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TWI785425B - 有機發光二極體顯示裝置 - Google Patents

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TWI785425B
TWI785425B TW109141876A TW109141876A TWI785425B TW I785425 B TWI785425 B TW I785425B TW 109141876 A TW109141876 A TW 109141876A TW 109141876 A TW109141876 A TW 109141876A TW I785425 B TWI785425 B TW I785425B
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light emitting
display device
emitting diode
layer
organic light
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TW109141876A
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Inventor
閔今奎
崔民根
崔牅煇
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南韓商Ｌｇ顯示器股份有限公司
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Abstract

一種有機發光二極體顯示裝置包括：一基板，包含至少一個具有一非發射區及一發射區的次像素；一薄膜電晶體，位於基板上的非發射區中；一保護層，位於薄膜電晶體上，且在保護層的一頂面中具有複數個微透鏡；以及一發光二極體，位於保護層上的發射區中並與薄膜電晶體連接，其中，在發射區的採樣區中之複數個微透鏡的一表面相對於一中心表面被劃分為複數個凸部及複數個凹部，其中複數個凸部相對於中心表面的總體積等於複數個凹部相對於中心表面的總體積，以及其中在複數個凸部相對於中心表面的高度中的最大值的最大峰值在0.45μm至0.72μm的範圍內。

Description

有機發光二極體顯示裝置
本發明係關於一種有機發光二極體顯示裝置，且更具體地，係關於一種由於微透鏡而提高光萃取效率的有機發光二極體顯示裝置。
近來，隨著資訊社會的到來，隨著對用於處理及顯示大量資訊的資訊顯示的興趣以及對便攜式資訊媒介的需求的增加，顯示器領域得到了快速發展。因此，已經開發並強調各種輕薄的平板顯示裝置。
在各種平板顯示裝置中，有機發光二極體(OLED)顯示裝置是一種發射型裝置，並且不包括用於非發射型裝置(諸如液晶顯示(LCD)裝置)中的背光單元。結果，OLED顯示裝置具有輕的重量及薄的輪廓。
另外，與LCD裝置相比，OLED顯示裝置具有視角、對比度及功率消耗的優點。此外，OLED顯示裝置可以用低直流(DC)電壓驅動並且具有快速的反應速度。而且，由於OLED顯示裝置的內部元件具有固相，所以OLED顯示裝置具有抵抗外部衝擊的高耐久性並具有寬廣的可用溫度範圍。
在OLED顯示裝置中，當從發光層發射的光穿過各種組件並發射到外部時，損失大量的光。結果，發射到OLED顯示裝置外部的光是從發光層發射的光的20%。
由於從發光層發射的光量隨著施加到OLED顯示裝置的電流的增加而增加，因此可以藉由向發光層施加更多的電流來進一步增加OLED顯示裝置的亮度。然而，在這種情況下，功率消耗增加，並且OLED顯示裝置的壽命也縮短。
因此，本發明旨在於一種有機發光二極體顯示裝置，其實質上 消除由於相關技術的限制及缺點而導致的一個或多個問題。
本發明的一目的是提供一種有機發光二極體顯示裝置，其中藉由使用採樣區中之複數個高部(亦即，相對最大部)的最大高度調節微透鏡的形狀，來提高光萃取效率及可靠性。
本發明的另一目的是提供一種有機發光二極體顯示裝置，其中藉由使用採樣區中之複數個高部(亦即，相對最大部)的最大高度調節微透鏡的形狀，來減少色差並防止污點。
本發明的附加特徵及優點在下面的說明書中闡述，並且部分地從說明書中變得明顯，或者可以藉由本發明的實踐而獲知。本發明的這些及其他優點將藉由在書面描述及其申請專利範圍以及圖式中特別指出的結構來實現及獲得。
為了實現這些以及其他優點，並且根據本發明的目的，如在本文中具體實施及廣泛描述的，一種有機發光二極體顯示裝置包括：一基板，包含至少一個具有一非發射區及一發射區的次像素；一薄膜電晶體，位於該基板上的該非發射區中；一保護層，位於該薄膜電晶體上，且在該保護層的一頂面中具有複數個微透鏡(例如，由保護層中的起伏所形成的微透鏡)；以及一發光二極體，位於該保護層上的該發射區中(例如，至少部分地位於具有複數個微透鏡的保護層的區域中)並與該薄膜電晶體連接，其中，在該發射區的一採樣區中之該複數個微透鏡的一表面相對於一中心表面被劃分為複數個凸部及複數個凹部，其中該複數個凸部相對於該中心表面的總體積等於該複數個凹部相對於該中心表面的總體積，以及其中在該複數個凸部相對於該中心表面的高度中的最大值的最大峰值在0.45μm至0.72μm的範圍內。
應當理解，前面的一般說明及下面的詳細說明都是示例性並且是說明性，旨在提供對所請求的發明的進一步說明。
110:有機發光二極體顯示裝置(OLED顯示裝置)
120:基板
122:半導體層
122a:主動區
122b:汲極區
122c:源極區
124:閘極絕緣層
126:閘電極
128:層間絕緣層
130a:第一接觸孔
130b:第二接觸孔
132a:汲極電極
132b:源極電極
134:鈍化層
136:波長轉換層
138:保護層
140:第三接觸孔
142a:第一相對最大部
142b:傾斜部
142c:相對最小部
142d:第二相對最大部
144:第一電極
146:堤層
148:發光層
150:第二電極
152:面密封
154:保護膜
Tdr:驅動薄膜電晶體
Del:發光二極體
SP:次像素
EA:發射區
NEA:非發射區
ML:微透鏡
CS:中心表面
CS1:第一中心表面
CS2:第二中心表面
PK1~PK5:第一峰值~第五峰值
Rp:最大峰值
Rp1:第一最大峰值
Rp2:第二最大峰值
SA:採樣區
Ls:採樣長度
CV1:第一凸部
CV2:第二凸部
CV3:第三凸部
CV4:第四凸部
CV5:第五凸部
CC1:第一凹部
CC2:第二凹部
CC3:第三凹部
CC4:第四凹部
CC5:第五凹部
w1:第一寬度
w2:第二寬度
G1:第一曲線
G2:第二曲線
Rd:第一間隙距離
Rh:第一高度
Rar:第一高寬比
包含隨文檢附的圖式以提供對本發明的進一步理解並且併入本申請案中並構成本案說明書的一部分的隨文檢附的圖式顯示本發明的實施例，並與說明書一起用於解釋本發明的原理。在圖式中：
圖1是顯示根據本發明第一實施例之有機發光二極體顯示裝置的剖面圖；
圖2是顯示根據本發明第一實施例之有機發光二極體顯示裝置的採樣區的平面圖；
圖3A是沿圖2之IIIa-IIIa線所截取的剖面圖；
圖3B是沿圖2之IIIb-IIIb線所截取的剖面圖；
圖4是顯示根據本發明第一實施例之有機發光二極體顯示裝置的採樣區的剖面圖；
圖5A和圖5B是分別顯示根據本發明第一實施例之有機發光二極體顯示裝置的第一樣品及第二樣品的中心表面的剖面圖；
圖6A至圖6H是顯示根據本發明第一實施例之複數個微透鏡的形狀相對於有機發光二極體顯示裝置的最大峰值的變化的平面圖及透視圖；
圖7是顯示與根據本發明第一實施例之有機發光二極體顯示裝置的最大峰值相鄰的四個微透鏡的形狀的變化的剖面圖；
圖8是顯示根據本發明第一實施例之有機發光二極體的色差的CIE 1976 L*a*b*色座標；
圖9A至圖9D是顯示根據本發明第一實施例之有機發光二極體顯示裝置的第三樣品至第六樣品的發光照片及色差圖的視圖；
圖10是顯示根據本發明第一實施例之相對於有機發光二極體顯示裝置的最大峰值的光萃取效率及色差的增加量的圖表；以及
圖11是顯示根據本發明第二實施例之有機發光二極體顯示裝置的四個相鄰微透鏡的形狀的剖面圖。
現在將詳細參考本發明的實施例，在隨文檢附的圖式中可顯示其示例。在以下說明中，當確定與本文件有關的習知功能或配置的詳細說明不必要地模糊本發明構思的要旨時，將省略其詳細說明。所描述的處理步驟及/或操作的進度是一實例；然而，步驟及/或操作的順序不限於在此闡述的順序，並且可以按照本領域中已知的方式改變，除了步驟及/或操作的順序必須以特定順序發生之外。貫穿全文，相似的參考符號表示相似的元件。在以下說明中使用的各個元件的名稱僅是為了方便撰寫說明書而選擇，因此可與實際產品中使用的元件名稱不同。
透過以下參照隨文檢附的圖式描述的示例實施例，將闡明本發明的優點及特徵及其實現方法。然而，本發明可以以不同的形式體現，並且不應被解釋為限於本文闡述的示例實施例。相反地，提供這些示例實施例，使得本發明可以足夠透徹及完整，以幫助那些本領域中熟習此技術者充分理解本發明的範疇。此外，本發明僅由申請專利範圍的範疇定義。
在圖式中揭露的用於描述本發明的實施例的形狀、尺寸、比例、角度及數量僅是示例。因此，本發明不限於所顯示的細節。貫穿全文，相似的參考符號意指相似的元件。在以下說明中，當確定相關的已知功能或配置的詳細說明不必要地使本發明的要點模糊時，可以省略這種已知功能或配置的詳細說明。在使用本案說明書中描述的用語“包含”、“具有”及“包括”的情況下，可以添加另一部件，除非使用諸如“僅”的更限制性的用語。除非相反地指出，否則單數形式的用語可以包括複數個形式。
在解釋元件時，即使沒有明確描述這種誤差或公差範圍，該元件也被解釋為包括誤差或公差範圍。在描述位置關係時，當將兩個部件之間的位置關係描述為例如“上”、“越過”、“下面”或“下一個”時，一或多個其他部件可以設置在這兩個部件之間，除非使用更限制性的用語，例如“正好”或“直接”。
在描述時間關係時，當將時間順序描述為例如“之後”、“隨後”、“下一個”或“之前”時，除非包括更多限制性用語，否則可以包括不連續的情況，諸如使用“正好”、“立即”或“直接”。
將理解的是，儘管在本文中可以使用用語“第一”、“第二”等來描述各種元件，但是這些元件不應受到這些用語的限制。這些用語僅用於區分一個元件與另一元件。例如，在不脫離本發明的範疇的情況下，第一元件可以稱為第二元件，並且類似地，第二元件可以稱為第一元件。
在描述本發明的元件時，可以使用諸如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”及“(b)”之類的用語。這些用語僅用於將一元件與另一元件區分開，並且相應元件的本質、順序、依序或數量不應受到這些用語的限制。同樣，當一個元件或層描述為“連接”、“連結”或“黏附”到另一元件或層時，該元件或層不僅可以直接連接、連結或黏附到另一元件或層，除非另有說明，但是還可以透過“設置”在元件或層之間的一或多個中間元件或層間接連接、連結或黏附到另一元件或層。
用語“至少一個”應該理解為包括一個或多個相關聯之所列項目的任何及全部組合。例如，“第一項目、第二項目及第三項目中的至少一者”的含義表示從第一項目、第二項目及第三項目中的兩個或多個提出之所有項目的組合以及第一項目、第二項目或第三項目。
在實施例的描述中，當將一個結構描述為定位在另一結構的“之上或上面”或“之下或下面”時，該描述應解釋為包括該些結構彼此接觸的情況以及在其之間設置第三結構的情況。圖式中所示的每個元件的尺寸及厚度僅是為了便於描述而給出的，並且本發明的實施例不限於此。
如那些本領域中熟習此技術者可以充分理解的，本發明的各個實施例的特徵可以部分地或整體地彼此連結或組合，並可以彼此不同地互操作且在技術上被驅動。本發明的實施例可以彼此獨立地執行，或者可以用相互依賴的關係一起執行。
現在將詳細參考本發明，在隨文檢附的圖式中顯示其示例。
圖1是顯示根據本發明第一實施例之有機發光二極體顯示裝置的剖面圖。
在圖1中，有機發光二極體(OLED)顯示裝置110可以根據光的發射方向具有頂部發射型或底部發射型。在下文中示例性地顯示底部發射型OLED顯示裝置110。
OLED顯示裝置110包括基板120；驅動薄膜電晶體(TFT)Tdr；以及發光二極體Del。
儘管圖未顯示，但OLED顯示裝置110可以進一步包括開關TFT；感測TFT；以及儲存電容器。開關TFT及感測TFT可以具有與驅動TFT Tdr相同的結構。
基板120包括複數個次像素SP。每個次像素SP具有：發射區EA，其中設置有發光二極體Del；以及非發射區NEA，其中設置有驅動TFT Tdr。
基板120可以包括玻璃或諸如聚醯亞胺的塑膠。
半導體層122設置在基板120上的非發射區NEA中。半導體層122具有：主動區122a，作為通道；以及汲極區122b和源極區122c，位於主動區122a的兩側。
主動區122a可以包含本質多晶矽，而汲極區122b和源極區122c 可以包含摻雜雜質的多晶矽。
在另一實施例中，可以在半導體層122下方設置遮光層，用於最小化由於外部光引起的閾值電壓的變化。
閘極絕緣層124設置在具有半導體層122的整個基板120上，並且閘電極126設置在主動區122a上方的閘極絕緣層124上。
儘管圖未顯示，但可以在閘極絕緣層124上設置連接至開關TFT的閘電極的閘極線。
層間絕緣層128設置在具有閘電極126的整個基板120上，並且汲極電極132a和源極電極132b分別設置在汲極區122b和源極區122c上方的層間絕緣層128上。
儘管圖未顯示，但與閘極線交叉以定義每個次像素SP並連接到開關TFT的源極電極的資料線可以設置在層間絕緣層128上。
層間絕緣層128和閘極絕緣層124包括分別暴露汲極區122b和源極區122c的第一接觸孔130a及第二接觸孔130b。汲極電極132a和源極電極132b分別透過第一接觸孔130和第二接觸孔130b連接到汲極區122b和源極區122c。
半導體層122、閘電極126、汲極電極132a及源極電極132b構成驅動TFT Tdr。
儘管在第一實施例中驅動TFT Tdr示例性地具有多晶矽的頂閘型，但在另一實施例中，驅動TFT Tdr可以包括非晶矽或氧化物半導體，並可以具有底閘型。
鈍化層134設置在具有驅動TFT Tdr的整個基板120上，並且波長轉換層136設置在鈍化層134上的發射區EA中。
波長轉換層136可以包括彩色濾光層，該彩色濾光層選擇性地將從發光二極體Del發射的白光中之與預定顏色相對應的波長的光透射到基板120。
例如，複數個次像素SP可以包括紅色、綠色、藍色及白色次像素SP，並且紅色、綠色及藍色次像素SP可以分別包括紅色、綠色及藍色濾光層作為波長轉換層136。
此外，波長轉換層136可以包括量子點(QD)，該量子點根據從發光二極體Del發射到基板120的白光藉由重新發射來發射與預定顏色相對應 的波長的光。
例如，量子點可以包含選自以下群組的至少一者，包括：CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe、GaN、GaP、GaAs、AlN、AlP、AlAs、InN、InP、InAs、GaNP、GaNAs、GaPAs、AlNP、AlNAs、AlPAs、InNP、InNAs、InPAs、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlPAs、GaInNP、GaInNAs、GaInPAs、InAlNP、InAlNAs、InAlPAs、以及SbTe。
例如，紅色次像素SP的波長轉換層136可以包括CdSe或InP的量子點，綠色次像素SP的波長轉換層136可以包括CdZnSeS的量子點，而藍色次像素SP的波長轉換層136可以包括ZnSe的量子點。
波長轉換層136可以包括有量子點的彩色濾光層。
保護層138設置在具有波長轉換層136的整個基板120上。保護層138和鈍化層134包括暴露源極電極132b的第三接觸孔140。
具有相對較高高度的第一高部(即，第一相對最大部142a)、具有相對較低高度的下部(即，相對最小部142c)以及在第一相對最大部142a與相對最小部142c之間的傾斜部142b設置在保護層138的頂面中。在中心的相對最小部142c、在相對最小部142c兩側的傾斜部142b以及在傾斜部142b兩側的第一相對最大部142a構成一單元微透鏡ML。
保護層138可以包括折射率為1.5的絕緣材料。例如，保護層138可以包括丙烯酸樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚伸苯樹脂、聚苯硫醚樹脂、苯并環丁烯及光抗蝕劑的其中之一。
第一電極144設置在保護層138上的發射區EA中。第一電極144可以透過第三接觸孔140連接到源極電極132b。
例如，第一電極144可以是包含具有相對高功函數材料的陽極。
堤層146設置在第一電極144上的非發射區NEA中。堤層146覆蓋第一電極144的邊界並包括暴露第一電極144的中心部的開口。
構成微透鏡ML的第一相對最大部142a、傾斜部142b及相對最小 部142c設置在堤層146的整個開口中。例如，微透鏡ML的第一相對最大部142a、傾斜部142b及相對最小部142c可以接觸與該開口相鄰的堤層146的邊緣部。
堤層146的開口可以設置以對應於波長轉換層136。換言之，堤層146的開口可以設置以直接覆蓋波長轉換層136。例如，堤層146的邊緣部可以與波長轉換層136的邊緣部重疊。由於波長轉換層136的至少一部分與堤層146重疊，因此最小化未通過波長轉換層136光的洩漏。
發光層148設置在具有第一電極144的整個基板120上。發光層148可以具有單層的發光材料。或者，發光層148可以具有包含電洞注入層(HIL)、電洞傳輸層(HTL)、發射材料層(EML)、電子傳輸層(ETL)以及電子注入層(EIL)的多層。
第二電極150設置在具有發光層148的整個基板120上。例如，第二電極150可以是包含具有相對低功函數材料的陰極。
第一電極144、發光層148和第二電極150構成發光二極體Del。
由於第一電極144、發光層148和第二電極150根據第一相對最大部142a、傾斜部142b及相對最小部142c的形狀設置在保護層138上，因此第一電極144、發光層148及第二電極150具有微透鏡ML的形狀。
面密封152設置在發光二極體Del上，並且保護膜154設置在面密封152上。面密封152可以包含透明且具有黏合特性的有機絕緣材料或無機絕緣材料。保護膜154可以為薄膜型。
為了防止外部氧及濕氣滲透到發光二極體Del的內部，保護膜154可以包括至少兩個無機保護膜。此外，可以在至少兩個無機保護膜之間插入用於補充至少兩個無機保護膜的耐衝擊性的有機保護膜。
在有機保護膜及無機保護膜彼此交替層疊的結構中，無機保護膜可以完全包裹有機保護膜，以防止濕氣及氧氣透過有機保護膜的側面滲透。
儘管圖未顯示，但為了使外部光的反射最小，可以在基板120下方設置阻滯板及偏振板。
在根據本發明第一實施例的OLED顯示裝置110中，當電壓施加到第一電極144和第二電極150時，從第一電極144注入的電洞及從第二電極150注入的電子傳送至發光層148以構成一激子。當該激子從激發態轉變為基態時，可以從發光層148發射光。
發光層148的光可以穿過透明的第一電極144以朝外部發射，從而顯示影像。
因為保護層138、第一電極144、發光層148及第二電極150構成微透鏡ML，所以由於全反射而限制在發光層148內部的光可以以小於要透過基板120萃取到外部的微透鏡ML的全反射的臨界角的角度傳送。結果，提高OLED顯示裝置110的光萃取效率。
另外，由於保護層138、第一電極144、發光層148及第二電極150的微透鏡ML設置在與發射區EA相對應的堤層146的整個開口中，因此，發射區EA的整體被用於微透鏡ML，並且光萃取效率最大化。
圖2是顯示根據本發明第一實施例之有機發光二極體顯示裝置的採樣區的平面圖。圖3A是沿圖2的IIIa-IIIa線所截取的剖面圖；以及圖3B是沿圖2的IIIb-IIIb線所截取的剖面圖。
在圖2中，根據本發明第一實施例之OLED顯示裝置110的採樣區包含在平面圖中具有六邊形蜂窩結構的複數個微透鏡ML。
在另一實施例中，複數個微透鏡ML可以具有各種形狀，諸如半圓形、半橢圓形及矩形。
六邊形的複數個微透鏡ML沿水平方向(第一方向)設置為一直線，並且沿垂直方向(第二方向)及對角線方向(第三方向)交錯。
一個微透鏡ML包括在中心處之圓形的相對最小部142c、在相對最小部142c兩側的傾斜部142b、以及在傾斜部142b兩側的六邊形的第一相對最大部142a。
在顯示沿水平方向彼此相鄰的四個微透鏡ML的圖3A中，保護層138的兩個微透鏡ML彼此相鄰設置的部分構成第一相對最大部142a，微透鏡ML的中心部構成相對最小部142c，而第一相對最大部142a與相對最小部142c之間的部分構成傾斜部142b。
保護層138上的第一電極144、發光層148及第二電極150形成以具有與保護層138的微透鏡ML的第一相對最大部142a、傾斜部142b及相對最小部142c相同的形狀。
傾斜部142b的切線與水平面(諸如上述參考平面)之間的角度可以在約20度至60度的範圍內。
當傾斜部142b的切線與水平面之間的角度小於約20度時，在具有微透鏡ML的發光層148中的光的傳輸角與平面發光層中的光傳輸角相比沒有太大變化。結果，不能充分提高光萃取效率。
當傾斜部142b的切線與水平面之間的角度大於約60度時，在發光層148中的光的傳輸角變得大於在基板120(圖1)及外部空氣層的界面處的全反射的臨界角。結果，與平面發光層的光萃取效率相比，限制在OLED顯示裝置110中的光量增加，而具有微透鏡ML的發光層148的光萃取效率降低。
在顯示沿對角線方向彼此相鄰的三個微透鏡ML的圖3B中，保護層138的兩個微透鏡ML彼此相鄰設置的部分構成第一相對最大部142a，微透鏡ML的中心部構成相對最小部142c，而第一相對最大部142a與相對最小部142c之間的部分構成傾斜部142b。另外，保護層138的三個微透鏡ML彼此相鄰設置的部分構成第二高部(即，第二相對最大部142d)。
第二相對最大部142d可以具有大於第一相對最大部142a的高度。
保護層138上的第一電極144、發光層148及第二電極150形成以具有與保護層138的微透鏡ML的第一相對最大部142a、傾斜部142b、相對最小部142c及第二相對最大部142d相同的形狀。
在根據本發明第一實施例的OLED顯示裝置110中，微透鏡ML形成在保護層138、第一電極144、發光層148和第二電極150中，並且由於全反射而限制在發光層148內部的光的傳輸路徑朝基板120改變。結果，提高了OLED顯示裝置110的光萃取效率。
在OLED顯示裝置110的採樣區中，可以使用中心表面CS及從複數個第一相對最大部142a、複數個傾斜部142b、複數個相對最小部142c及複數個第二相對最大部142d計算出的最大峰值Rp來控制微透鏡ML的形狀。
圖4是顯示根據本發明第一實施例之有機發光二極體顯示裝置的採樣區的剖面圖；以及圖5A和圖5B是分別顯示根據本發明第一實施例之有機發光二極體顯示裝置的第一樣品及第二樣品的中心表面的剖面圖。
在圖4中，測量在沿採樣區SA的一個方向的採樣長度Ls上的保護層138的複數個微透鏡ML，以表示為第一凸部CV1、第二凸部CV2、第三凸部CV3、第四凸部CV4和第五凸部CV5，以及第一凹部CC1、第二凹部CC2、第三 凹部CC3、第四凹部CC4和第五凹部CC5。第一凸部CV1至第五CV5的總面積與第一凹部CC1至第五凹部CC5的總面積彼此相同的線可以定義為中心線。
結果，可以將代表保護層138的複數個微透鏡ML的頂面的函數的積分值變為0的線定義為該中心線。
二維的中心線可以作為三維的中心表面延伸。測量採樣區SA(保護層的子區域)中的保護層138的複數個微透鏡ML，以獲得表示複數個微透鏡ML頂面的總體積的函數，並且可以將中心表面上方的複數個凸部的總體積及中心表面下方的複數個凹部的總體積變得彼此相同的一表面定義為中心表面CS。該中心表面是一虛擬參考平面。該參考平面可以平行於基板的平面或與基板的平面成銳角，使得該參考平面的法線以朝觀看者的方向指向遠離基板(例如，在觀看者角度內從顯示器表面向外)。該參考平面上方的複數個凸部的體積可以計算為形成凸部的保護層的體積，而該參考平面下方的複數個凹部的體積可以計算為參考平面與保護層之間的空間的體積。
從中心表面CS到第一凸部CV1至第五凸部CV5的第一相對最大部142a或第二相對最大部142d的距離可以定義為第一峰值PK1至第五峰值PK5，並且微透鏡ML的形狀可以使用最大峰值Rp來控制，該最大峰值Rp為第一峰值PK1至第五峰值PK5中的最大值。
在圖5A中，根據本發明第一實施例之OLED顯示裝置的第一樣品包括第一相對最大部142a和第二相對最大部142d以及相對最小部142c。由於第一相對最大部142a和第二相對最大部142d具有相對大的值的第一寬度w1，因此第一樣品具有相對較大的高度的第一中心表面CS1及相對較小的值的第一最大峰值Rp1。
在圖5B中，根據本發明第一實施例之OLED顯示裝置的第二樣品包括第一相對最大部142a和第二相對最大部142d以及相對最小部142c。由於第一相對最大部142a和第二相對最大部142d具有相對小的值的第二寬度w2，因此第二樣品具有相對較低的高度的第二中心表面CS2及相對較大的值的第二最大峰值Rp2。
當微透鏡ML的第一相對最大部142a和第二相對最大部142d具有圓形形狀時，中心表面CS升高且最大峰值Rp減小。當微透鏡ML的第一相對最大部142a和第二相對最大部142d具有尖銳形狀時，中心表面CS下降且最大峰值 Rp增加。
結果，可以藉由使用相對於中心表面CS的最大峰值Rp來控制微透鏡ML的形狀，並且提高了光萃取效率。
另外，由於從採樣區SA的複數個微透鏡ML的複數個點計算出中心表面CS及最大峰值Rp，因此提高了資料可靠性。
圖6A至圖6H是顯示根據本發明第一實施例之複數個微透鏡的形狀相對於有機發光二極體顯示裝置的最大峰值的變化的平面圖及透視圖；以及圖7是顯示與根據本發明第一實施例之有機發光二極體顯示裝置的最大峰值相鄰的四個微透鏡的形狀的變化的剖面圖。
在圖6A至6H及圖7中，隨著最大峰值Rp從約0.35μm通過約0.40μm、約0.45μm、約0.50μm、約0.55μm、約0.60μm及約0.64μm增加至約0.69μm，第一相對最大部142a和第二相對最大部142d的寬度逐漸減小，並且第一相對最大部142a和第二相對最大部142d從圓形改變為尖銳形狀。
可以使用最大峰值Rp來控制OLED顯示裝置的色差。
圖8是顯示根據本發明第一實施例之有機發光二極體的色差的CIE 1976 L*a*b*色座標。
在圖8中，CIE 1976 L*a*b*色座標定義為相對於CIE 1931 XYZ色座標的白色的相對值，並包括能表示RGB或CMYK的所有顏色範圍。CIE 1976 L*a*b*顏色座標可以包括人類無法識別的顏色。
與RGB或CMYK不同，CIE 1976 L*a*b*色座標與介質無關。具體而言，明度軸的L值與人所感覺到的亮度(光度、強度)相對應。
在CIE 1976 L*a*b*色座標中，L軸的正及負最大值分別代表白色及黑色。a軸的正及負最大值分別代表紅色及綠色，而b軸的正及負最大值分別代表黃色及藍色。
在CIE 1931 XYZ色座標中，難以表達相對於距離的均勻色差。在CIE u'v'色座標中，儘管可以進行顏色管理，但是很難管理亮度。在CIE 1976 L*a*b*色座標中，可以根據亮度進行顏色管理(即色差管理)。
可以根據以下等式從CIE 1931 XYZ色座標的每個軸的索引來計算CIE 1976 L*a*b*色座標的每個軸的索引。
L*=116(Y/Yn)1/3-16
a*=500{(X/Xn)1/3-(Y/Yn)1/3}
b*=200{(Y/Yn)1/3-(Z/Zn)1/3}
L* m=903.3(Y/Yn)for Y/Yn
Figure 109141876-A0202-12-0013-28
0.008856
a* m=500{f(X/Xn)-f(Y/Yn)}
b* m=200{f(Y/Yn)-f(Z/Zn)}
在CIE 1976 L*a*b*色座標中，可以根據以下色差等式從每個軸的索引之間的差來計算色差△E* ab。
△E* ab={(L* 2-L* 1)2+(a* 2-a* 1)2+(b* 2-b* 1)2}1/2
△E* ab
Figure 109141876-A0202-12-0013-27
2.3，相當於最小可覺差(just noticeable difference,JND)
例如，當色差△E* ab在約0至約0.2的範圍內時，不可能測量兩種顏色。色差△E* ab在約0.2至約0.3的範圍內的兩種顏色被認為是幾乎相同的顏色。在約0.3至約0.6的範圍內的色差△E* ab被認為是實際的色差。當在列舉狀態下測量在約0.6至約1.2的範圍內的色差△E* ab的兩種顏色時，將兩種顏色識別為相同顏色。當在除法狀態下測量在約1.2至約2.5的範圍內的色差△E* ab的兩種顏色時，將兩種顏色識別為相同顏色。當分別測量在約2.5至約5.0的範圍內的色差△E* ab的兩種顏色時，將兩種顏色識別為相同顏色。
當色差△E* ab大於約2.5時，兩種顏色被確定為劣化，這是用肉眼可識別的劣化，諸如兩種以上的污點。
可以使用CIE 1976 L*a*b*色座標的色差△E* ab來使諸如OLED顯示裝置110的污點的劣化最小化。
圖9A至圖9D是顯示根據本發明第一實施例之有機發光二極體顯示裝置的第三樣品至第六樣品的發光照片及色差圖的視圖。
在圖9A至圖9D中，由於根據本發明第一實施例之OLED顯示裝置110的第三樣品至第六樣品包括不同形狀的複數個微透鏡ML，因此第三樣品至第六樣品具有不同的顯示質量。
在圖9A中，OLED顯示裝置110的第三樣品在整個色差圖中具有約1.8的最大色差△E* ab，且在發光照片中未檢測到諸如污點的劣化。結果，防止顯示質量的降低。
在圖9B中，OLED顯示裝置110的第四樣品在整個色差圖中具有約2.5的最大色差△E* ab，且在發光照片中未檢測到諸如污點的劣化。結果，防止 顯示質量的降低。
在圖9C中，OLED顯示裝置110的第五樣品在整個色差圖中具有約3.6的最大色差△E* ab，且在發光照片的兩點處檢測到諸如污點的劣化。結果，顯示質量劣化。
在圖9D中，OLED顯示裝置110的第六樣品在整個色差圖中具有約5.5的最大色差△E* ab，且在發光照片的三點處檢測到諸如污點的劣化。結果，顯示質量劣化。
在根據本發明第一實施例的OLED顯示裝置中，使用CIE 1976 L*a*b*色座標中的色差△E* ab來最小化諸如污點的劣化，並防止顯示質量的降低。
可以使用OLED顯示裝置110的複數個微透鏡ML的最大峰值Rp來控制光萃取效率及色差△E* ab。
圖10是顯示根據本發明第一實施例之相對於有機發光二極體顯示裝置的最大峰值的光萃取效率及色差的增加量的圖表。
在圖10中，根據本發明第一實施例之相對於OLED顯示裝置的複數個微透鏡ML的最大峰值Rp(以μm為單位)的光萃取效率及色差△E* ab的增加量由第一曲線G1及第二曲線G2表示。隨著最大峰值Rp增加，與不具有微透鏡的OLED顯示裝置相比，具有微透鏡的OLED顯示裝置110的光萃取效率的增加量增加然後減小，並且色差△E* ab減小然後增加。
隨著最大峰值Rp的增加，複數個微透鏡ML的第一相對最大部142a和第二相對最大部142d從圓形改變為尖銳形狀。當複數個微透鏡ML的第一相對最大部142a和第二相對最大部142d具有過度圓形(接近平坦的形狀)或過度尖銳的形狀時，光萃取效率的增加量減小並且色差△E* ab增加。
根據第一曲線G1，當最大峰值Rp等於或大於約0.38μm時，光萃取效率的增加量約為0%，而當最大峰值Rp在約0.45μm至約0.63μm的範圍內時，光萃取效率的增加量約為15%。
根據第二曲線G2，當最大峰值Rp在約0.45μm至約0.72μm的範圍內時，色差△E* ab等於或小於約2.5。
當色差△E* ab大於約2.5時，可以將OLED顯示裝置110判斷為在兩個或更多個點處具有污點的劣化。結果，藉由形成複數個微透鏡ML以具有在約0.45μm至約0.72μm的範圍內的最大峰值Rp，其中色差△E* ab小於約2.5，來防 止諸如污點的劣化並且提高光萃取效率。
當複數個微透鏡ML的最大峰值Rp小於約0.45μm或大於約0.72μm時，色差△E* ab大於約2.5，並且OLED顯示裝置可具有諸如兩個以上的污點的劣化。
等於或大於約15%的光萃取效率的增加量抵消用於形成複數個微透鏡ML的成本的增加及產率的降低。結果，藉由形成複數個微透鏡ML以具有在約0.45μm至約0.63μm的範圍內的最大峰值Rp，其中光萃取效率等於或大於約15%，來防止諸如污點的劣化並且進一步提高光萃取效率。
當複數個微透鏡ML的最大峰值Rp小於約0.45μm或大於約0.63μm時，光萃取效率的增加量小於約15%，並且提高光萃取效率的效果可能無法抵消成本的增加及產量的減少。
在根據本發明第一實施例的OLED顯示裝置110中，從採樣區SA的複數個微透鏡ML的複數個點來計算中心表面CS及最大峰值Rp，並且使用最大峰值Rp來調節複數個微透鏡ML的形狀、光萃取效率及色差△E* ab。結果，資料的可靠性增加，光萃取效率提高，並且諸如污點的劣化最小化。
在第一實施例中，使用從採樣區SA的複數個微透鏡ML的複數個點計算出的最大峰值Rp來調整複數個微透鏡ML的形狀。在另一實施例中，可以使用從四個相鄰微透鏡ML的第一相對最大部及第二相對最大部計算出的第一高寬比(即，相對最大高寬比)來調節複數個微透鏡ML的形狀。
圖11是顯示根據本發明第二實施例之有機發光二極體顯示裝置的四個相鄰微透鏡的形狀的剖面圖。第二實施例的OLED顯示裝置具有與第一實施例的OLED顯示裝置110相同的結構，並且圖11對應於圖2的IIIb-IIIb線。
在圖11中，根據本發明第二實施例的OLED顯示裝置110包括第一相對最大部142a及第二相對最大部142d。第一相對最大部142a可以設置在兩個相鄰的第二相對最大部142d之間。
兩個相鄰的第二相對最大部142d設置為彼此隔開第一間隙距離(即，相對最大間隙距離)Rd，並且第二相對最大部142d設置為比第一相對最大部142a高出第一高度(即相對最大高度)Rh。第一高寬比(即，相對最大高寬比)Rar定義為第一相對最大部142a與第二相對最大部142d之間的第一高度Rh相對於第一相對最大部142a與第二相對最大部142d之間的第一間隙距離的一半 Rd/2的比例。可以藉由使用第一高寬比Rar來調節第一相對最大部142a及第二相對最大部142d的形狀(Rar=Rh/(Rd/2)=2Rh/Rd)。
由於第一高寬比Rar根據最大峰值Rp而改變，因此可以使用第一高寬比Rar來調整微透鏡ML的形狀。
例如，最大峰值Rp(以μm為單位)及第一高寬比Rar可以具有下表1中所示的對應關係。
Figure 109141876-A0202-12-0016-2
結果，藉由形成複數個微透鏡ML以具有對應於在約0.45μm至約0.72μm的範圍內的最大峰值Rp(其中色差△E* ab等於或小於約2.5)的第一高寬比(即，相對最大高寬比)Rar在大約0.068至大約0.189的範圍內，來防止諸如污點的劣化並且提高光萃取效率。
當複數個微透鏡ML的第一高寬比Rar小於約0.068或大於約0.189時，色差△E* ab大於約2.5，並且OLED顯示裝置可具有諸如兩個以上的污點的劣化。
此外，藉由形成複數個微透鏡ML以具有對應於在約0.45μm至約0.63μm的範圍內的最大峰值Rp(其中光萃取效率的增加量等於或大於約15%)的第一高寬比(即，相對最大高寬比)Rar在大約0.068至大約0.153的範圍內，來防止諸如污點的劣化並且進一步提高光萃取效率。
當複數個微透鏡ML的第一高寬比Rar小於約0.068或大於約0.153時，光萃取效率的增加量小於約15%，並且提高光萃取效率的效果可能無法抵消成本的增加及產量的減少。
在根據本發明第二實施例的OLED顯示裝置110中，從四個相鄰微透鏡ML的第一相對最大部142a及第二相對最大部142d來計算第一高寬比Rar，以及使用第一高寬比Rar來調節複數個微透鏡ML的形狀、光萃取效率及色差△E* ab。結果，資料的可靠性增加，光萃取效率提高，並且諸如污點的劣化最 小化。
因此，在根據本發明的OLED顯示裝置中，由於使用採樣區中的複數個相對最大部的最大高度來調節複數個微透鏡的形狀，所以提高了光萃取效率及可靠性。
另外，由於使用採樣區中的複數個相對最大部的最大高度來調節複數個微透鏡的形狀，因此色差減小，防止了污點並且提高可靠性。
本發明還涉及並且不限於以下態樣。
在本發明中，一種有機發光二極體顯示裝置包括：一基板，包含至少一個具有非發射區及發射區的次像素；一薄膜電晶體，位於該基板上的該非發射區中；一保護層，位於該薄膜電晶體上，且在該保護層的一頂面中具有複數個微透鏡；以及一發光二極體，位於該保護層上的該發射區中並與該薄膜電晶體連接，其中在該發射區的一採樣區中之該複數個微透鏡的一表面相對於一中心表面被劃分為複數個凸部及複數個凹部，其中該複數個凸部相對於該中心表面的總體積等於該複數個凹部相對於該中心表面的總體積，以及其中該複數個凸部相對於該中心表面的高度中的最大值的最大峰值在0.45μm至0.72μm的範圍內。
在本發明中，發光二極體的CIE 1976 L*a*b*色座標的色差小於2.5。
在本發明中，最大峰值在0.45μm至0.63μm的範圍內。
在本發明中，發光二極體的光萃取效率的增加量等於或大於15%。
在本發明中，複數個微透鏡中的相鄰兩個構成第一相對最大部，複數個微透鏡中的相鄰三個構成第二相對最大部，複數個微透鏡中的每一個的中心部構成相對最小部，並且第一相對最大部與中心部之間以及第二相對最大部與中心部之間的部分構成傾斜部。
在本發明中，複數個微透鏡沿水平方向設置為一直線，並且沿垂直方向及對角線方向交錯。
在本發明中，第一相對最大部設置在兩個相鄰的第二相對最大部之間，兩個相鄰的第二相對最大部彼此隔開相對最大間隙距離，第二相對最大部設置成比第二相對最大部高出相對最大高度，該相對最大高度相對於相對 最大間隙距離的一半的比例定義為相對最大高寬比，並且相對最大高寬比在0.068至0.189的範圍內。
在本發明中，相對最大高寬比在0.068至0.153的範圍內。
在本發明中，發光二極體包括：一第一電極，位於保護層上並連接至薄膜電晶體；一發光層，位於第一電極上；以及一第二電極，位於發光層上。
在本發明中，第一電極、發光層及第二電極根據保護層的一表面形狀具有與複數個微透鏡相同的形狀。
在本發明中，有機發光二極體進一步包括在第一電極與發光層之間的一堤層，並具有暴露第一電極的一開口。
在本發明中，複數個微透鏡接觸堤層的邊緣部。
在本發明中，有機發光二極體還包括：一鈍化層，位於薄膜電晶體上；以及一波長轉換層，位於鈍化層與保護層之間。
在本發明中，波長轉換層包含一彩色濾光層、一量子點、以及一具有量子點的彩色濾光層的其中之一。
在本發明中，堤層的邊緣部與波長轉換層的邊緣部重疊。
對於那些本技術領域中熟習此技術者將會明顯的是，在不脫離本發明的精神或範疇的情況下，可以對本發明進行各種修飾及變化。因此，所欲的是本發明覆蓋本發明的修飾及變化，只要它們落入隨文檢附的申請專利範圍及其均等的範疇內。
本申請主張於2019年12月19日在大韓民國提交的韓國專利申請第10-2019-0171040號的優先權，該申請案的全部目的透過引用以其整體併入本案中，就如同在此充分闡述一樣。
110:有機發光二極體顯示裝置(OLED顯示裝置)
120:基板
122:半導體層
122a:主動區
122b:汲極區
122c:源極區
124:閘極絕緣層
126:閘電極
128:層間絕緣層
130a:第一接觸孔
130b:第二接觸孔
132a:汲極電極
132b:源極電極
134:鈍化層
136:波長轉換層
138:保護層
140:第三接觸孔
142a:第一相對最大部
142b:傾斜部
142c:相對最小部
144:第一電極
146:堤層
148:發光層
150:第二電極
152:面密封
154:保護膜
Tdr:驅動薄膜電晶體
Del:發光二極體
SP:次像素
EA:發射區
NEA:非發射區
ML:微透鏡

Claims (15)

  1. 一種有機發光二極體顯示裝置，包括：一基板，包含至少一個具有一非發射區及一發射區的次像素；一薄膜電晶體，位於該基板上的該非發射區中；一保護層，位於該薄膜電晶體上，且在該保護層的一頂面中具有複數個微透鏡；以及一發光二極體，位於該保護層上的該發射區中並與該薄膜電晶體連接，其中在該發射區中之該複數個微透鏡的一表面相對於一中心表面被劃分為複數個凸部及複數個凹部，其中該複數個凸部相對於該中心表面的總體積等於該複數個凹部相對於該中心表面的總體積，以及其中該複數個凸部相對於該中心表面的高度中的最大值的最大峰值在0.45μm至0.72μm的範圍內。
  2. 如請求項1所述的有機發光二極體顯示裝置，其中該發光二極體的CIE 1976 L*a*b*色座標的色差小於2.5。
  3. 如請求項2所述的有機發光二極體顯示裝置，其中該最大峰值在0.45μm至0.63μm的範圍內。
  4. 如請求項3所述的有機發光二極體顯示裝置，其中該發光二極體的光萃取效率的增加量等於或大於15%。
  5. 如請求項1所述的有機發光二極體顯示裝置，其中該複數個微透鏡中之相鄰兩個的相鄰邊緣部構成一第一高部，其中該複數個微透鏡中之相鄰三個的相鄰邊緣部構成一第二高部，其中該複數個微透鏡中的每一個的一中心部構成一下部，以及 其中該第一高部與該中心部之間和該第二高部與該中心部之間的一部分構成一傾斜部。
  6. 如請求項5所述的有機發光二極體顯示裝置，其中該複數個微透鏡沿一第一方向設置為一直線，並沿與該第一方向垂直的一第二方向及與該第一方向傾斜的一第三方向交錯。
  7. 如請求項5所述的有機發光二極體顯示裝置，其中該第一高部設置在該兩個相鄰的第二高部之間，其中該兩個相鄰的第二高部彼此隔開一第一間隙距離，其中該第二高部設置成比該第一高部高出一第一高度，其中該第一高度相對於該第一間隙距離一半的比例定義為一第一高寬比，以及其中該第一高寬比在0.068至0.189的範圍內。
  8. 如請求項7所述的有機發光二極體顯示裝置，其中該第一高寬比在0.068至0.153的範圍內。
  9. 如請求項1所述的有機發光二極體顯示裝置，其中該發光二極體包含：一第一電極，位於該保護層上並與該薄膜電晶體連接；一發光層，位於該第一電極上；以及一第二電極，位於該發光層上。
  10. 如請求項9所述的有機發光二極體顯示裝置，其中該第一電極、該發光層及該第二電極根據該保護層的一表面形狀具有與該複數個微透鏡相同的形狀。
  11. 如請求項9所述的有機發光二極體顯示裝置，進一步包括一堤層，位於該第一電極與該發光層之間，並具有暴露該第一電極的一開口。
  12. 如請求項11所述的有機發光二極體顯示裝置，其中該複數個微透鏡接觸該堤層的一邊緣部。
  13. 如請求項11所述的有機發光二極體顯示裝置，還包括：一鈍化層，位於該薄膜電晶體上；以及一波長轉換層，位於該鈍化層與該保護層之間。
  14. 如請求項13所述的有機發光二極體顯示裝置，其中該波長轉換層包含一彩色濾光層、一量子點、以及一具有量子點的彩色濾光層的其中之一。
  15. 如請求項13所述的有機發光二極體顯示裝置，其中該堤層的一邊緣部與該波長轉換層的一邊緣部重疊。
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