发光器件和显示面板的制作方法

1.本公开涉及显示领域，具体地，涉及一种发光器件和利用该发光器件进行显示的显示面板。


背景技术：

2.叠层有机发光二极管(tandem organic light-emitting diode，简称为toled)，又称串联式有机电致发光器件，是基于有机发光二极管(organic light-emitting diode，简称为oled)发展起来的，它不仅具有传统oled所具有的重量轻、超薄、能耗低、可弯曲、工作电压低(3v-5v)、透明以及环保等优点，还具有高亮度以及高效率的器件性能。
3.然而，当前的toled限于自身结构的设计，在工作时容易出现材料降解或劣化的问题，进而导致toled的性能和寿命降低。因此，有必要提供一种新的发光器件，以延长toled结构的发光器件的使用寿命。


技术实现要素：

4.本公开提供一种发光器件以及显示面板，在该发光器件中，通过在第一p型电荷生成层和第一n型电荷生成层之间设置电荷生成层，以阻止第一n型电荷生成层中的金属离子扩散到第一p型电荷生成层中，由此能够延长toled结构的发光器件的使用寿命。
5.本公开第一方面提供一种发光器件，该发光器件包括依次排布的阴极、第一发光叠层、第一p型电荷生成层、电荷生成层、第一n型电荷生成层以及阳极。第一n型电荷生成层中掺杂有金属。电荷生成层位于第一p型电荷生成层和第一n型电荷生成层之间，且包括第二p型电荷生成层和第二n型电荷生成层，第二p型电荷生成层位于第一p型电荷生成层和第二n型电荷生成层之间。
6.在本实现方式中，在第一p型电荷生成层和第一n型电荷生成层中设置电荷生成层，电荷生成层能够延长第一n型电荷生成层中的金属离子向第一p型电荷生成层中扩散的路径，从而能够解决因为金属可能扩散到第一p型电荷生成层中而导致toled的寿命降低的问题。第二p型电荷生成层和第二n型电荷生成层形成pn结，pn结能够进一步阻止第一n型电荷生成层中的金属离子扩散，同时，pn结还能够确保电荷有效地分配到发光叠层，在起到阻挡作用的同时，不影响发光器件的电流效率。
7.在本公开第一方面的一个具体实现方式中，第二p型电荷生成层的homo能级在第一p型电荷生成层至第一n型电荷生成层的方向上增大。
8.第二p型电荷生成层的homo能级自第一p型电荷生成层至第一n型电荷生成层的方向上逐渐增大能够形成较好的能带弯曲过度，减小电荷产生过程中的势垒，实现有效电荷分离。
9.在本公开第一方面的一个具体实现方式中，第二n型电荷生成层的lumo能级自第一n型电荷生成层至第一p型电荷生成层的方向上减小。
10.第二n型电荷生成层的lumo能级自第一p型电荷生成层至第一n型电荷生成层的方
向上逐渐减小能够形成较好的能带弯曲过度，减小电荷产生过程中的势垒，实现有效电荷分离。
11.在本公开第一方面的一个具体实施例中，第二p型电荷生成层的homo能级大于-5.5ev，第二n型电荷生成层的lumo能级小于-4.5ev。
12.第二p型电荷生成层和第二n型电荷生成层之间的能极差小于
±
1ev能够解决由于第一n型电荷生成层和第一p型电荷生成层之间的能级差较大而导致的第一n型电荷生成层中的电子注入劣化的问题，提高发光器件的稳定性。
13.在本公开第一方面的一个具体实现方式中，第二p型电荷生成层的厚度为5埃-100埃，第二n型电荷生成层的厚度为5埃-100埃。
14.将第二p型电荷生成层171和第二n型电荷生成层172的厚度分别设置在5埃-100埃之间能够在不影响电子传输的效率的情况下阻挡金属离子的扩散。
15.在本公开第一方面的一个具体实现方式中，第一发光叠层130包括与第一p型电荷生成层连接的空穴传输层，第一p型电荷生成层的homo能级在空穴传输层和第二p型电荷生成层之间。
16.例如，进一步地，第一p型电荷生成层的homo能级自第一空穴传输层至第二p型电荷生成层的方向上增大。
17.在上述实施例中，由于第一p型电荷生成层的homo能级自第一空穴传输层至第二p型电荷生成层的方向上逐渐增大，因此能够形成较好的能带弯曲过度，减小电荷产生过程中的势垒，实现有效电荷分离。
18.在本公开第一方面的一个具体实现方式中，第二发光叠层包括与第一n型电荷生成层连接的电子传输层，第一n型电荷生成层的lumo能级介于第二电子传输层和第二n型电荷生成层之间。
19.例如，进一步地，第一n型电荷生成层的lumo能级自第二电子传输层至第二n型电荷生成层的方向上减小。
20.第一n型电荷生成层的lumo能级自第二电子传输层至第二n型电荷生成层的方向上逐渐减小能够形成较好的能带弯曲过度，且减小电荷产生过程中的势垒，实现有效电荷分离。
21.在本公开第一方面的一个具体实现方式中，第一p型电荷生成层的材料为强氧化性材料掺杂有机空穴传输材料。
22.例如，进一步地，强氧化性材料的掺杂浓度为3％-15％。
23.例如，进一步地，强氧化性材料包括氧化钼、氧化钨、氧化钒、以及含氰基和/或氟基团的有机化合物中的至少一种，有机空穴传输材料包括聚对苯撑乙烯类、聚噻吩类、聚硅烷类、三苯甲烷类、三芳胺类、腙类、吡唑啉类、嚼唑类、咔唑类以及丁二烯类等材料中的至少一种。
24.在本公开第一方面的一个具体实现方式中，第一n型电荷生成层的材料为金属掺杂有机电子传输材料。
25.例如，进一步地，金属包括碱金属、碱土金属以及过渡金属中的至少一种，有机电子传输材料包括菲啰啉衍生物以及三嗪衍生物中的至少一种。
26.例如，进一步地，金属的掺杂浓度为1％-10％。
27.金属的掺杂浓度过高会降低传输效率，但会导致金属离子的扩散更加严重，因此，将金属的掺杂浓度设置为1％-10％。在保障传输效率的同时，减少金属离子的扩散。
28.本公开第二方面提供一种显示面板，该显示面板包括显示区，显示区中设置有多个上述第一方面中的发光器件。
29.本公开通过在第一p型电荷生成层和第一n型电荷生成层之间设置第二p型电荷生成层和第二n型电荷生成层，在第二p型电荷生成层和第二n型电荷生成层的交界面形成的pn结能够阻止第一n型电荷生成层中的金属离子向p型电荷生成层中扩散。同时，第二p型电荷生成层和第二n型电荷生成层形成的pn结还能够确保电荷有效地分配到发光叠层，在起到阻挡作用的同时，不影响发光器件的电流效率。
附图说明
30.图1为本公开一实施例提供的一种发光器件的截面示意图。
31.图2为本公开一实施例提供的一种发光器件的截面示意图。
32.图3为本公开一实施例提供的一种发光器件的部分膜层的能级示意图。
33.图4为本公开一实施例提供的一种显示面板的示意图。
34.图5为图4中的一种显示面板的局部剖面示意图。
具体实施方式
35.下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
36.需要说明的是，在本公开的实施例中，homo能级和lumo能级分别指最高占据分子轨道(highest occupied molecular orbital)和最低未占分子轨道(lowest unoccupied molecular orbital)。电子只能在原子核外特定的、分立的轨道上运动，各个轨道上的电子具有分立的能量，这些能量值即为能级。根据前线轨道理论，homo与lumo之间的能量差称为“能带隙”，这个能量差即称为homo-lumo能级，有时可以用来衡量一个分子是否容易被激发，带隙越小，分子越容易被激发。
37.oled被广泛应用在照明与显示设备中，oled的工作原理是：在电场的作用下，由阳极和阴极分别注入空穴和电子，在空穴和电子迁移到发光层后相遇，以产生能量激子，从而激发发光层中的发光分子产生可见光。
38.toled中包括阳极、阴极、位于阳极和阴极之间的至少两个发光叠层和位于发光叠层之间的电荷生成层。也就是说，在阳极和阴极之间设置有多个通过电荷生成层依次串联的发光叠层。toled的工作原理是：通过中间的电荷生成层将两个或者多个独立的发光叠层连接起来，在外加电场的作用下，电荷生成层(charge generation layer，简称为cgl)产生空穴和电子，空穴和电子分别注入相邻的发光叠层的空穴传输层(hole transport layer，简称为htl)和电子传输层(electron transport layer，简称为etl)中，并分别与来自阴极的电子和来自阳极的空穴在发光叠层中的发光层中结合，以使发光层发光。
39.toled中的电荷生成层可以采用异质结结构，例如，电荷生成层包括在两个发光叠
层之间堆叠的p型电荷生成层和n型电荷生成层。n型电荷生成层用于向与其相连的发光叠层注入电子，p型电荷生成层用于向与其相连的发光叠层注入空穴，由此可以确保电荷有效地分配到发光叠层的同时提高各个发光叠层中的发光层的电流效率。
40.然而，toled的长期操作导致用于电荷生成层的材料的降解或劣化。一方面，当n型电荷生成层掺杂金属时，金属离子可能扩散到p型电荷生成层中，导致toled的寿命降低。另一方面，由于n型电荷生成层和p型电荷生成层之间的能级差，长期使用后，在p型电荷生成层和相邻的空穴注入层(hole injection layer，简称为hil)或空穴传输层(hole transport layer，简称为htl)之间的界面处产生电荷。因此，在p型电荷生成层和相邻的空穴注入层或空穴传输层之间的界面处积累的电荷会导致空穴无法向相连的发光叠层注入，进而导致电荷生成层无法有效分离空穴和电子，导致n型电荷生成层中的电子注入劣化，使得从p型电荷生成层与相邻的空穴注入层或空穴输送层之间的界面到n型电荷生成层的电子注入效率显著减少，并且最终导致从n型电荷生成层到相邻的电子传输层的电子注入效率也显著减少，toled的性能和寿命降低。
41.有鉴于此，本公开提供一种发光器件，该发光器件能够解决由于toled的长期操作而导致用于电荷生成层的材料的降解或劣化的问题，从而能够延长toled的使用寿命。
42.图1为本公开一实施例提供的一种发光器件的截面图。如图1所示，本公开一实施例提供的发光器件10包括阴极110、阳极120、自阴极110至阳极120依次排布的第一发光叠层130、第一p型电荷生成层150、电荷生成层170、第一n型电荷生成层160以及第二发光叠层140。也就是说，发光器件10包括由上至下依次排布的阴极110、第一发光叠层130、第一p型电荷生成层150、电荷生成层170、第一n型电荷生成层160、第二发光叠层140以及阳极120。
43.在本公开实施例的一个实现方式中，第一n型电荷生成层160中掺杂有金属，并且第一p型电荷生成层150中掺杂有强氧化材料。电荷生成层170用于阻止第一n型电荷生成层160中的金属离子扩散到第一p型电荷生成层150中。具体地，电荷生成层170为未掺杂金属或者强氧化材料的材料。
44.在本实现方式中，在第一p型电荷生成层150和第一n型电荷生成层160之间设置电荷生成层170，电荷生成层170能够延长第一n型电荷生成层160中的金属离子向第一p型电荷生成层150中扩散的路径，使得第一n型电荷生成层160中的金属离子扩散到第一p型电荷生成层150中所需要的时间延长，从而能够解决因为金属可能扩散到第一p型电荷生成层150中而导致toled的寿命降低的问题。
45.为了避免电荷生成层170对发光器件的电流效率的影响，本公开提供了又一个实现方式。例如，电荷生成层170包括第二p型电荷生成层171和第二n型电荷生成层172，第二p型电荷生成层171位于第一p型电荷生成层150和第二n型电荷生成层之间。第二p型电荷生成层171的材料为未经掺杂的p型有机半导体材料，第二n型电荷生成层172的材料为未经掺杂的n型有机半导体材料。
46.具体地，第二p型电荷生成层171的材料可以包括三苯胺类化合物，如n,n'-二苯基-n,n'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(简称为npb)、4,4',4'-三(咔唑-9-基)三苯胺(简称为tcta)、n,n'-二苯基-n,n'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(简称为tpd)、并五苯(pentacene)以及4,4',4'-三(n-3-甲基苯基-n-苯基氨基)三苯胺(简称为mtdata)等材料中的至少一种。
47.具体地，第二n型电荷生成层172的材料可以包括4,7-二苯基-1,10-菲啰啉(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)、8-羟基喹啉铝(8-hydroxyquinoline aluminum salt)、4,6-双(3,5-二(4-吡啶)基苯基)-2-甲基嘧啶(4,6-bis(3,5-di(pyridin-4-yl)phenyl)-2-methylpyrimidine)以及1,3,5-三(1-苯基-1h-苯并咪唑-2-基)苯(1,3,5-tris(1-phenyl-1h-benzimidazol-2-yl)benzene)等中的至少一种。
48.在本实现方式中，电荷生成层170包括第二p型电荷生成层171和第二n型电荷生成层172，第二p型电荷生成层171和第二n型电荷生成层172形成pn结，也就是在第二p型电荷生成层171和第二n型电荷生成层172的界面处形成空间电荷区(即耗尽层)，也就是形成了一个从第二n型电荷生成层720指向第二p型电荷生成层171的自建电场，带正电的金属离子在自建电场中会受到从第二p型电荷生成层171指向第二n型电荷生成层172的方向的力的作用，因此空间电荷区能够进一步阻止第一n型电荷生成层160中的金属离子向第一p型电荷生成层150中扩散。同时，第二p型电荷生成层171和第二n型电荷生成层172能够确保空穴和电子分别有效地分配到第一发光叠层和第二发光叠层，阻止空穴和电子反方向移动。在起到阻挡作用的同时，不影响发光器件的电流效率。
49.为了使发光器件10具有更好的电性能，避免第一p型电荷生成层150和与其相邻的空穴传输层的界面处形成电荷导致的电子注入劣化，本公开提供了又一个实现方式。例如，第二p型电荷生成层171的homo能级自第一p型电荷生成层150到第一n型电荷生成层160的方向上增大。具体地，第二p型电荷生成层171的homo能级在第一p型电荷生成层150到第一n型电荷生成层160的方向上阶梯式增大。
50.在本实现方式中，第二p型电荷生成层171的homo能级自第一p型电荷生成层150到第一n型电荷生成层160的方向上逐渐增大能够形成较好的能带弯曲过度，减小电荷产生过程中的势垒。
51.为了提高发光器件10的稳定性，本公开提供了又一个实现方式。例如，第二n型电荷生成层172的lumo能级自第一n型电荷生成层160至第一p型电荷生成层150的方向上减小。具体地，第二n型电荷生成层172的lumo能级自第一n型电荷生成层160至第一p型电荷生成层150的方向上阶梯式减小。
52.在本实现方式中，第二n型电荷生成层172的lumo能级自第一n型电荷生成层160至第一p型电荷生成层150的方向上逐渐减小能够进一步形成较好的能带弯曲过度，减小电荷产生过程中的势垒。
53.为了避免第二p型电荷生成层171和第二n型电荷生成层172在阻挡金属离子扩散的同时而影响电荷分离效率，本公开提供了又一个实现方式。
54.在本公开实施例的一个实现方式中，第二p型电荷生成层171的homo能级大于-5.5ev，第二n型电荷生成层172的lumo能级小于-4.5ev。并且，第二p型电荷生成层171和第二n型电荷生成层172的能级差的绝对值小于1ev。
55.在本实现方式中，第二p型电荷生成层171和第二n型电荷生成层172的能级差的绝对值小于
±
1ev。进一步地，第二p型电荷生成层171和第二n型电荷生成层172的能级差的绝对值小于
±
0.5ev。将第二p型电荷生成层171和第二n型电荷生成层172的能级差设置的较小能够形成较好的能带弯曲过度，减小电荷产生过程中的势垒，实现有效电荷分离。因此，在解决第一n型电荷生成层160中的金属离子向第一p型电荷生成层150中扩散的问题的同
时，能够解决由于第一n型电荷生成层160和第一p型电荷生成层150之间的能级差较大而导致的第一n型电荷生成层160中的电子注入劣化的问题，提高发光器件的稳定性。
56.在本公开实施例的一个实现方式中，第二p型电荷生成层171和第二n型电荷生成层172的厚度越大，对于金属离子的阻挡效果会越好，但第二p型电荷生成层171和第二n型电荷生成层172的厚度过大会影响电子传输的效率，因此将第二p型电荷生成层171和第二n型电荷生成层172的厚度分别设置在5埃-100埃之间能够在不影响电子传输的效率的情况下阻挡金属离子的扩散。例如，第二p型电荷生成层171厚度可以为10埃、20埃、50埃或者80埃等。又例如，第二n型电荷生成层172厚度可以为10埃、20埃、50埃或者80埃等。
57.在本公开实施例的一个实现方式中，第一n型电荷生成层160的材料为金属掺杂有机电子传输材料。具体地，金属的掺杂浓度为1％-10％。例如，金属的掺杂浓度进一步为1％、3％、5％以及8％等。更具体地，金属包括碱金属、碱土金属以及过渡金属中的至少一种。例如，金属进一步为锂、钠、钾、铷、铯、钫、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镧系金属以及锕系金属等。有机电子传输材料包括菲啰啉衍生物以及三嗪衍生物中的至少一种。应理解，有机电子传输材料并不限于上述材料。第一n型电荷生成层160厚度设置在50埃-100埃之间。
58.金属的掺杂浓度过高会降低传输效率，但会导致金属离子的扩散更加严重，因此，将金属的掺杂浓度设置为1％-10％。在保障传输效率的同时，减少金属离子的扩散。
59.在本公开实施例的一个实现方式中，第一p型电荷生成层150的材料为强氧化性材料掺杂有机空穴传输材料。具体地，强氧化性材料的掺杂浓度为3％-15％。例如，强氧化性材料的掺杂浓度进一步为1％、3％、5％以及8％等。强氧化性材料包括氧化钼、氧化钨、氧化钒、以及含氰基和/或氟基的有机化合物中的至少一种。有机空穴传输材料包括聚对苯撑乙烯类、聚噻吩类、聚硅烷类、三苯甲烷类、三芳胺类、腙类、吡唑啉类、嚼唑类、咔唑类以及丁二烯类等材料中的至少一种。应理解，有机空穴传输材料并不限于上述材料。第一p型电荷生成层150厚度设置在50埃-100埃之间。
60.图2为本公开一实施例提供的一种发光器件的截面示意图。如图2所示，在本公开实施例的一个可选的实现方式中，发光器件10包括由上至下依次排布的阴极110、第一发光叠层130、第一p型电荷生成层150、电荷生成层170、第一n型电荷生成层160、第二发光叠层140以及阳极120。
61.例如，在一种可选的实现方式中，阴极110可由导电材料例如导电金属氧化物构成。导电金属氧化物例如氧化锌、氧化铟、氧化锡、氧化铟锡(ito)、氧化铟锌(izo)或氟掺杂的氧化锡等)。
62.具体地，阳极120的材料可以是导电材料例如金属、导电金属氧化物、导电聚合物或其组合。具体地，阳极120的材料可以是金属或其合金、例如铝、镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、银、金、铂、锡、铅、铯或钡。阳极120的材料还可以是多层结构的材料，但不限于此。需要说明的是，在金属构成的膜层的厚度比较小(例如小至几百埃或者更小)时，该膜层会呈现透明。
63.第一发光叠层130包括与第一p型电荷生成层150连接的第一空穴传输层133，第二发光叠层140包括与第一n型电荷生成层160连接的第二电子传输层143。进一步地，第一发光叠层130包括在阴极110和第一p型电荷生成层150之间依次叠置的第一电子传输层131、第一发光层132和第一空穴传输层133，第二发光叠层140包括在阳极120和第一n型电荷生
成层160之间依次叠置的第二空穴传输层141、发光层142和第二电子传输层143。
64.应理解，第一发光叠层和第二发光叠层的发光颜色可以根据需要适应性调整。
65.本实施例中发光器件以图1和图2作为示例进行说明，在本实施例的其他实现方式中，还可以包括其他发光叠层，且第一发光叠层和第二发光叠层中还可以分别包括电子阻挡层、电子注入层、空穴阻挡层以及空穴注入层等膜层。
66.图3为本公开一实施例提供的一种发光器件的内的能级示意图。如图3所示，第一p型电荷生成层150的homo能级在第一空穴传输层133的homo能级和第二p型电荷生成层171的homo能级之间。在一个可选的实现方式中，第一p型电荷生成层150的homo能级自第一空穴传输层133至第二p型电荷生成层171的方向上增大。
67.第一n型电荷生成层160的lumo能级介于第二电子传输层143和第二n型电荷生成层172之间。在一个可选的实现方式中，第一n型电荷生成层160的lumo能级自第二电子传输层143至第二n型电荷生成层172的方向上减小。
68.在本实现方式中，通过设置第一p型电荷生成层150的homo能级在空穴传输层到第二p型电荷生成层171的方向上增大，且设置第一n型电荷生成层160的lumo能级自第二电子传输层143至第二n型电荷生成层172的方向上减小，由此能够进一步形成较好的能带弯曲过度，减小电荷产生过程中的势垒。
69.本公开至少一个实施例提供一种显示面板，该显示面板包括显示区，显示区中设置有多个上述实施例中的发光器件。例如，显示面板还可以包括阵列基板，发光器件阵列排布在该阵列基板上，以构成显示面板的子像素。示例性的，显示面板的子像素可以为r(红)、g(绿)、b(蓝)三种形式的子像素。
70.图4为本公开一实施例提供的一种显示面板的示意图。如图4所示，在一种实现方式中，显示面板20为智能手机的显示屏。
71.在其他可选的实现方式中，显示面板可以为任意具有显示功能的装置，例如可以是平板电脑、电脑显示器、笔记本电脑、掌上电脑、车载电子设备、游戏机、智能穿戴设备以及电视等电子产品的显示屏。
72.图5为图4中的一种显示面板的局部剖面示意图。图5中的剖面结构为图4中区域201的剖面示意图，如图4和图5所示，显示面板20可以包括阵列基板210，设置在阵列基板210上薄膜晶体管(thin film transistor,简称tft)，薄膜晶体管中包括控制单元230，用于分别控制不同的子像素。设置在薄膜晶体管上的阳极120。阳极120上形成有像素界定层(pixel definition layer，简称pdl)220，像素界定层210中设置有多个开口，本公开上述实施例中的发光器件10的第一发光叠层(未示出)、电荷生成层(未示出)以及第二发光叠层(未示出)等膜层设置在开口中。显示面板20的阴极110形成在发光器件10的开口中，与发光叠层电连接。阴极110可以是透光的金属，发光器件的出光侧为阴极所在的一侧。为了提高加工效率，阴极层以共通层的形式覆盖发光叠层的上表面以及像素界定层210的上表面。显示面板20还包括设置在阴极110上方的封装层(未示出)，封装层的材料可以是透明的塑料或者玻璃等。此外，显示面板20还包括导电连接线(未示出)用于分别连接控制单元230、阴极110以及阳极120等以形成控制电路。
73.根据本公开任一实施例提供的发光器件与本公开实施例所提供的显示面板属于同一发明构思，具有相应的膜层结构和有益效果。未在显示面板的实施例中详尽描述的细
节，可参见发光器件的实施例部分，此处不再赘述。
74.以上仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本公开的保护范围之内。