CN111682119B - 一种柔性透明oled器件结构及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于OLED器件技术领域，提供了一种柔性透明OLED器件结构及其制备方法，该柔性透明OLED器件结构包括柔性透明基材、设于柔性透明基材上的第一透明电极、设于第一透明电极上的有机异质结膜层、设于有机异质结膜层上的有机功能层、设于有机功能层上的第二透明电极层、设于第二透明电极层上的有机增透膜、与第一透明电极连接的第一引出电极、与第二透明电极连接的第二引出电极，从而在保证柔性透明OLED器件结构的器件性能的情况下，解决现有的柔性透明OLED器件制备过程中存在的设备要求高、制作成本高等问题。

Description

一种柔性透明OLED器件结构及其制备方法

技术领域

本申请属于OLED器件技术领域，尤其涉及一种柔性透明OLED器件结构及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的不断进步，人们对于光源的需求越来越多样化。OLED利用超薄有机层发光原理，具有超轻，超薄，柔性，透明等诸多优点，在照明与显示领域有着广阔的应用前景。

然而，透明OLED器件大多采用ITO、银纳米线、碳纳米管、石墨烯、超薄金属膜以及超薄金属薄膜的介质/金属/介质(DMD)结构做透明电极。由于ITO中包含有昂贵的稀缺元素铟，并且由于氧化物材料固有的脆性，已不能满足当前蓬勃发展的柔性电子器件的应用需求。基于银纳米线、碳纳米管和石墨烯的透明电极都具有高的表面粗糙度，经常会造成器件短路故障，并且由于在导电薄膜中的不规则分布和其对光具有较强的散射作用，常常会存在雾度问题。单纯的超薄金属膜虽可具有低的面电阻(≤8Ω/sq),但光透过率较低(75％左右)；超薄金属薄膜的介质/金属/介质(D/M/D)结构同样受制于氧化物介质层的脆性问题，机械柔性较差。另外，上述透明电极大都需要溅射或印刷工艺制备，对于柔性OLED器件往往需要额外购买预沉积透明电极的衬底或者购置大型的溅射或印刷设备来制作透明电极，提高了生产成本。

发明内容

本申请的目的在于提供一种柔性透明OLED器件结构及其制备方法，旨在解决现有的柔性透明OLED器件制备过程中透明电极电阻率，透光性和机械柔性等问题，同时降低对设备的要求，缩减制作成本。

本申请实施例的第一方面提供了一种柔性透明OLED器件结构，所述柔性透明OLED器件结构包括：

柔性透明基材；

设于所述柔性透明基材上的第一透明电极；

设于所述第一透明电极以及所述柔性透明基材上的有机异质结膜层；

设于所述有机异质结膜层上的有机功能层；

设于所述有机功能层上的第二透明电极层；

设于所述第二透明电极层上的有机增透膜；

与所述第一透明电极连接的第一引出电极；

与所述第二透明电极连接的第二引出电极。

可选的，所述第一透明电极和所述第二透明电极至少有一项为多层金属电极。

可选的，所述多层金属电极包括高能籽晶层以及设于所述高能籽晶层上的多个高导层。

可选的，所述高能籽晶层的厚度为0.5-3nm。

可选的，所述有机异质结膜层包括至少一层N型有机半导体薄膜和至少一层P型有机半导体薄膜，其中所述N型有机半导体薄膜与所述P型有机半导体薄膜交错设置。

可选的，所述有机功能层包括依序层叠设置的空穴注入层、空穴传输层、激子阻挡层、发光层、激子阻挡层、电子传输层和电子注入层。

可选的，所述柔性透明OLED器件结构还包括封装层，所述封装层采用有机阻隔薄膜和无机阻隔薄膜交替叠加的方式封装。

本申请第二方面还提供了柔性透明OLED器件结构的制备方法，所述制备方法包括：

采用热蒸发的方式依序在透明透明基材上形成第一透明电极、有机异质结膜层、有机功能层、第二透明电极层、有机增透膜、第一引出电极、第二引出电极；

其中，所述第一引出电极与所述第一透明电极连接，所述第二引出电极与所述第二透明电极连接。

可选的，所述制备方法还包括：

采用化学气相沉积或者溅射的方式形成封装层，以封装所述柔性透明OLED器件结构。

可选的，所述第一透明电极由热蒸发形成的籽晶层以及在所述籽晶层上热蒸发形成的多个高导层组成。

本申请实施例提供了一种柔性透明OLED器件结构及其制备方法，该柔性透明OLED器件结构包括柔性透明基材、设于柔性透明基材上的第一透明电极、设于第一透明电极上的有机异质结膜层、设于有机异质结膜层上的有机功能层、设于有机功能层上的第二透明电极层、设于第二透明电极层上的有机增透膜、与第一透明电极连接的第一引出电极、与第二透明电极连接的第二引出电极，从而在保证柔性透明OLED器件结构的器件性能的情况下，解决现有的柔性透明OLED器件制备过程中存在的设备要求高、制作成本高等问题。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种柔性透明OLED器件结构的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的多层金属电极的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的有机异质结膜层的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本申请实施例的第一方面提供了一种柔性透明OLED器件结构，所述柔性透明OLED器件结构包括柔性透明基材101、第一透明电极102、有机异质结结膜层103、有机功能层104、第二透明电极层105、有机增透膜106、第一引出电极1081以及第二引出电极1082。第一透明电极102形成于柔性透明基材101上，有机异质结膜层103设于第一透明电极102以及柔性透明基材101上的预设部分区域，使得有机异质结膜层103同时与第一透明电极102以及柔性透明基材101接触，有机功能层104设于有机异质结膜层103表面，第二透明电极层105设于有机功能层104表面，并由第一引出电极1081与第一透明电极102连接作为电极引出，由第二引出电极1082与第二透明电极105连接作为电极引出，从而在工作中接入外部输入的信号以驱动OLED器件点亮。

在一个实施例中，第一透明电极102、有机异质结结膜层103、有机功能层104、第二透明电极层105、有机增透膜106、第一引出电极1081以及第二引出电极1082均可以通过真空蒸镀的方式依序形成于柔性透明基材101上。

在一个实施例中，第一透明电极102与第一引出电极1081的重合部分宽度大于3mm，第二透明电极105与第二引出电极1082的重合部分宽度大于3mm。

在一个实施例中，所述第一透明电极102和所述第二透明电极105至少有一项为多层金属电极。

在本实施例中，第一透明电极102可以为多层金属电极，第二透明电极105也可以为多层金属电极，具体的，在本实施例中，多层金属电极可以为由两层或者两层以上的金属薄膜组成的多层超薄透明金属层。

在一个实施例中，参见图2所示，所述多层金属电极包括高能籽晶层以及设于所述高能籽晶层上的多个高导层(高导层1、高导层2、……、高导层N，其中，N为大于1的整数)。

在本实施例中，通过高能籽晶层能够调控金属对生长表面的润湿性，高能籽晶层提供的成核层可以有效抑制高导层薄膜生长初期金属岛的形成，降低高导层金属层的渗流阈值厚度，从而在保证多层金属电极的导电性同时提高其光透过性。

进一步的，通过多层金属薄膜(即多个高导层)的匹配可以使多层金属电极的高透光率光谱范围加宽，有效提高宽波段的OLED器件效率。

在一个实施例中，所述高能籽晶层的厚度为0.5-3nm。

在一个实施例中，单个高导层的厚度可以为3-9nm。

在一个实施例中，高能籽晶层与高导层所采用的金属材料可以为金，银，镁，铝，镍，铜，铂，钼中的两种或多种组合。单个高导层可以由一种金属热蒸发形成，也可以是采用多种金属作为镀膜材料进行蒸发形成。

在一个实施例中，所述有机异质结膜层103包括至少一层N型有机半导体薄膜301和至少一层P型有机半导体薄膜302，其中所述N型有机半导体薄膜301与所述P型有机半导体薄膜302交错设置。

在本实施例中，一层N型有机半导体薄膜301和一层P型有机半导体薄膜302形成一组有机半导体薄膜，有机异质结膜层103可以由多组有机半导体薄膜叠加组成。在电场作用下，由于n型有机半导体薄膜301和p型有机半导体薄膜302的能带差异，会在其薄膜接触界面附近产生大量的电子302和空穴303。进一步，产生的电子302和空穴303会分别向第一透明电极102和有机功能层104方向迁移，从而增强OLED器件的载流子生成与传输能力。

在一个实施例中，有机异质结膜层103的有机半导体薄膜的组数为1-10组。

在一个实施例中，所述有机功能层包括依序层叠设置的空穴注入层、空穴传输层、第一激子阻挡层、发光层、第二激子阻挡层、电子传输层和电子注入层。

在一个实施例中，通过有机功能层进行有机电致发光包括以下三个步骤：步骤A、步骤B以及步骤C。

步骤A：当施加一个正向外偏电压，空穴和电子克服界面能垒后，经由第一透明电极和n/p/n/p有机异质结以及第二透明电极，分别注入到空穴注入层和电子注入层。

步骤B：电荷在外部电场的驱动下，传递至第一激子阻挡层和第二激子阻挡层的界面，因为界面的能级差，使得界面会有电荷的累积。

步骤C：当电子和空穴在发光层中相遇复合，形成处于激发态的激子，此激发态在一般的环境中是不稳定的，能量将以光或热的形式释放出来而回到稳定的基态。第一激子阻挡层和第二激子阻挡层能有效的将激发态的激子限制在发光层区域，增大激子发光的效率，减少无效的热激发。

具体的，在本实施例中，空穴注入层设于有机异质结膜层103表面，空穴传输层设于空穴注入层表面，第一激子阻挡层设于空穴传输层表面，发光层设于空穴传输层表面，第二激子阻挡层设于发光层的表面，电子传输层设于第二激子阻挡层的表面，电子注入层设于电子传输层的表面。在本实施例中，通过将发光层设于第一激子阻挡层和第二激子阻挡层之间，可以有效提高激子光激发，减少无效的热激发，提升发光效率。

进一步的，在一个实施例中，有机功能层104可以是单层OLED结构，也可以是tandem OLED结构。

在一个实施例中，有机增透膜106厚度为20-200nm。具体的，在本实施例中，还可以通过将有机增透膜106与第二透明电极105进行匹配，进一步的提升OLED器件的发光效率。

在一个实施例中，所述柔性透明OLED器件结构还包括第一接线电极1091和第二接线电极1092，其中，第一接线电极1091与第一引出电极1081连接，第二接线电极1092与第二引出电极1082连接。

在一个实施例中，所述柔性透明OLED器件结构还包括封装层107，所述封装层107采用有机阻隔薄膜和无机阻隔薄膜交替叠加的方式封装。

在一个实施例中，封装层107可以采用化学气相沉积或溅射的方法形成。

本申请第二方面还提供了柔性透明OLED器件结构的制备方法，所述制备方法包括：采用热蒸发的方式依序在透明透明基材上形成第一透明电极、有机异质结膜层、有机功能层、第二透明电极层、有机增透膜、第一引出电极、第二引出电极；其中，所述第一引出电极与所述第一透明电极连接，所述第二引出电极与所述第二透明电极连接。

具体的，在本实施例中，采用热蒸发的方式制备柔性透明OLED器件结构可以包括步骤1-步骤8。

步骤1：在透明柔性基底101上利用蒸镀掩模版采用热蒸发方法在设定区域蒸镀多层超薄金属以形成第一透明电极102。

步骤2：在第一透明电极102上方利用另一型号蒸镀掩模版蒸镀n/p…n/p多层有机异质结膜层，以形成有机异质结膜层103。

在本实施例中，有机异质结膜层103在LOED器件中作为载流子产生层产生载流子。

步骤3：在步骤2的有机异质结膜层103上依次蒸镀空穴注入层、空穴传输层、第一激子阻挡层、发光层、第二激子阻挡层、电子传输层和电子注入层，形成有机功能层104。

步骤4：在步骤3的有机功能层103上制备第二透明电极105。

步骤5：在步骤4的第二透明电极105上更换掩模版制备有机增透膜106，其中，有机增透膜106的膜层区域与OLED器件的发光区域一致。

步骤6：在步骤5完成之后再次更换掩模版蒸镀较薄的第一引出电极1081以及第二引出电极1082分别与第一透明电极102和第二透明电极105相连。

步骤7：在步骤6的较薄引出电极相邻区域蒸镀较厚的第一接线电极1091和第二接线电极1092，其中，第一接线电极1091与第一引出电极1081连接，第二接线电极1092与第二引出电极1082连接。

步骤8：在步骤7完成之后在有机增透膜106、第一引出电极1081以及第二引出电极1082上方制备透明的封装层107，最终获得所需的柔性透明OLED的器件结构。

在本实施例中，步骤1--步骤7中的第一透明电极102、有机异质结结膜层103、有机功能层104、第二透明电极层105、有机增透膜106、第一引出电极1081、第二引出电极1082、第一接线电极1091以及第二接线电极1092均采用热蒸镀的方式制成。

在本实施例中，通过全蒸镀的方式制备OLED器件，降低了对设备的要求，缩短了制备流程。进一步的，由于金属薄膜与有机膜都具有较好的延展性，本发明制备出的柔性透明OLED器件的抗弯曲性能比使用无机膜层做透明电极的OLED器件更加优异。

在一个实施例中，可以通过真空蒸镀腔作为第一透明电极或者第二透明电极层的生长手段，例如，在制备第一透明电极的过程中，首先采用铬源在柔性透明基底101上制备氧化铬作为高能籽晶层，然后依序在高能籽晶层上蒸镀形成ZnO(氧化锌)、Ag、Al等生成多个高导层，最终生成CrOx/ZnO/Ag/Al多层金属电极，其中，通过氧化铬作为高能籽晶层从而在CrOx/ZnO界面上形成尖晶石化合物，从而确定多层金属电极中的高导层的生长晶向。

在一个实施例中，采用铬源在柔性透明基底101上制备氧化铬作为高能籽晶层具体包括：采用单质铬作为铬源，然后通入氧气，对基片表面的单质铬进行缓慢氧化，从而在柔性透明基底101上形成氧化铬。

在一个实施例中，蒸镀的物理过程包括：沉积材料蒸发或升华为气态粒子→气态粒子快速从蒸发源向基片表面输送→气态粒子附着在基片表面形核、长大成固体薄膜→薄膜原子重构或产生化学键合。

具体的，将基片(即基底样品)放入真空室内，以电阻、电子束、激光等方法加热源材料，使源材料蒸发或升华，气化为具有一定能量(0.1～0.3eV)的粒子(原子、分子或原子团)。气态粒子以基本无碰撞的直线运动飞速传送至基片，到达基片表面的粒子一部分被反射，另一部分吸附在基片上并发生表面扩散，沉积原子之间产生二维碰撞，形成簇团，有的可能在表面短时停留后又蒸发。粒子簇团不断地与扩散粒子相碰撞，或吸附单粒子，或放出单粒子。此过程反复进行，当聚集的粒子数超过某一临界值时就变为稳定的核，再继续吸附扩散粒子而逐步长大，最终通过相邻稳定核的接触、合并，形成连续薄膜。

在本实施例中，通过设置氧化铬高能籽晶层，可以调节金属对生长表面的润湿性，且由高能籽晶层提供的成核层可以有效抑制高导层薄膜生长初期金属岛的形成，降低高导层金属层的渗流阈值厚度，从而在保证多层金属电极的导电性同时提高其光透过性。

进一步的，氧化铬与ZnO界面可以形成尖晶石型化合物，从而进一步确定高导层的生长取向，使得多层金属电极取向一致。

在一个实施例中，在采用真空蒸镀腔制备高能籽晶层的过程中，在真空蒸镀腔的真空度优于1×10-8Torr时开始蒸镀流程，在蒸镀过程中以15rpm旋转样品架，该样品架用于固定基片，同时以反方向15rpm旋转氧化铬蒸镀源，其中，蒸镀源离基片垂直距离为50-100mm。

在一个实施例中，蒸镀源与基片之间的距离按照预设的速度逐渐减小，直到蒸镀过程结束。

进一步的，在高能籽晶层的蒸镀过程中，在蒸镀时间持续达到30秒之后缓慢减小蒸镀功率至0。

在一个实施例中，多层金属电极还包括减反增透层，该减反增透层形成于高导层与有机异质结结膜层103之间。

在一个实施例中，在蒸镀Ag、Al之前，还可以在ZnO金属层上蒸镀TiO2，,然后通入微量O2蒸镀Ag沉积掺氧超薄银，最后蒸镀Al以形成减反增透层。

在一个实施例中，在通入微量O2溅射Ag蒸镀掺氧超薄银之后，还可以通入微量O2蒸镀Cu沉积掺氧超薄铜，然后蒸镀形成CuSCN作为减反增透层。

在本实施例中，采用全蒸镀制备柔性透明OLED器件结构，可以避免超薄金属薄膜的介质/金属/介质(D/M/D)结构受制于氧化物介质层的脆性的限制。

在一个实施例中，所述制备方法还包括：采用化学气相沉积或者溅射的方式形成封装层107，以封装所述柔性透明OLED器件结构。

在一个实施例中，所述第一透明电极102由热蒸发形成的籽晶层以及在所述籽晶层上热蒸发形成的多个高导层组成。

本申请实施例提供了一种柔性透明OLED器件结构及其制备方法，该柔性透明OLED器件结构包括柔性透明基材、设于柔性透明基材上的第一透明电极、设于第一透明电极上的有机异质结膜层、设于有机异质结膜层上的有机功能层、设于有机功能层上的第二透明电极层、设于第二透明电极层上的有机增透膜、与第一透明电极连接的第一引出电极、与第二透明电极连接的第二引出电极，从而在保证柔性透明OLED器件结构的器件性能的情况下，解决现有的柔性透明OLED器件制备过程中存在的设备要求高、制作成本高等问题。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性透明OLED器件结构，其特征在于，所述柔性透明OLED器件结构包括：

柔性透明基材；

设于所述柔性透明基材上的第一透明电极；

设于所述第一透明电极以及所述柔性透明基材上的有机异质结膜层；

设于所述有机异质结膜层上的有机功能层；

设于所述有机功能层上的第二透明电极层；

设于所述第二透明电极层上的有机增透膜；

与所述第一透明电极连接的第一引出电极；

与所述第二透明电极连接的第二引出电极；所述第一透明电极、所述有机异质结膜层、所述有机功能层、所述第二透明电极层、所述有机增透膜、所述第一引出电极以及所述第二引出电极通过真空蒸镀的方式依序形成于所述柔性透明基材上；所述第一透明电极与所述第一引出电极的重合部分宽度大于3mm，所述第二透明电极与所述第二引出电极的重合部分宽度大于3mm。

2.如权利要求1所述的柔性透明OLED器件结构，其特征在于，所述第一透明电极和所述第二透明电极至少有一项为多层金属电极。

3.如权利要求2所述的柔性透明OLED器件结构，其特征在于，所述多层金属电极包括高能籽晶层以及设于所述高能籽晶层上的多个高导层。

4.如权利要求3所述的柔性透明OLED器件结构，其特征在于，所述高能籽晶层的厚度为0.5-3nm。

5.如权利要求1所述的柔性透明OLED器件结构，其特征在于，所述有机异质结膜层包括至少一层N型有机半导体薄膜和至少一层P型有机半导体薄膜，其中所述N型有机半导体薄膜与所述P型有机半导体薄膜交错设置。

6.如权利要求1所述的柔性透明OLED器件结构，其特征在于，所述有机功能层包括依序层叠设置的空穴注入层、空穴传输层、激子阻挡层、发光层、激子阻挡层、电子传输层和电子注入层。

7.如权利要求2所述的柔性透明OLED器件结构，其特征在于，所述柔性透明OLED器件结构还包括封装层，所述封装层采用有机阻隔薄膜和无机阻隔薄膜交替叠加的方式封装。

8.一种柔性透明OLED器件结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

采用热蒸发的方式依序在柔性透明基材上形成第一透明电极、有机异质结膜层、有机功能层、第二透明电极层、有机增透膜、第一引出电极、第二引出电极；

其中，所述第一引出电极与所述第一透明电极连接，所述第二引出电极与所述第二透明电极连接；所述第一透明电极、所述有机异质结膜层、所述有机功能层、所述第二透明电极层、所述有机增透膜、所述第一引出电极以及所述第二引出电极通过真空蒸镀的方式依序形成于所述柔性透明基材上；所述第一透明电极与所述第一引出电极的重合部分宽度大于3mm，所述第二透明电极与所述第二引出电极的重合部分宽度大于3mm。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：

采用化学气相沉积或者溅射的方式形成封装层，以封装所述柔性透明OLED器件结构。

10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一透明电极由热蒸发形成的籽晶层以及在所述籽晶层上热蒸发形成的多个高导层组成。