CN112599689A - 一种高效率白光器件结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效率白光器件结构，所述白光器件结构由下至上依次包括：阳极、空穴注入层、空穴传输层、蓝光发光层、电荷产生层、黄光发光层、电子传输层、电子注入层、阴极、封盖层、薄膜封装层；并根据OLED微腔计算公式计算出蓝光和黄光可同时谐振增强时的有机层厚度；本发明提供的高效率白光器件结构具有以下有益效果：该结构能够使黄光和蓝光同时谐振加强，蓝光和黄光可同时谐振增强时，蓝光发光层的微腔阶数＝5、黄光发光层的微腔阶数＝4；本发明中的高效率白光器件结构可提高WOLED的发光效率，改善产品的使用寿命。

Description

一种高效率白光器件结构
技术领域
本发明属于WOLED技术领域，具体涉及一种高效率白光器件结构。
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产品多采用common mask蒸镀OLED，若是全彩产品则使用WOLED(白光OLED)+CF(彩色滤光片)技术。目前常见的实现白光OLED器件结构有以下几种方案：发光层为Y+B结构，YB共用主体材料，通常均为荧光材料，该器件结构简单，易于实现白色发光，但器件的效率较低；发光层分别为signle B+Y结构和single B+G+R结构，这两种结构均属于弱微腔结构，此时Y和G/R可为磷光材料，器件效率有提高，但该结构实现白光受激子复合区影响较大，光色不稳定；发光层分别为tandem B+Y、tandem B+G+R叠层结构，该类型器件效率会有大幅度提升，但是需要解决RGBY因不同光学微腔长度导致的色偏问题。
当前硅基OLED用来解决WOLED因RGB不同光学微腔长度导致的色偏方法有以下两种:其一是在阳极上制作不同厚度的ITO膜层，即RGB像素区域对应的ITO厚度不一样，通过ITO厚度的来实现WOLED中RGB三个颜色的微腔调整，如图6所示，但是该种方法工艺复杂，需要经过多次涂曝显工艺，并且要求器件与ITO的厚度匹配要精准；其二是使用透明金属IZO或者ITO等作为阴极，消除微腔效应，如图7所示，但是该种方法需要增加特殊的溅射设备，以防止ITO或者IZO成膜过程中对OLED造成损伤。
以上两种方案对工艺和设备成本要求较高，目前还在研发阶段，尚未大量应用于实际生产中。
发明内容
本发明提供了一种高效率白光器件结构，以解决因EML-Y和EML-B各自的谐振腔长不同导致的导致Y和B光谱不能同时谐振增强导致产品效率较低或者CIE偏离的问题，进而提高WOLED的发光效率，改善产品的使用寿命。
为实现上述目的，本发明采取的具体技术方案为：
一种高效率白光器件结构，所述白光器件结构由下至上依次包括：阳极、空穴注入层、空穴传输层、蓝光发光层、电荷产生层、黄光发光层、电子传输层、电子注入层、阴极、封盖层、薄膜封装层。其为多阶叠层WOLED顶发射器件结构；并根据OLED微腔计算公式计算出蓝光和黄光可同时谐振增强时的有机层厚度；本发明中有机层的厚度为阳极与阴极之间所有层的总厚度。
所述OLED微腔计算公式为：
Figure BDA0002835555810000021
其中ni为OLED有机层的折射率，di为有机层的厚度，φ为光在阴极和阳极表面反射相移，λ为光波波长，m为发射模的级数，也称为微腔的阶数；当有机层的厚度和光波波长满足上述关系时，光就会被加强；
当蓝光和黄光分别加强所对应的有机层厚度相同或相近时，蓝光和黄光可同时谐振增强，这样可得到高发光效率和长寿命的WOLED。
进一步地，蓝光和黄光可同时谐振增强时，蓝光发光层的微腔阶数＝5、黄光发光层的微腔阶数＝4。
所述蓝光发光层中发光材料为荧光类型发光材料，所述蓝光发光层的厚度范围为10-30nm，优选为15nm。
所述蓝光发光层中发光材料的掺杂浓度范围为2％-5％，优选为3％。
所述黄光发光层中发光材料为磷光类型发光材料，所述黄光发光层的厚度范围为20-40nm，优选为30nm。
所述黄光发光层中发光材料的掺杂浓度范围为6％-10％，优选为8％。
除蓝光发光层和黄光发光层外，其余各层材料的特性和能级搭配均要WOLED的需求。
与现有技术相比，本发明提供的高效率白光器件结构具有以下有益效果：该结构能够使黄光和蓝光同时谐振加强，蓝光和黄光可同时谐振增强时，蓝光发光层的微腔阶数＝5、黄光发光层的微腔阶数＝4；本发明中的高效率白光器件结构可提高WOLED的发光效率，改善产品的使用寿命。
附图说明
图1为本发明中的白光器件的白光光谱；
图2为single B+Y白光器件的光谱；
图3为本发明中的白光器件的结构图；
图4为singleB+Y白光器件的结构图；
图5为本发明中的白光器件与singleB+Y白光器件的发光效率对比图；
图6为阳极上制作不同厚度的ITO膜层的示意图；
图7为使用透明金属IZO或者ITO等作为阴极的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种高效率白光器件结构，所述白光器件结构由下至上依次包括：阳极(Anode)、空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、蓝光发光层(EML-B)、电荷产生层(CGL)、黄光发光层(EML-Y)、电子传输层(ETL)、电子注入层(EIL)、阴极(Cathode)、封盖层(CPL)、薄膜封装层(TFE)，其为多阶叠层WOLED顶发射器件结构；并根据OLED微腔计算公式计算出蓝光和黄光可同时谐振增强时的有机层厚度。
所述蓝光发光层中发光材料为荧光类型发光材料，所述蓝光发光层的厚度范围为15nm；蓝光发光层中发光材料的掺杂浓度范围为3％。
所述黄光发光层中发光材料为磷光类型发光材料，所述黄光发光层的厚度范围为30nm；黄光发光层中发光材料的掺杂浓度为8％。
除蓝光发光层和黄光发光层外，其余各层材料的特性和能级搭配均要WOLED的需求。
根据OLED微腔计算公式
Figure BDA0002835555810000041
计算出蓝光和黄光可同时谐振增强时的有机层厚度；其中ni为OLED有机层的折射率，di为有机层的厚度，φ为光在阴极和阳极表面反射相移，λ为光波波长，m为发射模的级数，也称为微腔的阶数；当有机层的厚度和光波波长满足上述关系时，光就会被加强；当蓝光和黄光分别加强所对应的有机层厚度相同或相近时，蓝光和黄光可同时谐振增强，这样可得到高发光效率和长寿命的WOLED。
此实施例中，令有机层的折射率n＝1.75，令黄光的波长λY＝570nm，令蓝光的波长λB＝460nm，忽略光在阴极和阳极的相移，令m＝1,2,3,……,N；分别得到蓝光、黄光加强所对应的有机层厚度，如表1所示：
表1
m＝1 m＝2 m＝3 m＝4 m＝5 m＝N
Y 162.9 325.7 488.6 651.5 814 …… 162.9N2
B 131.4 262.8 394.2 525.6 657 …… 131.4N1
通过表1得到了黄光和蓝光分别加强所要求的WOLED有机层的总厚度，此时选取WOLED通过表1得到了Y和B分别加强所要求的OLED膜层的总厚度，此时选取OLED总厚度为651nm，此时黄光发光层处于第4阶微腔谐振加强，蓝光发光层处于第5阶谐振加强范围内；
当器件的厚度为651nm时,Y和B同时谐振增强，此时得到的光谱如图1所示，与single B+Y白光器件光谱(图2)相比，singleB+Y白光器件的结构图如图4所示，本实施例中的多阶叠层WOLED顶发射器件光谱有明显窄化；
本实施例中的多阶叠层WOLED顶发射器件与single器件，二者共同层都使用相同的材料，效率对比如图5所示，本实施例中经过微腔谐振加强的器件相比较single器件，效率提高3倍以上。
上述参照实施例对一种高效率白光器件结构进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高效率白光器件结构，其特征在于，所述白光器件结构由下至上依次包括：阳极、空穴注入层、空穴传输层、蓝光发光层、电荷产生层、黄光发光层、电子传输层、电子注入层、阴极、封盖层、薄膜封装层；并根据OLED微腔计算公式计算出蓝光和黄光可同时谐振增强时的有机层厚度。
2.根据权利要求1所述的高效率白光器件结构，其特征在于，所述OLED微腔计算公式为：
Figure FDA0002835555800000011
其中ni为OLED有机层的折射率，di为有机层的厚度，φ为光在阴极和阳极表面反射相移，λ为光波波长，m为发射模的级数，也称为微腔的阶数；当有机层的厚度和光波波长满足上述关系时，光就会被加强；
当蓝光和黄光分别加强所对应的有机层厚度相同或相近时，蓝光和黄光可同时谐振增强。
3.根据权利要求1所述的高效率白光器件结构，其特征在于，所述蓝光发光层中发光材料为荧光类型发光材料，所述蓝光发光层的厚度范围为10-30nm。
4.根据权利要求1或3所述的高效率白光器件结构，其特征在于，所述蓝光发光层中发光材料的掺杂浓度范围为2％-5％。
5.根据权利要求1所述的高效率白光器件结构，其特征在于，所述黄光发光层中发光材料为磷光类型发光材料，所述黄光发光层的厚度范围为20-40nm。
6.根据权利要求1或5所述的高效率白光器件结构，其特征在于，所述黄光发光层中发光材料的掺杂浓度范围为6％-10％。
7.根据权利要求1所述的高效率白光器件结构，其特征在于，除蓝光发光层和黄光发光层外，其余各层材料的特性和能级搭配均要WOLED的需求。
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