專利名稱：發(fā)光器件、其制備方法和使用該器件的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)電致發(fā)光(有機(jī)EL)元件，更特別是，涉及一種具有優(yōu)良的出光效率的發(fā)光二極管，使得有機(jī)EL元件發(fā)出的光不會(huì)泄漏到有機(jī)EL元件的相鄰區(qū)域，和使用該發(fā)光二極管的顯示裝置。
背景技術(shù)：
有機(jī)EL元件是一種發(fā)光元件，其原理是，當(dāng)被施加電場時(shí)，熒光材料通過由陽極注入的空穴和由陰極注入的電子的結(jié)合能而發(fā)光。EASTMANKODAK公司的C.W.Tang和S.A.VanSlyke在Applied Physics Letters，Vol.51，pp.913(1987)報(bào)道了使用層疊裝置的低電壓驅(qū)動(dòng)的有機(jī)EL元件之后，已經(jīng)對由有機(jī)材料組成的有機(jī)EL元件進(jìn)行了研究。
Tang等在玻璃基底上使用三(8-羥基喹啉)鋁作為發(fā)光層以及三苯基二胺衍生物作為空穴傳輸層來制備有機(jī)EL元件。這種層疊類型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于可以提高空穴注入發(fā)光層的效率，通過阻擋從陰極注入電子可以提高由復(fù)合產(chǎn)生激子的效率，并且可以捕獲發(fā)光層產(chǎn)生的激子。對于上述有機(jī)EL元件的結(jié)構(gòu)而言，由空穴傳輸(注入)層和可傳輸空穴的發(fā)光層組成的兩層類型，或者由空穴傳輸(注入)層、發(fā)光層和電子傳輸(注入)層組成的三層類型在本領(lǐng)域是眾所周知的。
為了提高層疊類型元件中注入的電子和空穴的復(fù)合效率，對元件結(jié)構(gòu)或其形成方法進(jìn)行了研究。
然而，由于當(dāng)載流子被復(fù)合時(shí)取決于自旋統(tǒng)計(jì)，所以有機(jī)EL元件中產(chǎn)生單重態(tài)的幾率受到限制，導(dǎo)致發(fā)光幾率有一個(gè)上限。預(yù)計(jì)該上限的值約為25％。此外，由于有機(jī)EL元件中發(fā)光體的折射率，入射角大于臨界角的光被全反射，結(jié)果光可以不從基底發(fā)出去。當(dāng)發(fā)光體的折射率為1.6時(shí)，預(yù)計(jì)只有20％的總發(fā)射光是有效的，因而能量轉(zhuǎn)換效率不可避免地變低，即使加入單重態(tài)產(chǎn)生的幾率，總的能量轉(zhuǎn)換效率被限制為約5％(0.25×0.2＝0.05)，Tsutsui Tetsuo在“有機(jī)電致發(fā)光裝置的現(xiàn)象和發(fā)展趨勢”，Monthly Display，Vol.1，No.3，pp.11，September(1995)中對此作出了報(bào)道。在發(fā)光幾率非常有限的有機(jī)EL元件中，上述低的出光效率導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)換效率受到強(qiáng)烈且不利的影響而降低。
關(guān)于提高出光效率的技術(shù)，已提出使用發(fā)光二極管的幾個(gè)建議，該發(fā)光二極管具有與現(xiàn)有技術(shù)中有機(jī)EL元件的同樣結(jié)構(gòu)。例如日本專利公開號(hào)1988-314795公開了一種在具有聚焦性能的基底上形成透鏡以提高效率的方法，這對于有大發(fā)射區(qū)的裝置來說是有效的，不過，難以在諸如點(diǎn)陣顯示裝置(其每一象素區(qū)都是精細(xì)的)的裝置中形成具有聚焦性能的透鏡。此外，日本專利公開號(hào)1987-172691公開了一種通過引入平坦層形成反-折射層的方法，該平坦層的介質(zhì)折射率介于玻璃基底和發(fā)光層之間，這提高了向前方向的出光效率，不過可能不能有效防止全反射。因此，對于具有較低折射率的有機(jī)EL元件是無效的，但對于具有高折射率的有機(jī)EL元件是有效的。
此外，日本專利公開號(hào)2000-231985公開一種用來減少與基底的有機(jī)EL元件不相接觸的平面上發(fā)生全反射的方法，是通過使用平面具有散射光功能的技術(shù)，不過其效果并不明顯，因?yàn)樵谟袡C(jī)EL元件和通常使用的玻璃基底之間的界面上的全反射光的比例高。
此外，使用具有這種光散射功能的基底來制備其中布置有多個(gè)有機(jī)EL元件的發(fā)光二極管時(shí)，有機(jī)EL元件發(fā)出的光到達(dá)與元件鄰接的象素區(qū)，這導(dǎo)致光被泄漏，甚至在不發(fā)光的象素處都可以觀察到。日本專利公開號(hào)1999-8070公開了一種在基底和有機(jī)EL元件之間形成黑掩模和光散射層的技術(shù)，以解決漏光問題。
不過，一些光被黑掩模吸收，結(jié)果出光效率進(jìn)一步降低。
因此，用來提高使用有機(jī)EL元件的發(fā)光二極管的出光效率和防止其漏光的方法并不是足夠的，而且上述問題不可避免地必須被克服，以使有機(jī)EL元件獲得實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，通過防止發(fā)光二極管的漏光和提高使用有機(jī)EL元件的出光效率，從而提供高性能的發(fā)光二極管和顯示裝置。
根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求1，提供一種發(fā)光二極管，至少包括在可透射光的基底上的高折射率層；和由介于透明的第一電極和第二電極之間的一層有機(jī)薄膜層或多層有機(jī)薄膜層形成的有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件，其中，高折射率層的折射率為1.65或更高，而且高折射率層和可透射光的基底之間界面的中心線平均粗糙度為0.01μm-0.6μm。
根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求2，提供一種發(fā)光二極管，至少包括在可透射光的基底上的高折射率層；和由介于透明的第一電極和第二電極之間的一層有機(jī)薄膜層或多層有機(jī)薄膜層形成的有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件，其中，高折射率層的折射率高于發(fā)光層的折射率，而且高折射率層和可透射光的基底之間界面的中心線平均粗糙度為0.01μm-0.6μm。
根據(jù)如權(quán)利要求1所要求的權(quán)利要求3，可透射光的基底和高折射率層之間界面的展開面積比為1.02或更高。
根據(jù)如權(quán)利要求2所要求的權(quán)利要求4，可透射光的基底和高折射率層之間界面的展開面積比為1.02或更高。
根據(jù)如權(quán)利要求1或3所要求的權(quán)利要求5，由Si3N4形成高折射率層。
根據(jù)如權(quán)利要求2或4所要求的權(quán)利要求6，由Si3N4形成高折射率層。
根據(jù)如權(quán)利要求1、3和5任何之一所要求的權(quán)利要求7，由多層可透射光層形成可透射光的基底，并且與高折射率層接觸的可透射光層的折射率低于其余的可透射光層的折射率。
根據(jù)如權(quán)利要求2、4和6任何之一所要求的權(quán)利要求8，由多層可透射光層形成可透射光的基底，并且與高折射率層接觸的可透射光層的折射率低于其余的可透射光層的折射率。
根據(jù)如權(quán)利要求7所要求的權(quán)利要求9，與高折射率層接觸的可透射光層是由多孔硅形成的。
根據(jù)如權(quán)利要求8所要求的權(quán)利要求10，與高折射率層接觸的可透射光層是由多孔硅形成的。
根據(jù)如權(quán)利要求1、3、5、7和9任何之一所要求的權(quán)利要求11，高折射率層和可透射光的基底之間界面是通過相對于可透射光的基底的背濺射法而形成的。
根據(jù)如權(quán)利要求2、4、6、8和10任何之一所要求的權(quán)利要求12，高折射率層和可透射光的基底之間界面是通過相對于可透射光的基底的背濺射法而形成的。
根據(jù)如權(quán)利要求1、3、5、7和9任何之一所要求的權(quán)利要求13，高折射率層和可透射光的基底之間的界面被形成，使得其成為在可透射光的基底上有覆蓋率為1或更少的薄膜層，然后蝕刻具有薄膜層的基底。
根據(jù)如權(quán)利要求2、4、6、8和10任何之一所要求的權(quán)利要求14，高折射率層和可透射光的基底之間的界面被形成，使得其成為在可透射光的基底上有覆蓋率為1或更少的薄膜層，然后蝕刻具有薄膜層的基底。
根據(jù)如權(quán)利要求1、3、5、7、9、11和13任何之一所要求的權(quán)利要求15，高折射率層的厚度為0.4μm-2μm。
根據(jù)如權(quán)利要求2、4、6、8、10、12和14任何之一所要求的權(quán)利要求16，高折射率層的厚度為0.4μm-2μm。
根據(jù)如權(quán)利要求1、3、5、7、9、11、13和15任何之一所要求的權(quán)利要求17，提供一種其中布置有多層發(fā)光二極管的顯示裝置。
根據(jù)如權(quán)利要求2、4、6、8、10、12、14和16任何之一所要求的權(quán)利要求18，提供一種其中布置有多層發(fā)光二極管的顯示裝置。


通過參考附圖詳細(xì)描述的優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明的以上及其他特征和優(yōu)點(diǎn)對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說將是更明顯的，其中圖1是本發(fā)明的發(fā)光二極管的橫剖面圖；圖2是用于本發(fā)明的有機(jī)EL元件的橫剖面圖；圖3是用于本發(fā)明的有機(jī)EL元件的橫剖面圖；圖4是用于本發(fā)明的有機(jī)EL元件的橫剖面圖；圖5是用于本發(fā)明的有機(jī)EL元件的橫剖面圖；和圖6是用于本發(fā)明的有機(jī)EL元件的橫剖面圖。
此外，標(biāo)記1表示可透射光的基底。標(biāo)記2表示第一電極。標(biāo)記3表示空穴傳輸層。標(biāo)記4表示發(fā)光層。標(biāo)記5表示電子傳輸層。標(biāo)記6表示第二電極。標(biāo)記7表示有機(jī)薄膜層(例如空穴傳輸層3、發(fā)光層4、電子傳輸層5)。標(biāo)記8表示高折射率層。標(biāo)記9表示低折射率的可透射光的層。
具體實(shí)施例方式
以下參考表示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的附圖更全面地描述本發(fā)明。然而本發(fā)明可以以不同的方式實(shí)施，而不應(yīng)被解釋是為是對這里提出的實(shí)施方案的限制。
本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)真研究了在使用有機(jī)EL元件的發(fā)光二極管中出現(xiàn)的上述問題，并發(fā)現(xiàn)漏光可以被抑制以提高出光效率，這是通過在可透射光的基底上形成高折射率層，使得其折射率高于有機(jī)EL元件發(fā)光層的折射率，或者折射率的值高于1.65，形成有機(jī)EL元件，高折射率層和可透射光的基底之間界面的中心線平均粗糙度為0.01μm-0.6μm。
此外，他們發(fā)現(xiàn)，通過使高折射率層的厚度為0.4μm-2μm，并且界面的展開面積比為1.02或更高，漏光可以被進(jìn)一步抑制，以得到出光效率提高的發(fā)光二極管。
在此情況下，展開面積比是指由S2/S1得到的值，其中S1表示可透射光的基底上粗糙部分被投射到可透射光的基底上的面積，S2表示可透射光的基底上粗糙部分的表面積。
此外，他們發(fā)現(xiàn)，通過用多層可透射光的層形成可透射光的基底，和使與高折射率層接觸的可透射光的層的折射率小于其余可透射光的層的折射率，漏光可以被進(jìn)一步抑制，以得到出光效率提高的發(fā)光二極管。
圖1和圖2是本發(fā)明發(fā)光二極管的橫剖面圖。常規(guī)的有機(jī)EL元件中，由于在有機(jī)EL元件和基底之間以及基底和空氣之間兩個(gè)界面的損失，發(fā)光層發(fā)出的光只有約20％被有效發(fā)出?？梢栽诘谝煌该麟姌O和可透射光的基底之間形成折射率高于1.65或折射率高于發(fā)光層折射率的高折射率層，這降低了由于有機(jī)EL元件中的捕獲而造成光損失的比例，而且向高折射率層發(fā)出更多的光，不過，由于在高折射率層和可透射光的基底之間以及可透射光的基底和空氣之間界面損失的光比例增加，所以總出光效率沒有改變。
可使高折射率層和可透射光的基底之間的界面粗糙化，使光從界面的幾個(gè)方向發(fā)出和反射，這可以降低未從高折射率層向可透射光的基底發(fā)出的光的比例，然而，由于可透射光的基底和空氣之間界面的光損失比例增加，這種各向同性的散射仍不但導(dǎo)致降低的出光率而且導(dǎo)致向相鄰象素的漏光。
在此情況下，當(dāng)使高折射率層和可透射光的基底之間界面粗糙化，以使中心線平均粗糙度為0.01μm到0.6μm時(shí)，從高折射率層向可透射光的基底引入的光中，在可透射光的基底的基底平面法線方向傳播的光的比例增加。向可透射光的基底法線方向傳播的光成分在可透射光的基底和空氣之間界面上不被反射，而是進(jìn)入空氣中，這樣可降低在高折射率層和可透射光的基底之間界面上損失的光，并可提高出光率。此外，當(dāng)在可透射光的基底法線方向傳播的光成分增加時(shí)，則降低了在平行于可透射光的基底平面方向傳播的光成分的比例，其增加相鄰象素之間的漏光。
當(dāng)可透射光的基底和有機(jī)EL元件之間未形成高折射率層時(shí)，在有機(jī)EL元件中被捕獲的光的比例明顯高，結(jié)果提高的出光率仍是相同的。此外，借助于可透射光的基底和高折射率層之間界面的為1.02或更高的展開面積比，進(jìn)一步提高了在基底平面的法線方向傳播的光的比例，這更有效地抑制了漏光。
此外，當(dāng)形成厚度為0.4μm-2.0μm的高折射率層時(shí)，平行于基底平面方向散射的光可以被抑制在高折射率層內(nèi)，漏光被有效抑制。而且，當(dāng)可透射光的基底是由多層層疊的可透射光層組成，并且與高折射率層接觸的可透射光層的折射率小于其余可透射光層的折射率時(shí)，高折射率層和可透射光的基底之間界面的光損失被進(jìn)一步減少，在基底平面的法線方向傳播光的比例進(jìn)一步增加，導(dǎo)致更高的出光率。
可通過任何技術(shù)使高折射率層和可透射光的基底之間的界面粗糙化，例如，背濺射法，或者一種用來形成覆蓋率為1或更少的薄膜層，并使用同樣的掩模進(jìn)行蝕刻的方法，根據(jù)可透射光的基底的不同可使用這些方法，由此在諸如CVD或真空沉積Si3N4層的真空工藝過程中形成高折射率層，并且在連續(xù)的真空工藝中形成這樣的界面，從而低成本地得到該結(jié)構(gòu)。
當(dāng)使用濺射和真空沉積法形成有機(jī)EL元件時(shí)，可通過連續(xù)真空工藝(從可透射光的基底到發(fā)光二極管)制備該元件，這進(jìn)一步增加了簡化真空工藝的效果。
換言之，本發(fā)明涉及如下所述(1)-(10)的發(fā)光二極管。
(1)一種發(fā)光二極管，至少包括在可透射光的基底上的高折射率層；和由介于在高折射率層上形成的透明的第一電極和第二電極之間的一層有機(jī)薄膜層或多層有機(jī)薄膜層形成的有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件，其中，高折射率層的折射率為1.65或更高，高折射率層和可透射光的基底之間界面的中心線平均粗糙度為0.01μm-0.6μm。
(2)一種發(fā)光二極管，至少包括在可透射光的基底上的高折射率層；和由介于透明的第一電極和第二電極之間的一層有機(jī)薄膜層或多層有機(jī)薄膜層形成的有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件，其中，高折射率層的折射率高于發(fā)光層的折射率，高折射率層和可透射光的基底之間界面的中心線平均粗糙度為0.01μm-0.6μm。
(3)在(1)中描述的發(fā)光二極管，其中，可透射光的基底和高折射率層之間界面的展開面積比為1.02或更高。
(4)在(2)中描述的發(fā)光二極管，其中，可透射光的基底和高折射率層之間界面的展開面積比為1.02或更高。
(5)在(1)或(3)中描述的發(fā)光二極管，其中，由Si3N4形成高折射率層。
(6)在(7)或(9)中描述的發(fā)光二極管，其中，由Si3N4形成高折射率層。
(7)在(1)、(3)和(5)任何之一中描述的發(fā)光二極管，其中，由多層可透射光層形成可透射光的基底，并且與高折射率層接觸的可透射光層的折射率低于其余的可透射光層的折射率。
(8)在(2)、(4)和(6)任何之一中描述的發(fā)光二極管，其中，由多層可透射光層形成可透射光的基底，并且與高折射率層接觸的可透射光層的折射率低于其余的可透射光層的折射率。
(9)在(7)中描述的發(fā)光二極管，其中，與高折射率層接觸的可透射光層是由多孔硅形成的。
(10)在(8)中描述的發(fā)光二極管，其中，與高折射率層接觸的可透射光層是由多孔硅形成的。
(11)在(1)、(3)、(5)、(7)和(9)任何之一中描述的發(fā)光二極管，其中，高折射率層和可透射光的基底之間界面是通過相對于可透射光的基底的背濺射法而形成的。
(12)在(2)、(4)、(6)、(8)和(10)任何之一中描述的發(fā)光二極管，其中，高折射率層和可透射光的基底之間界面是通過相對于可透射光的基底的背濺射法而形成的。
(13)在(1)、(3)、(5)、(7)和(9)任何之一中描述的發(fā)光二極管，其中，高折射率層和可透射光的基底之間的界面被形成，使得其成為在可透射光的基底上有覆蓋率為1或更少的薄膜層，然后蝕刻具有薄膜層的基底。
(14)在(2)、(4)、(6)、(8)和(10)任何之一中描述的發(fā)光-二極管，其中，高折射率層和可透射光的基底之間界面被形成，使得其成為在可透射光的基底上有覆蓋率為1或更少的薄膜層，然后蝕刻具有薄膜層的基底。
(15)在(1)、(3)、(5)、(7)、(9)、(11)和(13)任何之一中描述的發(fā)光二極管，其中，高折射率層的厚度為0.4μm-2μm。
(16)在(2)、(4)、(6)、(8)、(10)、(12)和(14)任何之一中描述的發(fā)光二極管，其中，高折射率層的厚度為0.4μm-2μm。
(17)提供一種在其中布置有多層(1)、(3)、(5)、(7)、(9)、(11)、(13)和(15)任何之一中描述的發(fā)光二極管的顯示裝置。(18)提供一種在其中布置有多層(2)、(4)、(6)、(8)、(10)、(12)、(14)和(16)任何之一中描述的發(fā)光二極管的顯示裝置<優(yōu)選實(shí)施方案>
本發(fā)明有機(jī)EL元件的裝置結(jié)構(gòu)除了其含有一層有機(jī)層或多層有機(jī)層(在第一電極和第二電極之間至少包括發(fā)光層)外，沒有特別限定。第一和第二電極之一作為陽極，另一個(gè)作為陰極。當(dāng)?shù)谝浑姌O是陽極且第二電極是陰極時(shí)，如圖3-圖6所示的有機(jī)EL元件的實(shí)施例，可使用的結(jié)構(gòu)如①陽極、發(fā)光層、陰極，②陽極、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、陰極，③空穴傳輸層、發(fā)光層、陰極，或④陽極、發(fā)光層、電子傳輸層、陰極。此外，為了提高電荷注入性能、抑制絕緣覆蓋率或提高發(fā)光效率，可以在有機(jī)層之間和有機(jī)層電極之間插入由絕緣材料和諸如LiF、MgF、SiO、SiO2、Si3N4的無機(jī)介電材料形成的薄層、由有機(jī)層和電極材料或金屬形成的復(fù)合層、或者諸如聚苯胺、聚乙炔衍生物、聚二乙炔衍生物、聚乙烯基咔唑衍生物、聚對苯基亞乙烯基衍生物的有機(jī)高分子薄膜層。
任何典型的發(fā)光材料可用于本發(fā)明使用的發(fā)光二極管。
舉例來說，可使用諸如三(8-羥基喹啉)鋁配合物(Alq3)[式1]、雙-二苯乙烯聯(lián)苯(BDPVBi)[式2]、1，3-雙(p-t-丁基苯基-1，3，4-oxadiazolil(氧代二氮雜lil)苯(OXD-7)[式3]、N，N’-雙(2，5-di-t-丁基苯基)苝四羧酸二酰亞胺(BPPC)[式4]、1，4-雙(N-p-tril-N-4-(4-甲基肉桂基)苯氨基)萘[式5]的小分子發(fā)光材料，或者諸如聚亞苯基乙烯聚合物的高分子發(fā)光材料，由下式表示[化合物1]

此外，可使用摻雜有熒光材料的電荷傳輸材料作為發(fā)光材料。例如，諸如上述Alq3[式1]的羥基喹啉金屬配合物可摻雜有諸如4-二氰基亞甲基-2-甲基-6-(p-二甲基氨基肉桂基)-4H-吡喃(DCM)[式6]、2，3-喹吖啶酮[式7]、3-(2’苯并噻唑)-7-二乙基氨基香豆素[式8]的喹吖啶酮衍生物，或者作為電子傳輸材料的雙(2-甲基-羥基喹啉)-4-苯基酚-鋁配合物[式9]可摻雜有諸如苝[式10]的縮合多環(huán)芳基團(tuán)，或者作為空穴傳輸材料的4，4’-雙(m-三苯基氨基)聯(lián)苯(TPD)[式11]可摻雜有紅熒烯[式12]。
任何典型的空穴傳輸材料可用于本發(fā)明使用的空穴傳輸材料。
例如，可使用三苯二胺類型，如雙(二(p-tril)氨基苯基)-1，1-環(huán)己烷[式13]、TPD[式11]、N，N’-二苯基-N-N’-雙(1-萘基)-1，1’-聯(lián)苯基)-4，4’-二胺(NPB)[式14]，或者星狀放大類型分子[式15-17]。
用于電子傳輸材料的任何典型化合物可用于本發(fā)明使用的電子傳輸材料。例如，可使用諸如2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-t-丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(Bu-PBD)[式18]、IOXD-7[式3]、三唑衍生物[式19、20等]的噁二唑衍生物，或者基于羥基喹啉的金屬配合物[式1、9、21-24]。
有機(jī)薄膜EL元件陽極的作用是使空穴注入到空穴傳輸層，并有效地具有4.5eV或更多的功函。本發(fā)明使用的特別實(shí)例包括ITO、NESA、Au、Ag、Pt、Cu等。此外，優(yōu)選陰極具有低的功函，以使電子注入電子傳輸區(qū)或發(fā)光層。不過，用于陰極的材料沒有特別限定，可包括In、Al、Mg、Mg-In、Mg-Al、Al-Li、Al-Sc-Li、Mg-Ag。
本發(fā)明有機(jī)EL元件各層的形成方法沒有特別限定?？墒褂帽娝苤某Ｒ?guī)方法，如真空蒸發(fā)法和旋涂法。含有用于本發(fā)明有機(jī)EL元件的化合物的有機(jī)薄膜層可以通過眾所周知的方法形成，包括真空蒸發(fā)、分子束蒸發(fā)(MBE)、溶劑溶液浸漬、旋涂、澆注、柵涂布或輥式涂布。
對有機(jī)EL元件的發(fā)光層、空穴傳輸層、電子傳輸層的厚度沒有特別限定，不過，太薄時(shí)可能出現(xiàn)諸如小孔的缺陷，反之，太厚時(shí)需要較高的電壓因而降低了效率，因此優(yōu)選調(diào)整其厚度，使之介于幾納米到一微米之間。
本發(fā)明高折射率層的折射率高于發(fā)光層的折射率，或者其折射率大于1.65。用于該結(jié)構(gòu)的材料可以包括高折射的光學(xué)玻璃，如FD-11，LaK3、BaF10、LaF2、SF13、SFS1；無機(jī)材料，如ZrO2、Ta2O5、藍(lán)寶石玻璃、二氧化鈦玻璃、ZnSe、Si3N4；或者含有砜的樹脂，代表性地如聚醚砜(PES)樹脂。
此外，對于從有機(jī)EL元件發(fā)出的光具有透射光性質(zhì)的任何材料都可用作本發(fā)明的可透射光的基底和光透射層。例如除玻璃外，可使用由多孔硅或樹脂形成的基底。
與本發(fā)明高折射率層接觸的光透射層的折射率小于其余光透射層的折射率，不過，折射率優(yōu)選為1.3或更少?？墒褂枚嗫坠枳鳛檎凵渎蕿?.3或更少的透射光層。
當(dāng)可透射光的基底和高折射率層之間界面被粗糙化時(shí)，可以由任何方法形成所需的界面形狀。例如，可使用拋光法、背濺射法、形成覆蓋率為1或更少的薄膜層并用該薄膜層作為掩模進(jìn)行蝕刻的方法、或者利用由本來的多孔硅構(gòu)成的透射光層的表面規(guī)則性的方法。其過程包括使可透射光的基底粗糙化并在其上形成高折射率層，或者使高折射率層粗糙化并在其上形成可透射光的基底。
這些方法中，當(dāng)用背濺射或干蝕刻法使可透射光的基底粗糙化并在其上通過等離子體CVD形成Si3N4時(shí)，每一步驟可以在連續(xù)真空條件下進(jìn)行，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是成本低。此外，當(dāng)用濺射或真空蒸發(fā)法形成有機(jī)EL元件時(shí)，整個(gè)過程可在真空條件下進(jìn)行，因而進(jìn)一步降低了成本。
用于形成覆蓋率為1或更少的薄膜層的材料可以包括諸如Au、Ag、Ni、Co的金屬及其合金，或者諸如ITO的島形無機(jī)材料，其由常用的真空蒸發(fā)或?yàn)R射等方法形成，或者島形材料來自用于影印法的典型的抗染劑，其被曝光并顯影。
蝕刻可使用濕法蝕刻或干法蝕刻，不過，如上所述使用干法蝕刻時(shí)，通過將干法蝕刻與其隨后的過程結(jié)合，可以顯著降低成本。
以下詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，不過，本發(fā)明并不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1圖1表示實(shí)施例1的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)，在玻璃基底上用Ar進(jìn)行濺射，直到基底表面的中心線平均粗糙度為0.01μm。在其上，用等離子體CVD形成1.2μm厚的Si3N4。所得Si3N4層的折射率為1.98。通過拋光使Si3N4層平面化。在其上，用濺射法形成寬為80μm，間距為120μm的條形ITO，使得其薄層電阻為20Ω/□，這是第一電極2。在第一電極2上通過真空蒸發(fā)用式14所示的化合物形成厚為20nm的空穴傳輸層3。在其上通過真空蒸發(fā)用式1所示的化合物形成厚為50nm的發(fā)光層4。接著，通過真空蒸發(fā)用式18所示的化合物形成厚為20nm的電子傳輸層5。使用掩模，通過真空蒸發(fā)，形成條形的Mg-Ag合金作為寬為80μm，間距為120μm，厚為200nm的第二電極6，使得該條垂直于第一電極的條，結(jié)果制得發(fā)光二極管。10V的DC電壓依次施加在發(fā)光二極管的每一有機(jī)EL元件上，結(jié)果獲得10050cd/m2的發(fā)光度，每一有機(jī)EL元件沒有向相鄰象素漏光。
實(shí)施例2用與實(shí)施例1相同的過程制備發(fā)光二極管，除了在玻璃基底上采用背濺射法，直到基底表面的中心線平均粗糙度為0.05μm。10V的DC電壓依次施加在發(fā)光二極管的每一有機(jī)EL元件上，結(jié)果獲得11000cd/m2的發(fā)光度，每一有機(jī)EL元件沒有向相鄰象素漏光。
實(shí)施例3用與實(shí)施例1相同的過程制備發(fā)光二極管，除了在玻璃基底上采用背濺射法，直到基底表面的中心線平均粗糙度為0.6μm。10V的DC電壓依次施加在發(fā)光二極管的每一有機(jī)EL元件上，結(jié)果獲得10100cd/m2的發(fā)光度，每一有機(jī)EL元件沒有向相鄰象素漏光。
實(shí)施例4用與實(shí)施例1相同的過程制備發(fā)光二極管，除了在玻璃基底上采用背濺射法，直到基底表面的中心線平均粗糙度為0.05μm并直到展開面積比為1.03。10V的DC電壓依次施加在發(fā)光二極管的每一有機(jī)EL元件上，結(jié)果獲得12000cd/m2的發(fā)光度，每一有機(jī)EL元件沒有向相鄰象素漏光。
實(shí)施例5用與實(shí)施例4相同的過程制備發(fā)光二極管，除了Si3N4層的厚度為0.4μm。10V的DC電壓依次施加在發(fā)光二極管的每一有機(jī)EL元件上，結(jié)果獲得10900cd/m2的發(fā)光度，每一有機(jī)EL元件沒有向相鄰象素漏光。
實(shí)施例6用與實(shí)施例4相同的過程制備發(fā)光二極管，除了Si3N4層的厚度為2μm。10V的DC電壓依次施加在發(fā)光二極管的每一有機(jī)EL元件上，結(jié)果獲得11000cd/m2的發(fā)光度，每一有機(jī)EL元件沒有向相鄰象素漏光。
實(shí)施例7通過DC濺射裝置，在電流為2mA、形成時(shí)間為120秒條件下，在石英玻璃基底上形成Au。結(jié)束后，在RF功率為100W和蝕刻時(shí)間為233秒條件下，用2.6Pa壓力的CF4氣體進(jìn)行活性離子蝕刻。蝕刻后，用王水除去Au。所得玻璃基底表面被粗糙化，使平均粗糙度為0.02μm并且展開面積比為1.25。在其上，通過等離子體CVD形成1μm厚的Si3N4。所得Si3N4層的折射率為1.98。通過拋光使Si3N4層平面化，在其上，用濺射法形成寬為80μm，間距為120μm的條形的ITO，使得其薄層電阻為20Ω/□，這是第一電極2。在第一電極2上通過真空蒸發(fā)用式14所示的化合物形成厚為20nm的空穴傳輸層3。在其上通過真空蒸發(fā)用式1所示的化合物形成厚為50nm的發(fā)光層4。接著，通過真空蒸發(fā)用式18所示的化合物形成厚為20nm的電子傳輸層5。然后使用掩模，通過真空蒸發(fā)，形成寬為80μm，間距為120μm，厚為200nm的條形Mg-Ag合金作為第二電極6，使得該條垂直于第一電極的條，結(jié)果制得發(fā)光二極管。10V的DC電壓依次施加在發(fā)光二極管的每一有機(jī)EL元件上，結(jié)果獲得13200cd/m2的發(fā)光度，每一有機(jī)EL元件沒有向相鄰象素漏光。
實(shí)施例8通過DC濺射裝置，在電流為2mA、形成時(shí)間為120秒條件下，在石英玻璃基底上形成Au。結(jié)束后，在RF功率為100W和蝕刻時(shí)間為233秒條件下，用2.6Pa壓力的CF4氣體進(jìn)行活性離子蝕刻。蝕刻后，用王水除去Au。所得玻璃基底表面被粗糙化，使平均粗糙度為0.02μm并且展開面積比為1.25。在其上，通過真空蒸發(fā)形成1.8μm厚的ZrO2，然后通過拋光使ZrO2層平面化，在其上形成寬為80μm，間距為120μm的條形的ITO，使得其薄層電阻為20Ω/□，這是第一電極2。在第一電極2上通過真空蒸發(fā)用式14所示的化合物形成厚為20nm的空穴傳輸層3。在其上通過真空蒸發(fā)用式1所示的化合物形成厚為50nm的發(fā)光層4。接著，通過真空蒸發(fā)用式18所示的化合物形成厚為20nm的電子傳輸層5。然后使用掩模，通過真空蒸發(fā)，形成寬為80μm，間距為120μm，厚為200nm的條形Mg-Ag合金作為第二電極6，使得該條垂直于第一電極的條，結(jié)果制得發(fā)光二極管。10V的DC電壓依次施加在發(fā)光二極管的每一有機(jī)EL元件上，結(jié)果獲得13800cd/m2的發(fā)光度，每一有機(jī)EL元件沒有向相鄰象素漏光。
實(shí)施例9通過DC濺射裝置，在RF功率為200W、形成時(shí)間為400秒條件下，在石英玻璃基底上形成Co。結(jié)束后，在RF功率為100W和蝕刻時(shí)間為233秒條件下，用2.6Pa壓力的CF4氣體進(jìn)行活性離子蝕刻。蝕刻后，用王水除去Co。所得玻璃基底表面被粗糙化，使平均粗糙度為0.04μm并且展開面積比為1.10。在其上，通過等離子體CVD形成1.2μm厚的Si3N4。通過拋光使Si3N4層平面化，在其上用濺射法形成寬為80μm，間距為120μm的條形ITO，使得其薄層電阻為20Ω/□，這是第一電極2。在第一電極2上通過真空蒸發(fā)用式14所示的化合物形成厚為20nm的空穴傳輸層3。在其上通過真空蒸發(fā)用式1所示的化合物形成厚為50nm的發(fā)光層4。接著，通過真空蒸發(fā)用式18所示的化合物形成厚為20nm的電子傳輸層5。然后使用掩模，通過真空蒸發(fā)，形成寬為80μm，間距為120μm，厚為200nm的條形Mg-Ag合金作為第二電極6，使得該條垂直于第一電極的條，結(jié)果制得發(fā)光二極管。10V的DC電壓依次施加在發(fā)光二極管的每一有機(jī)EL元件上，結(jié)果獲得13700cd/m2的發(fā)光度，每一有機(jī)EL元件沒有向相鄰象素漏光。
實(shí)施例10用與實(shí)施例9相同的過程制備發(fā)光二極管，除了是ITO而不是Co，通過RF濺射裝置，在RF輸出為200W、形成時(shí)間為200秒條件下，被形成在玻璃基底上。Si3N4層形成前，將玻璃基底粗糙化，使其平均粗糙度為0.02μm，展開面積比為2.05。10V的DC電壓依次施加在發(fā)光二極管的每一有機(jī)EL元件上，結(jié)果獲得14000cd/m2的發(fā)光度，每一有機(jī)EL元件沒有向相鄰象素漏光。
實(shí)施例11用與實(shí)施例9相同的過程制備發(fā)光二極管，除了是Ag而不是Co，通過真空沉積被形成在玻璃基底上，厚為100□，并且1.2μm厚的ZrN層被用作高折射率層。ZrO2層形成前，將玻璃基底粗糙化，使其平均粗糙度為0.03μm，展開面積比為2.10。10V的DC電壓依次施加在發(fā)光二極管的每一有機(jī)EL元件上，結(jié)果獲得15000cd/m2發(fā)光度，每一有機(jī)EL元件沒有向相鄰象素漏光。
實(shí)施例12圖2表示實(shí)施例12的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)。混合有乙醇、丁基溶纖劑和硅溶膠(其中從四etoxy硅烷、乙醇、和草酸以及粒徑為15nm的二氧化硅顆粒獲得的反應(yīng)物被分配在甲醇中)的涂層溶液，通過旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)涂布在玻璃基底上，在300℃溫度加熱，固化厚度為1000□。所得層的折射率為1.28。對于玻璃基底進(jìn)行用Ar的背濺射，直到基底表面的中心線平均粗糙度為0.03μm。在其上，通過等離子體CVD形成12μm厚的Si3N4。所得Si3N4層的折射率為1.98。通過拋光使Si3N4層平面化，在其上形成寬為80μm，間距為120μm的條形ITO，使得其薄層電阻為20Ω/□，這是第一電極2。在第一電極2上通過真空蒸發(fā)用式14所示的化合物形成厚為20nm的空穴傳輸層3。在其上通過真空蒸發(fā)用式1所示的化合物形成厚為50nm的發(fā)光層4。接著通過真空蒸發(fā)用式18所示的化合物形成厚為20nm的電子傳輸層5，。使用掩模，通過真空蒸發(fā)，形成寬為80μm，間距為120μm，厚為200nm的條形Mg-Ag合金作為第二電極6，使得該條垂直于第一電極的條，結(jié)果制得發(fā)光二極管。10V的DC電壓依次施加在發(fā)光二極管的每一有機(jī)EL元件上，結(jié)果獲得15000cd/m2的發(fā)光度，每一有機(jī)EL元件沒有向相鄰象素漏光。
實(shí)施例13用與實(shí)施例9相同的過程制備發(fā)光二極管，除了是ZrO2而不是Si3N4層，通過真空沉積被形成在玻璃基底上，厚為1.2μm。10V的DC電壓依次施加在發(fā)光二極管的每一有機(jī)EL元件上，結(jié)果獲得15300cd/m2的發(fā)光度，每一有機(jī)EL元件沒有向相鄰象素漏光。
實(shí)施例14混合有乙醇、丁基溶纖劑和硅溶膠(其中從四etoxy硅烷、乙醇、和草酸以及粒徑為15nm的二氧化硅顆粒獲得的反應(yīng)物被分配在甲醇中)的涂層溶液，通過旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)涂布在玻璃基底上，在300℃溫度加熱，固化厚度為1000□(即100nm)。所得層的折射率為1.28。通過RF濺射裝置，在RF輸出為200W、形成時(shí)間為400秒條件下，在其上形成Co。結(jié)束后，在RF功率為100W和蝕刻時(shí)間為80秒條件下，用2.6Pa壓力的CF4氣體進(jìn)行活性離子蝕刻。蝕刻后，用王水除去Co。所得基底表面被粗糙化，使平均粗糙度為0.07μm并且展開面積比為1.15。在其上，通過等離子體CVD形成1.2μm厚的Si3N4。所得Si3N4層的折射率為1.98。通過拋光使Si3N4層平面化，在其上形成寬為80μm，間距為120μm的條形ITO，使得其薄層電阻為20Ω/□，這是第一電極2。在第一電極2上通過真空蒸發(fā)用式14所示的化合物形成厚為20nm的空穴傳輸層3。在其上通過真空蒸發(fā)用式1所示的化合物形成厚為50nm的發(fā)光層4。接著，通過真空蒸發(fā)用式18所示的化合物形成厚為20nm的電子傳輸層5。接著使用掩模，通過真空蒸發(fā)，形成寬為80μm，間距為120μm，和厚為200nm的條形Mg-Ag合金作為第二電極6，使得該條垂直于第一電極的條，結(jié)果制得發(fā)光二極管。10V的DC電壓依次施加在發(fā)光二極管的每一有機(jī)EL元件上，結(jié)果獲得15900cd/m2的發(fā)光度，每一有機(jī)EL元件沒有向相鄰象素漏光。
實(shí)施例15在玻璃基底上用Ar進(jìn)行背濺射，直到基底表面的中心線平均粗糙度為0.01μm。在其上，用等離子體CVD形成1.2μm厚的Si3N4。所得Si3N4層的折射率為1.98。通過拋光使Si3N4層平面化。在其上，用濺射法形成寬為80μm，間距為120μm的條形ITO，使得其薄層電阻為20Ω/□，這是第一電極2。在第一電極2上通過真空蒸發(fā)用式5所示的化合物形成厚為100nm的發(fā)光層4。接著使用掩模，通過真空蒸發(fā)，形成寬為80μm，間距為120μm，厚為200nm的條形Mg-Ag合金作為第二電極6，，使得該條垂直于第一電極的條，結(jié)果制得發(fā)光二極管。10V的DC電壓依次施加在發(fā)光二極管的每一有機(jī)EL元件上，結(jié)果獲得4050cd/m2的發(fā)光度，每一有機(jī)EL元件沒有向相鄰象素漏光。
實(shí)施例16在玻璃基底上用Ar進(jìn)行背濺射，直到基底表面的中心線平均粗糙度為0.01μm。在其上，用等離子體CVD形成1.2μm厚的Si3N4。所得Si3N4層的折射率為1.98。通過拋光使Si3N4層平面化。在其上形成寬為80μm，間距為120μm的條形ITO，使得其薄層電阻為20Ω/□，這是第一電極2。在第一電極2上通過真空蒸發(fā)用式14所示的化合物形成厚為20nm的空穴傳輸層3，。在其上通過真空蒸發(fā)用式1所示的化合物形成厚為50nm的發(fā)光層4。接著使用掩模，通過真空蒸發(fā)，形成寬為80μm，間距為120μm，厚為200nm的條形Mg-Ag合金作為第二電極6，使得該條垂直于第一電極的條，結(jié)果制得發(fā)光二極管。10V的DC電壓依次施加在發(fā)光二極管的每一有機(jī)EL元件上，結(jié)果獲得8500cd/m2的發(fā)光度，每一有機(jī)EL元件沒有向相鄰象素漏光。
實(shí)施例17在玻璃基底上用Ar進(jìn)行背濺射，直到基底表面的中心線平均粗糙度為0.01μm。在其上，用等離子體CVD形成1.2μm厚的Si3N4。所得Si3N4層的折射率為1.98。通過拋光使Si3N4層平面化。在其上形成寬為80μm，間距為120μm的條形ITO，使得其薄層電阻為20Ω/□，這是第一電極2。在第一電極2上通過真空蒸發(fā)用式14所示的化合物形成厚為20nm的空穴傳輸層3。在其上通過真空蒸發(fā)用式1所示的化合物形成厚為50nm的發(fā)光層4。接著，通過真空蒸發(fā)用式18所示的化合物形成厚為20nm的電子傳輸層4。使用掩模，通過真空蒸發(fā)，形成寬為80μm，間距為120μm，厚為200nm的條形Mg-Ag合金作為第二電極6，使得該條垂直于第一電極的條，結(jié)果制得發(fā)光二極管。10V的DC電壓依次施加在發(fā)光二極管的每一有機(jī)EL元件上，結(jié)果獲得9050cd/m2的發(fā)光度，每一有機(jī)EL元件沒有向相鄰象素漏光。
對比實(shí)施例1用與實(shí)施例1相同的過程制備發(fā)光二極管，除了沒有在玻璃基底上進(jìn)行背濺射。當(dāng)10V的DC電壓依次施加在發(fā)光二極管的每一有機(jī)EL元件上時(shí)，從每一元件獲得3000cd/m2的發(fā)光度，不過，當(dāng)打開每一象素時(shí)，從與象素相鄰的象素區(qū)觀察到漏光。
根據(jù)本發(fā)明的有機(jī)EL元件，可以有效防止漏光以提高出光率，可以提供具有優(yōu)良性能的發(fā)光二極管和顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管，包括在可透射光的基底上的高折射率層；和由介于透明的第一電極和第二電極之間的一層有機(jī)薄膜層或多層有機(jī)薄膜層形成的有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件，其中，高折射率層的折射率至少為1.65，并且高折射率層和可透射光的基底之間界面的中心線平均粗糙度為0.01μm-0.6μm。
2.一種發(fā)光二極管，包括在可透射光的基底上的高折射率層；和由介于透明的第一電極和第二電極之間的一層有機(jī)薄膜層或多層有機(jī)薄膜層形成的有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件，其中，高折射率層的折射率高于發(fā)光層的折射率，并且高折射率層和可透射光的基底之間界面的中心線平均粗糙度為0.01μm-0.6μm。
3.如權(quán)利要求1所要求的發(fā)光二極管，其中可透射光的基底和高折射率層之間界面的展開面積比至少為1.02。
4.如權(quán)利要求2所要求的發(fā)光二極管，其中可透射光的基底和高折射率層之間界面的展開面積比至少為1.02。
5.如權(quán)利要求1或3所要求的發(fā)光二極管，其中由Si3N4形成高折射率層。
6.如權(quán)利要求2或4所要求的發(fā)光二極管，其中由Si3N4形成高折射率層。
7.如權(quán)利要求1、3和5任何之一所要求的發(fā)光二極管，其中可透射光的基底由多層可透射光層形成，并且與高折射率層接觸的可透射光層的折射率低于其余的可透射光層的折射率。
8.如權(quán)利要求2、4和6任何之一所要求的發(fā)光二極管，其中可透射光的基底由多層可透射光層形成，并且與高折射率層接觸的可透射光層的折射率低于其余的可透射光層的折射率。
9.如權(quán)利要求7所要求的發(fā)光二極管，其中與高折射率層接觸的可透射光層是由多孔硅形成的。
10.如權(quán)利要求8所要求的發(fā)光二極管，其中與高折射率層接觸的可透射光層是由多孔硅形成的。
11.如權(quán)利要求1、3、5、7和9任何之一所要求的發(fā)光二極管，其中高折射率層和可透射光的基底之間界面是通過相對于可透射光的基底的背濺射法而形成的。
12.如權(quán)利要求2、4、6、8和10任何之一所要求的發(fā)光二極管，其中高折射率層和可透射光的基底之間界面是通過相對于可透射光的基底的背濺射法而形成的。
13.如權(quán)利要求1、3、5、7和9任何之一所要求的發(fā)光二極管，其中高折射率層和可透射光的基底之間的界面被形成，使得其成為在可透射光的基底上有覆蓋率最多為1的薄膜層，然后蝕刻具有該薄膜層的基底。
14.如權(quán)利要求2、4、6、8和10任何之一所要求的發(fā)光二極管，其中高折射率層和可透射光的基底之間的界面被形成，使得其成為在可透射光的基底上有覆蓋率最多為1的薄膜層，然后蝕刻具有該薄膜層的基底。
15.如權(quán)利要求1、3、5、7、9、11和13任何之一所要求的發(fā)光二極管，其中高折射率層的厚度為0.4μm-2μm。
16.如權(quán)利要求2、4、6、8、10、12和14任何之一所要求的發(fā)光二極管，其中高折射率層的厚度為0.4μm-2μm。
17.一種顯示裝置，其中布置多個(gè)權(quán)利要求1、3、5、7、9、11、13和15任何之一所要求的發(fā)光二極管。
18.一種顯示裝置，其中布置多個(gè)權(quán)利要求2、4、6、8、10、12、14和16任何之一所要求的發(fā)光二極管被。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管及其制備方法，以及使用該發(fā)光二極管的顯示裝置，其中發(fā)光二極管至少包括一種載在可透射光的基底上的高折射率層；一種有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件，是由介于在高折射率層形成的透明的第一電極和第二電極之間的一層有機(jī)薄膜層或多層有機(jī)薄膜層形成的，并且高折射率層的折射率高于發(fā)光層的折射率或者折射率為1.65或更高，而且高折射率層和可透射光的基底之間的界面被粗糙化，使得其中心線平均粗糙度為0.01μm－0.6μm，結(jié)果防止了漏光且出光效率更高。
文檔編號(hào)H01L51/52GK1653856SQ03811030
公開日2005年8月10日 申請日期2003年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月29日
發(fā)明者東口邊, 石川仁志, 小田敦 申請人:三星Sdi株式會(huì)社