專利名稱：有機(jī)電致發(fā)光光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及封裝的有機(jī)電致發(fā)光光源，其通過光散射改進(jìn)了光輸出。
背景技術(shù)：
眾所周知，電致發(fā)光光源(EL光源)由多個具有用于發(fā)光的有機(jī) 電致發(fā)光層(EL層)的薄層(層結(jié)構(gòu))組成。由于所述有機(jī)層對環(huán)境 條件(例如濕度)特別敏感，所以EL光源進(jìn)行了機(jī)械封裝，且層結(jié)構(gòu) 和封裝設(shè)備之間的空隙用化學(xué)惰性物質(zhì)填充。通常對底部發(fā)射體(光 通過透明基底發(fā)射)和頂部發(fā)射體(光通過透明封裝設(shè)備發(fā)射)加以 區(qū)別。在頂部發(fā)射體中，基底也可以是不透明的。電致發(fā)光光源存在 的一個問題是由于EL光源光輸出期間的損耗而造成的EL層中所產(chǎn)生 的光的發(fā)光效率低，為20%-30%量級。文獻(xiàn)EP 1406474中描述了一種電致發(fā)光光源，其中光輸出通過設(shè) 置在基底和透明電極之間的附加散射層得到改善，該附加散射層通過 薄膜工藝被施加于EL光源的層結(jié)構(gòu)上。該散射層由一種基質(zhì)材料組為散射中心。對于好的從El/光;原的層結(jié)構(gòu)到散射層的光輸入，基^材 料應(yīng)該有至少1. 55的折射率(對應(yīng)于典型的有機(jī)EL層的折射率(即 1.7)的至少90%)。該散射層通過涂覆技術(shù)施加于EL光源的層結(jié)構(gòu) 上，如旋轉(zhuǎn)涂覆或印刷技術(shù)。附加層工藝相當(dāng)精細(xì)因此增加了生產(chǎn)成 本。另外，這些附加層一定不要以它們的層特性干擾施加于它們之上 的層結(jié)構(gòu)的特性，如粗糙度和粘附特性。在頂部發(fā)射體中，從光密介 質(zhì)向光疏介質(zhì)傳輸?shù)妮敵鰮p耗實(shí)際上發(fā)生了兩次(層結(jié)構(gòu)—封裝體內(nèi) 部和封裝體—外部)，這必然會額外地增加相應(yīng)的多個散射層的生產(chǎn) 成本。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于減少頂部發(fā)光的電致發(fā)光光 源的輸出損耗而無需附加層工藝的價格便宜的設(shè)備。該目的由具有如下結(jié)構(gòu)的電致發(fā)光光源實(shí)現(xiàn)該電致發(fā)光光源包 含有基底；施加在基底上的層結(jié)構(gòu)，用于在至少基底的另一側(cè)上發(fā)光，具有至少一個電極作為陽極，至少一個電極作為陰極，和位于它 們之間的至少一個有機(jī)電致發(fā)光層，在基底另一側(cè)上的電極至少是半透明的；以及至少半透明的封裝設(shè)備，用于在層結(jié)構(gòu)周圍形成一個封 閉容積，該封閉容積中用電介質(zhì)液體填充，該液體相對于層結(jié)構(gòu)基本 上是化學(xué)惰性的，該液體中含有微粒，特別地，所述微粒由非吸收材 料構(gòu)成，用于散射光，選擇所述微粒的密度使得微粒在電介質(zhì)液體中 處于懸浮狀態(tài)。由于全反射而使得不能從封裝設(shè)備中輸出到EL光源周 圍環(huán)境中的部分光，在電介質(zhì)液體中通過在所述微粒處的散射而在封 裝設(shè)備的方向上被偏離，并且至少輸出一部分。所以含有散射微粒的 電介質(zhì)液體對于電致發(fā)光光源的光輸出是一種價格便宜的改進(jìn)，因?yàn)?不需要在電致發(fā)光光源上施加用于散射光的附加層，并且在電致發(fā)光 光源被光散射顆粒填滿之前光散射顆?？梢院苋菀椎乇惶砑拥诫娊橘|(zhì) 液體中。另外，非吸收材料的微粒防止由于在微粒處的吸收而引起的 光損耗。優(yōu)選地，微粒由至少一種密度比電介質(zhì)液體密度高的第一材料和 至少一種密度比電介質(zhì)液體低的第二材料構(gòu)成。因此，就有可能利用 那些由于密度或高或低而不能單獨(dú)地在電介質(zhì)液體中呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)的 但又具有有利的散射特性的材料。由于第二材料具有根據(jù)第一材料的 密度而選定的密度，所以整體微粒的密度被調(diào)節(jié)使得微粒在電介質(zhì)液 體中處于懸浮狀態(tài)。對于微粒的制作，尤其優(yōu)選的是，第一或第二材料為有機(jī)材料。 更加優(yōu)選的是，微粒的第一材料被用于散射光的微粒的第二材料包 裹。因此，微粒的光散射特性可以被調(diào)整而與微粒的密度無關(guān)。為了散射光，優(yōu)選地，微粒的直徑在10nm到2000nm之間和/或微 粒占電介質(zhì)液體的體積比在5%到60%之間，和/或電介質(zhì)液體的折射率 和微粒的折射率的差值大于0. 1。為了散射光，尤其優(yōu)選地，微粒的折射率大于1.5，優(yōu)選大于2. 0 。更加優(yōu)選地，選擇微粒的直徑、折射率、及其占電介質(zhì)液體的體 積比，使得含有微粒的電介質(zhì)液體的折射率大于1.4，優(yōu)選地等于EL 光源的層結(jié)構(gòu)的折射率。由此可以避免從EL層結(jié)構(gòu)到電介質(zhì)液體的輸
出損耗，從封裝設(shè)備的輸出損耗可以通過在電介質(zhì)液體中的微粒處在 封裝設(shè)備的表面的方向上優(yōu)先光散射而被大大降低。本發(fā)明的這些以及其他方面將參考后面描述的實(shí)施例變得更清楚。
在附圖中圖1示出為按本發(fā)明的從光密材料到空氣中傳輸?shù)墓廨敵龅男?，圖2示出為按本發(fā)明的頂部發(fā)射電致發(fā)光光源， 圖3示出為按本發(fā)明的組成多種材料的微粒的結(jié)構(gòu) 圖4示出為按本發(fā)明的填充有含有光散射微粒的電介質(zhì)液體的封 裝設(shè)備具體實(shí)施方式
圖1示出了光從光密介質(zhì)(折射率大于1)到空氣(折射率n-l) 的輸出效率。通常的透明基底和/或封裝設(shè)備，例如由有機(jī)玻璃(PMMA) 或玻璃制作的，具有的折射率在1. 5到2. 0之間。從曲線中可以看到， 使用這些材料時，當(dāng)沒有附加措施來改進(jìn)輸出效率時的相應(yīng)的輸出效 率《26%。為了提高輸出效率，公知的是在基底上附加光散射層，但這 在EL光源制作過程中就需要承擔(dān)附加層工藝的結(jié)果。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的作為所謂的頂部發(fā)射體(即光10經(jīng)過至 少半透明的封裝設(shè)備5而發(fā)射)的電致發(fā)光光源的側(cè)視圖。另外，因 為該發(fā)射方向，基底1不能是透明的。施加到基底1上的電致發(fā)光光 源的層結(jié)構(gòu)包含一個具有電致發(fā)光層2 (例如摻雜的三(8-幾基唾啉根 合)鋁(tri-(8-hydroxyquinol inato) aluminum))的薄的有機(jī)層疊, 有機(jī)電致發(fā)光層2的通常厚度在100nm范圍內(nèi)，其位于兩個電極3和4 (如圖1所示的陽極3和陰極4)之間。位于頂部發(fā)射體的發(fā)射方向上 的電極，此處為陰極4，至少是半透明的。氧化銦錫(ITO)通常被用 作透明導(dǎo)電材料。金屬層，如鋁，具有量級為100nm的厚度，其被用 作通常不透明的陽極3的導(dǎo)電材料。不過，在頂部和底部方向上同時 發(fā)光的設(shè)置也是可能的。在這種設(shè)置中，陽極3和基底1都由至少半 透明的材料制成。在有機(jī)發(fā)光層2和陽極3之間，通常還設(shè)置一個有 機(jī)層作為空穴導(dǎo)電層，典型的為ot -NPD (N， N，-二 (萘-2-基)-N， N，-二苯 基 - 聯(lián)苯胺 (N，『-D"naphthaleii-2-yl)-N，『-diphenyl-benzine))，厚度約5 0nm。在陰極4和有機(jī)發(fā)光層2之間，通常有一
個薄的電子注入層9，該電子注入層9由低功函數(shù)的材料(如鋰，銫， 鋇)構(gòu)成，這對于電子很好地注入到發(fā)光層是重要的。原理上，層結(jié) 構(gòu)也可以以相反的次序施加于基底上。在電致發(fā)光光源的其他實(shí)施例 中，可以再添加一些層到層結(jié)構(gòu)上，例如用來改善光輸出的微腔層。 由于層結(jié)構(gòu)對環(huán)境條件反應(yīng)非常敏感，特別是濕度，所以電致發(fā)光裝 置被提供有封裝設(shè)備。在頂端發(fā)射體中的至少半透明封裝設(shè)備5通過 如粘著劑7連結(jié)到層結(jié)構(gòu)，使得在層結(jié)構(gòu)和封裝設(shè)備5之間形成一個 封閉容積6。通常封裝設(shè)備5和層結(jié)構(gòu)之間的距離在幾10jim到幾 100nm的范圍內(nèi)。這里所示的封裝設(shè)備5僅僅代表一種可能的實(shí)施例。 在其他實(shí)施例中，封裝設(shè)備可以進(jìn)行不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。例如在容積6 內(nèi)可以另外配置吸氣材料從而減少濕度/水含量。為了電驅(qū)動位于封裝 體內(nèi)的層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌(conductive track ) 8和3從容積6中饋送出 來。為了保護(hù)層結(jié)構(gòu)，容積6中填充有電介質(zhì)液體11，該液體相對于 層結(jié)構(gòu)基本上是化學(xué)惰性的，根據(jù)本發(fā)明的液體含有懸浮態(tài)的非吸收 微粒12，用來散射EL層發(fā)出的光。適當(dāng)?shù)碾娊橘|(zhì)液體包括氟化的電介 質(zhì)液體，例如來自3M的密度為1. 88g/cm3、折射率為1. 29的FC-43(全 氟三丁胺)，或者密度為1. 89g/cm1" 1. 92g/cm3、折射率為1. 30的 Solvay Fomblin 。微粒在液體中處于懸浮狀態(tài)，這樣就允許含有微粒 的電介質(zhì)液體具有散射行為而與位置和時間無關(guān)，其中微粒的密度與 正在使用的電介質(zhì)液體密度不同，相差小于5%。EL光源的層結(jié)構(gòu)，特別是有機(jī)EL層，折射率在1.6到1.9之間， 而不含微粒的電介質(zhì)液體的折射率為1. 30。與在容積6中含有惰性氣 體(n-l. 0)的頂部發(fā)射體相比，這里光輸出由于容積6中的光疏介質(zhì) (-電介質(zhì)液體)具有高于惰性氣體的折射率而得到了改善。通過具有 11=1.3的電介質(zhì)液體，有時以大于特定角(超過此角度，在隨后的封裝 設(shè)備向外界空氣(n=l. O)的光傳輸過程中發(fā)生全反射)的角度進(jìn)入封 裝設(shè)備中的光被輸入到封裝設(shè)備中。因此，由于光從封裝設(shè)備向外界 空氣傳輸過程中的全反射導(dǎo)致產(chǎn)生輸出損耗。這些損耗可以通過電介 質(zhì)液體中的微粒而被最小化，其中這些微粒通過散射(或多次散射) 的方式散射被封裝設(shè)備在其方向上反射回的光。當(dāng)含有微粒的電介質(zhì) 液體的折射率等于或者大于EL光源的層結(jié)構(gòu)的折射率時，得到最小的 輸出損耗。在該優(yōu)選實(shí)施例中，在層結(jié)構(gòu)和電介質(zhì)液體之間的界面處 的輸出損耗被消除，在與外界空氣或者與封裝設(shè)備的界面處的輸出損 耗通過微粒的散射效應(yīng)被最小化。電介質(zhì)液體的折射率可以根據(jù)微粒占電介質(zhì)液體的體積比例和微粒的折射率由具有兩位數(shù)(two-figure) 納米范圍的直徑的微粒來改變。光散射且尤其非吸收微粒由合適的反射性材料或反射面構(gòu)成和/ 或由折射率與電介質(zhì)液體折射率相差至少為0.1的合適的材料構(gòu)成。 特別適用于散射光的微粒材料包括，例如，金屬(如鈹(密度1. 85g/cm3) 或鎂(密度1.74g/cm3))、合金、氧化物或者氮化物材料(如未燒結(jié) 的SiN(密度1. 82g/cin3)或陶瓷)。由密度不同的至少兩種材料構(gòu)成的 微粒(所述至少兩種材料以彼此適當(dāng)?shù)捏w積比形成具有等于電介質(zhì)液 體密度的密度的微粒)使得有可能使用具有顯著不同于電介質(zhì)液體的 密度的合適的光學(xué)第一材料和第二材料。合適的材料例如包括嵌入在 塑料(例如有機(jī)玻璃(PMMA，密度1.20g/cm3))中的金屬如鋁(密度 2.70g/cm3)、金屬氧化物如三氧化二鋁(密度3. 97g/cm3)或Ti02(密 度4. 26g/cm3)、以及非金屬氧化物如Si02 (密度2. 50g/cm3)。例如， 一種具有密度1. 88g/cm3、由PMMA和Ti02構(gòu)成的微粒相應(yīng) 地包含22. 2。/ 的Ti02和77. 8%的PMMA 。 PMMA的折射率為1. 49，其明 顯高于電介質(zhì)液體例如來自3M的FC-43的折射率U.29)和Solvay Fomblin的折射率(l. 30)。特別地，結(jié)合具有高折射率為2. 5到2. 7 的Ti02，由PMMA和Ti02組成的微粒具有大于1. 5的折射率。當(dāng)很小 的Ti(h碎屑被添加到P匪A中時，微粒12的折射率對應(yīng)于根據(jù)數(shù)量比 率加權(quán)的PMMA和Ti(h的折射率。如果P匪A被另一種用來調(diào)節(jié)密度的 合適的材料取代，那么對于微粒12，其他的折射率值也是可能的。微 粒12的相應(yīng)的結(jié)構(gòu)示于圖3，圖3中第一材料121的碎屑被嵌入在第 二材料122中，因而被第二材料包裹。這樣，微粒的散射特性可以被 設(shè)定而與調(diào)整給定的密度所需的材料比率無關(guān)。如圖3中所示的微粒 12的形狀只構(gòu)成一個實(shí)例。微粒12也可以有其他的非球形狀。同樣適 用于嵌在第二材料122中的第一材料121 。除了圖3中所示的微粒， 本發(fā)明還涉及其中第二材料122嵌在第一材料121中的微粒。圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的充滿電介質(zhì)液體11的封裝設(shè)備5。在封 裝設(shè)備被固定到層排列(layer arrangment )之前，封裝設(shè)備5處于 平放的狀態(tài)，待用的封裝設(shè)備的里側(cè)(封裝設(shè)備的側(cè)邊連同層結(jié)構(gòu)限
定了將來的容積6)朝上放置使得用電介質(zhì)液體11填充。在這個位置， 封裝設(shè)備5可以容易地被含有微粒12的電介質(zhì)液體11填充。在封裝 設(shè)備被填充之前，微粒12被加到電介質(zhì)液體11中，并通過適當(dāng)?shù)幕?合工藝被均勻地分布在電介質(zhì)液體中，如通過在容器中攪拌和/或旋轉(zhuǎn) 液體。根據(jù)微粒的散射功率、和層結(jié)構(gòu)、電介質(zhì)液體以及封裝設(shè)備之 間的折射率的比值，對于最佳的光輸出，微粒12與電介質(zhì)液體的體積 比在5%到60%之間。優(yōu)選地，微粒12的直徑在10nm到2 000nm之間。 例如，封裝設(shè)備5可以通過澆注或噴射用電介質(zhì)液體來填充。為了光 散射與以后的電致發(fā)光光源的空間排列無關(guān)，有必要將容積6差不多 完全以電介質(zhì)液體填充。在封裝設(shè)備5已被填充完之后，為了完成圖2 中所示的電致發(fā)光光源，將具有基底的層結(jié)構(gòu)連接到仍處于平放位置 的封裝設(shè)備。在另一個實(shí)施例中，封裝設(shè)備也可以被提供具有一個可密封的開 口。在這樣的實(shí)施例中，處于未填充狀態(tài)的封裝設(shè)備被連接到層結(jié)構(gòu) 上，接著含有微粒的電介質(zhì)液體通過開口被引入。在容積6被完全充 滿后，開口通過適當(dāng)?shù)难b置密封，例如用硅樹脂或密封劑粘性粘結(jié)在 開口上。對于封裝設(shè)備或者電致發(fā)光光源，優(yōu)選地，在干燥空氣中或在真 空中填充。通過適當(dāng)?shù)匮心ゼ半S后過濾相應(yīng)的初始材料，特別是合金，可以 得到給定大小的微粒。由第一材料121和第二材料122構(gòu)成的小微粒 可以通過把粉末狀的第一材料121添加到用合適的溶劑溶解后的第二 材料122 (例如有機(jī)玻璃(PMMA))中而得到。例如，苯曱醚、氯苯、 二氯甲烷或乙酸都可以用作溶劑。通過噴嘴吹該溶液，使得溶劑從所 形成的滴狀微粒中蒸發(fā)出來，留下的微粒12被收集起來。結(jié)果得到了 涂敷了第二材料122 (如有機(jī)玻璃PMMA)的第一材料121的碎屑。第 一材料121和第二材料122之間的體積比可以通過塑料溶液的濃度、 粉末材料的數(shù)量、以及粉末狀微粒的尺寸來調(diào)整。所得到的微粒12的 尺寸是由噴嘴和吹制工藝決定的。作為溶解第二材料的一種替代方 案，第一材料121的粉末也可以被添加到第二材料122的熔體中。熔 體被均勻化并通過噴嘴吹制，再形成被收集的且被任意冷卻的滴狀微 粒。結(jié)果同樣得到涂敷有第二材料122 (如有機(jī)玻璃(PMMA))的第一材料。上述參考附圖和描述所解釋的實(shí)施例僅僅代表電致發(fā)光光源的例 子，并不能被理解為本專利權(quán)利要求僅限于這些例子。對于本領(lǐng)域的 技術(shù)人員來說，同樣由本專利權(quán)利要求的保護(hù)范圍所覆蓋的備選實(shí)施 例也是可能的。從屬權(quán)利要求的編號方式并不能暗示權(quán)利要求的其他 組合也可能不代表本發(fā)明的有利實(shí)施例。
權(quán)利要求
1. 一種電致發(fā)光光源，包括基底(1)；施加在該基底(1)上的層結(jié)構(gòu)，用于至少在從基底的另一側(cè)上發(fā)光，該層結(jié)構(gòu)具有至少一個電極作為陽極(3)，至少一個電極作為陰極(4)，以及位于兩個電極之間的至少一個有機(jī)電致發(fā)光層，在基底另一側(cè)上的電極(4)至少是半透明的；和至少半透明的封裝設(shè)備(5)，用來在層結(jié)構(gòu)周圍形成封閉容積(6)，該封裝設(shè)備(5)中填充以相對于該層結(jié)構(gòu)基本上是化學(xué)惰性的電介質(zhì)液體(11)，且該電介質(zhì)液體(11)包含微粒(12)，特別是非吸收材料制成的微粒，用來散射光，選擇該微粒的密度使得該微粒(12)在電介質(zhì)液體(11)中處于懸浮狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電致發(fā)光光源，其特征在于，所述微粒 (12)包含至少一種密度比電介質(zhì)液體(11 )的密度大的第一材料(121) 和至少一種密度比電介質(zhì)液體(11)的密度小的第二材料(122)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電致發(fā)光光源，其特征在于，所述第一 或第二材料是有機(jī)材料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電致發(fā)光光源，其特征在于，所述微粒 (12)的第一材料(121)由所述微粒(12)的第二材料(122)包圍。
5. 根據(jù)前面任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電致發(fā)光光源，其特征在 于，所述微粒(12)的直徑在10nm到2000nm之間。
6. 根據(jù)前面任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電致發(fā)光光源，其特征在 于，所述微粒(12 )占電介質(zhì)液體(11 )的體積比在5%到60%之間。
7. 根據(jù)前面任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電致發(fā)光光源，其特征在 于，所述電介質(zhì)液體(11)的折射率和所述微粒(12)的折射率之間 的差值大于0. 1。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電致發(fā)光光源，其特征在于，所述微粒 (12 )的折射率大于1. 5，優(yōu)選大于2. 0。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電致發(fā)光光源，其特征在于，選擇所述 微粒(12)的直徑、折射率、及其占電介質(zhì)液體(11)的體積比，使得 具有微粒(12)的電介質(zhì)液體(11)的折射率大于l.4，優(yōu)選等于EL 層結(jié)構(gòu)的折射率。
全文摘要
一種電致發(fā)光光源，具有基底(1)；施加在該基底(1)上的層結(jié)構(gòu)，用于至少在該基底的另一側(cè)上發(fā)光，該層結(jié)構(gòu)具有至少一個電極作為陽極(3)，至少一個電極作為陰極(4)，以及位于它們之間的至少一個有機(jī)電致發(fā)光層(2)，位于該基底另一側(cè)上的電極(4)至少是半透明的；和至少半透明的封裝設(shè)備(5)，用來在該層結(jié)構(gòu)周圍形成封閉容積(6)，封裝設(shè)備(5)中填充以相對于該層結(jié)構(gòu)基本上是化學(xué)惰性的電介質(zhì)液體(11)，且該電介質(zhì)液體(11)包含微粒(12)，特別地由非吸收材料構(gòu)成的微粒，用來散射光，所述微粒的密度被選擇為使得微粒(12)在電介質(zhì)液體(11)中處于懸浮狀態(tài)。
文檔編號H01L51/52GK101401225SQ200580041812
公開日2009年4月1日 申請日期2005年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月6日
發(fā)明者H·F·博爾納 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司