CN103762318B - 一种顶发射oled器件 - Google Patents
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Abstract
一种顶发射OLED器件,包括基板及依次形成在基板上的第一电极层、空穴注入层、空穴传输层、发光层、至少四层电子传输子层、第二电极层、以及光输出耦合层;其中,所述电子传输层包括多个折射率不同的电子传输子层。电子传输子层排布包括两种方案:一是电子传输子层的折射率沿远离所述发光层的方向逐渐减小,二是电子传输子层包括间隔设置的有机的电子传输子层和无机的电子传输子层。两种方案均可增加光透过性,削弱广角干涉,减小微腔效应,解决了大视角下器件发光性质不佳的技术问题,特别适用于平板显示领域。
Description
技术领域
本发明涉及有机电致发光领域。具体地说涉及一种改善大视角下发光性质的顶发射OLED器件。
背景技术
有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,简称OLED)是在电场作用下,以有机材料作为发光层的器件,是一种新型的主动式发光的显示器件,具有质量轻、厚度薄、亮度高、视角宽、响应速度快、发光效率高、无需背光照明,且可实现柔性显示等优点,在显示与照明领域有着重要应用,尤其成为最具潜力取代液晶显示器的显示器件。按照器件的发光位置,可分为底发射OLED(Bottom Emitting OLED,简称BEOLED)和顶发射OLED(TopEmitting OLED,简称TEOLED)。
底发射OLED的结构为OLED制作在覆盖有透明的铟锡氧化物(Indium Tin Oxides,简称ITO)或铟锌氧化物(Indium Zinc Oxides,简称IZO)电极的玻璃衬底上,当对OLED施加电压时,OLED发出的光经透明ITO(或IZO)电极射出。该结构中,透明ITO(或IZO)电极与驱动OLED的薄膜晶体管(Thin Film Transistor,简称TFT)相连,存在OLED发光面积与TFT竞争的问题,导致器件开口率(Aperture Ratio)较低。而顶发射OLED是将不透明的全反射电极覆盖在玻璃或硅衬底上,再制作OLED,对OLED施加电压时,光从顶部的透明或半透明阴极射出。基于顶发射OLED的显示器中,驱动OLED的TFT制作于OLED下方,使出光面与TFT分开,可以使开口率低的问题得到根本解决。
但是顶发射OLED中包含不透明的全反射电极和半透明电极,这种结构会导致微腔效应。微腔效应中包括广角干涉与多光束干涉两种干涉模式。微腔效应对光源具有选择、窄化和加强等作用,常被用来提高器件的色度、加强特定波长的发射强度及改变器件的发光颜色等,但是由于广角干涉的存在会影响器件的视角特性,即随视角的偏移,发光峰发生偏移,导致亮度的差异与色度的漂移等问题,尤其在大视角下,光学性质不佳,色差较为严重。
目前改善顶发射OLED视角特性的方案一般是在半透明的阴极上加一层光输出耦合层,如2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉等高折射率低吸收率的有机物,或在半透明的阴极表面蒸镀一层高折射率的电介质ZnSe、ZnS等作为耦合层,提高透射率和光导出率,但上述方案对顶发射OLED中的广角干涉现象的抑制作用有限,视角特性并未得到明显改善。
发明内容
为此,本发明所要解决的技术问题在于改善顶发射OLED器件中由于广角干涉而产生的视角效应,从而提出一种改善大视角下发光性质的顶发射OLED器件。
为解决上述技术问题,本发明的采用的技术方案如下:
本发明提供一种顶发射OLED器件,包括基板以及在基板上叠加设置的第一电极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、第二电极、光输出耦合层;其中,所述电子传输层包括多个折射率不同的电子传输子层。
上述的顶发射OLED器件,所述电子传输子层的折射率沿远离所述发光层的方向逐渐减小。
上述的顶发射OLED器件,所述电子传输子层的折射率ni值应满足的关系,其中i=1,2,3,4,……,其中i值越大ni值对应的电子传输子层越远离所述发光层。
上述的顶发射OLED器件,所述电子传输层包括四个电子传输子层,且所述四个传输子层沿远离所述发光层的方向依次为:有机的电子传输子层,LiF层,LiF/Mg层,Mg层。
上述的顶发射OLED器件,所述电子传输子层的折射率按照高低间隔的方式排列。
上述的顶发射OLED器件,所述电子传输子层包括间隔设置的有机的电子传输子层和无机的电子传输子层,所述无机电子传输子层为Mg层。
上述的顶发射OLED器件,所述有机的电子传输子层中有机材料的结构通式为结构通式(Ⅰ):
其中,n为1至3的整数,Ar取代基为碳原子数为6至30的亚稠环芳烃或碳原子数为6至30的亚稠杂环芳烃;
或结构通式(Ⅱ):
其中Rg为苯环或萘环,X代表氧原子或者是代表N-R基团,R是含有2-40碳原子的链状或者环状的烷基,L为以下12种结构中的一种:
上述的顶发射OLED器件,所述有机的电子传输子层材料的为以下12种结构式的材料中的一种或多种混合物:
上述的顶发射OLED器件,与所述第二电极接触的传输子层的折射率与所述第二电极的折射率之间的差值在0.5以内。
上述的顶发射OLED器件,所述光输出耦合层为2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉材料层。
本发明的上述技术方案相对于现有技术来说至少具备以下优点:
(1)本发明所述的顶发射OLED器件,所述电子传输层包括多个折射率不同的传输子层,这可以使得发光层射出的光在经过多层电子传输层时,在所述电子传输层的界面发生多次折射,光的振动方向发生改变,同时,在界面处光的相位也会发生改变,界面处的光与第一电极反射的光束振动方向及相位差会不恒定,使微腔效应中的广角干涉削弱甚至消除。因此,设置多个折射率不同的传输子层,可以有效减弱微腔效应,改善器件的视角特性。
(2)本发明所述的顶发射OLED器件,所述电子传输层中的传输子层的折射率沿远离所述发光层的方向逐渐减小,且各传输子层的折射率ni值满足的关系,其中i=1,2,3,4,……。这种传输子层的排布方式在破坏广角干涉条件、减弱微腔效应的基础上,利用了光的增透原理,与单电子传输层的结构相比,减小了器件内反射光的强度,增加了透射光的强度,可有效改善显示器件的光学性质。
(3)本发明所述的顶发射OLED器件,所述电子传输子层采用间隔设置的有机材料子层和无机材料子层结构,这种传输子层的排布方式会破坏广角干涉的条件,可有效减小微腔效应,进而改善视角效应。
(4)本发明所述的顶发射OLED器件,与所述第二电极接触的传输子层的折射率与所述第二电极的折射率相近,这能够减小电子传输层与阴极界面的全反射,增加光的透过性,进一步减小微腔效应,使大视角下显示器件的光学性质得到有效改善。
(5)本发明所述的顶发射OLED器件,光输出耦合层的材料选择为为光吸收率低的2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉材料或者ZnSe、ZnS等高折射率的材料,可以减小半透明金属电极的反射,增加内部光的输出率,进一步改善显示器件的光学性质。
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是本发明实施例1所述的顶发射OLED器件的结构示意图;
图2是本发明实施例2-3中所述的顶发射OLED器件的结构示意图;
图3是本发明实施例2中所述的顶发射OLED器件在60°视角下的光学模拟结果;
图4是本发明实施例3中所述的顶发射OLED器件在60°视角下的光学模拟结果。
图中附图标记表示为:1-基底、2-第一电极、3-空穴注入层、4-空穴传输层、5-发光层、6-电子传输层,601-第一电子传输子层、602-第二电子传输子层,603-第三电子传输子层,604-第四电子传输子层,7-第二电极、8-光输出耦合层。
具体实施方式
为使本发明的目的、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地详细描述。
本发明所提供的顶发射OLED器件,如图1所示,包括基板1以及在基板上叠加设置的第一电极2、空穴注入层3、空穴传输层4、发光层5、电子传输层6、第二电极7、光输出耦合层8;其中,所述电子传输层6包括多个折射率不同的有机的电子传输子层和无机的电子传输子层。
所述电子传输子层具体包括两种结构:
第一种结构为:折射率沿远离所述发光层的方向逐渐减小,其折射率ni值满足的关系的电子传输子层,其中i值越大ni值对应的电子传输子层越远离所述发光层。
第二种结构为:折射率按照高低间隔的方式排列的电子传输子层。
所述第一电极2和所述第二电极7之间形成微腔效应。
所述发光层5受到激发后发光,发出的光向第一电极2和第二电极7方向射出。射出的光经过第一电极2反射后穿过空穴注入层3、空穴传输层4、发光层5、电子传输层6、第二电极7后到达光输出耦合层8。采用多层电子传输子层可以使得射出的光在经过电子传输层时,在所述电子传输子层的界面发生多次折射,光的振动方向发生改变,同时,在界面处光的相位也会发生改变,界面处的光与第一电极反射的光束振动方向及相位差会不恒定,使微腔效应中的广角干涉削弱甚至消除。因此本申请中,通过设置多个电子传输层,可以有效减弱微腔效应,改善器件的视角特性。
实施例1
本实施例提供一种顶发射OLED器件,其结构如图2所示。
其中,所述第一电极2作为阳极,其包括起全反射作用的第一Ag层和设置在所述第一Ag层上的透明的ITO层。第二电极7作为阴极,为半透明金属电极,其包括Mg:Ag材料层和设置在Mg:Ag材料层上的第二Ag层。所述空穴注入层、空穴传输层、发光层的材料均同现有技术。所述光输出耦合层8的材料选择为为光吸收率低的2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉材料或者ZnSe、ZnS等高折射率的材料。
本实施例中的顶发射OLED器件,所述电子传输子层的折射率沿远离所述发光层的方向逐渐减小。进一步的,所述电子传输子层的折射率ni值应满足的关系,其中i=1,2,3,4,……,其中i值越大ni值对应的电子传输子层越远离所述发光层。
如图所示,所述电子传输层6包括四个沿远离所述发光层的方向依次设置的电子传输子层601-604。其中每一电子传输子层的折射率可以按照上述公式选择,例如第一电子传输子层601的折射率为1.8、第二电子传输子层602的折射率为1.34、第三电子传输子层603的折射率为1、第四电子传输子层604的折射率为0.75。现有技术中可满足上述折射率分布的材料很多,可以根据实际需要进行选择。本实施例中,选择为:第一电子传输子层601为有机的电子传输子层,第二电子传输子层602为LiF层;第三电子传输子层603为LiF/Mg层;第四电子传输子层604为Mg层。第三电子传输子层的LiF/Mg材料采用LiF与Mg共同蒸镀方式得到,可以通过调节其比例来控制其折射率的大小。
本实施例所述有机的电子传输子层的材料为下述(1)-(12)的结构式中的任一种或多种混合物:
需要说明的是,本实施例中图2给出的电子传输子层为四层结构,但是在实际应用时,电子传输子层可以不限于四层。
本实施例中的上述方案,电子传输子层的排布方式在破坏广角干涉的条件、减弱微腔效应的基础上,利用了光的增透原理,与单电子传输层的结构相比,减小了器件内反射光的强度,增加了透射光的强度,可有效改善大视角下显示器件的光学性质。另外,光输出耦合层的存在可以减小半透明金属电极的反射,增加内部光的输出率,进一步改善显示器件的光学性质。
图3为三种顶发射OLED器件在60°视角下的光学模拟结果,纵坐标代表色度偏移值Δu’v’,其中器件1为电子传输层为单层结构的OLED器件,器件2和器件3为多层电子传输子层的结构,只是折射率变化范围不同。结果显示:采用包括多层电子传输子层的器件的色度偏移值Δu’v’在60°的视角下比单电子传输层的器件减小了一倍。有效的减弱了由微效应引起的视角效应,改善大视角下显示器件的光学性质。
实施例2
在实施例1的基础上,本实施例中的顶发射OLED器件,所述电子传输子层的折射率按照高低间隔的方式排列。如所述电子传输层中的所述电子传输子层包括间隔设置的有机的电子传输子层和无机的电子传输子层。具体结构如图2所示,所述电子传输子层包括间隔设置的有机的电子传输子层和Mg层。所述有机的电子传输子层的有机材料结构式为上述结构式(1)-(12)中的一种或多种混合物。
特别地,与所述第二电极接触的传输子层的折射率与所述第二电极的折射率相差在0.5以内。
本实施例中的电子传输子层的排布方式同样破坏了广角干涉的条件,可有效抑制微腔效应,进而改善视角效应。与所述第二电极接触的传输子层的折射率与所述第二电极的折射率相近,这能够减小电子传输层与阴极界面的全反射,增加光的透过性,进一步减小微腔效应,使大视角下显示器件的光学性质得到有效改善,同时光输出耦合层的存在可以减小半透明金属电极的反射,增加内部光的输出率,进一步改善显示器件的光学性质。
需要说明的是,本实施例中图2给出的电子传输子层为四层结构,但是在实际应用时,电子传输子层可以不限于四层。
图4为五种顶发射OLED器件在60°视角下的光学模拟结果,五种OLED器件分别为:器件1-单电子传输层的器件、器件2-电子传输子层折射率分别为1.5和0.5的OLED器件、器件3-传输子层折射率分别为1.8和0.5的OLED器件、器件4-传输子层折射率分别为1.8、1.5和0.5的OLED器件、器件5-传输子层折射率分别为1.5、1.8和0.5的OLED器件。结果显示:采用折射率高低间隔设置的电子传输子层,如有机的电子传输子层和无机的电子传输子层间隔排布的OLED器件,在60°的视角下,色度偏移值Δu’v’比单电子传输层的OLED器件减小了一倍左右。说明本实施例采用的传输子层排布方式可减小微腔效应,从而有效改善器件的视角效应。
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。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种顶发射OLED器件,其特征在于,包括基板以及在基板上叠加设置的第一电极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、第二电极、光输出耦合层;其中,所述电子传输层包括多个折射率不同的电子传输子层,所述电子传输子层的折射率ni值应满足的关系,其中i=2,3,4,……,其中i值越大ni值对应的电子传输子层越远离所述发光层。
2.根据权利要求1所述的顶发射OLED器件,其特征在于,所述电子传输子层的折射率沿远离所述发光层的方向逐渐减小。
3.根据权利要求1所述的顶发射OLED器件,其特征在于,所述电子传输层包括四个电子传输子层,且所述四个传输子层沿远离所述发光层的方向依次为:有机的电子传输子层,LiF层,LiF/Mg层,Mg层。
4.根据权利要求1所述的顶发射OLED器件,其特征在于,所述电子传输子层的折射率按照高低间隔的方式排列。
5.根据权利要求4所述的顶发射OLED器件,其特征在于,所述电子传输子层包括间隔设置的有机的电子传输子层和无机的电子传输子层,所述无机电子传输子层为Mg层。
6.根据权利要求3或5所述的顶发射OLED器件,其特征在于,所述有机的电子传输子层中有机材料的结构通式为结构通式(Ⅰ):
其中,n为1至3的整数,Ar取代基为碳原子数为6至30的亚稠环芳烃或碳原子数为6至30的亚稠杂环芳烃;
或结构通式(Ⅱ):
其中Rg为苯环或萘环,X代表氧原子或者是代表N-R基团,R是含有2-40碳原子的链状或者环状的烷基,L为以下12种结构中的一种:
7.根据权利要求6所述的顶发射OLED器件,其特征在于,所述有机的电子传输子层材料的为以下12种结构式的材料中的一种或多种混合物:
8.根据权利要求1所述的顶发射OLED器件,其特征在于,与所述第二电极接触的电子传输子层的折射率与所述第二电极的折射率之间的差值在0.5以内。
9.根据权利要求1所述的顶发射OLED器件,其特征在于,所述光输出耦合层为2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉材料层。
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