CN109390478A - 一种有机电致发光器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种有机电致发光器件，包括基板，所述基板上划分为发光区域和非发光区域，所述的非发光区域设置有金属辅助电极，所述的发光区域设置有第一电极层，所述第一电极层上层叠设置有有机发光层和第二电极层，所述第一电极层图形化为若干导电单元，所述导电单元和金属辅助电极之间通过导电连接器电性连接，所述导电单元上分布有若干微孔；所述导电连接器和金属辅助电极上覆盖有绝缘材料层。本发明通过在导电单元上设置若干微孔结构，使其构成有效的内取光机制，用来有效提升光取出效率，并且不须额外使用散射粒子或透镜数组薄膜，直接减少散射粒子薄膜或透镜数组薄膜对器件可靠性的影响，不额外增加制程复杂度。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机电致发光器件，具体涉及一种具有内取光结构并可有效提升光取出效率的有机电致发光器件。
背景技术
有机发光二极管(organic light emitting device)与有机光伏器件，为有机光电器件的代表，按照结构依次包括基板(7)、第一电极、有机层与第二电极。第一电极与第二电极至少有一电极为透明或半透明材质，第一电极为透明或半透明电极层，为底部发光器件(bottom emitting device)的结构，且第二电极层(4)可形成为反射电极层；第二电极为透明或半透明电极层，为顶部发光器件(top emitting device)的结构，且第一电极层可形成为反射电极层。电极层注入的电子(electron)和空穴(hole)在有机层的发光层中重新结合(recombination)以产生光子。在底部发光的有机发光二极管器件结构中，通常用作透明电极层的金属氧化物(以铟锡氧化物(ITO，Indium Tin Oxide为多数)为第一电极。透明第一电极、有机层和通常为玻璃的基板(7)的折射率分别为约2.0、1.7、1.65。由于折射率之间的关系，部分发光层产生的光子会因为第一电极与基板(7)间产生的全内反射(totalinternal reflection；称波导模态waveguide mode)，和基板(7)与空气(折射率约为1)间产生的全内反射(称基板(7)模态substrate mode)等现象造成无法射出，产生的光子仅部分被使用。改善基板(7)模态通常称外取光技术，改善波导模态通常称为内取光技术。内取光技术跟外取光技术现在均以透镜膜或散射膜为主，如：申请号CN201380015612.1、CN201380015638.6为在基板(7)与第一电极之间设置散射粒子的内取光技术；申请号CN201080027433.6为玻璃基板(7)与空气界面使用透镜数组的外取光技术。外取光技术是一种较为成熟且不影响器件封装或制程的技术，但所增加的效能有限；内取光技术的困难点在于耐久性，由于有机层或电极层等极易被湿气或氧气等的外界物质氧化，因此确保对环境因素的耐久性是非常重要的。现行的内取光技术均须外加额外结构于第一电极与基板(7)之间，对器件的耐久性与器件平整度是一个极大的考验。
底部发光器件结构的透明第一电极通常为金属氧化物，其面电阻特性为器件操作电压与发光均匀性重要考虑，一般而言设定面电阻在15Ω/□以下能满足大面积照明器件使用(一般商用ITO基板(7)约150nm厚度可达此目标)；因此申请号201180042950.5与申请号201510908661.9等提出辅助电路的概念，利用低电阻金属网格(>1Ω/□)所形成的辅助电路配合透明金属氧化物，用来降低大面积器件因第一电极电阻造成的压降与均匀性问题。
发明内容
因此，本发明提供了一种有机电致发光器件，通过在导电单元上设置若干微孔结构，使其构成有效的内取光机制，有效提升光取出效率，并且不须额外使用散射粒子或透镜数组薄膜，直接减少散射粒子薄膜或透镜数组薄膜对器件可靠性的影响，不额外增加制程复杂度。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种有机电致发光器件，包括基板，所述基板上划分为发光区域和非发光区域，所述的非发光区域设置有金属辅助电极，所述的发光区域设置有第一电极层，所述第一电极层上层叠设置有有机发光层和第二电极层，所述第一电极层图形化为若干导电单元，所述导电单元和金属辅助电极之间通过导电连接器电性连接，所述导电单元上分布有若干微孔；所述导电连接器和金属辅助电极上覆盖有绝缘材料层。
所述微孔按照设计分布在每一个导电单元中，所述微孔的宽度或直径小于30um。每一导电单元上的微孔的横截面积为该发光单元横截面积的20％-80％。
所述微孔以规则或非规则方式均匀或非均匀的分布在每个导电单元中；每一导电单元上的微孔的形状相同或不同；各导电单元上设置的微孔形状相同或不同，微孔的分布方式相同或不同。
所述第一电极层其厚度1nm-100nm，面电阻在5000Ω/□以下。
所述金属辅助电极面电阻小于5Ω/□。
所述微孔深度为有机发光层总厚度的0.1％-30％。
所述微孔的深度为所述导电单元厚度的5％-100％，所述微孔内填充有透明材料，所述透明材料为有机材料、透明无机材料或颜色转换材料中的一种。
所述透明材料的厚度为所述微孔深度的0-90％。
每个导电单元通过1-8个导线连接器与金属辅助电极电性连接。
所述有机电致发光器件还包括设置在其出光方向的外取出光膜。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
1、本发明的第一电极层图形化为若干导电单元，所述导电单元和金属辅助电极之间通过导电连接器电性连接，所述导电单元上分布有若干微孔。该微孔结构可以有效提高器件的出光率，进一步地，所述微孔按照预先设计图案分布在每一个导电单元中，所述微孔的宽度或直径小于30um。每一导电单元上的微孔的横截面积为该发光单元横截面积的20％-80％，预期器件效能可以提升30-100％。
2、本发明的微孔设计具有内光取出特性，该微孔设计能够破坏第一电极的光学折射率特性，因此改善了波导模态，同时微孔也破坏了第一电极与第二电极在同一平面上的连续性，因此抑制了电极的等离子体效应。
本发明在发光单元上设置的微孔，器件发出的光线可以透过孔进入透明基板，也可以反过来从透明基板进入器件内部，即所述微孔为一个光线进入或透出双向的通道。当在所述器件的出光方向设置有外取光膜时，OLED发出的光线经过微孔到透明基板，然后透过外取光膜射出，提升效能，这是其他方案(用散射或透镜膜作为内取光膜)无法实现的技术效果。
3、本发明的第一电极层的厚度为1nm-100nm，厚度低于常规器件的阳极层厚度，所述微孔深度为有机发光层总厚度的0.1％-30％，这样可以避免因微孔导致的高低差造成器件短路风险。如果微孔深度与器件相近，会造成第二电极沉积后下凹，易和第一电极造成尖端放电形成短路现象，合理控制微孔深度可以有效改善短路风险。
4、本发明利用电性良好的辅助电极实现减薄图形化第一电极的并联连接，可以有效解决因减薄ITO所造成的电阻提升问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明第一电极图案化的结构示意图；
图2为图1的AA剖视图；
图3为孔洞深度不能超过OLED器件30％示意图；
图4为孔洞深度超过OLED器件30％器件可能失效示意图；
图5为孔洞内填充材料示意图；
图6为金属辅助电极、导电连接器、导电单元电气连接示意图；
图7为绝缘材料层覆盖于金属辅助电极、导线连接器示意图；
附图标记说明：1-导电单元，2-导电连接器，3-有机发光层，4-第二电极层，5-金属辅助电极，6-绝缘材料层，7-基板，8-微孔，9-透明材料。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当组件例如层、区域或基板被称作“形成在”或“设置在”另一组件“上”时，该组件可以直接设置在所述另一组件上，或者也可以存在中间组件。相反，当组件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一组件上时，不存在中间组件。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1至图5所示，一种有机电致发光器件，包括基板7，所述基板7上划分为发光区域和非发光区域，所述的非发光区域设置有金属辅助电极5，所述的发光区域设置有第一电极层，所述第一电极层上层叠设置有有机发光层3和第二电极层4，如图1所示，第一电极层图形化为若干导电单元1，所述导电单元1和金属辅助电极5之间通过导电连接器2电性连接，所述导电单元1上分布有若干微孔8；每个导电单元1通过1-8个导电连接器2与金属辅助电极电性连接，其中图6为金属辅助电极、导电连接器、导电单元电气连接示意图，虚线所示区域为绝缘材料层设置区域。如图7所示，所述导电连接器2和金属辅助电极5上覆盖有绝缘材料层6。图7为绝缘材料层6覆盖所述金属辅助电极和导电连接器示意图。
如图1所示，所述微孔8分布在每一个导电单元1中，所述微孔8的宽度或直径小于30um，每一导电单元1上的微孔8的横截面积为该导电单元横截面积的20％-80％。微孔之间的间距为5-150um；需要说明的是，所述的导电单元上不能设置横截面积过大的单个微孔，以免由于微孔的存在导致该导电单元被分隔成两个或多个相互绝缘的区域。所述微孔以规则或非规则方式均匀或非均匀的分布在每个导电单元中；每一导电单元上的微孔的形状相同或不同；各导电单元上设置的微孔形状相同或不同，微孔的分布方式相同或不同。如图1中左上角的导电单元中的微孔为圆形孔，均匀分布于导电单元中；第一排中间导电单元中设置的微孔为圆形孔，分布方式以同一圆心构成多个环形结构；右上角的导电单元中的微孔截面为斜线型，排成数排分布在导电单元中；第二排导电单元中最左侧和中间的导电单元中设置的微孔为横截面为小方形结构，呈一定间隔或以环形结构均匀排布在导电单元中；第二排导电单元中最右侧的导电单元中设置的微孔为横截面为圆形结构，各微孔之间排布形成小方格结构；左下角的导电单元的微孔排布形成另一种形式的小方格，第三排中间导电单元中设置的微孔为条形，分布方式以同一圆心构成多个环形结构，右下角的导电单元未设置微孔。
第一电极层其厚度为1nm-100nm，面电阻在5000Ω/□以下，所述金属辅助电极5面电阻小于5Ω/□。如图3所示，所述微孔8深度为有机发光层3总厚度的0.1％-30％。这是由于有机发光层和第二电极材料在制备过程中会均匀沉积到有微孔的第一电极上，如果微孔太深，会导致第二电极沿微孔下凹太多，这样会造成尖端放电的短路现象，因此微孔8深度为有机发光层3总厚度的0.1％-30％。此孔洞有助于减少器件操作时产生的波导模态，消除器件内的全反射效应，进而增加器件效能。孔洞深度超过OLED器件30％器件可能失效，如图4所示。
所述微孔8的深度为所述导电单元1厚度的5％-100％，当所述微孔8的深度为所述导电单元厚度的100％时，即为微孔8贯穿所述导电单元1；当所述微孔8的深度小于所述导电单元厚度的100％时，微孔8只是部分贯穿所述导电单元1，微孔设置在所述导电单元靠近有机发光层的一侧。
优选微孔8贯穿所述导电单元1，这种结构可同时改善屏体电极造成的等离子模态与器件波导模态的两种光损失模态；当微孔8部分贯穿所述导电单元1时，这种结构可以改善屏体电极造成的等离子模态。
如图5所示，所述微孔8中可以填充有透明材料9，所述透明材料9为有机材料、透明无机材料或颜色转换材料中的一种。所述透明材料9的厚度为所述微孔深度的0％-90％，0％表示不设置透明材料9。
第二电极层因第一电极上设置的微孔形成下凹之表面形貌，下凹深度不超过器件总厚度的30％，该结构有助于消除第二电极上的表面电浆态，帮助提升器件效能。
所述导电单元及其上方层叠设置的有机发光层和第二电极层构成发光单元。所述有机发光层包括但不限于空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子传输层等，所述的有机层均为本领域常规材料制备而成，厚度也为本领域的常规厚度。发光颜色可以为红黄绿发光层中一种或其组合。
为有效提升器件的光取出率，本发明的器件在其出光方向还设置有外取出光膜，所述外取出光膜设置在器件的外部，根据出光方向可以设置在基板外侧，或者封装盖外侧。所述的外取出光膜为本领域常规技术，可以与所述微孔配合，使通过微孔投射的光线被有效反射或折射出远离器件的方向，尽可能减少光线被折射回器件内部。外取出光膜可以采用掺杂有散射粒子的透明树脂材料或透镜阵列制备而成，所述的散射粒子或透镜能够将微孔中透出的光线发生散射或折射出远离所述器件的方向，即可以将器件发出的光线尽可能多的被从器件取出。
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创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种有机电致发光器件，包括基板(7)，所述基板(7)上划分为发光区域和非发光区域，所述的非发光区域设置有金属辅助电极(5)，所述的发光区域设置有第一电极层，所述第一电极层上层叠设置有有机发光层(3)和第二电极层(4)，其特征在于：
所述第一电极层图形化为若干导电单元(1)，所述导电单元(1)和金属辅助电极(5)之间通过导电连接器(2)电性连接，所述导电单元(1)上分布有若干微孔(8)；
所述导电连接器(2)和金属辅助电极(5)上覆盖有绝缘材料层。
2.根据权利要求1所述有机电致发光器件，其特征在于：所述微孔(8)的宽度或直径小于30um；每一导电单元(1)上的微孔(8)的横截面积为该导电单元横截面积的20％-80％。
3.根据权利要求2所述有机电致发光器件，其特征在于：所述微孔以规则或非规则方式均匀或非均匀的分布在每个导电单元中；每一导电单元上的微孔的形状相同或不同；各导电单元上设置的微孔形状相同或不同，微孔的分布方式相同或不同。
4.根据权利要求1所述有机电致发光器件，其特征在于：第一电极层其厚度1nm-100nm，面电阻在5000Ω/□以下。
5.根据权利要求1所述有机电致发光器件，其特征在于：所述金属辅助电极(5)面电阻小于5Ω/□。
6.根据权利要求1所述有机电致发光器件，其特征在于：所述微孔(8)深度为有机发光层(3)总厚度的0.1％-30％。
7.根据权利要求1所述有机电致发光器件，其特征在于：所述微孔(8)的深度为所述导电单元(1)厚度的5％-100％，所述微孔(8)内填充有透明材料(9)，所述透明材料(9)为有机材料、透明无机材料或颜色转换材料中的一种。
8.根据权利要求7所述有机电致发光器件，其特征在于：所述透明材料(9)的厚度为所述微孔深度的0％-90％。
9.根据权利要求1所述有机电致发光器件，其特征在于：每个导电单元(1)通过1-8个导线连接器(2)与金属辅助电极电性连接。
10.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，还包括设置在其出光方向的外取出光膜。
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