TWI292678B

TWI292678B - Top-emittierendes, elektrolumineszierendes bauelement mit zumindest einer organischen schicht

Info

Publication number: TWI292678B
Application number: TW094123978A
Authority: TW
Inventors: Birnstock Jan; Vehse Martin; Romainczyk Tilmann
Original assignee: Novaled Ag
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2008-01-11
Also published as: US8022619B2; JP2008507809A; WO2006010355A3; KR101081710B1; JP5043658B2; WO2006010355B1; TW200607388A; CN101019250A; EP1771895A2; DE102004035965A1; US20080048557A1; EP1771895B1; WO2006010355A2; DE102004035965B4; KR20070044454A

Description

1292678 九、發明說明：發明所屬之技術領域發光具有申請專利範圍第1項之特徵的頂部 mm牛’以及一種按照申請專利範圍第20項之式製心種71部發光f激發級件的方法。先前技術，對於此夠快速將數據以可視方式顯示且體積更小、更不佔办pq、舌3击土一抑間重1更輕、以及成本更低的發光而且這種顯示器不僅造價很低，同時還具祕《相對較低的優點。由於有機發光二極體(qLed)的具有工作電壓較低、能源使服輪高、以及_婦造成可赠射出任何权、、且及顯Μ的需求持續上升。目前筆記型電腦、行動電及數位1機所使用的平面顯示器仍以液晶顯示器 ’、、、主可讀晶顯示器具有若干缺點，例如其顯示的對比度及顏色受視角的影響很大、圖像及對比度更換時的動作缓慢、以朗鍵衫㈣波It及極化n造成·能低落等缺點’因此為了達到所f要的亮度就必須投人相對而言較多的電能。因此各界對於顯示效果更佳、小型、高解析度、而且省電的彩色顯示11的需求是十分大的。使用以有機發光二極體(OLED)為基礎的顯示器是液晶顯示器(lcd)之外的另外種4擇’这疋因為有機發光二極體(〇LED)本身是由發光像素所構成’因此不會有任何f景照明。例如可以用有機發光二極體(OLED)製成厚度很薄且具有彈㈣顯示器， 1292678 顏色的平面發光組件等優點，因此有機發光二極體(0LED) 也適於用來製造照明元件。有機發光一極體(OLED)的發光原理為電激發光，所謂電激發光是指因為電子空穴對(也就是所謂的激子)復合而發出光線。為達到發光的目的，有機發光二極體(〇LED)的結構被設計成一種三明治結構，這種三明治結構至少有一層被設置在兩個電極之間作為激化材料的有機薄膜，當正電荷及負電荷會被注入激化材料，電荷就會從空穴及/或電極移 • 轉到有機層中的一個復合區，電荷會在這個復合區復合成單譜線激子及/或三重譜線激子，並放出光線的。接下來激子發出光線的復合會導致可見的有效光的發出，也就是從發光二極體被發射出去的可見的有效光。會了使這個光線能^離開發光組件，至少有一個電極必須是透明的。這個透明的電極通常是由可導電的氧化物構成，這種氧化物稱為透明導電氧化物(TCO : transparent conductive oxides)。基片的製造是製造有機發光二極體(OLED)的出發點，因為構成有機發= _ —極體(OLED)的每一個構造層都是依序設置在這個基片上。如果靠近基片的電極是透明的，則這種發光組件稱為，，底部發光有機發光二極體(bottom-emission-OLED)，，，如果另外一片電極(離基片較遠的電極)才是透明的，則這種發光組件稱為”頂部發光有機發光二極體(top_emission_〇LED)，，。如果介於基片及至少一層有機材料層之間的電極(就是靠近^ 片的電極)及離基片較遠的電極都是透明的，則這種發光^ 件稱為，，全透明有機發光二極體”。 & '、、 6 1292678 如前麻’在發光_的區或發射光線是由電子及空穴的發光重合的激子狀態*產生的。有機發光二極體的不同的構造層(例如透明電極及至少一個有機層）通常具有不同的折射率，由於材料特性的關係，這些構造層的折射率都大於1。由於在有機發光二極體内各構造層之間的臨界面及/或在有機發光二極體及空氣之間_界面上可能會出現全反射的情況’因此所產生的光子並不是全部都能夠離開有機發光二極體而成為光線。此外，所產生的一部分光馨線會在有機發光二極體内被吸收。前句提及的全反射除了會造成外部模式的傳播外，有機發光二極_構造方式也可能導致光學基片模式及/或光學有機模式的傳播(也就是說光線在基片、透明電極及/或至少一個有機層中傳播如果靠近基片的電極是不透明的(頂部發光有機發光二極體），則除了外部模式外，只可能在至少一個有機層及/或離基片較遠的，極内產生合稱為總有機波的傳播^只有外部光學模式會被觀察者視為光線，雖然外部光學模式佔有機發光二極體内鲁產生的總發光量的比例會隨著有機發光二極體的構造方式所不同’但是均小於2G%。因此有必要設法提高内部光予榼式(也就是有機模式及基片模式)從有機發光二極體輸出耦合的比例，以盡可能提高有機發光二極體的發光效率。古截至目前為止已經有許多方法和設計方式被提出，以提 :輸，輪㈣合的效率’這些方法和設計方式大都是針對底刹天光有機發光二極體而提出，目的是提高光學基片模式的矜出麵 s。例如 I· Schnitzer 在 Appl. Phys. Lett.，Bd. 63, 2174 I292678 ' ^作用’會使光子在錢層㈣缝導損失而㈣獲的數里^於在均質有機層内被擄獲的數量。 Λ 、除了上述利用有機激化層内材料本身的不均勻性的方 • &外’還有一種方法是在有機電激材料中加入異物(小至納米級的微粒）’以避免在有機層⑽生波導效應，例如S.A. Carter et al·在 Appl. Phys Lett, Bd 7ι(ΐ997 年）一篇名 ^ "Enhanced luminance in polymer composite light emitting φ 的論文中提出的方法。例如可以用Ti02、Si02、或是A1203來製作這種小至納米級的微粒，再加入聚合物發光材料(例如MEH-PPV)中。除了底部發光有機發光二極體外，由於頂部發光有機發光二極體在特殊應用上也具有本文開頭提及的優點，因此^ 重要性也與日倶增。如果兩個電極和基片都是透明的，就可以製造出整個都㈣發光的電激發光組件，也就是說可以製造出向上及向下都可以發光的有機發光二極體。如果基片: 須和頂部發光有機發光二極體的基片-樣不能是透明的，則除了玻璃外，有許多材料也都可以作為製作基片的材料，其中有些材料可以使發光組件具有彈性，也就是說成為可以彎曲的發光組件。此外’在這―類的頂部發光電激發光發光組件中’也可以用金屬薄膜、石夕晶圓、或是其他具有石夕製電子元件的基片及印刷電路板作為基片。發明内容本發明的目的是提高在前面提及之頂部發光電激發光 1292678 組件的至少-财機層缝生的紐的輸出_合效率。

具有本發明之申請專糖圍第1項之特徵的發光組件就处夠以-種極為簡單的方式達到上賴目的。本發明提出= 部發光電激發光組件(尤其是製作成有機發光二極體袭置的發細件)具有—個基片、—個#近基片的第—個電極… 讎基Ji較遠的第二個電極、以及至少—個位於兩個電極之間的發光有機層’從個發林機層發$的光線是穿透第二個黾極叙射出去。本發明的這種發光組件的特徵是，在第二個電極f至少—個有機層較遠的那—面上另外設置-個附加層，這個附加層含有具光散㈣㈣異質(尤其是製作成散射中。之形式的異質），且這個附加層的透光率大於〇6 加層的透光率r是以r = e-㈣的公式計算而得，其中表吸收係數，d代表附加層的厚度。乂、本發明提出的頂部發光電激發光組件可以達到很好的改善效果’最高可以將光線的輸出_效率提高4倍(實際數料見所採㈣實施方式而定）。此外，除了前面提及的功能外，附加層還可以具有其他的功能。一本發明的基本構想是在第二個電極離有機層較遠的那 :面上設置—個輸㈣合層，這個輸㈣合層的作用是影響教生在有機層及透明電極⑽光學駐的散射，以提高輸出 I馬合效率。這铺出_合層之所以具有這個效果是因為含有具光散射仙的異質，崎麵―解致光贿意方式被偏轉這些異質能夠造成光線的散射及/或繞射，而且這種光子作用不只會發生在輸㈣合相，也會發生在輸出搞合 Ϊ292678 層的δ?σ界面上，尤盆e雜带這些異質的,丈射及Μ结/極較遠的那個臨界面上。此外，固有特性或非固“性"產以經由輸出輕合層本身的以防止在有機層及/或接觸層:形殊結構可的先線就會_合人外部模式。輪必=大部分防止過多的光線在附加層内被吸收 ^和透明的，以

需使用透光率大於0.6的輸出 2明人發現只件能夠發出更多的光線。胃口層即了使本發明的發光組中的的實施方式均記載於申請專利範圍合層)可《緊靠在第二: ί第也與第二個電極至少間隔-定的距離。如果= 構成一個共同的臨界面及/或彼此連結^ =，就曹使有機模式能夠以很好的效率輸入柄合到附加声二:應用場合中，也可以使附加層設置與“ 出的光線的距離’不如個距離應略小於發光組件發约㈣達顺別高的輸㈣合效率的實施方式是以句勾刀佈的方式將具有光學散射作用的料設置在附加層内’且廷些作為散射微粒用的異f的尺寸介於G脚m至 ,100/ζΊ。_尺寸的肺絲可叫料會發生散射月/ €隨光線波長變化的Rayleigh散射(散射強度與"又々成正比）。如果使用尺寸大於⑽，的散射微粒，則光線沿 1292678 著散射方向前進的被吸收率會大幅提高，這種現象的隨光線波長變化的散射現象—樣都是。林發: 所谓的”散射微粒”是指位於附加層内尺寸介於〇〇 $ ^ ㈣之間且所造成散射係米氏散射(也就衫會隨= 的波長而變化的散射)的所有微粒或區域。、良此外，也可以將财光學騎作罐較遠的表面上，且這些作為散:中的尺寸介於〇.〇5"m至100/zm之間。 h、貝另外-财利的實施方式是將上面提及的異 =附加層内及附加層的表面上，以產生效果更好的輪出: 極的厚度以弱’第二個電 =，加層的的輸二光施方式是使附加層的折間且取#_加層的 X録電極之實施方式則是將第二個電極的另牛外;'種特別有利的度。幻与度進一步降到40nm的程於第二個電二: =的貫施方式是，附加層的折射率大在第二個電極和附加居二ϋ線攸電極進入附加層時，是介於1.6 =之Γ介於U至2.3之間為佳，且最好被輸入輕合到輸出樣有機模式就可以全部或大部分 ☆ 12 1292678 原則上也可以將本發明的輪出耦合層設置在具有多個有機層的頂部發光電激發光組件上。如德國專利DE 1〇2 15 21〇 A1提出-的-種有利的方式是除了設置在兩個電極之間的發光有漏外，糾再設置其他的有機層。在非反相結構的情況下，這種發光組件的構造通式如下： L基片； 2·第一個電極，空穴注入陽極； 3·Ρ型摻雜的空穴注入及轉移層；

4.报薄的空穴财間層，這辦間層是由—種最高佔用分子軌道(HOMO . highest oeeupied moleeule Grbital)的能級能夠與周圍其他構造層之構成材料的最高侧分子執道的能級配合的材料製成； 5·發光層； .很缚的電子侧中間層，這個中間層是由一種最低未佔子軌道(LUMO: l0west un_pied __ __ ⑽ 能夠與周圍其他構造層之構成材料的最低未用分軌道的能級配合的材料製成； 1返 7· η型摻雜的電子注入及轉移層； 8·第二個電極，電子注入陰極。在反相結構的情況下，這種發光組件的構造通式如下： 1. 基片 · 2. a) 3. a) 4. a) 第一個電極，電子注入陰極； η型摻雜的電子注入及轉移層；很薄的電子側中間層，這個中間層是由一種最低未佔 13 1292678 用刀子軌道（LUMO : lowest unoccupied molecule orbital)的能級能夠與周圍其他構造層之構成材料的最低未用分子執道的能級配合的材料製成； 5· a)發光層； 6.a)很薄的空穴側中間層，這個中間層是由一種最高分子執道(HOMO : highest occupied molecule orbital)的能級旎夠與周圍其他構造層之構成材料的最高佔用分子軌道的能級配合的材料製成； _ 7.a) p型摻雜的空穴注入及轉移層； 8· a)第二個電極，空穴注入陽極。一 ^德國專利DE 102 15 210 A1所述，空穴轉移層可以和種5：主型有機材料形成P型摻雜，電子轉移層則可以和一 ^施主型有機材料形成η型摻雜。此種摻雜可以提高轉移層 (工八轉移層及電子轉移層)的導電度，因此經過摻雜的轉移層的厚度可以大於未經摻雜的轉移的厚度(通常是2〇啲至 4〇nm之間）’而且不會導致卫作電壓大幅提高。因此，在發 • 練件為非反相結構的情況下…種有利的實施方式是在附加層及激化有機層之間要另外設置—個有機層，這個另外設置的有機層是一個與一種施主型有機材料形成η型摻雜的電子轉移層，厚度介於5G腿至2/zm之間，尤其是介於 lOOrnn至i_nm之間；在發光組件為反相結構的情況下， ^種有#】的—方式是在附加層及激化有機層之間要另外。又置個有機層’這個另外設置的有機層是一個與一為型有機材料形成P型摻雜的電子轉移層，且厚度介於^咖 1292678 至2//m之間，尤其是介於lOOnm至l〇〇〇nm之間。當然，除此之外’依據前面提及的本發明的發光組件的結構通式，在附加層及激化有機層之間還有設置一個電極及在必^時還可以設置一個閉鎖層。為了說明的完整性，此處必須指出，依據不同的實施方式(反相結構的情況及/或非反相結構的情況)本發明的發光組件並不是一定必須具備前面提及的所有的構造層，此外，也可以另外設置其他的構造層，例如另外設置—個很薄的 (厚度小於IGnm)位於電子轉移層及陰極之間的接觸改良層’及/或另外設置-個很薄的(厚度小於1〇nm)位於陽極及空穴轉移層之間的接觸改良層。對於接下來的製造步驟而吕、’尤其是賴置緊靠在第二健極上或是位於第二個電極 11層的步驟而言’一件报重要的事是在發光有 ^層及輸_合層之間設置—錄厚的經摻_電荷轉移 ^護ϋ錢作喊輸峰合層時為發光錢層提供足夠的作為輸出輕合層用的附加層的厚度應介於〇至 1000/ΖΠ1之間，尤其是介另外一種有刹3 _至100_之間。的輸出耦人^ 貫施方式是’附加層不僅能夠提高光線護為設置她之間的構造層提供保如口/錄子輻射)二!_機械荷载、電磁輻射、粒子輻射(例了原有的功能外，附氣 '及/或化學藥品的影響。除或保護的魏，這^=能触由這種方式提高—種封裝 ;在顯示器上的應用尤其重要。 15 1292678 將附加層設置在第二個電極上的工作可以經由一種或 =已知的技術來完成。例如，可以利用濺射技術、以結晶生長技術、或是非晶形生長技術將附加層設置土。不^使用何種技術，唯—的先決條件是，附㈣須5 釗面提及能夠提高光線輸出耦合效率的的異質。 1為了將附加層設置在第二個電極上，一種有利的實施方式是使附加層具有一種能夠溶解並在其中加入非固有光學激化異質的基材。這種基材可以具有一種内含非固有光學激參化異質的光刻膠。另外一種可行的方式是將光刻膠的表面打毛，這樣就可以將具有光學作用的異質設置在表面上。也可以視應用場合的需要選擇使用内含固有光學激化異質的附加層，例如内含彼此分開的不同相位的附加層，或是有空穴的附加層。為了使這些異質能夠使光線形成米氏散射，其尺寸應介於之間。為了達到本發明的目的，本發明還提出一種製造頂部發光電激發光組件的方法，尤其是一種用於製造有機發光二極 • 體裝置的方法，這種方法是設置一個靠近基片的第一個電極、一個離基片較遠的第二個電極、以及至少一個位於兩個電極之間的發光有機層，而且為了使光線能夠透射出去，第二個電極必須是透明的。這種方法的特徵是··在第二個電極離至少一個有機層較遠的那一面上設置一個含有可以使光線發生散射的異質。這個附加層可以利用一種或數種已知的技術被設置在第二個電極上，尤其是可以利用濕式化學法將附加層設置在第二個電極上。可以用一種以濕式化學法混合 16 1292678 特定尺寸之散射微粒的基材來製作附加層。為了製作便，遥可以在這種基材中加人適當的溶劑有助於以濕式化學法形成附加層的作方此外，加八1分散基材料喊生_為散射微粒

二重很簡單且有利的方法是將構成附加層層法或疋粘貼法將附加層設置在第_、、宜加層的薄膜含有作為散射中心的=㈣極上，這種構成附此外，也可以利用濺射法、結晶生或是電漿加強式化學氣相沉積_咖;pi繼=»法、吐⑽cal vapor desp〇siti〇n)將 anced 經由這種方法可以用結晶、非晶形、或是：:=。加層。-種特別有利的方式是，如 ^二〜成附附加層，則應選擇有利 ^ :目—方式形成 :，成嶋峨組二:::及:以 *為了製作出成密度較高的光學作用 ::可以將具有不同栅流常數的不同的材料基/上的目的是強化聚晶生長及/或位_ 此又去。讀做以同時被驗上去，也ml個材料可種方式製作的附加居是由I二上去’因此以這另外一種有成㈣膜所構成。上去或蒸鐘上1=方;是:，加層的材料機射 ^成附加層，而且在此程中，構成光學異 S ) 17 1292678 質的材料是以冷喷霧法被注入附加層。另外一種有利的實施方式是將一種自尹曰 ΐί曰的有=蒸鑛上去以形成附加層。這個二‘會^ 結晶化的聚晶及因此而產生的光學異質，以及在第二; 的不同_峨《，非晶形），這些不_她;^ 或f成前面提及_射^蒸财機相方式形成附 ==:容易就可以將這些有機層設置在有機發光極體社構上，而且不會對有機發光二極體的結構造成任崎㈣合層的卿枝致和有機發光二極體的斤射率相r ’不過這對於頂部發光组件而言是可以接受的。如别面所述，—種有利的方式是先設置—個厚度介於的3 ί^°°Γ之間且具有有機物摻雜的轉移層，這樣做置利用熱蒸鐘或轉的方式將附加層設對irr方且很薄的接觸層(翻電極)上，而且不會 ^先有機層造成任何損害。另外—種有利的方式是應用内層因為與繼生編=層，鳴光組件的有機成附利的實施方歧以濺射或蒸㈣方式將構附加：日如」4十及構成散射中心的材料輪流加上去,以形成月r依據材料的性質個別選擇最理想的蒸所有這種實施方式可以用相同的蒸鑛或錢鑛處種材料’也可以用不同的蒸鍵職方式來如前面說明過的，也可以在附加層離第 •個電極較遠的 ^92678 =表面上形成光學異質。例如以刷子刷、研磨、 =影等方法射以在_層的表面上形絲㈣質: 谢法讎刪咖轉科= 且有=過長茶數。揣用此種實施方式時，輸出輕人^ 的磨附…—要求。I::::方== :的刷子刷等，都是以不均勻的方式去除從輪出耦人在』的ΐ：Τ；^Γ固微結構的印章按厂堅耦合層的材料材久變形，就是導致輸出 -種有利的方:輸出輕合效率的目的。層上的作用力主要是沿著 4中’經由印章作用在附加合層之下的有機發光二_^層分佈，以免損及位於輸出麵就可以達到這個目的。I /、要印章具有適當的構造方式

另外* ^種有利的方A、H 形成結構化表面的印章使這個用來按壓附加層表面以可製作出這種印章。、波浪狀的圖案’例如以微影法即另外一種有利的實施附加層上形成一個結構化表式是以微影法或篩網印刷法在一種能夠對有機發二7。〜11體提高很好的保護效果的作 19 1292678 _ 業方式是先將附加層製作成薄膜，然後再以疊層法或粘貼法將薄膜設置在發光組件上。實施方式第1圖顯示一種傳統型頂部發光組件(100)的基本構造，作用原理。在這個例子中，較靠近基片（11〇)的電極(12〇) 疋作為一個反射光線用的金屬層。在以下的說明中將稱讚電 # 極(120)為第一個電極。在第一個電極上設有數個有機層，在第1圖中將這些有機層統稱為有機層結構(13〇)。這個有機層結構(no)至少含有一個有機電激發光層。在有機層結構(130)之上設有一個以透明材料(例如一種可導電的氧化物) 製成的第二個電極(14〇)。如果在這兩個電極之間加上一個電壓，則電荷就會被注入位於兩個之_有機層，也就是說電子會從—個電極自接點流出及空穴會從另外—個電極流出並共同注入位於 _ 兩個電極之間的有機層，因而在激化區復合成電子空穴對，亚發出光線。第1圖中的數字(131)代表—個發光點。如第！圖的箭頭所示，光線會從這個發光點傳播出去。從第】圖中可看出’光線在兩個層之_臨界面上會發生反射或是進入下-個層。停留在發緣件，也就本例中停留在有機層結構(130)及/或電極(14〇)内的光線稱為有機模式’離開發光組件的光線(EM1 ’ EM2刪與為外部模式。由於有機層對於在有機層内產生的光線的吸收係數並不等於〇，因此這些光線在傳播的過程巾會在朝有機層的縱向方向 20 1292678 上被吸收為了達到這個目的，本發明提出的方法是=出=;。 =置一個附加層(亦稱為輸出 cm，異料是設置在輸㈣合㈣就是設二 =52 第2圖顯示本發明之頂部發光組件的夷===基本構造及作用原理。由於有機層的數量多發脑SiE不重要，因此第2 _仙有機層的的f機層。如圖2所示’在作為背板(backpl㈣ (120)，有機層結構_設置在電極戶Λ内^ (通常是在可見光範圍内的光線)就是在有機二二ω 。位於有機層結構(13〇)之上的是第二個電 _，則是設出的附加層⑽），也歧輸出搞合層內妙古H ¥ —個電極(140)之上。在這個附加層（150) 本二ϋ、:於I11"至1(K)"m之間的散射微粒(151)。在 ’所有微_尺寸都大約是綱咖。 ^以料同的方式(視實施方式而定)製造㈣2圖顯示、毛明的發光組件。例如以印刷(油墨射流印刷法、筛網 ^刷^車人1·生印刷法、塞子印刷法、高壓印刷法、低壓印刷 /、’版印刷去、壓通印刷法）、刮墨、自旋塗層、浸潰塗曰旋轉k層嗔灑等濕式化學法將輸㈣合層^置在第二 @電極上以上逃方法製作的輪出耦合層有些本身内部就含 1292678 質因此不需另外加入任何添加物，有此要添加散射微 n J以先將政射微溶解在溶劑中。 =製!？會用到不列材料中的一種或數種(視以方式^)，在製作過針，這些材料是作為溶劑、乳劑、、及/或分散劑之用，並在被塗在有機發光二極體上之後構成輸_合層材，例她由將溶継發的方式(硬化被鑛在有機發光二極體上：

-?《合溶解，例如溶解在有機溶液中的聚氟化物溶液或聚苯乙烯溶液，例如二曱苯(Xylol)、甲苯(T〇lu〇1)、苯甲輕 (Anisol)、三甲基苯(Trimethylbenz〇i)等芳香類的溶劑。 -以有機非聚合的塗層構成材料製成的溶液，例如有機玻璃溶液，例如溶解在芳香類溶劑(例如曱苯）中的鄰_聯三苯 (Ortho-Terphenyl)或 1，3,5-三-α -萘基 _ 苯（1， 3,5-Tri-alpha-Naphtyl-Benzol); -在被塗上去後聚合化的單體或是單體的混合物(例如甲基丙烯酸甲酯（Me thy 1 me thacry 1 ate)或烯丙基二乙二醇碳酸鹽（Allyldiglycolcarbonat))，或是在被塗上去後經加熱、化學處理、或是光激發被聚合的單體的衍生物； --在被塗上去後經加成聚合而連結在一起的單體或單體的混合物，例如聚合碳酸鹽； —光學粘劑； ―光刻膠； -透明或半透明的粘著劑，例如化學硬化粘著劑(例如雙成 22 !292678 ，的jfe著劑）、熱硬化粘著劑(例如丙烯酸鹽或環氧樹脂）、或疋务、外線硬化粘著劑(例如丙烯酸鹽或環氧樹脂）；一透明的熱塑性塑膠，例如底密度聚乙烯、聚合碳酸鹽、以及氨基甲酸酯(P〇lyUrethane); -熱固性塑膠，例如酚醛樹脂(phen〇lharze)或三聚氰胺樹脂 (Melaminharze); —以聚丙烯酸醋、聚乙烯醇、或是聚醋酸乙烯酯配製成的含水乳劑、有機乳劑、或是氟化有機乳劑； _ ~，漆’例如醇酸樹脂漆、梢化纖維素漆、雙成份漆(例如聚氨基甲醋漆）、可加水稀釋的漆、人造樹脂漆、以及丙烯酸漆； -膠原蛋白，例如明膠、赛璐玢(Zell〇phan)、或是赛璐珞 (Zelluloid)； -聚合物分散劑，例如溶在水中的二氧化鈦微粒及聚醋酸乙烯酯； -以無機材料配製的溶液或分散劑，例如鹽溶液 φ 視所應用的基質材料，可以從許多可能的組合中選擇散射微粒’例如： —無機微結晶(例如鹽結晶）、金屬氧化物(例如矽酸鹽）、藍寶石微結晶、Mg〇、或是si〇2 ; -無機微結晶(例如碳氫化合物）、結晶化的聚合微粒(例如殿粉）、纖維素或合成聚合物(例如聚醯胺（Polyamide)、聚 _3,4_乙烯二經噻吩（pED〇T):聚（苯乙烯磺酸鹽(pss)結晶)）； 23 1292678 —氣相一氧化梦（Aerosile); -無機非晶形材料，例如石英)(si〇2); -納米級的微粒； -聚合物的粉末，例如聚合碳酸鹽、聚醯亞胺、聚酯、聚乙婦(PE)、聚丙烯(pp)、聚醚、榮光聚合物、聚醯胺、以及聚醋酸乙烯酯； -非聚合物的粉末，例如有機材料(例如芳香族物質）、脂肪族物質、以及雜環物質； • 二，泡，例如以惰性碳氫化合物(戊烷）、惰性氣體(氬氣）、氮氣、二氧化碳、基材溶液的FCKW等氣體產生的氣泡； -氣泡，例如經由在基材溶液内發生的化學反應產生氣態的反應產物(例如二氧化碳或氮氣）。此外，在一種圖式中繪出的實施方式中也可以利用乾式法以堆疊方式成附加層。在這種實施方式中，在製作堆疊用的薄膜雜要將前φ提及的光學異質加到薄動，前面提及的^有基質材料及其與前面提及的各種散射微粒的組合只 _ 要是雜進行堆疊作業就可以被加人薄助作為光學異質。例如將氣相二氧化石夕(Aerosile)微粒加到聚醋酸乙稀醋^ 成的薄膜内’然後再將這種薄膜堆疊在頂部發光的有機發光二極體上。另外一種可行的方式是將薄膜粘貼在頂部發光的有機發光二極體上。-種有利的方式是讀轉來進行枯貼由薄膜構成的附加層的玉作，其中雙师的—個面是和附加層薄膜接觸，另外-個賴是與發光元件接觸，尤其是與一個電極接觸。 ’、^ 24 1292678 本發明之頂部發光電激發光組件的另外一種等級的附加層是可以下列方法中的任一種方法製成：濺射、物理氣相沉積法(PVD ·· physical vapor deposition)、化學氣相沉積法 (CVD : chemical vapor deposition)、電漿加強式化學氣相沉積法(PECVD : plasma enhanced chemical vapor desposition)、分子光外延法(MBE ·· molecular beam epitaxy)、金屬有機蒸汽壓力外延法（MOVPE ·· metal organic vapor pressure epitaxy)、或是有機氣相沉積法(ovpd : organic vapor phase deposition)。在應用這些方法時通常會使用以下的材料： -金屬氧化物，例如二氧化矽(Si〇2)、氧化矽(ZnO)、二氧化锆(Zr02)、氧化鋁(A1203)、氧化銦錫(ΓΓΟ)、氧化銦辞 (IZO)、二氧化鈦(Ti〇2)、氧化鎵(Ga203); -能帶間隙較大的二元半導體化合物，例如Π4ν族及ΙΠ 族氮化物化合物及其化合物半導體； -有機層(例如經蒸鍍再聚合化的單體），例如曱基丙烯酸甲酯(ΜΜΑ)或丙烯酸； -由小分子構成的有機層，例如芳香族物質、脂肪族物質、雜環、酮類物質(例如四二苯胺螺二芴（螺_tad)、三咔唑基二本胺(TCTA)、鄰菲羅林(Bphen))。除了可以讓屬於可見光波長範圍的光線透過之外，以上用於製作附加層的大多數材料的另外—個特徵是其折射率大於或等於有機層的折射率。這有助於在激化有機層内產生的光線輸人耦合到本㈣之發光組_加相，並穿過中心離開發光組件。由於這些用於製作附加層的大多數材料 25 1292678 都可以讓屬於可見光波長範圍的光線透過，但是對屬於紫外線波長範圍的光線卻具有很高的吸收率，因此以這些材料製成的附加層不僅可以保護有機層免於濕氣及空氣的影響，也可以使有機層免於受到紫外線的破壞。在濺射金屬氧化物時，例如在利用濺射方法以IT〇製作透明電極或是濺射二氧化矽製作附加層時，發光組件的有機層都可能會因為與電㈣用或是受到外力衝擊而受損。因，在利用此類方法製作附加層時應使用一種不反應的惰性氣體，例如氬氣，此外還可以將二極體最上—層的^機^製作％•特別厚’續對二極體的發光有機層提供保護作用 3:‘Τ=Γ210Α1提出的方法利用摻雜挺间-極體取上-層的有機層的導電性，以防止個有機層時發生過大的電壓降。二極體最上 (也稱為轉移層)的厚錢常在觸η ^層度視實際的實施方式而定）。在後面的加在機射透明電極及域濺_加層時二疋

層都可以為錄其下方驗財機層提餘護^度的轉移在本發明的另外—種有利的實施方式中，(例如znSe或GaN)是從氣相中被沉積出來乍由二層的讀方法不需用到氣體魏因此對二極體^ ^於這種外，會比前面提及的製作方法小很多。這種=成的 t真空熱蒸發的方式將製作附加層的㈣㉞^方法是上。以ZnSe作為製作附加層的材料時， =明電極 _至_之間。在熱蒸發過程中發;組 26

1292678 隔一段足夠的距離，以刼成不良影響。當然，在對有機層結射的有機層造且經過摻雜哺卵# ^㈣造方树，具奴夠厚度影響。胁層亦有助於減少熱輕射對有機層的不良發光組件的表面不夠會被自動執行。由於 :單:顧膜，但由於熱力工會長晶芽就會長成—個封t 段時間後，這些生 /、 &些⑽界限尤其會大量έΗ現在生長方向上’而且會對進入附加層的光線造成很好的散射作用。另外 -種有助於將附加層(輸_合層）分解成單—的微晶區域的方法是雛蒸料關IWV騎料(例如ZnSe及⑽）或πι族氮化物(例如GaN及A1N)。由於這些材料具有不同的栅流結構，因此適於在分離的結晶區域結成塊狀，而且這些材料的折射率也各不相同，因此可以形成散射率特別好的光學異質。以濺射金屬氡化物產生輸出耦合光線的實施方式會形成一種完全非晶形的薄膜。另外一種實施方式是以輪流濺射附加層材料及利用喷霧法塗上金屬微粒的方式使散射微粒進入附加層。這種冷喷霧法是將一種作為散射中心的金屬粉 27 1292678 末(例如銅粉)喷入附加層内。另外一種實施方式是以輪流將附加層材料及一種金屬（例如銅）濺射在發光組件上的方式形成附加層及其所含的光學異質。使用這種方法時，濺射金屬的時間要設定的很短，以便只能形成金屬團，而不會形成會過度吸收光線的金屬膜。在以蒸鍍方式形成輸出耦合光線用的有機層的實施方式中，可以利用濺鍍法或冷喷霧法將散射中心加入附加層，也就是將微金屬粒或金屬氧化物争作為光學異質加入附加 • 層。本發明的另外一種實施方式是以蒸鍍方式將半導體化合物串蒸鍍到有機層之間。在本發明的另外一種實施方式中，為了在輸出耦合層内形成散射中心，故選用本身會以結晶方式被析出的有機材料。視實施方式的不同，可以用樹脂質瀝青（Antracen)、酞菁配位基（Phthalocyanine)、聯三苯二胺 (TPD)、花四羧-二酐(PTCDA)、或是鄰菲羅林（Bphen)為材料來製作本發明之發光組件的附加層。此外，本發明還有另外一種實施方式是先以蒸鍍方式設 φ 置有機層，然後再照射紫外線產生聚合作用以形成附加層。同樣的，這種實施方式也可以利用冷噴霧法或金屬賤射法將被金屬粒或金屬氧化物串加入附加層内作為散射中心。本發明的另外一種實施方式的附加層是以曱基丙烯酸曱^ (MMA)製成，這種材料在加入散射微粒後經紫外線照射會聚合成普蔡克西玻璃(PMMA : —種有介電性質的有機玻璃）。這種將附加層進行聚合化的作法的好處是附加層不會因為加入散射微粒而受損。 28 1292678 在第 :輪：合加·含有光學異質=發::: 除了以上描述的實施方式外，也可在發光組件的附加層的表面上，此種方式使㈡= 尺寸介於50nm至l〇〇nm之間。原予彳、質的均可作為製作此種構造方式之發光組件:附面提及的所有製作薄膜的材料亦均可 ^、材科，刚式之發光組件㈣蹄料，以轉=種構造方沉積、以及蒸鍍的材料亦均可作為此、用於濺射、的濺射、沉積、_的材料。附力件 =:=方法來完成，視不==經 =包來:成本發明之發光組件的輪出輕合層的表面 _-用帶有微結構的印章蓋印 -對以有機玻璃製成的附加層進行噴砂處理 —用刷子刷 -研磨第3圖a/b)顯示本發明之頂部發光電激發光組件的一種貫=方式，其輸_合層距第二個電極㈣的表面被結構化。苐3圖a/b)中的基片⑽）、第一個電極(12〇)、有機層結構_、以及第二個電極⑽)均與$2_示完全相同。從第3圖a顯示的側視圖可以看出，在這種實施方式中 29 1292678 層(152)表面的結構化是由依序均句排列的對稱溝槽 (152)所形成。在第3圖a _的實施方式中，這種表面社構是以刷子在附加層上沿著垂直於圖_方向刷動而產 :。在-種未在圖式中繪出的實施方式中，可以將附加層的，面結構製作成凸起或凹陷的形狀，*且這種表面結構可以是一維的(也就是線性的），也可以是二維的。，第3 ® b顯_實施方式中，附加層⑽)的表面結構則=不均勻的。從第3圖b可看出，附加層⑽)的表面結構帶有以研磨法產生的不規則分佈的凹陷(153)。第4圖顯示利用印章⑽)在附加層(1 結構。印章⑽)具有許多個彼此相隔—定間距的= (171)。每—個刀鋒_都具有兩個朝刀尖方向聚撤的面 (Π2’173)。此種實施方式的第—個步驟是在第二個電極⑽ 上設置附加層（15G)，然後再按照第4 _示的方式對附加層（150)的表面進行結構化處理，其過程是將印章(17〇)放在附加層(15G)的表面上’並以—定按壓力⑻將印章(17〇)壓入附加層（150)的表面。此時由於刀鋒(171)的形狀在附加芦 (15〇)會形成如第4圖中的箭頭(:n，F2)所示的力的變化: 線。從第4圖巾可以看出，由於印章形狀的關，印章產生的大部分按壓力在輸出糕合層（150)内會往側向方向作用，因此不會作用在位於輸出耦合層（15〇)下方的有機層（13〇) 上。移去印章(Π0)後’輸出輕合層⑽)的表面就會θ出現許多彼此間隔一定間距的溝槽。這些溝槽及/或溝槽之間的接觸面構成這種實施方式的光學激化異質。 1292678 第5圖顯示的實施方式是在發光組件内另外加入一種間隔塊(180)，例如一種由光刻膠或二氧化矽製成的間隔塊 (180) ’其作用是防止作為模具用的印章(I%)被按壓過深而造成有機層結構變形或受損。這種結構方式尤其適用於主動式矩陣顯示器及/或被動式矩陣顯示器的陰極分離或像素定義。在本發明的發光組件中，這歡置在顯示器内的間隔塊 (⑽)應具備足夠的尺寸及穩定性，以保財機層不會因為作為模具用印章(170)的按壓作用而受損。

乐〇圓顯不 ^ …一不一罔货啊之照明用發光組的式。在第6圖的實施方式中，設置間隔片（190) 項且借^護有機層⑽）。同樣的，這些間隔片（190)也必對有機層造成的機最=合層硬化之前進行觀步驟從篩網印刷技術相^ 行結構化處理的—種彳、—種方法是騎加層表面進將以濕式化學方法。使料種方_步驟是先個電極上，㈣合層設置在發光崎的第二壓。以織物_輪_=置於輪_合層的表面並進行按用的刮板(例如—的表面的作業是_ _印刷常外-種實施方式是以：酸酿刮板)來進行。本發明的另、二甶織物以濕化學法多刮到另外一個結 31 1292678 ϊί以位於這個結構層之下的結構層被溶解，复優點 ^可从使雜㈣合相表錢行結構化的得= 石1二論=了種人實施方式，最重要的—點是在輸== 灸輸出耦合層的表面變形都必須維持不變。

合声在本發明的其他的實施方式中，使輸出輕成打毛)的作#是以_械性的方法來完為位;μ下合層特別軟或是厚度特別薄，而無法 ί二==下=學保護時，尤_此面變形的非機械=為可細的使附加層的表 -活性乾蝕刻 -非活性乾蝕刻 -濕式化學蝕刻，例如用酸液進行蝕刻 ••照相石板變形法如果有機層結構制敏感或是脆弱，在將輪㈣合層設在有機層結構之前應先錄㈣合層的表面打毛，以大幅降低發光組件絲受的機械負荷、熱負荷、幅射負荷、及/ 或化學負荷。例如將—片已預先經過結構化處理的薄膜設置在發^組件上即可拥到這種有利的方法。這種作業方式是先然前面提及的-種溶劑材料巾析出—片全透明或半透明的薄膜。然後以前面提及的一種機械性或非機械性方法將薄膜的-個表面(正面)打毛，以防止在薄膜内產生全反射，達到防止或财在發光崎㈣财制模式/電姉式的目的。在將薄膜設置在發光組件上時應將薄膜光滑的那一面 32 1292678 且通常疋連接在發光組件的第二 (背面)連接在發光組件上，個電極上。本發明之這種實施方式的發光組件的這種薄膜是由^ 乙酸乙烯樹脂(P〇lyvinylacetat)製成，在處理時應先將薄^ 的一個表面以研磨方式打毛，然後將光滑的那一面設置或粘貼在透明電極上，也就是設置或粘貼在頂部電極上。以這種方式製作的發光組件的發級率最高可以提高3〇〇%。卜在本發明的一種未在圖式中繪出但卻是十分有利的實 • 施方式以一種預先經過結構化處理的薄膜作為附加層，且在 $作時是以_將薄膜的光滑面㈣在發光組件的透明頂邛電極上此處所使用的枯膠必須是透明度很高，而且能夠將有機層很好的封住的枯膠。由於這種枯膠能約為有機層提供很好的保護作用，因此不必為有機發光二極體(Ο·)另外叹置-個封裝保護層。視實施方式而定，薄膜表面的結構化方式可財錄可能，其巾—種特前綱結構化方式是 ^薄膜表面形成高度介於Ι/m至iGG//m之間的屋脊狀條 # τ此外，也可以採用較平坦的結構化方式，例如金字塔狀的結構。曰在本發明的另外一種特別有利的實施方式中，輸出耦合層疋作為由_料構成的有機層被蒸鍍到透明的彬電極上。由於鄰菲轉本身會被部分結日日日析出，@此可以構成輸出耦合層内的散射中心。為了保護有機層，應另外以一片很的玻璃將發光組件封裝起來。為了避免這個玻賴裝層對發光組件的光線輪&造成不彡響，這個玻璃封裝層應與輸出 33 1292678 耦合層相隔一段足夠的距離，以便使這個玻璃封裝層只是作為一個平面平行的玻璃片。

34 1292678 圖式簡單說明以下配合圖式及若干實際的實施方式對本發明作進一步的說明。各第1圖：傳統型頂部發光有機二極體的基本構造及作用示意圖。 ’、里 =用圖原卿發光組種實财摘基本構造 =造継件㈣卜-織方式的 ί=頂部發光組件的製作方法的原理示意圖。構上：、Θ㈣作方法應用在—個有機發光二極體結 ϋ二上將第4圖的製作方法應用在另外—個有機發光二極元件符號說明 100 有機發光二極^ 110 基片 120 第一個電極 130 有機層/層結構 140 第二個電極 150 輸出孝馬合層 35 1292678 151 散射微粒 152 槽，溝 153 凹陷 160 絕緣材料 170 印章 171 刀具 172， 173 切割面。蓋印面 • 180 間隔塊 190 間隔片 EMI ，EM2 外部模式 OM1 有機模式 S 按壓力 FI， F2 在附加層内的作用力方向

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Claims

1292678 十、申請專利範圍：么-種頂部發光電激發光組件，尤其是—種體裝置’具有-個基片、—轉近基料第 ς先-極離基片較遠的第二個電極、以及至少—個位於一個 =先有機層，發光組件發出的光線是穿透第二 = 出去，在第二個電極⑽)離至少一個有機層 =射附加層⑽)，這個附力士政射作用的異質(⑸，152，153)，且這個附加二:：光組件產生之光線波長範_透光率大於Μ 科广具光散射作用的異質係形成於附加層内的固有異質错為. ^申請專利顧第1項的發光組件，其特徵為：附；^ 緊罪在第二個電極⑽)上，並與第二個電極⑽)連二 3·=申請專利範圍第i項的發光組件，其特徵為：附加芦，、第一個電極相距一定的間隔，且這個間隔小於卯如瓜。" 4. 如申請專利範圍®卜2、或是3項的發光組件，其特徵為：異質的尺寸介於0.05#m至lOOvm之間。 " 5. 如前述申請專利範圍第1或2項的發光組件，其特徵為：將異質设置在附加層内及附加層的表面上。 6·如申請專利範圍第1項的發光組件，其特徵為：第二個電極(140)的厚度小於200nm，尤其是小於8〇nm，而且附加層的折射率大於設置在電極之間且最靠近附加層的有機層的折射率。尽 37

1292678 7·如申請專鄕圍第丨項的的折射率大於第二個電極_的折射牛率:特敌為·附加層 8. 如申請專鄉圍第丨項光， . :折射率介㈣至2.3之間，尤其是=6= 9. 如申請專利朗第丨項的發光， . ，=靠近附力撕機層是-個空=層IS 轉移層與—種受主财機材料形成p型摻雜，且厚度介 1 〇 Π i2 _之間，尤其是介於lo〇nm至1〇〇〇腿之間。士巾請專利範圍第丨項的發光組件，其特徵為：設置在間且最靠近附加層的有機層是一個電子轉移層，這個工八轉移層與_觀主财齡卿成於之間，尤其是介於刚nm至麵nm=丨。 U.如申請專利範圍第i項的發光組件，其特徵為：附加居的厚度介於5〇nm至丨__之間，尤其是介於G 5 _ ^ 100/zm 之間。以如申請專利範圍第i項的發光組件，其特徵為：附加層為，置在電極之間的構造層提供保護作用，使其免於受到& 械荷載、電磁輻射、粒子輻射(例如α/万粒子輻射）、濕氣、空氣、及/或化學藥品的影響。 13.、如申請專利範圍帛！項的發光組件，其特縣：利用賤 =法、結晶生長法、離析沉積法、或是電漿加強式化學氣相匕積法(PECVD. plasma enhanced chemical vapor desposition) 將附加層設置在第二個電極上。 38 1292678 14. 如申請專利範圍第！項的發光組件，其特徵為：利用濕式化學法、疊層法、歧減法_加層設置在第二個電極上。 15. 如申請專利制第丨項的發光組件，其特徵為：附加層含有多個彼此分開且折射率不同的子層。 K如申請專利顧第丨項的發光組件，其特徵為：利用氣相蒸鍍法、濺射法、或是電漿加強式化學氣相沉積法 (PECVD ·· plasma enh繼d chemical，〇γ desp〇siti〇n)㈣層=在第二個電極上’且顧擇有觀形成聚晶微結構及位錯的過程參數。 ^一t申請專利範圍第1項的發光組件，其特徵為：附加層疋一種自結晶或自部分結晶的有機層。 18. -種製造頂部發光電激發光組件的方 2造有機發光二極體裝置的方法，這種方歧設Ϊ-3 :基二的第一個電極、一個離基片較遠的第二個電極、以及 / 2位於兩個電極之間的發光有機層，而且光線是穿過去’在第二個_4()難少—個有機特徵為：具光散射作⑽異質係形成於利範圍第18項的方法，其特徵為：以濕式化予去將附加層設置在第二個電極(140)上。圍第18項的方法，其特徵為顧^ 、，生長法、離析沉積法、或是_加強式化學氣相沉 39

25·如申請專利範圍第18項的方法，其特徵為：應用内部形成的氣泡以濺射方式或電聚加強式化學氣^ (PECVD)製作附加層。 26 1292678 積法(PECVD : plasma enhanced chemical vapor desposition) 將附加層設置在第二個電極上。 21·如申請專利範圍第π項的方法，其特徵為：利用氣相蒸鍍法、濺射法、或是電漿加強式化學氣相沉積法(PECVD : plasma enhanced chemical vapor desposition)將附力α層設置在第二個電極上，且應選擇有利於形成聚晶微結構及位錯的過程參數。 22·如申請專利範圍第21項的方法，其特徵為：在製作附加層時’以蒸鍍、濺射、或是電漿加強式化學氣相沉積法 (PECVD)將具有不同栅流常數的不同的材料蒸鍍上去，以達到強化附加層内聚晶生長及/或位錯界限的目的。 23·如申請專利範圍第μ項的方法，其特徵為：將至少一種自結晶及/或自部分結晶的有機層蒸鑛上去以形成附加 24·如申請專利範圍第18項的方法，其特徵為：在至少一個有機發光層及第二個電極之間設置一個厚度介於1〇〇nm 至lOOOnm之間且有具有有機物摻雜的轉移層。一種製造頂部發光電激發光組件的方法，尤其是一種於製造有機發光二極體裝㈣方法，這齡法纽置一個= 近基片的第-個電極一個離基片較遠的第二個電極、以= 至少-個位於兩個電極之_發光有機層，而域線是穿過 Ϊ292678 第二個電極發射出去，在第二個電極⑽)離至少—個層（no)較遠的那-面上設置—個含有可以使光線發生散射的異質(152 ’ 153)的附加層⑽），其特徵為：將—個微社構的印章_按壓在附加層(150)離第二個電極_較遠的表面上’以便在附加層(15_這個表面上形成具光的異質(152, 153)。 27. 如申請專職圍第26 _方法，其特徵為：在按壓過程中’印章對附加層施加的作用力主要是沿著附加層⑽) 分佈。的異質⑽’ H3)的附加層⑽）’其特徵為：利用微影方法將附加層（150)離第二個電極(140)較遠的表面結構化，以便在附加層（150)的這個表面上形成具光散射作用的異質 (152，153)。 28. —種製造頂部發光電激發光組件的方法，尤其是一種用於製ie有機發光一極體裝置的方法，這種方法是設置一個靠近基片的第一個電極、一個離基片較遠的第二個電極、以及至少一個位於兩個電極之間的發光有機層，而且光線是穿過第二個電極發射出去，在第二個電極(140)離至少一個有機層（130)較遠的那一面上設置一個含有可以使光線發生散射 29.如申請專利範圍第28項的方法，其特徵為：將經過表面結構化的附加層製作成薄膜狀’然後以疊層法或是粘貼法設置在發光組件上。