发光二极管、制备发光二极管的方法和显示装置与流程

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1.本发明属于显示技术领域，具体涉及发光二极管、制备发光二极管的方法和显示装置。

背景技术：

2.有机发光二极管(oled)是一种双注入电流型的发光器件，一般认为其电致发光过程，主要为四个步骤：一是载流子的注入，二是载流子的传输，三是载流子的复合与激子的形成，四是激子的产生、衰减与辐射发光。即当阴极和阳极间施加电压时，将分别产生电子和空穴两种载流子，电子和空穴在电场的作用下分别经由电子和空穴传输层注入到发光层，并在发光层某一区域复合形成激子，激子复合退激发产生光子，因而发出可见光。
3.当载流子注入时，空穴要克服阳极与发光层homo之间的能量势垒，而电子要克服阴极与发光层lumo能级之间的能量势垒，势垒越小，载流子越容易注入，因此金属电极的功函数要与发光层的homo相匹配。然而，现有的阳极材料与发光层的能量势垒较大，在空穴传输过程中要克服较大的能量势垒，载流子注入会有难度。
4.因此，有必要对发光二极管进行改进。

技术实现要素：

5.本发明旨在至少在一定程度上改善上述技术问题。
6.本发明提供一种发光二极管，所述发光二极管包括阳极、以及发光层和阴极，所述阳极包括金属氮化物层，所述金属氮化物的功函数和所述发光层材料的势垒差小于0.4ev。由此，金属氮化物的功函数与发光层的能级相匹配，通过令发光二极管的阳极包括金属氮化物，可以降低阳极与发光层的势垒差，能够显著增强空穴的注入和传输能力，从而提高发光性能。
7.根据本发明的实施例，所述金属氮化物的功函数为4.85～5.3ev。由此，可以保证金属氮化物的功函数和发光层材料的势垒差小于0.4ev，能够显著增强空穴的注入和传输能力，从而提高发光性能。
8.根据本发明的实施例，所述金属氮化物包括氮化钛、氮化铝的至少一种。由此，氮化钛、氮化铝可以增强空穴的注入和传输能力，提高发光性能。
9.根据本发明的实施例，所述阳极还包括辅助层，所述辅助层位于所述金属氮化物层远离所述发光层的一侧。由此，可以进一步提高发光性能。
10.根据本发明的实施例，所述辅助层包括氧化铟锡、银、氧化铟锡复合层或者氧化铟锡层。
11.本发明还提供一种制备前文所述的发光二极管的方法，包括：在基板上通过真空溅射沉积形成金属氮化物层；在所述金属氮化物层远离所述基板的一侧形成发光层；在所述发光层远离所述金属氮化物的一侧形成阴极。由此，该方法所制备得到的发光二极管具有前文所述的发光二极管所具有的全部特征和优点，在此不再赘述。总的来说，由该方法制
备得到的发光二极管具有较好的发光性能。此外，该方法还具有工艺简单、生产成本低的优点。
12.根据本发明的实施例，所述真空溅射沉积在惰性气氛下进行。
13.根据本发明的实施例，所述惰性气体为ar和n2的混合气体；所述ar与所述n2的流量比是(1～9)：1。由此，在该条件下所制备得到的金属氮化物的功函数为4.85～5.3ev，制备得到的金属氮化物的功函数和发光层的能级相匹配，可以增强空穴的注入和传输能力，从而提高发光性能。
14.根据本发明的实施例，所述真空溅射沉积包括：通过高压电场的作用，产生离子流，轰击钛靶，被溅出的靶材沉积在基板上，形成膜层，随后进行退火处理，得到金属氮化物层。
15.根据本发明的实施例，所述退火处理的温度为250～300℃。由此，可以使所制备得到的金属氮化物的功函数为4.85～5.3ev，可以降低阳极与发光层的势垒，增强空穴的注入和传输能力，从而提高发光性能。
16.根据本发明的实施例，形成金属氮化物层还包括：在基板的一侧形成辅助层；在所述辅助层远离所述基板的一侧通过真空溅射沉积形成金属氮化物层。
17.本发明还提供一种显示装置，所述显示装置包括前文所述的发光二极管。由此，该显示装置具有前文所述的发光二极管所具有的全部特征和优点，在此不再赘述。总的来说，该显示装置具有较好的发光性能。
附图说明
18.图1是本发明一个实施例中，发光二极管的结构示意图；
19.图2是本发明另一个实施例中，发光二极管的结构示意图；
20.图3是本发明另一个实施例中，发光二极管的结构示意图；
21.图4是本发明一个实施例中，制备发光二极管的方法流程图；
22.图5是本发明一个实施例中，通过真空溅射沉积制备氮化钛时，ar和n2的流量比与氮化钛的功函数的关系图；
23.图6是本发明一个实施例中，通过真空溅射沉积制备氮化钛时，靶材与制备形成的氮化钛的xrd对比图，其中，0号样品是玻璃基底，1-12号样品是ar与n2的流量比在(1～9)：1范围内、且每组样品ar与n2的流量比不同所制备的氮化钛，13-15是钛；
24.图7是本发明一个实施例中，通过真空溅射沉积制备得到的氮化钛的eds图；
25.图8是本发明一个实施例中，通过真空溅射沉积制备氮化钛的xps图；
26.图9是氮化钛的弯折次数与电阻的关系图，其中的2微米、3.5微米、5微米、7微米是所测氮化钛的线宽；
27.图10是mo的弯折次数与电阻的关系图，其中的5微米、7微米是所测mo的线宽；
28.图11是用boe刻蚀液刻蚀玻璃/al合金/sin，刻蚀后的sem图，其中，最上层是sin，最下层是玻璃；
29.图12是用boe刻蚀液刻蚀玻璃/al合金/氮化钛层/sin，刻蚀后的sem图，其中，最上层是sin，最下层是玻璃。
30.附图标记说明
31.100-阳极，110-金属氮化物层，120-辅助层，200-发光层，300-阴极。
具体实施方式
32.下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
33.发明人发现，现有的发光二极管中，阳极材料主要是采用氧化铟锡(ito)或者ito/ag/ito膜层，ito的功函数一般为4.6～4.8ev，而发光层的能量势垒一般为5.1～5.3ev，现有阳极材料与发光层的势垒差较大，在空穴传输过程中要克服较大的能量势垒，载流子注入的难度较大，发光二极管的光效率较低。
34.为改善上述技术问题，本发明提供一种发光二极管，参考图1，所述发光二极管包括阳极100、以及发光层200和阴极300，所述阳极100包括金属氮化物层110，所述金属氮化物的功函数与所述发光层200材料的势垒差小于0.4ev。由此，金属氮化物的功函数与发光层200的能级相匹配，通过令发光二极管的阳极100包括金属氮化物，可以降低阳极100与发光层200材料的势垒差，具体地，金属氮化物的功函数和发光层200材料的势垒差小于0.4ev，当势垒小于0.4ev时一般被认为是欧姆接触，此时可以认为载流子的注入是没有势垒的，因此本发明的方案能够显著增强空穴的注入和传输能力，从而提高发光二极管的光效率。
35.根据本发明的实施例，所述金属氮化物的功函数为4.85～5.3ev，例如4.85ev、5.07ev、5.08ev、5.27ev、5.29ev、5.3ev。由此，可以降低阳极100与发光层200的势垒，阳极100包括金属氮化物，可以实现空穴的无势垒传输，进而提高发光二极管的发光性能。
36.根据本发明的实施例，所述金属氮化物包括氮化钛、氮化铝的至少一种。氮化钛、氮化铝可以增强空穴的注入和传输能力，提高发光性能。
37.阳极100包括金属氮化物层110，在本发明的一些实施例中，阳极100可以只包括金属氮化物层110，参考图1，图1中的金属氮化物层110作为阳极100，图1中的发光二极管为顶发射结构，金属氮化物的透过率低，金属氮化物层110作为阳极100，可以阻挡发光层200所发射的光向下照射，从而实现发光二极管顶发射。
38.根据本发明的实施例，参考图2和图3，所述阳极100还包括辅助层120，所述辅助层120位于所述金属氮化物层110远离所述发光层200的一侧。由此，可以进一步提高发光性能。
39.阳极100同时包括金属氮化物层110和辅助层120时，发光二极管可以实现顶发射或底发射。具体地，参考图2，当金属氮化物层110在基板上的正投影面积大于等于辅助层120在基板上的正投影面积时，金属氮化物的透过率低，可以阻挡发光层200所发射的光向下照射，从而实现发光二极管的顶发射。参考图3，当金属氮化物层110在基板上的正投影面积小于辅助层120在基板上的正投影面积时，即金属氮化物层110只是在发光层200的部分区域使用，可以提升其空穴传输能力，其余区域用透光的辅助层120材料(如氧化铟锡，ito)，可以透光，此时可以实现发光二极管的底发射。
40.根据本发明的实施例，所述辅助层120包括氧化铟锡、银、氧化铟锡复合层或者氧
化铟锡层。具体地，氧化铟锡、银、氧化铟锡复合层是指依次层叠的氧化铟锡、银、氧化铟锡所形成的结构。
41.根据本发明的实施例，发光二极管包括但不限于有机发光二极管(oled)。
42.本发明还提供一种制备前文所述的发光二极管的方法，参考图4，所述方法包括：
43.s100、在基板上通过真空溅射沉积形成金属氮化物层；
44.根据本发明的一些实施例，所述真空溅射沉积在惰性气氛下进行。
45.根据本发明的实施例，所述惰性气体为ar和n2的混合气体；所述ar与所述n2的流量比是(1～9)：1，例如可以为1:1、3:2、2:1、7:3、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1。
46.在本发明的一些具体实施例中，使用真空溅射沉积方法，分别在ar与n2的流量比为1:1、3:2、7:3、4:1、9:1的条件下制备氮化钛，ar与n2的流量比与制备得到的氮化钛的功函数如图5所示。由图5可以看出，当ar与n2的流量比是(1～9)：1时，制备得到的功函数为4.85～5.3ev。由此，可以保证金属氮化物的功函数与发光层材料的势垒差小于0.4ev，可以降低阳极与发光层的势垒，增强空穴的注入和传输能力，有利于实现空穴的无势垒传输，从而提高发光性能。
47.根据本发明的实施例，所述真空溅射沉积包括：通过高压电场的作用，产生离子流，轰击钛靶，被溅出的靶材沉积在基板上，形成膜层，随后进行退火处理，得到金属氮化物层。
48.根据本发明的实施例，所述退火处理的温度为250～300℃，例如250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、300℃。由此，可以进一步保证金属氮化物的功函数与发光层的能级相匹配，可以降低阳极与发光层的势垒，进而提高发光性能。
49.根据本发明的实施例，所述退火处理在n2气氛下进行。
50.根据本发明的实施例，形成所述基板的材料包括玻璃或铝。
51.可以使用上述真空溅射沉积工艺制备氮化铝或氮化钛，在本发明的一个具体实施例中，使用上述真空溅射沉积工艺制备氮化钛，并对其进行了表征。参考图6，在xrd图中，制备形成的1-12号样品中均出现了tin(1,1,1)的特征峰。参考图7，在eds图中，可以看出通过真空溅射沉积制备得到的样品中，出现了ti元素和n元素。需要说明的是，进行测试时，氮化钛样品放在玻璃上，图7中所出现的其他元素是玻璃中含有的元素。参考图8，可以看出通过真空溅射沉积制备得到的样品中，出现了氮化钛的峰。以上表征结果可以证明使用前文所述的真空溅射沉积工艺，成功的制备得到了氮化钛。
52.为了证明氮化钛膜层对整体电极材料的电阻影响，发明人进行了以下实验，测试了以下膜层的方阻，测试结果如下表1所示。
53.表1
54.[0055][0056]
其中，表1中的30％、50％、80％是用真空溅射沉积工艺制备氮化钛时，n2的流量与ar、n2的流量之和的百分比。
[0057]
由表1可以看出，在al合金的表面加氮化钛膜层之后，整体的方阻变化很小。并且真空溅射沉积工艺中，n2在惰性气体中的含量对整体的方阻影响很小，说明氮化钛膜层对整体电极材料的电阻没有影响。
[0058]
发明人还研究了氮化钛的弯折次数对电阻的影响，参考图9，不同线宽的氮化钛在弯折后均未发生断裂，氮化钛在100000次弯折后电阻变化《10％，参考图10，而mo在20000次弯折后电阻提升400％，继续弯折发生断裂。说明氮化钛的弯折次数对电阻的影响很小，可以用于制作柔性发光二极管。此外，发明人还对金属氮化物材料的延展性进行了验证，金属氮化物延展性可拉伸性明显，可以用于制作柔性发光二极管。
[0059]
参考图11和图12，可以看出刻蚀过程中会对al造成损伤，通过叠加氮化钛，在boe刻蚀液中不发生损伤。
[0060]
根据本发明的另一些实施例，形成金属氮化物层还包括：在基板的一侧形成辅助层；在所述辅助层远离所述基板的一侧通过真空溅射沉积形成金属氮化物层。由此，可以进一步提高发光性能。
[0061]
在形成金属氮化物层之后，所述方法还包括：
[0062]
s200、在所述金属氮化物层远离所述基板的一侧形成发光层；
[0063]
s300、在所述发光层远离所述金属氮化物的一侧形成阴极。
[0064]
由此，该方法所制备得到的发光二极管具有前文所述的发光二极管所具有的全部特征和优点，在此不再赘述。总的来说，由该方法制备得到的发光二极管具有较好的发光性能。此外，该方法还具有工艺简单、生产成本低的优点。
[0065]
本发明还提供一种显示装置，所述显示装置包括前文所述的发光二极管。由此，该显示装置具有前文所述的发光二极管所具有的全部特征和优点，在此不再赘述。总的来说，该显示装置具有较好的发光性能。
[0066]
需要说明的是，本说明书中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0067]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“另一个实施方式”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0068]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例
性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：

1.一种发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包括阳极、以及发光层和阴极，所述阳极包括金属氮化物层，所述金属氮化物的功函数与所述发光层材料的势垒差小于0.4ev。2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述金属氮化物的功函数为4.85～5.3ev。3.根据权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，所述金属氮化物包括氮化钛、氮化铝的至少一种。4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述阳极还包括辅助层，所述辅助层位于所述金属氮化物层远离所述发光层的一侧。5.根据权利要求4所述的发光二极管，其特征在于，所述辅助层包括氧化铟锡、银、氧化铟锡复合层或者氧化铟锡层。6.一种制备权利要求1-5任一项所述的发光二极管的方法，其特征在于，包括：在基板上通过真空溅射沉积形成金属氮化物层；在所述金属氮化物层远离所述基板的一侧形成发光层；在所述发光层远离所述金属氮化物的一侧形成阴极。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述真空溅射沉积在惰性气氛下进行。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述惰性气体为ar和n2的混合气体；所述ar与所述n2的流量比是(1～9)：1。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述真空溅射沉积包括：通过高压电场的作用，产生离子流，轰击钛靶，被溅出的靶材沉积在基板上，形成膜层，随后进行退火处理，得到金属氮化物层。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述退火处理的温度为250～300℃。11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，形成金属氮化物层还包括：在基板的一侧形成辅助层；在所述辅助层远离所述基板的一侧通过真空溅射沉积形成金属氮化物层。12.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括权利要求1-5任一项所述的发光二极管。

技术总结

本发明公开了发光二极管、制备发光二极管的方法和显示装置，所述发光二极管包括阳极、以及发光层和阴极，所述阳极包括金属氮化物层，所述金属氮化物的功函数与所述发光层材料的势垒差小于0.4eV。由此，金属氮化物的功函数与发光层的能级相匹配，通过令发光二极管的阳极包括金属氮化物，可以降低阳极与发光层的势垒差，能够显著增强空穴的注入和传输能力，从而提高发光性能。而提高发光性能。而提高发光性能。