基于俄歇电子注入的超低电压OLED器件
阅读：504发布：2020-05-11
专利汇可以提供基于俄歇电子注入的超低电压OLED器件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种基于 俄歇 电子 注入的超 低 电压 OLED器件及其制备技术方法，该器件包括基底、 阳极 、空穴注入层、空穴传输层、 发光层 、俄歇电子产生层、电子传输层、电子注入层、 阴极 ，其中，俄歇电子产生层由电子受体层和电子给体层组成。该器件中电子和空穴在俄歇电子产生层中电子受体层/电子给体层界面发生俄歇复合，为电子提供了内部 能量 ，而使得器件的开启电压得到了大幅度降低。本发明提出的基于俄歇电子注入的超低电压OLED器件的开启电压低于发光材料的带隙。，下面是基于俄歇电子注入的超低电压OLED器件专利的具体信息内容。
1.一种基于俄歇电子注入的超低电压OLED器件，由基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、俄歇电子产生层、电子传输层、电子注入层、阴极组成，其特征在于在发光层和电子传输层之间设置有俄歇电子产生层；
所述的俄歇电子产生层，由电子受体层和电子给体层组成，俄歇电子产生层的厚度为3
5 nm；
~
所述的电子受体层由具备高空穴迁移率和较窄带隙的材料构成，所述的电子给体层由具备高电子迁移率和较深最低未占据轨道能级的材料构成。
2.如权利要求1所述的基于俄歇电子注入的超低电压OLED器件，其特征在于该器件的开启电压低于发光材料的带隙。
3.如权利要求2所述的基于俄歇电子注入的超低电压OLED器件，其中所述的电子受体层材料为5,6,11,12-四苯基并四苯、并五苯、并四苯的其中一种。
4.如权利要求2所述的基于俄歇电子注入的超低电压OLED器件，其中所述的电子给体层材料为富勒烯、富勒烯衍生物、3,4,9,10－苝四甲酰二亚胺、B4PyPPM的其中一种。
基于俄歇电子注入的超低电压OLED器件
技术领域
背景技术
[0002] 有机发光二极管（OLED）正成为电视、智能手机、平板电脑等无处不在的电子产品显示屏幕的主流技术，因为OLED具有驱动电压低、效率高、发光视角宽、响应速度快；超薄、重量轻、全固化主动发光；可弯曲、可大规模、大面积生产等优点。此外，OLED在照明领域也受到了广泛的研究，被认为是可替代荧光灯和无机LED的下一代固态照明光源。
[0003] 决定OLED大规模商业化应用的主要因素OLED器件的电致发光（EL）性能。早期的蒽晶体OLED器件（J. Chem. Phys.，第38卷，2042（1963））没有实际性应用，是因为其大于100 V的驱动电压。1987年美国柯达公司的邓青云等人报道了双层OLED器件结构（Appl. Phys. Lett.，第51卷，913（1987）），由于器件结构中同时含有空穴注入/传输层和电子注入/传输层，大大的降低了器件的驱动电压（小于10 V），而使得OLED技术进入了一个实用化阶段。
[0004] OLED器件是单层或多层有机活性层内嵌于两个电极之间，其中电子和空穴分别从阴极和阳极向电极之间的有机活性层注入，并在电场作用下由于相向运输而靠近，进而在有机层中产生激子，最终激子经过辐射跃迁产生光辐射。因此，从理论上来讲，驱动OLED器件工作的外加电压至少应不低于发光材料的带隙（或所发射光子的能量）。
[0005] 在过去的几十年里，为了降低OLED器件的驱动电压，人们做出了很多努力，包括对改善有机材料的性能，改进器件结构的设计，引入PEDOT:PSS、HAT-CN、C60、MoO3、WO3和V2O5等缓冲层对阳极界面进行修饰，以及在有机层和阴极之间增加LiF、Liq、Libpp和Cs2CO3等电子注入层来增强电子的注入性能。基于这些努力，目前许多报道中的OLED器件的开启电压都已接近发光材料的带隙。
[0006] 然而，这并不意味着对于OLED器件的EL性能的改善就止步于此，OLED仍然具有进一步发展的潜力。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提供一种新的技术方法，使得OLED器件的开启电压能够降到发光材料的带隙以下。
[0008] 为达上述目的，本发明提出一种俄歇电子产生层，由电子受体层和电子给体层组成，其中电子给体材料和电子受体材料均为高载流子迁移率材料。
[0009] 本发明提出的俄歇电子产生层中，电子受体层/电子给体层界面具有较大的能量势垒，使得电子和空穴在界面聚集，并发生电子-空穴非辐射俄歇复合，该复合过程产生的能量被传递给另一个电子，使得该电子跃迁到高能级成为俄歇电子。
[0010] 为达上述目的，本发明提出了一种基于俄歇电子注入的超低电压OLED器件，由基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、俄歇电子产生层、电子传输层、电子注入层、阴极组成，其特征在于在发光层和电子传输层之间设置有俄歇电子产生层。
[0012] 图1表示本发明的俄歇电子产生层及俄歇电子产生机制示意图；
[0013] 图2表示本发明的基于俄歇电子注入的超低电压OLED器件的结构示意图，其中的数字表示：1 、基板；2、阳极；3 、空穴注入层； 4、空穴传输层；5、发光层；6 、俄歇电子产生层；7、电子传输层；8、电子注入层；9、阴极；
[0014] 图3表示本发明的基于俄歇电子注入的超低电压OLED器件的工作原理图；
[0016] 图5表示实施例1中OLED器件在不同亮度下的电致发光光谱图；
[0017] 图6表示实施例2中OLED器件的亮度-电压关系曲线；
[0018] 图7表示实施例2中OLED器件的电致发光光谱图。
具体实施方式
[0019] 为了使本发明的上述目的、特征、和优点能更为清晰易懂，下面结合附图所示，做详细说明如下。
[0020] 本发明提出的俄歇电子产生层，由电子受体层和电子给体层组成。所述的电子受体材料和电子给体材料均为高载流子迁移率材料，其中电子受体材料除了具备高空穴迁移率外，还需具有较窄的带隙，可采用具有稠环芳香结构的材料，如5,6,11,12-四苯基并四苯（Rubrene）、并五苯 （Pentacene）、或并四苯（Tetracene）等，或采用金属配合物材料，如三(1-苯基-异喹啉)合铱[Ir(piq)3]、二(1-苯基-异喹啉)(乙酰丙酮)合铱[Ir(piq)2(acac)]、三(2-苯基吡啶)合铱[Ir(ppy)3]、乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶)铱[Ir(ppy)2(acac)]、或双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱（FIrpic）等；电子给体材料除了具备高电子迁移率外，还需具有较深的最低未占据轨道（LUMO）能级，可采用B4PyPPM、3,4,9,10－苝四甲酰二亚胺（PTCDI）、3,4,9,10-四羧酸酐（PTCDA）、富勒烯（C60）及富勒烯衍生物（C70 或PCBM）等。
[0021] 参照图1，本发明提出的俄歇电子产生层中，由于电子受体层/电子给体层界面具有较大的能量势垒，使得电子和空穴在界面聚集，从而发生无辐射俄歇复合，并把复合所产生的能量（∆E=LD-HA）传递给给体LUMO能级上的另外一个电子，而使得该电子跃迁到高能级。该电子称为俄歇电子。在电场作用下，该电子即可直接注入到受体材料的LUMO能级。因此，通过俄歇复合机制，使电子从给体材料的LUMO能级跃迁到受体材料的LUMO能级不需要任何外电压的作用。
[0022] 参照图2，本发明提出的基于俄歇电子注入的超低电压OLED器件，各层从下往上按照下列顺序排列：基底1、阳极2、空穴注入层3、空穴传输层4、发光层5、俄歇电子产生层6、电子传输层7、电子注入层8、阴极9，其特征在于在发光层和电子传输层之间设置有如上所述的俄歇电子产生层。
[0023] 在实际器件设计中，为了减小注入势垒，电子传输层材料通常与俄歇电子产生层的电子给体材料一致。即电子传输层同时担当电子传输和俄歇电子产生层中的电子给体的作用，而俄歇电子产生层只包括电子受体材料。甚至，当俄歇电子产生层中的电子受体材料同时具有发光性能时，电子受体材料可同时作为发光层和空穴传输层，此时空穴传输层、发光层和俄歇电子产生层中的电子受体层为同一层。
[0024] 参照图3，本发明提出的基于俄歇电子注入的OLED器件，实现超低电压的工作原理在于：①由两端电极注入的电子和空穴在俄歇电子产生层/电子传输层界面发生俄歇复合，并产生俄歇电子；②俄歇电子在电场作用下，注入到俄歇电子产生层的LUMO能级；③俄歇电子进一步注入到发光层的LUMO能级；④俄歇电子与发光层HOMO能级上的空穴发生辐射复合而使器件发光。
[0025] 需要注意的是：为了简化图形，在图3中并没有标示出空穴注入层和电子注入层，且在该图中，俄歇电子产生层仅包括电子受体层，而电子给体层直接由电子传输层充当。
[0026] 本发明提出的基于俄歇电子注入的超低电压OLED器件，由于俄歇复合为电子提供了LA-LD的内部能量，而使OLED器件发光所需的外部电压降低了LA-LD，从而实现了降低OLED器件开启电压的目的。
[0027] 本发明提出的基于俄歇电子注入的超低电压OLED器件中，俄歇电子产生层的作用在于创造一个电子-空穴发生俄歇复合的界面，产生俄歇电子。为了使俄歇电子能够有效的注入到发光层，俄歇电子产生层的厚度不宜过厚，优选厚度为3 5 nm。~
[0028] 本发明提出的基于俄歇电子注入的超低电压OLED器件，除了发光层与电子传输层之间设置有如上所述俄歇电子产生层外，其余均为OLED器件中的常规部件。
[0031] 所述的空穴注入层材料，可采用聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)（PEDOT:PSS）、2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲（HAT-CN）、富勒烯（C60）、或三氧化钼（MoO3）、三氧化钨（WO3）、五氧化二钒（V2O5）等金属氧化物。对于空穴注入势垒较低的空穴传输层材料，也可不使用空穴注入层。
[0032] 所述的空穴传输层材料，可采用下述的空穴传输材料：4,4',4''-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺（m-MTDATA）、N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺（NPB）、4-[1-[4-[二(4-甲基苯基)氨基]苯基]环己基]-N-(3-甲基苯基)-N-(4-甲基苯基)苯胺（TAPC）、4,4',4''-三(咔唑-9-基)三苯胺（TCTA）、 或4,4'-二(9-咔唑)联苯（CBP）等。然而，为了不增加额外的电压负载，空穴传输层材料应根据发光材料选择，即空穴传输层材料的HOMO能级应比发光层材料的HOMO能级浅。
[0033] 所述的发光层材料，可采用下述发光材料中的一种或一种以上：(E)-4-二腈亚甲基-2-叔丁基-6-(1,1,7,7-四甲基久洛尼定乙烯基)吡喃（DCJTB）、2,3,6,7-四氢-1,1,7,7-四甲基-1H,5H,11H-10-(2-苯并噻唑基)-喹嗪并[9,9A,1GH]香豆素（C545T）、8-羟基喹啉铝（Alq3）、二(2-羟基苯基吡啶)合铍（BePP2）、三(1-苯基-异喹啉)合铱[Ir(piq)3]、二(1-苯基-异喹啉)(乙酰丙酮)合铱[Ir(piq)2(acac)]、三(2-苯基吡啶)合铱[Ir(ppy)3]、乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶)铱[Ir(ppy)2(acac)]、或双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱（FIrpic）等。
[0034] 上述发光层既可单独采用上述发光材料作为发光层而制得，或者可采用具有能量传递机制的两种或两种以上发光材料掺杂而制得。
[0035] 为了便于俄歇电子的注入，上述发光层材料的应优选LUMO能级较深的材料，或LUMO能级与俄歇电子产生层中电子受体材料的LUMO能级较为匹配的材料。
[0036] 由于空穴要经过发光层，传输到俄歇电子产生层，对于空穴迁移率较低的发光层材料，其厚度不宜过厚，优选厚度为5 10 nm。~
[0037] 所述的电子传输层材料，优选为可同时作为俄歇电子产生层的电子给体的材料，即可采用B4PyPPM、3,4,9,10－苝四甲酰二亚胺（PTCDI）、3,4,9,10-四羧酸酐（PTCDA）、富勒烯（C60）及富勒烯衍生物（C70 或PCBM）等。
[0038] 所述的电子注入层材料，可采用溴甲酚紫钠盐（BCP）、氟化锂（LiF）、8-羟基喹啉-锂（Liq）、或2-(2', 2''-联吡啶-6'-基)-苯酚基合锂（Libpp）等，其中采用BCP时，优选厚度为7 nm，采用LiF、Liq、或Libpp时，优选厚度为1 nm。
[0039] 所述的阴极可采用Al、Ag、镁（Mg）、或钙（Ca）等，对于底发射器件优选为Al，对于顶发射器件优选为Ag。
[0040] 下面，通过具体实施例对本发明进行更详细的说明。
[0041] 实施例1：一种基于俄歇电子注入的OLED器件，该器件各层从下往上按照下列顺序排列：基底1、阳极2、空穴传输层4、发光层5、俄歇电子产生层6、电子传输层7、电子注入层8、阴极9，其中：
[0042] 基底1为平滑、透光性较好的玻璃；
[0043] 阳极2为光刻在基底1上的ITO，电阻为15Ω/sq；
[0044] 空穴传输层4为沉积在阳极2上的NPB，厚度为20 nm；
[0045] 发光层5为沉积在空穴传输层4上的掺杂发光材料Alq3:DCJTB，掺杂浓度为1 wt.%，厚度为5 nm；
[0046] 俄歇电子产生层6为沉积在5上的Rubrene，厚度为5 nm；
[0047] 电子传输层7为沉积在6上的C60，厚度为20 nm；
[0048] 电子注入层8为沉积在7上的BCP，厚度为7 nm；
[0049] 阴极9为沉积在8上的Al，厚度为100 nm。
[0050] 图4和图5分别给出了实施例1的基于俄歇电子注入的OLED器件的亮度-电压、电流-电压关系曲线和不同亮度下的电致发光光谱。从图4中可以看出，器件的开启电压为1.5 V，而从图5可以看出，器件的所发光的光子能量为2.0 eV (620 nm)，表明该器件的开启电压比发光材料DCJTB得带隙低0.5 V。
[0051] 实施例2：一种基于俄歇电子注入的OLED器件，该器件各层从下往上按照下列顺序排列：基底1、阳极2、空穴传输层4、发光层5、俄歇电子产生层6、电子传输层7、电子注入层8、阴极9，其中：
[0052] 基底1为平滑、透光性较好的玻璃；
[0053] 阳极2为光刻在基底1上的ITO，电阻为15Ω/sq；
[0054] 空穴注入层3为沉积在2上的MoO3，厚度为1nm；
[0055] 空穴传输层4、发光层5和俄歇电子产生层6中的电子受体层材料为同一种材料，即为同一层，材料为Ir(piq)2(acac)、Ir(ppy)3或FIrpic，厚度为30 nm；
[0056] 俄歇电子产生层6中的电子给体层材料和电子传输层7材料为同一种材料，即为同一层，材料为B4PyPPM，厚度为20nm；
[0057] 电子注入层8为沉积在7上的LiF，厚度为1 nm；
[0058] 阴极9为沉积在8上的Al，厚度为100 nm。
[0059] 图6和7分别给出了实施例2中三种基本颜色OLED器件的亮度-电压关系曲线和电致发光发光谱。表1列出了实施例1和2中OLED器件的结果：
[0060] 表1
[0061] 。
[0062] 由表1可见，通过俄歇电子产生层的引入，产生俄歇电子，并利用俄歇电子的注入，是实现超低电压OLED器件的有效技术方法。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| QLED器件 | 2020-05-17 | 858 |
| 表面处理钢板、燃料管以及电池壳 | 2020-05-24 | 701 |
| 表面特性优良的电子材料用的铜合金及其制法 | 2020-05-27 | 707 |
| 基于俄歇的薄膜计量 | 2020-05-25 | 16 |
| 硬X射线像增强器 | 2020-05-21 | 280 |
| 硬X射线像增强器 | 2020-05-21 | 255 |
| 纳米级高分辨应力测量方法 | 2020-05-17 | 656 |
| 场致发射扫描俄歇电子显微镜 | 2020-05-11 | 971 |
| 集成电路制造中用于俄歇电子能谱的样品的处理方法 | 2020-05-14 | 598 |
| 一种俄歇电子能谱表面分析观察截面的夹具 | 2020-05-15 | 650 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈