專利名稱：高對比度頂發(fā)光型有機(jī)發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高對比度頂發(fā)光型有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的設(shè)計，特別涉及在有機(jī) 發(fā)光二極管外側(cè)分別引入提升對比度的多層堆疊結(jié)構(gòu)和減反膜來大幅度提高器件對比度 的頂發(fā)光型有機(jī)發(fā)光二極管的設(shè)計。技術(shù)背景
基于有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)的有機(jī)發(fā)光顯示由于具有色彩鮮艷、視角寬、響應(yīng)速 度快、可實現(xiàn)柔性、發(fā)光亮度高、效率高、厚度薄、工作溫度范圍寬等優(yōu)點被認(rèn)為是最有希望 取代液晶顯示的下一代平板顯示技術(shù)之一。
對比度是評價顯示性能優(yōu)良的參數(shù)之一，具有高對比度的顯示器在強(qiáng)光環(huán)境下也 能清晰的顯示圖象。在眾多提升OLED對比度的研究中，大致分為三類第一類是將圓偏振 片置于OLED器件表面，該方法簡單，但是圓偏振片不僅吸收絕大部分環(huán)境光還會吸收掉大 部分OLED發(fā)出的光，從而大幅度降低OLED器件發(fā)光效率；第二類是使用低反射電極(多 為單層)如Sm、Sm:Ag、Mo、p-Si等來降低環(huán)境光的反射，單層低反射電極提升對比度雖然 簡單，但是對比度改善并不明顯；第三類是將干涉相消層、減反層或光吸收層(如Si02:Al、 CuPc, Sm/Alq3/Sm/Alq3> Al:Alq3、CuPc/TiOPc、Carbon、CuPc/C60 等)置于 OLED 的有源層 中，即發(fā)光層與底部反射電極中間。減反層或光吸收層的導(dǎo)電性以及其能級與其它鄰層的 匹配程度直接決定著二極管中電注入特性，進(jìn)而影響其發(fā)光性能，因此在OLED器件內(nèi)部引 入減反層需考慮多個影響因素，器件設(shè)計過程相對復(fù)雜，且對比度提高并不顯著。目前在 lOOOcd/m2亮度以及1401x環(huán)境光照射下，一般能達(dá)到300 1，因此很有必要進(jìn)一步設(shè)計 器件結(jié)構(gòu)來提升器件的對比度。本發(fā)明中通過使用多層堆疊結(jié)構(gòu)和減反層來提高OLED器 件的對比度，將多層堆疊結(jié)構(gòu)和減反層置于OLED器件外部有效避免了其對OLED內(nèi)部電學(xué) 性能的影響，簡化了 OLED器件本身的設(shè)計。發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于提供一種高對比度頂發(fā)光型有機(jī)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)， 提升頂發(fā)光型有機(jī)發(fā)光二極管對比度。
技術(shù)方案本發(fā)明的高對比度頂發(fā)光型有機(jī)發(fā)光二極管自下至上順序包括
a.基底；
b.含電極的多層堆疊結(jié)構(gòu)，位于所述基底上，用于提升二極管的對比度；
c.多層有機(jī)層結(jié)構(gòu)，位于所述含電極的多層堆疊結(jié)構(gòu)上，用于發(fā)光二極管有源 層；
d.半透明金屬電極，位于所述多層有機(jī)層結(jié)構(gòu)上；
e.減反層，位于所述半透明金屬電極上，用于提升二極管的對比度。
含電極的多層堆疊結(jié)構(gòu)、多層有機(jī)層結(jié)構(gòu)、半透明金屬電極及減反層均通過真空 蒸鍍、旋涂或濺射技術(shù)逐層形成。
所述含電極的多層堆疊結(jié)構(gòu)為提升對比度的多層堆疊結(jié)構(gòu)，該多層堆疊結(jié)構(gòu)由一 厚金屬層、一具有低折射指數(shù)的介電層、一具有高折射指數(shù)的介電層、一兼做電極的薄金屬 層構(gòu)成。厚金屬層位于所述基底上，其厚度大于等于50nm ；具有低折射指數(shù)的介電層位于 厚金屬層之上；具有高折射指數(shù)的介電層位于具有低折射指數(shù)的介電層之上；兼做電極的 薄金屬層位于具有高折射指數(shù)的介電層之上，其厚度大于等于20nm且小于等于40nm。
減反層由一層或多層半導(dǎo)體材料構(gòu)成。
多層堆疊結(jié)構(gòu)中的厚金屬層與薄金屬層在可見光區(qū)具有較強(qiáng)的光吸收特性，具有 低折射指數(shù)的介電層與具有高折射指數(shù)的介電層在可見光區(qū)是否具有光吸收特性不影響 器件的對比度。
所述的多層堆疊結(jié)構(gòu)和減反層位于有機(jī)發(fā)光二極管外側(cè)，提升對比度。
多層有機(jī)層結(jié)構(gòu)包括載流子注入/傳輸層及發(fā)光層，在對該二極管施加較低驅(qū)動 電壓時可獲得良好的發(fā)光性能。
有益效果
1、本發(fā)明公開的高對比度頂發(fā)光型有機(jī)發(fā)光二極管是在器件的電極外部引入提 升對比度的光吸收層和減反層，因此無需考慮這些層的導(dǎo)電性及其引入帶來的與鄰層的能 級匹配問題，有效避免了其引入對于器件內(nèi)部電注入和傳輸性能的影響。
2、本發(fā)明公開的高對比度頂發(fā)光型有機(jī)發(fā)光二極管設(shè)計方法也適用于高對比度 底發(fā)光型有機(jī)發(fā)光二極管的設(shè)計。
3、本發(fā)明公開的高對比度有機(jī)發(fā)光二極管使用常規(guī)的OLED結(jié)構(gòu)及有機(jī)層厚度 ( IOOnm)，無需對OLED器件結(jié)構(gòu)本身進(jìn)行特殊設(shè)計。


有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明及技術(shù)內(nèi)容，現(xiàn)配合

如下
圖1為普通頂發(fā)光型有機(jī)發(fā)光二極管剖面結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的高對比度頂發(fā)光型有機(jī)發(fā)光二極管剖面結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明較佳實施例1及其不含對比度提升層的對比器件的剖面結(jié)構(gòu)示意 圖4為環(huán)境光經(jīng)過較佳實施例1或其對比器件多層膜后反射回器件外部的反射曲 線示意圖5為較佳實施例1或其對比器件在1401x的環(huán)境光照射下，器件開態(tài)亮度不同 時器件的對比度；
圖6為較佳實施例1或其對比器件在器件本身開態(tài)亮度為lOOOcd/m2時，在不同 的環(huán)境光強(qiáng)度照射下器件的對比度；
圖7為本發(fā)明較佳實施例2及其不含對比度提升層的對比器件的剖面結(jié)構(gòu)示意 圖8為環(huán)境光經(jīng)過較佳實施例2或其對比器件多層膜后反射回器件外部的反射曲 線示意圖9為較佳實施例2或其對比器件在1401x的環(huán)境光照射下，器件開態(tài)亮度不同 時器件的對比度；
圖10為較佳實施例2或其對比器件在器件本身開態(tài)亮度為lOOOcd/m2時，在不同 的環(huán)境光強(qiáng)度照射下器件的對比度；
圖11為本發(fā)明設(shè)計方法也適用的高對比度底發(fā)光型有機(jī)發(fā)光二極管剖面結(jié)構(gòu)示 意圖。
具體實施方式
為了提高頂發(fā)光型OLED的對比度，其設(shè)計方法如下
(1)在器件基底上引入一多層堆疊結(jié)構(gòu)，該多層堆疊結(jié)構(gòu)由一厚金屬層、一具有低 折射指數(shù)的介電層、一具有高折射指數(shù)的介電層、一兼做電極的薄金屬層構(gòu)成。厚金屬層位 于基底之上，其厚度大于等于50nm，其作用是吸收環(huán)境光并反射部分環(huán)境光；具有低折射 指數(shù)的介電層位于厚金屬層之上；具有高折射指數(shù)的介電層位于具有低折射指數(shù)的介電層 之上；兼做電極的薄金屬層位于具有高折射指數(shù)的介電層之上，其厚度大于等于20nm且小 于等于40nm，其作用在于既具有良好的導(dǎo)電性又具有透光性。上述多層堆疊結(jié)構(gòu)中的薄金 屬層和厚金屬層均具有較強(qiáng)的吸光率。
(2)在器件頂部(出光側(cè))引入一減反層。
(1)與⑵結(jié)合可大幅度改善OLED的對比度。(1)與(2)均位于OLED器件有源 區(qū)外，因此可有效避免在有源區(qū)內(nèi)引入減反層或光吸收層帶來的一系列問題，如引入減反 層或光吸收層帶來的導(dǎo)電性變差或減反層/光吸收層與其它鄰層能級不匹配等問題，上述 問題均導(dǎo)致器件電光性能變差。
有機(jī)發(fā)光二極管中的有機(jī)層厚度為常用的厚度( IOOnm)且為定值，本專利僅對 多層堆疊結(jié)構(gòu)和減反層厚度進(jìn)行設(shè)計來達(dá)到提高二極管對比度的目的。
本發(fā)明借助在有機(jī)發(fā)光二極管電極外部引入一多層堆疊結(jié)構(gòu)和一減反層來提升 器件的對比度，獲得高對比度的有機(jī)發(fā)光二極管。
參考圖2中本發(fā)明的高對比度頂發(fā)光型OLED剖面結(jié)構(gòu)示意圖與圖1普通頂發(fā)光 型OLED剖面結(jié)構(gòu)示意圖相比，分別在普通頂發(fā)光型OLED器件底部即靠近基底一側(cè)和器件 頂部即出光側(cè)引入了多層堆疊結(jié)構(gòu)和減反層結(jié)構(gòu)。多層堆疊結(jié)構(gòu)由一厚金屬層、一具有低 折射指數(shù)的介電層、一具有高折射指數(shù)的介電層、一薄金屬層構(gòu)成，其中薄金屬層兼做頂發(fā) 光型OLED的陽極，厚金屬層和薄金屬層可為同種材質(zhì)，也可是不同材質(zhì)，但在可見光區(qū)均 具有較強(qiáng)的吸光性；高折射指數(shù)介電層、低折射指數(shù)介電層與厚金屬層和薄金屬層的接觸 順序不嚴(yán)格限定，但是厚金屬層、低折射指數(shù)介電層、高折射指數(shù)介電層、薄金屬層的順序 可獲得最佳吸光性和最小反射率。減反層由一層或多層半導(dǎo)體材料構(gòu)成。多層堆疊結(jié)構(gòu)和 減反層結(jié)構(gòu)具體使用的材料及厚度可視具體的器件結(jié)構(gòu)而設(shè)計，頂發(fā)光型OLED器件內(nèi)部 使用的有源層厚度無需特殊設(shè)計，為常用的OLED厚度即 IOOnm即可。
器件多層結(jié)構(gòu)的反射率曲線詳細(xì)計算采用轉(zhuǎn)移矩陣?yán)碚?，具體可參考專利 CN101540373。
器件對比度(CR)的計算如下
CR = (L。n+Lambient ivL' / ^j^off ambient ivL )，(1)
其中，L。n和L。ff表示器件開態(tài)和關(guān)態(tài)亮度，Lambient為環(huán)境光亮度，&為亮度反射率， 表示如下
R1,(2)
其中，VU)為標(biāo)準(zhǔn)視見函數(shù)曲線，SU)為D65光源，RU)為反射光譜曲線(詳 細(xì)計算參考專利CN101540373)，λ丄和A2分別為400和700nm。
下面結(jié)合附圖和較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
較佳實施例1
附圖3為本發(fā)明較佳實施例1及其不含對比度提升層的對比器件的剖面結(jié)構(gòu)示意 圖。本發(fā)明高對比度頂發(fā)光型OLED器件結(jié)構(gòu)包括基底、提升對比度的多層堆疊結(jié)構(gòu)、OLED 有源層結(jié)構(gòu)、半透明陰極、減反層；對比OLED器件結(jié)構(gòu)包括基底、陽極、OLED有源層結(jié)構(gòu)、半 透明陰極。
其中基底可為玻璃、硅或二氧化硅材料、陶瓷、聚合物等，本實施例以覆蓋1600nm SiO2的單晶硅基底為例。
多層堆疊結(jié)構(gòu)由一厚金屬層、一低折射指數(shù)介電層、一高折射指數(shù)介電層以及一 薄金屬層構(gòu)成，其中要求厚、薄金屬層在可見光區(qū)具有較強(qiáng)吸光性，本實施例選擇Ni，高低 折射指數(shù)交替的介電層分別選擇ZnS和CuPc。為獲得較強(qiáng)光吸收性和較低反光性，多層堆 疊結(jié)構(gòu)為厚Ni/CuPc/ZnS/薄Ni，其中薄Ni兼做OLED陽極，厚度固定為20nm，其它層厚度 通過優(yōu)化獲得。
本實施例所使用的OLED有源層結(jié)構(gòu)為m-MTDATA (45nm) /NPB (5nm) /CBP Dopant (20nm) /BCP (IOnm) /Alq3 (20nm)。Dopant為摻雜劑，可分別為紅、綠、藍(lán)色染料，本實 施例選擇紅色染料Ir(MDQ)2(Etcac)，摻雜濃度為5wt%，其摻雜對于母體CBP的光學(xué)參數(shù) (n, k)影響忽略不計。
本實施例所使用的半透明陰極材料為Sm(15nm) /Ag(IOnm)，減反層為單層SiS，厚 度可通過轉(zhuǎn)移矩陣?yán)碚撨M(jìn)行優(yōu)化。
環(huán)境光照射至器件表面被反射回來，反射率在可見光范圍達(dá)到最小值時，對應(yīng)的 厚Ni、CuPc、ZnS以及ZnS減反層的厚度分別為彡50 (大于此厚度的Ni與50nmNi相比，對 于器件整體反射性能影響不大，本實施例選擇50nm)、22. 5,25. 5以及25nm。
對比器件的結(jié)構(gòu)為1600nm SiO2 的單晶硅/Ni (70nm) /m-MTDATA(45nm) /NPB (5nm) / CBP Ir (MDQ) 2 (acac) (20nm, 5wt
權(quán)利要求
1.一種高對比度頂發(fā)光型有機(jī)發(fā)光二極管，其特征在于該二極管自下至上順序包括a.基底(1)；b.含電極的多層堆疊結(jié)構(gòu)0)，位于所述基底(1)上，用于提升二極管的對比度；c.多層有機(jī)層結(jié)構(gòu)(3)，位于所述含電極的多層堆疊結(jié)構(gòu)(2)上，用于發(fā)光二極管有源層；d.半透明金屬電極G)，位于所述多層有機(jī)層結(jié)構(gòu)(3)上；e.減反層(5)，位于所述半透明金屬電極(4)上，用于提升二極管的對比度。
2.如權(quán)利要求1所述的高對比度頂發(fā)光型有機(jī)發(fā)光二極管，其特征在于所述含電極的 多層堆疊結(jié)構(gòu)(2)為提升對比度的多層堆疊結(jié)構(gòu)，該多層堆疊結(jié)構(gòu)由一厚金屬層、一具有 低折射指數(shù)的介電層、一具有高折射指數(shù)的介電層、一兼做電極的薄金屬層構(gòu)成；厚金屬層 位于所述基底(1)上，其厚度大于等于50nm ；具有低折射指數(shù)的介電層位于厚金屬層之上； 具有高折射指數(shù)的介電層位于具有低折射指數(shù)的介電層之上；兼做電極的薄金屬層位于具 有高折射指數(shù)的介電層之上，其厚度大于等于20nm且小于等于40nm。
3.如權(quán)利要求1所述的高對比度頂發(fā)光型有機(jī)發(fā)光二極管，其特征在于減反層(5)由 一層或多層半導(dǎo)體材料構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求2所述的高對比度頂發(fā)光型有機(jī)發(fā)光二極管，其特征在于多層堆疊結(jié)構(gòu) (2)中的厚金屬層與薄金屬層在可見光區(qū)具有較強(qiáng)的光吸收特性，具有低折射指數(shù)的介電 層與具有高折射指數(shù)的介電層在可見光區(qū)是否具有光吸收特性不影響器件的對比度。
5.如權(quán)利要求2或3所述的高對比度頂發(fā)光型有機(jī)發(fā)光二極管，其特征所述的多層堆 疊結(jié)構(gòu)(2)和減反層(5)位于有機(jī)發(fā)光二極管外側(cè)，提升對比度。
6.如權(quán)利要求1所述的高對比度頂發(fā)光型有機(jī)發(fā)光二極管，其特征在于多層有機(jī)層結(jié) 構(gòu)(3)包括載流子注入/傳輸層及發(fā)光層，在對該二極管施加較低驅(qū)動電壓時可獲得良好 的發(fā)光性能。
7.如權(quán)利要求1所述的高對比度頂發(fā)光型有機(jī)發(fā)光二極管，其特征在于含電極的多層 堆疊結(jié)構(gòu)O)、多層有機(jī)層結(jié)構(gòu)(3)、半透明金屬電極(4)及減反層(5)均通過真空蒸鍍、旋 涂或濺射技術(shù)逐層形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高對比度頂發(fā)光型有機(jī)發(fā)光二極管自下至上順序包括a.基底(1)；b.含電極的多層堆疊結(jié)構(gòu)(2)，位于所述基底(1)上，用于提升二極管的對比度；c.多層有機(jī)層結(jié)構(gòu)(3)，位于所述含電極的多層堆疊結(jié)構(gòu)(2)上，用于發(fā)光二極管有源層；d.半透明金屬電極(4)，位于所述多層有機(jī)層結(jié)構(gòu)(3)上；e.減反層(5)，位于所述半透明金屬電極(4)上，用于提升二極管的對比度。通過對多層堆疊結(jié)構(gòu)中金屬層及兩介電層材料、減反層材料的選擇與厚度的優(yōu)化降低二極管對于環(huán)境光的反射，提升器件的對比度。本發(fā)明將提升對比度的多層堆疊結(jié)構(gòu)及減反層置于有機(jī)發(fā)光二極管外部，避免了這些層的引入對于發(fā)光二極管電學(xué)注入和傳輸性能的影響，該方法簡單易行、效果明顯。
文檔編號H01L51/50GK102034935SQ20101029913
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者楊洋, 解令海, 謝軍, 錢妍, 陳春燕, 陳淑芬, 黃維 申請人:南京郵電大學(xué)