CN112242429A - 一种顶发射硅基oled器件结构以及显示方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种顶发射硅基OLED器件结构和显示方法，其中，所述器件结构包括：从下至上依次叠加的基板、金属阳极、有机功能层、金属阴极和封装层；其中，所述有机功能层包括：发光层，以向所述金属阴极方向发射白光；所述发光层包括：红色发光单元、蓝色发光单元和绿色发光单元，该三种发光单元对应的微腔阶数各不相同。该器件结构克服现有技术中单一光学厚度的顶发射结构的OLED显示器容易出现颜色漂移现象的问题。
Description
技术领域
本发明涉及OLED器件技术领域，具体地，涉及一种顶发射硅基OLED器件结构以及显示方法。
背景技术
与传统的AMOLED显示技术相比，硅基OLED微显示以单晶硅芯片为基底并借助于成熟的CMOS工艺使其像素尺寸更小、集成度更高，可制作成媲美大屏显示的近眼显示产品而受到广泛关注。基于其技术优势和广阔的市场，在军事以及消费电子领域，硅基OLED微显示都将掀起近眼显示的新浪潮，为用户带来前所未有的视觉体验。
受限于金属掩膜版的制作技术，现有的高ppi硅基OLED全彩产品大多数采用WOLED(白光OLED)加CF(彩色滤光片)技术。为了实现彩色显示，WOLED的光谱通常要包含RGB3个peak。由于RGB三种颜色的光对应不同的厚度的光学微腔，所以目前这种单一光学厚度的顶发射结构的WOLED容易出现颜色漂移的现象。
因此，提供一种在使用过程中可以克服以上技术问题，实现RGB单色画面的色饱和度高、易于白平衡调整，白画面调整时损失光色较少，有利于改善的产品的寿命的顶发射硅基OLED器件结构以及显示方法是本发明亟需解决的问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是克服现有技术中单一光学厚度的顶发射结构的OLED显示器容易出现颜色漂移现象的问题，从而提供一种在使用过程中可以克服以上技术问题，实现RGB单色画面的色饱和度高、易于白平衡调整，白画面调整时损失光色较少，有利于改善的产品的寿命的顶发射硅基OLED器件结构以及显示方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种顶发射硅基OLED器件结构，所述器件结构包括：从下至上依次叠加的基板、金属阳极、有机功能层、金属阴极和封装层；其中，
所述有机功能层包括：发光层，以向所述金属阴极方向发射白光；
所述发光层包括：红色发光单元、蓝色发光单元和绿色发光单元，该三种发光单元对应的微腔阶数各不相同。
优选地，所述红色发光单元对应的微腔阶数为6N；
所述绿色发光单元对应的微腔阶数为7N；
所述蓝色发光单元对应的微腔阶数为8N；其中，所述N为正整数。
优选地，所述有机功能层还包括：从下到上依次排列的空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和电子注入层；其中，所述发光层位于所述空穴传输层和所述电子传输层之间。
优选地，所述器件结构还包括：彩色滤光片层，涂覆在所述封装层上表面，以对所述有机功能层发出的白光进行过滤，以获得红光、蓝光以及绿光三基色光。
本发明还提供了一种顶发射硅基OLED显示方法，所述方法包括：
通过计算公式(1)分别计算出红色发光单元、蓝色发光单元和绿色发光单元在不同微腔阶数下所对应的OLED器件结构的有机层厚度；
通过计算公式(2)分别计算出红色发光单元、蓝色发光单元和绿色发光单元的所对应的微腔阶数，以确定选取的OLED器件结构的有机层厚度；其中，
所述计算公式(1)为：
其中，所述其中n为OLED器件结构中有机功能层的折射率，di为所述有机功能层的厚度，λi为OLED器件结构中微腔谐振加强波长，φ为光在OLED显示器件中金属阳极和金属阴极表面反射相移，mi为发射模的级数，也称为微腔的阶数，为正整数，i为发光单元种类；
所述计算公式(2)为：di＝176.6m1＝151.4m2＝131.4m3；
mR＝INT(m1)；
mG＝INT(m2)；
mB＝INT(m3)
其中，所述INT(mi)为取mi的整数部。
优选地，所述计算公式(1)中：
n为1.75；
λR为618nm、λG为530nm、λB为460nm。
优选地，所述红色发光单元对应的微腔阶数mR为6N；
所述绿色发光单元对应的微腔阶数mG为7N；
所述蓝色发光单元对应的微腔阶数mB为8N；
所述有机功能层的厚度为di为1060N nm；其中，所述N为正整数。
优选地，所述以确定选取的OLED器件结构的有机层厚度之后，所述方法还包括：
根据确定有机层厚度选取对应的OLED器件结构；
将彩色滤光片层涂覆在所述OLED器件结构上的封装层的上表面，以对所述有机功能层发出的白光进行过滤，以获得红光、蓝光以及绿光三基色光。
优选地，所述将彩色滤光片层涂覆在所述OLED器件结构上的封装层的上表面是通过黄光工艺实现的。
优选地，所述将彩色滤光片层涂覆在所述OLED器件结构上的封装层的上表面后，所述方法还包括：
设计显示驱动IC以使得所述OLED显示器件实现全彩化显示。
根据上述技术方案，本发明提供的顶发射硅基OLED器件结构在使用时的有益效果为：使用该顶发射OLED器件可以呈现等强度的的RGB光谱，避免了RGB因不同的谐振腔长度导致RGB光谱不能同时出现或者强度差异太大导致的产品的色域较低现象；而且该顶发射器件结构所呈现的RGB光谱的半高宽＜30nm，避免了因color filter的透过率光谱较宽的，导致滤过的单色光色度不纯现象。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明；而且本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的一种优选的实施方式中提供的顶发射硅基OLED器件结构的结构示意图；
图2是本发明的一种优选的实施方式中提供的顶发射硅基OLED显示方法的流程图；
图3是本发明的一种优选的实施方式中提供的顶发射硅基OLED显示方法的流程图；
图4是本发明的一种优选的实施方式中提供的R处于第6阶，G处于第7阶以及B处于第8阶时的高阶OLED光谱图；
图5是本发明的一种优选的实施方式中提供的OLED器件有机功能层厚度为1060nm下的效率与电流光电性能曲线图；
图6是本发明的一种优选的实施方式中提供的OLED器件有机功能层厚度为1060nm下的亮度与电流光电性能曲线图。
附图标记说明
1基板 2金属阳极
3金属阴极 4有机功能层
5封装层 6彩色滤光片层
401蓝色发光单元 402共用传输层
403绿色发光单元 404红色发光单元
405空穴注入层 406空穴传输层
407电子传输层 408电子注入层
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，“上、下、内、外”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。
如图1所示，本发明提供了一种顶发射硅基OLED器件结构，所述器件结构包括：从下至上依次叠加的基板1、金属阳极2、有机功能层4、金属阴极3和封装层5；其中，
所述有机功能层4包括：发光层，以向所述金属阴极方向发射白光；
所述发光层包括：红色发光单元404、蓝色发光单元401和绿色发光单元403，该三种发光单元对应的微腔阶数各不相同。
在上述方案中，利用红色发光单元404、蓝色发光单元401和绿色发光单元403，该三种发光单元对应的微腔阶数各不相同的结构实现RGB共同出光，以及实现光谱窄化。而且不同微腔阶数的红色发光单元、蓝色发光单元和绿色发光单元可以呈现几乎等强度的的RGB光谱，避免了RGB因不同的谐振腔长度导致RGB光谱不能同时出现或者强度差异太大导致的产品的色域较低现象。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述红色发光单元对应的微腔阶数为6N；所述绿色发光单元对应的微腔阶数为7N；所述蓝色发光单元对应的微腔阶数为8N；其中，所述N为正整数。
在上述方案中，该微腔阶数的三色发光单元所对应的有机功能层的厚度相同，由此可以确定顶发射硅基OLED器件结构的总厚度，而且使得RGB三色发光单元分别在各自的强度加强区域内，此时，得到Tamdem OLED器件的光谱如图4所示，可以实现RGB单色画面的色饱和度高、易于白平衡调整，白画面调整时损失光色较少的效果。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述有机功能层4还包括：从下到上依次排列的空穴注入层405、空穴传输层406、电子传输层407和电子注入层408；其中，所述发光层位于所述空穴传输层406和所述电子传输层407之间。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述器件结构还包括：彩色滤光片层6，涂覆在所述封装层5上表面，以对所述有机功能层4发出的白光进行过滤，以获得红光、蓝光以及绿光三基色光。
在上述方案中，该结构的OLED器件结构实现了RGB共同出光的效果，还需要对光进行过滤以实现全彩显示的效果，本发明通过涂覆在所述封装层5上表面的彩色滤光片层6以实现红光、蓝光以及绿光三基色光的获取。
根据上述内容，本发明提供的顶发射硅基OLED器件结构通过将所述红色发光单元404、蓝色发光单元401和绿色发光单元403对应的微腔阶数设置成各不相同，且三者的阶数关系分别为：所述红色发光单元404对应的微腔阶数为6N；所述绿色发光单403元对应的微腔阶数为7N；所述蓝色发光单元401对应的微腔阶数为8N；其中，所述N为正整数。这样以获得所述OLED器件有机功能层额厚度为1060N，该该结构下所述使得RGB三色发光单元分别在各自的强度加强区域内，可以实现RGB单色画面的色饱和度高、易于白平衡调整，白画面调整时损失光色较少的效果。
如图2和图3所示，本发明还提供了一种顶发射硅基OLED显示方法，其特征在于，所述方法包括：
通过计算公式(1)分别计算出红色发光单元404、蓝色发光单元401和绿色发光单元403在不同微腔阶数下所对应的OLED器件结构的有机层厚度；
通过计算公式(2)分别计算出红色发光单元404、蓝色发光单元401和绿色发光单元403的所对应的微腔阶数，以确定选取的OLED器件结构的有机层厚度；其中，
所述计算公式(1)为：
其中，所述其中n为OLED器件结构中有机功能层的折射率，di为所述有机功能层的厚度，λi为OLED器件结构中微腔谐振加强波长，φ为光在OLED显示器件中金属阳极2和金属阴极3表面反射相移，mi为发射模的级数，也称为微腔的阶数，为正整数，i为发光单元种类；
所述计算公式(2)为：di＝176.6m1＝151.4m2＝131.4m3；
mR＝INT(m1)；
mG＝INT(m2)；
mB＝INT(m3)
其中，所述INT为取整部。
在上述方案中，通过所述计算公式1可以获得红色发光单元、蓝色发光单元和绿色发光单元的所对应的有机层厚度，再通过所述计算公式2可以获得红色发光单元404、蓝色发光单元401和绿色发光单元403对应的微腔阶数，以确定出OLED器件结构需要选取的厚度，从而实现RGB三色发光单元分别在各自的强度加强区域内，可以实现RGB单色画面的色饱和度高、易于白平衡调整，白画面调整时损失光色较少的效果。需要说明的是微腔阶数只能是正整数，在计算是需要对三种微腔阶数进行取整部操作，以保证获得确定的微腔阶数。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述计算公式(1)中：
n为1.75；
λR为618nm、λG为530nm、λB为460nm。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述红色发光单元对应的微腔阶数mR为6N；
所述绿色发光单元对应的微腔阶数mG为7N；
所述蓝色发光单元对应的微腔阶数mB为8N；
所述有机功能层的厚度为di为1060N nm；其中，所述N为正整数。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述以确定选取的OLED器件结构的有机层厚度之后，所述方法还包括：
根据确定有机层厚度选取对应的OLED器件结构；
将彩色滤光片层涂覆在所述OLED器件结构上的封装层的上表面，以对所述有机功能层发出的白光进行过滤，以获得红光、蓝光以及绿光三基色光。
在上述方案中，该结构的OLED器件结构实现了RGB共同出光的效果，还需要对光进行过滤以实现全彩显示的效果，本发明通过涂覆在所述封装层上表面的彩色滤光片层以实现红光、蓝光以及绿光三基色光的获取。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述将彩色滤光片层6涂覆在所述OLED器件结构上的封装层5的上表面是通过黄光工艺实现的。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述将彩色滤光片层涂覆在所述OLED器件结构上的封装层的上表面后，所述方法还包括：
设计显示驱动IC以使得所述OLED显示器件实现全彩化显示。
以下举例说明所述红色发光单元、蓝色发光单元和绿色发光单元的所对应的微腔阶数的选择以及确定选取的OLED器件结构的有机层厚度的工作原理为：
根据所述OLED显示器件的有机层厚度的计算公式为：
其中，所述其中n为OLED器件结构中有机功能层的折射率，di为所述有机功能层的厚度，λi为OLED器件结构中微腔谐振加强波长，φ为光在OLED显示器件中金属阳极和金属阴极表面反射相移，mi为发射模的级数，也称为微腔的阶数，为正整数，i为发光单元种类；
在本案例中，为了简化计算和进行理论模拟，该器件结构中：令有机层的折射率n＝1.75，令R的波长λR＝618nm，令G的波长λG＝530nm，令B的波长λB＝460nm，忽略光在阴极和阳极的相移，此时令m＝1,2,3,……,N；分别得到RGB对应的OLED的器件厚度如下表1所示。
表1
| m＝1 | m＝2 | m＝3 | m＝4 | m＝5 | m＝6 | m＝7 | m＝8 | m＝9 | ...... | m＝N | |
| R | 176.6 | 353.2 | 529.8 | 706.4 | 883 | 1059.6 | 1236.2 | 1412.8 | 1589.4 | ...... | 176.6N |
| G | 151.4 | 302.8 | 454.2 | 605.6 | 757 | 908.4 | 1059.8 | 1211.2 | 1362.6 | ...... | 151.4N |
| B | 131.4 | 262.8 | 394.2 | 525.6 | 657 | 788.4 | 919.8 | 1051.2 | 1182.6 | ...... | 131.4N |
以下根据上表得到RGB加强所需要的OLED膜层的总厚度，此时选取OLED总厚度为1060nm，此时R处于第6阶，G处于第7阶，B处于第8阶，以实现RGB分别在各自的强度加强区域，此时得到的Tandem OLED器件的光谱如图4所示：
在厚度下OLED器件结构的光电性能如表2以及图5和图6所示：
表2
| J(mA/cm<sup>2</sup>) | C.E(cd/A) | CIE-x | CIE-y | R-peak | G-peak | B-peak | FWHM-·R | FWHM-·G | FWHM-·B |
| 10 | 31 | 0.22 | 0.32 | 612nm | 524nm | 465nm | 18nm | 22nm | 24nm |
当然对于所述OLED膜层的总厚度来说不是唯一的，其满足1060Nnm即可，所述N为正整数。
综上所述，本发明提供的一种顶发射硅基OLED器件结构以及显示方法实现RGB单色画面的色饱和度高、易于白平衡调整，白画面调整时损失光色较少，有利于改善的产品的寿命，克服现有技术中单一光学厚度的顶发射结构的WOLED容易出现颜色漂移现象的问题。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种顶发射硅基OLED器件结构，其特征在于，所述器件结构包括：从下至上依次叠加的基板、金属阳极、有机功能层、金属阴极和封装层；其中，
所述有机功能层包括：发光层，以向所述金属阴极方向发射白光；
所述发光层包括：红色发光单元、蓝色发光单元和绿色发光单元，该三种发光单元对应的微腔阶数各不相同。
2.根据权利要求1所述的顶发射硅基OLED器件结构，其特征在于，
所述红色发光单元对应的微腔阶数为6N；
所述绿色发光单元对应的微腔阶数为7N；
所述蓝色发光单元对应的微腔阶数为8N；其中，所述N为正整数。
3.根据权利要求1所述的顶发射硅基OLED器件结构，其特征在于，所述有机功能层还包括：从下到上依次排列的空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和电子注入层；其中，所述发光层位于所述空穴传输层和所述电子传输层之间。
4.根据权利要求1所述的顶发射硅基OLED器件结构，其特征在于，所述器件结构还包括：彩色滤光片层，涂覆在所述封装层上表面，以对所述有机功能层发出的白光进行过滤，以获得红光、蓝光以及绿光三基色光。
5.一种顶发射硅基OLED显示方法，其特征在于，所述方法包括：
通过计算公式(1)分别计算出红色发光单元、蓝色发光单元和绿色发光单元在不同微腔阶数下所对应的OLED器件结构的有机层厚度；
通过计算公式(2)分别计算出红色发光单元、蓝色发光单元和绿色发光单元的所对应的微腔阶数，以确定选取的OLED器件结构的有机层厚度；其中，
所述计算公式(1)为：
其中，所述其中n为OLED器件结构中有机功能层的折射率，di为所述有机功能层的厚度，λi为OLED器件结构中微腔谐振加强波长，φ为光在OLED显示器件中金属阳极和金属阴极表面反射相移，mi为发射模的级数，也称为微腔的阶数，为正整数，i为发光单元种类；
所述计算公式(2)为：di＝176.6m1＝151.4m2＝131.4m3；
mR＝INT(m1)；
mG＝INT(m2)；
mB＝INT(m3)
其中，所述INT为取整部。
6.根据权利要求5所述的顶发射硅基OLED显示方法，其特征在于，所述计算公式(1)中：
n为1.75；
λR为618nm、λG为530nm、λB为460nm。
7.根据权利要求5所述的顶发射硅基OLED显示方法，其特征在于，
所述红色发光单元对应的微腔阶数mR为6N；
所述绿色发光单元对应的微腔阶数mG为7N；
所述蓝色发光单元对应的微腔阶数mB为8N；
所述有机功能层的厚度为di为1060N nm；其中，所述N为正整数。
8.根据权利要求5所述的顶发射硅基OLED显示方法，其特征在于，所述以确定选取的OLED器件结构的有机层厚度之后，所述方法还包括：
根据确定有机层厚度选取对应的OLED器件结构；
将彩色滤光片层涂覆在所述OLED器件结构上的封装层的上表面，以对所述有机功能层发出的白光进行过滤，以获得红光、蓝光以及绿光三基色光。
9.根据权利要求8所述的顶发射硅基OLED显示方法，其特征在于，所述将彩色滤光片层涂覆在所述OLED器件结构上的封装层的上表面是通过黄光工艺实现的。
10.根据权利要求8所述的顶发射硅基OLED显示方法，其特征在于，所述将彩色滤光片层涂覆在所述OLED器件结构上的封装层的上表面后，所述方法还包括：
设计显示驱动IC以使得所述OLED显示器件实现全彩化显示。
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