[发明专利]一种高效率有机发光二极管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用微腔效应与表面等离子体发射的方法来制备高效率有机发光二极管。更具体地说，本发明涉及一种利用DBR耦合层产生微腔效应,与此同时利用金属电极表面的等离子体发射的方法实现高效率有机发光二极管。

背景技术

有机发光二极管，英文缩写OLED，具有全固态、主动发光、高对比度、响应速度快、视角宽、色彩逼真、清晰度高、超薄、易于柔性显示等诸多优点，是信息领域正在崛起的新兴显示技术，继LCD之后被认为未来20年成长最快的新型平板显示技术，已应用于手机、个人数据处理器、汽车仪表盘等中小尺寸彩色显示。同时，以彩色电视为代表的大屏幕平板OLED显示技术也取得了较大的研究进展，不但11英寸的电视已经开始在市场销售，超过40英寸的电视也有样机展示。据DisplaySearch公司预测，到2015年，OLED显示屏的销售将从2008年的5.91亿美元增长到60亿美元，届时，OLED电视将成为最大的应用，市场容量总计达26亿美元，手机显示屏市场将占到19亿美元。

有机发光二极管通常包括阳极、阴极和夹在两个电极之间的有机电致发光单元，有机电致发光单元至少包括一个空穴传输层、一个发光层和一个电子传输层，这种多层结构有机发光二极管美国柯达公司的邓青云等人（C. W. Tang et al.）给出了很好的描述（邓青云，万斯来科，应用物理快报，51期，913页，1987年C. W. Tang, S. A. VanSlyke, Appl. Phys. Lett. 51, pp913,(1987), 美国专利，专利号：4,356,429、 4,769,292和4,885,211，U.S. Pat. Nos. 4,356,429，4,769,292和4,885,211）。本发明所使用的器件结构就是简单的三明治结构的发光器件，即阳极、空穴注入层(V₂O₅)、空穴传输层(NPB)、发光层/电子传输层（Alq₃）及阴极（LiF/Al）组成。本发明通过改变器件阳极的结构，实现了器件的效率提升，以及光谱色纯度的改善。

对于有机发光器件来说，电流效率是衡量一个器件好与坏的最基本的因素。但是由于有机发光二极管是由多层结构组成，由于层与层之间以及器件与空气之间的折射率不同，当光从高折射率材料向低折射率材料传播时很大一部分遭受全内反射。器件内部产生的光就这样被限制在器件中而不能进入到空气中，被捕获在器件内的光或以波导的形式或最终被吸收或从衬底的边缘辐射出，从而大大降低了器件的光耦合输出效率。

发明内容

技术问题： 本发明就是针对上述问题提出来的，本发明设计了一种高效率有机发光二极管及其制备方法，通过改变阳极的结构，利用微腔效应以及金属阳极的等离子体发射，实现了高效率的有机发光二极管，该器件不但效率得到大幅提升，也显示了较高的光谱色纯度的特点。

技术方案：对于传统的有机发光二极管来说，由于有机物的折射率为1.8，玻璃基底的折射率1.5，空气的折射率为1，折射率严重失配，当光从高折射率材料向低折射率材料传播时很大一部分遭受全内反射。器件内部产生的光就这样被限制在器件中而不能进入到空气中，被捕获在器件内的光或以波导的形式或最终被吸收或从衬底的边缘辐射出，从而大大降低了器件的光耦合输出效率。目前解决这一问题的办法主要有两种，即引入光学微腔结构和利用表面等离子体发射模式改善光输出效率。

半导体微腔是增强发光材料相互作用的光学结构，发光层内产生的光子被限制在由两个镜面形成的腔体内，而有机发光二级管的基本结构是有机层夹在两个电极之间的三明治式结构，有机层的整体厚度通常100nm，且其光学几乎与发光波长在同一个量级，因此，这种器件的发光特性不仅依赖有机发光材料本身所固有的特性，同时器件的光学结构也对发光特性有微腔效应。例如一个典型的有机发光二级管,通常有一个金属反射镜阴极,另一侧是透明的铟锡氧化物阳极,这样就具有了弱微腔性。在非微腔有机发光器件里，直接发射光与反射镜发射光之间形成了宽角度干涉，因此利用平面微腔结构改变腔内的光模式浓度、修饰发光特征是可能的。如果在有机发光二极管器件中用两个强反射电极时，由两个电极构成的一维微腔就会使发射光在腔内形成多束光束的强干涉。强干涉微腔效应的结果窄化了发射光谱，对发射光谱的峰值波长有很好的调制作用。