CN113270556A - 一种高性能红光oled器件结构 - Google Patents

一种高性能红光oled器件结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能红光OLED器件结构，包括依次设置的封盖层、阴极层、电子注入层、电子传输层或空穴阻挡层、第三发光层、中间层、第二发光层、电荷产生层、第一发光层、空穴传输层、空穴注入层和阳极层，可以有效提升产品的亮度和寿命；涉及到电荷产生层CGL和连接层ITL组合使用实现更高的红光效率；以及利用该结构实现高亮度的同时器件仍能保持较低的驱动电压。

Description

一种高性能红光OLED器件结构
技术领域
本发明属于OLED器件技术领域，尤其涉及一种高性能红光OLED器件结构。
背景技术
与传统的AMOLED显示技术相比，硅基OLED微显示以单晶硅芯片为基底并借助于成熟的CMOS工艺使其像素尺寸更小、集成度更高，可制作成媲美大屏显示的近眼显示产品而受到广泛关注。基于其技术优势和广阔的市场，在军事以及消费电子领域，硅基OLED微显示都将掀起近眼显示的新浪潮，为用户带来前所未有的视觉体验。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：在红光器件中提高效率和亮度的方法，除了常规的使用高效率的材料之外，通常也采用叠层结构(Tandem结构)，常见的有2层/3层结构的红光器件，tandem器件固然能够增加器件的效率和亮度，但是其驱动电压也是同步线性在增加，而OLED驱动电压受限于IC，所以tandem结构中层数量也会受到限制，一般在硅基OLED中，IC可提供的电压可满足2层结构，超过3层结构，就会存在风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以有效提升产品的亮度和寿命；使用实现更高的红光效率，实现高亮度的同时器件仍能保持较低的驱动电压的高性能红光OLED器件结构。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高性能红光OLED器件结构，包括依次设置的封盖层(CPL)、阴极层(Cathode)、电子注入层(EIL)、电子传输层(ETL)或空穴阻挡层(HBL)、第三发光层、中间层(ITL)、第二发光层、电荷产生层(CGL)、第一发光层、空穴传输层(HTL)、空穴注入层(HIL)和阳极层(Anode)。
所述第三发光层为N型，厚度范围在10～30nm，R-掺杂剂的掺杂浓度控制在6％～8％；所述中间层为双极性的材料，厚度在1～10nm。
所述第一发光层和第二发光层厚度范围在10～40nm，R-掺杂剂的掺杂浓度控制在6％～12％。红光发光波长较长，激子的能量较低，因此可以掺杂相对较高的浓度，和较大的厚度值。
一种高性能红光OLED器件结构，包括依次设置的封盖层、阴极层、电子注入层、电子传输层或空穴阻挡层、第二发光层、电荷产生层、第一发光层、中间层、第三发光层、空穴传输层、空穴注入层和阳极层。
所述第三发光层为P型，厚度范围在10～30nm，R-掺杂剂的掺杂浓度控制在6％～8％；所述中间层为双极性的材料，厚度在1～10nm。中间层主要作为为传输电子和空穴，所以要求为双极性材料，即对电子和空穴均具有较好的传输能力，膜层厚度要求在10nm以内的薄层作用是，电子和空穴的传输速度是有差异的，如果太厚会导致二者的注入不平衡，影响激子复合发光效率。
所述第一发光层和第二发光层厚度范围在10～40nm，R-掺杂剂的掺杂浓度控制在6％～12％。红光发光波长较长，激子的能量较低，因此可以掺杂相对较高的浓度，和较大的厚度值。
一种高性能红光OLED器件结构，包括依次设置的封盖层、阴极层、电子注入层、电子传输层或空穴阻挡层、第四发光层、第二中间层、第二发光层、电荷产生层、第一发光层、第一中间层、第三发光层、空穴传输层、空穴注入层和阳极层。
所述第三发光层为P型，厚度范围在10～30nm，R-掺杂剂的掺杂浓度控制在6％～8％；所述第四发光层为N型，厚度范围在10～30nm，R-掺杂剂的掺杂浓度控制在6％～8％；所述第一中间层和第二中间层为双极性的材料，厚度在1～10nm。中间层主要作为为传输电子和空穴，所以要求为双极性材料，即对电子和空穴均具有较好的传输能力，膜层厚度要求在10nm以内的薄层作用是，电子和空穴的传输速度是有差异的，如果太厚会导致二者的注入不平衡，影响激子复合发光效率。
所述第一发光层和第二发光层厚度范围在10～40nm，R-掺杂剂的掺杂浓度控制在6％～12％。红光发光波长较长，激子的能量较低，因此可以掺杂相对较高的浓度，和较大的厚度值。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果，可以有效提升产品的亮度和寿命；涉及到电荷产生层CGL和连接层ITL组合使用实现更高的红光效率；以及利用该结构实现高亮度的同时器件仍能保持较低的驱动电压。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的高性能红光OLED器件结构的第一种实施方式的结构示意图；
图2为高性能红光OLED器件结构的第二种实施方式的结构示意图；
图3为高性能红光OLED器件结构的第三种实施方式的结构示意图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
参见图1，R-OLED结构中各膜层材料(除了ITL和EML-R-3)选用常规的材料体系，其中各材料的特性和能级搭配均符合OLED能级匹配。高效率R-OLED结构如图1所示，其中EML-R-3靠近阴极一侧，该发光层R-Host选取偏电子的主体材料(N型)，厚度范围在10～30nm，R-dopant的掺杂浓度控制在6％～8％，优选浓度为6％，而ITL材料可以选择为EML-R-2host的材料作为连接层，来降低其与EML-R-2的注入势垒，或者选择双极性的材料(P-N型)，以降低电子和空穴的传输势垒；其中ITL的厚度范围控制在1～10nm，优选方案为3～6nm，详细的器件结构如图1所示。
实施例二
R-OLED结构中各膜层材料(除了ITL和EML-R-3)均选用常规的材料体系，其中各材料的特性和能级搭配均符合OLED能级匹配。高效率R-OLED结构如图2所示，其中EML-R-3靠近阳极一侧，该发光层R-Host选取偏空穴的主体材料(P型)，厚度范围在10～30nm，R-dopant的掺杂浓度控制在6％～8％，优选浓度为6％，而ITL材料可以选择为EML-R-1host的材料作为连接层，来降低其与EML-R-1的注入势垒，或者选择双极性的材料(P-N型)，以降低电子和空穴的传输势垒；其中ITL的厚度范围控制在1～10nm，优选方案为3～6nm，详细的器件结构如下图2所示。
实施例三
R-OLED结构中各膜层材料(除ITL1和ITL2和EML-R-3和EML-R-4)均选用常规的材料体系，其中各材料的特性和能级搭配均符合OLED能级匹配。如图3所示，其中EML-R-3靠近阳极一侧，该发光层R-Host选取偏空穴的主体材料(P型)，厚度范围在10～30nm，R-dopant的掺杂浓度控制在6％～8％，优选浓度为6％；EML-R-4靠近阴极一侧该发光层R-Host选取偏电子的主体材料(N型)，厚度范围在10～30nm，R-dopant的掺杂浓度控制在6％～8％，优选浓度为6％，而ITL1材料可以选择为EML-R-1host的材料作为连接层，来降低其与EML-R-1的注入势垒，或者选择双极性的材料(P-N型)，以降低电子和空穴的传输势垒；ITL2材料可以选择为EML-R-2host的材料作为连接层，来降低其与EML-R-2的注入势垒，或者选择双极性的材料(P-N型)，以降低电子和空穴的传输势垒；其中ITL的厚度范围控制在1～10nm，优选方案为3～6nm，详细的器件结构如下图3所示。
该红光OLED器件结构可以应用到硅基显示上，使其在高亮度条件使用，仍具有较长的使用寿命。采用三层的红光发光层，第一层EML-R-1与第二层EML-R-2通过CGL(电荷产生层)连接；第二层EML-R-2与第三层EML-R-3通过ITL(中间层)连接；EML-R-3置于靠近阴极的位置，EML-R-3中采用偏电子的R-Host材料。该器件结构能在叠层红光的基础上进一步提高效率和寿命。
使用高性能的R-OLED器件结构得到红色硅基OLED产品有以下优点：1.有更高的亮度，可应用于各种系列的光波导产品中；2.相同亮度下，器件的电流进一步降低，有利于提高器件的使用寿命。采用ITL和CGL相结合的方案达到提升红光发光效率，亮度和寿命的效果；本发明保护使用该种结构的R-OLED器件的驱动电压与2层器件电压接近，但具备更高的亮度。
采用上述的结构后，可以有效提升产品的亮度和寿命；涉及到电荷产生层CGL和连接层ITL组合使用实现更高的红光效率；以及利用该结构实现高亮度的同时器件仍能保持较低的驱动电压。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高性能红光OLED器件结构，其特征在于，包括依次设置的封盖层、阴极层、电子注入层、电子传输层或空穴阻挡层、第三发光层、中间层、第二发光层、电荷产生层、第一发光层、空穴传输层、空穴注入层和阳极层。
2.如权利要求1所述的高性能红光OLED器件结构，其特征在于，所述第三发光层为N型，厚度范围在10～30nm，R-掺杂剂的掺杂浓度控制在6％～8％；所述中间层为双极性的材料，厚度在1～10nm。
3.如权利要求2所述的高性能红光OLED器件结构，其特征在于，所述第一发光层和第二发光层厚度范围在10～40nm，R-掺杂剂的掺杂浓度控制在6％～12％。
4.一种高性能红光OLED器件结构，其特征在于，包括依次设置的封盖层、阴极层、电子注入层、电子传输层或空穴阻挡层、第二发光层、电荷产生层、第一发光层、中间层、第三发光层、空穴传输层、空穴注入层和阳极层。
5.如权利要求4所述的高性能红光OLED器件结构，其特征在于，所述第三发光层为P型，厚度范围在10～30nm，R-掺杂剂的掺杂浓度控制在6％～8％；所述中间层为双极性的材料，厚度在1～10nm。
6.如权利要求5所述的高性能红光OLED器件结构，其特征在于，所述第一发光层和第二发光层厚度范围在10～40nm，R-掺杂剂的掺杂浓度控制在6％～12％。
7.一种高性能红光OLED器件结构，其特征在于，包括依次设置的封盖层、阴极层、电子注入层、电子传输层或空穴阻挡层、第四发光层、第二中间层、第二发光层、电荷产生层、第一发光层、第一中间层、第三发光层、空穴传输层、空穴注入层和阳极层。
8.如权利要求7所述的高性能红光OLED器件结构，其特征在于，所述第三发光层为P型，厚度范围在10～30nm，R-掺杂剂的掺杂浓度控制在6％～8％；所述第四发光层为N型，厚度范围在10～30nm，R-掺杂剂的掺杂浓度控制在6％～8％；所述第一中间层和第二中间层为双极性的材料，厚度在1～10nm。
9.如权利要求8所述的高性能红光OLED器件结构，其特征在于，所述第一发光层和第二发光层厚度范围在10～40nm，R-掺杂剂的掺杂浓度控制在6％～12％。
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