CN103346269B - 一种半透明电极及具有该半透明电极的有机电致发光器件 - Google Patents

Abstract

一种半透明电极及具有该半透明电极的有机电致发光器件，半透明电极设置有半透明金属层、第一光取出层和第二光取出层，第一光取出层叠设于半透明金属层和所述第二光取出层之间。半透明金属层的厚度设置为5-25nm，第一光取出层的厚度设置为5-80nm,第二光取出层的厚度设置为5-80nm。第一光取出层由折射率大于1.6的有机物或无机物蒸镀而成；第二光取出层由折射率大于1.6的无机物或有机物蒸镀而成。本发明的半透明电极透光性好，光谱宽。本发明的有机电致发光器件能够拓宽光谱、提高器件发光效率。

Description

一种半透明电极及具有该半透明电极的有机电致发光器件

技术领域

本发明涉及光电器件技术领域，尤其涉及一种半透明电极及具有该电极的有机电致发光器件。

背景技术

有机电致发光器件(OLED)以其独特的光电性能在显示和照明领域得到广泛研究和应用。为进一步实现高分辨率显示以及提高其发光性能和应用领域，OLED器件开始从传统的底部发光向顶发射以及双面发光转变。

众所周知，OLED器件主要由两个电极和有机功能层组成，第一电极在基板上制备，有机功能层在第一电极上制备，第二电极在有机功能层上制备。通常情况下，采用金属氧化物导电材料，比如氧化铟锡（ITO）和氧化铟锌（IZO），通过磁控溅射的方法在基板上制备第一电极，该电极一般都具有比较高的透明度。为了实现双面发光，就需要同时提高第二电极的透明度；而为了实现顶发射，在提高第二电极的透明度同时，还应降低第一电极的透明度。

现有技术中，提高第二电极透明度的手段有：采用制备第一电极的方法，直接在有机功能层上溅射第二电极；或者改用高导金属材料在有机功能层上蒸镀一层比较薄的半透明电极，比如5~20nm 厚度的银；为了进一步提高光从第二电极的出射，人们还会在第二电极上增加一层光取出层，如Appl. Phys. Lett. 94, 253302, Appl. Phys. Lett. 82, 466论文所述。

由于磁控溅射对温度和腔室要求苛刻，而且溅射过程中，产生的高能粒子很容易渗入有机材料中，导致OLED器件效率、寿命下降，故磁控溅射方法不适合制备OLED器件的第二电极。

而使用半透明金属作为第二电极的OLED器件，由于透光性不佳，导致OLED器件效率较低。特别是在顶发射器件中，光谱随观察视角变化较大。采用单层光取出层虽能一定程度增加第二电极的透光性，但是其透光性能依然不高。而采用单层光取出层的双面发光器件，其第一电极的出光量远大于第二电极，使得双面发光器件两边发光不平衡；采用单层光取出层的顶发射器件，可见光全波段透光效果不佳，对于白光顶发射器件来说，是个严重的技术瓶颈。

因此，针对现有技术不足，提供一种透光性能良好的半透明电极及具有该半透明电极的有机电致发光器件以克服现有技术不足甚为必要。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种半透明电极，该透明电极的透光性能良好，适合作为OLED器件的第二电极。

本发明的上述目的通过如下技术手段实现。

一种半透明电极，设置有半透明金属层、第一光取出层和第二光取出层，所述第一光取出层叠设于所述半透明金属层和所述第二光取出层之间。

上述半透明金属层由金属或者金属合金材料制备而成；

所述金属材料为金、银、铝或者铜；

所述金属合金材料为镁银合金或者锂银合金。

上述半透明金属层的厚度设置为5-25nm。

上述第一光取出层的厚度设置为5—80nm, 所述第二光取出层的厚度设置为5—80nm。

优选的，所述第一光取出层由折射率大于1.6的有机物蒸镀而成；

所述第二光取出层由折射率大于1.6的无机物蒸镀而成。

另一优选的，所述第一光取出层由折射率大于1.6的无机物蒸镀而成；

所述第二光取出层由折射率大于1.6的有机物蒸镀而成。

另一优选的，所述第一光取出层、所述第二光取出层均由折射率大于1.6的无机物蒸镀而成，且所述第一光取出层和所述第二光取出层为不同材料的无机物制备而成；或者

所述第一光取出层、所述第二光取出层均由折射率大于1.6的有机物蒸镀而成，且所述第一光取出层和所述第二光取出层为不同材料的有机物制备而成。

进一步的，上述有机物为BCP、NPB、Meo-TPD或者Alq3；所述无机物为氧化锌、硒化锌、氧化锡、氧化锑或者硫化锌。

本发明的另一目的是提供一种有机电致发光器件，该有机电致发光器件具有透光性好的特点。

本发明的上述目的通过如下技术手段实现：

提供一种有机电致发光器件，设置有基板、第一电极、有机功能层，其特征在于:还设置有上述的半透明电极作为第二电极；

所述基板、第一电极、有机功能层、第二电极按照自下而上的顺序依次叠设。

上述基板设置为玻璃衬底、硅片衬底、金属衬底、聚酯类化合物衬底或者聚酰亚胺类化合物衬底；

所述第一电极为由金属氧化物、金属或者导电聚合物制备而成的薄膜，所述金属氧化物为氧化铟锡、氧化锌、氧化铟锌或者氧化镓锌；所述金属为银、铝或者金；所述导电聚合物为电导率大于10³ S/cm的聚合物或者掺杂的聚合物；

所述有机功能层包括至少一个发光层，发光层可发射可见光区域任意波段的光或者可以发射白光。有机功能层还可以包括空穴传输层和电子传输层，也可包括空穴注入层、电子注入层，空穴阻挡层、电子阻挡层。

本发明的半透明电极，设置有半透明金属层、第一光取出层和第二光取出层，所述第一光取出层叠设于所述半透明金属层和所述第二光取出层之间。本发明的半透明电极，通过在半透明金属层上设置第一光取出层和第二光取出层的结构，能够提高电极的透光性，拓宽光谱，使得所制备的有机电致发光器件能够拓宽光谱、提高发光效率。

本发明的有机电致发光器件，设置有基板、第一电极、有机功能层，还设置有上述的半透明电极作为第二电极；所述基板、第一电极、有机功能层、第二电极按照自下而上的顺序依次叠设。该有机电致发光器件由于设置有半透明电极作为第二电极，该半透明电极具有透光性好、光谱宽的特点，故有机电致发光器件的光谱宽、发光效率高。

附图说明

利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明一种半透明电极的结构示意图。

图2是本发明一种有机电致发光器件的结构示意图。

图3 是本发明实施例6的四个样品的透射率示意图。

图4 是本发明实施例7的两个器件的亮度效率示意图。

图5是本发明实施例7的两个器件的亮度特性示意图。

在图1、图2中，包括：

第一电极100、

有机功能层200、

第二电极300、

半透明金属层310、第一光取出层320、第二光取出层330、

基板400。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1。

一种半透明电极，如图1所示，设置有半透明金属层310、第一光取出层320和第二光取出层330，第一光取出层320叠设于半透明金属层310和第二光取出层330之间。

需要说明的是，作为有机电致发光器件领域的公知常识，构成半透明电极的半透明金属层310、第一光取出层320、第二光取出层330是通过蒸镀或者其他方式制备而成的薄膜结构，故相邻的各层之间是固定贴合的，此特征在此不再赘述。

半透明金属层310由金属或者金属合金材料制备而成，金属材料可以为金、银、铝或者铜等，金属合金材料可以为镁银合金或者锂银合金等。

半透明金属层310的厚度设置为5-25nm。第一光取出层320的厚度设置为5—80nm,第二光取出层330的厚度设置为5—80nm，具有良好的透光性。

其中，第一光取出层320由折射率大于1.6的有机物蒸镀而成，第二光取出层330由折射率大于1.6的无机物蒸镀而成。有机物为BCP、NPB、Meo-TPD或者Alq3等，无机物为氧化锌、硒化锌、氧化锡、氧化锑或者硫化锌等。

该半透明电极，由于在半透明金属层310设置第一光取出层320和第二光取出层330，能够提高电极的透光性。研究发现，可以通过第一光取出层320和第二光取出层330的材料及厚度，调节透光度及调剂最大透射位置。

此外，该半透明电极，第一光取出层320为有机物薄膜，第二光取出层330为无机物薄膜，有机物薄膜能够提高电极表面的粗糙度，增加光散射，进一步结合无机光取出层，能进一步提高电极的透光性，提高器件的色度和效率等性能。现有技术中单层光取出层的透射率低于40%，通过本发明的技术方案，该半透明电极的透射率可达到60-80%。

该半透明电极是这样制备的，在载体上蒸镀半透明金属层310，再在半透明金属层310上蒸镀第一光取出层320，然后在第一光取出层320上蒸镀第二光取出层330即可。载体通常是有机功能层200。

该半透明薄膜，采用在半透明金属层310设置第一光取出层320和第二光取出层330的结构，能够提高电极的透光性，拓宽光谱，使得所制备的有机电致发光器件能够拓宽光谱、提高发光效率，且能够通过第一光取出层320和第二光取出层330的材质及厚度调节最大透射位置。

实施例2。

一种半透明电极，其他结构与实施例1相同，不同之处在于：第一光取出层320由折射率大于1.6的无机物蒸镀而成，第二光取出层330由折射率大于1.6的有机物蒸镀而成。有机物为BCP、NPB、Meo-TPD或者Alq3等，无机物为氧化锌、硒化锌、氧化锡、氧化锑或者硫化锌等。

该半透明薄膜，采用在半透明金属层310设置第一光取出层320和第二光取出层330的结构，能够提高电极的透光性，拓宽光谱，使得所制备的有机电致发光器件能够拓宽光谱、提高发光效率，且能够通过第一光取出层320和第二光取出层330的材质及厚度调节最大透射位置。

实施例 3 。

一种半透明电极，其他结构与实施例1相同，不同之处在于：第一光取出层320、所述第二光取出层330均由折射率大于1.6的无机物蒸镀而成，且所述第一光取出层320和所述第二光取出层330为不同材料的无机物制备而成。无机物为氧化锌、硒化锌、氧化锡、氧化锑或者硫化锌等。

该半透明薄膜，采用在半透明金属层310设置第一光取出层320和第二光取出层330的结构，能够提高电极的透光性，拓宽光谱，使得所制备的有机电致发光器件能够拓宽光谱、提高发光效率，且能够通过第一光取出层320和第二光取出层330的材质及厚度调节最大透射位置。

实施例 4 。

一种半透明电极，其他结构与实施例1相同，不同之处在于：第一光取出层320、所述第二光取出层330均由折射率大于1.6的有机物蒸镀而成，且所述第一光取出层320和所述第二光取出层330为不同材料的有机物制备而成。有机物为BCP、NPB、Meo-TPD或者Alq3等。

该半透明薄膜，采用在半透明金属层310设置第一光取出层320和第二光取出层330的结构，能够提高电极的透光性，拓宽光谱，使得所制备的有机电致发光器件能够拓宽光谱、提高发光效率，且能够通过第一光取出层320和第二光取出层330的材质及厚度调节最大透射位置。

实施例 5 。

一种有机电致发光器件，如图2所示，设置有基板400、第一电极100、有机功能层200，还设置有如实施例1至4中任意一种半透明电极作为第二电极300。基板400、第一电极100、有机功能层200、第二电极300按照自下而上的顺序依次叠设。该有机电致发光器件由于设置有半透明电极作为第二电极300，该半透明电极具有透光性好、光谱宽的特点，故有机电致发光器件的光谱宽、发光效率高。

实施例 6 。

下面结合详细的实验例进一步对本发明半透明电极及透射率进行测试。

首先对所使用的材料进行说明：

Ag：银；

NPB：N,N’-二（萘-1-基）-N,N’二苯基-联苯胺；

ZnSe：硒化锌；

TAPC：二[4-(N,N-二甲苯基-氨基)苯基]环己烷；

TCTA：4,4',4"-三(咔唑-9-….)三苯胺；

(MPPZ)₂Ir(acac)：嘧啶铱配合物二(2—苯基嘧啶)乙酰丙酮铱；

Firpic：双(3,5-二氟-2-(2-吡啶基)苯基-(2-羧基吡啶)铱

TPBi：1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯。

在相同的载体上分别蒸镀第二电极，制成四个样品。其中，样品1的第二电极仅由20nm的银薄膜构成；样品2的第二电极由20nm的银薄膜和60nm NPB构成；样品3的第二电极由20nm的银薄膜、10nm NPB和60nm的ZnSe构成；样品4的第二电极由20nm的银薄膜、40nm NPB和20nm的ZnSe构成。

对所制备的四个第二电极进行测试，结果如图3所示。从图3可见，样品一在常用波段450nm-650nm的透射率最大为30%，而且随着波长增大，透射率逐渐减小。样品二是现有技术中的单光层取出技术，其透光性较样品一有大幅度提高，最大透射率达到50%。样品三是本发明光取出技术，可以看出最大透射率已经提高为65%，而且透射范围较样品二有所展宽。样品四是本发明光取出技术，可以看出通过改变两层取出层各自的厚度，可以调节透射率和透射范围。

可见，本发明的半透明电极能够提高电极的透光性，并能够拓宽光谱，使得所制备的有机电致发光器件能够拓宽光谱、提高发光效率，且能够通过第一光取出层和第二光取出层的材质及厚度调节最大透射位置。

实施例7。

采用与实施例6相同的材料制备顶发射型有机电致发光器件。

顶发射型结构器件一采用如下方法制备：

1.在衬底上制备150nm厚的Ag薄膜作为阳极；

2. 再在阳极上制备40nm的TAPC作为空穴传输层；

3.在上述空穴传输层上制备5nm 厚度的掺杂有3% (MPPZ)₂Ir(acac)的TCTA薄膜作为蓝光层；

4. 在上述蓝光层上制备10nm厚度、掺杂20% Firpic的TCTA薄膜作为黄光层；

5.在上述黄光层上制备50nm 厚度的TPBi薄膜作为电子传输层；

6.在上述电子传输层上制备20nm厚度的银薄膜作为第二电极的半透明金属层；

7.在上述半透明金属层上蒸镀10nm厚度的NPB薄膜作为第一光取出层；

8.在上述第一光取出层上蒸镀60nm厚度的 ZnSe作为第二光取出层。

以B：C（xÅ ,y%）表示结构中的一层，其制作材料为B，并且掺杂了C材料，比例为y%，该层的厚度为xÅ (埃)。

所制备器件一结构为：

Ag(150nm) /TAPC(40nm) / TCTA:(MPPZ)₂Ir(acac)(5nm,3%)/TCTA:Firpic（10nm,20%）/TPBi(50nm) / Ag（20nm）/NPB（10nm）/ZnSe（60nm）。

为了便于对比，采用同样的工艺制备一个现有技术中单层光取出层结构的顶发射型有机电致发光器件二，所制备的器件二的结构为：

Ag(150nm) /TAPC(40nm) / TCTA:(MPPZ)₂Ir(acac)(5nm,3%)/TCTA:Firpic（10nm,20%）/TPBi(50nm)/ Ag（20nm）/NPB（10nm）。

将器件一和器件二的性能进行测试，结果如图4、图5所示，从图4、图5可以看出：顶发射结构二利用传统光取出层，由于透射率比较低，所以器件的光谱较窄，没实现原始材料的发光光谱，同时由于透射限制，造成器件的效率较低28流明每瓦。顶发射结构一采用本发明两层光取出层组成的透明电极，器件的发光光谱增多，且器件的效率也大幅度提高到43流明每瓦。

本发明的有机电致发光器件由于设置有半透明电极作为第二电极，该半透明电极具有透光性好、光谱宽的特点，故有机电致发光器件的光谱宽、发光效率高的特点。现有技术中单层光取出层的透射率低于40%，通过本发明的技术方案半透明电极的透射率可达到60-80%。

本发明在传统半透明电极上增加两层光取出层，两层光取出材料分别为折射率大于1.6的有机物和无机物。有机物薄膜能够提高电极表面的粗糙度，增加光散射，进一步结合无机光取出层，能进一步提高电极的透光性，提高器件的色度和效率等性能。而且通过两层取出层厚度调节，可以调节最大透射位置，此种透明电极适用于红、绿、蓝单色和白光OLED器件，适用范围宽。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (2)

1.一种半透明电极，其特征在于：设置有半透明金属层、第一光取出层和第二光取出层，所述第一光取出层叠设于所述半透明金属层和所述第二光取出层之间；

所述半透明金属层由金属或者金属合金材料制备而成；

所述金属材料为金、银、铝或者铜；

所述金属合金材料为镁银合金或者锂银合金；

所述半透明金属层的厚度设置为5-25nm；

所述第一光取出层的厚度设置为5—80nm, 所述第二光取出层的厚度设置为5—80nm；

所述第一光取出层、所述第二光取出层均由折射率大于1.6的无机物蒸镀而成，且所述第一光取出层和所述第二光取出层为不同材料的无机物制备而成；或者

所述第一光取出层、所述第二光取出层均由折射率大于1.6的有机物蒸镀而成，且所述第一光取出层和所述第二光取出层为不同材料的有机物制备而成；

所述有机物为BCP、NPB、Meo-TPD或者Alq3；所述无机物为氧化锌、硒化锌、氧化锡、氧化锑或者硫化锌。

2.一种有机电致发光器件，设置有基板、第一电极、有机功能层，其特征在于:还设置有如权利要求1所述的半透明电极作为第二电极；

所述基板、第一电极、有机功能层、第二电极按照自下而上的顺序依次叠设；

所述基板设置为玻璃衬底、硅片衬底、金属衬底、聚酯类化合物衬底或者聚酰亚胺类化合物衬底；

所述第一电极为由金属氧化物、金属或者导电聚合物制备而成的薄膜，所述金属氧化物为氧化铟锡、氧化锌、氧化铟锌或者氧化镓锌；所述金属为银、铝或者金；所述导电聚合物为电导率大于10³ S/cm的聚合物或者掺杂的聚合物；

所述有机功能层包括至少一个发光层。