TW201101920A - Segmented electroluminescent device with resistive interconnect layers - Google Patents

Description

201101920 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於電致發光裝置之領域，且更特定而言係關 於有機發光二極體（OLED)裝置，且係關於分段照明裝置 之領域。 【先前技術】 電致發光裝置包括當一電流通過其時可發光的電致發光 材料。用於電致發光裝置的材料可為發光聚合物或小有機 分子。有機裝置可為（例如）此項技術中已知的有機發光二 極體（OLED)。為啟動電致發光裝置，藉由電極而將電流 施加至電致發光材料。 電致發光裝置（諸如〇led)包括佈置於電極之間的電致 發光材料。一旦施加一適當電壓，電流即透過電致發光材 料自陽極流至陰極。藉由電致發光材料内的電洞及電子的 輻射重組而產生光。 使用有機電致發光材料之用於一般照明的電致發光裝置 具有在2伏至5伏範圍内的一順向電壓。此低電壓使其不適 合於直接市電驅動。此問題的一個解決方案為按需要串聯 連接許多OLED裝置以達成電子電路之所需電阻。此類電 路之問題在於OLED峰值電流比平均值要高得多，市電電 流諧波可能超過調節限制且OLED平均電流值及峰值電流 值隨市電電壓變動而大幅改變。 另一可行解決方案係由市電直接操作OLED裝置所需要 的一電路（稱為一鎮流器）。一鎮流器將公用電力網的AC電 147336.doc 201101920 £轉換成適合於以-指定亮度驅動- OLED光源的一形 式恭攸先則技術中已知由市電直接驅動〇LED之提議。由 、、而要額外笔路凡件且對於熱管理需要額外努力，故此等 解決方案仍過於昂貴而無法實施。此主要歸因於先前技術 解決方案之集總元件本質。 因此本發明旨在提供—經改良電致發光裝置，特定而言 為一經改良〇LEd裝置。

【發明内容】 么月提供如技術方案丨中所主張之一分段電致發光裝 置在附屬技術方案中給出本發明之實施例。 根據本發明之實施例提供—種分段電致發光裝置，其具 有複數個片奴’各個片段包括插入於一第一電極層與一第 -电極層之間的—第一電致發光層。該第一電極層係配置 j X第電致發光層之一第一側上且該第二電極層係配置 :X第电致發光層之第二側上。該第一電致發光層之該 第二側與該第一側相對。該等第一電極層及第二電極層經 配置以用於供應電荷至該電致發光層，即，該第一電極層 構成分段電致發光裝置之陽極且該第二電極層構成分段電 致，光裝置之陰極。該第一電極層由一透明材料組成，而 該第二電極層由一不透明材料（諸如-金屬）組成。因此， 3亥第一電極層構成該電致發光裝置的透明導電（TC0)層。 例如，該第一電極層可由氧化銦錫（ΙΤ0)組成。表示陰極 的该第二電極典型為反射性高導電性良好的一金屬（諸如 鋁或銀）。兩個相鄰電極之電極並不直接連接。 147336.doc 201101920 “刀奴電致發光裝置進一步包括連接兩個相鄰片段的一 電阻互連層。該電阻互連層經調適以連接兩個相鄰片段的 -陽極與-陰極，且與先前技術相反，其將增添—镇流電 阻。因此，該電阻互連層之電阻必須高於紹或銀之電阻。 根據本發明之實施例，該電阻互連層由一合金膜、一單金 屬膜、-金屬陶兗臈或—半導體膜組成。該膜必須具有足 夠電时以實現兩個相鄰片段之間的所期望之鎮流值。 -薄膜之電阻率係藉由定義為Rsq〜/t之方塊電阻㈣黯^ ^stance)表示，其中□指示材料之電阻率且丨指示 f。原理上可藉由減小膜厚度而達成任何值。然而， 貫踐^論之限制，其中所得電阻使用整體電阻率而偏離 亡以计开式。各種電阻薄膜薄片材料之方塊電阻值的典型 範圍在5歐姆至2〇〇〇歐姆範圍内。 可將單金屬膜用作為電阻薄片材料。根據法曲-桑黑莫 (FUChs-Sondheimer)理論，一薄膜之電阻率口F實質上可高 於整體電阻率口8。 、、 呵 1 根據本發明之—實施例，電阻互連層係經結構化以增加 其电阻率。此可藉由插入若干間隙至該電阻互連層中來達 :。藉由改變橫向間隙大小可增加有效電阻。另一選擇為 V入狹槽。可在沈積期間（例如）經由適當設計之陰影遮罩 或在層沈積之後藉由濕式或乾式餘刻或雷射燒触來達成該 電阻互連層的塑形。另一可行方案係使用印刷技術，其中 將導電塗料沈積在電致發光裝置上。 根據本發明之一實施例，辦沐—K3 „ 汽她例ί曰添隔離層使其覆蓋第二電 147336.doc 201101920 極層之表面，惟片段之相對於所連接相鄰片段的末梢端部 上的-小條除外。歸因於第二電極層具低電阻率之事實， 因此互連層必須自陰極層隔離（惟一小條除外）以變得有 ^榼向電阻基本上由互連層的長度L·、寬度w及厚度t決 定歸因於仏向電流，因此跨電阻層出現_電壓降。此電 壓降為一階線性： dV(x)=V〇*x/w , Ο

其中V。指示X=w時之電壓。 可由",L過電致發光裝置之總電流導出V。： 0 。R而R~a*w*L/t，□指示互連材料之電阻率。 此三声· 笛—咖 + —a.弟二電極層、隔離層、電阻互連層不僅表現出 电阻14亦表現出電容性。此係、由於第二電極層及互連層係 由一隔離層分也丄'崎 4 °為计鼻總有效電容Ceff則必須將橫向雷 壓變動納入考慮。 、 /假定第二電極層為—理想導體，則橫向電壓係 传跨隔離層之電壓變為：

Viso(x)=V0*x/w。 由，存能量E導出有效電容^，其中： E= i'Ceff%2 現觀察微分電容dC， 能量dE為： 其中 dC=l/2*o*L*dx/t 所館存之 ® = 7*^-V(x)；

能量之運算 於x積分給出所期望的總儲存 147336.doc 201101920 式： •W-! 6

E = 有效電容則為：

Ceff=fc〇 ’其中 C〇=宁 RC鎮流電路之時間常數則為：口，。。油 計以滿足電致發光裝置直接連接至市電電：的 此等需求’互連層之電阻率及厚度須經選擇。而艮 實例： 假定大小為30x300平方毫米 特性vd(id)，其中： 的一 OLED條的 一電流電壓 v d k 1 1 n (i d / k 2 +1) + i ^ * r s， 其中

Vd .跨OLED裝置之電壓 id :流入OLED裝置中的電流 ki，k2 : OLED裝置之相依常數 且典型值為

k{ = 0.22 V k2 = 0.21 μΑ

Rs=0.16 歐姆

Vac之正弦市電 進一步給定一 230 率。 電壓及一50 Hz之頻 為使具有上述直接連接特定市電# '^特性的一 OLED裝置 147336.doc 201101920 達成0.1 Α之平均電流，需要65個片段而每個片段具有一 3歐姆之鎮流電阻。 在連接至230 Vac之市冑電塵及一5〇 Ηζ之頻 用此材料堆疊的一 qj^D 、 ' 裝置品要65個片段來達成a之 一平均電流。 · 為计异電阻互連的所需方塊電阻Rsq，假定互連電阻主 ο ❹ 2片段寬度"、片段長度卜月段厚度t及片段電阻率rh〇 、疋pw口此對於片段及薄片電阻擁有下列關係： Ώ _ P*W \v ^ = pr = 〇-i^q 觀察到R=3歐姆時互遠ϋ Μ β γ & 螂吁互連材枓之所需方塊電阻因此為 KSq = 30 歐姆。 電阻互連層覆蓋隔離層的整個表面且僅在隔離層留下的 小條處連接至第二電極層。至相鄰片段之連接係以相同於 無隔離層之實施例中的方式實現。因此電阻互連層遍佈_ 2表面且分段電致發光袭置的幾乎整個區域可用於熱管 在此時實例中，隔離層將第二電極層自電阻互連層分 離。片段之此部分用作-電容器。為達成高電容值，對於 ^離層而言具有高介電常數之—材料係較佳的。實例為氮 201101920 有助於減少5〇 &至60 Hz範圍内之頻率之閃燦的值。此實 施例之另一積極效果係因為阻斷透過針孔之擴散、 置密封。 衣 【實施方式】 在下文中本發明之實施例僅以實例之方式參相式 更詳細之描述。 在描述中相同數字係用於各個片段1〇4之相同組件。具 有相同數子之組件係以相同方式起作用及製造。 士圖u會示-種具有整合電阻互連層1()2的三片段電致發光 裝置100之俯視圖。電致發光裝置⑽由複數個片段104組 成。各個片段包括兩個電極層106、⑽（陽極及陰極）及一 電致發光層110。各個片段1〇4第—兩 ^ %極層106係配置於 電致發光層1 1 〇的底側上且篦-雪 ' 且第—電極層係配置於電致發光

層110之相對頂側上。電阻 I 一 屯I立逆層將一個片段1〇4之第 二電極層⑽與-相鄰片段财之第—電極層iq6連接。在 電致發光裝置⑽的兩端上配置端子112以連接電致發光袭 置100至一電源。 第—電極層106係由一透明且導電之材料（諸如IT0)製成 :透明導電層。第二電極層108不透明且可具反射性以反 射在電流流過電致發光裝置⑽時自電致發光層發射之 :。自電致發光層110發射及自第二電極層108反射之光係 透過第一電極層106發射。 藉由使用-電阻互連層1〇2來將_個片段ι〇4之第二電極 層⑽連接至一相鄰片段104，之第一電極層ι〇6，將電致發 147336.doc 201101920 光裝置_連接至-電源（諸如市電）所需要的電子鎮流器遍 及幾個電阻互連層102而分佈，此減少用於熱管理之努 力。 • 藉由使用相同技術電阻互連層1G2之產品無縫地整合於 - 電致發光裝置之產品中。 圖2緣示圖k電致發光裝置1〇〇之橫截面。電致發光裝 置⑽由複數個片段1〇4、104|、1〇4"組成且被分成幾個部 ❹分m、116及118。各個片段1〇4表示一照明部分ιΐ4。在 ❺個相鄰片段1〇4、104,之間配置一間隙部分116。在電致 發光裝置的兩端上配置端子部分118以將電致發光裝置⑽ 連接至一電源。 電致發光裝置100的各個照明部分114包括兩個電極層 咖、108(陽極及陰極）及_電致發光層ιι〇。各個片段⑺* 之第-電極層106係配置於電致發光層⑽之底側上且第二 電極層⑽係配置於電致發光層UQ之相對頂側上。電致發 〇 %層削圍封第一電極層1〇6之第二端ιΐ5，以防止第一電 極層1〇6之第二端115與配置於相鄰間隙部分U6中的電2 互連層102連接。電阻互連層1〇2將一個片段ι〇4之第二電 極層1〇8之-第1部119連接至—相鄰片段⑽之第—雨 極層106之一第—娃加包 鸲邛121，各個第一端部119、】21最接 各自的相鄰片段104、1()4,。 圖3繪不如圖1令-種具有結構化互連層120的三片段# 致么光义置i〇0。此結構由幾個插入間隙U7或狭槽4且成以 .増加電阻。可在沈積期間達成該塑形。 147336.doc 201101920 從圖4中可看到，一隔離層122被增添至圖2的電致發光 裝置⑽之各個片段1G4。因此，電阻互連層⑻可遍佈將 第-電極層108之第二端123連接至相鄰片段ι〇4，之第一電 極層106之第一端121的一較大表面而不被第二電極層⑽ 短路’第二電極層1〇8之篦__ 、,_ 弟一而I23在相鄰片段104,之末 梢。隔離層！22將電阻互連層1〇2自第二電極層1〇8分離。 因此，電致發光裝置_的幾乎整個區域可祕電阻層ι〇2 及=於熱管理。歸因於額外的隔離層122，電阻互連層m 與第二電極層108之間的一電容有效。 〜圖5綠示具有一多層互連的電致發光裝置刚之-單個片 U4的-坪細視圖。隔離層122及電阻層（ο〗在堆疊上彼 此交替。各個電阻層2 〇2盥 一 、乃冤阻層連接而隔離層 122破電阻層102分離。 圖6綠示圖5之堆疊片段1〇4的等效電路示意圖。正如可 見電阻為124及電容器126係有效地串聯連接。因此電阻 增加，電容減少。 /圖⑴會示電致發光褒置1〇〇的一堆疊片段⑽之另一 ^例酋。各個隔離層12 2以一曲折路線連接至另一隔離層 八。v電層103圍住隔離屬122之曲折路線。導電層⑻之 伸至隔離層122之曲折路線中。在片段iG4之頂端上 為連接兩個導電層103的—電阻互連層⑽。 "κ 1〇3對總電阻之影響與片段頂端上之電阻層102之 -音相比小到可忽略。因此，導電層1〇3之電阻並不重要 且可與電阻層1 0 2之電阻為同-數量級或更小。 147336.doc 201101920 圖8繪示圖7之等效電路示意 罨阻态】24表示電阻石 連層102之電阻。電容器126係並 互 外運接。因此，電容择 加。因此，電致發光裝置1〇〇 曰 L — 《電路的時間常數增加。以 此方法可將電致發光裝置人 之電路的時間常數增加至有 助於減少50Ρίζ至60Η4|圍内頻 ^ 4丰（6亥頻率為市電電力之 頻率）之閃爍的值。 由於電阻互連層102可作為用於脸干l 馮用於將电致發光裝置100直接 Ο ο 搞接至市電電力的一鎮流電 — 丨益來使用，該電致發光裝置 1 00之貫施例特別有利。 根據本發明之一進一步眚 一 /貫施例，電阻互連層102可藉由 一隔離層122而遍佈愈第-费 —電極層108分離的電致發光裝置 的幾乎整個表面。因此， 不而要額外熱管理。此系統用作 一電容器126。可Μ出w 也 曰 —適®方式堆疊若干層來增加電 容及電阻。 【圖式簡單說明】 圖1係根據本發明的-3片段電致發光裝置之-俯視圖， 圖2係圖1之電致發光裝置之-橫截面， 圖3係根據本日貝 *月，、有！結構化之互連層的一電致發光 衣置之一俯視圖， 圖4係根據本私日日4 一 乂月包括—隔離層的一電致發光裝置之一 橫截面， B 有用於增加總電I1且而同時減少總電容之多個複 5層之-單個片段的一詳細視圖， 圖6係圖5中所示之裝置的-等效電路， 147336.doc •13· 201101920 圖7係具有用於增加總電阻及總電容的多個複合層之一 單個片段的一詳細視圖，及 圖8係圖7中所示之裝置的一等效電路。 【主要元件符號說明】 100 電致發光裝置 102 電阻層 102' 電阻層 102" 電阻層 102'" 電阻層 102"" 電阻層 103 導電層 104 片段 104， 片段 104" 片段 106 第一電極層 108 第二電極層 110 電致發光層 112 端子 112' 端子 114 照明部分 114' 照明部分 114" 照明部分 115 第一電極層之第二端 116 間隙部分 147336.doc - 14- 201101920 117 間隙 118 端子部分 119 第二電極層之第 一端 120 結構化互連層 121 第一電極層之第 一端 122 隔離層 122' 隔離層 122" 隔離層 122'" 隔離層 122"" 隔離層 123 第二電極層之第二端 124 電阻器 126 電容器 Ο 147336.doc - 15-

Claims (1)

1. 201101920 七、申請專利範圍： 1. 一種分段電致發光裴置（100)，其包括複數個片段 (104)，各個片段包括—電致發光層（11〇)，其中一第一電 極層（1 06)係配置在該電致發光層之一第一側上且具有一 第一方塊電阻之一第二電極層（1〇8)係配置在該電致發光 層之一第二側上，且一電阻層（1〇2)具有一第二方塊電 阻，其中該第二方塊電阻大於該第一方塊電阻，該電阻 層將該等片段之一第一者與該等片段之一相鄰的第二者 連接，该電阻層將該等片段之該第一者的該第二電極層 與s亥等片段之該第二者的該第一電極層連接。 2. 如請求項1之電致發光裝置，其中該第二方塊電阻係該 第一方塊電阻的至少五倍，較佳係該第一方塊電阻的十 倍。 3·如請求項1之電致發光裝置，其中該電阻層（12〇)係經結 構化。 4·如μ求項1之電致發光裝置，其中該電阻層由一合金 膜、—單金屬膜、一半金屬膜、一金屬陶瓷膜或一半導 體膜製成。 、 5. 如請求項1之電致發光裝置，其中該電阻層延伸於該等 兩個相鄰片段之間的間隙（116)上。 6. 如請求項1之電致發光裝置，其中該電阻層將該第一片 •k之6亥第二電極層的一第一端部（119)連接至該第二片段 之該第一電極層的一第一端部（121)，其中該第一端部最 接近於該等相鄰片段。 147336.doc 201101920 7. 如請求項1至5中任一項之電致發光裝置，其中該電阻層 將該第一片段之該第二電極層的一第二端部（123)連接至 該第二片段之該第一電極層的該第一端部，其中該第一 端部最接近該相鄰片段且該第二端部在該相鄰片段之末 梢。 8. 如請求項丨之電致發光裝置，其具有將該第二電極層從 該電阻層分離的一隔離層（丨22)。 9. 如請求項8之電致發光裝置，其在該第二電極層與該電 阻層之間具有—接觸表面，該接觸表㈣'鄰近該隔離層 定位。 10. 如請求項8或9之電致發光裝置，其中該等片段之至少一 者包括複數個隔離層、4電層（1〇3)及/或電阻層，該等 電阻層或導電層之-者延伸跨越該間隙到達該相鄰片 11. 如請求項10之電致發光裝置，其 及/或電阻層在堆疊上彼此交替。 12. 如請求項10之電致發光裝置，其中該等隔離層… 者係由該等電阻層之一者或該等導電層 13·如請求項12之電致發光裝 刀離 其中至少一個電阻層& 接至至少一個電阻層。 14.如请求項10之電致發光裝置， 接$ 5 , /、τ主J 一個隔離層$ 接至至少一個隔離層。 15·如凊求項14之電致 裝置， 接至s i /、甲至J 一個導電層4 摆至至少一個導電層。 147336.doc