一種防短路的透明oled器件及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種防短路的透明OLED器件及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 有機發(fā)光二極管（Organic Light-Emitting Diode，0LED)是極具潛力的新一代發(fā) 光器件，在平面顯示技術(shù)、大面積發(fā)光照明等方面具有非常廣闊的應(yīng)用前景。它具有自發(fā) 光、全固態(tài)、寬視角、快響應(yīng)、抗低溫、可實現(xiàn)低壓驅(qū)動及柔性顯示等特性，顯示出極強的競 爭力及發(fā)展?jié)摿Α?br>[0003] 根據(jù)器件中光發(fā)射方式的不同，OLED器件可以被分成三類：底發(fā)射OLED (Bottom-Emitting Organic Light-Emitting Diode， BE0LED)器件、頂發(fā)射 OLED (Top-Emitting Organic Light-Emitting Diode，TE0LED)器件和透明 OLED (Transparent Organic Light-Emitting Diode，T0LED)器件，圖I中展示了三種器件的結(jié)構(gòu)示意圖。底 發(fā)射OLED器件一般采用銦錫氧化物（ITO)透明導(dǎo)電玻璃作為襯底，首先在其上沉積各種有 機薄膜，再蒸鍍一層金屬膜作為陰極，起到反射膜的作用，光從底部ITO/玻璃面透射出去； 頂發(fā)射OLED器件則在玻璃面沉積起反射作用的金屬陽極，光從頂部陰極出射；如果光既可 從底部發(fā)射，也可從頂部發(fā)射，則稱為透明OLED器件。由于可以雙面出光，透明OLED器件 開辟了顯示領(lǐng)域的一些特殊應(yīng)用方向，可應(yīng)用于汽車擋風(fēng)玻璃顯示、建筑物窗戶顯示等。
[0004] 制作透明OLED器件是一個比較困難的問題，主要難點在于如何制作透明電極，因 為透明電極必須具備兩個條件：其一是具有良好的電學(xué)性能，包括導(dǎo)電性和載流子注入能 力；另一個是具有良好的透光性，以保證器件的發(fā)光效率。ITO是一種很好的透明電極材 料，在玻璃襯底上沉積陽極ITO是底發(fā)射器件生產(chǎn)過程中的成熟工藝。但是ITO作為電極 材料存在如下問題：（1) ITO的功函數(shù)比較高，作為陰極時，電子不容易注入，從而影響器件 的電學(xué)性能；（2) ITO -般均采用高能濺射工藝來制備，沉積陰極ITO必然對有機功能層造 成損傷；（3)現(xiàn)有工藝中的底部陽極一般采用IT0/Ag/IT0結(jié)構(gòu)，其中兩道濺射ITO和光刻 的工藝步驟給整個制備過程帶來了極大的復(fù)雜度；（4)濺射ITO所使用的銦是一種比較稀 缺和貴重的元素。因此，如何簡化工藝流程，并避免使用高能量的ITO濺射方式和較稀有的 金屬銦，將是業(yè)內(nèi)努力探索的方向。
[0005] 眾所周知，電極材料必須具有合適的功函數(shù)和較強的導(dǎo)電能力。常用于電極的金 屬主要包括銀和鋁，其均可作為底發(fā)射OLED器件的反射陰極。在一定的厚度條件下，銀和 鋁的薄膜都能夠透光，但銀的透光性能比鋁好，因為其具有較小的折射率和消光系數(shù)。此 外，銀比鋁更加穩(wěn)定，不易被氧化變性，其導(dǎo)電率也優(yōu)于鋁，是一種比較理想的透明電極材 料。但是，由于銀對玻璃襯底的浸潤差，導(dǎo)致了它作為陽極材料時，蒸發(fā)在玻璃襯底上時粗 糙度太大。器件工作時，容易造成尖端放電，從而導(dǎo)致器件的短路。另外，由于尖端放電的 極性效應(yīng)，它在陽極比陰極更嚴(yán)重，這一問題也一直困擾著廣大頂發(fā)射OLED研宄者。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述問題，本發(fā)明提供了一種防短路的透明OLED器件，其包括襯底以及在所 述襯底上由底部至頂部依次蒸鍍的陽極、空穴注入層（兼作抗短路保護(hù)層)、空穴傳輸層、發(fā) 光層、電子傳輸層(兼作間隔層)、電子注入層和陰極，其特征在于： 所述陽極為半透明的純銀陽極，其厚度為15~25nm ; 所述空穴注入層的厚度為20~40nm ; 所述空穴傳輸層的厚度為150~180nm ; 所述發(fā)光層的厚度為15~25nm ; 所述電子傳輸層的厚度為5~15nm ; 所述電子注入層的厚度為15~25nm ; 所述陰極為半透明的純銀陰極，其厚度為15~25nm。
[0007] 優(yōu)選的，在上述技術(shù)方案中，所述襯底可以選用本領(lǐng)域常用的任何襯底材料，例如 硅片、二氧化硅、玻璃等，優(yōu)選硅片或玻璃，更優(yōu)選玻璃。
[0008] 優(yōu)選的，在上述技術(shù)方案中，所述陽極的厚度為20nm。
[0009] 優(yōu)選的，在上述技術(shù)方案中，所述空穴注入層的材料為氧化錸（ReO3)或聚（3, 4-亞 乙二氧基噻吩）_聚（苯乙烯磺酸）（PED0T:PSS，結(jié)構(gòu)如下所示)，優(yōu)選ReO3;所述空穴注入 層的厚度為30nm〇
[0010] 優(yōu)選的，在上述技術(shù)方案中，所述空穴傳輸層的材料選自N，N'_二苯基-N，N'_二 (萘-1-基）-1，1' -聯(lián)苯-4, 4' -二胺（NPB)、N，N' -二苯基-N，N' -二（3-甲基苯 基）-1，1'-聯(lián)苯_4,4'_二胺（TPD)、4,4'_二（咔唑-9-基）聯(lián)苯（CBP)中的任意一種，優(yōu) 選NPB (結(jié)構(gòu)如下所示）；所述空穴傳輸層的厚度為168nm。
[0011] 優(yōu)選的，在上述技術(shù)方案中，所述發(fā)光層的材料為三（8-羥基喹啉）鋁（Alq3)或 其與（E)-4-二氰基亞甲基-2-叔丁基-6-[2-(1，1，7, 7-四甲基久洛尼定-9-基）乙烯 基]-4H-吡喃（DCJTB)的摻合物（Alq3:DCJTB)，優(yōu)選Alq3 (結(jié)構(gòu)如下所示);所述發(fā)光層的厚 度為20nm。
[0012] 優(yōu)選的，在上述技術(shù)方案中，所述電子傳輸層的材料選自4, 7-二苯基-1，10-菲羅 啉（BPhen)U, 3,5_三（1-苯基-IH-苯并咪唑-2-基）苯（TPBi)、雙（2-甲基-8-羥基喹 啉-N1，08)-(1，1'-聯(lián)苯-4-羥基）鋁（BAlq)中的任意一種，優(yōu)選BPhen (結(jié)構(gòu)如下所示）； 所述電子傳輸層的厚度為lOmii。
[0013] 優(yōu)選的，在上述技術(shù)方案中，所述電子注入層的材料為所述電子傳輸層的材料與 鋰的摻合物，優(yōu)選4, 7-二苯基-1，10-菲羅啉與鋰的摻合物（BPhen: Li )，其中鋰的質(zhì)量濃度 為2%~3%，優(yōu)選2. 5% ;所述電子注入層的厚度為20nm。
[0014] 優(yōu)選的，在上述技術(shù)方案中，所述陰極的厚度為20nm。
[0015] 另一方面，本發(fā)明還提供了一種用于制備上述防短路的透明OLED器件的方法，該 方法包括下列步驟： 1) 襯底的預(yù)處理：將襯底依次在丙酮、無水乙醇和去離子水中超聲清洗并烘干； 2) 陽極的蒸鍍：使用銀顆粒在步驟1)中所述襯底上進(jìn)行蒸鍍，控制其蒸發(fā)速率為 0. 2~0. 3nm/s，直至達(dá)到所需的厚度； 3) 空穴注入層的蒸鍍：使用空穴注入層材料在步驟2)中所述陽極上進(jìn)行蒸鍍，控制其 蒸發(fā)速率為〇. 02~0. 03nm/s，直至達(dá)到所需的厚度； 4) 空穴傳輸層的蒸鍍：使用空穴傳輸層材料在步驟3)中所述空穴注入層上進(jìn)行蒸鍍， 控制其蒸發(fā)速率為〇. 2~0. 3nm/s，直至達(dá)到所需的厚度； 5) 發(fā)光層的蒸鍍：使用發(fā)光層材料在步驟4)中所述空穴傳輸層上進(jìn)行蒸鍍，控制其蒸 發(fā)速率為0. 2~0. 3nm/s，直至達(dá)到所需的厚度； 6) 電子傳輸層的蒸鍍：使用電子傳輸層材料在步驟5)中所述發(fā)光層上進(jìn)行蒸鍍，控制 其蒸發(fā)速率為0. 2~0. 3nm/s，直至達(dá)到所需的厚度； 7) 電子注入層的蒸鍍：使用作為母體材料的電子傳輸層材料與摻雜材料摻雜的方 式在步驟7)中所述電子傳輸層上進(jìn)行共蒸，控制所述電子傳輸層材料的蒸發(fā)速率為 0. 2~0. 3nm/s，同時根據(jù)所述摻雜材料的摻雜比率來調(diào)節(jié)其蒸發(fā)速率，直至達(dá)到所需的厚 度，其中所述摻雜材料為氮化鋰，其熱分解后釋放出的鋰被摻入所述電子傳輸層材料； 8) 陰極的蒸鍍：使用銀顆粒在步驟7)中所述電子注入層上進(jìn)行蒸鍍，控制其蒸發(fā)速率 為0. 2~0. 3nm/s，直至達(dá)到所需的厚度，即得防短路的透明OLED器件。
[0016] 優(yōu)選的，在上述技術(shù)方案中，步驟1)中所述超聲清洗的時間為5~20分鐘，優(yōu)選10 分鐘，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員有能力根據(jù)所選的襯底來調(diào)整具體的清洗時間。
[0017] 優(yōu)選的，在上述技術(shù)方案中，步驟1)中所述烘干的溫度為110~150°C，優(yōu)選120°C; 時間為1〇~30分鐘，優(yōu)選20分鐘。
[0018] 優(yōu)選的，在上述技術(shù)方案中，所述蒸鍍通過常規(guī)的真空熱蒸發(fā)儀來完成。
[0019] 優(yōu)選的，在上述技術(shù)方案中，用于所述蒸鍍的各種材料如上所定義，并且其純度均 為99%以上；其中步驟2)和步驟8)中所述銀顆粒的直徑為1mm。
[0020] 優(yōu)選的，在上述技術(shù)方案中，在獲得所述防短路的透明OLED器件之后，將其封裝， 以便減少氧氣和水蒸汽的破壞作用。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明具有如下優(yōu)點： (1) 本發(fā)明的透明OLED器件無需濺射ITO作為透明陽極和陰極，簡化了制備過程； (2) 本發(fā)明的制備方法無需濺射IT0,避免了對有機發(fā)光材料造成損傷，同時避免了使 用存量稀少、價格昂貴的金屬銦，大大節(jié)省了原料成本； (3) 氧化錸是目前發(fā)現(xiàn)的所有無機氧化物半導(dǎo)體材料中常溫下導(dǎo)電性能最好的，其電 阻率為1*1(T7 Q ?!!!，約為金屬Ag的6倍，是常用空穴注入材料氧化鉬（MoO3)的1/60倍，因 此采用各種厚度的氧化錸作為陽極Ag的覆蓋層兼空穴注入層，優(yōu)化厚度達(dá)到30nm以上時， 完全解決短路問題； (4) 本發(fā)明的透明OLED器件充分利用了銀電極的高透光性和相對高的導(dǎo)電性，有利于 提高器件效率；同時優(yōu)化了銀電極的厚度，兼顧了良好的導(dǎo)電能力和較大的透光率； (5) 本發(fā)明的透明OLED器件對襯底的選擇比較寬松，適用于各種襯