CN101471425A

CN101471425A - 一种电致发光器件

Info

Publication number: CN101471425A
Application number: CNA2007103078402A
Authority: CN
Inventors: 罗晓程; 文东
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2009-07-01

Abstract

一种电致发光器件，该电致发光器件包括发光功能层和封装层，所述发光功能层包括基板、有机材料层和阴极层，所述阴极层位于基板和有机材料层之间，所述封装层包括聚合物层和陶瓷层，并且聚合物层与发光功能层的阴极层接触，其中，所述聚合物层含有聚合物和干燥剂。本发明提供的电致发光器件，由于采用含有干燥剂和聚合物的聚合物层，因此在具有良好的水氧阻隔性能的同时，缩小了厚度，从而提高了器件的散热性能，延长了使用寿命，提高了市场利用价值。另外，根据本发明的优选实施方式，通过增加保护外罩，并使保护外罩与基板形成的密封空间内充满氮气与氢气的混合气体，使得器件的散热性能和水氧阻隔性能进一步提高，从而进一步提高器件的使用寿命。

Description

一种电致发光器件

技术领域

本发明是关于一种电致发光器件。

背景技术

随着多媒体技术的发展和信息社会的来临，对平板显示器性能的要求越来越高。电致发光技术有很大的市场潜力，其中电致发光显示是一种全新的显示技术，具有无需背光板，视角广、画质均匀、响应速度快、工艺简单、可制作成挠曲式面板，轻薄短小等优点，具有广阔的市场前景，是极具竞争力的未来平板显示技术之一。然而，电致发光显示器的使用寿命较短，虽然目前已经能够满足手机，数码相机，汽车音响等这些尺寸小、时间短的产品，但要真正的取代液晶显示器，成为平板显示领域的主流，还需要满足电视机、监视器等产品对大屏幕，长寿命的要求。因此，如何提高电致发光显示器的使用寿命是其面临的最为紧迫的问题。

研究表明，水汽和氧气等成分对电致发光显示器的寿命有很大影响。电致发光显示器工作时要从通过作为阴极的金属材料如铝、镁、钙等注入电子，但这些金属材料比较活波，易与水汽和氧气发生反应。另外，水汽和氧气还会与空穴传输层以及电子传输层发生化学反应，这些反应都会引起器件失效。因此对电致发光显示器进行有效封装，使器件的各功能层与大气中的水汽、氧气等成分隔开，就可以大大延长器件寿命。

CN 1418042A公开了一种电致发光器件的封装层及其制备方法和应用。其结构如图1所示，包括发光功能层、封装层和位于封装层表面上的有机绝缘厚膜材料层40，所述发光功能层包括基板11、阴极层(未示出)和位于基板和阴极层之间的有机材料层12，所述封装层包括多层聚合物层21、多层陶瓷层22和一层干燥剂层23，所述多层聚合物层21和多层陶瓷层22交替叠置，并且干燥剂层23与发光功能层接触。有机绝缘材料厚膜层的厚度一般为70-1000微米。该电致发光器件通过在封装层表面增加有机绝缘材料厚膜层来提高器件的水氧阻隔性能，达到了较好的效果，但电致发光器件使用寿命仍然较短。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有电致发光器件使用寿命短的缺点，提供一种使用寿命长的电致发光器。

本发明的发明人发现，CN 1418042A中使用的封装方式在提高电致发光器件的水氧阻隔性能的同时，降低了电致发光器件的散热性能。发光功能层由作为透明阳极的基板、金属阴极层和夹在它们之间的多层有机化合物紧密结合而成的，总厚度不超过1毫米，结构十分精密，且含有种类众多的有机化合物。电致发光显示器在通电、发光时迅速产生的热能如果不能及时发散，将会导致局部温度快速升高，破坏有机化合物的结构和化合物层与层之间的紧密结合，从而缩短使用寿命。而且，增加厚度也不符合目前小型化、轻薄化的发展趋势。

本发明提供一种电致发光器件，该电致发光器件包括发光功能层和封装层，所述发光功能层包括基板、有机材料层和阴极层，所述阴极层位于基板和有机材料层之间，所述封装层包括聚合物层和陶瓷层，并且聚合物层与发光功能层的阴极层接触，其中，所述聚合物层含有聚合物和干燥剂。

本发明提供的电致发光器件，由于采用含有干燥剂和聚合物的聚合物层代替CN 1418042A中的聚合物层和有机绝缘材料层，因此在具有良好的水氧阻隔性能的同时，缩小了厚度，从而提高了器件的散热性能，延长了使用寿命，提高了市场利用价值。另外，根据本发明的优选实施方式，通过增加保护外罩，并使保护外罩与基板形成的密封空间内充满氮气与氢气的混合气体，使得器件的散热性能和水氧阻隔性能进一步提高，从而进一步提高器件的使用寿命。例如，将现有技术的电致发光器件的发光状态(图4)和本发明提供的电致发光器件的发光状态(图5)进行对比可以看出，在正常状态时(图4(A)和图5(A))的发光状态几乎相同，但85℃的水蒸气环境中放置5分钟后，现有技术的电致发光器件出现大量黑斑(图4(B))，而本发明的电致发光器件只出现了细小的黑点(图5(B))；85℃的水蒸气环境中放置10分钟后现有技术的电致发光器件只有很少的地方发光(图4(C))，大部分地方都已经失效，而本发明提供的电致发光器件虽也出现了大量黑斑(图5(C))，但还有大部分的地方仍在发光。由此可以说明本发明提供的电致发光器件在使用寿命方面大大的优于现有技术的电致发光器件。

附图说明

图1为现有技术的电致发光器件的结构示意图；

图2为本发明提供的电致发光器件的结构示意图；

图3为本发明提供的电致发光器件的结构示意图；

图4现有技术的电致发光器件的发光状态图；

图5为本发明提供的电致发光器件的发光状态图。

具体实施方式

采用本发明提供的电致发光器件的结构如图2所示，该电致发光器件包括发光功能层和封装层，所述发光功能层包括基板11、阴极层(未示出)和位于基板11与阴极层之间的有机材料层12，所述封装层包括聚合物层21和陶瓷层22，并且聚合物层21与发光功能层接触，所述聚合物层21含有聚合物211和干燥剂212。优选情况下，所述干燥剂212掺杂在聚合物211中。

本发明中，所述干燥剂选自碱金属的氧化物、碱金属的硫酸盐、碱金属的卤化物、碱金属的高氯酸盐、碱土金属的氧化物、碱土金属的硫酸盐、碱土金属的卤化物、碱土金属的高氯酸盐和沸石中的至少一种碱金属及其氧化物、碱土金属及其氧化物、沸石、硫酸盐、卤化物、高氯酸盐中的至少一种，优选为氧化钙、氧化镁和氧化钡中的至少一种。所述干燥剂的平均颗粒直径优选为10-100纳米，进一步优选为10-80纳米。为了使干燥剂均匀地掺杂在聚合物层中，优选干燥剂的粒子直径不大于聚合物层的厚度。

本发明中所述聚合物可以为本领域常规使用的各种聚合物，例如，可以为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、和紫外固化胶中的至少一种。对所述聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸乙酯的分子量没有特别的限定，只要能形成聚合物层即可，一般地，采用本发明实施例中所述方法获得聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸乙酯的重均分子量为50000-500000。所述紫外固化胶可以是本领域公知的各种紫外固化胶，这种紫外固化胶均可商购得到，例如，可以为乐泰公司提供的UV STRCTL 352型紫外固化胶。

尽管少量的干燥剂即可有效提高封装层的水氧阻隔性，提高电致发光器件的使用寿命，但优选情况下，以聚合物层的总重量为基准，所述干燥剂的含量为5-15重量％，优选为8-10重量％；所述聚合物的含量为85-95重量％，优选为90-92重量％。

所述陶瓷可以为本领域常规使用的各种陶瓷，例如，可以为硅的氧化物、硅的氮化物、铝的氧化物、铝的氮化物、硅的氮氧化物以及铝的氮氧化物中的一种。

根据本发明，所述聚合物层21可以为一层或多层，所述陶瓷层22可以为一层或多层，当所述聚合物层21和陶瓷层22均为多层时，所述多层聚合物层21和多层陶瓷层22交替叠置。

尽管理论上，封装层的厚度越大，水氧阻隔性也越好，但封装层厚度越大，使用该封装层的电致发光器件的体积也相对越大，不符合小型化和轻薄化的要求，因此，一般情况下，每层所述聚合物层的厚度可以为60-100纳米；每层所述陶瓷层的厚度可以为10-100纳米。对聚合物层和陶瓷层的层数没有特别的限定，只要每层聚合物层21或陶瓷层22满足上述厚度要求即可，例如，所述聚合物层21和陶瓷层22各自可以为3-8层。

本发明中，所述聚合物层与陶瓷层相互配合，共同提高封装层的水氧阻隔性。

根据本发明提供的电致发光器件，形成所述发光功能层的基板、有机材料层以及阴极层均可以是本领域常规使用的各种基板、有机材料层以及阴极层，例如，所述基板可以是各种透明材料，如表面涂覆有氧化铟锡的导电玻璃；所述基板的透光率一般为60-90％。形成所述有机材料层的材料可以是本领域常规使用的各种有机发光材料。所述有机材料层一般包括介质层和发光层，所述基板的面积比有机材料层和阴极层各自的面积大，所述有机材料层和阴极层完全置于基板中。

形成所述阴极层、介质层、发光层的方法可以为本领域技术人员公知的各种方法，例如，可以为印刷和/或溅射的方法。所述印刷和/或溅射的方法为本领域技术人员所公知。例如可以通过丝网印刷形成。每次印刷之后进行干燥，所述干燥可以采用本领域人员公知的任何干燥方式，例如烘干，干燥时的温度可由本领域人员根据需要设定。

优选情况下，如图3所示，本发明提供的电致发光器件还包括保护外罩。所述保护外罩包括刚性盖板31和密封部件32，所述密封部件32将盖板31与基板11连接形成所述密封的空间33，封装层和有机材料层位于该空间内。其中，进一步优选情况下，所述刚性盖板的与封装层相邻的表面上负载有干燥剂层34，所述干燥剂层的厚度为1-5微米。

所述保护外罩起到隔绝水和氧的作用。所述刚性盖板可以是玻璃盖板或者金属盖板，由于金属盖板可能导致短路，因此优选玻璃盖板。所述密封部件优选由环氧树脂粘合剂固化后形成。所述环氧树脂粘合剂可以是本领域技术人员公知的各种环氧树脂粘合剂，例如，可以是双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和酚醛型环氧树脂中的一种或几种。

进一步优选情况下，所述密封部件与相邻封装层侧面之间的距离为0.5-2毫米。通过密封部件、刚性盖板以及封装层之间形成所述密封的空间，所述密封的空间可以是真空状态，也可以充满保护气体。进一步优选情况下，所述密封的空间充满保护气体且所述保护气体可以是元素周期表中第零族元素气体和氮气中的一种或几种的混合气体。由于密封的空间内的压力稍大于一个大气压时，能有效的阻止外界空气中的水和氧气的进入，从而进一步提高电致发光器件的使用寿命。而且，本发明的发明人发现，在密封的空间内充满氮气与氢气的混合气体与只充满氮气相比，可以进一步提高电致发光器件的导热性，从而延长电致发光器件的使用寿命。因此，优选情况下，本发明所述密封的空间内的压力为1.5-2个大气压。所述压力由氮气和氢气的混合气体形成，所述氮气与氢气的体积比为7-10：1。本发明中，通过在压力为1.5-2个大气压的空间如手套箱中制备上述电致发光器件，即可获得所需压力的密封空间，密封空间的压力与手套箱中的压力相同。

根据本发明的一种优选实施方式，本发明提供的电致发光器件可以通过如下方法制作：在手套箱中，将干燥剂和聚合物或者干燥剂和能够形成聚合物的单体的均匀混合物负载到发光功能层上，然后使其固化，以在发光功能层的阴极层上形成聚合物层；在上述聚合物层上淀积一层陶瓷材料，得到陶瓷材料层；重复上述两个步骤，得到具有多层互相叠置的聚合物层和陶瓷层的封装层；在刚性盖板上溅射一层干燥剂薄膜，得到表面具有干燥剂层的刚性盖板；在手套箱内将上述刚性盖板覆盖到上述步骤(3)得到的封装层上；在封装层四周形成密封部件，使刚性盖板与基板连接形成密封的空间，完成封装。

本发明中，所述干燥剂和聚合物或干燥剂和能够形成聚合物的单体的均匀混合物中，干燥剂占总的混合物重量的5-15重量％，优选为8-10重量％；聚合物或能够形成聚合物的单体占总的混合物重量的85-95重量％，优选为90-92重量％。所述负载的方法可以是本领域技术人员公知的各种方法，例如，可以是旋转涂布法。所述旋转涂布法的具体操作已为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。

所述固化的方法视聚合物或者能够形成聚合物的单体的性质而定，例如，对于所述聚合物为紫外固化胶时，可以采用紫外光照射的方法进行固化。

所述聚合物层上淀积陶瓷材料形成陶瓷层的方法已为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。所述在刚性盖板上溅射一层干燥剂薄膜的方法可以是本领域公知的溅射法。

所述手套箱优选为水氧含量均<1ppm，且压力为1.5-2.0个大气压的正压空间，进一步优选所述压力由氮气与氢气按体积比7-10：1的混合气体形成。

所述形成密封部件的方法可以是在封装层四周涂覆各种具有粘合性和防水性材料如环氧树脂粘合剂、紫外固化胶以及AB胶中的至少一种，然后固化。

以下实施例将对本发明作进一步的说明。

实施例1

该实施例用于说明本发明提供的电致发光器件及其制作方法。

在水氧含量均小于1ppm、压力为2个大气压(其中氮气和氢气的体积比为8：1)的手套箱中，将8重量份的粒子直径为50-60纳米的CaO和92重量份的紫外固化胶(UV STRCTL 352，乐泰公司)的均匀混合物旋涂到长4厘米、宽3厘米的发光功能层上，所述发光功能层的基板为ITO玻璃基板，有机材料层为厚度为40纳米的N，N’-二苯基-N，N’-二(N-苯基-1-萘胺)-联苯二胺层和厚度为40纳米的(8-羟基喹啉)-(水杨醛缩邻苯胺苯酚)合镓(III)层的复合层，阴极层为厚度为200纳米的Mg：Ag(重量比10：1)的合金层。然后紫外固化，形成75纳米的聚合物层；再在上述聚合物层上淀积一层SiO₂，得到厚度为60纳米的陶瓷层。按照上述方法再依次形成五层聚合物层和五层陶瓷层，得到本发明提供的电致发光器件。

对比例1

该对比例1用于说明现有技术的电致发光器件及其制作方法。

按照实施例1所述的方法制备电致发光器件，不同的是，氧化钙与紫外固化胶的混合物用相同重量的紫外固化胶代替，得到参比电致发光器件。

对比例2

该实施例用于说明现有技术的电致发光器件及其制作方法。

按照实施例1所述的方法制作电致发光器件，不同的是，氧化钙与紫外固化胶的混合物用相同重量的紫外固化胶代替，并且再在封装层上采用刮膜法制备一层厚度为70微米的紫外固化胶作为有机绝缘材料厚膜层，得到对比电致发光器件。

实施例2

在水氧含量均小于1ppm、压力为1.5个大气压(其中氮气和氢气的体积比为7：1)的手套箱中，将10重量份粒子直径为50-60纳米的BaO和90重量份甲基丙烯酸甲酯的均匀混合物旋涂到长4厘米、宽3厘米的电致发光片上，所述电致发光片的基板为ITO玻璃基板，有机材料层为40纳米的N，N’-二苯基-N，N’-二(N-苯基-1-萘胺)-联苯二胺层和厚度为40纳米的(8-羟基喹啉)-(水杨醛缩邻苯胺苯酚)合镓(III)层的复合层，阴极层为厚度为200纳米的Mg：Ag(重量比10：1)的合金层。然后紫外固化，形成95纳米的聚合物层；再在上述聚合物层上淀积一层SiO₂，得到厚度为30纳米的陶瓷层，然后在有机材料层和聚合物层以及陶瓷层周围施用双酚A型环氧树脂(广州宏昌公司、GELR-144M型号)，将长4厘米、宽3厘米的玻璃盖板与发光功能层的基板连接起来，然后固化，形成密封的空间，其中固化后的环氧树脂与相邻有机材料层和聚合物层以及陶瓷层的距离为1毫米，得到本发明提供的电致发光器件。

实施例3

在水氧含量均小于1ppm、压力为1.8个大气压(其中氮气和氢气的体积比为10：1)的手套箱中，将9重量份粒子直径为50-55纳米的MgO和91重量份甲基丙烯酸乙酯的均匀混合物旋涂到长4厘米、宽3厘米的电致发光片上，所述电致发光片的基板为ITO玻璃基板，有机材料层为厚度为40纳米的N，N’-二苯基-N，N’-二(N-苯基-1-萘胺)-联苯二胺层和厚度为40纳米的(8-羟基喹啉)-(水杨醛缩邻苯胺苯酚)合镓(III)层的复合层，阴极层为厚度为200纳米的Mg：Ag(重量比10：1)的合金层。然后紫外固化，形成55纳米的聚合物层；再在上述聚合物层上淀积一层SiO₂，得到厚度为10纳米的陶瓷层。按照上述方法再依次形成两层聚合物层和两层陶瓷层，然后在有机材料层和聚合物层以及陶瓷层周围施用双酚A型环氧树脂(广州宏昌公司、GELR-144M型号)，将长4厘米、宽3厘米的玻璃盖板与发光功能层的基板连接起来，然后固化，形成密封的空间，其中固化后的环氧树脂与相邻有机材料层和聚合物层以及陶瓷层的距离为0.5毫米，得到本发明提供的电致发光器件。

实施例4

在水氧含量均小于1ppm、压力为1个大气压(其中氮气和氢气的体积比为10：1)的手套箱中，将9重量份粒子直径为50-55纳米的MgO和91重量份紫外固化胶(UV STRCTL 352，乐泰公司)的均匀混合物旋涂到长4厘米、宽3厘米的电致发光片上，所述电致发光片的基板为ITO玻璃基板，有机材料层为厚度为40纳米的N，N’-二苯基-N，N’-二(N-苯基-1-萘胺)-联苯二胺层和厚度为40纳米的(8-羟基喹啉)-(水杨醛缩邻苯胺苯酚)合镓(III)层的复合层，阴极层为厚度为200纳米的Mg：Ag(重量比10：1)的合金层。然后紫外固化，形成55纳米的聚合物层；再在上述聚合物层上淀积一层Al₂O₃，得到厚度为10纳米的陶瓷层。按照上述方法再依次形成五层聚合物层和四层陶瓷层，然后在有机材料层和聚合物层以及陶瓷层周围施用双酚S型环氧树脂(广州宏昌公司、GESR-909型号)，将长4厘米、宽3厘米的玻璃盖板与发光功能层的基板连接起来，然后固化，形成密封的空间，其中固化后的环氧树脂与相邻有机材料层和聚合物层以及陶瓷层的距离为0.5毫米，得到本发明提供的电致发光器件。

实施例5

在水氧含量均小于1ppm、压力为1.8个大气压(其中氮气和氢气的体积比为10：1)的手套箱中，将10重量份的作为干燥剂的分子筛(粒子直径为50-70纳米，按照赵文江、刘靖、朱金红、郭新闻和王祥生在《工业催化》，2004，12(4)，第50-53页公开的方法制备)和90重量份紫外固化胶(UVSTRCTL 352，乐泰公司)的均匀混合物旋涂到长4厘米、宽3厘米的电致发光片上，所述电致发光片的基板为ITO玻璃基板，有机材料层为厚度为40纳米的N，N’-二苯基-N，N’-二(N-苯基-1-萘胺)-联苯二胺层和厚度为40纳米的(8-羟基喹啉)-(水杨醛缩邻苯胺苯酚)合镓(III)层的复合层，阴极层为厚度为200纳米的Mg：Ag(重量比10：1)的合金层。然后在紫外线照射的条件下使其固化，形成75纳米的聚合物层；再在上述聚合物层上淀积一层氮化硅，得到厚度为80纳米的陶瓷层。按照上述方法再依次形成两层聚合物层和一层陶瓷层，然后在有机材料层和聚合物层以及陶瓷层周围施用双酚A型环氧树脂(广州宏昌公司、GELR-144M型号)，将长4厘米、宽3厘米的玻璃盖板与发光功能层的基板连接起来，所述玻璃盖板与发光功能层接触的表面溅射有一层均匀的厚度为3微米的CaO层；然后固化，形成密封的空间，其中固化后的环氧树脂与相邻有机材料层和聚合物层以及陶瓷层的距离为2毫米，得到本发明提供的电致发光器件。

性能测试

将上述实施例1-5和对比例1制得的电致发光器件分别用BM-7彩色亮度计(辉度计)选择1个像素点进行测试。

测试发光状态，发现它们的发光状态均非常好，发光非常均匀，其中实施例1和对比例1的发光状态分别如图4(A)和图5(A)所示。

将上述电致发光器件在85℃的水蒸气环境中放置至完全失去发光性能，记录至完全不发光的时间。结果如下表1所示。其中实施例1和对比例1制得的电致发光器件在85℃的水蒸气环境中放置5分钟和10分钟后的发光状态分别如图4(B)和(C)和图5(B)和(C)所示。

表1

从表1的结果可以看出，本发明的电致发光器件具有更长的使用寿命。

Claims

1、一种电致发光器件，该电致发光器件包括发光功能层和封装层，所述发光功能层包括基板、有机材料层和阴极层，所述有机材料层位于基板和阴极层之间，所述封装层包括聚合物层和陶瓷层，并且聚合物层与发光功能层的阴极层接触，其特征在于，所述聚合物层含有聚合物和干燥剂。

2、根据权利要求1所述的电致发光器件，其中，以聚合物层的总重量为基准，所述聚合物的含量为85-95重量％，所述干燥剂的含量为5-15重量％。

3、根据权利要求2所述的电致发光器件，其中，以聚合物层的总重量为基准，所述聚合物的含量为90-92重量％，所述干燥剂的含量为8-10重量％。

4、根据权利要求1所述的电致发光器件，其中，所述封装层包括多层聚合物层和多层陶瓷层，所述聚合物层和陶瓷层交替叠置。

5、根据权利要求4所述的电致发光器件，其中，每层所述聚合物层的厚度为60-100纳米；每层所述陶瓷层的厚度为10-100纳米。

6、根据权利要求1-5中任意一项所述的电致发光器件，其中，所述聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯和紫外固化胶中的至少一种，所述陶瓷为硅的氧化物、硅的氮化物、铝的氧化物、铝的氮化物、硅的氮氧化物以及铝的氮氧化物中的至少一种。

7、根据权利要求1所述的电致发光器件，其中，所述电致发光器件还包括保护外罩，所述保护外罩与基板形成密封的空间，所述封装层、有机材料层和阴极层位于该空间内。

8、根据权利要求7所述的电致发光器件，其中，所述保护外罩包括刚性盖板和密封部件，所述密封部件将刚性盖板与基板连接形成所述密封的空间。

9、根据权利要求8所述的电致发光器件，其中，所述刚性盖板的与封装层相邻的表面上负载有干燥剂层，所述干燥剂层的厚度为1-5微米。

10、根据权利要求8所述的电致发光器件，其中，所述密封部件与相邻封装层侧面之间的距离为0.5-2毫米。

11、根据权利要求8所述的电致发光器件，其中，所述密封的空间内的压力为1.5-2个大气压。

12、根据权利要求11所述的电致发光器件，其中，所述压力由氮气和氢气的混合气体形成，所述氮气与氢气的体积比为7-10∶1。

13、根据权利要求8或9所述的电致发光器件，其中，所述刚性盖板为金属盖板或玻璃盖板，所述密封部件由环氧树脂粘合剂固化后形成。

14、根据权利要求1、2、3或9所述的电致发光器件，其中，所述干燥剂选自碱金属的氧化物、碱金属的硫酸盐、碱金属的卤化物、碱金属的高氯酸盐、碱土金属的氧化物、碱土金属的硫酸盐、碱土金属的卤化物、碱土金属的高氯酸盐和沸石中的至少一种。