CN104319352A - 一种顶发射白光oled器件及其制备方法、显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种顶发射白光OLED器件及其制备方法、显示装置，该OLED器件包括位于基板上的多个像素单元，每一像素单元在远离所述基板方向上包括依次设置的第一电极层、有机层和第二电极层，其中，每一所述像素单元内的所述有机层具有渐变的腔长，所述渐变的腔长分别对应从红光到蓝光波长范围，使得所述像素单元对应的白光增强。采用本发明的方案，可以提高顶发射白光OLED器件的出光效果，在较大的观察视角时不会发生明显的强度下降和光色变化。
Description
技术领域
本发明涉及有机电致发光器件(Organic Light-Emitting Diode，以下简称：OLED)显示技术领域，尤其涉及一种顶发射白光OLED器件及其制备方法、显示装置。
背景技术
OLED因具备主动发光、温度特性好、功耗小、响应快、可弯曲、超轻薄和成本低等优点，而被称之为第三代梦幻显示技术。目前，在全球厂商持续资金投入与技术研发的推动下，OLED平板显示技术正趋向于量产技术日益成熟与市场需求高速增长阶段。
OLED按照出光方向主要分为两种，即：底发射OLED和顶发射OLED。底发射OLED是指光从基板方向射出的OLED，顶发射OLED是指光从器件顶部方向射出的OLED。其中，顶发射OLED因不受基板是否透光的影响，可有效提高显示面板的开口率，拓展了基板上TFT电路的设计，丰富了电极材料的选择，有利于器件与TFT电路的集成。
虽然顶发射OLED具有可以提高器件效率、窄化光谱和提高色纯度等优点，但是其往往具有较强的微腔效应。微腔效应会使OLED的电致发光光谱随观测角度变化而改变，在大视角时效率明显下降，即导致OLED出现观测角度依赖性问题。而这些问题对于高精度的平板显示而言是很大的缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种顶发射白光OLED器件及其制备方法、显示装置，以解决现有的顶发射白光OLED器件由于微腔效应而造成随观察角度变化出光效果差的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种顶发射白光OLED器件，包括：
位于基板上的多个像素单元，每一所述像素单元包括沿远离所述基板方向上依次设置的第一电极层、有机层和第二电极层，每一所述像素单元内的所述有机层具有渐变的腔长，所述渐变的腔长分别对应从红光到蓝光波长范围，使得所述像素单元对应的白光增强。
优选地，所述第一电极层朝向所述有机层的界面具有周期性起伏状结构。
优选地，所述周期性起伏状结构为点阵结构，所述点阵结构包括多个连续设置的凸点，或者包括多个间隔设置的凸点和凹坑。
优选地，所述凸点的谷峰高度位于可见光波长变化对应的光学腔长的差值范围内，所述凸点的谷峰间隔长度小于或等于所述像素单元的宽度。
优选地，所述凸点的谷峰高度在20-150纳米范围内，所述凸点的谷峰间隔长度在1-10微米范围内。
优选地，所述凸点为半球状或类半球状凸点，所述凹坑为半球状或类半球状凹坑。
优选地，所述顶发射白光OLED器件还包括：树脂层，位于所述第一电极层之下，所述树脂层朝向所述第一电极层的界面具有与所述第一电极层相同的周期性起伏状结构。
优选地，所述有机层至少部分或全部填平所述第一电极层的周期性起伏状结构，以使所述像素单元内的所述有机层具有渐变的腔长。
优选地，所述第一电极层为反射电极，所述第二电极层为半透明半反射电极。
本发明还提供一种顶发射白光OLED器件的制备方法，包括在基板上形成多个像素单元的步骤，其中，每一所述像素单元沿远离所述基板方向上依序包括第一电极层、有机层及第二电极层，每一所述像素单元内的所述有机层具有渐变的腔长，所述渐变的腔长分别对应从红光到蓝光波长范围，使得所述像素单元对应的白光增强。
优选地，所述方法具体包括：
在基板上形成树脂层，所述树脂层的表面为点阵结构，所述点阵结构包括多个连续设置的凸点，或者包括多个间隔设置的凸点与凹坑；
在所述树脂层上形成第一电极层，所述第一电极层的表面为与所述树脂层相同的点阵结构；
在所述第一电极层上形成有机层，所述有机层能够至少部分或全部填平所述第一电极层的起伏表面；
在所述有机层上形成第二电极层。
优选地，所述在基板上形成树脂层的步骤包括：
将形成树脂的前体墨水采用打印方式涂覆到基板上，形成均匀的液滴点阵，然后除去所述液滴点阵中的溶剂并交联聚合，固化后形成具有点阵结构的所述树脂层。
优选地，所述在基板上形成树脂层的步骤包括：
采取涂覆的方式在基板上形成树脂薄膜；
利用光罩掩膜的方式对所述树脂薄膜进行曝光显影，形成具有点阵结构的树脂层。
本发明还提供一种显示装置，包括上述顶发射白光OLED器件。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
顶发射白光OLED器件中，一像素单元内的有机层具有渐变的腔长，该渐变的腔长分别对应从红光到蓝光波长范围，使有机层的不同位置对应不同的微腔增强腔长，从而使得所述像素单元可以得到增强的白光发射。
附图说明
图1为现有的顶发射白光OLED器件的结构示意图；
图2为本发明实施例一的顶发射白光OLED器件的结构示意图；
图3为图2中的顶发射白光OLED器件的增强出光原理示意图；
图4为本发明实施例二的顶发射白光OLED器件的结构示意图；
图5为本发明实施例的树脂层顶部的俯视图；
图6为本发明实施例的树脂层的剖面图；
图7为图4中的顶发射白光OLED器件的增强出光原理示意图；
图8为本发明实施例三的顶发射白光OLED器件的结构示意图；
图9为本发明实施例四的顶发射白光OLED器件的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
请参考图1，图1为现有的顶发射白光OLED器件的结构示意图，该OLED器件包括：玻璃基板101，TFT功能层和平坦化层102，第一电极层103，有机层104，第二电极层105，以及像素定义层106。图中，箭头所指方向为光出射方向。
从图1中可以看出，一像素单元内的有机层104的腔长在不同位置上均是相同的，由于微腔效应，只有一种最佳波长的可见光得到增强出光，而其它波长的可见光则被过滤掉，这是导致较大的观察视角时，光强下降的原因。
为解决现有的顶发射白光OLED器件由于微腔效应而造成随观察角度变化出光效果差的问题，本发明实施例提供一种顶发射白光OLED器件，包括位于基板上的多个像素单元，每一所述像素单元包括沿远离所述基板方向上依次设置的第一电极层、有机层和第二电极层，每一所述像素单元内的所述有机层具有渐变的腔长(即厚度)，所述渐变的腔长分别对应从红光到蓝光波长范围，从而使得所述像素单元对应的白光增强。
本发明实施例中，由于一像素单元内的有机层具有渐变的腔长，该渐变的腔长分别对应从红光到蓝光波长范围，使有机层的不同位置对应不同的微腔增强腔长，从而使得所述像素单元可以得到增强的白光发射。
本发明实施例中，第一电极层为底电极，通常作为阳极，第二电极层为顶电极，通常作为阴极。所述第一电极层为反射电极，其材质可以为金、银、铝中的一种、或是它们的合金。第二电极层为半透明半反射的电极，其材质可以为金、银，或它们合金。
本发明实施例的顶发射白光OLED器件可以为多种结构。下面将举例进行说明。
实施例一
参见图2，图2为本发明实施例一的顶发射白光OLED器件的结构示意图，所述顶发射白光OLED器件包括：基板200，形成于所述基板200上的第一电极层201，位于所述第一电极层201之上的有机层202，以及位于所述有机层202之上的第二电极层203，其中，所述第一电极层201朝向所述有机层202的界面为周期性起伏状结构。具体的该周期性起伏状结构为点阵结构，所述点阵结构包括多个连续设置的凸点2011。
其中，所述基板200可以包括衬底基板、TFT功能层及平坦化层。
图2所示仅为一个像素单元的一部分。
请参考图3，图3为图2中的顶发射白光OLED器件的增强出光原理示意图。从图中可以看出，有机层202在一个像素单元中的不同位置的厚度不同，由于红色可见光的波长约为630～780纳米，蓝色可见光的波长约为420～470纳米，因而红色可见光对应的有机层部分2021腔长最长，蓝色可见光对应的有机层部分2023的腔长最短。图中，2022为其他颜色的可见光对应的有机层部分。
优选地，所述凸点2011的谷峰高度a1位于可见光波长变化范围对应的光学腔长的差值范围内，所述凸点2011的谷峰间隔长度b1(即谷峰的起伏周期)小于或等于所述像素单元的宽度。
为了有效地达到白光增强，优选地，所述凸点2011的谷峰高度在20-150纳米范围内，所述凸点2011的谷峰间隔长度在1-10微米范围内。
本发明实施例中，所述有机层202可以包括多层结构，如包括：空穴注入层(HIL)，空穴传输层，发光层，电荷产生层，连接层，电子传输层，电子注入层，空穴阻挡层，电子阻挡层等中的多层，其中，所述有机层202中的至少一层(如空穴注入层)，具有较宽的厚度调节容忍度，以至少部分或全部填平所述第一电极层的起伏界面，使得每一像素单元内的有机层具有渐变的腔长。
优选地，本发明实施例中的凸点2011为半球状或类半球状凸点，当然，在本发明的其他实施例中，凸点2011也可为其他形状的凸点。
请再次参考图1，由于像素单元对应的有机层104的厚度(腔长)在不同位置上均是相同的，在大视角观察时，实际光路经过的腔长与正面观察时光路经过的腔长相比变长，这导致色偏发生。
本发明实施例中，由于第一电极层201的点阵结构具有曲面结构，使得
不同位置反射的光学腔长也正满足白光OLED器件的渐变光谱，即使在较大的观察视角时，仍可以确保像素不同位置具有近似相等的腔长，因此，色偏效应也大大减弱，同时强度也不会明显下降。
实施例二
请参见图4，图4为本发明实施例二的顶发射白光OLED器件的结构示意图，所述OLED器件包括：基板200，形成于所述基板200上的树脂层204，位于所述树脂层之上的第一电极层201，位于所述第一电极层201之上的有机层202，以及位于所述有机层202之上的第二电极层203，其中，所述树脂层204位于所述第一电极层201之下，所述树脂层204朝向所述第一电极层201的界面具有与所述第一电极层201相同的周期性起伏状结构。
其中，所述基板200可以包括衬底基板、TFT功能层及平坦化层。
由于具有反射功能的第一电极层201通常由金属材料制成，而单独在基板200上形成具有点阵结构的第一电极层201的工艺较难，因而，本发明实施例中，可以先在基板200上形成一具有点阵结构的树脂层204，用于为第一电极层201造型，而后，在具有点阵结构的树脂层204上形成具有相同点阵结构的第一电极层201，以降低工艺难度。
所述树脂层204可以由PI(聚酰亚胺)等材料制成。当然，用于造型的该树脂层204不仅限于树脂材料，也可以采用容易造型的其他材料形成。
请参考图5和图6，图5为本发明实施例的树脂层顶部的俯视图，图6为本发明实施例的树脂层的剖面图。
请参考图7，图7为图4中的顶发射白光OLED器件的增强出光原理示意图，从图中可以看出，有机层202在一个像素单元中的不同位置的厚度不同，由于红色可见光的波长约为630～780纳米，蓝色可见光的波长约为420～470纳米，因而红色可见光对应的有机层部分2021腔长最长，蓝色可见光对应的有机层部分2023的腔长最短。图中，2022为其他颜色的可见光对应的有机层部分。
优选地，所述凸点2011的谷峰高度a2位于可见光波长变化范围对应的光学腔长的差值范围内，所述凸点2011的谷峰间隔长度b2(即谷峰的起伏周期)小于或等于所述像素单元的宽度。
为了有效地达到白光增强，优选地，所述凸点2011的谷峰高度在20-150纳米范围内，所述凸点2011的谷峰间隔长度在1-10微米范围内。
本发明实施例中，所述有机层202可以包括多层结构，如包括：空穴注入层(HIL)，空穴传输层，发光层，电荷产生层，连接层，电子传输层，电子注入层，空穴阻挡层，电子阻挡层等中的多层，其中，所述有机层202中的至少一层(如空穴注入层)，具有较宽的厚度调节容忍度，以至少部分或全部填平所述第一电极层的起伏界面，使得每一像素单元内的有机层具有渐变的腔长。
本发明实施例中，由于工艺原因，有机层202难以完全将第一电极层的起伏界面填平，只是部分填平，因此有机层202之上的第二电极层203保持近似水平。
优选地，本发明实施例中的凸点2011为半球状或类半球状凸点。当然，在本发明的其他实施例中，凸点2011也可为其他形状的凸点。
实施例三
请参见图8，图8为本发明实施例三的顶发射白光OLED器件的结构示意图，本实施例与实施例二相比，仅具有以下区别：所述点阵结构包括多个间隔设置的凸点2011和凹坑2012，其侧面形貌为类似正弦波的形式。
优选地，所述凸点2011的谷峰高度a3位于可见光波长变化范围对应的光学腔长的差值范围内，所述凸点2011的谷峰间隔长度b3(即谷峰的起伏周期)小于或等于所述像素单元的宽度。
为了有效地达到白光增强，优选地，所述凸点2011的谷峰高度在20-150纳米范围内，所述凸点2011的谷峰间隔长度在1-10微米范围内。
优选地，本发明实施例中的凸点2011为半球状或类半球状凸点，凹坑2012为半球状或类半球状凹坑。当然，在本发明的其他实施例中，凸点2011和凹坑2012也可为其他形状，如图9所示，图9为本发明实施例四的顶发射白光OLED器件的结构示意图。
上述实施例中，通过改变顶发射白光OLED器件的第一电极层(底电极)的形状，以使得每一像素单元内有机层在不同位置具有不同的腔长，当然，在本发明的其他实施例中，也可以保持底电极不变，改变第二电极层(顶电极)的形状，即在第二电极层朝向所述有机层的界面设置周期性起伏状结构(如点阵结构)，以使得每一像素单元内的有机层在不同位置具有不同的腔长，或者，也可以仅改变有机层本身的厚度，使得每一像素单元内的有机层在不同位置具有不同的腔长。
上述实施例的OLED器件具有如下优点：
(1)可以有效增强顶发射白光OLED器件的出光效果，并且在较大的观察视角时不会发生明显的强度下降和色偏等问题。
(2)本发明工艺简单，可以有效利用金属镜的微腔效应，达到提高器件的外量子效率的同时，并降低器件的角度依赖性，尤其适合用在大尺寸OLED显示屏方面。
本发明实施例还提供一种OLED器件的制备方法，包括在基板上形成多个像素单元的步骤，其中，每一像素单元沿远离所述基板方向上依序包括第一电极层、有机层及第二电极层，每一所述像素单元内的所述有机层具有渐变的腔长，所述渐变的腔长分别对应从红光到蓝光波长范围，使得所述像素单元对应的白光增强。
优选地，所述OLED器件的制备方法具体包括：
步骤S11：在基板上形成树脂层，所述树脂层的表面为点阵结构，所述点阵结构包括多个连续设置的凸点，或者包括多个间隔设置的凸点与凹坑；
步骤S12：在所述树脂层上形成第一电极层，所述第一电极层的表面为与所述树脂层相同的点阵结构；
步骤S13：在所述第一电极层上形成有机层，所述有机层能够至少部分或全部填平所述第一电极层的起伏表面；
步骤S14：在所述有机层上形成第二电极层。
所述基板可以包括衬底基板、TFT功能层及平坦化层。
所述树脂层可以采用以下两种方法制备：
方法一：
将形成树脂的前体墨水采用打印方式涂覆到基板上，形成均匀的液滴点阵，然后除去所述液滴点阵中的溶剂并交联聚合，固化后形成具有点阵结构的所述树脂层。
方法二：
采取涂覆的方式在基板上形成树脂薄膜；利用光罩掩膜的方式对所述树脂薄膜进行曝光显影，形成具有点阵结构的树脂层。
本发明实施例的顶发射白光OLED器件的制备方法包括以下步骤(采用本实施例制备的OLED器件的结构请参见图4)：
(1)将形成树脂的前体墨水采用打印方式涂覆到平坦化层上，形成均匀的液滴点阵，然后除去溶剂并交联聚合，固化后形成具有一层微纳米点阵结构的树脂层，固化后的每一个树脂点为半球状或类半球状结构，凸点的谷峰高度差在20-150纳米之间，点阵的间隔为1-10微米。
(2)在该树脂层上沉积第一电极层，也即底电极，并保持树脂层的起伏形貌。
(3)在该第一电极层上依次沉积有机层，其中有机层中的至少一层，如空穴注入层，具有较宽的厚度调节容忍度，其可以部分填平第一电极层的起伏形貌，使两电极层间的有机层厚度随着底电极高低起伏变化具有相应的调节。形成有机层的方法有，湿法涂覆，如旋涂，打印和干法蒸镀，或者两者的结合。优选的是湿法方式，其可以较好的部分填平凹陷区域。
(4)在有机层上沉积第二电极层，即顶电极，并封装。
本发明实施例的顶发射白光OLED器件的另一制备方法包括(采用本实施例制备的OLED器件的结构请参见图6)：
(1)在平坦化层上采取涂覆的方式形成树脂层，利用光罩掩膜的方式对该树脂层进行曝光显影，控制曝光工艺，形成半球状凸起和碗状凹陷相间的点阵结构，凸点的谷峰高度差在20-150纳米之间，周期间隔为1到10微米。
(2)在该树脂层上沉积第一电极层，也即底电极，并保持树脂层的起伏形貌。
(3)在该第一电极层上依次沉积有机层，其中有机层中的至少一层，如空穴注入层，具有较宽的厚度调节容忍度，其可以部分填平第一电极层的起伏形貌，使两电极层间的有机层厚度随着底电极高低起伏变化具有相应的调节。形成有机层的方法有，湿法涂覆，如旋涂，打印和干法蒸镀，或者两者的结合。优选的是湿法方式，其可以较好的部分填平凹陷区域。
(4)在有机层上沉积第二电极层，即顶电极，并封装。
本发明还提供一种显示装置，包括上述实施例提供的顶发射白光OLED器件。所述显示装置可以为：OLED面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (14)
1.一种顶发射白光OLED器件，包括位于基板上的多个像素单元，每一所述像素单元包括沿远离所述基板方向上依次设置的第一电极层、有机层和第二电极层，其特征在于，每一所述像素单元内的所述有机层具有渐变的腔长，所述渐变的腔长分别对应从红光到蓝光波长范围，使得所述像素单元对应的白光增强。
2.根据权利要求1所述的顶发射白光OLED器件，其特征在于，所述第一电极层朝向所述有机层的界面具有周期性起伏状结构。
3.根据权利要求2所述的顶发射白光OLED器件，其特征在于，所述周期性起伏状结构为点阵结构，所述点阵结构包括多个连续设置的凸点，或者包括多个间隔设置的凸点和凹坑。
4.根据权利要求3所述的顶发射白光OLED器件，其特征在于，所述凸点的谷峰高度位于可见光波长变化对应的光学腔长的差值范围内，所述凸点的谷峰间隔长度小于或等于所述像素单元的宽度。
5.根据权利要求4所述的顶发射白光OLED器件，其特征在于，所述凸点的谷峰高度在20-150纳米范围内，所述凸点的谷峰间隔长度在1-10微米范围内。
6.根据权利要求3所述的顶发射白光OLED器件，其特征在于，所述凸点为半球状或类半球状凸点，所述凹坑为半球状或类半球状凹坑。
7.根据权利要求2所述的顶发射白光OLED器件，其特征在于，还包括：树脂层，位于所述第一电极层之下，所述树脂层朝向所述第一电极层的界面具有与所述第一电极层相同的周期性起伏状结构。
8.根据权利要求2所述的顶发射白光OLED器件，其特征在于，所述有机层至少部分或全部填平所述第一电极层的周期性起伏状结构，以使所述像素单元内的所述有机层具有渐变的腔长。
9.根据权利要求1-8任一项所述的顶发射白光OLED器件，其特征在于，所述第一电极层为反射电极，所述第二电极层为半透明半反射电极。
10.一种顶发射白光OLED器件的制备方法，其特征在于，包括在基板上形成多个像素单元的步骤，其中，每一所述像素单元沿远离所述基板方向上依序包括第一电极层、有机层及第二电极层，每一所述像素单元内的所述有机层具有渐变的腔长，所述渐变的腔长分别对应从红光到蓝光波长范围，使得所述像素单元对应的白光增强。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括：
在基板上形成树脂层，所述树脂层的表面为点阵结构，所述点阵结构包括多个连续设置的凸点，或者包括多个间隔设置的凸点与凹坑；
在所述树脂层上形成第一电极层，所述第一电极层的表面为与所述树脂层相同的点阵结构；
在所述第一电极层上形成有机层，所述有机层能够至少部分或全部填平所述第一电极层的起伏表面；
在所述有机层上形成第二电极层。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述在基板上形成树脂层的步骤包括：
将形成树脂的前体墨水采用打印方式涂覆到基板上，形成均匀的液滴点阵，然后除去所述液滴点阵中的溶剂并交联聚合，固化后形成具有点阵结构的所述树脂层。
13.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述在基板上形成树脂层的步骤包括：
采取涂覆的方式在基板上形成树脂薄膜；
利用光罩掩膜的方式对所述树脂薄膜进行曝光显影，形成具有点阵结构的树脂层。
14.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的顶发射白光OLED器件。
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