CN100440528C - 用于交流驱动有机二极管的电路装置及其制造方法 - Google Patents

用于交流驱动有机二极管的电路装置及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种有机发光器件，当利用低直流电压正向偏压操纵该器件时其发光。根据本发明，公开了一种节约空间的有机发光器件的电路装置，该电路装置在交流驱动电压的正、负周期时均发光。此外，公开了一种用于在衬底上制造电路装置的方法。有利的是，本发明可以高压交流驱动有机发光器件或者有机二极管，而无需附加的整流电子设备。

Description

用于交流驱动有机二极管的电路装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及有机二极管领域。特别是，本发明涉及一种有机二极管的电路装置和用于制造有机发光器件的电路装置的方法。
背景技术
最为公知的电致发光系统是无机发光器件(LED)，其基于在不同材料系统中的晶片衬底上生长的晶体半导体材料。二十世纪六十年代发现了这种形式的电致发光器件，并且已经得到了相当大程度的发展。
伴随这些LED进入照明设备市场而来的是发射蓝光的基于GaN的半导体。
可选择的是，在大约15年的时间里已经研究了用于显示器的有机半导体。有机发光器件(OLED)是使用受到电流激发从而发光的有机电致发光材料的发光器件。可以将多个OLED设置在例如阵列中，从而构成显示器。
OLED相比于利用其它技术形成的发光器件，具有一些优点。OLED的一些优点包括高效率、从较大区域发光的能力、使用低成本材料、使用多种衬底的能力、宽视角、低电压工作、直接发射和高可靠性。此外，OLED非常平并且发射散射光。
US6274980公开了一种叠层有机发光器件(SOLED)，其包括OLED的垂直叠层，即叠层OLED器件，在该器件中，叠层中的OLED同时发射相同颜色的光。通常，OLED典型地在2到20V的直流型正向偏压下产生光。因此，在发光器件中，只要以交流电压源驱动该器件，则必须使用诸如变压器和整流器之类的电子设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用交流驱动电压工作的有机二极管。
根据权利要求1中提出的本发明的示例性实施例，通过使有机二极管与电极按照以下方式电接触，就可以实现以上目的：在交流驱动电压的正周期时，以正向操纵第一有机二极管，并且反向偏置第二有机二极管，在交流驱动电压的负周期时，反向偏置第一有机二极管，并且以正向操纵第二有机二极管。
换句话说，根据本发明的示例性实施例，通过使反平行配置中的有机二极管与电极按照以下方式电连接，就提供了用于交流驱动有机二极管的有机二极管电路装置：在交流驱动电压的正周期时，按照电流方向驱动第一有机二极管，第二有机二极管遮挡了电流；在交流驱动电压的负周期时，与电极电连接的第一有机二极管遮挡了电流，并且按照电流方向驱动第二有机二极管。
有利的是，根据本发明的示例性实施例，当操纵该有机二极管时，不需要校正驱动电压。
应当理解，可以按照本发明在上述电路装置中实现不只一个第一有机二极管和不只一个第二有机二极管。可以按照串联的方式电连接第一有机二极管，从而形成第一串联阵列，并且可以按照串联的方式电连接第二有机二极管，从而形成第二串联阵列。通过使第一和第二串联阵列与第一和第二电极按照反平行配置电连接，就提供了根据本发明示例性实施例的用于交流驱动有机二极管的有机二极管电路装置。
根据权利要求2中提出的本发明的另一个示例性实施例，第一和第二有机二极管是第一和第二有机发光器件。可以将该电路装置实现在显示器、车辆、电视、计算机、打印机、屏幕、广告标志、通信设备或者电话中。有利的是，即使利用交流驱动电压来驱动根据权利要求2的电路装置，也能够一直发光。选择该电路装置，使得在交流电压源的第一个半周期中，第一发光有机二极管发光，并且在交流电压源的第二个半周期中，第二发光有机二极管发光。利用30Hz以上的频率，从光源看不到闪烁，并且不需要驱动电子设备来以交流线路工作。
此外，通过将几个有机发光器件串联，则与串联连接的有机发光器件的数量成比例地提高了总击穿电压。因此，可以将更大的交流驱动电压施加到有机发光器件的电路装置。
根据权利要求3中提出的根据本发明的另一个示例性实施例，该电路装置包括第一和第二有机发光器件的阵列，该阵列在交流驱动电压的负、正周期时发光。根据本发明示例性实施例的一个方面，第一和第二有机发光器件分别包括下侧和上侧。根据本发明的示例性实施例，第一和第二有机发光器件相互垂直叠置，并且使得第一和第二有机发光器件的正向朝相同的方向。第一有机发光器件的下侧和第二有机发光器件的上侧与第一电极电连接。另一方面，第一有机发光器件的上侧和第二有机发光器件的下侧与第二电极电连接。将第一和第二有机发光器件垂直叠置的优点在于，可以节省衬底表面上的空间，该衬底用于承载第一和第二有机发光器件。
有利的是，通过使第一和第二有机发光器件叠置，提高了所发射的光的发光强度。在以上文字中，发光强度是指每个面积内所发射光子的数量。
根据权利要求4中提出的本发明另一个示例性实施例，第一和第二有机发光器件包括发光层，该发光层发射从包括蓝、绿、黄和红的颜色组中选出的颜色的光。同样，应当理解，在根据本发明的电路装置中，可以包括不只一个第一和不只一个第二有机发光器件。因此，可以包括不同颜色的有机发光器件，例如红色、绿色和蓝色。通过将红色、绿色和蓝色有机发光器件设置在根据本发明的电路装置中，可以实现发射白光的光源。根据本发明的另一方面，可以将蓝色和黄色有机发光器件设置在电路装置中。蓝色和黄色光的混合会产生白光。
根据权利要求5中提出的本发明的另一个示例性实施例，一个第一有机发光器件和一个第二有机发光器件构成了一个组件。根据本发明的一个方面，垂直设置多个组件，每个组件的第一电极与上面的邻接组件的第二电极按照以下方式电连接：所有组件是串联的。根据本发明的另一方面，水平设置多个组件，并且每个组件的第一电极与相邻组件的第二电极按照以下方式电连接：所有组件是串联的。通过使多个组件串联，可以提高交流驱动电压，而不会损害多个组件中的一个或多个。
根据权利要求6中提出的本发明的另一个示例性实施例，提供了一种用于制造有机发光器件的电路装置的方法，该电路装置设置在衬底上，该方法包括将多个不同材料的层沉积在衬底上的步骤，第一层包括α-NPD，第二层包括CBP：FIrpic，第三层包括BALq，第四层包括Bphen：Cs，第五层包括Ag，第六层包括α-NPD，第七层包括CBP：FIrpic，第八层包括BAlq，第九层包括Bphen：Cs，第十层包括Al。有利的是，利用根据权利要求6的方法制造的电路装置提供了有机发光器件的叠层，其发射白光并且能够利用交流驱动电压驱动。
以下方面可以视为本发明示例性实施例的要点，即可以以交流电压操纵有机发光器件的电路装置，甚至是以振幅大于每个单独有机发光器件的击穿电压的高交流电压来操纵。此外，该电路装置在交流驱动电压的负、正周期时都发光。
参照下文中所述的实施例说明本发明的这些和其它方面，并且使这些方面显而易见。
附图说明
以下将参照附图描述本发明的示例性实施例：
图1表示了根据本发明示例性实施例的电路装置的示意图。
图2表示了根据本发明另一示例性实施例的有机二极管的电路装置的示意图。
图3表示了根据本发明另一示例性实施例的有机二极管的另一电路装置的示意图。
图4表示了根据本发明示例性实施例以及利用根据本发明示例性实施例的方法制造的叠层有机发光器件的电路装置的图形表示。
图5表示了根据本发明示例性实施例并且利用根据本发明示例性实施例的方法制造的有机发光器件的示例性实施例。
图6表示了根据本发明示例性实施例的有机发光器件的电路装置的示意图。
图7表示了根据本发明示例性实施例的有机发光器件的电路装置的示意图。
图8表示了根据本发明另一示例性实施例的有机发光器件的电路装置的示意图。
图9表示了根据本发明示例性实施例的有机发光器件的电路装置的示意图。
对于图1-9的说明而言，相同的附图标记表示相同或对应的元件。
具体实施方式
图1表示了根据本发明示例性实施例的有机二极管的电路装置的示意图。第一有机二极管1和第二有机二极管2按照反平行(anti-parallel)的方式与第一电极3和第二电极4相连，使得当利用交流驱动电压的正周期驱动该电路装置时，以正向操纵第一有机电极1，并且反向偏置第二有机二极管2。另一方面，当利用交流驱动电压的负周期驱动时，反向偏置第一有机二极管1，并且以正向操纵第二有机二极管2。
应当注意，可以将有机二极管1和2放置在衬底上(该衬底在图1中未示出)。在这种情况下，可以将该电路装置理解为衬底上的集成电路。
图2表示了本发明另一示例性实施例的示意图，其中多个第一有机二极管1、5和6按照串联的方式电连接，另外的多个有机二极管2和7按照串联的方式电连接，第一多个有机二极管构成了第一串联阵列，第二多个有机二极管构成了第二串联阵列。以反平行配置的方式来连接第一和第二串联连接。第一电极3和第二电极4与有机二极管的第一和第二串联阵列的反平行配置相连。向第一或第二电极施加交流驱动电压造成电流流过有机二极管1、5和6的第一串联阵列或者有机二极管2和7的第二串联阵列。图2所示的有机二极管的串联和反平行配置的组合具有以下优点，考虑到在交流驱动电压的正周期时，正向驱动有机二极管的第一或第二串联阵列中的一个阵列，因此能够利用交流驱动电压驱动该电路装置。另一方面，在交流驱动电压的负周期时，正向驱动有机二极管的第一或第二串联阵列中的另一个阵列。图2所示的电路装置的其它优点在于，由于多个有机二极管的串联配置，整个击穿电压提高了一个与串联的有机二极管数量成比例的倍数。
在图3所示的有机二极管的电路装置中，第一电极3与第一有机二极管2、7和8的第一阵列以及第二有机二极管5和1的第二阵列相连。第一和第二阵列的另一侧与第二电极4相连。第一有机二极管2、7和8并联，每个正向从第一电极3指向第二电极4。第二有机二极管5和1也并联，但其正向从第二电极4指向第一电极3。应当理解，根据本发明，可以对图1到3所示的示例性实施例进行组合，从而构成不同电路装置的一个大的集合。
图4表示了根据本发明示例性实施例的第一和第二有机发光器件的电路装置的示意图。该电路装置包括第一有机发光器件1和第二有机发光器件2，其中第一有机发光器件1设置在第二发光器件2的顶部。根据本发明的示例性实施例，该电路装置设置在衬底14上。该衬底14可以是透明的玻璃衬底。为了防止玻璃中的杂质移动到该结构中，可以将SiO2层沉积到衬底14的表面顶部。通过在SiO2层的顶部溅射氧化锢锡(ITO)层15，可以实现SiO2层的沉积。可以通过溅射实现该沉积。
典型的是，使该ITO 15退火，以便获得高导电率，这是为了能够将高电流密度均匀地分布到大范围上所必须的。下电极结构挤入ITO层15，根据本发明修改该下电极结构。因为均匀退火的ITO 15仍可能具有不足的导电率，所以可以将金属分流线路沉积到构造好的下电极顶部。该有机层沉积在ITO层15和金属分流线路顶部。
根据本发明的示例性实施例，用于沉积有机层的方法包括以下步骤：将第一层16沉积到结构电极上，该层包括α-NPD(双[N-(1-萘基)-N-苯基]联苯胺)；在后面的步骤中，将第二层17沉积在第一层16上，该第二层包括CBP：FIrpic(CBP：FIrpic是指4，4f-N，Nf-二咔唑-联苯，利用一种磷光铱络合物来主掺杂上述物质，该络合物为双(2-(4，6-二氟苯基)吡啶基-N，C2’)吡啶甲酸铱(III)(FIrpic)；在第三步中，将第三层18沉积在第二层17上，该第三层包括BAlq(2-甲基-8-喹啉N1，08)铝)；在第四步中，将第四层19沉积在第三层18上，该第四层19包括Bphen：Cs(利用铯主掺杂的4，7-联苯基-1，10邻二氮杂菲)；在第五步中，将第五层20沉积到第四层19上，该第五层包括Ag；在随后的第六步中，将第六层21沉积到第五层20上，该第六层21包括α-NPD；随后，将第七层22沉积到第六层21上，该第七层22包括CBP：FIrpic；在随后的第八步中，将第八层23沉积到第七层22上，该第八层23包括Balq；在第九步中，将第九层24沉积到第八层23上，该第九层24包括Bphen：Cs。
在用于制造根据本发明的有机发光器件的电路装置的方法的示例性实施例中，利用上金属电极25来完成该器件，该电极典型包括低工函金属，例如Ba、Ca或者Mg，接着是最后一层，其可以包括Al或Ag。应当清楚，与ITO覆盖的玻璃衬底相比，可以将其它材料用于上电极25，例如Li化合物，例如LiF或者Cs掺杂的层，在玻璃衬底中，金属上电极25厚，并且类似反射镜。这就在该器件的关闭状态下产生了类似反射镜的外观。
在本发明的可选实施例中，可以使用透明上电极结构25，该透明上电极25可以包括溅射ITO层或者非常薄的金属层和介电匹配层的叠层结构。该薄金属层可以包括Ag，该介电匹配层包括高折射率。因此，最终的器件可以是透明或者半透明的，这取决于所使用的有机层的吸收光谱。
直接设置在衬底表面上的下电极的构图可以基于标准光刻和刻蚀。图4中的金属上电极25和图5中的金属上电极29的沉积可以基于蒸发或溅射。有机二极管层的沉积可以基于通过遮光掩模的蒸发，或者基于湿涂敷或印刷。在本发明的示例性实施例中，可以气密密封有机发光器件的电路装置。通过利用吸气剂沉积玻璃或者金属盖，可以实现气密密封，利用有机胶将该盖粘接到该器件上。
在本发明的另一示例性实施例中，使用了透明阴极和不透明衬底。该不透明衬底可以是金属片或金属箔。这种方法相对于常规器件结构可能会具有一些优点。首先，该衬底会更加便宜，从而使最终的产品成本降低；此外，使用金属作为衬底，更好的热传导有效地冷却了该器件，从而提高了使用寿命和效率。此外，通过利用金属箔作为衬底，可以获得弹性器件。在第十一步中，单独的有机发光器件分别与第一电极3和第二电极4电接触。
在根据本发明的方法的示例性实施例中，第一层的厚度约为30nm，第二层的厚度约为80nm，第三层的厚度约为30nm，第四层的厚度约为5nm，第五层的厚度约为10nm，第六层的厚度约为30nm，第七层的厚度约为80nm，第八层的厚度约为30nm，第九层的厚度约为5nm。
根据本发明的方法的另一示例性实施例，第二层的掺杂剂浓度约为8％，第七层的掺杂剂浓度约为8％。
图5表示了利用根据本发明的方法制造的有机发光器件的电路装置的示意图。可以将该电路装置设置在透明衬底上，该衬底包括结构化电极，该方法包括以下步骤：利用厚度约为150nm的PDOT层26(聚(3，4-乙烯二氧噻吩))覆盖结构化的透明电极。通过旋涂将该PDOT层26沉积到结构化的透明电极上。在第二步中，将包括发光聚合物27的第二层以约为70nm的厚度沉积到该PDOT层26的顶部。根据本发明这个方面的示例性实施例，该发光聚合物27包括PPV(聚亚苯基次亚乙烯基)。在第三步中，将第三层28沉积到第二层27上，其中根据结构化的透明电极来构建该第三层28，其设置在衬底上。该第三层28包括Ba，其厚度约为5nm。将第四层29根据透明电极沉积并构建在第三层28的顶部。该第四层29包括铝，并且厚度约为150nm，其起到上电极的作用。在附加步骤中，使有机发光器件分别与第一电极3和第二电极4电接触。
图6表示了根据本发明示例性实施例的有机发光器件阵列的电路装置。将图6所示的单独有机发光器件设置在衬底14的顶部，该衬底为透明的，并且包括结构化的电极(图6中未示出)。在本发明这个方面的示例性实施例中，该结构化的电极是透明的，并且被PDOT旋涂膜覆盖，其厚度约为150nm。在图5中更加详细地描述了沉积在PDOT层上的单独有机发光器件。该有机发光器件是第一有机发光器件1、5、6、8和9或者第二有机发光器件2、7、10、11、12和13。每个第一和第二有机发光器件包括下侧和上侧。夹在每个下侧与上侧之间的是发光聚合物层。在图6中，由白色表示第一和第二有机发光器件的下侧，由暗灰色表示上侧，由黑色表示发光聚合物。
第一有机发光器件1、5、6、8和9的上侧与第一电极3电连接，第一有机发光器件1、5、6、8和9的下侧与第二电极4电连接。第二有机发光器件2、7、10、11、12和13的上侧与第二电极4电连接，第二有机发光器件2、7、10、11、12和13的下侧与第一电极3电连接。向该系统施加直流电压，该直流电压的振幅大于每个有机发光器件的阈值电压，从而从条带的一个子组发光。将所施加的直流电压极性反向，从而从有机发光器件的第二子组发光。施加振幅大于2.5V、频率大于50Hz的交流驱动电压，则可以利用绿色或黄色发射点亮整个结构。
应当理解，图6仅表示了根据本发明的有机发光器件可能的电路装置的全部种类中一种可能的电路装置。然而，根据图6的有机发光器件的电路装置的实现将产生能够利用交流驱动电压驱动并且在交流驱动电压的正、负周期时都将发光的有机发光器件阵列。
图7表示了根据本发明示例性实施例的有机发光器件的电路装置，其中垂直叠置第一有机发光器件1和第二有机发光器件2，从而构成了组件50。叠置该第一有机发光器件1和第二有机发光器件2，使得第一和第二有机发光器件的正向指向一个方向。利用二极管符号表示了图7、8和9中的第一和第二有机发光器件的正向。利用根据本发明示例性实施例的方法制造该叠层器件，图4中对此进行了更详细地描述。第一有机发光器件1的下侧和第二有机发光器件2的上侧与第一电极3电接触。第一有机发光器件1的上侧和第二有机发光器件2的下侧与第二电极4电接触。
图8表示了根据本发明示例性实施例的有机发光器件的电路装置的示意图，其中该电路装置包括多个组件50，在图7中对此进行了更详细地描述。在图8所示的示例性实施例中，垂直设置四个组件50、51、52和53，使得四个组件50、51、52和53的正向基本指向相同方向。组件53的第一电极34与邻接的上部组件52的第二电极42电连接。第二组件52的第一电极33与第三组件51的第二电极43电连接。第三组件51的第一电极32与第四和顶部组件50的第二电极44电连接。顶部组件50的第一电极41通过电极3与交流电压源30的一个输出端电连接，而最下面的组件53的第二电极41通过电极4与电压源30的第二输出端电连接。电压源30可以是交流电压源。
通过按照上述方式将四个叠置组件串联，在这四个组件之间分离了来自交流电压源30的驱动电压。因此，该电路装置的整个击穿电压可以是每个组件的单独击穿电压的四倍。换句话说，通过串联根据本发明示例性实施例的多个组件，不需要将驱动电压向较低的电压变压，这是因为在交流电压周期的任意时刻该电路装置都发光。
图9表示了根据本发明示例性实施例的有机发光器件的电路装置，其包括三个组件50、51和52，在图7中对此进行了更详细地描述。在本发明的示例性实施例中，如图6所示，将三个组件设置在透明衬底14上。第三组件52的第一电极3与交流电压源30电连接，而第三组件52的第二电极43与第二组件51的第一电极31电连接。第二组件51的第二电极42与第一组件50的第一电极32电连接。第一组件50的第二电极41通过第二电极4与地电势40电连接。应当理解，每个组件可以包括不同的有机层，从而发射不同波长的辐射，由此发射不同颜色的光。
因此，根据本发明，由于不需要独立或额外的整流器，因此可以提供更小、更便宜和更有效的发光器件。

Claims (8)

1.一种有机二极管的电路装置，包括：
第一有机二极管(1)和第二有机二极管(2)，其中有机二极管与电极电接触，使得：在交流驱动电压的正周期时，以正向操纵第一有机二极管(1)，并且反向偏置第二有机二极管(2)；以及在交流驱动电压的负周期时，反向偏置第一有机二极管(1)，并且以正向操纵第二有机二极管(2)；其中
第二二极管(2)包括氧化铟锡层(15)；设置在所述氧化铟锡层上的第一层(16)，所述第一层(16)包括α-NPD；设置在所述第一层(16)上的第二层(17)，所述第二层(17)包括CBP：FIrpic；设置在第二层(17)上的第三层(18)，所述第三层包括BAlq；设置在所述第三层上的第四层(19)，所述第四层(19)包括Bphen：Cs；其中，
第五层(20)被设置在所述第四层(19)上，所述第五层(20)包括Ag；以及其中
第一二极管(1)包括设置在第五层(20)上的第六层(21)，所述第六层(21)包括α-NPD；设置在第六层(21)上的第七层(22)，所述第七层(22)包括CBP：FIrpic；设置在第七层(22)上的第八层(23)，所述第八层(23)包括BAlq；设置在第八层(23)上的第九层(24)，所述第九层(24)包括Bphen：Cs；其中
上金属电极(25)被设置在第九层(24)上；其中
第一和第二电极(3，4)被提供用于电连接到利用所述第一至第十层构成的有机发光器件上。
2.根据权利要求1所述的电路装置，其中该第一和第二有机二极管(1，2)是第一和第二有机发光器件(1，2)。
3.根据权利要求2所述的电路装置，包括：
第一和第二有机发光器件(1，2)的阵列，该阵列在交流驱动电压的负和正周期时发光；其中该第一和第二有机发光器件(1，2)分别包括下侧和上侧；其中该第一和第二有机发光器件(1，2)相互垂直叠置；其中叠置该第一和第二有机发光器件(1，2)使得第一和第二有机发光器件(1，2)的正向朝一个方向；其中第一有机发光器件(1)的下侧和第二有机发光器件(2)的上侧与第一电极(3)电接触；并且其中第一有机发光器件(1)的上侧和第二有机发光器件(2)的下侧与第二电极(4)电接触。
4.根据权利要求2所述的电路装置，其中该第一和第二有机发光器件(1，2)发射从包括蓝、绿、黄和红的颜色组中选出的颜色的光。
5.根据权利要求3所述的电路装置，其中一个第一有机发光器件和一个第二有机发光器件构成了一个组件；其中垂直或者水平地设置多个组件；其中，当垂直设置多个组件时，每个组件的第一电极与上面的邻接组件的第二电极按照以下方式电连接：所有组件是串联的；其中，当水平设置多个组件时，每个组件的第一电极与相邻组件的第二电极按照以下方式电连接：所有组件是串联的。
6.一种用于制造有机发光器件的电路装置的方法，其中该电路装置被设置在衬底上，该方法包括以下步骤：
-将第一层沉积到结构化电极上，该第一层包括α-NPD；
-将第二层沉积到第一层上，该第二层包括CBP：FIrpic；
-将第三层沉积到第二层上，该第三层包括BAlq；
-将第四层沉积到第三层上，该第四层包括Bphen：Cs；
-将第五层沉积到第四层上，该第五层包括Ag；
-将第六层沉积到第五层上，该第六层包括α-NPD；
-将第七层沉积到第六层上，该第七层包括CBP：FIrpic；
-将第八层沉积到第七层上，该第八层包括BAlq；
-将第九层沉积到第八层上，该第九层包括Bphen：Cs；
-将第十层沉积到第九层上，该第十层包括Al；以及
-将利用第一到第十层构成的有机发光器件电连接到第一和第二电极上。
7.根据权利要求6所述的方法，其中第一层的厚度约为30nm；第二层的厚度约为80nm；第三层的厚度约为30nm；第四层的厚度约为5nm；第五层的厚度约为10nm；第六层的厚度约为30nm；第七层的厚度约为80nm；第八层的厚度约为30nm；第九层的厚度约为5nm。
8.根据权利要求6所述的方法，其中第二层的掺杂剂浓度约为8％；第七层的掺杂剂浓度约为8％。
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