TWI617020B

TWI617020B - 有機發光二極體顯示器

Info

Publication number: TWI617020B
Application number: TW103112100A
Authority: TW
Inventors: 張相億; 李聖秀; 南恩景; 金世一
Original assignee: 三星顯示器有限公司
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2018-03-01
Also published as: CN104112761A; KR101995920B1; US9165983B2; US20140312325A1; KR20140124615A; TW201448205A; CN104112761B

Abstract

一種有機發光二極體顯示器包含含有複數個子像素區之基板；對應於各複數個子像素區而設置於基板上之複數個像素電極；形成於複數個像素電極上之白色發光層；覆蓋白色發光層之共同電極；對應於各複數個子像素區而設置於共同電極上之複數個覆蓋層；以及包含對應於各複數個子像素區的複數個濾光層之彩色濾光層。在複數個覆蓋層中的至少二覆蓋層具有彼此不同的折射係數及厚度的其中任一項。

Description

有機發光二極體顯示器

例示性實施例是有關於一種有機發光二極體顯示器，且特別是有關於一種包含白色發光層及彩色濾光層的有機發光二極體顯示器。

有機發光二極體顯示器包含配置有紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)子像素之複數個像素。各子像素具有有機發光二極體(OLED)及位於其中的像素電路。OLED包含二個電極(陽極和陰極)及位於其間的有機發光層。像素電路包含至少二個薄膜電晶體及至少一個電容。

一般而言，有機發光層係配置有紅色發光層、綠色發光層及藍色發光層位於各紅色子像素、綠色子像素及藍色子像素中。在此情況中，由於各顏色之有機發光層應分別沉積於具有非常精細尺寸的子像素區中，故需要複雜的圖案化技術。

為了克服此限制，提出一種將白色發光層形成於所有子像素上並將彩色濾光層設置於封裝基板中的結構(在下文中，為了便於解釋，將之稱為白色OLED)。在此情況中，不需要對於各顏色而分別形成有機發光層的精細圖案化技術，因而可輕易製造及實行高解析度。

上述揭露於此先前技術部分之資料係僅用以增強對本發明之背景的理解，且因此其可包含不形成為本國內所屬技術領域之通常知識者所習知的先前技術之資料。

例示性實施例提供一種有機發光二極體顯示器，其包含：基板，包含複數個子像素區；複數個像素電極，對應於各複數個子像素區而設置於基板上；白色發光層，形成於複數個像素電極上；共同電極，覆蓋白色發光層；複數個覆蓋層，對應於各複數個子像素區而設置於共同電極上；以及彩色濾光層，包含對應於各複數個子像素區的複數個濾光層。在複數個覆蓋層中的至少二覆蓋層具有彼此不同的折射係數及厚度的其中任一項。

複數個子像素區可包含紅色子像素區、綠色子像素區及藍色子像素區，並且覆蓋層可包含對應於紅色子像素區的第一覆蓋層、對應於綠色子像素區的第二覆蓋層以及對應於藍色子像素區的第三覆蓋層。

在第一覆蓋層、第二覆蓋層及第三覆蓋層中的至少二層可具有彼此不同的折射係數。第一覆蓋層可具有2.7至3.6之折射係數。第二覆蓋層及第三覆蓋層可具有2至3之折射係數。

第一覆蓋層、第二覆蓋層及第三覆蓋層可具有彼此不同的厚度。第一覆蓋層可具有95Å至135Å之厚度。第二覆蓋層可具有50Å至90Å之厚度。第三覆蓋層可具有40Å至80Å之厚度。

第一覆蓋層、第二覆蓋層及第三覆蓋層可具有相同的折射係數。

複數個子像素區可更包含其上不具有覆蓋層設置的白色子像素區。

10‧‧‧基板

100、200、300、400‧‧‧有機發光二極體顯示器

20‧‧‧有機發光二極體

21‧‧‧像素電極

22‧‧‧白色發光層

22B‧‧‧藍色發光層

22G‧‧‧綠色發光層

22R‧‧‧紅色發光層

23‧‧‧共同電極

25‧‧‧像素定義膜

30、301‧‧‧覆蓋層

31、35‧‧‧第一覆蓋層

32、36‧‧‧第二覆蓋層

33、37‧‧‧第三覆蓋層

40‧‧‧封裝基板

50、501‧‧‧彩色濾光層

51B‧‧‧藍色濾光層

51G‧‧‧綠色濾光層

51R‧‧‧紅色濾光層

51W‧‧‧透明層

52‧‧‧黑色層

WSP‧‧‧白色子像素區

將藉由參照附圖並詳細描述例示性實施例而使本發明之特徵對所屬技術領域之通常知識者而言變得顯而易見，其中：第1圖係顯示根據第一例示性實施例之有機發光二極體顯示器之示意剖面圖。

第2圖係顯示第1圖中所示之白色發光層之放大圖。

第3圖係顯示根據第1圖中所示之有機發光二極體顯示器中之覆蓋層之折射係數的發光效率之模擬結果之曲線圖。

第4圖係顯示根據第二例示性實施例之有機發光二極體顯示器之示意性剖面圖。

第5圖係顯示根據第三例示性實施例之有機發光二極體顯示器之示意性剖面圖。

第6圖係顯示根據第5圖中所示之有機發光二極體顯示器中之覆蓋層之厚度的發光效率之模擬結果之曲線圖。

第7圖係顯示根據第四例示性實施例之有機發光二極體顯示器之示意性剖面圖。

以下將參考附圖以更完整地描述例示性實施例；然而，例示性實施例可以各種不同方式實現且不應被解釋為受限於本文所述之發明。相反地，這些實施例之提供使得本揭露將趨於徹底且完整，並將充分地傳達例示性之實施方式予所屬技術領域之通常知識者。

在整篇說明書中，除非另有明確描述，否則「包含」任何組件將被理解為意指包容其他元件而非排除任何其他元件。並且，在整篇說明書中，應將理解為當例如層、薄膜、區域或基板之元件被稱為位於另一元件「上」或「上方」時，其可「直接地」位於其他元件「上」或亦可存在中間元件。另外，「上」或「上方」係意味著位於目標部分之上方或下方且不一定表示沿著重力方向位於上方。

第1圖係顯示根據第一例示性實施例之有機發光二極體顯示器之示意剖面圖。第2圖係第1圖中所示之白色發光層之放大圖。

請一併參照第1圖及第2圖，第一例示性實施例之有機發光二極體顯示器100包含基板10、複數個有機發光二極體(OLED)20、覆蓋層30、封裝基板40及彩色濾光層50。

基板10可以玻璃、石英、陶瓷、聚合物薄膜、金屬平板等形成。基板10具有複數個像素區於其上。各像素區可分為紅色子像素區、綠色子像素區及藍色子像素區。像素電路(未顯示)及有機發光二極體(OLED)20係位於各子像素區。

像素電路包含至少二個薄膜電晶體(開關薄膜電晶體及驅動薄膜電晶體)及至少一個電容。開關薄膜電晶體係作為選擇要發光之子像素的切換裝置，而驅動薄膜電晶體係提供驅動電力給對應之子像素，使得所選之子像素發光。

第1圖係顯示包含三個子像素區的像素區的其中之一(為了便於說明，將省略像素電路)。具有相同結構的像素係在基板10上沿著行方向及列方向而彼此平行設置，並將從複數個像素發出之光線結合以顯示圖像。

有機發光二極體(OLED)20包含像素電極21、白色發光層22及共同電極23。像素電極21係分別形成於各子像素區並電性連接到對應子像素區之驅動薄膜電晶體。共同電極23係形成於整體基板10上方。

具有網格結構之像素定義膜25可位於像素電極21之間。像素定義膜25形成有顯露各像素電極21之開口部並隔開子像素區。像素定義膜25可以有機薄膜形成，例如聚醯亞胺。

白色發光層22係共同形成於像素電極21上。在沉積白色發光層22時，可使用對應基板10上之整體顯示區域而具有單一開口部之開口遮罩。在此情況中，不需要精細地將各子像素圖案化，使得該製程可輕易執行。使用開口遮罩而沉積於像素電極21的白色發光層22也形成於像素定義膜25上。

白色發光層22可形成於堆疊有紅色發光層22R、綠色發光層22G及藍色發光層22B的堆疊結構中(見第2圖)。紅色發光層22R、綠色發光層22G及藍色發光層22B之堆疊順序不限於第2圖所顯示之實施例，並可以進行各種改變。另外，白色發光層22可以發出白光之單一材料層形成。

像素電極21可為陽極電極，即電洞注入電極，且共同電極23可為陰極電極，即電子注入電極，反之亦然。當像素電極21為陽極電極時，電洞注入層(HIL)及電洞傳輸層(HTL)的至少其中之一可位於像素電極21與白色發光層22之間。另外，電子傳輸層(ETL)及電子注入層(EIL)的至少其中之一可位於白色發光層22與共同電極23之間。

作用為陽極電極的像素電極21可包含至少一金屬，舉例而言，具有功函數為4.2電子伏特(eV)或更高的銀(Ag)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、金(Au)、鉑(Pt)、鎢(W)及銅(Cu)。作用為陰極電極的共同電極23可包含至少一金屬，舉例而言，具有功函數低於像素電極21，即功函數為4.2電子伏特或更低的鋰(Li)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鋅(Zn)及鋁(Al)。

從像素電極21注入的電洞以及從共同電極23注入的電子彼此耦合於白色發光層22中以產生激子，並且在能量自激子釋放時發出白光。

像素電極21可以反射薄膜形成且共同電極23可以半透薄膜或透明導電薄膜形成。在此情況下，從白色發光層22發出的光線被像素電極21反射並透過共同電極23、彩色濾光層50及封裝基板40而傳輸以發出光線至外部。上方所述之發出光線之結構係稱為整體表面發射型(entire surface emission type)且主要應用於大尺寸顯示器上。

封裝基板40可藉由密封材料(未顯示)而整體接合於基板10。封裝基板40將有機發光二極體20自含有水分或氧氣之外部環境密封，從而抑制因為水分或氧氣而造成之有機發光二極體20之劣化。封裝基板40可以玻璃、聚合物薄膜等形成。當基板10及封裝基板40皆以聚合物薄膜形成時，有機發光二極體顯示器100可為可彎曲的。

彩色濾光層50可面對基板10而位於封裝基板40上。彩色濾光層50包含位於紅色子像素區中之紅色濾光層51R、位於綠色子像素區中之綠色濾光層51G以及位於藍色子像素區中之藍色濾光層51B。從白色發光層22發出之白光，在通過彩色濾光層50時，在紅色子像素區中被轉換成紅光、在綠色子像素區中被轉換成綠光且在藍色子像素區中被轉換成藍光。

各濾光層51R、51G及51B可具有位於其間的黑色層52，從而提升屏幕之解析度。另外，在封裝基板40之外表面上，可設置有光學薄膜(未顯示)以減少外部光源之反射光線。

覆蓋層30可形成於共同電極23上並設置於面對彩色濾光層50之白光路徑中。覆蓋層30可以單層或包含有機材料、無機材料及其混合物之多層結構形成。覆蓋層30具有大於空氣之折射係數。

通過覆蓋層30之白光係藉由於覆蓋層30與位於其上部分之空氣層之間的邊界表面反射而入射於共同電極23上。並且，白光從共同電極23之表面被反射以通過覆蓋層30而發射光線至外部，使得通過覆蓋層30而發射光線至外部由於路徑差異而造成干擾現象。因此，使用全反射(total reflection)而損失的光量係減少，所傳輸的光量增加，並提升了發光效率。

覆蓋層30可具有相對於至少二子像素不同之折射係數，從而最佳化子像素之光萃取效率。覆蓋層30可包含對應紅色子像素區之第一覆蓋層31、對應綠色子像素區之第二覆蓋層32、以及對應藍色子像素區之第三覆蓋層33。第一覆蓋層31、第二覆蓋層32及第三覆蓋層33的其中至少二層具有不同的折射係數。

第3圖係顯示根據第1圖中所示之有機發光二極體顯示器中之覆蓋層之折射係數的發光效率之模擬結果之曲線圖。在第3圖之曲線圖中，曲線圖之左側垂直軸顯示綠色及藍色子像素之發光效率，而其右側垂直軸顯示紅色子像素之發光效率。

參照第1圖及第3圖，當第一覆蓋層31具有折射係數介於2.7至3.6時，紅色子像素顯示最大發光效率。在第二覆蓋層32及第三覆蓋層33具有折射係數介於2至3時，綠色子像素及藍色子像素顯示最大發光效率。

第一覆蓋層31、第二覆蓋層32及第三覆蓋層33可具有相同厚度並可包含滿足上述折射係數範圍之有機材料、無機材料、有機金屬化合物及氧化物之至少之一。在第3圖之模擬所用之覆蓋層30具有700Å之厚度。

在從白色發光層22發射之白光傳輸到第一覆蓋層31、第二覆蓋層32及第三覆蓋層33的過程期間，第一覆蓋層31提升白光中的紅光萃取效率，第二覆蓋層32提升白光中的綠光萃取效率，且第三覆蓋層33提升白光中的藍光萃取效率。

因此，根據本例示性實施例之有機發光二極體顯示器100最佳化通過彩色濾光層50的紅光、綠光及藍光之發光效率，從而提升圖像品質。另外，在根據本例示性實施例之有機發光二極體顯示器100中，基於視角所致之顏色之變化程度可藉由上述覆蓋層30而減少。

參照第4圖，除了在各像素區中增加白色子像素區WSP以外，根據第二例示性實施例之有機發光二極體顯示器200具有與上述第一例示性實施例之有機發光二極體顯示器100相同的結構。相對於第一例示性實施例之相同組件將使用相同的參考符號，以下將描述其中不同之結構。

有機發光二極體(OLED)20平均設置於白色子像素區WSP。有機發光二極體(OLED)20包含像素電極21、白色發光層22及共同電極23。覆蓋層30未設置於白色子像素區WSP中，且透明層51W設置於彩色濾光層501之白色子像素區WSP。因此，白色子像素區WSP僅可於光量作調整，與彩色子像素不同。

根據第二例示性實施例之有機發光二極體顯示器200更包含白色子像素，從而提升色彩表現的性質及亮度。

請參照第5圖，除了覆蓋層301於各子像素區具有不同厚度以外，根據第三例示性實施例之有機發光二極體顯示器300具有與上述第一例示性實施例之有機發光二極體顯示器100相同的結構。相對於與第一例示性實施例相同之組件將使用相同之參考符號，將於下文中說明其間不同之結構。

覆蓋層301包含對應紅色子像素區之第一覆蓋層35、對應綠色子像素區之第二覆蓋層36、以及對應藍色子像素區之第三覆蓋層37。第一覆蓋層35、第二覆蓋層36及第三覆蓋層37皆可具有不同厚度。

第6圖係根據第5圖中所示之有機發光二極體顯示器中之覆蓋層之厚度顯示發光效率之模擬結果之曲線圖。

參照第5圖及第6圖，在第一覆蓋層35具有厚度在95Å至135Å之間時，紅色子像素顯示最大發光效率。在第二覆蓋層36具有厚度在50Å至90Å之間時，綠色子像素顯示最大發光效率。在第三覆蓋層37具有厚度在40Å至80Å之間時，藍色子像素顯示最大發光效率。

第一覆蓋層35、第二覆蓋層36及第三覆蓋層37可具有相同的折射係數並可包含有機材料、無機材料、有機金屬化合物及氧化物之至少之一。應用於第6圖之模擬的覆蓋層301具有折射係數為1.9。

在從白色發光層22發射的白光傳輸到第一覆蓋層35、第二覆蓋層36及第三覆蓋層37的過程期間，第一覆蓋層35提升在白光中的紅光萃取效率，第二覆蓋層36提升在白光中的綠光萃取效率，且第三覆蓋層37提升在白光中的藍光萃取效率。

在根據第一及第三例示性實施例之第一及第三有機發光二極體顯示器100及300中，第一覆蓋層31及35、第二覆蓋層32及36以及第三覆蓋層33及37可以沉積法、雷射熱轉印成像法(laser thermal transfer imaging method)等形成。

沉積法使用具有對應於具特定顏色之子像素區之複數個開口的沉積遮罩。雷射熱轉印成像法係製備基體薄膜、包含光熱轉換層及轉印層之施體薄膜，且接著將光熱轉換層之一部分及所接觸的轉印層的一部分藉由照射雷射於施體薄膜而擴展，從而在共同電極上轉印該轉印層。

請參照第7圖，除了增加於各像素區中的白色子像素區WSP以外，根據第四例示性實施例之有機發光二極體顯示器400具有與上述第三例示性實施例之有機發光二極體顯示器300相同的結構。相對於第三例示性實施例之相同組件將使用相同的參考符號，並且以下將描述其中之不同結構。

有機發光二極體(OLED)20平均設置於白色子像素區WSP中。有機發光二極體(OLED)20包含像素電極21、白色發光層22以及共同電極23。覆蓋層301未設置於白色子像素區WSP中且透明層51W可設置於彩色濾光層501之白色子像素區WSP中。因此，白色子像素僅可調整光量，不同於彩色子像素。

根據第四例示性實施例之有機發光二極體顯示器400更包含白色子像素，從而提升色彩表現之性質及亮度。

藉由總結及回顧的方式，從光學觀點之視角來看，當分離有機發光層被用於不同顏色時，對各紅、綠及藍光之波長以特定厚度(實現期望波長之1/4波長之厚度)產生最大的建設性干涉，從而可使用建設性干涉提升發光效率。然而，在白色OLED之情況中，由於有機發光層於所有子像素具有相同之厚度，故無法使用上述之最大建設性干涉效應。另外，在白色OLED中，放射出具有較寬之波長範圍的白光，使得根據視角之色彩改變的程度係相對地巨大。

相反地，例示性實施例提供一種有機發光二極體(OLED)顯示器，此有機發光二極體顯示器能夠提升各紅、綠及藍色子像素之發光效率，並在包含白色發光層及彩色濾光層之有機發光二極體(OLED)顯示器中減少依據視角之色彩改變的程度。

有機發光二極體顯示器可最佳化通過彩色濾光層之紅光、綠光及藍光之發光效率，從而提升圖像品質並減少根據視角之色彩變化的程度。

例示性實施例已在本文中進行說明，且雖然採用了特定詞彙，其皆被使用且僅被解釋為通用性及說明性意義而非限制性之目的。在一些實例中，本申請提出所屬技術領域之通常知識者將顯而易見的是，搭配具體實施例而描述之特徵、性質及/或元件可被單一性地使用或結合搭配其他實施例所描述之特徵、性質及/或元件使用，除非另有特定指示。因此，所屬技術領域具有通常知識者將理解到在不背離本發明闡述於後附之申請專利範圍之精神及範疇下可進行各種形式及細節上的變更。

Claims

一種有機發光二極體顯示器，其包含：一基板，包含複數個子像素區；複數個像素電極，對應於各該複數個子像素區而設置於該基板上；一白色發光層，形成於該複數個像素電極上；一共同電極，覆蓋該白色發光層；複數個覆蓋層，對應於各該複數個子像素區而設置於該共同電極上；以及一彩色濾光層，包含對應於各該複數個子像素區的複數個濾光層；其中在該複數個覆蓋層中的至少二覆蓋層具有彼此不同的折射係數及厚度的其中任一項，該複數個子像素區包含一紅色子像素區、一綠色子像素區及一藍色子像素區，該覆蓋層包含對應於該紅色子像素區的一第一覆蓋層、對應於該綠色子像素區的一第二覆蓋層以及對應於該藍色子像素區的一第三覆蓋層，以及該複數個子像素區更包含其上不具有該覆蓋層的一白色子像素區。
如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體顯示器，其中在該第一覆蓋層、該第二覆蓋層及該第三覆蓋層中的至少二層具有彼此不同的折射係數。
如申請專利範圍第2項所述之有機發光二極體顯示器，其中：該第一覆蓋層具有2.7至3.6之折射係數，以及該第二覆蓋層及該第三覆蓋層具有2至3之折射係數。
如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體顯示器，其中該第一覆蓋層、該第二覆蓋層及該第三覆蓋層皆具有不同的厚度。
如申請專利範圍第4項所述之有機發光二極體顯示器，其中：該第一覆蓋層具有95Å至135Å之厚度；該第二覆蓋層具有50Å至90Å之厚度；以及該第三覆蓋層具有40Å至80Å之厚度。
如申請專利範圍第5項所述之有機發光二極體顯示器，其中該第一覆蓋層、該第二覆蓋層及該第三覆蓋層具有相同的折射係數。