|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Изобретение относится к прозрачной подложке органического светоизлучающего устройства, содержащего основание для поддержки электрода, при этом указанный электрод состоит из мультислоя, содержащего в порядке, начиная от подложки, первый диэлектрический слой (D1), первый металлический проводящий слой (М1), второй диэлектрический слой (D2), второй металлический проводящий слой (М2) и третий диэлектрический слой (D3), в электроде (11) находятся два металлических проводящих слоя (М) и третий диэлектрический слой (D3), не содержащий слоя на основе оксида индия. Он (электрод) характеризуется тем, что геометрическая толщина второго диэлектрического слоя (D2) составляет по меньшей мере 65 нм и геометрическая толщина первого металлического проводящего слоя (М1) составляет по меньшей мере 8,5 нм. 
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Изобретение относится к прозрачной подложке органического светоизлучающего устройства, содержащего основание для поддержки электрода, при этом указанный электрод состоит из мультислоя, содержащего в порядке, начиная от подложки, первый диэлектрический слой (D1), первый металлический проводящий слой (М1), второй диэлектрический слой (D2), второй металлический проводящий слой (М2) и третий диэлектрический слой (D3), в электроде (11) находятся два металлических проводящих слоя (М) и третий диэлектрический слой (D3), не содержащий слоя на основе оксида индия. Он (электрод) характеризуется тем, что геометрическая толщина второго диэлектрического слоя (D2) составляет по меньшей мере 65 нм и геометрическая толщина первого металлического проводящего слоя (М1) составляет по меньшей мере 8,5 нм.
ОРГАНИЧЕСКОЕ ФОТОННОЕ УСТРОЙСТВО
Настоящее изобретение относится к фотонным устройствам, в частности к органическим фотонным устройствам. Фотонное устройство означает любой тип устройства, способное излучать или собирать свет. Такие устройства, например оптоэлектронные устройства, такие как органические электролюминесцентные устройства, известные под аббревиатурой OLED (Organic Light Emitting Device, органическое светоизлучающее устройство), либо светособирающие устройства, такие как органические фотогальванические элементы, также называемые солнечными батареями.
Органические электролюминесцентные устройства обычно содержат подложку, электрод, расположенный на подложке для подачи зарядов одной полярности, электрод, расположенный на другой стороне устройства для подачи зарядов другой полярности, противоположной первой, органические переносящие заряд полупроводниковые и электролюминесцентные слои, расположенные между электродами, и систему инкапсуляции. OLEDbi используются для освещения, архитектурного или декоративного, типа подсветки, или для информационных знаков. OLEDbi, излучающие белый свет, как правило, предпочтительны для таких применений.
Настоящее изобретение относится, в частности, к прозрачному электроду для органического электролюминесцентного устройства.
Для производства OLED, излучающего белый свет для освещения, необходимо изготовить источник света с наиболее высоким (CRI).
Индекс цветопередачи CRI является количественной мерой мощности источника света для точного воспроизведения цвета различных объектов в сравнении с идеальным или естественным источником света. Источники света с высоким коэффициентом цветопередачи желательны в большинстве применений для освещения, поскольку они улучшают восприятие оттенков цвета освещенных объектов. CRI определяется Международной комиссией по освещению (CIE, for Commission Internationale de I'Eclairage) как влияние источника света на внешний цветовой вид объектов, которые он освещает, считая, что внешний вид сравнивают сознательно или нет с такими же объектами, освещаемыми эталонным источником света, как это определено в следующих работах: "CIE 17.4-1987 International Lighting Vocabulary" или Nickerson, Dorothy; Jerome, Charles W. (April 1965), "Color Rendering of light sources: CIE method of specification and its application", Illuminating Engineering (IESNA) 60 (4): 262-271.
Известно использование слоев оксида индия, легированного оловом (ITO: оксид индия олова), или других проводящих слоев или мультислоев (например, слоя оксида олова, легированного фтором, или набора слоев, содержащих металлический слой на основе серебра) в качестве прозрачного электрода для устройств OLED. Мультислои, аналогичные тем, которые используются в виде многослойных структур на стекле, предназначенном для теплового регулирования в зданиях, поездах или автомобилях, могут быть предпочтительны, поскольку они предлагают возможность значительно повысить свойства проводимости относительно слоев ITO с приемлемой толщиной электрода.
Однако, когда проводящие мультислои содержат одиночный металлический слой на основе серебра, при излучении могут возникнуть проблемы угловой стабильности цвета. Тогда одним из решений является то, чтобы использовать мультислои, структурно похожие на солнцезащитные средства, содержащие два металлических слоя на основе серебра, как описано в WO2009083693. В этом документе описано использование проводящих структур, содержащих два слоя серебра в устройствах OLED. Описанное там использование этого типа структуры в устройстве OLED делает возможным ограничить угловую зависимость полихроматического спектра излучения указанного устройства.
Однако эта концепция угловой стабилизации является обычной для
структурных слоев и решение, представленное в этом документе, не
оптимизировано для использования в устройстве OLED. На самом деле
представляется, что использование таких слоев не позволяет получить
для устройств OLED подходящие источники света, которые
оптимизированы, в частности, с точки зрения индекса цветопередачи
(CRI), в особенности с "обычными высокопроизводительными
органическими многослойными структурами". "Обычная
высокопроизводительная органическая многослойная структура" означает, что органическая часть устройства выбирается так, чтобы быть "толстой", то есть по меньшей мере два различных излучающих источника (красный, зеленый, синий, желтый) отделены друг от друга органическим разделительным слоем. Кроме того, мультислои, содержащие три металлических слоя на основе серебра, известные в структурных применениях, не являются оптимальными для использования в
устройствах OLED. На самом деле представляется, что эти слои могут показать чрезмерное поглощение света, и поэтому могут снизить эффективность оптоэлектронного устройства.
Целью настоящего изобретения является выбор проводящих структур, содержащих два слоя на основе серебра, для устройств OLED, при этом указанный выбор даёт наилучшее сочетание высокого CRI, высокой яркости (т.е. большего количества излучаемого света, или высокой эффективности) и низкой изменчивости цвета в зависимости от угла наблюдения (Deltacol), чтобы получить эти устройства OLED.
Deltacol сочетает в себе изменение цвета вдоль кривой Планка и перпендикулярен к нему. Линия Планка сочетает в себе точки излучения различных планковских источников и является поэтому близким к большинству стандартных источников белого света (например, источники света D65, С, А). Поэтому для устройств, излучающих белый или почти белый свет, желательно значительное уменьшение ортогональных цветовых различий по отношению к этой кривой Планка, поскольку они дальше удаляются от белого.
Deltacol, таким образом, представлен следующей формулой:
в которой
- п представляет собой число точек данных (с п > 5, распределенных в диапазоне от 0 до 60°),
- р(х) представляет собой кубическую аппроксимацию кривой Планка, и выбор двух масштабных констант подразумевает, что изменения, параллельные кривой Планка, в 2,5 раза меньше, чем изменения, ортогональные кривой Планка. Этот выбор отдает предпочтение угловым траекториям вблизи кривой Планка по отношению к другим угловым траекториям,
- Xj и yj представляют собой хроматические координаты в системе CIE 1931 для каждого угла i.
Одним из объектов настоящего изобретения является прозрачная подложка для органического электролюминесцентного устройства, как это заявляется в п. 1 формулы изобретения, при этом зависимые пункты формулы изобретения представляют предпочтительные варианты осуществления.
Настоящее изобретение относится к прозрачной подложке для органического электролюминесцентного устройства, содержащего подложку, несущую электрод, при этом указанный электрод состоит из набора слоев, содержащих по меньшей мере, начиная от подложки, первый диэлектрический слой (D1), первый металлический проводящий слой (М1), второй диэлектрический слой (D2), второй металлический проводящий слой (М2) и третий диэлектрический слой (D3), причем число металлических проводящих слоев в электроде равно двум, а третий
диэлектрический слой (D3) не содержит слой на основе оксида индия. Он характеризуется тем, что геометрическая толщина второго диэлектрического слоя (D2) по меньшей мере 65 нм, а геометрическая толщина первого металлического проводящего слоя (М1) по меньшей мере 8,5 нм.
Подложки этого типа с такими электродами, когда они встроены в устройства OLED, имеют преимущество, заключающееся в предоставлении максимально возможного компромисса между высоким CRI, высокой яркостью (т.е. высокой эффективностью) и низкой изменчивостью цвета в зависимости от угла наблюдения. Хотя существуют прозрачные подложки для органических электролюминесцентных устройств, дающие лучшие результаты для одного из этих свойств, мы обнаружили, что только конкретный выбор толщины второго диэлектрического слоя и первого металлического проводящего слоя электрода даёт высокий CRI, высокую яркость и пониженный Deltacol или лучшую цветовую стабильность в зависимости от угла.
Кроме того, мы обнаружили, что этот выбор был особенно подходящим для интеграции в устройство OLED, в котором органическая часть представляет собой обычную высокопроизводительную органическую многослойную структуру, в которой по меньшей мере два различных излучающих источника (красный, зеленый, синий, желтый) отделены друг от друга органическим разделительным слоем.
Считается, что по настоящему изобретению подложка должна быть прозрачной, то есть показывать поглощение света не более 50%, или даже
не более 30%, предпочтительно не более 20%, или не более 15%, более предпочтительно не более 12%, или не более 10% в диапазоне длин волн видимого света. Подложка по настоящему изобретению включает в себя основание и электроды.
Основание предпочтительно имеет показатель преломления по меньшей мере 1,2, 1,4 или 1,5 на длине волны 550 нм. Это дает возможность для идентичной структуры подложки, увеличить количество света, пропускаемого или излучаемого.
Термин "основание" обозначает не только основание как таковое, но также и любую структуру, содержащую основание, также как и по меньшей мере один слой материала, имеющий значение показателя преломления
Immaterial, блИЗКОв К ЗНЭЧеНИЮ ПОКаЗЭТвЛЯ ПреЛОМЛеНИЯ ОСНОВаНИЯ risupport, ДРУГИМИ СЛОВаМИ | nSUpport - nmaterial| ^ 0,1, ГДв | risupport - Immaterial |
представляет собой абсолютное значение разности между показателями преломления. Можно отметить, в качестве примера, слой оксида кремния, осаждённого на основание из натриево-кальциево-силикатного стекла.
Основание может включать в себя дополнительные устройства, способствующие извлечению света на одной или обеих ее поверхностях. Одно из таких устройств, а именно диффузионный слой, описывается в опубликованных документах WO2009/017035, WO2009/116531, WO2010/084922, WO2010/084925, WO2011/046156, WO2011/046190 и в заявке PCT/JP2011/074358, которые включены в настоящее описание посредством ссылки. Как правило, этот диффузионный слой имеет толщину больше чем 5 мкм, и не рассматривается как когерентная оптическая система. В случае, когда диффузионный слой такого типа
находится в контакте с электродом по настоящему изобретению, nSUpport считается показателем преломления этого диффузионного слоя, в некоторых случаях матрицы.
Альтернативно, может потребоваться исключить или свести к минимуму рассеивание в основании. Подложка по настоящему изобретению может таким образом, показывать уровень матовости менее 20%, более предпочтительно менее 10%, или даже более предпочтительно менее 2% или менее 1%. Преимущество в том, что органическое устройство, включающее подложку этого типа, имеет привлекательный вид, без молочного цвета, когда оно выключено. Зеркальный внешний вид, например, может быть получен, если второй электрод с противоположным зарядом является отражающим; или же возможно сделать прозрачный глянцевый модуль, если второй электрод также полупрозрачный.
В случае отражающего второго электрода органическое устройство в целом может тогда иметь коэффициент отражения света (в соответствии с CIE, источник света D65 2°), измеренный на стороне основания, больше чем 20%, или более предпочтительно больше чем 40% или даже более предпочтительно больше чем 60%. В случае полупрозрачного второго электрода органическое устройство в целом может тогда обладать коэффициентом пропускания света по меньшей мере 5% (в соответствии с CIE, источник света D65 2°), или более предпочтительно по меньшей мере 10% или даже более предпочтительно по меньшей мере 20%.
Функцией основания должна быть поддержка и/или защита электрода. Основание может быть из стекла, жесткого пластика
(например: органическое стекло, поликарбонат) или из гибких полимерных пленок (например, ПВХ, ПЭТ, ПП, ПТФЭ). Основание является предпочтительно жестким. Кроме того, она может быть завернута на себя (например, очень тонкое гибкое стекло, используемое в процессе осаждения с рулона на рулон).
Когда основание изготовлено из стекла, например листа стекла, последний предпочтительно имеет геометрическую толщину по меньшей мере 0,05 мм. Стекло предпочтительно представляет собой натриево-кальциево-силикатное стекло, прозрачное или окрашенное в объеме или на поверхности. Преимущественно, оно может быть очень чистым, т.е. стекло с общим содержанием железа, выраженным как РегОз, менее чем 0,020 % по массе, предпочтительно менее чем 0,015 % по массе. Вследствие своей низкой пористости стекло имеет преимущество, заключающееся в обеспечении хорошей защиты от любых форм загрязнения устройства, содержащего прозрачную подложку в соответствии с настоящим изобретением.
Электрод по настоящему изобретению состоит из набора слоев, содержащих по меньшей мере, начиная от подложки, первый диэлектрический слой (D1), первый металлический проводящий слой (М1), второй диэлектрический слой (D2), второй металлический проводящий слой (М2) и третий диэлектрический слой (D3). Электрод может работать в качестве анода или, наоборот, в качестве катода.
В соответствии с настоящим изобретением в электроде есть два металлических проводящих слоя. Это дает возможность уменьшить проблемы угловой стабильности цвета, излучаемого устройством OLED.
Металлические проводящие слои электрода в основном обеспечивают электрическую проводимость указанного электрода. Они содержат по меньшей мере один слой, содержащий металл или смесь металлов. Металл и/или смесь металлов в предпочтительном исполнении содержат по меньшей мере один элемент, выбранный из группы: Ag, Аи, Pd, Pt, AI, Си, Zn, Cd, In, Si, Zr, Mo, Ni, Cr, Mg, Mn, Co, Sn. Предпочтительно, металл и/или смесь металлов содержат по меньшей мере один элемент, выбранный из группы: Ag, Аи, Си, AI. В более предпочтительном исполнении металлический проводящий слой содержит по меньшей мере серебро в чистом виде или в сплаве с другим металлом, предпочтительно выбранным из Pd и Аи.
Геометрическая толщина первого металлического проводящего слоя (М1) составляет по меньшей мере 8,5 нм, предпочтительно по меньшей мере 8,7 нм или по меньшей мере 9,0 нм, более предпочтительно по меньшей мере 9,5 нм. Предпочтительно, геометрическая толщина первого металлического проводящего слоя (М1) составляет менее 13,0 нм, предпочтительно менее чем 12,5 нм или менее 12,0 нм, более предпочтительно менее чем 11,5 нм.
Геометрическая толщина второго металлического проводящего слоя (М2) составляет по меньшей мере 6,0 нм, предпочтительно по меньшей мере 7,0 нм или по меньшей мере 7,5 нм, более предпочтительно по меньшей мере 8,0 нм. Предпочтительно, геометрическая толщина слоя второго металлического проводящего слоя (М2) составляет менее чем 25,0 или менее 20,0 нм, предпочтительно менее чем 18,0 нм или менее чем 15,0 нм, более предпочтительно менее
чем 13,0 нм.
В предпочтительном исполнении общая геометрическая толщина двух металлических проводящих слоев электрода, т.е. сумма геометрической толщины первого металлического проводящего слоя (М1) и геометрической толщины второго металлического проводящего слоя (М2), составляет менее чем 30,0 нм, предпочтительно не более 29,0 нм, более предпочтительно не более 28,0 нм. Эти значения означают, что многослойный электрод не поглощает слишком много света, излучаемого системой OLED.
Диэлектрические слои могут содержать один или более подслоев различной природы. В предпочтительном исполнении они содержат соединение, имеющее показатель преломления на длине волны 550 нм, равный по меньшей мере 1,6, по меньшей мере 1,8 или по меньшей мере 1,9 и/или не более 2,7 или не более 2,5. Предпочтительно, чтобы они имели показатель преломления, который больше, чем у подложки по меньшей мере на 0,1, предпочтительно по меньшей мере на 0,2.
В предпочтительном исполнении диэлектрические слои содержат по меньшей мере одно соединение, выбранное из:
- оксидов по меньшей мере одного элемента, выбранного из Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Та, Cr, Mo, W, Zn, AI, Ga, In, Si, Ge, Sn, Sb и Bi, а также смесей по меньшей мере двух из них;
- нитрида кремния, оксинитрида кремния, оксикарбида кремния, оксикарбонитрида кремния, нитрида алюминия, оксинитрида алюминия, а также смесей по меньшей мере двух из них.
В более предпочтительном исполнении они содержат по меньшей
мере одно соединение, выбранное из оксидов цинка, оксидов олова, оксидов титана, нитридов алюминия, нитридов кремния, смесей по меньшей мере двух из них, смешанных оксидов цинка-олова и титана-циркония-иттрия.
Геометрическая толщина второго диэлектрического слоя (D2) составляет по меньшей мере 65 нм, предпочтительно по меньшей мере 67 нм или по меньшей мере 70 нм, более предпочтительно по меньшей мере 73 нм. В предпочтительном исполнении геометрическая толщина второго диэлектрического слоя (D2) составляет менее 90 нм, предпочтительно менее 88 нм или менее 86 нм.
Кроме того, мы обнаружили, что дополнительный выбор уровня толщин второго диэлектрического слоя (D2) и первого металлического проводящего слоя (М1) или толщины первого диэлектрического слоя (D1) могут быть направлены на те же общие задачи настоящего изобретения. Таким образом, геометрическая толщина второго диэлектрического слоя, Tk.D2 и геометрическая толщина первого металлического проводящего слоя, Тк.М1, могут удовлетворять следующему уравнению:
Тк.М1 > -6,266386 + 0,1869915 * Tk.D2 + 0,0123539 * (Tk.D2-83.45)2 -0,0001814 *(Tk.D2-83.45)3
В предпочтительном исполнении отношение геометрической толщины второго диэлектрического слоя к геометрической толщине первого диэлектрического слоя, Tk.D2/Tk.D1, составляет по меньшей мере 1,90 или более предпочтительно по меньшей мере 1,95 или по меньшей
мере 2,00.
Также предпочтительно, чтобы геометрическая толщина первого диэлектрического слоя, Tk.D1, была по меньшей мере 54 нм или по меньшей мере 55 нм. Она может быть меньше чем 80 нм, меньше чем 70 нм или меньше чем 65 нм. Более толстый первый диэлектрический слой может способствовать снижению чувствительности электрода по отношению к миграции щелочных частиц, исходящих из подложки.
По настоящему изобретению последний слой диэлектрика электрода, самый дальний от подложки, то есть третий диэлектрический слой (D3), не содержит слой на основе оксида индия (ITO, например). В более предпочтительном исполнении ни один из диэлектрических слоев электрода не содержит слой на основе оксида индия. На самом деле использование индия представляет собой ряд проблем. Во-первых, ресурсы индия ограничены, что в скором времени приведет к неизбежному увеличению стоимости производства этих устройств. Кроме того, индий, присутствующий в органических электролюминесцентных устройствах, имеет тенденцию диффундировать в органическую часть этих устройств, что приводит к сокращению срока их жизни.
Геометрическая толщина третьего и последнего диэлектрического слоя электрода составляет предпочтительно по меньшей мере 5 нм или по меньшей мере 8 нм, более предпочтительно по меньшей мере 10 нм. В предпочтительном исполнении она меньше чем 30 нм, предпочтительно меньше чем 25 нм, более предпочтительно меньше чем 22 нм, меньше чем 20 нм или меньше чем 18 нм.
Альтернативно, толщина диэлектрического слоя последнего
электрода может быть определена путем его омической толщины. Омическая толщина слоя равна отношению сопротивления (р) материала, образующего этот слой, к геометрической толщине этого же слоя. Предпочтительно омическая толщина диэлектрического слоя последнего электрода составляет не более 1012 Ом, предпочтительно не более 107Ом. Такие значения позволяют оптимизировать оптические параметры последнего диэлектрического слоя электрода и, следовательно, оптимизировать количество света, передаваемого при сохранении толщины, сочетаемой с электрическими свойствами, которые дают возможность избежать высоких напряжений зажигания.
В общем случае, когда в настоящем описании приводятся значения геометрической толщины для слоев электрода D1, D2 или D3, они даются для составного материала, имеющего показатель преломления между 1,8 и 2,2 более предпочтительно от 1,9 до 2,1 или даже более предпочтительно между 1,95 и 2,05 на длине волны 550 нм. Таким образом, они соответствуют оптической толщине, равной геометрической толщине умноженной на этот показатель преломления, который близок к 2. Если выбирается другой материал, с другим показателем преломления, достаточно пересчитать соответствующую геометрическую толщину.
Предпочтительно, чтобы диэлектрические слои электрода под одним, несколькими или каждым из металлических проводящих слоев могли также содержать зародышевый слой, примыкающий к поверхности металлического проводящего слоя, ближайшего к подложке. Этот слой обеспечивает преимущественный рост металлического слоя, например
серебра, составляющего металлический проводящий слой, и таким образом даёт возможность получить хорошие электрические и оптические свойства в металлическом проводящем слое, например, путем ограничения поглощающей способности многослойной структуры. Он предпочтительно содержит по меньшей мере ZnOx (где х < 1) и/или ZrixSriyOz (где х + у > 3 и Z < 6). Предпочтительно, чтобы ZnxSnyOz содержал не более 95 масс.% цинка, процентное содержание массы цинка выражается по отношению к общей массе металлов, присутствующих в слое. Предпочтительно, чтобы слой кристаллизации состоял бы из ZnO. Геометрическая толщина зародышевого слоя преимущественно составляет по меньшей мере 5 нм или по меньшей мере 8 нм; преимущественно не более 15 нм или не более 12 нм. Эта толщина входит в толщину диэлектрика, который его содержит.
Также может быть полезным обеспечение одного, нескольких или каждого из металлических проводящих слоёв защитным барьерным слоем на верхней части последнего, то есть на поверхности дальнего от подложки металлического проводящего слоя. Этот слой позволяет избежать ухудшения металлического проводящего слоя, в частности, путем окисления или нитрирования. Он может включать металл, нитрид, оксид или суб-стехиометрический оксид, содержащий по меньшей мере один элемент, выбранный из Ti, Zr, Hf, V, Nb, Та, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn и AI. Наиболее предпочтительно, защитный слой содержит по меньшей мере Ti, TiOx (где х < 2), TiN, NiCr, NiCrOx, TiZrOx (TiZrOx указывает на слой оксида титана с 50 масс.% оксида циркония), или ZnAIOx (ZnAIOx указывает на слой оксида цинка с 2 до 5 масс.% оксида
алюминия). Предпочтительно, барьерный слой представляет собой так называемый "керамический" слой, то есть он получается из керамической мишени. Выбор керамического барьера может оказаться выгодным для предотвращения паразитного поглощения, что снижает эффективность оптоэлектронного устройства. Геометрическая толщина барьерного слоя преимущественно составляет по меньшей мере 0,4 или по меньшей мере 0,5 нм; преимущественно не более 7,0 или не более 6,0 нм.
В предпочтительном исполнении электрод содержит тонкий слой для улучшения однородности поверхностных электрических свойств, расположенный относительно подложки, на вершине многослойной структуры, составляющей указанный электрод. Основная функция тонкого слоя, улучшающего однородность поверхностных электрических свойств, состоит в возможности получить равномерный перенос заряда по всей поверхности электрода. Этот равномерный перенос соответствует световому потоку, излучаемому или преобразованному, что по существу эквивалентно в каждой точке поверхности. Это также дает возможность увеличить срок службы фотонных приборов, поскольку этот перенос, по существу один и тот же в каждой точке поверхности, тем самым устраняя возможные горячие пятна. Слой для улучшения однородности имеет геометрическую толщину по меньшей мере 0,5 нм, предпочтительно по меньшей мере 1,0 нм. Слой для улучшения однородности имеет геометрическую толщину не более 6,0 нм, предпочтительно не более 2,5 нм, более предпочтительно не более 2,0 нм. Слой для улучшения однородности содержит по меньшей мере металл, нитрид, оксид, карбид, оксинитрид, оксикарбид, карбонитрид или оксикарбонитрид. В более
предпочтительном исполнении тонкий слой для улучшения однородности поверхностных электрических свойств содержит по меньшей мере оксинитрид Ti, оксинитрид Zr, оксинитрид Ni, оксинитрид NiCr, нитрид Ti, нитрид Zr, нитрид Ni или нитрид NiCr.
В некоторых конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения, прозрачная подложка согласно изобретению такова, что носитель имеет функциональное покрытие, расположенное на лицевой стороне, противоположной поверхности, на которой электрод осаждается. Это функциональное покрытие может быть слоем или структурой из нескольких слоев, например, антибликовым, рассеивающим, противотуманным, грязезащитным, устойчивым к задирам или с функцией селективного поглощения.
Другим объектом настоящего изобретения является органическое электролюминесцентное устройство, содержащее прозрачную подложку, как описано выше, и систему излучающих белый свет органических электролюминесцентных слоев (система OLED), прилегающих к электроду прозрачной подложки.
Для того, чтобы система OLED излучала белый свет, она может быть образована в пределах одного органического слоя из смеси соединений, излучающих красный, зеленый, желтый и голубой свет; посредством укладки структуры трёх или четырёх органических слоев, соответствующих, соответственно, частям, излучающим красный, зеленый, желтый и синий свет или двух структур органических слоев (желтое и синие излучение); или посредством наложения трех или четырех органических слоев (красное, зеленое, синие и желтое излучение)
или двух структур органических слоев (желтое и синие излучение), связанных или не связанных с системой рассеяния света. Когда ссылаются на многослойную структуру органических слоев, она может быть непрерывной (эти структуры называются "тонкие") или разделенной слоями для транспортировки электронов и дырок (эти структуры называются "толстыми" и может быть названа "обычная высокопроизводительная органическая многослойная структура").
Выражение "белый свет" обозначает свет, цветовые координаты которого при 0°, для излучения перпендикулярно к поверхности подложки, включаются в один из восьми четырёхугольников цветности, охватывая контуры четырехугольников. Эти четырехугольники определяются на страницах с 10 по 12 стандарта ANSI_NEMA_ANSLG С78.377-2008. Эти четырехугольники показаны на рис. А1, часть 1 под названием "Графическое представление спецификации цветности продуктов SSL в таблице I, на CIE (х, у) диаграммы цветности".
Обычно, G представляет собой излучающий органический слой, преимущественно излучающий зеленый свет, В представляет собой излучающий органический слой, преимущественно излучающий синий свет, и R представляет собой излучающий органический слой, преимущественно излучающий красный свет. Последовательности GBR, RGB, BRG, RBG, GRB, BGR являются последовательностями, в которых содержатся различные излучающие слои; эти последовательности выражены по отношению к электроду, первая буква в последовательности соответствует светоизлучающему слою, наиболее удаленному от указанного электрода. Органические слои могут состоять из слоя с одним
материалом или множества слоев, каждый из отличающегося материала. Также возможно использовать системы с четырьмя излучающими слоями, где желтый цвет (обозначен буквой Y) дает возможность расширить спектральный диапазон видимого света системы OLED.
Органические электролюминесцентные устройства по настоящему изобретению могут включать в себя систему OLED, выбранную из GBR, RGB, BRG, RBG, GRB и BGR систем; предпочтительны системы GBR и RGB. Органические электролюминесцентные устройства в соответствии с настоящим изобретением могут также включать в себя систему OLED, выбранную из систем BYRG, BRYG, и их вариантов; предпочтительными являются системы BYRG или BYGR. В предпочтительном исполнении органические электролюминесцентные устройства по настоящему изобретению включают систему OLED, образованную из обычной высокоэффективной органической многослойной структуры, содержащей органические слои, отличающиеся по меньшей мере двумя различными излучающими слоями, которые имеют толщину по меньшей мере 5 нм, более предпочтительно по меньшей мере 15 нм или даже более предпочтительно по меньшей мере 30 нм.
Пример так называемой "тонкой" структуры и соответствующих материалов для изготовления так называемой "толстой" структуры описан, например, авторами Reineke et al. (NATURE, Vol. 459, 14 May 2009) или Rosenow et al. (Journal of Applied Physics, Vol. 108, 113113 (2010).
Согласно конкретному варианту осуществления органическое электролюминесцентное устройство интегрируют в остекление, двойное остекление или многослойное остекление. Также возможно объединить
несколько органических электролюминесцентных устройств.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения органические электролюминесцентные устройства заключаются по меньшей мере в один инкапсулирующий материал из стекла и/или пластика. Различные варианты осуществления органических электролюминесцентных устройств могут быть объединены.
Наконец, различные органические электролюминесцентные устройства имеют широкий диапазон применения. Настоящее изобретение особенно относится к возможностям применения этих органических электролюминесцентных приборов для изготовления одной или нескольких световых поверхностей. Термин световая поверхность включает, например, панели освещения, световые табло, световые перегородки, рабочие поверхности, теплицы, проблесковые лампы, световой фон, днища выдвижных ящиков, светящиеся крыши, сенсорные экраны, лампы, фотовспышки, светящиеся дисплейные доски, знаки безопасности, полки, освещение для салона автомобилей или кабины самолета.
Органические электролюминесцентные устройства в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно имеют в комбинации:
- CRI выше 70, предпочтительно выше 72 или выше 74,
- Deltacol ниже 2,4, предпочтительно ниже 2,0 или ниже 1,8 и
- эквивалент яркости по меньшей мере 75%, предпочтительно по меньшей мере 85% или 88%, или даже более предпочтительно по меньшей мере 90% или 95%, от яркости одного и того же устройства OLED, в этом случае оптимизированном с электродом ITO, имеющим
-
геометрическую толщину 120 нм и сопротивление на единицу площади -12 Ом/п (±0,5 Ом/п).
Органические электролюминесцентные устройства в соответствии с настоящим изобретением могут также преимущественно иметь эффективность выше 15 люмен/Вт при яркости 10000 кд/м2.
Кроме того, органические электролюминесцентные устройства в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно включают в себя электрод, имеющий сопротивление на единицу площади значительно ниже, чем в обычных электродах ITO или мультислоях с одним слоем серебра, что повышает проводимость электрода и, следовательно, эффективность устройства OLED. Сопротивление на единицу площади электрода может быть ниже 5,0 Ом/п, предпочтительно ниже 4,0 Ом/п. Это также позволяет разрабатывать устройства OLED большей площади без дополнительного армирования электрода.
Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения будут теперь описаны в качестве примеров со ссылкой на фиг. 1 и 2 и в примерах с 1 по 5. Также представлены сравнительные примеры с 1 по 12, не образующие часть изобретения.
Фиг. 1: сечение органического электролюминесцентного устройства по настоящему изобретению.
Фиг. 2: сечение другого органического электролюминесцентного устройства по настоящему изобретению.
Органическое электролюминесцентное устройство (100) по фиг. 1
содержит прозрачную подложку (1), систему OLED (2) и противоэлектрод (3), при этом прозрачная подложка (1) содержит основание (10), несущую электрод (11). Указанный электрод (11) состоит из набора слоев, содержащих первый диэлектрический слой (D1), первый металлический проводящий слой (М1), второй диэлектрический слой (D2), второй металлический проводящий слой (М2) и третий диэлектрический слой (D3).
Органическое электролюминесцентное устройство (200) по фиг. 2 содержит прозрачную подложку (1), систему OLED (2) и противоэлектрод (3), при этом прозрачная подложка (1) содержит основание (10), несущую электрод (11). Указанный электрод (11) состоит из набора слоев, содержащих первый диэлектрический слой (D1), который содержит зародышевый слой (N1), первый металлический проводящий слой (М1), барьерный слой (В1), второй диэлектрический слой (D2 ), включающий зародышевый слой (N2), второй металлический проводящий слой (М2), барьерный слой (В2), третий диэлектрический слой (D3) и тонкий слой для улучшения однородности (U). Система OLED (2) содержит, по порядку, начиная с основания (10), первый органический слой (OD4), включающий слой для переноса дырок, синий светоизлучающий слой (ЕМВ), второй органический слой (OD3), включающий слой для транспорта электронов и слой для транспорта дырок, зеленый излучающий слой (EMG), третий органический слой (OD2), включающий слой для транспорта электронов и слой для транспорта дырок, красный светоизлучающий слой (EMR) и четвертый органический слой (OD1), включающий слой для транспорта электронов. Эта система OLED называется "RGB". Один или несколько
блокирующих слоев (не показаны на фиг. 2) также можно предусмотреть в системе OLED в одном или нескольких слоев, переносящих заряд.
Различные элементы на чертежах показаны не в масштабе.
Примеры органических электролюминесцентных устройств в соответствии с настоящим изобретением представлены в таблице I, а сравнительные примеры, не составляющие часть настоящего изобретения, представлены в таблице II. Для каждой части органического электролюминесцентного устройства слои, образующие электрод и органические системы, описаны в настоящем документе: их природа и их геометрическая толщина, выраженная в нанометрах. Также задается свет, излучаемый системой OLED.
ZrigoSn-ioO представляет собой смешанный оксид Zn (90 масс.%) и Sn (10 масс.%)
Zn4sSn520 представляет собой смешанный оксид Zn (48 масс.%) и Sn (52 масс.%)
ТхО представляет собой слой ТЮг, нанесенный методом
магнетронного напыления с использованием керамической мишени.
ITO представляет собой слой оксида индия, легированного оловом.
Все органические электролюминесцентные устройства в примерах и сравнительных примерах, имеют подложку из натриево-кальциево-силикатного стекла.
Сопротивление на единицу площади электрода, выраженное в
Ом/п, как и рабочие характеристики органических электролюминесцентных устройств в примерах и сравнительных примерах, приведены в таблицах I и II. Рабочие характеристики были рассчитаны с использованием программного обеспечения SETFOS для моделирования (Semiconducting Emissive Thin Film Optics Simulator) от компании Fluxim (http://www.fluxim.ch), версия 2. Яркость ("Lum") выражается в любых единицах. Значения CRI представляют собой средние значения CRI, рассчитанные при углах 0, 10, 20,..., 80 градусах от приведенной выше формулы. Значения цветового различия ("Deltacol") также были рассчитаны по формуле, приведенной выше. Яркость также выражается относительно стандартной яркости ("Ratio") одного и того же устройства OLED, оптимизированного электродом ITO ("Reference"), для которых показатели преломления получают из файла ITO.nk, доступного в SETFOS.
Осуществление примеров показывает отличное сочетание значений яркости, CRI и Deltacol, при этом яркость выше 80, яркость, эквивалентная не менее 88% от яркости такого же устройства OLED, оптимизированного электродом сравнения ITO, CRI выше 70 и Deltacol ниже 2. Кроме того, электроды в соответствие с настоящим изобретением имеют сопротивление на единицу площади также меньше, чем в обычных электродах ITO или в многослойных электродах с одним слоем серебра, что повышает проводимость электрода, и, следовательно, эффективность устройства OLED, которая также позволяет конструировать устройства OLED большей площади без армирования электрода. Однако, для каждого из сравнительных примеров по меньшей мере один из эксплуатационных
показателей показывает недопустимую величину (подчёркнутое значение в таблице II).
Таблица I
ЭЛЕКТРОД
OLED
R/n Ом/а
ХАРАКТЕРИСТИКИ
OD4 EM OD3 EM OD2 EM OD1
Источник света
. _П| Deta-Lum CRI .
col
Lum ratio vs. ITO
Ratio Reference
Zn90Sn100 35,0
10,2
TxO 0,5
Zn90Sn10O 79,3
8,0
TxO 0,5
Zn48Sn520 10,0
В G R 112 25 74 25 92 25 42
Планк
3,5
85,1 78,7 0,82
95% Ср. пр. 1
Zn90Sn100 38,7
10,4
TxO 0,5
Zn90Sn10O 71,9
8,0
TxO 0,5
Zn48Sn520 10,0
R В G 100 25 32 25 57 25 51
Планк
3,5
86,7 79,7 1,23
95% Ср. пр. 2
Zn90Sn10O 32,0
9,8
TxO 0,5
Zn90Sn10O 74,5
8,0
TxO 0,5
Zn48Sn520 10,0
В G R 83 25 30 25 120 25 40
Излуча-гель А
3,6
88,1 74,6 1,66
99% Ср. пр. 1
Zn90Sn10O 38,7
9,7
TxO 0,5
Zn90Sn10O 70,3
8,0
TxO 0,5
Zn48Sn520 10,0
R В G 116 25 40 25 46 25 50
Излуча-гель А
3,6
86,3 76,0 1,50
95% Ср. пр. 2
Zn90Sn52O/ZnO 38,5/10,0
10,3
TxO 0,5
Zn48Sn520/ZnO 56,3/10,0
8,0
TxO 0,5
Zn48Sn520 6,6
TiN
1,5
В G R 109 25 70 25 119 25 35
Планк
3.5
81,6 81,8 1,02
92% Ср. пр. 1
Таблица II. Сравнительные примеры
ЭЛЕКТРОД
D2 I
\l\2
ITO 120,0
ITO 120,0
ITO 120,0
Ti02/ZnSnO 60,0/10,0
13,0
2,5
ZnSnO 7;0
TiN
2,0
Si3N4/SnZnO/ZnO 21,0/5,0/5,0
12,0
0,5
ITO 10
Si3N4/SnZnO/ZnO 30,0/5,0/5,0
8,0
0,5
ZnO/SnZnO/ZnO 5,0/60,0/5,0
8,0
0,5
ITO 20
Si3N4/SnZnO/ZnO 30,0/5,0/5,0
8,0
0,5
ZnO/SnZnO/ZnO 5,0/60,0/5,0
8,0
0,5
ITO 20
Si3N4/SnZnO/ZnO 23,0/7,0/2,5
9,0
0,5
ZnO/SnZnO/ZnO 5,0/45,0/5,0
8,0
0,5
ITO 22
Si3N4/SnZnO/ZnO 23,0/7,0/2,5
9,0
0,5
ZnO/SnZnO/ZnO 5,0/45,0/5,0
8,0
0,5
ITO 22
Si3Ni/SnZnO/ZnO 26,0/4,0/5,0
11,0
0,5
ZnO/SnZnO/ZnO 5,0/50,0/2,5
8,0
0,5
ITO 18
Si3N4/SnZnO/ZnO 15,0/5,0/5,0
9,0
0,5
ZnO/SnZnO/ZnO 5,0/40,0/5,0
8,0
0,5
ITO 32
Zn48 Sn520/ZnO
35,1/10,0
8,6
TxO 0,5
zn48 sn52oЈnO 49,8/10,0
9,4
TxO 0,5
Zn48Sn520 7,1
TiN
1,5
OLED
OD4 EM OD3 EM OD2 EM OD1
Источник света
В 6 R 77 25 41 25 115 25 54
Излуча-гель А
R В G 123 25 31 25 48 25 56
Излуча-гель А
В G R 45 4 6 1 50
Излуча-гель Е
В G R 87 25 120 25 59 25 35
Планк
В G R 45 4 6 1 50
Излуча-гель Е
В G R 45 4 6 1 50
Излуча-гель Е
В G R 63 25 30 25 118 25 49
Планк
В G R 45 4 6 1 50
Излуча-гель Е
В G R 102 25 33 25 46 25 65
Излуча-гель А
В G R 45 4 6 1 50
Излуча-гель Е
В G R 45 4 6 1 50
Излуча-гель Е
В G R 99 25 65 25 90 25 71
Планк
R/n Ом/п
ХАРАКТЕРИСТИКИ
Lum CRI Df-col
Lum ratio vs. ITO
Ratio |Reference
12,3
89,1 73,7 2,40
100% -
12,3
91,0 65,8 1,08
100% -
12,3
78,9 74,4 3J38
100% -
4J!
38,2 71,6 7,43
43% Cp. np 1
117
2 ' 58J3 6J54
149% Ср. np3
4,0
81,0 64J) 0,73
103% Ср. np3
4,0
85,3 79,1 2J33
94% Cp. np 1
3,8
68,4 56J) 2J53
87% Cp. np 3
3,8
78,6 78,2 ?2
88% Cp. np 1
3,4
66,9 52J> 3^92
85% Cp. np 3
3,4
56,1 60,4 4,97
71% Cp. np3
3,5
82,5 70,2 3,38
93% Cp. np 1
Кроме того, органические электролюминесцентные устройства были фактически изготовлены на основе примера 5 и сравнительных примеров 4 и 12; внешний квантовый выход (EQE) и светоотдача этих устройств были измерены при 10000 кд/м2; CRI и Deltacol этих устройств были измерены при 1000 кд/м2.
Устройство в соответствии с примером 5, в соответствии с настоящим изобретением, показало внешний квантовый выход 22,4%, светоотдачу 14 лм/Вт, CRI выше 86 и Deltacol 2,15.
Устройство по сравнительному примеру 4, но не в соответствии с настоящим изобретением, в котором электрод многослойный с одним слоем серебра, показало внешний квантовый выход 16,6%, светоотдачу 13,1 лм/Вт, CRI 61 и Deltacol 8,9.
Устройство по сравнительному примеру 12, но не в соответствии с настоящим изобретением, в котором электрод является многослойным с двумя слоями серебра, но толщина которых D2, 59,8 нм, составляет менее 65 нм, показало внешний квантовый выход 16,6%, светоотдачу 10,8 лм/Вт, CRI 82 и Deltacol 3,68.
Другие многослойные структуры в соответствии с настоящим изобретением также были исследованы на предмет влияния толщины третьего диэлектрика. Они представлены в настоящем описании в качестве примеров от 6 до 9. Только третьи диэлектрики и необязательно слой для улучшения однородности различаются в этих примерах согласно структурам, приведенным в таблице III. Эти примеры иллюстрируют предпочтительную для третьего диэлектрика толщину менее 30 нм, что позволяет использовать более низкое напряжение зажигания, которое
может свидетельствовать о преимуществе.
Таблица III
Напряжение зажигания [В] @ 10 мА/см2
Примеры
Смешанный оксид Zn-Sn 33 нм
6,2
Смешанный оксид Zn-Sn 33 нм
TiN 0,5 нм
5,9
Смешанный оксид Zn-Sn 12 нм
3,4
Смешанный оксид Zn-Sn 6 нм
3,2-3,4
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Прозрачная подложка (1) для органического электролюминесцентного устройства (100), содержащая основание (10), несущее электрод (11), при этом указанный электрод (11) состоит из набора слоев, содержащих по меньшей мере, в порядке, начиная от подложки, первый диэлектрический слой (D1), первый металлический проводящий слой (М1), второй диэлектрический слой (D2), второй металлический проводящий слой (М2), и третий диэлектрический слой (D3), причем число металлических проводящих слоев (М) в электроде (11) равно двум и третий диэлектрический слой (D3) не содержит слой на основе оксида индия, отличающаяся тем, что геометрическая толщина второго диэлектрического слоя (D2) составляет по меньшей мере 65 нм и геометрическая толщина первого металлического проводящего слоя (М1) составляет по меньшей мере 8,5 нм.
2. Прозрачная подложка по п. 1, отличающаяся тем, что геометрическая толщина второго диэлектрического слоя (D2) составляет менее 90 нм.
3. Прозрачная подложка по любому из п. 1 или п. 2, отличающаяся тем, что геометрическая толщина первого металлического проводящего слоя (М1) составляет менее 13 нм.
1.
4. Прозрачная подложка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что геометрическая толщина второго диэлектрического слоя, Tk.D2, и геометрическая толщина первого металлического проводящего слоя, Тк.М1, кроме того удовлетворяют следующему уравнению: Тк.М1 > -6,266386 + 0,1869915 * Tk.D2 + 0,0123539 * (Tk.D2 - 83,45)2 - 0,0001814 * (Tk.D2 - 83,45)3.
5. Прозрачная подложка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что отношение геометрической толщины второго диэлектрического слоя к геометрической толщине первого диэлектрического слоя, Tk.D2/Tk.D1 составляет по меньшей мере 1,90.
6. Прозрачная подложка по любому из п.п. 1-4, отличающаяся тем, что геометрическая толщина первого диэлектрического слоя, Tk.D1, составляет по меньшей мере 54 нм.
7. Прозрачная подложка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что геометрическая толщина третьего диэлектрического слоя (D3) составляет от 5 до 30 нм.
8. Прозрачная подложка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что металлические проводящие слои электрода (11) содержат серебро.
1.
9. Прозрачная подложка по любому из предшествующих пунктов,
отличающаяся тем, что общая геометрическая толщина двух
металлических проводящих слоев электрода, Тк.М1 + Тк.М2, меньше
30,0 нм.
10. Прозрачная подложка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что диэлектрические слои электрода (11) содержат соединение, имеющее показатель преломления от 1,6 до 2,5 на длине волны 550 нм.
11. Прозрачная подложка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что диэлектрические слои электрода (11) содержат соединение, выбранное из оксидов цинка, оксидов олова, оксидов титана, нитридов алюминия, нитридов кремния, смеси по меньшей мере двух из них, смешанных оксидов цинка-олова и смешанных оксидов титана-циркония-иттрия.
12. Прозрачная подложка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что ни один из диэлектрических слоев электрода (11) не содержит слой на основе оксида индия.
13. Органическое электролюминесцентное устройство (100), содержащее прозрачную подложку (1) по одному из предыдущих пунктов, и систему OLED (2), излучающую белый свет и сопряжённую с электродом (11) прозрачной подложки (1).
10.
14. Органическое электролюминесцентное устройство (100) по п. 13, отличающееся тем, что оно имеет яркость, эквивалентную по меньшей мере 85% от яркости такого же устройства OLED, оптимизированного электродом ITO, имеющим геометрическую толщину 120 нм и сопротивление на единицу площади 12 Ом/п (± 0,5 Ом/п), CRI выше 70 и Deltacol меньше 2,0.
100
vXvXvlvI^nX'XvlvIv
11110-
D3
M2 Ml
Фиг. 1
ODl
EMR
* * * 4 * Л 4 < < 4 * < 4 1
,V,V"V"V,VAV.V.V.V > \V"VAV"V> V> V.V,\V
> * " * * * *¦
t " > t fr " ь " i ь > "
* * 4 i * *
Ь " • t 1 I 1*4144
¦tVA'vWiVtViVtyt'iV.' ,*.V.V"V> V,V.V,V.\SV
• 11 1 < С < < 1 < < < 1 < 1 < < A'l'i'i'i'i'i'AVi'i'i'fVt'fV
0D2
EMG
" * * 1 i <
t <4 <44 <4 < vXv.V
003
EMB
* < • 4 * f
V4'"MVJN'" i щ i " i i < t1* t i
',V,V,V"\4V"V.V> SV,V
t"44 < 0D4
-U _
-- D3 - B2
**** *
ми M2 - N2 r.-.
D2
-Bl
fy/ii
N11 rv,
¦n PI
Фиг. 2
1/2
1/2
2/2
2/2
|
