CN116867319A - Oled光疗显示屏 - Google Patents

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CN116867319A CN202210287782.6A CN202210287782A CN116867319A CN 116867319 A CN116867319 A CN 116867319A CN 202210287782 A CN202210287782 A CN 202210287782A CN 116867319 A CN116867319 A CN 116867319A
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王静
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Beijing Summer Sprout Technology Co Ltd
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Abstract

公开了一种OLED光疗显示屏。所述OLED光疗显示屏包含背板驱动电路，封装层，和一系列红光子像素、绿光子像素、蓝光子像素，所述红光子像素的开口率大于等于8％，全红屏的屏外亮度最大不低于10,000nits，所述红光子像素发出的峰值波长不低于620nm；所述显示屏的有效发光区域面积不低于70cm2。该光疗显示屏在正常工作时可达到与传统显示屏一样的效果，需要进行光疗时，则可以使用应用程序(APP)或其他控制程序开启“光疗模式”，此时进入全红屏状态(仅点亮红光像素)，呈现全屏红色的大面积和高亮度的光照，以实现对待光疗区域进行光疗的目的，并可通过应用程序调节亮度来满足使用者不同治疗需求。还公开了所述OLED光疗显示屏的使用方法。

Description

OLED光疗显示屏
技术领域
本发明涉及显示技术领域。具体地，涉及一种具有光疗作用的OLED光疗显示屏及其使用方法。
背景技术
20世纪中后期出现了微光治疗(Low Light Laser Treatment)和光生物调控(Photobiomodulation,PBM)等技术，都是以光照作为治疗疾病的手段应用于医学领域(Michael R.Hamblin,Ying-ying Huang,Handbook of Photomedicine,CRC Press)。近年来多项研究表面，红光到近红外光照有助于促进胶原蛋白和皮肤细胞等组织的再生，可以被应用在抗皱美容、促进伤口愈合、祛斑消疤等领域(Chan Hee Nam et al.,DermatologicSurgery,2017,43:371-380；Daniel Barolet,Semin Cutan Med Surg,2008,27:227-238；Yongmin Jeon,Adv.Mater.Technol.2018,1700391)。体外研究表明，可见光到近红外波段光谱区域可引发皮肤胶原蛋白的合成。此外，红光疗法是减少红肿和炎症的有用工具，尤其有助于减少衰老的迹象。特定的红光波长能够瞄准皮肤深层，并有助于促进胶原蛋白和皮肤细胞等组织的再生。红光不仅能减轻皮肤表层炎症，还能减轻更深的炎症。不同波长有不同的发色团，对组织有不同的影响。波长通常是指使用它们相关的颜色，包括蓝色、绿色、红色和近红外光，一般来说，波长越长，对组织的穿透越深。图3a显示了不同波段的光对皮肤组织的穿透深度，可以看到波长在600-1000nm的光可以穿透真皮层抵达肌肤下2-4mm的深度(Daniel Barolet,Semin Cutan Med Surg,2008,27:227-238)。在确定光疗光源的有效波长时，除了穿透的深度，还必须考虑到细胞组织的吸收。在波长为600纳米时，血液血红蛋白(Hb)是光子吸收的主要障碍，更进一步，在波长1000纳米处，水的吸收开始变得很强。图3b展示了不同生理物质(如水、血红蛋白、氧血红蛋白及黑色素)对不同波段光的吸收，可以看到，能够穿过肌肤组织又不受损失的最佳波段窗口大致在600-1400nm之间(DanielBarolet,Semin Cutan Med Surg,2008,27:227-238)。结合波长与穿透深度的关系，波长在600-1000nm的红光及近红外光是进行无创光疗的最佳选择。
根据QuestMobile的调查，中国成年人平均每天使用手机的时间从2017年的3.5小时(http://www.questmobile.com.cn/research/report-new/30)飙升到了2019年的6.0小时(http://www.questmobile.com.cn/research/report-new/69)。2020年以来受到新冠疫情影响，人们居家时间更多，对手机、电脑屏幕、平板等电子产品的使用时间更是急剧上升。而这些全彩显示的屏幕一般都集成有红绿蓝(RGB)三原色的像素，其中红光像素发射的峰值波长一般在620-630nm左右(DCI-P3标准)，这个波段的光是完全满足光疗所需波段的要求的。同时，从2019年开始，包括三星、华为、小米在内的各大主流厂商都陆续推出了折叠屏手机，进一步增大了手机屏幕的显示面积。例如，小米12Pro手机的机长约为16.5cm，机宽约为7.5cm，算下来的面积大约为123cm2，但是发光面积会比屏幕面积略小。华为Mate X2折叠屏手机使用柔性AMOLED(Active Matrix OLED)屏幕技术，展开后的屏幕对角线长度为8英寸，屏比为8:7.1，据此计算得到显示面积大约为200cm2左右。联想小新PadPro平板是11.5英寸的OLED屏，屏比为16:10，屏幕面积大概380cm2左右。如果我们再来看一下人脸的大小，以165cm身高的女性来看，标准的脸长为19.5-22cm，脸宽则为12-13.6cm，好看的脸长为18-19.5cm，脸宽11.1-12cm(https://www.zhihu.com/question/446759178)，大概推算一下可以发现女性面孔大概平面面积(假设将面部平行投射在一个平面上所产生的面积)大概在200-300cm2左右，男性面孔应该也在这个区间中。如果只看眼部区域，那大概是整个面孔平面面积的1/3，所以大概在70-100cm2左右。所以像上述举例的小米12Pro手机能覆盖人脸的眼周区域，华为Mate X2手机展开后的屏幕大小和联想小新Pad Pro平板屏幕的大小都能覆盖人脸的平面面积，而笔记本电脑或台式电脑的显示器屏幕就更大了。因此，根据上述分析，我们可以利用现有显示屏幕的红光像素来给面部进行光疗。
然而，虽然这些显示屏自带的红光像素在波段上满足光疗需求，在屏幕大小上也满足面部光疗的需求，但是在光强上却远达不到要求。例如目前市售的一款使用红光LED灯珠的面膜CurrentBody(https://m.tb.cn/h.fNOmtlb？tk＝2rD02VlXIFs)，测量得到其发光亮度约为20,000nits。我们测量了几款消费类电子产品所使用的显示屏的红光亮度，其中，使用LCD屏幕的华为Mate 9手机在最亮显示下红光的亮度仅为70nits，使用OLED屏幕的三星S10 Plus手机在最亮显示下红光的亮度可以提高到100nits左右，使用OLED屏幕的iPhone 13手机最大亮度下红光也仅达到100nits左右；使用OLED屏幕的联想小新Pad在最大亮度下红光仅为70nits左右，Dell XPS13笔记本电脑在屏幕最大亮度下红光也仅为70nits左右；一台惠普电脑显示屏最大亮度下的红光显示仅为50nits。因此相较于市售的红光光疗面膜，目前电子产品的显示屏发出的红光亮度是远远不够的。
专利申请CN106302907A公开了一种光疗美容手机，其在手机屏幕正面左上方或者机身四角合适位置安置了一个微型医疗光源，并可以发出白、紫、蓝、绿、红、黄色的光以进行光疗。首先，该申请是通过在手机外部额外安装一个光源来进行光疗，并未涉及手机显示屏的红光像素；其次，这种方法从光疗角度来说，效率极低，仅靠一个灯珠是无法对大面积区域进行治疗的；最后，从一个移动电子设备的角度来说，这种额外的光源设置破坏了产品整体的美观，而且由于增加了部件，会导致手机整体变得更厚，增加电路复杂度。
基于上述现实问题，本发明提出了一种新型的具有光疗作用的OLED光疗显示屏。
发明内容
本发明旨在提供一种新型的具有光疗作用的OLED光疗显示屏来解决至少部分上述问题。
根据本发明的一个实施例，公开一种OLED光疗显示屏，包含：
背板驱动电路，封装层，和一系列红光子像素、绿光子像素、蓝光子像素，
所述红光子像素的开口率大于等于8％，全红屏的屏外亮度最大值不低于10,000nits，所述红光子像素所发光的峰值波长不低于620nm；
所述显示屏的有效发光区域面积不低于70cm2。
根据本发明的一个实施例，公开一种OLED光疗显示屏的使用方法，包含：
第一步，开启全红屏，
第二步，设定和/或调节全红屏的屏外亮度，
第三步，将OLED光疗显示屏置于待光疗区域的前方，
其中所述第三步能设置在第一步前后或第二步前后的任意位置。
本发明公开了一种具有光疗作用的OLED光疗显示屏及其使用方法。该光疗显示屏的有效发光区域面积不低于70cm2，红光子像素的开口率大于等于8％，全红屏的屏外亮度最大值不低于10,000nits，红光子像素所发光的峰值波长不低于620nm。该光疗显示屏还可以与一个应用程序(APP)或其他控制程序连接。该光疗显示屏在正常工作时可达到与传统显示屏一样的效果，需要进行光疗时，则可以使用应用程序(APP)或其他控制程序开启“光疗模式”，此时进入全红屏状态(仅点亮红光像素)，呈现全屏红色的大面积和高亮度的光照，以实现对待光疗区域进行光疗的目的，并可通过应用程序调节亮度来满足使用者不同治疗需求。
附图说明
图1a是一种单层OLED器件结构示意图。
图1b是一种叠层OLED器件结构示意图。
图2a-2c是几种OLED屏幕在显微镜下的像素排列实物图。
图3a是不同波段的光对皮肤组织的穿透深度示意图。
图3b是不同生理物质(如水、血红蛋白、氧血红蛋白及黑色素)对不同波段光的吸收示意图。
图4a-4d是OLED显示屏的几种像素排列示意图。
图5是2单元的红光子像素叠层器件结构部分示意图。
具体实施方式
如本文所用，“顶部”意指离基板最远，而“底部”意指离基板最近。在将第一层描述为“设置”在第二层“上”的情况下，第一层被设置为距基板较远。反之，在将第一层描述为“设置”在第二层“下”的情况下，第一层被设置为距基板较近。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“设置在”阳极“上”。
如本文所用，术语“OLED器件”包含阳极层，阴极层，设置于阳极层和阴极层之间的一层或多层有机层。一个“OLED器件”可以是底发光(底发射)即从阳极一侧发光，或是顶发光(顶发射)即从阴极一侧发光，或是双面发光器件即同时从阳极和阴极发光。
如本文所用，术语“封装层”可以是厚度小于100微米的薄膜封装，其包括将一层或多层薄膜直接设置到器件上，或者也可以是黏着到基板上的盖玻片(cover glass)。
如本文所用，术语“有效发光面积”指器件(像素)中阳极、有机层和阴极，或电荷产生层、有机层和阴极的平面面积共同重合的部分，不包括光提取效果。
如本文所用，术语“显示屏的有效发光区域面积”指的是屏幕中整个显示屏最大平面区域的面积，其包含每个像素的有效发光面积，还包含了像素间的非发光面积。如果显示屏是硬质的、固定尺寸的，则其现有尺寸即为其最大平面区域。如果显示屏是一个折叠屏或曲面屏或卷曲屏并可以进行实时弯折，则需将其展开至最大平面区域。
如本文所用，术语“发光面”指的是光源发射出光的那一面，例如，如果光源包含一个底发射OLED发光面板，那么“发光面”包含基板远离阳极的那一面，如果是顶发射器件，则“发光面”包含封装层远离阴极的那一面。
如本文所用，术语“单层器件”指的是在一对阴阳极之间具有一个发光层(或多个连续的发光层)以及与其配套的单套空穴、电子传输层，这样的具有单个发光层(或多个连续的发光层)及其配套传输层的器件即为“单层器件”。
如本文所用，术语“叠层器件”指的是在一对阴阳极之间具有多个发光层且每个发光层有自己独立的空穴传输层和电子传输层的器件结构，每个发光层以及其配套空穴传输层和电子传输层构成一个子发光单元，这些子发光单元之间以电荷产生层相连，具有这样多个子发光单元的器件即为“叠层器件”。
如本文所用，术语“开口率”指的是在显示屏中单色子像素的有效发光面积与一个像素单元的面积比值，其中一个像素单元的面积包含了红绿蓝各个子像素的有效发光面积以及不发光区域的面积。以图2b为例，如图2b所示，红光子像素(实框)的开口率计算方法为，实框面积/虚框面积。如果一个像素单元中同色子像素有两个，例如图2b中一个像素单元中有两个绿光子像素，则绿光子像素的开口率为两个绿光子像素面积/虚框面积。其中有效发光面积可以是单层器件发光的有效发光面积，也可以是叠层器件发光的有效发光面积，还可以是利用电荷产生层形成的单层/叠层器件混合的有效发光面积。
如本文所用，术语“屏外亮度”指的是在包括偏光片、触摸屏、盖板玻璃(Coverglass)之后的屏幕模组段测得的亮度。一般来说，屏外增加的偏光片等光学薄膜会带来约50％的亮度损耗。采用最新的去偏光片技术(Color on Encapsulation，COE)，可以降低损耗，提升近30％的亮度。
如本文所用，术语“屏内亮度”指的是除去偏光片、触摸屏、Cover glass之后的屏幕自身亮度，除去偏光片、触摸屏、Cover glass的屏幕通常包含OLED背板(backplane)、前板(frontplane)和封装层(Encapsulation)。
如本文所用，术语“全红屏”指的是仅点亮红光子像素、关闭蓝光和绿光子像素时候的显示屏状态。
如本文所用，术语“人脸平面面积”指的是假设将人脸面部平行投射在一个平面上所产生的面积。注意人脸平面面积并不是人脸面部的表面积。
如本文所用，术语“背板驱动电路”(backplane)指的是显示屏的驱动电路，通常包含基板和制备在基板之上的电路部分，为前板(front plane)即发光板提供电驱动。显示屏的“背板驱动电路”一般分为有源(Active Matrix)和无源(Passive Matrix)两种，全彩显示一般采用有源背板驱动电路。
根据本发明的一个实施例，公开了一种OLED光疗显示屏，包含：
背板驱动电路，封装层，和一系列红光子像素、绿光子像素、蓝光子像素，
所述红光子像素的开口率大于等于8％，全红屏的屏外亮度最大值不低于10,000nits，所述红光子像素所发光的峰值波长不低于620nm；
所述显示屏的有效发光区域面积不低于70cm2。
根据本发明的一个实施例，所述显示屏是折叠屏。
根据本发明的一个实施例，所述显示屏是曲面屏。
根据本发明的一个实施例，所述显示屏是卷曲屏。
根据本发明的一个实施例，所述红光子像素的开口率大于等于10％。
根据本发明的一个实施例，所述红光子像素的开口率大于等于20％。
根据本发明的一个实施例，所述红光子像素的开口率大于等于30％。
根据本发明的一个实施例，所述红光子像素是叠层器件结构，所述叠层器件结构的子发光单元数量不低于2。
根据本发明的一个实施例，所述红光子像素是叠层器件结构，所述叠层器件结构的子发光单元数量不低于3。
根据本发明的一个实施例，所述红光子像素是叠层器件结构，所述叠层器件结构的子发光单元数量不低于4。
根据本发明的一个实施例，所述叠层器件结构中的至少两个子发光单元有不同的发光面积。
根据本发明的一个实施例，所述红光子像素所发光的峰值波长不低于630nm。
根据本发明的一个实施例，所述红光子像素所发光的峰值波长不低于635nm。
根据本发明的一个实施例，所述红光子像素所发光的峰值波长不低于640nm。
根据本发明的一个实施例，所述红光子像素所发光的峰值波长不高于700nm。
根据本发明的一个实施例，所述红光子像素所发光的峰值波长不高于750nm。
根据本发明的一个实施例，所述红光子像素所发光的峰值波长不高于1000nm。
根据本发明的一个实施例，所述红光子像素所发光的峰值波长不高于1400nm。
根据本发明的一个实施例，所述全红屏的屏外亮度最大值不低于15,000nits。
根据本发明的一个实施例，所述全红屏的屏外亮度最大值不低于20,000nits。
根据本发明的一个实施例，所述全红屏的屏外亮度最大值不低于25,000nits。
根据本发明的一个实施例，所述显示屏的有效发光区域面积不低于100cm2。
根据本发明的一个实施例，所述显示屏的有效发光区域面积不低于200cm2。
根据本发明的一个实施例，所述显示屏的有效发光区域面积不低于300cm2。
根据本发明的一个实施例，所述显示屏的有效发光区域面积不低于400cm2。
根据本发明的一个实施例，所述一系列红光子像素、绿光子像素、蓝光子像素使用喷墨打印技术(IJP)形成。
根据本发明的一个实施例，所述一系列红光子像素、绿光子像素、蓝光子像素使用有机蒸气打印技术(OVJP)形成。
根据本发明的一个实施例，所述显示屏进一步使用去偏光片(COE)技术。
根据本发明的一个实施例，公开了一种如前任一实施例所述的OLED光疗显示屏的使用方法，包含：
第一步，开启全红屏，
第二步，设定和/或调节全红屏的屏外亮度，
第三步，将OLED光疗显示屏置于待光疗区域的前方，
其中所述第三步能设置在第一步前后或第二步前后的任意位置。
根据本发明的一个实施例，所述方法进一步包含开启OLED光疗显示屏。
根据本发明的一个实施例，所述第二步中全红屏的屏外亮度通过应用程序(APP)设定和/或调节。
根据本发明的一个实施例，所述应用程序还包含定时功能。
根据本发明的一个实施例，将OLED光疗显示屏置于待光疗区域的前方的距离不超过50cm。
根据本发明的一个实施例，将OLED光疗显示屏置于待光疗区域的前方的距离不超过30cm。
根据本发明的一个实施例，将OLED光疗显示屏置于待光疗区域的前方的距离不超过20cm。
根据本发明的一个实施例，所述光疗显示屏是折叠屏、曲面屏或卷曲屏，所述方法进一步包含将显示屏展开至最大有效发光区域面积。
根据本发明的一个实施例，所述方法进一步包含调节光疗显示屏的曲率或折叠角度。
根据本发明的一个实施例，所述方法中全红屏的屏外亮度最大值不低于10,000nits。
根据本发明的一个实施例，所述方法中全红屏的屏外亮度最大值不低于15,000nits。
根据本发明的一个实施例，所述方法中全红屏的屏外亮度最大值不低于20,000nits。
根据本发明的一个实施例，所述方法中全红屏的屏外亮度最大值不低于25,000nits。
根据本发明的一个实施例，所述方法进一步包含将OLED光疗显示屏设置于支架上，并调节高度和/或角度以对准待光疗区域。
根据本发明的一个实施例，所述方法进一步包含佩戴遮光眼罩。
根据本发明的一个实施例，所述待光疗区域是面部区域。
根据本发明的一个实施例，所述待光疗区域是眼部区域。
一个典型的单层OLED器件100结构示意图如图1a所示。其中，OLED器件100包含阳极层101，空穴注入层(HIL)102，空穴传输层(HTL)103，电子阻挡层(EBL)104，发光层(EML)105，空穴阻挡层(HBL)106，电子传输层(ETL)107，电子注入层(EIL)108，阴极层109，以及封盖层(CPL)110。在底发射器件中，阳极层101是透明或半透明的材料，包括但不限于ITO，IZO，MoOx(氧化钼)等，其透明度一般大于50％；优选地，透明度大于70％；阴极层109是具有高反射率的材料，包括但不限于Al，Ag等，反射率大于70％；优选地，反射率大于90％。在顶发射器件中，阳极层101是具有高反射率的材料或材料组合，包括但不限于Ag、Ti、Cr、Pt、Ni、TiN，以及上述材料与ITO和/或MoOx(氧化钼)的组合，通常反射率大于50％；优选地，反射率大于80％；更优选地，反射率大于90％。而阴极层109应是半透明或透明的导电材料，包括但不限于MgAg合金、MoOx、Yb、Ca、ITO、IZO或其组合，其透明度一般大于30％；优选地，透明度大于50％。空穴注入层102可以是单一材料层，例如常用的HATCN；空穴注入层102也可以是空穴传输材料掺杂了一定比例的p型导电掺杂材料，通常掺杂比例不高于5％，常用的在1％-3％之间。发光层105通常还包含至少一个主体材料和至少一个发光材料，而电子阻挡层104和空穴阻挡层106为可选层，在底发射器件中不需要封盖层110。电子传输层107可以是单层的Yb，LiQ或LiF，也可以是由2种以上的材料共蒸镀形成。
一个典型的叠层OLED器件200的结构示意图如图1b所示，其包含阳极层201，第一子发光单元202，电荷产生层(CGL)203，第二子发光单元204，以及阴极层205。其中，第一子发光单元202和第二子发光单元204可以进一步包含单层发光器件100中从空穴注入层102到电子注入层108的一系列有机层，第一子发光单元202和第二子发光单元204的发光层可以相同也可以不同。第一子发光单元202和第二子发光单元204可以发出同种颜色的光，比如都发出峰值波长在600-750nm间的红光；第一子发光单元202和第二子发光单元204也可以发出不同颜色的光，比如，第一发光单元202发出红光，第二发光单元204发出峰值波长在750-1000nm间的近红外光，这种情况下，器件200就可以同时发出红光和近红外光。电荷产生层203一般由一种n型材料和一种p型材料构成，也可以增加缓冲层，如专利申请CN112687811A中所描述。如果叠层器件是顶发射器件，还可以在阴极层205之上增加封盖层(图中未画出)。图1b所示的为2单元的叠层器件，还可以在此基础上增加第三子发光单元和第二电荷产生层形成3单元的叠层器件。单层和叠层OLED器件的制备都为业内所熟知，不在此赘述。
一个能具备光疗效果的OLED显示屏首先要有一定的面积。如背景技术中所述，一般人脸的平面面积大概在200-300cm2左右，眼部区域面积大约为70-100cm2。光疗OLED显示屏的有效发光区域应该大于等于70cm2，优选地，大于等于200cm2，更优选地，大于等于300cm2，再优选地，大于等于400cm2。另外，人脸并不是平面的，而是一个立体结构，因此光疗OLED显示屏也可以是带有一定的曲率的曲面屏或卷曲屏，最小曲率半径不大于1500mm，优选的，不大于1000mm，更优选的，不大于500mm。当然光疗OLED显示屏也可以使用柔性折叠屏，这样就可以打开一定的角度来照顾脸部的曲线。此时，显示屏的有效发光区域为展开后的最大面积。
目前大部分AMOLED(Active Matrix OLED)显示屏尽管白光最高亮度在600-800nits，但是红光子像素的亮度却低得多，无法实现利用现有显示屏中的红光子像素来进行光疗的目的。这很大一方面是由于红光子像素开口率低导致的。如图2a-2c所示为几个OLED屏幕在显微镜下的像素排列实物图，其中图2a和图2b是一市售商用旗舰款手机的两种像素排列实物图，图2c是一市售商用平板电脑的像素排列实物图。以图2a为例，将白实框所示为一个像素单元，其面积约为78μm×78μm，在此像素单元内红光子像素的面积为22μm×22μm，通过计算即可得到图2a的红光子像素开口率约为7.96％，类似地，可以得到图2b的红光子像素开口率约为5.62％，图2c的红光子像素开口率约为6.91％。所以我们可以看到，假设需要在这种开口率的设计下获得1000nits的全红屏的屏外亮度，则图2a的红光子像素屏外亮度需要达到1000/7.96％＝12,563nits(红光子像素屏外亮度＝全红屏的屏外亮度/红光子像素开口率)，图2b和2c的红光子像素屏外亮度分别为17,794nits和14,472nits。考虑到各种偏光片、触摸屏和其他光学薄膜的损耗(大约损耗50％)，红光子像素的屏内亮度则需要翻倍。但是假设在图2a中，如果红光子像素的有效发光面积可以扩展到整个非发光区域，此时红光子像素的有效发光面积为4432μm2(具体计算方法为：像素单元的面积78μm×78μm＝6084μm2，减去在此像素单元内绿光子像素的面积434μm2的两倍和蓝光子像素的面积784μm2)，则计算可得其开口率可以提升到72.8％，足足提升了9倍。这意味着当开口率提升到72.8％时，如果同样要达到1000nits的全红屏的屏外亮度，红光子像素屏外亮度只需要达到1000/72.8％＝1,374nits。反之，如果红光子像素屏内亮度为28,000nits，经过各种偏光片约50％的损耗，到达屏外即红光子像素屏外亮度约为14,000nits，再考虑72.8％的开口率，则全红屏的屏外亮度就可以达到10,192nits。目前已经有一些去偏光片(Color OnEncapsulation，即COE)技术(https://www.sohu.com/a/483826043_159067)，可以提升近30％的光强，事实上，在折叠屏中，这一去偏光片技术几乎是必须的。如果在增加开口率的同时再叠加使用COE技术，此时红光子像素屏内亮度＝(全红屏的屏外亮度/红光子像素开口率)/0.8，则图2a所示的红光子像素屏内亮度仅需约17,170nits就可获得10,000nits的全红屏的屏外亮度。目前一个单层顶发射红光器件一般在10mA/cm2具有大约7,000nits的亮度，那么在大约25mA/cm2下即可获得17,170nits的亮度，从而使得全红屏的屏外亮度达到10,000nits。但是如果开口率得不到提高，那即便使用COE技术，图2a的屏幕想要获得10,000nits的全红屏的屏外亮度，红光子像素屏内亮度需要在157,035nits，这种情况下的器件寿命会非常短，基本无法使用。
除此之外，还可以使用叠层器件结构来提高红光子像素的亮度。通常来说，在同样电流密度驱动下，一个2单元的叠层器件的亮度是单层器件的两倍，如果是3单元的叠层器件则是3倍亮度。那么，假设依然采用图2a所示的像素排列，如果采用3单元的叠层的红光器件结构加上COE技术，则对应于10,000nits的全红屏的屏外亮度，屏内红光子像素各子发光单元的亮度就可以降到52,345nits；如果能扩大开口率至72.8％，则屏内红光子像素各子发光单元的亮度可以进一步下降至5,723nits。反之，如果屏内红光子像素采用3单元叠层结构，各子发光单元的亮度为12,000nits，当红光子像素开口率扩大至72.8％且使用COE技术时，则屏外全红屏亮度可达到20,966nits，这就和目前市售的红光LED面膜的亮度相当了，即可以达到利用显示屏中的红光子像素来给待光疗区域进行光疗的目的。红光子像素叠层器件结构叠加的子发光单元的数量越多，那么屏外检测得到的全红屏亮度就会更高，子发光单元数目优选地是3，更优选地是4。
由此可以看出，通过增加开口率是最有效的提升全红屏的屏外亮度的方法，其次是使用叠层器件，并使用COE技术。当在显示屏中使用COE技术以提升了30％的光强时，红光子像素子发光单元所需要的屏内亮度(L屏内/子发光单元，nits)计算公式如下：
一种增加红光子像素开口率的像素排列示意图如图4a-4d所示。图4a所示为一个传统OLED显示屏的像素排列示意图400a，其中401a为红光子像素(R)，402a为绿光子像素(G)，403a为蓝光子像素(B)。图4b所示为一种光疗OLED显示屏的理想像素排列示意图400b，其中402b和403b分别为绿光子像素和蓝光子像素，这两个子像素的位置、大小与图4a中的传统显示屏相比完全没有变化。图4b中红光子像素401b得到了充分扩大，除了蓝绿子像素外的所有其他区域都是红光子像素的有效发光面积。但是，现实中这样的排列是无法实现的，因为红光OLED像素的有机层沉积都是使用金属掩膜版，而金属掩膜版是无法形成岛状图形的。并且，如果所有红光子像素都相连了，则无法实现对每个子像素的独立驱动，就无法显示全彩。图4c中展示了一种可能的扩大红光开口率的版图示意图400c，其中保持绿光子像素402c和蓝光子像素403c不变，将红光子像素有效发光面积扩大到401c的图形。另一种可能的扩大红光开口率的版图示意图400d如图4d所示，此时红光子像素401d的图形呈梳齿状，并在相邻两行之间留有不发光区域以保证金属掩膜版的实现。当然图4c和图4d只是一种示意，这种设计的核心思想就是在不改变和影响蓝光、绿光子像素有效发光面积的前提下，来尽可能扩大红光子像素开口率至大于等于8％，优选地，大于等于10％，更优选地，大于等于20％，再优选地，大于等于30％。参考上文的公式，假设需要屏外全红屏亮度为10,000nits，子发光单元数量为3(即3单元的叠层结构)，假设开口率为30％，则屏内子发光单元所需亮度约为13,888nits，此时仅需约20mA/cm2电流密度下的顶发射红光器件。如果开口率仅为8％，则屏内子发光单元需要的亮度大约为52,000nits，一般一个单层顶发射器件的亮度可以轻松达到50,000nits以上，此时电流密度大约80mA/cm2。通常10mA/cm2电流密度下对应的外量子效率(EQE)在50％左右，如果红光子像素的器件效率越高，则可以进一步提高亮度。例如，红光子像素的外量子效率可以大于等于55％，优选地，大于等于60％。当然亮度越高，寿命衰减也会加速。因此我们要尽量增大开口率、增加子发光单元数量、减小屏内到屏外光的损失，使得各个子发光单元的电流密度尽量控制在80mA/cm2以下，优选地，子发光单元的电流密度在50mA/cm2以下，更优选地，子发光单元的电流密度在30mA/cm2以下。
要实现上述这种较大红光开口率需要对现有的制备工艺做很大改进，但这必然会带来成本的增加。另一种解决方案是使用喷墨打印技术(Ink-Jet-Printing IJP)，其原理类似喷墨打印机，通过将有机材料溶解在溶剂中并制成墨水，然后用特制的喷头将墨水喷涂到目标区域。目前大部分的方案中，一个OLED器件的空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层以及发光层都可以使用IJP方式，之后的空穴阻挡层、电子传输层和电子注入层即阴极可以继续使用IJP，但是更多的是使用蒸镀方式制备。但由于空穴阻挡层、电子传输层和电子注入层对于RGB三色来说通常都是一样的，因此不需要用FMM来区分像素。因此整个过程中都可以避免使用FMM，即可大大提高开口率。另一种方案是使用有机蒸气打印技术(OrganicVapor Jet Printing,OVJP)，其原理介于热蒸发和喷墨打印之间。OVJP利用载流气体(carrier gas)将气化后的有机小分子材料通过特定的管道传送到喷嘴，然后通过喷嘴(nozzle)将材料喷涂到目标区域。同样这个方案也可以避免使用FMM，可以提高子像素的开口率。
红光叠层器件的制备可以采用传统的方式，即各子发光单元的有效发光面积都相同。也可以采用如图5所示的2单元的红光子像素叠层器件结构部分示意图500。在这种结构中，背板驱动电路510上有用光刻工艺刻蚀出的绝缘层520，并将阳极层501暴露出来。在阳极层501上使用真空热蒸发的形式蒸镀红光第一子发光单元502，并利用FMM进行图形化，红光第一子发光单元502还包含一系列有机层，其具体结构可参考图1a，此处不再赘述。在红光第一子发光单元502之上蒸镀电荷产生层503，使用金属掩膜版进行图形化，注意此时电荷产生层503的图形可以大于红光第一子发光单元502，其俯视图可以参考图4c或4d。其上可以继续蒸镀第二子发光单元504，同样的，第二子发光单元504内进一步包含一系列有机膜层，且该子发光单元的图形与电荷产生层503相同(即使用相同的掩膜版)，第二子发光单元504的面积大于第一子发光单元502。在第二子发光单元504上蒸镀阴极505，并可继续镀上包含封盖层(Capping layer)、封装层在内的膜层530。由于电荷产生层503具有较高的横向导电性，第二子发光单元504中超出阳极层501的区域依然可以通过电荷产生层503提供空穴，并与阴极505中提供的电子复合发光，由此扩大了红光子像素的整体发光面积，即在红光叠层器件结构中进一步提高了其开口率。由于此时的开孔够大，对金属掩膜版的厚度要求也相对降低了——通常越小的孔洞要求越薄的掩膜版，从而带来张网的需求——因此对位也可以更为精准，而且一旦进入蒸镀机蒸镀，掩膜版之间的对位精确度相对提高，即前一张掩膜版和后一张掩膜版之间的公差，相较于光刻制备出来的图形(例如阳极层)与使用掩膜版制备出来的图形(例如有机层)之间的公差要小很多，也使得这种大开口率的图形变成可能。
综上所述，我们可以通过上述方法提升OLED显示屏在全红屏时的屏外亮度，以实现利用显示屏中的红光像素发光来满足给待光疗区域进行光疗的目的。通过改变红光子像素的图形、使用IJP或OVJP工艺、以及使用高导电率CGL以制备具有两种发光面积的叠层结构等方式，我们可以把一个显示屏内的红光子像素开口率提升至8％及以上，优选地，在10％及以上，更优选地，在20％及以上，再优选地，在30％及以上；再使用叠层器件结构，优选地，使用3单元的叠层器件结构；以及使用COE技术，我们可以实现一个显示屏的全红屏的屏外亮度在10,000nits及以上。目前根据DCI-P3色域标准，目前显示屏的红光子像素的峰值波长在620nm及以上，优选地，在630nm及以上。根据BT2020色域标准，一个显示屏的红光子像素峰值波长可以在635nm及以上，甚至640nm及以上。这种深红波段的光对于光疗更加合适。
一种OLED光疗显示屏的使用方法包含以下步骤：第一步，开启全红屏的光疗模式。第二步，设定和/或调节全红屏的屏外亮度。第一步和第二步都可以通过在电子设备，例如手机、平板电脑、笔记本或电脑上先安装一个应用程序(APP)然后通过调用该程序来实现，该应用程序可以控制屏幕仅点亮所有红光像素，并可通过该应用程序设定和/或调节全红屏的屏外亮度，确保最大亮度不低于10,000nits。该应用程序还可以包含定时功能以设置治疗时间，例如15分钟，到时间后自动关闭该应用程序并可以发出提示音，同时恢复成正常显示屏。第三步，将OLED光疗显示屏置于待光疗区域的前方，OLED光疗显示屏置于待光疗区域的前方的距离不超过50cm，优选地，不超过30cm，更优选地，不超过20cm。对于手机、平板电脑等设备，可以将其放在支架上，并调节其高度和/或角度使其对准待治疗区域。如果OLED光疗显示屏是一个电脑显示屏，则可以在显示屏上直接设置“光疗模式”开关，不需要开启屏幕，只需直接打开“光疗模式”开关即开启全红屏显示，并可进一步通过设置旋钮来调节屏幕的亮度。亦或者，OLED光疗显示屏是一个电视，此时也不需要开启电视屏幕，可以通过遥控器上的按键来选择“光疗模式”开启全红屏模式，并可以通过“+”“-”或上下箭头来调节亮度。若使用该OLED光疗显示屏时一开始需要先开启显示屏，其使用方法还可以包含开启OLED光疗显示屏，此时该步骤一般设置在第一步之前。该光疗显示屏可以是一个独立的显示屏，也可以是电子设备的显示屏，例如手机显示屏、平板电脑显示屏或笔记本电脑显示屏。如果显示屏是一个折叠屏或曲面屏或卷曲屏并可以进行实时弯折，则该显示屏的使用方法还包含将该OLED光疗显示屏展开至其最大有效发光区域面积，并可以通过调节其曲率或折叠角度以覆盖侧脸，此时需保证显示屏的有效发光区域不低于70cm2。如果显示屏是硬质的、固定尺寸的，则其现有尺寸即为其最大有效发光区域面积，则不需要该步骤。最后，该显示屏的使用方法还可以包含佩戴额外的遮光眼罩，来接受光疗。前述OLED光疗显示屏使用方法的步骤先后只是一种示意性的，可以根据需要调换某些步骤的顺序，例如其中第三步也可以设置在其它步骤之前或之后。
应当理解，这里描述的各种实施例仅作为示例，并无意图限制本发明的范围。因此，如本领域技术人员所显而易见的，所要求保护的本发明可以包括本文所述的具体实施例和优选实施例的变化。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。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 (21)

1.一种OLED光疗显示屏，包含：
背板驱动电路，封装层，和一系列红光子像素、绿光子像素、蓝光子像素，
所述红光子像素的开口率大于等于8％，全红屏的屏外亮度最大值不低于10,000nits，所述红光子像素所发光的峰值波长不低于620nm；
所述显示屏的有效发光区域面积不低于70cm2。
2.如权利要求1所述的OLED光疗显示屏，所述显示屏是折叠屏、曲面屏或卷曲屏。
3.如权利要求1所述的OLED光疗显示屏，所述红光子像素的开口率大于等于10％；优选地，大于等于20％；更优选地，大于等于30％。
4.如权利要求1所述的OLED光疗显示屏，所述红光子像素是叠层器件结构，所述叠层器件结构的子发光单元数量不低于2；优选地，子发光单元数量不低于3；更优选地，子发光单元数量不低于4。
5.如权利要求4所述的OLED光疗显示屏，所述叠层器件结构中的至少两个子发光单元有不同的发光面积。
6.如权利要求1所述的OLED光疗显示屏，所述红光子像素所发光的峰值波长不低于630nm；优选地，不低于635nm；更优选地，不低于640nm。
7.如权利要求1所述的OLED光疗显示屏，所述全红屏的屏外亮度最大值不低于15,000nits；优选地，不低于20,000nits；更优选地，不低于25,000nits。
8.如权利要求1所述的OLED光疗显示屏，所述显示屏的有效发光区域面积不低于200cm2；优选地，不低于300cm2；更优选地，不低于400cm2。
9.如权利要求1所述的OLED光疗显示屏，所述一系列红光子像素、绿光子像素、蓝光子像素使用喷墨打印技术(IJP)或有机蒸气打印技术(OVJP)形成。
10.如权利要求1所述的OLED光疗显示屏，所述显示屏进一步使用去偏光片(COE)技术。
11.一种如权利要求1所述的OLED光疗显示屏的使用方法，包含：
第一步，开启全红屏，
第二步，设定和/或调节全红屏的屏外亮度，
第三步，将OLED光疗显示屏置于待光疗区域的前方，
其中所述第三步能设置在第一步前后或第二步前后的任意位置。
12.如权利要求11所述的OLED光疗显示屏的使用方法，所述方法进一步包含开启OLED光疗显示屏。
13.如权利要求11所述的OLED光疗显示屏的使用方法，所述第二步中全红屏的屏外亮度通过应用程序(APP)设定和/或调节。
14.如权利要求13所述的OLED光疗显示屏的使用方法，所述应用程序还包含定时功能。
15.如权利要求11所述的OLED光疗显示屏的使用方法，将OLED光疗显示屏置于待光疗区域的前方的距离不超过50cm；优选地，不超过30cm；更优选地，不超过20cm。
16.如权利要求11所述的OLED光疗显示屏的使用方法，所述光疗显示屏是折叠屏、曲面屏或卷曲屏，所述方法进一步包含将显示屏展开至最大有效发光区域面积。
17.如权利要求16所述的OLED光疗显示屏的使用方法，所述方法进一步包含调节光疗显示屏的曲率或折叠角度。
18.如权利要求11所述的OLED光疗显示屏的使用方法，所述方法中全红屏的屏外亮度最大值不低于10,000nits；优选地，最大值不低于15,000nits；更优选地，最大值不低于20,000nits；最优选地，最大值不低于25,000nits。
19.如权利要求11所述的OLED光疗显示屏的使用方法，所述方法进一步包含将OLED光疗显示屏设置于支架上，并调节高度和/或角度以对准待光疗区域。
20.如权利要求11所述的OLED光疗显示屏的使用方法，所述方法进一步包含佩戴遮光眼罩。
21.如权利要求11-20中任一项所述的光疗显示屏的使用方法，所述待光疗区域是面部区域。
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