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TW201636703A - 無電極ｏｌｅｄ照明器具及使用相同物的ｌｃｄ系統 - Google Patents

無電極ｏｌｅｄ照明器具及使用相同物的ｌｃｄ系統 Download PDF

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TW201636703A
TW201636703A TW105100305A TW105100305A TW201636703A TW 201636703 A TW201636703 A TW 201636703A TW 105100305 A TW105100305 A TW 105100305A TW 105100305 A TW105100305 A TW 105100305A TW 201636703 A TW201636703 A TW 201636703A
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TW
Taiwan
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illumination
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TW105100305A
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English (en)
Inventor
諾蘭丹尼爾艾洛伊修斯
克薩達馬克亞歷山卓
勝那拉提尼瓦濟沙
Original Assignee
康寧公司
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Abstract

係揭露一種無電極OLED照明器具及使用相同物的LCD系統。該無電極OLED照明器具包括具有至少一個OLED層的一OLED結構及一照明器，該照明器可操作地安置以使用重新導向光來照明該OLED結構。該重新導向光使得該一或更多個OLED層發射光，這構成了來自該OLED照明器具的該光照。一種LCD系統，包括該無電極OLED照明器具，該無電極OLED照明器具相對於一LCD面板可操作地佈置以接收該光照。該OLED層可被分段，其中各片段發射一光原色。該等OLED片段係與該LCD面板的單元對準，以界定像素以供形成一顯示影像。該LCD系統可經配置，以在「關閉」狀態下具有一非黑色背景色。亦揭露形成光照及顯示光的方法。

Description

無電極OLED照明器具及使用相同物的LCD系統
此申請案依據專利法主張於2015年1月6日所提出之第62/100,288號美國臨時專利申請案的優先權權益，該申請案之整體內容於本文中以引用方式依附及併入本文中。
本揭示案關於有機光發射裝置(OLED)，且特別是關於無電極OLED照明器具及使用相同物的液晶顯示(LCD)系統。
OLED係一種類型的光發射裝置，其依賴有機材料(薄膜)當經受來自透明電極的電流時進行的電致發光，該等透明電極佈置於該有機材料的各側上。因為它們具有優良的光發射屬性，將OLED用作光源對於各種顯示應用而言是具有吸引力的。
某些類型的顯示器(例如LCD)將光源或「背光」用作顯示光源。在LCD中，以紅、綠及藍色子像素製造之可電性定址之基於液晶的像素係用以藉由改變各子像素中之液晶材料的偏光來發射不同量的它們各別的顏色。
OLED可用以形成顯示器(例如LCD)的照明器具，因為它們可在可見光譜中的廣範圍顏色上發射光，例如可產生「白」光。然而，OLED存在許多技術問題，使得製造商業上可行的OLED照明器具是有問題的。一個技術問題是，由OLED所發射之高達80%的光仍被困在有機層中。已發展抽取方法以改良OLED的光發射效率，但該抽取步驟需要快速發生否則OLED結構中的陰極將在電漿子模式下吸收光。
另一問題是複雜的OLED結構。OLED結構係以一定數量個堆疊層製造，層需要沈積該等堆疊，以便電極可有效率地從有機層造成光發射。需要良好地沈積多達七個及甚至十個層。另一問題是需要上述傳導電極。陽極及陰極一般沈積為傳導材料層。陽極(光通常通過陽極發射)一般係以透明傳導氧化物(TCO)層(例如氧化銦錫或ITO)製造，且厚度為150nm量級。另一問題是OLED材料的壽命，其部分是由於低效率的光發射程序而受限，該低效率的光發射程序需要較高的電極激發。所有的這些問題導致具有有限壽命之令人卻步地昂貴及低效的基於OLED的照明器具。
本揭示案的態樣係針對一OLED照明器具，該OLED照明器具不採用電極以供進行有機層(或多個)的電性激發，而是採用有機層(或多個)的光學激發。電性激發的OLED對於有機層中的厚度變化非常敏感。這是因 為跨這些層施加大電壓，且厚度上的任何變化降低了較薄區段中的阻抗。這相對於較厚區段增加了較薄區段中的電流，使得較薄區段更快燒毀。
OLED層(或多個)的光學激發係藉由一照明器來賦能，該照明器具有光重新導向構件(例如透明玻璃面板)，該光重新導向構件係經配置以從光源將光重新導向進OLED結構。此重新導向光係由OLED分子所吸收，該等分子接著透過螢光發射光。藉由選擇OLED材料，可產生選擇波長的發射光。當選擇波長包括原色時，光照可經配置以產生一色域內的彩色光，包括白光。包括在OLED結構中的白色擴散塗層可用以反射重新導向光及經發射OLED光。一可選抽取層可用在OLED結構中，但在某些實施例中不使用，以便OLED層可盡可能靠近LCD面板佈置以形成LCD系統。
本揭示案的其他態樣係針對一無電極OLED照明器具，該無電極OLED照明器具包括具有一或更多個OLED層的一OLED結構及一照明器，該照明器可操作地安置以使用重新導向光來照明該OLED結構。該重新導向光使得該一或更多個OLED層發射光，該光構成該光照。一種LCD系統，包括該無電極OLED照明器具，該無電極OLED照明器具相對於一LCD面板可操作地佈置。該OLED層可被分段，其中各片段發射一光原色。該等OLED片段(其在一示例中可被視為子像素)係與該LCD面板的單元對準，以界定像素以供形成一顯示影像。該 LCD系統可經配置，以在該「關閉」或「背景」狀態下具有一非黑色背景色。
本揭示案的一態樣係一種照明裝置，該照明裝置發射光照且包括：一照明器，具有產生第一光的至少一個光源，該第一光具有一第一波長，該光源係可操作地耦合至一光重新導向構件，該光重新導向構件接收該第一光且從該光重新導向構件形成重新導向光；一有機光發射裝置(OLED)結構，可操作地佈置於該光重新導向構件附近，該OLED結構具有至少一個有機層，該至少一個有機層在受該重新導向光照射時發射光，其中該OLED結構並不包括任何傳導電極；及其中來自該OLED結構的該經發射光構成該光照。
本揭示案的另一態樣係以上所述的照明裝置，其中該光重新導向構件包括一平片，該平片對該第一光實質透明且包括至少一個類型的光重新導向特徵。
本揭示的另一態樣係以上所述的照明裝置，其中該至少一個類型的光重新導向特徵係選自包括以下物之光重新導向特徵的群組：光重新導向層、表面粗糙度、內部空隙、內部微粒及內部折射率變體。
本揭示案的另一態樣係以上所述的照明裝置，其中該第一波長具有藍色或紫色波長。
本揭示案的另一態樣係如上所述的照明裝置，其中該至少一個有機層包括多個有機層，其中各有機層在受該重新導向光照射時發射不同波長的光。
本揭示案的另一態樣係以上所述的照明裝置，其中該多個有機層各發射：i)紅及綠光中的一者或ii)紅、綠及藍光中的一者。
本揭示案的另一態樣係以上所述的照明裝置，其中該OLED結構包括一密封結構，該密封結構至少可操作地安置於該至少一個有機層周圍。
本揭示案的另一態樣係顯示系統，該顯示系統包括如上所述的照明裝置及一LCD面板，該LCD面板可操作地佈置於該照明裝置附近，以從該照明裝置接收該光照。
本揭示案的另一態樣係以上所述的顯示系統，其中該顯示系統具有一背景狀態，該背景狀態提供一白色背景、一彩色背景及一半透明背景中的一者。
本揭示案的另一態樣係以上所述的照明裝置，其中OLED結構包括相對的前及背面，其中該光導向構件係可操作地佈置於該OLED結構的該前面附近，且其中該光照光經過該OLED結構的該前面且接著通過該光重新導向構件。
本揭示案的另一態樣係以上所述的照明裝置，其中該OLED結構包括一光重新導向層，該光重新導向層在相對於該光重新導向構件的一側上佈置於該至少一個有機層附近，以便該光重新導向構件及該光重新導向層夾住該至少一個有機層。
本揭示案的另一態樣係以上所述的照明裝置，其中該至少一個OLED層產生仍被困在該至少一個OLED層中的光，且其中該光重新導向層具有佈置為與該至少一個有機層緊密接觸的一粗糙表面，該粗糙表面具有一定量的表面粗糙度，該定量的表面粗糙度促進從該至少一個有機層抽取受困光。
本揭示案的另一態樣係以上所述的照明裝置，其中該光重新導向層之該粗糙表面之該定量的表面粗糙度係大於50nm均方根(RMS)，且具有小於2微米的一週期性。
本揭示案的另一態樣係以上所述的照明裝置，其中OLED結構包括相對的前及背側，其中該光重新導向構件係可操作地佈置於該OLED結構的該背側附近，且其中該重新導向光經過該OLED結構的該背側，且該光照係從該OLED結構發射通過該OLED結構的該前側。
本揭示案的另一態樣係以上所述的照明裝置，在與該OLED結構相對之該光重新導向構件的一側上更包括一擴散反射層。
本揭示案的另一態樣係一顯示系統，該顯示系統包括如上所述的照明裝置及一LCD面板，該LCD面板可操作地佈置於該照明裝置附近，以從該照明裝置接收該光照。
本揭示案的另一態樣係以上所述的顯示系統，其中該LCD面板包括一單元陣列，該單元陣列係經配置以控制通過該單元陣列的光透射，且其中該至少一個有機層包括具有一片段陣列之一分段的有機層，其中各片段係與該LCD面板的一相對應單元對準。
本揭示案的另一態樣係以上所述的顯示系統，其中各片段發射具有一原色波長的光。
本揭示案的另一態樣係以上所述的顯示系統，其中該重新導向光是藍色的，其中各片段發射紅及綠原色光中的一者，且其中該分段的有機層包括開口部分，該等開口部分與該LCD面板相對應單元對準且傳遞該藍色重新導向光。
本揭示案的另一態樣係以上所述的顯示系統，其中該顯示系統具有一檢視者側，且其中該LCD面板位於該分段有機層的該檢視者側上。
本揭示案的另一態樣係以上所述的顯示系統，其中該顯示系統具有一檢視者側，且其中該分段有機層位於該LCD面板的該檢視者側上。
本揭示案的另一態樣係以上所述的顯示系統，其中該顯示系統係由一密封結構所包圍。
本揭示案的另一態樣係一種形成光照的方法，其中該方法包括以下步驟：提供具有前及背面及至少一個有機層的一OLED結構，該至少一個有機層在以一第一波長的光照射時發射光，其中該OLED結構並不包括任 何傳導電極；及產生該第一波長的第一光，且重新導向該第一光以通過該OLED結構的該前或背面來照射該至少一個有機層，以導致該至少一個有幾層從該OLED結構的該前面發射光，其中該經發射光構成該光照。
本揭示案的另一態樣係以上所述的方法，其中重新導向該第一光的步驟包括以下步驟：將該第一光發送通過一光重新導向構件，該光重新導向構件包括至少一個類型的光重新導向特徵。
本揭示案的另一態樣係以上所述的方法，包括以下步驟：以一密封結構包圍該OLED結構的至少一部分。
本揭示案的另一態樣係以上所述的方法，更包括將該光照引導通過一LCD面板以形成顯示光。
本揭示案的另一態樣係以上所述的方法，其中該光照包括紅、綠及藍光，且其中該LCD面板係經配置以在由該紅、綠及藍色光照所界定的一色域上透射該顯示光。
本揭示案的另一態樣係以上所述的方法，其中該顯示光係在一背景狀態下提供為白光或彩色光。
本揭示案的另一態樣係以上所述的方法，包括以下步驟：終止該至少一個有機層的該照射，且將該LCD面板配置為實質半透明的。
本揭示案的另一態樣係以上所述的方法，其中該OLED層包括多個片段，其中各片段在受該重新導向光 照射時發射具有二或三個原色波長中之一個波長的光，且其中來自各片段的該經發射光穿過佈置於該OLED結構附近之一LCD面板的至少一個單元。
本揭示案的另一態樣係以上所述的方法，其中各片段發射紅或綠光，其中該OLED層包括開口，該光照光可穿過該等開口，且其中該光照是藍光。
本揭示案的另一態樣係以上所述的方法，其中該OLED層包括多個片段，其中各片段在受該重新導向光照射時發射具有二或三個原色波長中之一個波長的光，且其中該光照穿過一LCD面板的至少一個單元且接著照射該OLED層的至少一個片段。
本揭示案的另一態樣係以上所述的方法，其中各片段發射紅或綠光，其中該OLED層包括開口，該光照光可穿過該等開口，且其中該光照是藍光。
10‧‧‧OLED照明器具
12‧‧‧前側
14‧‧‧背側
15‧‧‧光照
100‧‧‧照明器
110‧‧‧光源系統
112‧‧‧光源
114‧‧‧光
114D‧‧‧重新導向光
116‧‧‧控制器
150‧‧‧光重新導向構件
150S‧‧‧透明片
151‧‧‧主體
152‧‧‧前側
154‧‧‧背側
156b‧‧‧底緣
156s‧‧‧側緣
156t‧‧‧頂緣
160‧‧‧光學系統
162‧‧‧光學構件
162b‧‧‧光學構件
162s‧‧‧光學構件
162t‧‧‧光學構件
170‧‧‧光重新導向層
180‧‧‧內部光重新導向特徵
182‧‧‧空隙
184‧‧‧微粒
186‧‧‧折射率變體
190‧‧‧反射層
200‧‧‧OLED結構
202‧‧‧前面
204‧‧‧背面
210‧‧‧透明基板
230‧‧‧可選抽取層
250‧‧‧光發射有機材料層
250B‧‧‧有機層
250G‧‧‧有機層
250R‧‧‧有機層
252‧‧‧離散區段
254‧‧‧經發射光
254B‧‧‧藍光
”254B”‧‧‧藍光
254G‧‧‧綠光
254R‧‧‧紅光
260‧‧‧彩色像素
280‧‧‧光重新導向層
290‧‧‧密封結構
300‧‧‧LCD系統
400‧‧‧LCD面板
415‧‧‧顯示光
415B‧‧‧藍色顯示光
415G‧‧‧綠色顯示光
415R‧‧‧紅色顯示光
x‧‧‧方向
y‧‧‧方向
z‧‧‧方向
θ‧‧‧光束發散角
C‧‧‧單元
G‧‧‧綠色
I1‧‧‧特寫插圖
I2‧‧‧特寫插圖
O‧‧‧開口
R‧‧‧紅色
TH‧‧‧厚度
VS‧‧‧檢視者側
W‧‧‧寬度
當與以下繪圖結合閱讀時，可最佳地了解以下本揭示案之特定實施例的詳細說明，其中係以類似的元件符號來指示類似的結構。為了參照及易於討論的緣故，笛卡爾座標係包括在圖式中的某些部分中，且不欲為關於方向或定向的限制。
圖1係依據本揭示案之示例無電極OLED照明器具的側視圖；圖2係圖1之無電極OLED照明器具的部分分解圖； 圖3A及3B係無電極OLED照明器具之照明器之光重新導向構件之示例的前視圖；圖4A到4C是光學耦合至光重新導向構件之底緣之示例光源的特寫圖；圖5A是光重新導向構件的特寫橫截面圖，該光重新導向構件在其前面上具有光重新導向層；圖5B係類似於圖5A，且繪示一示例，其中光重新導向構件具有一定量的表面粗糙度；圖5C係類似於圖5B，且繪示光重新導向構件主體內的三個不同類型光重新導向特徵；圖6係無電極OLED結構的部分分解側視圖，其中OLED材料層包括分別發射不同光顏色的三個有機層；圖7A及7B係示例無電極OLED照明器具的橫截面圖，該圖繪示該OLED照明器具的一般操作；圖8A係示例LCD系統的分解側視圖，該系統將本文中所揭露的無電極OLED照明器具用作背光；圖8B係圖8A之LCD系統的部分分解側視圖，該圖繪示光照及顯示光的發散性質；圖9A係無電極OLED照明器具之示例的側視圖，其中光重新導向構件係安置於OLED結構之後；圖9B係圖9A之示例無電極OLED照明器具的部分分解圖； 圖10A係分解側視圖，且圖10B係示例LCD系統的未分解側視圖，該系統將圖9A及9B的無電極OLED照明器具用作背光；圖11係圖9A及9B之示例LCD系統的分解側視圖，圖示LCD面板的單元結構及OLED層的分段結構；圖12係示例有機層的前視圖，其中分段配置係由界定像素的子像素群組所界定；圖13係圖11之LCD系統的橫截面圖，圖示與LCD面板單元對準之OLED結構之有機層的子像素(片段)，且亦圖示來自照明器的光如何被處理以形成顯示光；圖14係圖11之LCD系統的特寫橫截面圖，圖示從有機層的片段或子像素所發射的光如何穿過基板且接著穿過LCD面板之相對應(經對準)單元的示例；圖15A係分解側視圖，且圖15B係類似於圖10之LCD系統的LCD系統的示例未分解側視圖，但其中有機結構係位於LCD系統的前側或檢視者側上；圖16A係類似於圖13，且圖示與LCD面板單元對準之OLED結構之有機層的子像素(片段)，且亦圖示來自照明器的光如何被處理以形成顯示光；及圖16B係類似於圖16A，但包括有機層的藍光發射片段而不是開放部分；
圖1係側視圖，且圖2係依據本揭示案之示例無電極OLED照明裝置(OLED照明器具)10的分解側視圖。OLED照明器具10包括前側12及背側14，其中OLED光照(「光照」)15係從前側發射。OLED照明器具10具有照明系統(「照明器」)100，該照明系統100相對於無電極OLED結構200可操作地佈置。照明器100包括光源系統110，該光源系統110具有光學耦合至光重新導向構件150的一或更多個光源112。在一示例中，多個光源112係相對於光重新導向構件150佈置於一或更多個陣列中，如下所述。
光源112各發射光114。在以下的討論中，「光」114亦稱為「光束」114。在一個示例中，照明器100包括多個光源112，該多個光源112發射實質上相同波長的光114。在另一示例中，照明器100包括多個光源112，其中各光源發射具有選自二或更多個不同波長之單一波長的光114。在一示例中，該一或更多個光源112係雷射，且進一步地在一示例中是雷射二極體。在一示例中，該一或更多個光源112可包括一或更多個藍光雷射二極體或一或更多個紫外光雷射二極體。在使用多個光源112的示例中，各光源可為一個類型的雷射二極體，該類型的雷射二極體選自分別發射二或更多個不同波長之光114的二或更多個不同類型的雷射二極體。
圖3A及3B係光重新導向構件150之示例的前側視圖。參照圖2及圖3A及3B，在一示例中，光重新 導向構件150包括大致透明的片150S，該片150S具有主體151、前側(前面)152、背側(背面154)、頂緣156t、底緣156b及側緣156s。在一示例中，透明片150S對於可見光波長以及紫外光波長而言是實質透明的，如以下所解釋的。在一示例中，透明片150S係以低鹼玻璃製造，其對於低達350nm的UV光而言是實質透明的。在另一示例中，透明片150S係以熔融二氧化矽或氟化鈣製造，其中這些材料具有低至約190nm的良好光學透射。
圖3A圖示示例光源系統110，其中光源112係沿光重新導向構件150的底緣156b佈置。在一示例中，光源112係電性連接至控制各光源之啟動的控制器116(例如微控制器)。圖3B圖示示例光源系統110，其中光源112係沿底緣156b、頂緣156t及側緣156s佈置。在一示例中，光源系統110係用光源112配置，該等光源112可操作地佈置於底緣156b、頂緣156t及側緣156s中的至少一者附近。
圖4A到4B係示例光源112的特寫圖，該等光源112光學耦合至光重新導向構件150的底緣156b，且將光束114發射進光重新導向構件的主體151。在一示例中，光束114是發散的。在圖4A中，光源112係邊緣耦合至光重新導向構件150的底緣156b。圖4B與圖4A相同，且額外包括折射率匹配(index-matching)材料(例如折射率匹配流體)，該折射率匹配材料可操作地安置於光源112及底緣156b之間，以促進有效率地將光 114邊緣耦合進光重新導向構件150的主體151。圖4C係類似於圖4A及4B，不同之處在於光學系統160係可操作地安置於光重新導向構件的底緣156b及光源112之間以促進將光114耦合進主體151。在一示例中，光學系統160包括一或更多個光學構件162，該一或更多個光學構件162係經配置以界定光重新導向構件150之主體151內之光束114的光束發散角θ。在一示例中，光束發散角θ係使得光束114藉由前面152及背面154處的全內反射而大致被困在主體151內。
光重新導向構件150係經配置，以將在主體151內前行之光114的至少一部分重新導向出背面154而成為重新導向或「徧向」光114D。在一示例中，光重新導向構件150包括一或更多個不同類型的光重新導向特徵。
圖5A係光重新導向構件150的特寫橫截面圖，該圖繪示一示例，其中光重新導向構件的主體151是大致透明的，且在光114的波長處具有相對低的衰減量，且其中前面152包括作為光重新導向特徵的光重新導向層170。在一示例中，光重新導向層170係經配置，以散射或擴散原本會全部從前面152內部反射的光114，藉此形成離開背面154的重新導向光114D。重新導向光114D朝OLED結構200前行，這係討論於下。一示例光重新導向層170包括光散射微粒，例如氧化鋯奈米微粒。
圖5B係類似於圖5A，且繪示示例光重新導向構件，其中前面152係由一定量的表面粗糙度σ(例如RMS表面粗糙度)所界定的粗糙面，這使得光114從該粗糙面散射以形成離開背面154的重新導向光114D。在一示例中，表面粗糙度σ係在從50nm到250nm的範圍中。因此，在一示例中，光重新導向構件150的光重新導向特徵包括光重新導向構件150的粗糙面(例如粗糙前面152)。
圖5C係類似於圖5B，且繪示一示例實施例，其中光重新導向構件150的主體151包括一或更多個類型的內部光重新導向特徵180，該一或更多個類型的內部光重新導向特徵180使得光114的一部分被重新導向出光重新導向構件的背部154而成為重新導向光。在一示例中，內部光重新導向特徵180包括光散射或光擴散構件或結構，例如空隙182、微粒184或折射率變體186，如圖5C的三個特寫插圖中所分別繪示的。主體151內的光重新導向特徵180不一定全部是相同的類型。在一示例中，內部光重新導向特徵180係隨機佈置，同時在另一示例中，它們可準隨機地佈置，例如它們的分佈可由周期性分量及隨機分量所界定。在圖5A到5C中，為了易於說明，重新導向光114D係由箭頭所表示。實際上，重新導向光係非大致準直的，且以相對廣範圍的角度離開背面154。
再次參照圖2，OLED結構200具有前面202及背面204，且在一示例中從前面到背面依序包括：透明 基板210、可選抽取層230、至少一個光發射有機材料層(「有機層」)250及光重新導向層280。透明基板210可以玻璃製造。有機層250係以有機材料(例如Alq3)製造，該有機材料當受重新導向光114照射時發射光254。抽取層230係經配置，以增強有機層250中所產生之光254的抽取，且原本該光254會維持被約束在有機層內。抽取層230的示例配置係揭露於第8,538,244號的美國專利、第2009/0015142號的美國專利公開案及第62/068190號的美國臨時專利申請案中。由OLED 250所產生及從OLED 250所發射的光係標示為254。在圖2之OLED照明器具10的示例配置中，光重新導向構件110及光重新導向層280夾住有機層250，其中光重新導向層係位於與有機層的背側密接處。
在一示例中，包括OLED結構250之OLED照明器具10的至少一部分係由密封結構290所包圍，例如圖1中及圖6、7A、8A、9A及10B及15B中所示。密封結構290係經配置以形成氣密封，且降低不利的環境效應(例如光氧化、光漂白及快速衰退)，該等環境效應可實質影響OLED結構的效能。在圖2中所繪示的示例中，密封結構290係圖示為包圍透明基板210、抽取層230、有機層250及光重新導向層280。在圖6中所繪示的另一示例中(緊接於下介紹及討論)，密封結構290包圍有機層250。密封結構290可為本領域中所熟知的任何類型密封結構。密封結構290的示例類型可包括玻料封件、基於濺 射的封裝結構及雷射焊接結構。密封結構290的示例材料包括金屬、玻璃及塑膠。在一示例中，密封結構290可包含降低肇因於環境效應之降解率的材料(例如收氣劑材料)。
圖6係無電極OLED結構200的部分分解側視圖，其繪示一示例，其中OLED層250包括在受重新導向光114照射時分別發射紅、藍及綠光254R、254G及254B的三個有機層250R、250G及205B。在一示例中，有機層250R、250G及250B包括上述材料Alq3的不同配方，其中各層係配置有吸收及發射屬性以在受重新導向光114D照射時產生(發射)紅、藍及綠光254R、254G及254B。在一示例中，重新導向光114D具有紫外光波長(例如350nm)，該紫外光波長用以造成從各別有機層250R、250G及250B產生紅、藍及綠光254R、254G及254B。在另一示例中，重新導向光114包括三個不同的波長，其中各波長係經選擇以相對應於有機層250R、250G及250B之最佳或接近最佳的吸收波長。
無電極OLED結構200的重要特徵是，其並不包括陰極層或陽極層，也就是說，無電極OLED結構不具有電性連接(這在本領域中稱為電極)。這是因為OLED結構200被來自照明器100的重新導向光114D光學激活，且因此並不需要傳導構件來激活該至少一個有機層250以造成光254的發射。
在一示例中，光重新導向層280包括白散射材料(例如白色塗料或類似物)，該白散射材料以實質相等的量散射可見光波長範圍中的光。在一示例中，白散射材料可為粗糙的(也就是可具有一定量的表面粗糙度)，以增強由OLED層250所產生但仍困在OLED層內之彩色光254的抽取。因為不採用金屬電極，產生肇因於粗糙傳導表面之不利的表面電漿子的電磁極化子的機率被消除了。粗糙度可甚至大於50nmRMS，其中週期小於2微米以增強抽取。容許這些相對大量的表面粗糙度，因為不存在原本會造成短路(其不利地影響壽命)的高電極電壓。
圖7A係示例OLED照明器具10的橫截面圖，該圖繪示OLED照明器具的一般操作。光114係由光源系統110的光源112所發射，且以y方向發射進光重新導向構件150。光114係由光重新導向構件150所重新導向，以形成重新導向光114D，該重新導向光114D在所示的示例中大致以x方向前行通過玻璃基板210、通過抽取層230且進入有機層250。密封結構290的示例亦圖示為OLED照明器具10的部分。
如上所述，重新導向光114D具有使有機層250產生(發射)光254的至少一個波長。在一示例中，光254包括一或更多個波長，且進一步地在一示例中可包括足量的紅、綠及藍光254R、254G及254B，以便光254可構成「白」光。實際上，重新導向光114D以相對大範圍的角度前行，但這並不不利地影響有機層250內之 光254的發射，該光的發射以廣範圍的角度發生，例如實質一致地以所有方向發生。然而，由有機層中所產生的大部分光254最終會被困在有機層內。抽取層230的使用增加了實際上離開有機層250之發射光254的量。
不由有機層250中之有機材料所吸收之重新導向光114D的部分通過該有機層250前行，且入射於光重新導向層280上，該光重新導向層280將重新導向光中的某些部分引導回進有機層，藉此增加來自有機層的光發射。亦發射由有機層所產生之光254的某些部分，且入射於光重新導向層280上且由光重新導向層280重新導向，這使得此經發射光的一部分被重新導向而返回通過有機層250。於此同時，可選的抽取層230用以增強以x方向朝光重新導向構件250返回之經發射光254的量。在另一示例中，光重新導向層280以上述的方式充當光抽取層，藉此消除了對於光抽取層230的需要。
來自OLED結構200的經發射光254前行通過光重新導向構件250且界定光照15。經發射光254在其穿過光重新導向構件250時一般將經歷某些重新導向。此重新導向實質上並不減損OLED光照15的品質，因為經發射光254首先以相對廣範圍的角度前行，且OLED光照15亦以相對廣範圍的角度前行，如圖7B中所繪示。
圖8A係具有檢視者側VS的示例LCD系統300的分解側視圖，是從該檢視者側VS來檢視LCD系統的。LCD系統300包括OLED照明器具10，該OLED照 明器具10相對於LCD面板400可操作地佈置以充當背光。示例密封結構290係圖示為包圍整個LCD系統300。
圖8B係圖8A之LCD系統300的部分分解圖。如上所述，照明器100產生重新導向光114D，該重新導向光114D在所示的示例中以z方向前行至OLED結構200。回應於此，OLED結構200如以上所討論地產生經發射光254。經發射光254大致以+z方向前行通過光重新導向構150，以形成重新導向的經發射光254，這構成了光照15。OLED光照15因此用以背面照明LCD面板400。LCD面板400包括如以下所討論光之控制開關或單元的陣列，且以本領域中所熟知的方式操作，以調變光照15以產生顯示光415，該顯示光415在一示例中界定一顯示影像。
圖9A係類似於圖1，且繪示OLED照明器具10的示例實施例，其中照明器100係在OLED結構200的背側204附近(也就是安置於OLED結構之後)。圖9B係類似於圖2，且圖示照明器100之元件及OLED結構200的更多細節。在此實施例中，照明器100可額外包括背側154附近的反射層190。在光重新導向構件150包括光重新導向層170的示例中，光重新導向層的位置緊臨背側154，且因此位於反射層190與光重新導向構件之間。此配置用以反射以z+方向前行且通過光重新導向層170的光，使其以-z方向返回。這增強了以-z方向前行且進入OLED結構200之重新導向光114D的整體量。
在一示例中，反射層190是擴散反射器，且在一示例中包括白散射材料(例如白色塗料或類似物)，該白散射材料以實質相等的量散射可見波長範圍中的光。
圖10A係示例LCD系統300的分解側視圖，該系統300包括相對於LCD面板400可操作地佈置之圖9A及9B的OLED照明器具10。圖10B係圖10A之LCD系統300的非分解圖。如上所述，照明器100產生以+x方向前行至OLED結構200的重新導向光114D。回應於此，OLED結構產生經發射光254，該經發射光254亦大致以+x方向前行且構成光照15。注意，在此配置中，來自OLED結構200的經發射光254並不穿過光重新導向構件，該光重新導向構件位於OLED結構之後。OLED光照15因此用以背面照明LCD面板400。如先前所述的實施例中，LCD面板400以本領域中所熟知的方式操作，以調變OLED光照15以產生界定顯示影像的顯示光415。
圖11係LCD系統300之示例實施例的分解側視圖，其中有機層250包括以不同有機材料製造之離散的區段或片段252，該等區段或片段252分別以二或更多個波長(例如，例如為紅色R及綠色G的原色)中的一者發射光，如藉由示例的方式在特寫插圖I1中所示的。並且在一示例中，有機層252可包括開口O，沒有有機材料出現在該等開口O處，以便重新導向光114D可直接穿過有機層以充當第三原色。在一示例中，離散區段252係使用 熟知的沈積技術(例如圖案化)來形成。在一示例中，離散區段252係形成為點。並且在一示例中，離散區段252係調整尺寸為子像素且分類(例如紅色R、綠色G及開口O(其在此示例中通過藍色B))以界定LCD系統的多彩像素。因此，離散區段252在以下亦稱為「子像素」。注意的是，子像素252不需要與彼此接觸，且在示例中係彼此隔開，且進一步地在一示例中在子像素間的空間中具有光吸收材料。
在一示例中，圖11的OLED結構200不需要包括抽取層230，以便有機層250可直接位於基板210上。在這樣的示例中，從OLED結構200所抽取之經發射光254的量被折衷，以使得光發射OLED層片段252的位置盡量靠近LCD面板400。亦圖示於圖11A之特寫插圖I2中的是LCD面板400的離散結構，其包括上述光控制開關或單元C的陣列。單元C是可獨立定址的液晶單元。可穿過各單元C的光量係由透明電極(也就是陽極及陰極)的陣列(網格)所電性控制，如LCD的領域中所熟知的。
參照圖11的特寫插圖I1，來自照明器110的重新導向光114D以-z方向前行，且入射於OLED結構200的有機層250上。重新導向光的某些部分係入射於紅色R子像素252上，這使得紅色子像素發射紅光254R。同樣地，重新導向光的某些部分係入射於綠色G子像素252上，這使得綠色子像素發射綠光254G。重新導向光 114D的某些部分係入射於有機層250中的開口O上，且因此直接穿過OLED結構200而作為藍光，其在引號中標示為「”254B”」以指示此光類似於OLED發射的藍光。注意，在此示例中，藍光254B實際上不是從有機層發射的，因為由於重新導向光已經是藍色的而不需要藍光發射有機材料。在一替代性示例中，有機層250可具有藍色子像素252，在該情況下，藍光為發射藍光254B。例如，這可能是在重新導向光114D具有藍色以外的顏色(例如紫色或紫外光)時的情況。在一示例中，紅、藍及綠光254R、254B(或「”254B”」)及254G的組合可用以在一色域(包括白色)上形成光照15。
圖12係示例有機層250的前視圖，其中R、G及O子像素252的群組界定像素260。在一示例中，鄰近的像素係由吸收隔離區域262所分離。
圖13係圖11之LCD系統300的橫截面圖，圖示以z方向與LCD面板300的相對應單元C對準之OLED結構200之有機層250的子像素252。在LCD系統300的操作中，重新導向光114D以-z方向前行至OLED結構200，這產生如上所述的光照15。光照15包括紅R、綠G及藍B色。子像素252中的各者係以z方向與相對應單元C對準。這允許與各子像素252相關聯的光15被相對應(鄰近)的單元C調變，以便顯示光415可包括不同的顏色(例如415R、415G及415B，如藉由示例的方式所示的)，以在一色域上形成彩色顯示影像。在其他示例中，除了 紅、綠及藍色以外的其他光原色可用以界定色域(例如黃、靛青及紫紅色)。藉由利用有機材料的片段252(在該等片段252中，不同的片段各發射原色中之一者的光)，在LCD系統300中不需要彩色濾光片。
圖14是圖11之LCD系統部分的特寫橫截面圖，圖示示例有機層片段(子像素)252，其關聯於LCD面板400的其相對應單元C。注意，在該示例中，玻璃基板210位於有機層片段232及單元C之間，且因此分離有機層片段232及單元C。來自有機層片段252的光254發散。因此，在一示例中，子像素252係製造得小於LCD面板400的單元C，以考慮此光發散，該光發散發生於基板210的厚度TH上。在一示例中，子像素具有約與基板210之厚度TH相同的寬度W，且在一個示例中，W及TH各約為200微米。
圖15A及15B係類似於圖10A及10B，且繪示示例LCD系統300，其中LCD面板400及OLED結構200的順序被交換，以便OLED結構200現更靠近檢視者側VS。圖16A係類似於圖13，且圖示LCD系統300的特寫側視圖。在圖15A及15B之LCD系統300的操作中，來自照明器100的重新導向光114D係首先入射於LCD面板400上。LCD面板400的單元C用以局部控制穿過到OLED結構200之OLED層250之重新導向光114D的強度。OLED區段252係與單元C對準，以便重新導向光114D的選擇量(例如強度)激發相對應的OLED區段。 OLED區段252正比於所提供之重新導向光114D的量來發射光254。在所示的示例中，OLED區段252係經分別配置，以發射紅光254R及綠光254G，其中重新導向光114D係直接穿過開口部分O的藍光「”254B”」。經發射(或經發射加傳遞)的光254界定顯示光415，其圖示為由不同顏色(例如415R、415G及415B)所構成，以在所需的色域上形成彩色顯示影像。在一示例中，可以二元的方式將單元C控制在開啟(透射狀態)或關閉(阻光)狀態下。如以上所討論的，OLED區段或子像素250可分類成彩色像素260。
圖16B係類似於圖16A，且圖示一示例，其中OLED層250包括發射藍光254B的藍光發射區段252B。可在重新導向光114D具有藍色以外的波長(例如紫色或紫外光)時使用此配置。
一般的LCD系統在關閉狀態是黑色的(也就是具有檢視者所看到的黑色螢幕或黑色背景)。本揭示案的一態樣包括在LCD系統300處於「關閉」狀態下時提供LCD系統300的非黑色背景。於此，「關閉」狀態意指LCD系統並不用以形成傳統的顯示影像。此狀態亦稱為「背景」狀態。此非黑色背景特徵可藉由以下步驟來完成於背景狀態下：配置單元C以透射至少某些光照15作為背景光照，同時保持照明器100開啟。在一示例中，單元C可被設定於「開啟」或完全透射狀態，同時照明器100係操作於低輸出狀態下，相較於用以產生顯示影像的正常 或高輸出狀態，該低輸出狀態產生減少量的重新導向光114D。在光照可包括三原色的示例中，LCD系統的「關閉」狀態背景顏色可為白色或色域內的任何其他顏色。背景顏色亦可被更改以隨時間改變，且甚至用以產生非常類似於用於現今電腦上之螢幕保護影像的背景圖案。並且，在一示例中，在「關閉」背景狀態下，不存在顯示光415，且LCD系統300是實質半透明的(也就是「背景」是實質半透明的)，以便檢視者側VS上的檢視者可看穿LCD系統。
對於本領域中具技藝的該等人將是清楚的是，可作出對於本文中所述之本揭示案之各種較佳實施例的更改，而不脫離如隨附請求項中所界定之本揭示案的精神或範圍。因此，若更改及變化是在隨附請求項及其等效物的範圍內，則本揭示案涵蓋該等更改及變化。
10‧‧‧OLED照明器具
12‧‧‧前側
15‧‧‧光照
100‧‧‧照明器
200‧‧‧OLED結構
290‧‧‧密封結構
x‧‧‧方向
y‧‧‧方向
z‧‧‧方向

Claims (20)

  1. 一種照明裝置，發射光照，該照明裝置包括：一照明器，具有產生第一光的至少一個光源，該第一光具有一第一波長，該光源係可操作地耦合至一光重新導向構件，該光重新導向構件接收該第一光且從該光重新導向構件形成重新導向光；一有機光發射裝置(OLED)結構，可操作地佈置於該光重新導向構件附近，該OLED結構具有至少一個有機層，該至少一個有機層在受該重新導向光照射時發射光，其中該OLED結構並不包括任何傳導電極；及其中來自該OLED結構的該經發射光構成該光照。
  2. 如請求項1所述之照明裝置，其中該光重新導向構件包括一平片，該平片對於該第一光實質透明且包括至少一個類型的光重新導向特徵。
  3. 如請求項2所述之照明裝置，其中該至少一個類型的光重新導向特徵係選自包括以下物之光重新導向特徵的該群組：一光重新導向層、一表面粗糙度、內部空隙、內部微粒及內部折射率變體。
  4. 如請求項1所述之照明裝置，其中該至少一個有機層包括多個有機層，其中各有機層在受該重新導向光照射時發射一不同波長的光。
  5. 如請求項1所述之照明裝置，其中該OLED結構包括一密封結構，該密封結構至少可操作地安置於該至少一個有機層周圍。
  6. 如請求項1所述之照明裝置，其中OLED結構包括相對的前及背面，其中該光導向構件係可操作地佈置於該OLED結構的該前面附近，且其中該光照光經過該OLED結構的該前面且接著經過該光重新導向構件。
  7. 如請求項6所述之照明裝置，其中該OLED結構包括一光重新導向層，該光重新導向層在與該光重新導向構件相對的一側上佈置於該至少一個有機層附近，以便該光重新導向構件及該光重新導向層夾住該至少一個有機層。
  8. 如請求項7所述之照明裝置，其中該至少一個OLED層產生仍被困在該至少一個OLED層中的光，且其中該光重新導向層具有佈置為與該至少一個有機層緊密接觸的一粗糙表面，該粗糙表面具有一定量的表面粗糙度，該定量的表面粗糙度促進從該至少一個有機層抽取受困光。
  9. 如請求項8所述之照明裝置，其中該光重新導向層之該粗糙表面之該定量的表面粗糙度係大於50nm均方根，且具有小於2微米的一週期。
  10. 如請求項1所述之照明裝置，其中OLED結構包括相對的前側及背側，其中該光重新導向構件係 可操作地佈置於該OLED結構的該背側附近，且其中該重新導向光經過該OLED結構的該背側，且該光照係從該OLED結構發射通過該OLED結構的該前側。
  11. 如請求項10所述之照明裝置，在與該OLED結構相對之該光重新導向構件的一側上更包括一擴散反射層。
  12. 一種顯示系統，包括：如請求項1或10所述的該照明裝置；及一液晶顯示面板，可操作地佈置於該照明裝置附近，以從該照明裝置接收該光照。
  13. 如請求項12所述之顯示系統，其中該LCD面板包括一單元陣列，該單元陣列係經配置以控制通過該單元陣列的該光透射，且其中該至少一個有機層包括具有一片段陣列之一分段的有機層，其中各片段係與該LCD面板的一相對應單元對準。
  14. 如請求項13所述之顯示系統，其中各片段發射具有一原色波長的光。
  15. 如請求項14所述之顯示系統，其中該重新導向光是藍色的，其中各片段發射紅及綠原色光中的一者，且其中該分段的有機層包括開口部分，該等開口部分與該LCD面板相對應單元對準且傳遞該藍色重新導向光。
  16. 一種形成光照的方法，包括以下步驟： 提供具有前及背面及至少一個有機層的一有機光發射裝置(OLED)結構，該至少一個有機層在以一第一波長的光照射時發射光，其中該OLED結構並不包括任何傳導電極；及產生該第一波長的第一光，且重新導向該第一光以通過該OLED結構的該前或背面來照射該至少一個有機層，以從該OLED結構的該前面發射光，其中該經發射光構成該光照。
  17. 如請求項16所述之方法，其中重新導向該第一光的步驟包括以下步驟：將該第一光發送通過一光重新導向構件，該光重新導向構件包括至少一個類型的光重新導向特徵。
  18. 如請求項16所述之方法，更包括以下步驟：將該光照引導通過一LCD面板，以形成顯示光，其中該光照包括紅、綠及藍光，且其中該LCD面板係經配置以在由該紅、綠及藍色光照所界定的一色域上透射該顯示光。
  19. 如請求項16所述之方法，其中該OLED層包括多個片段，其中各片段在受該重新導向光照射時發射具有二或三個原色波長中之一個波長的光，且其中來自各片段的該經發射光穿過佈置於該OLED結構附近之一LCD面板的至少一個單元。
  20. 如請求項19所述之方法，其中各片段發射紅或綠光，其中該OLED層包括開口，該光照光可穿過該等開口，且其中該光照是藍光。
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