CN101276882A - 一种有机电致发光元件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机电致发光元件技术领域，公开了一种有机电致发光元件，包括阴极层和阳极层，以及夹在阴极层与阳极层之间的至少一层有机化合物薄膜，还包括一金属氧化物薄膜层，位于阳极层与有机化合物薄膜层之间，紧邻阳极层。本发明同时公开了一种制作有机电致发光元件的方法，该方法包括：A、在阳极衬底上制作纳米级的金属氧化物薄膜层；B、对制作的金属氧化物薄膜层进行彻底氧化处理；C、在氧化后的金属氧化物薄膜层上制作有机化合物薄膜层；D、蒸镀金属阴极并封装。利用本发明，有效的提高了有机电致发光元件的工作效率，降低了有机电致发光元件的阈值电压。
Description
技术领域
本发明涉及有机电致发光元件技术领域，尤其涉及一种有机电致发光元件及其制作方法，该有机电致发光元件在一对阴阳电极之间配置具有单层或多层有机化合物材料膜层，以及在阳极与第一层有机化合物材料膜层间配置一层纳米级的绝缘性质的金属氧化物薄膜层。
背景技术
有机电致发光元件包括一层或多层夹在阳极层和阴极层之间的有机功能材料层。电学上，这种元件的工作类似于二极管。光学上，当正向加偏压时它发出与发光材料相关的颜色的光，并且亮度随着正向偏置电流的提高而增强。通常可供选择可以应用在有机电致发光元件中的有机化合物材料较为昂贵，并且所使用的有机化合物种类的增多，会增加元件失效的几率。
现有制作有机电致发光元件的方法一般是采用真空热蒸发的方法制作每一层材料，也就是将衬底放入高真空后，蒸镀每一层有机材料和阴极，在此过程中，衬底是不会暴露于空气中的，即在同一真空下完成几层和阴极的制作。
尽管有机电致发光元件的技术取得了很大的进步，但仍然不足以实用化，需要进一步提高器件的效率。
现有提高器件效率的方法是通过改变器件每层材料的能带结构实现的，以尽量优化有机电致发光元件的效率。而通过这种提高器件效率的方法并不能取得很好的效果。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种有机电致发光元件，以提高器件效率，降低器件的阈值电压。
本发明的另一个目的在于提供一种制作高效率有机电致发光器件的方法。
(二)技术方案
为达到上述一个目的，本发明提供了一种有机电致发光元件，包括阴极层和阳极层，以及夹在阴极层与阳极层之间的至少一层有机化合物薄膜，该有机电致发光元件还包括：一金属氧化物薄膜层，位于阳极层与有机化合物薄膜层之间，紧邻阳极层。
所述金属氧化物薄膜层为绝缘材料。
所述金属氧化物薄膜层的厚度为纳米级。
所述有机化合物薄膜至少包含一层发光层材料薄膜。
当该有机电致发光元件仅包括一层有机化合物薄膜时，该有机化合物薄膜层为发光层材料；
当该有机电致发光元件包括多层有机化合物薄膜时，该有机化合物薄膜层中包含有一层发光层材料。
为达到上述另一个目的，本发明提供了一种制作有机电致发光元件的方法，该方法包括：
A、在阳极衬底上制作纳米级的金属氧化物薄膜层；
B、对制作的金属氧化物薄膜层进行彻底氧化处理；
C、在氧化后的金属氧化物薄膜层上制作有机化合物薄膜层；
D、蒸镀金属阴极并封装。
所述步骤A包括：在铟锡氧化物薄膜(ITO)玻璃基底上涂一层光刻胶，通过湿法腐蚀或干法刻蚀，然后去胶，得到图形化的ITO作为阳极衬底；在图形化的ITO上蒸镀金属铝层，工艺条件为：在5×10-5Pa的真空下，以0.01nm/s的速度进行蒸镀，金属铝层的厚度为0.3nm，通过真空蒸镀仪器的晶振装置来控制该厚度。
步骤B中所述彻底氧化处理采用氧等离子或紫外线照射产生的臭氧对金属氧化物薄膜层进行氧化处理，其中采用氧等离子的工艺条件为：在7Pa的氧气氛围下，以10W的功率，对金属氧化物薄膜层处理60秒，使该铝层彻底氧化为三氧化二铝。
所述步骤C包括：在氧化后的金属氧化物薄膜层上蒸镀芳香旗二胺类衍生物(NPB)材料层，工艺条件为：在8×10-3Pa的真空下，以0.3nm/s的速度进行蒸镀，厚度为50nm，通过真空蒸镀仪器的晶振来监测该厚度；在NPB材料层上蒸镀发光层材料Alq3，工艺条件为：在8×10-3Pa的真空下，以0.3nm/s的速度进行蒸镀，厚度为50nm，通过真空蒸镀仪器的晶振来监测该厚度。
所述步骤D包括：在制作的有机化合物薄膜层上蒸镀镁银合金金属电极，工艺条件为：在8×10-3Pa的真空下，以0.3nm/s的速度进行蒸镀，厚度为100nm，通过真空蒸镀仪器的晶振来监测该厚度；然后通过紫外固化胶，将经过上述处理的衬底与一片适合大小的玻璃片黏合在一起，实现封装。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、利用本发明，位于阳极层与有机化合物薄膜层之间，紧邻阳极层的金属氧化物薄膜层可以降低阳极与第一层有机化合物之间对于空穴的势垒高度，因此可以降低有机电致发光元件的开启电压；同时，由于绝缘性质的三氧化二铝的存在，进一步阻止了电子从有机层跃迁到阳极的过程，从而使得电子和空穴在有机层中的复合几率大大增加，进而有效的提高了有机电致发光元件的工作效率，降低了有机电致发光元件的阈值电压。
2、本发明提供的这种有机电致发光元件，由于该金属氧化物材料的存在，会提高有机电致发光元件的发光效率，并降低驱动电压。
3、本发明提供的这种有机电致发光元件，其金属氧化物膜层也可以由其他带有绝缘性质的金属氧化物构成，应用范围广泛。
4、本发明提供的这种有机电致发光元件与常规的有机电致发光元件相比，具有优异的发光效率和亮度，以及更低的开启电压。
附图说明
图1为依照本发明实施例提供的有机电致发光元件的结构示意图；
图2为本发明提供的制作有机电致发光元件的方法流程图；
符号说明：
101 透明基底
102 铟锡氧化物薄膜(ITO)阳极
103 三氧化二铝膜层
104 芳香旗二胺类衍生物(NPB)膜层
105 Alq3膜层
106 Mg:Ag合金阴极。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明提供的这种有机电致发光元件包括阴极层和阳极层，以及夹在阴极层与阳极层之间的至少一层有机化合物薄膜，该有机电致发光元件还包括一金属氧化物薄膜层，位于阳极层与有机化合物薄膜层之间，紧邻阳极层。
所述金属氧化物薄膜层为绝缘材料。
所述金属氧化物薄膜层的厚度为纳米级。
所述有机化合物薄膜至少包含一层发光层材料薄膜。当该有机电致发光元件仅包括一层有机化合物薄膜时，该有机化合物薄膜层为发光层材料；当该有机电致发光元件包括多层有机化合物薄膜时，该有机化合物薄膜层中包含有一层发光层材料。
如图1所示，图1为依照本发明实施例提供的有机电致发光元件的结构示意图，该有机电致发光元件由六层材料构成，即在铟锡氧化物薄膜(ITO)102玻璃101衬底上制作纳米厚度的绝缘层103，然后在绝缘层103上制作第一层有机层材料104，然后在第一层有机层材料104上制作第二层有机层材料105，最后制作阴极106。
基于图1所述的有机电致发光元件的结构示意，图2示出了本发明提供的制作有机电致发光元件的方法流程图，该方法包括以下步骤：
步骤201：在阳极衬底上制作纳米级的金属氧化物薄膜层；
步骤202：对制作的金属氧化物薄膜层进行彻底氧化处理；
步骤203：在氧化后的金属氧化物薄膜层上制作有机化合物薄膜层；
步骤204：蒸镀金属阴极并封装。
上述步骤201包括：在ITO玻璃基底上涂一层光刻胶，通过湿法腐蚀或干法刻蚀，然后去胶，得到图形化的ITO作为阳极衬底；在图形化的ITO上蒸镀金属铝层，工艺条件为：在5×10-5Pa的真空下，以0.01nm/s的速度进行蒸镀，金属铝层的厚度为0.3nm，通过真空蒸镀仪器的晶振装置来控制该厚度。
步骤202中所述彻底氧化处理采用氧等离子或紫外线照射产生的臭氧对金属氧化物薄膜层进行氧化处理，其中采用氧等离子的工艺条件为：在7Pa的氧气氛围下，以10W的功率，对金属氧化物薄膜层处理60秒，使该铝层彻底氧化为三氧化二铝。
上述步骤203包括：在氧化后的金属氧化物薄膜层上蒸镀NPB材料层，工艺条件为：在8×10-3Pa的真空下，以0.3nm/s的速度进行蒸镀，厚度为50nm，通过真空蒸镀仪器的晶振来监测该厚度；在NPB材料层上蒸镀发光层材料Alq3，工艺条件为：在8×10-3Pa的真空下，以0.3nm/s的速度进行蒸镀，厚度为50nm，通过真空蒸镀仪器的晶振来监测该厚度。
上述步骤204包括：在制作的有机化合物薄膜层上蒸镀镁银合金金属电极，工艺条件为：在8×10-3Pa的真空下，以0.3nm/s的速度进行蒸镀，厚度为100nm，通过真空蒸镀仪器的晶振来监测该厚度；然后通过紫外固化胶，将经过上述处理的衬底与一片适合大小的玻璃片黏合在一起，实现封装。
基于图2所述的制作有机电致发光元件的方法流程图，以下结合具体的实施例对本发明制作有机电致发光元件的方法进一步详细说明。
本实施例制作有机电致发光元件的具体步骤如下：
步骤1：图形化ITO阳极102。其目的是在一较大基底上制作象素点，以形成发光点。所述基底为透明基底，常规下采用ITO玻璃，但本发明不限于采用ITO玻璃，因为本发明的根本在于加入一层绝缘层材料，提高器件的效率。
ITO玻璃为目前显示器上最常用的基底，即在平整的玻璃基板上有一层100nm左右厚的ITO层。为了图形化ITO玻璃，需要进行一次光刻，用光刻胶形成需要的图形，然后通过湿法腐蚀或干法刻蚀，并去胶，得到图形化的ITO。当制作出带有图形的ITO层后，ITO作为阳极。
步骤2：蒸镀金属层。该铝层的厚度为纳米量级，并且在此厚度下，该金属层是不连续的。在步骤1所述的图形化的ITO层上蒸镀金属铝层，具体工艺条件为：在5×10-5Pa的真空下，以0.01nm/s的速度蒸镀该金属层，金属层的厚度为0.3nm。通过真空蒸镀仪器的晶振装置来控制该厚度。(这里描述了蒸镀金属铝，以及所需要的铝的厚度，以实验为基准。而且控制该厚度是需要真空蒸镀仪器自带的设备来控制，无法进行其他方式的检测。但可以通过XPS来证明该层的存在)
步骤3：对步骤2中的衬底进行氧等离子处理，具体工艺条件为：在7Pa的氧气氛围下，以10W的功率，对衬底处理60s，使该铝层彻底氧化为三氧化二铝103。其目的在于使金属氧化的同时，提高阳极表明的功函数，因此，该步骤需要满足这两个条件(即要将金属氧化，提高衬底的功函数)。
步骤4：蒸镀有机化合物NPB层104。该NPB为空穴传输层。在经过上述步骤的衬底上蒸镀NPB材料，具体工艺条件为：在8×10-3Pa的真空下，以0.3nm/s的速度蒸镀该层，厚度为50nm。通过真空蒸镀仪器的晶振来监测该厚度。NPB为最常用的用于有机电致发光元件的有机材料之一，其全名为α-naphtylphenyliphenyl diamine，无中文名。
步骤5：蒸镀有机化合物Alq3层105。该Alq3层为发光层。在经过上述步骤4的衬底上蒸镀该材料Alq3，即105，具体工艺条件为：在8×10-3Pa的真空下，以0.3nm/s的速度蒸镀该层，厚度为50nm。通过真空蒸镀仪器的晶振来监测该厚度。Alq3也是最常用的用于有机电致发光元件的材料之一，其全名为：tris-8-hydroxyquinoline aluminum，无正式中文名，可以翻译为八羟基喹啉铝。
步骤6：蒸镀镁银合金金属阴极106。在经过上述步骤5的衬底上蒸镀镁银合金金属电极106，具体工艺条件为：在8×10-3Pa的真空下，以0.3nm/s的速度蒸镀该层。厚度为100nm。通过真空蒸镀仪器的晶振来监测该厚度。
步骤7：封装。通过紫外固化胶，将经过上述1～6步骤处理的衬底与一片适合大小的玻璃片黏合在一起。
在本发明所举的这个实施例中，金属氧化物的作用在于可以降低ITO阳极与第一次有机化合物之间对于空穴的势垒高度，因此可以降低有机电致发光元件的开启电压；同时，由于绝缘性质的三氧化二铝的存在，进一步阻止了电子从有机层跃迁到ITO阳极的过程，从而使得电子和空穴在有机层中的复合几率大大增加，进而提高有机电致发光元件的工作效率。其中，该绝缘性知的金属氧化物膜层也可以为其他带有绝缘性质的金属氧化构成。
在本发明所举的这个实施例中，有机电致发光元件包括两层有机化合物薄膜层，即有机化合物NPB层104和有机化合物Alq3层105，其中有机化合物Alq3层105为发光层。在实际应用中，有机电致发光元件也可以仅包括一层可以作为发光层的有机化合物薄膜层，如有机化合物Alq3层；也可以包含多层有机化合物薄膜层，但其中一层应为发光层。这样的技术方案与本发明提供的技术方案在技术思路上是一致的，应包含在本发明的保护范围之内。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1. 一种有机电致发光元件，包括阴极层和阳极层，以及夹在阴极层与阳极层之间的至少一层有机化合物薄膜，其特征在于，该有机电致发光元件还包括：
一金属氧化物薄膜层，位于阳极层与有机化合物薄膜层之间，紧邻阳极层。
2. 根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述金属氧化物薄膜层为绝缘材料。
3. 根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述金属氧化物薄膜层的厚度为纳米级。
4. 根据权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述有机化合物薄膜至少包含一层发光层材料薄膜。
5. 根据权利要求4所述的有机电致发光元件，其特征在于，
当该有机电致发光元件仅包括一层有机化合物薄膜时，该有机化合物薄膜层为发光层材料；
当该有机电致发光元件包括多层有机化合物薄膜时，该有机化合物薄膜层中包含有一层发光层材料。
6. 一种制作有机电致发光元件的方法，其特征在于，该方法包括：
A、在阳极衬底上制作纳米级的金属氧化物薄膜层；
B、对制作的金属氧化物薄膜层进行彻底氧化处理；
C、在氧化后的金属氧化物薄膜层上制作有机化合物薄膜层；
D、蒸镀金属阴极并封装。
7. 根据权利要求6所述的制作有机电致发光元件的方法，其特征在于，所述步骤A包括：
在铟锡氧化物薄膜ITO玻璃基底上涂一层光刻胶，通过湿法腐蚀或干法刻蚀，然后去胶，得到图形化的ITO作为阳极衬底；
在图形化的ITO上蒸镀金属铝层，工艺条件为：在5×10-5Pa的真空下，以0.01nm/s的速度进行蒸镀，金属铝层的厚度为0.3nm，通过真空蒸镀仪器的晶振装置来控制该厚度。
8. 根据权利要求6所述的制作有机电致发光元件的方法，其特征在于，步骤B中所述彻底氧化处理采用氧等离子或紫外线照射产生的臭氧对金属氧化物薄膜层进行氧化处理，其中采用氧等离子的工艺条件为：在7Pa的氧气氛围下，以10W的功率，对金属氧化物薄膜层处理60秒，使该铝层彻底氧化为三氧化二铝。
9. 根据权利要求6所述的制作有机电致发光元件的方法，其特征在于，所述步骤C包括：
在氧化后的金属氧化物薄膜层上蒸镀芳香旗二胺类衍生物NPB材料层，工艺条件为：在8×10-3Pa的真空下，以0.3nm/s的速度进行蒸镀，厚度为50nm，通过真空蒸镀仪器的晶振来监测该厚度；
在NPB材料层上蒸镀发光层材料Alq3，工艺条件为：在8×10-3Pa的真空下，以0.3nm/s的速度进行蒸镀，厚度为50nm，通过真空蒸镀仪器的晶振来监测该厚度。
10. 根据权利要求6所述的制作有机电致发光元件的方法，其特征在于，所述步骤D包括：
在制作的有机化合物薄膜层上蒸镀镁银合金金属电极，工艺条件为：在8×10-3Pa的真空下，以0.3nm/s的速度进行蒸镀，厚度为100nm，通过真空蒸镀仪器的晶振来监测该厚度；
然后通过紫外固化胶，将经过上述处理的衬底与一片适合大小的玻璃片黏合在一起，实现封装。
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