CN1666354A - 具有透明阴极的场致发光设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有透明阴极的场致发光设备。所述场致发光设备包含基底(1)，以及邻近所述基底(1)，由第一电极(2)，场致发光层(3)，第二金属电极(4)组成的叠层体。所述第二电极覆盖由透明绝缘层(5)，该透明绝缘层(5)增加了光通过该第二金属电极(4)的传输率，并作为滤光器。
Description
技术领域
本发明涉及一种场致发光设备，该设备包含基底和由第一电极，场致发光层和第二电极组成的叠层体。
背景技术
基于各种原理的电子驱动显示系统的不同实施例都为大家所熟知，并且有着广泛的应用。
根据所述原理之一的是由被称为OLED的有机发光二极管作为光源。有机发光二极管由多个功能层构成。在“Philips Journal ofResearch，1998，51，467”中，给出了OLED典型结构的描述。典型结构包含作为透明电极(阳极)的ITO(氧化铟锡)层，导电聚合物层，场致发光层，即发光材料特别是发光聚合体层，以及金属优选为具有低功函的金属的电极(阴极)。这一结构通常配备在基底上，一般为玻璃上。生成的光通过基底到达观看者。场致发光层中包含发光聚合体的OLED也被称为polyLED或PLED。
当前，大多数OLED都是无源驱动的。但是，这一点只有在小显示屏对角线的情况下才是可能的。由于效率原因，为了运行较大显示系统，需要转变成有源矩阵运行。在有源OLED中，第一电极被设计成像素形状的，并且每个像素电极都是单独驱动的。为了有源驱动OLED，对于每个像素电极来说，需要至少两个薄膜晶体管和一个电容器。由于驱动该像素电极所需的元件的空间需要，OLED发展成晶体管和电容器都配备在基底上，而光通过透明阴极离开该场致发光设备。在例如“13-inch Full Color Organic EL Display”，KaizenFlash2001中，描述了这种场致发光设备。
由于效率原因，只有金属可以适合用作阴极材料。为了获得该金属层足够高的导通能力，需要层厚在10到30mm，这导致了场致发光设备中该生成的光的传输率低。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种改进的场致发光设备，该设备带有一种阴极，该阴极表现出该场致发光层发射的光传输率高。
彩色场致发光设备通常需要使用滤光器，特别是彩色滤光器。希望该彩色滤光器的制造可以很容易地集成到该场致发光设备的制造工艺中。
因此，本发明的另一个目的在于提供一种改进的场致发光设备，该设备带有滤光器，特别是彩色滤光器。
为了实现这些目的，一种场致发光设备包含基底，以及邻近所述基底的由第一电极，场致发光层，第二电极和2n+1个透明绝缘层构成的叠层体，其中n＝0，1，2，3…，α，该透明绝缘层可选地具有高折射率n＞1.7和低折射率n≤1.7，而与第二电极接邻的透明绝缘层具有高折射率n＞1.7。
由于与第二电极接邻的透明绝缘层具有高折射率n，由场致发光层生成的光的反射在第二金属电极有所减小，更多光通过第二电极。依靠另外的透明绝缘层，产生了根据Bragg原理的滤光效应。因此，传输特性可以适应生成光的发生光谱。另外，该透明绝缘层的滤光效应使得该场致发光设备的发光颜色能够以一种简单的方式变化，或者使得彩色场致发光设备的彩色滤光器结构得以产生。该场致发光设备的实际制造过程保持不变，因为至少在该过程的最后提供该透明绝缘层。
如权利要求2和3中所要求的优选材料在可见光波长范围内表现出高传输率。
将参考五张附图和四个实施例，阐述和说明本发明的这些和其它方面。
附图说明
图1是一种场致发光设备的横截面图，
图2示出了两个常规电极的传输曲线，
图3示出了覆盖有透明层的两个电极的传输曲线，
图4示出了覆盖有三个透明绝缘层的电极的传输曲线，和
图5示出了覆盖有七个透明绝缘层的电极的传输曲线。
具体实施方式
根据图1，一种场致发光设备包含基底1，例如玻璃盘，聚合物薄片，半导体或陶瓷晶片。根据使用的材料，所述基底1是透光的或者不透明的。假如该场致发光设备是有源驱动的，那么有源和无源元件，如晶体管和电容，都适合用于该基底1上。
在该基底1上配备作为阳极的第一电极2。所述电极2可包含，例如p掺杂硅或氧化铟掺杂锡(ITO)。一隔离层可位于基底1和第一电极2之间。
第一电极2上配备了场致发光层3。所述场致发光层3包含发光聚合物或小的有机分子。根据该场致发光层3中使用的材料类型，该设备被称为LEP(发光聚合物)或者也称为polyLED，或者被称为SMOLED(小分子有机发光二极管)。该场致发光层3优选地包含发光聚合物。所述发光聚合物可以是，例如，聚合(p亚苯乙烯)(PPV)或者替代PPV，如二烷氧基替代PPV。
与场致发光层3接邻的第二电极4可包含，例如，金属如铝，铜，银或金，或者合金。优选地，第二电极4包含两个或多个导电层。特别优选地，该第二电极4包含与场致发光层3接邻的由碱土金属，如钙或钡组成的第一层，以及第二层铝，铜，银或金。
在无源驱动场致发光设备的情况下，这样配备电极2，4，使得它们形成二维阵列。在有源驱动场致发光设备的情况下，第一电极2被设计成像素形状，且每个像素电极被单独驱动。
可选地，该叠层体可包含其它层如空穴输送层和/或电子输送层。空穴输送层位于第一电极2和场致发光层3之间。电子输送层位于第二电极4和场致发光层3之间。这两层优选地包含导电聚合物。
场致发光层3可被分成发红，绿和蓝彩色光的多个彩色像素。为了生成彩色光，该场致发光层3中的材料可掺杂荧光染料，或者发彩色光的聚合物被用作场致发光层3中的材料。在另一实施例中，聚合体被用于场致发光层3，该聚合物发出波长范围很宽的光，并且彩色滤光器被用来从该光中生成三原色红，绿或蓝中任一种光。
在第二电极4上，配备的透明绝缘层5的数量等于2n+1，其中n＝0，1，2，3…α。所述透明绝缘层5可选地具有高折射率n＞1.7和低折射率n≤1.7。与第二电极4接邻的第一透明绝缘层6具有高折射率n＞1.7。
该场致发光层3发出的光在该金属第二电极4上的反射被第一透明绝缘层6削弱，因此增强了通过第二电极4的光。
依靠其它透明绝缘层，该第二电极4的传输特性可适应由场致发光层3发出的光的发射光谱。通过层序列中折射率的变化，产生了根据Bragg原理的滤光器。
具有高折射率即折射率n＞1.7的透明绝缘层可包含无机材料，如ZnS，TiO2或SnO2，或者有机材料。优选地，该具有高折射率的透明绝缘层包含ZnS。
具有低折射率即折射率n≤1.7的透明绝缘层可包含，例如，无机材料，如SiO2或MgF2，或者有机材料。优选地，该具有低折射率的透明绝缘层包含MgF2。
通过施加合适的电压，典型地为几伏到电极2，4上，注入正负电荷载体，该正负电荷载体迁移到场致发光层3，在此它们重新组合，从而产生光。在发光基底1的例子中，所述光一方面由第一电极2和基底1发出，另一方面由第二电极4和透明绝缘层5发出。假如该基底1是不透明的，那么仅由第二电极4和透明绝缘层5发光。
图2示出了两种常规电极的传输曲线7，8，以及场致发光设备的发射光谱9，该场致发光设备包含作为第一电极的140nm厚ITO层，作为空穴传输层的200nm厚聚乙烯二氧噻吩层，作为场致发光层的80nm厚PPV层，以及作为第二电极的5nm厚钡层和200nm厚铝层。曲线7示出了包含5nm厚钡层和25nm厚银层的电极的传输率。曲线8示出了包含5nm厚钡层和15nm厚铝层的电极的传输率。
图3示出了覆盖透明绝缘ZnS层的两个电极的传输曲线。曲线10示出了包含5nm厚钡层和25nm厚银层且覆盖38nm厚ZnS层的电极的传输率。曲线11示出了包含5nm厚钡层和15nm厚铝层且覆盖43nm厚ZnS层的电极的传输率。图中还示出的发射光谱9与图2中所示相同。
图3示出，在两种情况下，邻接的透明绝缘层使得由场致发光层3发出的通过该金属电极的光显著增加。
另外，在蓝色光谱区的传输率降低。该滤光效应，特别与圆形偏光器结合，使得日光对比增强。
图4示出了覆盖ZnS和MgF2三个透明绝缘层5的电极的传输曲线。曲线12示出了包含5nm厚钡层和25nm厚银层且覆盖41nm厚ZnS层，84nm厚MgF2层和55nm厚ZnS层的电极的传输率。在这种情况下，41nm厚ZnS层与电极接邻。图4中还示出的发射光谱9与图2中示出的发射光谱9相同。
从图4中看到，三个透明绝缘层足以使得可见光通过金属电极的传输率高达80％。另外，传输曲线适应生成光的发射光谱，使得该电极的传输率最大值位于PPV发射最大值的范围内。另外，这导致了透明绝缘层5的滤光器效应。以这样的方式，例如，可以变化该场致发光设备的发射颜色。
图5示出了覆盖ZnS和MgF2七个透明绝缘层5的电极的传输曲线。曲线13示出了包含5nm厚钡层和25nm厚银层且覆盖9nm厚ZnS层，135nm厚MgF2层，62nm厚ZnS层，160nm厚MgF2层，64nm厚ZnS层，133nm厚MgF2层和102nm厚ZnS层的电极的传输率。9nm厚ZnS层与电极接邻。
从图5中看到，依靠七个透明绝缘层，可以产生最大传输率峰值位于三原色红，绿和蓝的波长范围内的传输曲线。
在该实施例中，依靠该透明绝缘层5，获得彩色滤光器。
更多的透明绝缘层使得传输峰值宽度可以被设定到较小值。
接下来，将解释那些构成可能实施例的实施例。
实施例1
在作为基底1的玻璃盘上，配备有随后构造的作为第一电极2的140nm厚ITO层。接下来，相继配备作为空穴引导层的200nm厚聚乙烯二氧噻吩层和作为场致发光层3的80nm厚聚合(p亚苯乙烯)(PPV)层。在该PPV层上配备有由5nm厚钡层和15nm厚铝层构成的第二电极4。在铝层上堆积了43nm厚的ZnS层。
图3的曲线11中示出了第二电极的传输特性。与无覆盖层电极(图2中的曲线8)相比，可以增加场致发光层3中生成的光通过第二电极的传输率。另外，降低了蓝光谱区的传输率。
实施例2
制造了一种与实施例1中类似的场致发光设备，只是第二电极包含25nm厚的银层代替了铝层，并且ZnS的厚度为38nm。
图3的曲线10中示出了有关场致发光层3发出的光在第二电极4的传输率。与无覆盖层电极(图2中的曲线7)相比，可以增加传输率。另外，保持了蓝和红光谱区中的滤光效应。
实施例3
制造了一种与实施例2中所述类似的场致发光设备，只是在第二电极4上堆积了三个透明绝缘层5。与第二电极4接邻的第一透明绝缘ZnS层厚度41nm，第二透明绝缘MgF2层厚度84nm，而第三透明绝缘ZnS层厚度55nm。
图4的曲线12中示出了该第二电极4的传输特性。与单一覆盖电极(图3中曲线10)相比，该传输特性可适应PPV场致发光层的发射光谱(参看图4中曲线9)。
实施例4
制造了一种与实施例2中类似的场致发光设备，只是在第二电极4上堆积了七个透明绝缘层5。与第二电极4接邻的第一透明绝缘ZnS层厚度9nm，第二透明绝缘MgF2层厚度134nm，第三透明绝缘ZnS层厚度62nm，第四透明绝缘MgF2层厚度166nm，第五透明绝缘ZnS层厚度64nm，第六透明绝缘MgF2层厚度133nm，而第七透明绝缘ZnS层厚度102nm。
图4的曲线13中示出了了该第二电极4的传输特性。最大传输值位于三原色红，绿和蓝的波长范围内。该场致发光设备不仅显示出由该场致发光层3发出的光的传输率增加，而且显示出三原色的彩色滤光器。
Claims (3)
1.一种场致发光设备，包含基底(1)，以及邻近所述基底的由第一电极(2)，场致发光层(3)，第二电极(4)和2n+1个透明绝缘层(5)构成的叠层体，其中n＝0，1，2，3...，α，该透明绝缘层(5)可选地具有高折射率n＞1.7和低折射率n≤1.7，而与第二电极(4)接邻的透明绝缘层(6)具有高折射率n＞1.7。
2.如权利要求1中所要求的场致发光设备，其特征在于具有高折射率的透明层包含选自TiO2，ZnS和SnO2的材料。
3.如权利要求1中所要求的场致发光设备，其特征在于具有低折射率的透明层包含选自SiO2和MgF2的材料。
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