有全色oled背光的半反半透顯示器的制作方法

專利名稱：有全色oled背光的半反半透顯示器的制作方法
技術領域：
本發明涉及照明裝置，具體涉及用于液晶顯示器中的OLED背光的封裝和照明。
背景技術：
液晶顯示器(LCD)用在各種直視型顯示器和虛像顯示器中。利用LCD的直視型顯示器例子包括數字式鐘表，電話，膝上型計算機等。利用LCD的虛像顯示器例子包括攝錄像機取景器，頭戴顯示器，或便攜式電子設備中的虛像顯示器，例如，便攜式通信設備。液晶顯示器有三種基本模式透射型，反射型和半反半透型(transfletive)。在透射模式下，LCD像素是從后面照明(即，與觀察者相反的一側)，通常利用冷陰極熒光燈(CCFL)或LED。透射型LCD在從完全黑暗到辦公室環境的照明條件下具有最佳的性能。在非常明亮的戶外環境下，透射型LCD容易“消失”，除非它們有高亮度背光。透射型LCD有很寬的彩色范圍，然而，它們通常需要用于全色顯示的彩色濾波器。在反射型LCD中，像素是從“前面”照明(即，與觀察者相同的一側)。反射型LCD像素反射源自周圍環境或前燈的入射光。反射型LCD具有非常低的功率消耗(特別是沒有前燈的情況)，因此，它往往用在小型便攜式裝置中，例如，手持游戲機，PDA或其他便攜式設備。在辦公室環境照明和更明亮的條件下，反射型LCD具有最佳的性能。在黑暗照明條件下，反射型LCD通常需要前燈。“半反半透型”顯示器能夠工作在透射模式和反射模式。半反半透型顯示器的例子是在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中公開。在反射模式下，被顯示器內元件反射回到觀察者眼睛的環境光提供圖像給觀察者。反射模式在某些應用中可能是特別有利的，例如，膝上型顯示器，它可用在日光下室外，日光可以使沒有反射模式的顯示器產生的圖像變得模糊。透射模式對于在不同環境下的這種顯示器是有利的，例如，在有很少環境光的情況下。一般地說，在透射模式下工作時，半反半透型液晶裝置是利用相對大和分開安裝的光源照明，最好是從后面照射(背光)，因此，大部分的光直接傳輸通過液晶裝置并向外到達觀察者的眼睛。為了在輸出端提供適當的光量或亮度，LCD要求相對明亮和大的背光源。一般地說，其結果是制作相對大和笨重的包裝，通常利用多個離散的元件，這些離散元件可能很難合并在便攜式電子設備中。一般地說，紅，綠和藍光發光裝置(LED)對于開發小型LCD背光是非常重要的。在過去，熒光燈用于照明這些小型LCD。熒光燈適合于照明大的直視LCD，但對于包括虛像顯示器的小尺寸裝置是個問題。通常，當燈的長度和直徑減小時，其效率也降低，從而使小型燈缺乏足夠的功率。此外，不能分別控制從熒光燈發射的紅光，綠光和藍光，因此，場序制彩色是很困難的。例如，在諸如電話，雙向無線電通信裝置，尋呼機等的便攜式電子設備中，顯示器局限于只有少量字母數字顯示的直視圖像。一般地說，若我們需要小型便攜式裝置，則顯示必須減小到有非常少的數字，因為顯示器的尺寸決定集成到該裝置的最小尺寸。US Patent No.5,965,907建議使用疊層式OLED背光，它能夠在透射型LCD顯示器中場序顯示彩色，然而，為了滿足半反半透顯示器的要求并仍然保持小的尺寸，需要提高為此目的使用的OLED效率。由于裝置中各層之間折射率的失配，在從該裝置射出之前，從典型OLED激活區中產生的大部分光發生全內反射和損失。此外，在典型的半反半透顯示器中，從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”層吸收，半反半透層是在背光與觀察者之間。此外，由于需要適應兩種模式的工作，部分透射/部分反射的半反半透層降低反射模式的反射率。由于存在許多損耗機構，在透射模式下提供足夠的照明，與此同時優化半反半透顯示器中的反射模式，這種要求仍然是一個嚴重的問題。

發明內容
本發明把有一個反射電極的常規有機發光二極管(OLED)和至少一個透明OLED組合成疊層式結構，其功能作為半反半透顯示器設備的背光照明，例如，液晶顯示器(LCD)。最好是，至少兩個透明OLED與一個常規OLED安排成疊層式結構，三個OLED中的每個OLED發射不同帶寬的光。這種結構在透射模式下可以按時序發射彩色，從而允許全色顯示器的所有分量(即，紅，綠，藍)發射通過相同的像素而無需彩色濾波器。由于每個像素不需要再分成紅，綠和藍子像素，孔徑比約增大3倍。因此，三個OLED疊層包含全色背光，其中透明OLED設置在常規的OLED與相鄰的光調制元件之間，光調制元件最好是液晶顯示器(LCD)。在背光(backlight)之后的反射電極(最好是不透明)的功能是作為半反半透顯示器的反射板。這種結構在背光與觀察者之間的LCD中不再需要部分透射部分反射層。有預定表面粗糙度的粗糙面并能散射光的光散射基片包含在疊層式OLED背光中。光散射基片在反射模式和透射模式下可以增強輸出耦合。此外，在至少常規OLED沉積到光散射基片的粗糙面上時，從而使粗糙圖形轉移到反射電極的表面上，則可以提高反射電極的反射比。


圖1表示按照本發明實施例包含分開OLED元件制成的半反半透裝置，其中常規OLED的有機層制作在光散射基片的粗糙面上。圖2表示另一個實施例，其中常規OLED的有機層制作在與光散射基片粗糙面相對的表面上。圖3表示圖1所示半反半透式裝置的另一種結構。圖4表示按照本發明制作的另一個實施例半反半透式裝置，它包括在光散射基片上沉積有多個發光層的單個OLED。
具體實施例方式當電壓加到該裝置上時，OLED利用有機薄膜發射光。在諸如平面裝置顯示器，照明和背景光的應用中，OLED成為人們十分滿意的技術。在US Patent No.5,844,363，6,303,238，和5,707,745中描述幾種OLED材料和結構，全文合并在此供參考。如此處使用的“常規OLED”裝置是一種僅僅通過一個電極發射光的裝置。因此，僅僅一個電極是透明電極，而另一個電極是反射電極，最好是不透明電極。在僅僅通過底層電極發射光的裝置中，頂層電極(即，陰極)是反射型而不是透射型，并可以由高電導率的不透明金屬層構成。透明導電材料可以用作底層電極，例如，氧化銦錫(ITO)。類似地，在僅僅通過頂層電極發射光的裝置中，底層電極(即，陽極)可以是不透明的和/或反射型。透明電極材料，例如，在US Patent No.5,703,436和5,707,745中所公開的透明電極材料，可以用作頂部發光裝置的頂層電極，全文合并在此供參考。在電極不需要是透明的情況下，利用較厚的一層可以具有較高的導電率。此外，利用高反射電極作為非透明電極，如在本發明中所描述的，由于反射的入射光返回到透明電極，可以增加通過透明電極發射的光量。如此處使用的，透明OLED是一種兩個電極都是透明電極的裝置。例如，在US Patent No.5,703,436，5,707,745，和6,469,437中公開透明OLED的例子，全文合并在此供參考。如此處使用的，“頂層”意味著最遠離基片，而“底層”意味著最接近基片。例如，在有兩個電極的裝置中，底層電極是最接近基片的電極，且通常是制作的第一電極。底層電極有兩個表面，最接近基片的下表面，和最遠離基片的上表面。在第一層描述為“設置在”第二層上的情況下，第一層設置成遠離基片。在第一層與第二層之間可能有其他的各層，除非具體說明第一層與第二層“實際接觸”。例如，陰極可以描述為“設置在”陽極之上，即使在這兩層之間有各種有機層。LCD，特別是全色LCD，往往受到現有背光源模塊的限制。典型的是，采用紅波長，綠波長和藍波長作為全色顯示的基色分量(RGB)。常規的背光模塊提供單個光源，它需要彩色濾波器過濾白光并提供RGB光源以實現全色顯示。然而，彩色濾波器吸收大部分的光。此外，半反半透顯示器中背光發射的大部分光可能被在背光與觀察者之間設置的“半反半透層”吸收，因為除了發射來自背光的光到觀察者之外，半反半透層必須能夠反射來自環境光源的入射光返回到觀察者。在本發明的半反半透顯示器中，疊層式OLED單元放置在與光調制元件(例如，LCD)相鄰，其功能是顯示器設備中的背光模塊。把透明光散射基片合并在疊層式OLED背光中，其中光散射基片有粗糙的表面，用于沿光調制元件的方向散射和會聚反射光，可以增強本發明的光提取。因此，在透射模式和反射模式下該裝置的效率可以大大高于常規的半反半透裝置。在本發明優選實施例中，三個有機發光層互相重疊設置，每個有機發光層能夠按照時序方式發射不同帶寬的光，從而形成全色顯示器。這就不需要彩色濾波層，導致增大的孔徑比。在背光之后的反射電極的功能是作為反射層。這就不需要在背光與觀察者之間有部分透射/部分反射層，并可以優化反射模式，而不會降低透射模式的效率。反射層本身可以有高達100％的反射率，因為它不需要從背光發射的光傳輸通過該反射層。在一個實施例中，疊層式OLED背光包括常規OLED與至少一個透明OLED的組合，每個OLED發射不同顏色的光。最好是，兩個透明OLED與常規OLED形成疊層組合，可以提供利用三個不同彩色帶寬的全色。常規OLED放置成最遠離光調制元件，并有高反射的電極，該電極的功能是整個顯示器設備的反射器。常規OLED可以是頂層發射或底層發射裝置，只要它的反射電極是在這樣的位置，入射光被反射通過相鄰的透明OLED并允許背光模塊沿觀察者的方向射出光到光調制元件。例如，疊層式OLED包含發紅光OLED，發綠光OLED和發藍光OLED，利用時序彩色技術，可以實現完全彩色而無需使用彩色濾波器。時序彩色技術包括有機發光層交替地頻繁發射光，從而給觀察者提供彩色視覺暫留。把至少有一個粗糙面的透明光散射基片包含在疊層式OLED背光中，用于沿光調制元件的方向散射和會聚光，可以增強本發明的光提取。光散射基片的取向可以有兩種方式1)粗糙面是在OLED沉積的相反側，或2)粗糙面是在OLED沉積的相同側。兩種取向可以增強光的輸出耦合。當光散射基片的粗糙面用于OLED沉積時，可以進一步提高反射電極的反射率，這是由于凸出和凹陷部分被以下的粗糙面轉移到反射電極的表面。在一個實施例中，半反半透顯示器包含光調制元件和背光模塊，其中背光模塊包含分開的OLED裝置，即，常規OLED裝置與至少一個分開透明OLED裝置形成疊層組合，因此，從常規OLED發射的光透射通過透明OLED并射向光調制元件。最好是，第二透明OLED裝置與第一透明OLED裝置相鄰以形成三裝置疊層。常規OLED制作在有粗糙面的透明光散射基片上。它可以沉積在光散射基片的粗糙面上或沉積在相反的表面上，該表面可以是光滑面。常規OLED有透明基片材料上設置的透射第一電極層，第一電極上設置的有機發光層，和有機發光層上設置的反射電極，反射電極最好是不透明的。每個透明OLED包括透射第一電極，在透射第一電極上設置的有機發光層，和在有機發光層上設置的第二透射電極。本發明的優選實施例包括三裝置疊層，其中每個單獨的裝置發射不同的光譜(例如，紅，綠和藍)以形成全色。在另一個實施例中，提供一種有背光模塊的半反半透LCD，該模塊包括全部有機發光層疊層成單個裝置的OLED。這種疊層式OLED是已知的，例如，在US Patent No.5,703,436，5,917,280，和6,198,091中描述，全文合并在此供參考。在本發明單個裝置的實施例中，多個有機發光層可以沉積在光散射基片的粗糙面或相反表面上。圖1是利用三個分開的OLED裝置的優選實施例示意剖面圖，這三個裝置互相重疊以產生全色。圖1表示半反半透型裝置100，其中在光散射基片元件112的粗糙面113上按順序沉積透射型導電電極層118，有機發光層119，和反射型導電電極層117。粗糙面113的不規則性也出現在反射電極117的金屬面上。導電電極層117和118與有機層119一起構成有不透明金屬陰極(導電反射電極層117)和透明陽極(導電透射電極層118)的常規OLED156。陽極層(透射電極層118)通常是由氧化銦錫(ITO)制成，其典型的厚度約為150nm和折射率約為1.8。有機發光層119的典型厚度約為100nm和折射率約為1.6至1.8。應當明白，這些層中的每一層可以包含多個子層。有機發射層119可以包含多個子層，其中包括運輸層，阻擋層，注入層和其他各層。有機發射層119至少包含一種發光材料，在電極117與118之間加上電壓時能夠發光，例如，折射率約為1.72的三8(羥基喹啉)鋁(Alq3)。其他的發光材料包括熒光材料和磷光材料。透明OLED152和154設置在常規OLED156與光調制元件180之間。每個透明OLED152，154包含基片元件(172，173)，在它的上面設置透射第一導電電極(114，115)，例如，包括氧化銦錫(ITO)層。在這個實施例中，基片元件172，173有光滑的平表面，雖然在其他的實施例中也可以有不同的表面特征。在第一電極(114，115)上設置的是有機發光層(111，116)，在此之后是透射第二導電電極(106，107)。在一個實施例中，有機層119發射藍光，有機層116發射綠光，和有機層111發射紅光。同樣地，應當明白，這些層中的每一層包含多個子層。例如，在圖1中，每個透明OLED可以有包含金屬層(120，121)的透射復合物陰極(電極106和107)，例如，Mg或Li-Ag，最后的ITO層(122，123)設置在金屬層上。在復合物陰極中，層122，123的優選材料包括ITO，IZO，和其他的材料。US Patent No.5,703,436和5,707,745公開包含復合物陰極的陰極例子，全文合并在此供參考，復合物陰極有薄的金屬層，例如，Mg:Ag，在它上面覆蓋透明導電的濺射沉積ITO層。在US Patent No.6,420,031中公開合適的高度透明低反射率非金屬陰極，全文合并在此供參考。按照本發明的一個實施例，有粗糙面113的光散射基片112和平面基片元件172，173的厚度約為1mm，其平均折射率約為1.5，并可以是提供所需結構性質的任何合適材料。平面基片元件172，173和光散射基片元件112可以是柔性或剛性材料。在優選的實施例中，所有的基片都是透射的。塑料和玻璃是優選剛性基片材料的例子。塑料和透射金屬箔片是優選柔性基片材料的例子。還可以利用其他的基片材料。在各個實施例中，可以選取任一基片元件的材料，厚度，形狀和表面特征以獲得所需的結構和光學性質。在制成之后，OLED152，154和156形成疊層并與能夠調制光傳輸的光調制元件180相鄰。常規OLED156是在疊層中最遠離光調制元件180的位置。常規OLED156的取向是它的透射面(不管是“頂層發射”裝置或“底層發射”裝置)面向透明OLED154。OLED152，154和156組合在一起構成背光160。通過改變所含偏振器的方向，光調制元件180可以制作成這樣，它在沒有電場時可以傳輸光，而在加上電場時阻塞光(“常亮”元件)。改變偏振器到不同的方向，光調制元件180可以制作成這樣，它在加上電場時可以傳輸光，而在沒有電場時阻塞光(“常暗”元件)，“常暗”元件與“常亮”元件相反。許多光調制元件包含液晶和偏振器，但其他一些光調制元件不含液晶和偏振器。本發明的實施例包含光調制元件，即使沒有具體地說明或描述。例如，按照本發明的照明裝置可以與空間光調制器(SLM)組合使用，它的功能是有放大光學系統的圖像源。投影顯示器有這樣的形式，其中調制光被光學系統投影到漫射屏，或者它可以是虛像顯示器的形式，其中光學系統建立照明裝置與SLM組合產生小圖像的大虛像。使用的SLM可以是LCD，但是應當明白，其他形式的SLM也是可能的，例如，微型機械加工硅，衍射裝置，可變形反射鏡等。在組合時，多個OLED裝置和光調制元件形成完全的全色顯示器。光調制元件180可以分成多個像素，因此，利用專業人員知道的技術，可以分別控制各個像素傳輸光或阻塞光以形成顯示。在所示的實施例中，背光160與光調制元件180形成疊片結構。在這些實施例中，密封劑195在這種疊片過程中可以保護背光160的有機層，并允許有機發光的背光160與光調制元件180實現更緊密的耦合。不利用隨后的密封，密封劑可以延長裝置的壽命。利用密封劑，顯示器100可以實現的總厚度約為1000微米或更小。圖1的裝置是“半反半透型”，因為它可以工作在透射模式和反射模式。箭頭161R，161G和161B說明透射模式，其中不同的波長(分別是紅，綠和藍)是按照時間排序。在兩個電極之間加上電壓時，OLED160發射光。粗糙面113有助于引導光到光調制元件180。專業人員知道，光調制元件180可以包括液晶顯示模塊，它至少包含液晶層，偏振器和開關電路等，用于控制從有機發光背光裝置160發射的光是否傳輸通過液晶顯示模塊到達觀察者的眼睛。若光調制元件180是透射型，則光透射通過光調制元件180到達觀察者。若光調制元件180不是透射型，則光被阻塞。因為光調制元件180確定光是透射或被阻塞，即使疊層式OLED背光160沒有圖形，可以形成圖像的顯示器是可能的。疊層式結構可以使不同的波長(在這個實施例中分別是紅，綠和藍)按時序的方式傳輸通過相同的像素。在電極連接到驅動電路(未畫出)的情況下，利用順序彩色技術，顯示器100能夠產生全范圍的彩色，從而形成全色圖像。每個有機發光層的發射頻率是這樣的，它可以給觀察者產生動態彩色視覺暫留。此外，通過調整發紅光，綠光和藍光的比例，顯示器裝置100能夠產生白光譜。通過激活每個OLED，其中按照在激活對應OLED時間內所需的每種顏色(紅色，綠色，或藍色)量，在三色發射OLED的每個循環內產生完整的全色圖像，或產生白光。應當明白，如果需要提供完全和均勻的照明，則每種顏色可以使用多個OLED。箭頭162和163說明反射模式。箭頭162表示入射到該裝置上的環境光。粗糙面113與傳遞給反射電極117的非平整面組合有助于引導反射光到光調制元件180。若光調制元件180是透射型，則光傳輸通過光調制元件180到達反射電極117。然后，該光被反射，并傳輸返回通過光調制元件180到達觀察者。若光調制元件180是非透射型，則入射光被阻塞。最好是，若OLED100工作在反射模式下，則該裝置不發射光。然而，若OLED100同時工作在反射模式和透射模式下，則該裝置可以發射光。圖2表示顯示器101，其中背光181包括在光散射基片元件112上沉積的常規OLED156，它是在與粗糙面113相對的平坦表面上。相同的部分是用與圖1相同的數字表示。若不使用密封劑，則在光散射基片元件112與平面基片元件172，173結合時，可以使用環氧樹脂材料198以形成密封。圖3表示另一個實施例，其中如圖1所示，常規OLED制作在光散射基片的粗糙面上，但是電極與圖1所示的情況是相反的。相同的部分是用與圖1相同的數字表示。如在圖2中，環氧樹脂材料198可用于形成密封。常規OLED159是有反射導電電極129，有機發射層119和透射導電電極131的頂層發射裝置，它們按照以上順序沉積在與粗糙面圖形113相同側的光散射基片元件112上。因此，粗糙面113的不規則性也出現在反射電極117的金屬面上。圖4表示本發明實施例顯示器200的示意剖面圖，包括光調制元件280和單個OLED背光裝置285，其中多個有機發光層沉積在有粗糙面的光散射基片上。優選的裝置材料類似于圖1中所描述的。參照圖4，有機發光背光裝置285包含透明的光散射基片元件212。第一透射電極210形成在光散射基片元件212的粗糙面213上。發光層222，224，226分別夾在第一透射電極210，第二透射電極220，第三透射電極230，和反射電極240之間。有機發光層222，224，226可以由有機發光材料或聚合物發光材料制成，但不限于這些材料。疊層式有機發光層222，224，226分別發射至少三個不同帶寬的光。該至少三個不同帶寬的光是構成全色視覺的分量，例如，紅，綠，和藍(RGB)帶寬的光，或全色視覺的其他分量組合。透射電極210，220，230的功能分別是有機發光層222，224，226的電極，并可以由透明的導電材料制成。所以，發光層222，224，226發射的光可以傳輸通過透明的導電層210，220，230到達光調制元件280。因此，背光285包括第一OLED區250(由不透明反射電極240，有機發光層226和透明電極230構成)，第二OLED區252(由透明電極230，發光層224和透明電極220構成)，和第三OLED區254(由透明電極220，發光層222和透明電極210構成)。反射電極240和透明電極210，220，230在電路上連接到驅動電路(未畫出)。在透射模式下，加偏壓使有機發光層222，224，226依次發射所需顏色的光，即，按照R，G，B，R，G，B的順序。箭頭261R，261G和261B類似于圖1中的161R，161G和161B，并表示透射模式，其中不同波長(分別是紅，綠，和藍)是按照時序排列。箭頭262和263類似于圖1中的162和163，并表示反射模式。若不使用密封劑，則最好按照其他方式保護有機發光背光裝置285，例如，在有機發光背光裝置285和光調制元件280的周圍的環氧樹脂密封228。即使它不是密封劑，可以利用改變光學性質的一層。在本發明的所有實施例中，利用有粗糙面的光散射基片元件，可以增強從背光中的光提取。在一個典型OLED中，裝置中各層之間折射率的失配可以導致大部分產生的光被吸收，這是因為發生全內反射。僅僅以小于臨界角的角度入射到裝置各個界面上的光傳輸通過該界面。以大于臨界角的角度入射到裝置各個界面上的光是沿橫向被引導，該光可以在裝置結構中被吸收或在邊緣之外損失。當裝置中各層之間的折射率失配增大時，臨界角損失也增大。為了減小全內反射和增強輸出耦合，在裝置基片的外表面上可以采用隨機紋理或有序微透鏡陣列。參閱Lai et al.CLEO Conference Proceedings，PacificRim 99，WL6，p.246-47(1999)。也可參閱US Published patentapplication 2001/0033135。在本發明中，背光結構內光散射基片的粗糙面可以減小平均的光子程長和減小內吸收效應，從而提高光的提取。如上所述，光散射基片元件可以有兩種取向1)粗糙面是在與OLED沉積的相反面上，或2)粗糙面是在OLED沉積的相同面上。兩種取向都可以增強輸出耦合。最好是，光散射基片元件的粗糙面用于OLED沉積。例如，如圖1所示，沿光散射基片元件112的粗糙表面圖形113形成預定厚度的常規OLED156的電極和有機層。反射電極117包含有高反射比的金屬材料，例如，銀，鋁或其合金。當常規OLED154沉積在光散射基片元件112的粗糙面113上時，以下的粗糙面113形狀傳遞給包括反射電極117的裝置各層。眾所周知，反射面的起伏控制反射光的散射，為的是會聚某個區域內的反射光，并增強相對于特定觀察方向的反射光強度。粗糙面的作用是散射和反射從背光發射或從周圍環境進入的光。沿該裝置發射面的方向提高反射比主要取決于傳遞給反射電極的凸凹輪廓斜率。因此，可以增強反射面的反射性質，并可以減小對顯示器亮度沒有貢獻的反射分量。在本發明中，凸凹輪廓包括有表面粗糙度的隨機圖形，其特征是，它的平均輪廓單元寬度(Rs，Rsm)為3λ～200λ和平均斜率(Δa)為4～30度。增強的反射率可以導致提高的亮度，均勻性，和顯示質量。或者，在基片面上可以形成規則圖形，最好是，可以控制給觀察者提供更多的反射光。參照上述圖1中的例子，形成光散射基片元件112粗糙面圖形113的不規則性間隙和高度可以優化成規定值，用于散射和會聚光到光調制元件，并給觀察者提供很大的視角。在這個實施例中，形成的粗糙面圖形113有不均勻和隨機的間隙。考慮到疊層式OLED和光調制元件的對準特性，最好是控制平均間隙到小于100微米，更好的是小于10微米。在這種安排下，以下光散射基片元件傳遞的粗糙面形狀可以增強反射金屬電極的反射率比率，從而減小或消除在反射模式下需要補償背光能量消耗，盡管在反射器與LCD之間存在多個疊層式有機層。形成粗糙面的方法沒有特別的限制。利用在基片面上形成精細非均勻結構的已知方法，例如，利用噴砂或壓花或復合透明微粒的方法，可以使光散射基片元件變得粗糙。此外，還可以按照這樣的方法形成粗糙面層，在光透射高分子基片的表面上形成有極高硬度和滑動性質的固化樹脂薄膜，例如，含硅酮UV射線可固化樹脂。此外，還可以采用這樣一種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備的溶液，例如，石英與變化樹脂薄膜形成材料，在此之后干燥涂敷的薄膜。專業人員知道形成粗糙面的各種方法，例如，在Japanese Patent Application Number 10-207810和63-004669中公開的方法。
本發明的顯示器可以包含各種附加特征以提高OLED的性能。這樣的一種特征是總線。在有大OLED電極的實施例中，總線是優選的，因為這種跨越大距離的電極橫向導電率不足以傳遞所需的電流。總線可以解決這個問題，它是在橫向形成另一條電流路線。密封劑可用在本發明的任何實施例中，保護有機層使元件免受曝光。密封劑可以是薄膜。優選的密封劑包括交替的聚合物層，例如，聚丙烯酸酯和諸如氧化鋁的介質材料，并可以從San Jose，CA.的Vitex Systems，Inc.購買。例如，通過折射率的匹配，選取的密封劑可以增強該裝置的光學性質。
采用三個OLED發射區的上述所有實施例有這樣的優點，它們都可用于時序彩色顯示器以產生彩色圖像，其中每個OLED發射區發射不同帶寬(即，紅，綠，和藍)的光。利用脈沖源可以尋址不同的OLED，使不同彩色的接通和斷開是與顯示器同步。例如，在US PatentNo.5,642,129，6,097,352，和6,392,620中進一步描述時序彩色，全文合并在此供參考。因此，本發明公開一種具有增強亮度的新穎和改進的集成全色半反半透顯示器，包括疊層式OLED背光和光調制元件，光調制元件與背光形成密封或光調制元件放置成與背光相鄰。最好是，反射電極與光調制元件之間的距離約小于5000微米，或小于4000微米，或小于2000微米或甚至小于1000微米，它取決于裝置的結構。重疊多個OLED可以方便地集成各個電路的連接并配置與外部的連接線。附加的光學元件可以放置在小型緊縮包裝之外，它可以容易地集成到便攜式電子設備中。雖然本發明的描述是借助于具體例子和優選實施例，但是我們應當明白，本發明不局限于這些例子和實施例。所以，專業人員顯然知道，申請的本發明應當包括對此處描述例子和實施例的各種變化。
權利要求
1.一種半反半透顯示器裝置，包括第一OLED裝置，包含常規OLED裝置，其特征是發射第一預定帶寬的光；第二OLED裝置，包含透明OLED裝置，其特征是發射第二預定帶寬的光，第二OLED裝置是與第一OLED裝置的發射面相鄰；和光調制元件，與第二OLED裝置發射面相鄰，其中至少一個OLED裝置制作在光散射基片元件上，光散射基片元件至少有一個粗糙面，且其中第一帶寬和第二帶寬是不同的。
2.按照權利要求1的裝置，其中第一帶寬和第二帶寬的發射時序互相組合。
3.按照權利要求2的裝置，其中第一OLED裝置制作在光散射基片元件的粗糙面上，有反射電極的第一OLED裝置是在這樣的定位，使從反射電極反射面上反射的光傳輸通過第二OLED裝置的發射面。
4.按照權利要求3的裝置，還包括包含透明OLED裝置的第三OLED裝置，其特征是發射第三預定帶寬的光，第三OLED裝置是在第一OLED裝置的發射面和第二OLED裝置之間，其中第一帶寬，第二帶寬和第三帶寬的發射時序互相組合。
5.按照權利要求1的裝置，還包括密封劑。
6.按照權利要求1的裝置，其中光調制元件是液晶顯示器。
7.按照權利要求4的裝置，其中第一OLED，第二OLED和第三OLED以及光調制元件制作成密封的包裝。
8.一種半反半透顯示器裝置，包括放置成與OLED背光發射面相鄰的光調制元件，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個有預定表面粗糙度的表面，第一OLED包括在光散射基片元件上設置的第一導電層；在第一導電層上設置的第一有機層，第一有機層包含發射第一帶寬光的發射材料；在該有機層上設置的第二導電層，其中第一導電層和第二導電層中的一個導電層是反射層，而另一個導電層是透射層；放置成與第一OLED發射面相鄰的第二OLED，第二OLED包括第三導電層；在第三導電層上設置的第二有機層，第二有機層包含發射第二帶寬光的發射材料，第二帶寬不同于第一帶寬；在該有機層上設置的第四導電層，其中第三導電層和第四導電層包括透射層。
9.按照權利要求8的裝置，其中第一帶寬和第二帶寬的發射時序互相組合。
10.按照權利要求8的裝置，還包括放置成與第二OLED發射面相鄰的第三OLED，第三OLED包括第五導電層；在第五導電層上設置的第三有機層，第三有機層包含發射第三帶寬光的發射材料，第三帶寬不同于第一帶寬和第二帶寬；和在第三有機層上設置的第六導電層，其中第五導電層和第六導電層包括透射層。
11.按照權利要求10的裝置，其中第一帶寬，第二帶寬和第三帶寬的發射時序互相組合。
12.按照權利要求11的裝置，其中第一帶寬，第二帶寬和第三帶寬分別是紅，綠和藍。
13.按照權利要求8的裝置，其中光調制元件和OLED背光制作成密封的包裝。
14.按照權利要求8的裝置，其中至少一個透射導電層包含氧化銦錫(ITO)。
15.按照權利要求14的裝置，其中至少一個透射導電層包含錳(Mg)材料和鋰銀(Li-Ag)材料。
16.按照權利要求8的裝置，其中反射導電層包括不透明金屬電極層。
17.按照權利要求8的裝置，其中預定表面粗糙度的特征是S，Sm3λ和Δ4～30。
18.按照權利要求8的裝置，其中第一OLED沉積在有預定表面粗糙度的光散射基片元件表面上。
19.一種發光顯示器裝置，包括光調制元件；第一電極，包含在光調制元件上設置的透射材料層；第二電極，包含在第一電極上設置的透射材料層；第三電極，包含在第二電極上設置的反射材料層；第一有機層，包含在第一電極與第三電極之間設置的發射材料；第一基片元件，所述第一基片元件設置在第一有機層與光調制元件之間，第一基片元件至少有一個有預定表面粗糙度的表面。
20.按照權利要求19的裝置，其中預定的表面粗糙度增強從發射材料沿光調制元件的方向發射光的光輸出耦合。
21.按照權利要求20的裝置，其中有預定表面粗糙度的表面面向第三電極。
22.按照權利要求21的裝置，其中第三電極有反射面，其表面粗糙度分布對應于預定的表面粗糙度。
23.按照權利要求19的裝置，還包括包含發射材料的第二有機層，其中第一有機層設置在第一電極與第二電極之間，而第二有機層設置在第二電極與第三電極之間。
24.按照權利要求23的裝置，其中第一有機層和第二有機層發射不同波長的光。
25.按照權利要求23的裝置，還包括在第二有機層與第三電極之間設置的第四電極，第四電極包括透射材料層。
26.按照權利要求25的裝置，還包括第三有機層，第三有機層包含在第四電極與第三電極之間設置的發射材料。
27.按照權利要求26的裝置，其中第一有機層，第二有機層和第三有機層各自發射不同波長的光。
28.按照權利要求27的裝置，其中不同的波長是預定的第一波長，第二波長和第三波長，它們在互相組合發射時能夠產生全色光。
29.按照權利要求28的裝置，其中第一波長，第二波長和第三波長在時序上互相組合發射。
30.按照權利要求25的裝置，其中第一預定波長，第二預定波長和第三預定波長分別是藍，綠和紅。
31.按照權利要求19的裝置，還包括在第一電極與光調制元件之間設置的第二基片。
32.按照權利要求31的裝置，還包括在第三電極與第二基片之間設置的第三基片。
33.按照權利要求26的裝置，其中反射電極與光調制元件之間的距離小于2000微米。
34.按照權利要求32的裝置，其中反射電極與光調制元件之間的距離小于5000微米。
35.一種半反半透顯示器裝置，包括光調制元件和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預定的表面粗糙度；第一電極，包含在基片上設置的反射材料；在第一電極上設置的第二電極，第二電極包含透射材料；第一有機層，包含在第一電極與第二電極之間設置的發射材料；在第二電極上設置的第三電極，第三電極包含透射材料；第二有機層，包含在第二電極與第三電極之間設置的發射材料；其中第一電極是該裝置中唯一有效的反射層。
36.按照權利要求35的裝置，其中第一有機層包含能夠發射第一光譜的第一發射材料；和第二有機層包含能夠發射第二光譜的第二發射材料，第二光譜不同于第一光譜。
37.按照權利要求36的半反半透裝置，還包括在第三電極上設置的第四電極，第四電極包含透射材料；和第三有機層，包含在第三電極與第四電極之間設置的第三發射材料；其中第三發射材料能夠發射不同于第一光譜和第二光譜的第三光譜。
38.按照權利要求37的半反半透裝置，其中第一發射材料包含在第一有機發光二極管中，第二發射材料包含在第二有機發光二極管中，和第三發射材料包含在第三有機發光二極管中，其中所述第一有機發光二極管，第二有機發光二極管和第三有機發光二極管包括分開的OLED裝置。
39.按照權利要求37的半反半透裝置，其中第一發射材料，第二發射材料和第三發射材料包含在單個OLED裝置中。
40.按照權利要求39的半反半透裝置，其中單個OLED裝置包括疊層式發光二極管。
41.按照權利要求35的半反半透裝置，其中OLED背光被密封。
42.按照權利要求38的半反半透裝置，其中OLED背光被密封。
43.按照權利要求35的半反半透裝置，其中OLED背光和光調制元件制作成密封的裝置。
全文摘要
公開一種有一個反射電極的常規有機發光二極管(OLED)(156)與至少一個透明OLED組合的疊層式結構，其功能是作為半反半透顯示器設備中的背光，例如，液晶顯示器(LCD)(180)。最好是，至少兩個透明OLED(154，152)與一個常規OLED(156)形成疊層式結構，三個OLED中的每個OLED發射不同帶寬(161R，161G，161B)的光。形成在背光之后的反射電極(117)還作為顯示器的反射板。這種結構可以提高反射率并在透射模式下形成彩色時序傳送，從而允許全色顯示器的所有分量(即，紅，綠，藍)發射通過相同的像素而無需彩色濾波器。
文檔編號G02F1/1335GK1910768SQ200480040674
公開日2007年2月7日 申請日期2004年2月9日 優先權日2004年2月9日
發明者伊藤日藝, 小出直孝, 葉海-吉恩·通, 邁克爾·海克, 朱莉·布朗 申請人:株式會社豐田自動織機, 通用顯示公司