CN102856503A - 一种有机电致发光器件及其制备方法 - Google Patents

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CN102856503A CN2011101774970A CN201110177497A CN102856503A CN 102856503 A CN102856503 A CN 102856503A CN 2011101774970 A CN2011101774970 A CN 2011101774970A CN 201110177497 A CN201110177497 A CN 201110177497A CN 102856503 A CN102856503 A CN 102856503A
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周明杰
王平
钟铁涛
黄辉
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Abstract

本发明属于光电材料领域，其公开了一种有机电致发光器件及其制备方法；该器件包括依次层叠的阳极基板、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层、保护层、第一防腐蚀层、第二防腐蚀层；第一防腐层封装依次层叠的所述阳极基板、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层、保护层；第二防腐层封装在第一防腐层表面；其中，保护层的材质为SiO；第一防腐蚀层的材质为Al2O3或AlN；第二防腐蚀层的材质为ZrO或ZrO2。本发明提供的有机电致发光器件，在受到湿气和潮气侵蚀后，可以有效避免水渗透到有机电致发光器件的内部，从而减缓其内部功能层材料老化进度，进而延长其使用寿命。

Description

一种有机电致发光器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及光电材料领域，尤其涉及一种有机电致发光器件。本发明还涉及该有机电致发光器件的制备方法。
背景技术
有机电致发光器件(OLED)是基于有机材料的一种电流型半导体发光器件，其典型结构是在ITO玻璃上制作一层几十纳米厚的有机发光材料作发光层，发光层上方有一层低功函数的金属电极，当电极上加有电压时，发光层就产生光辐射。
OLED器件具有主动发光、发光效率高、功耗低、轻、薄、无视角限制等优点，被业内人士认为是最有可能在未来的照明和显示器件市场上占据霸主地位的新一代器件。作为一项崭新的照明和显示技术，OLED技术在过去的十多年里发展迅猛，取得了巨大的成就。由于全球越来越多的照明和显示厂家纷纷投入研发，大大的推动了OLED的产业化进程，使得OLED产业的成长速度惊人，目前已经到达了大规模量产的前夜。
然而，有机电致发光器件受到湿气和潮气侵蚀后，会引起有机电致发光器件内部功能层材料发生老化，进而失效，从而缩短有机电致发光器件的寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种寿命较长的有机电致发光器件。
本发明提供的有机电致发光器件，包括依次层叠的阳极基板、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层；其特征在于，该有机电致发光器件还包括保护层、第一防腐蚀层、第二防腐蚀层，所述保护层层叠在所述阴极层表面，所述第一防腐层包覆封装依次层叠的所述阳极基板、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层、保护层；所述第二防腐层包覆封装在所述第一防腐层表面；其中，所述保护层的材质为SiO；所述第一防腐蚀层的材质为Al2O3或AlN；所述第二防腐蚀层的材质为ZrO或ZrO2。
上述有机电致发光器件中，各功能层材料如下：
所述阳极基板的材质为ITO玻璃或ITO聚对苯二甲酸乙二酯；其中，ITO为导电阳极，玻璃基板或聚对苯二甲酸乙二酯基板为衬底；
所述空穴注入层的材质为MoO3或WO3；
所述空穴传输层的材质为N，N’-(1-萘基)-N，N’-二苯基-4，4’-联苯二胺或N，N’-二苯基-N，N’-双(3-甲基苯基)-(1，1’-联苯基)-4，4’-二胺；
所述发光层的材质为N-芳基苯并咪唑掺杂三(2-苯基吡啶)合铱或双(4，6-二氟苯基吡啶-N，C2)吡啶甲酰合铱形成的掺杂混合物；
所述电子传输层的材质为8-羟基喹啉铝或者4-联苯酚基-二(2-甲基-8-羟基喹啉)合铝(III)；
所述电子注入层的材质为CsF或LiF；
所述阴极层的材质为铝或银。
本发明的另一目的在于提供上述有机电致发光器件的制备方法，其步骤如下：
S1、清洗阳极基板，随后对阳极基板的阳极层表面进行活化处理；
S2、在阳极基板的阳极层表面依次制备空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层；
S3、在所述阴极层的表面制备一层保护层，所述保护层的材质为SiO；
S4、在所述保护层的表面制备一层第一防腐蚀层，所述第一防腐蚀层的材质为Al2O3或AlN；
S5、在所述第一防腐蚀层的表面制备一层第二防腐蚀层，所述第二防腐蚀层的材料为ZrO或ZrO2；
上述工艺步骤完成后，制得所述有机电致发光器件。
为了获得一个优良的多层封装效果，在制备上述有机电致发光器件时，还包括如下步骤：
S6、重复多次步骤S4，完后再重复多次步骤S5；或者交替重复步骤S4和S5多次。
本发明提供的有机电致发光器件，由于采用了SiO层、Al2O3或AlN层和ZrO或ZrO2层进行封装；SiO层可以有效保护该器件的有机功能层遭到湿气破坏，Al2O3或AlN层可以防止有机功能层的晶化，ZrO或ZrO2层可以提高有机功能层的防腐蚀性，且Al2O3(或AlN)/ZrO(或ZrO2)界面处形成铝酸盐增强膜层致密性；有鉴于此，本发明提供的有机电致发光器件的水氧渗透率达10-4g/m2·天；因此，该有机电致发光器件在受到湿气和潮气侵蚀后，可以有效避免水渗透到有机电致发光器件的内部，从而减缓其内部功能层材料老化进度，进而延长其使用寿命。
附图说明
图1为本发明有机电致发光器件的结构示意图；
图2为本发明有机电致发光器件的制作工艺流程图；
图3为本发明实施例1的有机电致发光器件和对比例的有机电致发光器件的寿命曲线图。
具体实施方式
本发明提供的有机电致发光器件，如图1所示，包括依次层叠的包括依次层叠的阳极基板101、空穴注入层102、空穴传输层103、发光层104、电子传输层105、电子注入层106、阴极层107；其中，该有机电致发光器件还包括保护层108、第一防腐蚀层109、第二防腐蚀层110，所述保护层层108叠在所述阴极层109表明，所述第一防腐层109包覆封装依次层叠的所述阳极基板101、空穴注入层102、空穴传输层103、发光层104、电子传输层105、电子注入层106、阴极层107、保护层108；所述第二防腐层110包覆封装在所述第一防腐层109表面；其中，所述保护层108的材质为SiO；所述第一防腐蚀层109的材质为Al2O3或AlN；所述第二防腐蚀层110的材质为ZrO或ZrO2。
上述有机电致发光器件中，各功能层的材料如下：
所述阳极基板101的材质为ITO玻璃或ITO聚对苯二甲酸乙二酯(PET)；其中，ITO为导电阳极，玻璃或聚对苯二甲酸乙二酯为衬底；
所述空穴注入层102的材质为MoO3或WO3；所述空穴注入层的厚度为10～15nm；
所述空穴传输层103的材质为N，N’-(1-萘基)-N，N’-二苯基-4，4’-联苯二胺(NPB)或者N，N’-二苯基-N，N’-双(3-甲基苯基)-(1，1’-联苯基)-4，4’-二胺(TPD)；所述空穴传输层的厚度为40～60nm；
所述发光层104的材质为N-芳基苯并咪唑(TPBi)掺杂三(2-苯基吡啶)合铱(Ir(ppy)3)或者双(4，6-二氟苯基吡啶-N，C2)吡啶甲酰合铱(FIrpic)形成的掺杂混合物，即TPBi∶Ir(ppy)3混合物或者TPBi∶Firpic混合物，且TPBi为主体材料，Ir(ppy)3和Firpic为掺杂材料，掺杂材料的掺杂比例为5～20wt％(质量百分含量，下同)；所述发光层的厚度为10～50nm；
所述电子传输层105的材质为8-羟基喹啉铝(Alq3)或者4-联苯酚基-二(2-甲基-8-羟基喹啉)合铝(III)(BAlq)；所述电子传输层的厚度为20～80nm；
所述电子注入层106的材质为CsF或LiF；所述电子注入层的厚度为1～2nm；
所述阴极层107的材质为铝(Al)和银(Ag)；所述阴极层的厚度为80～200nm；
所述保护层的厚度100～150nm；其中，所述保护层的材质为SiO；所述保护层用于保护阴极层；
所述第一防腐蚀层的厚度20～50nm，其中，所述第一防腐蚀层的材质为Al2O3或AlN；所述第一防腐蚀层用于防止有机电致发光器件器件内有机功能层的腐蚀和老化；
所述第二防腐蚀层的厚度20～50nm，其中，所述第二防腐蚀层的材质为ZrO或ZrO2；所述第二防腐蚀层用于进一步防止有机电致发光器件器件内有机功能层的腐蚀和老化。
本发明的另一目的在于提供上述有机电致发光器件的制备方法，如图2所示，其步骤如下：
S1、清洗阳极基板，随后对阳极基板的阳极层表面进行活化处理；
S2、采用真空蒸镀的方法或溶液涂敷的方法，在阳极基板的阳极层表面依次制备功能层，如，空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层，且所述空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层的厚度依次为10～15nm、40～60nm、10～50nm、20～80nm、1～2nm、80～200nm；
S3、采用真空蒸镀的方法，在所述阴极层的表面制备一层厚度100～150nm的SiO为材质的保护层；
S4、采用磁控溅射或ALD(原子层沉积方式)，在所述SiO层的表面制备厚度20～50nm的Al2O3或AlN为材质的第一防腐蚀层；
S5、采用磁控溅射或ALD(原子层沉积方式)，在所述第一防腐蚀层的表面制备厚度20～50nm的ZrO或ZrO2为材质的第二防腐蚀层。
上述工艺步骤完成后，制得所述有机电致发光器件。
为了获得更好的封装效果，该制备方法还应包括如下步骤：
S6、重复多次(至少3次以上)步骤S4，完后再重复多次(至少3次以上)步骤S5；或者交底重复至少3次以上步骤S4和S5。
上述步骤S6，是为了获得一个优良的多层封装效果，此时获得多层第一防腐蚀层后在层叠多层第二防腐蚀层。
对于步骤S6，也可以这样操作：
交替重复步骤S4和步骤S5多次；此时，第一防腐蚀层和第二防腐蚀层交替叠加。
上述制备方法制得的有机电致发光器件，由于采用了SiO层、Al2O3或AlN层和ZrO或ZrO2层进行封装；SiO层可以有效保护该器件的有机功能层遭到湿气破坏，Al2O3或AlN层可以防止有机功能层的晶化，ZrO或ZrO2层可以提高有机功能层的防腐蚀性，且Al2O3(或AlN)/ZrO(或ZrO2)界面处形成铝酸盐增强膜层致密性；有鉴于此，本发明提供的有机电致发光器件的水氧渗透率达10-4g/m2·天；因此，该有机电致发光器件在受到湿气和潮气侵蚀后，可以有效避免水渗透到有机电致发光器件的内部，从而减缓其内部功能层材料老化进度，进而延长其使用寿命。
下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。
实施例1
本实施例的有机电致发光器件，其结构如下：
ITO玻璃/MoO3/NPB/TPBi:FIrpic/Alq3/LiF/Al/SiO/Al2O3/ZrO。
下面是上述有机电致发光器件的制备工艺：
1、将ITO玻璃(其中，ITO，即氧化铟锡，为阳极层，起导电作用；玻璃为基板；ITO玻璃采用购买获得)基板依次采用洗洁精、乙醇、丙酮、纯水清洗，且各清洗阶段均在超声波清洗机进行清洗，每次清洗5分钟，停止5分钟，分别重复3次的方法，然后再用烘箱烘干待用；
2、对洗净后的ITO玻璃进行表面活化处理，以增加ITO表面层的含氧量，提高ITO表面的功函数；ITO厚度100nm；
3、采用真空蒸镀的方法，在ITO表面依次制备空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层；且空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层的所对应材料依次为MoO3、NPB、TPBi∶FIrpic(其中，Firic为掺杂材料，掺杂比例15wt％)、Alq3、LiF、Al；其中，空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层的厚度分别为10nm、40nm、10nm、20nm、1nm、80nm；
4、在真空度5×10-5Pa、蒸发速度
Figure BDA0000071930570000071
的真空镀膜设备中，在阴极层的表面蒸镀一层厚度为100nm的SiO层；
5、采用磁控溅射方式，在SiO层上制备一层Al2O3层，厚度为20nm，本底真空度2×10-4Pa；
6、采用磁控溅射方式，在Al2O3膜上制备一层ZrO层，厚度20nm，本底真空度2×10-4Pa；
7、重复3次步骤4，完后再重复3次步骤5，制得有机电致发光器件。
实施例2
本实施例的有机电致发光器件，其结构如下：
ITO玻璃/WO3/TPD/TPBi:Ir(ppy)3/Alq3/LiF/Al/SiO/AlN/ZrO2。
下面是上述有机电致发光器件的制备工艺：
1、将ITO玻璃(其中，ITO，即氧化铟锡，为阳极层，起导电作用；玻璃为基板；ITO玻璃采用购买获得)基板依次采用洗洁精、乙醇、丙酮、纯水清洗，且各清洗阶段均在超声波清洗机进行清洗，每次清洗5分钟，停止5分钟，分别重复3次的方法，然后再用烘箱烘干待用；
2、对洗净后的ITO玻璃进行表面活化处理，以增加ITO表面层的含氧量，提高ITO表面的功函数；ITO厚度100nm；
3、采用溶液涂敷的方法，在ITO表面依次制备空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层；且空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层的所对应材料依次为WO3、TPD、TPBi∶Ir(ppy)3(其中，Ir(ppy)3为掺杂材料，掺杂比例10wt％)、Alq3、LiF、Al；其中，空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层的厚度分别为15nm、60nm、50nm、80nm、2nm、200nm；
4、在真空度5×10-5Pa、蒸发速度
Figure BDA0000071930570000081
的真空镀膜设备中，在阴极层的表面蒸镀一层厚度为150nm的SiO层；
5、采用ALD(原子层沉积方式)，在SiO层上制备一层AlN层，厚度为50nm，本底真空度2×10-4Pa；
6、采用磁控溅射方式，在AlN层上制备一层ZrO2层，厚度50nm，本底真空度2×10-4Pa；
7、重复5次步骤4，完后再重复5次步骤5，制得有机电致发光器件。
实施例3
本实施例的有机电致发光器件，其结构如下：
ITO玻璃/WO3/TPD/TPBi:Ir(ppy)3/BAlq/CsF/Ag/SiO/AlN/ZrO2。
下面是上述有机电致发光器件的制备工艺：
1、将ITO玻璃(其中，ITO，即氧化铟锡，为阳极层，起导电作用；玻璃为基板；ITO玻璃采用购买获得)基板依次采用洗洁精、乙醇、丙酮、纯水清洗，且各清洗阶段均在超声波清洗机进行清洗，每次清洗5分钟，停止5分钟，分别重复3次的方法，然后再用烘箱烘干待用；
2、对洗净后的ITO玻璃进行表面活化处理，以增加ITO表面层的含氧量，提高ITO表面的功函数；ITO厚度100nm；
3、采用真空蒸镀的方法，在ITO表面依次制备空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层；且空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层的所对应材料依次为WO3、TPD、TPBi∶Ir(ppy)3(其中，Ir(ppy)3为掺杂材料，掺杂比例20wt％)、BAlq、CsF、Ag；其中，空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层的厚度分别为12nm、50nm、30nm、60nm、1.5nm、120nm；
4、在真空度5×10-5Pa、蒸发速度
Figure BDA0000071930570000091
的真空镀膜设备中，在阴极层的表面蒸镀一层厚度为125nm的SiO层；
5、采用磁控溅射方式，在SiO层上制备一层AlN层，厚度为35nm，本底真空度2×10-4Pa；
6、采用磁控溅射方式，在AlN层上制备一层ZrO2层，厚度35nm，本底真空度2×10-4Pa；
7、重复6次步骤4，完后再重复6次步骤5，制得有机电致发光器件。
实施例4
本实施例的有机电致发光器件，其结构如下：
ITO聚对苯二甲酸乙二酯基板/MoO3/NPB/TPBi:FIrpic/BAlq/CsF/Ag/SiO/Al2O3/ZrO。
下面是上述有机电致发光器件的制备工艺：
1、将ITO聚对苯二甲酸乙二酯(其中，ITO，即氧化铟锡，为阳极层，起导电作用；聚对苯二甲酸乙二酯为基板；ITO聚对苯二甲酸乙二酯基板采用购买获得)基板依次采用洗洁精、乙醇、丙酮、纯水清洗，且各清洗阶段均在超声波清洗机进行清洗，每次清洗5分钟，停止5分钟，分别重复3次的方法，然后再用烘箱烘干待用；
2、对洗净后的ITO聚对苯二甲酸乙二酯基板进行表面活化处理，以增加ITO表面层的含氧量，提高ITO表面的功函数；ITO厚度100nm；
3、采用真空蒸镀的方法，在ITO表面依次制备空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层；且空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层的所对应材料依次为MoO3、NPB、TPBi∶FIrpic(其中，FIrpic为掺杂材料，掺杂比例5wt％)、BAlq、CsF、Ag；其中，空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层的厚度分别为12nm、55nm、30nm、40nm、1.8nm、180nm；
4、在真空度5×10-5Pa、蒸发速度
Figure BDA0000071930570000101
的真空镀膜设备中，在阴极层的表面蒸镀一层厚度为140nm的SiO层；
5、采用磁控溅射方式，在SiO层上制备一层Al2O3层，厚度为40nm，本底真空度2×10-4Pa；
6、采用磁控溅射方式，在Al2O3层上制备一层ZrO层，厚度40nm，本底真空度2×10-4Pa；制得有机电致发光器件。
7、交替重复步骤4和步骤5各3次，制得有机电致发光器件。
对比例：
本对比例的有机电致发光器件，其结构如下：
ITO玻璃/MoO3/NPB/TPBi:FIrpic/Alq3/LiF/Al/SiO。
下面是上述有机电致发光器件的制备工艺：
1、将ITO玻璃(其中，ITO，即氧化铟锡，为阳极层，起导电作用；玻璃为基板；ITO玻璃采用购买获得)基板依次采用洗洁精、乙醇、丙酮、纯水清洗，且各清洗阶段均在超声波清洗机进行清洗，每次清洗5分钟，停止5分钟，分别重复3次的方法，然后再用烘箱烘干待用；
2、对洗净后的ITO玻璃进行表面活化处理，以增加ITO表面层的含氧量，提高ITO表面的功函数；ITO厚度100nm；
3、采用真空蒸镀的方法，在ITO表面依次制备空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层；且空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层的所对应材料依次为MoO3、NPB、TPBi∶FIrpic(其中，Firpic为掺杂材料，掺杂比例15wt％)、Alq3、LiF、Al；其中，空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层的厚度分别为10nm、40nm、10nm、20nm、1nm、80nm；
4、在真空度5×10-5Pa、蒸发速度
Figure BDA0000071930570000111
的真空镀膜设备中，在阴极层的表面蒸镀一层厚度为100nm的SiO层，制得有机电致发光器件。
图3为本发明实施例1的有机电致发光器件和对比例的有机电致发光器件的寿命曲线图；其中，曲线1代表本发明实施例1的有机电致发光器件的寿命曲线，曲线2代表对比例的有机电致发光器件的寿命曲线。从图3中可看出，初始亮度1920cd/m2下，实施例1制得有机电致发光器件的使用寿命是对比例制得有机电致发光器件的使用寿命至少5倍以上。
应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种有机电致发光器件，包括依次层叠的阳极基板、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层；其特征在于，该有机电致发光器件还包括保护层、第一防腐蚀层、第二防腐蚀层，所述保护层层叠在所述阴极层表面，所述第一防腐层包覆封装依次层叠的所述阳极基板、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层、保护层；所述第二防腐层包覆封装在所述第一防腐层表面；其中，所述保护层的材质为SiO；所述第一防腐蚀层的材质为Al2O3或AlN；所述第二防腐蚀层的材质为ZrO或ZrO2。
2.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述阳极基板的材质为ITO玻璃或ITO聚对苯二甲酸乙二酯。
3.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述空穴注入层的材质为MoO3或WO3。
4.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述空穴传输层的材质为N，N’-(1-萘基)-N，N’-二苯基-4，4’-联苯二胺或N，N’-二苯基-N，N’-双(3-甲基苯基)-(1，1’-联苯基)-4，4’-二胺。
5.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述发光层的材质为N-芳基苯并咪唑掺杂三(2-苯基吡啶)合铱或双(4，6-二氟苯基吡啶-N，C2)吡啶甲酰合铱形成的掺杂混合物。
6.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述电子传输层的材质为8-羟基喹啉铝或者4-联苯酚基-二(2-甲基-8-羟基喹啉)合铝(III)。
7.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述电子注入层的材质为CsF或LiF。
8.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述阴极层的材质为铝或银。
9.一种如权利要求1所述的有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
S1、清洗阳极基板，随后对阳极基板的阳极层表面进行活化处理；
S2、在阳极基板的阳极层表面依次制备空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极层；
S3、在所述阴极层的表面制备一层保护层，所述保护层的材质为SiO；
S4、在所述保护层的表面制备一层第一防腐蚀层，所述第一防腐蚀层的材质为Al2O3或AlN；
S5、在所述第一防腐蚀层的表面制备一层第二防腐蚀层，所述第二防腐蚀层的材料为ZrO或ZrO2；
上述工艺步骤完成后，制得所述有机电致发光器件。
10.根据权利要求9所述的有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，还包括如下步骤：
S6、重复多次步骤S4，完后再重复多次步骤S5；或者交替重复步骤S4和S5多次。
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