CN111682051A - 硅基有机电致发光显示基板及其制作方法、显示面板 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种硅基有机电致发光显示基板及其制作方法、显示面板，所述显示基板包括：硅基基底以及位于所述硅基基底上阵列排布的像素单元，其中，每个所述像素单元中均包括：第一电极，位于所述硅基基底的一侧；发光层，其位于所述第一电极远离所述硅基基底的一侧；以及第二电极，其位于所述发光层远离所述第一电极的一侧，其中，至少部分所述像素单元的所述第二电极包括至少一组如下的复合结构：第一金属膜层，其位于所述发光层远离所述第一电极的一侧；导电散射块，其位于所述第一金属膜层远离所述发光层的一侧；以及第二金属膜层，其位于所述导电散射块远离所述第一金属膜层的一侧。
Description
技术领域
本公开涉及显示技术领域，具体地说，尤其涉及一种硅基有机电致发光显示基板及其制作方法、显示面板。
背景技术
有机发光二极管或有机电致发光(organic light emitting diodes,OLED)器件的基本结构包括阴极、阳极以及阴极与阳极之间的有机电致发光材料。为了增加OLED器件的发光性能，有可能加入非有机的材料提升发光器件的各类性能指标。OLED器件的阴极与阳极必须一个在可见光区为透明/半透明状态。对OLED器件施加偏压后电子与空穴分别从阴极、阳极注入发光层。电子与空穴在发光层中形成激子，激子为激发态电子。激子在发光层中复合，以光的形式释放能量。
发明内容
根据本公开的一个方面，提供了一种硅基有机电致发光显示基板，包括硅基基底以及位于所述硅基基底上阵列排布的像素单元，其中，每个所述像素单元中均包括：第一电极，位于所述硅基基底的一侧；发光层，其位于所述第一电极远离所述硅基基底的一侧；以及第二电极，其位于所述发光层远离所述第一电极的一侧，其中，至少部分所述像素单元的所述第二电极包括至少一组如下的复合结构：第一金属膜层，其位于所述发光层远离所述第一电极的一侧；导电散射块，其位于所述第一金属膜层远离所述发光层的一侧；以及第二金属膜层，其位于所述导电散射块远离所述第一金属膜层的一侧。
可选地，所述导电散射块的材料包括有机半导体材料和无机半导体材料，或者掺杂的无机半导体材料和掺杂的有机半导体材料。
可选地，所述有机半导体材料包括Alq3、Bphen和BCP,所述无机半导体材料包括碳材。
可选地，所述导电散射块的材料的载子迁移率大于10-4cm2 V-1s-1。
可选地，所述导电散射块的材料的光学能隙大于2.5eV。
可选地，所述第一金属膜层和所述第二金属膜层的材料包括镁银合金、银合金中的至少一种。
可选地，所述第二电极的厚度在12nm-20nm范围内，所述导电散射块的厚度在2nm-7nm范围内。
根据本公开的另一方面，提供了一种显示面板，其包括以上所述的显示基板以及用于驱动所述显示基板的驱动电路。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于制作硅基有机电致发光显示基板的方法，包括：提供硅基基底；在所述硅基基底上形成第一电极；在所述第一电极的远离所述硅基基底的一侧形成发光层，以及在所述发光层远离所述第一电极的一侧形成第二电极，其中，所述第二电极包括至少一组如下的复合结构：第一金属膜层，其位于所述发光层远离所述第一电极的一侧；导电散射块，其位于所述第一金属膜层远离所述发光层的一侧；以及第二金属膜层，其位于所述导电散射块远离所述第一金属膜层的一侧。
可选地，形成所述第二电极包括：在所述发光层上形成第一金属膜层；在所述第一金属膜层上形成导电散射层，对所述导电散射层进行图案化处理以形成岛状的导电散射块；在所述导电散射块上形成覆盖所述导电散射块的第二金属膜层。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1为根据本公开的实施例的OLED器件的结构示意图；
图2为根据本公开的实施例的硅基OLED显示基板的结构示意图；
图3为根据本公开的实施例的硅基OLED显示基板的结构示意图；
图4为本公开的OLED器件与相关技术中的OLED器件的光路示意图；
图5为本公开的OLED器件与相关技术中的OLED器件的光穿透率的结果对比示意图；以及
图6为根据本公开的实施例的硅基OLED显示基板的制作流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
控制OLED器件的发光光色的方式包括调整发光材料的发光特性、
利用电极反射率调变以及共振腔长度(器件厚度调整)以实现光学增益控制(Fabry-Pérot共振机制)。利用Fabry-Pérot共振机制可以将发光特纯度提升，至达到接近单色光(单一波长或窄半高宽)的程度。在显示应用或特殊照明应用，都是利用Fabry-Pérot共振机制所达成的强共振腔时吻合应用的光色，例如显示应用要求的高色纯度蓝、绿、红三原色或车用尾灯的深红光色域，皆可以利用各色发光材料配合Fabry-Pérot共振机制达成目标。
在一个OLED器件中可以使用多种发光材料，以对发光光色进行调整。对于OLED白光照明应用或W-OLED显示(采用白光配合彩色滤光片)等白光OLED的应用方面，同样可以应用Fabry-Pérot共振机制的强弱来调整整体的光色。
在OLED器件中实现Fabry-Pérot共振机制的关键要素包括：高反射率反射电极、半穿透电极与光学共振腔。高反射率电极通常使用银或其合金、铝或其合金等金属材料作为反射面，其外表面利用高穿透率金属氧化物作为金属保护层，同时调整反射电极的注入功函数以匹配OLED器件使用。半穿透电极通常使用薄金属层如银、镁银合金或其组合进行镀膜，在8-20nm的厚度下可以将穿透调整在15-60％之间。低穿透率电极可以得到强Fabry-Pérot共振机制，进而得到所需纯色光，但总光强度可能因此下降；高穿透率电极可以得到较强光强度的光谱，但Fabry-Pérot共振机制效应下降。为了增加该半穿透薄电极的导电率，可采用导电金属氧化物提升其导电特性并维持光学效应。光学共振腔从阳极表面的透明电极起算，终于阴极金属与OLED功能材料的接面。考虑各项光学影响因子后配置适当OLED器件结构。
在硅基OLED显示器中，具有多种实现全彩的方式，如白光配合强光学微腔调光、白光配合彩色滤光片、红绿蓝单色光器件等。其中主流方式为白光配合彩色滤光片，原因为要容易实现量产。然而在实际应用上，硅基板的表面微型结构远复杂于大中小尺寸的OLED显示器，造成显著的高低起伏。导致上述情况出现的原因在于硅基OLED显示器必须实现超高解析度显示，各像素之间的距离往往小于2um，这与大中小显示器中的生产经验“像素间距大于20um”左右以完全避免像素之间的不良交互作用(称为串色或横向漏电/光)相矛盾。由此，利用各种不同的机构设计避免像素之间的不良交互作用，会明显增加白光OLED器件光学结构与半穿透电极的设计难度。
基于上述问题，本公开提供了一种硅基有机电致发光显示基板，图1为根据本公开的实施例的硅基有机电致发光显示基板上的像素单元中的OLED器件的结构示意图。如图1所示，该OLED器件包括：第一电极61，其作为反射电极，位于硅基基底的一侧；发光层62，其位于第一电极61的远离硅基基底的一侧；以及第二电极63，其作为透射电极，位于发光层62远离第一电极61的一侧。
如图1所示，第二电极63包括至少一组如下的复合结构：第一金属膜层631，其位于发光层62远离第一电极61的一侧；导电散射块632，其位于第一金属膜层631远离发光层62的一侧；以及第二金属膜层633，其位于导电散射块632远离第一金属膜层631的一侧。
在本公开中，OLED器件的第二电极63采用两层金属膜层结构，并且在两层金属膜层之间嵌入导电散射块，形成一组或以上的金属-导电材料-金属的复合结构，可以有效维持第二电极的传导特性，同时提升电极的光学特性，从而有效提升OLED器件的出光性能。
在相关技术中，顶发射的光学共振腔采用的电极厚度在8-12nm的范围内，可将光学穿透率调控在大约40-60％的范围内。但是，采用相关技术，适于OLED器件的电极基本都落在12-20nm之间才能确保电极传导特性正常，但光学穿透度都落在40％以下，甚至不到10％，明显影响最终出光性能。但是，采用本公开的具有复合结构的第二电极63，在其厚度落在12-20nm之间时，由于其中具有透明的导电散射块，其光透过率大于同等厚度的金属膜层的光透光率。并且，由于透明导电散射块具有电传导特性，所以能够保证OLED器件的导电率。可选地，透明导电散射块的厚度可在2nm-7nm范围内。
可选地，透明导电散射块631的材料包括透明有机半导体材料、无机半导体材料，或者透明掺杂的无机半导体材料、掺杂的有机半导体材料。有机半导体材料包括8-羟基喹啉铝(Alq3)；红菲咯啉(Bphen)；2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(BCP)。无机半导体材料包括碳材，如石墨烯、纳米碳材料、碳纤维、碳素材料等。可以向透明有机半导体材料或无机半导体材料中掺杂LiF、Liq、Li、MgP、MgF2、Al2O3等，来改善其导电性。
可选地，导电散射块的载子(电子)迁移率在10-4cm2 V-1s-1以上，以使得导电散射块与第一金属膜层和第二金属膜层之间的欧姆接触壁垒吻合。可选地，导电散射块的材料的光学能隙大于2.5eV，即该导电散射块是透明的并且其透光性由于第一金属膜层和第二金属膜层，以确保嵌入该导电散射块后第二电极的光学穿透性质满足要求。
可选地，第一金属膜层631和第二金属膜层633的材料包括镁银合金、银合金中的至少一种。采用镁银合金、银合金、薄金属作为OLED器件的穿透电极，原因在于要维持电极导电特性的同时在光学上参与光学调控。
本公开的OLED器件的第一电极61和第二电极63之间的结构，除了包括发光层152之外，第一电极61和第二电极63之间还可以包括空穴传输层、空穴注入层、电子注入层和电子传输层。沿第一电极61至第二电极63方向，空穴传输层、空穴注入层、发光层、电子注入层和电子传输层依次设置。
图4为本公开的OLED器件与相关技术中的OLED器件的光路示意图。图5为本公开的OLED发光器件与相关技术中的OLED发光器件的光穿透率的对比示意图。以顶发射的白光OLED器件为例，图(a)示出对照组1应用厚度为14nm的镁银合金作为阴极1，图(c)示出对照组2应用厚度为17nm的镁银合金作为阴极2，图(b)示出实验组应用同质的镁银金属合金8nm/有机半导体材料3nm/镁银金属合金6nm的复合结构的第二电极进行比较。其中，图(a)、图(b)和图(c)中的箭头表示出光方向。对照组1与实验组两者在金属总厚度均为14nm的条件下，有着相同的光学穿透率大约25％。同时，实验结果表明在相同电流条件下，实验组的光谱反应等效于对照组2的17nm的镁银金属合金结果。对于波峰位于460nm的蓝光与530-550nm的绿光，采用了复合结构的实验组维持25％光学穿透率，光谱结果为接近厚度为17nm的对照组2的电极。同时维持发光强度，经测试17nm的对照组2的电极穿透率小于15％。实验组与对照组2的发光强度约有12％的差异。由此可知，本公开可以在维持光学需求的条件下，使用金属总厚度较薄的复合结构实现光学调控，有助于总发光亮度的提升。
根据本公开的另一方面，还提供了一种用于制作OLED器件的方法。图6为根据本公开的实施例的硅基OLED显示基板的制作流程图，如图6所示，该方法包括S110-S140四个步骤。
在S110，提供硅基基底。
在S120，在硅基基底上形成第一电极，其可作为反射电极和阳极。
在S130，在第一电极的远离硅基基底的一侧形成发光层。
在S140，在发光层的远离第一电极的一侧形成第二电极，并将其作为透射电极和阴极。其中，第二电极包括至少一组如下的复合结构：第一金属膜层，其位于发光层远离第一电极的一侧；导电散射块，其位于第一金属膜层远离发光层的一侧；以及第二金属膜层，其位于导电散射块远离第一金属膜层的一侧。
可选地，形成所述第二电极包括以下步骤。首先，在发光层上形成第一金属膜层。然后，在所第一金属膜层上形成导电散射层，对透明导电散射层进行图案化处理以形成岛状的导电散射块。最后，在透明导电散射块上形成覆盖明导电散射块的第二金属膜层。可选地，透明导电散射块的材料可包括导电散射块的材料包括有机半导体材料、无机半导体材料或掺杂无机半导体材料、掺杂有机半导体材料。有机半导体材料可包括Alq3、Bphen和BCP,无机半导体材料可包括碳材。第一金属膜层和第二金属膜层的材料可包括镁银合金、银合金中的至少一种。第二电极的厚度可在12nm-20nm范围内，透明导电散射块的厚度可在2nm-7nm范围内。
该硅基基底可包括在硅基衬底上形成的像素电路。该像素电路具有驱动晶体管，该驱动晶体管包括源极、漏极和栅极。其中，该驱动晶体管的漏极通过像素电路与OLED器件之间膜层中的过孔而与该OLED器件的第一电极连接，进而驱动该OLED器件发光。
图2为根据本公开的实施例的硅基OLED显示基板的结构示意图。图3为根据本公开的实施例的硅基OLED显示基板的结构示意图。如图2所示，该硅基OLED显示基板包括如下结构：硅基衬底1；有源区101；源极1011、漏极1012；平坦层2；第一电极层3；像素限定层4；发光层5；第二电极6；栅绝缘层7；栅极8；第一绝缘层9；第一走线层10；第二绝缘层11；第二走线层12；第一封装层21；表面平坦层22；彩膜层23；第二封装层24；聚光结构25；第三封装层26和透明盖板27。其中，第一电极层3包括第一导电层320、第二导电层321和第三导电层322。硅基基底100包括第二电极6之下的所有结构。图3所示硅基OLED显示基板的结构与图2基本相同，除了图3所示硅基OLED显示基板不包括聚光结构25，此处不加赘述。
由于本公开的硅基OLED显示基板具有上述实施例中的OLED器件，可以有效提升该显示面板的出光性能。
根据本公开的另一方面，还提供了一种显示面板，其包括上述任一实施例中提供的显示基板以及用于驱动该显示基板的驱动电路。由于本公开的硅基OLED显示基板具有上述实施例中的OLED器件，可以有效提升该显示面板的出光性能。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。
Claims (10)
1.一种硅基有机电致发光显示基板，包括硅基基底以及位于所述硅基基底上阵列排布的像素单元，其中，每个所述像素单元中均包括：
第一电极，位于所述硅基基底的一侧；
发光层，其位于所述第一电极远离所述硅基基底的一侧；以及
第二电极，其位于所述发光层远离所述第一电极的一侧，
其中，至少部分所述像素单元的所述第二电极包括至少一组如下的复合结构：
第一金属膜层，其位于所述发光层远离所述第一电极的一侧；
导电散射块，其位于所述第一金属膜层远离所述发光层的一侧；以及
第二金属膜层，其位于所述导电散射块远离所述第一金属膜层的一侧。
2.根据权利要求1所述的显示基板，其中，所述导电散射块的材料包括有机半导体材料和无机半导体材料，或者掺杂的无机半导体材料和掺杂的有机半导体材料。
3.根据权利要求2所述的显示基板，其中，所述有机半导体材料包括Alq3、Bphen和BCP,所述无机半导体材料包括碳材。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的显示基板，其中，所述导电散射块的材料的载子迁移率大于10-4cm2V-1s-1。
5.根据权利要求4所述的显示基板，其中，所述导电散射块的材料的光学能隙大于2.5eV。
6.根据权利要求1所述的显示基板，其中，所述第一金属膜层和所述第二金属膜层的材料包括镁银合金、银合金中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的显示基板，其中，所述第二电极的厚度在12nm-20nm范围内，所述导电散射块的厚度在2nm-7nm范围内。
8.一种显示面板，包括权利要求1-7中任一项所述的显示基板以及用于驱动所述显示基板的驱动电路。
9.一种用于制作硅基有机电致发光显示基板的方法，包括：
提供硅基基底；
在所述硅基基底上形成第一电极；
在所述第一电极的远离所述硅基基底的一侧形成发光层，以及
在所述发光层远离所述第一电极的一侧形成第二电极，
其中，所述第二电极包括至少一组如下的复合结构：
第一金属膜层，其位于所述发光层远离所述第一电极的一侧；
导电散射块，其位于所述第一金属膜层远离所述发光层的一侧；以及
第二金属膜层，其位于所述导电散射块远离所述第一金属膜层的一侧。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，形成所述第二电极包括：
在所述发光层上形成第一金属膜层；
在所述第一金属膜层上形成导电散射层，对所述导电散射层进行图案化处理以形成岛状的导电散射块；
在所述导电散射块上形成覆盖所述导电散射块的第二金属膜层。
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