非真空制备的OLED器件及其制备方法

本发明涉及一种非真空制备的oled器件及其制备方法。

背景技术：

随着科技发展，显示器正朝着性能更优、重量更轻、体积更小、能耗更低以及更加柔性的平板显示方向发展。液晶显示器(liquidcrystaldisplay,lcd)虽已实现商业化，但它有视野小、响应慢、温度适应性差等缺点。有机发光二极管(organiclight-emittingdiode，oled)作为发光器件在平板显示领域具有视角宽、温度特性宽、面积大、响应快速、厚度更薄、重量更轻、驱动电压更低、功耗低、分辨率高以及可柔性等特点，有很大潜力成为主流显示技术。

oled器件属于有机电致发光器件，是通过载流子的注入和复合导致发光的现象，发光强度与注入的电流成正比。在电场的作用下，阳极产生的空穴和阴极产生的电子会发生移动，分别向空穴传输层和电子传输层注入，直到二者在发光层相遇复合时，产生能量激子，通过激子退激最终产生可见光。

oled器件主要由基板、阴极、阳极、空穴注入层、电子注入层、空穴传输层、电子传输层、发光层构成。其中，玻璃基板是整个器件的基础，用来承载各个功能层；阳极与器件外加驱动电压的正极相连，其产生的空穴会在外加电压的驱动下向器件中的发光层移动，阳极需要具有透光性，以保证器件内部发出的光能够透过阳极被外界观察到；同理，阴极与器件外加驱动电压的阴极相连，其产生的电子会在外加电压的驱动下向发光层移动；空穴注入层对器件的阳极起修饰作用，可以使空穴顺利的注入到空穴传输层；电子注入层对器件的阴极起修饰作用，可以将电子注入到电子传输层中；空穴传输层负责将空穴传输到发光层中；电子传输层负责将电子传输到发光层中；发光层作为电子和空穴复合成为激子，再退激发光的场所。

目前，oled器件常规的制备方法是通过真空蒸镀的工艺手段，所谓真空蒸镀，是指在减压的真空环境中，赋予有机物粉末或金属热能，使其按一定次序在玻璃基板表面沉积，依次形成阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极和封装层的方法。一般是将基板(沉积测)布置在上方，而蒸发源位于下方。有机物在处于固态形状时，仅受范德华力的作用，通过加热使热运动加剧，飞向蒸镀室的上方，从而沉积成膜。

真空蒸镀法作为最常用的制备方法，仍不可避免地存在一些缺点，比如：所采用的真空装置很大，价格高；抽真空时造成的生产节拍时间难以缩短；沉积速率慢；针对数十厘米乃至数米量级的大尺寸基板，其掩模版仅靠四端支撑，很薄的掩模版不可避免地会出现塌陷变形，致使与基板的密着性变差出现缝隙，导致蒸镀精度变差，造成成品率降低。

因此，开发一种将有机层和电极直接转移到基板上的非真空的oled制备方法成为急需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种非真空制备的oled器件及其制备方法，制备的oled器件的有机层和电极层均不是真空蒸镀法沉积的，而是通过旋涂法、压贴法等非真空方法，避免了真空蒸镀法的缺点的同时，还可以满足oled器件的制备需求。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种非真空制备的oled器件，包括玻璃基板、阴极、阳极和有机层；其中，有机层包括电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层和空穴注入层；其特征在于：阴极、阳极通过压贴法制备而成，有机层通过旋涂法制备而成；通过改变旋涂速度、旋涂时间，控制成膜厚度。优选通过旋涂法制备有机层，再通过压贴法将定制图案化阴阳两极贴在有机层的两面，再将整体转移到基板上；或者将定制图案化的阴极压贴在有机层上后，直接转移到带有定制图案化阳极的基板上，制成oled器件。

优选地，电子注入层所用材料是8-羟基喹啉铝(alq3)、碱金属和碱土金属的氧化物和卤化物中的至少一种；碱土金属的氧化物和卤化物为lif、li2o、cao、cs2co3、cso中的至少一种氧化物和至少一种卤化物。优选厚度为不低于10纳米的几十纳米范围。碱土金属的氧化物和卤化物的是绝缘体，其膜厚不超过1nm。

优选地，电子传输层所用材料是8-羟基喹啉铝(alq3)、bcp、tpbi、噁唑衍生物(tbu-pbd)、噁唑双量体、繁星式噁唑、三氮唑衍生物、喔啉衍生物、含硅的杂环化合物中的至少一种。优选厚度为不低于10纳米的几十纳米范围。

优选地，发光层所用材料是8-羟基喹啉铝(alq3)、ir(ppy)3、ir(ppy)2acac、flrpic、联苯乙炔芳基衍生物、苯乙烯衍生物dcm、香豆素衍生物c540中的至少一种。优选厚度为不低于10纳米的几十纳米范围。

优选地，空穴传输层所用材料是芳香胺类化合物、α-npd(npb)、tpd、tapc、tcta中的至少一种。

优选地，空穴注入层所用材料是氧化钼(moox)、铜酞菁染料(cupc)、繁星式材料、聚苯胺、pedot:pss、sam、hta-cn、f4tcnq中的至少一种。优选空穴注入层采用离化势位于ito和α-npd(npb)中间的有机材料，以促进空穴的注入，厚度为几纳米到几十纳米。

优选地，阴极所用材料是金属ag、al、mg-ag合金中的至少一种；当oled器件为倒置器件结构时，则ito作为阴极。优选厚度为不低于100纳米的几百纳米范围。

优选地，阳极所用材料是ito，优选阳极厚度为200-400nm；当oled器件为倒置器件结构时，则金属ag、al、mg-ag合金中的至少一种作为阳极。优选厚度为15-20nm。

一种本发明非真空制备的oled器件的制备方法，通过旋涂法依次制备各有机层中的各功能层，并通过压贴法，将其与阴极、阳极、玻璃基板结合起来形成复合功能层，包括如下步骤：

①清洗玻璃基板并烘干；

②在玻璃基板上涂覆一层聚四氟乙烯(ptfe)涂料，做为衬底，形成复合衬底；

③在上述衬底上旋涂各有机层；

④在丙酮、甲苯溶剂中，将涂覆非有机层的复合衬底进行超声清洗，使有机层脱落；

⑤立即将脱落的有机层转移到手套箱中，并晾干；

⑥将定制图案化的阴阳两极压贴在有机层的两侧；

⑦将电极和有机层压贴在另外一块玻璃基板上；

⑧进行oled器件测试，得到oled器件。

优选地，有机层所包含的电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层和空穴注入层均通过旋涂法制备，膜厚通过改变旋涂速度和旋涂时间控制。

优选地，定制图案化阴极、阳极通过压贴法，控制压贴温度、压强和时间压贴到有机层上。

优选地，阴极、阳极和有机层整体通过压贴法，控制压贴温度、压强和时间压贴到玻璃基板上。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著的优点：

1.本发明方法制备的oled器件的有机层和电极层均不是真空蒸镀法沉积的，而是通过旋涂法、压贴法等非真空方法，避免了真空蒸镀法的缺点的同时，还可以满足oled器件的制备需求；

2.本发明全程避免使用真空环境进行操作，既降低了仪器价格成本，又缩短了生产节拍时间成本，工艺简单，成本低廉。

附图说明

图1是本发明方法制备oled器件非真空方法的流程图。

图2是本发明方法制备有机层时的包括聚四氟乙烯(ptfe)的玻璃基板结构示意图。

图3是本发明方法制备的正置oled器件结构示意图。

图4是本发明方法制备的倒置oled器件结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当强调的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示为oled器件的非真空制备方法流程图，由于聚四氟乙烯(ptfe)涂料9具有亲水性、自润滑性、抗酸抗碱、抗各种有机溶剂等优异性能，故将有机层10旋涂在聚四氟乙烯(ptfe)涂料9上后，经过丙酮、甲苯等有机溶剂的超声清洗，即可使有机层10完整脱落，以备使用。

实施例一：

在本实施例中，一种非真空制备的oled器件，包括玻璃基板1、阴极2、阳极8和有机层10；其中，有机层10包括电子注入层3、电子传输层4、发光层5、空穴传输层6和空穴注入层7；阴极2、阳极8通过压贴法制备而成，有机层10通过旋涂法制备而成；通过改变旋涂速度、旋涂时间，控制成膜厚度。

一种本实施例非真空制备的oled器件的制备方法，通过旋涂法依次制备各有机层10中的各功能层，并通过压贴法，将其与阴极2、阳极8、玻璃基板1结合起来形成复合功能层，包括如下步骤：

1)将若干玻璃基板1，经过洗洁精、去污粉的混合浸泡超声清洗两次，每次90min，用无尘布擦拭，再依次放到去离子水、丙酮、异丙醇中分别浸泡超声清洗两次以上，每次90min取出两片烘干，再放到uv下面照射20min；

2)将其中一片玻璃基板1放到手套箱中备用，如图2所示，将另一片玻璃基板1放到旋涂机上，取聚四氟乙烯(ptfe)涂料10-20g均匀涂覆在玻璃基板1上，打开旋涂机，以500r/min，60s的低速状态使聚四氟乙烯(ptfe)均匀且又不至太薄的固化在玻璃基板1上，形成亲水性不粘衬底9；

3)取空穴注入层7有机溶液材料80-120ml，滴在聚四氟乙烯(ptfe)衬底9上，打开旋涂机，以3000r/min，60s的高速状态使有机物均匀地成膜并挥发掉有机溶液材料中的有机溶剂；其中，空穴注入层7材料常用氧化钼(moox)、铜酞菁染料(cupc)、繁星式材料、聚苯胺、pedot:pss、sam、hta-cn、f4tcnq中的至少一种，为控制厚度在几纳米到几十纳米，可改变旋涂速度与旋涂时间，但旋涂速度在1000r/min以上的高速状态；

4)取空穴传输层6有机溶液材料80-120ml，滴在空穴注入层7上，打开旋涂机，以3000r/min，60s的高速状态使有机物均匀地成膜并挥发掉有机溶液材料中的有机溶剂；其中，空穴传输层6材料常用芳香胺类化合物、α-npd(npb)、tpd、tapc、tcta中的至少一种，为控制厚度在几十纳米，可改变旋涂速度与旋涂时间，但旋涂速度一般在1000r/min以上的高速状态；

5)取发光层5有机溶液材料80-120ml，滴在空穴传输层6上，打开旋涂机，以3000r/min，60s的高速状态使有机物均匀地成膜并挥发掉有机溶液材料中的有机溶剂；其中，发光层5材料常用8-羟基喹啉铝(alq3)、ir(ppy)3、ir(ppy)2acac、flrpic、联苯乙炔芳基衍生物、苯乙烯衍生物dcm、香豆素衍生物c540等，为控制厚度在几十纳米，可改变旋涂速度与旋涂时间，但旋涂速度一般在1000r/min以上的高速状态；

6)取电子传输层4有机溶液材料80-120ml，滴在发光层5上，打开旋涂机，以3000r/min，60s的高速状态使有机物均匀地成膜并挥发掉有机溶液材料中的有机溶剂；其中，电子传输层4材料常用8-羟基喹啉铝(alq3)、bcp、tpbi、噁唑衍生物(tbu-pbd)、噁唑双量体、繁星式噁唑、三氮唑衍生物、喔啉衍生物、含硅的杂环化合物中的至少一种，为控制厚度在几十纳米，可改变旋涂速度与旋涂时间，但旋涂速度在1000r/min以上的高速状态；

7)取电子注入层3有机溶液材料80-120ml，滴在电子传输层4上，打开旋涂机，以3000r/min，60s的高速状态使有机物均匀地成膜并挥发掉有机溶液材料中的有机溶剂；其中，电子注入层3材料常用8-羟基喹啉铝(alq3)、碱金属和碱土金属的氧化物和卤化物；碱金属和碱土金属的氧化物和卤化物为lif、li2o、cao、cs2co3、cso中的至少一种氧化物和至少一种卤化物，由于后者是绝缘体，故选用后者做电子注入层3时，膜厚不超过1nm，为控制厚度，可改变旋涂速度与旋涂时间，此时旋涂速度在4000r/min以上的更高速状态；

8)将旋涂好的载有有机层10和聚四氟乙烯9的玻璃基板放入超声清洗机中进行超声清洗，时间为30-60min，直至有机层10完整脱落；

9)立即将脱落的有机层10转移到手套箱中，并晾干；

10)如图3所示，通过压贴的方法，将定制图案化的阴极2、阳极8分别压贴在有机层10的两侧，使阴极2与电子注入层3相连、阳极8与空穴注入层7相连；

压贴条件为：温度80-100℃，压强150-200kpa，时间60s；正置底发射oled器件的阳极8选用ito，厚度为200-400nm，以保证发光层5发出的光可经过透明阳极8透射出去；阴极2选用金属ag、al，mg-ag合金中的至少一种，厚度为200-400nm，以保证发光层5发出的光可经厚金属阴极2全反射后，从透明阳极8中透射出去；

11)通过压贴的方法，将带有电极2、8和有机层10的整体，压贴在手套箱中备用的一块玻璃基板1上，使阳极8ito与玻璃基板1相连；压贴条件为：温度80-100℃，压强150-200kpa，时间5min；

12)将制作好的oled器件的阴极2与外部驱动电源的负极相连，阳极8与正极相连，进行正常的光学测试。

本实施例利用非真空方法制备正置底发射oled器件，制备的oled器件的有机层和电极层均不是真空蒸镀法沉积的，而是通过旋涂法、压贴法等非真空方法，避免了真空蒸镀法的缺点的同时，还可以满足oled器件的制备需求；本实施例全程避免使用真空环境进行操作，既降低了仪器价格成本，又缩短了生产节拍时间成本，工艺简单，成本低廉。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在上述实施例中，用上述实施例非真空方法制备正置顶发射oled器件。

如图3所示，本实施例与上述实施例一基本相同，只是在处理上述实施例一中步骤10不同。

本实施例中步骤10为：通过压贴的方法，将定制图案化的阴极2、阳极8分别压贴在有机层10的两侧，使阴极2与电子注入层3相连、阳极8与空穴注入层7相连。压贴条件为：温度80-100℃，压强150-200kpa，时间60s。正置顶发射oled器件的阳极8选用ag、al，mg-ag合金中的至少一种，厚度为200-400nm，以保证发光层5发出的光可经厚金属阳极8全反射后，从半透明阴极2中透射出去。阴极2选用金属ag、al，mg-ag合金中的至少一种，厚度为15-20nm，以保证金属阴极为半透明状态，可使发光层5发出的光透射出去。

本实施例利用非真空方法制备正置顶发射oled器件，制备的oled器件的有机层和电极层均不是真空蒸镀法沉积的，而是通过旋涂法、压贴法等非真空方法，避免了真空蒸镀法的缺点的同时，还可以满足oled器件的制备需求；本实施例全程避免使用真空环境进行操作，既降低了仪器价格成本，又缩短了生产节拍时间成本，工艺简单，成本低廉。

实施例三：

本实施例与上述实施例基本相同，特别之处在于：

在上述实施例中，利用非真空方法制备倒置底发射oled器件。

如图4所示，本实施例与上述实施例一基本相同，只是在处理上述实施例一中步骤10、11、12不同。

本实施例中步骤10为：通过压贴的方法，将定制图案化的阴极2、阳极8分别压贴在有机层10的两侧，使阴极2与电子注入层3相连、阳极8与空穴注入层7相连。压贴条件为：温度80-100℃，压强150-200kpa，时间60s。倒置底发射oled器件的阳极8选用ag、al，mg-ag合金中至少一种金属，厚度为200-400nm，以保证发光层5发出的光可经厚金属阳极8全反射后，从透明阴极2中透射出去。阴极2选用ito，厚度为200-400nm，以保证发光层5发出的光可经其透射出去。

本实施例中步骤11为：通过压贴的方法，将带有电极2、8和有机层10的整体，压贴在手套箱中备用的一块玻璃基板1上，使金属阴极2与玻璃基板1相连。压贴条件为：温度80-100℃，压强150-200kpa，时间5min。

实施例三中步骤12为：将制作好的oled器件的阴极2与外部驱动电源的正极相连，阳极8与负极相连，进行正常的光学测试。

本实施例利用非真空方法制备倒置底发射oled器件，制备的oled器件的有机层和电极层均不是真空蒸镀法沉积的，而是通过旋涂法、压贴法等非真空方法，避免了真空蒸镀法的缺点的同时，还可以满足oled器件的制备需求；本实施例全程避免使用真空环境进行操作，既降低了仪器价格成本，又缩短了生产节拍时间成本，工艺简单，成本低廉。

实施例四：

本实施例与上述实施例基本相同，特别之处在于：

在上述实施例中，利用非真空方法制备倒置顶发射oled器件。

如图4所示，本实施例与上述实施例三基本相同，只是在处理上述实施例三中步骤10不同。

本实施例中步骤10为：通过压贴的方法，将定制图案化的阴极2、阳极8分别压贴在有机层10的两侧，使阴极2与电子注入层3相连、阳极8与空穴注入层7相连。压贴条件为：温度80-100℃，压强150-200kpa，时间60s。倒置顶发射oled器件的阳极8选用ag、al，mg-ag合金中至少一种金属，厚度为15-20nm，以保证金属阳极为半透明状态，可使发光层5发出的光透射出去。阴极2选用金属ag、al，mg-ag合金中至少一种，厚度为200-400nm，以保证发光层5发出的光可经厚金属阴极2全反射后，从半透明阳极8中透射出去。

本实施例利用非真空方法制备倒置顶发射oled器件，制备的oled器件的有机层和电极层均不是真空蒸镀法沉积的，而是通过旋涂法、压贴法等非真空方法，避免了真空蒸镀法的缺点的同时，还可以满足oled器件的制备需求；本实施例全程避免使用真空环境进行操作，既降低了仪器价格成本，又缩短了生产节拍时间成本，工艺简单，成本低廉。

上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明用于制备金属纳米颗粒的方法原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。