CN103811677B - 发光二极管阳极反射层以及用于所述反射层的合金材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发光二极管阳极反射层材料及其应用，所述Ag-Al合金中，Al的重量比例为14-98%，并优选为20-60%；Ag的重量比例为2-86%，并优选为40-80%。本发明提供的发光二极管阳极反射层合金材料，通过调整阳极反射层金属材料配比及结构来降低材料成本及消除电极电位等状况，达到好的表面反射效果（无表面腐蚀状况）和与ITO或IZO好的蚀刻效果。本发明一方面大幅度降低了Ag的用量，成本显著下降，并且薄膜反射率在90%以上，甚至可达到97%以上，具有良好的反射效果，并表现出非常低的表面粗糙度。

Description

发光二极管阳极反射层以及用于所述反射层的合金材料

技术领域

本发明涉及一种合金材料、及其在发光二极管阳极反射层中的应用，尤其涉及一种用于AMOLED阳极反射层的合金材料、包括所述阳极反射层的AMOLED阳极、以及AMOLED器件。

背景技术

AMOLED（Active-MatrixOrganicLightEmittingDiode，主动矩阵OLED）是一种有源矩阵有机发光二极体面板，与传统的液晶面板相比，AMOLED具有反应速度快、对比度高、视角广等优势，被视为下一代显示技术，三星电子等众多电子产品生产商对此非常重视。如三星电子专利KR10-0826508B1、US2008191977A1公开的用于数字地驱动有源矩阵有机发光二极管（AMOLED）的方法和装置，以及EP2423792A2、KR10-2012-0018589A公开的AMOLED发光二极管结构。

作为一种OLED，AMOLED发光原理是ITO或IZO等透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在电压驱动下，电子的空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层，经所述传输层迁移到发光层，并在发光层相遇，形成激子并使发光分子激发，经辐射弛豫而发出可见光。

由于银具有良好的导电性和反射性，因此，被广泛应用于光电器件电极的反射层，但是Ag不耐腐蚀，因此需要加入其它金属组分制成合金。目前AMOLED器件的阳极反射层主要采用Ag-Pd(4-8wt%)-Cu(1wtt%)合金材料，由于主要采用贵金属材料，此类材料成本较高，因此，在实际生产过程中，面板厂家在使用过程中需要有新的成分配比来降低成本，但是引入新的成分后，很可能导致性能变差；此外，Ag-Pd-Cu与透明导电薄膜存在电极电位差，在搭接ITO或IZO金属导电层时，易产生电极电位腐蚀（如图1A所示），在制程过程中表面反射效果差；再者，Ag-Pd-Cu蚀刻药液与Al蚀刻药液在比例上有差异，且不能完全应用于Ag-Pd-Cu和ITO在同一道湿蚀刻，在蚀刻后会有部分的残留，如图1B所示，相比于未刻蚀的部分，反射层在湿蚀刻后留下明显的残留痕迹。

美国专利US6014196公开了一种Ag与Au、Pd或Pt制成的合金，但是由于成本过高，大大降低了其实用性。美国专利US2006255727A1还公开了一种Ag原子百分数为99.9-90%的合金，具有广泛的适应性，但是同样成本过高。

因此，寻找新的廉价、而且能够取得更佳性能的阳极反射层材料，对于AMOLED器件来讲具有极为重要的意义。

发明内容

针对目前AMOLED阳极反射层电极材料成本高、在搭接ITO或IZO金属导电层时易产生电极电位腐蚀和刻蚀残留等状况等问题，本发明提供了一种新的AMOLED阳极反射层材料，以及包括所述反射层材料的AMOLED阳极、和AMOLED器件。

本发明第一个方面是提供一种发光二极管阳极反射层电极材料，所述发光二极管阳极反射层材料以Ag-Al合金为基体材料，其中，所述Ag-Al合金中：

Al的重量比例为14-98%，更优选为14-90%、更优选为14-80%，更优选为15-70%，更优选为15-60%，更优选为20-60%，更优选为20-50%，更优选为20-40%，更优选为20-35%，更优选为20-30%，更优选为25-30%；

Ag的重量比例为2-86%，更优选为10-86%，更优选为20-86%，更优选为30-85%，更优选为40-85%，更优选为40-80%，更优选为50-80%，更优选为60-80%，更优选为65-80%，更优选为70-80%，更优选为70-75%。

其中，所述发光二极管可以是无机发光二极管和/或有机发光二极管，并优选为有机发光二极管（OLED），并且可以是被动矩阵有机发光二极管（PMOLED）或主动矩阵有机发光二极管（AMOLED），更优选为AMOLED。

根据本发明第一个方面所述的发光二极管阳极反射层电极材料的一种优选实施例中，所述反射层电极材料优选为仅由所述Ag-Al合金组成。

根据本发明第一个方面所述的发光二极管阳极反射层电极材料的另一种优选实施例中，所述Ag-Al合金中还可以掺杂稀土金属元素，以提高阳极反射层薄膜的平整度和/或反射率。

但是应当理解的是，稀土金属元素不是必须的。

本发明第二个方面是提供一种有机发光二极管阳极，所述阳极包括阳极材料制成的至少一层薄膜、以及反射层，所述薄膜位于反射层的至少一部分表面上，其中所述反射层由本发明第一个方面所述的以Ag-Al合金为基体材料的发光二极管阳极反射层电极材料制成。其中，所述Ag-Al合金中：

Al的重量比例为14-98%，更优选为14-90%、更优选为14-80%，更优选为15-70%，更优选为15-60%，更优选为20-60%，更优选为20-50%，更优选为20-40%，更优选为20-35%，更优选为20-30%，更优选为25-30%；

Ag的重量比例为2-86%，更优选为10-86%，更优选为20-86%，更优选为30-85%，更优选为40-85%，更优选为40-80%，更优选为50-80%，更优选为60-80%，更优选为65-80%，更优选为70-80%，更优选为70-75%。

根据本发明第二个方面所述的发光二极管阳极的一种优选实施例中，所述反射层电极材料优选为仅由所述Ag-Al合金组成。

根据本发明第二个方面所述的发光二极管阳极的另一种优选实施例中，所述Ag-Al合金中还可以掺杂稀土金属元素，以提高阳极反射层薄膜的平整度和/或反射率。

其中，所述阳极材料可以是任意可用作有机发光二极管阳极的导电玻璃。

其中，所述导电玻璃至少包括可见光区内透明的金属、合金、金属氧化物、导电高分子材料中的任意一种或其组合物，如SnO2、In2O3、Au、Pt、CaS、CdO、ZnO、ZnS、CdS、LaB6等。其中，所述阳极材料优选为ITO（氧化铟锡）、IZO（铟掺杂氧化锌）、AZO（铝掺杂氧化锌、氧化锌铝）、FTO（氟掺杂二氧化锡）、ATO（锑掺杂氧化锡、氧化锡锑）等中的任意一种或几种的组合物。

本发明第三个方面是提供一种发光二极管，包括阳极、发光层、空穴传输层和/或电子传输层、以及阴极。

其中，所述阳极包括阳极材料制成的至少一层薄膜、以及反射层，所述薄膜位于反射层的至少一部分表面上，其中所述反射层由本发明第二个方面所述的以Ag-Al合金为基体材料的发光二极管阳极反射层电极材料制成。

其中，所述Ag-Al合金中：

Al的重量比例为14-98%，更优选为14-90%、更优选为14-80%，更优选为15-70%，更优选为15-60%，更优选为20-60%，更优选为20-50%，更优选为20-40%，更优选为20-35%，更优选为20-30%，更优选为25-30%；

Ag的重量比例为2-86%，更优选为10-86%，更优选为20-86%，更优选为30-85%，更优选为40-85%，更优选为40-80%，更优选为50-80%，更优选为60-80%，更优选为65-80%，更优选为70-80%，更优选为70-75%。

根据本发明第三个方面所述的发光二极管的一种优选实施例中，所述反射层电极材料优选为仅由所述Ag-Al合金组成。

根据本发明第一个方面所述的发光二极管的另一种优选实施例中，所述Ag-Al合金中还可以掺杂稀土金属元素，以提高阳极反射层薄膜的平整度和/或反射率。

其中，所述发光二极管可以是无机发光二极管和/或有机发光二极管，并优选为有机发光二极管（OLED），并且可以是被动矩阵有机发光二极管（PMOLED）或主动矩阵有机发光二极管（AMOLED），更优选为AMOLED。

本发明提供的发光二极管阳极反射层合金材料，通过调整阳极反射层金属材料配比及结构来降低材料成本及消除电极电位等状况，达到好的表面反射效果（无表面腐蚀状况）和与ITO或IZO好的蚀刻效果。本发明一方面大幅度降低了Ag的用量，成本显著下降，并且薄膜反射率在90%以上，甚至可达到97%以上，具有良好的反射效果，并表现出非常低的表面粗糙度。

附图说明

图1为现有技术中Ag-Pd-Cu阳极反射层上面的ITO发生腐蚀（图1A）和蚀刻残留照片（图1B）；

图2为Ag-Al相图；

图3为不同Al含量条件下，薄膜表面粗糙度照片；

图4为本发明实施例不同Ag-Al比例条件下粗糙度（图4A）和薄膜反射率（图4B）曲线。

图5为本发明一种实施例中Ag-Al合金反射层+ITO表面反射效果照片；

图6为本发明一种实施例中Ag-Al合金反射层+ITO采用蚀刻后效果照片；

具体实施方式

图2为本发明Ag-Al合金相图，从图中可以看出，Ag-Al合金具有相当宽的工艺窗口，Al的质量含量从14wt%至98wt%范围内均能够生成Ag和Al的固溶体结构，因此，在此比例范围内的Ag-Al合金均可以作为发光二极管阳极反射层电极材料。

实施例1

Al20wt%

Ag80wt%

将上Al和Ag熔融、冷却后制成固溶体合金，将所述合金制成薄膜，如图3A所示，所述薄膜表现出非常低的粗糙度。

实施例2

Al30wt%

Ag70wt%

如图3B所示，Ag-Al合金薄膜表现出较低的粗糙度。

实施例3

Al40wt%

Ag60wt%

按照制成薄膜反射层。

如图3C所示，Ag-Al合金薄膜表现出较低的粗糙度。

实施例4

Al50wt%

Ag50wt%

按照制成薄膜反射层。

实施例5

Al60wt%

Ag40wt%

按照制成薄膜反射层。

表1，实施例1-5中Ag-Al合金薄膜表面粗糙度和反射率

实施例	1	2	3	4	5
						薄膜表面粗糙度，nm	0.23	0.29	0.53	0.71	0.78
薄膜反射率（λ=550nm），%	97.3	97.1	96.1	94.4	92.1

通过表1、图4可以看出：

本发明所提供的Ag-Al合金，表面粗糙度较小，小于1nm，尤其是Al含量在14-35wt%范围内，粗糙度甚至达到0.4nm以下（图4A）。

本发明所提供的Ag-Al合金，薄膜对550nm可见光的反射率在90%以上，尤其是Al含量在14-50wt%范围内，550nm可见光反射率可高达95%、甚至更高（图4B）。

因此，通过上述实验可以看出，本发明Ag-Al合金，通过调整Al的含量，可以在不影响反射性能的前提下，明显减少Ag的用量，从而大幅减少反射层的成本。

综合考虑成本、以及薄膜反射率和粗糙度，Al含量为15-50wt%、更优选为20-40wt%、更优选为20-35wt%为佳，以Al含量为30wt%为例，在Ag-Al合金薄膜表面镀ITO薄膜，制成阳极，后续制程过程中未出现电极腐蚀现象，如图5所示，Ag-Al合金反射层+ITO表面反射效果良好，说明溶液未产生电极腐蚀现象。采用铝蚀刻液（磷酸-70vol.%，醋酸-10vol.%，硝酸1.9vol.%）进行刻蚀后，如图6所示，蚀刻后图像轮廓清晰，未产生蚀刻残留，在此情况下，可以采用铝蚀刻液与ITO同时蚀刻，从而在生产过程中，节省一台（套）湿蚀刻设备和湿蚀刻时间。

实施例6

Al30wt%

Ag70wt%

在上述Ag-Al合金薄膜的表面镀ITO薄膜，制成阳极。

将所述阳极与发光层、空穴传输层/电子传输层、以及阴极组合制成发光二极管。

应当理解的是，本发明Ag-Al合金还可以掺杂少量稀土以提高薄膜平整度及反射率，具体掺杂量可以由本领域技术人员通过常规实验进行调整和选择，这对于本领域技术人员来讲是显而易见的。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种有机发光二极管阳极，其特征在于，所述阳极包括阳极材料制成的至少一层薄膜、以及反射层，所述薄膜位于反射层的至少一部分表面上，其中所述反射层由以Ag-Al合金为基体材料的发光二极管阳极反射层电极材料制成；其中，所述Ag-Al合金中，Al的重量比例为20-60％，Ag的重量比例为40-80％；

所述阳极材料选自可见光区内透明的金属、合金、金属氧化物、导电高分子材料中的几种的组合物。

2.根据权利要求1所述的有机发光二极管阳极，其特征在于，所述Ag-Al合金中，Al的重量比例为20-30％，Ag的重量比例为70-80％。

3.根据权利要求1所述的有机发光二极管阳极，其特征在于，所述Ag-Al合金中还掺杂稀土金属元素。

4.一种有机发光二极管，其特征在于，包括阳极、发光层、空穴传输层和/或电子传输层、以及阴极；

所述阳极包括阳极材料制成的至少一层薄膜、以及反射层，所述薄膜位于反射层的至少一部分表面上，其中所述反射层由以Ag-Al合金为基体材料的发光二极管阳极反射层电极材料制成；所述Ag-Al合金中，Al的重量比例为20-60％，Ag的重量比例为40-80％。

5.根据权利要求4所述的有机发光二极管，其特征在于，所述Ag-Al合金中，Al的重量比例为20-30％，Ag的重量比例为70-80％。

6.根据权利要求4所述的有机发光二极管，其特征在于，所述有机发光二极管为AMOLED。