光电子器件基板以及包括该光电子器件基板的光电子器件

摘要

本发明涉及光电子器件基板以及包括其的光电子器件，并且更具体地，涉及如下光电子器件基板以及包括其的光电子器件，该光电子器件基板可以确保形成光电子器件的薄膜的平坦性，并且确保被形成以改善光电子器件的特性的功能薄膜在结构上稳定，从而维持功能薄膜的功能。在这点上，本发明提供了光电子器件基板以及包括该光电子器件基板的光电子器件，所述基板包括：基底基板；在基底基板上形成的凹凸结构，其中所述凹凸结构的表面形成凹凸图案；和在所述凹凸结构上形成的平坦化层，所述平坦化层由二维材料形成。

说明书

技术领域

本发明涉及光电子器件基板以及包括其的光电子器件，并且更具体地，涉及如下光电子器件基板以及包括其的光电子器件，该光电子器件基板可以确保光电子器件的组成薄膜是平坦的，并且确保被形成以改善光电子器件的特性的功能薄膜在结构上稳定，使得功能薄膜维持其功能。

背景技术

目前备受瞩目的下一代技术和产品包括基于有机材料的光电子器件。例如，典型的光电子器件包括有机发光二极管(OLED)，其被用于移动显示器或者用于固态照明设备(SSL)以及其中光吸收层由有机材料形成的有机光伏电池。作为研究集中于光电子器件的有机材料的结果，正在开发具有重要的性能的有机材料。

这种光电子器件包括其中结合有机和无机材料的有机/无机复合层。用于光电子器件中的无机材料的典型的例子包括透明电极、反射金属电极、玻璃基板等等。然而，因为由于不同的折射率在无机材料中发生显著量的光损失，所以显著地限制了光效率的改善。

为了克服这个问题，在相关领域，在光电子器件的前面部分中形成具有图案化结构的纳米图案。然而，当纳米图案形成在光电子器件的有机/无机复合层上时，不可能确保有机/无机复合层的薄膜是平坦的，因为纳米图案形成不平坦表面。当纳米图案形成在有机/无机复合层上时，很有可能局部的尖锐部分形成在结合至纳米图案的有机/无机复合层上。例如，因为OLED具有由非常薄的有机/无机膜组成的多层结构，尖锐的突出部分可能从纳米图案移动至结合至纳米图案的阳极。然后，电流将集中于阳极的尖锐的突出部分中，这就是大的泄漏电流或者功率效率降低的原因。

因此，为了防止这种电学特性的劣化，必需添加平坦化膜。

然而，使用具有数百纳米厚度的薄平坦化膜完美地平坦化图案化的纳米图案在实际过程中是极其困难的。也就是说，在将平坦化膜沉积在纳米图案上的相关领域中，因为沉积形成平坦化膜的材料在纳米图案之后，平坦化膜类似于纳米图案的几何形状，并且因此，平坦化膜的平坦度非常低。

仅仅为了更好地理解本发明的背景技术而提供了本发明的背景技术部分中公开的信息，并且不应认为是承认或者任何形式的暗示该信息形成本领域技术人员已经已知的现有技术。

相关领域文件

专利文件1：韩国专利号10-1176885(2012年8月20日)

发明内容

本发明的各个方面提供了光电子器件基板以及包括其的光电子器件，该光电子器件基板可以确保光电子器件的薄膜是平坦的，并且确保被形成以改善光电子器件的特性的功能薄膜在结构上稳定，使得功能薄膜维持其功能。

在本发明的一方面，提供的是光电子器件基板，其包括：基底基板；形成在基底基板上的图案化结构，图案化结构在其表面上具有突出部分和凹陷部分；和布置在图案化结构上的平坦化层，平坦化层由二维材料形成。

基底基板和图案化结构可以形成为一个主体或者形成为不同的主体。

二维材料可以是选自由石墨烯、MoS₂、MoSe₂、hBN和WSe₂组成的组中的一种。

平坦化层可以是片状的。

平坦化层可以是单层或者多层。多层包括多个单层。

单层的厚度范围可以从0.3至0.9nm。

多层的厚度可以为5nm或者更小。

平坦化层的透光率可以为90％或者更高。

在本发明的进一步方面，提供的是光电子器件，其包括：以上描述的光电子器件基板；和邻接至光电子器件基板的平坦化层的有机/无机复合层。

根据本发明的实施方式，光电子器件可以是有机发光器件(LED)。

光电子器件可以是光伏电池。

根据本发明的实施方式，由二维材料形成的平坦化层被布置在具有图案化结构的功能薄膜和有机/无机复合层之间。因此这可以确保有机/无机复合层是平坦的，从而防止光电子器件的电特性劣化，并且确保功能薄膜在结构上稳定，从而持续地维持功能薄膜的光学功能。

此外，因为平坦化层形成为超薄膜，有可能改善光电子器件的设计的精确度。

本发明的方法和装置具有其他特征和优势，在共同用于解释本发明的某些原理的并入本文的附图和本发明以下的详细说明中，这些特征和优点将变得明显或被更详细地叙述。

附图说明

图1是显示根据本发明的示例性实施方式的光电子器件基板和包括其的光电子器件的示意性截面图；和

图2是显示根据本发明的另一示例性实施方式的光电子器件基板和包括其的光电子器件的示意性截面图。

具体实施方式

现将详细参考根据本发明的光电子器件基板和包括其的光电子器件，其实施方式在附图中图解并且在下文中描述，以便本发明相关领域中的技术人员可以容易地实践本发明。

该文件全文中，将参考附图，其中相同的附图标记和符号用于所有不同的附图以表示相同或相似的部件。在本发明的以下说明中，并入本文的已知功能和部件的详细说明在使本发明的主题不清楚时将被忽略。

如图1中所示，根据示例性实施方式的光电子器件基板100是用于改善光电子器件10的光学特性的基板，光电子器件10比如有机发光器件(OLED)或者光伏电池。光电子器件基板100被布置在光电子器件10的有机/无机复合层11的一个表面上。

当光电子器件10是光伏电池时，有机/无机复合层11可以包括透明的导电氧化物电极、光吸收层、背电极层和绝缘膜。光吸收层的材料的实例可以包括单晶或多晶硅；半导体化合物，比如铜铟镓硒化物(CIGS)和碲化镉(CdTe)；染料感光剂，其中光敏染料分子被吸附在多孔膜的纳米颗粒的表面上，使得当光敏染料分子吸收可见光时电子被活化；非晶硅；等等。

此外，当光电子器件10是OLED时，有机/无机复合层11可被配置为其中堆叠阳极、有机发光层和阴极的多层结构。阳极可由金属或者氧化物——比如金(Au)、铟(In)、锡(Sn)或者氧化铟锡(ITO)——形成，其具有显著的功函，以便于促进空穴注入。阴极可由金属薄膜形成，例如，Al、Al:Li或者Mg:Ag，其具有较小的功函以便于促进电子注入。在顶部发射类型OLED中，阴极可具有多层结构，其包括由Al、Al:Li或者Mg:Ag形成的金属薄膜的半透明电极和由例如ITO形成的氧化物薄膜的透明电极，以便于促进从有机发光层产生的光的透射。有机发光层包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层，这些依次堆叠在阳极上。具有这种结构，当在阳极和阴极之间诱导正向电压时，电子通过电子注入层和电子传输层从阴极迁移至发光层，以及空穴通过空穴注入层和空穴传输层从阳极迁移至发光层。已经迁移至发光层中的电子和空穴互相复合，从而生成激子。当这些激子从激发态跃迁至基态时，发出光。发出的光的亮度与在阳极和阴极之间流动的电流的量成比例。

光电子器件基板100包括基底基板110、图案化结构120和平坦化层130。

当光电子器件10是光伏电池时基底基板110允许外部光进入，并且当光电子器件10是OLED时允许外部光离开。此外，基底基板110用于保护光电子器件10的内部部件(比如有机/无机复合层11、图案化结构120和平坦化层130)不受外部环境影响。

作为基底基板110，可以使用具有优异的透光性和机械性质的任何透明基板。例如，基底基板110可以由聚合材料形成，比如热或者紫外(UV)可固化的有机膜，或者例如，碱石灰(SiO₂-CaO-Na₂O)或者硅铝酸盐(SiO₂-Al₂O₃-Na₂O)的化学增强玻璃。当包括根据该示例性实施方式的光电子器件基板100的OLED被用作照明设备时，基底基板110可由钠钙玻璃形成。当OLED用于显示器中时，基底基板110可由硅铝酸盐玻璃形成。作为基底基板110，也可以使用由金属氧化物或者金属氮化物形成的基板。根据本发明的实施方式，基底基板110可由一片具有1.5mm或者更小的厚度的薄玻璃形成。薄玻璃可以使用熔化工艺或者浮法工艺制造。

将图案化结构120布置在基底基板110上。图案化结构120用作光散射层来散射通过图案化结构120进入或离开光电子器件10的光。当将具有光散射功能的图案化结构120形成在光伏电池的透明电极或者OLED的阳极的顶部上时，即，将图案化结构120布置在基底基板110和有机/无机复合层11之间，当经过具有不同的折射率的介质之间的界面时，显著量的光可被提取。因此这可以改善光伏电池的光捕获效率和OLED的光提取效率。

根据该示例性实施方式的图案化结构120可以包括随机分布的突出部分和凹陷部分。图案化结构120的突出部分和凹陷部分的随机分布允许当通过具有不同折射率的介质之间的界面时提取更多量的光，从而进一步改善光效率。

图案化结构120可以具有平面图中的网格形状。

将平坦化层130布置在图案化结构120上。具体地，将平坦化层130布置在有机/无机复合层11和图案化结构120之间。形成平坦化层130以便于防止电流集中在突出部分上的现象，该突出部分通过图案化结构120形成在有机/无机复合层11的表面上。也就是说，平坦化层130用作布置在图案化结构120和有机/无机复合层11之间的缓冲层以便于使图案化结构120的表面平坦化。

为了防止光电子器件10的光学特性由于用作缓冲层的平坦化层130而劣化，平坦化层130必须由具有90％或者更高的透光率的材料形成。

如果平坦化层130太厚，光散射效果可被降低，因为图案化结构120和有机/无机复合层11之间的距离太长。因此，平坦化层130必须由具有高平坦度的超薄膜形成。因此，根据该示例性实施方式的平坦化层130由二维材料形成。例如，平坦化层130可由选自但不限于以下的一种形成：石墨烯、MoS₂、MoSe₂、hBN和WSe₂。石墨烯是最薄的材料，由单层碳原子组成。石墨烯具有优异的热、电学和机械特性。因此，当平坦化层130由为二维材料的石墨烯形成时，平坦化层130可被形成为具有高平坦度的超薄膜。此外，当平坦化层130由石墨烯形成时，平坦化层130可为片状的。以该方式，当片状的平坦化层130形成在图案化结构120上时，使得图案化结构120的凹陷部分成为可最大化图案化结构120的光散射效果的孔。在相关领域，通过沉积将在图案化结构上形成平坦化层的材料或者通过用将形成平坦化层的液体涂布图案化结构形成平坦化层。相比之下，根据该示例性实施方式，当形成片状的平坦化层130时，与现有技术相比，有可能使制造过程更加简单化，并且更加容易地调整厚度。当平坦化层130由片状的石墨烯形成时，通过调整其厚度有可能使平坦化层130形成为超薄膜。

平坦化层130可以通过范德华力与有机/无机复合层11结合。此外，片状的平坦化层130可以形成为单层或者多层。多层由堆叠的n数个单层组成，其中n是自然数。当平坦化层130形成为单层时，平坦化层130的厚度范围可以从0.3至0.9nm。此外，当平坦化层130形成为其中堆叠多个单层的多层时，其也必须形成为超薄膜。因此，优选的是平坦化层130的总厚度是5nm或者更小。

在根据如上所述的该示例性实施方式的光电子器件基板100中，由片状二维材料形成布置在有机/无机复合层11和图案化结构120之间的超薄平坦化层130，并且具有高平坦度。平坦化层130因此可以确保有机/无机复合层11是平坦的，从而防止光电子器件10的电特性劣化，并且确保图案化结构120持续地维持其本身的光学功能。

此外，在根据该示例性实施方式的光电子器件基板100中，平坦化层130可为片状的单层或者多层。当平坦化层130为片状时，有可能改善光电子器件的设计的精确度，因为可以预计将形成的平坦化层130的厚度。

现在将结合图2参考根据本发明的另一实施方式的光电子器件基板。

图2是显示根据本发明的另一示例性实施方式的光电子器件基板和包括其的光电子器件的示意性截面图。

如图2中所示，根据该示例性实施方式的光电子器件基板200包括基底基板210和平坦化层130。

除与图案化结构211一起整体地提供基底基板210之外，根据该示例性实施方式的光电子器件基板200与根据前面的示例性实施方式的光电子器件基板100基本相同。因此，将使用相同的附图标记来指示相同的部件，并且将省略其详细描述。

根据该示例性实施方式，在基底基板210的一个表面上形成图案化结构211。如同根据前面的示例性实施方式的图案化结构210，图案化结构120用作光电子器件20中的光散射层。具体地，当光电子器件20是OLED时，图案化结构120用于散射离开图案化结构120的光。当光电子器件20是光伏电池时，图案化结构120用于散射进入通过图案化结构120的光。根据该示例性实施方式的图案化结构211具有随机分布的突出部分和凹陷部分，并且执行与根据前面的示例性实施方式的图案化结构120相同的功能。

通过合适的工艺(比如光刻法)使基底基板210的一个表面图案化，形成根据该示例性实施方式的图案化结构211。以该方式，根据该示例性实施方式的光电子器件20可以比根据前面的示例性实施方式的光电子器件10在结构上更稳定，并且可以使其紧凑。

本发明具体示例性实施例的上述说明已经参照附图呈现。它们并非意在详尽或限制本发明至公开的精确形式，并且本领域的普通技术人员根据上述教导显然能够进行多种修改和变化。

因此，本发明的范围旨在不限于上述实施方式，而是通过所附的权利要求和其等效形式限定。