CN103730601A - 分布布拉格反射镜结构及制备方法和有机发光二极管结构 - Google Patents

分布布拉格反射镜结构及制备方法和有机发光二极管结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种分布布拉格反射镜结构，所述分布布拉格反射镜结构包括沿所述分布布拉格反射镜结构的厚度方向交替设置的不吸收可见光的高折射率层和不吸收可见光的低折射率层，其中，所述低折射率层由有机聚合物制成，且所述低折射率层的折射率不大于1.4。本发明还提供一种分布布拉格反射镜结构的制备方法和包括所述分布布拉格反射镜结构的有机发光二极管。由于低折射率层由有机聚合物制成，因此，在制备低折射率层时，工艺相对简单，从而降低了制造所述分布布拉格反射镜结构所需的时间成本，提高了生产效率。并且由于所述低折射率层和所述高折射率层均不吸收可见光，所以，所述分布布拉格反射镜结构可以用于普通的有机发光二极管。

Description

分布布拉格反射镜结构及制备方法和有机发光二极管结构
技术领域
本发明涉及有机发光器件领域，具体地，涉及一种分布布拉格反射镜结构、该分布布拉格反射镜结构的制备方法和包括所述分布布拉格反射镜结构的有机发光二极管。
背景技术
普通的有机发光二极管器件的出光效率仅为20%左右，为了提高有机发光二极管器件的出光率，通常在有机发光二极管的出光面上设置分布布拉格反射镜结构。
通常，分布布拉格反射镜结构包括交替设置的高折射率层和低折射率层，低折射率层通常由不吸收可见光的SiO2/SiNx制成，高折射率层通常由不吸收可见光的SiO2/TiO2制成。但是，高折射率层和低折射率层均为无机物，需要通过复杂的溅射工艺在基底上形成高折射率层和低折射率层，工艺成本高。
此外，可以分别利用有机聚合物PVK和PAA制作高折射率层和低折射率层，但是PVK和PAA吸收可见光，只能应用于微腔发光二极管和激光。
因此，如何通过简单的工艺制作用于有机发光二极管的分布布拉格反射镜结构成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分布布拉格反射镜结构、该分布布拉格反射镜结构的制备方法和包括所述分布布拉格反射镜结构的有机发光二极管。可以利用简单的工艺制作所述分布布拉格反射镜结构。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种分布布拉格反射镜结构，所述分布布拉格反射镜结构包括沿所述分布布拉格反射镜结构的厚度方向交替设置的不吸收可见光的高折射率层和不吸收可见光的低折射率层，其中，所述低折射率层由有机聚合物制成，且所述低折射率层的折射率不大于1.5。
优选地，所述低折射率层为交联固化的聚甲基丙烯酸甲酯聚合物。
优选地，所述高折射率层包括基体和掺杂在所述基体中的无机纳米颗粒，所述无机纳米颗粒的折射率不小于2.0，所述基体由有机聚合物制成，所述高折射率层的折射率比所述低折射率层的折射率至少大0.1。
优选地，形成所述高折射率层中的基体的材料与形成所述低折射率层的材料相同。
优选地，所述无机纳米颗粒包括硅的氮化物、二氧化钛和五氧化二钽中的一种或几种。
作为本发明的另一个方面，提供一种有机发光二极管结构，该有机发光二极管结构包括有机发光二极管和设置在所述有机发光二极管的出光面的分布布拉格反射镜结构，其中，所述分布布拉格反射镜结构为本发明所提供的上述分布布拉格反射镜结构。
优选地，按照以下公式计算所述高折射率层的厚度：
d1=λ/4n1，其中，d1为所述高折射率层的厚度，λ为所述有机发光二极管发出的光线的波长，n1为高折射率层的折射率；
按照以下公式计算所述低折射率层的厚度：
d2=λ/4n2，其中，d2为所述低折射率层的厚度，λ为所述有机发光二极管发出的光线的波长，n2为低折射率层的折射率。
作为本发明的再一个方面，提供一种分布布拉格反射镜结构的制备方法，其中，所述制备方法包括交替地进行以下步骤，以形成沿所述分布布拉格反射镜结构的厚度方向上交替设置的低折射率层和高折射率层：
S1、利用有机聚合物制成不吸收可见光的低折射率层，所述低折射率层的折射率不大于1.5；
S2、形成不吸收可见光的高折射率层。
优选地，所述步骤S1包括：
S11、在基底上涂敷包括聚甲基丙烯酸甲酯聚合物的混合物；
S12、使包括所述聚甲基丙烯酸甲酯聚合物的混合物交联固化，形成所述低折射率层。
优选地，在所述步骤S12中对包括所述聚甲基丙烯酸甲酯聚合物的混合物加热，以使所述聚甲基丙烯酸甲酯聚合物的混合物交联固化。
优选地，所述步骤S2包括：
S21、向包括有机聚合物的混合物中掺杂无机纳米颗粒，所述无机纳米颗粒的折射率不小于2.0；
S22、将掺杂有无机纳米颗粒的包括有机聚合物的混合物涂敷在所述低折射率层上，并使掺杂有无机纳米颗粒的有机聚合物交联固化，以形成所述高折射率层，该高折射率层包括有机聚合物交联固化得到的基底和分布在所述基底中的无机纳米颗粒，切所述高折射率层的折射率比所述低折射率层的折射率至少大0.1。
优选地，所述步骤S22中的有机聚合物与制成所述低折射率层的有机聚合物相同。
优选地，所述无机纳米颗粒包括硅的氮化物、二氧化钛和五氧化二钽中的一种或几种。
由于低折射率层由有机聚合物制成，因此，在制备低折射率层时，工艺相对简单，从而降低了制造所述分布布拉格反射镜结构所需的时间成本，提高了生产效率。并且由于所述低折射率层和所述高折射率层均不吸收可见光，所以，本发明所提供的分布布拉格反射镜结构可以用于普通的有机发光二极管。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明所提供的分布布拉格反射镜结构的示意图。
图2为制作图1中所示的分布布拉格反射镜结构的制备方法的流程图。
附图标记说明
10：低折射率层      20：高折射率层
30：玻璃基板
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1所示，作为本发明的一个方面，提供一种分布布拉格反射镜结构，所述分布布拉格反射镜结构包括沿所述分布布拉格反射镜结构的厚度方向交替设置的不吸收可见光的高折射率层20和不吸收可见光的低折射率层10，其中，低折射率层10由有机聚合物制成，且低折射率层10的折射率不大于1.5。
由于低折射率层10由有机聚合物制成，因此，在制备低折射率层10时，工艺相对简单，从而降低了制造所述分布布拉格反射镜结构所需的时间成本，提高了生产效率。例如，可以将有机聚合物涂敷在基板上，然后进行交联固化，形成低折射率层10。由于低折射率层10和高折射率层20均不吸收可见光，因此，本发明所提供的分布布拉格反射镜结构可以用于有机发光二极管。
应当理解的是，此处所述的“基板”可以是没有设置低折射率层10和高折射率层20的玻璃基板30，也可以是设置有低折射率层10和/或高折射率层20的玻璃基板。并且，在本发明中，对低折射率层10和高折射率层20的层数也没有具体限制，但是应当确保所述分布布拉格反射镜结构包括至少一层低折射率层10和至少一层高折射率层20。虽然只限定了低折射率层10的折射率不大于1.5，但是，低折射率层10应当可以实现所述分布布拉格反射镜结构的功能，即，与高折射率层20配合，提高有机发光二极管的出光效率，并使有机发光二极管的光谱变窄，从而使得有机发光二极管发出的光线的色彩饱和度更高。
在本发明中，对制成高折射率层20的材料并没有特殊的限定，例如，可以利用无机物SiO2/TiO2制成高折射率层20，也可以利用折射率高于低折射率层10且不吸收可见光的有机物制成高折射率层20，具体将在下文中介绍，这里先不赘述。
在本发明中，对形成低折射率层10的材料也没有特殊限定，例如，可以对聚甲基丙烯酸甲酯聚合物（PMMA）进行交联固化，形成低折射率层10。当然，也可以采用聚乙烯、聚环氧乙烷、聚甲基硅氧烷等形成低折射率层10。
作为高折射率层20的一种优选实施方式，该高折射率层20可以包括基体和掺杂在所述基体中的无机纳米颗粒，所述无机纳米颗粒的折射率不小于2.0，所述基体由有机聚合物制成，所述高折射率层的折射率比所述低折射率层的折射率至少大0.1。
当高折射率层20采用上述实施方式时，可以先将无机纳米颗粒混合在制成基体的有机聚合物中，然后将无机纳米颗粒和有机聚合物涂敷在基板上，使所述有机聚合物交联固化，从而可以得到具有上述成分的高折射率层20。由此可知，可以利用简单的工艺制备高折射率层20。
为了简化制备工艺，优选地，形成高折射率层20中的基体的材料可以与形成低折射率层10的材料相同。例如，当利用聚甲基丙烯酸甲酯聚合物制备低折射率层10时，也可以利用聚甲基丙烯酸甲酯聚合物制备高折射率层20的基体。
在上述实施方式中，可以利用相似的工艺参数制备高折射率层20和低折射率层10，从而简化了制备工艺，提高了生产效率。
高折射率层20中的无机纳米颗粒的主要功能为增加高折射率层20的折射率，从而使得在基底材料与低折射率层10的材料相同的情况下，高折射率层20的折射率可以大于低折射率层10的折射率。在本发明中，所述无机纳米颗粒可以选自硅的氮化物（SiNx）、二氧化钛（TiO2）和五氧化二钽（Ta2O5）中的一种或几种。
作为本发明的另一个方面，提供一种有机发光二极管结构，该有机发光二极管结构包括有机发光二极管和设置在所述有机发光二极管的出光面的分布布拉格反射镜结构，其中，所述分布布拉格反射镜结构为本发明所提供的上述分布布拉格反射镜结构。
所述分布布拉格反射镜结构中的高折射率层20和低折射率层10均不吸收可见光，因此可以应用于普通的有机发光二极管，以提高有机发光二极管的出光效率，增加有机发光二极管发出的有色光的色彩饱和度。并且，所述分布布拉格反射镜结构制备工艺简单，可以降低所述有机发光二极管结构的工艺成本，提高所述有机发光二极管结构的总体生产效率。
不同的有机发光二极管可以发出不同颜色的光线，可以根据有机发光二极管的光线的颜色确定所述分布布拉格反射镜中高折射率层20和低折射率层10的厚度。
具体地，可以按照以下公式（1）计算所述高折射率层的厚度d1：
d1=λ/4n1         （1）
其中，λ为所述有机发光二极管发出的光线的波长；
      n1为高折射率层的折射率。
并且，可以按照以下公式（1）计算所述低折射率层的厚度d2：
d2=λ/4n2        （2）
其中，λ为所述有机发光二极管发出的光线的波长；
n2为低折射率层的折射率。
上述计算公式与利用无机材料制造所述分布布拉格反射镜结构时，计算高折射率层和低折射率层的厚度的公式相同，计算原理也相同，这里不再赘述。
作为本发明的另一个方面，如图2所示，提供一种分布布拉格反射镜结构的制备方法，其中，所述制备方法包括交替地进行以下步骤，以形成沿所述分布布拉格反射镜结构的厚度方向上交替设置的低折射率层和高折射率层：
S1、利用有机聚合物制成不吸收可见光的低折射率层，所述低折射率层的折射率不大于1.5；
S2、形成不吸收可见光的高折射率层。
如上文中所述，此处对形成所述高折射率层的材料和方法均没有特殊限制，只要形成的高折射率层的折射率大于所述低折射率层的折射率即可。
与利用溅射的方法将无机材料沉积在基底上相比，利用有机聚合物制成低折射率层工艺简单，设备成本较低，由此可知，本发明所提供的制备方法具有相对较高的生产效率。
当所述有机聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯聚合物时，所述步骤S1可以包括：
S11、在基底上涂敷包括聚甲基丙烯酸甲酯聚合物的混合物；
S12、使包括所述聚甲基丙烯酸甲酯聚合物的混合物交联固化，形成所述低折射率层。
容易理解的是，所述混合物除了包括聚甲基丙烯酸甲酯聚合物之外还可以包括有机溶剂和固化剂等。
优选地，在所述步骤S12中对包括所述聚甲基丙烯酸甲酯聚合物的混合物加热，以使所述聚甲基丙烯酸甲酯聚合物的混合物交联固化。
在所述步骤S12中加热至少有以下两个：（1）、使包括聚甲基丙烯酸甲酯聚合物交联固化；（2）去除所述混合物中的有机溶剂。
当聚甲基丙烯酸甲酯聚合物交联固化后，在该层低折射率层上涂敷形成高折射率层的基底的包括有机聚合物的混合物时，该混合物中的有机溶剂不会将低折射率层溶解。
优选地，在所述步骤S11中，使用旋涂工艺将包括聚甲基丙烯酸甲酯聚合物的混合物涂敷在基板上。旋涂工艺可以精确地控制包括聚甲基丙烯酸甲酯聚合物的混合物的厚度，从而可以精确地控制所述低折射率层的厚度。
具体地，所述步骤S2可以包括：
S21、向包括有机聚合物的混合物中掺杂无机纳米颗粒，所述无机纳米颗粒的折射率不小于2.0；
S22、将掺杂有无机纳米颗粒的包括有机聚合物的混合物涂敷在所述低折射率层上，并使掺杂有无机纳米颗粒的有机聚合物交联固化，以形成所述高折射率层，该高折射率层包括有机聚合物交联固化得到的基底和分布在所述基底中的无机纳米颗粒，切所述高折射率层的折射率比所述低折射率层的折射率至少大0.1。
容易理解的是，在步骤S21中，包括有机聚合物的混合物中还可以包括有机溶剂和固化剂等。
为了简化制备工艺，所述步骤S22中的有机聚合物与制成所述低折射率层的有机聚合物相同。
因此，也可以利用旋涂工艺将所述步骤S22中的掺杂有无机纳米颗粒的混合物涂敷在基板上。并且，在步骤S22中，也可以利用加热的方法使得有机聚合物交联固化。
当然，也可以利用不同的有机聚合物材料分别制备低折射率层和高折射率等的基体。应当注意的是，相邻的高折射率层和低折射率层中，应当使用不同的溶剂体系控制旋涂上一层聚合物时，不对下一层聚合物造成溶解。
作为本发明的一种实施方式，所述无机纳米颗粒可以包括硅的氮化物、二氧化钛和五氧化二钽中的一种或几种。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种分布布拉格反射镜结构，所述分布布拉格反射镜结构包括沿所述分布布拉格反射镜结构的厚度方向交替设置的不吸收可见光的高折射率层和不吸收可见光的低折射率层，其特征在于，所述低折射率层由有机聚合物制成，且所述低折射率层的折射率不大于1.5。
2.根据权利要求1所述的分布布拉格反射镜结构，其特征在于，所述低折射率层为交联固化的聚甲基丙烯酸甲酯聚合物。
3.根据权利要求1或2所述的分布布拉格反射镜结构，其特征在于，所述高折射率层包括基体和掺杂在所述基体中的无机纳米颗粒，所述无机纳米颗粒的折射率不小于2.0，所述基体由有机聚合物制成，所述高折射率层的折射率比所述低折射率层的折射率至少大0.1。
4.根据权利要求3所述的分布布拉格反射镜结构，其特征在于，形成所述高折射率层中的基体的材料与形成所述低折射率层的材料相同。
5.根据权利要求3所述的分布布拉格反射镜结构，其特征在于，所述无机纳米颗粒包括硅的氮化物、二氧化钛和五氧化二钽中的一种或几种。
6.一种有机发光二极管结构，该有机发光二极管结构包括有机发光二极管和设置在所述有机发光二极管的出光面的分布布拉格反射镜结构，其特征在于，所述分布布拉格反射镜结构为权利要求1至5中任意一项所述的分布布拉格反射镜结构。
7.根据权利要求6所述的有机发光二极管结构，其特征在于，按照以下公式计算所述高折射率层的厚度：
d1=λ/4n1，其中，d1为所述高折射率层的厚度，λ为所述有机发光二极管发出的光线的波长，n1为高折射率层的折射率；
按照以下公式计算所述低折射率层的厚度：
d2=λ/4n2，其中，d2为所述低折射率层的厚度，λ为所述有机发光二极管发出的光线的波长，n2为低折射率层的折射率。
8.一种分布布拉格反射镜结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括交替地进行以下步骤，以形成沿所述分布布拉格反射镜结构的厚度方向上交替设置的低折射率层和高折射率层：
S1、利用有机聚合物制成不吸收可见光的低折射率层，所述低折射率层的折射率不大于1.5；
S2、形成不吸收可见光的高折射率层。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
S11、在基底上涂敷包括聚甲基丙烯酸甲酯聚合物的混合物；
S12、使包括所述聚甲基丙烯酸甲酯聚合物的混合物交联固化，形成所述低折射率层。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S12中对包括所述聚甲基丙烯酸甲酯聚合物的混合物加热，以使所述聚甲基丙烯酸甲酯聚合物的混合物交联固化。
11.根据权利要求8至10中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
S21、向包括有机聚合物的混合物中掺杂无机纳米颗粒，所述无机纳米颗粒的折射率不小于2.0；
S22、将掺杂有无机纳米颗粒的包括有机聚合物的混合物涂敷在所述低折射率层上，并使掺杂有无机纳米颗粒的有机聚合物交联固化，以形成所述高折射率层，该高折射率层包括有机聚合物交联固化得到的基底和分布在所述基底中的无机纳米颗粒，切所述高折射率层的折射率比所述低折射率层的折射率至少大0.1。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S22中的有机聚合物与制成所述低折射率层的有机聚合物相同。
13.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述无机纳米颗粒包括硅的氮化物、二氧化钛和五氧化二钽中的一种或几种。
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