CN102197508B

CN102197508B - 透明oled器件

Info

Publication number: CN102197508B
Application number: CN200980141832.2A
Authority: CN
Inventors: H.利夫卡; C.塔纳塞; C.A.弗舒伦
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2009-10-19
Publication date: 2017-06-23
Anticipated expiration: 2029-10-19
Also published as: JP2012506604A; RU2011120456A; WO2010046833A1; JP5950079B2; US20110193477A1; EP2340580B1; EP2340580A1; RU2507639C2; CN102197508A; US8310149B2

Abstract

本发明涉及一种OLED器件（100），其包含位于阳极（120）和阴极（140）之间的有机层（130），以及位于阳极或阴极上的镜层（150）。有机层（130）结构化为电致发光区域（131）和无源区域（132），同时镜层（150）结构化为不透明区域（151）和透明区域（152）。通过这些结构的至少部分对齐，可以将该OLED器件形成为对于环境光是透明的并且同时在主导（或者甚至单个）方向上发射。

Description

透明OLED器件

技术领域

本发明涉及一种OLED（有机发光二极管）器件，其具有阳极和阴极，有机电致发光层布置在阳极和阴极之间。再者，本发明涉及一种包含这种OLED器件的OLED显示器并涉及一种用于制造这种OLED器件的方法。

背景技术

从US2002/0130605A1获悉一种透明OLED器件，其包含位于两个透明电极之间的电致发光有机层。透明电极是由例如金属颗粒的导电元件图案形成，所述金属颗粒与光的波长相比具有小的尺寸。该OLED器件从其前侧以及其后侧发射光。

发明内容

基于这个背景，本发明的目的是提供一种具有改进的功能的OLED器件，其中期望该OLED器件是透明的以及主导光发射方向可以调节。

该目的是通过根据权利要求1的OLED器件、根据权利要求11的OLED显示器、根据权利要求12的方法以及根据权利要求15的用途实现的。优选实施例在从属权利要求中公开。

根据本发明第一方面，本发明涉及一种OLED器件，其中术语“OLED”应表示该器件按照从有机发光二极管（OLED）公知的方式通过有机层的电致发光来生成光。该OLED器件包含下述部件：

-第一透明电极层。此层在下文中将简称为“阳极”，从而表示其在OLED器件工作期间通常用比其对电极（“阴极”）低的电势来驱动。然而，通常这种名称不应暗示对第一电极层的设计的任何限制。再者，术语“透明”是结合电磁波谱的给定相关部分来理解，该部分典型地包含由OLED器件发射的波长以及环境光的波长。再者，如果物体在前述相关光谱范围中的透明度为至少10%，优选地至少50%，最优选地至少90%，则该物体应称为是“透明的”。

-第二透明电极层，其在下文中将称为“阴极”。与阳极类似的说法适用于此层。

-有机层，其布置在阳极和阴极之间。再者，所述有机层、阳极和阴极应通常在该有机层内构成包含至少一个电致发光区域和至少一个非电致发光区域的功能结构，非电致发光区域在下文中称为“无源区域”。

从常规OLED公知可以通过电致发光生成光的适当有机材料。应指出，术语“层”应包含多层结构，特别是对于有机层的情形。

-附加层，其在下文中将称为“镜层”且具有这样的结构，该结构具有对齐到有机层的电致发光区域的至少一个不透明区域和对齐到有机层的无源区域的至少一个透明区域。应指出，如果区域在相关光谱范围内的透明度小于5%，优选地大约为0%，则该区域称为是“不透明的”。镜层可以例如直接或间接布置在阳极或阴极的任何侧面上，或者镜层可以嵌入或集成到阳极或阴极内。

所描述的OLED器件具有的优点为，其可以同时是透明的（在透明区域与无源区域对齐的点）并具有主要或者甚至单个光发射方向（在不透明区域阻挡其关联的电致发光区域的光发射的点）。取决于有机层和镜层的结构的具体尺寸和相互布置，可以在宽的范围上调节这些属性。因而可以例如通过镜层中透明区域的相对尺寸来影响整个OLED器件的透明度。再者，通过阳极和阴极的有源发射的比例可以在1:1（相等地发射通过两个电极）和0:1（仅仅发射到一个侧面）之间的范围调节。

根据OLED器件的第一优选实施例，有机层和镜层的结构全局对齐和/或局部严格对齐。

“全局对齐”意思是OLED器件具有给定的“对齐轴”（典型地为垂直于阳极、阴极和有机层的轴），以及在该对齐轴的方向上，每个电致发光区域与不透明区域成一直线并且每个无源区域与透明区域成一直线。一方面的电致发光/无源区域以及另一方面的透明/不透明区域的图案因此遵循相同的光栅（raster），不过所述区域的形状可以局部地相互偏差。

“局部严格对齐”意思是，在该对齐轴的方向上，至少一个电致发光区域的每个点与不透明区域的点成一直线，并且/或者无源区域的每个点与透明区域的点成一直线。至少一个电致发光/无源区域和至少一个透明/不透明区域因此不仅对齐而且在几何上全等。

具有结构的全局和局部严格对齐的设计可以例如用于在一个方向上阻挡OLED器件的全部发射。

在可替换实施例中，有机层和镜层的结构仅部分对齐。至少一个电致发光区域可以例如相对于OLED器件的前述对齐轴不与不透明区域成一直线，因而实现在次级方向上的某些发射。

鉴于本发明的优选实施例而选用术语“镜层”，在该实施例中，此层的不透明区域在面向有机层的侧面是反射的（然而在最一般情形下足够的是：“镜层”的不透明区域在相关光谱范围内不是透明的）。在有机层的相应电致发光区域内生成的光接着被反射回到所述层，使得所述光不损失而是发射到期望方向。

镜层的不透明区域可以优选地包含金属，例如选自由下述组成的群组的金属：银（Ag）、铝（Al）、铜（Cu）和金（Au）（但不是仅仅局限于这些金属）。

镜层的不透明区域将典型地覆盖镜层的面积的大约10%至90%。所覆盖的百分比越小，OLED器件的透明度越高。

不透明区域可以很随意地成形和分布在镜层的区域内。优选地，它们成形为（椭圆形、圆形、矩形以及其它几何形状）点或条并分布在规则或不规则（随机）图案内。

镜层的透明和/或不透明区域可以典型地具有范围在1微米（常规光刻的下限）至100微米的（平均）直径。在此上下文中，对于区域的非圆形状应适当地定义术语“直径”，例如定义为可以完全内切在所述形状内的最大圆的直径。透明和/或不透明区域的直径优选地选择为使得可以容易地制造镜层并且避免不期望的光学效应（例如显著的图案或衍射）。更大的直径或更大的图形结构也可以被使用，或者与较小直径区域组合使用，从而实现悦目的可见图案。

OLED器件将典型地包含附加结构和/或层，从而提供例如机械稳定性或针对环境的密封。具体地，其可包含用作载体的比如玻璃或塑料层的透明衬底，阳极或阴极布置在该透明衬底上。

有机层中电致发光和无源区域的功能结构可以通过不同方式实现。因而例如有可能的是，有机层本身的材料在物理上结构化从而在这些区域中表现出不同电致发光属性。另一个可能性为，阳极和/或阴极结构化为具有不同电荷-载流子注入属性的区域；具有正常注入属性的区域于是将提供（在物质上同质的）有机层中的电致发光区域，而具有减少的或不具有注入属性的区域将提供有机层中的无源区域。

根据本发明另一实施例，该OLED器件不是包含仅仅一个具有阳极、阴极和有机层的多层单元，而是包含若干个这种多层单元的层叠。每个这些多层单元包含阳极、阴极和有机层，其中不同单元的有机层具有不同发射特性，例如具有分别在红色、绿色和蓝色范围中的发射峰。再者，至少一个所述多层单元的有机层在功能上结构化为电致发光区域和无源区域，从而实现上述的与镜层的互作用。优选地，多层单元的所有有机层在功能上结构化为电致发光区域和无源区域，其中相应结构可以相同并且彼此对齐，或者可以不同且不对齐。

根据第二方面，本发明涉及一种OLED显示器，其可以例如用于计算机监视器或者用于信息/广告招牌以显示符号、图片等。该OLED显示器特征在于其包含由上述类型的OLED器件构成的单独可控制的像素的图案。这意思是每个像素包含（至少）一个具有阳极、功能结构化有机层和阴极的多层单元以及镜层。如现有技术中所知，OLED显示器优选地图案化成多个单元，所述单元的每个包含一组具有基色的像素，例如分别发射红色、绿色和蓝色的像素。OLED显示器具有的优点为，它是至少部分地透明，同时其有源发射在前侧和后侧是不同的。

本发明还涉及一种用于制造上述类型的OLED器件的方法，该方法包含可以按所列顺序或任何其它顺序执行的下述步骤：

-准备位于两个透明电极层之间，即“阳极”和“阴极”之间的（完全）电致发光有机层。此步骤对应于通常OLED的公知制作。应指出，该准备可包含使用另外的层，例如使用透明衬底。

-通过在至少一个区域内局部地删除电致发光而结构化前述有机层，从而生成电致发光区域和无源区域的结构。毁坏有机层中的电致发光的适当方法，例如经由红外辐射，对于本领域技术人员而言是熟悉的。

应指出，经处理区域相对于电致发光应该是无源的，但是应该是/保持透明。

-将结构化镜层（直接或间接）沉积在阳极或沉积在阴极，使得镜层的至少一个不透明区域（最终，即在成品OLED器件中）对齐到结构化有机层的电致发光区域且镜层的至少一个透明区域（最终）对齐到有机层的无源区域。

关于该制造方法的细节和变型的更多信息，请参考对该方法的产品即OLED器件的上述描述。

在有机层中局部地删除电致发光的一种优选方法是利用特定波长和高强度（例如强度高于10MW/cm²）的光照射该层。因而该有机材料会受影响，例如分解，使得引起电致发光的过程链中断。

根据该制造方法的优选实施例，在电致发光局部删除之前，镜层沉积在阳极或阴极。这种情况下，镜层的结构可以用作一种掩模，以用于生成有机层中的结构。有机层可以例如通过镜层被照射，使得在镜层的不透明区域的阴影中的区域受保护不被照射且因此保持它们的电致发光。这种方法的优点为简化的照射扫描（全面积）和自动/精确的对齐。

附图说明

本发明的这些和其它方面将根据下述的（多个）实施例而清楚明白并参考所述实施例进行阐述。将通过实例的方式借助附图描述这些实施例，在附图中：

图1示意性说明通过根据本发明的第一OLED器件的截面；

图2示意性说明通过第二OLED器件的截面，该OLED器件具有弯曲表面；

图3示意性说明通过第三OLED器件的截面，该OLED器件具有位于阳极和有机层之间的镜层；

图4示意性说明通过第四OLED器件的截面，该OLED器件具有位于阳极和衬底之间的镜层；

图5示意性说明通过第五OLED器件的截面，该OLED器件具有不同颜色的若干多层单元的层叠；

图6示出在根据本发明的OLED显示器的像素上的俯视图；

图7至9说明第一OLED器件的制造过程的连续步骤；

图10示意性说明通过第六OLED器件的截面，该OLED器件具有阴极，该阴极具有注入属性不同的多个区域。

具体实施方式

相同的参考数字或者相差100的整数倍的数字在图中指代相同或相似的部件。

对于若干应用，例如对于作为光源的窗口、隐私窗口、标志牌或装饰灯，透明OLED（有机发光器件）是期望的。如果通常的OLED器件用透明部件来生产，该OLED器件在前侧和后侧同时是发射的。然而对于若干应用，优选的是具有高透明度与后侧不发射且前侧发射良好的组合。同时，这不应造成效率降低。

为了解决上述问题，此处提出一种OLED设计，其中有机层在功能上结构化为电致发光区域和无源（即非电致发光）区域，且其中镜层设有（i）至少一个不透明区域，其与有机层的电致发光区域对齐，以及设有（ii）至少一个透明区域，其与有机层的无源区域对齐。在下文中，将更详细描述这种总体构思的各种优选实施例。

图1以示意性断面侧视图示出根据本发明的第一OLED器件100。在相应坐标系的正z方向上看，OLED器件100包含下述一系列的层：

-透明衬底110，其例如由具有防水层的玻璃或透明塑料制成。衬底提供机械稳定性并保护敏感的光电子层。

-称为“阳极”的第一透明电极层120，其可以例如由铟锡氧化物（ITO）、掺杂的氧化锌、或者例如PEDOT:PSS的有机层组成，其有可能与精细金属格栅结构组合以降低有效薄层电阻。

-在功能上（以及在此实施例中，也在物理上）结构化成电致发光区域131和无源（即非电致发光）区域132的有机层130，其中所述区域在x方向上彼此紧挨布置且在z方向上延伸通过整个有机层。在电致发光区域131中，当从不同侧面注入此层的电子和空穴复合时，通过从常规OLED已知的过程来生成光。无源区域132典型地由电致发光区域131的改性材料组成。然而通常无源区域可以由完全不同的（有机或无机）材料组成。

-称为“阴极”的第二透明电极层140，其例如由薄层的银（Ag）构成。

-由不透明区域151和透明区域152的图案组成的“镜层”150。在图1的实例中，镜层150的结构与有机层130的结构全局对齐和局部严格对齐，其中相对于给定对齐方向（在所示实施例中，z方向）来判断该对齐。如图所建议，透明区域152可以简单地是空的，即对环境开放。然而优选地，通过图中未示出的一些透明封装，OLED器件100完成制作并在其顶侧被密封。

当适当电压应用于阳极120和阴极140之间时，将在电致发光区域131内生成光。如光线L1所示，此光的一部分将直接被引向衬底110并根据需要通过其前侧（图中的底部）离开OLED器件100。

如光线L2所示，所生成的光的另一部分将在相反方向（正z方向）上发射朝向OLED器件100的后侧。然而，由于镜层150的不透明区域151的原因，通过后侧的发射被阻挡。由于不透明区域151典型地在它们的底侧是反射的，光线L2不是简单地被吸收而相反是被反射，且因此也将能够通过前侧离开OLED器件100。

如光线LT和LT'所示，环境光在镜层的透明区域152可以自由地穿过OLED器件100。结果，OLED器件100将看上去是（至少部分地）透明的且同时具有有源光发射的主导或主要方向（图1中的负z方向）。

应指出，图1仅仅是示意性的且不是按比例的，该图建议在电致发光区域131中生成且与正z方向成一角度指向的光线L3可以通过透明区域152离开OLED器件100。如果这种通过后侧的减少的发射是不期望的，则例如通过使不透明区域152略大于相应的电致发光区域131而可以阻挡这种减少的发射。

图2示出第二OLED器件200的可替换设计。基本而言，此OLED器件200的结构类似于第一OLED器件100的结构，使得不必对其再次详细描述。第二OLED器件200的第一差异在于：衬底210是弯曲的，例如因为其为玻璃透镜或其为柔性衬底。因此，其它层也是弯曲的。第二差异在于：具有其不透明区域251和透明区域252的结构化镜层250现在布置成紧挨着阳极220，此处布置在阳极和衬底210之间。

图3示出根据本发明的第三OLED器件300。同样，基本设计与图1的基本设计相似。然而，具有其不透明区域351的结构化镜层350现在布置在阳极320和有机层330之间。如图所建议，不透明（例如金属）区域351可以嵌在阳极320的透明材料内。

图4示出作为前述实施例的变型的第四OLED器件400，其中具有其不透明区域451的结构化镜层450布置在阳极420和衬底410之间。不透明区域451同样可以嵌在阳极420的透明材料内。

图5示出根据本发明的第五OLED器件500。同样，基本设计与图1的基本设计相似。然而OLED器件500不是包含仅仅一个多层单元，而是两个多层单元R、G。由第一阳极520R、第一有机层530R和第一阴极540R构成的第一多层单元R布置在衬底510上，且其有机层530R具有在光谱的红色部分中的发射峰。由第二阳极520G、第二有机层530G和第二阴极540G构成的第二多层单元G布置在第一多层单元R上，且其有机层530G具有在光谱的绿色部分中的发射峰。结构化镜层550布置在此第二多层单元G的顶部上。

由于不同有机层具有其不同发射特性的原因，红色光LR和绿色光LG可以由OLED器件500发射。如果两个多层单元R、G的电极是单独可控制的，则OLED器件500的色点可以相应地被调节。

应指出，当然可以添加另外多层单元，特别是发射蓝色光的一个另外多层单元。

图6说明在OLED显示器1000的（小）部分上的俯视图。照例，OLED显示器1000包含大量单独可控制的发光像元（像素），其中多组的三个像素置为彼此靠近，每个像素具有不同基色。在OLED显示器1000中，分别为红色、绿色和蓝色基色的所示圆形像素PR、PG、PB是由图1中所述类型的OLED器件100构成。在这些像素上的俯视图示出镜层的不透明区域151和其余透明区域152。

图7至9示出第一OLED器件100的制造的连续步骤。

根据图7，制造是以常规透明OLED器件开始，其包含一系列的透明衬底110、透明阳极120、均匀电致发光有机层130'和透明阴极140。有机层可以例如是小分子（smOLED）或聚合物OLED层。

根据图8，在第一额外步骤中，点状厚金属（例如Ag或Al）结构作为“镜层”150沉积在透明阴极上。镜层包含不透明区域151，其优选是反射且导电的。点图案应覆盖远小于总面积的70%从而保持可接受的透明度。点的形状和布置可以取决于期望的外观而自由地选择。例如，可以按照规则配置（例如格栅、蜂窝、…）或者按照随机方式使用方形、矩形或圆形点。后者具有的优点为，干涉和莫尔效应被减小或抑制。点以外的形状，例如条或同心圆也是可能的，从而提供了最终外观的更多设计自由度，特别是对于其中金属区域适度地清楚可见的实施方式。OLED可以用例如玻璃封装或者用透明薄膜封装（未示出）来封装。

图9示出第二额外步骤，其中OLED利用高强度光L从后侧（图中顶部）来曝光，使得或者来自OLED的电致发光被局部地破坏（对于基于聚合物的器件的情形），或者通过对载流子（空穴或电子）注入层（例如Alq₃或NPD）至少其一或它们界面的局部调整来实现局部电流阻挡和/或注入防止。在这个删除电致发光期间，镜层的点状结构局部地保护有机层，使得区域131保持电致发光。该过程是自对齐的，因此该曝光可以是全面积曝光。

还可能在封装之前破坏电致发光。可以在欧洲专利申请EP07119048.2（申请日为2007年10月23日）中找到如何破坏电致发光的典型过程。

破坏OLED中的电致发光或者局部地防止电流注入将形成这样的器件，其仅以良好的效率向前方发射。在该器件发射光时，人们仍可以从后方通过该器件观看。

对所描述的制造过程进行不同修改是可能的。替代全面积曝光，例如也可以按图案化方式进行曝光从而从顶侧获得某些光效果。按这种方式可以在OLED器件100的前侧上形成不同光强度，例如，具有较少来自其的明亮光线的前侧亮斑，在后侧上的具有来自其的光线的暗斑。再者，镜层可以可替换地布置成直接接触有机层，因而夹置在有机层和阳极或阴极之间。

当镜层布置在阳极时，如图2、3和4所示，必须从OLED器件的前侧进行该曝光从而删除电致发光。

图10示出根据本发明的OLED器件600的第六实施例。相对于图1的实施例的第一差异在于：镜层650的不透明区域651集成到阴极640内且布置成接触有机层630。再者，有机层630中电致发光区域631和无源区域632的功能结构在此实施例中是通过电荷载流子注入的差异来实现。具体地，阴极640的材料具有不良注入属性，而不透明区域651的反射点具有良好注入，比较专利申请EP08160087.6（申请日为2008年7月10日）。这种情况下不需要激光破坏电致发光（不过它仍可以被应用）。相同的流程也可应用在阳极侧。

所有上述实施例也可以与柔性透明OLED结构组合使用。再者，当然有可能提供两个或更多个镜层，例如一个镜层位于阳极且一个镜层位于阴极。

上述类型的OLED器件的应用实例包含：

-窗口，其仅仅在夜晚发射到房间内，而在白天太阳可以穿过。如果需要，可以将某些更多的光添加到阳光。

-温室照明：在白天时可以利用太阳（从屋顶和壁）并且可以添加例如红色（或其它颜色）OLED面板以增强生长。

-各种设计灯。

-标志牌设计。

-指示会议室“被占用/空闲”的灯/窗口。

最后指出，在本申请中术语“包含”并不排除其它元件或步骤，“一”或“一个”并不排除多个，以及单个处理器或其它单元可以实现若干装置的功能。本发明存在于每一个新颖的特性特征以及特性特征的每一种组合。再者，权利要求中的附图标记不应解读为限制它们的范围。

Claims

1.一种OLED器件（100-600），其相对于电磁波谱的给定相关部分具有至少10%的透明度，电磁波谱的所述部分包含由该OLED器件发射的波长以及环境光的波长，该OLED器件包含：

-阳极（120-620），其由第一透明电极层形成；

-阴极（140-640），其由第二透明电极层形成；

-有机层（130-630），其布置在该阳极和该阴极之间，其中所述有机层具有至少一个电致发光区域（131-631）和至少一个无源区域，即非电致发光区域（132-632），其中所述有机层在功能上结构化从而在电致发光区域和非电致发光区域中表现出不同电致发光属性；

-镜层（150-650），其直接或间接布置在该阳极或阴极的任何侧面上，该镜层包括对齐到电致发光区域的至少一个不透明区域（151-651）和对齐到该有机层的无源区域的至少一个透明区域（152-652），使得该OLED器件具有主要光发射方向；以及

-透明衬底（110-610），

-其中所述阳极（120-620）、所述阴极（140-640）、所述有机层（130-630）、所述透明衬底（110-610）、以及所述镜层（150-650)的透明区域（152-162)配置成用于通过环境光。

2.根据权利要求1的OLED器件（100-600），

其特征在于该有机层（130-630）和该镜层（150-650）的结构全局对齐和/或局部严格对齐。

3.根据权利要求1的OLED器件（100-600），

其特征在于该有机层（130-630）和该镜层（150-650）的结构仅部分对齐。

4.根据权利要求1的OLED器件（100-600），

其特征在于该镜层（150-650）的该不透明区域（151-651）在面向该有机层（130-630）的侧面是反射的。

5.根据权利要求1的OLED器件（100-600），

其特征在于该镜层（150-650）的该不透明区域（151-651）包含金属。

6.根据权利要求5的OLED器件（100-600），

其特征在于该金属为Ag、Al、Cu和/或Au。

7.根据权利要求1的OLED器件（100-600），

其特征在于该不透明区域（151-651）覆盖该镜层（150-650）的面积的大约10%至90%。

8.根据权利要求1的OLED器件（100-600），

其特征在于该镜层（150-650）的该不透明区域（151-651）成形为按规则或不规则图案分布的点或条。

9.根据权利要求1的OLED器件（100-600），

其特征在于该镜层（150-650）的透明区域（152-652）和/或不透明区域（151-651）具有介于1µm和100µm的直径。

10.根据权利要求1的OLED器件（600），

其特征在于所述阳极（620）和/或阴极（640）结构化为不同电荷-载流子注入属性的区域。

11.根据权利要求1的OLED器件（500），

其特征在于该OLED器件包含多层单元（R，G）的层叠，每个所述多层单元具有阳极（520R，520G）、有机层（530R，530G）和阴极（540R，540G），其中所述有机层具有不同的发射特性。

12.一种OLED显示器（1000），其包含由根据权利要求1的OLED器件（100）构成的像素（PR，PG，PB）的图案。

13.一种用于制造根据权利要求1的OLED器件（100-600）的方法，该OLED器件相对于电磁波谱的给定相关部分具有至少10%的透明度，电磁波谱的所述部分包含由该OLED器件发射的波长以及环境光的波长，该方法包含下述步骤：

-准备位于阳极（120）和阴极（140）之间的电致发光有机层（130'）；

-通过利用高强度的光照射该有机层在至少一个区域（132）内删除所准备的有机层的电致发光，从而生成电致发光区域（131）和无源区域（132）的结构；

-将结构化镜层（150）沉积在该阳极或该阴极，使得该镜层的至少一个不透明区域（151）对齐到电致发光区域且至少一个透明区域（152）对齐到结构化有机层的无源区域，使得该OLED器件具有主要光发射方向。

14.根据权利要求13的方法，

其特征在于在电致发光被删除之前，沉积该镜层（150）。

15.根据权利要求1的OLED器件（100-600）用作窗口、温室照明或者指示灯的用途。

16.根据权利要求12的OLED显示器（1000）用作窗口、温室照明或者指示灯的用途。