CN110061036B - 一种有机发光器件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种有机发光器件，包括：基板；位于基板一侧的导电层；第一电极，第一电极由若干画素组成，画素之间设有绝缘包边；与第一电极相对设置的第二电极；设置在第一电极与第二电极之间的至少一个有机材料层；设置在导电层与第一电极之间的至少两个绝缘层，绝缘层上开设有通孔；设置在绝缘层之间的防短路结构层，防短路结构层包括若干电传导特性相同的回路保护装置；回路保护装置穿过通孔，将第一电极的画素与导电层电连接。本申请的技术方案实现了超高的防短路电阻，提高了有机发光器件发光区的开口率，整体提升了有机发光器件的寿命和性能。

Description

一种有机发光器件

技术领域

本公开一般涉及有机光电技术领域，具体涉及一种有机发光器件。

背景技术

有机发光现象是指利用有机材料将电能转换为光能的现象。利用这种原理制成的器件称之为有机发光器件，如OLED、QLED和PLED，如OLED的发光原理为，在阴极与阳极之间放置有机材料，当在阳极与阴极之间施加电压时，阳极将空穴注入到有机材料中，并且阴极将电子注入到有机材料层中。注入到有机材料层中的空穴和电子结合产生激子，当激子迁移至基态时发光。

有机发光器件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，电流更趋于从这种缺陷点处而不是从其他位置通过。使得热量在这种缺陷点处累积。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，在申请号为201380060179.3、20158001430.1、201580025083.2的专利中公开了利用结构或材料制作防短路部可有效增加器件的可靠性的技术方案。

上述专利有效提升面固态照明器件的可靠性，增加平面固态照明如OLED、QLED、PLED等平面发光技术的可靠性，帮助上述照明技术加速进入各类产品应用阶段，但该技术存在两个明显缺点是：(1)有效发光开口率低，(2)辅助电极形成的金属网格影响OLED屏体的外观。

上述技术中的产品在发光区域内存在至少三个无法发光的位置(i)金属网格区域；(ii)防短路电阻区；(iii)发光层四边；这三个区域均有绝缘材料进行覆盖，目的在于避免上述结构与第二电极发生短路现象，因此实际发光区域与整体发光区域(含无法发光位置)的比值定义为有效开口率，此开口率因为工艺技术与发光画素大小的限制，一般落在60-85％左右，随着防短路电阻区有可能需要占据更大的面积进行防短路设计，有效开口率会被限制地更低。

金属网格的线宽在加工工艺、阻抗与成本的限制下，5-10um为比较合理范围，理论上人眼无法清楚辨识该线宽，但因为平面光源使用的金属电极具有镜面的金属光泽，因此金属网格与金属镜面的光学干涉会清楚显现出所设计的金属网格，失去金属镜面的整体感。

有效开口率的下降会造成屏体寿命下降与器件电压上升；有效发光面积变小即需要更高发光输出达到特定亮度目标，这会造成屏体寿命下降；单位面积的光出提高造成相同总电流对应的电压上升，均对屏体操作有不良影响。

因此在防短路技术为必要技术的前提之下，改善金属网格造成的外观与最小化发光区域内无法发光的位置(提高开口率)为发展目标。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种画素化高稳定且无网状金属电极的有机发光器件。

第一方面本申请提供一种有机发光器件，包括：

基板；

位于所述基板一侧的导电层；

第一电极，所述第一电极由若干画素组成，所述画素之间设有绝缘包边；

与所述第一电极相对设置的第二电极；

设置在所述第一电极与所述第二电极之间的至少一个有机材料层；

设置在所述导电层与所述第一电极之间的至少两个绝缘层，所述绝缘层上开设有通孔；

设置在绝缘层之间的防短路结构层，所述防短路结构层包括若干回路保护装置；

所述回路保护装置穿过所述通孔，将所述第一电极的画素与所述导电层电连接。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述回路保护装置的电传导特性相同。

根据本申请实施例提供的技术方案，与所述第一电极相邻的绝缘层的通孔与所述第一电极的画素一一对应设置。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述导电层、绝缘层和回路保护装置由透明或半透明材料制成。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述绝缘层由高分子绝缘材料制成，其厚度大于等于5um小于等于20um。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述绝缘层由无机绝缘材料制成，其厚度大于等于100nm小于等于2um。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述回路保护装置上设有防短路电阻。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述防短路电阻由设定几何形状的金属氧化物形成。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述回路保护装置的阻值范围为400Ω-20000Ω。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述通孔为设定的几何形状，所述通孔的截面积的范围为50um²-3000um²。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一电极由一种或多种多边形画素组成，相邻的所述多边形画素之间的距离范围为3um-30um。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述防短路结构层还包括若干与所述回路保护装置不接触的调光区；所述调光区厚度不均匀，和/或，所述调光区内混有散射粒子或散射结构。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述调光区的厚度介于20nm-30um。

本申请的有益效果是：在采用防短路技术的前提下，将防短路结构即回路保护装置与，第一电极、绝缘层和导电层(相当于背景技术中的辅助电极)立体化排布，导电层在基板上整面铺设，保留了导电层的金属镜面的整体感觉，解决了现有技术中的金属网格显现的不美观的问题；同时，立体化排布实现了超高防短路电阻的设计，显著地提高了有效发光区的有效开口率，使得有效开口率可保持在90％以上；同时，立体排布的回路保护装置的阻抗的大小可在保证开口率的前提下通过设定任意的形状来实现，实现了超高的防短路电阻，整体提升了有机发光器件的寿命和性能。

根据本申请实施例提供的技术方案，在防短路结构设计层中设计调光区；所述调光区厚度不均匀，和/或，所述调光区内混有散射粒子或散射结构，使得所述调光区可达成光学调控功能，有助于提升发光器件的光学色散特性，以达成增加发光量或控制光场分布之目的。

根据本申请实施例提供的技术方案，通过设置绝缘层上通孔的尺寸和第一电极中画素的几何形状，可以进一步提高有机电致发光器件的光取出特性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请第一种实施例的结构示意图；

图2为本申请第一种实施例中各层的平铺结构示意图

图3为发光画素宽度与发光区域中不发光位置比例的关系图；

图4为本申请第二种实施例中防短路结构层的平铺结构示意图；

图5为图4中调光区的A-A面剖视结构示意图；

图中标号：

10、基板；20、导电层；30、第一绝缘层；40第二绝缘层；50、第一电极；60、有机材料层；70、第二电极；51、画素；52、绝缘包边；80、通孔；90、防短路结构层；91、回路保护装置；92、调光区。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图1为本申请第一种实施例的结构示意图，本实施例提供的有机发光器件为OLED屏体，其从下至上依次包括基板10、导电层20、第一绝缘层30、第二绝缘层40、第一电极50、有机材料层60和第二电极70；第一电极50为画素化电极，例如第一电极由900个画素51组成；

第一绝缘层30和第二绝缘层40上均开设有通孔80，第一绝缘层30和第二绝缘层40之间设有防短路结构层90；防短路结构层90包括若干回路保护装置91，优选回路保护装置91的电传导特性相同，回路保护装置91穿过第一绝缘层30的通孔80与导电层20电连接，回路保护装置91穿过第二绝缘层40的通孔与第一电极50的画素51电连接。如图2为本实施例的各层的平铺结构的部分示意图所示，该部分结构中，第一电极50的画素为36个，第二绝缘层40上的通孔的数量为36个，分别用于回路保护装置91往上延伸与各个画素51连接；回路保护装置91的数量为9个，第一绝缘层30上的通孔80的数量为9个，分别用于各个回路保护装置91向下延伸至与导电层20接触；每个回路保护装置91同时与四个画素51相连接；在其他实施例中，回路保护装置91可以与1个、2个、3个或者更多个画素51同时连接。

在本实施例中，OLED屏体为底发射器件，第一电极50由透明导电材料制成，导电层20、绝缘层和回路保护装置91也由透明或半透明材料制成，电激发光光线可以从基板10面射出。在某些实施例中，也可在本实施例的基础上，将第二电极70也设为透明或半透明材料，此时，OLED屏体为双面发光器件；在其他实施例中，第一电极50可以设为金属电极，第二电极70为透明或半透明材料制成，则此时出光面从第二电极70射出，此时OLED屏体为顶发射器件，此时对导电层20、绝缘层和回路保护装置91的透明度不做限定。

在本实施例中，所述第一绝缘层30和第二绝缘层40由酚醛树酯制成，厚度为10um，在某些实施例中，第一绝缘层30和第二绝缘层40也可以由丙烯酸树酯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺等其他高分子绝缘材料制成，其厚度也可以是大于等于5um小于等于20um之间的其他数值。

在其他实施例中，第一绝缘层30和第二绝缘层40由硅氧烷制成，厚度为200nm，在其他实施例中，第一绝缘层30和第二绝缘层40也可以由硅氧烷、氧化硅、氮化硅、氧化铝等其他无机绝缘材料制成，其厚度也可以为100nm-2um之间的其他数值。

在其他实施例中，第一绝缘层30和第二绝缘层40的材料也可以选用不同类的材料，例如，第一绝缘层30选用高分子绝缘材料而第二绝缘层40选用无机绝缘材料，或者第一绝缘层30选用无机绝缘材料而第二绝缘层40选用高分子绝缘材料。

在本实施例中，通孔80为圆形，其直径为10um，在某些实施例中，其直径也可以为5um-30um之间的其他数值；在其他实施例中，通孔80为宽度为10um，长度为50um的长条形，在某些实施例中，通孔80的宽度也可以是5-30um之间的其他数值，长度可以为100um以下的其他数值；在其他实施例中，通孔80可以为其他设定的几何形状，例如三角形、五边形等等......上述通孔80不管是何种形状，其截面积的范围为50um²-3000um²的时候，可保证其在工艺制程上实现回路保护装置91与第一电极50或导电层20的电连接作用。

在本实施例中，所述第一电极50由四边形画素51组成，在其他实施例中，第一电极50也可以是五边形画素、六边形画素或多边形画素单独组成，或者由四边形、五边形或其他多边形画素混合组成，相邻的所述多边形画素之间的距离范围为3um-30um。相邻画素之间设有绝缘包边52，绝缘包边52对各个画素51的覆盖范围在10um以下。

在本实施例中，将回路保护装置91设置在两层绝缘层之间，将防短路结构层90立体化，实现了超高的防短路电阻的设计，例如在本实施例中，采用与第一电极50同质的金属氧化物材料如氧化铟锡和氧化锌进行回路保护装置91设计，该第一电极50的面电阻特性落在10Ω/cm²-40Ω/cm²，因此需要设计特定几何形状增加特定传输方向的有效电阻；我们在面积500mm*500mm的面积定义为一个画素所需区域(包含发光区与不发光的部分)，设定40mmΩ/cm²为回路保护装置的传导特性(面电阻)，设定10um线宽为生产工艺稳定输出结果，两条回路保护装置调节线的分离间距生产工艺能力为10um，要达到回保护装置设定的2000Ω、10000Ω、20000Ω需要长度分别为500um、2500um与5000um(等效电阻＝面电阻*长度/宽度)，如果和现有技术中那样，回路保护装置91与第一电极50在同一层位置设计，则回路保护装置会让第一电极画素画素的发光区中不发光区比例上升，回路保护装置设定为2000Ω、10000Ω、20000Ω时，其对发光区的的占比估算分别为14％、33％、52％，对OLED器件有极大影响，应用本实施例的回路保护装置91，可以自由地改变防短路结构层90设计回路保护装置91的形状和长度以满足阻抗的要求，而不影响发光区有效开口率，例如将回路保护装置的阻抗设计为10000Ω时，发光区中不发光区比例只有4.91％，也即发光区有效开口率为95.09％，与现有技术中的67％相比有显著的提升。

例如，我们采用多组画素宽度一致，回路保护装置的阻抗大小一致的本实施例的方案与现有技术中的对照方案(与第一电极同层预留金属网格与防短路回路)，对比相同画素宽度和相同的阻抗大小的前提下，无效发光区与发光区域的占比如图3所示，从该图可以看出，例如当第一电极的单一画素为尺寸介于边长300um-450um的四边形时，该画素对应面积落在90000um²-202500um²，我们令画素之间的间距为5um，同时绝缘包边对画素的压边为5um，从图3可以看出实施例一的方案让无效发光区域与整个发光区的占比在10％以下，而现有技术的对照方案中无效发光区域与整个发光区的占比介于15％-20％间，很难进一步提升；因此本实施例的技术方案极大地降低了无效发光区的占比，也即提高了发光区的开口率。

本实施例中，通过设置绝缘层上通孔的尺寸和第一电极中画素的几何形状，可抑制有机材料层的波导模式和表面等离子体基元效应模式,使有机材料层的光能更多的耦合出来，从而可以进一步提高有机发光器件的光取出特性。在其他实施例中，使用者为了实际的需求，也可将绝缘层设计为3层甚至更多，以满足更高的阻抗需求或者其他需求。

在本实施例中，回路保护装置91上设有防短路电阻，防短路电阻由设定形状的金属氧化物形成，如图2所示，在本实施例中防短路电阻为氧化铟锡形成的中心对称的弯折型，在其他实施例中，防短路电阻也可以由其他的设定几何形状的金属氧化物形成，在其他实施例中，防短路电阻也可以采用真实电阻，例如可以采用炭粉混和陶瓷材料或使用半导体结构(如p-n二极管或低载子移动率半导体材料)制成的等效电阻。防短路电阻的几何形状的设定或者等效电阻的阻值设定限定所述防短路电阻的阻值范围为400Ω-20000Ω。

回路保护装置的上述阻值范围内保证了其消耗电压与OLED屏体的操作电压的比值小于5％，我们利用一固定发光区域为50mm*50mm的发光屏体实验，采用不同画素总数介于900-40000之间，回路保护装置的电阻设计在400Ω-20000Ω之间，器件操作电压为6.5V，对应操作电流为100mA；经计算回路保护装置电阻消耗电压与画素总数有显著的关系如下表1所示：

下述表1中的对照组采用现有技术中的防短路结构，即防短路结构与第一电极同层制备；实验组即为采用本实施例中的结构；从该对比实验中可以发现，屏体光电特性(即回路保护装置的电阻)确认后调整分割画素，可以有效控制回路保护装置电阻消耗电压小于屏体操作电压的5％；例如当回路保护装置的电阻设计为20000Ω时，可以将第一电极的画素总数设计在10000以上，以降低回路保护装置的消耗电压的占比，降低到5％以下；例如，当器件操作电压为6.5V，回路保护装置的电阻设计为10000Ω时，可以将第一电极的画素总数设计在6400以上，以降低回路保护装置的消耗电压的占比，降低到5％以下。

表1

从上述表1的实验结果可知，实验组中，在相同的屏体光电特性下，画素总数越少，发光区域的开口率越高，且不再受回路保护装置电阻大小的影响；表1中对照组的开口率为对应回路保护装置的电阻为400Ω时的开口率，此时对照组的开口率相对于其他阻值的情况下为最高的，但是依然比本方案的开口率低很多；可见对照组要实现高的回路保护装置电阻会对开口率造成更大的损失。

实施例二：

如图4和图5所示，在实施例一的基础上，本实施例中的所述防短路结构层90还包括若干与所述回路保护装置91不接触的调光区92，也即调光区92与所述回路保护装置91不导电；所述调光区92的厚度不均匀，例如，所述调光区92为山丘状、锯齿状或波浪状等都可以，其最高处的厚度为200um，在其他实施例中其厚度也可以是20nm至300um中的其他数值。

所述调光区的底面例如可以为圆形、方形等其他规则或者不规则的形状。

所述调光区可以采用与回路保护装置同质材料进行图案化设计达成，例如都由氧化铟锡制成；也可使用异质材料如散射粒子或微透镜混合树酯进行涂布达成；也可使用异质材料如荧光粉或色转换材料混合树酯进行涂布达成。不管调光区使用何种材质，第二绝缘层的绝缘区均全部覆盖调光区与回路保护装置，以保证调光区不与画素51有任何接触，保证回路保护装置除穿过通孔80的部分与画素51接触外，其他部分均不与画素51接触。

所述调光区厚度不均匀,可达成光学调控功能，其表面高度起伏变化，有助于提升发光器件的光学色散特性，以达成增加发光量或控制光场分布之目的。

实施例三

在实施例一的基础上，本实施例中的所述防短路结构层90还包括若干与所述回路保护装置91不接触的调光区，也即调光区与所述回路保护装置91不导电；所述调光区使用透明树酯混合高折射率散射粒子(如：二氧化钛或氧化锆奈米)组成，或采用透明树酯混合微型透镜组成，形成光学散射结；调光区的最高厚度为30um，且第二绝缘层的绝缘区域全部均匀覆盖调光区与回路保护装置，以保证调光区不与画素51有任何接触，保证回路保护装置除穿过通孔80的部分与画素51接触外，其他部分均不与画素51接触。

调光区采用散射粒子或微型透镜等光学散射结构，有助于提升发光器件的光学色散特性，以达成增加发光量或控制光场分布之目的。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (13)

1.一种有机发光器件，其特征在于，包括：

基板；

位于所述基板一侧的导电层；

第一电极，所述第一电极由若干画素组成，所述画素之间设有绝缘包边；

与所述第一电极相对设置的第二电极；

设置在所述第一电极与所述第二电极之间的至少一个有机材料层；

设置在所述导电层与所述第一电极之间的至少两个绝缘层，所述绝缘层上开设有通孔；

设置在绝缘层之间的防短路结构层，所述防短路结构层包括若干回路保护装置；

所述回路保护装置穿过所述通孔，将所述第一电极的画素与所述导电层电连接。

2.根据权利要求1所述的有机发光器件，其特征在于，所述回路保护装置的电传导特性相同。

3.根据权利要求1所述的有机发光器件，其特征在于，与所述第一电极相邻的绝缘层的通孔与所述第一电极的画素一一对应设置。

4.根据权利要求3所述的有机发光器件，其特征在于，所述导电层、绝缘层和回路保护装置由透明或半透明材料制成。

5.根据权利要求1至4任一项所述的有机发光器件，其特征在于，所述绝缘层由高分子绝缘材料制成，其厚度大于等于5um小于等于20um。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的有机发光器件，其特征在于，所述绝缘层由无机绝缘材料制成，其厚度大于等于100nm小于等于2um。

7.根据权利要求1至4任意一项所述的有机发光器件，其特征在于，所述回路保护装置设有防短路电阻。

8.根据权利要求7所述的有机发光器件，其特征在于，所述防短路电阻由设定几何形状的金属氧化物形成。

9.根据权利要求7所述的有机发光器件，其特征在于，所述防短路电阻的阻值范围为400Ω-20000Ω。

10.根据权利要求1至4任意一项所述的有机发光器件，其特征在于，所述通孔为设定的几何形状，所述通孔的截面积的范围为50um²-3000um²。

11.根据权利要求1至4任意一项所述的有机发光器件，其特征在于，所述第一电极由一种或多种多边形画素组成，相邻的所述多边形画素之间的距离范围为3um-30um。

12.根据权利要求1至4任意一项所述的有机发光器件，其特征在于，所述防短路结构层还包括若干与所述回路保护装置不接触的调光区；所述调光区厚度不均匀，和/或，所述调光区内混有散射粒子或散射结构。

13.根据权利要求12所述的有机发光器件，其特征在于，所述调光区的厚度介于20nm-30um。

Images