[发明专利]OLED微腔设计与优化方法

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

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λ_Bragg，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(microcavity OLED device(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(Distributed Bragg Reflector on ColorConversion Layer with Microcavity for Blue OLED Lighting Application(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。