CN107369778B - 电致发光器件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电致发光器件及其制作方法。该电致发光器件，包括衬底、图案化的阳极层、像素界定层、发光功能层、阴极层及反射层；阳极层设在衬底上；像素界定层设在衬底及阳极层上，像素界定层对应阳极层的图案区域设有贯穿至阳极层的像素坑，且对应阳极层的空白区域设有阻断坑，阻断坑的深度不小于像素坑的深度，阻断坑的侧表面及上表面设有反射层；发光功能层设在像素坑内且不高于像素坑的深度；阴极层设在发光功能层上。该电致发光器件通过在相邻的发光层功能层之间设置阻断坑，且阻断坑的侧表面及上表面设有反射层，从而可以有效防止发光功能层之间光横向传播发生串扰的现象，有利于提高器件的对比度及发光或显示性能。

Description

电致发光器件及其制作方法

技术领域

本发明涉及发光及显示器件领域，尤其是涉及一种电致发光器件及其制作方法。

背景技术

印刷型电致发光器件在制备过程中，须使用一层用于界定像素的材料，该材料层通常被称为像素界定层(Bank)。像素界定层上有众多的像素坑作为墨水的“容器”，每个像素坑对应于一个像素，如图1所示，衬底11上设有图案化的阳极层12，像素界定层13设在衬底11及阳极层12之上且之间形成多个像素坑，像素坑填充有发光层14，阴极层15覆盖像素界定层13及发光层14。这类器件普遍采用的工艺流程是采用喷墨打印工艺将墨水填入每个像素坑，墨水在像素界定层13所围绕的像素坑内铺展；随后，在一定温度(例如低温)下进行真空干燥，通过严格控制溶剂的挥发速率、溶剂蒸汽压等参数以尽量保证像素内不同区域、不同像素之间获得均匀的干燥；最后，通过烘烤使薄膜彻底干燥。

对于每一个像素，发光层14发出的光除了向垂直于衬底11的方向传播，还会横向地向平行于衬底11平面的各个方向传播。此外，透明ITO阳极层12的波导效应也会使一部分光横向传播。这些横向传播的光有可能进入相邻的像素中，造成不同像素之间发光的串扰、对比度下降等问题。像素界定层通常采用高分子材料制备，例如最常见的聚酰亚胺(PI)类材料。由于聚酰亚胺类像素界定材料的透明性，无法阻止一个像素中发出的光或者ITO阳极层12中以波导模式横向传播的光进入到相邻的像素。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够有效防止像素之间发光串扰的电致发光器件及其制作方法。

一种电致发光器件，包括衬底、图案化的阳极层、像素界定层、发光功能层、阴极层及反射层；所述阳极层设在所述衬底上；所述像素界定层设在所述衬底及所述阳极层上，所述像素界定层对应所述阳极层的图案区域设有贯穿至所述阳极层的像素坑，且对应所述阳极层的空白区域设有阻断坑，所述阻断坑的深度不小于所述像素坑的深度，所述阻断坑的侧表面和上表面设有所述反射层；所述发光功能层设在所述像素坑内且不高于所述像素坑的深度；所述阴极层设在所述发光功能层上。

在其中一个实施例中，所述阻断坑的侧表面与所述衬底之间所成的夹角小于90°且大于20°。

在其中一个实施例中，所述阻断坑的侧表面与所述衬底之间所成的夹角在20°～60°之间。

在其中一个实施例中，所述阻断坑的侧表面与所述衬底之间所成的夹角为45°。

在其中一个实施例中，所述阻断坑的深度等于所述像素坑的深度与所述阳极层的厚度之和。

在其中一个实施例中，所述反射层覆盖所述像素界定层的所有表面。

在其中一个实施例中，所述反射层的材料与所述阴极层的材料相同，且所述反射层与所述阴极层为一体成型的层。

在其中一个实施例中，所述发光功能层包括红色发光层、绿色发光层及蓝色发光层中的至少一种颜色的发光层。

在其中一个实施例中，所述发光功能层还包括位于所述阳极层与所述发光层之间的空穴注入层、空穴传输层和电子阻挡层中的至少一层；和/或

所述发光功能层还包括位于所述发光层与所述阴极层之间的电子注入层、电子传输层和空穴阻挡层中的至少一层。

一种电致发光器件的制作方法，包括如下步骤：

在衬底上形成图案化的阳极层；

在具有图案化的阳极层的衬底上形成像素界定母层；

在所述像素界定母层的预设区域覆盖光罩，进行曝光、显影处理，以在对应所述阳极层的图案区域形成贯穿至所述阳极层的像素坑，并在对应所述阳极层的空白区域形成深度不小于所述像素坑的深度的阻断坑，得到像素界定层；

在所述像素坑的阳极层表面形成发光功能层；

在所述发光功能层上形成阴极层，并在所述阻断坑的侧表面及上表面形成一体式的反射层。

上述电致发光器件通过在相邻的发光层功能层之间设置阻断坑，阻断坑的深度不小于像素坑的深度，且阻断坑的侧表面及上表面设有反射层，从而可以有效防止发光功能层之间光横向传播发生串扰的现象，有利于提高器件的对比度及发光或显示性能。

阻断坑的侧表面与衬底之间所成的夹角小于90°，以避免因为角度过大而导致阴极与反射层之间的连接断开，夹角大于20°，以避免因为角度过小而导致阻断坑需要占用较大的横截面而导致发光像素所占面积减小；优选地，阻断坑的侧表面的倾斜角度的范围在20°与60°之间；更优选地，倾斜角度可以为45°，从而可以将平行于衬底方向传播的光反射，然后使光沿着垂直于衬底的方向射出。

进一步，该阻断坑的深度等于所述像素坑的深度与所述阳极层的厚度之和，也即阻断坑贯穿至衬底，从而设置在阻断坑侧表面的反射层也可以阻断阳极层的波导效应导致的横向光，进一步有利于提高器件的对比度及发光或显示性能。

附图说明

图1为传统的电致发光器件的结构示意图；

图2为本发明一实施方式的电致发光器件的结构示意图；

图3为图2所示电致发光器件的制备流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图2所示，一实施方式的电致发光器件20包括衬底21、阳极层22、像素界定层23、发光功能层24、阴极层25及反射层26。

衬底21用于承载其他结构层，及显示装置的其他结构。在本实施方式中，衬底21可以是无源矩阵型(PM)显示衬底或有源矩阵型(AM)显示衬底。其中，有源矩阵型显示衬底包括基板和设在基板另一表面(即与设有阳极层22的表面相对的表面)的薄膜晶体管(TFT)。基板可以是刚性基板或柔性基板。刚性基板可以是陶瓷材质或各类玻璃材质等。柔性基板可以是聚酰亚胺薄膜(PI)及其衍生物、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)或二亚苯基醚树脂等。

阳极层22位于衬底11上。在本实施方式中，阳极层22是透明的电极层。阳极层22的材料可选自ITO、AZO、TZO、纳米银线薄膜或石墨烯等。进一步，在本实施方式中，该阳极层22是图案化的电极层。图案化的处理过程可以由光刻工艺实现。

像素界定层23部分设于衬底21上且部分设于阳极层22上。像素界定层23对应阳极层22的图案区域(即具有阳极导电材料的区域)设有贯穿至阳极层22的像素坑232，且对应阳极层22的空白区域设有阻断坑234。

像素坑232用于填入墨水等材料形成发光功能层24。发光功能层24不高于像素坑232的深度。阴极层25设在发光功能层24上。

在本实施方式中，发光功能层24包括红色发光层、绿色发光层及蓝色发光层中的至少一种颜色的发光层。优选的，发光功能层24同时具有红色发光层、绿色发光层及蓝色发光层，以用于发出白光，应用于白光照明或显示装置中。发光层的材料可以是有机电致发光材料，如不含金属元素的有机荧光材料，或者含有Ir、Pt等金属元素的磷光材料，也可以是无机电致发光材料，如量子点材料。

此外，发光功能层24还包括位于阳极层22与发光层之间的空穴注入层、空穴传输层和电子阻挡层中的至少一层，和/或位于发光层与阴极层25之间的电子注入层、电子传输层和空穴阻挡层中的至少一层。

空穴注入层用于改进后续有机层的成膜性质，并且有助于将空穴注入到空穴传输层或者发光层。用于空穴注入层的材料包括但不限于卟啉化合物、碳氟聚合物等。空穴传输层含有至少一种空穴传输化合物，例如芳族叔胺。进一步地，所述芳族叔胺为含有至少一个仅与碳原子连接的三价氮原子且上述碳原子中至少一个是芳环的化合物，芳族叔胺可以是芳基胺，例如单芳基胺、二芳基胺、或聚合的芳基胺等。空穴传输层可以由一种芳族叔胺化合物或多种芳族叔胺化合物的混合物形成。另一类空穴传输层材料包括多环芳香族化合物。另外，可以使用聚合的空穴传输材料例如聚(N-乙烯基咔唑)(PVK)、聚噻吩、聚吡咯，或共聚类，例如聚(3,4-亚乙二氧基噻吩酯)/聚(4-苯乙烯磺酸酯)(PEDOT/PSS)等。

电子传输层选自但不限于金属螯合的喔星类化合物、丁二烯衍生物、杂环荧光增白剂、吲哚类等。另外，在量子点器件中通常用ZnO纳米颗粒来做电子传输材料，其导带能级有利于电子从阴极到量子点的注入，而其较深的价带能级又可起到有效阻挡空穴的作用。在有些情况下，发光层和电子传输层可任选重叠一起成为保证发光和电子传输作用的一个单层，在小分子有机电致发光器件体系和聚合有机电致发光器件体系中，都可以发生重叠。电子注入层选自但不限于金属化合物，例如LiF，CsF，Li₂O，NaF，含有缺电子的含氮芳环结构有机物，例如8-羟基喹啉锂、2-甲基-8羟基喹啉锂、4-羟基菲啶锂等。

阴极层25的材料选自但不限于银、铝或银基合金等。

阻断坑234的深度不小于像素坑232的深度。在本实施方式中，阻断坑234的深度等于像素坑232的深度与阳极层22的厚度之和，也即阻断坑234贯穿至衬底21的表面。反射层26设在阻断坑234的侧表面及上表面且优选是一体成型的，以阻断相邻的发光层之间光横向传播而发生串扰的现象。

本实施方式的阻断坑234的开口尺寸随远离衬底21逐渐增大，且阻断坑234的侧表面与衬底之间所成的夹角小于90°，以避免因为角度过大而导致阴极与反射层之间的连接断开，夹角大于20°，以避免因为角度过小而导致阻断坑需要占用较大的横截面而导致发光像素所占面积减小。优选地，阻断坑的侧表面的倾斜角度的范围在20°与60°之间。更优选地，倾斜角度可以为45°，从而可以将平行于衬底方向传播的光反射，然后使光沿着垂直于衬底的方向射出。

当阻断坑234贯穿至衬底21的表面时，反射层26还可以阻断阳极层22的波导效应导致的横向光传播，进一步有利于提高器件20的对比度及发光或显示性能。

进一步，在本实施方式中，反射层26覆盖像素界定层23的所有表面。优选的，反射层26的材料与阴极层25的材料相同，且反射层26与阴极层25可为一体成型的层。

本实施方式还提供了一种电致发光器件的制作方法，如图3所示，其包括如下步骤：

步骤一：在衬底21上形成图案化的阳极层22。

阳极层22可采用光刻等工艺形成。

步骤二：在具有图案化的阳极层22的衬底21上形成像素界定母层230。

像素界定母层230的形成方式可以是但不限于狭缝涂布的方式，厚度可以是但不限于1～3μm。在均匀涂布像素界定材料(如PI材料)后，对其进行室温真空干燥，之后可置于80℃下加热2分钟以进行热固化。

步骤三：在像素界定母层230的预设区域覆盖光罩30，进行曝光、显影处理，以在对应阳极层22的图案区域形成贯穿至阳极层22的像素坑232，并在对应阳极层22的空白区域形成深度不小于像素坑232的深度的阻断坑234，得到像素界定层23。

光罩30罩住的部分的像素界定母层230在曝光、显影处理后得以保留形成像素界定层23，没有光罩30罩住的地方，会被显影液洗掉。由于在曝光过程中，光强的分布从像素界定母层230的表面到底部是逐渐减弱的，因此，表面的材料相对于底部的材料更容易被显影液除掉，从而显影过后会形成上宽下窄的阻断坑234。通过控制光罩30的尺寸以及曝光的强度、显影液的配方等参数，可以控制阻断坑234的深度以及其侧面的倾斜度。

步骤四：在像素坑232的阳极层22表面形成发光功能层24。

步骤五：在发光功能层24上形成阴极层25，并在阻断坑234的侧表面及上表面形成一体式的反射层26。

在本实施例中，阴极层25与反射层26是一体成型的连续的层状结构，也即在制备好发光功能层24后，直接在发光功能层24以及像素界定层23的所有表面通过蒸镀等方式形成一层连续的金属或金属合金的电极层，该电极层同时具有阴极层5与反射层26的功能。

以下为具体实施例部分。

可参考图3所示，本实施例的电致发光器件的制作流程如下：

1：在衬底21上形成图案化的ITO阳极层22。

2：以狭缝涂布的方式在ITO阳极层22以及衬底21上形成像素界定母层230，然后对像素界定母层230进行室温真空干燥，之后置于80℃下加热2分钟以进行进一步干燥，干燥后形成的薄膜厚度为1μm。

3：使用光罩对像素界定母层230进行曝光、显影处理，形成贯穿至阳极层22的像素坑232以及贯穿至基板21的阻断坑234，得到像素界定层23。

4：制备发光功能层24，发光功能层包括空穴注入层、空穴传输层、发光层和电子注入层，制备方法包括如下步骤：

(1)阳极处理：将带有图案化的ITO阳极的基板在碱性清洗剂和超纯水中用超声清洗，随后用氮气吹干，100℃下真空烘烤30分钟，用UV/臭氧处理30秒。

(2)空穴注入层制备：以喷墨打印的方式在各个像素坑232中打印空穴注入材料PEDOT:PSS墨水，然后再依次进行真空干燥、120℃烘烤处理后形成空穴注入层薄膜，薄膜厚度约60nm。

(3)空穴传输层制备：以喷墨打印的方式在各个像素坑232中打印空穴传输材料MUPD墨水，然后再依次进行真空干燥、110℃烘烤处理后形成空穴传输层薄膜，薄膜厚度约20nm。

(4)发光层制备：以喷墨打印的方式在各个像素坑232中打印绿色发光层墨水，绿色发光层墨水为PVK、PBD与Ir(mppy)₃的混合物(PVK：PBD：Ir(mppy)₃的质量比为70:24:6)，然后再依次进行真空干燥、90℃烘烤处理后形成发光层薄膜，薄膜厚度为80nm。

(5)电子注入层制备：以蒸镀方式在各个像素坑232中蒸镀一薄层CsF，厚度为1nm。

5：制备阴极层25与反射层26，即直接在发光功能层24以及像素界定层23的所有表面通过蒸镀的方式形成一层连续的铝金属，铝金属层的厚度为100nm。该铝金属层同时具有阴极层25及反射层26的功能。

对上述制备的电致发光器件进行封装并测试，并与不包含反射层26的电致发光器件(如图1所示器件)在显微镜下进行观察对比。对比测试方法如下：将器件中心1×1mm区域内的像素设置为不发光的关闭状态，同时使包围该区域的其他像素均发光，然后以显微镜观察不发光区域内的像素是否有来源于周围发光区域漏过来的光。通过对比发现，不包含反射层26的电致发光器件可以观察到微弱的漏光现象，而本实施例的含有反射层26的电致发光器件可以达到完全的黑暗关闭状态。

上述电致发光器件通过在相邻的发光层功能层之间设置阻断坑，阻断坑的深度不小于像素坑的深度，且阻断坑的侧表面及上表面设有反射层，从而可以有效防止发光功能层之间光横向传播发生串扰的现象，有利于提高器件的对比度及发光或显示性能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种电致发光器件，其特征在于，包括衬底、图案化的阳极层、像素界定层、发光功能层、阴极层及反射层；所述阳极层设在所述衬底上；所述像素界定层设在所述衬底及所述阳极层上，所述像素界定层对应所述阳极层的图案区域设有贯穿至所述阳极层的像素坑，且对应所述阳极层的空白区域设有阻断坑，所述阻断坑的深度不小于所述像素坑的深度，所述阻断坑的侧表面与所述衬底之间所成的夹角小于90°且大于20°，所述阻断坑的侧表面和上表面设有所述反射层；所述发光功能层设在所述像素坑内且不高于所述像素坑的深度；所述阴极层设在所述发光功能层上。

2.如权利要求1所述的电致发光器件，其特征在于，所述阻断坑的侧表面与所述衬底之间所成的夹角在20°～60°之间。

3.如权利要求2所述的电致发光器件，其特征在于，所述阻断坑的侧表面与所述衬底之间所成的夹角为45°。

4.如权利要求1所述的电致发光器件，其特征在于，所述阻断坑的深度等于所述像素坑的深度与所述阳极层的厚度之和。

5.如权利要求1所述的电致发光器件，其特征在于，所述反射层覆盖所述像素界定层的所有表面。

6.如权利要求5所述的电致发光器件，其特征在于，所述反射层的材料与所述阴极层的材料相同，且所述反射层与所述阴极层为一体成型的层。

7.如权利要求1～6中任一项所述的电致发光器件，其特征在于，所述发光功能层包括红色发光层、绿色发光层及蓝色发光层中的至少一种颜色的发光层。

8.如权利要求7所述的电致发光器件，其特征在于，所述发光功能层还包括位于所述阳极层与所述发光层之间的空穴注入层、空穴传输层和电子阻挡层中的至少一层；和/或

所述发光功能层还包括位于所述发光层与所述阴极层之间的电子注入层、电子传输层和空穴阻挡层中的至少一层。

9.一种电致发光器件的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

在衬底上形成图案化的阳极层；

在具有图案化的阳极层的衬底上形成像素界定母层；

在所述像素界定母层的预设区域覆盖光罩，进行曝光、显影处理，以在对应所述阳极层的图案区域形成贯穿至所述阳极层的像素坑，并在对应所述阳极层的空白区域形成深度不小于所述像素坑的深度的阻断坑，所述阻断坑的侧表面与所述衬底之间所成的夹角小于90°且大于20°，得到像素界定层；

在所述像素坑的阳极层表面形成发光功能层；

在所述发光功能层上形成阴极层，并在所述阻断坑的侧表面及上表面形成一体式的反射层。