大面积发光二极管光源制造技术

本发明专利技术涉及一种ＬＥＤ光源，其包括夹在两个电极层（２，４）之间的至少一层发光材料（３），尤其是有机发光材料。电极层（２，４）中的至少一个被结构化以形成电极分段（５）的图案，每个电极分段（５）经由直接电连接（６）而与其最近的相邻电极分段（５）中的至少三个电接触，所述直接电连接被设计成用作电极分段（５）之间的电熔断器。本发明专利技术允许设计具有均匀的光密度而没有较大发光区域失效风险的大面积ＬＥＤ光源。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种发光二极管(LED)光源，其包括夹在两个电极层 之间的至少一层发光材料，特别是有机发光材料，其中至少一个电极 层被结构化以形成电极分段(electrode segment)的图案。
技术介绍
有机发光二极管(OLED)包括至少一层在施加外部电压时发射处 于可见光光谱范围内的光的有机材料。该有机层也称为有源层，其被 夹在两个电极层之间以便为光发射而施加必要的电压。这些电极层中 的至少一层由导电材料形成，其对于由有源层发射的光波长而言是至 少部分透明的。还已知的是在电极层和有源层之间布置一层或若干其 它层。这些附加层例如可以用作电子或空穴传输层或注入层。这种OLED 光源的构造类似于带有两个电极板之间的有源材料的平行板电容器。存在对提供大面积LED光源的需要，其中有源层和电极层的横向 延伸从几个厘米变化到超过一米。OLED光源中的有源层的厚度典型地 为100 nm或者甚至更低。由于这个厚度很小以及这些层所布置在其上 的下面底部基板的粗糙度和不规则性，可能在两个电极层之间出现局 部或小面积的电短路。这种电短路的其它原因是在这些电极之间施加 太高的电压或者是层结构的老化。电短路所造成的泄漏电流抑制了把 电子注入到有源层内以致该层在高达整个光源面积的大面积中停止发 射光。短路的概率和数量与光源即有源层的几何面积成比例，这对于 大面积OLED或LED光源而言尤其成问题。US 6， 870， 196 B2公开了 一种包括多组OLED分段的OLED光源，每 组中的这些OLED分段被并联电连接而这些组被串联电连接。熔断器 (fuse)与每个OLED分段串联连接以便响应于电短路而断开到OLED分 段的电连接。由于该光源的OLED分段的串联/并联连接，所以电路短 路的发生只会影响光源的一个分段即对应的0LED分段，而其余分段都 保持不受影响并继续发射光。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种发光二极管(LED)光源，该光源能够被 设计成提供具有均匀光密度的大发光面积而没有由于电短路造成的较 大区域失效的风险。这个目的是通过根据权利要求1的LED光源来实现的。LED光源的 有利实施例是从属权利要求的主题或者在用于实施本专利技术的以下描述 和实施例中被描述。所提出的LED光源包括至少一层发光材料，其夹在两个电极层之 间并且在电极层之间施加超过阈值电压的电压时发射光。发光材料优 选地为有机材料以提供有机发光二极管(0LED)光源。然而，还可以 使用无机发光材料，尤其是适当的半导体材料。电极层中的至少一个 被结构化以形成紧密间隔的电极分段的图案。术语紧密间隔意思是电 极分段之间的间距小于电极分段在相应方向上的横向延伸。该图案的 每个内电极分段经由直接电连接而与其最近的相邻电极分段中的至少 三个电接触，这些直接电连接被设计成作为电极分段之间的电熔断器 而运行，尤其具有比电极分段更高的电流密度。术语内电极分段在本 文中意指不在由电极层的横向延伸所限定的区域边界处的电极分段。 这样的边界电极分段可以具有小于三个的最近邻近体。因此，电极层 中的至少一个被结构化以形成若干电极分段，这些电极分段被熔断器 的网格所包围，所述熔断器具有比电极分段更高的电流密度。因此所提出的LED光源包括夹在两个电极层之间连续的发光材料 层、即有源层。然而如本领域已知的，可以在电极层和有源层之间布 置其它层，如电子或空穴传输层或注入层。电极层中的至少一个是对由有源层所发射的光的至少一个波长范 围是至少部分透明的。这种导电材料的示例为IT0(铟锡氧化物)。而 且这两个电极层均可以由这样的材料制成，从而能够使得通过LED光 源的两个主表面发射所生成的光。所提出的LED光源的层序列被优选地布置在基板上。这个底部基成:、i个波长区域'l:须与基板和有源层之间的电极i对于其透明的波长区域至少部分地重合。这样的基板可以是刚性的、半刚性的或柔性 的并且可以例如由具有适当透明度的玻璃或聚合物制成。在制造工艺期间，在基板的表面上沉积底电极层。然后发光材料层被沉积或生长 在该电极层上，随后第二电极层被沉积在发光材料层上并且根据本发 明被结构化。这些层的沉积能够用已知的沉积技术(如化学汽相沉积 或溅射)来执行。电极层的图案化能够用已知的技术(如光刻结构化 技术)来执行。然而，如喷墨印刷、丝网印刷以及其它的技术也是可 能的。对于所提出的LED光源，大面积光发射能够用发光层和电极层的 相应的大的横向延伸来实现。由于对至少一个电极层进行图案化以及 提供被设计成作为电极分段之间的电熔断器的相应电连接，所以局部 电短路的发生只会影响发生短路的单独电极分段和相应的光源区域。 随后，连接这个电极分段与其邻近体的电连接(在下文中还称为熔断 器)断开以使得该短路与光源的其余区域电分离。换言之，在所提出 的LED光源中，这些熔断器形成环绕电极分段的网格，于是该网络在 发生短路的分段周围被局部破坏。局部短路因此与光源的其余部分分 离以使得其余网格保持电导通以进行未受干扰的光发射。因为每个熔 断器能够以这样的方式进行设计使得熔断器电阻不高于分段电阻-例如通过选择方形形状的熔断器分段，流过整个LED或0LED的电流的 变化几乎未被改变。这意味着即使利用优选的方形形状的熔断器分段， LED或0LED的光输出在视觉上也是未改变的。由于提供这些熔断器， 所以当发生局部短路时光源自行恢复。在光源的优选实施例中，电连接或熔断器由电极层自身形成，该 电极层优选为阴极层并且具有方形形状的形式。进一步的可能性是结 构化电极层以在电极分段之间形成较低厚度的区域。熔断器的主要特性是，与电极分段中的电流密度相比在这些电连 接中的电流密度更高，由于这个更高的电流密度，所以在电短路的情 况下这些电连接或熔断器由于温度上升和/或电迁移而自动被破坏或 断开。电迁移描述由高电流密度所引起的金属中的大量输送(mass transport)。 通过实验工作可知，金属条中的大量输送与 A*J2*exp(-Ea/hT)成比例，其中A是与金属条的横截面有关的常数， J是电流密度，Ea是活化能(单位eV) , k是波尔兹曼常数，且T是 温度。还已知，例如铝中的显著电迁移发生在数百kA/cn^的电流密度 时。从上面/〉式可以看出，电迁移因更高温度而被加速。本专利技术的中心思想之一是使用短路期间熔断器横截面面积内的过 量电流密度的效应以通过加热和/或电迁移而破坏熔断器链路本身。在 正常工作期间电流密度应当是低若干个量级。熔断器还可以由除了电极层之外的其它材料形成。然而，通过结构化该电极层来形成这些熔断器具有显著的优点整个LED光源能够 以用于制造这种光源的标准工艺来制造，其中电极层中的仅一个或两 个被另外结构化。或范围。该图案可二是-称的:非对称的 周期性的2非周期性的: 优选地，电极分段具有由至少n (其中n>=3)条直边组成的几何形式， 其中这些分段然后被布置成具有n个最近的邻近体，这些分段通过熔 断器而电连接到所述最近的邻近体。于是几何形式可以为例如三角形、 矩形或六边形。优选地，电极分段在图案中是等距隔开的。在进一步的实施例中，漫射器元件附着到光源的一侧或两侧(发 光侧)。利用这样的漫射器元件，从发光区的若干位置发射的光被混 本文档来自技高网...

【技术保护点】
ＬＥＤ光源，包括夹在两个电极层（２，４）之间的至少一个发光材料层（３），其中：　－所述电极层（２，４）中的至少一个由对于该发光材料层（３）所发射的光的波长区域至少部分透明的材料形成，　－所述电极层（２，４）中的至少一个被结构化以 形成电极分段（５）的图案，并且　－该图案的每个内电极分段（５）经由直接电连接（６）而与其最近的相邻电极分段（５）中的至少三个电接触，所述直接电连接被设计成用作所述电极分段（５）之间的电熔断器。　１、根据权利要求１所述的ＬＥＤ光源 ，其中所述发光材料是有机材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M帕拉维亚，D亨特，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]