CN103633109A

CN103633109A - 具有高光取出率的有机电致发光显示器件及其制备方法

Info

Publication number: CN103633109A
Application number: CN201210312591.7A
Authority: CN
Inventors: 邱勇; 段炼; 董艳波; 张国辉
Original assignee: Tsinghua University; Beijing Visionox Technology Co Ltd; Kunshan Visionox Display Co Ltd
Current assignee: Tsinghua University; Guan Yeolight Technology Co Ltd
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2032-08-29
Also published as: CN103633109B

Abstract

本发明提供一种具有高光取出率的有机电致发光显示器件及其制备方法，该有机电致发光器件包括透明基板、第一透明电极、有机功能层、第二电极，以及在每个像素单元区域内的透明基板和第一透明电极间对应每个像素单元的区域设置的散射层。所述散射层只分布于像素单元对应区域，散射层之外为折射率相对较低的第一透明电极层，当光束从发光像素到达散射层之后，由于散射层的不连续性，抑制了高折射率的散射层到低折射率的第一透明电极间的光束横向扩散，保证了图像的对比度，同时提高了有机电致发光显示器件的光取出率。

Description

具有高光取出率的有机电致发光显示器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及有机电致发光器件领域，具体是一种包含有高折射率散射层的有机电致发光器件及其制备方法。

背景技术

OLED（英文全称为Organic Light Emitting Device，意思为有机电致发光器件，简称为OLED）作为下一代显示技术，具有色域宽、响应快、广视角、无污染、高对比度、平面化等优点。

典型的OLED器件结构，一般包括透明玻璃基板、第一透明电极、第二电极、以及设置在两个电极间的有机功能层，由于各层材料的折射率匹配造成的反射，使得发光层发出的光大部分被限制在器件中。如空气的折射率近似为1，玻璃的折射率一般为1.5，有机功能层为1.7-1.8，当光束从高折射率材料到达低折射率材料时，大于临界角的光束就会在界面发生全反射，被反射回的光将在各功能层之间来回反射、折射，最终消耗在器件内部无法被取出应用。研究表明，OLED实际发出到空气中的光输出效率只有20%左右，有80%的光束被限制或消耗在器件内部，其中，限制在有机功能层内部的占50%，限制在透明玻璃基板中的占30%。如何提高限制在OLED内部的光束将是提高OLED器件效率和寿命的关键技术。

针对不同的光限制机制，已经发展了多种方法提高OLED的光取出效率。如：中国专利CN101682001B公开了一种具有改进光输出的电致发光器件，具体是在器件的透明基板表面设置散射层，通过散射层中高折射率的颗粒产生光散射，使得原来发生全反射的光束改变光路，从而提高光取出率。JournalOf Applied Physics（译为：应用物理）杂志在2002年91卷3324页报道了一篇文章《Improved light out-coupling in organic light emitting diodesemploying ordered microlens arrays》(译为：通过微透镜阵列改善有机发光二极管中的光输出耦合)，通过在透明玻璃基板上设置有序的微透镜阵列，通过折射改变全反射光束的光路，可使器件的出光输出效率比未设置微透镜阵列的器件高出1.5倍，然而这些方法仅仅取出了限制在透明玻璃基板中的光束。中国专利文献CN100588302C公开了一种有机电致发光显示装置，该器件通过设置高折射率层，将光分配集中在高折射率层上避免由于第一透明电极造成的光损耗，并且通过增加在衍射光栅层的光，分配最大化光耦合效率。这些方法虽然具有较好的光取出效果，但是高折射率玻璃制造技术难度大、成本高；衍射光栅制作工艺复杂，均不适合量产。

中国专利文献CN1498046A公开了一种具有增强的光取出效率的有机发光器件103，参见图1所示，包括透明衬底10；位于透明衬底10的第一表面上的光散射层12；位于光散射层12上的透明阳极层14；位于透明阳极层14上的有机EL元件30，该元件含有一个或多个有机层，但至少含有一个其中产生光的发光层；和位于有机EL元件30上的反射阴极层22。通过散射层中高折射率的散射颗粒的散射使原来发生全反射的光束改变光路，可以有效地将限制在有机功能层中光束取出。当上述对比文件中公开的有机发光器件用于显示时，由于光束的散射效应，相邻像素之间发出的光经过散射颗粒的散射后，光路发生改变，使得各像素间的光束发生混合，严重降低了OLED显示器件的对比度，从而影响了OLED显示器件的视觉效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中透明基板和第一透明电极间具有散射层的OLED器件由于光束散射使得OLED显示器件对比度降低的问题，从而提供一种不降低OLED显示器件对比度的具有高光取出率的有机电致发光显示器件及其制造方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种具有高光取出率的有机电致发光显示器件，包括透明基板、第一透明电极、有机功能层、第二电极，有机功能层包括若干个像素单元，：还包括在透明基板和第一透明电极之间对应每个像素单元的区域设置的散射层。

所述散射层包括透光率大于80%的基质和折射率高于有机功能层的折射率的散射颗粒。

所述基质为光刻胶，所述散射颗粒为TiO₂或SiO₂或ZnO或ZrO₂微细粒子。

所述散射颗粒的初始粒径为0.02-0.8μm。

所述散射层厚度为0.3-3μm。

同时，提供一种具有高光取出率的有机电致发光显示器件的制备方法，包括以下步骤：

在透明基板上与像素单元区域对应位置制备散射层；

在散射层不与所述透明基板直接接触的一面上制作第一透明电极；

在所述第一透明电极上顺次制作有机功能层和第二电极；

器件封装。

所述步骤（1）中，制备散射层的具体步骤如下：

（10）制备散射层溶液：将散射颗粒、分散剂、溶剂混合研磨后过滤取滤液，再将所得滤液与基质混合制得散射层溶液；

（11）将散射层溶液在透明基板上涂布成膜，获得连续的散射膜层；

（12）采用光刻工艺，将步骤（11）中所制作的散射膜层位于像素区域以外的部分刻蚀掉，获得多个不连续地仅在像素区域的对应区域分布的散射层。

所述基质的透光率大于80%，所述散射颗粒的折射率大于有机功能层的折射率。

所述散射颗粒的初始粒径为0.02-0.8μm。

所述散射层厚度为0.3-3μm。

所述步骤（11）中所述散射膜层利用旋转涂布法形成。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）所述散射层只分布于像素单元对应区域，散射层之外为折射率相对较低的第一透明电极层，当光束从发光像素到达散射层之后，由于散射层的不连续性，抑制了从高折射率的散射层到低折射率的第一透明电极间的光束横向扩散，使得各个像素发光单元的发光区域界限清楚，保证了图像的对比度。同时，所述散射层设置在透明基板和第一透明电极间，可以有效地取出限制在有机功能层之间内部的光束，具有高效的光取出效率。

（2）所述基质为光刻胶，所述散射颗粒为TiO₂、SiO₂或ZnO、ZrO₂微细粒子，价格低廉、易得。

（3）采用光刻工艺制备像素区域的散射层，工艺简单，制作精确，适合大规模生产。

（4）所述散射层溶液原料易得，工艺简单。

（5）所述散射层利用旋转涂布法形成，制作工艺简单、成本低，适合量产。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是专利文献CN1498046A中OLED器件结构示意图；

图2是本发明一个实施例的OLED器件结构示意图；

图3是图2所示结构的OLED器件的制备方法流程图。

图中附图标记表示为：1-透明玻璃基板，2-散射层，3-透明ITO电极层，4-有机功能层，5-Al电极层，6-UV封装胶，7-封装盖。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。

如附图2所示，是本发明一个实施例的一种具有高光取出率的有机电致发光显示器件，包括透明玻璃基板1、透明ITO电极层3、有机功能层4、Al电极层5，所述有机功能层4包括若干个像素单元，还包括设置在每个像素单元区域内的所述透明玻璃基板1和所述透明ITO电极层3之间的散射层2，所述散射层2仅分布在像素单元区域内，在整个透明玻璃基板1，多个所述散射层2呈不连续分布，其中所述散射层2包括光刻胶和TiO₂散射颗粒微细粒子。

作为本发明的其它实施例，所述光刻胶可由透光率大于80%的基质（比如ZEOCOAT）和折射率大于1.8的高折射率的散射颗粒（比如SiO₂或ZnO、ZrO₂，）代替，同样能实现本发明的目的，属于本发明创造的保护范围。

在本发明上述实施例中的具有高光取出率的有机电致发光显示器件中，所述散射层2只分布于像素单元对应区域，散射层2之外为折射率相对较低的透明ITO电极层3，即第一透明电极层，当光束从发光像素到达散射层2之后，由于散射层2的不连续性，抑制了从高折射率的散射层到低折射率的第一透明电极间的光束横向扩散，使得各个像素发光单元的发光区域界限清楚，保证了图像的对比度。同时，所述散射层2设置在透明基板和第一透明电极间，可以有效地取出限制在有机功能层之间内部的光束，具有高效的光取出效率。

作为本发明一个实施例的一种具有高光取出率的有机电致发光显示器件的制备方法，具体包括如下步骤：

S1、在透明玻璃基板1上与像素单元区域对应位置制备散射层2，具体包括：

S10、制备散射层溶液：将15g二氧化钛微细粒子、1.2g分散剂（afcma-4010）、60g溶剂（丙二醇甲醚醋酸酯）混合搅拌均匀，倒入研磨罐中，固定好研磨罐及研磨柱后，加入90ml锆珠（锆珠的量视研磨罐的体积而定），研磨3小时后用纱布滤去锆珠，制得研磨液。研磨液经过1.2μm滤纸压滤后取滤液。将所得滤液与光刻胶（EOC130）按比例1：1混合后，制得散射层溶液；

S11、将步骤S10中所制的散射层溶液，旋转涂布成膜，制备得到连续的散射膜层；

S12、采用光刻曝光工艺，将步骤S11所制得的散射膜层位于像素区域之外的部分刻蚀掉，获得仅分布在像素区域对应位置的散射层2。

S2、在散射层2不与所述透明玻璃基板1直接接触的一面上采用直流磁控溅射法制备150nm的透明ITO电极层3，ITO靶材为铟锡合金，其成份比例In:Sn=9:1；制备过程中氧分压为0.4Sccm，氩分压为20Sccm。制备出透明ITO电极层3后，采用刻蚀方法刻蚀出ITO第一透明电极层3。

S31、再在ITO第一透明电极3远离所述透明玻璃基板1的一面上蒸镀有机功能层4：即依次蒸镀空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层。蒸镀过程中腔室压强低于5.0×10-3Pa，首先蒸镀40nm厚的N,N-二（萘-1-基）-N,N’-二苯基-联苯胺（NPB）作为空穴传输层；以双源共蒸的方法蒸镀30nm厚的9,10-二（2-萘基）蒽（ADN，英文全称为9,10-di-(2-naphthyl)anthr-acene）和四叔丁基苝（TBPe，英文全称为2,5,8,11-tetra-tertbutylperyle-ne）作为发光层，通过速率控制TBPe在ADN中的比例为7%；蒸镀20nm的8-羟基喹啉铝（Alq₃）作为电子传输层；蒸镀0.5nm的氟化锂（LiF）作为电子注入层。

S32、在有机功能层4远离所述透明玻璃基板1的一面上蒸镀150nm的Al作为第二电极层5。

S4、使用UV封装胶6和封装盖7进行封装，制成OLED器件。具体是首先在透明玻璃基板1上用于封装的相应位置涂覆UV封装胶6，由于透明ITO电极层3成条状分布，部分UV封装胶6直接涂覆在透明玻璃基板1，部分UV封装胶6直接涂覆在透明ITO电极层3上；然后将封装盖7扣合在UV封装胶6上进行密封。

专利文献CN1498046A中公开的OLED器件，其封装盖与第一电极层、散射层相接触实现OLED器件的密封，而散射层容易透氧气和透水气，进而影响器件寿命。本发明的OLED器件中封装盖7通过与第一电极层、玻璃基板的衬底相接触实现OLED器件的密封，玻璃基板隔绝氧气和水气的效果更好，能保证器件使用寿命。

作为本发明的其它实施例，所述步骤S11中旋转涂布成膜的方法可由现有技术中的丝网印刷、喷墨打印方法替代，同样能获得连续的散射膜层，同样能实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims

1.一种具有高光取出率的有机电致发光显示器件，包括透明基板、第一透明电极、有机功能层、第二电极，有机功能层包括若干个像素单元，其特征在于：还包括在透明基板和第一透明电极之间对应每个像素单元的区域设置的散射层。

2.根据权利要求1所述的具有高光取出率的有机电致发光显示器件，其特征在于：所述散射层包括透光率大于80%的基质和折射率高于有机功能层的折射率的散射颗粒。

3.根据权利要求2所述的具有高光取出率的有机电致发光显示器件，其特征在于：所述基质为光刻胶，所述散射颗粒为TiO₂或SiO₂或ZnO或ZrO₂微细粒子。

4.根据权利要求3所述的具有高光取出率的有机电致发光显示器件，其特征在于：所述散射颗粒的初始粒径为0.02-0.8μm。

5.根据权利要求1－4任一所述的具有高光取出率的有机电致发光显示器件，其特征在于：所述散射层厚度为0.3-3μm。

6.一种具有高光取出率的有机电致发光显示器件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）在透明基板上与像素单元区域对应位置制备散射层；

（2）在散射层不与所述透明基板直接接触的一面上制作第一透明电极；

（3）在所述第一透明电极上顺次制作有机功能层和第二电极；

（4）器件封装。

7.根据权利要求6所述的具有高光取出率的有机电致发光显示器件的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，制备散射层的具体步骤如下：

8.根据权利要求7所述的具有高光取出率的有机电致发光显示器件的制备方法，其特征在于：所述基质的透光率大于80%，所述散射颗粒的折射率大于有机功能层的折射率。

9.根据权利要求8所述的具有高光取出率的有机电致发光显示器件的制备方法，其特征在于：所述基质为光刻胶，所述散射颗粒为TiO₂或SiO₂或ZnO或ZrO₂微细粒子。

10.根据权利要求9所述的具有高光取出率的有机电致发光显示器件的制备方法，其特征在于：所述散射颗粒的初始粒径为0.02-0.8μm。

11.根据权利要求7－10任一所述的具有高光取出率的有机电致发光显示器件的制备方法，其特征在于：所述散射层厚度为0.3-3μm。

12.根据权利要求7－10任一所述的具有高光取出率的有机电致发光显示器件的制备方法，其特征在于：所述步骤（11）中所述散射膜层利用旋转涂布法形成。