一种有机发光器件和显示屏的制作方法

1.本公开涉及显示技术领域，特别涉及一种有机发光器件和显示屏。


背景技术：

2.随着oled技术的不断推进，人们对于影响oled的高效有机材料及器件性能的研究更加关注，一个效率好寿命长的有机电致发光器件通常是器件结构与各种有机材料的优化搭配的结果，这为设计及开发各种结构的功能化材料与器件的结构提供了极大的机遇和挑战。


技术实现要素：

3.本公开实施例的目的在于提供一种有机发光器件和显示屏，用以解决现有技术中如何提升有机致电发光器件发光效率和使用寿命的问题。
4.本公开的实施例采用如下技术方案：一种有机发光器件，包括按序层叠在基底上的阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和阴极，所述发光层的材料的第一偶极矩、所述空穴传输层的材料的第二偶极矩以及所述电子传输层的材料的第三偶极矩之间满足第一预设关系。
5.在一些实施例中，所述第一偶极矩、所述第二偶极矩以及所述第三偶极矩之间满足的第一预设关系为：
[0006][0007]
其中，μ1为所述第一偶极矩，μ2为所述第二偶极矩，μ3为所述第三偶极矩。
[0008]
在一些实施例中，所述第一偶极矩、所述第二偶极矩以及所述第三偶极矩之间满足的第一预设关系为：
[0009][0010]
在一些实施例中，所述发光层材料为第一材料和第二材料复合形成的激基复合物。
[0011]
在一些实施例中，所述第一材料与所述第二材料之间的比例为3:7至 7:3之间。
[0012]
在一些实施例中，所述发光层材料的homo单元分布在所述第一材料的分子结构上，所述发光层材料的lumo单元分布在所述第二材料的分子结构上，所述homo单元与所述lumo单元之间的距离处于第一预设范围内。
[0013]
在一些实施例中，所述第一材料与所述第二材料之间的激子结合能处于第二预设范围内。
[0014]
在一些实施例中，所述第二预设范围为1电子伏特(ev)至4电子伏特(ev)。
[0015]
在一些实施例中，所述第一材料的分子数量与所述第二材料的分子数量之间的差
值处于第三预设范围内。
[0016]
本公开的实施例还提供了一种显示屏，所述显示屏基于上述的有机发光器件制作。
[0017]
本公开实施例的有益效果在于：通过使用偶极矩与空穴传输层材料的偶极矩和电子传输层材料的偶极矩之间符合第一预设关系的发光层材料，保证发光层和空穴传输层、电子传输层之间的空穴和电子的传输情况达到平衡，进而提升有机发光器件的发光效率和使用寿命。
附图说明
[0018]
为了更清楚地说明本公开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公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]
图1为本公开第一实施例中有机发光器件的横截面的结构示意图；
[0020]
图2为本公开第一实施例中有机发光器件的横截面的另一种结构示意图；
[0021]
图3为本公开第一实施例中有机发光器件的制备流程图。
具体实施方式
[0022]
此处参考附图描述本公开的各种方案以及特征。
[0023]
应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。
[0024]
包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。
[0025]
通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本公开的这些和其它特性将会变得显而易见。
[0026]
还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本公开进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本公开的很多其它等效形式，它们具有如权利要求的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。
[0027]
当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。
[0028]
此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。
[0029]
本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。
[0030]
本公开第一实施例提供了一种有机发光器件，其横截面的结构示意图如图1所示，主要包括：按序层叠在基底上的阳极(anode)、空穴注入层 (hil，hole injection layer)、空穴传输层(htl，hole tranport layer)、发光层(eml，emission layer)、电子传输层(etl，electron transport layer) 和阴极(cathode)。当向阳极和阴极施加电压时，从阳极注入的空穴经hil 和htl向eml移动，并且从阴极注入的电子经etl向eml移动，空穴和电子在eml相遇时，电子与空穴复合形成激子，辐射发光。
[0031]
化合物的极性是分子内部电荷分布的体现，极性化合物具有其中一些原子具有部分正电荷或负电荷，偶极矩是正、负电荷中心间的距离和电荷中心所带电量的乘积，用符号μ表示，单位为d(德拜)。在本实施例中，以德拜为单位而定义的偶极矩可以衡量在某种材料内，空穴与电子的注入与传输、载流子的平衡情况。在本实施例中，通过调整空穴传输层、发光层、电子传输层的材料使发光层的材料的第一偶极矩、空穴传输层的材料的第二偶极矩以及电子传输层的材料的第三偶极矩之间满足第一预设关系，保证在第一预设关系的限定下，空穴传输层具有良好的空穴传输能力，电子传输层具有良好的电子传输能力，发光层则实现更好的平衡电子和空穴的作用，在电子和空穴平衡或趋近平衡的情况下，复合形成激子的效率越高，进而使有机发光器件的发光效率更高；同时避免在发光层出现空穴或电子过剩的情况，防止形成电荷累积导致有机发光器件材料劣化的情况出现，进而实现有机发光器件的使用寿命的延长。
[0032]
在一些实施例中，第一偶极矩、第二偶极矩以及第三偶极矩之间满足的第一预设关系可以为：
[0033][0034]
其中，μ1为第一偶极矩，μ2为第二偶极矩，μ3为第三偶极矩，第一阈值和第二阈值均为非负数，并且第一阈值小于第二阈值，第一阈值和第二阈值的具体值可以根据实际对有机发光器件的发光要求进行设定。在第一偶极矩、第二偶极矩以及第三偶极矩之间满足上述关系式(1)的情况下，可以认定当前发光层与空穴传输层和电子传输层之间的空穴传输、电子传输情况平衡，使有机发光器件具备更优的发光效率和更长的使用寿命。
[0035]
在一些优选的实施方式中，第一阈值可以为0，第二阈值可以为1，即第一偶极矩、第二偶极矩以及第三偶极矩之间满足的第一预设关系可以为：
[0036][0037]
在第一偶极矩、第二偶极矩以及第三偶极矩之间满足上述关系式(2)的情况下，可以认定当前发光层与空穴传输层和电子传输层之间的空穴传输、电子传输情况平衡，使有机发光器件具备更优的发光效率和更长的使用寿命。
[0038]
对于发光层来说，其所选用的主体材料在偶极矩满足上述关系式的基础上，还应具有空穴与电子良好的结合能力。本实施例中的发光层为第一材料和第二材料复合形成的激基复合物，可选地，第一材料可以为空穴型材料(p型)，第二材料可以为电子行材料(n型)，分别用于实现空穴和电子的传导，在第一材料和第二材料的结合处，实现空穴和电子的结合。相较于使用双极性材料作为发光层的主体材料，将两种材料结合形成双主体材料，
可以选用更多样的材料作为双主体之一，材料来源更加广泛，并且可以采取不同材料的组合方式来实现更好的器件性能。
[0039]
在一些实施例中，可以将第一材料和第二材料之间的配比限定在3:7 至7:3之间，而具体选择何种配比还需要根据第一材料和第二材料的具体选材以及有机发光器件实际的功能需求。在一般情况下，p型材料和n型材料之间的配比在3:7至7:3之间时，可以基本保证空穴和电子的传输效率持平，结合偶极矩所符合的第一预设关系，可以进一步实现空穴和电子在发光层的传输量相同，实现更高效的发光。
[0040]
进一步地，在第一材料和第二材料的分子结构中均具有homo单元 (最高占据分子轨道，highest occupied molecular orbital)和lumo单元 (最低未占分子轨道，lowest unoccupied molecular orbital)，homo单元对其电子的束缚较为松弛，具有电子给予体的性质，lumo单元则对电子的亲和力较强，具有电子接受体的性质。本实施例中激基复合物的homo 单元分布在第一材料的分子结构上，lumo单元则分布在第二材料的分子结构上；在一些实施例中需要限定homo单元和lumo单元之间的距离处于第一预设范围内，以保证第一材料和第二材料之间可以形成稳定的激基复合物，优选地，第一预设范围为2a至5a之间，其中，a为埃，1a＝0.1nm。若homo单元和lumo单元之间的距离过大，二者之间不会发生电子的迁移，无法形成激基复合物；若二者之间距离过小，homo单元和lumo 单元之间则不会发生分离，同样无法实现激基复合物的形成。
[0041]
在一些实施例中，通过激子结合能来反应激基复合物中空穴与电子结合的能力，并进一步限定第一材料与第二材料之间的激子结合能处于第二预设范围内，其中，第二预设范围可以根据有机发光器件实际的功能需求决定。激子结合能越小，说明由p型提供的空穴与n型材料提供的电子越容易分离，不能很好的复合形成激基复合物进行发光；激子结合能越大，说明形成激基复合物时造成了过多的能量损失，激基复合物的带隙变窄，对材料的选取要求比较高，因此，本实施例限定第二预设范围为1ev至4ev 之间，在保证选材范围广泛的基础上，保证第一材料和第二材料之间最优的复合效果。
[0042]
另外，在选取第一材料和第二材料时，尽量保证在上述3:7至7:3之间的配比范围内，第一材料的分子数量与第二材料的分子数量之间的差值处于第三预设范围内，例如，第三预设范围为0至100，即需要保证第一材料的分子数量与第二材料的分子数量之间的差值小于100即可，以防止在制作有机发光器件的过程中，对第一材料和第二材料进行同时蒸镀时，由于分子量的差异导致两种材料之间的蒸发温度相差过大，导致两种材料掺杂比例不均匀的问题出现，影响器件功能。
[0043]
需要注意的是，在实际进行发光层的第一材料和第二材料选材时，应尽量保证第一材料和第二材料均满足上述关于比例、单元距离、激子结合能、分子量等参数的要求，进而使发光层的主体材料性能更高，以达到更好的发光效果。
[0044]
在实际制作有机发光器件时，如图2所示，在发光层和电子传输层之间还可以设置空穴阻挡层，在发光层和空穴传输层之间还可以设置有发光辅助层。
[0045]
具体地，基板可选为任意透明的刚性或柔性的衬底材料，如玻璃、聚酰亚胺等。阳极为高功函数电极材料，可以选用如透明氧化物ito、izo；也可为ito/ag/ito、ag/izo、cnt/ito、cnt/izo、go/ito、go/izo等等形成的复合电极等。空穴注入层可以为无机的氧化物，例如：钼氧化物、钛氧化物、钒氧化物、铼氧化物、钌氧化物、铬氧化物、锆氧化物、铪氧化物、钽
氧化物、银氧化物、钨氧化物、锰氧化物等，也可以为强吸电子体系的掺杂物，例如f4tcnq、hatcn等；还可以在空穴传输材料进行p 型掺杂，该层厚度5～20nm，通过共蒸形成空穴注入层。空穴传输层可以为芳胺类或者咔唑类材料，如npb、tpd、baflp、dfldpbi等。发光辅助层也需要具有良好的空穴传输特性，可以为红色发光辅助层、绿色发光辅助层、蓝色发光辅助层，均可以为芳胺类或者咔唑类材料，如cbp、pczpa 等。空穴阻挡层以及电子传输层一般为芳族杂环化合物，例如苯并咪唑衍生物、咪唑并吡啶衍生物、苯并咪唑并菲啶衍生物等咪唑衍生物；嘧啶衍生物、三嗪衍生物等嗪衍生物；喹啉衍生物、异喹啉衍生物、菲咯啉衍生物等包含含氮六元环结构的化合物(也包括在杂环上具有氧化膦系的取代基的化合物，例如：oxd-7、taz、p-ettaz)、bphen、bcp等。电子注入层一般为碱金属或者金属，例如lif、yb、mg、ca或者他们的化合物等。阴极层可以使用例如铝元素的金属层实现。发光层则可根据本实施例中对其偶极矩、分子量、激子结合能、单元间距等限定，选择合适的材料复合而成，同时也可按照相应像素颜色需求，对应选择不同的第一材料和第二材料，并且配置不同的客体材料即可。
[0046]
图3示出了有机发光器件制备过程，主要包括以下步骤：
[0047]
s1，将带有ito的玻璃板在清洗剂中超声处理，在去离子水中冲洗，在丙酮-乙醇混合溶剂中超声除油，在洁净环境下烘烤至完全除去水份；
[0048]
s2，把上述带有阳极的玻璃基片置于真空腔内，抽真空至1
×
10-5
～1
ꢀ×
10-6
，在上述阳极层膜上真空蒸镀空穴注入材料，形成空穴注入材料；
[0049]
s3，在空穴注入层上蒸镀空穴传输材料，形成空穴传输层；
[0050]
s4，在空穴传输层之上真空蒸镀器蒸镀空穴传输件的电子阻挡层；
[0051]
s5，在电子阻挡层之上真空蒸镀器件的发光层，发光层包括主体材料和客体材料，利用多源共蒸的方法，主体材料和客体材料的重量比为90： 10；
[0052]
s6，在发光层之上真空蒸镀器件的空穴阻挡层；
[0053]
s7，空穴阻挡层之上真空蒸镀器件的电子传输层；
[0054]
s8，在电子传输层上真空蒸镀厚度为0.5nm的lif作为电子注入层；
[0055]
s9，在电子注入层上蒸镀al层作为器件的阴极。
[0056]
基于上述实施例内容对发光层的第一材料和第二材料进行选取，并基于图3所示有机发光器件制备过程进行器件制备，最终形成发光性能良好、使用寿命长的有机发光器件。
[0057]
下面结合表1至表7，对使用本公开第一实施例中有机发光器件进行制作的发光二极管以及未按照第一实施例中要求所制作的发光二极管之间的发光效率和使用寿命进行对比说明。
[0058]
首先，进行模拟表表征测试：使用计算化学软件“spartan
‘
18”来计算。使用dft(density functional theory)方法计算b3lyp/6-31g*计算水平下基态下平衡几何形状的偶极矩、分级间距以及发光单元的平面性。如果可存在多于一种构象，则选择具有最低总能量的构象以确定偶极矩。所述hil和etl层为双组分，二者可由于范德华力等相互作用而彼此结合。因此本公开所指hil层偶极矩，为两种材料组合为二聚体的共同偶极矩。
[0059]
下面结合表1，按照本公开第一实施例中对发光层的制作材料的要求所选定的三组p型材料和n型材料，分别形成三种不同的发光层的主体材料，即主体材料1、主体材料2以
及主体材料3，其对应的材料性能如表2 所示。
[0060]
表1
[0061]
[0062][0063]
表2
[0064][0065]
使用上述三种主体材料，分别制作有机发光器件，其器件结构均为：玻璃衬底上的氧化铟锡ito层作为阳极，空穴注入层hil(5～30nm)，空穴传输层htl(100～2000nm)，电子阻挡层ebl(5～100nm)，发光层eml (20～100nm)，空穴阻挡层hbl(5～100nm)，电子传输层etl(20～100nm)，电子注入层eil(1～10nm)，阴极。通过上述三种主体材料所制备出的有机发光器件，其主体材料、htl材料、etl材料之间的偶极矩如表3所示。
[0066]
表3
[0067][0068]
其中，htl-1、htl-2、htl-3、etl-1、etl-2以及etl-3的分子结构式如表4所示：
[0069]
表4
[0070][0071]
对比htl、对比etl以及对比eml材料的分子结构如表5所示：
[0072]
表5
[0073][0074]
采用以上材料，在不同功能层蒸镀以下材料来制作下表有机发光器件实例如表6所示：
[0075]
表6
[0076]
[0077][0078]
基于表6所示的材料组合，最终形成七组不同的有机发光器件，将其制备成有机发光二级光，并在固定的电流密度下测量驱动电压和发光效率，对应的测试结果如表7所示：
[0079]
表7
[0080] 效率寿命示例1113％150％示例2122％161％示例3107％167％对比例1100％100％对比例2105％111％对比例397％99％对比例495％82％
[0081] 基于表7中的数据可知，符合本实施例要求的示例1、2和3的有机发光二级管的发光效率和使用寿命，明显高于不符合本实施例要求的对比例1至4的有机发光二级管的发光效率和使用寿命。
[0082]
本公开的第二实施例提供了一种显示屏，该显示屏可以基于本公开第一实施例中所提供的有机发光器件进行制作，进而实现最终制作出的显示屏显示效果更好，使用寿命更长，用户满意度更高。
[0083]
以上对本公开多个实施例进行了详细说明，但本公开不限于这些具体的实施例，本领域技术人员在本公开构思的基础上，能够做出多种变型和修改实施例，这些变型和修改都应落入本公开所要求保护的范围之内。