CN1518132A - 降低外界光线反射的有机发光二极体及其制程 - Google Patents
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Abstract
一种降低外界光线反射的有机发光二极体及其制程。为提供一种结构简单、成本低、降低外界光线反射干扰、发光效率佳的显示器部件及其制程，提出本发明，降低外界光线反射的有机发光二极体包括基板、形成于基板上的金属反射层、形成于金属反射层上的透明阳极电极、形成于透明阳极电极上有机层、形成于有机层上的半透明电子注入阴极层、形成于半透明电子注入阴极层的缓冲层及形成于缓冲层上的透明电极；制程包括提供基板、于基板形成金属反射层、于金属反射层上形成透明阳极电极、于透明阳极电极上形成有机层、于有机层上形成半透明电子注入阴极层及形成透明电极。
Description
技术领域
本发明属于显示器部件及其制程，特别是一种降低外界光线反射的有机发光二极体及其制程。
背景技术
有机电激发光显示器(Organic Electro luminescence Display；OLED；Organic EL Display)又称为有机发光二极体(Organic Light Emitting Diode；OLED)显示器由于拥有高亮度、荧幕反应速度快、轻薄短小、全彩、无视角差、不需液晶显示器式背光板及节省光源及耗电量，因此，可率先取代扭曲向列(Twist Nematic；TN)及超扭曲向列(Super Twist Nematic；STN)液晶显示器的市场，并进一步取代小尺寸薄膜电晶体液晶显示器，而成为新一代携带型资讯产品、移动电话、个人数位助理器及携带型电脑普遍使用的显示装置。
如图1所示，有机发光二极体的基本结构是在镀有透明阳极12的透明基板10上，依序镀上有机材料以形成有机层14、镀上金属以形成金属阴极16。
有机层14系包括电洞注入层(hole-Injecting layer；HIL)、电洞传输层(hole-transporting layer；HTL)、发光层(emitting layer；EML)及电子传输层(electron-transporting layer；ETL)。
通常阴极金属为不透明且具反射性。当外加电压使元件发光，光经由透明阳极12及透明基板10的路径放射出来。
此种通过基板方向发光的方式称为底部发光(bottom emission)；反之，将透明导电阳极镀在不透明具反射性的基板上(也可为在透明基板上镀上一层反射金属层)，接着镀上相同的有机层后，再镀上透明阴极，此时，元件发光系经由透明阴极放射，称之为顶部发光(top emission)。
上述两种结构皆因具有金属反射层而容易反射外在环境的入射光，使得显示器面板的对比度降低。因此，传统上，在底部发光结构中会利用黑色且具导电性材料，如氧化锌，插入有机层与反射阴极之间，使外在环境的入射光被此材料吸收而避免产生反射。此种结构称之为黑色阴极(black cathode)。
如图2所示，另一种称之为干涉层(black layer)结构，其并非将入射光吸收，而是藉由于有机层22与金属阴板(即反射阴极)28之间镀上多层不同折射率的薄膜构成的干涉层26，并藉由调整干涉层26的厚度使半透明电子注入阴极层24与反射阴极28的反射光产生180°的相位差，造成破坏性干涉而达到降低反射光的效果，进而提升对比。
不管是黑色阴极(black cathode)或是干涉层(black layer)的制作，材料的导电性都是考虑的因素。若是选择的材料导电性不佳，可能导致元件的驱动电压增加，与现今要求的低功率消耗不相符合。而干涉层更有各层薄膜折射率的考虑。如此，材料的选择上有一定的难度。此外，制程上只要多一层结构，将会增加不为人们所乐见的成本及时间的增加。在讲究time to market的时程考虑下，制程上只要能减少一层结构，不仅可降低成本，而且缩短制程时间，也毋须为因结构增加而调整相关的制程参数，这将使得产品更具竞争力。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、成本低、降低外界光线反射干扰、发光效率佳的降低外界光线反射的有机发光二极体及其制程。
本发明降低外界光线反射的有机发光二极体包括基板、形成于基板上的金属反射层、形成于金属反射层上的透明阳极电极、形成于透明阳极电极上有机层、形成于有机层上的半透明电子注入阴极层、形成于半透明电子注入阴极层的缓冲层及形成于缓冲层上的透明电极；制程包括提供基板、于基板形成金属反射层、于金属反射层上形成透明阳极电极、于透明阳极电极上形成有机层、于有机层上形成半透明电子注入阴极层及形成透明电极。
其中：
一种降低外界光线反射的有机发光二极体制程，它包括提供基板、于基板形成金属阳极电极、于金属阳极电极上形成有机层、于有机层上形成半透明电子注入阴极层及形成透明电极。
一种降低外界光线反射的有机发光二极体，它包括基板、形成于基板上的金属阳极电极、形成于透明阳极电极上有机层、形成于有机层上的半透明电子注入阴极层、形成于半透明电子注入阴极层上的缓冲层及形成于缓冲层上的透明电极。
半透明电子注入阴极层上以有机材料形成以便在溅镀透明电极时产生保护效果的缓冲层；透明电极系形成于缓冲层上。
半透明电子注入阴极层的厚度约为0.5～5nm。
由于本发明降低外界光线反射的有机发光二极体包括基板、形成于基板上的金属反射层、形成于金属反射层上的透明阳极电极、形成于透明阳极电极上有机层、形成于有机层上的半透明电子注入阴极层、形成于半透明电子注入阴极层的缓冲层及形成于缓冲层上的透明电极；制程包括提供基板、于基板形成金属反射层、于金属反射层上形成透明阳极电极、于透明阳极电极上形成有机层、于有机层上形成半透明电子注入阴极层及形成透明电极。当外界光线经过半透明电子注入阴极层时，入射的光一部分经由半透明电子注入阴极层反射而产生第一反射光；至于入射的光的另一部分则会穿半透明电子注入阴极层直到金属反射层才产生反射并形成第二反射光；使用时，藉由调整有机层的厚度及透明阳极电极的厚度，使得由半透明电子注入阴极层反射的第一反射光与由金属反射层反射的第二反射光产生180°的相位差，从而造成破坏性干涉，进而降低外界光的反射，减少外部入射光的干扰，并提升元件的对比；即本发明藉由调整有机层与透明阳极电极的厚度，即可达到降低外界入射光线干扰，提升显示器的对比，发光效率佳。不仅结构简单、成本低，而且降低外界光线反射干扰、发光效率佳，从而达到本发明的目的。
附图说明
图1、为习知的底部发光方式发光二极体结构示意图。
图2、为习知的底部发光方式发光二极体结构示意图(干涉层结构)。
图3、为本发明降低外界光线反射的有机发光二极体制程实施例一步骤二示意图。
图4、为本发明降低外界光线反射的有机发光二极体实施例一结构示意图。
图5、为本发明降低外界光线反射的有机发光二极体制程实施例二步骤二示意图。
图6、为本发明降低外界光线反射的有机发光二极体实施例二结构示意图。
具体实施方式
实施例一
如图4所示，本发明降低外界光线反射的有机发光二极体包括基板30、形成于基板30上的金属反射层32、形成于金属反射层32上的透明阳极电极34、形成于透明阳极电极34上的有机层36、形成于有机层36上的半透明注入阴极层38、形成于半透明注入阴极层38上的缓冲层40及形成于缓冲层40上的透明电极42。
半透明注入阴极层38的厚度约为0.5～5nm。
本发明降低外界光线反射的有机发光二极体(OLED)制程包括如下步骤：
步骤一
如图3所示，提供基板30
基板30材质可选自透光或不透光的适当材质，以利承载有机发光二极体元件；
步骤二
如图3所示，形成金属反射层32
以蒸镀(Evaporation)或溅镀(Sputtering)成膜的方式将金属材料，如铝、铬形成于基板30上，形成金属反射层32，藉以反射有机发光二极体本身发出的光线；
步骤三
如图4所示，形成透明阳极电极34
选自为铟锡氧化物(Indium Tin Oxide；ITO)、铟锌氧化物(Indium ZincOxide；IZO)等透明导电电极材料，并以溅镀法、电子束蒸法(Electron BeamEvaporation)、热蒸法(thermal Evaporation)、化学气相镀膜法(ChemicalVapor Deposition)或喷雾热裂解法(Spray Pyrolysis)等法于金属反射层32上形成透明阳极电极34，用以作为有机发光二体的阳极电极；
步骤四
形成有机层36
选自为Alq、NPB、CuPc、C545T、DCJTB、CBP、Balq、Ir(ppy)3等荧光或磷光色素或错合物材料，并以真空蒸镀法、电子束加热的真空蒸镀法、离子化蒸镀法、有机分子线蒸镀法、电浆聚合法、真空蒸镀聚合法、浸泡被覆法、旋转被覆法、Langmuir-Blodgett(LB)薄膜法、Sol-Gel法或电解聚合法等方法于透明阳极电极34上形成有机层36；
步骤五
形成半透明电子注入阴极层38
选择导电性较佳且比较安定的材料，如氟化锂(LiF)金属化合物作为电子注入阴极层38的材料，以溅镀或蒸镀于有机层36上形成半透明电子注入阴极层38，再蒸镀铝金属与之搭配，即可有效降低驱动电压值，且厚度须足够薄藉以具有一定透光性而构成半透明状态，其数原子层厚度约为0.5～5nm即可。另外，镁银(Mg-Ag)、铝锂(Al-Li)合金电极材料也有同样的效果；
步骤六
形成缓冲层40
于半透明电子注入阴极层38上以自CuPc等有机材料形成缓冲层40；以便在溅镀下一层透明电极时产生保护效果，因为高能量的溅镀成膜恐有损及有机层之虞，遂需加入此缓冲层40吸收大部分能量；
步骤七
形成透明电极42
选自为铟锡氧化物、铟锌氧化物等透明导电材料，并以溅镀法、电子束蒸法等法于缓冲层40上形成透明电极42；溅镀法具有大面积成膜、良好膜厚均匀性及再现性等优点，从而被应用作为量产的成膜技术。
当对有机发光二极体外加电压时，自有机层36发射的光线部分透过透明电极42方向向外部放射，部分则藉由金属反射层32朝外部放射而出，于此同时，来自外界的入射光线100也会经由金属反射层32反射，这将使得显示器面板的对比降低。
如图4所示，当外界光线100经过半透明电子注入阴极层38时，入射的光一部分经由半透明电子注入阴极层38反射而产生第一反射光200；至于入射的光的另一部分则会穿半透明电子注入阴极层38直到金属反射层32才产生反射并形成第二反射光300。值得注意的是在本发明中可藉由调整有机层36的厚度1d及透明阳极电极34的厚度1d’，使得由半透明电子注入阴极层38反射的第一反射光200与由金属反射层32反射的第二反射光300产生180°的相位差，从而造成破坏性干涉，进而降低外界光100的反射，减少外部入射光的干扰，并提升元件的对比。
实施例二
如图6所示，本发明降低外界光线反射的有机发光二极体包括基板50、形成于基板30上的金属阳极电极52、形成于金属阳极电极52上的有机层54、形成于有机层54上的半透明注入阴极层56、形成于半透明注入阴极层56上的缓冲层58及形成于缓冲层58上的透明电极60。
半透明注入阴极层52的厚度约为0.5～5nm。
本发明降低外界光线反射的有机发光二极体(OLED)制程包括如下步骤：
步骤一
如图5所示，提供基板50
基板50材质可选自透光或不透光的适当材质，以利承载有机发光二极体元件；
步骤二
形成金属阳极电极52
选择导电性较佳及工作函数较大的镍、钯、铂、金、银、铬等金属或合金，以干式电阻加热或电子束加热的真空蒸镀法、离子化蒸镀法/溅镀法或湿式的无电电镀法等于基板50上直接形成金属阳极电极52；
步骤三
形成有机层54
选自为Alq、NPB、CuPc、C545T、DCJTB、CBP、Balq、Ir(ppy)3等荧光或磷光色素或错合物材料，并以真空蒸镀法、电子束加热的真空蒸镀法、离子化蒸镀法、有机分子线蒸镀法、电浆聚合法、真空蒸镀聚合法、浸泡被覆法、旋转被覆法、Langmuir-Blodgett(LB)薄膜法、Sol-Gel法或电解聚合法等方法于金属阳极电极52上形成有机层54；
步骤四
形成半透明电子注入阴极层56
选择导电性较佳且比较安定的材料，如氟化锂(LiF)金属化合物作为电子注入阴极层56的材料，以溅镀或蒸镀于有机层54上形成半透明电子注入阴极层56，再蒸镀铝金属与之搭配，即可有效降低驱动电压值，且厚度须足够薄藉以具有一定透光性而构成半透明状态，其数原子层厚度约为0.5～5nm即可。另外，镁银(Mg-Ag)、铝锂(Al-Li)合金电极材料也有同样的效果；
步骤五
形成缓冲层58
于半透明电子注入阴极层56上以自CuPc等有机材料形成缓冲层58；以便在溅镀下一层透明电极时产生保护效果，因为高能量的溅镀成膜恐有损及有机层之虞，遂需加入此缓冲层58吸收大部分能量；
步骤六
形成透明电极60
选自为铟锡氧化物、铟锌氧化物等透明导电材料，并以溅镀法、电子束蒸法等法于缓冲层58上形成透明电极60；溅镀法具有大面积成膜、良好膜厚均匀性及再现性等优点，从而被应用作为量产的成膜技术。
当对有机发光二极体外加电压时，自有机层54发射的光线部分透过透明电极60方向向外部放射，部分则藉由金属阳极电极52朝外部放射而出，于此同时，来自外界的入射光线400也会经由金属阳极电极52反射，这将使得显示器面板的对比降低。
如图6所示，当外界光线400经过半透明电子注入阴极层56时，入射的光一部分经由半透明电子注入阴极层56反射而产生第一反射光500；至于入射的光的另一部分则会穿半透明电子注入阴极层56直到金属阳极电极52才产生反射并形成第二反射光600。值得注意的是在本发明中可藉由调整有机层54的厚度1p，使得由半透明电子注入阴极层56反射的第一反射光500与由金属阳极电极52反射的第二反射光600产生180°的相位差，从而造成破坏性干涉，进而降低外界光400的反射，达到提升元件的对比的效果。
本发明具有如下优点：
1、习知的增加黑色阴极(black cathode)以吸收外界的入射光，虽可达到降低外界入射光的干扰，但也可能吸收有机材料发出的光，减低了有机发光二极体的发光效率。本发明因并未增加黑色阴极(black cathode)故发光效率较习知技术为佳。
2、习知的增加以吸收外界的入射光的黑色阴极(black cathode)，不仅增加制程上的困难、增加成本、减低单位时间内的产量。而本发明则藉由调整有机层与透明阳极电极的厚度，即可达到降低外界入射光线干扰，提升显示器的对比。
Claims (10)
1、一种降低外界光线反射的有机发光二极体制程，它包括提供基板；其特征在于它还包括于基板形成金属反射层、于金属反射层上形成透明阳极电极、于透明阳极电极上形成有机层、于有机层上形成半透明电子注入阴极层及形成透明电极。
2、根据权利要求1所述的降低外界光线反射的有机发光二极体制程，其特征在于所述的半透明电子注入阴极层上以有机材料形成以便在溅镀透明电极时产生保护效果的缓冲层；透明电极系形成于缓冲层上。
3、根据权利要求1所述的降低外界光线反射的有机发光二极体制程，其特征在于所述的半透明电子注入阴极层的厚度约为0.5～5nm。
4、一种降低外界光线反射的有机发光二极体制程，它包括提供基板；其特征在于它还包括于基板形成金属阳极电极、于金属阳极电极上形成有机层、于有机层上形成半透明电子注入阴极层及形成透明电极。
5、根据权利要求4所述的降低外界光线反射的有机发光二极体制程，其特征在于所述的半透明电子注入阴极层上以有机材料形成以便在溅镀透明电极时产生保护效果的缓冲层；透明电极系形成于缓冲层上。
6、根据权利要求4所述的降低外界光线反射的有机发光二极体制程，其特征在于所述的半透明电子注入阴极层的厚度约为0.5～5nm。
7、一种降低外界光线反射的有机发光二极体，它包括基板及透明阳极电极；其特征在于所述的基板上形成有金属反射层；透明阳极电极系形成于金属反射层上；于透明阳极电极上形成有机层、于有机层上形成半透明电子注入阴极层、于半透明电子注入阴极层上形成缓冲层及于缓冲层上形成透明电极。
8、根据权利要求7所述的降低外界光线反射的有机发光二极体，其特征在于所述的半透明电子注入阴极层的厚度约为0.5～5nm。
9、一种降低外界光线反射的有机发光二极体，它包括基板及阳极电极；其特征在于所述的阳极电极为金属阳极电极，于透明阳极电极上形成有机层、于有机层上形成半透明电子注入阴极层、于半透明电子注入阴极层上形成缓冲层及于缓冲层上形成透明电极。
10、根据权利要求9所述的降低外界光线反射的有机发光二极体，其特征在于所述的半透明电子注入阴极层的厚度约为0.5～5nm。
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