包括光学晶格结构的电致发光器件及其制造方法

包括光学晶格结构的电致发光器件及其制造方法
【专利摘要】发光器件1包括衬底13和涂覆到衬底13上的层布置10。层布置10具有由导电材料构成的第一电极层12和由导电材料构成的第二电极层14。由有机材料构成的至少一个发光层16布置在第一电极层12和第二电极层14之间。具有光学晶格结构的至少一个中间层18布置在发光层16和两个电极层中的一个之间。中间层18的第一主表面18c面向发光层16，中间层的所述第一主表面18c至少在光学晶格结构的区域中具有在容差范围内的平坦设计。中间层18的至少在其第一主表面18c和第二主表面18d之间的区域是导电的。
【专利说明】包括光学晶格结构的电致发光器件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种包括用于改善光的I禹合(coupling)输出的光学晶格或光栅的电致发光器件，比如有机发光二极管或OLED等，并涉及一种该电致发光器件的制造方法。
【背景技术】
[0002]OLED日益增多地用于照明领域并日益增多地在显示技术中使用。OLED潜在的高效率、可实现的颜色空间以及可能的较薄的外形尤其会导致这种趋势。
[0003]OLED的效率由不同的因素确定，在高效OLED中，尤其是耦合输出光的效率限制了总效率。而在有机层内可以高效地生成光，只有一小部分光可以自OLED耦合输出且被作为有用光。由于有机层的折射率较高大约为1.7,因此有机发光层中大部分光以光模式的形式保持约束。在透明衬底上的OLED中，一部分光射入衬底并在这里以衬底模式的形式保持约束且不耦合输出。总而言之，所生成的大约75%-80%的光由于这些影响而损失，另外通过激发等离子体模式而损失。有效地自有机层耦合输出光因此会大大增加OLED的总效率。增加总效率对移动应用，比如基于OLED的微显示器来说尤其有益，但同样也对于照明解决方案。

【发明内容】

[0004]本发明的目的是通过改善光的耦合输出来增加电致发光器件的总效率，并因此提供一种总效率高的电致发光器件的制造方法。
[0005]该目的通过根据权利要求1所述的电致发光器件和根据权利要求13所述的制造方法来实现。在从属权利要求中定义本发明的进一步发展。
[0006]本发明基于这样的发现:有机发光层中约束的光具体会受到定期进行图案化的导电中间层的影响，该中间层尽可能平坦，即是尽可能平坦的晶格结构，而不改变平坦有机层或平坦有机叠层的拓扑结构。包括光学晶格结构的尽可能平坦的图案化中间层放置在电极层和有机发光层之间，使得包括作为光学晶格的光学晶格结构的中间层能够稱合至在有机发光层中生成的光的光模式。所描述的包括至少一种导电材料的光学晶格的设置允许将光学晶格放置在电极层之间，即放置在光学谐振器内。这提高了光学晶格与有机层中的光的耦合。包括光学晶格结构的尽可能平坦的中间层的表面允许在不干扰拓扑结构的情况下布置有机层，并允许在有机层(或叠层)中生成光时的高效率。
[0007]本发明的实施方式提供了一种发光器件，其包括衬底以及涂覆到衬底上的层布置。该层布置包括由导电材料制成的第一电极层、由导电材料制成的第二电极层、由有机材料制成的布置在第一电极层和第二电极层之间的至少一个发光层。另外，该层布置具有包括光学晶格结构的布置在发光层和两个电极层中的一个之间的至少一个中间层。中间层的第一主表面面向发光层，中间层的第一主表面被实现为至少在光学晶格结构的区域中是尽可能平坦的，中间层至少在其第一主表面和第二主表面之间的区域中是导电的。在该实施方式中，光的耦合输出以及因此得到的发光器件的效率可以通过将包括光学晶格结构的平坦(可能是最好的程度)中间层直接接近有机层布置在层布置中来提高。此外，优点在于，利用此发光器件，发光的角依赖性可以使用中间层进行控制，这具体在应用有限孔径的情况下进一步提高了效率。有机层的拓扑结构不受定期进行图案化的中间层的尽可能平坦的表面的影响，使得电气特性以及效率不会受损。然而，由于制造因素的缘故，在使用传统半导体制造工艺时经常无法制造包括光学晶格结构的中间层，因此中间层的第一主表面的最大容许或制造技术上可实现的不平整度由小于+/_50nm范围内的容差范围限定，使得有机层可以涂覆到有机层的拓扑结构及其电气和光学特性不受损的近似平坦的表面上。
[0008]与实施方式一致，光学晶格结构具有包括不同折射率的不同材料和/或不同材料特性的第一和第二晶格子区域。光学晶格结构的周期长度至少在区域中调整至要由发光层发射的光的波长，使得光学晶格结构的周期长度在要发射的光的波长值的0.2至5.0倍之间。此处优点在于，晶格结构以及因此得到的光的耦合输出可以在区域中最佳地调谐至发光器件的要发射的光。为了使晶格特性随着示例性地包括至多达IOOOnm的层厚度的中间层的光学晶格结构的宽度恒定，与另一实施方式一致的层厚度在另一个容差范围内尽可能恒定。
[0009]发光器件的另一实施方式包括发光层和中间层之间的额外导电电荷传输层。该侧向电荷传输层用于即使中间层仅在区域，比如在第一或第二晶格子区域中导电时，也使整个区域上的发光有机层电气接触。电荷传输层的优点在于即使在较大周期长度的情况下也确保功能而不损害发光器件的电气特性。与另一实施方式一致，层布置包括中间层与电极层中的一个之间的、用于优化光学晶格结构在谐振器内(即层布置内)的位置的额外均匀导电距离层。这提供的优点在于进一步优化了耦合输出光的效率。
[0010]根据其他实施方式，层布置可以被细分为像素和/或子像素，其中像素和/或子像素可以借助集成电路选择性地、被动地或主动地进行驱动。这个有利实施方式允许例如激活包括若干像素的发光器件的单独像素，使得发光器件可以被用作展示耦合输出光的优化效率的显示器。此外，通过不同颜色的子像素使表现可变颜色成为可能。
[0011]根据另一实施方式，发光器件可以包括各自设置有光学晶格结构的两个中间层。这里，第二中间层布置在第一中间层和第一电极层之间，其中中间层的面向发光层的第一主表面被实现为各自至少在光学晶格结构的区域中在容差范围内是平坦的。另外，第一和第二中间层至少在其第一主表面和第二主表面之间的区域中是导电的。此处优点在于针对若干颜色通过额外中间层来对光的耦合输出进行优化并且光具体地可以同时沿若干方向率禹合输出。
[0012]本发明的另一实施方式涉及一种包括层布置的发光器件的制造方法。该方法包括以下步骤:设置衬底并将第一电极层布置在衬底上；在第一电极层上生成包括光学晶格结构的平坦化中间层，平坦化中间层至少在其第一和第二主表面之间的区域中是导电的；将发光层布置在中间层上并将第二电极层布置在发光层上。该制造方法的优点在于，针对高效光耦合输出进行优化的包括光学晶格结构的发光器件可以以工艺安全、便宜的方式制造，其中电气特性由于平坦化而不会受损。
[0013]根据另一实施方式，平坦化中间层可以利用以下步骤制造:将第一晶格结构基层涂覆到电极层上；图案化第一晶格结构基层以便获得第一间隔晶格子区域和暴露中间区域；将第二晶格结构基层涂覆到第一间隔晶格子区域和暴露中间区域上；以及平坦化第二晶格结构基层以便获得包括光学晶格结构的平坦化中间层。发光器件的制造方法的另一实施方式另外包括在平坦化中间层上生成包括另一个光学晶格结构的另一个平坦化中间层的步骤。另一个平坦化中间层至少在第一和第二主表面之间的区域中是导电的。
[0014]随后，利用进一步的现有技术文献来讨论传统OLED结构的关键特性，其中将另外强调将本发明以此为依据的目的纳入考虑时的发明人的发现和发明结论。
[0015]已经研究不同的方法来解决耦合输出光的问题，其中三种不同的OLED设置方法需要加以区分。一方面，光可以直接通过透明顶部电极发射至背对衬底的一侧。这些OLED称为顶部发射OLED或T0LED。这里利用不透明衬底。在使用透明衬底时，光还可以通过衬底本身发射。通过衬底发射的OLED称为底部发射(或衬底发射)OLED或B0LED。这里利用透明衬底触点和不透明顶部触点。另外，在所谓的透明OLED中，光在衬底侧和顶部触点侧上可以利用透明衬底和透明顶部触点发射。在BOLED中，耦合输出效率可以通过耦合输出在衬底中约束的光，例如通过图案化【2】或粗化【3】衬底来提高。这里额外的方法介绍了散射层【4】或折射率较低的层【5】。
[0016]尤其重要的是使用周期性图案化的层来专门影响光通过光衍射进行传播。由不同折射率的材料制成的光学晶格可以将光专门引导至外面。这里，所发射的光的角分布可能要受影响，使得光的输出耦合被优化。在某些应用中这尤其是很重要的，其中只利用在某个角范围内发射的这部分光。这方面的实例为由OLED生成的光直接通过仅包括限制孔径的进一步光学元件的微显示器。这里发射的辐射的角依赖性的具体影响也可以大大提高这些应用的系统效率。
[0017]为了能够有效耦合输出在有机模式下约束的光，例如在OLED或BOLED中已经尝试过以使周期图案直 接接近有机层。本发明人发现在电极之间集成光学晶格结构很困难，因为有机材料对温度等的敏感度而限制了晶格制造工艺。在现有解决方案中，通过首先进行图案化晶格然后沉积有机层的工艺可绕过这个问题。这里的传统实施方式对衬底或中间层进行图案化以便随后沉积衬底电极【7，8，9】。电极以及有机层因此展示出与图案化衬底相同的拓扑结构。进一步实施方式包括对沉积在衬底上的电极进行后图案化处理【US2004/0012328A1】或将周期图案沉积在电极上【US2010/0283068A1】。在这些实施方式中，电极的拓扑结构转印到有机层上。
[0018]针对有机层沉积在图案化的并因此非平坦的表面上的这些解决方案的变化，本发明人发现并认识到，光的耦合输出是不理想的。这样的原因是有机层的层厚度在整个照明区域上不是恒定的，是图案化的直接结果。图案化金属电极激发了等离子体模式，该模式由此可能导致光吸收，并因此导致光的耦合输出劣化。此外，人们发现这会损害OLED的电气特性。由图案化导致的边缘和倾角示例性地会导致电极之间发生短路并导致泄漏电流增加【11】。
[0019]包括(半)透明衬底电极的透明衬底上的BOLED的其他当前解决方案是将晶格放置在衬底和电极之间[US2009/0015142AU US2006/0071233A1、US2008/0284320A1、US7696687B2、US2007/0241326A1】。这里，OLED的电气特性与在上述三个解决方案中一样不会受损。然而，本发明人发现并认识到光的耦合输出由于光学晶格与有机层，即电极与衬底之间的遥远位置而是不理想的。【专利附图】

【附图说明】
[0020]随后参照附图详细叙述本发明的实施方式，其中:
[0021]图1是根据实施方式的包括层布置的发光器件的示意性截面图，该层布置包括具有光学晶格结构的中间层；
[0022]图2a至图2c是发光器件的示意图，以及对应优化参数的示图；
[0023]图3是根据另一实施方式的包括层布置的发光器件的示意性截面图，该层布置包括具有光学晶格结构的中间层和侧向电荷传输层；
[0024]图4是根据另一实施方式的包括层布置的发光器件的示意性截面图，该层布置包括具有光学晶格结构的中间层和距离层；
[0025]图5是根据另一实施方式的包括层布置的发光器件的示意性截面图，该层布置包括具有光学晶格结构的两个中间层、侧向电荷传输层和另外的距离层；
[0026]图6a至图6e示出了根据实施方式的使用五个加工子步骤制造发光器件的方法。
【具体实施方式】
[0027]在下文使用附图更详细地讨论本发明之前，指出在不同的图中相同元件、元件结构和具有相同功能或相同作用的结构设置有相同的参考编号，以便设置有相同参考编号的元件和结构的不同实施方式中提出的描述可以互换和共用。
[0028]将参照图1描述根据本发明的第一实施方式的平坦电致发光器件I。具体地，图1示出了发光器件I的涂覆到衬底13上的层布置10。层布置10包括第一电极层12和第二电极层14，这两者都包括导电材料比如铝。由有机材料制成的发光层16布置在这两个电极层12和14之间。指出这些发光层经常可以被实现为包括若干单独有机层的叠层。包括光学晶格结构的中间层18设置在第一电极层12和发光层16之间。中间层18的尽可能平坦的第一主表面18c面向发光层16,而第二主表面18d面向第一电极层12。中间层18包括在该实施方式中利用第一晶格子区域18a和第二晶格子区域18b实现的光学晶格结构。晶格子区域18a和18b呈现不同的折射率并按照对应于晶格子区域18a和18b的侧向宽度b18a和b18b之和的周期长度周期性布置。在该实施方式中，晶格子区域18a和18b的侧向宽度b18a和b18b相同，其中晶格子区域18a和18b还可以呈现不同宽度b18a和b18b，以便中间层18的光学特性可与应用领域对应地根据晶格结构进行调整或选择。中间层18以及该实施方式中的晶格子区域18a和18b在第一和第二主表面18c和18d之间具有恒定的层厚度h18。其上布置有电极层12和层布置10的衬底13示例性地包括不透的明硅或透明的玻璃。下面将更详细地讨论该实施方式的运作模式。
[0029]发出光借助第一电极层12和第二电极层14之间的电流并通过发光有机层16来激发以在有机层16中出现。为了能够有效耦合输出所发射的光并避免衬底或有机模式下的损失，所发射的光或中间层18中的光模式借助光学晶格结构来引导或定向。由于光学晶格结构或示例性地呈现不同折射率的晶格子区域18a和18b处的衍射而发生光模式定向。为了形成折射率的梯度，第一和第二晶格子区域18a和18b可以呈现不同的材料特性和/或不同材料。通过将中间层18实现为至少在第一和第二主表面18c和18d之间的区域中导电或将晶格子区域18a和/或18b中的至少一个实现为由导电材料制成，可以使电流通过发光层16在第一电极层12和第二电极层14之间流动。[0030]为了不损害有机发光层16的电气特性,发光层16布置在一个表面上,这个表面在理想情况下是平坦的，即为第一主表面18c。由于因制造原因而不可能生成理想的平坦表面，因此可确定容差范围，一方面该容差范围满足有机层16的平坦化的要求，另一方面可以从制造的角度来得出。该实施方式中确定的容差范围陈述了第一主表面18c的不平整度在小于+/_50nm (或+/_20nm)的范围内，S卩，第一主表面18c在光学晶格结构区域中的点与理想平面水平的最大偏差在第一方向(发光层16的方向)上或在第二相反的方向(第一电极层12的方向)上为50nm。这里指出可以允许中间层18的光学晶格结构区域外侧或有机层16的发光区域外侧的不平整度较大，因为这些区域中的平整度对由此产生的电气和光学特性产生的影响微不足道。+/_50nm的容差值由以下事实建立，通常，有机发光层16的电气特性由于不平整度在该容差范围内而不会明显受损，并且典型的平坦化方法能够生成最大表面不平整度或粗糙度小于+/_50nm的表面。表面不平整的原因在于，在平坦化方法比如化学机械抛光技术(CMP)中，在研磨处理之后由处理导致的表面不平整或粗糙仍然存在。在平坦化时，两个晶格子区域18a或18b中的一个充当停止层或蚀刻停止层。尤其是在平坦化包括第一和第二晶格子区域18a和18b的中间层18时，会产生所谓的步骤，因为晶格子区域18a和18b呈现对平坦化有影响的不同材料特性。这里要指出的是不同类型的有机层对背景的表面不平整度提出不同要求，使得在进一步实施方式中主表面18c在+/-20nm、+/-1Onm或+/-5nm的容差范围内是平坦的。
[0031]图2a不出了有机发光层16被实现为叠层的发光器件的另一实施方式。图2b不出了耦合输出光的效率对中间层18的层厚度h18的依赖性。图2c示出了耦合输出光的效率对叠层的有机层(HTL层)之一的周期长度和层厚度的依赖性。
[0032]图2a示出了能够在绿色光谱部分发光的磷光发光器件(OLED)的示例性实施方式。在该实施方式中，被称为阳极的第一电极层12包括层厚度为200nm (比如180_240nm)的铝。被称为阴极的第二电极层14包括半透明银并且示例性地具有大约20nm的层厚度。该实施方式中的发光层16借助包括五个单独层的叠层来实现。第一单独层是空穴传输层(HTL) 16a，其包括作为主材料的N，N, N’，N’ - (4-甲氧基苯基)-联苯胺(MeO-TPD)和作为掺杂剂的2，3，5，6-四氟-7，7，8，8，-四氰基对醌二甲烷。第二单独层是电子阻挡层(EBL)16b，包括2，2’，7，7’-四-(N，N-二苯胺基)-9，9’ -螺二芴。第三单独层是双发射层(双EML) 16c，其示例性地包括20nm (比如5_15nm)的层厚度并被实现为掺杂为4，4’，4’ ’ -三(N-咔唑基)_三苯胺(TCTA)或2，2，，2，，- (1，3，5-苯三基)-三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(TPBI)矩阵的绿色磷光发射极三(2-苯基吡啶)-铱[Ir(ppy)3]。第四单独层是空穴阻挡层(HBL)16d，由4，7-二苯基-1，10-菲啰啉(Bphen)制成。有机层18的最后一个单独层是电阻传输层(ETL) 16e,其包括Bphen和铯。电子阻挡层16b和空穴传输层16a不例性地呈现IOnm (比如5-15nm)的层厚度。中间层18示例性地包括形成线性光学晶格结构的两种材料，即第一晶格子区域18a的掺杂非晶硅和第二晶格子区域18b的氧化硅。
[0033]由此产生的图2a中所示的发光器件的运作模式对应于图1中所示的运作模式，其中所示的发光器件能够在绿色光谱部分发光。指出有机层中包括其他有机材料的发光器件可以发射其他光谱部分。下面将讨论影响耦合输出光的效率的不同参数。一般来说，要指出的是光学晶格结构的周期长度b18a+b18b取决于要发射的光的波长和/或相应进行选择。因此，周期长度在区域中调整至要发射的光的波长，使得周期长度在波长的值的0.2至5.0倍之间。对于根据该实施方式的具有要发射的光的绿色光谱部分的发光器件来说，示例性地800nm (比如700_900nm)的光学晶格结构的周期长度是理想的。至于层厚度，当选择ETL层的层厚度为205nm (比如180_230nm)时且当相应将HTL层的层厚度设为40nm (比如30-65nm)时,可以示例性地实现最大耦合输出效率。
[0034]将参照图2a和图2b描述中间层18的周期长度、层厚度h18以及HTL层16a的层厚度等参数的精确测定和/或优化。
[0035]图2b示例性地示出了依赖于利用借助数值模拟确定的曲线图41的中间层18的层厚度h18的发光器件在要发射的光的绿色光谱部分处耦合输出光的效率的示意图。耦合输出光的最大效率出现在60nm (比如在50和65nm之间)的层厚度h18处,I禹合输出光的最小效率出现在20nm的层厚度h18处。因此，在图2a所示的实施方式中，层厚度h18被确定为60nm。所描述的实施方式的稱合输出效率为27%,这与不包含光学晶格结构的配置的20%的耦合输出效率相比增加了 35%。一般来说，要说明的是中间层18的层厚度h18通常为5nm和IOOOnm之间，取决于所发射的光的频率并且优选地是恒定的，以便光学特性在光学晶格结构的整个宽度上恒定。
[0036]图2c示例性地示出了当根据能够在绿色光谱部分发光的发光器件的有机叠层的HTL层16a的层厚度改变周期长度时模拟耦合输出光的效率的结果。这里周期长度与HTL层16a的层厚度相对表示，其中不同的轮廓线示出或表示耦合输出光的效率。要认识到的是耦合输出光的效率在区域43中相对较高。区域43在550至IOOOnm的周期长度和HTL层16a的30至65nm的层厚度上延伸，其中最大绝对值(比照标记区域45)大约在800nm的周期长度和40nm的层厚度处。因此，在图2a所示的实施方式中，周期长度和HTL层16a的层厚度等参数是互相依赖的，根据耦合输出光的最大效率(比照标记区域45)确定。
[0037]根据另一实施方式，经由进一步的参数调整来中间层的光学特性，将在下文对其进行更详细的讨论。第一和第二晶格子区域18a和18b的不同折射率是由晶格子区域18a和18b的不同材料特性和/或不同材料造成的。晶格子区域18a和18b的折射率互相依赖，取决于发光器件的其他层的折射率，并取决于要发射的光的波长。第一和/或第二晶格子区域18a和/或18b的材料或材料特性优选可以不同于第一电极层12的材料或材料特性以便在第一电极层12和第一或第二晶格子区域18a和/或18b之间形成不同折射率的界面并因此调整光学特性。影响中间层18的光学特性的另一个参数是同样依赖于要发射的光的波长调整的晶格子区域的吸收长度，使得光的发射波长处的吸收长度至少为50nm。进一步影响耦合输出效率的是光学晶格结构本身，其可以示例性地对应于斜角的、矩形的、带中心的矩形的(rectangular-centered)、六角形的或方形的布拉维晶格或准晶体以稱合输出有效约束并正确倾斜的光模式。
[0038]图3示出了根据另一实施方式的发光器件24。与发光器件I相比，发光器件24包括由导电材料制成的布置在中间层18和发光层16之间的额外(任选)侧向电荷传输层26。侧向传输层26涂覆到中间层18的第一平坦主表面18c上，并如中间层18那样包括与发光层16相关联的平坦主表面。
[0039]针对功能，发光器件24基本上对应于图1的发光器件I。侧向电荷传输层26涂覆到中间层18的第一平坦主表面18c上并用于确保电流在区域上尽可能均匀地流动或确保第一和第二电极层12和14之间通过有机发光层16在有机层16的整个有效宽度或有机层16的像素或子像素上可能的最均匀电流密度分布。这背后的目的是消除由于中间层18仅在区域中，比如在第一或第二晶格子区域18a或18b中的一个中是导电的而造成的影响。这种影响尤其发生于较大周期长度的晶格结构中。典型的电荷传输长度对应于晶格子区域18a和18b的侧向宽度b18a和b18b。这些通常要比有机层的有效宽度小得多，该有效宽度确定电极层12的电荷传输长度。因此，与电极层12相比,对侧向电荷传输层26来说较低的导电率是足够的。侧向电荷传输层26由较薄的导电的，优选透明的材料，比如非晶硅制成。可选地，可以使用吸收长度优选较高的其他导电材料，比如铟锡氧化物或另一个透明导电氧化物。
[0040]图4示出了根据另一实施方式的发光器件28，与图1的发光器件I相比，该发光器件28另外包括中间层18和第一电极层12之间的(任选)距离层30。基本上，发光器件28的功能对应于发光器件I的功能。
[0041]距离层30用于优化中间层18在谐振器内，即在电极层12和14的层布置内的位置。对距离层30的层厚度进行调整以便优化。距离层30与电极层12的不同之处在于其导电率。距离层30只用于垂直电流传输，但不用于在整个有效区域上侧向分布电荷载体，使得与电极层12相比时较低的导电率是足够的。距离层30示例性地可以由掺杂半导体，比如非晶硅，或透明和导电金属氧化物(TCO)制成且优选可以包括较长的吸收长度。
[0042]图5示出了根据另一实施方式的发光器件32，其中包括晶格结构的中间层被形成为包括两个中间层18_1和18_2的中间叠层18。这两个中间层18_1和18_2分别包括光学晶格结构。叠层可以进一步包括侧向电荷传输层26_1和26_2以及距离层30_1和30_2。发光器件32包括其上布置有第一电极层12的衬底13。发光层16布置在第一电极层12和第二电极层14之间。这两个中间层18_1和18_2位于该发光层16和第一电极层12之间。更靠近发光层16布置的第一中间层18_1包括光学晶格结构的第一晶格子区域18a_l和第二晶格子区域18b_l。面向发光层16的第一主表面18c j上的侧向电荷传输层26_1布置在中间层18_1和发光层16之间。距离层30_1设置在面向第一电极层12的第二主表面18d_l上。更靠近第一电极层12布置的第二中间层18_2类似包括第一晶格子区域18a_2和第二晶格子区域18b_2。与中间层18_1类似，另一个侧向电荷传输层26_2设置在面向中间层18_2的发光层16的第一主表面18c_2上,并且另一个距离层30_2设置在面向第一电极层12的第二主表面18d_2上。
[0043]针对功能,发光器件32对应于前面提及的实施方式,其中包括其光学晶格结构的额外中间层18_2布置成与中间层18_1平行以叠加若干光学晶格结构的影响。因此，当与中间层18_1相比时，中间层18_2包括不同晶格特性，比如不同周期长度。这里，一方面，可以针对若干颜色对耦合输出进行优化，另一方面，同时可以允许光专门沿若干方向耦合输出。与前面提及的实施方式类似，(任选)侧向电荷传输层18_1和18_2用于确保分布在非导电晶格子区域18a_l或18b_l和18a_2或18b_2的宽度b18上侧向传输电荷载体。同样与前面提及的实施方式类似，(任选)距离层30_1和30_2用于优化中间层18_1和18_2在层布置中的位置。
[0044]下面将利用图6a至6e的基本工艺步骤来描述根据本发明实施方式的电致发光器件I的示例性制造方法100。另外指出，在参照图6a至6d时，详细示出生成平坦化中间层18的步骤。[0045]图6a示出了发光器件I的制造方法100的初始状态。在第一方法步骤110中，设置衬底13并在其上涂覆第一电极层12。此外，第一晶格结构基层18a_base涂覆到电极层12上，随后由此形成第一晶格子区域18a。将第一晶格结构基层18a_base涂覆到或沉积到电极层12上示例性地可借助SiO2层的化学气相沉积(CVD)发生。
[0046]图6b示出了图案化第一晶格结构基层18a_base的后续步骤120。所示出的是已经图案化的晶格结构基层使得同样形成间隔晶格子区域18a，以及暴露中间区域40。在所示的步骤中，晶格结构基层18a_base或SiO2层被图案化以便获得第一间隔晶格子区域18a和暴露中间区域40。这里，SiO2层可以示例性地被随后利用光刻工艺图案化的光致抗蚀剂覆盖。然后借助反应离子蚀刻将该图案转印到SiO2层。
[0047]图6c示出了将第二晶格结构基层18b_base涂覆到第一间隔晶格子区域18a和暴露中间区域40上的步骤130。这里，第二晶格结构基层18b_base示例性地由掺杂非晶硅Ca至Si)制成，示例性地借助化学气相沉积被涂覆到第一间隔晶格子区域18a和暴露中间区域40上。
[0048]图6d示出了平坦化第二晶格结构基层18b_base的下一步骤140，结果得到第二晶格子区域18b。随后，至少对第二晶格结构基层进行平坦化以便获得包括光学晶格结构的平坦化中间层。这里，借助化学机械平坦化工艺(CMP)将第二晶格结构基层18b_base抛光回第一(生长的)晶格子区域18a。相对于SiO2和a至Si的工艺选择允许在第一晶格子区域18a上停止。层厚度h18以及晶格高度可以由此进行控制，使得第一晶格子区域18a在平坦化工艺中被部分侵蚀。第一主表面18c由此产生的平坦性是依赖于工艺的。
[0049]图6e示出了制造方法的最后步骤以便示出涂覆发光层16和第二电极层14的最后步骤150。在生成中间层18之后，在将第二电极层14涂覆到发光层16上之前，示例性地可以包括若干单独层的发光层16布置在中间层18上。
[0050]根据进一步实施方式，在生成平坦化中间层18的步骤之后和/或在平坦化中间层18的步骤之后(在将发光层16布置在中间层18上的步骤之前)，上述制造方法可以包括布置侧向电荷传输层26的步骤。同样，在生成中间层18之前，制造方法可以包括将距离层30布置在电极12上的步骤。此外，与前述方法类似，可以制造与图5中所示的实施方式一致的发光器件32，其中对中间层18_1进行生成中间层的步骤，并再次对中间层18_2进行。
[0051]根据另一实施方式，层布置可以细分为像素和/或子像素。细分像素允许使用发光器件作为显示器。通过将像素细分为示例性地分别可以表示三原色之一的子像素，通过以不同强度混合三原色像素可以表示不同颜色。发光器件可以进行主动或被动驱动以便选择性地驱动像素或子像素。在主动驱动的情况下，选择性地驱动像素并使电流源可用于这些像素的集成电路布置在衬底上。在被动驱动的情况下，包括若干像素的发光器件利用矩阵进行驱动并从外面提供电流。在被动形式的情况下，驱动像素的集成电路也可以布置在靠近发光器件的相同衬底上或布置在外面。
[0052]可选地，发光器件的层布置可以进一步包括发光层。例如当不同颜色的三个发光层布置在彼此上方时，这示例性地允许在一个区域中实现不同颜色表示。
[0053]参照图2和图3的实施方式，指出在另一实施方式中，发光器件可以包括侧向传输层26和距离层30这两者。
[0054]在另一可选实施方式中，中间层18除了第一和第二晶格子区域之外还可以包括另外折射率的另外晶格子区域。
[0055]参照图5，发光器件32可以包括中间叠层18，该中间叠层18包括另外中间层18_1、18_2、18_3、......18_n。
[0056]指出发光器件的描述的实施方式可以取决于衬底13和电极层12和14的材料特性，这两种用作顶部发射OLED (TOLED)和底部发射OLED (BOLED)以及透明OLED。示例性地，对于TOLED来说，与BOLED相比，使用不透明衬底13、反射电极层12和透明电极层14。
[0057]参照上文所示的实施方式，指出发光器件的设置可以在区域上进行和/或在像素和/或子像素中细分，并且发射的光因此可以在区域和/或像素或子像素上照射。
[0058]根据实施方式，提供了一种发光器件，其包括衬底以及涂覆到衬底上的层布置，该层布置包括由导电材料制成的第一电极层、由导电材料制成的第二电极层、由有机材料制成的布置在第一电极层和第二电极层之间的至少一个发光层、以及包括光学晶格结构的布置在发光层和两个电极层中的一个之间的至少一个中间层，中间层的第一主表面面向发光层并且中间层的第一主表面形成为至少在光学晶格结构的区域中在容差范围内是平坦的，并且中间层至少在其第一主表面和第二主表面之间的区域中是导电的。
[0059]容差范围在这里允许小于+/至50nm的范围内的第一主表面的不平整度。
[0060]光学晶格结构包括第一和第二晶格子区域，该等第一和第二晶格子区域包括不同折射率的不同材料和/或不同材料特性，其中光学晶格结构的周期长度至少在区域中调整至要由发光层发射的光的波长，并且中间层的晶格结构的周期长度在要由发光层发射的光的波长的0.2至5.0倍之间，第一和第二晶格子区域在要由发光层发射的光的波长处呈现至少50nm的吸收长度。
[0061]另外，层布置包括发光层和中间层之间的导电电荷传输层。
[0062]另外，层布置另外包括中间层和电极层中的一个之间的均匀导电距离层。
[0063]这里，中间层的光学晶格结构对应于斜角、矩形、带中心的矩形、六角形或方形布拉维晶格或形成为准晶体。
[0064]中间层的层厚度在另一个容差范围内是恒定的且小于lOOOnm。
[0065]层布置被细分为可以借助集成电路选择性地、被动地或主动地进行驱动的像素和
/或子像素。
[0066]中间层以及第一和第二电极层在这里包括不同导电材料。
[0067]这里,层布置包括布置在第一中间层和第一电极层之间的包括另一个光学晶格结构的另一个中间层，另一个中间层的第一主表面面向发光层并且另一个中间层的第一主表面形成为至少在光学晶格结构的区域中在容差范围内是平坦的，并且另一个中间层至少在第一主表面和第二主表面之间的区域中是导电的。
[0068]根据另一实施方式，一种包括层布置的发光器件的制造方法包括:设置衬底；将第一电极层布置在衬底上；在电极层上生成包括光学晶格结构的平坦化中间层，平坦化中间层至少在其第一和第二主表面之间的区域中是导电的；将发光层布置在中间层上；以及将第二电极层布置在发光层上。
[0069]因此，生成中间层的步骤包括:在电极层上涂覆第一晶格结构基层；图案化第一晶格结构基层以便获得第一间隔晶格子区域和暴露中间区域；在第一间隔晶格子区域和暴露中间区域上涂覆第二晶格结构基层；以及平坦化至少第二晶格结构基层以便获得包括光学晶格结构的平坦化中间层；以及在平坦化中间层上生成包括另一个光学晶格结构的另一个平坦化中间层，另一个平坦化中间层至少在第一和第二主表面之间的区域中是导电的。
[0070]参考文献
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【权利要求】
1.一种发光器件(1，24，28，32)，包括: 衬底(13);以及 涂覆到所述衬底(13)上的层布置(10)，包括由导电材料制成的第一电极层(12)、由导电材料制成的第二电极层(14)、由有机材料制成的布置在所述第一电极层(12)和所述第二电极层(14)之间并形成为有机叠层(16)的至少一个发光层(16)、以及包括光学晶格结构的布置在所述有机叠层(16)和两个电极层(14)中的一个之间的至少一个中间层(18)， 其中，所述中间层(18)的第一主表面(18c)面向所述有机叠层(16)并且所述中间层(18)的第一主表面(18c)形成为至少在所述光学晶格结构的区域中在容差范围内是平坦的，并且所述中间层(18)至少在所述第一主表面(18c)和第二主表面(18d)之间的区域中是导电的， 其中，所述中间层(18)包括第一和第二晶格子区域(18a，18b)，并且晶格子区域(18a，18b)包括恒定层厚度(h18)。
2.根据权利要求1所述的发光器件(1，24，28，32)，其中，所述容差范围表示小于+/-50nm的范围内的所述第一主表面(18c)的不平整度。
3.根据权利要求1或2所述的发光器件(1，24，28，32)，其中，所述第一和第二晶格子区域(18a，18b)包括不同折射率的不同材料和/或不同材料特性，并且其中，所述光学晶格结构的周期长度(b18a+b18b)至少在区域中调 整至要由所述发光层(16)发射的光的波长。
4.根据前述权利要求中任一项所述的发光器件(1，24，28，32)，其中，所述中间层(18)的晶格结构的周期长度(b18a+b18b)在要由所述发光层(16)发射的光的波长的0.2至5.0倍的范围中。
5.根据权利要求2或3所述的发光器件(1，24，28，32)，其中，所述第一和第二晶格子区域(18a，18b)包括在要由所述发光层(16)发射的光的波长处的至少50nm的吸收长度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的发光器件(1，24，28，32)，其中，所述层布置(10)另外包括在所述发光层(16)和所述中间层(16)之间的导电电荷传输层(26)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的发光器件(1，24，28，32)，其中，所述层布置(10)另外包括在所述中间层(16)和电极层(12，14)中的一个之间的均匀导电距离层(30)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的发光器件(1，24，28，32)，其中，所述中间层(18)的光学晶格结构对应于斜角的、矩形的、带中心的矩形的、六角形的或方形的布拉维晶格或形成为准晶体。
9.根据前述权利要求中任一项所述的发光器件(1，24，28，32)，其中，所述中间层(18)的层厚度(h18)在另一个容差范围内是恒定的且小于lOOOnm。
10.根据前述权利要求中任一项所述的发光器件(1，24，28，32)，其中，所述层布置(10)被细分为可以借助集成电路选择性地、被动地或主动地驱动的像素和/或子像素。
11.根据前述权利要求中任一项所述的发光器件(1，24，28，32)，其中，所述中间层(18)以及第一和第二电极层(12，14)包括不同导电材料。
12.根据前述权利要求中任一项所述的发光器件(1，24，28，32)，其中，所述层布置(10)包括布置在第一中间层(18_1)和所述第一电极层(12)之间的包括另一个光学晶格结构的另一个中间层(18_2)，所述另一个中间层(18_2)的第一主表面(18c_2)面向所述发光层(16)并且所述另一个中间层(18_2)的第一主表面(18c_2)形成为至少在所述光学晶格结构的区域中在容差范围内是平坦的，并且所述另一个中间层至少在第一主表面(18c_2)和第二主表面(18d_2)之间的区域中是导电的。
13.根据前述权利要求中任一项所述的发光器件(1，24，28，32)，其中，所述有机叠层(16)包括空穴传输层(16a)、电子阻挡层(16b)、双发射极层(16c)、空穴阻挡层(16d)和/或电子传输层(16e)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的发光器件(1，24，28，32)，其中，所述中间层(18)包括硅材料、非晶硅材料、氧化硅材料和/或金属氧化物。
15.一种包括层布置(10)的发光器件(1，24，28，32)的制造方法(100)，包括: 设置(110)衬底(13)； 将第一电极层(12 )布置(110 )在所述衬底(13 )上； 在电极层(12)上生成(110，120，130，140)包括光学晶格结构的平坦化中间层(18)，所述平坦化中间层(18)至少在第一和第二主表面(18c，18d)之间的区域中是导电的； 将发光层(16)布置(150)在中间层(18)上；以及 将第二电极层(14)布置(150)在所述发光层(16)上， 其中，生成所述中间层的 步骤包括: 在所述电极层(12)上涂覆(110)第一晶格结构基层(18a_base)； 图案化(120)所述第一晶格结构基层(18a_base)以便获得第一间隔晶格子区域(18a)和暴露中间区域(40)； 在所述第一间隔晶格子区域(18a)和所述暴露中间区域(40)上涂覆(130)第二晶格结构基层(18b_base);以及 平坦化(140)至少所述第二晶格结构基层(18b_base)以便获得所述包括光学晶格结构的平坦化中间层(18)。
16.根据权利要求14所述的方法(100)，进一步包括: 在平坦化中间层(18_1)上生成包括另一个光学晶格结构的另一个平坦化中间层(18_2)，所述另一个平坦化中间层(18_2)至少在其第一和第二主表面(18c_2,18d_2)之间的区域中是导电的。
【文档编号】H01L51/52GK103636024SQ201280032714
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年6月29日 优先权日:2011年6月30日
【发明者】理查德·普法伊费尔, 卡斯滕·费泽, 乌韦·福格尔, 卡尔·里奥 申请人:弗兰霍菲尔运输应用研究公司