РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ	(19) RU (11) 2528128 (13) C1
	(51) МПК H01L 33/00 (2010.01) H01L 51/50 (2006.01)

(21)(22) Заявка: 2013110202/28, 06.03.2013 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: 06.03.2013 Приоритет(ы): (22) Дата подачи заявки: 06.03.2013 (45) Опубликовано: 10.09.2014 Бюл. № 25 (56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: US 7456562 B2, 25.11.2008. EP 1256989 A2, 13.11.2002. US 20120261710 A1, 18.10.2012. US 20070159080 A1, 12.07.2007. RU 2352028 C1, 10.04.2009. US 7622864 B2, 24.11.2009. RU 2414018 C2, 10.03.2011. US 20030174551 A1, 18.09.2003 Адрес для переписки: 634050, г.Томск, пр. Ленина, 40, ТУСУР, патентно-информационный отдел

(72) Автор(ы): Жидик Юрий Сергеевич (RU), Троян Павел Ефимович (RU) (73) Патентообладатель(и): Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (RU)

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕГО ДИОДА

Изобретение относится к технологии изготовления органических светоизлучающих диодов (OLED) и может быть использовано при создании альтернативных источников освещения и OLED-дисплеев.

Известно органическое электролюминесцентное устройство [1], включающее в себя пакет органических слоев для генерации света, частично прозрачный верхний электрод и материал-основу с нанесенным на него проводящим подслоем металла в качестве нижнего электрода. Особенность рассматриваемого устройства заключается в том, что его большая площадь излучения обеспечивается набором большого количества фрагментов малой площади. Это обуславливает равномерное распределение яркости по всей площади излучающей поверхности, которое обеспечивает стабильные характеристики в течение срока службы.

Также известен способ изготовления органического светодиода [2] (ближайший аналог), включающий несущую основу, выполненную в виде стеклянной или пластмассовой подложки с размещенным на ней прозрачным слоем анода. На аноде расположен слой органического вещества с дырочной проводимостью (дырочно-транспортный слой), затем следуют органический излучающий (эмиссионный) слой, органический слой с электронной проводимостью (электронно-транспортный слой). Функцию электронно-транспортного слоя может одновременно выполнять эмиссионный слой. Поверх органических слоев расположен слой катода. Катод выполнен из композиционного материала, содержащего иттербий, допированный тулием или европием в количестве не менее 10%. Использование такого материала катода позволяет получить высокие технические характеристики прибора: напряжение включения составляет 4.3-4.6 В, рабочее напряжение при яркости 150 кд/м², что соответствует яркости работающего монитора, 4.5-5.5 В, эффективность свечения - 2.21-3.41 лм/Вт.

Существенным недостатком данного способа является то, что катод выполнен из экзотических и дорогостоящих металлов, что, несомненно, увеличит стоимость итогового изделия и сложность технологии его формирования.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в реализации изделия, отвечающего современным требованиям по яркости свечения и рабочим характеристикам, при этом не усложняя технологию его изготовления.

Поставленная задача решается за счет использования в качестве катода для органического светодиода композиции: алюминий плюс материал с низкой работой выхода (например, Ва, Cs, Mg или LiF) с системой микроострий на поверхности, обращенной к органическому материалу. Анод выполняется на основе пленки ITO также с сформированной методом литографии системой микроострий, обращенных в сторону слоя органического материала.

Сущность изобретения поясняется чертежом. На чертеже изображен общий вид заявленного устройства.

Устройство содержит подложку 1, на которую последовательно наносятся следующие слои: катод 2 с системой микроострий на поверхности; органические транспортные и электролюминесцентный слои 3; верхний электрод 4, выполненный из оптически прозрачного для сгенерированного светового излучения 5 оксида In₂O₃.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При пропускании тока в прямом направлении в органическом электролюминесцентном слое 3 происходит рекомбинация электронов и дырок, инжектирующих соответственно из слоев 2 и 4, которая сопровождается излучением квантов света 5. Яркость свечения диода определяется величиной потока инжектированных электронов из катода и дырок из анода. Так как механизм инжекции обусловлен эмиссией Шоттки (надбарьерная эмиссия) и термоавтоэлектронной эмиссией, то для повышения уровня и равномерности инжекции необходимо иметь малую высоту барьера на границе электрод - органический люминофор и наличие сильного электрического поля. В связи с этим на одном или обоих электродах создается система микроострий с определенной геометрией.

Предлагаемый способ изготовления органического светоизлучающего диода может быть осуществлен следующим образом. Тонкопленочная система слоев органического светодиода наносится в вакууме на металлическую или диэлектрическую подложку (медь, стекло, сапфир), имеющую 13-14 класс обработки. Перед нанесением тонкопленочных элементов подложка тщательно очищается путем последовательной промывки в ультразвуковой ванне, в моющей хромовой смеси и в очищенной воде. В вакууме 10^-5 мм рт.ст. при температуре подложки +300°С наносится слой алюминия толщиной 1500-2000 А методом термического испарения, затем слой металла с низкой работой выхода (Ва, Cs, Mg). Далее на поверхности нанесенного катода формируется упорядоченная система микроострий с помощью электронно-лучевой литографии. Расстояние между остриями 500 нм, плотность их размещения на поверхности 10⁷-10⁸ шт./см². Пленки органических слоев наносятся методом центрифугирования, заключающимся в накапывании раствора органического вещества на вращающуюся подложку, в результате чего получается равномерная пленка заданной толщины, покрывающая всю подложку. Последним этапом является нанесение прозрачного электропроводящего слоя оксида индия, допированного оловом (ITO) толщиной 2500 А методом магнетронного распыления мишени.

Список использованных источников

1. Янг Э.В.А., Бернер Х.Ф. Органическое электролюминесцентное устройство. Патент РФ №2414018 на изобретение по заявке №2008129758/28 от 08.12.2006. Опубл. в БИ №7 от 10.03.2011.

2. Бочкарев М.Н., Каткова М.А., Ильичев В.А. Органический светоизлучающий диод. Патент РФ №2352028 на изобретение по заявке №2007143118/28 от 23.11.2007. Опубл. в БИ№10 от 10.04.2009.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Органический светоизлучающий диод, содержащий несущую основу, выполненную в виде металлической или диэлектрической подложки с нанесенными на нее металлическим катодом, транспортными и электролюминесцентным органическими слоями и прозрачным анодом, отличающийся тем, что, с целью повышения уровня и равномерности инжекции носителей зарядов из электродов в транспортные и органические слои, на поверхностях электродов, обращенных к органическому материалу, с помощью электронно-лучевой литографии сформированы упорядоченные системы микроострий, расстояние между остриями 500 нм, плотность их размещения на поверхности 10⁷-10⁸ шт./см².