[发明专利]具有改进的内部外耦合的发光器件和提供该器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光器件领域，更特别地，涉及具有包括有机材料且通过在透光衬底（例如浮法玻璃）上在真空中热蒸发而获得的层结构的中大面积（小分子）有机发光二极管。

背景技术

近年来，有机发光二极管（OLED）技术有了相当的进展。OLED器件的效率和寿命已经显著改善，并且若干种OLED显示器已经被商业化。OLED具有许多用于显示和普通照明应用的吸引人的特征。它们具有高亮度、高效率、宽视角和快速响应时间。此外，它们可以通过将有机材料沉积或印刷在单个衬底（例如玻璃衬底）上而制作，并且像这样使得利用衬底的特征成为可能。

OLED是一种发光二极管，其中发射电致发光层是响应于电流而发射光的有机化合物膜。该有机半导体材料层位于两个电极之间。通常，这些电极中的至少一个是透明的。

图1示出了由薄透明阳极10、具有光发射区（未示出）的有机叠层20、沉积在玻璃衬底50上的高度折射的中间层30和阴极层40构成的典型常规OLED。作为在全部或部分分子上共轭（conjugation）造成的π电子非局部化（delocalization）的结果，有机叠层20中的有机分子是导电的。这些材料具有范围从绝缘体到导体的传导水平，并且因此被认为是有机半导体。有机半导体的最高占用和最低未占用分子轨道（HOMO和LUMO）类似于无机半导体的价带和导带。在操作期间，跨OLED施加电压，使得阳极10相对于阴极40为正。结果，当电子注入到阴极40处的LUMO中且离开阳极10处的HOMO时，带有负电荷的电子流从阴极40到阳极10流经器件。该后一过程也可以被描述为空穴注入HOMO中。静电力将电子和空穴朝彼此吸引，并且它们复合，形成激子，一种电子和空穴的束缚态。该激发态的衰减导致电子能级的弛豫，伴随有频率在可见区中的辐射的发射。该辐射的频率取决于材料的带隙，这种情况下是HOMO与LUMO之间的能量差。

中大面积（小分子）OLED，尤其是由有机材料组成的层结构的制备通常通过在透光衬底（例如浮法玻璃）上在真空中热蒸发来执行。遗憾的是，生成的典型地大约50%的光停留在OLED叠层20中（导模），大约25%停留在具有低折射率n的衬底50中，并且只有20-25%耦合到空气中并且可以用于照明应用。发射到空气中的这部分光可以通过很多措施增加大约50%至大约36%，这对于OLED的高效使用仍然太低。如果在OLED下方使用具有光学上厚的高折射率层（例如n=1.8，与OLED层或者阳极层的平均折射率匹配）的普通玻璃衬底且在界面附近使用附加的外耦合结构，则可以获得进一步的改进。这样的解决方案可以通过具有高折射率n和低折射率n的衬底部分之间的粗糙界面或结构化表面60获得。然而，需要附加的粗糙化步骤，例如通过研磨、喷砂且之后需要对具有低折射率n的玻璃（浮法玻璃）的相当耗时的结构蚀刻。

然后，在执行了粗糙化和蚀刻步骤之后，接着是在结构化表面上沉积平滑层（例如，具有高折射率的中间层30）的步骤，其中中间层30具有比衬底50的折射率更大的折射率。中间层30可以通过使用例如化学气相沉积（CVD）而沉积，其中结构化表面60的凹槽填充有具有比衬底的折射率更大的折射率的材料。例如，该材料可以是SiOxNy或者氮化硅。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有改进的外耦合结构的有机发光器件以及一种用于制造这样的器件的方法，其无需附加的粗糙化步骤。

该目的是通过如权利要求1中要求保护的器件以及通过如权利要求9要求保护的方法来实现的。

相应地，所提出的发光器件包括具有平坦表面的玻璃衬底、沉积在平坦表面上的高折射率层以及具有沉积在高折射率层上的透明电极层的发光层结构，其中在高折射率层的顶表面上提供凸起，这些凸起由于玻璃衬底平坦表面上的层生长的局部扰动的原因而由光学上厚的高折射率层的柱锥状生长造成。因此，平坦表面可能具有亚微米范围的小的局部扰动或缺陷，平均距离在1至若干微米范围内，对于后续层生长的扰动由该尺寸的颗粒提供并且小于1/2单层覆盖度，或者由通过其他方法（例如通过例如光刻对表面的预结构化）产生的小针提供。