[發明專利]有機發光器件及其光抽取結構的制作方法

有效

• 申請號: 200910190594.6
• 申請日: 2009-09-29
• 公開（公告）號: CN101694868A
• 公開（公告）日: 2010-04-14
• 發明（設計）人: 劉萍;陳文彬
• 申請（專利權）人: 深圳丹邦投資集團有限公司
• 主分類號: H01L51/50
• 分類號: H01L51/50;H01L51/52;H01L51/54;H01L51/56
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

【技術領域】

本發明涉及光電子技術，尤其是一種具有較高光抽取效率的有機發光器件及其光抽取 結構的制作方法。

【背景技術】

自C.W.Tang的開創性工作開始，有機發光器件(OLED)在亮度、效率、穩定性方 面都有了極大的提高，綠光的效率可達100lm/W以上，白光效率也已達幾十lm/W，基于 玻璃基板的OLED顯示器已經實用化，基于柔性基板的顯示器和光源也已得到證明。隨 著性能的進一步提高，OLED具備了向功率器件發展的可能。

高強度OLED功率器件要求OLED具有更高的效率，具有更高的亮度，能承受更高 的電流密度，具有更長的壽命。比如OLED光源，隨應用領域的不一樣，可要求在幾千 cd/m²以上的亮度下，達到幾萬小時以上的壽命；有機電泵浦激光器要求OLED工作電流 密度達到幾百甚至上千A/cm²。由于高強度OLED器件同時也意味著高功耗，而大部分的 能量將轉化為熱能，因此高亮度、高電流密度將引起一系列的熱效應，使OLED效率降 低，壽命縮短甚至燒毀。Kim的研究表明，OLED的自熱和玻璃基板低的熱導率是OLED 黑斑形成的主要原因。即使是OLED顯示器，隨著顯示器面積增大，分辨率提高，設計 合理的熱管理機構將大大提高顯示器的壽命。

因此，要實現高強度OLED功率器件，提高OLED的發光效率是核心，降低OLED 的熱效應，加強OLED的熱管理是必要保證。在高強度OLED功率器件領域，由于低的 導熱系數，玻璃和柔性基板將面臨嚴峻的熱效應方面的考驗。

有機發光器件的發光效率可以用量子效率來表示，量子效率又分為內量子效率和外量 子效率。OLED器件的發光機理是空穴和電子在發光層中復合發光，電能直接轉換為光能。 內量子效率是指器件中產生的所有光子的總數與注入的電子空穴對數之比，外量子效率是 指在某一個方向上器件發射出來的光子數與注入的電子空穴對的數量之比。內量子效率反 映的是載流子在器件內部形成激子，并復合發光的效率，闡述的是器件的內部物理機理； 而外量子效率反映了器件對外的發光效率。并不是所有的光子都能成為器件的外輸出光， 能成為外輸出光的光通量與OLED內部總光通量之比這里定義為光抽取效率。外量子效 率取決于內量子效率和光抽取效率。

典型OLED器件結構是：玻璃基板/氧化銦錫(ITO)陽極/TPD空穴傳輸層/Alq₃發光 層/電子傳輸層/金屬陰極，各層折射率分別為n_Alq3＝1.7，n_TPD＝1.76，n_ITO＝1.8，n_glass＝1.5。電 子和空穴復合產生的光一部分通過各界面，成為出射光，光能的損失由各界面透射率決定； 一部分將通過波導效應被導走，進而被吸收，或者傳向基板側面，這部分光損失由界面的 全反射角決定。忽略吸收損失和金屬層的反射損失之后，簡化的OLED結構如圖1所示， 因為n_Alq3≈n_TPD≈n_ITO，所以只須考慮ITO/玻璃界面(即圖1中玻璃基板1與ITO陽極2之 間的界面)、玻璃/空氣界面(即圖1中玻璃基板1與外部空氣之間的界面)光能的反射損失 和光波導效應帶來的損失，在玻璃基板1與外部空氣之間的界面(即圖1中玻璃基板1 的下表面)處的光抽取效率就是OLED總的光抽取效率。

Tsutusi在ITO(透明陽極)和玻璃之間加一薄層低折射率的硅凝膠，抑制了ITO/玻 璃界面的全反射，光抽取效率提高了80％。但薄硅凝膠制作難度大，OLED性能受其影 響，實用價值不大。Gu等在ITO和玻璃基板間形成高折射率的二氧化鈦臺面結構，光抽 取效率提高了1倍，光增強效果明顯，但由于制作陰極時須填平臺面結構，工藝難度相當 大。

傳統OLED光抽取效率仍然較低，并且缺乏有效的方法抽取ITO/玻璃界面的全反射 光。根據幾何光學原理及圖1可知：對于具有100％內發光效率的各向同性的典型OLED 光源，有48％的光從玻璃基板1與ITO陽極2之間的界面處出射，在玻璃基板1與外部 空氣之間的界面處，僅有18％的光成為外輸出光，OLED器件的內量子效率是外量子效率 的5倍以上。OLED的光損失主要是由于ITO/玻璃、玻璃/空氣兩個界面的全反射引起的， 而在ITO/玻璃界面的全反射是因為玻璃基板的折射率比有機層低。

【發明內容】