CN101180922B - 设置有复合透明上电极的、应用于照明或显示图像的发光面板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种设置有复合透明上电极的、应用于照明或显示图像的发光面板。该面板，其至少一个上电极对于多个二极管(5、5’)是公用的并且包括第一导电层(31)和第二导电层(33)，和在所述第一导电层(31)和第二导电层(33)之间夹置的透明绝缘缓冲层(32)，透明绝缘缓冲层(32)被窗口穿透，该窗口提供了该公共电极(3)的两个导电层(31、33)之间的直接接触区域，所述接触区域(4)与二极管(5、5’)的有源区域分离。两个导电层之间的所述直接接触区域的存在使得当中间缓冲层是绝缘的时，由上电极提供的电流能够具有良好的分布。
Description
技术领域
本发明涉及包括由基板支撑的有机发光二极管阵列的照明或图像显示面板。
背景技术
现有技术描述了上述面板，其中每个二极管包括夹置在接触基板的下电极与对有机电致发光层发射的光透明的上电极之间的有机电致发光层。因此这就是所谓的“顶发射”面板。这种情况下，上电极是阴极(对于“常规”二极管结构)或阳极(对于“反”结构)。
一般而言，在电极之间有其它有机层，例如用于注入和传输空穴或电子的层和/或用于优化光提取的层，尤其利用了电极之间光学腔中的共振效应。
现有技术还描述了这样的面板，其中至少一个上电极是对于多个二极管共用的且包括导电氧化物层，其通常是混合的锡铟氧化物(ITO)或混合的锡锌氧化物(IZO)。
制造这种面板需要在有机层顶上沉积ITO导电氧化物层。然而，公知的是，这种沉积的通常条件，特别是热条件或磁控溅射等离子体的应用，会存在恶化下面的有机层的风险。
为了避免或限制这种风险，现有技术给出了许多方案。
文件US5969474提议在二极管的有机层和透明导电氧化物层之间插入缓冲层。这个缓冲层旨在在沉积导电氧化物层过程中保护有机层，尤其防止它的氧化。作为缓冲层材料，所述文件提出基于钛、铬或钽的金属导电材料，或者这种金属的氮化物。因此，在该文件描述的面板中，上电极是多个二极管公用的且包括厚度等于或小于20nm的金属第一导电层以及由ITO或IZO制成且与该第一层接触的第二导电层。该第二层通常具有等于或大于50nm的厚度，且因此大于第一层的厚度。应注意的是缓冲层的厚度仍非常小，即小于20nm。特别当采用氮化物时(所述文件的实例2)，厚度只有5nm，以保持足够高的透明度和导电率。
文件WO2004/049465指出这种金属缓冲层必须足够的厚度(＞30nm)以实现有效的保护，但是，由于这个大厚度，上电极损失了大量透明度，这对发光效率不利。为了使缓冲层更具保护性且更透明，该文件提议用SiO掺杂金属缓冲层。
文件US6172459和US6140763公开了基于卟啉(porphyrinic)有机化合物的用于相对厚的缓冲层的材料，其具有导电、保护和透明的优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种不同且更经济的方案从而限制在沉积透明上电极时恶化有机层的风险。
为了这个目的，本发明的主题是一种照明或图像显示面板，其包括由基板支撑的有机发光二极管阵列、与基板接触的至少一个下电极阵列以及上电极阵列，其中每个二极管都包括夹置在下电极和上电极之间的有机电致发光层，其自身对该二极管发射的光透明，在该二极管中至少一个所述的上电极对于多个二极管是公用的并且包括第一导电层和第二导电层，透明绝缘缓冲层夹置在该第一和第二导电层之间，且其中，每个二极管的有源区域被限定为与下电极和上电极均直接接触的该二极管的有机电致发光层区域，对于多个二极管公用的每个所述上电极(3)，所述缓冲层由窗口穿透，该窗口为该公共电极的两个导电层之间直接接触提供了直接接触区域，这些接触区域与所述多个二极管的有源区域分开。
缓冲层的窗口通常是在该层中形成的开口或“孔”。应注意的是，在文件US6172459和US6140763中所述的面板中，缓冲层没有窗口或开口，因此其也不具有其中上电极的两个导电层直接彼此接触而没有中间缓冲层的区域。这是因为对于建立导电桥，这种直接接触是不必要的，缓冲层本身就是导电的。在如文件US5739545所述的缓冲层中形成窗口或开口是没有优势的，尤其是缓冲层由ZnSe或ZnS制成的情况，因为缓冲层通过它的晶界导电。
几个二极管公用的每个上电极的第一导电层与有机电致发光层接触。每个二极管的有源区域被更精确地限定为该二极管的下电极和上电极之间重叠的区域。因此当二极管开启且发光时只有在该重叠区域中有机电致发光层才经受电场；在这些有源区域外部，没有光发射。
因此下电极和上电极的每个交叠区域，即每个交叉或重叠区域，对应一个二极管。因此该二极管的有源区域对应于该二极管的有机电致发光层与该下电极和上电极均直接接触的区域，且能够透射该二极管发射的光。
优选地，对于每个上电极，所述直接接触区域不与具有公共上电极的二极管的任意有源区域重叠。这意味着对应于所讨论的上电极的两个导电层之间的接触区域的、在缓冲层中形成的窗口或开口位于有源区域之外。因此，如果在这些接触区域中沉积第二导电层会引起下方有机层的恶化，那么这种恶化不是问题，因为它发生在二极管的有源区域之外。
二极管的有机电致发光层可以对于几个二极管是公用的。上电极阵列可以只有单电极，其公用于所有二极管。
面板的二极管是“顶发射”二极管，因为上电极至少在二极管的位置处是透明的。这些电极还可以是半透明的，例如改变二极管的内在发射色度和/或调节电极之间的光学腔效应从而提高光提取。
优选地，缓冲层具有绝缘特性。优选地，对于每个所述上电极，缓冲层的表面导电率小于该上电极的第二导电层表面导电率的十分之一。层的表面导电率是指该层的方形表面元件的导电率。因此，在文件US5969474的实例2中由氮基材料形成缓冲层的情况下，缓冲层的厚度将显著大于5nm。正是因为缓冲层的低表面导电率，为了确保导电桥，在上电极的两个导电层之间接触的直接接触区域是必要的。应注意的是，文件US5739545中，通过如本发明的中间(具体而言ZnSe)缓冲层而不通过直接接触区域，提供上电极的两个导电层之间的导电桥。优选地，对于每个公共上电极，缓冲层的表面导电率小于该电极的第一导电层的表面导电率。优选地，缓冲层的表面导电率小于第一导电层的表面导电率的十分之一。有机材料可以用于缓冲层，如果它们达到所述的低导电率的标准的话。例如，可以采用spiro-TAD、spiro-TTB、NPB、TPD、BCP或Bphen。有机材料必须要足够厚以确保保护下方有机层的功能有效。优选地，对于每个公共上电极，缓冲层的材料是无机的，由此提供了有助于密封二极管的优点。优选地，该材料选自于由氧化硅、氮化硅、氧氮化硅和氧化钽形成的组，其中0＜x≤2，0＜y≤1.33和0＜z≤2.5。
因为缓冲层是绝缘的，所以电流经由直接接触区域在一个相同的上电极的两个导电层之间传输，依照本发明，该直接接触区域位于二极管之间，更精确地位于二极管的有源或发射区域之间。
因为绝缘缓冲层覆盖住二极管的有机电致发光层和下电极之间的接触区域，在沉积上电极的第二导电层期间，特别地当该沉积是在没有保护而具有恶化有机层风险的能量条件下进行时，该缓冲层能够有效地保护有机层的有源区域，即发射区域。
因为绝缘缓冲层夹置在上电极的两个导电层之间，第一导电层可以与有机层的整个区域直接接触，由此在这些层内在该整个区域上提供了均匀电场从而在该区域获得均匀电致发光发射。
依照本发明的优势变化，缓冲层分割为分离的缓冲元件，使得缓冲层中的窗口或开口相反地形成为连续的表面。
优选地，对于每个公共上电极，所述第二导电层的材料是氧化物基的，因此它是透明导电氧化物(TCO)。优选地，使用混合锡铟氧化物(ITO)或混合锡锌氧化物(IZO)。沉积这些氧化物的条件将在没有由缓冲元件提供的保护下具有恶化有机层的风险。此外，使用这些混合氧化物的一个优点是它们为二极管的有机电致发光层提供了抵抗恶化、尤其由环境中的氧气和/或水蒸汽引起的恶化风险的有效保护，和因此提供了密封功能。
优选地，第二导电层的厚度等于或大于100nm。这个厚度使得能够增强由第二导电层提供的密封功能。
优选地，对于每个公共上电极，所述第一导电层的材料是金属。优选地，该第一导电层的厚度大于1nm当不超过20nm。这个小厚度确保透明度，尤其是当该层的材料是金属时。这个小厚度通常会确保一个二极管或一些二极管的足够的表面电导，但是当整个上电极公用于大量二极管时，一般不允许该第一层单独具有足够的电导用于整个上电极，由此使得第二导电层更加有用。
优选地，对于每个公共上电极，第二导电层的厚度大于第一导电层的厚度。
优选地，对于每个公共上电极，第二导电层的表面导电率大于第一导电层的表面导电率。由于该更高的导电率，第二层确保电流均匀地分布在面板的整个表面上。
表述“层表面导电率”可以理解为该层的方形表面元件的导电率。这一标准加入到用于第一层的高导电金属材料以及用于第二层的低导电率的导电氧化物基材料的选择中，意味着第二层的厚度远大于第一层的厚度。
附图说明
通过阅读以无限制实例给出以下的说明书，以及参考图1，将更好地理解本发明，图1描述了依照本发明一实施例的面板的部分剖面图，其中缓冲层被分割为分离的缓冲元件。
具体实施方式
该结构以这里整合了公知的有源矩阵的基板1开始，在此将不会详细描述其的制造过程：由绝缘材料制成的刚性板11支撑被称为“像素电路”的用于二极管的控制/供应电路网络，每个都具有连接到下电极15的输出14，下电极15优选为金属且具反射性。该刚性板一般支撑几个电绝缘层，包括特别用于使像素电路的组件彼此隔离的第一绝缘层12和用于分离二极管且在二极管的发射区域之外使得下电极与上电极隔离的第二绝缘层13。在二极管的位置处，该第二绝缘层13由窗口穿透，暴露了下电极15的表面。最后，该基板集成电极、尤其是用于驱动例如选择和寻址像素电路的电极的其它阵列(未显示)。
根据在面板上将形成的二极管的排列，下电极15一般以行和列排列。
采用物理沉积法例如真空蒸镀，在所有下电极15上方沉积有机电致发光层。为了在二极管的列上得到不同颜色，在相邻的列上沉积不同的有机层2、2’。为该目的使用掩模。实际上，如图1所示，由使用掩模引起的沉积层定位不精确和为了避免短路以覆盖由绝缘层13中形成的窗口暴露的下电极15的整个表面的需求导致了有机层2、2’的沉积显著超过了这些窗口的边界。
一般而言，有机层2、2’再分为几个子层，特别地用于注入和传输电荷(电子或空穴)的子层、实际电致发光子层和合适时的电荷阻挡子层以限制非辐射电荷复合。优选地，掺杂的有机材料用于电荷注入和传输子层，这些材料扩展了能用于电极的材料的范围和增大了厚度从而获得平面化效果。
在沉积了有机层之后，第一全金属导电层31沉积了等于或小于20nm但大于1nm的厚度，从而覆盖基板的整个有源区域。该第一导电层是连续的，厚度近似恒定，且没有故意形成的孔或窗口。
接着，再次使用沉积掩模，在第一导电层31上的每个二极管位置，沉积缓冲层32的绝缘元件。对所用的掩模进行设计使得：
缓冲层32的元件的位置和表面再次覆盖由绝缘层13中形成的窗口暴露的下电极15的整个表面；
缓冲层32的绝缘元件的面积足够小以在二极管之间，即行之间和/或列之间，留下不被第一导电层31的表面覆盖的宽区域。
为了这个目的，可以使用与沉积有机层所用的掩模相同的掩模，该沉积需要三个沉积操作。也可以使用特殊掩模，其能够在一个操作中实现该沉积。该掩模可以具有覆盖几个二极管、或甚至二极管的整列或整行的开口。在掩模对每个二极管只具有一个开口的情况下，根据想要保护的有机层面积，该开口可以大于或小于用于沉积有机层的开口。
对于缓冲层32的这些元件，选择在第二导电层的后续沉积期间适于获得有机层2、2’的有效保护的电绝缘透明材料。缓冲层32的元件厚度也适应于该目的，而没有任何降低透明度的风险，因为所用的材料是透明的。术语“透明材料”理解为指的是一种材料，其能透射至少部分的其覆盖的有机层的电致发光放射光谱。依照本发明的一个变体，该材料还可以作为滤光片，特别地适于二极管的发射光谱和色度。
对于为缓冲层32的这些元件选择的材料也很重要的是，能够被沉积而没有使下方有机层2、2’恶化的风险。
优选选择矿物材料作为缓冲层32的这些元件的材料，其比有机材料给下方有机层提供了更好的保护。优选地，选择可以在所谓的“温和”条件下沉积的材料，而不会出现恶化下方有机层的风险，也就是说一种材料，对于它的沉积，其不需要大于50℃的基板温度且对于这种材料，沉积在基板上的颗粒的能量在沉积过程钟小于100eV。优选地，优选折射率大于2的材料，从而提高上电极的光提取水平。
因此，作为缓冲层32的元件所用的材料，优选选择分子式SiOx的氧化硅，其中0＜x≤2，或氮化硅SiNy，其中0＜y≤1.33，或氧氮化硅或氧化钽TaOz。优选地，以已知的方式调整指数x、y或z的值使得缓冲材料具有大于2的折射率。因此，优选选择硒化锌(ZnSe)，其具有大于2的折射率且还具有易于通过加热蒸镀的优点。
其它透明绝缘无机材料可以用于缓冲层32而不背离本发明的范围，例如碱或碱土金属卤化物或硫化物。
关于恶化下方有机层的风险，以已知的方式调整缓冲层的厚度从而获得理想的保护水平。实际上，其通常意味着厚度大于20nm，和该缓冲层的表面导电率将小于随后沉积的第二导电层33的表面导电率，由此使得那里必须为依照本发明的在上电极的两个导电层之间的直接接触区域。优选地，该缓冲层的表面导电率将小于第二导电层33的表面导电率的十分之一。
在沉积了缓冲层32的元件之后，第二全导电层33沉积了大于20nm的厚度从而覆盖基板的整个有源区域。该第二导电层也是连续的，厚度近似恒定，且没有任何故意的孔和窗口。
由于缓冲层32提供的保护，可以采用高能量沉积方法而没有恶化下方有机层的风险。
优选地，基于ITO或IZO的材料用于该第二导电层33，该材料通过真空溅射沉积。
如图1所示，没有被第一导电层31表面的缓冲层32的元件覆盖的宽区域直接与第二导电层33接触，这些区域由此接触区域4。
因此第一导电层31、缓冲层32和第二导电层33在这里形成上电极3，其对于基板1支撑的面板的所有二极管都是公用的。
该上电极的第二导电层33旨在经由第一导电层32和这些层之间的接触区域4分配电流以供应给每个二极管，接触区域4对应于缓冲层32的窗口或开口。
优选地，第二导电层33的厚度大于第一导电层31的厚度。优选地，调整第二导电层33的厚度使得该层的表面导电率至少为第一层31的厚度十倍大，由此确保供应给二极管的电流的有效且均匀的分配。
由此获得了依照本发明的发光二极管的面板。该面板的每个二极管5、5’都具有发射区域，其通过上电极3对应于面板的下电极15的交叠区域，在该区域中，上电极3对该二极管发射的光透明，和每个二极管包括：
在该区域中且在这些电极之间的有机电致发光层2、2’；和
在该区域中且在上电极3的第一导电层31和第二导电层33之间的缓冲层32的元件，其绝缘且透明。
缓冲层32的绝缘元件的表面导电率通常小于第一导电层的十分之一。
在不背离本发明的范围的情况下，缓冲层的元件可以分布为分离的垫，每个二极管一个垫，或一组二极管一个元件，或分布为连续带，每个覆盖一行或一列二极管，或者为在其它构造，只要缓冲层的这些元件排列在二极管接触区域之间留下足够区域以确保有效且均匀的电流分布，如上所述。在不背离本发明的范围的情况下，取代如上所述的沉积缓冲层的分离元件，还能够设想沉积“全”缓冲层，其设置有存在于二极管之间的窗口，以提供与第一接触层31直接接触的区域。
已经参考有源矩阵发光面板描述本发明。对于本领域的技术人员明显的是，本发明能够应用于其它类型的显示或照明面板，特别地无源矩阵面板，而不背离权利要求的范围。在无源矩阵的情况下，通常每个下电极都是一行二极管公用的，和每个上电极都是一列二极管公用的，或反之亦然。本发明同样好地应用于下电极是阳极和上电极是阴极的情况，以及相反的情况，即下电极是阴极和上电极是阳极。
Claims (13)
1.一种照明或图像显示面板，包括：由基板(1)支撑的有机发光二极管(5、5’)的阵列、与该基板接触的至少一个下电极(15)的阵列、以及上电极的阵列，
其中，每个有机发光二极管(5、5’)包括有机电致发光层(2、2’)，其夹置在下电极(15)和上电极之间，其自身对于由该二极管发射的光透明，且其中所述上电极的至少一个对于多个有机发光二极管(5、5’)公用作为公共上电极(3)，所述公共上电极包括与有机电致发光层(2、2’)接触的第一导电层(31)和第二导电层(33)，在所述第一导电层(31)和第二导电层(33)之间夹置有透明缓冲层(32)，
其特征在于，对于每个所述公共上电极(3)，所述透明缓冲层(32)被窗口穿透，该窗口提供直接接触区域(4)用于该公共上电极(3)的第一导电层(31)和第二导电层(33)之间的直接接触。
2.如权利要求1所述的面板，其特征在于，每个二极管的有源区域被限定为该二极管的该下电极和上电极之间的重叠区域，对于每个所述公共上电极(3)，所述直接接触区域(4)不与公用的所述公共上电极的二极管的任意有源区域重叠。
3.如权利要求1和2任意一项所述的面板，其特征在于，对于每个所述公共上电极(3)，所述缓冲层的表面导电率小于所述公共上电极(3)的第二导电层(33)表面导电率的十分之一。
4.如权利要求3所述的面板，其特征在于，对于每个所述公共上电极(3)，所述透明缓冲层(32)的表面导电率小于所述公共上电极(3)的所述第一导电层(31)的表面导电率。
5.如权利要求1和2任意一项所述的面板，其特征在于，对于每个所述公共上电极(3)，所述缓冲层的材料从由氧化硅、氮化硅、氧氮化硅和氧化钽形成的组中选择。
6.如权利要求1和2任意一项所述的面板，其特征在于，对于每个所述公共上电极(3)，所述第二导电层(33)的材料是氧化物基的。
7.如权利要求6所述的面板，其特征在于，所述氧化物为混合锡铟氧化物或混合锡锌氧化物。
8.如权利要求7所述的面板，其特征在于，所述第二导电层(33)的厚度等于或大于100nm。
9.如权利要求6所述的面板，其特征在于，对于每个所述公共上电极(3)，所述第一导电层(31)的材料是金属。
10.如权利要求9所述的面板，其特征在于，所述第一导电层(31)的厚度大于1nm但不超过20nm。
11.如权利要求4所述的面板，其特征在于，对于每个所述公共上电极(3)，所述第二导电层(33)的厚度大于所述第一导电层(31)的厚度。
12.如权利要求4所述的面板，其特征在于，对于每个所述公共上电极(3)，所述第二导电层(33)的表面导电率大于所述第一导电层(31)的表面导电率。
13.如权利要求11所述的面板，其特征在于，对于每个所述公共上电极(3)，所述第二导电层(33)的表面导电率大于所述第一导电层(31)的表面导电率。
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