CN109244262B - 使用有机发光器件的照明装置和用于制造照明装置的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及使用有机发光器件的照明装置和用于制造照明装置的方法。根据本发明的照明装置包括有机发光器件，该有机发光器件包括形成在第一基板上的第一电极、有机发光层和第二电极，其中在每个像素中第一电极由具有2800Ω至5500Ω的电阻的透明导电材料形成。因此，即使由于第一电极和第二电极之间的接触而在像素中去除了有机发光层的电阻，由于第一电极的电阻，也可以防止过电流施加到像素。
Description
本申请要求于2017年7月11日提交的韩国专利申请第10-2017-0088074号的权益，其通过引用并入本文，如同在本文中完全阐述的一样。
技术领域
本发明涉及一种防止由短路引起的缺陷的照明装置(lighting apparatus)及制造照明装置的方法。
背景技术
目前，荧光灯和白炽灯主要用作照明装置。其中，白炽灯具有良好的显色指数，但能量效率较低。荧光灯具有高效率，但具有低显色指数并含有汞，这导致环境问题。
为了解决传统照明装置的问题，最近已经提出了发光二极管(LED)作为照明装置。发光二极管由无机发光材料组成。LED在蓝色波长范围中具有最高的发光效率，并且其发光效率随着波长范围朝向作为呈现出最高可见度的颜色的绿色的波长范围和红色的波长范围偏移而降低。因此，当通过组合红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管来发射白光时，发光效率降低。此外，当使用红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管时，每个LED的发射峰值的宽度窄，并且显色指数劣化。
为了解决这些问题，已经提出了一种被配置成通过组合蓝色发光二极管和黄色荧光材料而不是组合红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管来输出白光的照明装置。这是因为仅使用具有比其他发光二极管更高效率的蓝色发光二极管并且采用在接收蓝光时发射黄光的荧光材料比使用具有低发光效率的绿色LED更有效。
然而，即使在通过组合蓝色LED和黄色荧光材料来输出白光的照明装置的情况下，发射黄光的荧光材料也具有差的发光效率，并且因此照明装置的发光效率的提高受到限制。
为了解决如上所述的发光效率降低的问题，已经提出了采用由有机发光材料构成的有机发光器件的照明装置。通常，与无机发光器件相比，有机发光器件对于绿色和红色具有相对良好的发光效率。此外，由于有机发光器件的蓝色、红色和绿色的发射峰的宽度大于无机发光器件的蓝色、红色和绿色的发射峰的宽度，所以照明装置可以提供具有改善的发光器件的显色指数的更类似于日光的光。
有机发光器件包括阳极、阴极以及布置在阳极与阴极之间的有机发光层。然而，由于阳极和阴极之间的距离短，所以在照明装置中使用的有机发光器件可能由于异物的渗入而具有针孔和裂纹，并且有机发光器件的内部结构的台阶和叠层的粗糙性可能使阳极和阴极彼此直接接触，导致阳极和阴极的短路。此外，当形成有机发光层时，由于工艺失败、工艺误差等，有机发光层可能具有小于预设厚度的厚度，从而引起阳极和阴极电短路。
当阳极和阴极短路时，短路区域形成电流流动所通过的低电阻路径，并且因此电流仅流向短路区域并且流过有机发光器件的其他区域的电流大大减少或甚至被切断。结果，有机发光器件的发光输出功率降低或者不从有机发光器件发出光。
当这样的有机发光器件应用于照明装置时，由于阳极和阴极的短路，可能输出亮度小于预设亮度的光。从而，照明装置的品质降低或者照明装置不能工作。此外，当将有机发光器件应用于显示装置时，对应于短路区域的像素成为缺陷像素，由此使显示装置的品质劣化。
通常，有机发光器件在洁净室中制造，因此防止在制造工艺中渗入诸如灰尘的异物以免引起有机发光器件的阳极和阴极短路。然而，实际上，洁净室不能完全防止异物的渗入。此外，可能无法防止由诸如有机发光器件的内部结构的台阶和叠层的粗糙性的结构问题导致的短路。由于这些原因，由于短路引起故障尚未完全防止。
发明内容
因此，本发明涉及一种基本上消除了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或更多个问题的使用有机发光器件的照明装置及其制造方法。
考虑到上述问题设计了本发明，并且本发明的一个目的是提供一种通过形成具有大于或等于预设值的电阻的高电阻透明导电材料的第一电极能够防止由有机发光器件的第一电极和第二电极之间的接触而产生的短路的照明装置及其制造方法。
本发明的另外的优点、目的和特征将被部分地阐述于下面的描述中，并且对于本领域普通技术人员而言，部分地将在研究以下之后变得显见，或者部分地可以从本发明的实践中获知。通过在书面描述及其权利要求以及附图中所具体指出的结构可以实现和得到本发明的目的和其他优点。
为了实现这些目的和其他优点，并根据本发明的目的，如在本文具体化和广泛描述的，在第一基板上形成有包括第一电极、有机发光层和第二电极的有机发光器件，并且在每个像素中第一电极由具有2800Ω至5500Ω的电阻的透明导电材料形成。因此，即使像素中有机发光层的电阻由于第一电极和第二电极之间的接触被消除，也可以由于第一电极的电阻而防止过电流施加到像素。
第一基板的复数个像素由连接至第一电极的辅助电极分隔。辅助电极以预设宽度布置成矩阵状、网状、八边形、六边形、或圆形。
第一电极可以由诸如聚(3,4-亚乙基二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)的导电聚合物，诸如石墨(石墨烯)、单壁碳纳米管(SWCNT)或多壁碳纳米管(MWCNT)的碳基材料，或者诸如Cu纳米线、Ag纳米线或Au纳米线的基于纳米线的材料构成。
此外，根据本发明的照明装置通过以下方式制造：在每个像素中形成具有2800Ω至5500Ω的电阻的高电阻导电材料，形成高电阻导电材料的第一电极，以及在第一电极上形成有机发光层和第二电极。
形成高电阻导电材料的操作可以包括将导电材料溶解在80重量％至90重量％的溶剂中，将溶解的导电材料与粘合剂混合，并向溶解的导电材料中添加添加剂，其中所述溶剂可以包括水或醇，并且所述导电材料包括导电聚合物、碳基材料或基于纳米线的材料，其中所述粘合剂可以包括有机硅类粘合剂或丙烯酸类粘合剂，并且所述添加剂可以包括流平剂或表面剂。
附图说明
包括附图以提供对本发明的进一步理解，并且被并入本申请并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施方案，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是示出根据本发明的照明装置的结构的平面图；
图2是沿图1中的线I-I’截取的截面图；
图3a是示意性地示出设置在照明装置中的有机发光器件的电路的图；
图3b是示出在第一电极和第二电极之间产生电短路的情况下的有机发光器件的电路的图；
图4a和图4b是具有单独的防短路电阻器的有机发光器件的电路图；
图5a是描绘当在像素中不发生短路时施加到有机发光器件的像素的像素电流和短路电阻之间的关系的曲线图；
图5b是描绘当在像素中发生短路时施加到有机发光器件的短路像素的短路电流与短路电阻之间的关系的曲线图。
图6是示出通过在像素中形成分离图案而设置有防短路电阻器的照明装置的结构的示例的图；
图7a和图7b是示出根据本发明的具有由具有高电阻的导电材料形成的第一电极的有机发光器件的电路的图；
图8a至图8d是示出制造根据本发明的一个实施方案的照明装置的方法的平面图；以及
图9a至图9d是示出制造根据本发明的一个实施方案的照明装置的方法的截面图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图具体描述本发明。
本发明提供了一种包括由有机材料制成的有机发光器件的照明装置，而不是包括由无机材料制成的无机发光器件的照明装置。
与无机发光器件相比，由有机发光材料制成的有机发光器件对于绿色和红色具有相对良好的发光效率。另外，由于有机发光器件的蓝色、红色和绿色的发射峰值的宽度大于无机发光器件的蓝色、红色和绿色的发射峰值的宽度，所以使得发光器件提供具有改善的发光器件的显色指数的更类似于日光的光。
具体地，本发明提供一种当有机发光器件的一些像素短路时能够防止发光效率降低或者确保发光的具有有机发光器件的照明装置。
图1是示出根据本发明的使用有机发光器件的照明装置的结构的图。
如图1所示，根据本发明的照明装置100是面发光照明装置。在照明装置中，在第一基板110的前表面之上设置有第一电极124和第二电极126，并且在第一电极124和第二电极126之间设置有有机发光层130以形成有机发光器件。在具有该结构的照明装置100中，当信号施加到有机发光器件的第一电极124和第二电极126时，有机发光层130发射光以贯穿整个第一基板110输出光。
在第一基板110上以矩阵形式布置有辅助电极122。辅助电极122由具有良好导电性的金属制成，使得均匀电压被施加到设置在第一基板110的整个区域中的第一电极124从而使得能够从具有大面积的照明装置100发射具有均匀亮度的光。
有机发光层130由输出白光的有机发光材料形成。例如，有机发光层130可以包括蓝色有机发光层、红色有机发光层和绿色有机发光层，或者可以具有包括蓝色发光层和黄绿色发光层的串叠结构。然而，本发明的有机发光层130不限于上述结构，并且可以为此采用各种结构。
有机发光层130还可以包括用于分别将电子和空穴注入本发明的有机发光层130的电子注入层和空穴注入层、用于将注入的电子和空穴传输到有机发光层的电子传输层和空穴传输层、以及用于产生诸如电子和空穴的电荷的电荷产生层。
虽然图中未示出，但是在第一基板110上设置有分别连接至第一电极124和第二电极126以允许向其施加外部电压的第一焊盘和第二焊盘。在此，第一焊盘和第二焊盘可以形成在第一基板110的一侧边缘区域上，并且可以分别形成在两侧边缘区域上。此外，复数个第一焊盘和第二焊盘可以设置在第一基板110的四侧的边缘区域中。
图2是沿图1中的线I-I’截取的截面图，并且将参照图2更详细地描述根据本发明的照明装置100。
如图2所示，第一电极124设置在第一基板110上，第一基板110由诸如可弯曲的塑料的软质透明材料或诸如玻璃的硬质透明材料构成。第一电极124可以由透明导电材料形成。在该实施方案中，第一电极124由具有高电阻的透明导电材料形成，其原因将在后面具体描述。
虽然在图2中未示出，但是在第一基板110的边缘区域中可以设置有第一焊盘和第二焊盘。在此，第一焊盘和第二焊盘可以由与第一电极124相同的材料使用相同的工艺形成。
辅助电极122设置在第一基板110上并且电连接至第一电极124。虽然第一电极124由透明导电材料形成并且允许发射的光从中透过，但是第一电极124具有比金属更大的电阻。因此，当制造大面积照明装置100时，透明导电材料的高电阻使得施加到宽照明区域的电流的分布不均匀。电流的不均匀分布使大面积照明装置100不能发射具有均匀亮度的光。
辅助电极122以矩阵、网状、六边形、八边形、圆形等的形状以窄的宽度布置在整个第一基板110上，使得均匀电压被施加到第一基板110的整个电极124，从而使得大面积照明装置100能够发射具有均匀亮度的光。
尽管辅助电极122被示出为设置在第一电极124下方，但是辅助电极122可以设置在第一电极124上。辅助电极122由具有良好导电性的金属诸如Al、Au、Cu、Ti、W、Mo或其合金制成。虽然辅助电极122被示出为被配置成单层，但是辅助电极122可以被配置成两层或更多层。
此外，辅助电极122可以以矩阵设置成将第一基板110分成复数个像素。即，由于辅助电极122具有比第一电极124低得多的电阻，所以电压不是通过第一焊盘而是通过辅助电极122被施加到第一电极124。因此，当第一电极124形成在整个第一基板110上时，第一电极124被辅助电极122分成复数个像素。
在该实施方案中，辅助电极122被形成为具有约40μm至60μm的宽度。然而，辅助电极122可以基于各种因素诸如所使用的金属的类型、照明装置100的面积以及像素的大小来确定。
保护层112被层叠在第一基板110的第一电极124的顶部上。保护层112被配置成覆盖辅助电极122和位于辅助电极122上的第一电极124。由于辅助电极122由不透明金属制成，因此没有光通过形成有辅助电极122的区域输出。因此，保护层112仅设置在辅助电极122之上并且不设置在实际发光区域(即，像素)上，使得光仅通过像素的发光区域发射和输出。
此外，保护层112形成为围绕辅助电极122，以减少由辅助电极122形成台阶(stepped)的部分，使得待在之后形成的各层将稳定地形成而不被破坏。
保护层112被配置成例如SiOx或SiNx的无机层。然而，保护层112可以被配置成例如光丙烯酸的有机层，或者可以包括无机层和有机层的复数个层。
在第一电极124和保护层112上设置有有机发光层130和第二电极126。
有机发光层130可以是白色有机发光层并且可以包括红色发光层、蓝色发光层和绿色发光层或者具有包括蓝色发光层和黄绿色发光层的串叠结构。有机发光层130还可以包括用于将电子和空穴分别注入有机发光层的电子注入层和空穴注入层、用于将注入的电子和空穴传输到有机发光层的电子传输层和空穴传输层、以及用于产生诸如电子和空穴的电荷的电荷产生层。
有机发光层130由通过分别接收并组合从空穴传输层和电子传输层传输的空穴和电子而发射可见光范围内的光的材料形成，优选由具有对荧光或磷光的良好量子效率的材料形成。这种有机材料的示例包括但不限于8-羟基喹啉铝配合物(Alq3)，基于咔唑的化合物，二聚苯乙烯基化合物，BAlq，10-羟基苯并喹啉-金属化合物，基于苯并
唑、基于苯并噻唑和基于苯并咪唑的化合物，以及聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)。
第二电极126可以由诸如Ca、Ba、Mg、Al或Ag的金属或其合金形成。尽管图中未示出，但是在第一基板110的外边缘区域上设置有与第二电极126连接以向第二电极126施加电压的第二焊盘。
第一电极124、有机发光层130和第二电极126构成有机发光器件。当第一电极124是有机发光器件的阳极时，第二电极126是阴极并且电压被施加到第一电极124和第二电极126，电子从第二电极126注入到有机发光层130并且空穴从第一电极124注入到有机发光层130中。然后，在有机发光层130中产生激子。随着激子衰减，产生与在发光层的LUMO(最低未占据分子轨道)和HOMO(最高占据分子轨道)之间的能量差相对应的光并向下发射(朝向图中的基板110)。
由于在辅助电极122之上设置有保护层112，所以辅助电极122之上的有机发光层130不直接接触第一电极124，并且因此有机发光器件不形成在辅助电极之上。换句话说，照明单元EA中的有机发光器件仅形成在形成为例如矩阵形状的辅助电极122之间的像素中。
将粘合剂118施加到具有有机发光器件的第一基板110上，并且将第二基板170设置在粘合剂118上。因此，当第二基板170附接到粘合剂118时，照明装置100被密封。作为粘合剂118，可以使用光固化粘合剂或热固性粘合剂。第二基板170可以由各种材料形成。如图所示，粘合剂118也可以设置在有机发光器件的侧表面上以完全密封有机发光器件。
第二基板170用于防止水分或空气从外部渗入，并且可以由能够执行该功能的任何材料形成。例如，第二基板170可以由诸如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的聚合物形成，或者可以由诸如铝的薄金属箔形成。
虽然图中未示出，但是在第二电极126的顶部上和在有机发光器件的侧表面上可以设置有包括有机层和/或无机层的保护层以及由环氧化合物、丙烯酸酯化合物或丙烯酸类化合物构成的密封剂。
在该实施方案中，第一电极124可以由具有高电阻的透明导电材料形成以防止由于在第一电极124和第二电极126之间的电接触时产生的短路而导致的故障，这将在下面更详细地描述。
图3a是示意性地示出设置在照明装置中的有机发光器件的电路的图。如图3a所示，V1和V2的电压分别被施加到第一电极124和第二电极126。此外，有机发光层130的电阻器RE1、RE2、……或REn，第一电极124的电阻器R11、R12、……或R1n以及第二电极126的电阻器R21、R22、……或R2n串联连接在第一电极124和第二电极126之间。
设置在照明装置中的有机发光器件包括与其他像素并联连接的复数个像素P1、P2、……、Pn。
在具有这种结构的有机发光器件中，复数个像素并联连接。因此，当电压V1和V2分别施加到第一电极124和第二电极126时，电流I1、I2、……或In施加到各个像素P1、P2、……、Pn的有机发光层LED1、LED2、……、LEDn中的每个，并且因此有机发光层LED1、LED2、……、LEDn发光。此时，预设大小的电压V1可以被施加到第一电极124，并且第二电极126可以被接地。
由于在复数个像素中形成基本相同的电阻(电阻可以根据形成在各个像素P1、P2、……、Pn中的电极124和126和有机发光层130的厚度误差而不同，但差别不明显)，所以从复数个像素发出基本上相同亮度的光，并且因此在整个照明装置中输出均匀的光。
有机发光器件的有机发光层130形成为具有几百埃的厚度。因此，当由于工艺失败而导致的异物等而渗入到有机发光层130中时，在有机发光层130中产生针孔或裂缝，并且使第一电极124和第二电极126彼此接触并且短路。此外，对于照明装置，在有机发光层130之下形成各种金属层和绝缘层，并且由于金属层和绝缘层的台阶可能在有机发光层130中产生裂纹等。由此，第一电极124和第二电极126彼此接触。此外，在有机发光层130的层叠工艺中，由于工艺失败或工艺错误，可能不均匀地施加发光材料，并且因此第一电极124和第二电极126可能彼此电连接。
图3b是示出在第一电极124和第二电极126之间产生电短路的情况下的有机发光器件的电路的图。
如图3b所示，当有机发光器件的复数个像素P1、P2、……、Pn中的一个像素P2的第一电极124和第二电极126彼此接触或彼此电连接时，根据有机发光层130的电阻器RE2被去除，并且仅根据第一电极124和第二电极126的导电材料的电阻器R12和R22保留在像素中。
当第一电极124由诸如ITO(铟锡氧化物)或IZO(铟锌氧化物)的具有相对良好导电性的透明金属氧化物形成时，第一电极124的电阻器R11、R12、……、或R1n的电阻为约20Ω。由金属制成的第二电极126的电阻器R21、R22、……、或R2n的电阻为约0.1Ω。另一方面，有机发光层130的电阻器RE1、RE2、……、或REn的电阻为约1MΩ。因此，有机发光层130的电阻器RE1、RE2、……、或REn的电阻远大于第一电极124的电阻器R11、R12、……、或R1n的电阻以及第二电极126的电阻器R21、R22、……、或R2n的电阻，并且因此每个像素P1、P2、……、Pn的总电阻Rt1、Rt2、……、或Rtn几乎等于有机发光层130的电阻器RE1、RE2、……、或REn的电阻(Rt≒RE)。
因此，当第二像素P2的第一电极124和第二电极126彼此接触并且因此第二像素P2短路时，有机发光器件的电阻RE2被去除并且变为0。因此，第二像素P2的总电阻Rt2变得远小于其他像素P1、……、Pn的总电阻Rt1、……、或Rtn(Rt2<<Rt1……Rtn)。
因此，第一电极124与第二电极126之间的电流Ie主要流过短路像素P2，并且几乎不流过其他像素P1、……、Pn。因此，这些像素P1、……、Pn的有机发光层的亮度急剧降低或不发光。当然，即使在照明装置设置有具有良好导电性的辅助电极122的情况下，信号也基本上通过辅助电极122被施加到像素P1、P2、……、Pn中的每个的第一电极124，并且特定像素P2被短路时，其他像素P1、……、Pn中的电流的降低可以通过辅助电极122最小化。然而，在这种情况下，其他像素P1、……、Pn受到短路像素P2的影响，并且整个发光器件的亮度降低。
此外，过电流Ie流过短路像素P2，并且因此短路区域的温度升高，使有机发光层130的有机发光材料劣化。
为了防止这样的缺陷，本发明中的第一电极124由具有相对较高电阻的透明导电材料形成，由此为有机发光器件的每个像素P1、P2、……、Pn提供了单独的防短路电阻器。
图4a和图4b是具有单独的防短路电阻器的有机发光器件的电路图。
如图4a所示，在并联连接的复数个像素P1、P2、……、Pn中的每一个中，有机发光层130的电阻器RE1、RE2、……、或REn，第一电极124的电阻器R11、R12、……、或R1n，第二电极126的电阻R21、R22、……、或R2n以及防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn串联连接。
在具有这种结构的有机发光器件中，当电压V1和V2分别施加到第一电极124和第二电极126时，电流被施加到有机发光层LED1、LED2、……、LEDn，并因此有机发光层LED1、LED2、……、LEDn发光。
由于在复数个像素P1、P2、……、Pn中形成基本相同的电阻，所以从复数个像素发射基本上相同亮度的光，并且因此在整个照明装置中输出均匀的光。
如图4b所示，当有机发光器件的复数个像素P1、P2、……、Pn中的一个像素P2的第一电极124和第二电极126彼此接触时，根据有机发光层130的电阻器RE2被去除并且在有机发光器件的像素中仅保留根据第一电极124和第二电极126的导电材料的电阻器R12和R22以及防短路电阻器RSR2。
当第一电极124由诸如ITO(铟锡氧化物)或IZO(铟锌氧化物)的具有相对良好导电性的透明金属氧化物形成时，第一电极124的电阻器R11、R12、……、或R1n的电阻为约20Ω。由金属制成的第二电极126的电阻器R21、R22、……、或R2n的电阻为约0.1Ω。另一方面，有机发光层130的电阻器RE1、RE2、……、或REn的电阻为约1MΩ。因此，当不设置防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn时，有机发光层130的电阻器RE1、RE2、……、或REn的电阻远大于第一电极124的电阻器R11、R12、……、或R1n的电阻以及第二电极126的电阻器R21、R22、……、或R2n的电阻，并且因此每个像素P1、P2、……、Pn的总电阻Rt1、Rt2、……、或Rn几乎等于有机发光层130的电阻器RE1、RE2、……、或REn的电阻(Rt≒RE)。
然而，如图4a和图4b所示，当每个像素设置有单独的防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn时，每个像素P1、P2、……、Pn的总电阻Rt1、Rt2、……、或Rtn与有机发光层130的电阻器RE1、RE2、……、或REn的电阻不接近。
如果与第一电极124的电阻器R11、R12、……、或R1n以及第二电极126的电阻器R21、R22、……、或R2n一样，防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn形成为具有几十欧姆或更小的电阻，并且因此其电阻远小于有机发光层130的电阻器RE1、RE2、……、或REn的电阻，则每个像素P1、P2、……、Pn的总电阻Rt1、Rt2、……、或Rtn几乎等于有机发光层130的电阻器RE1、RE2、……、或REn的电阻。
然而，如果防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn的电阻足够大到与有机发光层130的电阻器RE1、RE2、……、或REn相比是重要的(meaningful)，则每个像素P1、P2、……、Pn的总电阻Rt1、Rt2、……、或Rtn几乎等于有机发光层130的电阻器RE1、RE2、……、或REn的电阻与防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn的电阻之和(Rt1、Rt2、……、Rn≒RE1、RE2、……、REn+RSR1、RSR2、……、RSRn)。
当如上所述在像素P1、P2、……、Pn中的每一个中设置具有大于或等于预设值的电阻的防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn，并且第二像素P2的第一电极124和第二电极126彼此接触或电连接时，像素P2的有机发光器件的电阻器RE2被去除并且变为0，第二像素P2的总电阻Rt2基本上等于防短路电阻器RSR2的电阻(Rt2≒RSR2)。
由于防短路电阻器RSR2的电阻不比有机发光层130的电阻器RE2的电阻小很多，而是重要的，所以第一电极124和第二电极126之间的大部分电流不流过短路像素P2。相反，一定量的电流I’2流过像素P2。此时，由于第二像素P2和其他像素P1、……、Pn之间的总电阻的差异，流过第二像素P2的电流量与流过其他像素P1、……、Pn的电流量不同(I’2≠I’1、……、I’n)，但电流流过所有像素P1、P2、……、Pn。因此，可以防止复数个像素P1、P2、……、Pn的有机发光层的亮度急剧下降或变为零。
具体地，在该实施方案中，通过适当地设置防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn的电阻，当复数个像素P1、P2、……、Pn中的像素的第一电极124和第二电极126彼此接触时，导致预设电流而不是过电流流过短路像素。由此，可以防止有机发光器件的亮度降低。
根据本发明，如果包括复数个像素P1、P2、……、Pn的有机发光器件的防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn的电阻为约2800Ω至5500Ω时，当像素的第一电极124和第二电极126彼此接触时，预设电流而不是过电流流过特定像素。因此，有机发光器件的整个像素P1、P2、……、Pn可以发光。
图5a是描绘当在像素P1、P2、……、Pn中不发生短路时施加到有机发光器件的像素P1、P2、……、Pn的像素电流与短路电阻之间的关系的曲线图，以及图5b是描绘当在像素P1、P2、……、Pn中发生短路时施加到有机发光器件的短路像素P1、P2、……、Pn的短路电流与短路电阻之间的关系的曲线图。图5a和图5b的曲线图描绘了当像素P1、P2、……、Pn具有500μm×500μm、300μm×300μm和100μm×100μm的尺寸时，短路电阻与电流之间的关系。
如图5a所示，当有机发光器件的像素P1、P2、……、Pn中的任何一个短路时，有机发光器件被正常驱动，并且在整个有机发光器件中发射光。此时，正常驱动有机发光器件所需的电流取决于像素P1、P2、……、Pn的尺寸。例如，在具有各自具有500μm×500μm尺寸的像素P1、P2、……、Pn的有机发光器件的情况下，当向其施加约3.0μA至约5.0μA的电流时，有机发光器件被正常驱动以发光。在具有各自具有300μm×300μm的尺寸的像素P1、P2、……、Pn的有机发光器件的情况下，当向其施加约1.5μA至1.8μA的电流时，有机发光器件被正常驱动以发光。在具有各自具有100μm×100μm的尺寸的像素P1、P2、……、Pn的有机发光器件的情况下，当向其施加约0.19μA至0.20μA的电流时，有机发光器件被正常驱动以发光。
如图5a所示，当有机发光器件的每个像素P1、P2、……、Pn的防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn的电阻增加时，施加到有机发光器件的像素P1、P2、……、Pn的像素电流急剧下降。例如，当防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn的电阻增加到高于5500Ω时，施加到具有不同面积的有机发光器件的像素P1、P2、……、Pn的电流分别减小到低于3.0μA、到低于1.5μA和到0.19μA，并且因此有机发光器件的亮度大大降低。因此，当有机发光器件的每个像素P1、P2、……、Pn的防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn的电阻大于或等于5500Ω时，发生取决于亮度降低的故障。
如图5b所示，当在有机发光器件的像素P1、P2、……、Pn中发生短路时，短路电流被施加到短路像素，并且因此有机发光器件没有被正常驱动。
根据本发明，如果流过有机发光器件的短路像素的短路电流超过约1.34mA，则由于短路像素的过电流，施加到其他像素的电流急剧下降，并且因此整个有机发光器件的亮度降低。
如图5b所示，当有机发光器件的像素P1、P2、……、Pn中的每一个的防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn的电阻减小时，施加到短路像素的短路电流急剧增加。例如，当防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn的电阻减小到2800Ω时，施加到有机发光器件的短路像素的短路电流超过1.34mA，并且因此有机发光器件的整体亮度降低。当防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn的电阻进一步降低到低于2800Ω时，短路电流进一步增加，使得有机发光器件的操作失能。因此，当短路像素的防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn的电阻小于或等于2800Ω时，有机发光器件的操作由于短路电流的增加而失能。
由于当复数个像素P1、P2、……、Pn中的每一个的防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn的电阻大于或等于5500Ω时，有机发光器件的亮度大大降低，当像素P1、P2、……、Pn中的每一个的防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn的电阻小于或等于2800Ω时，有机发光器件的整体亮度降低，如上所述。因此，复数个像素P1、P2、……、Pn中的每一个的防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn的电阻范围优选为2800Ω≤RSR≤5500Ω。
防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn可以以各种形式来配置。例如，在具有图2所示结构的照明装置100的情况下，可以在第一电极124与有机发光层130之间和/或第二电极126与有机发光层130之间设置具有预定电阻(例如2800Ω与5500Ω之间的电阻)的电阻层，从而添加有机发光器件的各个像素P1、P2、……、Pn的防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn。然而，在这种情况下，增加了用于形成电阻层的单独工艺。因此，制造工艺变得复杂并且制造成本增加。此外，由于电阻层，有机发光器件和具有该器件的照明装置的厚度增加。
此外，通过向具有图1所示结构的照明装置100的每个像素添加具有预设电阻值的电阻图案，可以添加各个像素P1、P2、……、Pn的防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn。
例如，通过在具有图1所示结构的照明装置100的每个像素中将辅助电极122相对第一电极124电分离之后添加单独的电阻图案，可以增加防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn。
图6是示出通过在像素中形成分离图案而设置有防短路电阻器的照明装置的结构的示例的图。
如图6所示，第一电极224形成在由辅助电极222限定的像素P内并与辅助电极222隔开一定距离。辅助电极222和第一电极224通过具有较高电阻的电阻图案224a电连接。
在具有这种结构的照明装置100中，施加到辅助电极222的信号经由电阻图案224a施加到第一电极224。因此，通过将电阻图案224a形成为足够长(即，通过充分增加信号沿其流动的路径的长度)，可以将防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn形成为具有期望的电阻。
虽然在图6中示出为第一电极224形成在包括辅助电极222的顶部的整个照明装置之上，并且形成第一电极224的一部分被去除的开放区域225，以形成与第一电极224的材料相同的电阻图案224a，但是第一电极224和辅助电极222可以形成为彼此分离并且然后电阻图案224a可以由与第一电极224的材料相同或不同的材料以与第一电极224的工艺不同的工艺形成。
然而，在如上所述的具有单独的电阻图案224a的照明装置的情况下，光不从形成电阻图案224a的区域发出，因此开口率(发光区域的比例)降低。
具体地，由于电阻图案224a应当形成为具有预设宽度和预设长度以形成预设电阻值，因此无论像素的面积如何电阻图案224a应该形成为在像素内具有一定面积。因此，对于具有小像素尺寸的高分辨率照明装置，由于电阻图案224a，开口率可能降低到预设值或更小，并且照明装置可能变得有缺陷。因此，当通过电阻图案224a形成防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn时，像素的开口率降低，使得不可能制造高分辨率照明装置。
在该实施方案中，不设置单独的电阻层或单独的电阻图案。相反，第一电极124由具有高电阻的导电材料形成，以在各个像素中形成防短路电阻器RSR1、RSR2、……、或RSRn。在该实施方案中，由于未设置单独的电阻层或单独的电阻图案，所以可以解决诸如工艺增加、开口率降低或不可能制造高分辨率照明装置的问题。
通过在像素中将用于本发明的第一电极124的透明高电阻导电材料设置为具有约2800Ω至5500Ω的电阻，可以防止照明装置100在像素由于第一电极和第二电极之间的接触而短路时变得有缺陷。在该实施方案中，可以采用具有上述范围内的电阻的任何导电材料。例如，可以采用导电聚合物、碳基材料、基于纳米线的材料等。
图7a和图7b是示出根据本发明的具有由具有高电阻的导电材料形成的第一电极124的有机发光器件的电路的图。
如图7a所示，在并联连接的复数个像素P1、P2、……、Pn中的每一个中，有机发光层130的电阻器RE1、RE2、……、或REn，第一电极124的电阻器R’11、R’12、……、或R’1n以及第二电极126的电阻器R21、R22、……、或R2n串联连接。在这种情况下，由诸如Ca、Ba、Mg、Al或Ag或者其合金的金属制成的第二电极126的电阻R21、R22、……、或R2n的电阻为约0.1Ω，有机发光层130的电阻器RE1、RE2、……、或REn为约1MΩ。由诸如导电聚合物、碳基材料、基于纳米线的材料等的高电阻导电材料制成的第一电极124的电阻器R’11、R’12、……、或’R1n的电阻为约2800Ω至5500Ω。
尽管图4a中示出的有机发光器件(即，具有单独的电阻层或单独的电阻图案的结构的有机发光器件)设置有防短路电阻器，图7a所示的包含高电阻导电材料的有机发光器件不具有单独的防短路电阻器，但第一电极124具有高电阻并且因此用作防短路电阻器。
在具有这种结构的有机发光器件中，当电压V1和V2分别施加到第一电极124和第二电极126时，电流I1、I2、……、或In被施加到各个像素P1、P2、……、Pn的有机发光层LED1、LED2、……、或LEDn，并且因此有机发光层LED1、LED2、……、LEDn发光。此时，由于在复数个像素P1、P2、……、Pn中形成基本相同的电阻，所以从复数个像素发出基本上相同亮度的光，并且因此在整个照明装置中输出均匀的光。
如图7b所示，当有机发光器件的复数个像素P1、P2、……、Pn中的一个像素P2的第一电极124和第二电极126彼此接触时，根据有机发光层130的电阻器RE2被去除，并且仅有根据第一电极124的高电阻透明导电材料的第一电极124的电阻器R’12和根据第二电极126的电阻器R22保留在有机发光器件的像素中。
第一电极124的电阻器R’11、R’12、……、或R’1n的电阻为约2800Ω至5500Ω，并且有机发光层130的电阻器RE1、RE2、……、或REn的电阻为约1MΩ。因此，即使第二像素P2的有机发光层130的电阻器RE2由于第一电极124和第二电极126之间的接触而被去除，根据第一电极124的高电阻透明导电材料的电阻器R’12保留在短路的第二像素P2中。与其他像素P1、……、Pn的总电阻相比，电阻器R’12的电阻不会太低以至于不能被忽略。
因此，当第二像素P2的第一电极124和第二电极126彼此接触并且因此第二像素P2短路时，有机发光器件的电阻RE2被去除并且变为0。因此第二像素P2的总电阻Rt2变得基本等于第一电极124的电阻器R’12的电阻(Rt2≒R’12)。
由于第一电极124的电阻器R’12的电阻并不比有机发光层130的电阻器RE2的电阻小很多，而是重要的，所以第一电极124和第二电极126之间的大部分电流不流过短路像素P2。相反，一定量的电流I’2流过像素P2。此时，由于第二像素P2和其他像素P1、……、Pn之间的总电阻的差异，流过第二像素P2的电流量与流过其他像素P1、……、Pn的电流量不同，但电流流过所有像素P1、P2、……、Pn。因此，可以防止复数个像素P1、P2、……、Pn的有机发光层的亮度急剧下降或变为零。
具体地，在该实施方案中，由于即使不使用单独的电阻层也可以防止像素P1、P2、……、Pn短路，所以可以防止取决于工艺增加或良品率降低而增加成本。
此外，由于即使不使用单独的电阻图案也可以防止像素P1、P2、……、Pn短路，因此可以防止照明装置的开口率减小。
例如，在具有每个具有500μm×500μm尺寸的像素的照明装置中，具有电阻图案的结构具有约84.1％的开口率，而如本实施方案中一样具有由高电阻透明导电材料形成的第一电极的结构具有约93.3％的开口率。因此，根据本实施方案的照明装置的开口率比具有电阻图案的结构的照明装置的开口率高约9％。
此外，在具有每个具有300μm×300μm尺寸的像素的照明装置中，具有电阻图案的结构具有约74.1％的开口率，而如本实施方案中一样具有由高电阻透明导电材料形成的第一电极的结构具有约89％的开口率。因此，根据本实施方案的照明装置的开口率比具有电阻图案的结构的照明装置的开口率高约15％。
如上所述，就开口率而言，本实施方案相比于设置有电阻图案的结构得到改进。在具有小像素区域的高分辨率照明装置中，开口率的改善程度变得更明显。
在具有每个具有200μm×200μm尺寸的像素的照明装置中，具有电阻图案的结构具有约62.1％的开口率，而如本实施方案中一样具有由高电阻透明导电材料形成的第一电极的结构具有约83.7％的开口率。因此，尽管本发明适用于具有200μm×200μm的像素尺寸的照明装置，但由于低开口率，具有电阻图案的结构不能用于具有200μm×200μm的像素尺寸的照明装置。
在下文中，将参考附图详细描述根据本发明的制造照明装置100的方法。
图8a至图8d以及图9a至图9d是示出根据本发明的制造照明装置100的方法的图，其中图8a至8d是平面图并且图9a至图9d是截面图。
首先，如图8a和图9a所示，通过将如Al、Au、Cu、Ti、W、Mo或其合金等金属层叠到由诸如塑料的具有延展性的材料或诸如玻璃的硬质材料形成的透明第一基板110上并执行蚀刻来形成包括单个层或复数个层的辅助电极122。此时，辅助电极122具有预定的条形并且在整个第一基板110上在横向和纵向方向上以矩阵形状布置。然而，辅助电极122可以布置成网状、六边形、八边形或圆形的形状。
辅助电极122可以形成为具有约45μm至55μm的宽度。然而，辅助电极122的宽度不限于特定值，并且可以根据照明装置的面积、像素的尺寸、辅助电极122的材料等而变化。
此后，将诸如约1重量％至10重量％的聚(3,4-亚乙基二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)的导电聚合物溶解于诸如约80重量％至90重量％的水或醇的溶剂中，然后将诸如约10重量％至20重量％的TEOS(原硅酸四乙酯)、SSQ(倍半硅氧烷)或聚硅氧烷的有机硅类粘合剂或丙烯酸类粘合剂混合。然后，添加1重量％或更少的添加剂如流平剂或表面剂以形成具有高电阻的透明导电材料。
或者，将诸如约1重量％至10重量％的石墨、石墨烯、SWCNT(单壁碳纳米管)或MWCNT(多壁碳纳米管)的碳基材料溶解于诸如约80重量％至90重量％的水或醇的溶剂中，然后将诸如约10重量％至20重量％的TEOS(原硅酸四乙酯)、SSQ(倍半硅氧烷)或聚硅氧烷的有机硅类粘合剂或丙烯酸类粘合剂混合。然后，可以添加1重量％或更少的添加剂如流平剂或表面剂以形成具有高电阻的透明导电材料。
或者，将约1重量％至90重量％的诸如Cu-纳米线、Ag-纳米线或Au-纳米线的基于纳米线的材料溶解于诸如约80重量％至90重量％的水或醇的溶剂中，然后将诸如约10重量％至20重量％的TEOS(原硅酸四乙酯)、SSQ(倍半硅氧烷)或聚硅氧烷的有机硅类粘合剂或丙烯酸类粘合剂混合。然后，添加1重量％或更少的添加剂诸如1重量％内的流平剂或表面剂以形成高电阻的透明导电材料。
第一电极124通过将如上所述形成的高电阻透明导电材料层叠到包括辅助电极122的顶表面的整个第一基板110上并执行蚀刻而形成。此时，根据导电材料的种类，第一电极124可以具有不同的厚度。例如，当使用导电聚合物作为导电材料时，第一电极124可以形成为具有约150nm至200nm的厚度。当使用碳基材料作为导电材料时，第一电极124可以形成为具有约50nm至100nm的厚度。
此后，将无机绝缘材料或有机绝缘材料层叠到第一电极124上并且执行蚀刻以在辅助电极122的顶部上的第一电极124上形成保护层112。在此，保护层112可以由单层无机绝缘层或有机绝缘层组成，但可以包括复数个层的无机绝缘层和有机绝缘层。
随后，如图8b和图9b所示，在第一基板110上沉积有机发光材料以形成有机发光层130。此时，可以通过在其上形成有复数个照明装置的母基板上沉积掩模并且然后沉积有机发光材料来形成有机发光层130。
随后，如图8c和9c所示，在有机发光层130上沉积诸如Ca、Ba、Mg、Al或Ag的金属并进行蚀刻以形成第二电极126。
此后，如图8d和图9d所示，将由可光固化粘合材料或热固性粘合材料形成的粘合剂118施加到第一基板110上，并且将第二基板170定位在粘合剂118上。之后，通过固化粘合剂118来附接第二基板170，然后切割附接在一起的第一基板110和第二基板170以分离完成的照明装置100，由此完成照明装置100中的每个。作为第二基板170，可以使用诸如PET的聚合物膜、薄金属箔、玻璃等。
如上所述，在本发明中，由于第一电极采用具有高电阻的透明导电材料，所以即使没有单独的电阻层或电阻图案，第一电极本身也用作防短路电阻器，即使当第一电极和第二电极彼此接触时，也可以防止由于有机发光器件的短路而产生缺陷。
此外，由于不设置单独的电阻层，因此可以防止根据工艺的增加或良品率的降低而增加成本。此外，由于不设置单独的电阻图案，所以可以防止照明装置的开口率降低。具体地，本发明可以有用地用于具有300μm×300μm或以下的像素面积的高分辨率照明装置。
从以上描述中显而易见的是，根据本发明的实施方案，形成有机发光器件的第一电极由具有高电阻的透明导电材料形成，由此即使当有机发光器件的第一电极和第二电极彼此接触时也防止有机发光器件短路。因此，可以防止通过发生接触的像素施加过电流而降低照明装置的亮度或使照明装置失能。
具体地，根据本发明，即使不单独形成电阻层或电阻图案，也可防止由于第一电极和第二电极之间的接触而导致的短路。因此，可以防止制造工艺变得复杂或可以防止开口率的降低。
对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以在本发明中进行各种修改和变化。因此，本发明旨在涵盖本发明的修改和变化，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内即可。
Claims (18)
1.一种照明装置，包括：
包括复数个像素的第一基板；
设置在所述第一基板的所述复数个像素的每一个上的有机发光器件，所述有机发光器件包括第一电极、有机发光层和第二电极，以及
设置在所述第一基板上并直接连接至所述第一电极的辅助电极，
其中在所述复数个像素的每一个中所述第一电极由具有2800Ω至5500Ω的电阻的透明导电材料形成；
其中在所述复数个像素中，所述第一电极与所述有机发光层直接接触，以及
其中所述第一电极在接触所述辅助电极的第一部分处和接触所述发光层的第二部分处具有相同的电阻，
其中所述辅助电极以预设宽度布置为矩阵、网状、八边形、六边形或圆形的形状。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述第一电极由导电聚合物形成。
3.根据权利要求2所述的照明装置，其中所述导电聚合物包括聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述第一电极由碳基材料形成。
5.根据权利要求4所述的照明装置，其中所述碳基材料包括选自石墨、石墨烯、单壁碳纳米管(SWCNT)和多壁碳纳米管(MWCNT)的材料。
6.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述第一电极由基于纳米线的材料形成。
7.根据权利要求6所述的照明装置，其中所述基于纳米线的材料包括选自Cu-纳米线、Ag-纳米线和Au-纳米线的材料。
8.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述第一基板由柔性膜形成。
9.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述第一基板由玻璃形成。
10.根据权利要求1所述的照明装置，还包括通过粘合剂附接到所述第一基板的第二基板。
11.根据权利要求10所述的照明装置，其中所述第二基板由聚合物膜、金属箔和玻璃中的一种形成。
12.一种制造照明装置的方法，包括：
提供包含复数个像素的第一基板；
在所述第一基板上形成辅助电极；
在所述复数个像素的每一个中形成具有2800Ω至5500Ω的电阻的高电阻导电材料；
将所述高电阻导电材料层叠在所述第一基板上并形成第一电极；
在所述第一电极上沉积有机发光材料并形成有机发光层；以及
在所述有机发光层上形成第二电极；
其中在所述复数个像素中，所述第一电极与所述有机发光层直接接触，以及
其中所述辅助电极以预设宽度布置为矩阵、网状、八边形、六边形或圆形的形状并且直接接触所述第一电极，以及所述第一电极在接触所述辅助电极的第一部分处和接触所述发光层的第二部分处具有相同的电阻。
13.根据权利要求12所述的方法，其中形成所述高电阻导电材料包括：
将所述导电材料溶解在80重量％至90重量％的溶剂中；
将所溶解的导电材料与粘合剂混合；以及
向所溶解的导电材料中添加添加剂。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述溶剂为水或醇。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述导电材料为导电聚合物、碳基材料和基于纳米线的材料中的一种。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述粘合剂为有机硅类粘合剂或丙烯酸类粘合剂。
17.根据权利要求13所述的方法，其中所述添加剂为流平剂或表面剂。
18.根据权利要求12所述的方法，还包括：
通过粘合剂将第二基板附接到所述第一基板。
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