专利名称：包括辅助电极的平面发光器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种发光器件，更具体地，涉及到一种包含辅助电极的发光器件。
背景技术：
在包含象有机电致发光元件的发光元件和透明电极的显示器中，透明电极主要由，例如，氧化铟锡(ITO)或氧化锌(ZnO)构成。
透明电极的导电率低。因而，当使用透明电极时，靠近连接端区域的电阻和远离连接端区域的电阻有大的差别。这导致流经靠近连接端区域的电流值和流经远离连接端的区域的电流值有大的差别。电流值影响有机电致发光元件的发光亮度。从而，这导致发光亮度不均匀。
日本公开的专利公告第2002-156633号公开了一种液晶显示器，该显示器包含形成于透明电极之上的辅助电极，以控制不均匀亮度。
但是，在这样一种液晶显示器中，辅助电极由非透射材料构成。因此，辅助电极必须根据液晶象素形成，并且不能充分抑制不均匀亮度。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种即使在使用辅助电极时也减少不均匀亮度的发光器件。
为了达到上述目的，本发明提供配备透明衬底的发光器件，透明衬底包含光出射表面、入射表面和形成于光出射表面上的突出部分。发光元件在透明衬底的入射表面上形成。发光元件包含在透明衬底的入射表面上形成的透明电极。辅助电极在透明电极的一部分上形成。形成于透明电极上的薄膜层发射光。
本发明的另一方面提供一种配备包含光出射表面和入射表面的透明衬底的发光器件。光学片具有突出部分，并且它在透明衬底的光出射表面上形成。发光元件在透明衬底的入射表面上形成。发光元件包含形成于透明衬底入射表面上的透明电极、在透明电极的一部分上形成的辅助电极，和形成于透明电极上的用于发射光的薄膜层。
本发明进一步的方面是配备包含光出射表面和入射表面的透明衬底的发光器件。光出射表面包含用于使光漫射的漫射机构。发光元件在透明衬底的入射表面上形成。发光元件包含形成于透明衬底入射表面上的透明电极、在透明电极的一部分上形成的辅助电极，和形成于透明电极上的用于发射光的薄膜层。
本发明更进一步的方面是配备包含光出射表面和入射表面的透明衬底的发光器件。光学片在透明衬底的光出射表面上形成，并且包括用于使光漫射的漫射机构。发光元件在透明衬底的入射表面上形成。发光元件包含形成于透明衬底入射表面上的透明电极、在透明电极的一部分上形成的辅助电极，和形成于透明电极上的用于发射光的薄膜层。
通过结合附图和对本发明的原理的举例说明，下列描述将使本发明的其它方面和优点变得更清楚。
通过参考以下本发明优选实施例的描述以及附图，可以最好地理解本发明及其目的和优点。在附图中图1是根据本发明的第一实施例的透射液晶显示器的示意性透视图；图2是表示图1的透射液晶显示器中的光程的示意性横截面视图；图3是表示用于图1的透射液晶显示器的有机电致发光元件的辅助电极的示意图；图4是根据本发明的第二实施例的透射液晶显示器的示意性横截面视图；图5是根据本发明的第三实施例的透射液晶显示器的示意性横截面视图；图6是根据本发明的第四实施例的透射液晶显示器的示意性横截面视图；图7是表示用于根据本发明的另一个实施例的有机电致发光元件的辅助电极的示意图；图8是表示根据本发明的更进一步的实施例的有机电致发光元件的辅助电极的示意图；图9是根据本发明的另一个实施例的透射液晶显示器的示意性横截面视图；以及图10是根据本发明的再一个实施例的透射液晶显示器的示意性横截面视图具体实施方式
附图中，全文中相同数字用于相同或相似的元件。
(第一实施例)将参考图1～3描述根据本发明的第一实施例的有机电致发光器件3。有机电致发光器件3用作用于无源矩阵透射液晶显示器1的背光。
如图1所示，透射液晶显示器1包含无源矩阵液晶面板2和用作面发光器件的有机电致发光器件3。
液晶面板2，它是一种已知面板，包括第一透明衬底5、第二透明衬底6，以及布置在第一透明衬底5和第二透明衬底6之间的液晶层9。
两个偏振片11分别布置在第一透明衬底5的外表面和第二透明衬底6的外表面上。
在面向液晶层9的第一透明衬底5的表面上形成多个平行的滤色器10平行条。在每个滤色器10上形成电极7。
在面向液晶层9的第二透明衬底6的表面上形成多个相对电极8的平行条。相对电极8在正交于滤色器10和电极7的方向延伸。
液晶层9布置在电极7和相对电极8之间。第一透明衬底5和第二透明衬底6彼此相隔均匀的距离。在此状态下，密封件(未表示出)将透明衬底5和6彼此接合起来。电极7和相对电极8将液晶层9夹在中间。象素形成在电极7和相对电极8的交叉处。象素以矩阵方式布置。
如图1和2所示，有机电致发光器件3包含透明衬底12和有机电致发光元件(面发光元件)4。透明衬底12具有入射表面18和光出射表面17。有机电致发光元件4在透明衬底12的入射表面18上形成。
有机电致发光元件4用保护膜(未表示出)如钝化膜覆盖。
有机电致发光元件4包含形成于透明衬底12的入射表面18上的透明电极14、形成于面向透明衬底12的透明电极14的表面上的辅助电极13、形成于远离辅助电极13的透明电极14的表面上的有机薄膜层15，以及形成于有机薄膜层15上的金属电极16。
具有相对大的功函数(4eV或更大)的材料，如金属、合金、导电化合物以及这些物质的混合物优选用作透明电极14。金属，如Au，以及导电的透明或半透明材料，如CuI、ITO、SnO2以及ZnO可以作为适用于透明电极14的材料的实例。透明电极14是通过淀积或溅射这样的物质而形成的薄膜。
辅助电极13由非透射金属材料，如铝，构成。辅助电极13被并联到透明电极14，并且起降低连接端100(见图3)和有机薄膜层15之间的电阻的作用。辅助电极13以条状方式形成。而且，辅助电极13具有分支。辅助电极13的分支在靠近连接端100的区域排列疏松，而在远离连接端100的区域排列密集。靠近连接端100的区域是透明电极14和连接端100之间通过辅助电极13的距离短的区域。远离连接端100的区域是透明电极14和连接端100之间通过辅助电极13的距离长的区域。远离区域和连接端100之间的电阻通过辅助电极13的排列而减少。这减少了电压下降速率并抑制不均匀亮度的发生。
由于辅助电极13是由非透射材料制成，因此它降低了孔径效率。此外，如果辅助电极13由具有高热导率的材料如铝制成，辅助电极13会降低周围环境温度。由于辅助电极13降低了孔径效率以及温度，它使其附近的亮度减少。因而，设计者必须根据辅助电极13的性能布置辅助电极13。
在第一实施例中，辅助电极13之间的距离在靠近连接端100的区域中大。因此，在该区域的孔径效率高。在远离连接端100的区域中，辅助电极13之间的距离小。因此，该区域的孔径效率低。
具有小功函数(4eV或更小)的材料，如金属、合金、导电化合物以及这些物质的混合物，用于金属电极16。钠、钠钾合金、镁、锂、镁-铜混合物、Al/(Al2O3)、铟、稀土金属可用于形成金属电极16。金属电极16是通过淀积或溅射这样的物质而形成的薄膜。
有机薄膜层15可以是只包含发光层的单层结构。作为选择，有机薄膜层15可以具有多层结构，其中，发光层由空穴注入层、空穴输运层、空穴注入输运层、空穴阻挡层、电子注入层、电子输运层、电子阻挡层中的至少一种构成。
第一实施例的有机薄膜层15具有多层结构，它包含彼此叠加的空穴注入层、空穴输运层、发光层、电子输运层和电子注入层。红色发光层、绿色发光层和兰色发光层彼此叠加，从而有机薄膜层15发射白光。
透明衬底12是至少部分或完全透射可见光并由例如玻璃或树脂构成的衬底。在第一实施例中，使用玻璃透明衬底12。如图2所示，在透明衬底12的光出射表面17上形成和辅助电极13对应的具有三角形横截面的平行微棱镜或突出部分17a。
现在将参考图1和2描述液晶显示器1的操作。
当在有机电致发光元件4中的透明电极14和辅助电极13和金属电极16之间施加电压时，有机薄膜层15的发光层发射白光。大部分光向透明衬底12发射。
在第一实施例中，有机电致发光元件4的发光层是平面的。换言之，可以看到在平面上连续布置发光点。光从各个发光点向各个方向均匀发射。由于发光点连续布置在一个平面上，光从各个方向进入透明衬底12的入射表面18。因此，第一实施例的有机电致发光元件4是面发光元件。
关于包括有机电致发光元件4的有机电致发光器件3，现在将描述具有突出部分17a的透明衬底12的光程。如图2所示，从发光层发射的光进入透明衬底12。
在第一实施例中，从透明衬底12出射的光的临界角由玻璃的折射率和空气的折射率决定。以小于临界角的角度λ进入透明衬底12并到达光出射表面17的平面部分(除突出部分17a之外的部分)的光(在图2中用A表示的光)在透明衬底12和空气之间的界面(光出射表面17)被折射。光然后从透明衬底12出射。
如图2所示，光也以大于临界角的角度α或θ进入透明衬底12并到达光出射表面17上的突出部分17a(图2中用B或B′表示的光)。这种光在突出部分17a处的临界角用在入射点a或a′所画的切线c或c′决定。这种光在突出部分17a的表面的入射角是β或ρ。这样一种相对于每个突出部分17a的平面的入射角β或ρ小于或等于突出部分17a处的临界角。
因此，在以大于临界角的角度(α，θ)进入透明衬底12的光线中，到达突出部分17a的光线不完全反射进入透明衬底12并通过突出部分17a从透明衬底12中出射。换言之，如果整个光出射表面17是平面则不会从透明衬底12出射的光由于突出部分17a而出射。因此，从有机电致发光元件4发射的光也从和辅助电极13对应的部分射出透明衬底12的光出射表面17。即，光从透明衬底12的整个光出射表面17发射。设计者不必考虑被辅助电极13阻挡的光，而可以自由布置辅助电极13。
从透明衬底12的光出射表面17射出的光从液晶面板2的后表面(即，背离观看面板2的观看者的表面)进入液晶面板2，并被液晶面板2的每一个象素透射或阻挡。观看者从视觉上识别从液晶面板2射出作为整体，即作为形成符号和/或图象的光。
第一实施例的有机电致发光器件3具有以下优点。
(1)在第一实施例中，在透明衬底12的光由此出射的光出射表面17上形成突出部分17a。因此，即使光以大于临界角的角度(如角度α或θ)进入透明衬底12时，相对于每个突出部分17a的平面的光的角度小于或等于临界角。因此，光也从透明衬底12的光出射表面17的对应于辅助电极13的部分出射。即，光从透明衬底12的整个光出射表面17出射。这减少了亮度不均匀性，并允许设计者自由布置辅助电极13。
(2)突出部分17a只在透明衬底12的光出射表面17的对应于辅助电极13的部分处形成。因此，被光出射表面17的平坦部分反射并到达辅助电极13的光量(透明衬底内波导的量)轻微减少。换言之，被辅助电极13反射的光量轻微减少。这抑制了不均匀亮度的发生。
(第二实施例)在本发明的第二实施例中，无源矩阵透射液晶显示器30的有机电致发光器件33包括含有平面光出射表面34的透明衬底31，如图4所示。在透明衬底31的光出射表面34上布置棱镜片，棱镜片是光学片。至于其它方面，液晶显示器30的结构与第一实施例中的液晶显示器1的结构相同。
在和辅助电极13对应的棱镜片32部分处形成具有三角形横截面的平行微棱镜或突出部分32a。
第二实施例的有机电致发光器件33具有和第一实施例的有机电致发光器件3相同的优点。
(第三实施例)在本发明的第三实施例中，用于无源矩阵透射液晶显示器40的有机电致发光器件44的有机电致发光元件45包含辅助电极43。如图5所示，在面向透明衬底12的辅助电极43的表面上形成具有三角形横截面的平行微棱镜或突出部分43a。换言之，辅助电极43具有不平坦表面。至于其它部分，液晶显示器40的结构与第一实施例中的液晶显示器1的结构相同。
第三实施例的有机电致发光器件44具有除上述优点(1)和(2)之外的下列优点。
在面向透明衬底12的辅助电极43的表面上形成突出部分43a。因而，当在突出部分43a上被反射时，在透明衬底12中传播并到达辅助电极43的光的角度被改变。光角度的这种改变导致光从对应于辅助电极43的部分射出透明衬底12的光出射表面17。换言之，辅助电极43的突出部分43a增加了从光出射表面17对应于辅助电极43的部分出射的光量。这抑制了亮度不均匀性。
(第四实施例)在本发明的第四实施例中，用于无源矩阵透射液晶显示器50的有机电致发光器件54的透明衬底51包括具有不平坦部分的光出射表面51a(漫射机构)，如图6所示。光出射表面51a通过进行，例如，喷砂形成。至于其它部分，液晶显示器50的结构与第一实施例中的液晶显示器1的结构相同。
在第四实施例中，光出射表面51a使光漫射，从而使光从透明衬底51的光出射表面51a向各个方向均匀射出。这使得设计者能够自由布置辅助电极。
本领域的技术人员应该明白，本发明可以以许多其它特定形式体现，而不背离本发明的精神或范围。具体地，应该明白，本发明可以以下列形式体现。
在上述实施例中，有机电致发光元件用作面发光元件。但是，无机电致发光元件也可以用作面发光元件。即使使用无机电致发光元件，也获得了和使用有机电致发光元件时相同的优点。
在第一到第三实施例中，辅助电极以条状形式形成。但是，可以根据应用形成任何形状的辅助电极。如图7所示，例如，辅助电极13可以具有网状形式。而且，如图8所示，随着距连接端100的距离变大，辅助电极13b的组成部分之间的距离可以变窄。
在上述实施例中，考虑这样一个事实来构造辅助电极，压降量随着距连接端的距离变大而增加。但是，设计辅助电极时，也应该考虑其它事实。例如，当光发射时，热量集中在有机电致发光器件的中心部分。与有机电致发光器件的周边部分相比这增加了中心部分的亮度。考虑这一事实，在中心部分处辅助电极可以以集中形式形成。在这种构形中，辅助电极在中心部分释放热量并降低了孔径效率。这抑制了亮度的不均匀。
在第二实施例中，在透明衬底31的光出射表面34上布置包含突出部分32a的棱镜片32。在第四实施例中，透明衬底51包含具有通过进行，例如喷砂，任意形成的突出部分的光出射表面51a。代替这种结构，如图9所示，可以在透明衬底31的光出射表面34上布置光学片35，光学片35包括配备有漫射机构的光出射表面35a。漫射机构不限于上述结构，并且可以通过，例如，在透明衬底或光学片中包含珠状物而构造漫射机构。
在上述实施例中，辅助电极的分支在靠近连接端的区域疏松排列，而在远离连接端的区域密集排列。相反，辅助电极的分支可以在靠近连接端的区域密集排列，而在远离连接端的区域疏松排列。可以考虑电流值、孔径效率和发光热量之间的平衡来布置辅助电极。
在上述实施例中，通过疏松或密集布置辅助电极的分支，可以抑制亮度的不均匀。但是，也可以通过例如改变辅助电极的宽度来抑制亮度不均匀。
在上述实施例中，在对应于透明衬底的光出射表面中的辅助电极的部分处或在对应于棱镜片的光出射表面中的辅助电极的部分处形成突出部分。但是，可以在透明衬底的整个光出射表面上或棱镜片的整个光出射表面上形成突出部分。
在上述实施例中，有机电致发光器件(面发光器件)用于无源矩阵透射液晶显示器。但是，因此仅要求液晶显示器是透射的，有机电致发光器件可用于有源矩阵透射液晶显示器中。
在上述实施例中，辅助电极布置在透明衬底和透明电极之间。但是，在第一实施例中，辅助电极13可以在透明电极14和有机薄膜层15之间形成，如图10所示。相似地，在图4～6和图9所示的实施例中，辅助电极可以布置在透明电极和有机薄膜层之间。此外，有机电致发光器件可以包含两层透明电极，并且辅助电极可以在两层透明电极之间形成。
在上述实施例中，有机电致发光器件可以用作液晶显示器的背光。但是，本发明的有机电致发光器件也可以应用到，例如，标准发光器件如用于车辆的内部照明灯。
在第三实施例中，与图2所示的透射液晶显示器1相似的透射液晶显示器40包含具有不平坦表面的辅助电极43。同样地，图4、6和9所示的透射液晶显示器也可以包括具有不平坦表面的辅助电极。
本实例和实施例应该被认为是示例性的且不是限制性的，并且本发明不应该被限制于此处所给的细节，而是可以在附加的权利要求的范围和权利要求的等效范围内修改。
权利要求
1.发光器件(3)，包括包含光出射表面(17)和入射表面(18)的透明衬底(12)，和在透明衬底的入射表面上形成的发光元件(4)，发光元件包含形成于透明衬底入射表面上的透明电极(14)、在透明电极的一部分上形成的辅助电极(13)以及在透明电极上形成的用于发射光的薄膜层(15)，该器件特征在于透明衬底包括在光出射表面上形成的突出部分(17a)。
2.权利要求1所述的器件，其特征在于在光出射表面上对应于辅助电极的部分处形成突出部分。
3.发光器件(33)，包括包含光出射表面(34)和入射表面的透明衬底(31)，和在透明衬底的入射表面上形成的发光元件(4)，发光元件包含形成于透明衬底入射表面上的透明电极(14)、在透明电极的一部分上形成的辅助电极(13)以及在透明电极上形成的用于发射光的薄膜层(15)，该器件特征在于光学片(32)具有突出部分并且布置在透明衬底的光出射表面上。
4.权利要求3所述的器件，其特征在于在光学片上对应于辅助电极的部分处形成突出部分。
5.权利要求1～4中任何一个所述的器件，其特征在于突出部分是具有三角形横截面的棱镜。
6.权利要求1～4中任何一个所述的器件，其特征在于辅助电极包含面向透明衬底的不平坦表面。
7.权利要求1～4中任何一个所述的器件，其特征在于发光元件是有机电致发光元件。
8.权利要求1～4中任何一个所述的器件，其特征在于在透明衬底和透明电极之间形成辅助电极。
9.权利要求1～4中任何一个所述的器件，其特征在于在透明电极和薄膜层之间形成辅助电极。
10.发光器件(54)，包括包含光出射表面(51a)和入射表面的透明衬底(51)，和在透明衬底的入射表面上形成的发光元件(55)，发光元件包含形成于透明衬底入射表面上的透明电极(14)、在透明电极的一部分上形成的辅助电极(13)以及在透明电极上形成的用于发射光的薄膜层(15)，该器件特征在于光出射表面包括用于使光漫射的漫射机构。
11.权利要求10所述的器件，其特征在于在光出射表面上对应于辅助电极的部分处形成漫射机构。
12.发光器件(33)，包括包含光出射表面(34)和入射表面的透明衬底(31)，和在透明衬底的入射表面上形成的发光元件(4)，发光元件包含形成于透明衬底入射表面上的透明电极(14)、在透明电极的一部分上形成的辅助电极(13)以及在透明电极上形成的用于发射光的薄膜层(15)，该器件特征在于光学片(35)布置在透明衬底的光出射表面上并且包含用于漫射光的漫射机构。
13.权利要求12所述的器件，其特征在于在光学片上对应于辅助电极的部分处形成漫射机构。
14.权利要求10～13中任何一个所述的器件，其特征在于漫射机构包含任意形成的突出部分。
15.权利要求10～13中任何一个所述的器件，其特征在于辅助电极包含面向透明衬底的不平坦表面。
16.权利要求10～13中任何一个所述的器件，其特征在于发光元件是有机电致发光元件。
17.权利要求10～13中任何一个所述的器件，其特征在于辅助电极在透明衬底和透明电极之间形成。
18.权利要求10～13中任何一个所述的器件，其特征在于辅助电极在透明电极和薄膜层之间形成。
全文摘要
用于减少亮度不均匀性的发光器件(3)。该发光器件包括具有光出射表面(17)和入射表面(18)的透明衬底(12)和在透明衬底的入射表面上形成的发光元件(4)。发光元件包含形成于透明衬底入射表面上的透明电极(14)、在透明电极的一部分上形成的辅助电极(13)以及在透明电极上形成的用于发射光的薄膜层15。透明衬底包括在光出射表面上形成的突出部分(17a)。
文档编号H01L27/32GK1573468SQ20041004527
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月4日 优先权日2003年6月6日
发明者加藤祥文, 稗田真人, 牟田光治 申请人:株式会社丰田自动织机