CN111816783B - 包括一组正圆形中空柱体的有机发光二极管单元 - Google Patents

包括一组正圆形中空柱体的有机发光二极管单元 Download PDF

Info

Publication number
CN111816783B
CN111816783B CN201910294988.XA CN201910294988A CN111816783B CN 111816783 B CN111816783 B CN 111816783B CN 201910294988 A CN201910294988 A CN 201910294988A CN 111816783 B CN111816783 B CN 111816783B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light emitting
emitting diode
organic light
right circular
circular hollow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910294988.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111816783A (zh
Inventor
阿提姆·鲍里斯金
奥克萨那·沙马卡瓦
瓦尔特·德拉兹克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
InterDigital CE Patent Holdings SAS
Original Assignee
InterDigital CE Patent Holdings SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by InterDigital CE Patent Holdings SAS filed Critical InterDigital CE Patent Holdings SAS
Priority to CN201910294988.XA priority Critical patent/CN111816783B/zh
Publication of CN111816783A publication Critical patent/CN111816783A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111816783B publication Critical patent/CN111816783B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K50/854—Arrangements for extracting light from the devices comprising scattering means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K50/852—Arrangements for extracting light from the devices comprising a resonant cavity structure, e.g. Bragg reflector pair
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K50/856—Arrangements for extracting light from the devices comprising reflective means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/35—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/38—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising colour filters or colour changing media [CCM]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

本公开涉及包括一组正圆形中空柱体的有机发光二极管单元。提出了一种有机发光二极管(OLED)单元，包括阴极、阳极，阳极位于衬底上，并且其中，该有机发光二极管单元还包括位于所述阴极和所述阳极之间的发射层和导电层，在所述阴极和所述阳极之间出现电势差时产生光，并且其中，该有机发光二极管(OLED)单元还包括扩散层，该扩散层包括一组正圆形中空柱体，其中，每个正圆形中空柱体至少由参数R(即外部半径)和参数r(即内部半径)限定，其中，所述参数R被包括在第一范围内，λ为从由所述有机发光二极管(OLED)单元产生的电磁波得到的波长，并且其中，所述参数r被限定为使得被包括在第二范围[0.6；0.8]内。

Description

包括一组正圆形中空柱体的有机发光二极管单元
技术领域
本公开涉及包括OLED单元(代表“有机发光二极管”)的显示设备。本公开涉及用于减少内容显示期间的光损失的OLED单元的具体架构。
背景技术
该部分旨在向读者介绍本领域的各个方面，其可以与下面描述和/或要求保护的本发明的各个方面相关。相信该讨论有助于向读者提供背景信息以便于更好地理解本发明的各个方面。因此，应理解，这些陈述应从这个角度来阅读，而不是作为现有技术的承认。
OLED单元通常包括夹在玻璃板和掺杂硅背板、或两个玻璃板之间的高折射率层的堆叠。替代地，可以将层沉积在柔性载体上。
作者为Adrian Kitai，题为“Principles of Solar cells,LEDs and Diodes；The role of the PN junction(太阳能电池原理、LED和二极管、PN结的作用)”一书的第6章提供了有关OLED单元的提示。
总的来说，通常，OLED单元包括位于玻璃衬底上的阳极、阴极、以及位于阳极和阴极之间的有源层，该有源层包括电子传输层(ETL)和空穴传输层(HTL)。通常，阳极由透明材料制成以允许光离开有源层。例如，阳极可以由氧化铟锡(ITO)制成。在一个变体中，发光材料(LEM)也可以位于HTL和ETL之间。应注意，OLED所发出的颜色由LEM的性质决定或与之有联系。因此，可以选择特定材料的LEM以获得仅传递单色电磁波(即单色光)的OLED单元。在一些变体中，一些颜色转换器或滤色器被定位为靠近阳极以过滤来自发光材料(其仅能够传递蓝光或白光)的光。图2呈现了OLED单元的这些架构中的一些。
通常，在OLED单元中，只有一小部分光(对应于当电子和空穴重新组合在高折射率介质中层的堆叠中的某处时光子的发射)离开单元。
实际上，如果所产生或所发射的光子的传播方向在临界角以上(即所发射的光子不以本文档的图1中的光圆锥角或立体角101传播)，则其在更密集的介质中被捕获。如果我们通过假设堆叠具有一个唯一折射率n来简化问题，则临界角可以被限定为：
对于电子-空穴重新组合，所有方向对于光子的传播是可能的，发射是各向同性的(参见图1中的球体)。如果光子以图1中的立体角101发射，则光子可以从结构中逸出，但如果光子以相同的立体角值反向发射，则光子也可以逸出。单元的底部具有用于顶部发光二极管的反射器，或者它是透明的以使得从结构中逸出的发射光子的总立体角为：
Ω＝2×2π(1-cosθc)
并且离开单元的光的百分比(与4π球面度成比例)为：
对于二极管介质内的平均折射率1.7，光提取效率仅为η＝0.19，这意味着仅19％的所产生的光离开。还可以认为，顶层中的一个由ITO制成，ITO具有非常高的折射率并且在可见光带内具有大的变化。其在深蓝色中具有高于2.0的折射率(蓝光类型波长)，在绿色中具有1.9的折射率并且在红色中具有1.8的折射率，而近场IR(红外)的折射率约为1.6。
因此，开发用于改进OLED单元内的光提取的技术是热点研究课题。
为了实现这样的目标，开发了依赖于通过散射的光提取的第一技术(例如在文档US 2001/0026124中描述)。替代地，研究了如在例如文档JP2002-071931和US2001-0026124中提出的依赖于通过折射的光提取的第二技术。此外，在例如文档US 2009/0072711中详细描述了通过使用几何图案来执行光提取的第三技术。
所提出的技术是这些技术解决方案的替代方案。
发明内容
说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但每个实施例不一定包括特定特征、结构或特性。此外，这些短语不一定指代同一实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合其他实施例来实现这样的特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识之内的，无论这些其他实施例是否被明确描述。
本公开涉及一种有机发光二极管(OLED)单元，包括阴极、阳极，阳极位于衬底上，并且其中，该有机发光二极管单元还包括位于所述阴极和所述阳极之间的发射层和导电层，在所述阴极和所述阳极之间出现电势差时产生光，并且其中，该有机发光二极管(OLED)单元还包括扩散层，该扩散层包括一组正圆形中空柱体，其中，每个正圆形中空柱体至少由参数R(即外部半径)和参数r(即内部半径)限定，其中，所述参数R被包括在第一范围内，其中λ为从由所述有机发光二极管(OLED)单元产生的电磁波得到的波长，并且其中，所述参数r被限定为使得/>被包括在第二范围[0.6；0.8]内，并且其中，每个正圆形中空柱体具有包括在第三范围/>内的高度，其中，n对应于所述扩散层的折射率。
因此，根据本公开，这些正圆形中空柱体具有嵌入在结构中的相位滤波器的功能(即扩散层)。实际上，正圆形中空柱体可以改变入射电磁波的方向，也就是以大于30度并且低于80度的角度入射到衬底上，所述角度相比于扩散层的法向和电磁波的传播方向来限定。此外，由于这种结构的设计而得到相移。
在优选实施例中，扩散层还包括位于所述正圆形中空柱体之间的金属反射器。
在优选实施例中，OLED单元还包括位于所述发射层和所述导电层之间的发光材料层。
在优选实施例中，发光材料可以产生与所述波长λ相关联的单色电磁波，并且其中，所述波长λ被包括在450nm和495nm之间。在这种情况下，λ与由所述有机发光二极管单元产生的电磁波的波长大致相同。
在优选实施例中，发光材料可以产生多色电磁波。
在优选实施例中，OLED单元还包括位于所述扩散层的边缘处的滤色器或颜色转换器。在这种情况下，λ不等于由所述有机发光二极管单元产生的电磁波的波长，而是根据该波长以及与滤色器或颜色转换器相关联的特征来限定。在某种意义上，它是从由所述有机发光二极管单元产生的电磁波得到的。
在优选实施例中，所述正圆形中空柱体中的每一个在其内部中由电介质材料制成，并且在另一部分中填充有气体。
在本公开的另一实施例中，提出了包括一组如前提到的有机发光二极管(OLED)单元的显示设备。在变体中，这种显示设备可以被包括在移动电话和/或可穿戴设备(例如，智能手表、透镜眼镜、头部安装显示设备等)中。
附图说明
通过参考附图对本发明的示例性实施例的以下详细描述，本发明的上述和其他方面将变得更加明显，在附图中：
-图1呈现了OLED单元中出现的光损失；
-图2(a)、2(b)和2(c)呈现了不同的OLED单元结构，其中从三种不同的架构获得特定颜色；
-图3(a)呈现了可以放置在根据本公开的一个实施例的OLED单元的衍射层中的根据本公开的正圆形中空柱体的俯视图；
-图3(b)呈现了可以放置在根据本公开的一个实施例的OLED单元的衍射层中的根据本公开的正圆形中空柱体的透视图；
-图3(c)呈现了可以放置在根据本公开的一个实施例的OLED单元的衍射层中的根据本公开的正圆形中空柱体的另一俯视图；
-图4以示意性方式呈现了用于将根据本公开的若干正圆形中空柱体定位在与OLED单元相关联的衍射层内的示例性配置；
-图5呈现了用于确定经由给定孔径的衍射场图案的简化模型；
-图6呈现了在z方向或z轴(六个部分或样本)以及在x方向或x轴(一个样本)上针对给定孔径(具有圆盘形状)对衍射场图案进行采样的示例；
-图7(a)和7(b)呈现了由大约10μm孔径产生的并且分别经由Comsol模拟获得的衍射场图案的样本(根据x方向或x轴)，以及使用Rayleigh-Sommerfeld衍射积分的计算；
-图8(a)和8(b)呈现了由03μm孔径产生的并且分别经由Comsol模拟获得的衍射场图案的样本(根据x方向或x轴)，以及使用Rayleigh-Sommerfeld衍射积分的计算；
-图9(a)和9(b)呈现了根据本公开的一个实施例的分别在没有相位滤波器和有相位滤波器的情况下沿着z-x平面由孔径从相对于法向方向z的30°角度下的入射平面电磁波产生的衍射场图案的截面；
-图10(a)和10(b)呈现了根据本公开的一个实施例的分别在没有相位滤波器和有相位滤波器的情况下沿着z-x平面由孔径从相对于法向方向z的45°角度下的入射平面电磁波产生的衍射场图案的截面；
-图11(a)和11(b)呈现了根据本公开的一个实施例的分别在没有相位滤波器和有相位滤波器的情况下沿着z-x平面由孔径从相对于法向方向z的60°角度下的入射平面电磁波产生的衍射场图案的截面；
-图12(a)和12(b)呈现了根据本公开的一个实施例的分别在没有相位滤波器和有相位滤波器的情况下沿着z-x平面由孔径从相对于法向方向z的80°角度下的入射平面电磁波产生的衍射场图案的截面。
具体实施方式
图1呈现了OLED单元中出现的光损失。实际上，由OLED单元产生的大部分光(单色或多色)不会离开OLED单元，而是陷入OLED单元内部。例如，具有传播方向的光与传播角度θ相关联，并且根据相比于临界角度θc的这种传播角度的值，光陷入OLED单元或从OLED单元被提取。例如，在图1中，仅属于标记为101的锥形光的光从OLED单元被提取。在奥格斯堡大学2011年的作者为Frischeise，题为“Light extraction in organic light- emitting diodes(有机发光二极管中的光提取)”的论文中提供了关于陷入OLED单元内的光的更多细节。
图2(a)、2(b)和2(c)呈现了不同的OLED单元结构，其中从三种不同的架构获得特定颜色。
更确切地，在图2(a)中，显示设备内的每个OLED单元包括仅与波长相关联的发光材料。例如，一种发光材料与属于范围[625nm；740nm]的波长相关联(即红色，标记为R)，而另一发光材料与属于范围[495nm；570nm]的波长相关联(即绿色，标记为G)，并且至少另一发光材料与属于范围[466nm；490nm]的波长相关联(即蓝色，标记为B)。因此，在这种架构中，不必为了获得RGB光发射器而添加滤波器或转换器。
在图2(b)中，显示设备内的每个OLED单元包括仅与属于范围[466nm；490nm]的波长(即蓝色，标记为B)相关联的发光材料。然后，为了获得RGB显示设备，颜色转换器位于透明阳极的边缘处以获得红色色调和绿色色调。在这种架构中，不必添加用于蓝色色调的特定转换器。
在图2(c)中，显示设备内的每个OLED单元包括产生白光(作为多色电磁波)的发光材料。然后，为了获得RGB显示设备，一些滤色器位于每个透明阳极的边缘处。
本文档中描述的技术可以应用于这些架构。
根据本公开的一个实施例，提出了在OLED单元中的发送元件(阳极或阴极)的边缘处添加扩散层。扩散层可以由电介质材料制成。提出了在这种扩散层内添加若干正圆形中空柱体。例如，具有图3(a)公开的具体参数的正圆形中空柱体可用于本公开的一个实施例。实际上，图3(a)呈现了可以放置在根据本公开的一个实施例的OLED单元的衍射层中的根据本公开的正圆形中空柱体的俯视图。这种正圆形中空柱体用作相位滤波器。它具有针对0.5μm波长的1μm宽度的圆盘形孔径。在孔径的边缘处，存在四分之一波延迟器(quarter waveretarder)。
图3(b)呈现了可以放置在根据本公开的一个实施例的OLED单元的衍射层中的根据本公开的正圆形中空柱体的透视图。
图3(c)呈现了可以放置在根据本公开的一个实施例的OLED单元的衍射层中的根据本公开的正圆形中空柱体的另一俯视图。
根据本公开的正圆形中空柱体(如图3(b)和3(c)所示)由参数R(即外部半径)和参数r(即内部半径)限定。参数R被包括在第一范围内，其中λ为从由正圆形中空柱体嵌入在其中的OLED单元产生的电磁波得到的波长。参数r被限定为使得的值被包括在第二范围[0.6；0.8]内。此外，圆形中空柱体具有包括在第三范围内的高度，其中，n对应于OLED单元中的扩散层的折射率。
此外，在本公开的一个实施例中，图3(c)的正圆形中空柱体在其标记为302的内部部分由电介质材料制成，并且在标记为301的另一部分中填充有气体。因此，正圆形中空柱体的部分301可以被视为电介质结构中的腔，其填充有气体(例如，空气)。图4以示意性方式呈现了用于将根据本公开的若干正圆形中空柱体定位在与OLED单元相关联的衍射层内的示例性配置。
在变体中，相位滤波器或正圆形中空柱体可以嵌入不同的层中。实际上，它们不需要都在同一个层中。在这样的变体中，层可以以一层在另一层上面的方式来堆叠，或者以五点形(quincunx)的方式来堆叠。
在本公开的另一实施例中，包括在OLED单元的扩散层中的正圆形中空柱体具有完全相同的尺寸。
在本公开的另一实施例中，包括在OLED单元的扩散层中的正圆形中空柱体不必具有相同的尺寸。
在变体中，OLED单元内的正圆形中空柱体的密度是均匀的。在本公开的另一实施例中，与扩散层的边缘相比，靠近扩散层的中心存在更多正圆形中空柱体。
相位滤波器或正圆形中空柱体可以被实现为孔径的外边缘处的四分之一波延迟器，但当嵌入更密集介质中时还可以被实现为四分之三波加速器。例如，加速相位滤波器可以由中空盘制成，其厚度被计算为实现相对于边缘介质的波长的3/4的相位差。
必须针对每个发射波长调整相位延迟器的厚度或材料。这意味着其对于红色、绿色或蓝色单元将有所不同。延迟器的厚度被计算为：
对于四分之一波延迟器，
下面，描述了关于根据本公开的一个实施例的正圆形中空柱体元件的功能的一些细节。为了掌握本公开的概念，有必要开发关于标量衍射理论的一些提示。实际上，这种正圆形中空柱体元件的目的是将入射平面波重新定向成更有利于光提取的另一方向。标量衍射理论可以解释这种现象。
标量衍射理论以麦克斯韦(Maxwell)积分方程为基础。通常，发射偶极子可以具有不同定向：s、p和z，因此，理论上不可能仅通过标量波来描述问题。我们至少应假设波的三种不同的定向。然而，现在OLED层在重新组合区域中具有一种偶极子对准层。对准层具有仅给予以一个方向辐射的偶极子特权的特性。应注意，可能存在不贡献于朝向提取锥形的光发射的辐射，并且大部分辐射通过隧穿进入层而损失。因此，应避免z定向偶极子。对准层优选s或p偶极子定向。在其他学科中，s和p定向被称为TE或TM模式。利用这样的对准层，增强了光输出，因此我们可以将标量理论应用于仅针对一个发射定向的波传播，此外假设E和B场的所有组分表现相同。
计算通过孔径的衍射图案
使用Rayleigh-Sommerfeld积分来计算任何距离平面处的孔径的衍射图案。
图5呈现了用于确定经由给定孔径的衍射场图案的简化模型。更确切地，孔径Σ由平面波照射。孔径位于由正交坐标系(x1,y1)提供的平面上。点P1属于孔径Σ。在距离z存在接收平面，坐标系为P2(x2,y2)。我们希望计算点P2(x2,y2)处的场U。距离r是P1和P2之间的距离。
P2处的场的表达式为：
因此，由于作为针对正交于Σ的平面波的Rayleigh-Sommerfeld标量衍射积分的前面的表达式，可以通过改变距离z来确定或计算3D衍射图案。
图6呈现了在z方向或z轴(六个部分或样本)以及在x方向或x轴(一个样本)上针对给定孔径(具有圆盘形状)对衍射场图案进行采样的示例。
实际上，可以通过设置z＝常数并且令参数x2和y2变化来获得衍射场图案的一部分。
但我们还可以通过设置y2＝常数并改变x2和z来计算切片(slice)，图6示出了y＝0的一个切片的示例。
利用来自公知软件包的结果交叉检查衍射图案
在试图将以前的形式应用于我们的相位滤波器(或正圆形中空柱体)设计之前，我们应至少检查结果与使用例如有限域时间离散(FDTD)计算来解麦克斯韦微分方程并计算所需的场的一些商业包是有可比性的。这是通过比较用于衍射不同尺寸的孔径的切片计算的结果来完成的。需要检查的原因是使用Rayleigh-Sommerfeld标量衍射积分的条件未满足：傍轴条件(paraxia condition)未满足，使得在理论上，其不应被用于计算近场。但许多文献确实也记载了已经验证该衍射理论传递非常良好的近似结果，即使基本假设未满足。因此，为了验证我们的数学工具的使用，我们将比较通过不同尺寸的圆盘形孔径的衍射图案的切片：比波长更大并且在波长的范围内，要记住标量衍射理论不仅由于违反傍轴约束而挣扎，而且还由于孔径应比波长大多倍而挣扎。为了量化这些约束，文献限定了称为菲涅耳数“F”的值，相比于波长其限定了孔径的相对大小和距离孔径的距离：
其中，w是衍射孔径的最大尺寸，λ是波长并且z是接收平面的距离。
为了使用标量衍射理论，必须选择F，例如F＜＜1。但在文献中注意到这可能导致准确的结果F～1，我们将示出在我们的情况下，其还可以适用于F<10的合理近场。
图7(a)和7(b)呈现了由大约10μm孔径产生的并且分别经由Comsol模拟获得的衍射场图案的样本(根据x方向或x轴)，以及使用Rayleigh-Sommerfeld衍射积分的计算。更确切地，因此可以比较w＝10、3和1μm的孔径的非常近场中的衍射图案的切片。
图8(a)和8(b)呈现了由03μm孔径产生的并且分别经由Comsol模拟获得的衍射场图案的样本(根据x方向或x轴)，以及使用Rayleigh-Sommerfeld衍射积分的计算。
图7(a)、7(b)、8(a)和8(b)中的值的缩放是不一样的，因为计算来自不同的软件，但可以看出结果以非常高的精度匹配，并且我们可以使用我们的技术来以合理的置信度计算衍射，甚至在近场中。
衍射相位滤波器的非线性光偏差
如前所述，我们旨在得到提高OLED单元的光提取效率的解决方案。特殊之处在于仅在±36度的锥形内(当折射率n＝1.7时)传播的光射向观察者，而由重新组合产生的光具有所有可能的定向。
所需的组件应具有非线性角度表现。其应在±36度的立体角锥形内发送一些辐射，这些辐射从层内的锥形的外部入射。
例如，距离单元的法向45度下的平面波应被重新定向在距离法向±36度的范围内以便光发出。
然后存在可以在两种情况下存储的不同策略：如果所有传入辐射(无论其传播的角度如何)都被重新定向成提取锥形。第二类：不在±36度内的一些辐射被重新定向在锥形内。将稍后对其进行解释，但提取策略将非常不同。
例如图3(a)-(c)中提出的正圆形中空柱体以及例如图4中提出的配置可以提供这样的表现。
实际上，当这种正圆形中空柱体元件由平面电磁波在法向入射下照射时，它以前向发送辐射。问题是：其如何处理非法向平面波入射？我们假设我们具有相对于法向方向z的角度θ下的平面波，并且其传播的方向将在平面z-x(没有沿y的分量)中。我们将在x-z和y-z截面中显示坡印廷(Poynting)向量幅度(电场求平方的绝对值)。
图9至图12呈现了从针对30、45、60和80度的角度的相同半径的孔径的非法向平面波获得的衍射场图案之间的比较。
实际上，图9(a)和9(b)呈现了根据本公开的一个实施例的分别在没有相位滤波器和有相位滤波器的情况下沿着z-x平面由孔径从相对于法向方向z的30°角度下的入射平面电磁波产生的衍射场图案的截面。
图10(a)和10(b)呈现了根据本公开的一个实施例的分别在没有相位滤波器和有相位滤波器的情况下沿着z-x平面由孔径从相对于法向方向z的45°角度下的入射平面电磁波产生的衍射场图案的截面。
图11(a)和11(b)呈现了根据本公开的一个实施例的分别在没有相位滤波器和有相位滤波器的情况下沿着z-x平面由孔径从相对于法向方向z的60°角度下的入射平面电磁波产生的衍射场图案的截面；
图12(a)和12(b)呈现了根据本公开的一个实施例的分别在没有相位滤波器和有相位滤波器的情况下由孔径根据相对于法向方向z的80°角度处的入射平面电磁波沿z-x平面产生的衍射场图案的截面。
在没有相位滤波元件(即正圆形中空柱体)的情况下，辐射基本上保持在轴外并将不被重新定向，或者至少可忽略不计部分的能量将通过衍射扩散到嵌入辐射的高折射率介质的提取锥形。在右手侧，存在当孔径由四分之一波的环形相位延迟器提供时的结果。这些图已经通过前面部分中呈现的衍射理论计算的。相位滤波器非常鲁棒地(具有入射角)将大量能量重新定向至法向。能量将落入密集介质的提取锥形内，而不是不具有针对这些角度流出的能量，将有大量能量外联(outcoupled)。
该图示出了3×3μm的截面。
在OLED单元内实施相位滤波器(即正圆形中空柱体元件)
在折射率1.0的电介质介质中进行上述模拟。为了保持相同的表现，这意味着周围介质必须在孔径的两侧上具有相同的折射率。相位滤波器应优选地嵌入在OLED结构中。
由于能量的一部分在提取立体角锥形中被传输，则无论入射角如何，不提取另一部分，重要的是稍后有机会在另一时刻和像素位置处提取。
OLED堆叠在大部分情况下具有反射背板，使得在相位滤波器的首次击中(firsthit)未提取的能量将在堆叠中朝向反射背板传播，其中，它将被再次重新定向至其中存在一些相位滤波器的位置。然后它将有机会在提取的立体角锥形内被衍射，在单元内的每次往返，它将获得新的机会被提取。当层无吸收时，唯一的损失是在金属背板处，迟早由电子-空穴重新组合产生的大部分能量将发出。
图4示出了这种现象。标记为401的元件是OLED单元，但比例不被重视，因为其宽度应比厚度大得多。标记为402的正圆形中空柱体是嵌入在结构中的相位滤波器。相位滤波器之间的空间可以填充有金属反射器(本领域技术人员将知道在这种情况下可以使用哪种金属反射器)。标记为403的箭头表示一些辐射。可以区分两种情况：
1.辐射击中相位滤波器或正圆形中空柱体403之间的反射器：它将被“再循环”。这意味着在新的实验之前在单元中应得到至少一次更多的往返来击中另一相位滤波器。
2.辐射击中滤波器或正圆形中空柱体403；
a.该辐射的一部分(标记为404的箭头)进入提取立体角并将离开单元。相位滤波器的一个重要特征是无论入射角如何都会出现这种情况。
b.如情况1，另一部分(标记为405的箭头)是由于循环现象产生的，其中，它将具有另一机会来再次击中包括相位滤波器的平面并将再次落入情况1或2。
3.递归地，几乎所有原始发射的辐射将被提取。
可以调整相位滤波器的密度(即扩散层中正圆形中空柱体的数量)以最大化先前的递归提取。

Claims (8)

1.一种有机发光二极管(OLED)单元，包括阴极、阳极，所述阳极位于衬底上，
并且其中，所述有机发光二极管单元还包括位于所述阴极和所述阳极之间的发射层和导电层，所述有机发光二极管单元在所述阴极和所述阳极之间出现电势差时产生光，
并且其中，所述有机发光二极管(OLED)单元还包括扩散层，所述扩散层包括一组正圆形中空柱体，其中，每个正圆形中空柱体至少由指定外部半径的参数R和指定内部半径的参数r限定，
其中，所述参数R被包括在第一范围内，其中，λ为从由所述有机发光二极管(OLED)单元产生的电磁波得到的波长，
并且其中，所述参数r被限定为使得被包括在第二范围[0.6；0.8]内，
并且其中，每个正圆形中空柱体具有被包括在第三范围内的高度，其中，n对应于所述扩散层的折射率。
2.根据权利要求1所述的有机发光二极管单元，其中，所述扩散层还包括位于所述正圆形中空柱体之间的金属反射器。
3.根据权利要求1至2中的任一项所述的有机发光二极管单元，其中，所述有机发光二极管单元还包括位于所述发射层和所述导电层之间的发光材料层。
4.根据权利要求3所述的有机发光二极管单元，其中，所述发光材料能够产生与所述波长λ相关联的单色电磁波，并且其中，所述波长λ被包括在450nm和495nm之间。
5.根据权利要求3所述的有机发光二极管单元，其中，所述发光材料能够产生多色电磁波。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的有机发光二极管单元，其中，所述有机发光二极管单元还包括位于所述扩散层的边缘处的滤色器或颜色转换器。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的有机发光二极管单元，其中，所述正圆形中空柱体中的每一个在其内部部分中由电介质材料制成，并且在另一部分中填充有气体。
8.一种显示设备，其特征在于，所述显示设备包括一组根据权利要求1至7中的任一项所述的有机发光二极管(OLED)单元。
CN201910294988.XA 2019-04-12 2019-04-12 包括一组正圆形中空柱体的有机发光二极管单元 Active CN111816783B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910294988.XA CN111816783B (zh) 2019-04-12 2019-04-12 包括一组正圆形中空柱体的有机发光二极管单元

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910294988.XA CN111816783B (zh) 2019-04-12 2019-04-12 包括一组正圆形中空柱体的有机发光二极管单元

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111816783A CN111816783A (zh) 2020-10-23
CN111816783B true CN111816783B (zh) 2023-08-15

Family

ID=72843924

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910294988.XA Active CN111816783B (zh) 2019-04-12 2019-04-12 包括一组正圆形中空柱体的有机发光二极管单元

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111816783B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102473718A (zh) * 2009-07-01 2012-05-23 皇家飞利浦电子股份有限公司 基于oled的发光装置
CN103035803A (zh) * 2011-10-10 2013-04-10 Lg伊诺特有限公司 发光器件、发光器件封装件以及包括其的照明装置
CN104201188A (zh) * 2014-08-22 2014-12-10 京东方科技集团股份有限公司 Oled像素单元及其制备方法、显示面板和显示装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102473718A (zh) * 2009-07-01 2012-05-23 皇家飞利浦电子股份有限公司 基于oled的发光装置
CN103035803A (zh) * 2011-10-10 2013-04-10 Lg伊诺特有限公司 发光器件、发光器件封装件以及包括其的照明装置
CN104201188A (zh) * 2014-08-22 2014-12-10 京东方科技集团股份有限公司 Oled像素单元及其制备方法、显示面板和显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111816783A (zh) 2020-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Motoyama et al. High‐efficiency OLED microdisplay with microlens array
Sheng et al. Doubling the power output of bifacial thin‐film GaAs solar cells by embedding them in luminescent waveguides
JP5317978B2 (ja) 光学ミクロ構造体を有する有機発光ダイオードデバイス
CN102792772B (zh) 发光元件、光源装置和投影显示装置
JP6118525B2 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子および電子機器
KR101443423B1 (ko) 광전지 디바이스
US20130181242A1 (en) Organic electroluminescent device and method for manufacturing thereof
US9125279B2 (en) Organic electroluminescent device, luminaire device, and method for manufacturing organic electroluminescent device
Bocksrocker et al. White organic light emitting diodes with enhanced internal and external outcoupling for ultra-efficient light extraction and Lambertian emission
TWI409980B (zh) 方向性有機發光二極體之方法及裝置
CN101416322A (zh) 侧面发射的发光器件
WO2014043043A1 (en) Waveguide-based energy transducers, and energy conversion cells using same
Cho et al. Computational study of dipole radiation in re‐absorbing perovskite semiconductors for optoelectronics
CN105940508A (zh) 发光器件以及发光装置
Lenef et al. Thermodynamics of light extraction from luminescent materials
JP2016018785A (ja) Ｏｌｅｄの光アウトカップリング向上のための内側及び外側の組み合わせ取り出し層
Gutmann et al. Electromagnetic simulations of a photonic luminescent solar concentrator
CN105917477A (zh) 发光器件以及发光装置
CN105940494A (zh) 发光器件以及发光装置
CN111816783B (zh) 包括一组正圆形中空柱体的有机发光二极管单元
Xu et al. Reflecting metagrating-enhanced thin-film organic light emitting devices
US10964905B2 (en) Organic light emitting diode cell comprising a set of right circular hollow cylinders
US20160224701A1 (en) Design validation system
EP3493287B1 (en) An organic light emitting diode cell comprising a set of right circular hollow cylinders
Kovačič et al. Combined optical model for micro-structured organic light emitting diodes

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant