一種新型高光效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，特別是一種進行了聚光結(jié)構(gòu)改造的高光效OLED顯示發(fā)光單元。
【背景技術(shù)】
[0002]有機發(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]由于OLED是多層結(jié)構(gòu)，如圖1所示，其通常的結(jié)構(gòu)從下到上分別是反射陰極、有機發(fā)光層、ITO透明陽極和玻璃基板；其中有機發(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。當(dāng)有機發(fā)光層發(fā)出的光穿透各層的時候，受到基底/空氣界面的全反射以及有機發(fā)光層波導(dǎo)效應(yīng)的影響，會損失大部分光；具體的，由于ITO折射率通常既大于上層的玻璃基板，也大于下層的有機發(fā)光層，容易產(chǎn)生波導(dǎo)效應(yīng)，導(dǎo)致約50%的光在ITO/有機層中以波導(dǎo)的模式傳播而無法進入上層的玻璃基板；在玻璃基板與空氣的玻璃/空氣界面，光從光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)傳播，入射角大于臨界角的光發(fā)生全反射，受此影響，約30%的光線在玻璃基底內(nèi)傳播而不能耦合到空氣中，被全反射的光線或被吸收或從襯底的邊緣輻射出。最終，OLED實際出射的光只有有機發(fā)光層出射光的20%左右，這在很大程度上限制了 OLED的應(yīng)用。
[0004]目前，為提升OLED器件的出光效率，主要采用減少玻璃/空氣界面的全反射效應(yīng)的方法，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減少光發(fā)生全反射的比例，從而提高出光效率。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:
一種新型高光效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、有機發(fā)光層、ITO透明陽極和玻璃基板，ITO透明陽極的側(cè)邊自下而上外傾，即所述側(cè)邊各點切線相對上邊沿的朝向內(nèi)側(cè)的傾角Θ為銳角。二維多層結(jié)構(gòu)中ITO透明陽極的側(cè)邊在擴展為立體結(jié)構(gòu)時形成ITO透明陽極的側(cè)壁，而其上邊沿擴展形成該ITO層的出光界面；所述側(cè)壁可對ITO層內(nèi)部的部分入射至側(cè)壁的光線形成全反射，從而對光線產(chǎn)生會聚作用，并使反射后的光線與所述出光界面夾角更趨近于90°。
[0007]優(yōu)選的，在顯示單元的二維多層結(jié)構(gòu)中，ITO透明陽極側(cè)邊的所述傾角Θ為10°至80°，在ITO層折射率基本確定的情況下，傾角Θ的選擇主要與入射側(cè)壁光線的反射光所需方向有關(guān)。
[0008]優(yōu)選的，在顯示單元的二維多層結(jié)構(gòu)中，所述ITO透明陽極的形狀為梯形，即ITO透明陽極的側(cè)邊為外傾的直邊，當(dāng)擴展為立體結(jié)構(gòu)時所述直邊構(gòu)成平面，該平面對來自ITO透明陽極內(nèi)的光線形成平面反射鏡。
[0009]另一優(yōu)選的，在顯示單元的二維多層結(jié)構(gòu)中，所述ITO透明陽極的側(cè)邊為相對其內(nèi)側(cè)呈凹形的曲線，當(dāng)擴展為立體結(jié)構(gòu)時所述側(cè)邊構(gòu)成凹面，對來自ITO透明陽極內(nèi)的光線形成凹面鏡。
[0010]優(yōu)選的，所述ITO透明陽極的形狀使用灰度掩膜法進行加工制作。
[0011 ] 本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案將OLED顯示單元的ITO透明陽極設(shè)計為聚光結(jié)構(gòu)，使得更多ITO層中的光線以相對出光界面接近90°的角度入射到上層的玻璃基板，這樣使大部分進入ITO透明陽極的光線可以最終穿透上層的玻璃基板進入空氣中，大幅提高光線的利用率。同時，本發(fā)明實現(xiàn)方式簡單便捷，加工難度較低。
【附圖說明】
[0012]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為實施例1的OLED顯示單元二維多層結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為實施例2的OLED顯示單元二維多層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]其中:
1:反射陰極；2:有機發(fā)光層；3:ΙΤ0透明陽極；4:玻璃基板；S:出光界面；
A、A'、B、B'、C、C'、L1、L1'、L2、L2':光線。
【具體實施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖通過實施例對本發(fā)明做進一步說明，以便更好地理解本發(fā)明。
[0015]實施例1
如圖2所示是本實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、有機發(fā)光層2、IT0透明陽極3和玻璃基板4，其中ITO透明陽極3為梯形，由其上邊沿形成出光界面S。
[0016]圖2中的光線LI和與出光界面S接近垂直，直接透過ITO透明陽極3和玻璃基板4進入空氣；光線L2和L2'以一定角度從ITO透明陽極3下底面出射，入射到ITO/玻璃界面時因發(fā)生全反射而不能透射入玻璃基板4中，所述光線L2和L2'在ITO層中以波導(dǎo)模式傳播，當(dāng)光線L2和L2'經(jīng)ITO/玻璃界面全反射后入射ITO透明陽極3側(cè)壁時，其相對側(cè)壁的入射角滿足玻璃/空氣界面的全反射條件時，光線L2和L2'分別在各自入射的側(cè)壁發(fā)生全反射，此時反射光線相對ITO透明陽極3的出光界面S接近90°出射，因該光線在ITO/玻璃界面和玻璃/的入射角均足夠小，該光線自ITO層出射并穿透玻璃基板4進入空氣，連續(xù)透過ITO/玻璃界面和玻璃/空氣界面而均不會發(fā)生全反射。因此，利用ITO透明陽極3的外傾的側(cè)邊結(jié)構(gòu)，使原本無法從出光界面進入空氣中的光線L2和L2'成功耦合入空氣，實現(xiàn)了更多光線有效利用。
[0017]本實施例中，假設(shè)ITO的折射率為1.8，ITO透明陽極3梯形的側(cè)邊與上邊的內(nèi)角Θ為30°，當(dāng)ITO透明陽極3下邊沿出射的光線與下邊沿的交角μ小于26.3°時，經(jīng)上邊沿出光界面S全反射的反射光會在入射至側(cè)邊時發(fā)生全反射，且被側(cè)邊全反射后的光線與出光界面S之間的夾角為60° -86.3°。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ITO/玻璃界面基板與空氣的界面發(fā)生全內(nèi)反射的幾率變小，同時，下層光線在玻璃基板4內(nèi)的出射角變小，在玻璃基板4與空氣的玻璃/空氣界面發(fā)生全內(nèi)反射的幾率也隨之變小，光線的透過率增加，OLED光線的利用效率得到提高。
[0018]ITO透明陽極的聚光結(jié)構(gòu)可以使用灰度掩膜法來進行制作。根據(jù)微結(jié)構(gòu)所需要的形狀，對掩膜進行灰度編碼，形成相應(yīng)的光強透過率函數(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，得到二維多層結(jié)構(gòu)中呈梯形的ITO透明陽極層。
[0019]實施例2
本實施例與實施例1的區(qū)別主要在于二維多層結(jié)構(gòu)中ITO透明陽極3側(cè)邊的形狀，如圖3所示，ITO透明陽極3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ITO層的外側(cè)凸出，即ITO透明陽極3內(nèi)側(cè)為凹形，所述凹形側(cè)邊各點切線相對上邊沿形成的內(nèi)側(cè)的傾角Θ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ITO透明陽極3內(nèi)部的光線為凹面鏡，如圖3所示的入射光線L2和L2'在該側(cè)壁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°，該反射光線通過ITO/玻璃界面進入上層的玻璃基板4中，并可順利的耦合至空氣中，光線的利用效率得到提高。
[0020]應(yīng)理解，上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，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)以實施，并非【具體實施方式】的窮舉，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明發(fā)明的技術(shù)方案進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】
1.一種新型高光效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(I)、有機發(fā)光層(2)、ITO透明陽極(3)和玻璃基板(4)，其特征在于: 在所述二維多層結(jié)構(gòu)中，ITO透明陽極(3)的側(cè)邊自下而上外傾，即所述側(cè)邊各點切線相對上邊沿的朝向內(nèi)側(cè)的傾角Θ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:在顯示單元的二維多層結(jié)構(gòu)中，ITO透明陽極(3)側(cè)邊的所述傾角Θ為10°至80°。3.根據(jù)權(quán)利要求2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ITO透明陽極(3)的形狀為梯形。4.根據(jù)權(quán)利要求2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ITO透明陽極(3)的側(cè)邊為相對其內(nèi)側(cè)呈凹形的曲線。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的高光效OLED顯示單元，其特征在于:所述ITO透明陽極(3)的形狀使用灰度掩膜法進行加工制作。
【專利摘要】一種新型高光效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)、有機發(fā)光層(2)、ITO透明陽極(3)和玻璃基板(4)，所述ITO透明陽極(3)的上邊沿形成出光界面(S)，其側(cè)邊自下而上外傾形成聚光結(jié)構(gòu)，即側(cè)邊各點切線相對上邊沿形成的朝向內(nèi)側(cè)的傾角θ為銳角；ITO透明陽極(3)聚光結(jié)構(gòu)使得更多ITO層中的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(4)中，最終使更多光線穿透玻璃基板(4)耦合入空氣中，大幅提高光線的利用率。同時，本發(fā)明實現(xiàn)方式簡單便捷，加工難度較低。
【IPC分類】H01L51/52
【公開號】CN105206762
【申請?zhí)枴緾N201510686220
【發(fā)明人】王歡, 陳昱
【申請人】南京先進激光技術(shù)研究院
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月21日