OLED微腔设计与优化方法技术

在当前和将来的技术中，对光场显示器中的光源的发射特性的控制为所得的3D显示质量带来了很大的好处。详细介绍了适用于任何波长的微腔OLED的设计系统，该系统将理论背景与FDTD优化相结合，从而允许设计任何OLED配置的微腔。将用这种方法设计和制造的微腔OLED的所得输出轮廓与标准OLED进行比较，可以减少光谱带宽，减小角度输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】OLED微腔设计与优化方法
本公开涉及有机发光二极管(OLED)器件，更具体地，涉及用于高角度分辨率、宽视场、多视场显示器的OLED微腔设计工艺。
技术介绍
光场显示器提供多个视图，使用户可以在每只眼睛中接收单独的视图。尽管当前的此类显示器提供了有趣的观看体验，但迷人的光场显示器需要非常高的像素密度、视图之间非常低的角度间隔以及大视角。期望用户在观看区域之间经历平滑的过渡，同时保持相邻的视图的独立且可感知的视图。实现这些观看参数的基本要求是控制发射源的输出特性。结合在微腔中的有机发光二极管(OLED)可以控制光谱带宽和所得光的输出角度。有机发光二极管由涂覆在通常由玻璃制成的基板上的两个电极之间的有机材料薄膜层组成。OLED具有特征性的宽光谱宽度和朗伯强度分布轮廓。设置在阳极和阴极之间的薄膜层通常包括有机空穴注入层(HIL)、有机空穴传输层(HTL)、发射层(EML)、有机电子传输层(ETL)和有机电子注入层中的一个或多个。当分别从阴极和阳极(电极)注入的电子和空穴流过ETL和HTL并在EML中复合时，在OLED器件中会产生光。一种控制光的输出特性的方法是使用微腔。微腔在两个反射镜之间形成。第一反射镜可以是金属阴极，第二反射镜可以是非吸收材料的分层堆叠。非吸收性材料的分层堆叠称为分布式布拉格反射器(DBR)。DBR是一种光学镜，由以交替的顺序具有不同折射率的多对两个不同电介质层组成。当选择层厚度使得每一层的光程长度为共振波长的四分之一时，通常称为布拉格波长λBragg，从而获得最高的反射率。影响微腔输出特性的三个主要设计变量是顶面和底面(即相对的反射镜)的反射率以及光程长度。反射镜之间的光程长度等于波长的倍数。通过这种谐振OLED结构输出的光的波长部分取决于微腔的该光程长度。腔中的光程长度可以通过不同的方式进行控制，其中之一是改变构成微腔的层的厚度。适用于光场显示器的OLED面临的挑战是如何确定微腔的最佳光程长度，以减小光谱带宽和输出角度。如现有技术中已知的，用于微腔OLED的当前设计过程包括创建初始OLED设计，定义输出特性，设计反射表面，以及确定材料厚度。然后制造并测试OLED。重复该过程，直到从制造的OLED结构获得所需的输出为止。这是耗时且昂贵的过程。美国专利号6,917,159B2(microcavityOLEDdevice(微腔OLED器件))描述了在OLED内使用微腔来提高效率和输出强度。使用金属镜代替DBR，因为它们易于制造。这导致更大的能量损失和更少的反射率控制。由于两个反射镜都使用金属结构，因此必须是半透明的。这是为了提高OLED上的输出效率并改善色度，但是，为了微调输出参数，半透明电极/反射器的制造需要非常精确才能控制反射率。同样，反射率的最大值比DBR所能达到的最大值低，因为金属会吸收一些能量。专利公开文本WO2017051298A1(DistributedBraggReflectoronColorConversionLayerwithMicrocavityforBlueOLEDLightingApplication(用于蓝色OLED照明应用的具有微腔的色彩转换层上的分布式布拉格反射器))描述了按器件组件分类的制造技术和几何形状。该专利公开仅涉及蓝色OLED的制造和设计。未知的OLED沉积工艺应用于DBR，其结构包括无机层和有机层的组合，以创建具有柔性基板的底部发射器件，并且此处的像素使用无源矩阵进行控制。美国专利7,489,074(ReducingorEliminatingColorChangeforMicrocavityOLEDDevices(减少或消除微腔OLED器件的颜色变化))和US2006/0066220A1(减少或消除随微腔器件的视角的颜色变化)披露了OLED结构底部的多层镜面结构，从而产生底部发射器件。OLED的结构包括在发射层的两侧使用两个电极。所公开的器件包括在基板的前表面上的光调制薄膜，其中之一是重新分布波长的微结构，因此输出的发射光谱具有相同的感知颜色。
技术实现思路
本专利技术涉及用于设计和制造用于红色、绿色或蓝色(分别为R，G或B，或共同为RGB)发光的包括金属反射表面的有机发光二极管(OLED)器件的方法，金属反射表面兼作阴极，并具有一个相对的反射面，该反射面包括分布式布拉格反射器(DBR)。举例说明了用于设计和制造配置用于光场显示器的顶部发射微腔OLED的方法，其中DBR设计是特定厚度的电介质材料的交替堆叠，确保微腔的光程长度为设计的波长的四分之一，适用于任何颜色的OLED。本领域已知的当前微腔OLED设计工艺包括初始OLED设计的创建。然后指定所需的输出特性，设计反射面，定义材料厚度，并制造初始OLED。在测试制成的OLED时，重复该过程，直到所得的制成的OLED产生所需的输出参数为止。在图10中示出了该过程的示意图。本公开提供了一种在制造之前通过执行FDTD仿真来优化微腔OLED的设计的方法，从而消除了迭代制造MCOLED的需要，直到达到期望的设计/性能为止，可实现商业化的制造和应用(见图11)。根据一个方面，提供了一种微腔OLED，其包括具有底部反射层和分布式布拉格反射器(DBR)顶层的堆叠层结构，底部反射层和DBR顶层配置为创建微腔，包括：一系列的一个或多个有机层，堆叠在阴极层和阳极层之间以形成顶部发射OLED，以及邻接DBR的任选的填充剂层；其中，DBR顶层配置为与经过调谐以发射与给定颜色相对应的光的波长的顶部发射OLED一起使用，包括交替电介质材料的子层，每个子层的厚度提供的光程长度等于布拉格波长的四分之一。在微腔OLED的一个实施方案中，布拉格波长不等于OLED经调谐以发射的光的波长。在微腔OLED的另一实施方案中，DBR由六到十二个交替的电介质材料的子层组成。在微腔OLED的另一实施方案中，DBR由三对交替的电介质材料组成。在微腔OLED的另一个实施方案中，交替电介质材料的子层由二氧化钛和二氧化硅制成。在微腔OLED的另一个实施方案中，DBR由三对交替的二氧化钛和二氧化硅子层组成，具有500nm的布拉格波长，并且其中每个二氧化钛子层约50nm厚并且每个二氧化硅子层约86nm厚。在微腔OLED的相关实施方案中，OLED发出红色、绿色或蓝色的光。根据另一方面，提供了获得制造规格并制造特定的微腔OLED的方法，该OLED包括阴极和阳极，有机层设置在阴极和阳极之间，任选的填充剂层和分布式布拉格反射器(DBR)，其中该方法包括以下步骤：i.对于给定的一组微腔OLED发射特性，计算阴极和DBR的光程长度和镜面反射率近似值；ii.应用FDTD仿真，以使用光程长度和镜面反射率近似值确定微腔OLED波长所需的镜穿透深度；iii.应用FDTD仿真以对一个或多个材料层进行参数化以用于在反射层之间形成微腔层；以及iv.使用FDTD仿真的结果来参数化一个或多个材料层，以确定一个或多个材料层的最佳厚度，从而提供微腔OLED的制造规格。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.微腔OLED，包括：/n具有底部反射层和分布式布拉格反射器(DBR)顶层的堆叠层结构，所述底部反射层和DBR顶层配置为创建微腔，该微腔包括堆叠在阴极层和阳极层之间以形成顶部发射OLED的一系列一个或多个有机层，以及邻接所述DBR的任选填充剂层；/n其中，所述DBR顶层配置为与经调谐以发射与给定颜色相对应的光的波长的顶部发射OLED一起使用，包括交替电介质材料的子层，每个子层的厚度提供的光程长度等于布拉格波长的四分之一。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180301 US 15/909,9681.微腔OLED，包括：
具有底部反射层和分布式布拉格反射器(DBR)顶层的堆叠层结构，所述底部反射层和DBR顶层配置为创建微腔，该微腔包括堆叠在阴极层和阳极层之间以形成顶部发射OLED的一系列一个或多个有机层，以及邻接所述DBR的任选填充剂层；
其中，所述DBR顶层配置为与经调谐以发射与给定颜色相对应的光的波长的顶部发射OLED一起使用，包括交替电介质材料的子层，每个子层的厚度提供的光程长度等于布拉格波长的四分之一。


2.根据权利要求1所述的微腔OLED，其中，布拉格波长不等于所述OLED经调谐以发射的光的波长。


3.根据权利要求1所述的微腔OLED，其中，所述DBR由六到十二个交替电介质材料的子层组成。


4.根据权利要求3所述的微腔OLED，其中，所述DBR由三对交替的电介质材料组成。


5.根据权利要求1所述的微腔OLED，其中，所述交替电介质材料的子层由二氧化钛和二氧化硅制成。


6.根据权利要求5所述的微腔OLED，其中，所述DBR由三对交替的二氧化钛和二氧化硅子层组成，具有500nm的布拉格波长，并且其中，每个二氧化钛子层约50nm厚，并且每个二氧化硅子层约86nm厚。


7.根据权利要求1所述的微腔OLED，其中，所述OLED发出红色、绿色或蓝色的光。


8.获得制造规格并制造特定的微腔OLED的方法，该OLED包括阴极和阳极，有机层设置在阴极和阳极之间，任选的填充剂层和分布式布拉格反射器(DBR)，其中该方法包括以下步骤：
i.对于给定的一组微腔OLED发射特性，计算阴极和DBR的光程长度和镜面反射率近似值；

【专利技术属性】
技术研发人员：J·坎贝尔，程嘉琦，J·佩克汉姆，
申请(专利权)人：阿瓦龙全息照相技术股份公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA