一种高电子注入效率有机电致发光器件及其制备方法

摘要

高电子注入效率有机电致发光器件及其制备方法，包括玻璃基板，以及自下而上依次层叠在其上的阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层以及阴极；所述的电子传输层分为上电子传输层和下电子传输层，且在上电子传输层和下电子传输层之间设置有栅格结构的Al膜电极层，所述的阴极与栅格结构的Al膜电极层之间并联电压U1，阳极与栅格结构的Al膜电极层之间并联电压U2。本发明通过增加栅格结构的Al膜电极层，能够有效地提高有机电致发光器件的电子注入效率和发光效率。由于栅格结构的Al膜电极层为镂空结构，电子传输层仍为一整体，不会增加界面势垒，而且可以改变施加于电子传输层上的电压。增强电子传输能力以达到载流子注入平衡。

说明书

技术领域

本发明属于平板显示领域，涉及一种发光器件及其制备方法，尤其是一 种高电子注入效率有机电致发光器件及其制备方法。

背景技术

有机电致发光显示器件是一种载流子双注入型器件，在电场作用下，由 阳极发出空穴，阴极发出电子，电子和空穴注入到有机材料中，在有机材料 中传输，进一步迁移到发光层中，在发光层中，电子和空穴由于库伦作用而 形成激子，激子具有较高的能量处于不稳定状态，激子退激时就释放出光能。 因此要提高器件的发光效率就必须增加激子的形成几率，而激子的产生又依 赖于载流子的注入水平及注入平衡。当电子和空穴由两侧电极向发光层传输 时，其注入能力可由电流密度来表示，在有机OLED中，电流密度其中μ为载流子的迁移率，V为施加于薄膜两端的电压，d为电流流过的厚度。 由公式可知，载流子的注入能力与有机材料的迁移率及其施加于其上的电压 平方成正比，与薄膜厚度成反比。一般情况下，电子传输材料的迁移率约在 10^-4~10^-6cm²/V·s左右，空穴传输材料的迁移率约为10^-2~10^-3cm²/V·s，两者 最大相差约四个数量级。对于薄膜厚度，电子传输层与空穴传输层都约为几 十个nm，量级相同。在有机电致发光器件中，当电压施加于两端电极时，可 近似认为电场强度均匀的落在有机材料膜层上，这样，在电子传输层上与空 穴传输层上所承担的电压几乎相同。导致两种载流子的传输能力由于迁移率 而产生很大差异。这种注入的不平衡会严重影响激子的产生。如果能够改变 施加在电子传输层和空穴传输层上的电压，使电子传输层上的电压增加，则 可以很容易提高其注入能力以与空穴传输能力匹配。另外，当两种载流子注 入到发光层中时，由公式（L为发光强度，N,P分别为电子和空穴 的浓度，η_q为效率）可知，发光强度与电子和空穴的浓度乘积成正比，当电 子和空穴浓度相差越大时，发光强度越小；当电子和空穴浓度相同时，发光 强度最大。而且能够避免多余的载流子继续流向对面而造成焦耳热。缩短器 件的寿命。由以上分析可以看出，提高器件的发光效率，不仅要增加电子和 空穴的注入能力，还要使得两种载流子在相遇时其浓度保持平衡，这样才能 够得到最大亮度与效率。综合以上分析，要获得较高的器件效率，须大力提 高电子注入能力以期与空穴达到平衡是一个非常重要的途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效地提高有机电致发光器件的电子注 入效率和发光效率的高电子注入效率有机电致发光器件及其制备方法。

为达到上述目的，本发明高电子注入效率有机电致发光器件包括玻璃基 板，以及自下而上依次层叠在玻璃基板上的阳极、空穴注入层、空穴传输层、 发光层、电子传输层、电子注入层以及阴极；所述的电子传输层分为上电子 传输层和下电子传输层，且在上电子传输层和下电子传输层之间设置有栅格 结构的Al膜电极层，所述的阴极与栅格结构的Al膜电极层之间并联电压U1， 阳极与栅格结构的Al膜电极层之间并联电压U2。

所述的栅格结构的Al膜电极层为由覆膜部分和镂空部分组成的镂空网格 结构。

所述的栅格结构的Al膜电极层的厚度为3~5nm，且覆膜部分的宽度为镂 空部分的1/3~1/4。

所述的上电子传输层、下电子传输层采用同种有机材料，且上电子传输 层的厚度为下电子传输层的4~5倍。

本发明的制备方法包括以下步骤：

1）首先，将干净的玻璃基板烘干后放入真空室中，依次在玻璃基板上蒸 镀阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、下电子传输层；

2）然后，使用覆膜部分的宽度为镂空部分的1/3~1/4的镂空网格结构的 栅格掩膜板向下电子传输层上蒸镀厚度为3~5nm的栅格结构的Al膜电极层；

3）最后向栅格结构的Al膜电极层上依次蒸镀下电子传输层、电子注入 层以及阴极；在阴极与栅格结构的Al膜电极层之间施加电压U1，在栅格结 构的Al膜电极层与阳极之间施加电压U2。

所述蒸镀时的真空度为10^-4Pa。

本发明通过增加栅格结构的Al膜电极层，能够有效地提高有机电致发光 器件的电子注入效率和发光效率。由于栅格结构的Al膜电极层为镂空结构， 电子传输层仍为一整体，不会增加界面势垒，而且可以改变施加于电子传输 层上的电压。增强电子传输能力以达到载流子注入平衡。并且很好的避免了 由于一种载流子过多而造成的发光猝灭和形成器件的焦耳热。

本发明的通过简单的操作方便地控制施加于电子传输层上的电压，避免 了传统的电压均匀分布，而能够有侧重的调节电子传输部分的电压，有效地 提高电子传输能力，保证与空穴载流子尽量平衡，提高器件的发光效率。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明栅格结构的Al膜电极层的结构示意图。

图中：1 为阴极；2 为电子注入层；3 为上电子传输层；4 为栅格结构的 Al膜电极层；5 为下电子传输层；6 为发光层；7 为空穴传输层；8 为空穴注 入层；9 为阳极；10 为玻璃基板；11 为覆膜部分；12 为镂空部分。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明包括玻璃基板10，以及自下而上依次层叠在玻璃基板 10上的阳极9、空穴注入层8、空穴传输层7、发光层6、电子传输层、电子 注入层2以及阴极1；所述的电子传输层分为上电子传输层3和下电子传输层 5，且在上电子传输层3和下电子传输层5之间设置有厚度为3~5nm的栅格结 构的Al膜电极层4，上电子传输层3和下电子传输层5采用同种有机材料， 且上电子传输层3的厚度为下电子传输层5的4~5倍，参见图2，栅格结构的 Al膜电极层4为由覆膜部分11和镂空部分12组成的镂空网格结构，且覆膜 部分11的宽度为镂空部分12的1/3~1/4，所述的阴极1与栅格结构的Al膜电 极层4之间并联电压U1，阳极9与栅格结构的Al膜电极层4之间并联电压 U2。

本发明的制备方法包括以下步骤：

1）首先，将干净的玻璃基板10烘干后放入真空度为10^-4Pa真空室中， 依次在玻璃基板10上蒸镀阳极9、空穴注入层8、空穴传输层7、发光层6、 下电子传输层5；

2）然后，使用覆膜部分11的宽度为镂空部分12的1/3~1/4的镂空网格 结构的栅格掩膜板向下电子传输层5上蒸镀厚度为3~5nm的栅格结构的Al 膜电极层4；

3）最后向栅格结构的Al膜电极层4上依次蒸镀下电子传输层3、电子注 入层2以及阴极1；在阴极1与栅格结构的Al膜电极层4之间施加电压U1， 在栅格结构的Al膜电极层与阳极9之间施加电压U2。

本发明的通过简单的操作方便地控制施加于电子传输层上的电压，避免 了传统的电压均匀分布，而能够有侧重的调节电子传输部分的电压，有效地 提高电子传输能力，保证与空穴载流子尽量平衡，提高器件的发光效率。在 电子传输层之间增加栅格结构的Al膜电极层，将电子传输层分为两层，由于 栅格结构的Al膜电极层为镂空结构，电子传输层仍为一整体，不会增加界面 势垒，而且可以改变施加于电子传输层上的电压。增强电子传输能力以达到 载流子注入平衡。并且很好的避免了由于一种载流子过多而造成的发光猝灭 和形成器件的焦耳热。在玻璃基板上，阴极、阳极和栅格结构的Al膜电极层 都留有引脚，在阴极与栅格结构的Al膜电极层之间施加电压U1，栅格结构 的Al膜电极层与阳极之间施加电压U2，U1和U2通过可调变压器实现电压 控制。相比于传统电压施加方式，适当增加电压U1，尽力弥补由于迁移率所 引起的电子和空穴传输能力的差异。使电子传输能力与空穴传输能力尽量匹 配，增加激子产生几率，也避免了一方载流子过多而造成的发光猝灭，有效 地提高了器件的发光效率。