TWI514181B - 準晶有機發光顯示面板以及模擬準晶有機發光顯示面板之光學效率的方法 - Google Patents

Description

準晶有機發光顯示面板以及模擬準晶有機發光顯示面板之光學效率的方法

本發明是有關於一種顯示面板以及模擬方法，且特別是有關於一種準晶有機發光顯示面板以及模擬準晶有機發光顯示面板之光學效率的方法。

有機發光顯示面板由於其具有自發光、廣視角、省電、程序簡易、低成本、操作溫度廣泛、高應答速度以及全彩化等等的優點，而可望成為下一代平面顯示之主流，如應用在平面顯示裝置、頭戴式顯示裝置或觸控顯示裝置等。

一般而言，有機發光顯示面板是由設置在基板上的第一電極層、第二電極層以及夾於兩電極層之間的有機發光層所組成。基板以及與基板接觸的第二電極層通常採用透光材質，以利有機發光層所產生的光可以自基板穿透出。第二電極層的折射率通常大於基板的折射率，且基板的折射率大於空氣的折射率。由 於光線由高折射率材質進入低折射率材質時容易在高低折射材質之介面發生全反射，因此從有機發光層發出的光很有可能在第二電極與基板的介面以及基板與空氣的介面發生全反射，使得有機發光顯示面板的光學效率不佳。

本發明提供一種準晶有機發光顯示面板，其具有良好的光學效率。

本發明另提供一種模擬準晶有機發光顯示面板之光學效率的方法，其可模擬出準晶有機發光顯示面板的準晶層不同時的光學效率。

本發明的一種準晶有機發光顯示面板，其包括第一電極層、有機發光層、第二電極層、緩衝層、十重準晶層以及封裝蓋板。有機發光層位於第一電極層上。第二電極層位於有機發光層上。緩衝層位於第二電極層上。十重準晶層位於緩衝層上。封裝蓋板位於十重準晶層上。

本發明的一種模擬準晶有機發光顯示面板之光學效率的方法包括以下步驟：提供一準晶有機發光顯示面板，其中準晶有機發光顯示面板包括第一電極層、有機發光層、第二電極層、緩衝層、十重準晶層以及封裝蓋板，有機發光層位於第一電極層上，第二電極層位於有機發光層上，緩衝層位於第二電極層上，十重準晶層位於緩衝層上，封裝蓋板位於十重準晶層上；以有限差分 時域法(Finite-Difference Time-Domain method，FDTD method)模擬有機發光層所發出的一輻射抵達封裝蓋板與十重準晶層之介面的輻射場型(Radiation Pattern)；利用近遠場轉換(Near-to-Far-Field Transformation，NTFF Transformation)，將輻射在封裝蓋板與十重準晶層之介面的輻射場型轉換得到輻射在封裝蓋板遠離十重準晶層之表面的輻射場型；以幾何光學模擬輻射離開準晶有機發光顯示面板後的輻射場型；以及加總輻射穿透到空氣介質後在不同角度方向的能量，以獲得光學效率。

基於上述，本發明的上述實施例的準晶有機發光顯示面板藉由準晶層的設置，以提升光取出率(Light extraction efficiency)。特別是，本發明的準晶有機發光顯示面板所選用的十重準晶層是經由模擬證實能夠提供相對理想的散射效果的準晶層，因此，本發明的準晶有機發光顯示面板具有良好的光學效率。

為讓本發明的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。

100‧‧‧準晶有機發光顯示面板

110‧‧‧第一電極層

120‧‧‧有機發光層

122‧‧‧電子傳輸層

124‧‧‧電洞傳輸層

130‧‧‧第二電極層

140‧‧‧緩衝層

150‧‧‧十重準晶層

160‧‧‧封裝蓋板

a‧‧‧晶格常數

S1‧‧‧外表面

S2‧‧‧內表面

圖1是依照本發明的一實施例的一種有機發光顯示面板的剖面示意圖。

圖2是圖1中的十重準晶層的上視示意圖。

圖3是準晶層的晶格常數(Lattice constant)與增加因子 (Enhancement factor)的關係圖。

圖4是用以評價光學效率的輻射場型。

圖5是應用不同晶格常數的十重準晶層的有機發光顯示面板的輻射場型。

圖1是依照本發明的一實施例的一種有機發光顯示面板的剖面示意圖。圖2是圖1中的十重準晶層的上視示意圖。請參照圖1，準晶有機發光顯示面板100包括第一電極層110、有機發光層120、第二電極層130、緩衝層140、十重準晶層150以及封裝蓋板160。有機發光層120位於第一電極層110上。第二電極層130位於有機發光層120上。緩衝層140位於第二電極層130上。十重準晶層150位於緩衝層140上。封裝蓋板160位於十重準晶層150上。

如圖1所示，封裝蓋板160具有外表面S1以及與外表面S1相對的內表面S2。十重準晶層150、緩衝層140、第二電極層130、有機發光層120以及第一電極層110例如是依序堆疊在內表面S2上。詳言之，十重準晶層150設置在封裝蓋板160與緩衝層140之間，其適於降低介面全反射，以提升光取出率。如圖2所示，十重準晶層150具有10次旋轉對稱(rotational symmetry)的二維週期結構，其原子排列可參照式(1)： 其中a為十重準晶層150的晶格常數，而n _fold 為旋轉對稱的次數。例如八重準晶層的n _fold 為8，而十重準晶層的n _fold 為10。

緩衝層140設置在十重準晶層150與第二電極層130之間，其適於提供第二電極層130一平坦的承載面。在本實施例中，緩衝層140的材質包括氮化矽。有機發光層120設置在第二電極層130與第一電極層110之間。有機發光層120例如包括電子傳輸層(Electron Transport Layer)122以及電洞傳輸層(Hole Transport Layer)124，其中電子傳輸層122設置在電洞傳輸層124與第一電極層110之間。

準晶有機發光顯示面板100的光例如是由封裝蓋板160的外表面S1出射。因此，第一電極層110較佳為反射電極層，以反射來自有機發光層120的光，使傳遞至第一電極層110的光往反方向傳遞，並由封裝蓋板160的外表面S1出射。舉例而言，第一電極層110的材質為金屬或金屬合金。另一方面，為避免第二電極層130遮蔽往外表面S1傳遞的光，第二電極層130較佳為透明電極層。舉例而言，第二電極層130的材質為透明導電材質，如金屬氧化物。所述金屬氧化物包括銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物或其他合適的金屬氧化物。或者，第二電極層130也可以是上述至少二者之堆疊層。

以下以圖3至圖5說明本實施例選用十重準晶層150來 降低介面全反射的理由。圖3是準晶層的晶格常數與增加因子的關係圖。圖4是用以評價光學效率的輻射場型。圖5是應用不同晶格常數的十重準晶層的有機發光顯示面板的輻射場型。圖3至圖5是依據本發明的一種模擬準晶有機發光顯示面板之光學效率的方法所得出的模擬結果。所述模擬準晶有機發光顯示面板之光學效率的方法包括以下步驟。首先，提供一準晶有機發光顯示面板，如準晶有機發光顯示面板100。其次，以有限差分時域法模擬有機發光層120所發出的輻射抵達封裝蓋板160與十重準晶層150之介面(即內表面S2)的輻射場型。接著，利用近遠場轉換，將輻射在封裝蓋板160與十重準晶層150之介面的輻射場型轉換得到輻射在封裝蓋板160遠離十重準晶層之表面(即外表面S1)的輻射場型。然後，以幾何光學模擬輻射離開準晶有機發光顯示面板100後的輻射場型。最後，加總輻射穿透到空氣介質後在不同角度方向的能量，以獲得光學效率。

在上述模擬的過程中，準晶有機發光顯示面板100被劃分成三部分。第一部分是封裝蓋板160以內的近場結構，包括第一電極層110、有機發光層120、第二電極層130、緩衝層140以及十重準晶層150。由於在第一部分中的膜層的厚度都遠小於波長尺寸，例如小於1微米，因此以有限差分時域法模擬輻射在這些膜層中的干涉及繞射情形，可獲得相對準確的輻射場型。

第二部分是封裝蓋板160中的電磁場近遠場處理。由於封裝蓋板160的厚度遠大於波長，因此利用近遠場的轉換，可將 輻射在封裝蓋板與十重準晶層之介面的輻射場型轉換得到輻射在封裝蓋板遠離十重準晶層之表面的輻射場型。進一步而言，根據表面等價定理(surface equivalence theorem)，藉由一虛擬表面S完全包圍住散射體，再利用有限差分時域法計算散射體切線方向的等效電流以及等效磁流，即可求得在虛擬表面的等效電流以及等效磁流，如式(2)、(3)所示：

其中為虛擬表面的法向量。接著，近遠場的轉換公式可參照式(4)至式(13)：E_r =0 式(4)

H_r =0 式(7)

其中E為電場，H為磁場，r為近場空間外任一點，r’為近場空間計算表面的任一點，β 為輻射在介質中的波數(wave number)，η 為固有阻抗(intrinsic impedance)，ψ為r與r’的夾角。

第三部分則是以幾何光學來模擬輻射離開準晶有機發光顯示面板100且進入空氣介質後的輻射場型。舉例，當準晶有機發光顯示面板100應用於頭戴式顯示裝置時，可藉由處理幾何光學的軟體(如LightTools)去得出輻射通過頭戴式顯示裝置的鏡組後的輻射場型、光通量等參數。另外，增加因子EF定義如式(14)所示： 其中R大於或等於1mm，為近場投影距離為R時，遠場場型的坡印廷向量(Poynting vector)，Con代表傳統未設置準晶層的有機發光顯示面板，Des代表設置有準晶層的準晶有機發光顯示面板。

圖3至圖5是在第一電極層、有機發光層、第二電極層、緩衝層以及準晶層的厚度分別設定為100nm、60nm、80nm、150nm、600nm以及200nm所模擬出來的遠場場型，其中晶格常數為0代表未設置準晶層。從圖3可明顯得知，準晶層的設置有 助於提升增加因子，特別是在晶格常數小於900nm的區間內。此外，準晶層為十重準晶層時，可具有相對優異的增加因子。另外，由圖4及圖5可知，十重準晶層的晶格常數為500nm時，其具有優異的聚光效果以及光強度。因此，準晶有機發光顯示面板透過十重準晶層的設置，可具有良好的光學效率。

綜上所述，本發明的上述實施例的準晶有機發光顯示面板藉由準晶層的設置，以提升光取出率(Light extraction efficiency)。特別是，本發明的準晶有機發光顯示面板所選用的十重準晶層是經由模擬證實能夠提供相對理想的散射效果的準晶層，因此，本發明的準晶有機發光顯示面板具有良好的光學效率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧準晶有機發光顯示面板

110‧‧‧第一電極層

120‧‧‧有機發光層

122‧‧‧電子傳輸層

124‧‧‧電洞傳輸層

130‧‧‧第二電極層

140‧‧‧緩衝層

150‧‧‧十重準晶層

160‧‧‧封裝蓋板

S1‧‧‧外表面

S2‧‧‧內表面

Claims (9)

1. 一種準晶有機發光顯示面板，包括：一第一電極層；一有機發光層，位於該第一電極層上；一第二電極層，位於該有機發光層上；一緩衝層，位於該第二電極層上；一十重準晶層，位於該緩衝層上；以及一封裝蓋板，位於該十重準晶層上。
2. 如申請專利範圍第1項所述的準晶有機發光顯示面板，其中該第一電極層為反射電極層，且該第二電極層為透明電極層。
3. 如申請專利範圍第1項所述的準晶有機發光顯示面板，其中該有機發光層包括一電子傳輸層以及一電洞傳輸層，且該電子傳輸層設置在該電洞傳輸層與該第一電極層之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述的準晶有機發光顯示面板，其中該緩衝層的材質包括氮化矽。
5. 如申請專利範圍第1項所述的準晶有機發光顯示面板，其中該第一電極層、該有機發光層、該第二電極層、該緩衝層以及該十重準晶層的厚度分別小於1微米，且該封裝蓋板的厚度大於1微米。
6. 如申請專利範圍第1項所述的準晶有機發光顯示面板，其中該十重準晶層的晶格常數為500nm。
7. 一種模擬準晶有機發光顯示面板之光學效率的方法，包 括：提供一準晶有機發光顯示面板，該準晶有機發光顯示面板包括一第一電極層、一有機發光層、一第二電極層、一緩衝層、一十重準晶層以及一封裝蓋板，該有機發光層位於該第一電極層上，該第二電極層位於該有機發光層上，該緩衝層位於該第二電極層上，該十重準晶層位於該緩衝層上，該封裝蓋板位於該十重準晶層上；以有限差分時域法模擬該有機發光層所發出的一輻射抵達該封裝蓋板與該十重準晶層之介面的輻射場型；利用一近遠場轉換，將該輻射在該封裝蓋板與該十重準晶層之介面的輻射場型轉換得到該輻射在該封裝蓋板遠離該十重準晶層之表面的輻射場型；以幾何光學模擬該輻射離開該準晶有機發光顯示面板後的輻射場型；以及加總該輻射穿透到空氣介質後在不同角度方向的能量，以獲得光學效率。
8. 如申請專利範圍第7項所述的模擬準晶有機發光顯示面板之光學效率的方法，其中該第一電極層、該有機發光層、該第二電極層、該緩衝層以及該十重準晶層的厚度分別小於1微米，且該封裝蓋板的厚度大於1微米。
9. 如申請專利範圍第7項所述的模擬準晶有機發光顯示面板之光學效率的方法，其中該十重準晶層的晶格常數為500nm。