CN1604709A - 有机电致发光元件和包含它的有机电致发光装置 - Google Patents

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Abstract

有机电致发光元件包括许多的发光区。每个发光区具有透明的第一电极和第二电极。每个发光区具有夹在第一电极和第二电极之间的用于发射光的有机层。第一电极被物理地相邻地定位。在每一第一电极之间提供了绝缘部分。所述许多的发光区被串联地电连接。

Description

有机电致发光元件和包含它的有机电致发光装置
技术领域
本发明涉及其中有机层夹在一对电极中间的有机电致发光元件，和在基材上包含该有机电致发光元件的有机电致发光装置。
背景技术
过去已经提出了使用有机电致发光元件(以下简称有机EL元件)的显示和照明装置。有机EL元件具有这样一种结构，其中包含有机发光物质的有机层被夹在一对电极之间。
然而，即使使用了上述结构，有机EL元件也并不总是完备的。例如，至少一个将电载流子(空穴或者电子)注射到有机层的电极还需要对有机发光区发射的光具有透明性(透射功能)，以便发出光。有机层需要用这样一种材料制成，该材料能够传输从电极注射的电载流子，通过复合电载流子而产生激发态，并且在从激发态返回到基态时发出光。因此，用于形成有机EL元件的材料是非常有限的，并且在大多数情况下只能使用具有高电阻率的材料来形成透明电极和有机层。因此，所存在的问题是有机层中的电流密度在不同的位置是不同的。以下将描述该原理。
通常，发光侧电极，光从该电极发射到有机EL元件的外面，用高电阻率材料例如ITO(铟锡氧化物)制成，而另一个电极用其电阻率与发光侧电极相比可忽略的材料制成。因此，在考虑有机EL元件中沿着电流途程的电阻时，通过发光侧电极的电流途程的长度是占主导地位的。
基于以上所述，显然，沿着从发光侧电极的终末部分到另一个电极、通过在该电极的终末部分附近的有机层部分的电流通路的电阻，小于从该终末部分到所述另一个电极、通过远离该终末部分的有机层部分的电阻。即，在发光侧电极的终末部分附近位置的有机层中的电流密度，大于远离该发光侧电极的终末部分位置的有机层中的电流密度。
同时，存在这样一种情况，即与发光侧相对侧的电极用电阻率大于发光侧电极电阻率的材料制成。在这种情况下，如果将上述说明中的发光侧电极和所述另一个电极互换，则上述描述仍然是正确的。
如上所述，使平面方向中有机层的各个位置中的电流密度均衡是困难的。因此，可能存在以下不利的现象。
-发光不均匀性
有机EL元件具有这样的点，通过该点有大的电流流过，和这样的点，通过该点有小的电流流过。因此，就有机EL元件的整体而言存在发光不均匀性。当流过的电流增大时，有机EL元件的发光增强(参考非专利文献，P46-47和图9，“有机EL元件和其产业化新进展(Organic ELElement and Forefront of its Industrialization)”，NTS公司的Seizo Miyata编辑，1998年11月30日出版)。因此，当有机EL元件具有这样的点，通过该点有大的电流流过，和这样的点，通过该点有小的电流流过时，这些点的发光率是不同的，以致出现了发光的不均匀性。
-元件寿命差异
有机EL元件的寿命在有大电流流过的点和有小电流流过的点之间是不同的。通常，有大电流流过的点的寿命是短的。因此，存在寿命短的点，并且有机EL元件的寿命与电流均匀地流过的元件相比是短的。此外，由于长时间使用，出现了不发光的点或者发光率低于其他点的点。
-降解
因为有机EL元件具有有大电流流过的点和有小电流流过的点，因此有机EL元件存在在某处降解的情况。
-色度不均匀性
因为有机EL元件具有有大电流流过的点和有小电流流过的点，因此在包含荧光物质的有机EL元件中存在S-S湮灭，或者在包含磷光物质的有机EL元件中存在T-T湮灭。因此，在包含许多荧光物质的有机EL元件中，所述荧光物质发射不同于至少一种其它荧光物质发射的光的颜色和波长的光，这样在电流易于流过的点和电流不易于流过的点之间存在发光不同的情况。结果，出现色度的不均匀性。
为了解决这类问题，过去已经提出了各种技术。例如，有这样一种技术，其装备许多施加电压的端子(例如参考日本未经审查的专利出版物5-315073的权利要求2和[0002]段)。然而，由于装置具有有限的尺寸，例如具有有机EL元件的移动式电话，因此有机EL元件的尺寸也是受到限制的。即，为了增大有机EL元件的发射面积，端子部分的总面积需要被降低。此外，必须考虑连接端子和外部驱动电路的线路的占用率。因此，虽然常规方法中提供许多端子对于解决上述问题是有效的，但是该常规方法难以实际应用。
还已知这样一种常规方法，其中由低电阻率材料制成的辅助电极被排列在由高电阻率材料制成的电极中。例如，已经提出了这样一种技术，其中辅助电极被分别排列在发光层(上述有机层)和透明导电薄膜(上述电极)之间的对角线相对边缘位置处(例如参考日本未经审查的实用设计出版物5-20294的权利要求1)。虽然该常规方法被适当地使用了，但是上述问题并没有完全解决。
还已经提出了这样一种常规方法，其中以预定值设定构成有机层的每个层的面内厚度的变化(例如参考日本未经审查的专利出版物11-339960的权利要求1)。此外，还提出了这样一种常规方法，其中有机层中的发光层(有机发光区)厚度在该发光层的各个位置被调整，以便均衡平面方向中的发光率(例如参考日本未经审查的专利出版物11-40362的权利要求2和图1)。虽然这些常规方法被适当地使用了，但是在制造有机EL元件时，改变每个层不同位置的厚度实际上是非常困难的。此外，必须运用特殊的制造方法来改变每个层的厚度，并且必须开发用于实施该制造方法的制造设备。
已经提出了一种涉及线光源的常规技术，其中发光区被分成许多部分，并且每个发光区被顺序地互相连接(例如参考日本未经审查的专利出版物2000-173771的[0040]段到[0046]段和[0060]段到[0065]段)。更具体地，在该常规技术中，许多薄膜发光元件(发光区)被顺序地连接，并且每个薄膜发光元件的面积实质上是均衡的，由此均衡每个发光元件中的电流密度。因此，每个薄膜发光元件的发光率得到均衡。然而，虽然按照该常规技术公开的实施方案制造了有机EL元件，但是存在的问题是可能制造出疵点，例如阴极和阳极在每个发光元件中短路，或者产生不发光的发光区。此外，因为发光区之间的区域不发光，因此在将该有机EL元件用作面光源时，具有看起来存在非发光区的可能性。即，如果在实际产品中存在非发光位置，则可能将该产品鉴定为是有缺陷的。
发明内容
本发明提供了有机EL元件，其中在有机层的每个位置中电流密度实际上和实质上是均衡的，并且其不易形成缺陷。本发明还提供了有机EL元件，其中没有非发光区，或者当用作面光源和显示器元件时，非发光区不能被肉眼确认。此外，本发明提供了有机EL装置，其包含上述有机EL元件。
根据本发明，有机电致发光元件包含许多发光区。每个发光区具有透明的第一电极，和第二电极。每个发光区具有夹在第一电极和第二电极之间的用于发射光的有机层。第一电极被物理地相邻地定位。在每一第一电极之间提供了绝缘部分。所述许多的发光区被串联地电连接。
附图说明
认为具有新颖性的本发明的特征在所附权利要求中进行了具体的描述。通过参考以下目前优选的实施方案的说明以及附图，可以更好地理解本发明及其目的和优点，在附图中：
图1是显示本发明优选实施方案的有机EL装置结构的透视图；
图2是显示优选实施方案的有机EL装置结构的简略剖视图；
图3A到3C是显示在优选实施方案的有机EL装置中，绝缘部分的第一个可选择的实施例的剖面图；
图4A是显示在优选实施方案的有机EL装置中，绝缘部分的第二个可选择的实施例的剖视图；
图4B是显示在优选实施方案的有机EL装置中，绝缘部分的第三个可选择的实施例的剖视图；
图5是显示在优选实施方案的有机EL装置中，绝缘部分的第四个可选择的实施例的剖视图；
图6A到6E是显示用于制造优选实施方案的有机EL装置的方法实施例的视图；
图7A和7B是显示用于制造优选实施方案的有机EL装置的方法的第一个可选择的实施例的视图；
图8A和8B是显示用于制造优选实施方案的有机EL装置的方法的第二个可选择的实施例的视图；和
图9A到9C是显示用于制造优选实施方案的有机EL装置的方法的第三个实施例的视图。
优选实施方案的详细说明
以下参考图1到9C描述优选实施方案的有机EL元件以及有机电致发光装置(以下简称有机EL装置)。在图1到9C中，相似的或者相应的元件或者部件以相似的标记数码引用。图1到9C不显示实际的有机EL元件和实际的有机EL装置，而是显示用于解释那些结构的那些结构的简略视图，但是一个或者几个尺寸是夸张地显示的。
在优选实施方案的有机EL装置中，在基材上形成有机EL元件。有机EL装置具有底部发射结构，其中光从基材的一侧出来。然而，具有上部发射结构的有机EL元件，或者具有其中光从基材侧和与基材相对的一侧两者出来的结构的有机EL元件也是可以的。因此，虽然以下主要描述底部发射的有机EL装置，但是以下还另外地描述其它结构。
参考图1和2，在优选实施方案的有机EL装置中，有机EL元件1在基材9上形成。有机EL元件被分成许多区域(发光区)T1~Tn(图2中T1~T3)，每个发光区T互相串联地连接。有机EL元件的每个发光区T被制造成具有矩形形状，其具有基本上平行于基材9的一侧的侧面。
作为第一电极的透明电极10、用于发射光的有机层20和作为第二电极的电极30以这样的次序在每个发光区T中层放，使得透明电极10的一侧相对于有机层20相当于一个发光侧，光从该侧被发射到有机EL装置的外面。因为优选实施方案的有机EL元件1是底部发射类型，因此透明电极10、有机层20和电极30是以这种次序层放在基材9上的。
正如从图1和2可以明显看到的，在有机EL元件1中，绝缘部分40被设置在至少相邻发光区的透明电极10之间。在电学地相邻的发光区T中，发光区T的透明电极10被电连接到另一个电学地相邻的发光区T的电极30。如上所述，所有发光区被串联地互相连接。
即，有机EL元件1被分成许多发光区T1...Tn，并且每个发光区具有以下结构。
-被电连接到另一个发光区T的电极30的透明电极10。
-在物理地相邻的发光区T的透明电极10之间提供的绝缘部分40。
-电极30被连接到电连接的发光区T的透明电极10(在一个发光区中，电极30不连接到透明电极10)。
-在有机EL元件1的电末端提供的发光区T中，没有电连接到另一个发光区T的电极的电极被连接到外部驱动电路(未显示)。
在下文中，将详细描述每个组成部分。绝缘部分40被至少设置在物理地相邻的发光区T的透明电极10之间。由于在其位置提供了绝缘部分40，因此绝缘部分40完成以下功能。
-防止物理地相邻的发光区T的透明电极10互相连通。如果发光区的透明电极10互相连通，电流将不流入有机EL元件。
-防止单一发光区T的透明电极10和电极30短路。绝缘部分40电学地覆盖了透明电极10的末端，从而防止了由于发光区T的透明电极10和电极30短路而使发光区不发光。
为了更有效地获得上述功能，绝缘部分40被设置成能够在其中另一个发光区T的电极30被连接的一侧上覆盖透明电极10的末端。
优选绝缘部分40具有至少一种以下功能，即透射具有从有机EL元件1射出的波长的光的功能(透射功能)，反射上述光的功能(反射功能)和散射上述光的功能(散射功能)。在下文中将描述每种功能。
当绝缘部分40具有透射功能时，获得了以下作用和有利的效果。
-如图3A所示，可以使从有机层20的末端射出的光和从透明电极10出来的光进入透明基材9。如此，从有机EL元件1出来的光量得到提高。
-如图3B所示，可以将进入绝缘部分40的光传输通过透明基材9。
-如图3C所示，当适当地选择材料使得绝缘部分40具有不同于相邻的部件的折光指数时，可以在发射光的透明基材9的发光平面90的法线方向H中发射那些进入绝缘部分40的光。如上所述，可以将进入绝缘部分40的光的方向改变成预定方向。这样，有机EL元件1的光可用性得到提高。
在图3A到4B中，由比其它线粗的线表示的箭头显示了光的传播方向。为了使绝缘部分40具有透射功能，可以通过已知方法，使用对于入射到绝缘部分40上的光具有透明性的材料来提供绝缘部分40。图3A到3C显示了有机EL装置中绝缘部分40的第一个可选择的实施例，图4A和4B分别显示有机EL装置中绝缘部分40的第二个和第三个可选择的实施例。
当绝缘部分40具有反射功能时，可以将从透明电极10的末端和透明基材9进入绝缘部分40的光发射(反射)到透明基材9一侧。将有机层20的平面方向作为标准，即将基本上平行于有机层20的平面作为标准面。优选，绝缘部分40具有用于完成反射功能的部件(反射板)来反射进来的光，使得进来的光的传播方向和标准面之间的角度不同于射出光的传播方向和标准面之间的角度。例如，如图4A所示，在绝缘部分40中，在与绝缘部分40接触透明基材9一侧的相对侧上，提供了平行于标准面的反射部件，以便在反射部件处反射光。这样，由于反射部件，光相对于标准面的传播方向被改变，并且例如可以使光在透明基材9的发光平面90的法线方向H中传播。标准面和光(光传播方向)之间的角度被定义为标准面和光之间的最小角度。即，标准面和光(光传播方向)之间的角度被定义为这样的角度，该角度是光传播方向和通过光的传播方向与标准面的交点的无数假想线之间的角度当中最小的。当在标准面中提供不规则性时，在透明基材9的厚度方向中在高度上平面化的假想平面相当于标准面。因为有机层20被制造成具有基本上平面的形状，因此通常基本上平行于有机层20的平面可以是所述标准面。
在上述部件的内部或者外部提供用于反射光的元件，以便获得反射功能。正如随后将描述的，如果使电极30具有反射功能，并且使电极30与绝缘部分40接触，则还获得了反射功能。可选择地，可以调整绝缘部分40和其外部(与透明基材9相对的侧面)的折光指数，使得通过绝缘部分40的光被全反射。在说明书中，当通过绝缘部分40和其他元件(例如电极30)的组合获得反射功能时，尽管绝缘部分40本身不具有反射功能，但是仍然描述成绝缘部分40具有反射功能。
同时，反射功能可以在绝缘部分40上在透明基材9的侧面上获得。如图4B所示，反射元件在绝缘部分40中透明基材9的侧面上提供，使得来自透明基材9的该侧面的光被完全地反射。这样，可以使在透明基材9中在与发光平面90相反的方向中传播的光在向着发光平面90的方向中传播。此外，如上所述，优选入射光的传播方向和标准面之间的角度不同于反射光和标准面之间的角度，假设标准面基本上平行于有机层20。这样，与如上所述类似地，在预定方向中从有机EL元件1出来的光的量得到提高。
如上所述，当在绝缘部分40上在透明基材9的侧面上获得反射功能时，优选从有机层20或者透明电极10的末端进入绝缘部分40的光被射向透明基材9的侧面。即，使绝缘部分40具有透射一部分光和反射其余的光的半反射镜的功能。为了具有半反射镜的功能，利用已知的形成半反射镜的方法，将已知的用于半反射镜的材料设置在绝缘部分40的内部或者外部，或者将半反射镜设置在透明基材9接触绝缘部分40的部分处。这样，获得了反射功能。
可选择地，绝缘部分40和透明基材9的折光指数可以被分别调节到适当的值。这样，有可能使大部分从透明基材9进入绝缘部分40的光在绝缘部分40和透明基材9之间的界面被完全地反射，并且大部分从有机层20进入绝缘部分40的光被发射到透明基材9。
如上所述，当使绝缘部分40具有半反射镜的功能时，在与透明基材9相对的侧面上为绝缘部分40提供反射功能，以便防止从与透明基材9相对的侧面出来的光发射到绝缘部分40的外部。
如果使绝缘部分40具有散射功能，则可以发射不能由常规结构发射的光。即，由于散射功能，进入绝缘部分40的光的传播方向相对于有机层20的平面方向(上述标准面)被改变，使得一部分光被发射到有机EL元件1的外部。
为了使绝缘部分40具有散射功能，适当地使用能够将散射功能提供给任何元件的已知方法，并且例如使用以下方法。
-将大量微小的珠粒分散在绝缘部分40中，这些珠粒的折光指数不同于绝缘部分40的折光指数。
-通过精细加工方法例如抗蚀剂方法和喷砂法在绝缘部分40的表面上形成大量微小的用于散射的透镜。
-通过印刷方法在绝缘部分40的表面上形成大量用于散射的点。
接下来描述绝缘部分40的材料和形状。如果绝缘材料将物理地相邻的透明电极10绝缘，则将已知的绝缘部分适当地用作该绝缘部分40。当使绝缘部分40具有上述功能时，按照上述条件对绝缘部分40进行适当地改性。
满足上述条件的材料包括透明聚合物、氧化物和玻璃。更具体地，优选的透明聚合物包括聚酰亚胺、氟化物聚酰亚胺、氟化物系列树脂、polykinon、polyoxajiazol、具有环状结构的聚烯烃、polyalyrate、聚碳酸酯、polysalfine和梯型聚硅氧烷。
作为可以通过蚀刻加工的材料的优选的例子，优选的氧化物包括SiO2、Al2O3、Ta2O3、Si3N4、加氟的SiO2、MgO和YbO3。因为这类材料易于通过蚀刻加工，因此绝缘部分40具有任意的(优选的)形状。
此外，除上述材料外，优选使用具有光敏性的光刻胶和其硬化的生成物，因为通过光刻方法加工的绝缘部分40可以具有任意形状。
因为有机层20会由于水和氧而损坏，因此优选使用含水量等于或低于0.1重量百分数和气体透过系数(日本工业标准K7126)等于或低于1×10-13cc·cm/cm2·s·cmHg的材料。这类材料包括非有机氧化物、非有机氮化物和具有非有机氧化物和非有机氮化物的组合物。
绝缘部分40通过已知的薄膜形成方法使用这些材料在透明基材上形成，例如蒸气沉积方法或者化学蒸气沉积方法。
当绝缘部分40电学上地将物理地相邻的发光区T的每个透明电极10绝缘时，任何形状的绝缘部分40均是可接受的。此外，如上所述，优选绝缘部分40具有在其中其它发光区T的电极30被连接的侧面上覆盖透明电极10的末端的形状。这样，优选绝缘部分40的厚度基本上与透明电极10的厚度相同。
此外，如图1所示，当使用基本上矩形的基材时，绝缘部分40具有基本上矩形形状，该矩形形状具有平行于透明基材9的侧面的侧面。当如上所述提供绝缘部分40时，发光区T如图1所示被物理地和串联地设置。这样，发光区T易于互相电连接。即，因为物理地相邻的发光区T还互相电连接，因此电学上相邻的发光区T之间的距离被最小化。
优选绝缘部分40的宽度，即相邻的发光区T之间的距离是足够小的，以至肉眼不能看到，并且通常等于或小于300微米。此外，当使用散射板并且为绝缘部分40提供了上述散射功能和上述反射功能时，绝缘部分40的宽度等于或小于500微米。
接下来将描述有机EL元件1和有机EL装置的除绝缘部分40之外的组成部分。在每个发光区T中，透明电极10、有机层20和电极30以该次序层放，并且如上所述，每个发光区T被串联地互相连接。这样，相同量的电流在每个发光区T中流过。
每个发光区T的有机层20具有基本上相同的层结构，并且优选相同的层结构。此外，在有机层20的每个层中所包含的材料与在其它发光区T中的类似层中的材料是基本上相同的，并且优选是相同的。每个层的厚度与在其它发光区T中的类似层的厚度是基本上相同的，并且优选是相同的。由于使用这种结构，当相同量的电流在每个发光区T中流过时，将发射具有相同亮度的光(例如参考非专利参考文献，P46-47和图9，“有机EL元件和其产业化最新进展，NTS公司的Seizo Miyata编辑，1998年11月30日出版)。
在上述说明中，类似的层指具有相同功能的层。例如，当每个发光区具有其中空穴传输层、发光层、电子传输层被顺次层放的结构时，空穴传输层、发光层和电子传输层被各自地互相比较。包含基本上相同的材料是指包含至少其骨架是相同的的材料，优选具有一种或者几种不同的取代基的材料，和适合地是相同的材料。此外，优选材料的含量是相同的，并且包含材料的方式或者成膜方法是相同的。此外，在制造上述有机层时，优选从每个发光区射出的光是基本上相同的。基本上相同的有机发光材料包括具有基本上相同的发光峰值波长、基本上相同的峰型和相对于电流基本上相同的光量的有机发光材料。类似地，基本上相同的材料包括具有相当的载流子输送性能、相当的载流子注入性能、相当的电离电势或等相当的电子亲合性的材料。
由于使用上述结构，因此当有机层20包含许多有机发光材料，所述有机发光材料的发光颜色(发光峰)分别与至少一种其它有机发光材料的发光颜色不同，以致发出具有许多波长的光时，从每个发光区T发射的各个波长的光的强度是基本上相同的。之所以这样，是因为在每个发光区T中流过的电流的大小相同。这样，表现为各种波长光的混合色的发光颜色在每个发光区T中是相同的。
在下文中，将描述构成发光区T的每个层。有机层20被设置在透明电极10和电极30之间。有机层20包含有机发光物质，当在电极10和30之间施加电压时，该有机发光物质发出光。有机层20相当于已知的有机EL元件中的具有已知层状结构和已知材料的已知层。此外，有机层20通过已知的制造方法制造。
即，有机层20完成至少一种以下功能并且具有层合结构。每个层可以具有任一种功能，或者单层可以具有以下多种功能。
-电子注入功能，其中电子从电极(阴极)被注入，即电子注入特性
-空穴注入功能，其中空穴从电极(阳极)被注入，即空穴注入特性
-载流子输送功能，其输送电子和空穴的至少一种，即载流子输送特性。输送电子的功能被描述为电子传输功能(电子传输特性)，和输送空穴的功能被描述为空穴输送功能(空穴传输特性)。
-发射功能，其将注入和传输的电子和空穴复合，产生激发子(转变成激发态)并且在返回到基态时发光。
当透明电极10是阳极时，有机层20可以被制造成使得空穴注入传输层、发光层和电子注入传输层以该次序在透明电极10上层放。
空穴注入传输层是将空穴从阳极传输到发光层的层。用于形成空穴注入传输层的材料选自小分子材料，例如金属酞菁，其包括铜酞菁和四(叔丁基)铜酞菁，非金属酞菁，喹吖啶酮化合物，1，1-双(4-二-对甲苯基氨基苯基)环己烷，和芳香族胺，其包括N，N’-二苯基-N，N’-双(3-甲基苯基)-1，1’-二苯基-4，4’-二胺和N，N’-二-(1-萘基)-N，N’-二苯基-1，1’-二苯基-4，4’-二胺；聚合物材料，例如聚噻吩和聚苯胺；聚噻吩低聚物材料；和其它现有的用于传输空穴的材料。
发光层是将从阳极侧传输的空穴和从阴极侧传输的电子复合以转变成激发态，并且在从激发态返回到基态时发光的层。荧光材料和磷光材料被用于发光层的材料。可选择地，基质材料包含掺杂剂(荧光物质和磷光物质)。
形成发光层的材料选自小分子材料，例如9，10-二烯丙基-蒽衍生物，芘衍生物，晕笨衍生物，苝衍生物，1，1，4，4-四苯基丁二烯，三(8-羟基喹啉)铝络合物、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝络合物、双(8-羟基喹啉)锌配合物、三(4-甲基-5-三氟甲基-8-羟基喹啉)铝络合物、三(4-甲基-5-氰基-8-羟基喹啉)铝络合物、双(2-甲基-5-三氟甲基-8-羟基喹啉)[4-(4-氰基苯基)苯酚]铝络合物、双(2-甲基-5-氰基-8-羟基喹啉)[4-(4-氰基苯基)苯酚]铝络合物、三(8-羟基喹啉)钪配合物、双[8-(对甲苯磺酰)氨基喹啉]锌配合物、双[8-(对甲苯磺酰)氨基喹啉]镉配合物、1，2，3，4-四苯基环戊二烯、五苯基环戊二烯、聚-2，5-dihepthyloxy-对亚苯基亚乙烯基，香豆素系列荧光物质，苝系列荧光物质，吡喃系列荧光物质，蒽酮系列荧光物质，卟啉系列荧光物质，喹吖啶酮系列荧光物质，N-N’-二烷基-取代的喹吖啶酮系列荧光物质，萘二甲酰亚氨基系列荧光物质和N，N’-二烯丙基-取代的吡咯并吡咯系列荧光物质；聚合物材料，例如聚芴、聚对亚苯基亚乙烯基和聚噻吩；和其他现有的发光材料。当使用主体-客体型结构时，主体和客体(掺杂剂)适当地选自这些材料。
电子注入传输层是将电子从阴极(在优选实施方案中的电极30)传输到发光层的层。用于形成电子注入传输层的材料包括2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑、2，5-双(1-萘基)-1，3，4-噁二唑、噁二唑衍生物、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍配合物和三唑化合物。
在有机层20中，可以提供已知的层，例如缓冲层、空穴阻挡层、电子注入层和空穴注入层，这些被用于已知的有机电致发光层。这些层通过已知的制造方法、使用已知的材料形成。例如，电子注入传输层可以分成用于完成电子注入功能的电子注入层和用于完成电子传输功能的电子传输层并且可以是层状的。按照每个层的功能，用于形成每个层的材料被适当地选自已知的材料，或者选自上述用于形成电子注入传输层的材料。
接下来描述透明电极10以及电极30。一对电极的一个起阳极作用，而另一个起阴极作用。每个发光区T的阳极被连接到电学地相邻的(优选物理地相邻的)发光区T的阴极，并且每个发光区T的阴极被连接到另一个电学地相邻的发光区T的阳极。
阳极是将空穴注入有机层20的电极。用于形成阳极的材料为阳极提供上述特性并且通常选自已知的材料，例如金属、合金、导电化合物和这些材料的混合物。阳极被制造成使得接触该阳极的表面的逸出功等于或大于4eV。
用于形成阳极的材料选自以下材料：金属氧化物，例如ITO(铟锡氧化物)、IZO(铟锌氧化物)、氧化锡、氧化锌和锌铝氧化物；金属氮化物例如氮化钛；金属例如金、铂、银、铜、铝、镍、钴、锌、铬、钼、钨、钽和铌；这些金属的合金；碘化铜的合金；和导电聚合物例如聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚(3-甲基噻吩)和聚苯硫醚。
当透明电极10是阳极时，对于输出光的透射率通常被设定为大于10％。当发射可见光范围的光时，优选使用在可见光范围中具有高透射率的ITO。
当电极30是阳极时，电极30优选作为反射电极来形成。在这种情况下，适当地从上述材料中和通常从金属、合金和金属化合物中选择起到反射向外部发射的光的作用的材料。
阳极可以通过使用仅仅一种上述材料来形成，或者通过混合多于一种的上述材料来形成。同时，阳极可以具有多层结构，该多层结构包括许多由相同组成或者不同组成构成的层。
阳极的厚度通常为5纳米到1微米、优选10纳米到1微米、更优选10纳米到500纳米、更优选10纳米到300纳米、希望地10纳米到200纳米。
阳极通过已知的薄膜形成方法、使用上述材料来形成，例如溅射方法、离子电镀法、真空蒸气沉积方法、旋涂方法和电束流蒸气沉积方法。阳极的薄层电阻优选等于或低于数百Ω/□、更优选5到50Ω/□。
阳极的表面可以借助于紫外线臭氧洗涤或者等离子体洗涤方法来洗涤。为了防止有机EL元件中的短路和疵点，将表面粗糙度的均方根值控制到等于或小于20纳米，这利用使小片(minute)直径更小的方法或者在形成薄膜之后抛光的方法来实现。
阴极是将电子注入有机层20的电极(在上述层状结构中的电子注入传输层)。作为用于形成阴极的材料，使用金属、合金、导电化合物或者这些材料的混合物，并且每种材料具有小于4.5eV的逸出功，以提高电子注入的效率，该逸出功通常等于或小于4.0eV，和通常等于或小于3.7eV。上述用于阴极的材料包括锂、钠、镁、金、银、铜、铝、铟、钙、锡、钌、钛、锰、铬、钇、铝-钙合金、铝-锂合金、铝-镁合金、镁-银合金、镁-铟合金、锂铟合金、钠-钾合金、镁和铜的混合物以及铝和氧化铝的混合物。用于阳极的材料也可以用于阴极。
当电极30是阴极时，起到将向外部发射的光反射的作用的材料优选选自上述材料，并且通常选择金属、合金和金属化合物。
当透明电极10是阴极时，对于输出光的透射率被设置成10％。例如，使用这样的电极，其被制造成使得导电透明氧化物被层放在微膜状的镁-银合金上。此外，为了避免发光层在通过溅射加工导电氧化物时被等离子体破坏，在阴极和有机层20之间提供其中加入了铜酞菁的缓冲层。
阴极可以通过使用仅仅一种上述材料来形成，或使用多于一种的上述材料来形成。例如，当将5％到10％的银或者铜加入镁时，防止了阴极的氧化，并且阴极与有机层20的粘合性得到提高。
阴极可以具有多层结构，该多层结构包括许多的由相同组成或者不同组成构成的层。例如，阴极可以具有以下结构。
-在不接触有机层20的一部分阴极上提供由耐腐蚀性金属制成的保护层，以避免阴极的氧化。银和铝被优选用作用于形成保护层的材料。
-逸出功小的氧化物、氟化物或者金属化合物被插入阴极和有机层20之间的界面。例如，用于阴极的材料是铝，并且将氟化锂或者氧化锂插入界面。
阴极通过已知的方法来形成，例如真空蒸气沉积方法、溅射方法、电离蒸气沉积方法、离子电镀法或者电束流沉积方法。阴极的薄层电阻优选被设定到等于或小于数百Ω/□。
接下来将描述优选用于有机EL元件的层和组成部分。为了不使透明电极10和电极30短路，在有机层20的外周提供绝缘层。提供该绝缘层还防止了电学地相邻的发光区T的透明电极10和电极30接触有机层20。被用于已知的有机EL元件中的用于形成该绝缘部分的材料被适当地用作用于形成该绝缘层的材料。例如，使用上述用于形成绝缘部分40的材料。使用已知的制造方法作为制造方法，例如使用溅射方法、电子蒸气沉积方法和化学蒸气沉积方法。
可选择地，绝缘部分40起一部分该绝缘层的作用。即，如图5所示，提供绝缘部分40使得接触透明电极10的末端和有机层20的末端的一部分(例如一侧)。图5显示了有机EL装置中绝缘部分40的第四个可选择的例子。
如上所述，优选的是防止电学地相邻的发光区T的透明电极10和电极30接触有机层20。如果电学地相邻的发光区T的透明电极10和电极30接触有机层20，电流几乎将从接触位置流到配对的电极(如果阳极接触有机层20，则为阴极，如果阴极接触有机层20，则为阳极)。因此，发光区T的全部面积不发光的可能性很大。
可以提供辅助电极。辅助电极被电连接到阳极或者阴极，并且其用体积电阻率小于被连接到该辅助电极的电极的体积电阻率的材料制成。当辅助电极用这类材料制成时，可以降低提供有辅助电极的总电极的体积电阻率，由此相对于其中没有提供辅助电极的情况，能够降低在有机层20的每个点流过的电流量之间的最大差异。
用于形成辅助电极的材料包括钨(W)、铝(Al)、银(Ag)、钼(Mo)、钽(Ta)、金(Au)、铬(Cr)、钛(Ti)、钕(Nd)和这些金属的合金。这些合金的例子包括Mo-W、Ta-W、Al-Ta、Al-Ti、Al-Nd和Al-Zr。此外，用于辅助布线层的组件的材料优选选自金属和硅的化合物，例如TiSi2、ZrSi2、HfSi2、VSi2、NbSi2、TaSi2、CrSi2、WSi2、CoSi2、NiSi2、PtSi和Pd2Si。可选择地，辅助布线层可以具有其中金属和硅的化合物被层放的结构。
虽然辅助电极可以是由上述材料制成的单层薄膜，但是辅助电极优选是具有两个层或更多层的多层薄膜，以提高薄膜的稳定性。多层薄膜使用上述金属或者其合金来形成。例如，在三个层的情况下，层的组合包括Ta层、Cu层和Ta层的组合，和Ta层、Al层和Ta层的组合。在两个层的情况下，层的组合包括Al层和Ta层的组合，和Cr层和Au层的组合，Cr层和Al层的组合，和Al层和Mo层的组合。同时，薄膜的稳定性指该薄膜难以受到在蚀刻期间使用的液体的腐蚀而保持其体积电阻率。当辅助电极用Cu和Ag制成时，辅助电极很可能被腐蚀，虽然辅助电极的体积电阻率是小的。然而，由耐蚀金属例如Ta、Cr和Mo制成的薄膜被层放在Cu和Ag的金属薄膜的上部或者下部或者两者上，因此提高了辅助电极的稳定性。
辅助电极的厚度通常为100纳米到几十微米、优选200纳米到5微米。如果辅助电极的厚度小于100纳米，则电阻大，因此该厚度不适合于辅助电极。另一方面，如果辅助电极的厚度大于10微米，则难以将辅助电极平面化，使得在有机EL元件1中可能出现疵点。
辅助电极的宽度优选为2微米到1000微米、更优选5微米到300微米。如果辅助电极的宽度小于2微米，则辅助电极的电阻很可能提高。另一方面，如果辅助电极的宽度大于100微米，则辅助电极将很可能妨碍光被射到外部。
有机EL元件1可以用钝化膜和密封外壳来保护，以针对外界空气对有机层20进行保护。
钝化膜是在与透明基材9相对的侧面上提供的保护层(封闭层)，以避免有机EL元件1接触氧和水。钝化膜使用的材料包括聚合物有机材料、非有机材料和此外的光固化树脂。可以将一种上述材料或多种上述材料用作保护层的材料。保护层可以具有单层结构或者多层结构。钝化膜具有足以阻断外部水和气体的厚度。
聚合物有机材料的例子包括氟系列树脂例如氯三氟乙烯聚合物、二氯二氟乙烯聚合物和氯三氟乙烯聚合物和二氯二氟乙烯聚合物的共聚物、丙烯酸系列树脂例如聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯酸酯、环氧树脂、硅树酯、环氧基硅树酯、聚苯乙烯树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树酯、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚对二甲苯树脂、聚乙烯树脂和聚苯醚树脂。
非有机材料包括聚硅氮烷、金刚石薄膜、无定形二氧化硅、电绝缘玻璃、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物和金属硫化物。
密封外壳是由密封件构成的元件，例如密封板和密封容器，用于阻断外部水和氧。密封外壳可以提供在背面和电极侧上(在与透明基材9相对的侧面上)或者可以覆盖整个有机EL元件1。只要密封件能够密封有机EL元件1以便阻断外部水和气体，则密封件的厚度、形状和尺寸没有限制。玻璃、不锈钢、金属(铝等等)、塑料(聚氯三氟乙烯、聚酯、聚碳酸酯等等)和陶瓷被用作用于密封件的材料。
当密封件提供在有机EL元件1上时，可以适当地使用密封剂(粘合剂)。当整个的有机EL元件用密封件覆盖时，密封件可以借助于加热来融合，而不使用密封剂。紫外固化树脂、热固化树脂和由两部分组成的固化树脂可以用作密封剂。
可以将吸水剂插入到钝化膜或者密封外壳与有机EL元件1之间的间隙中。吸水剂没有特别的限制，吸水剂的例子包括氧化钡、氧化钠、氧化钾、氧化钙、硫化钠、硫化钙、硫化镁、五氧化二磷、氯化钙、氯化镁、氯化铜、氟化铯、氟化铌、溴化钙、溴化钒、分子筛、沸石和氧化镁。
可以将惰性气体填充进钝化膜和密封外壳。惰性气体是不与有机EL元件1反应的气体，并且使用稀有气体例如氦气和氩气。
接下来将描述基材9。基材9是用于支持有机EL元件1的板状元件。因为有机EL元件1是非常薄的，因此有机EL元件1由被制造成有机EL装置的一部分的基材9来支持。
因为基材9是其上层放有机EL元件1的元件，因此优选基材9具有平面平滑度。当基材9位于相对于有机层20的发光侧时，基材9对于发射光必须是透明的。因为有机EL元件1是底部发射类型元件，因此基材9是透明的，并且基材9的平面90，其位于与基材9接触有机EL元件1的平面相对的侧面，相当于发光平面。
如果基材具有上述功能，则将已知的基材用作基材9。陶瓷基材例如玻璃基材、硅基材和石英基材以及塑料基材是通常被选择的。此外，使用金属基材和其中在基础材料周围形成了金属箔的基材。此外，可以使用由复合片材构成的基材，所述复合片材通过将许多相同种类或者不同种类的基材结合而成。
上述优选实施方案显示了底部发射类型有机EL装置，其中透明电极10、有机层20和电极30以该次序层放在基材9上。然而，也可以形成不包括基材9的有机EL元件1。在这种情况下，可以在最初阶段不使用基材9来制造有机EL元件1，或者可以在制造有机EL装置之后借助于已知的基材-除去技术例如蚀刻将基材9除去来制造有机EL元件1。此外，如上所述，有机EL装置可以作为上部发射类型或者其中光从装置的两侧出来的装置来制造。
接下来将描述有机EL元件1的制造方法。以下说明书显示了在基材9上制造有机EL元件1的例子(制造有机EL装置的实施例)。
有机EL装置通过使用上述薄膜形成方法和上述材料、适当地将构成有机EL元件的每个层层放在基材9上来制造。然而，有机EL装置可以按照以下来制造。
例如，有机EL装置如图6A到6E所示来制造。如图6A所示，借助于上述透明电极的沉积方法，在板状的基材9上形成用于形成透明电极10的材料的层10’，所述基材的表面形状是基本上矩形的。然后，如图6B所示，将部分40’从层10’中除去，用于提供绝缘部分40。如图6B’所示，部分40’是基本上矩形区域，其具有平行于基材9的侧面的侧面。作为除去方法，可以适当地使用已知的方法，例如一部分层10’通过机械地研磨或者蚀刻而被除去。可选择地，在层10’的一部分上提供掩模，在该部分中在除去部分40’之前不提供绝缘部分40，然后在除去部分40’之后将掩模除去。然后，如图6C所示，借助于上述用于绝缘部分40的成型方法将上述用于绝缘部分40的材料置于间隙40’中，形成绝缘部分40，由此使每个发光区T互相绝缘。
如图6D所示，在形成绝缘部分40之后，在透明电极10上形成有机层20。有机EL层20不是在整个的透明电极10上提供。有机EL层20被提供成在平行于基材9的侧面的至少一个侧面上将透明电极10的表面(在与基材9相对的侧面上的表面)暴露。在下文中，透明电极10的暴露部分被标记为10e。为了提供如上所述的透明电极10的暴露部分10e，必须将透明电极10分成两个部分，在其上提供有机EL层20的部分，和在其上不提供有机EL层20的部分。因此，使用已知的用于在微小的区域中形成有机层的成膜方法。例如，在将不提供有机层20的部分用掩模掩蔽之后层放有机层20，然后除去掩模。可选择地，选择可以通过印刷方法层放的材料，通过已知的精细印刷技术形成有机层20。
如图6E所示，在形成有机层20之后，提供电极30，其在绝缘部分40之上从有机层20延伸到另一个发光区T的透明电极10的暴露部分10e。在有机层20上，提供电极30，使得其紧密地接触有机层20。提供电极30，使得其在有机层20的末端和相邻的发光区T的暴露部分10e之间电连接到相邻的发光区T的透明电极10。即，电极30电连接到相邻的发光区T的透明电极10的至少一部分暴露部分10e。这样，每个发光区T互相串联地电连接。
可选择地，有机层20上的电极30的一部分可以通过另一个元件，而不是通过电极30，连接到相邻的发光区T的透明电极10的暴露部分10e的一部分。
优选在上述制造的有机EL元件(有机EL装置)上提供如上所述的已知的保护层。
如图7A和7B所示，作为第一个可选择的实施例，代替在形成绝缘部分40以前的方法(示于图6A到6C中的方法)，透明电极10被预先层放到仅仅发光区T上，并且绝缘部分40可以层放到基材9上的区域14’上。另一方面，作为第二个实施例，如图8A和8B所示，预先将绝缘部分40层放在区域14’上，然后透明电极10可以层放在发光区T上。此外，代替示于图6A到6C中的方法，可以采用示于图9A到9C中的方法，分别在基材9上的预定位置上形成透明部分10和绝缘部分40。以下将描述制造方法的第三个可选择的实施例，其中示于图6A到6C的方法被示于图9A到9C的方法替代。
在制造过程中，如图9A所示，准备具有绝缘特性和基本上矩形的表面的板状基材9’。在基材9’上要在其中提供透明电极10的部分(以下简称区域t)被从基材9’上除去，使得对应于区域t的基材9’的剩余部分比基材9’的其它部分薄。这样，基材9’被加工成如图9B所示的形状，而形成基材9。即，所述其它部分或者突出部成为绝缘部分40。换言之，对应于区域t的作为发光区的基材9’的部分比对应于作为绝缘部分40的区域薄，由此形成绝缘部分40。然后，如图9C所示，将透明电极10层放在区域t上。随后，进行如图6D到6E所示的加工。
在上述的制造过程中，不必需独立地在基材9上提供绝缘部分40。此外，因为对应于发光区T的基材是薄的，因此装置变薄。
在上述制造方法中，在图9C的方法中，透明电极10被提供在区域t，即提供在基材9中形成的沟槽中。然而，全部或者部分的有机层20可以在该沟槽中提供。这样，绝缘层(绝缘部分40)被提供在有机层20的外周，从而获得上述有利的效果。
接下来将描述上述有机EL元件(有机EL装置)的作用和有利的效果。在于有机EL元件1的电末端提供的发光区中，未电连接到其它发光区T的电极的电极被连接到外部驱动电路。当电压由外部驱动电路施加到有机EL元件时，电压也被施加到每个发光区。在这种情况下，因为每个发光区被互相串联地连接，因此相同量的电流流过每个发光区。
此外，由于绝缘部分，透明区域不是互相连接的。因此，存在极小的存在其中没有电流的发光区的可能性。此外，因为透明电极被绝缘部分围绕，因此存在极小的阳极和阴极在各个发光区中短路的可能性。
如上所述，在优选实施方案的有机EL元件中，在每个发光区中流过基本上相同的量的电流。因此，每个发光区具有基本上相同的亮度和相同的色度，使得在技术背景中描述的上述常规方法的问题得到解决。此外，获得了上述有利的效果。
绝缘部分具有透射功能、反射功能或者散射功能。因此，在发光表面中基本上没有不发射光的位置。即，亮度的不均匀性是极小的，并且存在不发光部分的可能性(几率)是极小的，使得有机EL元件和有机EL装置能够被实际上使用。
上述优选实施方案描述了有机EL元件，其在其全部面积上发光并且适合于作为照明单元和背部照明。然而，上述有机EL元件还可以被用于使用主动矩阵模式或者无源矩阵模式的有机EL显示器的每一个像素或者每个子像素。
本发明实施例和实施方案是说明性的，而非限制性的，并且本发明不局限于在此给出的细节，而是可以在所附权利要求范围内改变。

Claims (15)

1.一种有机电致发光元件，其包括：
许多的发光区，每个发光区具有透明的第一电极，和第二电极，每个发光区具有夹在第一电极和第二电极之间的用于发射光的有机层，其中第一电极是物理地相邻地定位的；和
绝缘部分，其在第一电极之间提供，其中所述许多的发光区被串联地电连接。
2.权利要求1的有机电致发光元件，其中绝缘部分具有透射功能，其透射从有机层射出的光。
3.权利要求1的有机电致发光元件，其中绝缘部分具有散射设置，其散射从有机层射出的光。
4.权利要求1的有机电致发光元件，其中绝缘部分具有反射设置，其反射至少一部分的从有机层射出的光。
5.权利要求4的有机电致发光元件，其中有机电致发光元件被提供在透明基材上，绝缘部分至少在透明基材的相对侧具有反射设置。
6.权利要求4的有机电致发光元件，其中有机电致发光元件被提供在透明基材上，绝缘部分至少在透明基材一侧具有反射设置，所述反射设置透射一部分光，所述反射设置反射其余的光。
7.权利要求4的有机电致发光元件，其中有机电致发光元件具有从其发光的发光平面，反射设置反射进入绝缘部分的光，使得平行于发光平面的标准面和进入绝缘部分的光之间的角度不同于该标准面和反射光之间的角度。
8.权利要求1的有机电致发光元件，其中一个发光区的第二电极被电连接到电学地相邻的发光区的第一电极。
9.权利要求8的有机电致发光元件，其中绝缘部分被设置成在其中第二电极被连接到电学地相邻的发光区的第一电极的一侧覆盖第一电极的末端。
10.权利要求1的有机电致发光元件，其中互相电学地相邻的发光区是互相物理地相邻的。
11.权利要求1的有机电致发光元件，其还包括在有机层外周提供的用于防止第一电极和第二电极短路的绝缘层。
12.权利要求11的有机电致发光元件，其中绝缘部分起绝缘层的作用。
13.权利要求1的有机电致发光元件，其中每个发光区的有机层具有基本上相同的层结构，构成每个发光区的有机层的每个层包含与其它发光区中的类似层基本上相同的材料，构成每个发光区的有机层的每个层的厚度与其它发光区中的类似层的厚度是基本上相同的。
14.权利要求1的有机电致发光元件，其中绝缘部分的厚度与第一电极的厚度是基本上相同的。
15.一种有机电致发光装置，其包括：
具有基本上矩形形状的基材；和
在该基材上提供的权利要求1的有机电致发光元件，其中有机电致发光元件的每个发光区被制造成具有基本上平行于所述基材的一个侧面的侧面的矩形形状。
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