CN113497204A - 光发射结构、显示设备及子像素结构 - Google Patents

光发射结构、显示设备及子像素结构 Download PDF

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Abstract

一种光发射结构包括：基板、所述基板的表面上方的子像素堆栈以及所述基板上包围所述子像素堆栈的堤。所述光发射结构还包括：内部空间中的第一填充材料，和所述第一填充材料上方的第二填充材料。所述子像素堆栈沿着基本垂直于所述堆栈的顶面的在轴方向发射第一发射峰，并且沿着与所述在轴方向成一角度的离轴方向发射第二发射峰。所述第一发射峰是在基本上没有全内反射的情况下经过所述第一填充材料和所述第二填充材料之间的界面发射的。所述第二个发射峰被所述界面完全内部反射之后到达所述堤的倾斜侧壁，并且沿着所述在轴方向发射。

Description

光发射结构、显示设备及子像素结构
技术领域
本公开一般来说涉及用于发光器件，特别是用于量子点LED显示器的各层和堤结构。特别是，本公开针对由堤包围的高折射率封装材料中嵌入的顶部发射结构，旨在提高效率，减少色偏，并提高在轴(on-axis)亮度。
背景技术
有机发光二极管(OLED)是显示设备中使用最普遍的LED之一，而量子点由于光谱发射更好并且化学稳定性更高，因此被提出作为OLED的改进。量子点通常用作蓝色LED的磷光体，并作为液晶显示器(LCD)的背光源而存在。常规的LED显示器利用LED结构中的腔及其对光的效应采用了改进的方法。例如，柯达(Kodak)(US20060158098)描述了一种顶部发射结构，三星(Samsung)(US9583727)描述了一种OLED和在反射区域之间具有发光区域的QLED结构，其中一个反射区域是部分透光的。
其他显示器涉及改进LED中的腔亮度的方法。例如，三星(US2015/0084012)描述了在OLED结构中使用分散层，三星(US8894243)描述了采用微结构散射来提高效率，而3M(WO2017/205174)描述了通过使用传输层中的表面等离激元纳米颗粒或纳米结构来增强发光。
涉及修改一个或多个腔的方法需要尺寸特征非常小或需要控制各层，因此通常难以实施。一种修改腔的替代方案是采用具有高折射率的厚顶部“填料”层，这样能够减少菲涅耳反射并增强顶部电极的透射性。但是，高折射率层中的光可能大部分被全内反射(TIR)捕获。为了提取捕获的光，利用填料层周围的反射和/或散射堤将TIR捕获的光输出耦合。
TCL(CN106876566)和JOLED(US9029843)描述了这样一种像素布置，其具有堤以及位于腔的各有机层上方且位于各堤之间的填充材料。日立(Hitachi)(US7091658)描述了可以使用电极金属材料反射的堤(bank)，剑桥显示技术公司(CambridgeDisplayTech)(KR1020150020140)描述了可以使用不同组装步骤成形为不同结构的堤，夏普(Sharp)(US10090489)描述了有机层下方的成形反射器。
另一种方法是控制填充材料。例如，全球OLED(GlobalOLED)(US8207668)描述了可以控制的填料层，其中填料层和有机层对于不同的子像素具有不同的厚度，以使得随着波长而变的输出光最大化。
另一种方法是控制有机层，这可以通过适当的材料选择(例如，亲液/疏液)来实现。例如，精工爱普生(SeikoEpson)(US7902750)描述了腔层是弯曲的，但封装是平面化层，JOLED(US9312519)描述了有机层在正交方向上是凸凹兼有的。
在另一种方法中，Lee等人(“OLED显示器的光学输出耦合的三维像素配置-光学模拟”，国际信息显示学会(SID)2019年显示周会议论文集)描述了通过设计OLED发射层实现像素堤结构的模拟。这种方法利用堤结构来模拟最佳提取效率，这些堤结构使得真实堤结构的效率最大化。最佳方案仅涉及绿光和ITO电极，但在这种设备中是不可行的，因为发射光谱会太宽，因此在不考虑在轴亮度(对于用户的表观亮度)时色域较差。
现有技术文献
美国专利公开号US2006/0158098A1(伊士曼柯达公司(EastmanKodakCompany)，2006年7月20日公开)。
美国专利公开号US9,583,727B2(三星显示有限公司(SamsungDisplayCoLtd)，2017年2月28日授权)。
美国专利公开号US2015/0084012A1(三星显示有限公司(SamsungDisplayCoLtd)，2015年3月26日公开)。
美国专利号US8,894,243B2(三星康宁精密材料有限公司(SamsungCorningPrecisionMaterialsCoLtd)，2014年11月25日授权)。
国际公开号WO2017/205174A1(3M创新有限公司(3MInnovativePropertiesCompany)，2017年11月30日公开)。
中国公开号CN106876566A(TCL，2017年6月20日公开)。
美国专利公开号US9,029,843B2(JOLED公司(JOLEDInc.)，2015年5月12日授权)。
美国专利公开号US7,091,658B2(日立(Hitachi)，2006年8月15日授权)。
KR1020150020140(剑桥显示技术公司(CambridgeDisplayTech)，2015年2月25日公开)。
美国专利公开号US10,090,489B2(夏普株式会社(SharpKabushikiKaisha)，2018年10月2日授权)。
美国专利公开号US8,207,668B2(全球OLED科技有限责任公司(GlobalOLEDTechnologyLLC)，2012年6月26日授权)。
美国专利公开号US7,902,750B2(精工爱普生公司(SeikoEpsonCorporation)，2011年3月8日授权)。
美国专利公开号US9,312,519B2(JOLED公司(JOLEDInc.)，2016年4月12日授权)。
Lee等人(“OLED显示器的光学输出耦合的三维像素配置-光学模拟”，国际信息显示学会(SID)2019年显示周会议论文集，2019年公开)。
发明内容
本公开涉及一种发射显示器，该发射显示器包括LED布置中的量子点电发射材料。
根据本公开的一个方面，一种光发射结构包括：基板；位于所述基板表面上方的子像素堆栈；堤，包围所述子像素堆栈并在所述子像素堆栈上方形成内部空间；第一填充材料，位于所述内部空间中并具有第一折射率；和第二填充材料，位于所述第一填充材料上方并具有低于所述第一折射率的第二折射率；以及位于所述第一填充材料和所述第二填充材料之间的界面，其中所述子像素堆栈沿着基本垂直于所述子像素堆栈的顶面的在轴方向发射第一发射峰到所述第一填充材料中，并且沿着与所述在轴方向成一角度的离轴(off-axis)方向发射第二发射峰到所述第一填充材料中；所述第一发射峰在基本上没有全内反射的情况下经过所述界面发射；所述第二个发射峰在到达所述堤的倾斜侧壁之前被所述界面完全内部反射；并且所述第二发射峰被所述倾斜侧壁反射，并在基本上没有全内反射的情况下沿着所述在轴方向经过所述界面发射。
在一些实施方式中，所述子像素堆栈包括位于第一传输层和第二传输层之间的发射层、耦合到所述第一传输层的第一电极层和耦合到所述第二传输层的第二电极层。
在一些实施方式中，所述子像素堆栈被配置为发射具有中心波长的多个波长的光，所述第一电极层是位于所述基板上的具有金属层的底部反射器，并且所述发射层与所述底部反射器之间的距离是预先定义的，使得所述子像素堆栈沿着所述在轴方向发射所述第一发射峰到所述第一填充材料中，并且沿着所述离轴方向发射所述第二发射峰到所述第一填充材料中。
在一些实施方式中，所述堤的倾斜侧壁与所述子像素堆栈的顶面之间的角度是所述第一发射峰的在轴方向与所述第二发射峰的离轴方向之间的角度的一半。
在一些实施方式中，所述子像素堆栈被配置为发射具有中心波长的多个波长的光,并且对于所述子像素堆栈发射的比所述中心波长短的波长，所述第一发射峰比第二发射峰的强度高。
在一些实施方式中，所述子像素堆栈被配置为发射具有中心波长的多个波长的光,并且对于所述子像素堆栈发射的比所述中心波长更长的波长，所述第一发射峰比第二发射峰的强度低。
在一些实施方式中，所述第二填充材料覆盖所述第一填充材料的整个顶面。
在一些实施方式中，所述第二填充材料覆盖所述第一填充材料的顶面的一部分。
在一些实施方式中，所述界面相对于所述子像素堆栈的顶面具有倾斜角，这样使得所述第二发射峰在到达所述堤的倾斜侧壁之前被反射。
在一些实施方式中，所述发射层包括量子点发射材料，所述第一传输层包括空穴传输层，所述第二传输层包括电子传输层，所述第一电极层是阳极层，该阳极层包括用于反射从所述发射层发射的光的金属反射器，并且所述第二电极层是阴极层，该阴极层包括非金属且基本透明的材料。
在一些实施方式中，所述第二折射率与所述第一折射率基本相同。
在一些实施方式中，所述第一发射峰是在所述光发射结构的中心区域沿着所述在轴方向经过所述界面发射的，所述堤的倾斜侧壁反射的第二发射峰是在所述光发射结构的外围区域沿着所述在轴方向经过所述界面发射的；并且提高了在轴亮度，并减少了一定角度的离轴色偏。
在一些实施方式中，所述发射层包括量子点发射材料，所述第一传输层包括电子传输层，所述第二传输层包括空穴传输层，所述第一电极层是阴极层，该阴极层具有用于反射从所述发射层发射的光的金属反射器，并且所述第二电极层是阳极层，该阳极层具有非金属且基本透明的材料。
根据本公开的另一方面，一种显示设备包括光发射结构。所述光发射结构包括：基板；位于所述基板表面上方的子像素堆栈；堤，包围所述子像素堆栈并在所述子像素堆栈上方形成内部空间；第一填充材料，位于所述内部空间中并具有第一折射率；和第二填充材料，位于所述第一填充材料上方并具有低于所述第一折射率的第二折射率；以及位于所述第一填充材料和所述第二填充材料之间的界面，其中所述子像素堆栈沿着基本垂直于所述子像素堆栈的顶面的在轴方向发射第一发射峰到所述第一填充材料中，并且沿着与所述在轴方向成一角度的离轴方向发射第二发射峰到所述第一填充材料中；所述第一发射峰在基本上没有全内反射的情况下经过所述界面发射；所述第二个发射峰在到达所述堤的倾斜侧壁之前被所述界面完全内部反射；并且所述第二发射峰被所述倾斜侧壁反射，并在基本上没有全内反射的情况下沿着所述在轴方向经过所述界面发射。
根据本公开的另一方面，一种光发射结构包括：子像素堆栈，该子像素堆栈包括位于第一传输层和第二传输层之间的发射层、耦合到所述第一传输层的第一电极层和耦合到所述第二传输层的第二电极层；堤，包围所述子像素堆栈并在所述子像素堆栈上方形成内部空间；第一填充材料，位于所述内部空间中并具有第一折射率；和第二填充材料，位于所述第一填充材料上方并具有低于所述第一折射率的第二折射率；以及位于所述第一填充材料和所述第二填充材料之间的界面，其中所述子像素堆栈被配置为发射具有中心波长的多个波长的光；所述发射层与所述第一电极层之间的距离是预先定义的，使得所述子像素堆栈沿着基本垂直于所述子像素堆栈的顶面的在轴方向发射第一发射峰到所述填充材料中，并且沿着与所述在轴方向成一角度的离轴方向发射第二发射峰到所述填充材料中；所述第一发射峰在基本上没有全内反射的情况下经过所述界面发射；并且所述第二发射峰被所述界面完全内反射到所述堤的倾斜侧壁上，并且所述第二发射峰被倾斜侧壁反射并在基本上没有全内反射的情况下沿着所述在轴方向经过所述界面发射。
在一些实施方式中，对于所述子像素堆栈发射的比所述中心波长短的波长，所述第一发射峰比第二发射峰的强度高。
在一些实施方式中，对于所述子像素堆栈发射的比所述中心波长更长的波长，所述第一发射峰比第二发射峰的强度低。
在一些实施方式中，所述第一发射峰是在所述子像素结构的中心区域沿着所述在轴方向经过所述界面发射的，所述倾斜侧壁反射的第二发射峰是在所述子像素结构的外围区域沿着所述在轴方向经过所述界面发射的；并且提高了在轴亮度，并减少了所述子像素结构一定角度的离轴色偏。
在一些实施方式中，所述第二填充材料至少覆盖所述第一填充材料的顶面的一部分。
在一些实施方式中，所述界面相对于所述子像素堆栈的顶面具有倾斜角，这样使得所述第二发射峰在到达所述堤的倾斜侧壁之前被反射。
附图说明
结合附图阅读以下详细描述，能够最好地理解示例公开的各方面。各种特征未按比例绘制。为了讨论的清楚起见，各种特征的尺寸可以任意增大或减小。
图1A是根据本公开的示例实施方式的示例光发射结构的一部分的示意性截面图。
图1B是根据本公开的示例实施方式的图1A的光发射结构中的子像素堆栈的一部分的示意性截面图。
图2A示出了根据本公开的示例实施方式的示例光发射结构的一部分。
图2B示出了根据本公开的示例实施方式，在图2A的示例光发射结构中测得的一个波长的单个发射峰的示例角度分布图。
图2C示出了根据本公开的示例实施方式的另一示例光发射结构的一部分。
图2D示出了根据本公开的示例实施方式，在图2C中的示例光发射结构中测得的三个发射峰的示例角度分布。
图3示出了根据本公开的示例实施方式的来自光发射结构的示例角度分布图。
图4A是根据本公开的示例实施方式的示例光发射结构的示意性截面图。
图4B、图4C和图4D是根据本公开的示例实施方式，图4A的光发射结构中的三个子像素堆栈的三个示例结构的详细示意性截面图。
图5是根据本公开的示例实施方式的示例光发射结构的示意性截面图。
图6是根据本公开的示例实施方式的示例光发射结构的示意性截面图。
具体实施方式
以下公开内容包含与本公开中的示例实施方式有关的特定信息。本公开中的附图及其随附的详细描述仅针对示例实施方式。然而，本公开不仅限于这些示例实施方式。本领域技术人员将会想到本公开的其他变型和实施方式。
除非另有说明，否则附图中相同或相应的元件可由相同或相应的附图标记表示。而且，本公开中的附图和图示一般不按比例绘制，并且不旨在对应于实际相对尺寸。
为了一致性和易于理解的目的，在示例图中，相同的特征可由相同的标记标出(尽管在一些示例中未示出)。然而，不同实施方式中的特征在其他方面可能不同，因此不应将其狭窄地限于图中所示。
说明书中使用词语“在一个实施方式中”或“在一些实施方式中”，可以各自指代相同或不同实施方式中的一个或多个。术语“包括”是指“包括但不必限于”，并且具体地表示所描述的组合、组、系列和等同物中的开放式包含或隶属成员。表述“A、B和C中的至少一个”或“以下各项中的至少一个：A、B和C”是指“仅A，或仅B，或仅C，或A、B和C的任意组合”。
另外，出于解释和非限制的目的，对诸如功能实体、技术、协议、标准等具体细节进行阐述，以提供对所描述技术的理解。在其他示例中，省略对公知方法、技术、系统、架构等的详细描述，以免不必要的细节使描述模糊不清。
本公开涉及一种发射显示器，该发射显示器包括发光二极管(LED)布置中的量子点电发射材料。LED布置通常包括夹在电子传输层(ETL)和空穴传输层(HTL)之间的一层量子点(QD)发射材料(例如，发射层)。这三个层夹在两个导电层之间以形成子像素堆栈。在本公开的一个或多个实施方式中，采用“顶部”发射(TE)结构。TE结构涉及从TE结构的与玻璃基板相对的一侧发光，TE结构设置在玻璃基板上。
在本公开的一个或多个实施方式中，TE装置的制造包括在玻璃基板上沉积通常由金属(例如银或铝)制成的一层导电反射材料厚层，其中在导电反射层(例如，反射导体或反射电极)上沉积HTL层，在HTL层上沉积发射层，在发射层上沉积ETL层，并且在ETL层上沉积透明电极层。在一种优选的实施方式中，反射电极的厚度大于80nm(即10^-9米)。在另一个优选的实施方式中，反射电极包括一层厚度为约100nm的银和一层厚度为约10nm的氧化铟锡(ITO)。在一个优选的实施方式中，HTL层由一层约40nm厚的PEDOT:PSS(聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐)和在PEDOT:PSS层上的约35-45nm厚的TFB(聚(9,9'-二辛基芴-共-双-N,N'-(4-丁基苯基)二苯胺))制成。在另一个优选的实施方式中，在HTL层上设置约20nm厚的发射层，在发射层上设置ETL层。在另一个优选的实施方式中，ETL层由氧化锌(ZnO)纳米颗粒制成并且厚度为约30-80nm。在一个优选的实施方式中，透明电极层是金属薄层，其厚度足以承载足够的电流，但又足够薄以对光透明，并设置在ETL层上。在一个优选的实施方式中，透明电极层是厚度为约80nm的ITO层。
在本公开的一个或多个实施方式中，来自发射层的角度发射分布可以由发射层与反射电极层(例如，在子像素堆栈的底部)之间的距离确定，并且该距离直接取决于HTL层的总厚度。可以调节发射层与反射电极层之间的距离，使得来自光源的发生相长干涉的光发射有两个方向。一个方向是在轴发射(例如，垂直于子像素堆栈的平面或顶面的发射)，另一个方向是离轴发射(例如，相对于在轴方向成一角度的发射)。
在反射电极是完美镜面的示例实施方式中，反射电极层与发射层隔开一波长(例如，λ)距离。该距离可以是0.5、1或任何整数，与发射层隔开0.5波长的倍数。在反射电极不是完美镜面(例如，也就是说存在相移)的示例实施方式中，反射点不会恰好位于反射电极的表面处。在本公开的一个或多个实施方式中，反射电极例如与发射层隔开约1个波长的距离，以产生两个发射(例如，在轴发射和离轴发射)。但是，为了抵消反射电极中的相移的效应，将该距离调节为0.87波长。发射层可产生垂直于反射电极的相长在轴发射以及相对于在轴发射而言离轴约50°的离轴发射，这样可以获得HTL层的厚度。
前面描述的距离、厚度、角度发射和波长之间的相关性可以由以下等式表示：
2(d-d’)cos(θP)＝Nλ 等式(1)；
d＝T 等式(2)。
其中d是HTL层中所有层(例如，图1B中的104d1和104d2)的所有光学厚度的总和，d'是从反射电极的顶面到反射电极的内部的发生有效反射的光学距离(例如，图1B中的d')，θP是在轴发射和离轴发射之间的角度(例如，图1A)，N是大于零的整数，λ是自由空间中的波长，T是HTL层的总厚度，该层可以包括一个或多个层(例如，TFB层和PEDOT:PSS层)，并且每个层具有不同的折射率。利用等式(1)和(2)，可以相应地调节厚度T。在示例实施方式中，N可以等于1以给出宽的前向发射方向。在优选的示例实施方式中，如果d是预定的并且θP等于0(例如，d-d'＝λ)，则N可以等于2。这样，如果Cos(θP)等于1/2(例如，θP为60°)，则可能产生第二个峰值。由于本公开的各种元件(例如，HTL层、填料层等)之间存在折射率差异，在一个优选的实施方式中，θP小于60°，而在又一个优选的实施方式中，θP为约50°-55°)。本公开中描述的术语“发射”可以指发射的波长的分布，但不限于单个波长。本公开中的术语“波长”可用于描述在以上等式的上下文中的多个波长中的峰值或中心波长，但不限于本文提供的描述。
本公开不限于所提供的示例，因为如果ETL层和HTL层的布置相反，则所公开的结构的基本原理仍然适用。在本公开的一个优选的实施方式中，无论将ETL层还是将HTL层设置在发射层的远离玻璃基板的发射侧上，其中一个传输层都比更靠近玻璃基板的那个传输层薄。
本公开的示例实施方式可以与QLED结构有关。然而，本公开不仅限于QLED结构，并且可适用于与OLED结构有关的各种实施方式。
在QLED子像素中，内部空间结构(例如，腔结构)可以由子像素堆栈和包围子像素堆栈的堤结构限定轮廓。较高折射率的填充材料可以设置在子像素堆栈上方的内部空间结构中。堤结构的高度可以至少与高折射率的填充材料的高度相同或更高。在一些实施方式中，堤结构的高度可以低于填充材料。与填充材料的正上方的低折射率层相比，较高折射率的填充材料可以从内部空间提取更多的光。低折射率层设置在填充材料上方，以通过防止光被设置在低折射率层上方的上玻璃层耦合到相邻像素来防止光学串扰。低折射率层将光捕获在填充材料中，该光更易于吸收。因此，可以更有效地从填充材料提取光，而不将光耦合到上玻璃层中。在一个或多个实施方式中，低折射率层可以是以下各项中至少一个：气隙、来自Inkron的折射率低至1.15的硅氧烷基纳米复合聚合物、折射率为1.375的聚(1,1,1,3,3,3-六氟异丙基丙烯酸酯)和折射率为1.377的聚(2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基丙烯酸酯)。
在具有内部空间结构和顶部透明电极的本公开中，如前所述调节发射层和反射电极之间的距离，这样使得存在在轴发射和离轴发射。离轴发射将通过全内反射(TIR)至少一次反射到填充材料的顶面(例如，界面)上，然后再从堤的倾斜表面反射并沿着在轴方向经过填充材料发射。每个像素端部的堤结构被设计成使得堤结构的倾斜角(例如，堤角)是进入填充材料的离轴发射相对于在轴发射的角度的一半。
在本公开中，子像素堆栈中的发射层可以发射光，光的波长范围中具有一个通常被视为主发射峰的中心波长。中心波长是来自发光源的发射光谱中的最高光谱亮度的波长。在本公开中，对于发射层发射的通常比中心波长更长的波长，产生了比在轴发射强度更高的离轴发射。对于比中心波长短的波长，在轴发射的强度高于离轴发射的强度。
根据本公开，即使总光输出效率没有最大化，在轴亮度以及用户感知的亮度也被最大化。由于用户通常在像素的中心区域感知在轴发射的光，通常在堤的边缘感知离轴发射的光，因此来自这些不同光谱区域的光分布可以提供所有角度的更加平衡的色彩分布，从而最大程度地减少了各个角度的色偏。
图1A是根据本公开的示例实施方式的示例光发射结构的一部分的示意性截面图。在图1A中，示例结构100可以包括基板102、子像素堆栈104、堤106、第一填充材料110、第二填充材料112和玻璃盖122。在本公开的一个或多个实施方式中，第一填充材料110可以是较高折射率的材料，第二填充材料112可以是相对于第一填充材料110较低折射率的材料。子像素堆栈104可以设置在基板102上，堤106包围子像素堆栈104以在子像素堆栈104上方形成内部空间108。在一个实施方式中，示例结构100可以包括像素结构。
在如图1A所示的本实施方式中，第一填充材料110可以设置在由子像素堆栈104周围的堤106形成的内部空间108中。第二填充材料112可以连续地设置在第一填充材料110和堤106上方。
在另一实施方式中，第二填充材料112可以部分地设置在第一填充材料110上。在一个或多个实施方式中，堤106的厚度可以大于第一填充材料110的厚度。在一个或多个实施方式中，堤106与基板102接触。在优选的实施方式中，堤106可以与第二填充材料112接触或几乎接触。在一个或多个实施方式中，玻璃盖122可以连续地设置在第二填充材料112上方。
在一个或多个实施方式中，从子像素堆栈104通过第一填充材料110、第二填充材料112和玻璃盖122发射光。第一填充材料110的折射率可以高于空气的折射率，使得第一填充材料110可以比空气作为填充材料更大程度地从子像素堆栈104提取光。捕获在子像素堆栈104中的光可以被快速吸收，而捕获在第一填充材料110中的光可以传播到堤106的边缘并通过反射被提取。
在一个或多个实施方式中，第一填充材料110的折射率可以高于子像素堆栈104和第二填充材料112的折射率。在一个实施方式中，第二填充材料112(例如，较低折射率的层)可以是气隙。在一个或多个实施方式中，堤106可以是不透明的。堤106的面对第一填充材料110的表面可以是散射反射的或镜面反射的，并且可以相对于基板102(例如玻璃基板)的平面成一角度(例如倾斜)。
图1B是根据本公开的示例实施方式的图1A的光发射结构中的子像素堆栈的一部分的示意性截面图。如图1B所示，子像素堆栈104包括第一电极层104a、ETL层104b、发射层104c、HTL层104d和第二电极层104e。
在一个示例实施方式中，参考图1A和图1B，第一填充材料110可以设置在子像素堆栈104的第一电极层104a上，并且第一电极层104a的折射率可以与第一填充材料110的折射率基本相同。在本实施方式中，第一电极层104a可以是透明的顶部电极，第二电极层104e可以是底部反射电极。第一电极层104a可以是阴极层，该阴极层是非金属的、基本上透明的并且设置在ETL层104b上。第二电极层104e可以设置在基板102上，并且可以是阳极层，该阳极层是反射从发射层104c发射的光的金属反射器。
然而，第一电极层104a和第二电极层104e的布置不限于本文提供的示例，并且可以相反。例如，第一电极层104a可以是底部阳极层，该底部阳极层是反射从发射层104c发射的光的金属反射器，而第二电极层104e可以是非金属的且基本透明的顶部阴极层。
如图1B所示，HTL层104d可以包括TFB层104d1和PEDOT:PSS层104d2。在另一实施方式中，HTL层104d可以包括其他层，并且不限于本文提供的示例层。在另一实施方式中，取决于第一电极层104a和第二电极层104e的布置，HTL层104d和ETL层104b的前述布置可以相反。
在本公开的一个或多个实施方式中，参考图1A和图1B，从子像素堆栈104产生至少一个单个发射峰。参考图1A，可以从子像素堆栈104产生发射峰的主要部分114(以下称作第一发射峰114)和发射峰的其他部分116(以下称作第二发射峰116)。第一发射峰114可以是垂直于发射层104c的顶面从发射层104c发射的经过ETL层104b、第一电极层104a，然后经过第一填充材料110、第二填充材料112和玻璃盖122的在轴发射，基本上没有全内反射。
在本公开的一个或多个实施方式中，第二发射峰116可以是相对于第一发射峰114成一偏角从发射层104c发射并进入第一填充材料110的离轴发射。离轴第二发射峰116可以在到达堤106的倾斜侧壁107之前在界面120(例如，第一填充材料110的顶面)至少一次被全部内部反射，作为全内反射(TIR)118。经过全内反射的离轴第二发射峰116可以沿在轴方向(例如，以垂直于发射层104c的顶面的角度)从倾斜侧壁107反射并经过界面120而基本上没有发生全内反射。
在一个或多个实施方式中，第一发射峰114可以基本上没有全内反射地经过界面120发射。在优选的实施方式中，倾斜侧壁107的堤角θB是相对于在轴第一发射峰114的离轴第二发射峰角θP的一半。通过这种布置，实现了高在轴亮度。
图2A示出了根据本公开的示例实施方式的示例光发射结构的一部分。图2B示出了根据本公开的示例实施方式的图2A中的光发射结构的示例发光分布图。
在图2A中，示例结构200A可以包括子像素堆栈204，该子像素堆栈发射包括至少一个主发射峰的多个光发射；第一填充材料210；第二填充材料212；界面220；以及玻璃盖222。在一个或多个实施方式中，子像素堆栈204、第一填充材料210、第二填充材料212、界面220和玻璃盖222可以分别对应于图1A中的示例结构100的子像素堆栈104、第一填充材料110、第二填充材料112、界面120和玻璃盖122。
在图2A中，示例结构200A具有可以包括透明顶部电极层的第一电极层、可以是反射底部电极层的第二电极层以及界面220(例如，第一填充材料210的表面)。如上所述，发射层产生单个主发射峰。主发射峰的主要部分214(例如，图2A中的直箭头)穿过第一填充材料210和第二填充材料212，而主发射峰的其他部分(例如，图2A中未标记的其他箭头)以各种角度散布，导致较低的在轴亮度。
如上所述，主发射峰的主要部分214(例如，在轴发射)经过填充材料210、212发射，而发射峰的其他部分(例如，离轴发射)以各种角度散布。在轴第一发射峰214垂直于子像素堆栈204的顶面发射，而离轴发射(例如，图2A中未标记的其他箭头)以相对于在轴发射的偏角发射到第一发射材料210中。在本实施方式中，在轴发射是第一发射峰214。
参考图2B中的示例图200B，在图2A中的示例结构200A的第一填充材料210中测量一个波长的主发射峰的角度分布。在角度分布中示出了主发射峰的在轴第一发射峰214和离轴发射。
图2C示出了根据本公开的示例实施方式的另一示例光发射结构的一部分。图2D示出了根据本公开的示例实施方式，在图2C中的示例结构200C的第一填充材料210中测得的三个发射峰的角度分布。
在图2C中，示例结构200C可以包括与图2A中的示例结构200A类似的结构，因此，为了简洁起见，省略了示例结构200C的细节。
与示例结构200A相比，示例结构200C中的界面220(例如，第一填充材料210的顶面)具有较高的折射率。在示例结构200C中，在轴第一发射峰214(例如，实线箭头)从子像素堆栈204的发射层发射，而主发射峰(以下称作第二发射峰216，例如另一个实线箭头)的离轴发射从子像素堆栈204发射，并通过全内反射218在界面220上至少一次被全部内部反射，然后再以垂直于子像素堆栈204的顶面的角度从倾斜侧壁207反射出去。在界面220(例如，高折射率的第一填充材料210的表面)的一个或多个实施方式中，第二发射峰216可以通过全内反射218在界面220上至少一次被全部内部反射，然后再以垂直角度从倾斜侧壁207反射出去。
通过这种布置，实现了较高的在轴亮度。相比之下，在没有界面220的情况下(例如，第一填充材料210的表面不具有高折射率)，离轴发射(例如，示例结构200C中的虚线箭头)可能不会被全部内部反射到堤上，而是可能从第一填充材料210、第二填充材料212和玻璃盖222上折射出去，这可能导致在轴亮度降低。
参考图2D中的示例图200D，在图2C中的示例图200C的第一填充材料210中测量了三个发射峰的角度分布。示例图200D示出了在轴第一发射峰214和经过TIR的离轴发射，导致两个第二发射峰216压平了在轴第一发射峰214。
图3示出了根据本公开的示例实施方式的来自光发射结构的角度分布的示例图300A、300B和300C。应注意图3中描述的示例图300A、300B和300C可以基本上对应于图2中描述的示例图200B和200D。因此，为了简洁起见，省略了示例图300A、300B和300C的细节。
发光峰之间必然存在相长干涉。这些干涉与波长有关，并且材料在本质上通常对光的传播是分散的。在与最大化效率和在轴亮度有关的计算中，来自各发射层的光发射遵循有限的光谱宽度。白点的高可变性被视为随着极角而变。在本公开的一个或多个实施方式中，光发射结构使在轴亮度最大化并且使色偏最小化。
在图3中，示例图300A示出了通常具有单个中心峰(或者如果存在多个峰则为主峰)的真实发射光谱。选择发射层与底部电极层之间的距离，使得进入填充材料(例如，高折射率的第一填充材料)的在轴发射和离轴发射(例如，图300B或300C中的第一发射峰314和第二发射峰316)的相对强度可以受到控制。
图3中的示例图300B和300C示出了从子像素堆栈发射的光具有多个波长，其中存在中心波长。在示例实施方式中，子像素堆栈发射的大多数发光波长(例如，示例图300B中的316)比中心波长(例如，示例图300B中的314)短，而中心波长(或在轴发射)的光谱强度高于较短波长(或离轴发射)的光谱强度。在另一个示例实施方式中，子像素堆栈发射的大多数发光波长(例如，示例图300C中316)比中心波长(例如，示例图300C中的314)长，并且中心波长(或在轴发射)的光谱强度低于较短波长(或离轴发射)的光谱强度。由于来自在轴发射的光发射来源于像素的大块区域，而来自离轴发射的光似乎来源于像素的边缘，因此尽管每个发射可能具有不同的光谱，但光发射可以平衡以实现各种角度的低色偏。
图4A是根据本公开的示例实施方式的光发射结构的示例结构400A的示意性截面图。图4A中的示例结构400A包括玻璃基板402、子像素堆栈404、堤406、第一填充材料410、第二填充材料412和玻璃盖422。示例结构400A可以基本上对应于图1A中描述的示例结构100。因此，为了简洁起见，省略了示例结构400A的细节。
在图4A中，示例结构400A与图1A中的示例结构100不同，因为示例结构400A包括用于三个不同像素的三个光发射结构400B、400C和400D(例如，三个子像素堆栈)。在本公开的一个或多个实施方式中，示例结构400A可以包括用于蓝色像素的示例结构400B、用于绿色像素的示例结构400C和用于红色像素的示例结构400D。在另一实施方式中，示例结构400A可以包括用于三个以上像素的三个以上示例结构，并且不限于所描述的示例。
在一个或多个实施方式中，在基本上没有全内反射418的情况下经过第一填充材料410和第二填充材料412两者在在轴方向上发射第一发射峰414。从子像素堆栈404沿离轴方向朝着第一填充材料410与第二填充材料412之间的界面420(例如，第一填充材料410的顶面)发射第二发射峰416，并且该第二发射峰被界面420全内反射(例如418)至少一次，然后在基本上没有全内反射418的情况下沿在轴方向从堤406的倾斜侧壁407被反射出去。
图4B、图4C和图4D是根据本公开的示例实施方式,图4A的光发射结构中的三个子像素堆栈的三个示例结构400B、400C和400D(例如，三个虚线圆)的详细示意性截面图。示例结构400B-400D是示例子像素堆栈404，每个子像素堆栈包括第一电极层404a、ETL层404b、发射层404c、包括TFB层404d1和PEDOT:PSS层404d2的HTL层404d以及第二电极层404e。示例结构400B-400D可以基本上对应于图1B中描述的示例结构100。因此，为了简洁起见，省略了示例结构400B，400C和400D的细节。
三个示例结构400B-400D是用于三个彩色像素(例如分别是蓝色、绿色和红色像素)的子像素堆栈404。可以调节发射结构底部的发射层和反射电极之间的距离或HTL层的厚度，从而发射相长的在轴第一发射峰414和离轴第二发射峰416。
在一个或多个实施方式中，三个示例子像素堆栈400B-400D的TFB层404d1具有不同的厚度，这样通过调节每个TFB层404d1的厚度t(例如，tB、tG和tR)可以改变每个示例子像素堆栈400B-400D中的第一发射峰414和第二发射峰416的相对强度。因此，调节了整体亮度并且减少了色偏。
在一个示例实施方式中，用于蓝色像素的示例结构400B(发射约435nm的中心波长)中的TFB层404d1的厚度tB为约75nm，用于绿色像素的示例结构400C(发射约530nm的中心波长)中的TFB层404d1的厚度tG为约115nm，用于红色像素的示例结构400D(发射约620nm的中心波长)中的TFB层404d1的厚度tR为约150nm。在优选的实施方式中，当考虑折射率时，对于蓝色、绿色和红色像素中的每一个，发射层与反射电极之间的厚度或距离是波长的0.53。所使用的反射电极造成了优选实施方式的距离(其中距离为0.53)与理想实施方式的距离(其中距离为0.78)之间的偏差。在该示例实施方式中，对于分别在图4B、图4C和图4D中示出的示例构400B、400C和400D，HTL层404d的各层中仅一层(例如，TFB层404d1)的厚度各不相同。然而，在本发明的一个或多个实施方式中，HTL层404d的任何或所有层的厚度都可以不同，这样使得总光学厚度与HTL层404d仅一层厚度不同的情况下的总光学厚度相同。
图5是根据本公开的示例实施方式的光发射结构的示例结构500的示意性截面图。示例结构500包括玻璃基板502、子像素堆栈504、堤506、第一填充材料510、第二填充材料512和玻璃盖522。示例结构500可以基本上对应于图1A中描述的示例结构100。因此，为了简洁起见，省略了示例结构500的细节。
在一个或多个实施方式中，示例结构500与图1A中的示例结构100的不同之处在于示例结构500具有部分覆盖第一填充材料510的第二填充材料512。在一个或多个实施方式中，第二填充材料512(例如，具有较低的折射率)部分覆盖第一填充材料510(例如，具有较高的折射率)的一些部分以减小菲涅耳反射损失。菲涅耳损失是部分损失(fractionalloss)，其中通过的光有一部分被反射。反射的光四处弹跳，对峰值亮度没有贡献，因此造成了部分损失。反射光的量取决于填充材料510、512的折射率的差异，例如，较小的折射率差异可以减少损失。
在本实施方式中，除了紧邻堤506的第一填充材料510的外围部分之外，第二填充材料512覆盖第一填充材料510的大部分表面区域(例如，与X-Y平面平行的平面)。因此，在紧邻堤506上方的位置没有设置第二填充材料512(例如，较低折射率的层)，这样可以防止由于从堤506反射的光引起的菲涅耳损失。
第一发射峰514可以在示例结构500的中心区域沿着在轴方向经过界面520发射。第二发射峰516可以沿着离轴方向发射，并且通过全内反射518被界面520反射至少一次，然后到达堤506的倾斜侧壁507并在紧临倾斜侧壁507的第一填充材料510的外围部分沿着在轴方向经过界面520发射。这样实现了较高的效率，增强了在轴亮度，并减少了各个角度的离轴色偏。
在另一实施方式中，第二填充材料512可以仅覆盖基本上在第一填充材料510的中心部分上方的表面区域。第二填充材料512相对于第一填充材料510的物理布置不限于示例布置。第二填充材料512可以通过未描述的另一种方式部分地覆盖第一填充材料510。
图6是根据本公开的示例实施方式的光发射结构的示例结构600的示意性截面图。示例结构600包括玻璃基板602、子像素堆栈604、堤606、第一填充材料610、第二填充材料612和玻璃盖622。示例结构600可以基本上对应于图1A中的示例结构100。因此，为了简洁起见，省略了示例结构600的细节。
在一个或多个实施方式中，示例结构600与图1A中的示例结构100不同，因为示例结构600具有部分地覆盖第一填充材料610的第二填充材料612，第一填充材料610和第二填充材料612两者都占据内部空间608，并且第一填充材料610和第二填充材料612之间的界面620的一部分可以相对于子像素堆栈604的顶面成一角度，具体为界面角θI。倾斜侧壁607的堤角θB、界面角θI以及相对于在轴第一发射峰614的离轴第二发射峰角θP之间的相关性可由以下等式表示：
θB＝θI+(θP/2) 等式(3)。
在图1A的示例结构100中，由于第一填充材料110和第二填充材料112之间的界面120平行于子像素堆栈104的顶面，所以界面角θI为零。因此，等式(3)可以简化为θB＝(θP/2)。换言之，示例结构100中的堤角θB是示例结构100中的第二发射峰角θP的两倍。
在一个或多个实施方式中，第一填充材料610和第二填充材料612之间的界面620的紧邻倾斜侧壁607一部分朝着堤606向上成一角度。换言之，如图6所示，界面620的紧邻倾斜侧壁607的一部分相对于子像素堆栈604的顶面成一角度，具体为界面角θI。
具有界面角θI的界面620具有倾斜的表面区域(例如，Y-Z平面和X-Y平面之间的平面)。界面620的倾斜表面区域是第二发射峰616在到达堤606的倾斜侧壁607之前通过全内反射618发生最后反射的地方。界面620的倾斜表面区域的范围取决于从堤606的顶面到第二填充材料612的倾斜表面区域起始处的距离DBS。在一个优选的实施方式中，参考图6，距离DBS与总厚度TAF和堤角θB相关。总厚度TAF是在第一填充材料610和第二填充材料612的中心附近，第一填充材料610的厚度(例如，第一填充材料610的最薄部分)与第二填充材料612的厚度T2f的总和。而且，距离DF与厚度T2f和界面角θI相关，或者与以下等式中的总厚度TAF、第二填充材料612的厚度T2f、相对于在轴第一发射峰614的离轴第二发射峰角θP以及界面角θI相关。
DBS＝TAF/tanθB 等式(4)；
DF＝T2f*tan(θI)＝(TAF-T2f)*tan(θP+2θI) 等式(5)。
通过调整上述各种参数，可以获得优选的堤角θB。
在一个或多个实施方式中，堤角θB可以是窄的。在一个优选的实施方式中，堤角θB为约20-40°，从而与具有较宽堤角的另一倾斜表面区域相比，像素的堤606可以具有较大的堤表面区域(例如，图6中的Y-Z平面和X-Y平面之间的倾斜侧壁607的平面)。对于诸如QLED的发射显示器，由于较高的表面亮度会导致产品寿命较短，因此对可实现的表面亮度进行了限制。因此，窄的堤角和大的倾斜表面区域可以在提高在轴亮度的同时降低总体亮度。
在一个或多个实施方式中，在离轴第二发射峰616在界面620的紧邻倾斜侧壁607的部分上被全内反射(618)至少一次之后，第二发射峰616的角度被最后一次全内反射618改变，导致第二发射峰616沿在轴方向发射。较窄的堤角和较大投影堤表面区域提供了优选的准直性能。
在本公开的一个或多个实施方式中，与朗伯光源的准直比为1相比，具有ITO顶部透明电极的顶部发射结构提供了更高的准直比，例如2.26。具有增亮膜的标准LCD背光源的准直比为约3至3.5，具有典型内部空间结构(例如腔结构)和金属顶部电极的OLED/QLED的准直比为约2，而具有透明ITO顶部电极(比腔结构提供更好的色偏和效率)的OLED/QLED的准直比为约1.03。
从本公开可以看出，可以使用各种技术来实现本公开中描述的概念，而不背离那些概念的范围。虽然已经具体参考某些实施方式描述了概念，但本领域普通技术人员可以认识到，在不脱离那些概念范围的情况下可以在形式和细节上进行改变。
因此，所描述的实施方式在所有方面都应被认为是说明性的而非限制性的。还应理解，本公开不限于所描述的特定实施方式，在不脱离本公开的范围的情况下还可以进行很多重新布置、修改和替换。

Claims (20)

1.一种光发射结构，其特征在于，其包括：
基板；
子像素堆栈，其位于所述基板表面上方；
堤，其包围所述子像素堆栈并在所述子像素堆栈上方形成内部空间；
第一填充材料，其位于所述内部空间中并具有第一折射率；
第二填充材料，其位于所述第一填充材料上方并具有低于所述第一折射率的第二折射率；以及
位于所述第一填充材料和所述第二填充材料之间的界面，其中：
所述子像素堆栈沿着基本垂直于所述子像素堆栈的顶面的在轴方向发射第一发射峰到所述第一填充材料中，并且沿着与所述在轴方向成一角度的离轴方向发射第二发射峰到所述第一填充材料中；
所述第一发射峰在基本上没有全内反射的情况下经过所述界面发射；
所述第二个发射峰在到达所述堤的倾斜侧壁之前被所述界面完全内部反射；并且
所述第二发射峰被所述倾斜侧壁反射，并在基本上没有全内反射的情况下沿着所述在轴方向经过所述界面发射。
2.根据权利要求1所述的光发射结构，其特征在于，所述子像素堆栈包括：
发射层，其位于第一传输层和第二传输层之间；
第一电极层，其耦合到所述第一传输层；以及
第二电极层，其耦合到所述第二传输层。
3.根据权利要求2所述的光发射结构，其特征在于，
所述子像素堆栈被配置为发射具有中心波长的多个波长的光，
所述第一电极层是位于所述基板上的具有金属层的底部反射器，
所述发射层与所述底部反射器之间的距离是预先定义的，使得所述子像素堆栈沿着所述在轴方向发射所述第一发射峰到所述第一填充材料中，并且沿着所述离轴方向发射所述第二发射峰到所述第一填充材料中。
4.根据权利要求1所述的光发射结构，其特征在于，
所述堤的倾斜侧壁与所述子像素堆栈的顶面之间的角度是所述第一发射峰的在轴方向与所述第二发射峰的离轴方向之间的角度的一半。
5.根据权利要求1所述的光发射结构，其特征在于，
所述子像素堆栈被配置为发射具有中心波长的多个波长的光，
对于所述子像素堆栈发射的比所述中心波长短的波长，所述第一发射峰比第二发射峰的强度高。
6.根据权利要求1所述的光发射结构，其特征在于，
所述子像素堆栈被配置为发射具有中心波长的多个波长的光，
对于所述子像素堆栈发射的比所述中心波长更长的波长，所述第一发射峰比第二发射峰的强度低。
7.根据权利要求1所述的光发射结构，其特征在于，
所述第二填充材料覆盖所述第一填充材料的整个顶面。
8.根据权利要求1所述的光发射结构，其特征在于，
所述第二填充材料覆盖所述第一填充材料的顶面的一部分。
9.根据权利要求1所述的光发射结构，其特征在于，
所述界面相对于所述子像素堆栈的顶面具有倾斜角，使得所述第二发射峰在到达所述堤的倾斜侧壁之前被反射。
10.根据权利要求2所述的光发射结构，其特征在于，
所述发射层包括量子点发射材料；
所述第一传输层包括空穴传输层；
所述第二传输层包括电子传输层；
所述第一电极层是阳极层，其包括用于反射从所述发射层发射的光的金属反射器；以及
所述第二电极层是阴极层，其包括非金属且基本透明的材料。
11.根据权利要求2所述的光发射结构，其特征在于，
所述第二折射率与所述第一折射率基本相同。
12.根据权利要求2所述的光发射结构，其特征在于，
所述第一发射峰是在所述光发射结构的中心区域沿着所述在轴方向经过所述界面发射的，
所述堤的倾斜侧壁反射的第二发射峰是在所述光发射结构的外围区域沿着所述在轴方向经过所述界面发射的。
13.根据权利要求2所述的光发射结构，其特征在于，
所述发射层包括量子点发射材料，所述第一传输层包括电子传输层，所述第二传输层包括空穴传输层，
所述第一电极层是阴极层，其具有用于反射从所述发射层发射的光的金属反射器；以及
所述第二电极层是阳极层，其具有非金属且基本透明的材料。
14.一种显示设备，其特征在于，所述显示设备包括权利要求1所述的光发射结构。
15.一种子像素结构，其特征在于，所述子像素结构包括：
子像素堆栈，其包括位于第一传输层和第二传输层之间的发射层、耦合到所述第一传输层的第一电极层以及耦合到所述第二传输层的第二电极层；
堤，其包围所述子像素堆栈并在所述子像素堆栈上方形成内部空间；
第一填充材料，其位于所述内部空间中并具有第一折射率；和
第二填充材料，其位于所述第一填充材料上方并具有低于所述第一折射率的第二折射率；以及
位于所述第一填充材料和所述第二填充材料之间的界面，其中：
所述子像素堆栈被配置为发射具有中心波长的多个波长的光；
所述发射层与所述第一电极层之间的距离是预先定义的，使得所述子像素堆栈沿着基本垂直于所述子像素堆栈的顶面的在轴方向发射第一发射峰到所述填充材料中，并且沿着与所述在轴方向成一角度的离轴方向发射第二发射峰到所述填充材料中；
所述第一发射峰在基本上没有全内反射的情况下经过所述界面发射；
所述第二发射峰被所述界面完全内反射到所述堤的倾斜侧壁上，并且所述第二发射峰被倾斜侧壁反射并在基本上没有全内反射的情况下沿着所述在轴方向经过所述界面发射。
16.根据权利要求15所述的子像素结构，其特征在于，
对于所述子像素堆栈发射的比所述中心波长短的波长，所述第一发射峰比第二发射峰的强度高。
17.根据权利要求15所述的子像素结构，其特征在于，
对于所述子像素堆栈发射的比所述中心波长更长的波长，所述第一发射峰比第二发射峰的强度低。
18.根据权利要求15所述的子像素结构，其特征在于，
所述第一发射峰是在所述子像素结构的中心区域沿着所述在轴方向经过所述界面发射的，
所述倾斜侧壁反射的第二发射峰是在所述子像素结构的外围区域沿着所述在轴方向经过所述界面发射的。
19.根据权利要求15所述的子像素结构，其特征在于，
所述第二填充材料至少覆盖所述第一填充材料的顶面的一部分。
20.根据权利要求15所述的子像素结构，其特征在于，
所述界面相对于所述子像素堆栈的顶面具有倾斜角，这样使得所述第二发射峰在到达所述堤的倾斜侧壁之前被反射。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7475180B2 (ja) * 2020-03-27 2024-04-26 キヤノン株式会社 発光装置、表示装置、撮像装置、電子機器、照明装置及び移動体
EP4201062A1 (en) * 2020-08-20 2023-06-28 Applied Materials, Inc. Oled light field architectures
JP2022069135A (ja) * 2020-10-23 2022-05-11 キヤノン株式会社 有機発光装置、表示装置、光電変換装置、電子機器、照明、および移動体
US11456443B2 (en) * 2020-12-01 2022-09-27 Sharp Kabushiki Kaisha High on-axis brightness and low colour shift QD-LED pixel with equal layer thicknesses between colour pixels

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004192977A (ja) * 2002-12-12 2004-07-08 Hitachi Ltd 発光素子およびこの発光素子を用いた表示装置
US20060158098A1 (en) * 2005-01-14 2006-07-20 Eastman Kodak Company Top-emitting OLED device with improved performance
JP2013191533A (ja) * 2012-02-17 2013-09-26 Sony Corp 表示装置及び表示装置の製造方法
US20140078126A1 (en) * 2012-09-14 2014-03-20 Michael Hack Lifetime oled display
WO2015183954A1 (en) * 2014-05-27 2015-12-03 Universal Display Corporation High resolution low power consumption oled display with extended lifetime
CN106489207A (zh) * 2014-05-27 2017-03-08 环球展览公司 具有延长寿命的高分辨率低功耗oled显示器
US20180033839A1 (en) * 2016-07-28 2018-02-01 Universal Display Corporation Very high resolution stacked oled display
US20180190748A1 (en) * 2016-12-29 2018-07-05 Lg Display Co., Ltd. Organic light emitting display device

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3984183B2 (ja) 2003-03-20 2007-10-03 株式会社 日立ディスプレイズ 有機ｅｌ表示装置
JP4333728B2 (ja) 2006-09-14 2009-09-16 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置の製造方法および電子機器
US7855508B2 (en) 2007-09-17 2010-12-21 Global Oled Technology Llc LED device having improved light output
JP5125717B2 (ja) * 2008-04-16 2013-01-23 ソニー株式会社 有機エレクトロルミネッセンス発光装置および液晶表示装置
WO2012017503A1 (ja) 2010-08-06 2012-02-09 パナソニック株式会社 有機ｅｌ素子
JP6014883B2 (ja) 2012-06-01 2016-10-26 株式会社Ｊｏｌｅｄ 有機発光素子、有機ｅｌ表示パネル、有機ｅｌ表示装置、および塗布型デバイスと、これらの製造方法
US8894243B2 (en) 2013-03-07 2014-11-25 Samsung Corning Precision Materials Co., Ltd. Organic light emitting display having improved color shift and visibility
GB201314655D0 (en) 2013-08-16 2013-10-02 Cambridge Display Tech Ltd Hydrophobic bank
KR20150034510A (ko) 2013-09-26 2015-04-03 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법
KR102139577B1 (ko) 2013-10-24 2020-07-31 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
WO2016031679A1 (ja) 2014-08-26 2016-03-03 シャープ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、照明装置、および表示装置
JP2017091802A (ja) * 2015-11-10 2017-05-25 株式会社Ｊｏｌｅｄ 有機ｅｌ表示パネル、および、有機ｅｌ表示パネルの製造方法
JP6929304B2 (ja) 2016-05-27 2021-09-01 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 色均一性が改善されたｏｌｅｄディスプレイ
CN106876566B (zh) 2017-03-06 2020-10-16 Tcl科技集团股份有限公司 Qled器件及其制备方法
CN107170904B (zh) * 2017-06-30 2019-10-15 京东方科技集团股份有限公司 Oled显示基板及其制作方法、显示装置
US10658441B2 (en) * 2017-08-28 2020-05-19 Apple Inc. Organic light-emitting diode displays with reflectors
US20210155849A1 (en) * 2018-04-11 2021-05-27 Nanoco Technologies Ltd. Top-emitting printed display with quantum dots and thermally activated delayed fluorescence molecules
US10826010B1 (en) * 2019-06-20 2020-11-03 Sharp Kabushiki Kaisha High-efficiency QLED structures
US10930888B2 (en) * 2019-07-22 2021-02-23 Sharp Kabushiki Kaisha High-efficiency QLED structures
US11038150B1 (en) * 2020-01-30 2021-06-15 Sharp Kabushiki Kaisha QLED/OLED pixel having reflective cavity electrode configuration

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004192977A (ja) * 2002-12-12 2004-07-08 Hitachi Ltd 発光素子およびこの発光素子を用いた表示装置
US20060158098A1 (en) * 2005-01-14 2006-07-20 Eastman Kodak Company Top-emitting OLED device with improved performance
JP2013191533A (ja) * 2012-02-17 2013-09-26 Sony Corp 表示装置及び表示装置の製造方法
US20140078126A1 (en) * 2012-09-14 2014-03-20 Michael Hack Lifetime oled display
WO2015183954A1 (en) * 2014-05-27 2015-12-03 Universal Display Corporation High resolution low power consumption oled display with extended lifetime
CN106489207A (zh) * 2014-05-27 2017-03-08 环球展览公司 具有延长寿命的高分辨率低功耗oled显示器
EP3149774A1 (en) * 2014-05-27 2017-04-05 Universal Display Corporation High resolution low power consumption oled display with extended lifetime
US20180033839A1 (en) * 2016-07-28 2018-02-01 Universal Display Corporation Very high resolution stacked oled display
US20180190748A1 (en) * 2016-12-29 2018-07-05 Lg Display Co., Ltd. Organic light emitting display device

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Publication number Publication date
CN113497204B (zh) 2023-07-04
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US11152538B1 (en) 2021-10-19
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