CN1776921A

CN1776921A - 有机发光显示器

Info

Publication number: CN1776921A
Application number: CN 200510124850
Authority: CN
Inventors: 李世昊
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2005-11-23
Filing date: 2005-11-23
Publication date: 2006-05-24

Abstract

本发明提供一种有机发光显示器，其包括一第一基板、一第二基板、多个有机发光元件以及一抗反射层，其中各有机发光元件分别设于一次像素内，而各次像素内亦包括抗反射层。各次像素内包括抗反射层的部分定义为一非发光区，而各非发光区占有约略60％至87％的其所对应次像素的面积。

Description

有机发光显示器

技术领域

本发明涉及一种有机发光显示器，特别是涉及一种具有较高显示画面对比且使用寿命较长的有机发光显示器。

背景技术

在平面显示器中，有机发光显示器虽然起步较LCD晚，但却以具备自发光、广视角、响应速度快、低耗电量、对比强、亮度高、厚度薄、可全彩化、结构简单以及操作环境温度范围大等优点，故已逐渐在中、小尺寸携带式显示器领域中受到瞩目。

然而，因为有机发光显示器内部由金属材料构成的导线或电极等图案会反射光线，故当有机发光显示器在环境光源较强的情形下使用时，常发生对比率不佳而影响显示画面品质的问题。为了改善显示画面对比不佳的缺点，现有技术于有机发光显示器的基板表面设置一偏光片(polarizer)，以降低环境光源的反射。然而，偏光片虽可有效降低环境光源的反射，但同时却也使有机发光显示器本身所产生的光线仅具有约42％的穿透率，因此造成发光效率不佳。同时，为了弥补发光效率不佳而造成显示画面亮度不足的情形，往往必须提供有机发光元件较高的电压以提升其发光亮度，如此会增加耗电量，亦会缩减有机发光元件的使用寿命。因此，现有于基板表面设置偏光片的方法仍有其缺点，无法兼顾显示画面对比率与亮度及底耗电量的要求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种利用抗反射层来提高有机发光显示器的影像画面的对比率的有机发光显示器结构及方法，以解决上述现有有机发光显示器对比度较差的问题。

根据本发明的权利要求，揭露一种有机发光显示器，其包括一第一基板、一相对设于第一基板下的第二基板、多个有机发光元件分别设于一次像素中，以及一设于各次像素内的抗反射层。各次像素内包括抗反射层的部分定义为一非发光区，而各非发光区占有约略60％至87％的其所对应次像素的面积。

根据本发明的权利要求，还揭露一种改善有机发光显示器的对比率的方法，该有机发光显示器包括一第一基板、一具有多个次像素且平行相对于第一基板的第二基板、多个有机发光元件以及一抗反射层，设于各次像素内，其中抗反射层于各次像素内所占面积比率定义为一抗反射层/次像素面积比(anti-reflect/sub-pixel ratio)。本发明方法先依据有机发光元件的特性决定出其相对寿命(relative life-time)对该抗反射层/次像素面积比的一第一关系式，并依据机发光显示器的特性决定出有机发光显示器的对比率(contrast ratio)对抗反射层/次像素面积比的一第二关系式。然后，选定一预定的最小对比率以及一预定的最小相对寿命值，并根据该第一关系式与第二关系式计算出一预定的该抗反射层/次像素面积比的范围。最后，依据该预定的抗反射层/次像素面积比的范围而设计出抗反射层在各次像素内所占面积，以使有机发光显示器的对比率大于等于预定的最小对比率，且有机发光显示器的各有机发光元件的相对寿命大于等于该预定的最小相对寿命值。

由于本发明在设计抗反射层于每一次像素内所占面积时，同时考量发光元件使用寿命与有机发光显示器的对比问题，因此所设计出的抗反射层/次像素面积比具有一最佳范围，其能满足业界对于有机发光显示器对比率的要求，且不致降低有机发光元件的寿命，甚至能提供较长的使用寿命。

附图说明

图1为本发明有机发光显示器的侧剖面示意图。

图2为图1所示有机发光显示器的次像素区的配置示意图。

图3为抗反射层/次像素面积比对有机发光元件相对寿命与对比率的关系曲线图。

简单符号说明

10 有机发光显示器 11 第一基板

12 第二基板 12a 显示面

14 抗反射层 14a 抗反射层开口

15 缓冲层 16 栅极介电层

18 漏极 20 源极

22 半导体层 24 栅极

26 层间介电层 28 导电层

30 层间介电层 32 像素电极

34 平坦层 36 有机发光层

38 阴极 40 次像素区

42 发光区 44 非发光区

46 有机发光元件

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明有机发光显示器10的侧剖面示意图，图中仅绘出单一次像素区40以作为说明。如图1所示，本发明的有机发光显示器10包括一第一基板11与一第二基板12，第一基板11与第二基板12平行相对设置，并利用框胶(图未示)接合以维持一固定间距。本实施例的有机发光显示器10为一背面发光型面板，故第二基板12相反于第一基板11的表面12a为有机发光显示器10的显示面，而第二基板12由透明的材料所制成，例如玻璃、塑料或石英等透光材料。第一基板11的材料则可为透光材料或不透光材料。第二基板12包括多个次像素区40，且各次像素区40皆包括一有机发光元件46、一薄膜晶体管、抗反射层14及其它薄膜层，以下将依有机发光显示器10的侧剖面结构由下而上依序介绍第二基板12上所设置的各材料层。

第二基板12邻近于第一基板11的表面设置有一抗反射(antireflective)层14，其具有一开口14a。在本实施例中，抗反射层14为一黑色矩阵层(blackmatrix，BM)，能吸收由显示面12a射入的环境光线，并避免环境光线被反射而影响到有机发光显示器10的显示画面的对比率。黑色矩阵层的材料可为铬、氧化铬与氮化铬，或其它任何具有良好抗反射作用的材料，其中黑色矩阵层的反射率优选小于7％。由于抗反射层14为不透光的材料，因此次像素区40内具有抗反射层14的部分定义为一非发光区44，而次像素区40之内不具有抗反射层14的部分(即抗反射层14的开口14a处)定义为一发光区42。

抗反射层14表面覆盖有一不导电的缓冲层15，而缓冲层15的上方设有一晶体管，其包括一栅极24、一栅极介电层16、一漏极18、一源极20以及一作为晶体管通道的半导体层22。此外，漏极18与源极20之上皆设有一导电层28，以分别电连接数据线(图未示)与像素电极32。由于晶体管与导电层28的材料通常包括具反射性质的导电材料，例如金属材料，因此本发明的晶体管与导电层28位于抗反射层14的正上方，以避免晶体管或导电层28反射环境光线。

在栅极介电层16之上设有一第一层间介电(inter-layer dielectric)层26，且在导电层28上的非发光区44另设有一第二层间介电层30与一不导电的平坦层34，其中第一层间介电层26与第二层间介电层30可由氮化硅(siliconnitride，SiN_x)、氧化硅(silicon oxide，SiO_x)、四乙烷氧硅化物(Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate，TEOS)或其它不导电的无机或有机材料制成，而平坦层34的材料可为丙烯酸树脂(acrylic resin)等有机材料，亦可使用上述介电层的材料制作。有机发光元件46则设于上述不导电的材料层上方，且位于各次像素区40的发光区42。有机发光元件46包括作为阳极的像素电极32、有机发光层36以及阴极38。在本实施例中，像素电极32的材料优选包括透明的金属氧化物，例如氧化铟锡(Indium-tin-oxide，ITO)或氧化铟锌(Indium-zinc-oxide，IZO)。阴极优选包括具有高反射特性的材料，例如铝或Ag或其合金等等的金属材料，以反射有机发光层36所产生的光线，藉以提升亮度。有机发光层36包括空穴传输层、发光层以及电子传输层，经由像素电极32与阴极38的驱动而发光。

图2为图1所示有机发光显示器10的一次像素区40的配置示意图。由图2可知，抗反射层14的开口14a为次像素区40的发光区42，而次像素区40内包括抗反射层14的部分定义为非发光区44。在本实施例中，非发光区44/次像素区40面积比为约60％至87％，更佳为约70％至87％。然而，值得注意的是，为使显示画面具有最佳呈现，各次像素区40内的非发光区44/次像素区40面积比可设计为不完全相同。

如前所述，由于阴极38由具高反射性质的材料所构成，因此为了避免外界环境光线亦被阴极所反射而降低显示画面的对比率，设于有机发光元件46与显示面12a之间的抗反射层14必须具有一定的面积(亦即非发光区44的面积)以吸收足够的环境光线。然而，当非发光区44占有次像素区40较大的面积时，抗反射层14亦遮蔽相对较大量的有机发光元件46所产生光线，使得有机发光显示器10的影像画面整体亮度下降。为了维持影像画面具有一定的亮度，一般解决办法为提供有机发光元件46较高电流以提高其发光效率。然而，在此较高电流情况下，会影响到有机发光元件46的操作寿命。因此，本发明的特点即在于如何决定出非发光区44占整体次像素区40(亦即抗反射层/次像素面积比)的一最佳比例。

请参考图3，图3显示出抗反射层/次像素面积比(亦即BM/次像素面积比，BM/sub-pixel ratio)对有机发光元件相对寿命与对比率的关系曲线图。曲线A₁、A₁分别为本发明有机发光显示器10的对比率与有机发光元件相对寿命对BM/次像素面积比的预估关系曲线，而曲线B₁、B₂分别为偏贴有偏光片的现有有机发光显示器的对比率与有机发光元件相对寿命对BM/次像素面积比的关系曲线，以作为本发明的对照，其中现有有机发光显示器中偏光片的穿透率为42％。

本领域技术人员可知，曲线A₁所示的显示器对比率具有下列关系式：

对比率(C.R.)＝I_on/I_off (a)

其中Cr表示显示器对比率，I_on表示显示器全亮时的亮度，即显示器最亮的亮度与被反射的环境光线的亮度总和，而I_off表示显示器全暗时的亮度，即被反射的环境光线的亮度。此外，在本实施例中，影响曲线A₂的因素包括下列关系式：

(T₂/T₁)＝(L₁/L₂)^r (b)

其中T₁与T₂分别代表有机发光元件46在不同电流供应下的发光亮度，L₁与L₂分别代表在T₁与T₂下有机发光元件46的寿命长度，而r则代表有机发光元件46的寿命长度的加速因子。

本发明方法为利用现有有机发光显示器的有机发光元件寿命和对比率作比较，并分别利用曲线A₁、A₂而决定出本发明有机发光显示器的BM/次像素面积比的最佳范围。举例言之，目前一般可接受的对比率为3.0以上，优选为5.0，因此若欲设计出对比率最低为3.0而有机发光元件寿命不小于现有技术的有机发光显示器，则可由图3左方纵坐标刻度3.0处对到曲线A₁，则可找出对比率3.0所对应的BM/次像素面积比为60％，再由右边纵坐标相对寿命1.0处对到曲线A₂，则可找出和现有显示器相对寿命为1.0的本发明有机发光显示器的BM/次像素面积比87％。由此，便可决定出图2中非发光区44占次像素区40的比例约为60％至87％。再者，若欲设计本发明有机发光显示器具有5.0以上的对比率，则可由纵坐标对比率5.0的刻度从曲线A₁找到对应的BM/次像素面积比为70％。因此，本发明有机发光显示器10的非发光区44/次像素区40的优选面积比例约为70％至87％。经由上述说明，本领域技术人员了解，在设计非发光区44/次像素区40面积比时，可分别依显示器的特性，在一预定环境光线强度下，预估一非发光区/次像素区对于对比率的关系式，并根据上述方法决定出非发光区/次像素区面积比的优选范围。

值得注意的是，本发明并不限于图1所示背面发光型的有机发光显示器结构中，亦可应用于具有其它不同结构的显示器中，例如顶部发光有机发光显示器，或包括彩色滤光片等元件的显示器。

相较于现有技术，本发明提供一种有机发光显示器，其不需利用偏光片，便可藉由调整抗反射层或非发光区对次像素区的面积比的设计而提供较高的对比率。由于本发明有机发光显示器不使用穿透率低于五成的偏光片，故不需提供较高电压给有机发光元件便能提高整体亮度，进而可以延长有机发光元件的使用寿命，使得本发明有机发光显示器能兼顾对比率与使用寿命。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1、一种有机发光显示器，包括：

一第一基板；

一第二基板，相对设于该第一基板之下，且该第二基板包括多个次像素；

多个有机发光元件，分别设于每一该些次像素内；以及

一抗反射层，设于该些次像素内，且各该次像素内包括该抗反射层的部分定义为一非发光区，而各该非发光区占有约60％至87％的所对应该次像素的面积。

2、如权利要求1所述的有机发光显示器，其中各该非发光区占有约70％至87％的所对应该次像素的面积。

3、如权利要求1所述的有机发光显示器，其中该抗反射层的反射率约小于7％。

4、如权利要求1所述的有机发光显示器，其中该第二基板相反于该第一基板的表面为该有机发光显示器的显示面。

5、如权利要求1所述的有机发光显示器，其中该抗反射层为一黑色矩阵层。

6、如权利要求1所述的有机发光显示器，其中在各该次像素中，各该非发光区占有其所对应的该次像素的面积比不完全相同。

7、一种改善有机发光显示器的对比率的方法，该有机发光显示器包括：

一第一基板；

一第二基板，相对设于该第一基板之下，该第二基板包括多个次像素；

多个有机发光元件，分别设于一该次像素内；以及

一抗反射层，设于各该次像素内，其中该抗反射层于各该次像素内所占面积比率定义为一抗反射层/次像素面积比；该方法包括下列步骤：

依据该些有机发光元件的特性决定出该些有机发光元件的相对寿命对该抗反射层/次像素面积比的一第一关系式；

依据该有机发光显示器的特性决定出该有机发光显示器的对比率对该抗反射层/次像素面积比的一第二关系式；

选定一预定的最小对比率以及一预定的最小相对寿命值，并根据该第一关系式与该第二关系式计算出一预定的该抗反射层/次像素面积比的范围；以及

依据该预定的抗反射层/次像素面积比的范围而设计出该抗反射层在各该次像素内所占面积，以使该有机发光显示器的对比率大于等于该预定的最小对比率，且该有机发光显示器的各该有机发光元件的相对寿命大于等于该预定的最小相对寿命值。

8、如权利要求7所述的方法，其中该预定的最小对比率为3.0。

9、如权利要求8所述的方法，其中该预定的抗反射层/次像素面积比的范围约为60％至87％。

10、如权利要求7所述的方法，其中该预定的最小对比率为5.0。

11、如权利要求10所述的方法，其中该预定的抗反射层/次像素面积比的范围约为70％至87％。

12、如权利要求7所述的方法，其中该预定的最小相对寿命值为1.0。

13、如权利要求7所述的方法，其中该第一关系式包括下列计算式：

(T₂/T₁)＝(L₁/L₂)^r，其中T₁与T₂代表该些有机发光元件在不同电流供应下的发光亮度，L₁与L₂分别代表在T₁与T₂下该些有机发光元件的寿命长度，而r则代表该些有机发光元件的寿命长度的加速因子。

14、如权利要求7所述的方法，其中该抗反射层的反射率约小于7％。