CN1910768A - 有全色oled背光的半反半透显示器 - Google Patents

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Abstract

公开一种有一个反射电极的常规有机发光二极管(OLED)(156)与至少一个透明OLED组合的叠层式结构，其功能是作为半反半透显示器设备中的背光，例如，液晶显示器(LCD)(180)。最好是，至少两个透明OLED(154，152)与一个常规OLED(156)形成叠层式结构，三个OLED中的每个OLED发射不同带宽(161R，161G，161B)的光。形成在背光之后的反射电极(117)还作为显示器的反射板。这种结构可以提高反射率并在透射模式下形成彩色时序传送，从而允许全色显示器的所有分量(即，红，绿，蓝)发射通过相同的像素而无需彩色滤波器。

Description

有全色OLED背光的半反半透显示器
[0001]技术领域
[0002]本发明涉及照明装置，具体涉及用于液晶显示器中的OLED背光的封装和照明。
[0003]背景技术
[0004]液晶显示器(LCD)用在各种直视型显示器和虚像显示器中。利用LCD的直视型显示器例子包括：数字式钟表，电话，膝上型计算机等。利用LCD的虚像显示器例子包括：摄录像机取景器，头戴显示器，或便携式电子设备中的虚像显示器，例如，便携式通信设备。
[0005]液晶显示器有三种基本模式：透射型，反射型和半反半透型(transfletive)。在透射模式下，LCD像素是从后面照明(即，与观察者相反的一侧)，通常利用冷阴极荧光灯(CCFL)或LED。透射型LCD在从完全黑暗到办公室环境的照明条件下具有最佳的性能。在非常明亮的户外环境下，透射型LCD容易“消失”，除非它们有高亮度背光。透射型LCD有很宽的彩色范围，然而，它们通常需要用于全色显示的彩色滤波器。
[0006]在反射型LCD中，像素是从“前面”照明(即，与观察者相同的一侧)。反射型LCD像素反射源自周围环境或前灯的入射光。反射型LCD具有非常低的功率消耗(特别是没有前灯的情况)，因此，它往往用在小型便携式装置中，例如，手持游戏机，PDA或其他便携式设备。在办公室环境照明和更明亮的条件下，反射型LCD具有最佳的性能。在黑暗照明条件下，反射型LCD通常需要前灯。
[0007]“半反半透型”显示器能够工作在透射模式和反射模式。半反半透型显示器的例子是在Lueder et al.“The Combination of aTransflective FLCD for Daytime Use With An OLED for Darkness”，2000 Society for Information Display(SID)Symposium Digest，1025-1027，和Lee et al.“Development of the new structure oftransflective LCD”，Korean Information Display Society(KIDS)International Meeting on Information Display Digest(IMID)2001，Session A8.3中公开。在反射模式下，被显示器内元件反射回到观察者眼睛的环境光提供图像给观察者。反射模式在某些应用中可能是特别有利的，例如，膝上型显示器，它可用在日光下室外，日光可以使没有反射模式的显示器产生的图像变得模糊。透射模式对于在不同环境下的这种显示器是有利的，例如，在有很少环境光的情况下。一般地说，在透射模式下工作时，半反半透型液晶装置是利用相对大和分开安装的光源照明，最好是从后面照射(背光)，因此，大部分的光直接传输通过液晶装置并向外到达观察者的眼睛。为了在输出端提供适当的光量或亮度，LCD要求相对明亮和大的背光源。一般地说，其结果是制作相对大和笨重的包装，通常利用多个离散的元件，这些离散元件可能很难合并在便携式电子设备中。
[0008]一般地说，红，绿和蓝光发光装置(LED)对于开发小型LCD背光是非常重要的。在过去，荧光灯用于照明这些小型LCD。荧光灯适合于照明大的直视LCD，但对于包括虚像显示器的小尺寸装置是个问题。通常，当灯的长度和直径减小时，其效率也降低，从而使小型灯缺乏足够的功率。此外，不能分别控制从荧光灯发射的红光，绿光和蓝光，因此，场序制彩色是很困难的。例如，在诸如电话，双向无线电通信装置，寻呼机等的便携式电子设备中，显示器局限于只有少量字母数字显示的直视图像。一般地说，若我们需要小型便携式装置，则显示必须减小到有非常少的数字，因为显示器的尺寸决定集成到该装置的最小尺寸。
[0009]US Patent No.5,965,907建议使用叠层式OLED背光，它能够在透射型LCD显示器中场序显示彩色，然而，为了满足半反半透显示器的要求并仍然保持小的尺寸，需要提高为此目的使用的OLED效率。由于装置中各层之间折射率的失配，在从该装置射出之前，从典型OLED激活区中产生的大部分光发生全内反射和损失。此外，在典型的半反半透显示器中，从背光射出的大量光在透射模式下被部分透射/部分反射的“半反半透”层吸收，半反半透层是在背光与观察者之间。此外，由于需要适应两种模式的工作，部分透射/部分反射的半反半透层降低反射模式的反射率。由于存在许多损耗机构，在透射模式下提供足够的照明，与此同时优化半反半透显示器中的反射模式，这种要求仍然是一个严重的问题。
[0010]发明内容
[0011]本发明把有一个反射电极的常规有机发光二极管(OLED)和至少一个透明OLED组合成叠层式结构，其功能作为半反半透显示器设备的背光照明，例如，液晶显示器(LCD)。最好是，至少两个透明OLED与一个常规OLED安排成叠层式结构，三个OLED中的每个OLED发射不同带宽的光。这种结构在透射模式下可以按时序发射彩色，从而允许全色显示器的所有分量(即，红，绿，蓝)发射通过相同的像素而无需彩色滤波器。由于每个像素不需要再分成红，绿和蓝子像素，孔径比约增大3倍。因此，三个OLED叠层包含全色背光，其中透明OLED设置在常规的OLED与相邻的光调制元件之间，光调制元件最好是液晶显示器(LCD)。在背光(backlight)之后的反射电极(最好是不透明)的功能是作为半反半透显示器的反射板。这种结构在背光与观察者之间的LCD中不再需要部分透射部分反射层。有预定表面粗糙度的粗糙面并能散射光的光散射基片包含在叠层式OLED背光中。光散射基片在反射模式和透射模式下可以增强输出耦合。此外，在至少常规OLED沉积到光散射基片的粗糙面上时，从而使粗糙图形转移到反射电极的表面上，则可以提高反射电极的反射比。
[0012]附图说明
[0013]图1表示按照本发明实施例包含分开OLED元件制成的半反半透装置，其中常规OLED的有机层制作在光散射基片的粗糙面上。
[0014]图2表示另一个实施例，其中常规OLED的有机层制作在与光散射基片粗糙面相对的表面上。
[0015]图3表示图1所示半反半透式装置的另一种结构。
[0016]图4表示按照本发明制作的另一个实施例半反半透式装置，它包括在光散射基片上沉积有多个发光层的单个OLED。
[0017]具体实施方式
[0018]当电压加到该装置上时，OLED利用有机薄膜发射光。在诸如平面装置显示器，照明和背景光的应用中，OLED成为人们十分满意的技术。在US Patent No.5,844,363，6,303,238，和5,707,745中描述几种OLED材料和结构，全文合并在此供参考。
[0019]如此处使用的“常规OLED”装置是一种仅仅通过一个电极发射光的装置。因此，仅仅一个电极是透明电极，而另一个电极是反射电极，最好是不透明电极。在仅仅通过底层电极发射光的装置中，顶层电极(即，阴极)是反射型而不是透射型，并可以由高电导率的不透明金属层构成。透明导电材料可以用作底层电极，例如，氧化铟锡(ITO)。类似地，在仅仅通过顶层电极发射光的装置中，底层电极(即，阳极)可以是不透明的和/或反射型。透明电极材料，例如，在US Patent No.5,703,436和5,707,745中所公开的透明电极材料，可以用作顶部发光装置的顶层电极，全文合并在此供参考。在电极不需要是透明的情况下，利用较厚的一层可以具有较高的导电率。此外，利用高反射电极作为非透明电极，如在本发明中所描述的，由于反射的入射光返回到透明电极，可以增加通过透明电极发射的光量。
[0020]如此处使用的，透明OLED是一种两个电极都是透明电极的装置。例如，在US Patent No.5,703,436，5,707,745，和6,469,437中公开透明OLED的例子，全文合并在此供参考。
[0021]如此处使用的，“顶层”意味着最远离基片，而“底层”意味着最接近基片。例如，在有两个电极的装置中，底层电极是最接近基片的电极，且通常是制作的第一电极。底层电极有两个表面，最接近基片的下表面，和最远离基片的上表面。在第一层描述为“设置在”第二层上的情况下，第一层设置成远离基片。在第一层与第二层之间可能有其他的各层，除非具体说明第一层与第二层“实际接触”。例如，阴极可以描述为“设置在”阳极之上，即使在这两层之间有各种有机层。
[0022]LCD，特别是全色LCD，往往受到现有背光源模块的限制。典型的是，采用红波长，绿波长和蓝波长作为全色显示的基色分量(RGB)。常规的背光模块提供单个光源，它需要彩色滤波器过滤白光并提供RGB光源以实现全色显示。然而，彩色滤波器吸收大部分的光。此外，半反半透显示器中背光发射的大部分光可能被在背光与观察者之间设置的“半反半透层”吸收，因为除了发射来自背光的光到观察者之外，半反半透层必须能够反射来自环境光源的入射光返回到观察者。
[0023]在本发明的半反半透显示器中，叠层式OLED单元放置在与光调制元件(例如，LCD)相邻，其功能是显示器设备中的背光模块。把透明光散射基片合并在叠层式OLED背光中，其中光散射基片有粗糙的表面，用于沿光调制元件的方向散射和会聚反射光，可以增强本发明的光提取。因此，在透射模式和反射模式下该装置的效率可以大大高于常规的半反半透装置。在本发明优选实施例中，三个有机发光层互相重叠设置，每个有机发光层能够按照时序方式发射不同带宽的光，从而形成全色显示器。这就不需要彩色滤波层，导致增大的孔径比。在背光之后的反射电极的功能是作为反射层。这就不需要在背光与观察者之间有部分透射/部分反射层，并可以优化反射模式，而不会降低透射模式的效率。反射层本身可以有高达100％的反射率，因为它不需要从背光发射的光传输通过该反射层。
[0024]在一个实施例中，叠层式OLED背光包括常规OLED与至少一个透明OLED的组合，每个OLED发射不同颜色的光。最好是，两个透明OLED与常规OLED形成叠层组合，可以提供利用三个不同彩色带宽的全色。常规OLED放置成最远离光调制元件，并有高反射的电极，该电极的功能是整个显示器设备的反射器。常规OLED可以是顶层发射或底层发射装置，只要它的反射电极是在这样的位置，入射光被反射通过相邻的透明OLED并允许背光模块沿观察者的方向射出光到光调制元件。例如，叠层式OLED包含发红光OLED，发绿光OLED和发蓝光OLED，利用时序彩色技术，可以实现完全彩色而无需使用彩色滤波器。时序彩色技术包括有机发光层交替地频繁发射光，从而给观察者提供彩色视觉暂留。
[0025]把至少有一个粗糙面的透明光散射基片包含在叠层式OLED背光中，用于沿光调制元件的方向散射和会聚光，可以增强本发明的光提取。光散射基片的取向可以有两种方式：1)粗糙面是在OLED沉积的相反侧，或2)粗糙面是在OLED沉积的相同侧。两种取向可以增强光的输出耦合。当光散射基片的粗糙面用于OLED沉积时，可以进一步提高反射电极的反射率，这是由于凸出和凹陷部分被以下的粗糙面转移到反射电极的表面。
[0026]在一个实施例中，半反半透显示器包含光调制元件和背光模块，其中背光模块包含分开的OLED装置，即，常规OLED装置与至少一个分开透明OLED装置形成叠层组合，因此，从常规OLED发射的光透射通过透明OLED并射向光调制元件。最好是，第二透明OLED装置与第一透明OLED装置相邻以形成三装置叠层。常规OLED制作在有粗糙面的透明光散射基片上。它可以沉积在光散射基片的粗糙面上或沉积在相反的表面上，该表面可以是光滑面。常规OLED有透明基片材料上设置的透射第一电极层，第一电极上设置的有机发光层，和有机发光层上设置的反射电极，反射电极最好是不透明的。每个透明OLED包括：透射第一电极，在透射第一电极上设置的有机发光层，和在有机发光层上设置的第二透射电极。本发明的优选实施例包括三装置叠层，其中每个单独的装置发射不同的光谱(例如，红，绿和蓝)以形成全色。
[0027]在另一个实施例中，提供一种有背光模块的半反半透LCD，该模块包括全部有机发光层叠层成单个装置的OLED。这种叠层式OLED是已知的，例如，在US Patent No.5,703,436，5,917,280，和6,198,091中描述，全文合并在此供参考。在本发明单个装置的实施例中，多个有机发光层可以沉积在光散射基片的粗糙面或相反表面上。
[0028]图1是利用三个分开的OLED装置的优选实施例示意剖面图，这三个装置互相重叠以产生全色。图1表示半反半透型装置100，其中在光散射基片元件112的粗糙面113上按顺序沉积透射型导电电极层118，有机发光层119，和反射型导电电极层117。粗糙面113的不规则性也出现在反射电极117的金属面上。导电电极层117和118与有机层119一起构成有不透明金属阴极(导电反射电极层117)和透明阳极(导电透射电极层118)的常规OLED156。阳极层(透射电极层118)通常是由氧化铟锡(ITO)制成，其典型的厚度约为150nm和折射率约为1.8。有机发光层119的典型厚度约为100nm和折射率约为1.6至1.8。应当明白，这些层中的每一层可以包含多个子层。有机发射层119可以包含多个子层，其中包括运输层，阻挡层，注入层和其他各层。有机发射层119至少包含一种发光材料，在电极117与118之间加上电压时能够发光，例如，折射率约为1.72的三8(羟基喹啉)铝(Alq3)。其他的发光材料包括：荧光材料和磷光材料。
[0029]透明OLED152和154设置在常规OLED156与光调制元件180之间。每个透明OLED152，154包含基片元件(172，173)，在它的上面设置透射第一导电电极(114，115)，例如，包括氧化铟锡(ITO)层。在这个实施例中，基片元件172，173有光滑的平表面，虽然在其他的实施例中也可以有不同的表面特征。在第一电极(114，115)上设置的是有机发光层(111，116)，在此之后是透射第二导电电极(106，107)。在一个实施例中，有机层119发射蓝光，有机层116发射绿光，和有机层111发射红光。
[0030]同样地，应当明白，这些层中的每一层包含多个子层。例如，在图1中，每个透明OLED可以有包含金属层(120，121)的透射复合物阴极(电极106和107)，例如，Mg或Li-Ag，最后的ITO层(122，123)设置在金属层上。在复合物阴极中，层122，123的优选材料包括ITO，IZO，和其他的材料。US Patent No.5,703,436和5,707,745公开包含复合物阴极的阴极例子，全文合并在此供参考，复合物阴极有薄的金属层，例如，Mg:Ag，在它上面覆盖透明导电的溅射沉积ITO层。在US Patent No.6,420,031中公开合适的高度透明低反射率非金属阴极，全文合并在此供参考。
[0031]按照本发明的一个实施例，有粗糙面113的光散射基片112和平面基片元件172，173的厚度约为1mm，其平均折射率约为1.5，并可以是提供所需结构性质的任何合适材料。平面基片元件172，173和光散射基片元件112可以是柔性或刚性材料。在优选的实施例中，所有的基片都是透射的。塑料和玻璃是优选刚性基片材料的例子。塑料和透射金属箔片是优选柔性基片材料的例子。还可以利用其他的基片材料。在各个实施例中，可以选取任一基片元件的材料，厚度，形状和表面特征以获得所需的结构和光学性质。
[0032]在制成之后，OLED152，154和156形成叠层并与能够调制光传输的光调制元件180相邻。常规OLED156是在叠层中最远离光调制元件180的位置。常规OLED156的取向是它的透射面(不管是“顶层发射”装置或“底层发射”装置)面向透明OLED154。OLED152，154和156组合在一起构成背光160。
[0033]通过改变所含偏振器的方向，光调制元件180可以制作成这样，它在没有电场时可以传输光，而在加上电场时阻塞光(“常亮”元件)。改变偏振器到不同的方向，光调制元件180可以制作成这样，它在加上电场时可以传输光，而在没有电场时阻塞光(“常暗”元件)，“常暗”元件与“常亮”元件相反。许多光调制元件包含液晶和偏振器，但其他一些光调制元件不含液晶和偏振器。本发明的实施例包含光调制元件，即使没有具体地说明或描述。例如，按照本发明的照明装置可以与空间光调制器(SLM)组合使用，它的功能是有放大光学系统的图像源。投影显示器有这样的形式，其中调制光被光学系统投影到漫射屏，或者它可以是虚像显示器的形式，其中光学系统建立照明装置与SLM组合产生小图像的大虚像。使用的SLM可以是LCD，但是应当明白，其他形式的SLM也是可能的，例如，微型机械加工硅，衍射装置，可变形反射镜等。
[0034]在组合时，多个OLED装置和光调制元件形成完全的全色显示器。光调制元件180可以分成多个像素，因此，利用专业人员知道的技术，可以分别控制各个像素传输光或阻塞光以形成显示。在所示的实施例中，背光160与光调制元件180形成叠片结构。在这些实施例中，密封剂195在这种叠片过程中可以保护背光160的有机层，并允许有机发光的背光160与光调制元件180实现更紧密的耦合。不利用随后的密封，密封剂可以延长装置的寿命。利用密封剂，显示器100可以实现的总厚度约为1000微米或更小。
[0035]图1的装置是“半反半透型”，因为它可以工作在透射模式和反射模式。箭头161R，161G和161B说明透射模式，其中不同的波长(分别是红，绿和蓝)是按照时间排序。在两个电极之间加上电压时，OLED160发射光。粗糙面113有助于引导光到光调制元件180。专业人员知道，光调制元件180可以包括：液晶显示模块，它至少包含液晶层，偏振器和开关电路等，用于控制从有机发光背光装置160发射的光是否传输通过液晶显示模块到达观察者的眼睛。若光调制元件180是透射型，则光透射通过光调制元件180到达观察者。若光调制元件180不是透射型，则光被阻塞。因为光调制元件180确定光是透射或被阻塞，即使叠层式OLED背光160没有图形，可以形成图像的显示器是可能的。叠层式结构可以使不同的波长(在这个实施例中分别是红，绿和蓝)按时序的方式传输通过相同的像素。
[0036]在电极连接到驱动电路(未画出)的情况下，利用顺序彩色技术，显示器100能够产生全范围的彩色，从而形成全色图像。每个有机发光层的发射频率是这样的，它可以给观察者产生动态彩色视觉暂留。此外，通过调整发红光，绿光和蓝光的比例，显示器装置100能够产生白光谱。通过激活每个OLED，其中按照在激活对应OLED时间内所需的每种颜色(红色，绿色，或蓝色)量，在三色发射OLED的每个循环内产生完整的全色图像，或产生白光。应当明白，如果需要提供完全和均匀的照明，则每种颜色可以使用多个OLED。
[0037]箭头162和163说明反射模式。箭头162表示入射到该装置上的环境光。粗糙面113与传递给反射电极117的非平整面组合有助于引导反射光到光调制元件180。若光调制元件180是透射型，则光传输通过光调制元件180到达反射电极117。然后，该光被反射，并传输返回通过光调制元件180到达观察者。若光调制元件180是非透射型，则入射光被阻塞。最好是，若OLED100工作在反射模式下，则该装置不发射光。然而，若OLED100同时工作在反射模式和透射模式下，则该装置可以发射光。
[0038]图2表示显示器101，其中背光181包括在光散射基片元件112上沉积的常规OLED156，它是在与粗糙面113相对的平坦表面上。相同的部分是用与图1相同的数字表示。若不使用密封剂，则在光散射基片元件112与平面基片元件172，173结合时，可以使用环氧树脂材料198以形成密封。
[0039]图3表示另一个实施例，其中如图1所示，常规OLED制作在光散射基片的粗糙面上，但是电极与图1所示的情况是相反的。相同的部分是用与图1相同的数字表示。如在图2中，环氧树脂材料198可用于形成密封。常规OLED159是有反射导电电极129，有机发射层119和透射导电电极131的顶层发射装置，它们按照以上顺序沉积在与粗糙面图形113相同侧的光散射基片元件112上。因此，粗糙面113的不规则性也出现在反射电极117的金属面上。
[0040]图4表示本发明实施例显示器200的示意剖面图，包括：光调制元件280和单个OLED背光装置285，其中多个有机发光层沉积在有粗糙面的光散射基片上。优选的装置材料类似于图1中所描述的。参照图4，有机发光背光装置285包含透明的光散射基片元件212。第一透射电极210形成在光散射基片元件212的粗糙面213上。发光层222，224，226分别夹在第一透射电极210，第二透射电极220，第三透射电极230，和反射电极240之间。有机发光层222，224，226可以由有机发光材料或聚合物发光材料制成，但不限于这些材料。叠层式有机发光层222，224，226分别发射至少三个不同带宽的光。该至少三个不同带宽的光是构成全色视觉的分量，例如，红，绿，和蓝(RGB)带宽的光，或全色视觉的其他分量组合。
[0041]透射电极210，220，230的功能分别是有机发光层222，224，226的电极，并可以由透明的导电材料制成。所以，发光层222，224，226发射的光可以传输通过透明的导电层210，220，230到达光调制元件280。因此，背光285包括：第一OLED区250(由不透明反射电极240，有机发光层226和透明电极230构成)，第二OLED区252(由透明电极230，发光层224和透明电极220构成)，和第三OLED区254(由透明电极220，发光层222和透明电极210构成)。反射电极240和透明电极210，220，230在电路上连接到驱动电路(未画出)。在透射模式下，加偏压使有机发光层222，224，226依次发射所需颜色的光，即，按照R，G，B，R，G，B的顺序。箭头261R，261G和261B类似于图1中的161R，161G和161B，并表示透射模式，其中不同波长(分别是红，绿，和蓝)是按照时序排列。箭头262和263类似于图1中的162和163，并表示反射模式。
[0042]若不使用密封剂，则最好按照其他方式保护有机发光背光装置285，例如，在有机发光背光装置285和光调制元件280的周围的环氧树脂密封228。即使它不是密封剂，可以利用改变光学性质的一层。
[0043]在本发明的所有实施例中，利用有粗糙面的光散射基片元件，可以增强从背光中的光提取。在一个典型OLED中，装置中各层之间折射率的失配可以导致大部分产生的光被吸收，这是因为发生全内反射。仅仅以小于临界角的角度入射到装置各个界面上的光传输通过该界面。以大于临界角的角度入射到装置各个界面上的光是沿横向被引导，该光可以在装置结构中被吸收或在边缘之外损失。当装置中各层之间的折射率失配增大时，临界角损失也增大。为了减小全内反射和增强输出耦合，在装置基片的外表面上可以采用随机纹理或有序微透镜阵列。参阅Lai et al.CLEO Conference Proceedings，PacificRim 99，WL6，p.246-47(1999)。也可参阅US Published patentapplication 2001/0033135。在本发明中，背光结构内光散射基片的粗糙面可以减小平均的光子程长和减小内吸收效应，从而提高光的提取。如上所述，光散射基片元件可以有两种取向：1)粗糙面是在与OLED沉积的相反面上，或2)粗糙面是在OLED沉积的相同面上。两种取向都可以增强输出耦合。
[0044]最好是，光散射基片元件的粗糙面用于OLED沉积。例如，如图1所示，沿光散射基片元件112的粗糙表面图形113形成预定厚度的常规OLED156的电极和有机层。反射电极117包含有高反射比的金属材料，例如，银，铝或其合金。当常规OLED154沉积在光散射基片元件112的粗糙面113上时，以下的粗糙面113形状传递给包括反射电极117的装置各层。众所周知，反射面的起伏控制反射光的散射，为的是会聚某个区域内的反射光，并增强相对于特定观察方向的反射光强度。粗糙面的作用是散射和反射从背光发射或从周围环境进入的光。
[0045]沿该装置发射面的方向提高反射比主要取决于传递给反射电极的凸凹轮廓斜率。因此，可以增强反射面的反射性质，并可以减小对显示器亮度没有贡献的反射分量。在本发明中，凸凹轮廓包括有表面粗糙度的随机图形，其特征是，它的平均轮廓单元宽度(Rs，Rsm)为3λ～200λ和平均斜率(Δa)为4～30度。增强的反射率可以导致提高的亮度，均匀性，和显示质量。或者，在基片面上可以形成规则图形，最好是，可以控制给观察者提供更多的反射光。
[0046]参照上述图1中的例子，形成光散射基片元件112粗糙面图形113的不规则性间隙和高度可以优化成规定值，用于散射和会聚光到光调制元件，并给观察者提供很大的视角。在这个实施例中，形成的粗糙面图形113有不均匀和随机的间隙。考虑到叠层式OLED和光调制元件的对准特性，最好是控制平均间隙到小于100微米，更好的是小于10微米。在这种安排下，以下光散射基片元件传递的粗糙面形状可以增强反射金属电极的反射率比率，从而减小或消除在反射模式下需要补偿背光能量消耗，尽管在反射器与LCD之间存在多个叠层式有机层。
[0047]形成粗糙面的方法没有特别的限制。利用在基片面上形成精细非均匀结构的已知方法，例如，利用喷砂或压花或复合透明微粒的方法，可以使光散射基片元件变得粗糙。此外，还可以按照这样的方法形成粗糙面层，在光透射高分子基片的表面上形成有极高硬度和滑动性质的固化树脂薄膜，例如，含硅酮UV射线可固化树脂。此外，还可以采用这样一种形成粗糙面薄膜的方法，其中在光透射高分子基片上涂敷混合微粒制备的溶液，例如，石英与变化树脂薄膜形成材料，在此之后干燥涂敷的薄膜。专业人员知道形成粗糙面的各种方法，例如，在Japanese Patent Application Number 10-207810和63-004669中公开的方法。
本发明的显示器可以包含各种附加特征以提高OLED的性能。这样的一种特征是总线。在有大OLED电极的实施例中，总线是优选的，因为这种跨越大距离的电极横向导电率不足以传递所需的电流。总线可以解决这个问题，它是在横向形成另一条电流路线。密封剂可用在本发明的任何实施例中，保护有机层使元件免受曝光。密封剂可以是薄膜。优选的密封剂包括交替的聚合物层，例如，聚丙烯酸酯和诸如氧化铝的介质材料，并可以从San Jose，CA.的Vitex Systems，Inc.购买。例如，通过折射率的匹配，选取的密封剂可以增强该装置的光学性质。
采用三个OLED发射区的上述所有实施例有这样的优点，它们都可用于时序彩色显示器以产生彩色图像，其中每个OLED发射区发射不同带宽(即，红，绿，和蓝)的光。利用脉冲源可以寻址不同的OLED，使不同彩色的接通和断开是与显示器同步。例如，在US PatentNo.5,642,129，6,097,352，和6,392,620中进一步描述时序彩色，全文合并在此供参考。
[0048]因此，本发明公开一种具有增强亮度的新颖和改进的集成全色半反半透显示器，包括：叠层式OLED背光和光调制元件，光调制元件与背光形成密封或光调制元件放置成与背光相邻。最好是，反射电极与光调制元件之间的距离约小于5000微米，或小于4000微米，或小于2000微米或甚至小于1000微米，它取决于装置的结构。重叠多个OLED可以方便地集成各个电路的连接并配置与外部的连接线。附加的光学元件可以放置在小型紧缩包装之外，它可以容易地集成到便携式电子设备中。
[0049]虽然本发明的描述是借助于具体例子和优选实施例，但是我们应当明白，本发明不局限于这些例子和实施例。所以，专业人员显然知道，申请的本发明应当包括对此处描述例子和实施例的各种变化。

Claims (43)

1.一种半反半透显示器装置，包括：
第一OLED装置，包含常规OLED装置，其特征是发射第一预定带宽的光；
第二OLED装置，包含透明OLED装置，其特征是发射第二预定带宽的光，第二OLED装置是与第一OLED装置的发射面相邻；和
光调制元件，与第二OLED装置发射面相邻，
其中至少一个OLED装置制作在光散射基片元件上，光散射基片元件至少有一个粗糙面，且其中第一带宽和第二带宽是不同的。
2.按照权利要求1的装置，其中第一带宽和第二带宽的发射时序互相组合。
3.按照权利要求2的装置，其中第一OLED装置制作在光散射基片元件的粗糙面上，有反射电极的第一OLED装置是在这样的定位，使从反射电极反射面上反射的光传输通过第二OLED装置的发射面。
4.按照权利要求3的装置，还包括：包含透明OLED装置的第三OLED装置，其特征是发射第三预定带宽的光，第三OLED装置是在第一OLED装置的发射面和第二OLED装置之间，其中第一带宽，第二带宽和第三带宽的发射时序互相组合。
5.按照权利要求1的装置，还包括密封剂。
6.按照权利要求1的装置，其中光调制元件是液晶显示器。
7.按照权利要求4的装置，其中第一OLED，第二OLED和第三OLED以及光调制元件制作成密封的包装。
8.一种半反半透显示器装置，包括：放置成与OLED背光发射面相邻的光调制元件，所述OLED背光包括：
在光散射基片元件上制作的第一OLED，光散射基片元件至少有一个有预定表面粗糙度的表面，第一OLED包括：
在光散射基片元件上设置的第一导电层；
在第一导电层上设置的第一有机层，第一有机层包含发射第一带宽光的发射材料；
在该有机层上设置的第二导电层，
其中第一导电层和第二导电层中的一个导电层是反射层，而另一个导电层是透射层；
放置成与第一OLED发射面相邻的第二OLED，第二OLED包括：
第三导电层；
在第三导电层上设置的第二有机层，第二有机层包含发射第二带宽光的发射材料，第二带宽不同于第一带宽；
在该有机层上设置的第四导电层，
其中第三导电层和第四导电层包括透射层。
9.按照权利要求8的装置，其中第一带宽和第二带宽的发射时序互相组合。
10.按照权利要求8的装置，还包括：放置成与第二OLED发射面相邻的第三OLED，第三OLED包括：
第五导电层；
在第五导电层上设置的第三有机层，第三有机层包含发射第三带宽光的发射材料，第三带宽不同于第一带宽和第二带宽；和
在第三有机层上设置的第六导电层，
其中第五导电层和第六导电层包括透射层。
11.按照权利要求10的装置，其中第一带宽，第二带宽和第三带宽的发射时序互相组合。
12.按照权利要求11的装置，其中第一带宽，第二带宽和第三带宽分别是红，绿和蓝。
13.按照权利要求8的装置，其中光调制元件和OLED背光制作成密封的包装。
14.按照权利要求8的装置，其中至少一个透射导电层包含氧化铟锡(ITO)。
15.按照权利要求14的装置，其中至少一个透射导电层包含锰(Mg)材料和锂银(Li-Ag)材料。
16.按照权利要求8的装置，其中反射导电层包括不透明金属电极层。
17.按照权利要求8的装置，其中预定表面粗糙度的特征是S，Sm：3λ和Δ：4～30。
18.按照权利要求8的装置，其中第一OLED沉积在有预定表面粗糙度的光散射基片元件表面上。
19.一种发光显示器装置，包括：
光调制元件；
第一电极，包含在光调制元件上设置的透射材料层；
第二电极，包含在第一电极上设置的透射材料层；
第三电极，包含在第二电极上设置的反射材料层；
第一有机层，包含在第一电极与第三电极之间设置的发射材料；
第一基片元件，所述第一基片元件设置在第一有机层与光调制元件之间，第一基片元件至少有一个有预定表面粗糙度的表面。
20.按照权利要求19的装置，其中预定的表面粗糙度增强从发射材料沿光调制元件的方向发射光的光输出耦合。
21.按照权利要求20的装置，其中有预定表面粗糙度的表面面向第三电极。
22.按照权利要求21的装置，其中第三电极有反射面，其表面粗糙度分布对应于预定的表面粗糙度。
23.按照权利要求19的装置，还包括：包含发射材料的第二有机层，其中第一有机层设置在第一电极与第二电极之间，而第二有机层设置在第二电极与第三电极之间。
24.按照权利要求23的装置，其中第一有机层和第二有机层发射不同波长的光。
25.按照权利要求23的装置，还包括：在第二有机层与第三电极之间设置的第四电极，第四电极包括透射材料层。
26.按照权利要求25的装置，还包括：第三有机层，第三有机层包含在第四电极与第三电极之间设置的发射材料。
27.按照权利要求26的装置，其中第一有机层，第二有机层和第三有机层各自发射不同波长的光。
28.按照权利要求27的装置，其中不同的波长是预定的第一波长，第二波长和第三波长，它们在互相组合发射时能够产生全色光。
29.按照权利要求28的装置，其中第一波长，第二波长和第三波长在时序上互相组合发射。
30.按照权利要求25的装置，其中第一预定波长，第二预定波长和第三预定波长分别是蓝，绿和红。
31.按照权利要求19的装置，还包括：在第一电极与光调制元件之间设置的第二基片。
32.按照权利要求31的装置，还包括：在第三电极与第二基片之间设置的第三基片。
33.按照权利要求26的装置，其中反射电极与光调制元件之间的距离小于2000微米。
34.按照权利要求32的装置，其中反射电极与光调制元件之间的距离小于5000微米。
35.一种半反半透显示器装置，包括：光调制元件和OLED背光，所述OLED背光包括：
有上表面和下表面的基片，上表面和下表面中至少之一有预定的表面粗糙度；
第一电极，包含在基片上设置的反射材料；
在第一电极上设置的第二电极，第二电极包含透射材料；
第一有机层，包含在第一电极与第二电极之间设置的发射材料；
在第二电极上设置的第三电极，第三电极包含透射材料；
第二有机层，包含在第二电极与第三电极之间设置的发射材料；
其中第一电极是该装置中唯一有效的反射层。
36.按照权利要求35的装置，其中第一有机层包含能够发射第一光谱的第一发射材料；和第二有机层包含能够发射第二光谱的第二发射材料，第二光谱不同于第一光谱。
37.按照权利要求36的半反半透装置，还包括：
在第三电极上设置的第四电极，第四电极包含透射材料；和
第三有机层，包含在第三电极与第四电极之间设置的第三发射材料；
其中第三发射材料能够发射不同于第一光谱和第二光谱的第三光谱。
38.按照权利要求37的半反半透装置，其中第一发射材料包含在第一有机发光二极管中，第二发射材料包含在第二有机发光二极管中，和第三发射材料包含在第三有机发光二极管中，其中所述第一有机发光二极管，第二有机发光二极管和第三有机发光二极管包括分开的OLED装置。
39.按照权利要求37的半反半透装置，其中第一发射材料，第二发射材料和第三发射材料包含在单个OLED装置中。
40.按照权利要求39的半反半透装置，其中单个OLED装置包括：叠层式发光二极管。
41.按照权利要求35的半反半透装置，其中OLED背光被密封。
42.按照权利要求38的半反半透装置，其中OLED背光被密封。
43.按照权利要求35的半反半透装置，其中OLED背光和光调制元件制作成密封的装置。
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