CN106848092A - 有机发光二极管装置及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种有机发光二极管装置。所述发光二极管装置包括基板、设于所述基板的OLED单元及形成于所述OLED单元表面且用于封装所述OLED单元的封装结构，所述封装结构包括设置在所述OLED单元表面的水氧吸收层、沉积在所述水氧吸收层表面的有机‑无机渐变层和沉积在所述有机‑无机渐变层表面的无机阻隔层。本发明提供的有机发光二极管装置，水氧阻隔能力优、厚度薄、且界面粘接力强。本发明还提供一种发光二极管装置的制作方法。

Description

有机发光二极管装置及其制作方法
【技术领域】
本发明涉及发光二极管技术领域，具体涉及一种有机发光二极管装置及其制作方法。
【背景技术】
有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)装置可以作为显示装置及照明装置的发光来源。所述有机发光二极管装置主要包括基板、设于所述基板上的OLED单元及用于封装所述OLED单元的封装结构。所述封装结构的作用是用于阻隔水氧分子渗透，而防止所述OLED单元损坏。
OLED单元封装通常采用两种方式，一种是采用封装盖封装技术，另一种是采用薄膜封装技术。其中封装盖封装技术是通过在封装盖上进行点胶工艺，然后将该封装盖与导电基板进行精确对位和预贴合，形成盒板，再将盒板进行紫外光固化，形成固态薄膜。形成的有机发光二极管装置具有优良的水氧气体阻隔能力，WVTR<10E-6g/m2/天，但具有如下缺陷：厚度较厚，可达0.5-0.7mm，工艺较复杂，制备工艺所需的高温条件可能对OLED单元的阴极产生影响，且得到的有机发光二极管装置具有柔韧性差的特点，不可弯折。薄膜封装技术较封装盖封装技术具有轻薄、易弯折的特点，在OLED封装技术中得到越来越广泛的应用。
相关技术中，薄膜封装技术是在导电基板上沉积第一层无机薄膜用于封装OLED单元，然后通过喷墨打印或涂覆的方式，在所述第一层无机薄膜表面涂一层有机薄膜并固化，最后在该有机薄膜表面沉积第二层无机薄膜。但薄膜封装技术不能完全解决水氧渗透问题，一是因为无机薄膜是通过CVD成膜工艺形成，具体是由等离子电浆引发的化学气相反应，活性分子在基板上扩散和吸附形成岛状物从而形成连续薄膜，该工艺难免会产生针孔和间隙，从而降低其水汽阻隔能力；二是因为有机薄膜对于气体分子渗透率过大。解决薄膜封装技术的水氧渗透问题，一方面需要增加整个薄膜封装层的叠层来延缓气体分子渗透的时间，另一方面需要增加有机薄膜厚度来进一步提高产品可靠性，实际应用中有机薄膜厚度为10-15μm才能达到商业应用效果，这将导致目前OLED行业的生产成本过高、且工艺制作复杂。另外，薄膜封装技术中，无机薄膜和有机薄膜是两种不同相，界面粘接力较差，容易发生薄膜脱落现象，从而进一步加剧水氧渗透问题。
因此，有必要提供一种新的薄膜封装技术解决上述技术问题。
【发明内容】
本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种水氧阻隔能力优、厚度薄、且界面粘接力强的采用薄膜封装技术形成的有机发光二极管装置。
本发明的技术方案是：
一种有机发光二极管装置，包括基板、设于所述基板的OLED单元及形成于所述OLED单元表面且用于封装所述OLED单元的封装结构，所述封装结构包括设置在所述OLED单元表面的水氧吸收层、沉积在所述水氧吸收层表面的有机-无机渐变层和沉积在所述有机-无机渐变层表面的无机阻隔层。
优选的，所述有机-无机渐变层包括依次沉积形成的有机层、有机-无机混合层和无机层，其中所述有机层包裹于所述水氧吸收层外表面，所述无机阻隔层包裹于所述无机层外表面。
优选的，所述有机-无机混合层包括若干个依次沉积形成的且有机相/无机相混合比例不相同的混合子层，自靠近所述有机层一侧的混合子层到靠近所述无机层一侧的混合子层的有机相/无机相混合比例逐渐变小，且混合比例范围为99:1-1:99。
优选的，所述有机-无机渐变层材料为SiOxCy、SiCxNy、SiOxNy或二元硅组合物。
优选的，所述有机-无机渐变层通过等离子增强化学气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积、半导体激光沉积或溅镀沉积方式成膜。
优选的，所述有机-无机渐变层的厚度为1nm-10μm。
优选的，所述无机阻隔层由氮化物、碳化物、碳氮化物、氧化物或碳氧化物中的至少一种材料制成，其厚度为1nm-10μm。
优选的，所述无机阻隔层的厚度为1nm-1μm。
优选的，所述水氧吸收层由金属氧化物或金属烷氧化物制成，所述金属氧化物或所述金属烷氧化物中的金属元素选自Ⅰ-Ⅵ族金属元素或过渡金属元素。
优选的，所述活性阻隔层的厚度大于等于1A。
本发明还提供一种有机发光二极管装置的制作方法。所述有机发光二极管装置的制作方法，包括如下步骤：
提供基板和OLED单元，并将所述OLED单元沉积于所述基板上；
在所述OLED单元外表面沉积水氧吸收层；
在所述水氧吸收层外表面沉积有机-无机渐变层；
在所述有机-无机渐变层上沉积无机阻隔层，所述水氧吸收层、所述有机-无机渐变层和所述无机阻隔层形成所述OLED单元的封装结构。
优选的，所述有机-无机渐变层的制作步骤包括：以硅氧烷、O2/N2O作为前躯体，通过调整前躯体的混合比例，并采用等离子增强化学气相沉积方式，形成由有机相过渡到有机-无机混合相，再过渡到无机相的渐变层结构，形成所述有机-无机渐变层。
与相关技术相比，本发明提供的有机发光二极管装置，具有如下有益效果：
一、所述有机发光二极管装置的封装结构包括依次沉积形成的水氧吸收层、有机-无机渐变层和无机阻隔层，其中，所述无机阻隔层较为致密和光滑，主要起到阻隔外界水氧分子渗透作用；所述有机-无机渐变层是由无机相渐变至有机相的材料层，主要起到纯无机相过渡到有机相的相突变过程，以降低整体的应力、提高表面粘结能力，并进一步阻隔气体分子渗透的作用；所述水氧吸收层能够快速将水氧分子吸收和转化，将水氧分子完全隔绝在所述OLED单元外。经检测，所述有机-无机渐变层和无机阻隔层可吸收占环境中90％的水氧分子；剩余10％的水氧分子经所述水氧吸收层吸收和转化，从而实现水氧分子在所述OLED单元的零渗透。
二、所述有机-无机渐变层厚度减薄到10μm以内，所述无机阻隔层的厚度控制在10μm以内，且所述水氧吸收层的厚度大于等于1A，使整个封装结构的厚度减薄，有利于柔性OLED的发展应用。
【附图说明】
图1为本发明提供的有机发光二极管装置的结构示意图；
图2为图1所示有机发光二极管装置中有机-无机渐变层的层结构示意图；
图3为本发明提供的有机发光二极管装置的制作方法的流程示意图。
【具体实施方式】
下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请参阅图1，为本发明提供的有机发光二极管装置的结构示意图。所述有机发光二极管装置100包括基板1、设于所述基板1的OLED单元2及封装结构3，所述封装结构3与所述基板1连接，用于封装所述OLED单元2。
所述基板1为刚性衬底或柔性衬底，其中刚性衬底为玻璃、硅片或其它刚性材料；柔性衬底为塑料衬底、铝箔、超薄金属或超薄玻璃。
所述OLED单元2包括依次沉积形成的导电阳极、空穴传输层、发光层、电子传输层以及阴极，所述阴极与所述导电阳极电连接。所述导电阳极由ITO、石墨烯、铟镓锌氧化物或其它导电材料形成，且通过溅射、蒸发等方式沉积于所述基板1表面。
所述封装结构3包括依次沉积形成的水氧吸收层31、有机-无机渐变层32和无机阻隔层33，其中所述水氧吸收层31沉积形成于所述OLED单元2外表面。
所述水氧吸收层31通过化学或物理方式吸收渗透所述钝化阻隔层32的气体分子，优选为以化学方式吸附气体分子。所述水氧吸收层31由金属氧化物或金属烷氧化物制成，所述金属氧化物或所述金属烷氧化物中的金属元素选自Ⅰ-Ⅵ族金属元素或过渡金属元素。
具体的，当所述水氧吸收层31由金属氧化物制成，是将金属氧化物通过真空热蒸镀、溅射、化学气相沉积或原子层沉积方式成膜；当所述水氧吸收层31由金属烷氧化物制成，是将金属烷氧化物通过旋涂、点胶、丝网印刷等方式成膜。
金属烷氧化物吸收和转化水氧分子的原理如下：
其中，R基团为CnH2n+1CO。
所述水氧吸收层31的厚度大于等于1A，1A＝10-7mm。
所述有机-无机渐变层32通过调整前躯体气体的混合比例制备得到，其沉积于所述水氧吸收层31外表面的方式可以为等离子增强化学气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积、半导体激光沉积或溅镀沉积方式，也可以为其他沉积方式；优选的，采用等离子增强化学气相沉积方式成膜。
以硅氧烷、O2/N2O作为前躯体形成所述有机-无机渐变层32为例，进行详细说明所述有机-无机渐变层32的结构。
当增大其中硅氧烷的比例，并通过等离子增强化学气相沉积方式制备得到无机相SiOx薄膜；当大幅度提高O2/N2O比例时，可以得到纯有机硅聚合物；当适当控制硅氧烷和O2/N2O比例时，可以得到同时含有无机相SiOx和纯有机硅聚合物的混合材料。利用调整前躯体比例的方式，可以控制无机相由100％逐渐减小到0。所述有机-无机渐变层32的分子结构如下：
所述有机-无机渐变层32中分子结构由纯有机相过渡到有机-无机混合相，再过渡到纯无机相。请结构参阅图2，为图1所示有机发光二极管装置中有机-无机渐变层的层结构示意图。根据其层结构特点，将所述有机-无机渐变层32划分为多层结构，包括依次沉积形成的有机层321、有机-无机混合层322和无机层323。所述有机-无机混合层322包括若干个依次沉积形成的且有机相/无机相混合比例不相同的混合子层3221，自靠近所述有机层321一侧的混合子层到靠近所述无机层323一侧的混合子层的有机相/无机相混合比例逐渐变小，且混合比例范围为99:1-1:99，使所述有机-无机混合层322的有机相/无机相混合比例渐变，实现所述有机-无机渐变层32的有机相从100％逐渐减小到0。
前躯体气体除了上述O2/N2O外，还可以为NH3，形成SiON、SiCN等类似的材料层。
综上，所述有机-无机渐变层32材料为SiOxCy、SiCxNy、SiOxNy或二元硅组合物，其厚度为1nm-15μm，优选为1nm-10μm，有利于柔性OLED的发展应用。
所述无机阻隔层33沉积于所述有机-无机渐变层32外表面，主要起到阻隔外界水氧分子渗透作用。所述无机阻隔层33由氮化物、碳化物、碳氮化物、氧化物或碳氧化物中的至少一种材料制成，其厚度为1nm-10μm，优选为1nm-1μm。且所述无机阻隔层33通过物理或化学方法沉积，沉积方法可以为溅射、真空沉积、化学气相沉积、原子层沉积法等。
本发明提供一种有机发光二极管装置的制作方法。请参阅图3，为本发明提供的有机发光二极管装置的制作方法的流程示意图。所述有机发光二极管装置的制作方法，包括如下步骤：
步骤S1：将所述OLED单元2沉积于基板1；
具体的，包括进行基板预处理：首先在所述基板1上采用丙酮或其它有机溶剂进行清洗；然后进行加热烘烤，加热温度为120-200℃，烘烤时间为20-50min；再进行紫外光杀菌处理；
在预处理后的所述基板1上沉积所述OLED单元2：在所述基板1上依次制作形成导电阳极、空穴传输层、发光层、电子传输层和阴极，形成所述OLED单元2；
步骤S2：在所述OLED单元2外表面沉积形成所述水氧吸收层31；
具体的，当所述水氧吸收层31由金属氧化物制成，是将金属氧化物通过真空热蒸镀、溅射、化学气相沉积或原子层沉积方式成膜；当所述水氧吸收层31由金属烷氧化物制成，是将金属烷氧化物通过旋涂、点胶、丝网印刷等方式成膜。
步骤S3：在所述水氧吸收层31上沉积有机-无机渐变层321；
具体的，以硅氧烷、O2/N2O作为前躯体，通过调整前躯体的混合比例，并采用等离子增强化学气相沉积方式，形成由有机相过渡到有机-无机混合相，再过渡到无机相的渐变层结构，形成所述有机-无机渐变层32。
步骤S4：在所述有机-无机渐变层32外表面沉积所述无机阻隔层33，形成所述OLED单元2的所述封装结构3；
具体的，通过溅射、真空沉积、化学气相沉积、原子层沉积法等方式将在所述有机-无机渐变层32沉积厚度为1nm-10μm的无机阻隔层33，完成所述封装结构3的制作。
所述封装结构3包括依次沉积形成的所述水氧吸收层31、所述有机-无机渐变层32和所述无机阻隔层33。
与相关技术相比，本发明提供的有机发光二极管装置，具有如下有益效果：
一、所述有机发光二极管装置的封装结构包括依次层沉积形成的水氧吸收层、有机-无机渐变层和无机阻隔层，其中，所述无机阻隔层较为致密和光滑，主要起到阻隔外界水氧分子渗透作用；所述有机-无机渐变层是由无机相渐变至有机相的材料层，主要起到纯无机相过渡到有机相的相突变过程，以降低整体的应力、提高表面粘结能力，并进一步阻隔气体分子渗透的作用；所述水氧吸收层能够快速将水氧分子吸收和转化，将水氧分子完全隔绝在所述OLED单元外。经检测，所述有机-无机渐变层和无机阻隔层可吸收占环境中90％的水氧分子；剩余10％的水氧分子经所述水氧吸收层吸收和转化，从而实现水氧分子在所述OLED单元的零渗透。
二、所述有机-无机渐变层厚度减薄到10μm以内，所述无机阻隔层的厚度控制在10μm以内，且所述水氧吸收层的厚度大于等于1A，使整个封装结构的厚度减薄，有利于柔性OLED的发展应用。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种有机发光二极管装置，包括基板、设于所述基板的OLED单元及形成于所述OLED单元表面且用于封装所述OLED单元的封装结构，其特征在于，所述封装结构包括设置在所述OLED单元表面的水氧吸收层、沉积在所述水氧吸收层表面的有机-无机渐变层和沉积在所述有机-无机渐变层表面的无机阻隔层。
2.根据权利要求1所述的有机发光二极管装置，其特征在于，所述有机-无机渐变层包括依次沉积形成的有机层、有机-无机混合层和无机层，其中所述有机层包裹于所述水氧吸收层外表面，所述无机阻隔层包裹于所述无机层外表面。
3.根据权利要求2所述的有机发光二极管装置，其特征在于，所述有机-无机混合层包括若干个依次沉积形成的且有机相/无机相混合比例不相同的混合子层，自靠近所述有机层一侧的混合子层到靠近所述无机层一侧的混合子层的有机相/无机相混合比例逐渐变小，且混合比例范围为99:1～1:99。
4.根据权利要求1所述的有机发光二极管装置，其特征在于，所述有机-无机渐变层材料为SiOxCy、SiCxNy、SiOxNy或二元硅组合物。
5.根据权利要求1所述的有机发光二极管装置，其特征在于，所述有机-无机渐变层通过等离子增强化学气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积、半导体激光沉积或溅镀沉积方式成膜。
6.根据权利要求1所述的有机发光二极管装置，其特征在于，所述有机-无机渐变层的厚度为1nm-10μm。
7.根据权利要求6所述的有机发光二极管装置，其特征在于，所述无机阻隔层由氮化物、碳化物、碳氮化物、氧化物或碳氧化物中的至少一种材料制成，其厚度为1nm-10μm。
8.根据权利要求7所述的有机发光二极管装置，其特征在于，所述无机阻隔层的厚度为1nm-1μm。
9.根据权利要求1所述的有机发光二极管装置，其特征在于，所述水氧吸收层由金属氧化物或金属烷氧化物制成，所述金属氧化物或所述金属烷氧化物中的金属元素选自Ⅰ-Ⅵ族金属元素或过渡金属元素。
10.根据权利要求9所述的有机发光二极管装置，其特征在于，所述水氧吸收层的厚度大于等于1A。
11.一种有机发光二极管装置的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供基板和OLED单元，并将所述OLED单元沉积于所述基板上；
在所述OLED单元外表面沉积水氧吸收层；
在所述水氧吸收层外表面沉积有机-无机渐变层；
在所述有机-无机渐变层上沉积无机阻隔层，所述水氧吸收层、所述有机-无机渐变层和所述无机阻隔层形成所述OLED单元的封装结构。
12.根据权利要求11所述的有机发光二极管装置的制作方法，其特征在于，所述有机-无机渐变层的制作步骤包括：
以硅氧烷、O2/N2O作为前躯体，通过调整前躯体的混合比例，并采用等离子增强化学气相沉积方式，形成由有机相过渡到有机-无机混合相，再过渡到无机相的渐变层结构，形成所述有机-无机渐变层。
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