Органическое электролюминесцентное устройство
Изобретение относится к большим органическим электролюминесцентным устройствам (органическим LED или OLED) с гибкими подложками и равномерной яркостью по излучающей поверхности. Технический результат - изготовление больших органических светоизлучающих устройств с равномерным свечением по всей светоизлучающей области. Органическое электролюминесцентное устройство с набором слоев (1, 2, 3) для излучения света (4), по меньшей мере, через частично прозрачный верхний электрод (3) содержит проводящую фольгу (1), содержащую материал-основу (11) с верхней и нижней сторонами в качестве подложки и первый металлический слой (12) с такой толщиной, что в результате поверхностное сопротивление имеет значение меньше 0,05 Ом/квадрат на верхней стороне материала-основы (11), причем последний содержит, по меньшей мере, первый металлический слой (121) в качестве нижнего электрода и вторую металлическую область (122), которая электрически изолирована от первой металлической области (121) и выполнена с возможностью обеспечения прямого электрического контакта с прозрачным верхним электродом (3), пакет (2) органических слоев, осажденных на верхней части нижнего электрода (11) и предназначенных для излучения света (4), прозрачный верхний электрод (3) на верхней части набора (2) органических слоев и, по меньшей мере, частично прозрачный защитный элемент (5), закрывающий, по меньшей мере, верхний электрод и набор (2) органических слоев. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.
Настоящее изобретение относится к большим органическим электролюминесцентным устройствам (органическим LED или OLED) с гибкими подложками и равномерной яркостью по излучающей поверхности.
Стандартные органические электролюминесцентные устройства в настоящее время содержат набор органических слоев, помещенный между двумя электродами, осажденными на стеклянной подложке. В отношении направления излучения света можно различать два различных типа органических электролюминесцентных устройств. В так называемых излучателях нижнего излучения свет выходит из органического электролюминесцентного устройства через прозрачный нижний электрод (обычно анод) и прозрачную подложку, тогда как второй электрод (верхний электрод, обычно катод) является отражающим. В так называемых излучателях верхнего излучения свет выходит из органического электролюминесцентного устройства через прозрачный верхний электрод, тогда как нижний электрод и/или подложка является отражающим. В большинстве случаев структура слоев нижнего излучения просто инвертируется для верхнего излучения.
Органические электролюминесцентные устройства как нижнего, так и верхнего излучения, используют обычные тонкопленочные электроды, обладающие высоким поверхностным сопротивлением, равным или большим, чем 0,1 Ом/квадрат, где термин "квадрат" означает площадь электрода. Сопротивление анода и катода налагает ограничения на верхний размер площади светоизлучающей поверхности, если равномерная яркость должна быть получена по всей излучающей площади. Для систем с существующими материалами эта площадь имеет порядок нескольких десятков квадратных сантиметров. Для органических электролюминесцентных устройств в конфигурации верхнего излучения ограничение по размерам может быть еще более жестким, в особенности, если сверху в качестве материала используется ITO. Для оптимизации электрических параметров ITO трудности создаются за счет оптических требований и технологических ограничений по температуре. Чтобы дополнительно увеличить площадь светоизлучающей поверхности органического электролюминесцентного устройства, оно должно быть разделено на отдельные фрагменты, чтобы снизить размер индивидуального электрода. Каждый фрагмент может рассматриваться как светоизлучающее фрагментное органическое электролюминесцентное устройство. Фрагментные органические электролюминесцентные устройства соединяются между собой на подложках металлическими проводниками. Общая площадь светоизлучающей поверхности для органического электролюминесцентного устройства, состоящего из фрагментов, равна сумме площадей светоизлучающих поверхностей каждого фрагмента. Для применений с большими площадями сопротивление металлических проводников должно быть значительно ниже 0,01 Ом/квадрат. Кроме того, тонкопленочная технология недостаточна для решений при больших площадях, поскольку сопротивление тонких слоев слишком велико, а производство достаточно толстых слоев с требуемым сопротивлением дорого и занимает много времени.
Европейская патентная заявка с номером заявки EPOS 101161.7 раскрывает органическое электролюминесцентное устройство нижнего излучения с металлической фольгой, наклеенной на верхнюю часть отражающего верхнего катода для защиты органических слоев, чтобы гарантировать долгий срок службы устройства и улучшить электрическую проводимость одного из электродов. Эта техника неприменима к излучателям верхнего излучения, поскольку толстая фольга, покрывающая вершину верхнего электрода, будет препятствовать излучению света в верхнем направлении.
Патентная заявка США 2003/234608 раскрывает органическое люминесцентное устройство с многослойным анодом.
Патентная заявка США 6680578 B2 раскрывает органический источник излучения света с множеством органических слоев и изолирующими разделителями, расположенными между ними.
Патентная заявка США 6835470 B1 раскрывает электролюминесцентное устройство со стальной подложкой, поддерживающей алюминиевый слой, покрытый электролюминесцентным органическим полупроводником.
Патентная заявка США 2005/253507 A1 раскрывает дисплейное устройство, имеющее изолированную подложку, электрод логического элемента, сформированный на ее поверхности и закрытый изолирующей пленкой логического элемента. Электрод логического элемента сформирован с помощью полупроводникового слоя, который сформирован на его поверхности с изолирующей пленкой, а изолирующая пленка сформирована на его поверхности со стоковым электродом, который достигает полупроводникового слоя и соединяется с анодом, чтобы быть электродом источника, который достигает полупроводникового слоя.
Патентная заявка США 2004/124763 A1 раскрывает гибкое дисплейное устройство, содержащее гибкое основание с множеством пикселей дисплея, организованных в форме строк и столбцов на поверхности подложки.
Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении большого органического электролюминесцентного устройства верхнего излучения с равномерной яркостью по всей площади излучающей поверхности, которое обеспечивает стабильные характеристики в течение срока службы и может производиться при небольших усилиях.
Эта задача решается органическим электролюминесцентным устройством с набором слоев для излучения света, по меньшей мере, через частично прозрачный верхний электрод, содержащий проводящую фольгу, содержащую материал-основу с верхней и нижней сторон в качестве подложки и первый металлический слой с такой толщиной, чтобы в результате иметь поверхностное сопротивление меньше 0,05 Ом/квадрат на верхней стороне матерала-основы, причем последний содержит, по меньшей мере, первую металлическую область в качестве нижнего электрода, пакет органических слоев, осажденных на верхнюю часть нижнего электрода, предназначенного для излучения света, прозрачный верхний электрод на верхней части пакета органических слоев и, по меньшей мере, частично прозрачный защитный элемент, закрывающий, по меньшей мере, верхний электрод и набор органических слоев. Термин "пакет слоев" означает последовательность различных слоев. Следовательно, термин "пакет органических слоев" означает последовательность различных органических слоев. Эта проводящая фольга обеспечивает достаточно низкоомное электрическое соединение через первый металлический слой и в то же самое время действует как электрод в органическом электролюминесцентном устройстве, чтобы значительно понизить падение напряжения, по меньшей мере, вдоль нижнего электрода. Равномерная яркость может быть достигнута также для органических электролюминесцентных устройств с большой площадью, например, с площадью излучающей поверхности порядка нескольких десятков квадратов 10 см×10 см и больше, благодаря этому значительно сниженному падению напряжения. Низкое поверхностное сопротивление может быть достигнуто, например, при наличии достаточно толстых металлических слоев и/или высокопроводящих материалов типа золота, серебра или меди. Детали из проводящей фольги могут изготавливаться отдельно от остального набора слоев органического электролюминесцентного устройства простыми и дешевыми способами соединения, например, наклеиванием металлического слоя на верхнюю часть материала-основы, в отличие от дорогостоящих способов тонкопленочного осаждения, использующихся на известном уровне техники органических электролюминесцентных устройств. Материалом-основой может быть любой материал, пригодный для изготовления слоев металлической основы толщиной несколько десятков микрон или больше, например, стеклянные или полиимидные пленки. Защитный элемент означает любое средство защиты органического слоя от воздействия окружающей среды, чтобы получить достаточные сроки службы устройств. Защитными элементами могут быть химически инертные слои или жесткие колпаки вокруг чувствительной к воздействиям окружающей среды части органического электролюминесцентного устройства.
В одном варианте осуществления первый металлический слой дополнительно содержит проводящий диффузионный барьерный слой на поверхности раздела с набором органических слоев. Диффузия материала электрода в органический материал ведет к повышенному уровню примесей, нарушающих свойства органического материала. Такой диффузионный барьер должен уменьшать или предотвращать ухудшение излучающих свойств набора органических слоев и, следовательно, будет увеличивать срок службы такого органического электролюминесцентного устройства.
В одном варианте осуществления прозрачный верхний электрод выполнен из оксида индия-олова (ITO). ITO является электропроводящим и прозрачным материалом. Помимо наличия требуемых электрических свойств, верхний электрод одновременно действует как барьерный слой, чтобы защищать набор органических слоев от воздействия окружающей среды. Однако, даже прозрачные слои ITO поглощают некоторое количество света, что накладывает ограничения на толщину слоя ITO. В альтернативном варианте осуществления прозрачный верхний электрод имеет толщину менее 20 нм и содержит верхний металлический слой и электронный инжекционный слой на границе раздела с набором органических слоев. Даже такие тонкие металлические слои имеют более низкое поверхностное сопротивление, чем слои ITO. Кроме того, изготовление металлических слоев проще, чем, например, слоев ITO. С другой стороны, требуемая прозрачность ограничивает толщину верхнего электрода до значений ниже 20 нм, что неизбежно ведет к дополнительным усилиям по защите набора органических слоев от воздействия окружающей среды.
В другом варианте осуществления первый металлический слой дополнительно содержит вторую металлическую область, которая электрически изолирована от первой металлической области и предназначена для обеспечения прямого электрического контакта с прозрачным верхним электродом. Здесь, прямой электрический контакт означает контакт без каких-либо промежуточных органических слоев между второй металлической областью и верхним электродом. Это может быть достигнуто обычными способами маскирования во время осаждения набора органических слоев и верхнего электрода. Соединение верхнего электрода с низкоомным проводящим материалом позволяет распределить возбуждающий ток органических электролюминесцентных устройств вблизи светоизлучающей поверхности (набор (пакет) органических слоев) почти без омических потерь, вследствие чего длина пути прохождения тока через материал с более высоким сопротивлением (верхний электрод) уменьшается. Поэтому вторая металлическая область действует как шунт и обеспечивает более низкое общее сопротивление для подачи тока верхнего электрода. Это приводит в результате к дальнейшему повышению равномерности яркости органического электролюминесцентного устройства.
Равномерность может быть улучшена еще больше, если слои набора слоев размещаются на более мелких фрагментах, чтобы сформировать светоиспускающие фрагменты, которые отделяются друг от друг неизлучающими поверхностями, чтобы обеспечить проводящие металлические проводники к каждому фрагменту. Здесь размещаемые фрагменты могут иметь правильную или неправильную форму. Светоиспускающий фрагмент означает отдельную часть (фрагмент) органического электролюминесцентного устройства, содержащую отдельный набор слоев, способных к излучению света. Общая площадь поверхности излучения света органического электролюминесцентного устройства является суммой площадей фрагментов. Неизлучающими поверхностями являются поверхности, где либо отсутствует светоизлучающий органический материал, либо к органическому слою не прикладывается никакое возбуждающее напряжение. Например, неизлучающая поверхность может содержать проводящий материал для распределения тока по широкой части органического электролюминесцентного устройства почти без омических потерь. Поэтому неизлучающие поверхности являются, по существу, хорошо проводящими металлическими проводниками с поверхностным сопротивлением ниже 0,05 Ом/квадрат и действуют как шунты к нижнему и/или верхнему электродам, чтобы обеспечивать более низкое общее сопротивление, приводящее в результате к равномерной яркостью по всей площади светоизлучающей поверхности.
В другом варианте осуществления первая и вторая металлическая область первого металлического слоя разделяются изолирующим наполнителем. Изолирующий наполнитель используется для выравнивания поверхности набора слоев. Такое выравнивание поверхности позволяет избежать повреждений слоя внутри следующих слоев, которые должны выполняться на существующем наборе слоев, из-за наличия краев/кривизны некоторых из лежащих ниже слоев. Наполнитель располагается между первой и второй металлическими областями и поэтому должен быть изолирующим, таким как стандартная смола. Изолирующий наполнитель между электропроводящими материалами дополнительно минимизирует риск пробоев или критических токов утечки, протекающих непосредственно от одного электрода к другому. Термин "разделенный" здесь означает, что между первой и второй металлическими областями до того, как будет осаждаться верхний электрод и набор органических слоев, не будет существовать пути прохождения тока.
В другом варианте осуществления проводящая фольга дополнительно содержит второй металлический слой с толщиной, приводящей в результате к поверхностному сопротивлению менее 0,05 Ом/квадрат на нижней стороне материала-основы, и, по меньшей мере, к одному пути прохождения тока через материал-основу для соединения второго металлического слоя с первой или со второй металлической областью первого металлического слоя на верхней стороне материала-основы. Электрическое подключение верхнего электрода к источнику питания через второй металлический слой может быть выполнено проще, особенно в случае размещения более мелких фрагментов, путем дополнительно используемой обратной стороны материала-основы для подвода тока (второй металлический слой) и контактирования первой или второй металлической области первого металлического слоя напрямую через материал-основу. В других вариантах осуществления может быть добавлено дополнительное количество металлических слоев. Эти варианты осуществления с тремя или более металлическими слоями могут использоваться для адресования областей, например, с помощью различных цветов или адресных областей в режиме мультиплексирования, как это обычно делается в пассивных (матричных) жидкокристаллических (сегментированных) дисплеях.
В другом варианте осуществления, проводящая фольга является гибкой проводящей фольгой, содержащей гибкий материал-основу. Такая проводящая фольга обеспечивает органическое электролюминесцентное устройство, объединяющее в себе равномерную яркость с преимуществом гибкого источника света и предоставляет возможность применения настоящего изобретения дополнительно в областях, где требуются или желательны неплоские, а, например, искривленные или гибкие источники света.
В другом варианте осуществления защитный элемент содержит прозрачный, химически инертный слой, покрывающий, по меньшей мере, прозрачный верхний электрод и набор органических слоев. Прозрачный, химически инертный слой будет поддерживать гибкость гибкой проводящей фольги, одновременно обеспечивая органическое электролюминесцентное устройство с длительным сроком службы.
В другом варианте осуществления, по меньшей мере, первый металлический слой содержит медь. Медь является очень хорошим проводящим материалом. На медь могут накладываться дополнительные покрытия, такие как золотое и серебряное покрытия. Эти покрытия могут также обеспечивать гладкую поверхность для осаждения набора остающихся слоев поверх медного слоя. Гладкая поверхность будет предотвращать отказы слоя, вызванные шероховатостью поверхности, ведущей к токам утечки от нижнего электрода к верхнему через набор органических слоев. Такие покрытия могут наноситься на медь, например, гальваническим способом.
В настоящем описании и формуле изобретения, слово "содержащее" не исключает других элементов или этапов и неопределенный артикль "a" или "an" не исключает множественное число. Любые знаки ссылки в формуле изобретения не должны истолковываться как ограничение объема этой формулы изобретения.
Приведенные ниже варианты осуществления показывают примеры предложенного органического электролюминесцентного устройства со ссылкой на сопроводительные чертежи без ограничения объема изобретения. На чертежах:
фиг.1 - вид сбоку первого варианта осуществления органического электролюминесцентного устройства в соответствии с настоящим изобретением,
фиг.2 - вид сбоку органического электролюминесцентного устройства в соответствии с настоящим изобретением со структурированным первым металлическим слоем,
фиг.3 - вид сбоку органического электролюминесцентного устройства в соответствии с настоящим изобретением со вторым металлическим слоем,
фиг.4 - вид сверху органического электролюминесцентного устройства с фрагментами в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.1 показан пример органического электролюминесцентного устройства верхнего излучения в соответствии с настоящим изобретением с пакетом слоев 1, 2, 3 и 5 для излучения света 4, по меньшей мере, через частично прозрачный верхний электрод 3 и, по меньшей мере, через частично прозрачный защитный элемент 5. Нижний электрод 12, верхний электрод 3 и пакет 2 органических слоев покрыты защитным элементом 5, чтобы защитить пакет 2 органических слоев от воздействий окружающей среды и, таким образом, достигнуть достаточного срока службы.
Пакет 2 органических слоев состоит из одного или более органических слоев, содержащих, по меньшей мере, один слой, излучающий свет 4 на верхнюю сторону органического электролюминесцентного устройства. Помимо светоизлучающего слоя, пакет 2 органических слоев может содержать слой транспортировки электронов между светоизлучающим слоем и катодом и/или слой транспортировки дырок между светоизлучающим слоем и анодом. Пакет 2 органических слоев может также содержать больше одного светоизлучающего слоя, каждый из которых излучает свет различного спектра испускания. Органические слои обычно обеспечиваются путем вакуумного осаждения, например, напыления в случае малых органических молекул, или путем центрифугирования в случае больших молекул. Типичная толщина набора органических слоев лежит между 50 нм и 500 нм. Один из примеров пакета 2 органических слоев является AlQ3 (слой с транспортировкой дырок)/ α-NPD (светоизлучающий слой)/m-MTDATA с легированием F4-TCNQ (слой транспортировки электронов). Специалисты в данной области техники могут применять также другие органические материалы, раскрытые на известном уровне техники.
Органическое электролюминесцентное устройство в соответствии с настоящим изобретением, показанное на фиг.1, содержит проводящую фольгу 1 с материалом-основой 11, имеющим верхнюю и нижнюю стороны в качестве подложки и первый металлический слой 12 с толщиной, дающей в результате поверхностное сопротивление меньше 0,05 Ом/квадрат на верхней стороне гибкого материала-основы 11, причем последний содержит, по меньшей мере, первую металлическую область в качестве нижнего электрода. В примере, показанном на фиг.1, первый металлический слой идентичен с первой металлической областью. Материал-основа 11 может быть жестким или гибким, в зависимости от применения настоящего органического электролюминесцентного устройства, например, стеклом или пластмассой. Если материал-основа 11 гибкий, органическое электролюминесцентное устройство будет демонстрировать дополнительное свойство гибкого источника света. Органическое электролюминесцентное устройство с площадью нижнего электрода и площадью светоизлучающей поверхности 1 м2 требует обеспечить возбуждающий ток 20 А, чтобы создать яркость 1000 кд/м2 при коэффициенте преобразования 50 кд/A. При поверхностном сопротивлении 0,05 Ом/квадрат, на нижнем электроде максимальное падение напряжения составляет 0,5 В. Приемлемым является падение напряжения до 0,7 В.
Например, односторонняя гибкая проводящая фольга коммерчески доступна, например, от компании Nippon Mektron Ltd и содержит полиимидную пленку толщиной 25 мкм и медный слой толщиной 35 мкм, соединенный клеем с полиимидной пленкой. Также доступна двусторонняя фольга из полиимидной пленки с медной фольгой с обеих сторон. Первые металлические слои толщиной 35 мкм имеют поверхностное сопротивление значительно ниже 0,01 Ом/квадрат, в случае меди - приблизительно 0,001 Ом/квадрат. В других вариантах осуществления, другие металлы с хорошими свойствами адгезии на гибких подложках, например, серебро или золото, а также медь с покрытием золотом или серебром, также имеют очень низкое поверхностное сопротивление и пригодны в качестве низкоомных материалов для нижнего электрода. Полиимидная пленка действует как материал-основа 11. Что касается твердых материалов-основ, то очень похожие значения сопротивления получаются для металлических слоев схожей толщины.
Первый металлический слой 12 может дополнительно содержать проводящий слой 13 диффузионного барьера на поверхности раздела с пакетом 2 органических слоев. Диффузия материала электрода в органический материал ведет к повышенному уровню примесей, нарушающих свойства органического материала. Например, медь демонстрирует относительно высокий коэффициент диффузии. Соответствующие проводящие слои диффузного барьера толщиной несколько нанометров состоят из благородных металлов типа золота.
Прозрачный верхний электрод 3 в верхней части набора 2 органических слоев может содержать прозрачный проводящий материл типа ITO или металла. В последнем случае, толщина металлического слоя ограничивается толщиной, при которой металлический слой все еще остается, по меньшей мере, частично прозрачным в видимом диапазоне спектра. Слои ITO обычно осаждаются путем напыления дополнительного защитного слоя между электродом 3 из ITO и набором 2 органических слоев, требующегося, чтобы избежать повреждения при осаждении органических слоев. Примером подходящего материала для такого защитного слоя является тонкая пленка фталоцианина меди (CuPc). Толщина слоя ITO может быть намного больше, чем толщина металлического электрода. Однако, если ITO используется как верхний электрод 3, на оптимизацию электрических параметров ITO неблагоприятно влияют оптические требования и ограничения по температуре процесса осаждения. Типичная толщина электродов из ITO составляет около 100 нм. Одним из примеров металлических верхних электродов 3 является алюминиевый слой с толщиной менее 20 нм вместе со слоем, например, LiF, на границе раздела с пакетом 2 органических слоев, чтобы снизить рабочую функцию верхнего электрода 3. Чтобы достигнуть хорошей прозрачности верхнего электрода 3, толщина должна быть еще меньше, например, менее 10 нм. Другим подходящим материалом для верхнего электрода 3 является серебро в комбинации со слоями высоколегированных слоев инжекции/транспортировки электронов.
На фиг.1 защитный элемент 5 охватывает не только нижний электрод 12, но также и верхний электрод 3 и пакет 2 органических слоев. Минимальным требованием к размерам защитного элемента 5 должно быть закрывание пакета 2 органических слоев и верхнего электрода 3, чтобы предотвратить диффузию критических газов, например, кислорода или воды, из окружающей среды в пакет 2 органических слоев. Соответствующие прозрачные материалы, действующие в качестве диффузионного барьера, известны специалистам в данной области техники, например, нитрид кремния. Твердая, по меньшей мере, частично прозрачная закрывающая крышка может наклеиваться на верхней части верхней стороны материала-основы 11, как альтернатива защитному слою в качестве защитного элемента 5, для обеспечения закрытого и герметизированного объема над набором органических слоев, который может вакуумироваться или заполняться химически инертными газами или жидкостями.
Другой вариант осуществления настоящего изобретения показан на фиг.2. Здесь диффузионный барьерный слой 13, показанный на фиг.1, не показан, но может присутствовать. Металлический слой 12 содержит первую и вторую металлические области 121 и 122, соответственно, обе с поверхностным сопротивлением в соответствии с настоящим изобретением меньше 0,05 Ом/квадрат на верхней стороне гибкого материала-основы 11. Верхняя сторона гибкого материала-основы 11 является стороной, на которой осаждается пакет 2 органических слоев, другая сторона (нижняя сторона) может рассматриваться как задняя сторона органического электролюминесцентного устройства. Разделение первой и второй металлических областей 121 и 122, соответственно, может достигаться, например, с помощью фотолитографии и травления. Термин "разделение" здесь означает, что до осаждения пакета 2 органических слоев и верхнего электрода 3 не существует никакого пути прохождения тока между первой и второй металлическими областями 121 и 122, соответственно.
Вторая металлическая область 122 должна быть непосредственно подключена к верхнему электроду 3, как показано на фиг.2, если она должна действовать как шунт, обеспечивающий более низкое общее сопротивление металлического проводника верхнего электрода. Чтобы получить хороший электрический контакт между этими двумя слоями 3 и 122, следует избегать присутствия любого органического материала на верхней части второй металлической области 122. Это может быть достигнуто соответствующими способами маскирования во время тонкопленочного осаждения. Набор органических слоев осаждается на первой металлической области 121 соответствующими способами тонкопленочного осаждения, например, напылением и/или центрифугированием. Соответствующая отделка металла может применяться к первой и второй металлическим областям, чтобы изменить шероховатость, коэффициент отражения и рабочую функцию перед тем, как осаждается набор органических слоев.
Как показано на фиг.2, первая и вторая металлические области 121 и 122, соответственно, могут быть электрически разделены изолирующим наполнителем 6, чтобы избежать отказов слоев внутри слоев, которые должны последовательно размещаться на существующем наборе слоев, вызванных краями/изгибами в некоторых низлежащих слоях, и избежать токов утечки, текущих непосредственно от первой металлической области 121 ко второй металлической области 122, или наоборот. Без дополнительных мер защиты такие токи утечки могут переключаться, например, остающимися металлическими материалами после лазерной обработки структуры проводящей фольги для получения разделенных первой и второй металлических областей. Соответствующим материалом для снижения токов утечки является любая стандартная смола. Изолирующий наполнитель 6 расположен ниже набора 2 органических слоев, видимых в направлении излучения света 4, поэтому этот изолирующий наполнитель 6 может быть прозрачным или непрозрачным. Присутствие изолирующего наполнителя 6 будет повышать надежность устройства.
Другой вариант осуществления показан на фиг.3. В отличие от предыдущих чертежей, проводящая фольга 1 дополнительно содержит второй металлический слой 14 на нижней стороне материала-основы 11 с поверхностным сопротивлением, в соответствии с настоящим изобретением, меньше 0,05 Ом/квадрат, и этот второй металлический слой 14 соединяется со второй металлической областью 122 на верхней стороне материала-основы 11 через, по меньшей мере, один проводник 15, проходящий через материал-основу 11. Таким образом, подвод тока к верхнему электроду 3 достигается через заднюю сторону органического электролюминесцентного устройства. Это, с одной стороны, упрощает контакт с верхними электродами 3 в случае органического электролюминесцентного устройства сложной конструкции с многочисленными фрагментами и, с другой стороны, это уменьшает площадь поверхности, требуемую для неизлучающих поверхностей на верхней стороне материала-основы 11. На верхней стороне второго металлического слоя 14 для целей электрической изоляции может иметься непроводящий слой 16. Очень похожие варианты осуществления также возможны без присутствия изолирующего наполнителя 6 и/или с диффузионным барьерным слоем, не показанным на фиг.3. Третий металлический слой 14 обеспечивает дополнительную защиту от проникновения влаги с нижней стороны материала-основы в органическое электролюминесцентное устройство.
В других вариантах осуществления второй металлический слой 14 может альтернативно контактировать с первой металлической областью 121. В этом случае, вторая металлическая область 122 будет электрически изолирована от второго металлического слоя 14 и контактирует через верхнюю сторону материала-основы 11 с источником питания, не показанным здесь.
На фиг.4 показан вид сверху на органическое электролюминесцентное устройство с фрагментами, содержащее первую металлическую область 121 и вторую металлическую область 122, осажденные на верхней стороне материала-основы 11, разделенные изолирующими наполнителями 6 и с наборами 2 органических слоев сверху. Слои 121, 122, 2 и 3 встраиваются в более мелкие фрагменты, чтобы формировать светоизлучающие фрагменты (для примера здесь показаны четыре фрагмента), разделенные друг от друга неизлучающими поверхностями (области, где никакой пакет 2 органических слоев не присутствует), чтобы обеспечить проводящие металлические проводники 121 и 122, подходящие к каждому фрагменту. Светоизлучающий фрагмент охватывает локальную часть (более мелкий фрагмент) органического электролюминесцентного устройства, содержащего набор слоев органического электролюминесцентного устройства для излучения света. Общая площадь светоизлучающей поверхности органического электролюминесцентного устройства равна сумме площадей фрагментов, которые здесь показаны как черные области 2. На фиг.4 верхнему электроду 3 придан несколько меньший размер, чтобы яснее представить слоистую структуру. В органическом электролюминесцентном устройстве с фрагментами верхний электрод может также иметь тот же самый размер, что и набор органических слоев. Кроме того, фрагмент может состоять из множества органических электролюминесцентных устройств, соединенных последовательно. Кроме того, количество и форма фрагментов могут отличаться от примера, показанного на фиг.4. Верхние электроды 3 охватывают пакет 2 светоизлучающих органических слоев (черные области) и электрически связаны со вторым металлическим слоем 13.
Два органических электролюминесцентных устройства были успешно выполнены с использованием гибкой медной фольги. В обоих примерах медный слой (первый металлический слой) имеет толщину 35 мкм и сопротивление ниже 0,001 Ом/квадрат. Размер подложки был 49×49 мм2, на которой помещались 16 фрагментов размером 20 мм2.
Пример 1
Органическое электролюминесцентное устройство содержит следующий пакет слоев на верхней части материала-основы 11. В качестве диффузионного барьерного слоя 13 в этом примере использовалось золото:
Cu (35 мкм)/Au (1 мкм)/PEDOT (100 нм)/α-NPD (15 нм)/α-NPD: рубрен (15 нм)/AlQ3 (60 нм)/LiF (1 нм)/Al (10 нм)
Пример 2
Органическое электролюминесцентное устройство содержит следующий пакет слоев на верхней части материала-основы 11. В качестве диффузионного барьерного слоя 13 в этом примере используется серебро:
Cu (35 мкм)/Ag (1 мкм)/PEDOT (100 нм)/α-NPD (15 нм)/α-NPD: рубрен (15 нм)/AlQ3 (60 нм)/LiF (1 нм)/Al (10 нм)
PEDOT использовался, чтобы преодолеть несовместимость работы выхода серебра или золота со слоем транспортировки дырок α-NPD. Рубрен является легирующим материалом и фактическим флуоресцентным материалом в этом наборе. Равномерная яркость наблюдалась по всей площади светоизлучающей поверхности всех фрагментов в обоих примерах без какой-либо разности.
Варианты осуществления, объясненные со ссылкой на чертежи и описание, просто представляют примеры органического электролюминесцентного устройства и не должны рассматриваться как ограничивающие патентную формулу изобретения, относящуюся к этим примерам. Альтернативные варианты осуществления, которые аналогично охватываются защитой объема патентной формулы изобретения, также возможны для тех, кто являются специалистами в данной области техники. Нумерация зависимых пунктов формулы изобретения не подразумевает, что другие комбинации формулы заявки не могут также представлять выгодные варианты осуществления изобретения.
1. Органическое электролюминесцентное устройство с пакетом слоев (1, 2, 3) для излучения света (4) через, по меньшей мере, частично прозрачный верхний электрод (3), содержащее
проводящую фольгу (1), содержащую материал-основу (11) с верхней и нижней сторонами в качестве подложки и первый металлический слой (12) такой толщины, чтобы в результате поверхностное сопротивление имело значение меньше 0,05 Ом/квадрат на верхней стороне материала-основы (11), причем последний содержит, по меньшей мере, первую металлическую область (121) в качестве нижнего электрода и вторую металлическую область (122), которая электрически изолирована от первой металлической области (121) и выполнена с возможностью обеспечения прямого электрического контакта с прозрачным верхним электродом (3),
пакет (2) органических слоев, осажденных на верхней части нижнего электрода (11) и предназначенных для излучения света (4),
прозрачный верхний электрод (3) на верхней части пакета (2) органических слоев, и
по меньшей мере, частично прозрачный защитный элемент (5), закрывающий, по меньшей мере, верхний электрод (3) и пакет (2) органических слоев.
2. Органическое электролюминесцентное устройство по п.1, отличающееся тем, что первый металлический слой (12) дополнительно содержит проводящий слой (13) диффузионного барьера на границе с пакетом (2) органических слоев.
3. Органическое электролюминесцентное устройство по п.1, отличающееся тем, что прозрачный верхний электрод (3) выполнен из оксида индия-олова.
4. Органическое электролюминесцентное устройство по п.1, отличающееся тем, что прозрачный верхний электрод (3) имеет толщину меньше 20 нм и содержит верхний металлический слой и слой инжекции электронов на границе с набором (2) органических слоев.
5. Органическое электролюминесцентное устройство по п.1, отличающееся тем, что слои в наборе слоев (1, 2, 3) размещаются в мелких фрагментах, чтобы сформировать светоизлучающие фрагменты, отделенные друг от друга неизлучающими поверхностями, чтобы обеспечить проводящие металлические проводники к каждому фрагменту.
6. Органическое электролюминесцентное устройство по п.1 или 5, отличающееся тем, что первая металлическая область (121) и вторая металлическая область (122) первого металлического слоя (12) разделены изолирующим наполнителем (6).
7. Органическое электролюминесцентное устройство по п.1 или 6, отличающееся тем, что проводящая фольга (1) дополнительно содержит
второй металлический слой (14) с такой толщиной, чтобы в результате поверхностное сопротивление имело значение меньше 0,05 Ом/квадрат на нижней стороне материала-основы (11), и
по меньшей мере, один путь (15) прохождения тока через материал-основу (11), чтобы соединить второй металлический слой (14) либо с первой металлической областью (121), либо со второй металлической областью (122) первого металлического слоя (12) на верхней стороне материала-основы (11).
8. Органическое электролюминесцентное устройство по п.1 или 7, отличающееся тем, что проводящая фольга (1) является гибкой проводящей фольгой, содержащей гибкий материал-основу (11).
9. Органическое электролюминесцентное устройство по п.1 или 8, отличающееся тем, что защитный элемент (5) содержит прозрачный, химически инертный слой, покрывающий, по меньшей мере, прозрачный верхний электрод (3) и пакет (2) органических слоев.
10. Органическое электролюминесцентное устройство по любому из пп.1 или 9, отличающееся тем, что, по меньшей мере, первый металлический слой (12) содержит медь.
