具有分隔箔的有机电致发光设备的制作方法

专利名称：具有分隔箔的有机电致发光设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及有机电致发光设备领域，有机电致发光设备包括基板、第一电极层、一层有机电致发光材料、第二电极层、水分吸收装置、分隔箔和覆盖层。这样的设备一般称为 OLED。
背景技术：
从专利公开US 2008/0265753-A1可以知晓这样的设备。这一文献描述了典型的 OLED,具有基板、直接沉积于基板上的第一电极层、电致发光层(EL)和沉积于EL上的第二电极层。所述EL由不同子层构成，包括发射层和导电层。当在两个电极层之间施加2-10V 范围内的电压时，EL会发光。根据EL中所用电致发光材料的类型，利用OLED能够产生不同光谱(色彩)。两个电极层中的至少一个对于EL产生的光是透明的。所描述的层封装包含于碗状覆盖层形成的腔中。利用密封材料将所述覆盖物在其边缘固定到玻璃基板。
已知的OLED还包括位于腔中(像密封材料内部)、在第二电极层上和覆盖层内表面上不同位置的水分吸收装置。这些水分吸收装置充当吸收剂，从OLED内部以化学或物理方式清除水分。所述水分吸收装置可以包括水分吸收材料，像金属氧化物颗粒(例如CaO)，其结合在有机聚合物基质中。在OLED中，已知阳极/EL/阴极封装对水分极其敏感。因此，已经表明有水分吸收装置对于增强OLED的寿命是至关重要的。如果可能的话，应当将水分的水平保持在IOOOppm以下。
所描述的OLED还包括分隔箔，位于沉积于第二电极层上的水分吸收装置和覆盖层之间。所述分隔箔充当顺从保护层，其应当防止覆盖物和EL之间直接接触。这样的接触可能导致电极之一机械损伤或短路。在所描述的OLED中，弯曲导致的机械应力被弹性材料的分隔箔吸收。
这里描述的OLED是所谓“腔_盖”型的，其中EL容纳在碗状覆盖物中。原则上，EL 产生的光仅经由基板离开腔-盖型0LED。因此，基板和沉积于其上的第一电极层对于EL产生的光都是透明的。基板常常由玻璃制成，第一电极层为ITO (氧化铟锡或InSnO)，第二电极为Al的薄层。覆盖物可以由玻璃或金属制造。另一种类型的OLED通常称为“平坦-盖” 型。在这种类型中，所提到的EL的层封装夹在第一和第二电极层之间。后面的层在两个主要表面上都由平坦基板覆盖。在这种OLED类型中，两基板和两个电极层都可以对于EL产生的光是或多或少透明的。在平坦_盖型的OLED中，基板和覆盖物常常由玻璃制成，而第一电极由ITO制成，第二电极可以形成为Al薄层。
已经发现，已知的OLED表现出一定缺点。已经出现的是，同样在其基板上没有任何机械压力的情况下，已知的OLED表现出太多故障。尤其在所谓的“下落试验”期间观察到这种情况，在下落试验中从地板上有限高度(例如I米)丢下0LED。在这些情况下，EL在适当电压下停止发光。因此，已知OLED当前的平均寿命仍然被认为不够长。发明内容
本发明的目的是克服或至少缓解已知OLED的这些或其他缺点。更具体而言，本发明旨在提供一种平均寿命延长的OLED。
这个和/或其他目的是由一种有机电致发光设备实现的，包括I)基板，其上设置了第一电极层，2)设置于所述第一电极层上的有机电致发光材料层，3)设置于所述电致发光材料层上的第二电极层，4)位于所述第二电极层背离所述电致发光材料层那侧上的覆盖层，5)水分吸收装置，以及6)位于所述第二电极层和所述水分吸收装置之间的弹性材料的分隔箔。
本发明基于发明人获得的如下发现之一水分吸收装置和第二电极层之间的直接接触造成所述电极的化学损伤，长期造成OLED的破坏。所述化学损伤是由水分吸收装置中主要负责捕获水分的反应性化学制品导致的。如果电极层未完全覆盖EL，甚至会发生水分吸收材料和EL之间的反应。这也可能导致OLED的故障。因此，分隔箔优选覆盖第二电极的整个表面。如果第二电极未完全覆盖EL的表面，还优选分隔箔还覆盖EL未被电极层覆盖的表面部分。
还意识到在OLED的填充气体体积之内可以有颗粒。这些颗粒能够具有各种源。它们可以是吸收剂和/或从水分吸收装置释放的粘合剂颗粒，从玻璃基板释放的玻璃颗粒， 未完成的OLED产品上已经有的碎屑或源于制造OLED的设备的污物。原则上，这些颗粒能够损伤EL的叠层和电极层。
在本发明的OLED中，在分隔箔和第二电极层之间没有水分吸收装置。因此，不可能发生水分吸收材料与电极层材料的化学反应。这样的反应可能导致电极层的腐蚀，尤其是如果电极层为Al时。考虑到这种情况，无需赘言，分隔箔没有反应性化学制品，例如无机金属氧化物(Ca0、Mg0、Ba0等)。箔还防止由OLED中可用的任何源的颗粒导致的机械损伤。 为了让箔吸收机械应力，例如，由弯曲造成的机械应力，箔的材料应当是弹性的。可以在这些箔中使用杨氏模量(Ym)为IGPa或更小的材料以实现十分令人满意的结果。在OLED中有 Ym高于IGPa的箔时，其几乎未表现出任何机械保护效果。利用Ym介于O. 2GPa和O. 8GPa 之间的箔材料获得了最好的结果。
在根据本发明的OLED的优选实施例中，分隔箔由有机树脂材料制成。可以容易地以低成本制造这些材料而具有所需的性质，像电阻、不透水性等。可以使用大尺度的(改性) 天然和合成有机树脂材料。关于合成树脂材料，可以使用热塑性和热固性聚合物。进一步强调的是，不仅可以应用同聚物，而且可以采用共聚物和嵌段共聚物作为分隔箔的材料。要强调的是箔仅包含有机树脂材料，无任何无机添加剂。
根据本发明的OLED的另一优选实施例特征在于，有机树脂材料是聚烯烃材料。已经发现，这类有机材料展现出非常吸引人的性质，例如弹性、电阻和不透水性，使得它们特别适于用作本发明OLED中的分隔箔。这类材料的典型范例是聚丙烯和聚异丁烯。不过，最好的结果是利用(改性的)聚乙烯(O. 2GPa〈Ym〈0. 8GPa)获得的，例如纯的聚乙烯或聚偏二氟乙烯(Ym约为O. 5GPa)。
本发明OLED的另一有趣实施例具有如下特征有机树脂材料是含Si的聚合物。 这种材料的分隔箔非常有弹性，因此能够吸收相当大的机械应力而不会使OLED产生故障。 这些箔还对化学反应性材料极其迟钝。
还感兴趣的是本发明OLED的这样的实施例其中分隔箔的树脂材料是泡沫材料。这样的箔的材料具有多孔结构。这有下列好处，即，水分能够通过这些箔扩散。因此，电极层和箔之间存在的不希望有的水分现在能够通过箔沿着俘获水分的水分吸收装置的方向扩散。
本发明OLED的另一实施例具有如下特征箔的厚度介于2和500微米之间。利用不同类型的箔进行试验和计算表明，箔的厚度不应小于2微米。在那种情况下，几乎不再观察到箔的任何应力吸收效果。不过，箔的厚度也不应超过500微米。在那种情况下，箔变得过厚，不能并入通常的腔_盖OLED中。在本发明的OLED包括厚度介于10和50微米之间的分隔箔的情况下，获得了两种副作用之间的最佳折衷。
对于本发明OLED的实施例还表现出很大兴趣，其示出了在箔背离EL的表面上设置了水分吸收装置的特征。可以更简单地制造具有这个特征的0LED，因为可以在单次操作中在腔中引入分隔箔和水分吸收装置。
尤其吸引人的是根据本发明的OLED的这样的实施例，其中所述分隔箔设置于所述第二电极层上，且其中所述分隔箔在所述分隔箔背离所述第二电极层的表面上具有间隔体结构。在更大面积的OLED中，分隔箔充当间隔体层，其与水分吸收装置层一起显著占据覆盖层和第二 电极层之间的空间。在这些情况下，通过密封材料进入OLED单元的水分不能在水分吸收层的整个自由表面上分布，但在第一种情况下将仅在所述层的外边缘处反应。 尽管完全浸透了边缘区域，但水分将能够劣化第二电极层和EL，从而在OLED发光区域边缘导致褪色区域。
在根据本实施例的OLED中，间隔体结构占据分隔箔和覆盖层之间的自由空间。因此，进入的水分能够渗透这个自由空间并与分隔箔和覆盖层之间存在的水分吸收装置层起反应。因此，将在整个层上，不仅仅是在层的边缘部分发生水分对吸收装置的浸透。结果， 单元劣化的第一个可见特征将显著被延迟。这增加了这种大面积OLED的平均寿命。间隔体结构应当在分隔箔背离第二电极层(即覆盖层方向上)的表面上，因为水分吸收装置存在于分隔箔和覆盖层之间。
根据本发明的OLED的另一实施例示出了间隔体结构包括一系列突出点的特征。 这些点界定了覆盖层和分隔箔之间的空间。尽管在实践中将在分隔箔上以规则图案施加点，但不规则图案也可以生效。点的形状也没那么重要。沿着分隔箔平面法线看，点例如能够具有矩形或正方形形状。考虑到容易施加，优选圆形或椭圆形形式的点。
还感兴趣的是本发明OLED的这样的实施例其中间隔体结构包括固化的粘合材料。在为间隔体结构使用这样的材料时，可以通过容易的方式将分隔箔和覆盖层牢固固定到彼此上。这样固定改善了 OLED的刚度。使用这样的材料在批量生产中制造OLED期间还有明显的优点。可以容易地在分隔箔上将这种材料以点施加。在后续步骤中，可以利用由粘合材料的点形成的间隔体结构附着分隔箔和覆盖层。接下来将粘合材料固化。
间隔体结构接触覆盖层的总表面面积小于分隔箔上提供这些结构的总表面。实践已经表明，可以在很宽范围中选择这些表面之间的比值而不超出本发明的范围。将接触比定义为间隔体结构的总接触表面面积除以分隔箔总表面面积的比值。实践表明，接触比小于1%就不起效，因为可能在覆盖层和分隔箔之间形成的应力不再能被间隔体结构吸收。另一方面，超过50%的比值导致容易达到的水分吸收装置的量变小。在接触比处于5%和20% 之间的范围中时，找到了两种极端情况之间的最佳折衷。
本发明OLED的另一有趣实施例具有如下特征水分吸收装置设置于覆盖层面向分隔箔的表面上的层中。可以在覆盖层上的连续层中设置水分吸收装置，使得在完成的 OLED单元中，间隔体结构经由具有水分吸收装置的层接触覆盖层。考虑到生产技术，使用连续层相对于使用不连续层是优选的。
本发明OLED的有趣替代实施例具有如下特征水分吸收装置设置于覆盖层表面上间隔体结构不接触覆盖层的位置。在这一实施例中，在覆盖层上施加具有水分吸收装置的不连续层。在根据本实施例完成的OLED单元中，将分隔层附着于覆盖层与水分吸收装置的物理性质变化无关。
最有趣的是本发明OLED的如下实施例其中将水分吸收装置并入间隔体结构中。 在这一实施例中，间隔体结构和水分吸收装置两者的功能都并入单个结构元件中。从生产的角度看，这样的组合是有吸引力的，因为可以在单个操作步骤中在OLED单元中应用两种功能。


本发明的这些和其他方面将从下文描述的实施例变得显而易见并参考其加以阐述。
在附图中图I示出了根据本发明的OLED第一实施例的截面，图2示出了根据本发明的OLED第二实施例的截面，图3示出了根据本发明的OLED第三实施例的截面，图4示出了根据本发明的OLED第四实施例的截面，以及图5示出了根据本发明OLED的第二实施例的示意顶视图。
要强调的是，附图是示意性的，不成比例。在不同的图中，用相同的附图标记表示相同元件。
具体实施方式
在图I中，示出了根据本发明的OLED I (“腔-盖”型)的截面。它包括玻璃基板 2，其上溅镀薄的ITO的第一电极层3 (厚度约lOOnm)。在层3上，通过已知技术施加公知材料的电致发光层4。基板2和第一电极层3的材料性质和透明窗口是相互调谐的。EL 4 由几个子层构成，包括导电层和发射层。EL 4中还可以存在额外的层，像空穴阻挡层、电子阻挡层。在EL 4顶部，利用金属蒸镀提供Al的第二电极层5。层5的厚度约为lOOnm，完全覆盖EL 4的表面。
OLED还包括金属(这里为Al)的覆盖层6，利用密封材料7沿其边缘将其附着到基板2。如果使用UV固化胶，则获得良好的结果。通过密封材料7向外部对于与第一电极层 3和第二电极层5连接的电气引线8进行布线。在这些引线8上施加2-10伏的电压将激活 EL 4，由此引起光照。将形成为聚合物基质中固定的CaO颗粒层的水分吸收装置9附着于形成碗状的覆盖层6内部。在OLED的寿命期间，水分最可能通过利用其使覆盖层6附着到基板2的密封材料7进入碗状覆盖层6形成的腔。
OLED还包括弹性材料的分隔箔10。根据本发明，这个箔10位于第二电极层5和水分吸收层9之间并松散地位于腔中。这个箔10完全覆盖第二电极层5的表面，其表面尺度优选稍微更大些。在本范例中，使用一片Tyvak (厚度为20nm的聚乙烯旋转结合片， DuPont)。这种材料的杨氏模量大约为O. 3GPa。利用由其他聚烯烃材料制成的其他箔也获得了很好的结果。利用含Si的聚合物材料的箔获得了特别好的结果。这些材料的杨氏模量低于lGPa。
在比较试验中，将上述设计的根据本发明的OLED与分隔箔10和第二电极层5之间存在形成为含CaO层9的水分吸收装置的同样OLED (不根据本发明)比较。看起来在第二种类型OLED (不根据本发明)中，比第一种类型(根据本发明)的OLED中表现出更多故障。
图I还示出了水分吸收装置的第二层11。这个层11设置于箔10背离EL 4的表面上。在实践中，将水分吸收装置形成为附着于分隔箔10的层11在制造本发明OLED期间提供了明显的优点。在箔10的有机树脂材料是泡沫材料的情况下，获得了额外的优点。这样的材料包括小孔，通过其可以输送水分。在箔10和EL 4之间有水分的情况下，可以通过箔(10)将其相当容易地输送到水分吸收装置，其作为层11附着到箔背离EL 4的表面。
在图2中，示出了根据本发明的OLED I (“平坦-盖”型)第二实施例的截面。它包括玻璃基板2 (厚度约200微米)，其上溅镀薄的ITO的第一电极层3 (厚度约lOOnm)。在电极层3上，通过已知技术施加包括公知电致发光材料(EL) 4的层封装。基板2和第一电极层3的材料性质和透明窗口是相互调谐的。EL 4由几个子层构成，包括导电层和发射层。 EL 4中还可以存在额外的层，像空穴阻挡层、电子阻挡层。在EL 4顶部，利用金属蒸镀提供 Al的第二电极层5。层5的厚度约为lOOnm，完全覆盖EL 4的表面。
OLED还包括厚度为100微米的金属(这里为钢)的薄覆盖层6。最一般地，钢覆盖层的厚度在本发明的范围之内可以介于20和400微米之间。利用密封材料7，例如使用(可 UV固化)胶，沿其边缘将所述覆盖层6固定到基板2。通过密封材料7向外部对于与第一电极层2和第二电极层4连接的电气引线8进行布线。在这些引线8之间施加2-10伏范围内的电压将激活EL 4，由此引起光照。将形成为包括聚合物基质中固定的CaO颗粒的连续层的水分吸收装置9附着于平坦覆盖层6的内表面。在OLED的寿命期间，水分最可能通过利用其将覆盖层6附着到基板2的密封材料7进入OLED单元中。
OLED还包括聚合物材料的分隔箔10。在这一实施例中，分隔箔10充分覆盖第二电极层5。在这种情况下，使用包括氟化物侧基的UV固化聚合物层。可以从包括(甲基)丙烯酸酯和/或环氧树脂单体的混合物制备UV固化聚合物。分隔层9的厚度为200微米。根据本发明的一方面，分隔箔10包括在其背离第二电极层5的表面13上的间隔体结构12。 这些间隔体结构12是由固化的粘合材料制备的，厚度在50和400微米之间的范围中选择。 间隔体结构12的存在是为覆盖层6和分隔箔10之间的空间而安排的。如图5中更详细所示，将间隔体结构12形成为突出的点。在本发明OLED的这一第二实施例中，间隔体结构12 不是直接固定到覆盖层6，而是通过其中结合了水分吸收装置9的连续层被连接。
图3示出了本发明OLED的第三实施例。本实施例在水分吸收装置9方面与第二实施例不同。在这一第三实施例中，这些装置不是施加于覆盖层6内表面上的连续层中，而是仅施加于覆盖层5上间隔体结构12未接触覆盖层6的地方。这具有以下优点，可以更精确地实现间隔体结构12确定的距离，因为这些间隔体结构与覆盖层6直接接触。
图4示出了本发明OLED的第四实施例。在这一实施例中，将水分吸收装置9并入间隔体结构12中。本实施例表现出生产技术优势，因为可以在单次操作中在OLED单元中施加水分吸收装置9和间隔体结构12。
图5示出了如图4所示的第四实施例的示意第一顶视图。为了清楚起见，在没有覆盖层6的情况下绘制示意顶视图。OLED I包括基板2，在其上在阳极/EL/阴极层封装周围以正方形形状施加密封材料7的闭合线。还示出了附着于第一和第二电极层3和5 (未示出)的相对定位的电气引线8。在分隔箔10上，施加一系列形成为点的突出间隔体结构10。接触比占大约8%。将水分吸收装置9并入间隔体结构12中。
已经进行了若干试验，其中将根据本发明的OLED与现有技术的0LED，尤其是包括不带间隔体结构的分隔箔的OLED比较。在很多情况下，这些现有技术OLED在工作一定测试时间之后在发光区域的边缘显示出褪色区域。根据本发明的OLED在工作同样测试时间之后未表现出这样的褪色区域。这证实了发明人的预期。
可以如下制造根据本发明的0LED。在适当的基板2上，优选是玻璃基板，利用公知的沉积技术分别沉积第一电极层3、包括有机电致发光材料4的层封装和第二电极层5。在下一步骤中，在第二电极层5上定位并固定具有间隔体结构12的分隔箔10。这可以在单个步骤或一系列步骤中进行。在单个步骤方法中，在将分隔箔10定位并固定到第二电极层5 之前，已经为其提供了间隔体结构12。在另一种方法中，在电极层5上施加分隔箔10，之后在分隔箔10上施加间隔体结构12。在后一种方法中，可以“原地”制造分隔箔10。于是， 可以在电极层5上施加可固化聚合物溶液，接下来将其固化成分隔箔10。在这种方法中，可以使用包括(甲基)丙烯酸酯和/或环氧树脂单体的UV可固化溶液，很大的优点是“原地” 制备分隔箔10。优选在溶液中使用含氟成分，这将导致分隔箔10不透水。在后续步骤中， 可以在固化的分隔箔10上施加间隔体结构12。优选将可固化粘合剂用于这个目的，以便以永久方式通过可固化间隔体结构12固定分隔箔10和覆盖层6。
尽管已经在附图和前面的描述中详细例示和描述了本发明，但这样的例示和描述被认为是例示性或示范性的而非限制性的；本发明不限于公开的实施例。通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域的技术人员在实践请求保护的本发明时能够理解和实现所公开实施例的其他变化。
在权利要求中，“包括” 一词不排除其他元件或步骤，不定冠词“一”不排除多个。 在互不相同的从属权利要求中列举某些手段的简单事实并不表示不能有利地使用这些手段的组合。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。
权利要求
1.一种有机电致发光设备(I)，包括 -基板(2)，其上设置了第一电极层(3)，-设置于所述第一电极层(3)上的有机电致发光材料层(4),-设置于所述电致发光材料层(4 )上的第二电极层(5 )，-位于所述第二电极层(5)背离所述电致发光材料层(4)的那侧上的覆盖层(6)，-水分吸收装置(9)，以及-位于所述第二电极层(5)和所述水分吸收装置(9)之间的弹性材料的分隔箔(10)。
2.根据权利要求I所述的有机电致发光设备(1)，其中所述分隔箔(10)由有机树脂材料制成。
3.根据权利要求2所述的有机电致发光设备(1)，其中所述有机树脂材料为聚烯烃材料。
4.根据权利要求3所述的有机电致发光设备(1)，其中所述聚烯烃材料是聚乙烯。
5.根据权利要求2所述的有机电致发光设备(I)，其中所述有机树脂材料是含Si聚合物。
6.根据权利要求2、3或4所述的有机电致发光设备(1)，其中所述树脂材料是泡沫材料。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的有机电致发光设备(1)，其中所述箔(10)的厚度介于2和500微米之间。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的有机电致发光设备(1)，其中所述水分吸收装置(9)设置于所述箔(10)背离所述电致发光材料层(4)的表面上。
9.根据权利要求I所述的有机电致发光设备(1)，其中所述分隔箔(10)设置于所述第二电极层(5)上，且其中所述分隔箔(10)在所述分隔箔(10)背离所述第二电极层(5)的表面(13)上具有间隔体结构(12)。
10.根据权利要求9所述的有机电致发光设备(I)，其中所述间隔体结构(12)包括一系列突出的点。
11.根据权利要求9或10所述的有机电致发光设备(1)，其中所述间隔体结构(12)包括固化的粘合材料。
12.根据权利要求9、10或11所述的有机电致发光设备(1)，其中接触比介于I和50% 之间。
13.根据权利要求9、10、11或12所述的有机电致发光设备(1)，其中所述水分吸收装置(9)设置于所述覆盖层(6)面向所述分隔箔(10)的表面上的层中。
14.根据权利要求13所述的有机电致发光设备(1)，其中所述水分吸收装置(9)设置于所述覆盖层(6)表面上所述间隔体结构(12)不接触所述覆盖层(6)的位置。
15.根据权利要求9、10、11或12所述的有机电致发光设备(1)，其中所述水分吸收装置(9 )并入所述间隔体结构(12 )中。
全文摘要
本发明涉及一种OLED(1)，具有基板(2)、第一电极层(3)、有机电致发光材料层(4)、第二电极层(5)、覆盖层(6)、水分吸收装置(9)和弹性材料的分隔箔(10)。根据本发明，所述箔(10)位于第二电极层(5)和水分吸收装置(9)之间。这个特征使得OLED的平均寿命更长。有利地，在箔(10)和覆盖物(6)之间的分隔箔(10)上施加间隔体结构(12)(优选形成为点)。这防止了OLED材料边缘附近的褪色效应。
文档编号H01L51/52GK102947969SQ201180030876
公开日2013年2月27日 申请日期2011年6月15日 优先权日2010年6月22日
发明者H.F.博尔纳, R.M.吉尔斯, S.P.格拉博斯基, P.C.P.波坦, P.范德维杰 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司