CN101427377A - 电光器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种平面电光器件及其制造方法。所述电光器件包括导线(3)的嵌入式编织结构，所述导线在衬底表面的多个位置与衬底(7)的表面相连。不同的电极层可以在这些位置连接到所述导线。然后所述导线可用于例如在整个电极表面上提供均匀电势，即使电极本身很薄。这种衬底还可以用于寻址目的。

Description

电光器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种电光器件，其具有平面衬底和在衬底第一表面上的至少一个电极层与有源层。本发明进一步涉及一种用于制造这种器件的方法以及一种衬底。
背景技术
上述类型的器件已经例如由C.W.Tang和S.A.Van Slyke在Appl.Phys.Lett.51(1987)913-915公开。该器件是用于照明目的的OLED(有机发光二极管)，其具有夹在透明阳极和阴极之间的有源有机发光层，所述阳极位于透明衬底之上。当在阳极和阴极之间施加电压时，有机层发出光，穿过正极和衬底。
这种器件的一个问题是，当有源表面变得更大时，就会出现电极表面上的电压下降。这是因为电极层非常薄。对于具有OLED器件的上述情况，这意味着在器件表面上电流密度不会均匀，从而导致光发射也不会均匀。
解决这一问题的一个明显的方法当然是提供较厚的电极层。然而，这也并非总是有用的解决方案。首先，较厚的电极层会降低光发射。对于其中光通过非常薄的金属阴极层的所谓顶发射OLED而言特别是这样，而且对于例如透明ITO(氧化锡铟)阳极层而言也是如此。
其次，使用蒸发技术沉积较厚层意味着要在昂贵的机器上操作更长的周期，因此产品更加昂贵。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种前述类型的有机二极管器件，其中电极层可以较薄并且仍然可以在其表面提供均匀电压。
这个目的通过根据权利要求1的器件得以实现，所述器件可以用权利要求14中所述的方法制造。该目的还可以通过使用权利要求16中定义的衬底来实现。
更特别地，本发明还涉及一种电光器件，其具有平面衬底、以及在所述衬底第一表面上的至少一个电极层和有源层。所述衬底包括多个导线，所述导线被嵌在衬底内并且以一种结构进行设置，从而使得导线蜿蜒通向所述第一衬底表面以及蜿蜒来自所述第一衬底表面，并且在其多个位置上与该表面相接，以及所述至少一个电极层在多个所述位置连接至多条所述导线。
在这种电光器件中，编织结构的导线可用于通过提供旁路连接来平衡在非常薄的电极层的整个表面上的电势。
另外，还可能通过向不同的导线提供不同电压从而向电极层的不同部分或不同的电极层提供不同的电压。
所述导线可以设置为编织结构，该编织结构固有地使导线以合适的方式弯曲，并且所述在编织结构中相互交叉的导线可以相互电绝缘。
编织结构中第一方向上的第一组导线可以连接到第一电极层，而编织结构中第二方向上的第二组导线则可以通过第一个电极层上的孔连接到第二电极层。然后，第一组或第二组导线的至少之一中的导线可以相互连接从而保持相同的电势。
所述第一组或第二组导线的至少之一中的各导线子组可以设置为分别进行控制。
在例如OLED器件中，这允许将不同电压施加于电极层的不同部分。
可以将所述第一或第二电极层的至少之一分割为相互绝缘的子部分，不同子部分可以连接到所述结构中的不同导线。这将允许可以在器件中提供可分别寻址的像素，而如果所述器件为显示器或图像传感器，则这是有用的。
所述衬底还可以是柔性的。
所述器件可以实现为例如OLED器件的照明器件、太阳能电池、OLED显示器、TFT显示器或图像传感器。
本发明还涉及一种用于制造上述类型的电光器件的方法，所述方法包括：
- 在平面的基础衬底部分上，以一种结构来设置多条导线，
- 在基础衬底部分的顶部形成顶衬底层，从而使得所述结构嵌入在由所述基础衬底部分和所述顶衬底部分形成的衬底中，
- 将所述顶衬底层的上部去除，从而使得编织结构的部分导线在衬底表面的多个位置处暴露，以及
- 在衬底上施加至少一个电极层和有源层，使得所述至少一个电极层在多个所述位置上连接到多个所述导线。
进一步地，可以为电光器件获得平面衬底，该衬底包括多条可设置为编织结构的导线。所述导线嵌入在衬底中，并被设置为蜿蜒通向第一衬底表面以及蜿蜒来自第一衬底表面，并且在其多个位置上与这个表面相接。这个衬底也提供了上述优点的可能性。
本发明的这些方面及其它方面将通过参照下面描述的实施例而被说明并变得明显。
附图说明
图1a和1b示出了在衬底中嵌入编织导线结构。图1c和1d示出编织结构如何部分暴露在衬底表面上。
图2示出沿图1d中的直线I-I方向的截面。
图3和图4以与图2中视图相类似的视图示出了不同的可替代实施例。
图5a示出具有施加了阳极层的衬底。
图5b示出施加阳极层的可替代方式。
图6表示穿过图5a中衬底的截面。
图7示出图6中的器件施加有机层后的示意图。
图8表示图7中的器件施加阴极层后的示意图。
图9示出根据本发明实施例的衬底如何用于TFT LCD器件。
具体实施方式
首先对编织导线结构如何嵌入到玻璃或塑料衬底中进行描述。随后将描述这种类型的衬底如何用于平面电光器件中，例如OLED(有机发光二极管)和LCD(液晶显示器)。
图1a和1b示出在衬底中嵌入编织导线结构。在图1a中示出了平面衬底基础部分1，其可以由玻璃(例如钠钙玻璃或硼硅酸盐玻璃)或塑料(例如聚酰亚胺或聚碳酸酯)制成。所述基础部分1可以具有例如0.6mm的厚度。如果需要柔性的塑料衬底，则厚度可以为例如0.1mm。
在底部的上表面上放置由细导线3组成的编织结构。该导线可以具有例如25μm的直径并且可以是经常用来缠绕变压器的类型。
这里的编织结构是指通过编织制成的任何通常扁平的导线组件。在纤维织物的制造工艺中，已知有许多有用的编织技术。除了图1a中示出的简单的经纬线结构，还可以考虑其它的双轴或三轴等的结构。通过使用编织结构，各条导线3将以有组织的方式蜿蜒通向基础部分的上表面或蜿蜒来自基础部分的上表面。
在图1a中，导线厚度相对于两条相邻的平行导线之间的距离进行了夸张地表示，以便使得描述更加清楚。两条相邻导线之间的距离典型地可以为例如10mm，而导线则仅有25μm的厚度。因此，编织结构将不会在任何较大程度上阻碍光以法线方向穿过基础部分。正如将要讨论的，具有绝缘包层和没有绝缘包层的导线都可以使用。
作为编织结构的可替代的实施例，其中导线固有地弯曲，当然也有表现出类似属性的其它可能的结构。例如，可以向衬底基础部分提供凹槽，并且导线可以垂直于凹槽置于基础部分上。如果随后将导线压进凹槽中并发生弯曲，则导线将以这样的结构进行设置，在该结构中导线蜿蜒通往基础部分的平面或蜿蜒来自基础部分的平面。
为了将图1a中的编织结构嵌入到衬底中，随后在衬底基础部分1上方生成衬底顶部分5，如图1b所示。如果基础部分由玻璃制成，则可以在编织结构的顶上涂敷玻璃浆料，并可以将玻璃浆料部分挤压通过编织结构。施加具有能够完全覆盖编织结构的厚度的浆料层。作为玻璃浆料的替代方案，可以施加高分子混合物。这种混合物可以用在玻璃的和塑料的基础部分上。
玻璃浆料可以由玻璃微粒和溶剂组成，通过将衬底加热到例如400℃，溶剂将被去除，而固体层将通过浆料的剩余物质得以形成。从而如图1b所示，编织结构可以完全嵌入到衬底中。要注意的是，在这种状态中衬底的上表面可能会比较粗糙，而并不像图1b中所示出的那么平坦。
衬底7现在包括基础部分1和顶部分5，而由导线组成的编织结构被嵌入到顶部分5中。图1c示出如何通过打磨将衬底的上面部分去除，从而部分地暴露编织结构中的导体，因此形成如图所示的导线接触表面。所述打磨可以使用例如硅树脂打磨的不同技术来完成。还有其它不同的方式来确保衬底被打磨至恰当的程度，即，使得所嵌入的导体得以部分暴露并且与衬底上表面相接。在一种光学方法中，用相机对衬底表面进行扫描，并且检测所希望的导体图案何时在该表面上可见。也可以通过测量导线电阻来检测是否达到适当程度，所述导线电阻在打磨到达导体时开始增加。也可以通过测量打磨器件的打磨头上的摩擦力来确定打磨深度。所述嵌入和打磨还是相当可重复的过程，从而使得打磨时间可以用作确定打磨深度的手段。
当打磨完成时，所完成的衬底具有图1d中所示的外观。如前所述蜿蜒通向衬底顶平面或蜿蜒来自衬底顶平面的导线在表面的多处位置处与这个表面相接，使得导线的导电部分可以作为表面中的导线接触区域使用。如将要进一步描述的，这个衬底可用在多个不同的平面电光器件中。要注意的是，除打磨以外的将衬底上面部分去除的其它方式也是可能的，例如等离子腐蚀。
根据应用，在衬底之外，导线可以相互连接或连接至不同的电压电源。也可以使用嵌入导线来仅仅对电极的不同部分或不同电极进行互联。
在一些器件中，编织结构应当用于仅对一个单一的连续电极层进行分流。在这种情况下，编织结构中的所有导线3可以相互连接并且可以具有相同的电势。因此，没有必要在导线交叉的位置上将它们相互绝缘。因此如图2所示，导线可以相互接触，在图2中示出了沿图1d的直线I-I的剖面图。这个结构可以采用简单的非绝缘导线实现。
然而，正如稍后将要举例说明的，在其它情况下导线应当相互绝缘。这可以以不同的方式实现。
图3示出了第一个例子，其中，每条导线3均是绝缘的并且绝缘体11除了在衬底表面9被打磨以暴露出导线的位置上保持完整。当衬底顶部包括不需要高温处理的聚合物时特别如此。
在玻璃衬底顶部的情况下，图4中的情况可以作为替代方式得以实现。然后，由于相对较高的处理温度，塑料导线绝缘体至少在一定程度上被气化。然而，在这个过程中，聚合体材料由绝缘的玻璃微粒代替，从而使得导线相互保持绝缘，在交叉导体3之间保持一个缝隙13。在这种情况下，塑料绝缘体在一定程度上也得以保持。
接下来描述OLED器件的制造，其中阴极和阳极连接到衬底中的导线上。这种器件可用于照明和显示目的，但也可以用作太阳能电池。
使用类似于图1d中所示的衬底的打磨后的衬底，但是其中导线在其交叉的位置相互绝缘。所述编织结构是双轴结构，其中导线在两个方向15和17(经纬线方向)上基本呈直角分布。在这个衬底上，使用常规的喷溅技术施加ITO层19。如图5a所示，通过蚀刻，制成ITO层19以便覆盖方向15上的导线(经线)与表面相接的位置，而对另一方向17(纬线)上的导线3”与表面相接的位置以及小的环绕区域21不进行覆盖。
图5b示出一种替代的方式来施加阳极层。在该方案中，将ITO层施加为多个条纹，可以将所述多个条纹与经纬线方向呈45°角并且将其置于经线或纬线上的导线与衬底表面相接位置的上面。因此，所述条纹覆盖导线接触表面的相隔对角行。
图6示出图5a中的器件在II—II方向上的剖面图。正如图中可以清楚地看出来的，经线3’中的导线在几个位置上与ITO层19电接触。
现在将有机层23施加在ITO层的顶部并使其稍微伸入纬线导线与表面相接位置周围的空白区域，如图7所示。使用荫罩板来施加所述有机层以在适当的位置上重新生成有机层。
在进一步的步骤中，使用蒸发技术将由铝和Ba或LiF子层组成的阴极层25施加在整个表面上。所述阴极层向下伸展到纬线导线与衬底表面相接的区域，从而允许阴极与这些导线电连接。要注意的是，图7中的附图是示意性的，其目的是进行描述。在典型的实施例中，ITO层可以具有100nm的厚度，中间有机层可以具有100-200nm的厚度，以及阴极可以具有100nm的厚度。如前所述，两个相邻导线之间的距离可以为10mm，这就是为什么必须使用示意性的附图来描述上述结构的原因。
在这个器件中，阳极层和阴极层将被分流，从而阳极电压和阴极电压可以在整个表面上基本均匀。
如果使用了如图5b中所示的具有第一电极层的衬底，则替代地将有机材料施加在条纹上。
另一方面，通过分别向经线和纬线上的不同导线施加不同的电压，也可以对OLED器件的不同区域进行控制以输出不同的亮度水平。然而，这通常要求将阳极层和/或阴极层分割为多个相互绝缘的部分。
图3中示出的衬底还可以用于例如TFT(薄膜晶体管)LCD器件中，其中导线用来对有源矩阵配置中的不同像素进行寻址。图9示意性地示出如何执行这个寻址。TFT 27的栅极可以连接到衬底中第一方向上的导线31，而源极则连接到另一方向上的导线33。TFT的每个漏极连接到ITO电极29，正如已知的，其控制位于ITO电极上的液晶(未示出)的极化效应。因此，电极层通过晶体管连接到了衬底中的导线。正如本领域技术人员所意识到的，所述衬底可用在经修改的传统TFT生产工艺中。这里所描述的衬底的优点是，不需要在衬底上面提供行线线和列线，这简化了生产过程。正如在传统的TFT LCD面板中，通过将相应的栅极导线设置为高并且将图像信息信号施加在各个像素/子像素的源极导线上，可以对一行像素或子像素进行更新。
即使在没有TFT的情况下也可以采用类似的方法对无机LEF显示器进行寻址。
因此，上述衬底可用于例如包括多个电极层的不同电光器件中。
已经提及OLED。所公开的衬底结构可用于照明或显示目的的各种类型的器件中。在用于照明的OLED中获得均匀的光发射，而在显示器类型中则提供简单可靠的寻址。太阳能电池和图像传感器应用也是可能的。如前所述，该结构在TFT LCD器件中也是有用的。
总之，本发明涉及一种平面电光器件及其制造方法。所述器件包括嵌入的导线编织结构，该编织结构在衬底的多个位置上与衬底上表面相接。可以在这些位置将不同电极层与导线相连。然后例如可以使用导线以在整个电极表面上提供均匀电势，即使电极本身非常薄。这种衬底还可以用于寻址目的。
本发明并不限于所描述的实施例。在所附权利要求的范围之内，可以用不同的方式改变本发明。

Claims (17)

1.一种电光器件，具有平面衬底(7)以及位于所述衬底的第一表面上的至少一个电极层(19，25，29)和有源层(23)，其中
-所述衬底包括多条导线(3，3′，3＂)，所述导线嵌入到所述衬底(7)中并且以一种结构进行设置，从而使得所述导线蜿蜒通往所述第一衬底表面以及蜿蜒来自所述第一衬底表面，并且在所述表面的多个位置与所述表面相接，以及
-所述至少一个电极层在多个所述位置上连接到多个所述导线。
2.根据权利要求1的电光器件，其中，所述导线以编织结构进行设置。
3.根据权利要求2的电光器件，其中，在所述编织结构中相互交叉的导线相互电绝缘。
4.根据权利要求3的电光器件，其中，所述编织结构中第一方向上的第一组导线连接到第一电极层，而所述编织结构中第二方向上的第二组导线通过所述第一电极层中的孔连接到第二电极层。
5.根据权利要求4的电光器件，其中，所述第一组导线或第二组导线的至少之一中的导线相互连接，以保持在相同的电势。
6.根据权利要求3的电光器件，其中，所述第一组导线或第二组导线的至少之一中的导线子组被设置以分别进行控制。
7.根据前面任一权利要求的电光器件，其中，将所述第一电极层或所述第二电极层的至少之一被分割为相互绝缘的子部分，并且其中不同的子部分连接到所述结构中的不同导线。
8.根据前面任一权利要求的电光器件，其中，所述衬底是柔性的。
9.根据前面任一权利要求的电光器件，其中，所述电光器件是照明器件。
10.根据权利要求1-8中任一权利要求的电光器件，其中，所述电光器件是太阳能电池。
11.根据权利要求1-8中任一权利要求的电光器件，其中，所述电光器件是OLED显示器。
12.根据权利要求1-8中任一权利要求的电光器件，其中，所述电光器件是TFT显示器。
13.根据权利要求1-8中任一权利要求的电光器件，其中，所述电光器件是图像传感器。
14.一种用于制造电光器件的方法，所述方法包括：
-将多条导线(3)以一种结构设置在平面的基础衬底部分(1)上，
-在所述基础衬底部分上形成顶衬底层(5)，使得所述结构嵌入到由所述基础衬底部分和顶衬底部分构成的衬底(7)中，
-去除所述顶衬底层的上面部分，使得所述结构中部分导线在衬底表面的多个位置处暴露，以及
-在所述衬底上施加至少一个电极层(19，25，29)和有源层(23)，使得所述至少一个电极层在多个所述位置连接到多个所述导线。
15.根据权利要求14的方法，其中，所述导线以编织结构进行设置。
16.一种用于电光器件的平面衬底，包括多个导线(3)，所述导线嵌入在所述衬底(7)中并以一种结构进行设置，从而使得所述导线蜿蜒通往衬底第一表面以及蜿蜒来自所述衬底第一表面，而且所述导线在所述表面的多个位置与这个表面相接。
17.根据权利要求16的平面衬底，其中，所述导线以编织结构进行设置。
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