CN106848096B - 通过光学薄膜来提高oled发光器件光取出的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过光学薄膜来提高OLED发光器件光取出的方法，在制备好的底发射有机电致发光器件玻璃背面，采用与基板折射率相近透光性良好不吸光的UV光学胶贴附光学薄膜扩散膜，紫外线照射后光学胶固化，对比没有贴附扩散膜的相同器件结构的器件。在光的传播途径中，光通过该扩散膜发生的反射、折射和散射后，使原来没有取出的光能够从器件中取出，从而提高器件的效率，器件电流效率与亮度提升超过24%，且色度稳定，无角度依赖现象。本发明出光方法可以应用于大面积发光器件，且光学膜出光方法工艺简单，技术成熟，性能稳定，可大批量生产。

Description

通过光学薄膜来提高OLED发光器件光取出的方法

技术领域

本发明涉及一种OLED发光器件的制备方法，特别是涉及一种提高OLED发光器件光取出的方法，应用于有机电致发光器件技术领域。

背景技术

有机电致发光器件OLED以其主动发光、视角广、画质均匀、反应灵敏、较易彩色化、高亮度、色彩丰富、容易制作等优异性能而成为当今光电显示领域研究的热点。制约OLED器件发光效率的因素除了发光材料的内量子转化效率，还有一个重要的原因是发光区域产生的光子经由透明电极发射出去而产生发光，光子在穿过有机层和透明电极时，大部分受到反射而损失。随着新型磷光材料的应用，OLED的内量子效率已经接近100％，然而由于受到基底/空气界面全反射和有机层波导效应等的作用，OLED外量子提取效率通常只能达到20％左右，这在很大程度上限制了OLED的实际应用。随着器件发光材料和工艺的逐步发展和完善，提高光取出效率也逐渐成为提高OLED效率的关键的技术。

已经公开的OLED光取出技术，如衍射光栅，微透镜，光子晶体，增加散射层等，其制造工艺复杂且不利于大面积OLED器件出光。

光学薄膜的原理可以分为几何光学和物理光学。几何光学是通过在光学器件表面形成几何状的介质层，以改变光路来实现对光的调整。物理光学是利用光学材料的光学性能，使光在通过介质时发生偏振、透射、反射等现象。目前常见的光学膜有：反射膜、减反射膜、滤光膜、增透膜、扩散膜和偏光膜等，但还未见将光学薄膜扩散膜应用于OLED制备的相关报道和文献记载。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种通过光学薄膜来提高OLED发光器件光取出的方法，从实用性与经济的角度出发，以扩散膜贴覆基底表面，本发明制备的复合出光结构具备宽光谱、广角、色坐标稳定等诸多优点，从而在OLED器件中实现高效、广谱、广角的OLED光提取，为OLED器件的光调控方案提供借鉴。

为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：

一种通过光学薄膜来提高OLED发光器件光取出的方法，在有机电致发光器件出光玻璃基底表面上，采用UV光学胶贴附光学薄膜扩散膜，所选用的UV光学胶的折射率与OLED发光器件的出光玻璃基底的折射率相近，扩散膜孔径为6-15um，扩散膜的厚度约为15um，然后将覆有光学薄膜扩散膜的有机电致发光器件放入UV固化机中，利用紫外线照射接近5min后使UV光学胶产生聚合反应从而固化，使光学薄膜扩散膜固定结合在有机电致发光器件表面，形成玻璃基底表面结合厚度薄而均匀的介质膜的复合出光结构。本发明光学薄膜是在光的传播途径中，附着在有机电致发光器件表面的厚度薄而均匀的介质膜，光通过该介质层的发生的反射、折射和偏振等现象，以此来达到想要的某一波段或者多个波段范围的光透过率提高或减少全反射或偏振分离等目的，从而提高光取出。在光学胶贴附光学薄膜扩散膜时，应避免气泡的产生，将扩散膜完全贴附在玻璃表面，同时紫外固化时间不宜太长，减少对器件发光层的影响，光学胶完全固化即可，曝光时间过短光学胶容易变形，过长会对器件发光有影响。能用于大面积发光器件，且扩散膜其制造简单，技术成熟，性能稳定，可大批量生产。

作为本发明优选的技术方案，扩散膜孔径为10-12um。

作为上述方案的进一步优选的技术方案，扩散膜使用PET为基材，采用折射率相异的介质在基层表面制作出不同的光学散光结构。

作为上述方案的进一步优选的技术方案，根据雾化度对扩散膜进行选择，采用雾度低于5％的光学薄膜，制备OLED显示器件。

作为上述方案的进一步优选的技术方案，在出光玻璃基底表面上利用UV光学胶贴附光学薄膜扩散膜时，所选用的UV光学胶折射率接近1.56，在出光玻璃基底和光学薄膜扩散膜之间的界面内应避免气泡的产生，将扩散膜完全贴附在出光玻璃基底表面。

作为上述方案的进一步优选的技术方案，所采用的UV固化机选用合适的波长，并接近UV光学胶的固化吸收波长，远离有机材料吸收波长，且光强均匀性良好，且控制光强度波动在5％范围内。

作为上述方案的进一步优选的技术方案，控制附着扩散膜的OLED器件色坐标从0度到80度变化△(x,y)＝(0.012,0.0.004)。光学膜无光波长的依赖性与敏感性，具有良好的色稳定性。

作为上述方案的进一步优选的技术方案，通过光学薄膜来提高OLED发光器件光取出的方法，步骤如下：

a.采用玻璃基底作为衬底，在玻璃基底上溅射高电导率的ITO，其厚度最少为180nm，作为阳极电极层；

b.在所述步骤a中制备的阳极电极层上蒸镀MoO₃，其厚度为1-6nm，作为界面修饰层；在阳极电极层上蒸镀MoO₃的厚度优选为3-5nm，其功函数介于ITO与NPB之间，能够降低ITO与NPB之间的势垒，使空穴能够更加迅速的传递到发光层，提高电子-空穴复合率；

c.在所述步骤b中制备的界面修饰层上面依次蒸镀厚度至少为60nm的NPB层、厚度至少为60nm的Alq₃层、厚度至少为0.8nm的LiF层和厚度至少为100nm的Al层分别作为空穴传输层、发光层、电子注入层和阴极电极层；

d.在所述步骤c中制备好的底发射有机电致发光绿光器件玻璃背面，采用NOA63型UV光学胶贴附光学薄膜扩散膜，放入UV固化机，紫外线照射约5min后使胶水产生聚合反应从而固化采用NOA63型UV光学胶贴附光学薄膜扩散膜，然后将覆有光学薄膜扩散膜的有机电致发光器件放入UV固化机中，利用紫外线照射5min后使UV光学胶产生聚合反应从而固化。优选所制备的附着扩散膜的OLED器件的发光区域的尺寸至少为5mm×5mm。

本发明采用的通过光学薄膜增强有机电致发光器件光取出的方法，光学薄膜具有优秀的光学性能，在不改变电学性能的情况下使出光率大幅提高，且可以应用于大面积的有机电致发光器件的光取出。本发明选用了常用的扩散膜。扩散膜使用PET为基材，采用折射率相异的介质在基层表面制作出不同的光学散光结构，使得光可以发生多次折射、反射与散射现象，可以使更多的光取出。本发明通过光学薄膜增强有机电致发光器件光取出，其制造成本低，所采用的光学胶其折射率与基板相近，且透过性良好不吸光。对比贴附扩散膜与无扩散膜的有机电致发光器件，对比结果显示有扩散膜的OLED其亮度，电流效率，功率效率均有超过25％的明显的提高，且器件色稳定性良好，无角度依赖现象。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.本发明采用折射率与玻璃折射率相同的UV光学胶将扩散膜贴覆在玻璃基底表面，能避免由于粘附过程导致光损耗，提高出光效率；

2.本发明所采用的扩散膜，其孔径在10-12um，能用于大面积发光器件，且扩散膜制造简单，技术成熟，性能稳定，可大批量生产；

3.本发明所采用的扩散膜是有机电致发光器件底发射器件产生的光在光的传播途径中，附着在光学器件表面的厚度薄而均匀的介质膜，光通过该介质层的发生的反射、折射和偏振等现象，使得原来没有取出的光，在经过反射和折射后从扩散膜中取出，从而提高器件亮度，提高发光效率；

4.本发明的所采用扩散膜的直接透过率低，雾度高，具有匀光的作用，因此仅适合用于OLED照明，对于OLED显示，应当选用雾度低于5％的光学薄膜。

附图说明

图1为本发明优选实施例贴附扩散膜的有机电致发光器件结构原理示意图。

图2为本发明对比例未贴附扩散膜的有机电致发光器件结构原理示意图。

图3为本发明优选实施例所采用的扩散膜的SEM图。

图4为本发明优选实施例和对比例的有无扩散膜的OLED的电流效率的对比图。

图5为本发明优选实施例和对比例的有无扩散膜的OLED的功率效率的对比图。

具体实施方式

本发明的优选实施例详述如下：

实施例：

在本实施例中，参见图1和图3，一种通过光学薄膜来提高OLED发光器件光取出的方法，其特征在于，步骤如下：

a.采用玻璃基底作为衬底，在玻璃基底上溅射高电导率的ITO，其厚度为180nm，作为阳极电极层；

b.在所述步骤a中制备的阳极电极层上蒸镀MoO₃，其厚度为5nm，作为界面修饰层；其功函数介于ITO与NPB之间，能够降低ITO与NPB之间的势垒，使空穴能够更加迅速的传输到发光层，提高电子-空穴复合率；

c.在所述步骤b中制备的界面修饰层上面依次蒸镀厚度为60nm的NPB层、厚度为60nm的Alq₃层、厚度为0.8nm的LiF层和厚度为100nm的Al层分别作为空穴传输层、发光层、电子注入层和阴极电极层；

d.在所述步骤c中制备好的底发射有机电致发光绿光器件玻璃背面上，采用NOA63型UV光学胶贴附光学薄膜扩散膜，扩散膜孔径为10um，扩散膜的厚度为15um，扩散膜使用PET为基材，采用折射率相异的介质在基层表面制作出不同的光学散光结构，所选用的UV光学胶的折射率为1.56，与显示玻璃相近，且透过性良好，不吸光，与OLED发光器件的出光玻璃基底的折射率相近，在出光玻璃基底和光学薄膜扩散膜之间的界面内应避免气泡的产生，将扩散膜完全贴附在出光玻璃基底表面，然后将覆有光学薄膜扩散膜的有机电致发光器件放入UV固化机中，利用紫外线照射5min后使UV光学胶产生聚合反应从而固化，所采用的UV固化机选用合适的波长，并接近UV光学胶的固化吸收波长，且控制光强度波动在5％范围内，使光学薄膜扩散膜固定结合在有机电致发光器件表面，形成玻璃基底表面结合厚度薄而均匀的介质膜的复合出光结构，制备得到发光区域的尺寸为5mm×5mm的附着扩散膜的OLED器件。

采用SEM扫描电子显微镜，如图3所示，获得扩散膜的表面形貌，包括图3中左图的扩散膜表面形貌和右图的扩散膜断面形貌，可以看到扩散膜表面的孔径为10um。

本实施例根据雾化度对扩散膜进行选择，采用雾度低于5％的光学薄膜，制备OLED显示器件。本实施例用折射率与玻璃折射率相同的光学胶通过紫外固化机将扩散膜贴覆在玻璃基底表面，可以使基底模式中损耗的光被取出，从而达到增强出光的目的。本实施例采用的光学胶贴附光学薄膜扩散膜时，应避免气泡的产生，将扩散膜完全贴附在玻璃表面，同时紫外固化时间不宜太长，光学胶完全固化即可，曝光时间过短容易变形，紫外固化时间过长，会影响器件的性能。对于普通无扩散膜器件，也放入紫外固化机中处理5分钟后取出，这样就排除了紫外固化对器件性能的影响。所述的UV固化机选用合适的波长，尽量接近光学胶固化吸收波长，远离OLED有机材料吸收波长，光强均匀性良好，强度波动在5％范围内。本实施例的光学薄膜扩散膜是在光的传播途径中，附着在光学器件表面的厚度薄而均匀的介质膜，光通过该介质层的发生的反射、折射和偏振等现象，以此来达到我们想要的某一波段或者多个波段范围的光透过率提高或全反射或偏振分离等目的。

本实施例在制备好的底发射有机电致发光器件玻璃背面，采用与基板折射率相近透光性良好不吸光的UV光学胶贴附光学薄膜扩散膜，紫外线照射后光学胶固化，对比没有贴附扩散膜的相同器件结构的器件。在光的传播途径中，光通过该扩散膜发生的反射、折射和散射后，使原来没有取出的光能够从器件中取出，从而提高器件的效率，器件电流效率与亮度提升超过24％，且色度稳定，无角度依赖现象。本发明出光方法可以应用于大面积发光器件，且光学膜出光方法工艺简单，技术成熟，性能稳定，可大批量生产。

对比例：

在本对比例中，参见图2，本实施例在玻璃衬底上溅射高电导率的ITO，其厚度约为180nm，作为阳极电极层；在阳极电极层上蒸镀MoO3，其厚度为5nm，作为界面修饰层；在界面修饰层上面依次蒸镀厚度为60nm的NPB层、厚度为60nm的Alq₃层、厚度为0.8nm的LiF层和厚度为100nm的Al层分别作为空穴传输层、发光层、电子注入层和阴极电极层。为了排除紫外固化对器件性能的影响，将普通无膜绿光器件也放入紫外固化机中紫外5分钟。采用PR650光谱分析仪，获得器件的电学特性。

对比贴附扩散膜与无扩散膜的有机电致发光器件的结果显示，有扩散膜的有机电致发光器件其亮度，电流效率，功率效率均有超过25％的明显的提高，且器件色稳定性良好，无角度依赖现象。以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所列举的较佳的实施例，本发明的保护保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所做的等同替代与变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求为准。

采用PR650光谱分析仪，获得器件的电学特性，对比没有扩散膜的普通器件，其器件结构相同，电流密度与电压关系相近，但是亮度有明显的上升，当电压为10V时，OLED器件的亮度达到最大，此时有光学薄膜的器件亮度为14580cd/m²，而没有光学薄膜的器件亮度为10560cd/m²，亮度提升高达41％。

如图4和图5所示，位于上方的曲线为本发明优选实施例的附膜器件，位于下方曲线为对比例的无膜器件，当OLED器件外接电压为10v时，电流效率的提升值为29％；电压为10v时，功率效率提升为24％。且附膜器件在整个视角上都有明显的亮度提升，在正面效果最佳，证明有最多的光被取出，随着角度不断变大，提升也有了明显的限制。附膜器件的色坐标相对比无膜器件更加稳定，附膜器件色坐标从0度到80度变化△(x,y)＝(0.012,0.004)，无膜器件色坐标从0度到80度变化△(x,y)＝(0.02,0.004)，证明扩散膜有着亮度的色度稳定。

对比贴附扩散膜与无扩散膜的有机电致发光器件的结果显示，有扩散膜的有机电致发光器件其亮度，电流效率，功率效率均有超过24％的明显的提高，且器件色稳定性良好，附膜器件色坐标从0度到80度变化△(x,y)＝(0.02,0.004)。附膜器件无角度依赖现象，在整个视角亮度都有明显的提升。

上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明通过光学薄膜来提高OLED发光器件光取出的方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种通过光学薄膜来提高OLED发光器件光取出的方法，其特征在于：在有机电致发光器件出光玻璃基底表面上，采用UV光学胶贴附光学薄膜扩散膜，所选用的UV光学胶的折射率与OLED发光器件的出光玻璃基底的折射率相近，扩散膜孔径为6-15um，扩散膜的厚度为15um，然后将覆有光学薄膜扩散膜的有机电致发光器件放入UV固化机中，利用紫外线照射接近5min后使UV光学胶产生聚合反应从而固化，使光学薄膜扩散膜固定结合在有机电致发光器件表面，形成玻璃基底表面结合厚度薄而均匀的介质膜的复合出光结构；根据雾化度对扩散膜进行选择，采用雾度低于5％的光学薄膜，制备OLED显示器件；扩散膜使用PET为基材，采用折射率相异的介质在基层表面制作出不同的光学散光结构。

2.根据权利要求1所述通过光学薄膜来提高OLED发光器件光取出的方法，其特征在于：扩散膜孔径为10-12um。

3.根据权利要求1所述通过光学薄膜来提高OLED发光器件光取出的方法，其特征在于：在出光玻璃基底表面上利用UV光学胶贴附光学薄膜扩散膜时，所选用的UV光学胶折射率接近1.56，在出光玻璃基底和光学薄膜扩散膜之间的界面内应避免气泡的产生，将扩散膜完全贴附在出光玻璃基底表面。

4.根据权利要求1所述通过光学薄膜来提高OLED发光器件光取出的方法，其特征在于：所采用的UV固化机选用合适的波长，并接近UV光学胶的固化吸收波长，且控制光强度波动在5％范围内。

5.根据权利要求1所述通过光学薄膜来提高OLED发光器件光取出的方法，其特征在于：控制附着扩散膜的OLED器件色坐标从0度到80度变化△(x,y)＝(0.012,0.0.004)。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述通过光学薄膜来提高OLED发光器件光取出的方法，其特征在于，步骤如下：

a.采用玻璃基底作为衬底，在玻璃基底上溅射高电导率的ITO，其厚度最少为180nm，作为阳极电极层；

b.在所述步骤a中制备的阳极电极层上蒸镀MoO₃，其厚度为1-6nm，作为界面修饰层；

c.在所述步骤b中制备的界面修饰层上面依次蒸镀厚度至少为60nm的NPB层、厚度至少为60nm的Alq₃层、厚度至少为0.8nm的LiF层和厚度至少为100nm的Al层分别作为空穴传输层、发光层、电子注入层和阴极电极层；

d.在所述步骤c中制备好的底发射有机电致发光绿光器件玻璃背面，采用NOA63型UV光学胶贴附光学薄膜扩散膜，放入UV固化机，紫外线照射约5min后使胶水产生聚合反应从而固化采用NOA63型UV光学胶贴附光学薄膜扩散膜，然后将覆有光学薄膜扩散膜的有机电致发光器件放入UV固化机中，利用紫外线照射5min后使UV光学胶产生聚合反应从而固化。

7.根据权利要求6所述通过光学薄膜来提高OLED发光器件光取出的方法，其特征在于：在所述步骤b中，在阳极电极层上蒸镀MoO₃的厚度为3-5nm。

8.根据权利要求6所述通过光学薄膜来提高OLED发光器件光取出的方法，其特征在于：在所述步骤d中，所制备的附着扩散膜的OLED器件的发光区域的尺寸至少为5mm×5mm。