CN101454923A - 用于在有机发光二极管（oled）中将非发射区与光发射区分离的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于在有机发光二极管(OLED)(1)中将至少一个非发射区(16)与至少一个发射区(15)分离的方法，所述有机发光二极管包括作为载体的基底材料(10)，其中所述基底材料(10)被至少一个阳极层(11)和至少一个阴极层(13)覆盖和/或叠加，其中至少一个功能层(12)夹在这些层(11，13)之间以用于发光，其中在阳极层(11)和阴极层(13)之间施加电压使得在发射区(15)中引起光的发射，其中所述一个非发射区(16)的分离是通过将凹槽(14)刻划到至少所述阳极和/或所述阴极层(11，13)中以便将至少一个层(11，13)内的从发射区(15)到非发射区(16)的电流隔断来实现的，其中所述凹槽(14)通过应用刻划工具(17)的机械刻划来实现。
Description
技术领域
本发明涉及用于在有机发光二极管(OLED)中将至少一个非发射区与至少一个发射区分离的方法，所述有机发光二极管包括作为载体的基底材料，其中所述基底材料被至少一个阳极层和至少一个阴极层覆盖和/或叠加，其中至少一个功能层夹在这些层之间以用于发光，其中在阳极层和阴极层之间施加电压在发射区中引起光的发射。
背景技术
基于有机发光二极管(OLED)的照明设备作为优良的平板系统引起了很大的兴趣。这些系统利用了穿过有机材料薄膜的电流来产生光。所发出的光的颜色以及从电流到光的能量转换的效率由有机薄膜材料的成分决定。然而，这些OLED包括作为载体层的基底材料，其可以由玻璃或有机材料制成，或者由诸如金属薄片之类的非透射材料制成。此外，有机发光二极管包括至少一个层厚度约为100nm的非常薄的有机物质层，所述有机物质层在覆盖了导电和光学透明氧化物的玻璃基底上。该有机层通常实现为氧化铟锡(ITO)。
通常，所述ITO层形成阳极并且铝层形成阴极，其中所述铝层表现出厚度大约为100nm并且因而厚度类似于所述ITO层的特征。这种厚度的铝用作反射镜，从而发射仅仅通过透明ITO阳极以及透明基底。如果阴极金属薄得足以是部分透明的，那么部分光也可以通过该阴极发出。当在阳极和阴极之间施加2V和大约10V之间的电压时，电荷被注入到这些有机层中，并且该有机叠层发出光。
在为例如氧化铟锡(ITO)层的阳极层和比如铝层的阴极层之间设置了若干功能层，其可以是空穴注射层、空穴传输层、可以实现为荧光和/或磷光发射层的发射层、空穴阻挡层、电子传输层和/或附加地电子注射层，其中这些层表现出厚度大约为5nm-100nm的特征。所述OLED还可以包括上述OLED叠层，其由诸如ITO或薄金属膜之类的传导层或者由所谓的电荷发生层分离，所述电荷发生层包括其间具有和没有载体层的p掺杂n掺杂层。根据层的堆叠，通过穿过铝阴极进行发射的顶部发射或者通过使光穿过ITO层的底部发射可以代表不同类型的有机发光二极管。
阳极和/或阴极的电源可以通过电接触来实现，其通过OLED面板的至少一个边缘供应电流。如果OLED面板内的区域必须与该电流源解耦合以便使得这些区域为暗区，那么必须将该面板分离成发射区和非发射区。发射区由电流供应，而非发射区通过在整个OLED面板内实现电气中断或中止来与电流源分离。非发射区和发射区的分离通常由激光辐射来实现，其中激光辐射在受覆盖的层内部形成凹槽，这意味着电流被这些凹槽所中断。通常，这些凹槽表现出闭合内部轮廓的特征，以实现对电流的可靠中断。
这种技术对于切除整个OLED面板内部的热点(hotspot)可能是必要的，其例如可能是电气短路(electrical short)，并且使得OLED不可操作。如果这些电气短路不与发射区分离，那么整个OLED面板都可能被破坏。因此，有必要切除这些热点以挽救OLED面板的其余部分。特别地，由于有机层和叠加的铝阴极的厚度只有200nm，因而它们可能容易受到损坏。特别在面板的边缘处，可能出现电气短路，其必须从发射区的其余部分电气地切除出去。产生非发射区的另一个应用可以在OLED面板内部的图形、绘画或文字(scripture)的制作中看到，其中基于非发射区内暗区的外观，图形或文字可以应用于可替换类型的霓虹写入，以用于标记、信号、私人用途，或者如果发信号的话用于任何其他类型。
除了在操作期间制作失败，OLED有时发生短路，其趋向于完全破坏所述设备，因为它们通常生长到该设备的边缘。用于克服这个问题的一种方法是借助于通过玻璃基底的激光束来切除短路区。激光切除将将问题区域与阴极以及可能还有阳极从电气上隔离，而不产生新的短路。该方法能可靠地起作用，但是需要相当昂贵的设备。激光切除也可用来通过使所述设备的某些区域变黑而在OLED中形成图案，但是处理和操作中成本近乎高昂。
文献WO86/03460中记载了一种基于激光辐射的刻划方法。在该文献中，公开了一种具有透明电极的柔性电致发光面板，其施加到柔性透明电介质材料薄片上以形成基座。涂层以聚合物层压树脂的形式设置在所述电极上，其由包含二异氰酸酯(diisocyanate)或异氰酸脂(isocyanate)的活化剂激发，并且其包含散布于其中的电致发光磷光体以形成面板部分。当附接适当的电极时，两个这样的面板部分可以以面对面的关系磷光体对磷光体层压在一起，以形成完整的面板，该面板然后可以被切割、冲孔、变细长(spindle)或者像希望或必要的那样被修整，而不产生退化以及不短路，提供光给边缘。抗短路主要因为，氧化铟锡电极层非常薄(大约为数埃)并且从而在冲孔或切割时基本上不能够形成短路。
文献WO93/00695中公开了在电致发光灯中应用分离方法的另一个领域。在该文献中，公开了一种电致发光片状灯，其包括透明绝缘层、所述绝缘层之下的形成第一电极的透明第一传导层、所述第一传导层之下的磷光体材料层、所述磷光体层之下的电介质材料层、所述电介质之下的形成第二电极的第二传导层，其表现出所述灯内的边缘区是有害的导电路径的易受影响的边缘区的特征，由此公开了一种改进，其涉及所述一个传导层的主要部分，该主要部分通过沿着所述灯的周长的至少一部分提供的隔离而与所述易受影响的边缘区绝缘，所述隔离是去除所述预先施加的传导涂层，从而在连接区域与所述易受影响的区域电气隔离，并且将所述灯从所述更大尺寸的面板切割以便提供灯的结果，对于该灯而言，所述边缘区中所述传导路径的形成不造成不利的影响。
与本申请的OLED领域有关，比如阳极层或阴极层的层的刻划通过激光辐射实现，其中激光束切除所述至少一个受覆盖层材料以便实现不同发射区的电气分离。不幸的是，激光系统的应用十分昂贵而费力。通常，激光的操作需要合格的人员以及相应的安全措施。激光切除系统不灵活并且不适用于短时间内的即时使用。
发明内容
因此，本发明的目的是消除上述缺点。特别地，本发明的目的是提供用于按照普通的方式在一个有机发光二极管内将非发射区与发射区分离的方法。
这个目的是通过如本发明的权利要求1所教导的用于在有机发光二极管(OLED)内将非发射区与光发射区分离的方法来实现的。本发明的方法的有利实施例在从属权利要求中进行了限定。
本发明公开了，至少一个非发射区的分离是通过将凹槽刻划到至少所述阳极和/或所述阴极层，从而将至少一个层内的从发射区到非发射区的电流隔断，其中所述凹槽通过应用刻划工具的机械刻划来实现。
依照本发明的方法，可以省略激光源的使用。所述机械刻划通过使用刻划工具来实现，而刻划工具包括机械装置，其可以实现为精细切割点以便将凹槽刻划到所述至少一个层内。由于需要分离至少一个层，将凹槽刻划到这些层中不限于两层，不管是阳极层还是阴极层都可以通过刻划凹槽来分离。如果只有铝层是电气绝缘的，那么由于未接触而不能向非发射区供电。另一方面，在ITO层内进行所述分离就足够了，而没有说该ITO层是否相邻于基底材料设置或者像铝层那样的阴极层是否直接覆盖到基底材料上。在每种情况下，这些命名的层中的至少一个的刻划通过由于刻划的凹槽引起的对电流的中断而足以产生暗区。
依照本发明的另一个实施例，所述机械装置可以实现为针、刀、刀片或刻刀，其用作刻划工具。因此，本发明的范围不限于该机械装置的任何特定设计，只要该机械装置具有至少一个精细切割点(比如尖峰或尖端)，所述精细切割点非常尖并且适合用来刻刮所述至少一个层。因此，将该机械装置应用到OLED的覆盖侧，使得基底材料并不由于利用所述刻划工具进行刻划而受到损坏或者影响。
幸运的是，将所述凹槽实现为闭合内部轮廓，其产生闭合内部轮廓的内部区域与外部区域的电气分离。如果不将所述凹槽实现为闭合内部轮廓，那么一种电桥将保留在OLED面板内，这意味着两个发射区的电气分离没有可靠地实现。假定必须被分离以便产生非发射区的区域置于OLED面板的边缘处，并且其部分地以该面板的边缘为边界，那么显然所述凹槽不必实现为闭合轮廓。
依照本发明的另一个实施例，所述阳极层实现为氧化铟锡层，其中该氧化铟锡层通过刻划工具刻划以在该层内产生凹槽，以便使得凹槽带两侧之间的电流隔断。依照所述阴极层，建议将该阴极层实现为铝层，其中该铝层通过刻划工具刻划以在该层内产生凹槽，以便隔离凹槽带两侧之间的电流。实现为阴极层的不同的层材料可以是钙层、镁层/银层或者任何其他阴极材料。
与刻划工具在OLED面板上的运动有关的是，OLED上的刻划工具可以手工或者通过处理系统来操作。在必须实现热点的即时修复或者必须手工实现刻划(例如字母的刻划)的情况下，刻划工具可以利用以有利的方式手持的手柄来实现。在OLED面板上的刻划必须由计算机控制处理系统实现的情况下，刻划工具可以安装到处理系统以便将该刻划系统实现为“计算机直接制版(computer to plate)”系统，所述处理系统可以是“X-Y处理”，其可以在OLED面板内部写入任何种类的字母或图形。
本发明还涉及包括作为载体的基底材料的有机发光二极管(OLED)，其中所述基底材料被至少一个阳极层和至少一个阴极层所覆盖和/或叠加，其中至少一个功能层夹在这些层之间以用于发光，其中在阳极层和阴极层之间施加电压使得在至少一个发射区中引起光发射，并且其中所述OLED具有至少一个非发射区，其通过将凹槽刻划到至少所述阳极层和/或阴极层中以便将至少一个层内的从发射区到非发射区的电流隔断来形成，其中包括至少一个凹槽的层在整个表面上具有均匀外观而没有任何热效应，其中特别地所述凹槽带不受热效应的影响。因此，实现用于将凹槽刻划到至少一个层中的装置不用激光或任何不同的辐射。不幸的是，用于对层材料产生凹槽的切除工艺的激光辐射的使用导致热效应(thermal influence)，其意味着刻划质量的下降。依照本发明，具有刻划的凹槽的OLED在整个OLED表面内不受热效应的影响。特别地，凹槽带不受影响，因为刻划工具基于“冷切除”。
依照本发明的有机发光二极管，所述凹槽具有闭合内部轮廓(inside contour)，其获得在闭合内部轮廓内非发射区的明显电流分离。在该闭合内部轮廓内可能存在热点，所述热点(hotspot)特别地为电气短路。通过将该电气短路电气地分离，所述OLED可以通过容易的补救过程来修复好。
此外，本发明涉及利用用于将非发射区与光发射区分离的方法的有机发光二极管(OLED)。
上述用于分离OLED面板内的不同区域以及OLED本身的方法，以及所请求的部件和要在描述的实施例中依照本发明使用的部件，在技术构思上对于材料选择、尺寸、形状方面没有任何特殊的例外，从而可以不受限制地应用相关领域中熟悉的选择准则。在从属权利要求中以及在各附图的下列说明中公开了本发明目的的附加细节、特性和优点，所述附图仅仅是示例性的，示出了依照本发明的照明设备的优选实施例。
附图说明
这些附图是：
图1为有机发光二极管(OLED)的示意性透视图，其中所施加的层并非真实的比例；以及
图2示出了具有闭合内部轮廓的OLED面板的平面图，其包括热点、非发射区，其以该面板的边缘为边界并且是该OLED面板内的图形应用的示例方式。
具体实施方式
图1示出了有机发光二极管(OLED)1的透视图，其中该示意性附图在不同部件的尺寸方面未按照真实的比例，特别地，不同层的厚度之间的关系与真实比例无关。因此，图1中的示图仅仅作为示意图来教导。
OLED1包括基底材料10，其可以由玻璃面板或者由有机材料或金属制成的面板来形成。因此，基底材料10形成基本结构，不同的层叠加在该基本结构上。这些层至少是阳极层11，其可以实现为氧化铟锡层(ITO层)并且被多个不同的功能层12叠加，其中为了简化的目的，功能层12仅仅示为单个功能层12。这些功能层12可以包括至少空穴注射层、空穴传输层、其中实现光发射的发射层(荧光和/或磷光发射器)，以及至少一个空穴阻挡层、电子传输层和至少一个电子注射层，而这些不同的层通常非常薄，每个限制在大约10nm的厚度。顶层是阴极层13，其将不同的功能层12夹在与阳极层11之间。电源接触示意性地显示在阳极层11和阴极层13之间。
当电流提供给阳极层11和阴极层13时，在OLED 1的整个表面上出现光发射，其由所述表面上的箭头示意性地示出。与电源接触的发光表面由发射区15表示。凹槽14位于发射区15和非发射区16之间，其通过中断所述层11或13中的至少一个中的电流来分离这两个区域15、16。凹槽14被示意性地示出，可以分离叠加在基底材料10上的所有的层。为了隔离从发射区15到非发射区16的电流，仅仅分离阴极层13可能就足够了，其中所述不同层的厚度在较低的纳米域之间的范围内，因此特别地，层11-13中的哪个被刻划不重要。凹槽14的刻划通过刻划工具17来实现，所述刻划工具17具有精细切割点。刻划工具17可以为针、刀、刀片或者例如刻刀工具，其适合用来将凹槽14刻划到所述多个层中，其中凹槽14的宽度不限于V特性。显然，刻划工具17的尺寸与所述不同层11-13的厚度之间的关系导致凹槽14表现出与高度有关的非常大的宽度。利用刻划工具17刻划所述凹槽适合用来不损坏基底材料10地分离层11-13，这主要取决于基底材料10的硬度。
图2示出了有机发光二极管1的平面图，其上示出了不同的特征，并且其通过将非发射区16与发射区15分离来获得。如果非发射区16以OLED 1的边缘为边界，那么凹槽14不必实现为闭合内部轮廓18。如果非发射区16位于发射区15内，那么凹槽14就必须实现为闭合内部轮廓18，以便确保可靠地分离发射区15和非发射区16之间的电流。举例而言，示出了一幅图形，其表现出鱼剪影的特征并且其以轮廓线示出。这些轮廓线实现为闭合内部轮廓(closed inside contour)，以便确保可靠地分离电流。如果OLED 1被供电，那么发射区15开始照明，由此鱼剪影的闭合内部轮廓保持为暗。这个原理导致OLED 1适用于形成有源照明设备。该图形也可以涉及文字或类似的应用。
如果OLED 1表现出热点19的特征，其中所述热点19可以是电气短路，那么通常整个OLED可能受损。因此，显然的是可以通过闭合内部轮廓18来包围热点19，以便将电流从热点19中撤除。这种修补原理适用于补救OLED 1，其可以具有另外的用途。此外，所述阴极的切除的区域可以利用例如胶粘带来提升以便在所述OLED中产生窗口以用于装饰的目的。通过利用显微镜透过玻璃基底查看OLED 1，可以容易地检查所述机械刻划方法的应用。
本发明并不限于上述实施例，该实施例仅仅表示一个实例并且可以在所附专利权利要求限定的保护范围内按照不同的方式来修改。因此，本发明也可以应用到不同的实施例，特别是OLED 1和/或刻划结构的设计实施例。应当理解，所述保护范围也涉及层叠的OLED，其由诸如ITO或薄金属膜之类的传导层或者由所谓的电荷发生层分离，所述电荷发生层包括其间具有和不具有载体层的p掺杂n掺杂层。
附图标记列表
1 有机发光二极管(OLED)
10 基底材料
11 阳极层
12 功能层
13 阴极层
14 凹槽
15 发射区
16 非发射区
17 刻划工具
18 闭合内部轮廓
19 热点
Claims (14)
1.一种方法，用于在有机发光二极管(OLED)(1)中将至少一个非发射区(16)与至少一个发射区(15)分离，所述有机发光二极管包括作为载体的基底材料(10)，其中所述基底材料(10)被至少一个阳极层(11)和至少一个阴极层(13)覆盖和/或叠加，其中至少一个功能层(12)夹在这些层(11，13)之间以用于发光，其中在阳极层(11)和阴极层(13)之间施加电压使得在发射区(15)中引起光的发射，以及其中至少一个非发射区(16)的分离是通过将凹槽(14)刻划到至少所述阳极和/或所述阴极层(11，13)中以便将至少一个层(11，13)内的从发射区(15)到非发射区(16)的电流隔断来实现的，其中所述凹槽(14)通过应用刻划工具(17)的机械刻划来实现。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括精细切割点的机械装置用作刻划工具(17)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，针、刀、刀片或刻刀用作所述刻划工具(17)。
4.依照前面任何权利要求的方法，其特征在于，所述凹槽(14)实现为闭合内部轮廓(18)，其产生该闭合内部轮廓(18)的内部区域与外部区域的电气分离。
5.依照前面任何权利要求的方法，其特征在于，阳极层(11)实现为氧化铟锡层，其中该氧化铟锡层通过刻划工具(17)刻划以在该层内产生凹槽(14)，以便使得凹槽带两侧之间的电流隔断。
6.如权利要求1-4所述的方法，其特征在于，阴极层(13)实现为铝层，其中该铝层通过刻划工具(17)刻划以在该层内产生凹槽(14)，以便隔断所述凹槽带两侧之间的电流。
7.依照前面任何权利要求的方法，其特征在于，刻划工具(17)在OLED(1)上的运动通过手工来处理。
8.如权利要求1-6所述的方法，其特征在于，刻划工具(17)在OLED(1)上的运动通过处理系统来处理。
9.有机发光二极管(OLED)(1)，包括作为载体的基底材料(10)，其中所述基底材料(10)被至少一个阳极层(11)和至少一个阴极层(13)覆盖和/或叠加，其中至少一个功能层(12)夹在这些层(11，13)之间以用于发光，其中在阳极层(11)和阴极层(13)之间施加电压使得在至少一个发射区(15)中引起光的发射，其中OLED(1)具有至少一个非发射区(16)，所述非发射区(16)通过将凹槽(14)刻划到至少所述阳极和/或所述阴极层(11，13)中以便将至少一个层(11，13)内的从发射区(15)到非发射区(16)的电流隔断来形成，其中至少一个包括凹槽(14)的层(11，12，13)在整个表面上具有均匀外观而没有任何热效应，其中特别地所述凹槽(14)的带不受热效应的影响。
10.如权利要求9所述的有机发光二极管(OLED)(1)，其特征在于，实现用于将凹槽(14)刻划到至少一个层(11，12和/或13)中的装置不用激光辐射。
11.如权利要求9或10所述的有机发光二极管(OLED)(1)，其特征在于，用于将凹槽(14)刻划到至少一个层(11，12和/或13)中的装置为机械刻划工具(17)。
12.如权利要求9-11所述的有机发光二极管(OLED)(1)，其特征在于，凹槽(14)表现出闭合内部轮廓(18)的特征，其获得非在闭合内部轮廓(18)内非发射区(16)的明显电流分离。
13.如权利要求9-12所述的有机发光二极管(OLED)(1)，其特征在于，热点特别是电气短路位于闭合内部轮廓(18)内。
14.如权利要求9-13所述的有机发光二极管(OLED)(1)，利用依照权利要求1-8的方法。
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