CN103594636B - 基于双tft调制的有机电致发光器件及其制备方法 - Google Patents

基于双tft调制的有机电致发光器件及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于双TFT调制的有机电致发光器件及其制备方法，发光器件包括透明衬底，空穴传输层源极，空穴传输层漏极，空穴传输层，发光层引出电极；发光层，电子传输层，电子传输层源极，电子传输层漏极；本方法为在镀有高功函数源漏电极以及发光层引出电极的玻璃基板上采用高真空蒸镀的方法或旋涂发依次生长空穴传输层，发光层，电子传输层，最后采用真空蒸镀的方法蒸镀低功函数源漏电极。本发明通过新型的双TFT结构设计，能够主动调控电子和空穴的复合效率，且器件中电子和空穴的利用率能够达到100％。克服了传统电致发光器件中电子和空穴的被动复合，巧妙实现了发光器件性能的主动调控。

Description

基于双TFT调制的有机电致发光器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及微电子学及材料学领域，特别涉及一种基于双TFT(薄膜场效应晶体管)调制的有机电致发光器件及其制备方法。
背景技术
目前，基于“三明治”结构的有机电致发光器件是在外界电压的驱动下，由阴极注入的电子和阳极注入的空穴分别从电子传输层和空穴传输层向有机发光层迁移，在有机层中复合，释放能量，使得有机发光物质分子受到激发，跃迁到激发态，受激分子从激发态回到基态时产生发光。
在传统的器件结构中，由于不同的有机电子材料与空穴材料电极两端注入空穴、电子的难易程度、迁移速率不同，导致载流子不平衡问题，存在复合区域不能局限于EML层(发光层)，发生偏移移向ETL(电子传输层)或HTL(空穴传输层)的问题。一方面发光界面因离接触电极较近，形成的激子在电极附近猝熄而失光的几率增大；另一方面电子或空穴可以不经由复合很容易地扩散或漂移至电极，有机电致发光的效率降低。对于磷光器件，由于三重态激子激发态的寿命较长，易做长距离的漂移，只能通过多层结构加入空穴阻挡层、电子阻挡层等把发光区域限制在发光层。现今许多高效器件都属于此种结构，多层器件导致在量产时比较繁琐，材料浪费，成本较高。
另外，在传统的OLED器件结构中，为了有利于电子的注入，阴极经常使用功函数比较低的金属，例如，锂金属会显著提高器件的功能，但器件在较短的时间有明显老化的现象，因为锂扩散到有机薄膜层而产生消光性的物质。而阳极材料需与空穴注入材料的HOMO能级相匹配，对于底发射器件还需要考虑到所用的阳极材料有较高的透明度。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种基于双TFT调制的有机电致发光及激光发光器件及其制备方法。能够增大有机电致发光的效率，减少激子猝灭的几率，解决载流子不平衡问题，同时节约材料，降低成本。
为达到上述目的，本发明的构思是：
基于双TFT有机电致发光及激光发光器件，器件主要避免电极对激子的猝灭，以及通过分别独立调制源漏电压改变空穴或电子的电流密度而达到电子、空穴注入平衡。通过顶层电子传输层源漏之间电压的调制改变电子的电流密度，底层空穴传输层源漏之间电压的调制改变空穴的电流密度，中间有机发光层绝缘栅极分别与空穴层源极之间所施加的负电压，拉动空穴向栅极发光层移动；中间有机发光层绝缘栅极分别与电子层源极之间所施加的正电压，拉动电子向栅极发光层移动：而在发光层上下层积累的空穴与电子形成内建电场，促使空穴和电子在发光层复合释放能量，有机发光物质分子受到激发，跃迁到激发态，受激分子从激发态回到基态产生发光。
本发明采用如下技术方案：
一种基于双TFT调制的有机电致发光及激光发光器件，包括透明衬底，空穴传输层源极，空穴传输层漏极，空穴传输层，发光层引出电极，发光层，电子传输层，电子传输层源极,电子传输层漏极；在透明衬底上生长空穴传输层源极和空穴传输层漏极，在两电极及透明衬底上生长空穴传输层；在空穴传输层上生长发光层，在发光层两侧生长发光层引出电极；在发光层上生长电子传输层；在电子传输层上生长电子传输层源极和电子传输层漏极。
进一步地，所述透明衬底为具有较高透光率的刚性玻璃或柔性塑料基板。
一种基于双TFT调制的有机电致发光及激光发光器件的制备方法，包括如下步骤：
a.在透明衬底上，通过磁控溅射方法，淀积具有高功函数的两条导电电极空穴传输层源极和空穴传输层漏极；
b.在两电极及透明衬底上，通过真空蒸镀或旋涂的方法，空穴传输层；
c.在空穴传输层上，通过真空蒸镀或旋涂的方法，生长发光层；
d.在生长发光层上，通过真空蒸镀或旋涂的方法，生长电子传输层；
e.在电子传输层上，通过真空蒸镀法，生长具有较低功函数的电子传输层漏极和电子传输层源极，并在发光层两侧，生长具有较低功函数的两条导电电极作发光层引出电极。
进一步地，所述步骤a中的空穴传输层源极和空穴传输层漏极为ITO、ZnO、AZO、Ni、Au、Pt中的一种。
进一步地，所述步骤b中的空穴传输层材料采用成对偶联的二胺类化合物、“星形”三苯胺化合物、螺型结构和枝形的三苯胺、三芳胺聚合物、咔唑类化合物、有机硅类或有机金属配合物。
进一步地，所述步骤c中的发光层为具有能量传递的主客掺杂系统、多掺杂系统、双主体掺杂系统、以及非掺杂系统；在真空中通过共蒸的方式，调节蒸发速率来控制掺杂浓度，或旋涂过程中溶夜的配比浓度改变掺杂浓度。
进一步地，所述发光材料是下面发光材料中的一种：
红色荧光材料包括4-(二氰乙烯基)-2-叔丁基-6-(1,1,7,7-四甲基久落尼定基-4-乙烯基)-4H-吡喃、四苯基二苯并荧蒽、6,13-二苯基并五苯和7-(9-蒽基)二苯并[邻]苝等材料中的一种；红色磷光材料包括双(2-(2'-苯并噻吩基)吡啶-N,C3')(乙酰丙酮)合铱、三(1-苯基-异喹啉)合铱(III)、三[1,4-双(苯基)酞嗪]铱等材料中的一种。
绿色荧光材料包括香豆素系列10-(2-苯并噻唑)-2,3,6,7-四氢基-1,1,7,7-四甲基-1H,5H,11H-[1]苯并吡喃基[6,7,8-IJ]喹嗪-11-酮及10-[2-(5,7-二叔丁基)苯并噻唑基]-1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氢-1H，5H，11H-苯并吡喃并6,7,8-喹嗪-11-酮、多环芳香族碳氢化合物、喹吖啶酮衍生物等材料中的一种；绿色磷光材料包括三(2-苯基吡啶)合铱、乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶)铱、[三[3,6-双(苯基)-哒嗪-N1，C2']铱等材料中的一种。
蓝色荧光材料包括二芳基蒽衍生物、二苯乙烯芳香衍生物、9,10-二[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽、旋环双芴基衍生物；蓝色磷光材料包括双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱、双[3,5-二氟-2-(2-吡啶基-KN)苯基-KC][四(1H-吡唑基-KN1)硼酸(1-)-KN2,KN2']-铱、二[3,5-二氟-2-(2-吡啶基)苯基][2-(2H-四唑-5-基)吡啶]铱等材料中的一种。
进一步地，所述步骤d中的电子传输层材料为8-羟基喹啉铝类金属配合物、噁二唑类化合物、喹喔啉类化合物、含氰基的聚合物、其他含氮杂环化合物、有机硅材料、全氟化材料、有机硼材料。
进一步地，所述步骤e中的发光层引出电极及电子传输层源极和电子传输层漏极为镁银合金或锂铝合金。
与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著地优点：
本发明器件由于在结构和材料的要求，中间发光层具有较低的空穴、电子迁移率，不但抑制来自空穴传输层的空穴越过发光层向电子层传输，而且抑制电子运输层的电子越过发光层向空穴层传输，中间有机发光层栅极分别与空穴层源极之间所施加的负电压，与电子层源极之间所施加的正电压，分别拉动空穴、电子向栅极发光层移动。发光层上下层积累的空穴与电子形成内建电场，吸附过来的电子与空穴在此复合，释放能量产生激子发光。而且能够抑制由于不同的有机电子材料与空穴材料电极两端注入空穴、电子的难易程度、迁移速率不同导致载流子不平衡问题。当空穴浓度较高或较低时，通过改变空穴传输层源极漏电极之间的电压变小或增大，达到调节空穴浓度的目的。当电子浓度较高或较低时，通过改变电子传输层源极漏电极之间的电压变小或增大，达到调节电子浓度的目的。最终实现电子和空穴浓度的平衡，抑制过剩载流子而造成的激子猝灭。
附图说明
图1为本发明双TFT调制的有机电致发光及激光发光器件结构图。
图2为本发明双TFT调制的有机电致发光及激光发光器件测试过程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施例做进一步的说明。
如图1所示，一种基于双TFT调制的有机电致发光及激光发光器件，包括透明衬底1，空穴传输层源极2，空穴传输层漏极3，空穴传输层4，发光层5，电子传输层6，发光层引出电极7，电子传输层漏极8；电子传输层源极9；在透明衬底1上生长空穴传输层源极2和空穴传输层漏极3，在两电极及透明衬底1上生长空穴传输层4；在空穴传输层4上生长发光层5，在发光层5上生长电子传输层6；在电子传输层上同时生长发光层引出电极7，和电子传输层漏极8，生长电子传输层源极9。所述透明衬底1为具有较高透光率的刚性玻璃或柔性塑料基板。
一种基于双TFT调制的有机电致发光及激光发光器件的制备方法，包括如下步骤：
a.在透明衬底1上，通过磁控溅射方法，淀积具有高功函数的两条导电电极空穴传输层源极2和空穴传输层漏极3；
b.在两电极及透明衬底1上，通过真空蒸镀或旋涂的方法，空穴传输层4；
c.在空穴传输层4上，通过真空蒸镀或旋涂的方法，生长发光层5；
d.在生长发光层5上，通过真空蒸镀或旋涂的方法，生长电子传输层6；
e.在电子传输层6上，通过真空蒸镀法，生长具有较低功函数的电子传输层漏极8和电子传输层源极9，并在发光层5两侧，生长具有较低功函数的两条导电电极作发光层引出电极7。
实施例1：
选择透明的玻璃基板，通过磁控溅射的方法生长两条为铟锡氧化物作为的空穴传输层源极和空穴传输层漏极。在两电极及透明衬底，在2cm宽×2.5cm长的掩模版上，通过真空蒸镀的方法，生长以空穴传输层，更换掩模版3cm宽×2.5cm长的掩模版上通过真空蒸镀的方法，生长以咔唑基团衍生物作为主体，掺杂绿色鳞光材料，再次更换为2cm宽×2.5cm长的掩模版生长电子传输层，再次更换掩模版，通过真空蒸镀的方法，生长四条铝电极分为作为发光层5两侧生长发光层引出电极7，电子传输层漏极8和电子传输层源极9。
测试过程，如图2所示，
1.中间有机发光层栅极与空穴传输层源极之间所施加负电压即发光层栅极接负极，空穴传输层源极接正极。
2.空穴传输层源极漏电极之间源极接正极，漏极接负极。
3.中间有机发光层栅极与电子传输层源极之间所施加正电压即发光层栅极接正极，电子传输层源极接负极。
4.电子传输层源极漏电极之间源极接负极，漏极接正极。

Claims (9)

1.一种基于双TFT调制的有机电致发光器件，其特征在于：包括透明衬底(1)，空穴传输层源极(2)，空穴传输层漏极(3)，空穴传输层(4)，发光层(5)，电子传输层(6)，发光层引出电极(7)，电子传输层漏极(8)，电子传输层源极(9)；在透明衬底(1)上生长空穴传输层源极(2)和空穴传输层漏极(3)，在两电极及透明衬底(1)上生长空穴传输层(4)；在空穴传输层(4)上生长发光层(5)，在发光层(5)上生长电子传输层(6)；在电子传输层(6)上同时生长发光层两侧引出电极(7)及电子传输层漏极(8)和电子传输层源极(9)。
2.根据权利要求1所述的基于双TFT调制的有机电致发光器件，其特征在于：所述透明衬底(1)为具有较高透光率的刚性玻璃或柔性塑料基板。
3.一种基于双TFT调制的有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.在透明衬底(1)上，通过磁控溅射方法，淀积具有高功函数的两条导电电极空穴传输层源极(2)和空穴传输层漏极(3)；
b.在沉积有源漏电极的透明衬底(1)上，通过真空蒸镀或旋涂的方法，生长空穴传输层(4)；
c.在空穴传输层(4)上，通过真空蒸镀或旋涂的方法，生长发光层(5)；
d.在制备好的发光层(5)上，通过真空蒸镀或旋涂的方法，生长电子传输层(6)；
e.在电子传输层(6)上，通过真空蒸镀法，生长具有较低功函数的电子传输层漏极(8)和电子传输层源极(9)，并在发光层(5)两侧，生长具有较低功函数的两条导电电极作发光层引出电极(7)。
4.根据权利要求3所述的基于双TFT调制的有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，所述步骤a中的空穴传输层源极(2)和空穴传输层漏极(3)为ITO、ZnO、AZO、Ni、Au、Pt中的一种。
5.根据权利要求3所述的基于双TFT调制的有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，所述步骤b中的空穴传输层(4)材料采用成对偶联的二胺类化合物、“星形”三苯胺化合物、螺型结构和枝形的三苯胺、三芳胺聚合物、咔唑类化合物、有机硅类或有机金属配合物。
6.根据权利要求3所述的基于双TFT调制的有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，所述步骤c中的发光层(5)为具有能量传递的主客掺杂体系或非掺杂体系；在高真空热蒸镀工艺中，通过调节蒸发速率，以共蒸的方式控制掺杂体系的混合浓度；在旋涂工艺中，通过改变主客体材料的配比浓度，从而制备不同混合浓度的发光层。
7.根据权利要求6所述的基于双TFT调制的有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，所述发光层包括发光材料，发光材料是下面材料中的一种：
红色荧光材料包括4-(二氰乙烯基)-2-叔丁基-6-(1,1,7,7-四甲基久落尼定基-4-乙烯基)-4H-吡喃、四苯基二苯并荧蒽、6,13-二苯基并五苯和7-(9-蒽基)二苯并[邻]苝等材料中的一种；红色磷光材料包括双(2-(2'-苯并噻吩基)吡啶-N,C3')(乙酰丙酮)合铱、三(1-苯基-异喹啉)合铱(III)、三[1,4-双(苯基)酞嗪]铱等材料中的一种；
绿色荧光材料包括香豆素系列10-(2-苯并噻唑)-2,3,6,7-四氢基-1,1,7,7-四甲基-1H,5H,11H-[1]苯并吡喃基[6,7,8-IJ]喹嗪-11-酮及10-[2-(5,7-二叔丁基)苯并噻唑基]-1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氢-1H，5H，11H-苯并吡喃并6,7,8-喹嗪-11-酮、多环芳香族碳氢化合物、喹吖啶酮衍生物等材料中的一种；绿色磷光材料包括三(2-苯基吡啶)合铱、乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶)铱、[三[3,6-双(苯基)-哒嗪-N1，C2']铱等材料中的一种；
蓝色荧光材料包括二芳基蒽衍生物、二苯乙烯芳香衍生物、9,10-二[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽、旋环双芴基衍生物；蓝色磷光材料包括双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱、双[3,5-二氟-2-(2-吡啶基-KN)苯基-KC][四(1H-吡唑基-KN1)硼酸(1-)-KN2,KN2']-铱、二[3,5-二氟-2-(2-吡啶基)苯基][2-(2H-四唑-5-基)吡啶]铱等材料中的一种。
8.根据权利要求3所述的基于双TFT调制的有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，所述步骤d中的电子传输层(6)材料为8-羟基喹啉铝类金属配合物、噁二唑类化合物、喹喔啉类化合物、含氰基的聚合物、其他含氮杂环化合物、有机硅材料、全氟化材料、有机硼材料。
9.根据权利要求3所述的基于双TFT调制的有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，所述步骤e中的发光层引出电极(7)及电子传输层漏极(8)和电子传输层源极(9)为镁-银合金或铝-锂合金。
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