CN113903868A - 发光结构 - Google Patents

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Abstract

一种发光结构，包括围绕基板上的子像素堆叠的堤部、子像素堆叠上方的内部空间中的第一填充材料以及第一填充材料上方的第二填充材料。子像素堆叠沿着基本上垂直于子像素堆叠的顶表面的轴上方向透过第一和第二填充材料之间的界面发射第一发射峰。子像素堆叠沿离轴方向发射第二发射峰，该第二发射峰在到达斜坡的倾斜侧壁之前被界面全内反射，然后沿离轴方向发射。子像素堆叠的发光区域被配置成使得第二发射峰在到达倾斜侧壁之前被界面反射不多于一次。

Description

发光结构
技术领域
本公开总体上涉及用于发光装置的层和堤部结构，特别是用于量子点(QuantumDot，QD)发光二极管(Light Emitting Diode，LED)显示器。具体地，本公开旨在用于嵌入在由堤部围成的高折射率封装材料中的顶部发射结构的效率提高、色移降低及轴上亮度提高。
背景技术
有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)是显示设备中使用最广泛的LED之一，而量子点作为OLED的一种改进被提出，因为它们具有更好的光谱发射并且化学上更稳定。量子点通常用作蓝色LED的荧光体，并用作液晶显示器(Liquid CrystalDisplay，LCD)的背光。传统的LED显示器采用一种改良方法，该方法具有LED结构中的空腔及其对光的影响。例如，Kodak(US20060158098)描述了一种顶部发射结构，三星(US9583727)描述了在反射区域之间具有发光区域的OLED和QLED结构，其中一个反射区域是部分透射的。
其他显示器涉及提高LED空腔亮度的方法。例如，Samsung(US2015/0084012)描述了在OLED结构中使用色散层，Samsung(US8894243)描述了使用微结构散射来提高效率，3M(WO2017/205174)描述了通过在传输层中使用表面等离子体纳米颗粒或纳米结构来增强光发射。
涉及对一个或多个空腔的修改的方法通常难以实现，因为它们需要非常小的尺寸特征或层的控制。修改空腔的一种可选的方法是使用具有高折射率的厚顶部“填充”层，这可以减少菲涅耳反射并增加通过顶部电极的透射率。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，填充层周围的反射和/或散射堤用于将TIR捕获的光出光耦合。
TCL(CN106876566)和JOLED(US9029843)描述了这样的像素设置，其具有堤部和在空腔的有机层上方以及在堤部之间的填充材料。Hitachi(US7091658)描述了可以使用电极金属材料进行反射的堤部，Cambridge Display Tech(KR1020150020140)描述了可以使用不同的组装步骤以不同结构成形的堤部，而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，Global OLED(US8207668)描述了可以控制的填充层，其中填充层和有机层对于不同的子像素具有不同的厚度，以使作为波长的函数的光输出最大化。
在另一种方法中，Lee等人(“用于OLED显示器的出光耦合的三维像素配置-光学仿真”，论文集SID显示周，2019)描述了利用OLED发光层设计对像素堤部结构的仿真。这种方法利用堤部结构模拟最佳提取效率，从而使实际堤部结构的效率最大化。最佳解决方案仅涉及绿光和ITO电极，在该种设备中不可行，因为发射光谱太宽，因此色域较差，而没有考虑轴上亮度(用户的表观亮度)。
在又一种方法中，红色、绿色或蓝色像素被分成多个子像素。每个子像素不被独立地控制，并且子像素根据特定像素处的所需发射而均等地发射。例如，Japan Display(JP6274771)描述了一种显示器，其中两种颜色的子像素被平均分割。半导体能源实验室(US 8587742)描述了这种分割的设置被颜色偏移。深圳市云鹰谷科技有限公司(US10103205)描述了一种具有两个红色和绿色子像素且只有一个蓝色像素的OLED显示器。
在又一种方法中，如Japan Display Inc.(US9680133)中所述，子像素的设置在颜色之间也可以是不对称的。每个像素的形状也可以是不规则的，例如Japan Display Inc.(US9337242)描述了红色、绿色、蓝色和白色像素，这些像素以“条纹”形式排列在一个矩形像素上，而BOE(US10401691)描述了这些像素是交替的平行四边形。
在又一种方法中，子像素的结构更不寻常，例如，BOE(US2017/0110519)描述了不同子像素具有不同空腔设计以减少色偏效应。在另一种方法中，洛克希德·马丁公司(US2019/0103518)描述了以六边形形状堆叠的发光区域以产生白光。
引用文献
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国际公开号WO2017/205174 A1(3M创新特性公司，公开于2017年11月30日)。
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美国公开US2019/0103518A1(洛克希德马丁公司，公开于2019年4月4日)。
发明内容
本公开涉及用于高轴上亮度和低色偏的多个QD-LED子像素。
根据本公开的一个方面的一种发光结构，包括：基板；子像素堆叠，在所述基板上方；堤部，在所述基板上包围所述子像素堆叠并且在所述子像素堆叠上方形成内部空间；第一填充材料，在所述内部空间中，具有第一折射率；第二填充材料，在所述第一填充材料上方，并具有比所述第一折射率低的第二折射率；以及所述第一填充材料和所述第二填充材料之间的界面。所述子像素堆叠沿垂直于所述子像素堆叠的顶面的轴上方向发射第一发射峰到所述第一填充材料，并且沿与所述轴上方向成一定角度的离轴方向发射第二发射峰到所述第一填充材料；所述第一发射峰透过所述界面发射且基本上没有全内反射；来自所述子像素堆叠的所述第二发射峰被所述界面完全反射到所述堤部的倾斜侧壁上，所述第二发射峰沿着所述轴上方向透过所述界面发射且没有反射。所述子像素堆叠的发光区域被配置为使得所述第二发射峰在到达所述堤部的所述倾斜侧壁之前被所述界面反射不多于一次。
在一些实施方式中，所述子像素堆叠的所述发光区域的最小宽度基于所述第一填充材料的厚度以及所述第一发射峰的所述轴上方向与所述第二发射峰的所述离轴方向之间的角度来配置。
在一些实施方式中，所述第一发射峰沿着所述轴上方向透过所述界面在所述发光结构的中心区域中发射；被所述堤部的所述倾斜侧壁反射的所述第二发射峰沿着所述轴上方向在所述发光结构的外围区域中透过所述界面发射；并且轴上亮度增强且具有角度的离轴色偏减小。
在一些实施方式中，所述第一发射峰沿着轴上方向透过所述界面在与所述堤部的底边邻接的发光结构的周边区域发射；被所述堤部的所述倾斜侧壁反射的所述第二发射峰沿着所述轴上方向透过所述界面在所述发光结构的与所述外围区域相对的另一外围区域中发射；并且轴上亮度增强且具有角度的离轴色偏减小。
在一些实施方式中，所述发光结构还包括另一子像素堆叠，设置成与所述子像素堆叠紧邻；其中所述另一子像素堆叠发射所述第一发射峰值和所述第二发射峰值，并且具有与所述子像素堆叠的发光区域相同的发光区域。
在一些实施方式中，所述子像素堆叠和所述另一子像素堆叠被相同的控制信号控制。
在一些实施方式中，所述第二填充材料具有的第二折射率等于或低于所述第一填充材料的第一折射率。
在一些实施方式中，所述发光区域具有以下形状之一：矩形形状、正方形状、椭圆形状、圆形状和三角形状。
在一些实施方式中，所述堤部的倾斜侧壁与所述子像素堆叠的上表面之间的角度是所述第一发射峰的所述轴上方向与所述第二发射峰的所述离轴方向之间的角度的一半。
在一些实施方式中，所述子像素堆叠包括：在第一传输层和第二传输层之间的发光层；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。
在一些实施方式中，所述发光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；所述第一电极层为阳极层，所述阳极层包括用于反射从所述发光层发射的光的金属反射器；以及所述第二电极层为包括非金属且透明的材料的阴极层。
在一些实施方式中，所述发光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；所述第一电极层为阴极层，所述阴极层包括用于反射从所述发光层发射的光的金属反射器；以及所述第二电极层是包括非金属且透明的材料的阳极层。
根据本公开的另一方面，一种显示装置包括发光结构。所述发光结构，包括：基板；子像素堆叠，在所述基板上方；堤部，在所述基板上包围所述子像素堆叠并且在所述子像素堆叠上方形成内部空间；第一填充材料，在所述内部空间中，具有第一折射率；第二填充材料，在所述第一填充材料上方，并具有比所述第一折射率低的第二折射率；以及所述第一填充材料和所述第二填充材料之间的界面。所述子像素堆叠沿垂直于所述子像素堆叠的顶面的轴上方向发射第一发射峰到所述第一填充材料，并且沿与所述轴上方向成一定角度的离轴方向发射第二发射峰到所述第一填充材料；所述第一发射峰透过所述界面发射且基本上没有全内反射；是第二发射峰在到达所述堤部的倾斜侧壁之前被所述界面全内反射，所述第二发射峰由倾斜侧壁反射并沿着轴上方向透过所述界面发射，且基本没有全内反射。所述子像素堆叠的发光区域被配置为使得所述第二发射峰在到达所述堤部的所述倾斜侧壁之前被所述界面反射不多于一次。
根据本公开的另一方面，发光结构包括基板、所述基板上的多个子像素结构，所述多个子像素结构中的每一个具有相同的发光区域。所述多个子像素结构中的至少一个包括：子像素堆叠，在所述基板上方；堤部，在所述基板上包围所述子像素堆叠并且在所述子像素堆叠上方形成腔；第一填充材料，在所述空腔中；以及第二填充材料，在所述第一填充材料上方，所述第二填充材料具有的第二折射率等于或低于所述第一填充材料的第一折射率。所述子像素堆叠沿垂直于所述子像素堆叠的顶面的轴上方向发射第一发射峰，并且沿与所述轴上方向成一定角度的离轴方向发射第二发射峰；其中所述第一发射峰透过所述第一填充材料与所述第二填充材料之间的界面发射且没有反射；其中来自所述子像素堆叠的所述第二发射峰被所述界面完全反射到所述堤部的倾斜侧壁上，并且从所述堤部的倾斜侧壁反射的所述第二发射峰沿着所述轴上方向透过所述界面发射且没有反射；并且其中所述第二发射峰在到达所述堤部的所述倾斜侧壁之前被所述界面反射不多于一次。
在一些实施方式中，所述发光区域的最小宽度基于所述第一填充材料的厚度以及所述第一发射峰的所述轴上方向与所述第二发射峰的所述离轴方向之间的角度来配置。
在一些实施方式中，所述堤部的倾斜侧壁与所述子像素堆叠的上表面之间的角度是所述第一发射峰的所述轴上方向与所述第二发射峰的所述离轴方向之间的角度的一半。
在一些实施方式中，所述多个子像素结构的所述发光区域具有以下形状之一：矩形形状、正方形状、椭圆形状、圆形状和三角形状。
在一些实施方式中，所述子像素堆叠包括：在第一传输层和第二传输层之间的发光层；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。
在一些实施方式中，所述发光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；所述第一电极层为阳极层，所述阳极层包括用于反射从所述发光层发射的光的金属反射器；以及所述第二电极层为包括非金属且透明的材料的阴极层。
在一些实施方式中，所述发光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；所述第一电极层为阴极层，所述阴极层包括用于反射从所述发光层发射的光的金属反射器；以及所述第二电极层是包括非金属且透明的材料的阳极层。
附图说明
结合附图，从以下详细描述可以最好地理解示例公开的各方面。各种特征未按比例绘制。为了清楚起见，各种特征的尺寸可以任意增加或减小。
图1A是根据本公开的示例实施方式的示例发光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的发光结构中的子像素堆叠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发光结构的一部分。
图2B示出了在根据本公开的示例实施方式的图2A的示例发光结构中所测量的在一个波长处的单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发光结构的一部分。
图2D示出在根据本公开的示例实施方式的图2C的示例发光结构中测量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发光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发光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性实施方式的图4A的发光结构中的三个子像素堆叠的三个示例性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发光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另一示例发光结构的示意性截面图。
图7A是根据本公开的示例实施方式的又一示例发光结构的示意性截面图。
图7B是根据本公开的示例实施方式的又一示例发光结构的示意性截面图。
图8A是根据本公开的示例实施方式的又一示例发光结构的示意性立体图。
图8B是根据本公开的示例性实施方式的图8A的示例性发光结构的示意性俯视图。
图9A是根据本公开的示例实施方式的又一示例发光结构的示意性俯视图。
图9B是根据本公开的示例性实施方式的图9A的示例性发光结构沿线A-A'的示意性截面图。
图10是根据本公开的示例实施方式的又一示例发光结构的示意性俯视平面图。
图11是根据本公开的示例实施方式的又一示例发光结构的示意性俯视图。
图12是根据本公开的示例实施方式的又一示例发光结构的示意性俯视平面图。
图13是根据本公开的示例实施方式的又一示例发光结构的示意性俯视平面图。
具体实施方式
以下公开内容包含与本公开内容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，本公开不仅仅限于这些示例实施方式。本领域技术人员可以想到本公开的其他变型和实施方式。
除非另外指出，否则附图中相同或相应的元件可以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通常不按比例绘制，并且不旨在对应于实际的相对尺寸。
为了一致和易于理解，在示例图中，相同的特征由相同的数字标识(尽管在一些示例中未示出)。然而，不同实施方式中的特征可以在其他方面有所不同，因此不应狭义地局限于图中所示。
使用短语“在一个实施方式中”或“在一些实施方式中”的描述，其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”，并且具体地表示在所述的组合，基团，系列和等同形式中的开放式包含或成员。“A，B和C中的至少一个”或“以下至少之一：A，B和C”的表述是指“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，阐述了诸如功能实体，技术，协议，标准等之类的具体细节，以提供对所描述的技术的理解。在其他示例中，省略了对公知方法，技术，系统，体系结构等的详细描述，以免不必要的细节使描述不清楚。
本公开涉及一种发光显示器，该发光显示器涉及发光二极管(LED)装置中的量子点电致发光材料。LED装置通常包括夹在电子传输层(Electron Transport Layer,ETL)和空穴传输层(Hole Transport Layer,HTL)之间的量子点(QD)发光材料层(例如，发光层)。上述三层夹在两个导电层之间以形成子像素堆叠。在本公开的一个或多个实施方式中，使用“顶部”发射(TE)结构。TE结构涉及从TE结构的与设置有TE结构的玻璃基板相对的一侧发出的光。
在本公开的一个或多个实施方式中，TE装置的制造包括一层导电反射材料的厚层，该导电反射材料的厚层通常由沉积在玻璃基板上的金属(例如，银或铝)制成，在导电反射层(例如，反射导体或反射电极)上具有HTL层、HTL层上的发光层、发光层上的ETL层以及ETL层上的透明电极层。在一个优选的实施方式中，反射电极的厚度大于80nm(即10-9米)。在另一优选的实施方式中，反射电极包括厚度大约为100nm的银层和厚度大约为10nm的氧化铟锡(ITO)层。在一个优选的实施方式中，HTL层由约40nm厚的PEDOT：PSS(聚(3，4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐)层和在PEDOT：PSS层上的厚度约为35-45nm的TFB(聚(9,9'-二辛基芴-共-双-N，N'-(4-丁基苯基)二苯胺))。在另一优选实施方式中，在HTL层上设置约20nm厚的发光层，并且在发光层上设置ETL层。在另一优选实施方式中，ETL层由氧化锌(ZnO)纳米颗粒制成并且具有大约30-80nm的厚度。在一个优选实施方式中，透明电极层是薄金属层，其厚度足以承载足够的电流，但又足够薄以相对光透明，并设置在ETL层上。在一个优选的实施方式中，透明电极层是具有约80nm的厚度的ITO层。
在本发明的一个或更多实施方式中，可通过发光层与反射电极层之间(例如，在子像素堆叠的底部处)与发光层之间的距离来确定来自发光层的发光角度分布，该距离直接取决于HTL层的总厚度。发光层与反射电极层之间的所述距离可以调节，以使得在存在相长干涉的情况下存在来自光源的两个方向的发光。一个方向是轴上发光(例如，垂直于子像素堆叠的平面或顶表面的发光)，而另一个方向是离轴发光(例如，发光相对于轴上方向成一定角度)。
在反射电极为理想镜面的示例实施方式中，反射电极层与发光层相距一波长(例如，λ)的距离。距离可以是0.5、1或与发光层相距0.5波长的任意整数倍。在反射电极不是理想镜面(例如，存在相移)的示例实施方式中，反射点将不会精确地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，反射电极例如与发光层相距约1个波长的距离，以产生两个发射(例如，轴上和离轴发射)。但是，为了抵消反射电极中的相移的影响，将该距离调整为0.87波长。发光层可产生垂直于反射电极的积极的轴上发射以及相对于轴上发射在大约50°轴外的离轴发射，从而可获得HTL层的厚度。
前述的距离、厚度、角度发射和波长之间的相关性可用以下等式表示：
2(d-d’)cos(θP)＝N*λ 式(1)
d＝T 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'是从反射电极顶面到发生有效反射的反射电极内部的光学距离(例如，图1B中的d')，θP是轴上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，其可包括一个或多个层(例如，TFB层和PEDOT:PSS层)每一层都有不同的折射率。利用式(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以给出宽的向前发射方向。在一个优选的示例实施方式中，如果d是预先确定的并且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°)，则可以产生第二峰值。由于本公开的各种部件(例如HTL层、填充层等)之间的折射率的差异，在一个优选实施方式中θP小于60°，在另一优选实施方式中θP约为50°-55°)。本公开中描述的术语“发射”可以指发射波长的分布，但不限于单个波长。本发明中的术语“波长”可用于在上述等式的上下文中描述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和HTL层的设置相反，则所公开结构的基本原理仍然适用。在本公开的优选实施方式中，传输层的任何厚度在发光层和基板上的基底(不透明)反射器的厚度之间。
本公开的示例实施方式与QLED结构有关。然而，本公开不仅限于QLED结构，还可以适用于与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，空腔结构)可以由子像素堆叠和围绕子像素堆叠的堤部结构来显示其轮廓。具有较高折射率的填充材料可以设置在子像素堆叠上方的内部空间结构中。堤部结构可以具有至少与具有高折射率的填充材料相同或更高的高度。在一些实施方式中，堤部结构的高度也可以相对于填充材料较低。与具有低折射率的填充材料的正上方的层相比，具有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，通过防止光被设置在低折射率层上方的上部玻璃层耦合到相邻像素来防止光学串扰。低折射率层在填充材料中捕获更容易被吸收的光。因此，在不将光耦合到上部玻璃层的情况下，可以更有效地从填充材料中提取光。在一个或多个实施方式中，低折射率层可以是气隙、来自Inkron的折射率低至1.15的基于硅氧烷的纳米复合聚合物、折射率为1.375的聚(1,1,1,3,3,3-丙烯酸六氟异丙酯)和折射率为1.377的聚(2,2,3,3,4,4,4-丙烯酸七氟丁酯)中的至少一种。
在本公开中，利用内部空间结构和顶部透明电极，如先前所描述的那样调整发光层和反射电极之间的距离，使得存在轴上发射和离轴发射。离轴发射将通过全内反射(TIR)至少反射一次到填充材料的顶面(例如，界面)上，然后再从堤部的倾斜表面反射并且沿着轴上方向透过填充材料发射。在每个像素的端部的堤部结构被设计成使得堤部结构的倾斜角度(例如，堤部角度)相对于轴上发射是进入填充材料的离轴发射的一半角度。
在本公开中，从空腔结构沿被反射方向发射的光然后将通过从填充表面和原始空腔的反射而传播到堤部。通常，由于来自填充物顶表面的光的入射方向与发射方向相同，因此空腔中的吸收量将高于其他角度。因此，传播光的吸收和减弱具有以下后果：例如降低效率和准直，减少轴上和离轴发光的混合，因此离轴的色偏更差，以及对子像素的大小和颜色匹配的弱容差。
在本公开中，发光显示器的效率、峰值亮度和色偏可能受到从子像素堆叠的发光区域(例如顶表面区域)发射的离轴发射在到达堤部之前在空腔内反射(例如，入射到子像素堆叠正上方的填充材料上)的次数的影响，因为传播的光在通过填充材料的传播期间被吸收。
在本公开的各种实施方式中，子像素的发光区域的尺寸被配置为使得从子像素的中心发出的光在至少一个方向上从离轴峰到达堤部之前不影响空腔。而且，在子像素上任何地方的任何发射，离轴发射对空腔的影响都不会超过一次。
在本公开的各种实施方式中，堤部和发射尺寸具有最佳尺寸，超过该尺寸，效率和准直度显著降低，并且色偏改变。因此，对于面板的给定分辨率，在一个独立可控的发光区域中需要一个以上的子像素。每个子像素就其发射而言不是独立可控的。在本公开的各种实施方式中，描述并示出了用于子像素的优选形状，由此使效率最大化，使色偏最小化并且使对像素尺寸的容差最大化。
在本发明的各种实施方式中，发射可以是全方向的(例如，为了使智能手机的亮度最大化)，或者仅在一个方向上(例如，对于电视，其中仅需要在一个方向上的宽发射)。
在本公开中，发光区域的大小可以被配置成使得在到达堤部之前，在填充材料内反射的离轴发射不超过一次的次数，来提高效率、峰值亮度、色偏值，并显著提高对上述值的像素大小的容差。
在本公开中，发光区域的尺寸可以通过像素的最小子像素发射宽以及轴上发射和离轴发射之间的角度来配置，该最小子像素发射宽度由紧靠子像素堆叠上方的填充材料的厚度来确定。在本公开中，填充材料可以具有1.5μm-5μm的厚度，以及50℃到60°之间的角度(例如，取决于填充材料的折射率)，而堤部可以具有与水平线成约20-30°的角度。在本公开中，优选的最小子像素发射宽度可以小于13.3μm，这与填充材料的颜色和折射率无关，并且厚度可以优选为2.5μm以及角度可以优选为53°。
对于白色RGB像素，其中彩色子像素在一个方向(例如，x轴)上具有13.3μm的间距，示例发光显示器将指示分辨率超过每英寸1900个色点(dpi)，并考虑在该方向上像素之间的堤部的宽度。这种装置可以具有非常高的分辨率，并且在成本重要的情况下可能期望更低的分辨率。在多个子像素堆叠由相同的控制信号控制以替代在示例发光显示器中的单个白色像素的情况下，例如，在阵列中设置并在相同的控制信号下控制的三组四个相邻的子像素堆叠(例如，图8A)，示例发光显示器将给出较低的分辨率。
根据本公开，轴上亮度被最大化，并且即使总光输出效率未被最大化，用户感知的亮度也被最大化。由于轴上发射的光通常在像素的中心区域被用户感知，而离轴发射的光通常在堤部的边缘被感知，来自这些不同光谱区域的光的分布可以提供在所有角度上更平衡的颜色分布，由此最小化不同角度下的色移。
图1A是根据本公开的示例实施方式的示例发光结构的一部分的示意性截面图。在图1A中，示例结构100可包括基板102、子像素堆叠104、堤部106、第一填充材料110、第二填充材料112和玻璃罩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，并且第二填充材料112可以是相对于第一填充材料110的较低折射率的材料。子像素堆叠104可以设置在基板102上，其中堤部106围绕子像素堆叠104，以在子像素堆叠104上方形成内部空间108。在一个实施例中，示例结构100可包含像素结构。
在如图1A所示的本实施方式中，第一填充材料110可设置在由围绕子像素堆叠104的堤部106形成的内部空间108中。第二填充材料112可以连续设置在第一填充材料110和堤部106上。
在另一实施方式中，第二填充材料112可以局部地设置在第一填充材料110上。在一个或多个实施方式中，堤部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，堤部106与基板102接触。在一个优选实施方式中，堤部106可以与第二填充材料112接触或几乎接触。在一或多个实施方式中，玻璃罩122可连续地设置于第二填充材料112上方。
在一个或多个实施方式中，光透过第一填充材料110、第二填充材料112和玻璃罩122从子像素堆叠104发射。第一填充材料110可具有比空气更高的折射率，使得第一填充材料110可从子像素堆叠104提取比空气更大程度的光作为填充材料。被捕获在子像素堆叠104中的光可以被快速吸收，而捕获留在第一填充材料110中的光可以传播到堤部106的边缘并且通过反射被提取。
在一个或多个实施方式中，第一填充材料110可具有比子像素堆叠104和第二填充材料112的折射率更高的折射率。在一个实施例中，第二填充材料112(例如，较低折射率层)可为气隙。在一个或多个实现方式中，堤部106可以是不透明的。堤部106面向第一填充材料110的表面可以是散射反射或镜面反射的，并且可以相对于基板102(例如，玻璃基板)的平面成一定角度(例如，倾斜)。
图1B是根据本公开的示例实施方式的图1A的发光结构中的子像素堆叠的一部分的示意性截面图。如图1B所示，子像素堆叠104包括第一电极层104a、ETL层104b、发光层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1B，第一填充材料110可设置在子像素堆叠104的第一电极层104a上，并且第一电极层104a的折射率可与第一填充材料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并且第二电极层104e可以是底部反射电极。第一电极层104a可以是非金属、基本透明并且设置在ETL层104b上的阴极层。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光层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的设置并不限于此处提供的示例，且可以相反。例如，第一电极层104a可为底部阳极层，其为反射从发光层104c发射的光的金属反射器，且第二电极层104e可为非金属且实质上透明的顶部阴极层。
如图1B所示，HTL层104d可包括TFB层104d1和PEDOT：PSS层104d2。在另一实施方式中，HTL层104d可包括其他层并且不限于本文中提供的示例层。例如，第三层可存在于底部反射器与PEDOT：PSS层104d2之间的HTL层104d中。所述第三层可以是氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。在另一个实施方式中，前述的HTL层104d和ETL层104b的设置可以取决于第一电极层104a和第二电极层104e的设置而相反。
在本公开的一个或多个实施方式中，参考图1A和1B，从子像素堆叠104产生至少一个单发射峰。参考图1A，可以从子像素堆叠104产生发射峰的主要部分114(在下文中称为第一发射峰114)和发射峰的其他部分116(在下文中称为第二发射峰116)。第一发射峰114可以是从发光层104c发射的一个轴上发射，垂直于该发光层104c的顶表面，透过该ETL层104b、第一电极层104a，然后透过第一填充材料110、第二填充材料112以及基本上没有全内反射的玻璃罩122。
在本发明的一个或多个实施方式中，第二发射峰116可以是从发光层104c发射并且相对于第一发射峰114以一个离角进入第一填充材料110中的一个离轴发射。离轴第二发射峰值116可以在界面120(例如，第一填充材料110的顶表面)处作为全内反射(TIR)118在到达堤部106的倾斜侧壁107之前全反射和内反射至少一次。经历全内反射的离轴第二发射峰116可沿着轴上方向(例如，以垂直于发光层104c的顶表面的角度)反射离开倾斜侧壁107且基本上在没有全内反射的情况下穿过界面120。
在一个或多个实施方式中，第一发射峰114可通过界面120发射而基本上没有全内反射。在一个优选实施方式中，倾斜侧壁107的倾斜角θB是相对于轴上第一发射峰114的离轴第二发射峰角θP的一半。由此，能够实现高的轴上亮度。
图2A示出了根据本公开的示例实施方式的示例发光结构的一部分。图2B示出了根据本公开的示例实施方式的图2A中的发光结构的示例发射分布图。
在图2A中，示例结构200A可包括子像素堆叠204、第一填充材料210、第二填充材料212、界面220和玻璃罩222，子像素堆叠204发射包括至少一个单主发射峰的多个光发射。在一个或多个实施方式中，子像素堆叠204、第一填充材料210，第二填充材料212、界面220和玻璃罩222可对应于分别是图1A中的示例结构100的子像素堆叠104，第一填充材料110、第二填充材料112、界面120和玻璃罩122。
在图2A中，示例结构200A具有包括透明顶部电极层的第一电极层、为反射底部电极层的第二电极层和界面220(例如，第一填充材料210的表面)。如上所述，由发光层产生一个单主发射峰。主发射峰的主要部分214(例如，图2A中的直线箭头)透过第一填充材料210和第二填充材料212，同时主发射峰的其他部分(例如，未在图2A中标记的其他箭头)以不同角度扩展，这导致更低的轴上亮度。
如上所述，主发射峰的主要部分214(例如，轴上发光)通过填充材料210、212发出，而发射峰的其他部分(例如，离轴发光)以各种角度扩展。轴上第一发射峰214垂直于子像素堆叠204的顶表面发射，而离轴发射以相对于轴上发射的离轴角(例如，图2A中未标记的其他箭头)发射到第一填充材料210中。在本实施方式中，轴上发射是第一发射峰214。
参照图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中测量在一个波长处的主发射峰的角度分布。在角度分布中示出轴上第一发射峰214和主发射峰的离轴发射。
图2C示出了根据本公开的示例实施方式的另一示例发光结构的一部分。图2D示出了根据本公开的示例实施方式的在图2C中的示例结构200C的第一填充材料210中测量的三个发射峰的角度分布。
在图2C中，示例性结构200C可包括与图2A中的示例性结构200A的结构相似的结构，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的顶表面)具有更高的折射率。在示例性结构200C中，轴上第一发射峰214(例如，实线箭头)从子像素堆叠204的发光层发射，而主发射峰(在下文中，第二发射峰216，例如，另一实线箭头)的离轴发射从子像素堆叠204发射，并且在以与子像素堆叠204的顶表面垂直的角度从倾斜侧壁207反射之前，经由全内反射218对界面220在内部被全反射至少一次。在界面220(例如，高折射率第一填充材料210的表面)的一个或多个实施方式中，第二发射峰216可以在以法向角反射离开倾斜侧壁207之前经由全内反射218对界面220在内部全反射至少一次。
通过这样的配置，实现更高的轴上亮度。相对地，在没有界面220(例如，第一填充材料210的表面不具有高折射率)的情况下，离轴发射(例如，示例结构200C中的虚线箭头)可以不在内部被全反射到堤部，而是可从第一填充材料210、第二填充材料212和玻璃罩222被折射，这导致轴上亮度降低。
参考图2D中的示例图200D，在图2D中的示例图200D的第一填充材料210中测量三个发射峰的角度分布。示例图200D示出了经过TIR的轴上第一发射峰214和离轴发射，从而导致两个第二发射峰216覆盖轴上第一发射峰214。
图3示出了根据本公开的示例实施方式的来自发光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，省略示例图300A、300B和300C的细节。
在该些光发射峰之间必然存在相长干涉。这些干涉是波长相关的，材料在其性质上对光的传播通常是色散的。在与最大化效率和轴上亮度相关的计算中，来自发光层的光发射遵循有限的光谱宽度。白点的高变异性被视为极角的函数。在本公开的一个或多个实施方式中，发光结构最大化轴上亮度并且最小化色偏。
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)的实际发射光谱。选择发光层与底部电极层之间的距离，使得可以控制进入填充材料(例如，高折射率的第一填充材料)的轴上和离轴发射(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。
图3中的示例图300B和300C示出了从子像素堆叠发射的光具有其中存在中心波长的多个波长。在示例性实现方式中，由子像素堆叠发射的大部分光发射波长(例如，示例图300B中的316)比中心波长(例如，示例图300B中的314)更短，而中心波长(或轴上发射)比更短波长(或离轴发射)在光谱上更强。在另一示例性实现方式中，由子像素堆叠发射的大部分光发射波长(例如，示例图300C中的316)比中心波长(例如，示例图300C中的314)更长，而中心波长(或轴上发射)比更短波长(或离轴发射)在光谱强度更小。由于来自轴上发射的光发射来自像素的大块区域，而来自离轴发射的光似乎来自像素的边缘，所以光发射可以平衡以实现各种角度的低色移，尽管每个发射可以具有不同的光谱。
图4A是根据本公开的示例实施方式的示例发光结构400A的示意性截面图。图4A中的示例结构400A包括玻璃基板402、子像素堆叠404、堤部406、第一填充材料410、第二填充材料412和玻璃罩422。示例性结构400A可以基本上对应于图1A中描述的示例性结构100。因此，为了简洁起见，省略了示例结构400A的细节。
在图在图4A中，示例性结构400A与图1A中的示例性结构100不同，因为示例性结构400A包括用于三个不同像素的三个发光结构400B、400C和400D(例如，三个子像素堆叠)。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以及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可包含用于三个以上像素的三个以上实例性结构，且不限于所描述的实例。
在一个或多个实施方式中，第一发射峰414在基本上没有全内反射418的情况下透过第一填充材料410和第二填充材料412两者而在单轴方向上发射。第二发射峰416在离轴方向上从子像素堆叠404朝向第一填充材料410和第二填充材料412之间的界面420(例如，第一填充材料410的顶表面)发射，并且在从堤部406的倾斜侧壁407沿着轴上方向反射而基本上没有全内反射418之前，被界面420全内反射(例如，418)至少一次。
图4B、图4C和图4D是根据本公开的示例实施方式的图4A的发光结构中的三个子像素堆叠的三个示例结构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为示例子像素堆叠404，每个子像素堆叠404包括第一电极层404a、ETL层404b、发光层404c、包括TFB层404d1和PEDOT：PSS层404d2的HTL层404d以及第二电极层404e。示例性结构400B-400D可以基本上对应于图1B中描述的示例性结构100。因此，为了简洁起见，省略示例图400B、400C和400D的细节。
三个示例结构400B-400D是用于三个颜色像素(例如，分别为蓝色、绿色和红色像素)的子像素堆叠404。一个发光层与该发射结构底部的一个反射电极之间的距离或该HTL层的厚度可以被调整成使得这些相长的轴上第一发射峰414和离轴第二发射峰416被发射。
在一个或多个实施方式中，三个示例子像素堆叠400B-400D的TFB层404d1具有不同的厚度，使得调节每个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叠400B-400D中的第一发射峰414和第二发射峰416的相对强度。因此调整了整体亮度，降低了色偏。
在一个示例实现中，用于蓝色像素(发射约435nm处的中心波长)的示例结构400B中的TFB层104d1的厚度tB约为75nm，绿色像素(发射约530nm的中心波长)的实例结构400C中的TFB层104d1的厚度tG约为115nm，并且红色像素(发射约620nm的中心波长)的示例结构400D中的TFB层104d1的厚度tR约为150nm。在一个优选实施方式中，当考虑折射率时，对于蓝色、绿色和红色像素中的每一个，发光层与反射电极之间的厚度或距离是波长的0.53。优选实施方式(其中距离为0.53)与理想实现方式(其中距离为0.78)的距离之间的偏移由所使用的反射电极产生。在示例实施方式中，图4B、图4C和图4D中分别示出的示例结构400B、400C和400D仅在HTL层404d的层中的一层(例如，TFB层404d1)中厚度变化。然而，在本公开的一个或多个实施方式中，HTL层404d的任何或所有层的厚度可以变化，使得如果HTL层404d中的仅一个厚度改变，则总光学厚度与总光学厚度相同。
图5是根据本公开的示例实施方式的示例发光结构500的示意性截面图。包括玻璃基板502、子像素堆叠504、堤部506、第一填充材料510、第二填充材料512和玻璃罩522。示例性结构500可以基本上对应于图1A中描述的示例性结构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，示例性结构500与图1A中的示例性结构100的不同之处在于示例性结构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，(例如，具有较低折射率的)第二填充材料512部分地覆盖(例如，具有较高折射率的)第一填充材料510的部分以减少菲涅耳反射损失。菲涅尔损失是一种分数损失，其中一部分通过的光被反射。反射光在峰值亮度周围反弹，并且对峰值亮度没有贡献，因此存在分数损失。所述反射光的量取决于填充材料510、512的反射指数的差异，例如，较小的折射率差异可减少损失。
在本实施方式中，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，平行于X-Y平面的平面)，除了紧邻堤部506的第一填充材料510的外围部分之外。因此，没有第二填充材料512(例如，较低折射率层)直接设置在堤部506上，从而可防止由于从堤部506反射的光造成的菲涅耳损失。
第一发射峰514可通过界面520在示例结构500的中心区域中沿着轴上方向发射。第二发射峰516可以在离轴方向上发射，并且在到达堤部506的倾斜侧壁507之前由界面520通过全内反射518反射至少一次，并且在紧邻倾斜侧壁507的第一填充材料510的外围部分处沿着轴上方向通过界面520发射。这带来更高的效率、轴上亮度的增加以及在不同角度下轴外色移的减少。
在另一个实施方式中，第二填充材料512可以基本上仅覆盖在第一填充材料510的中心部分上的表面区域。第二填充材料512相对于第一填充材料510的物理设置不限于示例设置。第二填充材料512可以以未描述的另一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示例发光结构600的示意性截面图。示例结构600包括玻璃基板602、子像素堆叠604、堤部606、第一填充材料610、第二填充材料612和玻璃罩622。示例结构600可以基本上对应于图1A中描述的示例性结构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，示例性结构600与图1A中的示例性结构100不同，因为示例结构600具有部分覆盖第一填充材料610的第二填充材料612，第一填充材料610和第二填充材料612均占据内部空间608，并且第一填充材料610和第二填充材料612之间的界面620的一部分可成一角度，具体为相对于子像素堆叠604的顶表面的界面角θI。倾斜侧壁607的倾斜角θB、界面角θI以及相对于轴上第一发射峰614的轴外第二发射峰角θP之间的相关关系可由下列等式表示：
θB＝θI+(θP/2) 式(3)。
图1A中的示例结构100界面角θI为零，因为第一填充材料110与第二填充材料112之间的界面120相对于子像素堆叠104的顶表面平行。因此，式(3)可以减小到θB＝(θP/2)。换言之，示例性结构100中的倾斜角度θB是示例性结构100中的第二发射峰值角度θP的两倍。
在一个或多个实施方式中，紧邻倾斜侧壁607的第一填充材料610与第二填充材料612之间的界面620的一部分朝向堤部606向上形成角度。换言之，界面620的紧邻倾斜侧壁607的部分相对于子像素堆叠604的顶表面成一角度，具体地界面角度θI如图6所示。
具有界面角θI的界面620具有倾斜的表面区域(例如，Y-Z平面与X-Y平面之间的平面)。界面620的倾斜表面区域是在到达堤部606的倾斜侧壁607之前发生经由第二发射峰值616的全内反射618的最后反射的地方。界面620的倾斜表面区域的范围取决于从堤部606的顶表面到第二填充材料612的倾斜表面区域的起始点的距离DBS。在一个优选实施方式中，参考图6，距离DBS与总厚度TAF和堤部角度θB相关。总厚度TAF是第一填充材料610的厚度(例如，第一填充材料610的最薄部分)和在第一和第二填充材料610、612的中心附近的第二填充材料612的厚度T2f的总和。此外，距离DF在以下式中与厚度T2f和界面角θI或与总厚度TAF、第二填充材料612的厚度T2f、相对于轴上第一发射峰614的轴外第二发射峰角θP和界面角θI相关：
DBS＝TAF/tan(θB) 式(4)
DF＝T2f/tan(θI)＝(TAF-T2f)*tan(θP+2θI) 式(5)。
通过调整上述各种参数，可以获得优选的倾斜角度θB。
在一个或多个实施方式中，倾斜角度θB可以是窄的。在一个优选实施方式中，倾斜角度θB约为20-40°，使得像素的堤部606可以相对于另一具有较宽倾斜角度的堤部表面区域具有更大的堤部表面区域(例如，图6中位于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的发光型显示器，对可实现的表面亮度存在限制，因为较高的表面亮度可导致较低的产品寿命。因此，窄倾斜角和高堤部表面区域能够在提高单轴亮度的同时降低整体亮度。
在一个或多个实施方式中，在离轴第二发射峰616对界面620的紧邻倾斜侧壁607的全内反射(618)至少一次之后，第二发射峰616的角度在最后的全内反射618中发生变化，从而第二发射峰616沿着轴上方向射出。较窄的倾斜角和较大的投影堤部表面区域提供优选的准直性能。
在本公开的一个或多个实施方式中，与朗伯光源的准直率为1相比，具有ITO顶部透明电极的顶部发射结构提供更高的准直率，例如2.26。具有增亮膜的标准LCD背光具有约3至3.5的准直比，具有典型的内部空间结构(例如，空腔结构)和金属顶部电极的OLED/QLED具有约2的准直比，具有透明ITO顶部电极(提供比空腔结构更好的色移和效率)的OLED/QLED具有约1.03的准直比。
图7A是根据本公开的示例实施方式的又一示例发光结构700A的示意性截面图。示例结构700A包括玻璃基板702、子像素堆叠704、具有倾斜侧壁707的堤部706、空腔708、第一填充材料710、第二填充材料712、第一填充材料710和第二填充材料712之间的界面720、以及玻璃罩722。示例性结构700A可以基本上对应于图1A中描述的示例性结构100。因此，为了简洁起见，省略了示例结构700A的细节。
在一个或多个实施方式中，示例结构700A的子像素堆叠704可以包括发光区域724A(例如，图7A中的子像素堆叠704的顶表面区域)，轴上第一发射峰和轴外第二发射峰可以从该发光区域发出。发光区域的大小也可以构成为，在到达堤部的倾斜侧壁之前，第二发射峰中的至少一个被界面反射一次以上。在示例性结构700A中，发光区域724A可以发射轴上第一发射峰714a(例如，虚线箭头)和离轴第二发射峰716(例如，实线箭头718a和716)，并且第二发射峰值716可以在以垂直于子像素堆叠704的顶面的角度从倾斜侧壁707反射之前，经由全内反射718a在内部不超过一次地完全反射到界面720。对于对界面720反射不多于一次的第二发射峰值，发光区域724A的大小可由发光区域724A的最小子像素发射宽度W确定。最小宽度W与第一填充材料710的厚度T1f和来自发射区724A的第一发射峰714a的轴上方向与第二发射峰716的离轴方向(例如，沿着由718a指示的箭头的方向)之间的角度θP以下式相关：
W＝4*T1f*tan(θP) 式(6)。
在其他实施方式中，发光区域724A可发射另一轴上第一发射峰714b和离轴第二发射峰716(例如，沿着箭头718b、718a和716传播)。第二发射峰716可以在以垂直于子像素堆叠704的顶表面的角度反射离开倾斜侧壁707之前经由全内反射(例如，718b和718a)在内部不超过一次地完全反射到界面720。
图7B是根据本公开的示例实施方式的又一示例发光结构的示意性截面图。示例性结构700B可以基本上对应于图7A中描述的示例性结构700A。因此，为了简洁起见，省略了示例结构700A的细节。
在一个或多个实施方式中，参考图7B中的示例性结构700B子像素堆叠704的发光区域724B可发射轴上第一发射峰714c(例如，实线箭头)和离轴第二发射峰716c(例如，实线箭头718c和716c)。第二发射峰716c可以在以垂直于子像素堆叠704的顶表面的角度反射离开倾斜侧壁707之前经由全内反射(例如，实线箭头718c)在内部不超过一次地完全反射到界面720。
在其他实施方式中，发光区域724B可发射另一轴上第一发射峰714d和离轴第二发射峰716d(例如，虚线箭头718d和718b传播)。第二发射峰716d可以在以垂直于子像素堆叠704的顶表面的角度反射离开倾斜侧壁707之前经由全内反射(例如，虚线箭头718d)在内部不超过一次地完全反射到界面720。
如图7B所示，对于子像素上任何地方的任何发射，不仅在到达堤部之前从子像素的中心在至少一个方向上的光发射不影响空腔，而且离轴发射不多于一次地影响空腔。
图8A是根据本公开的示例实施方式的又一示例发光结构80的示意性立体图。图8B是根据本公开的示例性实施方式的图8A的示例性发光结构80的示意性俯视图。
在本申请的一个或多个实施方式中，发光结构800可包括以二维(2-D)阵列(例如，矩形阵列)设置的多个子像素堆叠。如图8A和8B所示，发光结构800包括三组四个相邻设置的子像素堆叠，每组发射不同的颜色(例如，左侧的四个红色子像素堆叠、中间的四个绿色子像素堆叠和右侧的四个蓝色子像素堆叠)。发射相同颜色的三组子像素堆叠中的每一组可以构成一个有源区域，并且可以由相同的控制信号控制，使得发射相同颜色的所有子像素堆叠用作具有等效结构和均匀发射的一个像素。
如图8A和8B所示，每个子像素堆叠804可包括发射区824和围绕子像素堆叠的堤部806。每个子像素堆叠804和相应的堤部806还可以包括与参见图1A中的示例结构100所示和所述的那些基本上相同的部件(例如，玻璃基板、第一填充材料、第二填充材料等，未明确示出)。因此，为了简洁起见，省略了示例结构800的细节。
在一个或多个实施方式中，发射相同颜色的两个或更多个子像素堆叠彼此相邻设置并且由相同的控制信号控制，这样使得这两个子像素堆叠一起充当一个具有等效结构和均匀发射的彩色像素。例如，发射一种颜色的子像素堆叠(例如，图8B中左上角的红色子像素堆叠804R1)可被设置为与发射相同颜色的另一子像素堆叠(例如，图8B中红色子像素堆叠804R1的右边的另一红色子像素堆叠804R2)相邻，并且两个子像素堆叠由相同的控制信号控制。在另一实施方式中，发光结构800可以包括发射相同颜色的至少四个子像素堆叠，其以矩形阵列彼此相邻地设置(例如，图8B中的红色子像素堆叠804R1、804R2、804R3和804R4)并且由相同的控制信号控制。
在本实施方式中，发光结构800可以包括发射三种不同颜色的三组四个相邻设置的子像素堆叠(例如，在图8B中，在左侧包括四个红色发射区824的四个子像素堆叠R’、在中间包括四个绿色发射区824的四个子像素堆叠G’以及在右侧包括四个蓝色发射区824的四个子像素堆叠B’)。本实施方式中，所述三组四个相邻排列的子像素堆叠中的每一组具有矩形阵列。然而，阵列的形状不限于本文提供的示例。例如，发光结构800中的每组四个相邻设置的子像素堆叠可以具有正方形、三角形或六边形阵列。在本实施方式中，每个发光区域824可以具有图8B中的矩形形状。然而，每个发光区域824的形状不限于本文中所提供的示例。在本实施方式中，每个矩形发光区域824的最小像素发射宽度W为x方向上的距离。
图9A是根据本公开的示例实施方式的又一示例发光结构900A0的示意性立体图。如图9A所示，发光结构900A可包括多个子像素堆叠，每个子像素堆叠具有发光区域924和堤部906。发光结构900A可以包括与图8A和8B中描述的发光结构800基本相同的部件(例如，玻璃基板、第一填充材料、第二填充材料等，未示出)。因此，为了简洁起见，省略了示例结构900A的细节。发光结构900A与发光结构800的不同之处在于发光结构900A中的每个子像素堆叠和对应的发射区924可以具有细长的矩形形状。应注意，每个发光区域924的形状不限于本文中所提供的示例。在本实施方式中，每个细长的矩形发光区域924的最小像素发射宽度W为x方向上的距离。
在一些实施方式中(例如，在图8A、图8B和图9A中)，该些堤部在顶部边缘处彼此接触。在一些实施例中，每两个相邻排可由间隙分开。
图9B是根据本公开的示例性实施方式的图9A的示例性发光结构900A沿线A-A'的示意性截面图。如图9B示例结构900B包括玻璃基板902、两个子像素堆叠904R、堤部906、第一填充材料910、第二填充材料912、第一填充材料910和第二填充材料912之间的界面920以及玻璃罩922。发光结构900B中的两个子像素结构中的每一个可大致对应于图1A中的发光结构100中所示的子像素结构。因此，为了简洁起见，省略了子像素结构的细节。
在一个或多个实施方式中，示例结构900B的子像素堆叠904R可以包括发光区域924(例如，图9B中的子像素堆叠904R的顶表面区域)，轴上第一发射峰和轴外第二发射峰可以从该发光区域发出。发光区域924的大小也可以构成为，在到达堤部的倾斜侧壁之前，第二发射峰中的至少一个被界面反射一次以上。在示例性结构900B中，发光区域924可以发射轴上第一发射峰914(例如，虚线箭头)和离轴第二发射峰916，并且第二发射峰916可以在以垂直于子像素堆叠904的顶面的角度从倾斜侧壁907反射之前，经由全内反射918在内部不超过一次地完全反射到界面920。为了使第二发射峰在界面920上反射不多于一次，发光区域924的尺寸可由发光区域924的最小子像素发射宽度W确定，其中W基于上述式(6)确定。
在本实施方式中，x方向上的角度分布和色偏可能比y方向更重要。因此，第二发射峰在x方向上对于界面920反射不超过一次，这是通过在x方向上配置最小子像素发射宽度W来实现的。在本实施方式中，发光结构900B中的两个子像素结构由相同的控制信号940控制以发射相同的颜色。在本实施方式中，x方向上的分辨率(对于三种颜色，每种颜色具有两个子像素)可以将分辨率(白色像素)降低到更可实现的水平。
应注意，图9A中的堤部示出为在顶部边缘处彼此接触。在一些实施例中，在堤部的顶部之间可存在间隙，且有源区域和堤部高度可小于本文中所展示。整体图案和形状应相同，并且假设在本公开中描述的所有形状和图案都相同。所有来自空腔的层也可以在分隔两个非独立子像素的堤部上连续。
图10是根据本公开的示例实施方式的又一示例发光结构1000的示意性俯视图。在本实施方式中，发光结构1000包括三组四个相邻设置的子像素堆叠，每组发射不同的颜色(例如，左侧的四个红色子像素堆叠R’、中间的四个绿色子像素堆叠G’和右侧的四个蓝色子像素堆叠B’)。在本实现方式中，三组四个相邻设置的子像素堆叠中的每一组具有圆形形状，并且设置成紧密的2D阵列。可以通过相同的控制信号控制每组四个相邻设置的子像素堆叠，使得四个子像素堆叠一起充当具有等效结构和均匀发射的一个像素。应注意，排列的形状不限于本文中所提供的示例。例如，示例结构1000中的子像素堆叠中的每一个可以具有正方形、三角形或六边形阵列。在本实施例中，每一子像素堆叠、每一对应发光区域1024和每一对应堤部1006可具有圆形形状。然而，该形状不限于本文提供的示例。在本公开中，具有圆形子像素堆叠、发光区域和堤部的紧密的圆形阵列可以是进一步降低用于智能电话和VR应用的像素阵列的可见度的优选设置。
在本实施方式中，每个发光区域1024的最小像素发射宽度W是圆形发光区域的直径。
图11是根据本公开的示例实施方式的又一示例发光结构1100的示意性立体图。在本实施方式中，发光结构1100包括三组两个相邻设置的子像素堆叠，每组发射不同的颜色(例如，左侧的两个红色子像素堆叠R’、中间的两个绿色子像素堆叠G’和右侧的两个蓝色子像素堆叠B’)。在本实现方式中，三组两个相邻设置的子像素堆叠中的每一组具有椭圆形形状，并且设置成2D阵列。可以通过相同的控制信号控制每组两个相邻设置的子像素堆叠，使得两个子像素堆叠一起充当具有等效结构和均匀发射的一个像素。应注意，排列的形状不限于本文中所提供的示例。例如，示例结构1100中的子像素堆叠中的每一个可以具有正方形、三角形或六边形阵列。在本实施例中，每一子像素堆叠、每一对应发光区域1124和每一对应堤部1106可具有椭圆形形状。然而，该形状不限于本文提供的示例。
参考图9A，发光结构900A的矩形子像素是图8B中的发光结构800B的矩形像素的细长版本。类似地，图11中的椭圆形子像素是图10中的圆形子像素的细长版本。对于椭圆形子像素，在一个方向上准直是可能的，而在另一个方向上更宽，这可以适用于电视显示器观看，其中要求在一个轴(例如，x轴)上角宽度，而不要求在另一个方向(例如，y轴)上的角宽度。另一方向上的光可在更大程度上准直以增加电视显示器的亮度。然后，显示器的水平轴(例如，宽)将平行于椭圆形子像素的长轴(例如，x轴)，如图11所示。在图11中，色带是垂直的，沿着椭圆形子像素的短轴对齐。相反，可以使得色带沿着椭圆形子像素的长轴对准，这可以提高红色、绿色和蓝色(RGB)显示器的总体分辨率。在本实施方式中，每个椭圆形发光区域1124的最小像素发射宽度W是椭圆形发射区1124在x方向上的长轴。
图12是根据本公开的示例实施方式的又一示例发光结构1200的示意性立体图。在本实施方式中，发光结构1200可以包括三组子像素堆叠，每组发射不同的颜色。本实施方式中，三组子像素堆叠可以包括不同数量和大小的子像素堆叠。例如，如示例结构1200中所示，第一阵列1250R可包括六个红色子像素堆叠R’，其具有最小宽度(WR)的小尺寸圆形发射区1224R和堤部1206R。发光结构1200可以包括第二阵列1250G，该第二阵列具有四个绿色子像素堆叠G’，其具有最小宽度(WG)的中等尺寸的圆形发射区1224G以及堤部1206G。发光结构1200可以包括第三阵列1250B，该第三阵列具有四个蓝色子像素堆叠B’，其具有最小宽度(WB)的大尺寸的圆形发射区1224B以及堤部1206B。
在本实施方式中，圆形发射区1224R、1224G和1224B具有不同的直径。在一个实施方式中，可以仅有一组子像素满足尺寸要求，以确保来自发射区的离轴发射在到达斜坡的倾斜侧壁之前在界面上反射不超过一次。根据本公开的实施方式，发射腔中的吸收对于蓝色发射显著大于对于绿色或红色发射。所以，蓝色子像素可满足显示器的尺寸要求，绿色和红色可以不满足。在本公开内容的一些实施方式中，随着腔吸收的增加，发光区的尺寸可以更小，并且子像素的数量在不同的像素颜色中可能是不一致的。此外，应注意，子像素堆叠的形状和尺寸不限于本文提供的示例。
图13是根据本公开的示例实施方式的又一示例发光结构1300的示意性立体图。在本实施方式中，示例性结构1300可以包括至少四组两个相邻设置的子像素堆叠，四组两个相邻设置的子像素堆叠中的三组各自发射不同的颜色。本实施方式中，所述四组两个相邻设置的子像素堆叠可以共同设置成菱形交错阵列。例如，两个红色子像素堆叠R(每个具有发射区1324R和堤部1306R)，两个绿色三角形子像素堆叠G(每个具有发射区1324G和堤部1306G)，两个蓝色三角形子像素堆叠B’(每个具有发射区1324B’和堤部1306B’)，以及另外两个蓝色三角形子像素堆叠B”(每个具有发射区1324B”和堤部1306B”)，其中，所述四组两个相邻排列的子像素堆叠以菱形交错的阵列设置在一起。此外，应注意，子像素堆叠的形状和尺寸不限于本文提供的示例。在一个或多个实施方式中，两组相邻排列的子像素堆叠由相同的控制信号控制。在本实施方式中，三角形发射区1324R、1324B’、1324B”和1324G中的每一个的最小像素发射宽度W相同。
关于图8A、8B、9A、9B、10、11、12和13，应注意，发光区域和堤部高度可小于图中所说明。发光区域和堤部的总体图案(例如，阵列)和形状应基本相同。此外，在一种或多种实施方式中，子像素堆叠上方的所有层连续地设置在堤部上方并且在相同的控制信号下分离两个子像素。在一些实施例中，可能仅一组子像素堆叠满足上述的尺寸(例如，最小像素发射宽度)要求。根据本公开的实现方式，空腔结构(例如，第一填充材料)中的吸收对于蓝色发光子像素堆叠比对于绿色或红色发光子像素堆叠明显更大。所以，蓝色子像素堆叠可满足显示器的尺寸要求，绿色和红色子像素堆叠不满足。在本公开内容的一些实施方式中，子像素堆叠的尺寸可以随着腔吸收的增加而更小。在一些其他实施方式中，子像素堆叠的数量在不同颜色的子像素堆叠之间可能是不一致的。在如图8A、8B、9A、9B、10、11、12和13中所示的一个或一个以上实施例中，应注意，最小像素发射宽度配置为使得来自发射区的离轴发射在到达斜坡的倾斜侧壁之前在界面上反射不超过一次。
从本公开可以看出，在不脱离本公开中所描述的概念的范围的情况下，可以使用不同技术来实施这些概念。虽然已经具体参考某些实施方式描述了概念，但是本领域普通技术人员可以认识到，在不脱离那些概念的范围的情况下，可以在形式和细节上做出改变。
如此，所描述的实施方式所有方面都被认为是说明性的而不是限制性的。还应当理解的是，本公开不限于所描述的具体实施方式，在不背离本公开的范围的情况下，很多重设置、修改和替换是可能的。

Claims (20)

1.一种发光结构，其特征在于，包括：
基板；
子像素堆叠，在所述基板上方；
堤部，在所述基板上包围所述子像素堆叠并且在所述子像素堆叠上方形成腔；
第一填充材料，在所述空腔中；以及
第二填充材料，在所述第一填充材料上方；
其中所述子像素堆叠沿垂直于所述子像素堆叠的顶面的轴上方向发射第一发射峰，并且沿与所述轴上方向成一定角度的离轴方向发射第二发射峰；
其中所述第一发射峰透过所述第一填充材料与所述第二填充材料之间的界面发射且没有反射；
其中来自所述子像素堆叠的所述第二发射峰被所述界面完全反射到所述堤部的倾斜侧壁上，并且从所述堤部的倾斜侧壁反射的所述第二发射峰沿着所述轴上方向透过所述界面发射且没有反射；
并且其中所述子像素堆叠的发光区域被配置为使得所述第二发射峰在到达所述堤部的所述倾斜侧壁之前被所述界面反射不多于一次。
2.如权利要求1所述发光结构，其特征在于，所述子像素堆叠的所述发光区域的最小宽度基于所述第一填充材料的厚度以及所述第一发射峰的所述轴上方向与所述第二发射峰的所述离轴方向之间的角度来配置。
3.如权利要求1所述发光结构，其特征在于，所述第一发射峰沿着所述轴上方向透过所述界面在所述发光结构的中心区域中发射；
被所述堤部的所述倾斜侧壁反射的所述第二发射峰沿着所述轴上方向在所述发光结构的外围区域中透过所述界面发射；
并且轴上亮度增强且具有角度的离轴色偏减小。
4.如权利要求1所述发光结构，其特征在于，所述第一发射峰沿着轴上方向透过所述界面在与所述堤部的底边邻接的发光结构的周边区域发射；
被所述堤部的所述倾斜侧壁反射的所述第二发射峰沿着所述轴上方向透过所述界面在所述发光结构的与所述外围区域相对的另一外围区域中发射；
并且轴上亮度增强且具有角度的离轴色偏减小。
5.如权利要求1所述发光结构，其特征在于，还包括：
另一子像素堆叠，设置成与所述子像素堆叠紧邻；
其中所述另一子像素堆叠发射所述第一发射峰值和所述第二发射峰值，并且具有与所述子像素堆叠的发光区域相同的发光区域。
6.如权利要求5所述发光结构，其特征在于，所述子像素堆叠和是另一子像素堆叠被相同的控制信号控制。
7.如权利要求1所述发光结构，其特征在于，所述第二填充材料具有的第二折射率等于或低于所述第一填充材料的第一折射率。
8.如权利要求1所述发光结构，其特征在于，所述发光区域具有以下形状之一：
矩形形状；
正方形状；
椭圆形状；
圆形状；以及
三角形状。
9.如权利要求1所述发光结构，其特征在于，所述堤部的倾斜侧壁与所述子像素堆叠的上表面之间的角度是所述第一发射峰的所述轴上方向与所述第二发射峰的所述离轴方向之间的角度的一半。
10.如权利要求1所述发光结构，其特征在于，所述子像素堆叠包括：
在第一传输层和第二传输层之间的发光层；
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。
11.如权利要求10所述发光结构，其特征在于，
所述发光层包括量子点发光材料；
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；
所述第一电极层为阳极层，所述阳极层包括用于反射从所述发光层发射的光的金属反射器；以及
所述第二电极层为包括非金属且透明的材料的阴极层。
12.如权利要求10所述发光结构，其特征在于，
所述发光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；
所述第一电极层为阴极层，所述阴极层包括用于反射从所述发光层发射的光的金属反射器；以及
所述第二电极层是包括透明非金属材料的材料的阳极层。
13.一种显示装置，其特征在于包括如权利要求1所述的发光结构。
14.一种发光结构，其特征在于，包括：
基板；
多个子像素结构，在所述基板上方，所述多个子像素结构的每个具有相同的发光区域；
所述多个子像素结构中的至少一个包括：
子像素堆叠，在所述基板上方；
堤部，在所述基板上包围所述子像素堆叠并且在所述子像素堆叠上方形成腔；
第一填充材料，在所述空腔中；以及
第二填充材料，在所述第一填充材料上方，所述第二填充材料具有的第二折射率等于或低于所述第一填充材料的第一折射率；
其中所述子像素堆叠沿垂直于所述子像素堆叠的顶面的轴上方向发射第一发射峰，并且沿与所述轴上方向成一定角度的离轴方向发射第二发射峰；
其中所述第一发射峰透过所述第一填充材料与所述第二填充材料之间的界面发射且没有反射；
其中来自所述子像素堆叠的所述第二发射峰被所述界面完全反射到所述堤部的倾斜侧壁上，并且从所述堤部的倾斜侧壁反射的所述第二发射峰沿着所述轴上方向透过所述界面发射且没有反射；
并且其中所述第二发射峰在到达所述堤部的所述倾斜侧壁之前被所述界面反射不多于一次。
15.如权利要求14所述发光结构，其特征在于，所述发光区域的最小宽度基于所述第一填充材料的厚度以及所述第一发射峰的所述轴上方向与所述第二发射峰的所述离轴方向之间的角度来配置。
16.如权利要求14所述发光结构，其特征在于，所述堤部的倾斜侧壁与所述子像素堆叠的上表面之间的角度是所述第一发射峰的所述轴上方向与所述第二发射峰的所述离轴方向之间的角度的一半。
17.如权利要求14所述发光结构，其特征在于，所述多个子像素结构的所述发光区域具有以下形状之一：矩形形状；
正方形状；
椭圆形状；
圆形状；以及
三角形状。
18.如权利要求14所述发光结构，其特征在于，
所述子像素堆叠包括：
在第一传输层和第二传输层之间的发光层；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。
19.如权利要求18所述发光结构，其特征在于，所述发光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；
所述第一电极层为阳极层，所述阳极层包括用于反射从所述发光层发射的光的金属反射器；以及
所述第二电极层为包括透明非金属材料的阴极层。
20.如权利要求18所述发光结构，其特征在于，所述发光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；
所述第一电极层为阴极层，所述阴极层包括用于反射从所述发光层发射的光的金属反射器；以及
所述第二电极层是包括透明非金属材料材料的阳极层。
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