一种带炫酷灯效的OLED产品及其光场重构控制方法与流程

本技术涉及oled产品光场控制设备，尤其涉及一种带炫酷灯效的oled产品及其光场重构控制方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本技术相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、有机发光二极管（oled）技术因其自发光、高对比度、宽视角、可柔性化等优势，已广泛应用于显示与照明领域。然而，现有oled产品普遍存在发光模式单一、光场分布固定的问题，其出光特性主要由器件本身的层状结构决定，缺乏对光束角度、散射状态及空间光场分布的动态调控能力，难以满足日益增长的"炫酷灯效"等个性化、场景化应用需求。

3、为实现动态光效，现有技术通常采用在oled器件外部附加机械式光学元件（如可转动棱镜、外部投影透镜组）或额外贴附光学膜片（如扩散膜、增亮膜）的方式。此类方案存在以下缺陷：一是系统厚度显著增加，难以满足轻薄化、柔性化的产品设计要求；二是外部光学元件与oled发光面之间存在空气间隙，导致严重的菲涅尔反射损耗，光效降低；三是机械式调节响应速度慢、可靠性差，且难以实现像素级的精准光场重构。在电控光学技术方面，聚合物分散液晶（pdlc）和液晶棱镜结构分别被独立应用于调光玻璃和光束偏转器件中。然而，现有技术尚未将pdlc的散射/透明电控切换特性、液晶微棱镜的角度偏转特性与oled微腔发光结构进行有效集成，无法在同一柔性叠层中实现从像素亮度调制、出光角度偏转到散射状态切换的多维度光场协同调控。此外，现有oled产品的边缘区域通常仅作为封装边界，未能有效利用边缘出光实现与主面板同步的线性灯效，造成光能浪费且视觉效果单调。

4、因此，亟需一种集成化的柔性oled光学叠层结构，能够在保持超薄柔性形态的前提下，通过多层电控光学层的协同作用，实现像素级光场重构、光束角度动态偏转及边缘光导同步输出，从而突破现有oled产品发光模式单一的技术瓶颈。

技术实现思路

1、基于此，针对上述技术问题，本技术提供一种带炫酷灯效的oled产品及其光场重构控制方法。

2、本技术解决现有技术存在的问题所采用的技术方案是：

3、本技术提出了一种带炫酷灯效的oled产品，包括沿光传播方向依次层叠设置的柔性基底支撑层、oled微腔发光模组、第一电控光学层、第二电控光学层、第三光学层和光导耦合输出结构，其中：

4、oled微腔发光模组包括柔性基板以及依次形成于所述柔性基板上的图案化阳极层、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和半透明阴极层，所述阳极层被图案化为m×n个独立像素电极，m≥16，n≥16，所述发光层包括沿水平方向交替排布的红色发光子像素、绿色发光子像素和蓝色发光子像素，所述阳极层与所述阴极层之间形成法布里-珀罗光学微腔；

5、第一电控光学层包括第一透明基板、形成于所述第一透明基板上的图案化第一透明电极层、pdlc功能层、第二透明电极层以及第一取向层，所述pdlc功能层由向列相液晶与紫外光固化预聚物的混合物构成，所述第一透明电极层被图案化为与所述m×n个独立像素电极一一对应的k×l个独立控制区域，k=m，l=n；

6、第二电控光学层包括第二透明基板、形成于所述第二透明基板上的图案化第三透明电极层、微棱镜结构层、液晶填充层、第四透明电极层以及第二取向层，所述微棱镜结构层由紫外光固化聚合物通过纳米压印工艺制备的周期性微棱镜阵列构成，所述微棱镜的沟槽内填充有所述向列相液晶；

7、第三光学层包括微透镜阵列；

8、光导耦合输出结构，设置于所述装置的边缘区域，包括楔形耦合器和线形光导条；

9、其中，第一电控光学层、第二电控光学层、第三光学层以及光导耦合输出结构通过光学透明胶依次层压合，形成总厚度不大于2.5mm的柔性光学叠层结构。

10、优选地，

11、所述法布里-珀罗光学微腔的光学腔长l满足下式：

12、

13、式中：

14、为微腔阶数，无量纲，取正整数1或2；

15、为目标峰值波长，单位为nm；

16、为微腔内有机层的有效折射率，取值范围为1.7至1.8。

17、优选地，

18、通过调节所述空穴传输层的厚度和/或所述电子传输层的厚度，使不同像素分区对应不同的微腔谐振波长，从而在同一面板上实现多色纯增强发光。

19、优选地，

20、所述红色发光子像素采用三（1-苯基异喹啉）合铱（iii）掺杂4,4'-双(咔唑-9-基)联苯作为发光材料，掺杂浓度为5wt%至8wt%，厚度为20nm至30nm；

21、所述绿色发光子像素采用三（2-苯基吡啶）合铱（iii）掺杂4,4'-双(咔唑-9-基)联苯作为发光材料，掺杂浓度为6wt%至10wt%，厚度为20nm至30nm；

22、所述蓝色发光子像素采用双（4,6-二氟苯基吡啶-n,c2'）吡啶甲酸合铱（iii）掺杂1,3-双（咔唑-9-基）苯作为发光材料，掺杂浓度为8wt%至12wt%，厚度为25nm至35nm。

23、优选地，

24、所述半透明阴极层为镁银合金薄膜，镁与银的质量比为10:1，厚度为12nm至18nm，光透过率为40%至60%，反射率为30%至50%。

25、优选地，

26、所述pdlc功能层的液晶微滴尺寸为1μm至5μm，液晶占空比为65%至80%，层厚度为10μm至20μm；在断电状态下，所述液晶微滴取向随机，所述pdlc功能层呈散射态，散射光的出射半峰全角为120°；在通电状态下，向所述第一透明电极层与所述第二透明电极层之间施加20vrms至50vrms、频率1khz的方波交流电压，所述液晶分子沿电场方向排列，所述pdlc功能层呈透明态，可见光透过率不低于85%。

27、优选地，

28、所述微棱镜结构层的棱镜顶角为60°至90°，周期为10μm至50μm，棱镜高度为5μm至25μm；

29、所述液晶填充层的液晶非常光折射率为1.75至1.81，寻常光折射率为1.52；在未施加电压时，所述液晶分子平行于所述微棱镜表面取向，所述沟槽的有效折射率近似等于所述非常光折射率，出射光束最大偏转角度为±60°；在施加10vrms至40vrms、频率1khz的方波交流电压时，所述液晶分子趋向垂直于基板取向，所述沟槽的有效折射率近似等于所述寻常光折射率，偏转角度连续减小至±36°。

30、优选地，

31、所述微透镜阵列由紫外光固化聚合物制备，微透镜为双凸或非球面结构，曲率半径为50μm至200μm，周期为100μm至500μm，透镜高度为10μm至50μm。

32、优选地，

33、所述楔形耦合器采用折射率为1.8至2.0的高折射率玻璃或透明陶瓷制备，耦合面与所述oled微腔发光模组的边缘呈30°至60°夹角，耦合效率大于等于40%；所述线形光导条采用聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯材料，长度为50mm至500mm，截面为矩形或d形；所述线形光导条的表面刻有微棱镜光提取结构，提取深度为1μm至5μm，提取周期沿光传播方向从50μm渐变至20μm。

34、一种带炫酷灯效的oled产品光场重构控制方法，基于一种带炫酷灯效的oled产品实现，其特征在于，包括以下步骤：

35、步骤s1：主控单元接收灯效指令，解析为目标光场分布函数φ(x,y,θ,t)，其中(x,y)为面板平面内的空间坐标，θ为出射角度，t为时间；

36、步骤s2：将所述目标光场分布函数分解为oled像素亮度矩阵b(m,n,t)和光学层电压矩阵v(m,n,t)，采用交替方向乘子法迭代求解满足约束条件的b和v；

37、步骤s3：将一帧时间划分为oled像素数据写入时段、pdlc层电压更新时段和液晶棱镜层电压更新时段，三个时段之间设置消影时间；

38、步骤s4：通过参考光电二极管监测oled实际出光强度，当实测值与目标值偏差超过阈值时，自动调整pwm占空比进行补偿；

39、步骤s5：根据灯效模式计算边缘光导条的亮度时序曲线，通过pwm控制耦合区域oled像素亮度，实现光导条与主面板灯效同步。

40、与现有技术相比，本技术的有益效果为：

41、1、本技术将oled微腔发光模组、第一电控光学层（pdlc）、第二电控光学层（液晶微棱镜）、第三光学层（微透镜阵列）以及光导耦合输出结构通过光学透明胶依次层压合，形成总厚度不大于2.5mm的柔性光学叠层结构。相比传统外置光学元件的方案，本技术采用一体化层压集成设计，消除了空气间隙带来的菲涅尔反射损耗，显著提升了光提取效率；同时，超薄柔性结构使得产品可贴合于曲面或可穿戴设备表面，大幅拓展了应用场景。

42、2、通过在图案化阳极层与半透明阴极层之间构建法布里-珀罗光学微腔，并精确控制光学腔长，利用微腔谐振效应选择性增强特定波长的发光强度，显著提升了oled器件的色纯度和发光效率。进一步地，通过调节空穴传输层和/或电子传输层的厚度，使不同像素分区对应不同的微腔谐振波长，从而在同一面板上实现多色纯增强发光，无需额外滤光片即可呈现鲜艳、纯正的rgb灯效。

43、3、第一电控光学层采用pdlc功能层，其液晶微滴在断电状态下呈随机取向，使该层处于散射态，可将oled发出的定向光转换为柔和的大角度散射光，适用于氛围照明、隐私保护等场景；通电后，液晶分子沿电场方向排列，pdlc层切换为透明态，保证oled像素光高效透过。该层透明电极被图案化为与oled像素一一对应的独立控制区域，实现了像素级散射/透明状态的精准调控，响应速度快，且断电即恢复散射态，具有失效安全特性；

44、第二电控光学层采用纳米压印工艺制备的周期性微棱镜阵列，沟槽内填充向列相液晶。通过施加电压改变液晶分子的取向状态，使沟槽有效折射率在非常光折射率与寻常光折射率之间切换，从而调整出射光束的最大偏转角度。该结构无需机械运动即可实现光束指向的动态控制，与oled像素亮度调制相配合，可在空间中重构出具有深度感和方向性的动态三维光场，极大丰富了灯效的视觉表现力；

45、第三光学层采用紫外光固化聚合物制备的双凸或非球面微透镜阵列，通过合理的曲率半径和周期设计，对经过电控光学层调制后的光场进行进一步的准直和匀化，有效抑制了像素间光串扰，提高了光提取效率和出光均匀性，使最终呈现的灯效更加柔和、饱满且无颗粒感。

46、4、边缘光导耦合输出结构，实现主面板与边缘灯效同步；在装置边缘区域设置楔形耦合器和线形光导条，有效补偿了光在导光条内传播时的衰减，保证了沿光导条长度方向的亮度均匀性。通过pwm控制耦合区域oled像素亮度，实现边缘光导条与主面板灯效的时序同步，营造出包围式、沉浸式的整体炫酷灯效，同时充分利用了原本浪费的边缘光能。

47、5、本技术提出的光场重构控制方法，将目标光场分布函数φ(x,y,θ,t)分解为oled像素亮度矩阵b和光学层电压矩阵v，采用交替方向乘子法（admm）迭代求解。优化目标函数中引入亮度稀疏惩罚系数λ1，鼓励以尽可能少的点亮像素实现目标光场，降低整体功耗；引入电压平滑惩罚系数λ2，保证相邻像素的控制电压变化平缓，减少电控光学层的响应迟滞和边缘电场畸变。通过将一帧时间划分为oled像素数据写入、pdlc层电压更新和液晶棱镜层电压更新三个时段，并设置消影时间，有效避免了不同光学层之间的驱动串扰，保证了光场重构的时序稳定性。

48、6、通过参考光电二极管实时监测oled实际出光强度，当实测值与目标值偏差超过阈值时，自动调整pwm占空比，形成闭环反馈控制。该机制能够有效补偿因器件老化、温度漂移及光学层透过率波动引起的光强衰减，确保长时间运行下灯效亮度和色彩的一致性，显著提升了产品的可靠性和使用寿命。