有機電致發光器件及其製備方法和應用與流程

2023-10-22 14:50:57 1

本發明涉及有機電致發光器件技術領域，特別是涉及一種有機電致發光器件及其製備方法和應用。

背景技術：

印刷型電致發光器件在製備過程中，須使用一層用於界定像素的材料，該層材料通常被稱為bank。bank層上有眾多的凹陷區域作為墨水的「容器」，每個凹陷區域對應於一個像素。目前廣泛採用的工藝流程，是採用噴墨列印工藝將墨水填入每個像素區域，墨水在bank所圍繞的區域內鋪展；隨後，在一定溫度(例如低溫)下進行真空乾燥，通過嚴格控制溶劑的揮發速率、溶劑蒸汽壓等參數以儘量保證像素內不同區域、不同像素之間獲得均勻的乾燥；最後，通過烘烤使薄膜徹底乾燥。在有機層、陰極製備完成之後，最後對電致發光器件/面板進行封裝。

有時，為了提高電致發光器件的出光效率，還需要增加必要的光學薄膜，以幫助電致發光器件發出的光能更好地從器件中被提取出。常見地，封裝結構和光提取薄膜是兩個獨立的部分，在顯示裝置的製備過程中分別製備，二者都有各自的厚度，也不利於光的提取。

技術實現要素：

基於此，本發明的目的是提供一種高光提取率的有機電致發光器件。

具體的技術方案如下：

一種有機電致發光器件，包括：基板、陽極陣列層、像素界定層、發光功能層、陰極層和薄膜層；

所述陽極陣列層位於所述基板上；

所述像素界定層形成於所述陽極陣列層上，並於所述陽極陣列層上每個陽極相對應的位置設有像素坑；

所述發光功能層層疊設置於所述像素坑內，並覆蓋所述陽極；

所述陰極層覆蓋所述發光功能層和所述像素界定層；

所述薄膜層覆蓋所述陰極層，所述薄膜層的基部填充於所述像素坑，所述薄膜層的頂部設有多個凸部，相鄰的所述凸部之間的距離≤相鄰的所述像素坑之間的距離，且所述薄膜層由透明材料製成，所述薄膜層的折射率介於空氣折射率與所述陰極層的折射率之間。

在其中一些實施例中，所述凸部對應於所述像素坑。

在其中一些實施例中，所述凸部的形狀為凸透鏡形，圓柱形，圓錐形，多稜錐型，截圓錐形，截稜錐形或圓弧形。

在其中一些實施例中，所述薄膜層的基部與所述凸部的上表面之間的距離≥0.5μm。

在其中一些實施例中，所述薄膜層由以下材料中的至少一種製成：分子量小於等於2000的有機小分子、分子量大於2000的有機高分子樹脂、有機矽、金屬氧化物、金屬硫化物、金屬硒化物、金屬碲化物、金屬氯化物、金屬溴化物、金屬碘化物、金屬氫氧化物、矽氧化物、氮氧化矽、氮化矽、石墨烯、薄層石墨、雲母類化合物、水滑石類化合物和蒙脫土類化合物。

在其中一些實施例中，所述薄膜層由至少一種基體材料以及至少一種層狀材料製成；所述基體材料選自：聚醯胺、聚丙烯氰、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚對苯二乙基碸、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醯亞胺、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碸、聚氯乙烯、聚矽氧烷、聚偏二氟乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚脲、聚四氟乙烯或環氧樹脂；所述層狀材料選自：金屬硫化物、金屬硒化物、金屬碲化物、金屬氯化物、金屬溴化物、金屬碘化物、金屬氫氧化物、石墨烯、薄層石墨、雲母類化合物、水滑石類化合物和蒙脫土類化合物。

本發明的另一目的是提供上述有機電致發光器件的製備方法。

具體的技術方案如下：

上述有機電致發光器件的製備方法，包括如下步驟：

獲取包含tft陣列和陽極陣列層的襯底基板；

製備像素界定層：於所述陽極陣列層上製備像素界定層，並在該像素界定層上製備得到相應的像素坑；

製備發光功能層：在上述像素坑內製備所述發光功能層，所述發光功能層至少包括一層發光層；

製備陰極層：在所述發光功能層和所述像素界定層上製備陰極層，所述陰極層覆蓋所述發光功能層和所述像素界定層；

製備薄膜層：在所述陰極層上製備所述薄膜層，所述薄膜層的基部填充於所述像素坑，所述薄膜層的頂部設有多個凸部，相鄰的所述凸部之間的距離小於等於相鄰的所述像素坑之間的距離。

在其中一些實施例中，所述薄膜層的製備方法為：

將薄膜層材料溶解於溶劑中，然後塗布於所述陰極層上，真空乾燥至95-99.9％的溶劑揮發；

獲取壓印模板，所述壓印模板上設有多個凸部，利用壓印模板對所述薄膜層進行壓印操作，形成所述凸部；

真空乾燥除去剩餘溶劑，即得所述薄膜層。

本發明的另一目的是提供包含上述有機電致發光器件的顯示面板。

具體的技術方案如下：

一種顯示面板，包含上述有機電致發光器件。

本發明的另一目的是提供包含顯示面板的顯示裝置。

本發明的原理及有益效果如下：

通常，像素界定區域的bank(像素界定層)的厚度為1-1.5μm，所述像素界定層每個像素對應的位置設有像素坑，該像素坑可以容納50-200pl的墨水(功能薄膜材料)，墨水乾燥後形成薄膜，每層有機層薄膜的厚度通常介於10-150nm之間，整個電致發光器件的各層有機層、陰極薄膜總厚度通常介於200nm-500nm之間。因此，電致發光器件完成製備後，像素界定區域內還有0.5-1.3μm深度的凹陷空間未被使用。

本發明通過「印刷+壓印」的方法，在整個發光面板上形成一種含有凸起結構(凸部)陣列的透明薄膜層，該薄膜層的特徵在於：在該薄膜層的表面，以壓印方式在覆蓋層的表面形成多個凸部，透明結構上的凸起形狀之間的距離等於或者小於像素坑之間的距離；其分布的範圍填充了每個像素坑的凹陷空間，該結構至少具有0.5μm以上的厚度；透明結構的組成材料的折射率介於電極材料與空氣之間。該透明結構的優勢在於，形成陣列的凸起結構能降低光在頂部電極上表面界面處的全發射，同時薄膜層對電致發光器件形成隔絕水和氧氣的保護。

上述有機電致發光器件通過設置薄膜層(通過印刷和壓印製備)可以隔絕水和氧氣，提高了有機電致發光器件的壽命，同時提升了器件的光提取效率和外量子效率。且上述有機電致發光器件將封裝和光提取這兩個功能集成於一個結構中，有潛力進一步降低整個顯示裝置的厚度。

附圖說明

圖1為本發明一實施例有機電致發光器件的結構示意圖；

圖2為本發明另一實施例有機電致發光器件的結構示意圖；

圖3為一實施例基板上形成發光功能層和陰極層後的器件結構示意圖；

圖4為在圖3的基礎上塗布薄膜層材料後的結構示意圖。

附圖標記說明：

10、基板；11、陽極陣列層；12、像素界定層；13、發光功能層；14、陰極層；15、薄膜層；16、壓印模板。

具體實施方式

為了便於理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的較佳實施例。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容的理解更加透徹全面。

需要說明的是，當元件被稱為「安裝於」另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是「連通」另一個元件，它可以是直接連通到另一個元件或者可能同時存在居中元件。當一個元件被認為是「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語「和/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

以下通過實施例對本發明做進一步闡述。

本實施例一種有機電致發光器件(如圖1所示)，包括：基板10、陽極陣列層11、像素界定層12、發光功能層13、陰極層14和薄膜層15；

所述陽極陣列層11位於所述基板10上；

所述像素界定層12形成於所述陽極陣列層11上，並於所述陽極陣列層11上每個陽極相對應的位置設有像素坑；

所述發光功能層13層疊設置於所述像素坑內，並覆蓋所述陽極；

所述陰極層14覆蓋所述發光功能層13和所述像素界定層12；

所述薄膜層15覆蓋所述陰極層14，所述薄膜層15的基部填充於所述像素坑，所述薄膜層的頂部設有多個凸部，相鄰的所述凸部之間的距離≤相鄰的所述像素坑之間的距離，且所述薄膜層由透明材料製成，所述薄膜層的折射率介於空氣折射率與所述陰極層的折射率之間。

可以理解的，所示凸部之間的距離等於或者小於像素坑之間的距離，即每個像素坑可對應於一個或多個凸部。當每個像素坑對應於一個凸部時，如圖1所示；當每個像素坑對應於多個凸部時，如圖2所示。

可以理解的，該形成陣列的凸部僅需具有向上凸起的形狀即可，例如凸透鏡形，圓柱形，圓錐形，多稜錐型，截圓錐形，截稜錐形或圓弧形等，但是，如具有凸透鏡形圓滑的弧度，具有較好的效果。

對於薄膜層材料的折射率，介於空氣折射率與陰極層的折射率之間，且可為折射率均勻分布的單層結構，也可以為折射率梯度變化的多層結構，當所述薄膜層的折射率梯度變化時，折射率在遠離基板的方向上逐漸降低，例如折射率逐漸由1.5-2.0的範圍降低至1.0-1.5的範圍。

同時考慮到有效阻擋水和氧氣，以及有效利用像素坑內的空間，所述薄膜層最大厚度不小於0.5μm。所述薄膜層最大厚度指從薄膜層與陰極層接觸的基部下表面到薄膜層頂部凸起的上表面的頂點的距離。

所述薄膜層的材質，可以是有機材料，也可以是無機材料，或者多種材料的混合物，例如，可由以下材料中的至少一種製成：有機小分子(分子量低於2000的有機分子)、有機高分子樹脂(分子量大於2000)、有機矽、金屬氧化物、金屬硫化物、金屬硒化物、金屬碲化物、金屬氯化物、金屬溴化物、金屬碘化物、金屬氫氧化物、矽氧化物、氮氧化矽、氮化矽、石墨烯、薄層石墨、雲母類化合物、水滑石類化合物、蒙脫土類化合物。

當薄膜層由多種材料混合而成時，其中至少包含一種基體材料，以及至少包含一種層狀材料，即原子或分子呈層狀排列的單質或化合物。基體材料與層狀材料的質量百分比可根據需要調節。

優選的，所述薄膜層的基體材料由以下材料中的至少一種組成：聚醯胺、聚丙烯氰、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚對苯二乙基碸、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醯亞胺、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碸、聚氯乙烯、聚矽氧烷、聚偏二氟乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚脲、聚四氟乙烯和環氧樹脂。具體可採用上述的一種或幾種的組合，當使用的是聚合物單體時，應以必要的加熱或光照方式使單體聚合形成聚合物。

優選的，所述薄膜層中的層狀材料由以下材料中的至少一種組成：石墨烯、薄層石墨、雲母類化合物、水滑石類化合物、蒙脫土類化合物、金屬硫化物、金屬硒化物、金屬碲化物、金屬氯化物、金屬溴化物、金屬碘化物、金屬氫氧化物。

可以理解的，所述層狀材料的原子或者分子在層內形成密堆積，從而使水或者氧氣分子無法透過。這樣的層狀材料的存在，使得水或者氧氣分子在薄膜層內只能穿過層狀材料的間隙而無法透過，因此使水或者氧氣分子穿過整個薄膜層的路徑增加而降低了水氧透過率。

上述有機電致發光器件的製備方法，包括如下步驟：

s1、獲取包含tft陣列和陽極陣列層的襯底基板；

s2、製備像素界定層：於所述陽極陣列層上製備像素界定層，並通過光刻工藝在該像素界定層上製備得到相應的像素坑；

s3、製備發光功能層：在上述像素坑內製備所述發光功能層，所述發光功能層至少包括一層發光層；

s4、製備陰極層：在所述發光功能層和所述像素界定層上製備陰極層，所述陰極層覆蓋所述發光功能層和所述像素界定層；

1、前處理

在製備發光功能層之前，可進行前處理，具體如下：

將帶有陽極陣列層和像素界定層的基板在鹼性清洗劑和超純水中用超聲清洗，隨後用氮氣吹乾，100℃下真空烘烤30分鐘，用uv/臭氧處理10秒。

2、製備發光功能層和陰極層(如圖3所示)

在像素坑內陽極的上方，通過噴墨列印和蒸鍍的方式形成頂發射型的電致發光器件。頂發射的電致發光器件由陽極、發光功能層和陰極共同組成。其中頂部的陰極是透明或半透明的，兩個電極之間的發光功能層為一層或多層薄膜的有機材料或者無機材料薄膜，至少含有一層發光層，同時可包含以下功能層中的一種或多種：空穴注入層，空穴傳輸層，電子阻擋層，空穴阻擋層，電子傳輸層，電子注入層等。而陽極是具有反射作用的金屬ag。

可以理解的，上述器件的結構可按照下述方式製備：

(1)空穴注入層：空穴注入層材料的實例包括芳基胺類化合物、酞菁化合物、金屬氧化物(例如氧化鎢、氧化鉬、氧化釩)、聚噻吩類化合物；優選地，空穴注入層材料選自芳基胺類化合物。製備時，將空穴注入材料溶於溶劑製成墨水，所述墨水的溶劑可包含以下溶劑中的至少兩種：氯仿、甲苯、二甲苯、氯苯、二苯醚、異丙醇、二甲基苯胺、水。並將得到的空穴注入材料墨水以噴墨列印方式注入像素坑內，經過真空乾燥、烘烤而形成均勻的薄膜狀結構，該空穴注入層薄膜的厚度為5-150nm，優選的厚度為10-90nm。

(2)空穴傳輸層：空穴傳輸材料的實例包括多芳基胺類化合物、聚芳基胺及其衍生物、聚乙烯基咔唑及其衍生物、聚噻吩及其衍生物；優選地，空穴傳輸層材料選自芳基胺類化合物。空穴傳輸材料溶於混合溶劑形成墨水，所述墨水的溶劑可包含以下實例中的至少兩種：氯仿、四氫呋喃、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、氯苯、二苯醚、異丙醇、二甲基苯胺。空穴傳輸材料墨水以噴墨列印方式注入像素坑內，在已經乾燥的空穴注入層薄膜上鋪展開，經過真空乾燥、烘烤，形成覆蓋空穴注入層的空穴傳輸層薄膜，空穴傳輸層薄膜的厚度為5-150nm，優選的厚度為15-60nm。

(3)發光層：發光層包含小分子及高分子的發射螢光、磷光的有機材料，以及量子點材料等。發光層可以由一種材料組成，例如量子點發光材料。發光層也可以由兩種或兩種以上材料組成，其中至少包含一種主體材料，以及至少包含一種摻雜材料。主體材料的實例包括含有芳香取代基的咔唑類化合物或聚合物，含有芳香取代基的苯並菲類化合物或聚合物，含有芳香取代及的苯並噻吩類化合物或聚合物，含有芳香取代基的三嗪類化合物或聚合物等；優選地，主體材料選自含有芳香取代基的咔唑類化合物或聚合物，含有芳香取代基的苯並菲類化合物或聚合物。摻雜材料的實例包括含有ir元素的化合物，含有pt元素的化合物，含有cu(i)的化合物，含有os元素的化合物，延遲螢光類化合物；優選地，摻雜材料選自還有ir元素的金屬配合物，含有pt元素的金屬配合物，延遲螢光類化合物。發光層材料溶於混合溶劑形成墨水，所述墨水的溶劑包含以下實例中的至少兩種：氯仿、四氫呋喃、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、氯苯、二苯醚、異丙醇、二甲基苯胺。發光層材料的墨水以噴墨列印方式注入像素坑內，在已經乾燥的空穴傳輸層薄膜上鋪展開，經過真空乾燥、烘烤，形成覆蓋於空穴傳輸層上的發光層薄膜，發光層薄膜的厚度為10-100nm，優選的厚度為20-60nm。

(4)電子傳輸層：電子傳輸材料的實例包括含有芳香取代基的化合物，含有芳香取代基的噁二唑化合物，含有芳香取代基的苯醌化合物，含有芳香取代基的三嗪化合物，8-羥基喹啉金屬配合物等；優選地，電子傳輸層材料選自含有芳香取代基的三嗪化合物，8-羥基喹啉金屬配合物。電子傳輸層採用蒸鍍的方式製備，厚度為10-60nm，優選的厚度為20-50nm。

(5)陰極：透明或半透明的陰極為導電氧化物(例如ito、fto、摻雜的氧化鋅)，薄層金屬(例如ag，al，mg或這幾種金屬的合金)，或者石墨烯。在真空條件下以濺射或者氣相沉積方式形成陰極，陰極覆蓋於發光功能層與像素界定層的上方，形成各個電極共用的頂電極。

s4、製備薄膜層：在所述陰極層上製備所述薄膜層，所述薄膜層的基部填充於所述像素坑，所述薄膜層的頂部設有多個凸部，相鄰的所述凸部之間的距離小於相鄰的所述像素坑之間的距離。

所述薄膜層的製備方法為：

(1)將薄膜層材料溶解於溶劑中，然後塗布於所述陰極層上，真空乾燥至95-99.9％的溶劑揮發；

將所述薄膜層的組成材料均勻混合，使所述薄膜層的組成材料形成液態可以流動以便於印刷塗布，形成液態的方式包括將其中至少一種材料進行加熱熔融成液態，或者將所述薄膜層的組成材料加入溶劑中形成液態混合物；

將所述薄膜層材料以印刷方式塗布於電致發光顯示基板之上，填充像素坑，並且覆蓋像素界定層與陰極層(如圖4所示)；

對薄膜層材料進行預處理：當薄膜層材料以熔融其中一種材料組分的方式形成液態，則降低可熔融組分的溫度使材料流動性降低，然後保持溫度在可熔融組分的玻璃態轉變溫度與熔點之間；當薄膜層材料以加入溶劑的方式形成液態，則在真空環境下使95％-99.9％的大部分溶劑揮發以降低材料的流動性，同時薄膜層材料中還留有0.1％-5％的少量溶劑而使材料保留加工變形的能力；

(2)獲取壓印模板16，所述壓印模板上設有多個凸部，利用壓印模板對所述薄膜層進行壓印操作，形成所述凸部；

對薄膜層材料進行壓印處理，使薄膜層的頂部獲得成陣列狀排列的凸部，凸部之間的距離小於或等於像素之間的距離；

(3)真空乾燥除去剩餘溶劑，即得所述薄膜層。

對薄膜層材料進行真空加熱處理，以充分除去其中的水分或殘餘溶劑，然後在氮氣環境下冷卻至室溫，即得所述薄膜層。

實踐中，對於製備薄膜層結構，可以在封裝過程之前形成，也可以在封裝過程之後形成，或者薄膜層本身是封裝結構中的一個組成部分。

可以理解的，上述薄膜層製備完成後，對整個顯示基板或裝置還可進行進一步封裝保護。例如，可採用薄膜封裝的方式，即在包括薄膜層結構的整個顯示基板上，用pecvd方式沉積5nm-100μm的一層或多層封裝材料，封裝材料的實例包括氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、有機矽(聚矽氧烷)、氧化鋁、氧化鋯、氮化鋁中的一種或幾種的組合。

本實施例使用「印刷+壓印」的加工方式，以具有合適折射率的透明材料形成具有凸部陣列的薄膜層，對有機電致發光器件形成隔絕水氧的封裝保護以提高壽命，同時還能增強電致發光器件的光提取效率，即形成一種具有「光提取+封裝」雙重功能的透明結構。

此發明所採用的印刷+壓印的方式的優勢在於，可以快速地在大面積的電致發光器件上獲得所需要的幾何圖形。

以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。