CN203277505U - 一种高亮度有机发光二极管器件及其背光源和显示装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高亮度有机发光二极管器件及其背光源和显示装置，包括盖板层、上电极层、有机层、下电极层和衬底层，所述上电极层设置在所述盖板层的内侧表面上，所述下电极层设置在所述衬底层的内侧表面上，所述有机层夹设在所述上电极层与下电极层之间，其中：在所述盖板层外侧表面上设置有表面低于该盖板层表面的第一凹槽，和/或，在所述衬底层的外侧表面上设置有表面低于该衬底层表面的第二凹槽；由于在OLED器件的表层采用了凹槽的结构，使得原先入射角θ大于临界角θc的光线不再产生全反射而耦合到空气中，由此提高了OLED器件的出光效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及有机发光二极管OLED(Organic Light Emitting Diode) 器件领域，尤其涉及的是一种具有高发光效率的有机发光二极管器件。
背景技术
有机发光二极管（以下简称OLED）具有超轻薄、主动发光、功耗低、响应速度快等优点，正成为新一代的固体光源，基于OLED的显示器也已经走向了市场，未来OLED显示器和有机发光光源的进一步发展将主要取决于OLED的效率、寿命等因素，而此效率的提高将大大促进OLED其它性能的提高，因此提高OLED的效率仍然是OLED显示器和有机发光光源实业化至关重要的环节。
由于OLED器件是多层结构，不同材料的光学系数不同，有机发光层发出的光在传输过程中受到玻璃基底/空气界面全反射和ITO薄膜与玻璃、有机层波导效应的作用，使得OLED器件的出光效率很低。
在OLED有机层发出的光到达玻璃基底/空气界面时，当界面入射角大于临界角时光就会发生全反射，光在基底内传播而不能耦合到空气中。因此不仅影响OLED的出光效率，而且光子在器件内部的存在也会使得有机材料容易老化而缩短寿命。
至于波导效应，则可通过改变导波条件或者在器件边缘镀反射膜来克服，如何克服玻璃基底/空气界面的全反射就成为改善OLED出光效率的关键。
尽管减少玻璃基底/空气界面的全反射，已经有许多研究单位和技术人员对此进行研究，也取得了一定的成果，例如通过增加玻璃基底的粗糙度、涂布微球粒或覆盖散射介质等手段来实现，这些技术理论上都可以不同程度的提高OLED器件的出光效率。
但是，涂布微球粒或覆盖散射介质，会导致工艺复杂度增加，良品率下降，成本很高；而且散射层中的散射粒子在不同角度观察时，光谱会发生变化；而简单地增加玻璃基底的粗糙度只是对到达玻璃基底/空气界面的光随机进行散射，仍然会造成一部分光不能顺利被散射出光而导致出光效率不高。
因此，现有技术尚有待改进和发展。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种高亮度有机发光二极管器件，可提高光耦合到外界的效率。
同时，本实用新型还提供一种背光源，可提高其所用OLED器件的出光强度。
以及，本实用新型还提供一种显示装置，可提高其所用OLED器件的出光效率。
本实用新型的技术方案如下：一种高亮度有机发光二极管器件，包括盖板层、上电极层、有机层、下电极层和衬底层，所述上电极层设置在所述盖板层的内侧表面上，所述下电极层设置在所述衬底层的内侧表面上，所述有机层夹设在所述上电极层与下电极层之间，其中：在所述盖板层外侧表面上设置有表面低于该盖板层表面的第一凹槽，和/或，在所述衬底层的外侧表面上设置有表面低于该衬底层表面的第二凹槽。
所述的高亮度有机发光二极管器件，其中：所述第一凹槽和所述第二凹槽的底面均为光滑过渡的曲面，所述第一凹槽和所述第二凹槽的口部均呈圆形。
所述的高亮度有机发光二极管器件，其中：在沿该有机发光二极管器件厚度方向纵向剖开的截面上，所述第一凹槽和所述第二凹槽的底面轮廓线形状均为小于等于二分之一的圆弧形。
所述的高亮度有机发光二极管器件，其中：在沿该有机发光二极管器件厚度方向纵向剖开的截面上，所述第一凹槽和所述第二凹槽的底面轮廓线形状均为小于等于二分之一的椭圆弧形。
所述的高亮度有机发光二极管器件，其中：所述第一凹槽在所述盖板层上的排列分布呈连续交叉组合在一起的正六边型结构。
所述的高亮度有机发光二极管器件，其中：所述第二凹槽在所述衬底层上的排列分布呈连续交叉组合在一起的正六边型结构。
一种背光源，包括有机发光二极管器件，其中：所述有机发光二极管器件为上述中所述的高亮度有机发光二极管器件。
一种显示装置，包括由有机发光二极管器件组成的背光模组，其中：所述有机发光二极管器件为上述中所述的高亮度有机发光二极管器件。
本实用新型所提供的一种高亮度有机发光二极管器件及其背光源和显示装置，由于在OLED器件的表层采用了凹槽的结构，使得原先入射角θ大于临界角θc的光线不再产生全反射而耦合到空气中，由此提高了OLED器件的出光效率。
附图说明
图1是本实用新型高亮度OLED器件实施例一的层结构示意图。
图2是本实用新型高亮度OLED器件所用盖板层与现有技术普通OLED器件所用盖板层的光路原理比对图。
图3是本实用新型高亮度OLED器件实施例二的平面示意图。
图4是本实用新型高亮度OLED器件实施例三的平面示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的具体实施方式和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，图1是本实用新型高亮度OLED器件实施例一的层结构示意图，该OLED器件包括盖板层210、上电极层120、有机层130、下电极层140和衬底层250，所述上电极层120设置在所述盖板层210的内侧表面上，所述盖板层210的外侧为空气，所述下电极层140设置在所述衬底层250的内侧表面上，所述衬底层250的外侧也为空气，所述有机层130夹设在所述上电极层120与下电极层140之间；制作时可先在所述衬底层250上依次制作出所述下电极层140、有机层130和上电极层120，然后用所述盖板层210进行封装。
本实用新型的改进点在于，对于图1所示的顶发射OLED器件，在所述盖板层210的外侧表面上设置有多个第一凹槽211，所述第一凹槽211的底面低于所述盖板层210的外侧表面。
当在该OLED器件的下电极层140和上电极层120之间施加电压后，从所述有机层130就可发出光线，以所述有机层130中某光点发出三束光线为例，对于平板玻璃制作的盖板层210(如虚线所示的外侧表面)来说，光束1的入射角θ小于临界角θc ，因此不会发生全反射，光束1可以耦合到空气中；即使在所述盖板层210的外表面上设置有第一凹槽211，也不会使入射角θ小于临界角θc的光束1发生全反射。
光束2和光束3对于平板玻璃制作的盖板层210来说，其入射角θ均大于临界角θc ，因此会发生全反射(如虚线所示的箭头)返回到所述盖板层210中，进而光束2和光束3均不能耦合到空气中；而在玻璃的外表面上设置有第一凹槽211之后，凹槽的结构改变了光束2和光束3的入射角θ，使其入射角θ均小于临界角θc ，因此也不会发生全反射，光束2和光束3都可以耦合到空气中，进而提高了顶发射OLED器件的出光效率。
此外，对于底发射OLED器件，在所述衬底层250的外侧表面上设置多个第二凹槽(图未示出)，所述第二凹槽的底面也低于所述衬底层250的外侧表面，所述第二凹槽的结构等同所述第一凹槽211。
以及，对于具有穿透式发射OLED器件，在所述盖板层210的外侧表面上设置多个底面低于该盖板层210外侧表面的第一凹槽211，同时，在所述衬底层250的外侧表面上设置多个底面低于该衬底层250外侧表面的第二凹槽。
仍以顶发射OLED器件为例，结合图2所示，图2是本实用新型高亮度OLED器件所用盖板层与现有技术普通OLED器件所用盖板层的光路原理比对图，假定本实用新型高亮度OLED器件所用盖板层210和现有技术普通OLED器件所用盖板层110都是玻璃，相对于空气而言，如果空气属于光疏介质，那么玻璃就属于光密介质。
所谓的全反射是指光从光密介质射到光疏介质的界面时，全部被反射回原介质的现象，如图2所示，光从光密介质n1向光疏介质n2折射（即n1>n2）时，折射角总大于入射角，当折射角等于90°时，相对应的入射角称为临界角θc ，入射角大于临界角θc的光线不能进入分界面的另一侧而发生全反射。
一般而言，光在从玻璃向空气中折射时，由折射定律可知：n1sinθc=n2sin90°，空气的折射率n2=1，则有n1sinθc=1，θc=arcsin（1/n1），当θ≥θc时，就会发生全反射。
对于平面的OLED器件来说，光线从玻璃到空气中出光效率η可由以下公式表示：
从图2中的左侧图可知，当OLED器件中玻璃(即现有技术普通OLED器件所用盖板层110)表面为平面时，光从玻璃进入空气，在玻璃/空气界面发生反射和折射，当入射角θ大于临界角θc时，在玻璃/空气界面发生全反射，不能耦合到空气中，由此损失了部分光线，降低了OLED器件的出光效率。
从图2中的右侧图可知，当OLED器件中玻璃(即本实用新型高亮度OLED器件所用盖板层210)表面制作有凹槽结构(即第一凹槽211)时，同样的光线从玻璃进入空气，就变成由凹槽进入空气，而凹槽结构改变了光线在玻璃/空气界面的入射角，此时，光线在凹槽与空气的界面所形成的入射角θ1和θ2均小于θc，破坏了玻璃/空气界面的全反射条件，由此可以将玻璃中原先入射角θ大于临界角θc的光耦合到空气中，提高了OLED器件的出光效率。
在本实用新型高亮度OLED器件的优选实施方式中，所述第一凹槽211和所述第二凹槽的底面均为光滑过渡的曲面，由此可以避免更多光线产生全反射，进一步提高OLED器件的出光效率。
具体的，在沿该有机发光二极管器件厚度方向纵向剖开的截面上，所述第一凹槽和所述第二凹槽的底面轮廓线形状均为小于等于二分之一的圆弧形；或者，所述第一凹槽和所述第二凹槽的底面轮廓线形状均为小于等于二分之一的椭圆弧形，由此可以充分利用圆弧形或椭圆弧形曲面的物理特性，最大限度地避免更多光线产生全反射。
还是以顶发射OLED器件为例，结合图3所示，图3是本实用新型高亮度OLED器件实施例二的平面示意图，从俯视其盖板层210外侧表面的角度看，所述第一凹槽211的口部呈圆形，且所述第一凹槽211纵横排列分布成矩形，即每个第一凹槽211的口径D大小相同，相邻第一凹槽211之间的间隙l也相同，呈现出矩阵排列；尽管矩阵排列的第一凹槽211可以提高OLED器件的出光效率，但是圆形的第一凹槽211没有充分覆盖所述盖板层210的外表面，导致在矩阵排列的圆形第一凹槽211之间的空隙处，器件内部发出的光线仍然可能发生全反射，进而影响了OLED器件的出光效率。
为此，结合图4所示，图4是本实用新型高亮度OLED器件实施例三的平面示意图，所述第一凹槽211在所述盖板层210上的排列分布呈连续交叉组合在一起的正六边型结构，即每个第一凹槽211的口径D大小相同，相邻第一凹槽211之间的间隙l也相同，呈现出正六边形排列，每六个第一凹槽211的中心分别在一个正六边形的顶点上，而且该正六边形的中心也与另一个第一凹槽211的中心相重合。
所述第一凹槽211在所述盖板层210上的有效占空比，是指所述第一凹槽211所占面积与其整个阵列面积之比。对于矩阵排列，可以用公式表示为：
；其中，D为所述第一凹槽211的口径，l为相邻第一凹槽211之间的最小间隔。占空比K值的高低从某方面可以反映所述第一凹槽211结构对入射光的利用率的高低。
K值越大，则说明器件内发出的光能更多的被所述第一凹槽211耦合到外界中，损失的光就越小。当所述第一凹槽211的口径和相邻所述第一凹槽211间的最小间隙相同时，图4所示正六边形排列第一凹槽211的占空比，要比图3所示的矩阵排列第一凹槽211的占空比要大。具有正六边形第一凹槽211结构排列的盖板层210的OLED器件相对向外耦合的光就越多，能较大程度地提高OLED器件的发光效率。
同时，多个第一凹槽211呈连续交叉组合在一起的正六边型结构，大大增加了圆形第一凹槽211在所述盖板层210外表面上所占的总面积，尽可能地缩短了第一凹槽211之间的间隙，充分有效的利用了所述盖板层210外表面的空间，使OLED器件发出的光线有更多的散射路径，将原本在玻璃/空气界面发生全反射的光线基本上全耦合到空气中，更高效的提高了OLED器件对向外的光耦合效率。
显然，对于底发射OLED器件，所述第二凹槽在所述衬底层上的排列分布也可以呈连续交叉组合在一起的正六边型结构，以进一步提高底发射OLED器件的出光效率。
本实用新型所提供的这种高亮度有机发光二极管器件，其主要作用就是改变光在OLED玻璃基板/空气界面的传播方向和能量，因为OLED发射的光向各个方向均匀散射，通过在盖板层和/或衬底层上形成正六边形排列的凹槽结构，更有效的使器件内部发出的光在玻璃基底/空气界面处将原本由于全反射而损失的光萃取出来，因此可以大大提高OLED器件的发光效率和发光强度，同时工艺简单，使用现有技术即可实现，适合大面积制作。
基于上述高亮度有机发光二极管器件，本实用新型还提出了一种背光源，包括有机发光二极管器件，其中：所述有机发光二极管器件为上述中所述的高亮度有机发光二极管器件，该背光源可用于广告板或广告灯箱等的背光源。
基于上述高亮度有机发光二极管器件，本实用新型还提出了一种显示装置，包括由有机发光二极管器件组成的背光模组，其中：所述有机发光二极管器件为上述中所述的高亮度有机发光二极管器件，该显示装置可以包括平板显示器、平板电视、平板电脑、甚至智能手机上的显示模组等。
应当理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不足以限制本实用新型的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本实用新型的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种高亮度有机发光二极管器件，包括盖板层、上电极层、有机层、下电极层和衬底层，所述上电极层设置在所述盖板层的内侧表面上，所述下电极层设置在所述衬底层的内侧表面上，所述有机层夹设在所述上电极层与下电极层之间，其特征在于：在所述盖板层外侧表面上设置有表面低于该盖板层表面的第一凹槽，和/或，在所述衬底层的外侧表面上设置有表面低于该衬底层表面的第二凹槽。
2.根据权利要求1所述的高亮度有机发光二极管器件，其特征在于：所述第一凹槽和所述第二凹槽的底面均为光滑过渡的曲面，所述第一凹槽和所述第二凹槽的口部均呈圆形。
3.根据权利要求1所述的高亮度有机发光二极管器件，其特征在于：在沿该有机发光二极管器件厚度方向纵向剖开的截面上，所述第一凹槽和所述第二凹槽的底面轮廓线形状均为小于等于二分之一的圆弧形。
4.根据权利要求1所述的高亮度有机发光二极管器件，其特征在于：在沿该有机发光二极管器件厚度方向纵向剖开的截面上，所述第一凹槽和所述第二凹槽的底面轮廓线形状均为小于等于二分之一的椭圆弧形。
5.根据权利要求1所述的高亮度有机发光二极管器件，其特征在于：所述第一凹槽在所述盖板层上的排列分布呈连续交叉组合在一起的正六边型结构。
6.根据权利要求1所述的高亮度有机发光二极管器件，其特征在于：所述第二凹槽在所述衬底层上的排列分布呈连续交叉组合在一起的正六边型结构。
7.一种背光源，包括有机发光二极管器件，其特征在于：所述有机发光二极管器件为权利要求1至6中任一所述的高亮度有机发光二极管器件。
8.一种显示装置，包括由有机发光二极管器件组成的背光模组，其特征在于：所述有机发光二极管器件为权利要求1至6中任一所述的高亮度有机发光二极管器件。
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