CN104091897B - 有机电子器件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机电子器件，其对潮气和氧化剂是敏感的，包括基板、包括活性元件且具有地形台阶的有机功能区域、位于该有机功能区域上的活性聚合物隔层，该隔层能够结合潮气和氧化剂并且平坦化该有机功能区域的地形台阶。一个罩封装该有机功能区域和该活性聚合物隔层。这种有机电子器件能够容易地用薄膜封装构建，并且由于该罩和该活性聚合物隔层的增强的阻隔能力还表现出增强的保存期。

Description

有机电子器件

发明背景

许多有机电子器件，例如有机发光器件(OLED)、集成塑料电路或者有机辐射传感器(如有机光电晶体管)由一些元件组成，它们经常受到氧化剂和潮气的影响，因而当该器件暴露于潮气或者氧气中时产生性能的劣化。

OLED器件，例如，包括位于基板上的功能叠层。该功能叠层包括至少一个或者多个夹在两个导电层之间的有机功能层。导电层起到电极的作用(阴极和阳极)。当电压施加到这些电极时，电荷载流子通过这些电极注入这些功能层，并且在这些电荷载流子复合后，就发射出可见光辐射(电致发光)。该功能叠层的元件中的多数，例如，有机功能层和阴极层，通常包括碱金属如钙或者镁，对潮气或者氧化剂如氧气非常敏感。基板上的该有机功能叠层通常用罩封装，罩可以包括例如玻璃或者陶瓷。

美国专利申请公开US2003/0038590A1描述了一种OLED器件结构，其中活性OLED像素设置于基板上并且用盖子封装。由IIA族金属或者IIA族金属氧化物如钙、钡、氧化钡或者氧化钙构成的结构化吸气剂层布置在封装区域内，以进行持久吸收。这种常规器件一个主要的缺点是往往作为顶部电极层的阴极层没有用吸气剂材料覆盖。因此阴极层可能仍然容易与渗入该器件内部的潮气或者氧气反应，而不管存在吸气剂层这个事实(参见图1)。

此外，薄膜封装形式的罩当前正处在针对有机电子器件的调查中。有机电子器件往往包括具有带不同形貌台阶的包括活性元件的活性区域。OLED例如可以包括具有伸出部分的条(bar)，用于构造功能层和/或构造阴极层，从活性区域突出来(参见图2至图4)。这些地形台阶产生高度不规则表面，其上难于沉积薄膜封装。

发明内容

因此，对于有机电子器件来说，需要具有可靠的封装，以防止潮气或者氧化剂扩散到活性有机区域。此外，对于有机电子器件来说，存在这样的需要，其有机功能区域以这样的方式制造，使得薄膜封装形式的罩能够容易地在有机功能区域的顶上产生。

本发明通过提供如基本权利要求1的有机电子器件而满足这些需要。本发明的有利的实施例是从属权利要求的主题。

根据基本权利要求，本发明的主题是一种有机电子器件，其对潮气或者氧化剂是敏感的，并且包括：

-基板；

-该基板上的有机功能区域，包括活性元件并且具有地形台阶，

-该有机功能区域上的活性聚合物隔层，

-该活性聚合物隔层能够结合潮气和氧化剂，并且平坦化该有机功能区域的地形台阶，和

-封装该有机功能区域和该活性聚合物层的罩。

与包括无机吸气剂材料的常规的有机电子器件相比，本发明的有机电子器件提供了一个活性聚合物隔层，其能够主动地结合并且因此中和渗透物如潮气和氧化剂。这种结合能够通过例如对渗透物的化学或者物理吸收而发生。

由于其聚合物的性质，活性聚合物隔层比常规无机吸气剂材料制造起来要容易得多，并且能够作为液体或者浆糊例如沉积在该有机电子器件的功能叠层的顶部电极上，从而使通常存在于有机功能区域中的地形台阶平坦化。

该地形台阶通常归因于功能区域的不同元件。对于OLED器件来说，该功能区域的这些元件可以例如是具有用于分隔阴极条的伸出部分的隔条或具有限定OLED器件的活性像素区域的空心的层。具有带有伸出部分的隔条和带有限定活性像素的空心的层的OLED器件在公开号为DE10133686A1的未决德国专利申请中有描述，这里将其全文引入。

地形台阶，例如隔条可以具有大约3μm的高度。因此，用活性聚合物隔层可以覆盖并且因此平坦化有机功能区域的地形台阶，与该地形台阶相邻测得的该隔层厚度比地形台阶的高度要大。该平坦化活性聚合物隔层然后为薄膜封装的产生提供了一个平面。

该活性聚合物隔层最好从带有分散的环状糊精的聚合物基体、环烯共聚物，和带有酐的聚合物基体和它们的混合物中产生。

环状糊精是α-D-葡萄糖的环状低聚物，通过某种酶例如环状糊精糖基转移酶(cyclodextrin glucotransferases)的作用产生。环状糊精包括六、七或者八个α-1,4-连接葡萄糖单体，已知如α-,β-,γ-环状糊精。该环状糊精分子彼此之间以专门的方式取向，使得在该环状糊精的晶体点阵内形成连续通道。这些通道具有一定体积的大的中空内部，并且因此能够结合渗透物例如气体分子。渗透物甚至能够以共价方式与环状糊精分子结合，例如，通过原羟基在葡萄糖一半的六-碳位置和二次羟基(secondary hydroxyl group)在分子的二-和三-碳位置。为了改变环状糊精的溶解性、相容性和热稳性，这些羟基也能够用其它基团取代。也可以用羟基的取代基来将结合强度调整到位于环状糊精和潜在渗透物的结合强度之间的一个值。因此，环状糊精能够持久地中和，例如潮气或者氧化剂。环状糊精最好分散在聚合物基体如聚丙烯中。

环烯共聚物可以，例如，包括通过挤压混合的两种成分。一种成分可以，例如，是可氧化的聚合物，如聚(乙烯-甲基丙烯酸酯/环己烯基-甲基丙烯酸酯)(EMCM)。第二种成分可以例如包括光引发剂和催化剂，例如过渡金属催化剂。两种成分可以形成所谓的氧化净化系统，其能够在例如暴露于UV辐射时激活。这些聚合物的环烯基团然后能够通过开环反应或者芳构化反应与例如氧气分子发生化学反应。

在另一个实施例中，活性聚合物隔层还可以是带有酐的聚合物基体。该酐最好是能够通过从各个自由酸中除去水而形成的碳酸酐。因此，这些酐能够非常有效地结合潮气，例如水分子。用于酸酐的优选例子是有机酸的酸酐如马来酸酐。酸酐最好易于与聚合物基体例如聚苯乙烯共价。也可以使用环状糊精、环烯共聚物和酐的混合物，以保证对于不同类型的氧化剂或者潮气有最佳阻隔性能。

还可以使用液晶聚合物作为活性聚合物隔层。这些聚合物表现出与液晶相同的性能，并且往往是通过芳族二羧酸和芳族二胺或者苯酚的缩聚反应合成的。

最好该有机聚合物隔层能够化学地并且因此持久地结合潮气和氧化剂。化学结合保证对潮气和氧化剂的最佳吸收和中和。

有利的是，活性聚合物隔层的介质厚度是大约1到10μm。这个厚度足以覆盖有机功能区内大部分的形貌台阶并且因此使有机功能区域内大部分的地形台阶平坦化，该地形台阶是因功能区域的不同元件造成的。

本发明的有机电子器件的基板从玻璃、金属、聚合物和陶瓷中选择。玻璃基板，例如，最好用于所谓的底部发射OLED器件，在该器件中由有机功能叠层产生的光通过基板发射出来。

封装有机功能叠层的罩可以包括，例如，如聚合物、金属、陶瓷和玻璃或者它们的组合这样的材料。该罩还可以包括由活性聚合物隔层和陶瓷隔层组成的阻挡组件(参见例如图4)。

在本发明另一个优选实施例中的有机电子器件中，该罩提供了位于罩和有机功能区域之间的腔室。这时，该活性聚合物隔层能够保持一个足以防止该罩接触到有机功能区域的厚度。这意味着活性聚合物隔层是布置于该罩和该有机功能区域之间并且因此提供了一种安全区，该区能够支撑该罩并且因此防止对该有机功能区域的任何破坏。有利的是，该活性聚合物隔层基本上充满该腔室(参见例如图2)。这意味着，该罩，例如透明的玻璃罩，安装在该活性聚合物隔层上并且因此受该活性聚合物隔层支撑。这种布置也提供了一个更为稳定的罩。

该罩还可以包括陶瓷隔层，该陶瓷隔层布置于使有机功能区域的地形台阶平坦的该活性聚合物隔层上。这种陶瓷隔层能够物理地防止潮气和氧化剂从外部环境渗入该有机电子器件的内部。在这个实施例中，通过陶瓷隔层的缺陷渗入的残留潮气和氧化剂可以由下面的活性聚合物隔层的该活性聚合物材料吸收并且中和。该陶瓷隔层通常具有1到250纳米之间的厚度。因此，通过在活性聚合物隔层上产生陶瓷隔层，就可以在本发明的有机电子器件上建立薄膜封装。布置在1μm厚的活性聚合物隔层上的具有10^-3g/(m²/天)扩散率的陶瓷隔层能够达到在第一渗入分子能够到达由这种薄膜封装所封装的该有机活性区域之前有10000小时。

在本发明的一个优选实施例中，陶瓷隔层从金属氮化物、金属氧化物和金属氮氧化物中选出。这些金属氮化物、金属氧化物或者金属氮氧化物的金属成分最好从铝和硅中选择。这些陶瓷隔层能够针对气体或者液体的渗入提供一个非常好的物理阻隔。除这些材料之外，可以使用其它陶瓷材料，其主要包括无机的和非金属的化合物或元素。

在另一个实施例中，该基板或者该罩和该活性聚合物隔层是透明的。对于其中基板是透明的(例如玻璃的)有机-光学器件来说，能够构造一种所谓的底部发射OLED，其中产生的光能够通过该基板可视。对于别的情形，其中该罩和该活性聚合物隔层是透明的，能够构造一种所谓的顶部发射OLED或者TOLED，其中从有机功能区域发射的光能够通过该罩和该聚合物隔层。

根据本发明的另一个实施例，该罩不仅包括一个陶瓷隔层，而且包括一个由附加聚合物隔层和附加陶瓷隔层组成的交替组件。这种组件表现出非常高的阻隔能力，并且例如对于潮气和氧气的渗透率高达10^-6g/(m²/天)。

在另一个实施例中，本发明的有机电子器件还包括具有能够结合潮气和氧化剂的至少一个另外的活性聚合物隔层以及至少一个陶瓷隔层的附加阻隔叠层。这种阻隔叠层，例如对于位于柔性聚合物基板上的柔性有机电子器件是非常有用的。这些柔性聚合物基板对于水蒸气和氧化剂通常表现出非常高的渗透率，其范围超过1g/(m²/天)。对这种情形，该阻隔叠层能够提供对于潮气和氧化剂的附加的阻隔，特别是当为了吸收通过该柔性基板渗入的潮气和氧气(参见例如图4)而将其布置在该基板和该有机功能区域之间的时候。

对于附加阻隔叠层布置在该基板和该有机功能区域之间的情形，最好将该有机功能区域布置在该阻隔叠层上。然后，有利的是，将该阻隔叠层的至少一个附加活性聚合物隔层布置在与该有机功能区域相邻处，从而平坦化该阻隔叠层的该陶瓷隔层的不平坦。通常，该陶瓷隔层表现出大约<25nm rms的不平坦性，这也能够破坏该有机功能区域的敏感元件。因此，将活性聚合物隔层布置在该有机功能区域和该陶瓷隔层之间(参见例如图3)是有用的。

对于柔性基板的情形，有利的是，该基板包括聚合物，例如聚醚砜(PES)或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。在本发明另一个有用的变例中，该基板本身是一个活性聚合物隔层。通常该柔性有机电子器件的聚合物基板比陶瓷隔层或活性聚合物隔层厚得多。柔性聚合物基板通常具有大约100到200μm的厚度。因此，最好将潮气和氧化剂净化材料，例如环状糊精、环烯共聚物或者酐共挤塑进聚合物基板中，以使该聚合物基板本身能够起到活性聚合物隔层的作用。这种基板由于其厚度厚能够表现出非常高的阻隔能力(参见例如图4)。

当基板起到活性聚合物隔层的作用时，最好将陶瓷隔层布置在该基板上，以保护该基板免受器件外部环境影响。这种陶瓷隔层能够防止潮气和氧化剂中的大部分接触到该活性聚合物阻隔基板(参见例如图4)。

该有机功能区域可以由第一导电层、位于第一导电层上的有机功能层和位于该功能层上的第二导电层的叠层组成，其中该有机功能层包括至少一个有机电致发光层，具有这种有机功能叠层的电子器件形成有机电致发光器件(OLED)。

位于该第一导电层和第二导电层之间的该有机功能层还可以是有机辐射探测层，使得该电子器件提供一个有机辐射探测器件，例如有机太阳能电池。该有机功能叠层还可以形成包括有机导电材料的所谓集成塑料电路。

下面通过附图更具体地解释本发明。仅仅为了解释的目的，所有的附图简单地示意性绘出。

附图说明

图1示出一个常规的电子器件。

图2示出本发明的有机电子器件。

图3示出本发明另一个实施例的有机电子器件。

图4示出本发明另一个变例的有机电子器件。

具体实施方式

图1示出一个具有图案化的吸气剂层的常规的有机电子器件的截面图，正如例如在美国专利申请公开号US2003/0038590A1中所描述的。功能叠层5包括夹在两个导电层之间的有机功能层，布置在基板1上，并且用罩10和密封区域20封装。图案化的吸气剂层15以布置在封装区域内的环的形式在旁边围绕着功能叠层5。罩和吸气剂层之间存在一个间隙d，其允许氧气和潮气通过密封区域20渗入，如箭头12所示的，而没有被吸气剂层吸收。

图2绘出本发明的有机电子器件即一个OLED器件的截面图。平行的条形的第一导电层25布置在基板20上。具有伸出部分的隔条40设置在第一导电层25上。有机功能层30沉积在第一导电层25上位于两个相邻的隔条40之间的间隙中。第二导电层35通过隔条40构造为条形，垂直于第一导电层25延伸，其可以通过在有机功能区域的整个区域上沉积导电材料的连续膜而形成。该连续膜在形成条35的隔条的伸出部分中断。包括导电层25、35和有机功能层30的有机功能叠层连同隔条40这样的布置在有机功能区域产生不同的地形台阶。这些地形台阶用活性聚合物隔层45覆盖和平坦化，活性聚合物隔层45沉积在该有机功能区域的这些元件的整个布置上。罩50，例如玻璃，封装整个有机功能区域和活性聚合物隔层45，最好该活性聚合物隔层45也支撑罩50，以防止罩和有机功能叠层的接触。为了从器件的外部电接触第一导电层25，可以存在接触垫26。

图3示出本发明另一个实施例的柔性有机OLED器件。阻隔叠层80由两个活性聚合物隔层65和75和一个陶瓷隔层70组成，布置在柔性聚合物基板60上。有机功能区域包括彼此垂直延伸的两个条形导电层85和95以及一个有机功能层90，该有机功能区域布置在阻隔叠层80的顶上。该有机功能区域还包括一个具有空心82的层81，空心82限定OLED器件的活性像素。用于分隔阴极条的、具有伸出部分的附加隔条83布置在空心层81的顶上。该有机功能叠层、空心层81和隔条83的整个布置由活性聚合物隔层100覆盖和平坦化。在本发明一个变例的OLED器件中，罩105由陶瓷隔层组成。陶瓷隔层105和70都具有不平坦性，其示意性地用锯齿线标出这些陶瓷层。活性聚合物隔层100和75布置在各自的陶瓷隔层和有机活性区域之间，以进一步使两个陶瓷隔层的不平坦处平坦化，防止任何对有机功能区域的破坏。仍然存在接触垫86，以使外部电接触到第一导电层85。

图4绘出本发明另一个OLED器件的截面图。包括第一导电层210、有机功能层215和第二导电层220的有机功能区域连同隔条225一起布置在作为活性聚合物隔层的柔性基板200上。这个活性聚合物隔层基板通过布置在该基板表面的陶瓷隔层205而免受外部环境影响。有机功能区域的地形台阶由活性聚合物隔层230平坦化。在这个活性聚合物隔层的顶上布置有由陶瓷隔层235、活性聚合物隔板240和另一个陶瓷隔层245构成的组件。

本发明的范畴不限于这些图中所示的实施例。事实上，特别是涉及到阻隔叠层中陶瓷隔层和活性聚合物隔层的次序的各个变例都是可行的。此外，除了图中所示的这些元件之外的地形台阶可以用本发明器件的活性聚合物隔层来平坦化。

本发明体现为每个新颖的特征和这些特征的各个组合，其包括权利要求书中所述的任一特征的每个组合，即使这些特征的这个组合没有明确地在权利要求书中阐述。

Claims (21)

1.一种有机电子器件，其对潮气或者氧化剂敏感，包括：

基板；

该基板上的有机功能区域，包括活性元件并且具有地形台阶，

该有机功能区域上的活性聚合物隔层，其中，该活性聚合物隔层的活性聚合物材料吸收并且中和潮气和氧化剂，使得该活性聚合物隔层能够化学地结合潮气和氧化剂，并且平坦化该有机功能区域的地形台阶，和

封装该有机功能区域和该活性聚合物隔层的罩,其中，该罩提供位于该罩和该有机功能区域之间的用于填充该活性聚合物隔层的腔室，以及其中该罩包括布置于该活性聚合物隔层的侧面上的陶瓷隔层。

2.如权利要求1所述的器件，

其中该活性聚合物隔层是从下列材料中选出的：

带有分散的环状糊精的聚合物基体，

环烯共聚物，和

带有酐的聚合物基体。

3.如权利要求1所述的器件，

其中该活性聚合物隔层的介质厚度比该有机功能区域的地形台阶的高度要大。

4.如权利要求1所述的器件，

其中该活性聚合物隔层的厚度为1到10μm。

5.如权利要求1所述的器件，

其中该基板是从下列材料中选出的：

玻璃，金属，聚合物和陶瓷。

6.如权利要求1所述的器件，

其中该罩包括一种从下述组选出的材料，该组包括：

聚合物，

金属，

陶瓷，和

玻璃。

7.如权利要求1所述的器件，

该活性聚合物隔层保持一个足以防止该罩与该有机功能区域接触的厚度。

8.如权利要求7所述的器件，

其中该活性聚合物隔层基本上充满该腔室。

9.如权利要求1所述的器件，

其中该陶瓷隔层是从金属氮化物、金属氧化物和金属氮氧化物选出的。

10.如权利要求9所述的器件，

其中构成所述金属氮化物、所述金属氧化物和所述金属氮氧化物的金属是从Al和Si选出的。

11.如权利要求1所述的器件，

其中该基板是透明的；或者，该罩和该活性聚合物隔层是透明的。

12.如权利要求1所述的器件，

其中该罩包括由聚合物隔层和陶瓷隔层组成的交替组件。

13.如权利要求1所述的器件，还包括

阻隔叠层，包括

至少一个附加活性聚合物隔层，其能够结合潮气和氧化剂，和

至少一个陶瓷隔层。

14.如权利要求13所述的器件，

其中该阻隔叠层布置在该基板和该有机功能区域之间。

15.如权利要求14所述的器件，其中

该有机功能区域布置在该阻隔叠层上，并且

该阻隔叠层的该至少一个附加活性聚合物隔层与该有机功能区域相邻，其使该阻隔叠层的该陶瓷隔层的不平坦处平坦化。

16.如权利要求15所述的器件，

其中该基板是柔性的，包括聚合物。

17.如权利要求15所述的器件，

其中该基板是活性聚合物隔层。

18.如权利要求17所述的器件，

其中一个陶瓷隔层布置在该基板上，以保护该基板免受器件外部的环境影响。

19.如权利要求1所述的电子器件，

其中该有机功能区域是包括第一导电层、位于第一导电层上的有机功能层和位于该有机功能层上的第二导电层的叠层，

该有机功能层包括至少一个有机的、电致发光层，形成有机发光器件。

20.如权利要求1所述的器件，

其中该有机功能区域是包括第一导电层、位于第一导电层上的有机功能层和位于该有机功能层上的第二导电层的叠层，

该有机功能层包括形成有机辐射传感器的至少一个有机辐射探测层。

21.如权利要求1所述的器件，

其中该有机功能区域包括集成塑料电路。