CN107464826A - 全色像素布置、包含其的装置和其制造方法 - Google Patents

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尼古拉斯·J·汤普森
茱莉亚·J·布朗
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Abstract

本申请涉及一种全色像素布置、包含其的装置和其制造方法。提供了适用于显示器和其它装置的全色像素布置；和包括其的装置。所述像素布置包括包含多个电极的图案化电极层；安置在所述电极层上的图案化发射层；安置在所述图案化发射层上的毯覆式有机发射层；安置在所述有机发射层之间的第二电极层；和安置在所述第二毯覆式有机发射层上的第三电极层。所述电极层中的每一者内的电极可个别寻址。

Description

全色像素布置、包含其的装置和其制造方法
联合研究协议的各方
所要求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或多者，以以下各方中的一或多者的名义和/或结合以下各方中的一或多者而作出：密歇根大学董事会、普林斯顿大学、南加州大学和环宇显示器公司(Universal Display Corporation)。所述协议在作出所要求的本发明的日期当天和之前就生效，并且所要求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
本发明涉及适用于提供高分辨率显示器的布置；和包括其的装置，例如有机发光二极管和其它装置；和其制造技术。
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。用以制造这样的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)可以使其非常适合具体应用，例如在柔性衬底上的制造。有机光学电子装置的实例包括有机发光装置(OLED)、有机光电晶体管、有机光伏打电池和有机光检测器。对于OLED，有机材料可以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以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、照明和背光应用中的越来越引人注目的技术。美国专利第5,844,363号、第6,303,238号和第5,707,745号中描述若干OLED材料和配置，所述专利以全文引用的方式并入本文中。
磷光性发射分子的一个应用是全色显示器。用于这种显示器的行业标准需要适于发射具体色彩(称为“饱和”色彩)的像素。具体地说，这些标准需要饱和的红色、绿色和蓝色像素。可以使用本领域中所熟知的CIE坐标来测量色彩。
绿色发射分子的一个实例是三(2-苯基吡啶)铱、表示为Ir(ppy)3，其具有以下结构：
在此图和本文后面的图中，将从氮到金属(此处，Ir)的配价键描绘为直线。
如本文所用，术语“有机”包括聚合材料以及小分子有机材料，其可以用以制造有机光学电子装置。“小分子”是指不是聚合物的任何有机材料，并且“小分子”可能实际上相当大。在一些情况下，小分子可以包括重复单元。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。小分子还可以并入到聚合物中，例如作为聚合物主链上的侧基或作为主链的一部分。小分子还可以充当树枝状聚合物的核心部分，所述树枝状聚合物由建立在核心部分上的一系列化学壳层组成。树枝状聚合物的核心部分可以是荧光或磷光小分子发射体。树枝状聚合物可以是“小分子”，并且据信当前在OLED领域中使用的所有树枝状聚合物都是小分子。
如本文所用，“顶部”意指离衬底最远，而“底部”意指离衬底最近。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。除非规定第一层“与”第二层“接触”，否则第一与第二层之间可以存在其它层。举例来说，即使阴极和阳极之间存在各种有机层，仍可以将阴极描述为“安置在”阳极“上”。
如本文所用，“溶液可处理”意指能够以溶液或悬浮液的形式在液体介质中溶解、分散或输送和/或从液体介质沉积。
当据信配位体直接促成发射材料的光敏性质时，配位体可以称为“光敏性的”。当据信配位体并不促成发射材料的光敏性质时，配位体可以称为“辅助性的”，但辅助性的配位体可以改变光敏性的配位体的性质。
如本文所用，并且如本领域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能级靠近这个图的顶部。
如本文所用，并且如本领域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，因此这意指“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。
可以在以全文引用的方式并入本文中的美国专利第7,279,704号中找到关于OLED和上文所述的定义的更多细节。
发明内容
根据一个实施例，提供了一种例如用于显示器的全色像素布置，其包括具有多个第一电极的第一电极层；安置在所述多个第一电极的至少一部分上的图案化第一有机发射层；安置在所述第一有机发射层上的毯覆式第二有机发射层；安置在所述第一与第二有机发射层之间的第二电极层；和安置在所述第二有机发射层上的第三电极层。所述第一、第二和第三电极层中的每一者内的电极可以可经由所述布置外部的电连接寻址。所述第一电极中的每一者相对于其它第一电极和/或所述布置中的其它电极可以可独立寻址。所述第一和第二有机发射层中的每一者可以可独立寻址。所述布置可以包括恰好两种色彩的有机发射层。第一变色层可以与所述第一有机发射层的第一区域呈堆叠方式安置。或者或另外，第二变色层与所述第一有机发射层的第二区域呈堆叠方式安置，所述第二区域不同于所述第一有机发射层的所述第一区域。所述图案化第一有机发射层可以界定多个子像素。所述子像素中的每一者可以具有单独的背板电路，或其可以具有共同的背板电路。总的来说，所述布置可以在所述布置中每一子像素包括少于一种背板电路。所述子像素中的第一者可以具有第一光程长度，并且第二子像素可以具有第二光程长度，所述第二光程长度不同于所述第一光程长度。所述第二电极层可以是透明的，或在450-700nm范围中的吸收可以不超过30％。所述布置可以包括至少一个发蓝光的有机发射层和/或至少一个发黄光的有机发射层。所述第一有机发射层可以包括发黄光的发射材料，和/或所述第二有机发射层可以包括发蓝光的发射材料。深蓝色变色层可以与所述第二有机发射层呈堆叠方式并且不与所述第一有机发射层呈堆叠方式安置。所述布置可以包括至少四种色彩的子像素。
出耦组件可以光学耦合到所述布置的至少一部分并且与所述多个第一电极中的至少一者呈堆叠方式安置。图案化第三有机发射层可以安置在所述多个第一电极的至少一部分上，所述图案化第三有机发射层包括具有色彩不同于所述图案化第一有机发射层的峰值波长的峰值波长的发射材料，并且所述图案化第三有机发射层不安置在所述图案化第一有机发射层上。
在一个实施例中，提供了一种装置，其包括如本文所公开的全色像素布置。所述装置可以包括平板显示器、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、平视显示器、全透明或部分透明的显示器、柔性显示器、激光印刷机、电话、手机、平板计算机、平板手机、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、数码相机、摄录像机、取景器、微型显示器、3-D显示器、虚拟现实或增强现实显示器、交通工具、大面积墙壁、剧院或体育馆屏幕、指示牌或其任何组合。
在一个实施例中，提供了一种制造全色像素布置的方法，其包括将包含多个第一电极的第一电极层安置在衬底上；制造安置在所述多个第一电极的至少一部分上的图案化第一有机发射层；制造安置在所述第一有机发射层上的毯覆式第二有机发射层；制造安置在所述第一与第二有机发射层之间的第二电极层；和制造安置在所述第二有机发射层上的第三电极层。所述第一、第二和第三电极层中的每一者内的电极可以可经由所述布置外部的电连接寻址。所述方法进一步可以包括制造安置在所述多个第一电极的至少一部分上的图案化第三有机发射层。所述图案化第三有机发射层可以包括具有色彩不同于所述图案化第一有机发射层的峰值波长的峰值波长的发射材料，并且可以不安置在所述图案化第一有机发射层上。根据本文所公开的方法产生的装置可以具有如本文所公开的像素布置和其它装置中的任一者的组件和特征的结构、组成和布置。
附图说明
图1展示了有机发光装置。
图2展示了不具有单独电子输送层的倒转的有机发光装置。
图3展示了根据本发明的实施例的例示性制造顺序。
图4展示了根据本发明的实施例，可以减少一个蓝色子像素与其相邻者的交叉干扰的例示性子像素架构。
图5展示了根据本发明的实施例的例示性底部发射装置。
图6展示了根据本发明的实施例的顶部发射装置。
图7展示了根据本发明的实施例的底部发射装置。
图8展示了根据本发明的实施例的顶部发射装置。
图9展示了根据本发明的实施例的“RGB1B2”实施例。
图10展示了根据本发明的实施例，使用红色/绿色遮蔽、在无彩色滤光片的情况下、展示两个像素的子像素的例示性工艺。
具体实施方式
一般来说，OLED包含安置在阳极与阴极之间并且电连接到阳极和阴极的至少一个有机层。当施加电流时，阳极注入空穴并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，激子可以局限于激元或激态复合物上。非辐射机制(例如热弛豫)也可能发生，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”)的发射分子，如例如美国专利第4,769,292号中所公开，所述专利以全文引用的方式并入。荧光发射通常在小于10纳秒的时间范围中发生。
最近，已经论证了具有从三重态发射光(“磷光”)的发射材料的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151-154页，1998；(“巴尔多-I”)和巴尔多等人的“基于电致磷光的非常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(Appl.Phys.Lett.)，第75卷，第3期，第4-6页(1999)(“巴尔多-II”)，其以全文引用的方式并入。以引用的方式并入的美国专利第7,279,704号第5-6列中更详细地描述磷光。
图1展示了有机发光装置100。图不一定按比例绘制。装置100可以包括衬底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和屏障层170。阴极160是具有第一导电层162和第二导电层164的复合阴极。装置100可以通过依序沉积所描述的层来制造。在以引用的方式并入的US 7,279,704的第6-10列中更详细地描述这些各种层的性质和功能以及实例材料。
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的美国专利第5,844,363号中公开柔性并且透明的衬底-阳极组合。经p掺杂的空穴输送层的实例是以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的美国专利申请公开案第2003/0230980号中所公开。以全文引用的方式并入的颁予汤普森(Thompson)等人的美国专利第6,303,238号中公开发射材料和主体材料的实例。经n掺杂的电子输送层的实例是以1:1的摩尔比率掺杂有Li的BPhen，如以全文引用的方式并入的美国专利申请公开案第2003/0230980号中所公开。以全文引用的方式并入的美国专利第5,703,436号和第5,707,745号公开了阴极的实例，其包括具有例如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的美国专利第6,097,147号和美国专利申请公开案第2003/0230980号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的美国专利申请公开案第2004/0174116号中提供注入层的实例。可以在以全文引用的方式并入的美国专利申请公开案第2004/0174116号中找到保护层的描述。
图2展示了倒转的OLED 200。所述装置包括衬底210、阴极215、发射层220、空穴输送层225和阳极230。装置200可以通过依序沉积所描述的层来制造。因为最常见OLED配置具有安置在阳极上的阴极，并且装置200具有安置在阳极230下的阴极215，所以装置200可以称为“倒转”OLED。在装置200的对应层中，可以使用与关于装置100所描述的材料类似的材料。图2提供了可以如何从装置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，并且应理解，可以结合各种各样的其它结构使用本发明的实施例。所描述的具体材料和结构本质上是示范性的，并且可以使用其它材料和结构。可以基于设计、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，或可以完全省略若干层。还可以包括未具体描述的其它层。可以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含单一材料，但应理解，可以使用材料的组合(例如主体与掺杂剂的混合物)或更一般来说，混合物。并且，所述层可以具有各种子层。本文中给予各个层的名称不意欲具有严格限制性。举例来说，在装置200中，空穴输送层225输送空穴并且将空穴注入到发射层220中，并且可以被描述为空穴输送层或空穴注入层。在一个实施例中，可以将OLED描述为具有安置在阴极与阳极之间的“有机层”。此有机层可以包含单个层，或可以进一步包含如例如关于图1和2所描述的不同有机材料的多个层。
还可以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的颁予弗兰德(Friend)等人的美国专利第5,247,190号中所公开。作为另一实例，可以使用具有单个有机层的OLED。OLED可以堆叠，例如如以全文引用的方式并入的颁予福利斯特(Forrest)等人的第5,707,745号中所描述。OLED结构可以脱离图1和2中所说明的简单分层结构。举例来说，衬底可以包括有角度的反射表面以改进出耦(out-coupling)，例如如颁予福利斯特等人的美国专利第6,091,195号中所述的台式结构，和/或如颁予布利维克(Bulovic)等人的美国专利第5,834,893号中所述的凹点结构，所述专利以全文引用的方式并入。
除非另外规定，否则可以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，优选方法包括热蒸发、喷墨(例如以全文引用的方式并入的美国专利第6,013,982号和第6,087,196号中所述)、有机气相沉积(OVPD)(例如以全文引用的方式并入的颁予福利斯特等人的美国专利第6,337,102号中所述)和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的美国专利第7,431,968号中所述)。其它合适沉积方法包括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，优选方法包括热蒸发。优选的图案化方法包括通过掩模的沉积、冷焊(例如以全文引用的方式并入的美国专利第6,294,398号和第6,468,819号中所述)和与例如喷墨和OVJD等沉积方法中的一些方法相关联的图案化。还可以使用其它方法。可以改进待沉积的材料，以使其与具体沉积方法相容。举例来说，可以在小分子中使用具支链或无支链并且优选含有至少3个碳的例如烷基和芳基等取代基，来增强其经受溶液处理的能力。可以使用具有20个或更多个碳的取代基，并且3-20个碳是优选范围。具有不对称结构的材料可以比具有对称结构的材料具有更好的溶液可处理性，因为不对称材料可以具有更低的再结晶倾向性。可以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以进一步任选地包含屏障层。屏障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(包括水分、蒸气和/或气体等)而受损。屏障层可以沉积在衬底、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(包括边缘)上。屏障层可以包含单个层或多个层。屏障层可以通过各种已知的化学气相沉积技术形成，并且可以包括具有单一相的组合物以及具有多个相的组合物。任何合适材料或材料组合都可以用于屏障层。屏障层可以并入有无机化合物或有机化合物或两者。优选的屏障层包含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美国专利第7,968,146号、PCT专利申请案第PCT/US2007/023098号和第PCT/US2009/042829号中所述。为了被视为“混合物”，构成屏障层的前述聚合材料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以在95:5到5:95的范围内。聚合材料和非聚合材料可以由同一前体材料产生。在一个实例中，聚合材料与非聚合材料的混合物基本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以并入到各种各样的电子组件模块(或单元)中，所述电子组件模块可以并入到多种电子产品或中间组件中。此类电子产品或中间组件的实例包括可以为终端用户产品制造商所利用的显示屏、照明装置(如离散光源装置或照明面板)等。此类电子组件模块可以任选地包括驱动电子装置和/或电源。根据本发明的实施例而制造的装置可以并入到各种各样的消费型产品中，所述消费型产品具有一或多种电子组件模块(或单元)并入于其中。此类消费型产品将包括含一或多个光源和/或某种类型的视觉显示器中的一或多者的任何种类的产品。此类消费型产品的一些实例包括平板显示器、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、平视显示器、全透明或部分透明的显示器、柔性显示器、激光印刷机、电话、手机、平板计算机、平板手机、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、数码相机、摄录像机、取景器、微型显示器、3-D显示器、虚拟现实或增强现实显示器、交通工具、大面积墙壁、剧院或体育馆屏幕，或指示牌。可以使用各种控制机制来控制根据本发明而制造的装置，包括无源矩阵和有源矩阵。意欲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18C到30C，并且更优选在室温下(20-25C)，但可以在此温度范围外(例如-40C到+80C)使用。
对例如用于虚拟现实应用的极高分辨率OLED显示器的需要逐渐增加。为了实现3D和虚拟现实效果，通常需要具有通常高于1,000dpi或1,500dpi的极高分辨率。用以实现相对高分辨率的常规技术通常使用“白色加彩色滤光片”方法来避免OLED图案化。此类技术具有若干缺点，例如缩短(尤其蓝色子像素的)OLED寿命、难以实施顶部发射白色堆叠和不能传送高色域，因为当前的彩色滤光片技术并不阻止饱和深绿色发射体例如渗出到蓝色子像素中，从而导致交叉干扰。关于RGB并排布置，此类技术还具有关键性能缺点。首先，彩色滤光片可能会减少光输出，因此由于蓝色填充因数实际上较低而缩减蓝色寿命，因此需要增加的亮度来进行补偿。第二，典型地难以优化所有三种色彩的白色顶部发射腔，因此性能低于并排RGB。第三，蓝色滤光片典型地无法完全去除深绿色，因此仅可以使用黄绿色发射体，降低任何深绿色子像素的效率。
其公开内容以全文引用的方式并入的美国专利公开案第2014/0203244号、第2014/0209888号、第2014/0327709号、第2015/183954号和第2015/0340410号以及美国专利申请第14/605,748号论述了使用仅2种有机沉积(例如黄色和蓝色)制造全色显示器，和利用绿色和红色滤光片制造四色显示器。在本文所公开的实施例中，应用了类似概念，但蓝色OLED层可以堆叠在黄色OLED层的顶部上。两种色彩都可以独立地驱动。在一些配置中，仅黄色OLED可以图案化，因为人类眼睛仅对蓝色具有低空间分辨率。然而，此类技术不限于使用仅两种有机沉积。
美国专利第8,827,488号和第9,231,227号涉及在相对于红色和绿色子像素的不同平面中具有蓝色子像素。然而，此类布置和技术通常并不提供如本文所公开的布置，例如具有仅两个OLED沉积与仅一个发射层遮蔽步骤。这些配置通常还使用中间电极作为共同电极，使得OLED布置的三个电极不可单独寻址。
本文所公开的实施例提供了能够实现极高OLED显示器分辨率同时维持RGB并排显示器的性能的架构。本发明的实施例还提供了OLED前板架构，其可以通过例如将蓝色OLED堆叠在黄色OLED上、在一半的显示器分辨率下仅使用一个遮蔽步骤而实现。此类方法可以与其它技术组合用以提供高分辨率背板以驱动前板。在一些配置中，中心电极层包括一或多个可个别寻址的电极，因此两个OLED(例如，黄色和蓝色)可以独立地驱动。
更一般来说，本文所公开的实施例可以提供全色像素布置。参看图5，如本文所公开的布置可以包括包含多个电极的第一电极层550。图5中展示的图案化有机发射层，例如黄色发射层540可以安置在第一电极层550上。第二有机发射层520的毯覆式层可以安置在有机发射层540上，并且中间电极层530安置在有机发射层520、540之间。中间电极层530可以是毯覆式层，或其可以包括多个单独电极，所有所述单独电极都可以可个别寻址。第三电极510可以安置在有机发射层520上。值得注意的是，电极层510、530、550中的每一者内的电极可以可个别寻址，即，每个电极可以经由从布置外部延伸的电连接寻址。具体来说，电极层550中的个别电极中的每一者可以可独立于层550中的其它电极中的每一者寻址。如本文更详细地展示和描述，本文所公开的布置中的电极层中的每一者可以包括高度反射材料，即，可以是高度反射电极，或其可以是透明的。
如本文更详细地描述，此类布置可以包括但不限于仅两种色彩的有机发射层。如本文所公开的发射特定色彩的有机层可以在层内包括一或多种发射体(即，发射材料)，但通常层作为整体将仅发射单一色彩。也就是说，布置内的每个发射层当激活时可以发射两种色彩中的仅一者，即使在层包括多种发射体的配置中也这样。举例来说，图5中展示的例示性布置仅包括分别蓝色和黄色发射层520、540。尽管布置包括变色层570、580，但此类层不视为如本文所公开的发射层，因为其在通过在层上施加电压而激活时并不产生那些色彩。实际上，变色层570、580(例如彩色滤光片)仅仅改变了通过层的入射光的波长；其本身并不像发射层520、540一样产生任何光。此类改变可以包括吸收光的初始入射色彩和再发射光的不同色彩，例如在降频转换变色层的情况下。
图3展示了实施如本文所公开的架构的例示性工艺顺序。在所说明的实例中，制造四种子像素(红色、绿色、黄色和蓝色)，但可能利用多于四种色彩。在310，制造包括个别子像素阳极的图案化阳极层。如在310所展示，每个子像素可以具有提供了子像素的外部控制的单独阳极连接。310中展示的色彩标记指示了将由相关子像素提供的最终色彩。电极的特定布置是说明性的，并且可以使用其它布置。每个阳极连接可以连接到单独的背板电路，或可以使用电源线来使用和多路复用共同的背板电路，如在此提交的美国专利申请第______号(档案号UDC-1086US)中所公开。
在320，通过遮蔽掩模沉积黄色发射层。举例来说，可以例如使用如美国专利公开案第2015/183954号中所描述和图3的插图中所展示的布局一次沉积四个像素。或者或另外，无掩模的印刷工艺(例如OVJP)可以用以沉积图案化黄色发射层。因为黄色发射层将用以制造黄色、红色和绿色子像素，所以一种、两种或三种(或更多种)发射体可以用于黄色发射层中。也就是说，发射层可以包括一种材料或包括一种、两种、三种或更多种发射体材料的材料混合物。举例来说，绿色、红色和黄色发射体可以安置于同一发射层或单独发射层中，其一起构成了如本文所公开的“黄色”发射层。黄色OLED可以是单一OLED或堆叠OLED，以便例如通过相对于背板TFT电压倍增OLED电压来增加OLED的给定亮度和/或效率下的寿命。在一些实施例中，此发射层可以经图案化，以使得沉积区域可以安置在多个相邻像素内，例如例示性沉积325的示意性俯视图中所展示。可以使用其它布置，例如如美国专利公开案第2015/183954号中所公开。
在330，可以按毯覆式层形式沉积导电透明中间电极。举例来说，中间电极可以是或包括ITO、IZO、薄膜金属、碳纳米管、金属纳米线或其组合。蓝色阳极可以直接连接到中间电极，但此中间电极对于黄色、红色和绿色OLED子像素将充当阴极。在340，将毯覆式蓝色OLED层沉积在中间电极上。在350，可以将红色和绿色滤光片并入到装置中以从黄色沉积制造红色和绿色子像素。蓝色层还可以经堆叠以增加寿命和系统效率。
因为人类眼睛典型地相对于红光、绿光和尤其黄光对蓝光的分辨率不大敏感，所以如本文所公开的装置的蓝色分辨率仅是其它原色的一半或更低可能是可接受的。在选择用于中间电极的材料或材料组合时，可能需要电极的导电性足够低，以便考虑到其充当红色、绿色和黄色子像素的阴极，其维持遍及每个像素的恒定电压平面。对于具有在1mA/cm2下驱动的25μm×25μm像素的1,000dpi显示器，像素电流是0.01μA。为了维持小于1mV的中心电极上电压上升以便不导致图像伪影，中间电极的薄层电阻应小于100,000欧姆，即约100,000欧姆/平方。
因为蓝色OLED未经图案化，所以还可能需要阻止一个蓝色像素与相邻像素的交叉干扰。如本文所公开，每个像素可以具有专用阳极以驱动蓝色子像素。此接触可以确保每个中间电极处的恰当电压以在每个像素处传送恰当蓝色亮度。因此，蓝色从任何既定像素的最大渗出可以仅延伸直到蓝色像素的最接近相邻者。由于人类眼睛对蓝色分辨率的敏感度的相对缺乏，因此本文所公开的实施例典型地将不会导致足够的交叉干扰可察觉。如果存在过度交叉干扰，那么可以使用不同子像素阳极布局，其实例展示于图4中。在此配置中，每个蓝色子像素阳极是环形，而蓝色OLED堆叠本身是连续的。因此，来自环内部的区域的所有蓝光仅受所述像素的蓝色阳极控制，无来自相邻像素的干扰。
如本文更详细地描述，在底部发射配置中，毯覆式顶部阴极可以是金属，并且阳极连接可以是透明的。在此情况下，红色和绿色滤光片可以在OLED堆叠下、在透明阳极下或在透明阳极上图案化。
美国专利公开案第2015/0340410号描述了使用阳极图案化技术优化顶部发射架构中的个别红色、绿色和/或黄色子像素，以便调整腔长度以使红色和绿色输出达到最大、和/或调节由子像素发射的光的色彩的技术。在如本文所公开的顶部发射结构中，阳极可以是反射性的，并且可以通过毯覆式阴极发射光。
使用沉积和蚀刻技术，可以将一或多个材料层安置在反射层与电极之间，以改变电极的不同区域中电极堆叠的厚度。举例来说，可以在金属反射层顶部上、在ITO阳极下制造二氧化硅和氮化硅层。为了优化顶部发射配置中的此类架构，可以分别针对绿色和蓝色发射优化黄色和蓝色OLED堆叠。接着可以添加光程长度到红色和黄色阳极以优化其腔长度。此类配置的实例展示于图5-8中。
图5展示了如本文所公开的底部发射结构的实例。高度反射电极510安置在毯覆式蓝色层520上。黄色发射层540安置在微弱反射和/或透明中间电极530之间。电极层550可以包括多个电极，以使用分别如所展示的绿色和红色变色层580、570形成绿色、红色和黄色子像素。光学间隔物或填充物590可以在衬底560上、在每个像素的黄色堆叠的外部图案化。光学填充物可以是例如具有与黄色发射材料相同的有效光程长度的绝缘体，或其可以是例如ITO和黄色发射材料的材料，因此在黄色发射材料的沉积期间不需要掩模。在此类配置中，光学填充物区域仍可能是非寻址的，因为从光学填充物到TFT没有通道。此类图案化可以例如在有机蒸发之前进行。图6展示了顶部发射结构的类似于图5的结构，其中电极层650是高度反射的并且电极610是微弱反射和/或透明的。微弱反射电极610可以包括例如IZO或ITO样的TCO。
图7和8展示了不具有光学填充物的底部和顶部发射装置结构，其能够实现蓝色微腔装置特性。如图7中所示的装置还可以包括黄色变色层，例如彩色滤光片775，以在对蓝色子像素供能时去除来自黄色子像素的蓝色发射。如图7中所示的装置可以提供底部发射微腔(BEMC)蓝色子像素，同时还具有朗伯(Lambertian)黄色子像素，而不使用额外光学填充物。类似地，如图8中所示的装置可以提供顶部发射微腔(TEMC)蓝色子像素和朗伯黄色子像素，而不需要额外光学填充物。
为了避免蓝色子像素影响来自同一像素中的黄色、红色或绿色子像素的光输出的交叉干扰，可以使用各种驱动方案。举例来说，可以驱动蓝色子像素50％的时间，并且然后驱动基于黄色的子像素(即，在所说明的实例中，基于最接近衬底的发射层的发射的那些子像素)剩余时间。此50:50时间比可以经调整以平衡子像素寿命，例如如果期望蓝色子像素具有较短寿命，那么通过缩短驱动蓝色子像素的相对时间。在实践中，此类方案可以通过在扫描线寻址时间或帧时间切换电源轨来实施。在每个帧时间的第一部分期间使用帧时间选择，绿色、黄色和红色阳极的电压可以设定成中间电极电位以确保无发射。跨越蓝色装置从共同中间电极到上阴极的电压降可以提供每个像素的所要蓝色亮度。在每个帧时间的第二“黄色”部分中，上阴极可以关闭并且设定成与共同中间电极相同的电位以确保无蓝色发射。蓝色阳极连接然后是黄色、绿色和红色装置的有效阴极。此类架构可以用以实现极高分辨率，并且对于小装置(例如小于10")，相对高帧率(例如120Hz)应是可容易实现的。
有可能的是，当在任何既定像素中对蓝色堆叠供能并且黄色堆叠关闭时，蓝光将由蓝色像素下的黄色EML吸收，并且然后所吸收的蓝光将取决于用以产生黄光的发射体的特性而以黄光或绿光再发射。初始结果表明，此作用是约0.1％，即，通过吸收来自上堆叠的蓝光而供能的层的黄色发射将是所发射的蓝光的强度的约0.1％。
此类交叉干扰可以通过在蓝色上像素的操作期间反向偏置黄色像素而进一步减少。其还可以通过在黄色像素中使用较低掺杂浓度(例如0.2-10体积％)的发射体而进一步减少，因为其通常可以代表像素内的大部分寄生吸收。作为另一个实例，精细金属掩模可以用以在每个像素的黄色部分上沉积透射黄光的蓝色吸收膜。此吸收膜可以安置在两个导电膜之间，因此中间电极将包括透明导体/蓝色滤光片/透明导体布置，蓝色滤光片仅沉积在黄色EML区域上，以便其不阻止蓝色阳极与蓝色OLED装置之间的电接触。因为黄色像素的填充因数小于蓝色像素，所以此作用的视觉影响将从0.1％水平进一步减小。总的来说，此类作用可以呈现以使蓝色子像素朝着白色点稍微移位，但以空间均匀方式并且以取决于蓝色子像素的灰度水平的方式。这对于深蓝色子像素的有效色彩可能具有极微小的影响。举例来说，假定具有额外0.1％黄色的(0.143,0.043)天然蓝色子像素，深蓝色仅移位到(0.144,0.044)，其将具有边缘视觉影响。此外，即使在额外1％黄色下，蓝色也将仅移位到(0.145,0.046)。
图5-8中描述和展示的架构可以是组合的“RGB1B2”布置，例如美国专利公开案第2015/183954号中所公开。在此类布置中，在4个像素之中可以共用深蓝色子像素。深蓝色子像素可以例如通过在浅蓝色像素的区域上放置彩色滤光片而提供。此类布置的实例展示于图9中。
在一些实施例中，出耦特征可以应用到如先前所描述的高分辨率显示器布置。这些出耦特征可以包括微透镜、散射层和/或其它出耦结构。可以应用到本文所公开的实施例的一些例示性结构描述于在此提交的美国专利申请案第______号(档案号UDC-1086)中。为了使得此类出耦有效用于显示器，可能需要使发射层与出耦特征之间的距离减到最小。
因为如本文所公开的显示器可以使用黄色/蓝色配置，所以有色透镜可以是适合方法，因为布置可以已经并有一或多个彩色滤光片。在此类方法中，有色透镜可以是放置在每个子像素上用于出耦。假定圆形子像素，发射层与透镜基座之间的距离t应是：
其中nlens、r、R和d分别表示微透镜的折射率、发射子像素的半径、透镜的半径和r与R之间的差。对于等效于当前智能电话和50"4k TV的分辨率，t分别应小于28μm和89μm。
出耦结构可以应用到所有显示像素。其也可以取决于例如以下的因素而仅应用到选择性显示像素：像素布局、效率和每个色彩分量的寿命，并且人类眼睛或透镜对仅一种色彩的敏感度可以应用到显示器。然而，在由出耦结构提供的提高的效率下，对比度和像素清晰度可能由于交叉干扰而降低。在一些情况下，可能优选的是仅将出耦特征应用到所选像素或色彩。举例来说，出耦结构可以仅应用到蓝色像素。因为人类眼睛典型地相对于红光、绿光和尤其黄光对蓝光的分辨率不大敏感，所以归因于光学交叉干扰的分辨率降低可能不大明显或不明显。同时，蓝色发射相对于黄色、绿色或蓝色发射层典型地需要更大的光输出和寿命改进，其通过使用出耦特征而改进。作为仅将出耦特征应用到选择性像素的另一个实例，子像素布置和/或尺寸可能会阻止出耦特征应用到所有个别子像素，例如其中某些子像素对于待应用的出耦特征太小或太接近。
在一些情况下，可能优选的是多个像素或子像素共用同一出耦特征。举例来说，子像素对于出耦特征的精密放置可能太小。多个子像素则可以共用同一出耦特征。举例来说，可以安置微透镜片或散射环以便覆盖多个子像素。
在一个实施例中，单独的图案化绿色和红色沉积可以用于第一平面，并且未经图案化蓝色沉积可以用于第二平面。此类配置可以避免对变色层(例如彩色滤光片)的需要。因为在第一平面中仅使用和图案化两种色彩，色彩可以交替，因此允许同一色彩的两个子像素使用同一掩模开口(例如，在扫描线的方向上)同时沉积，因此掩模仅需要是显示器的分辨率的一半。在此类配置中，在每个像素中蓝色阳极可以放置在红色与绿色阳极连接之间。一个背板可以用以控制所有3种色彩。此类配置与美国专利第9,231,227号不同之处在于，中心电极可寻址并且是阳极、而非共同阴极连接。举例来说，图10展示了使用两个相邻像素的子像素的实例的此类工艺。在1010，可以将子像素阳极图案化以用于多个像素。在1020，可以通过遮蔽掩模沉积红色和绿色发射材料，一次沉积四个子像素；或使用例如具有库的OVJP的技术来沉积以减少溢出。值得注意的是，红色和绿色子像素对交替，蓝色子像素安置在其之间。在1030，可以沉积毯覆式中间电极。在1040，可以在中间电极上沉积毯覆式蓝色发射层。然后可以在1050，在蓝色发射层上沉积毯覆式电极。
如本文所用，高度反射电极或反射层是指在450到700nm波长范围内的反射率高于80％、更优选90％并且更优选95％的电极层。类似地，微弱反射或透明电极是指在450到700nm范围中的吸收是30％或更小、更优选20％或更小、更优选10％或更小的电极层。
如本文所用，毯覆式层是指构成层的材料以连续层形式覆盖紧靠在其下的层的全部或实质上全部的层。相比之下，图案化层是构成层的材料仅覆盖紧靠在其下的层的一部分并且包括多个非连续区域的层。举例来说，图案化电极层可以包括沉积在装置的同一层中的若干电隔离电极，其由另一材料(例如绝缘体)隔开。类似地，毯覆式沉积是指经制造以便以连续区域完全覆盖紧靠在毯覆式沉积下的层部分的层或层部分。图案化沉积是指包括多个由其它材料隔开或不由材料隔开的非连续区域的沉积。举例来说，如果有机沉积放置在每个像素中的一或多个特定子像素上但不在像素区域内的其它各处，那么其可以视为图案化的。沉积可以指如本文所公开的布置的整个层；或仅一部分的层，典型地对于与沉积相关的子装置，例如子像素。
应理解，本文所述的各种实施例仅作为实例，并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以用其它材料和结构来取代，而不脱离本发明的精神。如所要求的本发明因此可以包括本文所述的具体实例和优选实施例的变化，如本领域技术人员将明白。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 (20)

1.一种全色像素布置，其包含：
包含多个第一电极的第一电极层；
安置在所述多个第一电极的至少一部分上的图案化第一有机发射层；
安置在所述第一有机发射层上的毯覆式第二有机发射层；
安置在所述第一与第二有机发射层之间的第二电极层；和
安置在所述第二有机发射层上的第三电极层；
其中所述第一、第二和第三电极层中的每一者内的电极可经由所述布置外部的电连接寻址。
2.根据权利要求1所述的全色像素布置，其中所述布置包含恰好两种色彩的有机发射层。
3.根据权利要求1所述的全色像素布置，其中所述第一电极中的每一者可独立寻址。
4.根据权利要求1所述的全色像素布置，其中所述第一和第二有机发射层中的每一者可独立寻址。
5.根据权利要求1所述的全色像素布置，其进一步包含与所述第一有机发射层的第一区域呈堆叠方式安置的第一变色层。
6.根据权利要求5所述的全色像素布置，其进一步包含与所述第一有机发射层的第二区域呈堆叠方式安置的第二变色层，所述第二区域不同于所述第一有机发射层的所述第一区域。
7.根据权利要求1所述的全色像素布置，其中所述图案化第一有机发射层界定多个子像素。
8.根据权利要求7所述的全色像素布置，其中每个子像素具有单独的背板电路。
9.根据权利要求7所述的全色像素布置，其中每个子像素具有共同的背板电路。
10.根据权利要求7所述的全色像素布置，其中所述布置包含每一子像素少于一个背板电路。
11.根据权利要求7所述的全色像素布置，其中所述多个子像素的第一子像素具有第一光程长度，并且所述多个子像素的第二子像素具有第二光程长度，所述第二光程长度不同于所述第一光程长度。
12.根据权利要求1所述的全色像素布置，其中所述第二电极层是透明的。
13.根据权利要求1所述的全色像素布置，其中所述第二电极在450-700nm范围中的吸收不超过30％。
14.根据权利要求1所述的全色像素布置，其中所述第一有机发射层包含发黄光的发射材料，所述第二有机发射层包含发蓝光的发射材料，或两者兼俱。
15.根据权利要求14所述的全色像素布置，其中所述第二有机发射层包含发蓝光的发射材料，所述布置进一步包含与所述第二有机发射层呈堆叠方式并且不与所述第一有机发射层呈堆叠方式安置的深蓝色变色层。
16.根据权利要求1所述的全色像素布置，其中所述布置包含至少四种色彩的子像素。
17.根据权利要求1所述的全色像素布置，其进一步包含光学耦合到所述布置的至少一部分并且与所述多个第一电极中的至少一者呈堆叠方式安置的出耦组件。
18.根据权利要求1所述的全色像素布置，其进一步包含安置在所述多个第一电极的至少一部分上的图案化第三有机发射层，其中所述图案化第三有机发射层包含具有色彩不同于所述图案化第一有机发射层的峰值波长的峰值波长的发射材料，并且其中所述图案化第三有机发射层不安置在所述图案化第一有机发射层上。
19.一种装置，其包含根据权利要求1所述的全色像素布置，其中所述装置包含选自由以下组成的群组中的至少一者：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、平视显示器、全透明或部分透明的显示器、柔性显示器、激光印刷机、电话、手机、平板计算机、平板手机、个人数字助理PDA、膝上型计算机、数码相机、摄录像机、取景器、微型显示器、3-D显示器、虚拟现实或增强现实显示器、交通工具、大面积墙壁、剧院或体育馆屏幕，和指示牌。
20.一种制造全色像素布置的方法，其包含：
将包含多个第一电极的第一电极层安置在衬底上；
制造安置在所述多个第一电极的至少一部分上的图案化第一有机发射层；
制造安置在所述第一有机发射层上的毯覆式第二有机发射层；
制造安置在所述第一与第二有机发射层之间的第二电极层；和
制造安置在所述第二有机发射层上的第三电极层；
其中所述第一、第二和第三电极层中的每一者内的电极可经由所述布置外部的电连接寻址。
CN201610474772.8A 2016-06-03 2016-06-24 全色像素布置、包含其的装置和其制造方法 Pending CN107464826A (zh)

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