CN206059440U - 一种双tco层为阳极的底发光式oled膜层 - Google Patents
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Abstract
一种双TCO层为阳极的底发光式OLED膜层，衬底（1）、阳极氧化物导电层一（2）、阳极氧化物导电层二（3）、有机发光材料层（4）、高导电阴极厚金属层(5)和阴极阻隔保护层(6)从下到上依次连接，本实用新型使用玻璃或者可挠性基材(PI/PET)为衬底，OLED组件结构在阳极中使用双TCO薄膜，提高阴极金属电极的耐候性，降低封装的困难度，以利OLED的量产及降低生产成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种OLED膜层，尤其涉及一种双TCO层为阳极的底发光式OLED膜层。
背景技术
近年来随着显示器、个人穿戴产品以及各类车用、医用、照明等等需求，全球中小尺寸显示面板整体需求量大增，也连带激励中小尺寸供应链。这当中，有机发光二极管(organic light-emitting diodes, OLEDs)显示器因具有自发光、高亮度、高对比度、广视角、高反应速率、低耗电、轻薄和制程简单等优势，市场需求逐年增长。受到穿戴式装置、车载电子、虚拟现实和透明显示器市场所激励，有机发光二极管(OLED)成为近年最受关注的平面显示器技术。
在OLED显示器上，透明电极将会直接影响到组件光取出量、电性以及电光转换效率，是影响组件质量的重要关键。适用于OLED的阴阳极材料需要符合某些基本要求。在阳极方面，材料必须具有高导电率和出色的光穿透率，同时也需要较高的功函数才能有效的降低阳极与有机电洞传输层间的位能障，提供阳极电洞注入效率，同时降低组件的起始电压，提升组件电性及发光效率。另一方面，阳极层的表面粗糙度也是一个重要的议题，为了避免表面粗度导致镀制的有机膜层和结构不良，一般希望RMS表面粗糙度能小于2 nm。因此，发展高穿透低电阻的电极材料是底发光OLED显示技术的发展趋势。在阴极方面，由于阴极位在整个OLED组件最上方，制程温度过高将会伤害到OLED的有机膜层，如ITO等高温结晶材料将不适用，而溅镀所带来的离子轰击同样可能伤害OLED主体，因此发展出各种不同保护层材料以降低溅镀时造成组件的损害。
OLED用TCO之中，以ITO(氧化铟锡)的使用率最高，ITO具有极低的电阻率且技术相当成熟。经由最近的研究显示，ITO薄膜中的铟会有扩散至有机层的情形而导致有机材料的破坏，进而降低有机发光二极管的光电特性。在现今所运用的透明导电膜中，ITO是表面平整度最差的，所以导致有机发光二极管单位画素出现严重的黑点现象，引发组件特性的衰变。
就ZnO(氧化锌)系列来说，IZO(氧化锌铟)是除了ITO之外最常用于OLED的TCO，其特色在于较ITO更高的功函数(5.2eV)以及较低的表面粗度(~0.6 nm)，但电性表现较ITO略差，可以低温制程。除了IZO以外，AZO(氧化锌铝)、GZO(氧化锌镓)和GAZO(氧化锌铝镓)也可以达到80~90%的穿透度，且因不含贵重之铟成分，在成本上具有优势。但室温下沉积之AZO、GZO和GAZO之导电性较ITO和IZO差，若要提高其电性需提高制程温度或增加后退火处理，单独使用在OLED中又有导电性不佳的问题。另外,底发光的OLED目前在阴极大都采用蒸镀Al、AlLi、MgAg等低功函数金属，但低功函数的金属耐候性较差，对温度、湿度及氧化等抗性较差，将来封装必须做好适当防护处里。
本实用新型OLED组件结构在阳极中使用双TCO薄膜，在低功函数的TCO(ITO氧化物)与发光材料的接口加入高功函数的TCO如AZO、GZO、GAZO、IZO或者IZTO(氧化锌锡铟)等。高功函数的TCO，其功函数可高达5 ev，穿透度约为85%，电阻率在10-3-10-4Ω⋅cm的范围，且表面RMS粗糙度可达0.5 nm，降低阳极到电洞传输层之间的能障，促使电洞能更容易注入组件理，同时有较佳的表面平坦度并阻挡氧化铟锡薄膜的铟扩散，而使OLED驱动电压下降并提高发光亮度。另外在阴极导电薄膜上面采用阻隔保护层，提高阴极金属电极的耐候性，降低封装的困难度，以利OLED的量产及降低生产成本。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种双TCO层为阳极的底发光式OLED膜层，有效的降低了OLED驱动电压并提高发光亮度，降低阳极到电洞传输层之间的能障，促使电洞能更容易注入组件理，同时有较佳的表面平坦度并阻挡氧化铟锡薄膜的铟扩散，提高良率降低生产制造成本,有利于OLED产品的普及。
本实用新型是这样实现的，它包括衬底（1）、阳极氧化物导电层一（2）、阳极氧化物导电层二（3）、有机发光材料层（4）、高导电阴极厚金属层(5)、阴极阻隔保护层(6)，其特征在于，所述衬底（1）、阳极氧化物导电层一（2）、阳极氧化物导电层二（3）、有机发光材料层（4）、高导电阴极厚金属层(5)和阴极阻隔保护层(6)从下到上依次连接。
所述衬底（1）为玻璃或PI/PET，阳极氧化物导电层一（2）为ITO单层透明导电氧化物薄膜，阳极氧化物导电层二（3）为AZO、GZO、GAZO、IZO或者IZTO单层透明导电氧化物薄膜，有机发光材料层（4）为POLED结构(HIL/IL/EML)或SMOLED结构(HIL/HTL/EML/ETL/EIL)，高导电阴极厚金属层（5）由MgAg合金、Ag合金、Cu合金或者Al合金薄膜中单种薄膜或两种以上的金属膜组成，阴极阻隔保护层(6)由硅化合物、氧化铝、镍合金、铜合金及钛薄膜中的单种薄膜或两种以上的薄膜所组成。
所述阳极氧化物导电层一(2)中ITO层厚度为100-300nm，折射率为2.0-2.1，可见光透光性为82％以上，电阻率<5x10-4Ωcm。
所述阳极氧化物导电层二(3)中AZO层厚度为5-50nm，折射率为1.9-2.0，可见光透光性为85％以上,电阻率<5x10-3Ωcm；其GZO层厚度为5-50nm，折射率为1.9-2.0，可见光透光性为85％以上,电阻率<5x10-3Ωcm；其GAZO层厚度为5-50nm，折射率为1.9-2.0，可见光透光性为85％以上,电阻率<5x10-3Ωcm；其IZO层厚度为5-50nm，折射率为1.9-2.1，可见光透光性为85％以上,电阻率<8x10-4Ωcm；其IZTO层厚度为5-50nm，折射率为1.9-2.1，可见光透光性为85％以上,电阻率<8x10-4Ωcm。
所述有机发光材料层（4）为SMOLED，SMOLED是将空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层和电子注入层由下而上堆栈而成，空穴注入层为(CuPc，HAT-CN,2-TNATA2等)厚度为5-50nm、空穴传输层为芳香胺类(TPD,TAPC,NPB等)，厚度为25-75nm、有机发光材料层与电子传输层为金属错体系(如Alq3)，厚度为35-100nm、电子注入层为 (LiF,LiO,LiBq等)，厚度为0.3-5nm 。
所述高导电阴极厚金属层（5）中为MgAg合金金属薄膜层厚度为50-200nm，电阻小于5x10-5Ωcm 、其为Ag合金金属薄膜层厚度为50-200nm，电阻小于1x10-5Ωcm、其为Al合金金属薄膜，厚度为50-200nm，电阻小于1x10-5Ωcm，其为Cu合金金属薄膜，厚度为50-200nm，电阻小于1x10-5Ωcm。
所述阴极阻隔保护层(6)中硅化合物(SiOx,SiNx)镀膜厚度为50-150nm、氧化铝(Al2O3)镀膜厚度为50-150nm、镍合金(NiCr)镀膜厚度为50-150nm、铜合金(CuNi)镀膜厚度为50-150nm及钛(Ti)镀膜厚度为50-150nm。
AZO是锌铝氧化物的英文缩写，化学表达为ZnAlOx,是利用氧化锌、氧化铝混合烧结而成。
GZO是锌镓氧化物的英文缩写，化学表达为ZnGaOx,是利用氧化锌、氧化镓混合烧结而成。
GAZO是锌镓氧化物的英文缩写，化学表达为ZnAlGaOx,是利用氧化锌、氧化铝、氧化镓混合烧结而成。
IZO是铟锌氧化物的英文缩写，化学表达为InZnOx,是利用氧化铟、氧化锌混合烧结而成。
IZTO是铟锡锌氧化物的英文缩写，化学表达为InZnSnOx,是利用氧化铟、氧化锌、氧化锡混合烧结而成。
PI塑胶原料，中文俗称聚酰亚胺，是分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物，英文名Polyimide(简称PI)
PET聚对苯二甲酸乙二酯化学式为-OCH2-CH2OCOC6H4CO- 英文名： polyethyleneterephthalate，简称PET，结晶定型后的制品、纤维和织物在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，广泛应用于包装业、电子电器、医疗卫生、建筑、汽车等领域。
ITO是一种N型氧化物半导体-氧化铟锡,ITO薄膜即铟锡氧化物半导体透明导电膜，通常有两个性能指标：电阻率和透光率。
POLED：polymer organic light-emitting diode 聚合物有机发光二极管。
SMOLED: small molecular organic light-emitting diode 低分子有机发光二极管。
空穴注入层为HIL、空穴传输层为HTL、有机发光层为EML、电子传输层为ETL、电子注入层为EIL。
本实用新型的技术效果是：本实用新型使用玻璃或者可挠性基材(PI/PET)为衬底， OLED组件结构在阳极中使用双TCO薄膜，在低功函数的TCO(ITO氧化物)与发光材料的接口加入高功函数的TCO如AZO、GZO、GAZO、IZO或者IZTO(氧化锌锡铟)等。高功函数的TCO，其功函数可高达5 eV，穿透度约为85%，电阻率在10-3-10-4Ω⋅cm的范围，且表面RMS粗糙度可达0.5 nm，降低阳极到电洞传输层之间的能障，促使电洞能更容易注入组件理，同时有较佳的表面平坦度并阻挡氧化铟锡薄膜的铟扩散，而使OLED驱动电压下降并提高发光亮度，另外在阴极导电薄膜上面采用阻隔保护层，提高阴极金属电极的耐候性，降低封装的困难度，以利OLED的量产及降低生产成本。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
在图中，1、衬底2、阳极氧化物导电层一3、阳极氧化物导电层二4、有机发光材料层5、高导电阴极厚金属层6、阴极阻隔保护层。
具体实施方式
结合图1来具体说明本实用新型，它包括衬底（1）、阳极氧化物导电层一（2）、阳极氧化物导电层二（3）、有机发光材料层（4）、高导电阴极厚金属层(5)、阴极阻隔保护层(6)，其特征在于，所述衬底（1）、阳极氧化物导电层一（2）、阳极氧化物导电层二（3）、有机发光材料层（4）、高导电阴极厚金属层(5)和阴极阻隔保护层(6)从下到上依次连接。
所述衬底（1）为玻璃或PI/PET，阳极氧化物导电层一（2）为ITO单层透明导电氧化物薄膜，阳极氧化物导电层二（3）为AZO、GZO、GAZO、IZO或者IZTO单层透明导电氧化物薄膜，有机发光材料层（4）为POLED结构(HIL/IL/EML)或SMOLED结构(HIL/HTL/EML/ETL/EIL)，高导电阴极厚金属层（5）由MgAg合金、Ag合金、Cu合金或者Al合金薄膜中单种薄膜或两种以上的金属膜组成，阴极阻隔保护层(6)由硅化合物、氧化铝、镍合金、铜合金及钛薄膜中的单种薄膜或两种以上的薄膜所组成。
所述阳极氧化物导电层一(2)中ITO层厚度为100-300nm，折射率为2.0-2.1，可见光透光性为82％以上，电阻率<5x10-4Ωcm。
所述阳极氧化物导电层二(3)中AZO层厚度为5-50nm，折射率为1.9-2.0，可见光透光性为85％以上,电阻率<5x10-3Ωcm；其GZO层厚度为5-50nm，折射率为1.9-2.0，可见光透光性为85％以上,电阻率<5x10-3Ωcm；其GAZO层厚度为5-50nm，折射率为1.9-2.0，可见光透光性为85％以上,电阻率<5x10-3Ωcm；其IZO层厚度为5-50nm，折射率为1.9-2.1，可见光透光性为85％以上,电阻率<8x10-4Ωcm；其IZTO层厚度为5-50nm，折射率为1.9-2.1，可见光透光性为85％以上,电阻率<8x10-4Ωcm。
所述有机发光材料层（4）为SMOLED，SMOLED是将空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层和电子注入层由下而上堆栈而成，空穴注入层为(CuPc，HAT-CN,2-TNATA2等)厚度为5-50nm、空穴传输层为芳香胺类(TPD,TAPC,NPB等)，厚度为25-75nm、有机发光材料层与电子传输层为金属错体系(如Alq3)，厚度为35-100nm、电子注入层为 (LiF,LiO,LiBq等)，厚度为0.3-5nm 。
所述高导电阴极厚金属层（5）中MgAg合金金属薄膜层厚度为50-200nm，电阻小于5x10-5Ωcm 、其为Ag合金金属薄膜层厚度为50-200nm，电阻小于1x10-5Ωcm、其为Al合金金属薄膜，厚度为50-200nm，电阻小于1x10-5Ωcm，其为Cu合金金属薄膜，厚度为50-200nm，电阻小于1x10-5Ωcm。
所述阴极阻隔保护层(6)中硅化合物(SiOx,SiNx)镀膜厚度为50-150nm、氧化铝(Al2O3)镀膜厚度为50-150nm、镍合金(NiCr)镀膜厚度为50-150nm、铜合金(CuNi)镀膜厚度为50-150nm及钛(Ti)镀膜厚度为50-150nm。
AZO是锌铝氧化物的英文缩写，化学表达为ZnAlOx,是利用氧化锌、氧化铝混合烧结而成。
GZO是锌镓氧化物的英文缩写，化学表达为ZnGaOx,是利用氧化锌、氧化镓混合烧结而成。
GAZO是锌镓氧化物的英文缩写，化学表达为ZnAlGaOx,是利用氧化锌、氧化铝、氧化镓混合烧结而成。
IZO是铟锌氧化物的英文缩写，化学表达为InZnOx,是利用氧化铟、氧化锌混合烧结而成。
IZTO是铟锡锌氧化物的英文缩写，化学表达为InZnSnOx,是利用氧化铟、氧化锌、氧化锡混合烧结而成。
PI塑胶原料，中文俗称聚酰亚胺，是分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物，英文名Polyimide(简称PI)
PET聚对苯二甲酸乙二酯化学式为-OCH2-CH2OCOC6H4CO- 英文名： polyethyleneterephthalate，简称PET，结晶定型后的制品、纤维和织物在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，广泛应用于包装业、电子电器、医疗卫生、建筑、汽车等领域。
ITO是一种N型氧化物半导体-氧化铟锡,ITO薄膜即铟锡氧化物半导体透明导电膜，通常有两个性能指标：电阻率和透光率。
POLED：polymer organic light-emitting diode 聚合物有机发光二极管。
SMOLED: small molecular organic light-emitting diode 低分子有机发光二极管。
空穴注入层为HIL、空穴传输层为HTL、有机发光层为EML、电子传输层为ETL、电子注入层为EIL。
镀膜前，衬底（1）需要进行预处理，包括除静电、离子束轰击、加热脱气处理等。
阳极氧化物导电层一（2）的镀制，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.7×10-5-0.9×10-5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为5×10-3torr，利用高纯ITO靶材（纯度99.95%）以脉冲直流电源在衬底(1)上溅镀一层100-300nm厚的ITO薄膜层,从而完成了阳极透明氧化物导电层一（2）的镀制。
阳极氧化物导电层二（3）的镀制，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.7×10-5-0.9×10-5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为5×10-3torr，利用高纯AZO、GZO、GAZO、IZO或者IZTO靶材（纯度99.95%）以脉冲直流电源在阳极氧化物导电层一（2）上溅镀一层5-50nm厚的AZO、GZO、GAZO、IZO或者IZTO薄膜层,从而完成了阳极透明氧化物导电层二（3）的镀制。
所述有机发光材料层（4）SMOLED结构是在蒸镀机中，以不锈钢为坩埚以真空抽气系统将腔体背景压力抽至0.7×10-5-0.9×10-5 torr后，将有机材料空穴注入层(HIL)材料如CuPc, HAT-CN,2-TNATA2，镀5-50nm厚、空穴传输层(HTL)材料如TPD，,TAPC,NPB 等,镀25-75nm厚、有机发光层(EML)与电子传输层(ETL)材料Alq3，35-100nm厚及电子注入层(EIL)材料如LiF,LiO,LiBq等，镀0.3-5nm厚，依顺序由下而上堆栈在阳极氧化物导电层二（3）上而成。
高导电阴极厚金属层（5）的镀制，在蒸镀机中, 以真空抽气系统将腔体背景压力抽至0.7×10-5-0.9×10-5 torr后，以蒸镀法制备高导电阴极厚金属层（5），利用高纯MgAg合金、Ag/Ag合金、Cu/Cu合金、Al/Al合金等材料（纯度99.95%）放入PBN制坩锅中，在有机发光材料层(4)上，镀一层50-200nm厚的Ag/Ag合金薄膜层、Cu/Cu合金薄膜层、MgAg合金薄膜层或者Al/Al合金薄膜层，从而完成了高导电阴极厚金属层（5）的镀制。
所述阴极阻隔保护层(6)的镀制，在溅镀机中, 以真空抽气系统将腔体背景压力抽至0.7×10-5-0.9×10-5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为5×10-3torr，利用高纯硅化合物(SiOx,SiNx)、氧化铝(Al2O3)、以射频电源在高导电阴极厚金属层（5）上溅镀一层50-150nm厚的硅化合物(SiOx,SiNx)、氧化铝(Al2O3)薄膜，从而完成了所述阴极阻隔保护层(6) 的镀制。或者使用脉冲直流电源，以镍合金(NiCr)、铜合金(CuNi)或者及钛(Ti)为靶材（纯度99.95%）在高导电阴极厚金属层（5）上溅镀一层50-150nm厚的镍合金(NiCr)、铜合金(CuNi)或者及钛(Ti)为薄膜层,从而完成了所述阴极阻隔保护层(6)的镀制，阴极阻隔保护层为上述单种薄膜或两种以上的薄膜所组成。
完成以上的制程即完成底发光有机发光二极管膜层的制作，经由适当的玻璃或者可挠性材质(PI/PET) 等透明材质、干燥材料及接着剂等,进行封装即可以完成成品的制作。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种双TCO层为阳极的底发光式OLED膜层，它包括衬底（1）、阳极氧化物导电层一（2）、阳极氧化物导电层二（3）、有机发光材料层（4）、高导电阴极厚金属层(5)、阴极阻隔保护层(6)，其特征在于，所述衬底（1）、阳极氧化物导电层一（2）、阳极氧化物导电层二（3）、有机发光材料层（4）、高导电阴极厚金属层(5)和阴极阻隔保护层(6)从下到上依次连接。
2.根据权利要求1所述的一种双TCO层为阳极的底发光式OLED膜层，其特征在于，所述衬底（1）为玻璃或PI/PET，阳极氧化物导电层一（2）为ITO单层透明导电氧化物薄膜，阳极氧化物导电层二（3）为AZO、GZO、GAZO、IZO或者IZTO单层透明导电氧化物薄膜，有机发光材料层（4）为POLED结构或SMOLED结构，高导电阴极厚金属层（5）由MgAg合金、Ag合金、Cu合金或者Al合金薄膜中单种薄膜或两种以上的金属膜组成，阴极阻隔保护层(6)由硅化合物、氧化铝、镍合金、铜合金及钛薄膜中的单种薄膜或两种以上的薄膜所组成。
3.根据权利要求2所述的一种双TCO层为阳极的底发光式OLED膜层，其特征在于，所述阳极氧化物导电层一(2)中ITO层厚度为100-300nm，折射率为2.0-2.1，可见光透光性为82％以上，电阻率<5x10-4Ωcm。
4.根据权利要求2所述的一种双TCO层为阳极的底发光式OLED膜层，其特征在于，所述阳极氧化物导电层二(3)中AZO层厚度为5-50nm，折射率为1.9-2.0，可见光透光性为85％以上,电阻率<5x10-3Ωcm；其GZO层厚度为5-50nm，折射率为1.9-2.0，可见光透光性为85％以上,电阻率<5x10-3Ωcm；其GAZO层厚度为5-50nm，折射率为1.9-2.0，可见光透光性为85％以上,电阻率<5x10-3Ωcm；其IZO层厚度为5-50nm，折射率为1.9-2.1，可见光透光性为85％以上,电阻率<8x10-4Ωcm；其IZTO层厚度为5-50nm，折射率为1.9-2.1，可见光透光性为85％以上,电阻率<8x10-4Ωcm。
5.根据权利要求2所述的一种双TCO层为阳极的底发光式OLED膜层，其特征在于，所述有机发光材料层（4）为SMOLED，SMOLED是将空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层和电子注入层由下而上堆栈而成，空穴注入层为5-50nm、空穴传输层为芳香胺类，其厚度为25-75nm、有机发光材料层与电子传输层为金属错体系，其厚度为35-100nm、电子注入层其厚度为0.3-5nm。
6.根据权利要求2所述的一种双TCO层为阳极的底发光式OLED膜层，其特征在于，所述高导电阴极厚金属层（5）中MgAg合金金属薄膜层厚度为50-200nm，电阻小于5x10-5Ωcm 、其为Ag合金金属薄膜层厚度为50-200nm，电阻小于1x10-5Ωcm、其为Al合金金属薄膜，厚度为50-200nm，电阻小于1x10-5Ωcm，其为Cu合金金属薄膜，厚度为50-200nm，电阻小于1x10-5Ωcm。
7.根据权利要求2所述的一种双TCO层为阳极的底发光式OLED膜层，其特征在于，所述阴极阻隔保护层(6)中硅化合物镀膜厚度为50-150nm、氧化铝镀膜厚度为50-150nm、镍合金镀膜厚度为50-150nm、铜合金镀膜厚度为50-150nm及钛镀膜厚度为50-150nm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200525 Address after: 341000 building 6, standard workshop, north area, Hong Kong Industrial Park, 168 Xiangjiang Avenue, Ganzhou economic and Technological Development Zone, Ganzhou City, Jiangxi Province Patentee after: Ganzhou Chuangfa Photoelectric Technology Co., Ltd Address before: 341000 standard factory building, North Zone, Hongkong Industrial Park, Ganzhou economic and Technological Development Zone, Jiangxi, 6 Patentee before: YANCHUANG APPLIED MATERIALS (GANZHOU) INC., Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |