专利名称：发光元件的微共振腔的多层反射膜及其制程的制作方法
技术领域：
本发明是有关一种发光元件的微共振腔的多层反射膜(multi-layermirror)结构及其制程，尤指在有机电激发光二极管(OLED)的结构中的微共振腔的多层反射膜结构及其制程。
背景技术：
有机电激发光二极管(Organic Light Emitting Diode OLED)的技术依其所使用的有机薄膜材料的不同，大致可分为二类，一是以发色有机化合物为材料的小分子元件系统，另一种则是以共轭性高分子为材料的高分子元件系统。由于具有和发光二极管(light-emitting diode，LED)相似的特性，因此小分子型态的有机发光二极管被称为SMOLED，而高分子发光二极管被称为Polymer OLED。
基本上OLED元件的运作与传统半导体LED相似，在一外加偏压下，使电洞与电子各自从正负极注入，在电场的作用下电洞与电子相向移动，两者因再结合而发光。而元件发光的颜色主要决定于元件内具有萤光特性的有机材料，此外OLED可将少量的客发光体混入主发光体中来提高元件的发光效率，并可使发光的颜色横跨整个可见光区。
“光”是能量波的一种形式。人类的视神经只对红、绿、篮三色光反应特别敏感。其他的颜色则是由这三种颜色的光混合而成；换句话说，我们平常看到的其他颜色是视网膜上的视锥细胞把外来的红、绿、蓝光信号组合的结果，它们并不是“实际存在”的颜色。红光的波长在6000埃(Angstrom)左右，绿光波长在5500埃左右，而篮光的波长则在4650埃左右。在这些可见光当中，以红光的波长较大而散射较小，篮光的波长相对较短而散射的现象却比较大。因为短的光波有容易散射的缺点，目前OLED元件的发光效率便因光线的不同的波长特性，产生发光效率不足的现象，有待克服。
为解决发光元件光源的异向性问题，许多公司已经针对元件的结构进行不同的设计。以提升发光效率为目的，发展出来较为有效的结构设计，例如已知结构的“微共振腔(micro-cavity)”可引导并增强特定波长的光波共振，朝发光元件的表面方向放射。已知的微共振腔结构于基板与导电层之间，具有一“多层反射膜(multi-layer mirror)”，可使特定颜色的光波借由移相而共振增强。
在实际的生产制程中，不断有许多在实验室研发过程所未发现的技术问题。例如，在生产上述微共振腔的多层反射膜结构时，常因基板材料与镀层之间附着性不佳，导致在进行沉积导电层或有机发光材料层时，发生多层膜从基板上剥落或劣化结果。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题，在于针对发光元件的微共振腔的多层反射膜附着性不佳，解决其在沉积导电层及有机发光材料层时常会发生的剥落或劣化的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种发光元件的微共振腔的多层反射膜的制程，包括以下步骤(一)、以涂布或溅镀的方法，在一发光元件的透明基板上添加一种高穿透率的高分子化合物，或是高穿透率的无机薄膜，使之至少构成一界面缓冲层(buffer layer)；(二)、然后，以溅镀的方法在此界面缓冲层上添加多层具有不同折射率的薄膜，使之构成一发光元件的多层反射膜。
在上述的多层反射膜表层上，将可进一步依序建立一透明电极层(transparent conductive layer)、一发光层(luminous layer)及一顶部电极层(metal mirror)，借此构成一发光元件或有机发光二极体。
上述方案中，所述的溅镀该发光元件的多层反射膜的步骤，还可包括在该界面缓冲层上溅镀一层硫化锌-氧化硅材料(ZnS-SiO2)或/和一层铝钛氮材料(AlTiN)。
为了达到上述目的，本发明还提供一种发光元件的微共振腔的多层反射膜结构，在基板与多层反射膜之间加入一层用以增加附著力的薄膜，这里称为界面缓冲层(buffer layer)，此层为具高穿透率的高分子化合物，或是高穿透率的无机薄膜组成。
上述方案中，所述的多层反射膜可至少含有一层硫化锌-氧化硅或/和一层铝钛氮。
由上可知，本发明的结构及其制程，是在基板与多层反射膜之间加入一层界面缓冲层用以增加附着力的薄膜，借此缓冲层的加入，可提高附着力，使制程容易稳定，从而防止元件制程中呈现劣化的问题发生。
图1是已知的OLED元件基本结构；图2是依据本发明所实施的发光元件结构。
具体实施例方式
为了让本发明的上述和其他目的、特征及优点更加明显易懂，下文特举若干较佳实施例，并配合所附图示详细说明。
图1所示，是一已知的OLED元件的基本结构，包括一透明基板10及一微共振腔20。其中微共振腔20是在透明基板10上依序添加一多层反射膜22、一透明电极层23、一发光材料层24及一顶部电极层25(为一金属反射层，metal mirror)。
在透明电极层23与顶部电极层25之间外加一偏压，使发光材料层24中的电洞与电子各自从正负极注入，并在电场作用下，使电洞与电子相向移动；当电洞与电子在发光材料层24相遇结合时，因释放出能量产生光波。元件发光的颜色主要决定于元件内具有萤光特性的有机材料，此外OLED可将少量的客发光体混入主发光体中来提高元件的发光效率，并可使发光的颜色横跨整个可见光区。
多层反射膜22设于透明基板10与透明电极层23之间，可以化学蒸镀的方法直接蒸镀在透明基板10上，产生多层具有不同折射率(refractive index)的薄膜制成，借由膜厚与折射指数的搭配，使特定波长的光线通过时因相位位移(phase sfift)而重叠共振。利用此共振的原理，使彩色OLED萤幕的红、绿与蓝等三原色光的强度增加。
理论上，多层反射膜22的膜层多则增强效果佳，可是在实际的生产经验却发现膜层愈多则生产难度愈高，多层反射膜22更易从透明基板10上剥离；同时已知的蒸镀方法产率慢，设备贵，不利扩大生产。然而若改以溅镀制程，则将可以降低设备成本，并提高设备产率。
图2所示，是一依据本发明的较佳实施例。本实施例与目前已知的OLED结构最大的不同点在于多层反射膜22与透明基板10之间增加一界面缓冲层21。依据本发明，此结构的制造步骤包括(一)、以涂布或溅镀的方法，在一透明基板10表面添加一种具有高穿透率的高分子化合物，或是高穿透率的无机薄膜，使之至少构成一界面缓冲层21；(二)、然后，再以溅镀的方法在此界面缓冲层21上添加多层具有不同折射率的薄膜，使之构成一发光元件的多层反射膜22。
在上述的多层反射膜22表层上，依序建立一透明电极层23、一发光材料层24及一顶部电极层25，可形成一发光元件或有机发光二极管的主体构造。有关多层反射膜22的材质与制程，虽与本发明相关，但并非本发明的目的及重点，读者可详参美国专利第5,405,710号、5,814,416号或6,278,236号等发明。在公开的各专利案中，对于各膜层的基本材料已有相当详细的介绍，但对于本发明的主要目的的达成或所揭示的问题，却都未有特别的介绍或提供有用的教示。
透明基板10的材料可选用玻璃质或透明塑胶制造。若采用透光性良好的聚碳酸脂(Polycarbonate)作为基板材料，为了达到本发明的目的，可在其表面旋涂或溅镀一界面缓冲层21。界面缓冲层21可选用高透明性的高分子材料，或是高透明性的无机材料；例如旋涂一层日本DIC公司生产的型号SD-101或SD-715高分子胶(lacquer)，已在生产测试中证实本发明中缓冲层(buffer layer)的效果。
构成界面缓冲层21薄膜之后，在表面继续再反复交替蒸镀或溅镀不同折射指数(Refractive Index)的材料作为多层反射膜22。例如其中奇数层(A)为SixNy薄膜，偶数层(B)为SiO2薄膜；或使其中的奇数层(A)为SiO2薄膜，偶数层(B)为SixNy薄膜也可。溅镀的膜厚应维持λ/4n左右；其中λ光的波长n材料的折射指数(Refractive Index)有关界面缓冲层21薄膜之后的制程或材料的发现，并非本发明的重点，读者可自行参酌美国专利第5,405,710号、5,814,416号或6,278,236号等发明的技术加以实施。
根据本发明，在透明基板10与多层反射膜22之间增加一界面缓冲层21将可增加附着力，使制程稳定。以下利用两组测试样品对比，借由粘着力40盎司/英寸2(oz/inch2)的胶带在两组测试样品上的多层反射膜22贴牢后拉开，进行附着力测试，得到以下对比结果
注以上“A”代表SixNy薄膜，“B”代表SiO2薄膜。
溅镀膜厚维持在膜厚在λ/4n左右经由上述测试，证明本发明在透明基板与多层反射膜之间增加的界面缓冲层，将可增加附着力，使制程稳定。
本发明已经以较佳实施例公开如上，然其目的并非用以限定本发明，任何熟习本项发明技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，所做的等效设计与润饰仍应包含在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种发光元件的微共振腔的多层反射膜制程，其特征在于至少包括以下步骤(a)在一发光元件的透明基板上添加一界面缓冲层；及(b)以溅镀的方法在该界面缓冲层上添加多层具有不同折射率的薄膜，使之构成该发光元件的多层反射膜。
2.如权利要求1所述发光元件的微共振腔的多层反射膜制程，其特征在于所述的界面缓冲层是以涂布或溅镀的方法添加在该透明基板上，借由该界面缓冲层增加该多层反射膜对该透明基板的附着力。
3.如权利要求1所述发光元件的微共振腔的多层反射膜制程，其特征在于所述的添加在该透明基板上的界面缓冲层，是指添加一种高穿透率的高分子化合物，借由该界面缓冲层增加该多层反射膜对该透明基板的附着力。
4.如权利要求1所述发光元件的微共振腔的多层反射膜制程，其特征在于所述的添加在该透明基板上的界面缓冲层，是指添加一种高穿透率的无机薄膜，借由该界面缓冲层增加该多层反射膜对该透明基板的附着力。
5.如权利要求1所述发光元件的微共振腔的多层反射膜制程，其特征在于所述的溅镀该发光元件的多层反射膜的步骤，包括在该界面缓冲层上溅镀一层硫化锌-氧化硅材料。
6.如权利要求1所述发光元件的微共振腔的多层反射膜制程，其特征在于所述的溅镀该发光元件的多层反射膜，包括在该界面缓冲层上溅镀一层铝钛氮材料。
7.如权利要求1所述发光元件的微共振腔的多层反射膜制程，其特征在于所述的发光元件是指一有机电激发光二极管。
8.一种发光元件的微共振腔的多层反射膜结构，形成于一透明基板的表面，其特征在于至少包括一界面缓冲层；及一多层反射膜，借由该界面缓冲层增加该多层反射膜对该透明基板的附着力。
9.如权利要求8所述发光元件的微共振腔的多层反射膜结构，其特征在于所述的界面缓冲层为一层高穿透率的高分子化合物。
10.如权利要求8所述发光元件的微共振腔的多层反射膜结构，其特征在于所述的界面缓冲层为一层高穿透率的无机薄膜。
11.如权利要求8所述发光元件的微共振腔的多层反射膜结构，其特征在于所述的多层反射膜是由两种不同折射指数的材料组成的。
12.如权利要求8所述发光元件的微共振腔的多层反射膜结构，其特征在于所述的多层反射膜至少含有一层硫化锌-氧化硅。
13.如权利要求8所述发光元件的微共振腔的多层反射膜结构，其特征在于所述的在该多层反射膜至少含有一层铝钛氮。
14.如权利要求8所述发光元件的微共振腔的多层反射膜结构，其特征在于所述的透明基板是指一玻璃质基板。
15.如权利要求8所述发光元件的微共振腔的多层反射膜结构，其特征在于所述的透明基板是指一聚碳酸脂基板。
16.如权利要求8所述发光元件的微共振腔的多层反射膜结构，其特征在于所述的发光元件是指一有机电激发光二极管。
全文摘要
本发明是有关一种发光元件的微共振腔的多层反射膜及其制程，其步骤包括(一)、以涂布或溅镀的方法，在一发光元件的透明基板上添加一种高穿透率的高分子化合物，或是高穿透率的无机薄膜，使之至少构成一界面缓冲层；(二)、然后，以制造镀膜的方法在此界面缓冲层上添加多层具有不同折射率的薄膜，使的构成一发光元件的多层反射膜(multi－layer mirror)。在多层反射膜的表层，可依序建立一透明电极层(transparent conductive layer)、一发光层(luminous layer)及一顶部电极层，借此构成一发光元件或有机发光二极管。
文档编号H01S3/08GK1484349SQ0214292
公开日2004年3月24日 申请日期2002年9月16日 优先权日2002年9月16日
发明者吕东奎, 王威翔 申请人:铼德科技股份有限公司