CN1578554A - 有机电致发光器件 - Google Patents
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Abstract
一种具有改善的热辐射特性的薄的有机EL器件(11)。透明电极(13)、有机EL层(14)和金属第二电极(15)依次叠置在玻璃衬底(12)上。多个凸起(19)从第二电极的上表面延伸。保护有机EL层免受氧气和湿气损害的保护膜(16)与第二电极紧密接触。与第二电极绝缘的导电膜(17)包括连接到第一电极的第一端部和第二端部。
Description
发明背景
本发明涉及一种有机电致发光(EL)器件。
有机EL器件对于用作显示器件或薄的发光器件已经受到广泛关注。典型的有机EL器件包括透明电极(阳极)、有机EL层和阴极，其中透明电极由氧化铟锡(ITO)构成并形成在玻璃衬底上，有机EL层具有形成在透明电极上的发光层，阴极形成在有机EL层上。发光层产生从玻璃衬底上发出的光。
有机EL层通常易受到湿气和氧气的损害。因此，用粘结剂将保护罩粘结到衬底上以保护有机EL层免受湿气和氧气的损害。有机EL层和阴极容纳在保护罩和衬底之间限定的密封空间中。密封空间充满如氮和氩的惰性气体或者惰性流体。
在阳极和阴极之间施加驱动电压，使得电流流过在阳极和阴极之间的有机EL层以便从电致发光层发光。电流加热有机EL层。保护罩的缺点在于它影响来自有机EL器件的热辐射。
解决此问题的第一个现有技术的例子在日本特许公开专利公开号No.2003-22891中描述了。参考图5，该公开描述了有机EL显示器件41，它包括玻璃衬底43。多个电极42形成在玻璃衬底43上。有机EL层44叠置在玻璃衬底43上。有机EL显示器件41进一步包括面向玻璃衬底43的上电极45。密封板48通过密封47被粘结到衬底43。密封空间46被限定在密封板48和基板43之间。在密封空间46中多个多角凸起49从上电极45向密封板48凸起。
第二个现有技术的例子在美国专利No.5821692中描述了。参考图6，该公开描述了有机EL器件50，它具有包括散热片56的保护罩54。透明电极52形成在透明衬底51上。保护罩54连接到透明电极52上以覆盖有机EL阵列53。液体55被充到保护罩54中。
在图5的有机EL显示器件41中，从凸起49辐射的热加热密封空间46中的气体。然而，被加热的气体不能从密封空间46释放。因此，热辐射效果不充分。而且，必须使用密封空间46使得难于生产更薄的有机EL显示器件41。
在图6的有机EL器件50中，有机EL阵列53的热通过液体55传导到保护罩54。然而，在保护罩54中填充液体是麻烦的。而且，必须使用保护罩54使得难于生产更薄的有机EL器件50。
从有机EL器件发出的光的强度(发光亮度)与在阳极和阴极之间流动的电流量成正比。而且，形成透明电极的材料的电阻大于形成金属电极的材料的电阻。因此，靠近电极端子位置和远离电极端子位置的电阻值和电流值不同。电流值之间的差使得在有机EL器件中不同位置的亮度不同。
为了使发光亮度差最小化，连接到阳极端子的金属辅助电极可以设置在透明电极的周边部分。
发明内容
本发明的发明人已经认识到，当来自有机EL层的热辐射不充分时，在形成透明电极的材料的电阻和形成辅助电极的材料的电阻之间的不同往往引起亮度不均匀。因此，本发明的一个目的是提供一种具有均匀亮度的薄的有机EL器件。
为了达到上述目的，本发明提供一种包括用于透射可见光的衬底的有机电致发光器件。第一电极叠置在衬底上以透射可见光。有机电致发光层叠置在第一电极上。第二电极叠置在有机电致发光层上。第二电极包括面向有机电致发光层的第一表面、背向有机电致发光层的第二表面以及沿该第二表面设置的多个凸起或多个凹槽的至少二者之一。覆盖第二电极的保护膜保护有机电致发光层。
本发明的其它方面和优点将结合附图、通过例子说明本发明的原理并从下面的描述中变得显而易见。
附图说明
通过参考所提出的优选实施例的描述以及附图，可以更好地理解本发明及其目的和优点，其中：
图1A是根据本发明第一实施例的有机EL器件的平面图；
图1B是沿图1A的1B-1B线切割的有机EL器件的示意横截面图；
图1C是沿图1B的1C-1C线切割的有机EL器件的示意横截面图；
图2A是表示第一电极和连接端子的布置的示意图；
图2B是表示第二电极和凸起的透视图；
图3是根据本发明第二实施例的有机EL器件的横截面图；
图4是根据本发明进一步的实施例的有机EL器件的横截面图；
图5是表示有机EL器件的第一个现有技术例子的横截面图；以及
图6是表示有机EL器件的第二个现有技术例子的横截面图。
具体实施方式
现在将讨论根据本发明第一个实施例的有机电致发光(EL)器件11。在图1A到2B示出部分的相关尺寸与实际尺寸不同。
参考图1A到1C，有机EL器件11包括第一电极13、有机EL层14和第二电极15，它们叠置在玻璃衬底12之上。第二电极15和有机EL层14被保护膜16覆盖。保护膜16保护有机EL层14免受氧气和湿气的损害。玻璃衬底12和第一电极13是透明的并允许可见光透射。有机EL层14产生从玻璃衬底12发出的光。因此，有机EL器件11是所谓的底部发光型器件。
第一电极13用作阳极，第二电极15用作阴极。第一电极13、有机EL层14和第二电极15的每一个都是平的和矩形的。为了阻止在第一电极13和第二电极15之间的短路，有机EL层14的上表面的面积大于第二电极15的下表面的面积。
保护膜16覆盖第一电极13、有机EL层14和第二电极15的表面，除了位于这些部件之间的表面之外。通过涂覆阻止至少是湿气(水蒸气)和氧气透过的物质形成保护膜16。例如，聚硅氮烷是可以用作保护膜16的材料。聚硅氮烷为液体物质，在其被涂覆后的正常温度下可转换为二氧化硅。这样，保护膜16通过涂覆液体物质然后固化该液体物质而形成。
导电膜17形成在保护膜16上。导电膜17与第二电极15绝缘。而且，导电膜17由电阻率小于形成第一电极13的材料的电阻率的材料形成。在第一个实施例中，导电膜17是铝蒸气沉积膜。当从上面看玻璃衬底12时，导电膜17具有和第一电极13基本相同的形状。导电膜17具有第一端部17a和第二端部17b，其中第一端部17a连接到第一电极13的第一连接端子13a的第一端，第二端部17b连接到与第一端相对侧上的第一电极13的第二端13b。由和保护膜16相同材料制成的绝缘膜18覆盖导电膜17。
第一电极13、第一连接端子13a和第二连接端子15a通过对透明导电层构图，然后除去部分透明导电层形成，其中该透明导电层由诸如ITO的材料制成，并形成在衬底12上。如图2A所示，从第一电极13连续形成由网格部分表示的第一连接端子13a。第二连接端子15a与第一连接端子13a和第一电极13相分离。
有机EL层14可以具有现有技术公知的结构。例如，从靠近第一电极13的一侧开始，有机EL层14可以是三层，它们是空穴注入层、发光层和电子注入层，或者是四层，它们是空穴注入层、空穴传输层、发光层和电子传输层。有机EL层发射白光。
反射光的金属，例如铝或铝合金，可以用作第二电极15的材料。多个凸起19形成在第二电极15的上表面上或是在第二电极15的远离有机EL层14的表面上。凸起19用作散热器。参考图2B，凸起19平行于第二电极15的一侧延伸。每个凸起19的端部到达第二电极15的边缘。换句话说，每个凸起19的长度等于第二电极15的宽度。而且，每个凸起19具有矩形横截面。如图2B所示，每个凸起19的高度大于第二电极15的厚度。在除了图2B以外的图中，示出了凸起19具有和第二电极15厚度相同的高度。
现在讨论凸起19的形成。具有预定厚度的平坦的薄膜通过进行如真空气相沉积的工艺形成。然后，凸起19和平坦薄膜(第二电极15)通过使用荫罩(shadow mask)进行真空气相沉积来整体形成，其中荫罩具有与凸起19的位置相对应地形成的大量细长孔。如铝之类的金属沉积在对应于荫罩的细长孔的位置处的平坦薄膜的上表面以形成凸起19。
现在将讨论有机EL器件11的工作情况。例如，有机EL器件11用作液晶显示器的背光。
当使用有机EL器件11时，第一连接端子13a和第二连接端子15a连接到外部线路，例如各向异性导电膜(ACF)，该外部线路连到驱动有机EL器件11的驱动电路(未示出)。
驱动电路通过第一连接端子13a将电流提供给第一电极13。形成第一电极13(透明电极)的材料的电阻率大于具有导电性相对较高的如铝和铜的金属的电阻率。因此，当电流仅从第一连接端子13a提供给第一电极13的第一端时，大量电流通过第一连接端子13a附近的有机EL层14从第一电极13流到第二电极15。然而，在与第一连接端子13a分开的部分，从第一电极13流到第二电极15的电流量很小。结果，在有机EL器件11中出现亮度不均匀。为了解决此问题，在本实施例中，具有导电性相对较高的导电膜17连接到第一电极13的第一端和第二端13b。第二端13b位于离第一连接端子13a的最远处。因此，在流过第一连接端子13a附近的有机EL层14的电流量和流过距第一连接端子13a最远的位置的有机EL层14的电流量之间的差是小的。这使有机EL器件11中的亮度不均匀最小化。而且，覆盖有机EL层14的导电膜17均匀地辐射有机EL层14的热量并提高了亮度不均匀最小化效果。
导电膜17具有将电流提供给第一电极13的不同部分的功能。因此，导电膜17必须与第二电极15绝缘。导电膜17位于保护膜16的外侧，保护膜16位于导电膜17和第二电极15之间。因此，导电膜17和第二电极15彼此绝缘。
有机EL器件11由电流驱动。流过有机EL层14的电流在有机EL层14中产生热。过多的热量将以不想要的方式影响有机EL器件11的发光特性并缩短有机EL器件11的寿命。因此，为了有效地辐射有机EL层14中产生的热量，凸起19形成在第二电极15的表面上。
保护膜16和第二电极15与凸起19紧密接触。而且，保护膜16、导电膜17和绝缘膜18彼此紧密接触。因此，有机EL层14的热量通过第二电极15和凸起19有效地辐射。如果使用限定围绕第二电极15的凸起19的空间的保护罩并在该空间中充入气体或液体，则热量将不能以令人满意的方式从第二电极15辐射。因此，这种结构不是优选的。
第一实施例具有下面描述的优点。
(1)透明的第一电极13、有机EL层14和金属第二电极15依次叠置在玻璃衬底12之上。而且，保护有机EL层14免受氧气和湿气损害的保护膜16覆盖第二电极15。另外，凸起19形成在远离的面向有机EL层14的表面上的第二电极15上。因此，与将惰性气体或液体充入到由保护罩形成的密封空间来辐射来自电极的热量的现有技术(参考图5和6)相比，有机EL层14的热量被有效地辐射到有机EL器件11的外面。因为保护罩不是必需的，所以可以制造更薄的有机EL器件11。
(2)保护膜16为涂覆膜。如果进行气相沉积或溅射来形成保护膜16，这将很难覆盖形成在第二电极15表面的凸起19而没有任何间隙。然而，由于保护膜16是涂覆膜，所以当形成保护膜16时可以没有任何间隙地覆盖凸起19的表面。
(3)有机EL器件11是底部发射型器件。因此，有机EL器件11可以连到框架上，使得远离的面向玻璃衬底12的有机EL器件11的外表面接触该框架。这将提高热辐射效果。
(4)覆盖第二电极15的导电膜17在保护膜16的外侧与第二电极15绝缘。导电膜17的第一端部17a连接到第一电极13的第一连接端子13a的第一端。导电膜17的第二端部17b在连接端子13a的相对侧上连接到第一电极13的第二端13b。因此，该优选实施例不同于现有技术的方面在于辅助电极形成在第一电极13附近以使有机EL层14的亮度不均匀最小化。即，用于使辅助电极与第二电极15绝缘的绝缘膜是不必要的。这降低了制造成本。而且，在流过靠近第一电极13的第一连接端子13a的部分处的有机EL层14的电流量和流过远离第一连接端子13a的部分处的有机EL层14的电流量之间的差使整个有机EL器件11的亮度不均匀最小化。另外，因为导电膜17覆盖有机EL层14，有机EL层14中产生的热量均匀辐射。这改善了亮度不均匀最小化效果。
(5)导电膜17通过进行气相沉积形成在保护膜16上。和将金属箔粘结到保护膜16作为导电膜17相比，这提高了导电膜17和保护膜16之间的粘结效果。而且，导电膜17均匀地辐射由有机EL层14产生的热量并改善了亮度不均匀最小化效果。
(6)导电膜17的第一端部17a连接到第一电极13的第一连接端子13a的第一端。导电膜17的第二端部17b在连接端子13a的相对侧上连接到第一电极13的第二端13b。因此，导电膜17不必在与第一连接端子13a连接的一侧相邻的一侧上连接到第一电极13。这减小了玻璃衬底12的不发光部分的面积而不影响玻璃衬底12的有效发光面积。“有效发光面积”指的是有机EL层14的光从其中发出的玻璃衬底12的面积。
(7)导电膜17是金属膜。所以，导电膜17具有阻止环境空气中的氧气和湿气进入有机EL器件11的功能并且起到钝化膜的作用。
(8)导电膜17由绝缘膜18覆盖，其中绝缘膜18由和保护膜16相同的材料制成。因此，绝缘膜18和保护膜16可以通过相同的方法形成。这有方便于有机EL器件11的制造。
(9)绝缘膜18形成在导电膜17的外侧。这防止了将有机EL器件11连到框架时导电膜17与电子元件接触而可能发生的短路。
(10)导电膜17是由铝制成的气相沉积膜。因此，导电膜17比当由例如铜之类的其它金属制成时更容易形成。
(11)第二电极15由反射光的金属制成。因此，有机EL层14的一些光被第二电极15反射并从玻璃衬底12发出。所以，与当第二电极15不反射时相比，增加了从玻璃衬底12发出的光量。
(12)有机EL层14的上表面的面积比第二电极15下表面的面积大。因为有机EL层14的上表面的面积和第二电极15下表面的面积不相同，所以很容易防止第一电极13和第二电极15之间的短路。
(13)使用荫罩以便用和第二电极15相同的材料在第二电极15上形成凸起19。在不损害有机EL层14的情况下在第二电极15上形成凸起19，凸起19通过气相沉积形成。例如，如果腐蚀通过气相沉积形成的具有预定厚度的第二电极15的一部分来形成凸起19，将有可能损害有机EL层14。
现在参考图3讨论根据本发明第二实施例的有机EL器件11。在第二实施例中省略图1C的导电膜17和绝缘膜18。而且，连接到第一连接端子13a的金属辅助电极20形成在第一电极13的周边部分，第一电极13形成在玻璃衬底12上。绝缘膜21形成在辅助电极20上。有机EL层14覆盖第一电极13和绝缘膜21。第二电极15形成在有机EL层14上。保护膜16形成在第二电极15的外侧以保护有机EL层14免受氧气和湿气的损害。
在第一电极13、第一连接端子13a和第二连接端子15a形成在玻璃衬底12上之后，通过进行例如气相沉积的工艺形成辅助电极20。凸起19在和辅助电极20的内侧相对应的位置处形成在第二电极15上。
除第一实施例的(1)到(3)、(11)和(13)的优点以外，第二实施例还具有下述优点。
(14)其电阻小于第一电极13的电阻的辅助电极20形成在第一电极13的周边部分。和无辅助电极20时相比，该辅助电极20使由形成第一电极13和第二电极15的材料的不同电阻率导致的亮度不均匀最小化。
在不脱离本发明的精神和范围下，本发明可以包括许多其它具体的形式，这对于本领域的技术人员是很明显的。特别是，应该可以理解，本发明还可以包括如下形式。
有机EL器件11不必具有导电膜17和绝缘膜18或者辅助电极20。例如，如图4所示，在没有这些部件的普通的有机EL器件11中，保护膜16可以形成在第二电极15的凸起19上。这样，由有机EL层14产生的热量通过第二电极15和凸起19有效地辐射出有机EL器件11。
保护膜16不必填充在凸起19之间的间隙以形成均匀表面。例如，当有机EL器件11不包括导电膜17和绝缘膜18时，保护膜16可以是沿凸起19的表面扩展的相对薄的膜，如图4所示。不均匀的保护膜16具有增加的表面面积。这提高了热辐射效果。
每个凸起19的横截面形状不必是矩形。而且，每个凸起19的长度不必和第二电极15的宽度基本相等。例如，每个凸起19可以具有和电极15的宽度基本相等的长度，但是具有三角形或半圆形横截面。可选择地，每个凸起19的端部不必达到第二电极15的边缘。而且，每个凸起19不必和第二电极15的一侧平行或垂直延伸。例如，每个凸起19可以与第二电极15的一侧成某个角度延伸。而且，相邻的凸起19不必彼此平行并其可以以不同方向延伸。
凸起19可以是折叠的形状，由此凸起19可以形成如波纹的表面。该结构可以阻止在保护膜16中相应于凸起19的拐角的位置处产生裂纹。
每个凸起19可以是盒形、圆柱形、金字塔形、圆锥形、截头金字塔形、截头圆锥形或半球形。这样，如果凸起19的下表面的总面积与图2B的凸起19的总面积相同，凸起的总表面积就增加了。这提高了热辐射效果。
取代在第二电极15上形成的凸起19，可以在第二电极15中形成凹槽。可选地，第二电极15可以具有凸起和凹槽二者。通常，凸起19的形成比凹槽的形成容易。为了在表面上形成凹槽，当形成第二电极15时使用荫罩进行气相沉积。这在不损害有机EL层14的情况下形成第二电极15和凹槽。如果通过腐蚀部分第二电极15来形成凹槽，这可能损害有机EL层14。
取代用于形成保护膜16的涂覆液体材料，可以进行气相沉积来形成保护膜16。气相沉积对于湿气或例如氧气的气体具有很小的透过率的材料以形成保护膜16。该材料可以是氮化硅、氧化硅或金刚石类的碳(DLC)。可选地，保护膜16可以通过叠置由多个不同材料制成的薄膜形成。当进行气相沉积形成保护膜16时，优选调节玻璃衬底12的位置以便从各个方向沉积气相沉积的物质在第一电极13、有机EL层14和第二电极15上。
形成在玻璃衬底12上的第一电极13可以作为阴极，第二电极15可以作为阳极。这样，有机EL层14的结构相应改变。例如，有机EL层14从靠近第一电极13的一侧开始可以包括三层，即电子注入层、发光层和空穴注入层。可选地，有机EL层14从靠近第一电极13的一侧开始可以包括五层，即电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层和空穴注入层。
有机EL层14可以由单一的发光层形成。可选地，通过在发光层上叠置空穴注入层、空穴传输层、空穴注入传输层、空穴限制层、电子注入层、电子传输层和电子限制层中的一个或多个，可以由多个层形成有机EL层14。
有机EL器件11不是必须用作背光，也可用作其它类型的发光器件、显示器件的光源或是作为一个EL显示器件。例如，当在按照有源矩阵技术驱动的显示器件中使用有机EL器件11时，有机EL器件11可以包括多个第一电极13和单个第二电极15。每个第一电极13用作独立的阳极，单个第二电极15用作所有第一电极13的阴极。第一电极13可以设置在矩阵阵列中。通过薄膜晶体管(TFT)、薄膜二极管(TFD)或金属绝缘金属(MIM)给每个第一电极13提供电流。多个凸起19形成在第二电极15上。这提高了显示器件的热辐射效率。
第二电极15的第二连接端子15a不是必须设置在和第一电极13的第一连接端子13a相同的玻璃衬底12的一侧。例如，第二连接端子15a可以设置在与第一连接端子13a邻近的玻璃衬底12的一侧。
导电膜17的第一端部17a可以直接连接到第一电极13的第一连接端子13a。
当有机EL器件11用于显示器件时，衬底可以通过在透明衬底上叠置滤色器形成。
透明树脂衬底可以用于替代玻璃衬底12。树脂衬底可以是柔性的。当要减少有机EL器件11的重量时，树脂衬底是有优势的。
导电膜17可以在第一侧连接到正方形的第一电极13，它连接到连接端子13a、位于连接端子13a的相对侧的第二侧和与第一连接端子13a邻近的侧。这进一步降低了亮度不均匀。
第二电极15不是必须反射可见光。然而，当第二电极15是反射的时，来自有机EL层14的光通过第二电极15反射并且从玻璃衬底12射出。因此，与第二电极15不反射光时比较，更多的光量从玻璃衬底12射出。因此，即使从有机EL层14发射的光量减少时，也可以获得必要的光量。这降低了能量消耗。
除了铝以外的金属也可用作形成第二电极15。例如，金、银、铜、铬或铟可以用于形成第二电极15。由金或铬形成的金属膜可以抗氧化并提高耐用性。
透明电极的材料不限于ITO。例如，氧化锌可以用于取代ITO。
取代由导电并透明的材料形成第一电极13，第一电极13可以由透明的且极薄的金属层形成。极薄的层为具有50nm或更小厚度的层，优选在0.5到20nm的范围内。
本例子和实施方式被认为是说明性的而不是限制性的，本发明不是局限于在此给出的具体内容，而是在附属的权利要求的范围和等同物内可以改变。
Claims (7)
1.一种有机电致发光器件(11)，包括：
用于透射可见光的衬底(12)；
叠置在衬底上用于透射可见光的第一电极(13)；
叠置在第一电极上的有机电致发光层(14)；
叠置在有机电致发光层上的第二电极(15)，该第二电极包括面向有机电致发光层的第一表面、远离的面向有机电致发光层的第二表面和沿第二表面设置的多个凸起或多个凹槽的至少二者之一；以及
覆盖第二电极用于保护有机电致发光层的保护膜(16)。
2.根据权利要求1的有机电致发光器件，其中保护膜为涂覆膜。
3.根据权利要求1的有机电致发光器件，其中保护膜与第二电极相邻。
4.根据权利要求1的有机电致发光器件，其中保护膜与第二电极紧密接触。
5.根据权利要求1的有机电致发光器件，其中多个凸起和多个凹槽的至少二者之一与第二电极整体形成。
6.根据权利要求1-5中的任一个的有机电致发光器件，其中第一电极具有包括连接端子(13a)的第一端和位于第一端相对侧的第二端(13b)，该有机电致发光器件进一步包括：
覆盖保护膜和第二电极的导电膜(17)，该导电膜与第二电极绝缘并连接到第一电极的第一和第二端。
7.根据权利要求1-5中的任一个的有机电致发光器件，进一步包括：
位于第一电极外侧的辅助电极(20)，该辅助电极连接到第一电极并具有小于第一电极的电阻的电阻。
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