一種高光效oled顯示單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種設(shè)置了聚光結(jié)構(gòu)層的高光效OLED顯示發(fā)光單元。
【背景技術(shù)】
[0002]有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light-Emitting D1de，0LED)具備自發(fā)光能力，因此無需背光源，同時(shí)具有對比度高、厚度薄、視角廣、反應(yīng)速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣、構(gòu)造簡單等優(yōu)異特性，被認(rèn)為是下一代的平面顯示器新興技術(shù)。
[0003]OLED發(fā)光單元的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，從下到上分別是反射陰極、有機(jī)發(fā)光層、ITO透明陽極和玻璃基板。由于OLED為多層結(jié)構(gòu)，其中有機(jī)發(fā)光層的折射率一般在1.6以上(根據(jù)材料不同折射率有所變化)，ITO的折射率一般為1.8左右，玻璃的折射率為1.5，而空氣的折射率為1.0 ;有機(jī)發(fā)光層發(fā)射的光線進(jìn)入ITO層，當(dāng)ITO層中的光線入射到玻璃基板時(shí)，由于ITO的折射率高于玻璃的折射率，具有較大入射角的光線A和Y會(huì)在ITO/玻璃界面上發(fā)生全反射而無法進(jìn)入玻璃基板，被全反射的光線要么最終被吸收要么從襯底的邊緣輻射出，這部分的損耗可達(dá)50% ;同樣的，當(dāng)透射入玻璃基板的光線入射到玻璃/空氣界面時(shí)，由于玻璃的折射率大于空氣的折射率，也容易發(fā)生全反射，如圖1中光線B和B'這部分的損耗大概為30%。最終只有那些與出射界面角度較大的光線，如圖中光線C和C'才能傳播到空氣中，如果不對器件做任何處理，當(dāng)有機(jī)物的折射率值為1.70時(shí)，則小分子和聚合物的輸出耦合效率分別為17%和26%，出光效率的不足在很大程度上限制了 OLED的應(yīng)用。
[0004]目前有多種方式來減少玻璃/空氣界面的全反射效應(yīng)，例如增加玻璃基底的粗糙度、涂布微球粒和覆蓋散射介質(zhì)等，其基本原理都是利用光線的散射來提高出光效率，這些方法在提高出光效率方面還是存在一定局限性，其出光效率大約只能提升10%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種增加聚光層的高光效OLED顯示單元，可更大幅度提升OLED的出光效率。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種高光效OLED顯示單元，所述顯示單元為二維多層結(jié)構(gòu)經(jīng)三維空間擴(kuò)展形成的立體層狀結(jié)構(gòu)，所述二維多層結(jié)構(gòu)的形狀為立體的顯示單元在特定方向二維平面的投影；所述二維多層結(jié)構(gòu)包括自下而上順序排列的反射陰極、有機(jī)發(fā)光層、ITO透明陽極和玻璃基板；在所述二維多層結(jié)構(gòu)中的ITO透明陽極和玻璃基板之間插入貼緊上、下層的聚光層，所述聚光層使用透明材質(zhì)，其上邊沿形成出光界面，聚光層的側(cè)邊自下而上外傾，即所述側(cè)邊各點(diǎn)切線相對上邊沿的朝向內(nèi)側(cè)的傾角α為銳角。二維多層結(jié)構(gòu)中聚光層的側(cè)邊在擴(kuò)展為立體結(jié)構(gòu)時(shí)形成聚光層的側(cè)壁，該側(cè)壁可對來自聚光層內(nèi)部的部分光線形成全反射，從而對光線產(chǎn)生會(huì)聚作用，并使反射后的光線與出光界面夾角更趨近于90°。
[0007]優(yōu)選的，所述聚光層材質(zhì)為玻璃或有機(jī)玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA)，在實(shí)際應(yīng)用中，聚光層也可以選擇其它透明物質(zhì)，且折射率越大越好，當(dāng)聚光層的折射率越大，光線入射到側(cè)壁所能發(fā)生全反射的角度也越大，因此被反射的光線也越多，光線的利用效率也越尚。
[0008]優(yōu)選的，在顯示單元的二維多層結(jié)構(gòu)中，所述聚光層厚度為200nm以上，所述傾角α為10°至80°。當(dāng)聚光層厚度越厚時(shí)，由于光線入射到側(cè)壁的幾率越大，所以被反射的光線也就越多，光線的利用效率也越高；聚光層折射率越大，相同入射方向的光線發(fā)生全反射所需的側(cè)邊傾角α可以越大，但太大或太小的傾角α?xí)狗瓷涔饩€的方向造成較大偏離，影響出光，因此選擇聚光層側(cè)邊的傾角α應(yīng)綜合考慮聚光層的折射率與反射光方向控制需要。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)選的，在顯示單元的二維多層結(jié)構(gòu)中，所述聚光層為梯形，即聚光層側(cè)邊為外傾的直邊，當(dāng)擴(kuò)展為立體結(jié)構(gòu)時(shí)所述直邊構(gòu)成平面，該平面對來自聚光層內(nèi)的光線形成平面反射鏡。
[0010]另一進(jìn)一步優(yōu)選的，在顯示單元的二維多層結(jié)構(gòu)中，所述聚光層的側(cè)邊為相對聚光層內(nèi)側(cè)呈凹形的曲線，當(dāng)擴(kuò)展為立體結(jié)構(gòu)時(shí)所述側(cè)邊構(gòu)成凹面，對來自聚光層內(nèi)的光線形成凹面鏡。
[0011]優(yōu)選的，所述聚光層的形狀使用灰度掩膜法進(jìn)行加工制作。
[0012]本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案在OLED顯示單元的ITO透明陽極和玻璃基板之間設(shè)置聚光層，使得更多聚光層中的光線透過聚光層后以相對出光界面更接近90°的角度入射到上層的玻璃基板，這樣使大部分光線可以穿透上層進(jìn)入空氣中，從而光線的利用率得到提高。
[0013]本發(fā)明相比其它改善出光效率的OLED器件，更有效的提高了光線利用效率，且實(shí)現(xiàn)方式簡單便捷，加工難度較低。
【附圖說明】
[0014]圖1為現(xiàn)有技術(shù)OLED發(fā)光單元的基本結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為實(shí)施例1的OLED顯示單元二維多層結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為實(shí)施例2的OLED顯示單元二維多層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]其中:
1:反射陰極；2:有機(jī)發(fā)光層；3:ΙΤ0透明陽極；4:聚光層；5:玻璃基板；S:出光界面；
A、A'、B、B'、C、C'、L1、L1'、L2、L2'、L3、L3':光線。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，以便更好地理解本發(fā)明。
[0017]實(shí)施例1
如圖2所示是本實(shí)施例顯示單元的二維多層結(jié)構(gòu)，該二維多層結(jié)構(gòu)自下而上各層依次為反射陰極1、有機(jī)發(fā)光層2、ITO透明陽極3、聚光層4和玻璃基板5，其中聚光層4形狀為梯形，聚光層4使用玻璃材質(zhì)。
[0018]圖2中的光線LI和LP與出光界面S接近垂直，直接透過聚光層4和玻璃基板5進(jìn)入空氣；光線L2和L2,以一定角度從聚光層底面出射，入射到玻璃/空氣界面時(shí)因發(fā)生全反射而不能耦合到空氣中，而光線L3和L3'雖然分別與光線L2和L2'具有相近的出射角度，但其出射位置更靠近聚光層邊緣，從而得以入射至聚光層側(cè)邊形成的側(cè)壁上，當(dāng)該入射光線在聚光層的側(cè)壁的入射角度滿足玻璃/空氣界面的全反射條件時(shí)，光線L3和L3'分別在各自入射的側(cè)壁發(fā)生全反射，此時(shí)反射光線相對出光界面接近90°出射，其在玻璃/空氣界面的入射角足夠小，光線不會(huì)發(fā)生全反射。因此，利用聚光層4外傾的側(cè)邊，使原本無法正面耦合入空氣中的光線L3和L3'成功耦合進(jìn)入空氣，實(shí)現(xiàn)了更多光線有效利用。
[0019]本實(shí)施例中，玻璃材質(zhì)聚光層的折射率為1.50，聚光層4梯形側(cè)邊與上邊的內(nèi)角α為60°，厚度大于200nm。當(dāng)聚光層4內(nèi)入射側(cè)壁的光線與下邊沿的交角β大于12°時(shí)就會(huì)發(fā)生全反射，且被側(cè)壁全反射后的光線與形成出光界面S的上邊沿之間的交角為60° -90°。由于反射光線與出光界面S之間的夾角增大，即入射角變小，因此光線在上層的玻璃基板與空氣的界面發(fā)生全內(nèi)反射的幾率變小，光線的利用效率得到提高。
[0020]一般的，為提高光線的利用效率，可增加聚光層厚度，使光線入射到側(cè)壁的幾率增大，被反射的光線也變多；也可進(jìn)一步增加聚光層折射率，使光線入射到側(cè)壁所能反生全反射的角度范圍擴(kuò)大。聚光層的形狀可以使用灰度掩膜法來進(jìn)行制作，灰階掩膜法是根據(jù)微結(jié)構(gòu)所需要的形狀，對掩膜進(jìn)行灰度編碼，形成相應(yīng)的光強(qiáng)透過率函數(shù)，用灰階掩膜板調(diào)制基片上不同位置光刻膠的曝光量，在不同曝光量的情況下顯影后光刻膠水被溶解的厚度不同，從而形成各種不同的浮雕圖形；最后通過刻蝕，得到想要的聚光層形狀。
[0021]實(shí)施例2
如圖3所示，與實(shí)施例1的區(qū)別主要在于二維多層結(jié)構(gòu)中聚光層4的形狀和材質(zhì)，本實(shí)施例中聚光層4使用有機(jī)玻璃材質(zhì)，其側(cè)邊為曲線，為使反射光線具有聚集效果，使所述側(cè)邊向聚光層4外側(cè)凸出，即相對聚光層4內(nèi)側(cè)呈凹形，所述凹形側(cè)邊各點(diǎn)切線相對上邊沿形成的內(nèi)側(cè)的傾角α為10° -80° ;所述側(cè)邊隨著二維多層結(jié)構(gòu)在三維方向延伸形成凹面狀側(cè)壁，該側(cè)壁對來自聚光層4內(nèi)部的光線為凹面鏡，如圖3所示的入射光線L3和L3'在凹面上的入射角大于臨界角，在凹面上發(fā)生全內(nèi)反射，反射光線與出光界面S交角接近90°，該反射光線進(jìn)入上層玻璃基板5后能順利的耦合至空氣中，光線的利用效率得到提高。
[0022]應(yīng)理解，上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于供本領(lǐng)域技術(shù)人員了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并非【具體實(shí)施方式】的窮舉，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高光效OLED顯示單元，所述顯示單元為二維多層結(jié)構(gòu)經(jīng)三維空間擴(kuò)展形成的立體層狀結(jié)構(gòu)，各層結(jié)構(gòu)所述二維多層結(jié)構(gòu)包括自下而上順序排列的反射陰極(I)、有機(jī)發(fā)光層(2)、ITO透明陽極(3)和玻璃基板(5)，其特征在于: 在所述二維多層結(jié)構(gòu)中的ITO透明陽極(3)和玻璃基板(5)之間插入貼緊上、下層的聚光層(4)，所述聚光層(4)使用透明材質(zhì)，聚光層(4)的上邊沿形成出光界面(S)，聚光層(4)的側(cè)邊自下而上外傾，即側(cè)邊各點(diǎn)切線相對上邊沿的朝向內(nèi)側(cè)的傾角α為銳角。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光效OLED顯示單元，其特征在于:所述聚光層(4)材質(zhì)為玻璃或有機(jī)玻璃。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光效OLED顯示單元，其特征在于:在顯示單元的二維多層結(jié)構(gòu)中，聚光層(4)厚度為200nm以上，所述傾角α為10°至80°。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高光效OLED顯示單元，其特征在于:在顯示單元的二維多層結(jié)構(gòu)中，所述聚光層(4)為梯形。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高光效OLED顯示單元，其特征在于:在顯示單元的二維多層結(jié)構(gòu)中，所述聚光層(4)的側(cè)邊為相對聚光層(4)內(nèi)側(cè)呈凹形的曲線。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的高光效OLED顯示單元，其特征在于:所述聚光層(4)的形狀使用灰度掩膜法進(jìn)行加工制作。
【專利摘要】一種高光效OLED顯示單元，其為二維多層結(jié)構(gòu)經(jīng)三維空間擴(kuò)展形成的立體層狀結(jié)構(gòu)，所述二維多層結(jié)構(gòu)包括自下而上順序排列的反射陰極(1)、有機(jī)發(fā)光層(2)、ITO透明陽極(3)、聚光層(4)和玻璃基板(5)，所述聚光層(4)使用具有較大折射率的透明材質(zhì)；聚光層(4)的上邊沿形成出光界面(S)，聚光層(4)的側(cè)邊自下而上外傾，即側(cè)邊各點(diǎn)切線相對上邊沿形成的朝向內(nèi)側(cè)的傾角α為銳角。聚光層(4)使得其中更多光線以相對出光界面更接近90°的角度入射到上層的玻璃基板(5)，使大部分光線可以穿透上層耦合入空氣。本發(fā)明相比其它改善出光效率的OLED器件，更有效的提高了光線利用效率，且實(shí)現(xiàn)方式簡單便捷，加工難度較低。
【IPC分類】H01L51/52
【公開號】CN105185924
【申請?zhí)枴緾N201510685608
【發(fā)明人】王歡, 陳昱
【申請人】南京先進(jìn)激光技術(shù)研究院
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年10月21日