CN1622701A - 电致发光元件及照明装置 - Google Patents

Abstract

在电致发光元件中，具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面的第一电极层叠在基板上以使其第一表面接触基板。含有光发射层的发光层层叠在第一电极上以接触第一电极的第二表面。具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面的第二电极层叠在发光层上以接触它的第一表面上的发光层。至少部分露出第二电极的第二表面。第一端子提供在没有接触发光层的部分处的第一电极的第二表面上。第二端子部分形成在露出部分中。第一电极和第二电极中的至少一个透明。第一端子和第二端子接触电源。

Description

电致发光元件及照明装置

技术领域

本发明涉及电致发光元件及包括电致发光元件的照明装置。

背景技术

通过在基板上层叠电致发光材料形成电致发光元件或EL元件。从玻璃基板一面发出光的EL元件通常在基板的一面上相对于含有电致发光材料的它的发光层(EL层)具有透明电极，同样在与基板相对面上具有金属电极。为了防止由湿气或氧造成的EL层劣化，用密封部件密封有机层和金属电极。

另一方面，存在不在金属电极上提供密封部件以增强散热性能的发明，如已审日本专利公开No.6-32297中公开的。还存在利用增厚的金属电极作为密封部件的另一发明，如未审日本专利公开No.2003-217854中公开的。

没有被密封部件密封的那部分电极可以用于电连接到电源的端子。同样，可以排列多个EL元件以形成照明装置。

发明内容

根据本发明，电致发光元件具有基板、第一电极、发光层、第二电极、第一端子以及第二端子。第一电极具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面。第一电极层叠在基板上以使其第一表面接触基板。含有光发射层的发光层层叠在第一电极上以接触第一电极的第二表面。第二电极具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面。第二电极层叠在发光层上以使其第一表面接触发光层。至少部分露出第二电极的第二表面。第一端子提供在没有接触发光层的部分处的第一电极的第二表面上。第二端子部分形成在第二电极的第二表面的露出部分中。第一电极和第二电极中的至少一个是透明的。第一端子和第二端子连接至电源。

本发明的其它方面和优点在下面结合附图的描述中将变得很明显，通过实施例的方式来说明本发明的原理。

附图说明

相信很新颖的本发明的各特点在附带的权利要求书中进行了详细陈述。参考下面结合附图的目前优选实施例的说明，由此可以更好地理解本发明及其目的和优点，在附图中：

图1A示出了根据本发明的第一优选实施例的有机电致发光元件的示意性截面图；

图1B示出了根据本发明的第一优选实施例的有机电致发光元件的示意性正视图；

图2A示出了根据本发明的第一优选实施例的有机电致发光元件的制造工艺的一个方案的示意图；

图2B示出了根据本发明的第一优选实施例的有机电致发光元件的制造工艺的另一方案的示意图；

图2C示出了根据本发明的第一优选实施例的有机电致发光元件的制造工艺的再一方案的示意图；

图3A示出了根据本发明的第二优选实施例的有机电致发光元件的示意性截面图；

图3B示出了根据本发明的第二优选实施例的有机电致发光元件的示意性正视图；

图4A示出了根据本发明的第三优选实施例的照明装置的示意性后视图；以及

图4B示出了根据本发明的第三优选实施例的照明装置的示意性截面图。

具体实施方式

现在参考图1A到2C介绍根据本发明应用到在电致发光层(EL层)中采用了有机化合物的有机电致发光元件或有机EL元件1的第一优选实施例。应该指出省略了一部分指示截面的斜线，无论是图1A到2C的截面图和正视图，为易于识别用相同的斜线指示相同的部件。

如图1A所示，有机EL元件1在它的基板2上依次具有阳极或第一电极3、含有光发射层的有机层4以及阴极或在其基板2上的第二电极5。换句话说，阳极3具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，并层叠在基板2上以使其第一表面接触基板2。有机层4层叠在阳极3上以接触阳极3的第二表面。阴极5具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面。阴极5层叠在有机层4上以使其第一表面接触有机层4。阳极3包括接触有机层4的接触部分31以及不接触有机层4的未接触部分32。在第一优选实施例中，未接触部分32提供在阳极3的周边。有机层4通过一侧41的整个表面接触阳极3并通过另一侧42的整个表面接触阴极5。

淀积密封层或密封部件6以覆盖有机层4的端面、阴极5的端面以及阴极5的与有机层4接触的表面相对的表面51的周边。在阴极5的与有机层4接触的表面相对的表面51中没有被密封层6覆盖的那部分被露出，由此形成了阴极端子或第二端子8。同样，阳极端子或第一端子9提供在阳极3的未接触有机层4的未接触部分32。因此，在根据第一优选实施例的有机EL元件1中，从阴极5一侧看，阴极端子8设置在中心，阳极端子9借助密封层6排列在阴极端子8的周围，如图1B所示。

现在介绍有机EL元件1的每个部件。

在第一优选实施例中，基板2由玻璃制成，但是可以由当阳极3和有机层4淀积其上时具有足够强度的任何透明材料制成。除玻璃之外，这种材料可以包括透明树脂。

阳极3将正性空穴提供到有机层4，在第一优选实施例中，由有机层4发出的光通过阳极3和基板2输出到外部，由此，要求阳极3是透明的。在第一优选实施例中，用于阳极3的材料为ITO(氧化铟锡)，但是材料也可以是IZO(氧化铟锌)等。

有机层4需要至少具有一个发光层。发光层通过将由阳极3提供的正性空穴与由阴极5提供的电子复合来发光。发光层可以由单种有机化合物制成或者由多种有机化合物制成。

当发光层由多种有机化合物制成时，由有机化合物制成的每层可以是多层，或者由混合多个有机化合物的一层制成。

除了发光层之外，有机层4可以部分或整个包括正性空穴注入层或正性空穴传送层，和电子注入层或电子传送层，正性空穴注入层或正性空穴传送层能够有效地将由阳极3提供的正性空穴传送到发光层，电子注入层或电子传送层能够有效地将由阴极5提供的电子传送到发光层。同样，单层也可以有多种功能。

具体地，有机层4可以由下面的层结构构成。

-(阳极)/正性空穴注入层/正性空穴传送层/发光层/电子传送层/电子注入层/(阴极)

-(阳极)/正性空穴注入层/正性空穴传送层/发光层/电子注入传送层/(阴极)

-(阳极)/正性空穴注入传送层/发光层/电子传送层/电子注入层/(阴极)

-(阳极)/正性空穴注入传送层/发光层/电子注入传送层/(阴极)

-(阳极)/正性空穴注入传送层/发光层/电子传送层/电子注入层/(阴极)

-(阳极)/正性空穴传送层/发光层/电子传送层/(阴极)

-(阳极)/正性空穴传送层/电子传送发光层/(阴极)

-(阳极)/发光层/(阴极)

根据第一优选实施例的有机层4由正性空穴传送层、发光层、电子传送层和电子注入层组成，有机层具有三层结构，其中从阳极3的接触部分31开始层叠绿发光层、蓝发光层和红发光层。

阴极5将电子提供到有机层4，并且由具有导电性的材料制成，并优选由低阻材料制成。这种材料包括金属、合金和金属性混合物。在第一优选实施例中，阴极5由铝制成。

由于没有被密封层6覆盖的阴极5的未覆盖部分被露出，为防止如湿气和氧等物质穿过部分51进入有机EL元件1内使有机层4劣化，阴极5的厚度优选0.5μm或以上，更优选1.5μm或以上。同样，当通过汽相淀积形成阴极5时，阴极5的厚度优选5μm或以下，更优选3μm或以下。当形成阴极5之后通过汽相淀积、粘合等在没有被密封层6覆盖的部分51上提供阴极端子8时，阴极端子8的厚度优选1mm或以下，更优选300μm或以下。

密封层6起防止有机层4由于暴露到大气中的湿气和氧而裂化的作用，并由高度气密性的材料制成。这种材料包括有机聚合物材料、无机材料等。有机聚合物材料包括环氧树脂、硅酮树脂、聚苯乙烯树脂等。无机材料包括玻璃、金属氧化物、金属氮化物等。在第一优选实施例中，无机材料的氮化硅膜用作密封层6。

阳极端子7连接到电源(未示出)并用于将正性空穴提供到阳极3。阳极端子7可以由与阴极5相同的材料制成。在第一优选实施例中，铝用做阳极端子7以及阴极5。

现在参考图2A到2C介绍有机EL元件1的制造方法。

清洗基板2，在基板2上提供有需要形状的阳极3，之后放置在真空蒸发器(未示出)中。在真空蒸发器中，如图2A所示，掩模100放置在阳极3的周边上，之后，汽相淀积正性空穴传送层。然后以发绿光、发蓝光以及发红光的顺序，在正性空穴传送层上汽相淀积光发射层。随后，电子传送层和电子注入层依次汽相淀积在光发射层上，由此形成有机层4。此外，在有机层4上汽相淀积铝以形成阴极5。形成阴极5之后，除去掩模100。

如图2B所示，设置掩模101以形成密封层6。形成密封层6之后，除去掩模101。之后，如图2C所示，设置掩模102，汽相淀积铝，由此形成阳极端子9。

现在介绍有机EL元件1的操作。

直流电源(未示出)的正电极连接到阳极端子9，它的负电极连接到阴极端子8，由此施加了电压，从而阳极端子9的电位高于阴极端子8的电位。由直流电源的正电极穿过阳极端子9和阳极3将正性空穴提供到有机层4。已到达阳极3的正性空穴穿过有机层4中的正空穴传送层移动到光发射层。另一方面，电子由直流电源的负电极提供穿过阴极端子8到达阴极5。达到阴极5的电子穿过有机层4中的电子注入层和电子传送层到达发光层。

来自阳极3已到达发光层的正性空穴和来自阴极5已到达发光层的电子复合产生激子，由此当激子返回到基态时发出光。在第一优选实施例中，发光层为三层结构，这三层分别发绿光、蓝光和红光。这些光混合在一起视觉上成为白光。

由光发射层发出的一部分光直接穿过阳极3由基板2发射到外部。其它的光达到阴极5。由铝制成的阴极5具有光反射性，由此已到达阴极5的光被反射并穿过有机层4和阳极5由基板2发射到外部。

根据第一优选实施例，可以得到以下有利效果。

(1)没有被密封层6覆盖的阴极5的未覆盖部分形成了阴极端子8。

由于阴极5的相对表面51的整个表面没有被密封层6覆盖，并且仅它的周边被密封层6覆盖，没有被密封层6覆盖的露出部分用做阴极端子8并连接到外部电源。因此，由于阴极端子8可以提供在有机EL元件1的光输出侧的相对面上，而阴极端子8不需要提供在除提供有机层4的那部分基板2之外的部分上，因此，可以减少用于相同区域的有机层4的基板2的区域。换句话说，在基板2的区域中有助于光发射的区域增加。

(2)阴极5具有气密性。

由于阴极5具有0.5μm或以上的厚度，因此阴极5具有足够的气密性。也就是，阴极5防止了如湿气和氧等物质穿过阴极5进入有机EL元件1内使有机层4劣化。因此，即使阴极5的相对表面51的整个表面没有被密封层6覆盖，那么没有被密封层6覆盖的露出部分用做阴极端子8，防止了由外部进入的湿气或氧使有机EL元件1劣化并缩短它的寿命。

(3)有机层4没有露出。

形成有机层4接触阳极3之后，形成阴极5接触有机层4的相对表面42的整个表面。由于在该基础上淀积密封层6，密封层6密封了除表面41和表面42之外的整个部分。因此，有机层4覆盖在具有阳极3、阴极5以及密封层6的它的外表面上，由此不存在露出部分。因此，防止了由湿气或氧进入造成的有机层4的劣化。

(4)有机EL元件1发白光。

有机层4的发光层由用于发绿光的层、用于发蓝光的层以及用于发红光的层组成。随着电压施加到有机EL元件1，这些层同时发光，从而整体发白光。由于由有机EL元件1发射的白光在绿色光谱范围、蓝色光谱范围以及红色光谱范围内有峰值因此当通过RGB滤色器显示图像时产生了清晰的颜色。

(5)光的利用率很高。

具有光反射性的铝薄膜用作阴极5。因此，由发光层穿越到阴极5的光在阴极5上被朝向基板2发射，并且反射光由基板2部分输出到外部。因此，与由不具有光反射性的材料制成的阴极5相比，更多由发光层发出的光从基板2发出。

现在参考图3A和3B介绍本发明的第二优选实施例。第二优选实施例与第一优选实施例的不同之处在于阳极端子9和阴极端子8的位置不同。相同的参考数字表示与第一优选实施例基本上相同的部件，下面主要介绍与第一优选实施例不同的部分。应该指出部分省略了指示截面的斜线。为易于识别，相同的部件用相同的斜线等表示，无论是图3A和3B中截面图和正视图。

在根据第二优选实施例的有机EL元件1中，沿阳极3的一面仅提供具有有机层4的未接触部分32。形成密封层6以基本上覆盖阴极5的相对表面51的一半(图3A中的右半部分)。如图3A和3B所示，形成的阳极端子9由阳极3的未接触部分32延伸到密封层6覆盖阴极5的相对表面51的那部分。

提供阴极端子8以接触阴极5的相对表面的未覆盖部分51，未覆盖部分没有被密封层6覆盖。阳极端子9的表面和阴极端子8的表面包含在基本上相同的平面中。

这种有机EL元件可以如下制备。也就是，在阳极端子9的制造工艺中，与第一优选实施例介绍的制造方法类似，铝汽相淀积在阴极5的未覆盖部分51上，未覆盖部分没有被密封层6覆盖，同时没有被掩模掩蔽。如上面制造的，同时形成阳极端子9和阴极端子8。

根据第二优选实施例，除了第一优选实施例的有利效果(1)到(5)之外，还得到了以下有利效果。

(6)阳极端子9和阴极端子8排列成直线。

提供阳极端子9以接触与阴极5相对的面上密封层6的表面，以覆盖没有被密封层6覆盖的那部分阴极5。因此，阳极端子9可以与阴极端子8排列成直线。由于阳极端子9和阴极端子8排列成直线，阴极端子8没有以第一优选实施例的相同方式被阳极端子9环绕，由此增加了由电源到两个端子的布线排列的灵活性。

(7)阳极端子9的表面和阴极端子8的表面包含在基本上相同的平面中。

形成阳极端子9，同时阴极端子8形成在没有被密封层6覆盖的阴极5的未覆盖部分51上。因此，与在部分51上提供掩模的情况不同，阳极端子9的表面和阴极端子8的表面排列在基本上相同的平面中。

现在参考图4A和4B介绍根据本发明的照明装置200的第三优选实施例。图4A示出了根据本发明的第三优选实施例的照明装置200的示意性后视图。图4B示出了沿图4A的线I-I的截面图。

如图4A所示，通过将第二优选实施例的有机EL元件1排列成2×2矩阵形成照明装置200。有机EL元件1的每个阳极端子8连接到照明装置200的正电极201，每个阴极端子9连接到照明装置200的负电极202。所有的有机EL元件1通过框架(未示出)相互固定。正电极201和负电极202固定到基座203。此外，沿基座203的一侧提供电连接到正电极201的正端子204以及电连接到负电极202的负端子205。应该指出，应该由实线指示的基座203的轮廓由虚线指示出，为易于识别，在图4A中，应由虚线指示出的有机EL元件1、阳极端子8、阴极端子9、正电极201以及负电极202的轮廓由虚线指示出。

现在介绍有机EL元件1的阳极端子8与照明装置200的正电极201之间的电连接方式以及有机EL元件1的阴极端子9与照明装置200的负电极202之间的电连接方式。

如图4A所示，排列四个有机EL元件1中的两个，使名阳极端子8排列在一个线上，各阴极端子9排列在一个线上。有两对有机EL元件1并且这些对相互接触。

照明装置200的正电极201包括连接到有机EL元件1的阳极端子8的两个支线201a和一个干线201b，支线201a在连接到有机EL元件1的阳极端子8，干线201b连接到正端子204，用于连接两个支线201a。一个支线201a设置成连接两个同一直线上的阳极端子8。

类似地，照明装置200的负电极202包括连接到有机EL元件1的阴极端子9的两个支线202a和一个连接到负端子205，用于连接两个支线202a的干线202b。一个支线202a设置成连接两个同一直线上的阴极端子9。因此，所有的有机EL元件1以相互并联的关系电学排列。

现在介绍照明装置200的操作。

随着电压施加在照明装置200的正端子204和负端子205之间，电压穿过正电极201和负电极202施加在每一个有机EL元件1的阳极端子8和阴极端子9之间。由于，电压同时施加在所有的有机EL元件1的阳极端子8和阴极端子9之间，因此所有的有机EL元件1同时发光。

根据第三优选实施例，得到以下有利效果。

(8)得到了由多条有机EL元件1形成的照明装置。

由于在照明装置200中所有的有机EL元件1相互并联地电连接，因此随着电压施加在正端子204和负端子205之间，所有的有机EL元件1同时发光。由于这些有机EL元件1设置成相互接触，由于有机EL元件1同时发光，照明装置200中的有机EL元件1的几乎所有部分输出光，由此整体变成一个大的照明装置。由于设置多个有机EL元件1并且同时发光，形成了大于每个有机EL元件1的照明装置，因此与通过具有相同尺寸的单个有机EL元件1形成的大的照明装置相比，照明装置的收获率升高。

(9)有机EL元件1形成容易更换的照明装置200。

形成照明装置200的有机EL元件1在输出光的表面的相对面上连接到照明装置的电极(正电极201，负电极202)。因此，当形成照明装置200的一些有机EL元件出故障或劣化时，可以容易地仅移除故障或劣化的有机EL元件1，并且新的有机EL元件1可以容易地安装到照明装置200内。

(10)即使形成照明装置200的一些有机EL元件1电断路，其余的有机EL元件1继续发光。

由于形成照明装置200的所有有机EL元件1相互并联电连接，因此即使一些电断路，不可能所有的有机EL元件1停止发光，而这在所有的有机EL元件1串联连接的情况中会发生。因此，即使一个有机EL元件1与照明装置的电极接触不良，其它的有机EL元件1会继续发光。

本发明不限于以上介绍的各实施例，但可以修改成以下各备选实施例。

在第一和第二优选实施例中，有机层4中的发光层由包括绿发光层、蓝发光层以及红发光层的三层组成。发光层的数量不限于三层。可以采用两层或单层。为了用两层发光层得到白光，在各发光层发出特定的光及它的互补色，例如蓝和黄。同样多种发特定色的材料可以掺杂在单个层中。多种发光材料掺杂在单个层中，由此得到白光，即使发光层的数量为一个或两个。

根据第一和第二优选实施例的有机EL元件1发白光，但是发射的光可以是除白光之外的其它光。根据特定的应用和采用的材料适当地确定有机EL元件1的发光层。

根据第一和第二优选实施例的EL元件为有机EL元件，但是EL层可以采用由无机材料制成的无机电致发光元件。

在根据第一和第二优选实施例的有机EL元件中，由光发射层发出的光穿过透明基板2和透明阳极3输出到外部，但是相对于发光层光可以穿过与基板2相对的表面。为了穿过与基板2相对的表面发出光，阴极3和阴极端子8制成透明。此时，用于透明电极的材料可以采用在第一优选实施例中介绍的阳极3的材料。

在第一优选实施例中，阴极5的厚度完全为0.5μm或以上，但是阴极5的厚度不需要完全为0.5μm或更多。对于阴极端子9的一部分为0.5μm或更多，但是其它部分可以更薄。由于除阴极端子9之外的那部分阴极5由密封层6覆盖，因此该部分阴极5不需要具有气密性并且可以具有0.5μm或以下的厚度。

根据第三优选实施例的照明装置200包括以2×2矩阵排列的四个有机EL元件1，但是结构不限于此。当需要时，有机EL元件1的数量及其排列可以适当改变。

在根据第三优选实施例的照明装置200中，所有的有机EL元件1相互并联电连接，但是有机EL元件1不需要都相互并联连接。所有的有机EL元件1可以串联连接，或者并联的有机EL元件1对可以串联连接，或者串联的有机EL元件1对可以相互并联连接。当所有的有机EL元件1串联连接时，在每个有机EL元件1中流动的电流相等，由此发光亮度基本上相同。

在根据第三优选实施例的照明装置200中，有机EL元件1由基板2一面发光，但是采用了从与基板2相对表面发出光的有机EL元件。此时，基座203、正电极201以及负电极202是透明的。用于基板203的材料可以采用在第一优选实施例中介绍的用于基板2的材料。用于正电极201和负电极202的材料可以采用第一优选实施例中介绍的用于阳极3的材料。

以上所有或部分优选实施例可以组合在一起并与本发明的范围一致。

因此，各例和各实施例可以认为是说明性而不是限定性的，并且本发明不限于这里给出的细节，但是可以在附带的权利要求书的范围内修改。

Claims (9)

1.一种电致发光元件，包括：

基板；

第一电极，具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面，第一电极层叠在基板上以使其第一表面接触基板；

含有光发射层的发光层，层叠在第一电极上以接触第一电极的第二表面；

第二电极，具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面，第二电极层叠在发光层上以使其第一表面接触发光层，至少部分露出第二电极的第二表面；

第一端子，提供在没有接触发光层的部分处的第一电极的第二表面上；

部分形成在第二电极的第二表面的露出部分中的第二端子，其中第一电极和第二电极中的至少一个是透明的，第一端子和第二端子连接至电源。

2.根据权利要求1的电致发光元件，其中发光层由有机化合物制成。

3.根据权利要求1的电致发光元件，其中形成第二端子的那部分第二电极厚度在0.5μm到1mm的范围内。

4.根据权利要求1的电致发光元件，还包括：

密封部件，覆盖至少一部分没有接触第一电极或第二电极的发光层。

5.根据权利要求1的电致发光元件，其中第二电极由与第一端子相同的材料制成。

6.根据权利要求1的电致发光元件，其中基板和第一电极是透明的。

7.照明装置，包括多个根据权利要求1的电致发光元件。

8.根据权利要求7的照明装置，其中多个电致发光元件相互并联电连接。

9.根据权利要求7的照明装置，其中电致发光元件连接到照明装置一面上的电极，该面与发出的光穿过的表面相对。

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