CN104993065A - 一种oled发光器件及其制备方法、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供一种OLED发光器件及其制备方法、显示装置，涉及OLED显示技术领域，可提升蓝色OLED发光器件的内量子效率。该OLED发光器件包括：衬底基板、设置在所述衬底基板上的阳极、空穴传输层、蓝色发光层以及阴极；所述OLED发光器件还包括位于所述阳极和所述空穴传输层之间的Ag纳米层；其中，所述蓝色发光层为蓝色磷光发光层；所述Ag纳米层的吸收光谱与蓝色磷光发光层的发射光谱有交叠，且所述蓝色磷光发光层位于Ag纳米层中Ag纳米颗粒的表面等离子体穿透深度内。用于蓝色OLED发光器件及包括其的显示装置的制造。

Description

一种OLED发光器件及其制备方法、显示装置
技术领域
本发明涉及OLED显示技术领域，尤其涉及一种OLED发光器件及其制备方法、显示装置。
背景技术
有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，简称OLED)具有低功耗、高效率、自发光和响应速度快等优点。
其中的发光材料一般采用发荧光或磷光材料。由于发磷光的材料在激发终止后仍维持相当长时间的亮度，其内量子效率高于已知发荧光材料的内量子效率，因此以磷光发光机制为主的OLED进来备受瞩目。
然而，目前适用于发蓝光的磷光材料的可选择性较少，使得从材料上提升其内量子效率受到限制。
发明内容
本发明的实施例提供一种OLED发光器件及其制备方法、显示装置，可提升蓝色OLED发光器件的内量子效率。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，提供一种OLED发光器件，包括衬底基板、设置在所述衬底基板上的阳极、空穴传输层、蓝色发光层以及阴极；所述OLED发光器件还包括位于所述阳极和所述空穴传输层之间的Ag纳米层；其中，所述蓝色发光层为蓝色磷光发光层；所述Ag纳米层的吸收光谱与蓝色磷光发光层的发射光谱有交叠，且所述蓝色磷光发光层位于Ag纳米层中Ag纳米颗粒的表面等离子体穿透深度内。
优选的，所述阳极为不透明，所述阴极为半透明。
进一步优选的，所述OLED发光器件还包括位于所述阴极远离所述衬底基板一侧的覆盖层，所述覆盖层的折射率在1.8-2.0之间。
优选的，所述Ag纳米颗粒的直径在15-30nm之间。
优选的，所述空穴传输层的厚度在1100-1300nm之间。
优选的，所述蓝色磷光发光层的厚度在20-40nm之间。
优选的，所述OLED发光器件还包括位于所述阴极和所述蓝色磷光发光层之间的电子传输层。
基于上述，所述OLED发光器件还包括位于所述阳极和所述空穴传输层之间的空穴注入层；所述Ag纳米层位于所述空穴注入层和所述空穴传输层之间，或者，所述Ag纳米层位于所述阳极和所述空穴注入层之间。
另一方面，提供一种显示装置，包括上述的OLED发光器件。
优选的，所述显示装置还包括与所述OLED发光器件的阳极电连接的薄膜晶体管。
再一方面，提供一种OLED发光器件的制备方法，包括在衬底基板上形成阳极、空穴传输层、蓝色发光层以及阴极；所述方法还包括：在所述阳极和所述空穴传输层之间形成Ag纳米层；其中，所述蓝色发光层为蓝色磷光发光层；所述Ag纳米层的吸收光谱与蓝色磷光发光层的发射光谱有交叠，且所述蓝色磷光发光层位于Ag纳米层中Ag纳米颗粒的表面等离子体穿透深度内。
优选的，通过液相-固相-溶液相化学合成法合成出直径为15-30nm的Ag纳米颗粒；所述形成Ag纳米层包括：通过旋涂含有所述Ag纳米颗粒的有机溶剂形成所述Ag纳米层。
优选的，通过蒸镀方法形成厚度在1100-1300nm之间的所述空穴传输层。
基于上述，优选的，所述阳极为不透明，所述阴极为半透明。
本发明实施例提供了一种OLED发光器件，通过在所述阳极和所述空穴传输层之间形成Ag纳米层，并使所述Ag纳米层的吸收光谱与蓝色磷光发光层的发射光谱有交叠，且使所述蓝色磷光发光层位于Ag纳米颗粒的表面等离子体穿透深度内，便可使Ag纳米颗粒的表面等离子体与在蓝色磷光发光层复合形成的激子发生共振，共振后的能量可传递给激子进行辐射发光，从而增强了三重态激子的自发辐射速度，降低了高电流密度下三重态-三重态激子的淬灭，进而提高了器件的内量子效率，并且可以提高激子的利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种OLED发光器件的结构示意图一；
图2为本发明实施例提供的一种OLED发光器件的结构示意图二；
图3为本发明实施例提供的一种OLED发光器件的结构示意图三；
图4为本发明实施例提供的一种OLED发光器件的结构示意图四；
图5为本发明实施例提供的一种OLED发光器件的结构示意图五；
图6为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种OLED发光器件的制备方法的流程示意图。
附图标记：
01-OLED发光器件；10-衬底基板；20-阳极；30-Ag纳米层；40-空穴传输层；50-蓝色磷光发光层；60-阴极；70-反光层；80-覆盖层；90-电子传输层；100-空穴注入层；110-薄膜晶体管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种OLED发光器件01，如图1-图5所示，该OLED发光器件01包括衬底基板10、设置在所述衬底基板10上的阳极20、空穴传输层40、蓝色发光层以及阴极60，还包括位于所述阳极20和所述空穴传输层40之间的Ag纳米层30。
其中，所述蓝色发光层为蓝色磷光发光层50；所述Ag纳米层30的吸收光谱与蓝色磷光发光层50的发射光谱有交叠，且所述蓝色磷光发光层50位于Ag纳米层30中Ag纳米颗粒的表面等离子体穿透深度内。
需要说明的是，第一，由于Ag纳米层30的发射光谱可通过Ag纳米层30中Ag纳米颗粒的尺寸来调节，因此，本发明实施例中可通过调节Ag纳米颗粒的尺寸，使Ag纳米层30的发射光谱与所述蓝色磷光发光层50的发射光谱有交叠。
其中，当蓝色磷光发光层50中磷光材料不同时，其发射光谱有一定差异，因此，本发明实施例中不对所述Ag纳米颗粒的尺寸进行限定，根据选取的磷光材料，可相应的选择Ag纳米颗粒的尺寸。
第二，表面等离子体是一种局域表面电磁波，其强度随着垂直表面距离呈指数衰减，即表面等离子体有一定的有效穿透深度，该穿透深度即为表面等离子体的作用范围。
其中，穿透深度ε0为金属表面等离子体与发光激子(蓝色磷光发光层50中的空穴和电子复合产生激子)间的距离内包含的有机材料(即空穴传输层40与部分蓝色磷光发光层50)的介电常数，εm为Ag纳米颗粒的介电常数，λ为表面等离子体对应的光致发光(Photoluminescence，简称PL)谱，其单位为nm。
即：从该上述穿透深度的公式可以看出，当空穴传输层40、蓝色磷光发光层50的材料确定后，则该穿透深度Z的值也是确定的。
基于此，通过调整空穴传输层40的厚度便可使所述蓝色磷光发光层50位于所述Ag纳米颗粒的表面等离子体穿透深度内，也就是将激子限制在Ag纳米颗粒的表面等离子体穿透深度内。
第三，不对所述空穴传输层40、蓝色磷光发光层50的材料进行限定。
第四，不对所述阳极20和阴极60的材料进行限定。其中，阴极60可以做的较薄，即阴极60为半透明，当然阴极60也可以做的相对较厚，即阴极60为不透明。具体可根据实际情况进行设定，在此不做限定。
本发明实施例提供了一种OLED发光器件01，通过在所述阳极20和所述空穴传输层40之间形成Ag纳米层30，并使所述Ag纳米层30的吸收光谱与蓝色磷光发光层50的发射光谱有交叠，且使所述蓝色磷光发光层50位于Ag纳米颗粒的表面等离子体穿透深度内，便可使Ag纳米颗粒的表面等离子体与在蓝色磷光发光层50复合形成的激子发生共振，共振后的能量可传递给激子进行辐射发光，从而增强了三重态激子的自发辐射速度，降低了高电流密度下三重态-三重态激子的淬灭，进而提高了器件的内量子效率，并且可以提高激子的利用率。
优选的，所述阳极20为不透明，即，所述阳极20可以采用透明导电层/不透明金属层/透明导电层三层结构，例如ITO导电层/Ag导电层/ITO导电层三层结构。所述阴极60为半透明，即所述阴极60采用金属材料且厚度较薄。
当然，如图3所示，所述阳极20也可以为透明，即采用ITO材料，在此基础上，所述OLED发光器件01还可以包括位于所述阳极20远离所述阴极60一侧的反光层70；其中，相对所述阴极60，所述阳极20靠近所述衬底基板10设置。
即：从下到上依次为：衬底基板10、反光层70、透明的阳极20、Ag纳米层30、空穴传输层40、蓝色磷光发光层50、半透明的阴极60。
其中，所述阴极60的材料例如可以为镁银合金，其厚度可以小于15nm。
本发明实施例中，均以所述阳极20为不透明(即包括透明导电层/不透明金属层/透明导电层三层结构)为例进行说明。通过将所述阳极20设置为不透明、阴极60设置为半透明，可使所述阳极20到所述阴极60之间形成微腔。由于光在微腔内的干涉效应(微腔效应)，因此可以提高光的输出效率。
进一步优选的，如图4所示，所述OLED发光器件01还包括位于所述阴极60远离所述衬底基板10一侧的覆盖层80，所述覆盖层80的折射率在1.8-2.0之间。
其中，所述覆盖层80的厚度优选在50-55nm之间。
由于覆盖层80的折射率较大，随着观察角度的变化，光的强度和色坐标会发生明显的偏移，光强分布基本遵循朗伯分布，即垂直角度上的亮度远大于其他角度上的亮度，因而可以提高垂直角度上光的输出效率。
优选的，所述Ag纳米颗粒的直径在15-30nm之间，例如可以为25nm。
此处，将所述Ag纳米颗粒的直径设置在15-30nm之间，可使其吸收光谱至少部分位于蓝色磷光发光层50的发光光谱范围内。
优选的，所述空穴传输层40的厚度在1100-1300nm之间。
其中，所述空穴传输层40的材料可以为三芳香胺类系列、联苯二胺衍生物、交叉结构链接二胺联苯。例如可以为NPB(N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺)、TCTA(4,4’,4”-Tri(9-carbazoyl)triphenylamine，4,4',4”-三(咔唑-9-基)三苯胺)、m-MTDATA(4,4',4”-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenylamino)triphenylamine，4,4',4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺)等。
本发明实施例中通过将空穴传输层40的厚度设置在1100-1300nm范围内，一方面，将Ag纳米颗粒的表面等离子体与激子分开，降低了由于Forster-type转移造成的金属吸光，另一方面，将Ag纳米层30的突起全部覆盖，以防止造成黑点等击穿现象，并且可将激子限制在Ag纳米颗粒的表面等离子体穿透深度内，使得激子与等离子体能够发生有效的共振现象。
需要说明的是，当所述OLED发光器件01包括上述微腔结构时，可根据微腔的厚度来调节所述空穴传输层40的厚度。
优选的，所述蓝色磷光发光层50的厚度在20-40nm之间。
进一步的，为了获得更高的内量子效率，所述蓝色磷光发光层50优选采用主客体掺杂系统；其中客体材料可以采用铱(Ir)类配合物例如FIrpic，主体材料可以采用CBP(4,4'-Bis(9H-carbazol-9-yl)biphenyl，4,4'-二(9-咔唑)联苯)，UGH3(1,3-双(三苯基硅)苯)，UGH4，mCP(9,9'-(1,3-苯基)二-9H-咔唑)等。
本发明实施例中通过将所述蓝色磷光发光层50的厚度设置在20-40nm范围内，可避免发光界面偏移到相邻有机层中。
优选的，如图2-图4所示，所述OLED发光器件01还包括位于所述阴极60和所述蓝色磷光发光层50之间的电子传输层90。
其中，电子传输层90的材料可以为金属螯合物，唑类化合物，二氮菲衍生物等，例如可以为：AlQ3(三(8-羟基喹啉)铝)、BPhen(4,7-二苯基-1,10-邻二氮杂菲)、TmPyPB(1,3,5-三[(3-吡啶基)-3-苯基]苯)、OXD-7(2,2'-(1,3-苯基)二[5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-恶二唑])。厚度可以为25-35nm，例如可以为30nm。
相比不设置所述电子传输层90，需要使蓝色磷光发光层50具有较强的电子传输能力，通过设置所述电子传输层90可以提升电子传输能力，并且可以降低对蓝色磷光发光层50对于电子传输能力的要求。
基于上述，优选的，所述OLED发光器件01还包括位于所述阳极20和所述空穴传输层40之间的空穴注入层100。
其中，如图5所示，所述Ag纳米层30位于所述空穴注入层100和所述空穴传输层40之间。
或者，所述Ag纳米层30可以位于所述阳极20和所述空穴注入层100之间。
通过设置所述空穴注入层100，一方面可以提升空穴传输能力，另一方面，当其如图5所示位于所述阳极20上方时，还可以起到修复阳极20表面缺陷的功能。
需要说明的是，由于所述阳极20到所述阴极60之间形成微腔，而微腔的厚度是一定的，因此，当加入所述空穴注入层100后，可起到调节所述空穴传输层40厚度的作用，即，起到调节等离子体与激子距离的作用。
此外，对于图5所示的情况，由于所述Ag纳米层30形成在空穴注入层100上，因此，在形成所述Ag纳米层30时需使用不腐蚀空穴注入层100的有机溶剂。其中，空穴注入层100的材料优选采用聚(3，4-乙烯基二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸盐)的水性分散体(PEDOT：PSS)。
本发明实施例还提供了一种显示装置，包括上述任一种OLED发光器件01。
通过在所述阳极20和所述空穴传输层40之间形成Ag纳米层30，并使所述Ag纳米层30的吸收光谱与蓝色磷光发光层50的发射光谱有交叠，且使所述蓝色磷光发光层50位于Ag纳米颗粒的表面等离子体穿透深度内，便可使Ag纳米颗粒的表面等离子体与在蓝色磷光发光层50复合形成的激子发生共振，共振后的能量可传递给激子进行辐射发光，从而增强了三重态激子的自发辐射速度，降低了高电流密度下三重态-三重态激子的淬灭，进而提高了器件的内量子效率，并且可以提高激子的利用率。
考虑到无源矩阵应用于大尺寸显示装置时有其不足的一面，优选的，本发明实施例提供的显示装置为有源矩阵型显示装置，即，如图6所示，所述显示装置还包括与所述OLED发光器件01的阳极20电连接的薄膜晶体管110。
其中，所述薄膜晶体管110包括栅极、栅绝缘层、半导体有源层、源极和漏极。
需要说明的是，在本发明实施例中不对所述薄膜晶体管110的结构进行限定，可以是顶栅型，也可以是底栅型。此外，也不对所述半导体有源层的材料进行限定，其可以采用非晶硅、多晶硅、金属氧化物、有机材料等半导体材料。
当然，对于所述OLED显示装置，还应包括覆盖在所述阴极60或覆盖层80上的封装基板，其可以为薄膜也可为玻璃盖板，具体在此不做限定。
本发明实施例还提供了一种OLED发光器件的制备方法，参考图1所示，该制备方法包括：在衬底基板10上形成阳极20、空穴传输层40、蓝色发光层以及阴极60；所述方法还包括：在所述阳极20和所述空穴传输层40之间形成Ag纳米层30。其中，所述蓝色发光层为蓝色磷光发光层50；所述Ag纳米层30的吸收光谱与蓝色磷光发光层50的发射光谱有交叠，且所述蓝色磷光发光层50位于Ag纳米层30中Ag纳米颗粒的表面等离子体穿透深度内。
其中，可以采用旋涂含有Ag纳米颗粒的有机溶剂形成Ag纳米层30，也可以采用热蒸发方式蒸镀金属薄层，然后进行退火处理，使得金属薄膜团聚成为纳米颗粒而形成Ag纳米层30，具体在此不做限定。
优选的，所述阳极20为不透明，所述阴极60为半透明。
此处，所述阳极20可以采用ITO导电层/Ag导电层/ITO导电层三层结构。所述阴极60的材料例如可以为镁银合金，其厚度可以小于15nm。
进一步优选的，参考图4所示，所述方法还包括在所述阴极60远离所述衬底基板10一侧形成覆盖层80，所述覆盖层80的折射率在1.8-2.0之间。其中，所述覆盖层80的厚度优选在50-55nm之间。
优选的，可通过液相-固相-溶液相(Liquid-Solid-Solution，简称LSS)化学合成法合成出直径为15-30nm的Ag纳米颗粒。这样，可使其吸收光谱至少部分位于蓝色磷光发光层50的发光光谱范围内。
在此基础上，所述形成Ag纳米层30具体可以为：通过旋涂含有Ag纳米颗粒的有机溶剂形成Ag纳米层30。
优选的，通过蒸镀方法形成厚度在1100-1300nm之间的所述空穴传输层40。
其中，所述空穴传输层40的材料可以为三芳香胺类系列、联苯二胺衍生物、交叉结构链接二胺联苯等。
本发明实施例通过形成厚度为1100-1300nm的空穴传输层40，一方面，将Ag纳米颗粒的表面等离子体与激子分开，降低了由于Forster-type转移造成的金属吸光，另一方面，将Ag纳米层30的突起全部覆盖，以防止造成黑点等击穿现象，并且可将激子限制在Ag纳米颗粒的表面等离子体穿透深度内，使得激子与等离子体能够发生有效的共振现象。
优选的，通过蒸镀方法形成厚度在20-40nm之间的所述蓝色磷光发光层50。为了获得更高的内量子效率，所述蓝色磷光发光层50优选采用主客体掺杂系统；其中客体材料可以采用铱(Ir)类配合物例如FIrpic，主体材料可以采用CBP，UGH3，UGH4，mCP等。
优选的，如图2-图5所示，所述方法还包括通过蒸镀方法形成厚度在25-35nm之间的电子传输层90。其中，所述电子传输层90的材料可以为金属螯合物，唑类化合物，二氮菲衍生物等。
基于上述，优选的，参考图5所示，所述方法还包括在所述阳极20和所述Ag纳米层30之间通过蒸镀方法形成空穴注入层100。其中，空穴注入层100的材料优选采用聚(3，4-乙烯基二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸盐)的水性分散体(PEDOT：PSS)。
此外，所述空穴注入层100也可形成在所述Ag纳米层30和所述空穴传输层40之间。
下面提供一具体实施以详细描述一种OLED发光器件01的制备方法，如图7所示，该方法包括如下步骤：
S10、参考图4所示，在衬底基板10上通过构图工艺形成不透光的阳极20。
所述阳极20例如采用ITO导电层/Ag导电层/ITO导电层三层结构。
S11、参考图4所示，在S10的基础上，通过旋涂含有Ag纳米颗粒的有机溶剂形成Ag纳米层30。
其中，可采用液相-固相-溶液相化学合成法合成出直径为15-30nm的Ag纳米颗粒。
S12、参考图4所示，在S11的基础上，通过真空蒸镀方法形成厚度在1100-1300nm之间的所述空穴传输层40。
其中，所述空穴传输层40的材料可以为NPB、TCTA、m-MTDATA等。
S13、参考图4所示，在S12的基础上，通过真空蒸镀方法形成厚度在20-40nm之间的所述蓝色磷光发光层50。
其中，所述蓝色磷光发光层50中的客体材料可以采用FIrpi，主体材料可以采用CBP，UGH3，UGH4，mCP等。
S14、参考图4所示，在S13的基础上，通过真空蒸镀方法形成厚度在25-35nm之间的电子传输层90。
其中，所述电子传输层90的材料可以为AlQ3、BPhen、TmPyPB、OXD-7等。
S15、参考图4所示，在S14的基础上，通过真空蒸镀方法形成厚度小于15nm的阴极60。
其中，所述阴极60的材料可以为镁银合金。
S16、参考图4所示，在S15的基础上，通过真空蒸镀方法形成厚度在50-55nm之间，折射率在1.8-2.0之间的覆盖层80。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种OLED发光器件，包括衬底基板、设置在所述衬底基板上的阳极、空穴传输层、蓝色发光层以及阴极；其特征在于，
所述OLED发光器件还包括位于所述阳极和所述空穴传输层之间的Ag纳米层；
其中，所述蓝色发光层为蓝色磷光发光层；
所述Ag纳米层的吸收光谱与蓝色磷光发光层的发射光谱有交叠，且所述蓝色磷光发光层位于Ag纳米层中Ag纳米颗粒的表面等离子体穿透深度内。
2.根据权利要求1所述的OLED发光器件，其特征在于，
所述阳极为不透明，所述阴极为半透明。
3.根据权利要求2所述的OLED发光器件，其特征在于，
所述OLED发光器件还包括位于所述阴极远离所述衬底基板一侧的覆盖层，所述覆盖层的折射率在1.8-2.0之间。
4.根据权利要求1所述的OLED发光器件，其特征在于，
所述Ag纳米颗粒的直径在15-30nm之间。
5.根据权利要求1所述的OLED发光器件，其特征在于，
所述空穴传输层的厚度在1100-1300nm之间。
6.根据权利要求1所述的OLED发光器件，其特征在于，
所述蓝色磷光发光层的厚度在20-40nm之间。
7.根据权利要求1所述的OLED发光器件，其特征在于，
所述OLED发光器件还包括位于所述阴极和所述蓝色磷光发光层之间的电子传输层。
8.根据权利要求1-7任一项所述的OLED发光器件，其特征在于，
所述OLED发光器件还包括位于所述阳极和所述空穴传输层之间的空穴注入层；
其中，所述Ag纳米层位于所述空穴注入层和所述空穴传输层之间，或者，所述Ag纳米层位于所述阳极和所述空穴注入层之间。
9.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的OLED发光器件。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括与所述OLED发光器件的阳极电连接的薄膜晶体管。
11.一种OLED发光器件的制备方法，包括在衬底基板上形成阳极、空穴传输层、蓝色发光层以及阴极；其特征在于，所述方法还包括：在所述阳极和所述空穴传输层之间形成Ag纳米层；
其中，所述蓝色发光层为蓝色磷光发光层；
所述Ag纳米层的吸收光谱与蓝色磷光发光层的发射光谱有交叠，且所述蓝色磷光发光层位于Ag纳米层中Ag纳米颗粒的表面等离子体穿透深度内。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，
通过液相-固相-溶液相化学合成法合成出直径为15-30nm的Ag纳米颗粒；
所述形成Ag纳米层包括：通过旋涂含有所述Ag纳米颗粒的有机溶剂形成所述Ag纳米层。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，
通过蒸镀方法形成厚度在1100-1300nm之间的所述空穴传输层。
14.根据权利要求11-13任一项所述的方法，其特征在于，
所述阳极为不透明，所述阴极为半透明。
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