CN112117390A - 发光器件和包括发光器件的显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种发光器件，所述发光器件包括：第一金属反射层，包括相位调制表面，所述相位调制表面被配置为使入射光发生磁谐振；颜色转换层，设置在所述第一金属反射层的所述相位调制表面上并包括光致发光材料；第一电极，与所述第一金属反射层相对设置在所述颜色转换层上；白色有机发光层，与所述颜色转换层相对设置在所述第一电极上；以及第二电极，与所述第一电极相对设置在所述白色有机发光层上。

Description

发光器件和包括发光器件的显示装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年6月19日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2019-0073149的优先权，其公开内容通过引用全部并入本文中。
技术领域
本公开的示例实施例涉及一种发光器件和包括该发光器件的显示装置。
背景技术
有机发光器件(OLED)被配置为在从阳极提供的空穴和从阴极提供的电子在有机发光层中彼此结合时发射具有特定颜色的光。使用这种OLED的显示装置可以具有诸如宽视角、高响应速度、小厚度、低制造成本以及高对比度等特性。近来，已开发出被配置为通过使用微腔效应来发射具有期望颜色的光的OLED和显示装置。
发明内容
一个或多个示例实施例提供了一种发光器件和包括该发光器件的显示装置。
根据本公开的一方面，提供了一种发光器件，该发光器件包括：第一金属反射层，包括被配置为使入射光发生磁谐振的相位调制表面；颜色转换层，设置在第一金属反射层的相位调制表面上并包括光致发光材料；第一电极，与第一金属反射层相对设置在颜色转换层上；白色有机发光层，与颜色转换层相对设置在第一电极上；以及第二电极，与第一电极相对设置在白色有机发光层上。
第一金属反射层和第二电极可以形成具有谐振波长的微腔。
相位调制表面可以包括元结构，在所述元结构中周期性地设置了纳米图案。
颜色转换层还可以包括电介质，所述光致发光材料分散在所述电介质中。
光致发光材料可以包括被配置为将蓝光转换为绿光的绿色光致发光材料或被配置为分别将蓝光和绿光转换为红光的红色光致发光材料。
颜色转换层可以覆盖第一金属反射层的相位调制表面。
发光器件还可以包括设置在第一金属反射层与颜色转换层之间并覆盖第一金属反射层的相位调制表面的透明平坦化层。
第一电极可以包括透明电极，并且第二电极可以包括被配置为透射入射在第二电极上的光的一部分并反射入射在第二电极上的光的其余部分的半透明电极。
第一电极可以包括透明电极且第二电极可以包括反射电极，并且第一金属反射层可以是被配置为透射入射在第一金属反射层上的光的一部分并反射入射在第一金属反射层上的光的其余部分的半透明层。
发光器件还可以包括：第二金属反射层，设置在第二电极上并包括相位调制表面；以及平坦化层，设置在第二电极与第二金属反射层之间并覆盖第二金属反射层的相位调制表面。
第一金属反射层和第二金属反射层可以形成具有谐振波长的微腔。
第一电极和第二电极可以分别包括透明电极，并且第一金属反射层和第二金属反射层中的一个可以被配置为反射光，并且第一金属反射层和第二金属反射层中的另一个可以是半透明的并配置为透射光的一部分并反射光的其余部分。
根据示例实施例的另一方面，提供了一种显示装置，该显示装置包括：多个像素，被配置为发射具有多种颜色的光，其中多个像素中的至少一个像素包括：第一金属反射层，包括被配置为使入射在第一金属反射层上的光发生磁谐振的相位调制表面；颜色转换层，设置在第一金属反射层的相位调制表面上并包括光致发光材料；第一电极，与第一金属反射层相对设置在颜色转换层上；白色有机发光层，与颜色转换层相对设置在第一电极上；以及第二电极，与第一电极相对设置在白色有机发光层上。
相位调制表面可以包括元结构，在所述元结构中周期性地设置了纳米图案。
颜色转换层还可以包括电介质，光致发光材料分散在该电介质中。
颜色转换层可以覆盖第一金属反射层的相位调制表面。
所述多个像素中的所述至少一个像素还可以包括设置在第一金属反射层与颜色转换层之间并覆盖第一金属反射层的相位调制表面的透明平坦化层。
所述多个像素中的所述至少一个像素还可以包括：第二金属反射层，设置在第二电极上并包括相位调制表面；以及平坦化层，设置在第二电极与第二金属反射层之间并覆盖第二金属反射层的相位调制表面。
多个像素可以包括蓝色像素、绿色像素和红色像素。
绿色像素中包括的光致发光材料可以包括被配置为将蓝光转换为绿光的绿色光致发光材料，以及红色像素中包括的光致发光材料可以包括被配置为分别将蓝光和绿光转换为红光的红色光致发光材料。
根据示例实施例的另一方面，提供了一种发光器件，该发光器件包括：第一电极；第二电极；发光层，设置在第一电极与第二电极之间并被配置为发射白光；金属反射层，与发光层相对设置在第一电极上，该金属反射层包括被配置为使从发光层发出的白光的特定波长发生谐振的相位调制表面，以及设置在第一电极与金属反射层之间的颜色转换层，该颜色转换层并被配置为将白光的一部分转换为具有特定波长的光。
金属反射层可以包括银(Ag)、铝(Al)和金(Au)中的至少一种。
相位调制表面可以包括元结构，在所述元结构中周期性地设置了纳米图案。
每个纳米图案可以具有圆柱形状或多棱柱形状。
每个纳米图案可以具有50nm至300nm的宽度。
可以以100nm至400nm的间距设置纳米图案，该间距是相邻纳米图案之间的距离。
颜色转换层可以包括电介质，光致发光材料分散在电介质中。
光致发光材料可以包括量子点、有机荧光染料、有机荧光半导体以及有机磷光半导体中的至少一种。
光致发光材料可以包括被配置为将蓝光转换为绿光的绿色光致发光材料或被配置为分别将蓝光和绿光转换为红光的红色光致发光材料。
颜色转换层可以覆盖金属反射层的相位调制表面。
发光器件还可以包括设置在金属反射层与颜色转换层之间并覆盖金属反射层的相位调制表面的透明平坦化层。
第一电极可以包括透明电极，并且第二电极可以包括被配置为透射入射在第二电极上的光的一部分并反射入射在第二电极上的光的其余部分的半透明电极。
第一电极可以是透明电极且第二电极可以是反射电极，并且第一金属反射层可以是被配置为透射入射在金属反射层上的光的一部分并反射入射在金属反射层上的光的其余部分的半透明层。
根据示例实施例的另一方面，提供了一种发光器件，该发光器件包括：金属反射层，包括被配置为使入射光发生磁谐振的相位调制表面，该相位调制表面包括多个纳米图案；颜色转换层，设置在第一金属反射层的相位调制表面上，该颜色转换层包括电介质和光致发光材料；第一电极，与第一金属反射层相对设置在颜色转换层上；白色有机发光层，与颜色转换层相对设置在第一电极上；以及第二电极，与第一电极相对设置在白色有机发光层上。
颜色转换层可以覆盖金属反射层的相位调制表面。
附图说明
根据结合附图的以下描述，本公开的示例实施例的上述和其他方面、特征以及优点将更加清楚明白，在附图中：
图1是示出了根据示例实施例的发光器件的截面图；
图2是示出了图1中所示的金属反射层的透视图；
图3是图2中所示的金属反射层的截面图；
图4是示出了可适用于图1中所示的发光器件的金属反射层的修改示例的视图；
图5是示出了可适用于图1中所示的发光器件的金属反射层的另一修改示例的视图；
图6是示出了可适用于图1中所示的发光器件的金属反射层的另一修改示例的视图；
图7是示出了可适用于图1中所示的发光器件的金属反射层的另一修改示例的视图；
图8A是示出了金属反射层的实验模型的视图；
图8B是示出了图8A中所示的金属反射层的反射率的曲线图；
图9A是示出了金属反射层的另一实验模型的图视图；
图9B是示出了覆盖图9A中所示的金属反射层的上表面的颜色转换层的视图；
图10是示出了根据另一示例实施例的发光器件的视图；
图11是示出了根据另一示例实施例的发光器件的视图；
图12是示出了根据另一示例实施例的发光器件的视图；
图13是示出了根据另一示例实施例的发光器件的视图；以及
图14是示出了根据示例实施例的显示装置的视图。
具体实施方式
现在将详细参考附图中所示的实施例，其中类似的附图标记贯穿附图表示类似的元件。在这点上，示例性实施例可以具有不同形式且不应该当被解释为受限于在本文中阐明的描述。因此，下面仅通过参考附图描述示例实施例，以解释各个方面。如本文中所使用的术语“和/或”包括相关联的列出项中的一个或多个列出项的任意组合和所有组合。诸如“…中的至少一个”的表述当在元件列表之前时修饰整个元件列表，而不是修饰列表中的单独元件。例如，表述“a、b和c中的至少一个”应该被理解为仅包括a、仅包括b、仅包括c、包括a和b两者、包括a和c两者、包括b和c二者、或包括a、b以及c的全部。
在以下描述中，当某一元件被称为在另一元件“上方”或“上”时，它可以直接在该另一元件上同时与该另一元件接触，或者可以在该另一元件上方而不与该另一元件接触。除非另外提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式。还将理解，本文中使用的术语“包括”和/或“包含”指定存在所描述的特征或元件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征或元件。
用定冠词或指示代词提到的元件可以被解释为一个或多个元件，即使它为单数形式。除非在顺序方面明确描述或相反地描述，否则可以按适当的顺序执行方法的操作。也就是说，操作不限于对操作进行描述的顺序。示例或示例性术语在本文中仅用于描述技术思想，并且除非权利要求限定，否则不应该将其视为限制的目的。
在以下示例实施例中描述的发光器件可以是将具有给定波长的光发射到外部的有机发光器件(OLED)。
图1是示出了根据示例实施例的发光器件100的截面图。
参考图1，发光器件100包括：金属反射层110，包括相位调制表面；颜色转换层120，设置在金属反射层110的相位调制表面上并包括光致发光材料122；第一电极131，设置在颜色转换层120上；白色有机发光层140，设置在第一电极131上方；以及第二电极132，设置在白色有机发光层140上方。
第一电极131可以作为向白色有机发光层140提供空穴的阳极，并且第二电极132可以作为向白色有机发光层140提供电子的阴极。为此，第一电极131可以包括具有相对高功函数的材料，并且第二电极132可以包括具有相对低功函数的材料。
第一电极131可以包括被配置为透射光的透明电极。例如，第一电极131可以包括透明导电氧化物，例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)氧化铝锌(AZO)。
第二电极132可以包括被配置为反射光的一部分并透射光的其余部分的半透明电极。第二电极132可以包括具有相对较小的厚度的金属层。例如，第二电极132可以包括银(Ag)和镁(Mg)的混合层或铝(Al)和锂(Li)的混合层，并且第二电极132的厚度可以是约10nm至约20nm。由于第二电极132的厚度相对较小，所以光可以部分地穿过第二电极132。
白色有机发光层140具有以下结构：红色有机发光层141、绿色有机发光层142和蓝色有机发光层143顺序地堆叠在第一电极131与第二电极132之间。在此，激子阻挡层144可以设置在红色有机发光层141与绿色有机发光层142之间，并且激子阻挡层145可以设置在绿色有机发光层142与蓝色有机发光层143之间。
空穴注入层151可以设置在第一电极131与白色有机发光层140之间。另外，空穴传输层可以进一步设置在空穴注入层151与白色有机发光层140之间。电子注入层152可以设置在第二电极132与白色有机发光层140之间。另外，电子转移层可以进一步设置在电子注入层152与白色有机发光层140之间。
发光器件100还可以包括各种附加层。例如，电子阻挡层可以进一步设置在空穴传输层与白色有机发光层140之间，并且空穴阻挡层可以进一步设置在电子传输层与白色有机发光层140之间。
根据示例实施例，从第一电极131通过空穴注入层151提供的空穴以及从第二电极132通过电子注入层152提供的电子可以在红色有机发光层141、绿色有机发光层142和蓝色有机发光层143中彼此组合，使得红色有机发光层141、绿色有机发光层142和蓝色有机发光层143可以分别产生红光R、绿光G和蓝光B。
金属反射层110可以被配置为与第二电极132一起形成微腔L。也就是说，微腔L可以形成在金属反射层110与第二电极132之间。例如，在白色有机发光层140中产生的光可以在金属反射层110与第二电极132之间往复的同时谐振，然后与微腔L的谐振波长相对应的光可以通过第二电极132发射。
可以通过微腔L的光学长度来确定微腔L的谐振波长。例如，当用λ来表示微腔L的谐振波长时，微腔L的光学长度可以为nλ/2(其中n为自然数)。微腔L的光学长度可以通过在金属反射层110与第二电极132之间形成微腔L的层的光学厚度之和、第二电极132引起的相位延迟以及金属反射层110引起的相移(例如，相位延迟)来确定。在此，形成微腔L的层的光学厚度不是简单的物理厚度，而是考虑这些层的折射率的厚度。
根据示例实施例，可以固定形成微腔L的层的光学厚度和第二电极132引起的相位延迟，并且可以调节金属反射层110引起的相移以调节微腔L的光学长度或谐振波长。
在金属反射层110的反射表面上形成相位调制表面，以调节金属反射层110引起的相移。相位调制表面可以具有元结构，元结构中周期性地布置了具有纳米尺寸的纳米图案112。
图2是示出图1中所示的金属反射层110的透视图，以及图3是示出了图2中所示的金属反射层110的截面图。
参考图2和图3，金属反射层110可以包括基部111和形成在基部111的上表面上的相位调制表面。相位调制表面包括周期性地布置在基部111的上表面上的纳米图案112。在此，纳米图案112中的每个纳米图案可以具有从基部111的上表面突出的柱形状。例如，纳米图案112中的每个纳米图案可以具有圆柱形状。可以将基部111和纳米图案112形成为一体。例如，基部111和纳米图案112可以包括从银(Ag)、铝(Al)和金(Au)中选出的至少一种金属材料。然而，实施例不限于此。
相位调制表面的光学特性(例如，反射光的相位延迟)可以通过纳米图案112中的每个纳米图案的尺寸(例如直径(w)和高度(h))以及纳米图案112的间距(p)来确定。因此，微腔L的谐振波长可以通过相位调制表面的纳米图案112中的每个纳米图案的直径(w)和高度(h)以及纳米图案112的间距p来确定。例如，当用λ来表示微腔L的谐振波长时，可以选择相位调制表面的纳米图案112中的每个纳米图案的直径(w)和高度(h)以及纳米图案112的间距，使得微腔L的光学长度可以是nλ/2(其中n为自然数)。
发光器件100的微腔L可以具有约300nm至约700nm的范围内的谐振波长。在这种情况下，相位调制表面的纳米图案112中的每个纳米图案的直径(w)可以在约50nm至约300nm的范围内，并且纳米图案112中的每个纳米图案的高度(h)可以在约0nm至约150nm的范围内。另外，纳米图案112的间距(p)可以在约100nm至约400nm的范围内。然而，实施例不限于此。图1示出了这样的一个示例，其中微腔L被调节为具有绿光G波长作为谐振波长，使得发光器件100可以发射绿光G。
当相位调制表面的纳米图案112的尺寸小于谐振波长时，入射光可以在纳米图案112周围谐振，并且可以形成多个纳米光谐振结构。入射光的电场分量可以不穿透到纳米图案112之间的空间中，并且只有入射光的磁场分量可以在纳米图案112周围谐振。因此，纳米图案112之间的空间中形成的多个纳米光谐振结构可以作为磁谐振器被配置为使入射光谐振。
尽管图2和图3示出了这样的示例，其中纳米图案112中的每个纳米图案具有圆柱形，但是纳米图案112中的每个纳米图案可以具有任何其他形状。例如，纳米图案112可以具有椭圆柱形状。
图4是示出了可适用于图1中所示的发光器件100的金属反射层110的修改示例的视图。参考图4，金属反射层110’包括基部111’以及形成在基部111’的上表面上的相位调制表面。相位调制表面包括周期性地布置在基部111’的上表面上的纳米图案112’。在此，纳米图案112’中的每个纳米图案可以具有从基部111’的上表面突出的四角柱形状。
在图4中，相位调制表面的光学特性(例如，反射光的相位延迟)可以由纳米图案112’中的每个纳米图案的尺寸(例如，宽度和高度)以及纳米图案112’的间距来确定。另外，尽管图4示出了这样的示例，其中纳米图案112’中的每个纳米图案具有四角柱形状，但是纳米图案112’中的每个纳米图案可以具有任何其他的多棱柱形状，例如三角柱形状或五角柱形状。
图5是示出了可适用于图1中所示的发光器件100的金属反射层110的另一修改示例的视图。参考图5，金属反射层110”包括基部111”和形成在基部111”的上表面上的相位调制表面。相位调制表面包括周期性地布置在基部111”的上表面上的纳米图案112”。在此，纳米图案112”中的每个纳米图案可以包括在基部111”的上表面中以给定形状形成至给定深度的凹槽。尽管图5中示出了每个凹槽具有圆柱形状的示例，但是每个凹槽可以具有任何其他的形状。在图5中，相位调制表面的光学特性(例如，反射光的相位延迟)可以由纳米图案112”中的每个纳米图案的直径和高度以及纳米图案112”的间距来确定。
图6是示出了可适用于图1中所示的发光器件100的金属反射层110的另一修改示例的视图。参考图6，金属反射层210包括基部211和形成在基部211的上表面上的相位调制表面。相位调制表面包括从基部211的上表面突出的纳米图案212。在此，纳米图案212可以与基部211分开设置。基部211可以包括各种材料，并且纳米图案212可以包括从银(Ag)、铝(Al)和金(Au)中选出的至少一种金属材料。
图7是示出了可适用于图1中所示的发光器件100的金属反射层110的另一修改示例的视图。参考图7，金属反射层310包括基部311和形成在基部311的上表面上的相位调制表面。相位调制表面包括设置在基部311的上表面上的纳米图案。在此，纳米图案可以包括从基部311的上表面突出的纳米结构312，以及被形成为覆盖纳米结构312的表面和基部311的上表面的金属涂层313。纳米结构312可以与基部311一体形成或与基部311分开形成。基部311和纳米结构312可以包括各种材料。例如，金属涂层313可以包括从银(Ag)、铝(Al)和金(Au)中选出的至少一种金属材料。
图8A是示出了金属反射层的实验模型的图。图8A示出了Ag金属反射层410，在Ag金属反射层410中具有圆柱形状的纳米图案412布置在基部411的上表面上。在此，基部411的上表面具有300x300μm2的面积，纳米图案412中的每个纳米图案具有100nm的直径以及100nm的高度，并且以225nm的间距周期性地布置纳米图案412。
例如，可以通过如下所述的纳米转印工艺来形成图8A中所示的Ag金属反射层410。然而，实施例不限于此，可以通过任何其他的方法来形成Ag金属反射层410。
为了形成Ag金属反射层410，首先，将电子束(e-beam)抗蚀剂施加到具有300×300μm2的面积的硅晶片的上表面上，并且通过电子束光刻工艺在电子束抗蚀剂中形成纳米孔图案。在此，每个纳米孔图案具有100nm的直径，并且以225nm的间距周期性地形成纳米孔图案。
接下来，通过使用形成在图案化的电子束抗蚀剂中的纳米孔图案将硅晶片蚀刻到深度100nm。在此，可以通过例如在SF6气体环境下的反应离子蚀刻(RIE)工艺将硅晶片蚀刻约10秒至约20秒。之后，通过从硅晶片的上表面去除电子束抗蚀剂来完全制造具有纳米孔图案的硅母板。
之后，将氟基紫外线(UV)可固化树脂施加到硅母板上，然后用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜覆盖硅母板。接下来，可以使用UV灯执行曝光工艺以完成聚合反应，并且当去除PET膜时，形成在硅母板上的纳米孔图案的反转图案被转印到薄氟基聚合物膜上。
接下来，将氟基UV可固化树脂施加到其上形成了反向图案的薄氟基聚合物膜上，用PET膜覆盖薄氟基聚合物膜，并且执行UV曝光工艺以形成其上形成了纳米孔图案的聚合物模具，这些纳米孔图案与在硅母板中形成的纳米孔图案相同。然后，将其上形成了纳米孔图案的聚合物模具放置在真空沉积器件中，并通过热沉积方法将薄银(Ag)膜沉积在聚合物模具上。其后，将薄银(Ag)膜与聚合物模具分离，然后如图8A中所示，可以完全制造包括具有圆柱形状并从基部411的上表面突出的纳米图案412的Ag金属反射层410。
图8B是示出了图8A中所示的Ag金属反射层410的反射率的曲线图。图8B示出了Ag金属反射层410具有元反射镜的特性，该元反射镜在与绿光的波长相对应的约500nm的波长下具有大的谐振效应，并且在与红光的波长相对应的约600nm的波长下以及与蓝光的波长相对应的约450nm的波长下具有高的反射率。在此，可以通过调节纳米图案412的形状、尺寸、高度以及间距来控制光学谐振的程度或波长。
再次参考图1，颜色转换层120设置在金属反射层110的相位调制表面与第一电极131之间。在此，颜色转换层120可以包括电介质121和分散在电介质121中的光致发光材料122。
为了均匀的电流密度，电介质121可以被配置为平坦化具有元结构的相位调制表面的上部。电介质121可以覆盖金属反射层110的相位调制表面，使得金属反射层110的上表面可以是平坦的。电介质121可以包括对可见光透明的绝缘材料。例如，电介质121可以包括但不限于诸如二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)、氧化铝(Al2O3)或氧化铪(IV)(HfO2)的材料。
光致发光材料122可以被配置为将入射光转换为具有给定波长的光。例如，光致发光材料122可以将具有相对较高能量水平的光转换为具有相对较低能量水平的光。例如，光致发光材料122可以将蓝光B转换为绿光G，或者可以将蓝光B和绿光G转换为红光R。图1示出了这样的示例，其中将蓝光B转换为绿光G的绿色光致发光材料用作光致发光材料122的示例。
光致发光材料122可以包括例如从量子点、有机荧光染料、有机荧光半导体和有机磷光半导体中选出的至少一种。在此，量子点可以包括例如II-VI族半导体材料或III-V族半导体材料。
可以使用包括光致发光材料122的有机粘结剂来形成颜色转换层120。在这种情况下，例如，可以通过将聚合物材料与光致发光材料122一起溶解在有机溶剂中或将热可交联树脂或UV可交联树脂与光致发光材料122混合来制备包括光致发光材料122的有机粘结剂。然而，实施例不限于此。
在具有这样的结构的情况下，其中在具有元结构的相位调制表面上仅形成包括电介质的平坦化层，微腔可以输出在白色有机发光层中产生的红光、绿光和蓝光中仅具有特定波长的光。因此，由于没有输出到外部的光的损耗，因此发光器件的效率可能较低。
然而，在示例实施例的发光器件100中，如图1中所示，微腔L具有绿光G的波长作为谐振波长，并且绿色光致发光材料用作光致发光材料122，使得在绿色有机发光层142中产生的绿光G可以在金属反射层110与第二电极132之间往复的同时谐振，然后可以通过第二电极132输出到外部。另外，在蓝色有机发光层143中产生的蓝光B可以通过光致发光材料122转换为绿光G，并且在绿光G在金属反射层110与第二电极132之间往复的同时谐振之后，可以通过第二电极132将绿光G输出到外部，从而提高了绿光发射的效率。在这种情况下，在红色有机发光层141中产生的红光R可以保留在微腔L内部而不被转换为绿光G。
当在蓝色有机发光层143中产生的蓝光B在相位调制表面的元结构中被转换为表面等离子体激元时，表面等离子体激元可以提高转换为绿光G的效率，转换为绿光G发生在作为颜色转换层120的绿色光致发光材料的光致发光材料122中。由于表面等离子体激元将光能集中在具有元结构的金属表面上的小体积中，从而显着增加了光的强度，因此表面等离子体激元可以提高光转换效率。另外，当元结构周围的电场的强度增加且光致发光材料122位于该电场中时，通过赛尔效应可以进一步提高光转换效率。
如上所述，在示例实施例的发光器件100中，包括光致发光材料122的颜色转换层120设置在具有元结构的相位调制表面上，因此可以显着提高发光效率。
图9A是示出了金属反射层的另一实验模型的视图。图9A示出了在基部511的上表面上具有纳米图案512的Ag金属反射层510。在此，Ag金属反射层510包括其上布置了具有圆柱形状的纳米图案512的中心部分、以及围绕纳米图案512的平坦外部。其上设置了纳米图案512的中心部分可以具有300×300μm2的面积，纳米图案512中的每个纳米图案可以具有100nm的直径和100nm的高度，并且可以以225nm的间距周期性地布置纳米图案512。
图9B是示出了覆盖图9A中所示的Ag金属反射层510的上表面的颜色转换层520的视图。图9B中所示的颜色转换层520可以通过以下方式来形成：用这样的溶液旋涂Ag金属反射层510的上表面，其中作为电介质的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)521和作为有机荧光染料的罗丹明6G 522溶解在作为有机溶剂的氯苯中。
使用暗场图像来测量图9B中所示的结构的发光特性，并且测量结果表明，其中形成了纳米图案512的元结构区域A中的光发射相对较强，而其中没有形成纳米图案512的平坦区域B中的光发射相对较弱。因此，与光致发光材料设置在平坦的金属表面上方相比，当光致发光材料设置在具有元结构的金属表面上方时，可以进一步提高发光特性。
图10是示出了根据另一示例实施例的发光器件600的视图。除了发光器件600输出红光R之外，图10中所示的发光器件600与图1中所示的发光器件100相同。
参考图10，金属反射层610可以与第二电极132一起形成微腔L，并且用于相移调节的相位调制表面形成在金属反射层610的反射表面上。相位调制表面可以具有元结构，在元结构中纳米图案612周期性地布置在基部611的上表面上。在示例实施例中，微腔L可以被调节为具有红光R的波长作为谐振波长。另外，图10中所示的金属反射层610可以包含参考图2至图7描述的金属反射层110、金属反射层110’、金属反射层110”、金属反射层210以及金属反射层310。
颜色转换层620设置在金属反射层610的相位调制表面上。颜色转换层620可以包括电介质621和分散在电介质621中的光致发光材料622。在示例实施例中，被配置为将蓝光B和绿光G转换为红光R的红色光致发光材料可以用作光致发光材料622。
在图10中所示的发光器件600中，在红色有机发光层141中产生的红光R可以在金属反射层610与第二电极132之间往复的同时谐振，然后可以通过第二电极132输出到外部。另外，在蓝色有机发光层143中产生的蓝光B可以通过光致发光材料622转换为红光R，并且在红光R在金属反射层610与第二电极132之间往复的同时谐振之后，可以通过第二电极132将红光R输出到外部。另外，在绿色有机发光层142中产生的绿光G可以通过光致发光材料622转换为红光R，并且在红光R在金属反射层610与第二电极132之间往复的同时谐振之后，可以通过第二电极132将红光R输出到外部，从而提高红光发射的效率。
如上所述，在图10中所示的发光器件600中，光致发光材料622设置在金属反射层610的相位调制表面上方，因此入射光可以被转换为具有期望波长的光，然后可以被输出，从而提高了发光效率。另外，由于金属反射层610的相位调制表面具有元结构且光致发光材料622设置在该元结构上方，因此可以进一步提高发光效率。
图11是示出了根据另一示例实施例的发光器件700的视图。除了透明的平坦化层760设置在金属反射层110与颜色转换层720之间之外，图11中所示的发光器件700与图1中所示的发光器件100相同。
参考图11，透明的平坦化层760设置在金属反射层110的相位调制表面上，并且颜色转换层720设置在平坦化层760上。在此，平坦化层760可以被配置为平坦化具有元结构的相位调制表面的上部，以获得均匀的电流密度。为此，平坦化层760可以覆盖金属反射层110的相位调制表面，使得金属反射层110的上表面可以是平坦的。平坦化层760可以包括对可见光透明的绝缘材料。例如，平坦化层760可以包括但不限于诸如SiO2、SiNx、Al2O3或HfO2的材料。
颜色转换层720设置在平坦化层760的上表面上。颜色转换层720可以包括电介质721和分散在电介质721中的光致发光材料722。电介质721可以包括对可见光透明的绝缘材料。电介质721可以包括与平坦化层760相同的材料，但是不限于此。
光致发光材料722可以被配置为将入射光转换为具有给定波长的光。例如，光致发光材料722可以将具有相对较高能量水平的光转换为具有相对较低能量水平的光。光致发光材料722可以包括例如从量子点、有机荧光染料、有机荧光半导体和有机磷光半导体中选出的至少一种。可以使用包括光致发光材料722的有机粘结剂来形成颜色转换层720。
图12是示出了根据另一示例实施例的发光器件800的视图。除了金属反射层810是半透明的且第二电极832是反射电极之外，图12中所示的发光器件800与图1中所示的发光器件100相同。
参考图12，设置在白色有机发光层140下方的第一电极131可以包括透明电极，并且设置在白色有机发光层140上方的第二电极832可以包括反射入射光的反射电极。另外，设置在第一电极131下方的金属反射层810可以包括被配置为透射入射光的一部分并反射入射光的其余部分的半透明层。
金属反射层810可以与第二电极832一起形成微腔L，并且在金属反射层810的反射表面上形成用于相移调节的相位调制表面。在此，金属反射层810的相位调制表面可以具有元结构，在元结构中纳米图案812周期性地布置在基部811的上表面上。图12示出了微腔L被调节为具有绿光G的波长作为谐振波长的示例。
颜色转换层120设置在金属反射层810的相位调制表面与第一电极131之间。在此，颜色转换层120可以包括电介质121和分散在电介质121中的光致发光材料122。图12示出了被配置为将蓝光B转换为绿光G的绿色光致发光材料用作光致发光材料122的示例。
在图12中所示的发光器件800中，在绿色有机发光层142中产生的绿光G可以在金属反射层810与第二电极832之间往复的同时谐振，然后可以通过半透明的金属反射层810输出到外部。另外，在蓝色有机发光层143中产生的蓝光B可以通过光致发光材料122转换为绿光G，并且在绿光G在金属反射层810与第二电极832之间往复的同时谐振之后，可以通过金属反射层810将绿光G输出到外部。
图13是示出了根据另一示例实施例的发光器件900的视图。
参考图13，发光器件900包括：具有第一相位调制表面的第一金属反射层910、颜色转换层120、第一电极131、白色有机发光层140、第二电极932、平坦化层980、和具有第二相位调制表面的第二金属反射层970。在此，第一金属反射层910和第二金属反射层970可以形成微腔L。
第一金属反射层910的第一相位调制表面可以具有元结构，在该元结构中第一纳米图案912周期性地布置在第一基部911的上表面上，并且第二金属反射层970的第二相位调制表面可以具有元结构，在该元结构中第二纳米图案972周期性地布置在第二基部971的下表面上。在此，可以调节第一纳米图案912和第二纳米图案972的形状、尺寸和间距，使得由第一金属反射层910和第二金属反射层970形成的微腔L可以具有给定的谐振波长。
第一金属反射层910和第二金属反射层970中的一个金属反射层可以是反射性的，并且第一金属反射层910和第二金属反射层970中的另一个金属反射层可以是半透明的并被配置为透射光的一部分并反射光的其余部分。图13示出了第一金属反射层910是反射层且第二金属反射层970是半透明层的示例。另外，第一电极131和第二电极932可以包括透明电极。
颜色转换层120设置在第一金属反射层910与第一电极131之间。在此，颜色转换层120可以包括电介质121和分散在电介质121中的光致发光材料122。透明的平坦化层980设置在第二金属反射层970与第二电极932之间。在此，平坦化层980可以被配置为平坦化具有元结构的第二相位调制表面的下部，以获得均匀的电流密度。为此，平坦化层980可以覆盖第二金属反射层970的第二相位调制表面，使得第二金属反射层970的下表面可以是平坦的。平坦化层980可以包括对可见光透明的绝缘材料。另外，颜色转换层120中包括的光致发光材料122可以进一步设置在平坦化层980中。
在图13中所示的发光器件900中，在白色有机发光层140中产生的光可以通过颜色转换层120中的光致发光材料122转换为具有给定波长的光，并且在光在第一金属反射层910与第二金属反射层970之间往复的同时谐振之后，可以通过半透明的第二金属反射层970而输出到外部。
如上所述，根据上面的示例实施例中的一个或多个示例实施例，光致发光材料设置在金属反射层的相位调制表面上方，因此入射光可以转换为具有期望波长的光，然后可以被输出，从而提高了发光效率。另外，元结构形成在金属反射层的相位调制表面上，并且光致发光材料设置在该元结构上方，使得可以进一步提高发光效率。
图14是示出了根据示例实施例的显示装置1000的视图。
参考图14，显示装置1000包括多个像素，这些像素发射具有不同颜色的光。在此，多个像素可以包括彼此相邻并布置在衬底的同一表面上的红色像素1300、绿色像素1200和蓝色像素1100。在图14中，示出了包括红色像素1300、绿色像素1200以及蓝色像素1100的一个单位像素。在图14中示出的显示装置1000中，红色像素1300和绿色像素1200可以分别具有与图1中所示的发光器件100同样的结构。
红色像素1300包括：第一金属反射层1310，包括第一相位调制表面；第一颜色转换层1320，设置在第一相位调制表面上并包括第一光致发光材料1322；第一电极1131，设置在第一颜色转换层上1320；白色有机发光层1140，设置在第一电极1131上方；以及第二电极1132，设置在白色有机发光层1140上方。
第一电极1131可以包括透射光的透明电极，并且第二电极1132可以包括反射光的一部分并透射光的其余部分的半透明电极。白色有机发光层1140具有这样的结构，其中红色有机发光层1141、绿色有机发光层1142和蓝色有机发光层1143顺序地堆叠在第一电极1131与第二电极1132之间。
空穴注入层1151可以设置在第一电极1131与白色有机发光层1140之间，并且电子注入层1152可以设置在第二电极1132与白色有机发光层1140之间。空穴传输层可以进一步设置在空穴注入层1151与白色有机发光层1140之间，并且电子传输层可以进一步设置在电子注入层1152与白色有机发光层1140之间。
第一金属反射层1310可以与第二电极1132一起形成第一微腔。第一金属反射层1310可以包括例如从Ag、Al和Au中选出的至少一种金属材料，但是不限于此。
可以调节第一金属反射层1310引起的相移，使得第一微腔可以具有红光R的波长作为谐振波长。为此，在第一金属反射层1310的反射表面上形成第一相位调制表面。第一金属反射层1310可以具有图2和图3中所示的结构。例如，第一相位调制表面可以具有元结构，在元结构中周期性地布置了从基部1311的上表面突出的圆柱纳米图案1312。然而，实施例不限于此，并且第一金属反射层1310可以具有图4至图7中所示的任何结构。
第一颜色转换层1320覆盖第一金属反射层1310的第一相位调制表面。第一颜色转换层1320可以包括电介质1321和分散在电介质1321中的第一光致发光材料1322。电介质1321可以包括对可见光透明的绝缘材料。另外，第一光致发光材料1322可以包括将蓝光B和绿光G转换为红光R的红色光致发光材料。第一光致发光材料1322可以包括例如从量子点、有机荧光染料、有机荧光半导体以及有机磷光半导体中选出的至少一种。
绿色像素1200包括：第二金属反射层1210，包括第二相位调制表面；第二颜色转换层1220，设置在第二相位调制表面上并包括第二光致发光材料1222；第一电极1131，设置在第二颜色转换层1220上；白色有机发光层1140，设置在第一电极1131上方；以及第二电极1132，设置在白色有机发光层1140上方。由于上面已描述了第一电极1131和第二电极1132以及白色有机发光层1140，因此省略其描述。
第二金属反射层1210可以与第二电极1132一起形成第二微腔。类似于第一金属反射层1310，第二金属反射层1210可以包括例如从Ag、Al和Au中选出的至少一种金属材料，但是不限于此。
可以调节由第二金属反射层1210引起的相移，使得第二微腔可以具有绿光G的波长作为谐振波长。为此，在第二金属反射层1210的反射表面上形成第二相位调制表面。第二金属反射层1210可以具有图2和图3中所示的结构。例如，第二相位调制表面可以具有元结构，在元结构中周期性地布置了从基部1211的上表面突出的圆柱纳米图案1212。然而，这只是示例，并且第二金属反射层1210可以具有图4至图7中所示的任何结构。
第二颜色转换层1220覆盖第二金属反射层1210的第二相位调制表面。第二颜色转换层1220可以包括电介质1221和分散在电介质1221中的第二光致发光材料1222。在此，第二光致发光材料1222可以包括将蓝光B转换为绿光G的绿色光致发光材料。类似于第一光致发光材料1322，第二光致发光材料1222可以包括例如从量子点、有机荧光染料、有机荧光半导体以及有机磷光半导体的至少一种。
蓝色像素1100包括：第三金属反射层1110；电介质层1120，设置在第三金属反射层1110上；第一电极1131，设置在电介质层1120上；白色有机发光层1140，设置在第一电极1131上方；第二电极1132，设置在白色有机发光层1140上方。由于上面已描述了第一电极1131和第二电极1132以及白色有机发光层1140，因此省略其描述。
第三金属反射层1110可以与第二电极1132一起形成第三微腔。类似于第一金属反射层1310和第二金属反射层1210，第三金属反射层1110可以包括例如从Ag、Al和Au中选出的至少一种金属材料，但是不限于此。可以调节形成第三微腔的层的结构和光学特性，使得第三微腔可以具有蓝光B的波长作为谐振波长。
电介质层1120覆盖第三金属反射层1110的上表面。电介质层1120可以包括对可见光透明的绝缘材料。电介质层1120可以包括与第一颜色转换层1320的电介质1321和第二颜色转换层1220的电介质1221相同的材料。然而，实施例不限于此。
在具有上述结构的显示装置1000中，红色像素1300可以通过第二电极1132输出在红色有机发光层1141中产生并在第一金属反射层1310与第二电极1132之间往复的同时谐振的红光R。另外，在蓝色有机发光层1143中产生的蓝光B可以通过第一光致发光材料1322转换为红光R，并且在红光R在第一金属反射层1310与第二电极1132之间往复的同时谐振之后，可以通过第二电极1132将红光R从红色像素1300输出到外部。另外，在绿色有机发光层1142中产生的绿光G可以通过第一光致发光材料1322转换为红光R，并且在红光R在第一金属反射层1310与第二电极1132之间往复的同时谐振之后，可以通过第二电极1132将红光R从红色像素1300输出到外部。
绿色像素1200可以通过第二电极1132输出绿光G，绿光G在绿色有机发光层1142中产生并在第二金属反射层1210与第二电极1132之间往复的同时谐振。另外，在蓝色有机发光层1143中产生的蓝光B可以通过第二光致发光材料1222转换为绿光G，并且在绿光G在第二金属反射层1210与第二电极1132之间往复的同时发生谐振之后，可以通过第二电极1132将绿光G从绿色像素1200输出到外部。
蓝色像素1100可以通过第二电极1132输出蓝光B，蓝光B在蓝色有机发光层1143中产生并在第三金属反射层1110与第二电极1132之间往复的同时谐振。
已描述了图14中所示的显示装置1000的红色像素1300和绿色像素1200具有与图1中所示的发光器件100相同的结构。然而，实施例不限于此。例如，红色像素1300和绿色像素1200可以具有与图11至图13中所示的发光器件700、发光器件800和发光器件900中的任何发光器件相同的结构。另外，已描述了图14中所示的显示装置1000的红色像素1300和绿色像素1200具有相位调制表面而显示装置1000的蓝色像素1100没有相位调制表面。然而，实施例不限于此。例如，红色像素1300、绿色像素1200和蓝色像素1100中的任意两个像素可以具有相位调制表面，并且其余像素可以不具有相位调制表面。在另一示例中，红色像素1300、绿色像素1200和蓝色像素1100都可以具有相位调制表面。
如上所述，根据上面的示例实施例中的一个或多个示例实施例，光致发光材料设置在金属反射层的相位调制表面上方，因此入射光可以转换为具有期望波长的光，然后可以被输出，从而提高了发光效率。另外，元结构形成在金属反射层的相位调制表面上，并且光致发光材料设置在该元结构上方，使得可以进一步提高发光效率。
应当理解，本文所描述的示例实施例应当被认为仅是描述性的，而不是为了限制目的。对每个示例实施例中的特征或方面的描述应当典型地被看作是可用于其他示例实施例中的其他类似特征或方面。
虽然已参考附图描述了示例实施例，但本领域普通技术人员将理解，在不脱离由权利要求限定的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的多种改变。

Claims (35)

1.一种发光器件，包括：
第一金属反射层，包括相位调制表面，所述相位调制表面被配置为使入射在所述第一金属反射层上的光发生磁谐振；
颜色转换层，设置在所述第一金属反射层的所述相位调制表面上并包括光致发光材料；
第一电极，与所述第一金属反射层相对设置在所述颜色转换层上；
白色有机发光层，与所述颜色转换层相对设置在所述第一电极上；以及
第二电极，与所述第一电极相对设置在所述白色有机发光层上。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一金属反射层和所述第二电极形成具有谐振波长的微腔。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述相位调制表面包括元结构，在所述元结构中周期性地设置纳米图案。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述颜色转换层还包括电介质，所述光致发光材料分散在所述电介质中。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述光致发光材料包括：绿色光致发光材料，被配置为将蓝光转换为绿光；或者红色光致发光材料，被配置为分别将蓝光和绿光转换为红光。
6.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述颜色转换层覆盖所述第一金属反射层的所述相位调制表面。
7.根据权利要求1所述的发光器件，还包括：
透明平坦化层，设置在所述第一金属反射层与所述颜色转换层之间并覆盖所述第一金属反射层的所述相位调制表面。
8.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一电极包括透明电极，并且所述第二电极包括半透明电极，所述半透明电极被配置为透射入射在所述第二电极上的光的一部分并反射入射在所述第二电极上的所述光的其余部分。
9.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一电极包括透明电极且所述第二电极包括反射电极，并且
其中所述第一金属反射层是半透明层，被配置为透射入射在所述第一金属反射层上的所述光的一部分并反射入射在所述第一金属反射层上的所述光的其余部分。
10.根据权利要求1所述的发光器件，还包括：
第二金属反射层，设置在所述第二电极上并包括相位调制表面；以及
平坦化层，设置在所述第二电极与所述第二金属反射层之间并覆盖所述第二金属反射层的所述相位调制表面。
11.根据权利要求10所述的发光器件，其中所述第一金属反射层和所述第二金属反射层形成具有谐振波长的微腔。
12.根据权利要求10所述的发光器件，其中所述第一电极和所述第二电极分别包括透明电极，并且
其中所述第一金属反射层和所述第二金属反射层中的一个被配置为反射光，并且所述第一金属反射层和所述第二金属反射层中的另一个是半透明的并被配置为透射光的一部分并反射所述光的其余部分。
13.一种显示装置，包括：
多个像素，被配置为发射具有多种颜色的光，
其中所述多个像素中的至少一个像素包括：
第一金属反射层，包括相位调制表面，所述相位调制表面被配置为使入射在所述第一金属反射层上的光发生磁谐振；
颜色转换层，设置在所述第一金属反射层的所述相位调制表面上并包括光致发光材料；
第一电极，与所述第一金属反射层相对设置在所述颜色转换层上；
白色有机发光层，与所述颜色转换层相对设置在所述第一电极上；以及
第二电极，与所述第一电极相对设置在所述白色有机发光层上。
14.根据权利要求13所述的显示装置，其中所述相位调制表面包括元结构，在所述元结构中周期性地设置纳米图案。
15.根据权利要求13所述的显示装置，其中所述颜色转换层还包括电介质，所述光致发光材料分散在所述电介质中。
16.根据权利要求13所述的显示装置，其中所述颜色转换层覆盖所述第一金属反射层的所述相位调制表面。
17.根据权利要求13所述的显示装置，其中所述多个像素中的所述至少一个像素还包括透明平坦化层，所述透明平坦化层设置在所述第一金属反射层与所述颜色转换层之间并覆盖所述第一金属反射层的所述相位调制表面。
18.根据权利要求13所述的显示装置，其中所述多个像素中的所述至少一个像素还包括：
第二金属反射层，设置在所述第二电极上并包括相位调制表面；以及
平坦化层，设置在所述第二电极与所述第二金属反射层之间并覆盖所述第二金属反射层的所述相位调制表面。
19.根据权利要求13所述的显示装置，其中所述多个像素包括蓝色像素、绿色像素和红色像素。
20.根据权利要求19所述的显示装置，其中所述绿色像素中包括的光致发光材料包括绿色光致发光材料，所述绿色光致发光材料被配置为将蓝光转换为绿光，以及所述红色像素中包括的光致发光材料包括红色光致发光材料，所述红色光致发光材料被配置为分别将蓝光和绿光转换为红光。
21.一种发光器件，包括：
第一电极；
第二电极；以及
发光层，设置在所述第一电极与所述第二电极之间并被配置为发射白光；
金属反射层，与所述发光层相对设置在所述第一电极上，所述金属反射层包括相位调制表面，所述相位调制表面被配置为使从所述发光层发射的所述白光的特定波长发生谐振；以及
颜色转换层，设置在所述第一电极与所述金属反射层之间，并且被配置为将所述白光的一部分转换为具有所述特定波长的光。
22.根据权利要求21所述的发光器件，其中所述金属反射层包括银(Ag)、铝(A1)和金(Au)中的至少一种。
23.根据权利要求21所述的发光器件，其中所述相位调制表面包括元结构，在所述元结构周期性地设置纳米图案。
24.根据权利要求23所述的发光器件，其中所述纳米图案中的每个纳米图案具有圆柱形状或多棱柱形状。
25.根据权利要求23所述的发光器件，其中所述纳米图案中的每个纳米图案具有50nm至300nm的宽度。
26.根据权利要求23所述的发光器件，其中以100nm至400nm的间距设置所述纳米图案，所述间距是相邻纳米图案之间的距离。
27.根据权利要求21所述的发光器件，其中所述颜色转换层包括电介质，光致发光材料分散在所述电介质中。
28.根据权利要求27所述的发光器件，其中所述光致发光材料包括量子点、有机荧光染料、有机荧光半导体以及有机磷光半导体中的至少一种。
29.根据权利要求27所述的发光器件，其中所述光致发光材料包括：绿色光致发光材料，被配置为将蓝光转换为绿光；或者红色光致发光材料，被配置为分别将蓝光和绿光转换为红光。
30.根据权利要求21所述的发光器件，其中所述颜色转换层覆盖所述金属反射层的所述相位调制表面。
31.根据权利要求21所述的发光器件，还包括：
透明平坦化层，设置在所述金属反射层与所述颜色转换层之间并覆盖金属反射层的所述相位调制表面。
32.根据权利要求21所述的发光器件，其中所述第一电极是透明电极，并且所述第二电极是半透明电极，所述半透明电极被配置为透射入射在所述第二电极上的光的一部分并反射入射在所述第二电极上的所述光的其余部分。
33.根据权利要求21所述的发光器件，其中所述第一电极是透明电极且所述第二电极是反射电极，并且
其中所述金属反射层是半透明层，被配置为透射入射在所述金属反射层上的光的一部分并反射入射在所述金属反射层上的所述光的其余部分。
34.一种发光器件，包括：
金属反射层，包括相位调制表面，所述相位调制表面被配置为使入射光发生磁谐振，所述相位调制表面包括多个纳米图案；
颜色转换层，设置在所述第一金属反射层的所述相位调制表面上，所述颜色转换层包括电介质和光致发光材料；
第一电极，与所述第一金属反射层相对设置在所述颜色转换层上；
白色有机发光层，与所述颜色转换层相对设置在所述第一电极上；以及
第二电极，与所述第一电极相对设置在所述白色有机发光层上。
35.根据权利要求34所述的发光器件，其中所述颜色转换层覆盖所述金属反射层的所述相位调制表面。
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