專利名稱：光學(xué)襯底、發(fā)光元件、顯示器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光元件的光學(xué)襯底、使用這種光學(xué)襯底的發(fā)光元件、使用這種發(fā)光元件的顯示器件以及它們的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著近年來信息和通信技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)出了各種顯示器件。其中之一是自發(fā)光有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件，由于其高顯示質(zhì)量以及較薄的厚度，正吸引著人們的興趣。
有機(jī)EL元件是自發(fā)光元件，其體現(xiàn)了這樣的原理通過施加電場(chǎng)，從正極注入的空穴與從負(fù)極注入的電子之間的復(fù)合能使得熒光物質(zhì)發(fā)光。因?yàn)橐呀?jīng)公開報(bào)道了一種薄板低壓驅(qū)動(dòng)有機(jī)EL元件，所以已經(jīng)對(duì)由一種有機(jī)材料或另一有機(jī)材料組成的有機(jī)EL元件進(jìn)行了許多研究嘗試。一個(gè)示例是一種使用三(8-羥基喹啉)鋁作為發(fā)光層，并用三苯基二胺衍生物作為空穴傳輸層的元件。薄板結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)包括空穴向發(fā)光層的注入效率以及激子的生成效率提高以及將所生成的激子限制在發(fā)光層之內(nèi)，其中通過阻斷從負(fù)極注入的電子，通過復(fù)合生成激子。例如上述雙層結(jié)構(gòu)這樣的有機(jī)EL元件的其他已知元件結(jié)構(gòu)包括三層結(jié)構(gòu)，這三層結(jié)構(gòu)包括空穴傳輸層、發(fā)光層和電子傳輸層。這些薄板元件體現(xiàn)了元件結(jié)構(gòu)或形成方法中的許多設(shè)計(jì)，意在提高注入空穴和電子的復(fù)合效率。而且，通過使用不同的材料作為發(fā)光層，可以改變發(fā)射光的波長。
然而，在有機(jī)EL元件中，由于在載流子復(fù)合時(shí)與自旋統(tǒng)計(jì)特性的相關(guān)性，所以對(duì)單態(tài)生成的概率存在限制，從而導(dǎo)致發(fā)光效率存在上限。該上限的水平已知為大約25％。當(dāng)銥絡(luò)合物被用作發(fā)光層的摻雜材料時(shí)，來自銥的三重態(tài)激子的發(fā)光達(dá)到了高概率，這與單態(tài)激子的利用相結(jié)合，使得能夠以75％至100％的高概率生成激子。
順便地，有機(jī)EL元件等通過作為它們的光學(xué)現(xiàn)象特征的全反射效應(yīng)來限制光。因?yàn)榘l(fā)光層或透明電極的折射率高于襯底或空氣的折射率，所以發(fā)射角度等于或大于臨界角的光被透明電極/襯底界面或襯底/空氣界面完全反射，并且不能從襯底中抽取出去。假設(shè)包括發(fā)射層在內(nèi)的有機(jī)層的折射率是1.6，透明電極的折射率是2.0且襯底的折射率是1.5，則被發(fā)射到外部的光(即，發(fā)光效率)不超過20％左右。由于這一原因，能量轉(zhuǎn)換效率的極限決不會(huì)高，只有大約5％(包括了單態(tài)生成的概率)，即使利用三重態(tài)激子，總體上也不會(huì)超過15～20％。這不僅對(duì)有機(jī)EL元件而且一般地對(duì)平面發(fā)光元件(其發(fā)光材料放出光)帶來了問題。
在專利文獻(xiàn)1(日本專利未審公開No.2001-202827)中提出了一種提高該光抽取效率的方法在襯底和透明電極之間排列低折射率層，這種發(fā)光結(jié)構(gòu)如圖11所示。根據(jù)這一公開的方法，透明導(dǎo)電膜(透明電極層)302與低折射率體301的至少一個(gè)表面接觸，這被用來提高將通過低折射率體301的光抽取到空氣中的比率，并且這一提高的將光抽取到外部的比率以及低折射率體301的1.003至1.300的折射率使得通過低折射率體301的光能夠被更有效地抽取到空氣中，從而導(dǎo)致了光被抽取到外部的更高的抽取率。另外，通過使用硅石氣凝膠作為低折射率體301，可以實(shí)現(xiàn)接近1的超低折射率。
專利文獻(xiàn)2(日本專利未審公開No.2002-278477)也公開了同一發(fā)明人的一個(gè)發(fā)明，其中專利文獻(xiàn)1的發(fā)光元件被應(yīng)用于薄膜晶體管(TFT)襯底。根據(jù)該公開的技術(shù)，透明導(dǎo)電層另一側(cè)表面上的低折射率層而不是發(fā)光層是在1.01至1.3的范圍之內(nèi)。
另外，非專利文獻(xiàn)1(T.Tsutsi，Adv.Mater.2001，13，No.15，August 3，pp.1149-1152)公開了一種結(jié)構(gòu)，其中將有機(jī)EL元件設(shè)置在襯底之上，該襯底具有作為低折射率層的10μm厚的硅石氣凝膠膜、排列在硅石氣凝膠膜上的50nm厚的二氧化硅(SiO2)膜、以及排列在二氧化硅膜上的100nm厚的透明電極(ITO)。這里，二氧化硅膜是通過濺射形成的。該參考材料聲明了所公開的結(jié)構(gòu)的外量子效率是不具有硅石氣凝膠膜的元件結(jié)構(gòu)的1.8倍。
然而，上述這些相關(guān)領(lǐng)域仍然留有如下幾方面的改進(jìn)空間。
專利文獻(xiàn)1和2中公開的結(jié)構(gòu)中在襯底和透明電極層之間排列低折射率層，這種結(jié)構(gòu)在通過將臨界角之內(nèi)的光收集起來從而提高光抽取效率方面是有效的，但是透明電極和低折射率層之間的界面所反射的光使得光抽取效率的提高仍然不足。當(dāng)使用多孔的硅石氣凝膠膜來獲得超低折射率層時(shí)，膜的機(jī)械強(qiáng)度非常弱。另外，當(dāng)以濕法工藝來形成透明電極的圖案時(shí)，從多孔硅石氣凝膠膜流向四周的刻蝕劑使得難以形成指定的圖案。此外，多孔膜的表面粗糙度引起內(nèi)電極泄漏以及像素短路，這使得不穩(wěn)定的發(fā)光增加，或者不能發(fā)光。這樣，這些技術(shù)仍然不足以用作可以被應(yīng)用于有機(jī)EL元件的光抽取方法。
在非專利文獻(xiàn)1中公開的方法通過在10μm厚的硅石氣凝膠膜上濺射來形成二氧化硅膜，由于所濺射的膜不能用來改進(jìn)硅石氣凝膠薄的表面粗糙度，所以這種方法也是不充分的，并且該方法類似地引起內(nèi)電極泄漏和像素短路。另外，難以形成具有足夠均勻度的只有10μm厚的硅石氣凝膠膜，因此元件特性易于波動(dòng)。如果這種方法要被應(yīng)用于具有薄膜晶體管(TFT)的顯示器件，則10μm的膜厚使得難以形成用于將像素電極和TFT的源電極連接起來所需的接觸孔，這使得不能實(shí)現(xiàn)所希望的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，并且提供一種在光抽取效率方面占優(yōu)的用于發(fā)光元件的光學(xué)襯底、使用其的發(fā)光元件、以及使用這種發(fā)光元件的顯示器件。具體地說，本發(fā)明意在提供一種可靠的發(fā)光元件和具有高產(chǎn)率的顯示器件，以及具有高等級(jí)圖像質(zhì)量和高分辨率的顯示器件。
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)襯底包括透明襯底；折射率低于透明襯底的折射率并且設(shè)置在透明襯底之上的低折射率層；和設(shè)置在低折射率層之上的溶膠-凝膠膜。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光元件包括透明襯底；折射率低于透明襯底的折射率并且設(shè)置在透明襯底之上的低折射率層；設(shè)置在低折射率層之上的溶膠-凝膠膜；在溶膠-凝膠膜之上的第一電極；在第一電極之上的發(fā)光層；和在發(fā)光層之上的第二電極。
根據(jù)本發(fā)明的顯示器件包括發(fā)光元件、用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件且設(shè)置在透明襯底上的薄膜晶體管，其中發(fā)光元件包括折射率低于透明襯底的折射率并且設(shè)置在透明襯底之上的低折射率層；設(shè)置在低折射率層之上的溶膠-凝膠膜；在溶膠-凝膠膜之上的第一電極；在第一電極之上的發(fā)光層；和在發(fā)光層之上的第二電極。可以以矩陣形式來形成該顯示器件中的多個(gè)發(fā)光元件。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置在低折射率層之上的溶膠-凝膠膜大大改進(jìn)了光抽取效率。溶膠-凝膠膜被用來減小低折射率層的表面粗糙度，減小在低折射率層和透明電極之間的界面上發(fā)生的漫反射，由此可以大大改進(jìn)光抽取效率。
根據(jù)本發(fā)明，低折射率層的折射率范圍可以被設(shè)置在1.003至1.400之間。
根據(jù)本發(fā)明，硅石氣凝膠可以被合適地用作低折射率層。
根據(jù)本發(fā)明，具有Si-O-C結(jié)構(gòu)的材料可以被合適地用作溶膠-凝膠膜。
根據(jù)本發(fā)明，在其紅外吸收譜中在1107±2cm-1波數(shù)處具有由Si-O-C引起的吸收的材料可以被用作溶膠-凝膠膜。
根據(jù)本發(fā)明，在其紅外吸收譜中在1107±2cm-1波數(shù)處具有由Si-O-C引起的吸收A，并且在1070±2cm-1波數(shù)處具有由Si-O-Si引起的吸收B，并且吸收A和吸收B之間的強(qiáng)度比A/B的范圍是從0.5至1.0的材料可以被合適地用作溶膠-凝膠膜。
根據(jù)本發(fā)明，由Ra1代表的低折射率層的表面粗糙度與由Ra2代表的低折射率層之上的溶膠-凝膠膜的表面粗糙度之間的關(guān)系可以是Ra1＞Ra2。
根據(jù)本發(fā)明，溶膠-凝膠膜的折射率可以大于低折射率層的折射率。
根據(jù)本發(fā)明，溶膠-凝膠膜的厚度范圍可以在0.05至1.0μm之間。
根據(jù)本發(fā)明，可以通過使用具有Si-H基團(tuán)的前體來形成溶膠-凝膠膜。
根據(jù)本發(fā)明，塑料襯底可以被合適地用作透明襯底。
根據(jù)本發(fā)明，在溶膠-凝膠膜之上還可以設(shè)置阻擋層，并且將第一電極設(shè)置在阻擋層之上。
根據(jù)本發(fā)明，透明襯底可以是具有薄膜晶體管的襯底。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光元件可以被如此組成，從而從發(fā)光層發(fā)出的光是單色的。另外，這種單色光可以是白光或藍(lán)光。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光元件可以被應(yīng)用于許多不同類型的光學(xué)元件，除了有機(jī)EL元件和無機(jī)EL元件之外還包括發(fā)光二極管元件、等離子體顯示元件等。
根據(jù)本發(fā)明的顯示器件可以是具有包括薄膜晶體管(TFT)和其他元件的電子電路作為驅(qū)動(dòng)裝置的TFT顯示器件。
根據(jù)本發(fā)明的顯示器件可以具有這樣的配置其具有水平間隙緩沖膜，用于減緩包括TFT和其他元件的電子電路引起的凸起。
根據(jù)本發(fā)明的顯示器件可以被如此配置，從而使低折射率層的膜厚等于或小于4μm。
根據(jù)本發(fā)明的制造光學(xué)襯底的方法包括如下步驟在透明襯底上設(shè)置低折射率層；在低折射率層上涂敷溶膠-凝膠膜；以及在干燥之后，通過利用紫外線照射，來增加溶膠-凝膠膜的密度?？梢栽谠撊苣z-凝膠膜之上提供發(fā)光元件。低折射率層也可以被設(shè)置在具有驅(qū)動(dòng)裝置的透明襯底上。
本發(fā)明可以提供下列優(yōu)點(diǎn)。
第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是利用設(shè)置在低折射率層之上的溶膠-凝膠膜減小了在低折射率層界面上出現(xiàn)的漫反射，由此大大改進(jìn)了光學(xué)襯底的光抽取效率。這種光學(xué)襯底的使用使得可以提供具有高發(fā)光效率(換言之，具有高亮度)的發(fā)光元件和顯示器件，同時(shí)還消耗了更少的電能。
第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)橥ㄟ^溶膠-凝膠膜減小了低折射率層的表面粗糙度，所以即使在諸如有機(jī)EL元件中使用非常薄的膜厚的發(fā)光層的情況下，也可以抑制電極間泄漏或像素短路，導(dǎo)致可以提供具有高亮度、而消耗更少電能、并且在產(chǎn)出率和可靠性方面占優(yōu)的發(fā)光元件和顯示器件。
第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是用于消除由諸如TFT之類的驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件的裝置引起的凸起的水平間隙緩沖層使得可以形成沒有膜厚的不均勻性和裂縫的低折射率層，導(dǎo)致了可以提供具有高亮度、而消耗更少電能、且在產(chǎn)出率、可靠性和圖像質(zhì)量方面占優(yōu)的顯示器件。
第四個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于可以利用膜厚為4μm或更小，甚至是1μm或更小的低折射率層來獲得具有高發(fā)光效率的發(fā)光元件，所以可以使接觸孔的大小保持非常小，導(dǎo)致可以提供具有高亮度、而消耗更少電能、且在產(chǎn)出率、可靠性和圖像質(zhì)量方面占優(yōu)的顯示器件，并且還具有可以以高比例獲得非常精細(xì)的接觸孔的優(yōu)點(diǎn)第五個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在溶膠-凝膠膜的前體中存在Si-H基團(tuán)意味著可以使用由紫外線照射引起的光學(xué)反應(yīng)來固化溶膠-凝膠膜。因?yàn)檫@使得可以進(jìn)行低溫工藝，而這可以被應(yīng)用于不是非常耐熱的塑料襯底，所以可以提供具有高發(fā)光效率的輕、薄且柔軟的光學(xué)襯底、發(fā)光元件和顯示器件。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)襯底的示例的截面圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)襯底的另一示例的截面圖；圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)襯底的制造方法的工藝圖；圖4示出了在溶膠-凝膠膜的光致反應(yīng)前后的紅外吸收譜；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件的示例的截面圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件的另一示例的截面圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件的另一示例的截面圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示器件的示例的截面圖；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件的另一示例的截面圖；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件的另一示例的截面圖；以及圖11示出了傳統(tǒng)的光學(xué)襯底的截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
第一實(shí)施例圖1示出了作為本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)襯底的截面圖。這樣，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)襯底10具有在透明襯底1的一個(gè)表面上的低折射率層2和在低折射率層2之上的溶膠-凝膠膜3。
圖2示出了通過與圖1的光學(xué)襯底的上表面相接觸地設(shè)置第一電極層20所配置的襯底的截面圖。
該光學(xué)襯底在溶膠-凝膠膜3之上安裝了發(fā)光區(qū)域，被用作發(fā)光元件的襯底。溶膠-凝膠膜3減小了低折射率層2的表面粗糙度，減少了低折射率體301和透明電極302之間(如圖11所示，不存在溶膠-凝膠膜)的界面上出現(xiàn)的漫反射，并且由此可以用來大大改進(jìn)光抽取效率。換言之，低折射率層2和溶膠-凝膠膜3之間的界面以及溶膠-凝膠膜3和第一電極層20之間的界面這兩個(gè)界面構(gòu)成了屬于本發(fā)明該下面將詳細(xì)描述屬于本實(shí)施例的光學(xué)襯底的組成部分。
透明襯底1被用作發(fā)光元件的光提取襯底。其至少傳輸可見輻射范圍中的某些波長。在該實(shí)施例中，透明襯底1能至少傳輸400到800nm范圍中的某些波長就足夠了，并且其材料可以是無機(jī)材料或有機(jī)材料?？捎玫臒o機(jī)材料包括玻璃，并且可用的有機(jī)材料包括塑料?？捎玫牟ＡХN類中包括光學(xué)玻璃，諸如熔融石英、無堿玻璃、蘇打玻璃或重火石玻璃?？捎糜谠撃康牡乃芰习üこ趟芰希T如聚醚砜(PES)或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)。透明襯底1的適當(dāng)折射率是從1.4至2.1。透明襯底1可以覆蓋有阻擋層，以抑制濕氣和氧氣的滲透。從實(shí)踐的角度看，透明襯底1的厚度希望但不限于是0.1至2.0mm。
折射率低于透明襯底1的透明材料被用作低折射率層2。與透明襯底一樣，該層可以至少通過400到800nm范圍中某些波長的光。其理想的折射率范圍是從1.003至1.400。對(duì)于使折射率變低存在限制，并且1.003被認(rèn)為是實(shí)踐中的限制。低折射率的最優(yōu)選的材料是硅石氣凝膠。
通過在存在處于超過其臨界點(diǎn)的超臨界狀態(tài)中的酒精或某些其他溶劑的條件下，水解烷氧基硅烷并聚合水解得到的產(chǎn)物，得到硅石框架，將濕態(tài)的凝膠化合物干燥，從而可以生產(chǎn)出硅石氣凝膠。
與透明襯底1和低折射率層2一樣，溶膠-凝膠膜3能至少通過400到800nm范圍中某些波長的光就足夠了。這里，可以使用由硅的醇化物或諸如鈦之類的金屬、水、酸、酒精等組成的溶膠溶液，但是從透明度以及處理難易程度來看，硅基醇化物是優(yōu)選的。
圖3示出了本發(fā)明該實(shí)施例的光學(xué)襯底的制造方法的一個(gè)示例。圖3(A)示出了在透明襯底1上設(shè)置了低折射率層2的狀態(tài)。以該狀態(tài)開始，低折射率層2被覆蓋了溶膠-凝膠膜，如圖3(B)所示，通過干燥去除溶劑，并且由此獲得溶膠-凝膠膜的前體3’。然后，利用紫外線8照射溶膠-凝膠膜的前體3’，以加速溶膠-凝膠膜中的反應(yīng)(諸如凝聚)。如圖3(C)所示，獲得了膜厚比溶膠-凝膠膜的前體3’小(換言之，比溶膠-凝膠膜的前體3’稠密)的溶膠-凝膠膜3。這里，在前體3’被紫外線照射時(shí)，也可以將其加熱。加熱環(huán)境可以進(jìn)一步增加密度。通過類似的方法，可以制造體現(xiàn)這種模式中本發(fā)明的發(fā)光元件和顯示器件?？梢允褂萌魏尾ㄩL的紫外線，只要其能被溶膠-凝膠膜的前體3’吸收?？梢詮南铝衅骷羞x取紫外線的有效來源氙燈、汞氙燈、汞燈、受激準(zhǔn)分子燈、受激準(zhǔn)分子激光器、YAG激光器等等。受激準(zhǔn)分子燈對(duì)根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)襯底是尤其有效的，具體地說，優(yōu)選的受激準(zhǔn)分子燈包括波長為172nm的Xe2燈、波長為146nm的Kr2燈和波長為126nm的Ar2燈。
圖4示出了在進(jìn)行光致反應(yīng)以形成溶膠-凝膠膜3之前和之后的紅外吸收譜，在這種情形中溶膠-凝膠膜3是由硅基醇化物制成的。在圖4(A)中，A代表826±2cm-1的Si-H吸收峰；B代表1070±2cm-1的Si-O-Si吸收峰；C代表1107±2cm-1的Si-O-C吸收峰；D代表2360±2cm-1的Si-H吸收峰。圖4(B)示出了圖4(A)中波數(shù)從1000至1200cm-1區(qū)域的展開圖。溶膠-凝膠膜3通常是通過光致反應(yīng)或熱反應(yīng)被固化的；由于參考制造方法利用前述紫外線來進(jìn)行照射，由此造成的在光致反應(yīng)前后的吸收峰對(duì)比展示了由Si-H引起的在波數(shù)為826cm-1處的峰在光致反應(yīng)后大大降低。這可以被如下事實(shí)解釋溶膠-凝膠膜的前體具有高含量的高光學(xué)反應(yīng)性Si-H基團(tuán)，由于紫外線的照射，這些Si-H基團(tuán)幾乎都被光致反應(yīng)消除。然而，在紫外線照射后在溶膠-凝膠膜中存在的Si-H基團(tuán)不會(huì)帶來任何問題。
通過利用這種由紫外線照射引起的光致反應(yīng)，使得低溫固化工藝變?yōu)榭赡堋＿@使得不耐熱的材料(諸如塑料)可以用作透明襯底，由此有助于擴(kuò)展襯底材料的選擇范圍。結(jié)果，可以容易地獲得厚度可以減小的柔性輕質(zhì)光學(xué)襯底以及使用這種光學(xué)襯底的高光抽取效率的發(fā)光元件。即使對(duì)于其中如圖8所示的薄膜晶體管(TFT)是通過低溫工藝形成的襯底而言，也存在著減小TFT特性惡化以及可靠性的優(yōu)點(diǎn)。結(jié)果，提供允許減小厚度的輕質(zhì)且柔性的顯示器件變得更容易，并且這種顯示器件在亮度、質(zhì)量和可靠性方面也是出色的。
再參考圖4，在溶膠-凝膠膜3的反應(yīng)之后留下了Si-O-C的吸收峰。當(dāng)硅石氣凝膠膜被用作低折射率層時(shí)，因?yàn)樵诠枋瘹饽z膜中還有Si-O-C的吸收峰，所以通過使用硅基醇化物作為溶膠-凝膠膜3，獲得了高化學(xué)親和力的優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)選地，Si-O-C吸收峰的強(qiáng)度與Si-O-Si吸收峰的強(qiáng)度比(吸光比Si-O-C/Si-O-Si)是0.5至1.0。大于1.0的強(qiáng)度比意味著溶膠-凝膠膜的凝聚反應(yīng)不夠。
通過連續(xù)在透明襯底1上堆疊低折射率層2和溶膠-凝膠膜3，從而制作了屬于本發(fā)明該實(shí)施例的光學(xué)襯底。通過在光學(xué)襯底上至少堆積第一電極20和發(fā)光層，從而制作了屬于該實(shí)施例的發(fā)光元件。由于這一原因，如果透明襯底1的表面不平坦，則這種不平坦將會(huì)影響第一電極20和發(fā)光層，這會(huì)引起電流泄漏以及電極之間的短路。因此，優(yōu)選地使用平坦的透明襯底1。然而，許多可用作低折射率層2的材料是多孔的膜質(zhì)地，就如同通常在硅石氣凝膠中看到的那樣，并且表面粗糙度是沒有意義的。那么，如果低折射率層2的表面粗糙度由Ral代表，并且溶膠-凝膠膜3的表面粗糙度由Ra2代表，則在這兩者之間應(yīng)該保持Ra1＞Ra2的關(guān)系。這里的表面粗糙度是以中心線平均粗糙度來定義的。因此，通過使第一電極20的基座平滑，以限制電極之間出現(xiàn)的電流泄漏和短路，同時(shí)減少兩個(gè)界面(一個(gè)是低折射率層2和溶膠-凝膠膜3之間的界面，另一個(gè)是溶膠-凝膠膜3和第一電極層20之間的界面)上發(fā)生的漫反射，可以提高光抽取效率。
另外，為了利用溶膠-凝膠膜3來減小低折射率層2的不平坦并減小溶膠-凝膠膜3的表面粗糙度，需要比多孔的膜質(zhì)地更精細(xì)的膜質(zhì)地。一般來講，膜的質(zhì)地越精細(xì)，折射率就越大。因此，優(yōu)選地，溶膠-凝膠膜3的折射率應(yīng)該大于低折射率層的折射率。
雖然溶膠-凝膠膜3的適當(dāng)厚度是從0.05至1.0μm，但是更優(yōu)選地，該厚度是在0.05和0.5μm之間，并且更優(yōu)選地，是在0.05和0.3μm之間。如果厚度小于0.05μm，則將難以減小低折射率層2的不平坦，即難以減小上述的Ra2。如果厚度大于1.0μm，則將更可能出現(xiàn)由于膜形成期間的各種因素導(dǎo)致的厚度不規(guī)則或裂縫，這會(huì)引起光學(xué)特性的不穩(wěn)定。
在本實(shí)施例中，使用諸如氧化銦錫(ITO)或摻銻氧化錫(ATO)之類的透明導(dǎo)電材料作為溶膠-凝膠膜3使得可以使用其作為輔助電極，以減小第一電極層20的電阻。
第二實(shí)施例本發(fā)明的該實(shí)施例是這樣一個(gè)示例，其中參考第一實(shí)施例描述的光學(xué)襯底被用于有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件。
圖5示出了屬于本發(fā)明該實(shí)施例的有機(jī)EL元件的示例的截面圖。在光學(xué)襯底10上連續(xù)配備了第一電極20、有機(jī)發(fā)光層50和第二電極30。這里的有機(jī)發(fā)光層50由一層或多層組成。其可能的多層結(jié)構(gòu)包括由空穴傳輸層和發(fā)光層或者發(fā)光層和電子傳輸層組成的雙層結(jié)構(gòu)；由空穴傳輸層、發(fā)光層和電子傳輸層組成的三層結(jié)構(gòu)；由空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層和電子傳輸層組成的四層結(jié)構(gòu)；以及由空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、空穴阻斷層和電子傳輸層組成的五層結(jié)構(gòu)?？梢栽诎l(fā)光層一側(cè)配備負(fù)極，其帶有低功函數(shù)的金屬、氟化物等的緩沖層。順便地，該實(shí)施例中的EL元件可以是低分子類型或是高分子類型。在本實(shí)施例中，排列有機(jī)EL元件的光學(xué)襯底，從而從發(fā)光層發(fā)射出來的光通過光學(xué)襯底。
多種材料可用來在空穴傳輸中使用。具體地說，存在包括N，N’-二苯基-N，N’-雙(3-甲基苯基)-1，1’-聯(lián)苯基-4，4’-二胺(縮寫為TPD)和N，N’-二苯基-N，N’-雙(α-萘基)-1，1’-聯(lián)苯基-4，4’-二胺(縮寫為α-NPD)在內(nèi)的二胺衍生物；4，4’，4”-三(3-甲基苯基苯基氨基)-三苯胺；以及星爆式類型的分子。
可用于電子傳輸?shù)牟牧弦彩欠浅V泛的。具體地說，存在三(8-羥基喹啉)鋁絡(luò)合物(Alq3)；包括2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑和雙{2-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑}-m-亞苯基在內(nèi)的噁二唑衍生物；三唑衍生物；以及基于羥基喹啉的金屬絡(luò)合物。
可用的發(fā)光材料例如包括三(8-羥基喹啉)鋁絡(luò)合物(Alq3)、雙二苯基乙烯基聯(lián)苯基(BDPVBi)、1，3-雙(對(duì)-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑基(oxadiazolil))苯基(OXD-7)、N，N’-雙(2，5-二叔丁基苯基)苝四羧酸二酰亞胺(BPPC)以及1，4雙(對(duì)甲苯基-對(duì)甲基苯乙烯基苯基)萘烷。通過利用熒光材料來摻雜電荷傳輸材料所形成的層也可以被用作發(fā)光材料。例如，可以使用如下這些層通過利用4-二氰基亞甲基-2-甲基-6-(對(duì)二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃(DCM)、諸如2，3-奎丫啶酮[7]之類的喹吖啶酮衍生物、諸如3-(2’-苯并噻唑)-7-二乙基氨基香豆素之類的香豆素衍生物、苝、二苯并四苯或苯并芘來摻雜諸如上述的Alq3之類的羥基喹啉金屬絡(luò)合物所形成的層；通過利用諸如苝之類的稠多環(huán)芳香族化合物來摻雜由雙(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-苯基苯酚-鋁絡(luò)合物組成的電子傳輸材料所形成的層；或者是通過利用紅熒烯等來摻雜由4，4’-雙(間甲苯基苯基氨基)聯(lián)苯(TPD)組成的空穴傳輸材料所形成的層。
在圖5所示的元件中，第一電極20用于將空穴注入到空穴傳輸層或發(fā)光層，并且優(yōu)選地應(yīng)該具有4.5eV或更大的功函數(shù)。可用作該實(shí)施例中所使用的第一電極20的材料包括諸如氧化銦錫(ITO)合金和氧化銦鋅(IZO)合金之類的透明導(dǎo)電材料。第二電極30扮演將電子注入到電子傳輸層或發(fā)光層的角色，并且優(yōu)選地應(yīng)該具有低的功函數(shù)。用作負(fù)極120的材料具體而言可以是但并不限于如下材料銦、鋁、鎂、鎂-銦合金、鎂-鋁合金、鋁-鋰合金、鋁-鈧-鋰合金、鎂-銀合金等。
順便地，該實(shí)施例的有機(jī)EL元件可以被加入的諸如薄膜晶體管(TFT)之類的有源元件被動(dòng)驅(qū)動(dòng)或主動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
構(gòu)成該實(shí)施例的有機(jī)EL元件的各層的形成方法并不限于任何具體方法，但是可以從公知的方法中適當(dāng)選取，諸如真空沉積、分子束外延(MBE)以及包括在溶劑中溶解了的溶液中浸漬、旋轉(zhuǎn)涂敷、鑄造、桿式涂敷以及輥式涂敷的涂敷方法。
在本實(shí)施例中，光學(xué)襯底10可以提高可見輻射范圍中的光抽取效率，而不依賴于所發(fā)射的光的波長。因此，通過使用獨(dú)立發(fā)射紅色、綠色、藍(lán)色的材料作為有機(jī)發(fā)光層50，可以獲得高效率的背景彩色元件或高效率的全彩色元件；還可以獲得圖6所示的使用白光發(fā)光層70的高效率濾色鏡類型有機(jī)EL元件或圖7所示的使用藍(lán)光發(fā)光層80的高效率彩色轉(zhuǎn)換類型有機(jī)EL元件。白光發(fā)光層或藍(lán)光發(fā)光層可以被配置為類似上述的多層結(jié)構(gòu)。
圖6的濾色鏡類型有機(jī)EL元件在包括有透明襯底1、低折射率層2和溶膠-凝膠膜3的光學(xué)襯底10上與低折射率層2不同一側(cè)的表面上具有紅色濾色鏡220、綠色濾色鏡221和藍(lán)色濾色鏡222。其具有這樣的配置在溶膠-凝膠膜3連續(xù)堆疊第一電極20、白光發(fā)光層70和第二電極30。從白光發(fā)光層70發(fā)射出的白光210分別被紅色濾色鏡220、綠色濾色鏡221和藍(lán)色濾色鏡分離為紅色發(fā)光200、綠色發(fā)光201和藍(lán)色發(fā)光202。這使得能夠獲得高亮度的全彩色元件。
圖7所示的彩色轉(zhuǎn)換類型有機(jī)EL元件在包括有透明襯底1、低折射率層2和溶膠-凝膠膜3的光學(xué)襯底10上與低折射率層2不同一側(cè)的表面上具有紅色轉(zhuǎn)換濾色鏡230和綠色轉(zhuǎn)換濾色鏡231。其具有這樣的配置在溶膠-凝膠膜3上連續(xù)堆疊了第一電極20、藍(lán)光發(fā)光層80和第二電極30。從藍(lán)光發(fā)光層80發(fā)射出的藍(lán)光202分別被紅色轉(zhuǎn)換濾色鏡230和綠色轉(zhuǎn)換濾色鏡231轉(zhuǎn)換為紅色發(fā)光200和綠色發(fā)光201。這里，藍(lán)色發(fā)光202既可以按原樣發(fā)射出去，也可以在被濾色鏡進(jìn)一步改進(jìn)色彩純度之后發(fā)射出去，其中濾色鏡是專為這一目的提供的。
如前所述，本發(fā)明該實(shí)施例的發(fā)光元件可以提供具有高發(fā)光效率的全彩色有機(jī)EL元件。
盡管在圖5至圖7中示出了關(guān)于發(fā)光元件的元件結(jié)構(gòu)，但是在實(shí)際的顯示器件中所使用的結(jié)構(gòu)包括在透明襯底1上的發(fā)光元件和諸如薄膜晶體管(TFT)之類的驅(qū)動(dòng)裝置。
圖8示出了該實(shí)施例的有機(jī)EL顯示器件的另一示例的截面圖。將低折射率層2和溶膠-凝膠膜3設(shè)置在形成有TFT的襯底110的一面，并且與每個(gè)像素相匹配的第一電極20、有機(jī)發(fā)光層50和第二電極30以這一順序堆疊在溶膠-凝膠膜3之上。因?yàn)榘l(fā)光層50是非常薄的膜，所以其具有邊緣保護(hù)層109，以防止第一電極20的邊緣的不平坦引起與第二電極30之間的電極間短路。在形成有TFT的襯底110中，標(biāo)號(hào)100表示像素驅(qū)動(dòng)TFT電路單元；101表示多晶硅；104表示柵極電極；105表示柵極氧化膜；102表示漏極電極；103表示源極電極；106表示第一層間膜；107表示第二層間膜；以及108表示水平間隙緩沖膜。像素驅(qū)動(dòng)TFT電路單元100作為控制發(fā)光層50發(fā)光的元件，被排列在彼此在正交方向延伸的柵極線和數(shù)據(jù)線(未示出)之間的每個(gè)交點(diǎn)處。取決于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可以設(shè)置多個(gè)像素驅(qū)動(dòng)TFT電路單元。
在本實(shí)施例的顯示器件中，水平間隙緩沖膜108被設(shè)置在像素驅(qū)動(dòng)TFT電路單元100的區(qū)域外部，換言之，在與發(fā)光層50相匹配的區(qū)域L中。如果沒有設(shè)置水平間隙緩沖膜，則像素驅(qū)動(dòng)TFT電路單元100將使得區(qū)域L變?yōu)榘既?。這種凹入在濕法涂敷低折射率層2或溶膠-凝膠膜3過程中會(huì)聚集液體，這增加了膜厚的不均勻性以及裂縫，并由此導(dǎo)致拙劣的圖像質(zhì)量。通過提供水平間隙緩沖膜108，解決了這一問題。
在本實(shí)施例的光學(xué)襯底或發(fā)光元件中，低折射率層2可以具有任意的所希望的膜厚，但是在該實(shí)施例的顯示器件中，低折射率層2的大于4μm的膜厚將使得難以形成用于連接源極電極103和第一電極20的接觸孔。具體地說，在130ppi或以上的非常精細(xì)的顯示器件中像素之間的距離很短，這種顯示器件需要大小小于4μm的接觸孔，以便獲得高比例的孔。由于這一原因，優(yōu)選地，低折射率層2的膜厚應(yīng)該不大于4μm，并且更優(yōu)選地，為1μm或更小。為了使低折射率層能夠充分生效，其膜厚應(yīng)該小于0.1μm。
如前所述，應(yīng)用了這種模式的本發(fā)明的顯示器件可以是高亮度但消耗更少電能的全彩色顯示器件。
第三實(shí)施例為了說明本發(fā)明的該實(shí)施例，將描述在參考第二實(shí)施例描述的發(fā)光元件中的溶膠-凝膠膜和第一電極之間具有阻擋層的示例。
圖9示出了本實(shí)施例的有機(jī)EL元件的一個(gè)示例的截面圖。阻擋層4被排列在光學(xué)襯底10之上，并且第一電極20、有機(jī)發(fā)光層50和第二電極30被連續(xù)設(shè)置在阻擋層4之上。
一般而言，溶膠-凝膠膜雖然在平整功能方面占優(yōu)，但是其具有高吸水的特性，這是由于膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)造成的。許多可用于有機(jī)EL元件的有機(jī)材料是容易被濕氣破壞的。由于這一原因，必須在高溫下或在組成有機(jī)材料時(shí)通過加熱來使光學(xué)襯底脫水。
阻擋層4具有限制從溶膠-凝膠膜3釋放出的濕氣的功能。通過提供阻擋層4，這種脫水完全可以省去，或者至少脫水過程可以縮短時(shí)間。這使得可以以低成本獲得高亮度的全彩色有機(jī)EL元件。
第四實(shí)施例為了說明本發(fā)明的該實(shí)施例，將描述其中參考第一實(shí)施例所描述的光學(xué)襯底被用作無機(jī)電致發(fā)光(EL)元件的示例。
圖10示出了該實(shí)施例的無機(jī)EL元件的一個(gè)示例的截面圖。第一電極20、絕緣層40、無機(jī)發(fā)光層60、另一絕緣層40和第二電極被連續(xù)設(shè)置在光學(xué)襯底10之上。在該實(shí)施例的無機(jī)EL元件中，光學(xué)襯底被如此排列，從而從發(fā)光層發(fā)出的光通過光學(xué)襯底。順便地，可以使用已知的材料來制作本實(shí)施例的無機(jī)EL元件。
在本實(shí)施例中，光學(xué)襯底10可以提高可以輻射范圍中的光抽取效率，而并不依賴于發(fā)射光的波長。因此，通過使用獨(dú)立發(fā)射紅色、綠色、藍(lán)色的材料作為無機(jī)發(fā)光層60，可以獲得高效率的背景彩色元件或高效率的全彩色元件；還可以獲得如參考第二實(shí)施例所述的使用白光發(fā)光層的高效率濾色鏡類型無機(jī)EL元件或使用藍(lán)光發(fā)光層的高效率彩色轉(zhuǎn)換類型無機(jī)EL元件。這使得能夠獲得高亮度的全彩色無機(jī)EL元件。
示例將參考本發(fā)明的示例來描述本發(fā)明。順便地，本發(fā)明并不限于下列示例，而是可以按照各種適當(dāng)?shù)男薷膩韺?shí)現(xiàn)。
在下列示例中，有機(jī)EL元件的發(fā)光特性是用設(shè)置在襯底的法向方向、聚光角為0.1度的亮度計(jì)(SR-3，Topcon TechnohouseCorporation的產(chǎn)品)測(cè)量的。有機(jī)EL元件的每個(gè)發(fā)光部分的面積是0.4cm2，并且向該元件施加恒定電流，以測(cè)量1mA/cm2的電流密度時(shí)的電流-亮度效率以及工作在第一電極和第二電極之間的元件電壓。每個(gè)元件具有四個(gè)發(fā)光部分，并且測(cè)量結(jié)果是四個(gè)點(diǎn)的平均。忽略了從發(fā)生了電極間泄漏或像素短路的發(fā)光部分得到的數(shù)據(jù)。
在下列示例以及對(duì)比示例中，在指定的光學(xué)襯底上使用了綠色、紅色和藍(lán)色發(fā)光層。對(duì)比示例1將被用作綠光的參考，對(duì)比示例2被用作紅光的參考，并且對(duì)比示例3被用作藍(lán)色的參考；電流-亮度效率(發(fā)光效率)計(jì)數(shù)是相對(duì)于100的參考水平的相對(duì)值；并且元件電壓是與參考之間的相對(duì)電壓差。測(cè)量結(jié)果都放在了表1中。
示例1選擇了厚度為0.7mm、折射率為1.52的無堿玻璃(OA-10，NipponElectric Glass Co.，Ltd.的產(chǎn)品)作為透明襯底，在該透明襯底的一面上通過旋轉(zhuǎn)涂敷形成了折射率為1.25、厚度為0.85μm的硅石氣凝膠膜作為低折射率層。低折射率層的表面粗糙度Ral是8nm。接著，在低折射率層上通過旋轉(zhuǎn)涂敷形成折射率為1.50、厚度為0.1μm的硅的醇化物(T12-800，Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd.的產(chǎn)品)膜作為溶膠-凝膠膜，從而制作了光學(xué)襯底。在形成溶膠-凝膠膜時(shí)，用累積光能為600mJ/cm2的紫外線進(jìn)行照射。溶膠-凝膠膜的表面粗糙度Ra2是5nm，小于Ral。
然后，在光學(xué)襯底上通過濺射形成薄層電阻為15Ω/□或更小的ITO膜，作為第一電極，并且用由鹽酸、硝酸和水組成的刻蝕劑對(duì)該膜進(jìn)行濕法刻蝕，以獲得指定的圖案。該ITO膜是100nm厚，并且折射率是1.78。接著，在ITO膜上通過真空沉積形成50nm厚的α-NPD(N，N’-二苯基-N，N’-雙(α-萘基)-1，1’-聯(lián)苯基-4，4’-二胺)的膜，作為空穴注入/傳輸層。然后，為了形成發(fā)光層，與喹吖啶酮(摻雜濃度4重量百分比)的摻雜劑共同沉積Alq3(三(8-喹啉)鋁絡(luò)合物)至25nm厚。接著，通過真空沉積，形成厚度為35nm的Alq3，作為電子傳輸層。最后，共同沉積Al和Li至30nm厚，隨后只沉積Al至40nm厚，以形成負(fù)極層；這樣，就形成了綠色發(fā)光有機(jī)EL元件。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)電流-亮度效率是184，元件電壓差是0.4V。
示例2除了使用氰基亞甲基吡喃(DCM，摻雜濃度為5重量百分比)的摻雜劑來共同沉積Alq3(三(8-喹啉)鋁絡(luò)合物)至25nm厚作為發(fā)光層之外，在與示例1相同的條件下形成紅色發(fā)光有機(jī)EL元件。結(jié)果，電流-亮度效率是166，元件電壓差是O.3V。
示例3除了4，4’-雙(2，2-二苯基乙烯基)聯(lián)苯被共同沉積為35nm厚的發(fā)光層之外，在與示例1相同的條件下形成了藍(lán)色發(fā)光有機(jī)EL元件。結(jié)果，電流-亮度效率是182，元件電壓差是0.3V。
示例4選擇了厚度為0.7mm、折射率為1.52的無堿玻璃(OA-10，NipponElectric Glass Co.，Ltd.的產(chǎn)品)作為透明襯底，在該透明襯底的一面上通過旋轉(zhuǎn)涂敷形成了折射率為1.25、厚度為0.85μm的硅石氣凝膠膜作為低折射率層。低折射率層的表面粗糙度Ral是8nm。接著，通過旋轉(zhuǎn)涂敷形成折射率為1.50、厚度為0.1μm的硅的醇化物(T12-800，Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd.的產(chǎn)品)膜作為溶膠-凝膠膜，從而制作了光學(xué)襯底。在形成溶膠-凝膠膜時(shí)，用累積光能為600mJ/cm2的紫外線進(jìn)行照射。溶膠-凝膠膜的表面粗糙度Ra2是5nm，小于Ral。
然后，在光學(xué)襯底上通過CVD形成折射率為1.5、厚度為0.05μm的二氧化硅膜作為阻擋層；在阻擋層上通過濺射形成薄層電阻為15Ω/□或更小的ITO膜，作為第一電極，并且用由鹽酸、硝酸和水組成的刻蝕劑對(duì)該膜進(jìn)行濕法刻蝕，以獲得指定的圖案。該ITO膜是100nm厚，并且折射率是1.78。接著，在ITO膜上通過真空沉積形成50nm厚的α-NPD(N，N’-二苯基-N，N’-雙(α-萘基)-1，1’-聯(lián)苯基-4，4’-二胺)的膜，作為空穴注入/傳輸層。然后，為了形成發(fā)光層，與喹吖啶酮(摻雜濃度4重量百分比)的摻雜劑共同沉積Alq3(三(8-喹啉)鋁絡(luò)合物)至25nm厚。接著，通過真空沉積，形成厚度為35nm的Alq3，作為電子傳輸層。最后，共同沉積Al和Li至30nm厚，隨后只沉積Al至40nm厚，以形成負(fù)極層；這樣，就形成了綠色發(fā)光有機(jī)EL元件。結(jié)果，電流-亮度效率是170，元件電壓差是0.1V。
示例5除了使用氰基亞甲基吡喃(DCM，摻雜濃度為5重量百分比)的摻雜劑來共同沉積Alq3(三(8-喹啉)鋁絡(luò)合物)至25nm厚作為發(fā)光層之外，在與示例4相同的條件下形成紅色發(fā)光有機(jī)EL元件。結(jié)果，電流-亮度效率是160，元件電壓差是0V。
示例6除了4，4’-雙(2，2-二苯基乙烯基)聯(lián)苯被共同沉積為35nm厚的發(fā)光層之外，在與示例4相同的條件下形成了藍(lán)色發(fā)光有機(jī)EL元件。結(jié)果，電流-亮度效率是171，元件電壓差是0V。
對(duì)比示例1通過使用既沒有低折射率層又沒有凝膠-溶膠膜的透明襯底來在與示例1相同的條件下形成綠色發(fā)光元件。該對(duì)比示例的電流-亮度效率和元件電壓被用作每個(gè)示例的綠色發(fā)光的參考。
對(duì)比示例2通過使用既沒有低折射率層又沒有凝膠-溶膠膜的透明襯底來在與示例2相同的條件下形成紅色發(fā)光元件。該對(duì)比示例的電流-亮度效率和元件電壓被用作每個(gè)示例的紅色發(fā)光的參考。
對(duì)比示例3通過使用既沒有低折射率層又沒有凝膠-溶膠膜的透明襯底來在與示例3相同的條件下形成藍(lán)色發(fā)光元件。該對(duì)比示例的電流-亮度效率和元件電壓被用作每個(gè)示例的藍(lán)色發(fā)光的參考。
對(duì)比示例4選擇了厚度為0.7mm、折射率為1.52的無堿玻璃(OA-10，NipponElectric Glass Co.，Ltd.的產(chǎn)品)作為透明襯底，在該透明襯底的一面上通過旋轉(zhuǎn)涂敷形成了折射率為1.25、厚度為0.85μm的硅石氣凝膠膜作為低折射率層。低折射率層的表面粗糙度Ral是8nm。接著，在低折射率層上通過濺射形成折射率為1.50、厚度為0.1μm的二氧化硅膜，從而制作了光學(xué)襯底。二氧化硅膜的表面粗糙度Ra2是8nm，與Ral一樣。在該光學(xué)襯底上，在與示例1相同的條件下形成綠色發(fā)光有機(jī)EL元件。結(jié)果，電流-亮度效率是120，元件電壓差是0.1V。在四個(gè)發(fā)光部分中，一個(gè)遭受了嚴(yán)重的電極間泄漏，并且沒有指定的光發(fā)射。
對(duì)比示例5
選擇了厚度為0.7mm、折射率為1.52的無堿玻璃(OA-10，NipponElectric Glass Co.，Ltd.的產(chǎn)品)作為透明襯底，在該透明襯底的一面上通過旋轉(zhuǎn)涂敷形成了折射率為1.25、厚度為0.85μm的硅石氣凝膠膜作為低折射率層。低折射率層的表面粗糙度Ral是8nm。接著，在低折射率層上通過濺射形成折射率為1.50、厚度為0.1μm的二氧化硅膜，從而制作了光學(xué)襯底。二氧化硅膜的表面粗糙度Ra2是8nm，與Ral一樣。在該光學(xué)襯底上，在與示例2相同的條件下形成紅色發(fā)光有機(jī)EL元件。結(jié)果，電流-亮度效率是116，元件電壓差是0V。在四個(gè)發(fā)光部分之外，兩個(gè)遭受了嚴(yán)重的電極間泄漏，并且沒有指定的光發(fā)射。
對(duì)比示例6選擇了厚度為0.7mm、折射率為1.52的無堿玻璃(OA-10，NipponElectric Glass Co.，Ltd.的產(chǎn)品)作為透明襯底，在該透明襯底的一面上通過旋轉(zhuǎn)涂敷形成了折射率為1.25、厚度為0.8μm的硅石氣凝膠膜作為低折射率層。低折射率層的表面粗糙度Ral是8nm。接著，在低折射率層上通過濺射形成折射率為1.50、厚度為0.1μm的二氧化硅膜，從而制作了光學(xué)襯底。二氧化硅膜的表面粗糙度Ra2是8nm，與Ral一樣。在該光學(xué)襯底上，在與示例3相同的條件下形成藍(lán)色發(fā)光有機(jī)EL元件。結(jié)果，電流-亮度效率是118，元件電壓差是0.1V。在四個(gè)發(fā)光部分中，一個(gè)遭受了嚴(yán)重的電極間泄漏，并且沒有指定的光發(fā)射。
對(duì)比示例7選擇了厚度為0.7mm、折射率為1.52的無堿玻璃(OA-10，NipponElectric Glass Co.，Ltd.的產(chǎn)品)作為透明襯底，在該透明襯底的一面上通過旋轉(zhuǎn)涂敷形成了折射率為1.25、厚度為0.85μm的硅石氣凝膠膜作為低折射率層；從而形成了光學(xué)襯底。在該光學(xué)襯底上通過濺射形成薄層電阻為15Ω/□或更小的ITO膜，作為第一電極，并且用由鹽酸、硝酸和水組成的刻蝕劑對(duì)該膜進(jìn)行濕法刻蝕，以獲得指定的圖案。然而，刻蝕劑流向四周，甚至流進(jìn)了不應(yīng)被刻蝕的區(qū)域，這是由于組成低折射率層的硅石氣凝膠膜的多孔質(zhì)地造成的，因此不能獲得指定的ITO圖案。
表1

前述的本發(fā)明可以被用于在有機(jī)EL元件、無機(jī)EL元件、發(fā)光二極管元件、等離子顯示元件等中所使用的發(fā)光元件；以及顯示器件。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)襯底，包括透明襯底；低折射率層，其折射率低于所述透明襯底的折射率，并且設(shè)置在所述透明襯底之上；和溶膠-凝膠膜，其設(shè)置在所述低折射率層之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)襯底，其特征在于所述低折射率層的折射率范圍是從1.003至1.400。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)襯底，其特征在于所述低折射率層是硅石氣凝膠層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)襯底，其特征在于所述溶膠-凝膠膜具有Si-O-C結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)襯底，其特征在于所述溶膠-凝膠膜在其紅外吸收譜中在1107±2cm-1波數(shù)處具有由Si-O-C引起的吸收。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)襯底，其特征在于所述溶膠-凝膠膜在其紅外吸收譜中在1107±2cm-1波數(shù)處具有由Si-O-C引起的吸收A，并且在1070±2cm-1波數(shù)處具有由Si-O-Si引起的吸收B，并且所述吸收A和吸收B之間的強(qiáng)度比A/B的范圍是從0.5至1.0。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)襯底，其特征在于由Ra1代表的所述低折射率層的表面粗糙度與由Ra2代表的所述低折射率層之上的所述溶膠-凝膠膜的表面粗糙度之間的關(guān)系是Ra1＞Ra2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)襯底，其特征在于所述溶膠-凝膠膜的折射率大于所述低折射率層的折射率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)襯底，其特征在于所述溶膠-凝膠膜的厚度范圍是從0.05至1.0μm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)襯底，其特征在于使用具有Si-H基團(tuán)的前體來形成所述溶膠-凝膠膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)襯底，其特征在于所述透明襯底是塑料襯底。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)襯底，其特征在于在所述溶膠-凝膠膜之上還設(shè)置了阻擋層。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)襯底，其特征在于所述透明襯底是具有薄膜晶體管的襯底。
14.一種發(fā)光元件，包括透明襯底；低折射率層，其折射率低于所述透明襯底的折射率，并且設(shè)置在所述透明襯底之上；溶膠-凝膠膜，其設(shè)置在所述低折射率層之上；所述溶膠凝膠膜之上的第一電極；所述第一電極之上的發(fā)光層；和所述發(fā)光層之上的第二電極。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光元件，其特征在于所述低折射率層的折射率范圍是從1.003至1.400。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光元件，其特征在于所述低折射率層是硅石氣凝膠層。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光元件，其特征在于所述溶膠-凝膠膜具有Si-O-C結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光元件，其特征在于所述溶膠-凝膠膜在其紅外吸收譜中在1107±2cm-1波數(shù)處具有由Si-O-C引起的吸收。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光元件，其特征在于所述溶膠-凝膠膜在其紅外吸收譜中在1107±2cm-1波數(shù)處具有由Si-O-C引起的吸收A，并且在1070±+2cm-1波數(shù)處具有由Si-O-Si引起的吸收B，并且所述吸收A和吸收B之間的強(qiáng)度比A/B的范圍是從0.5至1.0。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光元件，其特征在于由Ra1代表的所述低折射率層的表面粗糙度與由Ra2代表的所述低折射率層之上的所述溶膠-凝膠膜的表面粗糙度之間的關(guān)系是Ra1＞Ra2。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光元件，其特征在于所述溶膠-凝膠膜的折射率大于所述低折射率層的折射率。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光元件，其特征在于所述溶膠-凝膠膜的厚度范圍是從0.05至1.0μm。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光元件，其特征在于使用具有Si-H基團(tuán)的前體來形成所述溶膠-凝膠膜。
24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光元件，其特征在于所述透明襯底是塑料襯底。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光元件，其特征在于在所述溶膠-凝膠膜之上還設(shè)置了阻擋層，并且所述第一電極被設(shè)置在所述阻擋層之上。
26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光元件，其特征在于所述透明襯底是具有薄膜晶體管的襯底。
27.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光元件，其特征在于所述透明襯底具有彩色轉(zhuǎn)換濾色鏡。
28.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光元件，其特征在于所述透明襯底具有濾色鏡。
29.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光元件，其特征在于從所述發(fā)光層發(fā)出的光是單色的。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的發(fā)光元件，其特征在于所述單色光是白光。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的發(fā)光元件，其特征在于所述單色光是藍(lán)光。
32.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光元件，其特征在于所述發(fā)光元件是有機(jī)電致發(fā)光元件。
33.一種顯示器件，包括根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光元件以及用于驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光元件的裝置，所述裝置設(shè)置在所述透明襯底上。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的顯示器件，其特征在于所述用于驅(qū)動(dòng)的裝置是薄膜晶體管。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的顯示器件，其特征在于還包括水平間隙緩沖膜，用于減緩由所述薄膜晶體管引起的凸起。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的顯示器件，其特征在于所述低折射率層的膜厚為4μm或更少。
37.一種制造光學(xué)襯底的方法，包括如下步驟在透明襯底上設(shè)置低折射率層；在所述低折射率層上涂敷溶膠-凝膠膜；以及在干燥之后，通過利用紫外線照射，來增加所述溶膠-凝膠膜的密度。
38.一種制造發(fā)光元件的方法，包括如下步驟在透明襯底上設(shè)置低折射率層；在所述低折射率層上涂敷溶膠-凝膠膜；在干燥之后，通過利用紫外線照射，來增加所述溶膠-凝膠膜的密度；以及形成根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光元件。
39.一種制造顯示器件的方法，包括如下步驟在具有驅(qū)動(dòng)裝置的透明襯底上設(shè)置低折射率層；在所述低折射率層上涂敷溶膠-凝膠膜；在干燥之后，通過利用紫外線照射，來增加所述溶膠-凝膠膜的密度；以及形成根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光元件。
40.一種光學(xué)襯底，包括透明襯底；折射率低于所述透明襯底的折射率并且設(shè)置在所述透明襯底之上的低折射率層；和設(shè)置在所述低折射率層之上的溶膠-凝膠膜，其特征在于所述低折射率層的折射率范圍是從1.003至1.400；所述低折射率層是硅石氣凝膠層；所述溶膠-凝膠膜具有Si-O-C結(jié)構(gòu)；由Ra1代表的所述低折射率層的表面粗糙度與由Ra2代表的所述低折射率層之上的所述溶膠-凝膠膜的表面粗糙度之間的關(guān)系是Ra1＞Ra2；以及所述溶膠-凝膠膜的折射率大于所述低折射率層的折射率。
41.一種發(fā)光元件，包括透明襯底；折射率低于所述透明襯底的折射率并且設(shè)置在所述透明襯底之上的低折射率層；設(shè)置在所述低折射率層之上的溶膠-凝膠膜；位于所述溶膠-凝膠膜之上的第一電極；位于所述第一電極之上的發(fā)光層；和位于所述發(fā)光層之上的第二電極，其特征在于所述低折射率層的折射率范圍是從1.003至1.400；所述低折射率層是硅石氣凝膠層；所述溶膠-凝膠膜具有Si-O-C結(jié)構(gòu)；由Ra1代表的所述低折射率層的表面粗糙度與由Ra2代表的所述低折射率層之上的所述溶膠-凝膠膜的表面粗糙度之間的關(guān)系是Ra1＞Ra2；以及所述溶膠-凝膠膜的折射率大于所述低折射率層的折射率。
42.一種顯示器件，包括發(fā)光元件、用于驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光元件的薄膜晶體管和用于減緩由所述薄膜晶體管引起的凸起的水平間隙緩沖膜，其特征在于所述發(fā)光元件包括透明襯底；折射率低于所述透明襯底的折射率并且設(shè)置在所述透明襯底之上的低折射率層；設(shè)置在所述低折射率層之上的溶膠-凝膠膜；位于所述溶膠-凝膠膜之上的第一電極；位于所述第一電極之上的發(fā)光層；和位于所述發(fā)光層之上的第二電極，其中所述低折射率層的折射率范圍是從1.003至1.400；所述低折射率層是硅石氣凝膠層；所述溶膠-凝膠膜具有Si-O-C結(jié)構(gòu)；由Ra1代表的所述低折射率層的表面粗糙度與由Ra2代表的所述低折射率層之上的所述溶膠-凝膠膜的表面粗糙度之間的關(guān)系是Ra1＞Ra2；以及所述溶膠-凝膠膜的折射率大于所述低折射率層的折射率；以及所述低折射率層的膜厚是4μm或更少。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)襯底，其包括透明襯底、折射率低于透明襯底且設(shè)置在透明襯底之上的低折射率層、以及設(shè)置在低折射率層之上的溶膠－凝膠膜；一種發(fā)光元件，其具有位于該光學(xué)襯底的溶膠－凝膠膜之上的第一電極、發(fā)光層和第二電極；以及一種具有該發(fā)光元件的顯示器件。
文檔編號(hào)H01L51/50GK1722923SQ20051008333
公開日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2005年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月15日
發(fā)明者重村幸治, 五藤智久, 井村裕則 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社