CN101589485A

CN101589485A - 发光器件

Info

Publication number: CN101589485A
Application number: CNA2008800027717A
Authority: CN
Inventors: J·埃瑟; E·W·A·扬; J·克里恩; A·范德帕特
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Beijing Xiaomi Mobile Software Co Ltd; Koninklijke Philips NV
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2028-01-17
Also published as: JP5882563B2; US20100109513A1; US8179036B2; EP2106623B1; WO2008090493A1; EP2106623A1; CN101589485B; TW200845455A; JP2010517215A

Abstract

本发明涉及一种发光器件(10)，包括叠层(15)，该叠层包括基础层(20)、第一电极层(30)和第二电极层(40)，其中有机发光层(50)夹在第一电极层(30)和第二电极层(40)之间，具有至少一个分流元件(60，60’)，其包括连接端(65)和自由端(66)，其中连接端(65)与电极层(30，40)之一连接，其中自由端(66)伸出到叠层(15)之外。本发明进一步涉及一种制造这样的器件的方法。

Description

发光器件

技术领域

本发明涉及一种发光器件和一种制造这种器件的方法。

背景技术

为了在房间中产生适宜的气氛(c1imate)，需要大面积照明器件。当前，通常使用气体放电灯来产生均匀光，从而照亮房间的大部分。遗憾的是，已知放电灯是昂贵的并且十分低效。为了克服这个缺陷，使用有机发光二极管(OLED)是合适的。OLED的优点在于，它是具有潜在的低成本和高效率的均匀光源。如WO2005/053053 A1中所公开的，在本领域中有机发光器件(材料和结构)是公知的，所述文献的公开在此引作参考。

然而，大尺寸OLED存在亮度不均匀的问题。所述亮度不均匀是由于这样的事实所引起的：OLED包括薄膜电极，其厚度大约为数百纳米。因此，该薄膜电极具有相对较高的薄层电阻(sheet resistance)。由于OLED以低电压和高电流驱动，所以所述高薄层电阻导致沿着电极的电压降，从而导致亮度不均匀。该缺陷随着OLED尺寸的增加而变得更加严重。

发明内容

本发明的目的是消除上述缺陷。具体来说，本发明的目的是提供一种具有均匀亮度的大尺寸OLED和制造这样的器件的方法。

该目的可以通过如由本发明的权利要求1教导的发光器件来实现。在从属权利要求中定义了该发光器件的有利实施例。

本发明的目的可以通过一种发光器件来实现，该发光器件包括叠层，该叠层包括基础层、第一电极层和第二电极层，其中有机发光层夹在第一和第二电极层之间，该发光器件还具有至少一个分流元件(shuntelement)，其包括连接端和自由端，其中连接端与电极层之一连接，而其中自由端伸出到叠层之外。

本发明的主要思想是，使用至少一个分流元件，其包括比与之连接的电极层更大的横截面，并且因此包括低薄层电阻。由于这个优点，分流元件可以将所需的电流传输到OLED的所有部分，从而获得均匀亮度。

所述发光器件包括用作载体的基础层，其可以由玻璃或有机材料制成，或由比如金属箔的非透射材料制成。通常将透明的氧化铟锡(ITO)的薄层涂覆在该基础层上，从而形成第一电极层。而且，有机发光二极管由至少一个薄层组成，其具有大约5nm到500nm层厚度的有机物质。OLED被规则地覆盖有金属层(如铝)，从而形成第二电极层，而该金属层的特征是厚度为大约100nm，并且因此如ITO的层厚度。这种厚度的铝用作反射镜，从而使得发射仅仅通过透明的ITO第一电极层和透明的基础层。遗憾的是，ITO的电阻率比铝的电阻率大约高两个数量级。因此，电流在第一电极层中的流动高度地衰减。为了克服该缺陷，可以将第一电极层与分流元件连接。

在本发明的上下文中，术语有机发光层包括有机材料的单个层以及由若干层构成的包括有机材料和无机材料的元件。

在OLED器件中使用的薄电极层表明了薄层电阻，薄层电阻导致横跨电极区域的电压降，尤其对于大的OLED器件导致不均匀的亮度分布。该效果主要出现在第二电极，但也出现在第一电极。为了克服该缺陷，发光器件的第一优选实施例包括与第一电极层连接的第一分流元件和与第二电极层连接的第二分流元件。因此嵌入发光器件中的两个电极层中的每一个都与一个分流元件连接。

所述分流元件可以是与电极层之一连接的箔状元件。可以通过实现电极层与分流元件之间的电连接的不同方法实现该连接，其中该连接包括低的转移电阻。例如，该目标可以通过将箔状分流元件胶粘(gluing)或焊接(welding)到电极层来实现。特别地，激光焊接、热封、电阻焊接(resistant welding)或电子束焊接已经显示出优势。除了这种合并，还可以通过薄膜沉积技术来产生分流元件，所述薄膜沉积技术比如离子束沉积、电子束沉积、化学气相沉积、热蒸发、等离子束沉积、溅射沉积以及电沉积(galvanic deposition)。如上所述，本发明的主要思想是，使用巨大的分流元件，从而在电流传输中支持电极层。因此，与电极层相比，分流元件的尺寸应当大。在优选实施例中，分流元件包括在50μm到4mm之间的宽度，优选地在100μm到2mm之间的宽度，以及在20μm到800μm之间的高度，优选地在50μm到500μm之间的高度。与电极层的薄层厚度相比，分流元件的高度要大三个数量级。因此，通过主要经由分流元件分配电流来显著降低薄层电阻。横跨在所述分流元件之间的小电极区域上的剩余电压降可以忽略。为了增强该效果，优选地，分流元件包括高的导电率，其优选地高于30x10⁶S/m。

分流元件可以是选自III或IB族金属和过渡金属的金属，比如银、金、铜、铝、钨、钼、铬等等。这些金属的组合和合金是非常合适的，比如钼铬/铝/钼铬(MAM)。

由于分流元件的尺寸较大，所以其未被嵌入叠层中，而是伸出到该叠层的平面之外。因此，在其他层的表面之上，它是可见的并且甚至是可触知的。由于离基本层最远的电极层可以被保护层覆盖，所以最后提到的层也可以覆盖分流元件。如其名字所表明的，保护层的任务是保护叠层，从而构建OLED。因此，合适的是，保护层可以包括金属和/或绝缘的聚合物的组合。该保护层的厚度变化并且取决于发光器件使用的类型。

在优选实施例中，金属化元件与电极层之一连接，其中该金属化元件夹在该电极层与分流元件的连接端之间。因此，该金属化元件的作用就和嵌入叠层中的分流器(shunt)本身一样。由于金属化元件的尺寸，该金属化元件本身不能克服上述缺陷。金属化元件的目的在于用作分流元件与电极层之间的连接器，而不是用于传输电流。优选地，分流元件具有矩形的横截面，从而使得整个底面被标记为连接端。金属化元件的厚度依赖于其作为到分流层的连接器的主要用途。在所述的本发明的优选实施例中，金属化元件包括厚度为1nm到100nm的层。为了沉积该金属化元件，可以使用如上面指定的那些薄膜沉积技术。

在另一个优选实施例中，金属化元件和分流元件通过固态焊接而连接。最流行的类型的固态焊接，超声波焊接已经表明是优选的。然而，还有其他固态焊接工艺已经表明是合适的，这些工艺包括共挤焊接(co-extrusion welding)、冷焊、扩散焊接、摩擦焊接、高频焊接、热压焊接、感应焊接以及滚焊。可选的金属化元件可以包括诸如银、金、铜、铝、钨、钼、铬之类的金属。这些金属的组合和合金也是非常适合的，比如钼铬/铝/钼铬(MAM)。

在本发明的另一个优选实施例中，分流元件和/或金属化元件是模造的(patterned)。术语“模造的”在本发明的上下文中表示分流元件或分流元件与金属化元件的组合以不变的方式布置在叠层上。对于很大面积的OLED，例如可能有用的是，分流元件建立网状的结构，从而覆盖在叠层的表面上。所述元件的该模造布置的目标是实现电流均匀地流过发光器件的电极层的所有部分。可能适合的是，分流元件具有梳状的结构，而那些限定了梳子的齿的分流元件延伸到发光器件的表面中。而且，分流元件可以被布置为U-、V-和/或L-样式。所选择的种类的配置主要依赖于发光器件的整体结构。如果最后所述的器件具有圆形的周围，则分流元件可以布置为星状的图案。根据本发明，每一个形成为扇形状的部分获得足够的电流以产生均匀的亮度。

本发明的另一个优选实施例支持分流元件的模造的组件，其特征在于，第一电极层、第二电极层和有机发光层形成照明片(tile)，其中多个照明片沉积在一个基本层上。该实施例背后的思想是将非常大的OLED划分为较小的片状部分。但是所有这些分离的照明片一起沉积在一个基本层上。因此，甚至非常大的发光器件也容易操控并且在单个照明片中不存在碎裂的危险。优选地，照明片包括20mm×20mm到250mm×250mm之间的尺寸，优选地为30mm×30mm到150mm×150mm之间的尺寸，优选地为40mm×40mm到80mm×80mm之间的尺寸。

为了获得发光器件的均匀亮度，电流均匀地流过所有电极层、分别均匀地流过有机发光层是必需的。因此，照明片被部分地彼此隔离。因此，分流元件与照明片的组合使得大量的电流稳定地流过大发光器件的较小的子部分，并且因此确保了均匀亮度。

在另一个实施例中，与第一电极层连接的分流元件从三侧包围了矩形照明片，而与第二电极层连接的分流元件从一侧与照明片接界。在最常见的已知OLED中，第一电极层由ITO构成，如上所述其具有比主要用于第二电极层的铝高两个数量级的电阻率。由于该电阻率和这样的事实：第一和第二电极层的薄层高度通常或多或少地相同，所以沿着第一电极层的电压降比沿着第二电极层的电压降严重得多。为了实现电流在OLED的该实施例中均匀流动，合适的是，用连接到第一电极层的分流元件主要地围绕照明片。然后第二电极层可以连接到与照明片的最后的开放侧接界的分流元件。

本发明还涉及一种制造根据权利要求1的发光器件的方法，该方法包括以下步骤：将所述至少一个分流元件胶粘或焊接到电极层。在优选实施例中，该焊接是激光焊接、热封、电阻焊接、电子束焊接或固态焊接的组中的至少一种，优选地为超声波焊接。

上述发光器件以及要求保护的部件和在所描述的实施例中根据本发明使用的部件不会出现关于尺寸、形状、或材料选择的任何特殊异常。可以无限制地应用在有关领域中已知的技术概念。在从属权利要求中公开了本发明的目的附加细节、特征和优点，并且下面描述的各个附图(其仅仅是示范性方案)示出根据本发明的发光器件的优选实施例。

附图说明

图1示出穿过发光器件的横截面，以及

图2示出发光器件的整个视图(oversight)。

具体实施方式

在图1中，示出了发光器件10的横截面。发光器件10包括具有基本层20(例如玻璃或聚合物衬底)的叠层15。沉积在该基本层20上的是第一电极层30。在该第一电子层30之上，有机发光层50和第二电极层40、40’、40”在彼此上叠加。这三个所述层30、40、50中的每一个都包括小于500nm的厚度，优选地为大约50nm到200nm。一旦施加了从第二电极层40、40’、40”流动到第一电极层30的电流，有机发光层50通过在有机材料中重新组合电子与空穴来辐射光。在金属第二电极40、40’、40”用作反射镜的情况下，所发射的光穿过透明的第一电极层30和基本层20辐射。在透明的第二电极的情况下，光也穿过第二电极而发射到OLED的非衬底(non-subtrate)侧。

由于发光器件10以低电压和高电流驱动，所以薄膜第一电极层30和第二电极层40具有高薄层电阻。所以由于该高薄层电阻连同高电流，沿着所述电极层出现电压降，从而导致亮度不均匀，该问题随着发光器件10的尺寸的增加变得更加严重。为了克服这个缺陷，本发明建议使用至少一个分流元件60、60’。分流元件60、60’包括连接端65和自由端66。分流元件60、60’的连接端65与电极层30、40之一连接。与连接端65相对定位的自由端66伸到叠层15之外。在一个可替换实施例中，连接端65到达叠层15内部，如图1所示。在其他实施例中，分流元件60、60’的连接端65可以被布置在与第二电极40、40’、40”相同的高度处或之上或在第二电极40、40’、40”的顶部。

在一个实施例中，第一分流元件60与第一电极层30连接，而第二分流元件60’与第二电极层40连接。所以这两个电极层都与分流元件60、60’连接，这使得所需的电流可用。根据该电流，分流元件的几何形状和尺寸可以变化。优选地，分流元件60、60’将包括矩形横截面，如图1所示。圆形、三角形或六边形横截面也是合适的。如果使用薄层状分流元件60、60’，则优选的是它们包括在50μm到4mm之间的宽度61和在20μm到800μm之间的高度62。所以，与所示的薄层状分流元件60、60’相反，宽度61可以大于高度62。

为了放松(ease)分流元件60、60’分别与第一电极层30和第二电极层40的连接，金属化元件70、70’被包围在电极层30、40与分流元件60、60’的连接端65之间。分流元件60’通过金属化元件70’与两个第二电极层40、40’连接。第二电极层40”与另一个(未示出)分流元件60’连接。为了防止短路，在第一电极层30与第二电极层40之间不允许有直接接触。因此，绝缘装置90被嵌入叠层15中。该绝缘装置90防止了电流直接从第二电极层40、40’流到第一电极层30。实际上，电流必须流过有机发光层50，从而产生所希望的光。

分流元件60连接到第一电极层30。为了防止短路，在第二电极层40、40’与分流元件60之间嵌入了叠层15中的间隙91。该间隙91可以用绝缘层(在该实施例中未示出)填充。该绝缘层不仅可以覆盖间隙91，而且可以覆盖整个叠层15，包括分流元件60、60’。

金属化元件70、70’的主要用途是支持分流元件60、60’分别到第一电极层30和第二电极层40的连接。因此，合适的是，金属化元件70、70’的厚度在电极层30、40的区域中。甚至更小的高度(小到仅仅几nm)已经表明适用于金属化元件70、70’与分流元件60、60’的超声波焊接。如果不使用金属化元件70、70’，则分流元件60、60’可以直接胶粘到电极层30、40。也可以使用薄膜沉积技术来将分流元件60、60’实现到叠层15中。

图2示出发光器件10的整个视图，还有用于图1中所示的横截面的交叉线I-I。由于发光器件10建立在叠层15之外，所以在基本层20之上，仅仅可以看见第二电极层40的顶层。在所示的实施例中，分流元件60、60’包括模造的布置。金属化元件70、70’沉积在第一电极层20上。分流元件60、60’与该金属化元件70、70’连接。与第一电极层30连接的分流元件60包括梳状结构，而与第二电极层40连接的分流元件60’包括线状结构。如图1所示，在第二电极层40与分流元件60之间，绝缘间隙91被嵌入叠层15中。而且，第二电极层40与线状分流元件60’连接。结合分流元件60的梳状布置，建立矩形照明片80。这些照明片80包括发光器件10的切割部分(cut-out)，其包括第一电极层30、第二电极层40和有机发光层50。在所示的实施例中，所述四个照明片80都嵌在一个基本层20上，由此提高了发光器件10的机械稳定性。

附图标记列表

10 发光器件

15 叠层

20 基本层

30 第一电极层

40，40’，40” 第二电极层

50 有机发光层

60，60’ 分流元件

61 分流元件60、60’的宽度

62 分流元件60、60’的高度

65 连接端

66 自由端

70，70’ 金属化元件

80 照明片

90 色缘装置

91 绝缘间隙

Claims

1.一种发光器件(10)，包括叠层(15)，

该叠层(15)包括基本层(20)、第一电极层(30)和第二电极层(40)，

其中有机发光层(50)夹在第一电极层(30)与第二电极层(40)之间，

具有至少一个分流元件(60，60’)，其包括连接端(65)和自由端(66)，

其中连接端(65)与电极层(30，40)之一连接，以及

其中自由端(66)伸出到叠层(15)之外。

2.根据权利要求1的发光器件(10)，

其特征在于，第一分流元件(60，60’)与所述第一电极层(30)连接，而第二分流元件(60，60’)与所述第二电极层(40)连接。

3.根据权利要求1或2任一项的发光器件(10)，

其特征在于，所述分流元件(60，60’)包括在50μm到4mm之间的宽度(61)，优选地在100μm到2mm之间的宽度，并且所述分流元件(60，60’)包括在20μm到800μm之间的高度(62)，优选地在50μm到500μm之间的高度。

4.根据前述任一项权利要求的发光器件(10)，

其特征在于，所述分流元件(60，60’)包括高于30×10⁶S/m的导电率。

5.根据前述任一项权利要求的发光器件(10)，

其特征在于，所述分流元件(60，60’)被胶粘和/或溅射和/或蒸发和/或焊接到所述电极层(30，40)上。

6.根据前述任一项权利要求的发光器件(10)，

其特征在于，金属化元件(70，70’)与所述电极层(30，40)之一连接，其中所述金属化元件(70，70’)夹在所述电极层(30，40)与所述分流元件(60，60’)的连接端(65)之间。

7.根据权利要求6的发光器件(10)，

其特征在于，金属化元件(70，70’)包括1nm到100nm的层厚度。

8.根据权利要求6或7的发光器件(10)，

其特征在于，所述金属化元件(70，70’)和所述分流元件(60，60’)通过超声波焊接连接，优选地所述分流元件(60，60’)和/或所述金属化元件(70，70’)被模造。

9.根据前述任一项权利要求的发光器件(10)，

其特征在于，所述第一电极层(30)、所述第二电极层(40)和有机发光层(50)是照明片(80)，其中多个照明片(80)沉积在一个基本层(20)上，优选地所述照明片(80)包括在20mm×20mm到250mm×250mm之间的尺寸，优选地在30mm×30mm到150mm×150mm之间的尺寸，优选地在40mm×40mm到80mm×80mm之间的尺寸。

10.根据权利要求9的发光器件(10)，

其特征在于，与所述第一电极层(30)连接的所述分流元件(60，60’)从三个侧面包围所述照明片(80)，而与所述第二电极层(40)连接的分流元件(60，60’)从一侧与照明片(80)接界。

11.一种制造根据权利要求1的发光器件(10)的方法，包括步骤：

-将所述至少一个分流元件(60，60’)胶粘或焊接到所述电极层(30，40)。

12.根据权利要求11的方法，

其特征在于，所述焊接是激光焊接、热焊、电阻焊接、电子束焊接或固态焊接的组中的至少一种，优选地为超声波焊接。