一種從底發(fā)射到頂發(fā)射轉換的柔性有機電致發(fā)光器件的制備方法
【專利摘要】一種通過襯底轉移技術實現從底發(fā)射到頂發(fā)射轉換的柔性有機電致發(fā)光的制備方法，屬于有機電子發(fā)光器件領域。其首先通過掩膜、光刻等方法在襯底1上制備點陣結構，之后在點陣結構上旋涂PDMS并進行固化；然后在PDMS上用旋涂的方法制備有機電子器件的各功能層；在襯底2上旋涂光交聯聚合物；將襯底1中帶有器件一側與光交聯聚合物接觸，然后對這個模型進行紫外固化；將固化后的模型進行在PDMS及光交聯聚合物間進行剝離，即實現了器件的襯底轉移。采用本發(fā)明的方法，可以使三基色器件分別在不同的點陣襯底上同步制作，然后依次進行器件的轉移，大大縮短了生產時間，同時得到精確圖形化的器件和實現了大面積的批量生產。
【專利說明】一種從底發(fā)射到頂發(fā)射轉換的柔性有機電致發(fā)光器件的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于有機電致發(fā)光器件制備【技術領域】，具體涉及一種通過襯底轉移技術實現從底發(fā)射到頂發(fā)射轉換的柔性有機電致發(fā)光(OLED)的制備方法，該方法可以在柔性顯示【技術領域】得到應用。
【背景技術】
[0002]OLED由于具有主動發(fā)光、畫質均勻、分辨率高、能耗低、輕薄、適應性廣等諸多特點而備受平板顯示技術的青睞。OLED的優(yōu)勢之一是有機物的使用，利用自然界中大量存在的有機物符合節(jié)約能源的趨勢。另外，可以通過調整有機物的化學結構變化而獲得不同顏色的光發(fā)射。OLED顯示目前已經越來越多的應用于電視、頭戴式顯示器及MP3等便攜設備中。OLED可以柔性顯示是它獨有的特點之一，基于其超薄、可卷曲的特點被譽為““夢幻顯示器””。柔性OLED是極具發(fā)展前景的顯示、照明技術之一，柔性主動顯示成為當前顯示【技術領域】的主流發(fā)展重點。
[0003]目前，在熱沉積過程中引入精細金屬掩膜技術是最普遍的制備小分子OLED顯示器件的方法。然而對于大面積的生產，一方面，真空腔體太大造成設備成本過高；另一方面，金屬掩膜的圖形化比例很難做到精確，而且由于金屬的質量較大，器件制備過程中金屬掩膜會產生中央部位下沉現象，這樣會導致制備的顯示器件的像素間竄擾，從而嚴重影響器件的性能。
[0004]噴墨技術由于其廉價、適合大面積操作、具有多色尋址能力而廣泛應用于聚合物電子發(fā)光器件。但是噴墨得到的表面粗糙，沉積材料本身的多孔性是制約這種方法的主要因素。
[0005]激光微加工技術成本高，不適合大面積批量生產。更重要的是激光可能破壞有機物結構。
[0006]彩色顯示器通常將每個單元像素分解為三個子像素:一個紅、一個綠、和一個藍，即紅綠藍三種單顏色器件組成一個像素點。批量制作時，可以認為這三種器件按順序成點陣式排列。由于底發(fā)射器件通常以生長在玻璃襯底上的透明ITO作為陽極，光取出來來自于ITO ITO /玻璃襯底一側，如果米用有源驅動的方式來驅動顯不屏，顯不發(fā)光面積與像素的驅動電路之間存在著競爭，當采用較為復雜的像素驅動電路時，比如有源驅動，勢必會降低開口率，從而不能達到較高的顯示亮度，而頂發(fā)射型的有機電致發(fā)光器件的光取出端是頂部，將像素驅動電路制作在有機發(fā)光器件的下方，解決了器件像素驅動電路和顯示發(fā)光面積相互競爭的問題，有利于實現高顯示亮度、高分辨率的有機顯示面板。同時，頂發(fā)射器件的光取出端只有一次電極，對光的吸收和散射較少，有利于光取出。通常平板顯不制作頂發(fā)射，需要在制備驅動電路的基礎上制作頂發(fā)射器件，生產時間較長，而通常所采用的襯底轉移技術是在硅襯底上通過生長剝離層，再生長器件，然后剝離方法進行器件轉移的，工藝復雜，且轉移后有剝離層附著，影響器件性能。
【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明目的是提供一種從底發(fā)射到頂發(fā)射轉換的柔性有機電致發(fā)光器件(OLED)的制備方法。具體方案是利用旋涂方法制備有機發(fā)光器件，然后利用襯底轉移的方法實現器件的制備，從而實現從底發(fā)射到頂發(fā)射的轉變。襯底轉移方法避免了金屬掩膜無法大面積精確圖形化的缺點，并且可重復性強，操作簡便，適合批量生產。
[0008]本發(fā)明所述的一種從底發(fā)射到頂發(fā)射轉換的柔性有機電致發(fā)光器件(OLED)的制備方法，其具體步驟如下:
[0009]I)在襯底I上制備點陣結構，點陣面積為5mmX5mm?6mmX6mm,點陣高度大于所要制備的有機電致發(fā)光器件的厚度，這里為Icm?1.5cm ;點陣間的距離為5mm?6mm ;之后在點陣結構上懸滴有機硅氧烷，進行旋涂，厚度為15um?20um，然后熱固化；
[0010]2)在步驟I)得到的襯底I的點陣結構上順次制備有機電致發(fā)光器件的金屬陽極、功能層和金屬陰極，制備后的器件按點陣結構分立；
[0011 ] 3)在襯底2上旋涂厚度為20um?25um的光交聯聚合物；
[0012]4)將襯底I有機電致發(fā)光器件的一側與襯底2的光交聯聚合物接觸，即使點陣結構接觸到光交聯聚合物；此時相當于將有機電致發(fā)光器件夾在已固化的襯底I和未固化的襯底2中間，接觸后將光交聯聚合物紫外固化；
[0013]5)將固化后的器件和有機硅氧烷之間進行剝離，點陣凸起結構上的器件就被轉移到了襯底2上，即實現了器件的襯底轉移。
[0014]6)器件轉移到光交聯聚合物上后，將襯底2和光交聯聚合物進行剝離，此時的有機電致發(fā)光器件(OLED)是以光交聯聚合物為柔性襯底。從而制備得到從底發(fā)射到頂發(fā)射轉換的柔性有機電致發(fā)光器件(OLED )。
[0015]上述方法步驟I)襯底I和步驟3)襯底2可以是玻璃或硅等剛性襯底，也可以是聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate, PEN)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate, PET)、聚醚酰亞胺(polyetherimide, PEI)等柔性商用聚酯膜襯底。
[0016]上述方法步驟I)中所述的熱固化的溫度150°C?170°C，時間為IOmin?13min。
[0017]上述方法步驟I)中所述的點陣結構可以通過模具掩膜、光刻等方法制備；
[0018]上述方法步驟2)所述的有機電致發(fā)光器件依次由襯底、金屬陽極、功能層和金屬陰極組成；功能層由空穴傳輸層、活性層和電子傳輸層組成；此外，在金屬陽極和空穴傳輸層間還可以有非必需的空穴注入層，在電子傳輸層和金屬陰極間還可以有非必需的電子注入層，在電子傳輸層或電子注入層和金屬陰極間還可以有非必需的陰極緩沖層。
[0019]上述方法步驟2)所述的有機電致發(fā)光器件采用的金屬陽極、金屬陰極可以是金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鎳(Ni)等材料。
[0020]上述方法步驟I)中所述的有機娃氧燒可以用PDMS(polydimethylsiloxane),即
聚二甲基硅氧烷。
[0021]上述方法步驟3)中所述的光交聯聚合物可以是用Norland公司的所有NOA系列紫外固化光學膠或EVA (ethylene-vinyl acetate copo乙烯-醋酸乙烯共聚物)膠代替。這里用N0A63。[0022]上述方法步驟4)中所述的紫外固化的功率150W，固化時間為3min?4min。
[0023]采用本發(fā)明這種通過襯底轉移實現器件制備的方法，無需真空生長等復雜設備，一定程度上簡化了操作步驟及操作復雜程度，有效節(jié)省時間。
[0024]本發(fā)明的特點在于可以多種工藝同步進行。三基色器件可以分別在不同的點陣襯底上同步制作，然后依次進行器件的轉移，大大縮短了生產時間，這種不同顏色像素使用不同襯底制備的方法簡化了像素對版工藝，可以有效的降低像素串擾影響。
[0025]本發(fā)明采用精確點陣結構的襯底可以得到精確圖形化的器件。在器件轉移時每次轉移同一顏色發(fā)光的器件，再依次轉移其他兩種顏色的發(fā)光器件這樣實現了大面積的批量生產。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1:實施例1中點陣結構襯底示意圖；其中I為襯底，2為點陣結構；
[0027]圖2:實施例1中掩膜板結構示意圖。掩模板材料為石英玻璃。利用掩膜版可以精確控制圖形形狀。其中，深顏色區(qū)域不透紫外光，其尺寸與硅襯底I相同，其鏤空區(qū)域的尺寸為5mmX5mm,鏤空區(qū)域間的距離為5mm。
[0028]圖3:襯底轉移前后器件電壓-電流、電壓-亮度特性曲線如圖3所示。圖3 (a)為電壓-電流曲線，圖3(b)為電壓-亮度曲線。上述現象表明襯底轉移前后并沒有對OLED造成任何化學上及物理上的損害。
【具體實施方式】
[0029]實施例1
[0030]①在硅襯底I上制作點陣式結構。首先將硅襯底擦洗清潔，硅襯底尺寸為3cmX3cm。然后在娃襯底I上制備點陣式結構，點陣凸起處的面積為5mmX5mm。凸起高度大于所要制備的器件的厚度(由于旋涂時可能將膠或其他物質甩到非點陣區(qū)域，凸起高度較大的話，在器件轉移過程中非點陣區(qū)域的物質就不會轉移過去)，這里為Icm深。每個點陣點之間距離5mm。之后在襯底I的點陣上旋涂PDMS，厚度15um，并進行熱固化。熱固化溫度 150°C，時間 IOmin0
[0031]②在上述PDMS點陣上依次旋涂有機電致發(fā)光器件的金屬陽極、功能層及金屬陰極。
[0032]器件結構為Ag (IOOnm)/MoO3 (2nm)/m-MTDATA(35nm)/NPB (5nm)/Alq3:rubrene (2wt%) (30nm) /Alq3 (35nm) /LiF (0.5nm)/Ag (20nm)(金屬陰極和陽極旋涂涂的是導電膠)；
[0033]③在硅襯底2上旋涂N0A63厚度為20um。
[0034]④將襯底I帶有有機電致發(fā)光器件的一側與N0A63接觸，即點陣結構接觸到N0A63 ;此時相當于將點陣處的器件夾在已固化的PDMS和未固化的N0A63中間。接觸后進行固化，此時固化的是N0A63。采用紫外固化，紫外固化功率150W，紫外固化時間3min。
[0035]⑤將固化后的器件和PDMS剝離:先是利用鑷子尖端將二者邊緣分開，之后利用鑷子分別固定住器件和PDMS即可將二者剝離。這樣，器件就被轉移到了制備有N0A63的硅襯底2上，從而實現了器件的襯底轉移；[0036]⑥器件轉移到N0A63上后，將襯底2和N0A63剝離:利用鑷子尖端將N0A63和襯底
2邊緣分開，之后利用鑷子分別固定住N063和襯底2的邊緣即可將二者剝離。此時的電致發(fā)光器件(OLED)是以N0A63作為柔性襯底，從而制備得到了從底發(fā)射到頂發(fā)射轉換的柔性有機電致發(fā)光器件(OLED )。
[0037]襯底I上點陣結構如圖1所示，用光刻方法制備點陣結構，具體步驟如下:
[0038]1.硅襯底I表面處理。用丙酮、乙醇棉球反復擦拭硅片表面使之干凈，然后用去離子水沖洗掉硅片上殘留的棉屑。將處理后的硅片放入干凈的燒杯中，依次用丙酮、乙醇、去離子水各超聲10分鐘，然后放在烘箱中烘干，烘干溫度為180°C，時間30min。
[0039]2.涂膠:光刻膠型號為SU8，使用勻膠機在硅襯底I進行勻膠，轉速3000rad/s，時間40s,光刻膠厚度為Icm ；
[0040]3.前烘:將勻膠后的硅襯底I放入烘箱中進行前烘。烘干溫度100°C，時間lOmin。
[0041]4.對準和曝光:將掩膜板與襯底對準，近紫外光(400nm)接觸式曝光，曝光時間Imin0
[0042]5.顯影:PGMEA (丙二醇甲醚醋酸酯)中顯影20min，由于SU8為負膠，所以將未被曝光的部分溶解于顯影液中，而未被掩膜板遮蔽而曝光的光刻膠則保留下來。
[0043]6.堅膜。在烘箱中進行，溫度100°C，時間15min。
[0044]這里我們制備的是黃光器件。Ag(IOOnm)為陽極，MoO3為緩沖層，m-MTDATA為空穴注入層，NPB為空穴傳輸層，Alq3:紅熒烯(rubrene)為發(fā)光層，其中Alq3為母體，紅熒烯(rubrene)為客體，Alq3為電子傳輸層，LiF為陰極緩沖層，Ag(20nm)為陰極。
[0045]要實現器件在不同區(qū)域的分離，要注意的是，由于襯底I為點陣式結構，凸起和凹陷按點陣式排列。在步驟④中襯底I帶有有機電致發(fā)光器件的一側與N0A63接觸時，要保證凸起處的器件與N0A63接觸而避免凹陷處與N0A63接觸。這樣在器件轉移時才能保證成功轉移的是點陣襯底上凸起部分的器件，凹陷部分則留在原襯底上。保證了轉移后器件的有序點陣式結構。
[0046]有機娃氧燒(PDMS )具有不同于一般樹脂的性質，如高彈性、低表面張力，較低的玻璃化轉變溫度，耐熱、耐氧化等，具有更小的共扼結構。光交聯聚合物和有機硅氧烷都具有一定的柔性。光交聯聚合物是能夠通過光化學反應使分子間發(fā)生交聯，形成不溶、具有網狀結構的聚合物，它是單組分固化膠且是100%實體。有機硅膠以范德華力進行界面吸附，而光交聯聚合物則以氫鍵形式進行界面吸附。由于氫鍵的強度大于范德華力，即N0A63與器件的粘合性比PDMS的好，因此在兩種膠進行剝離時器件很容易轉移到N0A63上，而不會在器件的功能層之間斷裂，保證了器件的完整性，最后得到的以N0A63為柔性襯底的器件也是點陣結構的。
[0047]轉移前后器件電壓-電流，電壓-亮度特性如圖3所示。由圖可見，經紫外固化、固液轉換過程后的N0A63不會引起OLED的物理及化學損壞。
[0048]綜上所述，利用襯底轉移方法實現了有機電致發(fā)光器件的制備。這為實現柔性有機發(fā)光顯示面板的制作奠定了基礎。精確的點陣式結構襯底不但保證了器件的精確圖形化，而且類似于滾筒印刷，操作簡單、可重復性高，有效節(jié)省了操作時間。多種工藝同步進行使生產時間大大縮短。
【權利要求】
1.一種從底發(fā)射到頂發(fā)射轉換的柔性有機電致發(fā)光器件的制備方法，其步驟如下: 1)在襯底I上制備點陣結構，點陣高度大于所要制備的有機電致發(fā)光器件的厚度；之后在點陣結構上懸滴有機娃氧燒，進行旋涂，厚度為15um?20um,然后熱固化； 2)在步驟I)得到的襯底I的點陣結構上順次制備有機電致發(fā)光器件的金屬陽極、功能層和金屬陰極，制備后的器件按點陣結構分立； 3)在襯底2上旋涂厚度為20um?25um的光交聯聚合物； 4)將襯底I有機電致發(fā)光器件的一側與襯底2的光交聯聚合物接觸，即使點陣結構接觸到光交聯聚合物；此時相當于將有機電致發(fā)光器件夾在已固化的襯底I和未固化的襯底2中間，接觸后將光交聯聚合物紫外固化； 5)將固化后的器件和有機硅氧烷之間進行剝離，點陣凸起結構上的器件就被轉移到了襯底2上，即實現了器件的襯底轉移。 6)器件轉移到光交聯聚合物上后，將襯底2和光交聯聚合物進行剝離，此時的有機電致發(fā)光器件是以光交聯聚合物為柔性襯底。從而制備得到從底發(fā)射到頂發(fā)射轉換的柔性有機電致發(fā)光器件。
2.如權利要求1所述的一種從底發(fā)射到頂發(fā)射轉換的柔性有機電致發(fā)光器件的制備方法，其特征在于:步驟I)中的襯底I和步驟3)中的襯底2是玻璃、硅、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚醚酰亞胺。
3.如權利要求1所述的一種從底發(fā)射到頂發(fā)射轉換的柔性有機電致發(fā)光器件的制備方法，其特征在于:步驟I)中所述的熱固化的溫度150°C?170°C，時間為IOmin?13min。
4.如權利要求1所述的一種從底發(fā)射到頂發(fā)射轉換的柔性有機電致發(fā)光器件的制備方法，其特征在于:步驟I)中所述的點陣結構的面積為5mmX5mm?6mmX6mm,點陣高度為Icm?1.5cm,點陣間的距離為5_?6_ ;點陣通過模具掩膜、光刻方法制備。
5.如權利要求1所述的一種從底發(fā)射到頂發(fā)射轉換的柔性有機電致發(fā)光器件的制備方法，其特征在于:步驟2)所述的有機電致發(fā)光器件依次由襯底、金屬陽極、功能層和金屬陰極組成；功能層由空穴傳輸層、活性層和電子傳輸層組成；在金屬陽極和空穴傳輸層間還可以有非必需的空穴注入層，在電子傳輸層和金屬陰極間還可以有非必需的電子注入層，在電子傳輸層或電子注入層和金屬陰極間還可以有非必需的陰極緩沖層。
6.如權利要求1所述的一種從底發(fā)射到頂發(fā)射轉換的柔性有機電致發(fā)光器件的制備方法，其特征在于:步驟2)所述的有機電致發(fā)光器件的金屬陽極和金屬陰極是金、銀、銅、招、鈦或鎳。
7.如權利要求1所述的一種從底發(fā)射到頂發(fā)射轉換的柔性有機電致發(fā)光器件的制備方法，其特征在于:步驟I)中所述的有機硅氧烷是聚二甲基硅氧烷。
8.如權利要求1所述的一種從底發(fā)射到頂發(fā)射轉換的柔性有機電致發(fā)光器件的制備方法，其特征在于:步驟3)中所述的光交聯聚合物是Norland公司的NOA系列紫外固化光學膠或EVA膠代替。
9.如權利要求1所述的一種從底發(fā)射到頂發(fā)射轉換的柔性有機電致發(fā)光器件的制備方法，其特征在于:步驟4)中所述的紫外固化的功率150W，固化時間為3min?4min。
【文檔編號】H01L51/56GK103996800SQ201410114757
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權日:2014年3月25日
【發(fā)明者】段羽, 段亞會, 陳平 申請人:吉林大學