CN102969458A - 发光装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

根据一个实施例，一种发光装置包括：衬底、第一电极、第二电极、绝缘部、发光部以及第三电极。在衬底的表面设置沟槽。所述第一电极设置在所述沟槽里面。所述第二电极设置在所述衬底和所述第一电极上。所述绝缘部设置在所述第二电极上。所述发光部设置在所述第二电极和所述绝缘部上。所述第三电极设置在所述发光部上。所述第一电极具有远离所述发光部的设置在所述第二电极上的部分并且朝着所述沟槽的底部侧倾斜的侧表面。

Description

发光装置及其制造方法

相关申请的交叉引用

本申请基于并且要求于2011年9月1日提交的在先日本专利申请No.2011-190473的优先权；在这里通过引用将其全部内容并入本文。

技术领域

这里描述的实施例总体上涉及一种发光装置及其制造方法。

背景技术

存在包括有机发光二极管（OLED）的发光装置。这种发光装置包括：由诸如玻璃的透明材料制成的衬底；以及由例如ITO（氧化铟锡）制成的透明电极，所述透明电极设置在所述衬底和有机发光二极管之间。

在这种背景下，为了降低透明电极的电阻，已经提出了用于进一步提供电连接到所述透明电极的线性电极的技术。

然而，没有考虑光提取效率。因此，该技术可能不能改善光提取效率。

发明内容

通常，根据一个实施例，一种发光装置包括：衬底、第一电极、第二电极、绝缘部、发光部以及第三电极。具有沟槽的衬底被设置在表面。所述第一电极设置在所述沟槽内。所述第二电极设置在所述衬底和所述第一电极上。所述绝缘部设置在所述第二电极上。所述发光部设置在第二电极和所述绝缘部上。所述第三电极设置在所述发光部上。所述第一电极具有远离所述发光部的设置在所述第二电极上的部分并且朝着所述沟槽的底部倾斜的侧表面。

附图说明

图1是用于示出根据第一实施例的发光装置的示意部分截面图。

图2是用于示出第一电极的形状的示意透视图。

图3是用于示出从发光部2发射的光如何传播至第二电极5里面或衬底6里面的示意图。

图4A至4E是用于示出发光装置的结构对光提取效率的影响的示意截面图。

图5是用于示出开口率A和光提取效率之间的关系的示图。

图6A至6D是用于示出制造根据第二实施例的发光装置的方法的示意工艺截面图。

具体实施方式

现在将参考附图来说明实施例。在附图中，类似的部件用相同的附图标记来表示，并且适当省略对类似的部件进行具体描述。

[第一实施例]

图1是用于示出根据第一实施例的发光装置的示意部分截面图。

图2是用于示出第一电极的形状的示意透视图。

如图1所示，发光装置1包括发光部2、绝缘部3、第三电极4、第二电极5、衬底6以及第一电极7。

发光部2设置在第二电极5和绝缘部3上。

发光部2包括以具有预定间隔的矩阵结构设置在第二电极5上的多个部分2a。

发光部2可以通过例如叠置包括二苯基-4，4’-联苯胺（通常还被称为α-NPD）的空穴传输层、包括三(8-羟基喹啉)铝配合物（通常还被称为Alq3）的有机发光层、以及包括氟化锂的电子注入层来形成。

然而，发光部2的材料和结构并不限于所示出的，而是可以适当对其进行修改。

例如，发光部2还可以是仅包括有机发光层的单层构造。或者，发光部2可以是进一步包括例如含有酞菁的空穴注入层和例如包括芴衍生物的电子传输层的多层结构。或者，发光部2可以具有多光子发射（MPE）结构，其中经由包括例如HAT（CN）6的电荷生成层（CGL）对多个有机发光层进行串联连接。

绝缘部3设置在第二电极5上。

绝缘部3被设置成保持第二电极5和第三电极4之间的电隔离。

绝缘部3可以具有与下面所述的第一电极7中的栅格类似的形状。

绝缘部3可以例如由诸如可紫外固化树脂等光敏树脂来制成。

第三电极4设置在发光部2上。

第三电极4可以用作用于向发光部2注入电子的电极（阴极）。此外，第三电极4还可以用作使得从发光部2发射的光反射至衬底6侧。

第三电极4可以由例如诸如铝的导电和光发射材料来制成。

第二电极5设置在衬底6和第一电极7上。

第二电极5可以用作用于向发光部2注入空穴的电极（阳极）。

此外，第二电极5还用于使得从发光部2发射的光透射至衬底6侧。

第二电极5可以由诸如氧化铟锡的导电并且光透射材料来制成。

衬底6在表面处设置有沟槽6a。

衬底6可以由光透射材料制成。衬底6可以例如由不包含诸如纳和钾的碱性成分的无碱玻璃制成。

在这里，第二电极5由导电并且光透射材料制成。因此，第二电极5比第二电极5由诸如铝等高导电材料制成的情况下具有更高的电阻。因此，发光装置1的增大尺寸可以使得发光装置1的中心部分和端部之间的亮度差异问题变大。

因此，在本实施例中，设置电连接至第二电极5的第一电极7以降低阳极侧上的电阻。

第一电极7设置在沟槽6a里面，所述沟槽6a设置在衬底6的入射表面6c处。第一电极7的暴露至沟槽6a的开口部的端部7b通过与之接触而电连接至第二电解5。

第一电极7可以由具有高电导率以降低阳极侧上的电阻的材料制成。

在这种情况下，第一电极7的材料的电导率高于第二电极5的材料的电导率。

此外，第一电极7可以由具有高的光反射率的材料制成。

第一电极7的材料可以例如是诸如银、铝、铜以及金等金属。下面将具体描述第一电极7的光的反射率。

第一电极7设置在发光部2的光提取侧。因此，第一电极7需要避免降低光提取效率。

因此，第一电极7跨过第二电极5与绝缘部3相对。

在这种情况下，第一电极7的在沟槽6a的开口侧上的端部7b被配置为面对绝缘部3并且不面对发光部2的设置在第二电极5上的部分2a。

换言之，在沟槽6a的开口侧上第一电极7的端部7b的外周7b1被设置成比第二电极5侧上绝缘部3的端部3a的外周3a1更靠近绝缘部3的中心侧。

这能够抑制光的吸收并且通过将光入射到第一电极7的端部7b能够抑制光反射至发光部2侧。因此，能够增大光提取效率。下面将具体描述发光装置1的结构及其与光提取效率的关系。

如图2所示，第一电极7可以具有类似栅格的形状。在这种情况下，第一电极7与绝缘部3相对。第一电极7限定的部分17与发光部2的部分2a相对。

在这里，第二电极5的材料和衬底6的材料是光透射的，但是通常具有不同的折射率。

例如，在第二电极5的材料是ITO的情况下，折射率大约为1.8。在衬底6的材料是无碱玻璃的情况下，折射率大约为1.5。发光装置1的外侧是空气，并且因此折射率为1。

因此，从发光部2发射的光可以被限制在第二电极5里面或衬底6里面，或者从发光装置1的横向端部侧发射。这可以减小从衬底6的发射表面6b侧提取的光的量。也就是说，可以减小发光装置1中的光提取效率。

图3是用于示出从发光部2发射的光如何传播至第二电极5里面或衬底6里面的示意图。

第二电极5的折射率、衬底6的折射率以及发光装置1的外侧的折射率（空气的折射率）可以彼此不同。在这种情况下，如图3所示，从发光部2发射的光的一部分在每个界面处发生反射。在每个界面处反射的光传播进入第二电极5里面或衬底6里面。然后，光被限制在第二电极5里面或衬底6里面，或者从发光装置1的横向端部侧发射。这减小了发光装置1中的光提取效率。例如，从衬底6的发射表面6b发射至外侧的光的量可以减小至发光部2中生成的光的量的大约20%。

因此，在本实施例中，将传播至衬底6里面的光的一部分被第一电极7的侧表面7a反射并且引导至衬底6的发射表面6b。

例如，如图1所示，垂直入射到衬底6的入射表面6c的光R1透射通过衬底6并且从衬底6的发射表面6b发射。另一方面，倾斜入射到衬底6的入射表面6c的光可以构成传播到衬底6里面的光R2a。因此，将传播到衬底6里面的光通过第一电极7的侧表面7a反射并且将光R2从衬底6的发射表面6b发射。

因此，将传播至衬底6里面的光通过第一电极7的侧表面7a反射。这能够增加发光装置1中的光提取效率。也就是说，第一电极7使得入射到侧表面7a的光反射并且从衬底6的发射表面6b发射。

在这里，还能够使用具有垂直于衬底6的入射表面6c的侧表面的第一电极（例如，具有矩形截面形状的第一电极）。

然而，如图1所示，第一电极7可以被配置为具有远离发光部2的设置在第二电极5上的部分2a并且朝着沟槽6a的底部侧倾斜的侧表面7a。这能够进一步增大发光装置1中的光提取效率。

在这种情况下，侧表面7a可以包括曲面或平坦表面。也就是说，侧表面7a的外形（轮廓）可以是曲面的或直线。例如，第一电极7的截面形状可以是例如圆形或椭圆的一部分，或者可以包括类似于三角形或梯形的斜面。

在这里，还能够提供与第二电极5电接触的电极以及用于将光反射传播至衬底6里面的反射构件。

然而，单独设置反射构件增加了衬底6的厚度。这可能减小了发光装置1中的光提取效率。此外，这可能妨碍了发光装置1的缩小化，或者使得衬底6的强度不足。另外，需要用于设置反射构件的步骤可能导致制造工艺的复杂化并且增加了制造成本。

相反地，第一电极7可以被配置成具有远离发光部2的部分2a并且朝着沟槽6a的底部侧倾斜的侧表面7a。然后，无需单独设置反射构件。因此，能够抑制衬底6的厚度尺度的增加。这能够抑制发光装置1中的光提取效率的减小。此外，例如，这能够缩小发光装置1，抑制衬底6的强度减小，简化了制造工艺并且减小了制造成本。

接下来，进一步示出了发光装置1中的光提取效率。

图4A至4E是用于示出了发光装置的结构对光提取效率的影响的示意截面图。

图4A示出了设置衬底6、第二电极5、发光部2以及第三电极4，并且未设置绝缘部3和第一电极7的情况。

图4B示出了其中在图4A中示出的发射表面6b上进一步设置了微透镜20的情况。

图4C示出了在图4A中进一步设置了第一电极7的情况。在这里，第一电极7具有与图2中所示的栅格类似的形状。图4D示出了设置衬底6、第一电极7、第二电极5、发光部12、绝缘部3以及第三电极4的情况。设置在绝缘部3和绝缘部3之间的发光部12对应于发光部2的前述部分2a。

此外，发光部12的宽度尺度W超过第一电极7之间的尺度P。也就是说，图4D示出了第一电极7的端部7b的至少一部分面对发光部12的情况。

图4E示出了包括了与图4D类似的元件的情况。然而，发光部12的宽度尺度W小于或等于第一电极7之间的尺度P。也就是说，图4E示出了第一电极7的端部7b面对绝缘部3并且不面对发光部12的情况。在这里，图4E示出了发光部12的宽度尺度W等于第一电极7之间的尺度P的情况。

通过基于光线跟踪模拟来确定被配置为图4A至4E中所示的发光装置中的光提取效率。

在这种情况下，在发光装置的发射表面的中心处光提取效率被确定在规定的范围内。第一电极7之间的尺度P被设置为0.5mm。第一电极7的宽度尺度L被设置为0.1mm。衬底6的厚度尺度T被设置为0.2mm。第二电极5的材料是折射率为1.8的ITO。衬底6的材料是折射率1.5的无碱玻璃。

在上述条件下确定光提取效率。则在图4A的情况下光提取效率为17%，在图4B的情况下光提取效率为40%，在图4C的情况下光提取效率为21%，在图4D的情况下光提取效率为27%，并且在图4E的情况下光提取效率为41%.

在这里，如图4B所示，通过在发射表面6b上设置微透镜20能够明显增大光提取效率。然而，微透镜20是难以制造并且很昂贵。此外，需要提供用于制造微透镜20的步骤以及用于将微透镜20结合至发射表面6b的步骤。这可能使得制造工艺复杂化。

因此，发光装置优选被配置为没有微透镜20，以实现与具有微透镜20的情况下可比的光提取效率。

如图4C所示，可以设置第一电极7。这可以通过上述侧表面7a的反射来增大光提取效率。然而，入射到第一电极7的端部7b上的光被吸收，或者被反射至发光部2侧。因此，光提取效率的增大很小。

如图4D所示，可以进一步设置绝缘部3以减小入射到第一电极7的端部7b上的光的量。与图4C中所示的情况相比，这能够增大光提取效率。然而，在图4D中所示的情况下，光提取效率低于具有微透镜20的情况下的光提取效率。

相反地，如图4E所示，第一电极7的端部7b可以被配置成面对绝缘部3并且不面对发光部12。这能够实现与具有微透镜20的情况可比的光提取效率。

图5是用于示出开口率A与光提取效率之间的关系的示图。开口率A是发光部2所占的面积与发射表面6b的面积的比率。

在这种情况下，通过以下公式（1）来确定开口率A：

A=1-P²/(P+L)²（1）

其中，A是开口率，P是第一电极7之间的尺度，并且L是第一电极7的宽度尺度。

在图5中，点“a”表示具有图4A中所示结构的发光装置。点“b”表示具有图4B所示结构的发光装置，即，具有微透镜20情况下的发光装置。

图5中的“e”表示具有图4E所示结构的发光装置。在这里，点“e1”、“e2”以及“e3”对应于下表1所示的尺度P、尺度L以及开口率A的情况。

[表1]

	P[mm]	L[mm]	A[%]
				e1	0.5	0.2	44
e2	1	0.2	76
				e3	1	0.1	89

从“e1”、“e2”以及“e3”可以看出，通过图4E所示结构，即，通过具有面对绝缘部3并且不面对发光部12的第一电极7的端部7b的结构，可以实现与具有微透镜20的情况下可比的光提取效率。

可以保持高的光提取效率，而与开口率A的变化无关，所述开口率是发光部2所占的面积与发光表面6b的面积的比率。这意味着只要第一电极7的端部7b面对绝缘部3并且不面对发光部12，就可以相对灵活地选择发光部2的面积。因此，可以增加发光装置1的设计灵活性，同时保持高的光提取效率。

[第二实施例]

图6A至6D是用于示出制造根据第二实施例的发光装置的方法的示意工艺截面图。

首先，如图6A所示，在衬底6的入射表面6c上的规定位置处设置沟槽6a。在这种情况下，沟槽6a可以被设置为类似栅格。

在衬底6的材料是无碱玻璃的情况下，可以使用湿法蚀刻方法（例如，利用氢氟酸）来设置沟槽6a。例如，使用光刻方法来设置抗蚀剂图案。通过将例如氢氟酸供应至通过抗蚀剂图案暴露的部分，可以设置沟槽6a。

或者，能够通过例如利用金刚石或cBN（立方氮化硼）制成的工具的机加工方法，或者通过爆破方法来设置沟槽6a。

在这种情况下，设置沟槽6a的侧表面，使得从发光部2的设置在第二电极5上部分2a向沟槽6a的底部侧倾斜。

将沟槽6a的开口配置成设置在面对绝缘部3的位置处，并且未被设置在面对发光部2的设置在第二电极5上的部分2a的位置处。

换言之，沟槽6a的开口的外周被设置成比第二电极5侧上的绝缘部3的端部3a的外周3a1更靠近绝缘部3的中心侧。

在这种情况下，沟槽6a的侧表面可以被配置为曲面或平坦表面。

接下来，如图6B所示，第一电极7被设置在沟槽6a里面。

例如，由诸如银、铝、铜以及金等金属制成的膜形成在衬底6的入射表面6c上，并且对膜的表面进行平坦化。因此，第一电极7可以被设置在沟槽6a里面。

在这种情况下，膜形成方法可以例如是溅射方法或者镀覆方法。平坦化方法可以例如是CMP（化学机械研磨）方法。

或者，通过使用例如分配器施加方法或者涂布棒施加方法，可以将包含诸如银、铝、铜以及金的金属的浆料施加到衬底6的入射表面6c以提供膜。然后，通过例如加热使所述膜硬化，通过例如CMP方法使所述表面平坦化。因此，第一电极7可以被设置在沟槽6a里面。

通过将第一电极7设置在栅格形状的沟槽6a里面，从而以图2中所示的栅格形状来设置第一电极7。

接下来，如图6C所示，第二电极5被设置在衬底6和第一电极7上。

例如，在第二衬底5的材料是ITO的情况下，通过例如使用溅射方法或真空蒸发方法，由ITO制成的膜可以形成在衬底6和第一电极7上以提供第二电极5。

然后，绝缘部3设置在第二电极5上的预定位置处。

在这里，绝缘部3被设置成与第一电极7相对。也就是说，绝缘部3被设置成面对第一电极7的端部7b。这防止了发光部2的部分2a在后来面对第一电极7的端部7b。

例如，通过使用例如旋涂方法，在第二电极5上设置由诸如紫外光可固化树脂的光敏树脂制成的膜。利用诸如紫外辐射的光来照射构成绝缘部3的部分。然后，将利用诸如紫外辐射的光照射的膜浸入预定显影液中。这保留了利用诸如紫外辐射的光照射的部分，并且去除了未利用诸如紫外辐射的光照射的部分。因此，能够设置绝缘部3。

或者，可以使用例如纳米压印方法来设置绝缘部3。

接下来，如图6D所示，在第二电极5和绝缘部3上设置发光部2。例如，通过使用例如真空蒸发方法或旋涂方法，在第二电极5和绝缘部3上形成构成有机发光层的膜。因此，能够设置发光部2。

在这里，例如，能够适当设置空穴传输层、电子注入层、空穴注入层以及电子传输层。在这种情况下，可以以预定的顺序来形成这些层和有机发光层，以提供发光部2。

然后，在发光部2上设置第三电极4。

例如，通过使用旋涂方法或真空蒸发方法，在发光部2上可以形成例如由铝构成的膜，以提供第三电极4。

上述实施例能够实现能够增大光提取效率的发光装置和用于制造所述发光装置的方法。

尽管已经描述了特定实施例，但是这些实施例仅通过示例的方式示出，并且这些实施例不旨在限制本发明的范围。实际上，这里描述的新颖实施例能够体现在各种其它形式中，此外，在不偏离本发明的精神的情况下，可以对这里描述的实施例进行各种省略、替代和修改。所附权利要求及其等同物旨在覆盖落入本发明的范围和精神内的这些形式或变型。此外，能够互相组合并且执行上述实施例。

Claims (20)

1.一种发光装置，包括：

衬底，在表面处设置有沟槽；

第一电极，设置在所述沟槽里面；

第二电极，设置在所述衬底和所述第一电极上；

绝缘部，设置在所述第二电极上；

发光部，设置在所述第二电极和所述绝缘部上；以及

第三电极，设置在所述发光部上，

所述第一电极具有远离所述发光部的设置在所述第二电极上的部分并且朝着所述沟槽的底部侧倾斜的侧表面。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电极与所述绝缘部相对。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电极的位于所述沟槽的开口侧上的端部面对所述绝缘部并且不面对所述发光部的设置在所述第二电极上的所述部分。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电极的位于所述沟槽的开口侧上的端部的外周被设置成比所述绝缘部的位于所述第二电极侧上的端部的外周更靠近所述绝缘部的中心侧。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电极使得入射到所述侧表面上的光被反射并且从所述衬底的发射表面进行发射。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述侧表面包括曲面。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述侧表面包括平坦表面。

8.根据权利要求1所述的装置，所述第一电极被成形为具有类似栅格的形状。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述第一电极与所述绝缘部相对，并且所述第一电极限定的部分与所述发光部的设置在所述第二电极上的所述部分相对。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电极的暴露至所述沟槽的开口部分的端部与所述第二电极接触。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电极电连接至所述第二电极。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电极的材料的电导率比所述第二电极的材料的电导率高。

13.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二电极透射从所述发光部发射的光。

14.根据权利要求1所述的装置，其中所述第三电极反射从所述发光部发射的光。

15.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二电极是阳极侧上的电极，并且所述第三电极是阴极侧上的电极。

16.一种用于制造发光装置的方法，包括：

在衬底的表面处设置沟槽；

在所述沟槽里面设置第一电极；

在所述衬底和所述第一电极上设置第二电极；

在所述第二电极上设置绝缘部；

在所述第二电极和所述绝缘部上设置发光部；以及

在所述发光部上设置第三电极，

在衬底的表面处设置沟槽时，所述沟槽的侧表面被设置成远离所述发光部的设置在所述第二电极上的部分并且朝着所述沟槽的底部侧倾斜。

17.根据权利要求16所述的方法，其中在衬底的表面处设置沟槽时，所述沟槽的开口被设置在面对所述绝缘部的位置处并且未被设置在面对所述发光部的设置在所述第二电极上的所述部分的位置处。

18.根据权利要求16所述的方法，其中在衬底的表面处设置沟槽时，所述沟槽的开口的外周被设置成比所述绝缘部的位于所述第二电极侧上的端部的外周更靠近所述绝缘部的中心侧。

19.根据权利要求16所述的方法，其中在衬底的表面处设置沟槽时，所述沟槽被设置为栅格形状。

20.根据权利要求16所述的方法，其中在衬底的表面处设置沟槽时，设置所述沟槽，使得所述沟槽的侧表面为曲面。

Images