专利名称：用于检修电致发光的有机半导体元件的方法
技术领域：
本发明涉及一种电致发光的有机半导体元件以及一种对其检修的方法。
背景技术：
本专利申请要求德国专利申请10 2007 007 853. 8的优先权，其公开内容通过引
用结合于此。电致发光的有机半导体(也称作所谓的0LED)目前主要用于平板显示屏。但其 在通常的照明应用方面也日益重要，因为其在低的电力消耗的情况下同时具有高的发光强 度。通常，电致发光的有机半导体包括衬底，在该衬底上在两个电极之间设置有发射光的有 机材料。非常普遍地由金属或者金属氧化物譬如铟掺杂的氧化锡(ITO)或者铟掺杂的氧化 锌(IZO)制成的电极用于使在复合时产生光的载流子尽可能平面地分布在有机材料上。通 过大面积的分布实现了改进的光输出。在此，由阴极将电子引入有机材料中，阳极以空穴形 式提供所需的正的载流子。有机材料典型地包括多个层序列，它们承担不同的任务。图10示出了两个电 极200和300的这种典型结构以及设置在这些电极之间的、在H. Becker等人所著SID Digest (2005)中提出的“0LED堆(OLEDItack) ”。通过各个层序列(它们的厚度在图10中 示例性地示出)将电子或者空穴输送至为生成光子所确定的层。这在此是堆的最上面的三 个层，该堆包括至少一个有机层1。同时，下部的层序列用于限制激子扩散或者阻挡不希望 的空穴输送或电子输送。例如，层S-TAD和I-TNATA用作空穴输送器或者电子阻挡器。由 此可以将空穴或者电子保持在为复合而设置的层中，通过这种方式提高了复合效率并且由 此提高了光输出。通过载流子复合而产生的光基本上可以通过阴极或阳极或者也可以通过 两者而耦合输出。将有机发光二极管用作光源的一个主要视点在于每面积单位所需的成本。通过目 前所使用的由铟掺杂的氧化锡或者掺杂的氧化锌构成的阳极和由导电层构成的阴极，由于 需要平版印刷工艺而引起显著的成本。尤其是大面积光源的制造由此导致提高的成本开 销。此外，会导致在实现例如对于所谓的顶部发射器所需的透明电极时的困难。在此，最上 面的三个层对于通过载流子复合而产生的光是透明的。在此，特别是使用透明导电氧化物 譬如氧化锑锡或者氧化铟锡，以及使用薄的金属电极。根据所使用的阴极材料，光学发光二 极管的制造工艺在此也与高的成本相联系。此外，电极的导电性经常有问题，由此降低了光 输出。
发明内容
因此，需要设计电致发光的有机半导体，借助这些有机半导体一方面可以改进光 输出而另一方面可以降低制造成本。另一任务是设计一种方法，其中在光输出方面没有较 大限制的情况下可以检修在有机发光二极管中的受损部位或者制造公差。该任务借助根据本发明的实施例的半导体本体元件来解决。在本发明中设计的是，在电致发光的有机半导体元件中，在其间设置有有机层序 列的两个电极中的至少一个电极被高导电性的有机层替代。由此，可以绕开尤其是在制造 发光二极管时出现的许多问题。相应地，根据本发明的电致发光的有机半导体元件包括衬底、设置在衬底上的第 一电极、第二电极以及有机层序列，其中该层序列设置在第一电极和第二电极之间并且在 此包括通过载流子复合而产生光的层。第一电极和第二电极中的至少一个电极包含高导电 性的有机部分层。根据本发明，高导电性的有机部分层负责使所输送的载流子平面横向地 分布并且由此是电极的主要组成部分。通过使用高导电性的有机部分层可以减少制造过程中的问题，其中这些问题是由 于目前所使用的导电氧化物或者金属电极而产生的。于是有利的是，高导电性的有机部分 层可以对通过载流子复合而产生的光至少是部分透明的。由此，形成简单且低成本地制造 具有至少部分透明的电极的有机发光二极管。附加地，可以实现具有高导电性的有机部分 层的两个电极。于是，可以特别简单地形成至少部分透明的部件。根据本发明的实施例，第一电极和/或第二电极构建为用于将不同类型的载流子 平面地输送至有机层。在本发明的一个扩展方案中，高导电性的有机部分层可以包括由所谓“小分子” 族、聚合物或者其他有机类构成的材料。其例如可以是PEDOTPSS (聚(3，4亚乙二氧基-噻 吩))聚(乙烯磺酸钠)化合物。尤其是掺杂的聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩适于作为掺杂的聚 合物。同样可能的是PANI:PSS材料或者由聚苯乙烯类构成的其他材料譬如聚苯乙烯磺酸 钠。如果高导电性的有机部分层包括由“小分子”类构成的材料，则其尤其是可以具有掺 杂的系譬如具有苯衍生物(Benzolderivat)的SiPC (酞菁锌)，其用作电子施主或者受主 (TCNQ)。其他例子包括具有电荷输送络合物(Ladungstransferkomplex)的金属氧化物，譬 如MeO-TPD/F4-TCNQ或者BEDT-TTF (四硫富瓦烯)材料，其为有机超导体。同样可能的是，高导电性的有机部分层具有以金属、有机盐或者纯无机盐掺杂的 聚合物。通过使用金属掺杂物可以改善导电性并且也改善了电荷类型的特性。于是可以实 现特定的η型或者ρ型。在本发明的一个改进方案中，金属化层可以施加在第一电极和衬 底之间或者施加在第二电极上。由此进一步改善了电极的横向导电性并且提高了光输出。根据本发明的实施例，衬底和第一电极对于通过所述至少一个有机层产生的光的 波长是至少部分透明的。根据本发明的实施例，第二电极对于通过所述至少一个有机层产生的光的波长是 至少部分透明的。根据本发明的实施例，至少一个电极的高导电性的有机部分层具有大于0. lS/cm 的导电性。在本发明的另一方面，至少一个第一电极包括第二导电部分层。该部分层相对于高导电性的有机部分层具有不同的导电性。通过附加的导电的、优选有机的部分层，可以进 行高导电性的有机部分层与其中进行载流子复合的有机层序列的匹配。例如，制造工艺因 此可以被简化。在本发明的另一可能的扩展方案中，导电的部分层包括掺杂的有机材料。该 材料可以设置在高导电性的有机部分层与有机层序列之间。此外，可以是合乎目的的是，第 二导电部分层具有与高导电性的有机部分层的导电类型不同的导电类型。由此，例如高导 电性的有机部分层可以用于电极并且其与有机层序列匹配。同样可能的是，第二导电部分 层包括无机材料例如金属。根据本发明的实施例，第二导电部分层设置在高导电性的有机部分层与所述至少 一个有机层之间。在本发明的另一改进方案中，设置有金属总线电极，其施加在高导电性的有机部 分层上并且由此施加在至少一个电极上。金属总线电极有利地用于降低表面电阻并且由此 降低由于电极的电阻引起的横向电压降。横向电流分布被进一步改善。根据本发明的实施例，第一电极和第二电极分别具有高导电性的有机部分层，在 该部分层上分别施加有金属总线电极。根据本发明的实施例，金属总线电极具有多个基本上平行地在高导电性的有机部 分层上走向的导体区段。在本发明的一个扩展方案中，第二电极也可以包括高导电性的有机部分层，其上 在需要时附加地施加金属总线电极。金属总线电极可以具有多个基本上平行走向的线路区 段。在使用分别具有高导电性的有机部分层的两个电极的情况下，总线电极的交错的、即交 替的结构是特别合乎目的的。由此可以有利地通过有机发光二极管实现不同电流路径上的 相同路径长度。非理想导电的层上的横向电压降被部分补偿。根据本发明的实施例，至少一个电极的平行走向的导体区段相对于另一电极的平 行走向的导体区段交错地设置。在本发明的另一扩展方案中，金属总线电极包括多个线路区段，这些线路区段彼 此导电地连接成蜂窝状的结构。这种结构导致改进了通过高导电性的有机电极的横向电流 分布，并且由此在相同电流消耗的情况下导致更高的光输出。在本发明的另一扩展方案中， 第一电极和第二电极具有基本上相同的表面电阻。在此所示的电致发光的有机半导体元件(其中至少一个电极具有金属总线电极 用于改善横向电压降)具有非常简单的检修可能性。在一种根据本发明的用于检修电致发 光的有机半导体元件的方法中，在第一步骤中检测在半导体元件的有机层中的受损部位。 这尤其可以通过对电致发光的有机半导体元件的视觉检查来进行。如果确定在有机层中的 这种受损部位，则检测总线电极的在所确定的受损部位的区域中的导体区段。此后有选择 地破坏所确定的这些导体区段以提高在有机层中的受损部位区域中的电压降。在并非毫无缺陷地制造的光源中，受损部位会引起局部短路，该短路导致电致发 光的有机半导体元件的损伤。通过有选择地破坏总线电极的在所确定的受损部位区域中的 导体区段，提高了所涉及的有机层中的电压降。通过这种方式产生了附加的电阻元件，由此 由于受损部位引起的局部短路对有机半导体元件没有有害作用。如果有源面积与所切除的 面积的比例保持足够大，则根据本发明的方法对照明元件的总功率没有影响。根据本发明的实施例，通过对电致发光的有机半导体元件的视觉检查来确定受损部位。对于有选择的破坏，尤其适合的是，激光束引起使总线电极的所检测到的导体区 段分开。
以下将参照附图借助多个实施例对本发明予以详细阐述。其中图1示出了本发明的第一实施例，图2示出了根据本发明的具有电极的多个部分层的第二实施例，图3示出了本发明的用于表示在不同电流路径中的相同的路径长度的一个实施例，图4示出了本发明的第四实施例，图5示出了本发明的第五实施例，图6示出了本发明的第六实施例，图7示出了不同的总线电极结构的两个实施例，图8示出了总线电极结构的另外两个实施例，图9示出了用于表明电流路径的视图用于估计横向电阻，图10示出了已知的有机半导体元件的结构的视图。
具体实施例方式图1示出了电致发光的有机半导体元件(也称为有机发光二极管)的一个实施形 式，该有机半导体元件具有电极结构，这些电极结构由高导电性的有机材料形成。在此，有机发光二极管被施加在衬底6上。该衬底6例如可以包括玻璃或者不导 电的透明有机聚合物作为透明的材料。在衬底6上施加有第一电极2，其包括高导电性的 有机层。该第一电极用于使载流子横向分布以垂直注入构建在其上的层序列中。此外，第 一电极2包括附加的以一种结构来设置的总线电极5，这些总线电极5包含多个平行设置 的金属导体区段。通过附加的导体区段，恰好在大的部件的情况下实现了载流子的改进的 横向分布并且由此实现了电流的改进的横向分布。高导电性的金属材料的施加被称作分流 (Shunting)并且例如可以通过ij-印制、丝网印刷或者阴影掩膜气相淀积方法来进行。具有产生光的部分层的实际的OLED堆被施加到具有高导电性的有机层的第一电 极2上。单个OLED堆(0LED表示有机发光二极管)可以包括多个有机层1。这些层有不同 的任务，例如注入载流子、输送载流子或者阻挡电子或者空穴。此外，应当通过多个有机层1 减少或者限制激子扩散。在OLED堆的被狭窄限定的区域内进行实际的载流子复合。在此， 由阴极引入的电子与阳极的空穴复合并且导致光子再生。通过例如施加载流子在其中复合 的不同的层也可以制造不同颜色的二极管。另一高导电性的有机层作为第二电极3被施加到OLED堆上，该有机层可以是阳 极。其附加地可以包含另外的以某种结构设置的、由多个平行设置的导体区段构成的总线 电极4。这些电极可以具有不同的材料，这是特别有利的，因为空穴和电子被注入并且它们 具有不同特性。由此选出良好的空穴导体或者电子导体。在第二电极3的上侧上的、以某种结构设置的总线电极4可以通过简单的气相淀积、压印等措施来施加。同样地，也可以实现第一电极2的总线电极5的结构。为了改进层彼此间的匹配，可以在电极2和3内设置附加的有机且导电的部分层。图2示出了一个这样的实施例。在此，第一电极2包括高导电性的第一有机部分 层21以及第二导电部分层22。高导电性的第一有机部分层21与第一电极2的总线电极5 电连接。可以是有机的或者是金属化层的第二导电部分层22用于在能量水平或者工艺兼 容性方面与OLED堆的下面的层或者至少一个有机层1匹配。尤其是当例如对OLED堆的第 一层和高导电性的有机部分层21的制造需要不同的工艺和制造方法时，这种扩展方案于 是特别合乎目的。如果OLED堆的有机层1与有机高导电性的部分层21彼此以不希望的方 式反应，则第二导电部分层22也可以是合乎目的的。在此情况下，附加的第二导电部分层 22用作针对不希望的化学反应的隔离物。同样地，第二电极3包括在上侧的高导电性的有机部分层31以及第二导电部分层 32，该第二导电部分层设置在高导电性的有机导电部分层31与所述至少一个有机层1(例 如OLED堆)之间。第二导电部分层32在此也用于使高导电性的有机部分层31与OLED堆 或者所述至少一个有机层1更好地匹配。OLED堆在此扩展方案中仅仅包括一个有机层1， 在该层中通过载流子复合进行光子生成。在此为了保证尽可能高的复合效率并且由此保证 光输出，电极2和3以其高导电性的有机部分层21和31平面地施加在OLED堆上。为了进 一步改进横向的电流分布，附加地在电极2和3的两侧上设置有总线电极4和5。有机电 极2和3的最大允许的表面电阻Rsqr可以作为几何边界条件以及所需电流密度j的函数 来估计。对此图9示出了圆形以及方形电致发光的有机半导体元件的两个示意图。圆形的 半导体元件具有为R的半径，而方形元件具有长度L以及宽度W。圆形的半导体元件从外部 与电流源相连，用于输送电流I。相应地，方形半导体元件在一侧与电流源相连。至电流源 的输送装置分别具有无限的导电性。此外，应假设的是，通过OLED堆并且由此通过有机层序列或者所述至少一个有机 层1的、在此垂直于视图平面的实际电流密度j在该平面中是恒定的。所有流经电致发光 的有机半导体元件的电流I因此由电流密度j与该布置的面积相乘而得到。对于具有半径 R的圆形电致发光的有机半导体元件，因此在第一近似中在电极上的最大横向电压降Umax 为Umax =^-RsqrI = UsqrR1J在具有宽度W和长度L的方形布置的情况下，对于最大的横向电压降Umax得到Umn ^R,! =对于照明应用而言，光输出非常重要。其典型地可以为lOOcd/m2至5000cd/m2。在 光输出为lOOOcd/m2并且所力争实现的效率为50cd/A的情况下，得到j = 20A/m2的电流密 度。在工作电压Ub为大约Ub = 5V的情况下，最大横向电压降不应超过Umax = IOOmV的值。 由此，根据半径R = Imm得到表面电阻Rsff小于/^= ^ = SOKi
Λ J在半导体元件方形布置并且总线电极结构以间隔L = 0. 5mm地平行走向的情况 下，电阻Rstff等于
权利要求
1.一种用于检修电致发光的有机半导体元件的方法，其中至少一个电极(21，31)具有 金属总线电极(5，4)用于改善横向电压降，该方法包括确定在半导体元件的有机层(1)中的受损部位；检测在所确定的受损部位的区域中的总线电极(5，4)的导体区段；有选择地破坏所检测的导体区段，用以提高在有机层中的受损部位的区域中的电压降。
2.根据权利要求1所述的方法，其中通过对电致发光的有机半导体元件的视觉检查来 确定受损部位。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中通过对所检测的导体区段的激光束引起的分 离来进行有选择的破坏。
全文摘要
本发明涉及一种电致发光的有机半导体元件，其包括衬底(6)以及设置在衬底(6)上的第一电极(2)。该半导体元件还包含第二电极(3)以及至少一个有机层(1)，所述至少一个有机层设置在第一电极和第二电极(2，3)之间。所述有机层包括通过载流子复合而产生光的层。第一电极和第二电极中的至少一个电极包含高导电性的有机部分层(21，31)。
文档编号H01L51/56GK102064285SQ201010522680
公开日2011年5月18日 申请日期2008年2月1日 优先权日2007年2月16日
发明者蒂尔曼·施伦克尔, 马库斯·克莱因 申请人:奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司