[发明专利]用于OLED显示器的光提取装置和方法以及使用该光提取装置和方法的OLED显示器

说明书

用于改进从用于形成显示器的顶部发射OLED的光提取的装置和方法包括发光装置(60)的阵列，每个发光装置具有OLED(32)和光提取装置(64)，该光提取装置(64)包括折射率匹配层(70)和锥形反射器(51)。锥形反射器(51)具有倒置截头金字塔的形式，其窄端(58)通过折射率匹配层(70)与OLED(32)对接。来自OLED的光在锥形反射器侧表面(56)处在锥形反射器(51)内经历全内反射，并且被朝向锥形反射器(51)的顶表面(54)引导。该光落在顶表面(54)的逃逸锥体(59)内，并因此从顶表面(54)离开。OLED显示器(30)具有支撑OLED(32)的阵列的基板，并且还包括相对于OLED(32)可操作地布置的锥形反射器(51)的阵列、以及锥形反射器阵列顶上的封装层(100)。

本申请要求2016年6月3日提交的美国专利申请第62/345201号的优先权的权益，该申请的内容通过引用整体结合于此。

技术领域

本公开涉及有机发光二极管(OLED)，并且具体地涉及OLED显示器和用于从OLED显示器提取光的装置和方法，包括利用该光提取装置和方法的OLED显示器。

背景技术

OLED通常包括基板、第一电极、一个或多个OLED发光层和第二电极。OLED可以是顶部发射或底部发射。顶部发射OLED包括基板、第一电极、具有一个或多个OLED层的OLED结构、以及第二透明电极。OLED结构的一个或多个OLED层包括发射层，并且还可以包括电子和空穴注入层以及电子和空穴传输层。

薄阻挡层通常位于第二电极的顶上。阻挡层用于保护OLED层免受氧和水的污染。阻挡层通常由高折射率材料制成，例如氮化硅，其折射率为2.03。由于OLED结构的折射率通常在1.7至1.8的范围内，因此由OLED结构发射的光被阻挡层的顶部边界(外表面)处的全内反射(TIR)捕获。由于阻挡层相对于与阻挡层的上表面接触的材料(通常为空气或玻璃)的大折射率，该TIR相对较强(即，覆盖相对大的角度范围)。

为了形成显示器，OLED布置在显示器基板上并且用封装层覆盖。然而，即使封装层和OLED之间的空间填充有固体材料，从OLED顶部发射的光也将再次从封装层的上表面经受TIR。这进一步减少了可用于OLED显示器的OLED产生的光的量。

发明内容

公开了用于OLED显示器的光提取的装置和方法该装置和方法利用以下事实：用作OLED显示器的像素(例如，彩色像素，也称为子像素)的OLED通常间隔开并以已知图案布置并且仅占据显示基板顶表面的相对一小部分。本文公开的光提取装置和方法利用锥形反射器的阵列，该锥形反射器的阵列可以例如通过复制来制造，以作为封装层的一部分，使得锥形反射器面具有与支撑在基板上的OLED相同的尺寸和间距。然后可以使用折射率匹配材料将锥形反射器设置在OLED基板和该OLED基板上的OLED的顶上，该折射率匹配材料可以具有粘合性。在示例中，锥形反射器由实心棱镜限定，该实心棱镜通过全内反射(TIR)操作或者具有带反射涂层的侧面。

示例性锥形反射器具有倒置和截头金字塔或锥体的形式，该截头金字塔的宽端是发光的顶部，窄端是底部。底端(底表面)与OLED的发光表面光学耦合(即，光学地对接)。该光学耦合优选地通过折射率匹配材料来优化光学耦合效率。优选地，锥形反射器材料和折射率匹配材料双方都具有相对高的折射率，例如，高达OLED的发光层的折射率。OLED、折射率匹配材料和锥形反射器的组合构成发光装置。锥形反射器和折射率匹配材料(如果使用的话)的组合构成光提取装置。

本文公开的OLED显示器包括多个发光装置或者发光装置的阵列。发光装置还可以包括封装层的一部分，光通过该部分被透射。

由于在锥形反射器侧壁处的TIR，原本落在锥形反射器的顶表面处的逃逸锥体外部的光线被成角度的或倾斜的侧壁重新引导以便位于逃逸锥体内并因此能够从锥形反射器的顶表面向外耦合。结果，与不使用锥形反射器时相比，光提取效率提高了至少25％或至少50％或至少100％或至少150％或至少200％。