具有光效率提升结构的有机发光组件.pdf

本发明涉及一种具有光效率提升结构的有机发光组件，包括复数个画素，画素包括一第一电极，一形成于第一电极上的有机发光层，一形成于有机发光层上的第二电极和一形成于第二电极上的光效率提升结构，使得有机发光层所发出的光可通过光效率提升结构而出光。本发明的光效率提升结构包括至少两层折射率渐变的光效率提升层，且愈远离出光方向的光效率提升层的折射率愈大。藉本发明的光效率提升结构，可提高出光效率。

1、  一种具有光效率提升结构的有机发光组件，包括复数个画素，其特征在于：画素至少包括：一第一电极；一形成于第一电极上的有机发光层；一形成于有机发光层上的第二电极；以及一形成于第二电极上使得有机发光层所发出的光可通过光效率提升结构的一出光面而出光的光效率提升结构；其中光效率提升结构包括至少两层折射率渐变的光效率提升层，且愈远离出光方向的光效率提升层的折射率愈大。

2、  根据权利要求1所述的具有光效率提升结构的有机发光组件，其特征在于：第一电极为一反射式阳极，第二电极为一透明阴极，且光效率提升结构形成于透明阴极上；有机发光组件还包括：一基板，且反射式阳极形成于基板上；以及一形成于透明阴极和光效率提升结构之间的保护层，其中最靠近保护层的光效率提升层的折射率最大，最远离保护层的光效率提升层的折射率最小，且保护层的折射率大于最靠近保护层的光效率提升层的折射率。

3、  根据权利要求1所述的具有光效率提升结构的有机发光组件，其特征在于：  出光面的外观轮廓为一平坦面。

4、  根据权利要求1所述的具有光效率提升结构的有机发光组件，其特征在于：光效率提升结构包括一降低光全反射层，降低光全反射层位于光效率提升结构层的最外层，降低光全反射层具有一可使得原本会产生光全反射的部分光线可通过折射出光的第一出光面。

5、  根据权利要求4所述的具有光效率提升结构的有机发光组件，其特征在于：第一出光面的外观轮廓为一弧面。

6、  根据权利要求4所述的具有光效率提升结构的有机发光组件，其特征在于：第一出光面的外观轮廓为一由复数个斜率渐变且相连的斜面构成的面。

7、  根据权利要求4所述的具有光效率提升结构的有机发光组件，其特征在于：第一出光面包括一第一表面和一第二表面，第一表面的外观轮廓为一平坦面，第二表面的外观轮廓为一弧面，且位于第一表面的侧边。

8、  根据权利要求4所述的具有光效率提升结构的有机发光组件，其特征在于：第一出光面包括一第一表面和一第二表面，第一表面的外观轮廓为一平坦面，第二表面的外观轮廓面为一由复数个斜率渐变且相连的斜面构成的面，且位于第一表面的侧边。

9、  根据权利要求4所述的具有光效率提升结构的有机发光组件，其特征在于：第一出光面包括一第一表面和一第二表面，第一表面的外观轮廓为一平坦面，第二表面的外观轮廓为一斜面，且位于第一表面的侧边。

10、  根据权利要求4所述的具有光效率提升结构的有机发光组件，其特征在于：降低光全反射层还具有一底面和一侧壁，第一出光面和底面藉侧壁而连接。

具有光效率提升结构的有机发光组件
技术领域
本发明涉及一种有机发光组件，特指一种具有光效率提升结构的有机发光组件。
背景技术
有机发光组件(organic light emitting devices/polymerlight emitting devices，OLED/PLED)的出光效率低的问题，一直制约着组件的发展，主要是受到光的全反射与波导效应的双重影响，以致于内部量子效率(internal quantum efficiency)即使高达100％，但实际出光效率仍很低。图2是传统有机发光组件的画素的剖面示意图。此画素包括：一基板10；一反射式阳极20，形成于基板10上；一有机发光层22，形成于反射式阳极20上；一透明阴极24，形成于有机发光层22上；一保护层900，形成于透明阴极24上。有机发光层22中发出的光线L₁，会到达保护层900的侧壁901，而无法顺利出光。Mller等人在J.of Appl.Phys.，Vol.91，No.5，pp.3324-3327，2002中使用半球状微透镜数组(hemispherical mi\cro-lens arrays)来提升有机发光二极管(OLED；organic light emitting diode)的出光效率。图1显示Mller所设计OLED的一个画素的剖面示意图，标号100表示玻璃基板，200为透明阳极，220为有机发光层，240为非透明阴极，标号300为半球状微透镜数组。但是，其出光效率仍旧不高。
发明内容
本发明的目的在于，为解决上述问题，提供一种出光效率高的有机发光组件，将传统的有机发光组件中保护层的厚度减小，并且将至少两层折射率渐变的光效率提升层设置于出光路径中，利用光在不同折射率介质中的折射特性，进而改变光的行径路线，使得原本无法出光的部分光线变成可以出光的光线，以达到提升出光效率的目的。
本发明的目的是通过以下技术手段实现的：一种具有光效率提升结构的有机发光组件，包括复数个画素，画素至少包括：一第一电极；一形成于第一电极上的有机发光层；一形成于有机发光层上的第二电极；以及一形成于第二电极上使得有机发光层所发出的光可通过光效率提升结构的一出光面而出光的光效率提升结构；其中光效率提升结构包括至少两层折射率渐变的光效率提升层，且愈远离出光方向的光效率提升层的折射率愈大。
所述的具有光效率提升结构的有机发光组件，第一电极为一反射式阳极，第二电极为一透明阴极，且光效率提升结构形成于透明阴极上；有机发光组件还包括：一基板，且反射式阳极形成于基板上；以及一形成于透明阴极和光效率提升结构之间的保护层，其中最靠近保护层的光效率提升层的折射率最大，最远离保护层的光效率提升层的折射率最小，且保护层的折射率大于最靠近保护层的光效率提升层的折射率。
所述的具有光效率提升结构的有机发光组件，出光面的外观轮廓为一平坦面。
所述的具有光效率提升结构的有机发光组件，光效率提升结构包括一降低光全反射层，降低光全反射层位于光效率提升结构层的最外层，降低光全反射层具有一可使得原本会产生光全反射的部分光线可通过折射出光的第一出光面。
所述的具有光效率提升结构的有机发光组件，第一出光面的外观轮廓为一弧面。
所述的具有光效率提升结构的有机发光组件，第一出光面的外观轮廓为一由复数个斜率渐变且相连的斜面构成的面。
所述的具有光效率提升结构的有机发光组件，第一出光面包括一第一表面和一第二表面，第一表面的外观轮廓为一平坦面，第二表面的外观轮廓为一弧面，且位于第一表面的侧边。
所述的具有光效率提升结构的有机发光组件，第一出光面包括一第一表面和一第二表面，第一表面的外观轮廓为一平坦面，第二表面的外观轮廓面为一由复数个斜率渐变且相连的斜面构成的面，且位于第一表面地侧边。
所述的具有光效率提升结构的有机发光组件，第一出光面包括一第一表面和一第二表面，第一表面的外观轮廓为一平坦面，第二表面的外观轮廓为一斜面，且位于第一表面的侧边。
所述的具有光效率提升结构的有机发光组件，降低光全反射层还具有一底面和一侧壁，第一出光面和底面藉侧壁而连接。
本发明的优点在于：本发明将有机发光组件中保护层的厚度减小，并且增加至少两层折射率渐变的光效率提升层设置于出光路径中，因此，可因为光行径路线的改变而有效提升出光效率。
图1为传统的具有微透镜数组结构的有机发光组件的画素的剖面示意图。
图2为传统的没有光效率提升结构的有机发光组件的画素的剖面示意图。
图3为本发明第一实施例的有机发光组件的画素的剖面示意图。
图4为本发明第二实施例的有机发光组件的画素的剖面示意图。
图5为本发明第三实施例的有机发光组件的画素的剖面示意图。
图6为本发明第四实施例的有机发光组件的画素的剖面示意图。
图7为本发明第五实施例的有机发光组件的画素的剖面示意图。
图8为本发明第六实施例的有机发光组件的画素的剖面示意图。
图9为本发明第七实施例的有机发光组件的画素的剖面示意图。
图10为传统的具有微透镜数组结构的有机发光组件的画素的剖面示意图。
下面结合附图详细说明本发明的结构和功能。
图3为本发明第一实施例的有机发光组件的画素的剖面示意图。画素包括：一基板10；一反射式阳极20，形成于基板10上；一有机发光层22，形成于反射式阳极20上；一透明阴极24，形成于有机发光层22上；一保护层26，形成于透明阴极24上；以及一光效率提升结构S，形成于保护层26上。光效率提升结构S包括一靠近保护层26的第一光效率提升层30和一远离保护层26的第二光效率提升层40。折射率由大排到小的顺序是：保护层26，第一光效率提升层30，第二光效率提升层40。
本发明较佳的设计准则是，本发明保护层26(如图3所示)的厚度比传统的保护层900(如图2所示)的厚度小，使得本发明保护层26和光效率提升结构S的总厚度与传统的保护层900的厚度基本相等。例如，在以下计算机仿真中，传统保护层900的厚度为1000μm，本发明保护层26的厚度为700μm，第一和第二光效率提升层30和40的厚度各为150μm。这样，图3中的有机发光层22中所发出的光线L₁(位置与传统的图2相同)，会因为光路径的改变，经过第一和第二光效率提升层30和40的折射，由第二光效率提升层40的一出光面41以光线L₂顺利出光。亦即，藉本发明的光效率提升结构，可使原本无法出光的光线因为光在不同折射率介质中的折射特性，进而改变光的行径路线，使得原本无法出光的部分光线，变成可以出光以达到提升出光效率的目的。因此，本发明可提升出光效率。
如图3所示，第二光效率提升层40的出光面41的外观轮廓为平坦面，但并不限于此。第二光效率提升层40的出光面41的外观轮廓亦可为非平坦面，而使得第二光效率提升层具有降低光全反射的作用。例如，图4为本发明第二实施例的有机发光组件的画素的剖面示意图。画素包括：一基板10，一反射式阳极20，一有机发光层22，一透明阴极24，一保护层26，以及一第一光效率提升层30，其间的相对位置如同图3。图4和图3的不同之处为第二光效率提升层40的构造。在图4中，第二光效率提升层40为一降低光全反射层，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的外观轮廓为平坦面，第二表面412位于第一表面411的侧边，且其外观轮廓为弧面，与底面42连接。第二表面412的外观轮廓亦可由复数个斜率渐变且相连的小斜面构成。
如图4所示，有机发光层22中所发出的光线L₃，到达第二光效率提升层40的第二表面412时，由于第二表面412的外观轮廓为弧面，入射角减小，不会大于临界角，因此光线L₃不会全反射，而会经折射以光线L₄出光。也就是说，习知OLED画素结构在没有第二光效率提升层40(降低全反射层)的情况下会产生全反射的光线，这些光线可藉本发明第二光效率提升层40的第二表面412的改进，而得以折射出光。
因此，在第4图的有机发光组件中，有两项因素可改进出光效率：(1)将保护层26的厚度比传统保护层的厚度减小，并且增加两层折射率渐减的光效率提升层30和40，使得原本到达保护层侧壁而无法出光的光线可因光行径路线的改变而顺利出光；(2)由于第二表面412的外观轮廓为弧面，使得原本会产生全反射的光线不再满足全反射条件，而能顺利出光。
图5为本发明第三实施例的有机发光组件的画素的剖面示意图。画素包括：一基板10，一反射式阳极20，一有机发光层22，一透明阴极24，以及一保护层26，其间的相对位置如同图3。图5和图3的不同之处为第二光效率提升层40的构造。在图5中，第二光效率提升层40为一降低光全反射层，其具有一第一出光面41、一底面42和一侧壁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的外观轮廓为平坦面，第二表面412位于第一表面411的侧边，且其外观轮廓为弧面。第二表面412借侧壁43而与底面42连接。
与图4类似，在图5的有机发光组件中，有两项因素可改进出光效率：(1)将保护层26的厚度比传统保护层的厚度减小，并且增加两层折射率渐减的光效率提升层30和40，使得原本到达保护层侧壁而无法出光的光线可因光行径路线的改变而顺利出光；(2)由于第二表面412为的外观轮廓弧面，使得原本会产生全反射的光线不再满足全反射条件，而能顺利出光。
图6为本发明第四实施例的有机发光组件的画素的剖面示意图。画素包括：一基板10，一反射式阳极20，一有机发光层22，一透明阴极24，以及一保护层26，其间的相对位置如同图3。图6和图3的不同之处为第二光效率提升层的构造。在图6中，光效率提升结构S包括一第一光效率提升层30和一第二光效率提升层50。第二光效率提升层50为一降低光全反射层，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的外观轮廓为平坦面，第二表面512的外观轮廓为斜面，位于第一表面511的侧边，且与底面52连接。
与图4类似，在图6的有机发光组件中，有两项因素可改进出光效率：(1)将保护层26的厚度比传统保护层的厚度减小，并且增加两层折射率渐减的光效率提升层30和50，使得原本到达保护层侧壁而无法出光的光线可因光行径路线的改变而顺利出光；(2)由于第二表面512的外观轮廓为斜面，使得原本会产生全反射的光线不再满足全反射条件，而能顺利出光。
图7为本发明第五实施例的有机发光组件的画素的剖面示意图。画素包括：一基板10，一反射式阳极20，一有机发光层22，一透明阴极24，以及一保护层26，其间的相对位置如同图3。图7和图3的不同之处为第二光效率提升层的构造。在图7中，光效率提升结构S包括一第一光效率提升层30和一第二光效率提升层50。第二光效率提升层50为一降低光全反射层，其具有一第一出光面51、一底面52和一侧壁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的外观轮廓为平坦面，第二表面512的外观轮廓为斜面，位于第一表面511的侧边。第二表面512借着侧壁53与底面52连接。
与图6类似，在图7的有机发光组件中，有两项因素可改进出光效率：(1)将保护层26的厚度比传统保护层的厚度减小，并且增加两层折射率渐减的光效率提升层30和50，使得原本到达保护层侧壁而无法出光的光线可因光行径路线而顺利出光；(2)由于第二表面512的外观轮廓为斜面，使得原本会产生全反射的光线不再满足全反射条件，而能顺利出光。
图8为本发明第六实施例的有机发光组件的画素的剖面示意图。画素包括：一基板10，一反射式阳极20，一有机发光层22，一透明阴极24，以及一保护层26，其间的相对位置如同图3。图8和图3的不同之处为第二光效率提升层的构造。在图8中，光效率提升结构S包括一第一光效率提升层30和一第二光效率提升层60。第二光效率提升层60为一降低光全反射层，其具有一第一出光面61和一底面62。图8显示的第一出光面61的外观轮廓为弧面。
与图4类似，在图8的有机发光组件中，有两项因素可改进出光效率：(1)将保护层26的厚度比传统保护层的厚度减小，并且增加两层折射率渐减的光效率提升层30和60，使得原本到达保护层侧壁而无法出光的光线可因光行径路线的改变而顺利出光；(2)由于第一出光面61的外观轮廓为弧面，使得原本会产生全反射的光线不再满足全反射条件，而能顺利出光。第一出光面61的外观轮廓亦可由复数个斜率渐变且相连的小斜面构成。
图9为本发明第七实施例的有机发光组件的画素的剖面示意图。画素包括：一基板10，一反射式阳极20，一有机发光层22，一透明阴极24，以及一保护层26，其间的相对位置如同图3。图9和图3的不同之处为第二光效率提升层的构造。在图9中，光效率提升结构S包括一第一光效率提升层30和一第二光效率提升层60。第二光效率提升层60为一降低光全反射层，具有一第一出光面61、一底面62、以及一侧壁63，第一出光面61和底面62藉侧壁63而连接。第一出光面61的外观轮廓为弧面。
与图8类似，在图9的有机发光组件中，有两项因素可改进出光效率：(1)将保护层26的厚度比传统保护层的厚度减小，并且增加两层折射率渐减的光效率提升层30和60，使得原本到达保护层侧壁而无法出光的光线可因光行径路线的改变而顺利出光；(2)由于第一出光面61的外观轮廓为弧面，使得原本会产生全反射的光线不再满足全反射条件，而能顺利出光。
在本发明上述的具体实施例中，光效率提升结构均以包括两层光效率提升层为例，但并不限于此。本发明的光效率提升结构可包括2至10层光效率提升层，较佳者为2至5层光效率提升层，但并不限于此。本发明的光效率提升结构可包括更多层，但多层光效率提升层的折射率必须为渐减，亦即，最靠近保护层26的光效率提升层的折射率最大，而最远离保护层26的光效率提升层的折射率最小。
适用于本发明的反射式阳极可为铟锡氧化物(Indium-tin-oxide；ITO)或铟锌氧化物(Indium-zinc-oxide；IZO)的反射膜或高功函数金属膜组成。有机发光层可由电洞传输层(Hole transport layer；HTL)、发光层(Emitting layer；EML)及电子传输层(Electron transport layer；ETL)组成。透明阴极可采镀透明金属薄膜的方式。保护层可用高分子聚合物(polymer)。
本发明的各层光效率提升层亦可为高分子聚合物，其制作可采用半导体制程的镀膜、微影、蚀刻等技术。或者，光效率提升层亦可采用热塑性塑料，利用模具油压成型。
以下是本发明与习知结构的计算机仿真效果比较：
以上述图2所示的习知结构、图3所示的本发明的结构和具有微透镜数组保护层的结构(如图10所示)来进行计算机仿真。设计参数如下：反射式阳极20的反射率为100％，有机发光层22的厚度为0.15μm，平均折射率1.75，透明阴极24的透光率为100％，画素宽度为2000μm。
图2所示的习知结构的保护层900的厚度为1000μm，折射率n＝1.4。
图3所示的本发明的保护层26的厚度为700μm，折射率n＝1.46；第一光效率提升层30的厚度为150μm，折射率n＝1.4；第二光效率提升层40的厚度为150μm，折射率n＝1.3。
图10所示的习知、微透镜数组型结构的保护层920的厚度为1000μm，折射率n＝1.4；微透镜数组的曲率半径为10μm。
计算机仿真结果如下表所示。结果显示，本发明的OLED画素构造可提升出光效率。