CN101447554A - 一种有机电致发光二极管 - Google Patents

Abstract

本发明是一种采用活泼金属掺杂有机空穴注入材料作为电子注入层的有机发光二极管。本发明所涉及的有机发光二极管结构为一个透明阳极、一个有机空穴注入层、一个有机空穴传输层、一个有机发光层、一个有机电子注入层以及一个阴极106组成。本发明所涉及的有机发光二极管可以用于实现可见光发射，近红外发射。具有低驱动电压、高效率的优势。

Description

一种有机电致发光二极管

技术领域

本发明涉及一种有机发光二极管，具体涉及一种采用活泼金属掺杂有机空穴注入材料作为电子注入结构的有机发光二极管，可以应用于可见光以及近红外光的发射。

背景技术

有机电致发光二极管(OLED)具有材料选择范围宽、驱动电压低、全固化主动发光、重量轻、工作温度范围宽和可制作在柔软衬底上等特点，能够满足当今信息时代对显示技术更高性能和更大信息容量的要求，成为目前科学界和产业界最热门的课题之一。此外，由于OLED的高效率、低成本，使其在照明领域的应用前景也被看好。

提高有机电致发光器件的性能从而增强有机电致发光产品在市场中的竞争力，对于当前有机电致发光技术的发展是十分重要的。有机电致发光器件的性能例如发光亮度、发光效率、启动电压以及器件稳定性等与载流子的注入效率和注入平衡有很大的关系。电子的注入和传输一直是制约有机电致发光技术发展的重要因素。当阴极和阳极都能很好的注入载流子时，载流子在有机材料中的迁移率成为影响器件工作电压的主要因素。此外，即使电流受限于载流子的注入，载流子的注入速率仍然与有机材料的迁移率成正比。因此，开发具有高的载流子迁移率的有机传输材料是提高器件性能的有效途径。

采用金属掺杂的方式是有效提高电子注入能力的方法。J Kido最早报道了Li-Alq3作为电子注入层，器件的最大亮度达到30000cd/m²，而没有掺杂Li的器件亮度只有3400cd/m²。Li-BPhen作为电子注入层可以大大提高Alq3器件性能，3V时器件亮度就达到1400cd/m²。这类电子注入层所采用的有机功能材料多数本身是优良的电子传输材料。到目前为止，尚未见到关于使用金属掺杂有机空穴注入薄膜材料用作电子注入层的器件的报道。经常使用的有机空穴注入材料为CuPc、m-MTDATA、m-MTDATA：F4-TCNQ等，它们的最低未占有轨道(LUMO)能级比较接近金、银等高功函金属的费米能级。

发明内容

本发明提出一种采用活泼金属掺杂有机空穴注入材料作为电子注入结构的有机发光二极管，可应用于有机平板显示和固体照明领域。

本发明提出的有机发光二极管，由以下部分组成：

一个透明阳极101；

一个沉积在所述阳极上的有机空穴注入层102；

一个沉积在所述有机空穴注入层上的有机空穴传输层103；

一个沉积在所述有机空穴传输层上的有机发光层104；

一个沉积在所述有机发光层上的有机电子注入层，即活泼金属掺杂有机空穴注入材料105；

一个沉积在所述有机电子注入层上的阴极106。

进一步，所述有机发光二极管用于可见光以及红外的发射。

进一步，所述有机空穴注入层材料为以下任一材料

4，4’，4”-三{N，-(3-甲基苯基)-N-苯胺}-三苯胺(m-MTDATA)

酞氰铜(CuPc)

聚-N-乙烯基咔唑(PVK)

聚(3，4-二氧乙基噻吩)：聚(对苯乙烯磺酸)(PEDOT：PSS)

进一步，所述有机空穴传输层材料为以下任一材料：

N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺(NPB)，

N，N′-双(3-甲基苯基-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺(TPD)。

进一步，所述有机发光层材料为：

8-羟基喹啉铝(Alq3)-绿光。

进一步，所述有机发光层使用以下任一材料掺杂：

4-(二氰甲烯基)-2-甲基-6-(p-二甲基胺苯乙烯)-4H-吡喃(DCM2)-红光；

4-(二氰甲烯基)-2-叔丁基-6-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定基-9-烯炔基)-4H-吡喃(DCJTB)-红光；

8-羟基喹啉铒(ErQ)-红外。

进一步，其中有机电子注入层可以为以下任一材料：

酞氰铜(CuPc)、

4，4’，4”-三{N，-(3-甲基苯基)-N-苯胺}-三苯胺(m-MTDATA)

进一步，所述有机电子注入层使用镁或锂金属掺杂。

进一步，所述阴极为银、或为氟化锂/铝。

进一步，所述有机空穴注入层102层的厚度为5-10纳米，有机空穴传输层103的厚度为70-80纳米，有机发光层104的厚度为40-50纳米，活泼金属掺杂有机空穴注入材料105的厚度为10-20纳米，阴极106的厚度大于120纳米。

附图说明

图1为一种采用活泼金属掺杂有机空穴注入材料的有机发光二极管，的结构示意图；

图2为器件氧化铟锡玻璃(ITO)/酞氰铜(CuPc)5纳米/N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺(NPB)75纳米/8-羟基喹啉铝(Alq₃)50纳米/镁掺酞氰铜Mg：CuPc(1：x，重量比)10纳米/银(Ag)的光电性能。其中，x＝1、2、4。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明所涉及的是一种采用活泼金属掺杂有机空穴注入材料的有机发光二极管。例如，这样的一个有机发光二极管结构可以由一个阳极101、一个有机空穴注入层102、一个有机空穴传输层103、一个有机发光层104、一个有机电子注入层105、一个阴极106组成。

在本发明中，阳极101通常为ITO(氧化铟锡)玻璃，也可以为半透明的金属电极，例如金、银、铂。

在本发明中，有机空穴注入层102材料是指那些能够平滑、亲润正极表面以至于能够很好实现空穴注入的有机分子材料。有机空穴注入层材料的HOMO能级应该和金属薄层功函相匹配，能垒差不高于0.7eV，可以为酞氰铜(CuPc)、

4，4’，4”-三{N，-(3-甲基苯基)-N-苯胺}-三苯胺(m-MTDATA)。

在本发明中，有机空穴传输层103材料是指那些具备较高空穴迁移率、优先传导空穴的有机分子材料。可以为

N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺(NPB)，

N，N′-双(3-甲基苯基-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺(TPD)。

在本发明中，有机发光层104材料应该发出可见光，可以有广泛的选择，有机发光层可以发兰光(J.Appl.Phys.84，2324(1998))；可以发红光(Appl.Phys.Lett.75，1682(1999))；可以发三线态光(J.Appl.Phys.97，044505(2005))；也可以是一种组合发白光(Appl.Phys.Lett.86，113507(2005))；也可以是近红外(Appl.Phys.Lett.88，071117(2006))。

在本发明中，有机电子注入层105材料应该具有较强的电子传输能力，而且LUMO能级比较接近通常使用阴极材料的功函，能级差不应该高于0.5eV。在本发明中，能够用作有机电子受体层的材料可以为：

酞氰铜(CuPc)、4，4’，4”-三{N，-(3-甲基苯基)-N-苯胺}-三苯胺(m-MTDATA)。必须用镁、锂对有机电子注入层105材料进行掺杂。

在本发明中，阴极106可以为银、氟化锂/铝、金。

本发明的特点和优势：                            

(1)本发明提供了一种新型的有机电子注入层材料—活泼金属掺杂有机空穴注入材料，活泼金属的掺杂使原来的空穴注入材料具有了优良的电子注入性能，因此实际器件制作中可以简少有机功能材料的选择，降低成本。

(2)一般有机电致发光二极管中采用的有机空穴注入材料都具有高稳定性，因此使用金属掺杂后器件的稳定性可以保障。同时使用稳定的高功函金属作为阴极向其注入电子，而且该种材料可以和绝大多数发光层材料相匹配。

(3)由于可以使用高功函金属作为阴极，相应的有机发光二极管具有较好的微腔效应，有利于光的耦合输出。

具体实例：

我们制备了一种本发明涉及的有机发光二极管，其器件结构为氧化铟锡玻璃(ITO)/酞氰铜(CuPc)5纳米/N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺(NPB)75纳米/8-羟基喹啉铝(Alq₃)50纳米/镁掺酞氰铜Mg：CuPc(1：x，重量比)10纳米/银(Ag)的光电性能(x＝1，2和4)。将其与无此电子注入结构的器件氧化铟锡玻璃(ITO)/酞氰铜(CuPc)5纳米/N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺(NPB)75纳米/8-羟基喹啉铝(Alq₃)50纳米/镁(Mg)10纳米/银(Ag)比较，图2给出了器件的光电性能。可以看出，该类器件的电子注入和传输情况非常好，可以发出很强的绿光。。

虽然参照上述实施例详细地描述了本发明，但是应该理解本发明并不限于所公开的实施例，对于本专业领域的技术人员来说，可对其形式和细节进行各种改变。本发明意欲涵盖所附权力要求书的精神和范围内的各种变型。

Claims (10)

1.一种采用活泼金属掺杂有机空穴注入材料作为电子注入层的有机

发光二极管，其特征在于，由以下部分组成：

一个透明阳极(101)；

一个沉积在所述阳极上的有机空穴注入层(102)；

一个沉积在所述有机空穴注入层上的有机空穴传输层(103)；

一个沉积在所述有机空穴传输层上的有机发光层(104)；

一个沉积在所述有机发光层上的有机电子注入层，即活泼金属掺杂有机空穴注入材料(105)；

一个沉积在所述有机电子注入层上的阴极(106)。

2.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，所述有机发光二极管用于可见光以及红外的发射。

3.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，所述有机空穴注入层材料为以下任一材料

4，4’，4”-三{N，-(3-甲基苯基)-N-苯胺}-三苯胺(m-MTDATA)

酞氰铜(CuPc)

聚-N-乙烯基咔唑(PVK)

聚(3，4-二氧乙基噻吩)：聚(对苯乙烯磺酸)(PEDOT：PSS)。

4.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，所述有机空穴传输层材料为以下任一材料：

N，N′-双(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺(NPB)，

N，N′-双(3-甲基苯基-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺(TPD)。

5.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，所述有机发光层材料为：

8-羟基喹啉铝(Alq3)-绿光。

6.根据权利要求5所述的有机发光层，其特征在于，所述有机发光层使用以下任一材料掺杂：

4-(二氰甲烯基)-2-甲基-6-(p-二甲基胺苯乙烯)-4H-吡喃(DCM2)-红光；

4-(二氰甲烯基)-2-叔丁基-6-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定基-9-烯炔基)-4H-吡喃(DCJTB)-红光；

8-羟基喹啉铒(ErQ)-红外。

7.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，其中有机电子注入层可以为以下任一材料：

酞氰铜(CuPc)、

4，4’，4”-三{N，-(3-甲基苯基)-N-苯胺}-三苯胺(m-MTDATA)

8.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，所述有机电子注入层使用镁或锂金属掺杂。

9.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，所述阴极为银、或为氟化锂/铝。

10.根据权利要求1所述的有机发光二极管，其特征在于，所述有机空穴注入层(102)层的厚度为5-10纳米，有机空穴传输层(103)的厚度为70-80纳米，有机发光层(104)的厚度为40-50纳米，活泼金属掺杂有机空穴注入材料(105)的厚度为10-20纳米，阴极(106)的厚度大于120纳米。