CN101079473A - 有机发光器件及有机电子器件 - Google Patents
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Abstract
提供一种有机发光器件，其具有这样的结构，其中有害材料向内部功能层中的渗透被屏蔽以防止有机发光器件性能降低，和提供包括该有机发光器件的有机电子器件。该有机发光器件包括绝缘基底；发光单元，其堆叠在绝缘基底上，且包括注入空穴的第一电极层、注入电子的第二电极层、以及插入在第一和第二电极层之间通过空穴和电子复合而发光的活性层；和钝化层，其包括交替堆叠的多个阻挡层和缓冲层以密封发光单元不受大气影响，其中阻挡层由含有选自以下的至少一种材料形成：活性金属氧化物、活性金属氮化物或活性金属氮氧化物，以及缓冲层由聚合物有机材料形成。
Description
技术领域
本发明涉及有机发光器件和有机电子器件，更具体地，涉及具有其中有害元素向内部功能层中的渗透被屏蔽以防止有机发光器件的性能降低的结构的有机发光器件和涉及有机电子器件。
背景技术
图1为说明传统的有机发光器件的垂直横截面图。参见图1，在基底10上依次形成用于注入空穴的由氧化铟锡(ITO)形成的第一电极层21、通过空穴和电子复合而发光的有机薄膜层23、以及用于注入电子的第二电极层25。在有机薄膜层23中，通过将分别由第一电极层21和第二电极层25提供的空穴和电子复合而产生光。为此，第一电极层21可由具有大功函的材料形成，且第二电极层25可由具有小功函的材料形成。由于高活性和化学不稳定性的特性，第二电极层25容易通过与外部氧气反应而腐蚀或氧化。有机薄膜层23也具有当湿气或氧气渗透到有机薄膜层23时通过结晶而在结构上发生变化使发光特性降低的问题。
因此，在现有技术中，为防止外部有害材料渗透到包括第一和第二电极21和25以及有机薄膜层23的发光单元20中，采用由金属或玻璃形成的密封壳30密封该发光单元20。采用树脂密封剂50例如UV粘合剂将该密封壳30粘合到第一电极层21，且将由氧化钡(BaO)构成的吸湿剂40放入内壁同时由密封壳30密封。
然而，密封壳30增加了显示器件的重量和体积，且是制造重量轻、薄且小的显示器件的限制因素。此外，密封壳30降低在上面方向上从发光单元20发射的光的透射率。尤其，通过粘合带(未示出)附着到密封壳30上的吸湿剂40也是降低在上面方向上光的透射率的另一个因素。
当将壳型密封方法应用于大型显示器件时，由于扭曲的变形可首先在具有弱的支持结构的密封壳30上发生。因此，在2英寸或更大尺寸的大型显示器件上采用壳型密封方法具有结构上的限制。通常，考虑到有机发光器件的光透射率和重量将密封壳30的厚度限制在预定范围内。因此，树脂密封剂50不能形成为足以固定密封壳30的厚度。这样，外部有害材料通过树脂密封剂50渗透到传统的有机发光器件的内部。而且，在树脂密封剂50的硬化过程中通过蒸发溶剂生成杂质气体，且该杂质气体通过进入到传统的有机发光器件的内部可影响显示功能。此外，由于密封壳30的热膨胀，在树脂密封剂50上产生热应力，因此，需要额外的缓冲层(未示出)以释放该热应力。
此外，密封壳30的附着和吸湿剂40的安装需要额外的人力，由此降低生产率且增加制造成本。尤其，由于制造工艺特征，密封壳30的附着和吸湿剂40的安装不适合应用于大规模生产的在线工艺，由此导致工艺延迟或增加制造成本。
发明内容
本发明提供具有其中有害元素向内部功能层中的渗透被屏蔽以防止有机发光器件的性能降低的结构的有机发光器件和包括该有机发光器件的有机电子器件。
本发明还提供一种薄、轻且柔软的有机发光器件，和包括该有机发光器件的有机电子器件。
本发明还提供一种有机发光器件，其通过在线自动化工艺(in-line-automatic process)降低制造成本，和包括该有机发光器件的有机电子器件。
根据本发明的一方面，提供一种有机发光器件，包括：绝缘基底；发光单元，其堆叠在绝缘基底上且包括注入空穴的第一电极层、注入电子的第二电极层、以及插入在第一和第二电极层之间通过空穴和电子复合而发光的活性层；和钝化层，其包括交替堆叠的多个阻挡层和缓冲层以密封发光单元不受大气影响，其中阻挡层由含有选自以下的至少一种材料的材料形成：活性金属氧化物、活性金属氮化物或活性金属氮氧化物，以及缓冲层由聚合物有机材料形成。
根据本发明的另一方面，提供一种有机电子器件，包括：绝缘基底；在绝缘基底上形成的多个电极；有机半导体层，其通过跨越至少一部分电极形成而形成导电路径；和钝化层，其包括相继堆叠的多个阻挡层和缓冲层以密封有机半导体层不受大气影响，其中阻挡层由含有选自以下的至少一种材料的材料形成：活性金属氧化物、活性金属氮化物或活性金属氮氧化物，以及缓冲层由聚合物有机材料形成。
附图说明
通过参见附图详细描述示例性实施方案，本发明的上述和其它特征以及优点将变得显而易见，其中：
图1为说明传统的有机发光器件的垂直横截面图；
图2为说明根据本发明实施方案的有机发光器件的垂直横截面图；
图3为示出根据本发明实施方案，作为确定对比例和实验性实施方案中有害材料屏蔽效果的实验结果的亮度根据时间变化的图；以及
图4为说明根据本发明另一实施方案的有机电子器件的垂直横截面图。
具体实施方式
参见附图将更充分地描述本发明，附图示出本发明的说明性实施方案。
图2为说明根据本发明实施方案的有机发光器件的垂直横截面图。
参见图2，有机发光器件包括绝缘基底110、在绝缘基底110上形成的发光单元120、和钝化层130，该钝化层130密封发光单元120以使发光单元120不受有害材料的影响。该绝缘基底110可由硬材料形成，诸如玻璃、不锈钢或铝，或为了具有柔性也可由软材料形成，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚酰亚胺、聚丙烯、玻璃纸、PVC等。
该发光单元120根据电流通过发红、绿、和蓝光显示预定图像，且包括起到注入空穴的阳极作用的第一电极层121、起到注入电子的阴极作用的第二电极层125、以及插入在第一和第二电极层121和125之间且通过空穴和电子复合产生光的活性层123。该第一电极层121可由具有大功函的材料形成，例如透明ITO。该第二电极层125可由具有小功函的材料形成，例如通过沉积Mg/Ag、Mg、Al或这些金属的合金。插入在第一和第二电极层121和125之间的活性层123可由小分子量有机膜或聚合物有机膜形成。如果活性层123由低分子量有机膜形成，可通过堆叠空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、有机发光材料层(EML)、电子传输层(ETL)或电子注入层(EIL)形成活性层123。如果活性层123由聚合物有机膜形成，活性层123通常具有其中包括HTL和EML的结构。活性层123的结构不限于此，即，该活性层123可以是EML的单层结构、HTL和EML的双层结构、或EML和ETL的双层结构。
在发光单元120上形成具有多层结构的钝化层130，在该多层结构中相继堆叠多个阻挡层130a和缓冲层130b以防止有害材料从大气渗透到发光单元120中。钝化层130通过交替堆叠阻挡层130a和缓冲层130b形成，且可包括至少两层薄膜以保证对于外部有害材料的最小阻挡效应。
对杂质的阻挡功能主要通过阻挡层130a实现。阻挡层130a可由活性金属氧化物、活性金属氮化物或活性金属氮氧化物形成。该活性金属氧化物指的是衍生自稳定的金属氧化物的由于缺乏氧原子处于活性不稳定态的金属氧化物。更具体地，活性金属氧化物的实例为Al2OX(1＜X＜3)，BaOX(0＜X＜1)，In2OX(1＜X＜3)，TiOX(1＜X＜2)，MgOX(0＜X＜1)，GeOX(0＜X＜1)，CaOX(0＜X＜2)，SrOX(0＜X＜1)，Y2OX(0＜X＜3)，HfOX(0＜X＜2)，ZrOX(0＜X＜2)，MoOx(0＜X＜3)，以及V2Ox(0＜X＜5)。该活性金属氮化物指的是衍生自稳定的金属氮化物的由于缺乏氮原子处于活性不稳定态的金属氮化物。更具体地，活性金属氮化物的一些实例为AlNX(0＜X＜1)和GaNX(0＜X＜1)。此外，活性金属氮氧化物指的是衍生自稳定的金属氮氧化物的由于缺乏氧和/或氮原子处于活性不稳定态的金属氮氧化物。更具体地，活性金属氮氧化物的实例为SiOXNY(0＜X＜2)(0＜Y＜2)。在下文中，活性金属氧化物、活性金属氮化物、以及活性金属氮氧化物将共同称为活性金属氮氧化物。活性金属氮氧化物通过与渗透到有机发光器件中的氧和/或氮的化学反应在其自身稳定的同时起到吸收杂质的作用。阻挡层130a可由2A、3A、4A、3B或4B族金属的氧化物、氮化物或氮氧化物形成，但是本发明不限于上述金属。
该缓冲层130b可由聚合物有机材料或小分子有机材料形成，且插入在各阻挡层130a之间。该缓冲层130b加强相对弱的阻挡层130a，防止阻挡层130a因为脆性而受损，且提供用于形成阻挡层130a的较好条件，使得钝化层130可堆叠至高于预定厚度。例如，缓冲层130b可通过气相沉积聚合方法形成，其中通过真空蒸发在目标材料上沉积前体材料之后通过聚合反应获得聚合物有机膜。另外，缓冲层130b可通过气相沉积法形成，其中获得低分子有机薄膜。该聚合物有机材料为，例如聚脲、聚酰亚胺、以及聚酰胺。除了气相沉积聚合方法之外，缓冲层130b还可通过采用传统的热加热、采用激光或加热棒、或采用电磁感应加热或超声波摩擦的聚合方法形成。可根据用于形成缓冲层130b的材料适当地选择用于形成缓冲层130b的聚合方法。
图3为示出根据本发明实施方案，作为确定对比例和实验性实施方案中有害材料屏蔽效果的实验结果的亮度根据时间变化的图。
图3中，试验结果确定了本发明的效果。横轴表示时间(小时)，纵轴表示亮度。以对于600cd/m2的相对百分数表示亮度。在当前试验中，比较当阻挡层130a由Al2O3和Al2OX(1＜X＜3)形成时的亮度。从试验结果可见，由Al2O3形成的阻挡层130a具有相对陡的斜度，且示出迅速降低的亮度。然而，由Al2OX(1＜X＜3)形成的阻挡层130a具有相对平滑的斜度，且示出缓慢降低的亮度。这是因为Al2OX(1＜X＜3)处于活性状态，其中从Al2O3的稳定氧化物状态中缺少氧，且结果，通过吸收从外部渗透的氧，Al2OX(1＜X＜3)可保护发光单元120不受有害材料影响。
该钝化层130可不仅在作为待保护元件的发光单元120的上表面上形成，而且在绝缘基底110的下表面形成以阻挡有害材料的渗透。在绝缘基底110的下表面上形成的钝化层130与在发光单元120的上表面上形成的钝化层130基本上具有相同构造，且因此，包括交替堆叠的多个阻挡层130a和缓冲层130b。因此，不重复阻挡层130a和缓冲层130b的描述。
图4为说明根据本发明另一实施方案的有机电子器件的垂直横截面图。在图4中，描述有机薄膜晶体管(OTFT)作为有机电子器件的实例。该有机电子器件包括在绝缘基底210的预定区域上形成的栅电极221、覆盖栅电极221以使栅电极221绝缘的有机绝缘膜223、在有机绝缘膜223上形成的源电极225和漏电极227、形成在有机绝缘膜223上以连接源电极225和漏电极227的有机半导体层229、和在有机半导体层229上形成的钝化层231。
该绝缘基底210支撑有机电子器件，且可由玻璃材料或柔性聚合物材料形成。在绝缘基底210上形成的栅电极221可由传统的金属诸如Au、Ag、Al、Cu或Ni形成。在绝缘基底210上形成该有机绝缘膜223，有机绝缘膜223通过掩盖栅电极221使栅电极221绝缘，以及有机绝缘膜223可由聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚酰亚胺、苯并环丁烯(BCB)形成。
在有机绝缘膜223上的预定区域上形成源电极225和漏电极227，且源电极225和漏电极227可由与栅电极221相似的金属电极材料形成。有机半导体层229用作源电极225和漏电极227之间的导电路径，且在源电极225和漏电极227之间的有机绝缘膜223上形成。该有机半导体层229可由并五苯、聚乙炔、聚苯胺、或这些材料的衍生物形成。
钝化层231密封在钝化层231的内侧的薄膜结构以防止栅电极221、源电极225、和漏电极227被氧化或腐蚀并防止有机绝缘膜223和有机半导体层229由于与氧或湿气反应而退化。该钝化层231具有其中交替堆叠阻挡层231a和缓冲层231b的结构。阻挡层231a阻止外部有害材料和内部薄膜结构(包括栅电极221、源电极225、漏电极227、及有机半导体层229)之间的反应。该缓冲层231b防止弱的阻挡层231a的脆性损伤，并提供用于形成阻挡层213a的较好条件，使得该钝化层231可堆叠至高于预定厚度。可由活性金属氮氧化物形成阻挡层231a，且可由聚合物有机材料形成缓冲层231b。该活性金属氮氧化物为处于这样状态的化合物，该状态中从稳定构成的组成中缺少氧原子或氮原子。活性金属氮氧化物通过与有害成分的反应在其自身稳定的同时吸收有害成分诸如渗透到有机电子器件中的氧或氮。该缓冲层231b可由聚合物有机材料诸如聚脲、聚酰亚胺、聚酰胺形成，该材料可气相沉积聚合。缓冲层231b也可由各种聚合物有机材料形成，该材料可通过传统的加热、电磁感应加热、激光或加热棒、或超声波摩擦聚合。
在绝缘基底210的下表面上可形成额外的钝化层232。在本发明中该钝化层232不是必需的元件，但是可与覆盖有机半导体层229的钝化层231一起使用以获得对杂质渗透的最大阻挡。在绝缘基底210的下表面上的钝化层232也可以其中交替堆叠多个阻挡层232a和缓冲层232b的结构形成，因此，将不重复其描述。
根据本发明，有机电子器件不以壳型密封法密封，而用多个钝化层密封，由此提供薄和重量轻的有机电子器件。尤其，由于钝化层包括活性金属氮氧化物，所以可有效地阻挡可渗透到有机发光器件中的有害材料。因此，基本上防止降低显示功能能力的暗点形成以及亮度的降低。
尽管参见其示例性实施方案已经具体地示出并描述了本发明，本领域技术人员应该理解，在不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上作出各种改变。
Claims (21)
1.一种有机发光器件，包括：
绝缘基底；
发光单元，其堆叠在该绝缘基底上，且包括注入空穴的第一电极层、注入电子的第二电极层、以及插入在该第一和第二电极层之间通过空穴和电子复合而发光的活性层；以及
钝化层，其包括交替堆叠的多个阻挡层和缓冲层以密封该发光单元不受大气影响，其中该阻挡层由含有选自以下的至少一种材料的材料形成：活性金属氧化物、活性金属氮化物、或活性金属氮氧化物，以及该缓冲层由聚合物有机材料或低分子有机材料形成。
2.权利要求1的有机发光器件，其中该活性金属氧化物为衍生自稳定的金属氧化物的由于缺乏氧原子处于活性不稳定态的金属氧化物。
3.权利要求1的有机发光器件，其中该活性金属氮化物为衍生自稳定的金属氮化物的由于缺乏氮原子处于活性不稳定态的金属氮化物。
4.权利要求1的有机发光器件，其中该活性金属氮氧化物为衍生自稳定的金属氮氧化物的由于缺乏氧和/或氮原子处于活性不稳定态的金属氮氧化物。
5.权利要求1的有机发光器件，其中该活性金属氧化物为选自以下的一种：Al2OX(1＜X＜3)，BaOX(0＜X＜1)，In2OX(1＜X＜3)，TiOX(1＜X＜2)，MgOX(0＜X＜1)，GeOX(0＜X＜1)，CaOX(0＜X＜2)，SrOX(0＜X＜1)，Y2OX(0＜X＜3)，HfOX(0＜X＜2)，ZrOX(0＜X＜2)，MoOx(0＜X＜3)，以及V2Ox(0＜X＜5)。
6.权利要求1的有机发光器件，其中该活性金属氮化物为选自AlNX(0＜X＜1)和GaNX(0＜X＜1)的一种。
7.权利要求1的有机发光器件，其中该活性金属氮氧化物为SiOXNY(0＜X＜2)(0＜Y＜2)。
8.权利要求1的有机发光器件，其中通过气相沉积聚合方法或气相沉积法形成该缓冲层。
9.权利要求8的有机发光器件，其中该缓冲层由含有小分子有机材料或选自聚脲、聚酰亚胺和聚酰胺的一种聚合物有机材料的材料形成。
10.权利要求1的有机发光器件，其中在该绝缘基底的下表面上形成额外的钝化层。
11.一种有机电子器件，包括：
绝缘基底；
多个电极，其形成在该绝缘基底上；
有机半导体层，其通过跨越至少一部分电极形成而形成导电路径；和
钝化层，其包括相继堆叠的多个阻挡层和缓冲层以密封该有机半导体层不受大气影响，其中该阻挡层由含有选自以下的至少一种材料的材料形成：活性金属氧化物、活性金属氮化物或活性金属氮氧化物，以及该缓冲层由聚合物有机材料形成。
12.权利要求11的有机电子器件，其中在该绝缘基底上依次形成栅电极、覆盖该栅电极的有机绝缘膜、以及在该有机绝缘膜上形成的源电极和漏电极，且该有机半导体层跨越该源电极和漏电极与一部分有机绝缘膜形成。
13.权利要求11的有机电子器件，其中该活性金属氧化物为衍生自稳定的金属氧化物的由于缺乏氧原子处于活性不稳定态的金属氧化物。
14.权利要求11的有机电子器件，其中该活性金属氮化物为衍生自稳定的金属氮化物由于缺乏氮原子处于活性不稳定态的金属氮化物。
15.权利要求11的有机电子器件，其中该活性金属氮氧化物为衍生自稳定的金属氮氧化物由于缺乏氧和/或氮原子处于活性不稳定态的金属氮氧化物。
16.权利要求11的有机电子器件，其中该活性金属氧化物为选自以下的一种：Al2OX(1＜X＜3)，BaOX(0＜X＜1)，In2OX(1＜X＜3)，TiOX(1＜X＜2)，MgOX(0＜X＜1)，GeOX(0＜X＜1)，CaOX(0＜X＜2)，SrOX(0＜X＜1)，Y2OX(0＜X＜3)，HfOX(0＜X＜2)，ZrOX(0＜X＜2)，MoOx(0＜X＜3)，以及V2Ox(0＜X＜5)。
17.权利要求11的有机电子器件，其中该活性金属氮化物选自AlNX(0＜X＜1)和GaNX(0＜X＜1)的一种。
18.权利要求11的有机电子器件，其中该活性金属氮氧化物为SiOXNY(0＜X＜2)(0＜Y＜2)。
19.权利要求11的有机电子器件，其中通过气相沉积聚合方法或气相沉积法形成该缓冲层。
20.权利要求19的有机电子器件，其中该缓冲层由含有小分子有机材料或选自聚脲、聚酰亚胺和聚酰胺的一种聚合物有机材料的材料形成。
21.权利要求11的有机电子器件，其中在该绝缘基底的下表面上形成额外的钝化层。
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