有机光电子器件的卷对卷制备设备及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种有机光电子器件的卷对卷制备设备，包括惰性气体腔室和设置在惰性气体腔室内的卷对卷传输装置、有机功能层制备系统和阴极形成系统；所述有机功能层制备系统和阴极形成系统依次沿器件材料传输方向先后设置；所述惰性气体腔室内还设置有水分析仪和氧分析仪；本发明的卷对卷设备和制备方法能实现连续、快速、大规模制备有机光电子器件，冲破传统工艺成本高，不能连续、快速、大规模制备的产业化障碍，同时为柔性透明有机器件的制备提供了一个极佳方法。
【专利说明】有机光电子器件的卷对卷制备设备及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于有机光电子器件领域，具体涉及一种有机光电子器件的卷对卷制备设备及其制备方法。
【背景技术】
[0002]1947年出生于香港的美籍华裔教授邓青云在实验室中发现了有机发光二极管，也就是0LED,由此展开了对OLED的研究，1987年,邓青云教授和Vanslyke采用了超薄膜技术，用透明导电膜作阳极，A1Q3作发光层，三芳胺作空穴传输层，Mg/Ag合金作阴极，制成了双层有机电致发光器件。1990年，Burroughes等人发现了以共轭高分子PPV为发光层的OLED,从此在全世界范围内掀起了 OLED研究的热潮。
[0003]最简单的OLED结构为:阳极、发光层、阴极。为了提升器件发光效率，需加入注入层和传输层。OLED的工作原理是:空穴和电子分别从阳极和阴极注入，经过降低势垒的注入层到达传输层，通过调节空穴电子复合区域的传输层到达发光层，空穴和电子在发光层相遇复合，释放的能量使发光材料的外层电子由基态跃迁到激发态，电子由激发态回到基态的过程会以发光的形式释放能量，最终形成电致发光现象。OLED的出现给照明、显示、背光等领域带来了巨大的商机，同时也提出了很多挑战。目前，OLED仍有几大难题需要攻坚:高分子OLED效率低；器件寿命值低；0LED成本高，价格昂贵；柔性透明技术还不成熟。当前OLED多以真空蒸发的方式制作，该工艺成本高，不能实现连续、快速、大规模制备0LED，而成本正是OLED产品能否商业化的重大因素。因此急需一种连续、快速、大规模制备OLED的设备和工艺方法。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的是提供一种有机光电子器件的卷对卷制备设备及其制备方法，采用该设备制备0LED，相对现有方法具有连续、快速的优点，可以进行大尺寸、高质量的OLED规模化制备，对OLED的产业化起到极大的推进作用。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006]一种有机光电子器件的卷对卷制备设备，包括惰性气体腔室和设置在惰性气体腔室内的卷对卷传输装置、有机功能层制备系统和阴极形成系统；所述有机功能层制备系统和阴极形成系统依次沿器件材料传输方向先后设置；
[0007]进一步，所述惰性气体腔室内还设置有水分析仪、氧分析仪和用于吸附水和氧的净化柱；
[0008]进一步，所述卷对卷设备还设置有用于对惰性气体腔室进行抽真空的真空泵和用于向惰性气体腔室充惰气的惰性气瓶；
[0009]进一步，所述卷对卷传输装置包括至少一个放料辊和收料辊，所述放料辊与收料辊之间还设置有多个用于传输器件材料的传输辊轴；
[0010]进一步，所述卷对卷传输装置还设置有前后纠偏系统，所述的前后纠偏系统包括材料边缘感应器和传送修复装置，所述材料边缘感应器设置在放料辊和收料辊上，所述传送修复装置连接在放料辊和收料辊的轴上；
[0011]进一步，所述卷对卷传输装置还包括张力控制系统，所述张力控制系统包括张力感应装置和转速控制装置；
[0012]进一步，所述有机功能层制备系统包括用于形成有机湿膜的狭缝涂布系统和位于其后的有机溶剂挥发系统；
[0013]进一步，所述阴极形成系统包括阴极湿膜形成系统和位于其后用于烘干的挥发系统；
[0014]进一步，所述阴极湿膜形成系统包括刮刀系统、丝网印刷系统和喷墨打印系统；
[0015]进一步，所述挥发系统包括用于加热阴极湿膜的加热系统、用于探测温度的温度探测器以及用于调节温度的温度控制器。
[0016]另外，利用本发明的卷对卷制备设备制造有机光电子器件的方法，包括如下步骤:
[0017]I)、利用真空泵、惰性气瓶、水分析仪、氧分析仪和净化柱使惰性气体腔室内处于无水无氧状态；
[0018]2)、将带有阳极层的柔性衬底材料设置于放料辊上，所述衬底材料的开放端缠绕在收料辊上，以相同速度转动放料辊和收料辊，使衬底材料沿规定路线传输；
[0019]3)、利用狭缝涂布系统使柔性衬底材料涂布上有机功能层，然后经过有机溶剂挥发系统使柔性衬底材料上的有机功能层形成性质稳定的器件功能层；
[0020]4)、最后利用阴极形成系统在柔性衬底材料上制备出器件阴极层。
[0021]本发明的有益效果是:本发明的卷对卷设备能实现连续、快速、大规模制备有机光电子器件，冲破传统工艺成本高，不能连续、快速、大规模制备的产业化障碍，同时为柔性透明有机器件的制备提供了一个极佳方法。
[0022]本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中:
[0024]图1为本发明结构示意图；
[0025]图2为本发明制备的PH1000阳极OLED结构示意图；
[0026]图3为本发明制备的Graphene阳极OLED结构示意图；
[0027]图中，101-放料棍，102-传输辊轴，103-驱动辊轴，104-狭缝涂布系统，106-有机溶剂挥发系统，108-阴极湿膜形成系统，110-挥发系统，112-收料棍，113-惰性气瓶，114-水分析仪，115-氧分析仪，116-真空泵。
【具体实施方式】[0028]以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0029]如图所示，一种有机光电子器件的卷对卷制备设备，包括惰性气体腔室和设置在惰性气体腔室内的卷对卷传输装置、有机功能层制备系统和阴极形成系统；所述有机功能层制备系统和阴极形成系统依次沿器件材料传输方向先后设置。
[0030]本实施例的卷对卷设备能实现连续、快速、大规模制备有机光电子器件，冲破传统工艺成本高，不能连续、快速、大规模制备的产业化障碍，同时为柔性透明有机器件的制备提供了 一个极佳方法。
[0031]本实施例中，所述卷对卷设备还设置有用于对惰性气体腔室进行抽真空的真空泵116和用于向惰性气体腔室充惰气的惰性气瓶113，所述惰性气体腔室内还设置有水分析仪114、氧分析仪115和和用于吸附水和氧的净化柱；本实施例通过设置真空泵对惰性气体腔室进行抽真空操作，设置惰性气瓶便于向惰性气体腔室中通入惰性气体，设置水分析仪、氧分析仪和净化柱目的在于保证惰性气体腔室处于无水无氧的状态，从而使器件寿命得到大幅提升，另外，本实施例的惰性气体腔室内还设置有有机溶剂吸附柱，用于吸附受热挥发的有机溶剂。
[0032]本实施例中，所述卷对卷传输装置包括至少一个放料辊101和收料辊112，所述放料辊与收料辊之间还设置有多个用于传输器件材料的传输辊轴102 ;本实施例的卷对卷传
输装置结构简单，传输可靠。
[0033]本实施例中，所述卷对卷传输装置还设置有前后纠偏系统，所述的前后纠偏系统包括材料边缘感应器和传送修复装置，所述材料边缘感应器设置在放料辊和收料辊上，所述传送修复装置连接在放料辊和收料辊的轴上；当该材料边缘感应器感应到材料在输送过程中向内偏移时，该传送修复装置控制该放料辊或该收料辊向内移动，反之向外发生位移。
[0034]本实施例中，所述卷对卷传输装置还包括张力控制系统，所述张力控制系统包括张力感应装置和转速控制装置；当张力感应装置发现材料传输时张力大于一预设值时，转速控制装置微动减小收卷转速，相反地，当发现张力小于该预设值时，转速控制装置微动提升收卷转速。
[0035]本实施例中，所述有机功能层制备系统包括用于形成有机湿膜的狭缝涂布系统104和位于其后的有机溶剂挥发系统106，本实施例的狭缝涂布系统包括刮刀、狭缝和辊轴。有机溶液墨水经由狭缝依靠自身重力到达衬底，衬底下的驱动辊轴103带动衬底运动，衬底和刮刀的相对运动形成有机湿膜，有机湿膜经过有机溶剂挥发系统形成有机薄膜。
[0036]本实施例中，所述阴极形成系统包括阴极湿膜形成系统108和位于其后用于烘干的挥发系统110 ;所述阴极湿膜形成系统包括刮刀系统、丝网印刷系统和喷墨打印系统；所述挥发系统包括用于加热阴极湿膜的加热系统、用于探测温度的温度探测器以及用于调节温度的温度控制器。
[0037]另外，利用本实施例的卷对卷制备设备制造有机光电子器件的方法，包括如下步骤:
[0038]I)、利用真空泵、惰性气瓶、水分析仪、氧分析仪和净化柱使惰性气体腔室内处于无水无氧状态，并利用有机溶剂吸附柱吸附受热挥发的有机溶剂；
[0039]2)、将带有阳极层的柔性衬底材料设置于放料辊上，所述衬底材料的开放端缠绕在收料棍上，以相冋速度转动放料棍和收料棍，通过张力控制系统和如后纠偏系统使衬底材料沿规定路线传输；
[0040]3)、利用狭缝涂布系统使柔性衬底材料涂布上有机功能层，然后经过有机溶剂挥发系统使柔性衬底材料上的有机功能层形成性质稳定的器件功能层，本步骤中有机溶液墨水经由狭缝依靠自身重力到达衬底，衬底下的辊轴带动衬底运动，衬底和刮刀的相对运动形成有机湿膜，有机湿膜经过有机溶剂挥发系统形成有机薄膜；
[0041]4)、最后利用阴极形成系统在柔性衬底材料上制备出器件阴极层。
[0042]本实施例中，图2表示的是本发明制备的PH1000阳极OLED结构示意图，从下往上依次为:PET 衬底，PEDOT:PSS(PH1000)阳极，PEDOT:PSS(AI4083)空穴注入层，MEH-PPV发光层，ZnO电子传输层，1nic solution电子注入层，Ag阴极；图3表示的是本发明制备的Graphene阳极OLED结构示意图，从下往上依次为:PET衬底、Graphene阳极、PEDOT:PSS (AI4083)空穴注入层、SY发光层、EP:PFNR2电子注入层、Ag阴极。
[0043]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种有机光电子器件的卷对卷制备设备，其特征在于:包括惰性气体腔室和设置在惰性气体腔室内的卷对卷传输装置、有机功能层制备系统和阴极形成系统；所述有机功能层制备系统和阴极形成系统依次沿衬底材料传输方向先后设置。
2.根据权利要求1所述的有机光电子器件的卷对卷制备设备，其特征在于:所述惰性气体腔室内还设置有水分析仪、氧分析仪、用于吸附水和氧的净化柱和可再生的有机溶剂吸附柱。
3.根据权利要求2所述的有机光电子器件的卷对卷制备设备，其特征在于:所述卷对卷设备还设置有用于对惰性气体腔室进行抽真空的真空泵和用于向惰性气体腔室充惰气的惰性气瓶。
4.根据权利要求3所述的有机光电子器件的卷对卷制备设备，其特征在于:所述卷对卷传输装置包括至少一个放料辊和收料辊，所述放料辊与收料辊之间还设置有多个用于传输器件材料的传输棍轴。
5.根据权利要求4所述的有机光电子器件的卷对卷制备设备，其特征在于:所述卷对卷传输装置还设置有前后纠偏系统，所述的前后纠偏系统包括材料边缘感应器和传送修复装置，所述材料边缘感应器设置在放料辊和收料辊上，所述传送修复装置连接在放料辊和收料辊的轴上。
6.根据权利要求5所述的有机光电子器件的卷对卷制备设备，其特征在于:所述卷对卷传输装置还包括张力控制系统，所述张力控制系统包括张力感应装置和转速控制装置。
7.根据权利要求6所述的有机光电子器件的卷对卷制备设备，其特征在于:所述有机功能层制备系统包括用于形成有机湿膜的狭缝涂布系统和位于其后的有机溶剂挥发系统。
8.根据权利要求7所述的有机光电子器件的卷对卷制备设备，其特征在于:所述阴极形成系统包括阴极湿膜形成系统和位于其后用于烘干的挥发系统。
9.根据权利要求8所述的有机光电子器件的卷对卷制备设备，其特征在于:所述阴极湿膜形成系统包括刮刀系统、丝网印刷系统和喷墨打印系统。
10.利用权利要求9所述的卷对卷制备设备制造有机光电子器件的方法，其特征在于:包括如下步骤: 1)、利用真空泵、惰性气瓶、水分析仪、氧分析仪和净化柱使惰性气体腔室内处于无水无氧状态； 2)、将带有阳极层的柔性衬底材料设置于放料辊上，所述衬底材料的开放端缠绕在收料辊上，以相同速度转动放料辊和收料辊,使衬底材料沿规定路线传输； 3)、利用狭缝涂布系统使柔性衬底材料涂布上有机功能层，然后经过有机溶剂挥发系统使柔性衬底材料上的有机功能层形成性质稳定的器件功能层； 4)、最后利用阴极形成系统在柔性衬底材料上制备出器件阴极层。
【文档编号】H01L51/56GK103872266SQ201410130950
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】冷重钱, 史浩飞, 罗伟, 邵丽, 尹韶云, 杜春雷 申请人:中国科学院重庆绿色智能技术研究院