一种OLED器件及OLED器件的制作方法与流程

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一种OLED器件及OLED器件的制作方法与流程

本发明涉及有机电致发光器件领域,尤其涉及一种电致发光和光电转换的双功能的OLED器件及OLED器件的制作方法。



背景技术:

有机光电子器件越来越受到人们的关注,尤其是有机电致发光器件(英文全称为Organic Light-Emitting Diode,简称为OLED),因其具有固态发光、视角宽、色域广、功耗低、响应速度快、耐高低温、轻薄可卷曲等一系列优异特性,适用在当今世界低碳环保、绿色生活的要求,并已广泛应用于平板显示和固态照明等日常生产和生活的各个领域。

近年来,使用OLED屏的可穿戴式电子设备越来越受到消费者的喜爱,如智能手表、智能手环、智能眼镜等。这类设备都有一个共同的特点,即功能集成度高,除了显示信息外,通常还要实现其他实用功能,而这些实用功能通常是在终端中集成其他组部件来实现,不利于缩减终端的体积。

另外,传统的有机光电子器件也存在一些问题:传统的有机光电子器件的功能单一,不利于形成全有机柔性集成电路,比如传统的OLED只具备电致发光功能,而不具备光电转换功能。

故,有必要提供一种OLED器件及OLED器件的制作方法,以解决现有技术所存在的问题。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种OLED器件及OLED器件的制作方法,可以同时在一个器件中实现电致发光和光电转换的功能。

本发明提供一种OLED器件,其包括:基板、及依次设置在所述基板上的第一电极层、电子注入层、电子传输层、光活性层、空穴传输层以及第二电极层;其中,

所述光活性层包括激子调控层以及活性材料层,所述活性材料层的材料包括:钙钛矿材料及小分子发光材料,且所述小分子发光材料的掺杂摩尔比为0.1%-15%。

在本发明的OLED器件中,所述激子调控层的材料为电子传输型材料,所述电子传输型材料的能级介于所述电子传输层的材料的能级与所述活性材料层的材料的能级之间,且所述激子调控层位于所述电子传输层与所述活性材料层之间。

在本发明的OLED器件中,所述激子调控层的材料为空穴传输型材料,所述空穴传输型材料的能级介于所述空穴传输层的材料的能级与所述活性材料层的材料的能级之间,且所述激子调控层位于所述空穴传输层与所述活性材料层之间。

在本发明的OLED器件中,所述钙钛矿材料是化学式为ABX3的材料,其中,A代表有机铵基团;B代表第四主族金属或过渡金属;X代表一元卤族元素或多元卤族元素的组合。

在本发明的OLED器件中,所述小分子发光材料为荧光材料或磷光材料。

依据本发明的上述目的,还提供一种OLED器件的制作方法,其包括:在基板上依次形成第一电极层、电子注入层、电子传输层、光活性层、空穴传输层以及第二电极层;其中,

所述光活性层包括激子调控层以及活性材料层,所述活性材料层的材料包括:钙钛矿材料及小分子发光材料,且所述小分子发光材料的掺杂摩尔比为0.1%-15%。

在本发明的OLED器件的制作方法中,当所述激子调控层的材料为电子传输型材料时,所述电子传输型材料的能级介于所述电子传输层的材料的能级与所述活性材料层的材料的能级之间,形成所述光活性层的步骤,包括:

在所述电子传输层上形成所述激子调控层;

在所述激子调控层上形成所述活性材料层。

在本发明的OLED器件的制作方法中,当所述激子调控层的材料为空穴传输型材料时,所述空穴传输型材料的能级介于所述空穴传输层的材料的能级与所述活性材料层的材料的能级之间,形成所述光活性层的步骤,包括:

在所述电子传输层上形成所述活性材料层;

在所述活性材料层上形成所述激子调控层。

在本发明的OLED器件的制作方法中,所述钙钛矿材料是化学式为ABX3的材料,其中,A代表有机铵基团;B代表第四主族金属或过渡金属;X代表一元卤族元素或多元卤族元素的组合。

在本发明的OLED器件的制作方法中,所述小分子发光材料为荧光材料或磷光材料。

本发明的OLED器件及OLED器件的制作方法,通过在OLED器件中使用激子调控层和活性材料层组成的光活性层,该活性材料层的材料包括:钙钛矿材料及小分子发光材料,从而实现在同一个器件中实现电致发光和光电转换的功能,大大提高了器件的功能集成度,缩短了制程时间,大幅缩减制造成本,并且可以显著提高器件的电致发光性能。

为让本发明的上述内容能更明显易懂,下文特举优选实施例,并配合所附图式,作详细说明如下:

附图说明

下面结合附图,通过对本发明的具体实施方式详细描述,将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本发明优选实施例提供的OLED器件的第一结构示意图;

图2为本发明优选实施例提供的OLED器件的第二结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果,以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

参阅图1、图2,图1为本发明优选实施例提供的OLED器件的第一结构示意图;图2为本发明优选实施例提供的OLED器件的第二结构示意图。如图1、图2所示,本发明的OLED器件10,其包括:基板101、及依次设置在基板101上的第一电极层102、电子注入层103、电子传输层104、光活性层105、空穴传输层106以及第二电极层107,其中,该光活性层105包括激子调控层1051以及活性材料层1052,该活性材料层1052的材料包括:钙钛矿材料及小分子发光材料,且该小分子发光材料的掺杂摩尔比为0.1%-15%。

如图1所示,当该激子调控层1051采用的材料为电子传输型材料时,应使该电子传输型材料的能级介于电子传输层104的材料的能级与活性材料层1052的材料的能级之间,且激子调控层1051位于电子传输层104与活性材料层1052之间。

如图2所示,当该激子调控层1051的材料为空穴传输型材料时,应使该空穴传输型材料的能级介于空穴传输层106的材料的能级与活性材料层1052的材料的能级之间,且激子调控层1051位于空穴传输层106与活性材料层1052之间。

本优选实施例的OLED器件10可以根据激子调控层采用的材料设置光活性层105中激子调控层1051和活性材料层1052在该OLED器件10中的位置,从而进一步提高OLED器件10的电致发光和光电转换功能的效果。

本优选实施例的OLED器件10通过使用钙钛矿材料、小分子发光材料以及激子调控层材料组成的活性层105,可以同时在一个器件中实现电致发光和光电转换的功能。

具体地,该OLED器件10工作原理如下:当施加在第二电极层107上的电位比施加在第一电极层102上的电位高时,空穴从第二电极层107上经空穴传输层106后到达光活性层105且电子从第一电极层102经电子注入层103和电子传输层104后到达光活性层105进行复合形成激子,激子失活辐射发光,该器件此时处于电致发光模式;当施加在第二电极层107上的电位比施加在第一电极层102上的电位低时,此时在外界特定波段的光的照射下,光活性层105中产生激子,激子在第一电极层102与第二电极层107形成的电场的作用下,分离形成空穴和电子,空穴经空穴传输层106传至第二电极层107,电子经电子传输层104和电子注入层103传至第一电极层102,从而形成电流,该器件此时处于光电转换模式。

下面对苯优选实施例中每一层结构中采用的材料进行详细的说明,本领域技术人员可根据需要合理选择每一层结构中使用的材料。

该钙钛矿材料是化学式为ABX3的材料,其中,A代表有机铵基团;B代表第四主族金属或过度金属;X代表一元卤族元素或多元卤族元素的组合。进一步的,A可以为烷基胺、芳香胺和二胺中的任意一种;B可以是第四主族金属Pb、Ge、Sn中的任意一种,也可以是过渡金属Cu、Ni、Co、Fe2、Mn、Eu中的任意一种;X是一元卤族元素Cl、Br和I中的任意一种,X也可以是多元卤族元素的组合,具有如下结构通式:ClxBryIz,其中,x+y+z=3,本优选实施例的OLED器件的发光光色以及光电转换的对应波段可以通过选择活性材料来调节,本领域技术人员可根据需要合理选择钙钛矿材料。优选的,该钙钛矿材料为CH3NH3PbBr3。

该小分子发光材料可以为荧光材料或磷光材料,并且该小分子发光材料在光活性层中的摩尔比介于0.1%-15%之间。

该基板可以是透明基板、玻璃基板或柔性基板,柔性基板采用聚酯类、聚酰亚胺类化合物中的一种材料。

该第一电极层采用锂、镁、钙、锶、铝、铟等功函数较低的金属或它们与铜、金、银的合金,或金属与金属氟化物交替形成的电极层,如,依次的Mg:Ag合金层与Ag层、依次的氟化锂或氮化锂层与Ag层、依次的氟化锂或氮化锂层与Al层。也可以采用无机材料ITO、FTO,或透明导电聚合物PEDOT:PSS、PANI中的一种。

该电子注入层为石墨烯、碳纳米管、ZnO、TiO2、Cs2CO3中的一种。

该电子传输层可以是4,7-二苯基-1,10-菲罗啉(Bphen)、1,3,5-三(N-苯基苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)、浴铜灵(BCP)、三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)中的一种。

该空穴传输层为芳香族二胺类化合物、芳香族三胺类化合物、咔唑类化合物、三苯胺类化合物、呋喃类化合物、螺形结构化合物、聚合物材料中的任意一种。

该第二电极层采用铜、金、银等功函数较高的金属或它们的合金,或金属与金属氧化物交替形成的电极层,如ITO/Ag/ITO。也可以采用无机材料ITO,或透明导电聚合物PEDOT:PSS、PANI中的一种。

本发明的OLED器件,通过在OLED器件中使用激子调控层和活性材料层组成的光活性层,该活性材料层的材料包括:钙钛矿材料及小分子发光材料,从而实现在同一个器件中实现电致发光和光电转换的功能,大大提高了器件的功能集成度,缩短了制程时间,大幅缩减制造成本,并且可以显著提高器件的电致发光性能。

本发明还提供一种OLED器件的制作方法,其包括在基板上依次形成第一电极层、电子注入层、电子传输层、光活性层、空穴传输层以及第二电极层;其中,光活性层包括激子调控层以及活性材料层,活性材料层的材料包括:钙钛矿材料及小分子发光材料,且小分子发光材料的掺杂摩尔比为0.1%-15%。

当激子调控层的材料的能级介于电子传输层的材料的能级与活性材料层的材料的能级之间时,形成光活性层的步骤,包括:在电子传输层上形成激子调控层;在激子调控层上形成活性材料层。

当激子调控层的材料的能级介于空穴传输层的材料的能级与活性材料层的材料的能级之间时,形成光活性层的步骤,包括:在电子传输层上形成活性材料层;在活性材料层上形成激子调控层。

在制造OLED器件时,基板可采用玻璃基板,第一电极层可采用ITO,电子注入层可采用ZnO,电子传输层可采用1,3,5-三(N-苯基苯并咪唑-2-基)苯(TPBi),活性材料层可采用掺杂小分子发光材料的CH3NH3PbBr3,激子调控层可采用4,4',4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA),空穴传输层可采用N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺,第二电极层可采用Au。

具体地,首先,将涂布了ITO透明导电层的玻璃基板在商用清洗剂中超声处理,在去离子水中冲洗,在异丙醇溶剂中超声,在洁净环境下烘烤至完全除去水分,然后用紫外光和臭氧清洗,并用低能氧等离子体轰击表面;

随后将ZnO前驱体溶液通过旋涂的方式制备在上述基板上,然后在空气中200℃退火1h,形成电子注入层。

接着,把上述带有电子注入层的玻璃基板置于真空腔内,抽真空至2×10-4Pa以下,在上述电子注入层上真空蒸镀TPBi作为电子传输层,蒸镀速率为0.1nm/s,蒸镀厚度为20nm;

然后将上述基板移至手套箱,预先将一定比例的小分子发光材料溶解于CH3NH3PbBr3溶液中,旋涂掺杂小分子发光材料的CH3NH3PbBr3溶液,然后90℃退火10min,形成活性材料层,然后将基板移至真空腔内蒸镀制备激子调控层TCTA,蒸镀速率为0.05nm/s,厚度为5nm,从而形成光活性层;

最后,在光活性层之上蒸镀NPB作为空穴传输层,蒸镀速率为0.1nm/s,蒸镀膜厚为30nm;在空穴传输层之上蒸镀Au作为第二电极层,蒸镀厚度为100nm。

另外,在制作OLED器件时,基板可采用玻璃基板,第一电极层可采用ITO,电子注入层可采用ZnO,电子传输层可采用1,3,5-三(N-苯基苯并咪唑-2-基)苯(TPBi),活性材料层可采用掺杂小分子发光材料的CH3NH3PbBr3,激子调控层可采用浴铜灵(BCP),空穴传输层可采用N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB),第二电极层可采用Au。

具体地,首先,将涂布了ITO透明导电层的玻璃基板在商用清洗剂中超声处理,在去离子水中冲洗,在异丙醇溶剂中超声,在洁净环境下烘烤至完全除去水分,然后用紫外光和臭氧清洗,并用低能氧等离子体轰击表面;

随后将ZnO前驱体溶液通过旋涂的方式制备在上述基板上,然后在空气中200℃退火1h,形成电子注入层。

接着,把上述带有电子注入层的玻璃基板置于真空腔内,抽真空至2×10-4Pa以下,在上述电子注入层上真空蒸镀TPBi作为电子传输层,蒸镀速率为0.1nm/s,蒸镀厚度为20nm;

然后,蒸镀制备激子调控层BCP,蒸镀速率为0.05nm/s,厚度为5nm;随后将上述基板移至手套箱,预先将一定比例的小分子发光材料溶解于CH3NH3PbBr3溶液中,旋旋涂掺杂小分子发光材料的CH3NH3PbBr3溶液,然后90℃退火10min,形成活性材料层,最终形成光活性层5;

最后,在光活性层5之上蒸镀NPB作为空穴传输层6,蒸镀速率为0.1nm/s,蒸镀膜厚为30nm;在空穴传输层6之上蒸镀Au作为第二电极层7,蒸镀厚度为100nm。

本发明的OLED器件的制作方法中形成的OLED器件与上述实施例描述的OLED器件一致,具体可参照上述OLED器件的优选实施例的描述,在此不再赘述。

本发明的OLED器件及OLED器件的制作方法,通过在OLED器件中使用激子调控层和活性材料层组成的光活性层,该活性材料层的材料包括:钙钛矿材料及小分子发光材料,从而实现在同一个器件中实现电致发光和光电转换的功能,大大提高了器件的功能集成度,缩短了制程时间,大幅缩减制造成本,并且可以显著提高器件的电致发光性能。

综上,虽然本发明已以优选实施例揭露如上,但上述优选实施例并非用以限制本发明,本领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与润饰,因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

再多了解一些
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