一种提高有机发光器件发光效率的新型结构的制作方法

本发明涉及OLED领域，特别是涉及一种提高有机发光器件发光效率的新型结构。

背景技术：

OLED是一种直流电源下的双载流子注入方式，整个电致发光过程可以看做载流子注入与传输，电子和空穴对复合形成激子，激子辐射发出光子。

单层有机电致发光器件就是单层的有机薄膜夹在阳极和金属阴极之间形成的。这里的有机薄膜层独立完成了电子传输、空穴传输及发光的功能。但由于大部分有机材料只能适用于单种载流子的传输材料，使得单层器件的载流子注入严重不平衡，而两种载流子迁移率之间的差距使复合发光区域偏近电极一侧，金属阴极对发光有很强的淬灭作用，从而严重地影响了器件的发光效率。所以为了使发光区远离电极，多层器件应运而生。常见的功能层有电子（空穴）注入层，电子（空穴）传输层，电子（空穴）阻挡层。

在影响发光效率的众多因素中，最根本的就是器件中两种载流子的平衡度。器件中两种载流子参与发光的比例越高，相应的发光效率就越高，不贡献与发光而白白浪费掉的电荷就越少。器件中发光效率的影响并非来自于阴极或阳极/有机层界面上的载流子注入数量，而是取决于两种载流子的平衡。

OLED的发光效率受限其中的一个主要原因就是载流子复合，空穴的速率往往要高出电子两倍多，大部分空穴和电子不在发光层中复合，最终导致发光效率降低。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种提高有机发光器件发光效率的新型结构，提高空穴和电子的复合效率，使两种载流子在发光层达到注入的平衡，从而提高OLED的发光效率。

本发明采用以下方案实现：一种提高有机发光器件发光效率的新型结构，包括上电极、下电极、第一电子注入层、第二电子注入层、第三电子注入层、第四电子注入层、电子传输层、空穴注入层、空穴传输层、有机发光层以及电源；所述上电极为阴极材料，下电极为阳极材料；所述空穴注入层设置于所述下电极的上方，所述空穴传输层设置于所述空穴注入层的上方，所述有机发光层设置于所述空穴传输层的上方，所述电子传输层设置于所述有机发光层的上方，所述第一电子注入层设置于所述电子传输层的上方，所述上电极设置于所述第一电子注入层的上方；所述第二电子注入层、第三电子注入层、第四电子注入层均设置于所述有机发光层内；所述上电极与所述电源的负极相连，所述下电极与所述电源的正极相连。

进一步地，所述有机发光层中的的第二电子注入层、第三电子注入层、第四电子注入层的电极均与所述上电极阴极相连。

进一步地，所述第二电子注入层、第三电子注入层、第四电子注入层依次由上至下按一定距离设置与所述有机发光层的一端，且所述第二电子注入层、第三电子注入层、第四电子注入层的面积依次减小。

进一步地，电子由所述第二电子注入层、第三电子注入层、第四电子注入层进入所述有机发光层，与所述有机发光层中的空穴复合，形成激子而后发光。

进一步地，所述阴极材料包括Mg、Ag、Al、Ca等低功函数金属，或氧化铟锡（ITO）、金等作为透明电极。

进一步地，所述阳极材料包括石墨烯及ITO、IZO、ZnO、Al:ZnO等导电性良好的金属氧化物。常见的金属如 Au、Ag、Al、Ni、Pt 等材料均可用于顶发射器件的阳极。

进一步地，所述电子注入层的材料采用包括锂等碱性金属、氧化锂、锂化合物、掺杂碱性金属有机物；也包括LiF、Cs₂CO₃、K₂SiO₃等的碱金属氧化物，硅酸盐，碳酸盐，氟化物等高功函数金属。

进一步地，所述电子传输层的材料包括TRZ、TAZ、BCP等电子迁移率较高的材料；也包括锂化合物、Oxadiazole类、三氮唑Triazole类等化合物材料。

进一步地，所述空穴注入层的材料包括CuPc、2-TNATA、polyaniline、PEDOT：PSS等。

进一步地，所述空穴传输层的材料包括NPB、TPD等空穴迁移率较高的材料；也包括三芳香胺（triarylamine）类有机材料。

进一步地，所述发光层的材料包括铝化合物、铟错化合物、稀土类化合物、各种荧光色素，包括共轭系：（Poly-Phenylene-Vinylene 类、Poly-Fluorene 类、Poly-Thiophene类）、含色素高分子系、主链型高分子、侧链型高分子等材料。如Alq₃、PFO、Ir(ppy)₃等材料。

与现有技术相比，本发明的显著优点在于：在有机发光层中掺杂电子注入层，使得在有机发光层中迁移率比空穴慢的电子得到了数量上的补偿，提高了这两种载流子的平衡度，从而提高了发光效率；当某些有机发光层材料中电子的传输速率大于空穴的传输速率时，在有机发光层中掺杂空穴注入层，使得在发光层中迁移率慢的空穴在数量上得到了补偿，提高电子和空穴的平衡度，进而提高了发光效率。

附图说明

图1为常用的单层OLED结构示意图。

图2为本发明中新型发光层的单层OLED结构及载流子复合示意图。

图3为常用的多层OLED结构及载流子复合示意图。

图4为本发明中新型发光层的多层OLED结构及载流子复合示意图一。

图5为本发明中新型发光层的多层OLED结构及载流子复合示意图二。

图中，101上电极、102第一电子注入层、103电子传输层、104第二电子注入层、105第三电子注入层、106第四电子注入层、107电子、108空穴、109有机发光层、110空穴传输层、111空穴注入层、112下电极；201上电极、202电子注入层、203电子传输层、204电子、205空穴、206有机发光层、207第二空穴注入层、208第三空穴注入层、209第四空穴注入层、210空穴传输层、211第一空穴注入层、212下电极。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

本实施例提供一种提高有机发光器件发光效率的新型结构，如图3与图4所示，包括上电极、下电极、第一电子注入层、第二电子注入层、第三电子注入层、第四电子注入层、电子传输层、空穴注入层、空穴传输层、有机发光层以及电源；所述上电极为阴极材料，下电极为阳极材料；所述空穴注入层设置于所述下电极的上方，所述空穴传输层设置于所述空穴注入层的上方，所述有机发光层设置于所述空穴传输层的上方，所述电子传输层设置于所述有机发光层的上方，所述第一电子注入层设置于所述电子传输层的上方，所述上电极设置于所述第一电子注入层的上方；所述第二电子注入层、第三电子注入层、第四电子注入层均设置于所述有机发光层内；所述上电极与所述电源的负极相连，所述下电极与所述电源的正极相连。

在本实施例中，所述有机发光层中的的第二电子注入层、第三电子注入层、第四电子注入层的电极均与所述上电极阴极相连。

在本实施例中，所述第二电子注入层、第三电子注入层、第四电子注入层依次由上至下按一定距离设置与所述有机发光层的一端，且所述第二电子注入层、第三电子注入层、第四电子注入层的面积依次减小。

在本实施例中，电子由所述第二电子注入层、第三电子注入层、第四电子注入层进入所述有机发光层，与所述有机发光层中的空穴复合，形成激子而后发光。

在本实施例中，所述有机发光层中的的第二空穴注入层、第三空穴注入层、第四空穴注入层的电极均与所述下电极阳极相连。

在本实施例中，所述第二空穴注入层、第三空穴注入层、第四空穴注入层依次由下至上按一定距离设置与所述有机发光层的一端，且所述第二空穴注入层、第三空穴注入层、第四空穴注入层的面积依次减小。

在本实施例中，空穴由所述第二空穴注入层、第三空穴注入层、第四空穴注入层进入所述有机发光层，与所述有机发光层中的电子复合，形成激子而后发光。

在本实施例中，图4中，101为上电极、102为第一电子注入层、103为电子传输层、104为第二电子注入层、105为第三电子注入层、106为第四电子注入层、107为电子、108为空穴、109为有机发光层、110为空穴传输层、111为空穴注入层，112为下电极。另外，采用该结构还可形成单层OLED新型发光层，如图2所示。在某些发光层材料中电子的传输速率大于空穴的传输速率，所以将上述第二、三、四电子注入层替换为第二、三、四空穴注入层：201为上电极、202为电子注入层、203为电子传输层、204为电子、205为空穴、206为有机发光层、207为第二空穴注入层、208为第三空穴注入层、209为第四空穴注入层、210为空穴传输层、211为第一空穴注入层、212为下电极。另外，采用该结构还可形成相对应的单层OLED新型发光层。

在本实施例中，所述阴极材料包括Mg、Ag、Al、Ca等低功函数金属，或氧化铟锡（ITO）、金等作为透明电极。

在本实施例中，所述阳极材料包括石墨烯及ITO、IZO、ZnO、Al:ZnO等导电性良好的金属氧化物。常见的金属如 Au、Ag、Al、Ni、Pt 等材料均可用于顶发射器件的阳极。

在本实施例中，所述电子注入层的材料采用包括锂等碱性金属、氧化锂、锂化合物、掺杂碱性金属有机物；也包括LiF、Cs₂CO₃、K₂SiO₃等的碱金属氧化物，硅酸盐，碳酸盐，氟化物等高功函数金属。

在本实施例中，所述电子传输层的材料包括TRZ、TAZ、BCP等电子迁移率较高的材料；也包括锂化合物、Oxadiazole类、三氮唑Triazole类等化合物材料。

在本实施例中，所述空穴注入层的材料包括CuPc、2-TNATA、polyaniline、PEDOT：PSS等。

在本实施例中，所述空穴传输层的材料包括NPB、TPD等空穴迁移率较高的材料；也包括三芳香胺（triarylamine）类有机材料。

在本实施例中，所述发光层的材料包括铝化合物、铟错化合物、稀土类化合物、各种荧光色素，包括共轭系：（Poly-Phenylene-Vinylene 类、Poly-Fluorene 类、Poly-Thiophene类）、含色素高分子系、主链型高分子、侧链型高分子等材料。如Alq₃、PFO、Ir(ppy)₃等材料。

在本实施例中，与图1和图3所示的常用的OLED的结构图相比，本实施例中提供的新型结构如图2、图4、图5所示，在有机发光层中添加电子注入层或空穴注入层。由于在某些发光层材料中空穴的迁移率高于电子的两倍或更多，许多的空穴和电子并没有在发光层中复合，大大降低了发光效率。为了提高空穴和电子的有效复合，在发光层中增加了电子注入层，增大了电子的数量，使两种载流子在发光层达到注入的平衡。而在某些发光层材料中电子的传输速率大于空穴的传输速率，在发光层中添加了空穴注入层。这两种添加方法都能使更多的电子和空穴能在发光层中复合，因此提高了发光效率。

实施例1

本发明中有机电致发光器件所采用的结构为：

基片/阳极/空穴注入层（HIL）/空穴传输层（HTL）/有机发光层（EML）/电子传输层（ETL）/电子注入层（ETL）/阴极，其中在有机发光层（EML）中含有面积依次减少的电子注入层（ETL）。

实施例1中器件1的结构例如：

ITO/HAT(CN)₆/NPB/DPVBi/Bphen/LiF/Al

本发明的有机电致发光器件的制备方法如下：

（1）处理基板

依次用纯水、丙酮、乙醇、纯水对ITO玻璃进行超声清洗，再将洗好的ITO玻璃放于烘箱中烘干，或用氮气吹干；

（2）蒸镀各功能层

把上述带有阳极的ITO玻璃基片置于真空腔内，依次蒸镀空穴注入层（HIL）、空穴传输层（HTL），然后蒸镀一层薄薄的发光层，放上掩膜版蒸镀第四电子注入层，取下掩膜版蒸镀一层薄薄的发光层，放上掩膜版蒸镀第三电子注入层，取下掩膜版蒸镀一层薄薄的发光层，放上掩膜版蒸镀第二电子注入层，取下掩膜版蒸镀发光层，在依次蒸镀电子传输层（ETL）、电子注入层（ETL）、阴极。用导线将第二、三、四电子注入层的电极与阴极Al相连。

所有有机材料均在5.0*10-4帕的真空度下以<0.1埃/s的速率蒸镀成膜。

实施例2

所使用的结构与实施例1相同。不同的是各功能层的成膜方式。

实施例2中器件2的结构例如：

ITO/TPD/PEDOT：PSS/PFO/ZnO/LiF/Al

本发明的有机电致发光器件的制备方法如下：

（1）如实施例1所示处理基板

（2）制备各功能层

先在上述带有ITO阳极的玻璃基片上用旋凃的方法制备TPD层，用喷涂的方法制备PEDOT：PSS层。然后用实施例1所示的方法制备发光层及发光层内的第二、三、四电子注入层。接着在发光层上旋图ZnO，再接着蒸镀LiF和Al，最后用导线将第二、三、四电子注入层的电极与阴极Al相连。

所有有机材料均在5.0*10-4帕的真空度下以<0.1埃/s的速率蒸镀成膜。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。