NL1022900C2

NL1022900C2 - Meerlaagse spiegel voor een luminescerende inrichting en werkwijze voor de vervaardiging daarvan.

Info

Publication number: NL1022900C2
Application number: NL1022900A
Authority: NL
Inventors: Tung-Kuei Lu; Wei-Hsiang Wang
Original assignee: Ritek Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2005-11-11
Also published as: NL1022900A1; US20030184892A1; DE10310341A1; JP2003297571A

Description

Meerlaagse spiegel voor een luminescerende inrichting en werkwijze voor de vervaardiging daarvan

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

Gebied van de uitvinding

De uitvinding heeft betrekking op een meerlaagse spiegel voor een microcaviteitstructuur van een luminescen-tie-inrichting en een werkwijze voor het vérvaardigen daarvan. Meer in het bijzonder heeft de onderhavige uitvinding 5 betrekking öp een organische licht emitterende diode (OLED) met een bufferlaag voor het verhogen van de adhesie tussen een meerlaagse spiegel en een substraat om zodoende processen te stabiliseren en het doen barsten of afpellen vanwege een slechte adhesie, te voorkomen.

10

Beschsrijving vaa d© techniek

Organische licht emitterende dioden (OLED) worden geklassificeerd in overeenstemming met het materiaal van de 15 organische luminescerende filnu Een soort is een op moleculen gebaseerd inrichtingssysteem dat gebruik maakt van chromogene organische verbindingen teneinde de organische luminescerende film te maken en het andere type is een op polymeren gebaseerd inrichtingssysteem dat gebruik maakt van geconjugeerde 20 polymeren teneinde de organische luminescerende film te vormen. Omdat het OLED dezelfde kenmerken heeft als een licht emitterende diode (LED), wordt de op moleculen gebaseerde inrichting een klein molecuul OLED (small-mölecule OLED, SMO-LED) genoemd en de op polymeren gebaseerde inrichting wordt 25 een polymere OLED genoemd.

In de grond is de werking van een OLED gelijk aan die van een gebruikelijke halfgeleider LED. Wanneer van buitenaf een spanning wordt aangelegd op de OLED, zullen zowel de elektronen die worden gegenereerd door een kathodelaag als ï 022 9o 0 2 de gaten die worden gegenereerd door een anodelaag, worden verplaatst teneinde een organische luminescerende film te bereiken en deze zullen de film bombarderen en met elkaar combineren teneinde elektriciteit om te zetten in luminositeit.

5 De luminescerende kleur hangt in hoofdzaak af van de fluorescerende aard van de organische luminescerende film» waarbij een kleine hoeveelheid gast luminescerend materiaal wordt gemengd met gastheer luminescerend materiaal teneinde de luminescerende efficiëntie te bevorderen, wat leidt tot lumines-10 cerende kleuren over het gehele spectrum van hét zichtbare licht.

Licht is één vorm van golfenergie. Voor mensen is een optische zenuw ontvankelijk voor rood licht, groen licht en blauw licht en deze drie kleuren kunnen met elkaar worden 15 gemengd teneinde andere kleuren te vormen. Met andere woorden, worden de uitwendige signalen voor rood licht, groen licht en blauw licht gecombineerd door kegels in de retina om andere lichtkleuren die in feite niet bestaan, te vormen.

Voor zichtbaar licht is de golflengte van rood licht ongeveer 20 6000A, de golflengte van groen licht is ongeveer 5500A en de golflengte van blauw licht is ongeveer 4650A. In vergelijking heeft rood licht een grotere golflengte en een kleinere ver- . strooiing, en blauw licht heeft een kleinere golflengte maar een grotere verstrooiing. Overeenkomstig dé aard van de ver-25 schillende golflengtes, heeft een OLED onvoldoende efficiëntie voor een luminescentie.

Teneinde de problemen van anisotroop licht dat door de luminescerende inrichting wordt geëmitteerd, op te lossen, zijn reeds Verscheidene structuren van luminescerende inrich-30 tingen. ontwikkeld. Bijvoorbeeld is een microcaviteitstructuur ontwikkeld teneinde de lichtgolfresónantie van een vooraf bepaalde golflengte in de richting van het oppervlak van de luminescerende inrichting te introduceren en te verbeteren. Ook verschaft, in de microcaviteitstructuur, een meerlaagse spie-35 gel een substraat en een geleidende laag, teneinde een fase-verschuiving te leveren, waardoor een lichtgolfresónantie van een vooraf bepaalde kleur wordt versterkt.

1 022 900 3

Tijdens het proces van de productie worden in het laboratorium echter veel technische problemen tegengekomen. Bijvoorbeeld is de hechting tussen het substraat en de coa-tinglaag van de meerlaagse spiegel slecht, zodanig dat de 5 meerlaagse spiegel makkelijk barst of loslaat van het substraat tijdens opvolgende depositiestappen.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

10 Derhalve is het een doel van de uitvinding om een meerlaagse spiegel te verschaffen voor een microcaviteit-structuur van een luminescerende inrichting alsmede een werkwijze voor het vormen daarvan, waarbij een bufferlaag, zoals een polymeer met een hoge transparantie of een anorganische 15 film met een hoge transparantie, wordt verschaft teneinde de hechting tussen de meerlaagse spiegel en een substraat te verbeteren om zodoende de processen te stabiliseren en barst-vorming en afpeiling te voorkomen.

Teneinde deze en andere doelen te verkrijgen, ver-20 schaft de uitvinding een meerlaagse spiegel voor een microca-viteitstructuur van een luminescerende inrichting en een werkwijze voor het vormen daarvan. Een bufferlaag wordt gevórmd op een transparant substraat van een luminescerende inrichting. Een veelvoud van dunne filmen van verschillende re-25 fractie-indexen wordt door middel van sputtering op de bufferlaag aangebracht teneinde te dienen als meerlaagse spiegel .

BESCHRIJVING VAN Dl TEKENINGEN 30

Voor een beter begrip van de onderhavige uitvinding wordt nu verwezen naar een gedetailleerde beschrijving die in samenhang met de bij gevoegde tekeningen moet worden gelezen.

Fig. 1 is èen dwarsdoorsnede van een gebruikelijke 35 OLED.

Fig. 2 is een dwarsdoorsnede van een meerlaagse spiegel voor een microcaviteitstructuur van een luminesceren- .

102290Q .

4 de inrichting in overeenstemming met de onderhavige uitvinding.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN Dl UITVINDING 5

Fig. 1 is een dwarsdoorsnede van een gebruikelijke OLED. De gebruikelijke OLED omvat een transparant substraat 10 en een microcaviteitstructuur 20 bestaande uit opvolgende deposities van een meerlaagse spiegel 22, een transparante 10 elektrodelaag 23, een luminescerende materiaallaag 24 en een bovenste elektrodelaag 25 op het transparante substraat 10.

Wanneer een biasspanning wordt aangelegd tussen de transparante elektrodelaag 23 en de bovenste elektrodelaag 25 zullen zowel de elektronen die worden gegenereerd door een 15 kathode alsmede de gaten die worden gegenereerd door een anode zich verplaatsen waardoor zij de luminescerende materiaallaag 24 bereiken en vervolgens zullen zij de luminescerende materiaallaag 24 bombarderen en met elkaar combineren om elektriciteit in luminositeit om te zetten. De luminescerende 20 kleur hangt in hoofdzaak af van de fluorescerende aard van de organische luminescerende film, waarbij een kleine hoeveelheid gast luminescerend materiaal wordt gemengd met gastheer luminescerend materiaal om de efficiëntie van de luminescentie te bevorderen, wat leidt tot luminescerende kleuren over 25 het gehele spectrum van het zichtbare licht.

Tussen het transparante substraat 10 en de transparante elektrodelaag 23 omvat de meerlaagse spiegel 22 veel lagen van dunne filmen met verschillende refractie-indexen die direct worden gedeponeerd op het transparante substraat 30 10 door middel van chemische verdamping. In overeenstemming met de dikte en de refractie-index (n) van de dunne film, wordt een faseverschuiving gevormd waardoor resonantie wordt geredupliceerd wanneer licht van een vooraf bepaalde golflengte door de dunne film wordt geleid. De intensiteit van 35 rood, groen of blauw licht uit de OLED wordt daarom verbeterd.

Theoretisch gezien wordt de verbetering van de lichtintensiteit evenredig verhoogd wanneer de lagen van de 1 022 90.0 5 dunne film in de meerlaagse spiegel 22 toenemen. In massaproductie intensiveren de procesproblemen echter wanneer de lagen van de dunne film in de meerlaagse spiegel 22 toenemen, en de kans dat deze loslaten van het transparante substraat 5 10, wordt vergroot. Bovendien heeft een chemische verdamping de nadelen van een lage productiesnelheid, dure faciliteiten en problemen bij het opschalen tot massaproductie. Wanneer een sputteringwerkwijze wordt vervangen door een chemische verdamping wanneer de meerlaagse spiegel 22 wordt gedepo-10 neerd, zullen de faciliteitkosten afnemen en de productiesnelheid toenemen.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding zal nu worden beschreven onder verwijzing naar fig.

2. In vergelijking met de gebruikelijke OLED zoals die staat 15 getoond in fig. 1, verschaft de onderhavige uitvinding verder èen bufferlaag 21 tussen het transparante substraat 10 en de meerlaagse spiegel 22 van de microcaviteitstructuur 20. Hierna wordt een werkwijze voor het vormen van de meerlaagse spiegel 22 van de microcaviteitstructuur 20 in overeenstem-20 ming met de onderhavige uitvinding beschreven.

Eerst wordt ten minste één bufferlaag 21 gedeponeerd op het transparante substraat 10 met gebruikmaking van een bekleding of een sputtering. De bufferlaag 21 is een polymeer met een hoge transparantie of een anorganische film met een 25 hoge transparantie. Vervolgens worden met. gebruikmaking van sputtering vele lagen van een dunne film met verschillende refractie-indexen gedeponeerd op de bufferlaag .21 om te dienen als een meerlaagse spiegel 22.

Vervolgens worden een transparante elektrodelaag 23,

30 een luminescerende materiaallaag 24 en een metalen reflecterende laag 25 opëenvolgend gedeponeerd op de meerlaagse spiegel 22 teneinde een hoofdstructuur van een luminescerende inrichting, zoals een OLED, te completeren. Het materiaal en de werkwijze met betrekking tot de meerlaagse spiegel 22 staan 35 beschreven in de Amerikaanse octrooien US 5,405,710, ÜS

5,814,416 en US 6,278,236, maar beschrijven niet de doelen en de hoofdpunten van de onderhavige uitvinding.

1.022900 _ ! 6

Het transparante substraat 10 is glas of een transparante kunststof. Bij voorkeur is de transparante substraat 10 een polycarbonaat en de bufferlaag 21 wordt daarop gedeponeerd door middel van een spinbekleding of door sputteren. De 5 bufferlaag 21 is een polymeer met een hoge transparantie of een anorganische film met een hoge transparantie. Op specifieke wijze zijn de lakken van het type SD-101 of het type SD-715, geproduceerd door de firma DIC Company of Japan, getest, teneinde de effecten van de bufferlaag 21, zoals be-10 schreven in de onderhavige uitvinding, te bewijzen.

De meerlaagse spiegel 22 wordt.gevormd door het op herhaaldelijke wijze verdampen of sputteren van dunne filmen met verschillende refractie-indexen op de bufferlaag 21. Bij voorkeur is de oneven gelaagde dunne film (A) SixNy, en de 15 even genummerde dunne filmlaag (B) is Si02· Op alternatieve wijze is de oneven genummerde dunne filmlaag (A) eventueel Si02 en de even genummerde' dunne filmlaag.(B) kan SixNy zijn. (in deze gevallen is x, y = N, waarbij N een natuurlijk getal is). De dikte van elke dunne filmlaag is ongeveer λ/4η, waar-20 bij λ de lichtgolflengte aanduidt en n de refractie-index van de dunne film aanduidt.

De film (A) of (B) zoals hiervoor genoemd, kan worden vervangen door andere materialen, bijvoorbeeld het mengsel ZnS-Si02 of een legering AlTiN (index van ZnS-Si02/AlTiN = 25 2,3/2,0, bij een dikte van 116nm van λ/4 golflengte).

In experimentele resultaten zal de bufferlaag 21 tussen het transparante substraat 10 en de meerlaagse spiegel 22 de adhesie verhogen en de processen stabiliseren. In een tegengesteld experiment met gebruikmaking van een eerste mon-30 ster zonder een bufferlaag en een tweede monster met een bufferlaag, wordt een tape met een hechting van 40 oz/inch2 aangebracht op een meerlaagse spiegel 22 van. het eerste monster en respectievelijk het tweede monster, en vervolgens wordt de tape ér vanaf getrokken om zodoende een adhesietest uit te 35 voeren. De resultaten hiervan staan hieronder in een tabel beschreven.

1022900 7

Lagen van dunne Spiegelstructuur Meerlaagse spiegel Meerlaagse spiegel film in een meer- zonder bufferlaag met een bufferlaag laagse spiegel____ 1 laag_A_100% goedkeuren 100% goedkeuren 2 lagen_A/B_100% goedkeuren 100% goedkeuren 3 lagen_A/B/A_ 100% goedkeuren 100% goedkeuren 4 lagen_A/B/A/B__50% goedkeuren 100% goedkeuren 5 lagen_A/B/A/B/A 50% goedkeuren 100% goedkeuren 6 lagen_A/B/A/B/A/B__50% goedkeuren 100% goedkeuren 7 lagen_A/B/A/B/A/B/A__50% goedkeuren 100% goedkeuren "A" duidt een SixNy film aan, "B" tpont een S1O2 film aan, waarbij de dikte van elk daarvan ongeveer λ/4η is, waar-5 bij λ de lichtgolflengte aanduidt en waarbij n de refractie-index van de dunne film aanduidt.

Hoewel de uitvinding hiervoor is beschreven aan de hand van een voorbeeld en in termen van voorkeursuitvoerings-Vormen, dient te worden begrepen dat de uitvinding niet is 10 beperkt tot de specifiek beschreven voorbeelden. In tegenstelling is het de bedoeling om verschillende modificaties en overeenkomstige opstellingen te beschermen, zoals duidelijk zal zijn aan een deskundige in de techniek. Derhalve dient het bereik van de bij gevoegde conclusies te worden opgevat 15 als de breedste interpretatie om zodoende alle modificaties en overeenkomstige opstellingen té beschermen.

1 022 900

Claims

1. Werkwijze voor het vormen van een meerlaagse spiegel voor een microcaviteitstructuur van een luminesceren-de inrichting, omvattende de stappen van: het vormen van een bufferlaag op een transparant 5 substraat van een luminescerende inrichting; en het sputteren van een veelvoud van dunne filmen van verschillende refractie-indexen op de bufferlaag om te dienen als meerlaagse spiegel,

2. Werkwijze voor het vormen van een meerlaagse 10 spiegel voor een microcaviteitstructuur van een luminescerende inrichting volgens conclusie 1, waarbij de bufferlaag is gevormd op het transparante substraat door middel van bekleding of sputtering, en de hechting bevordert tussen de meerlaagse spiegel en het transparante substraat.

3. Werkwijze voor het vormen van een meerlaagse spiegel voor een microcaviteitstructuur van een luminescerende inrichting volgens conclusie 1, waarbij de bufferlaag een polymeer is met een hoge transparantie, waardoor de hechting tussen de meerlaagse spiegel en het transparante substraat 20 wordt verhoogd.

4. Werkwijze voor het vormen van een meerlaagse spiegel voor een microcaviteitstructuur van een luminescerende inrichting volgens conclusie 1, waarbij de bufferlaag een anorganische film is met een hoge transparantie, waardoor de 25 hechting tussen de meerlaagse spiegel en het transparante substraat wordt verhoogd.

5. Werkwijze voor het vormen van een meerlaagse spiegel voor een microcaviteitstructuur van een luminescerende inrichting volgens conclusie 1, waarbij de stap van het 30 vormen van een meerlaagse spiegel een stap omvat van het sputteren van een S1O2 laag op de bufferlaag.

6. Werkwijze voor het vormen van een meerlaagse spiegel voor een microcaviteitstructuur van een luminescerende inrichting volgens conclusie 1, waarbij de stap van het 35 vormen van de meerlaagse spiegel een stap omvat van het sputteren van een SixNy laag op de bufferlaag. 1 022900

7. Werkwijze voor het vormen van een meerlaagse spiegel voor een microcaviteitstructuur van eèn luminesceren-de inrichting volgens conclusie 1, waarbij de stap van het vormen van de meerlaagse spiegel een stap omvat van het sput- 5 teren van een ZnS-Si02 mengsel op de bufferlaag.

8. Werkwij ze voor het vormen van een meerlaagse spiegel voor een microcaviteitstructuur van een luminesceren-de inrichting volgens conclusie 1, waarbij de stap van het vormen van de meerlaagse spiegel een stap omvat van het sput- 10 teren van een AlTiN legering op de bufferlaag.

9. Meerlaagse spiegel voor een microcaviteitstructuur van een luminescerende inrichting volgens conclusie 1, waarbij de luminescerende inrichting een organische licht emitterende diode (OLED) is.

10. Meerlaagse spiegel voor een microcaviteitstruc tuur van een luminescerende inrichting, omvattende: een transparant substraat; een bufferlaag op het transparante substraat; en een meerlaagse spiegel op de bufferlaag; 20 waarbij de bufferlaag de hechting tussen het transparante substraat en de meerlaagse spiegel verhoogt.

11. Meerlaagse spiegel voor een microcaviteitstructuur van een luminescerende inrichting volgens conclusie 10, waarbij de bufferlaag een polymeer met een hoge transparantie 25 is.

12. Meerlaagse spiegel voor een microcaviteitstructuur van een luminescerende inrichting volgens conclusie 10, waarbij de bufferlaag een anorganische film met een hoge transparantie is.

13. Meerlaagse spiegel voor een microcaviteitstruc tuur van een luminescerende inrichting volgens conclusie 10, waarbij de meerlaagse spiegel ten minste twee dunne filmen met verschillende refractie-indexen omvat.

14. Meerlaagse spiegel voor een microcaviteitstruc- 35 tuur van een luminescerende inrichting volgens conclusie 10, waarbij de meerlaagse spiegel een S1O2 laag omvat. ' 1022900

15. Meerlaagse spiegel voor een microcaviteitstruc-tuur van een luminescerende inrichting volgens conclusie 10, waarbij de meerlaagse spiegel een SixNy laag omvat.

16. Meerlaagse spiegel voor een microcaviteitstruc-5 tuur van een luminescerende inrichting volgens conclusie 10, waarbij de meerlaagse spiegel een ZnS-Si02 mengsel omvat.

17. Meerlaagse spiegel voor een microcaviteitstruc-tuur van een luminescerende inrichting volgens conclusie 10, waarbij de meerlaagse spiegel een AlTiN legering omvat.

18. Meerlaagse spiegel voor een microcaviteitstruc- tuur van een luminescerende inrichting volgens conclusie 10, waarbij het transparante substraat glas is.

19. Meerlaagse spiegel voor een microcaviteitstruc-tuur van een luminescerende inrichting volgens conclusie 10, 15 waarbij het transparante substraat polycarbonaat is.

20. Meerlaagse spiegel voor een microcaviteitstruc-tuur van een luminescerende inrichting volgens conclusie 10, waarbij de luminescerende inrichting een organische licht emitterende diode (OLED) is. 1 022 90 0