CN110112324A - 一种顶发射oled金属阴极结构及其制造方法 - Google Patents

一种顶发射oled金属阴极结构及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及OLED生产技术领域，特别是一种顶发射OLED金属阴极结构，包括衬底玻璃，所述衬底玻璃上设置有金属阳极，所述金属阳极上依次沉积OLED有机功能层，所述OLED有机功能层自下而上分别为：空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层；所述OLED有机功能层上沉积金属阴极。采用上述结构和方法后，本发明提供的金属阴极可以有效地增强OLED器件中电子的注入，对提高器件的发光效率很有帮助。而且制备OLED器件的过程中，金属阴极的材料只占用一个蒸发源，待蒸发速率稳定后即可开始沉积，因此也大大地降低了工艺的难度。

Description

一种顶发射OLED金属阴极结构及其制造方法
技术领域
本发明涉及OLED生产技术领域，特别是一种顶发射OLED金属阴极结构及其制造方法。
背景技术
顶发射OLED器件中，半透明的金属阴极是器件研制的关键因素。现有技术中，由于Ag具有非常优秀的导电性能，因此经常用作阴极。但是Ag的功函数较高（4.26 eV），不利于电子的注入，因此又常和低功函数的金属，如Mg一起共蒸，形成合金阴极以提高电子的注入，但是效果依然有限。
中国发明专利CN 1467864A公开了一种利用金属阴极溅射的有机发光器件结构，包括一层底物，一层在底物上由导电材料形成的阳极、一层在阳极层上构成的有电致发光材料的发射层、在该发射层上构成并包括酞箐或其衍生物的一层缓冲层，一层在该缓冲层上构成并包括碱金属化合物或其热解产物的电子注入掺杂剂源层；和一层在该缓冲层上构成的并被选来与该缓冲层一起作用以向该发射层注入电子的金属或金属合金溅射层。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种可以有效增强OLED器件中电子的注入从而提高器件发光效率的顶发射OLED金属阴极结构及其制造方法。
为解决上述技术问题，本发明的一种顶发射OLED金属阴极结构，包括衬底玻璃，所述衬底玻璃上设置有金属阳极，所述金属阳极上依次沉积OLED有机功能层，所述OLED有机功能层自下而上分别为：空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层；所述OLED有机功能层上沉积金属阴极。
优选的，所述金属阴极为锂：镱：镁：银合金，其质量占比分别为Li：3%-5%、Yb：10%-15%、Mg：10%-20%、Ag：60%-77%。
优选的，所述锂：镱：镁：银质量占比为5%：10%：10%：75%。
优选的，所述金属阴极的厚度为20nm。
本发明还公开了一种顶发射OLED金属阴极结构制造方法，包括以下步骤，
第一步，准备好已经图案化的金属阳极及玻璃衬底；
第二步，在金属阳极之上，依次沉积OLED有机功能层，自下至上分别为：空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层；
第三步，在上述OLED有机功能层上，沉积Li:Yb:Mg:Ag合金作为金属阴极，合金置于一个蒸发源的坩埚中。
优选的，整个制备过程在真空腔体环境下进行，初始真空度≤10-7 Torr。
优选的，所述步骤第三步中将质量比为Li、Yb、Mg、Ag=(3%-5%):(10%-15%):(10%-20%):(60%-77%)的Li颗粒、Yb颗粒、Mg颗粒、Ag颗粒放入100cc大小的坩埚中，坩埚的材质为氮化硼，上述金属颗粒的纯度要求≥99.99%；在真空度≤10-7 Torr的环境中，加热坩埚，升温条件为10℃/min，当温度升至900℃时，保持2小时，随即按5℃/min的条件将温度降至室温。
优选的，所述步骤第一步中金属阳极的厚度为200nm，发光单元面积为3mm×3mm。
采用上述结构和方法后，本发明提供的金属阴极可以有效地增强OLED器件中电子的注入，对提高器件的发光效率很有帮助。而且制备OLED器件的过程中，金属阴极的材料只占用一个蒸发源，待蒸发速率稳定后即可开始沉积，因此也大大地降低了工艺的难度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明一种顶发射OLED金属阴极结构的结构示意图。
图2为本发明实施例一和对比例一制作的OLED器件的电流密度-发光效率特性示意图。
图中：1为衬底玻璃，2为金属阳极，3为空穴注入层，4为空穴传输层，5为发光层，6为电子传输层，7为金属阴极。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种顶发射OLED金属阴极结构，包括衬底玻璃1，所述衬底玻璃1上设置有金属阳极2，所述金属阳极2为Al。所述金属阳极2上依次沉积OLED有机功能层，所述OLED有机功能层自下而上分别为：空穴注入层3、空穴传输层4、发光层5、电子传输层6；所述OLED有机功能层上沉积金属阴极7。其中，所述空穴注入层3为MoO3、空穴传输层4为TCTA、发光层5为TCTA:Ir(ppy)2、电子传输层6为TPBi。
本发明中所述金属阴极7为锂：镱：镁：银合金，其质量占比分别为Li：3%-5%、Yb：10%-15%、Mg：10%-20%、Ag：60%-77%。Li、Yb、Mg、Ag的功函数分别为2.9 eV、2.6 eV、3.7 eV、4.3 eV。Li和Yb的掺入，可以有效地降低金属阴极的功函数。Ag的质量占比超过60%，可以保证金属阴极具有较高的透光性和导电性。
实施例一：
本发明还公开了一种顶发射OLED金属阴极结构制造方法，包括以下步骤，
第一步，准备好已经图案化的金属阳极2及玻璃衬底1；金属阳极2为Al，Al的厚度为200nm，发光单元面积为3mm×3mm。
第二步，在金属阳极Al之上，依次沉积OLED有机功能层，自下至上分别为：空穴注入层MoO3、空穴传输层TCTA、发光层TCTA:Ir(ppy)2、电子传输层TPBi；
第三步，在上述OLED有机功能层上，沉积Li:Yb:Mg:Ag合金作为金属阴极，将质量比为Li、Yb、Mg、Ag=(3%-5%):(10%-15%):(10%-20%):(60%-77%)的Li颗粒、Yb颗粒、Mg颗粒、Ag颗粒放入100cc大小的坩埚中，坩埚的材质为氮化硼，上述金属颗粒的纯度要求≥99.99%；在真空度≤10-7 Torr的环境中，加热坩埚，升温条件为10℃/min，当温度升至900℃时，保持2小时，随即按5℃/min的条件将温度降至室温。本实施例一中Li:Yb:Mg:Ag质量占比分别为5%：10%：10%：75%，合金置于一个蒸发源的坩埚中，金属阴极的厚度为20nm。
本发明整个制备过程在真空腔体环境下进行，初始真空度≤10-7 Torr。
对比例一：
第一步，准备好已经图案化的金属阳极Al及玻璃衬底，Al的厚度为200nm，发光单元面积为3mm×3mm；
第二步，在金属阳极Al之上，依次沉积OLED有机功能层，自下至上分别为：空穴注入层MoO3、空穴传输层TCTA、发光层TCTA:Ir(ppy)2、电子传输层TPBi；
第三步，在上述OLED有机功能层上，沉积Mg:Ag合金作为金属阴极，Mg和Ag分别置于两个蒸发源的坩埚中，待速率分别达到1.8 Å/s和0.2 Å/s后，开始沉积，金属阴极的厚度为20nm。
通过测试实施例一和对比例一中的OLED的光电性能，观察本发明所达到的效果。如图2所示，在电流密度为10 mA/cm2时，实施例一和对比例一中的OLED的发光效率分别为77 cd/A和62 cd/A。可见，使用本发明提供的阴极结构，发光效率提高了24%。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式作出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (8)

1.一种顶发射OLED金属阴极结构，包括衬底玻璃，其特征在于：所述衬底玻璃上设置有金属阳极，所述金属阳极上依次沉积OLED有机功能层，所述OLED有机功能层自下而上分别为：空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层；所述OLED有机功能层上沉积金属阴极。
2.按照权利要求1所述的一种顶发射OLED金属阴极结构，其特征在于：所述金属阴极为锂：镱：镁：银合金，其质量占比分别为Li：3%-5%、Yb：10%-15%、Mg：10%-20%、Ag：60%-77%。
3.按照权利要求2所述的一种顶发射OLED金属阴极结构，其特征在于，所述锂：镱：镁：银质量占比为5%：10%：10%：75%。
4.按照权利要求3所述的一种顶发射OLED金属阴极结构，其特征在于：所述金属阴极的厚度为20nm。
5.一种顶发射OLED金属阴极结构制造方法，其特征在于，包括以下步骤，
第一步，准备好已经图案化的金属阳极及玻璃衬底；
第二步，在金属阳极之上，依次沉积OLED有机功能层，自下至上分别为：空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层；
第三步，在上述OLED有机功能层上，沉积Li:Yb:Mg:Ag合金作为金属阴极，合金置于一个蒸发源的坩埚中。
6.按照权利5所述的一种顶发射OLED金属阴极结构制造方法，其特征在于：整个制备过程在真空腔体环境下进行，初始真空度≤10-7 Torr。
7.按照权利5所述的一种顶发射OLED金属阴极结构制造方法，其特征在于：所述步骤第三步中将质量比为Li、Yb、Mg、Ag=(3%-5%):(10%-15%):(10%-20%):(60%-77%)的Li颗粒、Yb颗粒、Mg颗粒、Ag颗粒放入100cc大小的坩埚中，坩埚的材质为氮化硼，上述金属颗粒的纯度要求≥99.99%；在真空度≤10-7 Torr的环境中，加热坩埚，升温条件为10℃/min，当温度升至900℃时，保持2小时，随即按5℃/min的条件将温度降至室温。
8.按照权利5所述的一种顶发射OLED金属阴极结构制造方法，其特征在于：所述步骤第一步中金属阳极的厚度为200nm，发光单元面积为3mm×3mm。
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