非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件及其制备方法与流程

本发明涉及有机半导体技术领域，尤其是一种非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件及其制备方法。

背景技术：

oled，即有机电致发光器件，具有自主发光、视角广、重量轻、温度适应范围广、面积大、全固化、柔性化、功耗低、响应速度快以及制造成本低等众多优点，在显示与照明领域有着重要应用，因而受到学术界和工业界的广泛关注。

为了进一步提高oled的效率和寿命，研究者将多个独立的发光单元堆叠起来，使同样大小的电流先后流经多个不同的发光单元进行共同发光从而提高发光亮度与效率，形成了串联oled。通常用电荷生成层作为连接层将多个发光单元串联起来，与具有单发光单元的oled相比，串联oled的电流效率和发光亮度都能成倍增加，并且在相同亮度下，串联oled的电流密度较低，因而其寿命也大大增加。2005年，被首次报道的串联woled的结构为：ito/npb/dna/bcp/alq3/bcp:li/v2o5/npb/alq3:dcjtb/alq3/lif/al。其中以dna/bcp/alq3作为第一发光单元产生蓝光和绿光，alq3:dcjtb作为第二发光单元产生红光，bcp:li/v2o5作为电荷生成层有效的连接两个发光单元，空穴和电子在电荷生成层中产生，在电场作用下，分别传输到相邻的npb和alq3层中，并且他们通过对比第一发光单元的蓝绿光器件和第二发光单元的红光器件，发现串联woled的电流效率和亮度都大于两个单发光单元的总和，而功率效率则等于两个单发光单元的总和。同时，chang等人采用光学吸收率较低的mg:alq3/wo3作为电荷生成层，将两个单白光发光单元连接起来，发现受微腔效应的影响，串联woled的效率是单发光单元的三倍，并且在100cd·m^-2亮度下，寿命超过80000h。最近，son等人首先合成出一种高效的蓝色磷光主体tata，可以得到基于firpic发光高效蓝光oled，并将高效的黄光单元层通过电荷生成层tmpypb：rb2co3/al/hat-cn进行连接，器件的启亮电压低至4.55v，最大功率效率为65.4lm·w^-1，最大电流效率为129.5cd·a^-1，最大外量子效率为49.5％。即使在1000cd·m^-2亮度下，器件的功率效率仍可高达为63.1lm·w^-1，电流效率高达128.8cd·a^-1，外量子效率高达49.2％，这充分展示了串联oled的良好前景。

但是，目前相关文献上所公开的串联oled的结构十分复杂，并且都需要运用到掺杂技术进行制备，并且所制备出来的串联oled的发光层厚度一般都较厚，不利于工业上的生产应用。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件及其制备方法，能够使串联oled不仅具有简单的结构和生产工艺，并且在超薄的发光层厚度的情况下仍然具有很高的发光效率，因此能够有利于工业上的生产应用。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件，包括基板、阳极、阴极和设置于阳极与阴极之间的有机功能层，有机功能层包括电荷生成层和非掺杂超薄发光层组件，电荷生成层与非掺杂超薄发光层组件相连接，非掺杂超薄发光层组件包括空穴注入层、空穴传输层、非掺杂超薄发光层、电子传输层和电子注入层，空穴注入层、空穴传输层、非掺杂超薄发光层、电子传输层和电子注入层由下往上依次连接。

进一步，电荷生成层的数量为n个，非掺杂超薄发光层组件的数量为n+1个，n≥1，电荷生成层和非掺杂超薄发光层组件相互间隔设置。

进一步，非掺杂超薄发光层的光色为可见光、紫外光和红外光中的任意一种。

进一步，基板为玻璃，阳极为ito薄膜，阴极为al薄膜，电荷生成层由hat-cn薄膜和npb薄膜构成。

进一步，空穴注入层为hat-cn薄膜。

进一步，空穴传输层为npb薄膜和tcta薄膜中的任意一种。

进一步，非掺杂超薄发光层为ir(dmppy)2(dpp)薄膜。

进一步，电子传输层为bepp2薄膜、bepp2:kbh4薄膜和tmpypb薄膜中的任意一种。

进一步，电子注入层为cs2co3薄膜。

进一步，应用非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件的制备方法，包括以下步骤：

a、在基板之上以溅射的方法制备阳极；

b、在阳极之上以真空蒸镀的方法制备空穴注入层；

c、在空穴注入层之上以真空蒸镀的方法依次制备两个空穴传输层；

d、在最上一层的空穴传输层的上方以真空蒸镀的方法制备非掺杂超薄发光层；

e、在非掺杂超薄发光层之上以真空蒸镀的方法制备电子传输层；

f、在电子传输层之上以真空蒸镀的方法制备电子注入层；

g、在电子注入层之上以真空蒸镀的方法制备电荷生成层；

h、在电荷生成层之上以真空蒸镀的方法制备空穴注入层；

i、在空穴注入层之上以真空蒸镀的方法制备空穴传输层；

j、在空穴传输层之上以真空蒸镀的方法制备非掺杂超薄发光层；

k、在非掺杂超薄发光层之上以真空蒸镀的方法制备电子传输层；

l、在电子传输层之上以真空蒸镀的方法制备电子注入层；

m、在电子注入层之上以真空蒸镀的方法制备阴极。

本发明的有益效果是：

非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件及其制备方法，非掺杂超薄发光层的厚度很薄，因此能够大大降低器件的电压，简化制作工艺，从而节约成本，利于商业化；并且由于非掺杂超薄发光层采用了非掺杂工艺，有效避免对器件的依赖性，从而进一步简化制作工艺；而电荷生成层则能有效产生空穴与电子，从而使得器件的效率大大增加；因此，本发明的非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件，能够使串联oled不仅具有简单的结构和生产工艺，并且在超薄的发光层厚度的情况下仍然具有很高的发光效率，因此能够有利于工业上的生产应用。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

图1是非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件的第一实施例的结构示意图；

图2是非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件的第二实施例的结构示意图；

图3是非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件的第三实施例的结构示意图；

图4是制备第一实施例的非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件的性能图。

具体实施方式

参照图1-图4，本发明的非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件，包括基板1、阳极2、阴极3和设置于阳极2与阴极3之间的有机功能层，有机功能层包括电荷生成层4和非掺杂超薄发光层组件5，电荷生成层4与非掺杂超薄发光层组件5相连接，非掺杂超薄发光层组件5包括空穴注入层51、空穴传输层52、非掺杂超薄发光层53、电子传输层54和电子注入层55，空穴注入层51、空穴传输层52、非掺杂超薄发光层53、电子传输层54和电子注入层55由下往上依次连接。具体地，本发明的非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件中，非掺杂超薄发光层53的厚度很薄，因此能够大大降低器件的电压，简化制作工艺，从而节约成本，利于商业化；并且由于非掺杂超薄发光层53采用了非掺杂工艺，有效避免对器件的依赖性，从而进一步简化制作工艺；而电荷生成层4则能有效产生空穴与电子，从而使得器件的效率大大增加；因此，本发明的非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件，能够使串联oled不仅具有简单的结构和生产工艺，并且在超薄的发光层厚度的情况下仍然具有很高的发光效率，因此能够有利于工业上的生产应用。

其中，参照图1-图3，电荷生成层4的数量为n个，非掺杂超薄发光层组件5的数量为n+1个，n≥1，电荷生成层4和非掺杂超薄发光层组件5相互间隔设置。具体地，如图1所示，非掺杂超薄发光层组件5的数量为2个，电荷生成层4的数量为1个，电荷生成层4设置于2个非掺杂超薄发光层组件5之间，设置于基板1上的阳极2与第1个非掺杂超薄发光层组件5中的空穴注入层51相连接，电荷生成层4分别与第1个非掺杂超薄发光层组件5中的电子注入层55和第2个非掺杂超薄发光层组件5中的空穴注入层51相连接，第2个非掺杂超薄发光层组件5中的电子注入层55与阴极3相连接，从而构成了非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件的第一种实施方式。同样地，当非掺杂超薄发光层组件5的数量为3个，电荷生成层4的数量为2个时，为非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件的第二种实施方式；当非掺杂超薄发光层组件5的数量为4个，电荷生成层4的数量为3个时，为非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件的第三种实施方式。

具体地，非掺杂超薄发光层53的光色为可见光、紫外光和红外光中的任意一种，并且非掺杂超薄发光层53的光色为单一光色。

具体地，基板1为玻璃，阳极2为ito薄膜，阴极3为200nm厚的al薄膜，电荷生成层4由120nm厚的hat-cn薄膜和15nm厚的npb薄膜所构成，电荷生成层4能够有效产生空穴与电子，使得器件的效率大大增加。

具体地，空穴注入层51为100nm厚的hat-cn薄膜。

具体地，空穴传输层52包括依次层叠的第一空穴传输层和第二空穴传输层，第一空穴传输层为15nm厚的npb薄膜，第二空穴传输层为5nm厚的tcta薄膜，即空穴传输层52可以为npb薄膜和tcta薄膜中的任意一种。

具体地，非掺杂超薄发光层53为ir(dmppy)2(dpp)薄膜，而ir(dmppy)2(dpp)薄膜的厚度很小，其厚度在1nm之内，因此，非掺杂超薄发光层53的厚度都小于1nm，而非掺杂超薄发光层53的厚度的最优选择为0.01-1nm。所以，这种程度厚度的非掺杂超薄发光层53，能够大大降低器件的电压，简化了制作工艺，从而能够节约成本，利于商业化。此外，当非掺杂超薄发光层53所发出的光为蓝光时，该非掺杂超薄发光层53可以为dsa-ph、dpvbi、dpavbi、9,10-bis[4-(1,2,2-triphenylvinyl)phenyl]anthracene(btpean)、npb、4p-npd、npd、tpd、ir(piq)3、(mdq)2ir(acac)和firpic等发光材料中的任意一种或多种的组合。

具体地，电子传输层54为bepp2薄膜、bepp2:kbh4薄膜和tmpypb薄膜中的任意一种。当电子传输层54为bepp2薄膜时，其厚度为15nm；当电子传输层54为bepp2:kbh4薄膜时，其厚度为10nm；当电子传输层54为tmpypb薄膜时，其厚度为50nm。

具体地，电子注入层55为1nm厚的cs2co3薄膜。

上述构成非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件的各层材料之间可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述各层材料所有可能的组合都进行描述，然而，只要各层材料的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

构成非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件的各层材料的厚度都很薄，因此组合而成的非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件都具有相对薄的厚度，不仅能够大大降低器件的电压，并且还具有很高的发光效率，因此能够有利于工业上的生产应用。

参照图1-图4，应用非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件的制备方法，包括以下步骤：

a、在基板1之上以溅射的方法制备阳极2；

b、在阳极2之上以真空蒸镀的方法制备空穴注入层51；

c、在空穴注入层51之上以真空蒸镀的方法依次制备两个空穴传输层52；

d、在最上一层的空穴传输层52的上方以真空蒸镀的方法制备非掺杂超薄发光层53；

e、在非掺杂超薄发光层53之上以真空蒸镀的方法制备电子传输层54；

f、在电子传输层54之上以真空蒸镀的方法制备电子注入层55；

g、在电子注入层55之上以真空蒸镀的方法制备电荷生成层4；

h、在电荷生成层4之上以真空蒸镀的方法制备空穴注入层51；

i、在空穴注入层51之上以真空蒸镀的方法制备空穴传输层52；

j、在空穴传输层52之上以真空蒸镀的方法制备非掺杂超薄发光层53；

k、在非掺杂超薄发光层53之上以真空蒸镀的方法制备电子传输层54；

l、在电子传输层54之上以真空蒸镀的方法制备电子注入层55；

m、在电子注入层55之上以真空蒸镀的方法制备阴极3。

通过上述的制备方法，能够有效得到本发明的非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件，而在本发明的应用非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件的制备方法之中，由于非掺杂超薄发光层53不涉及任何掺杂技术的使用，因此能够有效避免了非掺杂超薄发光层53对器件的依赖性，从而简化了制作工艺，使得制作工艺简便、制作成本低。

参照图4，图4是非掺杂超薄发光层组件5的数量为2个，电荷生成层4的数量为1个时，非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件的性能图，由图4中可知，非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件的最大效率为70cd/a。因此，由本发明的制备方法制作而成的非掺杂超薄发光层制备串联高效有机电致发光器件，在超薄的发光层厚度的情况下仍然具有很高的发光效率，因此能够有利于工业上的生产应用。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。