專利名稱：一種提高有機(jī)電致發(fā)光器件壽命的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高有機(jī)電致發(fā)光器件壽命的方法，屬于有機(jī)電致發(fā)光技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
有機(jī)電致發(fā)光器件(有機(jī)發(fā)光二極管，Organic Light-emitting diodes，簡(jiǎn)稱OLEDs)作為一種新型的平板顯示技術(shù)及平面二維光源照明技術(shù)，兼具主動(dòng)發(fā)光、寬視角、全彩色、可彎曲、高效率、低功耗、低成本等許多優(yōu)點(diǎn)，符合信息時(shí)代移動(dòng)通信和信息顯示的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)顯示技術(shù)以及綠色照明技術(shù)的要求，其廣闊的應(yīng)用前景及近年來在材料和器件的突破性進(jìn)展使之成為極有競(jìng)爭(zhēng)力的平板顯示技術(shù)與照明技術(shù)之一。
OLEDs技術(shù)的研究源于上世紀(jì)60年代，主要進(jìn)展包括(1)1987年美國(guó)柯達(dá)(Kodak)公司C.W.Tang和S.A.VanSlyke首次采用雙層結(jié)構(gòu)(包含空穴傳輸層和發(fā)光層)，利用真空熱蒸發(fā)鍍膜的方法制備了高效率、高亮度、低電壓的有機(jī)小分子OLEDs(C.W.Tang and S.A.VanSlyke，Appl.Phys.Lett.51，913(1987))。
(2)1990年英國(guó)劍橋大學(xué)的H.Burroughes等人制備了高分子薄膜的電致發(fā)光器件(簡(jiǎn)稱Poly-LEDs，或PLEDs)(H.Burroughes et al.，Nature 347，539(1990))。
(3)1992年美國(guó)加州大學(xué)的G.Gustafsson等人使用導(dǎo)電高分子材料聚苯胺(PANi)作為空穴注入陽(yáng)極，制備了柔性高分子薄膜電致發(fā)光器件(G.Gustafsson et al.，Nature357，477(1992))。
(4)1997年美國(guó)IBM公司的J.C.Scott等人使用導(dǎo)電高分子材料聚二氧乙基噻吩-聚對(duì)苯乙烯磺酸(PEDOTPSS)或聚苯胺(PANi)作為空穴注入層，制備了高分子薄膜電致發(fā)光器件，顯著提高了器件的性能(J.C.Scott et al.，Synth.Met.85，1197(1997))。
十幾年來，大量的研發(fā)工作為OLEDs/PLEDs大規(guī)模應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前，市場(chǎng)上已經(jīng)陸續(xù)出現(xiàn)了相關(guān)的有機(jī)顯示器和背照明產(chǎn)品。然而盡管OLEDs/PLEDs制造技術(shù)已經(jīng)基本成熟，但器件的可靠性和壽命仍然是制約其走向大規(guī)模應(yīng)用和提高競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)關(guān)鍵問題。
影響有機(jī)電致發(fā)光器件壽命的因素主要有如下幾點(diǎn)(1)有機(jī)材料的熱衰變，由于有機(jī)材料的玻璃化溫度較低、熱穩(wěn)定性較差，器件在工作時(shí)的發(fā)熱(焦耳熱)會(huì)引起材料本身及其特性的變化而影響有機(jī)電致發(fā)光器件的壽命。(2)有機(jī)材料的光/電化學(xué)衰變，有機(jī)材料易在工作發(fā)光條件下發(fā)生光/電化學(xué)反應(yīng)，引起材料本身及其特性的變化而影響有機(jī)電致發(fā)光器件的壽命。(3)器件中兩種材料形成的界面不穩(wěn)定，有機(jī)電致發(fā)光器件通常包含氧化銦錫(ITO)透明導(dǎo)電陽(yáng)極/有機(jī)層；有機(jī)層/有機(jī)層；有機(jī)層/金屬三種界面，器件在工作時(shí)引起其中任何一個(gè)界面的特性變化及失效都會(huì)影響器件的壽命。(4)金屬陰極的腐蝕，為了提高電子注入能力，陰極通常采用低功函數(shù)的金屬。而低功函數(shù)金屬常常具有較活潑的化學(xué)性質(zhì)，易受空氣中氧和水的腐蝕，從而導(dǎo)致器件的快速的老化。因此，OLEDs的壽命尚需進(jìn)一步提高，提高OLEDs壽命的新方法有待進(jìn)一步開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是開發(fā)一種提高有機(jī)電致發(fā)光器件壽命的方法，通過該方法制備的器件具有較長(zhǎng)壽命。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明有機(jī)電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)由氧化銦錫(ITO)透明導(dǎo)電陽(yáng)極(1)、導(dǎo)電高分子材料空穴注入層(2)、有機(jī)材料空穴傳輸層(3)、有機(jī)材料發(fā)光層(4)、有機(jī)材料電子傳輸層(5)、金屬陰極(6)依次排列所構(gòu)成。導(dǎo)電高分子聚合物材料空穴注入層(2)可以是聚二氧乙基噻吩/聚對(duì)苯乙烯磺酸(PEDOT∶PSS)、或聚苯胺(PANi)、或聚乙烯咔唑(PVK)、或聚硅烷(PMPS)等導(dǎo)電高分子材料。本發(fā)明方法的特征是在制備有機(jī)電致發(fā)光器件的工藝過程中，采用氣體放電產(chǎn)生氧等離子體對(duì)導(dǎo)電高分子材料空穴注入層進(jìn)行表面處理，氧等離子體處理的優(yōu)化條件為功率密度1-1000mW/cm2、反應(yīng)氣壓0.1-10Pa、氣流量1-100sccm，sccm為每分鐘標(biāo)準(zhǔn)毫升，處理時(shí)間1秒-10分鐘。
本發(fā)明可以改善現(xiàn)有OLEDs技術(shù)在有機(jī)材料界面相容性較差和接觸不良而影響器件壽命等方面的問題，特別具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)氧等離子體處理導(dǎo)電高分子空穴注入層表面能有效改善空穴注入層表面特性以及與其上空穴傳輸層的界面，獲得穩(wěn)定、良好、可控的界面，從而提高器件壽命(本發(fā)明方法可使器件壽命提高為常規(guī)器件的八倍)。
(2)氧等離子體處理工藝與現(xiàn)有OLEDs制備工藝兼容(ITO導(dǎo)電電極通常需要氧等離子體處理提高功函數(shù)和去除有機(jī)玷污)。


圖1是本發(fā)明所采用的有機(jī)電致發(fā)光器件結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是未處理的導(dǎo)電高分子材料(PEDOT∶PSS)薄膜表面掃描電鏡顯微形貌照片。
圖3是經(jīng)過氧等離子體處理后的導(dǎo)電高分子材料(PEDOT∶PSS)薄膜表面掃描電鏡顯微形貌照片。
圖1中，本發(fā)明有機(jī)電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)由氧化銦錫(ITO)透明導(dǎo)電陽(yáng)極(1)、導(dǎo)電高分子材料空穴注入層(2)、有機(jī)材料空穴傳輸層(3)、有機(jī)材料發(fā)光層(4)、有機(jī)材料電子傳輸層(5)、金屬陰極(6)依次排列構(gòu)成。
導(dǎo)電高分子聚合物材料空穴注入層(2)可以是聚二氧乙基噻吩/聚對(duì)苯乙烯磺酸(PEDOT∶PSS)、或聚苯胺(PANi)、或聚乙烯咔唑(PVK)、或聚硅烷(PMPS)等導(dǎo)電高分子材料。
高分子材料空穴注入層(2)可以是由可旋涂、澆鑄、提拉、印刷等方法制備。
氧等離子體對(duì)導(dǎo)電高分子空穴注入層(2)進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?，可在?dǎo)電高分子空穴注入層(2)表面形成納米量級(jí)的微結(jié)構(gòu)，改善其與空穴傳輸層(3)的有效接觸和界面特性，顯著提高器件的工作壽命。
有機(jī)材料空穴傳輸層(3)、有機(jī)材料發(fā)光層(4)、有機(jī)材料電子傳輸層(5)，可以是由相同有機(jī)材料構(gòu)成，也可以是由不同有機(jī)材料構(gòu)成。它們可以是由可真空蒸發(fā)鍍膜的有機(jī)小分子薄膜材料構(gòu)成，也可以是由可旋涂、澆鑄、提拉、印刷的高分子薄膜材料構(gòu)成。
有機(jī)材料空穴傳輸層(3)可以是由一種有機(jī)材料構(gòu)成的單層，也可以是由兩種或三種有機(jī)材料構(gòu)成的雙層或三層；可以是由單一純的有機(jī)材料構(gòu)成的單一薄膜，也可以是由兩種或三種有機(jī)材料摻雜或互混構(gòu)成的有機(jī)摻雜體系薄膜。
有機(jī)材料發(fā)光層(4)可以是由一種有機(jī)材料構(gòu)成的單層，也可以是由兩種或三種有機(jī)材料構(gòu)成的雙層或三層發(fā)光層；它既可以是由單一純的有機(jī)材料構(gòu)成的單一薄膜，也可以是由兩種或三種有機(jī)材料摻雜或互混構(gòu)成的有機(jī)摻雜體系薄膜發(fā)光層；它可以為(包含)有機(jī)熒光材料，也可以為(包含)有機(jī)磷光材料。
有機(jī)材料電子傳輸層(5)，可以是由一種有機(jī)材料構(gòu)成的單層，也可以是由兩種或三種有機(jī)材料構(gòu)成的雙層或三層；它即可以是由單一純的有機(jī)材料構(gòu)成的單一薄膜，也可以是由兩種或三種有機(jī)材料摻雜或互混構(gòu)成的有機(jī)摻雜體系薄膜。
金屬陰極(6)，其特征在于可以是由單一純的金屬材料構(gòu)成，包括金、銀、鋁、鎂、銦、錫、鎵、鈣、銫、鋰，鋇，也可以是由兩種金屬組成的合金購(gòu)成，包括鎂銀、鋰鋁合金，還可以是雙層結(jié)構(gòu)，包括鋰\鋁、銫\鋁、鈣\鋁、鋇\鋁、鎂\鋁、鎂\銀、鈣\銀、鋰\銀、銫\銀、鋇\銀、氟化物\鋁、堿金屬化合物\鋁、氧化物\鋁，還可以是復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括氟化物和鋁復(fù)合、堿金屬化合物和鋁復(fù)合。
實(shí)施例首先在經(jīng)過仔細(xì)清洗的氧化銦錫(ITO)透明導(dǎo)電陽(yáng)極(1)基底上用旋涂法形成厚度約為40nm的導(dǎo)電高分子空穴注入層(2)聚二氧乙基噻吩-聚對(duì)苯乙烯磺酸(PEDOT∶PSS)薄膜，隨后放入反應(yīng)離子刻蝕機(jī)的真空腔中，通過射頻放電方法電離真空腔中的氧氣產(chǎn)生氧等離子體對(duì)導(dǎo)電高分子空穴注入層表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?，氧等離子體處理功率密度約為50mW/cm2，氣壓約為2.0Pa，氣流量約為40sccm，處理時(shí)間分別為5分鐘和8分鐘，可在導(dǎo)電高分子空穴注入層(2)表面形成可以改善其與空穴傳輸層(3)的有效接觸和界面特性的納米量級(jí)微結(jié)構(gòu)(如圖3所示)，然后真空熱蒸發(fā)鍍膜的方法蒸鍍上一層厚度約為40nm的芳香二胺類衍生物(TPD)薄膜作為空穴傳輸層(3)，再蒸鍍上一層厚度約為60nm的8羥基喹啉鋁(Alq)薄膜作為發(fā)光層(4)和電子傳輸層(5)，最后蒸鍍一層厚度約為1nm的氟化鋰(LiF)和厚度約為100nm的金屬鋁(Al)作為復(fù)合結(jié)構(gòu)陰極(6)。相比同等條件下已有技術(shù)制備的常規(guī)器件(沒有使用氧等離子體處理導(dǎo)電高分子空穴注入層)，上述本發(fā)明的實(shí)例(最佳處理?xiàng)l件下)將器件壽命提高為常規(guī)器件的八倍(如表1所示，器件在氮?dú)馐痔紫渲?水汽含量小于30ppm)，室溫下連續(xù)工作，起始亮度約為1000cd/m2。器件壽命定義為亮度降至起始亮度的1/2，即500cd/m2時(shí)的持續(xù)工作時(shí)間)。
表1.

權(quán)利要求
1.一種提高有機(jī)電致發(fā)光器件壽命的方法，其特征是在制備有機(jī)電致發(fā)光器件的工藝過程中，采用氣體放電產(chǎn)生氧等離子體對(duì)導(dǎo)電高分子材料空穴注入層進(jìn)行表面處理，氧等離子體處理的優(yōu)化條件為功率密度1-1000mW/cm2、反應(yīng)氣壓0.1-100Pa、氣流量1-100sccm，處理時(shí)間1秒-10分鐘。
2.一種如權(quán)利要求1所述的提高有機(jī)電致發(fā)光器件壽命的方法，其特征是氧等離子體處理功率密度為50mW/cm2，氣壓為2.0Pa，氣流量為40sccm，處理時(shí)間為8分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高有機(jī)電致發(fā)光器件壽命的方法，該方法通過氧等離子體處理導(dǎo)電高分子材料空穴注入層聚二氧乙基噻吩－聚對(duì)苯乙烯磺酸(PEDOTPSS)表面，提高器件工作的穩(wěn)定性和壽命。該器件由鍍于玻璃上的氧化銦錫(ITO)透明導(dǎo)電陽(yáng)極(1)、導(dǎo)電高分子材料空穴注入層(2)、有機(jī)材料空穴傳輸層(3)、有機(jī)材料發(fā)光層(4)、有機(jī)材料電子傳輸層(5)、金屬陰極(6)構(gòu)成。本發(fā)明通過氧等離子體對(duì)導(dǎo)電高分子空穴注入層(2)進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?，并在其表面形成納米量級(jí)的微結(jié)構(gòu)，改善其與空穴傳輸層(3)的有效接觸和界面特性，顯著提高了器件的工作壽命。
文檔編號(hào)H05B33/10GK1731903SQ20051003551
公開日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2005年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月1日
發(fā)明者周翔, 周云飛, 袁永波, 連加榮, 龐宏啟, 曹玲芳, 張潔 申請(qǐng)人:中山大學(xué)