CN104993066B

CN104993066B - 一种oled器件及其制备方法、显示装置

Info

Publication number: CN104993066B
Application number: CN201510280602.1A
Authority: CN
Inventors: 裴凤巍; 赵子仪; 张金中; 权宁浩
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Ordos Yuansheng Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Ordos Yuansheng Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2015-05-27
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2017-11-14
Anticipated expiration: 2035-05-27
Also published as: WO2016188247A1; US10411217B2; CN104993066A; US20170301880A1

Abstract

本发明实施例提供一种OLED器件及其制备方法、显示装置，涉及显示技术领域，能够提高OLED器件中阴极的稳定性，并降低OLED器件的成本。所述OLED器件，包括阳极、阴极以及位于所述阳极和所述阴极之间的功能层，所述阴极主要由有机金属层构成，所述有机金属层的功函数为2.9eV～3.7eV，利于提高电子的传输能力。

Description

一种OLED器件及其制备方法、显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种OLED器件及其制备方法、显示装置。

背景技术

OLED(Organic Light Emitting Diode，有机发光二极管)显示器是一种自发光显示器，与LCD(liquid crystal display,液晶显示器)相比，OLED显示器不需要背光灯，因此OLED显示器更为轻薄，此外OLED显示器还具有高亮度、低功耗、宽视角、高响应速度、宽使用温度范围等优点而越来越多地被应用于各种高性能显示领域当中。

OLED器件的发光机理是在外加电场的作用下，电子和空穴分别从正负两极注入有机发光材料，从而在该有机发光材料中进行迁移、复合并衰减而发光。由于有机发光材料的电子亲和势比金属或无机材料的电子亲和势要小得多，因此，为了有效地向有机发光材料中注入电子，阴极材料的功函数必须足够低。目前，通常用低功函数的金属或金属合金作为OLED器件的阴极。

然而，现有技术中，当采用金属或金属合金作为OLED器件的阴极材料时，一方面、金属或金属合金在大气环境中容易变质，从而会降低了OLED器件的质量。另一方面、金属或金属合金的成本较高。

发明内容

本发明的实施例提供一种OLED器件及其制备方法、显示装置，能够提高OLED器件中阴极的稳定性，并降低OLED器件的成本。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例的一方面，提供一种OLED器件，包括阳极、阴极以及位于所述阳极和所述阴极之间的功能层，所述阴极主要由有机金属层构成，所述有机金属层的功函数为2.9eV～3.7eV。

本发明实施例的另一方面，提供一种显示装置，包括如上所述的任意一种OLED器件。

本发明实施例的又一方面，提供一种OLED器件的制备方法包括：

在透明基板上，通过构图工艺形成阴极，其中所述阴极主要由有机金属层构成，所述有机金属层的功函数为2.9eV～3.7eV。

本发明实施例提供一种OLED器件及其制备方法、显示装置，所述OLED器件可以包括阳极、阴极以及位于阳极和阴极之间的功能层。其中，阴极主要由有机金属层构成，该有机金属层的功函数为2.9eV～3.7eV。这样一来，一方面、当OLED器件为顶发射型时，相对于采用金属单质或合金构成的阴极，采用透射率较高的有机金属层作为阴极，可以提高OLED器件的发光效率；另一方面、OLED器件的发光原理，是通过将电子和空穴分别从阴极和阳极注入，并在功能层中复合产生激子而辐射发光，由于构成功能层的有机材料的电子亲和势很小，因此，当有机金属层的功函数在2.9eV～3.7eV之间，该有机金属层构成的阴极的功函数较低，从而有利于提高电子的传输性能，使得OLED器件在发光的过程中，电子能够更有效的注入至功能层中。又一方面，由于有机金属层相对于金属单质或合金而言，成本较低，且化学性质较稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种OLED器件的结构示意图；

图2为对图1所示的OLED器件中的功能层12进行细化后的OLED器件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种OLED器件的结构示意图

图4为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种OLED器件的制备过程流程图；

图6为本发明实施例提供的另一种OLED器件的制备过程流程图。

附图标记：

01-透明基板；10-阳极；101-透明导电层；102-阳极金属层；11-阴极；110-有机金属层；12-功能层；120-发光层；130-电子传输层；131-电子注入层；140-空穴传输层；141-空穴注入层；20-平坦层；21-电子阻挡层；30-薄膜晶体管；301-漏极；302-栅极；303-栅绝缘层；304-半导体有源层；305-源极。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种OLED显示器，如图1所示，可以包括阳极10、阴极11以及位于阳极10和阴极11之间的功能层12。其中，阴极11主要由有机金属层构成，该有机金属层的功函数为2.9eV～3.7eV。

需要说明的是，第一、上述由于功能层12，如图2所示，至少包括发光层120，在此基础上还可以包括电子传输层130和空穴传输层140，进一步为了能够提高电子和空穴注入发光层的效率，所述功能层12进一步还可以包括设置在阴极与所述电子传输层之间的电子注入层131，以及设置在所述空穴传输层140与阳极10之间的空穴注入层141。本发明对功能层12的具体结构不做限定。

其中，为了实现彩色显示，一个像素一般至少由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色的亚像素构成时，上述三个亚像素的发光层120分别发出红色、绿色和蓝色的光线。或者，上述发光层120还可以发出白色光线，再通过在发光层120的出光侧设置至少具有红色、绿色和蓝色的彩色滤光层，来实现彩色显示。本发明对如何实现彩色显示采用的方案不做限制，但以下实施例对应的附图中，均是以能够发出红色、绿色和蓝色光线的发光层120为例进行的说明。

第二、上述OLED器件的阳极10可以制作与透明基板01上。所述透明基板01可以由透明的硬质树脂或者透明玻璃基板构成。或者，对于柔性显示基板而言，上述透明基板01可以是由透明树脂材料构成的柔性基底。

第三、有机金属层，故名思议为有机金属材料形成的层结构。有机金属，也可称为有机金属导体、或有机金属化合物。

本发明实施例提供一种OLED器件，可以包括阳极、阴极以及位于阳极和阴极之间的功能层。其中，阴极主要由有机金属层构成，该有机金属层的功函数为2.9eV～3.7eV。这样一来，一方面、当OLED器件为顶发射型时，相对于采用金属单质或合金构成的阴极，采用透射率较高的有机金属层作为阴极，可以提高OLED器件的发光效率；另一方面、OLED器件的发光原理，是通过将电子和空穴分别从阴极和阳极注入，并在功能层中复合产生激子而辐射发光，由于构成功能层的有机材料的电子亲和势很小，因此，当有机金属层的功函数在2.9eV～3.7eV之间，该有机金属层构成的阴极的功函数较低，从而有利于提高电子的传输性能，使得OLED器件在发光的过程中，电子能够更有效的注入至功能层中。又一方面，由于有机金属层相对于金属单质或合金而言，成本较低，且化学性质较稳定。

以下通过具体的实施例对上述OLED器件的具体结构进行详细的描述。

实施例一

本实施例中OLED器件包括上述阳极10、阴极11以及功能层12。其中，构成阴极11的有机金属层110为二茂铁或含有二茂铁基的有机导电材料。

采用二茂铁或二茂铁基的有机导电材料作为构成阴极11的主要材料，具有以下优势。

一方面、二茂铁或二茂铁基的有机导电材料具有较高的化学稳定性。

具体的，通过将环戊烯与铁单质(Fe)在300℃，氮气(N₂)环境下发生反应，就可以得到二茂铁。具体的化学反应式为：

可以看出，二茂铁中心铁原子的氧化态为+2，每个茂环带有一个单位负电荷。因此每个环含有6个π电子，符合休克尔规则中4n+2电子数的要求(n为正整数)，每个环都有芳香性。每个环的6个电子乘以2，再加上二价铁离子的6个d电子正好等于18，符合18电子规则，因此二茂铁在空气中非常稳定，并且可耐470℃高温加热；在沸水、10％沸碱液和浓盐酸沸液中既不溶解也不分解。此外，二茂铁的结构为一个铁原子处在两个平行的环戊二烯的环之间。在固体状态下，两个茂环相互错开成全错构型，温度升高时则绕垂直轴相对转动，二茂铁的化学性质稳定，类似芳香族化合物。而现有技术中由金属单质或合金构成的阴极11，相对于采用二茂铁构成的阴极11而言，在大气中稳定性较差。

此外，二茂铁的环能进行亲电取代反应，例如汞化、烷基化、酰基化等反应，从而可以形成含有二茂铁基的有机导电材料，例如，二茂铁与正丁基锂反应，可生成1,1'-二锂代二茂铁。具体的化学反应式为：

综上所述，由于二茂铁的化学稳定性较高，因此所以采用二茂铁或含有二茂铁基的有机导电材料构成OLED器件的阴极11，能够提高OLED器件的稳定性和使用寿命。

另一方面、二茂铁或二茂铁基的有机导电材料具有较低的功函数。

通过实验数据可得二茂铁的HOMO(Highest Occupied Molecular，最高空轨道)为4.67eV，二茂铁的LOMO(Lowest Unoccupied Molecular，最低空轨道)为0.98eV。因此二茂铁的功函数为3.69eV，相对于常用作OLED器件阴极11的金属银(功函数为4.26eV)而言，二茂铁的功函数较低。因此，当采用二茂铁作为OLED器件的阴极11时，有利于提高电子的传输性能，使得OLED器件在发光的过程中，电子能够更有效的注入至功能层中。

此外，含有二茂铁基的有机导电材料，例如，二茂铁与正丁基锂反应生成的1,1'-二锂代二茂铁，由于金属单质锂的功函数为2.9eV。因此，1,1'-二锂代二茂铁相对于二茂铁而言，功函数更低，可以作为构成阴极11的优选材料。

实施例二

实施例一中的阴极11由有机金属层110(例如：二茂铁或含有二茂铁基的有机导电材料)构成。而本实施例中的阴极11可以由两层以上的薄膜层构成，如图3所示，所述阴极11除了包括有机金属层110以外，还包括阴极金属层111，该阴极金属层111位于有机金属层110远离阳极11的一侧，且与有机金属层110连接，以提高阴极11的导电性。此外，将有机金属层110位于靠近发光层120的一侧，可以有效提高电子注入的能力。其中，为了提高电子注入的效率，构成所述阴极金属层111的金属可以包括一些功函数较低的金属单质，例如：银(功函数为4.26eV)、镁(功函数为3.68eV)、铝(功函数为4.28eV)、钙(功函数为2.9eV)、锂(功函数为2.9eV)以及钆(功函数为3.1eV)中的至少一种。其中，由于金属单质镁的功函数较低，而金属单质银的化学性能较稳定。因此上述阴极金属层111优选采用银镁合金(Mg/Ag)构成。

这样一来，由于阴极金属层111具有较高的导电性，而有机金属层110具有较高的透射率和稳定性，并且成本较低。因此本实施例提供的阴极11即具有较高的导电性，又具有较高的透射率、稳定性和低成本的特性。

需要说明的是，第一、由于本发明实施例的阴极11的功函数较低，因此能够提高电子的注入效率。所以可以在OLED器件中无需设置电子注入层131。从而可以减少OLED器件的厚度，有利于显示器件的超薄化设计。

第二、可以如图3所示，为了防止电子进入到空穴传输层140中，还可以在发光层120与空穴传输层140之间设置电子阻挡层21。

第三、本发明提供的实施例中，有机金属层110的厚度可以为50埃～100埃。当所述有机金属层110的厚度小于50埃时，由于厚度太薄，从而降低了有机金属层110提高电子传输的能力，以及光线透过率。当所述有机金属层110的厚度大于100埃时，虽然能够提高电子传输的能力，但是由于其厚度太大，从而增加了OLED器件的厚度，不利于OLED显示器的超薄化设计。

第四、本发明提供的实施例中，阳极10可以采用单层的金属单质构成。为了降低制作成本，也可以采用由氧化铟锌或氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)等透明导电材料构成上述阳极10。然而，由于金属单质构成的阳极10，其导电性能优于采用上述透明导电材料构成上述阳极10。因此阳极10可以采用多层薄膜层构成，具体的如图3所示，阳极10可以包括两层透明导电层101，以及位于上述两层透明导电层101之间的阳极金属层102。其中，阳极金属层102可以采用功函数较高的金属单质银构成，而透明导电层101采用上述透明导电材料构成。这样一来，一方面、通过阳极金属层102可以提高阳极10的导电性能，并通过透明导电层101降低阳极10的制作成本。另一方面、对于如图3所示的顶发射型OLED显示器而言，可以通过阳极金属层102对发光层120射出的光线进行反射，从而可以提高的光线的利用率。

本发明实施例提供一种显示装置，包括如上所述的任意一种OLED器件。具有与前述实施例提供的OLED器件相同的结构和有益效果。由于前述实施例对OLED器件的结构和有益效果进行了详细的描述，此处不再赘述。

需要说明的是，OLED器件按驱动方式可分为PMOLED(Passive Matrix DrivingOLED，无源矩阵驱动有机发光二极管)和AMOLED(Active Matrix Driving OLED，有源矩阵驱动有机发光二极管)两种。由于PMOLED器件应用于大尺寸显示器时有其不足的一面，因此优选的，本发明实施例提供的显示装置为有源矩阵型OLED显示器，即，如图4所示，所述该OLED显示器还包括薄膜晶体管30，所述薄膜晶体管30的漏极301可以与如图3所示的顶发射OLED器件中构成阳极10，且靠近薄膜晶体管30一侧的透明导电层101相连接。

其中，所述薄膜晶体管30包括栅极302、栅绝缘层303、半导体有源层304、源极305和漏极301；且所述薄膜晶体管30可以是顶栅型，也可以是如图4所示的底栅型。当然，所述OLED显示器还包括与所述栅极302电连接的栅线、栅线引线(图中未标识出)等，与所述源极305电连接的数据线、数据线引线(图中未标识出)等。

本发明实施例提供一种OLED器件的制备方法，如图5所示，可以包括：

S101、在透明基板01上，通过构图工艺形成如图1所示的阳极10。

S102、在阳极10上，通过构图工艺形成功能层12。

S103、在透明基板01上(即形成功能层12的透明基板01上)通过构图工艺形成阴极11，其中阴极主要由有机金属层110构成，有机金属层110的功函数为2.9eV～3.7eV。

需要说明的是，第一、上述步骤S101、S102的具体实施方式可以参见现有技术。

第二、在本发明实施例中的构图工艺，可指包括光刻工艺，或，包括光刻工艺以及刻蚀步骤，同时还可以包括打印、喷墨等其他用于形成预定图形的工艺；光刻工艺，包括成膜、曝光、显影等工艺，具体可以利用光刻胶、掩模板、曝光机等形成图形的工艺。可根据本发明中所形成的结构选择相应的构图工艺。

第三、上述透明基板01可以由硬质材料构成，例如玻璃基板、硬质树脂基板，或者是由柔性材料构成的透明基板。并且，上述步骤中在透明基板01上制备各种薄膜层，可以是直接在透明基板01的表面上进行制备，或者，可以是在已经形成有一些薄膜层或薄膜层图案的透明基板01上进行制备，例如步骤S103中，在透明基板01上通过构图工艺形成阴极11是指，在形成功能层12的透明基板01上通过构图工艺形成阴极11。

本发明实施例提供一种OLED器件的制备方法，包括在透明基板上，通过构图工艺形成阴极，其中阴极主要由有机金属层构成，有机金属层的功函数为2.9eV～3.7eV。这样一来，一方面、当OLED器件为顶发射型时，相对于采用金属单质或合金构成的阴极，采用透射率较高的有机金属层作为阴极，可以提高OLED器件的发光效率；另一方面、OLED器件的发光原理，是通过将电子和空穴分别从阴极和阳极注入，并在功能层中复合产生激子而辐射发光，由于构成功能层的有机材料的电子亲和势很小，因此，当有机金属层的功函数在2.9eV～3.7eV之间，该有机金属层构成的阴极的功函数较低，从而有利于提高电子的传输性能，使得OLED器件在发光的过程中，电子能够更有效的注入至功能层中。又一方面，由于有机金属层相对于金属单质或合金而言，成本较低，因此可以降低OLED器件的制作成本。

以下通过具体的实施例对上述OLED器件的制备方法进行详细的举例说明，其中制备方法可以如图6所示。

实施例三

S201、对透明基板01进行清洗，并在该透明基板01上形成阳极10。

具体的，利用溅射设备在透明基板01上依次沉积如图3所示的，厚度为50埃～100埃的透明导电层101，厚度为900埃～1100埃的阳极金属层102，其中可以采用金属单质银构成上述阳极金属层、厚度为50埃～100埃的又一层透明导电层101。

这样一来，一方面、通过阳极金属层102可以提高阳极10的导电性能，并通过透明导电层101降低阳极10的制作成本。另一方面、对于如图3所示的顶发射型OLED显示器而言，可以通过阳极金属层102对发光层120射出的光线进行反射，从而可以提高的光线的利用率。

S202、在形成有阳极10的基板上，通过蒸镀工艺依次形成如图3所示的，空穴注入层141、空穴传输层140、电子阻挡层21、发光层120、电子传输层130。

具体的，可以将形成由阳极10的基板放置于线源蒸镀腔室中，通过加热蒸镀工艺，依次形成厚度为50埃～100埃的空穴注入层141；厚度为1000埃～1200埃的空穴传输层140；厚度为50埃～120埃的电子阻挡层21；由厚度为850埃～950埃的红色(R)发光单元、厚度为700埃～750埃的绿色(G)发光单元以及厚度为200埃～250埃的蓝色(B)发光单元构成的发光层120；厚度为250埃～300埃的电子传输层130。

S203、在形成有电子传输层130的基板上，通过蒸镀工艺依次形成如图3所示的有机金属层110以及阴极金属层111。

具体的，首先，可以将形成有电子传输层130的基板置于点源蒸镀腔室内，在温度为100℃～240℃的真空条件下，蒸镀由二茂铁或含有二茂铁基的有机导电材料构成的有机金属层110。其中，二茂铁的功函数为3.69eV，相对于常用作OLED器件阴极11的金属银(功函数为4.26eV)而言，二茂铁的功函数较低。因此，当采用二茂铁作为OLED器件的阴极11时，有利于提高电子的传输性能，使得OLED器件在发光的过程中，电子能够更有效的注入至功能层中。

上述有机金属层110的厚度可以为50埃～100埃。当所述有机金属层110的厚度小于50埃时，由于厚度太薄，从而降低了有机金属层110提高电子传输的能力，以及光线透过率。当所述有机金属层110的厚度大于100埃时，虽然能够提高电子传输的能力，但是由于其厚度太大，从而增加了OLED器件的厚度，不利于OLED显示器的超薄化设计。

然后，在有机金属层110上，蒸镀厚度为120埃～160埃的阴极金属层111。由于金属单质镁的功函数较低，而金属单质银的化学性能较稳定。因此上述阴极金属层111优选采用银镁合金(Mg/Ag)构成。当阴极金属层111的厚度小于120埃时，构成的阴极11的导电率会下降，而当阴极金属层111的厚度大于160埃时，会增加了OLED器件的厚度，不利于OLED显示器的超薄化设计。

需要说明的是，本步骤中的点源蒸镀工艺相对于步骤S202中的线源蒸镀工艺而言，沉积速度低，材料用量少，因此适用于对成本较高的原材料进行的沉积。

S204、在所述阴极金属层111上，利用线源蒸镀工艺形成平坦层20(Cappinglayer，简称CPL)。

其中所述平坦层20的厚度为1000埃～1100埃，从而可以提高OLED器件表面的平整度。

通过上述方法形成的OLED器件，阴极11由阴极金属层111和有机金属层110构成，阳极由阳极金属层102和位于阳极金属层102两侧的透明导电层101构成。这样一来，一方面、当OLED器件为顶发射型时，阴极11中包括金属单质或合金，可以提高阴极11的导电性，而阴极11中还包括有机金属层，可以提高OLED器件的发光效率，并且由于构成功能层的有机材料的电子亲和势很小，因此有利于提高电子的传输性能，使得OLED器件在发光的过程中，电子能够更有效的注入至功能层中。另一方面，由于有机金属层相对于金属单质或合金而言，成本较低，且化学性质较稳定。又一方面、阳极10中包括阳极金属层102，可以提高阳极10的导电性能，阳极10中还包括透明导电层101，可以降低阳极10的制作成本。此外、对于顶发射型OLED显示器而言，可以通过阳极金属层102对发光层120射出的光线进行反射，从而可以提高的光线的利用率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种OLED器件，包括阳极、阴极以及位于所述阳极和所述阴极之间的功能层，其特征在于，所述阴极主要由有机金属层构成，所述有机金属层的功函数为2.9eV～3.7eV；所述有机金属层由二茂铁或含有二茂铁基的有机导电材料构成；

所述阴极还包括阴极金属层；其中，所述阴极金属层位于所述有机金属层远离所述阳极的一侧，且与所述有机金属层连接；所述阴极金属层完全覆盖所述有机金属层。

2.根据权利要求1所述的OLED器件，其特征在于，构成所述阴极金属层的金属包括：银、镁、铝、钙、锂以及钆中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的OLED器件，其特征在于，所述有机金属层的厚度为50埃～100埃。

4.根据权利要求1所述的OLED器件，其特征在于，所述阳极包括两层透明导电层，以及位于所述两层透明导电层之间的阳极金属层。

5.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的OLED器件。

6.一种OLED器件的制备方法，其特征在于，包括：

在透明基板上，通过构图工艺形成阴极，其中所述阴极主要由有机金属层构成，所述有机金属层的功函数为2.9eV～3.7eV；所述有机金属层由二茂铁或含有二茂铁基的有机导电材料构成；

所述在透明基板上，通过构图工艺形成阴极包括：在所述透明基板上，通过构图工艺形成有机金属层，所述有机金属层的厚度为50埃～100埃；在所述有机金属层上，通过构图工艺形成阴极金属层，所述阴极金属层的厚度为120埃～160埃；其中，所述阴极金属层完全覆盖所述有机金属层。