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一種有機電致發(fā)光器件的制作方法

文檔序號:7232677閱讀:131來源:國知局

專利名稱::一種有機電致發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
:本發(fā)明涉及一種有機電致發(fā)光器件的陰極結(jié)構(gòu),屬于有機電致發(fā)光
技術(shù)領(lǐng)域

背景技術(shù)
:當今,隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展和信息社會的來臨,對平板顯示器性能的要求越來越高。近年來新出現(xiàn)了三種顯示技術(shù)等離子顯示器、場發(fā)射顯示器和有機電致發(fā)光顯示器,均在一定程度上彌補了陰極射線管和液晶顯示器的不足。其中,有機電致發(fā)光顯示器具有自主發(fā)光、低電壓直流驅(qū)動、全固化、視角寬、顏色豐富等一系列的優(yōu)點,與液晶顯示器相比,有機電致發(fā)光顯示器不需要背光源,視角大,功率低,其響應(yīng)速度可達液晶顯示器的1000倍,其制造成本卻低于同等分辨率的液晶顯示器。因此,有機電致發(fā)光顯示器具有廣闊的應(yīng)用前景,被看作極賦競爭力的未來平板顯示技術(shù)之一。0LED器件的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)是透明陽極/多層有機層/金屬陰極。常用的陽極材料多為導(dǎo)電金屬氧化物,如IT0、IZ0、Zn0等,也可為高功函數(shù)的金屬,如Ag、Au等。常用的金屬陰極材料有Mg:Ag合金、Al等。現(xiàn)有技術(shù)中的單層金屬陰極存在致密性差的問題,因為單一的金屬薄膜存在針孔等缺陷,水汽、氧氣會從針孔處滲透到器件內(nèi)部,在金屬和器件的有機功能層界面,會與金屬或有機材料發(fā)生作用,形成金屬氧化物或者剝離金屬,影響了器件的壽命。另外,OLEDs作為一種全固化的顯示器件,其最大優(yōu)越性在于能夠制備出柔性的顯示器件,柔性有機電致發(fā)光器件指以柔性材料為基板的有機電致發(fā)光器件,由于柔性基片的特點就給這類器件賦予了獨特的應(yīng)用前景,如柔性的顯示器件,柔性的電子報刊,壁紙電視,可穿戴的顯示器等。對于制備在柔軟基板上的器件,在彎折使用的過程中,因受到應(yīng)力不均的影響,作為陰極的金屬層會出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象,在陰極表面出現(xiàn)裂痕,也可能造成金屬電極從器件中的有機功能層上剝離,進而導(dǎo)致器件出現(xiàn)大量的不發(fā)光的條紋,器件彎折后的性能明顯下降,且柔韌性受到影響。目前的解決方案一種是在單層的陰極后可以覆蓋一層保護層,例如在A1電極后覆蓋一層低功函數(shù)的金屬Li、Cs等作為保護層,利用這些金屬優(yōu)越的延展性覆蓋A1表面的缺陷;另一種解決方案是還可以在A1陰極上用濺射等方法制備一層高熔點的金屬Mo、Cr等保護Al的表面。對于第一種情況,由于Li、Cs等金屬是活潑金屬,非常容易與水、氧等發(fā)生化學(xué)反應(yīng),進而也會影響器件的壽命;對于第二種情況,Mo、Cr的高熔點特性限制了它們只能用濺射等工藝進行制備,工藝變得非常復(fù)雜,實用性差。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明重點針對上述現(xiàn)有OLED器件中陰極存在的問題,提出新的陰極結(jié)構(gòu),以提高器件的壽命。本發(fā)明提出一種有機電致發(fā)光器件,包括基板、陽極、陰極和位于兩電極之間的有機功能層,其中陰極為包括第一金屬材料和有機材料/第二金屬材料交替多層結(jié)構(gòu)形成的復(fù)合電極。陰極中的第一金屬材料選自功函數(shù)小于4.7eV的金屬、合金或金屬鹵化物與金屬的復(fù)合結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的材料為A1、Ag、Li、Mg、Ca、Ba、MgAg合金或LiF/Al結(jié)構(gòu)中的一種。該第一金屬材料層的厚度為100nm300nm。陰極中的有機材料選自Alq3、NPB、CuPc、PFA、Teflon中的一種。該有機材料層的厚度為20nm200nm。陰極中的第二金屬材料選自熔點大于80(TC的金屬。優(yōu)選的材料選自A1、Ag、Mo或Cr中的一種。該第二金屬材料層的厚度為20nm200nm。陰極中的有機材料/第二金屬材料交替層數(shù)為1-5的整數(shù)。本發(fā)明的有機電致發(fā)光器件的基板的材料可為玻璃,也可為柔性材料,柔性材料可選自塑料、金屬箔片或超薄玻璃。柔性基板優(yōu)選為聚酯類、聚酰亞胺類化合物中的一種。本發(fā)明提出的器件復(fù)合陰極結(jié)構(gòu)中,首先在第一金屬表面覆蓋一層有機材料,由于有機材料具有很好的延展性,可以覆蓋金屬表面的缺陷,再將高熔點的金屬覆蓋在有機層上,增加了器件陰極的致密性,可以增強陰極對水、氧的阻隔能力,避免水、氧向器件內(nèi)部的滲透,進而增強了器件的壽命。對于制備在柔軟基板上的OLED器件,采用復(fù)合電極結(jié)構(gòu)的器件,增強了器件陰極的致密性和柔韌性,并使得器件彎折過程中所受到的應(yīng)力分散均勻,進而增強了柔軟OLED器件的柔韌性,同時提高器件的壽命。陰極中的第一金屬材料選擇功函數(shù)小于4.7eV的金屬材料、合金或金屬鹵化物與金屬的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料,如Li、Cs、Ca、Mg、MgAg合金、LiF/Al等,使得陰極與有機功能層中的材料的LUMO能級形成較小的勢壘,有利于電子從陰極向有機功能層中的電子傳輸層注入。陰極中的有機材料層選擇延展性好、成膜均勻的材料,如Alq3、NPB、PFA、Teflon等,可以更完整的覆蓋在第一金屬材料表面。陰極中的第二金屬材料層選擇熔點大于800'C金屬,高熔點的金屬具有穩(wěn)定、致密的優(yōu)點,可以最有效地保護其內(nèi)層的陰極結(jié)構(gòu),可以用熱蒸鍍的方法制備,如A1、Ag等;也可以用濺射方法制備,如Mo、Cr等。本發(fā)明的技術(shù)方案解決了常規(guī)的單層陰極結(jié)構(gòu)中存在的針孔缺陷和彎折時應(yīng)力不均勻的問題,增加了器件的壽命,提高了柔軟OLED器件的柔韌性。圖1為現(xiàn)有技術(shù)的器件結(jié)構(gòu)示意圖,圖中1為器件基板、2為陽極、3為有機功能層、4為陰極。圖2為本發(fā)明的器件結(jié)構(gòu)示意圖,圖中1為器件基板、2為陽極、3為有機功能層、5為復(fù)合陰極中的第一金屬材料層、6為復(fù)合陰極中的有機材料層、7為復(fù)合陰極中的第二金屬材料層,8為省略的復(fù)合陰極中的有機材料層與第二金屬材料層交替多層的復(fù)合結(jié)構(gòu)。圖3為實施例3和對比例1兩個器件在lOmm的曲率半徑條件下彎折100次后工作時的亮度一電壓曲線。具體實施例方式有機發(fā)光器件OLEDs的制備方法(1)在基板上依次制備陽極、有機功能層和陰極基板透明基片,可以是玻璃或是柔性基片,柔性基片采用聚酯類、聚酰亞胺類化合物中的一種材料;陽極層可以采用無機材料或有機導(dǎo)電聚合物,無機材料一般為ITO、氧化鋅、氧化錫鋅等金屬氧化物或金、銅、銀等功函數(shù)較高的金屬,最優(yōu)化的選擇為ITO,有機導(dǎo)電聚合物優(yōu)選為聚噻吩/聚乙烯基苯磺酸鈉(以下簡稱PEDOT:PSS)、聚苯胺(以下簡稱PANI)中的一種材料;有機功能層,包括發(fā)光層,還可以包括電子傳輸層、空穴傳輸層等功能層。發(fā)光層可以采用小分子材料,也可采用聚合物材料;發(fā)光層材料可以為熒光材料,如金屬有機配合物(如Alq3、Gaq3、Al(Saph-q)或Ga(Saph-q))類化合物,該小分子材料中可摻雜有染料,摻雜濃度為小分子材料的0.01wt7。20wt7。,染料一般為芳香稠環(huán)類(如rubrene)、香豆素類(如DMQA、C545T)或雙吡喃類(如DCJTB、DCM)化合物中的一種材料,發(fā)光層材料也可采用磷光材料,其中咔唑衍生物如CBP、聚乙烯咔唑(PVK)為主體材料,該主體材料中可摻雜磷光染料,如三(2—苯基吡啶)銥(Ir(ppy)3),二(2—苯基吡啶)(乙酰丙酉同)銥(Ir(ppy)2(acac)),八乙基卟啉鉑(PtOEP)等。電子傳輸層,使用材料一般為小分子電子傳輸材料,可為金屬有機配合物(如Alq3、Gaq3、Al(Saph-q)、BAlq或Ga(Saph-q)),芳香稠環(huán)類(如pentacene、芘)或鄰菲咯啉類(如Bphen、BCP)化合物??昭▊鬏攲樱褂玫牟牧弦话銥榉及奉惡椭畚镒孱惖头肿硬牧?,如N,N'-二-(l-萘基)-^^-二苯基-1,1-聯(lián)苯基-4,4-二胺(NPB)、N,N'-二苯基-N,N,-雙(間甲基苯基)-l,l'-聯(lián)苯基-4,4'-二胺(TPD)等。陰極層一般采用第一金屬材料/有機材料/第二金屬材料交替多層復(fù)合結(jié)構(gòu),第一金屬材料為低功函數(shù)的金屬、合金結(jié)構(gòu)或金屬鹵化物與金屬的復(fù)合結(jié)構(gòu),如Al、Ca、Mg:Ag/Ag結(jié)構(gòu)、LiF/Al、Ca/Al結(jié)構(gòu)等;有機材料為小分子或聚合物材料,如Alq3、Gaq3、AKSaph-q)、Ga(Saph-q)、Balq,或選自pentacene、芘、鄰菲咯啉類(如Bphen、BCP),N,N'-二-(1-萘基)->0^'-二苯基-1,1-聯(lián)苯基-4,4-二胺(NPB)、N,N,-二苯基-N,N,-雙(間甲基苯基)聯(lián)苯基-4,4,-二胺(TPD)、酞菁類(如CuPc)、PFA、Teflon等;第二金屬材料為高熔點金屬,如A1、Ag、Mo、Cr等。具體的制備方法是首先清洗預(yù)刻有陽極的基板,然后在其上依次蒸鍍空穴傳輸層材料、發(fā)光層材料和電子傳輸層材料,最后通過熱蒸鍍、濺射的方法制備復(fù)合陰極層中的各個材料層。實施例1在基板上制備陽極、有機功能層和陰極(1)預(yù)刻有ITO玻璃基板的清洗利用熱的洗滌劑超聲和去離子水超聲的方法對透明導(dǎo)電基片ITO玻璃進行清洗,清洗后將其放置在紅外燈下烘干,然后對烘干的ITO基板進行紫外臭氧清洗和低能氧離子束轟擊的預(yù)處理,其中導(dǎo)電基片上面的ITO膜作為器件的陽極層,ITO膜的方塊電阻為50Q,膜厚為150nm;(2)有機發(fā)光層的制備將上述清洗烘干并經(jīng)過預(yù)處理的ITO玻璃置于真空腔內(nèi),抽真空至1x10—3Pa,然后在上述ITO膜上蒸鍍一層空穴傳輸材料NPB,材料薄膜的蒸鍍速率為0.5nm/s,膜厚為50nm;在空穴傳輸材料上蒸鍍一層有機發(fā)光材料,8-羥基喹啉鋁Alq,材料薄膜的蒸鍍速率為0.5nm/s,膜厚為50nm;(3)陰極的制備保持真空腔體的真空度不變,在上述有機膜上沉積MgAg合金,合金中的比例Mg:Ag為10:1,蒸發(fā)速率分別為lnm/s和0.1nm/s,膜厚為150nm;在MgAg合金上蒸鍍有機材料NPB,蒸發(fā)速率為0.5nm/s,膜厚為40nm;在有機材料上蒸鍍金屬材料Ag,蒸發(fā)速率為0.1nm/s,膜厚為50nm。實施例2按照實施例1的方法在玻璃基板上制備陽極、有機功能層,(3)陰極的制備保持真空腔體的真空度不變,在有機膜上沉積MgAg合金,合金中的比例Mg:Ag為10:1,蒸發(fā)速率分別為lnm/s和0.1nm/s,膜厚為lOOnm;在MgAg合金上蒸鍍有機材料CuPc,蒸發(fā)速率為0.5nm/s,膜厚為200nrn;在有機材料上以濺射方法制備金屬Mo薄膜,沉積速率為lnm/s,膜厚為150nm。重復(fù)有機材料CuPc和金屬Mo的制備工藝,再制備2個循環(huán)的CuPc/Mo結(jié)構(gòu)。實施例3按照實施例1的方法在塑料基板上制備陽極、有機功能層,(3)陰極的制備保持真空腔體真空度不變,在有機薄膜上沉積LiF/Al結(jié)構(gòu),LiF的蒸發(fā)速率為0.02nm/s,膜厚為lnm,Al的蒸發(fā)速率為lnm/s,膜厚為150nm;在Al金屬上沉積有機材料Alq3,蒸發(fā)速率為0.5nm/s,膜厚為20nm;在有機材料上蒸發(fā)金屬Al,蒸發(fā)速率為lnm/s,膜厚為50nm。實施例4按照實施例1的方法在塑料基板上制備陽極、有機功能層,(3)陰極的制備保持真空腔體真空度不變,在有機薄膜上沉積LiF/Al結(jié)構(gòu),LiF的蒸發(fā)速率為0.02nm/s,膜厚為lnm,Al的蒸發(fā)速率為lnm/s,膜厚為200nm;在Al金屬上沉積有機材料Alq3,蒸發(fā)速率為0.5nm/s,膜厚為20nm;在有機材料上蒸發(fā)金屬Al,蒸發(fā)速率為lnm/s,膜厚為50nm;重復(fù)有機材料Alq3和第二金屬層Al的制備工藝,再制備一個周期的Alq3/Al結(jié)構(gòu)。實施例5按照實施例1的方法在塑料基板上制備陽極、有機功能層,(3)陰極的制備保持真空腔體真空度不變,在有機薄膜上沉積LiF/Al結(jié)構(gòu),LiF的蒸發(fā)速率為0.02nm/s,膜厚為lnm,Al的蒸發(fā)速率為lmn/s,膜厚為300nm;在A1金屬上沉積含氟聚合物PFA,蒸發(fā)速率為0.5nm/s,膜厚為40nm;在PFA上用濺射方法沉積金屬Al,沉積速率為lnm/s,膜厚為100nm;重復(fù)PFA和第二金屬Al的制備工藝,再制備4個周期的PFA/A1結(jié)構(gòu)。對比例1按照實施例1的方法在玻璃基板上制備陽極、有機功能層,然后沉積Mg:Ag/Ag結(jié)構(gòu),Mg和Ag的比例為10:1,厚度為150nm,Ag的厚度為50nm。對比例2按照實施例1的方法在塑料基板上制備陽極、有機功能層,然后沉積LiF/Al結(jié)構(gòu),LiF的厚度為lnm,Al的厚度為150nm。在2,000cd/ri/的初始亮度下,實施例和對比例的器件壽命為:<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由上面的實施例,體現(xiàn)出使用本發(fā)明中的復(fù)合陰極制備的器件的壽命相比現(xiàn)有技術(shù)中的單層金屬陰極的器件壽命均有提高。并且由附圖3可知,復(fù)合電極結(jié)構(gòu)可以有效的改善柔軟器件的彎折性,實施例3和對比例1的器件在lOmra的曲率半徑條件下彎折100次后的亮度隨電壓的變化,實施例3的器件發(fā)光亮度明顯高于對比例1的器件。盡管結(jié)合優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了說明,但本發(fā)明并不局限于上述實施例,尤其是本發(fā)明的封裝層可以制備在器件陰極一側(cè),也可以制備在整個器件的表面。應(yīng)當理解,在本發(fā)明構(gòu)思的引導(dǎo)下,本領(lǐng)域技術(shù)人員可進行各種修改和改進,所附權(quán)利要求概括了本發(fā)明的范圍。權(quán)利要求1.一種有機電致發(fā)光器件,包括基板、陽極、陰極和位于兩電極之間的有機功能層,其特征在于,所述陰極為包括第一金屬材料和有機材料/第二金屬材料交替多層結(jié)構(gòu)形成的復(fù)合電極。12.根據(jù)權(quán)利要求1的有機電致發(fā)光器件,其特征在于,所述基板的材料為玻璃。13.根據(jù)權(quán)利要求1的有機電致發(fā)光器件,其特征在于,所述基板為柔性材料,選自塑料、金屬箔片或超薄玻璃。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的有機電致發(fā)光器件,其特征在于,所述柔性基板優(yōu)選為聚酯類、聚酰亞胺類化合物中的一種。全文摘要本發(fā)明涉及一種有機電致發(fā)光器件的陰極結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提出的一種有機電致發(fā)光器件包括基板、陽極、陰極和位于兩電極之間的有機功能層,其陰極為包括采用由第一金屬材料和/有機材料/第二金屬材料交替多層結(jié)構(gòu)形成的復(fù)合電極。本發(fā)明的技術(shù)方案解決了常規(guī)的單層陰極結(jié)構(gòu)中存在的針孔缺陷和彎折時應(yīng)力不均勻的問題,增加了器件的壽命,提高了柔軟OLED器件的柔韌性。文檔編號H01L51/54GK101114701SQ20071012033公開日2008年1月30日申請日期2007年8月16日優(yōu)先權(quán)日2007年8月16日發(fā)明者嵩劉,張德強,勇邱,高裕弟申請人:清華大學(xué);北京維信諾科技有限公司;昆山維信諾顯示技術(shù)有限公司
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