本發(fā)明屬于有機(jī)光電顯示器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種線偏振出光有機(jī)發(fā)光二極管。

背景技術(shù)：

近年來，發(fā)光二極管(led)的顯示技術(shù)已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)的液晶顯示(lcd)及陰極射線管(crt)(顯示技術(shù)的主流地位。然而，隨著有機(jī)發(fā)光二極管(oled)技術(shù)的興起，led的地位亦受到了潛在威脅，這主要由于oled技術(shù)具備許多傳統(tǒng)led不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，得以脫穎而出。具體而言，oled具有自發(fā)光、視角廣(達(dá)175°以上)、反應(yīng)速度快(1μs)、發(fā)光效率高、色域?qū)捄凸ぷ麟妷旱?3～10v左右)，其面板(厚度可小于1mm)可制作大尺寸柔性或可拉伸面板以及制作流程簡單等特性。

目前，oled已經(jīng)在顯示和照明領(lǐng)域得到了廣泛商業(yè)應(yīng)用，開發(fā)oled的特殊光學(xué)功能，拓展oled的新的應(yīng)用領(lǐng)域成為oled發(fā)展的一個(gè)主要方向。眾所周知，常規(guī)oled的出射光為朗伯體自然光的面光源，如果oled具備線偏振出光的特性，則具有非常重要的實(shí)際意義。偏振出光oled可直接作為液晶的背光源，還可與柔性或可拉伸基底相兼容，實(shí)現(xiàn)新穎的柔性或可拉伸的面偏振光源，在線偏振光導(dǎo)航，目標(biāo)反隱和識別等領(lǐng)域具有巨大的意義價(jià)值。

中國發(fā)明專利(公開號cn102263183a)“一種偏振出光發(fā)光二極管”利用二維介質(zhì)金屬周期性結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)led偏振出光。此專利雖然為有源偏振器件，自身出射光為線偏振光，但僅適用于無機(jī)的led器件，不適用于有機(jī)的oled器件。而且，該結(jié)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)oled器件內(nèi)部偏振模式的轉(zhuǎn)換，也不適用于柔性或可拉伸的基底材質(zhì)。

中國發(fā)明專利(公開號cn1214453a)“二維光子晶體偏振器及制備方法”利用兩種介電材料組成二維重復(fù)周期性結(jié)構(gòu)獲得所需工作頻率的偏振器，但是該偏振器自身不發(fā)光，是無源器件。

中國發(fā)明專利(公開號cn103219476a)“一種有機(jī)電致發(fā)光二極管及其制作方法”硬納米壓印或軟納米壓印技術(shù)在傳輸層和發(fā)光層上制備準(zhǔn)周期或非周期的凹凸結(jié)構(gòu)。此專利目的是實(shí)現(xiàn)oled出光效率增強(qiáng)，出射光仍為自然光，也就是不能實(shí)現(xiàn)線偏振出光。

文獻(xiàn)“whiteorganiclight-emittingdiodewithlinearlypolarizedemission”(ieeephotonicstechnologyletters，2013，25(14)，1321-1323)報(bào)道了利用電子束刻蝕在白光oled基底制備一維金屬銀納米偏振光柵結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)線偏振出光。但此文獻(xiàn)報(bào)道的為金屬納米偏振光柵，不是介質(zhì)金屬納米偏振光柵結(jié)構(gòu)，而且該結(jié)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)oled器件內(nèi)部偏振模式的轉(zhuǎn)換。此外，該結(jié)構(gòu)制備工藝復(fù)雜，電子束刻蝕成本高，不能與柔性基底或者可拉伸基底兼容。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明提供一種線偏振出光有機(jī)發(fā)光二極管，實(shí)現(xiàn)oled器件直接線偏振出光，且器件制備工藝與低成本的軟納米壓印光刻技術(shù)相兼容。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種線偏振出光有機(jī)發(fā)光二極管，包括由上至下依次設(shè)置的基底、第一傳輸層、有機(jī)發(fā)光層、第二傳輸層和復(fù)合背電極，在所述的第一傳輸層、有機(jī)發(fā)光層、第二傳輸層和復(fù)合背電極上均分別設(shè)置納米光柵結(jié)構(gòu)，所述的納米光柵結(jié)構(gòu)為周期性陣列光柵，光柵的周期為70～180nm，占空比為0.4～0.7，槽深為20～80nm；在所述的基底的上表面設(shè)置金屬介質(zhì)納米偏振光柵結(jié)構(gòu)，光柵周期為70～180nm，占空比為0.3～0.7，槽深為100～200nm。

所述的介質(zhì)是紫外光固化膠。

所述的基底選自玻璃、聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚二甲基硅氧烷。

所述第一傳輸層是由一種或幾種材料組成的疊層結(jié)構(gòu)，所述材料選自poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate)dryre-dispersiblepellets](pedot:pss)、1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene(tmpypb)、n,n'-二苯基-n,n'-(1-萘基)-1,1'-聯(lián)苯-4,4'-二胺(npb)、4,4′,4″-tri(9-carbazoyl)triphenylamine(tcta)、氧化鋅和氧化鉬。

所述的有機(jī)發(fā)光層是兩種摻雜組合而成，其一是選自4,4'-bis(9h-carbazol-9-yl)biphenyl(cbp)、2,9-二甲基-4,7-聯(lián)苯-1,10-鄰二氮雜菲(bcp)、三(8-羥基喹啉)鋁(alq3)中的一種或幾種的摻雜，其二是選自tris(2-phenylpyridine)iridium(iii)(ir(ppy)3)、ir(mdq)2(acac)、雙(4,6-二氟苯基吡啶-n,c2)吡啶甲酰合銥(firpic)、乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶)銥(ir(ppy)2(acac))、2,3,6,7-四氫-1,1,7,7-四甲基-1h,5h,11h-10-(2-苯并噻唑基)-喹嗪并[9,9a,1gh]香豆素(c545t)中的一種或幾種的摻雜。

所述第二傳輸層是由一種或幾種材料組成的疊層結(jié)構(gòu)，所述材料選自alq3、4,7-二苯基-1,10-菲啰啉(bphen)、n,n'-二苯基-n,n'-(1-萘基)-1,1'-聯(lián)苯-4,4'-二胺(npb)、tpd、料藍(lán)15(cupc)、n,n'-二苯基-n,n'-二(3-甲基苯基)-1,1'-聯(lián)苯-4,4'-二胺(tpd)和2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基對苯醌(f44tcnq)中的一種或幾種。

所述的復(fù)合背電極是lif或moo3中的一種與金屬鋁或金屬銀組成的疊層結(jié)構(gòu)。

發(fā)明原理：oled器件中有機(jī)發(fā)光材料發(fā)射的光是沒有方向性的自然光，為了實(shí)現(xiàn)oled器件高效的線偏振出光，本發(fā)明在oled器件內(nèi)部的傳輸層、發(fā)光層及背電極設(shè)置合理的納米光柵結(jié)構(gòu)，背電極金屬和有機(jī)發(fā)光層及傳輸層在器件內(nèi)部構(gòu)成了多層納米光柵，利用此線柵對不同偏振光(te波和tm波)反射效率的不同實(shí)現(xiàn)部分te波到tm波轉(zhuǎn)化。同時(shí)，在器件出光面的基底上設(shè)置介質(zhì)金屬納米偏振光柵，通過設(shè)計(jì)介質(zhì)材質(zhì)、及介質(zhì)光柵周期、占空比、槽深及金屬鋁的厚度，使得平行于線柵的偏振光(te波)被強(qiáng)烈反射，而垂直于線柵的偏振光(tm波)獲得最強(qiáng)透射，從而實(shí)現(xiàn)高效的高偏振度出光。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種線偏振出光有機(jī)發(fā)光二極管，實(shí)現(xiàn)oled器件直接線偏振出光，且器件制備工藝與低成本的軟納米壓印光刻技術(shù)相兼容，適用于硬性、柔性和可拉伸基底材料，在線偏振光導(dǎo)航、目標(biāo)反隱和識別等領(lǐng)域具有潛在的實(shí)用價(jià)值。

附圖說明

圖1是線偏振出光oled器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實(shí)施例一的oled器件的tm和te波透射率測試曲線圖；

圖3是實(shí)施例一的oled器件消光比測試曲線圖；

圖4是實(shí)施例一的oled器件發(fā)光光譜強(qiáng)圖測試裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是實(shí)施例一的oled器件偏振出光強(qiáng)度測試曲線圖；

圖6是實(shí)施例二的oled器件的tm和te波透射率測試曲線圖；

圖7是實(shí)施例二的oled器件消光比測試曲線圖。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明提供的一種倒置結(jié)構(gòu)有機(jī)發(fā)光二極管進(jìn)行詳細(xì)描述。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

此外，應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

如圖1所示，一種線偏振出光有機(jī)發(fā)光二極管，包括基底1、第一傳輸層2、有機(jī)發(fā)光層3、第二傳輸層4、復(fù)合背電極5，在第一傳輸層2、有機(jī)發(fā)光層3、第二傳輸層4和復(fù)合背電極5上制備納米光柵結(jié)構(gòu)，納米光柵結(jié)構(gòu)為周期性陣列光柵，光柵的周期為70～180nm，占空比為0.4～0.7，槽深為20～80nm。

在基底1的上表面制備金屬介質(zhì)納米偏振光柵結(jié)構(gòu)6，介質(zhì)是紫外光固化膠，光柵周期為70～180nm，占空比為0.3～0.7，槽深為100～200nm。

實(shí)施例一

以柔性可彎折綠光oled器件(發(fā)光峰為520nm)為例進(jìn)行詳細(xì)描述，在此結(jié)構(gòu)中，基底1是柔性材料聚對苯二甲酸乙二醇酯/ito，第一傳輸層2是pedot:pss，有機(jī)發(fā)光層3是alq3:c545t，第二傳輸層4是alq3，復(fù)合背電極5是lif/al。綠光oled器件結(jié)構(gòu)是：聚對苯二甲酸乙二醇酯/ito(120nm)/pedot:pss(80nm)/npb(40nm)/alq3:c545t(20nm)/alq3(40nm)/lif(1nm)/al(100nm)。

首先根據(jù)有限元差分算法，對納米光柵和介質(zhì)金屬光柵的形貌進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。以綠光器件的達(dá)到最佳的偏振消光比和tm波透過率為判斷標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)理論計(jì)算優(yōu)化，本實(shí)施例的介質(zhì)金屬光柵的周期和占空比分別為100nm和0.54，紫外光固化膠(noa65，norlandproductsinc.)介質(zhì)光柵的槽深h1的大小為80nm，金屬鋁的厚度為25nm；納米光柵周期和占空比分別為120nm和0.45，第一傳輸層2的pedot:pss的槽深h3的大小為60nm，有機(jī)發(fā)光層3的alq3:c545t的槽深h4為50nm，復(fù)合背電極5的lif/al的槽深h5為40nm。

紫外光固化膠和pedot:pss上的納米光柵結(jié)構(gòu)可以采用軟納米壓印光刻的方法制備，具體制備工藝可以參考申請人前期公開的中國發(fā)明專利(cn103219476a)，發(fā)光層和復(fù)合背電極的納米光柵結(jié)構(gòu)由于制備oled中需要熱蒸發(fā)或者旋涂的工藝，會自動復(fù)制pedot:pss的納米光柵結(jié)構(gòu)，形成所需的h4和h5的槽深。金屬鋁層h1可以采用本領(lǐng)域公知的磁控濺射方法在紫外光固化膠光柵表面制備。

如圖2所示，該圖是實(shí)施例的oled器件在波長370nm～800nm整個(gè)發(fā)光光譜范圍內(nèi)tm和te波透射率測試曲線圖。從圖中可以看出，本實(shí)施例的tm偏振光的平均透過率達(dá)73％，在發(fā)光波峰480～540nm處的tm偏振光的透過率達(dá)到70％～72％。

如圖3所示，該圖是本實(shí)施例的oled器件消光比測試曲線圖。從圖中可以看出，本實(shí)施例的在370nm～800nm整個(gè)發(fā)光光譜范圍內(nèi)的平均消光比(er)為15.1db，在發(fā)光波峰480～540nm處的消光比為13.2db～18.6db。

如圖4和5所示，它們分別是本實(shí)施例的oled器件發(fā)光光譜強(qiáng)圖測試裝置結(jié)構(gòu)示意圖和器件偏振出光強(qiáng)度測試曲線圖。通過旋轉(zhuǎn)線性偏振片來檢測本實(shí)施例的oled發(fā)光光譜強(qiáng)度，從圖中可以看出，在0°時(shí)候，透過偏振片的光強(qiáng)最大(tm偏振波)，當(dāng)線性偏振片旋轉(zhuǎn)90°后，透射光強(qiáng)(te偏振波)幾乎為零。

實(shí)施例二

以硬性基底紅光oled器件(發(fā)光峰為520nm)為例進(jìn)行詳細(xì)描述，在此結(jié)構(gòu)中，基底1是玻璃/ito，第一傳輸層2是pedot:pss/npb/tcta的疊層結(jié)構(gòu)，有機(jī)發(fā)光層3是ir(mdq)2(acac)，第二傳輸層4是tmpypb，復(fù)合背電極5是lif/al。綠光oled器件結(jié)構(gòu)是：玻璃/ito(120nm)/pedot:pss(80nm)/npb(40nm)/tcta(15nm)/ir(mdq)2(acac)(0.1nm)/tmpypb(40nm)/lif(1nm)/al(100nm)。

首先根據(jù)有限元差分算法，對納米光柵和介質(zhì)金屬光柵的形貌進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。以綠光器件的達(dá)到最佳的偏振消光比和tm波透過率為判斷標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)理論計(jì)算優(yōu)化，本實(shí)施例的納米光柵周期和介質(zhì)金屬光柵的周期和占空比均為200nm和0.55，紫外光固化膠介質(zhì)光柵的槽深h1的大小為100nm，金屬鋁的厚度為40nm，第一傳輸層的槽深h3的大小為50nm，發(fā)光層的槽深h4為40nm，復(fù)合背電極lif/al的槽深h5為30nm。器件的制備工藝可參考實(shí)施例一中的具體敘述。

如圖6所示，該圖是實(shí)施例的oled器件在波長550nm～800nm的主要發(fā)光光譜范圍內(nèi)tm和te波透射率測試曲線圖。從圖中可以看出，本實(shí)施例的tm偏振光的平均透過率達(dá)76％，在發(fā)光波峰600～640nm處的tm偏振光的透過率達(dá)到75％～79％。

如圖7所示，該圖是本實(shí)施例的oled器件消光比測試曲線圖。從圖中可以看出，本實(shí)施例的在在波長550nm～800nm的主要發(fā)光光譜范圍的平均消光比(er)達(dá)32.5db，在發(fā)光波峰600～640nm處的消光比達(dá)到27.3db～31.4db。

需要指出的是，當(dāng)?shù)谝粋鬏攲?、有機(jī)發(fā)光層、第二傳輸層和復(fù)合背電極采用如權(quán)利要求所述的材料時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員具備基本的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，能根?jù)實(shí)施例1-2做出本發(fā)明的一種線偏振出光有機(jī)發(fā)光二極管，實(shí)現(xiàn)在tm偏振光的透過率達(dá)68％以上，偏振消光比達(dá)12db以上。