CN105895826A - 一种自发光器件、制备方法及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种自发光器件，包括：第一电极层、第二电极层、设置于第一电极层、第二电极层之间的发光层、设置于第一电极层、第二电极层之间或之外的绝缘层；其中，绝缘层、第一电极层、第二电极层中至少一层体通过温度和/或压力变化产生高低折射率物质混合结构，以提高发光效率。本发明还公开一种自发光器件的制备方法及显示装置。通过上述方式，本发明能够使得发光层发出的光线经过高低折射率物质混合结构时发生折射和/或散射，减少在界面上发生全反射的光线，增加透光率，从而有效提高自发光器件的光提取效率，同时本发明利用温度和/或压力的变化进行加工生产，生产成本低，且适合大规模制作。

Description

一种自发光器件、制备方法及显示装置
技术领域
本发明涉及有机发光技术领域，特别是涉及一种自发光器件、制备方法及显示装置。
背景技术
有机发光二级管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示器已经成为新一代的显示技术，因其能够自身进行发光，无需背光源，还具有结构简单、超轻薄、响应速度快、宽视角、低功耗以及可实现柔性显示灯的特点，再加上其生产设备投资远小于液晶显示器(Liquid CrystalDisplay，LCD)，逐步成为显示技术领域中第三代显示显示器件的主力军。
尽管有机发光二级管具有众多优点，但是它也有自身的不足，光子利用率低就是其中一个不足。有机发光二极管里面的发光层发出的光线受铟锡氧化物(ITO)与玻璃基底、有机发光结构内部不同功能层、玻璃基底与空气表面层的反射和折射等因素的影响，大约有80％的光子不能逸出至空气中，光子利用率低。为了提高器件的取光效率，研究者提出了许多方法，比如通过改变器件电极的结构，在OLED内部***光提取层，或者在基底表面刻蚀各种微结构等。这些方法都可以在一定程度上提高OLED的光提取效率，但过程复杂，在实际应用中难以实现，且改变内部结构或刻蚀容易影响OLED的本身性能。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种自发光器件、制备方法及显示装置，能够解决OLED光提取效率低、现有改善方法过程复杂的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种自发光器件，包括：
第一电极层、第二电极层、设置于第一电极层、第二电极层之间的发光层、设置于第一电极层、第二电极层之间或之外的绝缘层；
其中，绝缘层、第一电极层、第二电极层中至少一层体通过温度和/或压力变化产生高低折射率物质混合结构，以提高发光效率。
其中，高低折射率物质混合结构是相对较高折射率层中分布相对较低折射率颗粒的结构。
其中，通过温度和/或压力变化产生高低折射率物质混合结构，是指含多个固溶度相对较小颗粒的流体或液体经过降温或降压后，形成含有多个诱生微孔的固体。
其中，颗粒间大小和/或折射率、密度不一。
其中，自发光器件进一步包括设置于第一电极层外侧的第一基板，自发光器件的出光面位于发光层背对第一基板的一侧，具有高低折射率物质混合结构的一层设置于第一基板和第一电极层之间。
其中，自发光器件进一步包括设置于第一电极层外侧的第一基板、设置于第二电极层外侧的第二基板，自发光器件的出光面位于第二基板一侧，具有高低折射率物质混合结构的层体设置于第二基板和第二电极层之间。
其中，自发光器件进一步包括设置于第一电极层外侧的第一基板、设置于第二电极层外侧的第二基板，自发光器件的出光面位于第二基板一侧，具有高低折射率物质混合结构的层体数量为二，其中一层体设置于第二基板和第二电极层之间，另一层体设置于第二基板外侧。
其中，自发光器件进一步包括设置于第一电极层外侧的第一基板、设置于第二电极层外侧的第二基板，自发光器件的出光面位于第二基板一侧，具有高低折射率物质混合结构的层体数量为二，其中一层体设置于第一基板和第一电极层之间，另一层体设置于第二基板和第二电极层之间。
为解决上述技术问题，本发明提供的另一种技术方案是：提供一种显示装置，包括显示面板及连接显示面板的驱动电路；
显示面板是具有多个像素单元的自发光器件，自发光器件包括：
第一电极层、第二电极层、设置于第一电极层、第二电极层之间的发光层、设置于第一电极层、第二电极层之间或之外的绝缘层；
其中，绝缘层、第一电极层、第二电极层中至少一层体通过温度和/或压力变化产生高低折射率物质混合结构，以提高发光效率。
为解决上述技术问题，本发明提供有一种技术方案是：提供一种自发光器件的制备方法，包括：
形成第一电极层、第二电极层，并且形成第一电极层、第二电极层之间的发光层，还形成第一电极层、第二电极层之间或之外的绝缘层；
其中，在形成绝缘层、第一电极层、第二电极层中至少一层体时，通过温度和/或压力变化产生高低折射率物质混合结构，以提高发光效率。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过提供一种自发光器件，包括第一电极层、第二电极层、设置于第一电极层、第二电极层之间的发光层、设置于第一电极层、第二电极层之间或之外的绝缘层；其中，绝缘层、第一电极层、第二电极层中至少一层体通过温度和/或压力变化产生高低折射率物质混合结构，以提高发光效率。通过这种方法，本发明在形成绝缘层、第一电极层及第二电极层中的至少一层体时，通过温度和/或压力变化产生高低折射率物质混合结构，使得发光层发出的光线经过高低折射率物质混合结构时发生折射和/或散射，减少在界面上发生全反射的光线，增加透光率，从而有效提高自发光器件的光提取效率，同时本发明利用温度和/或压力的变化进行加工生产，生产成本低，且适合大规模制作。
附图说明
图1是本发明自发光器件第一实施方式的结构示意图；
图2是本发明自发光器件第二实施方式的结构示意图；
图3是本发明自发光器件第三实施方式的结构示意图；
图4是本发明自发光器件第四实施方式的结构示意图；
图5是本发明自发光器件第五实施方式的结构示意图；
图6是本发明自发光器件的制备方法一实施方式的流程示意图；
图7a-图7e是图6各步骤中自发光器件的截面示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明所提供的一种自发光器件、制备方法及显示装置做进一步详细描述。
请参阅图1，本发明自发光器件第一实施方式，包括第一电极层106、第二电极层102、设置于第一电极层106、第二电极层102之间的发光层104、设置于第一电极层106、第二电极层102之外的绝缘层108；
其中，绝缘层108、第一电极层106、第二电极层102中至少一层体通过温度和/或压力变化产生高低折射率物质混合结构108，以提高发光效率。
具体地，自发光器件是利用形成在绝缘体上的阳极、阴极，和夹在阳极和阴极之间的具有电荧光的发光有机材料构成，将具有电荧光的发光有机材料所在的层称为发光层。自发光器件通常包括OLED、光伏器件、或任何其他适合的器件，本实施方式以OLED为例进行具体阐述。
OLED由第一电极层106、第二电极层102及发光层104包成如三明治的结构，第一电极层106可选为阴极，采用铝、银或铟等金属，或低功函数的复合金属如镁银等材料制成，第二电极层102可选为阳极，采用透明导电材料或透明导电氧化物材料制成；发光层104通常包含有红、绿、蓝三种不同的有机发光材料，形成三个子像素，以发出彩色光。
在第一电极层106和第二电极层102之间还包括空穴传输层103与电子传输层105，用于在施加一定电压时，阳极空穴与阴极电子在发光层104结合发出光线，产生光亮。在第一电极层106和第二电极层102上方分别增加第一基板107和第二基板101，可以起到很好的封装作用，第一基板107和第二基板101可选玻璃基板。
发光层104发出的光线从出光面发射到空气中，出光面通常设置在第二电极层102一侧，这主要是由于阳极材料具有很好的透明性。发光层104发出的光线呈360度发射，在光线传输过程中，由于发光层104的折射率通常比其它层的折射率高，光线传输由高折射率的层向低折射率的层传输，大部分光线在第二电极层102和第二基板101接触面、第二基板101和空气接触面产生全反射而被困在器件中，无法逸出到空气中，造成光子利用率低。
因此，本实施方式中，在第一电极层106、第二电极层102之间或之外设置绝缘层108，对绝缘层108、第一电极层106、第二电极层102的至少一个层体通过温度和/或压力变化进行加工，如退火工艺，形成高低折射率物质混合结构108，这种高低折射率物质混合结构108可以对发光层104发出的光线进行折射或散射，改变光传播的方向，减少在界面发生全反射的光线，也就是将原本困在器件内的光提取出来，使得更多的光线可以通过第二电极层102、第二基板101传输到空气中，增加透光率，从而有效提高器件内的光提取效率。
其中，高低折射率物质混合结构108是指这种混合结构中至少包含两种不同折射率的物质，可选为相对较高折射率层中分布相对较低折射率颗粒的结构，相对较低折射率颗粒可为一种或多种，颗粒间大小、折射率、密度不一，可对光线产生很好的散射作用。一般来说，相对较高折射率层为固体，相对较低折射率颗粒为气体，或是气体蒸发或析出后的微孔结构。
这种高低折射率物质混合结构108的生产方式可选为：通过对含有多个固溶度相对较小颗粒的流体或液体经过降温或降压后，形成含有多个诱生微孔的固体108。比如，多个固溶度相对较小的颗粒为氦离子，流体或液体为液态的氮化硅，通过化学气相沉积制作一层氮化硅薄膜，使用离子注入的方式往氮化硅中注入一定量的氦离子，完成氦离子注入后，通过退火工艺使氦离子析出形成含有多个诱生微孔的氮化硅固体108，这种生产方式适合大规模制作，成本较低。
含有多个诱生微孔的氮化硅固体108的厚度不受限制，可以是任何满足要求的合适的厚度，可选0.5-1.5μm；微孔的直径大小不受限制，可以是任何满足要求的合适的大小，可选为1-10nm；
可通过改变氮化硅致密程度，注入氦离子的浓度、退火时间/温度等条件得到不同尺寸大小及数量分布的微孔。这些微孔的形状可以是但不限于球形、圆柱形或缝隙状，这些微孔之间可以连通或不连通，多个微孔可以随机分布或按一定规则排布在氮化硅固体中。
另外，在氮化硅中还可注入其他惰性气体离子，或者同时注入几种不同的惰性气体离子，以形成不同大小和形状的微孔。
光线进入氮化硅固体时，被里面的诱生微孔重复散射，减少在界面发生全反射的光线，使更多的光线从器件中发射到空气中，增加透光率，有效提高光提取效率。
本实施方式中，可将含有这种高低折射率物质混合结构108定义为绝缘层108，绝缘层108作为单独的一层，可以位于第一基板107和第一电极层106之间，如图1所示，也可以位于其他层、基板之间，下述实施方式将具体阐述。
在其他实施方式中，绝缘层也可选直接为第一基板或第二基板，在不影响第一基板或第二基板基本功能的前提下，形成含有高低折射率物质混合结构的基板，使得光线通过第一基板或第二基板时发生散射或折射，减少发生全反射的光线。
或者，在第一电极层或第二电极层上形成含有高低折射率物质混合结构的双层结构，其中一层实现第一电极层或第二电极层的基本功能，另一层形成高低折射率物质混合结构，使得光线通过第一基板或第二基板时发生散射或折射，减少发生全反射的光线；
或者，直接将第一电极层或第二电极层制作成含有高低折射率物质混合结构，这种含有高低折射率物质混合结构的第一电极层或第二电极层可实现其自身的基板功能，也可实现对光线进行散射或折射的作用，减少发生全反射的光线。
请参阅图2，本发明自发光器件第二实施方式，以OLED为例，包括第一电极层206、第二电极层202，位于第一电极层206和第二电极层202之间的发光层204，位于第一电极层206和发光层204之间的电子传输层205，位于第二电极层202和发光层204之间的空穴传输层203，绝缘层208位于第二电极层202和第二基板201之间，第一电极层206外侧有第一基板207，第二电极层202外侧有第二基板201。
其中，第一电极层206为阴极，可选为金属铝材料制成，第二电极层202为阳极，可选为ITO材料制成，第一基板207和第二基板201可选为玻璃基板，在绝缘层208上形成包含有多个诱生微孔的氮化硅固体，诱生微孔是通过在氮化硅薄膜中注入氦离子，再通过退火工艺使氦离子析出的方式得到。
光线从发光层204发出经第二基板201发射到空气中，在光线进入绝缘层208时，被里面的诱生微孔重复散射，改变光的传播方向，减少原有OLED结构中在第二电极层202朝向第二基板201的下表面，以及在第二基板201与空气接触的下表面产生全反射的光线，使得光线透过第二电极、第二基板201发射到空气中，将原本被困在器件中的光线提取出来，增加透光率，有效提高光提取效率。
在本实施方式中，在第一电极层206上方也可不覆盖第一基板207。
请参阅图3，图3是本发明自发光器件第三实施方式的结构示意图。图3与图2中OLED的结构相似，在此不再赘述，不同之处在于绝缘层308/309的层体数量为二，其中一层体308设置于第二基板301和第二电极层302之间，另一层体309设置于第二基板301外侧。
请参阅图4，图4是本发明自发光器件第四实施方式的结构示意图。图4与图2中OLED的结构相似，在此不再赘述，不同之处在于绝缘层408/409的层体数量为二，其中一层体409设置于第一基板407和第一电极层406之间，另一层体408设置于第二基板104和第二电极层402之间。
请参阅图5，图5是本发明自发光器件第四实施方式的结构示意图。图5与图2中OLED的结构相似，在此不再赘述，不同之处在于绝缘层508位于第二基板501背向第二电极层502的外侧。
本发明显示装置一实施方式，为OLED显示装置，包括显示面板及连接显示面板的驱动电路，驱动电路用于驱动像素单元发射光线，显示面板的显示区是具有多个像素单元的自发光器件，每一个像素单元包括显示第一颜色的第一子像素，显示第二颜色的第二子像素及显示第三颜色的第三子像素，每一个像素单元可以是上述任一实施方式的自发光器件。
图6是本发明自发光器件的制备方法一实施方式的流程示意图，图7a-图7e是图6各步骤中自发光器件的截面示意图，请参阅图6和图7，该自发光器件的制备方法包括以下步骤：
S1：提供一第二基板601；
第二基板601可以是刚性基板，也可以为柔性基板，对此不做限定，请参阅图7a。
S2：在第二基板601上沉积绝缘层609，通过温度和/或压力变化产生高低折射率物质混合结构609；
具体地，在第二基板601上利用化学气相沉积技术制作一层氮化硅薄膜，使用离子注入方式往氮化硅中注入一定量的氦离子，完成离子注入后，通过退火工艺使氦离子析出形成诱生微孔，这种具有诱生微孔的氮化硅结构609是一种具有高低折射率物质的混合结构609，请参阅图7b。
S3：在绝缘层上形成第二电极层602；
第二电极层602为阳极，可选通过物理气相沉积技术形成ITO膜层，请参阅图7c。
S4：在第二电极层602上沉积发光结构层600；
可选利用蒸镀工艺在第二电极层602之上形成发光结构层600，具体地，依次蒸镀空穴传输层603、空穴注入层604、发光层605、电子注入层606和电子传输层607。由于发光结构层属于微腔结构，其各层结构的具体厚度需要根据微腔的腔长来决定，因而，在此不做具体限定，请参阅图7d。
S5：在发光结构层600上形成第一电极层608；
在电子传输层607上形成第一电极层608，第一电极层608可选为阴极，采用铝、银或铟等金属，或低功函数的复合金属如镁银等材料。
需要说明的是，在上述步骤S2之前或之后还可在第二基板601上形成薄膜晶体管阵列基板，即TFT阵列。其中，TFT阵列包括：半导体层，栅极，栅极绝缘层，源、漏极，钝化层等结构，上述结构按照现有技术中的膜层结构工艺技术(沉积、光刻等工艺)依次形成，可以为顶栅结构，也可以为底栅结构。TFT阵列可以对自发光器件进行调节驱动。
可以看出，本实施方式在形成绝缘层609时，通过离子注入、退火工艺产生含有多个诱生微孔的氮化硅结构609，使得发光层605发出的光线通过绝缘层609时，受里面诱生微孔的重复散射作用，改变光传播的方向，减少在第二电极层与第二基板的界面上，以及第二基板与空气的界面上发生全反射的光线，将这些光线提取出来，提高器件的光提取效率。而且，这种产生含有多个微孔的氮化硅结构的生产方式并不复杂，成本较低，适合大规模生产。
在其他实施方式中，在形成第一电极层或第二电极层的过程中，也可产生高低折射率物质混合结构，使得第一电极层或第二电极层实现基本功能的前提下，同时利用这种高低折射率物质混合结构对光线进行散射或折射作用，减少全反射光线，提高器件的透光率。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种自发光器件，其特征在于，包括：
第一电极层、第二电极层、设置于所述第一电极层、第二电极层之间的发光层、设置于所述第一电极层、第二电极层之间或之外的绝缘层；
其中，所述绝缘层、第一电极层、第二电极层中至少一层体通过温度和/或压力变化产生高低折射率物质混合结构，以提高发光效率。
2.根据权利要求1所述的自发光器件，其特征在于，
所述高低折射率物质混合结构是相对较高折射率层中分布相对较低折射率颗粒的结构。
3.根据权利要求2所述的自发光器件，其特征在于，
所述通过温度和/或压力变化产生高低折射率物质混合结构，是指含多个固溶度相对较小颗粒的流体或液体经过降温或降压后，形成含有多个诱生微孔的固体。
4.根据权利要求2所述的自发光器件，其特征在于，
所述颗粒间大小和/或折射率、密度不一。
5.根据权利要求1至4任一项所述的自发光器件，其特征在于，
进一步包括设置于第一电极层外侧的第一基板，所述自发光器件的出光面位于所述发光层背向所述第一基板的一侧，所述具有高低折射率物质混合结构的一层设置于所述第一基板和所述第一电极层之间。
6.根据权利要求1至4任一项所述的自发光器件，其特征在于，
进一步包括设置于第一电极层外侧的第一基板、设置于所述第二电极层外侧的第二基板，所述自发光器件的出光面位于所述第二基板一侧，所述具有高低折射率物质混合结构的层体设置于所述第二基板和所述第二电极层之间。
7.根据权利要求1至4任一项所述的自发光器件，其特征在于，
进一步包括设置于第一电极层外侧的第一基板、设置于所述第二电极层外侧的第二基板，所述自发光器件的出光面位于所述第二基板一侧，所述具有高低折射率物质混合结构的层体数量为二，其中一层体设置于所述第二基板和所述第二电极层之间，另一层体设置于所述第二基板外侧。
8.根据权利要求1至4任一项所述的自发光器件，其特征在于，
进一步包括设置于第一电极层外侧的第一基板、设置于所述第二电极层外侧的第二基板，所述自发光器件的出光面位于所述第二基板一侧，所述具有高低折射率物质混合结构的层体数量为二，其中一层体设置于所述第一基板和所述第一电极层之间，另一层体设置于所述第二基板和所述第二电极层之间。
9.一种显示装置，其特征在于，
包括显示面板及连接所述显示面板的驱动电路；
所述显示面板是具有多个像素单元的自发光器件，所述自发光器件包括：
第一电极层、第二电极层、设置于所述第一电极层、第二电极层之间的发光层、设置于所述第一电极层、第二电极层之间或之外的绝缘层；
其中，所述绝缘层、第一电极层、第二电极层中至少一层体通过温度和/或压力变化产生高低折射率物质混合结构，以提高发光效率。
10.一种自发光器件的制备方法，其特征在于，包括：
形成第一电极层、第二电极层，并且形成所述第一电极层、第二电极层之间的发光层，还形成所述第一电极层、第二电极层之间或之外的绝缘层；
其中，在形成所述绝缘层、第一电极层、第二电极层中至少一层体时，通过温度和/或压力变化产生高低折射率物质混合结构，以提高发光效率。
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