CN115275078A - 一种透明阴极及其制备方法与oled - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种透明阴极及其制备方法与OLED。所述制备方法包括如下步骤：在OLED基板表面进行镀膜，得到所述透明阴极；所述镀膜的材料为透明阴极材料；所述镀膜的方式为脉冲激光沉积。本发明采用了脉冲激光沉积技术在OLED基板表面镀透明阴极材料，得到了透明阴极，通过脉冲激光沉积技术的特性，有效的降低了镀膜ITO/IZO/IGZO等透明阴极材料的分子团能量，避免了OLED发光层出现薄膜损伤的现象，提高了OLED的发光效率。
Description
技术领域
本发明属于发光二极管制造技术领域，涉及一种透明阴极的制备方法，尤其涉及一种透明阴极及其制备方法与OLED。
背景技术
OLED即有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)，是20世纪中期发展起来的一种新型显示器件。OLED具有超轻薄、全固态、主动发光、响应速度快、高对比度、无视角限制、工作温度范围宽、低功耗、低成本、抗震能力强和可实现柔性显示等诸多优点，被誉为“梦幻显示器”。OLED属于一种电流型的有机发光器件，是通过载流子的注入和复合而致发光的现象，发光强度与注入的电流成正比。OLED在电场的作用下，阳极产生的空穴和阴极产生的电子就会发生移动，分别向空穴传输层和电子传输层注入，迁移到发光层。当二者在发光层相遇时，产生能量激子，从而激发发光分子最终产生可见光。OLED一般分为顶发射器件和底发射器件，对于顶发射器件而言，光线由阴极发出，形成显示画面或特定色彩，其中阴极的性能对OLED器件性能而言有着至关重要的影响，其中阴极薄膜的透光性与导电性成为了阴极制作工艺中必须要考虑的因素。
CN 106654040A提供了一种透明OLED合金阴极及其制备方法和透明OLED器件，该合金阴极为Ag、Al合金。Ag、Al金属按质量比例按Ag：Al＝75-80％：25-20％混合，且Ag、Al合金的最佳厚度为75nm；Ag、Al金属采用真空熔融的方法在真空条件下于石英玻璃管内熔融后自然冷却形成。本发明的铝银合金阴极能提高阴极的电子注入能力，其性能优于单一金属阴极OLED器件，且可应用于透明OLED；并且铝银合金阴极仅通过一个钨舟即可蒸镀，在降低了操作难度的同时，也使得膜厚更加容易控制，便于优化器件的结构。
CN 103165823A提供了一种OLED器件的半透明阴极，该半透明阴极由掺杂碳酸铯的高导电金属制成，高导电金属选自银、铝、铜中的一种或多种。上述OLED器件的半透明阴极，高导电金属中掺杂碳酸铯既可以保证阴极的导电性又可以提高透光率，并且，在制备过程中，碳酸铯分解形成具有较低功函数的金属铯或氧化铯，从而降低了阴极的功函数，有助于电子注入能力的提高。此外，还提供了一种OLED器件。
通常的，阴极一般使用金属材料(如Ag、Al、Au等)，只有在厚度非常薄的情况下才具有一定的透光性，然而，当阴极很薄时，金属材料的连接存在断开的风险，或存在金属薄膜局部易氧化的问题，影响阴极层的导电均匀性；如果阴极层厚度很厚，金属材料的高光吸收特性，导致其无法很好的透过可见光线，影响OLED器件的透光性。
一般的兼具透明度与导电性的材料除金属纳米薄膜外，还有部分透明金属氧化物具有导电性，如氧化锌、氧化铟锡、铟锌氧化物等氧化物薄膜，透光性较好，其一般制备方法为溶胶凝胶法或磁控溅射法等过程，这些制备方法在OLED领域存在工艺匹配度差或薄膜损伤等问题，导致OLED的发光效率降低。
因此，如何制备一种透明阴极，可以减少对薄膜的损伤并提高工艺匹配度，是发光二极管工艺制造领域亟需解决的技术问题。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种透明阴极及其制备方法与OLED，有效的降低了镀膜透明阴极材料时的分子团能量，避免了OLED发光层出现薄膜损伤的现象。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种透明阴极的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
在OLED基板表面进行镀膜，得到所述透明阴极；
所述镀膜的材料为透明阴极材料；
所述镀膜的方式为脉冲激光沉积。
本发明采用了脉冲激光沉积技术在OLED基板表面镀透明阴极材料，得到了透明阴极，通过脉冲激光沉积技术的特性，有效的降低了镀膜ITO/IZO/IGZO等透明阴极材料时的分子团能量，避免了OLED发光层出现薄膜损伤的现象，提高了OLED的发光效率。
优选地，所述透明阴极材料包括氧化铟锡(Indium tin oxide，ITO)、氧化铟锌(Indium zinc oxide，IZO)或氧化铟镓锌(Indium gallium zinc oxide，IGZO)中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括ITO和IZO的组合，IZO和IGZO的组合，ITO和IGZO的组合，或ITO、IZO和IGZO的组合。
优选地，所述脉冲激光沉积的设备包括准分子激光器。
优选地，所述脉冲激光沉积的输出能量为1～10J，例如可以是1J、3J、5J、7J、9J或10J，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
当输出能量小于1J时，材料无法逃逸出靶材自身的束缚限制，当输出能量大于10J时，损坏靶材材料。
优选地，所述脉冲激光沉积的频率为20～100Hz，例如可以是20Hz、40Hz、60Hz、80Hz或100Hz，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
当频率小于20Hz时，会影响镀膜的沉积效率，导致生产节拍过长；当频率大于100Hz时，沉积速率过快，影响沉积的均匀性。
优选地，所述镀膜过程中通入氧气。
优选地，所述氧气的流量为1～10sccm，例如可以是1sccm、3sccm、5sccm、7sccm、9sccm或10sccm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述镀膜过程中通入氧气。
本发明中采用通入氧气补充材料中缺失的氧元素。
优选地，所述镀膜过程中进行加热。
优选地，所述加热的温度为150～250℃，例如可以是150℃、180℃、200℃、210℃或250℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明中加热的作用是对透明阴极材料进行退火，透明阴极材料在退火后，提升了方阻、均匀性和粗糙度。
优选地，所述镀膜的厚度为5～100nm，例如可以是5nm、10nm、30nm、50nm、70nm、90nm或100nm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述镀膜的方式包括如下步骤：
固定透明阴极靶材于OLED基板的上方，激光扫描靶材表面，完成所述镀膜。
优选地，所述透明阴极靶材与OLED基板之间的距离为5～30cm，例如可以是5cm、10cm、15cm、20cm或30cm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
作为本发明第一方面的一种优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
通入流量为1～10sccm的氧气条件下，在OLED基板表面进行输出能量为1～10J、频率为20～100Hz的脉冲激光沉积镀膜，镀膜过程中进行加热，镀膜的厚度为5～100nm，得到所述透明阴极；
所述镀膜的材料为透明阴极材料，包括ITO、IZO或IGZO中的任意一种或至少两种的组合；
固定透明阴极靶材于OLED基板的上方，透明阴极靶材与OLED基板之间的距离为5～30cm，激光扫描靶材表面，完成所述镀膜。
本发明通过激光扫描保证了透明阴极材料均匀的沉积。
第二方面，本发明提供了一种透明阴极，所述透明阴极根据第一方面所述的制备方法得到。
第三方面，本发明提供了一种OLED，所述OLED含有如第二方面所述的透明阴极。
由以上技术方案，本发明的有益效果如下：
本发明采用了脉冲激光沉积技术在OLED基板表面镀透明阴极材料，得到了透明阴极，通过脉冲激光沉积技术的特性，有效的降低了镀膜ITO/IZO/IGZO等透明阴极材料镀膜时的能力，避免了OLED发光层出现薄膜损伤的现象，提高了OLED的发光效率。
附图说明
图1是本发明提供的制备透明阴极的镀膜过程示意图。
图2是本发明提供的一种Micro OLED的结构示意图。
其中：
1-固定基座，2-透明阴极靶材，3-OLED基板，4-激光，5-玻璃盖板，6-二极管，7-薄膜封装，8-透明阴极，9-OLED器件，10-阳极，11-驱动电路，12-硅基。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
实施例1
本实施例提供了一种透明阴极的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
如图1所示，分别将ITO透明阴极靶材2和OLED基板3固定于固定基座1上，ITO透明阴极靶材2位于OLED基板的上方，ITO透明阴极靶材2与OLED基板3之间的距离为5cm。
对OLED基板3进行加热，加热的温度为150℃。
通入流量为5sccm的氧气条件下，在OLED基板3表面进行输出能量为5J、频率为60Hz的脉冲激光沉积镀ITO膜，镀膜过程中，激光4扫描透明阴极靶材2，保证了透明阴极材料均匀的沉积。
镀膜的厚度为50nm，镀膜结束后，得到所述透明阴极。
实施例2
本实施例提供了一种透明阴极的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
如图1所示，分别将IZO透明阴极靶材2和OLED基板3固定于固定基座1上，IZO透明阴极靶材2位于OLED基板的上方，IZO透明阴极靶材2与OLED基板3之间的距离为15cm。
对OLED基板3进行加热，加热的温度为200℃。
通入流量为1sccm的氧气条件下，在OLED基板3表面进行输出能量为1J、频率为20Hz的脉冲激光沉积镀IZO膜，镀膜过程中，激光4扫描透明阴极靶材2，保证了透明阴极材料均匀的沉积。
镀膜的厚度为5nm，镀膜结束后，得到所述透明阴极。
实施例3
本实施例提供了一种透明阴极的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
如图1所示，分别将IGZO透明阴极靶材2和OLED基板3固定于固定基座1上，IGZO透明阴极靶材2位于OLED基板的上方，IGZO透明阴极靶材2与OLED基板3之间的距离为30cm。
对OLED基板3进行加热，加热的温度为250℃。
通入流量为10sccm的氧气条件下，在OLED基板3表面进行输出能量为10J、频率为100Hz的脉冲激光沉积镀IGZO膜，镀膜过程中，激光4扫描透明阴极靶材2，保证了透明阴极材料均匀的沉积。
镀膜的厚度为100nm，镀膜结束后，得到所述透明阴极。
实施例4
本实施例提供了一种透明阴极的制备方法，除不进行加热外，其余与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供了一种透明阴极的制备方法，除加热的温度为300℃外，其余与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供了一种透明阴极的制备方法，除加热的温度为100℃外，其余与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供了一种透明阴极的制备方法，除不通氧外，其余与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供了一种透明阴极的制备方法，除输出能量为0.8J外，其余与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供了一种透明阴极的制备方法，除输出能量为12J外，其余与实施例1相同。
实施例10
本实施例提供了一种透明阴极的制备方法，除频率为15Hz外，其余与实施例1相同。
实施例11
本实施例提供了一种透明阴极的制备方法，除频率为120Hz外，其余与实施例1相同。
实施例12
本实施例提供了一种透明阴极的制备方法，除镀膜的厚度为2nm外，其余与实施例1相同。
实施例13
本实施例提供了一种透明阴极的制备方法，除镀膜的厚度为120nm外，其余与实施例1相同。
实施例14
本实施例提供了一种透明阴极的制备方法，除所述透明阴极材料为Mg和Ag外，其余与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种透明阴极的制备方法，除所述镀膜的方式为溶胶凝胶法外，其余实施例1相同。
对比例2
本对比例提供了一种透明阴极的制备方法，除所述镀膜的方式为磁控溅射法外，其余实施例1相同。
将上述所得的透明阴极组装成Micro OLED，结构如图2所示。
从上至下包括玻璃盖板5、二极管6、薄膜封装7、透明阴极8、OLED器件9、阳极10、驱动电路11和硅基12。
对所述Micro OLED进行发光效率的测试。
测试条件：阳极条件：Ti/Al/TiN；蒸镀前需要做PT处理；蒸镀发光材料条件为白光RGB叠层条件；透明阴极条件为上述14种工艺方式镀膜。
测试结果如下表1所示。
表1
从表1中可以得出如下结论：
(1)由实施例1-3可知，本发明采用了脉冲激光沉积技术在OLED基板表面镀透明阴极材料，得到了透明阴极，通过脉冲激光沉积技术的特性，有效的降低了镀膜ITO/IZO/IGZO等透明阴极材料的分子团能量，避免了OLED发光层出现薄膜损伤的现象，提高了OLED的发光效率。
(2)由实施例4与实施例1的比较可知，当在镀膜过程中不进行加热时，由于薄膜没有经过退火处理，不利于ITO/IZO/IGZO等透明阴极材料镀膜，得到的Micro OLED的发光效率提高不明显。
(3)由实施例5、6与实施例1的比较可知，当镀膜过程中的加热温度不在本发明的优选范围内时，由于退火时能量不足，不利于ITO/IZO/IGZO等透明阴极材料镀膜，得到的Micro OLED的发光效率提高不明显。
(4)由实施例7与实施例1的比较可知，当镀膜过程中不通入氧气时，由于材料的氧缺失，不利于ITO/IZO/IGZO等透明阴极材料镀膜，得到的Micro OLED的发光效率提高不明显。
(5)由实施例8、9与实施例1的比较可知，当镀膜过程中输出能量不在本发明的优选范围内时，ITO/IZO/IGZO等透明阴极材料镀膜的效果差，得到的Micro OLED的发光效率提高不明显。
(6)由实施例10、11与实施例1的比较可知，当镀膜过程中频率不在本发明的优选范围内时，ITO/IZO/IGZO等透明阴极材料镀膜的效果差，得到的Micro OLED的发光效率提高不明显。
(7)由实施例12、13与实施例1的比较可知，当镀膜的厚度不在本发明优选范围内时，ITO/IZO/IGZO等透明阴极材料镀膜的效果差，得到的Micro OLED的发光效率提高不明显。
(8)由实施例14与实施例1的比较可知，本发明镀膜ITO/IZO/IGZO等透明阴极材料，区别于现有技术中的Mg/Ag等阴极材料，提高了OLED的发光效率。
(9)由对比例1、2与实施例1的比较可知，本发明采用了脉冲激光沉积技术在OLED基板表面镀透明阴极材料，得到了透明阴极，通过脉冲激光沉积技术的特性，有效的降低了镀膜ITO/IZO/IGZO等透明阴极材料的分子团能量，区别于现有技术中的溶胶凝胶法或磁控溅射法，避免了OLED发光层出现薄膜损伤的现象，提高了OLED的发光效率。
综上所述，本发明采用了脉冲激光沉积技术在OLED基板表面镀透明阴极材料，得到了透明阴极，通过脉冲激光沉积技术的特性，有效的降低了镀膜ITO/IZO/IGZO等透明阴极材料的分子团能量，避免了OLED发光层出现薄膜损伤的现象，提高了OLED的发光效率。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种透明阴极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
在OLED基板表面进行镀膜，得到所述透明阴极；
所述镀膜的材料为透明阴极材料；
所述镀膜的方式为脉冲激光沉积。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述透明阴极材料包括ITO、IZO或IGZO中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述脉冲激光沉积的设备包括准分子激光器；
优选地，所述脉冲激光沉积的输出能量为1～10J；
优选地，所述脉冲激光沉积的频率为20～100Hz。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述镀膜过程中通入氧气；
优选地，所述氧气的流量为1～10sccm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述镀膜过程中进行加热；
优选地，所述加热的温度为150～250℃。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述镀膜的厚度为5～100nm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述镀膜的方式包括如下步骤：
固定透明阴极靶材于OLED基板的上方，激光扫描靶材表面，材料获得能量可以逃逸出靶材束缚限制，升华至镀膜基板表面，完成所述镀膜；
优选地，所述透明阴极靶材与OLED基板之间的距离为5～30cm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
通入流量为1～10sccm的氧气条件下，在OLED基板表面进行输出能量为1～10J、频率为20～100Hz的脉冲激光沉积镀膜，镀膜过程中进行加热，镀膜的厚度为5～100nm，得到所述透明阴极；
所述镀膜的材料为透明阴极材料，包括ITO、IZO或IGZO中的任意一种或至少两种的组合；
固定透明阴极靶材于OLED基板的上方，透明阴极靶材与OLED基板之间的距离为5～30cm，激光扫描靶材表面，完成所述镀膜。
9.一种透明阴极，其特征在于，所述透明阴极根据权利要求1-8任一项所述的制备方法得到。
10.一种OLED，其特征在于，所述OLED含有如权利要求9所述的透明阴极。
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| CN202210898246.XA CN115275078A (zh) | 2022-07-28 | 2022-07-28 | 一种透明阴极及其制备方法与oled |
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| US20020098668A1 (en) * | 2001-01-19 | 2002-07-25 | Heungsoo Kim | Pulsed laser deposition of transparent conducting thin films on flexible substrates |
| CN104812932A (zh) * | 2012-10-17 | 2015-07-29 | 索尔玛特斯有限责任公司 | 用于将靶材料沉积在有机电功能材料上的方法 |
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