CN109237350B - 一种高稳定oled照明屏体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高稳定OLED照明屏体，包括基板和多个像素化OLED电路组件，所述基板上还设有辅助电极和多个回路保护装置，所述回路保护装置与所述OLED电路组件中的像素化第一电极一一对应电性连接，且所有回路保护装置分别与所述辅助电极电性连接，所述绝缘体覆盖所述辅助电极、回路保护装置以及回路保护装置与OLED电路组件之间的区域；各OLED电路组件中的短路点像素通过电流大于所述回路保护装置中所设定的熔断阈值时，所述短路点像素所对应的所述回路保护装置处于回路熔断状态，所述短路点像素所对应的OLED电路组件与正常像素所对应的OLED电路组件相隔离。本发明可以对存在缺陷的OLED电路组件进行隔离控制，实时对OLED照明屏体进行缺陷保护，提升屏体可靠性。

Description

一种高稳定OLED照明屏体
技术领域
本发明涉及OLED屏体技术领域，具体涉及一种高稳定OLED照明屏体。
背景技术
OLED屏体在制造过程中不可避免地存在灰尘颗粒、毛刺、针孔、裂纹等缺陷点，而OLED屏体的阳极与阴极之间的距离通常很小(约数十到数百纳米)。结果，在这种状态下，阳极与阴极可能会直接接触造成缺陷(称为短路点)，或者阳极与阴极之间的有机层会变得比其他位置薄。当OLED器件工作时，电流更趋于从这种短路点处而不是从其他位置通过，使得热量在这种短路点处累积，从而导致损害整个OLED器件的品质和可靠性。
在其他条件相同的情况下，OLED屏体的发光面积越大，出现短路点的可能性也越大。通过增大有机层的厚度有可能减少短路点，但这要求OLED器件采用更高的驱动电压从而影响器件效率，而且并不能完全消除短路点，通过加入短路防护部可能解决短路点问题。
在现有技术中利用结构或材料制作防短路部可有效增加器件的可靠性。防短路部设计主要是利用通过短路部所使用的材料或几何结构达到一定的阻抗产生，理论公式是如下：
Figure BDA0001752640000000011
在缺陷发生时，此防短路阻抗能够避免短路情况的发生(因为电阻串联在发生短路的器件上)。同时，此类防短路系统要有两个重要因子必须考虑，(1)屏体的像素要足够多(即ncell)(2)防短路电阻要尽可能大(即Rcell-spl)；若不能达成以上两点必要条件，防短路效果会不明显，并且短路点处会因高电流产生高热(P＝I2R；P＝功率,I＝电流,R＝电阻)，进而下降其可靠性。实验指出：上述防短路系统适用于电源为“恒定电压”供应，也就是电流可以有很大的变化区间，然而多数电源供应装置无法达到，且OLED照明屏体是以”恒定电流”的电源供应器为主，上述短路保护机制因为短路点造成大量的失效电流(即通过短路点的电流(有效供应正常OLED器件电流+短路点的失效电流＝恒定电源的总输出电流))造成屏体光电性能下降。其中回路保护装置的电阻足够大可以与发光像素等效电阻匹配，就能达到以串联电阻形式的回路保护设计，但发光像素等效电阻数值经计算后通常为数万到数十万欧姆的等级，回路保护装置的电阻通常远不及此数量级，因此短路点会有很高比例的短路电流通过，造成屏体整体光线效能显著改变。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的OLED照明屏体中存在短路时，短路点处所通过的短路电流高，影响屏体整体光线效能的技术问题，提供了一种高稳定OLED照明屏体。
所采用技术方案如下所述：
一种高稳定OLED照明屏体，包括基板和多个像素化OLED电路组件，其特征在于，所述基板上还设有辅助电极、绝缘体和多个回路保护装置，所述回路保护装置与所述OLED电路组件中的像素化第一电极一一对应电性连接，且所有所述回路保护装置分别与所述辅助电极电性连接，所述绝缘体覆盖所述辅助电极、回路保护装置以及回路保护装置与OLED电路组件之间的区域；各所述OLED电路组件中的短路点像素通过电流大于所述回路保护装置中所设定的熔断阈值时，所述短路点像素所对应的所述回路保护装置处于回路熔断状态，所述短路点像素所对应的OLED电路组件与正常像素所对应的OLED电路组件相隔离。
每一所述OLED电路组件中的正常像素平均电流为J，各所述回路保护装置中所设定的熔断阈值至少为正常像素平均电流J的100倍。
各所述回路保护装置中所设定的熔断阈值数量级为102J～103J。
所述基板上设有至少100个像素化的OLED电路组件。
所述回路保护装置为一熔断器，所述熔断器的两端分别连接所述的辅助电极与所述OLED电路组件中的像素化第一电极，当短路点像素出现时，所对应的所述熔断器达到熔断阈值的条件。
所述熔断器通过的短路点电流密度至少大于1011mA/截面积(m2)；其中的截面积为所述熔断器的宽度与厚度乘积，所述宽度与厚度为垂直电流方向的距离。
所述熔断器达到回路熔断条件时，其每单位长度L(um)上平均消耗功率大于10-3焦耳；其中每单位长度上平均消耗功率计算公式：Q＝(Is 2*R/L)*T；
Is--短路点像素电流；
R--熔断器电阻值；
L--熔断器与电流同方向的长度，单位um；
T—回路熔断前的作用时间，单位秒(s)。
所述熔断器达到回路熔断条件时所产生的热能影响区域以熔断中心位置计算为直径小于200um的圆形区域。
本发明相对于现有技术具有如下有益效果：
A.本发明在基板上设置辅助电极，每个像素化的OLED电路组件分别连接一个回路保护装置，所有回路连接装置与基板上的辅助电极电性连接，通过对所有独立设置的回路保护装置进行熔断条件的设置，选择适合快速断开短路像素影响的短路通过电流，当基板上其中一个或几个OLED电路组件出现短路缺陷时，与其对应的回路保护装置及时熔断，使存在问题的OLED电路组件与正常的OLED电路组件相隔离，防止回路保护装置熔断产生的热量对正常屏体像素产生影响，实时对屏体进行缺陷保护，提升屏体可靠性。
B.本发明采用以焦耳热的方式加热熔断器，同时对短路点像素的热影响区域进行限定，通过放大短路点电流与正常像素电流的比值，达到实时熔断与周围像素的最小化烧伤面积的防短路设计。
C.本发明在屏体基板上的像素化数量设定为大于100，保证了短路点缺陷与正常像素电流至少有100倍以上差距，若产生突然波动，回路保护装置将会对整个OLED电路组件产生保护作用。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明所提供的多个像素化OLED电路组件电路连接原理图；
图2是本发明中的回路保护装置在基板上的连接示意图；
图3是图2所示A-A截面结构示意图；
图4是图2所示B-B截面结构示意图。
图中：
1-第一电极；2-辅助电极；3-回路保护装置；4-短路缺陷；5-基板；
6-绝缘体；7-OLED电路组件；8-第二电极。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
结合图2、图3和图4所示，本发明提供了一种高稳定OLED照明屏体，其包括基板5、绝缘体6、设置于基板5上的多个像素化OLED电路组件7和第二电极8，这里的OLED电路组件7至少包括依次叠加的空穴传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)，第二电极8设置在电子传输层(ETL)上，空穴传输层(HTL)设置在第一电极1之上；同时还在基板5上设置有辅助电极2和多个回路保护装置3，多个回路保护装置3与多个OLED电路组件7底部的像素化第一电极1一一对应电性连接，且所有回路保护装置3分别与辅助电极2电性连接，这里的辅助电极2相当于总线路，各个回路保护装置3都将连接在同一个辅助电极2上，绝缘体6覆盖辅助电极2、回路保护装置3以及回路保护装置3与OLED电路组件7之间的区域，各OLED电路组件7中的短路点像素通过电流大于回路保护装置3中所设定的熔断阈值时，短路点像素所对应的回路保护装置3处于回路熔断状态，短路点像素所对应的OLED电路组件7与正常像素所对应的OLED电路组件7相隔离，从而实现对其它正常OLED电路组件7的保护，提升了屏体的可靠性能。
如图1所示，每一个OLED电路组件7中的正常像素平均电流为J，即J＝It/n，各OLED电路组件中的短路点像素通过电流大于所设定的熔断阈值时，短路点像素所对应的回路保护装置处于回路熔断状态，这里根据试验选择回路保护装置的熔断阻值大小，所设定的熔断阈值至少为正常像素平均电流J的100倍，即各OLED电路组件中的短路点像素通过电流的熔断阈值至少为100J，本发明中所设定的熔断阈值数量级为102J-103J。当发生图2所示短路缺陷4时，与此像素相对应的回路保护装置所通过的电流超过100J时，回路保护装置自动熔断，与其连接的OLED电路组件处于开路状态，这样就保护了其它正常OLED电路组件避免受到影响，做到及时隔绝带有短路缺陷的OLED电路组件。优选地，各OLED电路组件中的短路点像素通过电流的熔断阈值为500J。当然，屏体基板上的像素化数量必须大于100，以保证短路点缺陷与正常像素电流至少有100倍以上差距，若产生突然波动，回路保护装置将会对整个OLED电路组件产生保护作用。
结合图1所示，其中短路点像素通过电流Is根据下列关系计算：
Is＝Itx(R+ROLED)/[(R+ROLED)+(n-1)(R)]
通过上述关系式即可得到短路点像素电流与屏体总电流It之间的关系。
其中：It为总电流；
R为回路保护装置的电阻；
ROLED为OLED发光像素等效电阻；
n为像素总数。
本发明中的短路点像素电流/正常像素平均电流的比值与回路保护装置的电阻系数相关，如上述公式所述。
如图2所示，其中回路保护装置以一个OLED电路组件串接一个回路保护装置尤佳，这里的回路保护装置采用熔断器，熔断器的两端分别连接辅助电极与OLED电路组件中的像素化第一电极，当短路点像素出现时，所对应的熔断器达到熔断阈值的条件。若一个OLED电路组件串接多个(M个)并联的熔断器会增加总Is/J比值，但短路点上各熔断器的短路点像素电流/正常像素平均电流实际比值会成为(Is/J)/M，明显会增加熔断的难度。
当短路缺陷出现时，熔断器通过的电流密度经计算至少大于1011mA/截面积(m2)；其中的截面积定义为熔断器的宽度与厚度乘积，所述宽度和厚度为垂直电流方向的距离。
短路点像素电流/正常像素平均电流实际比值根据回路保护装置的几何形状、材料而定。
若熔断器与电流同方向的长度为L，当短路点出现时，每单位长度上平均消耗功率为：Q＝(Is 2*R/L)*T。即：短路像素电流Is平方与熔断器电阻值乘积，然后除以熔断器与电流同方向的长度L(um)，最后再与回路熔断前的作用时间T相乘，即可计算出单位长度上消耗的功率。经计算每单位长度(um)上平均消耗功率数值为10-3焦耳以上能达到熔断器的熔断条件。
在可熔断的条件下，短路点像素电流加倍会增加熔断速率，熔断速率可以经由每单位长度(um)上平均消耗功率数值评估，经试验验证：当单位长度消耗功率数值约为10-3焦耳时，熔断过程时间约为200毫秒；当单位长度消耗功率数值加倍，熔断过程时间约为100毫秒。如果以短路缺陷出现时熔断器通过的电流密度计算则熔断速率与短路点像素电流的平方成反比。
同时，熔断器会因为该像素之短路点导致高电流通过造成高温达成熔断；该设定条件保证因高温加热受影响之面积需小于直径200um之圆形范围。
本发明通过对设置在基板上的所有独立设置的熔断器进行熔断条件的设置，选择适合快速熔断短路像素影响的短路通过电流，实时对屏体进行缺陷保护，大大提升了屏体可靠性。
实施例1
设定OLED屏体分割像素数量为10000，OLED屏体的操作电压为6V，对应电流为100mA，分别以30Ω、60Ω、200Ω、600Ω的熔断器串接于各个像素化的OLED电路组件上，每个像素平均通过电流J为0.01mA，当出现一个短路缺陷点时，该短路缺陷点按照不同电阻设计分别对应的短路点像素电流Is为66.6mA、50.0mA、23.1mA、9.1mA，其对应的Is/J系数分别为6667、5000、2308、909；Is/J数值越小，熔断器越难达到熔断条件，实验指出600Ω熔断器作为在屏体整体烧坏前也无法达到熔断目的。同时熔断器因焦耳热影响周围像素面积分别约为直径50um、100um、>500um、屏体失效，可见提高Is/J系数可以快速融断并最小化烧伤区域。
实施例2
设定OLED屏体分割像素数量为100，操作电压为6V，对应电流为100mA，分别以30Ω、60Ω、200Ω、600Ω的熔断器串接于各个像素化的OLED电路组件上，每个像素的平均通过电流为1mA，当出现一个短路缺陷点时，该短路缺陷点按照不同电阻设计分别对应的短路点像素电流Is为67.0mA、50.4mA、23.3mA、9.22mA，其对应的Is/J系数分别为67.0、50.4、23.3、9.22；Is/J数值越小，熔断器越难达到熔断条件，实验指出600Ω熔断器作为在屏体整体烧坏前也无法达到熔断目的。同时熔断器因焦耳热影响周围像素面积分别约为直径50um、100um、>500um、屏体失效，可见提高Is/J系数可以快速融断并最小化烧伤区域。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种高稳定OLED照明屏体，包括基板和多个像素化OLED电路组件，其特征在于，所述基板上还设有辅助电极、绝缘体和多个回路保护装置，所述回路保护装置中部区域的宽度小于其两端折边位置的宽度；所述回路保护装置的其一边与所述OLED 电路组件中的像素化第一电极一一对应电性连接，所有所述回路保护装置的另一边分别与所述辅助电极电性连接；所述绝缘体覆盖所述辅助电极、回路保护装置以及所述辅助电极、回路保护装置与OLED电路组件之间的区域；各所述OLED电路组件中的短路点像素通过电流大于所述回路保护装置中所设定的熔断阈值时，所述短路点像素所对应的所述回路保护装置处于回路熔断状态，所述短路点像素所对应的OLED电路组件与正常像素所对应的OLED电路组件相隔离。
2.根据权利要求1所述的高稳定OLED照明屏体，其特征在于，每一所述OLED电路组件中的正常像素平均电流为J，各所述回路保护装置中所设定的熔断阈值至少为正常像素平均电流J的100倍。
3.根据权利要求2所述的高稳定OLED照明屏体，其特征在于，各所述回路保护装置中所设定的熔断阈值数量级为102J～103J。
4.根据权利要求1-3任一所述的高稳定OLED照明屏体，其特征在于，所述基板上设有至少100个像素化的OLED电路组件。
5.根据权利要求4所述的高稳定OLED照明屏体，其特征在于，所述回路保护装置为一熔断器，所述熔断器的两端分别连接所述的辅助电极与所述OLED 电路组件中的像素化第一电极，当短路点像素出现时，所对应的所述熔断器达到熔断阈值的条件。
6.根据权利要求5所述的高稳定OLED照明屏体，其特征在于，所述熔断器通过的短路点电流密度至少大于1011 mA/截面积(m2)；其中的截面积为所述熔断器的宽度与厚度乘积，所述宽度与厚度为垂直电流方向的距离。
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