CN104466025B - 一种反射电极及其制备方法和应用 - Google Patents

一种反射电极及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明所述的一种反射电极，包括依次堆叠设置在衬底上的第一导电层、导电反射层和第二导电层，在制备的过程中先刻蚀形成第二导电层和导电反射层，再通过第二光刻胶层对第二导电层和导电反射层的保护作用，形成第一导电层的同时避免刻蚀液对第二导电层和导电反射层的影响。同时，所述反射电极采用湿法刻蚀工艺，制备成本低、工艺简单、适合大规模生产。本发明所述的一种有机发光二极管和有机发光显示装置，采用所述的反射电极，反射率高、导电性能稳定，可有效提高发光效率；而且，所述有机发光显示装置可制成顶发光装置，开口率高，可有效提升画面的显示品质。

Description

一种反射电极及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及有机电致发光领域，具体涉及一种反射电极及其制备方法以及在有机发光二极管和有机发光显示装置中的应用。
背景技术
有机发光二极管(英文全称为Organic Light-Emitting Diode，简称为OLED)是主动发光器件。相比现有平板显示技术中薄膜晶体管液晶显示器(英文全称Liquid CrystalDisplay，简称LCD)、等离子体显示面板(英文全称Plasma Display Panel,简称PDP)，使用有机发光二极管的有机发光显示装置具有高对比度、广视角、低功耗、体积更薄等优点，有望成为下一代主流平板显示技术，是目前平板显示技术中受到关注最多的技术之一。
有机发光显示装置按照出光方式分为底发射装置和顶发射装置。底发射装置的阳极一般选用功函数高(大于4.5eV)且透明的导电材料制备，如透明的铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)等，由有机发光二极管发出的光相继经过透明阳极和透明基板射出。该装置中，由于像素电路和显示区域要同时制作在透明基板上，导致显示区域面积相对减小，显示屏的开口率降低。与底发射装置相比，顶发射装置的阴极选用功函数低且透明的材料制备，使得有机发光二极管发出的光可以从阴极射出，像素电路等可以制作在显示区域的下方，从而避免了驱动电路与显示区域互相竞争的问题，使得显示装置的开口率大大提高，具有更高的分辨率。
在顶发射装置中，为了得到更高的发光效率，要求阳极为不仅具有较高的功函数而且还具有高反射率的反射电极。功函数高的导电材料主要包括Cr、Mo、Ni、Pt等金属以及ITO、ZnO等金属氧化物，但这些导电材料的反射率同侧很低，用做阳极时发射光的损耗较大，严重影响显示装置的发光效率。而反射率高达90％以上的导电材料，如Al、Ag以及他们的合金等，由于功函数值较低，不易与发光层的最高分子占有轨道(HOMO)的能级相匹配，空穴注入能障过高，严重影响有机发光显示装置的发光效率。另外，功函数较低的金属材料在大气中的稳定性差，极易被氧化或腐蚀剥离。
为解决上述问题，现有技术中常采用具有高功函数值的透明导电材料层夹合具有高反射率的导电材料层构成层叠结构作为阳极(参见中国专利CN101540377A)。但是，采用湿法刻蚀工艺对上述阳极进行图案化时，由于功函数高的导电材料与高反射率的导电材料刻蚀速率相差极大，高反射率的导电材料层极易出现过刻蚀现象和氧化现象，进而使得阳极的接触电阻增大，影响器件性能。如若采用降低底层功函数较高的导电材料层的厚度来调整刻蚀速率差，则又会降低阳极与薄膜晶体管漏极的接触质量，同样会影响器件性能。
发明内容
为此，本发明所要解决的是现有技术中作为反射电极的阳极在图案化的过程中刻蚀边缘易劣化，从而导致导电性能不稳定的问题，提供一种性能稳定的反射电极及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明所述的一种反射电极，包括依次堆叠设置在衬底上的第一导电层、导电反射层和第二导电层，所述导电反射层和第二导电层在所述第一导电层所在平面上的投影在所述第一导电层的范围内；所述第一导电层和/或第二导电层为透明导电层。
所述第二导电层和/或所述第一导电层的功函数为4.5～5.5eV；所述第一导电层和所述第二导电层分别独立选自铟、锡、锌、铝中至少一种形成的导电氧化物层或者镍、金、铂及其合金中的一种或多种所形成的导电层。
所述导电反射层为银、铝及其合金中的一种或多种形成的一层或多层堆叠结构。
所述第一导电层的厚度为所述第二导电层的厚度为所述导电反射层的厚度为
本发明所述的一种反射电极的制备方法，包括如下步骤：
在衬底的垂直方向上依次形成由第一导电层材料制得的膜层、由导电反射层材料制得的膜层以及由第二导电层材料制得的膜层；
在由第二导电层材料制得的膜层上形成第一光刻胶层，采用湿法刻蚀工艺对由第二导电层材料制得的膜层、由导电反射层材料制得的膜层进行图案化，得到第二导电层和导电反射层；
在由第一导电层材料制得的膜层上形成覆盖第一导电层和导电反射层的第二光刻胶层，第二光刻胶层包覆第一导电层和导电反射层的侧边，且第二光刻胶层的侧边与第一导电层形成角度为α的倾角；
采用湿法刻蚀工艺对由第一导电层材料制得的膜层进行图案化，得到第一导电层，导电发射层与所述第一导电层相邻侧边的垂直间距大于L，
形成所述由第一导电层材料制得的膜层的方法包括旋转涂布、化学气相沉积、喷雾热分解或溅射。
形成所述由导电反射层材料制得的膜层的方法包括蒸镀或溅射。
形成所述由第二导电层材料制得的膜层的方法包括溶胶凝胶、化学气相沉积、喷雾热分解或溅射。
本发明所述的一种有机发光二极管，包括所述的一种反射电极。
本发明所述的一种有机发光显示装置，包括所述的一种反射电极。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
1、本发明所述的一种反射电极的制备方法，通过湿法刻蚀工艺先进行第一导电层和导电反射层的制备，然后在由第一导电层材料形成的膜层上形成覆盖第一导电层和导电反射层的第二光刻胶层，由于第二光刻胶层包覆第一导电层与导电反射层的侧边，形成了刻蚀保护层，在刻蚀形成第一导电层时，避免了刻蚀液对第一导电层与导电反射层的影响，进而避免由于刻蚀速率差引起的刻蚀边缘劣化，从而影响导电性能不稳定和易短路的问题，提高了使用所述反射电极的器件的稳定性。
2、本发明所述的一种反射电极的制备方法，采用湿法刻蚀工艺制备，工艺简单、实施成本低，适合大规模生产。
3、本发明所述的一种反射电极，在垂直方向上包括依次堆叠的第一导电层、导电反射层和第二导电层，在制备的过程中先刻蚀形成第二导电层和导电反射层，再通过第二光刻胶层对第二导电层和导电反射层的保护作用，形成第一导电层的同时避免刻蚀液对第二导电层和导电反射层的影响；从而使得导电发射层与第一导电层相邻侧边的垂直间距大于或等于导电反射层与第二导电层厚度之和与第二光刻胶层与第一导电层夹角的正弦函数的比值。有效防止导电反射层被刻蚀液侵蚀，提高了所述反射电极性能稳定性；同时，所述第一导电层和/或第二导电层具有良好的透光性能，使得所述反射电极具有良好的光线反射能力。
4、本发明所述的一种反射电极，所述第一导电层和/或所述第二导电层的功函数大于4.5eV，可有效降低空穴注入能障，提高应用其的发光元件的发光效率。
4、本发明所述的一种有机发光二极管，采用所述的反射电极，电极边缘不会出现导电反射层受侵蚀以导致的导电性能不稳定和反光性能不稳定的问题，提高了所述有机发光二极管放入发光效率和稳定性。
5、本发明所述的一种有机发光显示装置，采用所述的反射电极，电极边缘不会出现导电反射层受侵蚀以导致的导电性能不稳定和反光性能不稳定的问题，所述有机发光显示装置发光效率高，性能稳定。而且，所述有机发光显示装置可制成顶发光装置，开口率高，可有效提升显示画面的品质。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1a-图1e是实施例1所述一种反射电极的制备流程图。
图中附图标记表示为：100-衬底、10-由第一导电层材料制得的膜层、1-第一导电层、20-由导电反射层材料制得的膜层、2-导电反射层、30-由第二导电层材料制得的膜层、3-第二导电层、41-第一光刻胶层、42-第二光刻胶层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层被称作“形成在”或“设置在”另一元件“上”时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。
实施例1
本实施例提供一种反射电极及其制备方法，如图1e所示，所述反射电极在垂直方向上包括依次堆叠设置在衬底100上的第一导电层1、导电反射层2和第二导电层3。
所述第二导电层3在所述导电反射层2所在平面上的投影在所述导电反射层2的范围内；所述导电反射层2在所述第一导电层1所在平面上的投影在所述第一导电层1的范围内。
所得第一导电层1为铟锡氧化物(ITO)层，厚度为
作为本发明的其他实施例，所述第一导电层1选自但不限于铟、锡、锌、铝中至少一种形成的导电氧化物或者镍、金、铂中的一种或多种的合金所形成的导电层，厚度为均可以实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。
所得第二导电层3为铟锡氧化物(ITO)层，厚度为功函数为5.0eV。
作为本发明的其他实施例，所述第二导电层2可选自铟、锡、锌、铝中至少一种形成的导电氧化物或者镍、金、铂中的一种或多种的合金所形成的导电层，且功函数4.5～5.5eV、厚度为均可以实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。
作为本发明的其他实施例，所述第一导电层1和/或第二导电层3为透明导电层即可以实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。所述第一导电层1和/或第二导电层3具有良好的透光性能，使得所述反射电极具有良好的光线反射性能。
所述第一导电层1和/或所述第二导电层3的功函数大于4eV，可有效降低电子注入能障，作为阳极使用时，提高应用其的发光元件的发光效率。
所得导电反射层2为Ag层，厚度为1500nm，可见光平均反射率为95％。
作为本发明的其他实施例，所述导电反射层2选自但不限于银、铝及其合金中的一种或多种形成的一层或多层堆叠结构，厚度为反射率大于85％即可实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。
作为本发明的其他实施例，所述反射电极不限于形成在平面衬底上，本发明所述的反射电极还可以形成在曲面衬底或者不规则的衬底(即衬底表面形成有凸起和凹槽)上，均可实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。
所述反射电极的制备方法，如图1a-1e所示，包括如下步骤：
S1、如图1a所示，在衬底100的垂直方向上依次通过溅射工艺形成由第一导电层材料制得的膜层10，通过溅射工艺形成由导电反射层材料制得的膜层20，通过溅射工艺形成由第二导电层材料制得的膜层30。
所述衬底100可以为任意呈平面或曲面的固体表面。
作为本发明的其他实施例，所述由第一导电层材料制得的膜层10还可以通过旋转涂布、化学气相沉积(CVD)、喷雾热分解等工艺制得；所述由导电反射层材料制得的膜层20还可以通过蒸镀工艺制得；所述由第二导电层材料制得的膜层30还可以通过旋转涂布、化学气相沉积(CVD)、喷雾热分解等工艺制得；均可以实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。
S2、如图1b和1c所示，在由第二导电层材料制得的膜层30上形成第一光刻胶层41，采用湿法刻蚀工艺对由第二导电层材料制得的膜层10、由导电反射层材料制得的膜层20进行图案化，得到第一导电层1和导电反射层2。
S3、如图1d所示，在由第一导电层材料制得的膜层10形成覆盖第一导电层1和导电反射层2的第二光刻胶层42，所述第二光刻胶层42包覆第一导电层1和导电反射层2的侧边。
所述导电反射层2的功函数较低，暴露在空气中时，极易受O2、H2O以及刻蚀液的侵蚀，本实施例中，所述导电反射层2由所述第二光刻胶层42包被，完全隔离步骤S4中即将使用到的刻蚀液以及空气中的氧气、水汽，稳定性高。
S3、如图1e所示，采用湿法刻蚀工艺对由第一导电层材料制得的膜层10进行图案化，得到第一导电层1。由于所述第二光刻胶层42在所述由第一导电层材料制得的膜层10上容易形成倾斜角α，这就使得所述导电反射层2在所述第一导电层1所在平面上的投影落在所述第一导电层1的范围内。由于倾斜角α的存在，所述导电发射层2与所述第一导电层1相邻侧边具有一定的垂直间距，又由于所述第二光刻胶层42厚度很小，所述垂直间距约等于L，
通过湿法刻蚀工艺先进行第一导电层1和导电反射层2的制备，然后在由第一导电层材料形成的膜层10上形成覆盖第一导电层1和导电反射层2的第二光刻胶层42，由于第二光刻胶层42包覆第一导电层1与导电反射层2的侧边，形成了刻蚀保护层，在刻蚀形成第一导电层1时，避免了刻蚀液对第一导电层1与导电反射层2的影响，进而避免由于刻蚀速率差引起的刻蚀边缘劣化，从而影响导电性能不稳定和易短路的问题，提高了使用所述反射电极的器件的稳定性。同时，采用湿法刻蚀工艺制备，工艺简单、实施成本低，适合大规模生产。
实施例2
本实施例提供一种有机发光二极管，在垂直方法上包括依次堆叠设置在衬底上第一电极、有机功能层和第二电极。
所述第一电极或所述第二电极为实施例1中所制备的所述反射电极；所述有机功能层包括发光层，以及电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层、电子阻挡层、空穴传输层、空穴注入层中一层或多层的组合，制备方法与选用材料均参照现有技术。
所述第一电极和所述第二电极中的非所述反射电极，选自但不限于含有低功函数的碱金属或碱土金属或镧系元素中的一种或多种形成的一层或多层堆叠的导电膜层；可以通过旋涂法、化学气相沉积(CVD)、喷雾热分解、溅射、蒸镀等工艺制备，均可以实现均可以实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。
本实施例中所述有机发光二极管的结构为ITO(7nm)-Ag(200nm)-ITO(20nm)/m-MTDATA(110nm)/NPB(15nm)/MADN(30nm):DPVBi(5％)/Alq3(25nm)/LiF(0.5nm)/Mg:Ag(15nm)/Alq3(45nm)。
其中，m-MTDATA为4,4″,4″'-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺；
NPB为二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺；
MADN为9,10-二(2-萘基)-2-甲基蒽；2-甲基-9,10-双(萘-2-基)蒽；
DPVBi为4，4′-(2，2-苯乙烯基)-1，1′-联苯；
Alq3为三-(八羟基喹啉铝)；
上述材料均为市售。
本实施例中所述有机发光二极管采用实施例1中所述的反射电极，所述反射电极的边缘不会出现导电反射层2受侵蚀以导致的导电性能不稳定和反光性能不稳定的问题，所述有机发光二极管发光效率高，性能稳定。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种反射电极，包括依次堆叠设置在衬底上的第一导电层、导电反射层和第二导电层，其特征在于，所述导电反射层与第二导电层在所述第一导电层所在平面上的投影在所述第一导电层的范围内；所述第一导电层和/或第二导电层为透明导电层；
所述的一种反射电极的制备方法，包括如下步骤：
在衬底的垂直方向上依次形成由第一导电层材料制得的膜层、由导电反射层材料制得的膜层以及由第二导电层材料制得的膜层；
在由第二导电层材料制得的膜层上形成第一光刻胶层，采用湿法刻蚀工艺对由第二导电层材料制得的膜层、由导电反射层材料制得的膜层进行图案化，得到第二导电层和导电反射层；
在由第一导电层材料制得的膜层上形成覆盖第一导电层和导电反射层的第二光刻胶层，第二光刻胶层包覆第一导电层和导电反射层的侧边，且第二光刻胶层的侧边与第一导电层形成角度为α的倾角；
采用湿法刻蚀工艺对由第一导电层材料制得的膜层进行图案化，得到第一导电层，导电反射层与所述第一导电层相邻侧边的垂直间距大于L，
2.根据权利要求1所述的一种反射电极，其特征在于，所述第二导电层和/或所述第一导电层的功函数为4.5～5.5eV；所述第一导电层和所述第二导电层分别独立选自铟、锡、锌、铝中至少一种形成的导电氧化物层或者镍、金、铂及其合金中的一种或多种所形成的导电层。
3.根据权利要求1或2所述的一种反射电极，其特征在于，所述导电反射层为银、铝及其合金中的一种或多种形成的一层或多层堆叠结构。
4.根据权利要求3所述的一种反射电极，其特征在于，所述第一导电层的厚度为所述第二导电层的厚度为所述导电反射层的厚度为
5.根据权利要求1所述的一种反射电极，其特征在于，形成所述由第一导电层材料制得的膜层的方法包括旋转涂布、化学气相沉积、喷雾热分解或溅射。
6.根据权利要求1所述的一种反射电极，其特征在于，形成所述由导电反射层材料制得的膜层的方法包括蒸镀或溅射。
7.根据权利要求1所述的一种反射电极，其特征在于，形成所述由第二导电层材料制得的膜层的方法包括溶胶凝胶、化学气相沉积、喷雾热分解或溅射。
8.一种有机发光二极管，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的一种反射电极。
9.一种有机发光显示装置，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的一种反射电极。
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