专利名称：发光装置及其制造方法与应用该发光装置的图像显示系统的制作方法
技术领域：
本发明有关于用于图像显示系统的发光装置、其制造方法与应用该发光装置的图像显示系统。
背景技术：
有机发光二极管所能提供光线的色纯度，是迈向全彩平面显示器应用的关键条件 之一，其可应用微共振腔效应，即在发光装置的出光处制作半反射电极、相反方向放置全反 射电极，来自发光层的光子在全反射电极和半反射镜间互相干扰，造成建设性或破坏性干 涉，增强某特定波长的光而将其半高宽变窄，有一部份则被削弱。藉由控制微共振腔，可增 强有机发光二极管的光线中特定色光的强度。如欲使用滤光材料得到三原色的色光，可在 滤掉较少的光线下，仍得到较佳色纯度，而降低能源(电能)消耗。US7129634、SID 04DIGEST(page 1017 1019)揭露用于显示装置的有机发光二 极管，分别在不同色光的像素区置入不同厚度的透明微共振腔间隔层、透明电极。在单一像 素区范围内的透明微共振腔间隔层、透明电极的厚度则为固定。须进行多次沉积、蚀刻来制 作不同厚度的透明微共振腔间隔层、透明电极，使工艺复杂化而增加工艺成本。
发明内容
本发明提供一种发光装置，包含一基板，具有多个发光区；一第一电极，位于上 述基板上，上述第一电极具有一第一凸块，上述第一凸块位于上述多个发光区中的一第一 发光区内；一发光层，位于上述第一电极上；以及一第二电极，位于上述发光层上。本发明又提供一种图像显示系统，包含一显示面板，具有上述的发光装置；以及 一输入单元，耦接于上述显示面板，并提供一讯号输入上述显示面板，以使上述显示面板显 示一图像。本发明又提供一种发光装置的制造方法，包含下列步骤提供一基板，分为多个发 光区，上述多个发光区包括一第一发光区和一第二发光区；形成一电极基础层于上述基板 上的所有多个发光区内；形成一第一岛状透明层于上述基板上的上述第一发光区内；形成 一发光层于上述第一电极上；以及形成一第二电极于上述发光层上。
图1为一例示的俯视图，显示根据本发明的发光装置；图2A 2C为俯视图，显示根据本发明的凸块的排列方式；图3A显示根据本发明的图像显示系统；图3B显示根据本发明的显示面板的布局。主要元件符号说明10 发光装置100 装置基板100B、100G、100R、100W 发光区
100E1 E3 发光区101 开关元件102 平坦层110 光反射层120 第一电极120a、102b 凸块121 电极基础层123、123 岛状透明层125 凸块130 像素定义层140 发光层150 第二电极160 保护层200 对向基板200a 入射面200B、200G、200R、200W 透光区210 遮光层220B 蓝光彩色滤光层220G 绿光彩色滤光层220R 红光彩色滤光层400 显示面板410 显示区420 扫瞄驱动器区430 数据驱动器区440 选择性附加的电路区500 输入单元
具体实施例方式为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施 例，并配合所附图式，作详细说明如下图1的发光装置10包含装置基板100及形成于其上的结构，用于图像显示系统的 显示面板400则包含上述发光装置10，另外还可包含对向基板200及形成于对向基板200 上的结构。发光装置10包含装置基板100、光反射层110、第一电极120、发光层140、第二电 极150，其可为向上发光式。光反射层110为具有反射性的材料；第一电极可为一透明材料， 例如氧化铟锡(Indium Tin Oxide，简称IT0)；第二电极150可为一半反射半透光的材料； 装置基板100可以是透明或不透明的基板。装置基板100预设分为多个例如为四个发光区100R、100G、100B、100W，在每个发 光区各具有一开关元件101，其可为薄膜晶体管。若此发光装置10非应用于显示面板中，亦 可选择不设置开关元件101。在图1中，可视需求将平坦层102形成于装置基板100上。当装置基板100具有 开关元件101，则可在平坦层102形成开口而暴露开关元件101的接点。于装置基板100上形成光反射层110，其对应于部分发光区，例如在发光区100R、 100G、100B、100W中均形成平坦层102，并在平坦层102上形成光反射层110，光反射层110 的材质可为铝或其他具光反射性的材料。然后，形成第一电极120于装置基板100上，而位 于发光区100R、100G、100B、100W的第一电极120则是置于光反射层110上。根据本实施 例，第一电极120在发光区100R、100W分别具有凸块120b、120a ；根据其他实施例，第一电 极120可在具有光反射层110的至少任一发光区中具有任何型式、数量的凸块，以控制各发 光区的微共振腔，调整从各发光区所射出光线的频谱。在图1中，凸块120a、120b的外观是来自第一电极120的层叠材料，其可包括电极 基础层121和岛状透明层122、123，电极基础层121位于各发光区，其材料较佳与岛状透明 层122、123的材料相同，以减少光线行经路径中的异质界面的数量。发光区100R中的第一电极120具有层叠于电极基础层121的局部位置的岛状透明层123 ；发光区100W中的第一电极120具有层叠于电极基础层121的局部位置的岛状透明层122 ；未设置任何凸块的发 光区100G、100B中的第一电极120则具有电极基础层121、但不具有与电极基础层121层叠 的岛状透明层。另外，凸块120a、120b中的电极基础层121与岛状透明层121、122的上下
层叠关系可以互换。在图1中，凸块120a、120b及岛状透明层122、123的数量、截面形状、厚度皆不同； 在其他实施例中，至少任二个发光区中，第一电极120所具有的凸块及岛状透明层的排列 方式不同，可选自下列组成的族群各具有不同的数量、各具有不同的截面形状、各具有不 同的厚度、各排列成不同的图形、上述发光区分别与位于其中的凸块构成不同的轮廓与上 述的组合。请参考图2A 2C，其中在凸块125的构成是与图1所示的凸块120a、120b类似 或等效。在图2A、2B的发光区100E1、100E2中的凸块125的间距不同，而分别排列成不同 的图形；在图2A、2C的发光区100E1、100E3中，虽然凸块125所排列的图形相同，但相对于 发光区100E1、100E3的边界，二区中的凸块125的相对位置互异，而使发光区100E1、100E3 分别与位于其中的凸块125构成不同的轮廓。以上凸块125的不同排列方式，其可应用于 图1所示的各发光区与各凸块的情况。图1所示的岛状透明层122、123的形成，可根据所 需凸块120a、120b的厚度，全面性地形成一透明导电层(未绘示)于光反射层110上，再形 成一阻剂层(未绘示)于上述透明导电层上，再使用具有岛状透明层122、123的图形的掩 模，以惯用的微影、蚀刻程序，在发光区100W、100R中的光反射层110上，分别形成透明导电 材质的岛状透明层122、123，可藉由在上述掩模设置不同透光率的图形来形成不同厚度的 岛状透明层122、123。然后，全面性地平铺透明导电材质的第一电极120于已形成岛状透明 层122、123的装置基板100的结构表面上，并覆盖岛状透明层122、123而在上表面显现凸 块120a、120b的轮廓，再视需求经微影、蚀刻，电性分离位于各发光区的第一电极120。因 此，可以仅使用一道的材料沉积、图形化的工艺来控制发光元件的微共振腔。此时，每个发 光区中的第一电极120是彼此电性分离。另外，可视需求在发光区100R、100G、100B与100W 彼此的间的边界位置的第一电极120上，形成像素区定义层130，其材质为透明介电质，将 第一电极120作进一步的电性隔离。然后，形成一发光层140于第一电极120上。发光层140可为有机电致发光层，具 有数层层叠材料，从其与第一电极120的界面开始的顺序例如为空穴注入层、空穴传输层、 主发光层、电子传输层、与电子注入层等。发光层140系覆盖像素区定义层130。接着，于 发光层140上形成第二电极150。前述本实施例的光反射层110、第一电极120、发光层140 以及第二电极150的材质及形成方法，均是采用本发明提出专利申请当时已知的技术。根据本实施例，光反射层110、第一电极120、发光层140、第二电极150构成一有机 发光二极管。本发明是藉由控制第一电极120的凸块的各种排列方式，对于光反射层110与 第二电极150的间的微共振腔的控制，提供了较多的可调控变因，可更精确地达成所需的 射出光线的频谱；习知技术仅能调整微共振腔间隔层或透明电极的厚度来控制微共振腔， 可控制的变因极少。另外第一电极120的凸块的形成，仅需增加一道薄膜沉积与图形化的 步骤，可减少产出时间、降低工艺成本。还有，光反射层110所反射的光线路径会经过第一 电极120的凸块，将凸块予以适当排列，可降低不同角度的射出光线至观赏者肉眼的路径长度差异，而可以扩大本发明的用以显示图像的系统的可视视角。在图1中，可视需求在第二电极150上形成一保护层160，其可以是具化学钝性的透明介电层。而显示面板400尚包含一对向基板200。对向基板200与装置基板100的间具有 间隔S，二者平行设置，使来自装置基板100的发光区100R、100G、100B、IOOff的光，分别到达 并透过对应的对向基板200上的透光区200R、200G、200B、200W。一遮光层210可置于对向 基板200的受到来自发光区100R、100G、100B与100W的光线的入射面200a上，且位于透光 区200R、200G、200B、200W的间。遮光层210可以是金属、聚合物、或是其他具遮光性、低光 反射性的材料。在本实施例中，来自发光区100R、100G、100B、100W的光线均是白光，故需将一彩 色滤光层置于对应的对向基板200的透光区的至少一些的中。例如在至少一组四个连续排 列的透光区200R、200G、200B、200W中，置于其中三个透光区200R、200G、200B的彩色滤光层 分别为红光彩色滤光层220R、绿光彩色滤光层220G、蓝光彩色滤光层220B，在透光区200W 则未置有任何彩色滤光层。如此一来，发光区100R、透光区200R的组合为红光像素区，发 光区100G、透光区200G的组合为绿光像素区，发光区100B、透光区200B的组合为蓝光像素 区，发光区100W、透光区200W的组合为白光像素区。在其他实施例中，位于发光区100R、100G、100B、与100W的发光层140可分别发出
红光、绿光、蓝光与白光。在此情况下，可以不需形成任何的彩色滤光层。图3A与3B显示本发明另一较佳实施例的图像显示系统，其包含一显示面板400 或一电子装置600。如图3A所示，显示面板400可用来制造包含显示面板400与输入单元500的各种 电子装置600。输入单元500系耦接至显示面板400而将讯号(例如图像讯号)输入显示 面板400，以产生图像。电子装置600可以是行动电话、数位相机、个人数位助理、笔记型电 脑、桌上型电脑、电视、车用显示器、或携带式数位影音光碟播放器。图3B显示显示面板400的一例示的布局。显示面板400包含显示区410、扫瞄驱 动器区420、数据驱动器区430、与选择性附加的电路区440。显示区410包含多个图1所示 的开关元件101。扫瞄驱动器区420与数据驱动器区430置于显示区410的旁边。扫瞄驱 动器区420将电压作用于显示区410中的像素电极，数据驱动器区430将电压作用于显示 区410内的薄膜晶体管的闸极。接下来，以下列对照组、实验组1、实验组2的显示面板来验证本发明的效能。三组 显示面板的工艺条件与材料均参考前文对图1的显示器400所作叙述，其所使用的特定条 件均为可用于本发明各个实施例的条件之一，其仅用来举例而不应用来限缩本发明权利要 求的范围。以下先将三组显示面板的不变的变因条列如下装置基板100为玻璃，厚度0. 3 0. 7mm ；开关元件101为多晶硅式薄膜晶体管；平 坦层102为有机聚合物或无机氧化物，厚度2 3 μ m ；光反射层110为铝合金、厚度500 3000A;像素区定义层130为有机聚合物或无机氧化物，厚度0. 1 5 μ m ；发光层140包含 空穴注入层、空穴传输层、主发光层、电子传输层、电子注入层；第二电极150为氧化铟锡， 厚度500 3000A;保护层160为氧化硅，厚度0. 1 10 μ m;对向基板200为玻璃，厚度0. 3 0. 7mm ；遮光层210 ；彩色滤光层具有红光彩色滤光层220R、绿光彩色滤光层220G、蓝 光彩色滤光层220B ；间隔S的距离为1 10 μ m。接下来列出三组显示面板的控制变因及条件对照组无凸块的第一电极120、即仅含电极基础层121，其为厚度800人的氧化铟 锡；空穴传输层的材质为 NPB(N，N，-diphenyl-N，N，-bis (1-naphthyl)-1，1，-biphenyl-4， 4，-diamine),厚度为300A。
实验组1 第一电极120具有厚度为800人的电极基础层121，与厚度均为300A的 一对岛状透明层122 ；第一电极120与岛状透明层122的材料均为氧化铟锡；空穴传输层的 材质为NPB，厚度为300入。实验组2 第一电极120的条件与实验组1相同；空穴传输层的材质为NPB，厚度为 1700A。测量对照组、实验组1、实验组2的显示面板的光线的色座标(由CIE 1931规格所 定义)，列于下列表1。表 1
I CIE白光、I CIE白光、I CIE白光、CIE红光 CIE绿光 CIE蓝光 视角0度 视角45度视角60度
CIE CIE CIE CIE CIE CIECIE CIECIE CIE CIE CIE
____xyxyxyxyxyxy
"^ ΒΜ0-25 0.30 0.35 0.23 '0.41 0.29 0.66 0.33 0.14 0.55 0.12 0.11 ^ilMal0.32 0.27 0.35 0.29 0.36 0.30 0.66 0.33 0.27 0.57 0.13 0.14 实验组 2 Τ3Γ 0.31 0.3T" 0.31 0.30 0.320.33 0.27~ 0.570.14由上列表1的结果可知，无论在白光、红光、绿光、蓝光的色纯度的表现上，在第一 电极120具有凸块的实验组1、2所能提供的各种色光的色纯度均优于在第一电极120不具 任何凸块的对照组所提供者。另外，在广视角的表现方面，实验组1、2在视角0、45、60度的 间的白光色度差异均在0. 02以内，优于对照组的白光色度表现。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本发明所 属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润 饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
权利要求
一种发光装置，包含基板，具有多个发光区；第一电极，位于该基板上，该第一电极具有第一凸块，该第一凸块位于所述发光区中的第一发光区内；发光层，位于该第一电极上；以及第二电极，位于该发光层上。
2.如权利要求1所述的发光装置，其中该第一电极包括电极基础层和第一岛状透明 层，该电极基础层位于所有多个发光区内，该第一岛状透明层位于该第一发光区内，对应于 该第一凸块。
3.如权利要求2所述的发光装置，其中该第一岛状透明层位于该电极基础层下方。
4.如权利要求2所述的发光装置，其中该第一岛状透明层位于该电极基础层上方。
5.如权利要求2所述的发光装置，其中该第一电极还包括第二凸块，该第二凸块位于所述发光区中的第二发光区内；以及 第二岛状透明层，位于该第二发光区内，对应于该第二凸块。
6.如权利要求5所述的发光装置，其中该第一岛状透明层与该第二岛状透明层的排列 方式不同，而该第一岛状透明层与该第二岛状透明层的不同排列方式，是选自下列组成的 族群各具有不同的数量、各具有不同的截面形状、各具有不同的厚度、各排列成不同的图 形、各构成不同的轮廓、与上述的组合。
7.一种图像显示系统，包含显示面板，具有如权利要求1所述的发光装置；以及输入单元，耦接于该显示面板，并提供讯号输入该显示面板，以使该显示面板显示图像。
8.一种发光装置的制造方法，包含以下步骤提供基板，分为多个发光区，所述发光区包括第一发光区和第二发光区； 形成电极基础层于该基板上的所有多个发光区内； 形成第一岛状透明层于该基板上的该第一发光区内； 形成发光层于该第一电极上；以及 形成第二电极于该发光层上。
9.如权利要求8所述的方法，其中该形成电极基础层步骤在该形成第一岛状透明层步骤之后ο
10.如权利要求8所述的方法，还包括形成第二岛状透明层于该基板上的该第二发光 区内，且该第一岛状透明层与该第二岛状透明层有不同排列方式。
全文摘要
本发明主要提供一种发光装置及其制造方法与应用该发光装置的图像显示系统。发光装置包含基板，具有多个发光区；第一电极，位于于基板上，第一电极具有第一凸块，第一凸块位于多个发光区中的第一发光区内；发光层，位于第一电极上；以及第二电极，位于上述发光层上。
文档编号H01L21/82GK101819983SQ20091011992
公开日2010年9月1日 申请日期2009年2月26日 优先权日2009年2月26日
发明者彭冠臻, 徐湘伦, 苏伯昆, 西川龙司 申请人:统宝光电股份有限公司