JP2003297571A - 発光装置の多層ミラーとその製造方法 - Google Patents

発光装置の多層ミラーとその製造方法

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Tung-Kuei Lu
東奎 呂
Isho O
威翔 王
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Raitoku Kagi Kofun Yugenkoshi
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Raitoku Kagi Kofun Yugenkoshi
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    • G02OPTICS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高透光性のポリマー、或いは高透光性の無機
フィルム等のバッファ層を設けて、多層ミラーと基板と
の間の密着性を向上させ、製造工程を安定させるととも
に、多層ミラーの亀裂と剥離を防止すること。 【解決手段】 発光装置のマイクロキャビティ構造用の
多層ミラーの形成方法であって、発光装置の透明基板上
にバッファ層を形成する工程と、前記バッファ層上に異
なる屈折率の複数の薄膜をスパッタリングし、多層ミラ
ーとする工程とからなることを特徴とする上記方法、及
びマイクロキャビティ構造用の多層ミラー。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光装置のマイク
ロキャビティ構造(micro-cavity structure)用の多層
ミラー(multi-layer mirror)とその製造方法に関する
もので、特に、多層ミラーと基板との間の密着性を向上
させるバッファ層を備える有機発光ダイオード(Organi
c Light Emitting Diode、OLED)に関するもので、製造
工程を安定させ、密着性不足によるミラーの亀裂や剥離
を防止する。
【0002】
【従来の技術】有機発光ダイオード(OLED)は有機
発光フィルム材により分類される。一つは、有色有機化
合物(chromogenetic organic compound)により、有機
発光フィルムを形成する分子ベースの装置システムで、
もう一つは、共役ポリマー(conjugated polymer)によ
り、有機発光フィルムを形成するポリマーベースの装置
システムである。OLEDは、発光ダイオードLEDと
同様の特徴を有するため、分子ベースの装置は、低分子
OLED(SMOLED)と称され、ポリマーベースの
装置はポリマーOLEDと称される。
【0003】基本的に、OLEDの操作は、公知の半導
体LEDと同様である。外部電圧がOLEDに供給され
る時、カソード層から生成される電子と、アノード層か
ら生成されるホールはどちらも移動して、有機発光フィ
ルムに達する。その後、フィルム中で衝突して結合し、
電力を光度に変える。発光色は主に、有機発光フィルム
の蛍光特性に基づき、少量のゲスト発光材をホスト発光
材と混合して、発光効果を向上させ、可視光範囲全体に
わたる発光色が生じる。
【0004】光は波エネルギーの一形式である。人類に
とって、視神経は赤、緑、青の光に敏感であり、この3
色が混合されて、他の色を発色する。言い換えれば、
赤、緑、青の光の外部信号は、網膜のコーン(corn)に
より結合され、実際には存在しない他の光の色を感じ
る。可視光において、赤い光の波長は約6000Å、緑
の光の波長は約5500Å、青い光の波長は約4650
Åである。相対的に、赤い光は大きい波長と小さいスカ
ッタ(scatter)を有し、青い光は短い波長を有し、よ
り多くのスカッタを生じる。上記の如く、異なる波長特
性によって、OLEDは発光効果が不充分になるという
欠点がある。
【0005】発光装置において発光する異方性光の問題
を解決するため、様々な構造の発光装置が設計されてい
る。例えば、マイクロキャビティ構造が発展し、発光装
置の表面方向に所定波長の光波の共振を生じ、それを増
幅する。また、マイクロキャビティ構造において、多層
ミラーは基板と導電層とを有し、位相シフトを達成す
る。これにより、所定色の光波共振が増幅する。
【0006】生産工程においては、実験室で発見されて
いない様々な技術的問題が度々生じる。例えば、基板と
多層ミラーのコート層との間の密着性不足により、多層
ミラーは、後続の蒸着工程で、基板から容易に亀裂及び
剥離する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、発光装置の
マイクロキャビティ構造用の多層ミラーと、その製造方
法を提供することを目的とし、この製造方法では、高透
光性のポリマー、或いは高透光性の無機フィルム等のバ
ッファ層を設けて、基板と多層ミラーとの間の密着性を
向上させ、それによって製造工程を安定させ、多層ミラ
ーの亀裂及び剥離を防止する。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明は、発光装置のマイクロキャビティ構造用の
多層ミラーの製造方法であって、発光装置の透明基板上
にバッファ層を形成する工程と、前記バッファ層上に異
なる屈折率の複数の薄膜をスパッタリングし、多層ミラ
ーとする工程とからなることを特徴とする上記方法を提
供する。
【0009】また、本発明は、発光装置のマイクロキャ
ビティ構造用の多層ミラーであって、透明基板と、前記
透明基板上のバッファ層と、前記バッファ層上の多層ミ
ラーとからなり、前記バッファ層が前記多層ミラーと前
記透明基板との間の密着性を向上させることを特徴とす
る多層ミラーを提供する。
【0010】
【発明の実施の形態】上述した本発明の目的、特徴、及
び長所を一層明瞭にするため、以下に本発明の好ましい
実施の形態を挙げ、図を参照にしながら更に詳しく説明
する。図1は、公知のOLEDの断面図である。公知の
OLEDは、透明基板10とマイクロキャビティ構造2
0とからなり、マイクロキャビティ構造20は、多層ミ
ラー22と、透明電極層23と、発光材層24と、頂部
電極層25とを連続的に透明基板10に積層して構成さ
れている。
【0011】バイアス電圧が透明電極層23と頂部電極
層25との間に供給される時、カソードから生成される
電子と、アノードから生成されるホールは、どちらも移
動して、発光材層24に達し、その後、発光材層24中
で衝突して結合し、電気を光度に転換する。発光色は主
に、少量のゲスト発光材がホスト発光材と混合されてな
る有機発光フィルムの蛍光特性に基づいて変化し、上記
少量のゲスト発光材とホスト発光材とを混合によって、
発光効果を向上させ、可視光範囲全体にわたって発光色
が生じる。
【0012】透明基板10と透明電極層23との間に位
置する多層ミラー22は、異なる屈折率の複数の薄膜か
らなり、該薄膜は、化学蒸着により、透明基板10上に
直接積層される。薄膜の厚さと屈折率(n)により、所
定波長の光が薄膜を通過する時、位相シフトが生成され
て共振が二重になる。これにより、OLEDからの赤、
緑及び青の光の強度が向上する。
【0013】理論上は、多層ミラー22の薄膜数が増加
するにつれて、光強度が比例して向上する。しかしなが
ら、量産においては、多層ミラー22中の薄膜数が増加
するにつれて、生産難度は高くなり、多層ミラー22は
透明基板10から剥がれやすくなる。更に、化学蒸着は
生産速度が低く、設備も高いという欠点があるため、量
産拡大には不向きである。多層ミラー22を積層する
時、スパッタリング法が化学蒸着に代わって用いられる
場合、生産コストが減少し、生産速度が向上する。
【0014】本発明の好ましい具体例は図2で示され
る。図1の公知のOLEDと比較すると、本発明は更
に、透明基板10とマイクロキャビティ構造20の多層
ミラー22との間にバッファ層21を備える。以下は、
本発明による、マイクロキャビティ構造20の多層ミラ
ー22の形成方法を記述する。
【0015】先ず、コーティング或いはスパッタリング
により、少なくとも一層のバッファ層21が透明基板1
0上に積層される。バッファ層21は高透光率のポリマ
ーか、或いは、高透光率の無機フィルムである。その
後、スパッタリングにより、異なる屈折率の薄膜からな
る複数の層がバッファ層21上に積層され、多層ミラー
22となる。
【0016】次に、透明電極層23、発光材層24及び
金属反射層25が連続して多層ミラー22に積層され、
OLEDなどの発光装置の主構造を完成する。多層ミラ
ー22に関する材料と製造工程は、米国特許5,40
5,710号明細書、同5,814,416号明細書及
び同6,278,236号明細書で開示されているが、
本発明のねらいとキーポイントは記述されていない。
【0017】透明基板10はガラスか透明プラスチック
である。好ましくは、透明基板10は、ポリカーボネー
トで、バッファ層21はスピンコートかスパッタリング
により、その上に積層される。バッファ層21は高透光
率のポリマーか、或いは、高透光率の無機フィルムであ
る。特に、日本のDIC社により製造されるSD−10
1型、SD−715型のラッカーがテストされ、本発明
で開示されるバッファ層21の効果を証明している。
【0018】多層ミラー22は、異なる屈折率の複数の
薄膜を、バッファ層21上に繰り返し蒸着、或いはスパ
ッタリングすることにより形成される。好ましくは、積
層順序が奇数である薄膜(A)がSixyで、偶数であ
る薄膜(B)がSiO2である。或いは奇数である薄膜
(A)がSiO2で、偶数である薄膜(B)がSix y
でもよい(x、y=Nであり、Nは自然数である)。各
材料からなる薄膜の厚さは約λ/4nであり、λは光の
波長を示し、nは薄膜フィルムの屈折率を示す。
【0019】上述の薄膜(A)或いは(B)は、他の材
料、例えば、ZnS−SiO2混合物、或いはAlTi
Nで置き換えることができる(波長465nmの時、Z
nS−SiO2/AlTiNの屈折率は、2.3/2.
0である)。
【0020】
【実施例】以下の実施例の結果から、透明基板10と多
層ミラー22との間にバッファ層21を設けることで、
透明基板10と多層ミラー22との間の密着性が向上
し、製造工程が安定する。バッファ層を備えない第一サ
ンプルとバッファ層を備える第二サンプルを用いた比較
実験において、40oz/inch2の粘着性のテープ
を、第一サンプルと第二サンプルの多層ミラー22にそ
れぞれ適用し、次いで、そのテープを剥がして、密着性
テスト行った。その結果は下記表1の通りである。
【0021】 上記表1において、AはSixy膜、BはSiO2膜を
示し、各層の厚さが約λ/4nで、λは光波長を示し、
nは薄膜の屈折率を示す。
【0022】本発明では好ましい実施例を前述の通り開
示したが、これらは決して本発明を限定するものではな
く、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と
領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えること
ができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で
指定した内容を基準とする。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、発光装置の多層ミラー
において、透明基板上にバッファ層を形成することによ
り、製造工程を安定させ、多層ミラーの密着不足による
亀裂や剥離を防止する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 公知のOLEDを示す図。
【図2】 本発明による発光装置のマイクロキャビティ
構造の多層ミラーを示す図。
【符号の説明】
10…透明基板 20…マイクロキャビティ構造 21…バッファ層 22…多層ミラー 23…透明電極層 24…発光材層 25…頂部電極層(金属反射層)

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光装置のマイクロキャビティ構造用の
    多層ミラーの製造方法であって、 発光装置の透明基板上にバッファ層を形成する工程と、 前記バッファ層上に異なる屈折率の複数の薄膜をスパッ
    タリングし、多層ミラーとする工程と、 からなることを特徴とする上記方法。
  2. 【請求項2】 前記バッファ層は、コーティング、或い
    はスパッタリングにより、前記透明基板上に形成され、
    前記多層ミラーと前記透明基板との間の密着性を向上さ
    せることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記バッファ層は、高透光性のポリマー
    で、前記多層ミラーと前記透明基板との間の密着性を向
    上させることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記バッファ層は、高透光性の無機フィ
    ルムで、前記多層ミラーと前記透明基板との間の密着性
    を向上させることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記多層ミラーを形成する前記工程は、
    前記バッファ層上にSiO2層をスパッタリングする工
    程を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記多層ミラーを形成する前記工程は、
    前記バッファ層上にSixy層をスパッタリングする工
    程を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記多層ミラーを形成する前記工程は、
    前記バッファ層上にZnS−SiO2混合物をスパッタ
    リングする工程を含むことを特徴とする請求項1に記載
    の方法。
  8. 【請求項8】 前記多層ミラーを形成する前記工程は、
    前記バッファ層上にAlTiN合金をスパッタリングす
    る工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記発光装置は、有機発光ダイオードで
    あることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  10. 【請求項10】 発光装置のマイクロキャビティ構造用
    の多層ミラーであって、 透明基板と、 前記透明基板上のバッファ層と、 前記バッファ層上の多層ミラーと、からなり、前記バッ
    ファ層が前記多層ミラーと前記透明基板との間の密着性
    を向上させることを特徴とする多層ミラー。
  11. 【請求項11】 前記バッファ層は、高透光性のポリマ
    ーであることを特徴とする請求項10に記載の多層ミラ
    ー。
  12. 【請求項12】 前記バッファ層は、高透光性の無機フ
    ィルムであることを特徴とする請求項10に記載の多層
    ミラー。
  13. 【請求項13】 前記多層ミラーは、少なくとも2つの
    異なる屈折率の薄膜からなることを特徴とする請求項1
    0に記載の多層ミラー。
  14. 【請求項14】 前記多層ミラーはSiO2層を含むこ
    とを特徴とする請求項10に記載の多層ミラー。
  15. 【請求項15】 前記多層ミラーはSixy層を含むこ
    とを特徴とする請求項10に記載の多層ミラー。
  16. 【請求項16】 前記多層ミラーはZnS−SiO2
    合物を含むことを特徴とする請求項10に記載の多層ミ
    ラー。
  17. 【請求項17】 前記多層ミラーはAlTiN合金を含
    むことを特徴とする請求項10に記載の多層ミラー。
  18. 【請求項18】 前記透明基板はガラスであることを特
    徴とする請求項10に記載の多層ミラー。
  19. 【請求項19】 前記透明基板はポリカーボネートであ
    ることを特徴とする請求項10に記載の多層ミラー。
  20. 【請求項20】 前記発光装置は、有機発光ダイオード
    であることを特徴とする請求項10に記載の多層ミラ
    ー。
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