CN204271086U - 一种含光取出结构的显示屏体 - Google Patents

Abstract

本实用新型所述一种含光取出结构的显示屏体，包括基板、依次设置在所述基板上方的光取出结构和像素单元，所述像素单元包括依次堆叠设置的第一电极层、有机功能层和第二电极层所述光取出结构。所述光取出结构包括防串扰层，所述防串扰层形成连续的网格结构。所述光取出结构还包括微柱体光取出层结构使得器件的表面等离子光被提取出来。所述第一光取出结构分布在网格结构中。光取出结构是为了提高光取出效率，而网格结构设置在像素边缘起防串扰的作用，进一步避免了像素间光线串扰，从而获得具有较高的清晰度、高发光效率的显示屏体。

Description

一种含光取出结构的显示屏体

技术领域

本实用新型涉及有机电致发光领域，具体涉及一种光取出效率高且无串扰的的显示屏体。

背景技术

经过近三十年的发展，有机电致发光显示屏体(英文全称为OrganicLight Emitting Device，简称为OLED)作为下一代照明和显示技术，具有色域宽、响应快、广视角、无污染、高对比度、平面化等优点，已经在照明和显示上得到一定程度的应用。典型的显示屏体一般包括透明基板1、第一透明电极3、第二电极5、以及设置在两个电极间的有机功能层4。通常底发光OLED的阴极为平面金属，具有良好的反射效果。由于磷光材料的应用,其内量子效率几乎达到了理论的极限值100％,但其外量子效率却只有20％左右,制约外量子效率进一步提高的主要因素是器件的光取出效率。为了提高OLED屏体的光出射效率，通常会在屏体内设计光取出结构。例如内部的散射层、微光栅或者外部的散射膜，透镜膜等。上述设计均会造成屏体表面的严重漫反射，无法在显示屏上应用。

CN103700783A公开了一种用于有机发光二极管(OLED)光取出的光栅结构，在玻璃基板和透明阳极之间设置有高低折射率材料交替排列构成的栅格结构，折射率材料的横截面为封闭图形，其中与玻璃基板相对的边a平行于与玻璃基板接触的边b，且0≤a≤b(b≠0)；所述高折射率材料的折射率不小于1.8，所述低折射率材料的折射率不大于1.5。该专利申请是在玻璃基板和OLED阳极之间加入折射率高低交替的光栅结构取出波导模式的光，采用高折射率材料与基板接触减少全反射，从而提高OLED器件或屏体的效率。但该方案也是主要基于通过栅格，减少全反射方案，栅格密排。该结构栅格容易造成像素间光线串扰，因此无法在显示中应用。

通常光取出层采用散射或者光栅等光学结构，通过改变发光的方向，将器件内部的光提取出来。例如CN03147098.X中，通过加入散射颗粒提高光取出；另如KR20110035792通过改变表面形貌提高光取出；还有在Nature photonics|VOL 2|AUGUST 2008中，作者提出采用低折射栅格来提高光取出。因为上述都是从改变发光方向出发，将原本全反射的光提取出来。但发光方向的改变意味着屏体表面像素间光线串扰，导致显示不清晰。

OLED光发射过程中，其损失包括了发射电极表面等离子模式、ITO与玻璃表面全发射、玻璃与空气界面全反射等。OLED器件光损失模式包括表面等离子模式、ITO/Glass界面全反射和基板/空气表面全反射三种，具体见图10所述光损失示意图，其中a代表ITO/Glass界面全反射，b代表表面等离子模式光损失，c代表基板/空气表面全反射。上述两份专利文献在于解决ITO/Glass界面损失和基板/空气表面损失两种，对于表面等离子模式损失研究较少。

CN200410008012公开了一种有机电致发光(EL)显示器件组件包括衬底、有机EL部分、光损耗防止层和微隙层。有机EL部分包含第一电极层、有机发光层和第二电极层,这些层均被构图并堆叠在衬底的上表面上。光损耗防止层用于提高光射出效率。所述光取出层使用气体填充或者抽成真空的微隙层，其分别具有预定间距和预定高度的多个凸起构成的衍射光栅，衍射光栅的图区间距为200nm-2000nm，高度为50-5000nm，每个凸起可以是不同的形状，如圆柱体或者多棱锥体。该方案也是的光路变化图见图11，其发明目的基于减少全发射出发，需要结构密集排布。而且对折射率有特殊要求，需要采用高低交替的折射率，需要分别选择高折射率材质及低折射率材质，对选材有特殊要求。

发明内容

为此，本实用新型所要解决的是解决现有光取出方案容易造成像素间光线串扰，无法在显示像素中应用的问题。本实用新型提供一种含光取出结构的显示屏体，其中光取出层采用微柱体光取出层结构或在取出结构上设置微孔的方式使得器件的表面等离子光被提取出来，且该结构在一定程度上对像素光线串扰有所改善。同时光取出结构通过在像素边缘设置防串扰层，进一步改善像素间光线串扰，从而获得具有较高的清晰度、高发光效率的显示屏体。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种含光取出结构的显示屏体，包括在基板上形成的若干像素单元，每一所述像素单元包括依次堆叠设置的第一电极层、有机功能层和第二电极层，所述像素单元还包括设置在所述基板和第二电极层之间的光取出层，所述光取出层中设置有用以改变第二电极反射界面平整性的若干不同质界面区域，所述不同质界面区域占所述光取出层面积的0.1-30％；优选地，所述不同质界面区域占所述光取出层面积的0.1-20％，优选，0.5-10％，最优选0.5-5％。

相邻所述像素单元之间设置有防串扰层，所述防串扰层的高度大于等于所述光取出层的厚度。

所述防串扰层为黑色矩阵层或反射材料层。

所述黑色矩阵层是黑色矩阵层为黑色光阻材料层，所述反射材料层为金属反光材料层或者高反射率的无机盐类材料层。

所述光取出层为若干微柱体构成的微柱体光取出层，相邻所述微柱体之间为空白区域，所述微柱体构成所述不同质界面区域。

所述光取出层包括光取出本体材料和在光取出本体材料中设置的若干微孔，所述微孔构成所述不同质界面区域。

所述微柱体或微孔贯穿于所述光取出层，所述微柱体或微孔的中心线垂直于所述基板。

所述微柱体或微孔的横截面为规则形状和/或不规则形状。

相邻所述微柱体或微孔之间的最短距离0<d≤100μm。

所述光取出层的厚度为1-10000nm，优选10-3000nm。

所述有机发光层包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层中的一层或其组合；

所述光取出层设置在所述基板、第一电极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和第二电极层中任意相邻的两层之间。

所述显示屏体为顶发光模式、底发光模式或白光+滤光膜模式。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本实用新型提供一种含光取出结构的显示屏体，其中光取出层为采用微柱体光取出层结构或在光取出层上设置微孔的方式使得器件的表面等离子光被提取出来，同时通过在像素边缘设置防串扰层，进一步改善像素间光线串扰，从而获得具有较高的清晰度、高发光效率的显示屏体。所以外界进入屏体的光线，大部分以镜面反射形式反射出去，有效减少了光线在像素之间的串扰，进一步提高了光取出的效率。大量测试实验验证表明，采用含有该光取出层的器件，其光取出效率可以提高20％以上。

(2)所述光取出层旨在解决表面等离子模式光损失，采用微柱体结构或在光取出层上设置微孔构成不同质界面区域，所述微柱体或微孔的面积占发光面积的0.1-30％，优选为0.1-20％，再优选为0.5-10％，最优选0.5-5％。这是由于表面等离子模式光沿着反射电极表面传播，横向传输距离大，只需在较大间隔内打破反射电极平面性，就可以获得较好光取出效果。因此设置的构成不同质界面区域的微柱体或微孔的面积占比非常少，最优占比范围为0.5-5％，且单个尺寸小于人眼相应使用距离的最小分辨尺寸。光取出层的材质及折射率等均无特殊要求，不需要特殊高折射或低折射材质的材料，从而选材更加广泛。

(3)本实用新型通过设置防串扰层，具体采用黑色矩阵层或反射层，可以减少光取出单元的侧面光损失，提高像素单元的光利用率，同时可以提高有机发光显示器件的对比度，具有较高的光取出效率，具有广泛的应用。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中：

图1是本实用新型含光取出结构的显示屏体的结构示意图；

图2为本实用新型第二实施方式的结构示意图；

图3为含光取出结构的底发光OLED显示屏；

图4为含光取出结构的顶发光OLED显示屏；

图5为含光取出结构的白光加CF结构OLED显示屏；

图6为微柱体的横截面图；

图7为微柱体另一实施方式的横截面图；

图8为设置有微孔的光取出层横截面图；

图9为微柱体呈六边形排布的结构示意图；

图10为OLED光损失模式示意图；

图11为现有技术光路示意图；

图中附图标记表示为：1-基板，2-第一电极层，3-光取出层，4-有机功能层，5-第二电极，6-微柱体，7-彩色滤光片，10-防串扰层，13-微孔。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本实用新型的构思充分传达给本领域技术人员，本实用新型将仅由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层、区域或基板被称作“形成在”或“设置在”另一元件“上”时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。

如图1所示，本实用新型的一种含光取出结构的显示屏体，包括在基板1上形成的若干像素单元，每一所述像素单元包括依次堆叠设置的第一电极层2、有机功能层4和第二电极层5，所述像素单元还包括设置在所述基板和第二电极层5之间的光取出层3，所述光取出层3中设置有用以改变第二电极反射界面平整性的若干不同质界面区域，所述不同质界面区域占所述光取出层面积的0.1-30％；优选0.1-20％，进一步优选至0.5-10％，最优选0.5-5％。

相邻所述像素单元之间设置有防串扰层10，所述防串扰层10的高度大于等于所述光取出层3的厚度。如图1所示，所述防串扰层10的高度大于等于所述微柱形光取出层的厚度。第一电极层2设置在所述基板的上方，光取出层、有机功能层4和第二电极层5形成在第一电极结构上方。

所述防串扰层10为黑色矩阵层，具体为黑色光阻材料层，比如采用分散有炭黑或有机黑色颜料等材料的光刻胶，或黑色的金属如Cr等。

所述光取出层3的位置没有特别限定，可以设置在基板和第二电极之间的任意两层之间。如图1所示，所述光取出层3设置在基第一电极层2和有机功能层4之间。所述有机功能层包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子注入层和电子传输层；所述微柱体光取出层设置在上述任意两层的界面之间。所述光取出层的厚度为1-10000nm，优选10-3000nm。

如图6-图8所示，所述光取出层3为若干微柱体6构成的微柱体光取出层，相邻所述微柱体6之间为空白区域，所述微柱体6构成所述不同质界面区域。微柱体的横截面形状没有特别要求，可以为任何规则形状或不规则形状，或者规则形状和不规则形状的组合。当微柱体6为图6所示的圆柱体时，所述所柱体的半径r≤50μm，相邻所述微柱体6中心线之间的间距d≤100μm。当微柱体6横截面为图7所示的三角形时，三角形外切圆的半径的r≤50μm，相邻所述三角形的最短距离d≤100μm。所述微柱体6的横截面面积为光取出层3整体发光面积的0.1-30％，优选0.5-10％，最优选0.5-5％。所述微柱体6可以选用的材料没有特别限定，可以为任何透明和易图形化的导电材料或绝缘材料。微柱体结构面积占比非常小，则不用太多考虑材料的导电性及透光率等，可设置于基板和第二电极层之间的任何相邻两层之间。作为另一种实施方式，如图8所示，所述光取出层3包括光取出本体材料和在光取出本体材料中设置的若干微孔13，所述微孔13构成所述不同质界面区域。微孔13贯穿于所述光取出层3，其中心线垂直于所述基板1。光取出层3设置位置也可以在基板和第二电极之间的任意相邻的两层之间。在光取出层3上设置微孔结构，由于材料本身界面较大，如设置在ITO与玻璃表面，则选择透光率较高的材料；如设置在ITO与有机层界面，则选择具有一定导电性的透明材料。如位于有机材料界面，则选择有对应传输能力的材料较好。

其中微柱体为圆柱体，所述微柱体采用图7所示的六边形排布方式为优选方式。

本实用新型的含光取出结构的显示屏体在制备过程中，第一电极层1、有机功能层4和第二电极层5的制备均为本领域常规技术，在沉积微柱体光取出层时，可以通过使用掩膜板沉积微柱体。如果光取出层上设置微孔，是先沉积光取出层3，然后再通过刻蚀方式形成微孔13。

作为本实用新型的其他实施方式，微柱体光取出层可以为多层。

作为另一种实施方式，如图2所示，本实用新型的防串扰层10采用反射材料制备，所述反射材料层为金属反光材料，如Al、Mo、Cr等，或者高反射率的无机盐类材料，如硫酸钡等。所述防串扰层的高度为彩色滤光片7、第一电极层2和微柱体光取出层三者厚度之和。

图3所示为含光取出结构的底发光OLED显示屏，防串扰层10在基板上形成连续的网格结构，第一电极层2、微柱体光取出层，有机功能层和第二电极层5形成在所述网格结构中，第二电极层5为反射电极，第一电极层2为透明电极。第一电极层2和光取出层3设置在所述网格结构中，所述防串扰层10的高度等于所述像素单元的高度。

图4所示为含光取出结构的顶发光OLED显示屏，防串扰层10在基板1上形成连续的网格结构，微柱体光取出层、第二电极层5、有机功能层和第一电极层2形成在所述网格结构中，第二电极层5为反射电极，第一电极层2为透明电极。所述防串扰层10的高度等于所述像素单元的高度。

图5为含光取出结构的白光加彩色滤光片CF结构OLED显示屏，防串扰层10在基板1上形成连续的网格结构，微柱体光取出层、第二电极层5、有机功能层、第一电极层2和彩色滤光片7形成在所述网格结构中，，第二电极层5为反射电极，第一电极层2为透明电极，彩色滤光片7为红色滤光片、绿色滤光片或蓝色滤光片，所述防串扰层10的高度等于所述第一电极层2和彩色滤光片7的厚度之和。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种含光取出结构的显示屏体，包括在基板(1)上形成的若干像素单元，每一所述像素单元包括依次堆叠设置的第一电极层(2)、有机功能层(4)和第二电极层(5)，其特征在于，

所述像素单元还包括设置在所述基板和第二电极层(5)之间的光取出层(3)，所述光取出层(3)中设置有用以改变第二电极反射界面平整性的若干不同质界面区域，所述不同质界面区域占所述光取出层面积的0.1-30％；

相邻所述像素单元之间设置有防串扰层(10)，所述防串扰层(10)的高度大于等于所述光取出层(3)的厚度。

2.根据权利要求1所述含光取出结构的显示屏体，其特征在于，所述防串扰层(10)采用黑色矩阵吸光层或反射材料矩阵层。

3.根据权利要求2所述含光取出结构的显示屏体，其特征在于，所述黑色矩阵层为黑色光阻材料层，所述反射材料层为金属反光材料层或者高反射率的无机盐类材料层。

4.根据权利要求1-3任一所述含光取出结构的显示屏体，其特征在于，所述不同质界面区域占所述光取出层(3)面积的0.1-20％。

5.根据权利要求4所述含光取出结构的显示屏体，其特征在于，所述不同质界面区域的面积占所述光取出层(3)面积的0.5-10％。

6.根据权利要求5所述含光取出结构的显示屏体，其特征在于，所述不同质界面区域的面积占所述光取出层(3)面积的0.5-5％。

7.根据权利要求1所述含光取出结构的显示屏体，其特征在于，所述光取出层(3)为若干微柱体(6)构成的微柱体光取出层，相邻所述微柱体(6)之间为空白区域，所述微柱体(6)构成所述不同质界面区域。

8.根据权利要求1所述含光取出结构的显示屏体，其特征在于，所述光取出层包括光取出本体材料和在光取出本体材料中设置的若干微孔(13)，所述微孔(13)构成所述不同质界面区域。

9.根据权利要求7或8所述含光取出结构的显示屏体，其特征在于，所述有机发光层包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层中的一层或其组合；

所述光取出层(3)设置在所述基板(1)、第一电极(2)、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和第二电极层(5)中任意相邻的两层之间。

10.根据权利要求9所述含光取出结构的显示屏体，其特征在于，所述显示屏体为顶发光模式、底发光模式或白光+滤光膜模式。