CN106848091A - 白光oled器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种白光OLED器件。所述白光OLED器件包括依次沉积形成的第一导电层、空穴传输部、发光层、电子传输部及第二导电层，所述白光OLED器件还包括形成于所述第一导电层和第二导电层之间的第一等离子增强荧光层和第二等离子增强荧光层。本发明提供的白光OLED器件，发光效率高。

Description

白光OLED器件
【技术领域】
本发明涉及发光二极管技术领域，具体涉及一种白光OLED器件。
【背景技术】
有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)装置可以作为显示装置及照明装置的发光来源，具有广视角、响应时间短、轻薄和实现任意弯曲的优点。
OLED发光器件内部产生的光在OLED内部传播时，由于不同材料的光学系数不同，在各种材料界面会有反射以及折射，且当界面入射光角度太大时会形成全反射。传统OLED器件中存在包括表面等离子体激元SPP，衬底波导模式，ITO/有机层波导模式和金属电极吸收等多种能量耗损模式。由于金属电极与有机材料(介质材料)界面的SPP效应，发光层出射的总光通量中接近40％转化为非辐射模式而耗散。在OLED器件中，有机层(折射率n＝1.7)被ITO(折射率n＝1.8)玻璃(折射率n＝1.5)衬底和高反射金属电极夹在中间。根据Snell定律，折射率的差异会导致ITO/玻璃界面和玻璃/空气界面出现全反射。因此，大约有23％的总光通量被限制在玻璃衬底内(衬底波导模式)，约15％的总光通量被限制在ITO/有机层内(ITO/有机波导模式)。此外，还有约4％的总光通量被金属电极吸收。所以，传统OLED器件的出光效率只有18％左右，从而阻碍获得高外量子效率的OLED。即便对于内量子效率(internal quantum efficiency，IQE)接近100％的磷光OLED器件，其外量子效率(External quantum efficiency，EQE)也至多只有18％；而对于自旋因子只有25％的荧光OLED器件，其EQE至多也只达到4.5％。
为了提高OLED器件的出光率，三星、LG、上海天马、华星光电、京东方等且均采用Fabry-Perot(F-P)微腔技术来获得高光学特性。一般而言，经过微腔技术调控的OLED发光光谱会变窄，色纯度变高。然而，微腔效应的弊端之一是光谱峰位受到影响的因素太多，峰位受到微腔光学长度L以及镜面反射率影响，造成实际工程中的工艺窗口太小。例如，当保持OLED有机膜厚度不变时，ITO厚度变化1nm，就会引起OLED发光光谱峰值位移1.52nm；当ITO保持不变时，OLED有机膜厚度变化1nm，就会引起OLED发光光谱位移0.9nm。为保证光谱峰位不变，需要严格控制ITO或OLED有机膜的厚度，但1nm的ITO或者OLED有机膜工艺很难控制不变；同理，ITO或有机膜稍微变化1nm，光谱就偏了。
因此，有必要提供一种新的工艺解决上述技术问题。
【发明内容】
本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种发光效率高的白光OLED器件。
本发明的技术方案是：
一种白光OLED器件，包括依次沉积形成的第一导电层、空穴传输部、发光层、电子传输部及第二导电层，所述白光OLED器件还包括形成于所述第一导电层和第二导电层之间的第一等离子增强荧光层和第二等离子增强荧光层。
优选的，所述第一等离子增强荧光层和所述第二等离子增强荧光层的材料为纳米金属粒子。
优选的，所述纳米金属粒子元素选自金、银、铜、铝、锌、铬、铂中的至少一种。
优选的，所述第一等离子增强荧光层和所述第二等离子增强荧光层的材料为金纳米粒子，其粒径为1-60nm。
优选的，所述第一等离子增强荧光层到所述发光层的界面的距离D(M1-EML)和所述第二等离子增强荧光层到所述发光层的界面的距离D(M2-EML)满足以下条件：D(EML)+D(M1-EML)≤140nm，D(EML)+D(M2-EML)≤140nm，其中，D(EML)表示所述发光层的厚度。
优选的，所述空穴传输部包括空穴注入层和沉积于所述空穴注入层表面的空穴传输层，所述电子传输部包括电子传输层和沉积于所述电子传输层表面的电子注入层，所述第一等离子增强荧光层嵌设于所述空穴注入层，所述第二等离子增强荧光层嵌设于所述电子传输层。
优选的，所述空穴传输部包括空穴注入层和沉积于所述空穴注入层表面的空穴传输层，所述第一等离子增强荧光层嵌设于所述空穴注入层，所述第二等离子增强荧光层嵌设于所述空穴传输层。
优选的，所述空穴传输部包括空穴注入层和沉积于所述空穴注入层表面的空穴传输层，所述电子传输部包括电子传输层和沉积于所述电子传输层表面的电子注入层，所述第一等离子增强荧光层嵌设于所述空穴传输层，所述第二等离子增强荧光层嵌设于所述电子注入层。
优选的，所述电子传输部包括依次沉积形成的电子传输层和电子注入层，所述第一等离子增强荧光层嵌设于所述电子注入层，所述第二等离子增强荧光层嵌设于所述电子传输层。
优选的，所述第一导电层材料为ITO、IGO、IGZO、石墨烯、银纳米管、碳纳米管、金属金、金属铂或金属网格中的至少一种；所述第二导电层材料为Al、Mg、Ag中的至少一种。
与相关技术相比，本发明提供的白光OLED器件，有益效果在于：在所述第一导电层和所述第二导电层之间设置第一等离子增强荧光层和第二等离子增强荧光层，其中所述第一等离子增强荧光层用于提供远场增强荧光和近场增强荧光的双重作用，所述第二等离子增强荧光层用于提供近场增强荧光作用，通过增加所述第一等离子增强荧光层和第二等离子增强荧光层，亮度和发光效率提升至少30％。
【附图说明】
图1为本发明提供的白光OLED器件实施例1的结构示意图；
图2为本发明提供的白光OLED器件实施例2的结构示意图；
图3为本发明提供的白光OLED器件实施例3的结构示意图；
图4为本发明提供的白光OLED器件实施例4的结构示意图；
图5为金纳米粒子的吸收光谱图。
【具体实施方式】
下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
为方便以下描述所述第一等离子增强荧光层、所述第二等离子荧光增强层与所述发光层的耦合距离，此处引入一个名词：所述发光层的界面。所述发光层的界面是指发光的激子产生的地方，本发明中，所述发光层的界面是指所述发光层与所述电子传输层相连的界面，因为一般情况下空穴传输率大于电子传输率，从而使激子产生的区域靠近所述发光层与所述电子传输层相连的区域。当然，也不排除激子产生在其它区域，如在所述发光层内。
另外，为了方便描述，将所述白光OLED器件中各层结构的英文缩写进行说明，HIL表示空穴注入层，HTL表示空穴传输层，EML表示发光层，ETL表示电子传输层，EIL表示电子注入层。
以下通过具体的实施例详细阐述本发明提供的白光OLED器件。
实施例1
请参阅图1，为本发明提供的白光OLED器件实施例1的结构示意图。所述白光OLED器件100包括第一导电层11、空穴传输部12、发光层13、电子传输部14、第二导电层15、第一等离子增强荧光层16和第二等离子增强荧光层17，所述第一导电层11、空穴传输部12、发光层13、电子传输部14及第二导电层15依次沉积形成，所述第一等离子增强荧光层16设置在所述第一导电层11和所述发光层13之间，所述第二等离子增强荧光层17设置在所述第二导电层15和所述发光层13之间。
所述第一导电层11为导电阳极，材料为ITO、IGO、IGZO、石墨烯、银纳米管、碳纳米管、金属金、金属铂或金属网格中的至少一种；优选为ITO。其中ITO表示氧化铟锡，IGZO表示铟镓锌氧化物，IGO表示铟镓氧化物。
所述空穴传输部12包括空穴注入层121及形成于所述空穴注入层表面的空穴传输层122，且所述空穴注入层121设于所述第一导电层11与所述空穴传输层122之间。
所述电子传输部14包括电子传输层141及形成于所述电子传输层141表面的电子注入层142，所述电子注入层142形成于所述电子传输层141与所述第二导电层15之间。
所述第二导电层15为导电阴极，材料为Al、Mg、Ag中的至少一种；优选为Al。
所述第一等离子增强荧光层16嵌设于所述空穴注入层121，通过控制所述空穴传输层122和所述发光层13的厚度来调节所述第一等离子增强荧光层16与所述发光层13的耦合距离；所述第二等离子增强荧光层17嵌设于所述电子传输层141。
所述第一等离子增强荧光层16和所述第二等离子增强荧光层17的材料为纳米金属粒子；优选的，所述纳米金属粒子元素选自金、银、铜、铝，锌、铬、铂中的至少一种；特别优选的，所述纳米金属粒子元素选自金，且金纳米粒子的粒径为1-60nm。所述第一等离子增强荧光层16和所述第二等离子增强荧光层17的厚度为1-2nm。
请结合参阅图5，为金纳米粒子的吸收光谱图。其中曲线a表示Au纳米粒子光谱曲线；曲线b表示R发色团PL光谱曲线；曲线c表示G发色团PL光谱曲线；曲线d表示B发色团PL光谱曲线。金纳米离子的共振峰峰位位于520-540nm，与发光层中R/G/B三种发色团的PL光谱具有良好的重叠，具有较好的近场增强效果，并通过控制金纳米离子与HTL/EML的间距D(M1-EML)以获得最佳的远场增强效果。
设定所述第一等离子增强荧光层16到所述发光层13的界面的距离为D(M1-EML)，所述第二等离子增强荧光层17到所述发光层13的界面的距离为D(M2-EML)，两者满足以下条件：
D(EML)+D(M1-EML)≤140nm，D(EML)+D(M2-EML)≤140nm，其中，D(EML)表示所述发光层的厚度。
除上述实施方式外，所述第一等离子增强荧光层16还可以嵌设于所述空穴传输层122内，只要满足D(EML)+D(M1-EML)≤140nm即可。
所述白光OLED器件100的制作工艺如下：
步骤S1：使用方电阻10欧姆/平方的ITO作为阳极，在丙酮溶液中进行超声波清洗，然后进行烘烤，烘烤温度为120℃，烘烤时间为45min，然后进行ITO表面处理，提高ITO功函数，形成所述第一导电层11；
步骤S2：将PEDOT:PSSS和Au NPs混合溶液旋涂在所述第一导电层11的表面，AuNPs的密度为20个/um2，在空气中120℃退火30分钟，在所述第一导电层11表面形成所述空穴注入层121，其中Au NPs形成所述第一等离子增强荧光层16嵌设于所述空穴注入层121内；
其中，PEDOT:PSS是一种高分子聚合物的水溶液，导电率很高，由PEDOT和PSS两种物质构成，PEDOT表示聚3，4-乙撑二氧噻吩；PSS表示聚苯乙烯磺酸盐；Au NPs表示金纳米离子；
步骤S3：在所述空穴注入层121表面旋涂PVK空穴传输材料40nm和EML发光材料40nm，然后将上述基板移至真空热蒸镀腔体进行ETL TPBi成膜30nm；并在距离TPBi层中距离EML界面5nm区域嵌入一层1nm厚的Au NPs；
其中，PVK表示聚乙烯咔唑，TPBi表示1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯。PVK空穴传输材料形成所述空穴传输层122，EML发光材料形成所述发光层13，TPBi形成所述电子传输层141，其中Au NPs嵌设于所述电子传输层141内形成所述第二等离子增强荧光层17。
步骤S4：依次沉积所述电子注入层144和阴极Al，其中，所述电子注入层144通过沉积8nm的LiF形成，所述阴极Al形成所述第二导电层15。
实施例2
请参阅图2，为本发明提供的白光OLED器件实施例2的结构示意图。所述白光OLED器件200包括第一导电层21、空穴传输部22、发光层23、电子传输部24、第二导电层25、第一等离子增强荧光层26和第二等离子增强荧光层27。所述第一等离子增强荧光层26和所述第二等离子增强荧光层27均设置在所述第一导电层21和所述发光层23之间，且所述第二等离子增强荧光层27到所述发光层23的距离小于所述第一等离子增强荧光层26到所述发光层23的距离。
所述第一导电层21、空穴传输部22、发光层23、电子传输部24、第二导电层25与实施例1中对应的部件结构相同。
所述空穴传输部22包括空穴注入层221和空穴传输层222，所述空穴注入层221设于所述空穴传输层222与所述第一导电层21之间。所述第一等离子增强荧光层26嵌设于所述空穴注入层221，所述第二等离子增强荧光层27嵌设于所述空穴传输层222。
所述电子传输部24包括电子传输层241及形成于所述电子传输层241表面的电子注入层242。
除上述实施方式外，所述第一等离子增强荧光层26和所述第二等离子增强荧光层27均可嵌设于所述空穴传输层222内，只要满足D(EML)+D(M1-EML)≤140nm，D(EML)+D(M2-EML)≤140nm，同时满足所述第二等离子增强荧光层27到所述发光层23的距离小于所述第一等离子增强荧光层26到所述发光层23的距离即可。
所述第一等离子增强荧光层26和所述第二等离子增强荧光层27的材料与实施例1相同。
实施例3
请参阅图3，为本发明提供的白光OLED器件实施例3的结构示意图。所述白光OLED器件300包括第一导电层31、空穴传输部32、发光层33、电子传输部34、第二导电层35、第一等离子增强荧光层36和第二等离子增强荧光层37。所述第一等离子增强荧光层36嵌设于所述空穴传输部32，所述第二等离子增强荧光层37嵌设于所述电子传输部34。
所述第一导电层31、空穴传输部32、发光层33、电子传输部34、第二导电层35与实施例1中对应的部件结构相同。
所述空穴传输部32包括空穴注入层321及形成于所述空穴注入层表面的空穴传输层322，且所述空穴注入层321设于所述第一导电层31与所述空穴传输层322之间。
所述电子传输部34包括电子传输层341及形成于所述电子传输层341表面的电子注入层342，所述电子注入层342形成于所述电子传输层341与所述第二导电层35之间。
所述第一等离子增强荧光层36嵌设于所述空穴传输层322，所述第二等离子增强荧光层37嵌设于所述电子注入层342。且所述第一等离子增强荧光层36到所述发光层33的界面的距离D(M1-EML)和所述第二等离子增强荧光层37到所述发光层33的界面的距离D(M2-EML)满足以下条件：D(EML)+D(M1-EML)≤140nm，D(EML)+D(M2-EML)≤140nm。
所述第一等离子增强荧光层36和所述第二等离子增强荧光层37的材料与实施例1相同。
实施例4
请参阅图4，为本发明提供的白光OLED器件实施例4的结构示意图。所述白光OLED器件400包括第一导电层41、空穴传输部42、发光层43、电子传输部44、第二导电层45、第一等离子增强荧光层46和第二等离子增强荧光层47。所述第一等离子增强荧光层46和所述第二等离子荧光增强层47均嵌设于所述电子传输部44。
所述第一导电层41、空穴传输部42、发光层43、电子传输部44、第二导电层45与实施例1中对应的部件结构相同。
所述空穴传输部42包括空穴注入层421及形成于所述空穴注入层421表面的空穴传输层422。
所述电子传输部44包括电子传输层441及形成于所述电子传输层441表面的电子注入层442，所述电子注入层442形成于所述电子传输层441与所述第二导电层45之间。
所述第一等离子增强荧光层46嵌设于所述电子注入层442，所述第二等离子增强荧光层47嵌设于所述电子传输层441。
所述第一等离子增强荧光层46到所述发光层43的界面的距离D(M1-EML)和所述第二等离子增强荧光层47到所述发光层43的界面的距离D(M2-EML)满足以下条件：D(EML)+D(M1-EML)≤140nm，D(EML)+D(M2-EML)≤140nm。
所述第一等离子增强荧光层46和所述第二等离子增强荧光层47的材料与实施例1相同。
除上述实施方式外，所述第一等离子增强荧光层46和所述第二等离子增强荧光层47均可嵌设于所述电子传输层441内，只要满足D(EML)+D(M1-EML)≤140nm，D(EML)+D(M2-EML)≤140nm，同时满足所述第二等离子增强荧光层47到所述发光层43的距离小于所述第一等离子增强荧光层46到所述发光层43的距离即可。
将所述第一等离子增强荧光层和第二等离子增强荧光层按实施例1的白光OLED器件进行排列，选用不同的白光发光分子作为所述发光层，并控制D1(M1-EML)+D(EML)的距离为95nm，D2(M2-EML)的距离为5nm，分别对所述白光OLED器件的性能进行测试；并对不增加所述第一等离子增强荧光层和第二等离子增强荧光层的白光OLED器件进行性能测试。通过上述对产品的性能测试，形成实施例5-10，其中实施例5、7、9为对本发明提供的白光OLED器件进行性能测试的实施例，实施例6、8、10为对比实施例。以下对实施例5-10进行详细阐述：
实施例5-7
其中CIE表示相干红外能量，由实施例5、实施例6的测试结果对比来看，第一等离子增强荧光层和第二等离子增强荧光层对于白光OLED器件的光谱没有太大影响，但是，亮度和发光效率大约提升40％，主要原因在于第一等离子增强荧光层和第二等离子增强荧光层的荧光增强效应(因实施例5和实施例6的电流密度曲线基本重合，可以排除电学效应影响)。
同理，由实施例7、实施例8的测试结果可以看出，实施例7的白光OLED器件的发光效率提升35％；
由实施例9、实施例10的测试结果可以看出，实施例9的白光OLED器件的发光效率提升36％。
增强效应程度的不同来自于纳米粒子和发色光谱的近场耦合的程度不同，也来自于各自发光层与纳米粒子在相同距离时的远场效应不同有关。
与相关技术相比，本发明提供的白光OLED器件，有益效果在于：在所述第一导电层和所述第二导电层之间设置第一等离子增强荧光层和第二等离子增强荧光层，其中所述第一等离子增强荧光层用于提供远场增强荧光和近场增强荧光的双重作用，所述第二等离子增强荧光层用于提供近场增强荧光作用，通过增加所述第一等离子增强荧光层和第二等离子增强荧光层，亮度和发光效率提升至少30％。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种白光OLED器件，包括依次沉积形成的第一导电层、空穴传输部、发光层、电子传输部及第二导电层，其特征在于，所述白光OLED器件还包括形成于所述第一导电层和第二导电层之间的第一等离子增强荧光层和第二等离子增强荧光层。
2.根据权利要求1所述的白光OLED器件，其特征在于，所述第一等离子增强荧光层和所述第二等离子增强荧光层的材料为纳米金属粒子。
3.根据权利要求1所述的白光OLED器件，其特征在于，所述纳米金属粒子元素选自金、银、铜、铝、锌、铬、铂中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的白光OLED器件，其特征在于，所述第一等离子增强荧光层和所述第二等离子增强荧光层的材料为金纳米粒子，其粒径为1-60nm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的白光OLED器件，其特征在于，所述第一等离子增强荧光层到所述发光层的界面的距离D(M1-EML)和所述第二等离子增强荧光层到所述发光层的界面的距离D(M2-EML)满足以下条件：D(EML)+D(M1-EML)≤140nm，D(EML)+D(M2-EML)≤140nm，其中，D(EML)表示所述发光层的厚度。
6.根据权利要求5所述的白光OLED器件，其特征在于，所述空穴传输部包括空穴注入层和沉积于所述空穴注入层表面的空穴传输层，所述电子传输部包括电子传输层和沉积于所述电子传输层表面的电子注入层，所述第一等离子增强荧光层嵌设于所述空穴注入层，所述第二等离子增强荧光层嵌设于所述电子传输层。
7.根据权利要求5所述的白光OLED器件，其特征在于，所述空穴传输部包括空穴注入层和沉积于所述空穴注入层表面的空穴传输层，所述第一等离子增强荧光层嵌设于所述空穴注入层，所述第二等离子增强荧光层嵌设于所述空穴传输层。
8.根据权利要求5所述的白光OLED器件，其特征在于，所述空穴传输部包括空穴注入层和沉积于所述空穴注入层表面的空穴传输层，所述电子传输部包括电子传输层和沉积于所述电子传输层表面的电子注入层，所述第一等离子增强荧光层嵌设于所述空穴传输层，所述第二等离子增强荧光层嵌设于所述电子注入层。
9.根据权利要求5所述的白光OLED器件，其特征在于，所述电子传输部包括依次沉积形成的电子传输层和电子注入层，所述第一等离子增强荧光层嵌设于所述电子注入层，所述第二等离子增强荧光层嵌设于所述电子传输层。
10.根据权利要求1所述的白光OLED器件，其特征在于，所述第一导电层材料为ITO、IGO、IGZO、石墨烯、银纳米管、碳纳米管、金属金、金属铂或金属网格中的至少一种；所述第二导电层材料为Al、Mg、Ag中的至少一种。
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