CN105206762A - 一种新型高光效oled显示单元 - Google Patents

Abstract

一种新型高光效OLED显示单元，其为二维多层结构经三维空间扩展形成的立体层状结构，所述二维多层结构包括自下而上顺序排列的反射阴极(1)、有机发光层(2)、ITO透明阳极(3)和玻璃基板(4)，所述ITO透明阳极(3)的上边沿形成出光界面(S)，其侧边自下而上外倾形成聚光结构，即侧边各点切线相对上边沿形成的朝向内侧的倾角θ为锐角；ITO透明阳极(3)聚光结构使得更多ITO层中的光线以相对出光界面更接近90°的角度入射到上层的玻璃基板(4)中，最终使更多光线穿透玻璃基板(4)耦合入空气中，大幅提高光线的利用率。同时，本发明实现方式简单便捷，加工难度较低。

Description

一种新型高光效OLED显示单元

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是一种进行了聚光结构改造的高光效OLED显示发光单元。

背景技术

有机发光二极管（OrganicLight-EmittingDiode，OLED）具备自发光能力，因此无需背光源，同时具有对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造简单等优异特性，被认为是下一代的平面显示器新兴技术。

由于OLED是多层结构，如图1所示，其通常的结构从下到上分别是反射阴极、有机发光层、ITO透明阳极和玻璃基板；其中有机发光层的折射率一般在1.6以上（根据材料不同折射率有所变化），ITO的折射率一般为1.8左右，玻璃的折射率为1.5，而空气的折射率为1.0。当有机发光层发出的光穿透各层的时候，受到基底/空气界面的全反射以及有机发光层波导效应的影响，会损失大部分光；具体的，由于ITO折射率通常既大于上层的玻璃基板，也大于下层的有机发光层，容易产生波导效应，导致约50%的光在ITO/有机层中以波导的模式传播而无法进入上层的玻璃基板；在玻璃基板与空气的玻璃/空气界面，光从光密介质向光疏介质传播，入射角大于临界角的光发生全反射，受此影响，约30%的光线在玻璃基底内传播而不能耦合到空气中，被全反射的光线或被吸收或从衬底的边缘辐射出。最终，OLED实际出射的光只有有机发光层出射光的20%左右，这在很大程度上限制了OLED的应用。

目前，为提升OLED器件的出光效率，主要采用减少玻璃/空气界面的全反射效应的方法，如增加玻璃基底的粗糙度、涂布微球粒和覆盖散射介质等，其基本原理都是利用光线的散射来减少光发生全反射的比例，从而提高出光效率。这些方法在提高出光效率方面还是存在一定局限性，其出光效率大约只能提升10%。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种增加聚光层的高光效OLED显示单元，可更大幅度提升OLED的出光效率。

本发明的技术方案为：

一种新型高光效OLED显示单元，所述显示单元为二维多层结构经三维空间扩展形成的立体层状结构，所述二维多层结构的形状为立体的显示单元在特定方向二维平面的投影；所述二维多层结构包括自下而上顺序排列的反射阴极、有机发光层、ITO透明阳极和玻璃基板，ITO透明阳极的侧边自下而上外倾，即所述侧边各点切线相对上边沿的朝向内侧的倾角θ为锐角。二维多层结构中ITO透明阳极的侧边在扩展为立体结构时形成ITO透明阳极的侧壁，而其上边沿扩展形成该ITO层的出光界面；所述侧壁可对ITO层内部的部分入射至侧壁的光线形成全反射，从而对光线产生会聚作用，并使反射后的光线与所述出光界面夹角更趋近于90°。

优选的，在显示单元的二维多层结构中，ITO透明阳极侧边的所述倾角θ为10°至80°，在ITO层折射率基本确定的情况下，倾角θ的选择主要与入射侧壁光线的反射光所需方向有关。

优选的，在显示单元的二维多层结构中，所述ITO透明阳极的形状为梯形，即ITO透明阳极的侧边为外倾的直边，当扩展为立体结构时所述直边构成平面，该平面对来自ITO透明阳极内的光线形成平面反射镜。

另一优选的，在显示单元的二维多层结构中，所述ITO透明阳极的侧边为相对其内侧呈凹形的曲线，当扩展为立体结构时所述侧边构成凹面，对来自ITO透明阳极内的光线形成凹面镜。

优选的，所述ITO透明阳极的形状使用灰度掩膜法进行加工制作。

本发明创造的技术方案将OLED显示单元的ITO透明阳极设计为聚光结构，使得更多ITO层中的光线以相对出光界面接近90°的角度入射到上层的玻璃基板，这样使大部分进入ITO透明阳极的光线可以最终穿透上层的玻璃基板进入空气中，大幅提高光线的利用率。同时，本发明实现方式简单便捷，加工难度较低。

附图说明

图1为现有技术OLED发光单元的基本结构示意图；

图2为实施例1的OLED显示单元二维多层结构示意图；

图3为实施例2的OLED显示单元二维多层结构示意图。

其中：

1：反射阴极；2：有机发光层；3：ITO透明阳极；4：玻璃基板；S：出光界面；

A、A′、B、B′、C、C′、L1、L1′、L2、L2′：光线。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明做进一步说明，以便更好地理解本发明。

实施例1

如图2所示是本实施例显示单元的二维多层结构，该二维多层结构自下而上各层依次为反射阴极1、有机发光层2、ITO透明阳极3和玻璃基板4，其中ITO透明阳极3为梯形，由其上边沿形成出光界面S。

图2中的光线L1和L1′与出光界面S接近垂直，直接透过ITO透明阳极3和玻璃基板4进入空气；光线L2和L2′以一定角度从ITO透明阳极3下底面出射，入射到ITO/玻璃界面时因发生全反射而不能透射入玻璃基板4中，所述光线L2和L2′在ITO层中以波导模式传播，当光线L2和L2′经ITO/玻璃界面全反射后入射ITO透明阳极3侧壁时，其相对侧壁的入射角满足玻璃/空气界面的全反射条件时，光线L2和L2′分别在各自入射的侧壁发生全反射，此时反射光线相对ITO透明阳极3的出光界面S接近90°出射，因该光线在ITO/玻璃界面和玻璃/的入射角均足够小，该光线自ITO层出射并穿透玻璃基板4进入空气，连续透过ITO/玻璃界面和玻璃/空气界面而均不会发生全反射。因此，利用ITO透明阳极3的外倾的侧边结构，使原本无法从出光界面进入空气中的光线L2和L2′成功耦合入空气，实现了更多光线有效利用。

本实施例中，假设ITO的折射率为1.8，ITO透明阳极3梯形的侧边与上边的内角θ为30°，当ITO透明阳极3下边沿出射的光线与下边沿的交角μ小于26.3°时，经上边沿出光界面S全反射的反射光会在入射至侧边时发生全反射，且被侧边全反射后的光线与出光界面S之间的夹角为60°-86.3°。由于反射光线与出光界面S之间的夹角增大，即入射角变小，因此光线在ITO/玻璃界面基板与空气的界面发生全内反射的几率变小，同时，下层光线在玻璃基板4内的出射角变小，在玻璃基板4与空气的玻璃/空气界面发生全内反射的几率也随之变小，光线的透过率增加，OLED光线的利用效率得到提高。

ITO透明阳极的聚光结构可以使用灰度掩膜法来进行制作。根据微结构所需要的形状，对掩膜进行灰度编码，形成相应的光强透过率函数，用灰阶掩膜板调制基片上不同位置光刻胶的曝光量，在不同曝光量的情况下显影后光刻胶水被溶解的厚度不同，从而形成各种不同的浮雕图形；最后通过刻蚀，得到二维多层结构中呈梯形的ITO透明阳极层。

实施例2

本实施例与实施例1的区别主要在于二维多层结构中ITO透明阳极3侧边的形状，如图3所示，ITO透明阳极3侧边为曲线，为使反射光线具有聚集效果，使所述侧边向ITO层的外侧凸出，即ITO透明阳极3内侧为凹形，所述凹形侧边各点切线相对上边沿形成的内侧的倾角θ为10°-80°；所述侧边随着二维多层结构在三维方向延伸形成凹面状侧壁，该侧壁对来自ITO透明阳极3内部的光线为凹面镜，如图3所示的入射光线L2和L2′在该侧壁凹面上的入射角大于临界角，在凹面上发生全内反射，反射光线与出光界面S交角接近90°，该反射光线通过ITO/玻璃界面进入上层的玻璃基板4中，并可顺利的耦合至空气中，光线的利用效率得到提高。

应理解，上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于供本领域技术人员了解本发明的内容并据以实施，并非具体实施方式的穷举，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种新型高光效OLED显示单元，所述显示单元为二维多层结构经三维空间扩展形成的立体层状结构，所述二维多层结构包括自下而上顺序排列的反射阴极(1)、有机发光层(2)、ITO透明阳极(3)和玻璃基板(4)，其特征在于：

在所述二维多层结构中，ITO透明阳极(3)的侧边自下而上外倾，即所述侧边各点切线相对上边沿的朝向内侧的倾角θ为锐角。

2.根据权利要求1所述的高光效OLED显示单元，其特征在于：在显示单元的二维多层结构中，ITO透明阳极(3)侧边的所述倾角θ为10°至80°。

3.根据权利要求2所述的高光效OLED显示单元，其特征在于：在显示单元的二维多层结构中，所述ITO透明阳极(3)的形状为梯形。

4.根据权利要求2所述的高光效OLED显示单元，其特征在于：在显示单元的二维多层结构中，所述ITO透明阳极(3)的侧边为相对其内侧呈凹形的曲线。

5.根据权利要求1-4任一项所述的高光效OLED显示单元，其特征在于：所述ITO透明阳极(3)的形状使用灰度掩膜法进行加工制作。