TWI467527B - 顯示裝置 - Google Patents
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Description
本申請是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種有機電激發光顯示裝置。
有機電激發光元件(organic electroluminescence device,OLED)是一種可將電能轉換成光能的半導體元件，其包括高轉換效率且視角廣、製程簡易、低成本、高應答速度、使用溫度範圍廣泛與全彩化等優點。這些優點符合多媒體時代顯示器特性之要求，因此廣泛用於指示燈、顯示器之發光元件等等。
為達到全彩化的顯示，不同的有機電激發光顯示器(organic electroluminescence display,OEL display)必須搭配適合的全彩化技術。目前市場上常見的一種全彩化技術是以白光有機電激發光元件為光源，並搭配彩色濾光片(color filter，CF)，來進行全彩化顯示。
習知為了使白光有機電激發光顯示器達到特定的色度表現，最直接的方式是改變有機電激發光元件本身的結構，例如替換有機材料層的材料種類。然而，此種方式會影響有機電激發光元件的發光效率與使用壽命，導致產品設計上的不可預測性。換言之，習知白光有機電激發光顯示器因受到前述限制，難以達到實用上的需求。
本申請提出一種顯示裝置，包括一有機電激發光元件以及一彩色濾光片。有機電激發光元件用以發出一光線。此光線的光強度與波長的關係曲線在420奈米至480奈米、480奈米至540奈米以及590奈米至650奈米的三個波段之間分別具有一個波峰。此外，彩色濾光片接收並轉換所述光線為一色光。顯示裝置所顯示的一白畫面的相對色溫(Correlated Color Temperature,CCT)介於8000K至12000K之間，且白畫面的光強度與波長的關係曲線在420奈米至480奈米、480奈米至540奈米以及590奈米至650奈米的三個波段之間分別具有一第一峰值、一第二峰值以及一第三峰值。第二峰值與該第一峰值的比值介於0.31至0.40之間。
在前述顯示裝置中，第三峰值與第一峰值的比值例如是介於0.24至0.32之間。
本申請提出另一種顯示裝置，包括一有機電激發光元件以及一彩色濾光片。有機電激發光元件用以發出一光線。此光線的光強度與波長的關係曲線在420奈米至480奈米、480奈米至540奈米以及590奈米至650奈米的三個波段之間分別具有一個波峰。此外，彩色濾光片接收並轉換所述光線為一色光。顯示裝置所顯示的一白畫面的相對色溫介於4500K至8500K之間，且白畫面的光強度與波長的關係曲線在420奈米至480奈米、480奈米至540奈米以及590奈米至650奈米的三個波段之間分別具有一第一峰值、一第二峰值以及一第三峰值。第二峰值與該第一峰值的比值介於0.43至0.52之間。
在前述顯示裝置中，第三峰值與第一峰值的比值例如是介於0.34至0.42之間。
前述兩種顯示裝置在CIE1931色彩空間的色度表現可為：0.63≦Rx≦0.65,0.32≦Ry≦0.345；0.285≦Gx≦0.315,0.59≦Gy≦0.615；0.135≦Bx≦0.155,0.04≦By≦0.065；以及0.27≦Wx≦0.33,0.28≦Wy≦0.35。
在前述兩種顯示裝置中，彩色濾光片的濾光波長與光強度的關係曲線在430奈米至460奈米與510奈米至560奈米的兩個波段之間例如分別具有一第四峰值與一第五峰值，且第五峰值大於第四峰值。
在前述兩種顯示裝置中，彩色濾光片在濾光波長為650奈米時的光強度與在濾光波長為580奈米時的光強度的比值大於18。
基於上述，本申請係對有機電激發光元件的發光頻譜進行調整，以讓顯示裝置的色度表現符合各種顯示需求。此外，本申請還可同時選擇彩色濾光片的濾光頻譜，使其與有機電激發光元件的發光頻譜相匹配，以達到良好的顯示效果。
為讓本申請之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1繪示依照本申請之一實施例的一種顯示裝置。如圖1所示，顯示裝置100包括有機電激發光元件110以及彩色濾光片120。有機電激發光元件110設置於基板102上，例如是由陽極111、電洞注入層112、有機發光層114、電子注入層116、陰極119等所構成。然而，實際的有機電激發光元件110的結構並不限於此，在未繪示的其他實施例中，電洞注入層112與有機發光層114之間還可能存在電洞傳輸層，電子注入層116與有機發光層114之間還可能存在電子傳輸層等。此外，有機發光層114例如是由多種發光材料層堆疊而成的多層結構，其中所述多個發光材料層例如可分別發出不同顏色的色光，並且混光為白光。
彩色濾光片120設置於有機電激發光元件110上，可能包括紅色濾光單元122、綠色濾光單元124以及藍色濾光單元126等。此外，彩色濾光片120的濾光頻譜會與有機電激發光元件110發出的光線的頻譜相匹配，用以將有機電激發光元件110發出的光線轉換為色光輸出，並且混光為彩色畫面。舉例而言，本實施例的有機電激發光元件110例如可發出具有三個波段的白光，而其光強度與波長的關係曲線在420奈米至480奈米、480奈米至540奈米以及590奈米至650奈米的三個波段之間分別具有一個波峰。
另外，顯示裝置100在不同的應用場合會有特定的顯示需求，例如：應用於電視機(television,TV)時，需要有較高的顯示色溫，顯示裝置100所顯示的白畫面的相對色溫(Correlated Color Temperature,CCT)通常會被設定於8000K至12000K之間。或者，應用於電子裝置的顯示螢幕(monitor)時，需要有較低的顯示色溫，顯示裝置100所顯示的白畫面的相對色溫(Correlated Color Temperature,CCT)通常會被設定於4500K至8500K之間。此時，為了達到前述特定的相對色溫的顯示需求，本實施例可以對有機電激發光元件110的發光頻譜進行調整。
更具體而言，當顯示裝置100所顯示的白畫面的相對色溫被設定於8000K至12000K之間時，本實施例藉由對有機電激發光元件110的發光頻譜的調整，使得顯示裝置100所顯示的白畫面的光強度與波長的關係曲線在420奈米至480奈米、480奈米至540奈米以及590奈米至650奈米的三個波段之間分別具有一第一峰值、一第二峰值以及一第三峰值，且第二峰值與第一峰值的比值例如是介於0.31至0.40之間，而第三峰值與第一峰值的比值例如是介於0.24至0.32之間。
另一方面，當顯示裝置100所顯示的白畫面的相對色溫被設定於4500K至8500K之間時，本實施例藉由對有機電激發光元件110的發光頻譜的調整，使得顯示裝置100所顯示的白畫面的光強度與波長的關係曲線在420奈米至480奈米、480奈米至540奈米以及590奈米至650奈米的三個波段之間分別具有一第一峰值、一第二峰值以及一第三峰值，且第二峰值與第一峰值的比值例如是介於0.43至0.52之間，而第三峰值與第一峰值的比值例如是介於0.34至0.42之間。
在實際的製作上，例如可以藉由改變有機電激發光元件110中的有機發光層114中的各發光材料層的材料重量百分比、改變各發光材料層的厚度或者改變通入各發光材料層的電流，來調整有機電激發光元件110的發光頻譜。
例如，圖2繪示依照本申請之一實施例的一種由不同材料重量百分比之發光材料層組成的有機電激發光元件200。如圖2所示，發藍光之UGH2層的材料重量百分比為6%，發紅光之CzSi層的材料重量百分比為1.2%，發綠光之CzSi層的材料重量百分比為2%，發藍光之CzSi層的材料重量百分比為6%。藉由調整各發光材料層的材料重量百分比，使得顯示裝置100得到較佳的觀賞品質。
圖2中相關膜層的材質說明如下：TAZ作為電子傳輸層，稱為3-(4-biphenylyl)-4-phenyl-5-(4-tert-butylphenyl)-1,2,4-triazole；UGH2為p-bis(triphenylsilyly)benzene；CzSi：R泛指發紅光之材料，CzSi：G泛指發綠光之材料，CzSi：B泛指發藍光之材料，其中CzSi為3,6-bis(triphenylsilyl)carbazole又稱雙三矽基苯咔唑；TCTA作為電洞傳輸層，稱為4,4’,4”-tri(N-carbazolyl)triphenylamine；α-NPD作為電洞傳輸層，稱為4,4’-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl)。
又例如，圖3繪示依照本申請之一實施例的一種由不同厚度之發光材料層組成的有機電激發光元件300。如圖3所示，Cs2
CO3
層的厚度為2奈米，BCP層的厚度為40奈米，BCP：Os層的厚度為5奈米，CzSi：Ir層的厚度為15奈米，TCTA：OS層的厚度為5奈米，TCTA層的厚度為15奈米，α-NPD層的厚度為30奈米。藉由改變各發光材料層的厚度，使得顯示裝置100得到較佳的觀賞品質。
圖3中相關膜層的材質說明如下：BCP為(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)；BCP：Os為鋨金屬錯合物(Os complexes，其中Os為過渡金屬；CzSi：Ir為銥金屬錯合物(Ir complexes，其中Ir為過渡金屬)；TCTA：OS為鋨金屬錯合物(Os complexes，其中Os為過渡金屬)；TCTA作為電洞傳輸層，稱為4,4’,4”-tri(N-carbazolyl)triphenylamine；α-NPD作為電洞傳輸層,稱為4,4’-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl)。
上述僅為簡單說明可透過改變有機電激發光元件110中的有機發光層114中的各發光材料層的材料重量百分比、改變各發光材料層的厚度，來調整有機電激發光元件110的發光頻譜，以得到較佳的觀賞品質。但，本發明不限於此。
藉由前述設計，顯示裝置100所顯示的白畫面的相對色溫在8000K至12000K之間或4500K至8500K之間時，所能達到的CIE1931色彩空間的色度表現可為：0.63≦Rx≦0.65,0.32≦Ry≦0.345；0.285≦Gx≦0.315,0.59≦Gy≦0.615；0.135≦Bx≦0.155,0.04≦By≦0.065；以及0.27≦Wx≦0.33,0.28≦Wy≦0.35。
換言之，如圖4所示的本實施例的顯示色域、NTSC色域與sRGB色域的比較圖。其中，顯示色域即為介於最大邊界與最小邊界之間的區域。由圖4可知，本實施例的顯示裝置100不論在NTSC(美國國家電視系統委員會，National Television System Committee)規範下或者sRGB色域下，其色度表現相較於已知的顯示裝置都有顯著的提升。
下表一列示將本申請之前述實施例的設計規範應用於一種顯示裝置上時，在需求的相對色溫為8000K至12000K的範圍內進行模擬所得到的結果。
圖5更繪示在表一所示的相對色溫為9300K下，對有機電激發光元件的發光頻譜進行調整前與調整後的顯示裝置所顯示的白畫面的光強度與波長的曲線圖。調整後的關係曲線如下表二所示，在波長為465奈米、512奈米以及619奈米時分別具有相對強度為1.01(第一峰值)、0.37(第二峰值)以及0.29(第三峰值)，所得到的第二峰值與第一峰值的比值為0.37，介於前述實施例規範的0.31至0.40之間，而第三峰值與第一峰值的比值為0.283，介於前述實施例規範的0.24至0.32之間。另外，表三與表四也分別列示了在相對色溫為8300K與11000K下的有機電激發光元件的發光頻譜的峰值特徵，同樣符合前述實施例規範的範圍。
基於上述，由表一所示的模擬結果可知，採用本申請之設計規範的顯示裝置在色溫8300K、9300K以及11000K下的NTSC百分比以及sRGB百分比都比未採用本申請之設計規範的原始值來得高，顯見其色度表現相較於已知的顯示裝置都有顯著的提升。
下表五列示將本申請之前述設計規範應用於一種顯示裝置上時，在需求的相對色溫為4500K至8500K的範圍內進行模擬所得到的結果。
圖6更繪示在前述需求的相對色溫為6500K下，對有機電激發光元件的發光頻譜進行調整前與調整後的顯示裝置所顯示的白畫面的光強度與波長的曲線圖。調整後的關係曲線如下表六所示，在波長為465奈米、512奈米以及619奈米時分別具有相對強度為1.06(第一峰值)、0.51(第二峰值)以及0.41(第三峰值)，所得到的第二峰值與第一峰值的比值為0.481，介於前述實施例規範的0.43至0.52之間，而第三峰值與第一峰值的比值為0.386，介於前述實施例規範的0.34至0.42之間。另外，表七與表八也分別列示了在相對色溫為8300K與11000K下的有機電激發光元件的發光頻譜的峰值特徵，同樣符合前述實施例規範的範圍。
基於上述，由表五所示的模擬結果可知，採用本申請之設計規範的顯示裝置在色溫6500K、6900K以及6000K下的NTSC百分比以及sRGB百分比都比未採用本申請之設計規範的原始值來得高，顯見其色度表現相較於已知的顯示裝置都有顯著的提升。
經由前述模擬，可以驗證本申請的顯示裝置在不同的相對色溫4500K至8500K之間以及8000K至12000K之間，皆可以藉由對有機電激發光元件的發光頻譜進行調整，以達到特定的顯示需求，並且改善顯示裝置的顯示品質。
除此之外，彩色濾光片也是影響顯示裝置之顯示品質的因素之一，因此本申請還可同時調整彩色濾光片的濾光頻譜，使其與前述有機電激發光元件的發光頻譜相匹配，以使顯示裝置達到良好的顯示效果。
圖7繪示本申請之一實施例中所採用的彩色濾光片的各色濾光單元的濾光波長與光強度的曲線圖。如圖6所示，彩色濾光片的濾光波長與光強度的關係曲線在430奈米至460奈米與510奈米至560奈米的兩個波段之間例如分別具有一第四峰值與一第五峰值，且第五峰值大於第四峰值。此外，彩色濾光片在濾光波長為650奈米時的光強度與在濾光波長為580奈米時的光強度的比值大於18。更具體而言，以本實施例的彩色濾光片為例，藍色濾光單元在波長為450奈米時，具有相對強度大於0.6；綠色濾光單元在波長為530奈米時，具有相對強度大於0.8；紅色濾光單元在濾光波長為650奈米時的相對強度與在濾光波長為580奈米時的相對強度的比值為18。
雖然本申請已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本申請，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本申請之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本申請之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．顯示裝置
102．．．基板
110、200、300．．．有機電激發光元件
111．．．陽極
112．．．電洞注入層
114．．．有機發光層
116．．．電子注入層
119．．．陰極
120．．．彩色濾光片
122．．．紅色濾光單元
124．．．綠色濾光單元
126．．．藍色濾光單元
圖1繪示依照本申請之一實施例的一種顯示裝置。
圖2繪示依照本申請之一實施例的一種由不同材料重量百分比之發光材料層組成的有機電激發光元件。
圖3繪示依照本申請之一實施例的一種由不同厚度之發光材料層組成的有機電激發光元件。
圖4繪示本實施例的顯示色域、NTSC色域與sRGB色域的比較圖。
圖5繪示本申請在需求的相對色溫為9300K下，對有機電激發光元件的發光頻譜進行調整前與調整後的顯示裝置所顯示的白畫面的光強度與波長的曲線圖。
圖6繪示本申請在需求的相對色溫為6500K下，對有機電激發光元件的發光頻譜進行調整前與調整後的顯示裝置所顯示的白畫面的光強度與波長的曲線圖。
圖7繪示本申請之一實施例中所採用的彩色濾光片的各色濾光單元的濾光波長與光強度的曲線圖。
100．．．顯示裝置
102．．．基板
110．．．有機電激發光元件
111．．．陽極
112．．．電洞注入層
114．．．有機發光層
116．．．電子注入層
119．．．陰極
120．．．彩色濾光片
122．．．紅色濾光單元
124．．．綠色濾光單元
126．．．藍色濾光單元
Claims (10)
- 一種顯示裝置，包括：一有機電激發光元件，用以發出一光線，該光線的波長與光強度的關係曲線在420奈米至480奈米、480奈米至540奈米以及590奈米至650奈米的三個波段之間分別具有一個波峰；以及一彩色濾光片，接收並轉換該光線為一色光，該顯示裝置所顯示的一白畫面的相對色溫(Correlated Color Temperature,CCT)介於8000K至12000K之間，且該白畫面的波長與光強度的關係曲線在420奈米至480奈米、480奈米至540奈米以及590奈米至650奈米的三個波段之間分別具有一第一峰值、一第二峰值以及一第三峰值，其中該第二峰值與該第一峰值的比值介於0.31至0.40之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該第三峰值與該第一峰值的比值介於0.24至0.32之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，在CIE1931色彩空間的色度表現為：0.63≦Rx≦0.65,0.32≦Ry≦0.345；0.285≦Gx≦0.315,0.59≦Gy≦0.615；0.135≦Bx≦0.155,0.04≦By≦0.065；以及0.27≦Wx≦0.33,0.28≦Wy≦0.35。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該彩色濾光片的濾光波長與光強度的關係曲線在430奈米至460奈米與510奈米至560奈米的兩個波段之間分別具有一第四峰值與一第五峰值，且該第五峰值大於該第四峰值。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該彩色濾光片在濾光波長為650奈米時的光強度與在濾光波長為580奈米時的光強度的比值大於18。
- 一種顯示裝置，包括：一白光有機電激發光元件，用以發出一白光，該白光的波長與光強度的關係曲線在420奈米至480奈米、480奈米至540奈米以及590奈米至650奈米的三個波段之間分別具有一個波峰；以及一彩色濾光片，接收並轉換該白光為一色光，該顯示裝置所顯示的一白畫面的相對色溫介於4500K至8500K之間，且該白畫面的波長與光強度的關係曲線在420奈米至480奈米、480奈米至540奈米以及590奈米至650奈米的三個波段之間分別具有一第一峰值、一第二峰值以及一第三峰值，其中該第二峰值與該第一峰值的比值介於0.43至0.52之間。
- 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其中該第三峰值與該第一峰值的比值介於0.34至0.42之間。
- 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，在CIE1931色彩空間的色度表現為：0.63≦Rx≦0.65,0.32≦Ry≦0.345；0.285≦Gx≦0.315,0.59≦Gy≦0.615；0.135≦Bx≦0.155,0.04≦By≦0.065；以及0.27≦Wx≦0.33,0.28≦Wy≦0.35。
- 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其中該彩色濾光片的濾光波長與光強度的關係曲線在430奈米至460奈米與510奈米至560奈米的兩個波段之間分別具有一第四峰值與一第五峰值，且該第五峰值大於該第四峰值。
- 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其中該彩色濾光片在濾光波長為650奈米時的光強度與在濾光波長為580奈米時的光強度的比值大於18。
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