具有改进的内部外耦合的发光器件和提供该器件的方法技术

本发明专利技术涉及一种通过提供具有经调制的表面的中间层（11）而制造具有改进的内部外耦合的发光器件的方法。这是通过将平坦玻璃表面（100）暴露于饱和蚀刻流体或者通过提供玻璃衬底的表面化学成分的局部变化或者通过沉积局部分离的亚微米颗粒而实现的。通过移除蚀刻流体，或者沉积超细颗粒（12），或者生成由具有相对于后来从气相沉积的种类高的粘附系数的亚微米尺寸展度的玻璃组分区域组成的缺陷。这些超细颗粒或者缺陷通过不同的粘附系数引起局部不同的生长，具有优选的柱锥状生长，导致中间层（11）顶表面上的小凸起（14），然后，这些凸起上覆有发光元件层（200）并且通过后续的反射引起充分的散射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进的内部外耦合的发光器件和提供该器件的方法
本专利技术涉及发光器件领域，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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5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，该高折射率层具有比玻璃衬底的折射率更高的折射率；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，其中平坦表面包括用于高折射率层的柱锥状生长的种子点，这些种子点由亚微米颗粒（也称为超细颗粒）形成，并且其中在高折射率层的顶表面上提供凸起，这些凸起由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。所提出的发光器件可以通过以下方式制造：对玻璃衬底预处理以便引起玻璃衬底平坦表面上的层生长的局部扰动，在平坦表面上沉积高折射率层，使得由于局部扰动而引起的高折射率层的柱锥状生长在沉积的层的顶表面上生成凸起，并且在高折射率层的顶表面上沉积发光层结构的透明电极层。凸起因此上覆有发光器件层并且通过后续的反射引起足够的散射。该工艺的一个优点在于，在沉积之前，无需通过例如对衬底（例如低n玻璃（浮法玻璃））研磨、喷砂并且然后持久的结构蚀刻进行的附加粗糙化步骤。此外，玻璃衬底的平坦表面可以包括玻璃衬底的表面化学成分的局部变化。这些局部变化也可以充当用于光学上厚的高折射率层的柱锥状生长的种子点或区域。在第二方面的一种更特定的示例性实现方式中，玻璃衬底的表面化学成分可以包括带有具有不同氧化态的元素的材料，其通过提供局部更高的粘附系数以及因而高折射率层的更强劲生长而修改初始生长抑制。可以将平坦表面暴露于饱和蚀刻流体，并且然后可以移除该蚀刻流体以便沉积由具有高粘附系数的纳米尺寸展度的玻璃组分区域组成的超细颗粒。蚀刻流体可以典型地包含氟化氢（HF），并且可以通过蚀刻另一个牺牲衬底（例如玻璃板）而用超细颗粒饱和。通过暴露和移除蚀刻流体，沉积由具有高粘附系数的纳米尺寸展度的衬底区域组成的超细颗粒。这些小的超细颗粒可能对于光散射是低效的，但是通过不同的粘附系数引起局部不同的生长，具有有利的柱锥状生长，导致在沉积的层的顶表面上的0.5-4μm，优选地1-2μm的截面尺度范围的凸起。作为替换方案，蚀刻流体可以通过将种子颗粒引入到蚀刻溶液中而饱和。应当理解的是，权利要求1的器件和权利要求5的方法具有尤其是如从属权利要求中所限定的相似和/或相同的优选实施例。应当理解的是，本专利技术的优选实施例也可以是从属权利要求与相应独立权利要求的任意组合。本专利技术的这些和其他方面根据以下描述的实施例将是清楚明白的，并且将参照这些实施例进行阐述。附图说明在图中：图1示出了常规OLED层结构的示意性截面视图；图2示出了依照第一实施例的具有改进的柱锥状生长的OLED层结构的示意性截面视图；图3示出了图示出衬底表面上的超细颗粒对沉积的层的生长的影响的示例性顶视图；以及图4示出了依照第二实施例的制造工艺的流程图。具体实施方式现在，基于OLED结构描述实施例，在所述OLED结构中为了OLED的最佳内部光外耦合，在具有低折射率n的玻璃衬底的经预处理的平坦表面之上提供具有高折射率n的化学气相沉积（CVD）层（SiN或SiON等等）。依照各个不同的实施例，玻璃衬底的预处理通过将平坦玻璃表面暴露于饱和蚀刻流体而完成。蚀刻流体可以典型地包含HF并且可以通过蚀刻另一个牺牲玻璃衬底而饱和。通过暴露和移除蚀刻流体，沉积由例如富含Ca等的具有高粘附系数的纳米尺寸展度的玻璃组分区域组成的超细颗粒。随后，在玻璃衬底的经预处理的表面上沉积CVD层。然后，在CVD层之上沉积阳极层，尤其是透明导电氧化物（TCO），优选地氧化铟锡或者掺杂锡的氧化铟（ITO，透明阳极层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光器件，包括：a）具有平坦表面（100）的玻璃衬底；b）沉积在所述平坦表面上的高折射率层（11）；以及c）具有沉积在所述高折射率层（11）上的透明电极层（10）的发光层结构（200）；d）其中在高折射率层（11）的顶表面上提供凸起（14），所述凸起（14）由于所述玻璃衬底的所述平坦表面（100）上的层生长的局部扰动的原因而由所述光学厚层（11）的柱锥状生长造成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.09 US 61/7243531.一种发光器件，包括：-具有平坦表面（100）的玻璃衬底；-沉积在所述平坦表面（100）上的高折射率层（11），该高折射率层（11）具有比玻璃衬底的折射率更高的折射率；以及-具有沉积在所述高折射率层（11）上的透明电极层（10）的发光层结构（200）；其中平坦表面（100）包括用于高折射率层（11）的柱锥状生长的种子点，这些种子点由亚微米颗粒形成，并且其中在高折射率层（11）的顶表面上提供凸起（14），所述凸起（14）由高折射率层（11）的柱锥状生长造成。2.依照权利要求1的器件，其中所述高折射率层（11）包括SiNx、SiOx、SiOxNy、AlOx或Al2O3:N。3.依照权利要求1的器件，其中所述透明电极层（10）包括氧化铟锡或者掺杂锡的氧化铟...

【专利技术属性】
技术研发人员：GF加伊特纳，GH里伊特詹斯，JME巴肯，J特蛤特，HP洛伊布，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL