專利名稱：發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜及其制程的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關一種發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜(multi-layermirror)結(jié)構(gòu)及其制程，尤指在有機電激發(fā)光二極管(OLED)的結(jié)構(gòu)中的微共振腔的多層反射膜結(jié)構(gòu)及其制程。
背景技術：
有機電激發(fā)光二極管(Organic Light Emitting Diode OLED)的技術依其所使用的有機薄膜材料的不同，大致可分為二類，一是以發(fā)色有機化合物為材料的小分子元件系統(tǒng)，另一種則是以共軛性高分子為材料的高分子元件系統(tǒng)。由于具有和發(fā)光二極管(light-emitting diode，LED)相似的特性，因此小分子型態(tài)的有機發(fā)光二極管被稱為SMOLED，而高分子發(fā)光二極管被稱為Polymer OLED。
基本上OLED元件的運作與傳統(tǒng)半導體LED相似，在一外加偏壓下，使電洞與電子各自從正負極注入，在電場的作用下電洞與電子相向移動，兩者因再結(jié)合而發(fā)光。而元件發(fā)光的顏色主要決定于元件內(nèi)具有螢光特性的有機材料，此外OLED可將少量的客發(fā)光體混入主發(fā)光體中來提高元件的發(fā)光效率，并可使發(fā)光的顏色橫跨整個可見光區(qū)。
“光”是能量波的一種形式。人類的視神經(jīng)只對紅、綠、籃三色光反應特別敏感。其他的顏色則是由這三種顏色的光混合而成；換句話說，我們平?？吹降钠渌伾且暰W(wǎng)膜上的視錐細胞把外來的紅、綠、藍光信號組合的結(jié)果，它們并不是“實際存在”的顏色。紅光的波長在6000埃(Angstrom)左右，綠光波長在5500埃左右，而籃光的波長則在4650埃左右。在這些可見光當中，以紅光的波長較大而散射較小，籃光的波長相對較短而散射的現(xiàn)象卻比較大。因為短的光波有容易散射的缺點，目前OLED元件的發(fā)光效率便因光線的不同的波長特性，產(chǎn)生發(fā)光效率不足的現(xiàn)象，有待克服。
為解決發(fā)光元件光源的異向性問題，許多公司已經(jīng)針對元件的結(jié)構(gòu)進行不同的設計。以提升發(fā)光效率為目的，發(fā)展出來較為有效的結(jié)構(gòu)設計，例如已知結(jié)構(gòu)的“微共振腔(micro-cavity)”可引導并增強特定波長的光波共振，朝發(fā)光元件的表面方向放射。已知的微共振腔結(jié)構(gòu)于基板與導電層之間，具有一“多層反射膜(multi-layer mirror)”，可使特定顏色的光波借由移相而共振增強。
在實際的生產(chǎn)制程中，不斷有許多在實驗室研發(fā)過程所未發(fā)現(xiàn)的技術問題。例如，在生產(chǎn)上述微共振腔的多層反射膜結(jié)構(gòu)時，常因基板材料與鍍層之間附著性不佳，導致在進行沉積導電層或有機發(fā)光材料層時，發(fā)生多層膜從基板上剝落或劣化結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的主要技術問題，在于針對發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜附著性不佳，解決其在沉積導電層及有機發(fā)光材料層時常會發(fā)生的剝落或劣化的問題。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜的制程，包括以下步驟(一)、以涂布或濺鍍的方法，在一發(fā)光元件的透明基板上添加一種高穿透率的高分子化合物，或是高穿透率的無機薄膜，使之至少構(gòu)成一界面緩沖層(buffer layer)；(二)、然后，以濺鍍的方法在此界面緩沖層上添加多層具有不同折射率的薄膜，使之構(gòu)成一發(fā)光元件的多層反射膜。
在上述的多層反射膜表層上，將可進一步依序建立一透明電極層(transparent conductive layer)、一發(fā)光層(luminous layer)及一頂部電極層(metal mirror)，借此構(gòu)成一發(fā)光元件或有機發(fā)光二極體。
上述方案中，所述的濺鍍該發(fā)光元件的多層反射膜的步驟，還可包括在該界面緩沖層上濺鍍一層硫化鋅-氧化硅材料(ZnS-SiO2)或/和一層鋁鈦氮材料(AlTiN)。
為了達到上述目的，本發(fā)明還提供一種發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜結(jié)構(gòu)，在基板與多層反射膜之間加入一層用以增加附著力的薄膜，這里稱為界面緩沖層(buffer layer)，此層為具高穿透率的高分子化合物，或是高穿透率的無機薄膜組成。
上述方案中，所述的多層反射膜可至少含有一層硫化鋅-氧化硅或/和一層鋁鈦氮。
由上可知，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及其制程，是在基板與多層反射膜之間加入一層界面緩沖層用以增加附著力的薄膜，借此緩沖層的加入，可提高附著力，使制程容易穩(wěn)定，從而防止元件制程中呈現(xiàn)劣化的問題發(fā)生。


圖1是已知的OLED元件基本結(jié)構(gòu)；圖2是依據(jù)本發(fā)明所實施的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征及優(yōu)點更加明顯易懂，下文特舉若干較佳實施例，并配合所附圖示詳細說明。
圖1所示，是一已知的OLED元件的基本結(jié)構(gòu)，包括一透明基板10及一微共振腔20。其中微共振腔20是在透明基板10上依序添加一多層反射膜22、一透明電極層23、一發(fā)光材料層24及一頂部電極層25(為一金屬反射層，metal mirror)。
在透明電極層23與頂部電極層25之間外加一偏壓，使發(fā)光材料層24中的電洞與電子各自從正負極注入，并在電場作用下，使電洞與電子相向移動；當電洞與電子在發(fā)光材料層24相遇結(jié)合時，因釋放出能量產(chǎn)生光波。元件發(fā)光的顏色主要決定于元件內(nèi)具有螢光特性的有機材料，此外OLED可將少量的客發(fā)光體混入主發(fā)光體中來提高元件的發(fā)光效率，并可使發(fā)光的顏色橫跨整個可見光區(qū)。
多層反射膜22設于透明基板10與透明電極層23之間，可以化學蒸鍍的方法直接蒸鍍在透明基板10上，產(chǎn)生多層具有不同折射率(refractive index)的薄膜制成，借由膜厚與折射指數(shù)的搭配，使特定波長的光線通過時因相位位移(phase sfift)而重疊共振。利用此共振的原理，使彩色OLED螢幕的紅、綠與藍等三原色光的強度增加。
理論上，多層反射膜22的膜層多則增強效果佳，可是在實際的生產(chǎn)經(jīng)驗卻發(fā)現(xiàn)膜層愈多則生產(chǎn)難度愈高，多層反射膜22更易從透明基板10上剝離；同時已知的蒸鍍方法產(chǎn)率慢，設備貴，不利擴大生產(chǎn)。然而若改以濺鍍制程，則將可以降低設備成本，并提高設備產(chǎn)率。
圖2所示，是一依據(jù)本發(fā)明的較佳實施例。本實施例與目前已知的OLED結(jié)構(gòu)最大的不同點在于多層反射膜22與透明基板10之間增加一界面緩沖層21。依據(jù)本發(fā)明，此結(jié)構(gòu)的制造步驟包括(一)、以涂布或濺鍍的方法，在一透明基板10表面添加一種具有高穿透率的高分子化合物，或是高穿透率的無機薄膜，使之至少構(gòu)成一界面緩沖層21；(二)、然后，再以濺鍍的方法在此界面緩沖層21上添加多層具有不同折射率的薄膜，使之構(gòu)成一發(fā)光元件的多層反射膜22。
在上述的多層反射膜22表層上，依序建立一透明電極層23、一發(fā)光材料層24及一頂部電極層25，可形成一發(fā)光元件或有機發(fā)光二極管的主體構(gòu)造。有關多層反射膜22的材質(zhì)與制程，雖與本發(fā)明相關，但并非本發(fā)明的目的及重點，讀者可詳參美國專利第5,405,710號、5,814,416號或6,278,236號等發(fā)明。在公開的各專利案中，對于各膜層的基本材料已有相當詳細的介紹，但對于本發(fā)明的主要目的的達成或所揭示的問題，卻都未有特別的介紹或提供有用的教示。
透明基板10的材料可選用玻璃質(zhì)或透明塑膠制造。若采用透光性良好的聚碳酸脂(Polycarbonate)作為基板材料，為了達到本發(fā)明的目的，可在其表面旋涂或濺鍍一界面緩沖層21。界面緩沖層21可選用高透明性的高分子材料，或是高透明性的無機材料；例如旋涂一層日本DIC公司生產(chǎn)的型號SD-101或SD-715高分子膠(lacquer)，已在生產(chǎn)測試中證實本發(fā)明中緩沖層(buffer layer)的效果。
構(gòu)成界面緩沖層21薄膜之后，在表面繼續(xù)再反復交替蒸鍍或濺鍍不同折射指數(shù)(Refractive Index)的材料作為多層反射膜22。例如其中奇數(shù)層(A)為SixNy薄膜，偶數(shù)層(B)為SiO2薄膜；或使其中的奇數(shù)層(A)為SiO2薄膜，偶數(shù)層(B)為SixNy薄膜也可。濺鍍的膜厚應維持λ/4n左右；其中λ光的波長n材料的折射指數(shù)(Refractive Index)有關界面緩沖層21薄膜之后的制程或材料的發(fā)現(xiàn)，并非本發(fā)明的重點，讀者可自行參酌美國專利第5,405,710號、5,814,416號或6,278,236號等發(fā)明的技術加以實施。
根據(jù)本發(fā)明，在透明基板10與多層反射膜22之間增加一界面緩沖層21將可增加附著力，使制程穩(wěn)定。以下利用兩組測試樣品對比，借由粘著力40盎司/英寸2(oz/inch2)的膠帶在兩組測試樣品上的多層反射膜22貼牢后拉開，進行附著力測試，得到以下對比結(jié)果

注以上“A”代表SixNy薄膜，“B”代表SiO2薄膜。
濺鍍膜厚維持在膜厚在λ/4n左右經(jīng)由上述測試，證明本發(fā)明在透明基板與多層反射膜之間增加的界面緩沖層，將可增加附著力，使制程穩(wěn)定。
本發(fā)明已經(jīng)以較佳實施例公開如上，然其目的并非用以限定本發(fā)明，任何熟習本項發(fā)明技術者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，所做的等效設計與潤飾仍應包含在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜制程，其特征在于至少包括以下步驟(a)在一發(fā)光元件的透明基板上添加一界面緩沖層；及(b)以濺鍍的方法在該界面緩沖層上添加多層具有不同折射率的薄膜，使之構(gòu)成該發(fā)光元件的多層反射膜。
2.如權(quán)利要求1所述發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜制程，其特征在于所述的界面緩沖層是以涂布或濺鍍的方法添加在該透明基板上，借由該界面緩沖層增加該多層反射膜對該透明基板的附著力。
3.如權(quán)利要求1所述發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜制程，其特征在于所述的添加在該透明基板上的界面緩沖層，是指添加一種高穿透率的高分子化合物，借由該界面緩沖層增加該多層反射膜對該透明基板的附著力。
4.如權(quán)利要求1所述發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜制程，其特征在于所述的添加在該透明基板上的界面緩沖層，是指添加一種高穿透率的無機薄膜，借由該界面緩沖層增加該多層反射膜對該透明基板的附著力。
5.如權(quán)利要求1所述發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜制程，其特征在于所述的濺鍍該發(fā)光元件的多層反射膜的步驟，包括在該界面緩沖層上濺鍍一層硫化鋅-氧化硅材料。
6.如權(quán)利要求1所述發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜制程，其特征在于所述的濺鍍該發(fā)光元件的多層反射膜，包括在該界面緩沖層上濺鍍一層鋁鈦氮材料。
7.如權(quán)利要求1所述發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜制程，其特征在于所述的發(fā)光元件是指一有機電激發(fā)光二極管。
8.一種發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜結(jié)構(gòu)，形成于一透明基板的表面，其特征在于至少包括一界面緩沖層；及一多層反射膜，借由該界面緩沖層增加該多層反射膜對該透明基板的附著力。
9.如權(quán)利要求8所述發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的界面緩沖層為一層高穿透率的高分子化合物。
10.如權(quán)利要求8所述發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的界面緩沖層為一層高穿透率的無機薄膜。
11.如權(quán)利要求8所述發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的多層反射膜是由兩種不同折射指數(shù)的材料組成的。
12.如權(quán)利要求8所述發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的多層反射膜至少含有一層硫化鋅-氧化硅。
13.如權(quán)利要求8所述發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的在該多層反射膜至少含有一層鋁鈦氮。
14.如權(quán)利要求8所述發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的透明基板是指一玻璃質(zhì)基板。
15.如權(quán)利要求8所述發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的透明基板是指一聚碳酸脂基板。
16.如權(quán)利要求8所述發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的發(fā)光元件是指一有機電激發(fā)光二極管。
全文摘要
本發(fā)明是有關一種發(fā)光元件的微共振腔的多層反射膜及其制程，其步驟包括(一)、以涂布或濺鍍的方法，在一發(fā)光元件的透明基板上添加一種高穿透率的高分子化合物，或是高穿透率的無機薄膜，使之至少構(gòu)成一界面緩沖層；(二)、然后，以制造鍍膜的方法在此界面緩沖層上添加多層具有不同折射率的薄膜，使的構(gòu)成一發(fā)光元件的多層反射膜(multi－layer mirror)。在多層反射膜的表層，可依序建立一透明電極層(transparent conductive layer)、一發(fā)光層(luminous layer)及一頂部電極層，借此構(gòu)成一發(fā)光元件或有機發(fā)光二極管。
文檔編號H01S3/08GK1484349SQ0214292
公開日2004年3月24日 申請日期2002年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月16日
發(fā)明者呂東奎, 王威翔 申請人:錸德科技股份有限公司