專利名稱：一種具有多層陰極的有機電致發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機發(fā)光器件，特別涉及通過改進陰極層而導(dǎo)致器件的發(fā)光效率提高和使用壽命增長的有機發(fā)光器件，具體為一種具有多層陰極的有機電致發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
有機發(fā)光器件是自發(fā)光器件，其工作原理是當(dāng)電流施加到熒光或者磷光有機層時，電子和空穴在有機層中結(jié)合然后發(fā)光。有機發(fā)光器件具有各種優(yōu)勢如重量輕、組成元件簡單、制造工藝簡單、和高圖像質(zhì)量和色純度。而且響應(yīng)快，并能夠在低功耗下操作。這樣， 已對有機發(fā)光器件進行大量的研究。普遍研究認(rèn)為，OLED器件的發(fā)光區(qū)域中，空穴和電子的含量是不夠匹配的，往往是空穴多于電子。所以，為電荷在電活性有機材料層和電極之間移動減少或者消除障礙非常有利于增強有機電子裝置的效率。很多研究者都致力于電子注入和傳輸?shù)母纳?。從早期?Mg:Ag陰極到后來者普遍采用的LiF/Al，電子的注入能力得到有效的提升。但是隨著有機發(fā)光材料體系的不斷發(fā)展和進步，以及OLED應(yīng)用領(lǐng)域的新拓展，對于器件的亮度、效率和功耗有了新的要求，對于陰極電子注入能力也有更高的要求。具有低功函數(shù)的金屬，例如， 堿金屬和堿土金屬，通常用于陰極材料，以促進電子注入。然而，這些金屬暴露于環(huán)境時容易退化。因此，采用這些金屬作為陰極材料的裝置要求嚴(yán)格的封裝。此外，這些金屬可以迅速地擴散至鄰近的有機層中，導(dǎo)致裝置性能減退。因此，希望提供一種更高效穩(wěn)定的陰極，其有效地使電子更容易地在電極和鄰近層之間的移動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)以上技術(shù)問題，提出可有效提高器件電子注入能力，使發(fā)光效
率得到顯著提高，且器件的使用壽命不會因為多層陰極中使用了活潑金屬成分而顯著降低的一種具有多層陰極的有機電致發(fā)光器件。本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種具有多層陰極的有機電致發(fā)光器件，包括玻璃基板、玻璃基板上的陽極層、于陽極層上形成的有機材料層，于有機材料層上形成的電子注入層，于電子注入層上形成的陰極層，所述的陰極層至少包括第一金屬層，第二金屬層或合金層，其第二金屬層或合金層中至少含有一種低功函數(shù)金屬。其中有機層一般包括空穴注入層，空穴傳輸層，發(fā)光層，電子傳輸層等，有時還包括電子阻擋層和空穴阻擋層來控制發(fā)光區(qū)域位置。其中具有低功函數(shù)的金屬可以是堿金屬、堿土金屬和鑭系金屬中的部分金屬。陰極層的第一層金屬層為鋁或銀金屬。第二金屬層或合金層中低功函數(shù)金屬的功函數(shù)小于或者等于3. 7eV，陰極層中的第二金屬層或合金層中的低功函數(shù)的濃
度為 0. 1% —100%。陰極層上設(shè)置低活性的第三金屬層，可以是Ag，Al，Cu中的一種，作用就是取得鈍化保護第二陰極層，這樣即使第二金屬層的低功函數(shù)金屬比例很高，第三金屬層也可以取到一定的保護作用，這樣相當(dāng)于金屬/低功函數(shù)金屬/金屬這種陰極結(jié)構(gòu)。電子注入層可以是無機鹽類，如LiF ；也可以是有機材料，如Liq ( 8 -羥基喹啉鋰)；還可以為活潑金屬，如Li。陰極層的第二金屬層或合金層為Li、Mg、Ca、Cs中的任意一種，或Li、Mg、Ca、Cs中的任意一種與Al的合金或Li、Mg、Ca、Cs中的任意一種與Ag的合金。當(dāng)?shù)诙饘賹踊蚝辖饘邮荓i，Mg，Ca, Cs中的任意一種時，接觸電極為第一陰極；當(dāng)?shù)诙饘賹踊蚝辖饘邮呛辖饡r，合金中Li，Mg，Ca, Cs中的一種的濃度高于10%時器件的壽命更佳，接觸電極可以是
第一金屬層或者第二金屬層。陰極層中的第一金屬層的厚度為Inm—200nm，第二金屬層或合金層的厚度
為Inm—200nm。在陰極層上設(shè)置低活性的第三金屬層，第三金屬層可以是常見的Al、 Ag或者Cu金屬。陰極層的總厚度大于60納米。一種具有多層陰極的有機電致發(fā)光器件，包括玻璃基板、玻璃基板上的陽
極層、于陽極層上形成的有機材料層，于有機材料層上形成的電子注入層，于電子注入層上形成的陰極層，所述的陰極層第一層金屬層采用的金屬為Ag，第二金屬層采用的金屬為Al。具有多層陰極的有機電致發(fā)光器件為白光器件，所發(fā)出的光為白光。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為
一、利用陰極第二金屬層或合金層來降低整個電極的功函數(shù)，因為金屬接觸的時候電荷會自由移動，一般界面的電子密度和功函數(shù)會互相接近。這樣和第一層用活潑金屬相比， 避免了被氧化后，電極和有機材料的接觸出現(xiàn)問題(一般的，電子注入層的厚度為Inm左右，微觀上電極可以和有機材料部分接觸)；
二、堿金屬和堿土金屬屬于低功函的活潑金屬，二者的電子云在所形成的合金體系中能夠互相作用，使得電子態(tài)的分布發(fā)生相應(yīng)改變，能夠降低電子從陰極注入有機層的勢壘。三、第一陰極層和第二陰極層的相互作用形成合金，有效提高電子注入能力，降低驅(qū)動電壓，從而有利于調(diào)控OLED器件中載流子平衡，提高器件發(fā)光效率；
四、根據(jù)電化學(xué)中的知識，如果外層金屬更活潑，這樣和有機材料接觸的金屬界面就會得到保護，增加本發(fā)明陰極結(jié)構(gòu)的化學(xué)和物理穩(wěn)定性，起到保護的作用，從而保證器件的壽命。五、白光OLED中，為了降低電阻，一般都是利用Ag作為陰極，一是電阻低，二是反射率更高，這樣生產(chǎn)出的產(chǎn)品的效率高，但是成本較高；如果陰極的第一金屬層用Ag，第二金屬層用Al，這樣可以保證電阻和反射率，還可以降低成本。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實施例。以下實施例均為底部發(fā)射的有機電子發(fā)光器件，利用本發(fā)明所述陰極思想的頂發(fā)射有機電致發(fā)光器件也是本發(fā)明的保護范圍。實施例1 陽極層疊在襯底基板上，且空穴注入層H I L和空穴傳輸層H T L作為與空穴相關(guān)的層順序疊在陽極上，發(fā)光層E M L疊在H T L上，電子傳輸層ETL疊加在 EML上，電子注入層疊在電子傳輸層ETL上，第一金屬層(第一陰極層)疊在電子注入層上， 第二金屬層(第二陰極層)疊在第一陰極層上。其中第二陰極層是金屬層或者合金層，其至包含少有一種低功函數(shù)金屬。分別以LiF為電子注入層，鋁為第一陰極層，鋰鋁合金(Al:Li)或者金屬Li為第二陰極層制備有機電致發(fā)光器件，Li的濃度分別為0. l%wt, l%wt, 10%wt, 30%wt, 100%wt，其中合金層以共蒸發(fā)的方式或者直接蒸鍍合金實現(xiàn)，實施例中合金層以共蒸發(fā)的方式實現(xiàn)， 以下同。器件的結(jié)構(gòu)為ΙΤ0/ΝΡΒ (40 nm)/Alq3 (60 nm)/ LiF (Inm)/陰極。參考器件結(jié)構(gòu)為 ΙΤ0/ΝΡΒ (40 nm)/Alq3 (60 nm)/ LiF (Inm)/Al (200 nm)。各功能層以真空熱蒸發(fā)的方式沉積，其中有機材料的沉積速率為0. 01-0. 3nm/s, LiF的沉積速率為0. 01-0. 05nm/s, 金屬Al的沉積速率為l-2nm/s。所得器件在8V時的亮度和發(fā)光效率見表1。表1具有不同Li濃度的第二陰極層的器件性能表
權(quán)利要求
1.一種具有多層陰極的有機電致發(fā)光器件，包括玻璃基板、玻璃基板上的陽極層、于陽極層上形成的有機材料層，于有機材料層上形成的電子注入層，于電子注入層上形成的陰極層，其特征在于所述的陰極層至少包括第一金屬層，第二金屬層或合金層，其第二金屬層或合金層中至少含有一種低功函數(shù)金屬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多層陰極的有機電致發(fā)光器件，其特征在于所述的陰極層的第一層金屬層為鋁或銀金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多層陰極的有機電致發(fā)光器件，其特征在于所述第二金屬層或合金層中低功函數(shù)金屬的功函數(shù)小于或者等于3. 7eV。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多層陰極的有機電致發(fā)光器件，其特征在于陰極層中的第二金屬層或合金層中的低功函數(shù)的濃度為0. 1%—100%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多層陰極的有機電致發(fā)光器件，其特征在于陰極層的第二金屬層或合金層為Li、Mg、Ca、Cs中的任意一種或Li、Mg、Ca、Cs中的任意一種與Al的合金或Li、Mg、Ca、Cs中的任意一種與Ag的合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多層陰極的有機電致發(fā)光器件，其特征在于所述的陰極層中的第一金屬層的厚度為Inm— 200nm，第二金屬層或合金層的厚度為Inm— 200nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多層陰極的有機電致發(fā)光器件，其特征在于在所述的陰極層上設(shè)置低活性的第三金屬層。
8.一種具有多層陰極的有機電致發(fā)光器件，包括玻璃基板、玻璃基板上的陽極層、于陽極層上形成的有機材料層，于有機材料層上形成的電子注入層，于電子注入層上形成的陰極層，其特征在于所述的陰極層第一層金屬層采用的金屬為Ag，第二金屬層采用的金屬為Al。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的具有多層陰極的有機電致發(fā)光器件，其特征在于具有多層陰極的有機電致發(fā)光器件為白光器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及有機發(fā)光器件，特別涉及通過改進陰極層而使器件的發(fā)光效率提高和使用壽命增長的有機發(fā)光器件，具體為一種具有多層陰極的有機電致發(fā)光器件，該器件包括玻璃基板、玻璃基板上的陽極層、于陽極層上形成的有機材料層，于有機材料層上形成電子注入層，于電子注入層上形成陰極層，所述的陰極層至少包括第一金屬層，第二金屬層或合金層，其第二金屬層或合金層中至少含有一種低功函數(shù)金屬。通過改進陰極可有效提高器件電子注入能力，使得器件發(fā)光效率得到顯著提高。器件的壽命不會因為多層陰極中使用了活潑金屬成分而明顯降低。
文檔編號H01L51/50GK102394275SQ20111040332
公開日2012年3月28日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者周荃, 涂洪明, 田斌新 申請人:涂洪明