一种OLED器件结构及制备方法

摘要

本发明涉及一种OLED器件结构及制备方法，该OLED器件结构包括一基板；一第一水氧阻隔层，设置于基板上方，由具有高低折射率的两种薄膜的堆叠，一方面用于增加OLED发射光的出光效率，另一方面作为封装层，用于阻隔水汽和氧气；一OLED单元，设于第一水氧阻隔层上方；一第二水氧阻隔层，设于OLED单元上方，由具有高低折射率的两种薄膜的堆叠，一方面用于反射OLED光，另一方面作为封装层，用于阻隔水汽和氧气。与现有技术相比，本发明虽然结构复杂，但操作简单、材料易购买、效果显著，能有效提高OLED器件的寿命和光提取效率。

权利要求

1.一种OLED器件结构，其特征在于，包括由下至上依次设置的基板、第一水氧阻隔层、OLED单元和第二水氧阻隔层；

所述第一水氧阻隔层通过第一低折射率薄膜和第一高折射率薄膜由下至上依次按交替周期数m+0.5交替形成，m取值为正整数，0.5表示第一水氧阻隔层的最顶层为第一低折射率薄膜，所述第一低折射率薄膜的折射率小于第一高折射率薄膜的折射率；

所述第二水氧阻隔层通过第二高折射率薄膜和第二低折射率薄膜由下至上依次按交替周期数n+0.5交替形成，n取值为正整数，0.5表示第二水氧阻隔层的最顶层为第二高折射率薄膜，所述第二低折射率薄膜的折射率小于第二高折射率薄膜的折射率；

所述OLED单元包括由下至上依次设置的阳极、空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层、电子注入层和阴极；所述第二水氧阻隔层和阳极的截面均呈L字形，第二水氧阻隔层的短边位于电子注入层之上，第二水氧阻隔层的长边竖直向下且第一水氧阻隔层的长边内壁紧贴空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层、电子注入层和阴极的竖直端面，所述阳极的长边位于空穴注入层之下，阳极的短边竖直向上并紧贴第一水氧阻隔层的长边端部外壁；

所述OLED器件结构的制备方法，包括如下步骤：

S1：准备基板，将基板洗净、烘干，然后进行等离子处理或UV处理；

S2：采用原子层沉积或电子束蒸镀法制备第一水氧阻隔层；

S3：在第一水氧阻隔层上制备OLED单元；

S4：采用原子层沉积或电子束蒸镀法制备第二水氧阻隔层；

其中，在制备第一水氧阻隔层之前，首先确定第一低折射率薄膜和第一高折射率薄膜的材料组合，再根据OLED单元的发光波长，采用薄膜仿真软件对第一低折射率薄膜和第一高折射率薄膜的堆叠厚度和交替周期数进行仿真，使第一水氧阻隔层达到最大的透光率；

在制备第二水氧阻隔层之前，首先确定第二高折射率薄膜和第二低折射率薄膜的材料组合，再根据OLED单元的发光波长，采用薄膜仿真软件对第二高折射率薄膜和第二低折射率薄膜的堆叠厚度和交替周期数进行仿真，使第二水氧阻隔层达到最大的反射率。

2.根据权利要求1所述的一种OLED器件结构，其特征在于，所述第一水氧阻隔层和第二水氧阻隔层的位置对换。

3.根据权利要求1所述的一种OLED器件结构，其特征在于，所述第一低折射率薄膜和第二低折射率薄膜的折射率范围为1-2，所述第一高折射率薄膜和第二高折射率薄膜的折射率范围为1.8-3；

所述第一低折射率薄膜和第一高折射率薄膜的折射率差值范围为0.5-2，所述第二低折射率薄膜和第二高折射率薄膜的折射率差值范围为0.5-2。

4.根据权利要求1所述的一种OLED器件结构，其特征在于，所述第一水氧阻隔层的透光率在70%以上，所述第二水氧阻隔层的反射率在70%以上。

5.根据权利要求1所述的一种OLED器件结构，其特征在于，正整数n和m取值范围为1-

10。

6.根据权利要求1所述的一种OLED器件结构，其特征在于，所述第一低折射率薄膜和第一高折射率薄膜的材料组合包括但不限于：Al2O3/TiO2、SiO2/TiO2、Al2O3/Ta2O5、SiO2/HfO2、Al2O3/HfO2；

所述第二高折射率薄膜和第二低折射率薄膜的材料组合包括但不限于：TiO2/Al2O3、TiO2/SiO2、Ta2O5/Al2O3、HfO2/SiO2、HfO2/Al2O3。

7.根据权利要求1所述的一种OLED器件结构，其特征在于，该OLED器件结构提供蓝色、红色或绿色的单色光源，并根据RGB三色分别设计第一水氧阻隔层和第二水氧阻隔层的阻隔膜结构，实现全彩显示。

说明书

一种OLED器件结构及制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及有机发光二极管领域，尤其是涉及一种OLED器件结构及制备方法。

背景技术

[0002] 有机发光二极管（Organic Light Emitting Display，简称OLED）作为新一代显示技术，具有主动发光、响应速度快、对比度高等优点，最有魅力的是它可以实现柔性化，这些特点使其在照明和显示领域有广泛的应用前景。但是有机发光材料对化学环境、物理环境敏感，尤其对水氧敏感，器件易老化，使用寿命短。因此，要实现 OLED 器件的大规模量产必须解决其封装可靠性问题。

[0003] 目前常采用的封装方法有（1）传统的OLED封装技术一般是给器件加一个盖板，并在盖板内侧贴附干燥剂，再通过环氧树脂等密封胶将基板和盖板相结合。这种方法虽然有效，但很笨拙，而且会降低OLED的光提取效率，使得亮度下降。（2）薄膜封装。当前采用的薄膜封装技术克服了密封胶对水蒸气和氧气的阻隔性能较差的缺点，较好地改善了封装效果，但是对水蒸气和氧气的阻隔性能还是不够高，器件的寿命仍然不能满足商业化的需求。此外，采用有机/无机叠层封装或无机/无机叠层封装往往会影响器件的透光度，导致器件的出光效率降低，从而影响发光亮度和发光效率。

[0004] 针对有机发光器件封装存在的上述不足，本发明结合无机薄膜封装优势和光学薄膜的特性，提出一种OLED器件结构及制备方法。

发明内容

[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种OLED器件结构及制备方法，虽然结构复杂，但操作简单、材料易购买、效果显著，能有效提高OLED器件的寿命和光提取效率。

[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

[0007] 一种OLED器件结构，包括由下至上依次设置的基板、第一水氧阻隔层、OLED单元和第二水氧阻隔层；

[0008] 所述第一水氧阻隔层通过第一低折射率薄膜和第一高折射率薄膜由下至上依次按交替周期数m+0.5交替形成，m取值为正整数，0.5表示第一水氧阻隔层的最顶层为第一低折射率薄膜，所述第一低折射率薄膜的折射率小于第一高折射率薄膜的折射率；

[0009] 所述第二水氧阻隔层通过第二高折射率薄膜和第二低折射率薄膜由下至上依次按交替周期数n+0.5交替形成，n取值为正整数，0.5表示第二水氧阻隔层的最顶层为第二高折射率薄膜，所述第二低折射率薄膜的折射率小于第二高折射率薄膜的折射率。

[0010] 所述第一水氧阻隔层和第二水氧阻隔层的位置对换。

[0011] 所述第一低折射率薄膜和第二低折射率薄膜的折射率范围为1-2，所述第一高折射率薄膜和第二高折射率薄膜的折射率范围为1.8-3；

[0012] 所述第一低折射率薄膜和第一高折射率薄膜的折射率差值范围为0.8-2，所述第二低折射率薄膜和第二高折射率薄膜的折射率差值范围为0.8-2。

[0013] 所述第一水氧阻隔层对所需透过的光的透光率在50%以上，所述第二水氧阻隔层对所限制的光的反射率在50%以上。

[0014] 正整数n和m取值范围为1-10。

[0015] 所述第一低折射率薄膜和第一高折射率薄膜的材料组合包括但不限于：Al2O3/TiO2、SiO2/TiO2、Al2O3/Ta2O5、SiO2/HfO2、Al2O3/HfO2；

[0016] 所述第二高折射率薄膜和第二低折射率薄膜的材料组合包括但不限于：TiO2/Al2O3、TiO2/SiO2、Ta2O5/Al2O3、HfO2/SiO2、HfO2/Al2O3。

[0017] 所述OLED单元包括由下至上依次设置的阳极、空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层、电子注入层和阴极。

[0018] 所述第一水氧阻隔层和阳极的截面均呈L字形，第一水氧阻隔层的短边位于电子注入层之上，第一水氧阻隔层的长边竖直向下且第一水氧阻隔层的长边内壁紧贴空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层、电子注入层和阴极的竖直端面，所述阳极的长边位于空穴注入层之下，阳极的短边竖直向上并紧贴第一水氧阻隔层的长边端部外壁。

[0019] 该OLED器件结构提供蓝色、红色或绿色的单色光源，并根据RGB三色分别设计第一水氧阻隔层和第二水氧阻隔层的阻隔膜结构，实现全彩显示。

[0020] 一种上述OLED器件结构的制备方法，包括以下步骤：

[0021] S1：准备基板，将基板洗净、烘干，然后进行等离子处理或UV处理；

[0022] S2：采用原子层沉积或电子束蒸镀法制备第一水氧阻隔层；

[0023] S3：在第一水氧阻隔层上制备OLED单元；

[0024] S4：采用原子层沉积或电子束蒸镀法制备第二水氧阻隔层；

[0025] 其中，在制备第一水氧阻隔层之前，首先确定第一低折射率薄膜和第一高折射率薄膜的材料组合，再根据OLED单元的发光波长，采用薄膜仿真软件对第一低折射率薄膜和第一高折射率薄膜的堆叠厚度和交替周期数进行仿真，使第一水氧阻隔层达到最大的透光率；

[0026] 在制备第二水氧阻隔层之前，首先确定第二高折射率薄膜和第二低折射率薄膜的材料组合，再根据OLED单元的发光波长，采用薄膜仿真软件对第二高折射率薄膜和第二低折射率薄膜的堆叠厚度和交替周期数进行仿真，使第二水氧阻隔层达到最大的反射率。

[0027] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0028] 1、封装材料易于获得、无污染，制作方法简单，最重要的是，本发明不仅可以用于OLED器件封装，并且可以用于提高器件的光提取效率，有效提高OLED器件的寿命，两者兼得。

[0029] 2、具有高透光率的第一水氧阻隔层由具有高低折射率的两种薄膜的堆叠，形成低/高/低夹层结构，一方面用于增加OLED发射光的出光效率，另一方面作为封装层，用于阻隔水汽和氧气，同时具有高光学反射率的第二水氧阻隔层由具有高低折射率的两种薄膜的堆叠，形成高/低/高夹层结构，一方面用于反射OLED光，另一方面作为封装层，用于阻隔水汽和氧气。

[0030] 3、本发明将第一水氧阻隔层和第二水氧阻隔层的位置对换，即可实现OLED器件的顶发光或底发光。

[0031] 4、OLED器件结构提供单色光源，可以是蓝色、红色或绿色，若要实现全彩显示，只需要对RGB三色分别设计相应的阻隔膜结构即可，实用性强。

[0032] 5、第一水氧阻隔层和阳极的截面均呈L字形，此L字形结构的设计实现封装侧边，保护OLED器件的功能层，这样的设计比简单的叠层结构更能阻隔水氧，从而提高器件的寿命。

附图说明

[0033] 图1为本发明OLED器件结构的结构示意图；

[0034] 图2为本实施例中采用的第一水氧阻隔层的截面示意图；

[0035] 图3为本实施例中采用的第二水氧阻隔层的截面示意图；

[0036] 图4为本实施例中采用的OLED单元的剖面示意图。

[0037] 图中，01：基板；02：第一水氧阻隔层；021：第一低折射率薄膜；022：第一高折射率薄膜；03：OLED单元；031：阳极；032：空穴注入层；033：空穴传输层；034：有机发光层；035：电子传输层；036：电子注入层；037：阴极；04：第二水氧阻隔层；041：第二高折射率薄膜；042：第二低折射率薄膜。

具体实施方式

[0038] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

[0039] 实施例一

[0040] 如图1所示，一种OLED器件结构，适用于底发光的OLED器件，包括：

[0041] 一基板01，该基板01包括玻璃基板或聚合物基板；

[0042] 具有高透光率的第一水氧阻隔层02，设置于基板01上方，如图2所示，该第一水氧阻隔层02通过第一低折射率薄膜021和第一高折射率薄膜022由下至上依次按交替周期数m+0.5交替形成，m取值为正整数，0.5表示第一水氧阻隔层02的最顶层为第一低折射率薄膜021，即在膜层上多镀一层低折射率薄膜，形成低/高/低夹层结构，第一低折射率薄膜021的折射率小于第一高折射率薄膜022的折射率，该第一水氧阻隔层02一方面作为封装层，用于阻隔水汽和氧气，另一方面用于增加OLED发射光的出光效率；

[0043] OLED单元03，设置于第一水氧阻隔层02上方，如图4所示，该OLED单元03包括由下至上依次设置的阳极031、空穴注入层032、空穴传输层033、有机发光层034、电子传输层035、电子注入层036和阴极037；

[0044] 具有高光学反射率的第二水氧阻隔层04，设置于OLED单元03上方，如图3所示，该第二水氧阻隔层04通过第二高折射率薄膜041和第二低折射率薄膜042由下至上依次按交替周期数n+0.5交替形成，n取值为正整数，0.5表示第二水氧阻隔层04的最顶层为第二高折射率薄膜041，即在膜层上多镀一层高折射率薄膜，形成高/低/高夹层结构，第二低折射率薄膜042的折射率小于第二高折射率薄膜041的折射率，该第二水氧阻隔层04一方面用于反射OLED光，另一方面作为封装层，用于阻隔水汽和氧气。

[0045] 第一水氧阻隔层02和第二水氧阻隔层04中的两种薄膜应致密性高，对可见光的折射率差别尽可能大，优选的，第一低折射率薄膜021和第一高折射率薄膜022的折射率差值范围为0.8-2，例如：1.5，第二低折射率薄膜042和第二高折射率薄膜041的折射率差值范围为0.8-2，例如：1.5，第一低折射率薄膜021和第二低折射率薄膜042的折射率范围为1-2，第一高折射率薄膜022和第二高折射率薄膜041的折射率范围为1.8-3。其中，第一低折射率薄膜021和第一高折射率薄膜022的材料组合包括但不限于：Al2O3/TiO2、SiO2/TiO2、Al2O3/Ta2O5、SiO2/HfO2、Al2O3/HfO2；第二高折射率薄膜041和第二低折射率薄膜042的材料组合包括但不限于：TiO2/Al2O3、TiO2/SiO2、Ta2O5/Al2O3、HfO2/SiO2、HfO2/Al2O3。

[0046] 正整数n和m取值范围为1-10。

[0047] 第一水氧阻隔层02和阳极031的截面均呈L字形，第一水氧阻隔层02的短边位于电子注入层036之上，第一水氧阻隔层02的长边竖直向下且第一水氧阻隔层02的长边内壁紧贴空穴注入层032、空穴传输层033、有机发光层034、电子传输层035、电子注入层036和阴极037的竖直端面，阳极031的长边位于空穴注入层032之下，阳极031的短边竖直向上并紧贴第一水氧阻隔层02的长边端部外壁。此L字形结构的设计实现封装侧边，保护OLED器件的功能层，这样的设计比简单的叠层结构更能阻隔水氧，从而提高器件的寿命。

[0048] 该OLED器件结构提供蓝色、红色或绿色的单色光源，若要实现全彩显示，只需要对RGB三色分别设计第一水氧阻隔层02和第二水氧阻隔层04的阻隔膜结构（具有水氧阻隔功能），例如：设计第一水氧阻隔层02和第二水氧阻隔层04的的RGB（红绿蓝）三色透光率。

[0049] 上述OLED器件结构的制备方法包括以下步骤：

[0050] S1：准备基板01，将基板01洗净、烘干，然后进行等离子处理或UV（Ultra-Violet Ray，紫外线）处理；

[0051] S2：采用原子层沉积或电子束蒸镀法制备第一水氧阻隔层02；

[0052] S3：在第一水氧阻隔层02上制备OLED单元03，具体有：采用真空镀膜、旋涂、喷墨打印和刮涂，或以上方法的组合，由下至上依次制备阳极031、空穴注入层032、空穴传输层033、有机发光层034、电子传输层035、电子注入层036和阴极037；

[0053] S4：采用原子层沉积或电子束蒸镀法制备第二水氧阻隔层04；

[0054] 其中，在制备第一水氧阻隔层02之前，首先确定第一低折射率薄膜021和第一高折射率薄膜022的材料组合，再根据OLED单元03的发光波长，采用薄膜仿真软件对第一低折射率薄膜021和第一高折射率薄膜022的堆叠厚度和交替周期数进行仿真，使第一水氧阻隔层02达到最大的透光率，优选的，第一水氧阻隔层02对所需透过的光的透光率在50%以上，例如70%、90%；

[0055] 在制备第二水氧阻隔层04之前，首先确定第二高折射率薄膜041和第二低折射率薄膜042的材料组合，再根据OLED单元03的发光波长，采用薄膜仿真软件对第二高折射率薄膜041和第二低折射率薄膜042的堆叠厚度和交替周期数进行仿真，使第二水氧阻隔层04达到最大的反射率，优选的，第二水氧阻隔层04对所限制的光的反射率在50%以上，例如70%、90%。

[0056] 在图中，为了表示清楚放大了层和区域的厚度，但作为示意图不应该被认为严格反映了几何尺寸的比例关系。参考图是本发明的理想化实施例的示意图，本发明所示的实施例不应该被认为仅限于图中所示的区域的特定形状，而是包括所得到的形状（比如制造引起的偏差）。在本实施例中均以矩形表示，图中的表示是示意性的，但这不应该被认为限制本发明的范围。

[0057] 为了让一般技术人员更好的理解本发明的技术方案，以下结合附图和实施例详细说明一种OLED器件及其封装方法。优选的，本发明实施例中OLED器件的基板01采用PET基板；有机发光层034材料为Alq3，发红光；第一水氧阻隔层02为1.5堆叠的Al2O3/TiO2结构，厚度分别为104nm/73nm，能使接近100%的红光透过；第二水氧阻隔层04为5.5堆叠的TiO2/Al2O3结构，厚度分别为73nm/104nm，对红光的反射率大于90%；第一水氧阻隔层02和第二水氧阻隔层04均采用ALD(原子层沉积)方法制备；阴极037材料为金属Al。

[0058] 本发明提供优选实施例，但不应该被认为仅限于在此阐述的实施例。在图中，为了清楚放大了层和区域的厚度，但作为示意图不应该被认为严格反映了几何尺寸的比例关系。

[0059] 在此参考图是本发明的理想化实施例的示意图，本发明所示的实施例不应该被认为仅限于图中所示的区域的特定形状，而是包括所得到的形状，比如制造引起的偏差。在本实施例中均以矩形表示，图中的表示是示意性的，但这不应该被认为限制本发明的范围。

[0060] 实施例中OLED器件结构的制备方法包括下列步骤：

[0061] （一）准备PET基板01，将其洗净、烘干，然后进行等离子处理或UV处理15min；

[0062] （二）采用原子层沉积在基板01上镀水氧阻隔层1，即1.5堆叠的Al2O3/TiO2结构，厚度分别为104nm/73nm。其中，对于Al2O3，采用的反应前驱体为TMA和H2O，TMA的脉冲时间为0.2s，N2吹扫时间为6s，H2O的脉冲时间为0.15s，N2吹扫时间为10s，反应温度为90℃，循环数为1100。而对于TiO2，采用的反应前驱体为TiCl4和H2O，TiCl4的脉冲时间为0.3s，N2吹扫时间为60s，H2O的脉冲时间为0.3s，N2吹扫时间为60s，反应温度为90℃，循环数为2000；

[0063] （四）采用磁控溅射法镀ITO阳极031；

[0064] （五）旋涂空穴注入层032材料PEDOT，低速300r，时间10s，高速3000r，时间50s，然后用120℃退火15分钟；

[0065] （六）旋涂空穴传输层033材料NPB,厚度为50nm；

[0066] （七）旋涂有机发光层034材料Alq3，低速300r，高速2000r，时间分别是10s和50s，再进行退火，厚度为80nm；

[0067] （八）旋涂电子传输层035材料Alq3，厚度为20nm；

[0068] （九）采用真空蒸镀法制备电子注入层036材料Ba，厚度为6nm；

[0069] （十）采用真空蒸镀法镀阴极037Al，厚度为150nm；

[0070] （十一）采用原子层沉积法镀第一水氧阻隔层02，即5.5堆叠的TiO2/Al2O3结构，厚度分别为73nm/104nm。其中，对于Al2O3，TMA（三甲基铝）的脉冲时间为0.2s，N2吹扫时间为6s，H2O的脉冲时间为0.15s，N2吹扫时间为10s，反应温度为90℃，循环数为1100。而对于TiO2，TiCl4的脉冲时间为0.3s，N2吹扫时间为60s，H2O的脉冲时间为0.3s，N2吹扫时间为10s，反应温度为90℃，循环数为2000。

[0071] 上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

[0072] 实施例二

[0073] 本实施例与实施例一的区别在于，该OLED器件结构中第一水氧阻隔层02和第二水氧阻隔层04的位置对换，在基板01上方设置具有高光学反射率的第二水氧阻隔层04，在OLED单元03上方设置具有高透光率的第一水氧阻隔层02，适用于顶发光的OLED 器件。具体结构有：

[0074] 第二水氧阻隔层04和阳极031的截面均呈L字形，第二水氧阻隔层04的短边位于电子注入层036之上，第二水氧阻隔层04的长边竖直向下且第二水氧阻隔层04的长边内壁紧贴空穴注入层032、空穴传输层033、有机发光层034、电子传输层035、电子注入层036和阴极037的竖直端面，阳极031的长边位于空穴注入层032之下，阳极031的短边竖直向上并紧贴第二水氧阻隔层04的长边端部外壁。

[0075] 其余结构同实施例一，不再赘述。