CN102034846A - 图像显示系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种图像显示系统。此系统包括全彩有机电致发光装置，其包括：下基板；反射层、第一透明电极、有机电致发光单元、及第二透明电极，依序配置于该反射层上；以及光增强层，配置于该下基板与该第一透明电极之间。
Description
技术领域
本发明涉及包含电致发光装置的图像显示系统，尤其涉及包含全彩有机电致发光装置的图像显示系统。
背景技术
近年来，随着电子产品技术的进步及其日益广泛的应用，例如行动电话及笔记本型电脑的问市，使得对与传统显示器相比具有较小体积及电力消耗特性的平面显示器的需求与日俱增，成为目前最重要的电子应用产品之一。在平面显示器当中，由于有机电致发光件具有自发光、高亮度、广视角、高响应速度及工艺容易等特性，使得有机电致发光件无疑将成为下一代平面显示器的最佳选择。
为了形成上发光(top-emission)有机电致发光件，美国专利5,739,545披露一种具有透明阴极的有机电致发光件，其中该透明阴极包含低功函数金属层，并在其上形成宽能隙层。该宽能隙层可作为保护层防止其下的低功函数金属层及有机材料层在后续工艺中受到损伤。然而，由于该宽能隙层所形成的位置(形成于阴极金属层上)，该宽能隙层对于有机电致发光件本身的性质(例如色纯度(color purity)及发光强度)并没有任何的帮助。
美国专利6,984,934披露一种避免光散失在玻璃基板及阳极间的方法，其在玻璃基板上形成微透镜结构。虽然上述方法可增加光取出(light extraction)率，但该微透镜结构形成于元件之外，除微透镜工艺困难，有机电致发光件本身的色纯度也没有因该结构而有所增加。
发明内容
本发明一实施例提供一种图像显示系统，包括：全彩有机电致发光装置，该全彩有机电致发光装置包括：下基板；反射层、第一透明电极、有机电致发光单元、及第二透明电极，依序配置于该反射层上；以及，光增强层，配置于该下基板与该第一透明电极之间。
根据本发明另一实施例，该透明连结层的上表面、该第一透明电极的上表面、及该保护层的下表面中的至少一个可具有多个凸块(bump)。
附图说明
图1是示出根据本发明一实施例的全彩有机电致发光装置的剖面示意图；
图2是示出根据本发明另一实施例的全彩有机电致发光装置的剖面示意图；
图3是示出根据本发明又一实施例的全彩有机电致发光装置的剖面示意图；
图4是示出本发明对比示例的全彩有机电致发光装置(1)的剖面示意图；
图5是示出本发明对比示例的全彩有机电致发光装置(1)的红绿蓝(RGB)三基色的发光强度关系图；
图6是示出本发明实施例1的全彩有机电致发光装置(2)的红绿蓝(RGB)三基色的发光强度关系图；
图7是示出本发明实施例2的全彩有机电致发光装置(3)的剖面示意图；
图8是示出本发明实施例2的全彩有机电致发光装置(3)的红绿蓝(RGB)三基色的发光强度关系图；
图9是示出本发明实施例3的全彩有机电致发光装置(4)的剖面示意图；
图10是示出本发明实施例3的全彩有机电致发光装置(4)的红绿蓝(RGB)三基色的发光强度关系图；
图11是示出本发明实施例4的全彩有机电致发光装置(5)的剖面示意图；
图12是示出本发明实施例4的全彩有机电致发光装置(5)的红绿蓝(RGB)三基色的发光强度关系图；以及
图13是绘示根据本发明一实施例的图像显示系统的方块示意图。
具体实施方式
以下将配合附图，说明根据本发明提供的包含全彩有机电致发光装置的图像显示系统。
请参照图1，示出根据本发明一优选实施例的图像显示系统包含的全彩有机电致发光装置100。全彩有机电致发光装置100包含下基板12，在下基板12上依序包含反射层14、透明连结层16、光增强层18、第一透明电极20(例如作为阳极)、有机电致发光单元22、及第二透明电极24(例如作为阴极)。值得注意的是，由于本发明所述的有机电致发光装置具有反射层14/透明连结层16/光增强层18/第一透明电极20这一特定顺序的结构，可提高元件本身的发光强度，并改善红绿蓝(RGB)三基色的色纯度。
此外，全彩有机电致发光装置100可还包含上基板(封装基板)32，并在上基板32的下方依序形成彩色滤光片层30、及保护层(passivation layer)28。接着，可通过缓冲层(buffer layer)26将具有保护层28及彩色滤光片层30的上基板32配置于第二透明电极24上，最后再以封装胶层34密封上基板32及下基板12，请参照图1。根据本发明另一优选实施例，彩色滤光片层(color filter)30也可形成于上基板32上，请参照图2。
下基板12可为玻璃基板、塑胶基板、或是半导体基板，基板12上可以已经形成任何所需的元件(例如薄膜晶体管)，不过此处为了简化附图，仅以平整的基板表示。反射层14可为布拉格反射板(distributed Bragg reflector；DBR)，将朝下基板12散射的光全反射，其中反射层14的材料可包含银(Ag)、铝(Al)、金(Au)、或其组合。透明连结层16具有高穿透率，其材料可包含铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、锌铝氧化物(AZO)、氧化锌(ZnO)、或其组合。光增强层18由具有高折射率的材料构成，光增强层18的折射率可大于透明连结层16、及第一透明电极20。光增强层18包含折射率大于2.1的材料，例如硒化锌(ZnSe)(折射率2.6)、或硫化锌ZnS(折射率2.4)。作为阳极的第一透明电极20的材料可为透光的金属或金属氧化物，例如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、锌铝氧化物(AZO)或是氧化锌(ZnO)。上述膜层(反射层14、透明连结层16、光增强层18、第一透明电极20)的形成方法没有限定，可例如为溅镀、电子束蒸镀、热蒸镀、或是化学气相沉积。
有机电致发光单元22可至少包含一发光层(light emitting layer)，且还可以包含空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、或是电子注入层。有机电致发光单元22的各膜层可分别为小分子有机电致发光材料或高分子有机电致发光材料。若为小分子有机发光二极管材料，可利用真空蒸镀方式形成有机发光二极管材料层；若为高分子有机发光二极管材料，则可使用旋转涂布、喷墨或网版印刷等方式形成有机发光二极管材料层。此外，有机电致发光单元22的每一发光层可包含有机电致发光材料及掺杂物(dopant)，本领域技术人员可根据所使用的有机电致发光材料及所需的元件特性而改变所搭配的掺杂物的掺杂量。掺杂物可为能量传移(energy transfer)型掺杂材料或是载体捕集(carrier trapping)型掺杂材料。有机电致发光材料可为荧光(fluorescence)发光材料。而在本发明的某些优选实施例中，有机电致发光材料也可为磷光(phosphorescence)发光材料。本领域技术人员可根据所使用的有机电致发光材料及所需的元件特性而改变有机电致发光单元22，因此，有机电致发光单元22的膜层组成及材料不是本发明的特征，不是限制本发明范围的依据。
作为阴极的第二透明电极24的材料可为透光的金属或金属氧化物，例如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、锌铝氧化物(AZO)或是氧化锌(ZnO)，第二透明电极24的形成方法没有限定，可例如为溅镀、电子束蒸镀、热蒸镀、或是化学气相沉积。缓冲层(buffer layer)26可形成于第二透明电极24上，用来组装上基板32及下基板12，由于缓冲层26会与保护层28紧密结合，由此可将残留的空气及水气去除。当缓冲层26与保护层紧密结合后，即可进行硬化(curing)以完成组装。缓冲层的材料可为紫外光或可见光可聚合材料，例如光可聚合树脂，形成方式可为旋转涂布、喷墨或网版印刷。保护层(passivation layer)28用来避免环境的水气或氧气渗透进有机电致发光装置内，防止电极或有机材料受损所造成的元件使用寿命的减少。保护层的材料可为氧化硅、氧化钛、氧化铝、氮化硅、氮氧化硅或其结合。所使用的彩色滤光片层(color filter)30并没有限定，可为绿色滤光片、红色滤光片、蓝色滤光片、白色滤光片、或其所构成的排列组合，达到全彩显示的效果。封装基板32为透光基板，材料可为玻璃或塑胶。所使用的封装胶并无限制，可为已知的用来封装有机发光装置所使用的任何胶材。
根据本发明一实施例，本发明所述的全彩有机电致发光装置100的工艺方式，可分为两部分。首先，第一部分的工艺包括：在下基板12上依序形成反射层14、透明连结层16、光增强层18、第一透明电极20、有机电致发光单元22、第一透明电极24、及缓冲层26。接着，进行第二部分的工艺：在上基板32下依序形成彩色滤光片30、及保护层28。接着，将第一部分及第二部分组装，使得缓冲层26与保护层28结合，再对缓冲层26进行硬化(例如UV curing)。最后，以封装胶34封合上下基板间的空隙。
根据本发明其他优选实施例，透明连结层56的上表面15、第一透明电极60的上表面17、及保护层68的下表面19的至少一个可具有多个凸块(bump)(请参照图3)，使得透明连结层56、光增强层58、第一透明电极60、及保护层68在其界面上具有不同的厚度。从而，除了有机电致发光装置100所发出的光容易射出到外部(增强光取出率)，还可同时提高有机电致发光装置本身红绿蓝(RGB)三基色的发光强度，并且改善色纯度。凸块的图形并无限制，可例如为圆形、椭圆形、多边形、或其结合，且图形尺寸也无限制。凸块或凹陷的形成方法可例如为微形蚀刻工艺或是采用半色调(halftoe)相移掩模工艺。在本发明一实施例中，凸块的高度X与具有凸块的膜层的高度Y的比值可在1∶1～1∶3的范围内，凸块的高度X可例如为70nm，膜层的高度Y可例如为130nm。
以下，列举对比示例及数个实施例，并请配合附图，以说明已知技术的电致发光装置及根据本发明的包含电致发光装置的图像显示系统。
对比示例：
首先，通过中性清洁剂、丙酮、及乙醇，以超音波振荡将玻璃基板洗净。于烘箱中将基板120烘干(120℃)，进一步以UV/臭氧清洁。请参照图4，反射层140、第一透明电极200、有机电致发光单元220、第二透明电极240、缓冲层260、保护层280、彩色滤光片层300及封装基板320依序配置于基板120上。最后，以封装胶340将封装基板320与玻璃基板120封合，获得有机电致发光装置(1)。
以下列出各层的材料及厚度。
反射层140：材料为铝(Al)，厚度为150nm。
第一透明电极200：材料为氧化铟锡(Indium tin oxide、ITO)，厚度为30nm。
有机电致发光单元220，由下而上依序包含：
空穴注入层：厚度为5nm，材料为4，4′，4″-三[N-3-甲基苯基-N-苯基氨基]三苯胺(4，4′，4″-tris[N，(3-methylphenyl)-N-phenyl-amino]-triphenylamine、m-TDATA)；空穴传输层：厚度为10nm，材料为4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]联苯(4，4′-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl、α-NPD)；
第一发光层(红光)：厚度为40nm，主体材料为8-羟基喹啉-铝(8-hydroxyquinoline aluminum、Alq3)，并掺杂有红光掺杂物(产品号为RD3，由Kodak制造销售)，其红光掺杂物的重量百分比为0.5wt％；
第二发光层(绿光)：厚度为40nm，主体材料为8-羟基喹啉-铝(8-hydroxyquinoline aluminum、Alq3)，并掺杂有掺杂物10-(2-苯并噻唑基)-2，3，6，7-四氢-1，1，7，7-四甲基-1H，5H，11H-[1]苯并吡喃[6，7-8-i，j]-喹啉-11-酮(10-(2-Benzothiazolyl)-2，3，6，7-tetrahydro-1，1，7，7-tetramethyl-1H，5H，11H-(1)benzopyropyrano(6，7-8-I，j)quinolizin-11-one、C545T)，其绿光掺杂物的重量百分比为10wt％；
第三发光层(蓝光)：厚度为40nm，主体材料为9，10-双-(2-萘基)(9，10-bis(2-naphthyl)anthracene、ADN)，并掺杂有掺杂物双[4-(二对甲苯基氨基)苯乙烯基]联苯(Bis[4-(di-p-tolylamino)styryl]biphenyl、DPAVBi)，其蓝光掺杂物的重量百分比为7.5wt％；
电子传输层：厚度为30nm，材料为双-10-羟基苯铍(bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)beryllium、BeBq2)；以及
电子注入层：厚度为1nm，材料为氟化锂(LiF)。
第二透明电极240：材料为氧化铟锌(Indium zinc oxide、IZO)，厚度为80nm。
缓冲层260：材料为丙烯酸树脂(acrylic resin)或(epoxy)，厚度为6μm。
保护层280：材料为氮化硅(SiNx)，厚度为400nm。
彩色滤光片层30：厚度为1μm。
接着，测量有机电致发光装置(1)的红绿蓝(RGB)三基色的发光强度，结果请参照图5。如图可知，有机电致发光装置(1)的红绿蓝(RGB)三基色的发光强度分为别：0.013、0.015、以及0.022。
实施例1：
首先，使用中性清洁剂、丙酮、及乙醇，以超音波振荡将玻璃基板12洗净。于烘箱中将基板12烘干(120℃)，进一步以UV/臭氧清洁。请参照图1，反射层14、透明连结层16、光增强层18、第一透明电极20、有机电致发光单元22、第二透明电极24、缓冲层26、保护层28、彩色滤光片层30及基板32依序配置于该基板12上。最后，以封装胶34将封装基板32与玻璃基板12封合，获得有机电致发光装置(2)。
以下列出各层的材料及厚度。
反射层14：材料为铝(Al)，厚度为150nm。
透明连结层16：材料为氧化铟锡(Indium tin oxide、ITO)，厚度为30nm。
光增强层18：材料为硒化锌(Zinc selenide、ZnSe)，厚度为5nm。
第一透明电极20：材料为氧化铟锡(Indium tin oxide、ITO)，厚度为30nm。
有机电致发光单元22：膜层组成及顺序与对比示例相同。
第二透明电极24：材料为氧化铟锌(Indium zinc oxide、IZO)，厚度为80nm。
缓冲层26：材料为丙烯酸树脂(acrylic resin)或(epoxy)，厚度为6μm。
保护层28：材料为氮化硅(SiNx)，厚度为400nm。
接着，测量有机电致发光装置(2)的红绿蓝(RGB)三基色的发光强度，结果请参照图6。如图可知，有机电致发光装置(2)的红绿蓝(RGB)三基色的发光强度分为别：0.018、0.016、以及0.023。
由于对比示例的有机电致发光装置(1)与实施例1的有机电致发光装置(2)相比缺少反射层/透明连结层/光增强层/第一透明电极的叠层结构，因此实施例1的有机电致发光装置(2)与对比示例相比具有较佳的红绿蓝(RGB)三基色的发光强度。
实施例2：
使用中性清洁剂、丙酮、及乙醇，以超音波振荡将玻璃基板12洗净。于烘箱中将基板12烘干(120℃)，进一步以UV/臭氧清洁。请参照图7，反射层14、透明连结层56、光增强层58、第一透明电极20、有机电致发光单元22、第二透明电极24、缓冲层26、保护层28、彩色滤光片层30及基板32依序配置于基板12上。其中，透明连结层56的上表面1 5具有多个凸块，凸块的高度X1为70nm，透明连结层56的膜层厚度Y1为130nm。最后，以封装胶34将封装基板32与玻璃基板12封合，获得有机电致发光装置(3)。
以下列出各层的材料及厚度。
反射层14：材料为Al(铝)，厚度为150nm。
透明连结层56：材料为氧化铟锡(Indium tin oxide、ITO)，凸块的高度X1为70nm，膜层厚度Y1为130nm。
光增强层58：材料为硒化锌(Zinc selenide、ZnSe)，厚度为5nm。
第一透明电极20：材料为氧化铟锡(Indium tin oxide、ITO)，厚度为30nm。
有机电致发光单元22，膜层组成及顺序与对比示例相同。
第二透明电极24：材料为氧化铟锌(Indium zinc oxide、IZO)，厚度为80nm。
缓冲层26：材料为丙烯酸树脂(acrylic resin)或(epoxy)，厚度为6μm。
保护层28：材料为氮化硅(SiNx)，厚度为400nm。
接着，测量有机电致发光装置(3)的红绿蓝(RGB)三基色的发光强度，结果请参照图8。如图可知，有机电致发光装置(2)的红绿蓝(RGB)三基色的发光强度分为别：0.0242、0.018、以及0.0293。
实施例2的有机电致发光装置(3)由于具有反射层14/透明连结层56/光增强层58/第一透明电极20的结构，且其透明连结层56的上表面形成有多个凸块，因此与对比示例相比，实施例2所述的有机电致发光装置(3)具有较佳的红绿蓝(RGB)三基色的发光强度。
实施例3：
首先，使用中性清洁剂、丙酮、及乙醇，以超音波振荡将玻璃基板洗净。于烘箱中将基板12烘干(120℃)，进一步以UV/臭氧清洁。请参照图9，反射层14、透明连结层16、光增强层18、第一透明电极60、有机电致发光单元62、第二透明电极24、缓冲层26、保护层28、彩色滤光片层30、及基板32依序配置于基板12上。其中，第一透明电极60的上表面17具有多个凸块，凸块的高度X2为70nm，膜层厚度Y2为130nm。最后，以封装胶34将封装基板32与玻璃基板12封合，获得有机电致发光装置(3)。
以下列出各层的材料及厚度。
反射层14：材料为铝(Al)，厚度为150nm。
透明连结层16：材料为氧化铟锡(Indium tin oxide、ITO)，厚度为30nm。
光增强层18：材料为硒化锌(Zinc selenide、ZnSe)，厚度为5nm。
第一透明电极60：材料为氧化铟锡(Indium tin oxide、ITO)，凸块高度X2为70nm，膜层厚度Y2为130nm。
有机电致发光单元62，膜层组成及顺序与对比示例相同。
第二透明电极24：材料为氧化铟锌(Indium zinc oxide、IZO)，厚度为80nm。
缓冲层26：材料为丙烯酸树脂(acrylic resin)，厚度为6μm。
保护层28：材料为氮化硅(SiNx)，厚度为400nm。
接着，测量有机电致发光装置(3)的红绿蓝(RGB)三基色的发光强度，结果请参照图10。如图可知，有机电致发光装置(3)的红绿蓝(RGB)三基色的发光强度分为别：0.0234、0.021、以及0.0265。
实施例3的有机电致发光装置(4)由于具有反射层/透明连结层/光增强层/第一透明电极的结构，且其第一透明电极的上表面形成有多个凸块，因此与对比示例的结构(图4)相比，实施例3的有机电致发光装置(4)具有较佳的红绿蓝(RGB)三基色的发光强度。
实施例4：
使用中性清洁剂、丙酮、及乙醇，以超音波振荡将玻璃基板洗净。于烘箱中将基板12烘干(120℃)，进一步以UV/臭氧清洁。请参照图11，反射层14、透明连结层56、光增强层58、第一透明电极60、有机电致发光单元62、第二透明电极24、缓冲层66、保护层68、及彩色滤光片层30及基板32依序配置于该基板12上。其中，透明连结层56的上表面15、第一透明电极60的上表面17、及保护层68的下表面19皆具有多个凸块。最后，以封装胶34将封装基板32与玻璃基板12封合，获得有机电致发光装置(5)。
以下列出各层的材料及厚度。
反射层14：材料为Al，厚度为150nm。
透明连结层56：材料为氧化铟锡(Indium tin oxide、ITO)，凸块的高度X1为70nm，透明连结层56膜层厚度Y1为130nm
光增强层58：材料为硒化锌(Zinc selenide、ZnSe)，厚度为5nm。
第一透明电极60：材料为氧化铟锡(Indium tin oxide、ITO)，凸块的高度X2为70nm，第一透明电极60膜层厚度Y2为130nm
有机电致发光单元62：膜层组成及顺序与对比示例相同。
第二透明电极24：材料为氧化铟锌(Indium zinc oxide、IZO)，厚度为80nm。
缓冲层66：材料为丙烯酸树脂(acrylic resin)，厚度为6μm。
保护层68：材料为氮化硅(SiNx)，其凸块的高度X3为70nm，膜层厚度Y3为100nm。
接着，测量有机电致发光装置(5)的红绿蓝(RGB)三基色的发光强度，结果请参照图12。如图可知，有机电致发光装置(5)的红绿蓝(RGB)三基色的发光强度分为别：0.024、0.021、以及0.029。
实施例4的有机电致发光装置(5)由于具有反射层/透明连结层/光增强层/第一透明电极的结构，且其透明连结层、第一透明电极、及保护层的上表面形成有多个凸块，因此与对比示例的结构(图4)相比，实施例4的有机电致发光装置(5)同样具有较佳的红绿蓝(RGB)三基色的发光强度，且红绿蓝(RGB)三基色的半高宽也比实施例1的有机电致发光装置(1)窄，因此具有较高的色纯度，请参照图12。
与对比示例相比，实施例1-4的全彩有机电致发光装置具有特定顺序的反射层/透明连结层/光增强层/第一透明电极结构，因此可提高发光强度。此外，本发明可进一步形成具有多个凸块或凹陷的上表面的透明连结层、第一透明电极、或/及保护层，如实施例2～4所述的，还同时改善了红绿蓝(RGB)三基色的发光强度及色纯度。
图13绘示出根据本发明另一实施例的图像显示系统的方块示意图，其可实施于显示装置300或电子装置400，例如笔记本型电脑、手机、数码相机、个人数字助理、桌上型电脑、电视机、车用显示器、或携带型播放器。根据本发明的全彩有机电致发光装置100(例如图1所示的有机电致发光装置)可设置于显示装置300，而显示装置300可为全彩有机电致发光显示器。在其他实施例中，显示装置300可设置于电子装置400中。如图13所示，电子装置400包括：显示装置300及输入单元350。输入单元350耦接至平面显示器装置300，用以提供输入信号(例如，图像信号)至显示装置300以产生图像。
虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
Claims (10)
1.一种图像显示系统，包括：
有机电致发光装置，包括：
下基板；
反射层，设置于该下基板上；第一透明电极、有机电致发光单元、及第二透明电极，依序配置于该反射层上；以及
光增强层，配置于该反射层与该第一透明电极之间。
2.如权利要求1所述的图像显示系统，其中该光增强层的折射率大于该第一透明电极的折射率。
3.如权利要求1所述的图像显示系统，其中该光增强层的折射率大于2.1。
4.如权利要求1所述的图像显示系统，其中该全彩有机电致发光装置还包含透明连结层，配置于该光增强层与该反射层之间。
5.如权利要求4所述的图像显示系统，其中该光增强层的折射率大于该透明连结层的折射率。
6.如权利要求4所述的图像显示系统，其中该透明连结层的上表面具有多个凸块，且该凸块的高度与该透明连结层的高度的比值在1∶1～1∶3的范围内。
7.如权利要求1所述的图像显示系统，其中该第一透明电极的上表面具有多个凸块，且该凸块的高度与该第一透明电极的高度的比值在1∶1～1∶3的范围内。
8.如权利要求1所述的图像显示系统，其中该全彩有机电致发光装置还包含缓冲层，形成于该第二透明电极上。
9.如权利要求8所述的图像显示系统，其中该全彩有机电致发光装置还包含：
保护层，配置于该缓冲层上；以及
上基板，配置于该保护层上。
10.如权利要求9所述的图像显示系统，其中该保护层的下表面具有多个凸块，且该凸块的高度与该保护层的高度的比值在1∶1～1∶3的范围内。
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