发明内容
本发明提供一种光取出率高的有机电致发光器件的结构。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种有机电致发光器件,包括:基板;在基板上形成的第一电极;在第一电极上形成的有机功能层;在有机功能层上形成的第二电极,其特征是,还包括至少一层网状光取出层,所述网状光取出层的材料选自光刻胶,折射率为1.0~3.0,透光率为50%~99%。
网状光取出层的折射率为1.0~1.9,优选为1.0~1.5。
光刻胶含有分子量为2000~50000的丙烯酸树脂,或分子量为4000~20000的环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯或不饱和丙烯酸酯。
网状光取出层可以位于第一电极与有机功能层之间,也可以位于基板与第一电极之间。
网状光取出层的网格为N边形,N≥3。网格优选为矩形,网格的宽度为1um~50um,网格的间距为5um~300um。网格还可以为正三角形或正六边形。
网状光取出层的厚度为10nm~1000nm,优选为10nm~300nm。
本发明增加了网状光取出层,使在玻璃/空气、ITO/玻璃界面因全反射而未能从器件表面发出的光减少,提高了光取出率。同时,器件发出的光的色坐标基本没有变化。
具体实施方式
本发明所称纵向是指从OLED基板到第二电极的方向,与之垂直的方向为横向。
对比例1为一个现有技术制备的发蓝光的OLED器件,包括玻璃基板、第一电极、有机功能层和第二电极,其中,有机功能层包括空穴传输层、蓝色发光层和电子传输层。其结构为:Glass/ITO/NPB/BAlq:TBPe/Alq3/LiF/Al。其工艺步骤如下:
(1)基片清洗:利用煮沸的洗涤剂超声和去离子水超声的方法对带有第一电极ITO的玻璃基板进行清洗,并放置在红外灯下烘干。
(2)蒸镀:将上述带有ITO和网状光取出层的基板置于真空腔室内,抽真空至1×10-5Pa,分别蒸镀一层20nm的NPB薄膜作为空穴传输层;膜厚为25nm的二(2-甲基-8-喹啉基)4-苯代苯酚基-铝(简称BAlq)掺杂染料四叔丁基苝(简称TBPe)作为蓝色发光层;膜厚为50nm的Alq3材料作为电子传输层;最后,依次蒸镀LiF层和Al层作为器件的第二电极层,其中LiF层的厚度为0.7nm,Al层的厚度为150nm。
第一组实施例都为发蓝光的OLED器件,与对比例1相比,在第一电极和有机功能层之间增加了网状光取出层。器件结构为:玻璃基板、第一电极、网状光取出层、有机功能层和第二电极。实施例1-1~实施例1-6的网格尺寸见表1。
以实施例1-1为例:在第一电极和有机功能层之间,采用光刻胶形成一层网状光取出层,该光刻胶的主要有效成分有环氧丙烯酸酯、光引发剂、光聚合单体、有机溶剂、流平剂、抗氧化剂等。该光刻胶的折射率为1.4。网状光取出层的厚度为10nm,网格围成的图形为矩形,网格的宽度为y,网格的间距为x。y=5um,x+y=50um。器件结构为:Glass/ITO/网状光取出层/NPB/BAlq:TBPe/Alq3/LiF/Al。通过以下方法制备网状光取出层:
(1)涂胶:把清洗后的带有第一电极ITO的玻璃基片置于旋涂机上,将光刻胶滴在玻璃基片上,设置转速1100转/分,时间为30秒。
(2)前烘:将已旋涂完光刻胶的玻璃基片放在烘烤机内,设置温度为135摄氏度,时间为120秒,进行烘烤。
(3)曝光:将前烘好的基片放在曝光机内,将掩膜板放在基片之上,设置曝光时间为8秒。
(4)显影:使用碱性显影液进行显影,时间20秒。显影后,被掩模板遮盖的光刻胶(即未被光照到的部分)去掉,被光照到的光刻胶保留。
实施例1-1的OLED器件的后续工艺步骤同对比例1,制备空穴传输层、发光层、电子传输层和第二电极,在此不再赘述。
实施例1-2~实施例1-6的OLED器件的工艺步骤与实施例1-1基本相同,只是曝光时使用的掩模板的镂空尺寸不同。
表1
OLED蓝光器件 |
网格尺寸(x+y)∶y |
外量子效率(1000nit下) |
对比例1 |
无网状光取出层 |
3.5% |
实施例1-1 |
50um∶5um |
3.71% |
实施例1-2 |
100um∶3um |
3.77% |
实施例1-3 |
100um∶5um |
3.82% |
实施例1-4 |
100um∶10um |
4.03% |
实施例1-5 |
200um∶5um |
4.10% |
实施例1-6 |
200um∶10um |
4.52% |
对比例2为一个现有技术制备的发白光的OLED器件,包括玻璃基板、第一电极、有机功能层和第二电极,其中,有机功能层包括空穴传输层、黄色发光层、蓝色发光层和电子传输层。其结构为:Glass/ITO/NPB/NPB:rubrene/BAlq:TBPe/Alq3/LiF/Al。其工艺步骤如下:
(1)基片清洗:利用煮沸的洗涤剂超声和去离子水超声的方法对带有第一电极ITO的玻璃基板进行清洗,并放置在红外灯下烘干。
(2)蒸镀:将上述带有ITO和网状光取出层的基板置于真空腔室内,抽真空至1×10-5Pa,蒸镀一层NPB薄膜作为空穴传输层,速率为0.1nm/s,蒸镀膜厚为20nm;再采用双源共蒸的方法进行黄色发光层的蒸镀掺杂,NPB的蒸镀速率为0.2nm/s,rnbrene在NPB中的掺杂重量百分比浓度为2%,该层蒸镀膜厚为15nm。在黄色发光层之上蒸镀蓝色发光层,采用双源共蒸的方法进行,BAlq的蒸镀速率为0.2nm/s,TBPe的掺杂重量百分比浓度为3%,蒸镀膜厚为20nm。在蓝色发光层之上,继续蒸镀一层Alq3材料作为电子传输层,其蒸镀速率为0.2nm/s,蒸镀总膜厚为50nm;最后,在上述发光层之上依次蒸镀LiF层和Al层作为器件的第二电极层,其中LiF层的蒸镀速率为0.01~0.02nm/s,厚度为0.7nm,Al层的蒸镀速率为2.0nm/s,厚度为150nm。
第二组实施例为具有网状光取出层的发白光的OLED器件,与对比例2相比,在第一电极和有机功能层之间增加了网状光取出层。器件结构为:玻璃基板、第一电极、网状光取出层、有机功能层和第二电极。实施例2-1~实施例2-6的网格尺寸见表2。
以实施例2-1为例:在第一电极和有机功能层之间,用光刻胶形成一层网状光取出层,该光刻胶的主要有效成分有聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂、光聚合单体、有机溶剂、流平剂、抗氧化剂等。该光刻胶的折射率为1.36。网状光取出层的厚度为50nm,网格围成的图形为矩形,网格的宽度为y,网格的间距为x。y=5um,x+y=50um。其结构为:Glass/ITO/网状光取出层/NPB/NPB:rubrene/BAlq:TBPe/Alq3/LiF/Al。通过以下方法制备网状光取出层:
(1)涂胶:把清洗后的带有第一电极ITO的玻璃基片置于旋涂机上,将光刻胶滴在带有ITO的玻璃基片上,设置转速1100转/分,时间为30秒。
(2)前烘:将已旋涂完光刻胶的玻璃基片放在烘烤机内,设置温度为135摄氏度,时间为120秒,进行烘烤。
(3)曝光:将前烘好的基片放在曝光机内,将掩膜板放在基片之上,设置曝光时间为8秒。
(4)显影:使用显影液进行显影,时间20秒。
实施例2-1的OLED器件的后续工艺步骤同对比例2,制备空穴传输层、黄色发光层、蓝色发光层、电子传输层和第二电极,在此不再赘述。
实施例2-2~实施例2-6的OLED器件的工艺步骤与实施例2-1基本相同,只是曝光时使用的掩模板不同。
表2
OLED白光器件 |
网格尺寸(x+y)∶y |
外量子效率(1000nit下) |
对比例2 |
无网状光取出层 |
6.5% |
实施例2-1 |
50um∶5um |
6.9% |
实施例2-2 |
100um∶3um |
7.1% |
实施例2-3 |
100um∶5um |
7.2% |
实施例2-4 |
100um∶10um |
7.3% |
实施例2-5 |
200um∶5um |
7.51% |
实施例2-6 |
200um∶10um |
8.01% |
第三组实施例同样为具有网状光取出层的发白光的OLED器件,包括玻璃基板、第一电极、网状光取出层、有机功能层和第二电极。在第一电极和有机功能层之间,用光刻胶形成一层网状光取出层,该光刻胶的主要有效成分有聚酯丙烯酸酯、光引发剂、光聚合单体、有机溶剂、流平剂、抗氧化剂等。该光刻胶的折射率为1.38。
以实施例3-1为例:网状光取出层的厚度为100nm,网格围成的图形为正三角形,正三角形的边长为x,相邻两个正三角形的间距为y,y=5um,x=50um。其结构为:Glass/ITO/网状光取出层/NPB/NPB:rnbrene/BAlq:TBPe/Alq3/LiF/Al。
第三组实施例的OLED器件的工艺步骤与第二组实施例基本相同,在此不再赘述。只是步骤(3)中使用的掩模板不同,本实施例用到的掩模板的镂空部分为正三角形。
表3
OLED白光器件 |
网格尺寸(x∶y) |
外量子效率(1000nit下) |
对比例2 |
无网状光取出层 |
6.5% |
实施例3-1 |
50um∶5um |
7.04% |
实施例3-2 |
50um∶10um |
7.12% |
实施例3-3 |
100um∶10um |
7.35% |
实施例3-4 |
100um∶20um |
7.56% |
实施例3-5 |
200um∶10um |
8.13% |
实施例3-6 |
200um∶20um |
8.0% |
从表1-表3可以看出,使用网状光取出层后,器件的外量子效率均得到了大幅度的提高。
OLED的发光主要来自有机功能层,光在有机功能层产生后向各个方向发射,对于没有网状光取出层的OLED器件,有机发光材料产生的光,可以分为三部分,如图1所示,光线1-1直接输入到空气中;光线1-2在玻璃基板与空气界面产生全反射未能从器件表面输出;光线1-3在ITO与玻璃基板界面被全反射也未能从器件表面输出。
对于加入网状光取出层的OLED来说:(1)光在ITO/玻璃基板界面,以大于临界角的角度入射时,如光线2-2,会发生全反射,被全发射后射入到网状光取出层上,光经过网状光取出层-有机功能层-第二电极后,被第二电极反射再次射入网状光取出层,这时光射入到ITO/玻璃基板界面的入射角被减小,以小于临界角的角度入射,不会发射全发射,减少了损失,使得光取出效率提高。(2)原本以大角度入射到有机层/ITO界面的光,如光线2-3,由于网状光取出层的存在,未入射到有机功能层/ITO界面,而是入射到了有机功能层/网状光取出层界面,再射入到网状光取出层/ITO界面,这时光的入射角也被减小了,所以也减少了全发射的发生,减少了损失,使得光取出效率提高。
另外,与未使用网状光取出层相比,器件色坐标的变化非常小,色坐标的x值和y值的变化量都小于0.02。
第四组实施例同样为具有网状光取出层的发白光的OLED器件,包括玻璃基板、第一电极、网状光取出层、有机功能层和第二电极。在基板与第一电极之间,用光刻胶形成的一层网状光取出层,该光刻胶的主要有效成分有不饱和丙烯酸酯、光引发剂、光聚合单体、有机溶剂、流平剂、抗氧化剂等。该光刻胶的折射率为1.4。
以实施例4-1为例:网状光取出层的厚度为300nm,网格围成的图形为正六边形,正六边形的边长为x,相邻两个正六边形的间距为y,y=10um,x=50um。其结构为:Glass/ITO/网状光取出层/NPB/NPB:rubrene/BAlq:TBPe/Alq3/LiF/Al。
第四组实施例的OLED器件的工艺步骤与第二组实施例基本相同,在此不再赘述。只是步骤(3)中使用的掩模板不同,第四组实施例用到的掩模板的非镂空部分为正六边形。
表4
OLED白光器件 |
网格尺寸(x∶y) |
外量子效率(1000nit下) |
对比例2 |
无网状光取出层 |
6.5% |
实施例4-1 |
50um∶10um |
6.9% |
实施例4-2 |
50um∶20um |
7.14% |
实施例4-3 |
100um∶10um |
7.25% |
实施例4-4 |
100um∶20um |
7.37% |
实施例4-5 |
200um∶10um |
7.91% |
实施例4-6 |
200um∶20um |
7.72% |
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而其并非用以限定本发明,任何熟悉此技术人士,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰,因此,本发明的保护范围当以申请的专利范围所界定为准。