CN105742521A - 一种微腔oled器件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种微腔OLED器件，其包括玻璃衬底及竖向分布于所述玻璃衬底的多个像素，每个所述像素包括多个子像素微腔，所述每个子像素微腔在横向的截面具有能使被激发的光线在所述子像素微腔内所经历的路程至少部分一致的弧形结构。如此，光被激发的光线在微腔内所经历的路程都一致，所产生的共振光谱也一致，从各个角度看都无色差或色差很小，从而可以改善色差问题。

Description

一种微腔OLED器件
技术领域
本发明有机电致发光领域，尤其是一种微腔OLED器件。
背景技术
有机发光二极管(OrganicLightEmittingDiode，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(BottomEmittingOLED，简称BEOLED)和顶发射OLED(TopEmittingOLED，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(IndiumTinOxides，简称ITO)或铟锌氧化物(IndiumZincOxides，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(ThinFilmTransistor，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(ApertureRatio)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，这种结构会产生微腔效应。微腔效应不仅可以提高OLED器件的亮度，而且可以使得出射的光谱更窄，从而使得OLED器件具有更高的色域，因此得到了广泛的应用。但是由于微腔效应中存在广角干涉，会影响器件的视角特性，即随视角的偏移，发光峰发生偏移，从而导致OLED器件显示效果存在色差。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能改善色差问题的微腔OLED器件。
本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。
一种微腔OLED器件，其包括玻璃衬底及竖向分布于所述玻璃衬底的多个像素，每个所述像素包括多个子像素微腔，所述每个子像素微腔在横向的截面具有能使被激发的光线在所述子像素微腔内所经历的路程至少部分一致的弧形结构。
进一步，所述每个子像素微腔呈半圆形。
进一步，所述每个子像素微腔在竖向呈半圆柱形。
进一步，所述每个子像素微腔为在竖向排布的一个个半球形。
进一步，所述每个子像素微腔在竖向呈凹槽中，并具有弧形槽底。
进一步，所述子像素微腔设置于所述玻璃衬底上，并从玻璃衬底往上依次层叠有不透明阳极层、空穴传输层、发光层、电子传输层及半透明阴极层，每层远离所述玻璃衬底的顶表面具有相同的曲率。
进一步，所述子像素微腔还包括位于不透明阳极和空穴传输层之间以减少所述不透明阳极和空穴传输层之间的势垒的势垒层，所述子像素微腔的各层均为弯曲层，在横截面上各层呈扇形。
进一步，所述子像素微腔设置于所述玻璃衬底上，并从玻璃衬底往上依次层叠有不透明阳极层、空穴传输层、发光层、电子传输层及半透明阴极层，所述不透明阳极层远离所述玻璃衬底的顶表面在横截面上为一段圆弧，所述空气传输层、发光层、电子传输层和半透明阴极层依照该段圆弧依次设置。
进一步，所述子像素微腔设置于所述玻璃衬底上，并从玻璃衬底往上依次层叠有不透明阳极层、空穴传输层、发光层、电子传输层及半透明阴极层，所述不透明阳极层远离所述玻璃衬底的顶表面在横截面上为半圆，所述空气传输层、发光层、电子传输层和半透明阴极层依照该段半圆依次设置。
进一步，所述子像素微腔设置于所述玻璃衬底上，并从玻璃衬底往上依次层叠有不透明阳极层、空穴传输层、发光层、电子传输层及半透明阴极层，每层远离所述玻璃衬底的顶表面均为向上开口的圆弧。
相较于现有技术，本发明提出微腔OLED器件，令光被激发的光线在微腔内所经历的路程都一致，所产生的共振光谱也一致，从各个角度看都无色差或色差很小。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的微腔OLED器件的示意图；
图2是图1另一角度的示意图；
图3是一种平面式微腔OLED器件的示意图；
图4是图1光线路线的示意图；
图5是本发明第二实施例提供的微腔OLED器件的示意图；
图6是本发明第三实施例提供的微腔OLED器件的示意图；
图7是本发明第四实施例提供的微腔OLED器件的示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1和图2，是本发明第一实施例提供的一种微腔OLED器件100。微腔OELD器件100包括玻璃衬底110及分布于玻璃衬底110上的多个像素。每个像素包括多个子像素微腔。本实施例中，每个子像素微腔为半圆柱体形状。每个像素包括红色子像素微腔121、绿色子像素微腔122和蓝色子像素微腔123三个子像素微腔。每个子像素微腔为半圆柱体形状，在截面上为半圆形，如此，光被激发的光线在微腔内所经历的路程都一致，所产生的共振光谱也一致，因此从各个角度看都不会有颜色偏差。
子像素微腔设置于玻璃衬底110上，从玻璃衬底110往上依次层叠不透明阳极层130(如Ag)、势垒层140(如Ag20)、空穴传输层150(NPB)、发光层160(Alg3)、电子传输层170(Al/LiF)及半透明阴极层180(如Ag)。透明阳极层130为设置于玻璃衬底110上的圆弧形；其他层为依次层叠的扇形层，两端位于玻璃衬底110上，各层具有相同的曲率。在制作时，使用灰阶掩膜板来制作每一层膜的形状。
为进一步清楚的说明本发明采用的这种方案能改善微腔OELD器件的色差问题。从原理上证明其效果，请配合参照图3，一种平面式微腔OLED器件100’，包括玻璃衬底110’及自玻璃衬底110’依次分布的不透明阳极层130’(如Ag)、势垒层140’(如Ag20)、空穴传输层150’(NPB)、发光层160’(Alg3)、电子传输层170’(Al/LiF)及半透明阴极层180’(如Ag)。发光层160’发射的光线各个方向都有，例如在图3中光线1沿各个膜层的垂直方向，因此光线1在该微腔中形成不了共振，部分光线4出射到微腔外。
微腔的发射波长可以用不透明阳极层130’所形成的腔中共振，部分光线2出射到腔外；而光线3偏离各个膜层的垂直方向，因次可用下面的公式来表示：
λ＝2πL/(2πm-|Φ1|-|Φ2|)
其中Φ1和Φ2分别表示在不透明阳极和半透明阴极界面上产生的相移，表达式如下：
Φ1,2＝arctan[2Kmncosθ/(n2cos2θ-Nm2-Km2)](S偏振光)
Φ1,2＝arctan{2ncosθ(Nm2Km+Km3)/[n2(Nm2+Km2)-cos2θ(Nm2-Km2)2]}(P偏振光)
其中Nm和Km分别表示金属的折射率和消光系数；θ是器件内产生的光射到金属电极上与电极法线方向的夹角；n是与金属相邻的有机物的折射率。
在本实施例中，为了便于计算，作如下假设：
1)半透明阴极Ag与不透明阳极Ag具有相同的折射系数和消光系数；
2)光的传播方向与两腔面垂直，即θ＝0；
3)有机层的折射率假设为有机层的平均折射率1.73.
因此可以得到Φ1＝Φ2。带入公式可以得到：
对于S偏振
Φ1＝Φ2＝arctan[2Kmncosθ/(n2cos2θ-Nm2-Km2)]
＝arctan[2×3.11×1.73/(1.732-0.1292-3.112)]
＝-1.015
对于P偏振
Φ1＝Φ2＝arctan{2ncosθ(Nm2Km+Km3)/[n2(Nm2+Km2)-cos2θ(Nm2-Km2)2]}
＝arctan{2×1.73×(0.1292×3.11+3.113)/[1.732×(0.1292+3.112)-(0.1292-3.112)2]}
＝-1.02
因此可以得到：
λ＝2πL/(2πm-|Φ1|-|Φ2|)
＝2×3.14×2×1.73×d/(2*3.14-1.015-1.02)
＝5.12d
式中d是本透明阴极层到不透明阳极层的厚度，即腔长。
根据上述公式，在腔内共振的波长是和波长相关的，而不产生共振的波长只和发光材料相关，因此出射到腔外的光线2和光线4光谱是不同的，因此色坐标值也不同，所以人眼看光线2和光线4会产生色差。
经过上述深入的分析和研究，将原始微腔OLED器件100’创新设计后，得到第一实施例中的微腔OLED器件100，再来分析微腔OLED器件100的光路，请参图4。光线1和光线3沿着各个膜弯曲层的轴线方向传播，因此可以在腔内形成共振，且腔长相同其出射的光线2和光线4的光谱相同，所以色坐标值相同。而光线5和光线7不沿各个膜层的轴线方向传播，因此不在腔内形成共振，其部分光线6和光线8射出腔外，且总会与共振的光线产生重叠。因此这种结构无论在哪个一个视角观看，都会有会有两部分光线：一部分是在腔内形成共振然后出射的光线，这部分光线强度较强且光谱线较窄，另外一部分是非共振出射的光线，这部分光线强度较弱且光谱线较宽。由于本实施例中腔的形状设置成半圆形，所以无论在那个视角观看，共振光线的光谱是相同的，非共振光线的光谱也是相同的，因此无论在哪个视角观看，色坐标值均相同，从而减小色差。
另外，其每个子像素微腔120的半圆柱体形状既可以横向排布，即半圆柱状的像素的轴线方向为横向，这样在上下方向观看时无色差，但是在左右方向观看时有色差；也可以纵向排布，即半圆柱状的像素的轴线方向为纵向，这样在左右方向观看时无色差，但是在上下方向观看时有色差。
请参阅图5，为本发明第二实施例提供的微腔OLED器件200的示意图。其子像素微腔的横截面结构与第一实施例中的一样，所不同的是每一个膜层都是一个立体的半球形。如此，在任何方向观看都不会有色差。同样各个膜层也是使用灰阶掩膜板制作。
请参图6，为本发明第三实施例提供的微腔OLED器件300的示意图。不同于第一实施例，本实施例只要在镀第一层不透明阳极Ag时采用灰阶掩膜板即可，即使用灰阶掩膜板形成一个半球形的Ag层，其他的膜层的材料依次按照形状着附。
请参图7，为本发明第四实施例提供的微腔OLED器件400的示意图。除了上述实施例所提出的各个膜层可以做成凸起的形状之外，还可以做成凹状的。
综上所述，本发明揭示了一种微腔OLED器件，其包括玻璃衬底及竖向分布于玻璃衬底的多个像素。每个像素包括多个子像素微腔。每个子像素微腔在横向的截面具有能使被激发的光线在子像素微腔内所经历的路程至少部分一致的弧形结构。如此，无论在哪个视角观看，均无色差或色差很小。
优选的，所述每个子像素微腔呈半圆形，且在竖向呈半圆柱形。
优选的，每个子像素微腔为在竖向排布的一个个半球形。
优选的，每个子像素微腔在竖向呈凹槽中，并具有弧形槽底。
子像素微腔设置于玻璃衬底上，并从玻璃衬底往上依次层叠有不透明阳极层、空穴传输层、发光层、电子传输层、势垒层及半透明阴极层。每层远离玻璃衬底的顶表面具有相同的曲率，也即子像素微腔的各层均为弯曲层，包括向上弯曲或向下弯曲，也即在横截面上各层呈扇形。
优选的，不透明阳极层远离玻璃衬底的顶表面在横截面上为一段圆弧。空气传输层、发光层、电子传输层和半透明阴极层依照该段圆弧依次设置，并且各弯曲层的两端均设置于玻璃衬底上。在制作时，使用灰阶掩膜板来制作每一层膜的形状。
优选的，不透明阳极层远离玻璃衬底的顶表面在横截面上为半圆。空气传输层、发光层、电子传输层和半透明阴极层依照该段半圆依次设置。制作时，只要在镀第一层不透明阳极的Ag时采用灰阶掩膜板，其他的膜层的材料以此按照形状着附即可。
因此，本发明的微腔OLED器件能在各个视角观看时，光被激发的光线在微腔内所经历的路程都一致，所产生的共振光谱也一致，从各个角度看都无色差或色差很小，从而可以改善色差问题。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种微腔OLED器件，其特征在于：其包括玻璃衬底及竖向分布于所述玻璃衬底的多个像素，每个所述像素包括多个子像素微腔，所述每个子像素微腔在横向的截面具有能使被激发的光线在所述子像素微腔内所经历的路程至少部分一致的弧形结构。
2.如权利要求1所述的微腔OLED器件，其特征在于：所述每个子像素微腔呈半圆形。
3.如权利要求2所述的微腔OLED器件，其特征在于：所述每个子像素微腔在竖向呈半圆柱形。
4.如权利要求2所述的微腔OLED器件，其特征在于：所述每个子像素微腔为在竖向排布的一个个半球形。
5.如权利要求1所述的微腔OLED器件，其特征在于：所述每个子像素微腔在竖向呈凹槽中，并具有弧形槽底。
6.如权利要求1-5中任一项所述的微腔OLED器件，其特征在于：所述子像素微腔设置于所述玻璃衬底上，并从玻璃衬底往上依次层叠有不透明阳极层、空穴传输层、发光层、电子传输层及半透明阴极层，每层远离所述玻璃衬底的顶表面具有相同的曲率。
7.如权利要求6所述的微腔OLED器件，其特征在于，所述子像素微腔还包括位于不透明阳极和空穴传输层之间以减少所述不透明阳极和空穴传输层之间的势垒的势垒层，所述子像素微腔的各层均为弯曲层，在横截面上各层呈扇形。
8.如权利要求3或4所述的微腔OLED器件，其特征在于：所述子像素微腔设置于所述玻璃衬底上，并从玻璃衬底往上依次层叠有不透明阳极层、空穴传输层、发光层、电子传输层及半透明阴极层，所述不透明阳极层远离所述玻璃衬底的顶表面在横截面上为一段圆弧，所述空气传输层、发光层、电子传输层和半透明阴极层依照该段圆弧依次设置。
9.如权利要求3或4所述的微腔OLED器件，其特征在于：所述子像素微腔设置于所述玻璃衬底上，并从玻璃衬底往上依次层叠有不透明阳极层、空穴传输层、发光层、电子传输层及半透明阴极层，所述不透明阳极层远离所述玻璃衬底的顶表面在横截面上为半圆，所述空气传输层、发光层、电子传输层和半透明阴极层依照该段半圆依次设置。
10.如权利要求5所述的微腔OLED器件，其特征在于：所述子像素微腔设置于所述玻璃衬底上，并从玻璃衬底往上依次层叠有不透明阳极层、空穴传输层、发光层、电子传输层及半透明阴极层，每层远离所述玻璃衬底的顶表面均为向上开口的圆弧。
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