专利名称：电致发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电致发光装置，该装置上具有有机发光层和用于 电钝化该装置的封装层。
背景技术：
有机电致发光装置(有机EL装置)包括应用于衬底上的包括有机电 致发光层(0LED层)的分层结构(EL结构)、空穴导电(hole-conducting )层、阳极和阴极。这些层的典型厚度是100nm的数量级。施加于EL结 构上的典型电压介于2伏和10伏之间。此外，在OLED层和阴极之间，有 电子注入层，该层是由例如钡的具有低功函数的材料构成。随着时间 的推移，存在两种可能的效应对有机EL装置的发射特性产生不利影响 ，这些一方面是黑暗的、非发射区域的增加(EL装置随着时间的退化 )，另一方面是阴极和阳极之间的漏电流或短路造成整个装置的突然故 障。在现有技术中，由于黑暗区域的增加造成的有机EL装置的退化一 直归因于分层结构的部分对水/湿气的反应，这种反应随温度升高而增 加。因此电致发光结构被机械地封装，在所述封装和电致发光结构之 间的空间充满与整个分层结构完全化学惰性的干燥气体。这种机械封 装防止有机LED整体深度的进一步减少，阻止有机层的机械灵活性被开 发利用，并且作为附加的部分，造成有机LED尤其是大面积OLED的制作 更加昂贵。
为了保护有机LED免受水和氧气的渗透，文献US 5， 505， 985公开了 具有电绝缘材料的覆盖层的原始有机LED的附加涂层。该保护层的材料 尤其适用于防止湿气扩散到位于保护层下的层中。这种保护层的施加 优选发生于真空中，因为在施加过程中，保护层一定不能侵蚀(attack )有机发光层以及邻近该保护层的电极。具有这种保护层的电致发光 装置与没有这种保护层的电致发光装置相比，亮度相对于最初的亮度 具有较低的下降。
然而，有机EL装置的主要优势在于它可能产生覆盖大区域的细光 源(thin light source )。而正是在覆盖几平方厘米或更大面积的大面积
OLED层的情况下在生产过程中出现微粒(例如灰尘)是不可避免的。 在生产这些层时，出现在衬底上的微粒，例如直径远远大于电致发光 层厚度的灰尘微粒，会导致边缘性质不明确的空穴缺陷。在这样的空 穴内不存在分层结构或仅存在部分分层结构。这些缺陷导致阴极和阳 极之间产生不可接受的漏电流和短路。 一般来说，在这种情形下，直 到在OLED的操作过程中，由于光输出(light yield)的减少，不得不 提高工作电压以使得产生等量的光时，短路才会发生。和由于氧气或 水渗透进入光发射层的所导致的亮度的緩慢退化相比照，由于空穴缺 陷区域中的短路所导致的电致发光装置的故障变得很明显因为亮度突 然降至零。正是在大面积电致发光装置的情况下，空穴缺陷区域的短 路是目前为止导致电致发光装置发生故障的最普遍的原因。仅仅防止 湿气或氧气的渗透对故障率没有显著的影响。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种对有机电致发光装置的有效而且简 单的保护，其显著降低由漏电流和短路导致的故障率。
这个目的通过一种电致发光装置实现，此装置包括衬底；施加 于该衬底上的至少一个包括至少一个有机电致发光层的分层结构，该 有机电致发光层用于发射光，被安排在第一电极和第二电极之间，该 第 一 电极被安排在衬底所在的侧，该第二电极被安排在远离衬底的侧 ;与有机电致发光层有化学反应的材料构成的电绝缘层，该电绝缘层 适用于在空穴缺陷周围的限制的(confined)区域内将第二电极与有 机电致发光层分离。
空穴缺陷是指在生产电致发光装置的过程中没有材料沉积的区域 。空穴缺陷的原因是例如灰尘颗粒，由于在一个或多个方向涂敷( directional coating)过程中的遮蔽效应(shading-off effect )，导致 灰尘微粒周围区域没有材料沉积。如果在施加有机电致发光层的过程 中空穴缺陷的原因已经存在，那么有机材料也将在空穴缺陷的区域中 错过，并且两电极之间将存在短路的可能性。短路的可能性取决于电 致发光装置的操作过程中空穴缺陷区域的局部电场强度。因为第二电 极在这样的空穴缺陷的边缘的区域中成形不规则，因此可能具有尖锐 边缘，在场强显著上升时以及在随后的闪络(flashover)时存在着危
险。这种闪络可以本身就是电致发光装置故障的原因，要不然它产生
电桥(conductive bridge)以及在电桥里流动的自放大的漏电流，该漏 电流以后导致产生短路，进而导致产生电致发光装置的故障。关于在 两电路之间的短路的风险， 一旦电致发光装置已经完成，空穴缺陷的 原因是否仍存在于空穴缺陷的区域就不重要了。
从衬底看，作为所述第二电极与位于第二电极下方的电致发光层 分离的结果，由于空穴缺陷周围区域中的层内应力而引起的第二电极 远离第一阳极弯曲，因此增加了其和第一电极间的距离，这导致空穴 缺陷区域中两电极间场强的显著减少。由于第二电极的弯曲，空穴边 处的第二电极的尖锐边缘尤其被远离第一电极移动特别长的路线，这 至少显著降低了短路的风险，从而显著降低了故障率，尤其对于大面 积电致发光装置。
在这种情况下该绝缘层包括具有至少和位于电极间的层的电阻一 样高的电阻的材料，以便在两电极之间不会有漏电流经过绝缘层流走 。同时，这是一种侵蚀(attack)有机层的材料，以便减少对第二电
极的附着，通过这种方式第二电极在空穴缺陷的区域与有机层分离。 这些条件会由例如环氧树脂、聚酰亚胺、丙烯酸盐(acrylate)及酚脂 (phenolate)等各种聚合物来满足。
在一个实施例中，电绝缘层对第二电极是化学惰性的，使得附着 到第二电极上的绝缘层不会侵蚀第二电极的未损坏的区域。大面积未 被损坏的第二电极是电致发光装置必须产生的光亮所要求的。
在另一个实施例中，第二电极包括铝或包含铝的材料。这些种类 的材料以在分层结构内具有层内应力而著名，这使相当大的第二电极 的分离部分产生期望的弯曲。
在又一个实施例中，电绝缘层在环境压力下被施加。这比诸如用 于例如电极和有机层的真空涂敷提供较低的处理成本，并使得该施加 能够以液体的形式发生。如果将电绝缘层的材料作为一种增塑剂( plasticizer)中的溶液,皮施加于分层结构，那么不管是否仍然可能有 灰尘微粒粘在层上，这种材料能够充满空穴缺陷的整个区域，从而能 够在整个空穴缺陷区域分离第二电极。
在又一个实施例中，用热处理或光处理凝固电绝缘层。通过凝固 操作，将规定的停顿放入到该过程中，由此该第二电极从位于其下方
的有机层分离，而且由于对有机电致发光层和分离的第二电极的侵蚀 而不能发出任何光的那些区域的初始增长可以被限定在为了防止短路 所要求的范围。 一种热凝固处理方法是例如电绝缘层里的增塑剂的热
蒸发。另一种热凝固处理方法是双组分材料的固化(curing )。 一种光 凝固处理方法是例如用紫外线照明。
在一个替代实施例中，电绝缘层的材料以双组分混合物的形式被 施加。在这种情况下，双组分混合物包括硬化剂和粘结剂。其优势在 于绝缘层无需进一步的处理步骤而自身凝固的事实。
在又一个实施例中，电绝缘层的平均厚度大于1000nm，以确保电 绝缘层作为连续的电绝缘层覆盖下面的分层结构，用于用足够量的电 绝缘层材料填充空穴缺陷的所有区域。
在又一个实施例中，附加的(further)钝化装置被施加于电绝缘 层。该钝化装置意于保护电绝缘层免受要被阻止的机械损害(例如划 擦)以及化学效应(例如氧气或湿气渗透)。这种钝化装置可以是例如 机械封装，该机械封装具有在电致发光装置周围充满惰性材料、惰性 液体或惰性气体的空间体积。
在又一个实施例中，所述钝化装置是施加于电绝缘层的具有针对 氧气或者水的可忽略的扩散速率的有机层，诸如有机树脂。和具有机 械封装(盖子)的装置相比，这允许有机LED来保持它的机械灵活性。
本发明的这些和其他的方面从下文描述的实施例来看是易于理解 的且参照所描述的实施例而被阐明。
图l是空穴缺陷区域的分层结构的示意图。
图2示出根据本发明的具有显著(appreciably)降低的由短路和
漏电流而导致的故障率的电致发光装置。
图3示出根据本发明的具有机械封装的电致发光装置的实施例。 图4示出根据本发明的具有保护层并且没有机械封装的电致发光
装置的实施例。
具体实施例方式
电致发光装置的分层结构至少包括单独的薄层2， 3和4,这些层一
般是由干燥的、方向涂敷过程(例如真空沉积和/或溅射)所产生。在
这种方向涂敷过程中，诸如例如灰尘微粒之类的微粒13的存在，造成 要被涂敷的分层结构的部分或衬底遮蔽(shading off )，因此导致图l 所示的空穴缺陷。这种微粒(不一定是图l所示的球形)的直径通常比 单独层的厚度要大得多。由于在涂敷过程中的遮蔽，在空穴缺陷内不 存在或仅有部分电致发光装置的分层结构。空穴缺陷的形状和大小取 决于微粒13的位置和几何形状以及在薄层的生产过程中微粒13出现在 生长的(growing)分层结构里的时间。如果，由于微粒13，高电阻的 有机电致发光层2不再存在于空穴缺陷区域，那么闪络14可能在两电极 3和4间发生。在两电极间2到10伏的典型工作电压、100nm的典型电极 间距时，在电致发光结构存在20到100千伏/毫米的电场。甚至在局部 ，由于空穴缺陷处层边缘的非常小的曲率半径，空穴缺陷的边缘产生 实质上更高的电场强度。有机发光层的介电常数(e约等于3)和空穴 区域中的材料(通常为空气(的介电常数之间的差异，导致在 层缺陷边缘的临界区域的场强的进一步增加。此外，空气的电介质强 度比有机发光层的电介质强度要低很多，这进一步增加了电闪络发生 的风险。电极3和4之间的闪络14不仅导致非可控的电流，而且导致分 层结构的局部加热，这在有机发光层2中可能导致碳被局部释放。这种 碳停留在空穴缺陷的边缘，增加了空穴缺陷边缘的导电性，这在更大 得多的程度上促进了进一步闪络或漏电流的发生。这种自放大过程导 致电致发光装置被毁坏。这个过程的发生不取决于，根据电致发光结 构的实施例，阴极和阳极之间是否存在一个或多个有机层。
在一个实施例中，电致发光装置的分层结构包括有机层的薄封装
(package),该有机层具有电致发光层2 (例如具有100nm附近的典型 厚度的三(8-羟基壹啉)铝)，电致发光层2安排在两电极(如图l所示 的阳极3和阴极4)之间，两个电极中至少有一个是透明的，以允许产 生的光将被耦合出去(coupled out )。通常使用氧化铟锡(IT0)作为透 明的导电的电极材料。被用作非透明电极的是导电材料，诸如铝层， 例如100nm数量级的厚度。然而也存在两个电极都是透明的装置。分层 结构2， 3和4被施加到衬底1上。这种情况下对顶部发射器和底部发射 器进行了区别。底部发射器发射的发光光线穿过衬底l。在这种情况下
，阳极3包括氧化铟锡IT0层，阴极4包括铝层。分层结构也可能以相反
的顺序施加到衬底上。然后这种顶部发射器发光，不通过衬底，如图l 中所示，而是以相反的方向发光。在这种情况下，位于远离衬底侧的
透明电极可能包括透明材料或者足够薄的金属层。在有机发光层2和阳 极4之间，通常存在有机空穴导电层，典型的是大约50nm厚度的a-NPD (N, N' -二-(萘-2-基)-N，『-二苯基联苯胺)(在当前情况下未在图1中 示出)。在阴极4和有机发光层2之间，通常有薄的电子注入层，这种电 子注入层的材料具有低功函数，例如锂，铯或钡，这种层(也未在图l 中示出)对于将电子良好地注入到发光层中很重要。这种电子注入层对 湿气反应非常灵敏。本实施例中作为举例已经指出的材料，在其他实 施例中，可以被现有技术中已知的其他材料所代替。
空穴缺陷的可能性随着有机EL装置面积的增大而增大。然而有机
发光层的优势正好就是可能具有它们的大面积结构。但是，只有当电 极3和4间的闪络可被防止时，才能生产出具有低故障率的大面积有机 EL装置。具有图3中示出的效果的、由根据本发明的电绝缘层5导致的 空穴区域的钝化，表示了有效且廉价的解决方案。整个EL结构被电绝 缘层5所覆盖。
为了降低电极3和4之间发生闪络的风险，电绝缘层材料应具有比 空气明显高的介电常数。因此介电常数4. 5> e >1. 5的材料是有利的。 而且电绝缘材料也应具有比空气(约4-5千伏/毫米)明显更高的电介 质强度。
为了在空穴缺陷区域成功发生由电绝缘层5的电钝化，在施加过程 中，电绝缘层5必须完全移去(displace)仍存在于空穴缺陷区域中、 在空穴边缘和仍可能粘附在空穴边缘上的微粒13之间的空气。为了使 它能够穿透到可能很小的空腔内，液体电绝缘层5必须具有足够低的表 面张力。在这种情况下，具有低于2. 5*10—2 N/m的表面张力的适当的液 体是尤其有利的。除了其钝化效应外，电绝缘层5也可用于通过热传递 接触方法驱散电致发光装置在操作中产生的热量。
与不具有电绝缘层5的电致发光装置相比，通过根据本发明的电致 发光装置的钝化，可能成倍(by factors)地降低由电极3和4间的漏 电流和闪络所导致的故障率。这种改进的实现是借助于以下事实电 绝缘层5的材料化学侵蚀有机电致发光层2，或者在有机层的体系( system)情况下，至少侵蚀临近第二电极的有机层，这样导致第二电
极4与有机层2或有机层体系在空穴缺陷周围在区域4a中分离。在其他 的实施例中，电绝缘层5的材料也可能是有机层2的部分或者可能溶解 空穴缺陷周围区域的整个有机层2。在分离过程之后，在第二电极4内 电极的区域4a中的层内压力导致第二电极弯曲远离有机电致发光层2 和笫一电极3。这极大地增加了第二电极4a和第一电极3之间的距离， 因而至少略微降低了场强。作为分离过程的一个结果，第二电极4a在 空穴缺陷边缘可能具有的尖锐边缘指向远离第一电极，这意味着在这 个区域不再发生场强的过多增加。在分离过程中，电绝缘层5的材料必 须具有足够的流动性以充满由于分离过程而在第二电极4和有机电致 发光层2之间所形成的空间体积，以使电极3和4之间不产生降低的电介 质强度的气泡。然后视情况而定干燥或凝固液态或易流动的电绝缘层5 。取决于电绝缘层材料的材料，这可通过蒸发溶剂或由光凝固(例如 通过紫外线辐射)用热的方式完成。
环氧树脂是适于电绝缘层5的材料的例子。这些材料在第二电极4 上形成薄膜。由于第二电极的向上弯曲，在空穴缺陷区域中形成完全 充满溶液的在图2中示意性示出的形式的凸起。在凝固过程之后，即使 在高工作电压下，根据本发明的电致发光装置在工作中不会发生任何 短路。这种情况下施加了高达10伏特的电压。要产生根据本发明的效 果，层厚度应至少lMm，若用于生产目的，层厚度应不超过1000jLim， 优选介于IO "m至lOO ym之间。
用这种方法实现的电钝化可用于所有由有机小分子材料(称为 SM0LED)或聚合物构成的有机电致发光装置。大面积有机电致发光装 置尤其受益于对灰尘微粒较低的灵敏度，由于避免了昂贵的清洁室条 件，所以只需较低的生产成本。本发明可用于显示，发光的标志或通 常的照明目的。
图3是根据本发明的电致发光装置的又一实施例，即被封装的电致 发光装置的一側的视图。这种情况下，提供封装设备(钝化装置)来 提供保护以抵御环境湿气。所说的钝化装置包括盖子6，其通过胶接( adhesive-bonded)连接7，将具有有机发光层2的分层结构围起来且净皮 牢固地连接于其上。空间体积9充满干燥的气体(例如惰性气体)或者 干燥的液体(例如介电液体)。在封装内也可能安排吸气材料(getter material)来减少空间体积9内的湿气/水量。电致发光装置发射光IO
，穿过透明的第一电极3和透明的衬底1 (底部发射器)。在其他的实 施例中，封装也可能采用其他形式。为了使位于封装内的分层结构能 够被电驱动，导体8和3跑出该封装。除了图l中所示的分层结构，也可 以有其他的层，例如微型空腔层，以提高光的耦合输出(couple out )。这些可能的额外层不会以任何方式改变根据已经描述的实现基本目 的的本发明的方式。
参见图4，在另一个实施例中，图3中示出的用于防止电致发光装
置的发射特性由于湿气或氧气渗透进有机层的果而变得退化的机械封 装，可以被施加于电绝缘层5上的以额外的有机层6的形式的钝化装置6 代替。在其他的实施例中，当存在透明的电绝缘层5(例如由环氧树脂 构成)和透明的钝化装置(例如由玻璃构成)时，电致发光装置也能向远 离村底的一侧发射光ll (被称为顶部发射器)。在这种情况下，透明的 绝缘层担当玻璃的粘合剂。被用作透明的玻璃钝化装置6的玻璃可以例 如与被用作分层结构的玻璃衬底的玻璃相同。如图4所示，这种玻璃在 这种情况下可以将分层结构封装成为盒状，或者可以作为平面层施加 于绝缘层，在这种情况下，则必须用与如图3中所示的胶接连接7相似 的胶接连接封堵(close off)分层结构的侧面边缘。
实现本发明基本目的的不同的方法，即通过使用昂贵的清洁室技 术减少层缺陷数量，将意味着急剧上升的生产成本，并且不能完全防 止正好在大面积电致发光装置情况下出现层缺陷。
结合附图并在说明书中已经说明的实施例，只是根据本发明的用 于显著降低由漏电流和短路导致的故障率的电致发光装置的例子，而 不能理解为将权利要求限于这些例子。本领域的技术人士也能够想到 可替换的实施例，这些实施例同样也包括在权利要求范围内。从属权 利要求的编号并不是用来说明权利要求的其他组合不能构成本发明的 有利实施例。还有，说明书和权利要求中"一个"的使用并不能排除 存在多个装置、单元或元件的可能性。
权利要求
1. 一种电致发光装置包括-衬底(1)，-至少一个施加于所述衬底上的包括至少一个用于发射光(10)的有机电致发光层(2)的分层结构，所述有机电致发光层(2)被安排在第一电极(3)和第二电极(4)之间，所述第一电极(3)被安排在所述衬底所在的侧，所述第二电极(4)被安排在远离所述衬底的侧；-与所述有机电致发光层(2)有化学反应的材料构成的电绝缘层(5)，适用于在空穴缺陷周围的限制的区域内将所述第二电极(4)与所述有机电致发光层(2)分离。
2. 如权利要求1所述电致发光装置，其特征在于，所述电绝缘层(5 )对所述第二电极(4)是化学惰性的。
3. 如权利要求1或2所述电致发光装置，其特征在于，所述第二电 极包括铝或包含铝的材料。
4. 如前述任一权利要求所述电致发光装置，其特征在于，在环境 压力下施加所述电绝缘层。
5. 如前述任一权利要求所述电致发光装置，其特征在于，所述电 绝缘层(5)的材料被应用作为溶液。
6. 如权利要求5所述电致发光装置，其特征在于，能够通过热或光 处理凝固所述电绝缘层。
7. 如权利要求1-4中任何一个所述电致发光装置，其特征在于，所 述电绝缘层(5)的材料以双组分混合物的形式施加。
8. 如前述任一权利要求所述电致发光装置，其特征在于，所述电 绝缘层(5)的平均厚度大于1000nm。
9. 如前述任一权利要求所述电致发光装置，其特征在于，将附加 的钝化装置(6)施加于所述电绝缘层(5)上。
10. 如权利要求9所述电致发光装置，其特征在于，施加于所述电 绝缘层(5)上的钝化装置(6)是对于氧气或水具有可忽略的扩散速 率的有机层。
全文摘要
一种电致发光装置包括衬底(1)；至少一个应用于所述衬底上的包括至少一个用于发射光(10)的有机电致发光层(2)的分层结构，所述有机电致发光层被安排在第一电极(3)和第二电极(4)之间，所述第一电极(3)被安排在所述衬底所在的侧，所述第二电极(4)被安排在远离所述衬底的侧；与所述有机电致发光层(2)有化学反应的材料构成的电绝缘层(5)，所述电绝缘层适用于在空穴缺陷周围的限制的区域内将所述第二电极(4)与所述有机电致发光层(2)分离。
文档编号H01L51/52GK101395733SQ200780007757
公开日2009年3月25日 申请日期2007年2月21日 优先权日2006年3月3日
发明者H·F·博纳 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司