CN104854722B - 包括柔性基板的有机发光器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括柔性基板的有机发光器件及其制备方法，其包括：1)在载体基板上形成聚酰亚胺层的步骤；2)在所述载体基板及聚酰亚胺层上形成塑料基板的步骤；3)在所述塑料基板上形成有机发光器件的步骤；及4)剥离所述载体基板的步骤。

Description

包括柔性基板的有机发光器件及其制备方法
技术领域
本申请要求于2012年11月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2012-0138336号的优先权，其全部内容在此以引用方式纳入本说明书中。
本申请涉及一种包括柔性基板的有机发光器件及其制备方法。
背景技术
有机发光器件包括两个相对电极和***其间的具有半导体特性的多层有机材料薄膜。具有上述结构的有机发光器件利用通过使用有机材料而将电能转换为光能的现象，即有机发光现象。具体而言，在正极与负极之间设置有机材料层的结构中，若在两个电极间施加电压，则来自正极的空穴与来自负极的电子被注入有机材料层。当注入的空穴和电子彼此相遇时形成激子(exciton)，并且激子再次回到基态时，将会发光。
在上述有机发光器件中，由有机材料层产生的光通过透光电极而发出，并且有机发光器件通常可分为顶部发光型(top emission)、底部发光型(bottom emisstion)及双面发光型。在顶部发光型或底部发光型器件中，两个电极中的一个需为透光电极；在双面发光型器件中，两个电极需都是透光电极。
关于上述有机发光器件，自从柯达公司发表当使用多层结构时可在低压下驱动所述元件，已进行了很多研究，近来，利用有机发光器件的自然色彩显示器被附在手机上而被商业化。
另外，近来，对于有机发光器件，随着对使用磷光材料来代替现有的荧光材料进行研究，其效率得到显著提高，并且还预期在不久的将来该元件将能够代替现有的照明设备。
为了使有机发光器件用作照明设备，不同于现有的自然色彩显示器，需以高亮度驱动该元件，并且与现有的照明设备一样，需维持一定的亮度。为充分改进有机发光器件的亮度，需在大面积上进行发光，并且为了在大面积上进行发光，需利用高驱动电流。另外，为了在大面积上维持以定的亮度，需将上述高电流均匀注入具有大面积的器件中。
发明内容
技术问题
在本领域中，有必要对可通过简化制备方法来降低工艺成本，且包括具有柔性特性的基板的有机发光器件进行研究。
技术方案
考虑到上述问题，本发明提供一种柔性有机发光器件的制备方法，
该制备方法包括：
1)在载体基板上形成聚酰亚胺层的步骤；
2)在所述载体基板及聚酰亚胺层上形成塑料基板的步骤；
3)在所述塑料基板上形成有机发光器件的步骤；及
4)剥离所述载体基板的步骤。
另外，本发明提供一种柔性有机发光器件，其特征在于，所述柔性有机发光器件通过所述有机发光器件的制备方法来制造。
另外，本发明提供一种柔性有机发光器件，
所述柔性有机发光器件包括：
聚酰亚胺层；
形成于所述聚酰亚胺层上的塑料基板；及
形成于所述塑料基板上的有机发光器件。
另外，本发明提供一种柔性有机发光器件，其特征在于，
所述柔性有机发光器件包括塑料基板；及形成于所述塑料基板上的有机发光器件，
在所述塑料基板的下表面中的至少一部分包括硅烷偶联剂。
另外，本发明提供一种包括所述柔性有机发光器件的显示装置。
另外，本发明提供一种包括所述柔性有机发光器件的照明装置。
发明效果
根据本发明，可提供一种可通过简化制备方法来降低工艺成本，且包括具有柔性特性的基板的有机发光器件。
另外，根据本发明，在塑料基板上制备有机发光器件的过程与在玻璃基板上制备有机发光器件的过程相同，因此，具有可直接使用现有工艺，并可自由拆卸塑料基板的特征。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的一个示例性实施方案中，在聚酰亚胺层上层压塑料基板的方法的图。
图2是示意性地示出本发明的一个示例性实施方案中，形成于塑料基板上的有机发光器件的横截面的图。
图3是示意性地示出本发明的一个示例性实施方案中，剥离载体基板的方法的图。
最佳实施方式
在下文中，对本发明进行详细说明。
近来，在显示器领域中，产品的轻量化及紧凑化备受重视，但目前使用的玻璃基板存在重量重、易碎且难以使用连续工艺的缺点。因此，正积极进行研究以用具有轻质、柔软且可进行连续工艺的优点的塑料基板代替玻璃基板而用在手机、笔记本电脑及PDA等。
聚酰亚胺的优点在于易于合成，可用于制备薄膜，且不需要桥基来固化。近来，根据电子产品的轻量化及精密化特征，将聚酰亚胺广泛用于LCD、PDP和OLED等半导体材料以作为集成材料。另外，为改进显示器领域中使用的玻璃基板的重量重且易碎的缺点，正在进行许多研究以将聚酰亚胺用在轻质且柔软的塑料显示器基板(flexible plastic displaysubstrate)中。
在现有技术中，包括聚酰亚胺膜的有机发光器件需要如下工艺来制备：在玻璃基板上形成聚酰亚胺膜；在所述聚酰亚胺膜上形成有机发光器件；然后从玻璃基板剥离包括聚酰亚胺膜的有机发光器件。此时，将包括聚酰亚胺膜的有机发光器件不变形地从玻璃基板中剥离的分离技术尤为重要。
一般地，由于在玻璃基板上形成的聚酰亚胺膜的粘附力不太良好，需在玻璃基板上用硅烷偶联剂、电晕、等离子体等进行表面处理，以增强玻璃基板与聚酰亚胺膜间的粘附力。但是，可能会导致的问题是之后难以将形成于经表面处理的玻璃基板上的聚酰亚胺膜剥离。因此，在现有技术中，在聚酰亚胺膜的下方形成牺牲层，或通过照射激光、UV等剥离聚酰亚胺膜。
另外，在日本专利公报第2011-142168号中记载了一种电子设备的制备方法，该制备方法包括：仅在非柔性基板的柔性膜待粘附的区域的周边区域添加粘合剂的步骤；在所述非柔性基板上粘附柔性膜，并在柔性膜上形成器件的步骤；及切割其上形成有器件的柔性膜，并从非柔性基板中剥离柔性膜的步骤。但如上所述，仅在非柔性基板中柔性膜待粘附的区域的周边区域中添加粘合剂时，可能会沿着在非柔性基板与柔性膜之间形成的空余空间发生翘曲现象，由此，难以形成大面积的有机发光器件。
因此，本申请的目的在于提供一种有机发光器件的制备方法，该制备方法可通过简化制备方法来降低工艺成本，可制备具有大面积的有机发光器件，并且该有机发光器件包括具有柔性特性的基板。
根据本申请的一个示例性实施方案，柔性有机发光器件的制备方法包括：1)在载体(carrier)基板上形成聚酰亚胺层的步骤；2)在所述载体基板及聚酰亚胺层上形成塑料基板的步骤；3)在所述塑料基板上形成有机发光器件的步骤；及4)剥离所述载体基板的步骤。
在本发明中，所述1)步骤是在载体基板上形成聚酰亚胺层的步骤。所述载体基板可使用本领域已知的材料。更具体而言，玻璃基板、金属基板、塑料基板等可用作载体基板，但所述载体基板不限于此。
所述载体基板的厚度可以是0.5mm至0.7mm，但不限于此。
所述聚酰亚胺层可通过本领域已知的方法形成。更具体而言，所述聚酰亚胺层可通过在载体基板上层压聚酰亚胺膜的方法形成，也可通过在载体基板上涂布聚酰胺酸组合物并使所述聚酰胺酸组合物固化而形成。另外，聚酰亚胺层还可通过丝网印刷聚酰亚胺而形成，但不限于此。
所述聚酰亚胺层具有优异的耐化学性、耐热性等，因此，在随后制备有机发光器件时，所述聚酰亚胺层可有利于进行印刻工艺。
所述1)步骤可进一步包括使聚酰亚胺层图案化的步骤。即，可仅在载体基板的随后形成有机发光器件的区域中形成聚酰亚胺层。
在本发明中，所述2)步骤是在载体基板及聚酰亚胺层上形成塑料基板的步骤。
所述2)步骤可进一步包括在载体基板与塑料基板之间及聚酰亚胺层与塑料基板之间施加粘附力的步骤。在施加所述粘附力的步骤中，可在所述载体基板及聚酰亚胺层上使用硅烷偶联剂表面处理方法、电晕表面处理方法或等离子体表面处理方法。可在载体基板及聚酰亚胺层上方的整个表面进行所述表面处理。所述表面处理的目的在于增强载体基板与塑料基板之间的粘附力。
所述塑料基板可选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)、聚酯(polyester)、聚碳酸酯(Polycarbonate)、聚酰亚胺(polyimide)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate)、聚醚醚酮(polyether ether ketone)、聚芳酯(polyarylate,PAR)、聚环烯烃(PCO)、聚降冰片烯(polynorbornene)、聚醚砜(polyethersulphone)及环烯烃聚合物(cycloolefin polymer)，但不限于此。
更具体而言，所述2)步骤可通过在载体基板及聚酰亚胺层上层压塑料基板的的工艺进行。
另外，所述2)步骤还可通过在载体基板及聚酰亚胺层上涂布聚酰胺酸组合物并使所述聚酰胺酸组合物固化以形成聚酰亚胺膜的工艺进行。
图1示意性地示出在光敏聚酰亚胺上层压聚酰亚胺膜的方法。
所述塑料基板可具有比聚酰亚胺层更大的面积。另外，所述塑料基板可具有与玻璃基板相同的面积，但不限于此。即，在塑料基板的下方不具有聚酰亚胺层的区域上，塑料基板可直接并强力与经表面处理的载体基板相粘附，并且塑料基板可相对较弱地与经表面处理的聚酰亚胺层相粘附。由于所述塑料基板与经表面处理的聚酰亚胺层彼此相对较弱地进行粘附，因此，之后可容易地剥离载体基板、聚酰亚胺层等。尤其，在相当于载体基板边界区域的边缘区域中具有5至10mm宽度的区域上，可强力地粘附经表面处理的载体基板与塑料基板。
另外，由于在塑料基板的下方不具有聚酰亚胺层的区域上，塑料基板直接并强力与经表面处理的载体基板相粘附，因此，可足以承受在随后形成有机发光器件时进行的印刻、沉积工艺等，甚至在250℃以上的高温下也可以保持粘附性。
在本发明中，所述3)步骤是在塑料基板上形成有机发光器件的步骤。所述有机发光器件可包括负极、一层以上的有机材料层及正极。
所述负极可由选自镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、铂、金、钨、钽、铜、银、锡和铅中的一种以上形成。
另外，负极还可由透明导电氧化物形成。此处，所述透明导电氧化物可以是选自铟(In)、锡(Sn)、锌(Zn)、镓(Ga)、铈(Ce)、镉(Cd)、镁(Mg)、铍(Be)、银(Ag)、钼(Mo)、钒(V)、铜(Cu)、铱(Ir)、铑(Rh)、钌(Ru)、钨(W)、钴(Co)、镍(Ni)、锰(Mn)、铝(Al)和镧(La)中的至少一种氧化物。
所述负极可通过如下方法形成：选自溅射法(Sputtering)、电子束蒸发法(E-beamevaporation)、热蒸镀法(Thermal evaporation)、激光分子束外延法(Laser MolecularBeam Epitaxy，L-MBE)、及脉冲激光沉积法(Pulsed Laser Deposition，PLD)中的任一种物理气相沉积法(Physical Vapor Deposition，PVD)；选自热化学气相沉积法(ThermalChemical Vapor Deposition)、等离子体增强化学气相沉积(Plasma-Enhanced ChemicalVapor Deposition，PECVD)、光化学气相沉积法(Light Chemical Vapor Deposition)、激光化学气相沉积法(Laser Chemical Vapor Deposition)、金属有机化学气相沉积法(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)、及氢化物气相外延法(HydrideVapor Phase Epitaxy，HVPE)中的任一种化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition)；或原子层沉积法(Atomic Layer Deposition，ALD)。
所述负极还可包括辅助电极以改善其电阻。所述辅助电极可通过沉积法或印刷法由选自导电密封剂(sealant)及金属中的一种以上形成。更具体而言，所述辅助电极可包括Cr、Mo、Al、Cu及其合金等，但不限于此。
在所述辅助电极上可进一步包括绝缘层。所述绝缘层可通过利用本领域已知的材料及方法而形成。更具体而言，所述绝缘层可通过利用如下常规材料而形成：光致抗蚀剂材料、聚酰亚胺、聚丙烯、氮化硅、氧化硅、氧化铝、氮化铝、碱金属氧化物、及碱土金属氧化物等，但不限于此。所述绝缘层的厚度可以是10nm至10μm，但不限于此。
所述有机材料层的具体材料及形成方法并无特别限制，可使用本领域熟知的材料及形成方法。
可通过使用各种聚合物材料并通过溶剂法来代替沉积法而制备层数更少的有机材料层，其中溶剂法包括：旋涂法、浸涂法、刮涂法、筛网印刷法、喷墨印刷法或热转印法等。
所述有机材料层可具有包括发光层，并且包括选自空穴注入层、空穴传输层、电子传输层及电子注入层中的至少一层的层压结构。
可形成所述空穴注入层的材料通常优选为具有大功函数的材料，以使空穴可以容易地注入有机材料层中。所述空穴注入材料的具体实例包括金属如钒、铬、铜、锌或金或其合金；金属氧化物如氧化锌、氧化铟、氧化锡铟(ITO)和氧化锌铟(IZO)；金属和氧化物的结合如ZnO:Al或SnO2:Sb；和导电聚合物，例如聚(3-甲基噻吩)、聚[3,4-(亚乙基-1,2-二氧基)噻吩](PEDT)、聚吡咯和聚苯胺等，但不限于此。
可形成所述电子注入层的材料通常优选为具有小功函数的材料，以使电子可以容易地注入有机材料层中。所述电子注入材料的具体实例包括金属如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅或其合金；和多层结构材料如LiF/Al或LiO2/Al等，并且也可使用与空穴注入电极材料相同的材料来作为所述电子注入材料，但不限于此。
可形成所述发光层的材料为能够通过分别从空穴传输层和电子传输层接受空穴和电子，并将接受的空穴及电子结合而在可见光区域发光的材料，并且优选为具有高的荧光量子效率或磷光量子效率的材料。发光材料的具体实例包括8-羟基-喹啉-铝络合物(Alq3)；咔唑基化合物；二聚苯乙烯基(dimerized styryl)化合物；BAlq；10-羟基苯并喹啉-金属化合物、苯并噁唑基化合物、苯并噻唑基化合物、苯并咪唑基化合物；聚(对苯乙炔)(PPV)基聚合物；螺环化合物；聚芴；红荧烯(rubrene)；磷光主体CBP[4,4'-二(9-咔唑)联苯]等，但不限于此。
另外，所述发光材料可进一步包括荧光掺杂剂或磷光掺杂剂以改进荧光或磷光特性。所述磷光掺杂剂的具体实例包括ir(ppy)(3)(三(2-苯基吡啶)铱)或F2Irpic(双(4,6-二氟苯基)吡啶-N,C2)吡啶甲酸铱(III))等。可使用本领域已知的材料作为荧光掺杂剂。
可形成所述电子传输层的材料为可容易地接受来自电子注入层的电子，且将接受的电子传输至发光层的材料，优选为具有高电子迁移率的材料。该材料的具体实例包括8-羟基喹啉的铝络合物、包含Alq3的络合物、有机基团化合物、以及羟基黄酮-金属络合物等，但不限于此。
所述正极可包括选自Al、Ag、Ca、Mg、Au、Mo、Ir、Cr、Ti、Pd及其合金等中的一种以上，但不限于此。
图2示意性地示出在塑料基板上形成的有机发光器件的横截面。
在本发明中，在所述3)步骤之后，可进一步包括封装有机发光器件的步骤。所述封装用于防止杂质(如氧气、水分等)渗入到有机发光器件中，并且可利用本领域已知的材料及方法来进行。
所述封装工艺可通过形成用于覆盖有机发光器件外侧的密封部件来进行。
所述密封部件对其材料无特别限制，能够覆盖有机发光器件外侧且密封有机发光器件即可。例如，可通过将密封膜压在有机发光器件外侧或沉积金属或金属氧化物而形成密封部件，或者涂布树脂组合物并使其固化而形成密封部件的方法。
另外，所述密封部件可通过原子层沉积法来沉积金属或金属氧化物的方式形成。此处，所形成的金属层或金属氧化物层可以具有两层以上的结构。
在本发明中，所述4)步骤是剥离载体基板的步骤。
在现有技术中，由于难以将在经表面处理的载体基板上形成的聚酰亚胺膜剥离，从而通过在聚酰亚胺膜下方形成牺牲层，或照射激光、UV等的方式来剥离聚酰亚胺膜。但是，在本发明中，由于通过使用图案化的聚酰亚胺层，在塑料基板的下方不具有聚酰亚胺层的区域，塑料基板直接并强力地粘附于经表面处理的载体基板，并且使塑料基板相对较弱地粘附于经表面处理的聚酰亚胺层，从而使载体基板、聚酰亚胺层等易于剥离。具体剥离方法可包括通过利用刀、激光等来剥离载体基板、聚酰亚胺层等的方法，但不限于此。
图3示意性地示出剥离载体基板的方法。
另外，本发明提供一种有机发光器件，该有机发光器件是通过所述有机发光器件的制备方法制造的。
另外，本发明的一个示例性实施方案的柔性有机发光器件包括：聚酰亚胺层；形成于所述聚酰亚胺层上的塑料基板；及形成于所述塑料基板上的有机发光器件。
在本发明中，在所述聚酰亚胺层及塑料基板之间的至少一部分还可包括硅烷偶联剂。所述硅烷偶联剂可用于改进聚酰亚胺层与塑料基板间的粘合力。
另外，本发明的另一个示例性实施方案的柔性有机发光器件包括：塑料基板；及形成于所述塑料基板上的有机发光器件，其中在所述塑料基板的下表面的至少一部分包括硅烷偶联剂。
在本发明的柔性有机发光器件中，对于所述聚酰亚胺层、塑料基板、有机发光器件等的内容与上述内容相同，因此将省略对这些的具体说明。
本发明的柔性有机发光器件可包括光提取结构。更具体而言，在所述塑料基板与有机发光器件之间可进一步包括光提取层。
所述光提取层若具有能够诱导光散射，并改进有机发光器件的光提取效率的结构，则无特别限制。更具体而言，所述光提取层可具有散射颗粒分散在粘合剂中的结构。
另外，所述光提取层可通过旋涂法、棒式涂布法，狭缝式涂布法等方法直接形成于基材上，或通过制成膜形态后粘附于基材上的方式形成。
另外，在所述光提取层上可进一步包括平整层。
另外，本发明提供一种包括所述有机发光器件的显示装置。在显示装置中，所述有机发光器件可发挥像素或背光的作用。此外，显示装置的其他结构可以是本领域已知的结构。
另外，本发明提供一种包括所述有机发光器件的照明装置。在照明装置中，所述有机发光器件作为发光部件而发挥作用。此外，照明装置中需要的其他结构可使用本领域已知的结构。
如上所述，根据本发明，可提供有机发光器件，其通过简化制备方法来降低工艺成本，并包括具有柔性特性的基板。

Claims (20)

1.一种柔性有机发光器件的制备方法，其特征在于，
所述柔性有机发光器件的制备方法包括：
1)在载体基板上形成并图案化光敏聚酰亚胺层的步骤；
2)在所述载体基板及光敏聚酰亚胺层上形成塑料基板的步骤；
所述塑料基板选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚芳酯、聚环烯烃、聚降冰片烯、聚醚砜及环烯烃聚合物；
3)在所述塑料基板上形成有机发光器件的步骤；及
4)剥离所述载体基板的步骤；
其中，所述2)步骤中的塑料基板比所述1)步骤中的光敏聚酰亚胺层具有更大的面积，以及
为了在载体基板与塑料基板之间及在光敏聚酰亚胺层与塑料基板之间施加粘附力，2)步骤进一步包括在所述载体基板及光敏聚酰亚胺层上籍由硅烷偶联剂表面处理、电晕表面处理、或等离子体表面处理的表面处理。
2.根据权利要求1所述的柔性有机发光器件的制备方法，其特征在于，
所述1)步骤中的光敏聚酰亚胺层形成于载体基板上待形成有机发光器件的区域。
3.根据权利要求1所述的柔性有机发光器件的制备方法，其特征在于，
所述1)步骤中的光敏聚酰亚胺层通过涂布聚酰胺酸组合物并使其固化的方式形成。
4.根据权利要求1所述的柔性有机发光器件的制备方法，其特征在于，
所述载体基板是玻璃基板、金属基板或塑料基板。
5.根据权利要求1所述的柔性有机发光器件的制备方法，其特征在于，
所述载体基板的厚度是0.5至0.7mm。
6.根据权利要求1所述的柔性有机发光器件的制备方法，其特征在于，
所述2)步骤是通过在所述载体基板及光敏聚酰亚胺层上层压塑料基板的工艺来进行的。
7.根据权利要求1所述的柔性有机发光器件的制备方法，其特征在于，
所述塑料基板包括聚酰亚胺膜，
在所述2)步骤是通过在载体基板及光敏聚酰亚胺层上涂布聚酰胺酸组合物并使其固化，从而形成聚酰亚胺膜的工艺来进行的。
8.根据权利要求1所述的柔性有机发光器件的制备方法，其特征在于，
所述2)步骤中的塑料基板与载体基板具有相同的面积。
9.根据权利要求1所述的柔性有机发光器件的制备方法，其特征在于，
在所述3)步骤之后，进一步包括封装有机发光器件的步骤。
10.根据权利要求1所述的柔性有机发光器件的制备方法，其特征在于，
在所述4)步骤中的剥离所述载体基板的方法中，利用刀或激光。
11.根据权利要求1所述的柔性有机发光器件的制备方法，其特征在于，
与所述4)步骤同时或在其之后，进一步包括除去光敏聚酰亚胺层的步骤。
12.一种柔性有机发光器件，其特征在于，
所述柔性有机发光器件是通过权利要求1所述的柔性有机发光器件的制备方法制造的。
13.一种柔性有机发光器件，其特征在于，
所述柔性有机发光器件包括：
光敏聚酰亚胺层；
塑料基板，其形成于所述光敏聚酰亚胺层上；及
有机发光器件，其形成于所述塑料基板上；
其中，所述塑料基板比所述光敏聚酰亚胺层具有更大的面积，以及
在所述光敏聚酰亚胺层及所述塑料基板之间的至少一部分还包括硅烷偶联剂；
所述塑料基板选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚芳酯、聚环烯烃、聚降冰片烯、聚醚砜及环烯烃聚合物。
14.根据权利要求13所述的柔性有机发光器件，其特征在于，
所述塑料基板与所述有机发光器件之间还包括光提取层。
15.根据权利要求14所述的柔性有机发光器件，其特征在于，
在所述光提取层上还包括平整层。
16.根据权利要求12所述的柔性有机发光器件，其特征在于，
所述柔性有机发光器件包括：塑料基板；及形成于所述塑料基板上的有机发光器件，
其中所述塑料基板的下表面的至少一部分包括硅烷偶联剂。
17.根据权利要求16所述的柔性有机发光器件，其特征在于，
在所述塑料基板与所述有机发光器件之间还包括光提取层。
18.根据权利要求17所述的柔性有机发光器件，其特征在于，
在所述光提取层上还包括平整层。
19.一种显示装置，其特征在于，
所述显示装置包括权利要求13至18中任一项所述的柔性有机发光器件。
20.一种照明装置，其特征在于，
所述照明装置包括权利要求13至18中任一项所述的柔性有机发光器件。
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