TW201432898A - 具有太陽能電池之有機發光顯示器 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種具有太陽能電池之有機發光顯示器，其包括一第一基板、一第二基板、複數個有機發光單元與至少一太陽能電池單元。第二基板係與第一基板相對設置，並具有一內表面面對於該第一基板。有機發光單元呈矩陣排列於該第二基板之內表面上，且任二相鄰之有機發光單元之間具有一非發光區。太陽能電池單元設置於該等非發光區之至少其中一者之第二基板內表面上，用來接收由該等有機發光單元所產生之光線以產生電流。

Description

具有太陽能電池之有機發光顯示器

本發明係關於一種有機發光顯示器，特別關於一種具有太陽能電池之有機發光顯示器。

有機發光顯示器(organic light-emitting display，OLED)是將有機發光材料應用在陣列式顯示面板上，藉由控制驅動電流的大小來達到顯示不同亮度的效果。由於有機發光顯示器具有省電、較無視角限制、製造成本低、應答速度快、可操作溫度範圍大以及可隨硬體設備而小型化及薄型化等優點，因此在平面顯示器的系統中具有極大的發展潛力。然而，一般有機發光材料本身多具有較高折射率，所以所產生光線的光線全反射臨界角很小，使得光線有頗高比例會因發生全反射而不會射出有機發光顯示器以顯示畫面，導致習知有機發光顯示器的發光效率無法進一步提高。另一方面，在顯示面板內因全反射而無法射出的光線也造成了能量浪費。

本發明之目的之一在於提供一種具有太陽能電池的有機發光顯示器，其包含至少一太陽能電池單元設在有機發光單元之間，藉由吸收顯示面板內的光線而產生電流，達到節省耗電之功效。

為達上述目的，本發明之一實施例提供一種具有太陽能電池之有機發光顯示器，其包括一第一基板、一第二基板、複數個有機發光單元以及至少一太陽能電池單元。其中，第二基板係與第一基板相對設置，並具有一內表面面對於第一基板。有機發光單元係呈矩陣排列於第二基板之內表面上，且任二相鄰之有機發光單元之間具有一非發光區。太陽能電池單元係設於該等非發光區其中一者的第二基板內表面上，用來接收由該等有機發光單元所產生之光線以產生電流。

由於本發明係在有機發光單元之間設置太陽能電池單元，因此可以在顯示畫面的同時，利用有太陽能電池單元吸收沒有射出顯示器的光線，改善能量浪費問題，並進一步節省整體有機發光顯示器的耗電量。

請參考第1圖，第1圖為本發明具有太陽能電池之有機發光顯示器之第一實施例的結構剖面示意圖。本發明具有太陽能電池之有機發光顯示器10包括第一基板12與第二基板14，其中第二基板14與第一基板12相對設置，且第二基板14具有一內表面14a，面對於第一基板12。第二基板14上包括複數個畫素16定義在第二基板14上，呈陣列排列。此處所指之畫素16也可表示用來產生各原色光線或其他用來組成畫面的有色光線的次畫素，但不限於此。各畫素16分別包含一發光區(第1圖中以發光區18a、18b為代表)與 一非發光區20，其中非發光區20係相對於發光區18a、18b而言，在非發光區20內基本上未設置有機發光材料。在其他實施例中，非發光區20亦可不屬於畫素16的一部份，而視為設於兩相鄰的畫素16之間。

舉例而言，本發明有機發光顯示器10為一上發光型(top emission type)主動式有機發光顯示器，因此在第二基板14上包括複數個驅動元件，例如開關元件與電容，開關元件又例如薄膜電晶體，這些驅動元件在第1圖中係以驅動元件層22做表示。在本實施例中，開關元件可以設置於非發光區20的第二基板14內表面14a上。然而，在其他實施例中，開關元件亦可位於發光區18a、18b的第二基板14上。再者，第二基板14的內表面14a上包括複數個有機發光單元分別設於各發光區18a、18b，例如第1圖中所示的有機發光單元44a、44b，分別電連接於對應畫素16中的開關元件，當開關元件開啟時，對應的有機發光單元44a或44b便會產生光線以顯示畫面或影像，其中，各有機發光單元44a、44b可分別包括單層或複數層有機發光材料。由於各有機發光單元44a、44b係分別對應設置於一畫素16中，因此有機發光單元44a、44b也是呈陣列排列。在本實施例中，各畫素16係用來產生三種原色光之其中一種光線，例如紅光、藍光及綠光之其中一種，以用來提供彩色灰階畫面，所以任二相鄰的有機發光單元44a、44b可包括不同的有機材料，以用來產生不同顏色光線，例如有機發光單元44a可包括紅色有機發光材料層24a以用來產生紅光，而有機發光單元44b可包括綠色有機發光材 料層24b以用來產生綠光。

本發明有機發光顯示器10另包括至少一太陽能電池單元38，設置在至少一非發光區20之中，在較佳實施例中，本發明有機發光顯示器10包括複數個太陽能電池單元38，設置在任二相鄰的有機發光單元44a、44b之間的非發光區20中，但不限於此。太陽能電池單元38的數量可依不同之需要而設置。太陽能電池單元38包括複數個材料層，例如可為一複合膜層結構，並且可包含透明材料或不透明材料，在較佳實施例中，太陽能電池單元38可包括有機材料。由於本實施例的有機發光顯示器10為上發光型，所以太陽能電池單元38依序由上而下包括第二電極層34、傳輸層32、吸收層30以及第一電極層28。在較佳實施例中，第一電極層28為一反射電極層，包含反射材料，例如包含金屬材料，而第二電極層34為一透明電極層(或稱穿透電極層)，包含透明材料，舉例為氧化銦錫，但不限於此。值得注意的是，太陽能電池單元38中各膜層的對應尺寸與圖案、形狀並不限於第1圖所示者。

在較佳實施例中，本發明有機發光顯示器10另包括複數個擋牆26，分別設於任二相鄰的有機發光單元44a、44b之間的非發光區20之第二基板14內表面14a上，並且位於太陽能電池單元38與第二基板14之間。在製作有機發光顯示器10時，可以先在第二基板14的內表面14a上形成複數個擋牆26，然後再以蒸鍍方式配合遮罩(shadow mask)分別在第二基板14內表面14a上形成不同顏色的 有機發光材料層，以避免在形成有機發光材料層時因遮罩對位或其他因素造成某一顏色的有機發光材料被蒸鍍到其他顏色的預定形成區域中。舉例而言，擋牆26可包括透明光阻材料。此外，設置於擋牆26上方的太陽能電池單元38可以比有機發光單元44a、44b的有機發光材料層先形成於第二基板14上，也可以在形成有機發光單元44a、44b的有機發光材料層之後，才形成太陽能電池單元38，但不限於此。例如，因為有機發光單元44a、44b與太陽能電池單元38分別包括複數個膜層，所以此兩者膜層的多道製程可以互相穿插進行。由於太陽能電池單元38係設置於擋牆26之上，因此以平行於第二基板14表面的水平面來說，太陽能電池單元38的位置會高於有機發光單元44a、44b。值得注意的是，於較佳實施例中，在太陽能電池單元38與第一基板12之間或是有機發光單元44a、44b與第一基板12之間具有一透明介質40，其中透明介質40可以是空氣或折射率匹配物質(其折射率介於第一基板12的折射率與有機發光單元44a、44b的折射率之間)，透明介質40的功用為減少全反射。並且，各太陽能電池單元38與相鄰有機發光單元44a、44b之有機發光材料層(例如紅色有機發光材料層24a或綠色有機發光材料層24b)之間也具有間隙42。此外，在太陽能電池單元38與有機發光單元44a、44b表面可選擇性設置保護層或平坦層(圖未示)，但不限於此。另一方面，在第一基板12的外側可選擇性設置一圓偏光片36，因此可以改善因周圍環境光源產生的光線反射問題，使顯示的影像更清晰。

第1圖中以細箭頭表示有機發光單元44a、44b所產生光線的可能行進路線。以發光區18a為例，其產生的光線一部份會經由第一基板12射出以產生畫面，但也有一部份光線，會在射出第一基板12時發生全反射而射回第一基板12與第二基板14之間，例如進入透明介質40，此時，射入太陽能電池單元38中的光線便可被太陽能電池單元38轉換成光電流，進一步被有機發光顯示器10再利用以降低有機發光顯示器10的耗電量。第1圖中另以粗箭頭表示有機發光顯示器10外部的環境光源的光線的可能行進路線，環境光源的光線可經由第一基板12射入有機發光顯示器10中，經過透明介質40後再進入太陽能電池單元38中，並被太陽能電池單元38吸收轉換成電能再利用。再者，在第一基板12與第二基板14之間行進的光線若遇到包含反射材料的第一電極層28，亦可被第一電極層28反射至吸收層30中再利用以轉換成電能。因此，本發明有機發光顯示器10不只可利用由有機發光單元44a、44b產生但無法射出有機發光顯示器10的光線，也可利用環境光源以產生電能，降低有機發光顯示器10整體的耗電量。

本發明具有太陽能電池之有機發光顯示器並不以上述實施例為限。下文將繼續揭示本發明之其它實施例或變化形，然為了簡化說明並突顯各實施例或變化形之間的差異，下文中使用相同標號標注相同元件，並不再對重覆之元件、設置位置及材料等部分作贅述。

請參考第2圖，第2圖為本發明具有太陽能電池之有機發光顯示 器的第二實施例剖面示意圖。與前一實施例不同的是，本實施例的有機發光顯示器110為下發光型(bottom emission type)主動式有機發光顯示器，因此第二基板14的外表面14b為出光側，用以顯示畫面。本實施例之各太陽能電池單元138的各膜層的排列順序也和前一實施例不同，從擋牆26表面由下而上依序為第二電極層34、傳輸層32、吸收層30以及第一電極層28。其中第一電極層28較佳為反射電極層，而第二電極層34較佳為透明電極層。圓偏光片36則是設置在第二基板14的外表面14b外側。第2圖中細箭頭表示由有機發光單元44a、44b所產生的光線，以目前有機發光材料所製作的有機發光單元44a、44b而言，從有機發光單元44a、44b所產生之光線約有20至30%會穿過第二基板14而射出有機發光顯示器110並顯示畫面，而另外約70%的光線會因全反射而無法射出第二基板14，被反射的光線的行進路線可能如細箭頭所示，再穿過第二基板14、檔牆26而進入太陽能電池單元138之中，部分光線則可能在第二基板14中持續被反射而橫向擴散，最後射入另一個像素16中的太陽能電池單元138中。例如，由發光區18a之有機發光單元44a所產生的光線可能先射入第二基板14中，在其外表面14b發生全反射而在第二基板14中持續被反射，行進至發光區18b或非發光區20b而由第二基板14的內表面14a射出，經過擋牆26再射入非發光區20b內的太陽能電池單元138。第2圖中粗箭頭表示環境光源之光線可能行進路線，環境光線可經由第二基板14進入有機發光顯示器110中，經過擋牆26後再行進至太陽能電池單元138，因此環境光線也可以被太陽能電池單元138所利用。經太陽能電池單元138 吸收的光線會被轉換成電能，沒有被吸收的部分光線可能會繼續行進至第一電極層28，而再次反射回傳輸層32或吸收層30，亦可以被再利用轉換成電能。

請參考第3圖，第3圖為本發明具有太陽能電池之有機發光顯示器的第三實施例剖面示意圖。與前述實施例不同的是，本實施例中太陽能電池單元是設置在擋牆與第二基板之間。如第3圖所示，第三實施例的有機發光顯示器210為上發光型主動式有機發光顯示器，因此第一基板12面向圓偏光片36之一側，即第一基板12的外表面12a為有機發光顯示器210的顯示面。太陽能電池單元238設在第二基板14與擋牆26之間，由下而上依序包括第一電極層28、吸收層30、傳輸層32以及第二電極層34，其中第一電極層28較佳為反射電極層，第二電極層34較佳為透明電極層。由於本實施例的太陽能電池單元238接近表面設置了驅動元件層22的第二基板14，因此太陽能電池單元238的第一電極層28可與有機發光單元44a、44b的部分驅動元件(例如金屬電極、閘極線或源極線)一起製作，甚至共用有機發光單元44a、44b的金屬電極，因此可省略第3圖中的第一電極層28。

有機發光材料所產生的光線一部份會經由第一基板12射出有機發光顯示器210，一部份會因為全反射而反射回第一基板12與第二基板14之間，經過透明介質40與擋牆26而進入太陽能電池單元238中被吸收而轉換成電流，如第3圖中以細箭頭表示的光線路徑， 而未被吸收的光線行進至第一電極層28時，也可以被反射回吸收層30再利用。第一基板12也可以提供類似導光的功能，無法射出第一基板12的光線即使在第一基板12內橫向行進一段距離後，由第一基板12的內表面12b射入透明介質40後，也有機會再射入太陽能電池單元238中被利用。類似地，當環境光源的光線入射至有機發光顯示器210時，也可以經過擋牆26而進入太陽能電池單元238中被吸收利用，如粗箭頭所示。

請參考第4圖，第4圖為本發明具有太陽能電池之有機發光顯示器的第四實施例剖面示意圖，與第三實施例的不同處在於本實施例之有機發光顯示器310是下發光型主動有機發光顯示器，因此顯示面在第二基板14的外表面14b一側。太陽能電池單元338設置在擋牆26與第二基板14之間，由下而上依序為第二電極層34、傳輸層32、吸收層30以及第一電極層28，其中第二電極層34較佳為透明電極層，而第一電極層28較佳為反射電極層。由於第二電極層34較接近表面設置了驅動元件層22的第二基板14，因此太陽能電池單元338的第二電極層34可與有機發光單元44a、44b的透明驅動元件一起製作，甚至共用有機發光單元44a、44b的透明驅動元件，例如透明像素電極，因此可省略第4圖中的第二電極層34。類似於第二實施例，由有機發光單元44a、44b產生的光線一部份會從第二基板14射出有機發光顯示器310以產生畫面，一部份會因全反射而無法射出第二基板14，被反射的光線可再穿過第二基板14而進入太陽能電池單元338之中，如細箭頭所示，另外，第二基板14可提 供類似導光板的功能，部分光線也可能在第二基板14中持續被反射而橫向擴散，最後射入另一個像素16中的太陽能電池單元338中。例如，由發光區18a之有機發光單元44a所產生的光線可能先射入第二基板14，因全反射而沒有射出第二基板14，並且在第二基板14中持續被反射，行進至發光區18b或非發光區20b而由第二基板14的內表面14a射出，再射入非發光區20b之中的太陽能電池單元338。此外，環境光線亦可能經由第二基板14射入有機發光顯示器310中，被太陽能電池單元338吸收，如粗箭頭所示。被太陽能電池單元338吸收的光線會被轉換成電能，沒有被吸收的部分光線可能會繼續行進至第一電極層28，而再次反射回吸收層30，亦可以被再利用轉換成電能。

由上述可知，本發明係在相鄰有機發光單元之間、相鄰畫素之間或是畫素的非發光區設置太陽能電池單元，因此可以在顯示畫面的同時，使沒有被射出顯示器的光線再利用，將射入太陽能電池單元的光線轉換成電能，因此可以改善能量浪費問題，並進一步節省整體有機發光顯示器的耗電量。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧有機發光顯示器

12‧‧‧第一基板

12a‧‧‧第一基板外表面

12b‧‧‧第一基板內表面

14‧‧‧第二基板

14a‧‧‧第二基板內表面

14b‧‧‧第二基板外表面

16‧‧‧畫素

18a、18b‧‧‧發光區

20、20a、20b‧‧‧非發光區

22‧‧‧驅動元件層

24a‧‧‧紅色有機發光材料層

24b‧‧‧綠色有機發光材料層

26‧‧‧擋牆

28‧‧‧第一電極層

30‧‧‧吸收層

32‧‧‧傳輸層

34‧‧‧第二電極層

36‧‧‧圓偏光片

38‧‧‧太陽能電池單元

40‧‧‧透明介質

42‧‧‧間隙

44a、44b‧‧‧有機發光單元

110‧‧‧有機發光顯示器

138‧‧‧太陽能電池單元

210‧‧‧有機發光顯示器

238‧‧‧太陽能電池單元

310‧‧‧有機發光顯示器

338‧‧‧太陽能電池單元

第1圖為本發明具有太陽能電池之有機發光顯示器之第一實施例的結構剖面示意圖。

第2圖為本發明具有太陽能電池之有機發光顯示器的第二實施例的結構剖面示意圖。

第3圖為本發明具有太陽能電池之有機發光顯示器的第三實施例的結構剖面示意圖。

第4圖為本發明具有太陽能電池之有機發光顯示器的第三實施例的結構剖面示意圖。

10‧‧‧有機發光顯示器

12‧‧‧第一基板

14‧‧‧第二基板

14a‧‧‧第二基板內表面

16‧‧‧畫素

18a、18b‧‧‧發光區

20‧‧‧非發光區

22‧‧‧驅動元件層

24a‧‧‧紅色有機發光材料層

24b‧‧‧綠色有機發光材料層

26‧‧‧擋牆

28‧‧‧第一電極層

30‧‧‧吸收層

32‧‧‧傳輸層

34‧‧‧第二電極層

36‧‧‧圓偏光片

38‧‧‧太陽能電池單元

40‧‧‧透明介質

42‧‧‧間隙

44a、44b‧‧‧有機發光單元

Claims (12)

1. 一種具有太陽能電池之有機發光顯示器，其包括：一第一基板；一第二基板，與該第一基板相對設置，其中該第二基板具有一內表面面對於該第一基板；複數個有機發光單元，呈矩陣排列於該第二基板之該內表面上，且任二相鄰之該等有機發光單元之間具有一非發光區；以及至少一太陽能電池單元，設於該等非發光區其中一者之該第二基板之該內表面上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有太陽能電池之有機發光顯示器，其另包括至少一擋牆，設於任二相鄰之該等機發光單元之間的該等非發光區中。
3. 如申請專利範圍第2項所述之具有太陽能電池之有機發光顯示器，其中該太陽能電池單元係設於該擋牆與該第二基板之間。
4. 如申請專利範圍第3項所述之具有太陽能電池之有機發光顯示器，其中該擋牆與該第一基板之間具有一透明介質。
5. 如申請專利範圍第2項所述之具有太陽能電池之有機發光顯示器，其中該擋牆係設於該太陽能電池單元與該第二基板之間。
6. 如申請專利範圍第5項所述之具有太陽能電池之有機發光顯示器，其中該太陽能電池單元與該第一基板之間具有一透明介質。
7. 如申請專利範圍第6項或第4項所述之具有太陽能電池之有機發光顯示器，其中該透明介質包含空氣或一折射率匹配物質，且該折射率匹配物質的折射率介於該第一基板的折射率與該有機發光單元的折射率之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具有太陽能電池之有機發光顯示器，其中該有機發光顯示器係為一上發光型(top emission type)有機發光顯示器，且該太陽能電池包括一第一電極層、一吸收層、一傳輸層以及一第二電極層由下而上依序設於該第二基板之該內表面上。
9. 如申請專利範圍第8項所述之具有太陽能電池之有機發光顯示器，其中該第一電極層係為一反射電極層，而該第二電極層係為一透明電極層。
10. 如申請專利範圍第1項所述之具有太陽能電池之有機發光顯示器，其中該有機發光顯示器係為一下發光型(bottom emission type)有機發光顯示器，且該太陽能電池包括一第一電極層、一吸收層、一傳輸層以及一第二電極層，由上而下依序設於該第二基板之該內表面上。
11. 如申請專利範圍第10項所述之具有太陽能電池之有機發光顯示器，其中該第一電極層係為一反射電極層，而該第二電極層係為一透明電極層。
12. 如申請專利範圍第1項所述之具有太陽能電池之有機發光顯示器，其包括複數個太陽能電池單元，分別設於該等非發光區之該第二基板的該內表面上。