黑電極結構有機電致發光顯示器及其製作方法

2023-05-28 03:16:06

專利名稱：黑電極結構有機電致發光顯示器及其製作方法
技術領域：
本發明涉及一種有機電致發光顯示器及其製作方法，尤其涉及黑電極結構的有機電致發光顯示器及其製作方法。
背景技術：
自從1987年Kodak公司的鄧青雲首次研製出具有實用價值的低驅動電壓(＜10V，＞1000cd/m2)OLED器件(Alq3作為發光層)以來，OLED技術正在逐步實用化，有機發光顯示器被認為是新一代平面發光顯示器，顯示技術又將面臨新的革命。因它有主動發光，對比度高，能薄型化，響應速度快等諸多優點，被公認為是下一代顯示器的主力軍。而由於鋁和鎂銀陰極電極的反射率比較高，使得OLED顯示屏的對比度較差，尤其是在室外環境下，OLED顯示屏顯示效果更差，很難滿足大批量生產的要求。
現在，OLED顯示屏生產商大都使用偏光片來降低陰極電極的反射從而提高對比度，雖然貼偏光片技術相對成熟，且簡單有效，但是，偏光片卻增加了OLED顯示屏的製作成本，使得OLED顯示屏的功耗大大提高，最主要的是，使OLED顯示屏的厚度增加0.3mm左右，這些缺點已經和當前的OLED顯示屏發展方向相違背，抵消了OLED顯示屏的低功耗、超薄等優點，必將阻礙OLED顯示屏的市場開拓。
為了取代偏光片，文獻和專利中提到了多種製作黑電極的方法，例如美國專利號6,411,019中提到的黑電極，其結構是在一薄層金屬電極和反射金屬電極之間通過濺射的方法生長一層透明的導電氧化物功能層，利用光的吸收和相消幹涉原理大大降低電極的反射率。但是濺射方法對薄層金屬電極和電子傳輸層和電子注入層有很大的負面影響，不利於OLED器件的規模量產，因此，文獻中又提到使用蒸鍍的方法蒸鍍有機材料代替無機材料，例如應用物理快報83(2003)186-189中提到的使用的有機材料與金屬共蒸的方法。但現有技術中薄層金屬電極和反射金屬電極之間的功能層只使用了一種有機或無機的材料，利用光的相消幹涉原理來製作黑電極，然而一種材料並不可能在整個可見光譜中有吸光特性，其拆射率也是固定的，所以在優化黑電極的反射率及反射光譜色坐標中有極大的局限。

發明內容
本發明要解決的技術問題在於提供一種黑電極結構有機電致發光顯示器及其製作方法，可以明顯降低陰極電極的反射率，同時避免了使用濺射方法沉積無機材料時帶來的對薄金屬層和有機層的破壞作用。
本發明採用如下技術方案一種黑電極結構有機電致發光顯示器，包括基板、陽極、陰極、以及位於陽極和陰極之間的有機薄膜層；所述有機薄膜層至少包括一層發光層；所述陰極為黑電極，即包括一位於有機薄膜層上的薄金屬電極反射層、置於薄金屬電極反射層上的有機材料功能層、以及置於有機材料功能層上的厚金屬電極反射層；其中所述有機材料功能層包括至少兩種有機材料，該兩種或兩種以上的有機材料的光學特性能相互補全，以獲得降低可見光範圍內光線反射率的光學效果。
所述有機材料功能層可由CuPc、NPB、Alq3、Rubrene、或上述材料的衍生物中的至少兩種具有光學特性補全的有機材料組成。
所述有機材料功能層優選CuPc和Alq3兩種有機材料，或者CuPc和Rubrene兩種有機材料。
不同有機材料之間的最佳配比值不同，上述兩種有機材料之間的配比為10∶90至90∶10。
黑電極中，所述薄金屬電極反射層的厚度為1-15納米，所述有機材料功能層的厚度為30-200納米，所述厚金屬電極反射層的厚度大於80納米。
所述有機薄膜層還包括位於陽極和發光層之間的空洞注入層和空洞傳輸層、以及位於陰極和發光層之間的電子注入層和電子傳輸層。
本發明的黑電極結構有機電致發光顯示器的製作方法，該方法包括如下步驟A.清洗陽極基板；B.陽極基板預處理；C.在陽極基板上蒸鍍有機薄膜層；D.在有機薄膜層上製作黑電極先在有機薄膜層上製作薄金屬電極反射層，再在薄金屬電極反射層上製作有機材料功能層，最後在有機材料功能層上製作厚金屬電極反射層；E.器件封裝；在所述步驟D中，有機材料功能層採用兩種或以上的具有光學特性補全的不同有機材料共同蒸鍍而成。
在製作黑電極的步驟D中，所述兩金屬電極反射層材料和組成有機材料功能層的各種材料均採用獨立的蒸發源，並使用恆定速率控制方式確定各層的厚度。
所述步驟C中，蒸鍍有機薄膜層的順序依次為空洞注入層、空洞傳輸層、發光層、電子傳輸層和電子注入層。
同現有技術相比較，本發明黑電極結構有機電致發光顯示器在黑電極中使用兩種或以上的有機材料製作有機材料功能層，通過最優化利用有機材料的本徵特性，即有機材料對可見光的吸收效應，明顯降低了陰極電極的反射率，提高OLED顯示屏的對比度；且發光效率為普通器件效率的60％左右，明顯高於使用相同器件結構的貼偏光片的OLED效率(只有普通器件發光效率的40％左右)；與普通器件相比，其色坐標相近，不影響OLED顯示屏的電發光性能；本發明的製作方法避免了使用濺射方法沉積無機材料時帶來的對薄金屬層和有機層的破壞作用，避免了採用金屬和有機材料共蒸帶來的交叉汙染現象；再結合OLED顯示屏質量輕、厚度薄等優點，提升了OLED顯示屏的市場競爭能力；此外，使用此種方法製作的OLED顯示屏不會增加量產線的生產負擔，也不會延長OLED顯示屏生產節拍時間，與設備搭配良好，完全可以在量產線上推廣。


圖1為本發明的黑電極結構有機電致發光顯示器件的基本結構示意圖；圖2為所述黑電極陰極3的結構示意圖；圖3為本發明實施例一的反射率光譜曲線圖；圖4為本發明實施例二的反射率光譜曲線圖；圖5為本發明實施例三與普通電極藍光器件的反射率光譜曲線對比圖。
具體實施例方式
以下結合附圖所示之最佳實施例作進一步詳述。
本發明的黑電極結構有機電致發光顯示器的基本結構如圖1所示，由下至上依次為基板1、陽極2、有機薄膜層4和陰極3。其中，所述有機薄膜層4由下至上依次包括但不限於空洞注入層42、空洞傳輸層43、發光層41、電子傳輸層45和電子注入層44。如圖2所示，所述陰極3為黑電極結構，由下至上依次包括厚度在1-15納米之間的薄金屬電極反射層31、厚度在30-200納米之間的有機材料功能層32和厚度大於80納米的厚金屬電極反射層33。所述陽極2為透明或半透明電極，可以採用銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)等無機材料、或半透明金鐲薄膜、高分子有機膜等；所述發光層41的材料可採用螢光材料或磷光材料，能發出紅色、綠色、藍色或白色光；所述金屬電極層31和33可採用鋁、鎂銀合金、鈣或鋇等材料。
本發明顯示器的特別之處在於所述黑電極的有機材料功能層32包括至少兩種有機材料，該兩種或兩種以上的有機材料的光學特性能相互補全，由此使得該有機材料功能層32在整個可見光譜也能吸光，再加上光的相消幹涉原理，可獲得降低可見光範圍內光線反射率的光學效果，黑電極色坐標更加接近大氣反射光譜色坐標的等能點(0.33，0.33)。所述組成有機材料功能層32的有機材料可採用但不限於CuPc(酞菁銅)、NPB(N，N′-雙(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺)、Alq3(8-羥基喹啉鋁)、Rubrene(紅熒烯)、或上述材料的衍生物等。下面給出黑電極結構的幾個實施例實施例一、所述薄金屬電極反射層31採用厚度為3納米的鋁質材料，所述有機材料功能層32選用吸紅光的CuPc和吸UV-藍光的Alq3，其厚度為70納米，兩種材料的配比為1∶1，圖3為採用上述實施例的藍光器件的反射率光譜曲線圖。
實施例二、所述薄金屬電極反射層31採用厚度為3.5納米的鋁質材料，所述有機材料功能層32選用CuPc和Rubrene，其厚度為70納米，兩種材料的配比為1∶1，圖4為採用上述實施例的藍光器件的反射率光譜曲線圖。
實施例三、所述薄金屬電極反射層31採用厚度為4納米的鋁質材料，所述有機材料功能層32選用CuPc和Rubrene，其厚度為90納米，圖5中列出了上述兩種材料的配比分別為90∶0、80∶10以及70∶20時藍光器件的反射率光譜曲線圖，可見當Rubrene的含量逐漸增加，在短波長處的反射率逐漸減小，且黑電極混合採用上述兩種材料的器件的反射率明顯低於普通器件，也低於黑電極單純採用一種材料的器件(CuPc∶Rubrene＝90∶0時)。
本發明的黑電極結構有機電致發光顯示器是採用高真空鍍膜設備，通過真空蒸鍍的方式製作的，其整個製作過程都是在不破壞真空的情況下全部一次性完成如下所有步驟A.清洗陽極基板；B.陽極基板預處理；C.在陽極基板上蒸鍍有機薄膜層4，其蒸鍍順序依次為空洞注入層42、空洞傳輸層43、發光層41、電子傳輸層45和電子注入層44；D.在有機薄膜層4上蒸鍍黑電極，其蒸鍍順序依次為薄金屬電極反射層31、有機材料功能層32和厚金屬電極反射層33，其中，有機材料功能層32採用兩種或以上的具有光學特性補全的不同有機材料共同蒸鍍而成，金屬電極31和33的材料和有機材料功能層32的兩種以上的材料均有獨立的蒸發源，並使用恆定速率控制方式確定各層的厚度；E.器件封裝。
權利要求
1.一種黑電極結構有機電致發光顯示器，包括基板(1)、陽極(2)、陰極(3)、以及位於陽極(2)和陰極(3)之間的有機薄膜層(4)；所述有機薄膜層(4)至少包括一層發光層(41)；所述陰極(3)為黑電極，即包括一位於有機薄膜層(4)上的薄金屬電極反射層(31)、置於薄金屬電極反射層(31)上的有機材料功能層(32)、以及置於有機材料功能層(32)上的厚金屬電極反射層(33)；其特徵在於所述有機材料功能層(32)包括至少兩種有機材料，該兩種或兩種以上的有機材料的光學特性能相互補全，以獲得降低可見光範圍內光線反射率的光學效果。
2.根據權利要求1所述的黑電極結構有機電致發光顯示器，其特徵在於所述有機材料功能層(32)由CuPc、NPB、Alq3、Rubrene、或上述材料的衍生物中的至少兩種具有光學特性補全的有機材料組成。
3.根據權利要求1所述的黑電極結構有機電致發光顯示器，其特徵在於所述有機材料功能層(32)由CuPc和Alq3兩種有機材料組成。
4.根據權利要求1所述的黑電極結構有機電致發光顯示器，其特徵在於所述有機材料功能層(32)由CuPc和Rubrene兩種有機材料組成。
5.根據權利要求3或4所述的黑電極結構有機電致發光顯示器，其特徵在於所述兩種有機材料之間的配比為10∶90至90∶10。
6.根據權利要求1、2或3所述的黑電極結構有機電致發光顯示器，其特徵在於黑電極中，所述薄金屬電極反射層(31)的厚度為1-15納米，所述有機材料功能層(32)的厚度為30-200納米，所述厚金屬電極反射層(33)的厚度大於80納米。
7.根據權利要求1、2或3所述的黑電極結構有機電致發光顯示器，其特徵在於所述有機薄膜層(4)還包括位於陽極(2)和發光層(41)之間的空洞注入層(42)和空洞傳輸層(43)、以及位於陰極(3)和發光層(41)之間的電子注入層(44)和電子傳輸層(45)。
8.一種黑電極結構有機電致發光顯示器的製作方法，該方法包括如下步驟A.清洗陽極基板；B.陽極基板預處理；C.在陽極基板上蒸鍍有機薄膜層(4)；D.在有機薄膜層(4)上製作黑電極先在有機薄膜層(4)上製作薄金屬電極反射層(31)，再在薄金屬電極反射層(31)上製作有機材料功能層(32)，最後在有機材料功能層(32)上製作厚金屬電極反射層(33)；E.器件封裝；其特徵在於所述步驟D中，有機材料功能層(32)採用兩種或以上的具有光學特性補全的不同有機材料共同蒸鍍而成。
9.根據權利要求8所述的黑電極結構有機電致發光顯示器的製作方法，其特徵在於在製作黑電極的步驟D中，所述兩金屬電極反射層(31和33)材料和組成有機材料功能層(32)的各種材料均採用獨立的蒸發源，並使用恆定速率控制方式確定各層的厚度。
10.根據權利要求8所述的黑電極結構有機電致發光顯示器的製作方法，其特徵在於所述步驟C中，蒸鍍有機薄膜層(4)的順序依次為空洞注入層(42)、空洞傳輸層(43)、發光層(41)、電子傳輸層(45)和電子注入層(44)。
全文摘要
一種黑電極結構有機電致發光顯示器，包括基板(1)、陽極(2)、陰極(3)、以及位於陽極(2)和陰極(3)之間的有機薄膜層(4)；所述有機薄膜層(4)至少包括一層發光層(41)；所述陰極(3)為黑電極，依次包括薄金屬電極反射層(31)、有機材料功能層(32)和厚金屬電極反射層(33)；其中，所述有機材料功能層(32)包括至少兩種有機材料，該兩種或兩種以上的有機材料的光學特性能相互補全，以獲得降低可見光範圍內光線反射率的光學效果。本發明還公開了上述黑電極的製作方法。本發明的黑電極結構有機電致發光顯示器及其製作方法可明顯降低陰極電極的反射率，避免對薄金屬層和有機層的破壞、或者金屬和有機材料共蒸帶來的交叉汙染，容易在量產線上推廣。
文檔編號H01L51/56GK1870317SQ20061006057
公開日2006年11月29日 申請日期2006年4月27日 優先權日2006年4月27日
發明者路林, 鄺頌賢 申請人:信利半導體有限公司