TWI392128B - 有機發光裝置、其製法及包括複數個有機發光裝置之陣列 - Google Patents

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Description

有機發光裝置、其製法及包括複數個有機發光裝置之陣列
本發明提供一種有機發光裝置，其製法及包括複數個有機發光裝置之陣列。
在最近幾年，諸如筆記型電腦及個人數位助理之行動資訊及電訊裝置已經歷了快速發展。相應裝置變得更輕及更有效。最近，平板顯示器變得越來越通用於此等裝置中。現今，所謂的液晶顯示器(LCD)用作平板顯示器，儘管LCD具有一些缺點，例如需要背景照明及有限的視角。
除了液晶顯示器之外，有機發光二極體(所謂的有機LED或OLED)可用於平板顯示器。此等有機LED具有較高的發光效率及增大的視角。有機LED之基本特徵為特定有機材料之電致發光。特定有機材料以第一近似值判定由相應有機LED發出的光之色彩(意即波長)。
圖1展示已知有機LED 100之示意圖。共同有機LED 100包括一基板101，其通常由玻璃或相似的透明材料製成。陽極層102形成於基板101上。較佳，陽極層102由具有相對較高功函數之材料製成且大體上對可見光透明。因此，用於陽極層102之典型材料為氧化銦錫(ITO)。電致發光材料層103形成於陽極層102上，充當有機LED 100之發光層103。用於形成發光層103之共同材料為如聚(對伸苯基伸乙烯基)(PPV)之聚合物及如三(8－氧基喹啉根基)鋁(Alq3 )之分子。在分子之情況下，發光層103通常包括若干分子層。具有較低功函數之材料(如鋁(Al)、鈣(Ca)或鎂(Mg))之陰極層104形成於發光層103上。陰極層104及陽極層102在運作中連接至電源105。
以下為電致發光及此有機LED之基本原理。陽極層102及陰極層104將電荷載流子(意即，電子及電洞)注入發光層103(意即，活性層)。在發光層103中，傳輸電荷載流子且相反電荷之電荷載流子形成所謂的激子，意即激發態。激子藉由產生光放射地衰變成基態。所產生的光隨後藉由有機LED穿過由如ITO之透明材料製成之陽極層102發出。所產生的光之色彩視用於有機層103之材料而定。
此外，已知所謂的多層有機LED。多層有機LED包括複數個陰極層及/或複數個有機層及/或複數個陽極層。藉由使用複數個有機層，與包括單一有機層之有機LED相比，有機LED之效率可增大。在複數個有機層之兩個有機層之間的分界面可充當一載流子，其減少流過用於至少一個電荷載流子類型(電子或電洞)之二極體之電流。因此，該至少一個電荷載流子類型積聚於分界面且因此電子及電洞之重組機率增大，導致有機LED之較高效率的產生。
在Applied Physics Letters第78卷，第4號(2001年1月22日)第544－546頁之L.S.Hung等人的"Application of an Ultrathin LiF/Al bilayer in Organic Surface－Emitting Diodes(在有機表面發光二極體中之超薄LiF/Al雙層之應用)"中，揭示穿過有機LED之陰極發出所產生的光而非穿過陽極發出光之有機LED。圖2中展示了此有機LED之示意性說明。氧化銦錫(ITO)層201提供為有機LED 200之基板。α－萘基苯基聯苯二胺(NPB)層202形成於ITO基板201上以充當電洞傳輸層。在ITO基板201之下方形成反射銀鏡209。Alq3 層203形成於電洞傳輸層202上以充當電子傳輸/發射層。此外，陰極204形成於Alq3 層203上。
陰極204由複數個陰極層形成為所謂的多層陰極結構，其為光學透射性的且作為用於有機LED之電子注入接觸件為有效的。多層陰極結構包括超薄的氟化鋰(LiF)層205、作為電子注入接觸件之Al層206及用於薄片電阻減少之銀層207。此外，用於增強光學傳輸之透明介電層208形成於多層陰極結構上。此透明介電層208用於增加穿過陰極204(意即，多層陰極結構)發光之效率。
在此有機LED中，穿過陰極204發出所產生的光。此有機LED亦稱為頂部發光有機LED。由於陰極204包括LiF/Al雙層，故頂部發光係可能的。LiF層205之合理的厚度給出為約0.3 nm且Al層206之合理的厚度為0.1 nm與1.0 nm之間。對於介電層208而言，可使用亦謂之覆蓋層、Alq3 或MgO。
此有機LED之一缺點為必須調整折射介電層208之厚度以適合有機LED之色彩(意即自特定有機LED發出的光之波長)。意即，發出不同色彩之每一有機LED需要具有折射層208之不同厚度，以便於增加有機LED之效率。因此，當製造了包括發出不同色彩之有機LED之平板顯示器時，每一色彩之有機LED之折射介電層208的厚度係不同的。為了示意性地說明此缺點，圖2分為三個部分2a、2b、2c。左邊的一個(稱為圖2a)描述用於發出相對較短的波長的光(例如，藍光)之有機LED且具有相對較薄的折射介電層208。中間的一個(稱為圖2b)描述用於發出中等波長的光(例如綠光或黃光)之有機LED且具有厚於圖2a中所示之折射介電層208的折射介電層208。右邊的一個(稱為圖2c)描述用於發出相對較長的波長的光(例如，紅光)之有機LED且具有厚於此等圖2a及圖2b所示之折射介電層208的折射介電層208。隨著波長之增大，在折射介電層208中之較長的光程需要達到折射介電層208的目標，意即增加有機LED之光輸出。此外，亦必須調適有機LED之α－萘基苯基聯苯二胺(NPB)層202及Alq3 層203之厚度。
因此，在具有複數個紅、綠及藍色像素(其中每一像素由一單一有機LED實現)之顯示器中，具有針對每一色彩之不同層厚度之折射介電層208必須沈積於有機LED上。此導致包括複數個有機LED之顯示器之複雜並難以操控的製法，意即，對於折射介電層208之每一厚度而言，獨立製程步驟係必要的。
此有機LED之又一缺點為，儘管折射介電層208增強光輸出(意即，發光強度)，有機LED之對比率仍相對較低。
本發明之一目標為克服先前技術有機LED及包括複數個有機LED之顯示器的至少一些缺點。
本發明係針對一種有機發光裝置，其包括多層結構，該多層結構具有第一電極；第二電極；至少一有機材料層，其配置於該第一電極與該第二電極之間；及介電覆蓋層，其配置於該第二電極上。該覆蓋層經選擇以具有外部光之反射率減小而在至少一有機材料層中產生的光穿過覆蓋層的外耦合增加的效應。較佳者，可選擇允許選擇其厚度之材料，在此厚度處，反射率減小到局部最小值且在相同厚度處，產生的光的外耦合(亦稱為亮度)亦等於或接近局部最小值。
在本發明之另一態樣中，提供了製造有機發光裝置之方法，該有機發光裝置具有：第一電極；第二電極；至少一有機材料層，其配置於該第一電極與該第二電極之間；及覆蓋層，其配置於與該第一電極相對之該第二電極之一側上，包括與該第二電極相對之外表面，該外表面供發射至少一有機材料層中產生的光。該方法包括以下步驟：提供第一電極；在該第一電極上形成至少一有機層；在至少一有機層上形成第二電極；及在第二電極上形成覆蓋層。藉由覆蓋層，外部光之反射率減少且在覆蓋層之至少一有機材料層中產生的光之外耦合增加。
在本發明之另一態樣中，提供了複數個有機發光裝置之陣列。每一有機發光裝置包括多層結構，該多層結構具有第一電極；第二電極；至少一有機材料層，其配置於該第一電極與該第二電極之間；及介電覆蓋層，其係配置於與該第一電極相對的該第二電極上，其中該覆蓋層包括與該第二電極相對之外表面，外表面供發射至少一有機材料層中產生的光。每一有機發光裝置之覆蓋層產生外部光之反射率的減少而在至少一有機材料層中產生的光穿過覆蓋層之外耦合增加之效應。複數個有機發光裝置之至少一有機發光裝置發出具有不同於複數個有機發光裝置之另一有機發光裝置的光的色彩之色彩光。此外，複數個有機發光裝置之每一有機發光裝置之覆蓋層具有大體上相同的厚度。較佳者，該厚度經調適，以使對於用於第一電極及第二電極之一組選擇的材料而言，外部光之反射率減少，而在至少一有機材料層中產生的光穿過覆蓋層之外耦合增加。
本發明之獨特特徵為有機發光裝置(OLED)之覆蓋層可呈現整個覆蓋層均相同之厚度，而同時整個OLED(意即，整個OLED堆疊)之反射率減小且發光體強度(意即，發光強度)增大。發明者驚訝地發現，可能同時改良反射率及亮度，因此導致具有較高發光強度及效率以及較高對比率之有機發光裝置(OLED)。
根據本發明之OLED之陣列的優點為，每一OLED之覆蓋層之厚度可經選擇為大體上相同者，而與每一單一OLED發出的光的色彩無關。因此，可簡化OLED之陣列(例如，顯示器)之製造方法。此外，該陣列可以發光表面(意即，由覆蓋層之外表面形成之表面)為大體上平滑表面之方法產生。舉例而言，發光表面可經形成為平坦表面或在OLED之下層已彎曲的情況下形成為彎曲表面。
在本文中，自第二電極與覆蓋層之間的分界面至覆蓋層之外表面量測覆蓋層之厚度。此外，表達"反射率"將被理光線之強度的比。詳言之，藉由減少整個OLED裝置之反射率，外部光(意即，例如太陽之外部光源或辦公室中之人造光源的入射光)之反射減少了。此可藉由將覆蓋層之厚度調適至使得破壞性干擾發生於在自一分界面(例如，OLED之覆蓋層之外表面)反射之入射光線與自另一分界面(例如，自與第一電極層鄰接之有機層與OLED之第一電極之間的分界面)反射的另一入射光線之間的厚度達成。
此外，本發明之較佳實施例描述於隨附申請專利範圍中。該等實施例結合根據本發明之有機發光裝置進行描述，但亦與根據本發明之方法及包括複數個有機發光裝置之陣列有關。
第一電極可包括複數個子層。
在一實施例中，第一電極包括一反射層。較佳，反射層與至少一有機材料層相對地配置於第一電極上，意即第一電極配置於反射層與至少一有機材料層之間。
較佳者，反射層可包括一介電層。在另一實施例中，反射層包括一金屬層，詳言之為鋁層或銀層。
反射層提供以下優點：由於所產生的光在朝著第二電極之方向中自反射層反射，故可增加有機發光裝置之效率。詳言之，鋁為用於OLED之反射層之適當的材料，由於其可藉由共同處理步驟容易地處理且其為低成本材料。此外，可容易地處理鋁以展示較高的反射率從而適於提供反射層，若以描述於(例如)以引用方式倂入本文之WO 03/055275中之某種方法處理該表面，則其同時可用作OLED之電極。藉由使用反射層，頂部發光OLED之效率可增加至比穿過透明第一電極發光之OLED(所謂的穿過－基板－發光OLED)之效率更高的值。
較佳者，第一電極包括氧化銦錫。由於ITO為透明的且呈現相對較高的功函數，故氧化銦錫(ITO)為用於OLED之第一電極之適當的材料。
在另一實施例中，有機發光裝置包括配置於第一電極與第二電極之間的複數個有機材料層。藉由使用複數個有機材料層，可進一步增強OLED之效率。在複數個有機材料層之兩個有機材料層之間的分界面可充當防止電流流過用於至少一個電荷載流子類型(電子或電洞)之OLED的障壁。因此，至少一個電荷載流子類型積聚於分界面且因此電子及電洞之重組機率增大，導致OLED之較高效率的產生。
在另一實施例中，第二電極包括複數個第二電極子層。較佳，第二電極包括LiF層及/或Al層及/或Li2 O層及/或CsF層及/或苯甲酸鋰層及/或丙酮酸鋰層及/或鈣層及/或鎂層及/或鈦層及/或銀層。所有此等材料為適於用作第二電極之材料且提供相對較低的功函數之材料。詳言之，包括LiF層及/或Al層之第二電極係有效的，由於其提供相對較低的功函數。同時，具有薄的LiF/Al層之第二電極適於發出穿過OLED由其產生的光。LiF層之適當的厚度在0.3 nm之範圍內而Al層之適當的厚度在0.1 nm與1.0 nm之間。
較佳者，覆蓋層之厚度經調適以減小用於光之不同波長之外部光源的反射率。藉由調適覆蓋層之厚度，使得其改之外部光源的反射率。藉由調適覆蓋層之厚度，使得其改良光之不同波長的裝置效能。由於針對光的不同色彩(例如，紅、綠及藍)，覆蓋層之厚度較佳大體上相同，故可能以一容易的方法製造包括發出不同色彩的光之OLED之顯示器。
此外，若使用具有針對不同色彩之不同厚度的電子及/或電洞傳輸層，則亦可調適覆蓋層之厚度以補償在產生OLED陣列之平滑表面的電子及/或電洞傳輸層的厚度的差。此調適可藉由選擇具有針對不同波長之適當的折射率之材料來達成，使得可達成OLED之平滑或平坦表面。意即，選擇針對不同色彩之覆蓋層之材料及/或材料的折射率，使得在針對不同色彩之光程的差與針對不同色彩之電子及/或電洞傳輸層之厚度的差相同。光程使得OLED且較佳為整個OLED(意即，整個OLED堆疊)之若干色彩的反射率減小且發光體強度(意即，發光強度)增大。
在另一實施例中，覆蓋層包括複數個覆蓋子層。較佳，每一覆蓋子層之折射率係不同的。個別覆蓋子層之折射率可關於每一個別覆蓋子層與第一電極之距離單調地增大或減小。子層之折射率之單調的增大或單調的減小以描述性方法提供遍及覆蓋層之厚度之覆蓋層的折射率上之梯度。
根據一實施例，覆蓋層包括具有異常色散之材料。藉由使用用於覆蓋層之具有異常色散之材料，儘管發出不同色彩的光之OLED之覆蓋層具有相同厚度，但可能達成經調適用於光之不同波長的覆蓋層。歸因於具有異常色散之材料具有隨著光之波長增加而增加的折射率之事實，此係可能的。因此，光程(其對於覆蓋層之使用至關緊要)隨著波長之增加而增加。隨著波長之折射率之增大及光程之增加可彼此相匹配。因此可達成覆蓋層之厚度對於所有覆蓋層相同，與由相應OLED(例如，發出紅、綠或藍光之OLED)發出的光的色彩無關。
覆蓋層之材料可為PbSe及/或PbS及/或ZnSe及/或ZnS及/或PbTe。所有此等材料為在涉及(即)基本上自約400 nm至700 nm之可見光間隔之波長間隔共用OLED之全部或部分中呈現異常色散的材料。用於覆蓋層之適當的材料具有在1.6與4之間(較佳在2與3之間)的折射率。覆蓋層之材料之色散最佳在對於400 nm之波長的光之折射率為約2.3且對於700 nm之波長的光之折射率為約2.7之範圍內。然而，具有較低折射率(如1.6至2.2)或較高折射率(如2.8至4)之材料與沒有覆蓋層之OLED相比已提供一改良。因此，藉由此等材料，可以容易的方法使用關於覆蓋層之外表面之反射率的減少及關於覆蓋層之透射率的增加的覆蓋層達成改良。
在另一實施例中，覆蓋層包括鐵電材料及/或液晶材料。鐵電材料及液晶材料呈現控制該等材料之折射率之可能性。因此，可控制折射率且可結合該折射率控制光程。因此，可能調諧折射率並計算覆蓋層之厚度，該覆蓋層用於減少第一電極(例如，陽極)及第二電極(例如，陰極)材料之一選定組之外部光的反射率，而所產生的光穿過覆蓋層之外耦合增加。可控制鐵電材料及液晶材料，以充當具有異常色散之材料，詳言之充當具有可控制的色散之材料。
覆蓋層可配置於第三電極與第四電極之間。藉由將包括鐵電材料或液晶材料之覆蓋層配置於兩個電極之間，提供了用於控制覆蓋層之折射率的有效方法。此等材料根據曝露其之電場之長度改變其折射率。因此，藉由在第三與第四電極之間配置覆蓋層且改變由此等電極提供之電場，可個別地設定針對每一色彩之折射率，從而模擬覆蓋層之異常色散。舉例而言，液晶材料MBBA(p－甲氧基－亞苯甲基－p'－丁基苯胺)及BMAOB(p－丁基－p'－甲氧基－偶氮氧基苯)分別自1.5至1.8及1.6至2.0改變其折射率。在液晶材料作為覆蓋層之情況下，第三電極較佳以(例如)使用類鑽碳之方法處理，使得液晶材料對準配置了液晶材料之層的方位。根據本發明，第一電極或第二電極亦可用作第三電極。
概括而言，根據本發明之一態樣，發光強度且詳言之頂部發光有機發光裝置(例如，有機發光二極體或當電流流過裝置時發光之任一裝置)之對比率藉由提供形成於OLED之一個電極層上的介電覆蓋層而增大。可選擇呈現此特徵之適當的材料，用於提供此有利功能。以更佳的方法，可選擇一材料，其亮度隨著在覆蓋層厚度之預定範圍中(較佳為0與50 nm之間)之覆蓋層厚度的增加而增加。以更佳的方法，可選擇一材料，其反射率隨著在預定厚度範圍且更佳在可用於亮度增大之相同厚度範圍中之覆蓋層厚度的增加而減少。在最佳實施例中，可為該覆蓋層選擇一厚度，在此厚度處，亮度展示至少一局部最大值且反射率展示或相對接近至少一局部最小值。此處，相對接近可理解為在與下一最小值相距10 nm，甚至較佳小於與該最小值相距5 nm的距離的範圍內。視穿過哪一電極由OLED發出光之選擇而定，介電覆蓋層可形成於OLED之陽極抑或陰極上。覆蓋層之厚度可經調適以將外部光之反射及所產生的光穿過覆蓋層之外耦合改良至在實體可能範圍內的所要值。詳言之，可以此方法判定該厚度：對於由OLED發出的光之不同波長而言，厚度係相等的。
詳言之，藉由調適覆蓋層之表面之反射率，外部光源之入射光之反射減少了，藉此改良OLED之對比率。此可藉由將覆蓋層之厚度調適至使得破壞性干擾發生於自一分界面(例如，OLED之覆蓋層之外表面)反射之入射光線與自另一分界面(例如，自第一有機層與第一電極層(例如OLED之陽極)之間的分界面)反射的另一入射光線之間的厚度達成。
較佳者，覆蓋層由呈現異常色散之介電材料製成，使得穿過覆蓋層之光程隨著穿過的光之波長的增加而增加。而習知介電材料展示正常色散，一些介電材料(例如，PbTe、PbSe、一些玻璃或液體、或PbS或ZnS或ZnSe或其組合之狹窄帶隙半導體)展示異常色散，因此將此等材料評定為適於選擇用於覆蓋層之材料。藉由異常色散材料，光程隨著在覆蓋層之給定厚度處之波長的增加而增加，而展示正常色散之習知介電材料呈現隨著波長增加之光程的減小。
覆蓋層之材料之折射率對於400 nm之波長較佳為約2.3且對於700 nm之波長較佳為約2.7。然而，具有在1.6與2.2之間的較低折射率或超過2.7之較高折射率的材料與沒有覆蓋層之OLED相比已提供一改良。因此，藉由使用展示覆蓋層之異常色散之介電材料，提供一容易的方法以允許使用配置於發出不同色彩的光之OLED的陰極上的覆蓋層的相同厚度。此導致具有不同OLED(意即，發出不同色彩的光之OLED)之陣列之較少圖案化努力的簡化的製造方法的優點。
或者或另外，覆蓋層可包括具有可由外部電場設定之折射率的鐵電材料或液晶材料。因此，若包括此等材料之覆蓋層夾於兩個電極之間，則可個別地設定針對每一色彩(意即，發出一種色彩的光之每一OLED)之折射率。
本發明描述製造具有針對所有色彩之相同覆蓋層厚度之裝置且甚至提供具有電可調諧的光學特徵之OLED的方法。本發明之進一步益處為，可調諧覆蓋層使得除了改良的光輸出之外，獲得減小的反射率以達成較高對比率。
此外，除了調諧覆蓋層之厚度之外，例如，可藉由減小反射率且同時增加該等層之外耦合，意即，增加OLED之光輸出來調諧OLED之所有層之厚度以最優化OLED。亦可將外耦合效率特製至一視角，意即，OLED為使用者俯視之角度。藉由厚度之調諧之反射率的減小可藉由使用在光線之間的破壞性干擾的效應達成，該等光線在OLED之不同層之間的不同邊界處反射。藉由選擇具有預定折射率及吸收係數之電極金屬，可精密的調諧該干擾。對於破壞性干擾而言，使用了在帶來λ/2(意即，波長之一半或一半波長之奇數倍)之干擾的光線之間的相對相移。若振幅之總數相匹配，則發生完全消滅。
OLED之陽極及/或陰極及/或有機層可由單一層或由所謂的堆疊之多層結構形成。此外，反射層可形成於OLED之一側，以增加OLED之效率。反射層可包括金屬材料或介電材料。
圖3a至圖3c展示包括有機發光裝置(OLED)之三個像素之一陣列的示意圖。在本發明之一實施例中，有機發光裝置為有機發光二極體。陣列300之每一OLED包括一基板309。在所展示之實施例中，基板309為玻璃基板，氧化銦錫(ITO)層301形成於其上。在玻璃基板309之下方(意即，與ITO層301相對)形成鏡面層310。ITO層301用作有機發光二極體之第一電極(例如，陽極)且連接至一電源(圖3中未圖示)。形成鏡面層310以增加OLED之效率。此鏡面層310可(例如)藉由銀層或介電材料形成。
或者，陽極301可藉由鋁層形成。在此情況下，鏡面層310可藉由處理陽極301之鋁層，使得陽極301之鋁層具有一反射率且充當其自身的鏡面層來形成。若鏡面層310由介電反射材料形成，則鏡面層310不用作電極，使得獨立電極層在介電鏡面層310之情況下經配置。
OLED之活性部分(意即，OLED之有機部分)可形成於ITO層301上。在圖3中所示之OLED中，活性部分包括兩個子層。第一子層302形成為電洞傳輸層302。電洞傳輸層302可由α－萘基苯基聯苯二胺(NPB)或先前技術中已知之另一等效材料製成。第二子層303形成為電子傳輸層且可由三(8－氧基喹啉鋁)(Alq3 )製成。或者，活性部分可包括由(例如)Alq3 製成之單一發光層。第一子層302以及第二子層303之每一者的較佳厚度為約60 nm。OLED之有機部分可由展示電致發光之有機材料(例如，如聚(對伸苯基伸乙烯基)(PPV)之聚合物)製成。
包括複數個子層302、303之活性部分可用於增加OLED之效率。在活性部分之兩個子層302、303之間的分界面可充當減少或防礙流過用於至少一個電荷載流子類型(電子或電洞)之OLED的障壁。因此，該至少一個電荷載流子類型積聚於分界面且因此電子及電洞之重組機率增大，導致OLED之較高效率的產生。
所謂堆疊之多層結構形成於活性部分上。多層結構用作第二電極，例如，OLED之陰極。因此，圖3a至圖3c中所示之示意性OLED包括一多層陰極結構，意即，包括複數個層之陰極。多層陰極結構之第一層305為氟化鋰(LiF)層305。LiF層305之較佳厚度為約0.3 nm。多層陰極結構之第一層305形成於活性部分302、303上。多層陰極結構之第二層306形成於第一層305上。第二層306由鋁(Al)製成且具有在0.1 nm與0.6 nm之間的較佳厚度。在圖3a至圖3c中所示之實施例中，多層陰極結構亦包括第三層307。第三層307由銀製成且具有約20 nm之較佳厚度。銀層307之目標為減少陰極之阻抗。
陰極不限於多層陰極結構但亦可由單一層形成。包括鋁或鈣或鎂或鎂銀合金之材料可用於此單一層陰極。通常，若鈣或鎂層之厚度與鋁層之厚度相等，則具有鈣或鎂陰極之OLED提供在光之可見光譜中(例如，在約550 nm之波長處)之一亮度，即，比由具有由鋁製成之陰極之OLED提供的亮度高出約30%。
覆蓋層308形成於陰極堆疊上，意即，形成於圖3中之陰極堆疊之第三層307上。在此實例中之覆蓋層308由在可見光之範圍內(意即，波長在400 nm與700 nm之間的光)展示異常色散之介電材料製成。異常色散為色散之類型，其中折射率n隨著角頻率ω的減少而減少，意即，折射率n隨著波長λ增加而增加。用於覆蓋層308之適當的材料為鉛硒(PbSe)或鉛硫(PbS)或鋅硒(ZnSe)或鋅硫(ZnS)或鉛碲(PbTe)。展示異常色散之材料之使用提供為發出不同色彩的OLED使用相同厚度的覆蓋層308之可能性。
覆蓋層308經選擇以具有外部光之反射減少，而同時由OLED產生的光穿過覆蓋層308的外耦合增加之效應。此為材料及厚度之選擇的問題，如本文所進行之更詳細的描述。
儘管在圖3a至圖3c中，針對不同色彩，電洞傳輸層302及電子傳輸層303展示為具有相同厚度，但針對不同色彩，電子及/或電洞傳輸層303、302可具有不同厚度。在此情況下，覆蓋層308之厚度亦可經調適，以補償電子及/或電洞傳輸層302、303之厚度中的此等差異，產生平滑或平坦表面。此調適可藉由選擇具有針對不同波長之適當的折射率的材料達成。即，選擇針對不同色彩之覆蓋層308之材料及/或材料的折射率，使得針對不同色彩之光程之差與針對不同色彩之電子及/或電洞傳輸層之厚度之差相同。選擇光程，使得整個OLED(意即，整個OLED堆疊)之反射率減小且發光強度增大。
圖4展示根據本發明之另一實施例之OLED 400的示意圖。在圖4之實施例中，OLED 400包括鏡面層401，鏡面層401包括銀。使用鏡面層401以增大由反射光返回之OLED之光輸出。由氧化銦錫製成之電極層402形成於鏡面層401上。ITO層402用作第一電極(例如，OLED 400之陽極)且連接至電源(圖4中未圖示)。或者，陽極402可由鋁形成且若陽極402之鋁經處理使得陽極402具有一反射率，則可省略鏡面層401。
OLED之活性部分403(意即，有機部分)形成於陽極402上。在圖4中示意性展示之OLED中，充當OLED之發光層之活性部分可由Alq3 製成。發光層403之較佳厚度為約120 nm。或者，活性部分403可形成為包括複數個子層之多層，以增加OLED之效率，如結合圖3之描述。
第二電極層404形成於活性部分403上。第二電極層404用作第二電極404，意即OLED之陰極。在圖4所示之示意性OLED中，陰極404由鋁製成。或者，陰極404可形成為多層陰極結構，如結合圖3之描述。
第三電極405形成於陰極404上。使用第三電極405以控制由鐵電材料或液晶材料製成且形成於第三電極405上之覆蓋層406的折射率。
第四電極407形成於覆蓋層406上。第三電極405及第四電極407用於控制覆蓋層406之折射率。
如已提及，鐵電材料以及液晶材料展示控制其折射率之可能性。因此，可控制折射率且結合折射率可控制由此等材料形成之覆蓋層406之光程。因此，可能調諧折射率並計算覆蓋層406之厚度，使得整個OLED堆疊之反射率減小以及穿過覆蓋層406之外耦合增加。可以一描述方式而言，可控制鐵電材料及液晶材料以充當具有異常色散之材料，尤其充當具有可控制色散之材料。
藉由在第三電極405與第四電極407之間配置包括鐵電材料或液晶材料之覆蓋層406，提供了用於控制覆蓋層406之折射率的有效方法。此等材料根據現有電場之強度改變其折射率。因此，藉由在第三電極405與第四電極407之間配置覆蓋層406且改變由此等電極405、407提供之電場，可個別地設定針對每一色彩之折射率，從而模擬覆蓋層406之異常色散。或者，亦可將OLED之第二電極404用作第三電極405。在液晶材料作為覆蓋層406之情況下，第三電極405較佳以一(例如)使用類鑽碳膜之方法處理，使得液晶材料對準。
在圖5中，展示了模擬之結果。執行該等模擬以展示可同時改良反射率及亮度之本發明之態樣的可行性。在圖5中，關於白光之反射率及紅、綠及藍光之發出的光的亮度之模擬結果顯現。此外，模擬基於OLED執行，該OLED包括一玻璃基板309；一第一電極層301，例如，由鋁製成的厚度為70 nm之陽極層、由氟化碳(CFx )製成的厚度為5 nm之子層；一第一子層302，其充當由NPB製成的厚度在40 nm與80 nm之間的電洞傳輸層、厚度為10 nm之發光層；一電子傳輸層303，其由Alq3 製成且厚度為40 nm至70 nm及一第二電極305－307，例如由鋁製成的厚度為10 nm之陰極。由ZnSe製成之覆蓋層308形成於陰極305－307上。在該模擬中，覆蓋層308之厚度在30 nm與70 nm之間變化，以5 nm為一級。此外，研究在380 nm與780 nm之間的光之波長的反射率及亮度，其中波長以20 nm為一級變化。
圖5a展示顯現綠光之外耦合亮度(outcoupled luminance)及白光之反射率對覆蓋層308之厚度(Alq3 ：65 nm、NPB：55 nm)的圖式。厚度在0 nm與70 nm之間變化。反射率展示在厚度為約45 nm之覆蓋層處自65%至30%的減少且隨後在厚度為約70 nm之覆蓋層處至50%的增加。同時，外耦合亮度自針對厚度為0 nm之覆蓋層308之相對值0.15增加至針對厚度為45 nm之相同覆蓋層308的最大值0.33，其中反射率具有其自身最小值。
圖5b展示顯現藍光之反射率及外耦合亮度對覆蓋層308之厚度的圖式。厚度在0 nm與70 nm之間變化(Alq3 ：55 nm、NPB：50 nm)。藍光之亮度展示自針對0 nm覆蓋之0.15至針對厚度為35 nm之相應覆蓋層的最大值0.28之增加且隨後在厚度為70 nm之覆蓋層處至0.16之略微減小。相應反射率展示相反行為，其中在35 nm處具有最小值15%。
圖5c展示顯現紅光之亮度及反射率對覆蓋層308之厚度的圖式。厚度在0 nm與70 nm之間變化(Alq3 ：70 nm、NPB：55 nm)。紅光之亮度展示自對應於厚度為0 nm之覆蓋層之0.09至在厚度為約5 nm之覆蓋層處的最大值0.19的增加且隨後在厚度為70 nm之覆蓋層處至0.13之減小。反射率亦具有在45 nm覆蓋處之最小值19%。
由圖5a、圖5b及圖5c可見，可能在覆蓋層之大體上相同厚度處達成綠、紅及藍光之亮度的最大值以及白光之反射率的最小值。覆蓋層308之相應厚度在35 nm與45 nm之間變化。因此，可調整覆蓋層308之預定厚度，使得外部光源之反射率減少，而所產生的光穿過覆蓋層308之外耦合的亮度增大。
概括而言，本文描述製造具有針對所有色彩之大體上僅一個覆蓋層厚度之改良的顯示器且甚至提供具有電可調諧的光學特徵之OLED的方法。本發明之進一步益處為，可調諧覆蓋層308使得除了改良的光輸出之外，獲得減少的反射率以達成較高對比率。
此外，除了調諧覆蓋層308之厚度之外，例如藉由減少反射率且同時增加該等層之透射率，意即增加OLED之光輸出，可調諧OLED之所有層之厚度以改良OLED。厚度之調諧可藉由使用在光線之間的破壞性干擾的效應達成，該等光線在OLED之不同層之間的不同分界面處反射。對於破壞性干擾而言，使用了在帶來λ/2之干擾(意即，波長之一半)的光線之間的相對相移。
儘管已詳細描述了本發明及其優點，但應瞭解，可在不偏離如附加申請專利範圍所界定之本發明之精神及範疇的情況下對本文進行各種改變、替代及變更。
100．．．有機LED
101．．．基板
102．．．陽極層
103．．．有機層/電致發光材料層/發光層
104．．．陰極層
105．．．電源
200．．．有機LED
201．．．ITO層/ITO基板
202．．．NPB層/電洞傳輸層
203．．．Alq3 層
204．．．陰極
205．．．LiF層
206．．．Al層
207．．．銀層
208．．．透明介電層/折射介電層/折射層
209．．．反射銀鏡
300．．．陣列
301．．．ITO層/第一電極/陽極
302．．．第一子層/電洞傳輸層
303．．．電子傳輸層
305．．．LiF層/第一層/第二電極/陰極
306．．．鋁層/第二層/第二電極/陰極
307．．．銀層/第三層/第二電極/陰極
308．．．覆蓋層
309．．．基板
310．．．鏡面層
400．．．OLED
401．．．鏡面層
402．．．ITO層/陽極/電極層
403．．．活性部分/發光層
404．．．第二電極/陰極
405．．．第三電極
406．．．覆蓋層
407．．．第四電極
圖1展示根據先前技術之共同有機發光二極體之示意圖；圖2a、2b、2c展示包括根據先前技術之有機發光二極體之發出不同波長的光的三個子像素的示意圖；圖3a、3b、3c展示包括根據本發明之一實施例之有機發光裝置的一陣列的示意圖；圖4展示根據本發明之另一實施例之有機發光裝置的示意圖；及圖5a、5b、5c展示關於一根據本發明之OLED之模擬的結果。
300．．．陣列
301．．．ITO層/第一電極/陽極
302．．．第一子層/電洞傳輸層
303．．．電子傳輸層
305．．．LiF層/第一層/第二電極/陰極
306．．．鋁層/第二層/第二電極/陰極
307．．．銀層/第三層/第二電極/陰極
308．．．覆蓋層
309．．．基板
310．．．鏡面層

Claims (5)

  1. 一種有機發光裝置，其包括：一第一電極；一第二電極；至少一有機材料層，其配置於該第一電極與該第二電極之間；及一介電覆蓋層，其在該第二電極上，該介電覆蓋層包括複數個覆蓋子層，每一覆蓋子層具有一不同折射率，其中該等覆蓋子層之該等折射率就每一個別覆蓋子層與該第一電極之一距離而言單調地增大或減小，且其中該介電覆蓋層包括PbSe、PbS、ZnSe、ZnS或PbTe。
  2. 如請求項1之有機發光裝置，其中該介電覆蓋層包括一異常色散之材料。
  3. 如請求項1之有機發光裝置，其中該第一電極包括氧化銦錫。
  4. 如請求項1之有機發光裝置，其中該第二電極包括一LiF層、Al層、Li2 O層、CsF層、苯甲酸鋰層、丙酮酸鋰層、鈣層、鎂層、鈦層或銀層。
  5. 如請求項1之有機發光裝置，其中該介電覆蓋層具有在35奈米(nm)至45 nm範圍內之一第一厚度，且其中該有機發光裝置係構造以發出具有在400 nm至700 nm之間之一第一波長之光的亮度的一最大值且在該介電覆蓋層之該第一厚度處反射具有在該有機發光裝置上入射之一第二波長之光的一最小值。
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