有機電致發光顯示裝置及其製造方法

2023-06-17 12:23:11

專利名稱：有機電致發光顯示裝置及其製造方法
相關申請的參照本申請要求享受2004年6月26日在韓國知識產權局提交的申請號為10-2004-0048659的韓國專利申請的優先權，該申請在此引入其全部內容作為參考。
背景技術：
發明領域本發明涉及一種有機電致發光(EL)顯示裝置及其製造方法。更特別地，本發明涉及一種光耦合效率提高了的有機EL顯示裝置。
背景描述通常，有機EL顯示裝置是自光顯示器，它通過電激發螢光或磷光有機化合物而發光，它可以是薄的，低電壓驅動的，並且具有寬的視角和快的響應速度。因此，EL顯示裝置可以解決發現存在於液晶顯示器中的問題。因此，它作為下一代顯示裝置而引起了關注。
堆疊類型的有機EL顯示裝置已經得到了發展並且商業上作為一種發射綠光的顯示器其壽命得到提高。已經發展了具有多種分子結構的新穎有機材料，而且對自光彩色顯示裝置的研究正在繼續。
通常，通過在玻璃或透明絕緣基片上的電極層之間形成具有預置模式的有機層來製造有機EL顯示裝置。可以用作有機層材料的例子包括銅酞菁(CuPc)、N，N』-二(萘-1-基)-N，N』-二苯基-聯苯胺(NPB)、三-8-羥基喹啉合鋁，和其它類似的材料。
有機EL顯示裝置基於以下原理來形成圖像。當正電壓和負電壓施加在電極上時，從施加了正電壓的電極噴射出的空穴，可以通過空穴傳輸層而遷移到發光層，並且電子可以通過電子傳輸層從施加了負電壓的電極而遷移到發光層。電子和空穴在發光層內再結合，因此產生激發子。當激發子由激發態轉變為基態時，由此來激發發光層的螢光分子而發射光並形成圖像。
按上述方式運轉的有機EL顯示裝置具有內光效率和外光效率。內光效率取決於有機螢光材料的光電變換效率。可被稱為光耦合效率的外光效率取決於顯示器各層的折射率。有機EL顯示裝置可以比其它顯示裝置，如陰極射線管(CRT)、等離子體顯示板(PDP)和場致發射顯示器(FED)具有較低的外光效率。因此，需要根據顯示器的各種性能例如亮度和壽命來改進這種EL顯示裝置。


圖1所示的有機EL顯示裝置中，如Lu等人在APL 78(13)，1927頁，2001中所教導，根據入射角而定，在銦錫氧化物(ITO)層和玻璃之間的界面以及在玻璃和空氣之間的界面，由有機層產生的光可以進行內部全反射。在常規的有機EL顯示裝置中，光耦合效率通常是約23％或更少，而其餘的光由於不能從裝置溢出而不能被看見。
在這點上，已經提出了很多提高有機EL顯示裝置的光耦合效率的方法。最近已經研究並報導了許多與使用衍射光柵有關的方法。
日本專利公開號11-283751公開了一種有機EL顯示裝置，在陰極和陽極之間具有一個或多個有機層的有機EL元件的一個部件中，該裝置包括一個衍射光柵或波帶片。
由於在基片或在精細的電極圖案層的表面上必將產生不規則性，或者必須設置衍射光柵，所以這種有機EL顯示裝置的製造很複雜，因此這使得難以獲得高效的生產率。另外，不規則性有機層的形成使得該層更粗糙，這可以損害有機EL顯示裝置的耐久性和可靠性。
韓國專利公開號2003-0070985公開了一種有機EL顯示裝置，該裝置包括光損失防止層，該層在相對大的折射率層之間具有折射率不同的區域，在層之間包括第一電極層、有機層和第二電極層。根據圖2，該有機EL顯示裝置在基片上形成衍射光柵，並且基片上入射光以比向外傳播的內部全反射臨界角較小的角度來進行折射。
然而，常規有機EL顯示器的外部光耦合效率大部分取決於衍射光柵層之間折射率的差別。也就是，折射率的差別越大，光耦合效率越高。通常，具有低折射率即基本上為1的材料，易於吸收溼氣，這使得在製造過程中很難使用這種材料。
發明概述本發明提供了一種有機EL顯示裝置及其製造方法，其可以很容易地進行製造並且具有提高了的光耦合效率。
本發明的其它特點將在下面的說明中進行闡述，並且部分地可從說明書中明顯地看出，或可以通過實施本發明而被理解。
本發明公開了一種有機EL顯示裝置，其包括背面基片，和形成於背面基片表面上的有機EL部分並且包括第一電極、有機層和第二電極。將納米孔層和高折射層插入到背面基片和第一電極之間。
本發明還公開了一種製造有機EL顯示裝置的方法，其包括將光致抗蝕劑組合物塗在背面基片上，將光致抗蝕劑組合物暴露和展開來形成納米光柵層，將高折射層覆在納米光柵層上，以及形成納米孔層。
本發明還公開了一種有機EL顯示裝置，其包括基片，基片上的納米孔層，以及納米孔層上的高折射層。納米孔層和高折射層插入到基片和發光層之間。
可以理解，上述概括說明和下面詳細說明均是示範性和解釋性的，並且是為了對所要求的本發明作進一步的解釋。
附圖簡介所附的附圖是為了對發明作進一步理解，並且結合構成本說明書的一部分，用來圖解本發明的實施方案而且和描述部分一起解釋本發明的原理。
圖1用示意圖顯示了常規有機EL顯示裝置中光耦合效率的降低。
圖2是顯示具有衍射光柵的常規有機EL顯示裝置的示意圖。
圖3是根據本發明示例性實施方案的有機EL顯示裝置的示意性橫截面視圖。
圖4是顯示根據本發明具體實施方案的有機EL顯示裝置製造過程的示意圖。
圖5是顯示取決於衍射光柵層之間折射率差別的光耦合效率的圖表。
具體實施方案的詳述現根據具體實施方案對本發明作更詳細的說明，但是應該理解本發明並不限於此。
圖3顯示了根據本發明的示範性有機EL顯示裝置。
根據圖3，根據本發明的有機EL顯示裝置包括在玻璃製成的背面基片35上依次層疊的第一電極32、有機層31和第二電極30，以及納米孔層34和高折射層33，納米孔層34和高折射層33作為衍射光柵層可以被插入到背面基片35和第一電極32之間。由於衍射光柵層之間折射率的較大差別可以提高光耦合效率，因此根據本發明的有機EL顯示裝置使用了高折射層和具有折射率為1.0的納米孔層作為衍射光柵層，從而解決了現有技術中由於低折射率材料吸溼性的問題從而顯著地增加了光耦合效率。
在根據本發明的有機EL顯示裝置中，基於以下原理來增加光耦合效率。
也就是，在圖3所示的有機EL顯示裝置中，當將預置電壓施加在第一電極32或第二電極30上時，從作為正電極的第一電極32噴射出的空穴可以通過有機層31內的空穴傳輸層(沒有顯示在圖中)向發光層(沒有顯示在圖中)遷移，而電子可以從第二電極30通過有機層31內的電子傳輸層(沒有顯示在圖中)向發光層(沒有顯示在圖中)遷移。電子和空穴在發光層進行再結合而產生激發子，當該激發子由激發態轉變為基態時，通過發光層內的磷光性分子而發光。這裡，所發射的光通過透明的第一電極32和基片35向外傳播。在基片35和第一電極32之間形成納米孔層34和高折射層33可以防止由於界面反射而產生的光損失。
換言之，當有機層31或第一電極32的折射率比形成背面基片35的玻璃的折射率高時，光可以在背面基片35與有機層31或第一電極32之間的界面上被反射。然而，由於在第一電極32之間和背面基片35之間形成了具有不同折射率的納米孔層34和高折射層33，納米孔層34和高折射層33之間折射率的不同使得光發生散射，從而防止了界面反射。特別地，納米孔層34和高折射層33散射從發光層入射的光的角度比臨界角大，因此將入射角減少到小於臨界角，就可以使光的界面反射明顯減少。
另外，具有不同折射率的兩種材料的層(即納米孔層34和高折射層33)為層疊結構，所以用兩層之間的平均折射率對摺射率進行調整以便增加內部全反射角。因此，抗反射作用可以顯著地提高光耦合效率。
納米孔層34可以為約1000nm或更薄。如果它的厚度超過1000nm，光耦合效率的增加可能不會那麼高。
另外，高折射層33可以為約2000nm或更薄。如果它的厚度超過2000nm，光耦合效率和可操作性都會很差。
為了使光耦合效率最大化，高折射層33的折射率可以為1.6或更大，以使高折射層33和納米孔層34之間的折射率差值至少為0.6。如果高折射層33和納米孔層34之間的折射率差值小於0.6，在這兩層之間界面的散射率會降低，這增加了來自有機層的入射光的反射，從而導致不希望地光耦合效率的降低。在這一點上，可以用選自SOG(旋塗玻璃(Spin-On-Glass))、TiO2和Ta2O5的材料作為高折射層33。
納米孔層34可以包括以約200nm到約1000nm間隔規則排列的納米孔光柵。納米孔光柵的寬度可以在約10％到約90％間隔範圍之內，該範圍為約20nm到約900nm。如果納米孔光柵以比間隔短(如200nm或更小)或大於1000nm的循環周期來排列，該納米孔光柵就不可以被光感覺，因此就不能提高光耦合效率。另外，如果納米孔光柵太窄或太寬，光耦合效率就會明顯降低。
可以通過本領域通常已知的方法製造包括第一電極32、有機層31和第二電極30的有機EL部分。
第一電極32可以由ITO製成，該第一電極32可以為在透明基片上形成的正電極(正極)，並且它可以包括很多彼此平行排列的帶條紋電極。
有機層31可以包括依次層疊在第一電極32表面上的空穴發射層、空穴傳輸層、發光層和電子發射層。有機層31可以由低分子量有機化合物製成，如8-羥基喹啉合鋁(Alq3)或有機聚合物如聚(對亞苯基亞乙烯基)或聚(2-甲氧基-5-(2』-乙基己氧基)-1，4-亞苯基亞乙烯基)。
第二電極30可以由導電金屬製成，並且它可以包括多個與第一電極32垂直的帶條紋電極。
根據本發明具體實施方案的有機EL顯示裝置可以是前端發射型、後端發射型或前端和後端發射型。另外，無源矩陣(PM)驅動方法和有源矩陣(AM)驅動方法都可以作為有機EL裝置的驅動方法。
本發明的另一個具體實施方案提供了一種製造有機EL顯示裝置的方法，其包括將光致抗蝕劑組合物塗在背面基片上，將光致抗蝕劑組合物暴露和展開來在背面基片上形成納米光柵層，將高折射層覆在納米光柵層上，並且將納米光柵層加熱或溼蝕來形成納米孔層並將第一電極、有機層和第二電極依次層疊在高折射層上。
圖4是顯示根據本發明有機EL顯示裝置製造過程的示意圖。根據圖4，可以通過旋塗將光致抗蝕劑組合物塗在基片上，然後暴露並且在基片上展開來形成納米光柵層。
通常使用的組合物可以用作光致抗蝕劑組合物，如可以熱分解的光敏性聚碳酸酯樹脂。感光性聚碳酸酯可以在約200℃到約500℃的溫度下進行約30分鐘到約3個小時的熱分解。
然後可以將高折射層33覆在納米光柵層上。如上所述，可以用選自SOG、TiO2和Ta2O5的材料作為高折射層。然後，可以將納米光柵層通過加熱或溼蝕來除去，從而形成納米孔層。加熱可以在400℃或更高溫度下進行，優選溫度為400℃到600℃。
在形成納米孔層之後，將第一電極、有機層和第二電極依次層疊在高折射層上來形成密封層，接著將背面基片粘附在前面基片上，從而製成有機EL顯示裝置。
實施方案取決於衍射光柵層之間折射率差別的光耦合效率。
在說明性實施方案中，用有限差時域(FDTD)模擬來計算和比較光耦合效率，該光耦合效率取決於衍射光柵層之間折射率的差別。
用以下公式計算光耦合效率光耦合效率(X)＝1/2(N出/N入)2其中N是每層的折射率。
折射率分別為1.1、1.2、1.3和1.4的材料層的光耦合效率用上述公式來計算並將其與根據本發明的折射率為1.0的納米孔層的光耦合效率進行比較。圖5顯示了該結果。
根據圖5，隨著納米孔層的折射率減少，光耦合效率急劇增加。還可以理解，與使用其它任何具有低折射率的材料層相比，使用根據本發明實施方案的納米孔層可以使光耦合效率最大化。例如，如圖5所示，根據本發明納米孔層的光耦合效率可以是折射率為1.2的材料製成的納米光柵層的光耦合效率的約2倍。
根據本發明的有機EL顯示裝置及其製造方法，可以通過使衍射光柵層之間折射率差別的最大化來提高光耦合效率，並且該製造方法可以很容易完成。
很明顯，在不偏離本發明的實質和範圍的前提下本領域技術人員可以對本發明進行各種更改和變化。因此本發明包括對本發明進行的各種更改和變化，只要它們包括在所附權利要求及其等價物的範圍內。
權利要求
1.一種有機電致發光(EL)顯示裝置，其包括基片；形成於基片表面上的有機EL部分並且包括第一電極、有機層和第二電極；納米孔層；和高折射層，其中納米孔層和高折射層被插入到基片和第一電極之間。
2.根據權利要求1的有機EL顯示裝置，其中納米孔層為約1000nm或更薄。
3.根據權利要求1的有機EL顯示裝置，其中高折射層為約2000nm或更薄。
4.根據權利要求1的有機EL顯示裝置，其中高折射層的折射率為1.6或更大。
5.根據權利要求1的有機EL顯示裝置，其中納米孔層具有以約200nm到約1000nm間隔排列的納米孔光柵。
6.根據權利要求5的有機EL顯示裝置，其中納米孔光柵的寬度為約20nm到約900nm。
7.根據權利要求1的有機EL顯示裝置，其中高折射層是用選自旋塗玻璃、TiO2和Ta2O5的材料製成。
8.根據權利要求1的有機EL顯示裝置，其中第一電極是銦錫氧化物(ITO)電極。
9.一種製造有機電致發光(EL)顯示裝置的方法，其包括將光致抗蝕劑組合物塗在基片上；將光致抗蝕劑組合物暴露和展開顯影來形成納米光柵層；將高折射層塗覆在納米光柵層上和形成納米孔層。
10.根據權利要求9的方法，其中通過在納米光柵層上進行加熱或溼蝕加工來形成納米孔層。
11.根據權利要求9的方法，其中光致抗蝕劑組合物是光敏性聚碳酸酯樹脂。
12.根據權利要求10的方法，其中加熱是在約400℃到約600℃的溫度下進行。
13.根據權利要求9的方法，其還包括將第一電極、有機層和第二電極依次層疊在高折射層上。
14.一種有機電致發光(EL)顯示裝置，其包括基片；在基片上的納米孔層；和在納米孔層上的高折射層，其中納米孔層和高折射層被插入到基片和發光層之間。
15.根據權利要求14的有機EL顯示裝置，其中納米孔層為約1000nm或更薄。
16.根據權利要求14的有機EL顯示裝置，其中高折射層為約2000nm或更薄。
全文摘要
一種有機EL顯示裝置及其製造方法，包括背面基片和形成於背面基片表面上的有機EL部分。有機EL部分包括依次層疊的第一電極、有機層和第二電極，並且納米孔層和高折射層被插入到背面基片和第一電極之間。
文檔編號H05B33/02GK1728909SQ20051009807
公開日2006年2月1日 申請日期2005年6月24日 優先權日2004年6月26日
發明者李濬九, 金潤昶, 宋英宇, 曹尚煥, 安智薰, 吳宗錫, 李昭玲 申請人:三星Sdi株式會社