专利名称：区域照明用的串联有机发光二极管器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种区域照明用的有机发光二极管(OLED)。
背景技术：
由发光二极管形成的固态发光器件正日益用于需要具有坚固耐用性和长寿命的应用中。例如，在当今的自动化应用中，发现了固态发光二极管(LED)。这些器件通常是这样形成的，即通过把提供一点光源的多个小型LED器件与玻璃透镜一起组合成一单个模块，玻璃透镜适当地设计成能控制希望用于特定应用的光(见，例如WO99/57954)。要制造这样的多个器件并将这些器件组装到一单个区域照明装置中，成本会很昂贵，而且结构复杂。此外，这些LED器件提供了对区域照明来说并不是较佳的光的点光源(例如见US-A-6,305,818)。
通过将材料沉积在一衬底上可制造有机发光二极管(OLED)。该方法能够在一单个衬底上制作单个的单片发光元件。现有技术描述了将作为附件的电致发光材料用于常用的照明(例如，授权给Chien的US-A-6,168,282的专利“具有灯座的照明装置的电致发光照明结构”)。在此情况下，电致发光材料并不主要用于照明。EP1120838A2描述了一种将多个瓦管安装在一安装衬底上以能产生大规模的照明器阵列。但是，这种结构仍然复杂且昂贵，对于某些应用情况也无必要。
消费者共用的发光器件与现有的照明设施，例如在美国公知的常见螺旋式灯座和在欧洲使用的插头式卡口灯座相兼容也是非常重要的。而且，消费者必须以最少的成本方便而安全地替换该发光器件。
成本原因限制了区域照明中OLED器件的应用。对照明应用来说使用常用的电源而将电能提供给OLED器件的传统方式成本太高。传统的无机点源LED器件使用的技术是不适用的，因为这些技术，例如，不能提供延长OLED器件使用寿命的反向偏压。
因此，需要结构简单、成本低和兼容现有照明设施的可替换OLED区域照明器。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种使用OLED器件的有效区域照明装置。
本发明的另一个目的是提供一种由可在现场有效制造的OLED器件制成的区域照明装置。
一种区域照明装置可实现这些目的，该区域照明装置包括(a)多个电连接的串联的隔开的OLED器件，这些器件包括一共用衬底，每个OLED器件同时在形成在该共用衬底之上；和(b)一与隔开的OLED器件系列中的第一个器件和最后一个器件相连接的电源。
本发明提供一种利用OLED器件优点的区域照明装置。本发明通过在一共用衬底上形成一OLED器件系列就能够现场制造。而且，通过串联OLED器件，能够简化器件电源的应用。本发明可使用不同的交流电压、频率和相位。为了应用于现有的照明设施，可利用一插座方便地适配于本发明。
图1a表示现有技术中OLED器件的部分剖视图；图1b表示另一个常见的现有技术中OLED器件的部分剖视图；图2a表示根据本发明所述的照明装置，它使用了在一共用衬底上形成的多个串联的OLED器件串；图2b表示一种根据本发明所述的具有一衬底接头和一匹配插座的区域照明装置的示意图；图3表示一种根据本发明所述的具有与电源相连接的多个串联的OLED器件串的区域照明装置的示意图；图4表示根据本发明所述的两串的串联OLED器件配对的示意图；图5表示根据本发明所述的由二极管组成的桥式电路的示意图；图6表示根据本发明所述的一种区域照明装置的示意剖面视图，该装置包括在一共用衬底之上的串联的OLED器件串；图7a表示根据本发明所述的一种区域照明装置的示意剖面视图，该装置由串联叠置的OLED器件串组成；这些器件包括位于相邻的单个发光器件之间的器件之间的电极；
图7b表示根据本发明所述的一种区域照明装置的示意剖面视图，该装置由一串联叠置的OLED器件串组成；这些器件包括位于相邻的单个发光器件之间的掺杂有机连接件；图8表示在一个共用衬底上的根据本发明所述的一排电绝缘的OLED装置阵列的示意图；图9表示一OLED的示意剖面视图；图10描述了本发明的另一个实施方案，其中柱形结构用作制造隔开的有机EL元件的内置掩膜。
具体实施例方式
根据本发明所述的装置使用一内置柱形结构。
可以理解，这些附图没有按比例绘制，这是因为单层太薄，而且不同层的厚度差别太大而不允许按比例进行绘制。
参考图1a，在单个衬底10上制造的一种现有技术中的OLED器件100，至少包括一有机EL元件14。导电元件12和16沉积在发光材料的下面和上面，可将电源提供给有机EL元件14。一盖子(未图示)附于衬底10并覆盖在有机EL元件14上，可保护材料并对OLED器件100进行密封，从而防止湿气污染材料。另一种可选择的方案是，在有机EL元件14之上沉积一密封层(未图示)，以能保护材料。一电源18与导电元件12和16相电连接，为OLED器件100提供电源。
有机EL元件14的构成有多个种，其中本发明在实践中最为成功。一种典型的结构100a如图1b所示，它包括一衬底10、一第一导电元件12、一有机EL元件14和一第二导电元件16，其中有机EL元件14包括一空穴注入层13、一空穴传输层15、一发光层17和一电子传输层19。EL有机元件14组合的总厚度优选小于500nm。在下面将详细地描述这些层。注意另一种可选择的方案是衬底可与阴极相邻，或者衬底实际上可构成阳极或阴极。
本发明可应用于一种区域照明装置，该装置包括沉积在一共用衬底上的多个串联的隔开的OLED器件串。每个OLED器件或者通过其上面沉积了材料的共用衬底(如果共用衬底是透明的)或者通过外罩或保护层(如果外罩是透明的)进行发光。另一种可选择的方案是，共用衬底和外罩或保护层都透明。而且，为了使制造、组装和设计成本最小化，并使区域照明装置的坚固耐用性最大化，该材料优选沉积到一单个共用衬底上(而不是将分离的平铺显示元件施用于第二衬底上)。该衬底可以是刚性的，由各种材料诸如玻璃之类的材料制成。另一种可选择的方案是，该衬底可以是柔性的，或一柔性衬底可在一侧或两侧施用于一第二刚性衬底上。
参考图2a，图示的一种区域照明装置200包括多个并联的串11。串联的OLED器件8的每个串11包括多个电连接的串联的隔开的OLED器件8，并包括一共用衬底10。每个OLED器件8同时形成在该共用衬底之上。该区域照明装置200包括一电源18，该电源18与串联的OLED器件8的每个串11的第一个和最后一个隔开的OLED器件相连接。该区域照明装置200实际上，例如，通过使用一单个真空室与一允许不同层沉积在共用衬底10之上的结构一起现场制造。该真空室可包括一个或多个接受有机和无机材料的舟，这些材料加热时可依次地蒸发和沉积在衬底上。这种结构利用了共用衬底上的OLED器件的优点，而不是现场制造。通过串联OLED器件，就可简化电源对器件的施加。本发明可使用不同的交流电压、频率和相位。图示的衬底10包括一位于衬底10一端上的接头10a。导电元件4和6(见图2a和2b)外露在接头10a上，并与电源18相连接。导电元件4和16从接头10a向多个串联的OLED器件的每个串中的第一个和最后一个OLED器件8导电。
参考图2b，该区域照明装置具有能够发光、并且如图2a所示的串联OLED器件8的多个串11(为了图示清楚该图中未显示)。所构成的位于衬底10一端上的接头10a能够机械地容设一互补的插座口30a。所提供的一插座30用于将电流从一外部电源(如一家用电网，未图示)连到接头10a、然后连到串联的OLED器件8的每串11的第一个和最后一个OLED器件，使有机EL元件14中的OLED材料发光，以此提供区域照明。所构成的接头10a最好保证它仅能够用一种方式(即，不能被向后插入)插入插座30中。在插座口30a中，设有与接头10a互补的导体，在衬底10插入插座30中时接头10a将电流提供给导电元件4和6。通过用与插座30准确对齐的接头从插座30中拔出衬底10、并拔出通过推压衬底10插入的一第二衬底10，就能够从插座30中物理移去衬底10。插座30优选包括功率调节电路以能将日常可用的电源转换为合适的电源形式，如果需要，该电源形式与常用的开关一样向OLED区域照明装置供电。
特别是，OLED区域照明装置可优选是一具有合适波形的特定整流电压；功率调节电路通过使用常用的电路能够提供该特定整流电压。特别是，功率调节电路可包括周期性反向发光有机材料的偏压的器件。
在一个优选实施方案中，分开制造衬底和材料与插座，以便为不同电源系统的市场定制插座。与此相比，衬底应该标准化，可被任何插座使用，以利于制造和市场规模化。而且，在特定应用中使用的具有不同形状或其它属性的衬底可使用一共用的插座，以此降低成本，提高效用。
或者通过调节，或者通过减小提供给材料的功率可控制发光材料的亮度。特别是，利用功率调节电路可获得并实现本领域中公知的脉宽调制方案(例如见EP1094436A2)。另一种可选择的方案是，例如通过减小提供给发光材料的电压或电流，可降低提供给发光区域的功率级。一亮度控制开关，例如可与一形成为环或滑动片的旋转可变电阻开关一起集成到插座上。该插座还可包括一使区域照明装置接通和断开的常用开关。还可把一外部开关(或者接通/断开或者可变)设置为控制OLED区域照明装置亮度的器件。
在一个优选实施方案中，插座直接与本地电网连接。另一种可选择的方案是，插座可插入一常用插座(例如，螺口或卡口插座)中，或者，在其它应用中，它包括插头的管脚，能被直接插入墙壁或延伸的塞线插头中。
在一系列OLED器件中，通过单一OLED器件的优选电压降根据OLED的特性从几伏特变化到20或30伏特。本地电网的电源通常是110伏特或240伏特，如果该电压直接施加于OLED器件，将会毁坏该器件。因此，在本发明中，一单个OLED区域照明装置包括多个如图2a和图3串联的OLED器件。
特别参考图3，通过改变串联的OLED器件8的数量调节流过串联的OLED器件8的每串11的电压降和电流。当电源18(交流电源)将一电压正向作用于串联的OLED器件8的每串11时，每个OLED器件8将消耗一部分有效功率，并发光。交流线电压为负时，OLED器件8将不会发光。但是，因为通过周期性反向偏置，可延长OLED器件8的寿命，因此负极线电压可用于反向偏置OLED器件8。
在区域照明装置中建立能提供冗余量的数组串联OLED器件8的串11是非常有用的，这样如果串联OLED器件8的一个串不能工作，其余串联OLED器件8的串11就能够继续发光。而且，与交流电源连接的串联OLED器件8的串11仅在正向偏压时发光，使光的工作循环为50％，可能很显著地闪烁。
如图4所示，通过配对串联的OLED器件8的两串11，并将一串与另一串反向连接，可将串联的OLED器件8的一串11的正极侧与配对的串联的OLED器件8的另一串11的负极侧相连接，反之亦然，每对中串联的OLED器件8的其中一个串11总是被正极偏置并发光，以此将工作循环提高到100％，并降低闪烁。本发明可延伸到串联的OLED器件8的四串11的组，每个相邻相位相差90度，以此还能降低可视的闪烁。
如果该区域照明装置需要一较低的电压或一直流电源，就能使用一常用的变压器和电源转换区域照明装置的功率。优选是一种具有有限功耗的设计结构。例如，可用本领域中公知的常用半波和全波整流电路建立一个直流电源。
如图5所示，在一个实施方案中，一个由二极管(D1-D4)和非变压器组成的桥式电路降低了电路功耗，并提供了一种可为OLED区域照明装置200供给DC电源的简单器件。还可通过使用一个跨接在区域照明装置200两端的分路电容C而改善该电源。
本发明能够通过使用发出不同颜色光的不同材料形成串联的OLED器件8的不同串11提供一种彩色区域照明装置。通过将电源提供给不同组合的串，就能获得不同的效果。一种实现多色区域照明装置的简单方式是提供红、绿和蓝色的串联的OLED器件8的串11。一单个开关(未图示)能够顺序地将电源先导通红色，然后再导通红色和绿色形成黄色；然后是红色和绿色和蓝色，形成白色；再是绿色和蓝色，形成青色；蓝色和红色，形成品红色；然后是绿色，最后是蓝色。如果每种颜色的开关以旋转转换的方式顺序设置，而且该开关在最后的单个连接之后的一间隔之后具有三种顺序连接方式，则可获得上述顺序。一类似的开关能够用于顺序地将电源接通平行的组，以提供可变的亮度照明。
本发明可广泛地用于日常应用中，例如，可用于台灯、落地灯或枝形吊灯中。另一种选择是，本发明可用作常用吊顶的平板照明装置。本发明还可用于使用直流电源的便携式照明装置。
在一个优选实施方案中，本发明可在一个包括由小分子聚合OLED组成的有机发光二极管(OLED)的器件中使用，这样的器件公开在，但不局限于共同转让的由Tang和其他人提出的专利号为US-A-4,769,292、授权日为1988年9月6日、名称为“具有改变薄膜发光区的电致发光器件”，以及共同转让的VanSlyke和其他人提出的专利号为US-A-5,061,569、授权日为1991年10月29日、名称为“具有有机电致发光介质的电致发光器件”专利文献中。有机发光材料的多个组合和变化可用于制造这种器件。
衬底本发明所述的OLED装置通常设置在与衬底接触的要么是阳极、要么是阴极的一支撑衬底上。与衬底接触的电极通常称之为底电极。通常，该底电极是阳极，但是本发明并不局限于这种结构。该衬底根据光发射的预期方向或者透光，或者不透光。对于通过衬底观察EL发射来说就需要透光特性。在此情况下通常使用透明玻璃或塑料。对于通过顶部电极观察EL发射的应用来说，底部支持体的透射特性并不重要，因此，可能形成光透射，光吸收或光反射。在此情况下使用的衬底包括、但不局限于玻璃、塑料、半导体材料、硅、陶瓷、和电路板材料。当然在这些器件的结构中必须提供一个透光的顶部电极。
阳极通过阳极观察EL发射时，阳极对所需发射来说应该是透明的或基本上是透明的。在本发明中使用的共用透明阳极是氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)和氧化锡，但是其它的金属氧化物可包括，但不局限于掺杂铝或铟的锌氧化物、氧化镁铟、和氧化镍钨。此外，这些氧化物、金属氮化物(如氮化镓)，金属硒化物，(如硒化锌)和金属硫化物(如硫化锌)可用作阳极。对于仅通过阴极电极观察EL发射的应用来说，阳极的透射特性并不重要，可使用任何导电的材料，可透明、不透明或反射。用于该应用的导体实例包括，但不局限于金、铱、钼、钯和铂。典型的阳极材料是透射的，或相反，具有一个4.1eV或更大的功函。所希望的阳极材料一般通过使用任何合适的方法如蒸发、溅射、化学气相沉积或电化学方法进行沉积。阳极在制造过程中通过使用公知的光刻工艺或使用掩模进行构图。
空穴注入层(HIL)在阳极和发射层之间提供一空穴注入层一般都非常有用。该空穴注入层可用于改善随后有机层的薄膜形成特性和便于空穴注入到空穴传输层中。在空穴注入层中使用的合适材料包括，但不局限于如在共同转让的US-A-4,720,432中描述的卟啉化合物，和如在共同转让的US-A-6,208,075中描述的等离子沉积的碳氟聚合物。在EP0891 121 A1和EP1 029 909 A1中描述了另一种可在有机EL器件中适用的空穴注入材料。
空穴传输层(HTL)空穴传输层至少包含一空穴传输化合物，如芳族叔胺，在此应该理解，后者是一种包含至少一个仅与碳原子键接的三价氮原子的化合物，和至少其中一个是芳香环的中的一员。在一种形式中，芳族叔胺可以是一芳基胺类，如单芳基胺、二芳胺、三芳胺、或聚合芳胺。Klupfel和其他人的US-A-3,180,730说明了示例性的单体三芳胺。在共同转让的US-A-3,567,450和US-A-3,658,520中Brantley等人公开了其它合适的三芳胺，这些三芳胺可用一个或多个乙烯基取代和/或包括含至少一个活性氢基的基团。
如共同转让的US-A-4,720,432和US-A-5,061,569中所述，更优选的一类芳族叔胺是包括至少两个芳族叔胺部分的那些。空穴传输层可由单一或芳族叔胺化合物的混合物形成。下面是有用芳族叔胺的示例1，1-双(4-二-对甲苯基氨基苯基)环己烷1，1-双(4-二-对甲苯基氨基苯基)-4-苯基环己烷4，4’-双(二苯基氨基)四联苯双(4-二甲基氨基-2-甲基苯基)-苯基甲烷N，N，N-三(对甲苯基)胺4-(二-对甲苯基氨基)-4’-[4(二-对甲苯基氨基)-苯乙烯基]茋N，N，N’，N’-四-对甲苯基-4-4’-二氨基联苯N，N，N’，N’-四苯基-4-4’-二氨基联苯N，N，N’，N’-四-1-萘基-4-4’-二氨基联苯N，N，N’，N’-四-2-萘基-4-4’-二氨基联苯N-苯基咔唑4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯4，4’-双[N-(1-萘基)-N-(2-萘基)氨基]联苯4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]对三联苯4，4’-双[N-(2-萘基)-N-苯基氨基]联苯4，4’-双[N-(3-苊基)-N-苯基氨基]联苯1，5-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]萘4，4’-双[N-(9-蒽基)-N-苯基氨基]联苯
4，4”-双[N-(1-蒽基)-N-苯基氨基]-对三联苯4，4’-双[N-(2-菲基)-N-苯基氨基]联苯4，4’-双[N-(8-荧蒽基)-N-苯基氨基]联苯4，4’-双[N-(2-芘基)-N-苯基氨基]联苯4，4’-双[N-(2-并四苯基)-N-苯基氨基]联苯4，4’-双[N-(2-苝基)-N-苯基氨基]联苯4，4’-双[N-(1-蔻基)-N-苯基氨基]联苯2，6-双(二-对甲苯基氨基)萘2，6-双[二-(1-萘基)氨基]萘2，6-双[N-(1-萘基)-N-(2-萘基)氨基]萘N，N，N’，N’-四(2-萘基)-4，4”-二氨基-对三联苯4，4’-双{N-苯基}-N-[4-(1-萘基)-苯基]氨基}联苯4，4’-双[N-萘基-N-(2-芘基)氨基]联苯2，6-双[N，N-二(2-萘基)萘基]胺]芴1，5-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]萘另一种有用的空穴传输层材料包括在EP 1 009 041中描述的多环芳烃化合物。此外，可使用聚合的空穴传输材料，如聚(N-乙烯基咔唑)(PVK)、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺，以及共聚物，例如还称之为PEDOT/PSS的聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸盐)。
发光层(LEL)如在共同转让的US-A-4,769,292和US-A-5,935,721更充分描述的那样，有机EL元件的发光层(LEL)包括一发光或发荧光材料，其中电致光是由于该区域中电子-空穴对重组的结果而产生的。该发光层可包括一单一材料，但是通常是由掺杂有一种或多种客体化合物的主体材料组成，其中光发射主要是来自掺杂剂和可为任何颜色。发光层中的主体材料可能是如下面所限定的电子传输材料，如上面所限定的空穴传输材料，或者是另一种材料，或者是支持空穴-电子重组的材料的组合。该掺杂剂通常是从高荧光染料中选择的，但不包括磷光化合物，如在WO 98/55561、WO 00/18851、WO 00/57676和WO 00/70655中所述的过渡金属配合物也是有用的。掺杂剂通常按0.01-10重量％渗入到主体材料之中。聚合物材料如聚芴p14L8-9)也可用作主体材料。在此情况下，小分子掺杂剂以分子形式分散入聚合物主体，或者该掺杂剂通过将一少量组分共聚到主体聚合体中进行添加。
一个选择染料作为掺杂剂的重要关系是定义为比较最高占有分子轨道和最低占有分子轨道之间能量差的带隙势能。为了进行从主体到掺杂剂分子的有效能量转换，一个必要的条件就是掺杂剂的带隙要小于主体材料的带隙。
公知有用的主体和发射分子包括，但不局限于，公开在共同转让的US-A-4,768,292；US-A-5,141,671；US-A-5,150,006；US-A-5,151,629；US-A-5,405,709；US-A-5,484,922；US-A-5,593,788；US-A-5,645,948；US-A-5,683,823；US-A-5,755,999；US-A-5,928,802；US-A-5,935,720；US-A-5,935,721；和US-A-6,020,078中的那些。
8-羟基喹啉(喔星)的金属配合物和相似的衍生物组成一类能够支持电致光的有用主体化合物。有用的螯合的喔星化合物的实例说明如下CO-1三喔星铝[别名，三(8-喹啉醇合)铝(III)]CO-2双喔星镁[别名，双(8-喹啉醇合)镁(II)]CO-3双[苯并{f}-8-喹啉醇合]锌(II)CO-4双(2-甲基-8-喹啉醇合)铝(III)-μ-氧代-双(2-甲基-8-喹啉醇合)铝(III)CO-5三喔星铟[别名，三(8-喹啉醇合)铟]CO-6三(5-甲基喔星铝)[别名，三(5-甲基8-喹林醇合)铝(III)]CO-7喔星锂[别名，(8-喹啉醇合)锂(I)]CO-8喔星镓[别名，(8-喹啉醇合)镓(III)]CO-9喔星锆[别名，(8-喹啉醇合)锆(IV)]其它种类的有用主体材料包括，但不局限于此蒽的衍生物，如9，10-双-(2-萘基)蒽和其衍生物，在US-A-5,121,029中描述的联苯乙烯亚芳基衍生物和吲哚衍生物，例如，2，2’，2”-(1，3，5-亚苯基)三[1-苯基-1H-苯并咪唑]。
有用的荧光掺杂剂包括，但不局限于此蒽、并四苯、氧杂蒽、苝、红荧烯、香豆素、若丹明、喹丫啶酮、二氰基亚甲基吡喃化合物、噻喃化合物、聚次甲基化合物、吡喃鎓和噻喃鎓化合物，芴衍生物，periflanthene衍生物和2-羟基喹啉化合物。电子传输层(ETL)在形成本发明有机EL元件的电子传输层时，使用的较佳薄膜形成材料是金属螯合的喔星化合物，该化合物包括喔星自身的螯合物(一般也称之为8-喹啉醇或8-羟基喹啉)。这样的化合物有助于注入和传输电子，呈现出较高的性能水平，在形成薄膜时便于制造。前面已列举了喔星的化合物实例。
其它的电子传输材料包括在共同转让的US-A-4,356,429中公开的各种丁二烯和在共同转让的US-A-4,539,507中公开的各种杂环荧光增白剂。吲哚和三嗪也是有用的电子传输材料。
在某些情况下，发光层和电子传输层可任选被收缩成一单层，该单层的功能是支技光发射和电子传输。这些层可在较小的分子OLED系统中和在聚合的OLED系统中被收缩。例如，在聚合系统中，通常使用一个具有如PPV的聚合发光层的空穴传输层，如PEDOT-PSS。在该系统中，PPV的功能是支持光发射和电子传输。
阴极仅通过阳极观察光发射时，本发明中使用的阴极可包括几乎任何导电材料。理想的材料具有良好的薄膜形成特性以能保证与下面有机层形成接触，在低压时促进电子注入，并具有较好的稳定性。有用的阴极材料通常包含一具有较低功函数(＜4.0Ev)的金属或金属合金。一种优选的阴极材料由Mg∶Ag合金组成，如在共同转让的US-A-4,885,221中描述的其中银的百分含量在1％至20％的范围内。另一种合适的阴极材料包括具有一与有机层(例如，ETL)形成接触的薄电子注入层(EIL)的双层，该有机层被一较厚的导电金属层覆盖。这里，EIL优选包括一较小功函数的金属或金属盐，如果这样，较厚的复盖层就不必具有较小的功函数。如在共同转让的US-A-5,677,572中所述，这样的一个阴极由薄LiF层组成，随后是较厚Al层。其它有用的阴极材料组包括，但不局限于在共同转让的US-A-5,059,861；US-A-5,059,862和US-A-6,140,763中公开的那些材料。
通过阴极观察光发射时，阴极必须透明或几乎透明。为了实现这样的应用，金属必须较薄，或者必须使用透明的导电氧化物，或是使用这些材料的组合。光学透明的阴极已经详细地在US-A-4,885,211；US-A-5,247,190；US-A-5,703,436；US-A-5,608,287；US-A-5,837,391；US-A-5,677,572；US-A-5,776,622；US-A-5,776,623；US-A-5,714,838；US-A-5,969,474；US-A-5,739,545；US-A-5,981,306；US-A-6,137,223；US-A-6,140,763；US-A-6,172,459；US-A-6,278,236；EP1 076 368，和JP3,234,963中进行描述。阴极材料通常通过蒸发、溅射或化学气相沉积进行沉积。如果需要，构图可通过多个公知的方法实现，这些方法包括，但不局限于穿过掩模沉积、如在共同转让的US-A-5,276,380和EP 0 732 868中所述的整体投影掩蔽，激光烧蚀和选择性的化学气相沉积。
有机层的沉积上述的有机材料通过一气相方法如升华作用进行适当沉积，但是能够从一流体，例如，从一含有粘合剂的溶剂中进行沉积以改善成薄膜性。如果该材料是聚合物，溶剂沉积则是有用的，但是也可使用其它的方法，如溅射或从给体片进行热转印。通过升华作用进行沉积的材料从一个通常由钽材料组成的、如在共同转让的US-A-6,237,529中描述的升华器“舟”蒸发，或者首先被涂覆到给体片上，然后在靠近衬底的周围升华。具有材料混合物的层能够使用分离的升华器舟，或者这些材料被预混合和从一单个舟或给体片中涂覆。使用掩模，整体投影掩蔽(共同转让的US-A-5,294,870)，空间限定的从给体片的染料热转印(共同转让的US-A-5,851,709和US-A-6,066,357)和喷墨方法(共同转让的US-A-6,066,357)能够实现构图的沉积。
封装绝大多数OLED装置对湿气和氧气，或者其二者是敏感的，因此它们通常在一惰性气氛，如氮气或氩气中，与除湿剂，如氧化铝、铝矾土、硫酸钙、粘土、硅胶、沸石、碱金属氧化物、碱土金属氧化物、硫酸盐、或金属卤化物和高氯酸盐一起进行密封。封装和干燥的方法包括，但不局限于在US-A-6,226,890中描述的那些方法。此外，本领域中公知的阻挡层，如SiOX，特氟隆、和交互的无机/聚合层可用于封装。
光学优化本发明的OLED区域照明装置使用多个或系列OLED器件，如果需要，为了提高这些器件的性能，这些器件使用不同的公知光学效应。这包括优化层的厚度以得到最大的光传输，提供介电的镜式结构，用光吸收电极代替反射电极，在显示器上设置防眩目或防反射的涂层，在显示器上设置一偏光介质，或者在显示器上设置彩色的，中性密度，或色彩转换滤光器。滤光器、偏光器和防眩目或防反射涂层可具体设置在盖子上或作为盖子的一部分。
图6表示根据本发明所述的OLED装置300的示意剖视图，该装置具有串联形成一串11的多个OLED器件32、34、36和38。为了便于说明，图中仅显示四个OLED器件32、34、36和38。应该理解，在大多数应用中，会在器件中包括更多的OLED器件。在衬底10的顶部，每个OLED器件有多个隔开的底电极22、24、26和28。隔开的底电极22、24、26和28通过掩模利用真空沉积设置，或者使用包含电极材料的油墨印刷成所需的图案。另一种可选择的方案是，隔开的底电极22、24、26和28能够在一连续层中准备，利用光刻法、激光划线或机械划线分为所需的隔开图案。在隔开的底电极22、24、26和28之上，设置多个隔开的有机EL元件42、44、46和48。其中每一个隔开的有机EL元件42、44、46和48具有至少一个在其对应隔开的底电极22、24、26和28的边缘之上延伸的有机层。在图3中，每个隔开的有机EL元件42、44、46和48覆盖其对应隔开的底电极22、24、26和28的左边缘。每个有机EL元件42、44、46和48的有机层终止在相邻的隔开的底电极22、24、26和28之间的间隔，或者它能够延伸超出该间隔，并覆盖下一个隔开的底电极22、24、26和28的右边缘到其左边。在隔开的有机EL元件42、44、46和48之上，设置多个隔开的顶电极62、64、66和68。每个隔开的顶电极62、64、66和68设置在其对应隔开的有机EL元件42、44、46和48的具体部分之上。一组对应的隔开的底电极、隔开的有机EL元件和隔开的顶电极形成一能够发光的OLED器件。每个隔开的顶电极延伸超出其对应的底电极和下一个隔开的底电极之间的间隔，并与后者形成电接触。因此，OLED器件38的隔开的顶电极与OLED器件36的隔开的底电极形成接触；OLED器件36的隔开的顶电极与OLED器件34的隔开的底电极形成接触；等等。在工作中一电压施加在器件32的顶电极62和器件38的底电极28之间，工作电流从一个器件流入下一个使所有器件同时发光。该驱动电压是四个OLED器件32、34、36和38的电压总和，但是驱动电流是一单个的OLED器件的电流，仅是作为OLED装置300的等效总面积的单个OLED器件的电流的四分之一。因为串联电阻的功耗等于工作电流的平方乘以串联电阻，因此在与包括一单个OLED器件而不是四个OLED器件的OLED相比时，该功耗能够显著地降低。隔开的有机EL元件和隔开的顶电极通过与形成隔开的底电极所使用的方法相似的常用掩模、印刷或划线方法进行制备，并根据使用的有机材料和顶电极材料进行选择。
OLED器件32、34、36和38还可以是叠置的OLED器件。在此情况下，每个OLED器件32、34、36和38包括一隔开的顶电极，一隔开的底电极、和多个叠置在两个电极之间的单个发光器件。如US-A-6,337,492中所述，在相邻的单个发光器件之间可能有器件之间电极。图7a是OLED装置400的示意剖视图，该装置包括具有透明器件之间电极的多个叠置OLED器件。为了便于说明，每个OLED器件32、34、36和38包括三个单个发光器件。例如，OLED器件32包括三个单个发光器件32a、32b、32c。顶部的单个发光器件32a包括一隔开的顶电极62a、一隔开的发光元件42a、和一隔开的器件之间电极22a；中间的单个发光器件32b包括一隔开的器件之间电极62b、一隔开的发光元件42b、和一隔开的器件之间电极22b；底部的单个发光器件32c包括一隔开的器件之间电极62c、一隔开的发光元件42c、和一隔开的底电极22c。OLED器件34的顶部单个发光器件34a的隔开的顶电极64a被制成与OLED器件32的底部单个发光器件32c的隔开的底电极22c形成接触；OLED器件36的顶部单个发光器件36a的隔开的顶电极66a被制成与OLED器件34的底部单个发光器件34c的隔开的底电极24c形成接触；OLED器件38的顶部单个发光器件38a的隔开的顶电极68a被制成与OLED器件36的底部单个发光器件36c的隔开的底电极26c形成接触。因此，OLED器件32、34、36和38形成串联。为了操作该装置，一电流作用在OLED器件32的顶部单个发光器件32a的隔开的顶电极62a和OLED器件38的底部单个发光器件38c的隔开的底电极28c之间。该电流将流过所有OLED器件32、34、36和38的所有单个发光器件，并在所有单个发光器件中产生发射的光。与一具有相同器件面积和在相同亮度级工作的常用OLED器件相比，根据本发明所述的装置400将在十二倍电压、电流仅为十二分之一的情况下工作。因此由于串联电阻引起的损耗将会显著地降低。
与图7a一起，使用单个的发光器件32b作为一个实例，可明白器件之间隔开的顶电极62b和隔开的底电极22b不必具有较高的横向电导率。这些电极的功能就是将正和负电荷提供给单个的有机EL元件42b，并具有足够的电导率以能允许电流流过这些层的厚度。如果这些电极的厚度较小，电阻率高达108Ω-cm的材料可用于这些器件之间电极。另一方面，最上端的单个发光器件32a、34a、36a、38a的隔开的顶电极62a、64a、66a、68a；和最底端单个发光器件32c、34c、36c、38c的隔开的底电极22c、24c、26c、28c必须具有较高横向电导率以能减小由于串联电阻产生的能耗。对于这些层，电阻率必须为10-3Ω-cm或更小。为了使用叠置的OLED器件制造根据本发明所述的OLED装置，实际上对器件之间电极来说优选使用具有高电阻率的材料。注意图7a中OLED器件38，隔开的顶电极68a向左侧延伸而超过其它所有层48a、28a、68b、48b、28b、68c、48c、28c的端缘以便它能够与下一个OLED器件36的隔开的底电极26c形成接触。器件之间电极层28a、68b、28b、68c使用高电阻率材料有助于在隔开的电极68a和其它器件之间电极层28a、68b、28b、68c之间发生偶然接触时防止单个发光器件被短路。图7b表示一种根据本发明的OLED装置410，它包括基于掺杂的有机连接件串联叠置的OLED器件。在一个共用衬底10上，有四个OLED器件32、34、36、38，每个器件包括三个单个发光器件堆置垛。相应地，设有四个隔开的顶电极62a、64a、66a、68a；四个隔开的底电极22c、24c、26c和28c。在每对隔开的顶电极和隔开的底电极62a和22c；64a和24c；66a和26c；68a和28c之间，设有三个通过掺杂的有机连接件连接的单个发光器件。例如，掺杂的有机连接件23a和23b用于连接OLED器件32中的三个叠置的单个器件，掺杂的有机连接件83a和83b用于连接OLED器件38中的三个叠置的单个器件等。OLED器件34的隔开的顶电极64与OLED器件32的隔开的底电极22c形成接触；OLED器件36的隔开的顶电极66a与OLED器件34的隔开的底电极24c形成接触；OLED器件38的隔开的顶电极68a与OLED器件36的隔开的底电极26c形成接触。因此，OLED器件32、34、36和38形成串联。为了操作该装置，一电流作用在OLED器件32的隔开的顶电极62a和OLED器件38的隔开的底电极28c之间。该电流将流过所有OLED器件32、34、36和38的所有单个发光器件，并在所有单个发光器件中产生发射的光。与一具有相同器件面积和在相同亮度级工作的常用OLED器件相比，根据本发明所述的装置400将在十二倍电压、电流仅为十二分之一的情况下工作。因此由于串联电阻引起的损耗将会显著地降低。
图8是表示OLED器件32、34、36、38和其相应隔开的顶电极62、64、66和68及一个隔开的底电极28的OLED装置300的顶视图。
除了能够减小由于串联电阻产生的功耗外，本发明的另一个优点是OLED装置分为串联的OLED器件时，一个短路缺陷是仅能致使该OLED器件处于非工作状态。串联中的其余器件OLED能够继续发光。作为一个整体来说OLED器件的输出会降低，但是这种情形要比由于单个短路缺陷使整个器件全部处于非工作状态的情形好得多。
图9描述了本发明的另一个实施方案，它表示具有一在一共用衬底10上串联的OLED器件的五串11a、11b、11c、11d、11e的阵列500。五串11a、11b、11c、11d、11e的每个串包括四个根据本发明所述串联的OLED器件。例如，串11a包括串联的OLED器件132、134、136和138。串11a、11b、11c、11d、11e相互形成电绝缘。本实施方案具有几个优点。如果存在一短路缺陷，仅有处于其中的OLED器件受到影响。例如，如果在串11c的OLED器件236存在一短路缺陷，就仅有OLED器件236受到影响，阵列500的总输出仅减少1/20。因此能够大大地降低短路缺陷所带来的影响。
在本发明的另一个实施方案中，串联OLED器件的每个串11a、11b、11c、11d、11e可包含能够发出不同颜色光的不同有机EL元件。一些串可用于发出蓝光，一些串可发出红光，而一些串可发出绿光。串联OLED器件的每个串能够发出一单色光以便形成一不同颜色光的重复图案。一常用的电气结构能够用于连接串联OLED器件的所有串的第一OLED器件的底电极，这些底电极产生相同颜色的光。同样，可连接产生相同颜色光的所有串的最后OLED器件的顶电极。串联OLED器件的串11a、11b、11c、11d、11e还能被单个驱动以实现不同的强度级。另一种可选择的方案是，如果串联OLED器件的串11a、11b、11c、11d、11e不等效，它们就能被驱动至不同等级以实现相同的强度级。
另一种可选择的方案是，电连接在阵列的串联OLED器件的每个串中的第一OLED器件的顶电极，并且电连接阵列的每个OLED装置的最后OLED器件的底电极。因此所有OLED装置进行并联，可用一共用电源进行驱动。
图10描述了本发明的另一个实施方案，其中柱状结构作为内置掩模，用作制造隔开的有机EL元件42、44、46和48及隔开的顶电极62、64、66和68。在该结构中，在衬底10上设置多个隔开的底电极22、24、26和28。然后通过在隔开的底电极22、24、26和28上利用光刻法形成多个隔开的柱状结构72和74。接着通过使用柱72和74作为内置掩模，一真空沉积方法用于制备隔开的有机EL元件42、44、46和48，及隔开的顶电极62、64、66和68。在柱72和74顶部上的有机元件材料43、45、47的涂层和在柱72和74顶部上的顶电极材料63、65、67的涂层允许隔开的有机EL元件42、44、46和48，及隔开的顶电极62、64、66和68相互隔开。隔开的柱72和74所处的位置要使每个隔开的顶电极与其下一个相邻的隔开的底电极形成接触以便形成串联。
本发明的其它特征包括如下区域照明装置，其中用于调节电源功率的功率调节电路包括一跨接在串联OLED器件上的分路电容。
该区域照明装置，其中用于调节电源功率的调节电路包括一桥式整流器。
该区域照明装置，其中桥式整流器是一全波桥式整流器。
该区域照明装置，其中全波桥式整流器包括二极管。
该区域照明装置，其中电源是50Hz的240v单相交流电，直接与区域照明装置相连接。
该区域照明装置还包括一插座，其特征在于电源通过插座与区域照明装置相连接。
该区域照明装置，其中共用衬底可活动插入插座。
该区域照明装置还包括调节由电源提供的功率的器件。
该区域照明装置还包括一插座和调节电源功率的功率调节电路，其特征在于功率装置调节电路位于该插座中。
该区域照明装置，其中调节电源功率的功率调节电路包括一半波或全波整流器。
该区域照明装置，其中调节电源功率的功率调节电路包括一跨接在串联OLED器件上的分路电容。
该区域照明装置，其中用于调节电源功率的功率调节电路包括一桥式整流器。
该区域照明装置，其中桥式整流器是一全波桥式整流器。
该区域照明装置，其中全波桥式整流器包括二极管。
该区域照明装置，其中电源是60Hz的120v单相交流电，直接与区域照明装置相连接。
该区域照明装置，其中电源是50Hz的240v单相交流电，直接与区域照明装置相连接。
区域照明装置还包括一插座，其特征在于电源通过插座与区域照明装置相连接。
该区域照明装置，其中共用衬底可活动插入插座。
该区域照明装置还包括调节由电源提供的功率的器件。
该区域照明装置还包括一插座和调节电源功率的功率调节电路，其特征在于功率装置调节电路位于该插座中。
该区域照明装置，其中调节电源功率的功率调节电路包括一半波或全波整流器。
该区域照明装置，其中调节电源功率的功率调节电路包括一跨接在串联OLED器件上的分路电容。
该区域照明装置，其中用于调节电源功率的功率调节电路包括一桥式整流器。
该区域照明装置，其中桥式整流器是一全波桥式整流器。
该区域照明装置，其中全波桥式整流器包括二极管。
该区域照明装置，其中串联的OLED器件的多个串被配对，每对串联的OLED器件中的一串与该对串联的OLED器件中其它串进行反向电连接。
该区域照明装置，其中串联的OLED器件的多个串四个分为一组，四个中每一组串联的OLED器件的每串以90度相差进行顺序驱动。
该区域照明装置，其中串联的OLED器件的多个串具有分开的电源连接以能提供可变的照明。
该区域照明装置，其中分开的电源连接包括一顺序给串联的OLED器件的多个串供电的单个开关。
该区域照明装置，其中串联的OLED器件的多个串具有分开的电源连接以能允许产生可变的照明，分开的电源连接包括一顺序给串联的OLED器件的多个串供电的单个开关。
该区域照明装置，其中串联的OLED器件的多个串产生不同的彩色光。
一种区域照明装置，其中每个隔开的OLED器件是一叠置的OLED器件。
一种区域照明装置，其中每个隔开的OLED器件是一叠置的OLED器件，其包括位于相邻单个发光器件之间的掺杂有机连接件。
一种区域照明装置，其中每个隔开的OLED器件是一叠置的OLED器件，其包括位于相邻单个发光器件之间的器件之间电极。
一种区域照明装置，其中每个隔开的OLED器件是一叠置的OLED器件。
一种区域照明装置，其中每个隔开的OLED器件是一叠置的OLED器件，其包括位于相邻单个发光器件之间的掺杂有机连接件。
一种区域照明装置，其中每个隔开的OLED器件是一叠置的OLED器件，其包括位于相邻单个发光器件之间的器件之间电极。
权利要求
1.一种区域照明装置，它包括(a)多个电连接的串联的隔开的OLED器件，这些器件包括一共用衬底，每个OLED器件同时形成在该共用衬底之上；以及(b)一个与隔开的OLED器件系列的第一个器件和最后一个器件相连接的电源。
2.如权利要求1所述的区域照明装置，其特征在于电源是60Hz的120v单相交流电，并直接与区域照明装置相连接。
3.如权利要求1所述的区域照明装置，其特征在于电源是50Hz的240v单相交流电，并直接与区域照明装置相连接。
4.如权利要求1所述的区域照明装置，它还包括一插座，其中电源通过插座与区域照明装置相连接。
5.如权利要求4所述的区域照明装置，其特征在于该共用衬底可活动插入插座。
6.如权利要求1所述的区域照明装置，它还包括调节由电源提供的功率的器件。
7.如权利要求6所述的区域照明装置，它还包括一插座和调节电源功率的功率调节电路，其中功率装置调节电路位于该插座中。
8.如权利要求7所述的区域照明装置，其特征在于调节电源功率的功率调节电路包括一半波或全波整流器。
9.一种如权利要求1所述的区域照明装置，其特征在于(a)多个隔开的OLED器件包括共用的衬底，每个隔开的OLED器件同时形成在该共用的衬底之上，其中每个隔开的OLED器件包括设置在衬底之上的隔开的底电极；(b)隔开的OLED器件的其中每一个器件包括至少一个在其对应隔开的底电极边缘之上延伸的有机层；和(c)多个OLED器件的其中每一个器件包括一个顶电极，该顶电极与其它顶电极隔开，并延伸到与一相邻OLED器件的隔开的底电极形成电接触，以便于OLED器件进行串联，而且电流在每个OLED器件的隔开的顶电极和底电极之间流动；并从该OLED器件的隔开的底电极流向下一个OLED器件的隔开的顶电极，从而减小由于串联电阻产生的功耗。
10.如权利要求9所述的区域照明装置，其特征在于电源是60Hz的120v单相交流电，直接与区域照明装置相连接。
11.一种区域照明装置，它包括(a)多个串联的OLED器件串，这些器件包括一共用衬底，每个OLED器件同时形成在该共用衬底之上；和(b)一与串联的OLED器件中每个串的第一和最后一个OLED器件相连接的电源。
全文摘要
一种区域照明装置，它包括多个电连接的串联的隔开的OLED器件，这些器件包括一共用衬底，每个OLED器件同时形成在该共用衬底之上；和一个与隔开的OLED器件系列的第一个器件和最后一个器件相连接的电源。
文档编号H05B33/12GK1483960SQ0312747
公开日2004年3月24日 申请日期2003年8月7日 优先权日2002年8月7日
发明者R·S·科克, 田元生, R S 科克 申请人:伊斯曼柯达公司