CN105518896A - 用于制造超薄有机发光装置的方法 - Google Patents
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Abstract
提供了用于制造超薄有机发光装置的方法，所述装置的光提取效率可改善且厚度可显著减小。所述方法包括以下步骤：用聚合物材料涂覆支撑体，用玻璃料浆料涂覆聚合物材料，在聚合物材料分解的温度下热处理所得的结构以使通过热处理由玻璃料浆料形成的玻璃料基板与支撑体分离，以及在已涂覆聚合物材料的玻璃料基板的一个表面上形成装置层。装置层包括顺序布置于玻璃料基板的一个表面上的第一电极、有机发光层和第二电极。
Description
技术领域
本发明涉及用于制造超薄有机发光装置的方法，更具体来说涉及用于制造超薄有机发光装置的方法，所述装置的光提取效率可改善且厚度可显著降低。
背景技术
通常，发光装置可一般分成其中发光层由有机物质构成的有机发光装置，和其中发光层由无机物质构成的无机发光装置。在这些发光装置中，发光层为自发光层，其使用由激子发射的能量产生光，所述激子经由通过阴极注入的电子和通过阳极注入的空穴的复合产生。此类有机发光装置具有多种优点，诸如，低电压驱动、自发射、宽视角、高分辨率、天然色再现和快速响应。
近来，正在进行积极的研究以将有机发光装置应用至多种装置，诸如便携式信息装置、照相机、手表、办公设备、媒介物的信息显示窗、电视(TV)、显示器、或照明系统。
用于改善有机发光装置的发光效率的方法包括改善构成发光层的材料的发光效率的方法以及改善提取由发光层产生的光的光提取效率的方法。
光提取效率取决于形成有机发光装置的层的折光率。在典型有机发光装置中，当一束由发光层产生的光以大于临界角的角度发射时，该光束在较高折射率层诸如透明电极层和较低折射率层诸如玻璃基板之间的界面处被全部反射。这因此降低光提取效率，从而降低有机发光装置的总发光效率，这是有问题的。
更具体地，仅约20％由发光层产生的光向外发射并且约80％的所述光通过如下而被损失掉：源自包括电子注入层、电子传输层、发射层、空穴传输层和空穴注入层的发光层与阳极和玻璃基板之间的折光率的差值的波导效应，以及源自玻璃基板和空气之间的折光率的差值的总内反射。在此，内部有机发光层的折光率范围为1.7至1.8，而一般用于阳极的氧化铟锡(ITO)的折光率为约1.9。因为两层具有非常小的在200至400nm范围内的厚度并且用于玻璃基板的玻璃的折光率为约1.5，从而在有机发光装置内部导致平面型波导。经计算，由于上述理由所致的以内部波导模式损失的光的比率为约45％。此外，因为玻璃基板的折光率为约1.5且环境空气的折光率为1.0，当从玻璃基板的内部向外引导光时，具有大于临界角的入射角的光束被全部反射且在玻璃基板内被捕获。被捕获的光的比率高达约35％，且仅约20％所述产生的光向外发射。
有机发光装置由于其纤细轮廓比其它发光装置诸如发光二极管(LED)的那些更薄而正获得递增的关注。因为自发光有机发光装置不需要向其加入背光单元(BLU)，所以有机发光装置有利地允许最终产品的厚度为几毫米。然而，尽管期望进一步减小有机发光装置的厚度，但是基于现有结构或工艺不可能进一步减小有机发光装置的厚度，因为在减小有机发光装置的玻璃基板或封装玻璃基板的厚度方面有限制。当在现有工艺下制造有机发光装置时，玻璃基板的最小厚度为0.1mm。当基于现有工艺制造有机发光装置时，有机发光装置的厚度必须大于玻璃基板的厚度。
在发明背景部分中公开的信息仅为了更好地理解发明背景而提供且不应视为承认或任何形式的暗示该信息构成已经为本领域技术人员已知的现有技术。
现有技术文件
专利文件1：韩国专利申请公布No.10-2007-0051601(2007年5月18日)
发明内容
本发明的各个方面提供了制造超薄有机发光装置的方法，所述装置的光提取效率可得以改善且厚度可得以显著降低。
本发明的一方面提供了制造超薄有机发光装置的方法。所述方法包括下列步骤：用聚合物材料涂覆支撑体；用玻璃料(frit)浆料涂覆聚合物材料；在聚合物材料分解的温度下热处理所得的结构以使通过热处理由玻璃料浆料形成的玻璃料基板与支撑体分离；以及在已涂覆聚合物材料的玻璃料基板的一个表面上形成装置层，所述装置层包括顺序布置于玻璃料基板的一个表面上的第一电极、有机发光层和第二电极。
根据本发明的实施方式，聚合物材料可用玻璃料浆料涂覆以使玻璃料基板的厚度范围为4至5μm。
涂覆支撑体的聚合物材料可以为选自由聚二甲基硅氧烷(PDMS)、光致抗蚀剂(PR)和聚酰亚胺(PI)组成的候选聚合物材料组中的一种。
热处理所得的结构的温度范围可以为400至600℃。
在玻璃料基板与支撑体分离后，玻璃料基板的一个表面的表面粗糙度可比其上将形成装置层的玻璃料基板的另一个表面的表面粗糙度更大。
玻璃料基板的一个表面的表面粗糙度范围可以为0.4至0.5nm。
玻璃料基板的厚度和装置层的厚度的总和可为10μm或更少。
在本发明的另一方面中，提供了制造超薄有机发光装置的方法。所述方法包括下列步骤：用聚合物材料涂覆支撑体；用其中含有光散射颗粒的金属氧化物涂覆聚合物材料；用玻璃料浆料涂覆金属氧化物；在聚合物材料分解的温度下热处理所得的结构，以使包括通过热处理由玻璃料浆料形成的玻璃料基板和金属氧化物的堆叠物(stack)与支撑体分离，以及在已涂覆聚合物材料的堆叠物的一个表面上形成装置层，所述装置层包括顺序布置于金属氧化物的一个表面上的第一电极、有机发光层和第二电极。
根据本发明的实施方式，聚合物材料可用金属氧化物和玻璃料浆料涂覆以使堆叠物的厚度范围为5至20μm。
涂覆支撑体的聚合物材料可以为选自由聚二甲基硅氧烷(PDMS)、光致抗蚀剂(PR)和聚酰亚胺(PI)组成的候选聚合物材料组中的一种。
可热处理所得的结构的温度范围为400至600℃。
在堆叠物与支撑体分离后，堆叠物的一个表面的表面粗糙度可比将于其上形成装置层的堆叠物的另一个表面的表面粗糙度更高。
金属氧化物的一个表面的表面粗糙度范围可以为0.4至0.5nm。
如上文所述的，本发明利用聚合物的特性：在高温度下分解且通过涂覆而形成高度平整的表面。可替代常规玻璃基板的超薄玻璃料基板通过如下制备：用聚合物材料涂覆支撑体，用预期厚度的玻璃料涂覆聚合物材料，然后在聚合物材料分解的温度下烧制所得的结构，从而硬化的玻璃料或玻璃料基板与支撑体分离。归因于形成高度平整的表面的聚合物材料的一种特性，已涂覆聚合物材料的玻璃料基板的一个表面也形成高度平整的表面，其将邻接必须具有高水平的平整度的透明电极，从而排除单独的平坦化层的必要性。因为玻璃料基板的另一个表面具有高水平的表面粗糙度，所以不需要单独的外部光提取层。因为玻璃料基板具有高折光率(其等于或类似于透明电极)，也可省略内部光提取层。根据本发明，玻璃料基板可替代常规有机发光装置的玻璃基板以及内部和外部光提取层，由此可使有机发光装置的厚度最小化。即，可能制作有机发光装置，其厚度为常规有机发光装置的约1/10，同时改善有机发光装置的光提取效率。
此外，包括内部光提取层和玻璃料基板的堆叠物可在玻璃料涂覆之前通过用其中含有光散射颗粒的金属氧化物涂覆聚合物材料来制造。因此可能进一步改善有机发光装置的光提取效率。在此，邻接透明电极的内部光提取层的表面在与支撑体分离后形成高度平整的表面。
本发明的方法和设备具有其它特征和优点，这些根据并入本文的附图和一起用来解释本发明的某些原则的下列具体实施方式将是明显的或在所述附图和所述具体实施方式中更详细地列出。
附图说明
图1是显示根据本发明的示例性实施方式的制造超薄有机发光装置的方法的工艺流程图；
图2至图6是顺序显示根据本发明的示例性实施方式的制造超薄有机发光装置的方法的工艺的示意图；
图7是AFM照片，显示PDMS(在根据本发明的示例性实施方式的制造超薄有机发光装置的方法中使用的涂覆聚合物材料中的一种)的层的表面粗糙度；
图8是显示根据本发明的另一个示例性实施方式的制造超薄有机发光装置的方法的工艺流程图；以及
图9至图11是顺序显示根据本发明的另一个示例性实施方式的制造超薄有机发光装置的方法的工艺的示意图。
具体实施方式
现在将详细地参考根据本发明的制造超薄有机发光装置的方法，其实施方式在附图中说明且在下文描述，以使本发明所属领域技术人员可容易地将本发明付诸实践。
在整篇本文件中应参考附图，其中相同的参考数字和符号在不同附图中用于指示相同或类似的组分。在本发明的下列描述中，对并入本文的已知功能和组分的详细描述当它们可使本发明的主题不清楚时将被省略。
如图1所示，根据该示例性实施方式的制造超薄有机发光装置的方法包括聚合物材料涂覆步骤S1，玻璃料涂覆步骤S2，热处理和分离步骤S3以及装置层形成步骤S4。
首先，如图2所示，聚合物材料涂覆步骤S1通过用聚合物材料20涂覆支撑体10来进行。在聚合物材料涂覆步骤S1，聚合物材料20可以为选自包括但不限于聚二甲基硅氧烷(PDMS)、光致抗蚀剂(PR)和聚酰亚胺(PI)的候选聚合物材料中的一种。聚合物材料20的特征在于其在高温度下分解。此外，如图7的原子力显微镜(AFM)照片所示，当聚合物材料20为PDMS时，涂覆支撑体10的聚合物材料20形成高度平整的表面，其具有4.33nm的最大表面粗糙度Rpv和0.42nm的平均表面粗糙度。归因于根据该示例性实施方式的聚合物材料20的这些特征，将于下列工艺中形成的玻璃料基板(于图5中的110)可具有类似聚合物材料20的高度平整的表面。这将在后面更详细地描述。
在聚合物材料涂覆步骤S1，将用聚合物材料20涂覆的支撑体10可以为基板诸如一片玻璃或晶片(wafer)。
之后，如图3中所示，玻璃料涂覆步骤S2通过用玻璃料浆料30通过涂覆聚合物材料20来进行。玻璃料浆料30可通过将玻璃料粉末混合入加有有机粘合剂的有机溶剂中来制备。以该方式涂覆聚合物材料20的玻璃料浆料30将在下列热处理工艺期间被烧制，从而形成玻璃料基板(于图5中的110)。以该方式形成的玻璃料基板(于图5中的110)替代形成为约100μm的厚度的常规玻璃基板。由于玻璃料基板(于图5中的110)通过用玻璃料浆料30涂覆而形成，可能形成厚度为约数微米的玻璃料基板(于图5中的110)，由此可制作超薄有机发光装置(于图6中的100)。因此，在玻璃料涂覆步骤S2，鉴于在热处理工艺期间的收缩，优选聚合物材料20用玻璃料浆料30涂覆以使通过烧制形成的玻璃料基板(于图5中的110)的厚度范围将为4至5μm。
在图4和图5中，热处理和分离步骤S3意图通过热处理来分解聚合物材料20，由此通过热处理从玻璃料浆料30形成的玻璃料基板110与支撑体10分离。在热处理和分离步骤S3，在聚合物材料20分解的温度下进行热处理。例如，可在范围为400至600℃的温度下进行热处理。
当在聚合物材料20分解的温度下进行热处理时，通过分解去除聚合物材料20，由此玻璃料基板110与支撑体10分离。由于当聚合物材料20施加于支撑体10上时聚合物材料20形成高度平整的表面，已涂覆高度平整的表面的聚合物材料20的玻璃料浆料30的一个表面也形成高度平整的表面。换句话说，通过热处理制得的玻璃料基板110的一个表面形成高度平整的表面。因此，在不添加平坦化层的情况下，高度平整的玻璃料基板110的一个表面可邻接必须具有高水平的平整度的装置层(于图6中的120)的第一电极(于图6中的121)。由于玻璃料基板110的一个表面为高度平整的表面，玻璃料基板110可用作基体基板，于所述基体基板上将沉积装置层(于图6中的120)。在此，已涂覆聚合物材料20的玻璃料基板110的一个表面的表面粗糙度rms范围为0.4至0.5nm，其类似于或等于聚合物材料20的表面粗糙度。此外，因为玻璃料基板110的折光率类似于或等于透明第一电极(于图6中的121)的折光率，可省略常规内部光提取层。
在玻璃料基板110中，另一个表面的表面粗糙度比一个表面的表面粗糙度更高。玻璃料基板110的一个表面邻接装置层(于图6中的120)，并且玻璃料基板110的另一个表面110暴露于外部。暴露于外部的表面的高表面粗糙度指示于该表面上形成突起/凹陷。这些突起/凹陷形成类似于常规透镜阵列(于玻璃基板的外表面上形成)的结构，以便改善光提取效率，从而有助于有机发光装置(于图6中的100)的光提取效率的改善。
以该方式，基于聚合物材料20的热分解和平坦化特征来制造玻璃料基板110。玻璃料基板110用作有机发光装置的玻璃基板、内部光提取层和外部光提取层。因此，有机发光装置(于图6中的100)可具有超薄轮廓，其厚度为常规有机发光装置的约1/10。
之后，如图6中所示，装置层形成步骤S4通过在玻璃料基板110的一个表面、或已涂覆聚合物材料20的高度平整的表面上形成装置层120来进行。在装置层形成步骤S4，包括第一电极121、有机发光层122和第二电极123的装置层120的组件顺序形成于玻璃料基板110的一个表面上。第一电极121用作有机发光装置100的阳极。第一电极121可由金属或金属氧化物例如Au、In、Sn或氧化铟锡(ITO)构成，其具有显著功函以便促进空穴注入。有机发光层122可包括顺序堆叠在第一电极121上的空穴注入层、空穴传输层、发射层、电子传输层和电子注入层。根据另一个示例性实施方式制造的有机发光装置100可具有串联结构。具体而言，多个有机发光层可与互连层交替。第二电极123可由例如Al、Al:Li或Mg:Ag的金属薄膜构成，其具有较小功函以便促进电子注入。以该方式形成的装置层120的厚度可以为4μm或更小。
在装置层形成步骤S4完成后，可能将一片封装玻璃板(未示出)布置于装置层120上以使封装玻璃板(未示出)面对玻璃料基板110，然后在玻璃料基板110的周围和封装玻璃板(未示出)的周围提供由环氧树脂制成的密封件，以便从外部环境保护装置层120。
通过上述工艺制作的有机发光装置100可具有超薄轮廓，其厚度为常规有机发光装置的约1/10。具体而言，根据该示例性实施方式，玻璃料基板110可由代替常规玻璃基板的玻璃料浆料制成。尽管在减少玻璃基板的厚度方面有限制，但是玻璃料浆料的厚度可通过涂覆来调节。以该方式，玻璃料基板110的厚度可得以降低，同时装置层120的厚度保持固定。此外，玻璃料基板110用作内部和外部光提取层，从而排除如在现有技术中在基板的前和后表面上形成内部和外部光提取层的必要性。因此，可显著地降低有机发光装置100的总厚度以及实现有机发光装置100的优异的光提取效率。
参考图8至图11，将在下面描述根据本发明的另一个示例性实施方式的制造超薄有机发光装置的方法。
图8是显示根据本发明的另一个示例性实施方式的制造超薄有机发光装置的方法的工艺流程图，并且图9至图11是顺序显示根据本发明的另一个示例性实施方式的制造超薄有机发光装置的方法的工艺的示意图。
如图8所示，根据该示例性实施方式的制造超薄有机发光装置的方法包括聚合物材料涂覆步骤S1、金属氧化物涂覆步骤S2、玻璃料涂覆步骤S3、热处理和分离步骤S4以及装置层形成步骤S5。
首先，如图9所示，聚合物材料涂覆步骤S1通过用聚合物材料20涂覆支撑体10来进行。将省略对根据这个实施方式的聚合物材料涂覆步骤S1的描述，因为其与根据前述实施方式的聚合物材料涂覆步骤S1相同。
之后，金属氧化物涂覆步骤S2通过用含有光散射颗粒231的金属氧化物230涂覆聚合物材料20来进行。在金属氧化物涂覆步骤S2，将金属氧化物230与光散射颗粒231混合，所述光散射颗粒231的折光率不同于金属氧化物230的折光率，然后将聚合物材料20用包括金属氧化物230和光散射颗粒231的混合物涂覆。例如，光散射颗粒231可以为SiO2，且金属氧化物230可以为TiO2。含有光散射颗粒231的金属氧化物230形成有机发光装置(于图11中的200)的内部光提取层，并且用来散射光(否则将于光波导模式中损失)，即扰乱光波导模式，从而改善光提取效率。
之后，玻璃料涂覆步骤S3通过用玻璃料浆料30涂覆金属氧化物230来进行。将省略对根据这个实施方式的玻璃料涂覆步骤S3的描述，因为其与根据前述实施方式的玻璃料涂覆步骤S2相同，除了玻璃料浆料涂覆的物品之外。
在金属氧化物涂覆步骤S2和玻璃料涂覆步骤S3，鉴于在热处理期间的收缩，优选控制玻璃料浆料30的厚度和金属氧化物230的厚度，以使将于下列工艺中形成的包括玻璃料基板(于图10中的110)和金属氧化物230的堆叠物的厚度范围为5至20μm。
之后，如图10所示，热处理和分离步骤S4包括在聚合物材料20分解的温度下热处理，由此包括玻璃料基板110和金属氧化物230的堆叠物与支撑体10分离。在此，通过热处理来制作玻璃料基板110，藉此硬化玻璃料浆料30。在热处理和分离步骤S3，热处理可在范围为400至600℃的温度下进行。
当在聚合物材料20分解的温度下进行热处理时，聚合物材料20通过分解来去除，由此包括玻璃料基板110和金属氧化物230的堆叠物与支撑体10分离。当聚合物材料20施加于支撑体10上时，由于聚合物材料20形成高度平整的表面，已涂覆高度平整的表面的聚合物材料20的堆叠物的一个表面，即金属氧化物230的表面(即，提及图10时的金属氧化物230的上表面或外表面)，也形成高度平整的表面。金属氧化物230的外表面的表面粗糙度rms范围为0.4至5nm，其类似于或等于聚合物材料20的表面粗糙度。
堆叠物的另一个表面，即玻璃料基板110的表面(即，提及图10时的玻璃料基板110的下表面或外表面)的表面粗糙度比金属氧化物230的外表面的表面粗糙度更高。
之后，如图11中所示，装置层形成步骤S5通过在堆叠物上的一个表面，即金属氧化物230的上表面上形成装置层120来进行。金属氧化物230的上表面是高度平整的，因为其已涂覆聚合物材料20。将省略根据这个实施方式的装置层形成步骤S5的详细描述，因为其与根据前述实施方式的装置层形成步骤S4大致上相同。
如上文所述的，根据该示例性实施方式的制造超薄有机发光装置的方法包括以下步骤：形成金属氧化物230，所述金属氧化物230形成有机发光装置200的内部光提取层。尽管根据这个实施方式的有机发光装置200的厚度可比根据前述实施方式的有机发光装置(于图6中的100)的厚度更大，但是与常规有机发光装置比较，根据这个实施方式的有机发光装置200超薄。由于由其中分散有光散射颗粒231的金属氧化物230组成的内部光提取层邻近有机发光层122布置，因此可进一步增强光提取效率。
关于附图已经呈现对本发明的特定示例性实施方式的前述描述。它们不意图是详尽性的或使本发明限于公开的精确形式，并且显而易见的是，许多修饰和改变对于本领域普通技术人员按照上述教义是可能的。
因此，期望本发明的范围不限于前述实施方式，而是由所附权利要求和其等效物限定。
Claims (17)
1.一种用于制造超薄有机发光装置的方法，其包括：
用聚合物材料涂覆支撑体；
用玻璃料浆料涂覆所述聚合物材料；
在所述聚合物材料分解的温度下热处理所得的结构，以使通过所述热处理由所述玻璃料浆料形成的玻璃料基板与所述支撑体分离；以及
在已涂覆所述聚合物材料的玻璃料基板的一个表面上形成装置层，所述装置层包括顺序布置于所述玻璃料基板的所述一个表面上的第一电极、有机发光层和第二电极。
2.根据权利要求1所述的方法，其中用所述玻璃料浆料涂覆所述聚合物材料，以使所述玻璃料基板的厚度范围为4μm至5μm。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物材料包含选自由聚二甲基硅氧烷、光致抗蚀剂和聚酰亚胺组成的候选聚合物材料组中的一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述热处理所得的结构的温度范围为400℃至600℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述玻璃料基板与所述支撑体分离后，所述玻璃料基板的另一个表面的表面粗糙度比所述玻璃料基板的一个表面的表面粗糙度更高。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述玻璃料基板的所述一个表面的表面粗糙度范围为0.4nm至0.5nm。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述玻璃料基板的厚度和所述装置层的厚度的总和为10μm或更少。
8.一种用于制造超薄有机发光装置的方法，其包括：
用聚合物材料涂覆支撑体；
用其中含有光散射颗粒的金属氧化物涂覆所述聚合物材料；
用玻璃料浆料涂覆所述金属氧化物；
在所述聚合物材料分解的温度下热处理所得的结构，以使包括通过所述热处理由所述玻璃料浆料形成的玻璃料基板和金属氧化物的堆叠物与所述支撑体分离；以及
在所述堆叠物已涂覆所述聚合物材料的一个表面上形成装置层，所述装置层包括顺序布置于所述金属氧化物的一个表面上的第一电极、有机发光层和第二电极。
9.根据权利要求8所述的方法，其中用所述金属氧化物和所述玻璃料浆料涂覆所述聚合物材料，以使所述堆叠物的厚度范围为5μm至20μm。
10.根据权利要求8所述的方法，其中涂覆所述支撑体的所述聚合物材料包含选自由聚二甲基硅氧烷、光致抗蚀剂和聚酰亚胺组成的候选聚合物材料组中的一种。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述热处理所得的结构的温度范围为400℃至600℃。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述堆叠物与所述支撑体分离后，所述堆叠物的另一个表面的表面粗糙度比所述堆叠物的一个表面的表面粗糙度更高。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述堆叠物的所述一个表面的表面粗糙度范围为0.4nm至0.5nm。
14.一种有机发光装置，其包括：
玻璃料基板；和
包括顺序布置于所述玻璃料基板上的第一电极、有机发光层和第二电极的装置层，
其中所述有机发光装置的厚度为10μm或更少。
15.根据权利要求14所述的有机发光装置，其中所述玻璃料基板的厚度范围为4μm至5μm。
16.根据权利要求14所述的有机发光装置，其中所述玻璃料基板的一个表面邻接所述装置层，且所述玻璃料基板的另一个表面暴露于外部，所述玻璃料基板的所述另一个表面的表面粗糙度比所述玻璃料基板的所述一个表面的表面粗糙度更高。
17.根据权利要求14所述的有机发光装置，还包含布置在所述玻璃料基板和所述装置层之间的内部光提取层，所述内部光提取层包含其中含有光散射颗粒的金属氧化物。
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