CN102687303B - 温度分布均匀的有机发光装置 - Google Patents

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Abstract

一种有机发光装置（100），包括用于产生电致发光辐射的有源层和用于导出在电致发光过程中形成的热量的导热层（206）。导热层（206）具有大于200W/mK、尤其大于500W/mK的热导率。

Description

温度分布均匀的有机发光装置
说明书
本发明涉及一种有机发光装置。
有机发光装置（有机发光装置（organiclightemittingdevice）或者OLED）为发光辐射器，借助所述发光辐射器从电能中产生电磁辐射。OLED具有至少一个有机有源层，在所述有机有源层中形成电磁辐射。有源层设置在阳极和阴极之间。在施加正向电势时，阳极将空穴注入到有源层中，同时阴极注入电子。所注入的空穴和电子分别（在外部施加的电场的影响下）朝着相反充电的电极迁移并且在复合时在有源层中产生电致发光的发射。
OLED尤其具有下述优点，其能够用作大面积的和均匀的光源。这实现了作为照明机构的完全新颖的应用。如今，如申请人的“ORBEUSCDW-031”的产品的市面上可获得的OLED还具有相对低的光产出。然而，未来应该实现显著更高的光产出和光密度。然而，随着大小和随着更大的光密度形成下述问题：OLED在内部升温。因此形成热效应，例如不同功能层的老化。因为在大面积的器件之上的温度分布并不均匀地进行，所以能够形成在层中的不同的局部老化过程，所述层随着器件工作时间增长而导致光密度非均匀性增强。然而这种非均匀性是不希望的。
本发明基于下述问题，说明一种有机发光装置，其中尽可能地避免非均匀的温度分布。
所述问题通过根据权利要求1所述的有机发光装置来实现。
有机发光装置的改进形式和优选的扩展方案在从属权利要求中说明。
发明内容
有机发光装置的不同的实施形式具有用于产生电致发光辐射的有源层和用于导出在电致发光过程期间形成的热量的导热层。导热层具有大于200W/mK、尤其大于500W/mK的热导率。
用于实施形式的共同的基本思想为，将用于导出或者分配热量的导热层引入到有机发光装置中。导热层具有尤其良好的热导率。所述热导率大于在有机发光装置中所使用的金属的热导率。铝的热导率例如为200W/mK。尤其基于碳的材料用作导热材料。所述导热材料例如能够使用碳纳米管（碳纳米管（carbonnanotube）或者CNT）。CNT作为材料是能够尤其良好导热的，使得能够良好地向外输送在装置中产生的热量。此外，CNT在其实现用作半导体或电导体的电特性中能够尤其以各种方式使用在有机发发光装置的不同材料中。最后，CNT在其光学特性中适合于仅微小地影响装置的发光特性。只要光学特性不重要，就能够使用其他的材料，例如包含石墨的、薄的导热膜。导热膜还能够包含金属，以便实现高的热导率。
在不同的实施形式中，导热层与有源层直接接触。为此，导热层能够与有源层处于直接的机械或者物理接触中。导热层例如可以施加到有源层上。由此，在有源层中所形成的热量能够尤其有效地从有源层中导入到有机发光装置的其他区域中。此外，在有源层中进行热分布的尤其有效的均匀化。由此，例如老化过程在有源层中均匀地进行，使得有机发光装置的发光特性也在有源层的老化时基本保持均匀。
在不同的实施形式中，导热层（206）设置在电致发光辐射的辐射耦合输出路径中。在此，导热层优选具有对于电致发光辐射的足够高的透明性。因此，正好在下述区域中实现热量均匀化，在所述区域中形成或者显著影响有机发光装置的发光特性。
为了尤其好地导出热量，导热层在多个实施形式中延伸至装置的外侧。在其他的实施形式中，导热层耦联到热沉处，例如耦联到冷却体处。在一些实施形式中，热量仅仅在装置之内均匀地分布，以便实现均匀的、即均一的温度分布。
在此，在一些实施形式中，导热层具有多个分离的子区域。所述子区域能够设置在有机发光装置内的所有合适位置处。因此变得可能的是，在装置的温度负荷中得到期望的温度分布。
在一些实施形式中，有机发光装置具有阳极层并且导热层在阳极层中设置为中间层。这是尤其有利的，因为阳极层通常具有作为层材料的透明金属氧化物。透明金属氧化物通常具有低的热导率，所述热导率通过中间层来改进。
在此，在所述实施形式的一些扩展方案中，导热层在阳极层中设置为多个中间层。
在一些实施形式中，有机发光装置具有有机功能层，所述功能层具有有源层。导热层在有机功能层中设置为中间层。所述实施形式是尤其有利的，因为由此将热量从有机发光装置的常常产生热量的区域中导出。在有源层中，通过电致发光产生电磁辐射。这通过电子空穴对（激子）的复合和其弛豫来进行。但是，所述弛豫还能够通过与发射电磁辐射不同的过程来进行，例如通过形成热量的淬灭（quenching）。尽管所述效果是不期望的，然而其从未被完全地抑制。为了散热，通过在有机功能层中的导热层还实现，敏感的有机材料正好能够通过所述的实施形式的结构尤其好地进行冷却；然而，至少通过导热层实现热能的均匀分布并且因此实现有机功能层的均匀热负荷。
在所述实施形式的一些扩展方案中，导热层在有机功能层中设置为多个中间层。
在一些实施形式中，有机发光装置具有被导热层所覆盖的阴极层。因为通常没有经由阴极层来耦合输出辐射，所以所述结构实现尤其良好的并且因此还有效的热耦合输出。当阴极具有金属、金属合金或者金属层并且因此同样具有相对好的导热体时，这就更加适用。
在一些实施形式中，导热层设置在阳极层和有机功能层之间。因此，导热层能够在没有大量调整现有制造工艺的情况下设置在有机发光装置中。此外，在所述装置处有利的是，正好在下述位置处改进散热，在所述位置处否则发生极其差的温度补偿。在一些扩展方案中，导热层以分离条带的形式在阳极层和有机功能层之间的边界面上延伸，使得尽可能低地影响经由阳极侧进行的光学耦合输出。在一些扩展方案中，导热层网状地在阳极层和有机功能层之间的边界面上延伸。
附图说明
下面，按照参考附图详细阐明有机发光装置的不同的实施例。在附图中，附图标记的第一数字说明首先使用该附图标记的附图。相同的附图标记用于附图中同类的或者起相同作用的元件或者特性。
其示出：
图1示出有机发光装置的俯视图；
图2示出第一实施例的沿着剖面轴线A-A的横截面图；
图3示出第一实施例的阳极层的俯视图；
图4示出第一实施例的另一扩展方案的俯视图；
图5示出第二实施例的沿着剖面轴线A-A的横截面图；
图6示出第三实施例的沿着剖面轴线A-A的横截面图；以及
图7示出第四实施例的沿着剖面轴线A-A的横截面图。
具体实施方式
图1示出有机发光装置的俯视图。有机发光装置100为电致发光装置。所述有机发光装置具有施加到阴极层102上的第一上侧。阴极层102与阴极端子104连接。连接经由第一电极106进行，所述第一电极为在所示出的有机发光装置100的阴极中的一部分。有机发光装置100的阳极与阳极端子108连接并且具有第二电极110。第二电极110直接地邻接于阳极层，所述阳极层覆盖有机发光装置100的对置于阴极层102的表面。在图1中不能够识别阳极层。
阴极层102和阳极层用作载流子的至设置在阴极与阳极之间的有机功能层的馈电部。两个馈电部能够包括例如为Ag的金属或者金属化合物。在此，具有高反射系数的金属尤其适合，以便避免在有机功能层之内的吸收。馈电部中的至少一个构成为透明的馈电部，以便能够将在有机功能层之内产生的电磁辐射向外耦合输出。同样能够考虑，两个馈电部均构成为透明的馈电部，以便提供整体上透明的有机发光装置。透明的馈电部能够具有透明导电氧化物（透明导电氧化物（transparentconductiveoxide）或者TCO）。TCO通常为金属氧化物，例如氧化锌、氧化锡、氧化镉、氧化钛、氧化铟或者氧化铟锡（ITO）。除了包含SnO2和In2O3的二元金属材料化合物之外，例如为Zn2SnO4、CdSnO3、ZnSnO3、MgIn2O4、GaInO3、Zn2In2O5或者In4Sn3O12三元金属氧材料化合物还或者不同透明导电氧化物的混合物也属于TCO。此外，TCO不强制地符合计量化学的组成并且还能够是p或者n掺杂的，以便实现高的导电性。馈电部能够包含如聚乙撑二氧噻吩（“PEDOT”）的高导电性的有机材料或者掺杂的有机层。关于有机传导层，“掺杂”的概念能够代表有机层的部分氧化或者还原。可能的是，全部所述材料彼此适当组合地存在于馈电部中。
下面，根据用于四个实施例的沿着剖面轴线A-A的横截面描述有机发光装置100的结构。在此，对置的第一电极106和第二电极110出于简化视图的理由而示为阴极端子104或者阳极端子108的一部分。
第一实施例
图2示出第一实施例的沿着剖面轴线A-A的横截面图。有机发光装置100具有衬底200，在所述衬底上施加层序列。典型地，衬底200为例如玻璃或者膜的透明支承体，例如可弯曲的塑料膜。在衬底200上施加有阳极层202。阳极层202是透明的。为此，阳极层202包括例如为TCO的适当的透明导电材料，如ITO。在阳极层202上施加有机功能层204。在有机功能层202之上施加阴极层102。通常，所示出的层序列由封装部所覆盖，所述封装部出于简化视图的理由而对于整个说明书而言是不考虑的并且因此略去。
有机功能层204具有一个或多个有机层。至少设有有源层，如果将电压施加到所述有源层上，则在所述有源层中产生发射的辐射。有源层具有电致发光材料。例如，电致发光材料能够具有用于荧光发射或者磷光发射的适当的聚合物。替选地，通过荧光性或磷光性发射的小的有机分子能够用作有源层（有机电致发光层）。
在施加正向电势时，阳极将空穴注入到阳极层202中，同时阴极将电子注入到阴极层102中。所注入的空穴和电子分别（受外部施加的电场影响地）朝着相反充电的电极迁移并且通过复合在有源层中产生电致发光的发射。
电荷的运送分别能够经由电荷运输层进行。设置在阳极层202和有源层之间的电荷运输层还称作（空穴运输层）（holetransportlayer）（HTL）。所述空穴运输层例如能够具有p掺杂的、导电的有机或者无机材料。设置在阴极层102和有源层之间的电荷运输层还称作（电子运输层）（elctrontransportlayer）（ETL）。所述电子运输层例如能够具有n掺杂的、导电的有机或者无机材料。对于两个电荷运输层还能够使用适当的本征的、即未掺杂的层。电荷运输层同样为有机功能层的一部分。
为了能够将电压施加到有机功能层204或者有源层上，阴极层102与第一端子104连接。阳极层202与第二电端子108连接。第一端子104和第二端子108能够连接到在附图中没有示出的电源处。例如，所述第一端子和第二端子耦合至例如为电池或驱动电路的恒流源。
在电荷在有源层中复合时以及通过在馈电部中的欧姆电阻而在有机发光装置100之内产生热量。所述热量对于在有机功能层204中的材料是尤其有不利的。在那里所使用的材料通常为有机分子或者有机高分子（聚合物）。其能够由于温度效应而降解，尤其能够形成如离解的过程。在制造OLED时所使用的这种有机材料能够在温度作用下既在分子结构中还在材料结构中（例如通过[再]结晶、玻璃相变等）变化，使得能够引起其他的光学特性，例如关于发射谱或者折射率的光学特性。在第一实施例中，设置导热层206以用于散热。所述导热层具有多个子区域，所述子区域以导体带的形式横向地在阳极层202和有机功能层204之间延伸。因此，导热层206类似于所谓的母线而设置在阳极层202和有机功能层204之间。所述布置尤其结合图3变得清楚。图3示出第一实施例的阳极层202的俯视图。
导热层206具有将两个重要特性彼此联系的导热材料。一方面，该材料具有高的热导率。在此，对于设置在OLED的本体中的导热层206而设有至少500W/mK的热导率。另一方面，该材料对于所发射的辐射是至少部分透明的，使得所述材料尽可能少地影响有机发光装置100的发光特性。尤其良好适用于此的材料为CNT。所述材料通常具有极其高的热导率。所述热导率比金属高至少一个量级（为其10倍）。此外，通常在阳极侧上所使用的透明的金属氧化物和衬底200具有还更低的热导率。此外，通过适当地选择CNT的结构，能够实现CNT的期望的光学特性和/或高度导电性。因此，CNT能够在有机发光装置100中形成尤其好的热沉，而没有显著地干扰作为电子发光装置的CNT的自身功能。
因为导热层206仅施加到阳极层202的子区域上，所以特别地仅微小地影响照明特性。在此，还能够将尤其薄的条带设置为导热层206的子区域。普遍地，能够通过选择子区域的尺寸、数量和密度来优化在有机功能层204和阳极层202之间的散热。
但是同样可能的是，能够影响在有机发光装置的其他位置处的散热，以便适当地形成所述有机发光装置的温度特性。这将根据下面的实施例来详细描述。
图4示出第一实施例的另一扩展方案的阳极层的俯视图。导热层206网状地在阳极层202上延伸。导热层206形成六边形的网，使得在同时低的覆盖的情况下实现尽可能好的热耦合。因此，尤其小地影响有机发光装置的照明特性。
在两个扩展方案中，能够通过如热蒸镀、化学气相沉积（chemicalvapordeposition）（CVD）的方法，通过电弧或者激光施导热层。能够通过掩模或者光刻步骤实现结构化。
第二实施例
图5示出第二实施例的沿着剖面轴线A-A的横截面。第二实施例与第一实施例的区别在于，导热层206没有设置在阳极层202和有机功能层204之间，而是导热层覆盖在背离有机功能层204的侧上的阴极层102。这尤其当并不经由阴极层102来耦合输出辐射时才是可能的，因为由此在导热层206中的辐射吸收是不重要的。在所述情况下，阴极层102有利地具有反射的材料，例如金或者铝。导热层206理想地如在第一实施例中那样具有碳。其热导率应该高于阴极材料102的热导率。对于不透明的阴极层，由于高的反射系数而经常使用铝。因此，导热层206应该具有大于200W/mK的导热系数。所述导热层能够由导热膜，例如由薄的石墨膜制成，所述石墨膜施加在阴极层102上。所述的导热层还能够具有如CNT的材料。CNT形成良好的热导体，使得经由阴极层102形成尤其好的热沉。
第三实施例
图6示出第三实施例的沿着剖面轴线A-A的横截面图。第三实施例与第一实施例和第二实施例的区别在于，将导热层206以多个子区域的形式引入在阳极层202中。在此，导热层206的子区域形成交替地引入在阳极层材料之间的中间层。在此，导热层206的厚度能够选择成，使得所述导热层尽可能小地影响阳极层202的光学特性。在此，CNT的使用也是尤其适合的，因为所述材料在适当地选择纳米管的结构时为良好的电导体。
第四实施例
图7示出第四实施例的沿着剖面轴线A-A的横截面。第四实施例与其他的实施例的不同在于，导热层206以中间层的形式引入到有机功能层204中。中间层能够将各个功能性部分层，例如HTL、有源层或者ETL彼此分离，或者中间层能够嵌入到所述功能性部分层中。在此，由于光学的和电学的特性还尤其能够使用如CNT的材料。
全部所述的实施例能够以适当的方式彼此组合，使得导热层206的子区域能够设置在有机发光装置100的全部适当的位置处。这些子区域例如通过向有机发光装置100的外部区域延伸的方式来分别设计成热沉，使得向外散热。所述子区域例如还能够热耦合到其他的热沉上，例如热耦合到冷却体上。
整体上，石墨膜或者CNT适合作为导热层206的材料，因为由此所述石墨膜或者CNT能够使用在有机发光装置100的全部适当的位置处。CNT作为材料是可尤其良好导热的，使得能够将在装置100中产生的热量良好的向外部运输。此外，CNT在其实现作为半导体或者电导体的使用的电特性中，能够尤其以多种方式使用在有机发光装置100的不同材料中。最后，CNT在其光学特性中适合于，仅微小地影响装置100的照明特性。CNT尤其通过热蒸镀来施加，以便避免已经引入的有机材料的不必要的热学负荷。
结论
为了说明所基于的思想而根据单个的实施例描述有机发光的装置。在此，实施例不限制于特定的特征组合。即使一些特征和扩展方案仅结合特殊的实施例或者单个的实施例描述，所述特征或者扩展方案仍能够分别与来自其他的实施例中的其他特征组合。如果仍能实现通用的技术教导，则同样可能的是在实施例中略去或者添加各个所示出的特征或者特殊的扩展方案。
附图标记列表
有机发光装置100
阴极层102
阴极端子104
第一电极106
阳极端子108
第二电极110
衬底200
阳极层202
有机功能层204
导热层206

Claims (7)

1.有机发光装置(100)，包括：
-有源层，所述有源层用于产生电致发光辐射以及将所述电致发光辐射耦合输出；
-导热层(206)，所述导热层设置在所述电致发光辐射的耦合输出路径中，用于导出在电致发光过程中形成的热量；
-阳极层(202)；
其中所述导热层(206)具有大于200W/mK的热导率；
其中导热层(206)具有作为导热材料的能导电的碳纳米管，以及
其中所述导热层(206)在所述阳极层(202)中设置为中间层。
2.根据权利要求1所述的有机发光装置(100)，其中所述导热层(206)具有大于500W/mK的热导率。
3.根据权利要求1或2所述的有机发光装置(100)，其中所述导热层(206)设置在所述电致发光辐射的辐射耦合输出路径中。
4.根据权利要求1或2所述的有机发光装置(100)，其中所述导热层(206)具有多个分离的子区域。
5.根据权利要求1所述的有机发光装置(100)，
其中所述导热层(206)在所述阳极层(202)中设置为多个中间层。
6.根据权利要求1或2所述的有机发光装置(100)，包括：
-有机功能层(204)，所述有机功能层具有所述有源层；
其中另外的导热层(206)在所述有机功能层(204)中设置为中间层。
7.根据权利要求6所述的有机发光装置(100)，其中所述另外的导热层(206)在所述有机功能层(204)中设置为多个中间层。
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