CN107403876A - 一种高外量子效率的底发光型oled器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高外量子效率的底发光型OLED器件,包括位于玻璃衬底上方的低折射率层,位于所述低折射率层上方的阳极层,与所述阳极相对设置的阴极层,以及形成于所述阳极层和所述阴极层之间的微腔;其中,所述微腔包括有机功能层;所述阴极层为不透明的全反射阴极层,所述阳极层为半反射阳极层;所述玻璃衬底的出光面经过粗糙化处理;所述低折射率层的折射率为1.05‑1.4。本发明通过增加低折射率层,减少波导效应;通过使玻璃表面粗糙化,减少全反射和提高光耦合效率;通过将透明阳极改为半反射阳极结构,形成微腔器件,使OLED出光因干涉加强。本发明通过上述改进,整体协同,大大提高OLED器件的外量子效率,外量子效率达到传统底发光型OLED器件的3倍以上。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域,特别是涉及了一种高外量子效率的底发光型OLED器件。
背景技术
OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)是一种极具发 展前景的平板显示技术,它具有十分优异的显示性能,具有自发光、结构简单、 超轻薄、响应速度快、宽视角、低功耗及可实现柔性显示等特性,被誉为“梦 幻显示器”。再加上其生产设备投资远小于TFT-LCD(Thin Film Transistor -Liquid Crystal Display,薄膜晶体管液晶显示器),得到了各大显示器厂家的青 睐,已成为显示技术领域中第三代显示器件的主力军。目前OLED已处于大规 模量产的前夜,随着研究的进一步深入,新技术的不断涌现,OLED显示器件必将有一个突破性的发展。
制约OLED器件发光效率的因素除了发光材料的内量子转化效率,还有一个重要的原因是发光区域产生的光子经由透明电极发射出去而产生发光,光子在穿过有机层和透明电极时,大部分受到反射而损失。随着新型磷光材料的应用,OLED的内量子效率已经接近100%,然而传统OLED产品都是底发光OLED产品,器件结构比较简单,在器件内部存在严重的全反射效应和波导效应,大部分的光被限制在器件内部,使传统OLED产品的外量子效率仅为20%左右,出光效率极低,需要增大驱动电流才能达到所需亮度,功耗较高,寿命较短,这在很大程度上限制了OLED的实际应用。
发明内容
为了弥补已有技术的缺陷,本发明提供一种高外量子效率的底发光型OLED器件。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现:
一种高外量子效率的底发光型OLED器件,包括位于玻璃衬底上方的低折射率层,位于所述低折射率层上方的阳极层,与所述阳极相对设置的阴极层,以及形成于所述阳极层和所述阴极层之间的微腔;其中,所述微腔包括有机功能层;所述阴极层为不透明的全反射阴极层,所述阳极层为半反射阳极层;所述玻璃衬底的出光面经过粗糙化处理;所述低折射率层的折射率为1.05-1.4。
进一步地,所述半反射阳极层为半反射层。
进一步地,所述半反射阳极层包括层叠设置的半反射层和透明阳极。
进一步地,所述半反射层为的厚度为10-60nm,反射率为30-50%,所述半反射层的材料包括Al、Ag、Au、Ge、MoO3中的一种或多种。
进一步地,所述透明阳极为ITO或IZO,全反射阴极层的材料为铝,所述低折射率层由管状氧化铝或氧化硅气凝胶构成。
进一步地,所述玻璃衬底的出光面进行粗糙化处理后的粗糙度为190~390nm。
进一步地,有机功能层包括依次层叠设置的空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层及电子注入层。
进一步地,采用物理气相沉积形成所述半反射阳极层;在所述玻璃衬底的出光面采用喷砂工艺或化学处理进行粗糙化处理 。
进一步地,所述低折射率层的制备方法为:在玻璃衬底上方通过阳极氧化工艺制备管状氧化铝;或者使用溶胶凝胶法在玻璃衬底上制备纳米结构的氧化硅气湿润凝胶,然后使用超临界干燥法或常压干燥法将上述氧化硅气湿润凝胶干燥得到氧化硅气凝胶薄膜。
进一步地,所述低折射率层的厚度为5~20um,半反射阳极层的总厚度为10~240nm,不透明的全反射阴极层的厚度为100nm以上。
本发明具有如下有益效果:
本发明突破了传统底发光型OLED器件的结构,通过增加低折射率层,减少波导效应;通过使玻璃表面粗糙化,减少全反射和提高光耦合效率;通过将透明阳极改为半反射阳极结构,形成微腔器件,使OLED出光因干涉加强。本发明通过上述改进,整体协同,大大提高OLED器件的外量子效率,外量子效率达到传统底发光型OLED器件的3倍以上,在同等亮度下,驱动电流大大降低,功耗也降低,使器件的寿命也得到极大提高,同时OLED器件的工作亮度和最大亮度都得到显著提高,这使OLED器件的实用性大大增强,应用领域更加广泛,具有更强的市场竞争力。
需要说明的是本发明的技术效果是各个步骤技术特征协同作用的总和,各步骤之间具有一定的内在相关性,并非单个技术特征效果的简单叠加。
具体实施方式
传统底发光型OLED器件包括玻璃衬底,透明阳极,有机功能层,全反射阴极,封装盖板。其中,玻璃衬底为平板玻璃,表面粗糙度为6~8nm;由于有机功能层的折射率在1.8左右,透明阳极的折射率为1.5左右,空气折射率为1,使传统发射型OLED器件存在严重的全反射和波导效应,大量的光被限制在器件内部,外量子效率仅为20%左右。
针对上述技术问题,本发明提供一种高外量子效率的底发光型OLED器件,包括位于玻璃衬底上方的低折射率层,位于所述低折射率层上方的阳极层,与所述阳极相对设置的阴极层,以及形成于所述阳极层和所述阴极层之间的微腔;其中,所述微腔包括有机功能层;所述阴极层为不透明的全反射阴极层,所述阳极层为半反射阳极层。
本发明中,将传统底发光型OLED器件中的透明阳极改为半反射阳极结构,使半反射阳极结构与全反射阴极之间形成微腔。所述微腔是一种光学微腔;所述光学微腔是指至少在一个方向上腔的尺寸小至与谐振光波相比拟的光学微型谐振腔。本发明中,所述微腔的腔长即为半反射阳极层、有机功能层、全反射阴极层构成的微腔的厚度,所述微腔的腔长可以根据不同结构进行调整,通过选择合适的腔长,使OLED器件的出光效率因干涉加强。优选地,所述微腔的腔长为300~900nm。
本发明中,半反射阳极层的总厚度为10~240nm,所述半反射阳极层包括三种类型:第一种是直接以半反射层作为阳极层,第二种包含层叠设置的半反射层和透明阳极,透明阳极在上,第三种也包含层叠设置的半反射层和透明阳极,但透明阳极在下。半反射阳极层均采用物理气相沉积,叠层结构由基底一层一层往上沉积。所述透明阳极为ITO或IZO。
所述半反射层的厚度为10-60nm,反射率为30-50%,以便使OLED在透光率足够的同时,也能具有较强的微腔效应,最终通过微腔中的干涉增强提高出光效率。
所述半反射层的材料包括Al、Ag、Au、Ge、MoO3中的一种或多种,出光方向为向下。优选地,所述半反射层为单层结构,其材料为Al或Ag;更优选地,所述半反射层为叠层结构,包括Al/MoO3,Ag/MoO3,Ag/MoO3/Ag,Al/MoO3/Al,Ag/Ge/Ag。
所述全反射阴极层的厚度为100nm以上,所述全反射阴极层的材料为铝。有机功能层包括依次层叠设置的空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层及电子注入层。
本发明中,所述玻璃衬底的出光面经过粗糙化处理,所述玻璃衬底的出光面进行粗糙化处理后的粗糙度为OLED电致发光光谱波长的一半,具体粗糙度根据器件发光颜色不同而不同,优选地,所述玻璃衬底的出光面进行粗糙化处理后的粗糙度为190~390nm。本发明中,玻璃衬底的出光面经过粗糙化处理有利于减少OLED的全反射,提高光取出效率,玻璃衬底表面粗糙度为OLED电致发光光谱波长的一半,此时光的输出耦合效率达到最大,粗糙化处理后,对光的散射增强,有利于增大视角,进一步弥补了微腔OLED视角的不足。
作为粗糙化处理,适当采用现有公知的方法即可。优选地,所述玻璃衬底的出光面采用喷砂工艺或化学处理进行粗糙化处理 ,但不局限于此。
本发明中,在玻璃衬底与阳极层之间加设了低折射率层,以减少OLED的波导效应,提高光取出效率。所述低折射率层的折射率为1.05-1.4,所述低折射率层的厚度为5~20um。优选地,所述低折射率层由氧化硅气凝胶构成,具体地,使用溶胶凝胶法在玻璃衬底上制备纳米结构的氧化硅气湿润凝胶,然后使用超临界干燥法或常压干燥法将上述氧化硅气湿润凝胶干燥得到氧化硅气凝胶薄膜。更优选地,所述低折射率层由管状氧化铝构成,具体地,在玻璃衬底上方通过阳极氧化工艺制备管状氧化铝,所述管状氧化铝不仅折射率很低,而且还具有散射特质,能够弥补微腔OLED视角的不足。
本发明突破了传统底发光型OLED器件的结构,通过增加低折射率层,减少波导效应;通过使玻璃表面粗糙化,减少全反射和提高光耦合效率;通过将透明阳极改为半反射阳极结构,形成微腔器件,使OLED出光因干涉加强。本发明通过上述改进,整体协同,提高OLED器件的外量子效率。
需要说明的是本发明的技术效果是各个步骤技术特征协同作用的总和,各步骤之间具有一定的内在相关性,并非单个技术特征效果的简单叠加。
上述高外量子效率的底发光型OLED器件的制备方法包括:S1:先在玻璃衬底上制作低折射率层,再对玻璃衬底出光面进行粗糙化处理,然后沉积半反射阳极层,获得基板;S2:基板经过图案制作、镀膜、封装、集成IC等一系列工艺后获得底发光型OLED器件。
下面结合实施例对本发明进行详细的说明,实施例仅是本发明的优选实施方式,不是对本发明的限定。
实施例1
一种高外量子效率的底发光型OLED器件,包括位于玻璃衬底上方的低折射率层,位于所述低折射率层上方的阳极层,与所述阳极相对设置的阴极层,以及形成于所述阳极层和所述阴极层之间的微腔;其中,所述微腔包括有机功能层,所述有机功能层包括依次层叠设置的空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层及电子注入层;所述阴极层为不透明的全反射阴极层,所述全反射阴极层的厚度为100nm以上,所述全反射阴极层的材料为铝;所述阳极层为半反射阳极层;半反射阳极层的总厚度为10~240nm,所述半反射阳极层包含层叠设置的半反射层和透明阳极,所述透明阳极为ITO,所述半反射层的厚度为10-60nm,反射率为40%,所述半反射层为叠层结构,包括Ag/MoO3/Ag;所述玻璃衬底的出光面经过粗糙化处理,所述玻璃衬底的出光面进行粗糙化处理后的粗糙度为290nm;所述低折射率层的折射率为1.25,所述低折射率层的厚度为5~20um,所述低折射率层由管状氧化铝构成。
实施例2
一种高外量子效率的底发光型OLED器件,包括位于玻璃衬底上方的低折射率层,位于所述低折射率层上方的阳极层,与所述阳极相对设置的阴极层,以及形成于所述阳极层和所述阴极层之间的微腔;其中,所述微腔包括有机功能层,所述有机功能层包括依次层叠设置的空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层及电子注入层;所述阴极层为不透明的全反射阴极层,所述全反射阴极层的厚度为100nm以上,所述全反射阴极层的材料为铝;所述阳极层为半反射阳极层;半反射阳极层的总厚度为10~240nm,所述半反射阳极层包含层叠设置的半反射层和透明阳极,所述透明阳极为IZO,所述半反射层的厚度为10-60nm,反射率为30%,所述半反射层为叠层结构,包括Ag/MoO3;所述玻璃衬底的出光面经过粗糙化处理,所述玻璃衬底的出光面进行粗糙化处理后的粗糙度为190nm;所述低折射率层的折射率为1.05,所述低折射率层的厚度为5~20um,所述低折射率层由氧化硅气凝胶构成。
实施例3
一种高外量子效率的底发光型OLED器件,包括位于玻璃衬底上方的低折射率层,位于所述低折射率层上方的阳极层,与所述阳极相对设置的阴极层,以及形成于所述阳极层和所述阴极层之间的微腔;其中,所述微腔包括有机功能层,所述有机功能层包括依次层叠设置的空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层及电子注入层;所述阴极层为不透明的全反射阴极层,所述全反射阴极层的厚度为100nm以上,所述全反射阴极层的材料为铝;所述阳极层为半反射阳极层;半反射阳极层的总厚度为10~240nm,所述半反射阳极层包含层叠设置的半反射层和透明阳极,所述透明阳极为ITO,所述半反射层的厚度为10-60nm,反射率为30-50%,所述半反射层为叠层结构,包括Al/MoO3;所述玻璃衬底的出光面经过粗糙化处理,所述玻璃衬底的出光面进行粗糙化处理后的粗糙度为390nm;所述低折射率层的折射率为1.4,所述低折射率层的厚度为5~20um,所述低折射率层由管状氧化铝构成。
对比例1
基于实施例1,不同之处仅在于:本对比例中省略低折射率层。
对比例2
基于实施例1,不同之处仅在于:本对比例中将半反射阳极层替换为透明阳极。
对比例3
基于实施例1,不同之处仅在于:本对比例中玻璃衬底出光面上未进行粗糙处理。
试验例
将实施例1-3及对比例1-3中的OLED器件进行外量子效率测定,测定结果表明实施例1-3中的外量子效率分别为65%、62%、61%,而对比例1-3中的外量子效率分别为30%、25%、35%。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式,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,但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案,均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高外量子效率的底发光型OLED器件,其特征在于,包括位于玻璃衬底上方的低折射率层,位于所述低折射率层上方的阳极层,与所述阳极相对设置的阴极层,以及形成于所述阳极层和所述阴极层之间的微腔;其中,所述微腔包括有机功能层;所述阴极层为不透明的全反射阴极层,所述阳极层为半反射阳极层;所述玻璃衬底的出光面经过粗糙化处理;所述低折射率层的折射率为1.05-1.4。
2.如权利要求1所述的高外量子效率的底发光型OLED器件,其特征在于,所述半反射阳极层为半反射层。
3.如权利要求1所述的高外量子效率的底发光型OLED器件,其特征在于,所述半反射阳极层包括层叠设置的半反射层和透明阳极。
4.如权利要求2或3所述的高外量子效率的底发光型OLED器件,其特征在于,所述半反射层为的厚度为10-60nm,反射率为30-50%,所述半反射层的材料包括Al、Ag、Au、Ge、MoO3中的一种或多种。
5.如权利要求3所述的高外量子效率的底发光型OLED器件,其特征在于,所述透明阳极为ITO或IZO,全反射阴极层的材料为铝,所述低折射率层由管状氧化铝或氧化硅气凝胶构成。
6.如权利要求1所述的高外量子效率的底发光型OLED器件,其特征在于,所述玻璃衬底的出光面进行粗糙化处理后的粗糙度为190~390nm。
7.如权利要求1所述的高外量子效率的底发光型OLED器件,其特征在于,有机功能层包括依次层叠设置的空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层及电子注入层。
8.如权利要求1所述的高外量子效率的底发光型OLED器件,其特征在于,采用物理气相沉积形成所述半反射阳极层;在所述玻璃衬底的出光面采用喷砂工艺或化学处理进行粗糙化处理 。
9.如权利要求1所述的高外量子效率的底发光型OLED器件,其特征在于,所述低折射率层的制备方法为:在玻璃衬底上方通过阳极氧化工艺制备管状氧化铝;或者使用溶胶凝胶法在玻璃衬底上制备纳米结构的氧化硅气湿润凝胶,然后使用超临界干燥法或常压干燥法将上述氧化硅气湿润凝胶干燥得到氧化硅气凝胶薄膜。
10.如权利要求1所述的高外量子效率的底发光型OLED器件,其特征在于,所述低折射率层的厚度为5~20um,半反射阳极层的总厚度为10~240nm,不透明的全反射阴极层的厚度为100nm以上。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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