專利名稱：用于光子器件的透明基材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于光子器件的透明基材，涉及該基材的制造方法，還涉及包含該基材的光子器件的制造方法。光子器件指的是可以發(fā)射或者收集光的任何類型的器件。這樣的器件為例如光電器件，例如簡稱為OLED的有機電致發(fā)光器件(Qrganic Light Emitting Sevice)，或者光收集器件，例如有機光伏電池，也稱為太陽能電池。特別是，本發(fā)明涉及用于有機電致發(fā)光器件(OLED =Organic Light Emitting Device)的透明基材。
背景技術(shù)：
有機電致發(fā)光器件以良好的內(nèi)光產(chǎn)率進行制造。該產(chǎn)率以內(nèi)量子效率(EQI)表示。內(nèi)量子效率表示通過注入一個電子獲得的光子的數(shù)量。在已知的有機電致發(fā)光器件中， 它為約85%，甚至接近100%。然而，這些器件的效率明顯地受到與界面反射現(xiàn)象相關(guān)的損失的限制。通常，OLED器件包含至少一個有機電致發(fā)光層，一個通常由錫摻雜的氧化銦 (ITO)制成的透明導體電極以及一個承載電極的透明載體。該載體由例如玻璃、陶瓷玻璃 (verre ceramique)或聚合物膜制成。OLED器件的不同組分的折射率，對于電致發(fā)光器件的有機層，在1. 6-1. 8范圍內(nèi)，對于ITO層，在1. 6至2范圍內(nèi)，對于承載基材，在1. 4至1. 6 范圍內(nèi)，對于外部空氣，為1. 0。反射導致的損失(R)發(fā)生在界面處并導致外量子效率(EQE) 的降低。外量子效率等于內(nèi)量子效率減去反射導致的損失。錫摻雜的氧化銦(ITO)是最廣泛用于形成透明電極的材料。然而，其使用不幸地導致一些問題。實際上，銦的來源有限，這在短期內(nèi)將導致這些器件的生產(chǎn)成本的不可避免的提高。此外，由于ITO的電阻率，必須使用厚的層以獲得足夠?qū)щ姷碾姌O。由于ITO具有輕微的吸收性，這導致透明性降低的問題。此外，厚的ITO通常具有更高的結(jié)晶度，這提高表面的粗糙度，因而對于在有機電致發(fā)光器件中的用途有時必須將其拋光。此外，存在于有機電致發(fā)光器件中的銦具有擴散到這些器件的有機部分中的傾向，導致這些器件的壽命的降低。文獻W02008/(^9060 A2公開了一種透明基材，特別是一種透明玻璃基材，其包含多層電極并且還存在基層，所述多層電極具有包含金屬導電層的復雜疊層結(jié)構(gòu)，所述基層結(jié)合了阻隔層和抗反射層的性能。這種電極使得可以獲得具有至少等于ITO電極的透明性和低電阻率的層，這些電極可以有利地用于大面積光源領(lǐng)域例如光板中。此外，這些電極使得可以降低在它們的形成過程中使用的銦的量，甚至將其免除。然而，盡管使用阻隔層形式的抗反射層，文獻W02008/(^9060 A2中提出的解決方案沒有以任何方式尋求通過限制與界面反射現(xiàn)象相關(guān)的損失而優(yōu)化OLED器件發(fā)射的光的量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的是提供透明基材，該基材使得可以獲得通過基材透射的光的量的提高，換言之，獲得包含該基材的光子器件所發(fā)射或轉(zhuǎn)化的光的量的提高，這是對于單色輻射。術(shù)語“單色”指的是眼睛感受到單一的顏色(例如紅、綠、藍、白...)，而不是該光是單色的。換言之，單色輻射指的是覆蓋一個波長范圍的輻射。更具體地說，它涉及提供透明基材，該基材使得可以獲得包含該基材的有機電致發(fā)光器件所發(fā)射的光的量的提高，這是對于單色輻射。本發(fā)明的第二個目的是提供具有改善的光透射的透明基材的制造方法。本發(fā)明的第三個目的是提供包含該透明基材的光子器件。更具體地說，它涉及提供包含該透明基材的有機電致發(fā)光器件，特別是發(fā)射準白光(IumiSre quasi blanche)的有機電致發(fā)光器件。本發(fā)明涉及用于光子器件的透明基材，該基材包含載體和電極，所述電極包含疊層結(jié)構(gòu)，該疊層結(jié)構(gòu)包含單一的金屬導電層和至少一個涂層，所述涂層具有改善通過所述電極的光透射的性能，所述涂層具有至少大于3. Onm并且至多小于或等于200nm、優(yōu)選小于或等于170nm、更優(yōu)選小于或等于130nm的幾何厚度，所述涂層包含至少一個改善光透射的層并位于金屬導電層和載體之間，所述電極沉積于所述載體上，其特征在于具有改善光透射的性能的涂層的光學厚度Tdi和金屬導電層的幾何厚度Tme由以下關(guān)系關(guān)聯(lián) Tme = Tme ci+ [B*sin ( Π *TD1/TD1—0) ] / (η 載體)3其中Tme q、B和Tdi Q為常數(shù)，Tme Q具有在10. 0至25. Onm范圍內(nèi)的值，B具有在10. 0 至16. 5范圍內(nèi)的值，并且Tdi Q具有在23. 9*nD1至28. 3*nD1nm范圍內(nèi)的值，nD1表示改善光透射的涂層在550nm的波長下的折射率，η表示載體在550nm的波長下的折射率。優(yōu)選地，常數(shù)Tme』、B和Tdi ci使得Tme ci具有在11. 5至22. 5nm范圍內(nèi)的值，B具有在12至15范圍內(nèi)的值，并且Tdi Q具有在24. 8*nD1至27. 3*nD1nm范圍內(nèi)的值。更優(yōu)選地，常數(shù)Tme。、B和 Tdi Q使得Tme Q具有在12. 0至22. 5nm范圍內(nèi)的值，B具有在12至15范圍內(nèi)的值，并且Tdi Q 具有在24. 8nD1至27. 3*nD1nm范圍內(nèi)的值。根據(jù)本發(fā)明的基材所提供的優(yōu)點是，它使得可以獲得包含該基材的光子器件所發(fā)射或轉(zhuǎn)化的光的量的提高，這是對于單色輻射，更特別地使得可以獲得在有機電致發(fā)光器件(OLED)的情況下發(fā)射的光的量的提高。此外，在發(fā)射白光的有機電致發(fā)光器件的情況下，根據(jù)本發(fā)明的基材可以與構(gòu)成發(fā)白光OLED的有機部分的任何已知類型的多層疊層一起使用。當本發(fā)明的基材在可見光波長范圍內(nèi)表現(xiàn)出至多50%、甚至至多30%、優(yōu)選至多 20%、更優(yōu)選至多10%的光吸收時，將本發(fā)明的基材視為透明的。本發(fā)明的基材包含電極，根據(jù)它所插入的器件的類型，所述電極可以充當陽極或者相反地充當陰極。術(shù)語“具有改善光透射的性能的涂層”指的是這樣的涂層它在構(gòu)成電極的疊層結(jié)構(gòu)中的存在導致通過該基材透射的光的量的提高，例如具有抗反射性能的涂層。換言之，包含本發(fā)明基材的光子器件與相同類型的但是包含沉積于與本發(fā)明基材相同的載體上的常規(guī)電極(例如ιτο)的光子器件相比，發(fā)射或轉(zhuǎn)化更大量的光。更特別地，當基材插入有機電致發(fā)光器件中時，發(fā)射的光的量的提高以更高的亮度值表為特征，而與發(fā)射的光的顏色無關(guān)。改善光透射的涂層的幾何厚度必須具有至少大于3nm的厚度，優(yōu)選至少等于5nm，更優(yōu)選至少等于7nm，最優(yōu)選至少等于lOnm。例如，當改善光透射的涂層基于氧化鋅或者基于氧低于化學計量的氧化鋅SiOx時(這些氧化鋅任選地用錫摻雜或與錫混合)，改善光透射的涂層的至少大于3nm的幾何厚度使得可以獲得具有良好的電導率的金屬導電層(特別是銀的)。改善光透射的涂層的幾何厚度有利地具有小于或等于200nm的厚度，優(yōu)選小于或等于170nm，更優(yōu)選小于或等于130nm，這樣的厚度所提供的優(yōu)點在于所述涂層的制造過程更快。根據(jù)一種具體實施方案，根據(jù)本發(fā)明的基材包含透明載體，該載體具有在550nm 的波長下至少等于1. 2的折射率，優(yōu)選至少等于1. 4，更優(yōu)選至少等于1. 5。使用具有高折射率的載體所提供的優(yōu)點是，它使得可以在相同的基材結(jié)構(gòu)的情況下提高透射或發(fā)射的光的量。術(shù)語“載體”也應(yīng)當理解為不僅指載體本身，而且指包含載體以及至少一層材料的任何結(jié)構(gòu)，所述材料的折射率接近載體的折射率，換言之<0.1。|n
表示折射率之差的絕對值?？梢砸贸练e于鈉鈣玻璃載體上的氧化硅層作為例子。載體的功能是承載和/或保護電極。載體可以由玻璃、剛性塑料材料(例如有機玻璃、聚碳酸酯)或柔性聚合物膜(例如聚氯乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、 聚丙烯(PP))制成。載體優(yōu)選為剛性的。當載體是聚合物膜時，它優(yōu)選具有高折射率，其中載體的折射率(ns#)具有至少等于1. 4的值，優(yōu)選至少等于1. 5，更優(yōu)選至少等于1. 6，最優(yōu)選至少等于1. 7。表示載體在550nm的波長下的折射率。通過使用具有高折射率的載體所提供的優(yōu)點是，它使得可以在相同的電極結(jié)構(gòu)的情況下提高透射或發(fā)射的光的量。當載體由玻璃制成時，例如玻璃片，它優(yōu)選具有至少0. 35mm的幾何厚度。術(shù)語“幾何厚度”指的是平均幾何厚度。玻璃是無機的或有機的。無機玻璃是優(yōu)選的。其中，優(yōu)選清澈(clair)的或者本體或表面著色的鈉鈣玻璃。更優(yōu)選地，它們是超清澈鈉鈣玻璃。術(shù)語超清澈指的是含有至多0. 020%玻璃重量、優(yōu)選至多0. 015%重量的總!^e (以!^e2O3表示) 的玻璃。由于其低的孔隙率，該玻璃具有如下優(yōu)點它保證對包含本發(fā)明透明基材的光子器件的更好的保護以對抗任何形式的污染。由于成本原因，玻璃的折射率優(yōu)選具有在1. 4 至1.6范圍內(nèi)的值。更優(yōu)選地，玻璃的折射率具有等于1.5的值。表示載體在550nm的波長下的折射率。根據(jù)一種具體實施方案，根據(jù)本發(fā)明的透明基材使得載體具有在550nm的波長下在1. 4至1. 6范圍內(nèi)的折射率，并且該電極使得具有改善光透射的性能的涂層的光學厚度 Tdi和金屬導電層的幾何厚度Tme由以下關(guān)系關(guān)聯(lián)Tme = Tme ci+ [B*sin ( Π *TD1/TD1—0) ] / (η 載體)3其中Tme。、B和Tdi Q為常數(shù)，Tme Q具有在10. O至25. Onm范圍內(nèi)、優(yōu)選10. O至23. Onm 范圍內(nèi)的值，B具有在10. O至16. 5范圍內(nèi)的值，并且Tdi Q具有在23. 9*nD1至28. 3*nD1nm范圍內(nèi)的值，nD1表示改善光透射的涂層在550nm的波長下的折射率，表示載體在550nm的波長下的折射率。優(yōu)選地，常數(shù)Tme『B和Tdi ci使得Tme ci具有在10. O至23. Onm、優(yōu)選10. O 至22. 5nm、最優(yōu)選11. 5至22. 5nm范圍內(nèi)的值，B具有在11. 5至15. O范圍內(nèi)的值，并且Tdi Q 具有在24. 8*nD1至27. 3*nD1nm范圍內(nèi)的值。更優(yōu)選地，常數(shù)Tme o, B和Tdi o使得Tme o具有在10. 0至23. Onm、優(yōu)選10. O至22. 5nm、最優(yōu)選11. 5至22. 5nm范圍內(nèi)的值，B具有在12. O 至15. O范圍內(nèi)的值，并且Tdi Q具有在24. 8*nD1至27. 3*nD1nm范圍內(nèi)的值。根據(jù)一種具體實施方案，根據(jù)本發(fā)明的透明基材使得載體具有在550nm的波長下等于1. 5的折射率，并且該電極使得具有改善光透射的性能的涂層的光學厚度Tdi和金屬導電層的幾何厚度Tme由以下關(guān)系關(guān)聯(lián)Tme = Tme ci+ [B*sin ( Π *TD1/TD1—0) ] / (η 載體)3其中Tme『B和Tdi』為常數(shù)，Tme』具有在10. O至25. Onm、優(yōu)選10. O至23. Onm范圍內(nèi)的值，B具有在10. O至16. 5范圍內(nèi)的值，并且Tdi Q具有在23. 9*nD1至27. 3*nD1nm范圍內(nèi)的值，nD1表示改善光透射的涂層在550nm的波長下的折射率，表示載體在550nm的波長下的折射率。優(yōu)選地，常數(shù)Tme『B和Tdi ci使得Tme ci具有在10. O至23. Onm、優(yōu)選10. O至 22. 5nm、最優(yōu)選11. 5至22. 5nm范圍內(nèi)的值，B具有在11. 5至15. O范圍內(nèi)的值，并且Tdi。 具有在24. 8*nD1至27. 3*nD1范圍內(nèi)的值。更優(yōu)選地，常數(shù)Tme『B和Tdi ci使得Tme ci具有在 10. O至23. Onm、優(yōu)選10. O至22. 5nm、最優(yōu)選11. 5至22. 5nm范圍內(nèi)的值，B具有在12. O至 15. O范圍內(nèi)的值，并且Tdi Q具有在24. 8*nD1至27. 3*nD1nm范圍內(nèi)的值。根據(jù)以上方案的一種具體實施方案，根據(jù)本發(fā)明的透明基材使得金屬導電層的幾何厚度至少等于6. Onm,優(yōu)選至少等于8. Onm,更優(yōu)選至少等于10. Onm,并且至多等于 22. Onm,優(yōu)選至多等于20. Onm,更優(yōu)選至多等于18. Onm,并且其中改善光透射的涂層的幾何厚度至少等于50. Onm,優(yōu)選至少等于60. Onm,并且至多等于130. Onm,優(yōu)選至多等于 110. Onm,更優(yōu)選至多等于90. Onm。根據(jù)一種具體實施方案，根據(jù)本發(fā)明的透明基材使得它包含具有在1. 4至1. 6范圍內(nèi)的折射率值的載體，并且使得金屬導電層的幾何厚度至少等于16. Onm,優(yōu)選至少等于18. Onm,更優(yōu)選至少等于20. Onm,并且至多等于29. Onm,優(yōu)選至多等于27. Onm,更優(yōu)選至多等于25. Onm,并且其中改善光透射的涂層的幾何厚度至少等于20. Onm并且至多等于 40. Onm。令人驚訝地，厚的金屬導電層與改善光透射的涂層的優(yōu)化厚度的結(jié)合使用使得可以獲得一方面具有高亮度并且另一方面包含基材的光子系統(tǒng)，更特別是OLEDs器件，所述基材的電極具有以Ω/□表示的較低的表面電阻。根據(jù)另一種具體實施方案，根據(jù)本發(fā)明的透明基材使得電極包含改善光透射的涂層，該涂層包含至少一個額外的結(jié)晶層，相對于載體，所述結(jié)晶層是構(gòu)成所述涂層的疊層結(jié)構(gòu)中最遠的層。根據(jù)一種優(yōu)選實施方案，根據(jù)本發(fā)明的基材使得構(gòu)成改善光透射的涂層的材料的折射率(nD1)高于載體的折射率(η載體)(nD1 > η載體)，優(yōu)選nD1 > 1. 載體，更優(yōu)選nD1 > 1.3η 載體，最優(yōu)選nD1 > 1· 5η載體。構(gòu)成涂層的材料的折射率(nD1)具有在550nm的波長下在1.5 至2. 4、優(yōu)選2. O至2. 4、更優(yōu)選2. 1至2. 4范圍內(nèi)的值。當改善光透射的涂層由多個層構(gòu)成時，nD1由以下關(guān)系給出
權(quán)利要求
1.用于光子器件的透明基材(1)，該基材包含載體(10)和電極(11)，所述電極(11)包含疊層結(jié)構(gòu)，該疊層結(jié)構(gòu)包含單一的金屬導電層(112)和至少一個涂層(110)，所述涂層具有改善通過所述電極的光透射的性能，所述涂層(Iio)具有至少大于3nm并且至多小于或等于200nm的幾何厚度，所述涂層(110)包含至少一個改善光透射的層(1101)并位于金屬導電層(11 和載體(10)之間，所述電極(11)沉積于所述載體上，其特征在于具有改善光透射的性能的涂層(110)的光學厚度Tdi和金屬導電層(112)的幾何厚度Tme由以下關(guān)系關(guān)聯(lián)Tme = TME—0+B*sin( Π *TD1/TD1—0)/η3載體其中Τ·—0、Β和Tdlo為常數(shù)，Tme o具有在10. 0至25. Onm范圍內(nèi)的值，B具有在10. 0至 16. 5范圍內(nèi)的值，并且Tdi Q具有在23. 9*nD1nm至28. 3*nD1nm范圍內(nèi)的值，nD1表示改善光透射的涂層在550nm的波長下的折射率，η表示載體在550nm的波長下的折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的透明基材，其特征在于載體(10)的折射率具有在550nm的波長下至少等于1. 2的值。
3.根據(jù)以上權(quán)利要求任意之一的透明基材，其特征在于改善光透射的涂層(110)的折射率大于載體(10)的折射率。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求任意之一的透明基材，其特征在于載體(10)具有在550nm的波長下在1.4和1.6之間的折射率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的透明基材，其特征在于金屬導電層(112)的幾何厚度至少等于 16. Onm并且至多等于^.Onm，并且其中改善光透射的涂層(110)的幾何厚度至少等于 20. Onm并且至多等于40. Onm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意之一的透明基材，其特征在于載體具有在550nm的波長下等于1. 5的折射率，并且金屬導電層(112)的幾何厚度至少等于6. Onm并且至多等于 22. Onm，并且其中改善光透射的涂層(110)的幾何厚度至少等于50. Onm并且至多等于 130.Onm0
7.根據(jù)以上權(quán)利要求任意之一的透明基材，其特征在于該電極包含改善光透射的涂層 (110)，該涂層包含至少一個額外的結(jié)晶層(1102)，相對于載體(10)，所述結(jié)晶層(1102)是構(gòu)成所述涂層(110)的疊層結(jié)構(gòu)中最遠的層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的透明基材，其特征在于結(jié)晶層(1102)的幾何厚度至少等于改善光透射的涂層(110)的總幾何厚度的7%。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求任意之一的透明基材，其特征在于電極(11)包含表面電學性能均一化薄層(114)，所述薄層相對于載體(10)位于構(gòu)成所述電極(11)的多層疊層結(jié)構(gòu)的頂部。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求任意之一的透明基材，其特征在于電極(11)包含位于金屬導電層(112)和均一化薄層(114)之間的至少一個額外的插入層(113)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的透明基材，其特征在于插入層(11 的幾何厚度(Ein)使得一方面其歐姆厚度至多等于IO12歐姆，其中歐姆厚度等于一方面構(gòu)成插入層的材料的電阻率 (P)與另一方面該同一層的幾何厚度(1)之比；另一方面，插入層的幾何厚度與有機電致發(fā)光器件的第一有機層的幾何厚度(Etffg)通過關(guān)系E g = Ein-A相關(guān)，術(shù)語第一有機層指的是位于插入層和有機電致發(fā)光層之間的所有有機層，其中A是具有在5. 0至75. Onm、優(yōu)選20·0至60. Onm、更優(yōu)選30. O至45. Onm的范圍內(nèi)的值的常數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的透明基材，其特征在于插入層(11 的幾何厚度(Ein)使得一方面其歐姆厚度至多等于IO12歐姆，其中歐姆厚度等于一方面構(gòu)成插入層的材料的電阻率 (P)與另一方面該同一層的幾何厚度(1)之比；另一方面，插入層的幾何厚度與有機電致發(fā)光器件的第一有機層的幾何厚度(Etffg)通過關(guān)系E g = Ein-C相關(guān)，術(shù)語第一有機層指的是位于插入層和有機電致發(fā)光層之間的所有有機層，其中C是具有在150. 0至250. Onm、優(yōu)選160. 0至225. Onm、更優(yōu)選75. 0至205. Onm的范圍內(nèi)的值的常數(shù)。
13.根據(jù)以上權(quán)利要求任意之一的透明基材，其特征在于金屬導電層(112)在其至少一面上包含至少一個犧牲層(Illa和/或Illb)。
14.根據(jù)以上權(quán)利要求任意之一的透明基材，其特征在于沉積有所述電極(11)的載體 (10)在與沉積有電極(11)的面相對的面上包含至少一個功能涂層(9)。
15.根據(jù)以上權(quán)利要求任意之一的透明基材，其特征在于載體(10)側(cè)的反射具有至少等于且至多等于49%的值。
16.根據(jù)以上權(quán)利要求任意之一的透明基材的制造方法，其特征在于該方法分如下兩個階段進行 具有改善光透射的性能的涂層(110)在載體(10)上的沉積， 金屬導電層(112)的沉積，緊接著進行構(gòu)成光子系統(tǒng)的不同功能元件的沉積。
17.根據(jù)以上權(quán)利要求任意之一的透明基材的制造方法，其特征在于該方法分如下兩個階段進行 具有改善通過電極(11)的光透射的性能的涂層(110)、金屬導電層(112)、犧牲層 (111b)、插入層(113)在載體(10)上的沉積， 均一化層(114)的沉積，緊接著進行構(gòu)成光子系統(tǒng)的不同功能元件的沉積。
18.有機電致發(fā)光器件，其包含根據(jù)權(quán)利要求1至15任意之一的至少一個透明基材。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的有機電致發(fā)光器件，其發(fā)射準白光。
全文摘要
用于光子器件的透明基材(1)，該基材包含載體(10)和電極(11)，所述電極(11)包含疊層結(jié)構(gòu)，該疊層結(jié)構(gòu)包含單一的金屬導電層(112)和至少一個涂層(110)，所述涂層具有改善通過所述電極的光透射的性能，所述涂層(110)具有至少大于3nm并且至多小于或等于200nm的幾何厚度，所述涂層(110)包含至少一個改善光透射的層(1101)并位于金屬導電層(112)和載體(10)之間，所述電極(11)沉積于所述載體上，其中具有改善光透射的性能的涂層(110)的光學厚度T01和金屬導電層(112)的幾何厚度TME由以下關(guān)系關(guān)聯(lián)TME＝TME_0+B*sin(П*TD1/TD1_0)/n3載體，其中TME_0、B和TD1_0為常數(shù)，TME_0具有在10.0至25.0nm范圍內(nèi)的值，B具有在10.0至16.5范圍內(nèi)的值，并且TD1_0具有在23.9*nD1nm至28.3*nD1nm范圍內(nèi)的值，nD1表示改善光透射的涂層在550nm的波長下的折射率，n載體表示載體在550nm的波長下的折射率。
文檔編號C03C17/36GK102326274SQ201080008687
公開日2012年1月18日 申請日期2010年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月19日
發(fā)明者B·多莫克, D·德克魯普特, P·羅奎尼 申請人:旭硝子歐洲玻璃公司