CN105993084B - 有机发光二极管器件中的电流分布 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有发光区域的电极片(1)和与电极片(1)接触的电极接触部(12)的有机发光二极管器件、用于形成这种OLED器件的方法和操作这种OLED器件的方法。为了提供对于热点的发生具有减少的趋势的这种OLED器件，本发明提供了减少在照明器件的操作中在界面的拐角区域中流过电极片和电极接触部之间的界面的电流的局部和/或平均区域性电流密度。

Description

有机发光二极管器件中的电流分布

技术领域

本发明涉及有机发光二极管器件，其具有发光区域的电极片和与该电极片接触的电极接触部。更具体地，本发明涉及有机发光二极管器件的发光区域中的电流分布。本发明进一步涉及针对具有发光区域的电极片和与该电极片接触的电极接触部的这种有机发光二极管器件的形成方法以及针对具有发光区域的电极片和与该电极片接触的电极接触部的这种有机发光二极管器件的操作方法。

背景技术

有机发光二极管器件（OLED器件）的照明区域（或者发光区域）上的亮度均匀性对器件的审美感知和可靠性两者有影响。由于亮度与电流密度成比例，因此在器件的寿命内具有很高的亮度均匀性是关键的。

OLED器件的特定方面是在整个发光区域发射光。

用此方法涉及的缺点是器件对电流不均匀性非常敏感。有机堆叠的电阻在高电流密度下更低，这迫使流过阳极表面的电流的大部分经过被称为“热点”的低电阻区域。结果，低电阻区域将非常快速加热并且失控环（runaway loop）过程将在电流和T^°之间启动，从而导致寿命的减少以及可能地在器件的使用中很早就导致损坏和失效。器件上的应力加速该过程。

因此，期望防止这种弱点（weak spot）出现并且在器件的寿命期间尽可能保持电流均匀性良好。

实践中，具有高局部电流密度的小区域可能容易地直接出现，如果器件在照明区域内未被均匀地冷却的话：例如，如果在垂直布置的情况下器件经受从下至上的强制区域对流（forced national convection）的话，在不适当地处置比如在区域上使用具有不同热特性的材料来保持该器件的情况下或者简单地如果更好的冷却被应用在器件的部件的有限部分上。器件的照明区域上的能量的简单局部输入（比如，例如，局部地为点的光反射）也能够是热点的原因。

此外，也期望设计器件实现对机械的、热的和电的应力的较低敏感性。这可以通过适当的衬底布局设计和系统架构来完成。基本上，常规的解决方案在于限制照明区域的大小和限制电流应力以防止达到其中电流和热之间的失控环启动的水平。第二可能性是经由适当的衬底布局设计改进电流分布。在这种情况下，基本原理是减少高电阻ITO阳极的功率损耗。实践中，为了减少功率损耗，由OLED制造商应用若干解决方案。典型的解决方案是电极接触区域的形状和尺寸的优化并且也是阳极导电性的优化。

然而，甚至在布局的优化之后，电流分布从未完全均匀并且总是产生具有对外部应力（电流、温度）的水平高敏感性的弱区域。

因此，存在针对设计具有减少数量的热点的OLED器件的可能性的需求。

发现热点经常位于发光区域的拐角中。为了解决这个问题，已知的解决方案提供切割发光区域的拐角或者增加拐角的半径。该方法的特定缺点是器件的视觉感知被设计的不规则性干扰，同时切割拐角和/或增加拐角半径限制使用器件的设计选项。

US-2013/009199公开了一种具有有源层的有机发光器件，该有源层具有邻接拐角边缘的第一和第二侧表面，其中第一侧表面具有邻接拐角边缘的凹陷区。为了将电荷载流子注入到有源层中，器件具有金属接触层，该金属接触层沿着有源层的第一侧表面延伸并且包括三角形结构使得它越近地接近凹陷区，它就从有源层的第一侧表面凹陷得越多，使得从金属接触层到有源层中的电荷载流子的注入被抑制在凹陷区中。

发明内容

本发明的目的是提供具有发光区域的电极片和与该电极片接触的电极接触部的有机发光二极管（OLED）器件，具有针对热点的发生的减少的趋势同时避免了通过修改器件的拐角的几何形状的已知方法提供的劣势和限制。本发明的目的也是提供用于制造这种OLED器件的方法。

在本发明的第一方面，通过有机发光二极管器件实现目的，该有机发光二极管器件具有发光区域的电极片和与该电极片接触的电极接触部，使得在电极片和电极接触部之间存在界面，其中电极片和电极接触部通过分离器局部分离，该分离器由绝缘材料和/或具有高于电极接触部的薄层电阻的薄层电阻的材料形成，并且其中该分离器被布置在界面的拐角区域中，该拐角区域是由该界面的部分限定的两个平面之间的交叉部附近的区域，并且该分离器被布置在离该交叉部的距离（L₁，L₂）处。该有机发光二极管器件被布置为使得在界面的拐角区域中在OLED器件的操作中流过界面的电流的局部和/或平均区域性电流密度降低。

本发明基于下面理解：

由电流密度确定OLED的亮度，其进而取决于器件堆叠的电阻。具有低电阻的区域将具有高电流密度。因此，它将作为亮点出现，并且它由于增加的温度将更快地退化。这种高电流密度区域被称为“热点”。在OLED器件中，热点通常形成在光发射区域的拐角处。该事实的解释是，拐角很可能在电荷注入从两侧发生时具有热点。这由切割拐角或增加拐角的半径的常规方法解决。

本发明目的在于限制发生在拐角区域中的电流以用于解决热点的问题。如果电流密度被局部地减少，则这对热点发生的可能性有影响。

在OLED照明器件的典型设计中，阳极接触区域处处围绕照明区域以支持透明阳极材料的高电阻（见图1）。阳极接触区域允许在整个照明区域的轮廓均匀地分布电流并且无损耗。该布置的缺点是接近照明区域的拐角产生热点，因为电流注入沿着对角线更高。这些热点匹配其中边缘之间的距离最小的位置，即对角线。“阳极接触区域”指代一般的空间，在该空间中可以存在不同种类的层，比如透明导电氧化物（TCO）、金属化和附加电流分布层以支持金属化的导电性。例如，使用附加层以支持金属化的导电性是已知的。通常，这将是PCB板、PCB轮廓框、铜带、弯曲箔等。这种附加层通常被放置在接触阳极的电极的外侧上。

照明区域和环境之间的T^°过渡是连续完成的，但仅有几毫米，因此温度在照明区域的边缘和接触区域之间以高斜率减少。结果，热点不是直接位于照明区域的拐角中而是向其中T^°更高的照明区域的中心偏移几毫米。图2示出接近照明区域的拐角的热点的计算示例。对于该示例，使用没有金属化的接触区域。测量的器件的布局是10.4乘10.4 cm的方形照明区域，其具有用于阳极层上分布电流的接触区域的三侧和用于阴极层的一侧。

如果，偏离以上示例，在拐角的至少一侧的几毫米处，在阳极接触区域和照明区域之间提供绝缘体，则减少在该区域中的总体注入并由此减少热点的发生。

分离器由绝缘材料和/或具有高于电极接触部的薄层电阻的薄层电阻的材料形成。

绝缘材料可直接用于在预定区域中选择性地阻断电流，使得可相应地调整电流密度。具有较低导电性（即具有较高薄层电阻）的区域象发光区域和接触区域（具有高导电性）之间的高电阻一样。结果，将存在较高的下降电压且接近具有较低导电性的区域注入的电流将下降，从而减少拐角中的热点。

分离器被布置在由电极片和电极接触部之间的界面的部分限定的两个平面之间的交叉部附近的区域中。该区域被称为“拐角区域”，并且两个平面之间的交叉部被称为“拐角”。分离器被布置在拐角的至少一侧上、离拐角一距离处。

发现以下情况是有利的：不完全阻断从拐角到分离器的范围的电流，尤其在分离器被提供在拐角的两侧上的情况下。

分离器的尺寸优选地关联于在未图案化的情况下发生的热点的位置。对于具有高效热扩散的器件，热点的位置通常不依赖于OLED大小。由于可以假设热点大部分定位于远离拐角约5到10 mm，所以对于拐角的每侧以高于或等于5 mm的长度阻断电流是优选的。隔离的长度区域的总和应当等于或大于4 mm的设计规则可能用于拐角的每侧。

分离器也可以形成为，使得对于分离器的至少一部分，在垂直于界面的方向上的分离器的宽度随着离拐角增加的距离而减小。

形成具有在远离拐角的方向上减小的深度（垂直于界面的方向上的厚度）的非绝缘分离器允许具有在分离器上的电压降（和相应地是电流分布）的梯度，从而提供了设计上的附加自由度的机会。

电极片和电极接触部也可以仅由分离器沿着垂直于发光区域的平面的方向部分地分离。

没有必要的是，分离器完全插入在电极片和电极接触部之间以对电流密度有影响。考虑到电极接触部（或者电极片）的全部范围作为界面的总高度，根据本实施例，分离器被提供用于该总高度的仅仅一部分。

对于分离器的至少一部分，分离器沿着垂直于发光区域的平面的方向的比率可以随着离拐角的增加的距离而减小。

类似于以上讨论的随着离拐角的距离的深度的变化，分离器（其也可以是绝缘体）的高度上的变化也允许设计OLED器件中的附加的自由度。

界面、电极片和/或电极接触部可以被布置为使得在拐角区域中电极片和电极接触部之间的局部和/或平均区域性接触电阻高于电极片和电极接触部之间的总体平均接触电阻。

作为对提供以上讨论的分离器的替代方案或者连同提供以上讨论的分离器，相关区中的接触电阻可以被增加以调整局部或区域性电流密度。接触电阻的差异优选地是10^-6 Ωm²或更多。

增加的局部和/或平均区域性接触电阻的区段可以被提供在拐角的至少一侧上、离拐角一距离处。

在优选实施例中，电极片形成有机发光二极管的阳极。

应当注意到本发明也可被应用于在阴极侧上的电流分布。然而，通常，阴极侧不太关键，因为阴极的薄层电阻约为1/30（这也被反映在用于阴极电流分布的OLED器件的仅一侧中）。

如前面提及的，拐角区域是由电极片和电极接触部之间的界面的部分限定的两个平面之间的交叉部附近的区域。应当注意到两个平面不必垂直从而在交叉部处提供的拐角不必具有90°的角度。拐角区域也可能是具有大于30°的角度的两个接连平面的交叉部（照明区域边缘的部分）附近的区域。

在本发明的第二方面，通过用于制造根据本发明的第一方面的有机发光二极管器件的方法来实现目的，其中该方法包括在形成有机发光二极管的有机堆叠之前和/或之后通过图案化方法提供分离器的步骤。换句话说，该方法包括在电极片和电极接触部之间的界面的拐角区域中提供在电极片和电极接触部之间的分离器的步骤，其中该分离器由绝缘材料和/或具有高于电极接触部的薄层电阻的薄层电阻的材料形成，和/或在拐角区域中提供高于电极片和电极接触部之间的平均总体接触电阻的电极片和电极接触部之间的局部和或平均区域性接触电阻。

在优选实施例中，图案化方法包括激光消融和/或光刻图案化。

增加接触电阻的可能性是减少所涉及层之间的接触区域。通过在所涉及层之间添加具有低导电性或者基本上没有导电性的材料图案（2D图案）能够减少接触区域。绝缘体材料可以用比如例如带状图案、格栅图案等的任何图案沉积。

应当理解的是，根据本发明的第一方面的有机发光二极管器件以及根据本发明的第二方面的方法具有类似的和/或相同的优选实施例，尤其如可以在相应从属权利要求中限定的那样。

本发明不限于仅仅OLED照明器件，并可以例如也被采用在OLED显示器件的情境中，尤其其中（子）像素的均匀性是重要的，如在露天大型运动场或街道上使用的用于广告等的大OLED显示屏中情况可能是这样。

应当理解的是，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求或以上实施例与相应独立权利要求的任何组合。

本发明的这些和其他方面将根据以下描述的实施例是显而易见的并且参考以下描述的实施例来阐明。

附图说明

在下面附图中：

图1示出常规OLED照明器件的拐角的图示，

图2示出图1中示出的OLED照明器件的亮度分布的图示，

图3示出根据本发明的实施例的OLED照明器件的拐角，

图4示出如图2中示出的常规OLED照明器件和图3中示出的根据本发明的实施例的OLED照明器件的比较，

图5示出OLED照明器件的部分横截面，

图6示出OLED照明器件的拐角，

图7图示OLED照明器件的电极接触部和电极片之间的界面的部分截面，

图8示出根据本发明的实施例的OLED照明器件的拐角，

图9示出图示制造根据本发明的实施例的OLED器件的方法的流程图，和

图10示出图示操作OLED器件的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出常规OLED照明器件的拐角的图示。

OLED照明器件包括具有OLED照明器件的照明区域的电极片1，其被电极接触部2（阳极）（部分地）围绕，使得在电极片1和电极接触部2之间存在界面3。在OLED照明器件的操作中，电流通过该界面流动，如箭头4所图示的那样。

图2示出图1中示出的OLED照明器件的亮度分布的图示。

图2中示出的OLED照明器件包括电极片1，其被用于阳极的电极接触部2在三个侧上围绕。基本上方形的电极片1的第四侧被提供有用于阴极的电极接触部6。阳极和阴极通过分离部7分离。电极片1和接触电极2共享界面3，在操作中电流通过界面3流动，如箭头4图示的那样。由于拐角的布置（其左下角对应图1中示出的拐角），电流密度导致在拐角区域中的更高电流注入，从而导致在每个拐角中的热点5。针对电极片1的图2中示出的亮度分布基于借助于2D照相机针对10.4 cm×10.4 cm的方形OLED照明区域测量的实际分布。

图3示出根据本发明的实施例的OLED照明器件的拐角。

图3中部分示出的OLED照明器件包括具有与常规电极片基本相同的结构的电极片1。电极片1由电极接触部12（如图1中也是阳极）（部分地）围绕，使得在电极片1和电极接触部12之间存在界面13。在OLED照明器件的操作中，电流通过该界面流动，如箭头4图示的那样。不同于图1中示出的器件，在拐角区域中提供在电极接触部12和电极片1之间提供的分离器18的两部分。分离器18减少局部电流密度，如由箭头4图示的那样。分离器18的部分分别被提供在离拐角本身的距离L₁和L₂处，且分别具有L₃和L₄的延伸或长度。

在图3中示出的实施例中，分离器18被形成为绝缘体，从而有效地阻断通过其部分的所有电流。可替换地，分离器也可被形成为具有与电极接触部12相比增加的薄层电阻，因而仍允许某些电流流过分离器。

在图示的实施例中，此外，分离器的部分被提供在离拐角的距离（L₁和L₂）处，尽管也有可能将分离器延伸在整个拐角区域上（即，也在拐角本身提供分离器）。这也适用于下面讨论的其它实施例。

图4示出如图2中示出的常规OLED照明器件和图3中示出的根据本发明实施例的OLED照明器件的比较。

图4的左侧部分示出如图2中示出的常规OLED照明器件（没有亮度分布，而突出了热点5的位置）。

根据本实施例的OLED照明器件10对应于常规OLED照明器件，除了如图3中示出的分离器18的提供以外。

根据本发明的该实施例，直接进入照明区域的拐角的电流被限制。对此，位于接近照明区域的拐角的几毫米的小条借助于分离器18来隔离。目的是减少进入到其中V_Oled和T^°之间的差异最大的区域中的电流。通过这种方式，位于接近照明区域边缘的拐角的热点5被显著地减少。根据本发明的该实施例，隔离每个拐角的两个边缘，从而留下每个隔离边缘之间的几毫米的空间以便于减少拐角中的电流注入但也防止在照明区域的拐角中完全没有注入。

作为示例，完成了具有和不具有根据本发明图案化的拐角的矩形器件（10.3 cm×10.3 cm）的电-热仿真。具有和不具有图案化拐角的仿真器件的布局配置被示出在图4中。对于该示例，照明区域1的拐角2个侧上以16 mm（L₃=L₄=16 mm）隔离，具有6 mm（L₁+L₂）的小孔径。

作为仿真的结果，可以发现拐角中的亮度的最大值在没有任何功率损耗的情况下被减少大约10%（从7700到7000 Cd/m²）。

位于接近照明区域的拐角的热点减少的该概念可被应用于其中照明区域的拐角通过相同的电极供给的任何器件中。

应当注意到降低热点不针对显著改进视觉感知但是主要针对改进对外部应力的敏感性并且因此针对改进潜在的可靠性问题。

通常，在下述假设下：热点的位置不取决于OLED大小（对于具有适度地高效热扩散的器件）以及热点通常位于离拐角约5到10毫米的距离处，优选地，分离器的部分的长度大于5 mm（L₃≥3 mm，L₄≥3 mm）。此外，优选的是，分离器部分离拐角的距离在3到45 mm的范围内。

以上也适用于下面讨论的实施例。

图5示出根据本发明的另一个实施例的OLED照明器件的部分横截面。

图5中示出的OLED照明器件被提供在玻璃衬底20上，在玻璃衬底20上提供照明区域24和具有低导电性的透明导电氧化物（TCO）层21。在TCO层21的顶部提供具有高导电性的金属化层22，其中在金属化层22的顶部且在金属化层22和照明区域24之间提供阻挡层23用于将金属化层22与照明区域24分离，并且进一步的阴极和有机层26、27被提供在阻挡层23的顶部。在照明区域22和电接触区域25之间提供薄膜封装（TFE）层28。

OLED照明区域的边缘29由阻挡层23的内边缘限定。阻挡层23是在所有蒸发层底下的环状轮廓以便防止任何短路。金属化层22的内边缘30被阻挡层23覆盖。因此，在阻挡边缘29和金属化边缘30之间存在空间，其中只有借助于具有低导电性的TCO层21的电极连接。该空间可在几微米和几毫米之间变化。根据本发明，该空间的尺寸被调谐（位于金属化和照明区域的边缘之间）以便限制在特定位置处比如接近拐角的电流注入。

应当注意到以上描述的配置仅仅是示例。在其他实施例中，在阻挡边缘29和金属化边缘30之间的分离器18可以非常小或者甚至不存在。在其他实施例中，不使用金属化且仅PCB边缘板沿着接触区域（电流分布器）的轮廓放置。在这种情况中，电流分布保持与金属化相同，除了减少电流的平均水平以外。

图6示出根据本发明的又一个实施例的OLED照明器件的拐角。

图6中部分示出的OLED照明器件包括具有与常规电极片或与图3中示出的电极片1基本相同的结构的电极片1。电极片1被电极接触部12（如图1和3中也是阳极）（部分地）围绕，使得在电极片1和电极接触部12之间存在界面13。在OLED照明器件的操作中，电流通过该界面流动。

不同于图3中示出的实施例，在拐角区域中提供连续的分离器18，其被提供在电极接触部12和电极片1之间。分离器18从拐角向外逐渐变细，使得垂直于界面13的方向上的厚度分别从拐角朝着分离器的末端减少。因为分离器18（其在该实施例中被提供为具有比电极接触部12高的薄层电阻）仅仅减少流过界面13的相应部分的电流密度，所以电流密度分布具有连续的梯度（对应于分离器18和电极接触部12的组合上的电压降逐段刚好移至电极接触部12）。

图7图示根据本发明的进一步实施例的OLED照明器件的电极接触部和电极片之间的界面的部分截面。

针对图7提供的视图垂直于图1、3和6的视图。在图7中，OLED器件的拐角在所示出的界面的左侧边缘处。在OLED器件的操作期间流过界面13的电流是垂直于纸平面流动的。在界面13处（更准确来说，在电极接触部12和电极片（未示出）之间），提供分离器18。在高度方向上，分离器18具有楔形，其中该形状提供类似于图6中示出的实施例的总体电流分布的梯度。

图8示出根据本发明的又进一步实施例的OLED照明器件的拐角。

在图8中部分示出的OLED照明器件包括具有与常规电极片或者与图3和6中示出的电极片1基本相同的结构的电极片1。电极片1被电极接触部12（如图1、3和6中也是阳极）（部分地）围绕，使得在电极片1和电极接触部12之间存在界面13。在OLED照明器件的操作中，电流通过该界面流动。

不同于图3或6中示出的实施例，替代在电极接触部12和电极片1之间提供的分离器，在与拐角间隔某一距离的两个部分19中，增加了电极接触部12和电极片1之间的接触电阻，使得在OLED器件的操作期间流过这些部分的电流的电流密度小于流过部分19外部的界面区域的电流的电流密度，由此减少热点的发生，类似于其他实施例。

图9示出图示形成根据本发明的实施例的OLED器件的方法的流程图。

用于形成根据本发明的有机发光二极管器件的方法包括对应于常规方法的若干步骤，其在本文中未示出，该若干步骤后面是下述步骤中的至少一个：在OLED器件的电极片和电极接触部之间的界面的拐角区域中提供在电极片和电极接触部之间的分离器的分离步骤101，其中该分离器由绝缘材料和/或具有比电极接触部的薄层电阻高的薄层电阻的材料形成；以及在拐角区域中提供比电极片和电极接触部之间的平均总体接触电阻高的电极片和电极接触部之间的局部和或平均区域性接触电阻的接触电阻步骤102。在这些步骤之后，提供进一步的步骤，再次对应于常规方法。

图10示出图示操作根据本发明的实施例的OLED器件的方法的流程图。操作根据本发明的OLED器件的方法提供两个方面，其在这里出于解释的目的被示出为步骤，即使这些方面本身不是离散的并且连续地发生。在方面103中，流过电极片和电极接触部之间的界面的电流的第一（局部的或平均区域性的）电流密度被提供在界面的拐角区域中。在方面104中，流过电极片和电极接触部之间界面的电流的第二（局部的或平均区域性的）电流密度被提供在界面的拐角区域外部。根据本发明，第一电流密度小于第二电流密度。

尽管已经在附图和前述描述中详细图示和描述本发明，但是这种图示和描述要被认为是说明性或示例性的，并且不是限制性的；本发明不限于公开的实施例。

可以由本领域技术人员在实施要求保护的发明中、从附图、公开内容和所附权利要求的研究来理解和实现公开的实施例的其他变形。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他元素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除复数。

应当理解比如“一个值在下限和上限之间，包含下限和上限”的指示，并且该值可具有包括上限和下限的值的给定范围内部的任何值。

权利要求中的任何附图标记不应解释为限制范围。

Claims (4)

1.一种有机发光二极管器件（10），所述有机发光二极管器件（10）具有发光区域的电极片（1）和与电极片（1）接触的电极接触部（12），使得在电极片（1）和电极接触部（12）之间存在界面（13），

其中电极片（1）和电极接触部（12）通过由绝缘材料和/或具有高于电极接触部（12）的薄层电阻的薄层电阻的材料形成的分离器（18）局部地分离，以及

其中分离器（18）被布置在界面（13）的拐角区域中，所述拐角区域是由界面（13）的部分（19）限定的两个平面之间的交叉部附近的区域，并且分离器（18）被布置在离交叉部的一段距离（L₁，L₂）处。

2.根据权利要求1所述的有机发光二极管器件（10），其中电极片（1）形成有机发光二极管的阳极。

3.一种用于制造根据权利要求1和2中的任一项所述的有机发光二极管器件（10）的方法，其中所述方法包括在形成有机发光二极管的有机堆叠之前和/或之后通过图案化方法提供分离器（18）的步骤。

4.根据权利要求3所述的方法，其中图案化方法包括激光消融和/或光刻图案化。