專利名稱：有機(jī)發(fā)光器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)發(fā)光器件及其制造方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種能防止圖像擴(kuò)展和色純度退化同時(shí)具有提高的光耦合效率的有機(jī)發(fā)光器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
通常，發(fā)光器件是一種自發(fā)射器件，并具有許多優(yōu)點(diǎn)包括寬視角、極好的對(duì)比和快的響應(yīng)速度。
根據(jù)形成發(fā)光層的材料，發(fā)光器件(LED)分為無機(jī)LED和有機(jī)LED。通常，有機(jī)LED(OLED)由于具有極好的亮度、低驅(qū)動(dòng)電壓和快的響應(yīng)速度因此能展示出比無機(jī)LED更好的特性，并能實(shí)現(xiàn)多重彩色顯示器。
OLED通常被這樣構(gòu)造，即在基板上形成陽極，以及在陽極上順序形成至少包括發(fā)光層的發(fā)光部和陰極。除發(fā)光層之外發(fā)光部可進(jìn)一步包括空穴傳輸層和電子傳輸層。空穴傳輸層、發(fā)光層和電子傳輸層是由有機(jī)化合物制成的有機(jī)薄膜。
OLED的光效率一般包括內(nèi)部發(fā)光效率和外部發(fā)光效率。內(nèi)部發(fā)光效率取決于形成包括空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層等的有機(jī)層的有機(jī)化合物的光電轉(zhuǎn)換效率。外部發(fā)光效率(在下文被稱為“光耦合效率”)取決于每層的折射率。
與陰極射線管(CRT)、等離子體顯示面板(PDP)、場(chǎng)發(fā)射顯示器(FED)或其它顯示器件的光耦合效率相比，有機(jī)LED的光耦合效率是相對(duì)低的。這是因?yàn)椋捎谌珒?nèi)反射的緣故，當(dāng)從發(fā)光部產(chǎn)生的光穿過器件的各層時(shí)在器件內(nèi)會(huì)消失而不會(huì)透射到空氣中。例如在背面發(fā)射(rear-emission)型OLED內(nèi)，通常光以三種方式傳播i)陽極/發(fā)光部方式，其中在發(fā)光部產(chǎn)生的光在陽極/基板界面處被全反射然后被引導(dǎo)到陽極或發(fā)光部；ii)基板方式，其中已產(chǎn)生的光在基板/空氣界面處被全反射然后被引導(dǎo)到基板；以及iii)外部方式，其中已產(chǎn)生的光透射到外面。在使用200nm厚的ITO層的OLED內(nèi)，已知在發(fā)光部產(chǎn)生的光的約45.2％與陽極/發(fā)光部方式有關(guān)，約31.1％與基板方式有關(guān)，以及約23.5％與外部方式有關(guān)。換句話說，普通OLED的光耦合效率很低，即約23％。
提高OLED的光耦合效率的多種嘗試的其中之一與使用衍射光柵有關(guān)。例如，韓國(guó)專利公開物No.10-0379396公開了一種OLED面板，其包括具有預(yù)定深度的溝槽(衍射光柵)的基板，相互分開并間隔預(yù)定間距的溝槽，在形成溝槽的區(qū)內(nèi)形成的反波導(dǎo)層，在基板的整個(gè)表面上形成的第一電極，在反波導(dǎo)層上形成的阻擋，以及在阻擋和第一電極上順序形成的有機(jī)發(fā)光層和第二電極。
韓國(guó)專利公開物No.2003-0026450公開了一種光子晶體有機(jī)LED，其包括具有形成在其上的不規(guī)則物的透明基板，在有機(jī)基板上形成的透明電極層，在透明電極層上形成的空穴傳輸有機(jī)發(fā)光層，在空穴傳輸有機(jī)層上形成的電子傳輸有機(jī)發(fā)光層，以及在電子傳輸有機(jī)層上形成的陰極層。
日本專利No.2991183公開了一種具有疊層結(jié)構(gòu)的LED，在該疊層結(jié)構(gòu)內(nèi)依次順序?qū)盈B透明基板，衍射光柵，透明電極，有機(jī)層和反射電極。
上述衍射光柵衍射以陽極/發(fā)光部方式被引導(dǎo)的一些光以小于全內(nèi)反射的臨界角的角度以相同的入射進(jìn)入陽極/基板界面，以便接著透射到外部。沒有透射到外面的光被引導(dǎo)到并沿著陽極和發(fā)光部傳播。然而，由于在陽極/發(fā)光部?jī)?nèi)設(shè)置的像素限定層(PDL)的原因，被引導(dǎo)的光不能傳播到相鄰像素。即使當(dāng)被引導(dǎo)的光可以傳播到相鄰像素時(shí)，傳播的光大部分被吸收到陽極和發(fā)光部?jī)?nèi)，然后消失，由此對(duì)相鄰像素基本上沒有施加影響。
然而，在基板/空氣界面處被全反射并以基板方式被引導(dǎo)的光會(huì)傳播到相鄰像素，并且被引導(dǎo)的光在此處接著透射到外面。這是因?yàn)?，與陽極神發(fā)光部不同，在基板內(nèi)沒有形成用于阻礙光傳播的PDL，并且由于基板的很低的光吸收效率的緣故，被引導(dǎo)的光不會(huì)從基板消除。已到達(dá)相鄰像素的光借助在相鄰像素處設(shè)置的衍射光柵透射到外面，從而導(dǎo)致圖像擴(kuò)展和色純度退化，并最終會(huì)降低有機(jī)發(fā)光器件的圖像質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面提供一種能防止圖像擴(kuò)展和色純度退化同時(shí)具有提高的光耦合效率的有機(jī)發(fā)光器件，及其制造方法。
本發(fā)明的另一方面提供一種有機(jī)發(fā)光器件，該有機(jī)發(fā)光器件包括i)像素層，其具有第一電極、第二電極和插入在第一電極和第二電極之間并至少具有發(fā)光層的發(fā)光部，ii)透明部件，其沿著從像素層產(chǎn)生的光透射到外面的方向設(shè)置，iii)衍射光柵，其設(shè)置在像素層和透明部件之間，以及iv)低折射層，其由具有比形成透明部件的材料的折射率低的折射率的材料制成，該低折射層設(shè)置在衍射光柵和透明部件之間。
在一個(gè)實(shí)施例中，透明部件，低折射層，衍射光柵，第一電極，發(fā)光部和第二電極可依次順序?qū)盈B，透明部件可以是基板，以及第一電極可以是透明電極。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一電極，發(fā)光部，第二電極，衍射光柵，低折射層和透明部件可依次順序?qū)盈B，第二電極可以是透明電極，以及透明部件可以是保護(hù)層或密封部件。
在一個(gè)實(shí)施例中，透明部件可由玻璃或塑性材料制成。
在一個(gè)實(shí)施例中，形成低折射層的材料的折射率可在約1～約1.5的范圍內(nèi)。
在一個(gè)實(shí)施例中，形成低折射層的材料是多孔SiO2。
在一個(gè)實(shí)施例中，低折射層可具有的厚度在約100nm～約1000nm的范圍內(nèi)。
在一個(gè)實(shí)施例中，衍射光柵可具有線形、矩形柱形或圓柱形突起。
在一個(gè)實(shí)施例中，衍射光柵的突起之間的間距是從發(fā)光部產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)的約1/4～4倍。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一電極可由ITO，IZO，ZnO或In2O3制成。
在一個(gè)實(shí)施例中，第二電極可由從包括Li，Ca，Al，Ag，Mg的組中選擇的至少一種以及這些材料的至少兩種的組合制成。
本發(fā)明的另一方面提供一種有機(jī)發(fā)光器件，該有機(jī)發(fā)光器件包括i)像素層，其具有第一電極、第二電極和插入在第一電極和第二電極之間并至少具有發(fā)光層的發(fā)光部，ii)透明部件，其沿著從像素層產(chǎn)生的光透射到外面的方向設(shè)置，iii)衍射光柵，其設(shè)置在像素層和透明部件之間，iv)低折射層，其由具有比形成透明部件的材料的折射率低的折射率的材料制成，該低折射層設(shè)置在衍射光柵和透明部件之間，以及v)光吸收層，其設(shè)置在低折射層和透明部件之間。
在一個(gè)實(shí)施例中，透明部件，光吸收層，低折射層，衍射光柵，第一電極，發(fā)光部和第二電極可依次順序?qū)盈B，透明部件可以是基板，以及第一電極可以是透明電極。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一電極，發(fā)光部，第二電極，衍射光柵，低折射層，光吸收層和透明部件可依次順序?qū)盈B，第二電極可以是透明電極，以及透明部件可以是保護(hù)層或密封部件。
在一個(gè)實(shí)施例中，透明部件可由玻璃或塑性材料制成。
在一個(gè)實(shí)施例中，形成低折射層的材料的折射率可在約1～約1.5的范圍內(nèi)。
在一個(gè)實(shí)施例中，形成低折射層的材料是多孔SiO2。
在一個(gè)實(shí)施例中，低折射層可具有的厚度在約100nm～約1000nm的范圍內(nèi)。
在一個(gè)實(shí)施例中，形成光吸收層的材料的吸收系數(shù)可在約0.01～約0.05的范圍內(nèi)。
在一個(gè)實(shí)施例中，光吸收層可由TiO2，Ta2O5或Nb2O5制成。
在一個(gè)實(shí)施例中，光吸收層可具有的厚度在約50nm～約1μm的范圍內(nèi)。
在一個(gè)實(shí)施例中，衍射光柵可具有線形、矩形柱形或圓柱形突起。
在一個(gè)實(shí)施例中，衍射光柵的突起之間的間距是在發(fā)光部中產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)的約1/4～4倍。
本發(fā)明的另一方面提供一種制造有機(jī)發(fā)光器件的方法，該方法包括在基板上形成低折射層，在低折射層上形成衍射光柵，以及在衍射光柵上形成像素層，該像素層具有第一電極、第二電極和插入在第一電極和第二電極之間并至少具有發(fā)光層的發(fā)光部。
本發(fā)明的另一方面提供一種制造有機(jī)發(fā)光器件的方法，該方法包括在基板上形成光吸收層，在光吸收層上形成低折射層，在低折射層上形成衍射光柵，以及在衍射光柵上形成像素層，該像素層具有第一電極、第二電極和插入在第一電極和第二電極之間并至少具有發(fā)光層的發(fā)光部。
在一個(gè)實(shí)施例中，衍射光柵可通過構(gòu)圖低折射層朝向發(fā)光部方向的平面而形成。
在一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)圖可包括將光致抗蝕劑層涂在低折射層上和利用電子束法或激光全息照相法構(gòu)圖所得到的結(jié)構(gòu)。


本發(fā)明的實(shí)施例將參考附圖被描述。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的有機(jī)發(fā)光器件的截面示意圖。
圖2A和2B說明不具有低折射層的器件和具有低折射層的器件內(nèi)的層間臨界角的分析結(jié)果。
圖3是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的衍射光柵和由衍射光柵引起的光程變化的概念圖。
圖4～圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例的有機(jī)發(fā)光器件的截面示意圖。
圖7是示出不具有衍射光柵、低折射層和光吸收層中的任何一個(gè)的有機(jī)發(fā)光器件的截面示意圖。
圖8是示出既不具有低折射層也不具有光吸收層的有機(jī)發(fā)光器件的截面示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的有機(jī)發(fā)光器件。
在一個(gè)實(shí)施例中，有機(jī)LED(OLED)包括i)像素層，ii)透明部件，光通過該透明部件傳播到外面，iii)衍射光柵，其設(shè)置在像素層和透明部件之間，以及iv)低折射層，其由具有比形成透明部件的材料的折射率低的折射率的材料制成，該低折射層設(shè)置在衍射光柵和透明部件之間。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過利用衍射光柵，被引導(dǎo)到像素層的光具有小于全內(nèi)反射的臨界角的入射角。這樣，被引導(dǎo)的光能透射到透明部件的外面。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，OLED具有高級(jí)別的光耦合效率。
在一個(gè)實(shí)施例中，低折射層減少了被引導(dǎo)到OLED的透明部件的光的比例。因此，由于被引導(dǎo)的光的原因?qū)е碌?，圖像擴(kuò)展和色純度退化可被減到最小或消除。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的有機(jī)發(fā)光器件(OLED)的截面示意圖。第一電極122，發(fā)光部126和第二電極130通常形成像素層。在一個(gè)實(shí)施例中，第一電極122是透明電極并且上述透明部件對(duì)應(yīng)基板110。這樣，發(fā)光部126內(nèi)產(chǎn)生的光透射到基板110的外面。圖1實(shí)施例示出了一種背面發(fā)射OLED，其中光朝向發(fā)光部126的后側(cè)發(fā)射，即光穿過圖1中的第一電極122傳播。
在一個(gè)實(shí)施例中，OLED在基板110的第一平面上具有低折射層115。此外，如圖1所示，第一電極122，發(fā)光部126和第二電極130順序?qū)盈B在低折射層115上。在一個(gè)實(shí)施例中，在低折射層115和第一電極122之間形成衍射光柵120(溝槽或突起)。在一個(gè)實(shí)施例中，在第二電極130上可進(jìn)一步設(shè)置用于從外面密封i)第一電極122，ii)發(fā)光部126和iii)第二電極130的密封部件(未示出)。
在一個(gè)實(shí)施例中，具有氧化硅作為主要成分的透明玻璃基板可用作基板110。為獲得基板110的平滑度并防止雜質(zhì)滲入基板110內(nèi)，在一個(gè)實(shí)施例中，在基板110上可進(jìn)一步設(shè)置由例如氧化硅制成的緩沖層(未示出)。在另一實(shí)施例中，柔性的塑性材料也可用作基板110。
在一個(gè)實(shí)施例中，低折射層115由具有比基板110的折射率低的折射率的材料制成以減少從發(fā)光部126產(chǎn)生并被引導(dǎo)到基板110的光的量。采用這種方式，被引導(dǎo)到基板110的光傳播穿過基板110以便傳播到相鄰像素區(qū)的光的量被顯著減少，由此大大降低圖像擴(kuò)展和色純度退化。
通過設(shè)置低折射層115來減少被引導(dǎo)到基板110的光的量的效果可通過以下臨界角分析實(shí)驗(yàn)被證實(shí)。臨界角分析的目標(biāo)器件包括示例器件1和2。器件1包括玻璃基板，150nm厚的ITO層，1500厚的EL層和3000厚的Al層。器件2具有和器件1相同的構(gòu)造，并進(jìn)一步包括500nm厚的低折射層，該低折射層設(shè)置在基板和ITO層之間并且具有的折射率為1.24。器件1和2的臨界角被分析。圖2A和2B說明不具有低折射層的器件(器件1)和具有低折射層的器件(器件2)內(nèi)的層間臨界角的分析結(jié)果。參考圖2A，由于在ITO/基板界面處和基板/空氣界面處的臨界角分別是58度和41度，因此在41度和58度之間的角度下的光被引導(dǎo)到基板110。相比之下，參考圖2B，由于在ITO/低折射層界面處的臨界角是44度，因此只有在41度和44度之間的角度下的光被引導(dǎo)到基板110。
對(duì)器件1和2進(jìn)行時(shí)域有限差分模擬，其結(jié)果在下面示出。
表1

參考表1，在器件1中以基板方式被引導(dǎo)到基板的光的量是41％，而器件2的以基板方式被引導(dǎo)到基板的光的量至多是22％。這表明低折射層115顯著減少了被引導(dǎo)到基板的光的比例，由此大大降低了圖像擴(kuò)展和色純度退化。
在一個(gè)實(shí)施例中，低折射層115可由具有的折射率范圍在約1～約1.5之間的材料制成。折射率值1與空氣的絕對(duì)折射率有關(guān)，以及折射率值1.5與一般用作基板110的氧化硅的絕對(duì)折射率有關(guān)。
在一個(gè)實(shí)施例中，低折射層115可由多孔SiO2制成。在一個(gè)實(shí)施例中，多孔SiO2是硅干凝膠(silica xerogel)或硅氣凝膠(silicaaerogel)。
硅氣凝膠是一種具有由具有幾納米的厚度的硅石纖維(silicastrands)構(gòu)成的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的材料。也就是說，硅氣凝膠是一種具有約80％～約99％的孔隙率并且孔的大小范圍為約1nm～約50nm的超級(jí)多孔材料，并且具有高比表面積(≥700m2/g)。在一個(gè)實(shí)施例中，制備硅氣凝膠的方法包括通過溶膠-凝膠處理反應(yīng)制備濕凝膠，然后干燥濕凝膠，并且可根據(jù)硅氣凝膠的種類采用多種方式執(zhí)行該方法。
在一個(gè)實(shí)施例中，低折射層115可具有的厚度在約100nm～約1000nm的范圍內(nèi)。如果低折射層115的厚度小于約100nm，那么減少被引導(dǎo)到基板的光的量的效果會(huì)非常低。如果低折射層115的厚度大于1000nm，那么在低折射層115內(nèi)會(huì)產(chǎn)生裂縫并且生產(chǎn)成本和時(shí)間會(huì)增加。
在低折射層115上形成由透明導(dǎo)電材料制成的第一電極122。在一個(gè)實(shí)施例中，第一電極122由ITO，IZO，ZnO和In2O3形成。在一個(gè)實(shí)施例中，通過光刻在第一電極122上形成預(yù)定圖案。在該實(shí)施例中，第一電極122的預(yù)定圖案在無源矩陣(PM)型的情況下可由相互分開并間隔預(yù)定間距的條紋線形成，以及在有源矩陣(AM)型的情況下可對(duì)應(yīng)像素。在AM型情況下，在第一電極122和基板110之間可進(jìn)一步設(shè)置具有至少一個(gè)TFT的薄膜晶體管(TFT)層(未示出)。第一電極122電連接到TFT層。第一電極122連接到外部第一電極端子上(未示出)以用作陽極。
在一個(gè)實(shí)施例中，在第一電極122和低折射層115之間形成衍射光柵120(見圖1)。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，在低折射層115和第一電極122之間的界面處可直接形成衍射光柵120。在另一實(shí)施例中，新衍射光柵層(未示出)可設(shè)置在低折射層115和第一電極122之間。
圖3是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的衍射光柵和由衍射光柵引起的光程變化的概念圖。如圖3所示，當(dāng)以θi角度入射的光被衍射光柵反射時(shí)，得到以下等式nd(sinθi-sinθ0)＝kλ<等式1>
其中k表示衍射級(jí)的數(shù)目，θ0表示反射角，d表示衍射光柵的突起之間的間距，λ表示入射光的波長(zhǎng)，以及n表示衍射光柵120的折射率?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)突起之間的間距即“d”來調(diào)節(jié)反射角θ0。因此，通過利用衍射光柵120將以大于臨界角的角度入射的光變成以小于臨界角的角度入射的光可增加透射到基板110外面的光的量。
在一個(gè)實(shí)施例中，衍射光柵120的突起或溝槽能以多種形狀形成。突起形狀的實(shí)例包括線，矩形柱，圓柱，網(wǎng)等，但不局限于此。
衍射光柵120的每個(gè)突起之間的間距可設(shè)置為從發(fā)光部126產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)的約1/4～約4倍。上述的原因是為了借助衍射光柵120控制從發(fā)光部126產(chǎn)生的光的入射角使之小于臨界角。如果衍射光柵120的每個(gè)突起之間的間距大于從發(fā)光部126產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)的4倍，那么光被衍射的程度降低，即，被衍射的光的角度不能充分降低以小于衍射光柵120的臨界角。如果衍射光柵120的每個(gè)突起之間的間距小于從發(fā)光部126產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)的約1/4倍，那么只有較小量的光穿過衍射光柵120，這會(huì)降低光耦合效率。在突起是矩形柱形狀的情況下，衍射光柵120的每個(gè)突起之間的間距對(duì)應(yīng)d，如圖3所示。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以很容易地理解衍射光柵120的突起可具有除矩形柱形狀之外的各種形狀。
第二電極130可以是透明電極或反射電極。在一個(gè)實(shí)施例中，第二電極130可由具有低功函數(shù)例如Li，Ca，Al，Ag，Mg的一種金屬以及這些金屬中的至少兩種的組合制成。第二電極130電連接到外部第二電極端子上并可用作陰極。
當(dāng)?shù)诙姌O130是PM型時(shí)，它可由垂直于第一電極122的圖案的條形線形成。當(dāng)?shù)诙姌O130是AM型時(shí)，它可被形成以對(duì)應(yīng)像素。在后者的情況下，第二電極130可形成在顯示圖像的整個(gè)有源區(qū)的上方。
第一電極122和第二電極130可具有互相相反的極性。
在第一電極122和第二電極130之間設(shè)置發(fā)光部126。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)光部126可由低分子有機(jī)材料或聚合有機(jī)材料制成。當(dāng)發(fā)光部126由低分子有機(jī)材料制成時(shí)，它可具有單層或多層疊層，包括空穴注入層(HIL)、空穴傳輸層(HTL)、發(fā)光層(EML)、電子傳輸層(ETL)、電子注入層(EIL)等。可用的有機(jī)材料的實(shí)例包括銅酞菁(CuPc)、N，N′-雙(1-萘基)-N，N′-二苯基-聯(lián)苯胺(N，N′-Di(naphthalene-1-yl)-N，N′-diphenyl-benzidine)(NPB)、或三-8-羥基喹啉鋁(Alq3)等。低分子有機(jī)材料可通過真空淀積形成。
當(dāng)發(fā)光部126由聚合有機(jī)材料制成時(shí)，它可具有包括空穴傳輸層(HTL)和發(fā)光層(EML)的結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，PEDOT(聚-3，4-亞乙基二氧基噻吩)(Poly-3，4-ethylenedioxythiophene)用作空穴傳輸層以及基于PPV(聚亞苯基亞乙烯基)或聚芴的聚合有機(jī)材料用作發(fā)光層(EML)。此處，在使用聚合有機(jī)材料形成發(fā)光部126的過程中可采用絲網(wǎng)印刷或墨噴式印刷。有機(jī)發(fā)光層的形成并不局限于上述方法并且可以各種修改。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的有機(jī)發(fā)光器件的截面示意圖。圖4實(shí)施例示出了一種正面發(fā)射(front-emission)OLED，其中光朝向發(fā)光部126的前側(cè)發(fā)射，即光穿過第二電極130傳播。第一電極122，發(fā)光部126和第二電極130形成像素層。在該實(shí)施例中，第二電極130是光可穿過其中的透明電極。此外，在低折射層115上形成透明密封部件135。這樣，在發(fā)光部126內(nèi)產(chǎn)生的光可透射到密封部件135的外面。
在一個(gè)實(shí)施例中，具有氧化硅作為主要成分的透明玻璃基板可用作密封部件135。為保護(hù)低折射層115以防止?jié)駳饣蜓鯘B入到那里，在密封部件135的底部上可進(jìn)一步設(shè)置保護(hù)層(未示出)。在一個(gè)實(shí)施例中，保護(hù)層可由氧化硅制成。
在該實(shí)施例中，在第二電極130上形成低折射層115。在一個(gè)實(shí)施例中，低折射層115由具有比密封部件135的折射率低的折射率的材料制成，由此減少了從發(fā)光部126產(chǎn)生并被引導(dǎo)到密封部件135的光的比例。因此，傳播到相鄰像素區(qū)的光的量顯著減少，由此可大大降低圖像擴(kuò)展和色純度退化。低折射層115與上述基本相同并且未給出其詳細(xì)說明。
在圖4實(shí)施例中，在低折射層115和第二電極130之間插入衍射光柵120。根據(jù)已參考圖3被描述的使用衍射光柵增加光耦合效率的原理，衍射光柵120可將以大于臨界角的角度入射的光調(diào)節(jié)為以小于或等于臨界角的角度入射的光，由此增加透射到密封部件135的外面的光的量。衍射光柵120、第一電極122、發(fā)光部126和第二電極130與上述基本相同并且未給出其詳細(xì)說明。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的有機(jī)發(fā)光器件的截面示意圖。圖5實(shí)施例與圖1實(shí)施例中一樣示出了一種背面發(fā)射OLED。在該實(shí)施例中，如圖5所示，該OLED包括在低折射層115和基板110之間的光吸收層117。如上所述，低折射層115大大減少了傳播到基板110上的相鄰像素區(qū)的光的量。然而，仍可存在一定量的被引導(dǎo)到基板110的光。在該實(shí)施例中，光吸收層117吸收來自基板110的剩余的被引導(dǎo)的光以便沿著基板110傳播的被引導(dǎo)的光能借助光吸收層117很快消失。因此，在該實(shí)施例中，以基板方式被引導(dǎo)的光傳播到光從此處可透射到外面的相鄰像素區(qū)的現(xiàn)象可基本或完全消除，由此可更有效地防止圖像擴(kuò)展和色純度退化。
在圖5實(shí)施例中，在低折射層115上依次順序?qū)盈B第一電極122，發(fā)光部126和第二電極130。在低折射層115和第一電極122之間形成衍射光柵120。在一個(gè)實(shí)施例中，在第二電極130上可進(jìn)一步設(shè)置用于從外面密封元件122、126和130的密封部件(未示出)。
基板110、低折射層115、第一電極122、衍射光柵120和第二電極130與上述基本相同。
在一個(gè)實(shí)施例中，形成光吸收層117的材料具有的吸收系數(shù)在約0.01～約0.05的范圍內(nèi)。如果光吸收層117的吸收系數(shù)小于約0.01，那么吸收以基板方式被引導(dǎo)的光的效果微不足道。如果光吸收層117的吸收系數(shù)大于約0.05，那么光耦合系數(shù)會(huì)被不希望地降低。
在一個(gè)實(shí)施例中，光吸收層117可由無機(jī)薄膜形成。無機(jī)薄膜的實(shí)例包括TiO2，Ta2O5，Nb2O5等，但不局限于此。
在一個(gè)實(shí)施例中，光吸收層117具有的厚度在約50nm～約1μm的范圍內(nèi)。如果光吸收層117的厚度小于約50nm，那么吸收以基板方式被引導(dǎo)的光的效果微不足道。如果光吸收層117的厚度大于約1μm，那么光耦合系數(shù)會(huì)被不希望地降低。
在一個(gè)實(shí)施例中，會(huì)引起圖像擴(kuò)展和色純度退化的以基板方式被引導(dǎo)的光可通過低折射層115和光吸收層117被完全消除。這樣，圖像擴(kuò)展和色純度退化可避免。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的有機(jī)發(fā)光器件的截面示意圖。圖6實(shí)施例如圖4實(shí)施例示出了一種正面發(fā)射OLED。在該實(shí)施例中，在第二電極130上順序形成低折射層115，光吸收層117和密封部件135。在低折射層115和第二電極130之間設(shè)置衍射光柵120。
雖然已描述的實(shí)施例是關(guān)于背面或正面發(fā)射OLED的，但這些實(shí)施例也可被應(yīng)用于包括雙面發(fā)射型的多種類型的OLED。
制造根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的OLED的方法將相對(duì)于圖1來描述。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括i)在基板110上形成低折射層115，ii)在低折射層115上形成衍射光柵120，以及iii)形成像素層，該像素層具有第一電極122、第二電極130和插入在第一和第二電極122和130之間并至少具有發(fā)光層的發(fā)光部126。在一個(gè)實(shí)施例中，借助涂敷或淀積在基板110上形成低折射層115。在另一實(shí)施例中，低折射層115可根據(jù)用于形成低折射層115的材料借助不同的方法形成。其后，在低折射層115上形成衍射光柵120。在一個(gè)實(shí)施例中，衍射光柵120可使用光致抗蝕劑膜利用光刻工藝形成。在一個(gè)實(shí)施例中，在低折射層115上形成光致抗蝕劑膜后，借助電子束法或激光全息照相法構(gòu)圖所得到的結(jié)構(gòu)，然后使用顯影液腐蝕光致抗蝕劑膜。接著，使用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)刻蝕低折射層115，由此完成衍射光柵120。
接著，第一電極122，發(fā)光部126和第二電極130順序形成。在一個(gè)實(shí)施例中，電極122、130和發(fā)光部126可根據(jù)用于形成元件122、126和130的材料利用淀積或涂敷形成。在一個(gè)實(shí)施例中，在形成第一電極122后，可選擇性地采用拋光工藝。
制造根據(jù)另一實(shí)施例的OLED的方法將相對(duì)于圖5來描述。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括在基板110上形成光吸收層117，在光吸收層117上形成低折射層115，在低折射層115上形成衍射光柵120，以及形成像素層122、126和130。
在一個(gè)實(shí)施例中，借助淀積在基板110上首先形成光吸收層117。在一個(gè)實(shí)施例中，形成光吸收層117的合適的淀積方法可根據(jù)用于形成層117的材料選擇。剩余元件115、122、126和130采用與上述相同的方式形成。
雖然已利用背面發(fā)射OLED的實(shí)例描述了制造OLED的方法，但本發(fā)明并不局限于此。例如，該制造方法可被應(yīng)用于如圖4和6所示的正面發(fā)射OLED以及其它例如雙面發(fā)射OLED的類型。在上述OLED中，提高光耦合效率的效果和防止圖像擴(kuò)展和色純度退化的效果可通過多種實(shí)例和比較實(shí)例來評(píng)定。用說明性實(shí)例準(zhǔn)備的樣品的結(jié)構(gòu)在圖1中示意性地示出。首先，作為低折射層115的多孔硅氣凝膠被涂在玻璃基板110上，厚度為500nm。形成低折射層115的多孔硅氣凝膠具有的折射率為1.24。在低折射層115上形成具有約0.3μm的高度并相互分開間隔約0.5μm的突起。更具體地，在低折射層115上形成光致抗蝕劑膜，厚度為0.2μm，該光致抗蝕劑膜被曝光，構(gòu)圖以及顯影，由此形成具有0.2μm的高度的不規(guī)則物。其后，已曝光的硅氣凝膠被刻蝕到深度為0.3μm，并且剩余的光致抗蝕劑膜借助干法刻蝕被去除，由此在低折射層115上形成衍射光柵120。接著，ITO層(第一電極；122)形成，厚度為200nm，然后拋光ITO層122的頂面。在ITO層122上形成1500厚的EL層(發(fā)光部；126)和作為第二電極130的3000厚的Al層。所得到的樣品被稱為樣品1。
在比較實(shí)例1中，除了在基板上不形成低折射層而形成衍射光柵之外，采用與實(shí)例(樣品1)中相同的方式準(zhǔn)備樣品。所得到的樣品被稱為樣品A。樣品A的結(jié)構(gòu)在圖8中示意性地示出。參考圖8，樣品A被這樣構(gòu)造，即依次順序?qū)盈B基板110，衍射光柵120，第一電極122，發(fā)光部126和第二電極130。
在比較實(shí)例2(樣品B；表2中未示出)中，除了不形成衍射光柵之外，采用與比較實(shí)例1中相同的方式準(zhǔn)備樣品。所得到的樣品被稱為樣品B。參考圖7，樣品B被這樣構(gòu)造，即依次順序?qū)盈B基板110，第一電極122，發(fā)光部126和第二電極130。
對(duì)樣品1、樣品A和樣品B進(jìn)行FDTD模擬，并計(jì)算樣品A和樣品1的光耦合效率提高率和圖像擴(kuò)展率。計(jì)算結(jié)果在表2中示出。光耦合效率提高率是根據(jù)從既不具有衍射光柵也不具有低折射層的樣品B提取的光的量計(jì)算的。同時(shí)，當(dāng)電場(chǎng)被施加于樣品A或1的預(yù)定像素層區(qū)時(shí)，術(shù)語“圖像擴(kuò)展率”用于表示從預(yù)定像素層區(qū)發(fā)射的光的量對(duì)從除預(yù)定像素層區(qū)之外的像素層區(qū)發(fā)射的光的量的比。
表2

如表2所示，樣品1的光耦合效率提高率是50％，其高于樣品A的光耦合效率提高率即30％。樣品1的圖像擴(kuò)展率是4％，其比樣品A的圖像擴(kuò)展率(10％)低得多。這證實(shí)根據(jù)本發(fā)明的包括衍射光柵和低折射層的樣品1具有提高的光耦合效率和降低的圖像擴(kuò)展。
接著，光耦合效率提高效果和防止圖像擴(kuò)展和色純度退化的效果將參考圖5實(shí)施例被描述。
用說明性實(shí)例準(zhǔn)備的樣品的結(jié)構(gòu)在圖5中示意性地示出。首先，在玻璃基板110上形成作為光吸收層117的TiO2，厚度為500nm。光吸收層117的吸收系數(shù)是0.01。剩余條件與樣品1的條件相同。所得到的樣品被稱為樣品2。
對(duì)樣品2和樣品A進(jìn)行FDTD模擬，并計(jì)算樣品2和樣品A的圖像擴(kuò)展率。此處，樣品A既不具有光吸收層也不具有低折射層。計(jì)算結(jié)果在表3中示出。當(dāng)電場(chǎng)被施加于樣品2或A的預(yù)定像素層區(qū)時(shí)，術(shù)語“圖像擴(kuò)展率”用于表示從預(yù)定像素層區(qū)發(fā)射的光的量對(duì)從除預(yù)定像素層區(qū)之外的像素層區(qū)發(fā)射的光的量的比。
表3

參考表3，既不具有光吸收層也不具有低折射層的樣品A具有不少于10％的圖像擴(kuò)展率。
相比之下，既具有低折射層也具有光吸收層的樣品2具有0％的圖像擴(kuò)展率，即在樣品2中沒有產(chǎn)生圖像擴(kuò)展。因此，可證實(shí)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括衍射光柵、低折射層和光吸收層的樣品2能防止圖像擴(kuò)展和色純度退化。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述OLED能防止圖像擴(kuò)展和色純度退化同時(shí)具有提高的光耦合效率。這樣，由相同的功率量可得到相對(duì)高級(jí)別的亮度，由此可節(jié)省功耗并獲得極好的圖像質(zhì)量。因此，可制造具有提高的可靠性的OLED。
雖然上述描述已經(jīng)指出應(yīng)用于各種實(shí)施例的本發(fā)明的新型特征，但技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍情況下可以對(duì)所說明的器件或工藝的形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種省略、替換和改變。因此，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定而不是由前面的描述限定。在權(quán)利要求的等價(jià)物的范圍和意圖內(nèi)的所有變型都包含在其范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)發(fā)光器件，包括像素層，其包括 i)第一和第二電極以及 ii)位于電極之間的發(fā)光部；透明部件，光穿過該透明部件透射；衍射光柵，其設(shè)置在像素層和透明部件之間；以及低折射層，其具有比透明部件的折射率低的折射率，該低折射層設(shè)置在衍射光柵和透明部件之間。
2.如權(quán)利要求1的有機(jī)發(fā)光器件，其中透明部件，低折射層，衍射光柵，第一電極，發(fā)光部和第二電極依次順序?qū)盈B，并且其中透明部件是基板以及第一電極是透明電極。
3.如權(quán)利要求1的有機(jī)發(fā)光器件，其中第一電極，發(fā)光部，第二電極，衍射光柵，低折射層和透明部件依次順序?qū)盈B，并且其中第二電極是透明電極以及透明部件是保護(hù)層或密封部件。
4.一種有機(jī)發(fā)光器件，包括像素層，其包括 i)第一和第二電極以及 ii)位于電極之間的發(fā)光部；透明部件，光穿過該透明部件透射；衍射光柵，其設(shè)置在像素層和透明部件之間；低折射層，其具有比透明部件的折射率低的折射率，該低折射層設(shè)置在衍射光柵和透明部件之間；以及光吸收層，其設(shè)置在低折射層和透明部件之間。
5.如權(quán)利要求4的有機(jī)發(fā)光器件，其中透明部件，光吸收層，低折射層，衍射光柵，第一電極，發(fā)光部和第二電極依次順序?qū)盈B，并且其中透明部件是基板以及第一電極是透明電極。
6.如權(quán)利要求4的有機(jī)發(fā)光器件，其中第一電極，發(fā)光部，第二電極，衍射光柵，低折射層，光吸收層和透明部件依次順序?qū)盈B，并且其中第二電極是透明電極以及透明部件是保護(hù)層或密封部件。
7.如權(quán)利要求1的有機(jī)發(fā)光器件，其中透明部件由玻璃或塑性材料形成。
8.如權(quán)利要求1的有機(jī)發(fā)光器件，其中低折射層具有的折射率在約1～約1.5的范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1的有機(jī)發(fā)光器件，其中低折射層由多孔SiO2形成。
10.如權(quán)利要求1的有機(jī)發(fā)光器件，其中低折射層具有的厚度在約100nm～約1000nm的范圍內(nèi)。
11.如權(quán)利要求4的有機(jī)發(fā)光器件，其中光吸收層具有的吸收系數(shù)在約0.01～約0.05的范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求4的有機(jī)發(fā)光器件，其中光吸收層由TiO2，Ta2O5或Nb2O5形成。
13.如權(quán)利要求4的有機(jī)發(fā)光器件，其中光吸收層具有的厚度在約50nm～約1μm的范圍內(nèi)。
14.如權(quán)利要求1的有機(jī)發(fā)光器件，其中衍射光柵具有線形、矩形柱形或圓柱形突起。
15.如權(quán)利要求14的有機(jī)發(fā)光器件，其中衍射光柵的突起之間的間距是從發(fā)光部產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)的約1/4～4倍。
16.如權(quán)利要求1的有機(jī)發(fā)光器件，其中第一電極由ITO，IZO，ZnO或In2O3形成。
17.如權(quán)利要求1的有機(jī)發(fā)光器件，其中第二電極由以下Li，Ca，Al，Ag和Mg中的至少一種形成。
18.一種制造有機(jī)發(fā)光器件的方法，包括在基板上形成低折射層，其中該低折射層具有比基板的折射率低的折射率；在低折射層上形成衍射光柵；以及形成像素層，該像素層具有第一電極、第二電極和插入在第一電極和第二電極之間并至少具有發(fā)光層的發(fā)光部。
19.一種制造有機(jī)發(fā)光器件的方法，包括在基板上形成光吸收層；在光吸收層上形成低折射層，其中該低折射層具有比基板的折射率低的折射率；在低折射層上形成衍射光柵；以及形成像素層，該像素層具有第一電極、第二電極和插入在第一電極和第二電極之間并至少具有發(fā)光層的發(fā)光部。
20.如權(quán)利要求18的方法，其中衍射光柵通過構(gòu)圖低折射層的位于發(fā)光部方向的平面而形成。
21.如權(quán)利要求20的方法，其中構(gòu)圖包括將光致抗蝕劑層涂在低折射層上和利用電子束法或激光全息照相法構(gòu)圖所得到的結(jié)構(gòu)。
全文摘要
公開了一種有機(jī)發(fā)光器件(OLED)及其制造方法。在一個(gè)實(shí)施例中，該OLED包括i)像素層，其具有第一電極、第二電極和插入在第一電極和第二電極之間并至少具有發(fā)光層的發(fā)光部，ii)透明部件，其沿著從像素層產(chǎn)生的光的透射方向設(shè)置，iii)衍射光柵，其設(shè)置在像素層和透明部件之間，以及iv)低折射層，其由具有比形成透明部件的材料的折射率低的折射率的材料制成，該低折射層設(shè)置在衍射光柵和透明部件之間。該OLED能防止圖像擴(kuò)展和色純度退化同時(shí)具有提高的光耦合效率。
文檔編號(hào)H05B33/10GK1758819SQ200510107099
公開日2006年4月12日 申請(qǐng)日期2005年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月5日
發(fā)明者曹商煥, 金潤(rùn)昶, 宋英宇, 安智薰, 吳宗錫, 李濬九, 李昭玲 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社