CN102299266A

CN102299266A - 有机电致发光器件的基板及制造方法

Info

Publication number: CN102299266A
Application number: CN2011102732975A
Authority: CN
Inventors: 韦新颖; 代令; 闫晓剑; 赵大庸
Original assignee: Sichuan CCO Display Technology Co Ltd
Current assignee: Sichuan CCO Display Technology Co Ltd
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2011-12-28

Abstract

本发明涉及有机电致发光器件的基板及制造方法。包括透明衬底，在透明衬底的至少一侧具有散射层，所述散射层由TiO₂、SiO₂或ZnO的纳米粒子构成，透明衬底的内侧与电极连接。本发明的有机电致发光器件的基板及制造方法，能够通过水热法或溶胶-凝胶法的简单方法大面积生产OLED的基板，并且不需要复杂昂贵的设备，降低了生产的成本和复杂性，极大程度提高了OLED器件的出光效率，使OLED器件的出光耦合效率＞50％，并且出光颜色不随角度变化。

Description

有机电致发光器件的基板及制造方法

技术领域

本发明涉及有机电致发光器件的基板及制造方法。

背景技术

有机电致发光器件(OLED)作为显示器件时具有宽视角、响应快、色域宽等优点，作为照明器件时具有平面化、无汞污染、高效率等特色，是下一代显示和照明的发展趋势。但是在典型的OLED器件结构中，由于各膜层材料的折射率不一致造成的反射，使得通过器件发射层发出的光大部分被限制在器件中不能有效的输出到器件外(即光耦合效率低)。以图1所示的平板玻璃为衬底的典型OLED光传播为例，光从金属电极13发出，经有机层12和ITO(纳米铟锡金属氧化物)层11，通过玻璃衬底14射向外界的空气，若入射角大于玻璃-空气的临界角(42.8°)时，将被全反射回器件中，此部分光约占整个器件发出光的30％。同样，若从ITO射向玻璃的光，入射角大于ITO-玻璃的临界角(约44～54°)时，光将被全部反射回ITO层和有机发光层，此部分光约占整个器件发出光的约51％。被反射回的光将在各膜层之间来回反射、折射，最终会因吸收而消失。而只有约小于20％的光能输出到器件外。

为提高OLED器件的光耦合效率，针对不同的光限机制，已发展了多种方法来提高OLED的光偶和效率。HJ.Peng等人(SID，04，DIGEST，11.4)报道了以高折射率玻璃(n＝1.7)为衬底，利用光刻-刻蚀工艺在衬底背面制作微透镜阵列，高折射率玻璃增加了ITO-玻璃间的临界角，而微透镜的半球形界面减小了光从玻璃到空气的入射角，从而可以提高出光效率。尽管该器件的光耦合因子较标准的OLED器件提高1.65倍，但是增加了复杂的光刻-刻蚀工艺，增加了生产的难度。其他的方法包括有M.Kitamur等人(Jpn.J.Appl.Phys.，Part14，2844，2005)在有机层和衬底之间通过插入光子晶体(photonic crystal)，和A.Dodablapur等人(J.Appl.Phys.，vol.80，no.12，pp.6954-6964，Dec.1996，利用微腔(microcavity)结构来提高出光耦合效率，这类方法尽管一定程度上提高了出光效率，但是结构复杂，并且出光颜色随角度变化严重。中国专利CN101647134A公开了一种利用低于衬底或有机材料折射率的低折射率材料以栅格化有机发射区来提高被限在ITO/有机材料和阴极之间的出光耦合效率，再结合衬底背表面微透镜阵列，这种器件的出光耦合效率是标准OLED的2～3倍。但是密集的低折射率材料的栅格制备，一方面光刻工艺增加了工艺复杂性，另一方面也减少了面板的有效发光面积。

水热法制备晶体是一种从溶液中生长晶体的方法，其基本原理是将原料溶解在水等溶剂中，采取适当的措施造成溶液的过饱和，使得晶体在其中形核并生长。以水热法制备氧化锌(ZnO)晶体为例，是将可溶性锌盐溶于水或碱性水溶液，溶液中的Zn²⁺与水溶液作用生成水合锌离子([Zn(H₂O)_n]²⁺)、羟基类锌离子(如：[Zn(OH)₄]^2-又称生长基元)、两者的复合体离子(Zn(H₂O)_n-x(OH)_x ^(2-x)+，n≥x)和分子(Zn(OH)₂)。在水热的条件下，Zn(OH)₂、羟基类锌离子通过脱水反应生成该条件下具有唯一稳定相的结晶性物质ZnO。在已公开的文献(Kuveshni Govender，etal.J.Mater.Chem.，2004，14：2575-2591.)中定性描述了水热法制备氧化锌晶体的形貌与过饱和度(△C)的关系，以及两个临界过饱和浓度(低过饱和浓度(△C^*)与高过饱和浓度(△C^**))：(1)△C＜△C^*时，异质晶核的形成占主导，晶面呈螺旋位错显现；(2)△C^*＜△C＜△C^**时，螺旋位错变缓，2维晶核形成并占主导，常生成锯齿状和空心棒晶体；(3)△C＞△C^**时，同质晶核的形成占主导，晶面粗糙并呈连续线性生长，晶体形貌由树状向球状转变。

溶胶-凝胶法制备膜材属于湿化学法中的一种。一股指的是将金属化合物(包括金属醇盐与金属无机盐)以及催化剂、螯合剂和水等制成溶胶，然后通过甩胶、喷涂或浸渍等方法将醇盐溶胶涂在衬底上制膜，醇盐吸收空气中的水分后发生水解和聚合，逐渐变成凝胶，最后经过干燥、烧结等处理的过程。

发明内容

针对上述出现的工艺复杂、光耦合率低等问题，本发明提供了一种有机电致发光器件的基板及制造方法，能够通过水热法或溶胶-凝胶法的简单方法生产OLED的基板，并且不需要复杂昂贵的设备，降低了生产的成本和复杂性，明显的提高了OLED器件的出光效率。

本发明的有机电致发光器件的基板，包括透明衬底，在透明衬底的至少一侧具有散射层，所述散射层由TiO₂、SiO₂或ZnO的纳米粒子构成，透明衬底的内侧与电极连接。衬底是其它各部分的支撑部件，位于有机电致发光器件的最外侧，可以由刚性玻璃或柔性塑料构成，优选为刚性玻璃。散射层的作用是改变光的传播方向，增加光向前传播的概率，以提高出光耦合效率。散射层上的TiO₂、SiO₂或ZnO的纳米粒子形成鳞片状、柱状或管状的透明阵列，具有较高的折射率，更有利于改变光的传播路线，提高OLED器件的出光效率。为增加散射层上纳米阵列生长的均匀性，阵列的附着性及取向应与基板相一致。

为了达到更好的出光效果，优选是在透明衬底的内外两侧都具有散射层。

在此基础上，散射层的厚度应大致为300nm，如果厚度太薄了可能会引起区域性不均匀，太厚容易造成较高的粗糙度，平坦化困难，并且增加光被吸收的可能性。

进一步的，散射层通过在可见光段透明的平坦化层与电极连接，所述的平坦化层中包含光刻胶、ITO(纳米铟锡金属氧化物)、ZnO或具有透明导电性质的ZnO掺杂物。因为OLED器件对衬底表面粗糙度有一定的要求，主要表现在ITO上：

粗糙的ITO表面会影响OLED的内电场分布，ITO表面尖峰会在器件局部形成高电场，使激子解离成为正负极子，而且高电场将加速有机材料的恶化，从而降低OLED的效率、稳定性，甚至使器件失效，所述的激子是固体中的一种基本的元激发，是由库仑互作用互相束缚着的电子-空穴对。由于本发明的散射层表面比较粗糙，无法制备表面平坦的ITO层，因此为了沉积表面平坦的ITO层，需要做平坦处理。这里所谓的平坦化并不是将接触表面绝对平整，平坦后表面应具有适当的粗糙度，这更有利于器件出光效率的提高。

为了增强散射层中纳米粒子依附性和提供晶体生长点，在透明衬底与散射层之间设有的籽晶层。籽晶层的成分可以与散射层成分相同，也可以是ZnO的掺杂物，如AZO，GZO等。

在保证膜层均匀的前提下，籽晶层的厚度越小越好，优选为≤100nm。

本发明还提供了一种有机电致发光器件基板的制造方法，在发光器件的透明衬底的至少一侧通过溶胶-凝胶或水热法形成散射层，所述散射层由TiO₂、SiO₂或ZnO的纳米粒子构成，透明衬底的内侧通过沉积设置有电极。所述纳米粒子形成的散射层表面积较大，更适合于水热/溶胶凝胶工艺。

优选的，通过溶胶-凝胶或水热法在透明衬底的内外两侧都形成有散射层。

进一步的，在散射层上经涂敷或沉淀形成平坦化层，散射层通过平坦化层与所述电极连接，平坦化层中包含光刻胶、ITO、ZnO或ZnO的掺氧化物。所述的沉淀是指使用磁控溅射或CVD(化学气相沉积)的方法。

进一步的，在透明衬底的表面形成致密的由TiO₂、SiO₂或ZnO构成的籽晶层，籽晶层用于增强散射层中纳米粒子依附性和提供晶体生长点，在籽晶层的表面通过所述的溶胶-凝胶或水热法形成所述的散射层。籽晶即微细晶粒，为通过水热法或溶胶凝胶法生长纳米阵列提供生长点和初始晶体结构。

本发明的有机电致发光器件的基板及制造方法，能够通过水热法或溶胶-凝胶法的简单方法大面积生产OLED的基板，并且不需要复杂昂贵的设备，降低了生产的成本和复杂性，极大程度提高了OLED器件的出光效率，使OLED器件的出光耦合效率＞50％，并且出光颜色不随角度变化。

以下结合由附图所示实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。

附图说明

图1是传统基板的结构示意图。

图2是本发明的有机电致发光器件的基板实施例1的一种结构示意图。

图3是本发明的有机电致发光器件的基板实施例2的一种结构示意图。

图4是图3中散射层的四种纳米阵列形貌特征图。

图5是本发明的有机电致发光器件的基板实施例3的一种结构示意图。

图6是本发明的有机电致发光器件的基板实施例4的一种结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图2所示本发明有机电致发光器件的基板，包括透明衬底1，透明衬底1可以为刚性玻璃或柔性塑料，优选为玻璃。在透明衬底1的内外两侧通过溶胶-凝胶或水热法都设有散射层2，所述散射层2为由TiO₂、SiO₂或ZnO的纳米粒子构成的300nm厚度的膜层，透明衬底1的内侧经散射层2，通过在散射层2上涂敷或沉淀形成的在可见光段透明的平坦化层4与电极3连接，平坦化层4中包含光刻胶、ITO、ZnO或具有透明导电性质的ZnO掺杂物。电极3可以为透明导电氧化物，如ITO(纳米铟锡金属氧化物)、ZnO、ZnO的掺杂氧化物(如AZO，GZO等)或金属，优选为ITO膜。电极3通过沉积形成，所述的沉淀是指使用磁控溅射或CVD(化学气相沉积)的方法。当一不满足出射到空气条件的光线(入射角≥全反射的临界角)从透明的电极3进入平坦化层4时，因为平坦化层4的折射率略小于电极3，该光线将被折射进入散射层2，被散射层2散射后进入透明衬底1，再经散射层2后出射到空气中。这种结构的基板工艺简单，但在成膜均匀性、粘附性、取向一致性以及工艺稳定性上会相对较差一些。

实施例2：

如图3所示，在实施例1的基础上，在透明衬底1的内外两侧表面形成致密的由TiO₂、SiO₂或ZnO构成50nm厚的籽晶层5，籽晶层5用于增强散射层2中纳米粒子依附性和提供晶体生长点，在籽晶层5的表面通过所述的溶胶-凝胶或水热法形成所述的散射层2。散射层2为由TiO₂、SiO₂或ZnO的纳米粒子构成的阵列。图4a～图4d为通过水热法在不同的水温和溶液浓度下形成的四种纳米阵列形貌特征。因为籽晶层5与散射层2的组分物理性质相同，光线在籽晶层5和散射层2中的传播方向相同。本实施例克服了实施例1中所述的问题，出光效率更好，虽然增加了籽晶层5，增加了工艺上的复杂性，但是较传统的光刻-刻蚀工艺，籽晶层5的形成工艺也更简单。

实施例3：

如图5所示，在实施例2的基础上，只在透明衬底1的内侧设有所述的籽晶层5和散射层2，光线通过透明衬底1后直接进入空气。

实施例4：

如图6所示，只在透明衬底1的外侧设有所述的籽晶层5和散射层2，透明衬底1的内侧直接与所述的电极3连接。

Claims

1.有机电致发光器件的基板，其特征为包括透明衬底(1)，在透明衬底(1)的至少一侧具有散射层(2)，所述散射层(2)由TiO₂、SiO₂或ZnO的纳米粒子构成，透明衬底(1)的内侧与电极(3)连接。

2.如权利要求1所述的有机电致发光器件的基板，其特征为在透明衬底(1)的内外两侧都具有散射层(2)。

3.如权利要求1所述的有机电致发光器件的基板，其特征为散射层(2)的厚度为300nm。

4.如权利要求1所述的有机电致发光器件的基板，其特征为散射层(2)通过在可见光段透明的平坦化层(4)与电极(3)连接，所述的平坦化层(4)中包含光刻胶、ITO、ZnO或具有透明导电性质的ZnO掺杂物。

5.如权利要求1至4之一所述的有机电致发光器件的基板，其特征为在透明衬底(1)与散射层(2)之间具有增强散射层(2)中纳米粒子依附性和提供晶体生长点的籽晶层(5)。

6.如权利要求5所述的有机电致发光器件的基板，其特征为所述籽晶层(5)的厚度≤100nm。

7.有机电致发光器件基板的制造方法，其特征为设有透明衬底(1)，在透明衬底(1)的至少一侧通过溶胶-凝胶或水热法形成散射层(2)，所述散射层(2)由TiO₂、SiO₂或ZnO的纳米粒子构成，透明衬底(1)的内侧通过沉积设置有电极(3)。

8.如权利要求7所述的有机电致发光器件基板的制造方法，其特征为通过溶胶-凝胶或水热法在透明衬底(1)的内外两侧都形成有散射层(2)。

9.如权利要求7所述的有机电致发光器件基板的制造方法，其特征为在散射层(2)上经涂敷或沉淀形成平坦化层(4)，散射层(2)通过平坦化层(4)与所述电极(3)连接，平坦化层(4)中包含光刻胶、ITO、ZnO或ZnO的掺氧化物。

10.如权利要求7至9之一所述的有机电致发光器件基板的制造方法，其特征为在透明衬底(1)的表面形成致密的由TiO₂、SiO₂或ZnO构成的籽晶层(5)，籽晶层(5)用于增强散射层(2)中纳米粒子依附性和提供晶体生长点，在籽晶层(5)的表面通过所述的溶胶-凝胶或水热法形成所述的散射层(2)。