專利名稱：有機(jī)el顯示器的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考本申請(qǐng)基于2005年2月10日申請(qǐng)的在先日本專利申請(qǐng)No.2005-034582并要求其優(yōu)先權(quán)，通過參考將其全部內(nèi)容并入本文。
背景技術(shù)：
1、發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及全色有機(jī)EL(電致發(fā)光)顯示器，更為具體地，涉及光提取(light extraction)部分改善的有機(jī)EL顯示器。
2、現(xiàn)有技術(shù)的描述有機(jī)EL顯示器通常包括玻璃襯底、作為陽極的透明電極(高折射率區(qū))、空穴注入層(空穴傳輸層)、由有機(jī)膜形成的發(fā)射層和陰極。透明電極具有大約為2的折射率，比玻璃襯底或有機(jī)膜(發(fā)射層)的1.5到1.7的折射率大。因此，透明電極不可避免地用作用于引導(dǎo)其中的光的波導(dǎo)，這導(dǎo)致在電極中造成50％的光損耗。結(jié)果，有機(jī)EL顯示器的光提取效率目前低如大約18％。
為了將通過透明電極傳播的光提取到外部，有一種技術(shù)是在由銦錫氧化物(ITO)構(gòu)成的透明電極上設(shè)置由具有與ITO基本上相同的折射率的材料構(gòu)成的衍射光柵，并利用該光柵來提取通過電極傳播的光。在2003年的Applied Physics Letters vol.82第3779頁中公開了這種技術(shù)。
然而，衍射光柵取決于光柵的周期尺寸而衍射特定波長的光，即，不衍射所有的可視光(波長為400至700nm的光)。因此，在顯示器的前表面上設(shè)置單個(gè)衍射光柵的方法并不必然有效。
為了克服該問題，有一種提供分別與R、G和B像素的波長相應(yīng)的多個(gè)衍射光柵的方法(參見日本專利申請(qǐng)KOKAI公開No.2003-163075)。然而，在該方法中，必須準(zhǔn)備分別與像素相應(yīng)的各類衍射光柵，這使得制造工藝非常復(fù)雜，且因此導(dǎo)致最終的產(chǎn)品非常昂貴。很難將該方法投放于實(shí)際應(yīng)用。
而且，在一般的低分子量類型的有機(jī)EL顯示器中，R像素的亮度低于G和B像素。為了平衡R、G和B像素的亮度，必須向R像素供給更多的能量。這增加了顯示器的功耗并且減小它們的壽命。
如上所述，在全色有機(jī)EL顯示器中，為了提高光提取效率，需要準(zhǔn)備尺寸(間距)與R、G和B像素相應(yīng)的衍射光柵。這不可避免地使得制造工藝非常復(fù)雜且導(dǎo)致最終的產(chǎn)品非常昂貴。
發(fā)明概要根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種有機(jī)EL顯示器，其包括透明襯底；有機(jī)EL元件，其設(shè)置于透明襯底上并包含位于透明襯底一側(cè)上的透明電極；二維衍射光柵，其設(shè)置在透明電極一側(cè)的透明襯底的表面上，并具有兩種光柵周期。
根據(jù)本發(fā)明的另一方案，提供一種有機(jī)EL顯示器，包括透明襯底；緩沖層，其設(shè)置在透明襯底上并包含透明襯底一側(cè)上的具有兩種光柵周期的二維衍射光柵；和有機(jī)EL元件，其設(shè)置在緩沖層上并包含緩沖層一側(cè)上的折射率與緩沖層相等的透明電極。
根據(jù)本發(fā)明的又一方案，提供一種有機(jī)EL顯示器，包括透明襯底，其具有形成為凹凸形狀的主表面以形成具有兩種光柵周期的二維衍射光柵；緩沖層，其淀積在透明襯底的主表面上，且包含具有與所述主表面的凹凸形狀相反的凹凸圖形的凹凸表面，以形成具有兩種光柵周期的二維衍射光柵和與該凹凸表面相對(duì)的平坦表面；和有機(jī)EL元件，其設(shè)置在緩沖層上并且包含緩沖層一側(cè)上的折射率與緩沖層相等的透明電極。
附圖的簡要描述

圖1是示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的有機(jī)EL顯示器的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖2是用于解釋通過衍射光柵來進(jìn)行光提取的剖面圖；圖3是示出兩種尺寸的衍射光柵實(shí)例的平面圖；圖4A示出了波長與衍射效率之間的關(guān)系；圖4B示出了波長與亮度之間的關(guān)系；圖5是示出兩種尺寸的另一種衍射光柵實(shí)例的平面圖；圖6A至6D是示出用于制造作為實(shí)例1的有機(jī)EL顯示器的工藝的剖面圖；圖7A至7C是示出用于制造作為實(shí)例2的有機(jī)EL顯示器的工藝的剖面圖；圖8A至8E是示出用于制造作為實(shí)例3的有機(jī)EL顯示器的工藝的剖面圖。
執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式參考附圖將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的有機(jī)EL顯示器的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
在圖1中，參考標(biāo)記10表示有機(jī)EL元件。有機(jī)EL元件10包括按照該順序疊置的透明電極(陽極)11、空穴注入層(空穴傳輸層)12、有機(jī)膜(發(fā)射層)13和陰極14。此外，參考標(biāo)記20表示由玻璃或塑料構(gòu)成的透明襯底。衍射光柵21形成為襯底20的不平坦的(凹凸)上表面。
在透明襯底20上設(shè)置由折射率與透明電極11相同的材料形成的緩沖層(高折射率層)22，以填充衍射光柵21。結(jié)果，高折射率層22具有衍射光柵23。在高折射率層22上設(shè)置有機(jī)EL元件10，透明電極11位于最低的位置。取代高折射率層22，透明電極11可以具有衍射光柵23。
而且，有機(jī)EL元件10可以合并電子注入層(電子傳輸層)和空穴注入層(空穴傳輸層)12。即，有機(jī)EL元件10可以具有下述典型的層結(jié)構(gòu)1)透明電極(陽極)/發(fā)射層/電極(陰極)2)透明電極(陽極)/發(fā)射層/電子注入層/電極(陰極)3)透明電極(陽極)/空穴注入層/發(fā)射層/電子注入層/電極(陰極)，或者4)透明電極(陽極)/空穴注入層/發(fā)射層/電極(陰極)。
作為陽極的透明電極11可以由諸如銦錫氧化物(ITO)的導(dǎo)電材料形成，該導(dǎo)電材料具有大的功函數(shù)，且通常具有大約100至300nm的厚度。
例如，通過真空蒸鍍將空穴注入層12形成在透明電極11上，然后，需要時(shí)在其上形成電子注入層。設(shè)置電子注入層和空穴注入層以用作具有電荷注入特性、電荷傳輸特性或電荷勢壘特性的層。這些層可以由有機(jī)或無機(jī)材料形成，且可以具有10至300nm的厚度。
在發(fā)射層13中，電子和空穴復(fù)合由此發(fā)射光。陰極14可以由具有小功函數(shù)的金屬形成，諸如鋁、鎂、銦、銀或其合金，且可以具有10至500nm的厚度。
現(xiàn)在將詳細(xì)描述本實(shí)施例的原理。
圖2是一個(gè)剖面圖，用于解釋通過衍射光柵進(jìn)行光提取。在圖2中，k1為在沒有設(shè)置衍射光柵時(shí)在高折射率部分被導(dǎo)向的光的傳播方向上的波矢量。此外，k2為當(dāng)從高折射率部分中提取光時(shí)的光的波矢量。假設(shè)Λ表示衍射光柵的間距，如果滿足下述條件，則從高折射率部分中發(fā)出光。
k1sinθ1+m(2π/Λ)＝k2Sinθ2…(1)其中k1＝n1×2π/λ，k2＝n2×2π/λ，n1為高折射率部分的折射率，n2為發(fā)射部分的折射率，θ1為在高折射率部分處的入射角，θ2為在發(fā)射部分處的光出射角，而λ為發(fā)射光的波長。此外，m為衍射的級(jí)數(shù)并為整數(shù)。從上述方程式(1)中可以理解，當(dāng)在高折射率部分中以特定模式引導(dǎo)光時(shí)，產(chǎn)生波長與光柵間距相應(yīng)的衍射光。換句話說，取決于光的波長，在高折射率部分中被導(dǎo)向的光不能被充分地提取。即，單個(gè)衍射光柵不能用于對(duì)具有多個(gè)波長的光的提取。
據(jù)此，采用如圖3中所示的具有兩類四方(square)光柵成分(component)的這種衍射光柵。圖3示出圖2的橫截面C-C的示意圖。特別地，圖3的衍射光柵具有包含在X和Y方向上以間距L布置的大圓圈(散射部分)和在X和Y方向上以相同間距布置的小圓圈(散射部分)的圖形。然而，大、小圓圈彼此在X和Y方向上分離L/2間距。在圖1中示出的衍射光柵21的情況下，其由凹陷和突起形成，散射部分相應(yīng)于凹陷或突起。
然后介紹衍射光柵的與波長相關(guān)的衍射效率。
波長越短，光越容易散射。光的散射效率與光波長的四次冪呈反比。因此，藍(lán)光比紅光容易散射幾倍。此外，散射效率與散射部分的面積的平方成比例。因此，可以通過提供具有與每一波長相應(yīng)的間距的衍射光柵成分(散射部分)和改變散射部分的尺寸，來調(diào)節(jié)每一波長的光的散射效率。
例如，準(zhǔn)備圖3中示出的由兩類四方光柵成分(gratingcomponent)形成的這種衍射光柵。在這種情況下，第一類四方光柵成分各自由半徑為R1的大圓圈形成，而第二類四方光柵成分各自由半徑為R2的小圓圈形成。相鄰的大圓圈之間的距離為L，而相鄰的小圓圈之間的距離也為L。距離L用作光柵周期。另一方面，大圓圈與相鄰的小圓圈之間的距離為 距離 用作另一個(gè)光柵周期。此外，距離L相應(yīng)于紅光波長，而距離 相應(yīng)于藍(lán)光波長。
現(xiàn)在將闡述各波長的光的散射效率。與距離L相應(yīng)的散射部分為大圓圈或小圓圈。在大圓圈之間或小圓圈之間的光的干涉相應(yīng)于半徑的平方，即，相應(yīng)于R12或R22。由于這兩類四方光柵成分間距相同，所以光被它們以相同角度衍射。相比較，與距離 相應(yīng)的散射部分為大和小圓圈，因此它們之間的光的干涉相應(yīng)于R1×R2。
由上可知，通過
I(red)∝L-4×(R12+R22) …(2)給出紅光的衍射效率。
相似地，通過I(blue)∝(L/2)-4×(R1×R2)×2···(3)]]>給出藍(lán)光的衍射效率。
如果將光柵設(shè)計(jì)成滿足上述條件，則可以單獨(dú)地調(diào)節(jié)紅光和藍(lán)光的獲取強(qiáng)度(acquisition intensity)。
下面的表1示出在改變R1和R2而將L設(shè)置為從方程式(2)和(3)中確定的650nm時(shí)，獲得的紅光和藍(lán)光的強(qiáng)度I。
表1 從表1中可以理解，當(dāng)每單位面積存在的大散射部分的數(shù)量等于小散射部分的數(shù)量時(shí)，藍(lán)光的散射效率高于紅光的散射效率。為了平衡藍(lán)和紅光的亮度，期望將每單位面積內(nèi)的大散射部分的數(shù)量與小散射部分的數(shù)量的比設(shè)置為5∶1至1∶1。
作為例子，將更加詳細(xì)地闡述圖3中示出的四方光柵圖形。這里假設(shè)L＝650nm，R1＝250nm，R2＝100nm，且將每單位面積的大散射部分的數(shù)量與小散射部分的數(shù)量的比設(shè)置為1∶1。在這種情況下，I(red)/I(blue)＝0.362，這意味著藍(lán)光的衍射效率基本上為紅光的三倍。由此，波長與衍射效率之間的關(guān)系如圖4A中所示。如圖4A中顯而易見的，當(dāng)合并紅和藍(lán)光的波長時(shí)，衍射效率增加。此外，可以通過和并紅、藍(lán)和綠光的波長來進(jìn)一步使衍射效率增加。因此，通過包含兩類光柵成分的衍射光柵可以增加所有R、G和B光的亮度。
在沒有光柵而R、G和B光亮度相等的情況下，利用上述衍射光柵來提高它們的亮度。然而，亮度級(jí)別的比為R∶G∶B＝0.363∶0.363∶1。為了平衡亮度，如果將每單位面積的大散射部分的數(shù)量與小散射部分的數(shù)量的比設(shè)置為3∶1就足夠了。此時(shí)，R光的衍射效率提高了，由此使得R、G和B光的亮度基本相等，如圖4B中所示。
上面，描述了圖3中示出的衍射光柵包括兩類四方光柵成分。第一類四方光柵成分各自由四個(gè)大圓圈形成，而第二類四方光柵成分各自由四個(gè)小圓圈形成。從另一角度看，可以描述成圖3的衍射光柵以下述方式構(gòu)造。即，在X和Y方向上以特定的光柵間距 來交替布置作為散射部分的大、小圓圈。每個(gè)大圓圈組包括四個(gè)大圓圈并形成第一四方光柵成分，而每個(gè)四個(gè)小圓圈組包括四個(gè)小圓圈并形成第二四方光柵成分。即，在圖3的衍射光柵中，在特定光柵間距 的每個(gè)四方光柵成分的四個(gè)光柵點(diǎn)處布置兩種尺寸的散射部分，使得在相鄰的光柵點(diǎn)處布置不同尺寸的散射部分。
現(xiàn)在參考圖5，簡要描述作為另一個(gè)實(shí)例的具有兩類三角光柵成分的衍射光柵。在圖5的情況下，第一類三角光柵成分各自由三個(gè)半徑為R1的大圓圈形成，而第二類三角光柵成分各自由三個(gè)半徑為R2的小圓圈形成。相鄰的大圓圈之間的距離為L，而相鄰的小圓圈之間的距離為 且相鄰的大、小圓圈之間的距離為 在這種情況下，由I(red)∝L-4×12R12…(4)給出紅光的衍射效率。
相似地，由
I(blue)∝(L/3)-4×(3R22+9R1×R2)···(5)]]>給出藍(lán)光的衍射效率。
同樣在這種情況下，即使R光材料的亮度低，可以通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置L、R1和R2以適當(dāng)?shù)卦O(shè)置紅和藍(lán)光的衍射效率，來平衡R、G和B光的亮度。本發(fā)明不限于上述包括四方光柵成分或三角光柵成分的光柵?？梢圆捎美绨ǚ涓C狀光柵成分的其它的二維結(jié)構(gòu)衍射光柵。
如上所述，在該實(shí)施例中，在形成于有機(jī)EL元件10與透明電極20之間的高折射率層22處設(shè)置具有與R、G和B光正確對(duì)應(yīng)的兩類光柵周期(例如，L和 或者L和 的衍射光柵23。在這種情況下，不需要對(duì)R、G和B光設(shè)置各自的衍射光柵，且如果在整個(gè)顯示表面上設(shè)置單個(gè)衍射光柵就足夠了。
換句話說，可以一次制造具有尺寸(光柵間隔)與R、G和B光相應(yīng)的光柵成分的衍射光柵，這可以簡化制造工藝并減小制造成本，最終利用衍射光柵實(shí)現(xiàn)了低成本的高亮度有機(jī)EL顯示器。此外，在該實(shí)施例中，可以通過增高相應(yīng)于R光的衍射光柵成分的數(shù)量與相應(yīng)于B和G光的衍射光柵成分的數(shù)量比，來提高R光的衍射效率。結(jié)果，可以平衡R、G和B光的亮度，這抑制了顯示器的功耗并因此提高了顯示器的壽命。
例如，按照下述方式形成圖1的有機(jī)EL顯示器中的高折射率層的不平坦表面。
首先，如圖6A中所示，在玻璃襯底20上形成大約300nm厚的電子束抗蝕層60。
隨后，利用具有如圖3中所示的兩類衍射光柵成分的掩模，通過電子束來構(gòu)圖抗蝕層60。其后，顯影所得到的結(jié)構(gòu)。最后，獲得圖6B中所示的抗蝕圖形61。
此后，利用顯影的抗蝕圖形61作掩模，通過采用CF4的反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)來干法蝕刻玻璃襯底。在蝕刻該結(jié)構(gòu)大約100nm厚之后，通過灰化除去剩余的抗蝕圖形61，由此在玻璃襯底20的表面中形成兩種尺寸的孔(衍射光柵21)，如圖6C中所示。
其后，如圖6D中所示，通過等離子體CVD(化學(xué)氣相沉積)在具有衍射光柵21的玻璃襯底20上沉積500nm厚的SiN膜(高折射率層)22。結(jié)果，形成作為SiN膜22的表面的衍射光柵23。
其后，通過濺射在SiN膜22上沉積ITO膜11，由此形成陽極。此外，通過蒸鍍方法在其上形成空穴注入層12、發(fā)射層13和陰極14。因此，獲得如圖1和3中所示的具有兩類衍射光柵成分的有機(jī)EL顯示器。
可以通過旋涂、澆鑄等來形成空穴注入層12和發(fā)射層13。在該情況下，由揮發(fā)性溶劑來溶解有機(jī)或無機(jī)材料，由此制備原溶液。用原溶液涂敷在其上具有陽極的透明襯底，同時(shí)在特定時(shí)刻需要時(shí)將其旋轉(zhuǎn)。其后，使溶劑蒸發(fā)以獲得薄膜。以與此相似的方式，形成在圖1的情況中沒有采用的電子注入層。
利用實(shí)例，將更加詳細(xì)地描述本發(fā)明。在下述實(shí)例中，為了簡單地估測通過包含兩類光柵成分的衍射光柵來提高R、G和B光亮度的效果，在設(shè)置有衍射光柵的襯底上形成1cm2的R、G和B有機(jī)EL元件，并將最終的結(jié)構(gòu)與沒有衍射光柵的結(jié)構(gòu)相比較。
實(shí)例1在玻璃襯底20上形成300nm厚的電子束抗蝕層60(由富士膠片公司(Fuji Film Corporation)生產(chǎn)的EEP-301)(圖6A)。隨后，用裝備有圖形產(chǎn)生器的電子束曝光設(shè)備并利用50kV的加速電壓來處理抗蝕層60，由此形成圖3中示出的圖形(圖6B)。在該情況下，如此設(shè)計(jì)圖形，使得L＝650nm，R1＝250nm，R2＝100nm，且每單位面積的大散射部分的數(shù)量與小散射部分的數(shù)量的比為1∶1。其后，利用所得到的結(jié)構(gòu)作為掩模，在1.33Pa(10mTorr)的壓力、100W的功率以及30sccm的CF4流速下通過RIE來干法蝕刻玻璃襯底20兩分鐘。在RIE后，通過O2灰化來除去剩余的抗蝕劑(圖6C)。蝕刻深度為100nm。
隨后，通過等離子體CVD，在具有不平坦圖形的玻璃襯底20上形成500nm厚的SiN膜22(n＝1.9)(圖6D)。通過該工藝，將SiN膜的表面做得平坦。通過濺射在SiN膜22上形成150nm厚的用作陽極的ITO膜11。
其后，按照下述方式準(zhǔn)備R、G和B有機(jī)EL元件(R)通過蒸鍍在ITO膜11上沉積50nm厚的N，N’-聯(lián)苯-N，N’-二(3-methlfenyl)1-1’聯(lián)苯-4，4’二胺(下文稱之為“TPD”)。通過蒸鍍在所得到的結(jié)構(gòu)上沉積100nm厚的參雜有2％的DCM 2的三(8-羥基喹啉(hydroxyquinoline))鋁(下文稱之為“Alq3”)。最后，通過蒸鍍在所得到的結(jié)構(gòu)上沉積150nm厚的Mg:Ag(5％)電極14，由此形成紅色元件。從紅色元件發(fā)射出的峰值波長為650nm。
(G)通過蒸鍍在ITO膜11上沉積50nm厚的用作空穴注入層12的TPD。在層12上，通過蒸鍍沉積100nm厚的用作發(fā)射層13的Alq3。最后，通過蒸鍍在所得到的結(jié)構(gòu)上沉積150nm厚的Mg:Ag(5％)電極14，由此形成綠色元件。從綠色元件發(fā)射出的峰值波長為530nm。
(B)通過蒸鍍在ITO膜11上沉積50nm厚的用作空穴注入層12的三苯胺四聚物(TPTE)。在層12上，通過蒸鍍沉積100nm厚的用作發(fā)射層13的嵌二萘三環(huán)癸烷胺衍生物(pyrene adamantan derivative)。最后通過蒸鍍在所得到的結(jié)構(gòu)上沉積用作電極14的LiF(1nm)/Al(150nm)，由此形成藍(lán)色元件。從藍(lán)色元件發(fā)射出的峰值波長為450nm。
可以確定，與沒有采用光柵的相比較，采用光柵的R、G和B元件的亮度分別提高1.3倍、1.5倍和1.7倍。
實(shí)施例2以與實(shí)例1相同的方式，在玻璃襯底2上形成電子束抗蝕層60并且形成圖3中示出的圖形。利用該圖形作為掩模，在1.33Pa(10mTorr)的壓力、100W的功率以及30sccm的CF4流速下通過RIE來干法蝕刻玻璃襯底20兩分鐘。在RIE后，通過O2灰化來除去剩余的抗蝕劑圖形61。結(jié)果，在玻璃襯底20的表面中形成兩種尺寸的孔(衍射光柵21)。蝕刻深度為100nm。
隨后如圖7B中所示，通過濺射來在具有不平坦圖形的玻璃襯底20上形成300nm厚的用作透明電極的ITO膜(n＝1.9)11。通過該工藝，形成作為ITO膜11的下表面的衍射光柵16，并使得ITO膜11的表面平坦。
其后，如圖7C中所示，通過與實(shí)例1相同的工藝來形成R、G和B有機(jī)EL元件的每一個(gè)的有機(jī)層13和陰極14。
可以確定，與沒有采用光柵的相比較，采用光柵的R、G和B元件的亮度分別提高1.25倍、1.4倍和1.65倍。
實(shí)例3如圖8A中所示，通過等離子體CVD在玻璃襯底20上形成200nm厚的SiN(n＝1.9)膜82。在膜82上，在玻璃襯底上形成電子束抗蝕層60，并且通過電子束構(gòu)圖出圖形，并顯影抗蝕劑。由此形成如實(shí)例1那樣的具有圖3中示出的圖形的抗蝕劑圖形61。
利用抗蝕劑圖形61作掩模，在1.33Pa(10mTorr)的壓力、100W的功率以及30sccm的CF4流速下通過RIE來干法蝕刻玻璃襯底十分鐘。在RIE后，通過O2灰化來除去剩余的抗蝕劑圖形61。結(jié)果，如圖8B中所示，形成由具有200nm厚度的SiN膜82構(gòu)成的衍射圖形。
隨后，如圖8C中所示，作為有機(jī)硅石的旋涂玻璃(SOG)在其以2000rpm旋轉(zhuǎn)的同時(shí)被涂敷到所得到的結(jié)構(gòu)上，然后在150℃下烘焙。由此形成具有300nm厚度的SOG膜83。通過該工藝，使得膜83的表面平坦。
其后，在1.33Pa(10mTorr)的壓力、100W的功率以及30sccm的CF4流速下通過RIE來干法蝕刻SOG膜83三分鐘，由此暴露SiN膜82的表面。結(jié)果，形成SiN膜82的衍射圖形，如圖8D中所示。
其后，執(zhí)行與實(shí)例1相同的工藝以形成R、G和B有機(jī)EL元件的每一個(gè)的陽極11、空穴注入層12、有機(jī)(發(fā)射)層13和陰極14。結(jié)果，獲得如圖8E中所示的有機(jī)EL顯示器。
可以確定與沒有采用光柵的相比較，采用光柵的R、G和B元件的亮度分別提高1.5倍、1.7倍和1.9倍。
實(shí)例4在玻璃襯底20上形成300nm厚的電子束抗蝕劑層60(由富士膠片公司生產(chǎn)的EEP-301)(圖6A)。隨后，用裝備有圖形產(chǎn)生器的電子束曝光設(shè)備并利用50kV的加速電壓來處理抗蝕層60，由此形成圖5中示出的三角光柵圖形(圖6B)。利用該圖形作為掩模，在1.33Pa(10mTorr)的壓力、100W的功率以及30sccm的CF4流速下通過RIE來干法蝕刻玻璃襯底兩分鐘。在RIE后，通過O2灰化來除去剩余的抗蝕劑(圖6C)。蝕刻深度為100nm。
隨后，通過等離子體CVD，在具有不平坦圖形的玻璃襯底20上形成500nm厚的SiN膜22(n＝1.9)(圖6D)。通過該工藝，將SiN膜的表面做得平坦。通過濺射在SiN膜22上形成150nm厚的ITO膜11。
其后，以與實(shí)例1相同的工藝制備R、G和B有機(jī)EL元件的每一個(gè)的空穴注入層12、有機(jī)(發(fā)射)層13和陰極14。
可以確定與沒有采用光柵的相比較，采用光柵的R、G和B元件的亮度分別提高1.3倍、1.35倍和1.7倍。
實(shí)例5將描述R、G和B亮度平衡的控制。
如果沒有對(duì)實(shí)例1中的R、G和B有機(jī)EL元件提供衍射光柵，而同樣向該元件施加相同的功率，則它們的亮度比為R∶G∶B＝0.5∶1∶1。
如實(shí)例1的情況那樣，在玻璃襯底20上形成電子束抗蝕劑層60，并且利用電子束曝光設(shè)備形成抗蝕劑圖形61。所得到的衍射圖形與圖3中示出的相似，但將每單位面積的大散射部分的數(shù)量與小散射部分的數(shù)量的比設(shè)置為3∶1。
利用該圖形作掩模，在1.33Pa(10mTorr)的壓力、100W的功率以及30sccm的CF4流速下通過RIE來干法蝕刻玻璃襯底20三分鐘。在RIE后，通過O2灰化來除去剩余的抗蝕劑圖案61。蝕刻深度為150nm。
隨后，通過等離子體CVD，在具有不平坦圖形的玻璃襯底20上形成500nm厚的SiN膜22(n＝1.9)。通過該工藝，將SiN膜的表面做得平坦。通過濺射在SiN膜22上形成150nm厚的ITO膜11。其后，以與實(shí)例1相同的工藝準(zhǔn)備R、G和B有機(jī)EL元件的每一個(gè)的空穴注入層12、有機(jī)(發(fā)射)層13和陰極14。
可以確定，當(dāng)向這樣獲得的R、G和B元件提供相同的功率時(shí)，亮度比為R∶G∶B＝1∶0.95∶0.95。因此，包含兩類光柵成分的衍射光柵的使用顯著改善了R、G和B元件的亮度平衡。
變型本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。在該實(shí)施例中，該二維衍射光柵包括四方或三角光柵成分。然而，可以采用其它光柵成分。如果衍射光柵包括兩類具有不同光柵周期(間距)的光柵成分，是足夠的。
此外，實(shí)施例采用650nm和460nm(或375nm)的光柵間距。然而，如果兩個(gè)間距的其中之一相應(yīng)于范圍從600nm至700nm的紅光波長，而另一間距相應(yīng)于350nm至460nm的藍(lán)、藍(lán)-紫外或紫外光的波長，也是可以的。此外，可以根據(jù)器件的規(guī)格，來改變相應(yīng)于較長間距的散射部分的數(shù)量與相應(yīng)于較短間距的小散射部分的數(shù)量的比率。通常，可以從5∶1至1∶1的范圍內(nèi)選擇該比率。
有機(jī)EL元件的結(jié)構(gòu)不限于圖1的結(jié)構(gòu)，且可以根據(jù)規(guī)格修改。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其它優(yōu)點(diǎn)和變型或區(qū)別是顯而易見的。因此，在較寬方面，本發(fā)明不受限于本文中示出和描述的具體的細(xì)節(jié)和代表性的實(shí)施例。因此，在不脫離由附屬權(quán)利要求書及其等同物所限定的一般發(fā)明原理的精神或范圍下，可以做出各種變形。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)EL顯示器，包括具有一個(gè)表面的透明襯底；有機(jī)EL元件，設(shè)置在該透明襯底的該表面上或該表面的上方，并包含設(shè)置在該透明襯底的該表面上或該表面旁邊的透明電極；和二維衍射光柵，設(shè)置在該透明襯底的該表面上，并具有兩種光柵周期。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)EL顯示器，其中該兩種光柵周期的其中之一相應(yīng)于600nm至700nm波長的光，而該兩種光柵周期的另一個(gè)相應(yīng)于350nm至460nm波長的光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)EL顯示器，其中該衍射光柵包括多個(gè)四方光柵成分或多個(gè)三角光柵成分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)EL顯示器，其中該衍射光柵包括第一四方光柵成分和第二四方光柵成分，第一四方光柵成分的平均X方向間隔等于第一四方光柵成分的平均Y方向間隔，第二四方光柵成分的平均X方向間隔和其平均Y方向間隔基本上等于第一四方光柵成分的X方向間隔和其Y方向間隔，在X方向和Y方向上第二四方光柵成分相對(duì)于第一四方光柵成分偏離第一四方光柵成分的光柵周期的大致一半。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的有機(jī)EL顯示器，其中第一四方光柵成分和第二四方光柵成分包括在X方向和Y方向上以該平均X方向間隔和該平均Y方向間隔布置的各個(gè)散射部分，第一四方光柵成分的散射部分的尺寸與第二四方光柵成分的散射部分的尺寸不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)EL顯示器，其中所述衍射光柵包括設(shè)置在以規(guī)則的X方向間隔和規(guī)則的Y方向間隔布置的光柵點(diǎn)處的兩種尺寸的散射部分，該兩種尺寸的散射部分交替地布置在相鄰的光柵點(diǎn)處。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的有機(jī)EL顯示器，其中將包含于散射部分中的第一散射部分的數(shù)量與包含于散射部分中的第二散射部分的數(shù)量的比設(shè)置為5∶1至1∶1，第一散射部分大于第二散射部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)EL顯示器，其中衍射光柵由形成于該透明襯底的所述表面上的凹凸表面形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)EL顯示器，其中該有機(jī)EL元件由形成于作為陽極的透明電極上的空穴注入層、在該空穴注入層上形成作為發(fā)射層的有機(jī)膜和形成于有機(jī)膜上的陰極形成。
10.一種有機(jī)EL顯示器，包括包括一個(gè)表面的透明襯底；緩沖層，設(shè)置在該透明襯底的該表面上或該表面上方，并包含在該透明襯底的該表面上或旁邊的具有兩種光柵周期的二維衍射光柵；和有機(jī)EL元件，設(shè)置在該緩沖層上或該緩沖層的上方，并包含透明電極，該透明電極的折射率基本上等于該緩沖層的折射率，且形成在該緩沖層的上面或該緩沖層的旁邊。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的有機(jī)EL顯示器，其中該兩種光柵周期的其中之一相應(yīng)于600nm至700nm波長的光，而該兩種光柵周期的另一個(gè)相應(yīng)于350nm至460nm波長的光。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的有機(jī)EL顯示器，其中該衍射光柵包括多個(gè)四方光柵成分或多個(gè)三角光柵成分。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的有機(jī)EL顯示器，其中該衍射光柵包括第一四方光柵成分和第二四方光柵成分，第一四方光柵成分的平均X方向間隔基本等于第一四方光柵成分的平均Y方向間隔，第二四方光柵成分的平均X方向間隔和其平均Y方向間隔基本上等于第一四方光柵成分的X方向間隔和其Y方向間隔，在X方向和Y方向上第二四方光柵成分相對(duì)于第一四方光柵成分偏離第一四方光柵成分的光柵周期的大致一半。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的有機(jī)EL顯示器，其中第一四方光柵成分和第二四方光柵成分包括在X方向和Y方向上以該平均X方向間隔和該平均Y方向間隔布置的各個(gè)散射部分，第一四方光柵成分的散射部分的尺寸與第二四方光柵成分的散射部分的尺寸不同。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的有機(jī)EL顯示器，其中該衍射光柵包括設(shè)置在以規(guī)則的X方向間隔和規(guī)則的Y方向間隔布置的光柵點(diǎn)處的兩種尺寸的散射部分，該兩種尺寸的散射部分交替地布置在相鄰的光柵點(diǎn)處。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的有機(jī)EL顯示器，其中將包含于所述散射部分中的第一散射部分的數(shù)量與包含于所述散射部分中的第二散射部分的數(shù)量的比設(shè)置為5∶1至1∶1，第一散射部分大于第二散射部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求10的有機(jī)EL顯示器，其中通過形成于該透明襯底的該表面上的凹凸表面與在該透明襯底的該凹凸表面上沉積的緩沖層之間的界面來形成該衍射光柵。
18.根據(jù)權(quán)利要求10的有機(jī)EL顯示器，其中該有機(jī)EL元件由形成于作為陽極的該透明電極上的空穴注入層、在該空穴注入層上形成作為發(fā)射層的有機(jī)膜和形成于該有機(jī)膜上的陰極組成。
19.一種有機(jī)EL顯示器，包括透明襯底，具有形成為凹凸形狀的表面以形成具有兩種光柵周期的二維衍射光柵；緩沖層，沉積在該透明襯底的該表面上或該表面的上方，并包含具有與該透明襯底的該表面的凹凸形狀相反的凹凸圖形的凹凸表面和與該凹凸表面相對(duì)的平坦表面；和有機(jī)EL元件，設(shè)置在該緩沖層上或該緩沖層上方，并包含透明電極，該透明電極具有與該緩沖層基本相等的折射率且形成于該緩沖層上或該緩沖層旁邊。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的有機(jī)EL顯示器，其中該緩沖層的該衍射光柵包括第一四方光柵成分和第二四方光柵成分，第一四方光柵成分的平均X方向間隔等于第一四方光柵成分的平均Y方向間隔，第二四方光柵成分的平均X方向間隔和其平均Y方向間隔基本上等于第一四方光柵成分的平均X方向間隔和其平均Y方向間隔，在X方向和Y方向上第二四方光柵成分相對(duì)于第一四方光柵成分偏離第一四方光柵成分的光柵周期的大致一半。
全文摘要
在設(shè)置有透明襯底的有機(jī)EL顯示器中，緩沖層設(shè)置在透明襯底上，且有機(jī)EL元件設(shè)置在緩沖層上，緩沖層由具有與EL元件的透明電極的折射率相同的材料形成，并包含具有兩個(gè)光柵周期的二維衍射光柵。
文檔編號(hào)H05B33/14GK1822729SQ20051013143
公開日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2005年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月10日
發(fā)明者藤本明, 淺川鋼兒, 中西務(wù) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝