CN103943653A - 用于oled装置的全色像素布置、制作所述布置的方法以及包括所述布置的oled装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于OLED装置的全色像素布置、制作所述布置的方法以及包括所述布置的OLED装置。本发明提供允许得到全色装置同时使用发射不多于两种色彩和／或有限数目的色彩更改层的发射装置的像素组件的布置。本文揭示的装置还可使用与常规并排布置相比简化的制造技术来实现，因为可需要较少的掩蔽步骤。

Description

用于OLED装置的全色像素布置、制作所述布置的方法以及包括所述布置的OLED装置
所主张的本发明是由达成联合大学公司研究协议的以下各方中的一者或一者以上，以以下各方中的一者或一者以上的名义和／或结合以下各方中的一者或一者以上而作出：密歇根大学董事会、普林斯顿大学、南加州大学以及环宇显示器公司(Universal DisplayCorporation)。所述协议在作出所主张的本发明的日期当天和之前就生效，且所主张的本发明是因在所述协议的范围内进行的活动而作出。
技术领域
本发明涉及例如OLED装置等发光装置，且更特定来说涉及包含具有子像素的全色像素布置的装置，所述子像素发射不多于两种色彩和／或并入不多于两个滤色器。
背景技术
出于若干原因，利用有机材料的光学电子装置变得越来越受欢迎。用以制作此些装置的材料中的许多材料相对便宜，因此有机光学电子装置具有获得相对于无机装置的成本优势的潜力。另外，有机材料的固有性质(例如其柔性)可使其非常适合特定应用，例如在柔性衬底上的制造。有机光学电子装置的实例包含有机发光装置(OLED)、有机光电晶体管、有机光伏电池和有机光电检测器。对于OLED，有机材料可具有相对于常规材料的性能优点。举例来说，有机发射层发射光的波长通常可容易地用适当的掺杂剂来调整。
OLED利用有机薄膜，其在电压施加于装置上时发射光。OLED正变为用于例如平板显示器、照明和背光等应用中的越来越引人注目的技术。第5,844,363号、第6,303,238号和第5,707,745号美国专利中描述若干OLED材料和配置，所述专利以全文引用的方式并入本文中。
磷光性发光分子的一个应用是全色显示器。用于此类显示器的行业标准需要适于发射特定色彩(称为“饱和”色彩)的像素。明确地说，这些标准需要饱和的红色、绿色和蓝色像素。可使用此项技术中众所周知的CIE坐标来测量色彩。
绿色发光分子的一个实例为三(2-苯基吡啶)铱、表示为Ir(ppy)3，其具有以下结构：
在此图以及本文后面的图中，将从氮到金属(此处，Ir)的配价键描绘为直线。
如本文所使用，术语“有机”包含聚合材料以及小分子有机材料，其可用以制造有机光学电子装置。“小分子”指代不是聚合物的任何有机材料，且“小分子”可实际上相当大。在一些情况下，小分子可包含重复单元。举例来说，使用长链烷基作为取代基不会将分子从“小分子”类别中去除。小分子还可并入到聚合物中，例如作为聚合物主链上的侧基或作为主链的一部分。小分子还可充当树枝状聚合物的核心半族，树枝状聚合物由建立在核心半族上的一系列化学壳层组成。树枝状聚合物的核心半族可为荧光或磷光小分子发射体。树枝状聚合物可为“小分子”，且据信当前在OLED领域中使用的所有树枝状聚合物均为小分子。
如本文所使用，“顶部”意谓离衬底最远，而“底部”意谓离衬底最近。在将第一层描述为“安置”在第二层“上”的情况下，第一层被安置为距衬底较远。第一与第二层之间可存在其它层，除非指定第一层“与”第二层“接触”。举例来说，即使阴极和阳极之间存在各种有机层，仍可将阴极描述为“安置在”阳极“上”。如本文所使用，当一个层或区的至少一部分安置于另一层或区的至少一部分上时，可将两个层或区描述为安置于“堆叠”中。
如本文所使用，“溶液可处理”意谓能够以溶液或悬浮液的形式在液体媒介中溶解、分散或输送和／或从液体媒介沉积。
当据信配位体直接促成发光材料的光敏性质时，配位体可称为“光敏性的”。当据信配位体并不促成发光材料的光敏性质时，配位体可称为“辅助性的”，但辅助性的配位体可更改光敏配位体的性质。
如本文所使用，且如所属领域的技术人员一般将理解，如果第一能级较接近真空能级，那么第一“最高占用分子轨道”(HOMO)或“最低未占用分子轨道”(LUMO)能级“大于”或“高于”第二HOMO或LUMO能级。由于将电离电位(IP)测量为相对于真空能级的负能量，因此较高HOMO能级对应于具有较小绝对值的IP(负得较少的IP)。类似地，较高LUMO能级对应于具有较小绝对值的电子亲和性(EA)(负得较少的EA)。在常规能级图上，真空能级在顶部，材料的LUMO能级高于同一材料的HOMO能级。“较高”HOMO或LUMO能级表现为比“较低”HOMO或LUMO能级靠近此图的顶部。
如本文所使用，且如所属领域的技术人员一般将理解，如果第一功函数具有较高绝对值，那么第一功函数“大于”或“高于”第二功函数。因为通常将功函数测量为相对于真空能级的负数，因此这意谓“较高”功函数负得较多。在常规能级图上，真空能级在顶部，将“较高”功函数说明为在向下方向上距真空能级较远。因此，HOMO和LUMO能级的定义遵循与功函数不同的惯例。
可参考所发射的光的色彩来描述层、材料、区和装置。大体上，如本文使用，描述为产生特定色彩的光的发射区可包含以堆叠安置于彼此之上的一个或一个以上发射层。
如本文使用，“红色”层、材料或装置指代在大约580到700nm的范围内发射光的层、材料或装置，“绿色”层、材料或装置指代带有具有在大约500到600nm的范围内的峰值波长的发射光谱的层、材料或装置，“蓝色”层、材料或装置指代带有具有在大约400到500nm的范围内的峰值波长的发射光谱的层、材料或装置。在一些布置中，单独的区、层、材料或装置可提供单独的“深蓝”和“淡蓝”光。如本文使用，在提供单独的“淡蓝”和“深蓝”的布置中，“深蓝”分量指代具有比“淡蓝”分量的峰值发射波长小至少大约4nm的峰值发射波长的分量。通常，“淡蓝”分量具有在大约465到500nm的范围内的峰值发射波长，且“深蓝”分量具有在大约400到470nm的范围内的峰值发射波长，但这些范围可针对一些配置而变化。类似地，色彩更改层指代将另一色彩的光转换或修改为具有针对所述色彩指定的波长的光的层。举例来说，“红色”滤色器指代得到具有在大约580到700nm的范围内的波长的光的过滤器。大体上存在两类色彩更改层：通过移除不希望的波长的光来修改光谱的滤色器，以及将较高能量的光子转换为较低能量的色彩改变层。
可在以全文引用的方式并入本文中的第7,279,704号美国专利中找到关于OLED以及上文所述的定义的更多细节。
发明内容
提供用于发光装置的像素布置，其包含发射不多于两种色彩和／或不多于两个色彩更改层的子像素。全色像素布置内的多个子像素可初始发射相同色彩光，其随后通过各种滤色器技术转换为一种或一种以上其它色彩。
根据实施例，一种用于OLED装置的全色像素布置包含多个子像素，其各自包含发射区。所述布置可包含发射不多于两种色彩的光的发射区，且可包含不多于两个色彩更改层。每一色彩更改层可与同子像素相关联的发射区成堆叠安置。子像素和／或对应发射区可具有不同的物理大小，且每一发射区可包含一个或一个以上发射装置、层或材料。
在实施例中，用于OLED装置的全色像素可包含多个子像素，包含：第一子像素，其具有经配置以发射蓝光的发射区；以及第二子像素，其具有经配置以发射黄光的发射区。所述像素布置可包含不多于两种色彩的发射区，和／或不多于两个色彩更改层。
根据实施例，一种用于OLED装置的全色像素布置可包含第一、第二和第三子像素。第一区可经配置以发射第一色彩，且第二和第三区各自经配置以发射第二色彩。色彩更改层可与所述第二和／或第三发射区成堆叠安置。所述布置还可包含第四子像素，其具有经配置以发射所述第二色彩的发射区。第三色彩更改层也可与第四发射区成堆叠安置，其可提供不同于与第二和／或第三发射区成堆叠安置的那些色彩更改层的色彩。
在实施例中，一种全色OLED像素布置可通过以下方式制作：在衬底上通过掩模沉积第一发射材料；以及在所述衬底上通过掩模沉积第二发射材料，其中第二发射材料经配置以发射与第一发射材料不同的色彩。可与所述第二发射材料的一部分成堆叠安置第一滤色器。在实施例中，可使用不多于两个掩蔽步骤来制作所述布置。
附图说明
图1展示有机发光装置。
图2展示倒转的有机发光装置，其不具有单独的电子输送层。
图3展示适合于制造如本文揭示的像素布置的实例性掩蔽布置的示意性图解说明。
图4展示根据本文揭示的实施例的像素布置的示意性图解说明。
图5展示根据本文揭示的实施例的像素布置的示意性图解说明。
图6展示根据本文揭示的实施例的像素布置的示意性图解说明。
图7展示适合于制造如本文揭示的像素布置的实例性掩蔽布置的示意性图解说明。
图8展示根据本文揭示的实施例的像素布置的示意性图解说明。
图9展示适合于制造如本文揭示的像素布置的实例性掩蔽布置的示意性图解说明。
图10展示根据本文揭示的实施例的像素布置的示意性图解说明。
图11展示根据本文揭示的实施例的突出显示在RG线之外的点集合的1931CIE图。
图12展示根据本文揭示的实施例的具有用于纯红、绿和蓝以及位于RG线之外的多分量黄色源的坐标的1931CIE图。
图13图解说明根据本文揭示的实施例的在不使用红色子像素的情况下再现的实例性色彩点。
图14展示根据本文揭示的实施例的识别红、绿、蓝和黄色点、所建立的白色点以及各种色彩区的CIE图。
具体实施方式
一般来说，OLED包括安置在阳极与阴极之间且电连接到阳极和阴极的至少一个有机层。当施加电流时，阳极注入空穴且阴极注入电子到有机层中。所注入的空穴和电子各自朝带相反电荷的电极迁移。当电子和空穴局限于同一分子上时，形成“激子”，其为具有激发能量状态的局部化电子-空穴对。当激子经由光电发射机制弛豫时，发射光。在一些情况下，激子可局限于激元或激态复合物上。非辐射机制(例如热弛豫)也可发生，但通常被视为不合需要的。
最初的OLED使用从单态发射光(“荧光”)的发光分子，如例如第4,769,292号美国专利中所揭示，所述专利以全文引用的方式并入本文中。荧光发射通常在小于10纳秒的时间范围中发生。
最近，已论证了具有从三态发射光(“磷光”)的发光材料的OLED。巴尔多(Baldo)等人的“从有机电致发光装置的高效磷光发射(Highly Efficient Phosphorescent Emissionfrom Organic Electroluminescent Devices)”，自然(Nature)，第395卷，第151到154页，1998；(“巴尔多-I”)和巴尔多等人的“基于电致磷光的极高效绿色有机发光装置(Veryhigh—efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence)，应用物理学报，第75卷，第3期，第4到6页(1999)(巴尔多-II)，其以全文引用的方式并入本文中。以引用的方式并入的第7,279,704号美国专利第5—6列中更详细地描述了磷光。
图1展示有机发光装置100。图不一定按比例绘制。装置100可包含衬底110、阳极115、空穴注入层120、空穴输送层125、电子阻挡层130、发射层135、空穴阻挡层140、电子输送层145、电子注入层150、保护层155、阴极160以及障壁层170。阴极160为具有第一导电层162和第二导电层164的复合阴极。装置100可通过依序沉积所描述的层来制造。在以引用的方式并入的第7,279,704号美国专利的第6到10列中更详细地描述了这些各种层以及实例材料的性质和功能。
这些层中的每一者有更多实例。举例来说，以全文引用的方式并入本文中的第5,844,363号美国专利中揭示柔性且透明的衬底-阳极组合。经p掺杂的空穴输送层的实例为以50∶1的摩尔比率掺杂有F4-TCNQ的m-MTDATA，如以全文引用的方式并入本文中的第2003／0230980号美国专利申请公开案中所揭示。以全文引用的方式并入本文中的汤普森(Thompson)等人的第6,303,238号美国专利中揭示发射和基质材料的实例。经n掺杂电子输送层的实例为以1∶1的摩尔比率掺杂有Li的BPhen，如以全文引用的方式并入本文中的第2003／0230980号美国专利申请公开案中所揭示。以全文引用的方式并入本文中的第5,703,436号和第5,707,745号美国专利揭示阴极的实例，其包含具有例如Mg:Ag等金属薄层与上覆的透明、导电、经溅镀沉积的ITO层的复合阴极。以全文引用的方式并入本文中的第6,097,147号美国专利和第2003／0230980号美国专利申请公开案中更详细地描述阻挡层的原理和使用。以全文引用的方式并入本文中的第2004／0174116号美国专利申请公开案中提供注入层的实例。可在以全文引用的方式并入本文中的第2004／0174116号美国专利申请公开案中找到对保护层的描述。
图2展示倒转的OLED200。所述装置包含衬底210、阴极215、发射层220、空穴输送层225以及阳极230。可通过依序沉积所描述的层来制造装置200。因为最常见OLED配置具有安置在阳极上的阴极，而装置200具有安置在阳极230下的阴极215，因此装置200可称为“倒转”OLED。在装置200的对应层中，可使用与关于装置100所描述的材料类似的材料。图2提供可如何从装置100的结构省略一些层的一个实例。
图1和2中所说明的简单分层结构是作为非限制实例而提供，且应理解，可结合各种各样的其它结构使用本发明的实施例。所描述的特定材料和结构本质上是示范性的，且可使用其它材料和结构。可基于设计、性能和成本因素，通过以不同方式组合所描述的各个层来实现功能性OLED，或可完全省略若干层。还可包含未具体描述的其它层。可使用不同于具体描述的材料的材料。尽管本文所提供的实例中的许多实例将各种层描述为包括单一材料，但将理解，可使用材料的组合(例如基质与掺杂剂的混合物)或更一般来说，混合物。并且，所述层可具有各种子层。本文中给予各个层的名称不意欲为严格限制性的。举例来说，在装置200中，空穴输送层225输送空穴并将空穴注入到发射层220中，且可被描述为空穴输送层或空穴注入层。在一个实施例中，可将OLED描述为具有安置在阴极与阳极之间的“有机层”。此有机层可包括单个层，或可进一步包括如例如关于图1和2所描述的不同有机材料的多个层。
还可使用未具体描述的结构和材料，例如包含聚合材料的OLED(PLED)，例如以全文引用的方式并入本文中的弗兰德(Friend)等人的第5,247,190号美国专利中所揭示。作为另一实例，可使用具有单个有机层的OLED。OLED可堆叠，例如如以全文引用的方式并入本文中的福利斯特(Forrest)等人的第5,707,745号中所描述。OLED结构可脱离图1和2中所说明的简单分层结构。举例来说，衬底可包含有角度的反射表面以改进出耦(outcoupling)，例如如福利斯特等人的第6,091,195号美国专利中所述的台式结构，和／或如布利维克(Bulovic)等人的第5,834,893号美国专利中所描述的凹点结构，所述专利以全文引用的方式并入本文中。
除非另有指定，否则可通过任何合适方法来沉积各种实施例的层中的任一者。对于有机层，优选方法包含热蒸发、喷墨(例如以全文引用的方式并入本文中的第6,013,982号和第6,087,196号美国专利中所述)、有机气相沉积(OVPD)(例如以全文引用的方式并入本文中的福利斯特等人的第6,337,102号美国专利中所述)，以及通过有机蒸气喷射印刷(OVJP)的沉积(例如以全文引用的方式并入本文中的第7,431,968号美国专利中所述)。其它合适沉积方法包含旋涂和其它基于溶液的工艺。基于溶液的工艺优选在氮或惰性气氛中进行。对于其它层，优选方法包含热蒸发。优选的图案化方法包含通过掩模的沉积、冷焊(例如以全文引用的方式并入本文中的第6,294,398号和第6,468,819号美国专利中所述)，以及与例如喷墨和OVJD等沉积方法中的一些方法相关联的图案化。还可使用其它方法。可修改待沉积的材料，以使其与特定沉积方法兼容。举例来说，可在小分子中使用例如烷基和芳基(分支或未分支)等且优选含有至少3个碳原子的取代基，来增强其经受溶液处理的能力。可使用具有20个或20个以上碳原子的取代基，且3到20个碳原子为优选范围。具有不对称结构的材料可比具有对称结构的材料具有更好的溶液可处理性，因为不对称材料可具有较低的再结晶趋势。可使用树枝状聚合物取代基来增强小分子经受溶液处理的能力。
根据本发明实施例制造的装置可进一步任选地包括障壁层。障壁层的一个用途是保护电极和有机层免于因暴露于环境中的有害物质(包含水分、蒸气和／或气体等)而受损。障壁层可沉积在衬底、电极上、沉积在衬底、电极下或沉积在衬底、电极旁，或沉积在装置的任何其它部分(包含边缘)上。障壁层可包括单个层或多个层。障壁层可通过各种已知化学气相沉积技术形成，且可包含具有单一相的合成物以及具有多个相的合成物。任何合适材料或材料组合均可用于障壁层。障壁层可并入有无机或有机化合物或两者。优选的障壁层包括聚合材料与非聚合材料的混合物，如以全文引用的方式并入本文中的第7,968,146号美国专利、第PCT／US2007／023098号和第PCT／US2009／042829号PCT专利申请案中所描述。为了被视为“混合物”，组成障壁层的前述聚合和非聚合材料应在相同反应条件下和／或在同时沉积。聚合材料对非聚合材料的重量比率可在95∶5到5∶95的范围内。聚合材料和非聚合材料可由同一前驱材料产生。在一个实例中，聚合材料与非聚合材料的混合物本质上由聚合硅和无机硅组成。
根据本发明的实施例而制造的装置可并入到各种各样的消费型产品中，包含平板显示器、计算机监视器、医疗监视器、电视机、告示牌、用于内部或外部照明和／或发信号的灯、色彩可调或色温可调照明源、平视显示器、全透明显示器、柔性显示器、激光印刷机、电话、手机、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、数码相机、摄录像机、取景器、微显示器、运载工具、大面积墙壁、剧院或体育馆屏幕，或指示牌。可使用各种控制机制来控制根据本发明而制造的装置，包含无源矩阵和有源矩阵。主要希望将所述装置中的许多装置用于对人类来说舒适的温度范围中，例如18摄氏度到30摄氏度，且更优选在室温下(20到25摄氏度)，但所述装置可在此范围之外的温度下操作，例如-40C到+85C或更高。
本文所述的材料和结构可应用于不同于OLED的装置中。举例来说，例如有机太阳能电池和有机光电检测器等其它光电子装置可使用所述材料和结构。更一般来说，例如有机晶体管等有机装置可使用所述材料和结构。
术语卤、卤素、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳烷基、杂环基团、芳基、芳烃基和杂芳基是此项技术中已知的，且在以引用的方式并入本文中的第7,279,704号美国专利第31到32列中定义。
当前的显示器架构和制造能力通常得不到低功率消耗和高分辨率OLED显示器。举例来说，并排(SBS)架构通常可实现相对低功率消耗(且因此，较好的寿命)，但此架构可能需要相对高分辨率荫罩。此技术经常限于大约250dpi分辨率。为了实现较高分辨率，结合滤色器使用白色装置的架构可用来避免对OLED发射层进行图案化。然而，此些技术通常遭受相对较低效率和因此较高功率消耗，这也减少了寿命。这些约束可在某种程度上通过采用RGBW像素架构来克服，所述架构使用未经过滤的白色子像素以及通过在其它白色子像素上采用滤色器而在个别色彩下进行发射的装置。此架构通常视为导致较弱的图像质量，且通常仍具有比相当的RGB SBS显示器低的功率消耗和少的寿命。
本发明提供允许得到全色装置同时使用发射不多于两种色彩和／或有限数目的色彩更改层的发射装置的像素组件的布置。与常规RGB SBS显示器相比，本文揭示的实施例可用较少的高分辨率掩蔽步骤且在较低分辨率下提供优于常规RGBW显示器的改善性能，例如低功率消耗和较长的寿命。也就是说，虽然如本文揭示的布置可包含任一数目的子像素或其它发射装置或区，但在所述布置内可存在由所述布置内的发射装置或区发射的有限数目的色彩。作为特定实例，如本文揭示的布置可包含三个子像素。所述子像素中的两者可包含发射相同色彩的光的例如OLED等发射区，其中在发射区发射光之后所述子像素中的一者经过滤或另外修改以产生不同色彩。第三子像素可包含发射与所述两个子像素内的第一发射区不同色彩的光的发射区。因此，虽然子像素总体可产生三种或三种以上色彩的光，但所述布置内的发射区仅需要初始发射两种色彩的光。本文揭示的装置还可使用与常规SBS布置相比简化的制造技术来实现，因为可需要较少的掩蔽步骤。
在一实施例中，可使用两个掩蔽步骤。与针对常规RGB SBS显示器需要三个掩蔽步骤相比，这可提供简化的制造。与常规SBS显示器中的三分之一相比，每一掩模开口区域可近似为像素区域的一半。荫罩开口相对于相同像素大小的常规SBS显示器的增加区域可允许较高的像素密度。举例来说，相同大小开口将允许显示器分辨率与常规SBS技术相比的多达大约50％的增加。在一些配置中，掩模开口的确切大小可基于寿命匹配考虑来确定，以例如优化通过每一子像素的电流且因此改善总体显示器寿命。
使用本文揭示的技术，填充因数增加也是可能的，尤其是对于顶部发射AMOLED显示器，其可允许相对于相同分辨率的常规三掩模像素化方法更高的效率。这是由于与常规三掩模方法相比，在所揭示的两掩模方法中三个子像素的相对增加的区域。通过所揭示的两掩模方法，对于至少一些子像素可需要较少电流来从显示器再现相同的亮度。这可得到较高装置效率、较低电压和／或较长显示器寿命。
图3展示适合于制造如本文揭示的像素布置的实例性掩蔽布置的示意性图解说明。在第一掩蔽沉积中，可在第一区310中沉积发射层结构或包含多个发射层的堆叠装置结构。第一区含有发射第一色彩的光的一个或一个以上发射层。第二掩蔽沉积可在邻近或另外在附近的区320中执行，以沉积发射与第一色彩不同的第二色彩的光的发射层或堆叠结构。随后可在第二发射区上沉积两个色彩更改层330、340，使得通过每一过滤器的光可从第二色彩分别转换到第三和第四色彩，其各自不同于第一和第二色彩。在一些配置中，第二发射区的一部分可保持不覆盖，使得所图解说明的布置可提供具有四种相异色彩的光。在一些配置中，色彩更改层330、340可覆盖第二区的整体，使得所图解说明的布置提供三种相异色彩的光。虽然为了图解说明目的在图3中展示为安置成其间具有某种距离，但将了解，大体上滤色器可紧邻于彼此而安置，使得在过滤器之间的区中不发射黄光。类似地，每一过滤器可延伸到黄色发射区的适当边缘，使得从紧邻于色彩更改层的边缘不发射黄光。发射层或堆叠结构中的每一者可包含一种或一种以上发射材料，其各自可为磷光的或荧光的。更一般地，每一发射材料可包含本文揭示的发射材料、层和／或结构中的任一者。
作为特定实例，第一掩模沉积310可提供蓝色装置，其可为单个EML结构或含有一个以上EML的堆叠装置。如此项技术中已知，堆叠装置可合意地提供延长的寿命和／或减少的图像粘滞，在其它布置中，单层发射装置可优选减少制造成本和复杂性。蓝色OLED可为磷光的或荧光的。第二掩模沉积320可提供黄色装置，其可例如通过组合红色与绿色发射器来制成。更一般地，可使用发射材料和／或层的任一合适组合来提供黄色装置。作为特定实例，单独的红色和绿色发射器可在一个混合层中提供；在双EML装置内的单独层中提供；在堆叠装置中提供，其中红色EML在堆叠内的一个OLED中且绿色EML在另一OLED中；在使用含有黄色发射器的单个EML的黄色装置中提供；或在含有两个黄色EML的堆叠装置中提供。因此，在一些配置中，发射区可通过多种发射材料来提供，其各自具有不同于所述区作为整体的最终色彩的发射光谱或峰值发射波长。也可使用各种组合，但有利地可使用相同的第二掩模布置来沉积任一选定的组合。在完成的实例性配置中，蓝色装置是由一个阳极以及相关联的有源矩阵控制电路控制。黄色装置经划分为三个子像素：黄、绿和红。每一子像素随后由其自身的阳极和相关联有源矩阵控制电路控制。黄色子像素使用来自黄色OLED的未经过滤的黄光。绿色子像素是通过在黄色OLED上放置绿色滤色器而获得，且类似地，红色子像素是通过在黄色OLED上放置红色滤色器而获得。因此，所得像素布置具有四个子像素：红、绿、蓝和黄(RGBY)。此布置可为有利的，因为蓝色性能可不像常规RGBW显示器中那样受滤色器限制，但可具有与常规RGB SBS显示器中相同的经优化寿命。此外，在常规RGBW布置中，绿色滤色器经配置以防止尽可能多的蓝光和红光的透射。因此，带通过滤器通常用作绿色滤色器。在如本文揭示的将黄光用作多分量光源的RGBY布置中，绿色滤色器可经配置以防止仅红光的透射，因为多分量光不包含蓝色分量。因此，截止过滤器可代替带通过滤器而使用，其可提供相对较大的效率和色彩饱和。
本文揭示的实施例可在不需要高度饱和的红色或绿色的时间使用未经过滤的黄光来改善显示器效率。在操作中，未经过滤黄色装置可以与常规RGBW显示器中的白色类似的方式使用，且可采用类似算法用于信号处理。为了再现特定不饱和色彩，黄光可与三种个别的红、绿或蓝原色混合，这可提供比仅单独使用红、绿或蓝原色高的效率。与通常具有比SBS RGB布置大约高50％的功率消耗的常规RGBW布置相比，使用此技术的全色显示器可具有比常规SBS RGB布置仅大约高12％的功率消耗。即使总体红色和绿色子像素效率减少25％也可实现此水平的功率降低。举例来说，滤色器可将针对红色和绿色单独的效率降低50％，但未经过滤黄色子像素可恢复此损失的大部分。
本文揭示的实施例类似地可允许增加的显示器色彩范围。举例来说，参见图11，黄色多分量源可经配置以使得其发射具有位于所识别纯红色与绿色点(例如图解说明的点1104)之间的“RG线”上的CIE坐标的光。在一些实施例中，所识别红色和绿色点可对应于由对应子像素中的发射区发射的“纯”色彩。或者，黄色多分量源可经配置以发射位于RG线之外的光，例如点1108、沿着图解说明的曲线1100的任一点或类似处。通过允许使用在RG线之外的CIE区，此多分量源的使用可增加可用的显示器色域。根据本文揭示的各种布置，色域的增加可在黄色多分量源经过滤以提供红光和／或绿光时实现或使用，或者其可在黄色源未经过滤而使用时使用。因此，在一些配置中，黄色多分量源具有在1931CIE图上位于RG线之外的CIE坐标可为合意的。
图4展示根据本文揭示的实施例的像素布置的示意性图解说明。如关于图3描述，所述布置包含四个子像素410、420、430、440。一个子像素410包含发射第一色彩的光的一个或一个以上发射装置或区。其它子像素420、430、440是使用发射第二色彩的光的发射区来构造。色彩更改层432、442可安置于发射区中的两者434、444中的每一者上。第三子像素420保持未经过滤，从而得到具有各自提供不同色彩的光的四个子像素的像素布置。如关于图3描述，每一子像素可由相关联控制电路控制。图4中为了图解说明目的展示实例性控制电路，其中各种控制元件带有阴影以匹配于受控的发射区。控制电路的特定布置是仅借助于实例来提供，且如所属领域的技术人员将容易了解，可使用任一合适的控制电路。
在此项技术中的一般用语中，“子像素”可指代结合用以修改由发射区发射的色彩的任一色彩更改层的发射区，所述发射区可为单层EML、堆叠装置或类似物。举例来说，子像素430包含发射区434和色彩更改层432。如本文使用，子像素的“发射区”指代初始用以产生子像素的光的任何和所有发射层、区和装置。子像素还可包含与发射区成堆叠安置的影响由子像素最终产生的色彩的额外层，例如本文揭示的色彩更改层，但此些色彩更改层通常不视为如本文揭示的“发射层”。未经过滤的子像素是不包含例如色彩更改层等色彩修改组件但可包含一个或一个以上发射区、层或装置的子像素。
在一些配置中，可使用较少子像素来实现全色装置或像素布置。图5展示使用三个子像素510、520、530的实例性布置。类似于图4中所示的实例，通过在单个发射层或堆叠布置中经由掩模沉积一个或一个以上发射区且保持所得子像素未经过滤，可产生第一子像素510。可在单个掩蔽沉积期间沉积其它两个子像素520、530。如先前描述，每一者可包含一种或一种以上发射材料和／或层，且可为个别的发射层或堆叠装置。随后可在发射区中的一者或一者以上上沉积色彩更改层532以得到具有不同色彩的三个子像素的全色布置。
作为特定实例，两个掩蔽步骤可为蓝色和绿色。也就是说，在第一掩蔽沉积技术中，可在对应于第一子像素510的区中沉积蓝色层或堆叠。在第二掩蔽沉积中可在对应于第二和第三子像素520、530的区中沉积绿色层或堆叠装置。绿色子像素520提供未经过滤的绿光。红色子像素530使用色彩更改层532，例如具有相对高转换效率的绿色到红色色彩改变层，来将由绿色装置530发射的绿光转换为红光。此配置可得到具有比相当的常规RGB SBS显示器高多达50％的分辨率的显示器，存在极少或没有功率消耗增加或相关联的寿命减少。此方法还可通过不像由于使用常规滤色器而“丢失”许多光，而是使用色彩改变层来提供第三色彩，来改善显示器效率。
图6展示其中两个掩蔽步骤为蓝色和黄色的配置的示意性图解说明，即，在一个掩蔽沉积期间沉积一个或一个以上蓝色发射层且在另一掩蔽沉积期间沉积一个或一个以上黄色发射层。如同图6，图解说明的配置使用仅三个子像素：红、绿和蓝。在此实例中，绿色子像素使用绿色滤色器将来自黄色OLED的光转换为绿色，红色子像素使用红色滤色器将来自黄色OLED的光转换为红色，且蓝色子像素使用来自蓝色OLED的未经过滤光。类似配置可使用不同于所示特定滤色器或除了所示特定滤色器之外的色彩更改层。
在一些配置中，通过替代于常规滤色器或除了常规滤色器之外使用色彩改变层，可增强一个或一个以上子像素的效率。举例来说，参见图6中所示的实例，具有从黄色到红色的相对高转换效率的红色改变层可放置于黄色OLED与红色滤色器之间。此配置可增强红色子像素效率。更一般地，与OLED或OLED和滤色器成堆叠安置的色彩改变层的使用可增强所述子像素的效率。
本文揭示的其它配置可使用额外色彩更改层，且可包含安置于多个发射区或多个类型的发射区上的色彩更改层。图7展示使用两个色彩淡蓝710和白色720的发射区的实例性掩蔽布置。经掩蔽区域可用以如先前揭示沉积每一色彩的发射区。也可在所得的发射区上安置各种色彩更改层来产生全色像素布置。在图7所示的实例中，深蓝滤色器730、红色滤色器740和绿色滤色器750安置于对应的白色发射区上，以形成这些色彩的三个子像素，而淡蓝色发射区保持未经过滤以形成淡蓝色子像素。此配置可用以通过按需要使用淡蓝色和深蓝色子像素来增强总体蓝色寿命，如以全文引用方式并入本文的第2010／0090620号美国专利公开案中描述。如先前描述，除了相对于图7描述的特定滤色器之外或替代于所述特定滤色器，可使用其它色彩更改层。
图8展示对应于图7所示的沉积布置的实例性像素布置。类似于图4所示的布置，图7的布置包含未经过滤子像素810，以及三个子像素820、830、840，其各自分别由发射区821、831、841和滤色器822、832、842形成。在图7所示的实例中，未经过滤子像素810是淡蓝色子像素，且滤色器822、832、842分别是深蓝色、红色和绿色。所示的特定发射色彩和滤色器仅是说明性的，且在不脱离本文揭示的实施例的范围的情况下可使用各种其它色彩、色彩更改层和组合。
在一实施例中，在两个掩蔽沉积操作中的每一者期间沉积的每一发射区可与色彩更改层组合以形成一个或一个以上像素。图9展示其中每一类型的发射区与一个或一个以上色彩更改层组合以产生多个子像素的实例性布置。举例来说，两个经掩蔽区可对应于淡蓝色发射区910和黄色发射区920，其各自可如先前所述在两个掩蔽步骤中的一者中沉积。深蓝色色彩更改层930可与淡蓝色发射区910组合以形成深蓝色子像素。红色和绿色色彩更改层930、940分别各自可与黄色发射区的一部分组合以形成红色和绿色子像素。淡蓝色发射区也可保持未经过滤以形成淡蓝色子像素。如相对于图7所述，淡蓝色和深蓝色子像素的使用可改善性能和装置寿命。另外，相对长的淡蓝色寿命可延长总体显示器操作，且提供改善的功率效率，因为淡蓝色子像素未经过滤。
图10展示对应于相对于图9描述的掩模和色彩更改层布置的像素布置。如图示，四个子像素是从第一色彩的两个发射区(其中一者未经过滤)和第二色彩的两个发射区产生。在图9的实例之后，淡蓝色子像素是从未经过滤淡蓝色发射区形成，深蓝色子像素是从淡蓝色发射区和深蓝色色彩更改层形成，红色子像素是从黄色发射区和红色色彩更改层形成，且绿色子像素是从黄色发射区和绿色色彩更改层形成。所示的特定发射色彩和色彩更改层仅是说明性的，且在不脱离本文揭示的实施例的范围的情况下可使用各种其它色彩、色彩更改层和组合。
本文揭示的本发明的实施例可使用多种驱动方案。在许多实施例中，四个子像素可用于再现每一色彩。通常，可仅需要三个子像素来再现特定色彩，因此存在多个选择可用于用来再现色彩的电驱动配置。举例来说，图12展示根据本文揭示的实施例的具有用于纯红、绿和蓝以及位于RG线之外的多分量黄色源的坐标的1931CIE图。在如本文揭示的四子像素布置中，当在GBY空间1210中再现色彩时，不需要红色子像素，类似地，如果将再现的色彩在RBY空间1220内，那么不需要绿色子像素。图13图解说明在不使用红色子像素的情况下再现的实例性色彩点，即，位于图12中的GBY空间1210内的点。如图示，针对实例性点的像素的初始贡献可为RGBW布置中分别用于红、绿和蓝色子像素的R0、G0、B0。在如本文揭示的RGBY布置中，针对黄、绿和蓝色子像素的等效贡献可分别为Y′、G′、B′。应注意，无需使用红色子像素来再现所要色彩。
根据本文揭示的实施例的另一驱动布置是使用黄色和蓝色子像素来固定白色点。取决于色彩是否位于GBY或RBY空间内，随后可通过使用绿色或红色子像素来再现所要色彩。图14展示如先前揭示识别红、绿、蓝和黄色点的CIE图。如图示，可使用仅蓝色和黄色子像素的组合沿着BY线建立白色点1404。因此通过除了蓝色和黄色子像素之外还使用绿色子像素，可再现落在GBY空间中，即BY线的绿色侧上的色彩点1400。类似地，使用蓝、黄和红色子像素，可再现BYR空间中，即BY线的红色侧上的点。因此，本文揭示的实施例允许多种驱动布置，且与常规RGBW和类似布置相比可提供额外的灵活性、效率和色彩范围。
大体上，本文揭示的每一发射区、层或装置可为单层发射层，或其可为堆叠装置。每一发射区、层或装置也可包含多种发射材料，其在相结合而操作时提供组件的适当色彩光。举例来说，黄色发射区可包含成适当比例的红色和绿色发射材料以提供黄光。类似地，任一发射区或装置可为堆叠装置或另外包含用以为所述区或装置提供所要色彩的子色彩的发射子区，例如其中具有红色和绿色装置的堆叠配置用来提供黄色发射区。每一者还可包含提供相同色彩的光或在同一区中的多种发射材料。此外，以本文揭示的配置中的任一者使用的每一发射材料可为磷光的、荧光的或混合的，除非特定相反地指示。
本文揭示的装置或区的效率可通过使用空腔光学器件来增强。举例来说，阳极或阳极下方的层可用以增加每一子像素中的OLED的光学长度。此配置可有用于例如增加可利用由共同黄色OLED发射的光的红色和绿色子像素的效率。例如经由背板的光刻，可针对像素布置中的每一子像素独立地调整光学腔长度，而不需要对有机层的进一步掩蔽。这可增强子像素的装置效率，且因此增加寿命且降低用于布置的驱动电压。
如本文使用，各种组件可用作所揭示的色彩更改层。合适的组件包含色彩转换层、滤色器、色彩改变层和类似物。在如本文揭示的色彩转换层中使用的染料不特定受限，且任何化合物均可使用，只要所述化合物能够将从光源发射的光色彩转换为所需色彩即可，其基本上是能够将来自光源的光的波长转换为比光源的光的波长长10nm或10nm以上的波长的波长转换元件。其可为有机荧光物质、无机荧光物质或磷光物质，且可根据目标波长来选择。材料的实例包含(但不限于)以下类别：氧杂蒽、吖啶、恶嗪、多烯、花青、氧喏、苯并咪唑、假吲哚、氦次甲基、苯乙烯基、噻唑、香豆素、蒽醌、萘酰亚胺、氮杂[18]轮烯、卟吩、方酸、荧光蛋白质、8-羟基喹啉衍生物、聚甲川、纳米晶、蛋白质、二萘嵌苯、酞花菁，以及金属-配位体配位络合物。
用于从UV和更高能量光向蓝光转换亮度的荧光染料的实例包含(但不限于)基于苯乙烯基的染料，例如1，4-双(2-甲基苯乙烯基)苯和反-4，4′-二苯基芪，以及基于香豆素的染料，例如7-羟基-4-甲基香豆素，及其组合。
用于从蓝光向绿光转换亮度的荧光染料的实例包含(但不限于)香豆素染料，例如2，3，5，6—1H，4H-四氢-8-三氟甲基喹嗪并(9，9a，1—gh)香豆素、3-(2′-苯并噻唑基)-7-二乙胺基香豆素、3-(2′-苯并咪唑基)-7-N，N-二乙胺基香豆素，以及萘二甲酰亚胺染料，例如碱性黄51、溶剂黄11和溶剂黄116，以及芘染料，例如8-羟基-1，3，6-芘三磺酸三钠盐(HPTS)，及其组合。
用于从蓝光到绿光到红光转换亮度的荧光染料的实例包含(但不限于)基于二萘嵌苯的染料，例如N，N-双(2，6-二异丙基苯基)-1，6，7，12-四苯氧基二萘嵌苯-3，4：9，10-四碳化二亚胺(路玛近(Lumogen)红F300)，基于花青的染料，例如4-二氰基亚甲基-2-甲基-6-(p-二甲基氨基苯乙烯基-4H-吡喃，基于吡啶的染料，例如1-乙基-2-(4-(p-二甲基氨基苯基)-1，3-丁间二烯基)-吡啶过氯酸盐，以及基于若丹明(rhodamine)的染料，例如若丹明带(Rhodamine Band)若丹明6G，和基于恶嗪的染料，及其组合。
无机荧光物质的实例包含(但不限于)包括以下者的无机荧光物质：掺杂有过渡金属离子的金属氧化物或金属硫族化物，所述离子包含稀土金属离子。
许多金属-配位体配位络合物可用作染料，其可为既荧光又磷光的物质。
可优选在层堆叠于滤色器上的状态中使用色彩转换层。其在滤色器上的堆叠结构使得可得到透射通过色彩转换层的光的更好色彩纯度。在一些配置中，本文揭示的“色彩更改层”可包含多个组件，例如与色彩转换层成堆叠安置的滤色器，或仅单独的色彩转换层，或仅单独的滤色器。
用于滤色器的材料不受特定限制。过滤器可例如由染料、颜料和树脂或者仅染料或颜料来制作。由染料、颜料和树脂制成的滤色器可为呈固体形式的滤色器，其中染料和颜料溶解或分散于粘合剂树脂中。
在滤色器中使用的染料或颜料的实例包含(但不限于)二萘嵌苯、异吲哚啉、花青、偶氮、恶嗪、酞花菁、喹吖啶酮、蒽醌和二酮基吡咯并吡咯，及其组合。
如本文使用，且如所属领域的技术人员将了解，“色彩转换层”(例如，“下转换层”)可包括荧光或磷光材料膜，其有效地吸收较高能量光子(例如，蓝光和／或黄光)且取决于所使用材料而以较低能量重新发射光子(例如，以绿光和／或红光)。也就是说，色彩转换层可吸收由有机发光装置(例如，白色OLED)发射的光，且以较长波长重新发射光(或光的发射光谱的波长的片段)。色彩转换层可为通过将上文提到的色彩转换层中含有的荧光媒介材料与滤色器材料混合而形成的层。这使得可对色彩转换层给出转换从发射装置发射的光的功能以及进一步的改善色彩纯度的滤色器功能。因此，其结构是相对简单的。
本文揭示的实施例可并入到广泛多种产品和装置中，例如平板显示器、智能电话、透明显示器、柔性显示器、电视机、例如膝上型计算机和平板计算机或显示器等便携式装置、多媒体装置，和一般照明装置。本文揭示的显示器也可具有相对高分辨率，包含250dpi、300dpi、350dpi或更高。
实施基于当前发明的显示器架构的功率消耗的模拟且与等效的RGB并排(SBS)显示器进行比较。在表1中展示模拟参数，假定55″TV在400cd／m2下以25％使用模式进行操作。
表1：在AMOLED模拟中使用的关键参数。
参数 值
红色功效(cd／A) 35
绿色功效(cd／A) 100
蓝色功效(cd／A) 5.5
电源(V) 10
偏振器效率(％) 44
与RGB SBS显示器相比的蓝色孔径比(％) 150
表2：AMOLED模拟的结果。
架构 功率(W) 寿命(正规化到RGB) 注释
RGB SBS 64 1.0 3个高分辨率掩蔽步骤
YB-加2CF 65 2.0 2个较低分辨率掩蔽步骤
表2展示AMOLED模拟的结果。当前发明的架构分析假定蓝色孔径比比等效RGBSBS显示器大50％。如从表2可见，由于较大的蓝色像素，我们新的两个较低分辨率掩蔽步骤架构使得显示器能够具有与等效分辨率RGB SBS AMOLED类似的功率消耗以及近似两倍的寿命。
应理解，本文所述的各种实施例仅作为实例，且无意限制本发明的范围。举例来说，本文所述的材料和结构中的许多可用其它材料和结构来取代，而不脱离本发明的精神。如所主张的本发明因此可包含本文所述的特定实例和优选实施例的变化，如所属领域的技术人员将明白。应理解，关于本发明为何起作用的各种理论无意为限制性的。

Claims (38)

1.一种用于OLED装置的全色像素布置，其包括：
多个子像素，每一子像素包括发射区；
其中所述布置包括不多于两种色彩的发射区，且所述像素布置包括不多于两个色彩更改层。
2.根据权利要求1所述的像素布置，所述多个子像素进一步包括：
第一子像素，其包括经配置以发射第一色彩的第一发射区；以及
第二子像素，其包括：
第二发射区，其经配置以发射第二色彩；以及
第一色彩更改层，其与所述第二发射区成堆叠安置。
3.根据权利要求2所述的布置，其进一步包括：
第三子像素，其包括经配置以发射所述第二色彩的第三发射区。
4.根据权利要求3所述的布置，其中所述第三子像素进一步包括：
第二色彩更改层，其与所述第三发射区成堆叠安置。
5.根据权利要求3所述的布置，其中所述第一子像素具有不小于所述第二子像素与所述第三子像素的组合面积的面积。
6.根据权利要求2所述的布置，其中所述第二子像素具有比所述第一子像素大的面积。
7.根据权利要求2所述的布置，其中所述第一发射区包括堆叠发射装置。
8.根据权利要求2所述的布置，其中所述第二发射区包括堆叠发射装置。
9.根据权利要求2所述的布置，其中所述第二发射区包括：
第一发射材料，其具有第三色彩的发射光谱；以及
第二发射材料，其具有第四色彩的发射光谱；
其中所述第三和第四色彩中的每一者不同于所述第一和第二色彩中的每一者。
10.根据权利要求1所述的布置，其中所述第一子像素包括磷光发射材料。
11.根据权利要求1所述的布置，其中所述第一子像素包括荧光发射材料。
12.根据权利要求1所述的布置，其中所述第一色彩更改层包括色彩转换层。
13.根据权利要求1所述的布置，其中所述第一色彩更改层包括滤色器。
14.根据权利要求1所述的布置，其进一步包括与所述第二子像素成堆叠安置的下转换过滤器。
15.根据权利要求1所述的布置，其中所述第一色彩更改层包括带通过滤器。
16.根据权利要求1所述的布置，其中所述第一色彩更改层包括截止过滤器。
17.一种OLED装置，其包括根据权利要求1所述的像素布置。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述装置是选自由以下各项组成的群组的类型：平板显示器、智能电话、透明显示器、柔性显示器、电视机、便携式装置、多媒体装置，和照明装置。
19.根据权利要求17所述的装置，其中所述OLED装置是具有至少250dpi的分辨率的显示器。
20.根据权利要求1所述的布置，其进一步包括塑料衬底。
21.一种有源矩阵OLED装置，其包括根据权利要求1所述的像素布置。
22.一种柔性OLED装置，其包括根据权利要求1所述的像素布置。
23.一种用于OLED装置的全色像素布置，其包括：
多个子像素，其包括：
第一子像素，其包括经配置以发射蓝光的发射区；以及
第二子像素，其包括经配置以发射黄光的发射区；
其中所述像素布置包括不多于两种色彩的发射区，且所述像素布置包括不多于两个色彩更改层。
24.根据权利要求23所述的布置，其进一步包括：
第一色彩更改层，其与所述第二发射区成堆叠安置。
25.根据权利要求24所述的布置，其中所述第一色彩更改层包括带通过滤器。
26.根据权利要求24所述的布置，其中所述第一色彩更改层包括截止过滤器。
27.根据权利要求24所述的布置，其中所述第一色彩更改层将由所述第二发射区发射的光转换为选自由以下各项组成的群组的色彩：绿和红。
28.根据权利要求27所述的布置，所述多个子像素进一步包括包含经配置以发射黄光的发射区的第三子像素，其中所述第三子像素未经过滤。
29.根据权利要求27所述的布置，其进一步包括：
第三子像素，其包括经配置以发射蓝光的发射区；以及
第二色彩更改层，其与所述第三发射区成堆叠安置，所述第二色彩更改层经配置以将由所述第三发射区发射的光转换为深蓝色光；
其中所述第一发射区和所述第三发射区经配置以发射淡蓝色光。
30.根据权利要求23所述的布置，其中由所述第二子像素发射的所述黄光具有在1931CIE图上位于RG线之外的CIE坐标。
31.一种用于OLED装置的全色像素布置，其包括：
第一子像素，其包括经配置以发射第一色彩的第一发射区；
第二子像素，其包括经配置以发射第二色彩的第二发射区；
第三子像素，其包括经配置以发射所述第二色彩的第三发射区；
第一色彩更改层，其与所述第二发射区成堆叠安置；以及
第二色彩更改层，其与所述第三发射区成堆叠安置。
32.根据权利要求31所述的布置，其进一步包括：
第四子像素，其包括经配置以发射所述第二色彩的发射区。
33.根据权利要求32所述的布置，其进一步包括：
第三色彩更改层，其与所述第四发射区成堆叠安置。
34.根据权利要求31所述的布置，其进一步包括：
第四子像素，其包括经配置以发射所述第二色彩的第四发射区。
35.根据权利要求34所述的布置，其进一步包括：
第三色彩更改层，其与所述第四发射区成堆叠安置。
36.根据权利要求31所述的布置，其进一步包括：
下转换过滤器，其与所述第三发射区成堆叠安置。
37.一种制作全色OLED像素布置的方法，所述方法包括：
在衬底上通过掩模沉积第一发射材料；
在所述衬底上通过掩模沉积第二发射材料，所述第二发射材料经配置以发射与所述第一发射材料不同的色彩；以及
与所述第二发射材料的一部分成堆叠安置第一色彩更改层。
38.根据权利要求37所述的方法，其中使用不多于两个掩蔽步骤来制作所述全色OLED像素布置。
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