CN102782895B - 具有弹性电极的光电装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及光电装置，具体涉及用于接触光电装置的布置。光电装置（200）包括弹性电极（208）。描述了用于形成弹性电极（208）的方法。

Description

具有弹性电极的光电装置

技术领域

本公开涉及光电装置，具体涉及用于接触光电装置的布置。

背景技术

光电装置被布置用于将电能转换为诸如可见光的电磁辐射，或者反之亦然。光电装置的一个示例是发光装置，诸如发光二极管（LED）。发光装置用于通过光学表面（即，发光表面）发射光。光电装置典型地包括接触将电流转换为光能的有源区的电极。电极连接到允许将发光装置连接到外部能量源（诸如，电池）的外部触点。

大面积光源的具体示例是有机发光装置（OLED）。OLED包括有源区，该有源区包括有机材料以发出电磁辐射。有源区典型地布置在作为电子触点的正极和负极之间。如果电压施加到触点，则电荷载流子被注入有源区中。在电压降的影响下，通过正极注入的正电荷载流子（即，空穴激发（空穴））通过有源区向负极迁移。在电压降的影响下，通过负极注入的电子通过有源区向正极迁移。在有源区内，空穴和电子可能最终复合为激子并在发出电磁辐射（诸如，可见光）时弛豫（relax）。

光电装置的其他示例通过电子处理检测光信号。这些装置可以被布置为光电检测器或用于将电磁辐射转换为电能的能源，诸如太阳能电池。光电装置的其他示例包括用以接收光能并将光能引导至有源区的较大的光学表面。

两种类型的装置都用在大面积应用中。在大面积应用中，期望提供不覆盖或遮蔽光学表面的电极。此外，期望提供容易接触到外部电源或另一电子装置（诸如，另一光电装置）的电极。

发明内容

根据本公开的光电装置的各种实施例具有支撑物（support）和布置在支撑物上的导电层。有源层连接到导电层。覆盖有源层的封装盖（encapsulationcapping）附接到支撑物。层间间隙形成在支撑物与封装盖之间。弹性电极布置在层间间隙中并接触导电层。

光电装置的这些实施例提供了光电装置的侧面弹性电极。这使得光电装置容易连接到电端子。作为示例，光电装置可如瓦片（tile）一样铺设。这在光电面板（诸如，有机发光装置、包括光电元件的光束波导模块或太阳能电池）的情况下尤其具有优势。由于电触点布置在侧壁处，所以大的光学有源表面可以保持不接触元件。此外，弹性电极的提供允许邻近单元之间的小接触区域。

在光电装置的各种实施例中，弹性电极包括弹性体。另外，在其他实施例中，弹性电极可包括弹性元件，诸如弹簧。

在光电装置的各种实施例中，弹性电极包括分散在弹性基质材料中的导电粒子。导电粒子（诸如，包括金属或碳的粒子）的分散提高了弹性电极的电导率。

在光电装置的各种实施例中，弹性电极包括导电弹性体。

在光电装置的各种实施例中，有源区包括有机发光材料。有机发光材料允许布置大面积发光表面。因此，光电装置可被布置为大的照明瓦（lightingtile）。在一些实施例中，发光表面是由支撑物和/或封装盖来限定的。

在光电装置的各种实施例中，支撑物形成为刚性支撑物。这可通过使用各种刚性材料（诸如，玻璃、陶瓷等）来实现。在其他实施例中，支撑物可包括柔性材料，诸如塑料。

在光电装置的各种实施例中，封装盖通过附接构件附接到支撑物。因此，有源区可由封装盖、附接构件以及支撑物完全密封。此外，附接构件允许在封装盖与支撑物之间限定的间隔，从而限定了层间间隙的垂直延伸部的尺寸。在一些实施例中，附接构件可包括以下中的至少一个：胶粘剂；焊球；或玻璃料。

形成电子面板装置的电极的方法的各种实施例包括以下步骤：

-提供具有导电层和层间间隙的电子面板装置，该导电层伸入层间间隙中；

-将处于液相的导电弹性体施加到层间间隙上；

-固化导电弹性体。

在各种实施例中，该方法包括如下步骤：在固化导电弹性体之前，使得导电弹性体流入层间间隙中以覆盖导电层的一部分。

在各种实施例中，该方法包括如下步骤：提供层间间隙以使得通过毛细力使导电弹性体被拉进层间间隙中。

在该方法的各种实施例中，固化导电弹性体的步骤包括以下步骤中的至少一个：施加IR辐射；加热；将电流施加到导电弹性体；或者将交联剂施加到导电弹性体。替选地，弹性体也可在室温下固化或干燥。

在该方法的各种实施例中，施加导电弹性体的步骤包括以下步骤中的至少一个：将导电弹性体刷涂到层间间隙上；或者将层间间隙浸入液态导电弹性体的溶液（bath）中；或者注入导电弹性体。

在各种实施例中，该方法包括将导电弹性体压入层间间隙中的步骤。

附图说明

参照附图描述具体实施方式。在附图中，附图标记的最左边的数字标识附图标记第一次出现的图。在说明书和附图中在不同示例中的相同附图标记的使用可以表示类似或相同的项。虽然所描述的所有实施例涉及发光装置，尤其涉及有机发光装置，但是容易理解，也可在光电装置的其他实施例（诸如，光电检测器或太阳能电池）的情况下应用本公开。

图1示出了接触凸出部（ledge）电极实施例的示例图；

图2a示出了第一电极实施例的前期产品的示例图；

图2b示出了第一电极实施例的中间产品的示例图；

图2c示出了第一电极实施例的示例图；

图3a示出了关于包括第一电极实施例的第一光电装置系统的侧视图的示例图；

图3b示出了关于包括第一电极实施例的第一光电装置系统的顶视图的示例图；

图3c示出了第一光电装置系统的等效电路图；

图4a示出了关于包括第二电极实施例的第二光电装置系统的侧视图的示例图；

图4b示出了关于包括第二电极实施例的第二光电装置系统的顶视图的示例图；

图4c示出了第二光电装置系统的等效电路图；以及

图5示出了关于包括第三电极实施例的光电装置的顶视图。

具体实施方式

接触凸出部实施例

图1示出了光电装置100的接触凸出部电极实施例的示例图。图1示出了光电装置100在接触凸出部处的局部视图。光电装置100具有支撑物102。支撑物102可以是刚性支撑物，例如玻璃板、瓷砖、半导体晶片（诸如硅片）、或金属支撑物（诸如引线框）。在各种其他实施例中，支撑物102可以是柔性支撑物，诸如塑料板、合成膜、或变薄的半导体晶片。在任意实施例中，支撑物102的基本功能在于给予光电装置100机械稳定性。支撑物102被第一导电层104覆盖。第一导电层104接触设置在导电层104之上的有源层106。为了提供可靠的电子接触，第一导电层104包括具有低薄层电阻的材料。此外，第一导电层104被选择用于在支撑物102上提供可靠的粘附。这要求第一导电层104的热膨胀系数接近支撑物102的热膨胀系数。因此，可以避免第一导电层104的不需要的分层。形成第一导电层104的材料可以选自以下组中的至少一个：

·不透明或透明的导电聚合物，诸如聚（3，4-亚乙二氧基噻吩）（PEDOT）或碳纳米管；

·金属或包括金属（诸如铝（Al）、银（Ag）、铜（Cu）、金（Au）、铬（Cr）等）的金属合金；

·透明金属合金，诸如金属氧化物，例如氧化铟锡（ITO）、氟掺杂氧化锡（SnFOx）、氧化铟锌（IZO）、氧化锌（ZnO）等；

·掺杂的半导体材料，诸如n-掺杂或p-掺杂材料。

有源层106布置在第一导电层104的部分上。该有源层被第二导电层108覆盖。第二导电层108可以由参照第一导电层106所描述的相同材料形成。在一个实施例中，第一导电层104用作正极，例如允许将空穴注入有源层106。第二导电层108用作负极，例如允许到将电子注入有源层106。有源层106典型地包括多层结构，例如具有用以通过降低电子势垒来增强空穴注入的层。该有源层还可以包括用以控制发射区内的电子-空穴复合的一个或多个层。在许多实施例中，有源层106包括有机材料（诸如小分子或聚合物）以能够实现电荷输送或增强电荷复合。

第二导电层108由通过附接构件112附接到第一导电层的封装盖110覆盖。封装盖110、第一导电层104和第二导电层108以及附接构件112形成了空腔，该空腔用于容纳有源层106并为有源层106提供密封的封装。

封装盖110可选自与支撑物102相同的材料。该封装盖110也可以是柔性的或刚性的。在许多实施例中，封装盖110和/或支撑物102在通过有源区106发出的辐射的谱域内是透明的。附接构件112可以是诸如胶粘剂的柔性材料，例如环氧树脂。在某一实施例中，附接构件可以具有与支撑物102或封装盖110相同的材料，例如通过使用玻璃料。

封装盖110经由附接构件112附接到第一导电层104，以使得提供接触凸出部114。接触凸出部114由支撑物102的从附接构件112突出且被第一导电层104覆盖的部分形成。接触凸出部114提供了可在光电装置100的封装外部访问的接触点。典型地，接触凸出部114具有2.5mm以上的水平延伸部。如图1所示，接触凸出部114可以与电极接触或借助于接触焊接部（contactbond）116接触到能源。

侧面电极实施例

将参照以下附图描述各个侧面电极实施例。参照图2a、图2b以及图2c，将通过参考形成光电装置200的电极的方法来描述第一实施例。

图2a示出了第一电极实施例的前期产品的示例图。前期产品是具有支撑物102、第一导电层104、有源层106、第二导电层108以及封装盖110的光电装置200。封装盖110借助于附接构件112附接到支撑物102。所描述的光电装置200的元件可以选自与在参照图1描述的接触凸出部实施例的光电装置100中相同的材料和/或尺寸。第一电极实施例与接触凸出部实施例之间的具体区别是封装盖110具有突出超过附接构件110的突出部202。结果，在突出部202与接触凸出部114之间形成间隙204。该间隙具有与附接构件112相对的侧面开口。因此，提供了包括第一导电层104和层间间隙204的光电装置200，即，第一电极实施例的前期产品，第一导电层104伸入层间间隙204中。

典型地，间隙202很狭窄。其深度由突出部202的延伸部和超出附接构件的接触凸出部114限定。该延伸部优选地约为0.8mm或甚至更小。突出部202与接触凸出部114之间的间隔距离大大地依赖于附接构件112的高度，并且可以为大约10μm或更小。

图2b示出了第一电极实施例的中间产品的示例图。图2b所示的中间产品与图2a的前期产品的不同之处在于，将弹性胶206（即，处于液相的弹性材料）施加到间隙204的开口上。术语“液态”也可以理解为弹性膏（elastomericpaste）206的粘弹性状态。该应用可以通过将弹性膏206刷涂到间隙204的开口上或者通过将间隙204浸入弹性膏206来执行。

弹性膏206包括导电材料，诸如载入弹性体和/或导电弹性体的导电粒子。例如，可以提供诸如包括Al、Au、Cu或Ag的粒子的小金属粒子作为导电粒子。附加地或替选地，可以提供诸如富勒烯或碳纳米管（CNT）的小导电有机粒子作为导电粒子。本领域的技术人员已知导电弹性体（特别地，载有导电粒子的导电弹性体），例如在文献[1]中所描述的那样。

一旦弹性膏206设置在层间间隙204，通过毛细力将其拉进间隙204中。由于间隙204的小间隔距离，毛细力强到足以将弹性膏206拉进。毛细力的强度依赖于弹性膏206的表面张力。低的表面张力将允许弹性膏有效进入间隙开口。为了降低表面张力，可以使用在弹性膏206内的溶剂。此外，毛细力依赖于第一导电层104与弹性膏206之间的界面表面张力。界面表面张力越高，可越好地实现弹性膏206对第一导电层104的润湿（wetting）。这是尤其有利的，因为弹性膏206在第一导电层104上的可靠且大的覆盖将在这两层之间提供可靠的电接触。

为了增强填充，可以将弹性膏体206推进间隙204中，例如通过使用模具施加压力（压模法）。这样的压模法也可以用于在间隙204外形成弹性膏，从而覆盖第一导电层104的侧壁和封装盖110和/或支撑物102的至少部分。此外，润湿剂可以包括在弹性膏206中以提高弹性膏206对第一导电层104的覆盖。

在已实现弹性膏206对第一导电层104的足够润湿后，固化弹性膏206。固化产生了从液相到无定形状态的转化。固化可包括由通过IR辐射或聚合剂引起的单体或较小聚合物形成较大聚合物的步骤。固化还可包括通过溶剂的蒸发过程产生较大聚合物链的缠结或使通过IR辐射或交联剂引起的聚合物交联。固化导致产生软的弹性固态物质。

结果，在间隙204中设置了弹性电极208。图2c示出了具有弹性电极208的第一电极实施例的示意图。由于已通过毛细力而使间隙204完全填充有弹性膏206，因此，其现在被弹性电极208的部分完全填充。弹性电极208从间隙突出，从而覆盖第一导电层102的侧壁，并且至少部分地覆盖支撑物102和封装盖110的侧壁。为了增强在间隙204中的弹性电极208的粘附力，间隙的内壁（即，封装盖110、第一导电层104或附接构件112的这些表面的部分）可以具有沟状凹陷部、小凹进部或其他适当的附接装置。也可以在将弹性电极208设置到间隙中之前提供诸如胶粘剂的中间粘附层。

弹性电极208的突出到外部的部分用作外部电连接，例如通过紧密连接到外部电极，诸如电流源、负载等的电极。该部分可以已在固化弹性膏之前通过模具或在固化处理之后通过成型来形成。该部分应该大到足以允许其弹性变形以及允许到外部电极的可靠电连接。

用弹性电极208密集填充间隙204具有很多不同的优点。根据弹性体的透气性，其可以确保对间隙204的气密空气密封，这样放宽了对于附接构件112的密封属性的要求。此外，其确保了到第一导电层104的可靠电连接。另外，其确保将弹性电极208紧夹在间隙204中。

参照图3a、图3b以及图3c，将描述使用光电装置200的第一光电装置系统。作为示例，光电装置200被布置作为发光装置，特别地作为有机发光装置，从而提供大的发光区域，即发光面板。

图3a示出了关于包括第一电极实施例的第一光电装置系统的侧视图的示例图。第一光电装置系统包括光电装置200和第二光电装置300。光电装置200具有在光电装置200的右侧侧面设置的弹性电极208。第二光电装置300具有在第二光电装置300的左侧侧面设置的第二弹性电极302。通过使弹性电极208与第二弹性电极302物理接触，建立了光电装置200与第二光电装置300之间的电连接。提供垂直动作以将光电装置200推到第二光电装置300上将使弹性电极208和第二弹性电极302变形，从而在两者间产生大的界面面积。界面面积越大，两个电极将越大且越可靠地相互接触。

图3b示出了关于包括第一电极实施例的第一光电装置系统的顶视图的示例图。在第一光电装置系统中，光电装置200的弹性电极208接触第二光电装置300的第二弹性电极302。这些电极接触第一电压端子304。可以通过布置在弹性电极208与第二弹性电极302之间或弹性电极208或第二弹性电极302上的金属电极来提供连接。

光电装置200还具有布置在与弹性电极208相对的侧壁处的第三弹性电极306。第三弹性电极306是到光电装置200的第二导电层108的触点。第二光电装置300具有布置在与第二弹性电极302相对的侧壁处的第四弹性电极308。第三弹性电极306和第四弹性电极308连接到第二电压端子310。作为示例，正电压施加到第一电压端子304，而负电压施加到第二电压端子310。

图3c示出了如在图3b中所图示的第一光电装置系统的等效电路图。光电装置200以及第二光电装置300中的每一个均对应于发光二极管（LED）。两个LED的正极连接到第一电压端子304。两个LED的负极连接到第二电压端子310。等效电路对应于在导电方向上（即，在正向偏压下）的两个LED的并联电路。

鉴于图3b和图3c，应理解，通过将光电装置侧面在其弹性电极处紧夹在两个细长的接触构件之间或者使其紧密连接到具有细长电极的电子装置，可以容易地实现提供到光电装置200的电接触。由于光电装置200本身具有弹性电极208，所以可以容易地且稳固地提供好的且稳定的电界面连接。因此，光电装置可以容易地插入触点组或从其中取出。

图4a、图4b以及图4c示出了包括第二电极实施例的光电装置系统。如在第一光电装置系统的描述中，光电装置300被布置作为发光装置，特别地作为有机发光装置，从而提供大的发光区域，即发光面板。作为示例，完成对发光装置的该限制，以允许明确且简单的描述。应当理解，可以在任何其他适合的光电装置的情况下应用本公开。

图4a示出了关于包括第二电极实施例的第二光电装置系统的侧视图的示例图。第二光电装置系统具有第一光电装置400和第二光电装置402。第二光电装置402具有参照图2a至图3c描述的根据第一电极实施例的第一弹性电极404。相反，第二光电装置402具有根据第二电极实施例的第二弹性电极406。第二电极实施例与第一电极实施例的不同之处在于，第二弹性电极406接触第一光电装置400的第二导电层108，而不是如在第一电极实施例中所布置的第一导电层104。因此，第二导电层在附接构件112处向下伸展到支撑物，并且在支撑物102的接触凸出部上延伸。第一导电层104和第二导电层通过布置在两个导电层之间的绝缘层408而电绝缘。

图4b示出了关于包括第二电极实施例的第二光电装置系统的顶视图的示例图。在第二光电装置系统中，第二光电装置402的第一弹性电极404接触第一光电装置400的第二弹性电极406。该连接可通过电极之间的机械压力或通过在电极之间布置细长的金属电极来提供。

光电装置400还具有连接到第一电压端子304的第三弹性电极。第二光电装置300具有连接到第二电压端子310的第四弹性电极308。作为示例，正电压施加到第一电压端子304，而负电压施加到第二电压端子310。

图4c示出了如在图4b中所图示的第二光电装置系统的等效电路图。第一光电装置400以及第二光电装置402中的每一个均对应于发光二极管（LED）。第一光电装置400的正极接触第一电压端子304。第一光电装置的负极接触第二光电装置402的正极，而第二光电装置402的负极接触第二电压端子310。等效电路对应于在导电方向上（即，在正向偏压下）的两个LED的串联电路。

图5示出了关于包括第三电极实施例的光电装置500的顶视图。光电装置500具有一种极性的第一弹性电极502以及在光电装置的一个侧壁上的具有相反极性的第二弹性电极504。作为示例，第一弹性电极502是正极，而第二弹性电极504是负极。在相对的侧壁上，光电装置500具有第三弹性电极506和第四弹性电极508，第三弹性电极506和第四弹性电极508中的每一个面向第一弹性电极502和第二弹性电极中的一个，特别是具有相反极性的电极。因此，第三电极实施例涉及在一个侧壁上具有不同极性或功能的电极的光电装置500。其仅说明对于提供在侧壁处的弹性电极的不同配置的各种可能性的一个示例。在附图中未示出的其他实施例中，除刚性电极或接触凸出部外，还可以设置弹性电极。另外，弹性电极可以设置在光电装置的弯曲侧壁处，或者弹性电极可以由诸如弹簧的弹性元件组成。

结论

出于本公开和所附的权利要求的目的，已使用术语“连接”来描述各种元件如何连接或耦合。这样描述的各种元件的连接或耦合可以是直接的或间接的。尽管以对于结构化特征和/或方法行为特定的语言描述了主题内容，但是应该理解，在所附的权利要求中所限定的主题内容不一定限于所描述的特定特征或行为。而是，特定的特征和行为作为实现权利要求的优选形式来公开。

参考文献

在本公开中引用以下文献：

[1]EP-A-1837884。

使用的附图标记列表

光电装置100

支撑物102

第一导电层104

有源层106

第二导电层108

封装盖110

附接构件112

接触凸出部114

接触焊接部116

光电装置200

突出部202

间隙204

弹性膏206

弹性电极208

第二光电装置300

第二弹性电极302

第一电压端子304

第三弹性电极306

第四弹性电极308

第二电压端子310

第一光电装置400

第二光电装置402

第一弹性电极404

第二弹性电极406

绝缘层408

光电装置500

第一正电极502

第一负电极504

第二负电极506

第二正电极508

Claims (12)

1.一种光电装置，包括：

-支撑物(102)；

-导电层(104，108)，布置在所述支撑物(102)上；

-有源层(106)，连接到所述的导电层(104，108)；

-封装盖(110)，覆盖所述有源层(106)，所述封装盖(110)通过附接构件(112)附接到所述支撑物(102)，并且其中，所述封装盖(110)具有突出超过所述附接构件(112)的突出部(202)；

-层间间隙(204)，形成在所述支撑物(102)和所述封装盖(110)的所述突出部(202)之间，其中，所述层间间隙(204)具有与所述附接构件(112)相对的侧面开口，并且其中，所述导电层(104，108)伸入所述层间间隙(204)中；以及

-弹性电极(208)，包括弹性体，其中，所述弹性电极(208)布置在所述支撑物(102)和所述封装盖的所述突出部之间的所述层间间隙(204)中并接触所述导电层(104，108)，由此所述弹性电极(208)的从所述间隙(204)突出到外部的部分用作外部电连接。

2.根据权利要求1所述的光电装置，所述弹性电极(208)包括分散在弹性基质材料中的导电粒子。

3.根据权利要求1或2所述的光电装置，所述弹性电极(208)包括导电弹性体。

4.根据权利要求1或2所述的光电装置，有源层(106)包括有机发光材料。

5.根据权利要求1或2所述的光电装置，包括由所述支撑物(102)和/或所述封装盖(110)限定的发光表面。

6.根据权利要求1或2所述的光电装置，所述支撑物(102)形成为刚性支撑物(102)。

7.根据权利要求1或2所述的光电装置，附接构件(112)包括以下中的至少一个：

--胶粘剂；

--焊球；或者

--玻璃料。

8.一种形成光电装置的电极的方法，包括：

-提供具有导电层(104，108)和层间间隙(204)的光电装置(100，200，300，400，402，500)，所述层间间隙(204)在所述光电装置的支撑物(102)和封装盖(110)之间并且所述导电层(104，108)伸入所述层间间隙(204)中；

-将处于液相的导电弹性体(206)施加到所述层间间隙(204)上以使得通过毛细力将所述导电弹性体(206)拉进所述层间间隙(204)中；以及

-通过固化所述导电弹性体(206)来形成所述光电装置的弹性电极。

9.根据权利要求8所述的方法，包括：

-在固化所述导电弹性体(206)之前，使得所述导电弹性体(206)流入所述层间间隙(204)中以覆盖所述导电层(104，108)的一部分。

10.根据权利要求8或9所述的方法，固化所述导电弹性体(206)的步骤包括所述以下步骤中的至少一个：

-施加IR辐射；

-加热；

-将电流施加到所述导电弹性体(206)；或者

-将交联剂施加到所述导电弹性体(206)。

11.根据权利要求8或9所述的方法，施加所述导电弹性体(206)的步骤包括以下步骤中的至少一个：

-将所述导电弹性体(206)刷涂到所述层间间隙(204)上；或者

-将所述层间间隙(204)浸入液态导电弹性体(206)的溶液中。

12.根据权利要求8或9所述的方法，包括：

-将所述导电弹性体(206)压入所述层间间隙(204)。