具有光散射层的隐藏的有机光电器件的制作方法
【专利摘要】一种光电器件（100），包括：至少一个光电有源区（101），所述光电有源区至少包括有机光电材料（104）夹在其间的后电极（102）和前电极（103），所述后电极（102）是反射的；以及设置在所述前电极（103）之前的覆盖层（105）。覆盖层（105）包括具有第一材料的光散射颗粒（110）的材料，所述光散射颗粒散布在至少部分地水解的二氧化硅溶胶的透明基质（111）中。由于覆盖层的高度散射特性，该器件在不处于其工作状态下时基本上隐蔽在覆盖层之后。
【专利说明】具有光散射层的隐藏的有机光电器件
[0001]本申请是申请日为2009年2月19日、申请号为200980106690.6、发明名称为“具
有光散射层的隐藏的有机光电器件”的专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种光电器件，该光电器件包括:至少一个光电有源区，所述光电有源区至少包括有机光电材料夹在其间的后电极和前电极，所述后电极是反射的；以及设置在所述前电极之前的覆盖层。
【背景技术】
[0003]OLED (有机发光二极管)和OPV (有机光生伏打)技术正作为不同类型的照明/再充电用途的替代方案而出现。OLED和OPV统称为有机光电器件。通常，有机光电器件包括有机光电材料夹在其间的两个电极。
[0004]在OLED中，光电材料是电致发光材料。当使电流在这些电极之间流动时，有机电致发光材料发射光。
[0005]在OPV器件中，光电材料是有机光生伏打材料，其收集光子并且将它们转化成正电荷和负电荷以便在电极之间产生电压。
[0006]由于有机光电器件的柔性特性，它们可以有利地用于柔性应用，即其中器件在正常操作期间可以弯曲的应用，或者用在弯曲表面上，从而例如在OLED的情况下提供弯曲的显示器件或照明系统。
[0007]在这个方面，至少当前技术的缺点在于，将光电材料夹在中间的阳极电极和阴极电极之一是高度反射的，以便获得高的光利用。因此，器件具有镜状外观，这在一些应用中是不希望的。例如，OLED在关断状态下的外观是重要的，并且已经提出了不同的解决方案以改善它。
[0008]Duggal等人的US 6501218描述了一种利用OLED技术的用于室外标志的器件结构。在这里，被图案化成诸如字符或数字的标志的OLED与光发射OLED区域上的高度散射非吸收涂层以及非发射区域上的高吸收涂层相结合。得益于形成标志(字符、数字)的高度散射材料和形成标志轮廓的高吸收涂层的结合，结果是在低环境光水平条件下可借助于OLED光看到的标志。
[0009]US 6501218公开了在OLED顶部上使用散射搪瓷涂层。然而，需要将搪瓷喷涂到塑料膜或载玻片上，然后将其转移到OLED器件。存在对于可以在无需中间涂敷步骤的情况下直接应用到OLED表面的涂层的需要。
[0010]US 6501218的搪瓷涂层具有以下另外的缺点:当搪瓷涂层已经喷涂于其上的衬底受应力或被弯曲时，该搪瓷涂层将破裂或剥落。
[0011]此外，在获得包含用于装饰和提供信息的目的的发光图案的大表面方面引起很大关注，并且在许多情况下，如果这些图案仅仅在OLED表面发射光时可见，那么这将是所希望的。[0012]此外，引起关注的是提供这样的OPV器件，可以使得该OPV器件对用户不可见，例如以便不干扰被提供有来自OPV的电压的器件的视觉外观。
【发明内容】
[0013]本发明的目的是至少部分地消除现有技术的至少一些问题，并且提供改进的有机光电器件，该器件基本上对观看者隐蔽，除非它处于其工作状态下。
[0014]因此，在第一方面中，本发明提供了一种光电器件，该光电器件包括:至少一个光电有源区，所述光电有源区至少包括有机光电材料夹在其间的后电极和前电极，所述后电极是反射的；以及设置在所述前电极之前的覆盖层。所述覆盖层包括包含第一材料的光散射颗粒的材料，所述光散射颗粒散布在至少部分地水解的二氧化硅溶胶的透明基质中。
[0015]由于散射颗粒的原因，覆盖层具有高度散射特性。因此，它具有高隐藏能力，使得设置在覆盖层之外的结构不可见。然而，光可以穿过该层。
[0016]至少部分地水解的二氧化硅溶胶对于在应力下的破裂具有强的抵抗性，并且因而在所述光电器件很可能经受应力时可以被有利地使用。
[0017]至少部分地水解的溶胶可以通过使预水解的二氧化硅溶胶干燥来方便地获得，所述干燥可以在室温下进行。该覆盖层材料可以在无需溶剂和/或高温的情况下获得，溶剂和/或高温否则会对OLED功能具有不利的影响。此外，它基本上是非吸收的，并且散射颗粒的包含使得覆盖层高度散射。
[0018]在本发明的实施例中，光电材料可以是电致发光材料。
[0019]如果光电材料是电致发光材料，那么本发明的光电器件是OLED (有机发光二极管)器件。OLED发射光，所述光通过覆盖层进入周围环境中。
[0020]OLED发射的光由覆盖层接收，并且该光的一部分(T)透射通过覆盖层。光的另一部分(1-T)往回朝向OLED反射。该光的该部分(R(1-T))在OLED的反射电极中反射之后再次由覆盖层接收，其中R是反射电极的反射率。该二次光的一部分T(1-T)R透射通过覆盖层，而另一部分T(1-T)2R往回朝向OLED反射。这种情况继续下去，直到没有剩余的光透射通过覆盖层。结果，由OLED发射且透射通过覆盖层的光的部分显著高于根据覆盖层的透射率而预期的部分。因此，在工作时，OLED发射的光通过覆盖层是清晰可见的。然而，在非工作状态下，OLED结构通过覆盖层将基本上是不可见的。
[0021 ] 在本发明的其它实施例中，有机光电材料可以是有机光生伏打材料。
[0022]如果光电材料是有机光生伏打材料，则本发明的器件是能够将光转化成电压的OPV (有机光生伏打器件)。
[0023]依照本发明将OPV设置在覆盖层之后使得OPV的结构对观看者不可见，以便它们可以隐藏在其中需要这种OPV的不同器件中。OPV对于漫射光工作良好，因而覆盖层的散射特性不妨碍OPV的功能。
[0024]应当指出的是，依照本发明的器件可以包括有机电致发光材料和有机光生伏打材料这两者，例如该器件的一个区域充当基于有机的发光器件，该器件的另一区域充当基于有机的太阳能电池。
[0025]在本发明的实施例中，所述覆盖层叠加在所述至少一个光电有源区上并且至少覆盖所述至少一个光电有源区的整个表面。[0026]利用覆盖层覆盖整个光电表面隐藏了所述光电器件，即使得它对于观看者基本上不可见。在OLED器件中，它可以保持隐蔽，直到器件处于其工作状态。
[0027]在本发明的实施例中，所述器件可以包括至少第一和第二光电有源区，所述光电有源区并排设置并且相互分隔开以便在其间形成间隙区，其中所述覆盖层叠加在所述第一和第二光电有源区上并且至少覆盖所述第一和第二光电有源区和所述间隙区的组合表面。
[0028]利用同一个覆盖层覆盖两个或更多OLED以及这些OLED之间的间隙提供了一种光模式，其可以在覆盖层表面上显示，即使发光器件如上面所讨论的被隐蔽，直到处于其工作状态。在光生伏打器件的情况下，覆盖层的表面将不显露设置在其后的多个器件的存在。
[0029]在本发明的实施例中，所述透明基质是二氧化硅溶胶凝胶。
[0030]溶胶凝胶可以通过进一步使部分地水解的二氧化硅溶胶干燥来获得。这可以在室温下或者至少在不损坏光电部件的温度下并且也在不使用诸如溶剂之类的对光电部件有害的化合物的情况下进行。二氧化硅溶胶凝胶还是玻璃状材料，其对于例如刮擦的机械影响具有良好的抵抗性。
[0031]在本发明的实施例中，所述覆盖层可以具有从50%到95%的范围内的反射率。
[0032]优选地，覆盖层的反射率处于所述范围内以便维持隐藏(一个或多个)光电器件的结构的能力与发射足够的光的能力之间的折衷。在OLED器件的情况下，OLED在非工作状态下隐藏，而覆盖层允许(一个或多个)OLED发射的光穿过。
[0033]在本发明的实施例中，所述第一材料的所述颗粒的折射率高于透明基质的折射率。
[0034]通过将高折射率颗粒散布在低折射率材料中，获得良好的散射效应。
[0035]在本发明的实施例中，所述第一材料的所述颗粒按重量计算占所述覆盖层材料的大约10%到大约80%，优选地按重量计算占15%到70%。
[0036]光散射颗粒以上面的浓度包含在覆盖层中以便赋予覆盖层良好的散射效应。
[0037]在第二方面中，本发明涉及包括本发明第一方面的器件的装置，该器件设置在至少部分地包围所述器件的侧向边缘的框架中，其中所述覆盖层覆盖所述至少一个器件以及所述框架的至少一部分。
[0038]利用相同的覆盖材料覆盖所述(一个或多个)光电器件及其周围的框架这两者使得有效地隐藏光电器件成为可能，因为从框架到OLED的转变在(0LED的)非工作状态下将不容易通过仅仅视觉检查而从外部检测到。
[0039]在第三方面中。本发明涉及一种用于制造依照本发明的光电器件的方法，该方法包括步骤:提供光电器件；向可选地预水解的二氧化硅溶胶提供散布于其中的所述第一材料的颗粒；将所述二氧化硅溶胶层设置在所述光电器件的所述前电极之前；以及使所述层干燥。
[0040]应当进一步指出的是，本发明涉及所附权利要求的所有可能的组合。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]现在，将参照示出本发明当前优选实施例的附图更详细地描述本发明的这些和其它方面。
[0042]图1以截面图示意性地示出了本发明的发光器件。[0043]图2a以平面视图示意性地示出了关断状态下本发明的基于OLED的装置。
[0044]图2b以平面视图示意性地示出了接通状态下图2a的装置。
【具体实施方式】
[0045]本发明涉及包括电极对的有机光电器件，所述电极对即有机光电材料夹在其间的后电极和前电极，后电极是反射的，而覆盖层设置在前电极之前。
[0046]图1中示意性地示出了依照本发明的发光器件100，即其中有机光电材料是电致发光材料的有机光电器件，并且该发光器件包括两个OLED有源区101和101’。每个OLED有源区101、101’包括有机电致发光材料104，该材料设置在(即，夹在)后电极102与前电极103之间。OLED有源区101被定义为其中电致发光材料104夹在两个电极102、103之间的区域。相邻OLED有源区101、101’之间的区域在下文中表示为间隙区106。
[0047]当在本文中使用时，就覆盖层设置在前电极之前的语境而言，措辞“设置在……之前”表示覆盖层设置在器件的前电极与器件的外部环境之间。对于OLED器件而言，这意味着覆盖层接收OLED发射的光并且将其传递到环境中。对于OPV器件而言，这意味着环境光在其穿过前电极并且到达光生伏打层之前穿过覆盖层。
[0048]在图1的实施例中，前电极103是透明的，从而它代表OLED器件的发光(前)侧，而后电极102是反射的。
[0049]适合于电极的材料以及有机电致发光或有机光生伏打材料对于本领域技术人员应当是已知的，并且在此将不详细讨论。但是，典型地，透射前电极可以由诸如ΙΤ0(氧化铟锡)之类的透明导电材料制成，并且反射后电极可以由诸如金属或涂敷了金属的材料之类的反射导电材料制成。
[0050]有机光电材料可 以是聚合物材料或者具有小的有机分子的材料，如本领域中所公知的。
[0051]如本领域中所已知的，光电器件常规上还可以包括附加层，例如阻挡层、用于均匀电流分布的金属分流器、缓冲层和衬底。然而，为了简单起见，省略了对这样的层的描述，因为它们的位置和用途对于本领域技术人员而言是熟知的。诸如发光器件100之类的光电器件典型地还包括本领域中常规的驱动电子部件(未示出)。
[0052]覆盖层105设置在OLED有源区101、101’之上、前电极103之前，并且也覆盖位于这些有源区之间的间隙区106。
[0053]覆盖层105设置在衬底107上，该衬底位于前电极与覆盖层105之间。该衬底可以例如由玻璃或塑料形成，并且可以例如包括保护有源层不受水和/或氧气影响的缓冲层。
[0054]覆盖层包括其中散布散射颗粒110的至少部分地水解的二氧化硅(silica)溶胶凝胶的基本上非吸收基质111。
[0055]典型地，基质111是二氧化硅溶胶凝胶，其具有是透明、坚硬、防刮和玻璃状的材料的优点。
[0056]散射颗粒110典型地由具有比周围基质111的折射率更高的折射率的材料形成。例如，散射颗粒的折射率优选地为至少2.0。周围基质典型地具有大约1.3至1.6的折射率。
[0057]散射颗粒110典型地由选自包括TiO2锐钛矿、TiO2金红石、ZrO2, Ta2O5, ZnS, ZnSe或者其中两种或更多种的混合物的组的材料制成。
[0058]这些材料是适合于要散布在所述基质中的基本上非吸收的散射颗粒的材料的良好实例。
[0059]散射颗粒典型地按重量计算占所述覆盖层材料的大约10%到大约80%，优选地按重量计算占15%到70%。
[0060]光散射颗粒以上面给定范围内的浓度包含在覆盖层中以便在覆盖层中提供良好的散射效应。
[0061]散射颗粒110的颗粒尺寸可以被选择成匹配OLED发射的光的颜色以便获得最大的散射效应。平均颗粒尺寸应当接近用于此的发射的光的波长。因此，散射颗粒的平均颗粒尺寸范围为从IOOnm到lOOOnm，优选地从200nm到800nm (即从UV到可见光的波长范围)。
[0062]典型地选择基质中散射颗粒110的浓度以及覆盖层105的厚度以便获得这样的涂层，该涂层当OLED有源区处于非工作(关断)状态时隐蔽OLED结构，但是允许OLED有源区发射的光通过覆盖层105发出。
[0063]典型地，具有大于每次通过50%的反射率的涂层是所希望的，该反射率优选地大于75%，例如大于85%，由此获得良好的隐藏能力。
[0064]覆盖层的厚度典型地从IMffl到50Mffl以便提供良好的隐藏特性和希望的透射率。
[0065]在理想的情况下，采用非吸收覆盖层，OLED发射的光通过覆盖层的总透射可以计算为
【权利要求】
1.一种光电器件(100)，包括:至少第一和第二光电有源区(101，101’)，所述光电有源区并排设置并且相互分隔开以便在其间形成间隙区(106)，所述第一和第二光电有源区(101，101’)至少包括有机光电材料(104)夹在其间的后电极(102)和前电极(103)，所述后电极(102)是反射的；叠加在所述第一和第二光电有源区(101，101’)上的覆盖层(105)，所述覆盖层面向所述前电极(103)并且至少覆盖所述第一和第二光电有源区(101，101’)和所述间隙区(106)的组合的表面，所述覆盖层(105)包括包含第一材料的光散射颗粒(110)的材料，所述光散射颗粒散布在包括至少部分地水解的二氧化硅溶胶的透明基质(111)中， 其中所述覆盖层(105)具有50%至95%的范围内的反射率，并且 其中OLED发射的光由覆盖层接收，并且该光的一部分透射通过覆盖层，光的另一部分往回朝向OLED反射，该光的该部分在OLED的反射电极中反射之后再次由覆盖层接收，其一部分透射通过覆盖层，而另一部分往回朝向OLED反射，这样继续下去，直到没有剩余的光透射通过覆盖层。
2.依照权利要求1的器件，其中所述光电材料(104)是电致发光材料。
3.依照权利要求1的器件，其中所述有机光电材料(104)是有机光生伏打材料。
4.依照前面的权利要求中任何一项的器件，其中所述透明基质(111)是二氧化硅溶胶凝胶。
5.依照权利要求1-3中任何一项的器件，其中所述第一材料的所述颗粒(110)的折射率高于所述透明基质(111)的折射率。
6.依照权利要求5的器件，其中所述第一材料的所述颗粒(110)的折射率为至少2.0。
7.依照权利要求6的器件，其中所述第一材料选自包括TiO2锐钛矿、TiO2金红石、Zr02、Ta2O5, ZnSe, ZnS以及其中两种或更多种的混合物的组。
8.依照权利要求4的器件，其中所述颗粒(110)按重量计算占所述覆盖层材料的10%到 80%ο
9.依照权利要求4的器件，其中所述第一材料的所述颗粒(110)的平均颗粒尺寸处于IOOnm至IOOOnm的范围内。
10.依照权利要求1-3中任何一项的器件，其中所述透明基质(111)包括彩色染料。
11.一种包括设置在框架(200)中的依照权利要求1至10中任何一项的器件(100)的装置，所述框架至少部分地包围所述器件的侧向边缘，其中所述覆盖层(105)覆盖所述至少一个发光器件(100)以及所述框架(200)的至少一部分。
12.一种用于制造依照权利要求4的器件的方法，包括步骤: 提供光电器件； 向预水解的二氧化硅溶胶提供散布于其中的所述第一材料的颗粒； 将所述二氧化硅溶胶层设置在所述光电器件的所述前电极之前；以及 使所述层干燥。
【文档编号】H01L51/50GK103824960SQ201410096688
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2009年2月19日 优先权日:2008年2月27日
【发明者】C.塔纳斯, H.利夫卡, M.I.波波维西, H.格赖纳 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司