有机电致发光元件及其制造方法以及照明装置.pdf

一种有机电致发光元件具有基板、第一电极、有机层、第二电极、密封部件、第一端子和通孔。第一电极层叠在基板上。包括发光层的有机层层叠在第一电极上。第二电极层叠在有机层上。密封部件部分覆盖第二电极。没有被密封部件覆盖的那部分第二电极作为第二端子。第一端子提供在与第二电极相对的密封部件的一面上。通孔延伸穿过密封部件、第二电极以及有机层，用于连接第一电极和第一端子。第一电极和第二电极电连接到电源。

1.  一种有机电致发光元件，包括：
基板；
层叠在基板上的第一电极；
包括发光层的有机层，其中有机层层叠在第一电极上；
层叠在有机层上的第二电极；
部分覆盖第二电极的密封部件，其中没有被密封部件覆盖的一部分第二电极作为第二端子；
第一端子，提供在覆盖第二电极的一部分密封部件的上；以及
延伸穿过密封部件、第二电极以及有机层的通孔，它连接第一电极和第一端子，其中第一电极和第二电极能够电连接到电源。

2.  根据权利要求1的有机电致发光元件，其中基板和第一电极透明。

3.  根据权利要求1的有机电致发光元件，其中没有被密封部件覆盖的那部分第二电极厚度在0.5μm到5μm的范围。

4.  根据权利要求1的有机电致发光元件，其中第二电极由铝制成。

5.  根据权利要求1的有机电致发光元件，其中发光层发白光。

6.  一种照明装置，包括多个根据权利要求1的有机电致发光元件。

7.  根据权利要求6的照明装置，其中多个有机电致发光元件相互并联电连接。

8.  一种有机电致发光元件的制造方法，包括以下步骤：
在基板上依次淀积第一电极、包括发光层的有机层以及第二电极；
钻出延伸穿过第二电极和有机层的通孔；
密封没有被掩模覆盖的那部分第二电极、第一电极和有机层的端面以及通孔的内表面；以及
在第二电极的一部分密封部分上形成第一端子，第一端子穿过通孔电连接到第一电极。

有机电致发光元件及其制造方法以及照明装置
技术领域
本发明涉及有机电致发光元件及其制造方法以及包括有机电致发光元件的照明装置。
背景技术
有机电致发光元件或有机EL元件是一种平面自发光元件并且当外部地施加电压时发光。从外部将电压施加到有机EL元件的端子通常提供在另一区域中，端子设置在用于发光的发光部分周围。提供端子的区域通常不发光。因此，有机EL元件具有不发光的部分(不发光部分)。
为了减小有机EL元件的不发光部分，在未审的日本专利公开No.2000-68051的图1中公开了一种结构。然而，该结构包括它的基板上的通孔电极，特别是当从基板的侧面输出光时，该结构会很不方便。因此，需要提供一种减少了设置在基板上发光部分周围的不发光部分的有机EL元件。
发明内容
根据本发明，有机电致发光元件具有基板、第一电极、有机层、第二电极、密封部件、第一端子和通孔。第一电极层叠在基板上。包括发光层的有机层层叠在第一电极上。第二电极层叠在有机层上。密封部件部分覆盖第二电极。没有被密封部件覆盖的那部分第二电极作为第二端子。第一端子提供在与第二电极相对的密封部件的一面上。通孔延伸穿过密封部件、第二电极以及有机层，用于连接第一电极和第一端子。第一电极和第二电极电连接到电源。
本发明还提供一种有机电致发光元件的制造方法。该方法包括在基板上依次淀积第一电极、包括发光层的有机层以及第二电极。接下来，钻孔延伸穿过第二电极和有机层。然后，将掩模施加到一部分第二电极上。之后，密封剂施加到没有被掩模覆盖的那部分第二电极、第一电极和有机层的端面以及通孔的内表面。最后，形成第一端子接触密封部件并穿过通孔电连接到第一电极。
从下面结合附图并借助例子说明本发明原理的下面说明中，本发明的其它方面和优点将变得很清楚。
附图说明
相信很新颖的本发明的各特点特别是在附带的权利要求书中进行了陈述。参考下面结合附图的目前优选实施例的说明，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前视图；
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膜淀积工艺的示意图；
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钻孔工艺的示意图；
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密封工艺的示意图；
图2D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端子形成工艺的示意图；
图3A示出了根据本发明的第二优选实施例的照明装置的示意性背面图；以及
图3B示出了根据本发明的第二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2D介绍根据本发明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2D中的截面图和前视图，为易于识别用相同的斜线指示相同的部件。
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1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1地示意性前视图。由基板开始有机EL元件1在透明基板2上依次具有阳极或第一电极3、有机层4以及阴极或第二电极5。该层叠结构覆盖有密封膜或密封部件6。阳极端子或第一端子7提供在一部分密封膜6上。密封膜6具有开口部分8。通过开口部分8露出的阴极5，在开口部分中形成有阴极端子或第二端子9。
此外，多个通孔10形成在一部分密封膜6中。每个通孔10延伸穿过密封膜6、阴极5以及有机层4。阳极端子7通过这些通孔10电连接到阳极3。
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需要具有至少一个发光层。通过将由阳极3提供的正性空穴与由阴极5提供的电子结合而使发光层发光。发光层可以由单个有机化合物制成或者由多个有机化合物制成。
当发光层由多个有机化合物制成时，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，电子传送层能够有效地将由阴极5提供的电子传送到发光层。另外，单层可以有多种功能。
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)/正性空穴传送层/发光层/电子注入传送层/(阴极)
(阳极)/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。发光层具有三层结构，其中绿发光层、蓝发光层和红发光层层叠在与透明基板2相对的阳极3的一面上。
阴极5将电子提供到有机层4，并且由具有导电性和气密性的材料制成，并优选由低电阻材料制成。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。
露出对应于密封膜6的开口部分8的那部分阴极5，在该部分中形成了阴极端子9。
密封膜6起防止有机层4由于暴露到大气中的湿气(蒸汽)和氧退化的作用，并由高度不透气的材料制成。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，为无机材料的氮化硅膜用作密封膜6。
密封膜6覆盖除开口部分8之外的阴极5以及阳极3和有机层4的端面。
阳极端子7将正性空穴提供到阳极3。阳极端子7由与阴极5相同的材料制成。在第一优选实施例中，铝用作阳极端子7。
通孔10使阳极3与阳极端子7电连接。多个通孔10基本上均匀地分布在阳极端子7的衬底侧上。每个通孔10包括将阳极3与阳极端子7电连接的导电部分11，以及将导电部分11与有机层4和阴极5绝缘的绝缘部分12。在第一优选实施例中，导电部分11与阳极端子7一体地形成，绝缘部分12与密封膜6一体地形成。
现在参考图2A到2D介绍有机EL元件1的制造方法。
清洗基板2，在基板2上提供了需要形状的ITO(阳极3)，之后放置在真空蒸发器中。在真空蒸发器中，如图2A所示，使用膜淀积工艺将正性空穴传送层汽相淀积在ITO上。然后以绿发光层、蓝发光层以及红发光层的顺序将发光层汽相淀积在正性空穴传送层上。随后，将电子传送层和电子注入层依次汽相淀积在发光层上，由此形成有机层4。此外，铝汽相淀积在有机层4上以形成阴极5。铝膜的厚度在0.5μm到5μm的范围内，优选在1.5μm到3μm的范围。
如图2B所示，形成阴极5之后，在阴极5约一半的区域中形成多个孔20，延伸穿过阴极5和有机层4到达阳极3。优选与通孔10相比，孔20具有更大的直径。然而，由于每个通孔10为不发光的部分，当孔20的直径过大时可以识别出通孔10。因此，孔20的直径优选由50μm到0.1mm的范围。可以机械地钻孔或通过激光钻孔等钻出孔20。
钻孔工艺之后，掩模21提供在对应于没有形成孔20的那部分阴极的一半上。如图2C所示，汽相淀积密封部件6以覆盖阴极5的顶面和端面、掩模21的顶面、有机层4和阳极3的端面。使用化学汽相淀积(“CVD”)密封工艺形成密封膜6。然后将密封部件6也汽相淀积在孔20的内表面上以形成通孔10的绝缘部分12和密封部件22。随后，除去掩模21。除去掩模21的部分露出了阴极5，并且该部分作为阴极端子9。
密封工艺之后，当需要时除去汽相淀积在孔20中阳极3上的密封部件22。然后，掩模23提供在阴极5的露出部分上。如图2D所示，在端子形成工艺中汽相淀积铝以形成阳极端子7。同时，也汽相淀积铝以达到孔20中的阳极3，由此形成了通孔10的导电部分11。最后，除法了掩模23和汽相淀积在掩模23上的铝。
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7，它的负电极连接到阴极端子9。正性空穴由直流电源的正电极提供穿过阳极端子7和通孔10的导电部分11到达阳极3。提供至阳极3的正空穴穿过有机层4中的正性空穴传送层移动到发光层。绝缘部分12提供在通孔10的周围，由此正性空穴不可能不穿过阳极3提供到有机层4和阴极5。另一方面，电子由直流电源的负电极提供穿过阴极端子9到达阴极5。达到阴极5的电子通过有机层中的电子注入层和电子传送层到达发光层。
来自阳极3的正性空穴和来自阴极5的电子达到发光层并复合产生激子。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，这些层分别发绿光、蓝光和红光。绿、蓝和红光成分混合在一起视觉上成为白光。
由发光层发出的光部分由基板2穿过阳极3输出。其它的光达到阴极5。由铝制成的阴极5具有高反射性，由此到达阴极5的光被反射并穿过有机层4、阳极3以及基板2到外部。
根据第一优选实施例，可以得到以下有利效果。
(1)减小了有机EL元件1的不发光部分。
由于将电压提供到有机EL元件1的阳极端子7和阴极端子9提供在基板2的光输出表面的相对面上，阳极3、有机层4以及阴极5可以形成在衬底2的整个表面上。当电压提供在有机EL元件1的阳极端子7和阴极端子9之间时，光由基板2的基本上整个表面输出。由此，位于基板2的发光部分周围的不发光部分基本上消失了。
(2)阴极端子9也作为密封膜。
通过露出阴极5形成阴极端子9，该露出部分没有用密封膜6覆盖。然而，由于阴极5形成得具有至少0.5μm的厚度，所以阴极5不透气。由此，阴极端子9作为密封膜以防止环境的湿气和氧进入有机EL元件。因此，即使一部分阴极5用作阴极端子9，阴极端子9也可以防止形成暗点并防止由于环境的湿气、氧等进入有机EL元件1内造成有机EL元件1的寿命缩短。
(3)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。
(4)当形成密封膜6和阳极端子7时同时形成了通孔10。
通孔10使阳极3和阳极端子7物理地连接。形成导电部分11将阳极3电连接到阳极端子7。另一方面，通孔10延伸穿过有机层4和阴极5，由此要形成绝缘部分12，将通孔10的导电部分11与有机层4和阴极5绝缘。在第一优选实施例中，当形成密封膜6以防止湿气、氧等进入有机EL元件1内时，同时形成了通孔10的绝缘部分12。而且，当形成阳极端子7时，铝汽相淀积在通孔10内，同时形成了通孔10的导电部分11。因此，不需要准备用于形成通孔10的另一工艺。
(5)也密封了通孔10和有机层4之间的界面。
使用与密封膜6相同的材料同时形成通孔10的绝缘部分12。同时，密封除通孔10之外的一部分的部分密封膜和绝缘部分12连续并整体地形成。因此，通孔10和有机层4或阴极5之间的界面被密封膜6和绝缘部分12完全密封。因此，有机EL元件1防止了湿气、氧等穿过通孔10和有机层4或阴极5之间的界面进入有机EL元件1内。
(6)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的光被朝向阴极5上的基板2反射，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输出。
现在参考图3A和3B介绍根据本发明的照明装置30的第二优选实施例。图3A示出了根据第三优选实施例的照明装置30的示意性后视图。图3B示出了沿图3A中的线I-I截取的截面图。应该指出指示截面的斜线在图3A和3B中部分省略了。
如图3A所示，通过将第一优选实施例的有机EL元件排列成2×2矩阵形成照明装置30。有机EL元件1的每个阳极端子7连接到照明装置30的正电极31，每个阴极端子9连接到照明装置30的负电极32。所有的有机EL元件1通过框架(未示出)相互固定。正电极31和负电极32固定到基板33。此外，沿基板33的一侧提供电连接到正电极31的正端子34以及电连接到负电极32的负端子35。应该指出应该由实线指出的基板33的轮廓由虚线指示出。为易于识别，在图3A中，应由虚线指示出的有机EL元件1、阳极端子7、阴极端子9、正电极31以及负电极32的轮廓由实线指示出。
现在介绍有机EL元件1的阳极端子7与照明装置30的正电极31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30的负电极32之间的电连接方式。
如图3A所示，四个有机EL元件1中的两个设置成，使各阳极端子7排列在一条线上，各阴极端子9排列在一条线上。有两对有机EL元件1并且这些对相互接触。
照明装置30的正电极31包括连接到有机EL元件1的阳极端子7的两个支线31a和一个连接到正端子34的干线31b，干线31b用于连接两个支线31a。一个支线31a设置成连接两个同一直线上的阳极端子7。
类似地，照明装置30的负电极32包括连接到有机EL元件1的阴极端子9的两个支线32a和一个连接到负端子35的干线32b，干线32b用于连接两个支线32a。一个支线32a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以相互并联关系电学地排列。
现在介绍照明装置30的操作。
随着电压施加在照明装置30的正端子34和负端子35之间，电压通过正电极31和负电极32施加在有机EL元件1的阳极端子7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7和阴极端子9之间，因此所有的有机EL元件1同时发光。
根据第二优选实施例，得到以下有利效果。
(7)得到了由多串有机EL元件1形成的照明装置。
由于在照明装置30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34和负端子35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设置成相互接触排列，并且有效地减小了有机EL元件1的每个不发光部分，因此由于有机EL元件1同时发光，照明装置30中的有机EL元件1的所有部分输出光，由此整体变成一个大的照明装置。由于多个有机EL元件1设置得同时发光并且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30的收益率升高。
(8)容易更换形成照明装置30的有机EL元件1。
形成照明装置30的有机EL元件1连接到输出光的表面的相对面上的照明装置的电极(正电极31，负电极32)。因此，当形成照明装置30的一些有机EL元件出现故障或变劣时，可以容易地仅移除故障或变劣的有机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30内。
(9)即使形成照明装置30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30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。另外，多种发特定色光的材料可以掺杂在单个层中。多个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。
在根据第一优选实施例的有机EL元件1中，当形成密封膜6和阳极端子7时同时形成了通孔10，但是通孔10可以由其它部件形成。至于通过其它材料形成通孔10的方法，例如在阳极3的预定位置设置需要数量的用绝缘材料覆盖外表面的圆柱形微导体之后，通过膜淀积工艺、密封工艺以及端子形成工艺形成有机EL元件1的需要部件。同时，这些微导体将阳极3与阳极端子7电连接。
在第一优选实施例中，阴极5的厚度为0.5μm或更多，但是阴极5的厚度不需要为0.5μm或更多。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由密封膜6覆盖，因此部分阴极5不需要不透气并且可以具有0.5μm或更小的厚度。阴极端子9的一部分不必形成得同时作为一部分阴极5。形成阴极5之后，单独形成的阴极端子9可以提供在阴极5没有被密封膜6覆盖的那部分上，或者可以通过汽相淀积形成。
根据第二优选实施例的照明装置30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。
在根据第二优选实施例的照明装置30中，所有的有机EL元件1相互并联连接，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。
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，这里的各例子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。