一种具有光学谐振腔的OLED器件及OLED面板的制作方法

一种具有光学谐振腔的oled器件及oled面板
技术领域
1.本发明涉及技术领域，特别是涉及一种具有光学谐振腔的oled器件及oled面板。


背景技术：

2.近来，有机发光二极管(organic light emitting diodes，oled)的发展已经在科研界及产业界引起了广泛的关注。与传统的led点光源相比，oled是一种面光源，它不需要其他的灯具的辅助，可应用于大面积光源照明，同时，它还具有可弯曲，环保，轻薄，低温，功耗低以及护眼等优点。换言之，oled照明的应用前景巨大，可望成为未来照明的主流。
3.目前，利用磷光材料，传统oled器件的内量子效率接近100％，外量子效率不超过30％，70-80％的光被限制在器件内部，一方面是由于金属阴极本征吸收，另一方面是由于在出光过程有机层/基板层；基板层/空气之间存在折射率差值。为了提高器件的效率，oled的器件结构中往往会引入光提取膜结构，而光提取结构通常是指在基板靠ito的一端制备光栅结构，或者在基板外部涂一层或者粘贴一层散光膜，这两种提取膜原理主要是通过散射降低界面间的全反射。
4.在现有技术中，中国专利申请cn105489632a，公开了一种oled阵列基板及其制造方法、oled显示面板和oled显示装置，其具体公开了述半反射镜层、有机材料功能层、有机膜层、第二电极和第一电极构成微腔结构，从而提高显示装置的发光效率和亮度，进而在节约成本的同时极大地提高了显示装置的开口率。但是首先，其属于顶发光的oled器件，由于顶发光器件与底发光器件的基底材质不一样，专利中涉及到的顶发光器件结构不适用于底发光器件，其次该oled器件发光层位于微腔结构100内，故而在这种结构中更适用于单色发光器件，不适用于复合光oled器件结构，进而限制了其应用范围。
5.虽然发光效率得以提高，但是整体使用寿命会有折损，影响使用寿命。故而本发明致力于提供一种底发光的照明oled发光器件，将微腔结构引入底发光器件，以期解决微腔结构开启电压大，应用范围窄，效率低的问题。
6.本专利所要解决的技术问题是：如何在不影响器件电压的条件下，在oled底发光器件引入微腔结构，提升器件效率的同时在发光器件光色上提升应用范围，提升oled器件的发光效率以及使用寿命。


技术实现要素：

7.为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了oled器件和光学谐振结构层一层半透明结构的厚度为10nm到1500nm的金属阴极层形成光学谐振腔(即形成微腔效应)，以有效地兼顾金属阴极层的导电性和透光性，能够带来其表面等离激元spp损耗，进而提高器件的使用寿命的一种具有光学谐振腔的oled器件。
8.本发明所采用的技术方案是：一种具有光学谐振腔的oled器件，包括具有阳极层、有机功能层和金属阴极层的底发光oled器件层，
9.所述oled器件还包括：
10.形成在金属阴极层上的光学谐振结构层；
11.和形成在金属阴极层一部分以及光学谐振结构层之间的光学谐振腔；
12.其中：所述光学谐振结构层包括依次形成在金属阴极层上的有机层和金属薄膜；所述有机层内靠近阳极层位置设发光层；
13.所述光学谐振腔的腔体光学长度l，为有机层的厚度乘以折射率，同时还是发光层的发光光波长λ/2的整数倍；
14.所述金属阴极层，为半透明结构，并且厚度为10nm到1500nm，以兼顾导电和透光。
15.进一步地，所述oled器件为复合光器件，而且对应光学谐振腔的特征响应波长为器件中的某一单色光波长。
16.进一步地，所述底发光oled器件层具有双发光层或三发光层结构。
17.进一步地，所述光学谐振结构层由有机层和金属薄膜层堆砌的结构。
18.进一步地，所述光学谐振结构层由金属注射成形在有机层上形成金属薄膜层。
19.进一步地，所述金属阴极层为能制成半透明层的金属单质层或由两种及两种以上的金属掺杂成膜。
20.进一步地，所述金属阴极层由mg：ag混合制成，或者由mg和ag单独制成，制得透明度保证在50％-80％之间。
21.进一步地，所述金属阴极层由mg：ag混和制成，mg：ag比例为2：8，制得的金属阴极层透明度为70％。
22.一种oled面板，包括上述的带光学谐振腔的oled器件。
23.进一步地，所述oled器件底部设基板，顶部通过薄膜封装层封装。
24.进一步地，所述oled器件，底部设基板，并且侧面设uv胶，顶部通过盖板盖合在uv胶上进行封装；
25.进一步地，同时所述uv胶的高度高于oled器件的整体高度。
26.所述oled器件的顶部设干燥剂。
27.进一步地，所述oled面板结构可以是白光器件也可以为单色发光器件，进一步的，所述白光器件可以是红绿蓝三色器件，也可以是黄蓝器件，其中，蓝光器件的发光效率比较低，优选的，所述oled器件为白光器件时，所述微腔结构的特征响应波长为蓝光。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
29.1.有效地兼顾金属阴极层的导电性和透光性，提高了oled器件以及显示面板的发光效能。
30.2.减少由于oled表面等离激元模式所带来的损耗，提高了oled器件以及显示面板的使用寿命。
31.3.减薄了整个底发光oled器件的厚度，降低了材料成本。
32.4.两级光衍射叠加，一级光衍射发生在光学谐振腔，二级光衍射发生在有机功能层的发光层，极大地提升光转换效率以及减少由于oled表面等离激元模式所带来的损耗。
33.5.所述oled面板可以为复合光器件，利用微腔效应对复合光中光电转换效率低的光进行特征响应，提升了微腔结构在oled领域的应用范围。
34.综上所述，本发明的oled器件以及面板，一方面可以减少oled器件发光过程中全反射，另一方面，通过调整光学谐振腔的腔体厚度，在面板出光面实现金属阴极层反射光与
光学谐振腔发出的光干涉波峰。而且所述oled器件具有两次光的衍射过程，一次是谐振腔内部的多级衍射，即微腔效应，另一次是从光学谐振腔体出射光与发光层出射的光的衍射，其次，除了衍射效应以外，所述oled面板结构还可以减少由于阴极金属吸收带来的spp损耗。故而其提高了oled器件以及显示面板的发光效能、使用寿命，同时降低了材料成本。
附图说明
35.图1为具有光学谐振腔的oled器件100的结构示意图；
36.图2为具有光学谐振腔的oled器件100的发光层121的光路示意图；
37.图3为进入光学谐振腔的光(k
a22
)在光学谐振腔30中发生多级衍射示意图；
38.图4为底发光oled器件层10的发光层121发生衍射的光路叠加示意图；
39.图5为oled器件为三层发光层121的实施例的结构示意图；
40.图6为oled器件为单层发光层121的光路传输示意图；
41.图7为oled器件为多层发光层121的光路传输示意图；
42.图8为oled面板上设置薄膜封装层50的实施例的结构图；
43.图9为oled面板上设置uv胶60和盖板70的实施例的结构图；
44.其中：100-oled器件，10-底发光oled器件层，11-阳极层，12-有机功能层，121-发光层；13-金属阴极层；20-光学谐振结构层，21-有机层；22-金属薄膜；30-光学谐振腔，40-基板，50-薄膜封装层，60-uv胶，70-盖板，80-干燥剂。
具体实施方式
45.为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
46.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组合或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。另外，本发明实施例的描述过程中，所有图中的“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等器件位置关系，均以图1为标准。
47.如图1所示，一种具有光学谐振腔的oled器件100，包括具有阳极层11、有机功能层12和金属阴极层13的底发光oled器件层10，
48.所述oled器件还包括：
49.形成在金属阴极层13上的光学谐振结构层20；
50.和形成在金属阴极层13一部分以及光学谐振结构层20之间的光学谐振腔30；
51.其中：所述光学谐振结构层20包括依次形成在金属阴极层13上的有机层21和金属薄膜22；所述有机层21内靠近阳极层11位置设发光层121；
52.所述光学谐振腔30的腔体光学长度l，为有机层21的厚度乘以折射率，同时还是的发光层121的发光光波长λ/2的整数倍；
53.具体地说：
[0054][0055]
其中：n为有机层21的折射率，l为有机层21的厚度，j为有机层21的层数，通常有机层的层数为1-3层。
[0056]
所述金属阴极层13，为半透明结构，并且厚度为10nm到1500nm，以兼顾导电和透光，可以兼顾金属阴极层13的导电性和透光性,结合图1和图2的光路传输图，也就是说所述光学谐振结构层20与底发光oled器件层10共用金属阴极层13,金属阴极层13一部分的功能是与有机功能层12和阳极层11形成oled发光结构，另一部分的功能是与有机层21和金属薄膜22形成光学谐振腔30，以形成微腔效应，如图3所示为进入光学谐振腔的光(k
a22
)在光学谐振腔30中发生多级衍射示意图，即对进入光学谐振腔30的光线进行多级衍射，而且经过光学谐振腔30的光线再一次是从光学谐振腔体30出射至与有机功能层12的发光层底面121出射的光进行二次衍射，如图4所示为底发光oled器件层10的发光层121发生衍射的光路叠加示意图，可以进一步增强底发光oled器件的发光效率。
[0057]
具体地图3所示，在光学谐振腔中从半透明的金属阴极层13射出，再一步在金属薄膜22的反射面发射，而且在光学谐振腔30中多次重复该过程，进而在光学谐振腔30中实现对出射光的归一化，并沿发射面的法向方向进行传播。在oled器件100中的发光层121处也会发生衍射，即k
a1
、k
a21
及k
a22
三束光；由于对光学谐振腔30腔体光学长度进行了限定，所述k
a21
及k
a22
之间的相位差正好为波长的λ/2整数倍，所以与半透明的金属阴极层13间，k
a21
及k
a22
存在衍射极大值。也就是说对oled器件100来说，发光层121的衍射强度主要由电子传输层的光学厚度来限定，也即金属阴极层13的厚度决定，故而所述金属阴极层13，为半透明结构，并且厚度为10nm到1500nm，以兼顾导电和透光。
[0058]
另外，由于光学谐振腔30包括在微腔结构中，使得oled期间的电压容易变小，减小了oled器件的启动电压。
[0059]
其次在近场激发的条件下，金属阴极层13会吸收部分oled器件发出的光反射光线，能够带来其表面等离激元spp损耗，进而提高器件的使用寿命。也就是说金属阴极层13兼具两个方面的作用，一个作用是作为oled导电阴极，实现oled器件的正常工作；另一个作用是作为谐振腔的一个反射面。
[0060]
最后，光学谐振腔30与通常所述的谐振腔结构存在明显的区别，通常所述的oled谐振腔结构中，oled发光层存在于谐振腔中，进而需要对发光层与反射层的光学距离及光学谐振腔的腔体光学长度进行限定，而本专利中所述的光学谐振结构层20中没有包含发光层，故而需要对光学谐振腔30的腔体光学长度进行限定，所述光学谐振腔30的光学腔长为1/2oled发光波长(λ)的整数倍。
[0061]
较佳的一个实施方式为，所述底发光oled器件层10为单层发光层结构，图6所示为oled器件为单层发光层121的光路传输示意图，其在发光过程中，从发光层121入射到半透明的金属阴极层13的光波矢量k
a2
，在半透明的金属阴极层13可以简化分成x、y两个方向的波什分量，其中，所述k
x
分量沿半透明阴极的表面分布，进而激发表面等离激元模式，进而形成热量散失，而根据本专利中所提到的oled器件结构中，在半透明的金属阴极层13上方存在有机层21，而kx波什分量有部分能量可以进入到光学谐振腔中，进而激发微腔效应。所
述oled器件为复合光器件，而且对应光学谐振腔30的特征响应波长为器件中的某一单色光波长,在光学谐振腔30的微腔结构中利用的光本来就是利用发光层中部分光，这部分光包括发光层50％透过半透明阴极的光，所以就不会有这种问题，使用复合光器件可以拓展微腔结构在oled领域结合点的应用场景，可以将复合光器件做成白光或者其他颜色的光。
[0062]
与图6的实施例不同的是，当oled器件为多层发光层121时，如图5和7所示，所述底发光oled器件层10具有双发光层或三发光层结构，具体的实施过程中双发光层结构或三发光层结构为黄蓝或者红绿蓝白光构成的白光oled结构，均能达到较好的防雾以及获得更好的发光率。由于光学谐振腔30的微腔结构中存在特征响应波长，所述实施例中微腔结构的特征响应波长为光电转换效率较低的波长，优选的为蓝色波峰对应的波长。同样地，射入半透明的金属阴极层13的光可以简化分成x、y两个方向的波什分量，其中，所述k
x
分量沿半透明阴极的表面分布，进而激发表面等离激元模式，进而形成热量散失，而根据本专利中所提到的oled器件结构中，在半透明的金属阴极层13上方存在有机层21，而k
x
波什分量有部分能量可以进入到光学谐振腔中，进而激发微腔效应。上述oled器件以及面板，除了可以归一化ka2的出光方向，所述面板中的光学谐振腔结构还可以减少由于oled表面等离激元模式所带来的损耗。
[0063]
oled器件的另一个较佳的实施方式为，所述光学谐振结构层20由有机层21和金属薄膜层22堆砌的结构，从而在z轴方向上形成折射率呈现出周期性的变化，而这种多层折射率周期性变化的结构，可以在z轴方向整体的光学谐振腔结构形成负折射率的光学效果。
[0064]
oled器件的所述光学谐振结构层20由金属注射成形在有机层21上形成金属薄膜层22，也可以在z轴方向上形成折射率呈现出周期性的变化，而这种多层折射率周期性变化的结构，可以在z轴方向整体的光学谐振腔结构形成负折射率的光学效果。
[0065]
oled器件的所述金属阴极层13为能制成半透明层的金属单质层或由两种及两种以上的金属掺杂成膜层，如半透明金属层透明金属层。
[0066]
更优的实施是，oled器件的所述金属阴极层13由mg：ag混合制成，或者由mg和ag单独制成，制得透明度保证在50％-80％之间，从而可以保证金属阴极层13能够具有较好的反射效果的同时能够保证其具有极高的衍射效果，保证其具有较好的微腔效应。
[0067]
oled器件的所述金属阴极层13由mg：ag混和制成，mg：ag比例为2：8，制得的金属阴极层13透明度为70％。
[0068]
一种oled面板，包上述的带光学谐振腔的oled器件，可以取得一样的有益效果，使得发光装置能够得到更好的销量以及应用。
[0069]
如图8所示的oled面板实施例，所述oled器件底部设基板40，顶部通过薄膜封装层50封装。
[0070]
如图9所示的oled面板实施例，所述oled器件，底部设基板40，并且侧面设uv胶60，顶部通过盖板70盖合在uv胶60上进行封装；
[0071]
同时所述uv胶60的高度高于oled器件的整体高度，使得oled器件发出的光线能够有效地聚拢在发光面上，提高整个oled面板的发光效率。该oled面板在制作时，还可以在oled器件层顶部设置干燥剂80，用于保持oled面板的整体干燥程度，避免一定的潮湿度，提高其使用寿命。
[0072]
本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人
员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。