三原色白光oled器件結(jié)構(gòu)及其電致發(fā)光器件和顯示器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)及其電致發(fā)光器件和顯示器件。該器件結(jié)構(gòu)包括：基板，形成于基板上的陽極，形成于陽極上的P型摻雜層，形成于P型摻雜層上的第一發(fā)光層，形成于第一發(fā)光層上的第一N型半導(dǎo)體材料層，形成于第一N型半導(dǎo)體材料層上的第一P型半導(dǎo)體材料層，形成于第一P型半導(dǎo)體材料層上的第二發(fā)光層，形成于第二發(fā)光層上的第二N型半導(dǎo)體材料層，形成于第二N型半導(dǎo)體材料層上的第二P型半導(dǎo)體材料層，形成于第二P型半導(dǎo)體材料層上的第三發(fā)光層，形成于該第三發(fā)光層上的N型摻雜層，以及形成于該N型摻雜層上的陰極。本發(fā)明還涉及相應(yīng)的電致發(fā)光器件和顯示器件。本發(fā)明能夠有效降低器件的驅(qū)動電壓，提升白光器件的功率效率。
【專利說明】
三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)及其電致發(fā)光器件和顯示器件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)及其電致發(fā)光器件和顯示器件。
【背景技術(shù)】
[0002]有機電致發(fā)光器件(OLED)以其自身優(yōu)勢如自發(fā)光，響應(yīng)速度快，廣視角，輕薄，低功耗等受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。OLED是一種極具發(fā)展前景的平板顯示技術(shù)，它具有十分優(yōu)異的顯示性能，具有自發(fā)光、結(jié)構(gòu)簡單、超輕薄、響應(yīng)速度快、寬視角、低功耗及可實現(xiàn)柔性顯示等特性，被譽為“夢幻顯示器”。再加上其生產(chǎn)設(shè)備投資遠小于TFT-LCD，得到了各大顯示器廠家的青睞，已成為顯示技術(shù)領(lǐng)域中第三代顯示器件的主力軍。目前OLED已處于大規(guī)模量產(chǎn)的前夜，隨著研究的進一步深入，新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，OLED顯示器件必將有一個突破性的發(fā)展。
[0003]為實現(xiàn)OLED顯示器的全彩化，一種方式是通過白色有機發(fā)光二極管(W0LED，WhiteOrganic Light Emitting D1de)和彩色濾光層(CF，Color Filter)疊加來實現(xiàn)。其中，WOLED和CF層疊加過程不需要精準(zhǔn)的掩膜工藝，就可以實現(xiàn)OLED顯示器的高分辨率。白光OLED(WOLED)可作為光源應(yīng)用于照明領(lǐng)域，通過白光OLED加彩色濾光片可實現(xiàn)全彩顯示應(yīng)用于顯示領(lǐng)域，具有重要意義。
[0004]目前WOLED主要通過二元互補色或者三原色混色而成。參見圖1，其為現(xiàn)有三原色WOLED器件結(jié)構(gòu)示意圖，該三原色WOLED器件結(jié)構(gòu)主要包括:包括基板1、形成于基板I上的陽極2、形成于陽極2上的空穴注入層3、形成于空穴注入層3上的空穴傳輸層4、形成于空穴傳輸層4上的紅光層5、形成于紅光層5上的綠光層6、形成于綠光層6上的藍光層7、形成于藍光層7上的電子傳輸層8、形成于電子傳輸層8上的電子注入層9、以及形成于電子注入層9上陰極10，紅光層5、綠光層6及藍光層7形成三原色混色從基板I側(cè)輸出白光。由此可見，現(xiàn)有三原色白光器件主要通過紅綠藍三基色材料堆疊形成白光，形成的白光的色純度和顯色性較高，但器件結(jié)構(gòu)和工藝復(fù)雜且由于電極/有機，有機/有機界面的存在導(dǎo)致這種多層結(jié)構(gòu)的白光器件的驅(qū)動電壓較高，載流子注入和復(fù)合不平衡造成白光器件電流效率降低，這些問題會阻礙這種三原色白光器件的商業(yè)化。鑒于以上問題，亟需提供一種可以解決上述技術(shù)問題的三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)，降低器件的驅(qū)動電壓，提升白光器件的功率效率。
[0006]本發(fā)明的又一目的在于提供一種電致發(fā)光器件，包含降低器件的驅(qū)動電壓，提升白光器件的功率效率的三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供一種顯示器件，包含降低器件的驅(qū)動電壓，提升白光器件的功率效率的三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)，包括:基板，形成于該基板上的陽極，形成于該陽極上的P型摻雜層，形成于該P型摻雜層上的第一發(fā)光層，形成于該第一發(fā)光層上的第一 N型半導(dǎo)體材料層，形成于該第一 N型半導(dǎo)體材料層上的第一 P型半導(dǎo)體材料層，形成于該第一 P型半導(dǎo)體材料層上的第二發(fā)光層，形成于該第二發(fā)光層上的第二 N型半導(dǎo)體材料層，形成于該第二 N型半導(dǎo)體材料層上的第二 P型半導(dǎo)體材料層，形成于該第二P型半導(dǎo)體材料層上的第三發(fā)光層，形成于該第三發(fā)光層上的N型摻雜層，以及形成于該N型摻雜層上的陰極。
[0009]其中，該P型摻雜層通過在空穴傳輸型主體材料摻雜P型摻雜劑形成。
[0010]其中，該空穴傳輸型主體材料為有機材料。
[0011]其中，該N型摻雜層通過在電子傳輸型主體材料摻雜N型摻雜劑形成。
[0012]其中，該電子傳輸型主體材料為有機材料。
[0013]其中，該第一、第二P型半導(dǎo)體材料層由給體型材料形成，該第一、第二 N型半導(dǎo)體材料層由受體型材料形成。
[0014]其中，該第一N型半導(dǎo)體材料層和第一 P型半導(dǎo)體材料層的界面處，以及該第二 N型半導(dǎo)體材料層和第二 P型半導(dǎo)體材料層的界面處，分別形成異質(zhì)結(jié)界面。
[0015]其中，該第一發(fā)光層為藍色發(fā)光層，該第二發(fā)光層為綠色發(fā)光層，該第三發(fā)光層為紅色發(fā)光層。
[0016]本發(fā)明還提供了一種電致發(fā)光器件，其包括上述的三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)。
[0017]本發(fā)明還提供了一種顯示器件，其包括上述的三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)。
[0018]綜上所述，本發(fā)明三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)及其電致發(fā)光器件和顯示器件引入摻雜層形成P-1-N結(jié)構(gòu)來有效降低器件的驅(qū)動電壓，同時在兩發(fā)光層界面處形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，避免界面處激子猝滅，平衡各發(fā)光單元載流子濃度提高器件的電流效率，最終提升白光器件的功率效率。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的【具體實施方式】詳細描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其他有益效果顯而易見。
[0020]附圖中，
[0021 ]圖1為現(xiàn)有三原色WOLED器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)中N型(a)和P型(b)摻雜原理示意圖；
[0024]圖4為本發(fā)明三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)中P型有機/N型有機界面形成異質(zhì)結(jié)實現(xiàn)激子分離的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0025]參見圖2，其為本發(fā)明三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)示意圖。該三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)主要包括:基板20，形成于該基板20上的陽極21，形成于該陽極21上的P型摻雜層22，形成于該P型摻雜層22上的第一發(fā)光層23，形成于該第一發(fā)光層23上的第一 N型半導(dǎo)體材料層24，形成于該第一 N型半導(dǎo)體材料層24上的第一 P型半導(dǎo)體材料層25，形成于該第一 P型半導(dǎo)體材料層25上的第二發(fā)光層26，形成于該第二發(fā)光層26上的第二 N型半導(dǎo)體材料層27，形成于該第二 N型半導(dǎo)體材料層27上的第二 P型半導(dǎo)體材料層28，形成于該第二 P型半導(dǎo)體材料層28上的第三發(fā)光層29，形成于該第三發(fā)光層29上的N型摻雜層30，以及形成于該N型摻雜層30上的陰極31。在一較佳實施例中，該第一發(fā)光層23可以為藍色發(fā)光層，該第二發(fā)光層26可以為綠色發(fā)光層，該第三發(fā)光層29可以為紅色發(fā)光層。
[0026]本發(fā)明通過三原色發(fā)光材料第一發(fā)光層23，該第二發(fā)光層26及第三發(fā)光層29堆疊形成白光，如圖2所示，器件整體呈P-1-N結(jié)構(gòu)，而且發(fā)光單元間形成3個P-1-N結(jié)構(gòu)。
[0027]本發(fā)明中至少形成一層P型摻雜層22，通過在空穴傳輸型主體材料摻雜P型摻雜劑形成，主體材料為有機材料，摻雜劑不限于有機材料。
[0028]本發(fā)明中至少形成一層N型摻雜層30，通過在電子傳輸型主體材料摻雜N型摻雜劑，主體材料為有機材料，摻雜劑不限于有機材料。
[0029]本發(fā)明中至少形成兩種異質(zhì)層，設(shè)置于三種發(fā)光層的兩兩發(fā)光層之間，每種異質(zhì)結(jié)由P型半導(dǎo)體層和N型半導(dǎo)體層相鄰設(shè)置或者混合至少形成一層異質(zhì)結(jié)界面。參見圖2，具體為該第一 N型半導(dǎo)體材料層24和第一 P型半導(dǎo)體材料層25的界面處，以及該第二 N型半導(dǎo)體材料層27和第二 P型半導(dǎo)體材料層28的界面處，分別形成異質(zhì)結(jié)界面。
[0030]本發(fā)明通過三原色發(fā)光材料堆疊形成白光，提高顯色性，在器件結(jié)構(gòu)上設(shè)計呈P-1-N結(jié)構(gòu)有利于降低多層器件的驅(qū)動電壓，通過在發(fā)光單元之間引入異質(zhì)結(jié)層實現(xiàn)界面處激子的有效分離，提高激子利用效率并且平衡各發(fā)光單元載流子注入濃度，最終提高白光器件的功率效率。
[0031]本發(fā)明三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于電致發(fā)光器件中，形成包括該三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)的電致發(fā)光器件，以利用其優(yōu)點。
[0032]本發(fā)明三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于顯示器件中，形成包括該三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)的顯示器件，以利用其優(yōu)點。
[0033]本發(fā)明P型摻雜層22設(shè)置陽極21側(cè)，實現(xiàn)空穴從陽極21到有機層注入與傳輸:P型摻雜層22由主體材料和P型摻雜劑構(gòu)成，主體材料為空穴迀移率較高的材料，P型摻雜劑具有較深的HOMO (最高占據(jù)分子軌道)能級與主體材料形成電荷轉(zhuǎn)移。
[0034]N型摻雜層30設(shè)置陰極31側(cè)，實現(xiàn)電子從陰極31到有機層注入與傳輸:N型摻雜層30由主體材料和N型摻雜劑構(gòu)成，主體材料為電子迀移率較高材料，N型摻雜劑具有較淺的LUMO (最低未占分子軌道)能級與主體材料形成電荷轉(zhuǎn)移。
[0035]異質(zhì)結(jié)層設(shè)置于第一發(fā)光層23，該第二發(fā)光層26及第三發(fā)光層29(紅/綠/藍)兩兩發(fā)光層之間，由P型半導(dǎo)體層和N型半導(dǎo)體層相鄰組成，P/N界面處形成異質(zhì)結(jié)實現(xiàn)激子分離成電子和空穴:P型半導(dǎo)體材料層為給體型材料，N型半導(dǎo)體材料層為受體型材料。
[0036]整個三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)如圖2所示，器件整體呈P_I_N結(jié)構(gòu)，且發(fā)光單元R和發(fā)光單元G和發(fā)光單元B也均構(gòu)成P-1-N結(jié)構(gòu)，這樣有利于降低整體器件的驅(qū)動電壓。
[0037]參見圖3，其為本發(fā)明三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)中N型(a)和P型(b)摻雜原理示意圖。本發(fā)明通過P型或N型摻雜能降低器件驅(qū)動電壓，增加載流子注入濃度。合適的摻雜材料往往能改變電極/有機界面特性，如界面費米能級漂移，界面能帶彎曲等降低注入勢皇，摻雜材料與主體材料間的電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng)提高主體材料中空穴或電子濃度。
[0038]參見圖4，其為本發(fā)明三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)中P型有機/N型有機界面形成異質(zhì)結(jié)實現(xiàn)激子分離的原理示意圖。本發(fā)明通過P型有機/N型有機界面形成異質(zhì)結(jié)實現(xiàn)激子分離。給體和受體具有不同的電子親和能與電離勢，當(dāng)兩種具有不同電子親和能與電離勢的材料相接觸時，在接觸界面處會產(chǎn)生電勢差，該電勢差可以形成局部電場，而由于給體的LUMO值高于受體的LUMO值，因此在該局部電場作用下，激子迀移至此界面時，其電子從給體的導(dǎo)帶降到受體的導(dǎo)帶上，從而破壞了原有激子中的電子空穴對，使得激子被解離成空穴和電子。
[0039]—較佳實施例中，本發(fā)明三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)的制備方法如下:
[0040]1.提供一種基板(玻璃或者塑料)，在其上面依次沉積陽極(100?500nm)，P型摻雜層(5?20nm)，藍光發(fā)光層I (30?10nm)，N型半導(dǎo)體層I (5?1nm)，P型半導(dǎo)體層2(5?1nm)，綠光發(fā)光層2(30?10nm)，N型半導(dǎo)體層3(5?1nm)，P型半導(dǎo)體層4(5?1nm)，紅光發(fā)光層3(30?10nm)，1^型摻雜層(5?20nm)，陰極(100?500nm)；
[0041 ] 2.各功能薄膜通過真空沉積或溶液法方式成膜；
[0042]3.陽極材料可選IT0，Au等高功函金屬；陰極可選Ba/Al，Mg/Ag等低功函合金;藍光材料可選PFO,GO,Firpic,綠光材料可選P-PPV，Ir(ppy)3，紅光材料可選MEH-PPV，Ir(MDQ)2(acac);P型摻雜層由P摻雜劑:空穴傳輸性主體= 0.1%?99%(質(zhì)量比)，主體材料如PVK，NPB，m-MTDATA等，P型摻雜劑為F4-TCNQ，Re03，F(xiàn)e203等;N型摻雜層由N摻雜劑:電子傳輸性主體= 0.1%?99% (質(zhì)量比)主體材料如PFN，TmPyPB，TpPyPB等，N型摻雜劑為Cs2C03，Li2C03，Li3N等;P型半導(dǎo)體材料層為給體材料如P3HT，PTB7等，N型半導(dǎo)體材料層為受體材料如:PCBM，PC7 IBM 等.
[0043]4.器件整體呈P-1-N結(jié)構(gòu)，且紅光發(fā)光單元I和綠光發(fā)光單元2和藍光發(fā)光單元3也均構(gòu)成P-1-N結(jié)構(gòu)(如P型層/發(fā)光層/N型層結(jié)構(gòu))。
[0044]本發(fā)明形成三個P-1-N結(jié)構(gòu)的串聯(lián)，是利用P型和N型摻雜效應(yīng)提高空穴和電子的濃度同時降低界面電荷注入勢皇，另外在發(fā)光單元之間引入異質(zhì)結(jié)層實現(xiàn)界面處激子的有效分離。本發(fā)明中P型半導(dǎo)體材料層為給體型材料，N型半導(dǎo)體材料層為受體型材料，能實現(xiàn)激子分離。通過電極界面摻雜效應(yīng)實現(xiàn)降低器件驅(qū)動電壓，多個異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)充分利用各發(fā)光單元界面處激子實現(xiàn)三原色發(fā)光材料高效發(fā)光從而混合發(fā)出白光。
[0045]綜上所述，本發(fā)明三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)及其電致發(fā)光器件和顯示器件利用色彩學(xué)原理，通過互補色材料發(fā)光疊加形成白光，引入摻雜層形成P-1-N結(jié)構(gòu)來有效降低器件的驅(qū)動電壓，同時在兩發(fā)光層界面處形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，避免界面處激子猝滅，平衡各發(fā)光單元載流子濃度提高器件的電流效率，最終提升白光器件的功率效率。
[0046]以上所述，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思作出其他各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明后附的權(quán)利要求的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括:基板，形成于該基板上的陽極，形成于該陽極上的P型摻雜層，形成于該P型摻雜層上的第一發(fā)光層，形成于該第一發(fā)光層上的第一 N型半導(dǎo)體材料層，形成于該第一 N型半導(dǎo)體材料層上的第一 P型半導(dǎo)體材料層，形成于該第一 P型半導(dǎo)體材料層上的第二發(fā)光層，形成于該第二發(fā)光層上的第二 N型半導(dǎo)體材料層，形成于該第二 N型半導(dǎo)體材料層上的第二 P型半導(dǎo)體材料層，形成于該第二 P型半導(dǎo)體材料層上的第三發(fā)光層，形成于該第三發(fā)光層上的N型摻雜層，以及形成于該N型摻雜層上的陰極。2.如權(quán)利要求1所述的三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，該P型摻雜層通過在空穴傳輸型主體材料摻雜P型摻雜劑形成。3.如權(quán)利要求2所述的三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，該空穴傳輸型主體材料為有機材料。4.如權(quán)利要求1所述的三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，該N型摻雜層通過在電子傳輸型主體材料摻雜N型摻雜劑形成。5.如權(quán)利要求4所述的三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，該電子傳輸型主體材料為有機材料。6.如權(quán)利要求1所述的三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一、第二P型半導(dǎo)體材料層由給體型材料形成，該第一、第二 N型半導(dǎo)體材料層由受體型材料形成。7.如權(quán)利要求1所述的三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一N型半導(dǎo)體材料層和第一 P型半導(dǎo)體材料層的界面處，以及該第二 N型半導(dǎo)體材料層和第二 P型半導(dǎo)體材料層的界面處，分別形成異質(zhì)結(jié)界面。8.如權(quán)利要求1所述的三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一發(fā)光層為藍色發(fā)光層，該第二發(fā)光層為綠色發(fā)光層，該第三發(fā)光層為紅色發(fā)光層。9.一種電致發(fā)光器件，其特征在于，包括如權(quán)利要求1所述的三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)。10.—種顯示器件，其特征在于，包括如權(quán)利要求1所述的三原色白光OLED器件結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H01L51/50GK105977392SQ201610350045
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】周凱鋒
【申請人】深圳市華星光電技術(shù)有限公司