CN100373655C - 有机发光显示器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种有机发光显示器及其制造方法。该有机发光显示器包括：一基板，于该基板的一第一面上形成有多个突起结构，其中该突起结构的高度为4000—12000埃，宽度为3—7微米；一第一电极，设置于该基板的一第二面上，该第二面与该第一面相对；一有机发光层，设置于该第一电极上；以及一第二电极，设置于该有机发光层上。
Description
技术领域
本发明涉及一种光电装置，特别是涉及一种有机发光显示器及其制造方法。
背景技术
当光线在玻璃、介电层以及空气间传递，由一较高折射率物质进入一较低折射率物质时，根据Snell’s law：n1×sinθ1＝n2×sinθ2的原理(n1代表较高折射率物质的折射率，n2代表较低折射率物质的折射率，θ1代表光线的入射角，θ2代表光线的折射角)，会发生全反射的现象，即在较高折射率(n1)物质中的光线因入射角(θ1)过大超过一临界角度而产生一90度折射角(θ2)的光线，使入射光线无法穿透进入该较低折射率(n2)的物质。
对属于自发光性质的有机发光显示器(OLED)而言，由于上述光学现象的存在，使例如在一像素电极(pixel)中，有部分的内部光源即会因全反射之故而无法发散出来，造成部分光的损耗，影响发光效率。此外，一般OLED所使用的阴极(cathode)为易反射光线的金属铝(Al)，遂当OLED在有外部光源的环境下，其灰阶的显示或对比度会因铝的反射光加上玻璃面的反射光而大大降低。传统上有加设一偏光膜来减少外部光源对显示效果的影响，但贴上偏光膜后，又会造成内部光线穿透率的下降，同样不利于发光效率的提升。
现有的有机发光显示器构造如美国专利第6,366,017号所揭露者，如图1所示，在基板10上依序形成有一阳极(anode)12、一发光层(emissive layer)13以及一透明导电层(transparent conducting layer)14。发光层13产生光线后，部分光线会穿过透明导电层14从正面照射出来，而部分光线则在内部产生全反射，使整体的透光量减少，导致组件效率变差。为解决此一问题，现有方法即在透明导电层14上加设一分布式布拉格反射层(Distributed BraggReflector，DBR)15，用以减少内部全反射的光线，增加组件效率，使正面获得较大的光量，提升画面亮度。
但由于分布式布拉格反射层15会使光线集中于某个角度，产生外部炫光的现象，而破坏灰阶显示或对比的品质，因此，对整体显示效果的提升并无帮助，且提高了制作上的成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种有机发光显示器，期透过结构上的修饰，减少全反射的机率，并降低外部炫光的影响，使OLED有更佳的表现。
为了达成上述目的，本发明提供一种有机发光显示器结构，包括一基板，于该基板的一第一面上形成有多个突起结构，其中该突起结构的高度为4000-12000埃，宽度为3-7微米；一第一电极，设置于该基板的一第二面上，该第二面与该第一面相对；一有机发光层，设置于该第一电极上；以及一第二电极，设置于该有机发光层上。
本发明于基板上形成的多个突起结构，利用光掩模图案定义而成包括圆弧形、梯形或矩形等的数种形状且具适当的尺寸大小，这些突起结构的特征将详述于后载的实施例中。请参照图2，藉由此基板与空气接口形成的突起结构20，可促入射角θ1变小以及使折射角θ2跟着变小，而大幅降低内部光线的全反射，增加其穿透效率，另当外部光线欲进入基板时，亦由于表面的微小不平整，使外部光线在到达表面后，呈现一均匀的散射现象，避免了外部炫光的可能。
本发明另提供一种有机发光显示器的制造方法，包括下列步骤：提供一基板；在该基板的一第一面上形成一构图的光致抗蚀剂层；以该构图的光致抗蚀剂层为蚀刻掩模界定该基板以形成多个突起结构；在该基板的一第二面上形成一第一电极，该第二面与该第一面相对；在该第一电极上形成一有机发光层；以及在该有机发光层上形成一第二电极。
本发明再提供一种有机发光显示器的制造方法，包括下列步骤：提供一基板；在该基板的一第一面上形成一介电层；在该介电层上形成一构图的光致抗蚀剂层；以该构图的光致抗蚀剂层为蚀刻掩模界定该介电层以形成多个突起结构；在该基板的一第二面上形成一第一电极，该第二面与该第一面相对；在该第一电极上形成一有机发光层；以及在该有机发光层上形成一第二电极。
本发明有机发光显示器的制作方式，直接将有助于增加穿透率的微小突起制作于基板上，免除现有方法中须另加设一分布式布拉格反射层等半导体层的繁复过程，实具简化及降低成本的优点，且这些突起结构除能有效改善穿透率外，在不增加额外制造工艺设计的情况下，亦可同时提升组件的散射效果。
为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合所附图式，作详细说明。
附图说明
图1为根据美国专利第6,366,017号，一有机发光显示器的剖面示意图。
图2为根据本发明的实施例，内部光源经突起表面以及平坦表面的示意图。
图3a为根据本发明的第一实施例，有机发光显示器制造工艺于光阻层移除前的剖面示意图。
图3b为根据本发明的第一实施例，有机发光显示器制造工艺于光阻层移除后的剖面示意图。
图3c-1为根据本发明的第一实施例，有机发光显示器的剖面示意图。
图3c-2为根据本发明的第一实施例，另一有机发光显示器的剖面示意图。
图3d为根据本发明的第一实施例，另一有机发光显示器的剖面示意图。
图4a为根据本发明的第二实施例，有机发光显示器制造工艺的剖面示意图。
图4b-1为根据本发明的第二实施例，有机发光显示器的剖面示意图。
图4b-2为根据本发明的第二实施例，另一有机发光显示器的剖面示意图。
图4c为根据本发明的第二实施例，另一有机发光显示器的剖面示意图。
图5为根据本发明的实施例，外部光源经突起表面的散射现象示意图。
简单符号说明
现有部分(图1)
10～基板；
12～阳极；
13～发光层；
14～透明导电层；
15～分布式布拉格反射层；
本发明实施例部分(图2至图5)
20、50、310、410～突起结构；
60～散射现象；
70～非平行光束；
300、400～基板；
305～构图的光致抗蚀剂层；
320、420～第一电极；
330、430～有机发光层；
340、440～第二电极；
3001、4001～基板的第一面；
3002、4002～基板的第二面；
n1～较高折射率物质的折射率；
n2～较低折射率物质的折射率；
θ1～光线的入射角；
θ2～光线的折射角。
具体实施方式
实施例1
请参阅图3a至图3d，说明本发明的第一实施例，有机发光显示器的制作。首先，如图3a所示，提供一基板300。基板300为一透光的玻璃或塑料基板，其中该塑料基板由聚乙烯对苯二甲酯(polyethyleneterephthalate)、聚酯(polyester)、聚碳酸酯(polycarbonates)、聚乙酰胺(polyimide)、Arton、聚丙烯酸酯(polyacrylates)或聚苯乙烯(polystyrene)材料所构成。
接着，于基板300的一第一面3001上覆盖一剖面图案例如为圆弧形的构图的光致抗蚀剂层305，其余构图的光致抗蚀剂层的剖面图案例如为梯形或矩形等，其中以圆弧形为优选的选择。之后，以该构图的光致抗蚀剂层305为一蚀刻掩模定义基板300，以于基板300的第一面3001上形成多个突起结构310。随后移除该构图的光致抗蚀剂层305，如图3b所示。
接下来，即对这些突起结构310的尺寸大小、形状特征以及功能作一详细的描述。这些突起结构310的高度大体介于4000～12000埃，以6000埃为优选的选择，这些突起结构310的宽度大体介于3～7微米，以5微米为优选的选择。这些突起结构310的剖面形状包括有圆弧形、梯形或矩形(如图3d所示)等，其中该圆弧形结构与基板300的接触角不大于90度，而以45度为优选的选择，该梯形结构属一上窄下宽或上宽下窄的形状结构(如图3c-1与图3c-2所示)，上述这些突起结构310以圆弧形为优选的选择。
这些突起结构310具有一微透镜(microlens)功能，其折射率大体介于1.3～1.9，依据不同材料的基板300而变动。这些突起310藉提供具有多个折射镜面的结构，以增加内部光线的穿透率达大体10％以上，且同时增加内部光线或外部光线在接口处的散射现象。形成这些突起结构310的蚀刻步骤以含例如氢氟酸蚀刻液的湿蚀刻法进行。蚀刻液浓度大体介于2.5％，蚀刻温度大体介于摄氏25度，蚀刻时间大体介于6～10分钟，以控制形成具有期望高度与宽度的突起结构310。
续形成一第一电极320于基板300的一第二面3002上，该第二面3002相对于该第一面3001。第一电极320为一透明电极，该透明电极为铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、锌铝氧化物(AZO)或氧化锌(ZnO)，其中以铟锡氧化物(ITO)为优选的选择。
接着，形成一有机发光结构层于第一电极320上，该有机发光结构层由下而上依序包括有一电子传递层(未图标)、一有机发光层330以及一空穴传递层(未图示)，其中有机发光层330由单层或多层的有机发光材料所构成，其材料包括小分子或高分子之荧光(fluorescence)或磷光(phosphorescence)发光材料。上述覆盖于第一电极320上的小分子有机发光材料以真空蒸镀方式形成，而高分子的有机发光材料则以旋转涂布、喷墨或网版印刷方式形成。
之后，形成一第二电极340于有机发光层330上，第二电极为一透明电极、金属电极或复合电极，其中复合电极由上述多层电极迭合而成，金属电极的材料择自锂、镁、钙、铝、银、铟、金、镍及铂所组成的族群或上述两种以上元素所组成的合金，而复合电极材料即择自锂、镁、钙、铝、银、铟、金、镍、铂铟锡氧化物、铟锌氧化物、锌铝氧化物或氧化锌所组成的族群。
实施例2
请参阅图4a至4c图，说明本发明的第二实施例，有机发光显示器的制作。首先，如图4a所示，提供一基板400。基板400为一透光的玻璃或塑料基板，其中该塑料基板由聚乙烯对苯二甲酯(polyethyleneterephthalate)、聚酯(polyester)、聚碳酸酯(polycarbonates)、聚乙酰胺(polyimide)、Arton、聚丙烯酸酯(polyacrylates)或聚苯乙烯(polystyrene)材料所构成。
接着，于基板400的一第一面4001上覆盖一介电层410，介电层410为一透光材料，包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，其折射率大体介于1.3～1.9，优选者为1.5，根据基板400的折射率不同而变动，以使基板400与介电层410之间维持相同的折射率。介电层410的厚度大体介于4000～12000埃，优选为6000埃，介电层410由沉积法形成，作为后续形成的突起结构的预定区域。
续形成一构图的光致抗蚀剂层(未图示)于介电层410上，该构图的光致抗蚀剂层的剖面图案例如为圆弧形、梯形或矩形等，其中以圆弧形为优选的选择。之后，以该构图的光致抗蚀剂层为一蚀刻掩模定义介电层410，以形成多个突起结构410。随后移除该构图的光致抗蚀剂层。
接下来，即对这些突起结构410的尺寸大小、形状特征以及功能作一详细的描述。这些突起结构410的高度大体介于4000～12000埃，以6000埃为优选的选择，这些突起结构410的宽度大体介于3～7微米，以5微米为优选的选择。这些突起结构410的剖面形状包括有圆弧形、梯形或矩形(如图4c所示)等，其中该圆弧形结构与基板400的接触角不大于90度，而以45度为优选的选择，该梯形结构属一上宽下窄或上窄下宽的形状结构(如图4b-1与图4b-2所示)，上述这些突起结构410以圆弧形为优选的选择。
这些突起结构410具有一微透镜(microlens)功能，藉提供具有多个折射镜面的结构，以增加内部光线的穿透率达大体10％以上，且同时增加内部光线或外部光线在接口处的散射现象。形成这些突起结构410的蚀刻步骤以干蚀刻法中的感应偶合型等离子体或反应性离子蚀刻进行。
该蚀刻步骤的温度大体介于摄氏40度，压力大体介于5～100毫托，时间大体介于6分钟，功率大体介于100～1500瓦特，以控制形成具有期望高度与宽度的突起结构410。
续形成一第一电极420于基板400之一第二面4002上，该第二面4002相对于该第一面4001。第一电极420为一透明电极，该透明电极为铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、锌铝氧化物(AZO)或氧化锌(ZnO)，其中以铟锡氧化物(ITO)为优选的选择。
接着，形成一有机发光结构层于第一电极420上，该有机发光结构层由下而上依序包括有一电子传递层(未图标)、一有机发光层430以及一空穴传递层(未图示)，其中有机发光层430由单层或多层的有机发光材料所构成，其材料包括小分子或高分子的荧光(fluorescence)或磷光(phosphorescence)发光材料。上述覆盖于第一电极420上的小分子有机发光材料以真空蒸镀方式形成，而高分子的有机发光材料则以旋转涂布、喷墨或网版印刷方式形成。
之后，形成一第二电极440于有机发光层430上，第二电极为一透明电极、金属电极或复合电极，其中复合电极系由上述多层电极迭合而成，金属电极的材料择自锂、镁、钙、铝、银、铟、金、镍及铂所组成的族群或上述两种以上元素所组成的合金，而复合电极材料即择自锂、镁、钙、铝、银、铟、金、镍、铂铟锡氧化物、铟锌氧化物、锌铝氧化物或氧化锌所组成的族群。
本发明制作而得的显示器结构，如图3或4以及图5所示，当内部光线要射出基板300或400时，由于基板300或400的小突起310或410，使射出光线在基板300或400界面50的入射角变小，遂全反射发生的机率大为降低，提高发光效率，而当外部光线要进入基板300或400时，亦由于表面的微小不平整，使外部光线到达该接口50后因产生不同入射角度而散射60，且此时进入基板300或400的光线已不再是平行光，如图5中的70所示，经过阴极反射及基板300或400表面50的折射后，亦产生散射的情形，使在观察显示器时，不易发生炫光，综合上述，OLED可具更佳的显示表现。
虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作出更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。
Claims (4)
1.一种有机发光显示器，包括：
一基板，于该基板的一第一面上形成有多个突起结构，其中该突起结构的高度为4000-12000埃，宽度为3-7微米；
一第一电极，设置于该基板的一第二面上，该第二面与该第一面相对；
一有机发光层，设置于该第一电极上；以及
一第二电极，设置于该有机发光层上。
2.如权利要求1所述的有机发光显示器，其中该突起结构为一圆弧形结构，其与该基板的接触角不大于90度。
3.如权利要求1所述的有机发光显示器，其中该突起结构为一上宽下窄或上窄下宽的梯形结构。
4.如权利要求1所述的有机发光显示器，其中该突起结构为一矩形结构。
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