CN107863445A - 一种以交流驱动的白光oled器件 - Google Patents

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Abstract

本发明属于有机发光二极管照明技术领域，公开了一种以交流驱动的白光OLED器件，该白光OLED器件包括第一发光单元、第二发光单元，以及设于上述两个发光单元之间的电极连接层；第一发光单元和第二发光单元发出的均为白光；使用时，电极连接层与交流电源的一端相连，第一发光单元和第二发光单元分别与交流电源的另一端相连，构成两组并联的发光电路；第一发光单元在交流信号的正周期被驱动，第二发光单元在交流信号的负周期被驱动，实现交流驱动直流白光OLED器件，并可达到无频闪的效果，不依赖正负电压信号的相对大小和频率，得到相对稳定的白光，并且采用无机发光材料使得本发明的白光OLED器件更加多样化。

Description

一种以交流驱动的白光OLED器件
技术领域
本发明属于有机发光二极管(OLED)照明技术领域，具体涉及一种以交流驱动的白光OLED器件。
背景技术
有机发光二极管OLED是一种极具发展前景的照明与显示技术，它具有十分优异的性能，在OLED照明领域，该器件具有发热量低、耗电量小、反应速度快、可弯曲、耐冲击等特性，同时具有轻薄、面发光、好的延展性的特点，它可以摒弃所有灯罩设计、散热装置部分等等，能给照明领域带来新的设计理念，OLED应用到照明领域的前景巨大，可望成为未来照明的主流。
随着半导体照明技术的发展，各种发光器件结构不断被提出，交流信号驱动OLED器件技术便是其中之一。对于一种可直接在220V和50HZ的工作环境下运行、便于直接集成于交流电子元器件的交流驱动直流OLED器件具有迫切的需求。
期刊Light:Science&Applications(2015)所刊登的“Get it white:color-tunable AC/DC OLEDs”一文所公开的技术方案，采用一种层状结构的OLED，具有两个发光单位(两个发光单元发黄光和蓝光)，其层状结构中，透明导电电极与阴极的极性与施加在电极连接层上的交流电压的极性相反；通过这种层次结构以及交流驱动方式设计实现了在交流信号的正负信号频率相对较大时，可以得到无闪烁的交流驱动直流白光。但该技术方案的缺陷在于只有当正负信号频率相对较大时，才能得到无闪烁的交流驱动直流白光。
公开号为CN106972108A的中国专利所公开的一种交流电源驱动的OLED面发光器件，通过两个发光单元的特殊结构设计使得两个发光单元分别在交流电源的两个半周期内交替发光，从而达到OLED在交流的全周期都发光而且无频闪的目的；但是，其缺陷在于两个发光单元共用的正极薄膜或负极薄膜产生空穴或电子的效率比较低，导致该交流电源驱动的OLED面发光器件的发光效率不高。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种以交流驱动的白光OLED器件，其目的在于解决现有技术交流驱动的OLED器件发光效率较低的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种以交流驱动的白光OLED器件，该器件包括第一发光单元、第二发光单元，以及设于上述两个发光单元之间的电极连接层；第一发光单元、第二发光单元和电极连接层均具有用于连接交流电的接口；
使用时，电极连接层与交流电源的一端相连，第一发光单元和第二发光单元均与交流电源的另一端相连，构成两组并联的发光电路；第一发光单元在交流信号的正周期被驱动，电极连接层产生电子或空穴，第二发光单元在交流信号的负周期被驱动，电极连接层产生空穴或电子，实现交流驱动直流OLED器件；
相比较而言，现有技术的交流驱动直流OLED器件中若采用正极薄膜则工作时正极薄膜产生空穴，若采用负极薄膜则工作时负极薄膜产生电子；其正极薄膜或负极薄膜未与外部的交流电相连接，电子或者空穴的产生仅仅依靠正极薄膜和负极薄膜由外部电场的激发，与正极薄膜和负极薄膜自身的材料相关，效率非常低，导致不平衡的载流子注入，因此其所构成的OLED器件的发光效率也很低；而本发明提供的上述的以交流驱动的直流OLED器件，在使用中其电极连接层直接与外部交流电相连，电极连接层在交流电的正周期产生电子或空穴，在交流电的负周期产生空穴或电子，效率得到了极大提高，进而提高了所构成的OLED器件的发光效率。
优选的，上述以交流驱动的白光OLED器件，其第一发光单元包括依次层叠的导电电极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层；
其第二发光单元包括依次层叠的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、导电电极；
其中，第一发光单元的导电电极与第二发光单元的导电电极极性相反；
在使用中，第一发光单元的导电电极与第二发光单元的导电电极所加交流电压极性一致；而电极连接层所加交流电压的极性与两个发光单元所加交流电压的极性相反；使得交流信号的某半周期驱动第一发光单元发出白光、另外半周期驱动第二发光单元发出白光；
通常市电交流信号的频率为50Hz，而上述两个发光单元的发光层激发的时间要远低于50Hz，人眼可分辨的最高频率为24HZ，即反应一次需要0.042s，因此用50Hz的交流电驱动本OLED器件可以达到无频闪的效果。
优选的，上述以交流驱动的白光OLED器件，其第一发光单元包括依次层叠的导电电极、电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层、空穴注入层；其第二发光单元包括依次层叠的电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层、空穴注入层、导电电极。
优选的，上述以交流驱动的白光OLED器件，发光层材料采用有机发光材料、无机发光材料、有机无机杂化发光材料的一种或者多种。
优选的，上述以交流驱动的白光OLED器件，导电电极材料为通过磁控溅射制备的ITO导电薄膜。
优选的，上述以交流驱动的白光OLED器件，电极连接层为Ag和Au组合的、通过溅射、旋涂或热蒸发制备的、具有高透明度的电极层；为了使电极连接层有更好的注入，其结构为Ag：Au：Ag三明治结构，Au层设置为栅状结构；其中Ag层厚度均为2nm，Au层厚度为1nm；通过掩模版的设计在蒸镀的过程中将三明治结构的Ag：Au：Ag电极连接层引出来，在电极连接层的末端沉积有100nm厚的Al电极，再通过导电线以使得电极连接层更好的与外部交流电连接。
优选的，上述以交流驱动的白光OLED器件，第一、第二发光单元的空穴注入层材料为MoO3，厚度为5～20nm；第一、第二发光单元空穴传输层材料为NPB，厚度为40～80nm。
优选的，上述以交流驱动的白光OLED器件，第一、第二发光单元的电子传输层材料为TPBI，厚度为10～20nm；第一、第二发光单元的电子注入层材料为Alq3:Li，其中Li的掺杂比例为10％；电子注入层厚度为5～20nm；
由于电子和空穴的迁移率不一样，为了更好的匹配电子与空穴的传输，将电子和空穴传输层的厚度设置在上述范围内，可使得电子和空穴更好的结合形成激子，有利提高发光效率；由于电极在注入的时候存在注入势垒，将电子和空穴注入层的厚度设置在上述范围内，可降低注入势垒，使得电子和空穴更好的注入到传输层中，有利于进一步提高发光效率。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明提供的以交流驱动的白光OLED器件，与期刊Light:Science&Applications(2015)所刊登的“Get it white:color-tunable AC/DC OLEDs”一文所公开的技术方案相比；一方面，后者的现有技术中得到白光的条件是需要依赖交流电的正负信号电压的相对大小来调节色坐标来达到白光的效果；而本发明中由于两个发光单元都发出白光，所以不依赖交流电的正负信号电压的相对大小；另一方面，本发明的技术方案中，当第一发光单元的发光层采用有机材料、发白光，且第二发光单元的发光层采用有机材料、发白光时，驱动交流电可以为任何波形的交流电；第一发光单元的发光层采用有机材料、发白光，且第二发光单元的发光层采用无机材料、发白光时，驱动交流电也可以为任何波形的交流电；而后者的现有技术中，驱动只能采用方波；若采用其他波形的交流电驱动，由于交流电随时间不停变化，将导致输出的光的颜色不稳定，尤其是在驱动交流电频率低的时候更加明显。而本发明的技术方案中由于两层发光单元均发出白光，不会随着交流电的变化而变化，所以输出光的颜色是稳定的；频率低的时候颜色也很稳定，不依赖于交流电的频率；
因此本发明提供的技术方案不依赖于交流电正负信号电压的相对大小和频率，不管是什么频率和正负相对大小的交流电均不会影响发白光的效果，可持续稳定发出白光，因此可直接用于市电下的照明；
(2)本发明提供的以交流驱动的白光OLED器件，与公开号为CN106972108A的中国专利所公开的一种交流电源驱动的OLED面发光器件相比，区别在于第一发光单元与第二发光单元中间的电极连接层可连接入外电路中；而电极连接层直接连入到外部交流电中，电极连接成产生的电子和空穴直接由外部交流电控制，且交流电的电子和空穴的注入能力很强；因此具有可以提高器件的电子和空穴的注入，极大提高器件的发光效率的有益效果；
(3)本发明提供的以交流驱动的白光OLED器件，其发光层材料不限于有机发光层，还可采用无机发光材料或有机无机杂化发光材料，使得OLED发光器件多样化。
附图说明
图1是本发明提供的以交流驱动的白光OLED器件的一个实施例的剖面示意图。
图2是本发明提供的以交流驱动的白光OLED器件的一个实施例的电极连接层的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1所示为本发明提供的以交流驱动的白光OLED器件的一个实施例的剖面示意图；该OLED器件包括第一发光单元310、第二发光单元410，设于上述两个发光单元之间的电极连接层115，以及起透明导光的作用玻璃基板101；第一发光单元310、第二发光单元410和电极连接层115均具有用于连接交流电的接口；
其中，第一发光单元310包括依次层叠的导电电极103、空穴注入层105、空穴传输层107、第一层发光层109、电子传输层111和电子注入层113；
第二发光单元410包括依次层叠的空穴注入层117、空穴传输层119、第二层发光层121、电子传输层123、电子注入层125和导电电极127；其中，第一发光单元310的导电电极103与第二发光单元410的导电电极127的极性相反；
电极连接层115设置于第一发光单元310的电子注入层113与第二发光单元410的空穴注入层117之间。
使用时，电极连接层115与交流电源的一端相连，第一发光单元310和第二发光单元410均与交流电源的另一端相连，构成两组并联的发光电路；第一发光单元的导电电极103与第二发光单元的导电电极127所加交流电压极性一致；而电极连接层115所加交流电压的极性与两个发光单元所加交流电压的极性相反，使得第一发光单元310在交流信号的正周期被驱动，电极连接层115产生电子或空穴，由此其中一组发光电路发出白光；第二发光单元410在交流信号的负周期被驱动，电极连接层产生空穴或电子，由此另一组发光电路发出白光，实现交流驱动直流OLED器件。
在实施例1中，第一发光单元310的导电电极103为透明导电阳极，第二发光单元410的导电电极127为透明导电阴极；第一发光层109和第二发光层121均采用有机发光材料；第一发光层109和第二发光层121通过发出红绿蓝三种颜色的发光材料通过叠层堆栈的结构方式发出白光；电极连接层115结构如图2所示，为通过蒸发的方法制备的Ag和Au组合的高透明度的电极，其中，201为第一Ag层，202是通过掩模版设计热蒸发制备Au层，203为第二Ag层。
在实施例2中，第一发光单元310的导电电极103为透明导电阴极，第二发光单元410的导电电极127为透明导电阳极；第一发光层109采用无机发光材料如量子点，第二发光层121采用有机发光材料；
第一发光层109和第二发光层121通过发出红绿蓝三种颜色的发光材料通过叠层堆栈的结构方式发出白光或者通过红绿蓝共混的方式发出白光；电极连接层115为透明导电电极ITO、IZO或Ag纳米线及其共掺混合物的高电导电极；电极连接层115可以通过溅射、蒸发或者旋涂的方法制备。
第一发光层109、第二发光层121还可采用有机无机杂化发光材料，譬如钙钛矿结构的有机无机卤化物(CH3NH3MX3,CH3NH3＝甲基胺(MA)，M是指金属，X是指卤素)。
在本发明实施例中，导电电极采用的透明导电电极，材料为通过磁控溅射制备的ITO导电薄膜。电极连接层为Ag和Au组合的、通过溅射、旋涂或热蒸发制备的、具有高透明度的电极层；为了使电极连接层有更好的注入，其结构为Ag：Au：Ag三明治结构，其中Ag层厚度均为2nm，Au层厚度为1nm；为了使电极与电子注入层和空穴注入层有更好的均匀接触，将Au层设置为栅状结构；通过掩模版的设计在蒸镀的过程中将Ag：Au：Ag的电极连接层引出来，导电线远离电极连接层的末端沉积有100nm厚的Al电极，以使得电极连接层更好的与外部交流电连接。
实施例中的空穴注入层和空穴传输层以及电子传输层和电子注入层是通过热蒸发制备；第一、第二发光单元的空穴注入层材料为MoO3，厚度为5nm；第一、第二单元空穴传输层材料为NPB，厚度为65nm。第一、第二发光单元的电子传输层材料为TPBI，厚度为15nm；第一、第二发光单元的电子注入层材料为Alq3:Li(Li的掺杂比例为10％)，厚度为10nm。
第一发光单元中的发光层和第二发光单元中的发光层可通过蒸镀或者旋涂的方式制备；其中，第一发光单元中的发光层中的有机发光材料发出的光为蓝光、黄光、绿光或红光中的一种或多种；第二发光单元中的发光层为无机发光材料，所发出的光与第一发光单元中的发光层的有机发光材料所发出的光结合形成白光。
在具体实现时，第一发光单元中的发光层通过热蒸发法制备，该白光发光层的材料组分为CBP:Ir(MDQ)2(acac)(红光)/CBP:Ir(mppy)3(绿光)/CBP:FIrpic(蓝光)；其中CBP:Ir(MDQ)2(acac)的比例为1:0.06，厚度为15nm；CBP:Ir(mppy)3的比例为1:0.1，厚度为10nm；CBP:FIrpic的比例为1:0.03，厚度为20nm。也可采用CBP:Ir(MDQ)2(acac)/TPBI/CGL/NPB/CBP:Ir(mppy)3/TPBI/CGL/NPB/FIrpic叠层堆栈构建发出白光；其中，CGL为电荷产生层，CGL的组成成分为CuPc:C60。第二发光单元中的发光层通过热蒸发法制备，该白光发光层的材料组分为CBP:Ir(MDQ)2(acac)(红光)/CBP:Ir(mppy)3(绿光)/CBP:FIrpic(蓝光)发出白光；其中CBP:Ir(MDQ)2(acac)的比例为1:0.06，厚度为15nm；CBP:Ir(mppy)3的比例为1:0.1，厚度为10nm；CBP:FIrpic的比例为1:0.03，厚度为20nm。也可采用CBP:Ir(MDQ)2(acac)/TPBI/CGL/NPB/CBP:Ir(mppy)3/TPBI/CGL/NPB/FIrpic叠层堆栈构建发出白光。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种以交流驱动的白光OLED器件，其特征在于，包括第一发光单元、第二发光单元，以及设于所述第一发光单元与第二发光单元之间的电极连接层；所述第一发光单元、第二发光单元和电极连接层均具有用于连接交流电的接口；
使用时，所述电极连接层与交流电源的一端相连，所述第一发光单元和第二发光单元均与交流电源的另一端相连，构成两组发光电路；所述第一发光单元在交流信号的正周期被驱动，电极连接层产生电子或空穴，所述第二发光单元在交流信号的负周期被驱动，电极连接层产生空穴或电子。
2.如权利要求1所述的以交流驱动的白光OLED器件，其特征在于，所述第一发光单元包括依次层叠的导电电极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层；
所述第二发光单元包括依次层叠的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、导电电极；
所述第一发光单元的导电电极与第二发光单元的导电电极极性相反；
在使用中，所述第一发光单元的导电电极与第二发光单元的导电电极所加交流电压极性一致；而电极连接层所加交流电压的极性与两个发光单元所加交流电压的极性相反；使得交流信号的某半周期驱动第一发光单元发出白光、另外半周期驱动第二发光单元发出白光。
3.如权利要求1或2所述的以交流驱动的白光OLED器件，其特征在于，所述第一发光单元包括依次层叠的导电电极、电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层、空穴注入层；所述第二发光单元包括依次层叠的电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层、空穴注入层、导电电极。
4.如权利要求1或2所述的以交流驱动的白光OLED器件，其特征在于，所述发光层材料采用有机发光材料、无机发光材料、有机无机杂化发光材料的一种或者多种。
5.如权利要求1或2所述的以交流驱动的白光OLED器件，其特征在于，所述第一发光单元的导电电极材料为通过磁控溅射制备的ITO导电薄膜；所述的第二发光单元的导电电极材料为通过热蒸发制备的Al导电薄膜。
6.如权利要求1或2所述的以交流驱动的白光OLED器件，其特征在于，所述电极连接层为Ag和Au组合的、通过溅射、旋涂或热蒸发制备的、具有高透明度的电极层；其结构为Ag：Au：Ag三明治结构，Au层设置为栅状结构；其中Ag层厚度均为2nm，Au层厚度为1nm；通过掩模版的设计在蒸镀的过程中将Ag：Au：Ag的电极连接层引出来，在电极连接层的末端沉积有100nm厚的Al电极，再通过导电线使得电极连接层更好的与外部交流电源连接。
7.如权利要求1或2所述的以交流驱动的白光OLED器件，其特征在于，所述第一发光单元、第二发光单元的空穴注入层材料为MoO3，厚度为5nm；所述第一发光单元、第二发光单元空穴传输层材料为NPB，厚度为65nm。
8.如权利要求1或2所述的以交流驱动的白光OLED器件，其特征在于，所述第一发光单元、第二发光单元的电子传输层材料为TPBI，厚度为15nm；所述第一发光单元、第二发光单元的电子注入层材料为Alq3:Li，其中Li的掺杂比例为10％；所述第一发光单元、第二发光单元的电子注入层厚度为10nm。
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