集发光、开关、颜色控制的电致发光四极管及其控制方法

文档序号:23156 发布日期:2021-09-21 浏览:38次 >En<

阅读说明:本技术 集发光、开关、颜色控制的电致发光四极管及其控制方法 (Electroluminescent tetrode integrating light emission, switch and color control and control method thereof ) 是由 孟鸿 纪君朋 杨标 张超红 赵长斌 陈经伟 蔡雨露 孟智敏 于 2021-06-01 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种集发光、开关、颜色控制的电致发光四极管及其控制方法,电致发光四极管包括:依次设置的电极层,发光层以及调制层;所述发光层包括:至少两个子发光层;所述电极层包括:至少两个电极,相邻两个电极相互间隔设置;其中,所述电极与所述子发光层一一对应设置,所述调制层用于控制各子发光层。通过将发光层分成至少两个子发光层,并将电极层分成至少两个间隔设置的电极,电极与子发光层一一对应,因此,可以通过调制层分别控制各子发光层,这些子发光层可以形成一个像素,也就是说,给调制层一个控制信号,就可以集成化控制各子发光层。(The invention discloses an electroluminescent tetrode integrating luminescence, switching and color control and a control method thereof, wherein the electroluminescent tetrode comprises the following components: the light emitting diode comprises an electrode layer, a light emitting layer and a modulation layer which are arranged in sequence; the light emitting layer includes: at least two sub-light emitting layers; the electrode layer includes: at least two electrodes, wherein the two adjacent electrodes are arranged at intervals; the electrodes are arranged in one-to-one correspondence with the sub-light emitting layers, and the modulation layer is used for controlling each sub-light emitting layer. By dividing the light-emitting layer into at least two sub-light-emitting layers and dividing the electrode layer into at least two electrodes arranged at intervals, the electrodes and the sub-light-emitting layers are in one-to-one correspondence, so that the sub-light-emitting layers can be controlled separately by the modulation layer and can form a pixel, that is, the sub-light-emitting layers can be controlled in an integrated manner by giving a control signal to the modulation layer.)

集发光、开关、颜色控制的电致发光四极管及其控制方法

技术领域

本发明涉及电致发光

技术领域

,尤其涉及的是一种集发光、开关、颜色控制的电致发光四极管及其控制方法。

背景技术

全彩显示单元是智能电子器件的重要组成部分,因此显示单元也和其他电子元器件一样,面临着小型化、集成化、智能化的需求。随着电子器件系统级集成概念的提出,越来越多的多功能电子器件引起了人们的兴趣。

另一方面,有机电子被认为是未来柔性电子的发展方向。近年来,有机晶体管(OTFT)的研究取得了显著的进展,利用有机晶体管的有源矩阵有机发光二极管(OLED)显示也有很多报道。在被广泛应用的主动矩阵OLED(AM-OLED)技术中,全彩显示的整个屏幕由多个像素点组成,每一个像素点都要包含分别发射红、绿、蓝色光的三个子像素,整个屏幕的像素点通过调整红、绿、蓝子像素的颜色配比来显示颜色。而每个子像素点的开关控制都需要通过至少一个晶体管来完成。

为了简化发光器件的结构,结合了OLED的发光功能和OTFT的电路调制功能的有机发光晶体管(OLET)被提出。该技术被认为有望实现简化的有机有源矩阵显示器,还有望提高像素孔径比、降低功耗等,受到了广泛的关注。

现有技术中,像素颜色控制逻辑复杂,需要分别对红色、绿色、蓝色发光子像素进行控制,无法通过一个信号进行集成化控制。

因此,现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种模具、坩埚及晶体生长装置,旨在解决现有技术中无法通过一个信号进行集成化控制的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下:

一种集发光、开关、颜色控制的电致发光四极管,其中,包括:依次设置的电极层,发光层以及调制层;

所述发光层包括:至少两个子发光层;

所述电极层包括:至少两个电极,相邻两个电极相互间隔设置;

其中,所述电极与所述子发光层一一对应设置,所述调制层用于控制各子发光层。

所述的集发光、开关、颜色控制的电致发光四极管,其中,所述电致发光四极管还包括:

第一直流阻挡层,位于所述电极层与所述发光层之间;和/或

第二直流阻挡层,位于所述发光层与所述调制层之间。

所述的集发光、开关、颜色控制的电致发光四极管,其中,所述第一直流阻挡层采用介电层;所述第二直流阻挡层采用介电层。

所述的集发光、开关、颜色控制的电致发光四极管,其中,所述电致发光四极管还包括:

空穴产生层,与所述发光层连接。

所述的集发光、开关、颜色控制的电致发光四极管,其中,所述空穴产生层为叠层或掺杂结构。

所述的集发光、开关、颜色控制的电致发光四极管,其中,所述电致发光四极管还包括:

电子传输层,与所述发光层连接;

电子注入层,与所述电子传输层连接;

其中,所述电子传输层与所述空穴产生层分别位于所述发光层的两侧。

所述的集发光、开关、颜色控制的电致发光四极管,其中,所述电致发光四极管还包括:

基底,与所述调制层或所述电极层连接。

所述的集发光、开关、颜色控制的电致发光四极管,其中,

各子发光层的发光颜色不相同;和/或

各子发光层呈螺旋状,各电极呈螺旋状;和/或

所述调制层采用电子导体层或离子导体层。

一种如上述任一项所述的集发光、开关、颜色控制的电致发光四极管的控制方法,其中,包括步骤:

对各电极分别施加多相交流电,并对所述调制层施加控制信号,以控制各电极各自分别对应的子发光层发光;其中,所述多相交流电的相数与所述电极的数量一致。

所述的集发光、开关、颜色控制的电致发光四极管的控制方法,其中,所述控制信号包括:高电平和低电平,所述高电平的电压大于所述多相交流电的峰值电压。

有益效果:通过将发光层分成至少两个子发光层,并将电极层分成至少两个间隔设置的电极,电极与子发光层一一对应,因此,可以通过调制层分别控制各子发光层,这些子发光层可以形成一个像素,也就是说,给调制层一个控制信号,就可以集成化控制各子发光层。

附图说明

图1为本发明实施例提供的调节电极在底直流阻挡层在底正置结构器件的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的调节电极在底直流阻挡层在顶正置结构器件的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的调节电极在顶直流阻挡层在底正置结构器件的结构示意图。

图4为本发明实施例提供的调节电极在顶直流阻挡层在顶正置结构器件的结构示意图。

图5为本发明实施例提供的调节电极在底直流阻挡层在底倒置结构器件的结构示意图。

图6为本发明实施例提供的调节电极在底直流阻挡层在顶倒置结构器件的结构示意图。

图7为本发明实施例提供的调节电极在顶直流阻挡层在底倒置结构器件的结构示意图。

图8为本发明实施例提供的调节电极在顶直流阻挡层在顶倒置结构器件的结构示意图。

图9为本发明实施例提供的调节电极在底直流阻挡层在底部顶部均设置的正置结构器件的结构示意图。

图10为本发明实施例提供的调节电极在底无直流阻挡层的正置结构器件的结构示意图。

图11为本发明实施例1中的适用于三相电子器件电极的叉指电极示意图。

图12A-图12J为本发明实施例1中器件制备过程中使用的有机材料的结构式图。

图13为本发明实施例1中电致发光四极管的器件结构示意图。

图14为本发明实施例1中具有代表性的8各控制编码所表示的控制信号及其对应的驱动信号示意图。

图15为本发明实施例1中所有64种控制编码所表示的器件发光颜色状态在CIE坐标中的分布情况。

附图标记说明:

1、基底;2、调制层;3、直流阻挡层;4、空穴产生层;5、发光层;5-1、子发光层;5-2、子发光层;5-3、子发光层;6、电子传输层;7、电子注入层;8、电极层;8-1、电极;8-2、电极;8-3、电极。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

请同时参阅图1-图15,本发明提供了一种集发光、开关、颜色控制的电致发光四极管的一些实施例。

发明人经过研究发现,有机发光晶体管(OLET)目前依然至少具有以下一个或多个可改进之处:

(1)发光颜色无法调节,或只能在小范围内调节。目前的OLET技术只能实现单色光的发射和控制,为了实现进一步的系统化集成,所希望的技术应当可以满足一个器件同时发射红色、绿色、蓝色三种颜色的光,而无需将像素点再分为红、绿、蓝三个子像素。

(2)无法独立调节发光颜色和发光亮度。

(3)驱动电路和控制电路复杂。现有技术大多采用直流电或单相交流电来驱动发光单元,驱动电路需要复杂的后端设备实现交流-直流(AD)转换,增大静态功率损耗,增加集成电路的复杂程度并可能减小开口率。

(4)像素颜色控制逻辑复杂,无法通过一个信号进行集成化控制,需要分别对红色、绿色、蓝色发光子像素进行控制,不便于颜色的储存和提取。

本发明通过将发光层分成至少两个子发光层,并将电极层分成至少两个间隔设置的电极,电极与子发光层一一对应,因此,可以通过调制层分别控制各子发光层,这些子发光层可以形成一个像素,也就是说,给调制层一个控制信号,就可以集成化控制各子发光层。

如图1-图10所示,本发明的一种集发光、开关、颜色控制的电致发光四极管,包括:

依次设置的电极层8,发光层5以及调制层2;

所述发光层5包括:至少两个子发光层(5-1,5-2,5-3);

所述电极层8包括:至少两个电极(8-1,8-2,8-3),相邻两个电极(8-1,8-2,8-3)相互间隔设置;

其中,所述电极(8-1,8-2,8-3)与所述子发光层一一对应设置,所述调制层2用于控制各子发光层(5-1,5-2,5-3)。

值得说明的是,各子发光层可以采用相同或不相同的发光材料,也就是说,各子发光层可以发出相同的光或不同的光。对于单个像素而言,为了使像素可以发出白光,通常像素至少包括三个子像素,三个子像素发出的光不同且可以混合形成白光。因此,为了使发光层发出白光,发光层包括至少三个子发光层,三个子发光层发出的光混合形成白光,举例说明,发光层至少有红色子发光层,蓝色子发光层以及绿色子发光层。通过在调制层连接调制信号,可以控制包含不同颜色子发光层的发光器件整体的开关和颜色变化,也就是说,调制层可以控制各子发光层的开关、发光亮度,从而调整整个发光层的开关、颜色。

具体地,以三个子发光层为例进行工作原理说明:

电致发光四极管(即器件)由三相交流电驱动,在器件的电极层8中的电极8-1、电极8-2和电极8-3分别施加三相交流电的三个相位差互为120度的具有适当幅值的正弦波输出电压。此时如果不在调制层施加控制信号,红、绿、蓝发光单元均发光。而如果在调制层施加控制信号,可以集成化地控制该器件红绿蓝发光单元分别具有不同的发光状态,如只有红光亮、只有绿光亮、只有蓝光亮、红光和绿光同时亮、红光和蓝光同时亮、绿光和蓝光同时亮、红绿蓝发光单元均不亮、或红绿蓝发光单元均发光但发光亮度比例不同等。利用上述原理制备叉指电极器件,如果叉指电极间距小于人眼分辨率,可以实现出射光在红光、绿光、蓝光之间的调节,调节范围可覆盖CIE坐标的一个平面区域。

本实施例具有如下优点:本实施例通过三种不同颜色发光单元横向并排列的方式,制备了颜色可调控的有机电致发光四极管。本器件可以实现三相交流电驱动发出三种颜色光,满足直接连接到电网中实现“即插即用”,并通过一个控制信号不仅控制三个发光单元的发光强度,还可以控制三种不同颜色光比例,实现颜色可调控。该器件系统级地集成了发光、开关和三维颜色控制功能,有望简化像素结构的制备工艺和成本,并使像素单元小型化,减少TFT开关器件的使用,增加开口率。

本发明中的有机电致发光四极管,使用易于商业化的材料制备,制备工艺简单,易于构成显示器中的像素点。

本申请的电致发光四极管可以采用LED(包括无机LED,有机LED,聚合物LED,量子点LED,钙钛矿LED等)相关的材料,也就是说,现有的LED发光层均可以作为本申请电致发光四极管的发光层,现有的LED的电极层均可以作为本申请电致发光四极管的电极层。当然,LED的其它功能层,如空穴传输层,空穴注入层,电子传输层,电子注入层等,也可以应用于本申请电致发光四极管。当然,本申请的电致发光四极管的材料,并不限于本申请如下所罗列的材料,

具体地,各子发光层可以选择使用相同或不同的发光材料,分别可以独立地从以下材料中选择,包括聚合物有机发光材料、小分子有机荧光材料、小分子磷光发光材料、TADF热延迟发光材料。

聚合物有机发光材料包括但不限于Super yellow(超级黄,聚[{2,5-二(3',7'-二甲基辛氧基)-1,4-苯乙炔}-co-{3-(4'-(3”,7”-二甲基辛氧基)苯基)-1,4-苯乙炔}-co-{3-(3'-(3”,7”-二甲基辛氧基)苯基)-1,4-苯乙炔}])、Bu-PPP(聚(2,5-二丁氧基苯-1,4-二基))、PFO(聚(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基))、PVK(聚(9-乙烯基咔唑))、F8BT(聚[(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)-alt-(苯并[2,1,3]噻二唑-4,8-二基)])、MEH-PPV(聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯乙炔])、PFO(DMP end capped)(聚(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基),间二甲苯封端)、PFOPV(聚[(9,9-二正辛基芴基-2,7-亚苯基乙撑)-alt-(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4二基)])、TFB(聚[(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)-alt-(4,4'-(N-(4-正丁基)苯基)-二苯胺)])、PFOBPA(聚(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-alt-(N,N’-二苯基联苯胺-N,N’-二基))、PFB(聚[(N,N’-(4-正丁基苯基)-N,N’-二苯基-1,4-苯二胺)-alt-(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)])、MDMO-PPV(聚[2-甲氧基-5-[(3,7-二甲基辛氧基)-1,4-苯]-1,2-乙烯二基])、PCz(聚[9-(1-辛基壬基)-9H-咔唑])中的一种或者几种。

更优选的,小分子有机荧光或者磷光发光材料包括但不限于CBP(4,4-二(9-咔唑)联苯)、Alq3(三(8-羟基喹啉)铝)、TBCPF(9,9-二-4,4’-(3,6-二叔丁基咔唑基)-苯基芴)、mCP(1,3-二-9-咔唑基苯)、26DCzPPY(2,6-双((9H-咔唑-9-基)-3,1-亚苯基)吡啶)、Ir(mppy)3、Ir(piq)2(acac)、Ir(hpiq)3、Ir(ppy)3、Ir(bt)2(acac)、Ir(pbi)2(acac)、Ir(ppy)2(acac)、FCNIrPic、PhFIrPic、FirPic、PO-01-TB(乙酰丙酮酸二(4-(4-叔丁基-苯基)-噻吩[3,2-c]吡啶-C2,N)合铱(III))、PO-01(乙酰丙酮酸二(4-苯基-噻吩[3,2-c]吡啶-C2,N)合铱(III))、6,12-dobenzylchrysene和α,β-AND系列中的一种或几种。

热激活延迟荧光(TADF)材料是继有机荧光材料和有机磷光材料之后发展的第三代有机发光材料。该类材料一般具有小的单线态-三线态能级差(DEST),三线态激子可以通过反系间穿越转变成单线态激子发光。这可以充分利用电激发下形成的单线态激子和三线态激子,器件的内量子效率可以达到100%。同时,材料结构可控,性质稳定,价格便宜无需贵重金属,在OLEDs领域的应用前景广阔。更优选的,TADF热延迟发光材料包括但不限于BCPO(双-4(N-咔唑基苯基)苯基氧化膦)、2CzPN(4,5-二(9-咔唑基)-邻苯二腈)、4CzPN(3,4,5,6-四(9-咔唑基)-邻苯二腈)、4CzIPN(2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈)、4CzTPN(2,3,5,6-四(9-咔唑基)-对苯二腈)、4CzTPN-Bu(2,3,5,6-四(3,6-二叔丁基-9-咔唑基)-对苯二腈)、4CzPN-Ph(3,4,5,6-四(3,6-二苯基-9-咔唑基)-对苯二腈)、4CzTPN-Ph(2,3,5,6-四(3,6-二苯基-9-咔唑基)-对苯二腈)、4CzPN-Bu(3,4,5,6-四(3,6-二叔丁基-9-咔唑基)-对苯二腈)、DMAC-DPS(双[4-(9,9-二甲基-9,10-二氢吖啶)苯基]硫砜)、DPEPO(二[2-((氧代)二苯基膦基)苯基]醚)、2,6-双[4-二苯胺基苯基]-9,10-蒽醌中的一种或者几种。

TADF发光材料参考文献请见:

Scientific Reports,2015,5,8429;

Advanced Functional Materials,2014,24,6178-6186;

Nature Photonics,2014,8,326-332;

Advanced Materials,2014,26,5198-5204。

而本领域技术人员所熟知的与有机电致发光材料发光原理类似的无机发光材料或有机-无机杂化发光材料也可以在发光材料的选择范围之内。如钙钛矿发光材料、量子点发光材料、无机半导体LED材料等。

钙钛矿材料本身在390-790nm光谱范围内均可吸收,具备超大的光吸收系数,超低的体积缺陷密度,缓慢的俄歇复合以及平衡的双极性传输等特性,使得钙钛矿材料在高发光效率方面取得显著优势。同时,钙钛矿材料的可溶液加工、柔性器件制备等特性,使得工艺简单、价格低廉的大面积器件制备成为可能,使其在显示、照明和光通信方面都有广泛的应用前景。更优选的,无机或者有机无机杂化钙钛矿发光材料为CsPbX3,CH3NH3PbX3、二维钙钛矿如(PMA)2PbX4或者(NMA)2PbX4中的一种或者几种(其中X=Cl,Br or I,PMA为苯甲胺基团,NMA为萘甲胺基团)。

钙钛矿发光材料参考文献请见:

Advanced Functional Materials,2016,26,4797-4802;

Nature Photonics,2016,10,699-704;

Science,2015,350,1222-1225;

Advanced materials,2015,27,2311-2316;

Angewandte Chemie International Edition,2016,55,8328-8。

量子点材料,又可称为纳米晶,是一种由II-VI族或III-V族元素组成的纳米颗粒。量子点的粒径一般介于1~10nm之间,由于电子和空穴被量子限域,连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构,受激后可以发射荧光。更优选的,量子点材料包括基于上述钙钛矿材料的3D或者2D钙钛矿量子点、碳量子点以及ZnS、ZnSe、ZnO、ZnTe、CdSe、CdS、CdTe、CaS、SrS。需要说明的是,上述量子点可为单组份、多组分、核壳结构等。同时其形貌可为纳米粒子、纳米带、纳米线等。

量子点发光材料相关参考文献请见:

Nature Photonics,2008,2,247-250;

Nano letters,2009,9,2532-2536;

Nature photonics,2013,7,407-412;

Organic Electronics,2003,4,123-130;

Advanced Materials,2010,22,3076-3080。

无机半导体LED发光材料由含镓(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成。其发光原理与OLED大致相同,都是当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而也可以用来制成发光二极管和本申请中集发光、开关、颜色控制功能于一体的电致发光四极管。优选的,所述无机半导体LED发光材料可以由以下掺杂或非掺杂的材料中的其中一种或多种制成:铝砷化镓、砷化镓、砷化镓磷化物、磷化铟镓、铝磷化镓(掺杂氧化锌)、铝磷化镓、铟氮化镓/氮化镓、磷化镓、磷化铟镓铝、铝磷化镓、磷化铝铟、镓砷化镓、磷化物、磷化铟镓铝、磷化镓、磷砷化镓、磷化镓、硒化锌、铟氮化镓、碳化硅、氮化镓、铟氮化镓、硒化锌、蓝宝石、硅、碳化硅、钻石、氮化铝、氮化铝镓等。优选的,由上述无机半导体LED发光材料作为发光层材料所制成的器件尺寸可以是纳米级,微米级或毫米级。更优选的,发光层由上述无机半导体LED发光材料中的一种或多种经过掺杂后形成的PN结组成。

需要说明的是。本发明所涉及发光层可进一步掺杂碳纳米管、纳米银线、金属氧化物等材料来提高其发光特性。

各电极的材料选择任意类型的导电材料,包括但不限于各种金属,如银、铝、金、铜、铂、镍、钯、铁、镁铝合金、铜银合金、铝铜合金、铁铜银合金等,或者为具有二维层状结构的金属碳/氮化物(MXene)、石墨烯、石墨、炭黑、碳纤维、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管,或者为含有PEDOT、PANi、Ppy等的导电高分子材料、导电弹性体、导电氧化物中的一种或者几种复合。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中,如图1-图10所示,所述调制层2采用电子导体层或离子导体层。

调制层可以是使用任意电子导体或离子导体材料,包括各种金属,如银、铝、金、铜、铂、镍、钯、铁、镁铝合金、铜银合金、铝铜合金、铁铜银合金等,或者为具有二维层状结构的金属碳/氮化物(MXene)、石墨烯、石墨、炭黑、碳纤维、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管,或者为含有PEDOT、PANi、Ppy等的导电高分子材料、导电弹性体、导电氧化物中的一种或者几种复合。

在一种实施例中,各电极置于器件结构的同一平面内且相互分离,分别连接驱动电压的三个输出端,且与各子发光层在垂直空间上相互对应。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中,如图1-图10所示,所述电致发光四极管还包括:

第一直流阻挡层,位于所述电极层与所述发光层之间;和/或

第二直流阻挡层,位于所述发光层与所述调制层之间。

具体地,直流阻挡层3是指阻挡直流电流通过的层,在电致发光四极管中,可以不设置直流阻挡层(如图10所示),也可以只设置一个直流阻挡层3(如图1-8所示),或两个直流阻挡层3(如图9所示),或者多个直流阻挡层。设置一个直流阻挡层可以阻挡直流电流通过,设置两个或多个直流阻挡层可以更充分地阻挡直流电流通过。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中,所述第一直流阻挡层采用介电层;所述第二直流阻挡层采用介电层。

具体地,直流阻挡层选用具有高介电常数的电介质材料,如陶瓷类的氧化铝、刚玉、钛酸钡、莫来石、镁橄榄石、氧化镁、氧化锆、锆英石、氮化硼、氮化铝、氧化铍、锂辉石及各种玻璃陶瓷等,或高分子塑料类的聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物(P(VDF-TrFE)、P(VDF-TrFE-CTFE),P(VDF-TrFE-CFE)、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、四氟乙烯六氟丙基共聚物、聚4-甲基-1-戊烯、聚丙烯、聚乙烯、聚三氟氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、乙基纤维素、CYTOP、聚对苯二甲酸乙二醇酯、派瑞林(对二甲苯聚合物)等。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中,如图1-图10所示,所述电致发光四极管还包括:

空穴产生层4,与所述发光层5连接。

具体地,空穴产生层是指可以产生空穴的层,通过空穴产生层产生空穴,提高空穴的浓度,那么更多的空穴和电子可以在发光层上复合发光,也就提高了发光效率。空穴产生层的一侧与发光层连接,空穴产生层的另一侧与电极层(或调制层)连接,在空穴产生层与电极层之间可以设置直流阻挡层,在空穴产生层与调制层之间也可以设置直流阻挡层。当然直流阻挡层也可以设置在空穴产生层与发光层之间。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中,所述空穴产生层为叠层或掺杂结构。

具体地,通常可以采用载流子产生层作为空穴产生层,例如,叠层OLED器件中被广泛使用的载流子产生层的结构和材料,一般为叠层或掺杂结构。大体分为以下几种类型:N型掺杂的有机物/无机金属氧化物,N型掺杂的有机物/有机物,N型掺杂的有机物/P型掺杂的有机物,N型有机物/P型有机物。

空穴产生层相关参考文献请见:

Advanced Functional Materials,2012,22(4):855-860;

Advanced Materials,2006,18(3):339—342;

Nanoscale,2020,12(32):17020-17028;

AIP Advances,2020,10(7):075316;

Organic Electronics,2020,83:105745;

Advanced Materials,2015,24(40):5408-5427。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中,如图1-图10所示,所述电致发光四极管还包括:

电子传输层6,与所述发光层5连接;

电子注入层7,与所述电子传输层6连接;

其中,所述电子传输层与所述空穴产生层分别位于所述发光层的两侧。

具体地,为了提高电子的传输效率和注入效率,可以设置电子传输层和电子注入层。当然也可以仅设置电子传输层或电子注入层,也可以同时设置电子传输层和电子注入层(如图1-10所示)。电子传输层和电子注入层位于电极层(或调制层)与发光层之间,在同时设置电子传输层和电子注入层时,电子传输层位于靠近发光层的一侧,电子注入层位于靠近电极层(或调制层)的一侧,例如,电子传输层与发光层连接,电子注入层与电子传输层连接。电子注入层和电极层之间可以设置直流阻挡层。当然直流阻挡层还可以设置在发光层与电子传输层之间,或设置在电子传输层与电子注入层之间。

电子传输层的材料可以为1,3,5-三(2-N-苯-苯并咪唑)苯(TPBi)、1,3,5-三[(3-吡啶基)-3-苯基]苯(TmPyPB)、1,3-双(3,5-二吡啶-3-基苯基)苯(BmPyPhB)或4,7-二苯基-1,10-菲罗啉(Bphen)等不限于此。

电子注入层的材料可以为LiF、Cs2CO3或(8-羟基喹啉)锂(Liq)等不限于此。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中,如图1-图10所示,所述电致发光四极管还包括:

基底1,与所述调制层2或所述电极层8连接。

具体地,在制备电致发光四极管时,通常在基底的基础上制备各功能层,最后可以去除基底,也可以保留基底。在制备电致发光四极管时,可以先在基底上制备调制层,也可以先在基底上制备电极层,因此,基底与调制层连接,或者基底与电极层连接。

基底可以是任何能起到支撑作用的非导体固体材料,包括塑料,布,石头,水泥板,陶瓷,玻璃,皮革,高分子树脂板,木材,或者是金属材料被绝缘体保护如镀塑料,玻璃或陶瓷的金属板材等。基底形状也不限,可以是任何形状任何尺寸大小基材。

优选的,基底选自但不仅限于玻璃、石英、蓝宝石或具有柔性有机材料(例如PET)中的至少一种。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中,各子发光层的发光颜色不相同。

具体地,为了使电致发光四极管发出不同颜色的光,各子发光层发出光的颜色不同,需要说明的是,也可以有至少两个子发光层的发光颜色相同。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中,如图1和图13所示,各子发光层呈螺旋状,各电极呈螺旋状。

各子发光层的形状可以根据需要设定,例如,采用正方形,圆形,菱形等,为了提高发光层的发光均匀性,将各子发光层设置成螺旋状,具体为平面螺旋状。各子发光层依次排列,例如,如图11所示,电极层呈圆形,自电极层的圆心采用线段先将电极层分成若干份,也就是说,若干个线段的一端位于圆心处,然后将各线段的另一端分别连接螺旋线,相邻另两个螺旋线之间即为一个电极。如图13所示,发光层呈圆形,自发光层的圆心采用线段先将发光层分成若干份,也就是说,若干个线段的一端位于圆心处,然后将各线段的另一端分别连接螺旋线,相邻另两个螺旋线之间即为一个子发光层。

图1显示了根据本发明内容设计的一个实施方案中有机电致发光四极管(OLETe)的结构。在此具体实施方案中,器件结构自上而下包括基底1、调制层2、直流阻挡层3、空穴产生层4、发光层5、电子传输层6、电子注入层7和电极层8。所述电极层8包括三个间隔排列的共平面电极(8-1,8-2,8-3),各个电极之间互不接触。所述发光层包括在垂直空间上与电极层一一对应的三个子发光层(5-1,5-2,5-3),各发光层分别使用红色、绿色、蓝色有机发光材料。还可以在最上层增设封装层,用于隔绝外界环境的影响,也可以不增设。所述直流阻挡层3也可设置于电子注入层7的表面,如此所述电极8-1、电极8-2和电极8-3间隔排列的设置于所述直流阻挡层3的表面,如图2所示。其中,所述调制层2和电极层8的位置可以互换,如此所述直流阻挡层3设置于所述电极层8的表面以及基底1上电极层8未覆盖的表面,而调制层2置于电子注入层7的表面,如图3所示。其中,当所述直流阻挡层3设置于电子注入层7的表面,同时所述调制层2和电极层8的位置互换时,器件结构如图4所示。

整个器件还可以采用倒置结构,将电子传输层和电子注入层置于发光层下方,而将空穴产生层置于发光层上方,如图5所示。在此器件结构的基础上,所述直流阻挡层3也可设置于空穴产生层4的表面,如此电极、电极和电极间隔排列的设置于所述直流阻挡层3的表面,如图6所示。所述调制层2和电极层8的位置可以互换,如此所述直流阻挡层3设置于所述电极层8的表面以及基底1上电极层8未覆盖的表面,而调制层2置于空穴产生层4的表面,如图7所示。其中,当所述直流阻挡层3设置于空穴产生层4的表面,同时所述调制层2和电极层8的位置互换时,器件结构如图8所示。

根据器件控制需要,所述直流阻挡层也可以同时设置于调制层表面和电子注入层表面,如图9所示。或者也可以不施加直流阻挡层,如图10所示。

基于上述任一实施例的集发光、开关、颜色控制的电致发光四极管,本发明还提供了一种集发光、开关、颜色控制的电致发光四极管的制备方法的较佳实施例:

本发明制备方法包括步骤:

提供一基底;

在基底上依次制备电极层、发光层以及调制层,或者在基底上依次制备调制层、发光层以及电极层,得到电致发光四极管。

当然,在基底上依次制备电极层、发光层以及调制层,或者在基底上依次制备调制层、发光层以及电极层之后,制备方法还可以包括步骤:

去除基底。

那么得到的电致发光四极管中不含有基底,如果不去除基底,则得到的电致发光四极管含有基底。

在制备调制层、发光层以及电极层时,可以采用沉积的方式得到。当然,电致发光四极管还可以包括其它功能层,如,直流阻挡层、空穴产生层、电子传输层或电子注入层,根据需求,设置各功能层的制备顺序或不设置。

基于上述任一实施例的集发光、开关、颜色控制的电致发光四极管,本发明还提供了一种集发光、开关、颜色控制的电致发光四极管的控制方法的较佳实施例:

本发明控制方法包括步骤:

对各电极分别施加多相交流电,并对所述调制层施加控制信号,以控制各电极各自分别对应的子发光层发光;其中,所述多相交流电的相数与所述电极的数量一致。

通过对各电极分别施加多相交流电,并对调制层施加控制信号,从而通过电极和调制层使得子发光层发光。

所述控制信号包括:高电平和低电平,所述高电平的电压可以大于所述多相交流电的峰值电压。

控制信号包括高电平和低电平,高电平的电压大于多相交流电的峰值电压,低电平的电压可以是0V。

实施例1

本实施例中,子发光层5-1采用红色发光材料,子发光层5-2采用绿色发光材料,子发光层5-3采用蓝色发光材料,使用真空热蒸镀法制备了红、绿、蓝三色可调的电致发光晶体管,三种发光单元以叉指电极形状排列。三相叉指电极的形状如图11所示。本实施例中所用有机材料的化学结构式和对应简称如图12A-图12J所示,图12A为HATCN(2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲),图12B为HTM(1-[4-(10-[1,1'-联苯]-4-基-9-蒽基)苯基]-2-乙基-1H-苯并咪唑),图是2C为H1(5-[3-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基]-5,7-二氢-7,7-二甲基茚并[2,1-b]咔唑),图12D为H2(5,7-二氢-7,7-二甲基-5-苯基-2-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)茚并[2,1-b]咔唑),图12E为H3(9-(1-萘基)-10-[4-(2-萘基)苯基]蒽),图12F为RD(双[2,4-二甲基-6-[5-(2-甲基丙基)-2-喹啉基-κN]苯基-κC](2,4-戊二酮-κO2,κO4)铱),图12G为GD(双[2-(2-吡啶基-N)苯基-C](2,4-戊二酮-O2,O4)铱(III)),图12H为BD(N,N'-双(2-甲基苯基)-N,N'-双(6-叔丁基二苯并呋喃-4-基)芘-3,8-二胺),图12I为ETM(1-[4-[10-(1,1'-联苯-4-基)蒽-9-基]苯基]-2-乙基-1H-苯并咪唑),图12J为Liq(8-羟基喹啉锂)。用有机材料简称表达的具体器件结构和各层厚度为:

玻璃/ITO(120nm)/PVDF(700nm)/HATCN(10nm)/HTM(30nm)/EML-R/G/B(50nm)/ETM(30nm)/Liq(2.5nm)/铝(100nm);器件结构如图11所示。

其中,EML-R为红色发光单元的发光层,由65%H1:32.5%H2:2.5%RD组成;

EML-G为绿色发光单元的发光层,由48.8%H1:48.8%H2:2.4%GD组成;

EML-B为蓝色发光单元的发光层,由90%H3:10%BD(50nm)组成。

其中,ITO导电薄膜为调制层材料;PVDF材料为直流阻挡层,起到阻挡直流电流的作用;HATCN(10nm)/HTM(30nm)共同构成空穴产生层;EML-R/G/B为发光层;ETM为电子传输层材料;Liq为电子注入层材料;铝为电极层材料。

在制备好的器件的电极层上对分离的三个电极分别施加峰值位VD的三相交流电的三个相位差互为120度的驱动电压时,发光单元分别发出红色、绿色、蓝色光,由于叉指电极间距小,宏观看到三种颜色混合而显示白色。在调节电极层上面施加数字信号,用于颜色调节。具体调节逻辑如下:

将三相电的一个周期分为6个均等的时间段,对6个时间段分别编码为高电平和低电平,高电平记为1,电压值为VC,低电平记为0,电压值为0V。其中VC>VD。图14的(a)-(h)显示了具有代表性的几个编码,编码内容随驱动电压周期的循环而循环。对于三相电驱动OLED的每个发光单元,尽管在交流电的反向周期不产生发光,但反向电压对于发光来说不可或缺。因此当控制信号编码位111111时,对于三个发光单元,调制层电位始终高于电极层电位,三个发光单元中发光层两侧的电场方向均不发生改变,相当于施加了直流电压,而直流电无法通过直流阻挡层,因此红绿蓝发光单元均不发光。而控制编码为101111时,即每个驱动电压周期的第二个时间段为低电平,其余时间段为高电平时,仅对于红色发光单元,在第二个时间段时发光层两侧的电场发生了改变,交变电场可以通过直流阻挡层产生交流信号,驱动红色发光单元发光;而蓝色和绿色发光单元即使在第二个时间段内,控制信号电压为0V,但由于此时蓝色和绿色发光单元的驱动电压小于0V,调制层电位依然始终高于电极层电位,电势差的值始终大于0,始终是同一方向。因此只有红色发光单元正常工作,蓝色和绿色发光单元不工作。同理,控制编码为111011时只有绿色发光单元发光,控制编码为111110时只有蓝色发光单元发光。而六位数字进行编码,每个编码所控制的发光状态均不相同,因此共有26即64种发光状态。将所有发光状态收集到的的CIE坐标汇总如图15所示。黑色点代表各状态的CIE坐标点,可见颜色覆盖了CIE坐标的大面积区域,集中在白色三角形范围内,可在蓝色、绿色、红色之间调节。

进一步地,通过调节控制信号高电平幅值可以控制三个发光单元的发光亮度。下表展示了在驱动电压有效值恒定为53V时,红色、绿色、蓝色发光单元在编码分别为101111、111011、111110时,通过改变不同的控制信号高电平幅值亮度的变化。

表1

应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

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