用于頂部發射oled的干燥劑的制作方法

專利名稱：用于頂部發射oled的干燥劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及OLED器件的防潮。
背景技術：
有機發光二極管器件，也稱為OLED器件，通常包括基材、陽極、由有機化合物制成的空穴傳輸層、帶有適當摻雜劑的有機發光層、有機電子傳輸層和陰極。OLED器件是吸引人的，因為其驅動電壓低、照度高、視角寬以及能夠用于全色平面發射顯示器。Tang等人在其美國專利4,769,292和4,885,211中描述了這種多層OLED器件。
在底部發射型顯示器中，其中光線向下透射過基材，可以發光的總面積受到存在不透明的例如薄膜晶體管(TFT)的電路基材的限制。因此可用于發光的開放面積減少。在頂部發射器件結構中，其中使光線主要透射過頂部表面遠離基材和TFT電路，發射面積可以顯著高于常規底部發射器件。因此，已經進行了許多工作以生產頂部或表面發射的OLED顯示器。與底部發射OLED相比，這種構造具有改善顯示性能的潛力。
OLED顯示器的常見問題是水敏性。通常的電子器件要求的濕度水平為約百萬分之2500到低于5000份(ppm)，以防止器件性能在規定的器件操作和/或存儲期內過早下降。在包裝的器件中將環境控制到這一濕度水平范圍通常通過封裝該器件或將器件和干燥劑密封在外殼內實現。干燥劑例如分子篩材料、硅膠材料以及通常稱為燥石膏的材料，用于將濕度水平保持在上述范圍內。
特殊的高濕敏性電子器件，例如有機發光器件(OLED)或面板要求濕度控制到低于約1000ppm的水平。這一點要求例如通過圍繞OLED顯示器外部的氣密封來密封顯示器，以防止濕氣進入。但是，氣密封極難實現或者制造昂貴，同時氣密封在此類濕敏性器件中幾乎經常不夠，其經常需要添加高活性吸濕材料。
很多出版物記載了控制密封或封裝的電子器件中濕度水平的方法和/或材料。Kawami等人在美國專利5,882,761中已經教導在基材和頂部密封之間，在OLED顯示器的有機層之上使用干燥劑層。Kawami等人教導使用以下干燥劑堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、硫酸鹽、金屬鹵化物和高氯酸鹽。這種材料可以用諸如真空汽相淀積、濺射或旋涂之類的技術以預定形狀沉積。Boroson等人在美國專利6,226,890中公開使用上述干燥劑與適當粘合劑的可鑄塑共混物。但是，許多干燥劑對于OLED器件的層和電極可能是反應性的，并且已經提出許多方法以避免干燥劑與OLED組件接觸。Kawami等人在′761專利中已經教導干燥劑要涂布在密閉容器的內表面上。Boroson等人在′890專利中使用可鑄塑共混物涂布封裝罩的內表面。諸如這些技術需要額外的材料和努力。
另外，以上專利中的所述配置可能需要在包括發射層的器件的有機層頂部之上設置一個不透明層。這種配置適用于底部發射器件，但是其不能用于頂部發射OLED顯示器，因為發光將被部分或完全阻斷。
Tsuruoka等人在美國專利申請公開2003/0110981中已經公開一系列透明干燥劑，其通過化學吸附起作用并可用于OLED顯示器。這些干燥劑被認為可用于其中人們希望光線可以透射過干燥劑層的OLED器件。但是，干燥劑，特別是化學吸附干燥劑，設計用來改變濕氣的存在。因此，器件的光路性能有可能會在器件壽命期間發生變化，在顯示器中產生潛在的視覺變化。這一點會限制這種方法的實用性。
一種避免頂部發射顯示器中的上述問題的可能方法是在有機層圓周周圍放置干燥劑環。這種方法在靠近器件外部密封的非常有效的位置放置干燥劑，經過外部密封的任何濕氣將首先遇到干燥劑環。但是，這種技術具有不合要求的負面影響，其使器件尺寸增大，而沒有提供任何增加的顯示器面積，或者為使增加的顯示器面積減到最小，而限制了干燥劑量。因此，使用這種技術的頂部發射器件可能顯著大于相同的底部發射器件，或者比相同的底部發射器件含有顯著較少的干燥劑。對于一些應用，這一點可能是不可接受的。

發明內容
因此，本發明的一個目的是以一種不妨礙器件光路，不冒顯示部件被干燥劑材料污染或與之反應的危險，以及不增大器件的非發射面積的方式，保護頂部發射OLED顯示器免受濕氣污染。
這一目的通過減少頂部發射OLED器件中濕氣污染的方法實現，該方法包括a)提供具有頂部和底部表面的基材；b)在基材的頂部表面之上形成頂部發射EL元件，其中EL元件生產不透射過基材的光線；c)分別在頂部和底部基材表面之上形成第一和第二保護外殼，并由此分別確定第一和第二室；d)提供吸濕材料與第二室結合；以及e)在第一和第二室之間提供通道，由此第一或第二室中的濕氣被吸濕材料吸收。
本發明的一個優點是可以形成頂部發射OLED顯示器而無須完全氣密封。本發明的另一個優點是選擇用于保持頂部發射OLED顯示器壽命的干燥劑不受光學性質的限制。本發明的另一個優點是選擇干燥劑材料并不局限于吸水之后保持固態的材料。本發明的另一個優點是密封在頂部發射OLED顯示器中的干燥劑的吸水性不會改變顯示器的光學性質。本發明的另一個優點是其允許頂部發射OLED顯示器具有窄密封，潛在地允許頂部發射OLED顯示器面積與底部發射器件相同。本發明的另一個優點是可以制造具有大濕氣容量的OLED，而無須增大顯示器尺寸以適應干燥劑。本發明的另一個優點是可以使用干燥劑而不冒與OLED有機層和/或電極接觸或化學反應的危險。本發明的一些實施方案的另一個優點是其可用于同時制造多層頂部發射OLED顯示器的技術。
附圖簡述

圖1顯示用于減少OLED器件中濕氣污染的現有技術設備的剖視圖；圖2顯示根據本發明可用于減少頂部發射OLED器件中濕氣污染的設備的一個實施方案的剖視圖；圖3顯示根據本發明可用于減少頂部發射OLED器件中濕氣污染的設備的另一個實施方案的剖視圖；圖4顯示根據本發明可用于減少頂部發射OLED器件中濕氣污染的設備的另一個實施方案的剖視圖；
圖5顯示根據本發明用于減少頂部發射OLED器件中濕氣污染的方法的一個實施方案的方框圖；圖6顯示根據本發明用于減少頂部發射OLED器件中濕氣污染的方法的另一個實施方案的方框圖；圖7顯示根據本發明用于減少頂部發射OLED器件中濕氣污染的方法的另一個實施方案的方框圖；圖8顯示典型OLED器件的各層的剖視圖；圖9a顯示可以應用本發明的多層OLED元件；和圖9b為沿著圖9a的剖面線得到的上述多層OLED元件的剖視圖。
因為諸如層厚的器件特征尺寸通常為亞微米范圍，所以附圖是為了便于目視觀察而按比例制作的而非精確尺寸。
發明詳述術語“OLED器件”或“有機發光顯示器”用于其所屬技術領域中，表示包括有機發光二極管作為像素的顯示設備。彩色OLED器件發射至少一種彩色光線。使用術語“多色”描述能夠在不同區域發射不同色調光線的顯示板。特別地，使用其描述能夠顯示不同彩色圖像的顯示板。這些區域不必相連。通常使用術語“全色”描述能夠發射可見光譜的紅、綠和藍色區域并且顯示任何色調組合的圖像的多色顯示板。紅、綠和藍色構成三原色，由它們可以通過適當混合產生所有其它顏色。但是，可能的是使用另外的顏色以擴展器件的色域。術語“色調”表示可見光譜內發射光線的強度范圍，不同的色調在顏色上顯示出視覺上可辨別的差異。術語“像素”在其所屬領域用于表示獨立于其它區域可以受激發光的顯示板區域。術語“底部發射”表示發射光線并透過作為基礎的基材觀察到的顯示器件。術語“頂部發射”表示其中光線基本上不透射過基材而是與基材相反，并透過與基材相對的側面觀察到的顯示器件。
使用術語“高濕敏性電子器件”表示在大于1000ppm的環境濕度下，器件性能易于出現可測下降的任何電子器件。使用術語“基材”表示在其上制造一個或多個高濕敏性電子器件的有機固體、無機固體或者有機與無機固體的組合。使用術語“密封材料”表示用于將罩封裝粘合到基材并通過防止或限制濕氣滲透密封材料而保護一個或多個高濕敏性電子器件免受濕氣影響的有機材料、無機材料或者有機與無機材料的組合。使用術語“間隙”表示圍繞一個或多個電子器件的密封材料中的不連續性。使用術語“吸濕材料”表示用于物理或化學吸收會另外損害高濕敏性電子器件的濕氣或者與該濕氣反應的有機或無機材料。
現在參看圖1，示出了如Kawami等人在美國專利5,882,761中所述的用于減少OLED器件中濕氣污染的現有技術設備。在OLED器件10中，發光電致發光(EL)元件30在基材20上形成，包括陽極40、有機層50和陰極60。吸濕材料70可以放置在玻璃密封盒80內部。吸濕材料70和EL元件30可以通過密封劑90由外部密封。OLED器件10為底部發射器件；也即光線25透射過基材20。用于吸濕材料70的許多材料是不透明的。因此，這種結構通常不可用于減少頂部發射器件中的濕氣污染。
現在參看圖2，示出了根據本發明可用于減少頂部發射OLED器件中濕氣污染的設備的一個實施方案。頂部發射OLED器件100包括帶有頂部表面110和底部表面120的基材20。頂部發射電致發光(EL)元件130在基材20的頂部表面110之上形成。EL元件130為高濕敏性電子器件。EL元件130為頂部發射型；也即其將產生透射過OLED器件100頂部的光線，例如光線105。選擇OLED器件100的材料，使得在基材20方向上產生的任何光線將被反射或吸收，并且不會透射過基材20。
基材20可以為有機固體、無機固體或有機與無機固體的組合。基材20可以為剛性的或柔性的，并且可以加工成獨立的單個片，例如片材或晶片，或者加工成連續的卷。典型的基材材料包括玻璃、塑料、金屬、陶瓷、半導體、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物、半導體氧化物、半導體氮化物、半導體硫化物、碳或其組合，或者通常用于形成可以為無源矩陣器件或有源矩陣器件的OLED器件的任何其它材料。基材20可以為均勻混合材料、復合材料或多層材料。基材20可以為OLED基材，其為通常用于制備OLED器件的基材，例如有源矩陣低溫多晶硅或無定形硅TFT基材。對于本申請，其中透過頂部電極觀察到EL發射，底部支撐的透射性能是不重要的，并且因此可以為透光的、吸光的或反光的。
基材20包括用于基材頂部表面110和基材底部表面120之間的濕氣連通的裝置，例如穿過基材20的通道190。在可選實施方案中，基材20或其一部分可以是蒸汽形式或液態形式的濕氣可滲透的，并由此提供連通；在此情況下，將不使用通道190。
在基材20的頂部表面110之上形成保護外殼之前，EL元件130可以任選用保護層195密封。保護層195可以選自許多無機或有機材料或無機與有機材料的組合，條件是該材料具有低導電性、良好耐熱性，并提供與所施加表面的良好粘合性，以及如果在基材20的整個表面之上施加保護層195，提供與密封材料的良好粘合性。保護層195保護下層免受由粘結步驟中產生的高溫所引起的不希望化學反應或物理變化的影響，其將在以下做進一步描述。當在要密封的整個區域之上施加時，保護層195可以在連續制造步驟中的操作過程中保護敏感OLED元件，以及在粘結步驟之前或之后保護該元件避免暴露于濕氣。
保護層材料的一些非限制性實例包括金屬氧化物，例如氧化鋁；金屬氮化物；金屬氮氧化物；金剛石狀碳；半導體氧化物，例如二氧化硅；半導體氮化物，例如氮化硅；半導體氮氧化物，例如氮氧化硅；多層材料，例如由Vitex Corp.提供的氧化鋁/丙烯酸酯聚合物；聚合物層，例如聚對亞苯基二甲基、環氧化物、聚酯、聚烯烴等；有機或有機金屬化合物，例如三喔星鋁(ALQ)或4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯苯(NPB)；多層有機材料、無機材料或者有機和無機材料兩者；或者任何這些材料的混合物。通常以十至數百納米的厚度提供保護層195。
由汽相形成保護層材料層的可用技術包括但不限于熱物理汽相沉積、濺射沉積、電子束沉積、化學汽相沉積、等離子體增強化學汽相沉積、激光誘導化學汽相沉積、原子層沉積、絲網印刷和旋涂。在一些情況下，所述材料可以由溶液沉積或者由例如來自CO2的超臨界溶液的另一種流化基質沉積。必須小心選擇不會消極影響器件性能的溶劑或流體基質。對材料形成圖案可以通過許多方法實現，包括但不限于光刻法、剝離技術、激光燒蝕和蔭罩技術。
第一保護外殼140可以在基材頂部表面110之上形成。第一保護外殼140可以為有機固體、無機固體或有機與無機固體的組合。第一保護外殼140可以為剛性的或柔性的，并且可以加工成獨立的單個片，例如片材或晶片，或者加工成連續的卷。典型的保護外殼材料包括玻璃、塑料、金屬、陶瓷、半導體、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物、半導體氧化物、半導體氮化物、半導體硫化物、碳或其組合。頂部發射EL元件130之上的第一保護外殼140部分是透明的，而覆蓋OLED器件100的非發射區域的部分可以是不透明的。第一保護外殼140可以為均勻混合材料、復合材料、多層材料，或者例如透明窗和不透明框架的多層材料組合件。
另外，第一保護外殼140可以包括一個或多個光學活性層，用于賦予OLED器件100或發射的光線105所需性能。可用的光學活性層的實例包括用于限制發射光波長的濾色片陣列、用于將一個波長范圍轉變到另一個波長范圍的變色模塊(例如熒光層)、用于限制由于全內反射的損失的光引出層、抗反射層和偏振層。
頂部密封材料165圍繞每個單個EL元件130，但是如果最終產品在單個元件內需要多于一個EL元件，則密封材料也可以圍繞兩個或多個EL元件的組。另外，圍繞每個EL元件130或EL元件組的密封材料不包含間隙，使得EL元件130在分割成更小單個或多個器件元件之前免于受潮。頂部密封材料165可以為有機材料、無機材料或者有機材料與無機材料的組合。有機密封材料可以包括環氧化物、聚氨酯、丙烯酸酯、硅氧烷、聚酰胺、聚烯烴和聚酯或其組合。無機密封材料可以包括玻璃、陶瓷、金屬、半導體、金屬氧化物、半導體氧化物和金屬焊料或其組合。密封材料可以在通過擠壓、熔融和冷卻、反應固化或其組合完成的粘結步驟中粘結在基材20和第一保護外殼140之間。由壓力粘結的典型材料包括壓敏粘合劑。由熔融和冷卻粘結的典型材料包括玻璃；熱熔粘合劑，例如聚烯烴、聚酯、聚酰胺或其組合；或者無機焊料，例如銦、錫、鉛、銀、金或其組合。典型的反應固化方法包括由加熱、例如UV輻射的輻射、混合兩種或多種組分、暴露于環境濕氣、除去環境氧氣或其組合產生的反應。由反應固化粘結的典型材料包括丙烯酸酯、環氧化物、聚氨酯、硅氧烷或其組合。通常用于密封材料的其它無機材料包括玻璃、陶瓷、金屬、半導體、金屬氧化物、半導體氧化物或其組合。第一保護外殼140、基材頂部表面110和第一保護外殼140與基材20之間的密封材料165(或其它封閉材料)確定第一室150，其包括頂部發射EL元件130，以及保護層195(如果使用)。在一些實施方案中，室150的空間也可以包括聚合物緩沖層，其可以為多種材料，包括UV或熱固化環氧樹脂、丙烯酸酯或者壓敏粘合劑。聚合物緩沖層也可以起保護層作用。可用的UV固化環氧樹脂的一個實例為得自Electronic Materials Inc.的Optocast 3505。可用的壓敏粘合劑的一個實例為得自3M的光學透明層壓粘合劑(Optically Clear LaminatingAdhesive)8142。
第二保護外殼160可以在基材底部表面120之上形成。第二保護外殼160可以包括上述用于第一保護外殼140的任何材料，除了第二保護外殼160的透明度并不重要外。底部密封材料175可以選自與頂部密封材料165相同的材料，并由選自與頂部密封材料165相同的技術粘結在基材20和第二保護外殼160之間。第二保護外殼160、基材底部表面120和保護外殼160與基材20之間的底部密封材料175確定第二室170。形成第二室170和底部密封材料175可以與形成第一室150和頂部密封材料165同時發生，或者兩個室可以順序形成和密封。
吸濕材料180，也稱為干燥劑，與第二室170結合提供。吸濕材料180用來物理或化學吸收會另外損害高濕敏性EL元件130的濕氣，或者與該濕氣反應。典型的吸濕材料包括金屬，例如堿金屬(例如Li、Na)；堿土金屬(例如Ba、Ca)；或其它濕氣反應性金屬(例如Al、Fe)；堿金屬氧化物(例如Li2O、Na2O)；堿土金屬氧化物(例如MgO、CaO、BaO)；硫酸鹽(例如無水MgSO4)；金屬鹵化物(例如CaCl2)；高氯酸鹽(例如Mg(ClO4)2)；分子篩；由Takahashi等人在美國專利6,656,609和Tsuruoka等人在美國專利申請2003/0110981中描述的有機金屬化合物，包括以下類型的有機金屬化合物 其中R1、R2和R3選自具有一個或多個碳原子的烷基、芳基、環烷基、雜環基和酰基，且M為三價金屬原子；以下類型的有機金屬化合物
其中R1、R2、R3、R4和R5各自選自具有一個或多個碳原子的烷基、鏈烯基、芳基、環烷基、雜環基和酰基，且M為三價金屬原子；以下類型的有機金屬化合物 其中R1、R2、R3和R4各自選自具有一個或多個碳原子的烷基、鏈烯基、芳基、環烷基、雜環基和酰基，且M為四價金屬原子；和具有小于4.5eV的逸出功并能夠在濕氣存在下發生氧化的金屬或其組合。吸濕材料可以包裝在濕氣可滲透容器或粘合劑內。吸濕材料可以為單一材料、均勻混合材料、復合材料或多層材料，并且可以由蒸汽或溶液沉積，或者它們可以以多孔基質，例如可滲透包裝或帶的形式提供。特別有用的吸濕材料包括以可以形成圖案的聚合物基質形式提供的那些，如Boroson等人在美國專利6,226,890中所述。吸濕材料180可以在基材20上提供，或在第二保護外殼160上或中提供。在第一室150和第二室170之間提供的連通裝置(例如通道190，或濕氣可滲透基材20)可使第一室150或第二室170中的濕氣被吸濕材料180吸收。
在將第一和第二保護外殼140和160密封到基材20時，由于器件中封閉的氣體，可能在內部累積壓力。Boroson等人在美國專利申請09/957,851和美國專利6,470,594、6594,916和6,590,157中已經認識到這一點。Boroson等人所述的防止壓力積累的方法可以應用于本發明。
例如，第一保護外殼140或第二保護外殼160或兩者可以包括排氣孔，用于排出過量內部氣體。如果基材20中存在通道190，則其可以起排氣孔作用，用于密封保護外殼之一，使得僅單個保護外殼需要配備排氣孔。粘結步驟之后，排氣孔用排氣孔密封材料加以密封。排氣孔密封材料可以與頂部密封材料165相同或不同。適合的排氣孔密封材料的實例為粘合劑、焊料、膠帶、用粘合劑粘結的多層層壓材料以及用粘合劑粘結的無機外殼。
在另一個實施方案中，這樣設置密封材料(例如頂部密封材料165)使得在保護外殼和基材20之間保留一個或多個間隙。過量內部氣體可以在粘結過程中通過該間隙排出，并且該間隙可以在粘結步驟之后加以密封。在可選實施方案中，這樣選擇間隙大小，使得間隙將在粘結步驟過程中由于密封材料鋪展而被填充。
在另一個實施方案中，粘結步驟起始于低初始環境壓力。粘結步驟過程中，其中氣壓可能在器件(例如第一室150或第二室170)之內累積，人們可以增大環境壓力超過基材20、保護外殼140和160以及密封材料165和175周圍的初壓。這樣可以減少器件內部(例如由基材、保護外殼和密封材料確定的室150和170)相對于增大的環境壓力之間的壓差，由此防止密封材料165和175變形。
現在參看圖3，示出了根據本發明可用于減少頂部發射OLED器件中濕氣污染的設備的另一個實施方案。頂部發射OLED器件200共用圖2的OLED器件100的許多特征。但是，并非必須包括穿透基材20的連通裝置。在OLED器件200中，可以折疊的單個保護材料210提供第一和第二保護外殼，并且通過圍繞基材20的至少一邊的至少一部分形成通道也提供第一和第二室之間的連通。另外，單個材料可以成型為獨立步驟中所示的形狀，或者兩個或多個獨立片可以組裝形成所示形狀。保護材料210的材料包括上述用于第一保護外殼具有額外柔韌性要求的那些材料。折疊保護材料210形成通道240。支撐220和230可以包括與頂部密封材料165和底部密封材料175相同的材料。但是，支撐220和230不是連續密封的。支撐220和230部分之間的間隙使得通道240可以與第一室150和第二室170連通，由此分別在第一和第二室150和170之間提供連通，借此第一室150或第二室170中的濕氣可以被吸濕材料180吸收。
現在參看圖4，示出了根據本發明可用于減少頂部發射OLED器件中濕氣污染的設備的另一個實施方案。頂部發射OLED器件250共用圖2的OLED器件100的許多特征。但是，并非必須包括穿透基材20的連通裝置。在將頂部室150和底部室170密封之前，設置連接管260穿過頂部密封材料165和底部密封材料175與兩個室接觸，由此分別在第一和第二室150和170之間提供連通，借此第一室150或第二室170中的濕氣可以被吸濕材料180吸收。另外，當密封材料165和175包括間隙以使粘結步驟過程中內部氣體排出時，可以在最終密封間隙之前將連接管260設置在間隙中。
現在參看圖5，并也參考圖2，示出了根據本發明用于減少頂部發射OLED器件中濕氣污染的方法的一個實施方案的方框圖。應理解，本步驟和后續步驟中可能在步驟順序中存在一些變化，但是實現相同的結果。開始時，提供基材20(步驟300)和提供連通裝置(例如通道190)(步驟310)。在基材頂部表面110上提供頂部發射EL元件130(步驟320)，并且如果需要，用保護層195密封EL元件130(步驟330)。在基材頂部表面110之上形成或設置第一保護外殼140(步驟340)，并用頂部密封材料165密封形成第一室150(步驟350)。提供吸濕材料180(步驟360)并在基材底部表面120之上形成或設置第二保護外殼160(步驟370)。然后用底部密封材料175密封第二室170(步驟380)。
現在參看圖6，并也參考圖3，示出了根據本發明用于減少頂部發射OLED器件中濕氣污染的方法的另一個實施方案的方框圖。開始時，提供基材20(步驟400)。在基材頂部表面110上提供頂部發射EL元件130(步驟410)，并且如果需要，用保護層195密封EL元件130(步驟420)。分別在基材頂部和底部表面110和120上提供支撐220和230。通過在基材頂部表面110之上設置一部分保護材料210形成第一保護外殼(步驟440)，并用頂部密封材料165密封形成第一室150(步驟450)。提供吸濕材料180(步驟460)。在基材底部表面120之上折疊保護材料210，經由通道240提供濕氣的連通，并在基材底部表面120之上形成第二保護外殼(步驟470)。另外，保護材料210預先成型并設置在基材底部表面120之上，或者其它保護材料210部分設置在基材底部表面120之上。然后用底部密封材料175密封第二室170(步驟480)。
現在參看圖7，并也參考圖4，示出了根據本發明用于減少頂部發射OLED器件中濕氣污染的方法的另一個實施方案的方框圖。開始時，提供基材20(步驟500)。在基材頂部表面110上提供頂部發射EL元件130(步驟510)，并且如果需要，用保護層195密封EL元件130(步驟520)。在基材頂部表面110之上形成或設置第一保護外殼140(步驟530)。在初始第一和第二室150和170之間設置連接管260，以便提供濕氣的連通(步驟540)，以及用頂部密封材料165密封第一保護外殼140形成第一室150(步驟550)。提供吸濕材料180(步驟560)并在基材底部表面120之上形成或設置第二保護外殼160(步驟570)。然后用底部密封材料175密封第二室170(步驟580)。
本發明可以應用于大多數OLED器件構造。這些包括含有單一陽極和陰極的非常簡單的結構，到含有無源矩陣顯示器以及有源矩陣顯示器的更復雜的器件，該無源矩陣顯示器包括陽極和陰極的正交陣列形成像素，該有源矩陣顯示器其中每個像素例如由薄膜晶體管(TFTs)獨立控制。本發明的OLED器件可以在正向偏壓下運行，并因此可以在DC模式下工作。有時有利的是例如以交替方式施加反向偏壓。OLED通常在反向偏壓下不發光，但是已經顯示顯著的穩定性增強作用，如美國專利5,552,678所述。
現在參看圖8，示出了典型頂部發射OLED器件600的各層的剖視圖。OLED器件600至少包括如上所述的基材610、陽極620、與陽極620隔開的陰極670和發光層650。該器件還可以包括空穴注入層630、空穴傳輸層640和電子傳輸層660。空穴注入層630、空穴傳輸層640、發光層650和電子傳輸層660包括圖1的有機層50。這些組件將進行更詳細地描述。
底部電極層設置在基材610之上，并且通常大多數配置為陽極，例如陽極620。但是，本發明的實踐不局限于這種構造，并且可以代之以具有陰極作為底部電極層。為了本論述的目的，底部電極層設想為陽極。對于頂部發射器件，陽極620可以對于所考慮的發射是透明的、反射的或不透明的。可用于本發明的常用透明陽極材料為氧化銦錫和氧化錫，但是其它金屬氧化物可以起作用，包括但不限于鋁或銦摻雜的氧化鋅、氧化鎂銦和氧化鎳鎢。除這些氧化物之外，金屬氮化物，例如氮化鎵，金屬硒化物，例如硒化鋅以及金屬硫化物，例如硫化鋅可以用作陽極材料。陽極材料可以包括導電金屬，例如金、銀、鋁、銦、鉬、鈀、鉑或其合金。可透射的或其它方式的優選陽極材料具有4.1eV或更大的逸出功。所需陽極材料可以通過任何合適方法，例如蒸發、濺射、化學汽相沉積或電化學手段沉積。陽極材料可以使用公知的光刻工藝形成圖案。
雖然并非總是需要，經常有用的是在有機發光顯示器中的陽極620之上形成空穴注入層630。空穴注入材料可以用來改善連續有機層的薄膜形成性能并促進空穴注入空穴傳輸層。用于空穴注入層630的適合材料包括但不限于如美國專利4,720,432中所述的卟啉化合物，如美國專利6,208,075中所述的等離子體沉積氟烴聚合物，以及無機氧化物，包括氧化釩(VOx)、氧化鉬(MoOx)、氧化鎳(NiOx)等。據報道可用于有機EL器件的可選空穴注入材料記載于EP 0 891 121A1和EP 1 029 909 A1中。
雖然并非總是需要，但經常有用的是在陽極620之上形成和設置空穴傳輸層640。所需空穴傳輸材料可以通過任何合適方法，例如蒸發、濺射、化學汽相沉積、電化學手段、熱轉移或激光熱轉移由給體材料沉積。可用于空穴傳輸層640的空穴傳輸材料是公知的，包括諸如芳族叔胺的化合物，其中后者被認為是含有至少一個僅連接于碳原子的三價氮原子的化合物，所述碳原子的至少一個是芳環組成部分。以一種形式，芳族叔胺可以為芳基胺，例如單芳基胺、二芳基胺、三芳基胺或聚合芳基胺。示例性單體三芳基胺由Klupfel等人在美國專利3,180,730中說明。用一個或多個乙烯基基團取代的和/或包括至少一個含活潑氫基團的其它適合的三芳基胺由Brantley等人在美國專利3,567,450和3,658,520中公開。
更優選的芳族叔胺類別為如美國專利4,720,432和5,061,569中所述包括至少兩個芳族叔胺部分的那些。這種化合物包括由結構式A表示的那些。
其中Q1和Q2獨立地選自芳族叔胺部分；和G為連接基團，例如亞芳基、亞環烷基或具有碳-碳鍵的亞烷基。
在一個實施方案中，Q1或Q2的至少一個含有多環稠環結構，例如萘。當G為芳基時，其有利地為亞苯基、亞聯苯基或萘。
滿足結構式A并含有兩個三芳基胺部分的可用三芳基胺類別由結構式B表示。
其中R1和R2各自獨立地表示氫原子、芳基或烷基，或者R1和R2一起表示構成環烷基的原子；和R3和R4各自獨立地表示芳基，其又被二芳基取代的氨基取代，如由結構式C表示的。
其中R5和R6獨立地選自芳基。在一個實施方案中，Rs或R6的至少一個含有多環稠環結構，例如萘。
芳族叔胺的另一個類別為四芳基二胺。理想的四芳基二胺包括兩個通過亞芳基連接的例如由式C表示的二芳基胺基。可用的四芳基二胺包括由式D表示的那些。
其中每個Are獨立地選自亞芳基，例如亞苯基或蒽部分；n為1到4的整數；和Ar、R7、R8和R9獨立地選自芳基。
在一個典型實施方案中，Ar、R7、R8和R9的至少一個為多環稠環結構，例如萘。
上述結構式A、B、C、D的各種烷基、亞烷基、芳基和亞芳基部分可以各自又被取代。典型的取代基包括烷基、烷氧基、芳基、芳氧基和鹵素，例如氟化物、氯化物和溴化物。各種烷基和亞烷基部分通常含有1到約6個碳原子。環烷基部分可以含有3到約10個碳原子，但通常含有五、六或七個碳原子，例如環戊基、環己基和環庚基環結構。芳基和亞芳基部分通常為苯基和亞苯基部分。
OLED器件中的空穴傳輸層可以由單一芳族叔胺化合物或芳族叔胺化合物的混合物形成。具體地，可以將三芳基胺，例如滿足式B的三芳基胺，與例如由式D表示的四芳基二胺組合使用。當三芳基胺與四芳基二胺組合使用時，后者作為一個插入三芳基胺與電子注入和傳輸層之間的層設置。說明性的可用芳族叔胺如下1，1-雙(4-二-對甲苯基氨基苯基)環己烷1，1-雙(4-二-對甲苯基氨基苯基)-4-苯基環己烷N，N，N′，N′-四苯基-4，4-二氨基-1，1′4′，1″:4″，1-四聯苯雙(4-二甲基氨基-2-甲基苯基)苯基甲烷1，4-雙[2-[4-[N，N-二(對甲苯基)氨基]苯基]乙烯基]苯(BDTAPVB)N，N，N′，N′-四-對甲苯基-4，4′-二氨基聯苯N，N，N′，N′-四苯基-4，4′-二氨基聯苯N，N，N′，N′-四-1-萘基-4，4′-二氨基聯苯N，N，N′，N′-四-2-萘基-4，4′-二氨基聯苯N-苯基咔唑4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯苯(NPB)4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-(2-萘基)氨基]聯苯(TNB)4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]對三聯苯4，4′-雙[N-(2-萘基)-N-苯基氨基]聯苯4，4′-雙[N-(3-苊基)-N-苯基氨基]聯苯1，5-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]萘4，4′-雙[N-(9-蒽基)-N-苯基氨基]聯苯4，4′-雙[N-(1-蒽基)-N-苯基氨基]對三聯苯4，4′-雙[N-(2-菲基)-N-苯基氨基]聯苯4，4′-雙[N-(8-熒蒽)-N-苯基氨基]聯苯4，4′-雙[N-(2-芘基)-N-苯基氨基]聯苯4，4′-雙[N-(2-并四苯)-N-苯基氨基]聯苯4，4′-雙[N-(2-苝基)-N-苯基氨基]聯苯4，4′-雙[N-(1-蔻基)-N-苯基氨基]聯苯
2，6-雙(二-對甲苯基氨基)萘2，6-雙[二-(1-萘基)氨基]萘2，6-雙[N-(1-萘基)-N-(2-萘基)氨基]萘N，N，N′，N ′-四(2-萘基)-4，4″-二氨基-對三聯苯4，4′-雙{N-苯基-正[4-(1-萘基)苯基]氨基}聯苯2，6-雙[N，N-二(2-萘基)氨基]芴4，4′，4″-三[(3-甲基苯基)苯基氨基]三苯胺(MTDATA)4，4′-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯苯(TPD)可用空穴傳輸材料的另一個類別包括多環芳族化合物，如EP 1009 041所述。EP 0 891 121 A1和EP 1 029 909 A1中所述的一些空穴注入材料也可以形成可用的空穴傳輸材料。另外，可以使用聚合物空穴傳輸材料，例如聚(N-乙烯基咔唑)(PVK)、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺，以及共聚物，例如聚(3，4-亞乙基二氧基噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸酯)，也稱為PEDOT/PSS。
發光層650響應空穴電子重組產生光線。發光層通常設置在OLED顯示器中的空穴傳輸層640之上。所需有機發光材料可以通過任何合適方法，例如蒸發、濺射、化學汽相沉積、電化學手段或輻射熱轉移由給體材料沉積。可用的有機發光材料是公知的。例如美國專利4,769,292和5,935,721中更全面的描述，有機EL元件的發光層包括發光或熒光材料，其中作為該區域中電子-空穴對重組的結果，產生電致發光。發光層可以由單一材料組成，但更通常包括由客晶化合物或摻雜劑摻雜的主體，其中發光基本上來自該摻雜劑。主體可以包括單一主體材料或主體材料的混合物。選擇摻雜劑以產生具有特定光譜的彩色光線。發光層650中的主體材料可以為如下定義的電子傳輸材料、如上定義的空穴傳輸材料或者支撐空穴-電子重組的其它材料。摻雜劑通常選自高熒光染料，但也可使用發磷光化合物，例如WO 98/55561、WO 00/18851、WO 00/57676和WO00/70655中所述的過渡金屬絡合物。摻雜劑通常以0.01到10wt％涂布在主體材料中。
主體和發射材料可以為小的非聚合分子或者聚合材料，包括聚芴和聚乙烯基亞芳基(例如聚(對亞苯基亞乙烯基)，PPV)。在聚合物情況下，小分子發射材料可以以分子分散進入聚合物主體，或者發射材料可以通過使較小成分共聚合加入到主體聚合物中。
選擇發射材料的一個重要關系是帶隙電勢的比較，其定義為分子的最高已占分子軌道和最低未占分子軌道之間的能量差。對于從主體到發射材料的有效能量轉移，一個必要條件是摻雜劑的帶隙小于主體材料的帶隙。對于發磷光發射體(包括從三重激發態發射的材料，即所謂的“三重發射體”)，同樣重要的是主體的三重能級足夠高，能夠進行從主體到發射材料的能量轉移。
已知可用的主體和發射分子包括但不限于美國專利4,768,292；5,141,671；5,150,006；5,151,629；5,294,870；5,405,709；5,484,922；5,593,788；5,645,948；5,683,823；5,755,999；5,928,802；5,935,720；5,935,721和6,020,078中公開的那些。
8-羥基喹啉和類似衍生物的金屬絡合物(式E)構成一類能夠支撐電致發光的可用主體材料，并且特別適用于發射波長大于500nm的光線，例如綠色、黃色、橙色和紅色。
其中M表示金屬；n為1到3的整數；和Z在每種情況下獨立表示形成一個具有至少兩個稠合芳環的核子的原子。
從上文中很明顯該金屬可以為一價、二價或三價金屬。金屬可以例如為堿金屬，例如鋰、鈉或鉀；堿土金屬，例如鎂或鈣；或者稀土金屬，例如硼或鋁。可以使用已知將是可用的螯合金屬的通常任何一價、二價或三價金屬。
Z形成一個含有至少兩個稠合芳環的雜環核，該芳環的至少一個為吡咯環或吖嗪環。如果需要，另外的環，包括脂肪族和芳環，可以與兩個所需環稠合。為避免沒有提高功能卻使分子體積增加，環原子的數目通常保持在18或更少。
說明性的可用螯合8-羥基喹啉化合物如下
CO-1三喔星鋁[別名，三(8-喹啉醇合)鋁(III)]CO-2雙喔星鎂[別名，雙(8-喹啉醇合)鎂(II)]CO-3雙[苯并{f}-8-喹啉醇合]鋅(II)CO-4雙(2-甲基-8-喹啉醇合)鋁(III)-μ-氧代-雙(2-甲基-8-喹啉醇合)鋁(III)CO-5三喔星銦[別名，三(8-喹啉醇合)銦]CO-6三(5-甲基喔星)鋁[別名，三(5-甲基-8-喹啉醇合)鋁(III)]CO-7喔星鋰[別名，(8-喹啉醇合)鋰(I)]CO-8喔星鎵[別名，三(8-喹啉醇合)鎵(III)]；和CO-9喔星鋯[別名，四(8-喹啉醇合)鋯(IV)]。
本發明的一個或多個發光層中的主體材料可以為在9和10位具有烴或取代烴取代基的蒽衍生物。例如，9，10-二-(2-萘基)蒽的衍生物(式F)構成一類能夠支持電致發光的可用主體材料，并且特別適用于發射波長大于400nm的光線，例如藍色、綠色、黃色、橙色或紅色。

其中R1、R2、R3、R4、R5和R6表示每個環上的一個或多個取代基，其中每個取代基分別選自以下基團組1氫或1到24個碳原子的烷基；組25到20個碳原子的芳基或取代芳基；組3形成蒽基、芘基或苝基的稠合芳環所需的4到24個碳原子；組4形成呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基或其它雜環體系的稠合雜芳族環所需的具有5到24個碳原子的雜芳基或取代雜芳基；組51到24個碳原子的烷氧基氨基、烷基氨基或芳基氨基；組6氟、氯、溴或氰基。
式(I)的單蒽衍生物也是一種可用的能夠支持電致發光的主體材料，并且特別適用于發射波長大于400nm的光線，例如藍色、綠色、黃色、橙色或紅色。式(I)的蒽衍生物記載于2003年10月24日由LeliaCosimbescu等人提交的題為“Electroluminescent Device WithAnthracene Derivative Host”的普通轉讓美國專利申請序列號10/693,121中，在此將其公開引入作為參考， 其中R1-R8為H；以及R9為不含具有脂肪族碳環單元的稠環的萘基；條件是R9和R10不同，并且不是胺和含硫化合物。適當地，R9為具有一個或多個其它稠環的取代萘基，使得其形成稠合的芳環體系，包括菲基、芘基、熒蒽、苝基，或由一個或多個取代基取代，該取代基包括氟、氰基、羥基、烷基、烷氧基、芳氧基、芳基、雜環氧基、羧基、三甲基甲硅烷基，或者為兩個稠環的未取代萘基。方便地，R9為2-萘基，或在對位取代或未取代的1-萘基；和R10為不含具有脂肪族碳環單元的稠環的聯苯基。合適的R10為取代聯苯基，使得其形成稠合芳環體系，包括但不限于萘基、菲基、苝基，或由一個或多個取代基取代，該取代基包括氟、氰基、羥基、烷基、烷氧基、芳氧基、芳基、雜環氧基、羧基、三甲基甲硅烷基，或者為未取代的聯苯基。方便地，R10為4-聯苯、未取代的3-聯苯或由另一種沒有稠環的苯基環取代形成三聯苯環體系的3-聯苯，或2-聯苯。特別有用的為9-(2-萘基)-10-(4-聯苯)蒽。
蒽衍生物的另一種可用類別由通式(II)表示A1--L--A2 (II)其中A1和A2各自表示取代或未取代的單苯基蒽基，或者取代或未取代的二苯基蒽基，并且可以彼此相同或不同，以及L表示單鍵或二價連接基團。
蒽衍生物的另一種可用類別由通式(III)表示A3--An-A4 (III)其中An表示取代或未取代的二價蒽殘基，A3和A4各自表示具有6個或更多碳原子的取代或未取代的一價縮合芳環基，或者取代或未取代的未縮合環芳基，并且可以彼此相同或不同。可用的用于發光層的蒽材料的特殊實例包括
吲哚衍生物(式G)構成另一類能夠支持電致發光的可用主體材料，并且特別適用于發射波長大于400nm的光線，例如藍色、綠色、黃色、橙色或紅色。
其中n為3到8的整數；Z為O、NR或S；R′為氫；1到24個碳原子的烷基，例如丙基、叔丁基、庚基等；5到20個碳原子的芳基或雜原子取代芳基，例如苯基、萘基、呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基和其它雜環體系；或鹵素，例如氯、氟；或完成稠合芳環所需的原子；以及L為連接單元，包括烷基、芳基、取代烷基或取代芳基，其將多個吲哚共軛或非共軛連接在一起。
可用的吲哚的一個實例為2，2′，2″-(1，3，5-亞苯基)三[1-苯基-1H-苯并咪唑]。
某些如上所述的空穴傳輸材料，例如4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯苯和4，4′-雙[N-(2-萘基)-N-苯基氨基]聯苯也可以用作本發明的一個或多個發光層的主體。
應選擇對于發磷光發射體(包括從三重激發態發射的材料，即所謂的“三重發射體”)適合的主體材料，使得三重激發子可以有效地從主體材料傳輸到發磷光材料。對于要進行的這種傳輸，高度理想的條件是發磷光材料的激發態能量低于主體的最低三重態和基態之間能量的差值。但是，不應選擇主體的帶隙大到引起OLED的驅動電壓不可接受的升高。適合的主體材料記載于WO 00/70655 A2；WO01/39234 A2；WO 01/93642 A1；WO 02/074015 A2；WO 02/15645 A1和US 2002/0117662中。適合的主體包括某些芳基胺、三唑、吲哚和咔唑化合物。理想的主體的實例為4，4′-N，N′-二咔唑-聯苯(CBP)、2，2′-二甲基-4，4′-(N，N′-二咔唑)聯苯、m-(N，N′-二咔唑)苯和聚(N-乙烯基咔唑)，包括它們的衍生物。
理想的主體材料可以形成連續膜。發光層可以含有多于一種主體材料，以便改善器件的薄膜結構、電氣性質、發光效率和壽命。發光層可以含有具有良好空穴傳輸性能的第一主體材料，和具有良好電子傳輸性能的第二主體材料。
OLED顯示器的理想熒光摻雜劑通常包括苝或苝衍生物、蒽衍生物、并四苯、氧雜蒽、紅熒烯、香豆素、若丹明、喹吖啶酮、二氰基亞甲基吡喃化合物、噻喃化合物、聚次甲基化合物、吡喃和噻喃化合物、二苯乙烯基苯或二苯乙烯基聯苯衍生物、二(吖嗪)甲烷硼絡合物和喹諾酮化合物。摻雜劑的說明性實例包括但不限于以下




其它有機發射材料可以為聚合物，例如聚亞苯基亞乙烯基衍生物、二烷氧基-聚亞苯基亞乙烯基、聚對亞苯基衍生物和聚芴衍生物，例如由WoIk等人在普通轉讓美國專利6,194,119 B1和其中列舉的參考文獻中教導的。
可用于本發明發光層的可用發磷光材料的實例包括但不限于WO 00/57676、WO 00/70655、WO 01/41512 A1、WO 02/15645 A1、US 2003/0017361 A1、WO 01/93642 A1、WO 01/39234 A2、US6,458,475 B1、WO 02/071813 A1、US 6,573,651 B2、US 2002/0197511A1、WO 02/074015 A2、US 6,451,455 B1、US 2003/0072964 A1、US2003/0068528 A1、US 6,413,656 B1、US 6,515,298 B2、US 6,451,415B1、US 6,097,147、US 2003/0124381 A1、US 2003/0059646 A1、US2003/0054198 A1、EP 1 239 526 A2、EP 1 238 981 A2、EP 1 244 155A2、US 2002/0100906 A1、US 2003/0068526 A1、US 2003/0068535A1、JP 2003/073387A、JP 2003/073388A、US 2003/0141809 A1、US2003/0040627 A1、JP 2003/059667A、JP 2003/073665A和US2002/0121638 A1中所述那些材料。
例如發射綠光的fac-三(2-苯基吡啶合-N，C2′)銥(III)和二(2-苯基吡啶并-N，C2′)銥(III)(乙酰丙酮酸鹽)的IrL3和IrL2L′的環金屬化Ir(III)絡合物的發射波長可以通過替換電子給體或者分離環金屬化配體L上適當位置的基團加以改變，或者通過選擇環金屬化配體L的不同雜環加以改變。發射波長也可以通過選擇輔助的配體L′加以改變。紅光發射體的實例為二(2-(2′-苯并噻吩基)吡啶基-N，C3′)銥(III)(乙酰丙酮酸鹽)和三(1-苯基異喹啉醇合-N，C)銥(III)。發射藍光實例為(吡啶甲酸)二(2-(4，6-二氟苯基)-吡啶基-N，C2′)銥(III)。
已經報告紅色電致磷光，使用二(2-(2′-苯并[4，5-a]噻吩基)吡啶基-N，C3)銦(乙酰丙酮酸鹽)[Btp2Ir(acac)]作為發磷光材料(Adachi，C，Lamansky，S.，Baldo，M.A.，Kwong，R.C，Thompson，M.E.，和Forrest，S.R.，App.Phys.Lett.，78，1622-1624(2001))。
其它可用發磷光材料的實例包括例如Tb3+和Eu3+的三價鑭系元素的配位化合物(J.Kido等人，Appl.Phys.Lett.，65，2124(1994))。
除適合的主體之外，使用發磷光材料的OLED器件經常需要至少一個激發子或空穴阻擋層，以幫助將激發子或電子-空穴重組中心限制到包括主體和發磷光材料的發光層。在一個實施方案中，這種阻擋層將設置在發射磷光層和陰極之間，并與發射磷光層接觸。在這種情況下，阻擋層的電離電位將使得空穴從主體遷移進入電子傳輸層(或金屬摻雜的有機層)存在能壘，同時電子親合性將使得電子更容易從電子傳輸層(或摻雜的有機層)進入包括主體和發磷光材料的發光層。進一步希望但并不完全需要的是阻擋材料的三重態能量大于發磷光材料的三重態能量。適合的空穴阻擋材料記載于WO00/70655 A2和WO 01/93642 A1中。可用材料的兩個實例為浴銅靈(BCP)和二(2-甲基-8-喹啉醇合)(4-苯基酚)鋁(III)(BAlQ)。不同于Balq的金屬絡合物也已知用來阻擋空穴和激發子，如US 2003/0068528中所述。US 2003/0175553 A1記載在電子/激發子阻擋層中使用fac-三(1-苯基吡唑化(phenylpyrazolato)-N，C2)銥(III)(Irppz)。
雖然并非總是需要，經常有用的是OLED器件600包括設置在發光層650之上的電子傳輸層660。所需電子傳輸材料可以通過任何合適方法，例如蒸發、濺射、化學汽相沉積、電化學手段、熱轉移或激光熱轉移由給體材料沉積。用于電子傳輸層660的優選電子傳輸材料為金屬螯合的8-羥基喹啉化合物，包括喔星本身(通常也稱為8-喹啉醇或8-羥基喹啉)的螯合物。這種化合物幫助注入和傳輸電子，顯示高水平性能并且容易以薄膜形式制造。預期的8-羥基喹啉化合物的示例為滿足先前所述式E的那些化合物。
其它電子傳輸材料包括如US 4,356,429中公開的各種丁二烯衍生物和如US 4,539,507中所述的各種雜環光學增亮劑。滿足式G的吲哚也可用作電子傳輸材料。整體表示為BAIq的有關材料也可以用作電子傳輸材料。Bryan等人在US 5,141,671中討論了此類材料。BAlq化合物為混合的配體鋁螯合物，具體為二(Rs-8-喹啉醇合)(phenolato)鋁(III)螯合物，其中Rs為8-喹啉醇合環狀核的環取代基。這些化合物由式(RsQ)2AlOL表示，其中Q表示取代的8-喹啉醇合配體，Rs表示8-喹啉醇合環取代基，空間阻擋多于兩個取代的8-喹啉醇合配體連接到鋁離子，OL為酚配體，O為氧，以及L為6到24個碳原子的苯基或烴取代苯基。如本領域已知的，這些材料也制成良好的空穴或激發子阻擋層用于三重態發射材料。
其它電子傳輸材料可以為聚合物，例如聚亞苯基亞乙烯基衍生物、聚對亞苯基衍生物、聚芴衍生物、聚噻吩、聚乙炔，以及其它導電聚合物有機材料，例如導電分子和聚合物手冊(Handbook ofConductive Molecules and Polymers)，1-4卷，H.S.Nalwa主編，JohnWiley and Sons，Chichester(1997年)中所列的那些。
應理解作為本領域中常用的，一些層可以具有多于一種功能。例如，發光層650可以根據OLED器件性能的需要具有空穴傳輸性能或電子傳輸性能。空穴傳輸層640或電子傳輸層660或兩者也可以具有發射性能。在這種情況下，比如上所述更少的層可以足以滿足所需發射性能，只要三個層具有如在此所述的發光特性。
上述有機EL介質材料通過汽相方法由給體元件適當沉積，所述汽相方法包括升華、濺射、化學汽相沉積和熱轉移。有機EL介質材料可以另外由流體，例如由溶劑，使用任選粘合劑沉積，以改善薄膜形成。由流體沉積可以通過許多途徑完成，包括但不限于噴墨、旋涂、幕涂、噴涂和電化學沉積。如果材料為聚合物，溶劑沉積通常是優選的，但是可以使用其它方法，包括由給體片材濺射、電化學沉積、電泳沉積或熱轉移。要通過升華沉積的材料可以由升華經常包括鉭材料的“蒸發皿”蒸發，如US 6,237,529中所述，或者可以首先涂布在給體片材上，然后非常接近于基材進行升華。具有材料混合物的各層可以應用獨立的升華蒸發皿，或者各材料可以由單個蒸發皿或給體片材預混和涂布。
雖然未示出，在陰極和電子傳輸層之間也可以存在電子注入層。電子注入材料的實例包括堿或堿土金屬、堿金屬鹵化物鹽，例如上述LiF，或者堿或堿土金屬摻雜的有機層。
頂部電極層與底部電極層隔開。如果不使用電子傳輸層，頂部電極層最通常設置為陰極670并在電子傳輸層660或發光層650之上形成。在頂部發射器件中，頂部電極層必須是透明或半透明的頂部電極層。對于這種應用，金屬必須薄，或者人們必須使用透明的導電氧化物，或這些材料的組合。光學透明的陰極已經在US 5,776,623中更詳細地描述。如果僅使用透明的陰極材料，那么需要獨立的半透明結構以反射一部分光線。陰極材料可以通過蒸發、濺射或化學汽相沉積進行沉積。必要時，形成圖案可以通過許多公知的方法完成，包括但不限于完全掩模沉積、如US 5,276,380和EP 0 732 868所述的整體影像掩模、激光燒蝕和選擇性化學汽相沉積。
陰極670可以屬于有源矩陣顯示器，且在那種情況下是對于整個顯示器是單電極。另外，陰極670可以屬于無源矩陣顯示器，其中每個陰極670可以觸發一行像素，并且陰極670與陽極620正交排列。
陰極材料可以通過蒸發、濺射或化學汽相沉積進行沉積。必要時，形成圖案可以通過許多公知的方法完成，包括但不限于透掩模沉積、如US 5,276,380和EP 0 732 868所述的整體網板、激光燒蝕和選擇性化學汽相沉積。
現在參看圖9a，示出了本發明可以應用的多層OLED元件700。兩個或多個頂部發射EL元件，例如EL元件130a-d在基材705的頂部表面之上形成。EL元件130a-d為頂部發射，也即它們產生不透射過基材700的光線。各元件一起制造，但是每個EL元件將形成類似于上述的單個器件，具有分別在基材的頂部和底部表面之上的第一和第二保護外殼，第一和第二室和與每個第二室結合的吸濕材料。每個EL元件也將具有相應第一和第二室之間的連通裝置，例如通道190a-d。
圖9b為沿著圖9a的剖面線710得到的上述多層OLED元件的剖視圖。EL元件，例如130c和130d在基材705的頂部表面730之上形成。在形成一個或多個保護外殼之前，可以任選在EL元件之上提供已經描述的(未示出)保護層。第一保護外殼140c和140d在基材705的頂部表面730之上形成。第一保護外殼140c和140d由頂部密封材料165c和165d分別密封，確定第一室150c和150d。如在此所述，吸濕材料180c和180d靠近基材705設置，在基材705的底部表面740之上設置單個第二保護外殼720，并例如由底部密封材料175c和175d密封，確定第二室170c和170d。密封這種多層OLED元件的方法已經由Boroson等人在US 6,470,594和6,544,916中描述。
應理解第一或第二保護外殼可以為單個保護外殼(例如保護外殼720)，或者可以為兩個或多個保護外殼(例如保護外殼140c和140d)。通過密封，第一保護外殼將形成兩個或多個第一室，第二保護外殼將形成兩個或多個第二室。吸濕材料將與每個第二室結合。
在密封第一和第二保護外殼之后，多層OLED元件700可以分割成單個頂部發射OLED器件或頂部發射OLED器件組。每個器件或器件組將具有初始基材705的一部分。Boroson等人已經描述了獨立的多層OLED器件。
將在每個EL元件的相應第一和第二室(例如第一室150c和第二室170c)之間提供連通，由此通過吸濕材料(例如吸濕材料180c)吸收第一或第二室中的濕氣。連通可以由已經描述的許多方法提供。例如，可以提供類似于圖2的通道190的通道。在這種情況下，對于每個EL元件，基材705將包括至少一個通道。另外，基材705或其一部分可以是氣態或液態的濕氣可滲透的。另外，例如圖4中的連接管260的結構可以提供連通。可以如下提供連接管1)在每個EL元件周圍密封第一和第二保護外殼，使得在每個元件周圍的密封中保留間隙；2)如已經所述的將器件分割成單個單元；3)對于每個獨立EL元件，在頂部密封材料和底部密封材料中的間隙中設置連接管；以及4)密封該間隙。
部件清單10 OLED器件20 基材25 光線30 EL元件40 陽極50 有機層60 陰極70 吸濕材料80 玻璃密封盒90 密封劑100 頂部發射OLED器件105 光線110 基材頂部表面120 基材底部表面130 頂部發射EL元件130a頂部發射EL元件130b頂部發射EL元件130c頂部發射EL元件130d頂部發射EL元件140 第一保護外殼140c第一保護外殼140d第一保護外殼150 第一室150c第一室150d第一室160 第二保護外殼165 頂部密封材料165c頂部密封材料
165d頂部密封材料170 第二室170c第二室170d第二室175 底部密封材料175c底部密封材料175d底部密封材料180 吸濕材料180c吸濕材料180d吸濕材料190 通道190a通道190b通道190c通道190d通道195 保護層200 頂部發射OLED器件210 保護材料220 支撐230 支撐240 通道250 頂部發射OLED器件260 連接管300 阻擋310 阻擋320 阻擋330 阻擋340 阻擋350 阻擋360 阻擋370 阻擋380 阻擋
400 阻擋410 阻擋420 阻擋430 阻擋440 阻擋450 阻擋460 阻擋470 阻擋480 阻擋500 阻擋510 阻擋620 阻擋530 阻擋540 阻擋550 阻擋560 阻擋570 阻擋580 阻擋600 OLED器件610 基材620 陽極630 空穴注入層640 空穴傳輸層650 發光層660 電子傳輸層670 陰極700 多層OLED元件705 基材710 剖面線720 第二保護層730 基材頂部表面740 基材底部表面
權利要求
1.一種減少頂部發射OLED器件中濕氣污染的方法，包括a)提供具有頂部和底部表面的基材；b)在基材的頂部表面之上形成頂部發射EL元件，其中EL元件產生基本上不透射過基材的光線；c)分別在基材的頂部和底部表面之上形成第一和第二保護外殼，并由此分別確定第一和第二室；d)提供吸濕材料與第二室結合；以及e)在第一和第二室之間提供連通，由此第一或第二室中的濕氣被吸濕材料吸收。
2.權利要求1的方法，其中通過形成貫穿基材的通道提供第一和第二室之間的連通。
3.權利要求1的方法，其中通過在基材的至少一個邊緣的至少一部分周圍形成通道提供第一和第二室之間的連通。
4.權利要求1的方法，其中可以折疊的單個保護材料提供第一和第二保護外殼，并還在第一和第二室之間提供連通。
5.權利要求1的方法，其中基材或其一部分可滲透氣態或液態形式的濕氣，并由此在第一和第二室之間提供連通。
6.權利要求1的方法，其中連接管在第一和第二室之間提供連通。
7.權利要求1的方法，其中吸濕材料選自堿金屬；堿土金屬；其它濕氣反應性金屬；堿金屬氧化物；堿土金屬氧化物；硫酸鹽；金屬鹵化物；高氯酸鹽；分子篩；以下類型的有機金屬化合物 其中R1、R2和R3選自具有一個或多個碳原子的烷基、芳基、環烷基、雜環基和酰基，且M為三價金屬原子；以下類型的有機金屬化合物 其中R1、R2、R3、R4和R5各自選自具有一個或多個碳原子的烷基、鏈烯基、芳基、環烷基、雜環基和酰基，且M為三價金屬原子；以下類型的有機金屬化合物 其中R1、R2、R3和R4各自選自具有一個或多個碳原子的烷基、鏈烯基、芳基、環烷基、雜環基和酰基，且M為四價金屬原子；和具有小于4.5eV的逸出功并能夠在濕氣存在下發生氧化的金屬或其組合。
8.權利要求7的方法，其中在第二保護外殼上或中提供吸濕材料。
9.權利要求7的方法，其中在基材上提供吸濕材料。
10.權利要求1的方法，進一步包括在基材的頂部表面之上形成第一保護外殼之前，在EL元件上提供保護層。
11.權利要求10的封裝的OLED器件，其中在整個密封區域之上提供保護層。
12.權利要求10的封裝的OLED器件，其中保護層含有金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物、金剛石狀碳、半導體氧化物、半導體氮化物或半導體氮氧化物。
13.權利要求10的封裝的OLED器件，其中保護層含有有機化合物。
14.權利要求12的封裝的OLED器件，其中保護層含有氧化鋁、二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
15.權利要求10的封裝的OLED器件，其中保護層含有有機材料、無機材料或者有機和無機材料兩者的多層。
16.權利要求10的封裝的OLED器件，其中保護層由熱物理汽相沉積、濺射沉積、電子束沉積、化學汽相沉積、等離子體增強化學汽相沉積、激光誘導化學汽相沉積、原子層沉積、旋涂、絲網印刷或分散提供。
17.權利要求1的方法，其中基材包括剛性或柔性基材玻璃、塑料、金屬、陶瓷、半導體、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物、半導體氧化物、半導體氮化物、半導體硫化物、碳或其組合。
18.權利要求1的方法，其中保護外殼包括剛性或柔性保護外殼玻璃、塑料、金屬、陶瓷、半導體、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物、半導體氧化物、半導體氮化物、半導體硫化物、碳或其組合。
19.權利要求1的方法，其中第一保護外殼包括一個或多個另外的光學活性層。
20.權利要求19的方法，其中一個或多個光學活性層包括濾色片陣列。
21.權利要求19的方法，其中一個或多個光學活性層包括變色模塊。
22.權利要求19的方法，其中一個或多個光學活性層包括抗反射層。
23.權利要求19的方法，其中一個或多個光學活性層包括偏振層。
24.權利要求19的方法，其中一個或多個光學活性層包括光引出層。
25.權利要求1的方法，其中保護外殼和基材之間的密封材料或其它封閉材料確定一部分室。
26.權利要求25的方法，其中密封材料是有機的或有機和無機的組合。
27.權利要求26的方法，其中有機密封材料選自環氧化物、聚氨酯、丙烯酸酯、硅氧烷、聚酰胺、聚烯烴和聚酯或其組合。
28.權利要求25的方法，其中密封材料選自玻璃、陶瓷、金屬、半導體、金屬氧化物、半導體氧化物和金屬焊料或其組合。
29.權利要求25的方法，其中密封材料粘結在保護外殼和基材之間，并且其中粘結步驟通過擠壓、熔融和冷卻、反應固化或其組合完成。
30.權利要求29的方法，其中反應包括由加熱、輻射、混合兩種或多種組分、暴露于環境濕氣、除去環境氧氣或其組合產生的反應。
31.權利要求29的方法，其中第一或第二保護外殼或兩者包括排氣孔，該排氣孔在粘結步驟之后用排氣孔密封材料加以密封。
32.權利要求29的方法，其中設置密封材料以在基材和一個或兩個保護外殼之間保留一個或多個間隙，使得過量氣體通過間隙排出，并且其中該間隙在粘結步驟之后被密封。
33.權利要求29的方法，其中設置密封材料以在基材和一個或兩個保護外殼之間保留一個或多個間隙，使得過量氣體通過間隙排出，直到該間隙由于密封材料鋪展而被填充。
34.權利要求29的方法，其中在粘結步驟期間，環境壓力升高到高于基材、保護外殼和密封材料周圍的初壓，使基材、保護外殼和密封材料之間確定的空間內的壓差相對于升高的環境壓力減少，由此防止密封材料變形。
35.一種減少頂部發射OLED器件中濕氣污染的方法，包括a)提供具有頂部和底部表面的基材；b)在基材的頂部表面之上形成兩個或多個頂部發射EL元件，其中每個EL元件產生基本上不透射過基材的光線；c)分別在基材的頂部和底部表面之上形成一個或多個第一保護外殼和一個或多個第二保護外殼，并由此分別確定兩個或多個第一室和兩個或多個第二室；d)提供吸濕材料與每個第二室結合；以及e)在每個EL元件的相應第一和第二室之間提供連通，由此第一或第二室中的濕氣被吸濕材料吸收。
36.權利要求35的方法，其中在頂部基材表面之上形成單個第一保護外殼。
37.權利要求35的方法，其中在頂部基材表面之上形成兩個或多個第一保護外殼。
38.權利要求35的方法，其中在底部基材表面之上形成單個第二保護外殼。
39.權利要求35的方法，其中在底部基材表面之上形成兩個或多個第二保護外殼。
40.權利要求35的方法，進一步包括將頂部發射OLED器件分割成具有一部分初始基材的單個器件或器件組的步驟。
41.權利要求35的方法，其中通過形成貫穿基材的通道提供第一和第二室之間的連通。
42.權利要求35的方法，其中通過在基材的至少一個邊緣的至少一部分周圍形成通道提供第一和第二室之間的連通。
43.權利要求35的方法，其中基材可滲透氣態或液態形式的濕氣，并由此在第一和第二室之間提供連通。
44.權利要求35的方法，其中連接管在第一和第二室之間提供連通。
45.權利要求35的方法，其中吸濕材料選自堿金屬；堿土金屬；其它濕氣反應性金屬；堿金屬氧化物；堿土金屬氧化物；硫酸鹽；金屬鹵化物；高氯酸鹽；分子篩；以下類型的有機金屬化合物 其中R1、R2和R3選自具有一個或多個碳原子的烷基、芳基、環烷基、雜環基和酰基，且M為三價金屬原子；以下類型的有機金屬化合物 其中R1、R2、R3、R4和R5各自選自具有一個或多個碳原子的烷基、鏈烯基、芳基、環烷基、雜環基和酰基，且M為三價金屬原子；以下類型的有機金屬化合物 其中R1、R2、R3和R4各自選自具有一個或多個碳原子的烷基、鏈烯基、芳基、環烷基、雜環基和酰基，且M為四價金屬原子；和具有小于4.5eV的選出功并能夠在濕氣存在下發生氧化的金屬或其組合。
46.權利要求45的方法，其中在第二保護外殼上或中提供吸濕材料。
47.權利要求45的方法，其中在基材上提供吸濕材料。
48.權利要求35的方法，進一步包括在基材的頂部表面之上形成第一保護外殼之前，在EL元件上提供保護層。
49.權利要求48的封裝的OLED器件，其中在整個密封區域之上提供保護層。
50.權利要求48的封裝的OLED器件，其中保護層含有金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物、金剛石狀碳、半導體氧化物、半導體氮化物或半導體氮氧化物。
51.權利要求48的封裝的OLED器件，其中保護層含有有機化合物。
52.權利要求50的封裝的OLED器件，其中保護層為氧化鋁、二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
53.權利要求48的封裝的OLED器件，其中保護層含有有機材料、無機材料或者有機和無機材料兩者的多層。
54.權利要求48的封裝的OLED器件，其中保護層由熱物理汽相沉積、濺射沉積、電子束沉積、化學汽相沉積、等離子體增強化學汽相沉積、激光誘導化學汽相沉積、原子層沉積、旋涂、絲網印刷或分散提供。
55.權利要求35的方法，其中基材包括剛性或柔性基材玻璃、塑料、金屬、陶瓷、半導體、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物、半導體氧化物、半導體氮化物、半導體硫化物、碳或其組合。
56.權利要求35的方法，其中保護外殼包括剛性或柔性保護外殼玻璃、塑料、金屬、陶瓷、半導體、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物、半導體氧化物、半導體氮化物、半導體硫化物、碳或其組合。
57.權利要求35的方法，其中第一保護外殼包括一個或多個另外的光學活性層。
58.權利要求57的方法，其中一個或多個光學活性層包括濾色片陣列。
59.權利要求57的方法，其中一個或多個光學活性層包括變色模塊。
60.權利要求57的方法，其中一個或多個光學活性層包括抗反射層。
61.權利要求57的方法，其中一個或多個光學活性層包括偏振層。
62.權利要求57的方法，其中一個或多個光學活性層包括光引出層。
63.權利要求35的方法，其中保護外殼和基材之間的密封材料或其它封閉材料確定一部分室。
64.權利要求63的方法，其中密封材料是有機的或有機和無機的組合。
65.權利要求64的方法，其中有機密封材料選自環氧化物、聚氨酯、丙烯酸酯、硅氧烷、聚酰胺、聚烯烴和聚酯或其組合。
66.權利要求63的方法，其中密封材料選自玻璃、陶瓷、金屬、半導體、金屬氧化物、半導體氧化物和金屬焊料或其組合。
67.權利要求63的方法，其中密封材料粘結在保護外殼和基材之間，并且其中粘結步驟通過擠壓、熔融和冷卻、反應固化或其組合完成。
68.權利要求67的方法，其中反應包括由加熱、輻射、混合兩種或多種組分、暴露于環境濕氣、除去環境氧氣或其組合產生的反應。
69.權利要求67的方法，其中第一或第二保護外殼或兩者包括排氣孔，該排氣孔在粘結步驟之后用排氣孔密封材料加以密封。
70.權利要求67的方法，其中設置密封材料以在基材和一個或兩個保護外殼之間保留一個或多個間隙，并且其中該間隙在粘結步驟之后被密封。
71.權利要求67的方法，其中設置密封材料以在基材和一個或兩個保護外殼之間保留一個或多個間隙，使得過量環境氣體通過間隙排出，直到該間隙由于密封材料鋪展而被填充。
72.權利要求67的方法，其中在粘結步驟期間，環境壓力升高到高于基材、保護外殼和密封材料周圍的初壓，使基材、保護外殼和密封材料之間確定的空間內的壓差相對于升高的環境壓力減少，由此防止密封材料變形。
全文摘要
一種減少頂部發射OLED器件中濕氣污染的方法，包括提供具有頂部(110)和底部(120)表面的基材；在基材的頂部表面之上形成頂部發射EL單元(130)，其中該EL單元產生基本上不透射過基材的光線；分別在基材的頂部和底部表面之上形成第一(140)和第二(160)保護外殼，并由此分別確定第一(150)和第二(170)室；提供吸濕材料(180)與第二室結合；以及在第一和第二室之間提供通道(190)，由此第一或第二室中的濕氣被吸濕材料吸收。
文檔編號H01L51/52GK101019249SQ200580025478
公開日2007年8月15日 申請日期2005年7月13日 優先權日2004年7月27日
發明者M·L·博羅森 申請人:伊斯曼柯達公司