CN104538430A - 一种有机发光显示装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于显示技术领域，涉及一种有机发光显示装置，包括同层排布的若干有机发光二极管，以及层叠设置在各所述有机发光二极管出光面上的光取出单元和滤光单元，所述光取出单元为掺杂有光转换材料的散射介质层；所述光转换材料能将所述滤光单元对应区域的截止光波段的光线转换为滤出光波段。所述光取出单元中的散射介质对有机发光二极管发出的光线进行散射，能够有效减少全反射，从而减少光波损失；同时，掺杂在散射介质层中的光转换材料这些散射光线中的截止光波段的光线转换为滤出光波段的光线，进一步提升了光取出效率；从而有效提高所述有机发光二极管的电流效率，进而降低所述有机发光装置的功耗，提升了所述有机发光装置的使用寿命。

Description

一种有机发光显示装置及其制备方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是一种有机发光显示装置及其制备方法。

背景技术

现有技术中全彩显示方案可分为主动发光和被动发光，被动发光的代表为现在已经技术成熟的液晶显示器(英文全称Liquid Crystal Display，简称LCD)，主动发光则为有机发光装置(英文全称为Organic lighting EmittingDisplay，简称OLED)。

其中，有机发光装置相比液晶显示器，具有高对比度、广视角、低功耗、体积更薄等优点，有望成为下一代主流平板显示技术，是目前平板显示技术中受到关注最多的技术之一。

有机发光显示装置全彩化方法中的RGB(三基色为Red、Green、Blue,简称RGB)像素并置法与彩色滤光片(英文全称为color filter，简称为CF)法是目前发展最成熟的两种方法。RGB像素并置法需要高精度的金属掩膜来实现高分辨率，成本很高，而且难以实现大面积的均匀制备，因此类似液晶面板领域全彩显示的彩色滤光片法得到了业界的重视，即白光OLED起到液晶面板中背光板与液晶分子的作用，上面再加以滤光片，分别滤出红、绿、蓝三种单色光，以实现RGB子像素功能，这样能够有效解决分辨率和大面积制备的问题。

然而，在彩色滤光片法中，红绿蓝三种单色光需要通过滤光片滤出，白光的能量损耗很大。而且，一般彩色滤光片的色域较低，严重影响了显示装置的显示效果，观看体验较差。

发明内容

为此，本发明所要解决的是现有有机发光显示装置全彩化方法中的滤光片法功耗大、色域窄的问题，从而提供一种功耗低、色域广的全彩有机发光显示装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明所述的一种有机发光显示装置，包括同层排布的若干有机发光二极管，以及层叠设置在各所述有机发光二极管出光面上的层状滤光单元；所述滤光单元与所述有机发光二极管之间层叠设置有层状光取出单元，所述光取出单元为掺杂有光转换材料的散射介质层，用于提高所述有机发光二极管的光取出效率；所述光转换材料能将所述滤光单元对应区域的截止光波段的光线转换为滤出光波段。

所述散射介质层为微晶阵列；所述微晶阵列进一步包括若干阵列排布的等高透明柱。

不同所述微晶阵列中的所述透明柱阵列的周期结构不全相同。

所述透明柱由TiO₂、SiO₂、SiN_x、Al₂O₃、ZnO、铟锡氧化物中的一种或多种形成。

所述散射介质层含有散射粒子。

所述散射粒子为TiO₂纳米粒子和/或SiO₂纳米粒子，粒径为50nm～2μm。

所述光取出单元中所述光转换材料的掺杂量为0～50wt％；所述光取出单元的厚度为0.1μm～5μm。

所述有机发光二极管为白光有机发光二极管；

所述滤光单元至少包括红光滤光单元、绿光滤光单元以及蓝光滤光单元，用于分别滤出红光、绿光和蓝光。

所述滤光单元与所述光取出单元之间还设置有保护层，所述保护层为SiN_x、SiO₂、Al₂O₃、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂中的一层或多层的组合，所述保护层的厚度为0.5μm～5μm。

所述的有机发光显示装置的制备方法，包括如下步骤：

在衬底上形成滤光单元；

在所述滤光单元上形成光取出单元；

在所述光取出单元上形成有机发光二极管。

所述的有机发光显示装置的制备方法，包括如下步骤：

在衬底上形成有机发光二极管；

在所述有机发光二极管的出光面上形成光取出单元；

在所述光取出单元上形成滤光单元。

所述的有机发光显示装置的制备方法，还包括在所述滤光单元和所述光取出单元之间形成保护层的步骤。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本发明所述的一种有机发光显示装置，包括同层排布的若干有机发光二极管，以及层叠设置在各所述有机发光二极管出光面上的层状滤光单元；所述滤光单元与所述有机发光二极管之间层叠设置有层状光取出单元，所述光取出单元为掺杂有光转换材料的散射介质层，用于提高所述有机发光二极管的光取出效率；所述光转换材料能将所述滤光单元对应区域的截止光波段的光线转换为滤出光波段。所述光取出单元中的散射介质对有机发光二极管发出的光线进行散射，能够有效减少全反射，从而减少光波损失；同时，掺杂在散射介质层中的光转换材料这些散射光线中的截止光波段的光线转换为滤出光波段的光线，进一步提升了光取出效率；从而有效提高所述有机发光二极管的电流效率，进而降低所述有机发光装置的功耗，提升了所述有机发光装置的使用寿命。

另一方面，由于所述光取出单元中光转换材料的转换作用，对截止光线进行转换，不但提高了所述有机发光二极管的亮度，还可以提高了所述有机发光显示装置的色域，从而提升了所述显示装置的显示效果。

2、本发明所述的一种有机发光显示装置的制备方法，工艺简单，适合大规模工业生产。

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为实施例1中所述有机发光显示装置的结构示意图；

图2为实施例2中所述有机发光显示装置的结构示意图；

图3为实施例3中所述有机发光显示装置的结构示意图；

图4为对比例中所述有机发光显示装置结构的示意图。

图中附图标记表示为：1-基板、21-像素限定层、22-滤光单元、3-保护层、4-光取出单元、41-微晶阵列、42-散射粒子、43-光转换材料、5-有机发光二极管。

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实施方式作进一步地详细描述。

本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层被称作“形成在”或“设置在”另一元件“上”时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。

实施例1

本实施例提供一种有机发光显示装置A，如图1所示，包括同层排布的若干有机发光二极管5，以及层叠设置在各所述有机发光二极管5出光面上的层状滤光单元22；所述滤光单元22与所述有机发光二极管5之间层叠设置有层状光取出单元4，所述光取出单元4为掺杂有光转换材料43的散射介质层，用于提高所述有机发光二极管的光取出效率；所述光转换材料43能将所述滤光单元22对应区域的截止光波段的光线转换为滤出光波段。本实施例中，所述有机发光显示装置A为底发射装置，所述有机发光二极管5形成在设置有滤光单元22的基板1上。

作为本发明的可变换实施例，所述有机发光显示装置A还可以为顶发射装置或双发射装置，均可以实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。

所述滤光单元22至少包括红光滤光单元、绿光滤光单元、蓝光滤光单元，用于分别滤出红光、绿光和蓝光；相邻所述滤光单元22由像素限定层21隔开，所述像素限定层21为与所述滤光单元22同层形成连续的网格结构，所述滤光单元22填充在所述网格结构中。

所述光取出单元4为掺杂有光转换材料43的散射介质层，用于提高所述有机发光二极管5的光取出效率，所述光转换材料43为能将所述滤光单元2对应区域的截止光波段的光线转换为滤出光波段的光线的量子点。本实施例中所述散射介质层为掺杂有散射粒子42的光刻胶层。所述散射粒子42选自但不限于粒径为50nm～2μm的TiO₂纳米粒子和/或SiO₂纳米粒子，所述光取出单元4的厚度为0.1μm～5μm；本实施例中，所述散射粒子42优选为粒径为100nm的TiO₂纳米粒子，厚度为500nm。

本实施例中，所述光取出单元4中，所述红光滤光单元对应区域的光转换材料43为CdSe量子点，所述光转换材料43在所述光取出单元4中的掺杂比为0～50wt％，本实施例优选为10wt％。

所述绿光滤光单元对应区域的光转换材料43是ZnS量子点，所述光转换材料43在所述光取出单元4中的掺杂量的质量比为0～50wt％，本实施例优选为10wt％；

所述滤光单元22为有机滤光膜层，厚度为0.5μm～5μm，用于至少分别滤出红光、绿光和蓝光；本实施例中，有机滤光膜层厚度为1μm，其制备方法均同现有技术，即通过环氧树脂等树脂材料与有机颜料混合而成；其中，所述红光有机滤光膜层为掺杂有P.R.177的环氧树脂层，有机颜料P.R.177的掺杂量为30wt％，所述绿光有机滤光膜层为掺杂有P.G.36的环氧树脂层，有机颜料P.G.36的掺杂量为30wt％，所述蓝光有机滤光膜层为掺杂有P.B.15的环氧树脂层，有机颜料P.B.15的掺杂量为30wt％；所述有机颜料均为市售。作为本发明的可变换实施例，所述有机滤光材料不限于现有技术中的任意对应发光颜色的有机滤光材料，均可以实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。

上述环氧树脂、有机颜料P.R.177、P.G.36、P.B.15均为市售。

所述像素限定层21为黑矩阵层，厚度为0.5～5μm，本实施例优选为炭黑层，厚度为1.1μm。

所述滤光单元22与所述光取出单元4之间还设置有透明保护层3，所述保护层3选自但不限于SiN_x、SiO₂、Al₂O₃、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂中的一层或多层的组合，厚度为0.5μm～5μm。本实施例中，所述透明保护层3优选为SiN_x层，厚度为3μm。

本实施例中，所述有机发光二极管5优选为白光器件，其器件结构为双叠层白光器件，ITO(150nm)/HAT-CN(5nm)/NPB(30nm)/MADN(30nm):DAS–Ph(5％)/Bhpen(10nm):Li(2％)/HAT-CN(10nm)/NPB(30nm)/CBP(30nm):Ir(ppy)₃(15％):Ir(piq)₃(0.5％)/LiF(0.5nm)/Al(150nm)。

其中，HAT-CN为2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲；

NPB为二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺；

MADN为2-甲基-9,10-双(萘-2-基)蒽；

CBP为4,4'-二(9-咔唑)联苯；

Bhpen结构式为4,7-二苯基-1,10-菲罗啉；

DAS-Ph为4,4'-[1,4-亚苯基二-(1E)-2,1-乙烯二基]二[N,N-二苯基苯胺]；

Ir(ppy)₃为三(2-苯基吡啶)合铱；

Ir(piq)₃为三(1-苯基-异喹啉)合铱(III)；

上述材料均为市售。

其色坐标为(0.31，0.33)，其制备方法同现有技术；作为本发明的可变换实施例，现有技术中的任意白光有机发光二极管均可以现实本发明的目的，属于本发明的保护范围。

本发明所述的有机发光显示装置的制备方法，包括如下步骤：

S1、通过光刻工艺在基板1上形成像素限定层21，通过旋涂工艺在所述像素限定层21形成的网格中形成结构中形成滤光单元22；所述基板1选自但不限于任意透明的无机基板或有机基板，本实施例中优选为玻璃基板。

S2、通过溅射工艺在所述滤光单元22上形成透明保护层3，再通过旋涂工艺和光刻工艺在所述透明保护层3形成光取出单元4。

S3、形成有机发光二极管5。

作为本发明的可变换实施例，本发明所述有机发光显示装置还可以为顶发射结构，即所述有机发光二极管靠近所述基板设置的电极为非透光电极，其对应电极为透光电极，则所述光取出单元和所述滤光单元设置在所述有机发光二极管远离所述基板的一侧。制备所述有机发光显示装置时，应先在衬底上形成所述有机发光二极管，再在所述有机发光二极管的出光面上形成所述光取出单元和所述滤光单元。

作为本发明的可变换实施例，本发明所述有机发光显示装置还可以为双面发射结构，即所述有机发光二极管的两个电极均为透光电极，则所述光取出单元和所述滤光单元设置在所述有机发光二极管的两侧。制备所述有机发光显示装置时，应先在衬底上形成所述光取出单元和所述滤光单元，再形成有机发光二极管，最后在所述有机发光二极管的另一出光面上形成所述光取出单元和所述滤光单元。

实施例2

本实施例提供一种有机发光显示装置B，如图2所示，包括同层排布的若干有机发光二极管5，以及层叠设置在各所述有机发光二极管5出光面上的光取出单元4和滤光单元22；其结构与制备方法同实施例1，不同点在于：所述光取出单元4(参见虚线框中结构)中的散射介质层为微晶阵列41，所述微晶阵列41进一步包括若干阵列排布的等高透明柱。

所述透明柱由TiO₂、SiO₂、SiN_x、Al₂O₃、ZnO、铟锡氧化物中的一种或多种形成。不同所述有机发光二极管5对应的透明柱阵列的周期结构相同或不同。

本实施例中，所述透明柱优选为SiN_x，高度为200nm，不同所述有机发光二极管5对应的透明柱阵列的周期结构相同，其结构为三角形周期排列，晶格常数为200nm。

本实施例中，所述红光滤光单元对应区域的光转换材料43为CdSe量子点，所述光转换材料43在所述光取出单元4中的掺杂比优选为20wt％；

所述绿光滤光单元对应区域的光转换材料43是ZnS量子点，所述光转换材料43在所述光取出单元4中的掺杂比优选为20wt％；

本实施例中，所述光取出单元4通过光刻工艺制备所述散射介质层，再通过喷墨打印工艺在所述散射介质层中灌装所述光转换材料43。

实施例3

本实施例提供一种有机发光显示装置C，如图3所示，其结构与制备方法同实施例2，不同点在于：不同所述有机发光二极管5对应的透明柱阵列的周期结构不同。

本实施例中，所述透明柱优选为SiN_x，高度为200nm，不同像素所述有机发光二极管5对应的透明柱阵列的周期结构不同，其结构均为三角形周期排列，所述红光滤光单元、所述绿光滤光单元、所述蓝光滤光单元所对应的透明柱阵列的晶格常数分别为245nm、208nm、180nm。

对比例

本对比例提供一种有机发光显示装置D，如图4所示，包括依次堆叠形成在基板1上的滤光单元22、保护层3以及有机发光二极管5，所述有机发光二极管5的出光面靠近所述滤光单元22设置，其结构和制备方法同实施例1，唯一不同的是未设置光取出单元4。

通过Keithley 2602(吉时利(Keithley)仪器公司)测试上述实施例和对比例中所制得的有机发光显示装置的电流效率；通过光谱光度计PR655(美国PhotoResearch公司)测试上述实施例和对比例中所制得的有机发光显示装置的色域。

上述实施例与对比例中所述有机发光显示装置的性能如下表所示：

	电流效率(cd/A)	色域
			装置A	R＝15.1G＝32.6B＝3.5	86.5％
装置B	R＝18.3G＝35.2B＝4.2	105.2％
			装置C	R＝20.1G＝38.6B＝4.8	108.3％
装置D	R＝9.7G＝20.2B＝3.3	76.2％

从上述数据可以看出，本发明所述的有机发光显示装置，通过在有机发光二极管的出光面上设置光取出单元，能有效提高有机发光二极管的电流效率，从而降低了装置的功耗，提升了装置的使用寿命。同时，提高了所述有机发光显示装置的色域，从而提升了所述显示装置的显示效果。

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 (12)

1.一种有机发光显示装置，包括同层排布的若干有机发光二极管，以及层叠设置在各所述有机发光二极管出光面上的层状滤光单元；其特征在于，所述滤光单元与所述有机发光二极管之间层叠设置有层状光取出单元，所述光取出单元为掺杂有光转换材料的散射介质层，用于提高所述有机发光二极管的光取出效率；所述光转换材料能将所述滤光单元对应区域的截止光波段的光线转换为滤出光波段。

2.根据权利要求1所述的有机发光显示装置，其特征在于：所述散射介质层为微晶阵列；所述微晶阵列进一步包括若干阵列排布的等高透明柱。

3.根据权利要求2所述的有机发光显示装置，其特征在于：不同所述微晶阵列中的所述透明柱阵列的周期结构不全相同。

4.根据权利要求3所述的有机发光显示装置，其特征在于：所述透明柱由TiO₂、SiO₂、SiN_x、Al₂O₃、ZnO、铟锡氧化物中的一种或多种形成。

5.根据权利要求1所述的有机发光显示装置，其特征在于：所述散射介质层含有散射粒子。

6.根据权利要求5所述的有机发光显示装置，其特征在于：所述散射粒子为TiO₂纳米粒子和/或SiO₂纳米粒子，粒径为50nm～2μm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的有机发光显示装置，其特征在于：所述光取出单元中所述光转换材料的掺杂量为0～50wt％；所述光取出单元的厚度为0.1μm～5μm。

8.根据权利要求7所述的有机发光显示装置，其特征在于：所述有机发光二极管为白光有机发光二极管；

所述滤光单元至少包括红光滤光单元、绿光滤光单元以及蓝光滤光单元，用于分别滤出红光、绿光和蓝光。

9.根据权利要求8所述的有机发光显示装置，其特征在于：所述滤光单元与所述光取出单元之间还设置有保护层，所述保护层为SiN_x、SiO₂、Al₂O₃、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂中的一层或多层的组合，所述保护层的厚度为0.5μm～5μm。

10.一种权利要求1-9任一所述的有机发光显示装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

在衬底上形成滤光单元；

在所述滤光单元上形成光取出单元；

在所述光取出单元上形成有机发光二极管。

11.一种权利要求1-9任一所述的有机发光显示装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

在衬底上形成有机发光二极管；

在所述有机发光二极管的出光面上形成光取出单元；

在所述光取出单元上形成滤光单元。

12.根据权利要求10或11所述的有机发光显示装置的制备方法，其特征在于，还包括在所述滤光单元和所述光取出单元之间形成保护层的步骤。