CN1488988A - 应用光致发光熄灭设备的显示装置及用其显示图像的方法 - Google Patents
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Abstract
一种不需要彩色滤光器、光损失低、轻巧且体积小的显示装置，以及一种应用所述显示装置显示图像的方法，该显示装置包括一基底，在基底的一侧设置子像素。每个子像素包含两个相对的电极和一个发射体层，并将发射体层***两个电极之间。发射体层接收从激发光源发射出的光的光，并能够照射光致发光。从发射体层发射的光致发光的光可以通过电极形成的电场来可控地熄灭。
Description
相互参考的相关申请
本申请请求在2002年7月23日申请的欧洲专利申请02090276.3和在2003年2月12日申请的韩国专利申请2003-8830的优先权，通过参考它们全部组合到本申请中。
技术领域
投影显示设备可以应用阴极射线管(CRT)构造，其中中间图像被电激发显示在荧光屏上，并且中间图像通过光学单元投影到屏幕上。CRT使用的光强度非常高，因此缩短了投影显示仪器的使用寿命。同时，使用CRT建立的投影显示设备需要很高的能量并且相对笨重、体积大。
投影显示设备也可以应用液晶来建立。液晶投影显示设备上应用的光源典型地包括使用液晶矩阵来调制光的空间分辨率的白光灯。颜色通过彩色滤光器生成，通过在反射和透射屏幕上混合颜色而获得放大的图像。
在一些投影显示设备上，可以应用一个微镜片阵列来调制入射光。在这种情况下，就要应用彩色滤光器来生成所需的颜色。
在其他的投影显示设备中，例如在EP0838715A1和EP0869388A1中所公开的，有机发光二极管(OLED)被用来作为光源。通过设置在光源上游的液晶矩阵来实现光强度的调制。在这种情况下，OLED是作为光源，类似于液晶显示器(LCD)中的背光，而并不是作为有源驱动元件。较亮的OLED用来补偿由于偏光器和液晶而造成的光学损失。
发明内容
本发明提供一种不需要彩色滤光器的显示设备，该显示设备具有低的光学损失，并且不是笨重和体积大的，同时提供一种应用上述设备显示图像的方法。本发明单独提供了应用光致发光熄灭(quenching)设备的显示装置。该显示装置包括一基底，在基底的至少第一侧上设置多个子像素，其中每个子像素包括具有第一极性的第一电极和具有第二极性的第二电极，以及一个发射体层，其中该发射体层***第一电极和第二电极之间，接收从激发光源投影的光，并发射光致发光的光，上述发射体层发出的光致发光的光可通过由第一电极和第二电极所形成的电场来可控地熄灭。
本发明另外提供使用应用光致发光熄灭设备的显示装置来显示图像的方法。该方法包括将从激发光源发射的光投影到发射体层上，以便从发射体层上发出光致发光的光，并通过在发射体层中产生一个电场来控制光致发光的光的发射，进而熄灭该光致发光的光，并应用从发射体层发射的光致发光的光来在显示器上显示图像。
本发明的这些以及其他的特征和优点，通过以下关于本发明的***和方法的不同的实施例的详细描述而得到说明或变得很明显。
附图说明
本发明的上述的及其他优点通过参考附图对实施例的详细描述可以更加明显地看出。
图1示意地表示根据本发明第一实施例的应用光致发光熄灭设备的显示装置。
图2示意地表示根据本发明第二实施例的应用光致发光熄灭设备的显示装置。
附图3示意地表示根据本发明第三实施例的应用光致发光熄灭设备的显示装置。
附图4示意地表示根据本发明第四实施例的应用光致发光熄灭设备的显示装置。
具体实施方式
本发明的一个实施例将参照图1来进行描述，图1表示应用本发明的光致发光熄灭设备的显示装置。在本实施例中的显示装置包括一个基底1，在其一侧设置有子像素6、7、8，以及一个激发光源9，该激发光源9可将光投影到基底1的前侧1a上。
在本实施例中，基底1由透明材料制成，通过激发光源投影的光可以透过该透明材料，子像素6、7、8设置在基底1的后侧1b上。每个子像素6、7、8都包括两个电极2和5以及一个发射体层4，发射体层4***在电极2和5之间。两个电极2和5具有相反的极性，发射体层4可发射光致发光的光。
发射体层4可以由例如低分子的有机材料或发光聚合物制成。发光聚合物可以是例如选自包含聚亚苯基亚乙烯基(polyphenylene vinylene)的组和/或包含聚芴(polyfluorene)的组中的材料。制造工艺(例如旋转涂覆、喷射、刮一沉积、喷墨印刷都可以用于制造发射体层4。
在此实施例中，设置在邻近基底1的后侧1b处的电极2由激发光可以穿过的透明材料制成，另一电极5由反射从发射体层4发出的光的材料制成。例如铟锡氧化物(ITO)可被用作透明电极。在本实施例中，设置在邻近基底1的后侧的电极2为阳极，另一电极5为阴极。然而，这些电极2和5的极性是可以改变的。
在本申请的不同实施例中，如图1所示的一个可促进空穴运动的空穴传输层3可以***在阳极2和发射体层4之间。该空穴传输层3可以，例如，通过以旋涂、喷射、刮—沉积、喷墨印刷的工艺分散聚亚乙基二氧基噻吩(polyethylene dioxy thiophene)或聚苯乙烯砜酸(polystyrene sulfone acud)、聚苯胺(polyaniline)而制成。
另外，在本申请的不同实施例中，显示装置可进一步包括一个如图1所示的光学单元10，它可调节从发射体层4发射的光；以及/或(在图中未示出)一个屏幕，从发射体层4发出的光经投影后在该屏幕上以便显示图像。
激发光源9投影的光穿过基底1和电极2到达发射体层4，该发射体层4发射光致发光的光。发射体层发射的光致发光的光被电极5反射，穿过基底1和电极2，向基底1的前侧1a所面对的方向投影。在本申请的不同的实施例中，激发光源9可以是安装在显示装置中的内部光源或安装在显示装置外的外部光源，例如室内光或日光。
按照本实施例的显示装置可以按照光致发光模式操作，即信号电压被转换为电磁波；和/或按照光致发光熄灭模式操作，即光致发光所产生的光发射被熄灭。在光致发光模式下，从阳极注入的空穴和从阴极注入的电子耦合，于是产生了激子(exiton)。当激子的能级被降低时发光。通过控制从电极2和5提供的空穴和电子，光致发光设备可以得到有效控制。在光致发光熄灭模式下，通过向电极2和5施加一个与光致发光模式中施加的电压相反的电压，在发射体层4中形成电场，从而可以有效控制发射体层4中通过光致发光发射的光的熄灭。
在光致发光熄灭模式下，激发光投影到发射体层4上，发射体层4(特别是发射体层4上的激子)被激发。发射体层在预定时间内(例如，几个纳秒)维持光学激发状态，然后，通过光致发光而从发射体层中发光。由于光是通过光致发光来发射的，所以发射体层的这种激发状态下降。如果当发射体层4处于激发状态时在发射体层中生成电场，电荷载体的激发状态将在通过光致发光而发光前被部分地分开。于是，激发状态的浓度降低，光致发光的光强度将减弱。也就是说，在光致发光熄灭模式下，当相反电压没有加在电极2和5上时，光致发光的光具有最大的强度。可以通过控制加载到电极2和5上的相反的电压来控制光致发光的光强度。
从发射体层4发射的光可以通过光学单元10来进行调节并投影到屏幕上以获得图像。同时，显示装置也可以不具有光学单元10和/或屏幕。例如，当显示装置安装在移动通讯装置(比如手机)上时，可通过在基底1上形成图像来实现图像的获取。
由于光致发光熄灭模式具有比光致发光模式更好的发光效率，所以驱动光致发光熄灭设备的控制电流可维持较低。特别是，在光致发光模式下，注入到发射体层4的空穴和电子重新一一耦合，于是形成了激子。对于激子的每个单电子键激子形成三个三联体(triplet)。这些三联体对于发光没有贡献，因为它们的能量都消耗在发热上了。因此，三联体降低了显示装置的发光效率。相反的，在光致发光熄灭模式下，激子是通过从激发光源投影的光产生的，并且激发的发射体层发射光，从发射体层供给的相反的电流用来熄灭光致发光，于是，比光致发光模式应用更小的电流。
假设一个激子需要一个电荷载流子，在光致发光模式下，对于对发光有贡献的一个单电子键和对发光没有贡献的三个三联体，需要四个电荷载流子。另一方面，在光致发光熄灭模式下，要控制对发光有贡献的一个激子，只需要一个电荷载流子，于是，只需要应用比光致发光模式下更小量的电流。也就是说，在光致发光熄灭模式下，只需更小的电流，光致发光设备就可以获得正常亮度的图像。
在根据本实施例的光致发光熄灭设备中，光致发光所发出的光具有由形成发射体层的每种材料特性所决定的颜色。因此，在根据本实施例的光致发光熄灭设备中不需要彩色滤光器。
在适于控制显示设备的亮度的驱动电路中可以应用薄膜晶体管。可以采用非晶硅、单晶硅和多晶硅来形成薄膜晶体管，每个子像素都需要一个薄膜晶体管。直接在基底1上形成薄膜晶体管，用来驱动薄膜晶体管的扫描驱动电路和数据驱动电路可以在例如基底1的周围上正交地设置。连接驱动电路与薄膜晶体管的导线可以按照栅格形状布置。
本发明的第二实施例将参照图2来描述。在本实施例中，子像素6、7、8布置在基底1的前侧1a上，每个子像素6、7、8包含两个相反的电极2和5。在第二实施例的一个例子中，邻近基底1的前侧1a的电极2由光反射材料制成，另外的电极5由透明材料制成。光被电极2反射，于是基底1也可以由相对不透明的材料制成，例如由单晶硅制成。当基底1由单晶硅制成时，由于单晶硅的电荷载流子的高迁移性，能够获得高驱动电流。由于这个原因，显示装置的亮度能够得到改善。
由激发光源9投影的光穿过电极5到达发射体层4。于是发射体层4照射/发射被另一电极2反射的光致发光的光。发射出的光致发光的光穿过电极5，投影到基底1的前侧1a所面对的方向上。
在第二实施例的另一个例子中，基底1由光反射材料制成，电极2和5由透明材料制成以达到与上述第二实施例同样的效果。即使基底1本身并不是由光反射材料制成，也可以在基底1和子像素6、7、8之间设置光反射薄膜以达到与上述第二实施例同样的效果。无论如何，在这种情况下，薄膜应理解为基底1的一部分。
本发明的第三实施例将参照图3进行描述。在这个实施例中，一个激发光源9被设置成将光投影到基底1的后侧1b上，基底1由透明材料制成，子像素6、7、8设置在基底1的后侧1b上。一个介质镜12设置在子像素6、7、8上。从激发光源9发射的光穿过介质镜12，同时，介质镜12反射从发射体层4发射的光。在本实施例中，电极2和5都是由透明材料制成的。
在本发明的不同实施例中，激发光源9可以是例如具有高定额的蓝光和紫外线的灯，例如汞灯和氙灯。
介质镜12可以由透明的绝缘层制成，该透明的绝缘层允许具有预定范围的波长的光穿过，并反射具有其他预定范围的波长的光。在不同的实施例中，介质镜12的带宽比从发射体层4发射的光的波长窄，且包含具有不同折射率的多个折射层。折射层的光学路径长度对应于反射波长的1/4。具有低折射率的折射层可以由例如二氧化硅、氮化硅、氟化镁或其他相关材料制成。具有高折射率的折射层可以由例如二氧化钛、氧化锡、氧化锆及五氧化二钽制成。
电极5可以是例如一个金属基层上覆盖透明的导电材料层制成，所述材料例如是铟锡氧化物(ITO)，其目的是增强导电性。电极5堆积在发射体层4上。基层金属包括钙、镁、钡或铝。薄膜不局限于透明材料，因为它非常薄，并增加了ITO的相对低的导电性。金属氟化物(例如氟化锂、氟化钡、氟化镁)可以被另外堆积在发射体层4和电极5之间。介质镜12的第一折射层可以是ITO层。在这种情况下，ITO层的厚度应被确定以适合于折射层的厚度。
从激发光源9投影的光穿过介质镜12和电极5，到达发射体层4。然后，发射体层4发射光致发光的光，发出的光被介质镜12反射。反射的光穿过电极2和基底1，投影到基底前侧1a面向的方向。
本发明的第四实施例将参考图4来进行描述。在本实施例中，子像素6、7、8设置在基底1的前侧1a上，从激发光源9发射的光穿过一个介质镜12，同时，该介质镜12反射发射体层4发射的光，该介质镜12设置在子像素6、7、8和基底1之间。在本实施例中，电极2和5由透明材料制成。
激发光源9投影的光穿过基底1、介质镜12和电极2，到达发射体层4，于是引起发射体层4发射光致发光的光，发射体层4的光致发光发射的光在其穿过电极5并投影到基底1的前侧1a所面向的方向之前被介质镜12反射。
本实施例中允许在基底1上形成介质镜12和电极2的处理在发射体层4堆积在基底1之前实现，该发射体层4对处理的环境非常敏感。同样，介质镜12可以由导电聚合体材料制成。
以上的实施例可以通过应用附加的装置而改变来增强光致发光或光致发光熄灭。尤其是，可以通过在入射和出射侧使用微透镜以及反射减少层来实现这些目的。另外，也可以使用波长与激励光波长相适应的拒波滤光器。理想的是，反射激发光源发射的光的介质镜更进一步改善了发光效率。
在图3和4中，拒波滤光器可以集成到显示装置中。在图1、2中，为了保证发射体层4的激励光的注入-耦合效应，需要在显示装置和拒波滤光器之间保持足够的间隙。
应用这些实施例显示图像的方法将在下面详细描述。该方法包括投影步骤、控制步骤以及显示图像步骤。在投影步骤中，光从一个激发光源投影到发射体层，以便从该发射体层照射出光致发光。在控制步骤中，通过在发射体层中产生电场来控制光致发光的光发射，进而熄灭光致发光的光。在显示步骤中，通过应用从发射体层发射的光致发光的光来显示图像。
在本发明的不同实施例中，投影步骤中，激励光可以通过例如具有高定额的蓝光和紫外线的灯(如汞灯和氙灯)来照射。
在本发明的不同实施例中，显示图像的步骤可以包括应用光学单元来调节从发射体层发射的光的子步骤。在该调节子步骤中，从光致发光设备发射的光可以如下进行调制，例如通过增强、减弱、反射或折射，由此确定最终显示的图像。
在本发明的不同实施例中，显示图像步骤还可以更进一步包括将从发射体层发射的光投影到屏幕上的子步骤。
在本发明的不同实施例中，调节和投影子步骤应在当观察者看到的图像并不是形成在基底上的图像而是从基底上形成的图像投影到屏幕上的图像的时候实现。
如以上描述的，按照本发明，提供了一种不需要彩色滤光器、光学损失低、轻巧且体积小的显示设备，以及一种应用上述设备显示图像的方法。
尽管参考本发明的优选实施例对其进行详细的表示和描述，但本领域普通技术人员可以理解，可以进行各种形式和细节的变化而不偏离附属的权利要求及其等效物所定义的精神和范围。
Claims (24)
1.一种应用光致发光熄灭设备的显示装置，包括：
基底，在该基底的至少第一侧上设置有多个子像素，其中每个子像素包括：
具有第一极性的第一电极；
具有第二极性的第二电极；以及
发射体层，
其中所述发射体层***在第一电极和第二电极之间，发射体层接收从激发光源投影的光，发射体层发射光致发光的光，从该发射体层发出的光致发光的光可以通过第一电极和第二电极形成的电场可控地熄灭。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中设置所述激发光源，使其将光投影到基底的第二侧，所述基底由透明材料制成，所述第一电极临近基底的第一侧，第一电极由透明材料制成，所述第二电极由光反射材料制成。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中设置所述激发光源，使其将光投影到基底的第一侧，所述第一电极临近基底的第一侧，第一电极由光反射材料制成，所述第二电极由透明材料制成。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其中设置所述激发光源，使其将光投影到基底的第一侧，基底由光反射材料制成，所述第一电极和第二电极由透明材料制成。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其中设置所述激发光源，使其将光投影到基底的第一侧，基底由透明材料制成，以及，一个介质镜设置在子像素上，其中从所述激发光源发出的光穿过介质镜，并且该介质镜反射从发射体层发射的光，第一和第二电极由透明材料制成。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其中设置所述激发光源，使其将光投影到基底的第二侧，基底由透明材料制成，以及，一个介质镜设置在子像素和基底之间，其中从激发光源发出的光穿过介质镜，并且该介质镜反射从发射体层发射的光，第一和第二电极由透明材料制成。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述光致发光熄灭设备可以在将信号电压转变为电磁波的光致发光模式和能将通过光致发光产生的光发射可控地熄灭的光致发光熄灭模式之中的至少一种模式下操作。
8.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述发射体层由低分子有机材料、发光聚合物之中的至少一种制成，发光聚合物是选自包含聚亚苯基亚乙烯基的组或包含聚芴的组中的材料。
9.根据权利要求1所述的显示装置，其中一个空穴传输层***在第一电极和发射体层之间，第一电极为阳极，空穴传输层由聚亚乙基二氧基噻吩或聚苯乙烯砜酸、聚苯胺中的至少一种构成。
10.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述激发光源是具有高定额的蓝光和紫外线的灯。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其中所述激发光源是汞灯或氙灯。
12.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述激发光源是设置在显示装置外的外部光源。
13.根据权利要求1所述的显示装置，进一步包含一个可用于调节从发射体层发射的光的光学单元。
14.根据权利要求1所述的显示装置，进一步包含一个屏幕，利用从发射体层发射的光在该屏幕上形成图像。
15.根据权利要求5所述的显示装置，其中所述介质镜具有比从发射体层发射的光波长窄的带宽。
16.根据权利要求6所述的显示装置，其中所述介质镜具有比从发射体层发射的光波长窄的带宽。
17.根据权利要求5所述的显示装置，其中所述介质镜包含多个具有不同折射率的折射层。
18.根据权利要求6所述的显示装置，其中所述介质镜包含多个具有不同折射率的折射层。
19.根据权利要求17所述的显示装置，其中所述多个折射层中的低折射率折射层由二氧化硅、氮化硅、氟化镁中至少一种材料制成，所述多个折射层中的高折射率折射层由二氧化钛、氧化锡、氧化锆及五氧化二钽中的至少一种制成。
20.一种使用应用了光致发光熄灭设备的显示装置来显示图像的方法，该方法包括：
将从激发光源发射的光投影到发射体层上，使从发射体层上发射光致发光的光；
通过在发射体层中生成一个电场来控制光致发光的光的发射，从而熄灭至少其中一些光致发光的光；和
应用从发射体层发射的光致发光的光在屏幕上显示图像。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述投影步骤包含投影从具有高定额的蓝光和紫外线的灯所发出的光的步骤。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述灯是汞灯或氙灯。
23.根据权利要求20所述的方法，其中所述显示图像的步骤包含应用光学单元来调节从发射体层发射的光的步骤。
24.根据权利要求20所述的方法，其中所述显示图像进一步包含将从发射体层发射的光投影到屏幕上。
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