一种高可靠无源有机电致发光器件及其制备方法

摘要

本发明属于有机电致发光器件技术领域，具体涉及一种高可靠无源有机电致发光器件。本发明所述高可靠无源有机电致发光器件，在现有结构器件基础上，通过引入选定材料形成的电流限制层，以限制通过特定像素的电流值，同时又通过在所述电流限制层上设置相应的第二阳极层以实现功函数的匹配，一方面增加电流注入，同时减少因界面功函数不匹配而引起的电压上升，可有效避免屏体漏电等不稳定状况。

权利要求

1.一种高可靠无源有机电致发光器件，包括基板，以及形成在所述基板上的阳极层、有机功能层和阴极层，其特征在于，所述器件还包括电流限制层以及与所述有机功能层功函数相匹配的材料层，所述电流限制层的电阻率为1.0×101-1.0×103Ω/□；

所述阳极层沿靠近所述基板方向依次包括第一阳极层、电流限制层、以及第二阳极层；

或者，

所述阴极层沿远离所述基板方向依次包括第一阴极层、电流限制层、以及第二阴极层；

所述第二阳极层和所述第二阴极层为与所述有机功能层功函数相匹配的材料层；

所述阳极层与所述阴极层交叉区域的有机发光层形成屏体发光像素，所述第二阳极层的发光像素结构根据其具体应用领域被分割为若干小于可视范围的子像素区域，各所述子像素区域的面积为(10-5000)μm×(10-5000)um之间。

2.根据权利要求1所述的高可靠无源有机电致发光器件，其特征在于，形成所述电流限制层的材料包括金属氧化物、有机聚合物、有机小分子、纳米材料或上述材料组成的复合材料。

3.根据权利要求2所述的高可靠无源有机电致发光器件，其特征在于，所述第一阳极层的面电阻<20Ω/□，形成所述第二阳极层的材料为功函数>4.5eV的金属氧化物、金属或有机聚合物材料；或者，形成所述第一阴极层的材料为低功函数材料，形成所述第二阴极层的材料为面电阻<

20Ω/□的导电材料。

4.根据权利要求3所述的高可靠无源有机电致发光器件，其特征在于，所述第二阳极层与所述第一阳极层的图形一致。

5.根据权利要求1-4任一项所述的高可靠无源有机电致发光器件，其特征在于，各所述子像素区域彼此独立的包括六边形结构、直角三角形结构、正方形结构、或非规则图形结构。

6.根据权利要求5所述的高可靠无源有机电致发光器件，其特征在于，各所述子像素区域被规则分割并呈规则排列。

7.一种制备权利要求1-6任一项所述的高可靠无源有机电致发光器件的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按照现有技术常规方法制得选定的所述基板，并形成选定第一阳极层；

(2)按照现有技术常规方法在所述第一阳极层表面制备选定材料的所述电流限制层；

(3)按照现有技术常规方法在所述电流限制层表面制备所述第二阳极层，并确保所述第一阳极层与所述第二阳极层的图形一致；

(4)按照常规方法制得所述有机功能层和所述阴极层，并封装完成屏体的制备；或者，(1)按照现有技术常规方法制得选定的所述基板，并形成选定阳极层；

(2)按照常规方法制得所述有机功能层，并在所述有机功能层表明形成所述第二阴极层；

(3)按照现有技术常规方法在所述第二阴极层表面制备选定材料的所述电流限制层；

(4)按照现有技术常规方法在所述电流限制层表面制备所述第一阴极层，并封装完成屏体的制备；或者，(1)按照现有技术常规方法制得选定的所述基板，并形成选定阴极层；

(2)按照常规方法制得所述有机功能层，并在所述有机功能层表明形成所述第二阳极层；

(3)按照现有技术常规方法在所述第二阳极层表面制备选定材料的所述电流限制层，并确保所述第一阳极层与所述第二阳极层的图形一致；

(4)按照现有技术常规方法在所述电流限制层表面制备所述第一阳极层，并封装完成屏体的制备；或者，(1)按照现有技术常规方法制得选定的所述基板，并形成选定第一阴极层；

(2)按照现有技术常规方法在所述第一阴极层表面制备选定材料的所述电流限制层；

(3)按照现有技术常规方法在所述电流限制层表面制备所述第二阴极层；

(4)按照常规方法制得所述有机功能层和所述阳极层，并封装完成屏体的制备。

8.根据权利要求7所述的制备所述的高可靠无源有机电致发光器件的方法，其特征在于，所述方法还包括按照选定的所述子像素区域的结构和排列方式，对所述第二阳极层进行分割的步骤。

说明书

一种高可靠无源有机电致发光器件及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于有机电致发光器件技术领域，具体涉及一种高可靠无源有机电致发光器件。

背景技术

[0002] OLED(Organic Light Emitting Display，有机发光显示器)是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致发光的现象。其典型的有机电致发光器件结构即包括设置在用作空穴注入的阳极和用作电子注入的阴极的第一电极和第二电极之间的有机电致发光介质。其原理是用ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在一定电压驱动下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层，电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层，并在发光层中相遇，形成激子并使发光分子激发，后者经过辐射弛豫而发出可见光。辐射光可从ITO一侧观察到，金属电极膜同时也起了反射层的作用。根据这种发光原理而制成显示器被称为有机发光显示器，也叫OLED显示器。

[0003] 无源驱动有机电致发光显示器(PMOLED)是OLED器件的一种，其典型的PM-OLED由玻璃基板、ITO阳极、有机发光层与阴极等所组成，其中，薄而透明的ITO阳极与金属阴极如同三明治般地将有机发光层包夹其中，当电压注入阳极的空穴与阴极来的电子在有机发光层结合时，激发有机材料而发光。典型的PMOLED器件是通过行(或列)扫描方式进行驱动的(PMOLED屏电路示意图见图1)，例如：一PMOLED点阵屏有M列(阳极)、N行(阴极)，则屏的分辨率为M*N。阴极与阳极交错的面积即为OLED的发光区域(可以视为发光二极管)，只有当有电流通过时才会发光，其瞬间亮度跟行扫描线成正比，如显示画面的平均亮度为100cd/m2，有96行扫描线，则像素显示亮度必须是大于9600cd/m2，同时还要考虑开口率和偏光膜造成的损失，其像素亮度要求一般在(2-4)×104cd/m2之间。

[0004] 如图2所示，常规的PMOLED基板，采用Metal/ITO结构，其中metal一般采用Ag、MoAlMo、Cr等。像素结构一般如图所示，例如，纵向为ITO阳极，横向为Al金属阴极。通常该设计在驱动时，一并阴极接负极，例如选中第一行阴极接通。对应第一行的列电极，根据图形信息，输出对应电流。相当于电流从12路阳极流入，从一路阴极流出。所以阴极的电阻率会对屏体有很大影响，通常设置辅助电极引线，来降低面电阻。

[0005] PMOLED器件的特点是显示像素单点亮度非常高，相对的使得驱动电流密度非常大。在大电流密度驱动下，一些潜在的缺陷容易经由大电流的驱动导致逐渐恶化，进而导致屏体失效。

[0006] 如图3中给出的缺陷放大图所示(100um×100um)，常规PMOLED器件极容易出现的缺陷是尺寸在1um左右的微小的暗点或亮点。通常这种缺陷是由于颗粒在阳极表面，造成正负极局部有漏电流存在引起(如图4所示)。而高电流密度或高温工作环境下，这种缺陷引起的漏电流，会逐渐恶化，进而引起整个像素，甚至屏体的一行(或列)发生失效。

[0007] 在一些有机电致发光器件(OLED)设计中，如中国专利CN101960639A中公开了一种利用短路减少层解决上述问题的方案，其提出采用混合氧化物作为防止出现缺陷层，可在一定程度上解决PMOLED器件的上述缺陷问题。但上述方案中设计的短路减少层的主要目的是增加电阻，因此需要调整合适的电阻率，同时增加的短路减少层有因为需要与有基层匹配而必须要满足适当功函数，这在选材上有较大的难度；同时，上述设计多针对AMOLED与照明进行设计，特定工作电流下的PMOLED器件像素通过电流密度大的问题，该方法的结构设计则考虑不周，在一定程度上影响应用效果。

发明内容

[0008] 为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种高可靠无源有机电致发光器件，以解决现有技术中无源有机电致发光器件屏体缺陷的问题。

[0009] 为解决上述技术问题，本发明所述的一种高可靠无源有机电致发光器件，包括基板，以及形成在所述基板上的阳极层、有机功能层和阴极层，所述器件还包括电流限制层以及与所述有机功能层功函数相匹配的材料层。

[0010] 优选的，所述的高可靠无源有机电致发光器件中：

[0011] 所述阳极层沿靠近所述基板方向依次包括第一阳极层、电流限制层、以及第二阳极层；或者，

[0012] 所述阴极层沿远离所述基板方向依次包括第一阴极层、电流限制层、以及第二阴极层；

[0013] 所述第二阳极层和所述第二阴极层为与所述有机功能层功函数相匹配的材料层。

[0014] 所述电流限制层的电阻率为1.0×101-1.0×103Ω/□。

[0015] 优选的，所述电流限制层的电阻率为5.0×101-1.0×102Ω/□。

[0016] 形成所述电流限制层的材料包括金属氧化物、有机聚合物、有机小分子、纳米材料或上述材料组成的复合材料。

[0017] 形成所述电流限制层的材料包括混合金属氧化物，金属氧化物与聚合物材料的混合物，或者纳米材料与聚合物材料的混合物。

[0018] 优选的，所述混合金属氧化物为氧化锌与氧化硅的混合物，可以通过调整比例，调整电阻率；所述金属氧化物与聚合物材料混合为氧化铟锡、ppv、树脂等混合物；纳米材料与聚合物材料混合物为纳米银与树脂类材料混合物。

[0019] 所述第一阳极层的面电阻<20Ω/□，形成所述第二阳极层的材料为功函数>4.5eV的金属氧化物、金属或有机聚合物材料(面电阻值可在5-5000Ω/□之间)。

[0020] 所述第二阳极层与所述第一阳极层的图形一致。

[0021] 所述阳极层与所述阴极层交叉区域的有机发光层形成屏体发光像素，所述第二阳极层的发光像素结构根据其具体应用领域被分割为若干小于可视范围的子像素区域。

[0022] 各所述子像素区域的面积为(10-5000)μm×(10-5000)um之间。

[0023] 各所述子像素区域彼此独立的包括六边形结构、直角三角形结构、正方形结构、或非规则图形结构。

[0024] 各所述子像素区域被平均分割并呈规则排列。

[0025] 形成所述第一阴极层的材料为低功函数材料，如Al、Ag、Mg等功函数较低且易于电子传输层搭配的材料；形成所述第二阴极层的材料为面电阻<20Ω/□的导电材料。

[0026] 所述器件为顶发光器件或底发光器件。

[0027] 所述有机功能层包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层。

[0028] 本发明还公开了一种制备所述的高可靠无源有机电致发光器件的方法，包括如下步骤：

[0029] (1)按照现有技术常规方法制得选定的所述基板，并形成选定第一阳极层；

[0030] (2)按照现有技术常规方法在所述第一阳极层表面制备选定材料的所述电流限制层；

[0031] (3)按照现有技术常规方法在所述电流限制层表面制备所述第二阳极层，并确保所述第一阳极层与所述第二阳极层的图形一致；

[0032] (4)按照常规方法制得所述有机功能层和所述阴极层，并封装完成屏体的制备；或者，

[0033] (1)按照现有技术常规方法制得选定的所述基板，并形成选定阳极层；

[0034] (2)按照常规方法制得所述有机功能层，并在所述有机功能层表明形成所述第二阴极层；

[0035] (3)按照现有技术常规方法在所述第二阴极层表面制备选定材料的所述电流限制层；

[0036] (4)按照现有技术常规方法在所述电流限制层表面制备所述第一阴极层，并封装完成屏体的制备；或者，

[0037] (1)按照现有技术常规方法制得选定的所述基板，并形成选定阴极层；

[0038] (2)按照常规方法制得所述有机功能层，并在所述有机功能层表明形成所述第二阳极层；

[0039] (3)按照现有技术常规方法在所述第二阳极层表面制备选定材料的所述电流限制层，并确保所述第一阳极层与所述第二阳极层的图形一致；

[0040] (4)按照现有技术常规方法在所述电流限制层表面制备所述第一阳极层，并封装完成屏体的制备；或者，

[0041] (1)按照现有技术常规方法制得选定的所述基板，并形成选定第一阴极层；

[0042] (2)按照现有技术常规方法在所述第一阴极层表面制备选定材料的所述电流限制层；

[0043] (3)按照现有技术常规方法在所述电流限制层表面制备所述第二阴极层；

[0044] (4)按照常规方法制得所述有机功能层和所述阳极层，并封装完成屏体的制备。

[0045] 所述方法还包括按照选定的所述子像素区域的结构和排列方式，对所述第二阳极层进行分割的步骤。

[0046] 所述方法还包括按照常规方法制得所述空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和/或电子注入层的步骤。

[0047] 本发明所述高可靠无源有机电致发光器件，在现有结构器件基础上，通过引入选定材料形成的电流限制层，以限制通过特定像素的电流值，同时又通过在所述电流限制层上设置相应的第二阳极层以实现功函数的匹配，一方面增加电流注入，同时减少因界面功函数不匹配而引起的电压上升，可有效避免屏体漏电等不稳定状况。在此基础上，本发明所述器件又通过针对PMOLED特定的工作亮度及工作电流，对所述电流限制层的电阻设置做了详细的设计优化，以确保在减少缺陷的同时，保证了屏体的工作电压与效率。

[0048] 本发明所述高可靠无源有机电致发光器件，通过对阳极像素进行分块，并设计串联电阻，控制通过单个潜在缺陷点的漏电流，以此减少缺陷的发生；并通过在某一电极(例如阳极ITO)设置辅助金属电极，降低引线电阻，并联通分区发光子像素；通过预定分区尺寸，控制在人视觉可视尺度以内，使得在确保屏体稳定性的同时，又不会对屏体外观及视觉效果产生影响。

附图说明

[0049] 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，

[0050] 图1为PMOLED屏电路显示图；

[0051] 图2为PMOLED屏缺陷成因示意图；

[0052] 图3为PMOLED屏缺陷放大图；

[0053] 图4为常规的PMOLED的阳极和阴极结构；

[0054] 图5为实施例2中像素结构示意图；

[0055] 图6为实施例5中像素结构示意图。

具体实施方式

[0056] 实施例1

[0057] 本实施例选取一128×64点阵屏，其中128列为阳极，64行为阴极。所述高可靠无源有机电致发光器件，包括基板，以及依次形成在所述基板上的阳极层、空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层和阴极层，所述阳极层沿靠近所述基板方向依次包括第一阳极层、电流限制层、以及第二阳极层。

[0058] 所述第一阳极采用150nm厚度ITO，电流限制层由PMMA、掺杂光敏剂(t-丁基苯酸)、掺杂金属氧化物材料(氧化锌)、分散剂形成，其电阻率为250Ω/□。所述第二阳极层为与有机空穴传输层匹配良好的ITO透明导电材料。ITO层厚度2nm，主要起阳极修饰，提高阳极向有机空穴注入层注入空穴的作用。

[0059] 本实施例所述高可靠无源有机电致发光器件，按照如下方法制备：

[0060] 选用ITO/MoAlMo基板，通过涂胶、曝光、显影、刻蚀的方法，分别制备MoAlMo图形及ITO图形(如图2所示的常规结构)；

[0061] 通过现有常规的涂布、曝光、显影方法在ITO表面制备电流限制层；

[0062] 在上述基板表面溅射2nm厚ITO层作为第二阳极，图形与第一阳极吻合；

[0063] 通过真空蒸镀的方式，在上述基板制备空穴注入层(m-MTDATA掺杂2％F4tcnq)、空穴传输层(NPB)、有机发光层(Alq3：C545T)、电子传输层(Alq3)、电子注入层(LiF)、阴极(Al)等，并做封装。

[0064] 实施例2

[0065] 本实施例选取一128×64点阵屏，其中128列为阳极，64行为阴极。所述高可靠无源有机电致发光器件，包括基板，以及依次形成在所述基板上的阳极层、空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层和阴极层，所述阳极层沿靠近所述基板方向依次包括第一阳极层、电流限制层、以及第二阳极层。有机材料及电子注入材料，阴极选材同实施例1。

[0066] 所述第一阳极采用150nm厚度ITO，电流限制层由PMMA、掺杂光敏剂(t-丁基苯酸)、掺杂金属氧化物(氧化锌)材料、分散剂形成形成，其电阻率为250Ω/□。所述第二阳极层为与有机空穴传输层匹配良好的ITO透明导电材料。ITO层厚度10nm，面电阻<500Ω/□，主要起阳极修饰，提高阳极向有机空穴注入层注入空穴的作用。

[0067] 本实施例所述高可靠无源有机电致发光器件，按照如下方法制备：

[0068] 选用ITO/MoAlMo基板，通过涂胶、曝光、显影、刻蚀的方法，分别制备MoAlMo图形及ITO图形(如图2所示现有结构)；

[0069] 通过现有常规的涂布、曝光、显影方法在ITO表面制备电流限制层；

[0070] 在上述基板表面溅射10nm厚ITO层作为第二阳极，通过涂胶、曝光、显影工艺，第二阳极ITO层被切分为单位像素在10×10um2的小区域(如图5所示像素结构)；

[0071] 通过常规的真空蒸镀的方式，在上述基板制备空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层、电子注入层、阴极(Al)等，并做封装。有机材料及电子注入材料、阴极的选材同实施例1。

[0072] 实施例3

[0073] 本实施例选取一128×64点阵屏，其中128列为阳极，64行为阴极。所述高可靠无源有机电致发光器件，包括基板，以及依次形成在所述基板上的阳极层、空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层和阴极层，所述阳极层沿靠近所述基板方向依次包括第一阳极层、电流限制层、以及第二阳极层。

[0074] 所述第一阳极采用150nm厚度ITO，电流限制层由金属氧化物材料(氧化铟锡掺杂30％氧化硅、40％氧化铝)形成，通过调整比例，控制其电阻率为300Ω/□。

[0075] 所述第二阳极层为与有机空穴传输层匹配良好的氧化膜透明导电材料。氧化金属钼层厚度50nm，主要起阳极修饰，提高阳极向有机空穴注入层注入空穴的作用。

[0076] 本实施例所述高可靠无源有机电致发光器件，按照如下方法制备：

[0077] 选用ITO/MoAlMo基板，通过涂胶、曝光、显影、刻蚀的方法，分别制备MoAlMo图形及ITO图形(如图2)；

[0078] 通过已知溅射、曝光、显影方法在ITO表面制备电流限制层；

[0079] 在上述基板表面溅射50nm氧化钼层作为第二阳极，通过涂胶、曝光、显影工艺，使其与第一阳极图形相似；

[0080] 通过真空蒸镀的方式，在上述基板制备空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层、电子注入层、阴极(Al)等，并做封装。有机材料及电子注入材料、阴极的选材同实施例1。

[0081] 实施例4

[0082] 本实施例所述高可靠无源有机电致发光器件的结构与实施例1相同，其区别仅在于，将阴极设计为第一阴极(如铝)，电流限制层氧化钨，第二阴极层铝，其余工艺与上类似。有机材料及电子注入材料、阴极的选材同实施例1。

[0083] 实施例5

[0084] 本实施例所述高可靠无源有机电致发光器件的结构与实施例2相同，其区别仅在于，所述第二阳极ITO层的像素分割结构如图6所示。有机材料及电子注入材料、阴极的选材同实施例1。

[0085] 对比例1

[0086] 本对比例所述128×64屏体为PMOLED现有技术常规的结构，其阳极和阴极设计如附图2所示。加工工艺与实施例1类似，但不含电流限制层及第二阳极层。有机材料及电子注入材料、阴极的选材同实施例1。

[0087] 对比例2

[0088] 本对比例所述128×64屏体为PMOLED现有技术常规的结构，其阳极和阴极设计如附图2所示。加工工艺与实施例3类似，但不含第二阳极层。

[0089] 对比例3有机材料及电子注入材料、阴极的选材同实施例1。

[0090] 本对比例与所述实施例2相似，只是没有将ITO做分割设计。

[0091] 实验例

[0092] 按照现有技术方法对所述各个实施例和对比例的器件性能进行检测，并记录于下表。

[0093]

[0094] 从上述统计可以看出，未引入电流限制层屏体的对比例1，其器件整体缺陷率高。而引入电流限制层得对比例2中，器件缺陷则明显降低，但因为电流限制层与有机层匹配问题，导致工作电压高。可见，本发明所述方案在设置电流限制层的基础上，进一步采用第二阳极层的屏体，工作电压明显降低。另外，从对比例3与实施例2的对比可以看出，通过分割像素，进一步降低对应区域电流，可进一步降低缺陷量。

[0095] 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创造的保护范围之中。