用于有機電子器件的基板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及一種用于有機電子器件(0H))的基板，其制造方法，及其用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 0ED是一種包括至少一個例如可以傳導電流的有機材料的層的器件。0ED的類型包 括有機發(fā)光器件(0LED)、有機光電池、有機光電導體(0PC)或有機晶體管等。
[0003] 通常，0LED--其為0ED的代表--依次包含基板、第一電極層、有機層和第二電 極層。0LED可分類為頂部發(fā)光器件、底部發(fā)光器件和兩側(cè)發(fā)光器件。在稱為底部發(fā)光器件的 結(jié)構(gòu)中，第一電極層可形成為透明電極層，且第二電極層可形成為反射電極層;在稱為頂部 發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)中，第一電極層可形成為反射電極層，且第二電極層可形成為透明電極層； 以及在稱為兩側(cè)發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)中，第一電極層和第二電極層都可為透明電極層。由電極 層注入的電子和空穴(hole)可在存在于有機層中的發(fā)光層中重新結(jié)合，從而產(chǎn)生光。
[0004] 近來，對柔性0LED的關(guān)注的增加引起了對在0LED結(jié)構(gòu)中用塑料基板代替玻璃基板 的技術(shù)需求的增加。
[0005] 然而，塑料基板易于遭受水和氧氣的滲透。具體而言，當制造包含使用塑料基板的 0LED的顯示器件時，水和氧氣從基板滲透，導致降低0LED的壽命。
[0006] 通常，為了防止水和氧氣對塑料基板的滲透，在塑料基板的表面上形成單一的無 機阻擋層，或使用無機金屬層和有機層堆疊的結(jié)構(gòu)或多個無機阻擋層借助壓敏粘合層堆疊 的結(jié)構(gòu)。然而，盡管是這樣的結(jié)構(gòu)，但是由于阻擋層的部分結(jié)晶而使阻擋層和塑料基板之間 的粘合強度降低，或由于水的滲透而不能滿足0LED顯示器所需的水蒸氣傳輸速率(WVTR)。
[0007] 此外，因為無機阻擋層的這種結(jié)構(gòu)，例如，在稱為底部發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)中，用作透 明電極層的第一電極層受到由下面的無機阻擋層產(chǎn)生的應(yīng)力影響，導致膜分離或裂縫的產(chǎn) 生。
[0008] [參考文獻]
[0009] 參考文獻1:美國專利第6,226,890號
[0010] 參考文獻2:美國專利第6,808,828號 [0011] 參考文獻3:日本專利特開第2000-145627號 [0012] 參考文獻4:日本專利特開第2001-252505號

【發(fā)明內(nèi)容】
[0013] 技術(shù)問題
[0014] 在有機材料層和無機材料層共同存在的結(jié)構(gòu)中，由于如上所述產(chǎn)生的應(yīng)力，很容 易發(fā)生中間層剝離，導致對0ED的耐久性產(chǎn)生不良影響。因此，本申請旨在提供不會引起上 述問題的用于0ED的基板。此外，本申請旨在提供具有優(yōu)異的所需物理性質(zhì)例如高耐久性和 高光提取效率的0ED，其使用所述用于0ED的基板來制造。
[0015] 技術(shù)方案
[0016] 示例性的用于0ED的基板可包含柔性基膜、無機材料層和彈性層。在本文中，無機 材料層可形成于基膜之上。在該情況下，彈性層可形成于無機材料層之上或之下，或形成于 無機材料層之中。圖1示出了其中無機材料層20和彈性層30依次形成于基膜10之上的結(jié)構(gòu)， 圖2示出了其中彈性層30形成于基膜10和無機材料層20之間的結(jié)構(gòu)，并且圖3示出了其中彈 性層30形成于無機材料層20之中的結(jié)構(gòu)。所述基板可具有圖1至3中所示出的結(jié)構(gòu)的組合。 例如，所述彈性層可形成于兩個或多個位置，例如在無機材料層之上、之下或之中。此外，所 述彈性層和無機材料層可重復地形成于基板之上。
[0017] 當需要時，所述無機材料層以包含至少兩個薄層的多層結(jié)構(gòu)形成，并因此抑制形 成過程中的結(jié)晶。因此，所述無機材料層可具有優(yōu)異的物理性質(zhì)，例如，阻擋性質(zhì)。此外，所 述無機材料層還可具有高折射率，所述高折射率是具有通過采用多層結(jié)構(gòu)而獲得的阻擋性 質(zhì)的無機材料層所難以具有的物理性質(zhì)。
[0018] 施用至本申請的基板的柔性基膜的類型沒有特別的限制。例如，可使用已知常用 于實現(xiàn)本領(lǐng)域的柔性器件且具有例如0. 〇5MPa至5000MPa或0.5MPa至2500MPa的彈性模量的 柔性層作為基膜。
[0019] 對于基膜的代表性實例，使用聚合物膜。所述聚合物膜可為，但不限于，包含三乙 ?；w維素、乙稀乙稀醇(61：11716116￥；[117131001101)、聚偏二氯乙稀、聚丙稀腈、聚對苯二甲 酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚（酰胺酸）、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸酯、 環(huán)狀烯烴共聚物、聚苯乙烯、聚醚砜、聚酰亞胺、聚降冰片烯、聚酰胺或聚砜的膜。
[0020] 對于基膜，可使用引入了能夠與無機材料層反應(yīng)的官能團的基膜以提高與無機材 料層的界面粘合力。例如，官能團如羥基、氨基或羧基可與通過將在下文中描述的ALD方法 而形成的無機材料層發(fā)生化學反應(yīng)，從而確保如上所述的優(yōu)異的粘合力。將上述官能團引 入至基膜的方法沒有特別的限制，并且例如，當形成基膜的聚合物包含、不包含或僅包含少 量的上述官能團時，可通過用電暈放電處理或等離子體處理方法處理基膜表面來引入所述 官能團。為了獲得合適的界面粘合力，可控制引入的官能團的比例。
[0021] 對于基膜，可使用透光膜。例如，當用于0ED的基板被應(yīng)用于底部發(fā)光器件時，可使 用透光基膜，例如，對于可見光區(qū)的光的透射比為50%、60%或70%或更高的聚合物膜。同 時，當用于0ED的基板被應(yīng)用于頂部發(fā)光器件時，所述基膜不一定是透光膜，并且當需要時， 可使用反射材料(如鋁)在基膜A的表面上形成反射層。所述基膜可為具有驅(qū)動TFT的薄膜晶 體管(TFT)基膜。
[0022] 當所述基板應(yīng)用于底部發(fā)光器件時，可使用具有霧度的基板。當所述基板具有霧 度時，基膜的霧度可在3至90 %的范圍內(nèi)。所述霧度的另一下限可為，例如，約85 %、約80 %、 約75 %、約70 %、約65%、約60%、約55 %、約45 %、約40 %、約35 %或約30%。也就是說，本申 請的基板可具有3 %至30 %的霧度。
[0023] 向基膜提供霧度的方法沒有特別的限制，且可采用產(chǎn)生霧度的常規(guī)施用方法。例 如，當所述基膜為聚合物膜時，可采用添加具有與外圍（peripheral)聚合物基體不同的折 射率和合適的平均粒徑的散射顆粒的方法，或可采用將可讓聚合物產(chǎn)生霧度的單體聚合并 使用該聚合物形成膜的方法，所述單體為例如具有與所述聚合物的主鏈在不同范圍內(nèi)的折 射率的單體。
[0024]所述基膜的熱膨脹系數(shù)(CTE)可為約5ppm/°C至約70ppm/°C。這個范圍可有利于防 止中間層剝離的缺陷，所述缺陷可發(fā)生在其中有機材料層和無機材料層共同存在的結(jié)構(gòu) 中。
[0025] 所述基膜的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可為約200°C或更高。此玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可為基膜本 身的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，或具有將在下文描述的緩沖層的基膜的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。該范圍可 適于在制造0ED過程中用于沉積或圖案化的高溫工藝。在另一實例中，所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 可為約210°C、約220°C、約230°C、約240°C或約250°C或更高。所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的上限可 為，但不特別地限于，例如，約400°C、約350°C或約300°C。
[0026] 所述基膜的表面粗糙度(RMS，均方根)可被控制在0.lnm至5nm范圍內(nèi)。所述表面粗 糙度可為基膜本身的表面粗糙度，或為緩沖層的表面的表面粗糙度，所述緩沖層將在下文 描述并且形成于基膜之上。該表面粗糙度范圍可有利于改進將在基膜之上形成的層的性 能。例如，當形成具有阻擋性質(zhì)的無機材料層時，如果所述無機材料層形成于具有以上表面 粗糙度范圍的表面之上時，則所述無機材料層可具有更優(yōu)異的防水性。在另一實例中，所述 表面粗糙度可為約4nm、約3nm、約2 · 5nm或約2nm或更低。
[0027]所述基膜的折射率可為約1.5、約1.6、約1.7、約1.75或約1.8或更高。除非另有特 別規(guī)定，本文使用的術(shù)語"折射率"為由波長為約550nm的光測定的折射率。在0LED中，所述 基膜的折射率范圍可有利于提高器件的光效率。所述基膜的折射率的上限可為，但不特別 地限于，例如，約2.0。
[0028] 所述基膜的這種高折射率可通過使用具有高折射率的聚合物制造基膜，或通過在 制造基膜的過程中將具有高折射率的組分混合至膜中來實現(xiàn)。
[0029] 所述基膜的厚度沒有特別的限制，且考慮到所期望的性能例如柔性、光提取效率 或阻擋性質(zhì)，其可在合適的范圍內(nèi)選擇。例如，所述基膜的厚度可為約ΙΟμπι至約50μηι或約20 μπι至約 30μηι。
[0030] 無機材料層存在于基膜之上。本文使用的術(shù)語"無機材料層"可為，例如，包含基于 重量計的50%或60%或更高的無機材料的層。所述無機材料層可僅包含無機材料或不同組 分如有機材料，只要所包含的無機材料在上述范圍內(nèi)即可。
[0031] 所述無機材料層可為，例如，阻擋層。本文使用的術(shù)語"阻擋層"可為可防止、抑制 或降低外部因素(例如，水或蒸汽)滲透的層，所述滲透可對器件例如有機材料層的性能產(chǎn) 生不良影響。例如，所述阻擋層可為WVTR為10-6至10-3g/m2/日的層。本文使用的術(shù)語"WVTR" 可為使用測量儀器(例如，PERMATRAN-W3/W31，M0C0N，Inc.)在40°C和相對濕度為90%下測 定的數(shù)值。
[0032] 所述阻擋層可由已知的降低、防止或抑制外部因素例如水和氧氣的滲透的材料形 成。這種材料可包括金屬，例如111、311、？13、411、(]11、48、21'、批、211、41、3;[、]^1、11或附；金屬氧化 物;金屬氮化物;金屬氮氧化物;金屬氟化物;吸收率為1 %或更高的吸水材料;或吸收系數(shù) 為0.1%或更低的防潮材料。
[0033] 當通過一般的沉積方法來形成所述無機材料層時，很有可能會結(jié)晶，這是材料的 特性，且由于無機材料層的部分結(jié)晶導致可能不會得到期望的WVTR。然而，當采用以下任何 一種方法時，可防止無機材料層結(jié)晶且可實現(xiàn)包含用于0ED的基板的產(chǎn)品所需要的期望的 WVTR，所述方法為:使用氧化物層例如金屬氧化物來形成將在下面形成的無機材料層的方 法;多次形成薄層的方法;在重復形成的過程中控制相鄰的子層以具有不同材料的方法；以 及形成不同材料的每個子層的方法，所述子層為氧化物層例如金屬氧化物。
[0034] 合適的是，所述無機材料層與所述基膜的折射率的差值最小。在這種情況下，特別 地，其可有助于形成具有優(yōu)異的光提取效率的基板。例如，所述無機材料層和所述基膜之間 的折射率的差值的絕對值可為約1、約0.7、約0.5或約0.3或更小。因此，當所述基膜具有如 上所述的高折射率時，所述折射率應(yīng)以與無機材料層的折射率相當?shù)乃将@得。例如，所述 無機材料層的折射率可為約1.8、約1.85、約1.9或約2.0或更高。在本申請中，當應(yīng)用所述基 板的0H)為0LED時，基膜的折射率范圍可有利于提高器件的光效率。無機材料層的折射率的 上限可為，但不特別地限于，例如，約2.2。也就是說，本申請的無機材料層的折射率可為1.8 至 2.2〇
[0035] 所述無機材料層的厚度可根據(jù)期望的使用效果來確定，在一個實例中，所述厚度 的范圍可為，但不特別地限于，約l〇nm至約100nm，約10nm至約90nm，約10nm至約80nm，約 1Onm至約70nm，約1Onm至約60nm，約1Onm至約50nm或約20nm至約50nm。
[0036] 所述無機材料層可具有單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)，但應(yīng)為多層結(jié)構(gòu)，以滿足如上所述 的結(jié)晶度。所述多層結(jié)構(gòu)可包括其中相同或不同類型的無機材料層堆疊的結(jié)構(gòu)。以多層結(jié) 構(gòu)形成無機材料層可有助于形成具有上述界面粘合力和上述結(jié)晶度的無機材料層。此外， 以多層結(jié)構(gòu)形成無機材料層可有助于形成具有上述折射率的無機材料層。
[0037] 當以多層結(jié)構(gòu)形成無機材料層時，可包括其中至少第一子層和第二子層堆疊的結(jié) 構(gòu)。考慮到無機材料層所需的界面粘合力、結(jié)晶度、阻擋性質(zhì)和折射率，可控制第一子層和 第二子層的厚度。例如，第一子層和第二子層的厚度可控制在7nm、6nm、5nm、4nm、3nmS2nm 或更低范圍內(nèi)。所述子層的厚度的下限沒有特別的限制。子層的厚度越小，越有助于控制界 面粘合力、結(jié)晶度、阻擋性質(zhì)和折射率。然而，子層的厚度越小，達到期望厚度所需的工藝數(shù) 目越多。因此，考慮到期望的厚度