[發(fā)明專利]具有光耦合增強(qiáng)及載流子傳輸平衡的一體式空穴注入層的紅光OLED器件及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011539789.X
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112490383A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭燕瓊;李維光;陳俊聰;唐杰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: H01L51/50
• 分類號: H01L51/50;H01L51/52;H01L51/56
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

本發(fā)明公開了一種具有光耦合增強(qiáng)及載流子傳輸平衡的一體式空穴注入層的紅光OLED器件及其制備方法，涉及有機(jī)發(fā)光二極管領(lǐng)域。本器件包括襯底、陽極、空穴注入層、空穴傳輸層、電子阻擋層、紅光發(fā)光層、空穴阻擋層、電子傳輸層、電子注入層和陰極。該器件的特征之處在于空穴注入層，通過優(yōu)選有機(jī)溶劑或酸，創(chuàng)造高濃度流動(dòng)氣相氛圍，將制備的空穴注入層薄膜放入其中進(jìn)行微刻蝕。利用氣相溶劑溫和地自上而下地刻蝕作用在薄膜表面形成光散射結(jié)構(gòu)，并適當(dāng)降低空穴遷移率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了紅光OLED器件光耦合增強(qiáng)和空穴/電子傳輸平衡的雙重功效。本發(fā)明工藝簡單，克服了傳統(tǒng)溶劑工程技術(shù)引起器件嚴(yán)重漏電流的缺陷，同時(shí)極大提升器件發(fā)光效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及具有光耦合增強(qiáng)及載流子傳輸平衡的一體式空穴注入層的紅光OLED器件及其制備方法。

背景技術(shù)

有機(jī)電致發(fā)光二極管(organic light-emitting diode，OLED)憑借其自主發(fā)光、視角寬、色彩豐富、低壓直流驅(qū)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，在全彩平板顯示和固態(tài)照明等領(lǐng)域顯現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。另外，柔性O(shè)LED在可穿戴顯示和照明領(lǐng)域正突顯其重要性。目前OLED已經(jīng)在小尺寸顯示屏實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。

然而，研究發(fā)現(xiàn)，限制OLED最終外量子效率(external quantum efficiency，EQE)的因素除了材料本身的絕對量子效率外，還有兩個(gè)重要因素為載流子傳輸平衡和光耦合效率。激子在發(fā)光層輻射復(fù)合產(chǎn)生光子，當(dāng)光子穿過有機(jī)層、透明電極和襯底時(shí)，受到波導(dǎo)模式、襯底模式的限制，大部分光子被吸收、散射和反射導(dǎo)致最終光耦合效率通常只有20％左右，很大程度上限制了OLED的最終EQE和實(shí)際應(yīng)用。隨著發(fā)光材料和器件制備工藝的逐步發(fā)展和完善，提高光耦合效率和改善載流子傳輸平衡成為提高EQE的關(guān)鍵技術(shù)。

已有的光耦合技術(shù)包括在器件適當(dāng)界面引入衍射光柵、光子晶體、光散射媒介、陽極表面圖案、微腔、微透鏡、褶皺、散射膜、增透膜、噴砂等，以上技術(shù)大多涉及復(fù)雜的制造工藝過程比如多次圖案轉(zhuǎn)移，或需要昂貴的設(shè)備、苛刻的反應(yīng)條件、成本高或不利于大面積器件出光等。常用的改善載流子傳輸平衡的技術(shù)包括設(shè)計(jì)二元發(fā)光主體、疊層傳輸層、摻雜傳輸層等，涉及多個(gè)材料能級匹配和界面調(diào)控的復(fù)雜工程。

溶劑工程是成本相對低的有效改善薄膜內(nèi)部凝聚態(tài)的方法，近年來在有機(jī)光電子器件和傳感器領(lǐng)域獲得應(yīng)用，多半集中在以適當(dāng)溶劑摻雜活性層材料旋涂成膜，或?qū)⒅苽浜玫谋∧そ菰谌軇┲羞M(jìn)行刻蝕以改善薄膜特性。以上兩種溶劑處理工藝存在一個(gè)共性問題就是導(dǎo)致器件嚴(yán)重的漏電流。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種具有光耦合增強(qiáng)及載流子傳輸平衡的一體式空穴注入層的紅光OLED器件及其制備方法，從低成本、可重復(fù)性和安全性角度出發(fā)，優(yōu)選適當(dāng)有機(jī)溶劑或酸在密閉容器中形成氣相氛圍處理紅光OLED器件的空穴注入層，克服了溶劑摻雜或浸泡刻蝕帶來的溶劑滲透深度無法精確控制、薄膜質(zhì)量差從而導(dǎo)致嚴(yán)重漏電流的缺陷。氣相溶劑相對液相溶劑更加溫和，對空穴注入層薄膜表面進(jìn)行微刻蝕，不易造成漏電流；且形成有利于出光的散射微結(jié)構(gòu)，有效提高了紅光OLED光耦合效率；同時(shí)，微刻蝕形成的相分離適當(dāng)降低了空穴遷移率，利于與OLED器件中相對較低的電子遷移率更加匹配，提升了載流子傳輸平衡和激子復(fù)合幾率，從而提高發(fā)光效率。且本方法不影響器件的色穩(wěn)定性，巧妙地同時(shí)實(shí)現(xiàn)紅光OLED載流子傳輸平衡和光耦合提升。

為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種具有光耦合增強(qiáng)及載流子傳輸平衡的一體式空穴注入層的紅光OLED器件，包括從下至上依次層疊的襯底、陽極、空穴注入層、空穴傳輸層、電子阻擋層、紅光發(fā)光層、空穴阻擋層、電子傳輸層、電子注入層和導(dǎo)電陰極；所述紅光發(fā)光層的發(fā)光客體材料采用發(fā)紅光的熒光、磷光和熱活化延遲熒光材料；所述空穴注入層具有光耦合增強(qiáng)及載流子傳輸平衡雙重功效，采用溶劑處理，處理后的薄膜其表面形成光散射微結(jié)構(gòu)。