CN100508240C - 高对比度电致发光装置的复合光学破坏电极 - Google Patents
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Abstract
本发明在一个实施例中将复合光学破坏层(35)引入电致发光装置，其减少周围光线从装置的反射，复合光学破坏层(35)优选地由在电致发光装置(70)的制造过程中已经发现的材料制成，也由装置本来的制造步骤制成。更特别地，复合光学破坏层(35)是由用来形成电致发光装置中一个电极(12)的基础材料的变体制成。该变体材料与基础材料不同在于该变体材料是贫氧的。该变体材料中的贫氧导致该变体材料具有与基础材料不同的折射率。由该变体材料制成的复合光学破坏层(35)从而既能够吸收周围光线也能够从电致发光装置(70)反射周围光线。
Description
发明领域
【0001】本发明一般地涉及电致发光装置，例如有机/聚合物发光装置(OLED/PLED)。特别地，本发明涉及通过具有复合的光学破坏层在OLED/PLED中降低反射率并增强对比度。
发明背景
【0002】近年来OLED/PLED广泛使用于平板显示(FPD)技术中。有机和聚合物的发光装置此处都称为OLED。
【0003】OLED由至少两个电极(阴极和阳极)组成，在两电极之间夹有电致发光叠层。电致发光叠层可以进一步包括多层，例如：发光层、空穴传输层和电子传输层。OLED的工作原理是本领域技术人员所熟知的，因此不再赘述。
【0004】OLED的电极通常由金属构成，或形成在刚性的或柔性的衬底上，二者都具有高反射率。当在FPD中使用这种OLED时，这成为了真正需要考虑的问题。构成FPD的OLED的金属电极共同作为镜子，并且不利地将周围的光反射出FPD。这导致FPD显示低视觉对比度和低清晰度。同样地，当电极形成在高反射类玻璃衬底上时，从这些类玻璃衬底对周围光线的反射，也导致低视觉对比度和低清晰度。
【0005】在降低OLED中周围光线反射的现有的尝试，不利之处在于昂贵。
【0006】偏光膜已经被用来增强液晶显示得到良好的效果，同样能够应用于FPD。然而，增加偏光膜等于在FPD的制造中增加粘合步骤。此外，偏光膜受潮湿和环境温度的影响，因此FPD的工作环境被约束在有限的偏光膜的湿度和温度范围。这也导致包含不是FPD制造步骤中的固有部分的材料的不利。这最终导致更高的成本。
【0007】Aziz等人申请的美国专利2003/0038593A1，示范了一种在底发射OLED的阴极的导电吸光层。该导电吸光层用来洗手从阴极反射出的周围光线，并提高全局对比度和清晰度。该导电吸光层典型地由有机物和金属的混合物制成，位于阴极和有机层之间。
【0008】也有其它方法，使用各种不同材料的附加光线吸收层。然而，它们实际上是通过组合需要在器件优化中增加步骤的低反射率的复合阴极来降低周围光线的反射。
【0009】由此可见需要一种简单有效的方法，降低OLED的周围光线反射。
发明内容
【0010】本发明寻求提供一种在OLED中降低反射率并增强视觉对比度的复合光学破坏层和复合光学破坏电极。
【0011】因此，在一方面，本发明提供一种电致发光装置，包括：第一电极；第二电极；形成在第一电极和第二电极之间的电致发光叠层；该电致发光叠层包括至少一个发光层；以及形成在第一电极和第二电极的至少一个上的复合光学破坏层，用来减少周围光学的反射；其中该复合光学破坏层是由形成第一电极和第二电极中至少一个的基础材料的至少一种变体形成。
【0012】因此，在另一方面，本发明提供一种电致发光装置，包括：能够减少周围光线反射的第一复合光学破坏电极；第二电极；以及形成在第一复合光学破坏电极和第二电极之间的电致发光叠层；该电致发光叠层包括至少一个发光层；其中该第一复合光学破坏电极表现出不同角度折射率的梯度。
【0013】在又另一方面，本发明提供一种底发射有机发光装置，包括：实质上透明的第一电极；第二电极；形成在实质上透明的第一电极和第二电极之间的电致发光叠层；该电致发光叠层包括至少一个发光层；用来降低周围光线反射的形成在实质上透明的第一电极上的复合光学破坏层；其中复合光学破坏层是由形成实质上透明的第一电极的基础材料的至少一种变体形成。
【0014】在更另一方面，本发明提供一种顶发射有机发光装置，包括：第一电极，实质上透明的第二电极；形成在第一电极和实质上透明的第二电极之间的电致发光叠层；该电致发光叠层包括至少一个发光层；用来降低周围光线反射的形成在实质上透明的第二电极上的复合光学破坏层；其中复合光学破坏层是由形成实质上透明的第二电极的基础材料的至少一种变体形成。
附图说明
【0015】参考下列附图更充分地介绍本发明的优选实施例：
【0016】图1显示了现有技术的a)底发射OLED和b)顶发射OLED；
【0017】图2显示了按照本发明的a)底发射OLED和b)顶发射OLED；
【0018】图3显示了按照本发明另一实施例的a)底发射OLED和b)顶发射OLED；
【0019】图4显示了按照本发明的底发射OLED的结构的例子；以及
【0020】图5显示了图4的底发射OLED的反射系数图表。
具体实施方式
【0021】描述优选实施例和可选实施例的OLED的光吸收电极。在以下描述中，提供细节以描述优选和可选实施例。然而对本领域技术人员是显而易见的，本发明可以不按这些细节实施。有些细节将不再详细描述以免混淆本发明。
【0022】OLED可以进一步分为底发射和顶发射OLED。参考图1a，典型的底发射OLED10包括：形成在刚性或柔性透明衬底13上的实质上透明的第一电极12，和形成在实质上透明的第一电极12和第二电极14之间的电致发光叠层15。电致发光叠层15进一步包括至少一个发光层，用来产生通过实质上透明的第一电极12和透明衬底13可见的照明17。
【0023】参考图1b，顶发射OLED20包括形成在衬底23上的第一电极22和实质上透明的第二电极24。电致发光叠层25形成在第一电极22和实质上透明的第二电极24之间。类似地，电致发光叠层25也包括至少一个发光层，用来产生通过实质上透明的阴极24可见的照明17。
【0024】底发射OLED10的第二电极14和顶发射OLED20的第一电极22通常由金属或具有高反射率的表面制成。这种金属或高反射率表面反射引起这些OLED构成的FPD低对比度和低清晰度的周围光线。
【0025】本发明的一个实施例将复合光学破坏层引入OLED以降低OLED的周围光线反射。复合光学破坏层优选由OLED制造步骤中已经发现的材料制作，并且也可以由现有的OLED制造步骤而制造。更特别地，复合光学破坏层是由用来形成OLED其中一个电极的基础材料的至少一种变体形成。变体材料与基本材料不同之处在于变体材料是贫氧的。
【0026】变体材料中的贫氧导致变体材料具有与基础材料不同的折射率。由该变体材料制成的复合光学破坏层继而能够吸收周围光线也能够从电致发光装置反射周围光线。
【0027】在另一实施例中，可以进一步将复合光学破坏层结合到OLED的一个电极中形成复合光学破坏电极。复合光学破坏电极包括用来形成电极的材料中的贫氧的不同程度的梯度。复合光学破坏电极进一步表现出由不同贫氧程度导致的折射率的不同度数的梯度。复合光学破坏电极继而能够吸收周围光线也能够从电致发光装置反射周围光线。
【0028】参考图2a，按照本发明的底发射OLED30具有形成在透明衬底13和实质上透明的第一电极12之间的复合光学破坏层35。复合光学破坏层35是由实质上透明的第一电极12的高贫氧的变体材料制成。
【0029】底发射OLED30的实质上透明的阳极12通常由透明导电氧化物(TCO)制成。底发射OLED30的复合光学破坏层35优选由实质上相同的TCO制成，但表现出高贫氧度。TCO中的贫氧改变了TCO的光学性能，使得复合光学破坏层35的贫氧TCO能够吸收周围光线并从OLED30的第二电极反射周围光线。
【0030】按照本发明的复合光学破坏层35可以优选由与底发射OLED的实质上透明的第一电极12相同的材料制成。复合光学破坏层35也可以由不同材料的化合物制成。此外，形成复合光学破坏层35的步骤可以与形成实质上透明的第一电极12的类似。然而，为了将形成实质上透明的第一电极12的TCO进行修正以获得复合光学破坏层35，这些步骤需要一些修正。
【0031】形成TCO层(实质上透明的第一电极12和相对透明的复合光学破坏层35)可以由薄膜沉积执行，例如混合气体中有氢或其它能够改变沉积膜的光学性能的还原元素或原子的RF和DC磁控溅射。TCO的RF和DC磁控溅射是在氩/氢混合气体中进行，从而提供氢原子的存在。通过改变混合气体中氢的分压，也可以改变TCO中的贫氧程度。复合光学破坏层35这样由用来形成实质上透明的第一电极12的TCO的高贫氧度的变体而形成。
【0032】当使用其它薄膜沉积方法，例如DC磁控溅射、反应热蒸发、电子束和CVD；在薄膜沉积当中提供贫氧环境也可以用来形成贫氧TCO从而形成复合光学破坏层35。
【0033】复合光学破坏层可以结合到OLED的电极中，形成复合光学破坏电极。复合光学破坏电极通过改变其材料中的贫氧度而表现出不同程度的反射率的梯度。
【0034】参考图3(a)，按照本发明的底发射OLED50的复合光学破坏第一电极42包括用形成电极的材料中的不同贫氧程度的梯度。
【0035】复合光学破坏电极42可以进一步由具有不同贫氧度的单一材料或不同材料的化合物制成。复合光学破坏电极42也可以被描述为半透明叠层。其相对的透明度使得从电致发光叠层的发光层发射出的光线通过，而吸收周围光线并从OLED反射周围光线。这最终增加OLED的对比度。
【0036】当使用氩/氢混合气体的RF或DC磁控溅射形成复合光学破坏第一电极42时，改变混合气体中氢的分压导致改变沉积的TCO中的贫氧程度。形成复合光学破坏第一电极42的步骤从而可以在TCO的单一连续沉积中执行，同时改变贫氧度以获得电极中贫氧度的梯度。优选单一步骤，因为用来形成复合光学破坏第一电极的材料和步骤实质上是一样的。
【0037】参考图2b，按照本发明的顶发射OLED40具有形成在实质上透明的第二电极24上的复合光学破坏层45。顶发射OLED的剩余结构与图1b中的传统顶发射OLED20相似。
【0038】顶发射OLED40的复合光学破坏层45也是由与实质上透明的第二电极24基本相同的材料制成。其实质上由透明导电氧化物(TCO)制成。复合光学破坏层45是由用来形成顶发射OLED40的实质上透明的第二电极24的TCO的高贫氧变体形成。
【0039】形成顶发射OLED40的复合光学破坏层45的方法通常与形成顶发射OLED30的复合光学破坏层35的类似。
【0040】类似地，顶发射OLED40的复合光学破坏层45可以进一步结合到实质上透明的第二电极24中以形成图3b所示的单一复合光学破坏第二电极54。
【0041】顶发射OLED60的复合光学破坏第二电极54与底发射OLED50的复合光学破坏第一电极42非常相似。复合光学破坏第二电极54也包括用来形成电极的TCO的贫氧程度的梯度。复合光学破坏第二电极54从而能够吸收周围光线也能够从OLED反射周围光线。
【0042】图4中显示了按照本发明的底发射OLED的例子。底发射OLED70包括形成在由高贫氧的氧化铟锡(ITO)形成的复合光学破坏层35上的透明衬底13。实质上透明的第一电极12随后以透明ITO制成大约130nm的厚度。下一层是由NPB制成的空穴传输层16和由75nm厚的Alq3制成的发光层18。空穴传输层16和发光层18两层一起形成电致发光叠层15。最后一层是由10nm的钙和200nm的银形成的第二电极14。
【0043】参考图5，显示了上述例子中具有不同厚度的复合光学破坏层35的底发射OLED暴露在具有一定波长范围的周围光线下测量的反射的实验结果。线100表示当没有复合光学破坏层35(例如，0nm)时底发射OLED的高反射示数。
【0044】线110是具有110nm的复合光学破坏层35的底发射OLED70的反射，以及线120是具有400nm的厚度。反射的示数清楚地显示了，结合有高贫氧ITO作为复合光学破坏层35，从底发射OLED70反射的周围光线减少了60％之多。
【0045】尽管上述例子使用ITO作为电极和复合光学破坏层中的TCO，也可以考虑其它的材料。TCO中一些不限的例子有：搀铝的ZnO，SnO2，Ga-In-Sn-O(GITO)，Zn-In-Sn-O(ZITO)，Ga-In-O和Zn-In-O。这些材料可以单独使用也可以不同材料组合使用。
【0046】复合光学破坏电极的概念也可以用于其它类型的发光装置中。当电致发光装置采用透明的刚性或柔性衬底时，高对比度FPD也可以在衬底的对面包括合适的抗反射层。显然本领域技术人员可以做各种修正和改进，并不脱离本发明的精神范围。
Claims (7)
1、一种电致发光装置，包括：
第一复合光学破坏层电极，可用来降低周围光线反射；
第二电极；及
形成在所述第一复合光学破坏层电极和所述第二电极之间的电致发光叠层；
所述电致发光叠层包括至少一个发光层；
其中所述第一复合光学破坏层电极表现出折射率不同程度的梯度；
其中所述折射率不同程度的梯度的材料是由在形成所述第一复合光学破坏电极的至少一种材料中改变贫氧程度而形成的。
2、如权利要求1所述的电致发光装置，其中所述第一复合光学破坏电极是选自下述材料形成的：由在能够形成所述不同贫氧程度材料的混合气体中的RF磁控溅射，DC磁控溅射，反应热蒸发，电子束，或者是CVD。
3、如权利要求2所述的电致发光装置，其中所述混合气体包括氢气或其它能够改变形成所述第一复合光学破坏电极至少一种材料的光学性能的还原元素或原子。
4、如权利要求3所述的电致发光装置，其中改变所述混合气体中氢气的分压以形成所述不同贫氧程度的材料。
5、如权利要求1所述的电致发光装置，其中所述材料是透明导电氧化物。
6、如权利要求5所述的电致发光装置，其中所述第一复合光学破坏电极可以由不同材料的化合物形成。
7、如权利要求6所述的电致发光装置，其中所述复合光学破坏层可以由一个或多个以下化合物形成：ITO，搀铝的ZnO，SnO2，Ga-In-Sn-O(GITO)，Zn-In-Sn-O(ZITO)，Ga-In-O和Zn-In-O。
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