专利名称：光源的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括一个或多个发光元件以及用于探测来自所述发光元件的光的感光装置的光源。具体而言，本发明涉及显示屏或照明源。
背景技术：
采用具有发光元件的显示像素的显示屏板正在变得越来越普及。这些发光元件可以是发光二极管(LED)，其包含于或形成了按照由行和列构成的矩阵的形式排列的显示像素。在所述LED中采用的发光或电致发光材料适于在电流通过其内时生成光，例如，所述材料可以是特殊的聚合物(PLED)或小分子有机(SMOLED)材料。PLED和SMOLED显示屏板为制造高质量显示器开辟了新的途径。这些显示屏板的优点在于自发射技术、高亮度、大视角和快速响应时间。将所述LED布置为可以驱动电流通过这些电致发光材料。典型地，将无源驱动和有源驱动矩阵显示器区分开。对于有源矩阵显示器而言，显示像素自身包括诸如一个或多个晶体管的有源电路。
已经认识到上述类型的显示屏板具有显示不均匀的问题，其原因在于发光元件中采用的材料的劣化以及有源矩阵显示屏板中驱动晶体管的材料非均匀性。
已经发现能够利用光反馈有效缓解这一显示非均匀性。在这一方法中，监视所述发光元件的光输出，如果光输出无法令人满意，那么对其进行校正。例如，EP-A-1096466公开了位于有源矩阵显示器内的有源矩阵像素，所述有源矩阵显示器包括光学连接至像素内的发光二极管的光电二极管，以探测所述发光二极管生成的部分光通量。所述光电二极管响应于所探测的光通量部分释放像素内的过多电荷。一旦释放了所述过多电荷，发光二极管将停止发光。
与现有技术中具有光反馈的光源相关的问题在于，除了发光二极管的光以外，所述光电二极管还可能探测到环境光。因而，无法准确监视发光二极管的状态，进而不能充分实现光输出的校正。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有改进的光反馈功能的光源。
这一目的是通过一种光源实现的，所述光源包括一个或多个发光元件以及用于探测来自所述发光元件的光的感光装置和具有第一偏振方向的第一偏振装置，其中，所述第一偏振装置设置在所述感光装置上或上方。
通过将所述第一偏振装置置于所述发光元件和所述感光装置之间，使所述感光装置仅暴露于偏振方向平行于所述第一偏振装置的第一偏振方向的环境光下。因此，对来自发光元件的光的监视将不会受到通过所述第一偏振装置过滤的环境光的过多影响。
在优选实施例中，按照权利要求2中界定的方式设置所述发光元件、感光装置和第一偏振装置。
在权利要求3中界定了本发明的尤为有利的实施例。在该实施例中，由于结合了有效阻挡环境光的交叉的第一和第二偏振装置，因而感光装置基本不暴露于环境光下。但是，由发光元件生成的光能够抵达所述感光装置，从而准确地监视所述光通量。这一设置对于顶发射显示屏板尤为有利，因为对于顶发射而言，典型地将所述感光装置至少部分布置在所述发光元件之下。第二偏振装置还可以提高所述光源的昼间对比度。
权利要求4所界定的本发明的实施例的优点在于，所述偏振装置可以承受像素制造过程中的后续处理步骤。在尤为有利的实施例中，所述第一偏振装置为线栅偏振器，例如，其包括铝条等小金属条。这样的线栅偏振器相对于后面的处理步骤显示出了鲁棒的性能，可以将其提供为相对薄的层，这对设置于线栅偏振器之上的层的平坦度是有好处的。
权利要求6中界定的本发明的实施例提供的优点在于，反射偏振器增强了像素的光输出。所述反射偏振器可以是线栅偏振器。
权利要求7中界定的本发明的实施例允许采用根据本发明设置的感光装置的输出校正发光元件的亮度。例如，当发光元件的质量降低时，这样的校正对于实现显示均匀性可能是有用的，或者可以采用所述校正补偿有源矩阵显示屏板的不同像素的驱动晶体管之间的差异。
权利要求8中界定的本发明的实施例的优点在于，可以将光电二极管或光电晶体管容易地实现为形成用于光源的像素的叠层。
权利要求9中界定的本发明的实施例的优点在于，顶部发射构造由于其有效发光面积或孔径大，因而延长了发光元件的使用寿命，并增强了像素的亮度。
应当认识到，可以将上述实施例或其方面结合起来。
权利要求11和12中界定的本发明的实施例是根据本发明的光源的有利应用。所述显示屏板可以是用于无线以及有线应用的PLED显示屏板、SMOLED显示屏板或其他类型的有源矩阵显示屏板。所述发光元件未必是有机LED，其可以是无机LED。例如，可以将红色、绿色和蓝色无机LED用于照明源。这样的照明源可能需要光反馈，以控制光强和色点的稳定性。
还将参考
本发明，附图示意性地示出了根据本发明的优选实施例。应当理解，本发明绝非限制于这一具体的优选实施例。
在附图中图1示意性地示出了根据本发明的实施例的光源；图2示出了有源矩阵显示屏板的实施例的简化示意图；图3示出了第一已知光反馈像素设计；图4示出了第二已知光反馈像素设计；图5示出了根据本发明的实施例的简化示意性像素图；图6示出了根据本发明的实施例的显示像素层叠层的截面；以及图7示出了根据本发明的实施例的照明源的截面。
具体实施例方式
图1是根据本发明的实施例的光源1的示意图。光源1包括多个像素2。像素2共同形成了可以代表，例如，显示屏板或照明源的照明区3。现在将参考图2-6重点描述显示屏板。在图7中，将在本发明的一个实施例中简要描述照明源。
图2示出了有源矩阵显示屏板3的部分的简化示意图。显示屏板3具有由规则间隔的像素2构成的行列矩阵阵列，所述像素2包括发光元件4连同相关开关装置，并且位于行(选择)和列(数据)寻址导体5和6的交叉组之间的交接处。发光元件4包括有机发光二极管和一对电极，在所述一对电极之间插入了由有机电致发光材料构成的一个或多个有源层。出于简化的原因，在图2中仅示出了几个像素。在实践中，可能有几百行和列的像素2。通过包括连接至相应的行和列寻址导体组末端的行、扫描、驱动电路7和列、数据、驱动电路8的外围驱动电路，经由所述行和列寻址导体组对像素2寻址。
图3和图4以简化示意图的形式示出了基本显示像素2和驱动电路设置，所述驱动电路设置用于提供具有光反馈的电压寻址操作，从而基于对发光元件4的光输出的监视提供光输出校正。每一像素2包括发光元件4和相关驱动电路。所述驱动电路具有寻址晶体管Taddress，其通过从行驱动电路施加到行导体5上的行寻址脉冲导通。在寻址晶体管Taddress导通时，从数据驱动器8施加到列导体6上的电压能够传递到像素2的其余部分。具体而言，寻址晶体管Taddress向包括驱动晶体管Tdrive和电容器Cdata的电源提供列导体电压。向驱动晶体管Tdrive的栅极提供列电压，即使在行寻址脉冲结束之后，也能够通过电容器Cdata使所述栅极保持这一电压。
将这一电路中的驱动晶体管Tdrive实现为p型TFT，从而电容器Cdata使栅极-源极电压保持固定。这导致了在晶体管Tdrive中流过了固定的源极-漏极电流，因此其能够针对像素2提供预期电流源操作。
发光元件4自身和晶体管Tdrive二者都可能引起显示屏板3的各个显示像素2的亮度的非均匀性。对发光元件4的老化影响是由发光材料因承载电流而降低了效率导致的。在大多数情况下，通过LED的电流越大，效率越低。所述晶体管的影响涉及在用于不同像素2的晶体管Tdrive之间产生了迁移率和阈值电压的变化。对于非晶硅低温多晶硅(LTPS)装置尤为如此。
可以通过监视发光元件4的光输出以及响应于此校正驱动信号，即光反馈，来补偿这些效应。
在图3的像素电路内，光电二极管P释放存储在电容器Cdata上的栅极电压，其引起了亮度的降低。当驱动晶体管Tdrive上的栅极电压落到Tdrive的阈值电压之下时，发光元件4不再发光，于是，电容器Cdata将停止放电。电荷从电容器Cdata泄漏的速度是发光元件4的光输出L的函数，因而光电二极管P起着光敏反馈装置的作用。一旦驱动晶体管Tdrive已经截止，那么发光元件4的阳极电压将降低，其引起放电晶体管Tdischarge导通，从而使存储电容器Cdata上的剩余电荷迅速损失，并关闭了发光元件4的发光。
随着保持栅极-源极电压的电容器Cdata的放电，发光元件4的驱动电流逐渐降低。因而，亮度降低。其导致了平均光强的降低。
图4示出了具有恒定光输出L且之后在取决于所述光输出L的时间间隔后关闭的电路。
在存储电容器Cstore上保持驱动晶体管Tdrive的栅极-源极电压。利用充电晶体管TCharge从充电线10将电容器Cstore充至固定电压。从而在要使发光源元件4发光时，将驱动晶体管Tdrive驱动至与输入到像素2的数据无关的恒定电平。通过改变占空比，具体而言，通过改变驱动晶体管Tdrive截止的时间来控制亮度。
利用使电容器Cstore放电的放电晶体管Tdischarge截止驱动晶体管Tdrive。在导通放电晶体管Tdischarge时，电容器Cstore迅速放电，驱动晶体管Tdrive截止。
当栅极电压达到了足够的电压时，放电晶体管Tdischarge导通。光电二极管P受到发光元件4的照射，并生成取决于发光元件4的光输出L的光电流。这一光电流对放电电容器Cdata充电，在某一时间点处，电容器Cdata两端的电压将达到放电晶体管Tdischarge的阈值电压，从而使之导通。这一时间将取决于最初存储在电容器Cdata内的电荷以及来自光电二极管P的光电流，所述光电流又取决于发光元件4的光输出L。这一放电电容器Cdata最初存储数据电压，从而使初始数据和光反馈二者均影响电路的占空比。
应当认识到，对于具有光反馈的像素电路有很多种替代实现方式。
现在将参考图5和图6对本发明做总体说明。
图5和图6示意性地示出了设置在基板20上的用于显示屏板3的像素2。基板20承载已经参考图3和图4更详细地讨论的像素电路21和感光装置P。将像素电路21连接至发光元件4。例如，所述感光装置P为Si:H NIP光电二极管。但是，也可以采用其他类型的感光装置P，例如其他类型的光电二极管和光电晶体管。此外，基板20还承载电源线22。
在像素电路21和感光装置P之上淀积平面化层23。用于发光元件4的叠层包括第一电极层24、有机层25和第二电极层26，所述第一电极层24接触像素电路21，其典型地为阳极，并且包括诸如氧化铟锡(ITO)、Pt或Au的高功函数材料，所述有机层可以是诸如聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)层的任选缓冲层和包括(例如)聚苯乙炔(PPV)的发光层。第二电极层26一般称为阴极层，其可以由金属构成。但是，对于顶部发射像素而言，阴极层应当相对于发光元件4发射的光L透明。例如，阴极层26可以由ITO、氧化铟锌(IZO)或氧化铝锌(AZO)构成。或者或此外，可以优选采用具有低功函数的薄金属层(典型地为几十纳米)。典型的成分包括诸如Ba、Mg、LiF或Ca的低功函数金属加上诸如Ag或Al的薄金属。
应当认识到，像素2可以包括额外的层，其中的一些已经在图6中给出了。例如，像素2包括用于电隔离和润湿用途的绝缘层27。尤为相关的层可以是将来自发光元件4的光L从基板20反射开的反射层(图6中未示出)，即顶部发射像素2。典型地，在第一电极层25的平面上或附近设置反射层。但是，应当认识到，不应将反射层设置为阻挡光L抵达感光装置P的路径。我们认为反射层是本领域公知的，因而这里不再需要进一步的说明。
如图5和6所示，每一像素2具有位于第一偏振装置30之下的感光装置P。可以在感光装置P的顶部直接提供第一偏振装置30。基本上将第一偏振装置30插在发光元件4和感光装置P之间，从而使感光装置P位于进入像素2的环境光E的路径内。第一偏振装置30具有平行于x方向的第一偏振方向。第一偏振装置30可以包括线栅偏振器。线栅偏振器30包括一系列小铝条31。例如，在Moxtek的US6122103中公开了这样的线栅偏振器，这里就其结构、制造方法和功能将其引入到本申请中以供参考。线栅偏振器30可以容易地承受像素2的制造过程中所需的处理步骤，例如，通常在大约300℃的温度下执行的ITO层24的淀积以及二氧化硅绝缘层27的形成。但是，应当认识到第一偏振装置包括有机偏振器，例如液晶和聚合物材料的混合物。
第一偏振装置30可以是反射偏振器。这样的反射偏振器将未传输至光电二极管P的光L往回反射，即从基板20反射开。
所述像素2还包括具有基本垂直于所述第一偏振装置30的第一偏振方向的第二偏振方向(y方向)的第二偏振装置32。发光元件4基本插置于第一偏振装置30和第二偏振装置32之间。
应当认识到，所述偏振装置可以包括几个部分，例如，圆偏振器或与波板结合的线偏振器或其组合。
在操作中，来自驱动电路21的信号触发发光元件4的光发射L。所述光的约50％从像素2直接输出，其余部分则射向基板20。偏振方向平行于所述线栅偏振器30的偏振方向的剩余部分的部分将落在光电二极管P上。因而能够可靠地监视这一光，并将其用于光输出的校正，例如，如参考图3和图4所述。
来自像素2外部的环境光E中只有偏振方向平行于这些装置32的第二偏振方向的光通过第二偏振装置32。但是作为第一和第二偏振装置30和32的偏振方向交叉的结果(即，第一偏振方向和第二偏振方向具有垂直指向)，通过第一偏振装置30有效地阻挡了穿过第二偏振装置32的环境光E，使其不会落在光电二极管P上。因此，允许发光元件4发射的光落在光电二极管P上，同时有效阻挡环境光E，使其不会干扰发光元件4的监视。
第二偏振装置32增强了像素2的昼间对比度，因为在像素2内受到反射之后，穿过第二偏振装置32的环境光E将受到这些第二偏振装置32的阻挡。
如前所述，将未落在光电二极管P上的其余部分从基板反射开可能是有利的。可以通过采用反射线栅偏振器30和像素叠层2内的反射层实现这一目的。光L的未透射或反射部分将具有通过第二偏振装置32透射的适当偏振，因而将对像素2的光输出做出贡献。
图7示出了包括发光元件4的照明源1。照明源1是包括红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)发光元件4以及用于探测来自所述发光元件4的光L的感光装置P的白光照明器。在光电二极管P之上设置第一偏振装置30，在发光元件4之上设置偏振方向基本垂直于第一偏振装置30的偏振方向的第二偏振装置32。第一偏振装置30基本将光电二极管P与环境光E屏蔽了。
应当注意，上述实施例对本发明进行了举例说明，而不是对其做出限制，在不背离权利要求的范围的情况下，本领域的技术人员将能够设计出很多种替代实施例。本发明的要点涉及在发光元件和感光装置之间提供偏振装置，从而有效阻挡环境光。将感光装置与环境光屏蔽不仅依赖几何屏蔽还采用了偏振现象。
在权利要求中，不应将置于括号内的任何附图标记视为是对权利要求的限制。“包括”一词不排除除了权利要求中列举的之外还存在其他元件或步骤。元件前的单数冠词不排除复数个此类元件的存在。起码的事实在于，在互不相同的从属权利要求中列举了某些措施不表示不能将这些措施有利地结合使用。
权利要求
1.一种光源(1)，其包括一个或多个发光元件(4)以及用于探测来自一个或多个所述发光元件的光的感光装置(P)和具有第一偏振方向的第一偏振装置(30)，其中，所述第一偏振装置设置在所述感光装置上或上方。
2.根据权利要求1所述的光源(1)，其包括由像素(2)构成的阵列，每一所述像素包括发光元件(4)；用于探测来自所述发光元件的光的感光装置(P)；具有所述第一偏振方向的第一偏振装置(30)，其中，所述第一偏振装置基本插置于所述发光元件和所述感光装置之间。
3.根据权利要求2所述的光源(1)，其中，所述光源还包括具有基本垂直于所述第一偏振方向的第二偏振方向的第二偏振装置(32)，且其中，所述发光元件(4)基本插置于所述第一偏振装置(30)和所述第二偏振装置(32)之间。
4.根据权利要求1所述的光源(1)，其中，所述第一偏振装置(30)包括无机偏振器。
5.根据权利要求4所述的光源(1)，其中，所述无机偏振器(30)包括线栅偏振器。
6.根据权利要求1所述的光源(1)，其中，所述第一偏振装置(30)包括反射偏振器。
7.根据权利要求1所述的光源(1)，其中，所述感光装置(P)适于生成表示所述光(L)的亮度的输出，且每一所述像素(2)包括用于驱动电流通过所述发光元件(4)的驱动电路(21)，其中，响应于所述感光装置的所述输出控制所述驱动电路。
8.根据权利要求1所述的光源(1)，其中，所述感光装置(P)包括光电二极管或光电晶体管。
9.根据权利要求1所述的光源(1)，其中，在所述发光元件(4)之上设置用于驱动电流通过所述发光元件的电极(26)，该电极对于所述发光元件的所述光(L)基本透明。
10.根据权利要求1所述的光源(1)，其中，所述发光元件为有机发光二极管。
11.根据权利要求1所述的光源(1)，其中，所述光源为显示屏板，优选为顶部发射显示屏板。
12.根据权利要求1所述的光源(1)，其中，所述光源为照明源，优选为包括红色、绿色和蓝色发光元件(4)的白光照明源。
全文摘要
本发明涉及一种光源(1)，其包括一个或多个发光元件(4)以及用于探测来自一个或多个所述发光元件的光的感光装置(P)和具有第一偏振方向的第一偏振装置(30)，其中，所述第一偏振装置设置在所述感光装置上或上方。所述第一偏振装置基本可以插置于所述发光元件和所述感光装置之间。所述光源还优选包括具有垂直于所述第一偏振方向的第二偏振方向的第二偏振装置(32)。在这一构造中，基本将所述发光元件(4)插置在所述第一偏振装置(30)和所述第二偏振装置(32)之间。因此，环境光将不会落在所述感光装置上，因而能够完成准确的光反馈。
文档编号G09G3/32GK101084537SQ200580043920
公开日2007年12月5日 申请日期2005年12月15日 优先权日2004年12月21日
发明者R·库尔特 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司