CN103094488B - 电致发光器件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明开了一种电致发光器件和电致发光显示装置，涉及显示领域，可减弱光在有机层和阳极界面处的全反射及波导效应，使出射的光子数增多，提高器件的光取出效率，从而提高光效，降低功耗。本发明所述电致发光器件，包括：基底；设置在所述基底上的第一电极、第二电极，以及夹设在所述第一电极、第二电极之间的电致发光层；靠近所述基底的所述第一电极设置成光栅结构。

Description

电致发光器件及其制造方法

技术领域

本发明涉及显示领域，尤其涉及一种电致发光器件及其制造方法。

背景技术

有机发光(Organic Light Emitting Diode，OLED)显示屏由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程简单等优异特性，被认为是下一代平面显示器的新兴技术。

然而受限于玻璃衬底的全反射(约30％)和有机层的横向导波(约50％)，只有约20％的光子能够射出OLED器件，器件的外量子效率最大只能达到17％。光取出效率及外量子效率低，导致器件光效低，功耗大，芯片发热，使用寿命短等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种电致发光器件及其制造方法，可减弱光在有机层和阳极界面处的全反射及波导效应，使出射的光子数增多，提高器件的光取出效率，从而提高光效，降低功耗。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种电致发光器件，包括：基底；设置在所述基底上的第一电极、第二电极，以及夹设在所述第一电极、第二电极之间的电致发光层；

电致发光器件，包括：基底；设置在所述基底上的第一电极、第二电极，以及夹设在所述第一电极、第二电极之间的电致发光层；所述第一电极和第二电极中的至少一个为光栅结构，且所述光栅结构的光栅周期与所述电致发光层产生的光波的波长相当。

优选地，所述第一电极包括：

第一金属膜层，第一金属膜层上设置有若干呈阵列式分布的孔洞，第一金属膜层上由此形成光栅结构；

第二金属膜层，覆盖在所述第一金属膜层之上，第二金属膜层对应于第一金属膜层孔洞的部分向孔洞凸出并使第一金属膜层另一面形成凹陷，第二金属膜层由此形成光栅结构。

优选地，所述第一电极设置在所述基底上。

优选地，所述孔洞的直径为1nm～1000nm。

可选地，所述第一金属膜层采用的材质与所述第二金属膜层采用的材质相同。

可选地，所述第一金属膜层为钐金属膜层，所述第二金属膜层为银金属膜层。

可选地，所述第一电极为阳极。

可选地，所述电致发光层为有机发光层。

另一方面，本发明还提供一种电致发光器件的制造方法，包括：

在基底上形成具有光栅结构的第一电极；

形成电致发光层；

形成第二电极。

可选地，所述在基底上形成具有光栅结构的第一电极，包括：

在基底上旋涂溶有聚苯乙烯纳米粒子、甲醇和分散剂的混合物，形成聚苯乙烯单分子薄膜；

进行等离子处理，增加聚苯乙烯纳米粒子与基底的粘着力；

形成第一金属膜层，且所述第一金属膜层的厚度不超过所述聚苯乙烯纳米粒子的直径；

去除所述第一金属膜层内嵌设的所述聚苯乙烯纳米粒子，以在所述第一金属膜层上形成若干孔洞；

在具有若干孔洞的所述第一金属膜层上形成第二金属膜层。

可选地，所述去除所述第一金属膜层内嵌设的所述聚苯乙烯纳米粒子，具体为：

在乙醇和异丙醇的溶液中，采用超声波去除第一金属膜层内嵌设的聚苯乙烯纳米粒子。

本发明提供的电致发光器件及其制造方法、包括该电致发光器件的电致发光显示装置，所述电致发光器件的在光射出方向的第一电极设置成光栅结构，且光栅的周期与传导光波长相当，光波矢平面内的分量会受到调制，从而使传导光落在出射光锥内，被耦合为出射光，减小光的耦合损失，增加光子的出射数目，提高光取出效率，从而减弱光在有机层和第一电极界面处的全反射及波导效应，使出射的光子数增多，提高器件的光取出效率，从而提高光效，降低功耗。

附图说明

图1为本发明实施例一中有机电致发光器件的剖面结构示意图；

图2为本发明实施例二中有机电致发光器件的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例二中有机电致发光器件阳极的第一金属膜层的平面示意图；

图4(a)为本发明实施例四中旋涂聚苯乙烯单分子薄膜之后器件的剖面示意图；

图4(b)为本发明实施例四中旋涂聚苯乙烯单分子薄膜之后器件平面示意图；

图5(a)为本发明实施例四中对聚苯乙烯单分子薄膜表面进行氧等离子处理之后的剖面示意图；

图5(b)为本发明实施例四中对聚苯乙烯单分子薄膜表面进行氧等离子处理之后的平面示意图；

图6为本发明实施例四中蒸镀完第一金属膜层之后的剖面示意图；

图7(a)为本发明实施例四中使用超声波清洗之后器件的剖面示意图；

图7(b)为本发明实施例四中使用超声波清洗之后的器件的平面示意图；

图8为本发明实施例四中蒸镀完第二金属膜层之后的剖面示意图。

附图标记说明

10-基底，11-第一电极，13-第二电极，12-电致发光层，14-阳极，

141-第一金属膜层，142-第二金属膜层，143-孔洞，15-阴极，

20-聚苯乙烯纳米粒子。

具体实施方式

本发明实施例提供一种电致发光器件和电致发光显示装置，可减弱光在有机层和阳极界面处的全反射及波导效应，使出射的光子数增多，提高器件的光取出效率，从而提高电致发光显示装置的光效，降低功耗。

本发明实施例提供一种电致发光器件，该器件包括：基底；设置在基底上的第一电极、第二电极，以及夹设在第一电极、第二电极之间的电致发光层；所述第一电极和第二电极中的至少一个为光栅结构，且所述光栅结构的光栅周期与所述电致发光层产生的光波的波长相当。

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

本发明实施例提供一种电致发光器件，如图1所示，该器件包括：基底10；设置在基底10上的第一电极11、第二电极13，以及夹设在第一电极11、第二电极13之间的电致发光层12；所述第一电极和第二电极中的至少一个为光栅结构，且所述光栅结构的光栅周期为第一周期值。

本实施例所述第一电极11若为阳极时，第二电极13则为阴极；所述第一电极11若为阴极，则第二电极13为阳极。

在电致发光器件中，由于电致发光材料和电极金属薄膜的高折射率导致的器件内部横向波导损耗大(约为50％)，因此，要想得到高效率的有机电致发光器件，减少器件内部的光耦合损失是非常必要的。另外，根据光学知识知道，当光栅周期与传导光波长相当，光波矢平面内的分量会受到调制，从而使传导光落在出射光锥内，被耦合为出射光，可减小光的耦合损失，增加光子的出射数目，提高光取出效率。基于此思想，在电致发光器件中引入周期性光栅结构，通过光栅与光的相互作用，来减少器件的耦合损失，进而提高光的取出效率。

电致发光器件包括：阳极、阴极以及夹设在所述阳极、阴极之间的电致发光层，而电致发光层又包括一层或者多层功能层，例如空穴传输层、发光层、电子传输层等。如果将电致发光器件中的某一层功能层设置成光栅结构，可能会导致该层及其它功能层的性能下降，影响载流子注入或者传输能力，因此，本实施例只将电极(阳极或阴极)设置成波浪状，以形成光栅结构。

具体而言，如果电致发光器件发出的光从阳极射出时，则可以将阳极设置成光栅结构；如果电致发光器件发出的光从阴极射出时，则可以将阴极设置成光栅结构；进一步地，如果电致发光器件发出的光同时从阳极和阴极射出时，则可以将阳极和阴极均设置成光栅结构，这是对于透射型光栅结构而言的，若形成反射型光栅结构，则相反，例如若电致发光器件发出的光从阴极射出时，则可以将阳极设置成光栅结构。当然，具体实施时，还需要结合具体工艺流程考虑哪种方式在工艺上容易实现。由此可见图1所示仅为本发明的一种具体结构。

本实施例图1所示的第一电极11设置成光栅结构，厚度不一，呈波浪状。

本实施例所述的光栅结构，指可以使入射光的相位受到周期性空间调制的结构，按工作方式分，光栅又可分为透射光栅结构(透射光受调制)和反射光栅结构(反射光受调制)，在具体实施中存在多种样式，不能一一列举，但因无论哪一种光栅结构，在光栅周期与传导光波长相当时，均能达到减小光的耦合损失，提高光取出效率的目的，因此本实施例对此不作限定。

但是，考虑到电致发光器件出光的均匀性，因此优选地，本实施例所述的光栅结构一般为呈阵列式分布的孔洞结构。

本实施例中“所述光栅结构的光栅周期为第一周期值”，指光栅结构的光栅周期与电致发光层产生的光波的波长相差不多，所述第一周期值小于等于所述电致发光层产生的光波的波长。因此，本实施例所述的“第一周期值”可以采用在电致发光层产生的光波的波长λ取值的基础上微扰得到，一般在0.9λ～1.1λ之间。

但优选地，所述光栅结构的光栅周期与电致发光层产生的光波的波长相当，即所述第一周期值大致等于电致发光层产生的光波的波长。

相比于传统器件，本发明提供的电致发光器件，在器件的光射出方向的电极设置成光栅结构，从而减弱光在电致发光层和电极界面处的全反射及波导效应，使出射的光子数增多，提高器件的光取出效率，从而提高光效，降低功耗。

实施例二

本实施例还提供另一电致发光器件，如图2所示，该器件包括：基底10；设置在基底10上的阳极14、阴极15，以及夹设在阳极14、阴极15之间的电致发光层12；电致发光器件产生的光从底部射出，阳极14设置在光出射方向上。阳极14包括：设置有若干孔洞143的第一金属膜层141，所述孔洞143在第一金属膜层141中呈阵列式分布，如图3所示；第二金属膜层142，覆盖在第一金属膜层141之上。

第一金属膜层141为呈阵列式分布的孔洞结构，第二金属膜层142覆盖在第一金属膜层141上，第二金属膜层142对应于第一金属膜层141孔洞的部分向孔洞凸出并使第二金属膜层142另一面形成凹陷，由此阳极14形成光栅结构，且不影响电致发光器件的发光。

在形成光栅结构时，需要在半成品器件表面进行溶剂浸泡和超声处理，这会影响已经完成的功能层的结构及性能，因为金属材料较为坚韧，设计时，将电极制备成光栅结构可以有效避免后续操作对光栅结构的影响。

本实施例还提供了一种有机电致发光器件，该有机电致发光器件的阳极包括两层，第一层为设置有孔洞结构的第一金属膜层，位于第一金属膜层之上为第二金属膜层，该孔洞结构使得电极(如阳极)的透过率增高，而且该设计使得阳极形成光栅结构，可以提高器件的光输出率。

其中，阳极第一金属膜层141与第二金属膜层142的制备材料可以为金属材料，并且二者的制备材料可以相同，也可以不同。另外，优选地，第一金属膜层141的厚度为10～20nm，第二金属膜层142的厚度为10～20nm。例如，第一金属膜层141为10nm的钐金属膜层，第二金属膜层142为10nm的银金属膜层；或者，第一金属膜层141为10nm的银金属膜层，第二金属膜层142为15nm的银金属膜层。

其中，优选地，第一金属膜层141中孔洞143的直径为1nm～1000nm。

当制备第一金属膜层141中所采用的纳米粒子(聚苯乙烯纳米粒子20)的直径为200nm、300nm和400nm时，而电致发光器件的其它层均相同时，随着纳米粒子的直径逐渐增大，器件性能有如下变化：最大外量子效率和最大亮度都是逐渐变小，这是由于直径越小，光栅结构中的微透镜阵列更能破坏电致发光器件的微腔效应，因此更加有助于提升光输出率。

可选地，所述电致发光层为有机发光层。

本发明借助聚苯乙烯纳米粒子形成微透镜阵列的特点，制备了设置有孔洞结构的第一金属膜层，在第一金属膜层上覆盖第二金属膜层，从而形成光栅结构的阳极，这样电致发光器件发出的光，通过与光栅的相互作用，减少了器件的耦合损失，进而提高了光取出效率。不仅如此，相比于非孔洞结构，本实施例中的孔洞结构还有助于提升阳极透过率。

另外，需注意，电致发光器件中的阴极也可以采用上述的双层膜结构，使阴极形成光栅结构，只是制备材料、方法稍有差异。

实施例三

本发明实施例还提供了一种电致发光显示装置，其包括上述实施例中任意一种电致发光器件。所述显示装置可以为：电子纸、OLED面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。所述显示装置采用了本发明所述高透过率的电致发光器件，因而具有亮度高、节能省电等优点。

实施例四

本实施例还提供一种电致发光器件的制造方法，包括：

101、在基底上形成具有光栅结构的第一电极；

本步骤中形成具有光栅结构的第一电极，具体形成方法可以采用全息方法、光刻法、干涉曝光法等。

102、形成电致发光层；

103、形成第二电极。

步骤102和103可根据现有流程进行，具体过程在此不再详述。

本发明提供的电致发光器件制备方法，将器件的第一电极设置成光栅结构，从而减弱光在电致发光层和电极界面处的全反射及波导效应，使出射的光子数增多，提高器件的光取出效率，从而提高光效，降低功耗。

为了本领域技术人员更好的理解本发明实施例提供的电致发光器件的制备方法的技术方案，下面以实施例二所述电致发光器件为例，通过具体的实施例对本发明提供的电致发光器件的制备方法进行详细说明。

本实施例二所述的电致发光器件一种的制备方法，具体如下所示：

1)清洗基底，将基底依次放入丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗10分钟，然后置于烘箱烘干；

2)旋涂溶有聚苯乙烯纳米粒子、甲醇和分散剂的混合物，然后基底进行超声处理，使得纳米粒子能够整齐地排列在基底表面，通过控制纳米粒子溶液的浓度和旋涂的速度，经静置后在基底10表面形成一层紧凑的聚苯乙烯单分子薄膜，如图4(a)和图4(b)所示聚，聚苯乙烯纳米粒子20排列在基底10的表面；

3)对基底表面进行氧等离子处理，使聚苯乙烯纳米粒子20的粒径变小，同时加强聚苯乙烯纳米粒子20与衬底表面的粘着力，使在后面的蒸镀过程中聚苯乙烯纳米粒子20不会从衬底表面剥落，如图5(a)和图5(b)所示；

4)将基底放入真空箱，在基底表面蒸镀或者沉积一层金属膜层，其的厚度不超过聚苯乙烯纳米粒子的直径，该金属膜层为阳极的第一金属膜层141，由于第一金属膜层141比较薄(一般不超过20nm)，最终形成聚苯乙烯纳米粒子20嵌设在第一金属膜层141内的结构，如图6所示；

5)在乙醇和异丙醇的溶液中，采用超声波除掉第一金属膜层141嵌设的聚苯乙烯纳米粒子20，如图7(a)和图7(b)所示；

6)如图8所示，在器件表面(第一金属膜层141上)再蒸镀或者沉积一层金属膜层(即第二金属膜层142)，该金属膜层的材料可以与第一金属膜层的材料相同，也可以不同，但为方便制备，优选地第二金属膜层142采用与第一金属膜层141相同的材料；

7)在器件表面(第二金属膜层142上)蒸镀或者旋涂电致发光层；

8)在电致发光层上蒸镀或者沉积阴极。

本实施例提供了一种有机电致发光器件的制备方法，该有机电致发光器件的阳极包括两层，第一层为设置有孔洞结构的第一金属膜层，位于第一金属膜层之上为第二金属膜层，该孔洞结构使得电极(如阳极)的透过率增高，而且该设计使得阳极形成光栅结构，可以提高器件的光输出率。本发明实施例所述的技术特征，在不冲突的情况下，可任意相互组合使用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种电致发光器件，包括：基底；设置在所述基底上的第一电极、第二电极，以及夹设在所述第一电极、第二电极之间的电致发光层；其特征在于，

所述第一电极和第二电极中的至少一个为光栅结构，且所述光栅结构的光栅周期小于等于所述电致发光层产生的光波的波长；所述第一电极和第二电极中为光栅结构的电极包括：

第一金属膜层，第一金属膜层上设置有若干呈阵列式分布的孔洞，第一金属膜层上由此形成光栅结构；

第二金属膜层，覆盖在所述第一金属膜层之上，所述第二金属膜层对应于第一金属膜层孔洞的部分向孔洞凸出并使第二金属膜层另一面形成凹陷，第二金属膜层由此形成光栅结构。

2.根据权利要求1所述的电致发光器件，其特征在于，

所述孔洞的直径为1nm～1000nm。

3.根据权利要求1所述的电致发光器件，其特征在于，

所述第一金属膜层采用的材质与所述第二金属膜层采用的材质相同。

4.根据权利要求1所述的电致发光器件，其特征在于，

所述第一金属膜层为钐金属膜层，所述第二金属膜层为银金属膜层。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电致发光器件，其特征在于，

所述第一电极为阳极。

6.根据权利要求1所述的电致发光器件，其特征在于，

所述电致发光层为有机发光层。

7.一种电致发光器件的制造方法，其特征在于，包括：

在基底上旋涂溶有聚苯乙烯纳米粒子、甲醇和分散剂的混合物，形成聚苯乙烯单分子薄膜；

进行等离子处理，增加聚苯乙烯纳米粒子与基底的粘着力；

形成第一金属膜层，且所述第一金属膜层的厚度不超过所述聚苯乙烯纳米粒子的直径；

去除所述第一金属膜层内嵌设的所述聚苯乙烯纳米粒子，以在所述第一金属膜层上形成若干孔洞；

在具有若干孔洞的所述第一金属膜层上形成第二金属膜层。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述去除所述第一金属膜层内嵌设的所述聚苯乙烯纳米粒子，具体为：

在乙醇和异丙醇的溶液中，采用超声波去除第一金属膜层内嵌设的聚苯乙烯纳米粒子。