CN108539036A - 一种可提高出光效率的电极结构、qled及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可提高出光效率的电极结构、QLED及制备方法，所述电极结构包括基底、位于基底表面上的具有多个凹槽的透明电极、填充于凹槽内的掺杂氧化物以及沉积于透明电极表面的氧化镍薄膜或氧化锰薄膜。本发明的电极结构，在具有凹槽的透明电极上引入掺杂氧化物来填平凹槽，并在透明电极上再沉积一层氧化镍薄膜或氧化锰薄膜，氧化镍薄膜或氧化锰薄膜的引入能够有效约束从发光层发出来的光，并且更大程度地将光导入透明电极的凹槽中，利用凹槽改变光从透明电极到玻璃界面的出光角度，减少全反射几率，从而提高器件的出光效率。本发明能降低透明电极与发光功能层的势垒，提高器件的空穴注入效率。

Description

一种可提高出光效率的电极结构、QLED及制备方法

技术领域

本发明涉及发光显示领域，尤其涉及一种可提高出光效率的电极结构、QLED及制备方法。

背景技术

量子点发光二极管（QLED）由于其具有色彩饱和、纯度高、单色性佳、颜色可调以及可用溶液法制备等优点，被认为是下一代发光器件的优势技术。目前，QLED的外量子效率只能达到20%甚至更低，有大部分光被限制在器件结构中，这主要是由于QLED器件结构折射率的适配，当光从高折射率材料向低折射率材料传播（比如ITO/玻璃界面，玻璃/空气界面）时，很大一部分光被捕获，ITO/玻璃界面称为波导模式全反射，玻璃/空气界面称为玻璃模式全反射，这些情况都会降低QLED器件的出光效率。研究学者们对这些光学模式展开了很多的研究，通过对器件结构、形貌的改善与调控来提高器件的出光效率，比如：改变透明电极表面形貌、增加折射率匹配层、利用光子晶体或是纳米结构等方法提高器件的外量子效率。

其中，通过改变透明电极的表面形貌来提高器件的出光效率被证明是一种行之有效的方式。目前最通用的透明电极是ITO，有研究表明，凹槽结构能够提高有机发光二极管（OLED）20%的出光效率。然而，这种结构并不适用于QLED，因为QLED使用无机量子点材料作为发光层，通常采用溶液法制备，凹槽结构会造成成膜不匀，甚至可能导致器件性能以及寿命的下降。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可提高出光效率的电极结构、QLED及制备方法，旨在解决现有电极结构无法提高QLED器件出光效率的问题。

本发明的技术方案如下：

一种可提高出光效率的电极结构，其中，包括基底、位于基底表面上的具有多个凹槽的透明电极、填充于凹槽内的掺杂氧化物以及沉积于透明电极表面的氧化镍薄膜或氧化锰薄膜。

所述的可提高出光效率的电极结构，其中，所述掺杂氧化物为铝掺杂氧化锌、氟掺杂氧化锡或锑掺杂氧化锡。

所述的可提高出光效率的电极结构，其中，所述透明电极为ITO。

所述的可提高出光效率的电极结构，其中，所述凹槽的深度为50~100nm。

所述的可提高出光效率的电极结构，其中，所述透明电极的厚度为250~300nm。

所述的可提高出光效率的电极结构，其中，所述氧化镍薄膜或氧化锰薄膜的厚度为5~10nm。

所述的可提高出光效率的电极结构，其中，所述凹槽为圆形，孔径为2~10μm。

一种QLED，其中，所述QLED的电极结构采用如上任一项所述的电极结构。

所述的QLED，其中，所述QLED依次包括：电极结构、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、电子注入层、顶电极。

一种提高出光效率的电极结构的制备方法，其中，包括步骤：

A、在基底上制作透明电极；

B、利用掩膜板对透明电极进行刻蚀，使透明电极上形成多个凹槽；

C、在透明电极上沉积掺杂氧化物，然后去除透明电极表面多余的掺杂氧化物；

D、最后在透明电极表面沉积一层氧化镍薄膜或氧化锰薄膜。

有益效果：本发明的电极结构，在具有凹槽的透明电极上引入掺杂氧化物来填平凹槽，并在透明电极上再沉积一层氧化镍薄膜或氧化锰薄膜，氧化镍薄膜或氧化锰薄膜的引入能够有效约束从发光层发出来的光线，并且更大程度地将光线导入透明电极的凹槽中，利用凹槽改变光线从透明电极到玻璃界面的出光角度，减少全反射几率，从而提高QLED器件的出光效率。另一方面，氧化镍薄膜或氧化锰薄膜的功函数高于透明电极，此能级结构更好地与空穴传输层匹配，能降低透明电极与发光功能层的势垒，提高器件的空穴注入效率。

附图说明

图1为本发明一种可提高出光效率的电极结构较佳实施例的结构示意图。

图2为本发明一种提高出光效率的电极结构的制备方法较佳实施例的流程简图。

图3为本发明一种提高出光效率的电极结构的制备方法较佳实施例的工艺流程图。

图4为本发明中的掩膜板的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种可提高出光效率的电极结构、QLED及制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。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。

请参阅图1，图1为本发明一种可提高出光效率的电极结构较佳实施例的结构示意图，如图所示，其包括基底10、位于基底10表面上的具有多个凹槽的透明电极11、填充于凹槽内的掺杂氧化物12以及沉积于透明电极11表面的氧化镍薄膜或氧化锰薄膜（13）。

本发明在具有多个凹槽的透明电极11的基础上引入掺杂氧化物12，以填平凹槽，并在透明电极11上再沉积一层氧化镍薄膜或氧化锰薄膜（即NiO薄膜或MnO薄膜）。氧化镍薄膜或氧化锰薄膜（13）的引入能够有效约束从发光层发出来的光线，从而减少从器件左右两侧逸出的光线。

同时，由于氧化镍薄膜或氧化锰薄膜（13）的折射率（如氧化镍薄膜的折射率为2.1）较高，所以光线通过氧化镍薄膜或氧化锰薄膜（13）/掺杂氧化物12、氧化镍薄膜或氧化锰薄膜（13）/透明电极11界面时，会产生大的折射角，更大程度利用凹槽结构改变光线从透明电极11到玻璃界面的出光角度，减少全反射几率，从而提高器件的出光效率。同时，氧化镍薄膜或氧化锰薄膜（13）的功函数较高，可降低透明电极11与发光层的势垒，提高器件的空穴注入效率。

所述掺杂氧化物12为铝掺杂氧化锌（AZO，折射率为1.8）、氟掺杂氧化锡（FTO，折射率为1.9）或锑掺杂氧化锡（ATO，折射率为1.9）。这些掺杂氧化物的折射率都低于氧化镍薄膜或氧化锰薄膜（13），光线通过NiO/AZO、NiO/FTO界面时，会产生大的折射角，从而改变透明氧化物12到玻璃界面的出光角度，从而提高出光效率。

所述透明电极11为ITO。ITO的折射率为1.7，也低于氧化镍薄膜或氧化锰薄膜（13）的折射率，所以也有利于产生大的折射角，从而改变透明氧化物11到玻璃界面的出光角度，减少全反射几率，从而提高出光效率。并且，氧化镍薄膜或氧化锰薄膜（13）的功函数(~5.1eV)高于ITO（~4.7 eV），能降低ITO与发光层的势垒，提高器件的空穴注入效率。所述透明电极11的厚度为250~300nm，例如280nm。透明电极11除了采用上述ITO材料之外，还可采用例如碳纳米管、金属网格、纳米金属线或石墨烯材料。

所述凹槽的深度优选为50~100nm，例如70nm。所述凹槽的形状可以是方形、正锥形、倒锥形或圆形，优选的，所述凹槽的形状为圆形，即形成圆柱形凹槽，孔径为2~10μm，例如5μm。

所述氧化镍薄膜或氧化锰薄膜（13）的厚度优选为5~10nm，例如8nm。

本发明还提供一种QLED，其中，所述QLED的电极结构采用如上任一项所述的电极结构。

所述QLED依次包括：电极结构、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、电子注入层、顶电极。

本发明还提供一种提高出光效率的电极结构的制备方法较佳实施例，如图2所示，其包括步骤：

S1、在基底上制作透明电极；

S2、利用掩膜板对透明电极进行刻蚀，使透明电极上形成多个凹槽；

S3、在透明电极上沉积掺杂氧化物，然后去除透明电极表面多余的掺杂氧化物；

S4、最后在透明电极表面沉积一层氧化镍薄膜或氧化锰薄膜。

其中，如图3所示，在步骤S1中，先将基底10清洗干净，在基底10上沉积透明电极11，例如利用磁控溅射法ITO薄膜。

在步骤S2中，先在透明电极11上沉积一层正型光刻胶，经曝光、显影后，作为掩模板20，如图4所示，掩模板20上具有多个圆孔21，且直径（孔径）为2~10μm，圆孔21的总面积占掩模板20总表面积的15%~30%左右。然后利用所述掩模板20对透明电极11进行刻蚀，使透明电极11上形成多个凹槽110，例如利用湿法刻蚀ITO。控制刻蚀的深度为50~100nm，即所得的凹槽110深度为50~100nm。最后曝光去除掩模板20。

在步骤S3中，在透明电极11上沉积掺杂氧化物12，例如利用磁控溅射法在ITO上沉积AZO薄膜，然后使用化学机械法抛光去除表面的AZO，使基底10上只留下原有厚度的ITO。此时，AZO都已填入到ITO的凹槽110中。

最后，在步骤S4中，在透明电极11表面沉积一层氧化镍薄膜或氧化锰薄膜（13），例如采用磁控溅射在ITO表面沉积一层5~10nm的氧化镍薄膜或氧化锰薄膜（13）。

对于相应的QLED器件，可以在上述制得的电极结构上依次制作各功能层和顶电极即可，例如在依次沉积空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、电子注入层、阴极。

即，所述QLED器件依次包括电极结构、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、电子注入层及顶电极。或者，所述QLED器件依次包括电极结构、电子注入层、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层及顶电极。即所述QLED器件可以是正置型，也可以是反置型，另外所述QLED器件可以为顶发射型，也可以是底发射型。

实施例1

将基底清洗干净，利用磁控溅射法在基底上沉积250nm的ITO薄膜，在ITO薄膜上沉积一层正型光刻胶，经曝光、显影后作为掩模板，控制掩模板上的圆孔孔径为2μm，圆孔的总面积占掩模板总表面积的15%。利用湿法刻蚀ITO薄膜，控制刻蚀深度为100nm。曝光去除掩模板，再利用磁控溅射法在ITO薄膜上沉积200nm AZO薄膜，然后使用化学机械抛光去除ITO薄膜表面的AZO薄膜，使基底上只留下200nm的ITO薄膜。此时，有大约50nm的AZO填入ITO薄膜的凹槽中。最后，用磁控溅射在ITO薄膜表面沉积一层7.5nm的NiO薄膜。在NiO薄膜上依次沉积空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、电子注入层、阴极，制得QLED器件。

实施例2

将基底清洗干净，利用磁控溅射法在基底上沉积300nm的ITO薄膜，利用激光刻蚀出多个圆形凹槽（凹槽孔径为5μm，凹槽的总面积占掩模板总表面积的20%），控制刻蚀深度为50nm。利用磁控溅射法在ITO薄膜上沉积200nm FTO薄膜，然后使用化学机械抛光去除ITO薄膜表面的FTO薄膜，使基底上只留下200nm的ITO薄膜。此时，有大约50nm的FTO填入ITO薄膜的凹槽中。最后，用磁控溅射在表面沉积一层10nm的MnO薄膜。在MnO薄膜上依次沉积空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、电子注入层、阴极，制得QLED器件。

实施例3

将基底清洗干净，利用磁控溅射法在基底上沉积275nm的ITO薄膜，在ITO薄膜上沉积一层正型光刻胶，经曝光、显影后作为掩模板，控制掩模板上的圆孔孔径为10μm，圆孔的总面积占掩模板总表面积的30%。利用湿法刻蚀ITO薄膜，控制刻蚀深度为75nm。曝光去除掩模板，利用磁控溅射法在ITO薄膜上沉积200nm ATO薄膜，然后使用化学机械抛光去除ITO薄膜表面的ATO，使基底上只留下200nm的ITO薄膜。此时，有大约50nm的ATO填入ITO薄膜的凹槽中。最后，用磁控溅射在表面沉积一层5nm的NiO薄膜。在NiO薄膜上依次沉积空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、电子注入层、阴极，制得QLED器件。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种可提高出光效率的电极结构，其特征在于，包括基底、位于基底表面上的具有多个凹槽的透明电极、填充于凹槽内的掺杂氧化物以及沉积于透明电极表面的氧化镍薄膜或氧化锰薄膜。

2.根据权利要求1所述的可提高出光效率的电极结构，其特征在于，所述掺杂氧化物为铝掺杂氧化锌、氟掺杂氧化锡或锑掺杂氧化锡。

3.根据权利要求1所述的可提高出光效率的电极结构，其特征在于，所述透明电极为ITO。

4.根据权利要求1所述的可提高出光效率的电极结构，其特征在于，所述凹槽的深度为50~100nm。

5.根据权利要求1所述的可提高出光效率的电极结构，其特征在于，所述透明电极的厚度为250~300nm。

6.根据权利要求1所述的可提高出光效率的电极结构，其特征在于，所述氧化镍薄膜或氧化锰薄膜的厚度为5~10nm。

7.根据权利要求1所述的可提高出光效率的电极结构，其特征在于，所述凹槽为圆形，孔径为2~10μm。

8.一种QLED，其特征在于，所述QLED的电极结构采用如权利要求1~7任一项所述的电极结构。

9.根据权利要求8所述的QLED，其特征在于，所述QLED依次包括：电极结构、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、电子注入层、顶电极。

10.一种提高出光效率的电极结构的制备方法，其特征在于，包括步骤：

A、在基底上制作透明电极；

B、利用掩膜板对透明电极进行刻蚀，使透明电极上形成多个凹槽；

C、在透明电极上沉积掺杂氧化物，然后去除透明电极表面多余的掺杂氧化物；

D、最后在透明电极表面沉积一层氧化镍薄膜或氧化锰薄膜。