專利名稱：有機電致發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及電致發(fā)光裝置，并且特別地涉及一種具有薄膜光干涉層以便減小周邊光反射系數(shù)的有機電致發(fā)光裝置。
特別地，電致發(fā)光裝置可以被用作計算機顯示器，而且通常被認為是用于計算機和其它電子設(shè)備的高質(zhì)量顯示器，這些電子設(shè)備應(yīng)用于所需的應(yīng)用場合比如軍事，航空電子和航天界，在這些領(lǐng)域像高可靠性，輕重量，和低功耗這樣的性能是十分重要的。在自動化，個人計算機和其它消費行業(yè)電致發(fā)光顯示器同樣因其質(zhì)量而獲得了認可，因為它們能夠提供超過其它顯示器比如陰極射線管(“CRT”)和液晶顯示器(“LCD”)的某些特定的優(yōu)點。
電致發(fā)光顯示器的一個特征在于它能夠在層與層之間添加薄膜以改變顯示器的特性。眾所周知，可以在電致發(fā)光顯示器中使用薄膜層，以改進選定的顯示器特性，比如信號與被反射周邊光之間的比率(“SRA”)和對比度(“CR”)。為了獲得更大的透明度，信號與被反射周邊光之間的比率可以定義為SRA=LemR×Lamb]]>其中SRA＝信號與被反射周邊光之間的比率，Lem＝裝置的發(fā)光亮度，R＝裝置的反射系數(shù)，和
Lamb＝周邊光的照度，或者入射于顯示器上的周邊光，在一成像裝置中，對比度可以被定義為CR=Lon+R×LambLoff+R×Lamb]]>其中CR＝對比度，Lon＝激活或者“點亮”像素的發(fā)光亮度，Loff＝未激活或者“熄滅”像素的發(fā)光亮度，R＝裝置的反射系數(shù)，和Lamb＝周邊光的照度，或者入射于顯示器上的周邊光。
一種可以使用在電致發(fā)光裝置中以改進對比度的特定類型的薄膜層實質(zhì)上是一種透明的光干涉層，它放置于該電致發(fā)光裝置的一層或多層之間，如美國專利5,049,780[多波羅沃爾斯基]中所述。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所清楚認識到的，電致發(fā)光裝置的對比度的改進通常是人們所需要的并在航空電子和軍事應(yīng)用上尤其重要，在這些應(yīng)用領(lǐng)域中很差的對比度和刺眼的強光可能導(dǎo)致嚴重的后果。利用破壞性干擾的原理，通過疊加兩個或更多的不同相位的電磁波，該光干涉層可以引起周邊光的幅度的減小，該不同相位的電磁波可以通過薄膜層的界面上的反射和/或傳輸而產(chǎn)生。通過適當(dāng)?shù)剡x擇這些層的厚度，所關(guān)心電磁波長上的光的破壞性干擾(通常是被該顯示器反射掉的可見周邊光波)可以產(chǎn)生一特殊的對比度和/或信號與被反射周邊光之間的比率。
多波羅沃爾斯基(Dobrowolski)一般地涉及電壓驅(qū)動的無機物電致發(fā)光裝置，其中電致發(fā)光層由一無機材料形成，并且通常需要一個或多個附加的透明絕緣層以減少無機物電致發(fā)光層的電擊穿可能性。這種無機物電致發(fā)光裝置通常為電壓驅(qū)動，以交流電(“ac”)供電以便減少該裝置內(nèi)的電荷積聚。盡管多波羅沃爾斯基確實一般性地考慮了使用沒有透明絕緣層的直流電(“dc”)電致發(fā)光裝置，可這樣的無機物裝置仍然是電壓驅(qū)動，因而通常易于引起電致發(fā)光層的電擊穿。
隨著當(dāng)前電流驅(qū)動的有機電致發(fā)光裝置的出現(xiàn)，與電壓驅(qū)動的無機物電致發(fā)光裝置相比該裝置提供了特定的優(yōu)點(比如，顏色的改進和一減小的電流流動阻擋層以便降低所需的驅(qū)動電壓)，因此現(xiàn)在有必要提高這些有機裝置的對比度和/或信號與周邊光的比率，顯而易見現(xiàn)有技術(shù)不能夠指導(dǎo)出適當(dāng)?shù)墓飧缮骐娭掳l(fā)光裝置以致力于滿足這種需要。
在本發(fā)明的一實施例中，提供了一種為該裝置前的觀察者顯示圖像的光干涉電致發(fā)光裝置，包括一陽極層；一陰極層，陽極層和陰極層中的至少一個實質(zhì)上對于被發(fā)射的電致發(fā)光光線的至少一部分是透明的；位于該陽極層和陰極層之間的至少一個有機電致發(fā)光層，該電致發(fā)光層具有第一特征能量，它是從該電致發(fā)光層的最高被占的分子軌道中取出一電子所需要的能量總量，以及第二特征能量，它是從該電致發(fā)光層的最低未占分子軌道中取出一電子所需的能量總量；和至少一位于兩個層之間的光干涉單元，當(dāng)該光干涉單元位于該陽極和該電致發(fā)光層之間時它具有實質(zhì)上與該第一特征能量相等的逸出功，當(dāng)該光干涉單元位于該陰極和該電致發(fā)光層之間時它具有實質(zhì)上與該第二特征能量相等的逸出功，而該光干涉單元所具有的厚度和材料使得該電致發(fā)光裝置的光譜反射系數(shù)被修改，從而減小了該電致發(fā)光裝置對觀察者的周邊光反射系數(shù)。
本發(fā)明的另一實施例中，提供了一種以選定光譜方式來發(fā)射光線的電致發(fā)光裝置，它包括一陽極層，一陰極層，其中該陽極層和該陰極層中的一個對于由該電致發(fā)光裝置發(fā)射的該選定光譜的至少一部分實質(zhì)上是透明的。該電致發(fā)光裝置還包括一在該陽極層和該陰極層之間的有機電致發(fā)光層，該電致發(fā)光層具有一相對于該陽極層的最高被占的分子軌道并且具有一相對于該陰極層的最低未占分子軌道。該裝置進一步包括一光干涉單元，它具有一選定的逸出功和可操作性以便減少反射通過該透明層的周邊光線，該光干涉單元是位于該電致發(fā)光層與該陽極層和該陰極層中的一個之間，其中該被選定的逸出功與從不同的分子軌道中取出一電子所需要的能級級之間的差值趨近于零。
在本發(fā)明的又一實施例中，提供了一種制造用來給位于該裝置前面的觀察者顯示圖像的電致發(fā)光裝置的方法，它包括步驟
將一陽極層淀積于一基體上；將一有機電致發(fā)光層淀積于該陽極層上，該電致發(fā)光層具有一與陽極側(cè)相關(guān)的第一特征能量，和與陰極側(cè)相關(guān)的第二特征能量；將一光干涉單元淀積于該電致發(fā)光層上，該光干涉單元用于減小向著觀察者方向的周邊光的反射系數(shù)，該光干涉單元具有一實質(zhì)上與該第二特征能量相等的逸出功；將一陰極層淀積于該光干涉單元上面；和封裝該裝置。
在本發(fā)明的再一實施例中，提供了一種裝配一用來給位于該裝置前面的觀察者顯示圖像的電致發(fā)光裝置的方法，包括步驟將一陽極層淀積于一基體上；將一光干涉單元淀積于該陰極層上；該光干涉單元用來減小向著觀察者方向的周邊光的反射系數(shù)，該光干涉單元具有一逸出功；將一有機電致發(fā)光層淀積于該干涉單元上面，該電致發(fā)光層具有一特征能量，它為從該電致發(fā)光層中取出一電子時所需要的能量總量，該特征能量實質(zhì)上等于該逸出功；將一陰極層淀積于該電致發(fā)光層上面；和封裝該裝置。
本發(fā)明還有一個實施例，提供了一種向觀察者顯示圖像的方法，包括步驟從一位于陽極和陰極之間的有機電致發(fā)光層發(fā)出光線，所述電致發(fā)光層具有一相對于所述陽極的第一特征能量和一相對于所述陰極的第二特征能量；接收朝著所述電致發(fā)光層入射的周邊光；和從所述的位于光干涉單元的入射表面的周邊光中形成破壞性干涉，所述光干涉單元具有一選定的逸出功并且位于所述電致發(fā)光層及所述陽極和所述陰極中的一個之間，所述逸出功和不同的特征能量之間的差值趨近于零。
對于至少一個光干涉單元的材料的正確選擇可以確保適當(dāng)?shù)牧鹘?jīng)該裝置的電流，因此降低了有機的電致發(fā)光層的電擊穿的可能性，并且提高了該裝置的總的能量效率，同時仍減小了朝著觀察者方向的反射系數(shù)。
電致發(fā)光發(fā)射陽極12可以是任意的導(dǎo)電材料，它對被發(fā)射的電致發(fā)光光線的至少一部分是透明的，比如氧化銦錫(ITO)或氧化鋅(ZnO)。在本實施例中，優(yōu)選地，陽極12為一具有大約1500埃(1500)的厚度的氧化銦錫層。
應(yīng)該懂得電致發(fā)光發(fā)射陽極12可以具有不同的厚度，并且有可能在，比如，從大約1000埃(1000)至大約3000埃(3000)，或者從大約1200埃(1200)至大約2000埃(2000)的范圍之內(nèi)。
電致發(fā)光層14是一種有機的電致發(fā)光材料比如像，三(8-喹啉醇化鋁)(Alq3)或者聚正乙烯基咔唑(n-vinyl carbazole)(PVCZ)，其中當(dāng)電子從發(fā)光層14的最低未占分子軌道(“l(fā)umo”)中逸出的時候，它們便與層14的最高已占用分子軌道(“homo”)中的空穴相結(jié)合，從而發(fā)射出光線的光子。相應(yīng)地，一流經(jīng)電致發(fā)光層14的電流可以產(chǎn)生一發(fā)射光。在本實施例中，層14優(yōu)選地由三(8-喹啉醇化鋁)制成，且優(yōu)選地具有一大約1000埃(1000)的厚度，盡管本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠選擇出該層的其它合適厚度。如十分熟悉三(8-喹啉醇化鋁)(tris(8-quinolinolato aluminum))電學(xué)特性的技術(shù)人員所知道的，從最高被占分子軌道中取出一電子所需要的能量EHOMO大約為5.4電子伏特，這一能量還可以被描述為從發(fā)光層14的表面取出一電子所需要的能量，或者是發(fā)光層14的逸出功。另外，從三(8-喹啉醇化鋁)的最低的未被占分子軌道中取出一電子所需要的能量大約是3.0電子伏特，它可以被稱作為ELUMO。因此，三(8-喹啉醇化鋁)的EHOMO和ELUMO的差大約為2.4電子伏特。在本發(fā)明的其它實施例中，可以選擇別的有機材料(即，通過挑選材料或者用摻雜劑改變材料)以至于EHOMO和ELUMO之間的差異在從大約1.5電子伏特到大約3.0電子伏特的范圍之內(nèi)，它覆蓋了可見光的光譜。
在本實施例中，光干涉單元16包括一半吸收劑層16a和一透明層16b。半吸收劑層16a部分地反射，部分地吸收和部分地透射可見光光譜中的光線，而且在本實施例中，它由鎂銀(MgAg)制成且具有一大約185埃(185)的厚度。其它合適的材料可以是InconelTM，鎳(Ni)，鈦，或一合適的有機材料，并且這種層的適當(dāng)?shù)暮穸瓤梢杂杀绢I(lǐng)域技術(shù)人員來確定。必須選定材料的消光系數(shù)及其厚度，這樣在一預(yù)先選定波長上的層16a上的反射光，忽略光干涉，應(yīng)該優(yōu)選地至少為大約百分之三十五，而光能量的其余部分則被透射或被吸收，并且以熱量的形式消耗掉。類似地，在一預(yù)先選定的波長上的通過層16a的透射光，忽略光干涉，將會優(yōu)選地至少為大約百分之三十五。
應(yīng)理解層16a的消光系數(shù)及其厚度可以被選定，這樣在一預(yù)先選定的波長上的通過層16a的透射光，忽略光干涉，可以為從大約百分之三十到大約百分之四十。總的來說，通過層16a的透射光的總量，經(jīng)過兩次傳播之后，實質(zhì)上應(yīng)該等于層16a上的原始反射光的總量，以便在層16a的反射表面獲得適當(dāng)?shù)钠茐男愿缮嫘?yīng)，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所能理解的。
實質(zhì)上，透明傳導(dǎo)層16b由氧化銦錫(ITO)制成并且具有一大約840埃(840)的厚度。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會想到可以使用其它的合適材料以及層的厚度，比如氧化鋅(ZnO)。可以選定層16b材料的消光系數(shù)及其厚度，這樣在一預(yù)先選定的波長上的通過層16b的透射光，忽略光干涉，約大于百分之八十，但是優(yōu)選地至少為大約百分之九十。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，通常優(yōu)選地，針對層16b的預(yù)先選定波長實質(zhì)上應(yīng)該與被使用來選擇層16a的預(yù)先選定波長相等。
一大約為550納米(550nm)的波長，可見光光譜的中心，是當(dāng)前優(yōu)選的預(yù)先選定波長，它被用于確定層12、14以及干涉單元16的適當(dāng)厚度和材料，因為最后所得的裝置10在可見光光譜的范圍內(nèi)可以具有希望得到的光學(xué)干涉特性。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解的，選擇這種波長的附帶優(yōu)點可以導(dǎo)致產(chǎn)生一裝置，該裝置反射位于可見光光譜之外的電磁能量，包括紅外線，因此減少了對顯示器的加熱。盡管如此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會想到可以選定其它的理想的波長。
根據(jù)逸出功ΦOIM，或者從干涉單元16的表面吸取一電子所需要的能量總量，光干涉單元16同樣是可以計量的。在本實施例中，正電荷或空穴從電流源20中輸出流經(jīng)陽極12并且流入電致發(fā)光層14，在發(fā)光層14中它們與電子相結(jié)合，這些電子從電流源20中輸出流經(jīng)陰極18，光干涉單元16并因此為了激勵電子射入發(fā)光層14的最低未被占分子軌道，干涉單元16的材料選擇是這樣的即ELUMO與ΦOIM之間的差值X，可以表示為一絕對值，它趨近于零。且流入電致發(fā)光層14。該表達式可以用數(shù)學(xué)方式表示為X＝|ΦOIM-ELUMO|其中 為了使差值X趨近于零，人們認為X可以在從大約0.0到大約1.5電子伏特(eV)范圍內(nèi)。認為差值X可以在從大約0.1到大約1.3電子伏特范圍內(nèi)。更為優(yōu)選地，認為差值X應(yīng)當(dāng)在從大約0.6到大約1.0電子伏特范圍內(nèi)。在本實施例中——其中層16a由鎂銀合金制成而層16b由氧化銦錫制成——干涉單元16的總逸出功ΦOIM大約為3.6電子伏特。由于ELUMO為大約3.0電子伏特，差值X為大約0.6電子伏特。
陰極18是鎂銀，它具有大約為500埃(500)的厚度，并且在本實施例中是可反射的。在其它實施例中，相信陰極18可以具有一大約在250埃(250)到大約2000埃(2000)之間的厚度。盡管如此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會想到可以使用其它合適的傳導(dǎo)材料以及厚度。
顯而易見，干涉單元16的厚度和材料以及它的成份可以用一操作也就是考慮至少是部分地，陽極12，電致發(fā)光層14，以及陰極18的厚度和/或材料來確定。
可以使用已知的技術(shù)制造出裝置10。在上述實施例中，陽極12為一玻璃基體上的真空淀積，并且應(yīng)用真空淀積在它上面形成了隨后的各工作層。于是應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)來密封該整體裝置10。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會考慮到其它合適的基體和制造裝置10的方法。比如，該基體可以為塑料。另外，在電致發(fā)光層14為聚正乙烯基咔唑(n-vinyl carbazole)時，旋轉(zhuǎn)鍍膜就可能是對于發(fā)光層14的一種合適的制造技術(shù)。
以下將討論裝置10的操作。本領(lǐng)域技術(shù)人員會認識到，下面為一用于說明的簡化模型，在操作裝置10期間假定會出現(xiàn)其它的物理現(xiàn)象，為了便于討論的目的，可以忽略它們所具有的對于操作的影響。電流源20被‘接通’，這樣通過陽極12空穴即被驅(qū)動輸入電致發(fā)光層14中。于是這些空穴與輸入層14中的電子相結(jié)合，這些電子從電流源20中輸出通過陰極18和光干涉單元16而輸入層14中。ELUMO與ΦOIM之間的差值被表示為一絕對值，該差值趨近于零，能減小流經(jīng)裝置10的電流的阻礙，以防止或禁止層14被擊穿。層14中的空穴和電子的再結(jié)合使得光線通過陽極12的前部或外表面而被發(fā)射并且朝向觀察者，如箭頭Lem所示。
同時，周邊光入射至裝置10上，如箭頭Lamb所示，并且穿過陽極12和電致發(fā)光層14。入射至半吸收劑層16a的周邊光Lamb被部分地反射，部分地吸收以及被部分地透射。透射通過半吸收劑層16a的光線穿過透明層16b，其中它反射脫離陰極18并且反穿通過透明層16b，在這一點上，該被反射光線被反向逆轉(zhuǎn)一百八十度，與半吸收劑層16a上的部分反射光線具有相位差異，因此這兩部分反射光線就會進行破壞性的干涉并且實質(zhì)上相互抵消。分別發(fā)現(xiàn)于這兩個反射光線中的能量由半吸收層16a和陰極18來吸收，其中這些能量以相對較少的熱量的形式被消耗掉。其結(jié)果為從裝置10中反向朝著觀察者的反射光線(Lref)即被減少。在本實施例中，與不具備光干涉單元16的電致發(fā)光裝置相比較，反射光線(Lref)被減少了百分之九十。
相信在本發(fā)明的其它實施例中，通過為光干涉單元16選擇不同的材料，厚度以及消光系數(shù)，并且通過裝置10中的其它工作層的已選定的適當(dāng)?shù)暮穸群筒牧?，反射光線(Lref)可以被減少大約99.5％之多——盡管依然位于上述的可接收的參數(shù)和范圍之內(nèi)，這樣，被表示為一絕對值的形式的ELUMO與ΦOIM之間的差值即趨近于零。但是盡管依然在可接受范圍之內(nèi)的ELUMO與ΦOIM之間的較大能級差能夠獲得減少的反射光，它也會導(dǎo)致流經(jīng)裝置10的電流的電學(xué)效率下降。
在本發(fā)明的其它實施例中，一適當(dāng)?shù)乇恍薷牡墓飧缮鎲卧?6能夠以串聯(lián)的方式放置在裝置10的其它層之間，現(xiàn)在參考圖2，一種依據(jù)本發(fā)明的第二實施例的電致發(fā)光裝置，通常以10a來表示。如

圖1中所示，相同的部件用相同的參考標號來表示。裝置10a包括一電致發(fā)光透射陽極12，一放置于陽極12的后面的光干涉單元16′，一電致發(fā)光層14，它位于干涉單元16′的后面，和一陰極18，它位于電致發(fā)光層14的后面。通過陽極12和陰極18裝置10a與電流源20相連接，以便于驅(qū)動一通過裝置10和層14的恒定電流。
電致發(fā)光透射陽極12可以為任意的傳導(dǎo)材料，它對于被發(fā)射的電致發(fā)光光線的至少一部分是透明的，比如氧化銦錫(ITO)或者氧化鋅(ZnO)。在本實施例中，陽極12是一氧化銦錫層，優(yōu)選地具有一大約為1500埃(1500)的厚度。
可以理解，電致發(fā)光透射陽極12可以具有不同的厚度，并且有可能在——舉例來說——從大約1000埃(1000)到大約3000埃(3000)，或從大約1200埃(1200)到大約2000埃(2000)的范圍之內(nèi)。
電致發(fā)光層14是一種有機的電致發(fā)光材料，比如像三(8-喹啉醇化鋁)(Alq3)或者聚正乙烯基咔唑(n-vinyl carbazole)(PVCZ)，其中當(dāng)電子從發(fā)光層14的最低未占分子軌道(“l(fā)umo”)中逸出的時候，它們便與層14的最高已占用分子軌道(“homo”)中的空穴相結(jié)合，從而發(fā)射出光線的光子。相應(yīng)地，一流經(jīng)電致發(fā)光層14的電流可以產(chǎn)生一發(fā)射光。在本實施例中，優(yōu)選地，層14由三(8-喹啉醇化鋁)制成，且優(yōu)選地具有一大約1000埃(1000)的厚度，盡管本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠選擇出該層的其它合適厚度。正如十分熟悉三(8-喹啉醇化鋁)電學(xué)特性的技術(shù)人員所知道的，從最高被占分子軌道中取出一電子所需要的能量EHOMO，大約為5.4電子伏特，它還可以被描述為從發(fā)光層14的表面取出一電子所需要的能量，或者為發(fā)光層14的逸出功。另外，從三(8-喹啉醇化鋁)的最低的未被占分子軌道中取出一電子所需要的能量大約是3.0電子伏特，它可以被稱作為ELUMO。因此，三(8-喹啉醇化鋁)的EHOMO和ELUMO的差大約為2.4電子伏特。在本發(fā)明的其它實施例中，可以選擇別的有機材料(即，通過挑選材料或者用摻雜劑改變材料)以使得EHOMO和ELUMO之間的差值在大約1.5電子伏特到大約3.0電子伏特的范圍之內(nèi)，它覆蓋了可見光的光譜。
在本實施例中，光干涉單元16′包括一實質(zhì)上透明的傳導(dǎo)層16c，它由氧化銦錫(ITO)制成并且具有一大約745埃(745)的厚度。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會想到可以使用其它的合適材料，比如氧化鋅(ZnO)或一適當(dāng)?shù)挠袡C質(zhì)。層16c的氧化銦錫可以被改變(通過控制它的化學(xué)計算法)這樣它可以作為在一550納米(550nm)光波長上的四分之一波片，并且它被選擇以便通過層16c的透射光大于約百分之八十，并且優(yōu)選地至少為大約百分之九十。盡管如此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會想到可以選擇其它的理想的波長。
如前面所討論的，根據(jù)逸出功ΦOIM，光干涉單元16′同樣是可以測量的。在本實施例中，空穴從電流源20中輸出通過陽極12和光干涉單元16′，并輸入電致發(fā)光層14，在層14中它們與電子相結(jié)合，這些電子從電流源20中輸出通過陰極18并輸入電致發(fā)光層14。因此，為了激勵電子從電致發(fā)光層14的最高被占分子軌道中取出，干涉單元16′的材料選擇是這樣的即EHOMO與ΦOIM之間的差值Y，可以表示為一絕對值，它趨近于零。該表達式可以用數(shù)學(xué)方式表示為Y＝|ΦOIM-EHOMO|其中 為了使EHOMO與ΦOIM之間的差值趨近于零，人們相信差值Y可以在從大約0.0到大約1.5電子伏特(eV)的范圍之內(nèi)。相信差值Y可以在從大約0.1到大約1.3電子伏特的范圍之內(nèi)。更加優(yōu)選地，相信差值Y應(yīng)在從大約0.4到大約1.0電子伏特的范圍之內(nèi)。在本實施例中，其中層16a由鎂銀合金制成，而層16b由氧化銦錫制成，單元16的總逸出功ΦOIM為大約5.0電子伏特。由于EHOMO為大約5.4電子伏特，差值Y為大約0.4電子伏特(eV)。
陰極18是鎂銀合金，它具有一大約500埃(500)的厚度，并且在本實施例中是可以反射的。在其它實施例中，相信陰極18可以具有一大約在250埃(250)到大約2000埃(2000)之間的厚度。盡管如此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會想到可以使用其它合適的傳導(dǎo)物質(zhì)以及厚度。
顯而易見，干涉單元16′的厚度和材料以及它的成份可以用這樣的一種工序來確定該工序至少部分地考慮了陽極12、電致發(fā)光層14以及陰極18的厚度和/或材料。
可以使用已知的技術(shù)制造出裝置10a。在上述實施例中，陽極12為一玻璃基體上的真空淀積，并且同樣應(yīng)用真空淀積在它上面形成了各后續(xù)工作層。隨后應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)來密封該整體裝置10a。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會考慮到其它合適的基體和制造裝置10a的方法。比如，該基體可以為塑料。另外，如果電致發(fā)光層14為聚正乙烯基咔唑，則對于發(fā)光層14來說旋轉(zhuǎn)鍍膜可能是一種較為合適的制造技術(shù)。
以下將討論裝置10a的操作。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認識到，以下為一用于說明的簡化模型，并且在操作裝置10a期間出現(xiàn)的其它的物理現(xiàn)象，假定可以忽略它們對于操作的影響。電流源20被‘接通’，這樣通過陽極12空穴或正電荷即被驅(qū)動輸入電致發(fā)光層14和光干涉單元16中。于是這些正電荷與輸入層14中的電子相結(jié)合，通過陰極18這些電子從電流源20中輸出并輸入層14中。因為EHOMO與ΦOIM之間的差值趨近于零，即可減小流經(jīng)裝置10a的電流的阻礙，以防止或禁止層14被擊穿。層14中的電子和空穴的再結(jié)合使得光線通過陽極12的前表面而被發(fā)射并且朝著觀察者，如箭頭Lem所示。
同時，周邊光入射至裝置10a上，如箭頭Lamb所示，并且穿過陽極12，然后入射至透明層16c上。入射層16c上的周邊光Lamb的大約一半被反射，而其余的則被透射。透射通過層16的光線反射脫離電致發(fā)光層14的表面并且反向穿過層16c。由于四分之一波長的層16c的厚度，從發(fā)光層14反射的光線反向逆轉(zhuǎn)一百八十度并且與從層16c反射的光線具有相位差異，因此這兩種反射光進行破壞性的干涉并且實質(zhì)上相互抵消。分別發(fā)現(xiàn)于這兩個反射光線中的能量被透射通過層16c。其結(jié)果為從裝置10中反向朝著觀察者的反射光線(Lref)被減小。在本實施例中，與沒有層16′的電致發(fā)光裝置相比，反射光線(Lref)相信減少了大約0.5％到大約2％的幅度范圍。
盡管在此僅僅討論了本發(fā)明的各種特征和部件的特定結(jié)合，很顯然對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，所公開的特征和部件的所需子集和/或其它這些特征和部件的組合均可按照需要而采用。例如，可以結(jié)合這些在此討論的實施例用來提供多個位于電致發(fā)光裝置的不同層之間的光干涉單元，并且它們不相互連接，以便于更一步地減小該裝置的反射系數(shù)。例如層16′和層16可以分別地位于層14的不同邊上。
另外，每個光干涉單元可以為透明層或者是透明層與半吸收層的結(jié)合以獲得不同的結(jié)果，顯而易見，這些不同類型的光干涉單元同樣可以放置在該裝置的各個不同的位置。例如，通過使光干涉單元的逸出功與從最高被占分子軌道和/或最低未占分子軌道中吸取出一電子所需要的能量之間的差值趨近于零，這樣較為合適，可以考慮到在有機的電致發(fā)光層和陰極之間能夠使用一透明層，不包括半吸收層，并且類似地，在陽極和電致發(fā)光層之間能夠使用透明層和半吸收層的結(jié)合體。
本發(fā)明也能適合于計算機顯示器，例如，可以制作一像素形式的有機電致發(fā)光計算機顯示器，其中該陽極包括多個通常并聯(lián)并且互相隔開的陽極以形成一有機電致發(fā)光計算機顯示器的前端，并且該陰極包括許多隔離陰極，它們通常與這些陽極垂直正交。進一步可理解，該陽極和陰極可以通過像素顯示方式之外的多種方式形成圖案，對于裝置10的使用者可以創(chuàng)建不同的易于識別圖案形式。當(dāng)這樣的顯示器被像素化或圖形化時，這樣的情形將會被認識，即應(yīng)用已知技術(shù)比如脈沖直流，和/或添加周期性的反向極性‘刷新’脈沖以減少積聚電荷，可以采用單純的像素化或圖形化方式。該裝置也可以是具有一有源矩陣的混合顯示器，可以在筆記本電腦中看到這種應(yīng)用。
另外本發(fā)明可作適當(dāng)?shù)男薷囊詰?yīng)用于彩色有機電致發(fā)光裝置。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，可以通過應(yīng)用堆棧式的透明有機電致發(fā)光層制作多彩色和全彩色裝置。其中光干涉單元位于這些堆棧層的兩個之間，顯而易見，其逸出功和從最接近陽極的電致發(fā)光層的最低未占分子軌道中吸取出一電子所需要的能級之間的差值應(yīng)該趨近于零，并且逸出功和從最接近陰極的電致發(fā)光層的最高被占分子軌道中吸取出一電子所需要的能級之間的差值也應(yīng)該趨近于零。更加優(yōu)選地，光干涉單元的逸出功應(yīng)該為周圍的電致發(fā)光層的最低未占分子軌道的平均值。
通過一圖案形成的紅綠藍有機層(即，通過選定具有固有色彩特性的材料，或通過適當(dāng)?shù)叵驅(qū)由系膱D案添加摻雜劑)同樣可以提供多彩色和全彩色裝置。其它的色彩技術(shù)可能包括使用白光發(fā)射器(white-emitter)和適當(dāng)?shù)臑V波器。顯而易見，本發(fā)明的描述指導(dǎo)可經(jīng)過修改來提供這種和其它的色彩裝置。
本發(fā)明同樣可以應(yīng)用于液晶顯示器的背光。同樣可理解，本發(fā)明可以被適當(dāng)?shù)匦薷挠米饔袡C電致發(fā)光裝置，它具有一位于該陰極和該電致發(fā)光層之間的電子輸送層，和/或位于該陽極和電致發(fā)光層之間的空穴輸送層。在本實施例中，光干涉單元可以放置于該輸送層和電致發(fā)光層之間，或該輸送層可以放置于電致發(fā)光層和光干涉單元之間。在本發(fā)明的實施例中，顯而易見，仍然可以選定該光干涉單元以使其具有一逸出功，這樣逸出功和分別與該電致發(fā)光層的陽極端和/或陰極端相關(guān)的能級之間的差值即趨近于零，以便驅(qū)動電流流過該整個裝置。同樣地可以考慮一適當(dāng)?shù)妮斔蛯幽軌虮缓喜⒌焦飧缮鎲卧小?br> 更進一步地，由于本實施例所指的是前端陽極和后端陰極，顯而易見，本發(fā)明可以適用于一裝置，它具有一前端陰極和一后端陽極，只要至少前端電極層對于被發(fā)射的電致發(fā)光光線的至少一部分是透明的即可。
本發(fā)明提供了一種新穎的有機電致發(fā)光裝置，它具有一光干涉單元，該單元減小該裝置反射光線的總的反射系數(shù)?？梢赃x擇光干涉單元以使其具有一厚度，它能產(chǎn)生至少部分的入射至顯示器上的周邊光線的破壞性光干涉。另外，可以選擇光干涉單元材料以使其具有一逸出功，這樣，依賴于電流流動的方向和光干涉單元相對于電致發(fā)光層的位置，逸出功和從該電致發(fā)光層的最高被占分子軌道中，或最低未占分子軌道中取出一電子所需要的能級之間的差值趨近于零。適當(dāng)?shù)剡x擇光干涉單元的材料可以改進流過該裝置的適當(dāng)?shù)碾娏?，因此減小了有機電致發(fā)光層的電擊穿可能性并且提高了該裝置的整個能量效率。最后，在本實施例中，使半吸收劑層和透明層結(jié)合以形成光干涉單元，于是，與吸收薄膜相比，光干涉單元的這種布局與該裝置的背部電極相連接實際上可以提高紅外線周邊信號的反射系數(shù)，因此降低了顯示器的受熱狀況并且減小了損害電致發(fā)光層的可能。
盡管參考優(yōu)選的和特定論述的實施例而描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)然會理解，可以對這些優(yōu)選的和所描述的實施例進行各種修改，而均不脫離本發(fā)明的真正精神和權(quán)利范圍。
此處所參照的所有出版物、專利技術(shù)以及專利申請均結(jié)合其整體而引用，如同特定地、單獨地結(jié)合其整體而引用各單獨的出版物、專利技術(shù)以及專利申請。
權(quán)利要求
1.一種電致發(fā)光裝置，用來為所述裝置前的觀察者顯示圖像，包括一陽極層；一陰極層，所述陽極層和所述陰極層中至少有一個位于所述裝置的前部，并且實質(zhì)上對電致發(fā)光光線是透明的；一有機電致發(fā)光層，位于所述陰極層和所述陽極層之間，所述電致發(fā)光層具有一對應(yīng)于陽極端的最高被占分子軌道，和一對應(yīng)于陰極端的最低未占分子軌道；和一光干涉單元，用于減小周邊光朝向所述觀察者的反射系數(shù)，所述干涉單元位于所述陽極層和所述陰極層之間，所述光干涉單元具有一逸出功，使得所述逸出功與當(dāng)所述光干涉單元位于所述陽極邊時從所述最高被占分子軌道中取出一電子所需要的第一能級之間的第一差值趨近于零，并且所述逸出功與當(dāng)所述光干涉單元位于所述陰極邊時從所述最低未占分子軌道中吸取出一電子所需要的第二能級之間的第二差值趨近于零。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一差值為從大約零電子伏特到大約1.5電子伏特。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一差值為從大約0.1電子伏特到大約1.3電子伏特。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一差值為從大約0.4電子伏特到大約1電子伏特。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一能級為大約5.4電子伏特并且所述逸出功為大約5.0電子伏特。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中位于所述逸出功和所述第二能量特性之間的所述第二差值為從大約0電子伏特到大約1.5電子伏特。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第二差值為從大約0.1電子伏特到大約1.3電子伏特。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第二差值為從大約0.6電子伏特到大約1電子伏特。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第二能級為大約3.0電子伏特而所述逸出功為大約3.6電子伏特。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述有機電致發(fā)光層為三(8-喹啉醇化鋁)。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述有機電致發(fā)光層為聚正乙烯基咔唑(n-vinyl carbazole)。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光干涉單元位于所述電致發(fā)光層和所述陰極之間。
13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光干涉單元包括一半吸收劑層和一透明層。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述半吸收劑層為鎂銀，并且所述透明層為氧化銦錫，所述光干涉單元具有一3.6電子伏特的逸出功。
15.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光干涉單元位于所述陽極和所述電致發(fā)光層之間。
16.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光干涉單元包括一透明層。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述透明層由氧化銦錫制成。
18.如權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括至少一個附加的光干涉單元，位于所述陽極層和所述陰極層之間并且與所述光干涉單元隔離。
19.如權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括至少一個附加的位于所述陰極層和所述陽極層之間的有機電致發(fā)光層。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述光干涉單元位于兩個所述電致發(fā)光層之間。
21.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述裝置是一形成圖案的有機電致發(fā)光計算機顯示器。
22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述裝置是像素化的并且所述陽極包括多個一般并聯(lián)的陽極，所述陰極包括多個陰極，該多個陰極通常垂直于所述多個一般并聯(lián)陽極中的每一個陽極。
23.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述裝置為一彩色電致發(fā)光顯示器。
24.如權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括一位于所述陰極層和所述電致發(fā)光層之間的電子輸送層。
25.如權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括一位于所述陽極層和所述電致發(fā)光層之間的空穴輸送層。
26.如權(quán)利要求25所述的裝置，其中所述空穴輸送層合并到所述光干涉單元中。
27.一種光干涉電致發(fā)光裝置，用于為所述裝置前的觀察者顯示圖像，包括一陽極層；一陰極層，該陽極層和該陰極層中的至少一個對于被發(fā)射的電致發(fā)光光線的至少一部分實質(zhì)上是透明的；位于所述陽極層和所述陰極層之間的至少一個有機電致發(fā)光層，所述電致發(fā)光層具有第一特征能量，該第一特征能量為從所述電致發(fā)光層的最高被占分子軌道中取出一電子所需的能量總量，以及第二特征能量，該第二特征能量為從所述電致發(fā)光層的最低未占分子軌道中取出一電子所需的能量總量；至少一位于兩個所述層之間的光干涉單元，并且具有當(dāng)所述光干涉單元位于所述陽極和所述電致發(fā)光層之間時實質(zhì)上等于所述第一特征能量的逸出功，而且具有當(dāng)所述光干涉單元位于所述陰極和所述電致發(fā)光層之間時實質(zhì)上等于所述第二特征能量的逸出功，所述光干涉單元所具有厚度和材料使得所述電致發(fā)光裝置的光譜反射系數(shù)被如此修改，以至于由所述電致發(fā)光裝置朝向所述觀察者的周邊光反射系數(shù)被減小。
28.一種電致發(fā)光裝置，它發(fā)射一選定光譜中的光線，其中包括一陽極層；一陰極層，所述陽極層和所述陰極層中的一個對于由所述電致發(fā)光裝置發(fā)射的所述被選定光譜的至少一部分實質(zhì)上是透明的；位于所述陽極層和所述陰極層之間的一有機電致發(fā)光層，所述電致發(fā)光層具有相應(yīng)的對應(yīng)于所述陽極層的最高被占分子軌道并具有相應(yīng)的對應(yīng)于所述陰極層的最低未占分子軌道；一光干涉單元，它具有一選定的逸出功并且可操作以減少反射穿過所述透明層的周邊光，所述光干涉單元位于所述電致發(fā)光層以及所述陽極層和所述陰極層中的一層之間，其中所述被選定逸出功與從一不同的分子軌道中取出一電子所需要的能級之間的差值趨近于零。
29.一種制造電致發(fā)光裝置的方法，該裝置用來給位于所述裝置前面的觀察者顯示圖像，包括以下步驟在一基體上淀積一陽極層；在所述陽極層上淀積一有機電致發(fā)光層，所述電致發(fā)光層具有與陽極端相關(guān)的第一特征能量，和與陰極端相關(guān)的第二特征能量；在所述電致發(fā)光層上淀積一光干涉單元，所述光干涉單元用于減小朝向所述觀察者的周邊光反射系數(shù)，所述光干涉單元具有實質(zhì)上等于所述第二特征能量的逸出功；在所述光干涉單元上淀積一陰極層；密封所述裝置。
30.一種裝配電致發(fā)光裝置的方法，該裝置用于為所述裝置前的觀察者顯示圖像，包括以下步驟在一基體上淀積一陽極層；在所述陽極層上淀積一光干涉單元；所述光干涉單元用于減小朝向所述觀察者的周邊光反射系數(shù)，所述光干涉單元具有一逸出功；在所述干涉單元上淀積一有機電致發(fā)光層，所述電致發(fā)光層具有一特征能量，它為從所述電致發(fā)光層中取出一電子所需要的能量總量，所述特征能量實質(zhì)上等于所述逸出功；在所述電致發(fā)光層上淀積一陰極層；密封所述裝置。
31.一種向觀察者顯示圖像的方法，其中包括步驟從位于一陽極和一陰極之間的有機電致發(fā)光層中發(fā)射光線，所述電致發(fā)光層具有相應(yīng)的對應(yīng)于所述陽極的第一特征能量和相應(yīng)的對應(yīng)于所述陰極的第二特征能量；接收向所述電致發(fā)光層入射的周邊光線；在一光干涉單元的入射表面同所述周邊光線形成破壞性干涉，所述光干涉單元具有一選定的逸出功并且位于所述電致發(fā)光層和所述陽極與所述陰極中的一個之間，所述逸出功與不同的特征能量之間的差值趨近于零。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新穎的有機電致發(fā)光裝置,具有減小該裝置反射光線總反射系數(shù)的光干涉單元。本發(fā)明特別適于具有陽極,電致發(fā)光層和陰極的電流驅(qū)動有機顯示器,其中至少一個光干涉單元位于兩層之間,因此形成了需用于驅(qū)動顯示器的局部電氣回路?？蛇x擇光干涉單元以使其具有一厚度,它導(dǎo)致至少某種入射至顯示器上的周邊光線破壞性光干涉。另外,選擇光干涉單元材料以使其具有一逸出功,依賴于光干涉單元相對于陽極、陰極和電致發(fā)光層的位置,該逸出功與電致發(fā)光層的最高被占分子軌道,或最低未占分子軌道相兼容。適當(dāng)選擇材料可以保證流經(jīng)該裝置的合適電流,因此減小了有機電致發(fā)光層的可能電擊穿,提高了該裝置的總能量效率。
文檔編號H01L51/52GK1369116SQ00810851
公開日2002年9月11日 申請日期2000年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月27日
發(fā)明者P·霍夫斯特拉, A·克拉斯諾夫 申請人:呂克塞爾技術(shù)公司