[发明专利]有包含掺杂有机层的微腔的有机发光二极管及其制造工艺

说明书

技术领域

本发明一般针对有机发光二极管(OLED)，并且更具体地针对一种包含微腔的OLED结构，该微腔只要求有机和金属层的真空沉积以产生高效率的OLED，尤其是诸如红色OLED的单色OLED。

背景技术

OLED是当施加电压时发射光的电子装置。Kodak Company的Tang等人首先于1987年在“Applied Physics Letters”中，并于1989年在“Journal of Applied Physics”中公开有高亮度效率的OLED。此后，许多有改进特征、包含那些使用聚合物的OLED结构已经被描述。

这种通过透明基底(140)向下发射光(100)的电子装置，被描述在图1中。该装置包含下透明电极(130)、能够在其中发生电子-空穴型导电的有机电致发光结构(120)、以及反射金属顶电极(110)。最常见的是有机电致发光结构本身被分成层并可以包含空穴注入层(129)、空穴输运层(127)、由空穴及电子的复合产生的发光层(125)、电子输运层(123)和电子注入层(121)。该下透明电极(130)是该装置的阳极，而该上反射金属电极(110)是阴极。

亮度输出效率是被用于表征OLED的重要判据之一。它决定必须供应多少电流或功率才使OLED在输出中发出给定水平的光。因为OLED的寿命反比于它的工作电流，这意味着有更高效率的该装置将能提供相同水平的光达更长的时间周期。

限制OLED亮度输出效率的关键参数之一，是由电子与空穴的复合产生的光子的输出耦合，即能够实际从装置逃逸的光子的比例。因为用于形成有机层和透明电极的材料的颇高的光学折射率，由复合过程产生的大多数光子被内反射俘获。它们不能离开该装置并且不能对输出光提供有效的贡献。通常是，高达80％的被产生的光能够被这样损失。

改进亮度输出效率的已知方法包含在分层结构中形成微腔(MC)，如在图1b(150)中所示。这种常常被称为MC-OLED的配置，例如在美国专利6,406,801中被描述。有机电致发光层(170)被放置在两个高反射镜之间。上反射镜是金属阴极(160)而下反射镜(190)由有不同折射率的多种材料(诸如硅和钛的氧化物)的交替层构成。然而，这种类型的亦称Bragg反射器的多层反射镜，被设计成也透射光。它是半透明的以便让被产生的光从装置逸出。在该结构中，阳极(180)由氧化铟锡(ITO)构成，这是常常用作OLED的阳极的透明导体材料。反射镜构成Fabry-Perot谐振腔，它强烈地改变被插入微腔中的有机电致发光结构的发射性质。接近该腔的谐振波长的光的发射被增强，而其他波长被消除或显著地被减弱。微腔在OLED中的使用例如在美国专利6,326,224中被描述，为的是缩减被发射的光的带宽从而改进它的色纯度。

在诸如在图1b中被描述的结构中，对获得有优化性能的OLED的主要障碍，在于由ITO制成的阳极当与例如金属的阴极比较时，是颇为不良的电的导体。它不允许获得非常低的薄膜电阻(Ω/cm²)(181)，除非用非常厚的阳极，然而非常厚的阳极不可能不直接影响形成在上金属层、阴极和位于阳极下面的下反射镜之间的微腔的光学性质。在这样的结构中，微腔光学参数(光学长度)的优化不是独立于电参数的。因此，阳极中电流的注入以获得指定的亮度水平一般会导致发热，这对被直接放置在上面的有机层的寿命是非常有害的。此外，显著的电压降能够沿装置的该部分被看到，该装置不允许在整个表面上获得相同的工作特征。最后，应当注意到，ITO是昂贵的材料。

图1b中所示结构的另一个缺点是多层的下反射镜的复杂性。为了被制作，它要求用通称溅射的技术对交替不同折射率的材料进行多层的沉积。

为了克服上述问题，以简单的半透明金属层代替由ITO制成的阳极，在近来已经被试验且结果由Peng等人以论文标题：“Efficient organic light-emitting diode using semitransparent silver as anode”公布在“Applied Physics Letters 87”，173505，2005中。在该公布中被公开的结构确实消除了复杂的下多层反射镜，因为半透明金属阳极也作为建立有上金属电极的微腔的反射镜而起作用。