專利名稱：具有光散射層的隱藏的有機(jī)光電器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電器件，該光電器件包括至少一個(gè)光電有源區(qū)，所述光電有源 區(qū)至少包括有機(jī)光電材料夾在其間的后電極和前電極，所述后電極是反射的；以及設(shè)置在 所述前電極之前的覆蓋層。
背景技術(shù)：
OLED (有機(jī)發(fā)光二極管)和OPV(有機(jī)光生伏打)技術(shù)正作為不同類型的照明/再 充電用途的替代方案而出現(xiàn)。OLED和OPV統(tǒng)稱為有機(jī)光電器件。通常，有機(jī)光電器件包括 有機(jī)光電材料夾在其間的兩個(gè)電極。在OLED中，光電材料是電致發(fā)光材料。當(dāng)使電流在這些電極之間流動(dòng)時(shí)，有機(jī)電 致發(fā)光材料發(fā)射光。在OPV器件中，光電材料是有機(jī)光生伏打材料，其收集光子并且將它們轉(zhuǎn)化成正 電荷和負(fù)電荷以便在電極之間產(chǎn)生電壓。由于有機(jī)光電器件的柔性特性，它們可以有利地用于柔性應(yīng)用，即其中器件在正 常操作期間可以彎曲的應(yīng)用，或者用在彎曲表面上，從而例如在OLED的情況下提供彎曲的 顯示器件或照明系統(tǒng)。在這個(gè)方面，至少當(dāng)前技術(shù)的缺點(diǎn)在于，將光電材料夾在中間的陽(yáng)極電極和陰極 電極之一是高度反射的，以便獲得高的光利用。因此，器件具有鏡狀外觀，這在一些應(yīng)用中 是不希望的。例如，OLED在關(guān)斷狀態(tài)下的外觀是重要的，并且已經(jīng)提出了不同的解決方案 以改善它。Duggal等人的US 6501218描述了一種利用OLED技術(shù)的用于室外標(biāo)志的器件結(jié) 構(gòu)。在這里，被圖案化成諸如字符或數(shù)字的標(biāo)志的OLED與光發(fā)射OLED區(qū)域上的高度散射 非吸收涂層以及非發(fā)射區(qū)域上的高吸收涂層相結(jié)合。得益于形成標(biāo)志(字符、數(shù)字)的高 度散射材料和形成標(biāo)志輪廓的高吸收涂層的結(jié)合，結(jié)果是在低環(huán)境光水平條件下可借助于 OLED光看到的標(biāo)志。US 6501218公開了在OLED頂部上使用散射搪瓷涂層。然而，需要將搪瓷噴涂到塑 料膜或載玻片上，然后將其轉(zhuǎn)移到OLED器件。存在對(duì)于可以在無需中間涂敷步驟的情況下 直接應(yīng)用到OLED表面的涂層的需要。US 6501218的搪瓷涂層具有以下另外的缺點(diǎn)當(dāng)搪瓷涂層已經(jīng)噴涂于其上的襯 底受應(yīng)力或被彎曲時(shí)，該搪瓷涂層將破裂或剝落。此外，在獲得包含用于裝飾和提供信息的目的的發(fā)光圖案的大表面方面引起很大 關(guān)注，并且在許多情況下，如果這些圖案僅僅在OLED表面發(fā)射光時(shí)可見，那么這將是所希望的。此外，引起關(guān)注的是提供這樣的OPV器件，可以使得該OPV器件對(duì)用戶不可見，例 如以便不干擾被提供有來自O(shè)PV的電壓的器件的視覺外觀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是至少部分地消除現(xiàn)有技術(shù)的至少一些問題，并且提供改進(jìn)的有機(jī) 光電器件，該器件基本上對(duì)觀看者隱蔽，除非它處于其工作狀態(tài)下。因此，在第一方面中，本發(fā)明提供了一種光電器件，該光電器件包括至少一個(gè)光 電有源區(qū)，所述光電有源區(qū)至少包括有機(jī)光電材料夾在其間的后電極和前電極，所述后電 極是反射的；以及設(shè)置在所述前電極之前的覆蓋層。所述覆蓋層包括包含第一材料的光散 射顆粒的材料，所述光散射顆粒散布在至少部分地水解的二氧化硅溶膠的透明基質(zhì)中。由于散射顆粒的原因，覆蓋層具有高度散射特性。因此，它具有高隱藏能力，使得 設(shè)置在覆蓋層之外的結(jié)構(gòu)不可見。然而，光可以穿過該層。至少部分地水解的二氧化硅溶膠對(duì)于在應(yīng)力下的破裂具有強(qiáng)的抵抗性，并且因而 在所述光電器件很可能經(jīng)受應(yīng)力時(shí)可以被有利地使用。至少部分地水解的溶膠可以通過使預(yù)水解的二氧化硅溶膠干燥來方便地獲得，所 述干燥可以在室溫下進(jìn)行。該覆蓋層材料可以在無需溶劑和/或高溫的情況下獲得，溶劑 和/或高溫否則會(huì)對(duì)OLED功能具有不利的影響。此外，它基本上是非吸收的，并且散射顆 粒的包含使得覆蓋層高度散射。在本發(fā)明的實(shí)施例中，光電材料可以是電致發(fā)光材料。如果光電材料是電致發(fā)光材料，那么本發(fā)明的光電器件是OLED (有機(jī)發(fā)光二極 管)器件。OLED發(fā)射光，所述光通過覆蓋層進(jìn)入周圍環(huán)境中。OLED發(fā)射的光由覆蓋層接收，并且該光的一部分(T)透射通過覆蓋層。光的另一 部分(I-T)往回朝向OLED反射。該光的該部分(Rd-T))在OLED的反射電極中反射之后 再次由覆蓋層接收，其中R是反射電極的反射率。該二次光的一部分T(I-T)R透射通過覆 蓋層，而另一部分T(I-T)2R往回朝向OLED反射。這種情況繼續(xù)下去，直到?jīng)]有剩余的光透 射通過覆蓋層。結(jié)果，由OLED發(fā)射且透射通過覆蓋層的光的部分顯著高于根據(jù)覆蓋層的透 射率而預(yù)期的部分。因此，在工作時(shí)，OLED發(fā)射的光通過覆蓋層是清晰可見的。然而，在非 工作狀態(tài)下，OLED結(jié)構(gòu)通過覆蓋層將基本上是不可見的。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，有機(jī)光電材料可以是有機(jī)光生伏打材料。如果光電材料是有機(jī)光生伏打材料，則本發(fā)明的器件是能夠?qū)⒐廪D(zhuǎn)化成電壓的 OPV (有機(jī)光生伏打器件)。依照本發(fā)明將OPV設(shè)置在覆蓋層之后使得OPV的結(jié)構(gòu)對(duì)觀看者不可見，以便它們 可以隱藏在其中需要這種OPV的不同器件中。OPV對(duì)于漫射光工作良好，因而覆蓋層的散射 特性不妨礙OPV的功能。應(yīng)當(dāng)指出的是，依照本發(fā)明的器件可以包括有機(jī)電致發(fā)光材料和有機(jī)光生伏打材 料這兩者，例如該器件的一個(gè)區(qū)域充當(dāng)基于有機(jī)的發(fā)光器件，該器件的另一區(qū)域充當(dāng)基于 有機(jī)的太陽(yáng)能電池。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述覆蓋層疊加在所述至少一個(gè)光電有源區(qū)上并且至少覆 蓋所述至少一個(gè)光電有源區(qū)的整個(gè)表面。利用覆蓋層覆蓋整個(gè)光電表面隱藏了所述光電器件，即使得它對(duì)于觀看者基本上 不可見。在OLED器件中，它可以保持隱蔽，直到器件處于其工作狀態(tài)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述器件可以包括至少第一和第二光電有源區(qū)，所述光電有源區(qū)并排設(shè)置并且相互分隔開以便在其間形成間隙區(qū)，其中所述覆蓋層疊加在所述第一 和第二光電有源區(qū)上并且至少覆蓋所述第一和第二光電有源區(qū)和所述間隙區(qū)的組合表面。利用同一個(gè)覆蓋層覆蓋兩個(gè)或更多OLED以及這些OLED之間的間隙提供了一種光 模式，其可以在覆蓋層表面上顯示，即使發(fā)光器件如上面所討論的被隱蔽，直到處于其工作 狀態(tài)。在光生伏打器件的情況下，覆蓋層的表面將不顯露設(shè)置在其后的多個(gè)器件的存在。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述透明基質(zhì)是二氧化硅溶膠凝膠。溶膠凝膠可以通過進(jìn)一步使部分地水解的二氧化硅溶膠干燥來獲得。這可以在室 溫下或者至少在不損壞光電部件的溫度下并且也在不使用諸如溶劑之類的對(duì)光電部件有 害的化合物的情況下進(jìn)行。二氧化硅溶膠凝膠還是玻璃狀材料，其對(duì)于例如刮擦的機(jī)械影 響具有良好的抵抗性。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述覆蓋層可以具有從50%到95%的范圍內(nèi)的反射率。優(yōu)選地，覆蓋層的反射率處于所述范圍內(nèi)以便維持隱藏(一個(gè)或多個(gè))光電器件 的結(jié)構(gòu)的能力與發(fā)射足夠的光的能力之間的折衷。在OLED器件的情況下，OLED在非工作 狀態(tài)下隱藏，而覆蓋層允許(一個(gè)或多個(gè))OLED發(fā)射的光穿過。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第一材料的所述顆粒的折射率高于透明基質(zhì)的折射率。通過將高折射率顆粒散布在低折射率材料中，獲得良好的散射效應(yīng)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第一材料的所述顆粒按重量計(jì)算占所述覆蓋層材料的 大約10%到大約80%，優(yōu)選地按重量計(jì)算占15%到70%。光散射顆粒以上面的濃度包含在覆蓋層中以便賦予覆蓋層良好的散射效應(yīng)。在第二方面中，本發(fā)明涉及包括本發(fā)明第一方面的器件的裝置，該器件設(shè)置在至 少部分地包圍所述器件的側(cè)向邊緣的框架中，其中所述覆蓋層覆蓋所述至少一個(gè)器件以及 所述框架的至少一部分。利用相同的覆蓋材料覆蓋所述(一個(gè)或多個(gè))光電器件及其周圍的框架這兩者使 得有效地隱藏光電器件成為可能，因?yàn)閺目蚣艿絆LED的轉(zhuǎn)變?cè)?0LED的)非工作狀態(tài)下將 不容易通過僅僅視覺檢查而從外部檢測(cè)到。在第三方面中。本發(fā)明涉及一種用于制造依照本發(fā)明的光電器件的方法，該方法 包括步驟提供光電器件；向可選地預(yù)水解的二氧化硅溶膠提供散布于其中的所述第一材 料的顆粒；將所述二氧化硅溶膠層設(shè)置在所述光電器件的所述前電極之前；以及使所述層干燥。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步指出的是，本發(fā)明涉及所附權(quán)利要求的所有可能的組合。


現(xiàn)在，將參照示出本發(fā)明當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些和其 它方面。圖1以截面圖示意性地示出了本發(fā)明的發(fā)光器件。圖2a以平面視圖示意性地示出了關(guān)斷狀態(tài)下本發(fā)明的基于OLED的裝置。圖2b以平面視圖示意性地示出了接通狀態(tài)下圖2a的裝置。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及包括電極對(duì)的有機(jī)光電器件，所述電極對(duì)即有機(jī)光電材料夾在其間的 后電極和前電極，后電極是反射的，而覆蓋層設(shè)置在前電極之前。圖1中示意性地示出了依照本發(fā)明的發(fā)光器件100，即其中有機(jī)光電材料是電致 發(fā)光材料的有機(jī)光電器件，并且該發(fā)光器件包括兩個(gè)OLED有源區(qū)101和101’。每個(gè)OLED 有源區(qū)101、101，包括有機(jī)電致發(fā)光材料104，該材料設(shè)置在(S卩，夾在)后電極102與前電 極103之間。OLED有源區(qū)101被定義為其中電致發(fā)光材料104夾在兩個(gè)電極102、103之間 的區(qū)域。相鄰OLED有源區(qū)101、101，之間的區(qū)域在下文中表示為間隙區(qū)106。當(dāng)在本文中使用時(shí)，就覆蓋層設(shè)置在前電極之前的語(yǔ)境而言，措辭“設(shè)置在……之 前”表示覆蓋層設(shè)置在器件的前電極與器件的外部環(huán)境之間。對(duì)于OLED器件而言，這意味 著覆蓋層接收OLED發(fā)射的光并且將其傳遞到環(huán)境中。對(duì)于OPV器件而言，這意味著環(huán)境光 在其穿過前電極并且到達(dá)光生伏打?qū)又按┻^覆蓋層。在圖1的實(shí)施例中，前電極103是透明的，從而它代表OLED器件的發(fā)光(前)側(cè)， 而后電極102是反射的。適合于電極的材料以及有機(jī)電致發(fā)光或有機(jī)光生伏打材料對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)是已知的，并且在此將不詳細(xì)討論。但是，典型地，透射前電極可以由諸如ιτο(氧化銦 錫)之類的透明導(dǎo)電材料制成，并且反射后電極可以由諸如金屬或涂敷了金屬的材料之類 的反射導(dǎo)電材料制成。有機(jī)光電材料可以是聚合物材料或者具有小的有機(jī)分子的材料，如本領(lǐng)域中所公 知的。如本領(lǐng)域中所已知的，光電器件常規(guī)上還可以包括附加層，例如阻擋層、用于均勻 電流分布的金屬分流器、緩沖層和襯底。然而，為了簡(jiǎn)單起見，省略了對(duì)這樣的層的描述，因 為它們的位置和用途對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是熟知的。諸如發(fā)光器件100之類的光電器 件典型地還包括本領(lǐng)域中常規(guī)的驅(qū)動(dòng)電子部件(未示出)。覆蓋層105設(shè)置在OLED有源區(qū)101、101，之上、前電極103之前，并且也覆蓋位于 這些有源區(qū)之間的間隙區(qū)106。覆蓋層105設(shè)置在襯底107上，該襯底位于前電極與覆蓋層105之間。該襯底可以 例如由玻璃或塑料形成，并且可以例如包括保護(hù)有源層不受水和/或氧氣影響的緩沖層。覆蓋層包括其中散布散射顆粒110的至少部分地水解的二氧化硅(silica)溶膠 凝膠的基本上非吸收基質(zhì)111。典型地，基質(zhì)111是二氧化硅溶膠凝膠，其具有是透明、堅(jiān)硬、防刮和玻璃狀的材 料的優(yōu)點(diǎn)。散射顆粒110典型地由具有比周圍基質(zhì)111的折射率更高的折射率的材料形成。 例如，散射顆粒的折射率優(yōu)選地為至少2. 0。周圍基質(zhì)典型地具有大約1. 3至1. 6的折射率。散射顆粒110典型地由選自包括TiO2銳鈦礦、TiO2金紅石、ZrO2, Ta2O5, ZnS、ZnSe 或者其中兩種或更多種的混合物的組的材料制成。這些材料是適合于要散布在所述基質(zhì)中的基本上非吸收的散射顆粒的材料的良 好實(shí)例。
散射顆粒典型地按重量計(jì)算占所述覆蓋層材料的大約10%到大約80%，優(yōu)選地 按重量計(jì)算占15%到70%。光散射顆粒以上面給定范圍內(nèi)的濃度包含在覆蓋層中以便在覆蓋層中提供良好 的散射效應(yīng)。散射顆粒110的顆粒尺寸可以被選擇成匹配OLED發(fā)射的光的顏色以便獲得最大 的散射效應(yīng)。平均顆粒尺寸應(yīng)當(dāng)接近用于此的發(fā)射的光的波長(zhǎng)。因此，散射顆粒的平均顆粒 尺寸范圍為從IOOnm到lOOOnm，優(yōu)選地從200nm到800nm(即從UV到可見光的波長(zhǎng)范圍)。典型地選擇基質(zhì)中散射顆粒110的濃度以及覆蓋層105的厚度以便獲得這樣的涂 層，該涂層當(dāng)OLED有源區(qū)處于非工作(關(guān)斷)狀態(tài)時(shí)隱蔽OLED結(jié)構(gòu)，但是允許OLED有源 區(qū)發(fā)射的光通過覆蓋層105發(fā)出。典型地，具有大于每次通過50%的反射率的涂層是所希望的，該反射率優(yōu)選地大 于75%，例如大于85%，由此獲得良好的隱藏能力。覆蓋層的厚度典型地從1 μ m到50 μ m以便提供良好的隱藏特性和希望的透射率。在理想的情況下，采用非吸收覆蓋層，OLED發(fā)射的光通過覆蓋層的總透射可以計(jì) 算為
權(quán)利要求
一種光電器件(100)，包括至少一個(gè)光電有源區(qū)(101)，所述光電有源區(qū)至少包括后電極(102)和前電極(103)，在所述后電極(102)和所述前電極(103)之間夾有有機(jī)光電材料(104)，所述后電極(102)是反射的；以及設(shè)置在所述前電極(103)之前的覆蓋層(105)，所述覆蓋層(105)包括包含散布在透明基質(zhì)(111)中的第一材料的光散射顆粒(110)的材料，所述透明基質(zhì)(111)包括至少部分地水解的二氧化硅溶膠。
2.依照權(quán)利要求1的器件，其中所述光電材料(104)是電致發(fā)光材料。
3.依照權(quán)利要求1的器件，其中所述有機(jī)光電材料(104)是有機(jī)光生伏打材料。
4.依照前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的器件，其中所述覆蓋層(105)疊加在所述至少一 個(gè)光電有源區(qū)(101)上并且至少覆蓋所述至少一個(gè)光電有源區(qū)(101)的整個(gè)表面。
5.依照前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的器件，包括至少第一和第二光電有源區(qū)(101， 101’)，所述光電有源區(qū)并排設(shè)置并且相互分隔開以便在其間形成間隙區(qū)(106)，其中所述 覆蓋層(105)疊加在所述第一和第二光電有源區(qū)(101，101’ )上并且至少覆蓋所述第一和 第二光電有源區(qū)(101，101’ )和所述間隙區(qū)(106)的組合表面。
6.依照前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的器件，其中所述透明基質(zhì)(111)是二氧化硅溶膠 凝膠。
7.依照前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的器件，其中所述覆蓋層(105)具有50%至95%的 范圍內(nèi)的反射率。
8.依照前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的器件，其中所述第一材料的所述顆粒(110)的折 射率高于所述透明基質(zhì)(111)的折射率。
9.依照權(quán)利要求8的器件，其中所述第一材料的所述顆粒(110)的折射率為至少2.0。
10.依照權(quán)利要求9的器件，其中所述第一材料選自包括TiO2銳鈦礦、TiO2金紅石、 ZrO2, Ta2O5, ZnSe, ZnS以及其中兩種或更多種的混合物的組。
11.依照權(quán)利要求6至10中任何一項(xiàng)的器件，其中所述顆粒(110)按重量計(jì)算占所述 覆蓋層材料的大約10%到大約80%。
12.依照權(quán)利要求6至11中任何一項(xiàng)的器件，其中所述第一材料的所述顆粒(110)的 平均顆粒尺寸處于IOOnm至IOOOnm的范圍內(nèi)。
13.依照前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的器件，其中所述透明基質(zhì)(111)包括彩色染料。
14.一種包括設(shè)置在框架(200)中的依照權(quán)利要求1至13中任何一項(xiàng)的器件(100)的 裝置，所述框架至少部分地包圍所述器件的側(cè)向邊緣，其中所述覆蓋層(105)覆蓋所述至 少一個(gè)發(fā)光器件(100)以及所述框架(200)的至少一部分。
15.一種用于制造依照權(quán)利要求6的器件的方法，包括步驟提供光電器件；向可選地預(yù)水解的二氧化硅溶膠提供散布于其中的所述第一材料的顆粒；將所述二氧化硅溶膠層設(shè)置在所述光電器件的所述前電極之前；以及使所述層干燥。
全文摘要
一種光電器件(100)，包括至少一個(gè)光電有源區(qū)(101)，所述光電有源區(qū)至少包括有機(jī)光電材料(104)夾在其間的后電極(102)和前電極(103)，所述后電極(102)是反射的；以及設(shè)置在所述前電極(103)之前的覆蓋層(105)。覆蓋層(105)包括具有第一材料的光散射顆粒(110)的材料，所述光散射顆粒散布在至少部分地水解的二氧化硅溶膠的透明基質(zhì)(111)中。由于覆蓋層的高度散射特性，該器件在不處于其工作狀態(tài)下時(shí)基本上隱蔽在覆蓋層之后。
文檔編號(hào)H05B33/22GK101960919SQ200980106690
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月27日
發(fā)明者C·塔納斯, H·利夫卡, H·格賴納, M·I·波波維西 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司