CN102130308B - 一种改善有机发光器件出光效率的基板制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善有发光器件出光效率的基板制备方法，是将有机发光器件基板边缘剖面形状进行加工处理，增加一层对有机材料发光高反射的薄膜，改变原侧壁出射光的角度，使其在发光正面输出，提高器件的发光效率。本方法的整个制作工艺流程简单，并且完全避免了基板光波导效应带来的光侧向输出，有效提高了有机发光器件的光输出效率。

Description

一种改善有机发光器件出光效率的基板制备方法

技术领域

本发明涉及有机发光技术领域，具体涉及一种改善有机发光器件出光效率的基板制备方法。

背景技术

有机发光器件是利用外加电压后注入的载流子复合激发有机材料发光的器件，具有自发光、高效率、低电压、响应快、视角宽、可做在柔性基板等诸多优点，可以做成显示器件或照明器件，备受社会的关注。

典型的有机发光器件结构如图1所示，它由基板10和多层薄膜20构成。多层薄膜至少包括第一电极21、有机层22和第二电极23，薄膜厚度在纳米和微米量级，无法独立存在，必须制作在基板10上。其中第一电极21为透明导电薄膜，通常采用氧化铟锡(ITO)，有机层由小分子材料或聚合物材料构成，必须包括有机发光层材料，第二电极23通常为金属薄膜，对有机材料发出的光具有高反射性能。

对于有机发光元件，第一电极21薄膜与有机层22薄膜的折射率非常接近(折射率在1.7～1.9)，稍大于透明基板10的折射率(～1.5)，第二电极23为反射金属薄膜，因此有机层的发光能够有效的从有机层传输到透明衬底中。而空气的折射率(～1.0)远低于透明衬底。根据Snell定律，只有入射角度低于全反射角时候，光线能够从基板表面101出射，形成有效输出，如图1中光线01所示。而入射角度高于全反射角的光线不能从衬底表面101出射，只能局限于透明基板10中形成基板波导现象，从基板侧壁103输出，如图1中光线02所示，形成无效的的光发射。由上述原理可知，仅有约20％的光线能够在衬底101面出射，而80％的光线都在基板或阳极形成波导现象从基板侧壁输出，或者在器件内损耗掉。

为了提高器件的光输出效率，专利文献(美国专利6984934)中公开了一种在有机发光器件基板表面制作一层微透镜来提高耦合出光效率。但制作微透镜需要进行光刻、刻蚀、制作模板、图形转移等诸多工艺，制作过程复杂。另一种改进微透镜制作方法的专利(中国专利：公开号CN1719955A)提到向有机发光器件表面喷射含有形成微透镜材料并且与基片材料表面亲和性低的液滴，然后使液滴固化形成微透镜，该方法工艺简单，但是图形一致性较差，图案不规则。专利(中国专利：专利号ZL 200610131629.5)中采用微接触打印技术将微球半压入预先旋涂在有机发光器件基片上的聚合外力，然后在基板的另一面制作有机发光器件，该专利利用在基板表面的半球形聚合物颗粒形成微透镜的效果，这种方法制作出基板表面的聚合物透镜很容易损伤，失去提高出光的效果，且聚合物薄膜制备工艺也较为繁琐。

专利(中国专利，公开号CN 1937872A)中展示了一种提升出光效率的有机发光装置，该装置采用透明保护层覆盖有机发光元件及基板，透明保护层的外表面加工成规则或非规则的图形，增大器件出光的面积。这种方法适用于顶发光结构的有机发光器件，对于器件出光比例的提升没有明显的提高。

前述的多种方法虽然对有机发光器件的出光效率有同程度的提高，但是没有从根本上消除基板侧壁出光的现象，并且在制作过程中存在工艺过程复杂、图形一致性等问题。因此有必要研究新的装置完全消除基板侧壁出光，提高器件的光输出比例。

发明内容

本发明所要解决的问题是：如何提供一种改善有机发光器件出光效率的基板制备方法，针对有机发光器件中光输出效率较低的问题，现有技术不能完全杜绝发光侧壁输出的情况，提出了增加器件基板侧壁反射层的方法，将基板侧壁进行处理，增加反射层，形成全反射结构，避免了侧壁的出光现象，提升了有机发光显示器件或照明光源基板正面的光输出比例。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：提供一种改善有机发光器件出光效率的基板制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

①将带有透明电极的基板分割成有机发光器件设计的尺寸，并进行基板表面电极图形化处理；

②对基板周围边缘侧面进行加工处理，改变基板边缘剖面的形状使其最大化提升基板正面光输出比例；

③为降低基板侧壁对有机材料发光的吸收，对基板侧壁边缘表面进行平滑处理；

④侧壁表面平滑处理后，在基板侧壁制作一层具有高反射性能的薄膜材料，用以改变光线方向；

⑤反射薄膜制作完成后，即完成基板的加工并用于有机发光器件的制作。

按照本发明所提供的改善有机发光器件出光效率的基板制备方法，其特征在于，步骤②中，基板边缘剖面加工形状包括梯形、圆弧形、曲线形或多边形。

按照本发明所提供的改善有机发光器件出光效率的基板制备方法，其特征在于，所述基板对于有机材料发出的可见光具有高的透过率，包括玻璃材质或者柔性塑料材质。

按照本发明所提供的改善有机发光器件出光效率的基板制备方法，其特征在于，所述具有高反射性能的薄膜材料对于有机材料发出的可见光具有低的吸收率和高的反射率，材料包括铝、镁、银、镍、铬、金、铜或者它们的合金。

按照本发明所提供的改善有机发光器件出光效率的基板制备方法，其特征在于，所述具有高反射性能的薄膜材料的覆盖范围不局限于基板侧壁，向基板的上下表面稍有延伸。

本发明制备工艺简单，能够完全避免了光在基板侧壁的损失，有效提高了有机发光器件的正面光输出效率。

附图说明

图1是典型有机发光器件光输出示意图；

图2是侧壁形状未变化的器件出光示意图；

图3是器件基板边缘处理后的剖面示意图；

图4是具有出光效率提升结构基板的发光器件示意图。

其中，10：器件基板；20：有机发光器件多层薄膜；21：第一电极；22：有机层；23：第二电极；30：侧壁反射层。01、02为器件有机层发出不同角度的光；101：器件基板的正向出光面；102：器件基板的反向出光面；103：器件基板的侧壁面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

本发明提出了一种改善有机发光器件出光效率的基板制备方法，该基板制备方法的主要步骤如下：

①将带有透明电极的基板分割成有机发光器件设计的尺寸，通常供应商生产的基板尺寸大于制作的有机发光器件尺寸，并且基板上经常制作好透明导电薄膜作为器件的第一电极。对于基板尺寸已经合适不需更更改的情况，此步骤可以跳过。

②进行基板表面电极图形化处理，通常该加工流程由涂胶、前烘、曝光、显影、后烘、腐蚀、去胶等标准的光刻步骤构成，目的是实现透明导电薄膜电极的图形化。对于先基板边缘处理，然后制作电极薄膜的情况下，该步骤将移到最后。

③基板四周边缘侧面在切割后，断面103与基板上下表面(101与102)呈现垂直状态，如图2所示。如果不对侧壁剖面形状进行加工，即使增加了侧壁103的反射层薄膜30，也很难起到增强出光效率的效果。参考图2，当有机材料发出的光线与基板101面间的θ角度大于临界角后，光线无法从表面出射，形成全反射，反射到侧壁后，若没有侧壁反射层则形成侧壁的光出射，对显示或发光没有贡献。若增加反射层薄膜30后，在侧壁形成反射，又回到基板内，由于光线角度原因始终无法形成101面的光输出。因此基板侧壁103的剖面形状需要改变，才能有效提高器件的光输出。

基板侧壁剖面的形状改变可以通过物理方法或者化学方法来实现。物理方法包括研磨、切割等，化学方法采用溶液腐蚀方法较为简单。

基板边缘剖面的形状可以加工成多种形状，如图3所示，可以为梯形、圆弧形、曲线形、多边形等，我们专利中阐述的基板侧壁剖面形状并不局限于图中的几种图形。但是形状依照最大化提升正面光输出比例和简化实现工艺的来选择和优化。

④为降低基板侧壁对有机材料发光的散射，基板边缘表面需要进行平滑处理，尤其是对于侧壁研磨成形的基板。对于侧表表面已经较为平整的情况，该步骤可以忽略。

⑤侧壁面103平滑处理后，在基板侧壁制作一层具有高反射性能的薄膜材料30，用以改变光线方向。反射薄膜30的制作可以采用热蒸发的方法、直流磁控溅射、射频磁控溅射、涂覆等方法实现。反射薄膜的材料选择范围较宽，可以为铝、镁、银、镍、铬、金、铜等或者它们的合金。要求对有机材料发出的可见光具有较高的反射率。为了保护反射层金属薄膜，外面再制作一层保护层薄膜也是合适的。

⑥基板侧壁反射层完成后，即可进行有机发光器件后续有机层薄膜和第二电极的制作，完成具有效率提升基板的发光器件的制作。制作完成的器件简要结构如图4所示。有机材料发出的01光线由于入射角低于全反射角，可以正常由器件正面101出射，而原来02光线不能正常出射，但是由于侧壁反射层的存在，光线经反射后达到101面的角度发生变化，因此可以由101面输出，因此本发明中阐述的有机发光器件出光效率的基板制备方法，能够有效的提升有机发光器件的光输出效率。

上述是本发明中具有效率提升结构的基板的制备方法，该方法对于有机发光器件，尤其是有机电致发光显示器件和有机发光光源器件非常适用。该步骤可以在前述的发光器件制作前完成，也可以在发光器件完成后再进行基板的上述处理。

实施例

图4为一种器件基板侧壁剖面梯形结构提高有机发光器件的光输出示意图，以该结构为例制作了改善有机发光器件出光效率的基板。

器件基板10材料为普通玻璃，厚度约1毫米，基板表面覆盖一层氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜作为第一电极21。采用AZ3100光刻胶、SUSS MA6光刻机及热板等相关设备进行ITO电极的制作，腐蚀掉不用的电极，多处ITO电极被保留。

用研磨机将玻璃基板的四周侧壁103进行研磨，玻璃研磨时倾斜角度固定为为45°，掩膜完成后，玻璃基板形成一个侧壁断面呈现梯形的基板。将基板磨砂的四个边缘依次放入氢氟酸溶液进行粗糙表面的腐蚀。完成后进行清洗和烘烤。

用胶带或夹具将基板的101与102面进行保护，采用热蒸发方法进行铝金属的蒸镀，将玻璃基板的四个侧壁均蒸镀一层约300nm厚的金属薄膜。然后去除101及102面的保护，基板备用。

至此，一种改善有机发光器件出光效率的基板制备已经完成，该基板可以用于有机发光显示器件或有机发光光源的制作，能够有效的提升器件的光输出效率。

以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本器件的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种改善有机发光器件出光效率的基板制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

①将带有透明电极的基板分割成有机发光器件设计的尺寸，并进行基板表面电极图形化处理；

②对基板周围边缘侧面进行加工处理，改变基板边缘剖面的形状使其最大化提升基板正面光输出比例；

③为降低基板侧壁对有机材料发出光线的散射，对基板侧壁边缘表面进行平滑处理；

④侧壁表面平滑处理后，在基板侧壁制作一层具有高反射性能的薄膜材料，用以改变光线方向；

⑤反射薄膜制作完成后，即完成基板的加工并用于有机发光器件的制作；

其中，步骤②中，基板边缘剖面加工形状包括梯形、圆弧形或曲线形；所述基板包括玻璃材质或者柔性塑料材质；所述具有高反射性能的薄膜材料包括铝、镁、银、镍、铬、金、铜或者它们的合金；所述具有高反射性能的薄膜材料的覆盖范围不局限于基板侧壁，向基板的上下表面稍有延伸。

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