[发明专利]蓝光顶发光型有机发光二极管结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓝光顶发光型有机发光二极管结构，特别涉及借助菲涅耳系数矩阵转移理论设计光输出耦合层的厚度来抑制多光束干涉效应、利用宽角干涉效应设计空穴注入/传输层的厚度来增强蓝光强度的蓝光顶发光型有机发光二极管的制备方法。

技术背景

有机发光二极管(OLED)由于具有色彩鲜艳、视角宽、响应速度快、可实现柔性、发光亮度高、效率高、厚度薄、工作温度范围宽等优点被认为是最有希望取代液晶显示的下一代平板显示技术之一。通常所说的OLED指的是底发光型OLED，如图1所示，即由一透明阳极12覆盖于玻璃基底11上，在阳极上依次生长空穴注入/传输层13、发光层14、电子传输/注入层15、不透明阴极16。器件内部产生的光经过透明阳极和玻璃基底射出。基于这种器件结构的显示器由于OLED和驱动OLED的薄膜晶体管(TFT)的竞争导致显示器开口率(aperture ratio)的降低。而顶发光型OLED则采用不透明阳极22覆盖于基底21上，在阳极上依次生长空穴注入/传输层23、发光层24、电子传输/注入层25、透明或半透明阴极26、光输出耦合层27。器件内部产生的光经顶部透明或半透明阴极射出，如图2所示。本发明正是采用该种类型的顶发光型OLED结构，如图3所示。其中，发光层24用蓝光发光层240替代，其它部分与图2完全一致。在此类OLED显示器中，驱动OLED像素的TFT制作于顶发光型OLED下方，因此可有效避免开口率降低的问题，显示器开口率接近100％。

根据阴极的透明程度，顶发光型OLED一般分成两类：基于ITO(铟锡氧化物)、IZO(铟锌氧化物)等透明电极的顶发光型OLED；基于半透明金属的顶发光型OLED。前者对于ITO、IZO的成膜工艺要求较高，制备ITO、IZO膜的过程中容易破坏底部的有机层，造成器件短路或漏电流偏大；后者由于金属的易蒸镀性和非破坏性使得基于半透明金属的顶发光型OLED的研究越来越多。但是这类OLED存在的问题是底部的高反射电极和顶部的半透明电极形成一个谐振腔，该谐振腔厚度的变化对于出光颜色具有一定的选择性。尤其对于蓝光顶发光型OLED，满足蓝光谐振条件的腔长过薄或过厚，腔长过薄导致OLED容易被大电流击穿，腔长过厚导致OLED开启电压(亮度为1cd/m²时)过高。目前经常使用的另一种方法是在底部高反射电极表面溅射形成一层ITO，通过调整ITO的厚度来获得蓝光波段的谐振腔长。这种方法在制作三基色阵列像素点时需要多步对版程序，致使OLED显示屏制备工艺复杂。

综上所述，有必要开发一种新型的节能、性能稳定、制备工艺简单的蓝光顶发光型有机发光二极管及相应的设计方法，以解决其目前存在的相应问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种节能、性能稳定、制备工艺简单的蓝光顶发光型有机发光二极管结构及其制作方法。

技术方案：为了达到上述目的，其设计方法如下：利用菲涅耳系数矩阵转移理论设计光输出耦合层的厚度来降低顶发光型有机发光二极管中的多光束干涉效应，避免借助微腔效应制备顶发光型有机发光二极管导致内部有机层厚度过厚或者过薄进而产生的二极管易被大电流击穿或开启电压过高的问题，也避免了使用ITO调节腔长致使的彩色显示屏制备过程的复杂化问题。

该蓝光顶发光型有机发光二极管包括：

一基底；

一反射电极，位于所述基底上，用作阳极；

一空穴注入/传输层，位于所述反射电极上，用于注入/传输空穴；

一蓝光发光层，位于所述空穴传输层上，用于发射蓝光；

一电子传输/注入层，位于所述蓝光发光层上，用于传输/注入电子；

一半透明金属电极，位于所述电子注入层上，用作阴极；

一光输出耦合层，位于所述半透明金属电极上；

其中，光输出耦合层是半导体材料，用于减小半透明金属电极的反射，增加内部光的输出。

反射电极(阳极)、空穴注入/传输层、蓝光发光层、电子传输/注入层、半透明金属电极(阴极)、光输出耦合层均通过真空蒸镀技术逐层形成。

反射电极被用做阳极兼反射镜。

空穴(电子)注入层和空穴(电子)传输层分别由空穴(电子)注入材料和空穴(电子)传输材料构成，或由一层兼有空穴(电子)注入和传输性能的材料构成。

空穴注入层由一层或多层空穴注入材料构成，空穴传输层由一层空穴传输材料构成。

电子注入层由一层电子注入材料构成，电子传输层由一层或多层电子传输材料构成。

光输出耦合层厚度借助菲涅耳系数矩阵转移理论设计。