CN115188911A - 有机发光晶体管和显示装置 - Google Patents

有机发光晶体管和显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了有机发光晶体管和显示装置，所述有机发光晶体管包括层叠设置栅极、栅绝缘层和发光层，所述发光层远离所述栅绝缘层的一侧设置有源极和漏极；所述栅绝缘层包括光子晶体结构。由此，通过在有机发光晶体管中引入光子晶体结构，可以提高光取出率，提高有机发光晶体管的亮度，提升有机发光晶体管的光电性能。

Description

有机发光晶体管和显示装置
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及有机发光晶体管和显示装置。
背景技术
近几年来，有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)由于其低电压驱动、自发光、宽视角、高分辨率、自然色再现性和快速响应时间等一系列优点吸引了众多的关注和研究。在OLED装置中，OLED是基于通过阴极注入的电子与通过阳极注入的空穴的复合而在有机发光层中产生的激子的辐射衰减的自发光光源。
场效应晶体管(Field Effect Transistor，FET)作为OLED像素电路中的控制单元，起着控制OLED开关和调控电路电流大小的作用。
有机发光晶体管(Organic light-emitting transistor，OLET)是一类新型的多功能有机器件，能够将发光与晶体管的电流调制功能结合起来，被认为是高度集成的有机光电子器件中的创新元件。过去几年中，高亮度、高效、可靠的器件的成功研制，加上传统集成光电平台内增强的兼容性特征，为显示技术应用领域提供了新方向。然而，传统的有机发光晶体管的亮度偏低。
因此，有必要对有机发光晶体管进行改进。
发明内容
本发明提供一种有机发光晶体管，所述有机发光晶体管包括层叠设置栅极、栅绝缘层和发光层，所述发光层远离所述栅绝缘层的一侧设置有源极和漏极；所述栅绝缘层包括光子晶体结构。由此，通过在有机发光晶体管中引入光子晶体结构，可以提高光取出率，提高有机发光晶体管的亮度，提升有机发光晶体管的光电性能。
根据本发明的实施例，所述光子晶体结构包括层叠设置的至少两个第一介质层和至少一个第二介质层，所述第一介质层和第二介质层交替设置，所述发光层和所述栅极均和所述第一介质层相接触；所述第一介质层的折射率大于所述第二介质层的折射率。由此，可以进一步提高光取出率，提高有机发光晶体管的亮度。
根据本发明的实施例，所述第一介质层与所述第二介质层的层数之和小于等于9。由此，可以在提高有机发光晶体管亮度的同时，使有机发光晶体管具有较高的效率，使有机发光晶体管具有较高的光电性能。
根据本发明的实施例，形成所述第一介质层的材料包括ZrO2、Ta2O5、ZnO的任意一种；形成所述第二介质层的材料包括Al2O3、MgO、SiO2、Si3N4、SiON的任意一种。由此，第一介质层的折射率与第二介质层的折射率相差较大，所形成的光子晶体结构具有较高的反射率，进而可以提高光取出率，进一步提高有机发光晶体管的亮度。而且，上述材料的价格低廉，可以进一步降低生产成本。
根据本发明的实施例，所述第一介质层的厚度为60-100nm；所述第二介质层的厚度为45-55nm。由此，光子晶体结构的禁带可以对落在禁带频率内的光子具有较高的反射率，可以有效的提高光取出率，提高有机发光晶体管的亮度。
根据本发明的实施例，所述源极的长度、所述漏极的长度为100-200微米；所述源极的宽度、所述漏极的宽度为20-40微米。由此，源极、漏极的长度和宽度均较小，可以提高有机发光晶体管的分辨率。
根据本发明的实施例，所述源极的厚度、所述漏极的厚度为
Figure BDA0003751832280000021
根据本发明的实施例，形成所述源极的材料、形成所述漏极的材料彼此独立的选自金、银、铜、铝、镁的至少一种。
根据本发明的实施例，所述栅绝缘层还包括缓冲层，所述缓冲层位于所述光子晶体结构远离所述栅极的一侧。
根据本发明的实施例，形成所述缓冲层的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇的至少一种。
根据本发明的实施例，所述缓冲层的厚度为10-100nm。
根据本发明的实施例，形成所述发光层的材料包括噻吩类化合物。
根据本发明的实施例，所述发光层的厚度为50-100nm。
本发明还提供一种显示装置，所述显示装置包括前文所述的有机发光晶体管。由此，该显示装置具有前文所述的有机发光晶体管所具有的全部特征和优点，在此不再赘述。总的来说，该显示装置具有较高的亮度，具有较佳的光电性能。
附图说明
图1是本发明一个实施例中，有机发光晶体管的结构示意图；
图2是本发明另一个实施例中，有机发光晶体管的结构示意图；
图3是本发明另一个实施例中，有机发光晶体管的结构示意图；
图4是本发明中，具有图3所示的光子晶体结构、光子晶体结构中第一介质层、第二介质层的厚度不同时，两种光子晶体结构的透过率对比曲线；
图5是本发明一个实施例中，有机发光晶体管的俯视图；
图6是本发明另一个实施例中，有机发光晶体管的结构示意图。
附图标记说明
100-栅极、200-栅绝缘层，210-光子晶体结构，211-第一介质层，212-第二介质层，220-缓冲层，300-发光层，400-源极，500-漏极。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
本发明提供一种有机发光晶体管，参考图1，所述有机发光晶体管包括层叠设置栅极100、栅绝缘层200和发光层300，所述发光层300远离所述栅绝缘层200的一侧设置有源极400和漏极500，源极400和漏极500间隔设置；所述栅绝缘层200包括光子晶体结构。由此，通过在有机发光晶体管中引入光子晶体结构210，可以提高光取出率，进而可以提高有机发光晶体管的亮度，提升有机发光晶体管的光电性能。
本发明的光子晶体结构可以为DBR(分布式布拉格反射镜)，光子晶体结构210的禁带对落在禁带频率内的光子具有较高的反射率，近似可以达到100％，并且能量吸收低。本发明引入光子晶体结构，可以很大程度上提高反射率，进而可以提高有机发光晶体管的亮度。
根据本发明的一些具体实施例，与传统的有机发光晶体管器件相比，本发明的有机发光晶体管的整体亮度提高了2-3倍。
根据本发明的实施例，参考图2，所述光子晶体结构210包括层叠设置的至少两个第一介质层211和至少一个第二介质层212，所述第一介质层211和第二介质层212交替设置；所述第一介质层211的折射率大于所述第二介质层212的折射率；所述发光层300和所述栅极100均和所述第一介质层211相接触。由此，光子晶体结构210具有较高的反射率，可以减少发光层300的光线向靠近栅极100的一侧传输，发光层300的光线在发光层300与第一介质层211的界面具有较高的反射率，可以进一步提高光取出率，进一步提高有机发光晶体管的亮度。
根据本发明的实施例，所述第一介质层211与所述第二介质层212的层数之和小于等于9。例如，第一介质层211与第二介质层212的层数之和可以为3层(如图2所示)、5层、7层或9层(如图3所示)。由此，可以在保证有机发光晶体管具有较高效率的同时，提高有机发光晶体管的亮度。如果第一介质层211与第二介质层212的层数过多，电阻会增加，会导致有机发光晶体管的效率下降。
根据本发明的实施例，形成所述第一介质层211的材料包括ZrO2、Ta2O5、ZnO的任意一种；形成所述第二介质层212的材料包括Al2O3、MgO、SiO2、Si3N4、SiON的任意一种。由此，第一介质层211的折射率与第二介质层212的折射率相差较大，第一介质层211、第二介质层212可以大幅的提高光子晶体结构210的反射率，进而可以大幅的提高有机发光晶体管的亮度。而且，上述第一介质层211的材料、第二介质层212的材料的价格低廉，可以降低生产成本。此外，上述第一介质层211的材料、第二介质层212的材料的介电常数均较高，在同一驱动电压下，绝缘材质为高介电常数绝缘材质时，有机发光晶体管的发光亮度较高，像素单元的显示效果较好，即使用上述第一介质层211材料、上述第二介质层212材料，可以进一步提高有机发光晶体管的亮度。
应该理解，不同的材料具有不同的折射率，本领域技术人员可以根据需要，选择适当的第一介质层211的材料与第二介质层212材料，进而调控第一介质层211、第二介质层212的折射率差值，进而调控反射的频段和频宽。示例性的，ZrO2的折射率在1.8-2.2间，SiO2的折射率在1.24-1.5左右，Ta2O5的折射率在2.1左右、ZnO的折射率为2.0左右。
根据本发明的实施例，所述第一介质层211的厚度为60-100nm，例如60nm、75nm、75.5nm、90nm、90.3nm、100nm；所述第二介质层212的厚度为45-55nm，例如45nm、48.2nm、50.7nm、55nm。由此，可以使光子晶体结构210的禁带对落在禁带频率内的光子具有较高的反射率，提高光取出率，进而提高有机发光晶体管的亮度。
在本发明的一些实施例中，在光子晶体结构210中包括多个第一介质层211、第二介质层212，不同位置的第一介质层211的厚度相同，不同位置的第二介质层212的厚度相同。参考图3，光子晶体结构210包括5个第一介质层211、4个第二介质层212，每个第一介质层211的厚度相同，每个第二介质层212的厚度相同。
在本发明的一些具体实施例中，光子晶体结构210中第一介质层211、第二介质层212的厚度、以及两者的层数之和有多种组合方式，以下对光子晶体结构210中第一介质层211的厚度、第二介质层212的厚度对透过率的影响作简单说明。在一些具体实施例中，光子晶体结构210简称为结构1、结构2，结构1和结构2中第一介质层211与第二介质层212的层数之和均为9层，形成第一介质层211的材料均为ZrO2，形成第二介质层212的材料均为Al2O3。结构1中，第一介质层211的厚度为75.5nm，第二介质层212的厚度为50.7nm。结构2中，第一介质层211的厚度为90.3nm，第二介质层212的厚度为48.2nm。结构1与结构2的透过率对比曲线如图4所示，可以看出，结构1与结构2在相同波长下的透过率不同。由此，可以通过调节第一介质层211和第二介质层212的厚度，来调整光子晶体结构210的带隙，调整反射的频段和频宽，进而实现透过率的调整，进而可以调节有机发光晶体管的亮度。
在本发明的一些实施例中，可以使用脉冲激光沉积(PLD)方式来形成第一介质层211、第二介质层212。
根据本发明的实施例，参考图5，所述源极400的长度、所述漏极500的长度为100-200微米，例如100微米、120微米、140微米、150微米、160微米、180微米、200微米；所述源极400的宽度、所述漏极500的宽度为20-40微米，例如20微米、25微米、30微米、35微米、40微米。由此，该源极400、漏极500的长度和宽度均较小，可以提高有机发光晶体管的分辨率，进一步提高有机发光晶体管的光电性能。
根据本发明的实施例，所述源极400的厚度、所述漏极500的厚度为
Figure BDA0003751832280000051
例如
Figure BDA0003751832280000052
Figure BDA0003751832280000053
根据本发明的实施例，形成所述源极400的材料、形成所述漏极500的材料相同或不同，彼此独立的选自金、银、铜、铝、镁的至少一种。
在本发明的一些具体实施例中，可以采用蒸镀方式制备源极400和漏极500。
在本发明的一些实施例中，栅极100是设置在基板上的，基板可以为玻璃，玻璃的厚度可以为1.5mm。
在本发明的一些实施例中，形成栅极100的材料包括氧化铟锡(ITO)、金、银、铝、镁的至少一种。
在本发明的一些实施例中，栅极100的厚度可以为120nm。
根据本发明的实施例，参考图6，所述栅绝缘层200还包括缓冲层220，所述缓冲层220位于所述光子晶体结构210远离所述栅极100的一侧。由此，缓冲层220不仅具有绝缘的效果，还可以起到保护光子晶体结构210的作用。
根据本发明的实施例，形成所述缓冲层220的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA)的至少一种。
在本发明的一些具体实施例中，缓冲层220的厚度为10-100nm，例如10nm、30nm、50nm、60nm、80nm、100nm。
根据本发明的实施例，形成所述发光层300的材料包括噻吩类化合物，例如2，3-噻吩酰亚胺端基四噻吩衍生物，如2，2-(2，2-双噻吩-5，5-二酰基)双(5-丁基-5H-噻吩吡咯-4,6)-二酮。
根据本发明的实施例，所述发光层300的厚度为50-100nm，例如50nm、75nm、80nm、100nm。
本发明还提供一种显示装置，所述显示装置包括前文所述的有机发光晶体管。由此，该显示装置具有前文所述的有机发光晶体管所具有的全部特征和优点，在此不再赘述。总的来说，该显示装置具有较高的亮度，具有较佳的光电性能。
本发明对显示装置的具体种类没有特别限制，可以包括但不限于手机、电视机、显示屏幕、游戏机、平板电脑、可穿戴设备等等。当然，也可以理解，除了前文所述的有机发光晶体管，该显示装置还可以包括常规显示装置必要的结构和部件，如以手机为例，其还可以包括壳体、电池、指纹识别组件、触控组件、照相模组、必要的电路结构等等，在此不再一一赘述。
需要说明的是，本说明书中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“另一个实施方式”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种有机发光晶体管，其特征在于，所述有机发光晶体管包括层叠设置栅极、栅绝缘层和发光层，所述发光层远离所述栅绝缘层的一侧设置有源极和漏极；
所述栅绝缘层包括光子晶体结构。
2.根据权利要求1所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述光子晶体结构包括层叠设置的至少两个第一介质层和至少一个第二介质层，所述第一介质层和第二介质层交替设置，所述发光层和所述栅极均和所述第一介质层相接触；
所述第一介质层的折射率大于所述第二介质层的折射率。
3.根据权利要求2所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述第一介质层与所述第二介质层的层数之和小于等于9。
4.根据权利要求2所述的有机发光晶体管，其特征在于，形成所述第一介质层的材料包括ZrO2、Ta2O5、ZnO的任意一种；
形成所述第二介质层的材料包括Al2O3、MgO、SiO2、Si3N4、SiON的任意一种。
5.根据权利要求2所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述第一介质层的厚度为60-100nm；
所述第二介质层的厚度为45-55nm。
6.根据权利要求1所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述源极的长度、所述漏极的长度为100-200微米；
所述源极的宽度、所述漏极的宽度为20-40微米。
7.根据权利要求1所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述源极的厚度、所述漏极的厚度为
Figure FDA0003751832270000011
8.根据权利要求1所述的有机发光晶体管，其特征在于，形成所述源极的材料、形成所述漏极的材料彼此独立的选自金、银、铜、铝、镁的至少一种。
9.根据权利要求1所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述栅绝缘层还包括缓冲层，所述缓冲层位于所述光子晶体结构远离所述栅极的一侧。
10.根据权利要求9所述的有机发光晶体管，其特征在于，形成所述缓冲层的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇的至少一种。
11.根据权利要求9所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述缓冲层的厚度为10-100nm。
12.根据权利要求1所述的有机发光晶体管，其特征在于，形成所述发光层的材料包括噻吩类化合物。
13.根据权利要求1所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述发光层的厚度为50-100nm。
14.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括权利要求1-13任一项所述的有机发光晶体管。
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