專利名稱：柔性有機(jī)電致發(fā)光器件的制作方法
發(fā)明涉及一種柔性有機(jī)電致發(fā)光器件，該器件包括一個(gè)由絕緣材料構(gòu)成的緩沖層，絕緣材料可為聚合物，也可為無(wú)機(jī)小分子材料。
1987年，美國(guó)柯達(dá)公司的C.W.TANG等人利用有機(jī)熒光體及空穴傳輸性材料研制成功低壓(～10V)、高亮度(1.0kcd/m2)、高光視效能(1.51m/W)的有機(jī)電致發(fā)光器件(OLED)。這一工作顯示了有機(jī)電致發(fā)光(OEL)技術(shù)在顯示領(lǐng)域的巨大應(yīng)用價(jià)值。有機(jī)薄膜EL器件具有與集成電路相匹配的直流低壓驅(qū)動(dòng)的特性，且易于實(shí)現(xiàn)大面積彩色顯示，具有響應(yīng)速度快、易加工處理、機(jī)械特性良好、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
在現(xiàn)有技術(shù)的OLED器件中，大多使用玻璃作基片，附著于基片上的銦錫氧化物(ITO)被廣泛地用作器件的透明電極。由于OLED器件中的每一個(gè)有機(jī)層或電極的厚度只有幾十nm，所以器件的厚度和重量主要取決于基片，而使用玻璃基片的OLED器件不具備可彎曲的特點(diǎn)，而且玻璃易碎，對(duì)OLED器件的應(yīng)用造成了影響。
1992年，G.Gustafsson等用聚乙烯對(duì)苯二甲酸脂作基片制成了柔性O(shè)LED器件。目前柔性O(shè)LED器件在性能方面和制備過(guò)程中還存在很多的問(wèn)題。首先，使用聚酯材料作的柔性基片氣密性較差，會(huì)導(dǎo)致水分子和空氣分子滲入器件，嚴(yán)重影響器件的穩(wěn)定性和壽命。其次，用作器件陽(yáng)極的ITO膜在聚酯材料上的附著力較差，這不但使顯示圖形的制備變得困難，而且也影響了柔性O(shè)LED器件的穩(wěn)定性。
為改善基片的氣密性，有人提出使用金屬材料替代聚酯等透明塑料作器件的基片。該方法的缺點(diǎn)是成本較高，工藝復(fù)雜。因ITO膜在聚酯基片上的成膜性不好，有人提出使用其它材料作陽(yáng)極，如Cao Yong在US5,965,281中提到可使用聚噻吩替代ITO作陽(yáng)極，但由于聚噻吩導(dǎo)電性不如ITO，用其作為陽(yáng)極制備的發(fā)光器件易飽和，且發(fā)光亮度也不如使用ITO的器件。
在國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮閃O98/07173，中國(guó)申請(qǐng)?zhí)枮?7197902.2的專利中，G.顧、P.布羅斯、S.R.弗雷斯特等人用聚酯作基片，用ITO作透明電極，蒸發(fā)制備成ITO/TPD/Alq3/MgAg/Ag結(jié)構(gòu)的柔性O(shè)LED器件，該器件具備一定的可彎曲性，但此專利并未解決上面所述的柔性O(shè)LED器件的面臨的穩(wěn)定性、電極附著性差的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的在于，解決現(xiàn)有柔性O(shè)LED器件中存在的基片氣密性較差，以及基片與用作陽(yáng)極的ITO膜結(jié)合性能不好的問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明制備的柔性有機(jī)電致發(fā)光器件，包括一個(gè)柔性基體層，一個(gè)陽(yáng)極層，一個(gè)陰極層，至少包括一個(gè)電子傳輸層或空穴傳輸層的有機(jī)發(fā)光層，其特征在于還包括由絕緣材料構(gòu)成的緩沖層，其位于柔性基體層與陽(yáng)極層之間，所述絕緣材料可為聚合物，也可為無(wú)機(jī)小分子材料，根據(jù)本發(fā)明的柔性有機(jī)電致發(fā)光器件，其緩沖層絕緣材料優(yōu)選為聚酰亞胺。
本發(fā)明的柔性O(shè)LED器件具有以下優(yōu)點(diǎn)在柔性基片與ITO膜之間制備一層由絕緣材料構(gòu)成的緩沖層，它作為有機(jī)材料與無(wú)機(jī)材料之間的過(guò)渡層，既有利于加強(qiáng)聚酯基片與ITO膜之間的結(jié)合力，保證ITO的在基片上形成良好的導(dǎo)電膜，同時(shí)又阻止了水分子和空氣分子透過(guò)基片，大大提高了基片的氣密性，延長(zhǎng)了柔性O(shè)LED器件的壽命。


附圖為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的柔性O(shè)LED器件的實(shí)施方案的橫截面圖，其中1是柔性基片，2是緩沖層，3是陽(yáng)極層，4是空穴傳輸層，5是可傳輸電子的發(fā)光層，6是陰極層，7是金屬防護(hù)層。
現(xiàn)在用本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施方案來(lái)詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，要理解的是這些實(shí)施方案僅僅作為說(shuō)明性實(shí)施例，本發(fā)明并不局限于此。
作為本發(fā)明說(shuō)明性的實(shí)施方案，所述柔性O(shè)LED器件中的發(fā)光層可以使用單層結(jié)構(gòu)，也可以使用多層結(jié)構(gòu)。這里所說(shuō)的單層或多層結(jié)構(gòu)只是如實(shí)施例所示表示按本發(fā)明所述的OLED器件的制備工藝，而不以任何方式將本發(fā)明局限于所述實(shí)施例中柔性O(shè)LED器件各層的特定次序或順序。例如，本發(fā)明多層結(jié)構(gòu)的OLED器件包括一個(gè)柔性基體，優(yōu)選是聚酯；一個(gè)絕緣層，可為高分子聚合物，也可為無(wú)機(jī)小分子材料，優(yōu)選是聚酰亞胺；構(gòu)造在柔性基體上的陽(yáng)極層，一般為ITO薄膜；構(gòu)造在陽(yáng)極層上的空穴傳輸層；構(gòu)造在空穴傳輸層上的可傳輸電子的發(fā)光層；構(gòu)造在可傳輸電子的發(fā)光層上的陰極層，如以Mg-Ag合金為材料的金屬陰極層；構(gòu)造在陰極層上的金屬防護(hù)層，可由一層Ag制得，用于保護(hù)Mg-Ag陰極層不受大氣氧化。本發(fā)明單層結(jié)構(gòu)的OLED器件包括一個(gè)柔性基體，優(yōu)選是聚酯；一個(gè)絕緣層，可為高分子聚合物，也可為無(wú)機(jī)小分子材料，優(yōu)選為聚酰亞胺；構(gòu)造在柔性基體上的陽(yáng)極層，一般為ITO薄膜；構(gòu)造在陽(yáng)極層上的有機(jī)發(fā)光層；構(gòu)造在有機(jī)發(fā)光層上的陰極層，如以Mg-Ag合金為材料的金屬陰極層；構(gòu)造在陰極層上的金屬防護(hù)層，可由一層Ag制得，用于保護(hù)Mg-Ag陰極層不受大氣氧化。
現(xiàn)在來(lái)詳細(xì)地描述本發(fā)明有關(guān)如何制造其特別有代表性的實(shí)施方案，材料、設(shè)備和方法步驟要理解為僅用于說(shuō)明實(shí)施例，特別注意，本發(fā)明并不局限于在此所引用的方法、材料、設(shè)備、加工條件等。
實(shí)施例在附圖所示的本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案的橫截面圖上，器件的柔性基體1為任何適合的柔性聚合物板材，如聚酯。優(yōu)選該柔性基體能彎曲至曲率半徑為0.5cm或以下。在柔性基體1上制備一層聚酰亞胺(polyimide，PI)作為緩沖層2，在緩沖層2上沉積一層ITO薄膜作為陽(yáng)極層3。在此優(yōu)選的實(shí)施方案中，空穴傳輸層4由N，N′-二苯基-N，N′-雙(3-甲基苯基)-1，1′-聯(lián)苯-4，4′-二胺(TPD)組成，可傳輸電子的發(fā)光層5由(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)組成，另外也可以使用其它非聚合物材料，諸如本領(lǐng)域已知的用于制備空穴傳輸層、電子傳輸層和發(fā)光層的材料。用作空穴傳輸層4的TPD在陽(yáng)極層ITO的表面形成，用作可傳輸電子的發(fā)光層5的Alq3在空穴傳輸層4上形成。另外也可用單層有機(jī)發(fā)光層代替器件結(jié)構(gòu)中用作空穴傳輸層4的TPD和用作可傳輸電子的發(fā)光層5的Alq3。用作陰極層6的Mg-Ag合金層在可傳輸電子的發(fā)光層5上形成，用作金屬防護(hù)層7的Ag在陰極層6上形成。電源正極接于陽(yáng)極層3上，電源負(fù)極接于陰極層6上。
根據(jù)本實(shí)施例中器件的結(jié)構(gòu)，可用三種方法制備，其方法如下。
方法一熱蒸發(fā)沉積法。
柔性基體為一個(gè)175μm厚的透明聚酯薄膜，柔性基體的厚度也可根據(jù)0LED的特別應(yīng)用的需要而定。將清洗后的導(dǎo)電基板置于壓力為1×10-3Pa的真空腔內(nèi)，利用熱蒸鍍的方法制備PI薄膜，厚度控制在0.2-20nm；用低溫濺射法沉積ITO薄膜20～200nm；再利用熱蒸發(fā)的方法在1×10-3Pa的真空腔內(nèi)沉積800厚的空穴傳導(dǎo)材TPD層，接著沉積880厚的Alq3層。頂部電極由1500厚的Mg-Ag層和500厚的Ag膜組成。金屬電極制備結(jié)束后，在其上制備一層由無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)合的絕緣材料構(gòu)成的薄膜作為保護(hù)層，防止水汽、氧氣對(duì)器件的腐蝕。最后，用塑料基片封裝。使用此方法制得的器件，其亮度和穩(wěn)定性數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
方法二射頻濺射法。
柔性基體為一個(gè)175μm厚的透明聚酯薄膜，柔性基體的厚度也可根據(jù)OLED的特別應(yīng)用的需要而定。將清洗后的導(dǎo)電基板置于壓力為1×10-3Pa的真空腔內(nèi)，通入高純惰性氣體(如氬氣、氦氣、氖氣)，使環(huán)境壓力維持在0.5Pa-10Pa，以PI作靶材進(jìn)行射頻濺射，功率10-400W，濺射時(shí)間持續(xù)1-60min，所得到的PI薄膜厚度為0.2-20nm；用低溫濺射法沉積ITO薄膜；再利用熱蒸發(fā)的方法在1×10-3pa的真空腔內(nèi)沉積800厚的空穴傳導(dǎo)材料TPD層，接著沉積880厚的Alq3層。頂部電極由1500厚的Mg-Ag層和500厚的Ag罩組成。金屬電極制備結(jié)束后，在其上制備一層由無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)合的絕緣材料構(gòu)成的薄膜作為保護(hù)層，防止水汽、氧氣對(duì)器件的腐蝕。最后，用塑料基片封裝。此方法制得的器件，其亮度和穩(wěn)定性明顯提高，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
方法三離子束濺射法。
柔性基體為一個(gè)175μm厚的透明聚酯板，柔性基體的厚度也可根據(jù)OLED的特別應(yīng)用的需要而定。將清洗后的柔性導(dǎo)電基板置于壓力為1×10-3Pa的真空腔內(nèi)，通入高純惰性氣體如氬氣或氦氣，使環(huán)境壓力維持在5.0×10-2pa；用離子束轟擊PI靶材，轟擊時(shí)將束流密度控制在100μA/cm2，轟擊時(shí)離子能量為500eV，作用時(shí)間為50分鐘，所得PI薄膜厚度為5nm；用濺射法沉積ITO薄膜；再利用熱蒸發(fā)的方法在1×10-3pa的真空腔內(nèi)沉積800厚的空穴傳導(dǎo)材料TPD層，接著沉積880厚的Alq3層。頂部電極由1500厚的Mg-Ag層和500厚的Ag罩組成。金屬電極制備結(jié)束后，在其上制備一層由無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)合的絕緣材料構(gòu)成的薄膜作為保護(hù)層，防止水汽、氧氣對(duì)器件的腐蝕。最后，用塑料基片封裝。使用此方法制得的器件，其亮度和穩(wěn)定性最好，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
盡管已對(duì)附圖優(yōu)選的OLED器件結(jié)構(gòu)作了敘述，要理解的是任何包括絕緣層的OLED器件結(jié)構(gòu)都可在本發(fā)明的柔性基體上形成。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)意識(shí)到，對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施例方案所進(jìn)行的一定的改變，都將被本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)的精神和范圍所覆蓋。
權(quán)利要求
1.一種柔性有機(jī)電致發(fā)光器件，其包括一個(gè)柔性基體層，一個(gè)陽(yáng)極層，一個(gè)陰極層，至少包括一個(gè)電子傳輸層或空穴傳輸層的有機(jī)發(fā)光層，其特征在于還包括由絕緣材料構(gòu)成的緩沖層，其位于柔性基體層與陽(yáng)極層之間，所述絕緣材料可為聚合物，也可為無(wú)機(jī)小分子材料。
2.權(quán)利要求1的柔性有機(jī)電致發(fā)光器件，其中所說(shuō)的柔性基體是透明的。
3.權(quán)利要求1的柔性有機(jī)電致發(fā)光器件，其中所說(shuō)的柔性基體是聚合物。
4.權(quán)利要求1的柔性有機(jī)電致發(fā)光器件，其中所說(shuō)的柔性基體可由一種聚酯組成。
5.權(quán)利要求1的柔性有機(jī)電致發(fā)光器件，其中發(fā)光層可為由多層有機(jī)材料組成的發(fā)光層。
6.權(quán)利要求1的柔性有機(jī)電致發(fā)光器件，其中發(fā)光層可為由單層有機(jī)材料組成的發(fā)光層。
7.權(quán)利要求1的柔性有機(jī)電致發(fā)光器件，其中陽(yáng)極層由銦錫氧化物ITO組成。
8.權(quán)利要求1的柔性有機(jī)電致發(fā)光器件，其中陰極層由鎂銀合金組成。
9.權(quán)利要求5的柔性有機(jī)電致發(fā)光器件，其中由多層有機(jī)材料組成的發(fā)光層中包括空穴傳輸層，電子傳輸層。
10.權(quán)利要求9的柔性有機(jī)電致發(fā)光器件，其中由多層有機(jī)材料組成的發(fā)光層中的空穴傳輸層由N，N′-二苯基-N，N′-雙(3-甲基苯基)-1，1′-聯(lián)苯-4，4′-二胺(TPD)組成。
11.權(quán)利要求9的柔性有機(jī)電致發(fā)光器件，其中由多層有機(jī)材料組成的發(fā)光層中的電子傳輸層由(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)組成。
12.權(quán)利要求1-11的任何一個(gè)柔性有機(jī)電致發(fā)光器件，其中的緩沖層材料可為聚酰亞胺。
全文摘要
本發(fā)明所公開(kāi)的是一種柔性有機(jī)電致發(fā)光器件,其結(jié)構(gòu)中依次包括一個(gè)柔性基體層,由絕緣材料構(gòu)成的緩沖層,一個(gè)陽(yáng)極層,至少包括一個(gè)電子傳輸層或空穴傳輸層的有機(jī)發(fā)光層,一個(gè)陰極層。本發(fā)明通過(guò)在器件結(jié)構(gòu)中加入一層緩沖層,有效地改善了器件基片與用作陽(yáng)極的ITO薄膜之間的結(jié)合性能,同時(shí)大大提高了器件基片的氣密性,達(dá)到了提高器件的穩(wěn)定性和延長(zhǎng)其壽命的目的。
文檔編號(hào)H01L33/00GK1330506SQ0111564
公開(kāi)日2002年1月9日 申請(qǐng)日期2001年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月29日
發(fā)明者王立鐸, 段煉, 邱勇, 高裕弟, 張德強(qiáng) 申請(qǐng)人:清華大學(xué)