CN1801502A - 电致发光装置及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电致发光装置及其制备方法。所述电致发光装置包括基板、第一电极、第二电极以及设置在第一电极和第二电极之间并包括至少发光层的有机层，其中在第一电极和第二电极中至少一个的一个表面上设置多个金属纳米图案。该电致发光装置能够不管形成有机层所用的材料而实现偏振光的发射。

Description

电致发光装置及其制备方法
技术领域
本发明涉及电致发光装置及其制备方法，尤其涉及一种电致发光装置，其通过在第一电极和第二电极中至少一个电极的一个表面上设置多个金属纳米图案，或提供至少一个纳米图案形状的第一电极和第二电极，不管形成包括至少一发光层的有机层的材料，能够实现偏振光的发射，以及制备该电致发光装置的方法。
背景技术
电致发光装置，尤其是有机电致发光装置(有机EL装置)，是一种在对有机层施加电流时，通过荧光或磷光有机层中电子与空穴的复合进行发光的自发射显示器。有机EL重量轻、具有简单的构成元件、易于制造，并且其具有优良的图像质量以及宽视角。另外，有机EL装置具有适用于便携式电子设备的电特性，如移动图片的圆满形成、高色纯度、低功耗、低压驱动等。有机电致发光装置可应用于各种领域，如显示装置、背光单元等。
特别地，正积极地进行针对实现偏振电致发光的研究工作。
美国专利No.6,777,531 B2披露了端部封盖有至少一种电荷传输部分的多芴(polyfluorene)，作为形成有机电致发光装置中发射层的材料，以及具有其的装置。在此专利中，教导了直接摩擦取向层(alignment layer)的材料以实现偏振电致发光(polarized electroluminescence)。
美国专利No.6,649,283 B2披露了包含聚酰亚胺以及如空穴传输材料、电子传输材料和/或发射器(emitter)材料的有机功能材料的层，通过将功能材料与聚酰亚胺前体材料混合、由混合物形成薄膜以及将所述混合物转换成掺杂聚酰亚胺来制备所述层。参考的专利描述了一种获得偏振发射的方法，包括摩擦聚酰亚胺基材料并在摩擦后聚酰亚胺基材料上取向聚合液晶材料。
美国专利No.6,579,564 B2和6,489,044 B1披露了一种涂覆有摩擦转移取向材料(friction transferred alignment)从而具有取向特性的层，以及包含该层的装置。根据这些专利，通过制备以摩擦转移方法沉积的取向层并将电致发光层涂覆在取向层上实现偏振发射。
在上述专利中提出的常规的电致发光装置中，为了使建议的装置发射偏振光，需要转换有机层形成材料。可是，有机层来源于很多种材料。因此将这样的有机层形成材料转换成发射材料是一个相当大的挑战。因此，需要研发在不用考虑形成有机层的材料的情况下就能够进行偏振光发射的有机电致发光装置。
发明内容
因此，为了解决现有技术的上述和/或其他问题，本发明提供一种能够实现偏振光发射的电致发光装置，其通过在第一电极和第二电极中至少一个电极的一个表面上设置多个金属纳米图案，或提供至少一个纳米图案形状的第一电极和第二电极，不用考虑形成包括至少一发光层的有机层所使用的材料就能实现偏振光的发射。
根据本发明的一个方面，提供一种电致发光装置，其包括基板、第一电极、第二电极和设置在第一电极和第二电极之间并包含至少发光层的有机层，其中在第一电极和第二电极中至少一个电极的一个表面上设置多个金属纳米图案。
根据本发明的另一方面，提供一种电致发光装置，其包括基板、第一电极、第二电极和设置在第一电极和第二电极之间并包含至少发光层的有机层，其中第一电极和第二电极中的至少一个电极具有金属纳米图案形状。
仍根据本发明的另一方面，提供一种用于制备电致发光装置的方法，其包括提供基板，在基板上形成具有多个金属纳米图案的第一电极，在第一电极上形成包含至少发光层的有机层，以及在有机层上形成第二电极。
根据本发明的又一方面，提供一种用于制备电致发光装置的方法，其包括提供基板，在基板上形成第一电极，在第一电极上形成包括至少发光层的有机层，以及在有机层上形成具有多个金属纳米图案的第二电极。
根据本发明的再一方面，提供一种用于制备电致发光装置的方法，其包括提供基板，在基板上形成金属纳米图案形状的第一电极，在第一电极上形成包括至少发光层的有机层，以及在有机层上形成第二电极。
根据本发明的另一方面，提供一种用于制备电致发光装置的方法，其包括提供基板，在基板上形成第一电极，在第一电极上形成包括至少发光层的有机层，以及在有机层上形成金属纳米图案形状的第二电极。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使得本发明的上述和其他特征及优点变得更加清楚，附图中：
图1至10示意性地示出了本发明的电致发光装置结构的示例性实施例；以及
图11和12为示出了根据本发明的电致发光装置的偏振性能评估数据的曲线图。
具体实施方式
现在，详细参照本发明的优选实施例，其中在图中示出了其实例。
根据本发明的电致发光装置包括基板、第一电极、第二电极以及设置在第一电极和第二电极之间并包括至少发光层的有机层，其中在第一电极和第二电极中至少一个电极的一个表面上设置多个金属纳米图案。
电致发光装置具有多个设置在第一电极和第二电极中的至少一个电极的一个表面上的金属纳米图案，并能基于反射偏振原理或透射偏振原理实现偏振光的发射。
在本发明中，术语“金属纳米图案”用以表示这样的图案，其由金属形成并具有至少一个纳米级的特征尺寸，如宽度、高度等。
构形金属纳米图案以便能够发射偏振光。例如，将金属纳米图案构形为相互平行并具有但不限于矩形或正方形截面的条形。
每个金属纳米图案具有足以给予偏振的宽度。金属纳米图案的宽度处于2nm至1000nm范围内，优选处于10nm至700nm范围内，更优选地处于20nm至400nm范围内。当金属纳米图案的宽度小于2nm时，制造工艺变得复杂，进而导致制造成本和时间的过度增加。当金属纳米图案的宽度大于1000nm时，不能获得满意的偏振效果。
两个相邻的金属纳米图案的间隔在5nm至100μm范围，优选地10nm至10μm，更选地20nm至1μm。当间隔小于5nm时，光透射率太低，并且制造成本和时间过度增加。当间隔大于100μm时，不能获得满意的偏振效果
金属纳米图案可由能够反射光的材料如金属构成。更具体地，金属纳米图案可由从包括Ag、Cu、Al、Mg、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Mg、Cs、Ba、Li、Ca及其合金的组中选出的至少一种材料制成。特别地，更优选地为Au。
第一电极和第二电极可独立地由从包括Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca、Ba、Cs、Na、Cu、Co、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)及其合金组中选出的至少一种材料制成。另外，第一电极和第二电极可独立地由导电聚合物制成。导电聚合物可以是但不限于聚苯胺(polyaniline)、聚(3，4-亚乙基二氧基噻吩)(poly(3，4-ethylenedioxythiophene))(PEDOT)、聚吡咯(polypyrrole)等。
当第一电极或第二电极用作阳极时，其可由具有高功函的材料制成，例如Ag、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Cu、Co、ITO、IZO、SnO2、ZnO、In2O3、其合金、聚苯胺、PEDOT、或聚吡咯。更具体地，当阳极为透明电极时，可以使用具有良好导电性的材料，诸如ITO、IZO、SnO2、ZnO、In2O3、聚苯胺、PEDOT、或聚吡咯。当阳极为反射电极时，反射层由Ag、Al、Mg、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、或其合金制成，然后透明电极层由然后将要层叠在所述反射层上的ITO、IZO、ZnO、In2O3、聚苯胺、PEDOT、或聚吡咯制成。另外，可进行各种修改。
当第一电极或第二电极用作阴极时，其可由具有低功函的材料制成以便电子能够容易地提供给有机层中的发光层。例如，阴极可由从包括Li、Ca、Ba、Cs、Na、Mg、Al和Ag的组中选出的至少一种制成。更具体地，当第二电极为用作阴极的透明电极时，可在Li、Ca、Ba、Cs、Na、Ag、Mg或Al制成的薄膜上形成ITO、IZO、ZnO、In2O3、聚苯胺、PEDOT、或聚吡咯形成的辅助电极层或总线电极(bus electrode)线。当第二电极为反射电极时，阴极可具有双层结构，包括由Li、Ca、Ba、Cs或Na制成的层以及Au、Al、Pd、Pt或Mg制成的层。另外，可进行各种修改。
为具有金属纳米图案的第一电极或具有金属纳米图案的第二电极可整体提供多个金属纳米图案，如图1和4所示，或者为具有金属纳米图案的第一电极或具有金属纳米图案的第二电极分立地提供，如图2、3、5和6所示。
多个金属纳米图案可由与制成具有金属纳米图案的第一电极的材料，或制成具有金属纳米图案的第二电极的材料相同或不同的材料形成，这依赖于形成金属纳米图案的工艺。
多个金属纳米图案可从具有金属纳米图案的第一电极或具有金属纳米图案的第二电极凸出，如图1、2、3和4所示。另外，多个金属纳米图案可凹入具有金属纳米图案的第一电极或具有金属纳米图案的第二电极内，如图5和6所示。
为了发射反射偏振光或透射偏振光，多个金属纳米图案可设置在根据本发明的电致发光装置的各种位置。例如，多个金属纳米图案可设置在第一电极和有机层之间。另外，多个金属纳米图案可设置在第二电极的一个表面上，而非第二电极面对有机层的另一面上。此外，多个金属纳米图案可设置在第一电极和基板之间，或第二电极和有机层之间。
在另一实施例中，本发明提供一种有机电致发光装置，包括：基板；第一电极；第二电极；及设置在第一电极和第二电极之间并包括至少发光层的有机层，其中第一电极和第二电极中的至少一个电极具有金属纳米图案形状。
在根据本发明的示例性实施例的电致发光装置中，第一电极和第二电极中的至少一个电极具有金属纳米图案形状，能基于反射偏振原理或透射偏振原理实现偏振光的发射。
构形金属纳米图案以能够发射偏振光。例如，金属纳米图案是相互平行并具有但不限于矩形或正方形截面的条形。
每个纳米金属图案具有足以给予偏振的宽度。金属纳米图案的宽度处于5nm至1000nm范围内，优选处于10nm至700nm范围内，更优选地处于50nm至400nm范围内。当金属纳米图案的宽度小于5nm时，制造工艺变得复杂，进而导致制造成本和时间的过度增加。当金属纳米图案的宽度大于1000nm时，不能获得满意的偏振效果。
两个相邻的金属纳米图案的间隔在5nm至100μm的范围，优选地10nm至10μm，更选地20nm至1μm。当间隔小于5nm时，光透射率太低，并且制造成本和时间过度增加。当间隔大于100μm时，不能获得满意的偏振效果
第一电极和第二电极中的至少一个可构形为金属纳米图案形状。金属纳米图案形状的第一电极和/或第二电极应该能发射偏振光并用作电极。因此，金属纳米图案形状的第一电极和/或第二电极可由Ag、Cu、Al、Mg、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Mg、Cs、Ba、Li、Ca、Na、Co、或这些金属的合金制成。同时，非金属纳米图案的第一电极和/或第二电极的详细说明与上述本发明的第一方面中的相同。
在本发明的示例性实施例的电致发光装置中，有机层包括至少发光层。除发光层以外，有机层可选地还可包括从包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、空穴阻挡层、电子传输层以及电子注入层组中选出的至少一种。本发明示例性实施例的电致发光装置包括基板、第一电极、空穴传输层、发光层、电子注入层和第二电极。
在根据本发明示例性实施例的电致发光装置中，用于形成有机层的材料没有特别地限制。这是因为本发明的电致发光装置包括第一电极和第二电极中的至少一个，其一个表面上设有金属纳米图案，或者金属纳米图案形状的第一电极和第二电极中的至少一个，使偏振光的发射能够实现。在这两种情况下，不管用于形成有机层的材料，都能实现偏振光的发射。
在另一实施例中，本发明提供一种用于制备电致发光装置的方法，包括：提供基板，在基板上形成具有多个金属纳米图案的第一电极，在第一电极上形成包括至少发光层的有机层，以及在有机层上形成第二电极。
在另一实施例中，本发明提供一种用于制备电致发光装置的方法，其包括：提供基板，在基板上形成第一电极，在第一电极上形成包括至少发光层的有机层，以及在有机层上形成具有多个金属纳米图案的第二电极。
在另一实施例中，提供一种用于制备电致发光装置的方法，其包括：提供基板，在基板上形成金属纳米图案形状的第一电极，在第一电极上形成包括至少发光层的有机层，以及在有机层上形成第二电极。
在另一实施例中，提供一种用于制备电致发光装置的方法，其包括：提供基板，在基板上形成第一电极，在第一电极上形成包括至少发光层的有机层，以及在有机层上形成金属纳米图案形状的第二电极。
存在很多种用于在第一电极和/或第二电极的一个表面上形成金属纳米图案的方法以及用于形成金属纳米图案形状的第一电极和/或第二电极的方法，并且可运用任何已知的纳米图案形成技术。金属纳米图案形成技术的可用实例包括但不限于蚀刻、微接触印刷(micro contact printing：mCP)、纳米转印(nano transfer printing：nTP)、纳米压印光刻(imprint lithography)、冷焊接(cold welding)、微转移模制(micro transfer molding)、毛细管内的微模制(micro molding in capillaries)、溶剂辅助微模制(solvent-assisted micromolding)、纳米模制(nano molding)以及软接触层压(soft contact lamination)。
现参照图1至10更详细地描述根据本发明的电致发光装置及其制备方法的示例性实施例。在图1至10中所示的电致发光装置中，用于形成金属纳米图案的材料、每个金属纳米图案的宽度、两个相邻金属纳米图案的间隔、用于形成第一电极的材料以及用于形成第二电极的材料均与以上讨论的相同。
图1中所示的电致发光装置包括设置在基板11上的第一电极12一个表面上的多个金属纳米图案13，具体地是在第一电极12和有机层15之间。
详细地，电致发光装置包括基板11，如图1所示。考虑到透明度、表面平滑度、可操作性以及防水性，通常用于常规电致发光装置的包括玻璃基板、透明塑料基板等的各种基板可用作基板11。
具有金属纳米图案13的第一电极12形成在基板11上。金属纳米图案13为第一电极12整体提供。金属纳米图案13可由与第一电极相同的材料制成。另外金属纳米图案13从第一电极12凸出。
有机层15设置在具有金属纳米图案13的第一电极12上。有机层15必要地包括至少发光层，并可选地可包括从包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、空穴阻挡层、电子传输层以及电子注入层的组中选出的至少一种。可以使用任意公知材料形成各个层，并且可使用各种公知的沉积或涂覆技术形成各个层。
有机层15的发光层的示例包括：蓝色发射材料如噁二唑二聚物染料(oxadiazole dimer dyes)(Bis-DAPOXP)、螺化合物(spiro compounds)(Spiro-DPVBi，Spiro-6P)、三芳胺基化合物(triarylamine compound)、二(苯乙烯基)胺(bis(styryl)amine)(DPVBi，DSA)、Flrpic、CzTT、蒽(Anthracene)、TPB、PPCP、DST、TPA、OXD-4、BBOT或AZM-Zn；绿色发光材料如香豆素6(Coumarin 6)、C545T、喹吖啶酮(Quinacridone)、或Ir(ppy)3；红色发光材料如DCM1、DCM2、Eu(噻吩甲酰三氟丙酮)3(Eu(thenoyltrifluoroacetone)3)(Eu(TTA)3)、或丁基-6-(1，1，7，7，-四甲基久洛尼定基-9-烯基)-4H-吡喃(butyl-6-(1，1，7，7，-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran)(DCJTB)。高分子发光材料的例子包括但不限于聚合物诸如亚苯基(phenylenes)、亚苯基亚乙烯基(phenylene vinylenes)、噻吩(thiophenes)、芴(fluorenes)和螺芴(spiro-fluorenes)以及含氮芳香族化合物。
第二电极17设置在有机层15上。用于形成第二电极17的材料与上述相同。
在形成第一电极12之后，可借助上述各种纳米图案形成方法形成金属纳米图案13。在一个实施例中，通过结合微接触印刷(micro contact printing)工艺和蚀刻工艺形成金属纳米图案13，将在下文中参照图2对此详细说明。
类似于图1中所示的电致发光装置，图2中所示的电致发光装置包括基板21上的第一电极22、以及设置在第一电极22一个表面上且具体地是设置在第一电极22和有机层25之间的多个金属纳米图案23，所述多个金属纳米图案23与第一电极22分立地设置。
金属纳米图案23可由不同于第一电极22的材料制成。例如，金属纳米图案23可由Au制成，而作为透明电极的第一电极22可由ITO制成。金属纳米图案23从第一电极22凸出。有机层25和第二电极27的详细描述与参照图1描述的实施例的相同。
在形成第一电极22后，可通过上述的各种纳米图案形成方法形成金属纳米图案23。在一个实施例中，可通过结合微接触印刷工艺和蚀刻工艺形成金属纳米图案23。
微接触印刷工艺可用于形成自组装单层(以下称作“SAM层”)，其在由形成金属纳米图案23的材料所制成的薄膜上具有纳米图案。首先，制备例如由晶片形成的母版(master)。用于制造具有纳米图案的硅聚合物印压(stamp)的母版具有预定的纳米图案。然后，为了制造硅聚合物印压，制备硅聚合物形成溶液。硅聚合物形成溶液可从许多化学公司商业获得。例如从Dow Chemical Inc.获得的Sylgard 184系列可用于制备硅聚合物形成溶液，从而获得作为硅聚合物的聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane)(PDMS)。制备的硅聚合物形成溶液被灌注到母版中，接着以适当的温度，例如对于PDMS以60℃至80℃的温度固化(curing)硅聚合物形成溶液，由此制成具有纳米图案的硅聚合物印压。通过各种方法使得硅聚合物印压与SAM层形成溶液相接触，进而使其与金属薄膜相接触，由此形成在薄膜上具有纳米图案的SAM层。
在按照上述方式由形成金属纳米图案的材料所制成的薄膜上形成SAM层后，蚀刻没有SAM层的薄膜区域，接着移除SAM层，进而完成金属纳米图案23。
图3中所示的电致发光装置包括顺序堆叠的基板31、第一电极32、有机层35和第二电极37，其中多个金属纳米图案33设置在第二电极37的一个表面上，具体地设置在第二电极37的与面对有机层35的一个表面相反的另一表面上。
第二电极37可以是透明电极，并且与第二电极37分立地设置多个金属纳米图案。金属纳米图案33可由不同于第二电极37的材料制成。多个金属纳米图案33从第二电极上凸出。基板31和有机层35的详细说明与参照图1所述实施例的相同。
可通过上述各种纳米图案形成方法形成金属纳米图案33。在一个实施例中，除了将金属纳米图案33形成在第二电极37上以外，通过与参照图2所描述的用于形成金属纳米图案23相同的方法形成金属纳米图案33。
图4中所示的电致发光装置包括基板41、第一电极42、有机层45和第二电极47，该第二电极47具有形成在该第二电极47的一个表面上而不是该第二电极47的面对有机层45的另一表面上的金属纳米图案43。
为第二电极47整体设置金属纳米图案43，并且金属纳米图案由与第二电极47的材料相同的材料制成。同时，金属纳米图案43从第二电极47凸出。基板41和有机层45的详细说明与参照图1描述的实施例的相同。
通过上述各种纳米图案形成方法形成具有金属纳米图案43的第二电极47。在一个实施例中，可形成具有金属纳米图案43的第二电极47使得金属沉积在纳米模制的软基板49的整个表面上进而经受软接触层压。
详细地，首先提供软基板49用于形成具有金属纳米图案43的第二电极47。软基板49可以是具有纳米图案的硅聚合物印压，例如PDMS印压。制造该印压的方法的详细说明与参照图2所述的实施例的方法相同。
接着，形成金属纳米图案43的材料，即形成第二电极47的材料被沉积在具有纳米图案的软基板49的整个表面上。沉积技术没有特殊限制，可使用包括溅射、电子束沉积、热沉积等的各种沉积技术。
然后，其上形成有具有金属纳米图案43的第二电极47的软基板49设置在有机层45上。在此，金属纳米图案43和有机层45之间会形成气隙，如图4所示。选择性地移除软基板49。当未移除软基板49时，软基板49保留在具有金属纳米图案43的第二电极47上，如图4所示。
图5中所示的电致发光装置包括位于第一电极52的一个表面上的金属纳米图案53，具体地在第一电极52和基板51之间。
金属纳米图案53与第一电极52分立地设置，并由与第一电极52的材料不同的材料制成。同时，金属纳米图案53凹入到第一电极52中。基板51和有机层55的详细说明与参照图1所述的实施例的相同。
可通过上述各种纳米图案形成方法形成金属纳米图案53。在一个实施例中，除金属纳米图案53形成在基板51上外，可通过参照图2所述的用于形成金属纳米图案23的相同方法形成金属纳米图案53。
图6中所示的电致发光装置包括基板61、第一电极62、有机层65以及具有金属纳米图案63的第二电极67，其中金属纳米图案63设置在第二电极67和有机层65之间。
金属纳米图案63与第二电极67分立设置，并由与第二电极67的材料不同的材料制成。同时，金属纳米图案63凹入到第二电极67中。基板61和有机层65的详细说明与参照图1所述的实施例的相同。
在形成有机层65之后，可通过上述各种纳米图案形成方法形成金属纳米图案63。在一个实施例中，通过结合冷焊接(cold welding)工艺与软接触层压工艺形成金属纳米图案63。
详细地，形成金属纳米图案63的材料施加到有机层65的整个表面上以形成薄膜(称作“A”)。接着，制备具有纳米图案的硅聚合物印压，如PDMS印压或具有纳米图案的玻璃印压。用于制造硅聚合物印压的工艺的详细说明与以上参照图2所述的相同。形成金属纳米图案63的材料完全沉积在硅聚合物印压或玻璃印压的纳米图案之上，由此制备沉积有构成纳米图案(63)的材料的硅聚合物印压或玻璃印压(称作“B”)。
此后，构成金属纳米图案63的材料的区域“A”和区域“B”相互接触，并然后移除印压。然后，基于冷焊接工艺原理，移除“A”的与“B”的区域相接触的区域从而在有机层65上形成金属纳米图案63。然后，形成第二电极67的材料施加在金属纳米图案63之上。
图7所示的电致发光装置包括基板71、金属纳米图案形状的第一电极72、有机层75和第二电极77。形成金属纳米图案形状的第一电极72的示例性方法与以上参照图6所述的形成金属纳米图案63的方法相同。图6中所示的形成在有机层65上且其后接着形成第二电极67的金属纳米图案63与该第一电极72不同在于，根据示例性实施例的第一电极77起到电极和金属纳米图案两个作用。
图8所示的电致发光装置包括基板81、第一电极82、有机层85和金属纳米图案形状的第二电极87。形成金属纳米图案形状的第二电极87的一个示例性方法与以上参照图6所述的形成金属纳米图案63的方法相同。图6中所示的形成在有机层65上且其后接着形成第二电极67的金属纳米图案63与第二电极87不同在于，根据示例性实施例的第二电极87起到电极和金属纳米图案两个作用。
在图8中所示电致发光装置的修改中，软基板进一步设置在第二电极87上。在此情况中，可以使用形成图6中所示电致发光装置所用的冷焊接工艺的改进工艺。更具体地，在平坦基板例如硅晶片上形成软基板，然后在软基板上形成薄膜“A”(参见图6)，然后经受与形成图6中所示电致发光装置所用的相同的冷焊接工艺，从而在软基板上形成金属纳米图案形状的第二电极87。具有金属纳米图案形状的第二电极87的软基板借助软接触层压工艺层压在有机层85上，由此形成具有金属纳米图案形状的第二电极87。当未移除软基板时，获得具有设置在金属纳米图案形状的第二电极87上的软基板的电致发光装置。然后将通过实例4对此更详细地进行说明。
图9中所示的电致发光装置包括基板91、第一电极92、有机层95以及金属纳米图案形状的第二电极97。
在形成有机层95之后，可通过上述各种纳米图案形成方法形成金属纳米图案形状的第二电极97。在形成第二电极97的一个实施例中，第二电极97形成在平坦的软基板99上，然后经历软接触层压工艺，从而使第二电极97与有机层95相接触。
详细地，制备平坦的基膜(base film)如硅聚合物制成的基膜，作为软基板99。硅聚合物的一个实例为PDMS。由与第二电极97的材料相同的材料制成的薄膜形成在软基板99的一个表面上，然后通过常见的光致抗蚀剂构图技术构图该薄膜，由此在软基板99上形成金属纳米图案形状的第二电极97。然后，在其表面上提供有金属纳米图案形状的第二电极97的基膜设置在有机层95上。在此，由于软基板99的延性(ductility)，金属纳米图案形状的第二电极97可凹入到软基板99中并且基板99的一些区域和有机层95可相互接触。另外，极小的气隙(未示出)可在软基板99与第二电极97之间的接触部分处形成。可选择地，可以移除软基板99。当不移除软基板99时，软基板99保留第二电极97上，如图9所示。
图10所示的电致发光装置包括基板101、第一电极102、有机层105以及金属纳米图案形状的第二电极107。
可通过上述各种纳米图案形成方法形成第二电极107。在一个实施例中，第二电极107可形成为使得金属被部分地沉积在纳米模制的软基板109的表面上，然后经历软接触层压。
详细地，首先提供软基板109，用于形成第二电极107。软基板109可以是具有纳米图案的硅聚合物印压，例如PDMS印压。制造印压的方法的详细说明与参照图2所述的实施例的相同。
接着，形成第二电极107的材料部分沉积在具有纳米图案的软基板109上。沉积技术没有特别限制，可使用包括溅射、电子束沉积、热沉积等的各种沉积技术。
然后，其上形成有第二电极107的软基板109设置在有机层105上。在此，气隙107′可在第二电极107和有机层105之间产生，如图10所示。可选择性地移除软基板109。当不移除软基板109时，软基板109保留在第二电极107上，如图10所示。
第一电极和第二电极可分别用作阳极和阴极，反之亦然。本发明适用于各种类型的电致发光装置。特别地，当本发明用于有源矩阵电致发光装置时，第一电极可与薄膜晶体管的漏极或源极电极电连接。
根据本发明实施例制造的电致发光装置可用于包括LCD的背光单元等的各种应用中。
虽然参照图1至10通过各个实施例已经描述了根据本发明的电致发光装置及其制造方法，但应当理解，在此描述的各个实施例不意味着限制本发明的范围。例如，尽管在图中未示出，在本发明的有机EL装置用于双向发射的情况时，金属纳米图案可设置在第一和第二电极上。同样，在本发明中可进行各种修改和变化。
以下，参照示例详细描述本发明。
示例
示例1
为了用作基板和第一电极，玻璃基板和ITO(可从Samsung Corning Co.，Ltd.获得；薄膜电阻：15Ω/cm2；厚度：1200)被切成50mm×50mm×0.7mm的尺寸，在异丙醇中洗5分钟并在纯水中通过超声波洗5分钟，以及进行UV/臭氧清洗30分钟，由此制备ITO电极。在ITO电极上形成20nm厚的Au薄膜。Au薄膜通过微接触印刷(mCP)和蚀刻构图，由此在ITO电极上形成多个条形Au纳米图案。在此，每个Au纳米图案的宽度为200nm，并且两个相邻Au纳米图案之间的间隔为300nm。现在更详细地描述用于形成Au纳米图案的微接触印刷(mCP)和蚀刻。
首先，在混合容器内以10∶1的重量比混合Sylgard 184A和Sylgard 184B(由Dow Corning Inc.制造)从而产生PDMS形成溶液。所得的PDMS形成溶液被灌注到晶片形成的母版中。母版具有条形纳米图案。利用真空泵去除母版内的PDMS形成溶液中包含的气孔，然后在烘箱内以60℃至80℃的温度固化PDMS形成溶液，并移除母版，由此获得PDMS印压。观察结果显示PDMS印压内形成的纳米图案具有与然后将要制造的Au纳米图案的宽度和间隔相同的宽度和间隔。
然后，链烷硫醇盐(alkane thiolate)粉末与乙醇混合从而给出3mM溶液来制备自组装单层(SAM)形成溶液，接着将PDMS印压浸入到SAM溶液中。将所得的涂覆有SAM形成溶液的PDMS印压与Au薄膜相接触，由此在Au薄膜上形成与Au纳米图案具有相同图案的SAM层。
然后，在包含1mM K4Fe(CN)6、10mM K3Fe(CN)6、0.1M Na2S2O3、和1.0M KOH的氰亚铁酸亚铁蚀刻浴(ferriferrocyanide etching bath)内蚀刻SAM层之外的区域中出现的Au，然后去除SAM层，由此获得具有Au纳米图案的ITO电极，所述纳米图案具有根据本发明的宽度以及图案之间的间隔。
用作空穴传输材料的聚(9，9-二辛芴-共-双-N，N′-(4-丁苯基)-双-N，N′-苯基-1，4-苯二胺)(poly(9，9-dioctylfluorene-co-bis-N，N′-(4-butylphenyl)-bis-N，N′-phenyl-1，4-phenylenediamine)(由Dow Corning Inc.Ltd.制造的PFB)被旋涂在具有Au纳米图案的ITO电极上从而形成10nm厚的空穴传输层。利用用作蓝色发射材料的螺芴基发射聚合物(spirofluorene-based emitting polymer)在空穴传输层上形成70nm厚的发光层。在发光层上沉积BaF2以形成4nm厚的电子注入层。在所产生的结构上沉积2.7nm厚的Ca，然后在其上沉积250nm厚的Al从而在电子注入层上形成第二电极。完成了图2所示的电致发光装置，将其称作样品1。
示例2
为了用作基板和第一电极，玻璃基板和ITO(可从Samsung Corning Co.，Ltd.获得；薄膜电阻：15Ω/cm2；厚度：1200)被切成50mm×50mm×0.7mm的尺寸，在异丙醇中洗5分钟并在纯水(pure water)中通过超声波清洗5分钟，以及进行UV/臭氧清洗30分钟。在ITO电极上形成由用作红色发射材料的MEH-PPV(聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4-亚苯基亚乙烯基]，poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1，4-phenylenevinylene]，)制成的70nm厚的发光层。通过软接触层压以如下方式制造金属纳米图案形状的第二电极(阴极)。
首先，在混合容器内以10∶1的重量比混合Sylgard 184A和Sylgard 184B(由Dow Corning Inc.制造)从而产生PDMS形成溶液。产生的PDMS形成溶液被灌注到晶片形成的母版中。母版具有条形纳米图案。利用真空泵去除主体内的PDMS形成溶液中包含的气孔，然后在烘箱内以60℃至80℃的温度固化PDMS形成溶液，并移除母版，由此获得PDMS印压。
之后，在PDMS印压的整个表面上沉积Au以形成根据PDMS印压中设置的纳米图案构图的20nm厚的Au薄膜。Au薄膜具有300nm宽并在两个相邻图案之间具有300nm间隔的纳米图案。
然后，使具有纳米图案的Au薄膜与发光层接触，从而形成具有Au纳米图案的Au电极，由此完成图4中所示的电致发光装置，将其称作样品2。
示例3
为了用作基板和第一电极，玻璃基板和ITO(可从Samsung Corning Co.，Ltd.获得；薄膜电阻：15Ω/cm2；厚度：1200)被切成50mm×50mm×0.7mm的尺寸，在异丙醇中洗5分钟并在纯水中通过超声波清洗5分钟，以及进行UV/臭氧清洗30分钟。在ITO电极上形成由用作红色发光材料的MEH-PPV(poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1，4-phenylenevinylene]，聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4-亚苯基亚乙烯基])制成的70nm厚的发光层。利用冷焊接和软接触层压以如下方式制造金属纳米图案形状的第二电极(阴极)。
首选，在发光层的整个表面上沉积Au。然后，在混合容器内以10∶1的重量比混合Sylgard 184A和Sylgard 184B(由Dow Corning Inc.制造的)从而产生PDMS形成溶液。同时，制备纳米图案形状(条形)的母版。纳米图案形状的母版设置在硅晶片上。纳米图案具有50nm的宽度和50nm的间隔。PDMS形成溶液灌注到纳米图案形状(条形)的母版中。之后，利用真空泵去除主体内的PDMS形成溶液中包含的气孔，然后在烘箱内以60℃至80℃的温度固化PDMS形成溶液，并移除主体，由此获得具有纳米图案的PDMS印压。PDMS印压中形成的纳米图案具有50nm的宽度和50nm的间隔。
然后，在PDMS上沉积2nm厚的Ti并在其上完全沉积Au。使产生的结构与沉积在发光层整个表面上的Au薄膜相接触。然后，去除PDMS印压从而基于冷焊接工艺原理在有机层上形成纳米图案形状(条形)的Au电极。纳米图案形状的Au电极具有50nm的宽度和50nm的间隔。由此，完成了图8中所示的电致发光装置，并将其称作样品3。
示例4
为了用作基板和第一电极，玻璃基板和ITO(可从Samsung Corning Co.，Ltd.获得；薄膜电阻：15Ω/cm2；厚度：1200)被切成50mm×50mm×0.7mm的尺寸，在异丙醇中冲洗5分钟并在纯水中通过超声波清洗5分钟，以及进行UV/臭氧清洗30分钟。在ITO电极上形成由用作红色发光材料的MEH-PPV(聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4-亚苯基亚乙烯基))制成的70nm厚的发光层。利用冷焊接和软接触层压以如下方式制造金属纳米图案形状的第二电极(阴极)。
首先，在混合容器内以10∶1的重量比混合Sylgard 184A和Sylgard 184B(由Dow Corning Inc.制造的)从而产生PDMS形成溶液。同时，制备没有图案的平坦硅晶片(plain silicon wafer)以及条形的纳米图案母版。纳米图案母版中形成的纳米图案具有50nm的宽度和50nm的间隔。PDMS形成溶液分别被灌注到普通硅晶片和纳米图案母版内。然后，利用真空泵去除母版内的PDMS形成溶液中包含的气孔，进而在烘箱内以60℃至80℃的温度固化PDMS形成溶液，并移除母版和硅晶片，由此分别获得没有图案的平坦PDMS印压以及具有纳米图案的PDMS印压。具有条形的纳米图案的PDMS印压中所形成的纳米图案具有50nm的宽度和50nm的间隔。
接着，将Au完全沉积在没有图案的平坦PDMS印压上。于是，在具有条形纳米图案的PDMS印压上沉积2nm厚的Ti并然后在其上沉积Au。将所得的PDMS印压相互附着，由此基于冷焊接工艺原理在平坦PDMS印压上形成纳米图案形状(条形)的Au电极。纳米图案形状(条形)的Au电极具有50nm的宽度和50nm的间隔。
之后，使具有纳米图案形状的Au电极的PDMS印压与发光层相接触，由此完成具有纳米图案形状的Au电极的电致发光装置，如图8中所示EL装置变型中所述，将其称作样品4。
评估示例
为了评估偏振性能，测量样品1和2的光致发光强度，并且在图11和12中分别示出了其结果。利用具有偏振膜的光致发光分光镜装置评估偏振性能。
参照图11，发现与Au纳米图案平行的光的光强高于垂直于Au纳米图案的光的光强。特别地，在670nm附近，平行于样品2的Au纳米图案的光的强度是垂直于Au纳米图案的光的强度的大约2.5倍。
参照图12，发现与Au纳米图案平行的光的光强高于垂直于Au纳米图案的光的光强。特别地，在670nm附近，平行于样品2的Au纳米图案的光的强度是垂直于Au纳米图案光的强度的大约6倍。
如上所述，在根据本发明的电致发光装置中，由于在第一电极和第二电极中至少一个电极上设置多个金属纳米图案，或第一电极和第二电极中至少一个电极构形为金属纳米图案形状，不管用于形成有机层的材料而能够实现偏振光的发射。
虽然已经参照其示例性实施例特别示出并描述了本发明，但本领域技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可对其中的形式和细节进行各种变化。

Claims (27)

1.一种电致发光装置，包括：
基板；
第一电极；
第二电极；以及
有机层，其设置在所述第一电极和所述第二电极之间并包括至少发光层，其中多个金属纳米图案设置在所述第一电极和所述第二电极中至少一个电极的一个表面上。
2.根据权利要求1所述的电致发光装置，其中所述金属纳米图案为彼此平行设置并具有矩形或正方形横截面的条形。
3.根据权利要求1所述的电致发光装置，其中所述金属纳米图案的每个具有2nm至1000nm范围内的宽度。
4.根据权利要求1所述的电致发光装置，其中所述金属纳米图案之间的间隔在5nm至100μm的范围内。
5.根据权利要求1所述的电致发光装置，其中所述金属纳米图案由选自包括Ag、Cu、Al、Mg、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Mg、Cs、Ba、Li、Ca、及这些金属的合金的组的至少一种材料制成。
6.根据权利要求1所述的电致发光装置，其中所述第一电极和第二电极由选自包括Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca、Ba、Cs、Na、Cu、Co、ITO、IZO、SnO2、ZnO、In2O3、及其合金的组的至少一种材料或者选自包括聚苯胺、聚(3，4-亚乙基二氧基噻吩)(PEDOT)、和聚吡咯的组的至少一种导电聚合物独立地制成。
7.根据权利要求1所述的电致发光装置，其中为具有所述金属纳米图案的第一电极或具有所述金属纳米图案的第二电极整体设置所述多个金属纳米图案。
8.根据权利要求1所述的电致发光装置，其中与具有所述金属纳米图案的所述第一电极或所述第二电极分立地设置所述多个金属纳米图案。
9.根据权利要求1所述的电致发光装置，其中所述多个金属纳米图案由与提供用于具有所述金属纳米图案的所述第一电极或具有所述金属纳米图案的所述第二电极的材料相同的材料制成。
10.根据权利要求1所述的电致发光装置，其中所述多个金属纳米图案由与提供用于具有所述金属纳米图案的所述第一电极或具有所述金属纳米图案的所述第二电极的材料不同的材料制成。
11.根据权利要求1所述的电致发光装置，其中所述多个金属纳米图案从具有所述金属纳米图案的所述第一电极或所述第二电极凸出。
12.根据权利要求1所述的电致发光装置，其中所述多个金属纳米图案凹入到具有所述金属纳米图案的所述第一电极或所述第二电极。
13.根据权利要求1所述的电致发光装置，其中所述多个金属纳米图案设置在所述第一电极和所述有机层之间。
14.根据权利要求1所述的电致发光装置，其中所述多个金属纳米图案设置在所述第二电极的一个表面上，而不是设置在所述第二电极的面对所述有机层的另一表面上。
15.根据权利要求1所述的电致发光装置，其中所述多个金属纳米图案设置在所述第一电极和所述基板之间。
16.根据权利要求1所述的电致发光装置，其中所述多个金属纳米图案设置在所述第二电极和所述有机层之间。
17.一种电致发光装置，包括：
基板；
第一电极；
第二电极；以及
有机层，其设置在所述第一电极和所述第二电极之间并包括至少发光层，其中所述第一电极和所述第二电极中的至少一个为金属纳米图案形状。
18.根据权利要求17所述的电致发光装置，其中所述金属纳米图案为彼此平行设置并具有矩形或正方形横截面的条形。
19.根据权利要求17所述的电致发光装置，其中所述金属纳米图案的每个具有2nm至1000nm范围内的宽度。
20.根据权利要求17所述的电致发光装置，其中所述金属纳米图案之间的间隔在5nm至100μm的范围内。
21.根据权利要求17所述的电致发光装置，其中所述第一电极和所述第二电极由选自包括Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca、Ba、Cs、Na、Cu、Co、ITO、IZO、SnO2、ZnO、In2O3、及其合金的组的至少一种材料或者选自包括聚苯胺、聚(3，4-亚乙基二氧基噻吩)(PEDOT)、聚吡咯的组的至少一种导电聚合物独立地制成。
22.根据权利要求1或17所述的电致发光装置，其中设置在所述第一电极和所述第二电极之间的有机层还包括选自包括空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层、电子阻挡层、电子传输层以及电子注入层的组的至少一种。
23.一种用于制备电致发光装置的方法，包括：
提供基板；
在所述基板上形成具有多个金属纳米图案的第一电极；
在所述第一电极上形成包括至少发光层的有机层；以及
在所述有机层上形成第二电极。
24.一种用于制备电致发光装置的方法，包括：
提供基板；
在所述基板上形成第一电极；
在所述第一电极上形成包括至少发光层的有机层；以及
在所述有机层上形成具有多个金属纳米图案的第二电极。
25.一种用于制备电致发光装置的方法，包括：
提供基板；
在所述基板上形成金属纳米图案形状的第一电极；
在所述第一电极上形成包括至少发光层的有机层；以及
在所述有机层上形成第二电极。
26.一种用于制备电致发光装置的方法，包括：
提供基板；
在所述基板上形成第一电极；
在所述第一电极上形成包括至少发光层的有机层；以及
在所述有机层上形成金属纳米图案形状的第二电极。
27.根据权利要求23至26中任一项所述的方法，其中所述形成具有多个金属纳米图案的所述第一电极、形成具有多个金属纳米图案的所述第二电极、形成金属纳米图案形状的所述第一电极以及形成金属纳米图案形状的所述第二电极中的至少一个步骤通过选自包括蚀刻、微接触印刷(mCP)、纳米转印(nTP)、纳米压印光刻、冷焊接、微转移模制、毛细管内的微模制、溶剂辅助微模制、纳米模制以及软接触层压的组的至少一种工艺进行。
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