CN100553009C - 一个电极由不定形碳制成的发光二极管 - Google Patents

一个电极由不定形碳制成的发光二极管 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种发光二极管，其包括：衬底(1)和夹置于下电极和上电极(4)之间的有机电致发光层(3)，所述电极的至少一个由多层(2)形成，多层(2)自身通过堆叠相邻子层(21、22)来形成，所述子层由不定形碳制成，并具有不同折射率n1、n2。不定形碳不包含加入的硅，由此可以避免使用硅烷。该多层提供了电极的功能、多镜的功能和封装的功能。

Description

一个电极由不定形碳制成的发光二极管
技术领域
本发明涉及有机发光二极管和包括这样的二极管阵列的面板，其特别用于照明或用于图像显示。
背景技术
文件WO 03/052842描述了一种有机发光二极管，其包括：衬底；有机电致发光层，夹置在与衬底接触的下电极以及上电极之间，且能够当由这些电极注入电流通过有机层时经所述电极的至少之一发射辐射；根据该文件，该二极管还包括：形成镜子的封装多层，其夹置在衬底和下电极之间和/或设置于上电极上方，且包括由具有第一折射率的第一型材料的子层、具有不同于第一折射率的第二折射率的第二型材料的子层形成的至少一系列。根据该文件，不同型材料的子层彼此交替重叠放置，具有适当的厚度来透射由有机电致发光层发射的辐射，且协作来形成对于氧和水气的扩散的阻挡，以完成封装的功能。
应当指出封装功能不仅在上位置而且在下位置都是重要的，在这些地方其充当对于来自衬底进入有机发光层的某些元素的扩散阻挡。
在所述文件中所述的第一型材料和/或第二型材料使得封装多镜层电绝缘。因此，二极管结构的该类型的一个缺点是，其需要沉积在封装多镜层和有机电致发光层之间的电极，由此用于制造二极管的工艺变复杂了，特别当该封装多镜层在靠下的位置中时，因为在该情形一般推荐提供通过该层的接触孔或过孔，以将电流带到下电极。这样的过孔使得制造更加复杂，且还有损伤多层的封装功能的危险。
文件US 2004/0201346公开了使用DLC(类金刚石碳)不定形碳作为阴极材料，作为下或上位置的不透明单层电极。在文件JP 2003-109774中，两个电极均由不定形碳制成。
在对于有机发光二极管的完全不同的领域中，由N.A.Feoktistov和L.E.Morozova在Technical Physics Letters，Vol.20，No.3，01/03/1994，pp.180-181发表的题目为“Multilayer systems based on a-Si:C:H films asdielectric and conducting optical mirrors and filters(基于作为介电体的a-Si:C:H膜和导电光学镜和滤波器的多层系统)”的文件中描述了一种镜多层，其是导电且透明的，基于具有不同折射率的子层的交叠，如文件WO 03/052842。然而，这里这些子层的材料是导电的，且基于碳和非晶硅的混合物，其可以是掺杂的，特别用磷掺杂。这里，通过改变材料中的硅的含量从而在相邻的子层之间变化折射率，使得可以在子层之间实现大的折射率差异，例如从最小的2.1到最大的4.2，当子层没有掺杂时(见第180页第2列第2段)。所述文件说明这些层的掺杂，特别是用磷掺杂，允许平行电阻(平行于多层的平面)对于垂直电阻(垂直于多层的平面)的比例被调节。
根据所述公开，通过在射频辐射下甲烷/硅烷混合物的分解来产生该导电多镜层。该公开教导，为了优化光学特性需要在相邻的子层之间折射率尽可能不同。为了实现具有这样的折射率差异的相邻子层，以上的公开教导：使得沉积室中的硅烷含量改变，例如在高折射率子层的情形为0％以及直到例如在低折射率子层的情形为80％。
然而，与甲烷混合的硅烷的使用，特别在高水平的使用涉及严重的污染。因此，在该公开中描述的导电镜多层具有显著的缺点。
在有机发光二极管的领域中，文件US 6,756,732公开了一种导电镜多层，其充当上电极且基于导电聚合物材料，所述聚合物材料的导电率和封装特性与不定形碳相比仍保持为有限的。
发明内容
本发明的目的是同时避免上述的缺点。
为了该目的，本发明的主题是一种发光二极管，其包括：衬底；衬底上的下电极；上电极；有机电致发光层，其夹置于这两层电极之间且能够在通过这些电极对其注入电流时通过所述电极的至少之一来发射辐射，且数量为N≥1的由两个相邻子层的系列的堆叠形成至少一个多层，每个系列的两层具有不同折射率n1、n2，
其中所述电极的至少之一由至少一个多层形成；且
形成电极的每个多层的子层的材料是不定形碳，其硅含量重量比小于0.1％。
因此，形成电极的每个多层由不定形碳制成，除了不可避免的杂质之外并不含硅，且是充分导电的以作为电极。如果根据本发明的该多层电极是阴极，不定形碳将优选地为n掺杂的，例如使用氮。如果根据本发明的多层电极是阳极，则不定形碳将优选地为p掺杂的，例如使用磷。掺杂的水平与期望的导电的水平匹配。
本发明覆盖了多个实施例，其中：
下电极是不定形碳多层且上电极是常规的电极；
上电极是不定形碳多层且下电极是常规的电极；
两个电极均是不定形碳多层，其中之一至少为透明的或半透明的。
优选地，根据本发明的二极管仅包括形成所述电极之一的单个多层且其中另一所述电极相对于所述辐射为反射的或半反射的。
优选地，任何一个系列的两个相邻子层的折射率差|n1-n2|是0.5或更大。
除了通过改变沉积室中硅烷的量来获得相邻子层之间的折射率差之外，该折射率差还优选地通过适当调整沉积条件来获得。由C.Godet在JapaneseJournal of Applied Physics(JAP)，Vol.91，No.7，p.4154发表的文献说明了这点。
由于本发明，避免了硅烷的使用，由此允许这些二极管被更安全地制造。
优选地，对于子层的每个系列，如果λ0是对应于由二极管发射的辐射的最大强度的波长，d1是折射率n1的子层的厚度且d2是折射率n2的子层的厚度，则大致n1d1＝n2d2＝λ0/4。因此多层提供了多镜效应，如已经在现有技术中所述的，特别是DBR(衍射布拉格反射器)型。
优选地，不同折射率的子层的系列的数量N大于4。因此由根据本发明的多层电极提供的多镜效应可以更容易被优化。
由该电极的特定的多层结构赋予电极之一的反射特性，以及另一电极的反射特性在电极之间产生了光学腔，其有利地增加了由电致发光层发射的辐射的提取水平。为了优化该提取的水平，有机层的厚度优选地以公知的方式调整。
优选地，一个所述多层电极是下电极。然后多层电极提供了下封装功能，即提供了对于在衬底中出现的元件的扩散阻挡功能，所述元件将具有损伤电致发光层的有机材料的危险。
本发明的主题还是包括根据本发明的二极管阵列的照明或图像显示面板。
附图说明
在阅读以下的本说明书时，本发明将更清楚地被理解，说明书通过非限制性示例给出并参考图1，图1示出了根据本发明的一个实施例的二极管的剖面图。
具体实施方式
现将描述根据本发明的具有无源矩阵的二极管面板的一个示范性实施例，其中二极管夹置在下电极的阵列和上电极的阵列之间。
将沉积掩模施加到由透明玻璃制成的衬底1，沉积掩模具有对应于将沉积的下电极的阵列的孔。然后通过该掩模，通过常规的气相沉积技术(称为PECVD)，使用基于甲烷而没有硅烷，在射频辐射下，沉积根据本发明的不定形碳多层2。在不定形碳的沉积过程中，改变了射频辐射的功率，即通过交替采用没有射频功率(即，CVD沉积)以获得折射率n1＝1.7的不定形碳子层21，用100w功率(PECVD沉积)以获得折射率n1＝2.35的子层22。该交替重复许多次，因为该多层包含一系列的这些两层21、22。对于细节，读者可以参考上述的由C.Godet在Japanese Journal of Applied Physics(JAP)，Vol.91，No.7，p.4154发表的文献。每个沉积阶段的持续时间，即CVD阶段和PECVD阶段以本身公知的方式配置，以获得子层的期望的厚度，从而，如果λ0是对应于由二极管发射的辐射的最大强度的波长，d1是折射率n1的子层的厚度且d2是折射率n2的子层的厚度，则可以获得大致的等式：n1d1＝n2d2＝λ0/4。
接下来，以公知的方式沉积有机电致发光层3，所述层一般包括几个子层的叠层，即电致发光子层插入在两个电荷注入/传输子层之间，即，用于阴极侧的电子和阳极侧的空穴。这些注入/传输子层可以由有机材料或聚合物制成，无论掺杂或非掺杂，半导体或导体。这些材料是公知的且将不在此详细描述。还可以在每个注入/传输子层和电致发光子层之间加入用于阻挡载流子的子层，所述载流子即阴极侧的空穴和阳极侧的电子。接下来，以公知的方式沉积垂直于下电极放置的上电极4。可以预见电极的两个阵列的其它不脱离本发明的配置。上电极可以由金属或导电氧化物制成，比如混合的氧化铟锡(ITO)。这些电极是反射的或半反射的。优选地，在多层2中产生的下电极是阳极且上电极是阴极。
然后沉积由绝缘材料，例如氧化硅和氮化硅制成的封装层5。
由此获得了根据本发明的包括二极管阵列的面板。该面板的每个二极管对应于下电极和上电极之间的重叠区域。
因此夹置在衬底1和有机层3之间的多层2具有三个功能：
下电极功能，由于不定形碳的高导电率，其可以进一步通过掺杂来调整和改善；
布拉格镜功能，由于子层之间的折射率差和它们的厚度；和
封装功能，即在衬底1和有机层3之间的扩散阻挡功能。
有利地，避免了为了沉积多层2而使用硅烷。
根据本发明的不定形碳多层2除了在不可避免的杂质中所含的硅外不再包含硅，且一般是充分导电的以作为电极。然而，可以通过掺杂来改善其导电率，例如通过用氮掺杂。为了该目的，与作为不定形碳前驱体的甲烷一起将氮引入沉积室。
本发明已经参考其中多层用作下电极的有源矩阵有机发光面板进行了描述。对于本领域的技术人员明显的是本发明可以应用于其中多层用作上电极的二极管或面板，或应用于二极管或有源矩阵面板，而不脱离权利要求的范围。

Claims (8)

1、一种发光二极管，包括：衬底(1)；所述衬底上的下电极；上电极(4)；有机电致发光层(3)，其夹置于这两层电极之间且能够在通过这些电极对其注入电流时经所述电极中至少之一来发射辐射，且由数量为N≥1的两个相邻子层(21、22)的系列的堆叠来形成至少一个多层(2)，每个系列的两层(21、22)具有不同折射率n1、n2，
其特征在于：
所述电极的至少之一由至少一个多层(2)形成；且
形成电极的每个多层(2)的所述子层(21、22)的材料是不定形碳，其硅含量重量比小于0.1％。
2、根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管仅包括一个形成所述电极之一的单个多层(2)，且所述电极的另一电极(4)对于所述辐射为反射的或半反射的。
3、根据权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，任何一个系列的两个相邻子层(21、22)的折射率差|n1-n2|是0.5或更大。
4、根据权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，对于两个子层的每个系列(21、22)，如果λ0是对应于所述辐射的最大强度的波长，d1是折射率n1的子层的厚度且d2是折射率n2的子层的厚度，则n1d1＝n2d2＝λ0/4。
5、根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述下电极由所述至少一个多层电极(2)中的一个形成。
6、根据权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，任何一个系列的两个相邻子层(21、22)的折射率差|n1-n2|是0.5或更大。
7、图像显示面板，其特征在于其包括根据权利要求1至6任一项所述的发光二极管的阵列。
8、照明面板，其特征在于其包括根据权利要求1至6任一项所述的发光二极管的阵列。
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