CN102891265A - Oled阳极的增反结构和oled阴极的增反结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种OLED阳极的增反结构和OLED阴极的增反结构，是在所述OLED的阳极结构或者阴极结构中增加具有导电特性的增反层，所述增反层的折射率大于相邻两层材料的折射率，以起到增反效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种OLED的阳极或阴极结构，能够应用到顶发光或者底发光AMOLED结构中。
背景技术
相比现在的主流平板显示技术薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)，有源矩阵有机发光二极管显示器(AMOLED)具有高对比度、广视角、低功耗、更轻更薄等优点，有望成为继LCD之后的下一代平板显示技术，是目前平板显示技术中受到关注最多的技术之一。
有机发光二级管(OLED)显示器是一种主动发光器件，其不仅可以用作构成AMOLED显示器的像素，也可以作为固态照明的光源。所以OLED性能的提高，尤其是效率的提升直接影响到它的应用。
顶发光OLED采用ITO/Al/ITO做阳极时，由于Al的厚度一般在100~200nm之间，金属Al反射率比Ag要小10%左右，且Al较薄时（如100nm）透光比较严重。因此，通常会用Ag来做阳极，但是Ag会带来比较严重的污染问题和更高的成本。
因此，若能够在采用ITO/Al/ITO做阳极时，特别是采用比较薄的Al（不仅仅局限于金属Al）时，提高阳极的反射率和减少透过率，有利于提高器件性能。
同样的，对于底发光OLED器件而言，提高Al阴极的反射率具有同样的意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于：提供一种OLED阳极的增反结构和OLED阴极的增反结构，以提升OLED的出光效率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：
一种OLED阳极的增反结构，所述OLED的阳极由两层导电膜中间夹反射金属层构成，在所述阳极上侧覆盖有功能层与阴极材料层，其特征在于：在靠近所述功能层的导电膜与所述反射金属层之间增加具有导电特性的增反层，所述靠近所述功能层的导电膜的折射率为a，所述反射金属层的折射率为c，所述增反层的折射率b满足：c<b>a。
在较佳的技术方案中，所述靠近所述功能层的导电膜的材料是ITO；所述反射金属层的材料是Al或Ag；所述增反层的材料是IZO或AZO。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括：
一种OLED阳极的增反结构，所述OLED的阳极由两层导电膜中间夹反射金属层构成，在所述阳极上侧覆盖有功能层与阴极材料层，其特征在于：在远离所述功能层的导电膜与所述反射金属层之间增加具有导电特性的增反层，所述远离所述功能层的导电膜的折射率为d，所述反射金属层的折射率为c，所述增反层的折射率b满足：c<b>d。
在较佳的技术方案中，所述远离所述功能层的导电膜的材料是ITO；所述反射金属层的材料是Al或Ag；所述增反层的材料是IZO或AZO。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括：
一种OLED阳极的增反结构，所述OLED的阳极由两层导电膜中间夹反射金属层构成，在所述阳极上侧覆盖有功能层与阴极材料层，其特征在于：在靠近所述功能层的导电膜与所述功能层之间增加具有导电特性的增反层，所述靠近所述功能层的导电膜的折射率为a，所述功能层中最贴近所述增反层的一层材料的折射率为e，所述增反层的折射率b满足：a<b>e。
在较佳的技术方案中，所述靠近所述功能层的导电膜的材料是ITO；所述功能层中最贴近所述增反层的一层是空穴注入层，所述空穴注入层的材料是NPB、TPD、m-MTDATA中的一种；所述增反层的材料是IZO或者AZO。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括：
一种OLED阳极的增反结构，所述OLED的阳极由两层导电膜中间夹反射金属层构成，在所述阳极上侧覆盖有功能层与阴极材料层，其特征在于：在远离所述功能层的导电膜下方增加具有导电特性的增反层，所述远离所述功能层的导电膜的折射率为d，所述反射金属层的折射率为c，所述增反层的折射率b满足：b<d>c。
在较佳的技术方案中，所述远离所述功能层的导电膜的材料是ITO、IZO、AZO中的一种；所述增反层的材料是Al、Ag、Au、Cu中的一种；所述反射金属层的材料是Al、Ag、Ca、Au、Cu中的一种。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括：
一种OLED阴极的增反结构，所述OLED的阴极下方覆盖有功能层与阳极材料层，其特征在于：在所述功能层与阴极之间添加了具有导电特性的增反层，而且所述功能层中最贴近所述增反层的一层材料的折射率为f，所述阴极的折射率为g，所述增反层的折射率b满足公式：g<b>f。
在较佳的技术方案中，所述阴极的材料是Ag、Al、Au、Cu中的一种；所述增反层的材料是Ni、ITO、IZO、AZO、IGZO中的一种；所述功能层中最贴近所述增反层的一层是电子注入层，所述电子注入层的材料是LiF、CsF、Liq、K、Mg、Ca中的一种。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括：
一种OLED阴极的增反结构，所述OLED的阴极下方覆盖有功能层与阳极材料层，其特征在于：在所述阴极的上方设置有具有导电特性的增反层，所述功能层中最贴近所述阴极的一层材料的折射率为f，所述阴极的折射率为g，所述增反层的折射率b满足公式：b<g>f。
在较佳的技术方案中，所述阴极的材料是IZO、ITO、AZO、Al、Ni中的一种；所述增反层的材料是Ag、Au、Cu中的一种；所述功能层中最贴近所述阴极的一层是电子注入层，所述电子注入层的材料是LiF、CsF、Liq、K、Mg、Ca中的一种。
与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：在所述OLED的阳极结构或者阴极结构中增加具有导电特性的增反层，所述增反层的折射率大于相邻两层材料的折射率，以起到增反效果。
附图说明
图1是光从介质S0经过介质膜S1入射到基底S2的反射与折射示意图；
图2是单层膜反射率R随薄膜光学厚度n1h的变化曲线图；
图3是本发明提供的第一种顶发光OLED阳极的增反结构示意图；
图4是本发明提供的第二种顶发光OLED阳极的增反结构示意图；
图5是本发明提供的第三种顶发光OLED阳极的增反结构示意图；
图6是本发明提供的第四种顶发光OLED阳极的增反结构示意图；
图7是本发明提供的第一种底发光OLED阴极的增反结构示意图；
图8是本发明提供的第二种底发光OLED阴极的增反结构示意图。
具体实施方式
首先介绍基本的光学原理如下：
如图1所示，光从折射率为n0的介质S0经过折射率为n1、厚度为h的介质膜S1入射到折射率为n2的基底S2，在介质膜S1上的反射率公式如下：
其中：R是在介质膜S1上的反射率；
上式表明，对于一定的基底S2和介质膜S1，n1和n2为常数，R随
（即随n1h）变化。
下面以：冕牌K9玻璃（折射率n2=1.52）表面镀一层薄膜（折射率为n1），波长为λ的光从空气（折射率为n0）中垂直入射为例，对给定波长λ和不同折射率n1的介质膜，可计算出的单层膜反射率R随薄膜光学厚度n1h的变化曲线，如图2所示。
根据对薄膜总反射率的分析，从图2上可以看出：
（1）无论何种折射率的薄膜，只要膜的光学厚度n1h为λ/2的整数倍（即λ/4的偶数倍），反射率都等于基底未镀膜前的反射率，既不增透也不增反。
（2）当膜层的折射率n1小于玻璃基底折射率n2，只要薄膜光学厚度n1h不是λ/2的整数倍，都有增透作用，且n1越小，反射率R越小，增透效果越好，当薄膜的光学厚度n1h为λ/4的奇数倍时，反射率达到最小，为增透膜；
（3）当膜层的折射率n1大于玻璃基底折射率n2，只要薄膜光学厚度n1h不是λ/2的整数倍，都会有增加反射的作用，且n1越大，反射率R越大，反射效果越好，当薄膜光学厚度为λ/4的奇数倍时，反射率出现最大值，为增反膜。
因此，本发明基于上述光学原理，提供了一种提高顶发光OLED阴极透过率和底发光OLED阳极透过率的OLED的增反结构。
如图3所示，是本发明提供的一种顶发光OLED阳极的增反结构，所述顶发光OLED的阳极可由两层透明的导电膜10、12（如ITO或IZO）中间夹一个反射金属层11（如Al）构成，现有技术中，一般在所述阳极上侧覆盖功能层20，所述功能层20上再覆盖阴极材料层30与覆盖层40。其中，所述功能层20的结构形式有很多的变化形式，在本申请中无法一一列举，在图3中，仅以最常见的结构形式举例如下，其包括：空穴注入层22(HIL)、空穴传输层、发光层、电子传输层以及电子注入层21(EIL)，并称空穴注入层22与电子注入层21之间的部分为有机层23。所述OLED工作时，所述功能层20由于电子和空穴的辐射复合而发光，光线透过阴极材料层30以及覆盖层40而向顶部射出。
为了提高出光效率，本发明在靠近所述功能层20的导电膜12与所述反射金属层11之间增加具有导电特性的增反层50（折射率为b，厚度为H），假设所述靠近所述功能层20的导电膜12的折射率为a，所述反射金属层11的折射率为c，根据上述原理分析可知，只要所述增反层50的折射率b满足：c<b>a（即b>a，且b>c），即可使得所述增反层50具有增反效果。
至于说所述增反层50的光学厚度还有另外的要求：b×H不能是光线波长的四分之一的偶数倍，在实际的OLED中却不用过多地考虑这一因素。理由是：功能层20辐射复合发光产生的光线的波长范围是一个连续区间，假设为[λ1，λ2]，其光谱并非只有一个或数个离散点，因此，即使所述增反层50对于[λ1，λ2]中的某一个波长值或某几个波长值不具有增反作用，但对于整个波长范围[λ1，λ2]来说，所述增反层50整体上仍然能够起到增反效果，但具体的厚度需要根据实际情况进行厚度优化调节。
当然，对应于不同发光特性的OLED（如红光、绿光、蓝光OLED、白光OLED），其要求主要通过的光线波长也不相同，因此需要对所述增反层50的光学厚度b×H进行调整。以要求主要通过人眼最敏感的500nm的光为例，此时，应当尽量避免所述增反层50的光学厚度b×H的靠近500nm的四分之一的偶数倍，并尽量使所述增反层50的光学厚度b×H靠近500nm的四分之一的奇数倍，以使波长为500nm的光能够最大程度地被反射而由顶发光OLED的顶部穿出。值得一提的是，具体增反层的厚度需要根据实际情况和需要进行厚度优化调节（厚度可能会比四分之一的波长更小，但是依然有增反的功能），以使得透过率极大。
为了使所述导电膜12（折射率为a）、所述反射金属层11（折射率为c）以及所述增反层50（折射率为b）的折射率满足：c<b>a，所述导电膜12、所述反射金属层11以及所述增反层50的材料可做多种选择，举例说明：
所述导电膜12的材料可以是ITO；
所述反射金属层11的材料可以是Al或Ag；
所述增反层50可以是IZO或AZO，也可以选择复合结构的材料，可以是纳米结构的材料，还可以是单层材料结构或者多层材料结构，只要满足导电且等效折射率b’比所述导电膜12和所述反射金属层11的折射率都大即可。
如表1所示，是各种材料在550nm波长处的折射率和消光系数：
表1
| 材料 | 折射率 | 消光系数 |
| Al | 0.963 | 6.69 |
| Ag | 0.124 | 3.348 |
| Li | 0.206 | 2.474 |
| K | 0.05 | 1.55 |
| Mg | 0.31 | 5.10 |
| Ca | 0.620 | 2.142 |
| Ni | 1.772 | 3.252 |
| Au | 0.359 | 2.691 |
| Cu | 0.944 | 2.594 |
| ITO | 1.822 | 0.018 |
| IZO | 2.031 | 0.019 |
| SiNx | 1.799 | 0 |
| SiOx | 1.723 | 0 |
（注：表1只是用来做参考，并不表示都可以用来做阳极或阴极。）
如图4所示，是本发明提供的第二种顶发光OLED阳极的增反结构示意图，其与第一实施例的区别在于，在远离所述功能层20的导电膜10与所述反射金属层11之间增加具有导电特性的增反层50（折射率为b，厚度为H），假设所述远离所述功能层20的导电膜10的折射率为d，所述反射金属层11的折射率为c，根据上述原理分析可知，只要所述增反层50的折射率b满足：c<b>d（即b>d，且b>c），即可使得所述增反层50具有增反效果。
所述导电膜10、所述反射金属层11以及所述增反层50的材料选择，与图3所示实施例中的材料选择完全相同，在此不予赘述。
如图5所示，是本发明提供的第三种顶发光OLED阳极的增反结构示意图，其与第一实施例的区别在于，在靠近所述功能层20的导电膜12与所述功能层20之间增加具有导电特性的增反层50（折射率为b，厚度为H），假设所述靠近所述功能层20的导电膜12的折射率为a，所述功能层20中最贴近所述增反层50的一层材料的折射率为e，根据上述原理分析可知，只要所述增反层50的折射率b满足：a<b>e（即b>a，且b>e），即可使得所述增反层50具有增反效果。
在本实施例中，所述功能层20中与所述增反层50最贴近的一层是空穴注入层22，此处所述的空穴注入层22，既可以是仅具有空穴注入功能的材料层，也可以是兼具空穴注入功能与空穴传输功能的掺杂层，在此以空穴注入层22统称之。
在选择材料时，所述导电膜12可以是ITO；所述空穴注入层22可以是NPB、TPD、m-MTDATA中的一种；所述增反层50可以是IZO或者AZO。
如图6所示，是本发明提供的第四种顶发光OLED阳极的增反结构示意图，其与第一实施例的区别在于，在远离所述功能层20的导电膜10下方增加具有导电特性的增反层50（折射率为b，厚度为H），假设所述远离所述功能层20的导电膜10的折射率为d，所述反射金属层11的折射率为c，根据上述原理分析可知，只要所述增反层50的折射率b满足：b<d>c（即d>b，且d>c），即可使得所述增反层50具有增反效果。
在选择材料时，所述导电膜10可以是ITO，IZO，AZO中的一种；所述增反层50可以是Al，Ag，Au，Cu中的一种；所述反射金属层11可以是Al,Ag,Ca,Au,Cu中的一种。
如图7所示，是本发明提供的第一种底发光OLED阴极的增反结构示意图，所述底发光OLED的阴极60的结构在此不予赘述，在所述阴极60下方还覆盖有功能层20与阳极材料层70，而本发明更在所述功能层20与阴极60之间添加了具有导电特性的增反层50（折射率为b），而且所述功能层20中最贴近所述增反层50的一层材料的折射率为f，所述阴极60的折射率为g，此时，要求所述增反层50的折射率b满足公式：g<b>f（即b>f，且b>g）。
在本实施例中，所述功能层20中与所述增反层50最贴近的一层是电子注入层21（HIL），此处所述的电子注入层21，既可以是仅具有电子注入功能的材料层，也可以是兼具电子注入功能与电子传输功能的掺杂层，在此以空穴注入层21统称之。
在选择材料时，所述阴极60可以是Ag,Al，Au,Cu中的一种；所述增反层50可以是Ni,ITO,IZO,AZO，IGZO中的一种；所述电子注入层21可以是LiF、CsF、Li q、K、Mg、Ca中的一种。
图8是本发明提供的第二种底发光OLED阴极的增反结构示意图，与图7所示的实施例相比，区别在于：是在所述阴极60的上方设置所述增反层50（折射率为b），称所述功能层20中最贴近所述阴极60的一层材料的折射率为f，所述阴极60的折射率为g，则要求所述增反层50的材料具有导电特性，并且满足：b<g>f（即g>b，且g>f）。
在本实施例中，所述功能层20中与所述阴极60最贴近的一层是电子注入层21（HIL），此处所述的电子注入层21，既可以是仅具有电子注入功能的材料层，也可以是兼具电子注入功能与电子传输功能的掺杂层，在此以空穴注入层21统称之。
在选择材料时，所述阴极60可以是IZO，ITO，AZO，Al或Ni中的一种；所述增反层50可以是Ag,Au,Cu中的一种；所述电子注入层21可以是LiF、CsF、Liq、K、Mg、Ca中的一种。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种OLED阳极的增反结构，所述OLED的阳极由两层导电膜中间夹反射金属层构成，在所述阳极上侧覆盖有功能层与阴极材料层，其特征在于：在靠近所述功能层的导电膜与所述反射金属层之间增加具有导电特性的增反层，所述靠近所述功能层的导电膜的折射率为a，所述反射金属层的折射率为c，所述增反层的折射率b满足：c<b>a。
2.根据权利要求书1所述的OLED阳极的增反结构，其特征在于：所述靠近所述功能层的导电膜的材料是ITO；所述反射金属层的材料是Al或Ag；所述增反层的材料是IZO或AZO。
3.一种OLED阳极的增反结构，所述OLED的阳极由两层导电膜中间夹反射金属层构成，在所述阳极上侧覆盖有功能层与阴极材料层，其特征在于：在远离所述功能层的导电膜与所述反射金属层之间增加具有导电特性的增反层，所述远离所述功能层的导电膜的折射率为d，所述反射金属层的折射率为c，所述增反层的折射率b满足：c<b>d。
4.根据权利要求书3所述的OLED阳极的增反结构，其特征在于：所述远离所述功能层的导电膜的材料是ITO；所述反射金属层的材料是Al或Ag；所述增反层的材料是IZO或AZO。
5.一种OLED阳极的增反结构，所述OLED的阳极由两层导电膜中间夹反射金属层构成，在所述阳极上侧覆盖有功能层与阴极材料层，其特征在于：在靠近所述功能层的导电膜与所述功能层之间增加具有导电特性的增反层，所述靠近所述功能层的导电膜的折射率为a，所述功能层中最贴近所述增反层的一层材料的折射率为e，所述增反层的折射率b满足：a<b>e。
6.根据权利要求书5所述的OLED阳极的增反结构，其特征在于：所述靠近所述功能层的导电膜的材料是ITO；所述功能层中最贴近所述增反层的一层是空穴注入层，所述空穴注入层的材料是NPB、TPD、m-MTDATA中的一种；所述增反层的材料是IZO或者AZO。
7.一种OLED阳极的增反结构，所述OLED的阳极由两层导电膜中间夹反射金属层构成，在所述阳极上侧覆盖有功能层与阴极材料层，其特征在于：在远离所述功能层的导电膜下方增加具有导电特性的增反层，所述远离所述功能层的导电膜的折射率为d，所述反射金属层的折射率为c，所述增反层的折射率b满足：b<d>c。
8.根据权利要求书7所述的OLED阳极的增反结构，其特征在于：所述远离所述功能层的导电膜的材料是ITO、IZO、AZO中的一种；所述增反层的材料是Al、Ag、Au、Cu中的一种；所述反射金属层的材料是Al、Ag、Ca、Au、Cu中的一种。
9.一种OLED阴极的增反结构，所述OLED的阴极下方覆盖有功能层与阳极材料层，其特征在于：在所述功能层与阴极之间添加了具有导电特性的增反层，而且所述功能层中最贴近所述增反层的一层材料的折射率为f，所述阴极的折射率为g，所述增反层的折射率b满足公式：g<b>f。
10.根据权利要求书9所述的OLED阴极的增反结构，其特征在于：所述阴极的材料是Ag、Al、Au、Cu中的一种；所述增反层的材料是Ni、ITO、IZO、AZO、IGZO中的一种；所述功能层中最贴近所述增反层的一层是电子注入层，所述电子注入层的材料是LiF、CsF、Liq、K、Mg、Ca中的一种。
11.一种OLED阴极的增反结构，所述OLED的阴极下方覆盖有功能层与阳极材料层，其特征在于：在所述阴极的上方设置有具有导电特性的增反层，所述功能层中最贴近所述阴极的一层材料的折射率为f，所述阴极的折射率为g，所述增反层的折射率b满足公式：b<g>f。
12.根据权利要求书11所述的OLED阴极的增反结构，其特征在于：所述阴极的材料是IZO、ITO、AZO、Al、Ni中的一种；所述增反层的材料是Ag、Au、Cu中的一种；所述功能层中最贴近所述阴极的一层是电子注入层，所述电子注入层的材料是LiF、CsF、Liq、K、Mg、Ca中的一种。
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