[發(fā)明專利]具有改進的內(nèi)部外耦合的發(fā)光器件和提供該器件的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380058571.4
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN104823296A
• 公開（公告）日: 2015-08-05
• 發(fā)明（設計）人: G.F.加伊特納;G.H.里伊特詹斯;J.M.E.巴肯;J.特蛤特;H-P.洛伊布
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: H01L51/52
• 分類號: H01L51/52
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉鵬;景軍平

技術領域

本發(fā)明涉及發(fā)光器件領域，更特別地，涉及具有包括有機材料且通過在透光襯底（例如浮法玻璃）上在真空中熱蒸發(fā)而獲得的層結構的中大面積（小分子）有機發(fā)光二極管。

背景技術

近年來，有機發(fā)光二極管（OLED）技術有了相當?shù)倪M展。OLED器件的效率和壽命已經(jīng)顯著改善，并且若干種OLED顯示器已經(jīng)被商業(yè)化。OLED具有許多用于顯示和普通照明應用的吸引人的特征。它們具有高亮度、高效率、寬視角和快速響應時間。此外，它們可以通過將有機材料沉積或印刷在單個襯底（例如玻璃襯底）上而制作，并且像這樣使得利用襯底的特征成為可能。

OLED是一種發(fā)光二極管，其中發(fā)射電致發(fā)光層是響應于電流而發(fā)射光的有機化合物膜。該有機半導體材料層位于兩個電極之間。通常，這些電極中的至少一個是透明的。

圖1示出了由薄透明陽極10、具有光發(fā)射區(qū)（未示出）的有機疊層20、沉積在玻璃襯底50上的高度折射的中間層30和陰極層40構成的典型常規(guī)OLED。作為在全部或部分分子上共軛（conjugation）造成的π電子非局部化（delocalization）的結果，有機疊層20中的有機分子是導電的。這些材料具有范圍從絕緣體到導體的傳導水平，并且因此被認為是有機半導體。有機半導體的最高占用和最低未占用分子軌道（HOMO和LUMO）類似于無機半導體的價帶和導帶。在操作期間，跨OLED施加電壓，使得陽極10相對于陰極40為正。結果，當電子注入到陰極40處的LUMO中且離開陽極10處的HOMO時，帶有負電荷的電子流從陰極40到陽極10流經(jīng)器件。該后一過程也可以被描述為空穴注入HOMO中。靜電力將電子和空穴朝彼此吸引，并且它們復合，形成激子，一種電子和空穴的束縛態(tài)。該激發(fā)態(tài)的衰減導致電子能級的弛豫，伴隨有頻率在可見區(qū)中的輻射的發(fā)射。該輻射的頻率取決于材料的帶隙，這種情況下是HOMO與LUMO之間的能量差。

中大面積（小分子）OLED，尤其是由有機材料組成的層結構的制備通常通過在透光襯底（例如浮法玻璃）上在真空中熱蒸發(fā)來執(zhí)行。遺憾的是，生成的典型地大約50%的光停留在OLED疊層20中（導模），大約25%停留在具有低折射率n的襯底50中，并且只有20-25%耦合到空氣中并且可以用于照明應用。發(fā)射到空氣中的這部分光可以通過很多措施增加大約50%至大約36%，這對于OLED的高效使用仍然太低。如果在OLED下方使用具有光學上厚的高折射率層（例如n=1.8，與OLED層或者陽極層的平均折射率匹配）的普通玻璃襯底且在界面附近使用附加的外耦合結構，則可以獲得進一步的改進。這樣的解決方案可以通過具有高折射率n和低折射率n的襯底部分之間的粗糙界面或結構化表面60獲得。然而，需要附加的粗糙化步驟，例如通過研磨、噴砂且之后需要對具有低折射率n的玻璃（浮法玻璃）的相當耗時的結構蝕刻。

然后，在執(zhí)行了粗糙化和蝕刻步驟之后，接著是在結構化表面上沉積平滑層（例如，具有高折射率的中間層30）的步驟，其中中間層30具有比襯底50的折射率更大的折射率。中間層30可以通過使用例如化學氣相沉積（CVD）而沉積，其中結構化表面60的凹槽填充有具有比襯底的折射率更大的折射率的材料。例如，該材料可以是SiOxNy或者氮化硅。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有改進的外耦合結構的有機發(fā)光器件以及一種用于制造這樣的器件的方法，其無需附加的粗糙化步驟。

該目的是通過如權利要求1中要求保護的器件以及通過如權利要求9要求保護的方法來實現(xiàn)的。

相應地，所提出的發(fā)光器件包括具有平坦表面的玻璃襯底、沉積在平坦表面上的高折射率層以及具有沉積在高折射率層上的透明電極層的發(fā)光層結構，其中在高折射率層的頂表面上提供凸起，這些凸起由于玻璃襯底平坦表面上的層生長的局部擾動的原因而由光學上厚的高折射率層的柱錐狀生長造成。因此，平坦表面可能具有亞微米范圍的小的局部擾動或缺陷，平均距離在1至若干微米范圍內(nèi)，對于后續(xù)層生長的擾動由該尺寸的顆粒提供并且小于1/2單層覆蓋度，或者由通過其他方法（例如通過例如光刻對表面的預結構化）產(chǎn)生的小針提供。