ES2825099T3 - Electrodo de extracción de luz y diodo emisor de luz orgánico con electrodo de extracción de luz - Google Patents
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Abstract
Un electrodo de extraccion de luz (26), que comprende: una capa metalica (28), en donde la capa metalica (28) comprende caracteristicas de dispersion de luz (29) sobre y/o en la capa metalica (28), y una capa subyacente (30) que comprende una capa de oxido de zinc sobre una capa de estannato de zinc, en donde el electrodo de extraccion de luz (26) tiene una transmitancia de luz visible a una longitud de onda de 550 nm de al menos el 50 %.
Description
DESCRIPCIÓN
Electrodo de extracción de luz y diodo emisor de luz orgánico con electrodo de extracción de luz
Antecedentes de la invención
Campo de la invención
Esta invención se refiere en general a diodos emisores de luz orgánicos (OLED) y, más específicamente, a un diodo emisor de luz orgánico que tiene un electrodo conductor con propiedades de emisión de luz mejoradas.
Consideraciones Técnicas
Un diodo emisor de luz orgánica (OLED) es un dispositivo que tiene una capa emisora que emite radiación electromagnética, tal como la luz visible, en respuesta a la aplicación de una corriente eléctrica. La capa emisiva se encuentra entre dos electrodos (un ánodo y un cátodo). Cuando pasa corriente eléctrica entre el ánodo y el cátodo (es decir, a través de la capa emisiva), la capa emisiva emite energía electromagnética. Los OLED se utilizan en numerosas aplicaciones, tales como pantallas de televisión, monitores de ordenador, teléfonos móviles, asistentes digitales personales (PDA), relojes, iluminación y varios otros dispositivos electrónicos.
Los OLED ofrecen numerosas ventajas sobre los dispositivos inorgánicos convencionales, tales como los cristales líquidos utilizados para pantallas y lámparas incandescentes o fluorescentes compactas (CLF) y otras aplicaciones de iluminación. Por ejemplo, un OLED funciona sin la necesidad de una luz de fondo. Con poca luz ambiental, tal como una habitación oscura, una pantalla OLED puede lograr una relación de contraste más alta que las pantallas de cristal líquido convencionales. Los OLED también son más delgados, más ligeros y más flexibles que las pantallas de cristal líquido. Los OLED requieren menos energía para funcionar y pueden proporcionar ahorros de costes en comparación con las lámparas incandescentes o fluorescentes compactas.
No obstante, una desventaja de los dispositivos OLED es que el dispositivo OLED no emite una cantidad significativa de energía electromagnética generada por la capa emisora. Una gran parte de la energía electromagnética generada queda atrapada dentro del dispositivo OLED debido al "efecto de guía de ondas ópticas" causado por la reflexión de la radiación electromagnética en las interfaces de las diversas capas del dispositivo OLED. En un dispositivo de iluminación OLED típico, aproximadamente el 80 % de la luz visible emitida por la capa emisiva queda atrapada dentro del dispositivo OLED debido a este efecto de guía de ondas óptica. Por lo tanto, solo alrededor del 20 % de la luz generada por la capa emisiva es realmente emitida por el dispositivo OLED.
Sería ventajoso proporcionar un dispositivo OLED en el que el dispositivo OLED emita más radiación electromagnética producida por la capa emisora, en comparación con los dispositivos OLED convencionales. Por ejemplo, sería ventajoso proporcionar una forma de reducir el efecto de guía de ondas ópticas en al menos una capa del dispositivo OLED para aumentar la emisión OLED. También sería ventajoso proporcionar un método para fabricar un dispositivo OLED que tenga un efecto de guía de ondas óptico reducido para promover una mayor emisión electromagnética del dispositivo OLED.
El documento WO 2013/056155 A2 se refiere a dispositivos OLED y PV que incluyen electrodos transparentes que están formados por nanoestructuras conductoras y métodos para mejorar el acoplamiento de salida de luz en OLED y el acoplamiento de entrada en dispositivos PV.
El documento WO 2013/001891 A1 se refiere a un elemento de electroluminiscencia orgánico altamente fiable que suprime la pérdida de luz de los plasmones superficiales generados en una superficie metálica, lo que aumenta la eficiencia con la que se extrae la luz al exterior del elemento; y que no sea propenso a cortocircuitos dentro del elemento. Este elemento de electroluminiscencia orgánico está provisto de una capa metálica que tiene en la superficie concavidades/convexidades nanométricas formadas por una estructura de nanopartículas en el que las nanopartículas están dispuestas de manera plana; y una capa orgánica dispuesta sobre la superficie cóncava/convexa de la capa metálica y configurada a partir de múltiples capas que incluyen una capa emisora de luz. Las interfaces entre las capas en la capa orgánica tienen superficies más planas que la superficie cóncava/convexa de la capa metálica.
El documento US 2008/0012471 A1 describe un dispositivo de diodo emisor de luz orgánico (OLED), que comprende: un sustrato transparente, un transistor de película delgada transparente ubicado sobre el sustrato; un elemento emisor de luz formado sobre el transistor de película delgada transparente, en el que el elemento emisor de luz comprende un primer electrodo extenso transparente formado al menos parcialmente sobre una parte del transistor transparente de película delgada, una capa de material orgánico emisor de luz y un segundo electrodo reflectante formado sobre la capa de material orgánico emisor de luz; una capa de índice bajo formada entre el primer electrodo extensivo transparente y el transistor de película delgada; y una capa de dispersión de luz formada entre la capa de índice bajo y el segundo electrodo reflectante, o formada como parte del segundo electrodo reflectante.
El documento US 2006/0250084 A1 describe un dispositivo OLED que comprende: a) un sustrato, b) un OLED formado
sobre el sustrato que comprende un primer electrodo, un segundo electrodo parcialmente transparente a través del cual se emite luz del OLED, y al menos una capa de material orgánico emisor de luz dispuesta entre el primer electrodo y el segundo electrodo parcialmente transparente; y c) una capa de encapsulación depositada sobre el segundo electrodo parcialmente transparente, en el que la capa de encapsulación comprende una o más capas de componentes, y donde la capa de encapsulación y el segundo electrodo parcialmente transparente combinados tienen una transparencia mayor que la transparencia del segundo electrodo parcialmente transparente en ausencia de la capa de encapsulación, o en el que la capa de encapsulación y el segundo electrodo parcialmente transparente combinado tiene una absorbancia menor que la absorbancia del segundo parcialmente transparente electrodo en ausencia de la capa de encapsulación. Para proporcionar una encapsulación adecuada, de acuerdo con diversas realizaciones de la invención, al menos una capa componente de la capa de encapsulación se deposita mediante deposición de capa atómica, o el espesor total de la capa de encapsulación es de al menos 150 nm aproximadamente. En una realización preferida, ambas características están incorporadas.
El documento WO 2013/083712 A1 se refiere a un dispositivo OLED orgánico en una estructura en capas que comprende un sustrato, un electrodo inferior, en el que el electrodo inferior está más cerca del sustrato que el electrodo superior, una región eléctricamente activa, la región eléctricamente activa que comprende una o más capas orgánicas y que se proporciona entre y en contacto eléctrico con el electrodo inferior y el electrodo superior, una región emisora de luz proporcionada en la región eléctricamente activa, y una capa de rugosidad, la capa de rugosidad se proporciona como capa no cerrada en la región eléctricamente activa y proporciona una rugosidad de electrodo al electrodo superior mediante la rugosidad del electrodo superior en al menos uno de un lado interior que mira hacia la región eléctricamente activa y un lado exterior del electrodo superior de espaldas a la región eléctricamente activa. Asimismo, se proporcionan otro dispositivo emisor de luz orgánica y un método para producir un dispositivo emisor de luz orgánica.
El documento WO 2007/127870 A2 se refiere a un cátodo que contiene nanoestructuras que se extienden hacia la capa orgánica de un OLED. El cátodo puede tener una serie de nanotubos o una capa de nanoclústeres que se extienden desde su superficie. En otra disposición, el cátodo está modelado y grabado para formar nanoestructuras sobresalientes utilizando un proceso litográfico estándar. Se proporcionan varios métodos para fabricar estas estructuras, todos los cuales son compatibles con la fabricación a gran escala. Los OLED fabricados con estos nuevos electrodos tienen una inyección de electrones muy mejorada, tienen buena estabilidad ambiental.
El documento US 2003/062520 A1 describe un dispositivo emisor de luz y un método de fabricación del mismo y una pantalla que utiliza el dispositivo emisor de luz, en el que el modelado fino para el dispositivo emisor de luz se realiza mediante un proceso simple y se evita la fuga de luz y se aumenta la eficiencia en la extracción de luz. El dispositivo emisor de luz proporciona un dispositivo electroluminiscente orgánico en el que se forman electrodos y una capa luminiscente, una rejilla de difracción o una placa de zona y un filtro. La luz emitida por la capa luminiscente se transmite a través de la rejilla de difracción o la placa de zona, que se forma con un paso de rejilla designado, o se refleja en la rejilla de difracción o la placa de zona. Con esto, la luz de transmisión o reflexión se controla para que esté en una región de ángulo designada. Y cuando la luz se transmite a través del filtro, se extrae la luz que tiene un tono de color y una cromaticidad diferentes a los de la luz emitida por la capa luminiscente.
El documento JP H08 222374 A se refiere a un elemento en el que el ánodo es un electrodo transparente o semitransparente y el cátodo es un electrodo metálico. El ánodo transparente o semitransparente, una capa de inyección de agujero positivo, una capa emisora orgánica, una capa de absorción/difusión de luz, y el cátodo formado por el electrodo metálico se apilan sobre un sustrato transparente en ese orden. En un elemento electroluminiscente orgánico de otra constitución, una capa de emisor orgánico se intercala entre un par de electrodos como una capa de componente esencial, cualquiera de los electrodos es transparente o semitransparente y el otro tiene propiedades de absorción y difusión de la luz. Para dar a los electrodos propiedades de absorción y difusión de luz, en el caso de un cátodo, se puede usar una mezcla de un material que tiene propiedades de absorción y difusión de luz y un metal con una función de trabajo de 4,0 eV o menos para fabricar el electrodo.
El artículo "Silver nanocrystals with special shapes: controlled synthesis and their surface-enhanced Raman scattering properties", Mingli Yan et al., RSC Advances, 2014, vol. 4, n.° 1, p. 98-104 se refiere a la síntesis controlada de nanopartículas de plata que tienen determinadas formas en una solución acuosa de fluoruro de hidrógeno a temperatura ambiente.
El documento US 2009/0233037 A1 se refiere a un artículo reflectante, tal como un espejo solar, que incluye un sustrato muy transparente que tiene una primera superficie principal y una segunda superficie principal. Se forma al menos un revestimiento reflectante sobre al menos una porción de una de las superficies, por ejemplo, la segunda superficie principal (o alternativamente, la primera superficie principal). El revestimiento reflectante incluye al menos una capa metálica. Se puede formar una estructura de encapsulación sobre al menos una porción del segundo revestimiento reflectante.
El documento US2013/248846 A1 se refiere a multicapas eléctricamente conductoras que combinan una resistividad baja con una alta transmisión luminosa y baja rugosidad, tales como: Si3N4/SnZnOx/ZnO/Ag/Ti/ITO o Si3N4/SnZnOx/ZnO/Ag/Ti/ZnO/SnZnOx/ZnO/Ag/Ti/ITO.
Sumario de la invención
La presente invención es como se define en las reivindicaciones independientes adjuntas. Las variantes preferidas están incluidas en las reivindicaciones dependientes adjuntas.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista lateral, en sección que ilustra un dispositivo OLED que incorpora un electrodo de dispersión de luz;
La figura 2 es una vista lateral, en sección del dispositivo OLED de la figura 1 que incorpora capas adicionales; La figura 3 es una micrografía de la muestra 1c (del ejemplo 1) después del calentamiento;
La figura 4 es una micrografía de fuerza atómica tridimensional (50 micras por 50 micras) para la muestra 1c de la figura 3;
La figura 5 es una micrografía de la muestra 1c de la figura 3 después de tres meses;
La figura 6 es una micrografía de fuerza atómica bidimensional (50 micras por 50 micras) de la muestra 1c de la figura 5;
La figura 7 es una micrografía de la muestra 7c (del ejemplo 2) después del calentamiento;
La figura 8 es una micrografía de fuerza atómica bidimensional (50 micras por 50 micras) de la muestra 7c de la figura 7; y
La figura 9 es una micrografía de fuerza atómica tridimensional (50 micras por 50 micras) para la muestra 7c de la figura 7.
Descripción de los aspectos preferidos
Como se usa en el presente documento, términos espaciales o direccionales, tales como "izquierda", "derecha", "interior", "exterior", "encima", "debajo", y similares, se refieren a la invención tal y como se muestra en el dibujo de las figuras. Todos los intervalos divulgados en el presente documento debe entenderse que albergan los valores iniciales y finales del intervalo y todos los intervalos secundarios incluidos en estos.
El término "película" se refiere a una región de un revestimiento que tiene una composición deseada o seleccionada. Una "capa" comprende una o más "películas". Un "revestimiento", o "pilas" comprende una o más "capas". El término "material orgánico" incluye tanto polímeros como materiales orgánicos de moléculas pequeñas, tal como los que se utilizan para fabricar dispositivos optoelectrónicos orgánicos. El término "sobre" significa "en o encima". Los términos "polímero" o "polimérico" incluyen oligómeros, homopolímeros, copolímeros y terpolímeros. El término "luz visible" significa energía electromagnética que tiene una longitud de onda en el intervalo de 380 nm a 780 nm. La expresión "radiación infrarroja" significa energía electromagnética que tiene una longitud de onda en el intervalo de más de 780 nm a 100.000 nm. La expresión "radiación ultravioleta" significa energía electromagnética que tiene una longitud de onda en el intervalo de 100 nm a menos de 380 nm.
A efectos de la siguiente discusión, la invención se discutirá con referencia a un dispositivo OLED de emisión inferior. No obstante, debe entenderse que la invención no está restringida a su uso con dispositivos OLED de emisión inferior, sino que podría practicarse con dispositivos OLED de emisión superior y también con dispositivos en otros campos, por ejemplo, celdas solares, tal como las células solares fotovoltaicas de película fina.
La invención comprende, consiste en o consiste esencialmente en, los siguientes aspectos de la invención, en cualquier combinación. Diversos aspectos de la invención se ilustran en figuras de dibujo separadas en el presente documento. No obstante, no se ha de entender que esto es simplemente por razones de ilustración y discusión, en la práctica de la invención, uno o más aspectos de la invención mostrados en una figura de dibujo se pueden combinar con uno o más aspectos de la invención mostrados en una o más de las otras figuras de dibujo.
Un dispositivo OLED básico (OLED) 10 se muestra en la figura 1. El dispositivo OLED 10 incluye un primer electrodo (por ejemplo, un electrodo superior) 12, una pila activa 14 que incorpora una capa emisora electroluminiscente 16, un segundos electrodo (por ejemplo, electrodo inferior) 18, y un sustrato 20, El sustrato 20 tiene una primera superficie 22 (por ejemplo, superficie superior) y una segunda superficie 24 (por ejemplo, superficie inferior). La capa emisora 16 puede incluir un material orgánico emisivo electroluminiscente.
A efectos de la siguiente discusión, el OLED 10 se describirá como un OLED de emisión inferior. El primer electrodo 12 se considerará el "cátodo" y el segundo electrodo 18 se considerará el "ánodo". No obstante, esto es simplemente para facilitar la descripción de la invención y no debe considerarse como limitante. Las posiciones de los electrodos se pueden invertir, tal como para un OLED de emisión superior. La estructura general y el funcionamiento de un dispositivo OLED convencional serán bien entendidos por un experto en la técnica y, de este modo, no se describirán en detalle.
En la práctica de la invención y como se describe a continuación, al menos uno del primer y segundo electrodos 12, 18 es un electrodo extractor de luz 26 de la invención. El electrodo de extracción de luz 26 es una estructura multicapa
que incorpora al menos una capa metálica 28 que incorpora una o más características de extracción de luz 29, descrito con más detalle a continuación, y otras capas, como se describe en mayor detalle a continuación.
En la siguiente discusión, el electrodo de extracción de luz 26 se describirá con respecto al segundo electrodo 18 (por ejemplo, el ánodo). Para facilitar la discusión, el electrodo de extracción de luz 26 (por ejemplo, ánodo) se denominará en el presente documento "electrodo" (o "ánodo") independientemente de la estructura multicapa que incluye la capa metálica 28 así como las capas adicionales que están presentes para funciones distintas del transporte de electrones. Tanto el primer como el segundo electrodos 12, 18 del OLED pueden ser transparentes o un electrodo puede ser transparente y el otro electrodo puede ser opaco (por ejemplo, reflectante). Para OLED de emisión inferior, el segundo electrodo 18 (el más cercano al sustrato 20) es preferentemente transparente a la radiación electromagnética generada.
Como se usa en el presente documento, por "transparente" se entiende que tiene una transmitancia de radiación electromagnética en una o más longitudes de onda deseadas (por ejemplo, una transmitancia de luz visible a una longitud de onda de 550 nanómetros (nm)) de al menos el 50 %, tal como al menos 60 %, tal como al menos 70 %, tal como al menos 80 %, tal como al menos 90 %, tal como al menos 95%. Como se usa en el presente documento, por "opaco" se entiende que tiene una transmitancia de radiación electromagnética a una o más longitudes de onda deseadas (tal como luz visible a una longitud de onda de 550 nm) de menos del 50 %, tal como inferior a 40 %, tal como inferior a 30 %, tal como inferior a 20 %, tal como inferior a 10 %, tal como inferior a 5 %, tal como 0%. Como se usa en el presente documento, por "reflectante" se entiende que al menos una parte de la energía electromagnética generada por la pila activa 14 es reflejada por el electrodo.
Ejemplos de materiales adecuados para el cátodo (por ejemplo, el primer electrodo 12 en el ejemplo ilustrado) incluyen metales, tal como el bario, calcio y magnesio. El cátodo normalmente tiene una función de trabajo baja. Para OLED en los que la emisión de luz es solo o principalmente fuera de la parte inferior del dispositivo 10 (a través del lado del sustrato del dispositivo 10), el primer electrodo 12 puede ser opaco y/o reflectante. Por ejemplo, el primer electrodo 12 puede ser reflectante o al menos parcialmente reflectante de al menos una parte de la luz generada por la pila activa 14. El primer electrodo 12 puede reflejar al menos un 20 %, tal como al menos 30 %, tal como al menos 40 %, tal como al menos 50 %, tal como al menos 60 %, tal como al menos 70 %, tal como al menos 80 %, tal como al menos 90 %, de energía electromagnética con una longitud de onda de 550 nm. El primer electrodo 12 puede ser una capa metálica reflectante relativamente gruesa que tiene una alta conductividad eléctrica. De forma alternativa, si se desea que se emita luz por la parte superior del dispositivo 10, el primer electrodo 12 puede ser transparente.
La capa activa 14 puede incluir cualquier capa emisora convencional 16. Ejemplos de materiales adecuados para la capa emisora 16 incluyen moléculas pequeñas, tal como quelatos organometálicos (por ejemplo, Alq3), tintes fluorescentes y fosforescentes y dendrímeros conjugados. Otros ejemplos de materiales adecuados incluyen trifenilamina, perileno, rubreno y quinacridona. De forma alternativa, se pueden utilizar materiales poliméricos electroluminiscentes. Los ejemplos de polímeros conductores incluyen poli (p-fenileno vinileno) y polifluoreno. También podrían usarse materiales fosforescentes. Los ejemplos de tales materiales incluyen polímeros, tal como poli (nvinilcarbazol), en el que un complejo organometálico, tal como un complejo de iridio, se agrega como dopante.
Para OLED de emisión inferior, el substrato 20 es preferentemente transparente. Ejemplos de materiales adecuados para el sustrato 20 incluyen vidrio, tal como el vidrio de silicato sódico-cálcico convencional, por ejemplo, vidrio flotado. Para aplicaciones tales como iluminación, el sustrato 20 tiene preferentemente una alta transmisión de luz visible a una longitud de onda de referencia de 550 nanómetros (nm) y un espesor de referencia de 3,2 mm. Por "alta transmisión de luz visible" se entiende una transmisión de luz visible (a una longitud de onda de referencia de 550 nm y un espesor de referencia de 3,2 mm) de al menos el 85 %, tal como al menos 87 %, tal como al menos 90 %, tal como al menos 91 %, tal como al menos 92 %, tal como al menos 93 %, tal como al menos 95%.
Los ejemplos de vidrio que se pueden usar para la invención incluyen Starphire®, Solarphire®, Solarphire® PV y vidrio CLEAr ™ , todos disponibles comercialmente de PPG Industries, Inc. de Pittsburgh, Pensilvania.
El sustrato 20 puede tener cualquier grosor deseado, tal como en el intervalo desde 0,5 mm a 10 mm, tal como de 1 mm a 10 mm, tal como de 1 mm a 4 mm, tal como de 2 mm a 3,2 mm.
Como se muestra en la figura 1, el electrodo de extracción de luz 26 comprende una capa metálica 28 que tiene características de dispersión de luz 29 que aumentan la difusión de la luz (es decir, dispersión de luz) del electrodo de extracción de luz 26.
Ejemplos de materiales adecuados para la capa metálica 28 incluyen platino metálico, iridio, osmio, paladio, aluminio, oro, cobre, plata y/o mezclas y/o aleaciones de los mismos. En un aspecto preferido, la capa metálica 28 es o incluye plata metálica.
Las características de dispersión de luz 29 se encuentran en la capa metálica 28 y/o en una superficie de la capa metálica 28. Las características de dispersión de luz 29 son parte de la capa metálica 28 o están incorporadas en la capa metálica 28. Las características de dispersión de luz 29 no forman parte de un recubrimiento o capa separada
depositada sobre la capa metálica 28.
Los ejemplos de las características de dispersión de luz 29 incluyen defectos y/o dendritas. Por "dendrita" o "en forma de dendrita" se entiende una ramificación, característica arbórea en o sobre la capa metálica 28. Por ejemplo, la dendrita puede ser un cristal o una masa cristalina. Por "defecto" se entiende un punto y/o región y/o área en y/o sobre la capa metálica 28 que dispersa radiación electromagnética. Ejemplos de defectos incluyen proyecciones que se extienden desde una superficie de la capa metálica, grietas o huecos formados en y/o sobre la capa metálica 28, áreas de diferente densidad en y/o sobre la capa metálica 28, y áreas de diferente composición química en y/o sobre la capa metálica 28. La presencia de las características de dispersión de luz 29 dispersa la energía electromagnética y ayuda a reducir el efecto de guía de ondas descrito anteriormente.
Por ejemplo, las dendritas pueden tener un diámetro en el intervalo de 10 micras a 50 micras, tal como de 10 micras a 40 micras, tal como de 20 micras a 40 micras, tal como de 30 micras a 40 micras. Por ejemplo, Las dendritas pueden tener diámetros medios en el intervalo de 30 micras a 35 micras.
Por ejemplo, las dendritas y/o defectos pueden comprender proyecciones que se extienden hacia arriba desde una superficie, por ejemplo, la superficie de superior 22, de la capa metálica 28. Por ejemplo, al menos algunas de las proyecciones pueden tener una altura (con respecto a la superficie de la capa metálica 28) en el intervalo de 10 nm a
80 nm, tal como de 20 nm a 60 nm, tal como de 30 nm a 60 nm, tal como de 30 nm a 50 nm. Por ejemplo, al menos algunas de las proyecciones pueden tener una altura en el intervalo de 30 nm a 50 nm.
Por ejemplo, al menos algunas de las proyecciones pueden tener una altura mínima de 5 nm, tal como 10 nm, tal como
15 nm, tal como 20 nm, tal como 25 nm, tal como 30 nm, tal como 35 nm, tal como 40 nm, tal como 50 nm.
Por ejemplo, al menos algunas de las proyecciones pueden tener una altura máxima de 100 nm, tal como 90 nm, tal como 80 nm, tal como 70 nm, tal como 60 nm, tal como 55 nm, tal como 50 nm, tal como 45 nm, tal como 40 nm.
La figura 2 ilustra capas adicionales, incorporado en el electrodo de extracción de luz 26. Estas capas adicionales se describirán como parte del "electrodo" incluso aunque una o más de las capas puedan estar presentes para funciones distintas al transporte de electrones.
El electrodo de extracción de luz 26 según la presente invención incorpora una capa subyacente 30 colocada entre la capa metálica 28 y la superficie superior 22 del sustrato 20.
La capa subyacente 30 incluye una pluralidad de capas o películas.
La capa subyacente 30 puede tener un espesor mínimo de 10 nm, tal como 15 nm, tal como 20 nm, tal como 25 nm, tal como 30 nm, tal como 35 nm, tal como 40 nm, tal como 45 nm, tal como 50 nm, tal como 55 nm, tal como 60 nm, tal como 65 nm, tal como 70 nm, tal como 80 nm, tal como 90 nm, tal como 100 nm, tal como 110 nm, tal como 115 nm.
La capa subyacente 30 puede tener un espesor máximo de 120 nm, tal como 115 nm, tal como 110 nm, tal como 105 nm, tal como 100 nm, tal como 95 nm, tal como 90 nm, tal como 85 nm, tal como 80 nm, tal como 75 nm, tal como 70 nm, tal como 65 nm, tal como 60 nm, tal como 55 nm, tal como 50 nm, tal como 45 nm, tal como 40 nm, tal como 30 nm, tal como 25 nm, tal como 20 nm.
En un aspecto preferido, la capa subyacente 30 tiene un espesor en el intervalo de 10 nm a 120 nm, tal como de 30 nm a 80 nm, preferentemente de 30 nm a 80 nm, más preferentemente 30 nm a 70 nm.
La capa subyacente 30 incluye una capa de óxido de zinc sobre una capa de estannato de zinc.
La capa de óxido de zinc se puede depositar desde un objetivo de zinc que incluye uno o más materiales para mejorar las características de pulverización catódica del objetivo, para aumentar la conductividad del objetivo de zinc. Por ejemplo, el objetivo de zinc puede incluir una pequeña cantidad (por ejemplo, hasta 10 % en peso, tal como hasta 5
% en peso) de un material para mejorar la pulverización catódica. En cuyo caso, la capa de óxido de zinc resultante incluiría un pequeño porcentaje de un óxido del material agregado, por ejemplo, hasta un 10 % en peso del material óxido, por ejemplo, hasta un 5 % en peso del material óxido. Una capa depositada a partir de un objetivo de zinc que tiene hasta un 10 % en peso de un material adicional para mejorar las características de pulverización catódica del objetivo de zinc se denomina aquí como "una capa de óxido de zinc", aunque una pequeña cantidad del material añadido (por ejemplo, óxido de material) puede estar presente.
Los ejemplos de materiales que se pueden agregar al objetivo de zinc para mejorar la pulverización catódica incluyen metales conductores. Por ejemplo, el material añadido se puede seleccionar de Fe, Mn, Al, Ce, Sn, Sb, Hf, Zr, Ni, Bi,
Ti, Co, Cr, Si, y combinaciones de los mismos.
En un aspecto preferido, el material agregado es estaño. La pequeña cantidad de estaño en el objetivo de zinc (por
ejemplo, mayor o igual que 10 %, tal como menor o igual al 5 % en peso) se cree que forma óxido de estaño en la capa predominantemente de óxido de zinc. Como se ha discutido anteriormente, dicha capa se denominará capa de "óxido de zinc".
La capa subyacente 30 incluye también una capa de estannato de zinc. Por "estannato de zinc" se entiende una composición de la fórmula: ZnxSni-xO2-x (Fórmula 1) donde "x" varía en el intervalo de más de 0 a menos de 1. Por ejemplo, "x" puede ser mayor que 0 y puede ser cualquier fracción o decimal mayor que 0 a menor que 1. Una capa de estannato de zinc tiene una o más de las formas de Fórmula 1 en una cantidad predominante.
En un aspecto preferido de la invención, x = 2/3. Una capa de estannato de zinc en el que x = 2/3 se denomina convencionalmente "Zn2SnO4".
La capa subyacente 30 es una estructura multicapa que tiene una primera capa 32 depositada sobre al menos una parte de la superficie superior 22 del sustrato 12 y una segunda capa 34 depositada sobre la primera capa 32. La capa de cubierta 32 es estannato de zinc. En un aspecto preferido, el estannato de zinc es Zn2SnO4.
La segunda capa 34 es óxido de zinc (con o sin el óxido de estaño como se describió anteriormente). En la presente invención, la primera capa 32 es una capa de estannato de zinc y la segunda capa 34 es una capa de óxido de zinc. En un aspecto preferido adicional, la primera capa 32 es Zn2SnO4 y la segunda capa 34 es óxido de zinc (con hasta un 10 % en peso de óxido de estaño, tales como hasta 5 % en peso de óxido de estaño).
La primera capa 32 puede tener un espesor mínimo de 5 nm, tal como 10 nm, tal como 15 nm, tal como 20 nm, tal como 25 nm, tal como 30 nm, tal como 35 nm, tal como 40 nm, tal como 45 nm, tal como 50 nm, tal como 55 nm.
La primera capa 32 puede tener un espesor máximo de 60 nm, tal como 55 nm, tal como 50 nm, tal como 45 nm, tal como 40 nm, tal como 35 nm, tal como 30 nm, tal como 25 nm, tal como 20 nm, tal como 15 nm, tal como 10 nm.
En un aspecto preferido, la primera capa de 32 tiene un espesor en el intervalo de 5 nm a 60, tal como de 5 nm a 50 nm, tal como de 7,5 nm a 35 nm, tal como de 10 nm a 25 nm, tal como de 15 nm a 25 nm, tal como 19,5 nm a 25 nm, tal como 20 nm a 25 nm, tal como de 20 nm a 22 nm.
La segunda capa 34 puede tener un espesor mínimo de 5 nm, tal como 8 nm, tal como 10 nm, tal como 12 nm, tal como 14 nm, tal como 16 nm, tal como 18 nm.
La segunda capa 34 puede tener un espesor máximo de 20 nm, tal como 18 nm, tal como 16 nm, tal como 14 nm, tal como 12 nm, tal como 10 nm, tal como 8 nm, tal como 6 nm.
En un aspecto preferido, la segunda capa 34 puede tener un espesor en el intervalo de 5 nm a 20 nm, tal como de 7,5 nm a 20 nm, tal como de 10 nm a 15 nm, tal como de 10 nm a 11 nm.
Se puede proporcionar una capa de imprimación 36 opcional sobre la capa metálica 28. La capa de imprimación 38 puede ser una capa de película única o una de múltiples películas. La capa de imprimación 38 puede incluir un material de captura de oxígeno que puede sacrificarse durante el proceso de deposición para controlar la degradación u oxidación de la capa metálica 28 durante el proceso de pulverización catódica o durante los procesos de calentamiento posteriores. Ejemplos de materiales útiles para la capa de imprimación 38 incluyen titanio, silicio, dióxido de silicio, nitruro de silicio, oxinitruro de silicio, aleaciones de níquel-cromo (tal como Inconel), circonio, aluminio, aleaciones de silicio y aluminio, aleaciones que contienen cobalto y cromo (por ejemplo, Stellite®) y mezclas de los mismos.
Por ejemplo, la capa de imprimación 36 puede ser o puede incluir titanio.
La segunda capa de imprimación 36 puede tener un espesor en el intervalo de 0,5 nm a 5 nm, por ejemplo, 0,5 nm a 3 nm, por ejemplo, 0,5 nm a 1 nm, por ejemplo, 0,5 nm a 0,6 nm.
Puede proporcionarse una capa superior 38 opcional sobre la capa de imprimación 36 (si está presente) o sobre la capa metálica 28 (si la capa de imprimación 36 no está presente). La capa superior 38 puede ser una capa protectora para proporcionar durabilidad mecánica o química a las capas subyacentes.
La capa superior 38 puede incluir uno o más óxidos metálicos, óxido de silicio, óxidos de aluminio, aluminosilicatos, nitruros de silicio, carburos de silicio y oxicarburos de silicio. Ejemplos de materiales adecuados para la capa superior 38 incluyen óxidos de uno o más de circonio, zinc, estaño, aluminio, silicio y mezclas y/o aleaciones de los mismos. Por ejemplo, la capa superior 38 puede incluir zinc y estaño. Por ejemplo, la capa superior 38 puede ser una mezcla de óxido de zinc y óxido de estaño y/o una aleación de zinc y estaño, tal como el estannato de zinc.
Por ejemplo, la capa superior 38 puede ser una capa de revestimiento única que comprende 0 % en peso a 100 % en peso de alúmina y/o 0 % en peso a 100 % en peso de sílice y/o 0 % en peso a 100 % en peso de óxido de circonio, Por ejemplo, la capa superior 38 puede incluir sílice y alúmina que tienen, por ejemplo, 1 % en peso a 99 % en peso
de sílice y 99 % en peso a 1 % en peso de alúmina, tal como al menos 40 % en peso de sílice y 60 % en peso o menos de alúmina, tal como al menos 70 % en peso de sílice y 30 % en peso o menos de alúmina, tal como al menos 75 % en peso de sílice, tal como al menos 80 % en peso de sílice, tal como al menos 85 % en peso de sílice, en un aspecto no limitativo, la capa superior 38 comprende un 85 % en peso de sílice y un 15 % en peso de alúmina, en otro aspecto no limitativo, la capa superior 38 comprende 40 % en peso de sílice y 60 % en peso de alúmina, en un aspecto no limitativo adicional, la capa superior 38 incluye una mezcla de sílice y alúmina.
La capa superior 38 puede tener un espesor mínimo de 0,5 nm, tal como 0,6 nm, tal como 1 nm, tal como 2 nm, tal como 5 nm, tal como 10 nm, tal como 20 nm, tal como 30 nm, tal como 40 nm, tal como 50 nm, tal como 60 nm, tal como 70 nm, tal como 75 nm, tal como 100 nm, tal como 110 nm, tal como 120 nm, tal como 150 nm, tal como 200 nm, tal como 250 nm, tal como 300 nm, tal como 500 nm, tal como 700 nm, tal como 1.000 nm, tal como 2.000 nm, tal como 3.000 nm.
La capa superior 38 puede tener un espesor máximo de 5.000 nm, tal como 3.000 nm, tal como 2.000 nm, tal como 1.000 nm, tal como 500 nm, tal como 300 nm, tal como 200 nm, tal como 150 nm, tal como 100 nm, tal como 90 nm, tal como 80 nm.
En un aspecto preferido, La capa superior 38 tiene un espesor en el intervalo de 0,5 nm a 5.000 nm, tal como de 0,5 nm a 3.000 nm, tal como de 0,5 nm a 2.000 nm, tal como de 0,5 nm a 1.000 nm, tal como 1 nm a 500 nm, tal como 2 nm a 300 nm, tal como 5 nm a 300 nm, por ejemplo, 50 nm a 200 nm, tal como de 50 nm a 150 nm, tal como de 50 nm a 120 nm, tal como de 60 nm a 120 nm, tal como 70 nm a 120 nm, tal como 70 nm a 100 nm, tal como 70 nm a 80 nm.
En un aspecto alternativa de la invención, la capa superior 38 comprende una mezcla de sílice/alúmina que tiene al menos un 40 % en peso de sílice, tal como al menos 50 % en peso de sílice, tal como al menos 60 % en peso de sílice, tal como al menos 70 % en peso de sílice, tal como al menos 80 % en peso de sílice, tal como en el intervalo de 80 % en peso a 90 % en peso de sílice y 10% en peso a 20 % en peso de alúmina, por ejemplo, 85 % en peso de sílice y 15 % en peso de alúmina, en este aspecto no limitativo, la capa superior 38 puede tener un espesor en el intervalo de mayor que el 0 nm a 2 micras, tal como de 0,5 nm a 500 nm, tal como de 5 nm a 200 nm, tal como de 10 nm a 100 nm, tal como 30 nm a 50 nm, tal como 35 nm a 40 nm, en otro aspecto no limitativo, la capa superior 38 puede tener un espesor en el intervalo de mayor que el 0 nm a 1 micra, tal como de 0,5 nm a 10 nm, tal como de 10 nm a 25 nm, tal como de 10 nm a 15 nm.
La capa subyacente 30, capa metálica 28, imprimación 36 opcional y la capa superior 38 opcional pueden depositarse mediante cualquier método convencional, tal como, deposición química de vapor convencional (CVD) o deposición física de vapor (PVD). Los ejemplos de procesos de CDV incluyen pirólisis por pulverización. Los ejemplos de procesos de PVD incluyen evaporación por haz de electrones y pulverización por vacío (tal como deposición de vapor por pulverización magnetrónica (MSVD)). También se podrían utilizar otros métodos de recubrimiento, tal como la deposición sol-gel. Las capas se pueden depositar por el mismo método o por métodos diferentes.
En un aspecto opcional, la capa superior 38 puede ser una capa conductora. Ejemplos de materiales conductores adecuados incluyen óxidos conductores, tales como óxidos de metal conductores.
Ejemplos particulares de óxidos conductores incluyen óxido de indio y estaño (ITO), óxido de aluminio y zinc (AZO) u óxido de indio y zinc (IZO). Las propiedades conductoras de la capa superior 34 pueden ser beneficiosas para reducir la tensión de activación del Ol Ed 10.
El electrodo de extracción de luz 26 (o la capa metálica 28) puede tener una resistencia de hoja mínima de 1 ohmio por cuadrado (Q/^), tal como 2 Q/^, tal como 4 Q/^, tal como 5 Q/^, tal como 5,5 Q/^, tal como 6 Q/^, tal como 6,5 Q/^, tal como 7 Q/^, tal como 8 Q/^, tal como 9 Q/^, tal como 10 Q/^, tal como 12 Q/^, tal como 13 Q/^, tal como 15 Q/^, tal como 17 Q/^, tal como 18 Q/^, tal como 20 Q/^, tal como 25 Q/^, tal como 30 Q/^, tal como 32 Q/^, tal como 34 Q/^, tal como 36 Q/^, tal como 40 Q/^, tal como 50 Q/^, tal como 55 Q/^, tal como 60 Q/a
El electrodo de extracción de luz 26 (o la capa metálica 28) puede tener una resistencia de hoja máxima de 210 Q/^, tal como 200 Q/^, tal como 175 Q/^, tal como 150 Q/^, tal como 125 Q/^, tal como 100 Q/^, tal como 75 Q/^, tal como 50 Q/^, tal como 30 Q/^, tal como 20 Q/^, tal como 15 Q/^, tal como 13 Q/^, tal como 10 Q/^, tal como 8 Q/a
En un aspecto preferido, el electrodo de extracción de luz 26 (o capa metálica 28) tiene una resistencia laminar en el intervalo de 1 Q/^ a 20 Q/^, tal como 1 Q/^ a 15 Q/^, tal como 1 Q/^ a 10 Q/^, tal como 1 Q/^ a 8 Q/^, tal como 2 Q/^ a 8 Q/^, tal como 4 Q/^ a 8 Q/^.
El electrodo de extracción de luz 26 puede tener una transmitancia de luz visible mínima (con un espesor de 2 mm) del 50 %, tal como el 60 %, tal como el 65 %, tal como el 70 %, tal como el 75 %, tal como el 78 %, tal como el 80 %, tal como el 83 %, tal como el 85 %, tal como el 90 %, tal como el 91 %, tal como el 92 %, tal como el 93 %, tal como el 95%.
El electrodo de extracción de luz 26 puede tener una transmitancia de luz visible máxima (con un espesor de 2 mm) del 99 %, tal como el 97 %, tal como el 96 %, tal como el 95 %, tal como el 93 %, tal como el 92 %, tal como el 91 %, tal como el 90 %, tal como el 85 %, tal como el 80 %, tal como el 70 %, tal como el 60%.
En un aspecto preferido, el electrodo de extracción de luz 26 tiene una transmitancia de luz visible (con un espesor de 2 mm) en el intervalo de 50 % a 97 %, tal como de 70 % a 95 %, tal como de 75 % a 95 %, tal como de 80 % a 95 %, tal como de 85 % a 95 %, tal como de 88 % a 95 %, tal como del 90 % a 95 %.
El electrodo de extracción de luz 26 puede tener una difusión de la luz mínima del 0,04 %, tal como el 0,05 %, tal como el 0,07 %, tal como el 0,08 %, tal como el 0,1 %, tal como el 0,12 %, tal como el 0,15 %, tal como el 0,2 %, tal como el 0,3 %, tal como el 0,5 %, tal como el 0,8 %, tal como el 1 %, tal como el 1,5 %, tal como el 2 %, tal como el 3 %, tal como el 4 %, tal como el 5 %, tal como el 6 %, tal como el 7 %, tal como el 8 %, tal como el 9 %, tal como el 10 %, tal como el 12 %, tal como el 15%.
El electrodo de extracción de luz 26 puede tener una difusión de la luz máxima del 20 %, tal como el 15 %, tal como el 12 %, tal como el 10 %, tal como el 9 %, tal como el 8 %, tal como el 7 %, tal como el 6 %, tal como el 5 %, tal como el 4 %, tal como el 3 %, tal como el 2 %, tal como el 1%.
En un aspecto preferido, el electrodo de extracción de luz 26 tiene una difusión de la luz en el intervalo de 0,5 % a 10 %, tal como de 1 % a 10 %, tal como de 1 % a 8 %.
El electrodo de extracción de luz 26 puede tener una rugosidad superficial mínima de raíz cuadrada media (RMS) de 5 nm, tal como 6 nm, tal como 8 nm, tal como 10 nm, tal como 15 nm, tal como 20 nm, tal como 25 nm, tal como 30 nm, tal como 35 nm, tal como 40 nm, tal como 45 nm, tal como 47 nm, tal como 50 nm, tal como 52 nm, tal como 54 nm, tal como 55 nm.
El electrodo de extracción de luz 26 puede tener una rugosidad superficial de la raíz cuadrada media máxima de 60 nm, tal como 55 nm, tal como 54 nm, tal como 50 nm, tal como 47 nm, tal como 45 nm, tal como 40 nm, tal como 35 nm, tal como 25 nm, tal como 20 nm, tal como 15 nm, tal como 10 nm.
En un aspecto preferido, el electrodo de extracción de luz 26 tiene una rugosidad superficial cuadrática media en el intervalo de 5 nm a 60 nm, tal como de 25 nm a 60 nm, tal como de 40 nm a 60 nm, tal como de 50 nm a 60 nm.
Las características de dispersión de luz 29 de la capa metálica 28 pueden proporcionarse mediante varios métodos.
Por ejemplo, después de que la capa metálica 28 está formada sobre un sustrato 20, la capa metálica 28 puede exponerse al oxígeno. Para muchos metales, el metal reacciona con el oxígeno para oxidarse y formar defectos en o sobre el metal. Por ejemplo, esta exposición al oxígeno puede ocurrir durante el proceso para formar la capa superior 38 opcional sobre la capa metálica 28 o como una etapa separada.
Por ejemplo, la capa metálica 28 puede exponerse al oxígeno (por ejemplo, a la atmósfera ambiente) durante un período de tiempo en el intervalo de 1 minuto a 20 minutos, tal como de 1 minuto a diez minutos, tal como de 1 minuto a 5 minutos, tal como de 3 minutos a 5 minutos, tal como de 3 minutos a 4,5 minutos.
Otro método a modo de ejemplo para formar características de dispersión de luz 29 (por ejemplo, defectos que inducen difusión de la luz) en la capa metálica 28 se realiza mediante calentamiento posterior. Por "postcalentamiento" se entiende calentar el sustrato 12 y la capa metálica 28 después de la deposición de la capa metálica 28. Posterior al calentamiento, ya sea con o sin exposición al oxígeno, tiende a oxidar el metal de la capa metálica 28 para formar defectos en o sobre la capa metálica y/o aumentar la difusión de la luz de la capa metálica 28.
Por ejemplo, la capa metálica 28 se puede calentar a una temperatura en el intervalo de 400 °C a 1000 °C, tal como de 500 °C a 900 °C, tal como de 600 °C a 800 °C, tal como de 700 °C a 800 °C, tal como de 700 °C a 750 °C.
la capa metálica 28 puede calor ser durante un periodo de tiempo en el intervalo de 1 minuto a 20 minutos, tal como de 1 minuto a diez minutos, tal como de 1 minuto a 5 minutos, tal como de 3 minutos a 5 minutos, tal como de 3 minutos a 4,5 minutos.
El calentamiento se puede realizar en un horno convencional o en un horno transportador. Por ejemplo, el horno transportador puede tener una velocidad de línea transportadora en el intervalo de 2,5 cm/min a 51 cm/min, tales de 5 cm/min a 38 cm/min, tal como de 5 cm/min a 28 cm/min, tal como de 5 cm/min a 20 cm/min, tal como de 10 cm/min a 20 cm/min.
El horno transportador puede tener una o varias cámaras de calentamiento. Por ejemplo, una o más de las cámaras de calentamiento pueden tener una temperatura en el intervalo de 400 °C a 1000 °C, tal como de 500 °C a 800 °C, tal como de 500 °C a 700 °C, tal como de 500 °C a 650 °C, tal como de 525 °C a 625 °C. Las cámaras de calentamiento pueden tener la misma temperatura o diferentes.
Otro método a modo de ejemplo para inducir las características de dispersión de luz 29 es exponer la capa metálica 28 a un rayo láser para formar defectos en la capa metálica 28. Por ejemplo, esto se puede hacer antes de la aplicación de la capa superior 38 opcional. Los defectos pueden ser grietas o huecos formados en y/o sobre la capa metálica 28 por el láser. Los defectos también pueden ser áreas de diferente densidad causadas por enfocar el láser a una posición en la superficie o en el interior de la capa metálica 28.
Otra forma a modo de ejemplo de inducir estas características de dispersión de luz 29 es exponiendo la capa metálica 28 a un tratamiento con plasma de oxígeno. El plasma de oxígeno provoca protuberancias en la superficie de la capa metálica 28.
Una forma aún más a modo de ejemplo de inducir características de dispersión de luz 29 es dopando la capa metálica 28 con dopantes que producen defectos o aumentan de otro modo la difusión de la luz de la capa metálica 28. Los ejemplos de tales materiales dopantes incluyen cobre, aluminio, y zinc. El dopante puede reaccionar o combinarse o mezclarse con el metal de la capa metálica 28 para formar manchas o áreas que tienen una densidad diferente y/o una composición diferente que el resto de la capa metálica 28.
Debe entenderse que todas las capas opcionales discutidas anteriormente no necesitan estar presentes en el OLED 10. Se pueden proporcionar una o más de estas capas opcionales según se desee en función de consideraciones tales como el coste, facilidad de fabricación y uso final deseado del OLED 10.
El funcionamiento del dispositivo OLED 10 se describirá ahora con especial referencia a la figura 1.
Durante la operación, se aplica una tensión a través del primer electrodo 12 y el segundo electrodo 18. Una corriente de electrones fluye desde el cátodo (por ejemplo, primer electrodo 12) al ánodo (por ejemplo, segundo electrodo 18) y, por lo tanto, mediante la capa emisiva 16 (y las capas opcionales, si están presentes). Esta corriente eléctrica hace que la capa emisora 16 emita radiación electromagnética (por ejemplo, luz) de una longitud de onda seleccionada o intervalo de longitudes de onda, dependiendo de la composición de la capa emisiva 16. Las ondas de luz emitidas por la capa emisora 16 viajan a la capa metálica 28 del segundo electrodo 18. En un dispositivo OLED convencional, la mayoría de la radiación electromagnética que entra en el segundo electrodo 18 quedaría atrapada por el efecto de guía de ondas. No obstante, en la invención, al menos una porción de esta energía electromagnética es dispersada por las características de dispersión de luz 29. Esta dispersión hace que las ondas de luz viajen de manera más aleatoria e interrumpe el efecto de guía de ondas, aumentando la cantidad de energía electromagnética que atraviesa la capa metálica 28, en el sustrato 20, y luego sale de la superficie inferior 24. El efecto de dispersión de luz causado por las características de dispersión de luz 29 de la capa metálica 28 aumenta la extracción de luz total para el dispositivo OLED 10.
Los siguientes ejemplos ilustran varios aspectos de la invención. No obstante, se entenderá que la presente invención no se limita a estos aspectos específicos.
Ejemplos
En los siguientes ejemplos, los sustratos eran vidrio transparente disponible comercialmente de PPG Industries Ohio, Inc. que tiene un espesor de 2 milímetros (mm). Los valores de transmitancia de luz visible (T) y los valores de difusión de la luz (Haze) son valores porcentuales y se midieron usando un medidor de neblina Haze-Gard Plus disponible comercialmente de BYK-Gardner USA. Las capas de revestimiento se aplicaron usando un revestidor Airco MSVD convencional que tenía un ancho objetivo de 12,7 cm (5 pulgadas) y una velocidad lineal de 152,4 cm (60 pulgadas) por minuto. "Zn90" significa un objetivo que tiene 90 % en peso de zinc y 10 % en peso de estaño. "AI60" significa un objetivo que tiene 60 % en peso de aluminio y 40 % en peso de silicio. "SnZn" significa un objetivo que tiene 52,4 % en peso de zinc y 47,6 % en peso de estaño (para depositar una capa Zn2SnO4). Todos los ajustes de potencia del revestidor están en kilovatios (Kw). Todos los valores de tiempo están en minutos. Los valores de resistencia de la hoja están en ohmios por cuadrado (Q/^). "O/R" significa que el valor estaba fuera del intervalo de medición. Un símbolo "--" significa que el valor no se midió. "M" significa Mega Ohmios. Para los siguientes ejemplos, las réplicas de sustratos recubiertos con capas de recubrimiento particulares se designan con una letra pequeña después del número de recubrimiento. Por ejemplo, Muestras 1a, 1b, 1c, 1d, etc., designar sustratos de vidrio replicados recubiertos con recubrimiento 1. Características físicas, tal como la altura de las proyecciones, rugosidad superficial y diámetro de las dendritas, se determinaron mediante microscopía de fuerza atómica convencional (AFM).
Ejemplo 1 (no de acuerdo con la presente invención)
Este ejemplo ilustra una estructura de electrodo de dispersión de luz que tiene una capa subyacente de óxido de zinc (con un 10 % en peso de óxido de estaño)/una capa conductora de plata metálica/una capa superior (capa protectora) de 60 % en peso de alúmina y 40 % en peso de sílice.
La Tabla 1 enumera los ajustes de potencia del revestidor durante la deposición. Los sustratos se sometieron a una pasada por debajo de cada objetivo.
TABLA 1
Se midió la resistencia de la hoja de los sustratos revestidos antes del calentamiento (precalentamiento) y luego se calentó en un horno de caja a 1300 °F (704 °C) durante los tiempos enumerados en la Tabla 2. Después del calentamiento, los sustratos revestidos se dejaron enfriar a temperatura ambiente y luego se midieron de nuevo la resistencia de la hoja, la transmitancia y la difusión de la luz (Postcalentamiento). Los valores resultantes se muestran en la Tabla 2.
TABLA 2
La figura 3 es una micrografía de la muestra 1c (postcalentamiento) que muestra los defectos en/sobre la capa metálica. La figura 4 es una micrografía de fuerza atómica tridimensional (50 micras por 50 micras) para la muestra 1 c de la figura 3. Como puede verse, la capa metálica tenía defectos (proyecciones o defectos puntuales) que se extendían hacia arriba desde la superficie de la capa metálica. Al menos algunos de los defectos tenían una altura de 50 nm. Para la muestra 1c mostrada en las figuras 3 y 4, la muestra de precalentamiento tenía una rugosidad superficial media cuadrática (RMS) de 0,64 nm. Postcalentamiento, la muestra tenía una rugosidad RMS de 3,97 entre los defectos y una rugosidad superficial RMS de 47,6 nm, incluidos los defectos. Se midió una muestra 1c replicada después de tres meses. La figura 5 es una micrografía de la réplica de la muestra 1c después de tres meses. La figura 6 es una micrografía de fuerza atómica bidimensional (50 micras por 50 micras) de la réplica de la muestra 1c de la figura 5. La muestra 1c replicada tenía una rugosidad de superficie de raíz cuadrada media (RMS) de precalentamiento de 0,69 nm y una rugosidad de superficie RMS de postcalentamiento de 57,3 nm. Después de tres meses, la muestra 1 c tenía una resistencia laminar de 80 Q/a
Ejemplo 2 (no de acuerdo con la presente invención)
Este ejemplo ilustra una estructura de electrodo emisor de luz que tiene una capa subyacente de óxido de zinc (con un 10 % en peso de óxido de estaño)/una capa de plata metálica/una capa superior (capa conductora) de óxido de indio dopado con zinc (IZO).
La Tabla 3 enumera los ajustes de potencia del revestidor durante la deposición de los objetivos enumerados. Los sustratos se recubrieron con Zn90 y Ag durante 1 paso y con IZO durante 2 pases.
Los sustratos revestidos se midieron para determinar la resistencia de la hoja antes de calentarlos (precalentamiento) y luego se calentaron en un horno de caja a 1300 °F (704 °C) para los tiempos indicados en la Tabla 4. Después del calentamiento, los sustratos revestidos se dejaron enfriar a temperatura ambiente y luego se midieron de nuevo la resistencia de la hoja, la transmitancia y la difusión de la luz (Postcalentamiento). Los valores resultantes se muestran en la Tabla 4.
La figura 7 es una micrografía de la muestra 7c después del calentamiento. La figura 8 es una micrografía de fuerza atómica bidimensional (50 micras por 50 micras) de la muestra 7c de la figura 7. La figura 9 es una micrografía de fuerza atómica tridimensional (50 micras por 50 micras) para la muestra 7c de la figura 8. Los defectos tenían forma de dendritas con ramas. Las dendritas tenían proyecciones que se extendían hacia arriba desde allí. Al menos algunas
de las proyecciones tenían una altura de 40 nm. La muestra 7c tenía una rugosidad superficial media cuadrática (RMS) de precalentamiento de 0,64 nm. Postcalentamiento, la muestra 7c tenía una rugosidad RMS de 3,64 entre los defectos y una rugosidad superficial RMS de 6,92 nm, incluidos los defectos.
Ejemplo 3 (no de acuerdo con la presente invención)
Este ejemplo ilustra una estructura de ánodo que tiene una capa subyacente de estannato de zinc (Zn2SnO4)/una capa de plata metálica/una capa de imprimación de titanio/una capa superior (capa protectora) de estannato de zinc (Zn2SnO4).
La Tabla 5 enumera los ajustes de potencia del revestidor durante la deposición de los objetivos enumerados. Los sustratos se recubrieron con Ag y Ti durante 1 pasada y con estannato de zinc durante 4 pases (tanto para la capa subyacente como para la capa superior).
TABLA
Los sustratos revestidos se midieron para determinar la resistencia de la hoja (precalentamiento) y luego se calentaron en un horno de caja a 704 °C (1300 °F) para los tiempos enumerados en la Tabla 6. Después del calentamiento, los sustratos revestidos se dejaron enfriar a temperatura ambiente y luego se midieron de nuevo la resistencia de la hoja, la transmitancia y la difusión de la luz (Postcalentamiento). Los valores resultantes se muestran en la Tabla 6.
continuación
Ejemplo 4 (no de acuerdo con la presente invención)
Este ejemplo ilustra el uso de un horno de cinta transportadora en lugar de un horno de caja para calentar la muestra. Se calentaron réplicas de muestras de revestimiento seleccionadas en un horno Lindberg convencional que tenía cinco zonas de calentamiento. La zona 1 tenía una temperatura de 1130 °F (610 °C); la zona 2 tenía una temperatura de 1155 °F (624 °C); la zona 3 tenía una temperatura de 1155 °F (624 °C); la zona 4 tenía una temperatura de 1155 °F (624 °C); y la zona 5 tenía una temperatura de 538 °F (1000 °C). Los valores de precalentamiento para sustratos de vidrio con los recubrimientos enumerados se muestran en la Tabla 7.
TABLA
Las muestras de los sustratos de vidrio revestidos se calentaron luego en el horno Lindberg a las velocidades de la línea transportadora que se muestran en la Tabla 8. Las velocidades de la línea están en pulgadas por minuto (centímetros por minuto). Los valores de postcalentamiento de las muestras también se muestran en la Tabla 8.
Claims (16)
1. Un electrodo de extracción de luz (26), que comprende:
una capa metálica (28), en donde la capa metálica (28) comprende características de dispersión de luz (29) sobre y/o en la capa metálica (28), y
una capa subyacente (30) que comprende una capa de óxido de zinc sobre una capa de estannato de zinc, en donde el electrodo de extracción de luz (26) tiene una transmitancia de luz visible a una longitud de onda de 550 nm de al menos el 50 %.
2. El electrodo de extracción de luz (26) de la reivindicación 1, en el que las características de dispersión de la luz (29):
- se seleccionan del grupo formado por proyecciones, dendritas, grietas, huecos, regiones de diferente densidad que la capa metálica (28), y regiones de diferente composición química que la capa metálica (28),
- comprenden proyecciones, donde preferentemente al menos algunas de las proyecciones tienen una altura mínima de 5 nm, tal como 10 nm, tal como 15 nm, tal como 20 nm, tal como 25 nm, tal como 30 nm, tal como 35 nm, tal como 40 nm, tal como 50 nm, y/o tienen una altura máxima de 100 nm, tal como 90 nm, tal como 80 nm, tal como 70 nm, tal como 60 nm, tal como 55 nm, tal como 50 nm, tal como 45 nm, tal como 40 nm, comprendiendo las características de dispersión de luz (29) preferentemente proyecciones que tienen una altura en el intervalo de 5 nm a 100 nm, tal como de 10 nm a 80 nm, tal como de 20 nm a 60 nm, tal como de 30 nm a 60 nm, tal como de 30 nm a 50 nm, y/o
- son al menos para algunas de las características de dispersión de la luz (29) en forma de dendrita, en donde al menos algunas de las características de dispersión de luz en forma de dendrita (29) preferentemente tienen un diámetro en el intervalo de 10 micras a 50 micras, tal como de 10 micras a 40 micras, tal como de 20 micras a 40 micras, tal como de 30 micras a 40 micras.
3. El electrodo de extracción de luz (26) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que la capa metálica (28) comprende al menos un metal seleccionado del grupo que consiste en platino, iridio, osmio, paladio, aluminio, oro, cobre, plata y sus mezclas y/o aleaciones de los mismos, comprendiendo preferentemente la capa metálica (28) plata metálica.
4. El electrodo de extracción de luz (26) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el electrodo de extracción de luz (26):
- tiene una resistencia de la hoja en el intervalo de 1 Q/^ a 20 Q/^, tal como 1 Q/^ a 15 Q/^, tal como 1 Q/^ a 10 Q/^, tal como 1 Q/^ a 8 Q/^, tal como 2 Q/^ a 8 Q/^, tal como 4 Q/^ a 8 Q/^,
- tiene una transmitancia de luz visible en el intervalo del 50 % al 97 %, tal como del 70 % al 95 %, tal como del 75 % al 95 %, tal como del 80 % al 95 %, tal como del 85 % al 95 %, tal como del 88 % al 95 %, tal como del 90 % al 95 %,
- tiene una difusión de la luz en el intervalo del 0,5 % al 10 %, tal como del 1 % al 10 %, tal como del 1 % al 8 %, y/o
- tiene una rugosidad superficial cuadrática media en el intervalo de 5 nm a 60 nm, tal como de 25 nm a 60 nm, tal como de 40 nm a 60 nm, tal como de 50 nm a 60 nm.
5. El electrodo de extracción de luz (26) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que incluye una capa de imprimación (36) sobre la capa metálica (28), en donde la capa de imprimación (36) comprende preferentemente un material seleccionado del grupo que consiste en titanio, silicio, dióxido de silicio, nitruro de silicio, oxinitruro de silicio, aleaciones de níquel-cromo, circonio, aluminio, aleaciones de silicio y aluminio, aleaciones que contienen cobalto y cromo, y sus mezclas, la capa de imprimación (36) incluso más preferida comprende titanio.
6. El electrodo de extracción de luz (26) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que incluye una capa superior (38) sobre la capa metálica (28), en donde la capa superior (38) comprende preferentemente al menos un material de óxido seleccionado del grupo que consiste en óxidos de zinc, estaño, circonio, aluminio, silicio, indio y mezclas de los mismos, tal como estannato de zinc, o una mezcla de sílice y alúmina, o comprende una capa conductora seleccionada del grupo que consiste en óxido de indio y estaño, óxido de aluminio y zinc y óxido de indio y zinc.
7. Un diodo emisor de luz orgánico (10), que comprende:
- un sustrato (20);
- un primer electrodo (12);
- una pila activa emisiva (14); y
- un segundo electrodo (18),
en donde al menos uno del primer electrodo (12) y el segundo electrodo (18) es un electrodo de extracción de luz (26) como se especifica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la capa subyacente (30) que comprende una capa de óxido de zinc (34) sobre una capa de estannato de zinc (32) está situada entre la capa metálica (28) y el sustrato (20).
8. El diodo emisor de luz orgánico (10) de la reivindicación 7, en el que el primer electrodo (12) es un cátodo seleccionado del grupo que consiste en bario, calcio y magnesio, y/o donde el primer electrodo (12) es opaco y/o reflectante.
9. El diodo emisor de luz orgánico (10) de cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8, en el que el sustrato (20) comprende vidrio.
10. El diodo emisor de luz orgánico (10) de cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que el segundo electrodo (18) es transparente y/o está más cerca del sustrato (20) que el primer electrodo (12).
11. El diodo emisor de luz orgánico (10) de cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en el que el sustrato (20) comprende vidrio, en el que el primer electrodo (12) es un cátodo, en el que el electrodo de extracción de luz (26) es un ánodo, en el que las características de dispersión de luz (29) comprenden proyecciones que se extienden desde una primera superficie (22) del sustrato (20), y en el que al menos algunas de las proyecciones tienen una altura en el intervalo de 20 nm a 60 nm, incluyendo el diodo emisor de luz orgánica opcionalmente además:
- una capa de imprimación (36) sobre la capa metálica (28), en donde la capa de imprimación (36) comprende titanio; y/o
- una capa superior (38) sobre la capa metálica (28), donde la capa superior (38) se selecciona del grupo que consiste en estannato de zinc, una mezcla de sílice y alúmina, óxido de indio y estaño, óxido de aluminio y zinc y óxido de indio y zinc, en donde preferentemente el cátodo es opaco y/o reflectante y el ánodo está más cerca del sustrato (20) que el cátodo, y la capa metálica (28) comprende plata metálica.
12. Un método para fabricar un diodo emisor de luz orgánico (10) como se define en cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, que comprende:
proporcionar un primer electrodo (12), una pila activa emisiva (14) y un segundo electrodo (18) sobre un sustrato (20), y
en donde al menos uno del primer y segundo electrodos (12, 18) es un electrodo de extracción de luz (26) que comprende una capa metálica (28), y en donde la capa metálica (28) comprende características de dispersión de luz (29) sobre y/o en la capa metálica (28),
el método incluye además proporcionar una capa subyacente (30) entre la capa metálica (28) y el sustrato (20), en donde la capa subyacente (30) comprende una capa de óxido de zinc (34) sobre una capa de estannato de zinc (32).
13. El método de la reivindicación 12, en el que las características de dispersión de luz (29) son proporcionadas por al menos un proceso seleccionado entre:
exponer la capa metálica (28) a oxígeno, tal como durante un período de tiempo en el intervalo de 1 minuto a 20 minutos, tal como de 1 minuto a diez minutos, tal como de 1 minuto a 5 minutos, tal como de 3 minutos a 5 minutos, tal como de 3 minutos a 4,5 minutos;
calentar la capa metálica (28) tal como a una temperatura en el intervalo de 400 °C a 1000 °C, tal como de 500 °C a 900 °C, tal como de 600 °C a 800 °C, tal como de 700 °C a 800 °C, tal como de 700 °C a 750 °C; exponer la capa metálica (28) a un láser;
exponer la capa metálica (28) a un tratamiento con plasma de oxígeno; y
dopar la capa metálica (28).
14. El método de cualquiera de las reivindicaciones 12 o 13, que incluye el dopado de la capa metálica (28) con un dopante seleccionado del grupo que consiste en cobre, aluminio y zinc.
15. El uso de un diodo emisor de luz orgánico (10) de cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11 en un dispositivo de visualización, particularmente un dispositivo de visualización seleccionado del grupo que consiste en un monitor de ordenador, una pantalla de ordenador, un teléfono móvil, una pantalla de televisión, un asistente digital personal, un reloj y un dispositivo de iluminación.
16. El uso de un electrodo de extracción de luz (26) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 en un dispositivo de diodo emisor de luz orgánico o en un dispositivo de visualización, particularmente en un dispositivo de visualización seleccionado del grupo que consiste en un monitor de ordenador, una pantalla de ordenador, un teléfono móvil, una pantalla de televisión, un asistente digital personal, un reloj y un dispositivo de iluminación.
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