，包括金屬摻雜的有機層和過渡金屬氧化物摻雜的有機層，該過渡金屬氧化物摻雜的有機層比該金屬摻雜的有機層更靠近該電致發(fā)光單元中的有機空穴傳輸層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊層有機電致發(fā)光器件，其特征在于，所述金屬摻雜的有機 層和所述過渡金屬氧化物摻雜的有機層是同一種有機材料，包括以下任一材料酞氰銅、8-羥基喹啉鋁、茈四甲酸二酐或者具有電子傳輸性質(zhì)的茈系衍生物茈四甲酸 二酰亞胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述疊層有機電致發(fā)光器件，其特征在于，所述金屬摻雜的有機層 中的金屬是鎂或鋰，金屬的摻雜濃度為10 20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊層有機電致發(fā)光器件，其特征在于，所述過渡金屬氧化物 摻雜的有機層中過渡金屬氧化物的摻雜濃度為10 30%，過渡金屬氧化物為以下任一材 料三氧化鉬、三氧化錸或三氧化鎢。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊層有機電致發(fā)光器件，其特征在于，所述金屬摻雜的有機 層具有良好的電子注入性能，所述過渡金屬氧化物摻雜的有機層具有良好的空穴注入性 能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊層有機電致發(fā)光器件，其特征在于，所述電荷產(chǎn)生單元的 總厚度控制在10 20納米，其中金屬摻雜的有機層和過渡金屬氧化物摻雜的有機層的厚 度分別不小于5納米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊層有機電致發(fā)光器件，其特征在于，所述電致發(fā)光單元中 的有機空穴傳輸層，材料為以下任一材料N, N'-雙(1-萘基)-N，N' - 二苯基-1，1' - 二苯基-4，4' - 二胺；N, N'-雙(3-甲基苯基)-N，N' - 二苯基-1，1' - 二苯基-4，4' - 二胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊層有機電致發(fā)光器件，其特征在于，所述電致發(fā)光單元中 的有機發(fā)光層材料為8-羥基喹啉鋁。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊層有機電致發(fā)光器件，其特征在于，所述電致發(fā)光單元中 的有機電子傳輸層為以下任一材料8-羥基喹啉鋁；1,3, 5-H (2-N-苯基苯并咪唑)苯。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊層有機電致發(fā)光器件，其特征在于，所述單個電致發(fā)光單 元的總厚度控制在120 140納米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種疊層有機電致發(fā)光器件，該器件包括一透明陽極；一金屬陰極；位于該透明陽極和該金屬陰極中間的至少兩個電致發(fā)光單元，每個電致發(fā)光單元至少包括一有機空穴傳輸層、一有機發(fā)光層和一有機電子傳輸層；位于兩個電致發(fā)光單元中間的電荷產(chǎn)生單元，用于連接兩個電致發(fā)光單元，包括金屬摻雜的有機層和過渡金屬氧化物摻雜的有機層，該過渡金屬氧化物摻雜的有機層比該金屬摻雜的有機層更靠近該電致發(fā)光單元中的有機空穴傳輸層。本發(fā)明提供的這種疊層有機電致發(fā)光器件，分別用金屬和過渡金屬氧化物摻雜同一種有機電子傳輸材料的結(jié)構(gòu)作為疊層有機電致發(fā)光器件的電荷產(chǎn)生單元，可應(yīng)用于有機平板全色顯示和固體照明領(lǐng)域。
文檔編號H01L51/54GK101997021SQ20091009140
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月19日
發(fā)明者關(guān)敏, 曹國華, 曾一平, 李晉閩, 李林森 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所