CN106816549B - 有机发光二极管装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种有机发光二极管装置。所述发光二极管装置包括基板、设于所述基板的OLED单元及与所述基板连接且用于封装所述OLED单元的封装结构，所述封装结构包括包覆在所述OLED单元外侧的第一无机阻隔层、包覆在所述第一无机阻隔层外侧的无机纳米‑有机共聚物混合层及包覆在所述无机纳米‑有机共聚物混合层外侧的第二无机阻隔层。本发明提供的有机发光二极管装置，水氧阻隔能力优、厚度薄、且界面粘接力强。本发明还提供一种发光二极管装置的制造方法。
Description
【技术领域】
本发明涉及发光二极管技术领域，具体涉及一种有机发光二极管装置及其制造方法。
【背景技术】
有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)装置可以作为显示装置及照明装置的发光来源。所述有机发光二极管装置主要包括基板、设于所述基板上的OLED单元及用于封装所述OLED单元的封装结构。所述封装结构的作用是用于阻隔水氧分子渗透，而防止所述OLED单元损坏。
OLED单元封装通常采用两种方式，一种是采用封装盖封装技术，另一种是采用薄膜封装技术。其中封装盖封装技术是通过在封装盖上进行点胶工艺，然后将该封装盖与导电基板进行精确对位和预贴合，形成盒板，再将盒板进行紫外光固化，形成固态薄膜。形成的有机发光二极管装置具有优良的水氧气体阻隔能力，WVTR<10E-6g/m2/天，但具有如下缺陷：厚度较厚，可达0.5-0.7mm，工艺较复杂，制备工艺所需的高温条件可能对OLED单元的阴极产生影响，且得到的有机发光二极管装置具有柔韧性差的特点，不可弯折。薄膜封装技术较封装盖封装技术具有轻薄、易弯折的特点，在OLED封装技术中得到越来越广泛的应用。
相关技术中，薄膜封装技术是在导电基板上沉积第一层无机薄膜用于封装OLED单元，然后通过喷墨打印或涂覆的方式，在所述第一层无机薄膜表面涂一层有机薄膜并固化，最后在该有机薄膜表面沉积第二层无机薄膜。但薄膜封装技术不能完全解决水氧渗透问题，一是因为无机薄膜是通过CVD成膜工艺形成，具体是由等离子电浆引发的化学气相反应，活性分子在基板上扩散和吸附形成岛状物从而形成连续薄膜，该工艺难免会产生针孔和间隙，从而降低其水汽阻隔能力；二是因为有机薄膜对于气体分子渗透率过大。解决薄膜封装技术的水氧渗透问题，一方面需要增加整个薄膜封装层的叠层来延缓气体分子渗透的时间，另一方面需要增加有机薄膜厚度来进一步提高产品可靠性，实际应用中有机薄膜厚度为10-15μm才能达到商业应用效果，这将导致目前OLED行业的生产成本过高、且工艺制作复杂。另外，薄膜封装技术中，无机薄膜和有机薄膜是两种不同相，界面粘接力较差，容易发生薄膜脱落现象，从而进一步加剧水氧渗透问题。
因此，有必要提供一种新的薄膜封装技术解决上述技术问题。
【发明内容】
本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种水氧阻隔能力优、厚度薄、且界面粘接力强的有机发光二极管装置。
本发明的技术方案是：
一种有机发光二极管装置，包括基板、设于所述基板的OLED单元及与所述基板连接且用于封装所述OLED单元的封装结构，所述封装结构包括包覆在所述OLED单元外侧的第一无机阻隔层、包覆在所述第一无机阻隔层外侧的无机纳米-有机共聚物混合层及包覆在所述无机纳米-有机共聚物混合层外侧的第二无机阻隔层。
优选的，所述无机纳米-有机共聚物混合层包含高分子交联体和通过共价键螯合在所述高分子交联体上的无机纳米颗粒。
优选的，所述无机纳米颗粒的通式为MxOy或MxSy，其中M选自I-VIA主族元素或/和过渡金属元素。
优选的，所述无机纳米颗粒为TiO2、Al2O3、SiO2、Sn2O3、ZrO、TiS2、Al2S3、SiS2、SnS2或S2Zr中的至少一种。
优选的，所述无机纳米颗粒的折射率大于1.4。
优选的，所述高分子交联体为碳链聚合物、有机硅聚合物或杂链聚合物中的至少一种。
优选的，所述无机纳米-有机共聚物混合层的厚度为1nm-10μm。
优选的，所述无机纳米-有机共聚物混合层依次通过湿法旋涂和紫外光固化步骤成型。
优选的，所述第一无机阻隔层和所述第二无机阻隔层由氧化物、氮化物或碳氮化物中的至少一种材料制成；且所述第一无机阻隔层和所述第二无机阻隔层的厚度为1nm-1μm。
本发明还提供一种有机发光二极管装置的制造方法，包括如下步骤：
提供基板和OLED单元，并将所述OLED单元沉积于所述基板上；
在所述OLED单元外表面沉积第一无机阻隔层，将所述OLED单元进行封装；
在所述第一无机阻隔层上涂覆无机纳米-有机共聚物混合物，并固化形成无机纳米-有机共聚物混合层；
在所述无机纳米-有机共聚物混合层上沉积第二无机阻隔层。
与相关技术相比，本发明提供的有机发光二极管装置，具有如下有益效果：
一、所述有机发光二极管装置的封装结构包括由内之外设置的第一无机阻隔层、无机纳米-有机共聚物混合层及第二无机阻隔层，其中，所述无机纳米-有机共聚物混合层兼有无机纳米材料的致密度和高折射率，且具有有机薄膜的柔韧性、高透光性和低应力性。当环境中的水氧分子渗透至所述无机纳米-有机共聚物混合层时，螯合在所述高分子交联体上的无机纳米颗粒将部分或完全延长阻挡水氧分子的直接侵入，从而获得较低的水汽透过率，使所述有机发光二极管装置具有水氧阻隔能力优的特点。
二、所述无机纳米-有机共聚物混合层包含高分子交联体和通过共价键螯合在所述高分子交联体上的无机纳米颗粒，使无机相均匀分散在有机相中，从而保证气体阻隔效果及所述有机发光二极管装置的透光性，提高所述有机发光二极管的性能；同时，无机纳米-有机共聚物混合层与相邻的无机相之间通过共价键键合，形成更加稳定的界面力，可防止薄膜脱落现象。
三、所述无机纳米-有机共聚物混合层具有较低的水汽透过率，可将厚度减薄到10μm以内，有利于柔性OLED的发展应用；且通过所述无机纳米-有机共聚物混合层的应用，使封装结构只需三层即可满足水氧气体阻隔能力，制造工艺简化，大幅降低了成本。
四、所述无机纳米-有机共聚物混合层含有高折射率的纳米颗粒，可将OLED光线萃取，获得高性能发光效果，与相关技术相比，出光率可提高40％。
【附图说明】
图1为本发明提供的有机发光二极管装置的结构示意图；
图2为图1所示有机发光二极管装置中无机纳米-有机共聚物混合层的结构示意图；
图3为图1所示有机发光二极管装置中封装结构的水氧阻隔原理图。
【具体实施方式】
下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请参阅图1，为本发明提供的有机发光二极管装置的结构示意图。所述有机发光二极管装置100包括基板1、设于所述基板1的OLED单元2及封装结构3，所述封装结构3与所述基板1连接，用于封装所述OLED单元2。
所述基板1包括衬底11及沉积于所述衬底11上的导电阳极12。所述衬底11为刚性衬底或柔性衬底，其中刚性衬底为玻璃、硅片或其它刚性材料；柔性衬底为塑料衬底、铝箔、超薄金属或超薄玻璃。所述导电阳极12由ITO、石墨烯、铟镓锌氧化物或其它导电材料形成，且通过溅射、蒸发等方式沉积于所述衬底11表面。
所述OLED单元2包括依次叠设的空穴传输层21、发光层22、电子传输层23以及阴极24，所述阴极24与所述导电阳极12电连接。
所述封装结构3包括包覆在OLED单元2外侧的第一无机阻隔层31、包覆在第一无机阻隔层31外侧的无机纳米-有机共聚物混合层32及包覆在无机纳米-有机共聚物混合层32外侧的第二无机阻隔层33。
所述第一无机阻隔层31和所述第二无机阻隔层33分别通过物理或化学方法沉积形成，可以是溅射、真空沉积、化学气相沉积或原子层沉积法等沉积方法，所述第一阻隔层31和所述第二阻隔层33的厚度为1nm-10μm，优选为1nm-1μm。
在其制备工艺中，所述第一无机阻隔层31由氧化物、氮化物或碳氮化物中的至少一种材料制成；所述第二无机阻隔层33的材料可以与所述第一无机阻隔层31的材料相同或不同。
请结合参阅图2，为图1所示有机发光二极管装置中无机纳米-有机共聚物混合层的结构示意图。所述无机纳米-有机共聚物混合层32包含高分子交联体和通过共价键螯合在所述高分子交联体上的无机纳米颗粒。
所述高分子交联体为碳链聚合物、有机硅聚合物或杂链聚合物中的一种或者多种的组合物；所述无机纳米颗粒的通式为MxOy或MxSy，其中M选自I-VIA主族元素或/和过渡金属元素；优选的，所述无机纳米颗粒为TiO2、Al2O3、SiO2、Sn2O3、ZrO、TiS2、Al2S3、SiS2、SnS2或S2Zr中的至少一种。所述无机纳米-有机共聚物混合层32因兼具有无机纳米材料提供的高致密度和高折射率(其折射率大于1.4)，和有机高分子交联体的柔韧性、高透光性和低应力性两种特点，使所述封装结构3具有水氧阻隔能力优、封装效果好的特点。
当然，所述无机纳米颗粒不限于上述所列的成分，还可以为满足条件的其他MxOy或MxSy，后者其组合物。
请参阅图3，为图1所示有机发光二极管装置中封装结构的水氧阻隔原理图，图中圆圈表示无机纳米颗粒。当环境中的水氧分子渗透至所述无机纳米-有机共聚物混合层32时，螯合在所述高分子交联体上的无机纳米颗粒将部分或完全延长阻挡水氧分子的直接侵入，从而获得较低的水汽透过率。因此，所述无机纳米-有机共聚物混合层32的厚度可大幅降低，其厚度在1nm-10μm范围内即可满足商业应用要求。优选的，所述无机纳米-有机共聚物混合层32的厚度为1-5μm，有利于柔性OLED的发展应用。
本发明提供一种有机发光二极管装置的制造方法，包括如下步骤：
步骤S1：将所述OLED单元2沉积于基板1；
具体的，包括进行基板预处理：首先在所述基板1上采用丙酮或其它有机溶剂进行清洗；然后进行加热烘烤；再进行紫外光杀菌处理；
在预处理后的所述基板1上沉积所述OLED单元2：在所述基板1上依次沉积所述空穴传输层21、发光层22、电子传输层23和阴极24，形成所述OLED单元2；
步骤S2：在所述OLED单元2外表面沉积所述第一无机阻隔层31，将所述OLED单元2进行封装；
具体的，通过CVD、溅射、或ALD等方式将氧化物、氮化物或碳氮化物中的至少一种沉积于所述OLED单元2外表面，形成厚度为1nm-10μm的隔膜，如SiOx、SiN、SiCN、TiOx隔膜；
步骤S3：在所述第一无机阻隔层31上涂覆无机纳米-有机共聚物混合物，并固化形成无机纳米-有机共聚物混合层32；
具体的，将无机纳米颗粒与有机高分子交联体混合，通过湿法旋涂的方式将该混合物涂覆在所述第一无机阻隔层31表面，形成含有纳米颗粒的凝胶；然后通过固化形成厚度为1nm-10μm的无机纳米-有机共聚物混合层32。固化方式为紫外光固化或热固化。。
其中，所述无机纳米颗粒为的通式为MxOy或MxSy，其中M选自I-VIA主族元素或/和过渡金属元素；优选的，所述无机纳米颗粒为TiO2、Al2O3、SiO2、Sn2O3、ZrO、TiS2、Al2S3、SiS2、SnS2或S2Zr中的至少一种；所述有机高分子交联体为碳链聚合物、有机硅聚合物或杂链聚合物中的一种或者多种的组合物，所述无机纳米颗粒通过-X-O-Y或-X-S-Y共价键螯合在所述有机高分子交联体上；
步骤S4：在所述无机纳米-有机共聚物混合层32上沉积所述第二无机阻隔层33；
具体的，该步骤的工艺与步骤2相同，所述第二无机阻隔层33的材料与所述第一无机阻隔层31的材料相同或不相同。
与相关技术相比，本发明提供的有机发光二极管装置，具有如下有益效果：
一、所述有机发光二极管装置的封装结构包括由内之外设置的第一无机阻隔层、无机纳米-有机共聚物混合层及第二无机阻隔层，其中，所述无机纳米-有机共聚物混合层兼有无机纳米材料的致密度和高折射率，且具有有机薄膜的柔韧性、高透光性和低应力性。当环境中的水氧分子渗透至所述无机纳米-有机共聚物混合层时，螯合在所述高分子交联体上的无机纳米颗粒将部分或完全延长阻挡水氧分子的直接侵入，从而获得较低的水汽透过率，使所述有机发光二极管装置具有水氧阻隔能力优的特点。
二、所述无机纳米-有机共聚物混合层包含高分子交联体和通过共价键螯合在所述高分子交联体上的无机纳米颗粒，使无机相均匀分散在有机相中，从而保证气体阻隔效果及所述有机发光二极管装置的透光性，提高所述有机发光二极管的性能；同时，无机纳米-有机共聚物混合层与相邻的无机相之间通过共价键键合，形成更加稳定的界面力，可防止薄膜脱落现象。
三、所述无机纳米-有机共聚物混合层具有较低的水汽透过率，可将厚度减薄到10μm以内，有利于柔性OLED的发展应用；且通过所述无机纳米-有机共聚物混合层的应用，使封装结构只需三层即可满足水氧气体阻隔能力，制造工艺简化，大幅降低了成本。
四、所述无机纳米-有机共聚物混合层含有高折射率的纳米颗粒，可将OLED光线萃取，获得高性能发光效果，与相关技术相比，出光率可提高40％。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种有机发光二极管装置，包括基板、设于所述基板的OLED单元及与所述基板连接且用于封装所述OLED单元的封装结构，其特征在于，所述封装结构包括包覆在所述OLED单元外侧的第一无机阻隔层、包覆在所述第一无机阻隔层外侧的无机纳米-有机共聚物混合层及包覆在所述无机纳米-有机共聚物混合层外侧的第二无机阻隔层。
2.根据权利要求1所述的有机发光二极管装置，其特征在于，所述无机纳米-有机共聚物混合层包含高分子交联体和通过共价键螯合在所述高分子交联体上的无机纳米颗粒。
3.根据权利要求2所述的有机发光二极管装置，其特征在于，所述无机纳米颗粒的通式为MxOy或MxSy，其中M选自I-VIA主族元素或/和过渡金属元素。
4.根据权利要求3所述的有机发光二极管装置，其特征在于，所述无机纳米颗粒为TiO2 、Al2 O3 、SiO2 、Sn2 O3 、ZrO、TiS2 、Al2 S3 、SiS2 、SnS2 或S2 Zr中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的有机发光二极管装置，其特征在于，所述无机纳米颗粒的折射率大于1.4。
6.根据权利要求2所述的有机发光二极管装置，其特征在于，所述高分子交联体为碳链聚合物、有机硅聚合物或杂链聚合物中的至少一种。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的有机发光二极管装置，其特征在于，所述无机纳米-有机共聚物混合层的厚度为1nm-10μm。
8.根据权利要求7所述的有机发光二极管装置，其特征在于，所述无机纳米-有机共聚物混合层依次通过湿法旋涂和紫外光固化步骤成型。
9.根据权利要求1所述的有机发光二极管装置，其特征在于，所述第一无机阻隔层和所述第二无机阻隔层由氧化物、氮化物或碳氮化物中的至少一种材料制成；且所述第一无机阻隔层和所述第二无机阻隔层的厚度为1nm-1μm。
10.一种有机发光二极管装置的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供基板和OLED单元，并将所述OLED单元沉积于所述基板上；
在所述OLED单元外表面沉积第一无机阻隔层，将所述OLED单元进行封装；
在所述第一无机阻隔层上涂覆无机纳米-有机共聚物混合物，并固化形成无机纳米-有机共聚物混合层；
在所述无机纳米-有机共聚物混合层上沉积第二无机阻隔层。
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