CN111384266A - 顶发射电致发光器件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种顶发射电致发光器件及其制作方法。该器件包括基底和在基底上层叠设置的第一电极层、发光单元层和光提取第二电极层。该顶发射电致发光器件采用透明导电氧化物薄膜层作为光提取第二电极层，无需再在上面蒸镀制作CPL层，因而制作时，无需在溅射设备后增加蒸镀设备，有利于降低设备投资，简化工艺，提高生产效率，降低成本。该光提取第二电极层在起到导电电极作用的同时，还可以作为光提取层进行光提取，通过采用特定的厚度范围和特定的折射率范围，可以获得较高的光提取效率，从而达到较高的器件电流效率。该光提取第二电极层一层多用，有利于简化器件产品的结构，在降低成本的同时还利于产品超薄化设计。

Description

顶发射电致发光器件及其制作方法

技术领域

本发明涉及电致发光技术领域，尤其是涉及一种顶发射电致发光器件及其制作方法。

背景技术

由于具有高对比度、宽色域、快速响应速度等优势，OLED(有机发光二极管)显示屏正越来越多地占据高端显示器件的市场份额。传统的底发射OLED器件，受限于开口率不高，在制造更高分辨率的8K电视上受到很大挑战。因此目前OLED器件结构的发展趋势，均朝着可获得更高开口率的顶发射器件结构发展。

用于手机等小尺寸OLED显示屏的顶发射器件结构，通常采用具有较高反射率的薄层金属作为半透明阴极，这种阴极会产生较强的微腔效应，导致OLED显示屏的可视角较小。中大尺寸的OLED显示屏，相对于小尺寸的OLED显示屏有着更高的视角性能要求。例如，OLED电视的可视角需要达到45°以上，甚至60°，即显示屏的亮度和颜色在大的视角下也不发生明显偏移。因此，对于中大尺寸的OLED显示屏，需要采用透过率更高、反射率更低的透明阴极材料，如透明的导电氧化物材料。

在小尺寸OLED显示屏的生产工艺中，蒸镀制备完薄层金属阴极之后，为了提高光提取效率，通常还会制备一层Capping Layer(即CPL层)。这层CPL层通常为具有较高折射率(1.8～2.1)的有机材料，一般也使用蒸镀的方式进行制备。然而，对于采用透明导电氧化物材料作为阴极的中大尺寸顶发射OLED器件，在用溅射工艺完成阴极制备之后如果还需要蒸镀一层CPL，则需要在溅射设备之后再加上一台蒸镀设备，导致设备投资增加、工艺耗时。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够简化制作工艺、降低制作成本的顶发射电致发光器件及其制作方法。

一种顶发射电致发光器件，包括基底、第一电极层、发光单元层和光提取第二电极层，所述第一电极层设于所述基底之上，所述发光单元层设于所述第一电极层之上，所述光提取第二电极层设于所述发光单元层之上；所述第一电极层为反射型电极；所述光提取第二电极层为透明导电金属氧化物薄膜层，厚度在45nm～110nm之间，在可见光波段的折射率是1.7～2.3。

在其中一个实施例中，所述光提取第二电极层为IZO层、ITO层、FTO层或AZO层。

在其中一个实施例中，所述发光单元层发光的光色是绿色，所述光提取第二电极层为IZO层，厚度是65nm～105nm，在可见光波段的折射率是1.9～2.3；或者

所述发光单元层发光的光色是红色，所述光提取第二电极层为IZO层，厚度是70nm～110nm，在可见光波段的折射率是1.9～2.3；或者

所述发光单元层发光的光色是蓝色，所述光提取第二电极层为IZO层，厚度是45nm～85nm，在可见光波段的折射率是1.9～2.3。

在其中一个实施例中，所述发光单元层发光的光色是绿色，所述光提取第二电极层为IZO层，厚度是75nm～95nm，在可见光波段的折射率是1.9～2.3；或者

所述发光单元层发光的光色是红色，所述光提取第二电极层为IZO层，厚度是70nm～100nm，在可见光波段的折射率是1.9～2.3；或者

所述发光单元层发光的光色是蓝色，所述光提取第二电极层为IZO层，厚度是55nm～75nm，在可见光波段的折射率是1.9～2.3。

在其中一个实施例中，所述发光单元层发光的光色是绿色，所述光提取第二电极层为IZO层，所述光提取第二电极层的厚度是83～87nm，在520nm处的折射率是2.1；或者

所述发光单元层发光的光色是红色，所述光提取第二电极层为IZO层，所述光提取第二电极层的厚度是88～92nm，在520nm处的折射率是2.1；或者

所述发光单元层发光的光色是蓝色，所述光提取第二电极层为IZO层，所述光提取第二电极层的厚度是63～67nm，在520nm处的折射率是2.1。

在其中一个实施例中，所述发光单元层发光的光色包括红色、绿色和蓝色，所述光提取第二电极层为IZO层，厚度是70nm～80nm，在可见光波段的折射率是1.9～2.3。

在其中一个实施例中，所述光提取第二电极层为ITO层，在可见光波段的折射率是1.7～2.2，厚度是65nm～90nm；或者

所述光提取第二电极层为FTO层，在可见光波段的折射率是1.8～2.1，厚度是65nm～90nm；或者

所述光提取第二电极层为AZO层，在可见光波段的折射率是1.7～2.1，厚度是65nm～90nm。

在其中一个实施例中，所述发光单元层发光层，还包括设在所述第一电极层与所述发光层之间的空穴注入层、空穴传输层以及位于所述发光层与所述光提取第二电极层之间的电子注入层、电子传输层中的至少一功能层。

在其中一个实施例中，所述发光单元层除包括所述发光层外，至少还包括位于所述发光层与所述光提取第二电极层之间的电子注入层，所述电子注入层的材质是Yb，厚度是2.5nm～3.5nm。

一种顶发射电致发光器件的制作方法，包括如下步骤：

提供或制作具有基底、第一电极层和发光单元层的中间产品，在所述中间产品中，所述第一电极层为反射型电极，所述第一电极层与所述发光单元层层叠设置在所述基底上；

在所述中间产品上采用溅射的方式，在发光单元层上溅射制备厚度在45nm～110nm之间、且在可见光波段的折射率是1.7～2.3的透明导电氧化物薄膜层，该透明导电氧化物薄膜层构成光提取第二电极层。

上述顶发射电致发光器件采用透明导电氧化物薄膜层作为光提取第二电极层，无需再在上面蒸镀制作CPL层，因而制作时，无需在溅射设备后增加蒸镀设备，有利于降低设备投资，简化工艺，提高生产效率，降低成本。该光提取第二电极层在起到导电电极作用的同时，还可以作为光提取层进行光提取，通过采用特定的厚度范围和特定的折射率范围，可以获得较高的光提取效率，从而达到较高的器件电流效率。该光提取第二电极层一层多用，有利于简化器件产品的结构，在降低成本的同时还利于产品超薄化设计。

附图说明

图1为本发明提供的顶发射电致发光器件的结构示意图。

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1所示，本发明提供了一种顶发射电致发光器件10，其包括基底100和设在基底100上的第一电极层200、发光单元层300和光提取第二电极层400。其中，第一电极层200设于基底100之上，所述发光单元层300设于第一电极层200之上，光提取第二电极层400设于发光单元层300之上。第一电极层200为反射型电极。光提取第二电极层400为透明导电氧化物薄膜层，厚度在55nm～100nm之间，在可见光波段的折射率是1.7～2.3。

在一个具体的示例中，第一电极层200是由一层高反射率的银和一层ITO层叠形成。其中，银层的厚度是140nm～160nm，优选是150nm；ITO层的厚度是5nm～15nm，优选10nm。

光提取第二电极层400可以为IZO(铟锌氧化物)层、ITO(铟锡氧化物)层、FTO(氟锡氧化物)层或AZO(铝锌氧化物)层。

光提取第二电极层400设在透光侧，其在可见光波段的透过率至少大于70％，优选不小于80％，更优选不小于90％。光提取第二电极层400的厚度在45nm～110nm之间，针对不同的光色，光提取第二电极层400的厚度及折射率可以在不同的优选范围内，以通过的折射率和厚度设计，使没有CPL的器件效率可以达到甚至超过有CPL的器件效率。

在一个具体示例中，发光单元层300发光的光色是绿色，光提取第二电极层400为IZO层，厚度是65nm～105nm，在可见光波段的折射率是1.9～2.3。

优选的，发光单元层300发光的光色是绿色，光提取第二电极层400为IZO层，厚度是75nm～95nm，在可见光波段的折射率是1.9～2.3。更优选的，对于发绿色光的发光单元层300，光提取第二电极层400的厚度是83～87nm(即85nm±2nm)，在520nm处的折射率是2.1。

在另一个具体示例中，发光单元层300发光的光色是红色，光提取400第二电极层为IZO层，厚度是70nm～110nm，在可见光波段的折射率是1.9～2.3。

优选的，发光单元层300发光的光色是红色，光提取第二电极层400为IZO层，厚度是70nm～100nm，在可见光波段的折射率是1.9～2.3。更优选的，对于发红色光的发光单元层300，光提取第二电极层400的厚度是88～92nm(即90nm±2nm)，在520nm处的折射率是2.1。

在另一个具体示例中，发光单元层300发光的光色是蓝色，光提取第二电极层400为IZO层，厚度是45nm～85nm，在可见光波段的折射率是1.9～2.3。

优选的，发光单元层300发光的光色是蓝色，光提取第二电极层400为IZO层，厚度是55nm～75nm，在可见光波段的折射率是1.9～2.3。更优选的，对于发蓝色光的发光单元层300，光提取第二电极层400的厚度是63～67nm(即65nm±2nm)，在520nm处的折射率是2.1。

在其他示例中，当发光单元层300发光的光色也可以包括红色、绿色和蓝色时，光提取第二电极层400优选为IZO层，厚度是70nm～80nm，在520nm处的折射率是2.1。

此外，光提取第二电极层400也可以为ITO层，在可见光波段的折射率是1.7～2.2，厚度是65nm～90nm；或者光提取第二电极层400还可以为FTO层，在可见光波段的折射率是1.8～2.1，厚度是65nm～90nm；或者光提取第二电极层400还可以为AZO层，在可见光波段的折射率是1.7～2.1，厚度是65nm～90nm。

如图1所示，该发光单元层300包括发光层310。发光层310可以是有机电致发光层，也可以是量子点电致发光层。在一个优选的示例中，无论发光层310是有机电致发光层，还是量子点电致发光层，光提取第二电极层400优选为上述IZO层，在可见光波段的折射率是1.9～2.3。

进一步，如图1所示，该发光单元层300还包括位于第一电极层200与发光层310之间的空穴注入层320和空穴传输层330以及位于发光层310与光提取第二电极层400之间的电子注入层340和电子传输层350。可理解，在其他示例中，该发光单元300也可以没有空穴注入层320、空穴传输层330、电子注入层340和电子传输层350，或者含有空穴注入层320、空穴传输层330、电子注入层340和电子传输层350中的任意一层、任意两层或任意三层。

例如，在一个优选的示例中，该发光单元层300至少还包括设在发光层310与光提取第二电极层400之间的电子注入层340。更优选的，该电子注入层340的材质是Yb，厚度是2.5nm～3.5nm(即3nm±0.5nm)。再优选的，Yb材质的电子注入层340的厚度是3.0nm。

本发明进一步还提供了一种顶发射电致发光器件的制作方法，其包括如下步骤：

提供或制作的具有基底、第一电极层和发光单元层的中间产品，在中间产品中，第一电极层为反射型电极，第一电极层与发光单元层层叠设置在基底上；

在所述中间产品上采用溅射的方式，在发光单元层上溅射制备厚度在45nm～110nm之间、且在可见光波段的折射率是1.7～2.3的透明导电氧化物薄膜层，该透明导电氧化物薄膜层构成光提取第二电极层。

上述顶发射电致发光器件10采用透明导电氧化物薄膜层作为光提取第二电极层400，无需再在上面蒸镀制作CPL层，因而制作时，无需在溅射设备后增加蒸镀设备，有利于降低设备投资，简化工艺，降低成本。该光提取第二电极层400在起到导电电极作用的同时，还可以作为光提取层进行光提取，通过采用特定的厚度范围和特定的折射率范围，可以获得较高的光提取效率，从而达到较高的器件电流效率。该光提取第二电极层400一层多用，有利于简化器件产品的结构，在降低成本的同时还利于产品超薄化设计。

以下为具体实施例和对比例部分。

以下实施例和对比例以包含结构“基底/阳极层/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极”的顶发射电致发光器件为例，以具有CPL层的器件作为基础，分别对不同材质和不同厚度的透明阴极层进行实验和对比。在已经包含有反射型阳极层和基底的基板上，空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层构成发光单元层，空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层以及CPL层的制备过程分别如下：

(1)以喷墨打印方式将空穴注入层(HIL)墨水打印在像素坑中的阳极层上，经过真空干燥、烘烤处理，形成HIL层，厚度为100nm；

(2)以喷墨打印方式将空穴传输层(HTL)墨水打印在像素坑中的HIL层上，经过真空干燥、烘烤处理，形成HTL层，厚度为120nm；

(3)以喷墨打印方式将不同颜色的发光层墨水(EML)打印在像素坑中的HTL上，经过真空干燥、烘烤处理，形成发光层，红光和绿光器件的发光层厚度为60nm，蓝光器件的发光层厚度为45nm；

(4)以真空蒸镀方式在发光单元层上沉积电子传输层(ETL)，厚度为20nm；

(5)以真空蒸镀方式在ETL层上沉积金属Yb，形成电子注入层(EIL)，厚度为3nm；

(6)以溅射方式在Yb层上沉积透明导电氧化物薄膜，形成透明阴极层；或者以共蒸方式在Yb层上沉积MgAg(Mg和Ag的体积比为1:9)，MgAg厚度为13nm；

(7)以真空蒸镀方式在IZO阴极层上沉积有机材料NPB作为CPL层(在520nm处折射率为1.81)，形成光提取层。

分别对不同光色的单色顶发射电致发光器件，结合不同的阴极和CPL层结构进行试验。各实施例和对比例的顶发射电致发光器件的结构细节及结果如表1～3所示。

表1

表2

表3

由表1～3的对比例(对比例1～4、11～14、21～24)可以看出，对于RGB的显示器件，当采用MgAg作为电极时，搭配CPL的效果最好。去掉CPL之后，即使改变阴极MgAg的厚度，器件效率均明显低于有CPL的器件效率。使用MgAg作为电极时，虽然正向的效率比较高，但出光的能量主要集中在正向，在大角度时观看的亮度下降明显，器件的视角均比较窄。为了增强视角，需要使用透明性更好的材料作为电极。

由表1～3的各实施例可以看出，当选择透明导电氧化物薄膜层作为电极时，通过合理的厚度、折射率设计，可以使没有CPL的器件性能相当于甚至超过有CPL的器件性能(例如实施例3相较对比例5，实施例10相较对比例15，实施例17相较对比例25)。

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 (10)

1.一种顶发射电致发光器件，其特征在于，包括基底、第一电极层、发光单元层和光提取第二电极层，所述第一电极层设于所述基底之上，所述发光单元层设于所述第一电极层之上，所述光提取第二电极层设于所述发光单元层之上；所述第一电极层为反射型电极；所述光提取第二电极层为透明导电金属氧化物薄膜层，厚度在45nm～110nm之间，在可见光波段的折射率是1.7～2.3。

2.如权利要求1所述的顶发射电致发光器件，其特征在于，所述光提取第二电极层为IZO层、ITO层、FTO层或AZO层。

3.如权利要求1所述的顶发射电致发光器件，其特征在于，所述发光单元层发光的光色是绿色，所述光提取第二电极层为IZO层，厚度是65nm～105nm，在可见光波段的折射率是1.9～2.3；或者

所述发光单元层发光的光色是红色，所述光提取第二电极层为IZO层，厚度是70nm～110nm，在可见光波段的折射率是1.9～2.3；或者

所述发光单元层发光的光色是蓝色，所述光提取第二电极层为IZO层，厚度是45nm～85nm，在可见光波段的折射率是1.9～2.3。

4.如权利要求1所述的顶发射电致发光器件，其特征在于，所述发光单元层发光的光色是绿色，所述光提取第二电极层为IZO层，厚度是75nm～95nm，在可见光波段的折射率是1.9～2.3；或者

所述发光单元层发光的光色是红色，所述光提取第二电极层为IZO层，厚度是70nm～100nm，在可见光波段的折射率是1.9～2.3；或者

所述发光单元层发光的光色是蓝色，所述光提取第二电极层为IZO层，厚度是55nm～75nm，在可见光波段的折射率是1.9～2.3。

5.如权利要求1所述的顶发射电致发光器件，其特征在于，所述发光单元层发光的光色是绿色，所述光提取第二电极层为IZO层，所述光提取第二电极层的厚度是83～87nm，在520nm处的折射率是2.1；或者

所述发光单元层发光的光色是红色，所述光提取第二电极层为IZO层，所述光提取第二电极层的厚度是88～92nm，在520nm处的折射率是2.1；或者

所述发光单元层发光的光色是蓝色，所述光提取第二电极层为IZO层，所述光提取第二电极层的厚度是63～67nm，在520nm处的折射率是2.1。

6.如权利要求1所述的顶发射电致发光器件，其特征在于，所述发光单元层发光的光色包括红色、绿色和蓝色，所述光提取第二电极层为IZO层，厚度是70nm～80nm，在可见光波段的折射率是1.9～2.3。

7.如权利要求1所述的顶发射电致发光器件，其特征在于，所述光提取第二电极层为ITO层，在可见光波段的折射率是1.7～2.2，厚度是65nm～90nm；或者

所述光提取第二电极层为FTO层，在可见光波段的折射率是1.8～2.1，厚度是65nm～90nm；或者

所述光提取第二电极层为AZO层，在可见光波段的折射率是1.7～2.1，厚度是65nm～90nm。

8.如权利要求1～7中任一项所述的顶发射电致发光器件，其特征在于，所述发光单元层发光层，还包括设在所述第一电极层与所述发光层之间的空穴注入层、空穴传输层以及位于所述发光层与所述光提取第二电极层之间的电子注入层、电子传输层中的至少一功能层。

9.如权利要求8所述的顶发射电致发光器件，其特征在于，所述发光单元层除包括所述发光层外，至少还包括位于所述发光层与所述光提取第二电极层之间的电子注入层，所述电子注入层的材质是Yb，厚度是2.5nm～3.5nm。

10.一种如权利要求1～9中任一项所述的顶发射电致发光器件的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供或制作具有基底、第一电极层和发光单元层的中间产品，在所述中间产品中，所述第一电极层为反射型电极，所述第一电极层与所述发光单元层层叠设置在所述基底上；

在所述中间产品上采用溅射的方式，在发光单元层上溅射制备厚度在45nm～110nm之间、且在可见光波段的折射率是1.7～2.3的透明导电氧化物薄膜层，该透明导电氧化物薄膜层构成光提取第二电极层。

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