基于雙tft調制的有機電致發光及激光發光器件及其制備方法
【專利摘要】本發明提供了一種基于雙TFT調制的有機電致發光及激光發光器件及其制備方法，發光器件包括透明襯底，空穴傳輸層源極，空穴傳輸層漏極，空穴傳輸層，發光層引出電極；發光層，電子傳輸層，電子傳輸層源極，電子傳輸層漏極；本方法為在鍍有高功函數源漏電極以及發光層引出電極的玻璃基板上采用高真空蒸鍍的方法或旋涂發依次生長空穴傳輸層，發光層，電子傳輸層，最后采用真空蒸鍍的方法蒸鍍低功函數源漏電極。本發明實現電子和空穴濃度的平衡，抑制過剩載流子而造成的激子猝滅。
【專利說明】基于雙TFT調制的有機電致發光及激光發光器件及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及微電子學及材料學領域，特別涉及一種基于雙TFT調制的有機電致發光及激光發光器件及其制備方法。
【背景技術】
[0002]目前，基于“三明治”結構的有機電致發光器件是在外界電壓的驅動下，由陰極注入的電子和陽極注入的空穴分別從電子傳輸層和空穴傳輸層向有機發光層遷移，在有機層中復合，釋放能量，使得有機發光物質分子受到激發，躍遷到激發態，受激分子從激發態回到基態時產生發光。
[0003]在傳統的器件結構中，由于不同的有機電子材料與空穴材料電極兩端注入空穴、電子的難易程度、遷移速率不同，導致載流子不平衡問題，存在復合區域不能局限于EML層(發光層)，發生偏移移向ETL (電子傳輸層)或HTL (空穴傳輸層)的問題。一方面發光界面因離接觸電極較近，形成的激子在電極附近猝熄而失光的幾率增大；另一方面電子或空穴可以不經由復合很容易地擴散或漂移至電極，有機電致發光的效率降低。對于磷光器件，由于三重態激子激發態的壽命較長，易做長距離的漂移，只能通過多層結構加入空穴阻擋層、電子阻擋層等把發光區域限制在發光層。現今許多高效器件都屬于此種結構，多層器件導致在量產時比較繁瑣，材料浪費，成本較高。
[0004]另外，在傳統的OLED器件結構中，為了有利于電子的注入，陰極經常使用功函數比較低的金屬，例如，鋰金屬會顯著提高器件的功能，但器件在較短的時間有明顯老化的現象，因為鋰擴散到有機薄膜層而產生消光性的物質。而陽極材料需與空穴注入材料的HOMO能級相匹配，對于底發射器件還需要考慮到所用的陽極材料有較高的透明度。
[0005]
【發明內容】
針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種基于雙TFT調制的有機電致發光及激光發光器件及其制備方法。能夠增大有機電致發光的效率，減少激子猝滅的幾率，解決載流子不平衡問題，同時節約材料，降低成本。
[0006]為達到上述目的，本發明的構思是:
基于雙TFT有機電致發光及激光發光器件，器件主要避免電極對激子的猝滅，以及通過分別獨立調制源漏電壓改變空穴或電子的電流密度而達到電子、空穴注入平衡。通過頂層電子傳輸層源漏之間電壓的調制改變電子的電流密度，底層空穴傳輸層源漏之間電壓的調制改變空穴的電流密度，中間有機發光層絕緣柵極分別與空穴層源極之間所施加的負電壓，拉動空穴向柵極發光層移動；中間有機發光層絕緣柵極分別與電子層源極之間所施加的正電壓，拉動電子向柵極發光層移動:而在發光層上下層積累的空穴與電子形成內建電場，促使空穴和電子在發光層復合釋放能量，有機發光物質分子受到激發，躍遷到激發態，受激分子從激發態回到基態產生發光。
[0007]本發明采用如下技術方案:一種基于雙TFT調制的有機電致發光及激光發光器件，包括透明襯底，空穴傳輸層源極，空穴傳輸層漏極，空穴傳輸層，發光層引出電極，發光層，電子傳輸層，電子傳輸層源極，電子傳輸層漏極；在透明襯底上生長空穴傳輸層源極和空穴傳輸層漏極，在兩電極及透明襯底上生長空穴傳輸層；在空穴傳輸層上生長發光層，在發光層兩側生長發光層引出電極；在發光層上生長電子傳輸層；在電子傳輸層上生長電子傳輸層源極和電子傳輸層漏極。
[0008]進一步地，所述透明襯底為具有較高透光率的剛性玻璃或柔性塑料基板。
[0009]一種基于雙TFT調制的有機電致發光及激光發光器件的制備方法，包括如下步驟:
a.在透明襯底上，通過磁控濺射方法，淀積具有高功函數的兩條導電電極空穴傳輸層源極和空穴傳輸層漏極；
b.在兩電極及透明襯底上，通過真空蒸鍍或旋涂的方法，空穴傳輸層；
c.在空穴傳輸層上，通過真空蒸鍍或旋涂的方法，生長發光層；
d.在生長發光層上，通過真空蒸鍍或旋涂的方法，生長電子傳輸層；
e.在電子傳輸層上，通過真空蒸鍍法，生長具有較低功函數的電子傳輸層漏極和電子傳輸層源極，并在發光層兩側，生長具有較低功函數的兩條導電電極作發光層引出電極。
[0010]進一步地，所述步驟a中的空穴傳輸層源極和空穴傳輸層漏極為ITO、ZnO, AZ0、N1、Au、Pt 中的一種。
[0011]進一步地，所述步驟b中的空穴傳輸層材料采用成對偶聯的二胺類化合物、“星形”三苯胺化合物、螺型結構和枝形的三苯胺、三芳胺聚合物、咔唑類化合物、有機硅類或有機金屬配合物。
[0012]進一步地，所述步驟c中的發光層為具有能量傳遞的主客摻雜系統、多摻雜系統、雙主體摻雜系統、以及非摻雜系統，包括發光材料和激光材料；在真空中通過共蒸的方式，調節蒸發速率來控制摻雜濃度，或旋涂過程中溶夜的配比濃度改變摻雜濃度。
[0013]進一步地，所述發光材料包括:
紅色突光材料:DCJTB [4- (dicyanomethyene) -2-t-butyl~6 (1,1,7, 7-tetramethyIjulolidyl-9-enyl)-4H-pyran]> RD3 [tetraphenyldibenzoperiflanthene], DPP [6,13-diphenylpentacene]和 PAAA {7_( 9-anthryl)dibenzo [a, o] perylene}；
藍色突光材料:以9,10-di (2-naphtyl) anthracene (AND)為代表性二芳基蒽衍生物、二苯乙烯芳香衍生物 4，4' -Bis (2，2-diphenylvinyl)-1，I' -biphenyl (DPVBi)和 diphenyl-(4-{2-[4-(2-pyridin-4-yl-vinyl)-phenyl]-vinyl}-phenyl)-amine (DPVPA)、以方定環雙荷基以 2, 7-bis [2- (4-tert-buty lpheny I) pyrimidine-5-yl] -9, 91 -spirobif luorene (TBPSF)為代表；
綠色突光材料:香豆素系列 2, 3, 6, 7-tetrahydro-l, I, 7, 7, -tetramethyl-lH, 5H, IlH-10-(2-benzothiazolyl) quinolizino-[9, 9a, lgh] coumarin (C545T)及 C545TB、多環芳香族碳氫化合物、喹吖啶酮衍生物的綠光摻雜物；
紅光磷光材料:4，4 ' -bis (9-carbazolyl) biphenyl (CBP)作為主體摻雜的Btp2Ir (acac) bis [2- (2'-benzothienyI)pyridinato-N, C3’ ] (acetylacetonate)iridium、Ir (piq)3 [tris [ l-phenylisoquinolinato-C2, N] iriium( III) ]、Ir (BPPa) 3 ；藍色憐光材料:EL 材料 FIrpic [ iridiumbis (4,6-dif lorophenyl-pyridinato-N,C ' )picolinate、Fir6 [ iridium ( III ) bis ( 4,6-dif luorophenylpyridinato)tetrakis(1-pyrazolyl)borate、FIrN4 [Iriium ( III ) bis ( 4,6-difluorophenyl-pyridinato)-5- ( pyridine-2-yl)-lH-tetrazolate ；
綠色憐光材料:Ir (ppy)3 [fac-tris (2-phenylpyridine) iridium]、(ppy)2Ir (acac)[bis(2-phenylpyridine)iridium (acetyl-acetonate)]、Ir ( BPPya)3 [tris [3,6-bis(phenyl)- pyridazinato - N1,C2' ] iridium]。
[0014]進一步地，所述激光材料包括:紅光中的DCJTB [4-(dicyanomethyene)-2_t-butyl-6(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran]> 藍光中的 binaphthyl(BN) derivatives 、綠光中的 stilbene material[I，4_bis[2_[4_[N， N_di (p-toly)amino]-phenyl]vinyl]benzene] (DSB)。
[0015]進一步地，所述步驟d中的電子傳輸層材料為8-羥基喹啉鋁(Alq3)類金屬配合物、噁二唑類化合物、喹喔啉類化合物、含氰基的聚合物、其他含氮雜環化合物、有機硅材料、全氟化材料、有機硼材料。
[0016]進一步地，所述步驟e中的發光層引出電極及電子傳輸層源極和電子傳輸層漏極為鎂銀合金或鋰招合金。
[0017]與現有技術相比，本發明具有如下突出的實質性特點和顯著地優點:
本發明器件由于在結構和材料的要求，中間發光層具有較低的空穴、電子遷移率，不但抑制來自空穴傳輸層的空穴越過發光層向電子層傳輸，而且抑制電子運輸層的電子越過發光層向空穴層傳輸，中間有機發光層柵極分別與空穴層源極之間所施加的負電壓，與電子層源極之間所施加的正電壓，分別拉動空穴、電子向柵極發光層移動。發光層上下層積累的空穴與電子形成內建電場，吸附過來的電子與空穴在此復合，釋放能量產生激子發光。而且能夠抑制由于不同的有機電子材料與空穴材料電極兩端注入空穴、電子的難易程度、遷移速率不同導致載流子不平衡問題。當空穴濃度較高或較低時，通過改變空穴傳輸層源極漏電極之間的電壓變小或增大，達到調節空穴濃度的目的。當電子濃度較高或較低時，通過改變電子傳輸層源極漏電極之間的電壓變小或增大，達到調節電子濃度的目的。最終實現電子和空穴濃度的平衡，抑制過剩載流子而造成的激子猝滅。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明雙TFT調制的有機電致發光及激光發光器件結構圖。
[0019]圖2為本發明雙TFT調制的有機電致發光及激光發光器件測試過程圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖，對本發明的具體實施例做進一步的說明。
[0021]如圖1所示，一種基于雙TFT調制的有機電致發光及激光發光器件，包括透明襯底1，空穴傳輸層源極2,空穴傳輸層漏極3,空穴傳輸層4,發光層5,電子傳輸層6,發光層引出電極7，電子傳輸層漏極8 ;電子傳輸層源極9 ;在透明襯底I上生長空穴傳輸層源極2和空穴傳輸層漏極3,在兩電極及透明襯底I上生長空穴傳輸層4 ;在空穴傳輸層4上生長發光層5,在發光層5上生長電子傳輸層6 ;在電子傳輸層上同時生長發光層引出電極7,和電子傳輸層漏極8，生長電子傳輸層源極9。所述透明襯底I為具有較高透光率的剛性玻璃或柔性塑料基板。
[0022]一種基于雙TFT調制的有機電致發光及激光發光器件的制備方法，包括如下步驟:
a.在透明襯底I上，通過磁控濺射方法，淀積具有高功函數的兩條導電電極空穴傳輸層源極2和空穴傳輸層漏極3 ；
b.在兩電極及透明襯底I上，通過真空蒸鍍或旋涂的方法，空穴傳輸層4；
c.在空穴傳輸層4上，通過真空蒸鍍或旋涂的方法，生長發光層5；
d.在生長發光層5上，通過真空蒸鍍或旋涂的方法，生長電子傳輸層6；
e.在電子傳輸層6上，通過真空蒸鍍法，生長具有較低功函數的電子傳輸層漏極8和電子傳輸層源極9，并在發光層5兩側，生長具有較低功函數的兩條導電電極作發光層引出電極7。
[0023]實施例1:
選擇透明的玻璃基板，通過磁控濺射的方法生長兩條為ITO作為的空穴傳輸層源極和空穴傳輸層漏極。在兩電極及透明襯底，在2 cm寬X2.5 cm長的掩模版上，通過真空蒸鍍的方法，生長以 N，N-bis-(naphthyl)-N, N' -diphenyl-1, I' -biphenyl-4, 4' -diamine(NPB)為材料的空穴傳輸層，更換掩模版3 cm寬X2.5 cm長的掩模版上通過真空蒸鍍的方法，生長以 4,4' -bis (9-carbazolyl)biphenyl (CBP)作為主體摻雜 Ir (ppy) 3[fac-tris (2-phenylpyridine) iridium]為客體10%共蒸摻雜的發光層，再次更換為2 cm寬 X2.5 cm長的掩模版生長以 1，3，5-tris (2-N-phenylbenzimidazolyl) benzene (TPBi)的材料的電子傳輸層，再次更換掩模版，通過真空蒸鍍的方法，生長四條鋁電極分為作為發光層5兩側生長發光層引出電極7，電子傳輸層漏極8和電子傳輸層源極9。
[0024]測試過程,如圖2所示，
1.中間有機發光層柵極與空穴傳輸層源極之間所施加負電壓即發光層柵極接負極，空穴傳輸層源極接正極。
[0025]2.空穴傳輸層源極漏電極之間源極接正極，漏極接負極。
[0026]3.中間有機發光層柵極與電子傳輸層源極之間所施加正電壓即發光層柵極接正極，電子傳輸層源極接負極。
[0027]4.電子傳輸層源極漏電極之間源極接負極，漏極接正極。
[0028]實施例2:
選擇透明的玻璃基板，通過磁控濺射的方法生長兩條為ITO作為的空穴傳輸層源極和空穴傳輸層漏極。在兩電極及透明襯底，在2 cm寬X2.5 cm長的掩模版上，通過真空蒸鍍的方法，生長以 N，N-bis-(naphthyl)-N, N' -diphenyl-1, I' -biphenyl-4, 4' -diamine(NPB)為材料的空穴傳輸層，更換掩模版3 cm寬X 2.5 cm長的掩模版上通過真空蒸鍍的方法，生長以 Alq3 作為主體摻雜 DCJTB [4_(dicyanomethyene)-2-t-butyl_6 (1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H_pyran]為客體2%共蒸摻雜的發光層，再次更換為2 cm寬 X 2.5 cm 長的掩模版生長以 Bphen (4, 7-diphenyl-l, 10-phenanthroline)為材料的電子傳輸層，再次更換掩模版，通過真空蒸鍍的方法，生長四條鋁電極分為作為發光層5兩側生長發光層引出電極7,電子傳輸層漏極8和電子傳輸層源極9。
[0029]測試過程,如圖2所示， 1.中間有機發光層柵極與空穴傳輸層源極之間所施加負電壓即發光層柵極接負極，空穴傳輸層源極接正極。
[0030]2.空穴傳輸層源極漏電極之間源極接正極，漏極接負極。
[0031]3.中間有機發光層柵極與電子傳輸層源極之間所施加正電壓即發光層柵極接正極，電子傳輸層源極接負極。
[0032]4.電子傳輸層源極漏電極之間源極接負極，漏極接正極。
【權利要求】
1.一種基于雙TFT調制的有機電致發光及激光發光器件,其特征在于:包括透明襯底(1)，空穴傳輸層源極(2),空穴傳輸層漏極(3),空穴傳輸層(4),發光層(5),電子傳輸層(6)，發光層引出電極(7)，電子傳輸層漏極(8)，電子傳輸層源極(9);在透明襯底(I)上生長空穴傳輸層源極(2)和空穴傳輸層漏極(3)，在兩電極及透明襯底(I)上生長空穴傳輸層(4);在空穴傳輸層(4)上生長發光層(5),在發光層(5)上生長電子傳輸層(6);在電子傳輸層(6 )上同時生長發光層兩側引出電極(7 )及電子傳輸層漏極(8 )和電子傳輸層源極(9 )。
2.根據權利要求1所述的基于雙TFT調制的有機電致發光及激光發光器件，其特征在于:所述透明襯底(I)為具有較高透光率的剛性玻璃或柔性塑料基板。
3.一種基于雙TFT調制的有機電致發光及激光發光器件的制備方法,其特征在于,包括如下步驟: a.在透明襯底(I)上，通過磁控濺射方法，淀積具有高功函數的兩條導電電極空穴傳輸層源極(2)和空穴傳輸層漏極(3)； b.在兩電極及透明襯底(I)上，通過真空蒸鍍或旋涂的方法，空穴傳輸層(4)； c.在空穴傳輸層(4)上，通過真空蒸鍍或旋涂的方法，生長發光層(5)； d.在生長發光層(5)上，通過真空蒸鍍或旋涂的方法，生長電子傳輸層(6)； e.在電子傳輸層(6)上，通過真空蒸鍍法，生長具有較低功函數的電子傳輸層漏極(8)和電子傳輸層源極(9)，并在發光層(5)兩側，生長具有較低功函數的兩條導電電極作發光層引出電極(7)。
4.根據權利要求3所述的基于雙TFT調制的有機電致發光及激光發光器件的制備方法，其特征在于，所述步驟a中的空穴傳輸層源極(2)和空穴傳輸層漏極(3)為ITO、ZnO,AZ0, Ni, Au, Pt 中的一種。
5.根據權利要求3所述的基于雙TFT調制的有機電致發光及激光發光器件的制備方法，其特征在于，所述步驟b中的空穴傳輸層(4)材料采用成對偶聯的二胺類化合物、“星形”三苯胺化合物、螺型結構和枝形的三苯胺、三芳胺聚合物、咔唑類化合物、有機硅類或有機金屬配合物。
6.根據權利要求3所述的基于雙TFT調制的有機電致發光及激光發光器件的制備方法，其特征在于，所述步驟c中的發光層(5)為具有能量傳遞的主客摻雜系統、多摻雜系統、雙主體摻雜系統、以及非摻雜系統，包括發光材料和激光材料；在真空中通過共蒸的方式，調節蒸發速率來控制摻雜濃度，或旋涂過程中溶夜的配比濃度改變摻雜濃度。
7.根據權利要求6所述的基于雙TFT調制的有機電致發光及激光發光器件的制備方法，其特征在于，所述發光材料包括: 紅色突光材料:DCJTB [4_(dicyanomethyene)-2-t-butyl_6 (I, I, 7, 7-tetramethyIjulolidyl-9-enyl)_4H_pyran]、 RD3 [tetraphenyldibenzoperiflanthene], DPP [6,13-diphenylpentacene]和 PAAA {7_( 9-anthryl)dibenzo [a, o] perylene}； 藍色突光材料:以9,10-di (2-naphtyl) anthracene (AND)為代表性二芳基蒽衍生物、二苯乙烯芳香衍生物 4，4' -Bis (2，2-diphenylvinyl)-1，I' -biphenyl (DPVBi)和 diphenyl-(4-{2-[4-(2-pyridin-4-yl-vinyl)-phenyl]-vinyl}-phenyl)-amine (DPVPA)、以方定環雙荷基以 2, 7-bis [2-(4-tert-butylphenyI)pyrimidine-5-yl]-9, 91 -spirobifluorene (TBPSF)為代表；綠色焚光材料:香豆素系列 2，3，6，7-tetrahydro-l，1，7，7，-tetramethyl-lH，5H，IlH-10-(2-benzothiazolyl) quinolizino_[9，9a，lgh] coumarin (C545T)及 C545TB、多環芳香族碳氫化合物、喹吖啶酮衍生物的綠光摻雜物； 紅光磷光材料:4，4丨-bis (9-carbazolyl) biphenyl (CBP)作為主體摻雜的Btp2Ir (acac) bis[2_(2’-benzothienyI)pyridinato-N，C3’ ] (acetylacetonate)iridium、Ir (piq)3 [tris [ l-phenylisoquinolinato_C2，N] iriium( III) ]、Ir (BPPa) 3 ；藍色憐光材料:EL 材料 FIrpic [ iridiumbis (4,6-dif lorophenyl-pyridinato-N,C 1 )picolinate、Fir6 [iridium ( III ) bis ( 4,6-difluorophenylpyridinato)tetrakis (1-pyrazolyl)borate、FIrN4 [lriium ( III ) bis ( 4,6-difluorophenyl-pyridinato)-5-( pyridine-2-yl)-lH-tetrazolate ；
綠色憐光材料:Ir (ppy)3 [fac-tris (2-phenylpyridine) iridium]、(ppy)2Ir (acac)[bis (2-phenylpyridine)iridium(acety1-acetonate) Ir ( BPPya)3 [tris [3，6-bis(phenyl)- pyridazinato - Nl，C2r ] iridium]。
8.根據權利要求6所述的基于雙TFT調制的有機電致發光及激光發光器件的制備方法，其特征在于，所述激光材料包括:紅光中的DCJTB [4-(dicyanomethyene)-2-t-butyl-6(1，1，7，7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)_4H_pyran]、藍光中的 binaphthyl(BN) derivatives 、綠光中的 stilbene material[1，4_bis[2_[4_[N， N_di (p-toly)amino]-phenyl]vinyl]benzene] (DSB)0
9.根據權利要求3所述的基于雙TFT調制的有機電致發光及激光發光器件的制備方法，其特征在于，所述步驟d中的電子傳輸層(6)材料為8-羥基喹啉鋁(Alq3)類金屬配合物、噁二唑類化合物、喹喔啉類化合物、含氰基的聚合物、其他含氮雜環化合物、有機硅材料、全氟化材料、有機硼材料。
10.根據權利要求3所述的基于雙TFT調制的有機電致發光及激光發光器件的制備方法，其特征在于，所述步驟e中的發光層引出電極(7)及電子傳輸層漏極(8)和電子傳輸層源極(9)為鎂銀合金或鋰鋁合金。
【文檔編號】H01L51/50GK103594636SQ201310589620
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月21日 優先權日:2013年11月21日
【發明者】張琪, 李明, 魏夢杰, 徐韜, 魏斌 申請人:上海大學