CN1671256A - 有机电激发光显示元件 - Google Patents
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Abstract
一种有机电激发光显示元件，主要由一基板、一第一电极层、一第二电极层、一有机官能层以及一电致色变介质层所构成。其中，第一电极层配置于基板上，第二电极层配置于第一电极层之上，而有机官能层与电致色变介质层皆配置于第一电极层及第二电极层之间。由电致色变介质层作为选择性光阀改善外界光线的反射现象，以进一步增加有机电激发光显示元件的对比度。
Description
技术领域
本发明是有关于一种有机电激发光显示元件(OrganicElectroluminescence，OEL)，且特别是一种有关于具有选择性光阀(selectivelight valve)的有机电激发光显示元件。
背景技术
通讯产业已成为现今的主流产业，特别是携带型的各式通讯产品更是发展的重点，而平面显示器为人与机器的沟通介面，因此显得特别重要。现在应用在平面显示器的技术主要有下列几种：电浆显示器(PlasmaDisplay Panel，PDP)、液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、无机电致发光显示器(Inorganic Electro-luminescent Display)、发光二极管(LightEmitting Diode，LED)、真空荧光显示器(Vacuum Fluorescent Display)以及场致发射显示器(Field Emission Display，FED)等。然而，相较于其他平面显示技术，有机电激发光元件(OEL)以其自发光、无视角依存、省电、制程简易、低成本、低操作温度范围、高应答速度以及全彩化等优点而具有极大的应用潜力，可望成为下一代的平面显示器。
有机电激发光元件为一种利用有机官能性材料(organic functionalmaterials)的自发光的特性来达到显示效果的元件，可依照有机官能性材料的分子量不同分为小分子有机发光元件(small molecule OLED，SM-OLED)与高分子有机发光元件(polymer light-emitting device，PLED)两大类。其发光结构主要是由一对电极以及有机官能性材料层所构成。当电流通过该对电极间，使电子和电洞在有机官能性材料层内结合而产生激子时，便可以使有机官能性材料层依照其材料的特性，而产生不同颜色的放光机制，此即为有机电激发光元件的发光原理。
对于任何显示元件而言，全亮与全暗的亮度比值是决定其识别度好坏的重大因素，此亮度比值为一般所称的对比度(Contrast Ratio，CR)，若对比越大则表示其识别度越佳，而对比度的定义如下式(1)所示：
其中，Lsub，on为画素(pixel)被点亮时的亮度，Lsub，off为画素未被点亮时的亮度，而Ramb为外界光线进入显示元件内被反射出的亮度，假设画素被点亮时的亮度为100nits，而未被点亮时亮度为1nits，则根据式(1)可计算出外界光线进入显示元件内被反射出的亮度与显示元件的对比度之间的关系。换言之，由式(1)可得知，当外界光越强时，则对比越小，意即识别度越差，此时若能适当提升显示元件的亮度，即可维持适当的对比，反的，当外界光甚弱时，则对比增加，此时可适当将画素被点亮的亮度调暗，以降低功率消耗及减轻刺眼的感觉。
图1显示为公知有机电激发光显示元件的示意图。请参照图1，公知有机电激发光显示元件主要由一基板100、一透明电极层102、一有机官能层104以及一金属电极层106所组成。其中，基板100通常使用玻璃基板；透明电极层102的材质通常为氧化铟锡等透明导电材质；有机官能层104通常为多层有机薄膜，其(有机官能层104)通常包含有电洞注入层、电洞传输层、有机电激发光层、电子传输层以及电子注入层等多层薄膜；而金属电极层106的材质通常是铝、钙或镁-银合金等。当电流通过透明电极层102及金属电极层106间，使电子和电洞在有机官能层104内结合而产生激子时，便可以使有机官能层104依照其材料的特性，而产生不同颜色的放光机制。换句话说，有机电激发光显示元件是以电流进行驱动，将电能转换为光能，而达到显示的目的。
如图1所示，有机官能层104的折射率n1和透明阳极层102的折射率n2非常接近，而有机官能层104的折射率n1例如大于透明基板100的折射率n3，其中n1约为1.7左右，n2约介于1.8至2.0之间，而n3约为1.5左右，且n3大于外界空气的折射率(″1)。
承上所述，有机电激发光显示元件中的光线是由有机官能层104所产生，所产生光线的行进方向虽为任意方向，但金属电极层106可视为一反射层，因此光线仅能朝透明基板100方向传出。然而，朝透明基板100方向传出的光线通常会受到外界光线的影响，而使其辨识度不如预期。其中，外界光线进入有机电激发光显示元件时，主要会在空气与透明基板100的界面、透明基板100与透明电极层102的界面以及有机官能层104与金属电极层106的界面产生反射，再朝透明基板100方向传出。
承上所述，空气与透明基板100界面的反射光线W1约占4％，透明基板100与透明电极层102界面的反射光线W2约占0.8％，而有机官能层104与金属电极层106界面的反射光线W3则超过90％。由此可知，大部份的反射光线是由金属电极层106的反射而产生的。换言之，有机官能层104与金属电极层106之间的界面是反射光线的主要来源，导致有机电激发光显示元件在户外应用时，很容易招受外界强光的反射，而有显示效果识别度不佳的现象。因此，如何降低外界强光进入有机官能层104与金属电极层106之间的反射界面，乃成为提高有机电激发光显示元件强光下识别度最需解决的课题。
公知技术通常采用贴附偏光片，或加入光度感测器与对比度调整装置的方式来解决上述反光问题，然而，采用此两种方式具有下列缺点：
1、贴附偏光片为全面性遮光的方式，虽可减少非点亮画素的反光，但同时也降低了点亮画素的亮度，故在阳光下无法产生足够的识别效果。
2、加入光度感测器与对比度调整装置，依照外界不同环境光度调整显示器的对比度，其成本太高。
发明内容
本发明的目的在提出一种具有选择性光阀的有机电激发光显示元件，其选择性光阀对于非点亮画素区与点亮画素区能分别的对应产生遮光及透光的效果，以有效提升在强光下的对比度，进而增加显示元件的识别效果。
为实现上述目的，本发明提出一种有机电激发光显示元件，至少包括：
一基板；
一第一电极层，配置于该基板上；
一第二电极层，配置于该第一电极层之上；
一有机官能层，配置于该第一电极层及该第二电极层之间；以及
至少一电致色变介质层，配置于该第一电极层及该第二电极层之间。
其中该有机官能层配置于该第一电极层上，且该电致色变介质层配置于该有机官能层及该第二电极层之间。
其中该电致色变介质层配置于该第一电极层上，且该有机官能层配置于该电致色变介质层及该第二电极层之间。
其中该有机官能层至少包括一有机电激发光层。
其中该有机官能层还包括一电洞注入层，该电洞注入层配置于该第一电极层及该有机电激发光层之间。
其中该有机官能层还包括一电洞传输层，该电洞传输层配置于该电洞注入层及该有机电激发光层之间。
其中该有机官能层还包括一电子注入层，该电子注入层配置于该第二电极层及该有机电激发光层之间。
其中该有机官能层还包括一电子传输层，该电子传输层配置于该电子注入层及该机电激发光层之间。
其中该电致色变介质层配置于该电洞注入层、该电洞传输层、该有机电激发光层、该电子传输层以及该电子注入层中任两层之间。
其中该电致色变介质层的材质选自过渡金属氧化物、普鲁士化合物、Viologens、导电高分子、Transition meal and lanthanide coordinationcomplexes and metallopolymers及Metal phthalocyanines至少其中之一。
其中该过渡金属氧化物选自WO3、MoO3、V2O5、Nb2O5、Ir(OH)3及NiOxHy至少其中之一。
其中该普鲁士化合物选自FeIIIFeII(CN)6)-、FeIIIFeIII(CN)6)及FeIIFeII(CN)6)2-至少其中之一。
其中该Viologens包括1，1′-Disubstituted-4，4′-bipyridinium salts。
其中该导电高分子选自polypyrrole、polythiophene、polyaniline及PEDOT至少其中之一。
其中该Transition meal and lanthanide coordination complexes andmetallopolymers选自meal hydride、nitrosyl and oxo molybdenum complexes及poly-(RuII(vbpy)2(py)2)-Cl2至少其中之一。
其中该Metal phthalocyanines包括(Lu(Pc)2)。
本发明再提出一种有机电激发光显示元件，至少包括：
一第一基板，具有一显示表面；
一第一电极层，配置于该第一基板上；
一第二电极层，配置于该第一电极层之上；
一有机官能层，配置于该第一电极层及该第二电极层之间；以及
一选择性光阀，配置于该显示表面上。
其中该选择性光阀包括一液晶光阀。
其中该液晶光阀包括一第二基板、一第三基板以及一液晶层，该第三基板配置于该显示表面上，且该液晶层配置于该第二基板及该第三基板之间。
其中该液晶光阀包括一第二基板以及一液晶层，该液晶层配置于该显示表面及该第二基板之间。
其中于第一电极层及第二电极层之间，可进一步配置至少一电致色变介质层。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下面特举一较佳实施例，并配合附图作详细说明，其中：
图1为公知有机电激发光显示元件的示意图；
图2为本发明第一较佳实施例有机电激发光显示元件的示意图；
图3为本发明第二较佳实施例有机电激发光显示元件的示意图；
图4为本发明第三较佳实施例有机电激发光显示元件的示意图；
图5为本发明第四较佳实施例有机电激发光显示元件的示意图；以及
图6为本发明第五较佳实施例有机电激发光显示元件的示意图。
具体实施方式
图2是依照本发明第一较佳实施例有机电激发光显示元件的示意图。请参照图2，本发明的有机电激发光显示元件主要由一基板200、一第一电极层202、一有机官能层204、一第二电极层206以及一电致色变介质层208所构成。其中，基板200通常使用玻璃基板或其他透明基板；第一电极层202配置于基板200上，此第一电极层202例如是一透明电极层，其材质通常为氧化铟锡等透明导电材质；而第二电极层206配置于第一电极层202之上，此第二电极层206例如是一金属电极，其材质通常是铝、钙或镁-银合金等。
有机官能层204配置于第一电极层202与第二电极层206之间。有机官能层204通常为多层有机薄膜，例如是由一有电洞注入层204a、一电洞传输层204b、一有机电激发光层204c、一电子传输层204d以及一电子注入层204e所构成。值得注意的是，由于有机电激发光显示元件中的光线主要由有机电激发光层204c所产生，故上述的电洞注入层204a、电洞传输层204b、电子传输层204d以及电子注入层204e等多层薄膜亦可选择性的制作。
以被动矩阵式(passive matrix)的显示器为例，第一电极层202与第二电极层206例如为复数个相互垂直的条状结构，而此相互垂直的区域即视为一画素区域。当电流通过第一电极层202及第二电极层206间，使电子和电洞在有机官能层204内结合而产生激子时，便可以使有机官能层204依照其材料的特性，而产生不同颜色的放光机制。换句话说，有机电激发光显示元件是以电流进行驱动，将电能转换为光能，而达到显示的目的。
请参阅图2，电致色变介质层208配置于有机官能层204及第二电极层206之间。电致色变介质层208的材质例如是过渡金属氧化物、普鲁士化合物、Viologens、导电高分子、Transition meal and lanthanidecoordination complexes and metallopolymers或Metal phthalocyanines。
其中，过渡金属氧化物例如是WO3、MoO3、V2O5、Nb2O5、Ir(OH)3或是NiOxHy。普鲁士化合物(Prussian systems)例如是FeIIIFeII(CN)6)-、FeIIIFeIII(CN)6)或是FeIIFeII(CN6)2-。Viologens例如是1，1′-Disubstituted-4，4′-bipyridinium salts。导电高分子例如是polypyrrole、polythiophene、polyaniline或是PEDOT。Transition meal and lanthanide coordinationcomplexes and metallopolymers例如是meal hydride、nitrosyl and oxomolybdenum complexes或是poly-(RuII(vbpy)2(py)2)-Cl2。Metalphthalocyanines例如是(Lu(Pc)2)。
以上述过渡金属氧化物为例，电致色变介质层208可分为两种型态：
N型：
透明 暗蓝
透明 暗蓝
P型：
透明 蓝黑
透明 棕黑
对于基板底面发光型(bottom emission)的有机电激发光显示元件，以上述P型的电致色变介质层208为佳，且又以NiOxMy，M+＝H+、Li+、Na+、K+为较佳。其中，电致色变介质层208以LixNi1-xO为例，可以使用氧化镍与氧化锂粉末混合后压出的靶材，配合溅镀或雷射蒸镀，在ITO玻璃基板上沉积LixNi1-xO薄膜。而电致色变介质层208以NiOxMy为例，可以使用纯镍为靶材在10mTorr的O2气氛下进行磁控溅镀而得到氧化镍薄膜，再将所得到的氧化镍薄膜以1M KOH溶液的处理后就能得到NiOxMy薄膜。
由上述化学式中可得知，当电流通过第一电极层202及第二电极层206间时，电致色变介质层208会产生氧化、还原反应，而呈现不同颜色与穿透率的变化。换句话说，电致色变介质层208可作为一选择性光阀，并可依照有机电激发光显示元件上的画素的点亮与否，而呈现不同颜色与穿透率的变化。
其中，对于非点亮画素区，由于未通入电流，其电致色变介质层208可产生遮光的效果，以有效减少外界光线进入有机电激发光元件中的反射光，而对于点亮画素区，由于通入电流，其电致色变介质层208可产生透光的效果，外界光线即可由此处穿透并反射，进而增进点亮画素区的亮度，故整体而言能有效提升有机电激发光显示元件在强光下的对比度，进而增加显示元件的识别效果。
承上所述，本实施例是将电致色变介质层208配置于有机官能层204及第二电极层206之间，以降低外界强光进入有机官能层204与第二电极层206之间的反射界面。然而，熟悉该项技术人士应可推知，本发明的电致色变介质层208亦可配置于第一电极层202及有机官能层204之间(图未示)，或可配置于上述电洞注入层204a、电洞传输层204b、有机电激发光层204c、电子传输层204d以及电子注入层204e任两层之间(图未示)，同样可达到增加显示元件的识别效果。
图3为依照本发明第二较佳实施例有机电激发光显示元件的示意图。请参照图3，本发明的有机电激发光显示元件主要由一第一基板300、一第一电极层302、一有机官能层304、一第二电极层306以及一选择性光阀400所构成。其中，第一基板300通常使用玻璃基板或其他透明基板，且此第一基板300具有一显示表面310；第一电极层302配置于第一基板300上，此第一电极层302例如是一透明电极层，其材质通常为氧化铟锡等透明导电材质；第二电极层306配置于第一电极层302之上，此第二电极层306例如是一金属电极层，其材质通常是铝、钙或镁-银合金等金属材质；有机官能层304配置于第一电极层302及第二电极层306之间，此有机官能层304与上述实施例相同皆为多层有机薄膜所构成；而选择性光阀400则配置于第一基板300的显示表面310上。
选择性光阀400主要是由一第二基板410、一第三基板420及一液晶层430所构成。其中，第二基板410与第三基板420例如为玻璃基板或其他透明基板，而第三基板420配置于第一基板300的显示表面310上，且液晶层430配置于第二基板410及第三基板420之间。由液晶光阀的特性，决定外界光线的通过与否，其对应于非点亮画素区将外界光线遮蔽，以有效减少外界光线进入有机电激发光元件中的反射光，而对于点亮画素区使外界光线穿透，以增进点亮画素区的亮度，如此可有效提升有机电激发光显示元件在强光下的对比度，进而增加显示元件的识别效果。
值得注意的是，本实施例中所采用的选择性光阀400(即液晶光阀)，其在第二基板410与第三基板420的外侧并不需要贴附一般液晶显示器在显示时所需的上、下偏光片，本实施例仅运用液晶层430在电压驱动时的光阀特性达到选择性遮光的效果，以增加有机电激发光显示元件的识别度。
图4为依照本发明第三较佳实施例有机电激发光显示元件的示意图。请参照图4，有机电激发光显示元件主要结构大致与第二较佳实施例相同，其相同处即不再赘述，而相异处为省去上述第三基板420，并将液晶层430配置于第一基板300的显示表面310上。换句话说，只需在第一基板300的显示表面310上制作如薄膜电晶体及配向膜，即可使液晶层430与OLED共用同一基板，如此能进一步降低有机电激发光显示元件的厚度。
上述所提及的第一～三较佳实施例皆于有机电激发光显示元件中配置一种选择性光阀(即配置一电致色变介质层或一液晶光阀)，然而熟悉该项技艺者皆可推知，本发明并非局限于有机电激发光显示元件中配置一种选择性光阀，亦可同时配置多种选择性光阀，其于下文中举例说明。
图5为依照本发明第四较佳实施例有机电激发光显示元件的示意图。请参阅图5，其主要是将第一较佳实施例与第二较佳实施例中所描述的选择性光阀400(即液晶光阀)加以结合，由图可得知，有机电激发光显示元件其同时具有电致色变介质层208及选择性光阀400(即液晶光阀)两种选择性光阀，如此将可更进一步增加有机电激发光显示元件的识别度。
图6为依照本发明第五较佳实施例有机电激发光显示元件的示意图。其主要是将第一较佳实施例与第三较佳实施例中所描述的选择性光阀400(即液晶光阀)加以结合，由图可得知，有机电激发光显示元件其同时具有电致色变介质层208及选择性光阀400(即液晶光阀)两种选择性光阀，除了可更进一步增加有机电激发光显示元件的识别度外，并同时能降低有机电激发光显示元件的厚度。
综上所述，本发明的有机电激发光显示元件至少具有下列优点：
1.本发明的有机电激发光显示元件，对于非点亮画素区可将外界光线遮蔽，以降低金属电极层与有机官能层界面的反光情形，进而提高有机电激发光元件在强光下的识别度、对比及显示品质。
2.本发明的有机电激发光显示元件，对于点亮画素区可使外界光线穿透，并利用外界入射的光线，进而增加有机发光材料的发光效率。
虽然本发明已以一较佳实施例描述如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技术人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围以申请专利范围所界定的内容为准。
Claims (21)
1.一种有机电激发光显示元件，至少包括：
一基板；
一第一电极层，配置于该基板上；
一第二电极层，配置于该第一电极层之上；
一有机官能层，配置于该第一电极层及该第二电极层之间；以及
至少一电致色变介质层，配置于该第一电极层及该第二电极层之间。
2.如权利要求1所述的有机电激发光显示元件，其特征在于，其中该有机官能层配置于该第一电极层上，且该电致色变介质层配置于该有机官能层及该第二电极层之间。
3.如权利要求1所述的有机电激发光显示元件，其特征在于，其中该电致色变介质层配置于该第一电极层上，且该有机官能层配置于该电致色变介质层及该第二电极层之间。
4.如权利要求1所述的有机电激发光显示元件，其特征在于，其中该有机官能层至少包括一有机电激发光层。
5.如权利要求4所述的有机电激发光显示元件，其特征在于，其中该有机官能层还包括一电洞注入层，该电洞注入层配置于该第一电极层及该有机电激发光层之间。
6.如权利要求5所述的有机电激发光显示元件，其特征在于，其中该有机官能层还包括一电洞传输层，该电洞传输层配置于该电洞注入层及该有机电激发光层之间。
7.如权利要求6所述的有机电激发光显示元件，其特征在于，其中该有机官能层还包括一电子注入层，该电子注入层配置于该第二电极层及该有机电激发光层之间。
8.如权利要求7所述的有机电激发光显示元件，其特征在于，其中该有机官能层还包括一电子传输层，该电子传输层配置于该电子注入层及该机电激发光层之间。
9.如权利要求8所述的有机电激发光显示元件，其特征在于，其中该电致色变介质层配置于该电洞注入层、该电洞传输层、该有机电激发光层、该电子传输层以及该电子注入层中任两层之间。
10.如权利要求1所述的有机电激发光显示元件，其特征在于，其中该电致色变介质层的材质选自过渡金属氧化物、普鲁士化合物、Viologens、导电高分子、Transition meal and lanthanide coordinationcomplexes and metallopolymers及Metal phthalocyanines至少其中之一。
11.如权利要求10所述的有机电激发光显示元件，其特征在于，其中该过渡金属氧化物选自WO3、MoO3、V2O5、Nb2O5、Ir(OH)3及NiOxHy至少其中之一。
12.如权利要求10所述的有机电激发光显示元件，其特征在于，其中该普鲁士化合物选自FeIIIFeII(CN)6)-、FeIIIFeIII(CN)6)及FeIIFeII(CN)6)2-至少其中之一。
13.如权利要求10所述的有机电激发光显示元件，其特征在于，其中该Viologens包括1，1′-Disubstituted-4，4′-bipyridinium salts。
14.如权利要求10所述的有机电激发光显示元件，其特征在于，其中该导电高分子选自polypyrrole、polythiophene、polyaniline及PEDOT至少其中之一。
15.如权利要求10所述的有机电激发光显示元件，其特征在于，其中该Transition meal and lanthanide coordination complexes andmetallopolymers选自meal hydride、nitrosyl and oxo molybdenum complexes及poly-(RuII(vbpy)2(py)2)-Cl2至少其中之一。
16.如权利要求10所述的有机电激发光显示元件，其特征在于，其中该Metal phthalocyanines包括(Lu(Pc)2)。
17.一种有机电激发光显示元件，至少包括：
一第一基板，具有一显示表面；
一第一电极层，配置于该第一基板上；
一第二电极层，配置于该第一电极层之上；
一有机官能层，配置于该第一电极层及该第二电极层之间；以及
一选择性光阀，配置于该显示表面上。
18.如权利要求17所述的有机电激发光显示元件，其特征在于，其中该选择性光阀包括一液晶光阀。
19.如权利要求18所述的有机电激发光显示元件，其特征在于，其中该液晶光阀包括一第二基板、一第三基板以及一液晶层，该第三基板配置于该显示表面上，且该液晶层配置于该第二基板及该第三基板之间。
20.如权利要求18所述的有机电激发光显示元件，其特征在于，其中该液晶光阀包括一第二基板以及一液晶层，该液晶层配置于该显示表面及该第二基板之间。
21.如权利要求17所述的有机电激发光显示元件，其特征在于，其中于第一电极层及第二电极层之间，可进一步配置至少一电致色变介质层。
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