[发明专利]一种提高平板发光器件耦合出光效率的方法

说明书

技术领域

本发明属于平板发光器件领域，特别是有机电致发光器件领域，具体涉及一种提高平板发光器件耦合出光效率的方法。

背景技术

有机电致发光器件属于注入式发光二极管，也就是电能转化为光能的器件，首先电子和空穴分别从两侧电极注入到有机发光层中，然后载流子在外电场的作用下在有机层中发生迁移、复合后形成激子，激子在发光层中发生辐射复合而发光；具有自主发光、低电压驱动、视角宽、响应快、颜色丰富等优点。特别是白色有机发光器件，由于其可以作为下一代显示器件和新一代的固体照明光源而广受关注。

典型的有机电致发光器件的结构为：基底/阳极/有机发光层/阴极。由于每层材料的折射率存在较大的差异，所以在各层界面处会形成折射和反射，当光线由折射率高的材料层向折射率低的材料层入射时会产生光线的全反射现象。从而导致器件的耦合出光效率只有20％左右，大部分的光都在器件内部损耗掉了，因而极大的限制了电致发光器件外量子效率的提高，阻碍了电致发光器件的实际应用。

为了解决上述问题，在专利文献(美国专利：6984934)中公开了一种方法，即在有机电致发光器件的基底上构筑一层微透镜阵列来提高耦合出光效率。然而制作这种微透镜的过程比较复杂，需要采用传统的光刻工艺，即先制作出模板、然后在模板上制作微透镜，再转移到有机电致发光器件的基底上。为了改进微透镜的制作方法，在另一篇专利文献(中国专利：公开号CN1719955A)中提到向有机电致发光器件的基底表面喷射含有形成微透镜材料并且与基底材料表面亲和性低的液滴，然后使液滴固化形成微透镜。该方法工艺过程比较简单，但是喷射的液滴大小难以控制，导致在有机发光器件基底表面形成的微透镜大小不一，非常不规则。为了改进上述技术存在制作微透镜的工艺复杂，或微透镜的大小难以控制的缺点，在专利文献(中国专利：ZL 2006 10131629.5)提出了先制作微球，再把经过筛选的微球半压入预先旋涂在有机发光器件基底上的聚合物里的方法，形成类微透镜结构。整个工艺过程不需要光刻，相对来说比较简单，另外微球的直径可以选择，使最终形成的类微透镜大小一致，均匀整齐。但是上述方法均存在一个问题，就是制备的微透镜阵列的材料往往是聚合物材料，而且与基底是不一样的材料，所以这种微透镜阵列与基底的黏附性不是很好，制备的结构机械性能不够好。

发明内容

本发明的目的是提供一种简便的提高平板发光器件耦合出光效率的方法，针对以往制作微透镜的工艺复杂、微透镜的大小难以控制、微透镜的机械性能不好的缺点，提出在有机电致发光器件的基底表面直接刻蚀的方法，制备纳米锥阵列，减少光在基底表面的反射、增加光的透过，进而限制光线在基底和空气界面的全反射，提高光的耦合出光效率。其发光颜色不仅适用于白光，可以是可见光区中的任何一种光。

为达到本发明的目的，本发明的技术方案包括以下步骤：

(1)制备直径为纳米或微米量级的微球；

(2)在有机电致发光器件透明基底的一侧制备紧密排列的单层微球；

(3)以紧密排列的单层微球为掩膜，利用反应性离子刻蚀技术在透明基底的一侧制备纳米锥阵列的减反射和增透表面；

(4)在没有纳米锥阵列的透明基底的一侧磁控溅射功函数大而且透明的电极材料作为阳极层；

(5)在阳极层上再依次制作有机聚合物层或是小分子层，以及功函数小的电极材料作为阴极层，从而制备耦合出光效率得到改善的平板发光器件。

上述方法步骤(1)中所述的微球是无机材料微球或聚合物材料微球(例如：聚苯乙烯微球，聚甲基丙烯酸甲酯微球，二氧化硅微球等)，直径为100～5000纳米；有机发光器件包括透明基底、阳极层和阴极层以及夹在两个电极层之间的有机聚合物层或小分子层，其中有机聚合物层的材料可以选用梯形聚苯及其衍生物、聚苯撑乙烯及其衍生物、聚芴及其衍生物等，小分子层的材料可以选用八羟基喹啉铝、三苯胺及其衍生物、酚基吡啶配合物、喹吖啶酮衍生物、卟啉金属配合物等；透明基底使用玻璃、石英片或柔性塑料；阳极层的材料是功函数大而且要透明的金属、合金或电传导性化合物(如氧化铟锡、氧化锌、氧化锌铟、金、铜、银等)，阳极层的厚度为100～200nm；有机聚合物层或小分子层是空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层其中的一层或多层；阴极层的材料是功函数低的金属或合金，如金属锂、镁、钙、锶、铝或它们与铜、金、银的合金(例如，Li∶Al合金，按质量计，含0.6％的Li；Mg∶Ag合金，两者的质量比10∶1)等，阴极层的厚度为100～150nm。