发光器件及显示系统技术方案

一种发光器件，用于具有增强的定向光发射的显示设备，尤其是增强的轴上光发射。发光器件包括层结构，该层结构从非发光侧包括：第一电极层；第一电荷传输层；发射层；第二电荷传输层；第二电极层；光学透明层；及半透射半反射层。发光器件包括多个区域，每个区域发射不同波长的光，例如红色、绿色和蓝色发光区域。光学透明层存在于多个区域中的至少一个区域中。光学透明层存在于多个区域中的多于一个区域中，且光学透明层在不同的区域中厚度不同以最大化不同波长的光发射。发光器件可以包括散射所发射的光的散射层，散射层为可切换的以允许不同的视角显示模式。本发明专利技术还提出一种显示系统。

Light emitting device and display system

【技术实现步骤摘要】
发光器件及显示系统
本专利技术涉及用于发光显示器件的层结构，例如用于提供增强的轴上发光的量子点发光二极管(QLED)显示器件或有机发光二极管(OLED)显示器件。
技术介绍
在(DOI:1010.1038/nphoton.2015.36)中描述了一种传统的发光显示设备。为了实现从显示设备中的红、绿和蓝像素中的每一个像素中最佳地提取光，需要不同的总像素厚度来优化由布置在两个半反射或全反射电极之间的发射层所形成的微腔。图1为描绘这种发光器件的示例性表示的图。作为结构概述，发光器件100形成在基板101上，并且包括阳极102和阴极107，以及包含发射红色14、绿色15或蓝色16波长光的材料的发光或发射层105。在光发射层105中，光是通过电子和空穴复合产生光以产生参考光，并且发射层在各个区域中的组成不同以发射来自红色11、绿色12和蓝色13像素、亚像素或类似颜色区域的不同波长的光。发射层105可以是无机或有机半导体层，或者是量子点(QD)层。至少一个空穴传输层，如示例中的层103和104，位于发射层105和阳极102之间，其提供来自阳极的空穴的传输以及将空穴注入到发射层中。类似地，至少一个电子传输层，在该示例中分别对应于每个像素11、12和13的层106、108和109，位于阴极107和发射层105之间，其提供来自阴极的电子的传输以及将电子注入发射层。对应于每个红11、绿12和蓝13像素，电子传输层106、108和109的厚度不同，以优化微腔效应并增强给定波长的光的提取。为了这种优化，蓝色像素13具有最薄的电子传输层109，因为蓝光16具有最短的波长。相应地，红色像素11具有最厚的电子传输层106，因为红光14具有最长波长，绿色像素12的电子传输层108的厚度介于层106和层109的厚度之间，因为绿光15具有红光14和蓝光16之间的中间波长。这种设计的一个显著缺点是，每个像素必须具有不同厚度的电子传输层，从而需要图案化多个功能层。作为电荷输运层(例如电子或空穴输运层)的功能层的图案化形成了一个复杂的过程，使得光发射优化相对昂贵且难以实现。通过识别和进一步利用这种薄层中存在的腔效应，可以进一步增强从有机发光二极管(OLED)和量子点发光二极管(QLED)像素中提取光和控制光的角度分布。例如，US2006/0158098(Raychaudhuri等人，2006年7月20日公布)描述了一种顶部发光结构，US9583727(Cho等人，2017年2月28日授权)和US8471268(Moon等人，2013年6月22日授权)描述了一种OLED和QLED结构，在反射区域之间有发光区域，其中一个是部分发射的。此外，还存在提高此类腔的亮度的方法。例如，US2015/0084012(Kim等人，2015年3月26日公布)描述了在OLED结构中使用色散层，US8894243(Cho等人，2014年11月25日授权)描述了使用微结构散射来提高效率，US2015/0340410(Hack等人，2015年11月26日公布)和US2017/0207281(Hack等人，2017年7月20日公布)描述了具有不同光路长度的OLED颜色像素，但未给出制造细节。US8536781(Lee等人，2013年9月17日授权)和相关的非专利文献(DOI:10.3938/jkps.55.501)描述了应用于标准OLED单元顶部的附加层，其目的是增强入射光的吸收以提高显示器的对比度。US8536781必须具有顶部抗反射涂层，并且对于所有红、绿和蓝像素，附加层必须是均匀的，因为目的是优化入射光的吸收，入射光在所有像素上均匀。US8368727(Smith等人，2013年2月5日授权)描述了具有多个像素组的显示设备，其中，每个像素组包括具有针对视角响应的第一类亮度的第一像素和具有针对视角响应的第二类亮度的第二像素，以及用于驱动像素组以使得显示器能够具有宽视角公共模式和窄视角私有模式的控制器。如上所述的发光器件的传统设计通过改变OLED或QLED的功能层的厚度来优化提取的光。然而，如上所述，作为电荷传输层(例如，电子或空穴传输层)的功能层的图案化构成一个复杂的处理过程，使得光发射优化相对昂贵且难以实现。特别是，当优化功能层厚度时，改变功能层的厚度会导致层的光学性质和电子性质发生冲突。例如，红色像素的较厚电子传输层优选用于光学提取，如参考图1(层106)所示，但这可导致由该层呈现的串联电阻增加。此外，为了给不同颜色像素提供不同厚度的功能层图案化需要某种形式的掩蔽或蚀刻，这会对功能层的电子特性产生不利影响，并增加制造成本和复杂性。因此，传统配置在保持其它最佳装置特性(例如，电子特性和适当的视角控制)的同时，没有以有效制造的方式优化光的提取和发射。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于发射装置的层结构，特别是用于提供增强的轴上发光的量子点发光二极管(QLED)显示装置或有机发光二极管(OLED)显示装置。本专利技术在如图1所述的传统QLED或QLED像素上使用一个或多个附加层，来优化提取效率和角光分布，同时允许在不需要对多个功能层进行额外处理的情况下使功能层作为所述装置的电子特性的优选。特别地，本专利技术的实施例包括附加的基本透明区域和设置在功能性电荷传输和发射层的顶部上的半反射层。通过优化所述基本透明区域的厚度，可以最大化在特定方向发射的光，因为所述透明区域和所述半反射层形成空腔效应，光的发射方向取决于发射光线的总路径长度。对于每一个红色、绿色和蓝色发光像素，所述基本透明区域的厚度可以改变或不同，以便针对光发射的每种发光颜色分别优化光提取。用于这种透明区域的典型材料，例如SiO2、氧化铟锡(ITO)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或SU-8光刻胶是稳健的并且易于通过标准制造方法进行加工。因此，可以进行所述透明区域的简单处理以获得最佳厚度，同时避免所述多个功能层的更复杂及潜在有害的处理。因此，本专利技术的一个方面是具有增强的定向光发射的增强型发光器件，特别是增强轴上发光。在示例性实施例中，发光器件包括层结构，该层结构从非发光侧包括：第一电极层；第一电荷传输层；发射层；第二电荷传输层；第二电极层；光学透明层；及半透射半反射层。所述发光器件包括多个区域，每个区域发射不同波长的光，例如红色、绿色和蓝色发光区域。所述光学透明层存在于所述多个区域中的至少一个区域中。所述光学透明层存在于所述多个区域中的多于一个区域中，所述光学透明层的厚度在所述多个区域的至少两个区域中不相同，和/或所述光学透明层在所述多个区域的每个区域中厚度不相同。所述发光器件还包括设置于所述半透射半反射层上的散射层，所述散射层散射所发射的光，所述散射层可在散射光的散射模式和不散射光的非散射模式之间切换以允许不同的视角显示模式。本专利技术的另一方面为显示系统，包括根据任一实施例的发光器件的阵列，以及被配置为接收输入图像并驱动所述发光器件的阵列产生输出图像的图像控制单元。在示例性实施例中，所述散射层在每个区域中可在在散射模式和非散射模式之间切换，以能够产生散射层的多个不同图案。当所述显示系统的所述发光器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光器件，包括一层结构，所述层结构从非发光侧包括：/n第一电极层；/n第一电荷传输层；/n发射层；/n第二电荷传输层；/n第二电极层；/n光学透明层；及/n半透射半反射层；/n其特征在于：所述发光器件包括多个区域，每个区域发射不同波长的光，所述光学透明层存在于所述多个区域中的至少一个区域中。/n

【技术特征摘要】
20181116 US 16/1931831.一种发光器件，包括一层结构，所述层结构从非发光侧包括：
第一电极层；
第一电荷传输层；
发射层；
第二电荷传输层；
第二电极层；
光学透明层；及
半透射半反射层；
其特征在于：所述发光器件包括多个区域，每个区域发射不同波长的光，所述光学透明层存在于所述多个区域中的至少一个区域中。


2.如权利要求1所述的发光器件，其特征在于：所述光学透明层存在于所述多个区域中的多于一个区域中，且所述光学透明层的厚度在所述多个区域的至少两个区域中不相同。


3.如权利要求1-2任一项所述的发光器件，其特征在于：所述光学透明层存在于每个所述区域中，且所述光学透明层的厚度在每个所述区域中不相同。


4.如权利要求1-3任一项所述的发光器件，其特征在于：所述发射层包括量子点，且所述量子点在每个所述区域中不相同以产生不同波长的光。


5.如权利要求1-4任一项所述的发光器件，其特征在于：所述发射层包括一层混合的量子点以产生至少一种颜色的光发射，所述发光器件还包括设于每个所述区域的所述半透射半反射层上的彩色滤光层，以透射不同颜色的光。


6.如权利要求1-5任一项所述的发光器件，其特征在于：所述多个区域包括红色发光区域，绿色发光区域及蓝色发光区域。


7.如权利要求6所述的发光器件，其特征在于：所述光学透明层的厚度在所述红色发光区域最厚，在所述蓝色发光区域最薄，且介于所述最厚与所述最薄之间的中间厚度在所述绿色发光区域。


8.如权利要求1-7任一项所述的发光器件，其特征在于：所述第一电极层为阳极，所述第一电荷传输层包括空穴传输层，所述第二电荷传输层包括电子传输层，所述第二电极层为阴极。


9.如权利要求1-7任一项所述的发光器件，其特征在于：所述第一电极层为阴极，所述第一电荷传输层包括电子传输层，所述第二电荷传输层包括空穴传输层，所述第二电极层为阳极。

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【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·安德鲁·罗伯特·帕莱斯·迪莫克，斯米顿·蒂姆·米迦勒，大卫·詹姆斯·蒙哥马利，N·J·史密斯，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP