TWI520398B - 有機發光裝置及包含其之影像顯示系統 - Google Patents

有機發光裝置及包含其之影像顯示系統 Download PDF

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Description

有機發光裝置及包含其之影像顯示系統
本發明係有關於一種有機發光裝置及包含其之影像顯示系統，特別是關於一種高光取出率的有機發光裝置及包含其之影像顯示系統。
近年來，隨著電子產品發展技術的進步及其日益廣泛的應用，像是行動電話、PDA及筆記型電腦的問市，使得與傳統顯示器相比具有較小體積及電力消耗特性的平面顯示器之需求與日俱增，成為目前最重要的電子應用產品之一。在平面顯示器當中，由於有機發光裝置具有自發光、高亮度、廣視角、高應答速度及製程容易等特性，使得有機發光裝置無疑的將成為下一世代平面顯示器的最佳選擇。
有機發光裝置為使用有機層作為主動層(active layer)的發光二極體，近年來已漸漸使用於平面面板顯示器(flat panel display)上。開發出具有高發光效率及長使用壽命的有機發光裝置是目前平面顯示技術的主要趨勢之一。
請參照第1圖，係顯示一習知有機發光裝置10的剖面示意圖，該有機發光影像顯示系統10具有一下基板12、有機發光裝置畫素結構14(包含次畫素14a-14d)、填充層16、光間隙材料18、黑矩陣20、彩色濾光片22(包含紅、藍、綠彩色濾光片)、以及一上基板24。在習知有機發光裝 置10中，由於有機發光裝置畫素結構14一般係以具有反射能力的金屬電極作為陽極，因此為有效降低環境入射光L經陰極反射所形成的反射光L’的強度，需要進一步形成一偏光膜26形成於上基板24之上，來提升影像顯示系統的對比度，以增加有機發光裝置10在室外的可讀性。
在現有技術中，由於偏光膜的穿透率係介於40~45%，因此該偏光膜雖然可遮蔽來自環境的光線，然而當有機發光裝置畫素結構14所產生的光在通過偏光膜時，同樣也只有40-45%的光可以通過，如此一來，使得有機發光影像顯示系統10的光取出率(light extraction efficiency)降低，使得元件的發光效率也隨之下降。當有機發光影像顯示系統具有高的發光效率時，可降低驅動電壓進而增加元件壽命，因此與其他類型的平面顯示器相比，提高光取出率以增加高發光效率對於有機發光影像顯示系統而言係十分重要的。
基於上述，發展出具有較佳光取出率的有機發光影像顯示系統，以解決上述問題，是目前平面顯示技術亟需研究的重點之一。
根據本發明一實施例，該有機發光裝置，包括：一第一基板；一有機發光裝置畫素結構配置於該第一基板之一上表面之上；一第二基板，具有一下表面與該第一基板之上表面對向設置；以及，一光學功能層配置於該有機發光裝置畫素結構上方。值得注意的是，該光學功能層對於可 見光波段的光具有一穿透率高於50%，對於紫外光波段的光具有一穿透率低於20%。
根據其他實施例，本發明亦提供一影像顯示系統，包上述之有機發光裝置，以及一輸入單元，與該有機發光裝置耦接，其中該輸入單元係傳輸一訊號至該有機電激發光裝置以產生影像。
為使本發明之上述目的、特徵能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
本發明提供一種有機發光裝置及包含其之影像顯示系統，其中該有機發光裝置具有一光學功能層用以取代傳統偏光膜。由於該光學功能層對於可見光波段的光具有一穿透率高於50%，可改善該有機發光裝置的光取出率；且該光學功能層對於紫外光波段的光具有一穿透率低於20%，可防止環境光的紫外線射入有機發光裝置中，避免有機發光材料吸收紫外線而劣化。
以下將配合圖示，以說明根據本發明所述之有機發光裝置，以及包含其之影像顯示系統。
請參照第2圖，係為本發明一實施例所述之有機發光裝置100的剖面結構示意圖。有機發光裝置100具有一第一基板102，該第一基板102可為石英、玻璃、塑膠、、陶瓷材料、或是一具有主動單元的基底(例如薄膜電晶體基板)。一第二基板114與該第一基板102對向設置，且複數之黑矩陣110週期性配置於該第二基板114的下表 面103。在此所述的第一基板102係指一承載基板(carrier substrate)，而第二基板114係為一封裝基板(package substrate)。一有機發光裝置畫素結構104配置於該第一基板102之一上表面101之上、一彩色濾光片層112配置於該第二基板114之一下表面103之下、以及一光間隙材料108配置於第一基板102與第二基板之間，可建立均一的距離，有助於後續的製程進行。根據本發明一實施例，該有機發光裝置畫素結構104可具有紅色次畫素104a、綠色次畫素104b、藍色次畫素104c、以及白色次畫素104d，其中該紅色次畫素104a、綠色次畫素104b、藍色次畫素104c係分別對應一紅色濾光片112a、綠色濾光片112b、以及一藍色濾光片112c，以使得紅色次畫素104a、綠色次畫素104b、及藍色次畫素104c所發出的白光透過彩色濾光片層112分別轉換成紅、綠、及藍光。一填充層106配置於該有機發光裝置畫素結構104與該彩色濾光片層112之間。值得注意的是，一圖形化的光學功能層116配置於位於該白色次畫素104d之上的填充層106，以對應該白色次畫素104d，請參照第2圖。本發明所述的光學功能層116係為一類光阻純有機材料(不含無機微粒)，可為具有乙烯氨基團的光阻材料。該光學功能層116對於可見光波段(400-700nm)的光需具有一穿透率高於50%(例如介於50%-90%、介於50%-80%、或是介於50%-70%)，以改善該有機發光裝置的光取出率，且該光學功能層對於紫外光波段(230-400nm)的光具有一穿透率低於20%(例如低於 15%、或低於10%)，可防止環境光的紫外線射入有機發光裝置中，避免有機發光材料吸收紫外線而劣化。舉例來說，根據本發明一實施例，該光學功能層116可由一組合物(由新應材股份有限公司(ECSC)所製造販售，具有商品編號為 CT-9200、包含容於一有機溶 液中(R係為氫、或由碳及氫所構成的基團(例如：烷基))經塗佈及圖形化後所形成，請參照第3圖，係顯示上述光學功能層116在可見光波段的穿透率(介於50%-70%)。相較於傳統有機發光裝置所使用的偏光膜，該光學功能層116係以吸收的方式降低環境光入射的強度，而非傳統偏光膜所使用的偏極化方式。此外該光學功能層116具有較高的穿透率，可改善有機發光裝置的光取出率。再者，由於本發明所使用的光學功能層係為一純有機材料層，具有類似光阻層的性質，可利用曝光及顯影來進行圖形化，因此可選擇性對應有機發光裝置畫素結構上的特定次畫素。舉例來說，請參照第2圖，由於白色次畫素104d其上並沒有配置對應的彩色濾光片112，因此針對白色次畫素104d來形成對應的光學功能層116(形成於該白色次畫素104d之上，並與該彩色濾光片層112共平面)，降低環境光的影響。由於該光學功能層116可為一圖形化的膜層，可針對白色次畫素104d來設置，因此不需要像傳統偏光膜整面配置，可 在不影響紅、綠、藍色次畫素104a-c的前提下，改善白色次畫素104d在室外環境使用時的對比。本發明所述之該光學功能層116的厚度可在維持穿透率大於50%的前提下加以調整，例如可介於100nm-10μm。
根據本發明另一實施例，請參照第4圖，該有機發光裝置100可具有一整面性形成的光學功能層116(即未進行圖形化)配置於該彩色濾光片112及該填充層106之間，其中一平坦層118配置於第二基板114之下表面103並與該彩色濾光片112共平面，以利該光學功能層116的塗佈。此外，請參照第5圖，由於該光學功能層116係為一有機膜層，因此亦可以坦覆式塗佈的方式形成於該彩色濾光片112之上，並填入彩色濾光片112間的空隙，因此不需額外形成該平坦層118。再者，根據本發明其他實施例，本發明所述之光學功能層116除了可應用在RGBW有機發光裝置100外，亦可應用於RGB有機發光裝置100，請參照第6圖。值得注意的是，當本發明所述之整面性光學功能層116應用在RGBW有機發光裝置100時，可依據有機發光裝置畫素結構104所發出的白光C.I.E座標，選擇在紅色、綠色、或藍色可見光波段具有較大穿透度的光學功能層116，來修正該有機發光裝置畫素結構104所發出的白光色溫，使其更接近標準白光。舉例來說，若該有機發光裝置畫素結構104所發出的光在紅色可見光波段的強度較低，則可搭配具有在紅色可見光波段具有較大穿透度的光學功能層；若該有機發光裝置畫素結構104所發出的光在綠色 可見光波段的強度較低，則可搭配具有在綠色可見光波段具有較大穿透度的光學功能層(舉例來說，該光學功能層在綠色可見光波段具有較大穿透度，請參照第15圖)；以及，若該有機發光裝置畫素結構104所發出的光在藍色可見光波段的強度較低，則可搭配具有在藍色可見光波段具有較大穿透度的光學功能層(舉例來說，該光學功能層在藍色可見光波段具有較大穿透度，請參照第16圖)，達到改善有機發光裝置白光色偏的功能。
根據本發明另一實施例，請參照第7圖，該整面性形成的光學功能層106亦可配置於該第二基板114的下表面103與該彩色濾光片112之間，確保該有機發光裝置畫素結構104與該彩色濾光片112之間的距離不會因該光學功能層106而增加，以維持原有的設計值。如此一來，除了可維持原本設定的可視角度外，亦可防止漏光(light leakage)的現象發生。根據本發明其他實施例，上述特定配置的光學功能層106除了可應用在RGBW有機發光裝置100外，亦可應用於RGB有機發光裝置100，請參照第8圖。
根據本發又一實施例，該整面性形成的光學功能層106亦可配置於該第二基板114的上表面105之上，即形成於該有機發光裝置100之外，請參照第9圖。該光學功能層106可為一預先形成的光學功能膜，並以貼附方式形成於該第二基板114的上表面105之上；或是，該光學功能層106可以塗佈的方式，形成於該該第二基板114的上表面105之上。因此，可降低本發明所述之有機發光裝置100 的製程複雜性。根據本發明其他實施例，上述特定配置的光學功能層106除了可應用在RGBW有機發光裝置100外，亦可應用於RGB有機發光裝置100，請參照第10圖。
根據本發某些實施例，形成於該第二基板114上表面105的光學功能層106可進一步搭配一觸控感應層120，形成一具有觸控功能的有機發光裝置100，請參照第11圖。該觸控感應層120可為一具有圖形化的透明電極導電層，在此為簡化圖示，僅以一平整的矩形表示。此外，本發明所述的光學功能層106亦可預先形成於一具有一觸控感應層120的第三基板122上，其中該第三基板122、該觸控感應層120、以及該光學功能層116係構成一觸控面板124。接著，再利用一黏著層126將該觸控面板124固合於該第二基板的上表面105，得到具有觸控功能的有機發光裝置100，請參照第12圖。根據本發另一實施例，亦可利用本發明所述的光學功能層116本身的黏著性(或是在製備光學功能塗佈組合物時更進一步添加具有黏結能力的化合物)，以該光學功能層116作為黏著層，將該觸控面板124固合於該第二基板114的上表面105上，請參照第13圖。
第14圖係繪示出根據本發明另一實施例所述之影像顯示系統200方塊示意圖，其可實施於一電子裝置，例如筆記型電腦、行動電話、數位相機、個人數位助理、桌上型電腦、電視機、車用顯示器、或攜帶式數位影音光碟播放器。本發明所述之影像顯示系統200，包含本發明所述之有機發光裝置100以及一輸入單元150。輸 入單元150係耦接至有機發光裝置100，用以提供輸入信號(例如，影像信號)至有機發光裝置100以產生影像。
綜上所述，本發明所述之有機發光裝置利用一光學功能層取代傳統偏光膜，由於該光學功能層對於可見光波段的光具有一穿透率高於50%，可改善該有機發光裝置的光取出率，而且該光學功能層對於紫外光波段的光具有一穿透率低於20%，可防止環境光的紫外線射入有機發光裝置中，避免有機發光材料吸收紫外線而劣化。此外，由於本發明所述的光學功能層係為一純有機材料層，具有類似光阻層的性質，可利用曝光及顯影來進行圖形化，可用來改善特定顏色次畫素(例如白色次畫素)的對比。再者，當該整面性光學功能層106應用在RGBW有機發光裝置100時，可依據有機發光裝置畫素結構所發出的白光C.I.E座標，選擇在紅色、綠色、或藍色可見光波段具有較大穿透度的光學功能層，來修正該有機發光裝置畫素結構的白光色溫，使其更接近標準白光。
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，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為基準。
10‧‧‧有機發光裝置
12‧‧‧下基板
14‧‧‧有機發光裝置畫素結構
16‧‧‧填充層
18‧‧‧光間隙材料
20‧‧‧黑矩陣
22‧‧‧彩色濾光片
24‧‧‧上基板
26‧‧‧偏光膜
100‧‧‧有機發光裝置
101‧‧‧第一基板之上表面
102‧‧‧第一基板
103‧‧‧第二基板之下表面
104‧‧‧有機發光裝置畫素結構
104a‧‧‧紅色次畫素
104b‧‧‧綠色次畫素
104c‧‧‧藍色次畫素
104d‧‧‧白色次畫素
105‧‧‧第二基板之上表面
106‧‧‧填充層
108‧‧‧光間隙材料
110‧‧‧黑矩陣
112‧‧‧彩色濾光片
112a‧‧‧紅色濾光片
112b‧‧‧綠色濾光片
112c‧‧‧藍色濾光片
114‧‧‧第二基板
116‧‧‧光學功能層
118‧‧‧平坦層
120‧‧‧觸控感應層
122‧‧‧第三基板
124‧‧‧觸控面板
126‧‧‧黏著層
150‧‧‧輸入單元
200‧‧‧影像顯示系統
L‧‧‧環境入射光
L’‧‧‧反射光
第1圖係為習知具有偏光膜有機發光裝置的剖面結構示意圖。
第2圖係為本發明一實施例所述之有機發光裝置的剖面結構示意圖。
第3圖係為本發明一實施例所述之光學功能層其穿透率與波長的關係圖。
第4-13圖係為本發明其他實施例所述之有機發光裝置的剖面結構示意圖。
第14圖係為本發明一實施例所述之具有有機發光裝置之影像顯示系統的方塊示意圖。
第15及16圖係為本發明其他實施例所述之光學功能層其穿透率與波長的關係圖。
100‧‧‧有機發光裝置
101‧‧‧第一基板之上表面
102‧‧‧第一基板
103‧‧‧第二基板之下表面
104‧‧‧有機發光裝置畫素結構
104a‧‧‧紅色次畫素
104b‧‧‧綠色次畫素
104c‧‧‧藍色次畫素
104d‧‧‧白色次畫素
106‧‧‧填充層
108‧‧‧光間隙材料
110‧‧‧黑矩陣
112‧‧‧彩色濾光片
112a‧‧‧紅色濾光片
112b‧‧‧綠色濾光片
112c‧‧‧藍色濾光片
114‧‧‧第二基板
116‧‧‧光學功能層

Claims (7)

  1. 一種有機發光裝置，包括：一第一基板；一有機發光裝置畫素結構配置於該第一基板之一上表面之上；一第二基板，具有一下表面與該第一基板之上表面對向設置；一彩色濾光片層配置於該有機發光裝置畫素結構與該第二基板之間；以及一光學功能層配置於該有機發光裝置畫素結構上方並與該彩色濾光片層共平面，其中該光學功能層對於可見光波段的光具有一穿透率高於50%，對於紫外光波段的光具有一穿透率低於20%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，更包含一填充層配置於該有機發光裝置畫素結構與該彩色濾光片層之間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之有機發光裝置，其中該有機發光裝置畫素結構具有紅色次畫素、綠色次畫素、藍色次畫素、以及白色次畫素，且該光學功能層係為一圖形化層，配置於該白色次畫素上的填充層之上。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光裝置，更包含一觸控感應層，配置於該光學功能層與該第二基板之間。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之有機發光裝置，其中 該觸控面板係經由一黏著層固合於該第二基板之上。
  6. 一種有機發光裝置，包括：一第一基板；一有機發光裝置畫素結構配置於該第一基板之一上表面之上；一第二基板，具有一下表面與該第一基板之上表面對向設置；以及一光學功能層配置於該有機發光裝置畫素結構上方，並配置於一彩色濾光片層與一填充層之間，其中該有機發光裝置畫素結構具有紅色次畫素、綠色次畫素、藍色次畫素、以及白色次畫素，且一平坦層配置於該第二基板下表面與該白色次畫素上方的光學功能層之間，其中該光學功能層對於可見光波段的光具有一穿透率高於50%，對於紫外光波段的光具有一穿透率低於20%。
  7. 一種有機發光裝置，包括：一第一基板；一有機發光裝置畫素結構配置於該第一基板之一上表面之上；一第二基板，具有一下表面與該第一基板之上表面對向設置；以及一光學功能層配置於該有機發光裝置畫素結構上方，並配置於一彩色濾光片層與一填充層之間，其中該有機發光裝置畫素結構具有紅色次畫素、綠色次畫素、藍色次畫素、以及白色次畫素，且該光學功能層 係填入配置於該白色次畫素上方之填充層與該第二基板之間，其中該光學功能層對於可見光波段的光具有一穿透率高於50%，對於紫外光波段的光具有一穿透率低於20%。
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