CN100485992C - 高对比度电致发光器件 - Google Patents

Abstract

一种涉及显示器件，尤指一种高对比度电致发光器件显示技术的装置。该装置由背电极、电子传输层、发光层、空穴传输层、透明电极、消光干涉层及玻璃基板等组成，其消光干涉层可位于：在透明电极与透明衬底之间；或在透明衬底的前面；或在透明衬底的后面；或在发光层的后面；有机电致发光器件位于消光干涉层的一侧或透明电极的一侧；该消光干涉层由低反射率薄膜、过渡层薄膜、高反射率薄膜三层结构以及这三层结构的周期组成。本发明的优点：可提供一种高对比度的电致发光器件，在提高对比度的同时，不用改变电致发光器件的制作工艺，制作成本低。

Description

高对比度电致发光器件

所属技术领域

本发明涉及一种显示器件，尤指一种高对比度电致发光器件照明技术的装置。

背景技术

常用的电致发光器件的基本结构，包括透明电极、发光层(有机层或无机层)和金属电极，当施加电压或电流时，发光层发出各种颜色的光，通过透明电极进入观察者的眼睛。外界背景光会在发光层和金属电极界面上产生强烈反射，这部分发射光进入观察者的眼睛，会使显示器件在外界背景光较强的情况下对比度明显地低，严重影响显示器的显示效果。通常的电致发光器件的对比度为5：1，难以达到满意的显示效果。

单个像素对比度C通常定义为：

C＝(L_开+L_关)/L_关

其中，L_开为不存在外界背景光时像素开启亮度，L_关为存在外界背景光时像素关闭时亮度。提高对比度实际就是要提高发光器件的亮度，降低外界背景光在发光器件表面的反射。

一种降低有机电致发光器件表面反射的方法，是在其表面贴上1/4波长旋光偏光片，用这种方法可以获得200：1的高对比度。但是，1/4波长旋光偏光片吸收和损耗约60％的发光，而且旋光偏光片的成本比较高。

另外获得高对比度的办法是沉积消光干涉层，结构见附图4所示，该图为在没有干涉层的发光器件背景光与器件发光的情况，这种方法是由加拿大LUXELL公司开发出来的(国际专利号WO01/08240 A1)，消光干涉层可以制作在发光层后面，(如附图5所示)，也可以制作在透明电极后面(如附图6所示)。

如果将消光干涉层制作在发光层后面，在这里，消光干涉层由附图5中的标号9组成，由于消光干涉层一般是用溅射等方法沉积上的，很有可能在制作过程中破坏发光层，这对有机电致发光器件的影响尤其严重，增加了制作工艺的难度。而且要考虑消光干涉层功函数与发光层或传输层的LUMO能级的匹配关系，这要通过改变消光干涉层的化学配比来改变其功函数，更增加了制作工艺的难度。

如果将消光干涉层制作在透明电极后面，虽然不会破坏发光层，但是要考虑消光干涉层功函数与发光层或传输层的HOMO能级的匹配关系。

发明内容

为了克服上述不足之处，本发明的主要目的旨在提供一种高对比度的电致发光器件，其消光干涉层制作在透明电极膜与衬底之间。

本发明的又一个目的是在提高对比度的同时，不用改变电致发光器件的制作工艺，制作成本也很低。

本发明要解决的技术问题是：如何在提高对比度的同时，不用改变电致发光器件的制作工艺，并要使制作成本降低等技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该器件有背电极、电子传输层、发光层、空穴传输层、透明电极及透明衬底，从背景光入射方向来看，消光干涉层位于透明电极与透明衬底之间，或在透明衬底的前面；发光层位于消光干涉层的一侧或透明电极的一侧；

其中：消光干涉层由低反射率薄膜、过渡层薄膜、高反射率薄膜结构或这三层结构循环组成。

所述的低反射率薄膜、过渡层薄膜、高反射率薄膜为光学薄膜材料，是金属、金属氧化物或有机物。

所述的透明衬底为透明材质。

所述的发光层为有机材料或聚合物材料。

所述的消光干涉层中的消光波长选择为540nm以上或可见波段的波长或不可见波段的波长。

一种高对比度电致发光器件的制作方法，所述的消光干涉层基本结构的制作，其工作步骤是：

步骤1.制作低反射率薄膜：在衬底上用溅射方法制作低反射率的薄膜，用调整制作参数来调整薄膜的折射率，其厚度由计算得到，一部分外界背景光被这层薄膜反射的同时，一部分外界背景光通过这层薄膜；

步骤2.制作过渡层薄膜：用基本透明的材料，用溅射方法制作，测出这层薄膜材料的的折射率，用公式(1)计算出这层薄膜的厚度：

2ndsin θ＝Nλ        (1)

其中，n为薄膜材料的折射率，d为薄膜的厚度，θ为入射角，λ为外界背景光的波长，N为干涉级数；

步骤3.制作高反射率的薄膜：这层薄膜是将通过过渡层薄膜的光反射，高反射率薄膜形成的反射光与被低反射率薄膜反射的光之间形成干涉，抵消外界背景光。

本发明的有益效果是：可提供一种高对比度的电致发光器件，在提高对比度的同时，不用改变电致发光器件的制作工艺，制作成本低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是本发明的消光示意图；

附图3是本发明的实施例结构示意图；

附图4是本发明以前的在没有干涉层的发光器件背景光与器件发光情况的示意图；

附图5是本发明消光干涉层制作在发光层后面的结构示意图；

附图6是本发明消光干涉层制作在透明电极后面的结构示意图；

附图中标号说明：

1—透明衬底；            7—玻璃基极；

2a—低反射率薄膜；       8—发光层；

2b—过渡层薄膜；         9—消光干涉层；

2c—高反射率的薄膜；     10—外界背景光；

3—有机电致发光器件；    11—反射光；

4—金属阴极；            12—器件发光；

5—背电极；              13—光的干涉；

6—透明电极；

具体实施方式

请参阅附图1、2、3所示，本发明的装置有背电极5、电子传输层、发光层8、空穴传输层、透明电极6及玻璃基板7等组成，该装置的消光干涉层9可位于：

a)、在透明电极6与透明衬底1之间；

b)、在透明衬底1的前面；

c)、在透明衬底1的后面；

d)、在发光层8的后面；

有机电致发光器件3位于消光干涉层9的一侧或透明电极6的一侧。

请参阅附图1、3所示，所述的高对比度电致发光器件的消光干涉层9由低反射率薄膜2a、过渡层薄膜2b、高反射率薄膜2c三层结构以及这三层结构的周期组成。

所述的高对比度电致发光器件的低反射率薄膜2a、过渡层薄膜2b、高反射率薄膜2c为已知的光学薄膜材料，可以是金属、金属氧化物或有机物。

请参阅附图1、2、3所示，所述的高对比度电致发光器件的透明衬底1为透明材质或玻璃。

所述的高对比度电致发光器件的发光层8为有机材料或聚合物材料。

所述的高对比度电致发光器件的消光干涉层9中的消光波长选择为540nm以上或可见波段的所有波长或不可见波段的所有波长。

一种高对比度电致发光器件的制作方法，所述的消光干涉层9基本结构的制作，其工作步骤是：

步骤1.制作低反射率薄膜2a：在透明衬底1上用溅射方法制作低反射率的薄膜2a，用调整制作参数来调整薄膜的折射率，其厚度由计算得到，一部分外界背景光10被这层薄膜反射的同时，一部分外界背景光10通过这层薄膜；

步骤2.制作过渡层薄膜2b：用基本透明的材料，用溅射方法制作，测出这层薄膜材料的的折射率，用公式(1)计算出这层薄膜的厚度：

2ndsin θ＝Nλ          (1)

其中，n为薄膜材料的折射率，d为薄膜的厚度，θ为入射角，λ为外界背景光10的波长，N为干涉级数；

步骤3.制作高反射率的薄膜2c：这层薄膜是将通过过渡层薄膜的光发射，形成干涉，抵消外界背景光；

步骤4.最后制作有机电致发光器件3。

请参阅附图2所示，高对比度电致发光器件结构的消光示意图，在背电极5的上层依次由发光层8、透明电极6、消光干涉层9及玻璃基极7组成。当外界背景光10照射到有机电致发光器件3表面时，一部分的外界背景光10被低反射率的薄膜2a反射，另一部分的外界背景光10通过过渡层薄膜2b被高反射率的薄膜2c反射为反射光11，这两部分反射的背景光产生消光干涉，进而提高电致发光器件的对比度；消光干涉层9中有光的干涉13，发光层8中有器件发光12。外界背景光10的波长取为540nm，这个波长为可见光的中心波长。

请参阅附图3所示，本发明的消光干涉层9也可以制作于衬底的另一面，即有机电致发光器件3的另一面。

本发明的实施例如下：

以下为本发明实施例中的符号说明：

ITO：即氧化铟锡(Indium Tin Oxide)；

TPD：(N，N’-二苯基-N，N’-二(3-甲基苯基)-1，1-联苯-4，4’-二胺)/Alq(八羟基喹啉铝)；

NPB：N，N′-二萘基-N，N′-二苯基-4，4′-联苯二胺；

本发明的实施例1：

器件结构：glass/(CrO_X/ITO/Cr)_n/ITO/TPD/Alq/Mg:Ag(镁银合金)。这个器件中，CrO_X作为低反射率薄膜，ITO作为过渡层薄膜，Cr作为高反射率薄膜，CrO_X膜和ITO膜用反应溅射的方法制作，Cr用溅射的方法制作，这三层膜组成消光干涉层，n表示消光干涉层的重复周期，本实施例中的n值取1。ITO/NPB/Alq/Mg:Ag为电致发光器件，ITO作透明阳极，TPD作空穴传输层，Alq作电子传输层和发光层，MgAg合金做金属阴极，ITO用反应溅射的方法制作，其他几层薄膜有蒸发的方法制作。外界背景光在(CrO_X/ITO/Cr)组成的消光干涉层产生消光干涉，进而提高对比度。其中：

CrO_X(铬氧化物)

Mg:Ag(镁银合金)

glass(玻璃)

本发明的实施例2：

器件结构：glass/(SiO₂/TiO₂)_n/ITO/CuPc/NPB/Alq/LiF/Al。这个器件中，SiO₂作为过渡层薄膜，TiO₂作为高反射率薄膜，SiO₂和TiO₂用溅射的方法制作，这二层膜组成消光干涉层，n表示消光干涉层的重复周期，本实施例中的n值取3。ITO/CuPc/NPB/Alq/LiF/Al为电致发光器件，ITO作透明阳极，CuPc作空穴注入层，NPB作空穴传输层，CuPc作空穴注入层，Alq作电子传输层和发光层，LiF作电子注入层，金属铝Al做金属阴极。外界背景光在(SiO₂/TiO₂)₃组成的消光干涉层产生消光干涉，进而提高对比度。其中：

SiO₂：二氧化硅

TiO₂：二氧化钛

CuPc：酞青铜

LiF：氟化锂

本发明的实施例3：

器件结构：glass/(CrO_X/ITO/Cr)_n/ITO/PEDOT/PPV/Ca/Al。这个器件中，CrO_X作为低反射率薄膜，ITO作为过渡层薄膜，Cr作为高反射率薄膜，CrO_X膜和ITO膜用反应溅射的方法制作，Cr用溅射的方法制作，这三层膜组成消光干涉层，n表示消光干涉层的重复周期，本实施例中的n值取1。ITO/PED0T/PPV/Ca/Al为电致发光器件，ITO作透明阳极，PEDOT作空穴传输层，PPV作电子传输层和发光层，金属钙Ca/Al做金属阴极，PEDOT薄膜和PPV薄膜用悬涂或喷墨打印的方法制作，金属Ca/Al电极用蒸发的方法制作。外界背景光在(CrO_X/ITO/Cr)组成的消光干涉层产生消光干涉，进而提高对比度。其中：

PEDOT：聚亚乙基二氧噻吩

本发明的实施例4：

器件结构：glass/(SiO₂/TiO₂)_n/ITO/PEDOT/PPV/Ca/Al。这个器件中，SiO₂作为过渡层薄膜，TiO₂作为高反射率薄膜，SiO₂和TiO₂用溅射的方法制作，这二层膜组成消光干涉层，n表示消光干涉层的重复周期，本实施例中的n值取3。ITO/PEDOT/PPV/Ca/Al为电致发光器件，ITO作透明阳极，PEDOT作空穴传输层，PPV作电子传输层和发光层，金属Ca/Al做金属阴极，PEDOT薄膜和PPV薄膜用悬涂或喷墨打印的方法制作，金属Ca/Al电极用蒸发的方法制作。外界背景光在(CrO_X/ITO/Cr)组成的消光干涉层产生消光干涉，进而提高对比度。

Claims (5)

1、一种高对比度电致发光器件的制作方法，其特征在于：

该高对比度电致发光器件有背电极、电子传输层、发光层、空穴传输层、透明电极及透明衬底，

从背景光入射方向来看，消光干涉层位于透明电极与透明衬底之间，或在透明衬底的前面；发光层位于消光干涉层的一侧或透明电极的一侧；

其中：消光干涉层由低反射率薄膜、过渡层薄膜、高反射率薄膜结构或这三层结构循环组成；

前述的消光干涉层基本结构的制作，其工作步骤是：

步骤1.制作低反射率薄膜：在衬底上用溅射方法制作低反射率的薄膜，用调整制作参数来调整薄膜的折射率，其厚度由计算得到，一部分外界背景光被这层薄膜反射的同时，一部分外界背景光通过这层薄膜；

步骤2.制作过渡层薄膜：用透明的材料，用溅射方法制作，测出这层薄膜材料的的折射率，用公式(1)计算出这层薄膜的厚度：

2ndsinθ＝Nλ     (1)

其中，n为薄膜材料的折射率，d为薄膜的厚度，θ为入射角，λ为外界背景光的波长，N为干涉级数；

步骤3.制作高反射率的薄膜：这层薄膜是将通过过渡层薄膜的光反射，高反射率薄膜形成的反射光与被低反射率薄膜反射的光之间形成干涉，抵消外界背景光。

2、根据权利要求1的方法制作的高对比度电致发光器件，其特征在于：

所述的低反射率薄膜、过渡层薄膜、高反射率薄膜为光学薄膜材料，是金属、金属氧化物或有机物。

3、根据权利要求2所述的高对比度电致发光器件，其特征在于：

所述的透明衬底为透明材质。

4、根据权利要求2所述的高对比度电致发光器件，其特征在于：

所述的发光层为有机材料或聚合物材料。

5、根据权利要求2所述的高对比度电致发光器件，其特征在于：

所述的消光干涉层中的消光波长选择为可见波段的波长或不可见波段的波长。

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