CN101416329B - 具有均匀光发射的大面积oled - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种OLED，其至少具有基底、具有至少一个导线的(第一)电极、至少一个有机发光层和具有至少一个导线的(第二)电极，其中至少所述基底和所述(第一)电极，所述(第二)电极，或者所述基底、所述(第一)电极和所述(第二)电极是透明的，其特征在于，在所述(第一)电极和所述有机发光层之间，或者所述(第二)电极和所述有机发光层之间以如下方式布置至少一个导电层，所述方式为在所述导电层中留出对电极的结构，并且所述导电层基本上围绕所述对电极的结构，其中所述对电极的至少一个导线所处的一个或多个位置被留出，本发明还涉及本发明OLED的制备方法及其用途。

Description

具有均匀光发射的大面积OLED
技术领域
本发明涉及具有均匀光发射的大面积OLED(有机发光二极管)，涉及其生产方法，和涉及其用途。 
背景技术
OLED近年来已经经历了快速发展。它们正在越来越多地替代目前使用的液晶显示器(LCD)。OLED具有很多优于LCD的优点：它们的特征一方面在于较简单的结构和另一方面较低的能量消耗。另外，它们具有更小的观看角度依赖性。 
另外，照明领域显然是OLED的另外的应用领域。它们在此可替代传统的发光体以及LED。 
与传统的发光体，例如白炽灯泡和卤素灯管相比，OLED的特征在于更薄的结构。另外，OLED是二维发光体，其与传统发光体的点光源不同。这使得OLED可能被用于传统的发光体不能应用的领域中。 
与LED相比，OLED基本上具有朗伯发射特性，即不需要象LED那样使用将点发光体转化成二维发光体的复杂光学系统。 
另外，OLED的电致发光光谱与LED相比是非常宽的。这使得通过使用带颜色的滤光器获得发射体的广泛不同的颜色变化是可能的(“颜色标记”)，产生对于OLED在所述照明领域中的高潜力。 
另外，OLED还具有如下优点，它们的发光面积的形状和尺度可通过所述正极和/或负极的结构化而非常容易地适用于特定的照明应 用。 
尽管OLED具有上述优点，但无论在显示器领域还是在照明领域中，目前使用的OLED仅具有非常小的发光面积。因此，例如OLED在一些情况下已经被用于移动电话和MP3播放器的显示器。 
尽管OLED原则上由于它们的朗伯发射特性适合于大面积，而不用另外的光学系统，但它们在照明应用领域中的应用目前仅限于小的面积。目前还不能提供在整个发光面积内具有令人满意的均匀光发射的具有大的发光面积的单独OLED。这是由于如下事实，即所述发光面积的尺寸尤其受到作为优选的透明正极材料的ITO(铟锡氧化物)的应用的限制，因为ITO具有相对高的表面电阻，这妨碍了在大表面上的均匀光发射。 
因此，大面积通常不能由单独的大OLED进行均匀照明。为了这个目的，目前必须相应地布置多个OLED和使它们接触。 
发明内容
从上述最接近的现有技术出发，本发明的目的是提供OLED，其特别是在大面积设计方案的情况下，能够在整个发光表面使基本上均匀光发射可行。 
本发明因此涉及一种OLED，优选大面积OLED，其至少具有 
—基底， 
—具有至少一个导线的第一电极， 
—至少一个有机发光层，和 
—具有至少一个导线的第二电极， 
其中至少 
—所述基底和所述第一电极， 
—所述第二电极，或者
-所述基底、所述第一电极和所述第二电极是透明的， 
其特征在于，在所述第一电极和所述有机发光层之间，或者所述第二电极和所述有机发光层之间以如下方式布置至少一个导电层，所述方式为在所述导电层中留出第二电极的结构，并且所述导电层基本上围绕所述第二电极的结构，其中所述第二电极的至少一个导线所处的一个或多个位置被留出。 
在本发明中，大面积是指至少1cm2，优选至少3cm2的发光面积。由这样的发光面积导致的非均匀性的问题，由于所述电极材料的高电阻所起的作用而是不可避免的。 
然而，关于这一点应当说明的是，非均匀性的问题同样还取决于绝对发光密度，这是因为，在相对大的驱动电流的情况下，由于欧姆定律，电压的下降随着所述电极的长度而成比例增加。 
在第一个优选实施方案(“底部发光”的OLED)中，所述OLED具有如下结构： 
-透明的基底， 
-透明的具有至少一个导线的第一电极， 
-至少一个有机发光层，和 
-具有至少一个导线的第二电极， 
其特征在于，在所述第二电极和所述发光层之间以如下方式布置至少一个导电层，所述方式为在所述导电层中留出所述第一电极的结构，并且所述导电层基本上围绕所述第一电极的结构，其中所述第二电极的至少一个导线所处的一个或多个位置被留出。 
在第二个优选实施方案(“顶部发光”的OLED)中，所述OLED具有如下结构： 
-基底， 
-具有至少一个导线的第一电极， 
-至少一个有机发光层，和 
-具有至少一个导线的第二电极， 
其特征在于，在所述第一电极和所述有机发光层之间以如下方式布置至少一个导电层，所述方式为在所述导电层中留出所述第二电极的结构，并且所述导电层基本上围绕所述第二电极的结构，其中所述第二电极的至少一个导线所处的一个或多个位置被留出。 
在第三个优选实施方案(“透明”的OLED)中，所述OLED具有如下结构： 
-透明的基底， 
-透明的具有至少一个导线的第一电极， 
-至少一个有机发光层，和 
-透明的具有至少一个导线的第二电极， 
其特征在于，在所述第一电极和所述有机发光层之间或者所述第二电极和所述有机发光层之间以如下方式布置至少一个导电层，所述方式为所述至少一个导电层具有如下电极的结构，其中在所述电极上布置了所述导电层，并且所述导电层基本上围绕所述第二电极的结构，其中所述第二电极的至少一个导线所处的一个或多个位置被留出。 
在上述实施方案中，或者可以将所述第一电极形成为正极和将所述第二电极形成为负极，或者反之，其中所述第一个备选方案是优选的实施方案。 
在其中所述第一电极被形成为正极和所述第二电极被形成为负极的优选实施方案中，所述正极具有至少一个导线，特别优选两个导线。所述两个导线非常特别优选在形成为电极的区域的相对侧，特别是在彼此据有最大分开程度的两侧。如果所述负极具有至少两个导线，由此将导致在所述正极上布置金属层具有彼此分开的两部分区域，在该金属层中留出所述负极的结构，并且所述金属层基本上围绕所述负极的结构，其中所述负极的两个导线所处的位置被留出。因此，所述正 极优选同样具有至少两个导线，更准确地说每部分区域至少一个导线。 
所述OLED可以通过本领域普通技术人员公知的所有方法而实现接触。因此，例如不用机械固定的OLED的电固定也是可能的，例如借助于FPC(“柔性印刷电路”)。然而在另一个实施方案中，所述固定可以通过电固定和机械固定二者实现，例如借助于插头。 
在上述实施方案中，特别优选在所述第二电极上，更准确地说在在与所述发光层相对的一侧另外布置封装。在所述第一个优选实施方案中(“底部发光”的OLED)，所述封装可以是透明的，半透明的或不透明的。在所述第二和第三个优选的实施方案中，所述封装是透明的或半透明的，优选是透明的。 
为了本发明的目的，透明是指所述材料至少在可见光的部分范围内，但优选在可见光的整个范围内具有>60至100％的透光率，半透明是指所述透光率范围为20至60％，和不透明是指所述透光率的范围为0至<20％。 
令人惊奇地，已经发现根据本发明的布置，即所述至少一个导电层，优选所述至少一个金属层的布置，使得从所述OLED的均匀的光发射能够被显著改进。 
另外，根据本发明的OLED还可能由于它们的布置而以不同的方式寻址，例如通过单独寻址，串联连接或矩阵连接。 
用于所述至少一个优选金属层的导电层的合适的材料，是本领域普通技术人员公知的用于该目的的所有材料。然而，用于所述至少一个导电层的优选的材料是贵金属，例如金(Au)、银(Ag)和铜(Cu)，但也可以采用导电聚合物。所述导电层，优选所述金属层，在此优选以小于1微米的层厚度施加以保证符合随后进行的步骤，例如旋涂的 要求。在本申请中，“导电的”是指“传导电流的”。 
所述导电层，优选所述金属层的层电阻，在此应当低于所用的电极材料，例如优选用作正极材料的ITO的层电阻。在此，所述层电阻的范围特别优选1至3欧姆/平方。关于这一点应当说明的是所述导电层的层电阻高度取决于以后的应用。所述导电层的层厚度在应当以如下方式设定，所述方式为获得必要的层电阻，但该层电阻对以后的后续过程没有反作用。 
在特别优选的实施方案中，所用的至少一个金属层是铬(Cr)或铜(Cu)层。在此，所述Cr层的厚度优选大约50nm。其主要用作粘合层。所述Cu层的厚度优选约500nm。其主要具有导电层的功能。所述Cr层和所述Cu层优选借助于障板进行真空沉积而获得。以该方式，可以获得约2欧姆/平方的层电阻。 
可用的基材是适合于这个目的的所有材料。然而，优选的基材材料是玻璃和塑料，其中特别优选玻璃。所用的玻璃可以是所有可能类型的玻璃，例如典型的窗玻璃。然而，优选采用平板玻璃，如在显示器工业中所用的(例如，钠钙玻璃或无碱玻璃)。可用的塑料是所有的热塑性塑料，但优选聚合物，例如聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯基咔唑(PVK)、聚丁二烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚酯。对于“顶部发光”的OLED，还可以采用金属基底，例如金属箔。所述基底的厚度范围在此优选为0.05至3mm，特别优选0.2至1.1mm。 
用于所述优选的透明正极的材料优选为铟锡氧化物(ITO)或者其它金属氧化物，例如铟锌氧化物(IZO)或铝锌氧化物(AlZnO)，以及掺杂形式的所述氧化物(例如氟掺杂的ITO)。另外，半透明的，薄的金属层也可作为正极，或者在所述“顶部发光”的OLED的情况下，作为非透明的正极。
所述有机发光层可具有所谓的“小分子”或者聚合物作为发光材料。在此可用的材料是本领域普通技术人员公知的并适用于该目的的所有材料。当使用多种发光材料时，对于它们还可以被布置在一个或多个有机发光层中(所谓的“多层”)。 
另外，根据本发明的OLED还可以具有其它功能层，这取决于所述应用而不同。因此，例如空穴导体、电子导体、注入和/或阻挡层都是可行的。这些可以优选是存在的，但不是绝对必要的。 
在优选的实施方案中，本发明的OLED具有至少一个空穴导体注入层。其被直接布置在位于所述正极侧上的至少一个发光层上。其可以由本领域普通技术人员公知的可用于该目的的所有材料组成。然而，优选的材料是PEDOT(聚(3，4-亚乙二氧基噻吩))和PANI(聚苯胺)。 
在另一个优选的实施方案中，本发明的OLED具有至少一个电子导体注入层，其被直接布置在位于所述负极侧上的至少一个发光层上。其同样可以由本领域普通技术人员公知的可用于该目的的所有材料组成。然而，优选的材料是钙、钡和锂的氟化物 
用于非透明或半透明负极的材料优选是金属材料，例如Al、Ag、Au或Cr。在特别优选的实施方案中，包括一个Ba、Li、LiF、Ca或Mg的薄层和一个金属层的两层体系(双层)是蒸气沉积的。用于透明的或半透明的负极的材料，例如用于“顶部发光”的OLED或透明的OLED的材料优选是透明的或半透明的负极材料，例如ITO。 
所用的封装可以是适合于该目的的所有材料。然而，优选的封装材料是玻璃和塑料，其中特别优选玻璃。所用的玻璃可以是所有可能类型的玻璃，例如典型的窗玻璃。然而，优选采用平板玻璃，如在显示器工业中所用的(例如，钠钙玻璃或无碱玻璃)。特别优选如公开 于例如WO03/088370A1中的所谓的蒸气沉积玻璃。可用的塑料是所有的热塑性塑料，但优选聚合物，例如聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯基咔唑(PVK)、聚丁二烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚酯。然而，还可以采用金属箔作为封装。在最简单的情况下，所述封装可由单独的封装层组成，但也可以由多个层构成所述封装。所述封装的总厚度在此优选为1μm至3mm，特别优选5μm至1.1mm。 
本发明还涉及制备根据本发明的OLED的方法，其特征在于，将具有至少一个导线的第一电极、至少一个有机发光层和具有至少一个导线的第二电极施加到基底上，其特征在于，在所述第一电极和所述发光层之间或所述第二电极和所述发光层之间以如下方式施加至少一个导电层，优选至少一个金属层，所述方式为在所述导电层中留出所述第二电极的结构，并且所述导电层基本上围绕所述第二电极的结构，其中所述第二电极的至少一个导线所处的一个或多个位置被留出。 
根据本发明的方法在下文中参照具体优选的实施方案而详细描述。根据该方法，将正极作为所述第一电极施加至基底上，优选玻璃上。所用的正极材料优选是ITO。在施加所述ITO后，借助于照相平版印刷术或其它蚀刻方法将所述电极结构化。所述结构化优选随后进行清洗步骤。在此之后是正极金属化，例如借助于蒸气沉积法或溅射法。中间的清洗可随后在借助于旋涂法或印刷法施加空穴注入层，例如PEDOT或PANI，以及随后的至少一个有机发光层之前再次进行。然后通过蒸气沉积施加所述负极，并且随后用防护玻璃罩封装所述OLED。 
本发明还涉及根据本发明的OLED在照明装置中的用途。术语“照明装置”在此包括例如通常的照明设备和LCD的背光照明。 
关于这一点需要说明的是，LCD的背光照明要求均匀性是非常高 的。这种均匀性通过本发明被精确地保证。另外，所述柔性连接可能性，例如单独寻址，串联连接或矩阵连接，导致可以在大面积LCD中以组件方式采用借助于本发明的OLED进行的背光照明。 
根据本发明的OLED由于它们的设计而可能明确地被单独使用以及串联连接使用。另外还可能的是多个串联连接的组合以形成所谓的“矩阵连接”。 
在下文中将参照示例性的实施方案和附图而更详细地描述本发明，但本发明不限于此。 
附图说明
—图1(侧视图)和图2(俯视图)示出本发明的OLED的示意性结构； 
—图3(在一侧具有接触)和图4(在两侧均具有接触)示出本发明的OLED的单独寻址； 
—图5示出根据本发明的OLED的串联连接；和 
—图6示出根据本发明的OLED的矩阵连接。 
附图标记： 
(A)防护玻璃罩 
(B)导电层(例如正极金属化) 
(C)粘合剂 
(D)负极 
(E)有机发光层 
(F)空穴注入层(PEDOT；
Figure G2007800120675D00091
P) 
(G)ITO(铟锡氧化物) 
(H)玻璃基底(支撑材料) 
(1)负极 
(2)正极金属化
(3)ITO层，包括玻璃基底 
(4)FPC(柔性印刷电路) 
(5)FPC正极接触 
(6)FPC负极接触 
具体实施方式
实施例1：
根据本发明的OLED的制备
将厚度为约130nm的ITO层通过溅射作为正极(n＝1.8)施加到折射率n[589nm]为约1.5的玻璃基底上(厚度0.7mm)。将薄的Cr/Cu的正极金属层(50nm/500nm)借助于蒸气沉积法和采用相对应的障板施加到所述ITO层上。 
然后将具有厚度为约50nm的PEDOT(聚(3，4-亚乙二氧基噻吩))层(Baytron P AL4083)施加为空穴注入层。将厚度为约80nm的发光层(“Super Yellow”或SPW-093，Merck OLED Material GmbH)通过旋涂施加到该层上。将薄的钡层和，在后者上部的，较厚的(约100nm)铝层在真空下蒸气沉积为负极。最后，通过在整个面积上胶着到玻璃板上而将该OLED封装，从而使氧气和大气湿度对所述OLED的影响最小。 
图1是描述了本发明的OLED示意性结构的侧视图。图2显示了本发明的OLED的俯视图。 
如可从特别是图2中可见的，本发明的OLED在特别优选的实施方案中在两个方向中(x和y轴)具有轴对称结构。这种类型的结构具有如下优点： 
1)围绕所述负极的外部正极金属层一方面是传导和传输层，其目的是将电压在整个面积上以最大的没有损失的方式引入到所述ITO层中，从而导致更加均匀发光的，和另一方面是用于可能的插头体系， 例如FPC(柔性印刷电路)的接触区域。 
2)所述负极，其结构定义了所述发光区域，位于由所述正极金属层包围的中心内的单独层中。 
3)所述OLED可用作例如单独寻址(实施例2和3)，用作串联连接(所述OLED的“套口-通过”，实施例4)或用作矩阵连接(实施例5)。 
实施例2：
本发明的OLED的单独连接，其中在一侧寻址
为了操作在实施例1中制备的单个OLED，将后者在一侧配备FPC接触(FPC＝柔性印刷电路)。为了这个目的，将所述FPC借助于ACF箔(ACF＝粘合剂导电箔)以标准方式“粘上”。 
在此所述FPC以如下方式构建，所述方式为将薄的结构化的Cu层施加到塑料支撑材料上，并将塑料层施加到顶部作为覆盖层。使所述FPC的接触区域保持为非绝缘，从而与所述OLED的接触区域连接。 
图3显示了在一侧具有FPC接触的本发明的OLED。 
所述正极金属化，在一侧寻址的情况下，导致光发射的非均匀性小于30％(精确度：+/-均匀性[％]＝((最大发光密度—最小发光密度)/2/平均发光密度)×100％)。 
实施例3：
本发明的OLED的单独连接，其中在两侧寻址
为了操作在实施例1中制备的单个OLED，将后者在所述两侧的每一侧上配备FPC接触(FPC＝柔性印刷电路)。如实施例2中所述的那样进行所述接触。将所述两个FPC平行连接。 
图4显示了具有在两侧FPC接触的本发明的OLED。
施加到相对侧的FPC接触，与实施例2相比，进一步改善了光发射的非均匀性。 
实施例4
串联连接
为了该目的，将多个在实施例1中制备的OLED串联连接。为此，将所述单独的OLED通过FPC彼此连接。在每个情况下，将OLED的负极连接于下一个OLED的正极。在此不需要对所述单独OLED进行构造上的改变。只是FPC必须进行相应地调整。以此方式，所有的OLED都被用同样的电流操作。 
图5显示了例如多个串联连接的本发明的OLED，它们通过FPC彼此连接。 
由于在串联连接的情况下，存在所有的OLED在接触发生问题的情况下都不工作的风险，可以平行于所述OLED安装所谓的分路电阻，该分路电阻在一个或多个OLED中的电流中断的情况下承担其导电的任务。 
实施例5
矩阵连接
为了该目的，将多个串联连接的OLED互相连接以形成矩阵。不仅所述单独的OLED，而且所述多个的串联连接，在此都彼此借助于FPC被连接。在此寻址可或者通过无源矩阵寻址，或者通过有源矩阵寻址而完成。 
图6举例说明了无源矩阵寻址，其中将多个串联连接的OLED在矩阵中借助于FPC连接。

Claims (7)

1.OLED，其至少具有
-基底，
-具有两个导线的作为正极的第一电极，
-至少一个有机发光层，和
-具有两个导线的作为负极的第二电极，
其中至少
-所述基底和所述第一电极，
-所述第二电极，或者
-所述基底、所述第一电极和所述第二电极是透明的，
其特征在于，在所述第一电极和所述有机发光层之间以如下方式布置至少一个导电层，该导电层是金属层，所述方式为在所述导电层中留出第二电极的结构，并且所述导电层基本上围绕所述第二电极的结构，其中所述第二电极的至少一个导线所处的一个或多个位置被留出，和在所述正极侧上的至少一个发光层上直接布置至少一个空穴导体注入层，
其特征还在于，所述OLED的发光面积为至少1cm2。
2.根据权利要求1的OLED，其特征在于所述第二电极是透明的。
3.根据权利要求1的OLED，其特征在于所述基底、所述第一电极和所述第二电极是透明的。
4.根据权利要求1的OLED，其特征在于，在所述第二电极的与所述发光层相对的一侧另外布置封装。
5.根据权利要求1的OLED，其特征在于，所述基底由玻璃组成。
6.制备根据权利要求1的OLED的方法，其特征在于，将具有两个导线的作为正极的第一电极、至少一个有机发光层和具有两个导线的作为负极的第二电极施加到基底上，其特征在于，在所述第一电极和所述发光层之间以如下方式施加至少一个导电层，所述导电层是金属层，所述方式为在所述导电层中留出所述第二电极的结构，并且所述导电层基本上围绕所述第二电极的结构，其中所述第二电极的至少一个导线所处的一个或多个位置被留出，和在所述正极侧上的至少一个发光层上直接布置至少一个空穴导体注入层。
7.根据权利要求1的OLED在照明装置中的用途。
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