TW201546082A - 一種有機電致發光元件及其製備方法 - Google Patents
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Abstract
本發明公開了一種有機電致發光元件及其製備方法。該有機電致發光元件,包括陽極、空穴傳輸層、有機發光層、電子傳輸層和陰極,所述電子傳輸層中摻雜有有機金屬配合物和活潑金屬化合物,其中,所述活潑金屬化合物為鹼金屬化合物、鹼土金屬化合物或鑭系金屬化合物。其製備方法是:在ITO玻璃基片上依次蝕刻陽極圖形、蒸鍍空穴傳輸層和有機發光層;在所述有機發光層上共蒸鍍電子傳輸材料、有機金屬配合物、活潑金屬化合物,形成電子傳輸層;在所述電子傳輸層上蒸鍍陰極。本發明可以獲得驅動電壓更低、效率更高的陰極結構,並可以使用更廣泛的材料作為陰極。
Description
本發明涉及有機電致發光技術領域,具體地說,是一種有機電致發光元件及其製備方法。
有機電致發光元件(OLED)是主動發光元件。相比現在的主流平板顯示技術薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD), OLED具有高對比、廣視角、低功耗、體積更薄等優點,有望成為繼LCD之後的下一代平板顯示技術,是目前平板顯示技術中受到關注最多的技術之一。
OLED元件一般由陽極、空穴傳輸層(HTL)、發光層(EL)與電子傳輸層(ETL)及陰極構成。其中,現有技術中電子傳輸層常使用單一有機材料,但是使用單一有機材料做為電子傳輸層所製備的OLED元件,往往驅動電壓較高,效率較低,由此帶來了OLED屏體功耗較大、壽命不長等問題。在有機電致發光元件中,為了降低元件的工作電壓,改進電子與空穴之間的電荷平衡,提高電子的注入與傳輸效率是非常必要的。現有的提高電子注入效率的技術中,需要限定電子傳輸層後接陰極的材料,該陰極材料中需要有一種金屬,該金屬能在真空中將有機配合物中的金屬離子還原成相應金屬,這限制了陰極材料的選擇。
(技術問題)
本發明要解決的技術問題是提供一種電子注入效率高的有機電致發光元件及其製備方法。
(技術解決方案)
為了解決上述技術問題,本發明提供了一種有機電致發光元件,包括陽極、空穴傳輸層、有機發光層、電子傳輸層和陰極,所述電子傳輸層中摻雜有有機金屬配合物和活潑金屬化合物,其中,所述活潑金屬化合物為鹼金屬化合物、鹼土金屬化合物或鑭系金屬化合物。
進一步地,所述有機金屬配合物為喹啉金屬配合物。
進一步地,所述喹啉金屬配合物為Alq3
或Gaq3
。
進一步地,所述鹼金屬化合物為鹼金屬氮化物或鹼金屬硼氫化物;所述鹼土金屬化合物為鹼土金屬氮化物或鹼土金屬硼氫化物;所述鑭系金屬化合物為鑭系金屬氮化物或鑭系金屬硼氫化物。
進一步地,所述鹼金屬氮化物包括Li3
N、Na3
N、K3
N或Rb3
N;所述鹼土金屬氮化物包括Mg3
N2
、Ca3
N2
、Sr3
N2
或Ba3
N2
;所述鑭系金屬氮化物包括LaN;所述鹼金屬硼氫化物包括LiBH4
、NaBH4
或KBH4
。
進一步地,所述電子傳輸層中電子傳輸材料、有機金屬配合物、活潑金屬化合物的摩爾比為1:(0.01~5):(0.01~5)。
進一步地,所述電子傳輸層中電子傳輸材料、有機金屬配合物、活潑金屬化合物的摩爾比為1:1:1。
本發明還提供了一種有機電致發光 元件的製備方法,包括:
在ITO玻璃基片上依次蝕刻陽極圖形、蒸鍍空穴傳輸層和有機發光層;
在所述有機發光層上共蒸鍍電子傳輸材料、有機金屬配合物、活潑金屬化合物,形成電子傳輸層,其中,所述活潑金屬化合物為鹼金屬化合物、鹼土金屬化合物或鑭系金屬化合物;在所述電子傳輸層上蒸鍍陰極。
進一步地,所述有機金屬配合物為喹啉金屬配合物。
進一步地,所述喹啉金屬配合物為Alq3
或Gaq3
。
進一步地,所述鹼金屬化合物為鹼金屬氮化物或鹼金屬硼氫化物;所述鹼土金屬化合物為鹼土金屬氮化物或鹼土金屬硼氫化物;所述鑭系金屬化合物為鑭系金屬氮化物或鑭系金屬硼氫化物。
進一步地,所述鹼金屬氮化物包括Li3
N、Na3
N、K3
N或Rb3
N;所述鹼土金屬氮化物包括Mg3
N2
、Ca3
N2
、Sr3
N2
或Ba3
N2
;所述鑭系金屬氮化物包括LaN;所述鹼金屬硼氫化物包括LiBH4
、NaBH4
或KBH4
。
進一步地,所述電子傳輸層中電子傳輸材料、有機金屬配合物、活潑金屬化合物的摩爾比為1:(0.01~5):(0.01~5)。
進一步地,所述電子傳輸層中電子傳輸材料、有機金屬配合物、活潑金屬化合物的摩爾比為1:1:1。
(有益效果)
本發明通過在電子傳輸層中摻雜有機金屬配合物和活潑金屬化合物,在高溫真空環境中,活潑金屬化合物會分解出活潑金屬,活潑金屬能有效還原電子傳輸材料化合物與有機金屬配合物,形成活潑金屬摻雜層。從而獲得驅動電壓更低、效率更高的陰極結構,並可以使用更廣泛的材料作為陰極。
1‧‧‧透明基板
2‧‧‧透明陽極
3‧‧‧空穴傳輸層
4‧‧‧有機發光層
5‧‧‧電子傳輸層
6‧‧‧陰極
圖1為本發明有機電致發光元件結構示意圖。
下面通過具體實施例對本發明作進一步說明,以使本領域的技術人員可以更好地理解本發明並能予以實施,但所舉實施例不作為對本發明的限定。
如圖1所示,本發明中的有機電致發光元件包括透明基板1、透明陽極2、空穴傳輸層3、有機發光層4、電子傳輸層5和陰極6,另外,還可以包括空穴注入層、電子注入層等,其結構與現有的有機電致發光 元件相同。本發明是在電子傳輸層中摻雜有機金屬配合物以及活潑金屬化合物形成電子傳輸混合層。其中,有機金屬配合物較佳 為熱穩定性好的喹啉金屬配合物,例如Alq3
或Gaq3
。活潑金屬化合物為鹼金屬化合物、鹼土金屬化合物或鑭系金屬化合物。其中,鹼金屬化合物可以為鹼金屬氮化物,例如Li3
N、Na3
N、K3
N或Rb3
N,也可以為鹼金屬硼氫化物,例如LiBH4
、NaBH4
或KBH4
;鹼土金屬化合物可以為鹼土金屬氮化物,例如Mg3
N2
、Ca3
N2
、Sr3
N2
或Ba3
N2
,也可以鹼土金屬硼氫化物;鑭系金屬化合物可以為鑭系金屬氮化物,例如LaN,也可是鑭系金屬硼氫化物。
電子傳輸層中電子傳輸材料、有機金屬配合物、活潑金屬化合物的摩爾比為1:(0.01~5):(0.01~5),較佳 為1:1:1。其中,電子傳輸材料可採用現有技術中常用的材料例如可以是Bphen、TPBi、Bebq2
或Bepp2
等,也可以是其它一類電子遷移率高的電子傳輸材料,例如公告號為CN101875637B的中國發明專利中公開的材料:
;
或者公告號為CN101891673B的中國發明專利中公開的材料:
。
而本發明的有機電致發光 元件製備方法為:
在ITO(銦錫氧化物)玻璃基片上依次蝕刻陽極圖形、蒸鍍空穴傳輸層和有機發光層;
在所述有機發光層上共蒸鍍電子傳輸材料、有機金屬配合物、活潑金屬化合物,形成電子傳輸層,其中,所述活潑金屬化合物為鹼金屬化合物、鹼土金屬化合物或鑭系金屬化合物;
在所述電子傳輸層上蒸鍍陰極。
本發明中,在電子傳輸層中摻雜有機金屬配合物和活潑金屬化合物。其中,電子傳輸材料具有高遷移率,有機金屬配合物的熱穩定性好,電子傳輸層兼顧了遷移率與穩定性。而活潑金屬化合物在真空中加熱能釋放出活潑金屬,活潑金屬能有效還原電子傳輸材料化合物與有機金屬配合物,形成N摻雜結構,有利於電子的注入和傳輸。從而獲得驅動電壓更低、效率更高的陰極結構。另外,由於本發明通過活潑金屬化合物在高溫真空環境下釋放出活潑金屬,因此對於陰極的材料沒有限制,可以使用更廣泛的材料作為陰極。
下面舉具體實施例予以說明。
實施例1:
其中,陽極為ITO;空穴傳輸層的材料為NPB,厚度為50nm;有機發光層的材料為Alq3
,厚度為50nm;構成電子傳輸層的材料為Bebq2
,並摻雜Alq3
(有機金屬配合物)和Li3
N(鹼金屬氮化物),電子傳輸層的總厚度為45nm,Alq3
和Li3
N相對於Bebq2
分別計為摩爾比,即Bebq2
、Alq3
、Li3
N三種材料之間的摩爾比為1:1:1;陰極材料為Al,厚度為150nm。
本實施例的有機電致發光元件的製備方法如下 :
1)根據設計在ITO基板蝕刻好固定陽極圖形;
2)利用洗滌劑超音波和去離子水超音波的方法對已經蝕刻好固定圖形的ITO玻璃基片進行清洗,並放置在紅外線燈下烘乾;
3)把上述處理好的玻璃基片置於真空腔內,抽真空至1×10-5
Pa,在上述陽極層膜上繼續蒸鍍空穴傳輸層(NPB),該層成膜速率為0.1nm/s,膜厚為50nm;
4)在空穴傳輸層上蒸鍍Alq3
作為發光層,蒸鍍速率為0.1nm/s,總膜厚為50nm;
5)在發光層上蒸鍍電子傳輸層,蒸鍍時將Bebq2
、Alq3
、Li3
N材料共蒸鍍,摩爾比例為1:1:1,蒸鍍速率為0.1nm/s,總膜厚為45nm;
6)在上述電子傳輸層上繼續蒸鍍Al層作為元件的陰極層,Al層的蒸鍍速率為1nm/s,厚度為150nm。
實施例2:
按照實施例1的有機電致發光 元件的製備方法製備如下元件:
其中,陽極為ITO(銦錫氧化物);空穴傳輸層的材料為NPB,厚度為50nm;有機發光層的材料為Alq3
,厚度為50nm;構成電子傳輸層的材料為Bphen,並摻雜Alq3
(有機金屬配合物)和Li3
N(鹼金屬氮化物),電子傳輸層的厚度為45nm,Alq3
和Li3
N相對於Bebq2
分別計為摩爾比,即Bphen、Alq3
、Li3
N三種材料之間的摩爾比為1:1:1;陰極材料為Al,厚度為150nm。
實施例3:
其中,陽極為ITO(銦錫氧化物);空穴傳輸層的材料為NPB,厚度為50nm;有機發光層的材料為Alq3
,厚度為50nm;構成電子傳輸層的材料為Bphen,並摻雜Alq3
(有機金屬配合物)和KBH4
(鹼金屬硼氫化物),電子傳輸層的厚度為35nm,Alq3
和Li3
N相對於Bebq2
分別計為摩爾比%,即Bphen、Alq3
、Li3
N三種材料之間的摩爾比為1:1:0.5;陰極材料為Al,厚度為150nm。
實施例4:
其中,陽極為ITO;空穴傳輸層的材料為NPB,厚度為50nm;有機發光層的材料為Alq3
,厚度為50nm;構成電子傳輸層的材料為Bebq2
,並摻雜Alq3
(有機金屬配合物)和Li3
N(鹼金屬氮化物),電子傳輸層的總厚度為90nm,Alq3
和Li3
N相對於Bebq2
分別計為摩爾比,即Bebq2
、Alq3
、Li3
N三種材料之間的摩爾比為1:0.01:5;陰極材料為Al,厚度為150nm。
實施例5:
其中,陽極為ITO;空穴傳輸層的材料為NPB,厚度為50nm;有機發光層的材料為Alq3
,厚度為50nm;構成電子傳輸層的材料為Bebq2
,並摻雜Alq3
(有機金屬配合物)和Li3
N(鹼金屬氮化物),電子傳輸層的總厚度為90nm,Alq3
和Li3
N相對於Bebq2
分別計為摩爾比,即Bebq2
、Alq3
、Li3
N三種材料之間的摩爾比為1:5:0.01;陰極材料為Al,厚度為150nm。
實施例6:
其中,陽極為ITO;空穴傳輸層的材料為NPB,厚度為50nm;有機發光層的材料為Alq3
,厚度為50nm;構成電子傳輸層的材料為Bebq2
,並摻雜Alq3
(有機金屬配合物)和Li3
N(鹼金屬氮化物),電子傳輸層的總厚度為15nm,Alq3
和Li3
N相對於Bebq2
分別計為摩爾比,即Bebq2
、Alq3
、Li3
N三種材料之間的摩爾比為1:0.01:0.01;陰極材料為Al,厚度為150nm。
實施例7:
其中,陽極為ITO;空穴傳輸層的材料為NPB,厚度為50nm;有機發光層的材料為Alq3
,厚度為50nm;構成電子傳輸層的材料為Bebq2
,並摻雜Alq3
(有機金屬配合物)和Li3
N(鹼金屬氮化物),電子傳輸層的總厚度為165nm,Alq3
和Li3
N相對於Bebq2
分別計為摩爾比,即Bebq2
、Alq3
、Li3
N三種材料之間的摩爾比為1:5:5;陰極材料為Al,厚度為150nm。
對比例1:
按照實施例1的有機電致發光元件的製備方法製備如下元件:
其中,陽極為ITO(銦錫氧化物);空穴傳輸層的材料為NPB,厚度為50nm;有機發光層的材料為Alq3
,厚度為50nm;構成電子傳輸層的材料為Bphen,並摻雜Alq3
(有機金屬配合物),電子傳輸層的厚度為30nm,Alq3
相對於Bebq2
分別計為摩爾比,即Bphen、Alq3
兩種材料之間的摩爾比為1:1;陰極材料為Al,厚度為150nm。
對比例2:
按照實施例1的有機電致發光 元件的製備方法製備如下 元件:
其中,陽極為ITO(銦錫氧化物);空穴傳輸層的材料為NPB,厚度為50nm;有機發光層的材料為Alq3
,厚度為50nm;構成電子傳輸層的材料為Bphen,並摻雜Li3
N(鹼金屬/鹼土金屬/鑭系金屬化合物),電子傳輸層的厚度為30nm,Li3
N相對於Bebq2
分別計為摩爾比,即Bphen、Alq3
兩種材料之間的摩爾比為1:1;陰極材料為Al,厚度為150nm。
在1000cd/m2
的亮度下,實施例和對比例的元件性能為:
由上表可以看出實施例1-7製備的元件比對比例1、2製備的元件擁有更低的驅動電壓和更高的電流效率。說明通過高遷移率電子傳輸材料、有機金屬配合物、鹼金屬/鹼土金屬/鑭系金屬化合物共蒸形成的電子傳輸層比只有電子傳輸材料和有機金屬配合物或鹼金屬/鹼土金屬/鑭系金屬化合物形成的電子傳輸具有更有的元件性能。
本發明是利用活潑金屬化合物受熱後釋放出活潑金屬的性質,本領域的技術人員根據上述實施例可知,其它未例舉的活潑金屬化合物同樣可以應用於本發明。
以上所述實施例僅是為充分說明本發明而所舉的較佳的實施例,本發明的保護範圍不限於此。本技術領域的技術人員在本發明基礎上所作的等同替代或變換,均在本發明的保護範圍之內。本發明的保護範圍以申請專利範圍為准。
1‧‧‧透明基板
2‧‧‧透明陽極
3‧‧‧空穴傳輸層
4‧‧‧有機發光層
5‧‧‧電子傳輸層
6‧‧‧陰極
Claims (14)
- 【第1項】一種有機電致發光元件,包括陽極、空穴傳輸層、有機發光層、電子傳輸層和陰極,其特徵在於,所述電子傳輸層中摻雜有有機金屬配合物和活潑金屬化合物,其中,所述活潑金屬化合物為鹼金屬化合物、鹼土金屬化合物或鑭系金屬化合物。
- 【第2項】根據請求項1所述的有機電致發光元件,其中,所述有機金屬配合物為喹啉金屬配合物。
- 【第3項】根據請求項2所述的有機電致發光元件,其中,所述喹啉金屬配合物為Alq3 或Gaq3 。
- 【第4項】根據請求項1所述的有機電致發光元件,其中,所述鹼金屬化合物為鹼金屬氮化物或鹼金屬硼氫化物;所述鹼土金屬化合物為鹼土金屬氮化物或鹼土金屬硼氫化物;所述鑭系金屬化合物為鑭系金屬氮化物或鑭系金屬硼氫化物。
- 【第5項】根據請求項4所述的有機電致發光元件,其中,所述鹼金屬氮化物包括Li3 N、Na3 N、K3 N或Rb3 N;所述鹼土金屬氮化物包括Mg3 N2 、Ca3 N2 、Sr3 N2 或Ba3 N2 ;所述鑭系金屬氮化物包括LaN;所述鹼金屬硼氫化物包括LiBH4 、NaBH4 或KBH4 。
- 【第6項】根據請求項1所述的有機電致發光元件,其中,所述電子傳輸層中電子傳輸材料、有機金屬配合物、活潑金屬化合物的摩爾比為1:(0.01~5):(0.01~5)。
- 【第7項】根據請求項6所述的有機電致發光元件,其中,所述電子傳輸層中電子傳輸材料、有機金屬配合物、活潑金屬化合物的摩爾比為1:1:1。
- 【第8項】一種有機電致發光元件的製備方法,其特徵在於,包括:
在ITO玻璃基片上依次蝕刻陽極圖形、蒸鍍空穴傳輸層和有機發光層;
在所述有機發光層上共蒸鍍電子傳輸材料、有機金屬配合物、活潑金屬化合物,形成電子傳輸層,其中,所述活潑金屬化合物為鹼金屬化合物、鹼土金屬化合物或鑭系金屬化合物;及
在所述電子傳輸層上蒸鍍陰極。 - 【第9項】根據請求項8所述的有機電致發光元件的製備方法,其中,所述有機金屬配合物為喹啉金屬配合物。
- 【第10項】根據請求項9所述的有機電致發光元件的製備方法,其中,所述喹啉金屬配合物為Alq3 或Gaq3 。
- 【第11項】根據請求項8所述的有機電致發光元件的製備方法,其中,所述鹼金屬化合物為鹼金屬氮化物或鹼金屬硼氫化物;所述鹼土金屬化合物為鹼土金屬氮化物或鹼土金屬硼氫化物;所述鑭系金屬化合物為鑭系金屬氮化物或鑭系金屬硼氫化物。
- 【第12項】根據請求項11所述的有機電致發光元件的製備方法,其中,所述鹼金屬氮化物包括Li3 N、Na3 N、K3 N或Rb3 N;所述鹼土金屬氮化物包括Mg3 N2 、Ca3 N2 、Sr3 N2 或Ba3 N2 ;所述鑭系金屬氮化物包括LaN;所述鹼金屬硼氫化物包括LiBH4 、NaBH4 或KBH4 。
- 【第13項】根據請求項8所述的有機電致發光元件的製備方法,其中,所述電子傳輸層中電子傳輸材料、有機金屬配合物、活潑金屬化合物的摩爾比為1:(0.01~5):(0.01~5)。
- 【第14項】根據請求項13所述的有機電致發光元件的製備方法,其中,所述電子傳輸層中電子傳輸材料、有機金屬配合物、活潑金屬化合物的摩爾比為1:1:1。
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