CN106876598B - 有机发光二极管装置及其制作方法 - Google Patents

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单元及与所述基板连接且用于封装所述OLED单元的封装结构，所述封装结构包括设置在OLED单元表面的水氧吸收层、涂覆在水氧吸收层表面的无机纳米‑有机共聚物混合层以及沉积在无机纳米‑有机共聚物混合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、涂覆在所述水氧吸收层的无机纳米-有机共聚物混合层以及沉积在所述无机纳米-有机共聚物混合层表面的无机阻隔层。

优选的，所述无机纳米-有机共聚物混合层包含高分子交联体和通过共价键螯合在所述高分子交联体上的无机纳米颗粒。

优选的，所述无机纳米颗粒的通式为M_xO_y或M_xS_y，其中M选自I-VIA主族元素或/和过渡金属元素。

优选的，所述无机纳米颗粒为TiO₂、Al₂O₃、SiO₂、Sn₂O₃、ZrO、TiS₂、Al₂S₃、SiS₂、SnS₂或S₂Zr中的至少一种；所述无机纳米颗粒的折射率大于1.4。

优选的，所述高分子交联体为碳链聚合物、有机硅聚合物或杂链聚合物中的至少一种。

优选的，所述无机纳米-有机共聚物混合层的厚度为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，所述水氧吸收层的厚度大于等于1A。

本发明还提供一种有机发光二极管装置的制作方法，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单元外表面沉积形成水氧吸收层；

在所述水氧吸收层外表面涂覆无机纳米-有机共聚物混合物，并固化形成无机纳米-有机共聚物混合层；

在所述无机纳米-有机共聚物混合层上沉积无机阻隔层，所述水氧吸收层、所述无机纳米-有机共聚物混合层和所述无机阻隔层形成所述OLED单元的封装结构。

优选的，所述无机纳米-有机共聚物混合层的制作步骤包括：

将形成硅氧烷、金属烷氧物和双功能团有机物的前躯体通过湿法旋涂工艺涂覆在所述水氧吸收层表面，发生水解和致密化反应，形成含有纳米颗粒的凝胶；

将含有纳米颗粒的凝胶固化形成所述无机纳米-有机共聚物混合层。

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、无机纳米-有机共聚物混合层和无机阻隔层，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；当环境中的水氧分子渗透至所述无机纳米-有机共聚物混合层时，螯合在所述高分子交联体上的无机纳米颗粒将部分或完全延长阻挡水氧分子的直接侵入，从而获得较低的水汽透过率，使所述有机发光二极管装置具有水氧阻隔能力优的特点；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，所述无机纳米-有机共聚物混合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、所述无机纳米-有机共聚物混合层包含高分子交联体和通过共价键螯合在所述高分子交联体上的无机纳米颗粒，使无机相均匀分散在有机相中，从而保证气体阻隔效果及所述有机发光二极管装置的透光性，提高所述有机发光二极管的性能。所述无机纳米-有机共聚物混合层兼有无机纳米材料的致密度和高折射率，且具有有机薄膜的柔韧性、高透光性和低应力性，能改善所述无机阻隔层与所述水氧吸收层之间的相突变过程，改善整体应力，同时，所述无机纳米-有机共聚物混合层与相邻的无机相之间通过共价键键合，形成更加稳定的界面力，可防止薄膜脱落现象。

三、所述无机纳米-有机共聚物混合层厚度减薄到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；且通过所述无机纳米-有机共聚物混合层的应用，使封装结构只需三层即可满足水氧气体阻隔能力，制造工艺简化，大幅降低了成本。

【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无机纳米-有机共聚物混合层的结构示意图；

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、沉积于所述水氧吸收层31表面的无机纳米-有机共聚物混合层32和沉积于所述无机纳米-有机共聚物混合层32表面的无机阻隔层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无机纳米-有机共聚物混合层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C_nH_2n+1CO。

所述水氧吸收层31的厚度大于等于1A。

请结合参阅图2，为图1所示有机发光二极管装置中无机纳米-有机共聚物混合层的结构示意图。所述无机纳米-有机共聚物混合层32包含高分子交联体和通过共价键螯合在所述高分子交联体上的无机纳米颗粒，依次通过湿法旋涂、紫外固化形成薄膜。

所述高分子交联体为碳链聚合物、有机硅聚合物或杂链聚合物中的一种或者多种的组合物；所述无机纳米颗粒的通式为M_xO_y或M_xS_y，其中M选自I-VIA主族元素或/和过渡金属元素；优选的，所述无机纳米颗粒为TiO₂、Al₂O₃、SiO₂、Sn₂O₃、ZrO、TiS₂、Al₂S₃、SiS₂、SnS₂或S₂Zr中的至少一种。所述无机纳米-有机共聚物混合层321因兼具有无机纳米材料提供的高致密度和高折射率(其折射率大于1.4)，和有机高分子交联体的柔韧性、高透光性和低应力性两种特点，使所述封装结构3具有水氧阻隔能力优、封装效果好的特点。

当然，所述无机纳米颗粒不限于上述所列的成分，还可以为满足条件的其他M_xO_y或M_xS_y，或者其组合物。

当环境中的水氧分子渗透至所述无机纳米-有机共聚物混合层32时，螯合在所述高分子交联体上的无机纳米颗粒将部分或完全延长阻挡水氧分子的直接侵入，从而获得较低的水汽透过率。因此，所述无机纳米-有机共聚物混合层32的厚度可大幅降低，其厚度在1nm-10μm范围内即可满足商业应用要求。优选的，所述无机纳米-有机共聚物混合层32的厚度为1-5μm，有利于柔性OLED的发展应用。

所述无机阻隔层33沉积于所述无机纳米-有机共聚物混合层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上制作形成所述OLED单元2：在所述基板1上依次制作形成所述导电阳极、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上涂覆无机纳米-有机共聚物混合物，并固化形成无机纳米-有机共聚物混合层32；

具体的，将形成硅氧烷、金属烷氧物和双功能团有机物的前躯体通过湿法旋涂工艺涂覆在所述水氧吸收层31表面，发生水解和致密化反应，形成含有纳米颗粒的凝胶，其中金属烷氧物形成无机纳米颗粒；

将含有纳米颗粒的凝胶固化形成厚度为1nm-10μm所述无机纳米-有机共聚物混合层32。

固化方式为紫外光固化或热固化，其中紫外光固化工艺为：紫外光波段为365nm，11W/cm²，固化时间在10min以内；热固化工艺为：85℃热固化30-45min。

其中，所述无机纳米颗粒为的通式为M_xO_y或M_xS_y，其中M选自I-VIA主族元素或/和过渡金属元素；优选的，所述无机纳米颗粒为TiO₂、Al₂O₃、SiO₂、Sn₂O₃、ZrO、TiS₂、Al₂S₃、SiS₂、SnS₂或S₂Zr中的至少一种；所述有机高分子交联体为碳链聚合物、有机硅聚合物或杂链聚合物中的一种或者多种的组合物，所述无机纳米颗粒通过-X-O-Y或-X-S-Y共价键螯合在所述有机高分子交联体上；

步骤S4：在所述无机纳米-有机共聚物混合层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在所述无机纳米-有机共聚物混合层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、所述无机纳米-有机共聚物混合层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沉积形成的水氧吸收层、无机纳米-有机共聚物混合层和无机阻隔层，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；当环境中的水氧分子渗透至所述无机纳米-有机共聚物混合层时，螯合在所述高分子交联体上的无机纳米颗粒将部分或完全延长阻挡水氧分子的直接侵入，从而获得较低的水汽透过率，使所述有机发光二极管装置具有水氧阻隔能力优的特点；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，所述无机纳米-有机共聚物混合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、所述无机纳米-有机共聚物混合层包含高分子交联体和通过共价键螯合在所述高分子交联体上的无机纳米颗粒，使无机相均匀分散在有机相中，从而保证气体阻隔效果及所述有机发光二极管装置的透光性，提高所述有机发光二极管的性能。所述无机纳米-有机共聚物混合层兼有无机纳米材料的致密度和高折射率，且具有有机薄膜的柔韧性、高透光性和低应力性，能改善所述无机阻隔层与所述水氧吸收层之间的相突变过程，改善整体应力，同时，所述无机纳米-有机共聚物混合层与相邻的无机相之间通过共价键键合，形成更加稳定的界面力，可防止薄膜脱落现象。

三、所述无机纳米-有机共聚物混合层厚度减薄到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；且通过所述无机纳米-有机共聚物混合层的应用，使封装结构只需三层即可满足水氧气体阻隔能力，制造工艺简化，大幅降低了成本。

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 (10)

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OLED单元表面的水氧吸收层、涂覆在水氧吸收层表面的无机纳米-有机共聚物混合层以及沉积在无机纳米-有机共聚物混合层表面的无机阻隔层，所述水氧吸收层含有金属烷氧物，所述无机纳米-有机共聚物混合层由前驱体经水解和致密化反应生成的凝胶固化而成，所述前驱体包括形成金属烷氧物的第一前驱体。

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，所述无机纳米-有机共聚物混合层包含高分子交联体和通过共价键螯合在所述高分子交联体上的无机纳米颗粒。

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，所述无机纳米颗粒的通式为M_xO_y或M_xS_y，其中M选自I-VIA主族元素或/和过渡金属元素。

4.根据权利要求3所述的有机发光二极管装置，其特征在于，所述无机纳米颗粒为TiO₂、Al₂O₃、SiO₂、Sn₂O₃、ZrO、TiS₂、Al₂S₃、SiS₂、SnS₂或S₂Zr中的至少一种；所述无机纳米颗粒的折射率大于1.4。

5.根据权利要求2所述的有机发光二极管装置，其特征在于，所述高分子交联体为碳链聚合物、有机硅聚合物或杂链聚合物中的至少一种。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的有机发光二极管装置，其特征在于，所述无机纳米-有机共聚物混合层的厚度为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1所述的有机发光二极管装置，其特征在于，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。

9.根据权利要求8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。

10.一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单元外表面涂覆金属烷氧物形成水氧吸收层；

将第一前驱体、形成硅氧烷的第二前驱体和形成双功能团有机物的第三前躯体通过湿法旋涂工艺涂覆在所述水氧吸收层表面，发生水解和致密化反应，形成含有纳米颗粒的凝胶，将含有纳米颗粒的凝胶固化形成无机纳米-有机共聚物混合层；

在所述无机纳米-有机共聚物混合层上沉积无机阻隔层，所述水氧吸收层、所述无机纳米-有机共聚物混合层和所述无机阻隔层形成所述OLED单元的封装结构。