CN107017347A - 有机电致发光器件及其制备方法 - Google Patents

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余磊
宋晶尧
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Abstract

本发明涉及一种有机电致发光器件及其制备方法，该有机电致发光器件，包括依次层叠的封装玻璃盖板、光取出层、阴极层、电子传输层、发光层、空穴传输层、空穴注入层以及阳极层；所述光取出层设有三个厚度不同的红像素区域、绿像素区域和蓝像素区域。本发明在玻璃盖板上使用光刻显影与喷墨打印相结合的技术制备无机氧化物光取出层，一方面可以最优化红、绿、蓝器件的发光效率，另一方面使用无机氧化物作为光取出层，可以增强器件阻隔水氧的能力，延长器件寿命，还可以减少OLED蒸镀的Tact time，增加产出。

Description

有机电致发光器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及发光器件技术领域，特别是涉及一种有机电致发光器件及其制备方法。
背景技术
有机发光二极管(OLED)由于具有主动发光、视角宽、响应速度快、重量轻、颜色可调、可柔性等优点，在显示、照明等领域有着广阔的应用前景而受到人们的广泛关注。衡量有机发光二极管发光性能的参数主要有：外量子效率，电流效率，驱动电压，器件寿命，和色纯度，其中，电流效率与外量子效率成正比。如何提高器件的外量子效率是改善有机发光二级管发光性能的关键。
外量子效率(EQE)是指出射到器件外部的光子数与注入的电子-空穴对数的比例，EQE＝γ*γst*q*Χ。光输出耦合因子Χ是影响EQE的一个重要参数，在传统OLED中，出射到器件外部的光只有20％，30％的光以基底波导模式和50％的光以ITO/有机层波导模式损失掉。因此，如何最大程度地提高光取出，增加透射光是OLED的研究重点。目前，可以有效提高光取出的方法主要有以下几种：微透镜技术，形状化基底，光子晶体和微腔共振等技术。其中，前三种方法由于生产成本太高，实验条件难控等原因并没有实现量产。微腔共振是相对比较成熟的量产技术，多应用于顶发射器件，光从半透明的顶部电极发出。在实际的量产工艺中，顶发射的微腔结构器件还会在半透明的顶部电极上面使用common metal mask(CMM)通过蒸镀的方法形成一层有机膜作为光取出层(如图1所示，发光层为蒸镀方式取得，厚度相同)，减少了光发射，增加了光透过率。但是，根据F-P光学微腔公式可知，红、绿、蓝发光层所需的共振腔长并不同，简单地形成一层共通层作为光取出层，并不能使红、绿、蓝发光器件的效率达到最优，如果使用蒸镀的方法形成不同厚度的光取出层，使红、绿、蓝发光器件的效率达到最优，这就需要使用3张Fine metal mask(FMM)，将会极大地增加生产成本；另外，目前量产工艺中都是使用有机材料作为光取出层，除了提高光取出外，对OLED有一定的保护作用，但是有机材料对水、氧的阻隔能力是有限的。
基于此，需要开发一种能够方便制备光取出层的方法，使红、绿、蓝发光器件的效率达到最优，同时可以增强器件阻隔水氧的能力。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种有机电致发光器件，该器件具有较高的光取出效率。
具体的技术方案如下：
一种有机电致发光器件，包括依次层叠的封装玻璃盖板、光取出层、阴极层、电子传输层、发光层、空穴传输层、空穴注入层以及阳极层；所述光取出层设有三个厚度不同的红像素区域、绿像素区域和蓝像素区域。
在其中一些实施例中，所述红像素区域的厚度为65-58nm，所述绿像素区域的厚度为48-55nm，所述蓝像素区域的厚度为35-42nm。
在其中一些实施例中，所述光取出层的材质为无机氧化物。
在其中一些实施例中，所述无机氧化物选自MoO3、ZnO或NiO。
在其中一些实施例中，所述红像素区域、绿像素区域和蓝像素区域分别对应于所述发光层的红像素发光区域、绿像素发光区域和蓝像素发光区域。
本发明的另一目的是提供上述有机电致发光器件的制备方法。
具体的技术方案如下：
上述有机电致发光器件的制备方法，包括如下步骤：
在封装玻璃盖板上旋涂一层光刻胶，然后进行曝光和显影操作，在封装玻璃盖板上形成红像素开窗区域、绿像素开窗区域和蓝像素开窗区域；
采用喷墨打印方法分别在所述红像素开窗区域、绿像素开窗区域和蓝像素开窗区域打印厚度不同的光取出层材料，然后在150-200℃下热处理0.5-1h，形成所述光取出层；
按常规方法在阳极层上依次层叠制备空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层以及阴极层；
封装，即得所述有机电致发光器件。
在其中一些实施例中，所述光取出层材料选自MoO3、ZnO或NiO。
在其中一些实施例中，所述光取出层上形成三个厚度不同的红像素区域、绿像素区域和蓝像素区域，厚度分别为65-58nm、48-55nm、35-42nm。
在其中一些实施例中，所述红像素开窗区域、绿像素开窗区域和蓝像素开窗区域分别对应于所述发光层的红像素发光区域、绿像素发光区域和蓝像素发光区域。
在其中一些实施例中，所述阳极层为ITO；
所述空穴注入层的制备方法为：在阳极层上蒸镀一层10nm厚的空穴注入材料MoO3，蒸镀速率为真空度为2×10-4Pa；
所述空穴传输层的制备方法为：在空穴注入层上蒸镀一层30nm厚的空穴传输材料4,4’-双(N-咔唑)-1,1’-联苯，蒸镀速率为真空度为2×10-4Pa；
所述发光层的制备方法为：在空穴传输层上共蒸镀一层20nm后的发光层材料CBP(4,4’-双(N-咔唑)-1,1’-联苯):FIrpic，其中FIrpic(双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱)的掺杂比例为8wt％，CBP与FIrpic的蒸镀速率分别控制为和真空度为2×10-4Pa；然后再蒸镀一层25nm厚的发光层材料CBP:Ir(ppy)3，其中Ir(ppy)3(三(2-苯基吡啶)合铱)的掺杂比例为6wt％，CBP与Ir(ppy)3的蒸镀速率分别控制为和真空度为2×10-4Pa；最后蒸镀一层45nm厚的发光层CBP:Ir(piq)3，其中Ir(piq)3(三(1-苯基-异喹啉)合铱(III))的掺杂比例为5wt％，CBP与Ir(piq)3的蒸镀速率分别控制为和真空度为2×10-4Pa；
所述电子传输层的制备方法为：在发光层上共蒸镀一层35nm厚的电子传输层材料TSPO1(二苯基[4-(三苯基硅烷基)苯基]氧膦):Liq(八羟基喹啉锂)，其中TSPO1:Liq的重量比为5:5，两者蒸镀速率均控制为真空度为2×10-4Pa；
所述阴极层的制备方法为：在电子传输层上蒸镀一层15nm厚的Mg:Ag合金，其中Mg:Ag的重量比为1:9,Mg和Ag的蒸镀速率分别控制为和真空度为2×10-4Pa。
本发明的有益效果如下：
本发明的有机电致发光器件在封装玻璃盖板上使用光刻显影与喷墨打印相结合的技术制备无机氧化物光取出层(红绿蓝像素对应的氧化物厚度不同，分别为65-58nm、45-55nm和35-42nm，根据F-P光学微腔公式可知，2ndcosθ＝mλ,以FIrpic的发射波长位于λ＝470nm为例，有机层的平均折射率n＝1.6,发射模数m＝1,计算得到产生共振的腔长为147nm，所以对应的蓝光的光取出层厚度为37nm，同样的方法，可计算得到绿光和红光的光取出层厚度为45nm和58nm)，一方面可以最优化红、绿、蓝器件的发光效率(红、绿、蓝发光层所需的共振腔长并不同，在光取出层设置厚度不同的无机氧化物层，能使红、绿、蓝发光器件的效率达到最优)。
另一方面使用无机氧化物作为光取出层，可以增强器件阻隔水氧的能力，延长器件寿命。还可以减少OLED蒸镀的Tact time，增加产出。
附图说明
图1为传统有机电致发光器件的结构示意图(101、封装玻璃基板；102、光取出层(蒸镀方式取得，厚度相同)；103、阴极层；104、电子传输层；105、发光层；106、空穴传输层；107、空穴注入层；108、阳极层)；
图2为本发明实施例有机电致发光器件的结构示意图(201、封装玻璃基板；202、光取出层(包括3个厚度不同的红像素区域、绿像素区域和蓝像素区域)；203、阴极层；204、电子传输层；205、发光层；206、空穴传输层；207、空穴注入层；208、阳极层)。
具体实施方式
以下通过实施例对本申请做进一步阐述。
实施例1
本实施例一种有机电致发光器件的制备方法，包括如下步骤：
无机氧化物光取出层封装玻璃盖板制备：
(1)在玻璃基板上旋涂一层厚度约1μm的光刻胶，使用与红、绿、蓝像素开口对应的光罩进行曝光，显影操作，然后在200℃下热处理20min，即在封装玻璃盖板上形成红像素开窗区域、绿像素开窗区域和蓝像素开窗区域；
(2)光取出层的制备：将图案化的封装玻璃盖板放置在打印机平台上，分别在红像素开窗区域、绿像素开窗区域和蓝像素开窗区域打印不同厚度的无机氧化物的前驱体溶液(具体为MoO3前驱体溶液)，打印完成之后，在200℃下热处理1h形成一层不同厚度透明的氧化物(红、绿、蓝像素对应的氧化物厚度分别为60nm,50nm,40nm)。
有机电致发光器件(如图2所示，包括依次层叠设置的封装玻璃盖板201、光取出层202(包括3个厚度不同的红像素区域、绿像素区域和蓝像素区域)、阴极层203、电子传输层204、发光层205、空穴传输层206、空穴注入层207以及阳极层208)的制备：
(1)清洗：将阳极层(ITO)依次进行去光阻，水洗，烘干备用；
(2)空穴注入层制备：在ITO上蒸镀一层10nm厚的空穴注入材料MoO3,蒸镀速率为真空度为2×10-4Pa；
(3)空穴传输层制备：然后蒸镀一层30nm厚的空穴传输材料CBP，蒸镀速率为真空度为2×10-4Pa；
(4)发光层制备：接着使用掺杂的方式共蒸镀一层20nm厚的发光层CBP:FIrpic，其中FIrpic的掺杂比例为8％(重量比)，两者蒸镀速率分别控制为和真空度为2×10-4Pa，形成蓝光发光层；然后蒸镀一层25nm厚的发光层CBP:Ir(ppy)3，其中Ir(ppy)3掺杂比例为6％(重量比)，两者蒸镀速率分别控制为和真空度为2×10-4Pa；最后蒸镀一层45nm厚的发光层CBP:Ir(piq)3，其中Ir(piq)3掺杂比例为5％(重量比)，两者蒸镀速率分别控制为和真空度为2×10-4Pa；
(5)电子传输层制备：使用掺杂的方式共蒸镀一层35nm厚的电子传输层TSPO1:Liq(5:5)，其中两者重量比为5:5，两者蒸镀速率都控制为真空度为2×10-4Pa；
(6)金属阴极制备：最后蒸镀一层15nm厚的半透明阴极Mg:Ag合金，其中Mg:Ag的重量比为1:9,两者蒸镀速率分别控制为和真空度为2×10-4Pa；
(7)封装：将上述制备的封装玻璃盖板膜面向下进行封装。
实施例2
本实施例一种有机电致发光器件的制备方法，包括如下步骤：
无机氧化物光取出层封装玻璃盖板制备：
(1)在玻璃基板上旋涂一层厚度约1μm的光刻胶，使用与红、绿、蓝像素开口对应的光罩进行曝光，显影操作，然后在200℃下热处理20min，即在封装玻璃盖板上形成红像素开窗区域、绿像素开窗区域和蓝像素开窗区域；
(2)光取出层的制备：将图案化的封装玻璃盖板放置在打印机平台上，分别在红像素开窗区域、绿像素开窗区域和蓝像素开窗区域打印不同厚度的无机氧化物的前驱体溶液(具体为ZnO前驱体溶液)，打印完成之后，在200℃下热处理1h形成一层不同厚度透明的氧化物(红、绿、蓝像素对应的氧化物厚度分别为60nm,50nm,40nm)。
有机电致发光器件(包括依次层叠设置的封装玻璃盖板、光取出层、阴极层、电子传输层、发光层、空穴传输层、空穴注入层以及阳极层)的制备：
(1)清洗：将阳极层(ITO)依次进行去光阻，水洗，烘干备用；
(2)空穴注入层制备：在ITO上蒸镀一层10nm厚的空穴注入材料MoO3,蒸镀速率为真空度为2×10-4Pa；
(3)空穴传输层制备：然后蒸镀一层30nm厚的空穴传输材料CBP，蒸镀速率为真空度为2×10-4Pa；
(4)发光层制备：接着使用掺杂的方式共蒸镀一层20nm厚的发光层CBP:FIrpic，其中FIrpic的掺杂比例为8％(重量比)，两者蒸镀速率分别控制为和真空度为2×10-4Pa，形成蓝光发光层；然后蒸镀一层25nm厚的发光层CBP:Ir(ppy)3，其中Ir(ppy)3掺杂比例为6％(重量比)，两者蒸镀速率分别控制为和真空度为2×10-4Pa；最后蒸镀一层45nm厚的发光层CBP:Ir(piq)3，其中Ir(piq)3掺杂比例为5％(重量比)，两者蒸镀速率分别控制为和真空度为2×10-4Pa；
(5)电子传输层制备：使用掺杂的方式共蒸镀一层35nm厚的电子传输层TSPO1:Liq(5:5)，其中两者重量比为5:5，两者蒸镀速率都控制为真空度为2×10-4Pa；
(6)金属阴极制备：最后蒸镀一层15nm厚的半透明阴极Mg:Ag合金，其中Mg:Ag的重量比为1:9,两者蒸镀速率分别控制为和真空度为2×10-4Pa；
(7)封装：将上述制备的封装玻璃盖板膜面向下进行封装。
实施例3
本实施例一种有机电致发光器件的制备方法，包括如下步骤：
无机氧化物光取出层封装玻璃盖板制备：
(1)在玻璃基板上旋涂一层厚度约1μm的光刻胶，使用与红、绿、蓝像素开口对应的光罩进行曝光，显影操作，然后在200℃下热处理20min，即在封装玻璃盖板上形成红像素开窗区域、绿像素开窗区域和蓝像素开窗区域；
(2)光取出层的制备：将图案化的封装玻璃盖板放置在打印机平台上，分别在红像素开窗区域、绿像素开窗区域和蓝像素开窗区域打印不同厚度的无机氧化物的前驱体溶液(具体为NiO前驱体溶液)，打印完成之后，在200℃下热处理1h形成一层不同厚度透明的氧化物(红、绿、蓝像素对应的氧化物厚度分别为60nm,50nm,40nm)。
有机电致发光器件(包括依次层叠设置的封装玻璃盖板、光取出层、阴极层、电子传输层、发光层、空穴传输层、空穴注入层以及阳极层)的制备：
(1)清洗：将阳极层(ITO)依次进行去光阻，水洗，烘干备用；
(2)空穴注入层制备：在ITO上蒸镀一层10nm厚的空穴注入材料MoO3,蒸镀速率为真空度为2×10-4Pa；
(3)空穴传输层制备：然后蒸镀一层30nm厚的空穴传输材料CBP，蒸镀速率为真空度为2×10-4Pa；
(4)发光层制备：接着使用掺杂的方式共蒸镀一层20nm厚的发光层CBP:FIrpic，其中FIrpic的掺杂比例为8％(重量比)，两者蒸镀速率分别控制为和真空度为2×10-4Pa，形成蓝光发光层；然后蒸镀一层25nm厚的发光层CBP:Ir(ppy)3，其中Ir(ppy)3掺杂比例为6％(重量比)，两者蒸镀速率分别控制为和真空度为2×10-4Pa；最后蒸镀一层45nm厚的发光层CBP:Ir(piq)3，其中Ir(piq)3掺杂比例为5％(重量比)，两者蒸镀速率分别控制为和真空度为2×10-4Pa；
(5)电子传输层制备：使用掺杂的方式共蒸镀一层35nm厚的电子传输层TSPO1:Liq(5:5)，其中两者重量比为5:5，两者蒸镀速率都控制为真空度为2×10-4Pa；
(6)金属阴极制备：最后蒸镀一层15nm厚的半透明阴极Mg:Ag合金，其中Mg:Ag的重量比为1:9,两者蒸镀速率分别控制为和真空度为2×10-4Pa；
(7)封装：将上述制备的封装玻璃盖板膜面向下进行封装。
本发明实施例的有机电致发光器件在封装玻璃盖板上使用光刻显影与喷墨打印相结合的技术制备无机氧化物光取出层(红绿蓝像素对应的氧化物厚度不同，分别为65-58nm、45-55nm和35-42nm)，一方面可以最优化红、绿、蓝器件的发光效率。另一方面使用无机氧化物作为光取出层，可以增强器件阻隔水氧的能力，延长器件寿命。还可以减少OLED蒸镀的Tact time，增加产出。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种有机电致发光器件，其特征在于，包括依次层叠的封装玻璃盖板、光取出层、阴极层、电子传输层、发光层、空穴传输层、空穴注入层以及阳极层；所述光取出层设有三个厚度不同的红像素区域、绿像素区域和蓝像素区域。
2.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述红像素区域的厚度为65-58nm，所述绿像素区域的厚度为48-55nm，所述蓝像素区域的厚度为35-42nm。
3.根据权利要求1或2所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述光取出层的材质为无机氧化物。
4.根据权利要求4所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述无机氧化物选自MoO3、ZnO或NiO。
5.根据权利要求1或2所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述红像素区域、绿像素区域和蓝像素区域分别对应于所述发光层的红像素发光区域、绿像素发光区域和蓝像素发光区域。
6.权利要求1-5任一项所述的有机电致发光器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在封装玻璃盖板上旋涂一层光刻胶，然后进行曝光和显影操作，在封装玻璃盖板上形成红像素开窗区域、绿像素开窗区域和蓝像素开窗区域；
采用喷墨打印方法分别在所述红像素开窗区域、绿像素开窗区域和蓝像素开窗区域打印厚度不同的光取出层材料，然后在150-200℃下热处理0.5-1h，形成所述光取出层；
按常规方法在阳极层上依次层叠制备空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层以及阴极层；
封装，即得所述有机电致发光器件。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述光取出层材料选自MoO3、ZnO或NiO。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述光取出层上形成三个厚度不同的红像素区域、绿像素区域和蓝像素区域，厚度分别为65-58nm、48-55nm、35-42nm。
9.根据权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述红像素开窗区域、绿像素开窗区域和蓝像素开窗区域分别对应于所述发光层的红像素发光区域、绿像素发光区域和蓝像素发光区域。
10.根据权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，
所述阳极层为ITO；
所述空穴注入层的制备方法为：在阳极层上蒸镀一层10nm厚的空穴注入材料MoO3，蒸镀速率为真空度为2×10-4Pa；
所述空穴传输层的制备方法为：在空穴注入层上蒸镀一层30nm厚的空穴传输材料4,4’-双(N-咔唑)-1,1’-联苯，蒸镀速率为真空度为2×10-4Pa；
所述发光层的制备方法为：在空穴传输层上共蒸镀一层20nm后的发光层材料CBP:FIrpic，其中FIrpic的掺杂比例为8wt％，CBP与FIrpic的蒸镀速率分别控制为和真空度为2×10-4Pa；然后再蒸镀一层25nm厚的发光层材料CBP:Ir(ppy)3，其中Ir(ppy)3的掺杂比例为6wt％，CBP与Ir(ppy)3的蒸镀速率分别控制为和真空度为2×10-4Pa；最后蒸镀一层45nm厚的发光层CBP:Ir(piq)3，其中Ir(piq)3的掺杂比例为5wt％，CBP与Ir(piq)3的蒸镀速率分别控制为和真空度为2×10-4Pa；
所述电子传输层的制备方法为：在发光层上共蒸镀一层35nm厚的电子传输层材料TSPO1:Liq，其中TSPO1:Liq的重量比为5:5，两者蒸镀速率均控制为真空度为2×10-4Pa；
所述阴极层的制备方法为：在电子传输层上蒸镀一层15nm厚的Mg:Ag合金，其中Mg:Ag的重量比为1:9,Mg和Ag的蒸镀速率分别控制为和真空度为2×10-4Pa。
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