專利名稱：具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機發(fā)光組件，特指一種具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件。
背景技術(shù)：
有機發(fā)光組件(organic light emitting devices/polymerlight emitting devices，OLED/PLED)的出光效率低的問題，一直制約著組件的發(fā)展，主要是受到光的全反射與波導(dǎo)效應(yīng)的雙重影響，以致于內(nèi)部量子效率(internal quantum efficiency)即使高達100％，但實際出光效率仍很低。圖2是傳統(tǒng)有機發(fā)光組件的畫素的剖面示意圖。此畫素包括一基板10；一反射式陽極20，形成于基板10上；一有機發(fā)光層22，形成于反射式陽極20上；一透明陰極24，形成于有機發(fā)光層22上；一保護層900，形成于透明陰極24上。有機發(fā)光層22中發(fā)出的光線L1，會到達保護層900的側(cè)壁901，而無法順利出光。Mller等人在J.of Appl.Phys.，Vol.91，No.5，pp.3324-3327，2002中使用半球狀微透鏡數(shù)組(hemispherical mi\cro-lens arrays)來提升有機發(fā)光二極管(OLED；organic light emitting diode)的出光效率。圖1顯示Mller所設(shè)計OLED的一個畫素的剖面示意圖，標號100表示玻璃基板，200為透明陽極，220為有機發(fā)光層，240為非透明陰極，標號300為半球狀微透鏡數(shù)組。但是，其出光效率仍舊不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，為解決上述問題，提供一種出光效率高的有機發(fā)光組件，將傳統(tǒng)的有機發(fā)光組件中保護層的厚度減小，并且將至少兩層折射率漸變的光效率提升層設(shè)置于出光路徑中，利用光在不同折射率介質(zhì)中的折射特性，進而改變光的行徑路線，使得原本無法出光的部分光線變成可以出光的光線，以達到提升出光效率的目的。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)的一種具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件，包括復(fù)數(shù)個畫素，畫素至少包括一第一電極；一形成于第一電極上的有機發(fā)光層；一形成于有機發(fā)光層上的第二電極；以及一形成于第二電極上使得有機發(fā)光層所發(fā)出的光可通過光效率提升結(jié)構(gòu)的一出光面而出光的光效率提升結(jié)構(gòu)；其中光效率提升結(jié)構(gòu)包括至少兩層折射率漸變的光效率提升層，且愈遠離出光方向的光效率提升層的折射率愈大。
所述的具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件，第一電極為一反射式陽極，第二電極為一透明陰極，且光效率提升結(jié)構(gòu)形成于透明陰極上；有機發(fā)光組件還包括一基板，且反射式陽極形成于基板上；以及一形成于透明陰極和光效率提升結(jié)構(gòu)之間的保護層，其中最靠近保護層的光效率提升層的折射率最大，最遠離保護層的光效率提升層的折射率最小，且保護層的折射率大于最靠近保護層的光效率提升層的折射率。
所述的具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件，出光面的外觀輪廓為一平坦面。
所述的具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件，光效率提升結(jié)構(gòu)包括一降低光全反射層，降低光全反射層位于光效率提升結(jié)構(gòu)層的最外層，降低光全反射層具有一可使得原本會產(chǎn)生光全反射的部分光線可通過折射出光的第一出光面。
所述的具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件，第一出光面的外觀輪廓為一弧面。
所述的具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件，第一出光面的外觀輪廓為一由復(fù)數(shù)個斜率漸變且相連的斜面構(gòu)成的面。
所述的具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件，第一出光面包括一第一表面和一第二表面，第一表面的外觀輪廓為一平坦面，第二表面的外觀輪廓為一弧面，且位于第一表面的側(cè)邊。
所述的具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件，第一出光面包括一第一表面和一第二表面，第一表面的外觀輪廓為一平坦面，第二表面的外觀輪廓面為一由復(fù)數(shù)個斜率漸變且相連的斜面構(gòu)成的面，且位于第一表面的側(cè)邊。
所述的具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件，第一出光面包括一第一表面和一第二表面，第一表面的外觀輪廓為一平坦面，第二表面的外觀輪廓為一斜面，且位于第一表面的側(cè)邊。
所述的具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件，降低光全反射層還具有一底面和一側(cè)壁，第一出光面和底面藉側(cè)壁而連接。
本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明將有機發(fā)光組件中保護層的厚度減小，并且增加至少兩層折射率漸變的光效率提升層設(shè)置于出光路徑中，因此，可因為光行徑路線的改變而有效提升出光效率。


圖1為傳統(tǒng)的具有微透鏡數(shù)組結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件的畫素的剖面示意圖。
圖2為傳統(tǒng)的沒有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件的畫素的剖面示意圖。
圖3為本發(fā)明第一實施例的有機發(fā)光組件的畫素的剖面示意圖。
圖4為本發(fā)明第二實施例的有機發(fā)光組件的畫素的剖面示意圖。
圖5為本發(fā)明第三實施例的有機發(fā)光組件的畫素的剖面示意圖。
圖6為本發(fā)明第四實施例的有機發(fā)光組件的畫素的剖面示意圖。
圖7為本發(fā)明第五實施例的有機發(fā)光組件的畫素的剖面示意圖。
圖8為本發(fā)明第六實施例的有機發(fā)光組件的畫素的剖面示意圖。
圖9為本發(fā)明第七實施例的有機發(fā)光組件的畫素的剖面示意圖。
圖10為傳統(tǒng)的具有微透鏡數(shù)組結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件的畫素的剖面示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和功能。
圖3為本發(fā)明第一實施例的有機發(fā)光組件的畫素的剖面示意圖。畫素包括一基板10；一反射式陽極20，形成于基板10上；一有機發(fā)光層22，形成于反射式陽極20上；一透明陰極24，形成于有機發(fā)光層22上；一保護層26，形成于透明陰極24上；以及一光效率提升結(jié)構(gòu)S，形成于保護層26上。光效率提升結(jié)構(gòu)S包括一靠近保護層26的第一光效率提升層30和一遠離保護層26的第二光效率提升層40。折射率由大排到小的順序是保護層26，第一光效率提升層30，第二光效率提升層40。
本發(fā)明較佳的設(shè)計準則是，本發(fā)明保護層26(如圖3所示)的厚度比傳統(tǒng)的保護層900(如圖2所示)的厚度小，使得本發(fā)明保護層26和光效率提升結(jié)構(gòu)S的總厚度與傳統(tǒng)的保護層900的厚度基本相等。例如，在以下計算機仿真中，傳統(tǒng)保護層900的厚度為1000μm，本發(fā)明保護層26的厚度為700μm，第一和第二光效率提升層30和40的厚度各為150μm。這樣，圖3中的有機發(fā)光層22中所發(fā)出的光線L1(位置與傳統(tǒng)的圖2相同)，會因為光路徑的改變，經(jīng)過第一和第二光效率提升層30和40的折射，由第二光效率提升層40的一出光面41以光線L2順利出光。亦即，藉本發(fā)明的光效率提升結(jié)構(gòu)，可使原本無法出光的光線因為光在不同折射率介質(zhì)中的折射特性，進而改變光的行徑路線，使得原本無法出光的部分光線，變成可以出光以達到提升出光效率的目的。因此，本發(fā)明可提升出光效率。
如圖3所示，第二光效率提升層40的出光面41的外觀輪廓為平坦面，但并不限于此。第二光效率提升層40的出光面41的外觀輪廓亦可為非平坦面，而使得第二光效率提升層具有降低光全反射的作用。例如，圖4為本發(fā)明第二實施例的有機發(fā)光組件的畫素的剖面示意圖。畫素包括一基板10，一反射式陽極20，一有機發(fā)光層22，一透明陰極24，一保護層26，以及一第一光效率提升層30，其間的相對位置如同圖3。圖4和圖3的不同之處為第二光效率提升層40的構(gòu)造。在圖4中，第二光效率提升層40為一降低光全反射層，其具有一第一出光面41和一底面42。第一出光面41包括一第一表面411和一第二表面412。第一表面411的外觀輪廓為平坦面，第二表面412位于第一表面411的側(cè)邊，且其外觀輪廓為弧面，與底面42連接。第二表面412的外觀輪廓亦可由復(fù)數(shù)個斜率漸變且相連的小斜面構(gòu)成。
如圖4所示，有機發(fā)光層22中所發(fā)出的光線L3，到達第二光效率提升層40的第二表面412時，由于第二表面412的外觀輪廓為弧面，入射角減小，不會大于臨界角，因此光線L3不會全反射，而會經(jīng)折射以光線L4出光。也就是說，習知OLED畫素結(jié)構(gòu)在沒有第二光效率提升層40(降低全反射層)的情況下會產(chǎn)生全反射的光線，這些光線可藉本發(fā)明第二光效率提升層40的第二表面412的改進，而得以折射出光。
因此，在第4圖的有機發(fā)光組件中，有兩項因素可改進出光效率(1)將保護層26的厚度比傳統(tǒng)保護層的厚度減小，并且增加兩層折射率漸減的光效率提升層30和40，使得原本到達保護層側(cè)壁而無法出光的光線可因光行徑路線的改變而順利出光；(2)由于第二表面412的外觀輪廓為弧面，使得原本會產(chǎn)生全反射的光線不再滿足全反射條件，而能順利出光。
圖5為本發(fā)明第三實施例的有機發(fā)光組件的畫素的剖面示意圖。畫素包括一基板10，一反射式陽極20，一有機發(fā)光層22，一透明陰極24，以及一保護層26，其間的相對位置如同圖3。圖5和圖3的不同之處為第二光效率提升層40的構(gòu)造。在圖5中，第二光效率提升層40為一降低光全反射層，其具有一第一出光面41、一底面42和一側(cè)壁43。第一出光面41包括一第一表面411和一第二表面412。第一表面411的外觀輪廓為平坦面，第二表面412位于第一表面411的側(cè)邊，且其外觀輪廓為弧面。第二表面412借側(cè)壁43而與底面42連接。
與圖4類似，在圖5的有機發(fā)光組件中，有兩項因素可改進出光效率(1)將保護層26的厚度比傳統(tǒng)保護層的厚度減小，并且增加兩層折射率漸減的光效率提升層30和40，使得原本到達保護層側(cè)壁而無法出光的光線可因光行徑路線的改變而順利出光；(2)由于第二表面412為的外觀輪廓弧面，使得原本會產(chǎn)生全反射的光線不再滿足全反射條件，而能順利出光。
圖6為本發(fā)明第四實施例的有機發(fā)光組件的畫素的剖面示意圖。畫素包括一基板10，一反射式陽極20，一有機發(fā)光層22，一透明陰極24，以及一保護層26，其間的相對位置如同圖3。圖6和圖3的不同之處為第二光效率提升層的構(gòu)造。在圖6中，光效率提升結(jié)構(gòu)S包括一第一光效率提升層30和一第二光效率提升層50。第二光效率提升層50為一降低光全反射層，其具有一第一出光面51和一底面52。第一出光面51包括一第一表面511和一第二表面512。第一表面511的外觀輪廓為平坦面，第二表面512的外觀輪廓為斜面，位于第一表面511的側(cè)邊，且與底面52連接。
與圖4類似，在圖6的有機發(fā)光組件中，有兩項因素可改進出光效率(1)將保護層26的厚度比傳統(tǒng)保護層的厚度減小，并且增加兩層折射率漸減的光效率提升層30和50，使得原本到達保護層側(cè)壁而無法出光的光線可因光行徑路線的改變而順利出光；(2)由于第二表面512的外觀輪廓為斜面，使得原本會產(chǎn)生全反射的光線不再滿足全反射條件，而能順利出光。
圖7為本發(fā)明第五實施例的有機發(fā)光組件的畫素的剖面示意圖。畫素包括一基板10，一反射式陽極20，一有機發(fā)光層22，一透明陰極24，以及一保護層26，其間的相對位置如同圖3。圖7和圖3的不同之處為第二光效率提升層的構(gòu)造。在圖7中，光效率提升結(jié)構(gòu)S包括一第一光效率提升層30和一第二光效率提升層50。第二光效率提升層50為一降低光全反射層，其具有一第一出光面51、一底面52和一側(cè)壁53。第一出光面51包括一第一表面511和一第二表面512。第一表面511的外觀輪廓為平坦面，第二表面512的外觀輪廓為斜面，位于第一表面511的側(cè)邊。第二表面512借著側(cè)壁53與底面52連接。
與圖6類似，在圖7的有機發(fā)光組件中，有兩項因素可改進出光效率(1)將保護層26的厚度比傳統(tǒng)保護層的厚度減小，并且增加兩層折射率漸減的光效率提升層30和50，使得原本到達保護層側(cè)壁而無法出光的光線可因光行徑路線而順利出光；(2)由于第二表面512的外觀輪廓為斜面，使得原本會產(chǎn)生全反射的光線不再滿足全反射條件，而能順利出光。
圖8為本發(fā)明第六實施例的有機發(fā)光組件的畫素的剖面示意圖。畫素包括一基板10，一反射式陽極20，一有機發(fā)光層22，一透明陰極24，以及一保護層26，其間的相對位置如同圖3。圖8和圖3的不同之處為第二光效率提升層的構(gòu)造。在圖8中，光效率提升結(jié)構(gòu)S包括一第一光效率提升層30和一第二光效率提升層60。第二光效率提升層60為一降低光全反射層，其具有一第一出光面61和一底面62。圖8顯示的第一出光面61的外觀輪廓為弧面。
與圖4類似，在圖8的有機發(fā)光組件中，有兩項因素可改進出光效率(1)將保護層26的厚度比傳統(tǒng)保護層的厚度減小，并且增加兩層折射率漸減的光效率提升層30和60，使得原本到達保護層側(cè)壁而無法出光的光線可因光行徑路線的改變而順利出光；(2)由于第一出光面61的外觀輪廓為弧面，使得原本會產(chǎn)生全反射的光線不再滿足全反射條件，而能順利出光。第一出光面61的外觀輪廓亦可由復(fù)數(shù)個斜率漸變且相連的小斜面構(gòu)成。
圖9為本發(fā)明第七實施例的有機發(fā)光組件的畫素的剖面示意圖。畫素包括一基板10，一反射式陽極20，一有機發(fā)光層22，一透明陰極24，以及一保護層26，其間的相對位置如同圖3。圖9和圖3的不同之處為第二光效率提升層的構(gòu)造。在圖9中，光效率提升結(jié)構(gòu)S包括一第一光效率提升層30和一第二光效率提升層60。第二光效率提升層60為一降低光全反射層，具有一第一出光面61、一底面62、以及一側(cè)壁63，第一出光面61和底面62藉側(cè)壁63而連接。第一出光面61的外觀輪廓為弧面。
與圖8類似，在圖9的有機發(fā)光組件中，有兩項因素可改進出光效率(1)將保護層26的厚度比傳統(tǒng)保護層的厚度減小，并且增加兩層折射率漸減的光效率提升層30和60，使得原本到達保護層側(cè)壁而無法出光的光線可因光行徑路線的改變而順利出光；(2)由于第一出光面61的外觀輪廓為弧面，使得原本會產(chǎn)生全反射的光線不再滿足全反射條件，而能順利出光。
在本發(fā)明上述的具體實施例中，光效率提升結(jié)構(gòu)均以包括兩層光效率提升層為例，但并不限于此。本發(fā)明的光效率提升結(jié)構(gòu)可包括2至10層光效率提升層，較佳者為2至5層光效率提升層，但并不限于此。本發(fā)明的光效率提升結(jié)構(gòu)可包括更多層，但多層光效率提升層的折射率必須為漸減，亦即，最靠近保護層26的光效率提升層的折射率最大，而最遠離保護層26的光效率提升層的折射率最小。
適用于本發(fā)明的反射式陽極可為銦錫氧化物(Indium-tin-oxide；ITO)或銦鋅氧化物(Indium-zinc-oxide；IZO)的反射膜或高功函數(shù)金屬膜組成。有機發(fā)光層可由電洞傳輸層(Hole transport layer；HTL)、發(fā)光層(Emitting layer；EML)及電子傳輸層(Electron transport layer；ETL)組成。透明陰極可采鍍透明金屬薄膜的方式。保護層可用高分子聚合物(polymer)。
本發(fā)明的各層光效率提升層亦可為高分子聚合物，其制作可采用半導(dǎo)體制程的鍍膜、微影、蝕刻等技術(shù)?；蛘?，光效率提升層亦可采用熱塑性塑料，利用模具油壓成型。
以下是本發(fā)明與習知結(jié)構(gòu)的計算機仿真效果比較以上述圖2所示的習知結(jié)構(gòu)、圖3所示的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和具有微透鏡數(shù)組保護層的結(jié)構(gòu)(如圖10所示)來進行計算機仿真。設(shè)計參數(shù)如下反射式陽極20的反射率為100％，有機發(fā)光層22的厚度為0.15μm，平均折射率1.75，透明陰極24的透光率為100％，畫素寬度為2000μm。
圖2所示的習知結(jié)構(gòu)的保護層900的厚度為1000μm，折射率n＝1.4。
圖3所示的本發(fā)明的保護層26的厚度為700μm，折射率n＝1.46；第一光效率提升層30的厚度為150μm，折射率n＝1.4；第二光效率提升層40的厚度為150μm，折射率n＝1.3。
圖10所示的習知、微透鏡數(shù)組型結(jié)構(gòu)的保護層920的厚度為1000μm，折射率n＝1.4；微透鏡數(shù)組的曲率半徑為10μm。
計算機仿真結(jié)果如下表所示。結(jié)果顯示，本發(fā)明的OLED畫素構(gòu)造可提升出光效率。

綜合上述，本發(fā)明將有機發(fā)光組件中保護層的厚度減小，并且增加至少兩層折射率漸變的光效率提升層設(shè)置于出光路徑中。如此，可因為光行徑路線的改變而有效提升出光效率。
權(quán)利要求
1.一種具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件，包括復(fù)數(shù)個畫素，其特征在于畫素至少包括一第一電極；一形成于第一電極上的有機發(fā)光層；一形成于有機發(fā)光層上的第二電極；以及一形成于第二電極上使得有機發(fā)光層所發(fā)出的光可通過光效率提升結(jié)構(gòu)的一出光面而出光的光效率提升結(jié)構(gòu)；其中光效率提升結(jié)構(gòu)包括至少兩層折射率漸變的光效率提升層，且愈遠離出光方向的光效率提升層的折射率愈大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件，其特征在于第一電極為一反射式陽極，第二電極為一透明陰極，且光效率提升結(jié)構(gòu)形成于透明陰極上；有機發(fā)光組件還包括一基板，且反射式陽極形成于基板上；以及一形成于透明陰極和光效率提升結(jié)構(gòu)之間的保護層，其中最靠近保護層的光效率提升層的折射率最大，最遠離保護層的光效率提升層的折射率最小，且保護層的折射率大于最靠近保護層的光效率提升層的折射率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件，其特征在于 出光面的外觀輪廓為一平坦面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件，其特征在于光效率提升結(jié)構(gòu)包括一降低光全反射層，降低光全反射層位于光效率提升結(jié)構(gòu)層的最外層，降低光全反射層具有一可使得原本會產(chǎn)生光全反射的部分光線可通過折射出光的第一出光面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件，其特征在于第一出光面的外觀輪廓為一弧面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件，其特征在于第一出光面的外觀輪廓為一由復(fù)數(shù)個斜率漸變且相連的斜面構(gòu)成的面。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件，其特征在于第一出光面包括一第一表面和一第二表面，第一表面的外觀輪廓為一平坦面，第二表面的外觀輪廓為一弧面，且位于第一表面的側(cè)邊。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件，其特征在于第一出光面包括一第一表面和一第二表面，第一表面的外觀輪廓為一平坦面，第二表面的外觀輪廓面為一由復(fù)數(shù)個斜率漸變且相連的斜面構(gòu)成的面，且位于第一表面的側(cè)邊。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件，其特征在于第一出光面包括一第一表面和一第二表面，第一表面的外觀輪廓為一平坦面，第二表面的外觀輪廓為一斜面，且位于第一表面的側(cè)邊。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件，其特征在于降低光全反射層還具有一底面和一側(cè)壁，第一出光面和底面藉側(cè)壁而連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有光效率提升結(jié)構(gòu)的有機發(fā)光組件，包括復(fù)數(shù)個畫素，畫素包括一第一電極，一形成于第一電極上的有機發(fā)光層，一形成于有機發(fā)光層上的第二電極和一形成于第二電極上的光效率提升結(jié)構(gòu)，使得有機發(fā)光層所發(fā)出的光可通過光效率提升結(jié)構(gòu)而出光。本發(fā)明的光效率提升結(jié)構(gòu)包括至少兩層折射率漸變的光效率提升層，且愈遠離出光方向的光效率提升層的折射率愈大。藉本發(fā)明的光效率提升結(jié)構(gòu)，可提高出光效率。
文檔編號H05B33/14GK1599526SQ03156930
公開日2005年3月23日 申請日期2003年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月15日
發(fā)明者韋安琪, 楊恒隆, 謝漢萍 申請人:統(tǒng)寶光電股份有限公司