倒置型电致发光器件及其制备方法以及显示装置

摘要

本发明公开一种倒置型电致发光器件及其制备方法以及显示装置，所述电子传输材料包括阴极和与所述阴极邻接的绝缘层，在电子传输路径上，所述绝缘层位于所述阴极的下游。本发明提供的倒置型电致发光器件，通过在阴极与电子传输层之间插入绝缘层，使得能级发生弯曲，从而提高了电子的隧穿注入几率，使得电子与空穴的注入更加平衡，有效提高了电致发光器件的性能。

说明书

技术领域

本发明涉及显示装置技术领域，具体涉及一种倒置型电致发光器件及其制备方法以及显示装置。

背景技术

传统的电致发光器件结构一般为阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极。在这种结构下，电子注入层一般采用LiF、CsF、NaF等，阴极则为Mg:Ag、Ca/Al、Ba/Al等低功函数金属材料。由于此类材料对水、氧敏感，易发生化学反应，导致电致发光器件寿命降低，不利于商业化上的应用。为了改善器件的稳定性，采用倒置型的器件结构是一种有效的方法。但是倒置型电致发光器件结构通常是将正置型器件中的阳极作为阴极来使用，由于这种阳极材料的功函数通常较高，其在被用作阴极时，会存在较大的电子注入势垒，电子注入效率较差，电子空穴不平衡而造成器件性能低下。

因此，如何提高电子注入效率是提高倒置型电致发光器件性能的关键之一。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种倒置型电致发光器件及其制备方法以及显示装置，旨在改善现有倒置型电致发光器件的电子注入效率。

为实现上述目的，本发明提出一种倒置型电致发光器件，所述倒置型电致发光器件包括阴极和与所述阴极邻接的绝缘层，在电子传输路径上，所述绝缘层位于所述阴极的下游，所述绝缘层的材质包括高分子聚合物或无机氧化物。

可选地，所述绝缘层的厚度为0.5～5nm。

可选地，所述绝缘层的厚度为0.5～3nm。

可选地，所述高分子聚合物包括聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰亚胺醇酸树脂、环氧树脂、有机硅树脂以及聚硅氧烷树脂中的一种或多种；和/或，

所述无机氧化物包括BaTiO

所述阴极的材料包括ITO、AZO、IZO、FTO、IZTO以及IGTO中的至少一种。

可选地，所述高分子聚合物为聚酯。

可选地，所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二酯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种。

可选地，所述倒置型电致发光器件为倒置型有机发光二极管。

进一步地，本发明还提出一种倒置型电致发光器件的制备方法，所述倒置型电致发光器件的制备方法包括以下步骤：

提供一阴极；

将高分子聚合物制成溶液后，涂布在所述阴极的上表面上以形成绝缘层；

采用蒸镀工艺在所述绝缘层的上表面上依次成型电子传输层、发光层、空穴传输层、空穴注入层以及阳极，得到倒置型电致发光器件。

此外，本发明还提出一种倒置型电致发光器件的制备方法，所述倒置型电致发光器件的制备方法包括以下步骤：

提供一阴极；

使用无机氧化物在所述阴极的上表面上沉积绝缘层；

采用蒸镀工艺在所述绝缘层的上表面上依次成型电子传输层、发光层、空穴传输层、空穴注入层以及阳极，得到倒置型电致发光器件。

此外，本发明还提出一种显示装置，所述显示装置包括如上文所述的倒置型电致发光器件。

本发明提供的技术方案中，通过在阴极与电子传输层之间插入绝缘层，使得能级发生弯曲，从而提高了电子的隧穿注入几率，使得电子与空穴的注入更加平衡，有效提高了电致发光器件的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明提供的倒置型电致发光器件的一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出一种显示装置，所述显示装置可以是液晶电视，终端显示屏等。所述显示装置包括倒置型电致发光器件100，图1为所述倒置型电致发光器件100的一实施例。参阅图1，所述倒置型电致发光器件100包括阴极101和与所述阴极101邻接的绝缘层102，在电子传输路径上，所述绝缘层102位于所述阴极101的下游，所述绝缘层102的材质包括高分子聚合物或无机氧化物。

本发明提供的技术方案中，通过在阴极101与电子传输层103之间插入绝缘层102，使得能级发生弯曲，从而提高了电子的隧穿注入几率，使得电子与空穴的注入更加平衡，有效提高了电致发光器件的性能。

所述倒置型电致发光器件100可以是倒置型有机发光二极管(OLED)，倒置型量子点发光二极管(QLED)等。为便于描述，下文主要以OLED为例进行详述。

所述绝缘层102的厚度为0.5～5nm，在此厚度范围内，既能促进电子从阴极101到电子传输层103的注入，以提升倒置器件的性能，又能避免因绝缘层102过厚而影响到器件性能以及厚度。所述绝缘层102厚度进一步设置为0.5～3nm。倒置型电致发光器件100的其他功能层的厚度，本发明并不做限定，可以根据产品的实际需求进行设置。

所述阴极101的材质包括传统上用作正置型电致发光器件的阳极的透明且导电的氧化物，例如，ITO、AZO、IZO、FTO、IZTO、IGTO等。

所述绝缘层102的材质包括高分子聚合物或无机氧化物，其中，高分子聚合物是相对于单分子、小分子来说的，是指由键重复连接而成的高分子量(通常可达10

具体地，倒置型电致发光器件100包括由下至上依次层叠设置的阴极101、绝缘层102、电子传输层103、发光层104、空穴传输层105、空穴注入层106以及阳极107。其中：

所述电子传输层103材料为具有较高电子迁移率的有机分子，包括但不限于8-羟基喹啉铝、8-羟基喹啉锌、8-羟基喹啉镓、4,7-二苯基-1,10-菲罗啉、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯、2-(4'-叔丁苯基)-5-(4'-联苯基)-1,3,4-噁二唑、2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-菲罗啉、3-(联苯-4-基)-5-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑等。

根据倒置型电致发光器件100种类的不同，所述发光层104的材质有所不同。当倒置型电致发光器件100为OLED时，所述发光层104的材质可以设置为荧光发光材料，所述荧光发光材料包括但不限于8-羟基喹啉铝、4,4-二(9-咔唑)联苯、3,3'-二(9H-咔唑-9-基)-1,1'-联苯、1,3-二-9-咔唑基苯、9,9-二-4,4'-(3,6-二叔丁基咔唑基)-苯基芴、3,5-双((9H-咔唑-9-基)-3,1-亚苯基)吡啶、2,6-双((9H-咔唑-9-基)-3,1-亚苯基)吡啶等；当倒置型电致发光器件100为QLED时，所述发光层104材料包括量子点材料，量子点材料为元素周期表IV族、II-VI族、II-V族、III-V族、III-VI族、IV-VI族、I-III-VI族、II-IV-VI族、II-IV-V族二元或多元半导体化合物或由这些化合物组成的混合物。

所述空穴传输层105材料为具有较高空穴迁移率的有机分子，包括但不限于N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺、4,4'-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺]、聚(9-乙烯咔唑)、聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)。

所述空穴注入层106材料为高电导体系有机分子或过渡金属氧化物，包括但不限于聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)、酞菁铜、4,4',4'-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺、7,7,8,8-四氰基对二次甲基苯醌、1,4,5,8,9,11-六氮杂苯甲腈、三氧化钼、三氧化钨。

所述阳极107的材料为金属、透明金属氧化物或复合、纳米导电材料，例如，Ag、Al、AZO、IZO、WoO

本发明还进一步提出一种倒置型电致发光器件100的制备方法，本实施例中，所述倒置型电致发光器件100包括由下至上依次层叠设置的阴极101、绝缘层102、电子传输层103、发光层104、空穴传输层105、空穴注入层106以及阳极107，其中，所述绝缘层102的材质包括高分子聚合物。

本实施例中，所述倒置型电致发光器件100的制备方法包括以下步骤：

步骤S10a，提供一阴极101。

阴极101材料可以选用透明且导电的氧化物，例如，ITO、AZO、IZO、FTO、IZTO、IGTO等。具体地，以ITO为例，ITO基板可以直接在市面上购得，也可以通过使用ITO在玻璃基板上形成ITO薄膜而自行制得。实际操作时，将获得的ITO基板的表面清洗干净，并在干燥后于150℃下进行烘烤，以备进行后续的步骤。

步骤S20a，将高分子聚合物制成溶液后，涂布在所述阴极101的上表面上以形成绝缘层102。

本实施例将高分子聚合物溶于本领域常见的有机溶剂(例如，丙酮)中，制成溶液，然后将溶液涂布在阴极101上表面上，形成绝缘层102。具体实施时，涂布的方式可以是旋涂、刮涂、浸渍提拉、喷墨打印等。

其中，高分子聚合物包括聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰亚胺醇酸树脂、环氧树脂、有机硅树脂以及聚硅氧烷树脂中的一种或多种。可以理解的是，当高分子聚合物为其中几种的混合物时，可以将混合物一起溶于有机溶剂中，制成混合溶液，然后在涂布在阴极101的上表面上以形成绝缘层102，也可以设置为绝缘层102由多个层叠设置的膜层构成，每个膜层选用一种聚合物材料。

步骤S30a，采用蒸镀工艺在所述绝缘层102的上表面上依次成型电子传输层103、发光层104、空穴传输层105、空穴注入层106以及阳极107，得到倒置型电致发光器件100。

本实施例将步骤S20制得的半成品转移至蒸镀装置中，通过蒸镀工艺分别制备电子传输层103、发光层104、空穴传输层105、空穴注入层106以及阳极107，从而得到倒置型电致发光器件100。

此外，本发明还提出另一种倒置型电致发光器件100的制备方法，本实施例中，所述倒置型电致发光器件100包括由下至上依次层叠设置的阴极101、绝缘层102、电子传输层103、发光层104、空穴传输层105、空穴注入层106以及阳极107，其中，所述绝缘层102的材质包括无机氧化物。

本实施例中，所述倒置型电致发光器件100的制备方法包括以下步骤：

步骤S10b，提供一阴极101；

步骤S20b，使用无机氧化物在所述阴极101的上表面上沉积绝缘层102；

步骤S30b，采用蒸镀工艺在所述绝缘层102的上表面上依次成型电子传输层103、发光层104、空穴传输层105、空穴注入层106以及阳极107，得到倒置型电致发光器件100。

其中，步骤S10b和步骤S30b与上一实施例制备方法相同，在此不作赘述。

步骤S20b中，沉积的方法有多种实施方式，例如，磁控溅射、原子层沉积、化学气相沉积等，实际操作时，采用本领域沉积方法的常规步骤进行操作即可，本发明对此不作限制。其中，无机氧化物包括BaTiO

以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例倒置型有机发光二极管的结构如图1所示，OLED包括由下至上依次层叠设置的阴极101、绝缘层102、电子传输层103、发光层104、空穴传输层105、空穴注入层106以及阳极107，且各层的材质和厚度对应为ITO/PMMA(3nm)/BPhen(20nm)/Alq

(1)使用玻璃清洗剂、纯水、异丙醇依次超声清洗ITO基板表面，然后用氮气吹干，再将ITO基板置于150℃下烘烤1h，以作为阴极101。

(2)将PMMA材料(聚甲基丙烯酸甲酯)溶于丙酮溶剂中配制1mg/ml的PMMA溶液；在步骤(1)处理得到的基板表面旋涂PMMA溶液，然后置于60℃下烘烤5min，获得厚度为3nm的绝缘层102薄膜。

(3)将步骤(2)得到的带有绝缘层102的ITO基板转移至蒸镀腔室内，通过蒸镀工艺分别制备BPhen(20nm)、Alq

实施例2

本实施例倒置型有机发光二极管的结构如图1所示，OLED包括由下至上依次层叠设置的阴极101、绝缘层102、电子传输层103、发光层104、空穴传输层105、空穴注入层106以及阳极107，且各层的材质和厚度对应为ITO/Al

(1)使用玻璃清洗剂、纯水、异丙醇依次超声清洗ITO基板表面，然后用氮气吹干，再将ITO基板置于150℃下烘烤1h，以作为阴极101。

(2)将步骤(1)处理得到的基板转移至原子层沉积腔室，以三甲基铝和水为前驱体源，通过ALD(原子层沉积法)工艺制备厚度为2nm的Al

(3)将步骤(2)得到的带有绝缘层102的ITO基板转移至蒸镀腔室内，通过蒸镀工艺分别制备BPhen(20nm)、Alq

实施例3

除将绝缘层102材料从聚甲基丙烯酸甲酯改为聚对苯二甲酸乙二酯，使得OLED各层的材质和厚度对应为ITO/聚对苯二甲酸乙二酯(3nm)/BPhen(20nm)/Alq

可以理解的是，基于绝缘层102材料的变化，步骤(2)做适应性调整。

实施例4

除将绝缘层102材料从聚甲基丙烯酸甲酯改为聚甲基丙烯酸甲酯和聚对苯二甲酸乙二酯的混合物外，使得OLED各层的材质和厚度对应为ITO/混合物(3nm)/BPhen(20nm)/Alq

实施例5

除将绝缘层102材料从聚甲基丙烯酸甲酯改为聚碳酸酯、聚氨酯和聚苯乙烯的混合物外，使得OLED各层的材质和厚度对应为ITO/混合物(3nm)/BPhen(20nm)/Alq

实施例6

除将绝缘层102材料从聚甲基丙烯酸甲酯改为聚丙烯，使得OLED各层的材质和厚度对应为ITO/聚丙烯(3nm)/BPhen(20nm)/Alq

实施例7

除将绝缘层102材料从聚甲基丙烯酸甲酯改为聚酰亚胺醇酸树脂、环氧树脂、聚硅氧烷树脂和有机硅树脂的混合物，使得OLED各层的材质和厚度对应为ITO/混合物(3nm)/BPhen(20nm)/Alq

实施例8

除将绝缘层102材料从聚甲基丙烯酸甲酯改为聚酰亚胺，使得OLED各层的材质和厚度对应为ITO/聚酰亚胺(3nm)/BPhen(20nm)/Alq

实施例9

除将绝缘层102材料从聚甲基丙烯酸甲酯改为聚四氟乙烯，使得OLED各层的材质和厚度对应为ITO/聚四氟乙烯(3nm)/BPhen(20nm)/Alq

实施例10

除将绝缘层102的厚度从3nm改为5nm外，其他步骤均与实施例1相同。

实施例11

除将绝缘层102的厚度从3nm改为0.5nm外，其他步骤均与实施例1相同。

实施例12

除将绝缘层102的厚度从3nm改为1nm外，其他步骤均与实施例1相同。

实施例13

除将绝缘层102的厚度从3nm改为4nm外，其他步骤均与实施例1相同。

实施例14

本实施例倒置型有机发光二极管的结构如图1所示，OLED包括由下至上依次层叠设置的阴极101、绝缘层102、电子传输层103、发光层104、空穴传输层105、空穴注入层106以及阳极107，且各层的材质和厚度对应为ITO/[BaTiO

(1)使用玻璃清洗剂、纯水、异丙醇依次超声清洗ITO基板表面，然后用氮气吹干，再将ITO基板置于150℃下烘烤1h，以作为阴极101。

(2)将步骤(1)处理得到的基板转移至原子层沉积腔室，通过ALD(原子层沉积法)工艺在基板的上表面上依次沉积BaTiO

(3)将步骤(2)得到的带有绝缘层102的ITO基板转移至蒸镀腔室内，通过蒸镀工艺分别制备BPhen(20nm)、Alq

实施例15

除将绝缘层102材料改为MnO和Ta

可以理解的是，基于绝缘层102材料的变化，步骤(2)做适应性调整。

实施例16

除将绝缘层102材料改为V

实施例17

除将绝缘层102材料改为MnTiO

实施例18

除将绝缘层102材料改为Yb

实施例19

除将绝缘层102材料改为KTaO

实施例20

除将绝缘层102材料改为LiTaO

对比例1

本对比例的结构为ITO/BPhen(20nm)/Alq

分别对各实施例和对比例1的OLED器件的开启电压和电流效率进行测试，测试结果如下表1所示。表中，相对电流效率是指100尼特亮度下相对于对比例1的电流效率(％)。

表1性能测试结果

由上表中的测试结果可知，本发明实施例提供的OLED器件表现出了比对比例更好的电流效率和更低的开启电压，说明本发明提供的OLED具有更好的性能。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。