专利名称：用于光子器件的透明基材的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于光子器件的透明基材，涉及该基材的制造方法，还涉及包含该基材的光子器件的制造方法。光子器件指的是可以发射或者收集光的任何类型的器件。这样的器件为例如光电器件，例如简称为OLED的有机电致发光器件(Qrganic Light Emitting Sevice)，或者光收集器件，例如有机光伏电池，也称为太阳能电池。特别是，本发明涉及用于有机电致发光器件(OLED =Organic Light Emitting Device)的透明基材。
背景技术：
有机电致发光器件以良好的内光产率进行制造。该产率以内量子效率(EQI)表示。内量子效率表示通过注入一个电子获得的光子的数量。在已知的有机电致发光器件中， 它为约85%，甚至接近100%。然而，这些器件的效率明显地受到与界面反射现象相关的损失的限制。通常，OLED器件包含至少一个有机电致发光层，一个通常由锡掺杂的氧化铟 (ITO)制成的透明导体电极以及一个承载电极的透明载体。该载体由例如玻璃、陶瓷玻璃 (verre ceramique)或聚合物膜制成。OLED器件的不同组分的折射率，对于电致发光器件的有机层，在1. 6-1. 8范围内，对于ITO层，在1. 6至2范围内，对于承载基材，在1. 4至1. 6 范围内，对于外部空气，为1. 0。反射导致的损失(R)发生在界面处并导致外量子效率(EQE) 的降低。外量子效率等于内量子效率减去反射导致的损失。锡掺杂的氧化铟(ITO)是最广泛用于形成透明电极的材料。然而，其使用不幸地导致一些问题。实际上，铟的来源有限，这在短期内将导致这些器件的生产成本的不可避免的提高。此外，由于ITO的电阻率，必须使用厚的层以获得足够导电的电极。由于ITO具有轻微的吸收性，这导致透明性降低的问题。此外，厚的ITO通常具有更高的结晶度，这提高表面的粗糙度，因而对于在有机电致发光器件中的用途有时必须将其抛光。此外，存在于有机电致发光器件中的铟具有扩散到这些器件的有机部分中的倾向，导致这些器件的寿命的降低。文献W02008/(^9060 A2公开了一种透明基材，特别是一种透明玻璃基材，其包含多层电极并且还存在基层，所述多层电极具有包含金属导电层的复杂叠层结构，所述基层结合了阻隔层和抗反射层的性能。这种电极使得可以获得具有至少等于ITO电极的透明性和低电阻率的层，这些电极可以有利地用于大面积光源领域例如光板中。此外，这些电极使得可以降低在它们的形成过程中使用的铟的量，甚至将其免除。然而，尽管使用阻隔层形式的抗反射层，文献W02008/(^9060 A2中提出的解决方案没有以任何方式寻求通过限制与界面反射现象相关的损失而优化OLED器件发射的光的量。
发明内容
本发明的第一个目的是提供透明基材，该基材使得可以获得通过基材透射的光的量的提高，换言之，获得包含该基材的光子器件所发射或转化的光的量的提高，这是对于单色辐射。术语“单色”指的是眼睛感受到单一的颜色(例如红、绿、蓝、白...)，而不是该光是单色的。换言之，单色辐射指的是覆盖一个波长范围的辐射。更具体地说，它涉及提供透明基材，该基材使得可以获得包含该基材的有机电致发光器件所发射的光的量的提高，这是对于单色辐射。本发明的第二个目的是提供具有改善的光透射的透明基材的制造方法。本发明的第三个目的是提供包含该透明基材的光子器件。更具体地说，它涉及提供包含该透明基材的有机电致发光器件，特别是发射准白光(IumiSre quasi blanche)的有机电致发光器件。本发明涉及用于光子器件的透明基材，该基材包含载体和电极，所述电极包含叠层结构，该叠层结构包含单一的金属导电层和至少一个涂层，所述涂层具有改善通过所述电极的光透射的性能，所述涂层具有至少大于3. Onm并且至多小于或等于200nm、优选小于或等于170nm、更优选小于或等于130nm的几何厚度，所述涂层包含至少一个改善光透射的层并位于金属导电层和载体之间，所述电极沉积于所述载体上，其特征在于具有改善光透射的性能的涂层的光学厚度Tdi和金属导电层的几何厚度Tme由以下关系关联 Tme = Tme ci+ [B*sin ( Π *TD1/TD1—0) ] / (η 载体)3其中Tme q、B和Tdi Q为常数，Tme Q具有在10. 0至25. Onm范围内的值，B具有在10. 0 至16. 5范围内的值，并且Tdi Q具有在23. 9*nD1至28. 3*nD1nm范围内的值，nD1表示改善光透射的涂层在550nm的波长下的折射率，η表示载体在550nm的波长下的折射率。优选地，常数Tme』、B和Tdi ci使得Tme ci具有在11. 5至22. 5nm范围内的值，B具有在12至15范围内的值，并且Tdi Q具有在24. 8*nD1至27. 3*nD1nm范围内的值。更优选地，常数Tme。、B和 Tdi Q使得Tme Q具有在12. 0至22. 5nm范围内的值，B具有在12至15范围内的值，并且Tdi Q 具有在24. 8nD1至27. 3*nD1nm范围内的值。根据本发明的基材所提供的优点是，它使得可以获得包含该基材的光子器件所发射或转化的光的量的提高，这是对于单色辐射，更特别地使得可以获得在有机电致发光器件(OLED)的情况下发射的光的量的提高。此外，在发射白光的有机电致发光器件的情况下，根据本发明的基材可以与构成发白光OLED的有机部分的任何已知类型的多层叠层一起使用。当本发明的基材在可见光波长范围内表现出至多50%、甚至至多30%、优选至多 20%、更优选至多10%的光吸收时，将本发明的基材视为透明的。本发明的基材包含电极，根据它所插入的器件的类型，所述电极可以充当阳极或者相反地充当阴极。术语“具有改善光透射的性能的涂层”指的是这样的涂层它在构成电极的叠层结构中的存在导致通过该基材透射的光的量的提高，例如具有抗反射性能的涂层。换言之，包含本发明基材的光子器件与相同类型的但是包含沉积于与本发明基材相同的载体上的常规电极(例如ιτο)的光子器件相比，发射或转化更大量的光。更特别地，当基材插入有机电致发光器件中时，发射的光的量的提高以更高的亮度值表为特征，而与发射的光的颜色无关。改善光透射的涂层的几何厚度必须具有至少大于3nm的厚度，优选至少等于5nm，更优选至少等于7nm，最优选至少等于lOnm。例如，当改善光透射的涂层基于氧化锌或者基于氧低于化学计量的氧化锌SiOx时(这些氧化锌任选地用锡掺杂或与锡混合)，改善光透射的涂层的至少大于3nm的几何厚度使得可以获得具有良好的电导率的金属导电层(特别是银的)。改善光透射的涂层的几何厚度有利地具有小于或等于200nm的厚度，优选小于或等于170nm，更优选小于或等于130nm，这样的厚度所提供的优点在于所述涂层的制造过程更快。根据一种具体实施方案，根据本发明的基材包含透明载体，该载体具有在550nm 的波长下至少等于1. 2的折射率，优选至少等于1. 4，更优选至少等于1. 5。使用具有高折射率的载体所提供的优点是，它使得可以在相同的基材结构的情况下提高透射或发射的光的量。术语“载体”也应当理解为不仅指载体本身，而且指包含载体以及至少一层材料的任何结构，所述材料的折射率接近载体的折射率，换言之<0.1。|n
表示折射率之差的绝对值。可以引用沉积于钠钙玻璃载体上的氧化硅层作为例子。载体的功能是承载和/或保护电极。载体可以由玻璃、刚性塑料材料(例如有机玻璃、聚碳酸酯)或柔性聚合物膜(例如聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、 聚丙烯(PP))制成。载体优选为刚性的。当载体是聚合物膜时，它优选具有高折射率，其中载体的折射率(ns#)具有至少等于1. 4的值，优选至少等于1. 5，更优选至少等于1. 6，最优选至少等于1. 7。表示载体在550nm的波长下的折射率。通过使用具有高折射率的载体所提供的优点是，它使得可以在相同的电极结构的情况下提高透射或发射的光的量。当载体由玻璃制成时，例如玻璃片，它优选具有至少0. 35mm的几何厚度。术语“几何厚度”指的是平均几何厚度。玻璃是无机的或有机的。无机玻璃是优选的。其中，优选清澈(clair)的或者本体或表面着色的钠钙玻璃。更优选地，它们是超清澈钠钙玻璃。术语超清澈指的是含有至多0. 020%玻璃重量、优选至多0. 015%重量的总!^e (以!^e2O3表示) 的玻璃。由于其低的孔隙率，该玻璃具有如下优点它保证对包含本发明透明基材的光子器件的更好的保护以对抗任何形式的污染。由于成本原因，玻璃的折射率优选具有在1. 4 至1.6范围内的值。更优选地，玻璃的折射率具有等于1.5的值。表示载体在550nm的波长下的折射率。根据一种具体实施方案，根据本发明的透明基材使得载体具有在550nm的波长下在1. 4至1. 6范围内的折射率，并且该电极使得具有改善光透射的性能的涂层的光学厚度 Tdi和金属导电层的几何厚度Tme由以下关系关联Tme = Tme ci+ [B*sin ( Π *TD1/TD1—0) ] / (η 载体)3其中Tme。、B和Tdi Q为常数，Tme Q具有在10. O至25. Onm范围内、优选10. O至23. Onm 范围内的值，B具有在10. O至16. 5范围内的值，并且Tdi Q具有在23. 9*nD1至28. 3*nD1nm范围内的值，nD1表示改善光透射的涂层在550nm的波长下的折射率，表示载体在550nm的波长下的折射率。优选地，常数Tme『B和Tdi ci使得Tme ci具有在10. O至23. Onm、优选10. O 至22. 5nm、最优选11. 5至22. 5nm范围内的值，B具有在11. 5至15. O范围内的值，并且Tdi Q 具有在24. 8*nD1至27. 3*nD1nm范围内的值。更优选地，常数Tme o, B和Tdi o使得Tme o具有在10. 0至23. Onm、优选10. O至22. 5nm、最优选11. 5至22. 5nm范围内的值，B具有在12. O 至15. O范围内的值，并且Tdi Q具有在24. 8*nD1至27. 3*nD1nm范围内的值。根据一种具体实施方案，根据本发明的透明基材使得载体具有在550nm的波长下等于1. 5的折射率，并且该电极使得具有改善光透射的性能的涂层的光学厚度Tdi和金属导电层的几何厚度Tme由以下关系关联Tme = Tme ci+ [B*sin ( Π *TD1/TD1—0) ] / (η 载体)3其中Tme『B和Tdi』为常数，Tme』具有在10. O至25. Onm、优选10. O至23. Onm范围内的值，B具有在10. O至16. 5范围内的值，并且Tdi Q具有在23. 9*nD1至27. 3*nD1nm范围内的值，nD1表示改善光透射的涂层在550nm的波长下的折射率，表示载体在550nm的波长下的折射率。优选地，常数Tme『B和Tdi ci使得Tme ci具有在10. O至23. Onm、优选10. O至 22. 5nm、最优选11. 5至22. 5nm范围内的值，B具有在11. 5至15. O范围内的值，并且Tdi。 具有在24. 8*nD1至27. 3*nD1范围内的值。更优选地，常数Tme『B和Tdi ci使得Tme ci具有在 10. O至23. Onm、优选10. O至22. 5nm、最优选11. 5至22. 5nm范围内的值，B具有在12. O至 15. O范围内的值，并且Tdi Q具有在24. 8*nD1至27. 3*nD1nm范围内的值。根据以上方案的一种具体实施方案，根据本发明的透明基材使得金属导电层的几何厚度至少等于6. Onm,优选至少等于8. Onm,更优选至少等于10. Onm,并且至多等于 22. Onm,优选至多等于20. Onm,更优选至多等于18. Onm,并且其中改善光透射的涂层的几何厚度至少等于50. Onm,优选至少等于60. Onm,并且至多等于130. Onm,优选至多等于 110. Onm,更优选至多等于90. Onm。根据一种具体实施方案，根据本发明的透明基材使得它包含具有在1. 4至1. 6范围内的折射率值的载体，并且使得金属导电层的几何厚度至少等于16. Onm,优选至少等于18. Onm,更优选至少等于20. Onm,并且至多等于29. Onm,优选至多等于27. Onm,更优选至多等于25. Onm,并且其中改善光透射的涂层的几何厚度至少等于20. Onm并且至多等于 40. Onm。令人惊讶地，厚的金属导电层与改善光透射的涂层的优化厚度的结合使用使得可以获得一方面具有高亮度并且另一方面包含基材的光子系统，更特别是OLEDs器件，所述基材的电极具有以Ω/□表示的较低的表面电阻。根据另一种具体实施方案，根据本发明的透明基材使得电极包含改善光透射的涂层，该涂层包含至少一个额外的结晶层，相对于载体，所述结晶层是构成所述涂层的叠层结构中最远的层。根据一种优选实施方案，根据本发明的基材使得构成改善光透射的涂层的材料的折射率(nD1)高于载体的折射率(η载体)(nD1 > η载体)，优选nD1 > 1. 载体，更优选nD1 > 1.3η 载体，最优选nD1 > 1· 5η载体。构成涂层的材料的折射率(nD1)具有在550nm的波长下在1.5 至2. 4、优选2. O至2. 4、更优选2. 1至2. 4范围内的值。当改善光透射的涂层由多个层构成时，nD1由以下关系给出
权利要求
1.用于光子器件的透明基材(1)，该基材包含载体(10)和电极(11)，所述电极(11)包含叠层结构，该叠层结构包含单一的金属导电层(112)和至少一个涂层(110)，所述涂层具有改善通过所述电极的光透射的性能，所述涂层(Iio)具有至少大于3nm并且至多小于或等于200nm的几何厚度，所述涂层(110)包含至少一个改善光透射的层(1101)并位于金属导电层(11 和载体(10)之间，所述电极(11)沉积于所述载体上，其特征在于具有改善光透射的性能的涂层(110)的光学厚度Tdi和金属导电层(112)的几何厚度Tme由以下关系关联Tme = TME—0+B*sin( Π *TD1/TD1—0)/η3载体其中Τ·—0、Β和Tdlo为常数，Tme o具有在10. 0至25. Onm范围内的值，B具有在10. 0至 16. 5范围内的值，并且Tdi Q具有在23. 9*nD1nm至28. 3*nD1nm范围内的值，nD1表示改善光透射的涂层在550nm的波长下的折射率，η表示载体在550nm的波长下的折射率。
2.根据权利要求1的透明基材，其特征在于载体(10)的折射率具有在550nm的波长下至少等于1. 2的值。
3.根据以上权利要求任意之一的透明基材，其特征在于改善光透射的涂层(110)的折射率大于载体(10)的折射率。
4.根据以上权利要求任意之一的透明基材，其特征在于载体(10)具有在550nm的波长下在1.4和1.6之间的折射率。
5.根据权利要求4的透明基材，其特征在于金属导电层(112)的几何厚度至少等于 16. Onm并且至多等于^.Onm，并且其中改善光透射的涂层(110)的几何厚度至少等于 20. Onm并且至多等于40. Onm。
6.根据权利要求1至4任意之一的透明基材，其特征在于载体具有在550nm的波长下等于1. 5的折射率，并且金属导电层(112)的几何厚度至少等于6. Onm并且至多等于 22. Onm，并且其中改善光透射的涂层(110)的几何厚度至少等于50. Onm并且至多等于 130.Onm0
7.根据以上权利要求任意之一的透明基材，其特征在于该电极包含改善光透射的涂层 (110)，该涂层包含至少一个额外的结晶层(1102)，相对于载体(10)，所述结晶层(1102)是构成所述涂层(110)的叠层结构中最远的层。
8.根据权利要求7的透明基材，其特征在于结晶层(1102)的几何厚度至少等于改善光透射的涂层(110)的总几何厚度的7%。
9.根据以上权利要求任意之一的透明基材，其特征在于电极(11)包含表面电学性能均一化薄层(114)，所述薄层相对于载体(10)位于构成所述电极(11)的多层叠层结构的顶部。
10.根据以上权利要求任意之一的透明基材，其特征在于电极(11)包含位于金属导电层(112)和均一化薄层(114)之间的至少一个额外的插入层(113)。
11.根据权利要求10的透明基材，其特征在于插入层(11 的几何厚度(Ein)使得一方面其欧姆厚度至多等于IO12欧姆，其中欧姆厚度等于一方面构成插入层的材料的电阻率 (P)与另一方面该同一层的几何厚度(1)之比；另一方面，插入层的几何厚度与有机电致发光器件的第一有机层的几何厚度(Etffg)通过关系E g = Ein-A相关，术语第一有机层指的是位于插入层和有机电致发光层之间的所有有机层，其中A是具有在5. 0至75. Onm、优选20·0至60. Onm、更优选30. O至45. Onm的范围内的值的常数。
12.根据权利要求10的透明基材，其特征在于插入层(11 的几何厚度(Ein)使得一方面其欧姆厚度至多等于IO12欧姆，其中欧姆厚度等于一方面构成插入层的材料的电阻率 (P)与另一方面该同一层的几何厚度(1)之比；另一方面，插入层的几何厚度与有机电致发光器件的第一有机层的几何厚度(Etffg)通过关系E g = Ein-C相关，术语第一有机层指的是位于插入层和有机电致发光层之间的所有有机层，其中C是具有在150. 0至250. Onm、优选160. 0至225. Onm、更优选75. 0至205. Onm的范围内的值的常数。
13.根据以上权利要求任意之一的透明基材，其特征在于金属导电层(112)在其至少一面上包含至少一个牺牲层(Illa和/或Illb)。
14.根据以上权利要求任意之一的透明基材，其特征在于沉积有所述电极(11)的载体 (10)在与沉积有电极(11)的面相对的面上包含至少一个功能涂层(9)。
15.根据以上权利要求任意之一的透明基材，其特征在于载体(10)侧的反射具有至少等于且至多等于49%的值。
16.根据以上权利要求任意之一的透明基材的制造方法，其特征在于该方法分如下两个阶段进行 具有改善光透射的性能的涂层(110)在载体(10)上的沉积， 金属导电层(112)的沉积，紧接着进行构成光子系统的不同功能元件的沉积。
17.根据以上权利要求任意之一的透明基材的制造方法，其特征在于该方法分如下两个阶段进行 具有改善通过电极(11)的光透射的性能的涂层(110)、金属导电层(112)、牺牲层 (111b)、插入层(113)在载体(10)上的沉积， 均一化层(114)的沉积，紧接着进行构成光子系统的不同功能元件的沉积。
18.有机电致发光器件，其包含根据权利要求1至15任意之一的至少一个透明基材。
19.根据权利要求18的有机电致发光器件，其发射准白光。
全文摘要
用于光子器件的透明基材(1)，该基材包含载体(10)和电极(11)，所述电极(11)包含叠层结构，该叠层结构包含单一的金属导电层(112)和至少一个涂层(110)，所述涂层具有改善通过所述电极的光透射的性能，所述涂层(110)具有至少大于3nm并且至多小于或等于200nm的几何厚度，所述涂层(110)包含至少一个改善光透射的层(1101)并位于金属导电层(112)和载体(10)之间，所述电极(11)沉积于所述载体上，其中具有改善光透射的性能的涂层(110)的光学厚度T01和金属导电层(112)的几何厚度TME由以下关系关联TME＝TME_0+B*sin(П*TD1/TD1_0)/n3载体，其中TME_0、B和TD1_0为常数，TME_0具有在10.0至25.0nm范围内的值，B具有在10.0至16.5范围内的值，并且TD1_0具有在23.9*nD1nm至28.3*nD1nm范围内的值，nD1表示改善光透射的涂层在550nm的波长下的折射率，n载体表示载体在550nm的波长下的折射率。
文档编号C03C17/36GK102326274SQ201080008687
公开日2012年1月18日 申请日期2010年2月19日 优先权日2009年2月19日
发明者B·多莫克, D·德克鲁普特, P·罗奎尼 申请人:旭硝子欧洲玻璃公司