有機發光器件中的雙親分子緩衝層及其製備方法
2023-05-31 00:40:46 1
專利名稱：有機發光器件中的雙親分子緩衝層及其製備方法
技術領域：
本發明是在有機發光器件中的有機發光層和金屬陰極之間加入雙親分子超薄緩衝層，同時起到了提高電子注入和增強有機發光器件穩定性的兩方面作用。
有機電致發光器件的優點包括高效率，高亮度，自發光，寬視角，全彩色，對比度高，解析度高，無需背照明，無需濾波片和偏振片，低功耗，低電壓，直流驅動，響應速度快，超薄輕便，結構牢固，採用柔性襯底可製成柔軟可摺疊的顯示器，直接利用噴墨印刷技術可形成複雜的圖象和進行大規模大面積生產，並不要求昂貴的生產線和設備，而且容易和其它產品集成，具有優良的性能價格比。
但是有機發光技術發展到今天仍然存在一些沒有完全解決的問題。其中之一便是在有機發光器件中有機發光層和陰極金屬之間由於有機無機化學性質上存在的極大差異(例如熱膨脹係數、相親性等等)所造成的有機發光器件的不穩定性。這個問題在一定程度上已經成為了有機發光技術市場化進程的瓶頸。
本發明提出了在有機發光器件中引入了一層由雙親分子構成的厚度是2-4nm的緩衝層以替換原有的無機鹽(例如氟化鋰)緩衝層。有機發光器件結構是陽極導電玻璃/空穴傳輸層(如NPB)/有機發光層/電子傳輸層(如喹啉鋁)/緩衝層/金屬陰極(如鋁)。本發明緩衝層的雙親分子是C5-C20的脂肪酸鹽，它的一端是親水的，另一端是親脂的分子。例如硬脂酸鈉、硬脂酸鋅、硬脂酸鋁、油酸鈉、辛酸鈉等等。有研究證明用真空沉積的方法生長成的雙親分子薄膜具有較好的有序度。該分子一端很長的烷烴基拖尾是親脂性的，可以與有機發光層緊密地連接在一起；而另一端則是親水性很強羧基和金屬離子如鈉離子，所以這一端可以拉緊金屬電極。由此可見，這一雙親分子緩衝層的引入有效提高了有機發光器件中有機/無機界面的連接的強度。當器件開始被點亮時，通過的電流產生了大量的焦耳熱，使得器件的溫度會升高到較高的溫度，這時有機發光器件的金屬電極和有機發光層都會發生熱膨脹，如果兩者的膨脹係數相差很多則兩者所直接構成的界面無法避免地發生捲曲分層，造成對器件層狀結構的破壞。如果兩層之間加入含有C5-C20個碳的脂肪酸鹽長鏈的雙親分子層，該分子的彈性結構使得該緩衝層具有較強的抗熱衝擊的能力，從而增強有機發光器件的熱穩定性。並且該結構同時也能起到傳統緩衝層提高電子注入的作用。
本發明有機緩衝層的製備方法可用熱蒸發系統，系統真空度在1.0×10-3Pa，以上，溫度在300-400℃，生長速率是0.1-0.9納米/分鐘，控制雙親分子生長至所需厚度即可。
本發明將含有硬脂酸鈉雙親分子超薄緩衝層的器件和傳統的器件在真空條件下同時加熱到80℃，一小時後冷卻至室溫。比較加熱前後的有機發光器件的性能，可以發現傳統的器件的性能加熱後僅相當於加熱前的30％，而含有雙親分子超薄緩衝層的器件的性能加熱後反而有所提高(如圖2)。
本發明用現有的蒸發系統，在本發明條件下不增加設備成本製得有機緩衝層，並且該結構有效地提高了有機發光器件的穩定性和電子注入，對有機發光器件市場化進程起到推動的作用。
圖2是含硬脂酸鈉緩衝層器件熱處理前後性能對比圖。
圖3是傳統含氟化鋰緩衝層器件熱處理前後性能對比圖。
以硬脂酸鈉為緩衝層材料。將溫度穩定在340℃±1℃，使得薄膜的生長速率控制在0.3～0.5納米/分鐘。在這樣較緩慢的生長速率下，硬脂酸鈉分子有足夠的時間在襯底上選擇一個能量較低方向，即親脂一端連接喹啉鋁而親水一端連接鋁。用原子力顯微鏡(AFM)進行了觀察，結果證明了在這個條件下得到的硬脂酸鈉薄膜十分平整。
本發明分別用硬脂酸鋅、硬脂酸鋁、油酸鈉利用現有技術的熱蒸發系統分別在300℃、350℃、400℃下，控制生長速率分別為0.1、0.4、0.9納米/分鐘，獲得了2nm、3nm、4nm厚度的緩衝層，具有該類緩衝層的器件性能穩定。
權利要求
1.一種有機發光器件中的雙親分子緩衝層，有機發光器件由陽極導電玻璃、空穴傳輸層、有機傳輸層、電子傳輸層、緩衝層、金屬陰極各層依次組成，其特徵是緩衝層是雙親分子C5-C20脂肪酸鹽薄膜，其厚度是2-4nm。
2.根據權利要求1所述的有機發光器件中的雙親分子緩衝層的製備方法，其特徵是該緩衝層採用熱蒸發系統製得，系統真空度在1.0×10-3pa以上，溫度在300-400℃，生長速率是0.1-0.9納米/分鐘。
全文摘要
一種採用雙親分子超薄膜作為有機發光器件中有機電子傳輸層與金屬電極之間連接層或緩衝層及其製備方法。傳統的有機發光器件中的緩衝層是無機緩衝層，緩衝層的引入改善了有機發光器件的電子注入，提高了有機發光器件的效率。但是傳統的緩衝層材料LiF是種無機材料，有機材料和無機材料在化學性質上存在著巨大差異，由此產生了的有機發光器件的不穩定性。本發明引入雙親分子脂肪酸鹽超薄膜緩衝層可以緊密地連接有機層和金屬電極，用常規的熱蒸發系統即能製得該緩衝層，這種分子的彈性長鏈結構使得該緩衝層具有較強的抗熱衝擊的能力，從而增強了有機發光器件的熱穩定性，提高了電子注入。
文檔編號H05B33/20GK1474638SQ0314180
公開日2004年2月11日 申請日期2003年7月24日 優先權日2003年7月24日
發明者侯曉遠, 詹義強, 熊祖洪, 丁訓民 申請人:復旦大學