TWI252714B

TWI252714B - Electroluminescent device

Info

Publication number: TWI252714B
Application number: TW093137934A
Authority: TW
Inventors: Norihito Takeuchi; Haruyuki Ishikawa; Mikio Yoshida; Shuji Koike
Original assignee: Toyota Ind Corp
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2004-12-08
Publication date: 2006-04-01
Also published as: EP1555855A2; US20050127831A1; KR20050056875A; JP2005174700A; TW200527957A; CN1627875A

Description

1252714 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係有關一種底部放射型電致發光裝置，其中係將諸如有機電致發光元件（或稱有機EL元件）及無機電致發光元件（或稱無機EL元件）之類的發光元件設置於透明基板的表面上，使光自透明基板上電致發光元件的表面發射出來。【先前技術】

習知設計，已於工業調查會Kogyo Chosakai公司出版內田辰男（Tatsuo Uchida)等人編輯之「平面型面板顯示器未刪節辭典」的第444頁所揭示的論文中提出了諸如包含有機EL元件之有機電致發光裝置（或稱有機EL裝置）及包含無機EL元件之無機電致發光裝置（或稱無機EL裝置）之類各種電致發光裝置。因此，存在有提出一種在特定方向具有高亮度並顯示選用色彩之底部放射型電致發光裝置的需求。【發明內容】根據本發明所提供的一種電致發光裝置含有一透明基板、一電致發光元件、一透明層及一亮度強化層。該透明基板具有一第一表面及一第二表面。該電致發光元件係設置在該透明基板之第一表面上。由電致發光元件發射出的光會穿透第二表面自透明基板出射到外面。折射率高於透明基板的透明層則設置在該透明基板之第二表面上。該亮度強化層係設置在該透明層上以強化具有特定波長之光的 1252714 亮度。本發明的其他觀點及優點將會因爲以下參照用以本發明原理之各附圖所作的說明而變得更淸楚。【實施方式】本發明的說明中「透明」一詞意指那些對由電致裝置出射的光具有光學透明度且包含半透明性的東西發明之透明層對上述光的光學透明度係約1 0%或大於較佳的是其光學透明度大約5 0 %，且更佳的是其光學 ^ 度約70%或大於此。透明度會取決於光的波長而不同又，「二維光晶體層」一詞意指一種具有二維光結構的層，且二維光晶體層包含一分層透明構件（第電層）以及一折射率不同於該分層透明構件之折射率期性地含藏於透明構件內的部分（第二介電層）。該第電層係沿著該透明構件之表面上的垂直方向亦即穿透的方向延伸。現在將參照第1圖到第3 C圖說明根據本發明各實施例的電致發光裝置。各附圖中係以相同的符號代質上完全相同的組件。各附圖中並未適當地顯示出各電致發光裝置的尺寸比例而是爲求容易理解將某些部尺寸顯示得極長或極短。現在將參照第1圖說明根據本發明第一較佳實施第一有機EL裝置。第1圖顯示的是一種底部放射型第一有機EL裝該第一有機EL裝置的有機發光層4包括一設置於有顯示

發光。本此，透明〇晶體一介而週二介厚度較佳表實真實分的例之置。機發 -6-

1252714 光層41上之透明電極4〇，而有機發光層41則係設背面電極4 2上。較佳的是以背面電極4 2當作反射電透明基板3係設置於該有機發光層4上。該透明 3具有一第一表面亦一光入射表面3a以及一與第一相對的第一表面亦即一光出射表面3 b。該透明基板光入射表面3a係設置於該有機發光層4上。高折射率透明層2係設置於該透明基板3之光出面3b上。該透明層2具有一第一表面亦即一光入射表以及一與第一表面相對的第二表面亦即一光出射表百。該透明層2之光入射表面2 a係設置於該透明基板光出射表面3b上。一光學共振層或稱亮度強化層！置於該透明層2之光出射表面2b上。現在將要說明該高折射率透明層2及光學共振層隨後’將要說明第一有機E L裝置之操作及有利效應t (高折射率透明層2) 該高折射率透明層2具有下列特性·· 光入射表面2a係與透明基板3之光出射表面3b呈接觸；高折射率透明層2的折射率係高於透明基板3的折 ;且 •高折射率透明層2對由電致發光裝置出射的光呈透該高折射率透明層2應該具有列舉如上的特性且地說具有下列特性：置於極。基板表面 3之射表面2 a a 2b 3之係設 1 〇緊密射率明的明確 1252714 (材料）用於形成高折射率透明層2的材料應該是在形成高折射率透明層2時對由裝置出射到外面的光呈透明的，且應該具有比透明基板3更高的折射率。據此，用於形成高折射率透明層2的材料會取決於將要製造的裝置以及將要使用的透明基板3而不同。符合上述要求的材料可適當地選自由聚甲基甲基丙烯酸酯（折射率η=1·49)、ARTON(商標名，折射率n=1.51)、 ^ ZEONOR(商標名’折射率η=ι·52)、玻璃（折射率η=1·53) 、聚氯乙烯（折射率η=1 ·54)、聚乙烯對苯二甲酸酯（折射率η=1·57)、聚羰酸酯（折射率η=1.58)、聚苯乙烯（折射率 1.59)之類構成的族群。除此之外，可使用用於形成高折射率透明層2的材料當作用於形成第一有機EL裝置之透明基板3的材料。 (用於將高折射率透明層2形成於透明基板3上的方法）

可藉由適當地使用一種用於形成電致發光裝置內各層的方法將高折射率透明層2形成於透明基板3上。例如，可依下列方式形成高折射率透明層2 : -該高折射率透明層2之形成方式係藉由於光出射表面3 b 上塗覆一材料並進行乾燥或是藉由氣相沉積該材料，以便將高折射率透明層2形成於該透明基板3之光出射表面 3 b上。 -也可預先形成該高折射率透明層2並藉由熱壓縮或者使用黏著劑將之接合到透明基板3之光出射表面3b上。 1252714 在藉由使用黏著劑將高折射率透明層2接合到透明基板3之光出射表面3 b上時，較佳的是使已硬化之黏著劑的折射率高於透明基板3的折射率且小於高折射率透明層 2的折射率。當黏著劑具有落在上述範圍內的折射率時，實質上所有已抵達該透明基板3之光出射表面3b上的光都會被引導到該高折射率透明層2之內。現在將要說明光學共振層1。 (光學共振層1)

光學共振層1具有一分層結構，而此分層結構（多重層面鏡）至少包含兩個半面鏡以及一設置在各半面鏡之間的透明層。各半面鏡之間的距離係設定爲能使由裝置發射到外面之光產生共振的光學距離。亦即，光學共振層1會提高由裝置發射到外面之光中具有特定波長之光的強度，同時減小除了該特定波長之光以外之光的放射。換句話說，光學共振層1會使沿著穿透厚度的方向發射出之光的發散角度變窄。較佳的是，係將一反射板設置於有機EL元件4上有機發光層（發光區域）4 1之發光側的相對一側上，以便反射由發光層41發射出的光或是因半面鏡（光學共振層1)受到反射的光。可依與有機EL元件4之類分開的方式設置此反射板。在應用這種結構時，至少會將一半面鏡與該反射板之間的距離係設定爲能使由裝置發射到外面之光產生共振的光學距離。同時，該光學共振層1可以只包含一個半面鏡。 -9- 1252714 該光學共振層1可使用已知的結構且可以是利用已知材料及用以形成該結構的方法製成的。例如，可依下列方式設計光學共振層1 ·· -較佳的是各半面鏡與該反射板之間的光學距離及/ 或各半面鏡之間的光學距離係等於（2冗Ν-φ- 0 )又/4 7Γ，且該光學距離的必要範圍係等於上述表現式的〇. 9到1 .1倍，其中Ν指的是一自然數，φ指的是反射光在反射板（或是落在與發光側相對之一側上的半面鏡）上的相移（弧度單位） Φ ，Θ指的是是反射光在發光側之半面鏡上的相移（弧度單位），而λ指的是由第一有機EL裝置發射到外面之光的波長。如上所述的設計，可使裝置發射到外面具有特定波長 λ的光產生共振。亦即，該第一有機EL裝置可發射出已強化特定波長λ且具有方向性的光。

在藉由使用反射板以上述共振表現式爲基礎設定出各半面鏡與該反射板之間的光學距離時，該反射板表面與有機發光層41之間的光學距離可以是（2Μ-1)λ/4;τ ，其中 Μ指的是一自然數而λ指的是如上所述的波長。該有機發光層4 1的這種定位方式係將一光源定位於留駐在其中一個半面鏡與該反射板間之駐波的反節點上，因此獲致上述操作。上述結構中’可藉由一種能部分傳送具特定波長λ之光並反射其餘之光的材料形成各半面鏡。這種材料可以是一種能反射具特定波長λ之光的金屬薄膜。該光學共振層Ϊ之各半面鏡以及設置在各半面鏡之間 -10- !252714 的材料層（亦即塡充層）可以是藉由層壓對特定波長λ呈透明的介電層、氧化物或是有機物質而形成的。明確地說，可父替地層壓高折射率材料及低折射率材料以形成一介電式多重層面鏡。該高折射率材料包含例如二氧化鈦及氧化錫之類，而該低折射率材料包含例如二氧化矽之類。

在應用上述結構時’可依下列方式設定半面鏡層的光學厚度，其中係將各半面鏡之折射率表爲Ν0，且分別將定位在各半面鏡之上邊一側及下邊一側上各層以及環境大氣的折射率表爲N U和N D : (i)當 NU>N0 且 ND>N0 或者 NU<N0 且 ND<N0 時，係將半面鏡層的光學厚度設定爲（2 N- 1 ) λ /4，其中N指的一是自然數。 (ii)當NU>N0>ND或者NU<N0<ND時，係將半面鏡層的光學厚度設定爲Νλ/2，其中N指的是一自然數。吾人應該注意的是該光學厚度的必要範圍係等於上述表現式（i)或（Π)中厚度的大約0.9到大約1 . 1倍。

可藉由諸如氣相沉積法及材料印刷法之類已知方法使用上述材料將該光學共振層1設置於高折射率透明層2之光出射表面2b上。該光學共振層1可製作成能使多個波長λ 1、λ 2…產生共振。此例中，設置有複數個半面鏡，並根據上述表現式設計各半面鏡之間及/或各半面鏡與該反射板之間的光學距離，但是不同的是將上述表現式中用於設計這類距離的λ -11- 1252714 改爲Λ 1、λ 2…。亦即，波長λ 1會在某些半面鏡之間（或是在這類半面鏡與該反射板之間）產生共振，而波長λ 2則會在其他半面鏡之間（或是在這類半面鏡與該反射板之間）產生共振，如是產生的共振強化了具有多個波長的光並強化了該光的方向性。在應用上述結構時，可藉由選擇一種具有上述成分的材料製作該光學共振層1。

現在將要說明第一有機EL裝置之操作及有利效應。 (操作及有利效應） (a)實質上，所有從有機層進到透明基板3內的光都會進到高折射率透明層2之內。高折射率透明層2具有高於透明基板3的折射率，因此實質上所有行進到該高折射率透明層2之光入射表面2a 的光都會自其上進到該高折射率透明層2之內。 (b) 穿透該高折射率透明層2之光入射表面2a進入的光都會抵達光出射表面2b，這是因爲該高折射率透明層2對由裝置發射到外面的光係呈透明的緣故。 (c) 然後，該高折射率透明層2具有高於透明基板3 的折射率，因此從透明基板3進到該高折射率透明層2內的光在光入射表面2a上的出射角會比在光出射表面3b上的入射角更小。換句話說，在垂直於光入射表面2 a之方向上該高折射率透明層2上的發光通量會比透明基板3上的發光通量更窄。亦即，光會穿透該高折射率透明層2沿著相對於與光入射表面2a呈垂直之方向的預定角度範圍 -12- 1252714 內行進。 (d)經光學共振層1傳送波長爲λ (多個波長λ 1、λ 2…）的光會在自光出射表面2b出射時受到強化並進到光學共振層1之內。同時，如上所述所發射的光具有已強化的方向性且會沿著垂直於光出射表面2b的方向來發射出來。從上述說明可以淸楚地看出，根據本發明之第一有機 E L裝置會發射很多該特定波長的光，亦即係將光設定爲 φ 會在光學共振層1內沿著垂直於光出射表面2b的方向產生共振。在將光學共振層1設定爲可使多個波長產生共振時，來自有機層4具有這類波長的光放射會強化多個波長的光，因此進一步強化了色彩的亮度而顯示爲疊加性色彩。反射板係藉由可反射具有由第一有機EL裝置發射到外面之波長之光的構件形成的，且該構件至少係設置在有機層4之發光區域（或是發光層4 1 )一側亦即與發光側相對 Φ 的一側上。用於該構件的材料包含諸如鋁、銀、金及銅之類一般用作反射板的金屬及上述金屬的諸如氧化物或氮化物之類化合物以及合金。現在將要說明其他組件。 (基板3) 透明基板3主要指的是一種用於支撐有機EL元件4 的平板狀構件。如上所述，透明基板3應該具有比高折射率透明層2更低的折射率且應該是透明的。 -13- 1252714 透明基板3指的是一種其上層壓有有機E L元件4的構件，因此必要的是其光入射表面3 a係呈平坦而均勻的。同時’必要的是其光出射表面3b係呈平坦而均勻的。透明基板3可使用滿足上述性質的已知材料且一般而言可使用玻璃基板、矽基板、諸如石英基板之類陶瓷基板及塑膠基板。也可使用由列爲用於形成高折射率透明層2 之有潛力材料的各材料之一製成的基板。除此之外，也可使用包含由相同或是不同種基板之組合構成之複合薄片形 φ成的基板。可適當地設定透明基板3的厚度且一般而言使用的是厚度小於1毫米的基板。 (有機EL元件4) 有機EL元件4包含一***在透明電極40與背面電極 42之間的有機發光層41。該有機EL元件4含有會於有電壓加在各電極40, 42之間時發射出光的有機發光材料。該有機EL元件4可以是一種包含已知層結構以及各已知材 ^ 料層且可藉由已知方法製成的已知有機EL元件。該有機 EL元件4之透明電極40係設置在透明基板3之光入射表面3 a —側上，較佳的是其設置方式爲使得其光入射表面 3 a會與透明電極40相接觸，且更佳的是其設置方式爲使得其光入射表面3 a會與透明電極40緊密接觸。較佳的是將背面電極42設置爲如上所述的反射板。 (有機發光層41) 有機發光層4 1至少具有下列功能。該有機發光層4 1 -14- 1252714 可以是一分層結構且其中每一層都具有任一下列功能，或者可以是一具有下列功能的單層結構。 -電子注入功能這種功能會自一電極（陰極）注入電子（電子可注入性質）〇 -正性電洞注入功能這種功能係用以自一電極（陽極）注入正性電洞（正性電洞可注入性質）。 Φ -載體傳輸功能 Φ 這種功能係用以傳輸電子及/或正性電洞（載體可傳輸性質）。用以傳輸電子的功能係稱作電子可傳輸功能（電子可傳輸性質），而用以傳輸正性電洞的功能則稱作正性電洞可傳輸功能（正性電洞可傳輸性質）。 -發光功能這種功能係用以使所注入/傳輸之電子與載體復合以產生激態（受激狀態）並在回到基態時發射出光。 •在將透明®極40用作陽極的情形中，該有機發光胃· 4 1可以是由自透明電極4 〇一側依序層壓一正性電洞注入傳輸層、一發光層及一電子注入傳輸層所構成之層結構所形成的。該正性電洞注入傳輸層會將正性電洞自陽極傳輸到發光層上。用於形成該正性電洞注入傳輸層的材料包含例如小分子材料、聚合性材料、聚噻吩高聚物材料及其他現有的正性電涧注入傳輸材料。適合的小分子材料包含諸如 -15- 1252714 像銅酞花青染料及四丁基銅酞花青染料之類金屬酞花青染料、非金屬酞花青染料化合物、喹吖酮化合物以及例如i i _ 雙（4-二對甲苯基氨苯基）環己烷、N，N，_二苯基_N，N，_雙（3_ 甲基苯基）-1，1，_雙苯基-4,4，_二胺及N，N，-二（1-萘基）·Ν，Ν、二苯基-1，Γ-雙苯基_4,4，-二胺之類的芳香族胺等。適合的聚合性材料包含諸如聚噻吩及聚苯胺之類。

該發光層係藉由使自陽極傳輸出的正性電洞與自陰極傳輸出的電子復合而達成受激狀態，並在從受激狀態回到基態時發射出光。至於發光層的材料可採用螢光材料及磷光材料之類。除此之外，可使其主材料含有摻雜物（螢光材料及磷光材料）。至於用於形成發光層的材料包含低分子材料、聚合性材料以及其他現有的發光材料。適合的低分子材料包含諸如9，1 〇 -二芳基蒽衍生物；芘衍生物；暈苯衍生物；衍生物；紅螢烯衍生物；1，1，4,4-四苯基丁二烯衍生物；三（8-醌酯）鋁錯合物；三（4_甲基-8-醌酯）鋁錯合物；雙（8-醌酯）鋅錯合物；三（4 -甲基-5 -三氟甲基-8 -醌酯）鋁錯合物；三（4 _ 甲基_5-氰基-8-醌酯）鋁錯合物；雙（2-甲基-5-三氟甲基-8-醌酯）[4-(4 -氰苯基）酚鹽]鋁錯合物；雙（2 -甲基-5-氰基-8-醌酉旨）[4_(4 -氯苯基）酣鹽]銘錯合物；二（8 -醒醋）航錯合物；雙 (8 -對甲苯磺醯氨喹啉）鋅或鎘錯合物；丨，2，3，4 -四苯基環戊二烯；五苯基環戊二烯；聚-2,5 -二庚氧基對次苯基次亞乙烯；香豆素系列螢光物質；系列螢光物質；吡喃系列螢光物質；蒽酮系列；紫菜鹼；睦吖酮系列螢光物質；n，N，- -16- 1252714 二烷基取代的喹吖酮系列螢光物質；萘二甲醯亞胺系列螢光物質及N，Nf-二烷基取代的吡咯並吡咯系列螢光物質之類。適合的聚合性材料包含諸如聚芴、聚對位次苯基次亞乙烯及聚噻吩之類。當採用主/客型結構時，正好可適當地選自上述材料以便用作主材料及客材料（摻雜物）。可藉由使用列舉如上之一種或多種材料，將該發光層設計成會發射具有能透過如第2圖到第3 C圖所示之二維光晶體層5傳送之波長的光。

該電子注入傳輸層會將電子自陰極傳輸到發光層上。用於形成該電子注入傳輸層的材料包含：2-(4-雙苯基）-5-(4-特-丁基）-1，3，4 -噁二唑；2，5 -雙（1 -萘基）-1，3，4 -噁二唑；噁二唑衍生物；雙（10-羥苯基喹啉並酯）鈹錯合物；及***化合物之類。吾人應該注意的是該有機發光層41可設置有已知有機電致發光層中所用之諸如緩衝層、正性電洞阻斷層、電子注入層及正性電洞注入層之類的一種層。可根據已知的 Φ 製造程序藉由已知的材料設置這些層。例如，可依其功能將該電子注入傳輸層分離成用於注入電子的電子注入層以及用於傳輸電子的電子傳輸層。構成這些層的材料可根據每一層的功能自已知材料中適當地選出，也可自前述用於形成該電子注入傳輸層的材料中選出。現在將要說明透明電極4 0和背面電極4 2。 (電極）透明電極40或背面電極42扮演著陽極的角色而另一 -17- 1252714 個則扮演著陰極的角色。本發明第一較佳實施例中，即使以透明電極40和背面電極42中任意一個當作陽極（或陰極）都無所謂。首先，將要說明陽極。陽極指的是可將正性電洞注入到有機發光層4 1內的電極。用於形成陽極的材料可以是那種能將前述性質分派給陽極的材料，且一般而言係選自諸如金屬、合金、導電化合物及其混合物之類已知材料。然後，其製造方式爲使和陽極相接觸的表面具有等於或大於4eV的工作函數。

用於形成陽極的材料包含例如：諸如錫銦氧化物（IT〇) 、鋅銦氧化物（ΙΖΟ)、氧化錫、氧化鋅、鋁鋅氧化物及氮化鈦之類的金屬氧化物及金屬氮化物；諸如金、鉑、銀、銅、鋁、鎳、鈷、鉛、鉻、鉬、鎢、鉅及鈮之類的金屬；這類金屬的合金及碘化銅的合金；諸如聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚次苯基次亞乙烯基、聚（3 -甲基噻吩）及聚次苯基硫化物之類的導電聚合物。在將透明電極40用作陽極的情形中，一般而言係將透明電極4 0對所發射之光的透射率設定爲高於〗〇 %。在發射落在可見光區之光的情形中，較佳的是使用在可見光區具有高透射率的ITO。在將背面電極42用作陽極的情形時，較佳的是將該背面電極4 2用作反射電極。此例中，可自前述材料中適當地選出具有可反射發射到外面之光特徵的材料。一般而言可選擇金屬、合金及金屬化合物。可使背面電極42具有吸收功能以防止受反差及外來光之反射的影響。爲了使 -18- 1252714 該背面電極42具有吸收功能’可自前述材料中適當地選出能在形成電極時施行吸收功能的材料。該陽極可以是只由一種前述材料或是由其中多種材料的混合物製成的。此外，該層結構可以是一種由具有相同的組成或是不同組成之多個層構的多重層結構。取決於所用的材料，該陽極的厚度一般而言是從5奈米到1微米’較佳的是從1 0奈米到1微米，更佳的是從 10奈米到500奈米，特別較佳的是從1〇奈米到3〇〇奈米，且必要的是從1 0奈米到2 0 0奈米。該陽極可藉著諸如濺射法、離子電鍍法、真空沉積法、旋轉塗覆法及電子束蒸鍍法之類的已知薄膜形成法利用前述材料形成的。較佳的是將該陽極的薄層電阻設定爲小於數百（歐姆/ □)且更佳的是每單位面積大約從大約5到大約5〇(歐姆/ □)。

可使該陽極的表面接受紫外線臭氧淸潔法或是電獎淸 Φ潔法的處理。爲了防止有機E L元件中所出現的短路現象及缺陷，可藉由諸如減小粒子直徑及在薄膜形成之後進行拋光之类買的方法將陽極的表面粗糙度的均方根控制在等於或小於2 〇奈米。陰極指的是可將電子注入到有機發光層4 1 (上述靥結構中之電子注入傳輸層）內的電極。用於形成陰極的材料包含金屬、合金、導電化合物及這類材料的混合物，使其 -19- 1252714 工作函數小於4.5 e V、一般而言等於或小於4 · 〇 e v、通常等於或小於3.7 e V的材料以便改良其電子注入效率。用於上述電極的材料包含例如：鋰、鈉、鎂、金、銀、銅、鋁、銦、鈣、錫、釕、鈦、錳、鉻、釔、鋁-鈣合金、鋁-鋰合金、鋁-鎂合金、鎂-銀合金、鎂-銦合金、鋰_ 銦合金、鈉-鉀合金、鎂-銅混合物及鋁-氧化鋁混合物之類。除此之外’也可使用用於陽極的材料。在將背面電極4 2用作陰極的情形中，較佳的是使該 ^ 背面電極4 2具有可反射發射到外面之光的特徵且較佳的是選自前述材料。一般而言可選擇金屬、合金及金屬化合物0

在將透明電極4 0用作陰極的情形中，係將透明電極 4 0對所發射之光的透射率設定爲高於][〇 %。例如可使用藉由於由超薄膜式鎂-銀合金上層壓一透明的導電性氧化物所形成的電極。同時於陰極中，爲了防止有機發光層4 1 之類在濺射導電性氧化物時因電漿受到破壞，可在陰極與有機發光層4 1之間設置一添加有銅酞花青染料的緩衝層該陰極可以是只由一種前述材料或是由其中多種材料的混合物製成的。例如，可藉由於鎂中添加從5%到10% 的銀或銅以防止陰極會與有機發光層4 1緊密接觸並防止該有機發光層4 1受到氧化。該陰極可以是一種由具有相同的組成或是不同組成之多個層構的多重層結構。例如，該陰極可具有下列結構： -20- 1252714 -爲了防止陰極受到氧化，可在陰極上不會與有機發光層4 1相接觸的部分上設置一由抗蝕性金屬形成保護層較佳的是使用銀和鋁之類當作用形成該保護層的材料。

-爲了減小陰極的工作函數，可在陰極與有機發光層 4 1之間的界面內塞入工作函數較小的氧化物、氟化物及金屬化合物之類。例如，將包含鋁、氟化鋰及該氧化鋰之類用於形成陰極的材料塞入陰極與有機發光層4 1之間的界面內。該陰極可藉由諸如真空沉積法、濺射法、游離沉積法、離子電鍍法及電子束沉積法之類已知的薄膜形成法形成的。較佳的是將該陰極的薄層電阻設定爲數百（歐姆/□)。 (其他層）

有機E L兀件4可適當地使用已知的層結構且除了上述材料之外可使用用於已知有機EL元件的材料。現在將 φ 要說明用於有機EL元件4的較佳層結構及材料。 - 絕緣層爲了防止透明電極4〇與背面電極42之間出現的短路現象’可在有機發光層4 1外部周緣上設置一絕緣層。可適當地使用用於形成已知有機EL元件之絕緣部分的材料當作該絕緣層的形成材料。可藉由諸如濺射法、電子束沉不貝法及化學氣相沉積法（c VD)之類已知方法形成該絕緣層輔助電極 -21- 1252714 各輔助電極的設置方式是使之與陽極及/或陰極形成電氣接觸，且係由體電阻率小於所連接電極之體電阻率的材料製成的。以這種材料形成的輔助電極可減小包含輔助電極之總電極的體電阻率。藉此較之未設置有輔助電極的情形可使在構成有機發光層4 1之各位置上流動之電流密度的最大差異變得比較小。

用於形成輔助電極的材料例如包含：鎢（W)、鋁（A1) 、銅（Cu)、銀（Ag)、鉬（Mo)、鉬（Ta)、金（Au)、鉻（Ci·)、鈦（Ti)、鈸（Nd)及這類材料的合金。明確地說，這類材料的合金包含：鉬-鎢、鉬-鎢、鉬-鉬、鋁-鉅、鋁-鈦、鋁_ 鈸及鋁-銷。輔助電極的材料實例也包含金屬和矽構成的化合物，且較佳的是矽化鈦（TiSi2)、矽化鉻（ZrSi2)、矽化飴（HfSi2)、矽化釩（VSi2)、矽化鈮（NbSi2)、矽化鉅（TaSi2) 、矽化鉻（CrSi2)、矽化鎢（WSi2)、矽化鈷（CoSi2)、矽化鎳 (NiSi2)、矽化舶（PtSi)及矽化鈀（Pd2Si)。也可分別層壓有這類金屬及矽化合物。吾人應該注意的是該輔助電極可以是一由前述材料形成的單層薄膜，但是較佳的是一以兩種或更多種材料形成的多重層薄膜以便改良層膜的安定性。該多重層薄膜可以是藉由使用前述金屬或其合金形成的。例如在三層式薄膜的實例中可使用由鉅層、銅層和鉅層構成的組合以及由鉅層、鋁層和鉅層構成的組合。在雙層式薄膜的實例中可使用由鋁層和鉬層構成的組合、由鉻層和金層構成的組合、由鉻層和鋁層構成的組合以及鋁層和鉬層構成的組合。 -22- 1252714 此中所稱的層膜安定性意指諸如使薄膜維持低體電阻率以及對進行蝕刻時所用溶液具抗蝕性之類的性質。例如，在以銅或金形成輔助電極的情形中，有些情形中的輔助電極雖然具有低體電阻率卻易於受到腐蝕。反之’本發明係將諸如鉅、鉻和鉬之類具有絕佳抗蝕性的金屬膜層壓在以銅或金形成之金屬膜的頂部及底部之一上以便改良輔助電極之安定性。一般而言，較佳的是該輔助電極的厚度爲從1 〇〇奈米 Φ 到數十微米，且特別較佳的是其厚度爲從200奈米到5微米。這是因爲輔助電極會在厚度小於1 0 0奈米時增加其電阻値而不屬輔助電極的較佳情形。另一方面，輔助電極會在厚度大於數十微米時很難整平而產生於有機EL發光裝置1 〇內造成缺陷的可能性。

較佳的是該輔助電極的寬度爲從2微米到1，0 0 0微米，且更佳的是其寬度爲從5微米到300微米。這是因爲輔助電極有時會在寬度小於2微米時增加其電阻。另一方面，輔助電極會在寬度大於1 00微米時干擾光發射到外面。 -保護層：鈍化膜、封裝罐爲了防止有機發光層41接觸到環境空氣可藉由設置一鈍化膜或封裝罐以保護有機E L元件4。該鈍化膜指的是一種設置在與透明基板相對一側上以防止有機發光層4 i 接觸到氧氣和水份的保護層（封裝層）。用於鈍化膜的材料實例包含有機聚合性材料、無機材料及光電烘烤型樹脂之類。用於該保護層的材料則可以是其中單獨一種材料或多 -23- 1252714 種材料的組合。該保護層可具有單層結構或是多重層結構。該鈍化膜具有足以阻斷來自外界之水份及氣體的厚度。聚合性材料例如包含：氟素樹脂；丙烯酸樹脂；環氧樹脂；矽酮樹脂；環氧矽酮樹脂；聚苯乙烯樹脂；聚酯樹脂；聚碳酸（鹽）酯樹脂；聚醯胺樹脂；聚醯亞胺樹脂；聚醯胺醯亞胺樹脂；聚對二甲苯樹脂；聚乙烯樹脂；及聚苯氧樹脂。其中氟素樹脂包含諸如氯三氟乙烯聚合物、二氯二氟乙烯聚合物、及氯三氟乙烯聚合物及二氯二氟乙烯聚 ® 合物的共聚物之類。而丙烯酸樹脂包含諸如聚甲基甲基丙烯酸酯及聚丙烯酸酯之類。無機材料包含：聚矽氨烷；鑽石薄膜；非晶型矽石；電氣絕緣玻璃；金屬氧化物；金屬氮化物；金屬碳化物及金屬硫化物之類。

該封裝罐指的是一種用以阻斷外來水份及氧氣而由一封裝板及一封裝容器構成的構件。該封裝容器可以只設置在有機EL元件4之背面電極42 —側（與透明基板33相對一側）上，或是設置成可蓋住整個有機EL元件4。該封裝構件之尺寸及厚度並未特別受限只要其足以封住該有機 E L元件4並阻斷環境空氣便可。用於封裝構件的材料包含：玻璃、不銹鋼、金屬（諸如鋁之類）、塑膠（諸如聚氯三氟乙烯、聚酯及聚碳酸（鹽）酯之類）及陶瓷等。於有機EL元件4上黏貼有封裝構件時，可適當地使用封裝試劑（黏著劑）。在整個有機EL元件4都爲該封裝構件所覆蓋的情形中，可在不使用封裝化合物下藉由加熱 -24- 1252714 封裝法使各封裝構件相互接合。該封裝試化合物包含：紫外線固化型樹脂；熱定型樹脂及雙組成固化型樹脂之類。吾人應該注意的是可在封裝罐與有機EL元件4之間的空間內塞入吸濕材料。該吸濕材料並未特別受限而是包含氧化鋇、氧化鈉、氧化鉀、氧化鈣、硫化鈉、硫化鈣、硫化鎂、五氧化二磷、氯化鈣、氯化鎂、氯化銅、氟化鉋、氟化鈮、溴化鈣、溴化釩、分子篩、沸石或氧化鎂之類

可將非活性氣體密封於鈍化膜及封裝罐內。此中所稱的非活性氣體意指不會與有機EL元件4發生反應的氣體 ’且其實例包含諸如氦氣及氬氣之類稀有氣體以及氮氣。 -***在上述各層之間的層可在各層之間設置一層以改良其間的緊密接觸或是改良其電子可注入性質或是電洞可注入性質。例如，可在發光層與陰極之間***一藉由施行陰極之形成材料及電子注入傳輸層之形成材料的共氣沉積所形成的陰極界面層（混合電極）。如是，降低了可抵制該發光層與陰極間之電子注入作用的能量勢壘。同時，改良了陰極與電子注入傳輸層之間的緊密接觸作用。用於形成該陰極界面層的材料在可將上述功能帶到該陰極界面層上之下並未特別受限且可使用已知材料例如諸如氟化鋰、氧化鋰、氟化鎂、氟化鈣、氟化緦、氟化鋇之類鹼金屬以及鹼土金屬的氟化物、氧化物、氯化物及硫化

-25- 1252714 該陰極界面層的厚度係落在從大約〇 . 1奈米到大約1 〇奈米的範圍內，且較佳的是落在從大約〇. 3奈米到大約3 奈米的範圍內。可將該陰極界面層形成爲具有均勻的厚度、不均勻的厚度或是呈島狀，或者藉由諸如真空沉積法之類已知薄膜沉積法形成該陰極界面層。至少可於上述各內夾層之一內設置一種可阻斷正性電洞、電子或激子之運動的阻斷層。例如，可在緊鄰發光層之陰極一側設置一電洞阻斷層以便管制正性電洞穿過該發 Φ 光層並於該發光層內使正性電洞與電子有效地重合。用於形成該電洞阻斷層的材料例如包含但是不受限於***衍生物、噁二唑衍生物、8-羥基喹啉酯化鋁硼類及二氮雜菲之類的已知材料。

至少可於上述各內夾層之一內設置一種緩衝層以降低可抵制正性電洞或電子之注入作用的勢壘。例如，可在陽極與正性電洞注入傳輸層之間或是與層壓於緊鄰陽極處的有機層之間設置一種緩衝層以便降低可抵制正性電洞注入作用的勢壘。用於形成該緩衝層的材料例如包含但是不受限於諸如銅酞花青染料之類的已知材料。 -正性電洞注入傳輸層或電子注入傳輸層內的摻雜作用可將諸如螢光材料及磷光材料之類的有機發光材料 (摻雜物）摻雜到正性電洞注入傳輸層或電子注入傳輸層內以便使這些層發光。 -將鹼金屬或鹼金屬化合物摻雜到緊鄰陰極的層內當陰極使用的是諸如鋁之類的金屬時，可將鹼金屬或 -26- 1252714 鹼金屬化合物摻雜到緊鄰陰極的層內以便降低陰極與發光層之間的能量勢壘。由於藉由添加金屬或金屬化合物降低了有機層內的陰離子產生作用，故強化了電子可注入性質因此減少了需要施加的電壓。這類鹼金屬化合物例如包含氧化物、氟化物及螯合鋰之類。現在將參照第2圖到第3 C圖說明根據本發明第二較佳實施例之有機EL裝置（或稱第二有機EL裝置）。

如第2圖所示，第二有機EL裝置與第一有機EL裝 ^ 置有差異，因爲包含一二維光晶體層5以取代光學共振層 1。該二維光晶體層5可強化由高折射率透明層2所發射之光的強度。亦即，具特定波長之光的強度遠比各相鄰波長的光強度強得多，也就是說第二有機EL裝置可發射鮮明的光。如是，獲致了如同第一有機EL裝置的有利效應首先將要說明光晶體的結構，然後再參照第3圖說明該二維光晶體層5。 (該二維光晶體層）光晶體指的是一種可控制光且具有週期性結構的物質或裝置，其中該週期實質上會等於光或電磁波的波長。明確地說，光晶體之週期性結構的週期實質上會等於光的波長，且該週期性結構包含一不允許某些波長範圍之光存在的光帶隙。可依與帶隙之源起相同的方式將該光帶隙之源起解釋爲固態晶體內可抵制電子的禁隙’亦即不允許電子存在於特定能量範圍內的帶隙° -27- 1252714 帶隙會在於固態晶體內週期性而規則地安排各原子時出現抵制電子的現象，因爲將電子假設爲波動時其波長實質上會等於各原子之間的間隔，以致電子會肇因於晶體內的週期性電位而接收到布雷格反射因此形成了非能量狀態。同樣地，當透過具有其長度實質上與光之波長相等之週期性折射率（介電常數）剖面的結構傳送電子時，會形成一光帶隙以阻斷某些波長範圍內的光透射作用。這種週期性結構可應用在一維、二維或三維之光晶體中的任意一種上

將在將缺陷引進形成爲完整週期性結構之光晶體內時，能帶邊緣會於光帶隙內發生歪斜並於能帶內出現缺陷能陷（區域能陷）。利用這種缺陷能階使吾人能夠強化發光材料的發光特徵。同時，光的群速會在能帶邊緣上大幅減小 ’結果可整體地強化了元件的發光特徵；可參見Kogyo Chosakai公司出版Tatsuo Uchida等人編輯之「平面型面板顯示器未刪節辭典」的第444頁，2001年第11期第22 冊之表面科學（Surface Science)第702-709頁標題爲「藉由使用光晶體控制光學場」的論文，日本應用物理學會第 64屆年會預印論文集第938頁標題爲「光晶體有機發光二極體之特徵描述」的論文，以及日本應用物理學會第64 屆年會預印論文集第93 8頁標題爲「有機-半導體型光晶體的製造及其光學性質」的論文。現在將要說明如第2圖所示之二維光晶體層5的結構 -28- 1252714 如第3A圖所示，該二維光晶體層5包含：一第一介電層5 1，指的是一種對由高折射率透明層2所發射之光的波長呈透明的層壓（平板狀）材料；以及一第二介電層52 ，係作週期性安排且對上述光呈透明的’係沿著垂直於該二維光晶體層5的方向延伸且具有不同於第一介電層5 1 的折射率（介電常數）。吾人應該注意的是第3 A圖中係爲了顯示目的而以實線標示出落在該第一介電層5 1內之第二介電層52。

該二維光晶體層5的結構可強化或鮮明化由高折射率透明層2所發射之光中的波長之一，或是中心落在上述波長之預定範圍內的各波長。亦即，可藉由用於光晶體的已知技術計算出該第一介電層5 1及第二介電層5 2的折射率以及該第二介電層52的配置（週期）並根據計算結果製造該二維光晶體層5。該製造方法可使用光刻法或電子束印刻法。該第二介電層52的週期性結構可以是如第圖所示之四邊形晶格配置或是如第3 C圖所示之三角形晶格配置用於形成該第一介電層5 1的材料以及用於形成該第一介電層5 2的材料應該分別具有不同的折射率。用於形成該第一介電層5 1和第二介電層52的材料例如包含選擇性的玻璃材料、半導體材料、氧化物材料及有機材料之類〇此外’也能以氣體及真空之類當作一種材料。亦即， -29- 1252714 可於第一介電層51內形成一孔洞以便將空氣及氮氣形成密：^其內或是將孔洞抽成真空，藉此製成二維光晶體層5 。吾人應該注意的是當使用這種結構時，較佳的是密封於孔洞內的氣體不會或是幾乎不會使有機層3產生劣化。例如’較佳的是將氮氣或稀有氣體之類密封於孔洞內。因此’本發明各實例及實施例僅供展示而非限制性的且本發明並不受限於此中給定的細節，而是可在不偏離本發明所附申請專利範圍之架構及其等效項目下作各種修正

【圖式簡單說明】特別將據信屬新穎的各特徵列舉於本發明申請專利範圍之各附屬項中。本發明連同其目的及優點將會因爲以下對本發明個較佳實施例的說明而獲致最佳的理解。第1圖係用以解釋一種根據本發明第一較佳實施例之第一有機EL裝置之結構的截面圖示。

第2圖係用以解釋一種根據本發明第二較佳實施例之第二有機EL裝置之結構的截面圖示。

第3 A圖係用以解釋一種根據本發明第二較佳實施例之二維光晶體層之結構的示意圖。第3 B圖係用以顯示一種根據本發明第二較佳實施例之二維光晶體層中第二介電層之週期性結構之四邊形晶格配置的示意圖。第3 C圖係用以顯示一種根據本發明第二較佳實施例之二維光晶體層中第二介電層之週期性結構之三角形晶格 -30- 1252714 配置的示意圖。【主要元件符號說明】

1 光學共振層 2 高折射率透明層 2a 透明層之光入射表面 2b 透明層之光出射表面 3 透明基板 3 a 透明基板之光入射表面 3b 透明基板之光出射表面 4 有機發光層 5 二維光晶體層 40 透明電極 4 1 有機發光層 42 背面電極 5 1 第一介電層 52 第二介電層

Claims

1252714 十、申請專利範圍： 1 . 一種電致發光裝置，包括：一透明基板、具有一第一表面及一第二表面；一電致發光元件，係設置在該透明基板之第一表面上，其中由電致發光元件發射出的光會穿透第二表面自透明基板出射到外面；一透明層，其折射率高於透明基板，且設置在該透明基板之第二表面上；以及

一亮度強化層，係設置在該透明層上以強化具有特定波長之光的亮度。 2 .如申請專利範圍第1項之電致發光裝置，其中該亮度強化層具有一光學共振結構以便強化具有特定波長之光的亮度。 3 .如申請專利範圍第1項之電致發光裝置，其中該亮度強化層具有一二維光晶體結構以便強化具有特定波長之光的亮度。 4 .如申請專利範圍第3項之電致發光裝置，其中該亮度強化層包含：一第一介電層；以及一第二介電層，其折射率不同於該第一介電層5 1的折射率。 5 .如申請專利範圍第4項之電致發光裝置，其中該第二介電層具有一呈四邊形晶格配置的週期性結構。 6 .如申請專利範圍第4項之電致發光裝置，其中該第二介 -32- 1252714 電層具有一呈三角形晶格配置的週期性結構。 7 .如申請專利範圍第1項之電致發光裝置，其中該亮度強化層可強化各具有特定波長之多種光成份的亮度。 8 .如申請專利範圍第1項之電致發光裝置，其中該電致發光元件指的是一種有機電致發光元件。