CN103959504B - 有机发光器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有机发光器件及制备该有机发光器件的方法。本发明的有机发光器件依次包括：基板、第一电极、有机材料层和第二电极，其中在该第一电极上包括间隔图案。

Description

有机发光器件及其制备方法

技术领域

本申请要求2012年5月31日在韩国知识产权局(KIPO)提交的第10-2012-0058931号韩国专利申请的优先权，其全部公开内容通过引用的方式纳入本说明书中。

本发明涉及一种有机发光器件及其制备方法。

背景技术

有机发光器件由两个相对的电极和置于其间的多层有机材料薄膜构成，所述多层有机材料薄膜具有类似半导体的性质。具有所述结构的有机发光器件利用的是使用有机材料将电能转换为光能的现象，即有机发光现象。具体而言，当电压施加在有机材料层置于阳极和阴极之间的结构的两电极之间时，来自所述阳极的空穴以及来自所述阴极的电子注入至所述有机材料层中。当所注入的空穴与电子彼此相遇时，形成激子，并且激子再次跃迁至基态，从而发光。

在上述有机发光器件中，有机材料层发出的光线通过透光电极发出，且有机发光器件通常可分为顶部发光型、底部发光型和双面发光型。对于顶部发光型或底部发光型，两个电极中的一个应为透光电极，而对于双面发光型，两个电极均应为透光电极。

关于上述有机发光器件，自Kodak Co.,Ltd.宣称当使用多层结构时，可在低电压下驱动所述器件以来，已有许多研究专注于此，近年来，使用有机发光器件的自然色显示器已用于手机并已商品化。

此外，由于近来已开展使用磷光材料的有机发光器件代替使用现有的荧光材料的有机发光器件方面的研究，有机发光器件的效率已快速提高，且预计在不久的将来所述器件将能够取代现有的照明设备。

发明详述

技术问题

本技术领域需针对一种有机发光器件及其制备方法进行研究，所述有机发光器件具有优异的发光效率且以简单的方法制备。

技术方案

本发明提供一种有机发光器件，其依次包括：基板、第一电极、有机材料层和第二电极，且包括该第一电极上的间隔图案(spacerpattern)。

此外，本发明还提供一种制备有机发光器件的方法，所述方法包括：1)在基板上形成第一电极；2)在该第一电极上形成间隔图案；以及3)形成有机材料层与第二电极。

有益效果

本发明的一个实施方案的有机发光器件包括第一电极上的间隔图案，以避免在使用无空腔的薄膜或玻璃进行封装的过程中第一电极与第二电极因物理压力而发生电短路。此外，本发明的一个实施方案的有机发光器件增加了一次在第一电极上形成间隔图案的光处理(photoprocess)，以建立该基板的可靠性。

附图简述

图1为示意性地示出本发明一个具体实施方案的有机发光器件的平面图；

图2为示意性地示出本发明一个具体实施方案的有机发光器件的垂直剖面图。

<附图主要部分的描述>

10：第一电极

20：辅助电极

30：间隔物

40：有机材料层

50：第二电极

60：绝缘层

最佳实施方式

在下文中，将详细描述本发明。

为了将有机发光器件用作照明，与已有的自然色显示器不同的是，需要在高亮度下驱动所述器件，且与已有的照明设备相同的是，需要保持恒定的亮度。为了充分地改善所述有机发光器件的亮度，需要在大面积内进行发光，且为了实现在大面积内进行发光，需要使用大的驱动电流。此外，为了保持大面积的恒定亮度，上述大电流需要均匀地通入所述具有大面积的器件中。

通常，对于有机发光器件的阳极材料，一般可使用具有大的功函的金属氧化物。然而，所述金属氧化物的导电性相对不高。因此，当将所述金属氧化物用于具有小显示面积的有机EL或LCD时，不会出现问题，但将所述金属氧化物用于照明设备的大面积有机EL时，因大电流而产的电压降过大，以致电流无法均匀地通入发光表面，因而所述器件无法均匀发光。例如，仅在电极电连接至驱动电路的部位附近进行发光，而在其它区域则可能弱发光或不发光。

同时，对于有机发光器件的阴极材料，一般使用具有小的功函的金属或其合金。上述金属可具有材料本身的高导电性，但当需要以电极的透明度作为有机发光器件的特征时，在金属形成薄膜时，其导电性则会降低。因此，即使在此情况下，由于电流不均匀地通入发光表面，因此所述器件无法均匀地发光。

因此，为了将有机发光器件用作照明设备，需要通过降低电极电阻以在大面积发光器件中均匀地发出高亮度的光。

有机发光器件通常由两个彼此相对的大面积电极和置于所述两个电极之间的有机材料层构成，从而通过电流发光。电流施加在电极的边缘处，流向电极中心，流经有机材料，并放电至与所述电极相对的另一电极。此时，电流从所述另一电极的边缘流向其中心的同时产生电压降，所述电压降与该电极的电阻呈正比。由于消耗的能量与因电极的电阻而产生的电压降相当，因而有机发光器件的能效降低。

此外，由于两电极之间形成的电场发生变化，因此，有机材料的发光量随着电极位置的变化而变化，且就视觉效果而言，由这种位置而导致的发光亮度的差异是不利，并且对装置的稳定性有不利影响。因此，在有机发光器件中，需要使这些问题降至最低的设计。

用于有机发光器件中的透明电极是透明的，以使光线透过，但相较于金属电极，其具有非常高的电阻。因此，如果想要在大面积下使用该有机发光器件，则由于所述透明电极的高电阻而使大发光面积中的电压分布并不均匀，因此，在大面积下获得具有均匀亮度的发光时存在问题。为了解决此问题，通常使用的方法是，在透明电极上或在透明电极下安装使用金属的辅助电极。为了确保透明度，将金属辅助电极制成尽可能薄的格栅形状，并且，为了增加透明度，同时在大面积下获得均匀的电压分布，使用尽可能长地增加格栅周期的方法。然而，使用具有格栅形状的金属辅助电极的方法不仅存在制备过程的复杂度增加的问题，还存在如下制备问题：在辅助电极形成于透明电极上时，由于其高度，会在辅助电极上均匀地堆积待配置的有机材料。

当制备有机发光器件时，在封装过程中使用不具有空腔的薄膜或玻璃。然而，在使用不具有空腔的薄膜或玻璃的封装步骤中，在某些情况下，通过物理压力封装有机发光器件，从而使得有机发光器件的第一电极与第二电极彼此接触。如上所述，当该有机发光器件的第一电极和第二电极彼此接触时，可产生电短路，因而整个有机发光器件可能产生缺陷。

因此，本发明致力于提供一种有机发光器件，其即使在通过物理压力的封装步骤中也可避免有机发光器件的第一电极与第二电极发生电短路。

本发明的一个实施方式的有机发光器件，其依序包括基板、第一电极、有机材料层和第二电极，还包括第一电极上的间隔图案。

本发明的有机发光器件包括发光区域及非发光区域，且可在有机发光器件的发光区域中提供间隔图案。在此，所述间隔图案可在所述第一电极与所述有机材料层之间提供。

间隔图案的锥角可超过10°并在60°以下，但本发明不限于此。

可使用本领域中已知的光敏树脂组合物来形成该间隔图案。更具体而言，可使用包含聚酰亚胺的光敏树脂组合物来形成该间隔图案，但本发明不限于此。

制备该间隔图案的方法如下所述。

使用喷涂法、辊涂法、使用狭缝喷嘴的施用方法、旋涂法、挤出涂布法及棒涂法或其中至少两种方法的结合将光敏树脂组合物涂布在第一电极上。

在形成干涂膜之后，为了形成不具有流动性的干涂膜，可采用施加真空和/或加热来挥发溶剂的方法。

即使加热条件可根据组分的类型或混合比而变化，在加热热板的情况下，光敏树脂组成物可在60至130℃下加热5至500秒，也可在烘箱内于60至140℃加热20至1,000秒，但本发明不限于此。

接着，使用具有预定图案的掩膜将辐射辐照在溶剂已挥发的干涂膜上，从而减少其流动性。照射量、照射条件或辐照类型可根据分辨率或组合物的混合程度而变化。在本发明中，作为辐射，可使用紫外线，例如g-射线(波长为436nm)、I-射线(波长为365nm)、h-射线(波长为405nm)；远紫外线，例如激光雷射(krF、ArF)；X-射线，例如同步加速器辐射；以及带电粒子辐射，例如电子束；也可使用I-射线、h-射线或g-射线。可使用接触照射法、直接接触(proximate)照射法或投射照射法进行照射。

在曝光之后及碱性显影之前，若需要，可进行曝光后烘烤(postexposure baking，PEB)。PEB的温度为150℃以下且时间可为约0.1至10分钟。

显影方法为使用碱性显影剂来移除不想要的部分的方法，并且可以实施该方法以使用水性碱性显影剂移除未照射的部分。对于显影剂，例如可使用碱性水溶液，其选自无机碱，例如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、硅酸钠、偏硅酸钠、氨或水；伯胺，例如乙胺或正丙胺；仲胺，例如二乙胺或正丙胺；叔胺，例如三乙胺、甲基二乙胺或正甲基吡咯烷酮；醇胺，例如二甲基乙基醇胺或三乙基醇胺；季铵盐，例如四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵或胆碱；以及胺，例如吡咯或哌啶。此外，通过将适当量的水性有机溶剂或表面活性剂添加至碱性水溶液中得到的水溶液也可用作显影剂，所述水性有机溶剂例如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙二醇单甲醚、二丙二醇或单甲醚。显影时间可为约15至200秒，且显影方法可为所有浸泡法、喷涂法或搅拌(puddle)法。在显影过程之后，用纯水进行20至200秒的洗涤过程，接着，使用压缩空气或氮气移除基板上的水分。经由上述方法，可在该第一电极上形成间隔图案。

接着，使用加热装置(例如，加热板或烘箱)进行后烘烤过程。所述烘烤过程可在150℃至250℃下进行，可使用加热板加热5至60分钟，或使用烘箱烘烤15至90分钟。在最终完成烘烤过程后，可获得完全交联硬化的间隔图案。

在本发明的有机发光器件中，间隔图案的厚度可为1至2μm，且其直径可为10至50μm，但本发明不限于此。

此外，提供间隔图案的部位为非发光区域，从而使提供间隔图案的部位的面积优选为有机发光器件的发光区域面积的3至10％。

如上所述，当提供间隔图案的部位的面积为3至10％时，在以物理压力封装的过程中，可避免第一电极与第二电极短路，且不显著降低有机发光器件的发光性能。

在本发明的有机发光器件中，可使用本领域中已知的基板，而无特别地限制。更具体而言，可使用硬基板，例如玻璃、SiO2及硅片；或使用薄膜基板，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI))、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)及环烯烃聚合物(COP)，但所述基板并不限于此。

在本发明的有机发光器件中，第一电极可为透明电极。

更具体而言，第一电极可包括透明导电材料，例如，氧化铟锡(ITO)、IZO、ZnO及SnO₂，但不限于此。

可通过在基板上沉积具有导电性的金属、金属氧化物及其合金等来形成第一电极，所述沉积使用物理气相沉积(PVD)法例如溅射涂装法或电子束蒸镀法进行。

在本发明的有机发光器件中，第二电极可为金属电极。所述金属可包括Al、Ag、Ca、Mg、Au、Mo、Ir、Cr、Ti、Pd及其合金中的至少一种，但不限于此。

在本发明的有机发光器件中，第一电极上可另外包括辅助电极。所述辅助电极用以改善第一电极的电阻，且所述辅助电极可通过沉积选自导电胶和金属中的一种或多种而形成。更具体而言，该辅助电极可包括Cr、Mo、Al、Cu或其合金，但不限于此。

本发明的有机发光器件包括发光区域及非发光区域，且辅助电极可包含在非发光区域中。

在本发明的有机发光器件中，在第一电极上可另外包含绝缘层。在具有大面积的有机发光器件中，所述绝缘层可作为像素划分(pixeldivision)，且可使用本领域中已知的材料与方法来形成所述绝缘层。

辅助电极可提供在第一电极上，绝缘层可提供在该辅助电极上。

在本发明的有机发光器件中，间隔图案可提供在所述有机发光器件的发光区域中，且辅助电极可提供在所述有机发光器件的非发光区域中。当所述间隔图案包含在所述有机发光器件的发光区域中时，发光区域的间隔图案的高度可以等于非发光区域的高度而形成。

如上所述，当形成于该有机发光器件的发光区域上的间隔图案的高度与非发光区域的高度相等时，可避免封装过程中由物理压力造成的第一电极与第二电极的电短路。

本发明的有机发光器件可应用于照明用的有机发光器件，但不限于此。

在本发明实施方案的有机发光器件中，有机材料层可以少量的层数制备，制备方法可以是使用各种聚合物材料的沉积法，也可以是如下的方法：溶剂法，如旋涂法、浸涂法、刮涂法、丝网印刷法、喷墨印刷法、传热法等。

有机材料层可具有层压结构，所述层压结构包括发光层，还包括选自空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、及电子注入层中的一层或多层。

对于能够形成空穴注入层的材料，一般优选具有大的功函的材料，以促进空穴注入至有机材料层。对于可用于本发明的空穴注入材料的具体实例，有金属，例如钒、铬、铜、锌及金或其合金；金属氧化物，例如氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)及氧化铟锌(IZO)；金属与氧化物的结合物，例如ZnO:Al或SnO₂:Sb；及导电聚合物，例如聚(3甲基噻吩)、聚[3,4-(亚乙基-1,2-二氧基)噻吩](PEDT)、聚吡咯及聚苯胺，但不限于此。对于能够形成电子注入层的材料，优选具有小的功函的材料，使得电子容易注入至常规的有机材料层。对于电子注入材料的具体实例，有金属，例如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡及铅或其合金；以及多层结构材料，例如，LiF/Al或LiO₂/Al，也可使用与空穴注入电极材料相同的材料，但不限于此。

能够形成发光层的材料是可分别通过从空穴传输层接收空穴以及从电子传输层接收电子并使空穴和电子结合而能够在可见光区发光的材料，且优选为具有高的荧光和磷光量子效率的材料。其具体实例有8-羟基-喹啉铝络合物(Alq₃)；咔唑类化合物；二聚苯乙烯基化合物；BAlq；10-羟基苯并喹啉-金属化合物；苯并噁唑类化合物、苯并噻唑类化合物及苯并咪唑类化合物、聚(对苯乙烯)(PPV)类聚合物、螺环化合物；聚芴、lubrene以及磷光主体CBP[4,4'-双(9-咔唑基)联苯]，但不限于此。

此外，为了改善荧光或磷光特性，发光材料还可包括磷光掺杂剂或荧光掺杂剂。所述磷光掺杂剂的具体实例为ir(ppy)(3)(面式三(2-苯基吡啶)合铱)或F2Irpic[双[4,6,-双-氟苯基-吡啶-N,C2)吡啶甲酸铱(III)]。对于上述荧光掺杂剂，可使用在本领域中已知的材料。

对于能够形成该电子传输层的材料，适合的材料为可从电子注入层良好地接收电子并将电子传输至发光层且对电子具有高迁移率的材料。其具体实例包括8-羟基喹啉Al络合物；包含Alq₃的络合物；有机自由基化合物；羟基黄酮-金属络合物等，但不限于此。

本发明的有机发光器件包括第一电极上的间隔图案，从而在使用不具有空腔的薄膜或玻璃进行封装的过程中，避免因物理压力而产生第一电极与第二电极的电短路。此外，本发明有机发光器件可增加一次在第一电极上形成间隔图案的光处理，藉此建立基板的可靠性。

制备本发明的有机发光器件的方法的一个具体实例包括1)在基板上形成第一电极；2)在所述第一电极上形成间隔图案；3)形成有机材料层及第二电极。

在制备本发明的有机发光器件的方法中，上文已说明基板、第一电极、间隔图案、有机材料层及第二电极的材料与制备方法，故在此省略其详细说明。

制备本发明有机发光器件的方法还可包括：在步骤2中形成间隔图案之前或之后，在第一电极上形成辅助电极。

制备本发明的有机发光组件的方法还可包含在该辅助电极上形成绝缘层。

在下文中，将参考附图详细描述本发明。

图1和图2是示意性地示出本发明一个具体实例的有机发光器件的平面图与垂直截面图。

图1是示意性地示出具有形成于第一电极10上的间隔物30的有机发光器件的平面图。在第一电极10上可形成辅助电极20。

图2示出图1中由虚线表示的截面的垂直结构。图2的有机发光器件依次包括第一电极10、有机材料层40以及第二电极50，且间隔物30的图案可提供于第一电极10上。辅助电极20可提供于第一电极10上，且绝缘层60可提供于所述辅助电极20上。

本发明的有机发光器件可包括光提取结构。

在本发明中，该有机发光器件还可包括位于基板与第一电极之间的内部光提取层。此外，所述有机发光器件还可包括外部光提取层，其位于提供第一电极的基板表面的相对表面上。

在本发明中，内部光提取层或外部光提取层没有特别的限制，只要所述层具有可诱导光散射以改善有机发光器件的光提取效率的结构即可。更具体而言，该光提取层可为散射颗粒分布于粘合剂中的结构。

此外，光提取层可通过例如旋涂法、棒涂法、狭缝涂布法等直接形成于基体(base member)上，或可通过制备待粘附的呈薄膜形式的层的方法而形成于基体上。

在本发明中，该有机发光器件为柔性有机发光器件。此情况下，基体包括柔性材料。例如，可使用柔性薄膜形式的玻璃和塑料或薄膜形式的基板。

塑料基板的材料没有特别地限制，但一般可以使用单层或多层形式的PET、PEN、PI等薄膜。

此外，本发明提供一种显示设备，其包括所述有机发光器件。

另外，本发明提供一种照明设备，其包括所述有机发光器件。

如上所述，本发明一个实施方案的有机发光器件包括第一电极上的间隔图案，以避免在使用没有空腔的薄膜或玻璃进行封装过程中因物理压力而产生第一电极与第二电极的电短路。此外，本发明一个实施方案的有机发光器件增加一次在第一电极上形成间隔图案的光处理，以建立该基板的可靠性。

Claims (15)

1.一种有机发光器件，其依次包括：基板、第一电极、有机材料层和第二电极，且还包括：

所述第一电极上的间隔图案；

所述第一电极上的具有格栅形状的金属辅助电极；以及

所述金属辅助电极上的绝缘层，

其中所述有机发光器件包括发光区域及非发光区域，在所述有机发光器件的发光区域中提供所述间隔图案，且在非发光区域中提供所述金属辅助电极。

2.如权利要求1所述的有机发光器件，其中所述间隔图案提供于所述第一电极与所述有机材料层之间。

3.如权利要求1所述的有机发光器件，其中所述间隔图案的锥角超过10°且在90°以下。

4.如权利要求1所述的有机发光器件，其中所述间隔图案的厚度为1至2μm。

5.如权利要求1所述的有机发光器件，其中所述间隔图案的直径为10至50μm。

6.如权利要求1所述的有机发光器件，其中提供所述间隔图案的部位的面积为所述有机发光器件的发光区域的面积的3％至10％。

7.如权利要求1所述的有机发光器件，其中所述基板选自玻璃、SiO₂、硅片、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或环烯烃聚合物(COP)中的一种。

8.如权利要求1所述的有机发光器件，其中所述第一电极包含选自氧化铟锡(ITO)、IZO、ZnO及SnO₂中的一种或多种。

9.如权利要求1所述的有机发光器件，其中所述辅助电极包括选自Cr、Mo、Al、Cu及其合金中的一种或多种。

10.如权利要求1所述的有机发光器件，其中所述第二电极包含选自Al、Ag、Ca、Mg、Au、Mo、Ir、Cr、Ti、Pd及其合金中的一种或多种。

11.如权利要求1所述的有机发光器件，其还包括：

在所述基板与所述第一电极之间的内部光提取层；或

在提供所述第一电极的基板表面的相对表面上的外部光提取层。

12.如权利要求1所述的有机发光器件，其中所述有机发光器件为柔性有机发光器件。

13.一种显示设备，其包含权利要求1-12中任一项的有机发光器件。

14.一种照明设备，其包含权利要求1-12中任一项的有机发光器件。

15.一种制备有机发光器件的方法，其包含：

1)在基板上形成第一电极；

2)在该第一电极上形成间隔图案；

3)形成有机材料层及第二电极；

4)在该第一电极上形成具有格栅形状的金属辅助电极；以及

5)在该金属辅助电极上形成绝缘层，

其中所述有机发光器件包括发光区域及非发光区域，在所述有机发光器件的发光区域中提供所述间隔图案，且在非发光区域中提供所述金属辅助电极。