一種電極鈍化層的製備方法及有機電致發光元件與流程
2023-10-18 00:29:44 2
本發明涉及有機電致發光技術領域，特別是涉及一種電極鈍化層的製備方法及有機電致發光元件。
背景技術：
現有的有機電致發光元件中，陰極鈍化層設置在陰極之上，對陰極形成保護。陰極鈍化層表面平整，由於陰極鈍化層與陰極的折射率不同，有機發光層發出的光到達陰極鈍化層的界面因為全反射而向有機層方向反射，該光束在反射電極處再次反射後，重新到達陰極鈍化層的界面。由於入射角度無變化，因此光在陰極鈍化層與反射電極之間重複反射，無法從陰極鈍化層處向外出射，有機發光層發出的光被封閉在陰極鈍化層與基板之間，降低了光的導出量，影響器件的出光率。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種電極鈍化層的製備方法，形成的電極鈍化層能夠增加器件的出光率。
為達到上面目的，本發明提供一種電極鈍化層的製備方法，包括以下步驟：
(1)將有機物和有機溶劑混合均勻，形成塗布溶液；
(2)將所述塗布溶液塗布至有機電致發光元件的電極上；
(3)將所述有機電致發光元件置於惰性氣體環境中，通過加熱除去所述塗布溶液中的所述有機溶劑，使所述有機物於所述有機電致發光元件的所述電極表面固化成膜形成所述電極鈍化層，其中，所述電極鈍化層的界面是凹凸不平的平面，所述電極鈍化層的內部具有多個氣孔。
優選地，通過控制所述有機物與有機溶劑的種類和比例、所述惰性氣體的流速、加熱溫度，進而控制所述電極鈍化層的界面及氣孔的形成。
優選地，所述有機物選自多酯類、三芳胺類或聚碳酸酯化合物。
優選地，所述有機溶劑選自醇醚類、酯類、酮類溶劑或前述溶劑的組合。
優選地，所述有機物與有機溶劑的比例為10g(或mol)：10ml。
優選地，所述惰性氣體為流動氣體，所述惰性氣體的流速為20～100ml/min。
優選地，所述加熱溫度為50℃～150℃。
本發明同時提供一種有機電致發光元件，包括：
基板；
第一電極，設置在所述基板之上；
有機發光層，設置在所述第一電極之上；
第二電極，設置在所述有機發光層之上；以及
電極鈍化層，設置在所述第二電極之上，其中，所述電極鈍化層的界面為凹凸不平的平面，所述電極鈍化層內部具有多個氣孔。
優選地，所述電極鈍化層的材料選自多酯類、三芳胺類或聚碳酸酯化合物。
優選地，所述電極鈍化層的平均表面粗糙度為10nm～500nm。
優選地，所述電極鈍化層中氣孔的含量為10體積％～50體積％。
與現有技術相比，本發明提供的電極鈍化層的製備方法及有機電致發光元件至少具有以下有益效果：本發明通過選擇有機物和有機溶劑，控制電極鈍化層形成時的加熱溫度和惰性氣體流速，在有機溶劑揮發和電極鈍化層成膜過程中，使電極鈍化層的界面形成凹凸不平的表面，並在其內部形成氣孔。上述結構的電極鈍化層不僅有效減小電極鈍化層界面發生的全反射，而且有機發光層中發出的光經電極鈍化層中的氣孔多次散射後更易出光，從而增加器件的出光率。
附圖說明
圖1為本發明實施例的有機電致發光元件的結構示意圖。
圖2為本發明實施例的電極鈍化層製備方法的流程圖。
其中，附圖標記說明如下：
10：基板
20：第一電極
30：有機發光層
40：第二電極
50：電極鈍化層
501：界面
502：氣孔
具體實施方式
以下將結合附圖所示的具體實施方式對本發明進行詳細描述。但這些實施方式並不限制本發明，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本發明的保護範圍內。
本發明內所描述的表達位置與方向的詞，均是以附圖為例進行的說明，但根據需要也可以做出改變，所做改變均包含在本發明保護範圍內。所述之上是指一個功能層位於另一功能層上方，兩功能層可以接觸或不接觸，當不接觸時，兩功能層之間還可以進一步設置其他功能層。在不同的實施方式中，可能使用相同的標記或者標號，這也並不代表結構或者功能上的聯繫，而僅僅是為了描述的方便。
參照圖1，本發明的有機電致發光元件包括：基板10、第一電極20、有機發光層30、第二電極40及電極鈍化層50。第一電極20位於基板10之上，有機發光層30設置於第一電極20與第二電極40之間，第二電極40之上還設置有電極鈍化層50。電極鈍化層50的界面501為凹凸不平的平面，電極鈍化層50內部具有多個氣孔502。
基板10可採用剛性基板、柔性基板，包括但不限於玻璃基板、石英基板、金屬基板、有機聚合物基板、金屬氧化物基板。
第一電極20形成於基板10之上，在一個實施例中，第一電極20為陽極。陽極材料要求有較好的導電性能、可見光透明性以及較高的功函數，陽極可以是金屬電極、金屬氧化物電極、或金屬電極與金屬氧化物電極層疊形成的電極。其中，金屬電極可選自金、銀、鉻或銅中的一種，優選銀電極；金屬氧化物電極可選自氧化銦錫、摻鋁氧化鋅、摻銦氧化鋅、摻銻二氧化錫、摻氟氧化錫、氧化鋅、氧化錫、氧化釩或氧化鎢中的一種，優選氧化銦錫電極。 陽極可採用蒸鍍、濺射、旋塗、噴塗等現有技術中的方法製備。
對於有機發光層30，現有技術已公開了多種類型的藍綠紅三色的發光材料，本發明的有機發光層30可採用現有技術中的發光材料，有機發光層30的材料根據發光材料分子結構可以是小分子發光材料或高分子發光材料，根據發光材料的發光機理可以是磷光發光材料或螢光發光材料。有機發光層30可採用蒸鍍、濺射、旋塗、噴塗等現有技術中的方法製備。
第二電極40位於有機發光層30之上，在一個實施例中，第二電極40為陰極。陰極材料要求具有較好的導電性能和較低的功函數，陰極材料可採用鹼金屬、鹼土類金屬、過渡金屬和周期表的13族金屬及上述金屬的合金等，也可採用導電性金屬氧化物、導電性有機物和導電半導體材料等。作為示例包括：鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鋁、鈧、釩、鋅、釔、銦、鈰、釤、銪、鋱、鐿等金屬，鎂-銀合金、鎂-銦合金、鎂-鋁合金、銦-銀合金、鋰-鋁合金、鋰-鎂合金、鋰-銦合金、鈣-鋁合金等，氧化銦、氧化鋅、氧化錫、氧化銦錫以及摻銦氧化鋅等導電性金屬氧化物和導電半導體材料。陰極可採用蒸鍍、濺射、旋塗、噴塗等現有技術中的方法製備。
第一電極20與第二電極40之間還可以進一步設置空穴注入層、空穴傳輸層、電子注入層、電子傳輸層中的一層或多層，可採用已知的材料及製備方法形成上述的功能層。可以理解的是，第一電極20也可以是陰極，相應地，第二電極40是陽極。
電極鈍化層50作為第二電極40的保護層，將第二電極40與周圍環境隔離開，防止第二電極40與水氧接觸而失效。在一個實施例中，第二電極40為陰極，電極鈍化層50為陰極鈍化層；當第二電極40為陽極時，電極鈍化層50為陽極鈍化層。電極鈍化層50需具備良好的透光率，其透光率為至少90％，優選為至少95％。電極鈍化層50的厚度為40nm～80nm。
參照圖2，電極鈍化層50的製備方法包括以下步驟：
步驟S1：將有機物和有機溶劑混合均勻，形成塗布溶液；
步驟S2：將步驟S1中的塗布溶液通過旋塗、噴塗、刮塗、浸塗、滾塗或印刷等方法塗布至有機電致發光元件的電極上；
步驟S3：將上述有機電致發光元件置於惰性氣體環境中，通過加熱除去塗布溶液中的有機溶劑，同時，使有機物於有機電致發光元件的電極表面固 化成膜形成電極鈍化層50。
步驟S3中惰性氣體可以是氮氣或氬氣，在惰性氣體環境中加熱可避免有機電致發光元件與水氧接觸，防止其中的功能層失效。作為優選方案，步驟S3中惰性氣體是流動氣體，惰性氣體的流速可以是20～100ml/min。通過控制惰性氣體的流速進而控制有機溶劑的揮發速度。
參照圖1，由於溶劑的揮發，使得電極鈍化層50的界面501形成凹凸不平的平面，並且內部形成多個氣孔502，氣孔502中混有揮發時滲入的惰性氣體。電極鈍化層50的平均表面粗糙度是指界面501的平均表面粗糙度。電極鈍化層50的平均表面粗糙度越大，減少全反射的效果越好；氣孔502越小、密度越大、分布越均勻，內部光的散射次數越多，內部光的導出量越大，導出率也越高。本發明中，電極鈍化層50的平均表面粗糙度為10nm～500nm，氣孔502的含量為10體積％～50體積％。
通過控制電極鈍化層50製備方法中的條件，可以調節電極鈍化層50的平均表面粗糙度、及氣孔502的大小、分布和密度。具體地說，電極鈍化層50製備方法中的主要控制因素有：有機溶劑、有機物材料、加熱溫度、惰性氣體流速。
電極鈍化層50的平均表面粗糙度與有機溶劑沸點、有機物材料、加熱溫度、惰性氣體流速相關。具體地說，有機溶劑沸點越低，加熱溫度越高，惰性氣體的流速越大，則有機溶劑的揮發速度越快，電極鈍化層50的平均表面粗糙度越大；不同的有機物材料固化後的顆粒大小和均勻性不同，有機物固化後的顆粒越大，均勻性越差，電極鈍化層50的平均表面粗糙度越大。
氣孔502的大小、分布和密度與有機溶劑沸點、有機物材料、加熱溫度、惰性氣體流速相關。具體地說，有機溶劑沸點越低，加熱溫度越高，惰性氣體的流速越大，則有機溶劑的揮發速度越快，有機物固化後的顆粒越大，氣孔502越大、分布越不均勻，不利於提高出光率；有機物固化後的顆粒均勻性越好，氣孔502分布越均勻，內部光的散射次數越多，有利於提高出光率。
有機溶劑沸點越低，惰性氣體流速越大，雖然有利於提高電極鈍化層50的平均表面粗糙度，但不利於氣孔502的形成，通常可選擇沸點為50℃～150℃之間的有機溶劑，惰性氣體流速為20～100ml/min。兼顧溶解性，低沸點有機溶劑可選自醇醚類、酯類、酮類溶劑，作為示例包括：乙二醇單甲醚、乙 二醇單乙醚、二乙二醇二正丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇二甲醚、乙烯基乙二醇醚、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酮、甲基丁酮或任意前述溶劑組成的混合溶劑。
不同的有機物材料固化後的顆粒大小和均勻性不同，雖然顆粒越大、均勻性越差，越有利於提高電極鈍化層50的平均表面粗糙度，但不利於氣孔502的形成，因此，本發明優選固化後顆粒小和均勻的有機物。同時，為滿足電極鈍化層50的透光率要求及防護功能，有機物材料可選自多酯類、三芳胺類、聚碳酸酯等低熔點化合物，作為示例，多酯類化合物包括聚對苯二甲酸乙二酯、聚芳酯、對苯二甲酸乙二酯等，三芳胺類化合物包括低分子三芳胺衍生物、聚合衍生物、複合型三芳胺衍生物等，優選低分子三芳胺衍生物。
加熱溫度越高，雖然有利於提高電極鈍化層50的平均表面粗糙度，但不利於氣孔502的形成，加熱溫度過高，還可能會對有機電致發光元件中的功能層造成損壞。此外，加熱溫度還與塗布溶液中有機物的熔點和有機溶劑的沸點相關，加熱溫度低於有機溶劑沸點時，揮發速度慢，加熱溫度高於有機物熔點時，有機物無法固化成膜，因此，加熱溫度可控制在有機溶劑沸點±10℃範圍內，並低於有機物的熔點，通常情況下，加熱溫度為50℃～150℃。
有機物和有機溶劑的比例也會對電極鈍化層50的平均表面粗糙度、及氣孔502的大小、分布和密度造成影響。具體地說，有機溶劑含量越高時，有機物在有機溶劑中的溶解性更好，塗布溶液更均勻，氣孔502的分布也更均勻，同時，有機溶劑揮發時間和有機物固化時間延長，氣孔502的密度變大，電極鈍化層50的表面較粗糙變大，但是，固化時間延長，溫度對有機電致發光元件中功能層的損壞機率增大，效率降低；有機溶劑含量也不宜過低，含量過低時，有機物很快固化，電極鈍化層50的平均表面粗糙度雖然變大，但氣孔502變大，分布不均，密度減小，不利於內部光的導出。通常情況下，有機物與有機溶劑的比例為10g：10ml。
實施例
將10g聚對苯二甲酸乙二酯加入10ml乙二醇單甲醚中，在25℃下攪拌2～4h，混合均勻，得到塗布溶液。將上述塗布溶液混合均勻通過噴塗或旋塗等方法塗布至第二電極40上。將有機電致發光元件置於氮氣環境中，升溫至50～150℃加熱除去有機溶劑，同時，有機物固化成膜，形成表面粗糙和內部 含有氣孔的電極鈍化層50。通過橢偏儀、原子力顯微鏡和密度測量法，電極鈍化層50的厚度為40～80nm，電極鈍化層50的平均表面粗糙度為10～500nm，內部的氣孔502含量為10～50體積％。
與表面平整且內部沒有氣孔的陰極鈍化層50相比，本發明的電極鈍化層50提高了有機發光層30向外導出的光的總量，增加了器件的出光率，電極鈍化層50的平均表面粗糙度和氣孔502的大小、分布和密度可通過製備方法進行控制。
儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。