专利名称：一种高效发光的电致发光器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电致发光器件，具体地说，涉及一种能够提高发光效率的电致发光器件。
背景技术：
电致发光器件(LED)，主要包括以下几种有机电致发光器件(OLED)、高分子电致发光器件(PLED)和无机电致发光器件，例如QD-LED。现有的LED通常包括一个透明基底、一个透明第一电极层、一个发光元件和一个反射第二电极层。当电子和空穴从两个电子穿过发光元件注入到LED中，共同结合或者碰撞而产生光，发光兀件通常包括几层材料，其中至少包括一层用于发光的发光层。OLED的发光元件通常包括一个电子注入层、一个电子传输层、一个或多个发光层、一个空穴传输层和一个空穴注入层。可以组合其中一层或几层，也可以去除其中一层或几层，也可以在它们基础上增加电子阻挡层或者空穴阻挡层。一般情况下，第一电极是阳极，第二电极是阴极。发光材料的光折射率通常高于空气的光折射率，在发光层和空气之间通常折射率介于两者之间的一层或者多层材料。当光从高折射率层进入低折射率层会发生全内反射。 全内反射光被困在高折射率层，不能传输进入低折射率层。在OLED中，发光层的光折射率为I. 7-1. 8，透明电极层的光折射率为I. 9，基底的光折射率为1.5。全内反射发生在透明电极层和基底的界面上，一部分光从发光层到达界面，角度大于正常的临界角，这些光被困在有机层和透明电极层之间，最后被各层的材料吸收或者从OLED的边界射出，没有发挥任何作用，这部分光被称为有机光。全内反射同样发生在基底和空气的界面上，一部分光到达界面，角度大于正常的临界角，这些光被困在基底、透明电极层和有机层之间，最后被各层的材料吸收或者从OLED的边界射出，没有发挥任何作用，这部分光被称为基底光。据估计， 发光层发出的光超过50%成为有机光，超过30%成为基底光，只有不到20%被输出到空气中，成为可被使用的光。这20%的实际上从LED中发出的光被称为空气光，全内反射导致的光阱大大降低了 LED的发光效率。目前也已经采取各种措施来通过降低光阱作用而使得有机光和基底光能够从 LED中输出，从而增加薄膜LED的发光效率，这些尝试详细记载在下列文件中U. S专利文本· Nos. 5，955，837，5，834，893 ;6，091，195 ;6，787，796，6，777，871 ；U. S.专利申请公开文本 Nos. 2004/0217702A1, 2005/0018431A1, 2001/0026124A1 ;世界专利 WO 02/37580A1, W002/37568A1。总的说来，现有的措施通常是提供一种能够改变光的方向的增光结构，这样一部分由于全内反射而被困住的光能能够传输到空气中。大部分情况下，这些增光结构被设置在透明基底的外表面，由于有机光永远不能到达这些结构，因此这些增光结构仅能使用空气光和基底光。由于有机光占有发出的光的一半，因此这些增光结构不能有效地增加光的输出，为了有效地提取这三种光，增光结构必须设在透明电极的附近，现有发明中的底部发光结构，将增光结构设在靠近电极层，意味着增光结构在LED内必须设在透明电极和基底之间，设计这个内部增光结构意味着复杂的技术挑战，因为除非能保证薄膜LED的完美，将增光结构设在LED内部会导致许多不好的结果，包括设备的完全短路。尽管有许多关于内部增光结构的建议，但是实际现有技术中并没有达到这样的产生更好发光效率的器件。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种高效发光的电致发光器件。本发明的高效发光的电致发光器件，包括透明基底、增光结构和有机发光二极管单元，所述之有机发光二极管单元包括透明电极、至少有一个发光层的发光元件和反射电极层，所述之增光结构包括光散射层，所述之光散射层包含高折射率基体和散射分散体，所述之高折射率基体为含有无机纳米颗粒的纳米复合材料，由纳米粒子和高折射率的有机修饰体组成；所述之散射分散体为折射率不同于基体的微米级的颗粒或空穴。光散射层用于通过光散射的产生将困在发光器件的光提取出去。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之增光结构还带有高折射率的表面平滑层。表面平滑层用于进一步改善表面平滑度。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之有机发光二极管单元还包括防短路层。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之高折射率基体的折射率为I. 5-2. 7。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之表面平滑层的材料为聚合物或者含有无机纳米粒子的纳米复合材料，纳米复合材料由纳米粒子和高折射率的有机修饰体组成。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之纳米粒子选自氧化铝、氧化锑、氧化镉、氧化错、氧化铁、氧化铜、氧化铅、氧化猛、氧化锡、硒化锌、締化锌、硫化锌、氧化锌、硫化镉、硒化镉、氧化硅、氧化钛或硫化铅以及它们的一种或者多种混合物。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之高折射率的有机修饰体的折射率大于
I.65。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之高折射率的有机修饰体的结构为 Y-R-X。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之官能团Y为可与无机纳米颗粒形成物理或化学键合的基团。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之官能团Y选自巯基、羟基、羧酸基、磺酸基、憐酸基和烧基娃氧基。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之官能团X选自任何有机官能团。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之官能团X是可聚合基团。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之官能团X选自-OH、-C00H、_NH2、-NCO 或双键。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之官能团R具有高折射率。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之官能团R含硫或含共轭基团结构。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之聚合物选自聚酯、聚砜、聚氨酯、聚酰胺或乙烯基聚合物。
所述的高效发光的电致发光器件中，所述之聚合物选自聚乙烯基咔唑、聚萘乙烯、 聚苯硫醚、聚乙烯基噻吩、含苯硫醚和萘基的聚氨脂、苯硫醚聚酰胺、聚硫代丙烯酸脂、聚硫代甲基丙烯酸脂盐或聚丙烯酸2-苯基-2-硫苯基乙基脂。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之聚合物为线性的、支化的和交联的结构。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之散射分散体的尺寸为O. 3-3微米。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之散射分散体与高折射率基体的差值大于 O. I。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之散射分散体与高折射率基体的差值大于 I. O。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之散射分散体选自聚合物、无机玻璃、气体或真空空穴。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之表面平滑层的厚度为O. 05 5微米。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之防短路层的厚度为10nm_200nm。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之防短路层的表面电阻率为IX IO6欧姆 /平方-I XIO12欧姆/平方。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之防短路层的材料选自氧化钥、氧化钡、 氧化锑、氧化铋、氧化铼、氧化钽、氧化钨、氧化铌、氧化镍或它们的混合物。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之防短路层的材料为混合导电氧化物和绝缘材料，其中所述之混合导电氧化物包括氧化铟、氧化镓、氧化锌、氧化锡、铝掺杂氧化锌或它们的混合物，所述之绝缘材料选自氧化物、氟化物、氮化物、硫化物或它们的混合物。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之防短路层的材料为铟锡氧化物与硫化锌的混合物或者铟锡氧化物与硫化锌、二氧化硅的混合物。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之防短路层的材料为包括PED0T/PSS、聚噻吩或者聚苯胺的有机材料。所述的高效发光的电致发光器件中，所述之反射电极层选自银、铜、铝或者它们的
I=I -Wl O所述的高效发光的电致发光器件中，所述之LED单元为堆叠式LED。本发明的制备高效发光的电致发光器件的方法，包括下列步骤I)准备至少有一个光滑面的载体；2)把高折射率基体层安装在载体的光滑面上；3)将分散体安装在基体层中，形成光散射层；4)在提供载体的对面安装一个基底，粘结在散射层上；5)将粘有光散射层的基底与载体分离；6)在光散射层上装上一个有机发光二极管单兀。所述的方法，包括下列步骤I)准备至少有一个光滑面的载体；2)把高折射率基体层安装在载体的光滑面上；3)将分散体安装在基体层中，形成散射层；
4)提供载体的对面安装一个基底，粘结在散射层上；5)将粘有光散射层的基底与载体分离；6)在光散射层上加一个光滑层；7)在光滑层上装上一个有机发光二极管单元。所述的方法，包括下列步骤I)把高折射率基体层和分散体混合物直接安装在基体上；2)在光散射层上装上一个有机发光二极管单兀。所述的方法，包括下列步骤I)把高折射率基体层和分散体混合物直接安装在基体上形成光散射层；2)在光散射层上加一层个光滑层；3)在光滑层上装上一个有机发光二极管单元。所述的方法中，光散射层的形成方法为首先将散射分散体通过溶液共混的方法混入，并涂抹在透明基底上而形成。所述的方法中，光散射层的形成方法为首先通过机械压印生成带空穴的薄膜，然后粘接在透明基底上而形成。所述的方法中，光散射层的形成方法为首先由水微粒的冷凝/蒸发在成膜时自组装形成空穴，然后粘接在透明基底上而形成。所述的方法中，还包括加上表面平滑层这个步骤。所述的方法中，还包括加上防短路层这个步骤。所述的方法中，所述之载体为钢化玻璃或者塑料。所述的方法中，所述之载体为软板。所述的方法中，所说的载体为卷状，并在各个步骤后切成片状。所述的方法中，所述之制备电致发光器件的方法还包括在将散射层安装在载体之前，使用脱模剂对载体进行预处理。当光从发光单兀的发光层发出，传输经过透明电极层，撞击在散射层上，被散射。 部分有机光和基底光得以小于临界角的角度散射出去，能够进入到空气中。由于表面平滑层的折射率高于发光层，因此，原本为空气光、基底光和有机光都能透过散射层，并且能够有效地散射。散射粒子与透明电极层的邻近同样能确保好的光穿透以及好的散射效率。通过选择光折射率小于等于基底的保护层，本发明的光输出效率能够进一步地提高，这样散射光从散射层进入保护层在保护层/基底或者基底/空气的界面上发生更少的内反射损失。平滑层具有高折射率，而且其折射率大于等于发光层的折射率，这样能够促进光结合到散射层上，能够提高光提取效率。防短路层折射率很高，而且能够减少短路对于发光器件的损害。堆叠型的有机发光二极管单元带有多个发光元件，每个发光元件至少有一个发光层。当在透明电极层和反射电极层间通电，电流经过多个发光层，使得所有发光层都有发光，从而增加了发光效率。本发明的技术效果1)提高了光输出效率；2)降低了生产成本。
图1为本发明实施例1的0LED的剖面图；图2为本发明实施例2的0LED的剖面图；图3为本发明实施例3的0LED的剖面图；图4为本发明实施例4的0LED的剖面图；图5为本发明实施例5的0LED的剖面图；其中，10为基底，14为光散射层，20为反射电极层，30为表面平滑层，40为透明电 极层，50为防短路层，60、60a为发光元件，70为连接单元。
具体实施例方式实施例1如图1所示，本实施例的高效发光的电致发光器件包括透明基底10、增光结构和 有机发光二极管单元，有机发光二极管单元包括透明电极层40、发光元件60、反射电极层 20和防短路层50，增光结构包括光散射层14和表面平滑层30。实施例2如图2所示，本实施例的高效发光的电致发光器件包括透明基底10、增光结构和 有机发光二极管单元，有机发光二极管单元包括透明电极层40、发光元件60和反射电极层 20，增光结构包括光散射层14。实施例3如图3所示，本实施例的高效发光的电致发光器件包括透明基底10、增光结构和 有机发光二极管单元，有机发光二极管单元包括透明电极层40、发光元件60、反射电极层 20和防短路层50,所述之增光结构包括光散射层14。实施例4如图4所示，本实施例的高效发光的电致发光器件包括透明基底10、增光结构和 有机发光二极管单元，有机发光二极管单元包括透明电极层40、发光元件60和反射电极层 20，所述之增光结构包括光散射层14和表面平滑层30。实施例5如图5所示，本实施例的高效发光的电致发光器件包括透明基底10、增光结构和 有机发光二极管单元，有机发光二极管单元包括透明电极层40、发光元件60、60a、连接单 元70、反射电极层20和防短路层50，所述之增光结构包括光散射层14和表面平滑层30。连接单元70帮助两个相邻的有机发光二极管单元的电子注射入电子运输层，空 穴注射入空穴运输层。优选地，连接单元是透明的，并且串联在0LED上。实施例6制备高折射率的长链稳定剂有机修饰体第一步
权利要求
1.一种高效发光的电致发光器件，其特征在于，包括透明基底、增光结构和有机发光二极管单元，所述之有机发光二极管单元包括透明电极、至少有一个发光层的发光元件和反射电极层，所述之增光结构包括光散射层，所述之光散射层包含高折射率基体和散射分散体，所述之高折射率基体为含有无机纳米颗粒的纳米复合材料，由纳米粒子和高折射率的有机修饰体组成；所述之散射分散体为折射率不同于基体的微米级的颗粒或空穴。
2.根据权利要求I所述的高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之增光结构还带有高折射率的表面平滑层。
3.根据权利要求I所述之高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之有机发光二极管单元还包括防短路层。
4.根据权利要求2所述之高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之有机发光二极管单元还包括防短路层。
5.根据权利要求I或2或3或4所述之高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之高折射率基体的折射率为I. 5-2. 7。
6.根据权利要求2所述之高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之表面平滑层的材料为聚合物或者含有无机纳米粒子的纳米复合材料，纳米复合材料由纳米粒子和高折射率的有机修饰体组成。
7.根据权利要求I或6所述之高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之纳米粒子选自氧化招、氧化铺、氧化镉、氧化错、氧化铁、氧化铜、氧化铅、氧化猛、氧化锡、硒化锌、締化锌、硫化锌、氧化锌、硫化镉、硒化镉、氧化硅、氧化钛或硫化铅以及它们的一种或者多种混合物。
8.根据权利要求I或6所述之高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之高折射率的有机修饰体的折射率大于I. 65。
9.根据权利要求I或6所述之高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之高折射率的有机修饰体的结构为Y-R-X。
10.根据权利要求9所述之高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之官能团Y为可与无机纳米颗粒形成物理或化学键合的基团。
11.根据权利要求10所述之高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之官能团Y选自疏基、轻基、竣酸基、横酸基、憐酸基和烧基娃氧基。
12.根据权利要求9所述之高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之官能团X选自任何有机官能团。
13.根据权利要求12所述之高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之官能团X是可聚合基团。
14.根据权利要求13所述之高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之官能团X选自-OH、-C00H、-NH2、-NCO 或双键。
15.根据权利要求9所述之高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之官能团R具有高折射率。
16.根据权利要求15所述之高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之官能团R含硫或含共轭基团结构。
17.根据权利要求6所述之高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之聚合物选自聚酯、聚砜、聚氨酯、聚酰胺或乙烯基聚合物。
18.根据权利要求17所述之高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之聚合物选自聚乙烯基咔唑、聚萘乙烯、聚苯硫醚、聚乙烯基噻吩、含苯硫醚和萘基的聚氨脂、苯硫醚聚酰胺、聚硫代丙烯酸脂、聚硫代甲基丙烯酸脂盐或聚丙烯酸2-苯基-2-硫苯基乙基脂。
19.根据权利要求6所述之高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之聚合物为线性的、支化的和交联的结构。
20.根据权利要求I或2或3或4所述之高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之散射分散体的尺寸为0. 3 - 3微米。
21.根据权利要求I或2或3或4中所述之高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之散射分散体与高折射率基体的差值大于0.1。
22.根据权利要求21所述之高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之散射分散体与高折射率基体的差值大于1.0。
23.根据权利要求I或2或3或4所述之高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之散射分散体选自聚合物、无机玻璃、气体或真空空穴。
24.根据权利要求2或3或4所述的高效发光的电致发光器件，所述之表面平滑层的厚度为0. 05飞微米。
25.根据权利要求3或4所述的高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之防短路层的厚度为10nm-200nm。
26.根据权利要求3或4所述的高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之防短路层的表面电阻率为I X IO6欧姆/平方-I X IO12欧姆/平方。
27.根据权利要求3或4所述的高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之防短路层的材料选自氧化钥、氧化钡、氧化锑、氧化铋、氧化铼、氧化钽、氧化钨、氧化铌、氧化镍或它们的混合物。
28.根据权利要求3或4所述的高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之防短路层的材料为混合导电氧化物和绝缘材料，其中所述之混合导电氧化物包括氧化铟、氧化镓、 氧化锌、氧化锡、铝掺杂氧化锌或它们的混合物，所述之绝缘材料选自氧化物、氟化物、氮化物、硫化物或它们的混合物。
29.根据权利要求3或4所述的高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之防短路层的材料为铟锡氧化物与硫化锌的混合物或者铟锡氧化物与硫化锌、二氧化硅的混合物。
30.根据权利要求3或4所述的高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之防短路层的材料为包括PED0T/PSS、聚噻吩或者聚苯胺的有机材料。
31.根据权利要求I或2或3或4所述的高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之反射电极层选自银、铜、铝或者它们的合金。
32.根据权利要求I或2或3或4所述的高效发光的电致发光器件，其特征在于，所述之LED单元为堆叠式LED。
33.33.制备权利要求1-32中任意一种电致发光器件的方法，其特征在于，包括下列步骤1)准备至少有一个光滑面的载体；2)把高折射率基体层安装在载体的光滑面上；3)将分散体安装在基体层中，形成光散射层；4)在提供载体的对面安装一个基底，粘结在散射层上；5)将粘有光散射层的基底与载体分离；6)在光散射层上装上一个有机发光二极管单元。
34.制备权利要求1-32中任意一种电致发光器件的方法，其特征在于，包括下列步骤1)准备至少有一个光滑面的载体；2)把高折射率基体层安装在载体的光滑面上；3)将分散体安装在基体层中，形成散射层；4)提供载体的对面安装一个基底，粘结在散射层上；5)将粘有光散射层的基底与载体分离；6)在光散射层上加一个光滑层；7)在光滑层上装上一个有机发光二极管单兀。
35.制备权利要求1-32中任意一种电致发光器件的方法，其特征在于，包括下列步骤1)把高折射率基体层和分散体混合物直接安装在基体上；2)在光散射层上装上一个有机发光二极管单元。
36.制备权利要求1-32中任意一种电致发光器件的方法，其特征在于，包括下列步骤 把高折射率基体层和分散体混合物直接安装在基体上形成光散射层；在光散射层上加一层个光滑层；在光滑层上装上一个有机发光二极管单兀。
37.根据权利要求33-36任一种所述的方法,其特征在于,光散射层的形成方法为首先将散射分散体通过溶液共混的方法混入，并涂抹在透明基底上而形成。
38.根据权利要求33-36任一种所述的方法,其特征在于,光散射层的形成方法为首先通过机械压印生成带空穴的薄膜，然后粘接在透明基底上而形成。
39.根据权利要求33-36任一种所述的方法,其特征在于,光散射层的形成方法为首先由水微粒的冷凝/蒸发在成膜时自组装形成空穴，然后粘接在透明基底上而形成。
40.根据权利要求33-36任一种所述的方法，其特征在于，还包括加上表面平滑层这个步骤。
41.根据权利要求骤。
42.根据权利要求塑料。
43.根据权利要求
44.根据权利要求个步骤后切成片状。
45.根据权利要求33-36任一种所述的方法，其特征在于，还包括加上防短路层这个步33-36任一种所述的方法，其特征在于，所述之载体为钢化玻璃或者33-36任一种所述的方法，其特征在于，所述之载体为软板。33-36任一种所述的方法，其特征在于，所说的载体为卷状，并在各33-36任一种所述的方法，其特征在于，所述之制备电致发光器件的方法还包括在将散射层安装在载体之前，使用脱模剂对载体进行预处理。
全文摘要
本发明提供了一种高效发光的电致发光器件，包括透明基底、增光结构和有机发光二极管单元，所述之有机发光二极管单元包括透明电极、至少有一个发光层的发光元件和反射电极层，所述之增光结构包括光散射层，所述之光散射层包含高折射率基体和散射分散体，所述之高折射率基体为含有无机纳米颗粒的纳米复合材料，由纳米粒子和高折射率的有机修饰体组成；所述之散射分散体为折射率不同于基体的微米级的颗粒或空穴。本发明的电致发光器件具有下列技术效果1)提高了光输出效率；2)降低了生产成本。
文档编号H01L51/50GK102593363SQ20121002051
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月29日 优先权日2011年1月31日
发明者张建新, 王锦山 申请人:南京第壹有机光电有限公司