CN103779501A - 一种改善视角特性的顶发射oled器件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善视角特性的顶发射OLED器件。该结构包括基板、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；本发明中，通过增加空穴注入层的折射率，破坏了第一电极的反射光与发光层的发射光相干涉增强的条件，从而减弱了OLED器件中的广角干涉，使得微腔效应得到抑制。同时，配合超薄的第二电极结构，并辅助以光输出耦合层，提高了发光层所发出的光的透射率和光导出率。本发明的上述方案可解决顶发射OLED中随视角偏移，发光性质降低的技术问题，特别适用于平板显示领域。

Description

一种改善视角特性的顶发射OLED器件

技术领域

本发明涉及有机电致发光器件领域，具体涉及一种改善视角特性的顶发射OLED器件。

背景技术

有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，简称OLED)作为新型的主动式发光的显示器件，其质量轻、厚度薄、具有较强的抗震性，同时其采用有机半导体发光，材料选择范围宽，可实现可见光范围的全彩显示，易实现白光照明。与现有主流的液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称LCD)相比，其视角更宽，响应速度更快，无需背光照明，发光效率高，且可实现柔性显示，是最具潜力取代LCD的显示器件。

OLED器件按照发光位置，可分为底发射OLED(Bottom Emitting OLED，简称BEOLED)和顶发射OLED(Top Emitting OLED，简称TEOLED)两种。其中，BEOLED是将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)电极和玻璃衬底从底部射出。在BEOLED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器件的显示器中，驱动OLED的TFT制作于OLED下方，出光面与TFT分开，这可以使开口率低的问题得到根本解决。

顶发射OLED中包含全反射电极和半透明电极，这种结构会形成微腔效应，由于微腔效应产生了强烈的多光束干涉，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，但是微腔效应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，导致显示器亮度的差异与色度的漂移等问题。

目前改善顶发射OLED视角特性的方案一般是在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(Bathocuproine，简称BCP)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，进而降低多光束干涉的影响，但随着多光束干涉被抑制，微腔效应中的另一种广角干涉产生了作用，而上述方案不能解决广角干涉的问题，因此上述方案对OLED器件中微腔效应的抑制作用有限，视角特性无法得到有效改善。

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器件中随视角偏移，亮度和色度产生偏差的现象，从而提出一种改善视角特性的顶发射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：

本发明提供一种改善视角特性的顶发射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；所述第二电极的透光率不小于25%，所述空穴注入层的折射率不小于1.8。

上述的改善视角特性的顶发射OLED器件，所述第二电极为铟锡氧化物或铟锌氧化物或金属银。

上述的改善视角特性的顶发射OLED器件，所述第二电极包括第一金属层和第二金属层，其中第一金属层为碱金属或其合金、碱土金属或其合金，第二金属层为金属银。

上述的改善视角特性的顶发射OLED器件，所述第二电极的厚度为10nm-30nm。

上述的改善视角特性的顶发射OLED器件，所述发光层的发光波长在蓝光波段时，所述空穴注入层的折射率N≥2.0。

上述的改善视角特性的顶发射OLED器件，所述发光层的发光波长在绿光波段时，所述空穴注入层的折射率N≥1.9。

上述的改善视角特性的顶发射OLED器件，所述发光层的发光波长在红光波段时，所述空穴注入层的折射率N≥1.8。

上述的改善视角特性的顶发射OLED器件，所述空穴注入层的材料为叔胺类化合物，其分子通式为：

其中R₂、R₃、R₄、R₅分别选自氢原子、烷基、芳基；

其中R₁为：

或

或

L1和L2为并苯化合物，其分子式分别为：

和

上述的改善视角特性的顶发射OLED器件，所述空穴注入层的材料的结构式为：

或

或

或

或

或

或

上述的改善视角特性的顶发射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比现有技术具有以下优点：

(1)本发明所述的改善视角特性的顶发射OLED器件，首先采用了透光率不小于25%的第二电极，抑制了微腔效应中多光束干涉的作用，改善了视角特性，但当多光束干涉被抑制后，微腔效应中的广角干涉发挥作用，为抑制广角干涉，本发明采用高折射率的有机材料作为空穴注入层：所述空穴注入层的折射率大于或等于1.8。高折射率的空穴注入层配合超薄的第二电极结构，可以破坏第一电极的反射光与发光层的发射光相干涉增强的条件，从而减弱了OLED器件中的广角干涉，微腔效应得到抑制，使OLED器件的视角特性得到改善。同时，由于空穴注入层折射率的提高，空穴注入层厚度降低，进而使器件整体厚度降低，这可以在器件的生产中节约材料与工时。

(2)本发明所述的改善视角特性的顶发射OLED器件，还辅助以光输出耦合层，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，其可以减小半透明金属电极的反射，增加内部光的输出率，进一步改善器件的视角特性。

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1-7所述的改善视角特性的顶发射OLED器件结构示意图；

图2是本发明中选择的叔胺类化合物的折射率随着波长的变化曲线以及4,4’,4”-三[苯基(间甲苯基)氨基]三苯胺的折射率随着波长的变化曲线。

图中附图标记表示为：1-基板、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、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。

实施例1

本实施例提供一种改善视角特性的顶发射OLED器件，如图1所示，包括基板1以及在基板1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。其中所述发光层5的发光波长在可见光波段时，所述空穴注入层3的折射率不小于1.8。所述第的厚度为10nm-30nm，优选为10-15nm。所述光输出耦合层8选择具有光吸收率低的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，其厚度为55nm。

本实施例中，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，其中第一Ag层厚度为150nm，ITO层厚度为20nm。

第二电极7作为阴极，其可以为ITO、IZO或金属银，也可以为包含第一金属层和第二金属层的复合结构，其中第一金属层为碱金属或其合金、碱土金属或其合金，第二金属层为金属银；本实施例优选第二电极为包含第一金属层和第二金属层，其中第一金属层为Mg：Ag层第二金属层为金属银，其中Mg：Ag材料层厚度为2nm，Mg与Ag的比例关系为4：1，金属银厚度为14nm。

所述第一电极2和所述第二电极7之间会形成微腔效应。

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后到达第二电极7。

本实施例所述发光层5的发光波长在蓝光波段，即发光波长为460nm，所述空穴注入层的折射率N≥2.0，本实施例中选择所述空穴注入层的折射率为2.04，厚度为100nm-105nm，此厚度可以根据实际需要进行选择，本实施例中所述空穴注入层3的厚度优选为103nm。本实施例中其他各层的厚度为：所述的空穴传输层厚度为20nm，所述发光层厚度为20nm，所述电子传输层厚度为35nm。

其中，所述空穴注入层3和空穴传输层4的材料为叔胺类化合物，本实施例中所述空穴注入层的材料的结构式为：

所述空穴传输层的材料可以与所述空穴注入层的材料相同，也可以为其他结构式的叔胺类化合物，本实施例中所述空穴传输层的材料的结构式为：

本实施例中，超薄的第二电极7的透光率大于等于25%，抑制了微腔效应中多光束干涉的作用，使光导出率与透射率提高，同时，将空穴注入层3的折射率提高，破坏了第一电极2的反射光与发光层5的发射光相干涉增强的条件，抑制了广角干涉，从而减弱了微腔效应，可有效改善顶发射OLED器件的视角特性；另外，光输出耦合层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。

另外，发光层发出的光在可见光波段时，发光层材料会根据发光波段进行选择。本申请中当发光层发光波段在蓝光波段、绿光波段和红光波段时，发光层所选择的材料为现有技术。且这并不是很申请的发明点要点，因此在本申请中的各个实施例中不再详述。

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，其结构如图1所示。本实施例所述发光层5的发光波长在绿光波段，即发光波长为510nm，所述空穴注入层的折射率N≥1.9，本实施例中选择空穴注入层的折射率为1.93，厚度为150nm-155nm，此厚度可以根据实际需要进行选择，本实施例中所述空穴注入层的厚度优选为153nm。本实施例与实施例1相比，所述发光层5的发光波长不一致，因此所述发光层所采用的材料不同。本实施例对空穴注入层的厚度做出了改变，其他各层厚度均与实施例1相同。

本实施例中，所述空穴注入层的材料的结构式为：

所述空穴传输层的材料的结构式为：

本实施例中，超薄的第二电极7的透光率大于等于25%，抑制了微腔效应中多光束干涉的作用，使光导出率与透射率提高，同时，同样将空穴注入层3的折射率提高，破坏第一电极2的反射光与发光层5的发射光相干涉增强的条件，从而有效改善顶发射OLED器件的视角特性，另外，光输出耦合层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。

实施例3

与实施例1和实施例2不同，本实施例中的顶发射OLED器件，其结构如图1所示，本实施例所述发光层的发光波长在红光波段，即发光波长为620nm，所述空穴注入层的折射率N≥1.8，选择所述空穴注入层的折射率为1.81，厚度为200-205nm；此厚度可以根据实际需要进行选择，本实施例中所述空穴注入层的厚度优选为203nm。本实施例与实施例1或实施例2相比，所述发光层5的发光波长不同，因此所述发光层采用的材料不同。

本实施例中，所述空穴注入层的材料的结构式为：

所述空穴传输层的材料的结构式为：

本实施例仅对空穴注入层的厚度做出了改变，其他各层厚度均与实施例1相同。

本实施例中第二电极7的透光率大于等于25%，抑制了微腔效应中多光束干涉的作用，使光导出率与透射率提高，同时，也是将空穴注入层3的折射率提高，破坏第一电极的反射光与发光层的发射光相干涉增强的条件，从而有效改善顶发射OLED器件的视角特性，另外，光输出耦合层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。

实施例4

本实施例所述发光层5的发光波长在蓝光波段，即发光波长为460nm，所述空穴注入层的折射率N≥2.0，厚度为100nm。本实施例中其他各层的厚度为：所述的空穴传输层厚度为20nm，所述发光层厚度为20nm，所述电子传输层厚度为35nm。

其中，所述空穴注入层3和空穴传输层4的材料为叔胺类化合物，其结构式为：

实施例5

本实施例所述发光层5的发光波长在绿光波段，所述空穴注入层的折射率N≥1.90，厚度为150nm。所述的空穴传输层厚度为20nm，所述发光层厚度为20nm，所述电子传输层厚度为35nm。

其中，所述空穴注入层3和空穴传输层4的材料为叔胺类化合物，其结构式为：

实施例6

本实施例所述发光层5的发光波长在红光波段，所述空穴注入层的折射率N≥1.8，厚度为200nm。所述的空穴传输层厚度为20nm，所述发光层厚度为20nm，所述电子传输层厚度为35nm。

其中，所述空穴注入层3和空穴传输层4的材料为叔胺类化合物，其结构式为：

实施例7

本实施例所述发光层5的发光波长在红光波段，所述空穴注入层的折射率N≥1.8，厚度为200nm。所述的空穴传输层厚度为20nm，所述发光层厚度为20nm，所述电子传输层厚度为35nm。

其中，所述空穴注入层3和空穴传输层4的材料为叔胺类化合物，其结构式为：

为了进一步体现本发明所提供的改善视角特性的顶发射OLED器件的优势，特设计并实施对比例1-3，与申请中的本实施例1-3的测试结果进行比对。

对比例1

本对比例提供一种顶发射OLED器件，具体结构同实施例1，唯一不同的是其中的空穴注入层材料选择m-MTDATA空穴注入材料，其中文名字为：4,4’,4”-三[苯基(间甲苯基)氨基]三苯胺，分子式为：

上述材料在波长为460nm时，折射率为1.8。

对比例2

本对比例提供一种顶发射OLED器件，具体结构同实施例2，唯一不同的是其中的空穴注入层材料选择m-MTDATA空穴注入材料，其中文名字为：4,4’,4”-三[苯基(间甲苯基)氨基]三苯胺，分子式为：

上述材料在波长为510nm时，波长为1.73。

对比例3

本对比例提供一种顶发射OLED器件，具体结构同实施例3，唯一不同的是其中的空穴注入层材料选择m-MTDATA空穴注入材料，其中文名字为：4,4’,4”-三[苯基(间甲苯基)氨基]三苯胺，分子式为：

上述材料在波长为620nm时，折射率为1.67。

对比例1-3与实施例1-3的结构，在发光层发光波长相同、且视角均为60度的情况下，测试其发光峰偏移量的结果如表1-表3所示：

表1

波长（460nm）	空穴注入层的折射率	发光峰偏移量（Δu′v′）
			实施例1	2.04	0.021
对比例1	1.8	0.035

表2

波长（510nm）	空穴注入层的折射率	发光峰偏移量（Δu′v′）
			实施例2	1.93	0.011
对比例2	1.73	0.026

表3

波长（620nm）	空穴注入层的折射率	发光峰偏移量（Δu′v′）
			实施例3	1.81	0.045
对比例3	1.67	0.068

从表1至表3中的数据可以看出，当发光层发光的波长相同时，在同一视角的情况下，发光峰偏移量能够有效的减小。

另外，图2给出了本发明中选择的叔胺类化合物的折射率随着波长的变化曲线以及4,4’,4”-三[苯基(间甲苯基)氨基]三苯胺的折射率随着波长的变化曲线。从图中可以看出，在可见光波段（波长在300nm到600nm）时，本申请中选择的叔胺类化合物的折射率始终大于4,4’,4”-三[苯基(间甲苯基)氨基]三苯胺的折射率。因此空穴注入层采用本发明选择的材料可有效提高空穴注入层的折射率，可以有效破坏第一电极2的反射光与发光层5的发射光相干涉增强的条件，从而有效改善顶发射OLED器件的视角特性。

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 (10)

1.一种改善视角特性的顶发射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；所述第二电极的透光率不小于25%，所述空穴注入层的折射率不小于1.8。

2.根据权利要求1所述的改善视角特性的顶发射OLED器件，其特征在于，所述第二电极为铟锡氧化物或铟锌氧化物或金属银。

3.根据权利要求1所述的改善视角特性的顶发射OLED器件，其特征在于，所述第二电极包括第一金属层和第二金属层，其中第一金属层为碱金属或其合金、碱土金属或其合金，第二金属层为金属银。

4.根据权利要求3所述的改善视角特性的顶发射OLED器件，其特征在于，所述第二电极的厚度为10nm-30nm。

5.根据权利要求1所述的改善视角特性的顶发射OLED器件，其特征在于，所述发光层的发光波长在蓝光波段时，所述空穴注入层的折射率N≥2.0。

6.根据权利要求1所述的改善视角特性的顶发射OLED器件，其特征在于，所述发光层的发光波长在绿光波段时，所述空穴注入层的折射率N≥1.9。

7.根据权利要求1所述的改善视角特性的顶发射OLED器件，其特征在于，所述发光层的发光波长在红光波段时，所述空穴注入层的折射率N≥1.8。

8.根据权利要求1-7任一所述的改善视角特性的顶发射OLED器件，其特征在于，所述空穴注入层的材料为叔胺类化合物，其分子通式为：

其中R₂、R₃、R₄、R₅分别选自氢原子、烷基、芳基；

其中R₁为：

或

或

L1和L2为并苯化合物，其分子式分别为：

和

9.根据权利要求8所述的改善视角特性的顶发射OLED器件，其特征在于，

所述空穴注入层的材料的结构式为：

或

或

或

或

或

或

10.根据权利要求1所述的改善视角特性的顶发射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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