可调色的平面色转换有机装置及其制法的制作方法

xiaoxiao2020-9-9  12

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专利名称:可调色的平面色转换有机装置及其制法的制作方法
技术领域
本发明是有关于一种可调色的电子装置及其制法,特别是一种具有平面化的色转换层的可调色的平面色转换装置及其制法。
背景技术
显示装置、照明装置或量测装置等电子装置正朝向轻、薄、短、小的趋势发展,以液晶平面显示器为例,如果光源的发展无法配合薄膜电晶体、偏光板、彩色滤光片等平面化的元件结构,则整体液晶平面显示器的厚度就无法更进一步地变薄,亦无法配合现今轻、薄、短、小的应用趋势。所以开发平面化的薄型光源,特别是白光光源对整个显示科技与照明科技的需求是非常迫切地。
传统上的白热(incandescent)灯、卤素(halogen)灯、及荧光(fluorescent)灯虽然具有明亮与制造成本低廉的好处,但其发光原理是以高电阻产生高温以解离气体撞击荧光物质而发光,但前述所提及的高温会造成装置散热负荷问题,甚至会造成产品中的有机物质劣化而使装置失效;再者,受限其本身圆柱体构造,所以无法平面化以搭配应用于现代的电子装置中。
而在现有的液晶平面显示器技术中,虽有利用白热灯、卤素灯、荧光灯等作为液晶显示器的背光源,然受限于灯管本身的圆柱体构造,而产生发光不均匀的问题,所以必须增加额外的导光板、反射板、扩散板、以及棱镜板等来加以克服其发光不均的问题,但层层的堆叠也造成厚度加大、发光效率减少、及成本增加。
再,现今也有以LED(Light emitting diodes)开发的平面化光源/显示器的技术,且目前已开发蓝光与白光技术,但还需克服磊晶材料与特殊蓝宝石基板成本高、制程难度高、亮度不佳及发光效率待提升等问题,特别是将这类的技术应用在照明的领域时,如何成长大面积的砷化镓或氯化镓磊晶基板与薄膜,势必成为未来最具挑战性的技术瓶颈;且非平面化的LED聚光的帽罩构造与原本砷化镓或氯化镓磊晶基板与薄膜的平面化特征不相称,使LED其原本的平面化特征也受到破坏。此外,白光LED是由红、蓝、绿三原色二极管发光元件组合而成,在电路复杂度、寿命短、及稳定性不佳的缺点上仍须克服。
故目前已开发的有机发光/显示装置技术克服灯泡、液晶显示装置、无机发光技术的缺点;然而对自发光的有机发光/显示装置而言,因其是使用本身具有发光特性的有机官能材料来发光,所以不像液晶显示装置需要外加背光源与彩色滤光片来产生不同的光色。然而,相较之下有机发光装置就有开发不同发光频谱的有机官能材料的需求,以因应显示装置全彩化或不同发光频谱的照明/显示应用。但就目前三原色的发光材料开发而言,蓝光与绿光材料开发已有不错的成果,但在红光材料上还是缺乏可用的材料来与蓝光与绿光材料相匹配,导致目前有机发光装置全彩化的商业化瓶颈,因为本身新材料的开发就需要很高的研究成本、充满不确定性,是很高的研究风险。再,如果研究开发出好的红色发光材料后,还需要与其他的有机官能材料如电子注入层、电子传递层、电洞传递层、以及电洞注入层相搭配才能有效的满足有机发光装置的寿命、可靠性的需求;而上述电子注入层、电子传递层、电洞传递层、以及电洞注入层材料是否可用旧的材料取代或需要重新开发仍是充满不确定性,大大地延后了全彩的有机显示装置实际商业化切入的的时机。上述是针对三元色材料开发而论,而在光源应用上,其他黄、橙、靛、紫色的新材料开发所需要的开发成本与充满不确定性的风险。
在有关白色转换层技术的过去发展历程中,美国专利第5,831,375号「Electroluminescent Lamp Using Multilayer Optical Film」文献中,尽管以多层结构形成色转换层聚光,但所发出的光线仍仅有蓝光。甚至在另一个美国专利第6,140,764号「Orangic Electroluminescent Apparatus withMicrocavily」的文献中,在色转换层的多层结构中有效地改良了聚光的方式,但仍如前一发明所述,发出的光线仍仅有蓝光。
本发明提供一种可调色的平面色转换装置及其制法,以提供一制程简单、平面化、适合量产、高亮度及均匀度佳的电子装置,以供照明、显示或检测装置的应用。

发明内容
本发明是提供一种可调色的平面色转换装置及其制法,在电子装置之上形成一平面化的色转换层,利用原子级的微观掺合的平面化色转层技术,通过以克服上述现有技术的缺陷。
本发明之一目的,是提供一种制造简单、适合量产、高亮度、均匀度佳的可调色的平面色转换装置,以提供照明、显示或检测的利用。
本发明的再一目的,是具有高应答速度、省电、可使用于直流驱动、且可使用的温度范围大、重量轻,所形成的产品可以轻型化与薄型化,更可符合多媒体时代的要求。
本发明的另一目的,是通过由平面化色转换层的特性,整合于平面电子装置(包括但不限于有机发光/显示装置、无机发光/显示装置、液晶发光/显示装置、发光二极管发光/显示装置、电浆发光/显示装置、真空荧光发光/显示装置、场致发射发光/显示装置与电致变色发光/显示装置等)的结构特性,以调变平面电子装置的发光或显示颜色。
当应用于有机发光/显示装置时,本发明的另一目的,是透过平面化色转换层的特性,省却开发新的有机发光材料成本与研发的不确定性,并扩充现有的有机发光/显示装置在不同色彩变换的应用性。
为达成上述的目的,本发明可调色的平面色转换有机装置,是包含一第一电极、至少一有机官能层与一第二电极依序设置于一基板上,以及至少一平面化色转换层设置于第一电极及/或第二电极相对于有机官能层的另一侧;其中平面化色转换层是具有一荧光及/或一磷光材料均匀掺合于一透明介质中,以将有机官能层所发出的短波长发光频谱转换为长波长发光频谱。
为达成上述的目的,本发明可调色的平面色转换装置,是包含一第一电极、至少一发光/显示作动区与一第二电极依序设置于一基板上,以及至少一平面化色转换层设置于第一电极及/或第二电极相对于发光/显示作动区的另一侧;其中平面化色转换层是具有一荧光及/或一磷光材料均匀掺合于一透明介质中,以将发光/显示作动区所发出的短波长发光频谱转换为长波长发光频谱。
其中,电子装置包括但不限于平面电子装置、曲面电子装置或环状电子装置等,电子装置是可为照明装置、显示装置或检测装置。
为达成上述的目的,本发明可调色的平面色转换装置的制法,至少包含以下步骤提供一荧光及/或一磷光材料;将荧光及/或磷光材料与一透明介质均匀掺合;以及形成一平面化的色转换层于一电子装置之上,通过荧光及/或磷光材料的微观光色混合效应,用以将电子装置发出的短波长发光频谱转换为长波长发光频谱。为让本发明的上述说明与其他目的,特征和优点更能明显易懂,下文特列出较佳实施例并配合所附图式,作详细说明。


图1是依据本发明的制法流程图;图2(a)至图2(j)是本发明平面化色转换层设置于电子装置不同位置的示意图;以及图3是本发明有机发光/显示装置的有机官能层的示意图。
具体实施例方式
有关本发明为达成上述的目的,所采用的技术、手段及具体结构特征,兹举一较佳可行的实施例,并通过由图示说明而更进一步揭示明了,详如下述。
首先,请参阅图1本发明所提供的可调色的平面色转换装置的制法,首先步骤102是提供一荧光及/或一磷光材料;在较佳实施例中,荧光及/或磷光材料是由至少一红、蓝、绿的三原色荧光及/或磷光材料所组成,荧光及/或磷光材料是可为有机材料或无机材料;更进一步来说,荧光材料是可为任何的现有荧光材料(可参考USP 5,869,929、USP 3,172,862、USP5,935,720),荧光物质包含一种以上的有机染料或是一种以上的无机颜料,其可选自YBO3Ce3+,Tb3+、SrGa2S4Eu2+、Y2O2SEu3+,Bi3+、YAGCe3+、SrGa2O4Eu2+及CaSEu至少其中之一;磷光材料是可为任何的现有磷光材料(可参考US20020190250A1、WO01/41512、WO00/57676)。再来步骤103是将荧光及/或磷光材料与一透明介质均匀掺合;在较佳实施例中,荧光及/或磷光材料的剂量比例,是由长波长发光频谱依平衡不同三原色荧光及/或磷光材料发光效率的原理调制;更且,透明介质是可选自氧化硅、氧化钛、环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、四氟乙烯树脂(tetrafluoroethylene resin)及硅树脂(silicon resin)至少其中之一。以及最后的步骤104是形成一平面化的色转换层于一电子装置之上,通过荧光及/或磷光材料的微观光色混合效应,用以将电子装置发出的短波长发光频谱(例如紫外光或蓝光)转换为长波长发光频谱,而调变电子装置的发光颜色。透明介质可以是光固物质(radiation-cured material)或热固物质(thermal-cured material),此光固物质可利用照射紫外光加以固化,热固物质可利用加热加以固化。本实施例荧光及/或磷光材料可为纳米级粉体。
尤其是,步骤104可通过湿式涂布制程将色转换层形成于电子装置之上;接着可再形成一封装层于其上,更进一步来说,封装层是选自压克力系树脂、环氧系树脂、氟系树脂、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅及类钻薄膜至少其中之一所构成。更进一步来说,平面化的色转层是形成于电子装置的第一电极及/或第二电极相对于发光/显示作动区的另一侧。
或者,步骤104亦可通过干式制程将平面化色转换层形成于电子装置之上。在干式制程里,荧光及/或磷光材料与透明介质直接秤重计量后均匀掺合以制成靶材,或以溶胶-凝胶或共沉法制成靶材,随后进行蒸镀、溅镀或离子束沉积,在电子装置上形成平面化色转换层,其中荧光及/或磷光材料的剂量比例,是由平衡荧光及/或磷光材料的沉积速率差异的原理所决定,例如使沉积速率较慢的荧光及/或磷光材料的剂量比例高于沉积速率较快的荧光及/或磷光材料的剂量比例,使得电子装置发出的短波长发光频谱转换为长波长发光频谱。并且可在同样的干式沉积制程中,直接沉积另外一层氮化硅或类钻薄膜封装层,以形成具有保护作用的封装层于平面化色转换层之上。
图2(a)~图2(i)是显示本发明平面化色转换层设置于电子装置不同位置的示意图。本发明较佳实施例的可调色的平面色转换装置2,是包含一第一电极202、至少一发光/显示作动区203与-第二电极204依序设置于一基板201上,以及至少一平面化色转换层210设置于第一电极202及/或第二电极204相对于发光/显示作动区203的另一侧;其中平面化色转换层210是具有一荧光及/或一磷光材料均匀掺合于一透明介质中,以将发光/显示作动区203所发出的短波长发光频谱转换为长波长发光频谱。
其中,基板201是选自塑胶基板、玻璃基板及半导体基板至少其中之一。
如图2(a)至图2(c)所示,平面化色转换层210是设置于第一电极202相对于发光/显示作动区203的另一侧,箭头是为发光/显示作动区203所发出的短波长发光频谱经平面化色转换层210转换为长波长发光频谱的方向。本发明更可包含一封装层220(如图2(c)所示),设置于平面化色转换层210之上,以保护平面化色转换层。
本发明较佳实施例的可调色的平面色转换装置2更包含一盖板205与封胶206,用以保护第一电极202、发光/显示作动区203与第二电极204,不受大气中水分、氧气、尘埃及微粒子等的影响,如图2(d)至图2(f)所示,平面化色转换层210是设置于第二电极204相对于发光/显示作动区203的另一侧,箭头是为发光/显示作动区203所发出的短波长发光频谱经平面化色转换层210转换为长波长发光频谱的方向。
本发明较佳实施例的可调色的平面色转换装置2更包含一保护层207,用以保护第一电极202、发光/显示作动区203与第二电极204,不受大气中水分、氧气、尘埃及微粒子等的影响,如图2(g)至图2(h)所示,平面化色转换层210是分别设置于第一电极202、第二电极204相对于发光/显示作动区203的另一侧,箭头是为发光/显示作动区203所发出的短波长发光频谱经平面化色转换层210转换为长波长发光频谱的方向。
如图2i所示,本发明更可将保护层与色转换层整合,亦即将荧光及/或磷光材料均匀掺合于保护层材料,以形成平面化色转换层210′,用以保护第一电极202、发光/显示作动区203与第二电极204,不受大气中水分、氧气、尘埃及微粒子等的影响,同时将发光/显示作动区203所发出的短波长发光频谱经平面化色转换层210转换为长波长发光频谱。
如图2(j)所示,本发明较佳实施例的可调色的平面色转换装置2更可配合电子装置的双向发光/显示的结构设计,将平面化色转换层210设置于第一电极202及第二电极204相对于发光/显示作动区203的另一侧,箭头是为发光/显示作动区203所发出的短波长发光频谱经平面化色转换层210转换为长波长发光频谱的方向。发光/显示作动区203两侧的平面化色转换层210更可分别将发光/显示作动区203所发出的短波长发光频谱转换为不同长波长发光频谱。
其中,平面化色转换层210与基板201、平面化色转换层210与第一电极202、平面化色转换层210与第二电极204、平面化色转换层210与盖板205之间,更可包括一缓冲层(图中未示),提供粘着、强化、阻隔、平坦等作用。
本发明可应用于平面电子装置、曲面电子装置或环状电子装置等,例如有机发光/显示装置、无机发光/显示装置、液晶发光/显示装置、发光二极管发光/显示装置、电浆发光/显示装置、真空荧光发光/显示装置、场致发射发光/显示装置与电致变色发光/显示装置,以作为照明装置、显示装置或检测装置之用。
当本发明应用于有机发光/显示装置时,发光/显示作动区是为有机官能层203,请参考图3,其可包含一电子注入层2031、一电子传递层2032、一有机发光层2033、一电洞传递层2034、一电洞注入层2035及其组合。另外,适用于本发明有机发光/显示装置的材料无限制,可为任何常用的有机发光/显示装置材料,包括小分子有机材料或高分子有机材料。
本发明所提供的可调色的平面色转换装置及其制法,利用荧光及/或磷光材料粒子级的微观掺合,依各电子装置发出的不同发光频谱,调制荧光及/或磷光材料,使得平面化转换层得以转换出各种所需的发光频谱,以克服现有技术的缺陷。同时,本发明可提供一制程简单、适合量产、高亮度、均匀度佳的装置结构。
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,任何熟悉本技艺的人士,在不脱离本发明的精神和范围内,当可做些许的更动与润饰,因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种可调色的平面色转换有机装置,其特征在于,是包含一第一电极、至少一有机官能层与一第二电极依序设置于一基板上;以及至少一平面化色转换层,设置于第一电极及/或第二电极相对于有机官能层的另一侧;其中平面化色转换层是具有一荧光及/或一磷光材料均匀掺合于一透明介质中,以将有机官能层所发出的短波长发光频谱转换为长波长发光频谱。
2.如权利要求1所述的可调色的平面色转换有机装置,其特征在于,所述基板是选自塑胶基板、玻璃基板及半导体基板至少其中之一。
3.如权利要求1所述的可调色的平面色转换有机装置,其特征在于,所述平面化色转换层的荧光及/或磷光材料是由至少一红、蓝、绿的三原色荧光及/或磷光材料所组成。
4.如权利要求1所述的可调色的平面色转换有机装置,其特征在于,所述透明介质是选自氧化硅、氧化钛、环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、四氟乙烯树脂及硅树脂至少其中之一。
5.如权利要求1所述的可调色的平面色转换有机装置,其特征在于,所述透明介质是为光固物质或热固物质。
6.如权利要求1所述的可调色的平面色转换有机装置,其特征在于,所述荧光及/或磷光材料的掺合比例是由长波长发光频谱依平衡不同三原色荧光及/或磷光材料发光效率的原理调制。
7.如权利要求1所述的可调色的平面色转换有机装置,其特征在于,所述短波长发光频谱是紫外光或蓝光。
8.如权利要求1所述的可调色的平面色转换有机装置,其特征在于,所述荧光及/或磷光材料是为有机材料或无机材料。
9.如权利要求1所述的可调色的平面色转换有机装置,其特征在于,所述荧光材料是选自YBO3:Ce3+,Tb3+、SrGa2S4:Eu2+、Y2O2S:Eu3+,Bi3+、YAG:Ce3+、SrGa2O4:Eu2+及CaS:Eu至少其中之一。
10.如权利要求1所述的可调色的平面色转换有机装置,其特征在于,更包含一设置于平面化色转换层上的封装层。
11.如权利要求10所述的可调色的平面色转换有机装置,其特征在于,所述封装层是选自压克力系树脂、氟系树脂、环氧系树脂、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅及类钻薄膜至少其中之一。
12.如权利要求1所述的可调色的平面色转换有机装置,其特征在于,更包含一设置于平面化色转换层下的保护层。
13.如权利要求1所述的可调色的平面色转换有机装置,其特征在于,所述荧光及/或磷光材料是为纳米级粉体。
14.一种可调色的平面色转换装置,其特征在于,是包含一第一电极、至少一发光/显示作动区与一第二电极依序设置于一基板上;以及至少一平面化色转换层,设置于第一电极及/或第二电极相对于发光/显示作动区的另一侧,其中平面化色转换层是具有一荧光及/或一磷光材料均匀掺合于一透明介质中,以将发光/显示作动区所发出的短波长发光频谱转换为长波长发光频谱。
15.如权利要求14所述的可调色的平面色转换装置,其特征在于,所述基板是选自塑胶基板、玻璃基板及半导体基板至少其中之一。
16.如权利要求14所述的可调色的平面色转换装置,其特征在于,所述平面化色转换层的荧光及/或磷光材料是由至少一红、蓝、绿的三原色荧光及/或磷光材料所组成。
17.如权利要求14所述的可调色的平面色转换装置,其特征在于,所述透明介质是选自氧化硅、氧化钛、环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、四氟乙烯树脂及硅树脂至少其中之一。
18.如权利要求14所述的可调色的平面色转换装置,其特征在于,所述透明介质是为光固物质或热固物质。
19.如权利要求14所述的可调色的平面色转换装置,其特征在于,所述荧光及/或磷光材料的掺合比例是由长波长发光频谱依平衡不同三原色荧光及/或磷光材料发光效率的原理调制。
20.如权利要求14所述的可调色的平面色转换装置,其特征在于,所述短波长发光频谱是紫外光或蓝光。
21.如权利要求14所述的可调色的平面色转换装置,其特征在于,所述荧光及/或磷光材料是为有机材料或无机材料。
22.如权利要求14所述的可调色的平面色转换装置,其特征在于,所述荧光材料是选自YBO3:Ce3+,Tb3+、SrGa2S4:Eu2+、Y2O2S:Eu3+,Bi3+、YAG:Ce3+、SrGa2O4:Eu2+及CaS:Eu至少其中之一。
23.如权利要求14所述的可调色的平面色转换装置,其特征在于,更包含一设置于平面化色转换层上的封装层。
24.如权利要求23所述的可调色的平面色转换装置,其特征在于,所述封装层是选自压克力系树脂、氟系树脂、环氧系树脂、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅及类钻薄膜至少其中之一。
25.如权利要求14所述的可调色的平面色转换装置,其特征在于,更包含一设置于平面化色转换层下的保护层。
26.如权利要求14所述的可调色的平面色转换装置,其特征在于,所述荧光及/或磷光材料是为纳米级粉体。
27.如权利要求14所述的可调色的平面色转换装置,其特征在于,是应用于有机发光/显示装置、无机发光/显示装置、液晶发光/显示装置、发光二极管发光/显示装置、电浆发光/显示装置、真空荧光发光/显示装置、场致发射发光/显示装置或电致变色发光/显示装置。
28.一种可调色的平面色转换装置的制法,其特征在于,至少包含以下步骤a.提供一荧光及/或一磷光材料;b.将荧光及/或磷光材料与一透明介质均匀掺合;以及c.形成一平面化的色转换层于一电子装置之上,通过荧光及/或磷光材料的微观光色混合效应,用以将电子装置的短波长发光频谱转换为长波长发光频谱。
29.如权利要求28所述的可调色的平面色转换装置的制法,其特征在于,所述将荧光及/或磷光材料与透明介质均匀掺合的方法是为直接秤重计量后制成靶材、或以溶胶-凝胶制成靶材、或以共沉法制成靶材。
30.如权利要求28所述的可调色的平面色转换装置的制法,其特征在于,所述电子装置包含一第一电极、至少一有机官能层与一第二电极依序形成于一基板上。
31.如权利要求28所述的可调色的平面色转换装置的制法,其特征在于,所述电子装置包含一第一电极、至少一发光/显示作动区与一第二电极依序形成于一基板上。
32.如权利要求28所述的可调色的平面色转换装置的制法,其特征在于,所述平面化色转换层的荧光及/或磷光材料是由至少一红、蓝、绿的三原色荧光及/或磷光材料所组成。
33.如权利要求28所述的可调色的平面色转换装置的制法,其特征在于,所述荧光及/或磷光材料的掺合比例是由长波长发光频谱依平衡不同三原色荧光及/或磷光材料发光效率的原理调制。
34.如权利要求28所述的可调色的平面色转换装置的制法,其特征在于,所述形成平面化色转换层的方法是为湿式制程或干式制程。
35.如权利要求34所述的可调色的平面色转换装置的制法,其特征在于,所述干式制程是为蒸镀、溅镀或离子束沉积。
36.如权利要求34所述的可调色的平面色转换装置的制法,其特征在于,所述干式制程的荧光及/或磷光材料的剂量比例,是由平衡不同荧光及/或磷光材料的沉积速率差异的理论所决定。
37.如权利要求28所述的可调色的平面色转换装置的制法,其特征在于,在形成平面化色转换层于电子装置之后,更包含形成一封装层于平面化色转换层上的步骤。
38.如权利要求28所述的可调色的平面色转换装置的制法,其特征在于,是应用于有机发光/显示装置、无机发光/显示装置、液晶发光/显示装置、发光二极管发光/显示装置、电浆发光/显示装置、真空荧光发光/显示装置、场致发射发光/显示装置或电致变色发光/显示装置。
全文摘要
本发明提供一种可调色的平面色转换装置的制法,至少包含以下步骤a.)提供一荧光及/或一磷光材料;b.)将荧光及/或磷光材料与一透明介质均匀掺合;以及c.)形成一平面化的色转换层于一电子装置之上,通过荧光及/或磷光材料的微观光色混合效应,用以将电子装置发出的短波长发光频谱转换为长波长发光频谱,而调变电子装置的发光或显示颜色。本发明制法制成的可调色的平面色转换装置亦一并揭示。
文档编号H05B33/14GK1649457SQ20041000252
公开日2005年8月3日 申请日期2004年1月30日 优先权日2004年1月30日
发明者卢添荣, 邱珍元 申请人:铼宝科技股份有限公司

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