CN106654054A - 一种电极钝化层的制备方法及有机电致发光元件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电极钝化层的制备方法，包括以下步骤：(1)将有机物和有机溶剂混合均匀，形成涂布溶液；(2)将所述涂布溶液涂布至有机电致发光元件的电极上；(3)将所述有机电致发光元件置于惰性气体环境中，通过加热除去所述涂布溶液中的所述有机溶剂，使所述有机物于所述有机电致发光元件的所述电极表面固化成膜形成所述电极钝化层，其中，所述电极钝化层的界面是凹凸不平的平面，所述电极钝化层的内部具有多个气孔。本发明同时提供一种包括电极钝化层的有机电致发光元件。上述结构的电极钝化层不仅有效减小电极钝化层界面发生的全反射，而且有机发光层中发出的光经电极钝化层中的气孔多次散射后更易出光，从而增加器件的出光率。

Description

一种电极钝化层的制备方法及有机电致发光元件

技术领域

本发明涉及有机电致发光技术领域，特别是涉及一种电极钝化层的制备方法及有机电致发光元件。

背景技术

现有的有机电致发光元件中，阴极钝化层设置在阴极之上，对阴极形成保护。阴极钝化层表面平整，由于阴极钝化层与阴极的折射率不同，有机发光层发出的光到达阴极钝化层的界面因为全反射而向有机层方向反射，该光束在反射电极处再次反射后，重新到达阴极钝化层的界面。由于入射角度无变化，因此光在阴极钝化层与反射电极之间重复反射，无法从阴极钝化层处向外出射，有机发光层发出的光被封闭在阴极钝化层与基板之间，降低了光的导出量，影响器件的出光率。

发明内容

本发明的目的是提供一种电极钝化层的制备方法，形成的电极钝化层能够增加器件的出光率。

为达到上面目的，本发明提供一种电极钝化层的制备方法，包括以下步骤：

(1)将有机物和有机溶剂混合均匀，形成涂布溶液；

(2)将所述涂布溶液涂布至有机电致发光元件的电极上；

(3)将所述有机电致发光元件置于惰性气体环境中，通过加热除去所述涂布溶液中的所述有机溶剂，使所述有机物于所述有机电致发光元件的所述电极表面固化成膜形成所述电极钝化层，其中，所述电极钝化层的界面是凹凸不平的平面，所述电极钝化层的内部具有多个气孔。

优选地，通过控制所述有机物与有机溶剂的种类和比例、所述惰性气体的流速、加热温度，进而控制所述电极钝化层的界面及气孔的形成。

优选地，所述有机物选自多酯类、三芳胺类或聚碳酸酯化合物。

优选地，所述有机溶剂选自醇醚类、酯类、酮类溶剂或前述溶剂的组合。

优选地，所述有机物与有机溶剂的比例为10g(或mol)：10ml。

优选地，所述惰性气体为流动气体，所述惰性气体的流速为20～100ml/min。

优选地，所述加热温度为50℃～150℃。

本发明同时提供一种有机电致发光元件，包括：

基板；

第一电极，设置在所述基板之上；

有机发光层，设置在所述第一电极之上；

第二电极，设置在所述有机发光层之上；以及

电极钝化层，设置在所述第二电极之上，其中，所述电极钝化层的界面为凹凸不平的平面，所述电极钝化层内部具有多个气孔。

优选地，所述电极钝化层的材料选自多酯类、三芳胺类或聚碳酸酯化合物。

优选地，所述电极钝化层的平均表面粗糙度为10nm～500nm。

优选地，所述电极钝化层中气孔的含量为10体积％～50体积％。

与现有技术相比，本发明提供的电极钝化层的制备方法及有机电致发光元件至少具有以下有益效果：本发明通过选择有机物和有机溶剂，控制电极钝化层形成时的加热温度和惰性气体流速，在有机溶剂挥发和电极钝化层成膜过程中，使电极钝化层的界面形成凹凸不平的表面，并在其内部形成气孔。上述结构的电极钝化层不仅有效减小电极钝化层界面发生的全反射，而且有机发光层中发出的光经电极钝化层中的气孔多次散射后更易出光，从而增加器件的出光率。

附图说明

图1为本发明实施例的有机电致发光元件的结构示意图。

图2为本发明实施例的电极钝化层制备方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

10：基板

20：第一电极

30：有机发光层

40：第二电极

50：电极钝化层

501：界面

502：气孔

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本发明内所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本发明保护范围内。所述之上是指一个功能层位于另一功能层上方，两功能层可以接触或不接触，当不接触时，两功能层之间还可以进一步设置其他功能层。在不同的实施方式中，可能使用相同的标记或者标号，这也并不代表结构或者功能上的联系，而仅仅是为了描述的方便。

参照图1，本发明的有机电致发光元件包括：基板10、第一电极20、有机发光层30、第二电极40及电极钝化层50。第一电极20位于基板10之上，有机发光层30设置于第一电极20与第二电极40之间，第二电极40之上还设置有电极钝化层50。电极钝化层50的界面501为凹凸不平的平面，电极钝化层50内部具有多个气孔502。

基板10可采用刚性基板、柔性基板，包括但不限于玻璃基板、石英基板、金属基板、有机聚合物基板、金属氧化物基板。

第一电极20形成于基板10之上，在一个实施例中，第一电极20为阳极。阳极材料要求有较好的导电性能、可见光透明性以及较高的功函数，阳极可以是金属电极、金属氧化物电极、或金属电极与金属氧化物电极层叠形成的电极。其中，金属电极可选自金、银、铬或铜中的一种，优选银电极；金属氧化物电极可选自氧化铟锡、掺铝氧化锌、掺铟氧化锌、掺锑二氧化锡、掺氟氧化锡、氧化锌、氧化锡、氧化钒或氧化钨中的一种，优选氧化铟锡电极。阳极可采用蒸镀、溅射、旋涂、喷涂等现有技术中的方法制备。

对于有机发光层30，现有技术已公开了多种类型的蓝绿红三色的发光材料，本发明的有机发光层30可采用现有技术中的发光材料，有机发光层30的材料根据发光材料分子结构可以是小分子发光材料或高分子发光材料，根据发光材料的发光机理可以是磷光发光材料或荧光发光材料。有机发光层30可采用蒸镀、溅射、旋涂、喷涂等现有技术中的方法制备。

第二电极40位于有机发光层30之上，在一个实施例中，第二电极40为阴极。阴极材料要求具有较好的导电性能和较低的功函数，阴极材料可采用碱金属、碱土类金属、过渡金属和周期表的13族金属及上述金属的合金等，也可采用导电性金属氧化物、导电性有机物和导电半导体材料等。作为示例包括：锂、钠、钾、铷、铯、铍、镁、钙、锶、钡、铝、钪、钒、锌、钇、铟、铈、钐、铕、铽、镱等金属，镁-银合金、镁-铟合金、镁-铝合金、铟-银合金、锂-铝合金、锂-镁合金、锂-铟合金、钙-铝合金等，氧化铟、氧化锌、氧化锡、氧化铟锡以及掺铟氧化锌等导电性金属氧化物和导电半导体材料。阴极可采用蒸镀、溅射、旋涂、喷涂等现有技术中的方法制备。

第一电极20与第二电极40之间还可以进一步设置空穴注入层、空穴传输层、电子注入层、电子传输层中的一层或多层，可采用已知的材料及制备方法形成上述的功能层。可以理解的是，第一电极20也可以是阴极，相应地，第二电极40是阳极。

电极钝化层50作为第二电极40的保护层，将第二电极40与周围环境隔离开，防止第二电极40与水氧接触而失效。在一个实施例中，第二电极40为阴极，电极钝化层50为阴极钝化层；当第二电极40为阳极时，电极钝化层50为阳极钝化层。电极钝化层50需具备良好的透光率，其透光率为至少90％，优选为至少95％。电极钝化层50的厚度为40nm～80nm。

参照图2，电极钝化层50的制备方法包括以下步骤：

步骤S1：将有机物和有机溶剂混合均匀，形成涂布溶液；

步骤S2：将步骤S1中的涂布溶液通过旋涂、喷涂、刮涂、浸涂、滚涂或印刷等方法涂布至有机电致发光元件的电极上；

步骤S3：将上述有机电致发光元件置于惰性气体环境中，通过加热除去涂布溶液中的有机溶剂，同时，使有机物于有机电致发光元件的电极表面固化成膜形成电极钝化层50。

步骤S3中惰性气体可以是氮气或氩气，在惰性气体环境中加热可避免有机电致发光元件与水氧接触，防止其中的功能层失效。作为优选方案，步骤S3中惰性气体是流动气体，惰性气体的流速可以是20～100ml/min。通过控制惰性气体的流速进而控制有机溶剂的挥发速度。

参照图1，由于溶剂的挥发，使得电极钝化层50的界面501形成凹凸不平的平面，并且内部形成多个气孔502，气孔502中混有挥发时渗入的惰性气体。电极钝化层50的平均表面粗糙度是指界面501的平均表面粗糙度。电极钝化层50的平均表面粗糙度越大，减少全反射的效果越好；气孔502越小、密度越大、分布越均匀，内部光的散射次数越多，内部光的导出量越大，导出率也越高。本发明中，电极钝化层50的平均表面粗糙度为10nm～500nm，气孔502的含量为10体积％～50体积％。

通过控制电极钝化层50制备方法中的条件，可以调节电极钝化层50的平均表面粗糙度、及气孔502的大小、分布和密度。具体地说，电极钝化层50制备方法中的主要控制因素有：有机溶剂、有机物材料、加热温度、惰性气体流速。

电极钝化层50的平均表面粗糙度与有机溶剂沸点、有机物材料、加热温度、惰性气体流速相关。具体地说，有机溶剂沸点越低，加热温度越高，惰性气体的流速越大，则有机溶剂的挥发速度越快，电极钝化层50的平均表面粗糙度越大；不同的有机物材料固化后的颗粒大小和均匀性不同，有机物固化后的颗粒越大，均匀性越差，电极钝化层50的平均表面粗糙度越大。

气孔502的大小、分布和密度与有机溶剂沸点、有机物材料、加热温度、惰性气体流速相关。具体地说，有机溶剂沸点越低，加热温度越高，惰性气体的流速越大，则有机溶剂的挥发速度越快，有机物固化后的颗粒越大，气孔502越大、分布越不均匀，不利于提高出光率；有机物固化后的颗粒均匀性越好，气孔502分布越均匀，内部光的散射次数越多，有利于提高出光率。

有机溶剂沸点越低，惰性气体流速越大，虽然有利于提高电极钝化层50的平均表面粗糙度，但不利于气孔502的形成，通常可选择沸点为50℃～150℃之间的有机溶剂，惰性气体流速为20～100ml/min。兼顾溶解性，低沸点有机溶剂可选自醇醚类、酯类、酮类溶剂，作为示例包括：乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇二正丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇二甲醚、乙烯基乙二醇醚、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酮、甲基丁酮或任意前述溶剂组成的混合溶剂。

不同的有机物材料固化后的颗粒大小和均匀性不同，虽然颗粒越大、均匀性越差，越有利于提高电极钝化层50的平均表面粗糙度，但不利于气孔502的形成，因此，本发明优选固化后颗粒小和均匀的有机物。同时，为满足电极钝化层50的透光率要求及防护功能，有机物材料可选自多酯类、三芳胺类、聚碳酸酯等低熔点化合物，作为示例，多酯类化合物包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚芳酯、对苯二甲酸乙二酯等，三芳胺类化合物包括低分子三芳胺衍生物、聚合衍生物、复合型三芳胺衍生物等，优选低分子三芳胺衍生物。

加热温度越高，虽然有利于提高电极钝化层50的平均表面粗糙度，但不利于气孔502的形成，加热温度过高，还可能会对有机电致发光元件中的功能层造成损坏。此外，加热温度还与涂布溶液中有机物的熔点和有机溶剂的沸点相关，加热温度低于有机溶剂沸点时，挥发速度慢，加热温度高于有机物熔点时，有机物无法固化成膜，因此，加热温度可控制在有机溶剂沸点±10℃范围内，并低于有机物的熔点，通常情况下，加热温度为50℃～150℃。

有机物和有机溶剂的比例也会对电极钝化层50的平均表面粗糙度、及气孔502的大小、分布和密度造成影响。具体地说，有机溶剂含量越高时，有机物在有机溶剂中的溶解性更好，涂布溶液更均匀，气孔502的分布也更均匀，同时，有机溶剂挥发时间和有机物固化时间延长，气孔502的密度变大，电极钝化层50的表面较粗糙变大，但是，固化时间延长，温度对有机电致发光元件中功能层的损坏几率增大，效率降低；有机溶剂含量也不宜过低，含量过低时，有机物很快固化，电极钝化层50的平均表面粗糙度虽然变大，但气孔502变大，分布不均，密度减小，不利于内部光的导出。通常情况下，有机物与有机溶剂的比例为10g：10ml。

实施例

将10g聚对苯二甲酸乙二酯加入10ml乙二醇单甲醚中，在25℃下搅拌2～4h，混合均匀，得到涂布溶液。将上述涂布溶液混合均匀通过喷涂或旋涂等方法涂布至第二电极40上。将有机电致发光元件置于氮气环境中，升温至50～150℃加热除去有机溶剂，同时，有机物固化成膜，形成表面粗糙和内部含有气孔的电极钝化层50。通过椭偏仪、原子力显微镜和密度测量法，电极钝化层50的厚度为40～80nm，电极钝化层50的平均表面粗糙度为10～500nm，内部的气孔502含量为10～50体积％。

与表面平整且内部没有气孔的阴极钝化层50相比，本发明的电极钝化层50提高了有机发光层30向外导出的光的总量，增加了器件的出光率，电极钝化层50的平均表面粗糙度和气孔502的大小、分布和密度可通过制备方法进行控制。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种电极钝化层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将有机物和有机溶剂混合均匀，形成涂布溶液；

(2)将所述涂布溶液涂布至有机电致发光元件的电极上；

(3)将所述有机电致发光元件置于惰性气体环境中，通过加热除去所述涂布溶液中的所述有机溶剂，使所述有机物于所述有机电致发光元件的所述电极表面固化成膜形成所述电极钝化层，其中，所述电极钝化层的界面是凹凸不平的平面，所述电极钝化层的内部具有多个气孔。

2.根据权利要求1所述电极钝化层的制备方法，其特征在于，通过控制所述有机物与有机溶剂的种类和比例、所述惰性气体的流速、加热温度，进而控制所述电极钝化层的界面及气孔的形成。

3.根据权利要求2所述电极钝化层的制备方法，其特征在于，所述有机物选自多酯类、三芳胺类或聚碳酸酯化合物。

4.根据权利要求2所述电极钝化层的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自醇醚类、酯类、酮类溶剂或前述溶剂的组合。

5.根据权利要求2所述电极钝化层的制备方法，其特征在于，所述有机物与有机溶剂的比例为10g：10ml。

6.根据权利要求2所述电极钝化层的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为流动气体，所述惰性气体的流速为20～100ml/min。

7.根据权利要求2所述电极钝化层的制备方法，其特征在于，所述加热温度为50℃～150℃。

8.一种有机电致发光元件，其特征在于，包括：

基板；

第一电极，设置在所述基板之上；

有机发光层，设置在所述第一电极之上；

第二电极，设置在所述有机发光层之上；以及

电极钝化层，设置在所述第二电极之上，其中，所述电极钝化层的界面为凹凸不平的平面，所述电极钝化层内部具有多个气孔。

9.根据权利要求8所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述电极钝化层的材料选自多酯类、三芳胺类或聚碳酸酯化合物。

10.根据权利要求8所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述电极钝化层的平均表面粗糙度为10nm～500nm。

11.根据权利要求8所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述电极钝化层中气孔的含量为10体积％～50体积％。