具有光耦合增强及载流子传输平衡的一体式空穴注入层的红光OLED器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有光耦合增强及载流子传输平衡的一体式空穴注入层的红光OLED器件及其制备方法，涉及有机发光二极管领域。本器件包括衬底、阳极、空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、红光发光层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层和阴极。该器件的特征之处在于空穴注入层，通过优选有机溶剂或酸，创造高浓度流动气相氛围，将制备的空穴注入层薄膜放入其中进行微刻蚀。利用气相溶剂温和地自上而下地刻蚀作用在薄膜表面形成光散射结构，并适当降低空穴迁移率，同时实现了红光OLED器件光耦合增强和空穴/电子传输平衡的双重功效。本发明专利技术工艺简单，克服了传统溶剂工程技术引起器件严重漏电流的缺陷，同时极大提升器件发光效率。

【技术实现步骤摘要】
具有光耦合增强及载流子传输平衡的一体式空穴注入层的红光OLED器件及其制备方法
本专利技术涉及有机发光二极管
，尤其涉及具有光耦合增强及载流子传输平衡的一体式空穴注入层的红光OLED器件及其制备方法。
技术介绍
有机电致发光二极管(organiclight-emittingdiode，OLED)凭借其自主发光、视角宽、色彩丰富、低压直流驱动等优点，在全彩平板显示和固态照明等领域显现出巨大应用潜力。另外，柔性OLED在可穿戴显示和照明领域正突显其重要性。目前OLED已经在小尺寸显示屏实现了商业化。然而，研究发现，限制OLED最终外量子效率(externalquantumefficiency，EQE)的因素除了材料本身的绝对量子效率外，还有两个重要因素为载流子传输平衡和光耦合效率。激子在发光层辐射复合产生光子，当光子穿过有机层、透明电极和衬底时，受到波导模式、衬底模式的限制，大部分光子被吸收、散射和反射导致最终光耦合效率通常只有20％左右，很大程度上限制了OLED的最终EQE和实际应用。随着发光材料和器件制备工艺的逐步发展和完善，提高光耦合效率和改善载流子传输平衡成为提高EQE的关键技术。已有的光耦合技术包括在器件适当界面引入衍射光栅、光子晶体、光散射媒介、阳极表面图案、微腔、微透镜、褶皱、散射膜、增透膜、喷砂等，以上技术大多涉及复杂的制造工艺过程比如多次图案转移，或需要昂贵的设备、苛刻的反应条件、成本高或不利于大面积器件出光等。常用的改善载流子传输平衡的技术包括设计二元发光主体、叠层传输层、掺杂传输层等，涉及多个材料能级匹配和界面调控的复杂工程。溶剂工程是成本相对低的有效改善薄膜内部凝聚态的方法，近年来在有机光电子器件和传感器领域获得应用，多半集中在以适当溶剂掺杂活性层材料旋涂成膜，或将制备好的薄膜浸泡在溶剂中进行刻蚀以改善薄膜特性。以上两种溶剂处理工艺存在一个共性问题就是导致器件严重的漏电流。
技术实现思路
为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种具有光耦合增强及载流子传输平衡的一体式空穴注入层的红光OLED器件及其制备方法，从低成本、可重复性和安全性角度出发，优选适当有机溶剂或酸在密闭容器中形成气相氛围处理红光OLED器件的空穴注入层，克服了溶剂掺杂或浸泡刻蚀带来的溶剂渗透深度无法精确控制、薄膜质量差从而导致严重漏电流的缺陷。气相溶剂相对液相溶剂更加温和，对空穴注入层薄膜表面进行微刻蚀，不易造成漏电流；且形成有利于出光的散射微结构，有效提高了红光OLED光耦合效率；同时，微刻蚀形成的相分离适当降低了空穴迁移率，利于与OLED器件中相对较低的电子迁移率更加匹配，提升了载流子传输平衡和激子复合几率，从而提高发光效率。且本方法不影响器件的色稳定性，巧妙地同时实现红光OLED载流子传输平衡和光耦合提升。为达到上述专利技术创造目的，本专利技术采用如下技术方案：一种具有光耦合增强及载流子传输平衡的一体式空穴注入层的红光OLED器件，包括从下至上依次层叠的衬底、阳极、空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、红光发光层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层和导电阴极；所述红光发光层的发光客体材料采用发红光的荧光、磷光和热活化延迟荧光材料；所述空穴注入层具有光耦合增强及载流子传输平衡双重功效，采用溶剂处理，处理后的薄膜其表面形成光散射微结构。优选地，空穴注入层采用聚合物材料制成，空穴注入层采用如下至少一种材料：poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate)、poly[N,N'-bis(4-butylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine]、poly[bis(4-phenyl)(2,4,6-trimethylphenyl)amine]、poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-(4-sec-butylphenyl)diphenylamine)]；优选地，或者，空穴注入层采用小分子材料制成，空穴注入层采用如下至少一种材料：4,4',4"-tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)triphenylamine、4,4',4"-tris(N-(naphthalen-2-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamine、copper(II)phthalocyanine、titanium(IV)oxidephthalocyanine、pyrazino[2,3-f][1,10]phenanthroline-2,3-dicarbonitrile、N,N,N',N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)benzidine、N,N'-diphenyl-N,N'-di-[4-(N,N-di-p-tolyl-amino)phenyl]benzidine、N4,N4'-(biphenyl-4,4'-diyl)bis(N4,N4',N4'-triphenylbiphenyl-4,4'-diamine)、dipyrazino[2,3-f:2',3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile、diquinoxalino[2,3-a:2',3'-c]phenazine、7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane、2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyano-quinodimethane、2,2'-(naphthalene-2,6-diylidene)dimalononitrile；优选地，或者，空穴注入层采用氧化物材料制成，空穴注入层采用如下至少一种材料：MoO3、CuO、V2O5、NiO2、WO3。优选地，所述衬底层的材料为刚性玻璃材料、透明聚合物柔性材料和生物可降解的柔性材料中的至少一种。优选地，所述透明聚合物柔性材料为聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰亚胺、聚酰树脂和聚丙烯酸中的任意一种或任意几种。优选地，所述阳极的材料为ITO、FTO、AZO、IZO、石墨烯、碳纳米管、金属单质、金属单质纳米线、金属合金纳米线、金属异质结纳米线中的至少一种；优选地，所述阳极的厚度为80～200nm。优选地，所述空穴传输层或电子阻挡层的材料为N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine、N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine、4,4',4"-tris(carbazol-9-yl)triphenylamine、N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-2,7-diamino-9,9-spirobifluorene、N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(ph本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有光耦合增强及载流子传输平衡的一体式空穴注入层的红光OLED器件，其特征在于：包括从下至上依次层叠的衬底(1)、阳极(2)、空穴注入层(3)、空穴传输层(4)、电子阻挡层(5)、红光发光层(6)、空穴阻挡层(7)、电子传输层(8)、电子注入层(9)和导电阴极(10)；所述红光发光层(6)的发光客体材料采用发红光的荧光、磷光和热活化延迟荧光材料；所述空穴注入层(3)具有光耦合增强及载流子传输平衡双重功效，采用溶剂处理，处理后的薄膜其表面形成光散射微结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有光耦合增强及载流子传输平衡的一体式空穴注入层的红光OLED器件，其特征在于：包括从下至上依次层叠的衬底(1)、阳极(2)、空穴注入层(3)、空穴传输层(4)、电子阻挡层(5)、红光发光层(6)、空穴阻挡层(7)、电子传输层(8)、电子注入层(9)和导电阴极(10)；所述红光发光层(6)的发光客体材料采用发红光的荧光、磷光和热活化延迟荧光材料；所述空穴注入层(3)具有光耦合增强及载流子传输平衡双重功效，采用溶剂处理，处理后的薄膜其表面形成光散射微结构。


2.根据权利要求1所述具有光耦合增强及载流子传输平衡的一体式空穴注入层的红光OLED器件，其特征在于：空穴注入层(3)采用聚合物材料制成，空穴注入层(3)采用如下至少一种材料：poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate)、poly[N,N'-bis(4-butylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine]、poly[bis(4-phenyl)(2,4,6-trimethylphenyl)amine]、poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-(4-sec-butylphenyl)diphenylamine)]；
或者，空穴注入层(3)采用小分子材料制成，空穴注入层(3)采用如下至少一种材料：4,4',4"-tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)triphenylamine、4,4',4"-tris(N-(naphthalen-2-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamine、copper(II)phthalocyanine、titanium(IV)oxidephthalocyanine、pyrazino[2,3-f][1,10]phenanthroline-2,3-dicarbonitrile、N,N,N',N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)benzidine、N,N'-diphenyl-N,N'-di-[4-(N,N-di-p-tolyl-amino)phenyl]benzidine、N4,N4'-(biphenyl-4,4'-diyl)bis(N4,N4',N4'-triphenylbiphenyl-4,4'-diamine)、dipyrazino[2,3-f:2',3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile、diquinoxalino[2,3-a:2',3'-c]phenazine、7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane、2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyano-quinodimethane、2,2'-(naphthalene-2,6-diylidene)dimalononitrile；
或者，空穴注入层(3)采用氧化物材料制成，空穴注入层(3)采用如下至少一种材料：MoO3、CuO、V2O5、NiO2、WO3。


3.根据权利要求1所述具有光耦合增强及载流子传输平衡的一体式空穴注入层的红光OLED器件，其特征在于：所述衬底层(1)的材料为刚性玻璃材料、透明聚合物柔性材料和生物可降解的柔性材料中的至少一种。


4.根据权利要求1所述具有光耦合增强及载流子传输平衡的一体式空穴注入层的红光OLED器件，其特征在于：所述阳极(2)的材料为ITO、FTO、AZO、IZO、石墨烯、碳纳米管、金属单质、金属单质纳米线、金属合金纳米线、金属异质结纳米线中的至少一种；所述阳极的厚度为80～200nm。


5.根据权利要求1所述具有光耦合增强及载流子传输平衡的一体式空穴注入层的红光OLED器件，其特征在于：所述空穴传输层(4)或电子阻挡层(5)的材料为N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine、N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine、4,4',4"-tris(carbazol-9-yl)triphenylamine、N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-2,7-diamino-9,9-spirobifluorene、N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-2,7-diamino-9,9-dimethyl-fluorene、9,9-bis[4-(N,N-bis-naphthalen-2-yl-amino)phenyl]-9Hfluorene、di-[4-(N,N-di-p-tolyl-amino)-phenyl]cyclohexane、N1,N4-diphenyl-N1,N4-di-m-tolylbenzene-1,4-diamine、N4,N4'-bis(4-(6-((3-ethyloxetan-3-yl)methoxy)hexyl)phenyl)-N4,N4'-diphenyllbiphenyl-4,4'-diamine、4,4'-(diphenylsilanediyl)bis(N,N-diphenylaniline)、4,4'-(diphenylmethylene)bis(N,N-diphenylaniline)中的至少一种。


6.根据权利要求1所述具有光耦合增强及载流子传输平衡的一体式空穴注入层的红光OLED器件，其特征在于：所述红光发光层(6)的发光客体材料采用(E)-2-(2-(4-(dimethylamino)styryl)-6-methyl-4H-pyran-4-ylidene)malononitrile、4-(dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidin-4-yl-vinyl)-4H–pyran、5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene、tetraphenyldibenzoperiflanthene、bis(2-benzo[b]thiophen-2-yl-pyridine)(acetylacetonate)iridium(III)、bis[2-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)quinoline](acetylacetonate)iridium(III)、platium(II)5,10,15,20-tetraphe...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑燕琼，李维光，陈俊聪，唐杰，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31