CN103682160B - 一种有机电致发光器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明所述的有机电致发光器件在基板和有机电致发光单元之间设置有包括散射颗粒和散射层本体的散射层；由于散射颗粒沿远离第一电极层方向在散射层本体中分别浓度逐渐减少，使得散射层中的折射率从与第一电极层的接触面至与基板的接触面逐渐减少，增加了第一电极与基板折射率的匹配程度，提高了所述有机电致发光器件的光取出效率。同时，本发明所述的有机电致发光器件的制备方法，通过简单的常规工艺便可以实现散射粒子在散射层本体中减少分布散射层的制备，从而增加第一电极与基板折射率的匹配程度，提高应用其的有机电致发光器件的光取出效率，工艺简单、制备成本低，适合大规模的生产和应用。

Description

一种有机电致发光器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及有机电致发光领域，具体涉及一种光取出效率高的有机电致发光器件及其制备方法。

背景技术

有机电致发光器件（英文全称为Organic Light Emitting Device，意思为，简称为OLED）作为下一代照明和显示技术，具有色域宽、响应快、广视角、无污染、高对比度、平面化等优点。

典型的有机电致发光器件一般包括透明基板、第一透明电极、第二电极、以及设置在两个电极间的有机发光层，由于各层材料的折射率不容易相匹配，极易造成光线的层间反射，使得发光层发出的光大部分被限制在器件中。如空气的折射率近似为1，玻璃的折射率一般为1.5，设置在有机发光层两侧的各有机功能层为1.7～1.8，当光束从高折射率材料到达低折射率材料时，大于临界角的光束就会在界面发生全反射，被反射回的光将在各功能层之间来回反射、折射，最终消耗在器件内部无法被取出应用。研究表明，有机电致发光器件实际发出到空气中的光输出效率只有20%左右，有80%的光束被限制或消耗在器件内部。如何提高限制在有机电致发光器件内部的光束将是提高有机电致发光器件效率和寿命的关键技术。

针对不同的光限制机制，已经发展了多种方法提高有机电致发光器件的光取出效率。如：Journal Of Applied Physics（译为：应用物理）杂志在2002年91卷3324页报道了一篇文章《Improved light out-coupling in organic light emitting diodes employingordered microlens arrays》(译为：通过微透镜阵列改善有机发光二极管中的光输出耦合)，通过在透明玻璃基板上设置有序的微透镜阵列，通过折射改变全反射光束的光路，可使器件的出光输出效率比未设置微透镜阵列的器件高出1.5倍。中国专利文献CN100588302C公开了一种有机电致发光显示装置，该器件通过设置高折射率层，将光分配集中在高折射率层上避免由于第一透明电极造成的光损耗，并且通过增加在衍射光栅层的光，分配最大化光耦合效率。这些方法虽然具有较好的光取出效果，但是微透镜阵列以及高折射率玻璃制造技术难度大、成本高；衍射光栅制作工艺复杂，均不适合量产。

发明内容

为此，本发明所要解决的是现有提高有机电致发光显示器件光取出率的方法工艺复杂，制造难度大的问题，提供一种工艺简单、适合大规模生产，而且光取出率高的有机电致发光显示器件及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明所述的一种有机电致发光器件，包括基板、设置在基板上的有机电致发光单元，所述有机电致发光单元包括依次堆叠设置的第一电极层、有机发光层和第二电极层，所述第一电极层靠近所述基板设置；所述基板与所述第一电极层之间还设置有散射层；所述散射层包括透光率大于70%的散射层本体以及与设置在所述散射层本体中的散射颗粒；沿远离所述第一电极层方向，所述散射颗粒在所述散射层本体中的分布浓度逐渐降低。

所述散射层本体为单层材料结构或多层材料堆叠设置的结构。

所述多层材料堆叠设置的所述散射层本体中，各层所述材料的折射率沿靠近所述基板的方向逐渐减小或相等。

所述散射层本体的厚度为0.3μm～3μm；所述散射颗粒的粒径为200nm～800nm。

所述散射层本体为丙烯酸系感光性树脂或聚酰亚胺及其衍生物中一种或多种的组合。

所述散射颗粒为二氧化硅及其胶体、二氧化钛、二氧化锆、铟锡氧化物、三氧化二砷以及氧化铝中一种或多种的组合。

本发明所述的有机电致发光器件的制备方法，包括如下步骤：

S1、将m种折射率相同或不同的散射本体层材料按照折射率从小到大顺次从1至m编号，在第n+1散射本体层材料至第m散射本体层材料中每一层分别均匀掺入散射颗粒，n、m为大于或等于1的自然数，m≥n+1；

S2、在基板上顺序形成堆叠设置的第1散射本体层至第m散射本体层，形成散射层；

S3、在所述散射层上依次形成第一电极层、有机发光层和第二电极层。

步骤S1中所述散射颗粒在各所述散射本体层中的含量为5wt%～35wt%。

步骤S2中所述散射层形成后还包括加热的步骤，加热温度为100～400℃。

步骤S2中，每形成一层或多层所述散射本体层后还包括加热的步骤，加热温度为100～400℃。

步骤S2中，所述第1散射本体层的厚度与其他所有所述散射本体层的厚度之和的比值为0.2～5。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本发明所述的有机电致发光器件，包括基板、设置在基板上的有机电致发光单元，所述有机电致发光单元包括依次堆叠设置的第一电极层、有机发光层和第二电极层，第一电极层靠近基板设置，基板与第一电极层之间还设置有散射层，散射层包括散射层本体以及与设置在散射层本体中的散射颗粒，沿远离第一电极层方向，散射颗粒在散射层本体中的分布浓度降低；由于散射颗粒沿远离第一电极层方向在散射层本体中分布浓度降低，使得散射层中的折射率从与第一电极层的接触面至与基板的接触面梯度逐渐减少，增加了第一电极层与基板折射率的匹配程度，提高了所述有机电致发光器件的光取出效率。

2、本发明所述的有机电致发光器件的制备方法，通过简单的常规工艺便可以实现散射粒子在散射层本体中梯度分布散射层的制备，从而增加第一电极层与基板折射率的匹配程度，提高应用其的有机电致发光器件的光取出效率，工艺简单、制备成本低，适合大规模生产和应用。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1-4是实施例1所述有机电致发光器件制备流程中器件的结构示意图。

图中附图标记表示为：10-基板、20-散射层、21-第一散射本体层、22-第二散射本体层、31-第一电极层、32-发光层、33-第二电极层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层、区域或基板被称作“形成在”或“设置在”另一元件“上”时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。

实施例1

本实施例提供一种有机电致发光器件，如图4所示，包括基板10、设置在基板10上的有机电致发光单元，所述有机电致发光单元包括依次堆叠设置的第一电极层31、有机发光层32和第二电极层33，所述第一电极层31靠近所述基板10设置。

所述基板10与所述第一电极层31之间还设置有散射层20；所述散射层20包括透光率为85%的散射层本体以及与设置在所述散射层本体中的散射颗粒；所述散射颗粒靠近所述第一电极层31分布；所述散射层本体的折射率为1.5，所述散射颗粒的折射率为2.6。

所述散射层本体为单层材料结构或多层材料堆叠设置的结构，本实施例优选单层材料结构。作为本发明的其他实施例，所述多层材料堆叠设置的所述散射层本体中，各层所述材料的折射率沿靠近所述基板的方向逐渐减少或相等。

本实施例中所述散射层20的厚度为2微米，所述散射颗粒的粒径为400nm，所述散射颗粒在所述散射层本体中的质量比为15%。

所述散射层本体选自但不限于丙烯酸系感光性树脂或聚酰亚胺及其衍生物中一种或多种的组合，如聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）、聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)等，本实施例优选PGMEA层。

所述散射颗粒选自但不限于为二氧化硅及其胶体、二氧化钛、二氧化锆、铟锡氧化物、三氧化二砷以及氧化铝中一种或多种的组合中一种或多种的组合，本实施例优选ZrO2颗粒与TiO2颗粒的任意比组合。

所述的有机电致发光器件的制备方法，包括如下步骤：

S1、将散射颗粒均匀分散在的第二散射本体层材料中，散射粒子的含量为15wt%。

作为本发明的其他实施例，为帮助散射颗粒均匀分散以及步骤S2中第二散射本体层的成膜，可在步骤S1中加入适量的易挥发有机溶剂、散射颗粒表面处理溶剂、助分散溶剂等，也可实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。

S2、如图1所示，通过旋涂工艺在基板10上形成第一散射本体层，如图2所示，通过旋涂工艺将步骤S1中制得的溶液涂布在第一散射本体层上，形成包括散射颗粒的第二散射本体层。所述第二散射本体层的厚度与所述第一散射本体层的厚度分别为0.8微米、1.2微米。

本实施例中，所述散射层本体优选为单层材料结构，因此第一散射本体层材料与第二散射本体层材料相同，作为本发明的其他实施例，所述第一散射本体层材料与所述第二散射本体层材料不同，第一散射本体层的折射率小于或等于所述第二散射本体层材料的折射率，所述第一散射本体层材料还可以为多层材料堆叠设置的结构，各层所述材料的折射率沿靠近所述基板10的方向逐渐减少或相等。

如图3所示，将制得的形成有第一散射本体层和第二散射本体层的基板10置于洁净烘箱进行加热处理，温度为200℃，形成散射颗粒在所述散射层本体中的分布浓度逐渐减少的散射层20。

S3、如图4所示，在所述散射层20上依次形成第一电极层31、有机发光层32和第二电极层33。

所述第一电极层31、所述有机发光层32和所述第二电极层33所用材料以及制备工艺均同现有技术。

本实施例中，所述第一电极层31是采用直流磁控溅射法制备的厚度为150nm的铟锡氧化物（ITO）层。

本实施例中，所述有机电致发光器件还包括设置在所述第一电极层31和所述第二电极层32之间的空穴传输层、电子传输层、电子注入层；所述有机发光层32设置在空穴传输层和电子传输层之间。

所述空穴传输层、所述有机发光层、所述电子传输层以及所述电子注入层均采用蒸镀工艺制备。蒸镀过程中腔室压强低于5.0×10-3Pa，首先蒸镀40nm厚N,N′-二(1-萘基)-N,N′-二苯基-1,1′-联苯-4-4′-二胺（NPB）作为空穴传输层；以双源共蒸的方法蒸镀30nm厚的9,10-二(β-萘基)蒽（ADN)和TBPe作为发光层，通过速率控制1,4,7,10-四叔丁基二萘嵌苯（TBPe）在ADN中的比例为7wt%；蒸镀20nm的8-羟基喹啉铝（Alq3）作为电子传输层；蒸镀0.5nm的LiF作为电子注入层。

有机功能层之上蒸镀150nm的Ag作为第二电极层。

所述的有机电致发光器件的制备方法，通过简单的常规工艺便可以实现散射粒子在散射层本体中梯度分布散射层的制备，从而增加第一电极层31与基板10折射率的匹配程度，提高应用其的有机电致发光器件的光取出效率，工艺简单、制备成本低，适合大规模生产和应用。

实施例2

本实施例提供一种有机电致发光器件，包括基板、设置在基板上的有机电致发光单元，所述有机电致发光单元包括依次堆叠设置的第一电极层、有机发光层和第二电极层，所述第一电极层靠近所述基板设置。

所述基板与所述第一电极层之间还设置有散射层；所述散射层包括透光率为85%的散射层本体以及与设置在所述散射层本体中的散射颗粒；所述散射颗粒靠近所述第一电极层分布。

本实施例中所述散射层本体优选为多层材料堆叠设置的结构。

本实施例中所述散射层的厚度为2600nm，所述散射颗粒的粒径为400nm。

所述的有机电致发光器件的制备方法，包括如下步骤：

S1、将m种折射率相同或不同的散射本体层材料按照折射率从小到大顺次从1至m编号，在第n+1散射本体层材料至第m散射本体层材料中每一层或间隔层分别均匀掺入散射颗粒，n、m为大于1的自然数，m≥n+1。本实施例中，m优选为3，n优选为1；第1散射本体层材料为PMMA，第2散射本体层材料为PGMEA，第3散射本体层材料为光阻剂（EOC130），折射率顺次增大；将散射颗粒均匀分散在的第2散射本体层材料和第3散射本体层材料中，各层中散射粒子的含量均为为15wt%。

作为本发明的其他实施例，为帮助散射颗粒均匀分散以及散射本体层成膜，可在步骤S1各所述散射本体层中加入适量的易挥发有机溶剂、散射颗粒表面处理溶剂、助分散溶剂等，也可实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。各所述散射层本体选自但不限于丙烯酸系感光性树脂或聚酰亚胺及其衍生物中一种或多种的组合，如聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）、聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)等。

所述散射颗粒选自但不限于为二氧化硅及其胶体、二氧化钛、二氧化锆、铟锡氧化物、三氧化二砷以及氧化铝中一种或多种的组合中一种或多种的组合，本实施例优选TiO2颗粒。

S2、通过旋涂工艺在基板上顺序形成堆叠设置的第1散射本体层至第3散射本体层，形成散射层，各层厚度分别为600nm、800nm、1200nm。

S3、在所述散射层20上依次形成第一电极层31、有机发光层32和第二电极层33，具体制备工艺同实施例1。

对比例1

本对比例提供一种有机电致发光器件，器件结构和制备方法同实施例1，唯一不同是，所述散射层20不同，本对比例中，散射颗粒均匀分散在散射层本体中。

制备方法相应区别为，步骤S2中，不需制备第一散射本体层，本对比例中第二散射本体层厚度与实施例1中第一散射本体层和第二散射本体层厚度和相同。

对比例2

本对比例提供一种有机电致发光器件，器件结构和制备方法同实施例1，唯一不同是，所述散射层20不同，本对比例中，散射颗粒分散在第一散射本体层中。

制备方法相应区别为，步骤S1中，将散射颗粒均匀分散在第一散射本体层材料中，形成均一溶液；步骤S2中依次制备包含散射颗粒的第一散射本体层和第二散射本体层。

对比例3

本对比例提供一种有机电致发光器件，器件结构和制备方法同实施例，唯一不同是，不含所述散射层20。

通过购自柯尼卡美能达的LS-100型亮度计对上述实施例和对比例中所述的有机发光显示装置进行测试，测试数据如下表所示。

	4V电压下亮度[cd/m2]
		实施例1	1850
实施例2	1830
		对比例1	1780
对比例2	1770
		对比例3	1000

从上述数据可以看出，与对比例1-3相比，实施例1-2所述的有机电致发光器件中，由于散射颗粒沿远离第一电极层方向在散射层本体中分布浓度逐渐减小，使得散射层中的折射率从与第一电极层的接触面至与基板的接触面逐渐减小，从而增加了第一电极层与基板折射率的匹配程度，有效提高了所述有机电致发光器件的光取出效率，提到了所述有机电致发光器件的亮度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种有机电致发光器件，包括基板、设置在基板上的有机电致发光单元，所述有机电致发光单元包括依次堆叠设置的第一电极层、有机发光层和第二电极层，所述第一电极层靠近所述基板设置；其特征在于，所述基板与所述第一电极层之间还设置有散射层；所述散射层包括透光率大于70％的散射层本体以及与设置在所述散射层本体中的散射颗粒；沿远离所述第一电极层方向，所述散射颗粒在所述散射层本体中的分布浓度逐渐降低；

所述的有机电致发光器件的制备方法，包括如下步骤：

S1、将m种折射率不同的散射本体层材料按照折射率从小到大顺次从1至m编号，在第n+1散射本体层材料至第m散射本体层材料中每一层分别均匀掺入散射颗粒，n、m为大于或等于1的自然数，m≥n+1；

S2、在基板上顺序形成堆叠设置的第1散射本体层至第m散射本体层，形成散射层；

S3、在所述散射层上依次形成第一电极层、有机发光层和第二电极层。

2.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述散射层本体为单层材料结构或多层材料堆叠设置的结构。

3.根据权利要求2所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述多层材料堆叠设置的所述散射层本体中，各层所述材料的折射率沿靠近所述基板的方向逐渐减小或相等。

4.根据权利要求3所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述散射层本体的厚度为0.3μm～3μm；所述散射颗粒的粒径为200nm～800nm。

5.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，步骤S1中所述散射颗粒在各所述散射本体层中的含量为5wt％～35wt％。

6.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，步骤S2中所述散射层形成后还包括加热的步骤，加热温度为100～400℃。

7.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，步骤S2中，每形成一层或多层所述散射本体层后还包括加热的步骤，加热温度为100～400℃。

8.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，步骤S2中，所述第1散射本体层的厚度与其他所有所述散射本体层的厚度之和的比值为0.2～5。