CN101501854A - 集成设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及集成设备(10),其包括:至少一个有源有机元件(14,24,26),支撑该至少一个有源有机元件的衬底,耦合到该至少一个有源有机元件的预制薄电池(20),和用于密封该集成设备的封装,其中,该衬底和封装中的一个由该预制薄电池形成。该结构允许薄的集成设备。本发明还涉及用于制造这样的集成设备的方法。
Description
技术领域
本发明涉及包括至少一个有源有机元件和耦合到该至少一个有源有机元件的薄电池的集成设备。本发明还涉及用于制造这样的集成设备的方法。
背景技术
在文献WO03019658中公开了包括有源有机元件和电池的设备的示例。更确切地,WO03019658中的设备从下到上包括:衬底(例如玻璃或柔性膜)、能量载体(电池或光电池)、充当有机发光二极管(OLED)的衬底的半透明绝缘层,最后是封装或密封,其包括玻璃。在操作时,能量载体提供使得OLED发光的电压。
在一个特定的实施例中,将能量载体和OLED制造在半透明绝缘层的相对侧,下衬底取而代之充当能量载体的密封。因而,OLED和能量载体被各自密封。为了避免水和氧的流入,密封是必要的,否则会使设备的性能劣化。
但是,在WO03019658中公开的结构因为能量载体和OLED被各自封装和密封,所以产生相对较厚且昂贵的包装(package)。为此,对于许多应用来说,小厚度和低成本是重要的因素。另外,利用薄膜技术来制造能量载体,这会导致高成本。
发明内容
本发明的目的是克服该问题,并且提供具有减小的厚度的改进的集成设备。
通过根据所附权利要求的集成设备和制造这样的集成设备的方法,来实现通过下面的描述将变得明显的这个和其它目的。
根据本发明的一个方面,提供了一种集成设备,其包括至少一个有源有机元件、支撑该至少一个有源有机元件的衬底、耦合到该至少一个有源有机元件的预制薄电池和用于密封该集成设备的封装,其中该衬底和封装中的一个由该预制薄电池形成。
因而,该预制电池还具有如下功能:充当设备的顶部封装或者充当设备的支撑和/或保护衬底。由于可以省略单独的封装/衬底,因此与现有技术结构相比,这产生了更薄且更鲁棒的设备。由于该电池,该设备可以自主工作。
优选地,该电池覆盖整个有源有机元件区域,以使得其不会暴露于水和/或空气。
在一个实施例中,该衬底是透明衬底,该至少一个有源有机元件在该透明衬底上被加工(process),该预制薄电池被布置在该至少一个有源有机元件的上面。因而,这里,该预制电池充当集成设备的封装。此外,该透明衬底可以由柔性材料制成,使得整个设备是柔性的。
在另一个实施例中,该预制薄电池被附着到该至少一个有源有机元件上,且封装敷层被设置在与该电池相比的该至少一个有源有机元件的另一侧。因而,这里,该预制电池充当该集成设备的衬底。
在一个实施例中,该至少一个有源有机元件是OLED,且该电池适于向该OLED供电。该OLED可以例如是显示器或光源。
在另一个实施例中,该至少一个有源有机元件是有机传感器,该电池适于向该有机传感器供电。该传感器可以例如是光传感器、有机开关、整流二极管等。
在另一个实施例中,该至少一个有源有机元件是有机光电池,并且该光电池适于为该电池充电。
在另一个实施例中,该至少一个有源有机元件包括彼此相邻布置的OLED和有机光电池,该有机光电池适于为该电池充电,该电池适于向该OLED供电。该相邻的OLED和有机光电池可以有益地在相同的衬底上同时被加工,其成本是非常有效的。
在一个实施例中,该设备还包括第二OLED,与该至少一个有源有机元件相比,该第二OLED被设置在该薄电池的另一侧。这样的设备可以例如提供双侧显示(如果该第一有机元件也是OLED),或者双色灯。
在一个实施例中,在该至少一个有源有机元件周围以及在该至少一个有源有机元件和该预制薄电池之间施加固定剂(fixing agent),该固定剂包括吸收体(getter)材料。该吸收体材料是吸水材料,例如氧化钙。因而,该固定剂用于连接该至少一个有源有机元件和该预制薄电池,以及保护该至少一个有源有机元件不受该设备侧面的湿气的影响。
根据本发明的另一方面,提供了一种用于制造集成设备的方法,包括:提供透明衬底,在该透明衬底上加工至少一个有源有机元件,以及在该至少一个有源有机元件的上面布置预制薄电池以密封该集成设备。因而,这里,该预制电池充当该集成设备的封装。
在一个实施例中,该方法还包括在该至少一个有源有机元件要被加工的衬底那侧的透明衬底上设置封装敷层,以及在该至少一个有源有机元件已被加工之后去掉该透明衬底。因而,这里,该预制电池充当该集成设备的衬底。优选地,在该预制电池已被布置在该至少一个有源有机元件的上面之后去掉该透明衬底。例如,可以通过层叠来将该预制薄电池布置在该至少一个有源有机元件之上。
在一个实施例中,该方法还包括:在该电池被层叠在该至少一个有源有机元件的上面之后用电解质填充该电池。在该电池被填充电解质之前,其要平坦得多并因此也会层叠得更好,而这又改进了电池的密封性质。
附图说明
现在将参照附图更详细地描述本发明的这些和其它方面,附图示出了本发明的当前优选的实施例。
图1是根据本发明的一个实施例的包括单个有源有机元件的集成设备的示意性剖面侧视图;
图2是根据本发明的另一个实施例的包括OLED和光电池的集成设备的示意性剖面侧视图;以及
图3a-3b是示出根据本发明的另一个实施例的集成设备的制造步骤的示意性剖面侧视图。
具体实施方式
图1是根据本发明的一个实施例的集成设备10的剖面侧视图。在图1中,从下到上,集成设备10包括透明衬底12,在其上加工有机发光二极管(OLED)14。例如,可以通过印制或者通过荫罩板(shadow mask)蒸发或沉积来加工该OLED14。该透明衬底12例如可以由玻璃或塑料制成。另外,其也可以由柔性材料制成,使得整个设备10是柔性的,以及OLED14可以用作显示器或用作光源。
衬底12和OLED 14被涂敷有薄膜包装层16,例如NONON堆叠物(氮化硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅-氮化硅)。在层16上,施加外敷层(topcoat)18,在外敷层18上面,附着预制薄电池20。该预制薄电池20覆盖整个OLED区域。外敷层18可以用作胶粘剂,预制薄电池20优选地层叠在外敷层18上。另外,吸水的吸收体材料,例如氧化钙CaO可以被包含到胶粘剂18中,以保护OLED 14(或者任何其它一个或多个有源有机元件)不受该设备的侧面的湿气的影响。另外,标准胶粘剂(未示出)的边(rim)可以被施加在设备除了电池之外的周围,以降低水分渗透,从而进一步保护该设备。电池20适于向OLED 14供电,使得OLED 14在设备10的工作期间发光(如箭头22所示)。在将电池20合并到设备中主要包括将该电池与该设备的其余部分装配在一起的意义上来说,电池20被预先制造。
不必在预制电池20上提供其它敷层或密封。因而,这里,预制薄电池20充当设备10的顶侧封装(encapsulation),免去了使用任何专用的顶部封装或密封。为此,预制薄电池20应当是平坦的,且是不透水(不漏水)和/或空气的。具有这样特性的示范性预制电池是Philips的Lithylene电池。另外,假如衬底12是柔性的或者被省略,则预制电池应当是柔性的以实现完全的柔性设备。另外,在该集成设备的制造期间,对于一些电池(例如Lithylene电池,以及NiCd-和NiMh电池),在将电池安装到设备之后用电解质来填充该电池可能是有益的,因为在没有电解质的情况下,该电池会平坦很多。这样会层叠得更好,因此密封得更好。
在图1示出的集成设备10中,预制电池20的厚度可以大约为500μm,外敷层18的厚度大约为10μm,层16的厚度大约为1μm,衬底12的厚度大约为700μm,这样使设备的总厚度为大约1200μm。
在可替换的实施例中,上面提到的OLED 14可以用有机传感器(例如光传感器)24或者有机光电池(例如太阳能电池)26来代替。在前一种情况下,电池20为有机传感器24供电,而在后一种情况下,有机光电池26为电池20充电。另外,在与OLED 14/有机传感器24/有机光电池26相比的预制电池20的另一侧上可选地可以提供另外的OLED 30。例如,这样的设备可以提供双侧显示(假如第一有机元件也是OLED),或者自供电灯(假如第一有机元件是光电池)。
图2是根据本发明的另一个实施例的集成设备10的剖面侧视图。除了有机光电池26被设置在衬底12上与OLED 14相邻之外,图2的设备与图1的设备类似。预制电池20仍然用作设备10的顶部封装。有机光电池26适于为电池20充电,电池20适于向OLED 14供电。因而,实现自主设备(autonomous device)。设备10的阳极和阴极(未示出)优选地被构造成允许各自地耦合OLED 14和光电池26。
OLED和有机光电池的结构非常相似。它们都包括夹在阳极和阴极之间的有机有源层和缓冲层。唯一的差别在于有机有源层材料的类型。在OLED中,有机有源层材料适于发光(这样的材料的实例包括聚(芴)(poly(fluorene))和PPV的衍生物),而在有机光电池中,有机有源层材料适于将光转换为电能(这样的材料的实例包括共轭聚合物/富勒烯(fullerene)混合物)。因此,可以有利地在衬底12上使用相同的处理步骤、仅仅使用不同的有机有源层材料同时加工OLED 14和有机光电池26。OLED 14和有机光电池26可以例如通过荫罩板被蒸发到或者被印制到衬底12上。
图3a-3b是示出根据本发明的另一个实施例的集成设备10的制造步骤的剖面侧视图。除了封装敷层32和聚合物敷层28被施加在玻璃衬底12和OLED 14/有机传感器24/有机光电池26之间外,图3a中所示的设备10与图1中的相似。封装敷层32可以由与层16相同的材料形成,聚合物敷层28可以由聚酰亚胺制成。便利地,在制造时,在衬底12上加工OLED14/有机传感器24/有机光电池26之前,将敷层施加于衬底12。然后,可以根据图3b所示的EPLAR工艺(激光释放塑料上电子装置,Electronics on Plastic by Laser Release)借助激光将衬底12与聚合物敷层28脱离开,留下没有衬底12的最终设备10,其中预制薄电池20取而代之充当设备衬底。在没有玻璃衬底12的情况下,可以使用柔性电池来实现完整的柔性集成设备10。但是,也可以预期没有衬底12的刚性设备。
本发明也存在许多可能的应用。集成设备的小尺寸使得其对于应用于手持装置中尤为有用。例如,具有OLED显示器的集成设备可以被合并到手持电子装置中,例如合并到移动电话、PDA或者数字媒体播放器中。电池的每一侧都具有一个OLED显示器(即双侧显示器)的集成设备可以被合并到翻盖电话机(flip-phone)中。具有OLED光源的集成设备可以被用作独立应急灯、阅读灯、水下灯等。具有OLED和有机光电池的集成设备可以被用作与外部电源独立的独立灯或显示器。具有有机光电池的集成设备可以例如被用作各种装置中的可再生电源,特别是其中小尺寸是关键的场合,例如用于电子***中。具有有机传感器的集成设备可以与OLED结合使用,用于切换或控制目的。
本领域技术人员会意识到,本发明决不局限于上述优选实施例。相反,在所附权利要求书的范围之内,能够进行许多修改和改变。例如,在图2所示的具有OLED和有机光电池二者的实施例中,预制电池也可以充当衬底,玻璃衬底可以被除去(如参照图3a-3b所说明的)。另外,数个有机有源元件,例如两个或更多个OLED,可以被设置在衬底上。
Claims (16)
1、一种集成设备(10),包括:
至少一个有源有机元件(14,24,26),
支撑该至少一个有源有机元件的衬底,
耦合到该至少一个有源有机元件的预制薄电池(20),和
用于密封该集成设备的封装,
其中,该衬底和该封装中的一个由该预制薄电池形成。
2、根据权利要求1所述的集成设备,其中,该电池覆盖整个有源有机元件区域。
3、根据权利要求1所述的集成设备,其中,该衬底是透明衬底(12),该至少一个有源有机元件在该透明衬底上被加工,该预制薄电池被布置在该至少一个有源有机元件之上以用于密封该集成设备。
4、根据权利要求3所述的集成设备,其中,该透明衬底由柔性材料制成。
5、根据权利要求1所述的集成设备,其中,该预制薄电池附着到该至少一个有源有机元件上,由此该电池充当该衬底,且封装敷层(32)被设置在与该电池相比该至少一个有源有机元件的另一侧上。
6、根据权利要求1所述的集成设备,其中,该至少一个有源有机元件是OLED(14),且该电池适于向该OLED供电。
7、根据权利要求1所述的集成设备,其中,该至少一个有源有机元件是有机传感器(24),且该电池适于向该有机传感器供电。
8、根据权利要求1所述的集成设备,其中,该至少一个有源有机元件是有机光电池(26),且该光电池适于为该电池充电。
9、根据权利要求1所述的集成设备,其中,该至少一个有源有机元件包括彼此相邻布置的OLED(14)和有机光电池(26),该有机光电池适于为该电池充电,且该电池适于向该OLED供电。
10、根据权利要求1所述的集成设备,还包括第二OLED(30),该第二OLED被设置在与该至少一个有源有机元件相比该电池的另一侧上。
11、根据权利要求1所述的集成设备,其中,在该至少一个有源有机元件周围以及在该至少一个有源有机元件和该预制薄电池之间施加固定剂(18),该固定剂包括吸收体材料。
12、一种用于制造集成设备的方法,包括:
提供透明衬底(12),
在该透明衬底上加工至少一个有源有机元件(14,24,26),以及
在该至少一个有源有机元件之上布置预制薄电池(20)以密封该集成设备。
13、根据权利要求12所述的方法,还包括:
在该至少一个有源有机元件要被加工的衬底那侧,在透明衬底上设置封装敷层(32),以及
在该至少一个有源有机元件已被加工后,去掉该透明衬底。
14、根据权利要求13所述的方法,其中,在该预制电池已被布置在该至少一个有源有机元件之上以后,去掉该透明衬底。
15、根据权利要求12所述的方法,其中,通过层叠将该预制薄电池布置在该至少一个有源有机元件之上。
16、根据权利要求12所述的方法,还包括:
在将该电池布置在该至少一个有源有机元件之上以后,用电解质填充该电池。
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Application publication date: 20090805 |