一種高可靠無源有機電致發光器件及其制備方法與流程

本發明屬于有機電致發光器件技術領域，具體涉及一種高可靠無源有機電致發光器件。

背景技術：

oled(organiclightemittingdisplay，有機發光顯示器)是指有機半導體材料和發光材料在電場驅動下，通過載流子注入和復合導致發光的現象。其典型的有機電致發光器件結構即包括設置在用作空穴注入的陽極和用作電子注入的陰極的第一電極和第二電極之間的有機電致發光介質。其原理是用ito透明電極和金屬電極分別作為器件的陽極和陰極，在一定電壓驅動下，電子和空穴分別從陰極和陽極注入到電子和空穴傳輸層，電子和空穴分別經過電子和空穴傳輸層遷移到發光層，并在發光層中相遇，形成激子并使發光分子激發，后者經過輻射弛豫而發出可見光。輻射光可從ito一側觀察到，金屬電極膜同時也起了反射層的作用。根據這種發光原理而制成顯示器被稱為有機發光顯示器，也叫oled顯示器。

無源驅動有機電致發光顯示器(pmoled)是oled器件的一種，其典型的pm-oled由玻璃基板、ito陽極、有機發光層與陰極等所組成，其中，薄而透明的ito陽極與金屬陰極如同三明治般地將有機發光層包夾其中，當電壓注入陽極的空穴與陰極來的電子在有機發光層結合時，激發有機材料而發光。典型的pmoled器件是通過行(或列)掃描方式進行驅動的(pmoled屏電路示意圖見圖1)，例如：一pmoled點陣屏有m列(陽極)、n行(陰極)，則屏的分辨率為m*n。陰極與陽極交錯的面積即為oled的發光區域(可以視為發光二極管)，只有當有電流通過時才會發光，其瞬間亮度跟行掃描線成正比，如顯示畫面的平均亮度為100cd/m²，有96行掃描線，則像素顯示亮度必須是大于9600cd/m²，同時還要考慮開口率和偏光膜造成的損失，其像素亮度要求一般在(2-4)×10⁴cd/m²之間。

如圖2所示，常規的pmoled基板，采用metal/ito結構，其中metal一般采用ag、moalmo、cr等。像素結構一般如圖所示，例如，縱向為ito陽極，橫向為al金屬陰極。通常該設計在驅動時，一并陰極接負極，例如選中第一行陰極接通。對應第一行的列電極，根據圖形信息，輸出對應電流。相當于電流從12路陽極流入，從一路陰極流出。所以陰極的電阻率會對屏體有很大影響，通常設置輔助電極引線，來降低面電阻。

pmoled器件的特點是顯示像素單點亮度非常高，相對的使得驅動電流密度非常大。在大電流密度驅動下，一些潛在的缺陷容易經由大電流的驅動導致逐漸惡化，進而導致屏體失效。

如圖3中給出的缺陷放大圖所示(100um×100um)，常規pmoled器件極容易出現的缺陷是尺寸在1um左右的微小的暗點或亮點。通常這種缺陷是由于顆粒在陽極表面，造成正負極局部有漏電流存在引起(如圖4所示)。而高電流密度或高溫工作環境下，這種缺陷引起的漏電流，會逐漸惡化，進而引起整個像素，甚至屏體的一行(或列)發生失效。

在一些有機電致發光器件(oled)設計中，如中國專利cn101960639a中公開了一種利用短路減少層解決上述問題的方案，其提出采用混合氧化物作為防止出現缺陷層，可在一定程度上解決pmoled器件的上述缺陷問題。但上述方案中設計的短路減少層的主要目的是增加電阻，因此需要調整合適的電阻率，同時增加的短路減少層有因為需要與有基層匹配而必須要滿足適當功函數，這在選材上有較大的難度；同時，上述設計多針對amoled與照明進行設計，特定工作電流下的pmoled器件像素通過電流密度大的問題，該方法的結構設計則考慮不周，在一定程度上影響應用效果。

技術實現要素：

為此，本發明所要解決的技術問題在于提供一種高可靠無源有機電致發光器件，以解決現有技術中無源有機電致發光器件屏體缺陷的問題。

為解決上述技術問題，本發明所述的一種高可靠無源有機電致發光器件，包括基板，以及形成在所述基板上的陽極層、有機功能層和陰極層，所述器件還包括電流限制層以及與所述有機功能層功函數相匹配的材料層。

優選的，所述的高可靠無源有機電致發光器件中：

所述陽極層沿靠近所述基板方向依次包括第一陽極層、電流限制層、以及第二陽極層；或者，

所述陰極層沿遠離所述基板方向依次包括第一陰極層、電流限制層、以及第二陰極層；

所述第二陽極層和所述第二陰極層為與所述有機功能層功函數相匹配的材料層。

所述電流限制層的電阻率為1.0×10¹-1.0×10³ω/□。

優選的，所述電流限制層的電阻率為5.0×10¹-1.0×10²ω/□。

形成所述電流限制層的材料包括金屬氧化物、有機聚合物、有機小分子、納米材料或上述材料組成的復合材料。

形成所述電流限制層的材料包括混合金屬氧化物，金屬氧化物與聚合物材料的混合物，或者納米材料與聚合物材料的混合物。

優選的，所述混合金屬氧化物為氧化鋅與氧化硅的混合物，可以通過調整比例，調整電阻率；所述金屬氧化物與聚合物材料混合為氧化銦錫、ppv、樹脂等混合物；納米材料與聚合物材料混合物為納米銀與樹脂類材料混合物。

所述第一陽極層的面電阻<20ω/□，形成所述第二陽極層的材料為功函數>4.5ev的金屬氧化物、金屬或有機聚合物材料(面電阻值可在5-5000ω/□之間)。

所述第二陽極層與所述第一陽極層的圖形一致。

所述陽極層與所述陰極層交叉區域的有機發光層形成屏體發光像素，所述第二陽極層的發光像素結構根據其具體應用領域被分割為若干小于可視范圍的子像素區域。

各所述子像素區域的面積為(10-5000)μm×(10-5000)um之間。

各所述子像素區域彼此獨立的包括六邊形結構、直角三角形結構、正方形結構、或非規則圖形結構。

各所述子像素區域被平均分割并呈規則排列。

形成所述第一陰極層的材料為低功函數材料，如al、ag、mg等功函數較低且易于電子傳輸層搭配的材料；形成所述第二陰極層的材料為面電阻<20ω/□的導電材料。

所述器件為頂發光器件或底發光器件。

所述有機功能層包括空穴注入層、空穴傳輸層、發光層、電子傳輸層、電子注入層。

本發明還公開了一種制備所述的高可靠無源有機電致發光器件的方法，包括如下步驟：

(1)按照現有技術常規方法制得選定的所述基板，并形成選定第一陽極層；

(2)按照現有技術常規方法在所述第一陽極層表面制備選定材料的所述電流限制層；

(3)按照現有技術常規方法在所述電流限制層表面制備所述第二陽極層，并確保所述第一陽極層與所述第二陽極層的圖形一致；

(4)按照常規方法制得所述有機功能層和所述陰極層，并封裝完成屏體的制備；或者，

(1)按照現有技術常規方法制得選定的所述基板，并形成選定陽極層；

(2)按照常規方法制得所述有機功能層，并在所述有機功能層表明形成所述第二陰極層；

(3)按照現有技術常規方法在所述第二陰極層表面制備選定材料的所述電流限制層；

(4)按照現有技術常規方法在所述電流限制層表面制備所述第一陰極層，并封裝完成屏體的制備；或者，

(1)按照現有技術常規方法制得選定的所述基板，并形成選定陰極層；

(2)按照常規方法制得所述有機功能層，并在所述有機功能層表明形成所述第二陽極層；

(3)按照現有技術常規方法在所述第二陽極層表面制備選定材料的所述電流限制層，并確保所述第一陽極層與所述第二陽極層的圖形一致；

(4)按照現有技術常規方法在所述電流限制層表面制備所述第一陽極層，并封裝完成屏體的制備；或者，

(1)按照現有技術常規方法制得選定的所述基板，并形成選定第一陰極層；

(2)按照現有技術常規方法在所述第一陰極層表面制備選定材料的所述電流限制層；

(3)按照現有技術常規方法在所述電流限制層表面制備所述第二陰極層；

(4)按照常規方法制得所述有機功能層和所述陽極層，并封裝完成屏體的制備。

所述方法還包括按照選定的所述子像素區域的結構和排列方式，對所述第二陽極層進行分割的步驟。

所述方法還包括按照常規方法制得所述空穴注入層、空穴傳輸層、電子傳輸層和/或電子注入層的步驟。

本發明所述高可靠無源有機電致發光器件，在現有結構器件基礎上，通過引入選定材料形成的電流限制層，以限制通過特定像素的電流值，同時又通過在所述電流限制層上設置相應的第二陽極層以實現功函數的匹配，一方面增加電流注入，同時減少因界面功函數不匹配而引起的電壓上升，可有效避免屏體漏電等不穩定狀況。在此基礎上，本發明所述器件又通過針對pmoled特定的工作亮度及工作電流，對所述電流限制層的電阻設置做了詳細的設計優化，以確保在減少缺陷的同時，保證了屏體的工作電壓與效率。

本發明所述高可靠無源有機電致發光器件，通過對陽極像素進行分塊，并設計串聯電阻，控制通過單個潛在缺陷點的漏電流，以此減少缺陷的發生；并通過在某一電極(例如陽極ito)設置輔助金屬電極，降低引線電阻，并聯通分區發光子像素；通過預定分區尺寸，控制在人視覺可視尺度以內，使得在確保屏體穩定性的同時，又不會對屏體外觀及視覺效果產生影響。

附圖說明

為了使本發明的內容更容易被清楚的理解，下面根據本發明的具體實施例并結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中，

圖1為pmoled屏電路顯示圖；

圖2為pmoled屏缺陷成因示意圖；

圖3為pmoled屏缺陷放大圖；

圖4為常規的pmoled的陽極和陰極結構；

圖5為實施例2中像素結構示意圖；

圖6為實施例5中像素結構示意圖。

具體實施方式

實施例1

本實施例選取一128×64點陣屏，其中128列為陽極，64行為陰極。所述高可靠無源有機電致發光器件，包括基板，以及依次形成在所述基板上的陽極層、空穴注入層、空穴傳輸層、有機發光層、電子傳輸層和陰極層，所述陽極層沿靠近所述基板方向依次包括第一陽極層、電流限制層、以及第二陽極層。

所述第一陽極采用150nm厚度ito，電流限制層由pmma、摻雜光敏劑(t-丁基苯酸)、摻雜金屬氧化物材料(氧化鋅)、分散劑形成，其電阻率為250ω/□。所述第二陽極層為與有機空穴傳輸層匹配良好的ito透明導電材料。ito層厚度2nm，主要起陽極修飾，提高陽極向有機空穴注入層注入空穴的作用。

本實施例所述高可靠無源有機電致發光器件，按照如下方法制備：

選用ito/moalmo基板，通過涂膠、曝光、顯影、刻蝕的方法，分別制備moalmo圖形及ito圖形(如圖2所示的常規結構)；

通過現有常規的涂布、曝光、顯影方法在ito表面制備電流限制層；

在上述基板表面濺射2nm厚ito層作為第二陽極，圖形與第一陽極吻合；

通過真空蒸鍍的方式，在上述基板制備空穴注入層(m-mtdata摻雜2％f4tcnq)、空穴傳輸層(npb)、有機發光層(alq3：c545t)、電子傳輸層(alq3)、電子注入層(lif)、陰極(al)等，并做封裝。

實施例2

本實施例選取一128×64點陣屏，其中128列為陽極，64行為陰極。所述高可靠無源有機電致發光器件，包括基板，以及依次形成在所述基板上的陽極層、空穴注入層、空穴傳輸層、有機發光層、電子傳輸層和陰極層，所述陽極層沿靠近所述基板方向依次包括第一陽極層、電流限制層、以及第二陽極層。有機材料及電子注入材料，陰極選材同實施例1。

所述第一陽極采用150nm厚度ito，電流限制層由pmma、摻雜光敏劑(t-丁基苯酸)、摻雜金屬氧化物(氧化鋅)材料、分散劑形成形成，其電阻率為250ω/□。所述第二陽極層為與有機空穴傳輸層匹配良好的ito透明導電材料。ito層厚度10nm，面電阻<500ω/□，主要起陽極修飾，提高陽極向有機空穴注入層注入空穴的作用。

本實施例所述高可靠無源有機電致發光器件，按照如下方法制備：

選用ito/moalmo基板，通過涂膠、曝光、顯影、刻蝕的方法，分別制備moalmo圖形及ito圖形(如圖2所示現有結構)；

通過現有常規的涂布、曝光、顯影方法在ito表面制備電流限制層；

在上述基板表面濺射10nm厚ito層作為第二陽極，通過涂膠、曝光、顯影工藝，第二陽極ito層被切分為單位像素在10×10um²的小區域(如圖5所示像素結構)；

通過常規的真空蒸鍍的方式，在上述基板制備空穴注入層、空穴傳輸層、有機發光層、電子傳輸層、電子注入層、陰極(al)等，并做封裝。有機材料及電子注入材料、陰極的選材同實施例1。

實施例3

本實施例選取一128×64點陣屏，其中128列為陽極，64行為陰極。所述高可靠無源有機電致發光器件，包括基板，以及依次形成在所述基板上的陽極層、空穴注入層、空穴傳輸層、有機發光層、電子傳輸層和陰極層，所述陽極層沿靠近所述基板方向依次包括第一陽極層、電流限制層、以及第二陽極層。

所述第一陽極采用150nm厚度ito，電流限制層由金屬氧化物材料(氧化銦錫摻雜30％氧化硅、40％氧化鋁)形成，通過調整比例，控制其電阻率為300ω/□。

所述第二陽極層為與有機空穴傳輸層匹配良好的氧化膜透明導電材料。氧化金屬鉬層厚度50nm，主要起陽極修飾，提高陽極向有機空穴注入層注入空穴的作用。

本實施例所述高可靠無源有機電致發光器件，按照如下方法制備：

選用ito/moalmo基板，通過涂膠、曝光、顯影、刻蝕的方法，分別制備moalmo圖形及ito圖形(如圖2)；

通過已知濺射、曝光、顯影方法在ito表面制備電流限制層；

在上述基板表面濺射50nm氧化鉬層作為第二陽極，通過涂膠、曝光、顯影工藝，使其與第一陽極圖形相似；

通過真空蒸鍍的方式，在上述基板制備空穴注入層、空穴傳輸層、有機發光層、電子傳輸層、電子注入層、陰極(al)等，并做封裝。有機材料及電子注入材料、陰極的選材同實施例1。

實施例4

本實施例所述高可靠無源有機電致發光器件的結構與實施例1相同，其區別僅在于，將陰極設計為第一陰極(如鋁)，電流限制層氧化鎢，第二陰極層鋁，其余工藝與上類似。有機材料及電子注入材料、陰極的選材同實施例1。

實施例5

本實施例所述高可靠無源有機電致發光器件的結構與實施例2相同，其區別僅在于，所述第二陽極ito層的像素分割結構如圖6所示。有機材料及電子注入材料、陰極的選材同實施例1。

對比例1

本對比例所述128×64屏體為pmoled現有技術常規的結構，其陽極和陰極設計如附圖2所示。加工工藝與實施例1類似，但不含電流限制層及第二陽極層。有機材料及電子注入材料、陰極的選材同實施例1。

對比例2

本對比例所述128×64屏體為pmoled現有技術常規的結構，其陽極和陰極設計如附圖2所示。加工工藝與實施例3類似，但不含第二陽極層。

對比例3有機材料及電子注入材料、陰極的選材同實施例1。

本對比例與所述實施例2相似，只是沒有將ito做分割設計。

實驗例

按照現有技術方法對所述各個實施例和對比例的器件性能進行檢測，并記錄于下表。

從上述統計可以看出，未引入電流限制層屏體的對比例1，其器件整體缺陷率高。而引入電流限制層得對比例2中，器件缺陷則明顯降低，但因為電流限制層與有機層匹配問題，導致工作電壓高。可見，本發明所述方案在設置電流限制層的基礎上，進一步采用第二陽極層的屏體，工作電壓明顯降低。另外，從對比例3與實施例2的對比可以看出，通過分割像素，進一步降低對應區域電流，可進一步降低缺陷量。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明創造的保護范圍之中。