CN1823431A

CN1823431A - 具有均匀亮度的场致发光器件

Info

Publication number: CN1823431A
Application number: CNA2004800201626A
Authority: CN
Inventors: H·－H·贝奇特; D·伯特拉姆
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2004-07-05
Publication date: 2006-08-23
Also published as: TW200509429A; WO2005008800A1; US20060180807A1; JP2007519177A; EP1649524A1

Abstract

本发明描述了一种场致发光器件，其配备有衬底、金属结构和层组件，该层组件至少包括第一电极、场致发光层和第二电极。和第一电极电接触的金属结构显示出比第一电极低的层电阻。由于和第一电极的电接触，降低了第一电极的层电阻，并由此降低了第一电极上的电压降。

Description

具有均匀亮度的场致发光器件

技术领域

本发明涉及一种配备有衬底和层组件的场致发光器件，层组件至少包括第一电极、场致发光层和第二电极。

背景技术

电子触发显示系统是公知的，并在根据多种原理的多种实施例中广泛遇到。

一种原理使用有机发光二极管，即OLED，作为发光源。有机发光二极管由多个功能层构成。在“Philips Journal of Research，1998，51，467”中描述了OLED的典型结构。典型结构包括ITO(氧化铟锡)层作为透明电极(阳极)、导电聚合物层、场致发光层，也就是发光材料层，尤其是发光聚合物，和包括金属的电极(阴极)，优选具有低功函的金属。这种结构一般应用于通常为玻璃的衬底。产生的光通过衬底到达观察者。还指定在场致发光层中具有发光聚合物的OLED为多LED或者PLED。

作为所有有机LED的施加电压的函数的亮度曲线以阈值电压为特征，在该阈值电压以上可以观察到发光，并且随后亮度非常陡峭地线性增加。

阈值电压在大约3到8V的范围。在阈值电压之上，当施加的电压增加1V时，亮度增加大约4倍。

高效的OLED以低阈值电压为特征，并在从2到8V的低电压时运行。

为了保证发光表面上的均匀亮度，阴极和阳极上的电压降必须不能太大。除了亮度降低之外，电压降还导致OLED的效率降低。

以由下述方程式的很好近似值来描述场致发光器件的电极上的电压降U：

U = \frac{ρdI}{F_{E}} F_{EL}

ρ＝电极的电阻率

d＝电极的宽度

I＝电流密度

F_E＝电极的横截面积

F_EL＝场致发光器件的面积

在100nm厚，包括具有10^-4Ω·cm的电阻率ρ和2mA·cm^-2的电流密度I的SnO₂:In(ITO)的电极上的电压降是：

U = \frac{10^{- 4} Ωcm \cdot 2 mA \cdot 10^{5}}{{cm}^{2} \cdot cm} d^{2} = \frac{20 mV}{{cm}^{2}} d^{2}

例如，操作电压为5V时，具有大约301m·W^-1的效率和发出的光通量大约3000流明，达到2mA·cm^-2的电流密度I。

由此10cm宽的光源的亮度以大于宽度5倍地降低。具有和整个边缘圆周接触的10cm×10cm面积，亮度以大于5倍地从边缘向着中心降低。

包括ITO的电极的电阻率只随层的厚度增加而线性降低。然而，这导致制造成本的增加和电极的可见透射的降低。尽管金属比ITO具有相当低的电阻率，但是为了得到充分的视觉透明度，金属电极的层厚度必须足够薄以至于结果不能获得明显的优点。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种在整个场致发光器件上具有均匀亮度的场致发光器件。

该目的通过配备有衬底、金属结构和层组件的场致发光器件实现，层组件至少包括第一电极、场致发光层和第二电极，其中金属结构和第一电极接触，以及金属结构的层电阻小于第一电极的层电阻。

由于金属结构和第一透明电极电接触，降低了第一透明电极的层电阻，以及由此降低了第一透明电阻上的电压降。

利用如权利要求2所述的优点，在不是必须增加沉积和构成步骤的制造过程的条件下，以简单的成本高效的方式，可以获得有益的场致发光器件。而且，在具有薄层的场致发光器件的情况中该实施例也是有益的。

利用如权利要求3所述的优点，可以尤其有效地降低第一电极的层电阻。

由于如权利要求4所述的有益实施例，和衬底的整个面积相比金属的面积比例小，结果反射损失低并且光的发射是均匀的。

利用如权利要求5所述的优点，金属结构的图形可以匹配到层组件中存在的结构。

附图说明

参考附图所示的实施的例子，将进一步描述本发明，然而，本发明不局限于此。

图1表示根据本发明的场致发光器件的横截面图。

图2表示根据本发明的另一场致发光器件的横截面图。

具体实施方式

根据图1，场致发光器件配备有衬底1，优选透明玻璃板或者透明塑料板。塑料板可以包括，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。与衬底1相邻的是层组件，其至少包括第一电极2、场致发光层3和第二电极4。第一电极2用当阳极，和第二电极4用当阴极。

第一电极2优选是透明的，并可以例如包括p型掺杂硅、铟掺杂的氧化锡(ITO)或者锑掺杂的氧化锡(ATO)。优选地，第一电极2包括ITO。第一电极2不是被构造成的，而是被制成平坦的表面。第二电极4可以例如包括金属，比如铝、铜、银或者金、合金或者n掺杂的硅。可以优选的是，第二电极4配备有两个或者多个导电层。尤其优选的是，第二电极4包括含有碱土金属的第一层，例如钙或者钡，和含有铝的第二层。第二电极4优选是被构造成的，并配备有包括导电材料的多个平行带。可替换地，第二电极4可以不是被构造成的，而是可以制成平坦的表面。

场致发光层3可以包括发光聚合物或者小的有机分子。根据场致发光层3中使用的材料类型，该器件指定为LEP(发光聚合物)或者多LEP或者小OLED(小分子有机发光二极管)。优选地，场致发光层3包括发光聚合物。可以用作发光聚合物的材料的例子是聚(p-苯撑1，2-亚乙烯基)(PPV)或者取代的PPV，例如二烷氧基取代的PPV。

当通常为几伏的适当电压施加到电极2、4时，注入正电荷和负电荷载流子，并且这些载流子迁移到场致发光层3，它们在那里复合并由此发光。这些光通过第一电极2和衬底1传输到观察者。如果场致发光层3被掺杂了荧光颜料，则由电子空穴复合产生的光激发该颜料(例如三原色中的一种)，该颜料接着发光。

可替换地，层组件可以配备有附加层，例如空穴传输层和/或电子传输层。空穴传输层设置在第一电极2和场致发光层3之间。电子传输层位于第二电极4和场致发光层3之间。两个层优选都包括导电聚合物。空穴传输层可以例如包括聚乙烯二氧噻吩(PDOT)和聚(苯乙烯磺酸酯)的混合物。

优选地，包含在衬底1中的是金属结构5，包括例如铝、铜、银或者金或者合金。金属结构5可以包括，例如带，尤其是平行的带。各个带之间的距离可以是恒定的，但不是必须的。可替换地，金属结构5可以是栅格，包括设置成彼此相对垂直的多个带。金属结构5还可以包括平行波浪线、Z字型线、锯齿线或者类似的图形。由此金属结构5的图形可以匹配到层组件的层结构中存在的图形。

为了在包括玻璃的衬底1中制造金属结构5，包括金属线的栅格可以滚动到静止的液体玻璃中。可替换地，只是单个的金属线也可以滚动到液体玻璃中。

用于在包括玻璃的衬底1中制造金属结构5的另一种选择包括使用公知的方法在包括玻璃的衬底1中产生凹槽，和用金属或者合金填充这些凹槽。制造凹槽的适当方法的例子是喷砂处理。凹槽的填充可以用例如汽相淀积方法、导电金属膏剂的丝网印刷或者通过光刻法代替。

可替换地，如图2所示，金属结构5可以涂敷到衬底1上。例如，这可以通过用例如汽相淀积方法、导电金属膏剂的丝网印刷或者通过光刻法完成。

在两种情况中，优选的是，金属结构的覆盖不超过衬底1的表面的10％。在金属结构5位于衬底1的情况中，覆盖意味着与第一电极2相邻的衬底的表面包括达到金属结构的10％。

金属具有比ITO低的电阻率。例如，ITO的电阻率ρ是10^-4Ω·cm，Al的电阻率ρ是0.027·10^-4Ω·cm以及Ag的电阻率ρ是0.016·10^-4Ω·cm。然而，金属层的层电阻还依赖于层的厚度，因此厚层的层电阻比包括相同导电材料的薄层的层电阻低。

由于金属结构5的电接触具有比第一电极较低的层电阻，所以整体上降低了第一电极2的层电阻。

因此，通过使用包括16μm厚的Ag带，具有1％的金属结构5的表面覆盖率的金属结构5，可以将包括ITO的厚度为160nm的层的层电阻降低100倍。

由于层电阻的降低，所以显著地降低了第一电极2的区域上的电压降。场致发光器件显示出均匀的光发射。

实施例1

用聚氨酯的光敏层涂覆356mm×356mm的玻璃衬底1。对聚氨酯层曝光并且以20mm的间隔、大于200μm宽度的带状去除聚氨酯的方式构成。

随后，在没有被聚氨酯覆盖的区域通过喷砂清理去除玻璃。凹槽的深度是350μm。

一旦已经去除聚氨酯层的剩余区域，通过多次丝网印刷操作，用导电银膏填充包括玻璃的衬底1中的凹槽。

然后使用公知的方法，施加层组件的多层，例如包括ITO的第一电极2、包括聚乙烯二氧噻吩(PDOT)和聚(苯乙烯磺酸酯)的空穴传输层、包括PPV的场致发光层3和包括具有钡的5nm厚的第一层和具有铝的200nm厚的第二层的第二非构造的电极4。

获得具有改善了发光均匀性的场致发光器件。

实施例2

具有400μm厚和200μm宽的层的各个线的Cu线栅格滚动到静止的液体玻璃衬底中。各个线之间的距离是25mm。

在冷却和固化玻璃衬底1之后，通过类似于实施例1的方式施加其它层。

获得具有改善了发光均匀性的场致发光器件。

Claims

1、一种场致发光器件，其配备有衬底(1)、金属结构(5)和层组件，该层组件至少包括第一电极(2)、场致发光层(3)和第二电极(4)，其中金属结构(5)和第一电极(2)电接触，金属结构(5)的电阻比第一电极(2)的层电阻低。

2、如权利要求1所述的场致发光器件，其特征在于，金属结构(5)包含在衬底(1)中。

3、如权利要求1或者2所述的场致发光器件，其特征在于，金属结构(5)的层厚度大于第一电极(2)的层厚度。

4、如权利要求1到3的任一项所述的场致发光器件，其特征在于，金属结构(5)覆盖达到衬底的表面的10％。

5、如权利要求1到4的任一项所述的场致发光器件，其特征在于，金属结构(5)显示选自带、栅格、波浪线、Z字型线和锯齿线的组中的结构。