使用超薄透明导体对有机发光二极管中的波导模式的消除

使用超薄透明导体对有机发光二极管中的波导模式的消除
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年8月3日提交的、第63/060,536号美国临时申请的权益。上述申请的公开内容通过引用全部结合到本文中。
技术领域
3.本公开涉及通过以下方式提高有机发光二极管(organic light emitting diode，oled)的发光效率的方法：消除或减少至少一种波导模式以增加oled的外量子效率，该至少一种波导模式选自由以下所组成的组：横电(transverse electric，te0)模、横磁(transverse magnetic，tm1)模、和它们的组合。


背景技术：

4.本部分提供与本公开相关的、不一定是现有技术的背景信息。
5.透明导电电极(transparent conductive electrode，tce)用于许多光电设备中，这些光电设备例如为平板电视、触摸面板、智能手机、智能眼镜、太阳能电池和有机发光二极管(oled)。有机发光二极管(oled)因其极好的柔性和美观性、低生产成本、与其它光电器件良好的兼容性等，作为柔性和透明显示器的发光单元受到了大量的关注。oled通过使用铱络合物(iridium complex)成功实现了100％的内量子效率(internal quantum efficiency，iqe)，从而证明其对于未来的节能显示器具有巨大的潜力。然而，目前可用的oled的一个主要缺点是，由于器件的外耦合效率低而导致外量子效率(external quantum efficiency，eqe)低，而器件的外耦合效率低是由几个原因引起的。
6.通常，有三个主要因素限制了oled的eqe。首先，发光材料层(emissive material layer，eml)组件中所产生的光子通过激发表面等离子体激元(surface plasmon polariton，spp)模式，在触点金属和有机堆叠之间的接合处损失。第二，光由于空气/衬底接合处的全内反射而驻留在衬底中。第三，因为形成eml的有机堆叠和厚透明导体(transparent conductor，tc)一起充当光波导，所以光以波导模式的形式被聚集。事实上，数个波导模式存在于采用厚透明导电电极的常规oled设计中，所述厚透明导电电极例如为氧化铟锡(indium tin oxide，ito)。ito是商业透明电极中应用最广泛的。因此，尽管许多常规oled可以在发光材料层(eml)组件中实现高的内部光产生效率，但这些常规oled却无法将所产生的光从一个或多个所需的显示表面有效地转移到oled的外部。
7.已经对抑制等离子体模式和从衬底有效地提取所聚集的光的方法进行了广泛研究。在oled中提取或使引导模式最少一直是最大的挑战，因为当在足够厚的结构中产生光时，形成光学模式是不可避免的。因此，在具有较厚的eml结构以产生期望量的光子与oled的光强度之间存在权衡，但增加厚度也会由于较厚的材料而增加不期望的波导模式和光聚集。对于用作阳极以确保低薄膜电阻率的常规厚度的透明导电氧化物(transparent conductive oxide，tco)也是如此，但是这种厚度进一步增加了模式限制。
8.已经努力在oled中使用光栅、栅格和波纹结构来提取波导模式。然而，这些方法很
容易突出到有机层中或产生非平面表面，从而对oled的表面平滑度或电性质产生负面影响。此外，这些方法还需要数个与常规oled制造工艺不兼容的附加制造步骤，从而增加了成本。因此，将期望找到针对oled的有效地提高光的外耦合效率的新方法。更具体地，将期望如下的一种高效的波导模式去耦器：该波导模式去耦器是简单的、可扩展的并且还容易与用于商业显示产品的常规制造工艺兼容。


技术实现要素：

9.本部分提供了本公开的总体概述，并且不是对其全部范围或其所有特征的全面公开。
10.在某些方面，本公开涉及一种提高有机发光二极管的发光效率的方法。该方法可以包括：通过在有机发光二极管内设置具有第一极性的超薄导电透明电极，来消除或减少至少一种波导模式，该至少一种波导模式选自由以下所组成的组：横电(te0)模、横磁(tm1)模、以及它们的组合。该有机发光二极管包括透明衬底，超薄导电透明电极设置在该透明衬底上。发光有源组件用于产生光子，该发光有源组件限定第一侧和相对的第二侧，其中超薄导电透明电极沿第一侧设置。第二电极具有与所述第一极性相反的第二极性，该第二电极与发光有源组件的第二侧相邻设置。因此，该方法还包括：将有机发光二极管的外量子效率提高到大于或等于约30％。
11.在一方面，有机发光二极管不含氧化铟锡。
12.在一方面，第二电极是透明电极，该透明电极包括导电氧化物膜或导电金属膜。
13.在一方面，超薄导电透明电极是金属的，并且包括银(ag)。
14.在另一方面，超薄导电透明电极还包括铜、铝(al)、钛(ti)、镍(ni)、铬(cr)、金(au)、镁(mg)、钽(ta)、锗(ge)、钯(pd)、或它们的组合。
15.在一方面，超薄导电透明电极是金属的，且包括第一层和第二层。第一层包括第一材料，该第一材料选自由以下所组成的组：铜(cu)、钛(ti)、镍(ni)、铬(cr)、金(au)、镁(mg)、钽(ta)、锗(ge)、钯(pd)、以及它们的组合。第二层包括第二材料，该第二材料选自由以下所组成的组：银(ag)、铜(cu)、金(au)、铂(pt)、以及它们的组合。
16.在一方面，超薄导电透明金属电极具有小于或等于约12nm的厚度。
17.在一方面，超薄导电透明金属电极具有大于或等于约2nm至小于或等于约10nm的厚度。
18.在一方面，发光有源组件的厚度大于或等于20nm。
19.在一方面，外量子效率(eqe)大于或等于约40％。
20.在一方面，超薄导电透明电极是金属的，并且超薄导电透明电极对于电磁波谱的具有预定波长范围的部分，具有大于或等于约60％的透明度。
21.在另一方面，从有机发光二极管出射的、电磁波谱的具有预定波长范围的所述部分显示最低角度依赖性，例如，第一预定波长范围在相对于所述有机发光二极管的、范围从约0
°
到约60
°
的视角处的变化小于或等于约20nm。
22.在一方面，发光有源组件包括：
23.发光有源层；
24.第一电荷传输层，该第一电荷传输层设置在发光有源层和超薄导电透明金属电极
之间；以及
25.第二电荷传输层，该第二电荷传输层设置在发光有源层和第二电极之间。
26.在一方面，发光层、第一电荷传输层和第二电荷传输层的组合厚度大于或等于100nm。
27.在某些其它方面，本发明涉及一种提高有机发光二极管的发光效率的方法。该方法可以包括：通过在有机发光二极管内设置具有第一极性的超薄导电透明金属电极，来消除有机发光二极管中的横电(te0)模和横磁(tm1)模。所述有机发光二极管包括透明衬底，超薄导电透明金属电极设置在该透明衬底上。发光有源组件用于产生光子，发光有源组件限定第一侧和相对的第二侧，其中超薄导电透明金属电极沿第一侧设置。第二电极具有与第一极性相反的第二极性，第二电极与发光有源组件的第二侧相邻设置，其中有机发光二极管不含氧化铟锡(ito)。该方法还包括：将有机发光二极管的外量子效率提高到大于或等于约30％。
28.在一方面，超薄导电透明金属电极包括银(ag)。
29.在一方面，超薄导电透明金属电极还包括从由以下所组成的组中选择的材料：铜(cu)、铝(al)、钛(ti)、镍(ni)、铬(cr)、金(au)、镁(mg)、钽(ta)、锗(ge)、钯(pd)、以及它们的组合。
30.在一方面，超薄导电透明金属电极包括第一层和第二层。第一层包括第一材料，第一材料选自由以下所组成的组：铜(cu)、钛(ti)、镍(ni)、铬(cr)、金(au)、镁(mg)、钽(ta)、锗(ge)、钯(pd)、以及它们的组合。第二层包括第二材料，第二材料选自由以下所组成的组：银(ag)、铜(cu)、金(au)、铂(pt)、以及它们的组合。
31.在一方面，超薄导电透明金属电极的厚度小于或等于约12nm。
32.在一方面，超薄导电透明金属电极具有大于或等于约2nm至小于或等于约10nm的厚度。
33.在一方面，外量子效率(eqe)大于或等于约40％。
34.在一方面，发光有源组件包括：
35.发光有源层；
36.第一电荷传输层，该第一电荷传输层设置在发光有源层和超薄导电透明金属电极之间；以及
37.第二电荷传输层，该第二电荷传输层设置在发光有源层和第二电极之间。
38.在一方面，发光有源层、第一电荷传输层和第二电荷传输层的组合厚度大于或等于100nm。
39.在又一些方面，本公开涉及一种有机发光二极管器件，该有机发光二极管器件包括：
40.透明衬底；
41.超薄导电透明金属电极，该超薄导电透明金属电极具有第一层和设置在第一层上的第二层，第一层包括铜，第二层包括银；
42.发光有源层，该发光有源层限定第一侧和相对的第二侧；
43.第一电荷传输层，该第一电荷传输层设置在发光层和超薄导电透明金属电极之间的第一侧上；
44.第二电荷传输层，该第二电荷传输层设置在发光层的第二侧上；以及
45.第二电极，该第二电极具有与第一极性相反的第二极性，且与第二电荷传输层相邻设置，其中有机发光器件不含横电(te0)波导模式，且有机发光二极管的外量子效率大于或等于约30％。
46.在一方面，第二电极是透明电极，该透明电极包括导电氧化物膜或导电金属膜。
47.在一方面，第二电极是透明的，并且包括第二超薄导电透明金属电极，以形成双侧发射有机发光二极管。
48.在一方面，超薄导电透明电极对于电磁波谱的具有预定波长范围的部分，具有大于或等于约60％的透明度。
49.在一方面，超薄导电透明金属电极与至少一个介电层相邻，且形成具有电极设计的组件的一部分，该电极设计选自由以下所组成的组：电介质-金属、金属-电介质、以及电介质-金属-电介质。
50.在一方面，有机发光二极管器件也不包括横磁(tm1)波导模式。
51.在一方面，有机发光二极管不含氧化铟锡(ito)。
52.在一方面，超薄导电透明金属电极包括银(ag)。
53.在一方面，超薄导电透明金属电极的第二层还包括从由以下所组成的组中选择的材料：铜(cu)、钛(ti)、镍(ni)、铬(cr)、金(au)、镁(mg)、钽(ta)、锗(ge)、钯(pd)、以及它们的组合。
54.在一方面，超薄导电透明金属电极的第一层主要由铜(cu)组成，第二层主要由银(ag)组成。
55.在一方面，超薄导电透明金属电极的厚度小于或等于约12nm。
56.在一方面，超薄导电透明金属电极具有大于或等于约2nm至小于或等于约10nm的厚度。
57.在一方面，外量子效率(eqe)大于或等于约40％。
58.在一方面，超薄导电透明金属电极对于电磁波谱的具有预定波长范围的部分，具有大于或等于约60％的透明度，且从有机发光二极管出射的、电磁波谱的具有预定波长范围的所述部分显示最低角度依赖性，例如，第一预定波长范围在相对于有机发光二极管的、范围从约0
°
到约60
°
的入射角处的变化小于或等于约80nm。
59.在一方面，发光有源层、第一电荷传输层和第二电荷传输层的组合厚度大于或等于100nm。
60.在一方面，透明衬底包括至少一个光散射元件，该至少一个光散射元件选自由以下所组成的组：折射率匹配流体、微透镜、散射体嵌入式流体、以及它们的组合。
61.根据本文所提供的描述，进一步适用的方面将变得显而易见。本概述中的描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。
附图说明
62.本文所描述的附图仅用于所选实施例而非所有可能的实施方式的说明目的，并且不旨在限制本公开的范围。
63.图1是根据本发明某些方面制备的有机发光二极管(oled)器件的示例的示意图。
64.图2a至图2e显示了基于银的薄膜和银-铜双层薄膜的膜特性(光学特性和电气特性)。图2a显示了方块电阻与种子层厚度的关系。图2b显示了方块电阻与膜厚度的关系。图2b显示了平均绝对透射率(t
ave
)与膜厚度的关系。图2d显示了针对所测量和计算的柔性透明导体(ftc)(cu-ag膜、裸ag膜和ito膜)的φ
tc
的哈克(haake)的品质因数(φ
tc
＝(t
550
)
10
/r
sh
)随膜厚度的变化。图2e显示了玻璃衬底上的超薄cu-ag膜的透射率和反射率谱(transmittance and reflectance spectra)与波长的关系(黑色虚线)、以及嵌入在oled结构中而作为阳极的超薄cu-ag膜的透射率和反射率谱与波长的关系(红色点划线)。提供了实验值、模拟值和oled器件中的模拟值。
65.图3a至图3e显示了波导模式的理论/模拟分析。图3a和图3b显示了两个有机发光二极管(oled)的波导模式(分别为te0和tm1模式)、以及在530nm下其有效折射率(n
eff,te0
和n
eff,tm1
)随有机有源层厚度(t
有机
)的变化。图3c和图3d显示了具有ito的对比oled器件和根据本公开某些方面制备的具有cu-ag膜的oled的光谱功率耗散。图3e显示了传输到每种模式的功率的百分比(％)，对于每种模式，该百分比是通过在整个波长范围内对频谱功率耗散进行积分来计算的。所述模式分别包括空气、玻璃基板(subs)、波导(w/g)和表面等离子体激元(spp)。
66.图4a至图4c显示了波导(wg)模式去除的实验验证。图4a显示了用于测试波导模式的实验装置的俯视图和横截面图的示意图。图4b显示了如下波导中所引导的光的测量强度随激发强度的变化：具有ito的对比oled器件上的波导、以及根据本公开某些方面制备的具有cu-ag膜的oled上的波导。图4c示出了在没有折射率匹配流体(index matched fluid，imf)和具有imf的情况下、从ito样品和cu-ag样品中的条带样品的横截面图观察到的光。
67.图5a至图5c显示了oled器件的性能。图5a显示了具有ito的对比oled器件的外量子效率(eqe)与电流密度的关系、以及根据本公开某些方面制备的具有cu-ag膜的oled的eqe与电流密度的关系。图5b显示了ito器件和cu-ag器件的电流密度-电压特性。图5c显示了ito器件和cu-ag器件的角度依赖电致发光光谱。
68.图6a至图6f显示了用于各种导电金属膜的种子层选择标准。对种子材料铝(al)、锗(ge)和铜(cu)进行了测试。8nm厚度的ag层沉积在0.5nm的种子层上。图6a显示了厚度为9.3nm的al种子ag膜的三维(3d)轻敲模式原子力显微镜(afm)图像的平均表面粗糙度(ra)，图6b显示了厚度为9.9nm的ge种子ag膜的三维(3d)轻敲模式原子力显微镜(afm)图像的平均表面粗糙度(ra)，图6c显示了厚度为9.0nm的cu种子ag膜的三维(3d)轻敲模式原子力显微镜(afm)图像的平均表面粗糙度(ra)。扫描尺寸为500nm
×
500nm。图6d显示了三种膜(al-ag，ge-ag和cu-ag)的绝对透射率与波长的关系。图6e显示了三种膜的介电常数(ε2)与波长的关系。图6f显示了三种膜中的每种膜的电阻率。
69.图7a至图7f评估了种子层的稳定性。该膜具有双分子层，该双分子层形成有种子层以及跟随该种子层的第二层，该第二层是8nm的ag膜。作为种子层的第一层具有0.5nm的厚度、并且包括al层、ge层或cu层。图7a至图7c显示了在不同时间的相对透射率与波长的关系，在图7a和图7c中这些时间包括：沉积时、1天、7天、12.5天、39.5天、64.5天、85.5天、113.5天，而图7b显示了在如下时间的测试：沉积时、1.5天、8天、28.5天、53.5天、74.5天和102.5天。图7d显示了铝掺杂的银膜的方块电阻与在空气中暴露的时间的关系。图7e显示了锗掺杂的银膜的方块电阻与在空气中暴露的时间的关系。图7f显示了铜掺杂的银膜的方块
电阻与在空气中暴露的时间的关系。
70.图8a至图8c显示了5nm厚的ag膜沉积在0.5nm的cu种子层上的特性。图8a显示了cu-ag膜的粗均方(rough mean squared，rms)表面粗糙度与种子层厚度的关系。5nm的ag膜沉积在cu种子层上，其中对种子层的厚度进行改变以找到最佳厚度。图8b显示了银膜(模拟和实验)和铜-银双层膜(模拟和实验)的反射率(r
ave
)与膜厚度的关系，而图8c显示了银膜(模拟和实验)和铜-银双层膜(模拟和实验)的吸光度(a
ave
)与膜厚度的关系。
71.图9a和图9b显示了氧化铟锡(ito)作为透明导电电极的理论模型。图9a显示了ito(理论和实验)的方块电阻与厚度的关系。图9b显示了150nm的ito膜的透射率和反射率谱与波长的关系。
72.图10a和图10b显示了理论品质因数(fom)的计算。图10a显示了理想银膜的所计算的方块电阻与ag膜厚度的关系、以及所计算的透射率与ag膜厚度的关系。ag膜的厚度可以在0至40nm的范围内。图10b显示了氧化铟锡(ito)层的所计算的方块电阻与ito膜厚度的关系、以及透射率与ito膜厚度的关系。
73.图11a和图11b显示了具有对比ito阳极的oled与根据本公开某些方面制备的具有cu-ag双层阳极的oled的功率分布计算。图11a显示了对于不同波长传输到每种模式的功率的百分比(％)，对于每种模式，该百分比是通过在整个波长范围上对光谱功率耗散进行积分来计算的。这些模式分别包括玻璃衬底(subs)、空气、表面等离子体激元(spp)和波导(w/g)的分数。
74.图12显示了用于波导模式分析的计算。
75.图13a和图13b显示了横电te0模和te0模式去除的数学分析。图13a显示了图12中所示的y1和y2的实部与所计算出的te0模式的有效折射率(n
eff
)的关系，而图13b显示了图12中所示的y1和y2的虚部与所计算出的te0模式的有效折射率(n
eff
)的关系。
76.图14a和14b。图14a显示了对横电te0模和te0模式去除的物理分析，其中有机层的厚度被设为200nm。图14b显示了对横磁tm1模和tm1模式去除的物理分析，其中有机层厚度被设为300nm。
77.图15a至图15d显示了一维(1d)模式曲线。各个器件具有cu-ag双层作为阳极或具有ito作为阳极。图15a显示了ito oled和cu-ag oled的tm0模式。tm0模式是表面等离子体激元(spp)模式。图15b显示了ito器件的te0模式。图15c显示了ito器件的tm1模式。图15d显示了cu-ag器件中的衬底(玻璃)模式，该衬底模式是通过数学求解计算出来的，并且显示了衬底中的场振荡。对于ito器件，玻璃模式看起来是相同的，在此未示出。ito器件具有所有spp模式、te0模式、tm1模式和衬底模式，而在cu-ag器件中不存在te0和tm1模式。有效折射率(n
eff
)为1.1673。
78.图16a和16b分别显示了ito oled和cu-ag oled的计算出的发射曲线和测量出的发射曲线。
79.图17a至图17c反映了对具有电介质-金属(dm)阳极的oled中的波导模式的分析。图17a显示了用于计算的结构。40nm和80nm厚度的ito用作电介质，且8nm厚的cu-ag膜用作金属导体。使用半无限al阴极和玻璃衬底。图17b的te0模式和图17c的tm1模式的所计算的有效折射率(n
eff
)随有机层厚度(t
有机
)变化。工作波长为530nm。
80.图18a和图18b是对具有电介质-金属(dm)阳极的oled中的波导模式的分析。图18a
的te0模式和图18b的tm1模式的所计算的有效折射率(n
eff
)随波导芯厚度(t
芯
＝t
有机
+t
阳极
)变化。工作波长为530nm。通过改变有机层厚度来获得该曲线图。对比ito和根据本公开某些方面制备的cu-ag分别被设为150nm和8nm的厚度。
81.图19a至图19c显示了对具有金属-电介质(md)阳极的oled中的波导模式的分析。图19a显示了用于计算的结构。40nm和80nm厚的ito用作电介质，且8nm cu-ag用作金属。图19b的te0模式和图19c的tm1模式的所计算的有效折射率(n
eff
)随有机层厚度(t
有机
)变化。工作波长为530nm。
82.图20a至图20b显示了对具有电介质-金属(md)阳极的oled中的波导模式的分析。图20a的te0模式和图20b的tm1模式的所计算的有效折射率(n
eff
)随波导芯厚度变化。工作波长为530nm。通过改变有机层厚度来获得该曲线图。
83.图21a至图21c显示了对具有电介质-金属-电介质(dmd)阳极的oled中的波导模式的分析。图21a显示了用于计算的结构。底部ito被设为40nm的厚度，且40nm和80nm厚度的ito用作顶部电介质。8nm的cu-ag用作金属导体。使用了半无限铝(al)阴极和玻璃衬底。图21b显示了te0模式的所计算的有效折射率(n
eff
)随有机层厚度(t
有机
)的变化，且图21c显示了tm1模式的所计算的有效折射率(n
eff
)随有机层厚度(t
有机
)的变化。工作波长为530nm。
84.图22a和图22b显示了对具有电介质-金属-电介质(dmd)阳极的oled中的波导模式的分析。图22a显示了te0模式的所计算的有效折射率(n
eff
)随波导芯厚度的变化，且图22b显示了tm1模式的所计算的有效折射率(n
eff
)随波导芯厚度的变化。工作波长为530nm。通过改变有机层厚度来获得该曲线图。底部ito层被设为40nm的厚度，而40nm和80nm的ito厚层用作顶部电介质。8nm的cu-ag厚膜用作金属导体。
85.图23a至图23c显示了对具有电介质-金属-电介质(dmd)阳极的oled中的波导模式的分析。图23a显示了用于计算的结构。40nm厚的ito用作顶部电介质。40nm和80nm厚的ito用于底部电介质，并且8nm厚的cu-ag用作金属导体。使用了半无限al阴极和玻璃衬底。图23b显示了te0模式的所计算的有效折射率(n
eff
)随有机层厚度(t
有机
)的变化，且图23c显示了tm1模式的所计算的有效折射率(n
eff
)随有机层厚度(t
有机
)的变化。工作波长为530nm。
86.图24a和图24b显示了对具有电介质-金属-电介质(dmd)阳极的oled中的波导模式的分析。图24a的te0模式的所计算的有效折射率(n
eff
)和图24b的tm1模式的所计算的有效折射率(n
eff
)随波导芯厚度变化。工作波长为530nm。通过改变有机层厚度来获得该曲线图。40nm厚的ito用作顶部电介质。40nm和80nm厚的ito用作底部电介质，8nm厚的cu-ag用作金属导体。
87.图25a至图25c显示了对具有dmd阳极的oled中的波导模式的分析。图25a显示了用于计算的结构。使用0nm和40nm的顶部ito和底部ito作为电介质以用于计算。使用8nm的cu-ag作为金属导体。使用了半无限al阴极和玻璃衬底。图25b的te0模式的所计算的有效折射率(n
eff
)和图25c的tm1模式的所计算的有效折射率(n
eff
)随芯厚度变化。工作波长为650nm。
88.图26a至图26c显示了对具有dmd阳极的oled中的波导模式的分析。图26a显示了用于计算的结构。使用了0nm厚的顶部ito(电介质)和40nm厚的底部ito(电介质)以用于计算。使用8nm厚的cu-ag作为金属导体。使用半无限al阴极和玻璃衬底。图26b的te0模式的所计算的有效折射率(n
eff
)和图26c的tm1模式的所计算的有效折射率(n
eff
)随芯厚度变化。工作波长为450nm。
89.图27a至图27c显示了对具有金属-电介质(md)阳极的oled中的波导模式的分析。图27a显示了用于计算的结构。40nm厚和80nm厚的ito用作电介质，并且8nm厚的cu-ag用作金属导体。使用了半无限al阴极和玻璃衬底。图27b的te0模式和图27c的tm1模式的所计算的有效折射率(n
eff
)随有机层厚度(t
有机
)变化。工作波长为450nm。
90.图28a和图28b显示了对具有金属-电介质(md)阳极的oled中的波导模式的分析。图28a的te0模式的所计算的有效折射率(n
eff
)随波导芯厚度变化、以及图28b的te1模式的所计算的有效折射率(n
eff
)随波导芯厚度变化。工作波长为450nm。通过改变有机层厚度来获得该曲线图。ito和cu-ag分别被设为150nm和8nm的厚度。
91.图29a至图29c显示了具有dmd阳极的oled中的波导模式的分析。图29a显示了用于计算的结构。顶部电介质厚度被设为40nm。0nm、40nm和80nm的ito用作电介质，并且8nm的cu-ag用作金属导体。使用了半无限al阴极和玻璃衬底。图29b的te0模式所计算的有效折射率(n
eff
)随有机层厚度(t
有机
)的变化、以及图29c的tm1模式所计算的有效折射率(n
eff
)与有机层厚度(t
有机
)的函数关系。工作波长为450nm。
92.图30a和30b显示了对具有dmd阳极的oled中的波导模式的分析。提供了图30a的te0模式的所计算的有效折射率(n
eff
)与波导芯厚度(t
芯
＝t
有机
+t
阳极
)的函数关系以及图30b的tm1模式的所计算的有效折射率(n
eff
)与波导芯厚度(t
芯
＝t
有机
+t
阳极
)的函数关系。工作波长为450nm。通过改变有机层厚度来获得该曲线图。将ito膜和cu-ag膜分别设为150nm和8nm的厚度。
93.图31a至图31c显示了对具有双面发射能力的oled的波导模式的分析、或者对具有根据本公开某些方面的cu-ag或具有对比ito电极的透明oled的一个实施例的波导模式的分析。图31a显示了具有ito或cu-ag电极的透明oled的示意图。阳极和阴极是ito或cu-ag。图31b为te0模式的所计算的有效折射率(n
eff,te0
)随波导的有机层厚度的变化，而图31c中显示了tm0模式的所计算的有效折射率(n
eff,tm0
)随波导的有机层厚度的变化。ito膜和cu-ag膜分别被设为50nm和8nm的厚度。
94.图32a至图32d显示了对具有ito的透明oled和具有cu-ag电极的透明oled(例如，双发射oled)的模式分析。图32a和32b分别显示了具有对比ito电极的透明oled和具有根据本公开某些方面制备的cu-ag电极的透明oled的示意图。有机层包括hil(moo3)、htl(tapc)、eml(在cbp中掺杂有10％的绿光铱配合物(ir(ppy)2acac))、以及用于两个上述器件的etl(tpbi)。50nm厚的ito用于ito透明oled，并且5nm厚的cu-ag膜用于cu-ag的透明oled。图32c和图32d显示了在传播方向上的光谱功率耗散与波数的关系。图32c显示了两种波导模式，te模式和tm模式。图32d未显示出任何波导模式。在ito透明oled和cu-ag透明oled中均存在玻璃模式。
95.图33显示了ito和cu-ag的透明双面发射oled中的每种模式的能量分数。图33中的ito和cu-ag分别是指对比ito透明oled和基于cu-ag的透明oled。w/g模式是指波导模式。与具有厚铝阴极的单面发射oled不同，表面等离子体激元(spp)模式因为没有铝阴极而不存在。cu-ag的透明oled由于消除了波导模式而不具有波导部分。ito透明oled表现出大的波导部分，从而意味着大量的光被聚集在ito透明oled的内部。cu-ag透明oled具有在玻璃模式下很容易被提取的很大一部分光。
96.贯穿这些附图的数个附图，相应的附图标记标示相应的部件。
具体实施方式
97.提供了多个示例实施例，使得本公开将是全面的，且将向本领域技术人员充分传达范围。阐述了诸如具体组成、部件、设备和方法的示例等许多具体细节，以提供对本公开实施例的透彻理解。对于本领域技术人员来说，以下内容将是显而易见的：不需要采用具体细节；可以以许多不同的形式来体现示例实施例；且这些示例实施例都不应被解释为对本公开的范围进行限制。在一些示例实施例中，没有详细描述众所周知的过程、众所周知的器件结构和众所周知的技术。
98.本文中所使用的术语仅出于描述特定示例实施例的目的，而并不旨在进行限制。如本文所使用的，除非上下文另有明确指示,否则单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该”也可以旨在包括复数形式。术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包括(including)”和“具有(having)”是包括性的，并因此指定存在所陈述的特征、元件、组成、步骤、整体、操作和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。尽管开放式术语“包括(comprising)”应被理解成用于描述和主张本文所阐述的各种实施例的非限制性术语，但在某些方面，替代地，该术语可替代地被理解为更具限制性和约束性的术语，例如“由
……
组成”或“主要由
……
组成”。因此，对于陈述了组成、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或处理步骤的任何给定实施例，本公开还具体地包括由以下项组成或主要由以下项组成的实施例：这种所陈述的组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或处理步骤。在“由
……
组成”的情况下，替代实施例不包括任何附加的组成、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或处理步骤，而在“主要由
……
组成”的情况下，在实质上影响基本特征和新颖特征的任何附加组成、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或处理步骤被排除在这种实施例之外，但是在实质上不影响基本特征和新颖特征的任何组成、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或处理步骤可以被包括在该实施例中。
99.本文所描述的任何方法步骤、过程和操作除非被特别指定为执行顺序，否则不应被解释为必须要求它们以所论述或示出的特定顺序执行。还应当理解的是，除非另有说明，否则可以采用附加的步骤或替代的步骤。
100.当部件、元件或层被称为：位于另一元件或层“上”、“接合到”另一元件或层、“连接到”另一元件或层、或“耦接到”另一元件或层时，该部件、元件或层可以直接位于另一部件、元件或层上，直接接合到另一部件、元件或层，直接连接到另一部件、元件或层，或直接耦接到另一部件、元件或层，或者可以存在中间元件或层。相比之下，当元件被称为“直接位于”另一元件或层上、“直接接合到”另一元件或层、“直接连接到”另一元件或层、或“直接耦接到”另一元件或层时，可能不存在中间元件或层。用于描述多个元件之间的关系的其他词语应当以类似的方式来解释(例如，“在
……
之间”对比“直接在
……
之间”、“与
……
相邻”对“直接与
……
相邻”等)。如本文所使用的，术语“和/或”包括多个相关联的所列项中的一个或多个项中的任何项和所有组合。
101.尽管本文中可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种步骤、元件、部件、区域、层和/或部分，但是除非另有指示，否则这些步骤、元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语所限制。这些术语可以仅用于将一个步骤、一个元件、一个部件、一个区域、一个层或一个部分与另一步骤、另一元件、另一部件、另一区域、另一层或另一部分区分开。除非上下文明确指出，否则诸如“第一”、“第二”和其他数字术语等术语在本文中使用时并不暗示次
序或顺序。因此，在不脱离示例实施例的教导的情况下，以下所论述的第一步骤、第一元件、第一部件、第一区域、第一层或第一部分可以被称为第二步骤、第二元件、第二部件、第二区域、第二层或第二部分。
102.为了便于描述，在本文中可以使用空间或时间相对术语，来描述如图所示的一个元件或特征与一个或多个另一元件或特征的关系，所述空间或时间相对术语例如为“在
……
之前”、“在
……
之后”、“在
……
内部”、“在
……
外部”、“在
……
下面”、“在
……
下方”、“在
……
下部”、“在
……
上方”、“在
……
上部”。空间或时间相对术语可以旨在包括设备或系统在使用或操作时的除图中所描绘的方位以外的不同方位。
103.贯穿本公开，数值表示近似测量或对范围的限制，以涵盖与给定值的微小偏差、和具有大约提到的值的实施例以及具有准确提到的值的实施例。除了在具体实施方式的结尾处提供的工作示例之外，本说明书(包括所附权利要求书)中(例如，量或条件)的参数的所有数值应被理解为在所有情况下由术语“约”修饰，无论“约”是否实际出现在该数值之前。“约”表示所陈述的数值允许一些轻微的不精确(其中，在一定程度上接近该值的精确度；近似或合理地接近该值；几乎)。如果由“约”所提供的不精确性在本领域中没有被理解为具有这种普通含义，则本文使用的“约”至少表示测量和使用这些参数的普通方法可能产生的变化。例如，“约”可以包括如下变化：小于或等于5％、可选地小于或等于4％、可选地小于或等于3％、可选地小于或等于2％、可选地小于或等于1％、可选地小于或等于0.5％、以及在某些方面可选地小于或等于0.1％。
104.另外，公开的范围包括公开的在整个范围内的所有值和进一步划分的范围，该整个范围包括针对这些划分范围给出的端点和子范围。
105.现在将参考附图更全面地描述示例实施例。
106.在各个方面，本公开考虑提高有机发光二极管器件的性能的方法，该性能例如为发光效率(例如，外量子效率(eqe))。例如，根据本公开某些方面的增加有机发光二极管的发光效率的方法可以包括：从有机发光二极管(oled)器件中消除或减少至少一种波导模式。通常，波导模式可以与横电波(或者称为h波)有关，其中，电矢量(e)与传播方向垂直。横磁波(或者称为h波)也可以形成波导模式，其中，电矢量(e矢量)与传播方向垂直。在常规oled中，仅存在3种模式：横电te0模、横磁tm0模和横磁tm1模。因此，在某些方面，通过本方法消除或减少的波导模式可以选自由如下项所组成的组：横电te0模、横磁tm0模、横磁tm1模、和它们的组合。tm0波被认为是表面等离子体激元(spp)模式，而te0波和高阶tm(tm1)波通常被认为是所谓的波导模式。因此，在某些方面，通过本方法消除或减少的波导模式可以选自由如下项所组成的组：横电te0模、横磁tm1模、和它们的组合。tm0波被认为是表面等离子体激元(spp)模式，而te0波和高阶tm(tm1)波通常被认为是所谓的波导模式。在某些变型中，本方法可以提供如下的oled器件设计：该oled器件设计消除了横电te0模和横磁tm1模这两者。
107.根据本公开某些方面的一种对至少一种波导模式进行去耦的方法包括：通过将具有第一极性的超薄导电透明金属电极设置到oled中，来重新设计常规的有机发光二极管(oled)器件结构。超薄导电透明金属电极可以用作代替常规透明导电电极(例如，氧化铟锡(ito)透明导电电极)的替代物。以这种方式，如以下将进一步描述的，与使用ito或其它常规透明导电电极的常规oled相比，可以显著增加有机发光二极管的例如由外量子效率(eqe)表示的增加发光效率。
108.图1显示了有机发光二极管(oled)20器件的非限制性示例，该oled器件可以根据本公开某些方面来制备。该oled 20包括衬底30，该衬底对于电磁波谱的具有预定波长范围的部分中的光可以是透明的，例如，对于可见光光谱的光或可见光光谱的一部分中的光可以是透明的。可见光通常具有范围从约390nm到约750nm的波长(其中，较短波长对应于紫色，贯穿多种颜色的光谱而到达较长波长的红色)。衬底30可以由对可见光大体上透明的材料形成，这些材料例如为玻璃(如石英玻璃)、石英、或透明聚合材料(如丙烯酸酯和聚碳酸酯等)。
109.oled 20还包括发光组件32。如本领域技术人员所认识到的，发光组件32可被视为有机层，该有机层包括能够进行电致发光以产生光子的至少一个层。发光组件32可以包括多个层(例如，两个层或更多个层)。例如，发光组件32可以包括发光有源层40，该发光有源层限定第一侧42和相对的第二侧44。发光组件32还可以包括至少一个第一电荷传输层46和可选的第二电荷传输层48，该至少一个第一电荷传输层沿第一侧42设置，该第二电荷传输层沿第二侧44设置。当通过向一对周围电极施加电能而激活该器件时，第一电荷传输层46可以传输电子空穴(空穴传输层(hole transport layer，htl))，而第二电荷传输层48可以传输电子(电子传输层(electron transport layer，etl))，该一对周围电极促进从发光有源层40形成光子并传输所述光子。本领域技术人员应理解，oled 20的发光组件可以具有不同的设计和配置，如本领域中已知，这些设计和配置包括：省略所论述的多个层中的一个层或多个层。例如，尽管未示出，但发光组件32可以是双层结构，该双层结构包括被选择用于产生电子的发光有源层40，而单个第一电荷传输层46可以被选择为是产生电子空穴的导电材料。另外，发光组件32还可以包括一个或多个空穴注入层(hole injection layer，hil)、和一个或多个电子注入层(electron injection layer，eil)等。
110.发光有源层40可以由电致发光材料形成。oled通常由小分子oled(small molecule oled，smoled)或聚合物oled(polymer oled，poled)形成，该smoled在有机发光有源层40中具有荧光或磷光的小有机分子，该poled在有机发光有源层40中使用有机聚合物。smoled可以具有由各种不同分子形成的有机层。电致发光材料可以包括有机金属螯合物，例如三(8-羟基喹啉)铝(tris(8-hydroxyquinoline)aluminum，alq3)、铂八乙基卟啉(platinum octaethyl porphyrin，ptoep)、三(2-苯基吡啶)合铱(iridium-pyridine，ir(ppy)3)、4,4'-二(n-咔唑)-1,1'-联苯(4,4'-bis(n-carbazolyl)-1,1'-biphenyl，cbp)、n,n'-二苯基-n,n'-二(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(n,n
’‑
di-[(1-napthalenyl]-n,n
’‑
diphenyl]-(1,1
’‑
biphenyl)-4,4
’‑
diamine)，α-tpd)、n,n-二苯基-n,n-二(3-甲基苯基)-1,1-联苯-4,4-二胺(n,n-diphenyl-n,n-di(3-methylphenyl)-1,1-biphenyl-4,4,-diamine，tpd)、其它荧光和磷光染料、以及共轭树枝状化合物等。更具体地，常用的用于smoled的荧光材料包括用于蓝色光的dpvbi(4,4'-二(2,2'-二苯乙烯基)-1,1'-联苯)或二[2-((氧代)二苯基膦基)苯基]醚(bis-(2-(diphenylphosphino)phenyl)ether oxide，dpepo)、用于绿色光的掺杂有dmqa(n,n'-二甲基喹吖啶酮)或1,3-双(n-咔唑基)苯(1,3-bis(n-carbazolyl)benzene，mcp)的alq3、用于黄色光的3,3-二(9h-咔唑-9-基)联苯(3,3-di(9h-carbazol-9-yl)biphenyl，mcbp)、用于红色光的掺杂有dcjtb(4-(二氰基亚甲基)-2-叔丁基-6(1,1,7,7-四甲基久洛因-9-烯基)-4h-吡喃)或4,4'-二(9-咔唑)-1,1'-联苯(4,4'-bis(9-carbazolyl)-1,1'-biphenyl，cbp)的alq3、以及用于白色光的掺杂有的
dpvbi的salq(双(2-甲基-8-喹喔啉)-(三苯基甲硅烷氧基)铝(iii))。磷光化合物可以包括掺杂有各种有机金属铱络合物的pvk(聚(n-乙烯基咔唑))。数个示例包括：用于绿光的绿光铱配合物((ppm)2ir(acac))、用于蓝光的蓝色磷光嘧啶铱(ⅲ)配合物((dfppm)2ir(cn)(pph3))、用于红光的红光铱配合物((dpq)2ir(acac))、和用于黄光的(mppz)2ir(acac)。poled与smoled相类似，但发光层和可选的空穴传输层包括有机聚合物材料。poled发光层聚合物可以包括ppp(聚(对亚苯基))、pf(聚(氟))、pt(聚(噻吩))和ppv(聚(对亚苯基亚乙烯基))、以及它们的衍生物。
[0111]
发光有源层40可以由一个或多个层形成。在一个变型中，发光有源层40的厚度可以大于或等于约15nm且小于或等于约200nm。如以上所论述的，较厚的发光有源层40可用于增加所产生的光子的量，并因此增强从oled 20出射的光的强度。
[0112]
第一电荷传输层46可以由传输电荷(例如，电子空穴或htl)的材料形成。作为非限制性示例，第一电荷传输层46可以包括有机材料，如4,4'-环己基二[n,n-二(4-甲基苯基)苯胺](4,4'-cyclohexylidenebis[n,n-bis(4-methylphenyl)benzenamine]，tapc)、n,n-二苯基-n,n-二(3-甲基苯基)-1,1-联苯-4,4'-二胺(n,n-diphenyl-n,n-di(3-methylphenyl)-1,1-biphenyl-4,4,-diamine，tpd)、n,n'-二-[(1-萘基]-n,n'-二苯基]-(1,1'-联苯基)-4,4'-二胺)(n,n'-di-[(1-napthalenyl]-n,n'-diphenyl]-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine)，α-tpd)、以及1,4-双(1-萘基苯基氨基)联苯(1,4-bis(1-naphthylphenylamino)biphenyl，npb)等。通过示例，对于poled htl层而言，材料可以是pedt:pss(聚乙烯二氧噻吩聚苯乙烯磺酸盐)或pedot(聚(3,4-乙烯基二氧噻吩))。如将理解的，第一电荷传输层46可以具有一个或多个层。在一个变型中，第一电荷传输层46的厚度可以为大于或等于约10nm且小于或等于约100nm。
[0113]
第二电荷传输层48可以由用作电荷(例如，电子)传输层或etl的材料形成。例如，第二电荷传输层48可以由如下材料形成：2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑)(pbd)、三(8-羟基喹啉铝(alq3)、和/或1,5-三(n-苯基苯并咪唑-2-基)苯(tpbi)。如将理解的，第二电荷传输层48可以具有一个或多个层。在一个变型中，第二电荷传输层48的厚度可以为大于或等于约10nm且小于或等于约500nm。
[0114]
在某些变型中，发光组件32的厚度大于或等于15nm，可选地大于或等于约20nm，可选地大于或等于约50nm，可选地大于或等于约100nm，可选地大于或等于约150nm，可选地大于或等于约200nm，该发光组件的厚度包括多个层中的所有层的组合厚度，所述多个层包括发光有源层40、第一电荷传输层46、和/或第二电荷传输层48。如本领域技术人员应理解的，较厚的发光组件32可以提供较多的光输出(例如，所产生的光子)、以及由oled 20产生的更大的光强度，并因此可以期望提高性能。此外，根据本公开某些方面，没有必要减小发光组件32的厚度来减少波导模式和spp耦合。
[0115]
根据本公开各个方面，oled 20还可以包括具有第一极性的超薄导电透明金属电极50，该超薄导电透明金属电极设置在衬底30和发光组件32之间，例如，与第一电荷传输层46(例如，空穴传输层)相邻。在所示的oled 20中，电极50用作可在相邻的第一电荷传输层46中产生电子空穴的阳极。已经发现，将超薄导电透明金属电极50(特别是作为透明导电电极(如ito或氧化铟锌(izo))的替代物)结合到oled 20中，出乎意料地消除了某些不期望的波导模式并提高了oled的发光效率。以这种方式，根据本公开某些方面制备的oled的外量
子效率(eqe)可以大于或等于约25％，可选地大于或等于约30％，可选地大于或等于约35％，可选地大于或等于约40％，可选地大于或等于约45％，以及可选地大于或等于约50％。具有厚ito电极的对比oled在没有任何外耦合结构的情况下，通常具有约20％的eqe。在某些变型中，在假设内量子效率(iqe)为100％的情况下，eqe的范围可以从大于或等于约25％到小于或等于约75％，可选地从大于或等于约30％到小于或等于约75％。在其它变型中，在iqe较低(例如，约63％)的情况下，eqe可以可选地从大于或等于约20％到小于或等于约50％。
[0116]
在某些方面，本方法可以通过将光散射元件嵌入到透明衬底中，来将有机发光二极管的外量子效率提高到以上所规定的水平，例如提高到大于或等于约30％。随着所引导的te模式和tm1模式被消除，更多内部产生的光变成“玻璃模式”或衬底模式，这样，可以在衬底中嵌入光散射元件以帮助使光从衬底发出。光散射元件可以是折射率匹配流体(index matched fluid)、微透镜、和散射体嵌入式流体等。
[0117]
从oled外耦合的角度来看，认为本公开提供了oled的完全波导模式消除的第一说明。先前，使用波纹、网格或屈曲方法来使波导模式最少，并因此使该波导模式的生成和去耦合最少。在本公开的背景中，考虑到完全消除波导模式的能力而不再关注对波导模式的去耦合。
[0118]
郭(guo)等人的名称为“用于光电和光子应用的超薄掺杂的贵金属膜”的第10,475,548号的美国专利描述了超薄的连续导电金属层及其制备方法，所述超薄的连续导电金属层可潜在地用作本oled 20中的导电透明金属电极50，该专利的相关部分通过引用结合到本文中。
[0119]
薄金属膜(如包括银(ag)的那些薄金属薄膜)由于银在电磁波谱的可见光部分中的极好导电率和低光学损耗而被广泛使用。基于金属膜的透明导体需要连续但具有大大低于光学趋肤深度(skin depth)(例如，对于ag而言，在530nm波长处趋肤深度为约20nm)的厚度，以实现高的光透射率。然而，如在第10,475,548号美国专利中所论述的那样，薄银膜难以获得且在沉积期间或沉积之后大多形成不连续的膜。因此，薄银膜容易在氧化物衬底上以3d岛状(岛状生长(volmer-weber))模式生长，这导致高电阻和光散射损失。然而，根据在第10,475,548号美国专利中所描述的技术，通过适当选择种子材料并优化种子层厚度，可以形成薄或超薄且光滑的、包括银的膜，该膜具有低光学损耗(高透明度)和低电阻这两者。
[0120]
在某些方面，用作超薄导电透明金属电极50的导电薄膜可以包括导电金属，例如银(ag)，该导电金属大于或等于总膜组成的约80原子百分数(atomic％)。如本文所使用的，术语“组成”和“材料”可互换使用，以广义地指至少包含一种或多种优选化学化合物的物质，但该物质也可以包括另外的物质或化合物(包括杂质)。该薄膜还可选地包括与主导电金属(例如，ag)不同的导电金属。在某些变型中，该不同的导电金属可以包括铜(cu)、铝(al)、钛(ti)、镍(ni)、铬(cr)、金(au)、镁(mg)、钽(ta)、锗(ge)、钯(pd)、金(au)、或它们的组合。在某些优选的变型中，第二导电金属是铜(cu)，使得形成银(ag)和铜(cu)的合金。在某些优选的变型中，该薄膜是多层结构，其中第一层包括诸如铜(cu)等导电金属，第二层沉积在第一层上，该第二层可以包括银(ag)。例如，沉积的cu在用作种子层时具有比al更低的均方根(root mean square，rms)粗糙度，并且cu在玻璃衬底上为ag原子形成更好的更高密度的成核位点，从而显示出cu-ag优于al-ag的更好性能，如将在以下进一步论述的。然而，
考虑了可使薄透明金属膜连续且平滑的任何策略，例如合金、种子层、或其它策略(例如，化学组装单层)。
[0121]
在替代变型中，可以使用包括高导电性元素的其他导电光滑薄膜，所述高导电性元素例如为金(au)或铜(cu)，所述高导电性元素还可以与另一导电金属形成合金。在某些变型中，导电膜可以包括这些可替代高导电性元素中的一种、以及一不同的第二导电金属；这些可替代高导电性元素中的该一种大于或等于薄膜总组成的约80原子百分数，该第二导电金属以大于薄膜总组成的0原子百分数且小于或等于薄膜总组成的约20原子百分数存在。在某些变型中，该不同的第二导电金属可以包括铝(al)、钛(ti)、镍(ni)、铬(cr)、金(au)、镁(mg)、钽(ta)、锗(ge)、钯(pd)、金(au)、或它们的组合。因此，在可替代的方面，可以将对高导电性银化合物的论述理解为也适用于其它高导电性元素，例如，金和铜等。
[0122]
在超薄导电透明金属电极50包括第一导电金属(例如，银)和第二导电金属(例如，铜)的合金的情况下，该第二导电金属可以以大于总薄膜组成的0原子百分数至小于或等于总薄膜组成的约20原子百分数存在，余量为第一导电金属(例如，银)。包含超过20原子百分数的第二导电金属(例如，铜或铝)的量可能不利地降低银基膜(silver-based film)的光学损耗、导电性、和/或透明度。
[0123]
在某些变型中，第二导电金属可选地以大于或等于总薄膜组成的约1原子百分数且小于或等于总薄膜组成的约20原子百分数存在，而主导电金属(例如，银)可以以大于或等于总薄膜组成的约80原子百分数且小于或等于总薄膜组成的约99原子百分数存在。在某些变型中，第二导电金属可选地以大于或等于总薄膜组成的约1原子百分数且小于或等于总薄膜组成的约15原子百分数存在，而主导电金属(例如，银)可以以大于或等于总薄膜组成的约85原子百分数且小于或等于总薄膜组成的约99原子百分数存在。在其它变型中，第二导电金属可选地以大于或等于总薄膜组成的约2原子百分数且小于或等于总薄膜组成的约10原子百分数存在，而主导电金属(例如，银)可以以大于或等于总薄膜组成的约90原子百分数且小于或等于总薄膜组成的98原子百分数存在。
[0124]
在某些变型中，超薄导电透明金属电极50可以由多层导电金属膜(例如，双层膜)形成，该多层导电金属膜包括基底种子层，该基底种子层具有沉积在该基底种子层上的导电金属。导电金属可以是以上所描述的那些金属(包括合金)中的任何一种，例如，第一层(例如，种子层)可以包括从由以下项所组成的组中选择的导电金属：铜(cu)、钛(ti)、镍(ni)、铬(cr)、金(au)、镁(mg)、钽(ta)、锗(ge)、钯(pd)、以及它们的组合。第二层沉积在种子层上，并且可以包括从由以下项所组成的组中选择的导电金属：银(ag)、铜(cu)、金(au)、铂(pt)、以及它们的组合。在某些变型中，第一层可以包括铜(cu)，而第二层可以包括银(ag)或其合金。
[0125]
在某些方面，“超薄”膜意味着该膜的厚度小于或等于约12nm，可选地小于或等于约11nm，可选地小于或等于约10nm，可选地小于或等于约9nm，可选地小于或等于约8nm，可选地小于或等于约7nm，可选地小于或等于约6nm，可选地小于或等于约5nm，可选地小于或等于约4nm，以及在某些方面，可选地小于或等于约3nm。在某些变型中，超薄的厚度可以大于或等于约2nm且小于或等于约12nm；可选地大于或等于约2nm且小于或等于约10nm。在某些变型中，超薄膜的厚度大于或等于约5nm且小于或等于约10nm。
[0126]
在超薄导电透明金属电极50可以由多层导电金属膜(例如，双层膜)形成的变型
中，该多层导电金属膜包括基底种子层，该基底种子层直接沉积在衬底上、且具有沉积在该基底种子层上的一种或多种导电金属。多层膜将具有落入以上针对超薄厚度所论述的范围内的总厚度。第一层(例如，种子层)可以具有如下的一个单层的厚度(或一个分子的厚度的尺寸：小于或等于约4nm，例如，约大于或等于约0.1nm且小于或等于3nm，可选地大于或等于约0.1nm且小于或等于2nm，可选地大于或等于约0.1nm且小于或等于0.5nm。在某些变型中，第一层仅包括铜(cu)，例如主要由铜和任何不可避免的杂质组成。第二层(例如，包括银(ag)或银合金)的厚度可以为大于或等于约2nm且小于或等于约10nm、或处于以上所论述的任何其他范围。在某些变型中，第一层(例如，种子层)可以主要由铜(cu)和任何不可避免的杂质组成。类似地，第二层可以主要由银(ag)和任何不可避免的杂质组成。
[0127]
在双层系统中，由铜形成的种子层在某些应用中比铝表现的更好，例如，如以下在图6a至图6f的情况中所论述的。例如，衬底上包括铜的种子层提供了具有更薄的覆盖膜(包括银)的能力。作为种子层，铜显示了比铝低得多的根据afm测量的均方根(rms)粗糙度，并且铜在玻璃衬底上形成更好质量/更高密度的成核位点(在其上可以沉积银原子)，因此显示了cu-ag优于al-ag的更好性能。
[0128]
在各个方面，形成超薄导电透明金属电极50的连续导电薄膜可以具有光滑的表面。所谓“光滑的”表面是指所测量的表面粗糙度(例如，从峰值到谷值)的均方根(rms)小于或等于总膜厚度的约25％，可选地小于或等于总膜厚度的约20％，可选地小于或等于总膜厚度的约15％，可选地小于或等于总膜厚度的约14％，可选地小于或等于总膜厚度的约13％，可选地小于或等于总膜厚度的约12％，可选地小于或等于总膜厚度的约11％，可选地小于或等于总膜厚度的约10％，可选地小于或等于总膜厚度的约9％，可选地小于或等于总膜厚度的约8％，可选地小于或等于总膜厚度的约7％，可选地小于或等于总膜厚度的约6％，以及在某些变型中，可选地小于或等于总膜厚度的约5％。
[0129]
如本领域技术人员所理解的，确定膜的光滑度是相对的且取决于膜的总厚度，其中，如果膜较厚，则更大的均方根(rms)表面粗糙度仍然可以被认为是光滑的。在某些变型中，连续导电薄膜的光滑表面的表面粗糙度为小于或等于约1nm均方根(rms)，其中该膜的总厚度为至少约10nm。在其它变型中，光滑表面的表面粗糙度为小于或等于约0.5nm均方根(rms)，其中该膜的总厚度为至少约10nm。
[0130]
本公开的导电薄膜包括ag和第二导电金属(如cu)，且该导电薄膜的方块电阻可以为小于约50欧姆/平方(ohm/square，ω/
□
)，可选地小于或等于约40欧姆/平方，可选地小于或等于约30欧姆/平方，可选地小于或等于约25欧姆/平方，可选地小于或等于约20欧姆/平方，可选地小于或等于约15欧姆/平方，可选地小于或等于约10欧姆/平方，可选地小于或等于约5欧姆/平方，可选地小于或等于约4欧姆/平方，可选地小于或等于约3欧姆/平方，可选地小于或等于约2欧姆/平方，可选地小于或等于约1欧姆/平方。
[0131]
具有较大负介电常数的导电金属膜(例如，银基膜)有助于加强对oled中的任何波导模式形成进行抑制。在某些变型中，可以使用具有从-30到2.25的介电常数的银基膜来进行模式消除，其中2.25是玻璃衬底的介电常数。低于玻璃衬底的介电常数的正介电常数水平理论上也适用于模式消除，因为其可以将波导模式的有效折射率降低到低于玻璃衬底的有效折射率。
[0132]
形成超薄导电透明金属电极50的导电薄膜能够透射电磁波谱的选定部分，并因此
是透明的。透明度通常可以被理解为意味着：预定目标波长或波长范围(其可以是偏振的或非偏振的)的光/能量中的大于或等于约70％穿过导电薄膜或其他部件。在某些变型中，目标波长(或波长范围)有大于或等于约75％穿过该部件，可选地大于或等于约80％穿过该部件，可选地大于或等于约85％穿过该部件，可选地大于或等于约90％穿过该部件，可选地大于或等于约95％穿过该部件，可选地大于或等于约97％穿过该部件，可选地大于或等于约98％穿过该部件，以及在某些变型中，可选地一个或多个目标波长有大于或等于约99％穿过导电薄膜或其它部件。
[0133]
在某些方面，连续导电薄膜可以是柔性的(例如，能够弯曲而无机械性损伤)。
[0134]
oled 20还包括第二电极60，该第二电极具有与超薄导电透明金属电极50的第一极性相反的第二极性。第二电极60被设置成与第二电荷传输层48相邻。第二电极可以用作阴极，并因此当施加电压或电流时，该第二电极在相邻的第二电荷传输层48中产生电子。在某些变型中，第二电极60可以是透明的，然而在可替代的方面，第二电极60可以是半透明或不透明的。在这两种情况下，可以通过本方法去除波导模式。在第二电极60不透明的变型中，该第二电极可以由导电材料形成，该导电材料例如为铝、银、钡和钙等。这种oled设计可以提供单侧发光。在一个变型中，第二电极60的厚度可以是大于或等于约50nm且小于或等于约200nm。在其它变型中，第二电极60是透明的，使得oled 20是透明的并因此可以实现更高的eqe。作为示例，第二电极60可以由如下材料形成：具有与如在超薄导电透明金属电极50的背景中所论述的相同性质的相同材料。这种设计提供了可从两个相对侧观看的双侧发光oled或透明oled。
[0135]
如图1所示，当向超薄导电透明金属电极50和第二电极60施加电能时，可以在发光组件32的内部产生电磁波或光70。内部产生的光70可以被导向由第一电极50限定的观看表面72。如以上所描述的，通过引入超薄导电透明金属电极50，可以对oled 20的一个或多个波导模式去耦合，或者可以使该oled的一个或多个波导模式最少，使得更大量的内部产生的光70穿过第一电极50、并离开oled 20的观看表面72，以生成所发射的光波74。如以上所提及的，来自oled 20的所发射的光波74可以处于可见光范围内，并因此具有范围从约390nm到约750nm的波长。在电磁辐射的可见光范围中，在约625nm到740nm的范围内的波长是红色；橙色处于约590nm到约625nm；黄色处于约565nm到约590nm；绿色处于约520nm到约565nm；蓝色或青色处于约500nm到约520nm；蓝色或靛蓝处于约435nm到约500nm；且蓝紫色处于约380nm到约435nm。值得注意的是，如本文中所使用，蓝色可以涵盖蓝色/青色、蓝色/靛蓝、以及蓝紫色。白光通常是可见光范围中的所有颜色的混合。作为示例，来自oled 20的所发射的光波74可以显示这些颜色中的任何颜色。
[0136]
图1中显示了oled 20中横电模(te)和横磁模(tm)的传播方向。跟随在横电模(te)和横磁模(tm)之后的整数指示波导内的波模式。在发光有源层40处产生的光激发了两种传播波导模式(te模和tm模)，其中电场平行于te模的堆叠且垂直于tm模的堆叠。竖直传播光70被导向衬底30和/或从顶部的第二电极(例如，阴极)60反射向衬底30。因此，传播光70穿过超薄导电透明金属电极50、衬底30和空气68而逸出oled，以产生对观察者可见的所发射的光74。因此，在某些方面，所消除或减少的波导模式可以选自由如下所组成的组：横电(te0)模、横磁(tm0)模、横磁(tm1)模、以及它们的组合。在某些变型中，所述方法包括：消除至少一种波导模式，该至少一种波导模式选自由如下所组成的组：横电(te0)模、横磁(tm0)
模、横磁(tm1)模、以及它们的组合。在某些变型中，所消除的波导模式至少是横电(te0)模和横磁(tm1)模。否则，如图1所示，这些波导模式的存在将使得光从oled 20的侧面78出射，而不是从所期望的观看表面72出射。在一个示例中，在常规oled中，可以通过消除一种或多种波导模式而节省大于所产生的光的约16％，并且该光部分主要分布在cu-ag oled中的空气模式和衬底模式。
[0137]
如图1所示，相对于观看表面72的视角76是90
°
，但该视角可以基于观察位置而变化为从大于0
°
到小于180
°
(例如，
±
90
°
)的任何视角。在某些方面，oled 20在观看表面72处呈现最小角度依赖性，该最小角度依赖性与具有如下波长范围的所发射的输出74相对应：当对在入射角或视角为0
°
的第一波长相对于入射角或视角为60
°
的第二波长之间的差异进行比较时，该波长范围变化小于或等于约80nm，可选地小于或等于70nm，可选地小于或等于60nm。所反射的输出的最小偏差可以被表示为最小角度依赖性。在某些变型中，oled 20具有最小角度依赖性，并且能够产生具有如下预定波长范围(例如，具有波长偏移)的所发射的输出：当从0至60
°
的入射角观察oled 20时，基于入射电势角的范围(当对在入射角为0
°
时观察的第一感兴趣的波长与在入射角或观察角为60
°
时观察的第二波长之间的差异进行比较时)，该预定波长范围的偏差小于或等于50nm，可选地小于或等于约45nm，可选地小于或等于40nm，可选地小于或等于35nm，可选地小于或等于30nm。
[0138]
本公开的方法提供了如下方法：该方法通过引入超薄导电金属(例如，银基)膜作为阳极，来消除不期望的波导模式，并因此提高oled的外耦合效率。在某些变型中，可以完全消除所选择的不期望的波导模式。以下所描述的模式分析显示了：通过使用超薄银基电极，可以容易地将具有提高的光效率的oled结构设计为，低于波导模式在可见光波段中的截止厚度。这种用于抑制波导模式形成的简单但有效的方法在未来的显示器和照明工业中提供了有成本效益的高效oled。
[0139]
在一个变型中，使用超薄均匀银基膜作为透明导电电极，并且以约5nm的ag沉积在0.5nm铜(cu)上的厚度作为双层来形成该超薄均匀银基膜。包括铜的第一层可以具有约0.5nm的厚度，而银的厚度可以为从5nm或更大不等，使得该双层膜中的整体铜比率将取决于整体厚度而为10％或更少。
[0140]
铜可以被认为形成了种子层。当分析ag-cu膜的电性质和光学性质时，该ag-cu膜表现出作为oled的透明阳极的最大性能。求解一维(one-dimensional，1d)波导结构的麦克斯韦方程(maxwell’s equation)并且发现，通过将这种薄金属膜结合在oled中可以实现波导模式的完全消除，而利用如下的任何透明导体(tc)不能实现这些波导模式的消除：该任何透明导体涉及具有高折射率的介电材料(例如，ito)。通过对在具有和不具有银(ag)膜的波导中传播的光的强度进行比较，来实验性地验证有机波导中的引导模式的消失，其中可以使用折射率匹配流体和棱镜来将衬底模式从整个系统中移除，仅留下波导模式。与ito对应透明电极相比，这种波导模式消除效果使得在超薄透明银基电极膜上制造的oled的eqe增强。
[0141]
因此，本公开的方法提供了如下的新的解决方案：该解决方案通过利用超薄金属膜的优势来使波导模式去耦合并实现高性能oled，而这不能通过常规波导模式外耦合器来实现。该解决方案不仅工艺简单，而且可以实现高产量，与现有oled制造工艺具有良好的兼容性。
(1,1'-联苯基)-4,4'-二胺(n,n
’‑
di(1-naphthyl)-n,n
’‑
diphenyl-(1,1
’‑
biphenyl)-4,4
’‑
diamine，npd)。合适的etl的材料是1,3,5-三(1-苯基-1h-苯并咪唑-2-基)苯(1,3,5-tris(1-phenyl-1hbenzimidazol-2-yl)benzene，tpbi)、9,9'-二苯基-6-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)-9h,9'h-3,3'-联咔唑(9,9'-diphenyl-6-(9-phenyl-9h-carbazol-3-yl)-9h,9'h-3,3'-bicarbazole，三-pcz)、2,4,6-三(联苯-3-基)-1,3,5-三嗪(2,4,6-tri(biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine,t2t)、3,3'-二(9h-咔唑-9-基)联苯(3,3'-di(9h-carbazol-9-yl)biphenyl，mcbp)、4,6-双(3,5-二(吡啶-3-基)苯基)-2-甲基嘧啶(4,6-bis(3,5-di(pyridin-3-yl)phenyl)-2-methylpyrimidine，b3pympm)、双[2-(二苯基膦基)苯基]醚氧化物(bis[2-(diphenylphosphino)phenyl]ether oxide，dpepo)、2,7-二(2,2'-联吡啶-5-基)三亚苯(2,7-di(2,2'-bipyridin-5-yl)triphenylene，bpy-tp2)、3,3',5,5'-四[(m-吡啶基)-苯-3-基]联苯(3,3',5,5'-tetra[(m-pyridyl)-phen-3-yl]biphenyl，bp4mpy)、4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline，bphen)、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline，bcp)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-(苯基苯酚)铝(bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium，balq)、三-(8-羟基喹啉)铝(tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum，alq3)、tio2、和zno。对于有效的折射率匹配条件，合适的是：该层的折射率的范围从大于或等于约1.55到小于或等于约2.0，厚度的范围从大于或等于约20nm到小于或等于约80nm。
[0149]
在各个方面，有机发光二极管器件不含铟锡氧化物(ito)，以使eqe和在观看表面处产生的光的量最大化。然而，在可替代的变型中，oled中可以包括相对薄的ito层，例如将相对薄的ito层作为电介质材料，以形成与超薄导电透明金属电极组合使用的电介质-金属组件、或金属-电介质组件、或电介质-金属-电介质阳极组件。例如，上层的电介质层的厚度可以是大于或等于约0nm且小于或等于约80nm，可选地大于或等于约10nm且小于或等于约80nm，而下方的电介质层的厚度可以是大于或等于约0nm且小于或等于约80nm，可选地大于或等于约10nm且小于或等于约80nm。对于底部电介质层和顶部电介质层这两者，折射率可以在大于或等于约1.45到小于或等于约2.3的范围内。然而，在某些变型中，应当避免如下这种设计：其中上层电介质层和下方电介质层都是ito并且具有80nm的厚度，因为这种设计会增加波导模式限制。因此，在某些变型中，超薄导电透明金属电极可以与至少一个电介质层相邻且形成具有电极设计的组件的一部分，该电极设计选自由以下各项所组成的组：电介质-金属(dm)、金属-电介质(md)、以及电介质-金属-电介质(dmd)。电介质材料可以包括金属氧化物或其他电介质材料，金属氧化物例如为氧化铟锡(ito)、氧化铟锌(indium zinc oxide，izo)、氧化铝锌(aluminum zinc oxide，azo)、氧化铟镓锌(indium gallium zinc oxide，igzo)、五氧化二钽(ta2o5)、氧化锌(zno)、二氧化钛(tio2)、二氧化碲(teo2)、三氧化钨(wo3)、二氧化铪(hfo2)、氧化铝(al2o3)、二氧化硅(sio2)、二氧化钒(vo2)、五氧化二钒(v2o5)、二氧化锗(geo2)、一氧化硅(sio)、二氧化锆(zro2)、氧化钇(y2o3)、氧化镱(yb2o3)、三氧化钼(moo3)，其它电介质材料例如为氮化硅(si3n4)、氟化镁(mgf2)、氮化铝(aln)、硒化锌(znse)、硫化锌(zns)、碲化锌(znte)、或宽带隙半导体(例如，氮化镓(gan)，当在可见光范围中使用时)、以及它们的组合。
[0150]
在又一些其他变型中，本公开涉及如下的有机发光二极管器件，该有机发光二极
管器件从结构的顶部发光而不是从如图1所示的底部发光。该oled器件可以包括衬底和第一电极。衬底和/或第一电极可以不透明(例如，反射性的)。在某些变型中，衬底可以是玻璃，而第一电极可以是非透明金属。发光有源层限定第一侧和相对的第二侧。可以在发光层与第一电极之间的第一侧上设置第一电荷传输层。在发光层的第二侧上设置第二电荷传输层。将第二电极设置成与第二电荷传输层相邻，该第二电极具有与第一极性相反的第二极性。第一电极可以用作阴极，并且可以包括合适的金属(例如，铝)，而第二电极可以是如以上所描述的超薄导电透明金属电极，该超薄导电透明金属电极用作阳极。以这种方式，有机发光器件没有横电(te0)波导模式或如以上所描述的其他模式，并且使该有机发光二极管的外量子效率大于或等于约30％。
[0151]
示例
[0152]
透明导电(tc)膜沉积和特征描述。
[0153]
在该示例中使用的材料是通过以下工具沉积的：来自埃工程(angstrom engineering)的蒸发器(针对ge/al的艾沃瓦克(evovac)蒸发器)、或来自库尔特
·
莱斯克公司(kurt j.lesker company)的溅射沉积工具(针对cu/ag/ito的lab 18、pvd-75)。cu-ag膜和ito膜以如下沉积速率沉积：所述沉积速率提供了最高的透射率和最低的电阻率(cu/ge/al、ag和ito的沉积速率分别为0.5埃/秒和)。使用直流(dc)磁控溅射来沉积所有膜。膜厚度、光学常数和透射光谱是使用j.a.伍拉姆公司(j.a.woollam inc.)的(m-2000)使用椭偏光谱法(spectroscopic ellipsometry method)测量的。该示例中使用的透射率为膜(该膜包括衬底)的绝对透射率(未通过衬底归一化)。由来自filmetrics(f20)的薄膜测量仪器来获得反射光谱。使用利用布鲁克(bruker)icon afm的原子力显微镜在轻敲模式(tapping mode)下测量表面特征描述。使用四点探针法(fpp-5000，miller design&equipment(米勒设计与设备))计算方块电阻。每个方块电阻是三个单独样品的平均值，每个样品具有五个独立的测量值。(从机光科技股份有限公司(luminescence technology corporation)购买的)1.1mm玻璃衬底用于cu-ag膜或裸ag膜。
[0154]
oled的制造和特性。
[0155]
市售的ito涂覆的玻璃衬底购自珠海凯为光电科技有限公司(zhuhai kaivo optoelectronic technology co.,ltd)，并且在该示例中作为参考样品使用。在该示例中使用的所有有机半导体和裸玻璃衬底(用于cu-ag oled)购自机光科技股份有限公司。在制造之前，在超声处理下，使用丙酮和异丙醇对裸玻璃衬底和ito涂覆的玻璃衬底预清洁10分钟。有机分子在没有额外提纯的情况下按原样热蒸发，并在低于1
×
10-6
mbar(毫巴)的基本压力下以至的速率沉积。在工具(lab 18，pvd-75)中在3mtorr(毫托)的溅射压力下，以100w的dc功率溅射cu-ag阳极。使用氩气来撞击等离子体，腔室的基本压力小于1
×
10-6
torr。顶部的al购自库尔特
·
莱斯克公司并且用荫罩(shadow mask)进行热蒸发，以限定1mm2的器件面积。使用惠普公司hp4156a参数分析仪(hewlett-packard hp4156a parameter analyzer)和来自索雷博(thorlabs)的硅光电二极管fds1010-cal(si photodiode fds1010-cal)来测量oled的电流、电压和光生电流。使用海洋光学hr4000cg-uv-nir光谱仪(ocean optics hr4000cg-uv-nir spectrometer)测量oled的光谱。器件eqe和光谱均是在没有封装的情况下在空气中测量的。
[0156]
模式消除的实验设置和特征描述。
[0157]
石英玻璃衬底购自大学晶圆公司(university wafer inc.)并用于测量波导模式消除。在超声处理下，使用丙酮和异丙醇对石英玻璃衬底预清洗10分钟。在溅射(lab 18，pvd-75)中进行阳极沉积之后，将样品移至热蒸发器。使用聚酰亚胺
tm
(kapton
tm
)胶带来限定波导的线形，并在测量之前移除该胶带。使用0.5mm的硅片作为保持器。使用与石英玻璃的折射率相匹配的折射率匹配流体(imf)来提取衬底模式，并因此测量限制在波导中的能量总量，并且使用石英玻璃制成的棱镜来将所提取的衬底模式完全从系统中移除。imf和石英玻璃分别购自卡吉勒实验室(cargille laboratories)和thorlabs。以405nm工作的激发激光源购自thorlabs，并且使用0.68mw/cm2至11.8mw/cm2的强度范围来激发波导模式。使用从thorlabs购买的滤色器来观察波导模式。所有测量均是在没有封装的情况下在空气中进行的。
[0158]
示例1
[0159]
首先探讨种子层对ag膜生长的影响。形成连续金属透明导电电极(基于金属膜的tc)的重要方面在于：控制其厚度远低于光学趋肤深度(对于光学趋肤深度为530nm的ag，厚度约20nm)，以实现较高的光透射率。如以上所论述的，ag在可见光波长下具有高导电性和低光学损耗。然而，薄ag膜易于在氧化物衬底上以3d岛状(岛状生成)模式生长，从而产生高电阻和光学散射损失。无机种子层(如锗(ge)、铜(cu)和铝(al))可有效促进ag的润湿并抑制岛状生长，从而实现具有低光学损耗的超薄光滑膜。基于ag膜在ge种子层、cu种子层和al种子层上的膜粗糙度、结合强度能(binding strength energy)、电阻率、和透射率对这些层进行比较，得出具有稳定性的cu种子层的性能最佳。表1显示了这些种子层材料的性质。
[0160]
表1：种子层选择标准
[0161][0162]
图6a至图6c显示了每个双层薄膜的表面粗糙度的均方根值。cu-ag由于ag原子的成核位点的密度高而具有最小的表面粗糙度。这意味着：与其它种子类型相比，ag膜可以更均匀地沉积在cu原子上，且具有更高的潜力来获得更好的ag膜性能。这在图6d所示的可见光波长上的透射率中示出。与al-ag表现出指示不连续膜的共振性能不同，ge-ag和cu-ag具有随波长变化而不变的性能。由于ge具有大的光学损耗，与cu-ag膜相比，ge-ag膜表现出更低的透射率，并且cu-ag在具有较低方块电阻的整个波长区域上表现出了比ge-ag更高的透射率。
[0163]
图7a至图7f评估了种子层稳定性。该膜具有双分子层，该双分子层形成有种子层以及跟随该种子层的第二层，该第二层是8nm的ag膜。作为种子层的第一层具有0.5nm的厚度、并且包括al层、ge层或cu层。图7a至图7c显示了在不同时间的相对透射率与波长的关
系，在图7a和7c中这些时间包括：沉积时、1天、7天、12.5天、39.5天、64.5天、85.5天、113.5天，而图7b显示了在如下时间的测试：沉积时、1.5天、8天、28.5天、53.5天、74.5天和102.5天。图7d显示了铝掺杂的银膜的方块电阻与在空气中的暴露时间的关系。图7e显示了锗掺杂的银膜的方块电阻与在空气中的暴露时间的关系。图7f显示了铜掺杂的银膜的方块电阻与在空气中的暴露时间的关系。cu-ag没有显示出随时间的任何明显变化，而al-ag和ge-ag变化显著。方块电阻在cu-ag膜中也没有变化，而al-ag显示随时间快速增加。cu-ag膜显示出了最低的方块电阻和随时间的最小性能变化。
[0164]
阿博特等人在2019年于《acs应用材料与界面》第11卷第7607-7614页发表的一文(abbott et al.,acs appl.mater.interfaces 11,pp.7607-7614(2019))显示了种子层的厚度对具有不良润湿性质的膜的生长具有显著影响，并且展示亚纳米种子层的优越性，该文的相关部分通过引用结合到本文中。这里，通过将cu种子层(随后沉积5nm厚的银膜)的厚度从变化到来深入研究cu种子层的最佳厚度。在图2a至图2e中显示了cu-ag膜受可见光光谱(380nm至780nm波长(λ))中光的影响的方块电阻(r
sh
)和平均绝对透射率(t
ave
)。参考图2a，对于cu厚度低于的情况，银膜的r
sh
增加。这是由于cu原子在衬底上的表面覆盖不足，为ag原子形成了低密度的成核位点。这些稀疏的成核位点可导致在衬底上形成ag簇，而不是连续且光滑的膜。对于厚度为的极薄种子层，由于所沉积的膜的非连续性质，平均r
sh
和均方根表面粗糙度分别增加至188ω/sq(ω/
□
)和0.5nm。在或更大的cu厚度下，形成了足够高密度的成核位点，从而防止ag与氧化物衬底相互作用，并且即使在厚度低至5nm时也允许形成连续且光滑的ag膜，其中r
sh
达到20ω/sq的平稳状态。
[0165]
由于cu在可见光波长下具有光学损耗，t
ave
随种子层的大于的厚度的增加而减小。然而，厚度小于约的种子层的t
ave
也随着种子厚度的降低而减小，这是因为以上所提及的由于cu覆盖不足而导致ag岛形成。这种不连续的银膜表现出准粒子状性能并激发了局部表面等离子体，从而降低了透射率，因此在处达到最大t
ave
。银膜的电气特性和光学特性表明，的cu种子层因此表现出该薄膜适合作为在本示例中的透明导体使用。
[0166]
图8a至图8c显示了5nm厚的ag膜沉积在0.5nm的cu种子层上的特性。图8a显示了cu-ag膜的粗均方(rough mean squared，rms)表面粗糙度与种子层厚度的关系。5nm的ag膜沉积在cu种子层上，其中对种子层的厚度进行改变以找到最佳厚度。图8b显示了银膜(模拟的和实验的)和铜-银双层膜(模拟的和实验的)的反射率(r
ave
)与膜厚度的关系。而图8c显示了银膜(模拟的和实验的)和铜-银双层膜(模拟和实验)的吸光率(a
ave
)与膜厚度的关系。均方根(root-mean square，rms)粗糙度随种子层的厚度变化而变化，且0.5nm种子层表现出最小的粗糙度。反射率和吸光率在d
膜
＝5nm的ag膜处显示出了最低值。这表明最佳种子层的厚度为约0.5nm，超薄cu-ag膜双层膜的最佳性能似乎在5nm的ag层获得。
[0167]
厚度相关特性。
[0168]
基于cu种子层的最佳厚度，针对极薄纯金属透明导体(tc)，对cu-ag膜与裸ag膜的电气特性和光学特性进行了深入研究。图2b示出了对于cu-ag膜和裸ag膜(没有任何种子层)，r
sh
随总膜厚度(d
膜
)的变化。这两种膜均表现出随d
膜
的减小而显著增加；然而，cu-ag膜对于低r
sh
具有更低的下限d
膜
。种子层的加入允许该膜即使在d
膜
接近4nm时也是导电的，这却无法使用裸ag来实现。
[0169]
接下来，在图2c中测量了玻璃衬底上的cu-ag膜和裸ag膜的厚度依赖性t
ave
、反射率(r
ave
)和吸光率(a
ave
)，其中在380nm至780nm的波长范围上对光谱进行了平均。与裸ag相比，cu-ag膜由于光滑且连续的膜形态而经历最小光吸收和光散射，从而产生在10nm以下范围内的更高t
ave
和明显更低的a
ave
。在约5nm至约6nm的膜厚度范围内，cu-ag膜可实现接近于80％的t
ave
和低至5％的a
ave
，但仍保持r
sh
为20ω/sq或更低。模拟的t
ave
、r
ave
和a
ave
也显示出所测量数据的类似趋势。然而，在cu-ag膜中低于5nm的极薄体系观察到轻微差异，其中在所测量的数据中观察到a
ave
(t
ave
)的轻微增加(减少)。该差异是由膜的准粒子状特性引起的，从而增加了在渗透阈值附近的吸收，这与图2b一致，该图2b显示了由于膜的不连续性r
sh
在d
膜
＝5nm以下迅速增加。这指出ag膜的最佳厚度最好选择在渗透机制之上，以便保证最大透射率。
[0170]
品质因数(figure of merit)和抗反射(ar)效果。
[0171]
透明导体(tc)的性能(包括电气特性和光学特性)都可以由哈克(haacke)的品质因数(φ
tc
＝(t
550
)
10
/r
sh
)表示，其中t
550
是550nm波长下的透射率。图2d显示了所测量和计算的ftc(cu-ag膜、裸ag膜和ito膜)的φ
tc
随d
膜
的变化。由于不受控的形态而导致透射率的变化，观察到所测量的裸ag膜的φ
tc
具有小波动。然而，对于cu-ag膜，所测量的φ
tc
与所计算的φ
tc
一致。cu-ag的φ
tc
在d
膜
＝5.0nm处达到最大，其中t
550
＝80.7％且r
sh
＝21.3ω/sq。图2d还绘制了各种现有技术的ito(包括商业ito(发光技术公司(luminescence technology corporation)))的φ
tc
、以及根据晶界散射而计算的φ
tc
。商业ito的φ
tc
(r
sh
＝15ω/sq且t
550
＝85.0％)高于所制造的cu-ag膜的φ
tc
，但低于仅考虑表面散射的理想ag膜的φ
tc
，这表明具有经改善膜质量的ag膜的理论极限可以超过作为tc的ito的性能。此外，后面将显示具有cu-ag电极的oled由于其负介电常数和极薄的厚度而显示出高器件性能。因此，当位于图2d左上方的tc被嵌入到具有更好的外耦合的oled中时，这些tc可能带来更高的器件性能，这将在后面进行论述。
[0172]
图10a和图10b示出了理论品质因数(fom)的计算。图10a显示了理想银膜的所计算的方块电阻与ag膜厚度的关系，以及所计算的透射率与ag膜厚度的关系。ag膜的厚度可以在0至40nm的范围内。图10b显示了氧化铟锡(ito)层的所计算的方块电阻与ito膜厚度的关系、以及透射率与ito膜厚度的关系。理想ag膜的透射率在非常薄的厚度状态下变得更高，而方块电阻处于中等水平。这意味着通过更好的蒸发技术可以进一步增强cu-ag双层膜。在较低方块电阻时，理想ag膜可以具有比ito膜更高的透射率。极薄cu-ag膜是高度透射的，达到所测量t
ave
的79.3％且r
ave
＝16.1％。此光学性质可以通过oled中与阳极直接相邻的空穴传输层(htl)进一步增强，该空穴传输层充当有效抗反射(ar)层。在使用任何附加层的情况下，通过这种ar涂层，可以显著降低oled中由发光层(eml)产生的光子的反射率。图2e显示了玻璃衬底上的超薄cu-ag膜的透射和反射光谱(黑色虚线)、以及嵌入在oled结构中作为阳极的超薄cu-ag膜的透射和反射光谱(红色点划线)，其中，从eml入射的光通过htl传播到衬底。cbp、tapc和moo
x
分别用于eml、htl和空穴注入层(hil)。htl和moo
x
分别设为70nm和5nm的厚度，且用作cu-ag膜的有效ar涂层，其中，所模拟的光谱曲线显示了从16.0％到5.7％的经抑制的r
ave
、以及从77.5％到86.9％的增强的t
ave
。模拟的透射率可以在λ＝530nm处达到88.9％，λ＝530nm是绿光铱配合物(ir(ppy)2acac)的峰值波长。注意，经抑制的反射接近衬底本身的反射率，从而显示出即使没有引入额外的电介质涂层，htl和hil层的抗反射(ar)
作用也是非常有效的。这种由htl和hil实现的ar作用的另一优势是，总器件厚度(包括tc阳极)保持在最小厚度水平，这可以抑制对oled中的波导模式的限制，即，该厚度可以减小到截止厚度以下。
[0173]
波导模式消除的理论研究。
[0174]
oled的有源区内的光的辐射耦合采用表面等离子体激元(spp)或波导模式的形式。虽然基础tm0波被认为是spp模式，但te0波和高阶tm(tm1)波通常被认为是所谓的波导模式。这里，探讨了cu-ag阳极的光学性质以及这些光学性质如何影响te0和tm1波，然后阐明了波导不被支持的条件。为了研究tm波导模式和te波导模式的行为，通过在一维(1d)波导结构中求解麦克斯韦方程来导出这些波导模式的特征值方程。
[0175]
场方程式：
[0176][0177][0178][0179][0180]
p1＝(κ
1-κ2)(κ
2-κ3)
[0181][0182]
q＝p1+p2[0183]
另请参见图12，图12详细描述了多个方程式，这些方程式显示了找到模式截止条件(mode cut-off condition)的理论分析。在4层有机波导中求解边界方程。从层1到层4，其分别显示了al阴极、有机堆叠、ito或cu-ag阳极、以及玻璃衬底，其中ni为每一层的折射率，i＝1、2、3和4。假设模式在z方向上传播，并且材料在x方向上堆叠。
[0184]
图13a和图13b显示了横电te0模和te0模去除的数学分析。图13a显示了图12中所示的y1和y2的实部与所计算的te0模式的有效折射率(n
eff
)的关系，而图13b显示了图12中所示的y1和y2的虚部与所计算的te0模式的有效折射率(n
eff
)的关系。波导模式由该模式的有效折射率限定，其中模式的有效折射率应高于衬底沿波导引导的折射率。因此，当在n
eff
《1.5(玻璃衬底的折射率)，y1＝y2时，在oled中不产生te0模式。图13a表示介电常数小于-5的cu-ag双层膜在给定厚度的波导中不支持波导模式。
[0185]
波导包括如图3a的小图所示的al阴极/有机层/ito或cu-ag阳极/和玻璃衬底，其中对于有机层，使用了cbp。两种波导模式(te0模式和tm1模式)存在于波导中，发现了，这两种模式的有效折射率(n
eff,te0
和n
eff,tm1
)在波长为530nm处随有机层厚度(t
有机
)变化，且分别绘制在图3a和图3b中。对于给定的有机层(发光组件)的厚度，当n
eff,te0
和n
eff,tm1
低于玻璃衬底的折射率(其为1.5)时，不支持波导模式。有机层厚度为150nm，当cu-ag用作阳极时，n
eff,te0
和n
eff,tm1
《1.5，因此模式不被引导。相比之下，当使用ito时，n
eff,te0
和n
eff,tm1
》1.5，这导致了作为波导形式的能量耗散。
[0186]
图9a和图9b显示了氧化铟锡(ito)作为透明导电电极的理论模型。图9a显示了ito
的方块电阻与厚度的关系(理论和实验)。图9b显示了150nm的ito膜的透射和反射光谱与波长的关系。方块电阻随ito厚度减小而显著增加。即使在50nm的ito厚度处，方块电阻也大于80ω/sq。此外，玻璃衬底上的ito纯膜显示出共振行为。其显示了在大约550nm下的大的透射率，但在蓝色波长区域处的透射率降低，这是不利的。
[0187]
被作为阳极并入的超薄cu-ag膜去除了te0模式和tm1模式这两者，但对于te0模式和tm1模式而言，负责去除的机制是不同的，这将进行分别论述。te0模式是由波导的芯和包层之间的折射率差异引导(折射率引导)的纯电介质模式。有机波导的芯是有机和阳极，而包层是al和玻璃衬底。图3a中的黑色曲线显示了当在没有任何阳极(无阳极)的情况下仅有机层充当波导芯时的te0模式的有效折射率。由于波导的大的几何/光学不对称性、以及半无限金属包层，te基础模式在波导中在t
有机
＝141nm经历本征模式截止。然而，150nm的高折射率ito的加入导致增加了te模式的模式限制，并且由于ito的高折射率性质而减小了截止厚度，从而不管有机层的厚度如何都表现出高于玻璃衬底折射率的n
eff,te0
。相比之下，cu-ag膜在可见光波长处的大负介电常数在降低芯的有效折射率方面发挥着重要作用，并因此当cu-ag被设置为阳极(红色曲线)时降低了模式的模式限制。这使得n
eff,te0
减小，并且使得截止厚度大幅增加至209nm，从而表明oled中有机厚度范围为100-200nm是合理的，cu-ag膜可以有效地抑制te模式的形成，这是具有高折射率值的其他类型tc无法实现的。
[0188]
与te模式的纯折射率引导性质不同，tm模式由于其垂直于材料堆叠的电场而具有等离子体性质，并因此该tm模式可以在包括金属的波导中被有效地引导。因此，cu-ag器件中tm1模式的去耦合被认为不是由于cu-ag的负介电常数，而是由于波导层的总厚度减小。如图3b所示，tm1模式是较高阶的模式，因此与基础模式相比，该tm1模式具有更大的截止厚度。对于ito器件和cu-ag器件，tm1模式分别在t
有机
厚度为70nm和222nm处经历模式截止。tm1模式截止仅取决于一维(1d)波导的总厚度，并且用超薄cu-ag膜替换厚ito阳极使得oled比其tm1模式的截止厚度更薄，从而意味着cu-ag膜的极薄性质抑制了tm1波导模式的形成。由于tm1模式是较高阶的模式，因此与基础模式相比，该tm1模式具有更大的截止厚度，从而对于无阳极器件、ito器件和cu-ag器件，分别表现出t
有机
＝260nm、t
有机
＝70nm和t
有机
＝237nm处的截止厚度。与te0情况不同，tm1模式的截止也出现在ito器件中，但由于oled中实际的t
有机
位于100nm至200nm，而tm1截止所需的t
有机
过小，因此将ito用在oled中是不现实的。然而，在cu-ag器件中，tm1模式直至t
有机
＝237nm才被支持，从而论证了更多的实际用途。由于cu-ag膜的物理特性负责消除tm1模式，因此超薄cu-ag膜的加入在截止厚度方面与无阳极器件相比几乎没有变化，但与ito器件相比具有很大的增加。tm1模式的消除几乎不可以通过基于金属氧化物的tc(例如，ito和izo)来实现，因为减小基于金属氧化物的tc的厚度会使其具有极大的电阻性，这是不现实的。
[0189]
图11a和图11b显示了具有对比ito阳极的oled与根据本公开某些方面制备的具有cu-ag双层阳极的oled的功率分布计算。图11a显示了对于不同波长，传输到每种模式的功率百分比(％)，对于每种模式该百分比是通过在整个波长范围上对光谱功率耗散进行积分来计算的。这些模式分别包括玻璃衬底(subs)的百分比、空气的百分比、表面等离子体激元(spp)的百分比和波导(w/g)的百分比。对比ito oled在各种模式下表现出均匀分布的功率百分比。然而，在cu-ag双层阳极oled中，在波导模式(w/g)下的功率百分比随衬底模式(subs)的大幅增加而变成零。这意味着用cu-ag简单替换ito增强了oled的性能。
[0190]
图14a显示了对横电te0模和te0模式去除的分析，其中有机厚度被设为200nm。图14b显示了对横磁tm1模和tm1模式去除的物理分析，其中有机厚度被设为300nm。如果n
eff,te0
或n
eff,tm1
《1.5(其为玻璃衬底的折射率)，则不能在oled中激发te0或tm0模式。因此，介电常数＝-10且厚度》4nm的cu-ag阳极抑制了波导模式在oled中的形成，或者介电常数＝-3且厚度》9nm的cu-ag阳极抑制了波导模式在oled中的形成。
[0191]
图15a至图15d显示了一维(1d)模式曲线。各个器件具有cu-ag双层作为阳极或具有ito作为阳极。图15a显示了ito oled和cu-ag oled的tm0模式。tm0模式是表面等离子体激元(spp)模式。图15b显示了ito器件的te0模式。图15c显示了ito器件的tm1模式。图15d显示了cu-ag器件中的衬底(玻璃)模式，该衬底模式是通过数学求解计算出来的，并且显示了衬底中的场振荡。对于ito器件，玻璃模式看起来是相同的，在此未示出。ito器件具有所有spp模式、te0模式、tm1模式和衬底模式，而在cu-ag器件中不存在te0和tm1模式。
[0192]
图16a和图16b分别显示了ito oled和cu-ag oled的计算出的发射曲线和测量出的发射曲线。ito oled和cu-ag oled都表现出朗伯(lambertian)发射曲线。这表明，位于cu-ag双层膜上的有机层充当抗反射(ar)涂层，从而抑制了空腔效应。所测量出的发射曲线也显示出了几乎没有偏差的接近朗伯(lambertian)的发射曲线。
[0193]
示例2
[0194]
oled中的模式功率耗散。
[0195]
探讨了根据本公开制备的具有cu-ag阳极膜的oled的光学性质，并将其与具有ito阳极的常规oled的光学性质进行比较。所制作的oled的结构与先前示例(示例1)中探讨的有机波导相同，但电介质芯包括5nm moox/40nm tapc/20nm eml/70nm tpbi，其中在该制作中cbp用于eml。图3c和图3d分别显示了ito oled和cu-ag oled的光谱功率耗散，所述光谱功率耗散是在偶极激发源的情况下通过并矢格林函数(dyadic green’s function)计算出来的。将偶极源放置在eml的中心处，且每种材料的介电常数均通过椭圆偏光法来测量。将0.74的偶极取向因子用于绿光铱配合物(ir(ppy)2acac)发射体，并对该发射体的发射光谱进行积分以获得两个曲线图。计算在每一层的传播方向上的坡印亭矢量(poynting vector)，以探讨该结构中的现有模式。k
||
和k
eml
分别是水平方向上的波数和eml处的波数，其中k
eml
＝2π/λn
有机
。tm0模式是由铝(al)阴极激发的spp模式，而te0和tm1模式是沿着有机堆叠和阳极引导的波导模式。玻璃模式是由于在空气和玻璃衬底之间的界面处发生的全内反射而聚集在玻璃衬底中的光，在该示例中，该光由imf提取。空气模式、玻璃模式、波导模式和spp模式的功率耗散分别与0《k
||
/k
eml
《0.59、0.59《k
||
/k
eml
《0.88、0.88《k
||
/k
eml
《1和1《k
||
/k
eml
相对应。在曲线图中，耗散功率在530nm处最高，因为530nm是绿光铱配合物(ir(ppy)2acac)的峰值波长，并因此导致功率耗散量最大。
[0196]
图3c显示了ito器件由于两种波导模式而经历了显著的功率耗散。te0模式和tm1模式在ito器件中被激发。tm1模式在620nm处被切断，而te0模式存在于绿光铱配合物(ir(ppy)2acac)的整个发射波长范围内。te0模式具有比tm1模式更高的k
||
/k
eml
，从而意味着te0模式被更紧密地限制在波导中，这与图3a和3b是一致的。图3c的结果表明，ito器件的电致发光将内在地激发两个波导模式，并且在eml处产生的大量的光将以引导模式的形式聚集在器件内部，而不是被耦合出去。在没有外部装置的情况下，该能量部分不能被提取。然而，如图3d所示，cu-ag器件沿整个发射波长范围没有表现出te0模式和tm1模式(0.88《k
||
/k
eml
《
1)形式的任何功率耗散，并且与ito器件相比，该cu-ag器件在玻璃模式下表现出更高的功率。这意味着在eml处产生的光没有激发沿有机堆叠的传播模式，并因此所产生的光子能量没有以波导模式的形式被浪费，这种效果继而增加了作为玻璃模式的光可提取部分。
[0197]
图3e显示了传输到每个模式的功率百分比(％)，对于每种模式该百分比是通过在整个波长范围内对光谱功率耗散进行积分来计算的。空气、衬底(subs)、w/g和spp的百分比分别称为传输到空气模式、玻璃模式、波导模式和spp模式的功率。假设：将iqe＝100％的理想情况用于计算。显示了，cu-ag器件不具有传输到波导模式的功率，而总功率的14.4％在ito器件中作为波导模式被耗散。在cu-ag器件中消除的波导模式所对应的能量被分配到空气模式、玻璃模式和spp模式，从而增加了每种模式的功率百分比。尤其是，衬底模式表现出最大的增加，因为解耦合的波导模式大部分可能会分散到衬底。该超薄cu-ag阳极抑制了oled中的波导模式的形成，并且将其对应的能量传输到衬底。
[0198]
示例3
[0199]
波导模式消除的实验观察。
[0200]
有机波导样品在ito膜和cu-ag膜上生长，以实验验证波导模式消除。在玻璃衬底上制备了具有商业ito的带状线有机层，在石英玻璃衬底上制备了cu-ag膜。除了顶部al阴极之外，有机层的结构与先前示例中设计的oled相同。因为波导模式由于al阴极而经历了显著的损失，所以移除顶部al以更准确的测量模式强度。用于玻璃和石英玻璃衬底的折射率匹配流体和棱镜都用于从样品中去除衬底模式。图4a显示了实验装置的俯视图和横截面图的示意图。将带状线波导样品放置两个硅片的保持器上，该保持器下方具有用于imf的小间隙。以405nm工作的激光激发源被引导在波导线的中心处，并且在该线的一端处测量模式强度。使用带宽为510nm至560nm的带通滤波器在滤除激发光源的同时，测量eml处产生的、传播通过波导带的光的强度。在具有imf和没有imf的情况下测量在ito或cu-ag上制备的带状线样品，以观察波导模式的功率部分。在没有imf的情况下所测量的光强度由波导模式和衬底模式之和产生，因为衬底模式仍然聚集在样品中。然而，imf提取了衬底模式，而折射率匹配棱镜将这种所提取的衬底模式从样品中完全去除，从而在样品中仅留下波导模式。
[0201]
图4b显示了在ito和cu-ag膜上的波导中所引导的光的测量强度随激发强度的变化。在没有imf的情况下，两种波导在输入强度方面表现出相似的趋势，因为从激光源激发了相似的功率量，并且所产生的光以波导模式和衬底模式的形式聚集在样品中。然而，在应用imf之后，ito波导和cu-ag波导的测量光强度分别下降到原始强度的48.5％和1.9％，其中cu-ag的测量光强度变得与噪声水平相当。这意味着大量的能量仍然存储在ito波导中，这是由波导模式引起的；而cu-ag波导中的能量因衬底模式提取而被完全去除，从而无论激发如何都表现出几乎平坦和可忽略的光强度。这一结果表明，大部分所激发的能量存储在衬底中并因此通过imf和棱镜从样品中去除，而波导芯中没有存储能量。
[0202]
图4c显示了在没有imf和具有imf的情况下从ito样品和cu-ag样品的侧面观看的样品光发射。图像i)显示了在环境光下经由带通滤波器而放置在棱镜上的样品。白色虚线表示在测量期间放置检测器的采样位置。如图像ii)和iii)中所示，两个样品在没有imf的情况下都表现出明显的绿色发射，因为所产生的光聚集在波导和衬底中。在衬底模式提取的情况下，ito样品的所引导的光的亮度大大减小，但仍然很容易注意到(如图像iv)中所见。然而，如图像v)中所示，在具有imf的cu-ag样品处没有绿色光可见，从而表明没有能量
通过波导传播。
[0203]
示例4
[0204]
器件性能。
[0205]
制造了具有超薄金属透明导电cu-ag阳极的常规绿色oled，以评估波导模式消除效应对器件外耦合效率的影响。所制造的oled包括玻璃衬底/150nm的ito(阳极的对比示例)或5nm的cu-ag(阳极的发明示例)/5nm的moo
x
(空穴注入层(hil))/70nm的tapc(空穴传输层(htl))/20nm的掺杂在cbp中的10％ir(ppy)2acac(有机发光有源层(eml)(其中，光(在电子-空穴复合之后)产生))/促进被注入的电子从阴极传输到eml层的60nm的tpbi(电子传输层(etl))/促进被注入的电子从阴极传输到eml层的1.5nm的liq(电子注入层(eil))/150nm的al(阴极)。制备了具有常规ito阳极的oled以用于比较。虽然这里的示例针对双层超薄电极结构，但认为对于共溅射合金膜也可以预期相同的效果。图5a显示了每个器件的eqe与电流密度特性的关系。cu-ag器件和ito器件的eqe分别是20.7％和16.8％，这是与图3e中所示的所计算的空气模式相似的百分比。然而，所测量的eqe低于所计算的值，这是因为假设了100％iqe来获得图3e并示出了最大可实现的eqe。在该示例中，由于cbp和ir(ppy)2acac均更有利于传输空穴而不是电子，因此所制造的oled可能由于三重态-三重态和三重态-极化子湮灭(triplet-polaron annihilation)(尤其是在eml和etl界面处)而经历激子猝灭。此外，由于在制造中使用的有机半导体是在没有进一步提纯的情况下原样使用的，因此会发生激子损失。考虑到这些激子损失，所制造的器件的iqe为约63％。如图5a所示，当使用imf来提取衬底中所聚集的光时，cu-ag器件的eqe显著提高到45.3％，而ito器件的最大eqe保持37.8％。由于每个器件的衬底模式提取而引起的这种效率提高也与图3e中所示的计算结果一致，从而进一步表明，由于消除了有源层和阳极层的波导模式，因此cu-ag器件具有更大部分的光聚集在衬底中。
[0206]
图5b显示了ito器件和cu-ag器件的电流密度-电压特性。这两个器件表现出非常相似的电气特性，在曲线中是重叠的。这表明oled的电气性能没有因为使用cu-ag替换ito而改变，从而意味着由cu-ag引起的eqe增强是一种有效的光学外耦合方法。随着有机层的添加，因为所述有机层充当了ar涂层，所以cu-ag膜的透射率可以进一步提高。由于具有ar涂层的cu-ag膜的反射率低，因此具有cu-ag的oled表现出非常稳定的发射颜色而没有任何空腔效应。图5c显示了在从0
°
到55
°
斜角下所测量的cu-ag oled的光谱。cu-ag器件由于可忽略的空腔效应而没有表现出失真的光谱，且表现出与ito器件相同的朗伯发射曲线。
[0207]
示例5
[0208]
电介质-金属-电介质(dmd)结构是用于柔性显示器(特别是用于有机发光二极管(oled))的有前途的柔性透明导体(ftc)。先前，众所周知，cu-ag膜周围的相邻电介质层可以由于相消干涉而抑制从cu-ag膜的反射，并因此增加了膜透射率。另外，包括cu-ag膜的薄导体可以外耦合(outcouple)波导模式，并因此在该薄导体用于阳极中时增加oled的外量子效率。在该示例中，探讨了薄金属导体模式去耦合特性及其截止条件。
[0209]
图17a显示了具有电介质-金属(dm)阳极的oled的结构。其中，dmd结构中的底部电介质层(d)具有0nm的厚度。阳极由40nm或80nm厚的ito电介质层在8nm厚的cu-ag层上而形成。图17a所示的结构是省略了底部电介质的设计(例如，对于具有电介质-金属-电介质(dmd)的阳极的一般结构，其中下层电介质厚度为0nm(无材料))。在图17a所示的设计中，有
机层包括eml、htl和etl(如以上所描述的)。有机材料沉积在一不同电介质层的顶部上。
[0210]
oled形成于玻璃衬底上。8nm的cu-ag用作金属导体。图17b和图17c显示了在530nm的工作波长下te0模式和tm1模式的有效折射率，te0模式和tm1模式是oled中的波导模式。还计算了150nm的裸ito(常规oled设计的典型厚度)并将其绘制成蓝色曲线，并且将没有阳极的波导绘制成黑色曲线。玻璃衬底具有1.5的折射率(n
玻璃
)，因此在n
eff
《1.5处不支持这两种波导模式。图17b显示了与无阳极的情况相比，8nm的cu-ag膜的添加增加了截止有机厚度。增加dm的顶部电介质层厚度减小了截止厚度，从而意味着其增加了te0的模式限制。如可以看出，当150nm的裸ito用作阳极时，te0模式的有效折射率沿整个有机厚度高于n
玻璃
。这意味着当器件具有150nm的ito阳极时，te0模式始终是存在的。
[0211]
图17c显示了tm1模式的有效折射率(n
eff
)随有机层或发光材料厚度(t
有机
)的变化。与150nm的裸ito相比，cu-ag的截止厚度显著增加，但与没有阳极(“无阳极”)的情况相比，截止厚度略微降低。进一步增加cu-ag上的顶部电介质层厚度减小了截止厚度。对于tm1模式，总芯厚度起到最重要的作用，并且增加cu-ag上的顶部电介质厚度减小了波导中的有机层厚度的裕度(margin)。
[0212]
图18a和图18b显示了在530nm的工作波长下te0和tm1模式具有相同的有效折射率曲线，但有效折射率随波导芯厚度(t
芯
)变化。芯厚度包括有机层和阳极层。有机层包括eml、htl和etl，而阳极包含dmd或ito。芯厚度包括所有有机层的厚度和阳极厚度。波导包层包括铝(al)阴极和玻璃衬底。图18a显示了多个电介质/cu-ag器件表现出具有轻微差异的相似趋势，但表现出与裸ito和无阳极样品相比的明显差异。然而，图18b显示了所有器件都具有相似的趋势。tm1模式具有等离子体性质，该等离子体性质具有垂直于堆叠的电场，因此，该模式不会因为薄cu-ag膜的添加而经历显著变化。
[0213]
图19a显示了具有金属-电介质(md)阳极的oled的结构，其中，dmd中的顶部电介质层(d)的厚度为0nm。图3b和图3c显示了在530nm的工作波长下te0和tm1模式的有效折射率随有机层厚度(t
有机
)的变化。图19b显示了增加md阳极的底部电介质厚度减小了截止厚度，从而意味着dmd中的底部电介质层越厚，te0模式被限制地越严格。在md组件中具有80nm厚的底部电介质的情况下，显著增加了te0模式限制，从而减小了截止厚度，这是因为te0模式开始沿着md中的底部电介质层被引导。黑色曲线和蓝色曲线(150nm裸ito和无阳极情况)与先前所示出的是相同的曲线。该曲线被绘制为参考点。
[0214]
图19c显示了md器件中的tm1模式的有效折射率(n
eff
)随有机层厚度的变化。与dm器件的示例相比，可以观察到相同的趋势。与150nm的裸ito相比，cu-ag的截止厚度大大增加，但与无阳极的示例相比，cu-ag的截止厚度略微减小。md阳极的底部电介质厚度的进一步增加减小了截止有机厚度。对于tm1模式，总芯厚度起到最重要的作用，并且增加md阳极的底部电介质减小了波导中的有机层厚度的裕度。
[0215]
图20a和图20b显示了在530nm的工作波长下的相同的有效折射率(n
eff
)曲线，但有效折射率随波导芯厚度变化。芯厚度包括有机层和阳极层。波导包层包括al阴极和玻璃衬底。图20a显示了当底部电介质足够薄(例如，小于约40nm)时，多个cu-ag/电介质器件具有轻微差异的相似趋势。但是当底部电介质(d)具有约80nm的厚度时，cu-ag/电介质器件开始表现出巨大的差异，如橙色曲线所示，这是因为模式能量可主要存储在底部电介质层中。图20b显示了tm1模式的有效折射率随芯厚度的变化。与te0模式不同，所有器件均由于其等离
子体特性而表现出相似的趋势。
[0216]
图21a显示了具有dmd阳极的oled的结构，其中底部电介质(d)被设为40nm。底部ito被设为40nm的厚度，且40nm和80nm的ito厚度用于顶部电介质。8nm的cu-ag用于金属导体。使用半无限铝(al)阴极和玻璃衬底。图21b和图21c显示了在530nm的工作波长下、te0和tm1模式的有效折射率随t
有机
的变化。图21b显示了增加dmd阳极的顶部电介质厚度减小了截止厚度，从而意味着te0模式通过较厚的dmd而被更严格地限制。该趋势与先前的md阳极和dm阳极一致。黑色曲线和蓝色曲线(150nm裸ito和无阳极情况)是与先前所示的相同曲线且在此用作参考曲线。
[0217]
图21c显示了dmd器件中的tm1模式的有效折射率随有机厚度的变化。与md和dm情况相比，可观察到相同的趋势。与150nm的裸ito相比，cu-ag膜的截止厚度显著增加，但与无阳极的情况相比，cu-ag膜的截止厚度略微减小。进一步增加dmd的顶部电介质(d)降低了截止有机厚度。对于tm1模式，总芯厚度确定截止厚度，因此增加dmd阳极的顶部电介质减小了波导中的有机层厚度的裕度。
[0218]
图22a和图22b示出了在530nm的工作波长下与之前相同的有效折射率(n
eff
)曲线，但有效折射率随波导芯厚度变化。图22a显示了具有相似截止厚度的多个dmd器件仅具有轻微差异。图22b示出了tm1模式的有效折射率随芯厚度的变化，并且与te0对应器件相比这些器件表现出较小差异。
[0219]
图23a显示了具有dmd阳极的oled的结构，其中，顶部电介质层(d)的厚度被设为40nm处。图23b和图23c显示了在530nm的工作波长下、te0和tm1模式的有效折射率随t
有机
的变化。图23b显示了增加dmd阳极的底部电介质减小了截止厚度。te0模式通过较厚的dmd而被更严格地限制。该趋势与先前的结果一致。特别地，具有40nm ito/8nm cu-ag/80nm ito的dmd结构表现出非常强的模式限制，从而表现出模式截止有机厚度的很小裕度。这是因为dmd的厚度非常厚，甚至与150nm的ito相当，并因此表现出非常强的模式限制。
[0220]
图23c显示了在530nm的工作波长下的dmd器件中tm1模式的有效折射率(n
eff
)随有机厚度的变化。与先前的样品相比，可观察到相同的趋势。与150nm的裸ito相比cu-ag膜的有机截止厚度大大增加，但当与无阳极的样品相比时，cu-ag膜的有机截止厚度略微减小。此外，dmd的底部电介质的增加减小了截止有机厚度。对于tm1模式，总芯厚度确定截止厚度，因此增加dmd阳极的顶部电介质减小了波导中的有机层厚度的裕度。
[0221]
图24a和图24b显示了在530nm的工作波长下相同的有效折射率(n
eff
)曲线，但有效折射率随波导芯厚度变化。图24a显示了当底部电介质层(d)足够薄时，具有类似截止厚度的多个dmd器件仅具有轻微差异。然而，在dmd阳极的底层d厚度为80nm的情况下，te0模式表现出大大减小的截止厚度，从而意味着在dmd的厚底层d的情况下，模式的模式限制变得被高度增强。图24b显示了tm1模式的有效折射率随芯厚度的变化，与te0对应器件相比，这些器件表现出相似的截止厚度，且差异较小。
[0222]
图25a显示了假设发射红光的、具有dmd阳极的oled的结构。图25b和图25c显示了在650nm的工作波长下、te0和tm1模式的有效折射率(n
eff
)随t
芯
的变化。图25b显示了改变dmd阳极的电介质厚度不会显著改变截止厚度。该趋势与先前的在绿色波长范围处的结果不同。因为工作波长比结构大得多，所以模式截止现象不会受到芯厚度的微小变化的影响。作为参考，黑色曲线和蓝色曲线分别对应于具有150nm裸ito示例和无阳极示例的波导。
[0223]
图25c显示了在650nm的工作波长下dmd器件中的tm1模式的有效折射率随芯厚度的变化。与工作在绿色波长的dmd波导相比，可观察到相同的趋势。截止厚度不会因dmd阳极的厚度的微小变化而变化。
[0224]
图26a显示了假设发射蓝光的、具有dmd阳极的oled的结构。图26b和图26c显示了在450nm的工作波长下、te0和tm1模式的有效折射率随t
芯
的变化。图26b显示了改变dmd阳极的电介质厚度不会显著改变截止厚度。该趋势与在红色波长示例中观察到的趋势相似。但是，由于工作波长较短，截止厚度在比红色和绿色情况更低的厚度t
芯
处出现。作为参考，黑色曲线和蓝色曲线分别对应于具有150nm的裸ito和无阳极的波导。
[0225]
图26c显示了在450nm的工作波长下dmd器件中的tm1模式的有效折射率(n
eff
)随芯厚度的变化。与工作在绿色波长和红色波长的dmd波导相比，可观察到相同的趋势。截止厚度不会因dmd阳极厚度中的厚度微小变化而变化。
[0226]
图27a显示了具有md阳极结构的oled的结构，其中，dmd组件中的顶部电介质(d)的厚度为0nm。图27b和图27c显示了在450nm的工作波长下、te0和tm1模式的有效折射率随t
有机
的变化。图27b显示了增加md阳极的底部电介质厚度减小了截止厚度，从而意味着te0模式通过dmd中的较厚的底部介电层而被更严格地限制。在md阳极中具有80nm厚的底部电介质的情况下，te0模式强烈地限制在波导中，并且即使在t
有机
＝0nm处也不会经历截止。这意味着阳极本身可以在没有有机层帮助的情况下支持te0模式。作为参考，黑色曲线和蓝色曲线对应于150nm的裸ito和无阳极的情况。
[0227]
图27c示出了md器件中的tm1模式的有效折射率(n
eff
)随有机层厚度的变化。与基于dm阳极和dmd阳极的器件相比，可观察到相同的趋势。与150nm的裸ito相比，cu-ag的截止厚度大大增加，但与无阳极的情况相比cu-ag的截止厚度减小。此外，md阳极的底部电介质的增加降低了截止有机厚度。对于tm1模式，总芯厚度起到最重要的作用，并且增加md阳极的底部电介质厚度减小了波导中的有机层厚度的裕度。
[0228]
图28a和图28b示出在450nm的工作波长下的有效折射率(n
eff
)曲线，但有效折射率随波导芯厚度变化。图28a显示了cu-ag器件和cu-ag及40nm电介质器件表现出具有轻微差异的相似趋势。然而，如橙色曲线所示，当底部电介质变为80nm厚时，te0模式被强烈地限制在波导中而没有模式去耦合。图28b显示了tm1模式的有效折射率随芯厚度的变化。与te0模式不同，所有器件由于其等离子体特性而表现出相似的趋势和截止厚度。
[0229]
图29a显示了具有dmd阳极的oled的结构，其中，顶部电介质层(d)被设为40nm的厚度。图29b和图29c显示了在450nm的工作波长下、te0和tm1模式的有效折射率(n
eff
)随t
有机
的变化。图29b显示了增加dmd阳极的底部电介质的厚度减小了截止厚度。te0模式通过较厚的dmd而被更严格地限制。该趋势与先前的结果一致。具有40nm厚的ito/8nm厚的cu-ag/80nm厚的ito的dmd阳极的示例表现出非常强的模式限制，未显示模式截止。
[0230]
图29c显示了在450nm的工作波长下、dmd器件中的tm1模式的有效折射率随有机厚度的变化。与先前的情况相比，可观察到相同的趋势。与150nm的裸ito相比，cu-ag膜的有机截止厚度大大增加，但与没有阳极的情况相比，cu-ag膜的有机截止厚度降低。对dmd的底部电介质的进一步增加减小了截止有机厚度。对于tm1模式，总芯厚度确定截止厚度，从而增加dmd阳极的顶部电介质减小波导中的有机层厚度的裕度。
[0231]
图30a和图30b显示了在450nm的工作波长下、有效折射率(n
eff
)曲线随波导芯厚度
的变化。图30a显示了当底部电介质层(d)足够薄时，具有相似截止厚度的多个dmd器件具有轻微差异。然而，在dmd阳极具有80nm厚的底部d的情况下，te0模式表现出强模式限制且不经历模式截止。图30b显示了tm1模式的有效折射率随芯厚度的变化，并且与te0对应器件相比，这些器件表现出了具有较小差异的相似的截止厚度。
[0232]
基于金属的薄透明导体也可以用于构造两侧或双面发射oled，在这种情况下该oled变成透视oled或透明oled。图31a至图31c显示了在530nm的工作波长下的有效折射率曲线图，有效折射率随有机层厚度变化。图31a显示了透明oled的示意图。假设有机层是纯cbp层。cu-ag或ito用作顶部电极和底部电极。图31b显示了te0模式由于具有相对高折射率的厚ito层，而存在于整个有机层厚度中。ito强烈限制波导模式，因此ito透明oled中的te0模式具有高有效折射率。然而，具有cu-ag电极的透明oled在约200nm的有机厚度处不支持te波导模式，将其对应的能量传输到衬底和空气中。图31c显示了每个oled的tm0模式的有效折射率。与单面发射oled不同，透明oled不支持tm1模式，但支持tm0模式。tm0模式在具有厚al阴极的单面发射oled中不消失，但是tm0模式会因为透明oled中不存在厚al阴极而在透明oled中消失。tm0模式在ito器件中没有消失，但会在cu-ag器件中消失，这表明cu-ag用于透明oled的更好特性。
[0233]
图32a至图32d显示了ito透明oled和cu-ag透明oled的光谱功率耗散曲线。图32a是使用ito作为顶部电极和底部电极的常规透明oled。图32b是使用超薄cu-ag膜作为顶部电极和底部电极的cu-ag透明oled。由于有机和电极厚度较厚，因此发光有源层总是在透明oled中激发tm和te模式。在该结构中，在ito透明oled中仅激发te0和tm0模式。与具有厚al阴极的单面发射oled不同，tm1模式不被激发。图32c中表示了两种波导模式：te0和tm0模式，由于这些模式的存在而有大量的能量被明显耗散。然而，图32d显示了cu-ag透明oled不具有任何波导模式。cu-ag透明oled仅表现出不是波导模式的玻璃模式。玻璃模式可以容易地被提取。在透明oled中使用cu-ag膜简单地替换ito消除了波导模式，并将波导模式对应的能量传输到玻璃衬底。
[0234]
图33显示了向每种模式传输的能量。空气模式在ito透明oled中仅具有10％，而在cu-ag透明oled中为23％。这意味着cu-ag透明oled在没有外耦合结构的情况下已经具有更高的亮度，并且该亮度可以通过衬底模式提取来进一步增强。厚ito和有机层聚集了大部分的光，从而表现出大的波导模式部分。然而，cu-ag透明的oled没有波导模式，从而表现出零波导模式能量部分。这种类型的方法在透明oled中是非常新的。透明oled的所有先前工作聚焦于波导模式的外耦合(outcoupling)。然而，在由本公开某些方面提供的某些oled设计中波导模式完全不存在，这是因为这些设计基于针对oled结构所求解的麦克斯韦方程，而结合了波导模式截止条件。因此，可以设计期望不支持波导模式的透明oled。甚至tm0模式也不存在于cu-ag透明oled中。这种方法提供了如下益处：该方法简单、高效、并且适用于对于显示/照明工业而言重要的大面积器件。由于完全消除了波导模式(所有te0、tm0和tm1模式)，因此可以实现显著的外量子效率(eqe)，其中在假设为无损的cu-ag的情况下，理论上可实现的最大eqe为100％。在包括有损失的情况下，该eqe值可以减少到85％。
[0235]
总之，所产生的光耦合到oled内的波导模式是能量的显著浪费。用于对波导模式进行外耦合的常规方法可能对oled的电性能产生不利影响并且成本效率低。本公开考虑了一种简单但有效的方法，该方法通过使用透明超薄cu-ag阳极来消除某些不期望的波导模
式，以在不损害oled的性能的情况下增强eqe。由于cu-ag膜的极薄的性质和htl的抗反射(ar)效应，根据本公开某些方面提供的cu-ag阳极作为oled的透明导体提供了优异的性能。理论分析表明，te0波导模式由于cu-ag的大介电常数使te0模式的有效折射率降低为低于衬底的折射率而被解耦合，从而使te0模式分散到衬底。此外，发现，tm1波导模式由于超薄透明cu-ag阳极将oled的总厚度减小到比tm1模式的截止厚度薄而被解耦合。因此，cu-ag膜阳极的优异光学性质和物理性质抑制了两种波导模式的形成并提高了器件效率。如以上所论述的，通过使用折射率匹配流体和棱镜测量其光强度来实验性地验证对波导模式的抑制。就这一点而言，本公开提供了完全消除所选择的波导模式的能力，而不是在先前尝试中通过外部手段来提取所选择波导模式。这期望地增加了oled的器件效率。
[0236]
因此，本发明提供了增强有机发光二极管(oled)的光管理和提取以获得高外量子效率(eqe)的方法。此处，使用超薄导电透明膜(例如，包括ag的透明膜)作为阳极的新颖且简单的方法可用于完全消除不期望的波导模式且增强oled的外耦合效率。通过使用这种超薄导电金属电极，oled结构可以容易设计成低于波导模式在可见光波段中的截止厚度。由作为透明电极的均匀的cu种子ag膜实现的负介电常数、极薄的厚度(例如，约5nm)和高导电性质，在不损害oled的任何其它特性的情况下增强了eqe。抑制波导模式形成的这种简单又有效的方法为各种应用(包括显示器)提供了成本效益高的高效oled。
[0237]
已经出于说明和描述的目的提供了对实施例的前述描述。该前述描述不旨在是详尽的或者对本公开进行限制。特定实施例的各个元素或特征通常不限于该特定实施例，而是即使没有具体示出或描述，在适用的情况下也可互换并且可以用在所选择的实施例中。同样的情况也可以在许多方面有所变化。这些变化不应被认为脱离了本公开，并且所有这些修改均旨在被包括在本公开的范围内。

技术特征：
1.一种提高有机发光二极管的发光效率的方法，所述方法包括：通过在有机发光二极管内设置具有第一极性的超薄导电透明电极，来消除或减少至少一种波导模式，所述至少一种波导模式选自由以下所组成的组：横电(te0)模、横磁(tm1)模、以及所述横电(te0)模和所述横磁(tm1)模的组合，所述有机发光二极管包括：透明衬底，所述超薄导电透明电极设置在所述透明衬底上；发光有源组件，所述发光有源组件用于产生光子，所述发光有源组件限定第一侧和相对的第二侧，其中，所述超薄导电透明电极沿所述第一侧设置；以及第二电极，所述第二电极具有与所述第一极性相反的第二极性，所述第二电极与所述发光有源组件的所述第二侧相邻设置；将所述有机发光二极管的外量子效率提高到大于或等于约30％。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有机发光二极管不含氧化铟锡。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二电极是透明电极，所述透明电极包括导电氧化物膜或导电金属膜。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述超薄导电透明电极是金属的，且包括银(ag)。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述超薄导电透明电极还包括铜、铝(al)、钛(ti)、镍(ni)、铬(cr)、金(au)、镁(mg)、钽(ta)、锗(ge)、钯(pd)、或以上的组合。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述超薄导电透明电极是金属的，且包括第一层和第二层，所述第一层包括第一材料，所述第一材料选自由以下所组成的组：铜(cu)、钛(ti)、镍(ni)、铬(cr)、金(au)、镁(mg)、钽(ta)、锗(ge)、钯(pd)和以上的组合，所述第二层包括第二材料，所述第二材料选自由以下所组成的组：银(ag)、铜(cu)、金(au)、铂(pt)和以上的组合。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述超薄导电透明金属电极具有小于或等于约12nm的厚度。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述超薄导电透明金属电极具有大于或等于约2nm至小于或等于约10nm的厚度。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发光有源组件的厚度大于或等于20nm。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述外量子效率大于或等于约40％。11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述超薄导电透明电极是金属的，并且所述超薄导电透明电极对于电磁波谱的具有预定波长范围的部分，具有大于或等于约60％的透明度。12.根据权利要求11所述的方法，其中，从所述有机发光二极管出射的、所述电磁波谱的具有所述预定波长范围的所述部分显示最低角度依赖性，例如，所述第一预定波长范围在相对于所述有机发光二极管的、范围从约0
°
到约60
°
的视角处的变化小于或等于约20nm。13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发光有源组件包括：发光有源层；第一电荷传输层，所述第一电荷传输层设置在所述发光有源层和所述超薄导电透明金属电极之间；以及第二电荷传输层，所述第二电荷传输层设置在所述发光有源层和所述第二电极之间。14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述发光层、所述第一电荷传输层和所述第二
电荷传输层的组合厚度大于或等于100nm。15.一种提高有机发光二极管的发光效率的方法，所述方法包括：通过在所述有机发光二极管内设置具有第一极性的超薄导电透明金属电极，来消除所述有机发光二极管中的横电(te0)模和横磁(tm1)模，所述有机发光二极管包括：透明衬底，所述超薄导电透明金属电极设置在所述透明衬底上；发光有源组件，所述发光有源组件用于产生光子，所述发光有源组件限定第一侧和相对的第二侧，其中，所述超薄导电透明金属电极沿所述第一侧设置；第二电极，所述第二电极具有与所述第一极性相反的第二极性，所述第二电极与所述发光有源组件的所述第二侧相邻设置，其中所述有机发光二极管不含氧化铟锡(ito)；将所述有机发光二极管的外量子效率提高到大于或等于约30％。16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述超薄导电透明金属电极包括银(ag)。17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述超薄导电透明金属电极还包括从由以下所组成的组中选择的材料：铜(cu)、铝(al)、钛(ti)、镍(ni)、铬(cr)、金(au)、镁(mg)、钽(ta)、锗(ge)、钯(pd)、和以上的组合。18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述超薄导电透明金属电极包括第一层和第二层，所述第一层包括第一材料，所述第一材料选自由以下所组成的组：铜(cu)、钛(ti)、镍(ni)、铬(cr)、金(au)、镁(mg)、钽(ta)、锗(ge)、钯(pd)和以上的组合，所述第二层包括第二材料，所述第二材料选自由以下所组成的组：银(ag)、铜(cu)、金(au)、铂(pt)和以上的组合。19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述超薄导电透明金属电极具有小于或等于约12nm的厚度。20.根据权利要求15所述的方法，其中，所述超薄导电透明金属电极具有大于或等于约2nm至小于或等于约10nm的厚度。21.根据权利要求15所述的方法，其中，所述外量子效率大于或等于约40％。22.根据权利要求15所述的方法，其中，所述发光有源组件包括：发光有源层；第一电荷传输层，所述第一电荷传输层设置在所述发光有源层和所述超薄导电透明金属电极之间；以及第二电荷传输层，所述第二电荷传输层设置在所述发光有源层和所述第二电极之间。23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述发光有源层、所述第一电荷传输层和所述第二电荷传输层的组合厚度大于或等于100nm。24.一种有机发光二极管器件，包括：透明衬底；超薄导电透明金属电极，所述超薄导电透明金属电极具有第一层和设置在所述第一层上的第二层，所述第一层包括铜，所述第二层包括银；发光有源层，所述发光有源层限定第一侧和相对的第二侧；第一电荷传输层，所述第一电荷传输层设置在所述发光层和所述超薄导电透明金属电极之间的所述第一侧上；第二电荷传输层，所述第二电荷传输层设置在所述发光层的所述第二侧上；以及
第二电极，第二电极具有与所述第一极性相反的第二极性，且与所述第二电荷传输层相邻设置，其中，所述有机发光器件不含横电(te0)波导模式，且所述有机发光二极管的外量子效率大于或等于约30％。25.根据权利要求24所述的有机发光二极管器件，其中，所述第二电极是透明电极，所述透明电极包括导电氧化物膜或导电金属膜。26.根据权利要求24所述的有机发光二极管器件，其中，所述第二电极是透明的，并且包括第二超薄导电透明金属电极，以形成双侧发射有机发光二极管。27.根据权利要求24所述的有机发光二极管器件，其中，所述超薄导电透明电极对于电磁波谱的具有预定波长范围的部分，具有大于或等于约60％的透明度。28.根据权利要求24所述的有机发光二极管器件，其中，所述超薄导电透明金属电极与至少一个介电层相邻，且形成具有电极设计的组件的一部分，所述电极设计选自由以下所组成的组：电介质-金属、金属-电介质、和电介质-金属-电介质。29.根据权利要求24所述的有机发光二极管器件，其中，所述有机发光二极管器件也不包括横磁(tm1)模波导模式。30.根据权利要求24所述的有机发光二极管器件，其中，所述有机发光二极管不含氧化铟锡(ito)。31.根据权利要求24所述的有机发光二极管器件，其中，所述超薄导电透明金属电极包括银(ag)。32.根据权利要求31所述的有机发光二极管器件，其中，所述超薄导电透明金属电极的所述第二层还包括从由以下所组成的组中选择的材料：铜(cu)、钛(ti)、镍(ni)、铬(cr)、金(au)、镁(mg)、钽(ta)、锗(ge)、钯(pd)、和以上的组合。33.根据权利要求32所述的有机发光二极管器件，其中，所述超薄导电透明金属电极的所述第一层主要由铜(cu)组成，所述第二层主要由银(ag)组成。34.根据权利要求24所述的有机发光二极管器件，其中，所述超薄导电透明金属电极具有小于或等于约12nm的厚度。35.根据权利要求24所述的有机发光二极管器件，其中，所述超薄导电透明金属电极具有大于或等于约2nm至小于或等于约10nm的厚度。36.根据权利要求24所述的有机发光二极管器件，其中，所述外量子效率大于或等于约40％。37.根据权利要求24所述的有机发光二极管器件，其中，所述超薄导电透明金属电极对于电磁波谱的具有预定波长范围的部分，具有大于或等于约60％的透明度，且从所述有机发光二极管出射的、所述电磁波谱的具有所述预定波长范围的所述部分显示最低角度依赖性，例如，所述第一预定波长范围在相对于所述有机发光二极管的、范围从约0
°
到约60
°
的入射角处的变化小于或等于约80nm。38.根据权利要求24所述的有机发光二极管器件，其中，所述发光有源层、所述第一电荷传输层和所述第二电荷传输层的组合厚度大于或等于100nm。39.根据权利要求24所述的有机发光二极管器件，其中，所述透明衬底包括至少一个光散射元件，所述至少一个光散射元件选自由以下所组成的组：折射率匹配流体、微透镜、散射体嵌入式流体、和以上的组合。

技术总结
一种提高有机发光二极管(OLED)的发光效率的方法通过如下方式消除或减少至少一种波导模式：在OLED内设置具有第一极性的超薄导电透明金属电极，该至少一种波导模式选自由以下所组成的组：横电(TE0)模、横磁(TM1)模、以及它们的组合。该OLED具有透明衬底，超薄导电透明金属电极设置在该透明衬底上。该OLED还具有用于产生光子的发光有源组件，该发光有源组件限定第一侧和相对的第二侧。导电透明金属电极沿第一侧设置。第二透明电极具有与第一极性相反的第二极性，该第二透明电极与发光有源组件的第二侧相邻设置。所述方法包括：将有机发光二极管的外量子效率增加到≥约20％。还考虑了具有这种设计的OLED。有这种设计的OLED。


技术研发人员：朴容范 丁昶荣 郭凌杰
受保护的技术使用者：密歇根大学董事会
技术研发日：2021.08.03
技术公布日：2023/7/12