JP2019519814A - Oledディスプレイ用光取り出し装置および方法ならびに、それらを使用するoledディスプレイ - Google Patents
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Abstract
Description
屈折率n1およびn2をそれぞれ有する、空気およびガラスなどの任意の2つの異種透明材料の境界において、より高い屈折率の材料の方向から境界に入射する光線は、臨界角Θcより高い、面法線に対する角度で境界に入射する場合、境界で100%の反射を受け、より低い屈折率の材料に出て行くことはできない。臨界角は、sin(Θc)=n1/n2によって定義される。
全体的なテーパー形状がある限り、テーパー状反射器52の側面56の正確な形は、テーパー状反射器52の機能にとって重要ではない。図4Aは、少なくとも1つの曲側面56を含むテーパー状反射器52の一例の側面図である。図4Bは少なくとも1つのセグメント化平面でできた側面56を含むテーパー状反射器52の一例の側面図である。一例では、1つまたは複数の側面56は、テーパー状反射器52が、底面58においてよりも上面54において幅が広い場合に限り、単一の曲面、例えば円筒形、放物線形、双曲線形またはその他の平面以外の形によって定義され得る。一例では、テーパー状反射器52は回転対称であるため、単一の側面56を含む。
上述のように、複数のテーパー状反射器52が、テーパー状反射器アレイ50を定義する。テーパー状反射器52の底面58を、それぞれOLED32の上面34とアライメントし光学的に結合させる。テーパー状反射器52の上面54は底面58より大きいので、一例では(図1C参照)、上面54は、カプセル化ガラスのカプセル化層100の下面108全体を実質的に覆うように、または使用する特定の製造技術で可能な限り隙間なく覆うようなサイズに作る。
OLEDディスプレイ10のテーパー状反射器52の光取り出し効率を推定するために、モデル化OLEDディスプレイ用の標準光学設計ソフトウエアを使用し、レイトレーシングを行った。テーパー状反射器52の5×5アレイ50を考察した。各テーパー状反射器52は、2×2単位の底面のサイズ、4×4単位の上面のサイズ、および3単位の高さHPを有した。これらの無次元単位は、時々「レンズユニット」と呼ばれ、モデリング結果が直線的に変化する場合に使用される。テーパー状反射器52は、それぞれが屈折率1.51の2枚のガラスの間で挟まれた。各テーパー状反射器52の底面58のすぐ下に、屈折率1.76の材料の極薄層を置いた。この薄層はOLEDの役割を果たすのでOLED層と称される。最上部のガラスはOLEDディスプレイ10のカプセル化層100として役立った。
上記で引用した光取り出し効率値のすべては、OLED32光源とテーパー状反射器52の底面58の間の完全なアライメントを想定した。上記で使用した同じタイプのモデリングを、OLED32とテーパー状反射器52の間のミスアライメントに対する感度を推定するためにも使用した。図6Dは、テーパー状反射器の屈折率npが、OLED32のものと同じ場合について、結合効率CE対x−オフセットdX(mm)をプロットする。
従来のOLEDディスプレイでは、カプセル化層の熱膨張係数(CTE)は、OLEDガラス基板のものと同じ、または極めて類似している。しかし、テーパー状反射器52のCTEは、特にテーパー状反射器がポリマーまたはハイブリッド(無機充填剤を有する有機)樹脂を使用して形成される場合、実質的に異なり得る。
上述のように、一例では、テーパー状反射器52のアレイ50は、樹脂が成形プロセスおよび同様の大量複製技術に適しているので、樹脂を使用して形成され得る。樹脂を使用してアレイ50を形成するとき、カプセル化層100の端が、端封止のためのフリットで覆うことができるように樹脂が使用されないことが好ましい。さらに、樹脂は、タッチセンサを作る典型的な150℃の加工温度に耐えることができることが好ましい。また、樹脂は、少なくともOLED材料にとって最も有害な種類、つまり酸素および水の、使用温度範囲内でのアウトガスがない、または非常に低アウトガスであることを示すことが好ましい。
上述のように、テーパー状反射器52のアレイ50、OLED32およびカプセル化層100は、屈折率nsを有する媒体で充填された閉鎖スペース130を画定する。一例では、閉鎖スペース130は空気で充填され、その空気はns=na=1の屈折率を有する。他の例では、閉鎖スペース130は固形材料で充填し得る。エスケープコーン59が可能な限り大きい状態のままであるように、閉鎖スペース130内の媒体は、可能な限り低い屈折率を有することが一般的には好ましい。
テーパー状反射器52を、全体的な光取り出し効率を高めるいくつかの方法で修正し得る。例えば、図9Aを参照し、一実施形態において、側面56は反射コーティング56Rを含み得る。この構成では、テーパー状反射器が、もはやTIRを使用して作動していないので、閉鎖スペース130を充填するために、基本的に任意の透明材料を考慮に入れる。
本明細書に開示されたOLEDディスプレイは、例えば、ディスプレイを利用する家電機器または商業用電子機器を含む様々な用途に使用され得る。電子機器の例は、コンピュータモニタ、現金自動預け払い機(ATM)、例えば携帯電話、パーソナルメディアプレーヤを含む携帯電子機器、およびタブレット/ラップトップコンピュータを含む。他の電子機器は、自動車用ディスプレイ、器具用ディスプレイ、機械用ディスプレイなどを含む。様々な実施形態で、電子機器は、スマートフォン、タブレット/ラップトップコンピュータ、パーソナルコンピュータ、コンピュータディスプレイ、ウルトラブック、テレビ、およびカメラなどの消費者用電子機器を含み得る。
上面を有しそれを介して光を発する有機発光ダイオード(OLED)用光取り出し装置であって、
屈折率np、少なくとも1つの側面、上面、および底面を備え、該上面が該底面より大きいテーパー状反射器と、
該OLEDの該上面と該テーパー状反射器の該底面との間に配置され、該テーパー状反射器の屈折率npより大きい、または等しい屈折率nIMを備える屈折率整合層とを備え、
該OLEDの該上面から発する光が、該屈折率整合層を通り該テーパー状反射器に入り、
該テーパー状反射器の少なくとも1つの該側面が、該光が内部全反射により、該テーパー状反射器のエスケープコーンに入り該テーパー状反射器の上面から出るように向きを変えるように構成された斜面を有する、光取り出し装置。
前記テーパー状反射器が、切頭角錐台の形状を有する、実施形態1記載の光取り出し装置。
前記装置が10%より大きい光取り出し効率を有する、実施形態1記載の光取り出し装置。
前記装置が25%より大きい光取り出し効率を有する、実施形態1記載の光取り出し装置。
前記装置が50%より大きい光取り出し効率を有する、実施形態1記載の光取り出し装置。
前記テーパー状反射器が樹脂製である、実施形態1記載の光取り出し装置。
前記OLEDからの前記光が赤色、緑色または青色の光である、実施形態1記載の光取り出し装置。
前記テーパー状反射器の前記少なくとも1つの側面が1.2以下の屈折率nSを有する媒体とインターフェースする、実施形態1記載の光取り出し装置。
前記テーパー状反射器の前記底面で該テーパー状反射器に埋め込まれる、屈折率nMがnpより大きい、少なくとも1つのマイクロレンズをさらに含む、実施形態1記載の光取り出し装置。
前記テーパー状反射器の前記上面に隣接して配置されるコリメーションレンズをさらに含む、実施形態1記載の光取り出し装置。
前記OLEDが屈折率nOを有し、前記テーパー状反射器の屈折率npと該OLEDの屈折率nOとの差が0.3未満である、実施形態1記載の光取り出し装置。
前記OLEDが屈折率nOを有し、前記テーパー状反射器の屈折率npと該OLEDの屈折率nOとの差が0.2未満である、実施形態1記載の光取り出し装置。
前記OLEDが上面を有し、前記テーパー状反射器の前記底面が該OLEDの前記上面のサイズの少なくとも90%であるサイズを有する、実施形態1記載の光取り出し装置。
実施形態1記載の光取り出し装置のアレイ、
前記OLEDアレイを支持する支持基板であって、該OLEDが間隔を空け、それぞれの該光取り出し装置に対し動作可能に配列されている支持基板、および
前記テーパー状反射器の前記上面に隣接して存在するカプセル化層を備える、OLEDディスプレイ。
各テーパー状反射器の各上面が外端を含み、隣接するテーパー状反射器の外端が互いにすぐ隣接して存在し、該上面が前記カプセル化層の下面に接する、実施形態14記載のOLEDディスプレイ。
前記OLEDアレイの各OLEDが同じ寸法を有する、実施形態14記載のOLEDディスプレイ。
前記OLEDアレイの前記OLEDが同じ端部スペースを有する、実施形態14記載のOLEDディスプレイ。
実施形態14記載の光取り出し装置、および
前記OLEDを備える、発光装置。
実施形態14記載のOLEDディスプレイおよび
該OLEDディスプレイに電気的に接続された制御電子機器を備える、電子機器。
面を有する支持基板、
該支持基板面に周期的に配列され、各OLEDが光を発する上面を備えるOLEDアレイ、
各テーパー状反射器が少なくとも1つの側面、上面、および底面を備え、該上面は該底面より大きく、各テーパー状反射器の該底面は該OLEDアレイの対応する一つに光学的に結合し、少なくとも1つの該側面が、対応する該OLEDから、該テーパー状反射器に該底面から入る光を完全に内部に反射し、該光を該テーパー状反射器の該上面を通る向きにするように構成された斜面を備える、テーパー状反射器アレイ、ならびに
該テーパー状反射器の該上面から出る該光を伝えるための、該テーパー状反射器アレイの該上面の上に配置されたカプセル化層を備える、有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイ。
前記テーパー状反射器アレイおよび前記カプセル化層が、モノリシック構造として単一の材料で形成される、実施形態20記載のOLEDディスプレイ。
前記テーパー状反射器アレイが前記カプセル化層上に配置した超微細複製樹脂を備える、実施形態20記載のOLEDディスプレイ。
各OLEDの前記上面と、それに光学的に結合した対応するテーパー状反射器の前記底面との間に、動作可能に配置された屈折率整合層をさらに含む、実施形態20記載のOLEDディスプレイ。
前記テーパー状反射器アレイの各テーパー状反射器が、切頭角錐台の形状を有する、実施形態20記載のOLEDディスプレイ。
各テーパー状反射器の上面が外端を有し、隣接するテーパー状反射器の外端がお互いにすぐ隣接して存在する、実施形態20記載のOLEDディスプレイ。
前記テーパー状反射器の上面が、前記カプセル化層の下面に接する、実施形態25記載のOLEDディスプレイ。
前記ディスプレイが20%以上の光取り出し効率を有する、実施形態20記載のOLEDディスプレイ。
各テーパー状反射器の少なくとも1つの側面が、1と1.2の間の範囲にある屈折率nSを有するスペース内の媒体とインターフェースするように、前記テーパー状反射器アレイが、テーパー状反射器の隣なりの側面との間のスペースを画定する、実施形態20記載のOLEDディスプレイ。
前記テーパー状反射器の屈折率nPが1.6から1.8の範囲にある、実施形態20記載のOLEDディスプレイ。
前記OLEDの上面が第1のサイズを有し、前記テーパー状反射器の前記底面が該第1のサイズと少なくとも同じ大きさである第2のサイズを有する、実施形態20記載のOLEDディスプレイ。
20 基板
22 基板の上面
30 OLEDディスプレイのアレイ
32 OLED
32R 赤色発光
32B 青色発光
32G 緑色発光
33EL 上部電極層、下部電極層
33EX 発光層
34 OLEDの上面
36 OLEDの側面
37、37A、37B 光線 50 テーパー状反射器のアレイ
51 テーパー状反射器の本体
52 テーパー状反射器
54 テーパー状反射器の上面
54E テーパー状反射器の外端
56 テーパー状反射器の側面
56R 反射コーティング
58 テーパー状反射器の底面
58E テーパー状反射器の底面の外端
59 エスケープコーン
59L エスケープコーン線
60 発光装置
64 光取り出し装置
70 屈折率整合材
100 カプセル化層
104 カプセル化層の上面
108 カプセル化層の下面
120 外部環境
130 閉鎖スペース
140 マイクロレンズ
150 レンズ素子
200 一般化された電子機器
210 制御電子機器
212 メモリ
214 プロセッサ
216 チップセット
Claims (11)
- 上面を有しそれを介して光を発する有機発光ダイオード(OLED)用光取り出し装置であって、
屈折率np、少なくとも1つの側面、上面、および底面を備え、該上面が該底面より大きいテーパー状反射器と、
該OLEDの該上面と該テーパー状反射器の該底面との間に配置され、該テーパー状反射器の屈折率npより大きい、または等しい屈折率nIMを備える屈折率整合層とを備え、
該OLEDの該上面から発する光が、該屈折率整合層を通り該テーパー状反射器に入り、
該テーパー状反射器の該少なくとも1つの側面が、該光が、内部全反射により、該テーパー状反射器のエスケープコーンに入り該テーパー状反射器の上面から出るように向きを変えるように構成された斜面を有する、光取り出し装置。 - 前記テーパー状反射器が、切頭角錐台の形状を有する、請求項1記載の光取り出し装置。
- 前記装置が50%より大きい光取り出し効率を有する、請求項1記載の光取り出し装置。
- 前記テーパー状反射器の前記底面で該テーパー状反射器に埋め込まれる、屈折率nMがnpより大きい、少なくとも1つのマイクロレンズをさらに含む、請求項1記載の光取り出し装置。
- 前記テーパー状反射器の前記上面に隣接して配置されるコリメーションレンズをさらに含む、請求項1記載の光取り出し装置。
- 前記OLEDが上面を有し、前記テーパー状反射器の前記底面が該OLEDの該上面のサイズの少なくとも90%であるサイズを有する、請求項1記載の光取り出し装置。
- 請求項1記載の光取り出し装置のアレイ、
前記OLEDアレイを支持する支持基板であって、該OLEDが間隔を空け、それぞれの該光取り出し装置に対し動作可能に配列される支持基板、および
前記テーパー状反射器の前記上面に隣接して存在する前記カプセル化層を備え、
各テーパー状反射器の各上面が外端を含み、
隣接するテーパー状反射器の外端が互いにすぐ隣接して存在し、
該上面が前記カプセル化層の下面に接する、OLEDディスプレイ。 - 面を有する支持基板、
該支持基板面に周期的に配列され、各OLEDが光を発する上面を備えるOLEDアレイ、
各テーパー状反射器が少なくとも1つの側面、上面、および底面を備え、該上面は該底面より大きく、各テーパー状反射器の該底面が該OLEDアレイの対応する一つに光学的に結合し、少なくとも1つの該側面は、対応する該OLEDから、該テーパー状反射器に該底面から入る光を完全に内部に反射し、該光を該テーパー状反射器の該上面を通る向きにするように構成された斜面を備えるテーパー状反射器アレイ、ならびに
該テーパー状反射器の該上面から出る該光を伝えるための、該テーパー状反射器アレイの該上面の上に配置されたカプセル化層を備える、有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイ。 - 前記テーパー状反射器アレイおよび前記カプセル化層が、モノリシック構造として単一の材料で形成される、請求項8記載のOLEDディスプレイ。
- 前記テーパー状反射器アレイが前記カプセル化層上に配置した超微細複製樹脂を備える、請求項8記載のOLEDディスプレイ。
- 前記テーパー状反射器の屈折率nPが1.6から1.8の範囲にある、請求項8記載のOLEDディスプレイ。
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