CN1806350B - 电致发光器件的阻挡叠层 - Google Patents

Abstract

公开了一种阻挡叠层(1)和包括这种叠层的电致发光器件。该阻挡叠层(1)包含至少一个平面化材料的不连续层(4)，该层被分成沿平面分布的未连接区(5)。该未连接区(5)借助阻挡材料区(6)而分开。此外，公开了用于制造阻挡叠层(1)中的不连续层(4)的方法，以及这种不连续层(4)作为不透水和/或氧层的使用。

Description

电致发光器件的阻挡叠层

技术领域

本发明涉及阻挡叠层和包括这种叠层的电致发光器件。该叠层包括平面化和阻挡材料。本发明还涉及阻挡叠层的制造方法，以及这种阻挡叠层的使用。

背景技术

在显示器，尤其是柔性显示器的制造过程中，大部分衬底由聚合物层和阻挡材料层构成。

柔性显示器可例如按照如有机发光显示器工艺之类的平板显示器工艺，使用柔性衬底和柔性覆盖物来制造。覆盖物和衬底都必须包含一个或多个不透氧和水的阻挡层，以便保护单元内含物免受物理和/或化学退化。氧化是对于有机电致发光器件的情形，并且尤其是聚合物电致发光器件对氧化敏感。对于其它显示器来说，或许是物理退化，例如借助水存在而导致的漏电流。优选地，使用多个阻挡层以便尽可能地阻止氧和水的扩散。

聚合物电致发光器件需要非常高质量的阻挡层。此时高阻挡层的最好选择是非常高质量的多层叠层。该多层叠层交替地包括阻挡层和平面化层。是由于不存在能在大的表面上淀积无缺陷无机层的工艺，因而需要该多层。然而，当前的有机/无机阻挡系统从根本上是有缺陷的。

该多层阻挡包括交替的阻挡层和平面化层。然而，用于这些层的淀积工艺并不理想，并且产生针孔。叠层中的平面化层需要使表面变得平滑，以防止前一层中的针孔延伸到下一层中。

当前的阻挡系统的一个实例是多层结构，包含多个薄的无机和有机层。每一个无机层是非气密的。有机层使表面变得平滑，并且基本上消除了无机层中缺陷间的相互影响。

氧和/或水的扩散将穿过阻挡层中的针孔发生。每层将包含一些针孔，因此扩散将以类似曲流(meander)的方式发生。这种薄片的实例是Vitex柔性玻璃(barix^TM)。

通过在阻挡叠层中加入更多层、消除缺陷间的相互影响来提供密封，其原则上泄漏，但具有很长的扩散路径(即所谓的“迷宫式密封”)。需要多个五层无机层以产生适当的阻挡特性。

该系统对无限板起作用，但在衬底边缘附近停止作用。这些边缘在各个显示器与较大的处理过的薄片分开时自然产生。阻挡叠层的侧面的阻挡特性明显比由主表面所形成的阻挡特性差。

在柔性显示器的生产过程中，多个器件将形成在一个单个薄片上，其然后将被分开。有机(平滑)层接着暴露在衬底一侧的环境下，并且扩散“捷径”产生。在最终的器件的边缘处，在薄片已经切开的地方，氧和水的扩散可直接穿过聚合物的顶层进入器件发生。扩散路径现在减少为显示区边缘之间的距离，并且扩散绕过除了最后一个以外的所有的无机层。必须只通过顶层来到达有源器件。因此，顶部阻挡层的针孔密度将决定这些薄片的抗渗透性。

因此，质量简化为最后单个无机层的质量，这些层的剩余部分变得不起作用.由于需要五层无机层以具有适当的特性，因此在分开之后，该阻挡将不再起高阻挡的作用.

在US 6 268 695中，公开了用于有机发光器件的环境阻挡。该阻挡的功能是防止例如水和氧的环境成分到达OLED。该阻挡组成多层结构，交替包括至少三层聚合物和陶瓷。该阻挡可用作衬底上的基底，以及安置在OLED上的覆盖物。该阻挡可制成柔性的。

然而，没有提到有关当切成较小块时，阻挡叠层侧面的受损的阻挡特性的问题。

发明内容

本发明的目的是提供电致发光器件的阻挡叠层，该叠层不透氧和/或水，并且其可切成块而不会损坏边缘处的不渗透特性。

该目的通过在阻挡叠层中包括至少一个平面化材料的不连续层来实现，该层被分成沿平面分布的未连接区。优选地，所述未连接区借助阻挡材料区而分开。

因此，横向的气体和/或水阻挡包括在叠层中的平面化层之内，以便阻塞穿过针孔或在边缘处的扩散路径。横向阻挡的引入还增加了沿法线方向的阻挡特性，尤其是当小于每腔室一个针孔时更是如此。

只要它们可平面化，所有材料都可用于平面化层中。通常，有机材料或有机和无机材料的组合用作平面化材料。

阻挡层适当地具有固有的可渗透性，其尽可能地低。阻挡层通常由无机材料构成，但还可由有机和无机材料的组合构成。

例如，阻挡材料区形成格子图案，其可以明确地为平面化材料区互相划界。

此外，阻挡叠层可包括至少一个平面化材料的连续层和至少一个阻挡材料的连续层。例如，该叠层包含五个平面化材料层和六个阻挡材料层。因此，穿过叠层中的针孔的扩散路径延长，并且阻挡特性改善。层的数目可更少或多于上述数目。层的数目取决于叠层中的阻挡层的质量；针孔越多，需要的层越多。不连续层适当地设置在两个连续的阻挡材料层之间。然后，这些阻挡将符合并形成横向阻挡。

阻挡叠层中的不连续层可通过淀积连续的平面化材料层、去除所述平面化材料层的区域、以及用阻挡材料填充所述区域来制造。用于去除平面化材料区的替换技术包括光刻技术，例如曝光和显影/刻蚀、或激光烧蚀。

阻挡叠层中的不连续层还可通过淀积带图案的平面化材料层，由此形成其中没有淀积平面化材料的区域，以及用阻挡材料填充所述区域来制造。平面化层的带图案淀积的替换技术包括印刷技术，例如丝网印刷、喷墨印刷、喷涂或如通过荫罩的蒸发之类的带图案的真空淀积。

适当地，用阻挡材料填充这些区域可在与在不连续层的顶部上淀积连续阻挡层相同的工艺步骤中(同时)进行。因此，生产过程变得更有效。

在液相中制作平面化层的一个优点在于，它形成具有倾斜边的“液滴形状”，其使下一个阻挡层的平滑淀积成为可能(比它具有直边时好)。

本发明还涉及阻挡叠层作为不透氧和/或水薄膜的使用。

本发明还涉及电子器件，尤其是电致发光器件，具有有源层和位于有源层之上的根据本发明的阻挡叠层，该叠层具有不连续层(4)，其是在包含平面化材料的叠层的这些层之中，最靠近所述电致发光器件的有源层的一个。

适当地，存在最靠近器件的阻挡层来防止穿过顶层的横向扩散。该顶层还可由平面化材料构成，但接着在电致发光器件的边缘密封处断开。

不连续层优选是包含平面化材料层的层，其最靠近所述电致发光器件的有源层来设置。

参考下文所描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得明显并被阐明。

附图说明

图1示出了根据本发明的阻挡叠层的立体图。

具体实施方式

在产生本发明的研究工作中，发现通过在阻挡叠层中的平面化层内包括横向气体阻挡，改善了经过侧面向内扩散的阻挡特性。通过制作不连续的平面化层、形成平面化材料的分开的岛(未连接区)、以及在平面化材料岛之间并入阻挡材料来加入横向阻挡。

在图1中，示出了根据本发明的阻挡叠层(1)的一个实施例。该阻挡叠层(1)包括连续的平面化层(2)和连续的阻挡层(3)。在堆叠层中，不连续层(4)尽可能靠近电致发光器件的有源层(未示出)设置。它包括平面化材料区(5)和阻挡材料区(6)。

阻挡材料区形成横向阻挡，其可位于所有的平面化层中，但在最靠近器件的平面化层中是最佳的。横向阻挡沿侧面延伸，并连接直接邻近平面化层的那些层。

优选地，直接邻近不连续平面化层的这些层由阻挡材料构成。阻挡材料层将包含针孔，并且通常需要一层以上的阻挡材料来覆盖那些孔。在阻挡材料层之间，设置平面化层以防止穿过第一层中的针孔扩散到第二阻挡层中的针孔。如果它们在顶部上和底部上具有阻挡，那么平面化层中的横向阻挡能起最好的作用。因此，阻挡将符合并形成所需要的横向阻挡。

由此，阻挡层不仅沿水平方向还沿垂直方向以合适的距离来施加。垂直阻挡有效地防止了氧和/或湿气扩散到平面化层中，由此将扩散进入叠层中另一层的危险最小化。连续层中的横向阻挡可对准(优选的)，或者不对准(例如随机的、较易于加工)。

为了很好地起作用，阻挡材料区应形成一种格栅。在顶视图中，阻挡图案会可以看起来例如类似正方形或类似墙砖(闭合的六角形封装)。图案的密度可根据应用而调节。每厘米阻挡层的数目将决定对于沿水平方向穿过叠层的水等扩散的抵抗性。

当以一个以上的不连续平面化层制作叠层时，具有交错的横向阻挡(不是依次堆叠)的优点是：当针孔存在于横向阻挡区中时，防止了在下一层中的延续。

还可以形成只包括不连续层的阻挡叠层。

适当地，根据本发明所使用的平面化材料是聚合材料。用于本发明的平面化材料的实例是例如聚对二甲苯基、丙烯酸酯、环氧化物、氨基甲酸乙酯、自旋电介质和硅氧烷。

用于本发明所使用的阻挡材料的实例是SiO₂、SiC、Si₃N₄、TiO₂HfO₂、Y₂O₃、Ta₂O₅、Al₂O₃等。

有可能在一个阻挡叠层中混合不同类型的有机和无机材料。然后，叠层中的不同层可优选以产生最佳结果。然而，从工艺的观点来看，限制材料的数目或许是有利的。

横向阻挡，即阻挡材料区，可通过平面化层的图案化淀积来制作.在没有淀积平面化材料的地方，将淀积阻挡材料.

制造不连续层的另一种方法是通过荫罩蒸发淀积的单体(低聚物)，其后用阻挡材料填充空间。用阻挡材料填充空间可与淀积下一阻挡层同时进行。

不连续层还可通过在平面化层中刻蚀图案，并且用阻挡材料填充空间来制造。

制造方法的实例是，或者通过气相淀积，或者通过液相(例如喷墨、苯胺印刷、凹版印刷，或涂敷以及平版构图)，或者由固体转印(例如热转印、丝网印刷)。

根据本发明的阻挡叠层可用作电致发光器件的衬底上的氧和/或水的阻挡。该叠层特别适合于柔性衬底。

根据本发明的阻挡叠层还可用于电致发光器件的覆盖物，包括器件顶部上的气密涂层，其并不是衬底的一部分。该叠层特别适合于柔性覆盖物。

根据本发明的阻挡叠层可用作非气密衬底上的阻挡膜，例如类似PC、PES、PAR、PNB、PET、PEN等的聚合膜。它还可用作器件顶部上的涂层，例如叠层将包括基底衬底、阻挡叠层、器件、阻挡叠层，当衬底本身是气密的时，可省略衬底上的底部阻挡叠层。

如此处所使用的，术语“阻挡叠层”涉及到包括平面化和阻挡材料的多层结构。通常，该叠层可互换地包括平面化和阻挡层。

如此处所使用的，术语“电致发光器件”包括基于发光二极管(LED)的器件，尤其是例如有机LED和聚合物LED，包括显示器和照明器件。这些器件可以是有源或无源型的。

根据本发明的阻挡叠层特别适合用于非常薄的、轻便的、甚至柔性的/可卷的显示器中。根据本发明的阻挡叠层还适合用于照明器件(灯)中。

如此处所使用的，术语“不连续层”涉及到被分成未连接区的层。优选地，未连接区包括平面化材料，并且这些区域借助阻挡材料区而分开。

如果横向阻挡是不连续的(不完全包围平面化材料的岛)，那么它们仍增加阻挡特性，因为它们就象普通的迷宫式密封那样延长了扩散路径(类似你走进并且进入迷宫的距离)。

如此处所使用的，术语“连续层”涉及到沿整个平面分布而没有中断的层。

如此处所使用的，术语“格子图案(checked pattern)”涉及到把平面分成单独区域的图案，其是非可接触的。例如，格子图案形成类格栅结构。

如此处所使用的，术语电致发光器件的“有源层”涉及到例如这种器件的电致发光材料以及阴极、阳极。

如此处所使用的，术语“不透氧和/或水膜”涉及到阻挡氧和/或水的材料，即不允许氧和/或水穿过它的材料。

因此，本发明提供了在电致发光器件中用作氧和/或水的不可渗透层的新型阻挡叠层。该叠层沿其整个表面具有极好的阻挡特性。它可被制造为单个薄片，其随后可切成较小块，而不会在边缘处遭受不良阻挡特性的风险。

Claims (18)

1.一种包括阻挡材料和平面化材料的阻挡叠层(1)，其特征在于所述阻挡叠层(1)包含至少一个平面化材料的不连续层(4)，该至少一个不连续层被分成沿平面分布的未连接区(5)，其中该阻挡叠层还包括至少一个平面化材料的连续层(2)以用作电致发光器件的不透氧和/或水膜，其中所述不连续层之一是所述叠层中包含平面化材料的这些层之中，最靠近所述电致发光器件的有源层的一个。

2.根据权利要求1的阻挡叠层(1)，其中所述未连接区(5)借助阻挡材料区(6)而分开。

3.根据权利要求1的阻挡叠层(1)，其中所述平面化材料是有机材料。

4.根据权利要求1的阻挡叠层(1)，其中所述平面化材料是有机和无机材料的组合。

5.根据上述权利要求中的任何一个的阻挡叠层(1)，其中所述阻挡材料是无机材料。

6.根据权利要求2-4中的任何一个的阻挡叠层(1)，其中所述阻挡材料区(6)形成格子图案。

7.根据权利要求1-4中的任何一个的阻挡叠层(1)，进一步包括至少一个阻挡材料的连续层(3)。

8.根据权利要求1-4中的任何一个的阻挡叠层(1)，其中所述不连续层(4)设置在阻挡材料的两个连续层(3)之间。

9.根据权利要求1-4中的任何一个的阻挡叠层(1)，其中所述平面化材料是聚合材料。

10.根据权利要求1-4中的任何一个的阻挡叠层(1)，其中所述平面化材料选自包括聚对二甲苯基、丙烯酸酯、环氧化物、氨基甲酸乙酯、自旋电介质和硅氧烷的组中。

11.根据权利要求1-4中的任何一个的阻挡叠层(1)，其中所述阻挡材料选自包括SiO₂、SiC、Si₃N₄、TiO₂、HfO₂、Y₂O₃、Ta₂O₅和Al₂O₃的组中。

12.使用根据上述权利要求中的任何一个的阻挡叠层(1)作为不透氧和/或水膜。

13.一种用于制造在根据权利要求1的阻挡叠层中的不连续层的方法，包括：

-淀积平面化材料的连续层，

-去除所述平面化材料层中的区域，以及

-用阻挡材料填充所述区域。

14.根据权利要求13的方法，其中所述用阻挡材料填充所述区域是与在所述不连续层上淀积阻挡材料的连续层同时进行的。

15.一种用于制造在根据权利要求1的阻挡叠层(1)中的不连续层(4)的方法，包括：

-淀积平面化材料的图案化层，由此形成其中没有淀积平面化材料的区域，以及

-用阻挡材料填充所述区域。

16.根据权利要求15的方法，其中所述用阻挡材料填充所述区域是与在所述不连续层上淀积阻挡材料的连续层同时进行的。

17.一种电子器件，具有有源层和位于该有源层之上的根据权利要求1～11中的任何一个的阻挡叠层(1)，该叠层具有不连续层(4)，该不连续层是在所述叠层中的包含平面化材料的这些层之中，最靠近所述电子器件的有源层的一个。

18.根据权利要求17的电子器件，其中所述电子器件是电致发光器件。