有机电子设备及其制造方法

摘要

本发明涉及一种设备，其包括第一透明导电层(102)、第二导电层(104)和功能层(103)，该功能层包括夹在所述第一与第二导电层之间的至少一个有机层以便形成功能有机层叠。至少一个通孔(110)被设置成把所述第一层(102)与所述第二层(104)的至少一段(112)电互连，该段与第二层的剩余部分电绝缘。本发明使得有可能向第一透明层均匀地提供电功率。所述通孔和段优选地是通过激光形成的，所述激光是穿过该透明导电层施加的。

权利要求

1.一种有机光电设备，其包括第一透明导电层(102；202；302)、第二导电层(104；204；304)和功能层(103)，该功能层包括夹在所述第一透明导电层与所述第二导电层之间的至少一个有机层以便形成有机功能层叠，其特征在于，至少一个通孔(110；210；310)被设置成把所述第一透明导电层(102；202；302)与所述第二导电层(104；204；304)的至少一段(112；212；312)电互连，所述段与第二导电层的剩余部分电绝缘并且被设置成用于向第一透明导电层提供电功率的旁路，从而允许把电功率均匀地分配到第一透明导电层，其中所述至少一个通孔是通过对有机功能层叠进行局部加热而形成的，从而形成石墨类导体。

2.根据权利要求1的有机光电设备，其中，至少一段(112；212；312)通过多于一个通孔电互连到所述第一透明导电层(102；202；302)。

3.根据权利要求1-2中任一项的有机光电设备，其中，多个所述段(112；212；312)彼此电互连。

4.根据权利要求3的有机光电设备，还包括被设置成紧接所述第二导电层的第三导电层(206)，所述第三导电层与所述第二导电层(204)绝缘并且电互连到所述多个段(212)，从而提供所述各段之间的电互连。

5.根据权利要求1-2中任一项的有机光电设备，其中，所述功能层(103)是适于把电流转换成光的有机发光层、或者适于把光转换成电流的有机光吸收层。

6.根据权利要求1-2中任一项的有机光电设备，其中，所述第一透明导电层被提供在透明基板(101；201；301)上。

7.一种用于制造基于有机的功能层叠的方法，其包括以下步骤：

-提供第一透明导电层(102；202；302)和第二导电层(104；204；304)；

-把包括至少一个有机层的功能层夹在所述第一透明导电层和所述第二导电层之间，以便形成有机功能层叠；

-将所述第二导电层的至少一段(112；212；312)与第二导电层的剩余部分电绝缘；以及-形成至少一个通孔，以便把所述第一透明导电层与所述至少一段电互连，其中，所述至少一段被设置成用于向第一透明导电层提供电功率的旁路，从而允许把电功率均匀地分配到第一透明导电层，并且其中形成至少一个通孔的步骤包括对有机功能层叠进行局部加热，从而形成石墨类导体。

8.根据权利要求7的方法，其中，对层叠进行局部加热是利用激光执行的。

9.根据权利要求8的方法，其中，所述激光是连续波激光。

10.根据权利要求7到9中任一项的方法，其中，电绝缘所述各段的步骤是通过利用激光去除所述第二导电层的部分来执行的。

11.根据权利要求10的方法，其中，所述激光是脉冲激光。

12.根据权利要求8的方法，其中，第一透明导电层被提供在透明基板(101；201；301)上，并且其中穿过所述基板施加所述激光。

13.根据权利要求7的方法，还包括以下步骤：

-把第二导电层的多个电绝缘段彼此连接。

14.根据权利要求13的方法，其中，把第二导电层的多个电绝缘段彼此连接的步骤包括以下步骤：-在所述第二导电层之上设置第三导电层，所述第三导电层与所述第二导电层绝缘；以及-通过进行局部加热把所述第三导电层与第二导电层的所述多个电绝缘段互连。

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括功能层的设备，该功能层包括夹在第一透明导电层与第二导电层之间的至少一个有机层。

背景技术

在这种设备中，所述功能层与所述导电层之间的电压交互。在某些情况下，该电压由该功能层(例如有机太阳能电池、有机光电元件、有机光电传感器)产生。在其他情况下，施加电压来驱动该功能层，比如有机光电二极管、有机发光二极管(OLED)。这种基于有机的设备通常由于其性能和低功率消耗而著称。例如，OLED由于其具有宽视角和快速图像响应而知名。
虽然在小面积应用(比如蜂窝电话显示器)中取得了商业上的成功，但是大面积有机设备遇到了技术难题。由于阳极层和阴极层是导电性有限的薄膜，因此它们无法在没有显著能量损失的情况下携带高电流。当其中一个电极层还必须是光学透明的以允许光穿过时，这一问题被进一步加剧。
为了解决这一问题，可以引入金属旁路，其结果是减小了有效透光表面。
US 2004/0031957公开了一种大面积有机发光设备。该文献描述了使用层叠结构来减小由于串联电阻所导致的功率消耗。然而，该问题对于非层叠的大面积OLED设备仍然存在。因此，期望有一种便宜的方法来处理电能损失的问题以及到所述透明电极层的整个表面的均匀电流分布。

发明内容

根据本发明的设备和方法满足了上述需求。
根据本发明的第一方面，本发明提供一种设备，其包括：第一透明导电层；第二导电层；以及功能层，其包括夹在第一透明导电和第二导电层之间的至少一个有机层，以便形成有机功能层叠。该设备还包括至少一个通孔，该通孔被设置成把第一透明导电层与第二导电层的至少一段电互连，该段与第二导电层的剩余部分电绝缘并且被设置成用于向第一透明导电层提供电功率的旁路，从而允许把电功率均匀地分配到第一透明导电层，其中所述至少一个通孔是通过对有机功能层叠进行局部加热而形成的，从而形成石墨类导体。
所述功能层可以包括具有不同功能(例如用于空穴注入、空穴传输、空穴阻塞、激子阻塞、电子阻塞、电子传输、电子注入或发光、光吸收层)的许多不同有机层或其混合，但是也可以包括比如三重态发射体的金属-有机材料或者比如电介质、半导体或者金属量子点或纳米粒子之类的无机材料。
本发明的第一方面使得有可能为第一透明层均匀地提供电功率。第一与第二层之间的互连优选地是利用多于一个通孔实现的。
根据本发明的一个优选实施例，第二层的多个电绝缘的段彼此电互连。在例如发光设备的情况下，这种解决方案允许对每个绝缘段进行简单的供电，从而为第一透明层均匀地提供电功率。在例如太阳能电池的情况下，这种解决方案允许简单的电流收集。
这种互连可以由设置在所述第二层之上(即与之紧接)的第三层提供，其中所述第三层导电，并且与所述第二层绝缘，并且电互连到第二层的所述多个电绝缘段，从而提供了所述各段之间的电互连。同样地，这样做允许简化的供电或者简化的电流收集
一个段可以通过多个通孔连接到第一层。与其中每个通孔都连接到单独的段的情况相比，这样做允许通过连接仅仅一个段很容易地连接到多个通孔。在其中各段直接连接到驱动电压的情况下，这种做法是特别有利的。
在一个段连接到多个通孔的情况下，该段可以具有一定的几何形式以便最小化对所述设备的透光表面的影响。作为一个例子，该段可以具有曲折结构。曲折结构将把第二层划分为两个部分，从而使得只有两个“指电极”形状的岛出现，这使得互连非常容易。由于一个指电极仅仅用来在通孔的帮助下把电流传送到第一透明导电层，因此有效发光表面变小。
所述通孔和段优选地由穿过所述透明导电层施加的激光形成。
所述通孔可以通过暂时地对包括所述导电电极层和功能层的整个层叠进行局部加热而形成，所述功能层包括处在所述导电电极层之间的至少一个有机层。这一点可以通过以下操作实现：穿过所述透明导电层施加连续波激光，从而生成时间上连续的热量，这导致所述有机层的隔离的高温分解，并且最终导致石墨类导体加上与来自电极的任何熔化金属的混合。
优选地，第一透明导电层被提供在透明基板上，并且随后可以穿过该基板施加激光。
根据本发明的设备可以有利地被用作发光设备，其中所述功能层是有机发光层。这种发光设备甚至在大面积上也可以给出均质光输出。
根据本发明的设备还可以被用在例如有机太阳能电池、有机光电元件、有机光电二极管、有机光电传感器或者有机存储器中。
本发明的另一方面提供一种用于制造有机设备的方法。该方法包括以下步骤：提供第一透明导电层和第二导电层；把包括至少一个有机层的功能层夹在所述第一透明导电和第二导电层之间；将所述第二导电层的至少一段与第二导电层的剩余部分电绝缘；以及形成至少一个通孔，以便把所述第一透明导电层与所述至少一段电互连，其中所述至少一段被设置成用于向第一透明导电层提供电功率的旁路，从而允许把电功率均匀地分配到第一透明导电层，并且其中形成至少一个通孔的步骤包括对有机功能层叠进行局部加热，从而形成石墨类导体。
这种方法允许制造其中有可能均匀地提供电功率或收集电流的设备。
暂时地对所述层叠层进行局部加热的步骤可以利用连续波激光来执行，所述连续波激光是穿过所述透明导电层施加的。把所述段电绝缘的步骤优选地是通过借助于脉冲激光去除第二层的某些部分来执行的，所述脉冲激光是穿过所述透明导电层施加的。
所述透明导电层可以被提供在透明基板上，在这种情况下，任何激光都可以穿过该基板被施加。已经发现，通过所述基板施加激光是出乎意料地有效的，并且对周围的各层只有很小的损害或者没有损害。
通过研究所附的权利要求书和下面的描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员将认识到，可以组合本发明的不同特征以产生不同于下面描述的实施例。

附图说明

下面将参照附图更加详细地描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的设备的示意性侧视图。
图2示出了根据本发明的一个替换实施例的设备示意性侧视图。
图3示出了根据本发明的另一个替换实施例的设备的示意性透视图。

具体实施方式

在下面的描述中，参照发光面板描述本发明。应当注意到，这并不是要限制本发明的范围，本发明同样适用于具有类似结构的许多有机功能层叠，其例如被用作有机太阳能电池或有机光电二极管。
图1示出了根据本发明的一个实施例的有机发光元件的示意性侧视图。在该例中，第一基板101(优选地是玻璃、塑料等等)被设置为用于该有机发光面板的保护层。在该层之下设置有第一透明导电层102。该第一层优选地是氧化锡铟(ITO)或氧化锌(ZnO)等等，或者由非常薄的金属层形成。夹在该第一层102和第二导电层104之间的是功能层103，其在这里是包括至少一个有机层的发光层。所述功能层和导电层(电极)通常被称作功能有机层叠。
所述发光层103一般可以包括许多有机层。在聚合物LED的情况下，其大多是两层层叠：空穴导体/发光聚合物，但是其可以包括更多层，比如发光聚合物上的蒸发有机空穴阻塞层。在小分子OLED的情况下，所述发光层是更加复杂的层叠，比如：空穴注入层、空穴传输层、发射层、空穴阻塞层、电子传输层，但是其可以包括更多层，比如三个不同的发射层以用来生成白光的发射。第二导电层优选地是钡(Ba)或钙(Ca)、铝(Al)、银(Ag)、硒化锌(ZnSe)等等的其中之一或者是它们的层叠，并且可以附加地包含诸如氟化锂(LiF)等等的注入层。
当在所述导电层(阳极和阴极)之间施加电势差时，带负电荷的电子从阴极层移动到所述OLED设备中。与此同时，通常被称作空穴的正电荷从阳极层移动到OLED设备中。当正和负电荷相遇时，它们重新组合并且产生光子。所述光子的波长(从而其颜色)取决于其中生成所述光子的有机材料的电子属性。在OLED设备中，所述阴极层或阳极层或全部二者对于所生成的光子是透明的，从而允许从该设备向外部发光。在图1中示出的实施例中，第一导电层102是透明的，并且将在箭头的方向上从所述有机发光面板发光。
此外，图1示出了两个通孔110和110’，其把第一导电层与第二层的至少一段112相连。每一段112通过空隙111与第二层104的剩余部分绝缘，已经从第二层中去除了所述空隙部分。从而所述通孔提供了把各段电连接到第一导电层的途径，以便实现均匀的电流分布。优选地，层104的剩余部分形成围绕所有各段112的已连接层。
根据一个优选实施例，所述通孔110、110’是通过利用连续波激光进行局部加热而形成的，利用显微物镜将所述连续波激光聚焦到小点尺寸，比如大约10μm的点尺寸。优选地，穿过所述基板101施加所述激光。对所述层叠的加热产生所述发射层103的局部高温分解，从而导致石墨类材料以及第二层的局部熔融。各层混合以形成导电相，从而形成通孔110和110’。
通孔110可以由单次静止激光射击形成(从而具有点状范围)，或者可以由几次相邻激光射击形成。可替换地，可以通过沿着一条线移动所述连续波激光而形成局部延伸的通孔。
此外，根据一个优选实施例，通过利用脉冲激光或其他结构化方法(比如沉积期间的阴影掩蔽)去除所述通孔110和110’周围的材料部分来形成第二层104中的空隙111。同样地，优选地穿过所述基板施加所述激光。
图2示出了根据本发明的一个替换实施例的有机发光面板的示意性侧视图。与图1中一样，第一基板201被设置为用于该有机发光面板的保护层。按照相同的方式，通孔210和210’穿过发射层203把第一透明导电层202与第二导电层204的各绝缘段212互连。所述通孔210和各段212可以如上面参照图1所描述的那样来产生。
在图2的实施例中，各段与第三导电层206互连，该第三导电层又通过绝缘层205与第二层204绝缘。该层206通过接触件213连接到各段212，从而提供所有各段212的互连。
所述绝缘层205(其由光致抗蚀剂之类的有机绝缘体或无机物构成，所述无机物例如是SiO2、氮化硅或二者的多层)可以被沉积在第二层204的整个表面上，其后第三导电(例如金属)层206被沉积在该绝缘层205上。通过对所述电绝缘段上的额外层206进行局部加热，可以在该额外层206与该电绝缘段之间产生接触件213。这种制作接触件的方法对于半导体/电介质/金属层叠的Si太阳能电池得到了良好证明。WO 02/25742教导了这种用于在太阳能电池中制作后接触件的方法。
可替换地，所述导电层206和绝缘层205是沉积在第二层204上的箔的两面。如上所述，通过进行局部加热，同样可以在导体面206与所述电绝缘段之间制作接触件213。
图2还示出了到根据本发明的一个实施例的有机发光面板的示例性电连接。在该例中，第一层202充当阳极，第二层204充当阴极。电源207向第三层206馈送电流，该第三层通过通孔与202相连接。
图3示出了根据本发明的另一个替换实施例的有机发光面板的示意性透视图。在该例中，第一透明导电层302充当阳极，第二导电层304充当阴极。此外，在该例中，第二层304的电绝缘段312被设置为曲折结构。该电绝缘段312通过通孔310与第一透明导电层302接触，并且充当阳极旁路，从而有可能把电功率均匀地分配到该层。由于该阳极旁路指电极不能发光，因此其应当被设计得尽可能小。图3还示出了发射层303和基板301。
虽然参照特定的示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员可以想到许多不同改变、修改等等。因此，所描述的实施例不意图限制由所附权利要求书限定的本发明的范围。例如，图3中示出的曲折形状可以具有适于互连各通孔的目的的任何几何形状。此外，可以根据所述有机层叠的目的和用途来适当选择用于任一层的材料，比如将其用作发光二极管、有机太阳能电池或光电二极管。此外，虽然在上面的描述中被提供在基板上的所述导电层是透明的，但是这并不必要。还有可能的是被提供在相对侧的导电层(其不与基板接触)是透明的。在这种情况下，优选地从该侧施加激光。最后，两个导电层可以都是透明的，在这种情况下可以从这两侧施加激光。