专利名称：一种叠层有机电致发光器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及有机发光显示技术领域，尤其涉及一种叠层有机电致发光器件，是使 用镁或锂金属掺杂有机电子传输材料和具有高功函数的过渡金属氧化物掺杂同种有机材 料共同作为叠层有机发光二极管的重要电荷产生单元结构，使得叠层有机发光二极管可以 应用于可见光显示以及照明。
背景技术：
有机发光二极管(OLED)具有材料选择范围宽、驱动电压低、全固化主动发光、重 量轻、工作温度范围宽和可制作在柔软衬底上等特点，能够满足当今信息科技时代对显示 技术更高性能和更大信息容量的要求，目前已成为科学界和产业界最热门的课题之一。此 外，由于OLED的高功效低生产成本，使其在照明领域的应用前景也被看好。叠层有机电致发光器件是指有多个电致发光单元组成的器件，在这些电致发光单 元中间由电荷产生单元相连接。这些电荷产生单元能在外界偏压下产生有效的载流子分别 注入到上下两个电致发光单元中，从而使得叠层器件能够具有高的亮度和大的电流效率。 通过对叠层器件结构的优化，我们可以得到高亮度、大电流效率的0LED，同时，我们能够通 过对发光层材料的选择自由调节OLED的发射光波长，从而为OLED的全色显示和照明提供 技术基础。目前，叠层器件的技术难点在于选择有效的电荷产生连接单元。电荷产生连接单 元不仅要能在外界偏压下产生足够的载流子，同时也应具有大的光透过率以提高器件整 体的光输出效率。G.Gu提出使用Mg:Ag/ITO/CUPc作为有效的电荷产生连接单元实现全 色OLED显示(J. Appl. Phys. 86，4076 (1999))，L. S. Liao利用类似于无机半导体中的掺杂 技术使用Alq3:Li/NPB = FeCl3作为连接层制备出了高效的叠层器件(Appl. Phys. Lett. 84， 167 (2004))，但到目前为止还没有看到使用不同的掺杂剂对同一种主体材料进行掺杂后作 为叠层器件电荷产生连接单元的报道。在这里，我们使用碱(土)金属作为电子给体，过渡 金属氧化物作为电子受体分别掺入同一种有机电子传输材料中形成一个有机的P-N结构 层用作叠层器件的电荷产生单元。
发明内容
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种叠层有机电致发光器件，分别用金属 和过渡金属氧化物掺杂同一种有机电子传输材料的结构作为叠层有机电致发光器件的电 荷产生单元，可应用于有机平板全色显示和固体照明领域。( 二 )技术方案为达到上述目的，本发明提供了一种叠层有机电致发光器件，该器件包括一透明阳极；一金属阴极；
位于该透明阳极和该金属阴极中间的至少两个电致发光单元，每个电致发光单元 至少包括一有机空穴传输层、一有机发光层和一有机电子传输层；位于两个电致发光单元中间的电荷产生单元，用于连接两个电致发光单元，包括 金属掺杂的有机层和过渡金属氧化物掺杂的有机层，该过波金属氧化物掺杂的有机层比该 金属掺杂的有机层更靠近该电致发光单元中的有机空穴传输层。上述方案中，所述金属掺杂的有机层和所述过渡金属氧化物掺杂的有机层是同一 种有机材料，包括以下任一材料酞氰铜、8-羟基喹啉铝、茈四甲酸二酐或者具有电子传输性质的茈系衍生物茈四 甲酸二酰亚胺。上述方案中，所述金属掺杂的有机层中的金属是镁或锂，金属的掺杂浓度为10 20%。上述方案中，所述过渡金属氧化物掺杂的有机层中过渡金属氧化物的掺杂浓度为 10 30%，过渡金属氧化物为以下任一材料三氧化钼、三氧化铼或三氧化钨。上述方案中，所述金属掺杂的有机层具有良好的电子注入性能，所述过渡金属氧 化物掺杂的有机层具有良好的空穴注入性能。上述方案中，所述电荷产生单元的总厚度控制在10 20纳米，其中金属掺杂的有 机层和过渡金属氧化物掺杂的有机层的厚度分别不小于5纳米。上述方案中，所述电致发光单元中的有机空穴传输层，材料为以下任一材料N，N'-双(I-萘基)-N，N' - 二苯基 _1，1' - 二苯基-4，4' - 二胺；N，N'-双(3-甲基苯基)-N，N' - 二苯基 _1，1' - 二苯基-4，4' - 二胺。上述方案中，所述电致发光单元中的有机发光层材料为8-羟基喹啉铝。上述方案中，所述电致发光单元中的有机电子传输层为以下任一材料8-羟基喹啉铝；1，3，5_三(2-N-苯基苯并咪唑)苯。上述方案中，所述单个电致发光单元的总厚度控制在120 140纳米。(三)有益效果1、本发明提供的这种叠层有机电致发光器件，分别用碱(土)金属和过渡金属氧 化物掺杂同一种有机电子传输材料的结构作为叠层有机电致发光器件的电荷产生单元。2、本发明提供的这种叠层有机电致发光器件，由于使用同一种掺杂主体材料使得 电荷产生单元的成膜性更好，器件的效率更高，同时实际器件制作中可以简少有机功能材 料的选择，降低成本。3、本发明提供的这种叠层有机电致发光器件，叠层器件相对于单层器件具有更高 的亮度和更大的电流效率，在同一亮度下具有更低的电流密度，这就提高了器件的整体寿 命，同时，通过对发光层材料的选择，可以根据需要实现有机电致发光器件的全色显示。
图1为本发明提供的有效的叠层有机电致发光器件的结构示意图；图2为叠层器件氧化铟锡玻璃(ITO)/N，N'-双(1_萘基)_N，N' - 二苯基-1，1' -二苯基_4，4' -二胺(NPB)SO纳米/8-羟基喹啉铝(Alq3)50纳米/镁掺杂茈四甲酸二 酐(MgPTCDA)10纳米/氧化钼掺杂茈四甲酸二酐(MoO3:PTCDA)10纳米/N，N'-双(1-萘 基)-N，N' - 二苯基-1，1' - 二苯基-4，4' -二胺(NPB) 70 纳米/8-羟基喹啉铝(Alq3) 60 纳米/氟化锂(LiF)I纳米/铝(Al) 120纳米以及对比单层器件氧化铟锡玻璃(ITO)/N, N'-双(1-萘基)-N，N' - 二苯基-1，1' - 二苯基-4，4' -二胺(NPB)80 纳米/8-羟基 喹啉铝(Alq3)60纳米/氟化锂(LiF) 1纳米/铝(Al) 120纳米的电致发光性能曲线。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。如图1所示，图1为本发明提供的有效的叠层有机电致发光器件的结构示意图，该 器件包括一透明阳极；一金属阴极；位于该透明阳极和该金属阴极中间的至少两个电致发光单元，每个电致发光单元 至少包括一有机空穴传输层、一有机发光层和一有机电子传输层；位于两个电致发光单元中间的电荷产生单元，用于连接两个电致发光单元，包括 金属掺杂的有机层和过渡金属氧化物掺杂的有机层，该过渡金属氧化物掺杂的有机层比该 金属掺杂的有机层更靠近该电致发光单元中的有机空穴传输层。在本发明中，透明阳极通常为ITO(氧化铟锡)玻璃，在进行蒸发空穴注入层材料 前在臭氧的氛围下处理十五分钟以提高ITO的功函数，同时透明阳极也可以为半透明的金 属电极，例如金、银、钼。在本发明中，电致发光单元中的有机空穴传输层材料是指那些具备较高空穴迁移 率、优先传导空穴的有机分子材料。可以为N，N'-双(I-萘基)-N，N' - 二苯基 _1，1' - 二苯基-4，4' - 二胺；N, N'-双(3-甲基苯基-N，N' - 二苯基 _1，1' - 二苯基-4，4' - 二胺。在本发明中，电致发光单元中的有机发光层材料可以发出可见光，故而有广 泛的选择，绿光材料可以选择常用的八羟基喹啉铝，有机发光层可以发蓝光(J.Appl. Phys. 84,2324(1998))；可以发红光(Appl. Phys. Lett. 75，1682 (1999))；可以发三线态 光(J. Appl. Phys. 97,044505 (2005))；也可以是一种组合发白光(Appl. Phys. Lett. 86， 113507(2005))；也可以是近红外光(Appl. Phys. Lett. 88，071117 (2006))。在本发明中，电致发光单元中有机电子传输层材料是指那些具备较高电子迁移 率、优先传导电子的有机分子材料。可以为8-羟基喹啉铝；1，3，5_三(2-N-苯基苯并咪唑)苯；镁(Mg)掺茈四甲酸二酐；镁(Mg)掺酞菁铜；碱金属掺8-羟基喹啉铝等。在本发明中，电荷产生单元中的金属掺杂有机电子传输层应该具有较强的电子注入和传输能力，能够用作有机电子传输材料可以为酞氰铜、8_羟基喹啉铝、茈四甲酸二酐、 茈四甲酸二酰亚胺等具有电子传输性质的茈系衍生物。必须用碱(土)金属对有机材料进 行掺杂且金属掺杂浓度为10 20%。在本发明中，电荷产生单元中的过渡金属氧化物掺杂有机材料层应该具有较强的 空穴注入和传输能力。为了使得电荷产生单元的性质更好，选择同样的主体有机电子传输 材料进行掺杂，可以为酞氰铜、8-羟基喹啉铝、茈四甲酸二酐、茈四甲酸二酰亚胺等具有电 子传输性质的茈系衍生物。过渡金属氧化物选用Mo03、ReO3或WO3，他们共同的优点在于稳 定性高，掺杂后空穴浓度和迁移率高等，过渡金属氧化物的掺杂浓度为10 30%。在本发明中，所有进行掺杂的结构层，掺杂剂和主体材料分别从两个源蒸发出来， 根据所需要掺杂的浓度调节两种材料的蒸发速率，大致使掺杂薄膜的沉积速率维持在1埃 /秒至1.5埃/秒。在本发明中，为了使得叠层器件的光输出性能更好，电荷产生单元的总厚度在10 纳米到20纳米之间，同时，为了确保叠层器件的电学性质，金属掺杂的有机层和过渡金属 氧化物掺杂的有机层分别的厚度不小于5纳米。在本发明中，阴极材料可以为银、氟化锂/铝、金。为保证发光层出射的光不透过 阴极，蒸发阴极的厚度应大于120纳米。本发明制备了一种本发明涉及的叠层有机电致发光器件，其器件结构为氧化铟锡 玻璃(ITO)/N，N'-双(1-萘基)-N，N' - 二苯基-1，1' - 二苯基-4，4' -二胺(NPB)80 纳米/8-羟基喹啉铝(Alq3) 50纳米/镁掺杂茈四甲酸二酐(Mg:PTCDA) 10纳米/氧化钼掺 杂茈四甲酸二酐(MoO3:PTCDA)10纳米/N，N'-双(1_萘基)_N，N' - 二苯基-1，1' -二 苯基-4，4' - 二胺(NPB) 70纳米/8-羟基喹啉铝(Alq3) 60纳米/氟化锂(LiF) 1纳米/铝 (Al) 120纳米，将其与对比单层器件氧化铟锡玻璃(ITO)/N，N'-双(1_萘基)_N，N' -二 苯基-1，1' - 二苯基-4，4' -二胺(NPB) 80纳米/8-羟基喹啉铝(Alq3) 60纳米/氟化锂 (LiF)I纳米/铝(Al) 120纳米比较，图2给出了这两个器件的电致发光性能曲线。可以看 出，叠层器件的电荷产生连接层的载流子产生、注入性能非常好，可以发出很强的绿光且在 正常工作电压下，叠层器件的电流效率接近单层器件的两倍。同时，对于器件寿命的比较也 发现，叠层器件的寿命较单层器件有明显的提高。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
权利要求
一种叠层有机电致发光器件，其特征在于，该器件包括一透明阳极；一金属阴极；位于该透明阳极和该金属阴极中间的至少两个电致发光单元，每个电致发光单元至少包括一有机空穴传输层、一有机发光层和一有机电子传输层；位于两个电致发光单元中间的电荷产生单元，用于连接两个电致发光单元，包括金属掺杂的有机层和过渡金属氧化物掺杂的有机层，该过渡金属氧化物掺杂的有机层比该金属掺杂的有机层更靠近该电致发光单元中的有机空穴传输层。
2.根据权利要求1所述的叠层有机电致发光器件，其特征在于，所述金属掺杂的有机 层和所述过渡金属氧化物掺杂的有机层是同一种有机材料，包括以下任一材料酞氰铜、8-羟基喹啉铝、茈四甲酸二酐或者具有电子传输性质的茈系衍生物茈四甲酸 二酰亚胺。
3.根据权利要求1所述叠层有机电致发光器件，其特征在于，所述金属掺杂的有机层 中的金属是镁或锂，金属的掺杂浓度为10 20%。
4.根据权利要求1所述的叠层有机电致发光器件，其特征在于，所述过渡金属氧化物 掺杂的有机层中过渡金属氧化物的掺杂浓度为10 30%，过渡金属氧化物为以下任一材 料三氧化钼、三氧化铼或三氧化钨。
5.根据权利要求1所述的叠层有机电致发光器件，其特征在于，所述金属掺杂的有机 层具有良好的电子注入性能，所述过渡金属氧化物掺杂的有机层具有良好的空穴注入性 能。
6.根据权利要求1所述的叠层有机电致发光器件，其特征在于，所述电荷产生单元的 总厚度控制在10 20纳米，其中金属掺杂的有机层和过渡金属氧化物掺杂的有机层的厚 度分别不小于5纳米。
7.根据权利要求1所述的叠层有机电致发光器件，其特征在于，所述电致发光单元中 的有机空穴传输层，材料为以下任一材料N, N'-双(1-萘基)-N，N' - 二苯基-1，1' - 二苯基-4，4' - 二胺；N, N'-双(3-甲基苯基)-N，N' - 二苯基-1，1' - 二苯基-4，4' - 二胺。
8.根据权利要求1所述的叠层有机电致发光器件，其特征在于，所述电致发光单元中 的有机发光层材料为8-羟基喹啉铝。
9.根据权利要求1所述的叠层有机电致发光器件，其特征在于，所述电致发光单元中 的有机电子传输层为以下任一材料8-羟基喹啉铝；1,3, 5-H (2-N-苯基苯并咪唑)苯。
10.根据权利要求1所述的叠层有机电致发光器件，其特征在于，所述单个电致发光单 元的总厚度控制在120 140纳米。
全文摘要
本发明公开了一种叠层有机电致发光器件，该器件包括一透明阳极；一金属阴极；位于该透明阳极和该金属阴极中间的至少两个电致发光单元，每个电致发光单元至少包括一有机空穴传输层、一有机发光层和一有机电子传输层；位于两个电致发光单元中间的电荷产生单元，用于连接两个电致发光单元，包括金属掺杂的有机层和过渡金属氧化物掺杂的有机层，该过渡金属氧化物掺杂的有机层比该金属掺杂的有机层更靠近该电致发光单元中的有机空穴传输层。本发明提供的这种叠层有机电致发光器件，分别用金属和过渡金属氧化物掺杂同一种有机电子传输材料的结构作为叠层有机电致发光器件的电荷产生单元，可应用于有机平板全色显示和固体照明领域。
文档编号H01L51/54GK101997021SQ20091009140
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月19日 优先权日2009年8月19日
发明者关敏, 曹国华, 曾一平, 李晋闽, 李林森 申请人:中国科学院半导体研究所