有机发光二极管的制作方法
【专利摘要】在有机发光二极管（1）的至少一个实施方式中，该有机发光二极管（1）包括镜（3）和有机层序列（4）。该有机层序列（4）包含用于生成第一辐射的第一活性层（41）以及用于生成第二辐射的至少两个第二活性层（42，43）。活性层（41，42，43）沿着远离镜（3）的主方向（x）相叠布置。在两个相邻的活性层（41，42，43）之间分别存在载流子生成层（45）。第二活性层（42，43）分别具有相同的至少两种辐射活性的有机材料。第一活性层（41）具有与此不同的辐射活性的有机材料。
【专利说明】有机发光二极管
【技术领域】
[0001] 说明一种有机发光二极管。
【发明内容】
[0002] 要解决的任务在于，说明一种有机发光二极管，其辐射具有高的色彩还原指数。
[0003] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，该发光二极管包括镜。该镜被设置为反 射在发光二极管运行中生成的辐射、尤其是可见辐射达至少50%或者达至少80%或者达 至少95%。该镜尤其是对于可见光为不可透过的。例如，该镜是包括银和/或铝或由其制 成的金属镜。该镜也可以形成发光二极管的电极、例如阴极。
[0004] 根据至少一个实施方式，该发光二极管包含一个或多个有机层序列。该有机层序 列完全或部分地基于有机材料。该有机层序列优选地与该镜直接接界，并且整面地或局部 地接触该镜。
[0005] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，该有机层序列具有一个或多个第一活性 层。第一活性层被设置为生成第一辐射。第一辐射尤其是蓝光或红光。
[0006] 根据至少一个实施方式，该有机层序列具有恰好两个或两个以上第二活性层。第 二活性层被分别设置为生成第二辐射。第二辐射可以优选地为混合辐射。第二辐射尤其是 黄光、橙光或者青色光。
[0007] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，活性层沿着远离镜的主方向相叠布置。 活性层的主延伸方向于是优选地被定向为与镜平行。换言之，在俯视该发光二极管的情况 下，活性层完全或部分彼此重叠。
[0008] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，至少在活性层中的两个活性层之间或者 分别在两个相邻活性层之间存在载流子生成层、英语charge generation layer (电荷生成 层）或者简称CGL。该发光二极管优选地具有载流子生成层中的至少两个或恰好两个。
[0009] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，所述至少两个第二活性层分别具有相同 的至少两种彼此不同的辐射活性的有机材料。第二活性层尤其是分别具有恰好两种辐射活 性的有机材料。该辐射活性的有机材料可以分别是荧光材料或磷光材料。
[0010] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，第一活性层具有恰好一种或多种辐射活 性的有机材料。第一活性层的辐射活性的有机材料中的一种或至少一种或所有辐射活性的 有机材料不同于第二活性层的辐射活性的有机材料。换言之，第二活性层与第一活性层的 不同之处在于辐射活性的有机材料中的至少一种。第一层的辐射活性的有机材料也可以是 荧光材料或磷光材料。
[0011] 在该有机发光二极管的至少一个实施方式中，该有机发光二极管包括镜和有机层 序列。该有机层序列包含用于生成第一辐射的第一活性层以及用于生成第二辐射的至少两 个第二活性层。所述活性层沿着远离镜的主方向相叠布置。在两个相邻的活性层之间分别 存在载流子生成层。第二活性层分别具有相同的至少两种辐射活性的有机材料。第一活性 层具有与此不同的辐射活性的有机材料。
[0012] 因此可能的是，在材料组成方面，该有机发光二极管具有仅仅两种彼此不同构成 的活性层类型。由此，该发光二极管可以有效地和低成本地制造。通过使用总共至少三个 或恰好三个活性层、即第一活性层以及至少两个第二活性层，可以实现由发光二极管生成 的辐射的高色彩还原指数。
[0013] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，该发光二极管具有光学交界面，在所述 光学交界面处存在发光二极管的至少两种材料之间的折射率跳变。该折射率跳变尤其是存 在于有机层序列与接界的、尤其是至少部分地为辐射可透过的电极之间的交界面处。该光 学交界面可以位于有机层序列的背向镜的侧处。
[0014] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，由该镜和光学交界面形成光学腔。换言 之，该腔由镜和反射性光学交界面来限制和定义。该光学腔可以具有与Fabry-Perot元件 和/或谐振器类似的光学特性。但是该腔特别优选地不是用于生成激光辐射的谐振器。由 该有机发光二极管发射的辐射优选地是非相干辐射并且不是激光辐射。
[0015] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，该腔沿着主方向具有多个强度最大值。 术语"强度最大值"尤其是涉及自相干最小值。也就是说：如果在沿着主方向的点处发射的 辐射落到镜上，经历η的相位跳变并且实际上与自身进行相长干涉，则存在强度最大值， 在相消干涉的情况下存在强度最小值。强度最大值的位置依赖于有机层序列内的折射率变 化曲线以及有关辐射的波长。
[0016] 根据至少一个实施方式，活性层沿着主方向分别位于强度最大值中或强度最大值 处。这可以是指，活性层与有关强度最大值重叠。例如，活性层的几何中心沿着主方向以最 高10nm或最高20nm或最高30nm的公差处于相应强度最大值处。
[0017] 活性层分别优选地处于针对蓝光、针对绿光和针对红光的强度最大值中。在此，蓝 光尤其是表示具有处于430nm至490nm之间（含430nm和490nm)的波长的福射，绿光表示 具有处于525nm至575nm之间（含525nm和575nm)的波长的辐射，并且红光表示具有尤其 是处于595nm至670nm (含595nm和670nm)的波长的福射。例如，活性层分别以最高5nm、 最高10nm或最高20nm的公差处于针对450nm波长、针对555nm波长、针对615nm波长的强 度最大值中或强度最大值处。
[0018] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，各个 活性层沿着主方向分别处于根据下列公式的位置P处： ? - λ/(4 n) t (2 r:)。位直P优选地以最商λ/(l〇n)或最商λ/(20η)的公差 来遵循。位置说明尤其是涉及所属活性层的几何中心。在此η表示有机层序列的平均折射 率，该平均折射率例如处于1. 7至1. 9之间(含1. 7和1. 9)。λ表示辐射的真空波长，相应 的活性层被设置用于其生成。k是大于或等于0的自然数。尤其成立的是，k等于0、等于 1、等于2或等于3。
[0019] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，针对第一活性层成立的是，k等于0或者 等于1。
[0020] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，针对第二活性层成立的是，k大于0。尤 其是k等于1或等于2。可能的是，第一活性层位于腔的第一强度最大值中，并且两个第二 活性层位于第二强度最大值中。k可以对于第二活性层为相等的，或者也可以不同、尤其是 相差最1? 1或最1? 2。
[0021] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，相邻的第二活性层之间的间隔小于第一 活性层与最接近的第二活性层之间的间隔。换言之，第二活性层彼此相对接近。在第二活 性层之间优选地不存在第一活性层。例如，相邻的第二活性层之间的间隔为至少20nm或至 少60nm并且可替代或附加地为最高150nm或最高100nm。第一活性层与最接近的第二活性 层的间隔为例如至少80nm或至少130nm并且可替代或附加地为最高175nm或最高140nm。
[0022] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，第二活性层针对彼此不同的波长被优 化。优化尤其是指，第二活性层位于根据针对位置P的上述公式的位置处，其中k优选地对 于第二活性层中的至少两个为相等的。例如，第二活性层为之被优化的波长处于555nm以 及 615nm〇
[0023] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，第二活性层分别具有发射红光的辐射活 性的有机材料以及发射绿光的辐射活性的有机材料。可能的是，第二活性层仅仅具有所述 这两种辐射活性的有机材料，并且不具有另外的这样的材料。
[0024] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，所述至少两个第二活性层具有发射蓝光 的辐射活性的有机材料，并附加地具有发射绿光的辐射活性的有机材料。于是，优选没有另 外的辐射活性的有机材料存在于第二活性层中。
[0025] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，光学交界层对于在发光二极管运行中所 生成的辐射具有至少25%或至少30%的平均反射率。可替代地或附加地，该平均反射率处 于最高60 %或最高50 %。在此，平均反射率是指，反射率在所有由按规定使用的有机发光 二极管所发射的波长上被平均。平均反射率因此可以涉及白光。
[0026] 根据该有机发光二极管的至少一个实施方式，活性层中的至少两个或所有活性层 在制造公差的范围内具有相等的材料组成。尤其是在第二活性层中以相同的混合比例和/ 或以相同的空间分布置入所述至少两种辐射活性的有机材料。换言之，第二活性层可以以 相同的方式并用相同的原始材料来制造。
[0027] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，第二活性层具有相同或彼此不同的厚 度。例如，第二活性层中的位于针对绿光的强度最大值中的第二活性层与第二活性层中的 位于针对红光的强度最大值中的第二活性层相比具有更大厚度，或者反过来。
[0028] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，相邻活性层之间的间距通过位于这些活 性层之间的相应载流子生成层的厚度来调整。在此，载流子生成层的厚度可以彼此相差至 少1.5倍或者至少1.75倍。
[0029] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，给活性层各分配一个或多个阻挡层。阻 挡层优选地与活性层的具有辐射活性的有机材料的层直接接界。阻挡层是针对空穴或电子 的载流子阻挡层。优选地给活性层中的每个都分配有电子阻挡层。尤其是给至少所述两个 第二活性层各分配一个空穴阻挡层。
[0030] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，载流子生成层与分配给最接近的活性层 的阻挡层中的一个或两个直接接界。载流子生成层可以分别与空穴阻挡层以及与电子阻挡 层直接接界。
[0031] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，活性层与分别分配的阻挡层一起的厚度 处于至少25nm或至少30nm。可替代地或附加地，活性层与所属阻挡层一起的厚度为最高 60nm或最高50nm。
[0032] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，载流子生成层的厚度处于20nm至150nm 之间（含20nm和150nm)和/或处于最高40nm或最高130nm。
[0033] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，第一活性层被设置为生成蓝光。第一活 性层可以位于针对蓝光的强度最大值中。第二活性层优选地分别是发射黄光的层，其具有 发射绿光和具有发射红光的辐射活性的有机材料。
[0034] 根据该发光二极管的至少一个实施方式，位于镜附近的第二活性层被优化以生成 绿光。所述第二活性层优选地位于针对绿光的强度最大值中。与镜相距较远的第二活性层 优选地位于针对红光的强度最大值中并因此被优化以生成红光。
【专利附图】
【附图说明】
[0035] 下面参考附图根据实施例进一步阐述在此描述的发光二极管。在此，在各个图中， 相同的附图标记说明相同的元件。但是在此，未示出比例正确的参考，而是各个元件可能为 了更好地理解而被夸大地示出。
[0036] 图1和7示出了在此描述的有机发光二极管的实施例的示意性截面图； 图2沿着远离在此所述的有机发光二极管的一个实施例的镜的方向示出了强度变化 曲线的图示； 图3、4、6和8示出了有机发光二极管的光学特性的波长变化曲线的示意图；以及 图5示出了常规有机发光二极管的示意性截面图。
【具体实施方式】
[0037] 图1中示出了有机发光二极管1的一个实施例的示意性截面图。光学腔53由镜3 以及由光学交界面50形成。在交界面50处存在光学折射率的跳变。光学交界面50针对 可见光的平均反射率例如处于大约40%。
[0038] 在光学腔53内存在有机层序列4。该层序列4包括第一活性层41以及第二活性 层42、43。在两个相邻的活性层41、42、43之间分别存在载流子生成层45a、45b。有机发光 二极管1具有活性层41、42、43中的恰好三个。有机层序列4的厚度例如处于150nm (含 150nm)至 600nm (含 600nm)之间。
[0039] 在第一活性层41与镜3之间还存在电子注入层49。在光学交界面50处安置有空 穴注入层48。有机层序列4的所述层可以以所说明的顺序直接彼此相继。同样可以安置另 外的未示出的中间层。
[0040] 第一活性层41具有辐射活性的有机材料，在该有机材料中，在发光二极管1运行 中通过荧光性或磷光性生成尤其是蓝光谱范围中的电磁辐射。
[0041] 第二活性层42、43分别具有相同的至少两种辐射活性的有机材料，所述有机材料 被设置为发射红光以及发射绿光。第二活性层42、43在其材料组成方面优选地没有区别或 没有显著区别。所述至少两种辐射活性的有机材料可以在第二活性层42、43中均匀地充分 混合，或者也可以作为分开的部分层存在。
[0042] 在图2中，沿着主方向X、与镜3垂直并远离镜3地绘出强度I。由于光学交界面 50和镜3,强度I表现为近似地如在Farbry-Perot元件和/或在谐振器中那样。紧挨着镜 3,存在强度最小值。沿着方向X并远离镜3,于是分别出现多个最大值和最小值。朝着光学 交界面50,最大值和最小值在强度方面突出程度较低。
[0043] 该强度变化曲线是沿着方向X针对多个波长绘出的。波长λ 1在此为450nm，λ 2 为555nm，并且λ 3处于615nm。在大约50nm与100nm之间的位置处，存在第一最大值Ml。 第二最大值M2处于大约175nm与300nm之间。第三最大值M3处于大约325nm与525nm之 间。最大值M1、M2、M3的位置P除了波长以外同样依赖于有机层序列4内的折射率n，并且 近似地遵循关系式：Γ 5 - λ/+<4 1-1) +?+ k λ/'(2 r:),其中k是自然数，并且k^O。
[0044] 第一活性层41安置在位置P41处，并且处于针对波长λ 1的第一最大值Ml中。第 一活性层41因此被优化以生成蓝光。第二活性层42、43分别处于第二最大值M2中。位置 P42处的第二活性层42是针对绿光被优化的，并且与镜3相距更远的附加的第二活性层43 针对红光被优化。
[0045] 在图3A至3D中示出了活性层41、42、43的发射光谱。在图3A中，示出了由第一 活性层41发射的光谱，该光谱基本上限于蓝光谱范围。
[0046] 在图3B中示出了较接近镜3的第二活性层42的发射。由于尤其是光学腔53内 的干涉效应，所发射的光谱在大约570nm处具有轻微突出的最小值，并且在大约525nm和 610nm处具有最大值。
[0047] 与镜3相距较远的第二活性层43的发射具有大约650nm周围的红光谱范围中的 主要发射范围，参见图3C。在大约560nm周围，存在强烈突出的最小值。
[0048] 在图3D中示出了从所有三个活性层41、42、43中得到的总光谱。该总光谱仅仅具 有比较弱地突出的最小值和最大值。图3D中所示的总光谱的色彩还原指数处于大约95。 色彩还原指数也称色彩再现指数（Color Rendering Index),简称CRI。
[0049] 在图4中在曲线c中示出了第二活性层42、43中的发射绿光的有机材料的发射 谱，并且在曲线d中示出了发射红光的辐射活性的材料的发射谱。所述发射谱分别是比较 宽光谱的。
[0050] 曲线a、b对应于尤其是由于干涉效应而由根据图2的位置P42、P43处的最大值所 支持的波长范围。在此，在曲线a中示出了位置P42处所支持的光谱范围，并且在曲线b中 示出了针对位置P43所支持的光谱范围。通过两个活性层42、43及其在第二最大值M2中 位置P42、P43处的位置的组合(参见图2)，发射辐射的有机材料的光谱发射宽度(参见曲线 c、d)可以更好地被利用，并且可以实现高的色彩还原指数。
[0051] 在图5中示意性地示出了常规有机发光二极管。该发光二极管具有活性层41、46、 47。图5中的活性层41、46、47与根据图1至3的活性层41、42、43处于相同的位置。活性 层41具有发射蓝光的有机材料，层46具有发射绿光的有机材料，并且活性层47具有发射 红光的有机材料。在活性层46、47中分别存在发射辐射的有机材料中的仅仅一种。换言之， 根据图5的发光二极管具有所谓的RGB构造。
[0052] 类似于根据图3的图示，相关的发射谱在图6A至6D中予以示出。与图3B和C不 同，能够辨认出，由活性层46、47分别发射仅仅绿光或仅仅红光，并且尤其是不发射黄色混 合辐射。由此得到总辐射的比较强烈结构化的光谱，参见图6D。根据图6D的光谱的色彩还 原指数仅仅处于大约84。
[0053] 但是在其中不同的发射彩色光的层分别具有仅仅一种发射辐射的材料的发光二 极管的情况下，色彩还原指数的确是通过添加具有其他有机材料的另外的层来提高的。但 是这显著提高了制造成本。各个色彩单元的老化同样是突出程度不同的，并且在超出发光 二极管的寿命的情况下，由该发光二极管发射的辐射在其色点方面明显不同。而在如结合 图1所说明的构造的情况下，减少了色彩老化以及还有制造成本。也可以实现比较薄的有 机层序列。
[0054] 经改善的色彩还原指数因此尤其是可以通过如下方式来实现：在三个活性层中的 至少两个中分别存在两种发射辐射的有机材料用于两个彼此不同的光谱范围。这两个活性 层被定位在针对彼此不同的波长的强度最大值中。由此可以扩大在相应的第二活性层中发 射的辐射的光谱宽度，并且可以减少光谱的强烈结构化。由此可以实现高的色彩还原指数。
[0055] 在图7中示出了有机发光二极管1的另一实施例。下面说明沿着主方向X的各个 层。各个层优选地以所说明的顺序并且直接地彼此相继： 镜3是具有例如大约200nm厚度的铝镜或者银镜。电子注入层49具有大约10nm的厚 度，并且跟在其后的是电子传输层34。在电子传输层34上存在第一活性层41，该第一活性 层41被设置为发射蓝光并且具有大致20nm的厚度。跟在第一活性层41后面的是10nm厚 的电子阻挡层44e，跟在其后的又是具有大致lOOnm厚度的载流子生成层45a，例如具有最 高15nm的公差。
[0056] 跟在此后的是具有10nm厚度的空穴阻挡层43h以及具有发射绿光和红光的材料 的具有大致30nm厚度的第二活性层42。作为下一层跟随的是厚度大致10nm的电子阻挡层 44e以及具有大约45nm+/-15nm厚度的载流子生成层45b。此后布置有具有10nm厚度的空 穴阻挡层44h。
[0057] 跟在其后面的是第二活性层43中的第二个，该第二活性层43与处于其下的第二 活性层42具有相同的材料组成。在第二活性层43处安置有具有10nm厚度的电子阻挡层 44e，跟在其后的是具有大约185nm厚度的空穴注入层48。
[0058] 有机层序列4被施加在辐射可透过的电极5上，其由铟锡氧化物制成并且具有大 约llOnm厚度。载体2例如是玻璃板、玻璃膜或塑料衬底。
[0059] 根据图7的组件具有9V的工作电压、以及3. 3mA/cm2的工作电流。效率为21 lm/ W。所发射的辐射的色点处于CIE标准色谱中的0.350; 0.386。相关色温为4900K并且色 彩还原指数为95。所属的总光谱可在图8中看到。活性层41、42、43与图2类似地被定位。
[0060] 与在图1和7的情形下所述不同，第一活性层41可以是具有仅仅发射红光的有机 材料的层。于是，第二活性层42、43分别包括发射绿光和蓝光的有机材料，并且被设置为生 成青色混合光。第一活性层41优选地位于第一最大值Ml中，并且第二活性层42、43位于 第二最大值M2中，参见图2。
[0061] 本发明不由于根据实施例的描述而限于此。更确切而言，本发明包括每个新特征 以及每种特征组合，这尤其是包含权利要求书中的每种特征组合，即使该特征或该组合本 身未在权利要求书或实施例中明确说明时也是如此。
【权利要求】
1. 具有镜（3)和具有有机层序列（4)的有机发光二极管（1)，所述有机层序列（4)具 有： 一第一活性层（41)，其被设置为生成第一福射，和 一至少两个第二活性层（42,43)，其被设置为生成第二辐射， 其中 一活性层（41，42,43)沿着远离镜（3)的主方向（X)相叠布置， 一在两个相邻的活性层（41，42,43)之间分别存在载流子生成层（45)，以及 一第二活性层（42,43)分别具有相同的至少两种辐射活性的有机材料，并且第一活性 层（41)具有与其不同的辐射活性的有机材料， 一由镜（3)和由处于有机层序列（4)的背向镜（3)的侧处的、具有折射率跳变的光学交 界面（50)形成光学腔（53)， 一腔（53)沿着主方向（X)呈现多个强度最大值（M)，其中活性层（41，42,43)沿着主方 向（X)分别位于强度最大值(M)之一中或强度最大值（M)之一处， 一第二活性层（42,43)之间的间隔小于第一活性层（41)与最接近的第二活性层（42， 43)之间的间隔，以及 一第二活性层（42,43)针对彼此不同的波长（λ )被优化。
2. 根据前述权利要求之一所述的有机发光二极管（1)， 其中活性层（41，42, 43) 沿着主方向（X) 以最 高λ八1〇 η)的公差分别位于根据下列公式的位置Ρ处： F - λ / i 4 η) k Xe (2 , 其中n是有机层序列（4)的针对波长λ的平均折射率，并且k是大于或等于零的自然 数。
3. 根据前述权利要求之一所述的有机发光二极管（1)， 其中针对第一活性层（41)成立的有：k = 0并且针对第二活性层（42,43)成立的有：k > 0〇
4. 根据权利要求3所述的有机发光二极管（1)， 其中针对第二活性层（42,43)成立的有：k = 1。
5. 根据前述权利要求之一所述的有机发光二极管（1)， 其中第二活性层（42,43)要么具有发射绿光并附加地发射红光的辐射活性的有机材 料、要么具有发射蓝光并附加地发射绿光的辐射活性的有机材料。
6. 根据前述权利要求之一所述的有机发光二极管（1)， 其中光学交界面（50)针对在发光二极管（1)运行中生成的辐射的平均反射率处于25% 至60%之间，含25%和60%。
7. 根据前述权利要求之一所述的有机发光二极管（1)， 其中第二活性层（42,43)具有相同的材料组成，但具有不同的厚度。
8. 根据前述权利要求之一所述的有机发光二极管（1)， 其中相邻活性层（41，42,43)之间的间隔通过相应的载流子生成层（45)的厚度来调 整，其中给活性层（41，42,43)分别分配至少一个阻挡层（44)并且载流子生成层（45)与阻 挡层（44)接界，并且所述载流子生成层（45 )中的至少两个具有彼此不同的厚度。
9. 根据前述权利要求之一所述的有机发光二极管（1)， 其中活性层（41，42,43)与分别所属的阻挡层（44)一起的厚度处于25nm至50nm之间， 含25nm和50nm，其中载流子生成层（45)的厚度为20nm至150nm之间，含20nm和150nm, 并且有机层序列（4)的厚度处于150nm至600nm之间，含150nm和600nm。
10. 根据前述权利要求之一所述的有机发光二极管（1 )， 其中第一活性层（41)被设置为生成蓝光， 其中第二活性层（42,43)分别具有发射绿光并附加地发射红光的辐射活性的有机材 料，并且其中接近镜（3)的第二活性层（42)被设置为生成绿光，并且与镜（3)相距较远的第 二活性层（43 )被设置为生成红光。
【文档编号】H01L51/52GK104115299SQ201380010785
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年2月21日 优先权日:2012年2月24日
【发明者】T.韦卢斯, C.迪茨, S.赛德尔, U.尼德迈尔, A.耶格, N.里格尔 申请人:奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司