TW201523018A - 結合微機電系統及有機發光二極體的顯示裝置及其顯示驅動方法 - Google Patents

Abstract

一種結合微機電系統及有機發光二極體的顯示裝置及其顯示驅動方法，透過結合微機電元件及有機發光二極體，以微機電元件控制共振腔的間隙大小對入射光進行光學干涉，以便形成反射光及改變反射光的波長，並且在無環境光的環境下以有機發光二極體及共振腔使顯示裝置呈現色彩，用以達成提高顯示裝置的可用性之技術功效。

Description

結合微機電系統及有機發光二極體的顯示裝置及其顯示驅動方法

本發明涉及一種顯示裝置及其顯示驅動方法，特別是指具有可調整共振腔之結合微機電系統及有機發光二極體的顯示裝置及其顯示驅動方法。

近年來，隨著顯示裝置的普及與蓬勃發展，各種類型的顯示裝置如雨後春筍般出現，例如：透射式顯示裝置及反射式顯示裝置等等。

一般而言，透射式顯示裝置具有背光模組用來提供顯示光源，因此即使在昏暗環境中也能正常顯示。至於反射式顯示裝置則是利用反射的環境光來作為顯示光源，所以在昏暗的環境中將無法正常顯示，除非額外加入背光或前光作為顯示光源，才能夠使反射式顯示裝置在昏暗的環境中也能正常顯示。然而，透射式顯示裝置需要持續以背光模組提供顯示光源，因此較為耗電，而反射式顯示裝置則難以全彩顯示且容易造成色偏。因此如何同時兼具節能及全彩顯示便成為各家廠商亟欲解決的問題。

有鑑於此，針對反射式顯示裝置便有廠商提出一種以干涉測量調節(Interferometric Modulation,IMOD)的方式，藉由微機電控制間隙的大小來進行光學干涉，進而決定反射光呈現的顏色並達到全彩顯示的效果。此方式無須使用背光模組、液晶、濾光片、偏光片等等，結構較為簡單，而且非常省電節能。不過，由於其不具備背光模組，因此在昏暗的環境下將造成無法顯示的情況，即使增加背光模組也會 造成結構複雜降低製程良率，導致反射式顯示裝置具有可用性不佳的問題。

綜上所述，可知先前技術中長期以來一直存在反射式顯示裝置的可用性不佳之問題，因此實有必要提出改進的技術手段，來解決此一問題。

本發明揭露一種結合微機電系統及有機發光二極體的顯示裝置及其顯示驅動方法。

首先，本發明揭露一種結合微機電系統及有機發光二極體的顯示裝置，此裝置包含：透明基板、有機發光二極體及微機電元件。其中，透明基板用以透射入射光及反射光；有機發光二極體用以形成在透明基板一側，此有機發光二極體至少包含透明陽極、透明陰極、電子傳輸層、有機發光層及電洞傳輸層，當施加電壓於透明陽極及透明陰極時，來自透明陽極的電洞與來自透明陰極的電荷在有機發光層結合並釋放能量激發有機發光層產生光子；微機電元件具有多組伸縮支撐柱，每一組伸縮支撐柱一端固接透明基板，另一端則固接反射元件，微機電元件驅動每一組伸縮支撐柱進行伸縮以改變反射元件與有機發光二極體之間形成的共振腔的間隙大小，此共振腔對入射光進行光學干涉並由反射元件進行反射而形成反射光，以及當有機發光二極體產生光子時，所述共振腔對入射光及光子進行混光以改變反射光的波長及亮度。

另外，本發明揭露一種結合微機電系統及有機發光二極體的顯示驅動方法，其步驟包括：提供透明基板用以透射入射光及反射光；在透明基板一側形成有機發光二極體，此有機發光二極體至少包含透明陽極、透明陰極、電子傳輸層、有機發光層及電洞傳輸層；當施加電壓於透明陽極及透明陰極時，來自透明陽極的電洞與來自透明陰極的電荷在有機發光層結合並釋放能量激發有機發光層產生光子；在 與有機發光二極體同一側的透明基板上固接具有多組伸縮支撐柱的微機電元件，每一組伸縮支撐柱一端固接透明基板，而每一組伸縮支撐柱的另一端則固接反射元件，所述微機電元件驅動每一組伸縮支撐柱進行伸縮以改變反射元件與有機發光二極體之間形成的共振腔的間隙大小；共振腔對入射光進行光學干涉並由反射元件進行反射而形成反射光，其中當有機發光二極體產生光子時，共振腔對入射光及光子進行混光以改變反射光的波長及亮度。

本發明所揭露之裝置與方法如上，與先前技術的差異在於本發明是透過結合微機電系統元件及有機發光二極體，以微機電元件控制共振腔的間隙大小對入射光進行光學干涉，以便形成反射光及改變反射光的波長，並且在無環境光的環境下以有機發光二極體及共振腔使顯示裝置呈現色彩。

透過上述的技術手段，本發明可以達成提高顯示裝置的可用性之技術功效。

110‧‧‧透明基板

120‧‧‧有機發光二極體

121‧‧‧透明陽極

122‧‧‧透明陰極

123‧‧‧電子傳輸層

124‧‧‧有機發光層

125‧‧‧電洞傳輸層

130‧‧‧微機電元件

131‧‧‧伸縮支撐柱

132‧‧‧反射元件

133‧‧‧共振腔

133a~133c‧‧‧共振腔

步驟210‧‧‧提供一透明基板，用以透射一入射光及一反射光

步驟220‧‧‧在該透明基板一側形成一有機發光二極體，該有機發光二極體至少包含一透明陽極、一透明陰極、一電子傳輸層、一有機發光層及一電洞傳輸層

步驟230‧‧‧當施加電壓於該透明陽極及該透明陰極時，來自該透明陽極的電洞與來自該透明陰極的電荷在該有機發光層結合並釋放能量激發該有機發光層產生光子

步驟240‧‧‧在與該有機發光二極體同一側的該透明基板上固接具有多組伸縮支撐柱的一微機電元件，每一組伸縮支撐柱一端固接該透明基板，每一組伸縮支撐柱的另一端固接一反射元件，該微機電元件驅動每一組伸縮支撐柱進行伸縮以改變該反射元件與該有機發光二極體之間形成的一共振腔的間隙大小

步驟250‧‧‧該共振腔對該入射光進行光學干涉並由該反射元件反射形成該反射光，其中當該有機發光二極體產生光子時，該共振腔對該入射光及光子進行混光以改變該反射光的波長及亮度

第1圖為本發明結合微機電系統及有機發光二極體的顯示裝置之剖面圖。

第2圖為本發明結合微機電系統及有機發光二極體的顯示驅動方法之方法流程圖。

第3圖為應用本發明顯示色彩之示意圖。

以下將配合圖式及實施例來詳細說明本發明之實施方式，藉此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題並達成技術功效的實現過程能充分理解並據以實施。

在說明本發明所揭露之結合微機電系統及有機 發光二極體的顯示裝置及其顯示驅動方法之前，先對本發明的應用環境作說明，本發明係應用在顯示設備中的每一像素元件，以便藉由有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode,OLED)及微機電元件控制的共振腔使顯示裝置在昏暗環境也能夠正常顯示。

以下配合圖式對本發明結合微機電系統及有機發光二極體的顯示裝置及其顯示驅動方法做進一步說明，請參閱「第1圖」，「第1圖」為本發明結合微機電系統及有機發光二極體的顯示裝置之剖面圖，此裝置包含：透明基板110、有機發光二極體120及微機電元件130。其中，透明基板110用以透射入射光及反射光，所述透明基板110可使用玻璃、壓克力等等透明材質實現。

有機發光二極體120用以形成在透明基板110上，此有機發光二極體120至少包含透明陽極121、透明陰極122、電子傳輸層123、有機發光層124及電洞傳輸層125。其中，透明陽極121及透明陰極122可使用銦錫氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)製成透明導電薄膜；電子傳輸層123(Electron Transport Layer,ETL)用以傳輸注入透明陰極122的電子，其材料可使用氫氧奎寧鋁(Alq3)；有機發光層124(Emission layer，EML)則可使用小分子基及共軛高分子基，以共軛高分子基為例可使用聚對苯乙烯(Poly p-phenylene vinylene,PPV)；電洞傳輸層125(Hole Transport Layer,HTL)用以傳輸注入透明陽極121的電洞，其材料可以使用“N,N'-bis-(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-1,1-biphenyl-4-4'-diam ine(NPB)”。當施加電壓於透明陽極121及透明陰極122時，來自透明陽極121的電洞與來自透明陰極122的電荷在有機發光層124結合並釋放能量激發有機發光層124而產生光子。

微機電元件130具有多組伸縮支撐柱131，每一組伸縮支撐柱131的一端固接透明基板110，另一端則固接反 射元件。微機電元件130驅動每一組伸縮支撐柱131進行伸縮以改變反射元件132與有機發光二極體120之間形成的共振腔133的間隙大小，此共振腔133對入射光進行光學干涉(破壞性干涉或建設性干涉)，並且由反射元件132進行反射以形成反射光，當有機發光二極體120產生光子時，共振腔133對入射光及光子進行混光以改變反射光的波長及亮度。共振腔133與有機發光二極體120之間的間隙大小與反射光的波長成正比，也就是說，共振腔133的間隙越大，反射光的波長越長。在實際實施上，各組伸縮支撐柱131可使用不同的伸縮距離使共振腔133同時具有三種不同間隙大小以改變反射光的波長，使反射光呈現紅色、綠色及藍色(即三原色)。另外，共振腔133的間隙大小為零且施加電壓於有機發光二極體120時，反射光呈現的顏色由有機發光層124的材質決定，所述有機發光層124的材質包含小分子基及高分子基的發光材料。除此之外，共振腔133的間隙大小不為零且未施加電壓於有機發光二極體120時，反射光呈現的顏色由共振腔133的間隙大小決定。

接著，請參閱「第2圖」，「第2圖」為本發明結合微機電系統及有機發光二極體的顯示驅動方法，其步驟包括：提供透明基板110用以透射入射光及反射光(步驟210)；在透明基板110上形成有機發光二極體120，此有機發光二極體120至少包含透明陽極121、透明陰極122、電子傳輸層123、有機發光層124及電洞傳輸層125(步驟220)；當施加電壓於透明陽極121及透明陰極122時，來自透明陽極121的電洞與來自透明陰極122的電荷在有機發光層124結合並釋放能量激發有機發光層124產生光子(步驟230)；在與有機發光二極體120同一側的透明基板110上固接具有多組伸縮支撐柱131的微機電元件130，每一組伸縮支撐柱131一端固接透明基板110，每一組伸縮支撐柱131的另一端固接反射元件132，微機電元件130驅動每一組伸縮支撐柱131進行伸 縮以改變反射元件132與有機發光二極體120之間形成的共振腔133的間隙大小(步驟240)；共振腔133對入射光進行光學干涉並由反射元件132反射形成反射光，其中當有機發光二極體120產生光子時，共振腔133對入射光及光子進行混光以改變反射光的波長及亮度(步驟250)。透過上述步驟，即可透過結合微機電元件130及有機發光二極體120，以微機電元件130控制共振腔133的間隙大小對入射光進行光學干涉，以便形成反射光及改變反射光的波長，並且在無環境光的環境下以有機發光二極體120及共振腔133使顯示裝置呈現色彩。

以下配合「第3圖」以實施例的方式進行如下說明，請參閱「第3圖」，「第3圖」為應用本發明顯示色彩之示意圖。前面提到，伸縮支撐柱131以不同的伸縮距離使共振腔133同時具有三種不同間隙大小以改變反射光的波長，使反射光呈現紅色、綠色及藍色。以「第3圖」為例，共振腔133a具有距離較大的間隙大小，將使反射光具有較大的波長，此時反射光呈現紅色；共振腔133b具有距離次之的間隙大小而使反射光具有次之的波長，此時反射光呈現綠色；共振腔133c具有距離較小的間隙大小，將使反射光具有較小的波長，此時反射光呈現藍色。

承上所述，藉由控制不同的間隙大小的共振腔(133a~133c)可使顯示裝置呈現由三原色組成的各種不同的色彩。而在昏暗環境或無入射光的環境下，施加電壓於透明陽極121及透明陰極122時，將使電子與電洞在有機發光層124結合形成電子電洞對(electron-hole pair)，並且釋放能量激發有機發光層124產生光子。此時，光子可視為入射光，並且在共振腔133進行光學干涉以及透過反射元件132反射呈現相應的色彩。特別要說明的是，雖然也有廠商揭示使用微機電調整共振腔的方式，然而其在共振腔的間距大小為零時將呈現黑色，而本發明可透過預先選用的有機發光層 124的材料，在間距大小為零時來控制顯示裝置呈現不同的色彩。

綜上所述，可知本發明與先前技術之間的差異在於透過結合微機電系統元件及有機發光二極體，以微機電元件控制共振腔的間隙大小對入射光進行光學干涉，以便形成反射光及改變反射光的波長，並且在無環境光的環境下以有機發光二極體及共振腔使顯示裝置呈現色彩，藉由此一技術手段可以解決先前技術所存在的問題，進而達成提高顯示裝置的可用性之技術功效。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

110‧‧‧透明基板

120‧‧‧有機發光二極體

121‧‧‧透明陽極

122‧‧‧透明陰極

123‧‧‧電子傳輸層

124‧‧‧有機發光層

125‧‧‧電洞傳輸層

130‧‧‧微機電元件

131‧‧‧伸縮支撐柱

132‧‧‧反射元件

133‧‧‧共振腔

Claims (10)

1. 一種結合微機電系統及有機發光二極體的顯示裝置，該裝置包含：一透明基板，用以透射一入射光及一反射光；一有機發光二極體，用以形成在該透明基板一側，該有機發光二極體至少包含一透明陽極、一透明陰極、一電子傳輸層、一有機發光層及一電洞傳輸層，當施加電壓於該透明陽極及該透明陰極時，來自該透明陽極的電洞與來自該透明陰極的電荷在該有機發光層結合並釋放能量激發該有機發光層產生光子；以及一微機電元件，該微機電元件具有多組伸縮支撐柱，每一組伸縮支撐柱一端固接該透明基板，每一組伸縮支撐柱的另一端固接一反射元件，該微機電元件用以驅動每一組伸縮支撐柱進行伸縮以改變該反射元件與該有機發光二極體之間形成的一共振腔的間隙大小，該共振腔對該入射光進行光學干涉並由該反射元件反射形成該反射光，以及當該有機發光二極體產生光子時，該共振腔對該入射光及光子進行混光以改變該反射光的波長及亮度。
2. 根據申請專利範圍第1項之結合微機電系統及有機發光二極體的顯示裝置，其中該共振腔與該有機發光二極體之間的間隙大小與該反射光的波長成正比。
3. 根據申請專利範圍第1項之結合微機電系統及有機發光二極體的顯示裝置，其中每一組伸縮支撐柱以不同的伸縮距 離使該共振腔同時具有三種不同間隙大小以改變該反射光的波長，使該反射光呈現紅色、綠色及藍色。
4. 根據申請專利範圍第1項之結合微機電系統及有機發光二極體的顯示裝置，其中該共振腔的間隙大小為零且施加電壓於該有機發光二極體時，該反射光呈現的顏色由該有機發光層的材質決定，該有機發光層的材質包含小分子基及高分子基的發光材料。
5. 根據申請專利範圍第4項之結合微機電系統及有機發光二極體的顯示裝置，其中該共振腔的間隙大小不為零且未施加電壓於該有機發光二極體時，該反射光呈現的顏色由該共振腔的間隙大小決定。
6. 一種結合微機電系統及有機發光二極體的顯示驅動方法，其步驟包括：提供一透明基板，用以透射一入射光及一反射光；在該透明基板一側形成一有機發光二極體，該有機發光二極體至少包含一透明陽極、一透明陰極、一電子傳輸層、一有機發光層及一電洞傳輸層；當施加電壓於該透明陽極及該透明陰極時，來自該透明陽極的電洞與來自該透明陰極的電荷在該有機發光層結合並釋放能量激發該有機發光層產生光子；在與該有機發光二極體同一側的該透明基板上固接具有多組伸縮支撐柱的一微機電元件，每一組伸縮支撐柱一端固接該透明基板，每一組伸縮支撐柱的另一端固接一反射元件，該微機電元件用以驅動每一組伸縮支撐柱進行 伸縮以改變該反射元件與該有機發光二極體之間形成的一共振腔的間隙大小；以及該共振腔對該入射光進行光學干涉並由該反射元件反射形成該反射光，其中當該有機發光二極體產生光子時，該共振腔對該入射光及光子進行混光以改變該反射光的波長及亮度。
7. 根據申請專利範圍第6項之結合微機電系統及有機發光二極體的顯示驅動方法，其中該共振腔與該有機發光二極體之間的間隙大小與該反射光的波長成正比。
8. 根據申請專利範圍第6項之結合微機電系統及有機發光二極體的顯示驅動方法，其中每一組伸縮支撐柱以不同的伸縮距離使該共振腔同時具有三種不同間隙大小以改變該反射光的波長，使該反射光呈現紅色、綠色及藍色。
9. 根據申請專利範圍第6項之結合微機電系統及有機發光二極體的顯示驅動方法，其中該共振腔的間隙大小為零且施加電壓於該有機發光二極體時，該反射光呈現的顏色由該有機發光層的材質決定，該有機發光層的材質包含小分子基及高分子基的發光材料。
10. 根據申請專利範圍第9項之結合微機電系統及有機發光二極體的顯示驅動方法，其中該共振腔的間隙大小不為零且未施加電壓於該有機發光二極體時，該反射光呈現的顏色由該共振腔的間隙大小決定。