TWI656637B - 發光元件 - Google Patents

Abstract

一種發光元件，其包括第一電極、第二電極、發光結構、擋牆結構和反射層。第二電極設置於第一電極上。發光結構設置於第一電極和第二電極之間。擋牆結構設置於第一電極上，且擋牆結構環繞第二電極和發光結構。反射層設置於第二電極上，且反射層具有暴露第二電極的開口。

Description

發光元件

本發明是有關於一種發光元件，且特別是有關於一種反射層設置於發光結構上的發光元件。

隨著科技的進步，平面顯示器是近年來最受矚目的顯示技術，其中有機發光二極體(organic light emitting diode,OLED)因其自發光、無視角依存、省電、製程簡易、低成本、低溫度操作範圍以及高應答速度等優點而具有極大的應用潛力，可望成為下一代的平面顯示器之主流。

噴墨塗佈技術(ink jet printing,IJP)在OLED的製程上能夠提升材料利用率以降低成本，但在進行噴墨塗佈之前需形成對應畫素設置的擋牆(bank)，以定義每一畫素的區域。然而，在液滴噴塗於擋牆所構成的容置空間內時，液體的表面張力與擋牆附著力的不同導致後續經乾燥製程所形成之薄膜的厚度均勻度不佳，致使畫素周圍的亮度及色度與中心有明顯差異。

因此，如何在薄膜厚度均勻度不佳的情況下，改善畫素周圍的亮度及色度與中心有明顯差異的問題，實為目前研發人員 亟欲解決的問題之一。

本發明提供一種發光元件，其具有均勻的亮度及色度。

本發明提供一種發光元件，其包括第一電極、第二電極、發光結構、擋牆結構和反射層。第二電極設置於第一電極上。發光結構設置於第一電極和第二電極之間。擋牆結構設置於第一電極上，且擋牆結構環繞第二電極和發光結構。反射層設置於第二電極上，且反射層具有暴露第二電極的開口。

基於上述，在本發明的發光元件中，由於反射層設置於第二電極上，且其具有暴露第二電極的開口，故可藉由全反射的方式，使發光結構所產生的光於反射層下均勻混合之後，再由同一個開***出。如此一來，即便畫素周圍的亮度及色度與中心有明顯差異(薄膜平坦性不佳所導致)，仍可藉由全反射的方式，將亮度與色度不同的光於反射層下進行均勻混合，進而讓發光元件具有均勻的亮度及色度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100、200、300‧‧‧發光元件

102、202‧‧‧第一電極

104‧‧‧第二電極

106‧‧‧發光結構

108、308‧‧‧擋牆結構

108a‧‧‧容置空間

110‧‧‧反射層

110a‧‧‧開口

112‧‧‧光學匹配層

202a‧‧‧凹凸微結構

308a‧‧‧反射結構

S‧‧‧基板

HIL‧‧‧電洞注入層

HTL‧‧‧電洞傳輸層

EL‧‧‧發光層

ETL‧‧‧電子傳輸層

O‧‧‧觀看者

PX‧‧‧畫素

P1、P2‧‧‧位置

L1、L2‧‧‧光行經路線

圖1為依據本發明一實施例的發光元件的示意圖。

圖2為圖1中沿虛線A-A’的剖面示意圖。

圖3為依據本發明另一實施例的發光元件的示意圖。

圖4為依據本發明又一實施例的發光元件的示意圖。

以下將參照本實施例之圖式以更全面地闡述本發明。然而，本發明亦可以各種不同的形式體現，而不應限於本文中所述之實施例。圖式中的層與區域的厚度會為了清楚起見而放大。相同或相似之參考號碼表示相同或相似之元件，以下段落將不再一一贅述。另外，實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖1為依據本發明一實施例的發光元件的示意圖。應注意的是，為了清楚表示光線於反射層和第一電極之間行經的路徑，圖1中省略了光學匹配層。圖2為圖1中沿虛線A-A’的剖面示意圖。應注意的是，為了清楚表示發光元件中各膜層之間的相對位置，圖2中並未繪示出各膜層的膜面差異或是厚度差異。

請同時參照圖1和圖2，發光元件100包括第一電極102、第二電極104、發光結構106、擋牆結構108以及反射層110。在本實施例中，發光元件100可包括有機發光二極體。

第一電極102設置於基板S上。基板S的材料可以是玻璃、石英、有機聚合物、不透光/反射材料(例如：導電材料、金 屬、晶圓、陶瓷或其它可適用的材料)或是其它可適用的材料。若使用導電材料或金屬時，則在基板S上覆蓋一層絕緣層(未繪示)，以避免短路問題。在一些實施例中，基板S還可包括主動元件陣列(未繪示)，其中上述的主動元件陣列包括多個電晶體(未繪示)，其分別電性連接至相對應的第一電極102。第一電極102的材料為導體材料，例如鋁(Al)、銀(Ag)、鉻(Cr)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎂(Mg)、鉑(Pt)、金(Au)或其組合。第一電極102可以是單層、雙層或多層結構。舉例來說，第一電極102可以是由Ti/Al/Ti所構成的三層結構或是由Mo/Al/Mo、ITO/Ag/ITO所構成的三層結構。在一些實施例中，第一電極102包括反射電極，其材料可以是對可見光具有良好反射率的金屬，例如鋁、鉬、金或其組合。在一些實施例中，第一電極102的形成方法可以是化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)、蒸鍍(VTE)、濺鍍(SPT)或其組合。在一些實施例中，第一電極102可為發光元件100的陽極(anode)。

第二電極104設置於第一電極102上。第二電極104的材料可為透明的導體材料，例如銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物或銦鍺鋅氧化物等金屬氧化物。在一些實施例中，第二電極104的形成方法可以是化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)、蒸鍍(VTE)、濺鍍(SPT)或其組合。在一些實施例中，第二電極104可為發光元件100的 陰極(cathode)。

發光結構106設置於第一電極102和第二電極104之間。發光結構106包括電洞注入層HIL、電洞傳輸層HTL、發光層EL和電子傳輸層ETL。電洞注入層HIL的材料例如是苯二甲藍銅、星狀芳胺類、聚苯胺、聚乙烯二氧噻吩或其他適合的材料。電洞傳輸層HTL的材料例如是三芳香胺類、交叉結構二胺聯苯、二胺聯苯衍生物或其他適合的材料。發光層EL可以是紅色有機發光圖案、綠色有機發光圖案、藍色有機發光圖案或是混合各頻譜的光產生的不同顏色(例如白、橘、黃等)發光圖案。電子傳輸層ETL的材料可以是噁唑衍生物及其樹狀物、金屬螯合物(例如Alq3)、唑類化合物、二氮蒽衍生物、含矽雜環化合物或其他適合的材料。在本實施例中，第一電極102為陽極；第二電極104為陰極；發光結構106從第一電極102起依序包括上述的電洞注入層HIL、電洞傳輸層HTL、發光層EL和電子傳輸層ETL。

在本實施例中，為了提升材料的利用率以降低發光元件100的製造成本，可藉由噴墨塗佈製程來形成電洞注入層HIL、電洞傳輸層HTL和發光層EL；而電子傳輸層ETL是藉由熱蒸鍍製程形成於發光層EL上，以降低發光元件100的驅動電壓。基於液體的表面張力與擋牆側壁吸附力的不同會導致液滴乾燥過程有膜厚不均的狀況，故以上述製程所形成的發光結構106的厚度隨著遠離該發光結構106的中心漸增。在一些實施例中，電洞注入層HIL、電洞傳輸層HTL、發光層EL和電子傳輸層ETL也可藉由噴 墨塗佈製程形成。

擋牆結構108設置於第一電極102上，且擋牆結構108環繞第二電極104和發光結構106。在藉由噴墨塗佈製程形成發光結構106之前，需先藉由擋牆結構108來定義每一畫素的區域，之後再將上述發光結構106中的各個膜層依序噴塗於擋牆結構108所構成的容置空間108a內。在一些實施例中，擋牆結構108可為疏水性材料，例如以含氟的負型光阻為材料，並經過黃光微影等製程所形成。如此一來，噴墨塗佈於容置空間108a內的液體可良好的固定於其中。

反射層110設置於第二電極104上，且反射層110具有暴露該第二電極104的開口110a。如此一來，可藉由全反射的方式，使發光結構106所產生的光於反射層110下均勻混合之後，再由同一個開口110a射出而傳遞至觀看者O。如此一來，即便畫素PX周圍(鄰近擋牆結構108的部分)的亮度及色度與其中心有明顯差異，仍可藉由全反射的方式，將亮度與色度不同的光於反射層110下進行均勻混合，進而讓發光元件100具有均勻的亮度及色度。舉例來說，發光結構106在位置P1和位置P2的厚度不同，故在注入相同單位面積的電流下，其所產生的光也具有不同的亮度和色度，但是兩者可藉由全反射的方式(如圖1所示之光行經的路線L1、L2)於反射層110下進行均勻混合之後，再由開口110a射出，使得畫素PX具有均勻的亮度和色度。也就是說，發光元件100在注入相同單位面積的電流下，畫素PX可維持原有 的亮度和色度，而不會受到膜面平坦性不佳的影響，使得發光元件100具有良好的壽命與效率表現。在一些實施例中，相較於發光結構106於位置P1處所產生出來的光，其於位置P2處所產生出來的光具有較短的波長。

在一些實施例中，開口110a設置於發光結構106的中心。如此一來，由於發光結構106的中心表面較為平坦，當光線從此處射出並穿過第二電極104時，較不易受到厚度不均的影響。另外，開口110a的大小與形狀可依設計進行適當的調整，只要能使發光結構106所產生出來的光線穿過開口110a即可。

在一些實施例中，可選擇性地於反射層110和第二電極104之間設置光學匹配層112(如圖2所示)，以增加光取出率。舉例來說，光學匹配層112可以是折射率匹配層。

圖3為依據本發明另一實施例的發光元件的示意圖，其中發光元件200大致相同於發光元件100，其不同之處在於發光元件200的第一電極202具有凹凸微結構202a，故相同或相似元件使用相同或相似標號，其餘構件之連接關係、材料、功效及其製程已於前文中進行詳盡地描述，故於下文中不再重複贅述。

請參照圖3，發光元件200包括第一電極202、第二電極104、發光結構106、擋牆結構108以及反射層110。

在此實施例中，第一電極202在鄰近發光結構106的表面具有凹凸微結構202a，且凹凸微結構202a設置在鄰近擋牆結構108的位置處(畫素PX的邊緣處)。如此一來，畫素PX邊緣的光 線除了可於反射層110和第一電極202之間，以全反射的方式集中於開口110a之外，其還可藉由凹凸微結構202a讓邊緣的光線能夠散射，藉此幫助邊緣的光線傳遞至畫素PX的中心，使得畫素PX具有更為均勻的亮度和色度。在本實施例中，凹凸微結構202a可由多個圓狀的凸起部所構成(如圖3所示)，但本發明不以此為限。在其他實施例中，凹凸微結構202a也可由其他不同形狀或數量的凸起部所構成。在一些實施例中，部分的凹凸微結構202a可設置於擋牆結構108中。

圖4為依據本發明另一實施例的發光元件的示意圖，其中發光元件300大致相同於發光元件100，其不同之處在於發光元件300的擋牆結構308具有反射結構308a，故相同或相似元件使用相同或相似標號，其餘構件之連接關係、材料、功效及其製程已於前文中進行詳盡地描述，故於下文中不再重複贅述。

請參照圖4，發光元件300包括第一電極102、第二電極104、發光結構106、擋牆結構308以及反射層110。

在此實施例中，擋牆結構308具有設置於其中的反射結構308a。如此一來，畫素PX邊緣的光線除了可於反射層110和第一電極102之間，以全反射的方式集中於開口110a之外，其還能夠藉由反射結構308a讓側向的光線能夠反射回畫素PX中心，以減少光的損失，使得畫素PX具有更為均勻的亮度和色度。在一些實施例中，反射結構308a的材料可為金屬，例如Al、Ag、Cr、Cu、Ni、Ti、Mo、Mg、Pt、Au或其組合。另外，在其他實施例 中，第一電極102的表面也可選擇性地具有凹凸微結構(如圖3所示之凹凸微結構202a)，且凹凸微結構可設置在鄰近擋牆結構108的位置處(畫素PX的邊緣處)。凹凸微結構例如是由多個圓狀的凸起部所構成(如圖3所示)，但本發明不以此為限。

綜上所述，在上述實施例的發光元件中，由於反射層設置於第二電極上，且其具有暴露第二電極的開口，故可藉由全反射的方式，使發光結構所產生的光於反射層下均勻混合之後由同一個開***出。如此一來，即便畫素周圍的亮度及色度與中心有明顯差異(薄膜平坦性不佳所導致)，仍可藉由全反射的方式，將亮度與色度不同的光於反射層下進行均勻混合，進而讓發光元件具有均勻的亮度及色度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種發光元件，包括： 一第一電極； 一第二電極，設置於該第一電極上； 一發光結構，設置於該第一電極和該第二電極之間； 一擋牆結構，設置於該第一電極上，且該擋牆結構環繞該第二電極和該發光結構；以及 一反射層，設置於該第二電極上，且該反射層具有暴露該第二電極的一開口。
2. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該發光結構的厚度隨著遠離該發光結構的中心漸增。
3. 如申請專利範圍第2項所述的發光元件，其中該開口設置於該發光結構的中心。
4. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該第一電極包括一反射電極。
5. 如申請專利範圍第4項所述的發光元件，其中該第一電極在鄰近該發光結構的表面具有一凹凸微結構，該凹凸微結構設置在鄰近該擋牆結構的位置處。
6. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，更包括： 一反射結構，設置於該擋牆結構中。
7. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，更包括： 一光學匹配層，設置於該反射層和該第二電極之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該發光結構從該第一電極起依序包括一電洞注入層、一電洞傳輸層、一發光層和一電子傳輸層，且該電洞注入層、該電洞傳輸層和該發光層是由噴墨塗佈製程所形成。
9. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該發光元件包括有機發光二極體。
10. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該擋牆結構包括疏水性材料。