CN108269946A - 发光元件 - Google Patents
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Abstract
一种发光元件，其包括第一电极、第二电极、发光结构、挡墙结构和反射层。第二电极设置于第一电极上。发光结构设置于第一电极和第二电极之间。挡墙结构设置于第一电极上，且挡墙结构环绕第二电极和发光结构。反射层设置于第二电极上，且反射层具有暴露第二电极的开口。
Description
技术领域
本发明是有关于一种发光元件，且特别是有关于一种反射层设置于发光结构上的发光元件。
背景技术
随着科技的进步，平面显示器是近年来最受瞩目的显示技术，其中有机发光二极管(organic light emitting diode,OLED)因其自发光、无视角依存、省电、工艺简易、低成本、低温度操作范围以及高应答速度等优点而具有极大的应用潜力，可望成为下一代的平面显示器的主流。
喷墨涂布技术(ink jet printing,IJP)在OLED的工艺上能够提升材料利用率以降低成本，但在进行喷墨涂布之前需形成对应像素设置的挡墙(bank)，以定义每一像素的区域。然而，在液滴喷涂于挡墙所构成的容置空间内时，液体的表面张力与挡墙附着力的不同导致后续经干燥工艺所形成的薄膜的厚度均匀度不佳，致使像素周围的亮度及色度与中心有明显差异。
因此，如何在薄膜厚度均匀度不佳的情况下，改善像素周围的亮度及色度与中心有明显差异的问题，实为目前研发人员亟欲解决的问题之一。
发明内容
本发明提供一种发光元件，其具有均匀的亮度及色度。
本发明提供一种发光元件，其包括第一电极、第二电极、发光结构、挡墙结构和反射层。第二电极设置于第一电极上。发光结构设置于第一电极和第二电极之间。挡墙结构设置于第一电极上，且挡墙结构环绕第二电极和发光结构。反射层设置于第二电极上，且反射层具有暴露第二电极的开口。
其中，该发光结构的厚度随着远离该发光结构的中心渐增。
其中，该开口设置于该发光结构的中心。
其中，该第一电极包括一反射电极。
其中，该第一电极在邻近该发光结构的表面具有一凹凸微结构，该凹凸微结构设置在邻近该挡墙结构的位置处。
其中，发光元件更包括：
一反射结构，设置于该挡墙结构中。
其中，该发光元件更包括：
一光学匹配层，设置于该反射层和该第二电极之间。
其中，该发光结构从该第一电极起依序包括一空穴注入层、一空穴传输层、一发光层和一电子传输层，且该空穴注入层、该空穴传输层和该发光层是由喷墨涂布工艺所形成。
其中，该发光元件包括有机发光二极管。
其中，该挡墙结构包括疏水性材料。
基于上述，在本发明的发光元件中，由于反射层设置于第二电极上，且其具有暴露第二电极的开口，故可借由全反射的方式，使发光结构所产生的光于反射层下均匀混合之后，再由同一个开口射出。如此一来，即便像素周围的亮度及色度与中心有明显差异(薄膜平坦性不佳所导致)，仍可借由全反射的方式，将亮度与色度不同的光于反射层下进行均匀混合，进而让发光元件具有均匀的亮度及色度。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1为依据本发明一实施例的发光元件的示意图。
图2为图1中沿虚线A-A’的剖面示意图。
图3为依据本发明另一实施例的发光元件的示意图。
图4为依据本发明又一实施例的发光元件的示意图。
其中，附图标记：
100、200、300：发光元件
102、202：第一电极
104：第二电极
106：发光结构
108、308：挡墙结构
108a：容置空间
110：反射层
110a：开口
112：光学匹配层
202a：凹凸微结构
308a：反射结构
S：基板
HIL：空穴注入层
HTL：空穴传输层
EL：发光层
ETL：电子传输层
O：观看者
PX：像素
P1、P2：位置
L1、L2：光行经路线
具体实施方式
以下将参照本实施例的图式以更全面地阐述本发明。然而，本发明亦可以各种不同的形式体现，而不应限于本文中所述的实施例。图式中的层与区域的厚度会为了清楚起见而放大。相同或相似的参考号码表示相同或相似的元件，以下段落将不再一一赘述。另外，实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1为依据本发明一实施例的发光元件的示意图。应注意的是，为了清楚表示光线于反射层和第一电极之间行经的路径，图1中省略了光学匹配层。图2为图1中沿虚线A-A’的剖面示意图。应注意的是，为了清楚表示发光元件中各膜层之间的相对位置，图2中并未绘示出各膜层的膜面差异或是厚度差异。
请同时参照图1和图2，发光元件100包括第一电极102、第二电极104、发光结构106、挡墙结构108以及反射层110。在本实施例中，发光元件100可包括有机发光二极管。
第一电极102设置于基板S上。基板S的材料可以是玻璃、石英、有机聚合物、不透光/反射材料(例如：导电材料、金属、晶圆、陶瓷或其它可适用的材料)或是其它可适用的材料。若使用导电材料或金属时，则在基板S上覆盖一层绝缘层(未绘示)，以避免短路问题。在一些实施例中，基板S还可包括主动元件阵列(未绘示)，其中上述的主动元件阵列包括多个晶体管(未绘示)，其分别电性连接至相对应的第一电极102。第一电极102的材料为导体材料，例如铝(Al)、银(Ag)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、钛(Ti)、钼(Mo)、镁(Mg)、铂(Pt)、金(Au)或其组合。第一电极102可以是单层、双层或多层结构。举例来说，第一电极102可以是由Ti/Al/Ti所构成的三层结构或是由Mo/Al/Mo、ITO/Ag/ITO所构成的三层结构。在一些实施例中，第一电极102包括反射电极，其材料可以是对可见光具有良好反射率的金属，例如铝、钼、金或其组合。在一些实施例中，第一电极102的形成方法可以是化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、蒸镀(VTE)、溅镀(SPT)或其组合。在一些实施例中，第一电极102可为发光元件100的阳极(anode)。
第二电极104设置于第一电极102上。第二电极104的材料可为透明的导体材料，例如铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物或铟锗锌氧化物等金属氧化物。在一些实施例中，第二电极104的形成方法可以是化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、蒸镀(VTE)、溅镀(SPT)或其组合。在一些实施例中，第二电极104可为发光元件100的阴极(cathode)。
发光结构106设置于第一电极102和第二电极104之间。发光结构106包括空穴注入层HIL、空穴传输层HTL、发光层EL和电子传输层ETL。空穴注入层HIL的材料例如是苯二甲蓝铜、星状芳胺类、聚苯胺、聚乙烯二氧噻吩或其他适合的材料。空穴传输层HTL的材料例如是三芳香胺类、交叉结构二胺联苯、二胺联苯衍生物或其他适合的材料。发光层EL可以是红色有机发光图案、绿色有机发光图案、蓝色有机发光图案或是混合各频谱的光产生的不同颜色(例如白、橘、黄等)发光图案。电子传输层ETL的材料可以是恶唑衍生物及其树状物、金属螯合物(例如Alq3)、唑类化合物、二氮蒽衍生物、含硅杂环化合物或其他适合的材料。在本实施例中，第一电极102为阳极；第二电极为阴极；发光结构106从第一电极102起依序包括上述的空穴注入层HIL、空穴传输层HTL、发光层EL和电子传输层ETL。
在本实施例中，为了提升材料的利用率以降低发光元件100的制造成本，可借由喷墨涂布工艺来形成空穴注入层HIL、空穴传输层HTL和发光层EL；而电子传输层ETL是借由热蒸镀工艺形成于发光层EL上，以降低发光元件100的驱动电压。基于液体的表面张力与挡墙侧壁吸附力的不同会导致液滴干燥过程有膜厚不均的状况，故以上述工艺所形成的发光结构106的厚度随着远离该发光结构106的中心渐增。在一些实施例中，空穴注入层HIL、空穴传输层HTL、发光层EL和电子传输层ETL也可借由喷墨涂布工艺形成。
挡墙结构108设置于第一电极102上，且挡墙结构108环绕第二电极104和发光结构106。在借由喷墨涂布工艺形成发光结构106之前，需先借由挡墙结构108来定义每一像素的区域，之后再将上述发光结构106中的各个膜层依序喷涂于挡墙结构108所构成的容置空间108a内。在一些实施例中，挡墙结构108可为疏水性材料，例如以含氟的负型光阻为材料，并经过黄光微影等工艺所形成。如此一来，喷墨涂布于容置空间108a内的液体可良好的固定于其中。
反射层110设置于第二电极104上，且反射层110具有暴露该第二电极104的开口110a。如此一来，可借由全反射的方式，使发光结构106所产生的光于反射层110下均匀混合之后，再由同一个开口110a射出而传递至观看者O。如此一来，即便像素PX周围(邻近挡墙结构108的部分)的亮度及色度与其中心有明显差异，仍可借由全反射的方式，将亮度与色度不同的光于反射层110下进行均匀混合，进而让发光元件100具有均匀的亮度及色度。举例来说，发光结构106在位置P1和位置P2的厚度不同，故在注入相同单位面积的电流下，其所产生的光也具有不同的亮度和色度，但是两者可借由全反射的方式(如图1所示的光行经的路线L1、L2)于反射层110下进行均匀混合之后，再由开口110a射出，使得像素PX具有均匀的亮度和色度。也就是说，发光元件100在注入相同单位面积的电流下，像素PX可维持原有的亮度和色度，而不会受到膜面平坦性不佳的影响，使得发光元件100具有良好的寿命与效率表现。在一些实施例中，相较于发光结构106于位置P1处所产生出来的光，其于位置P2处所产生出来的光具有较短的波长。
在一些实施例中，开口110a设置于发光结构106的中心。如此一来，由于发光结构106的中心表面较为平坦，当光线从此处射出并穿过第二电极104时，较不易受到厚度不均的影响。另外，开口110a的大小与形状可依设计进行适当的调整，只要能使发光结构106所产生出来的光线穿过开口110a即可。
在一些实施例中，可选择性地于反射层110和第二电极104之间设置光学匹配层112(如图2所示)，以增加光取出率。举例来说，光学匹配层112可以是折射率匹配层。
图3为依据本发明另一实施例的发光元件的示意图，其中发光元件200大致相同于发光元件100，其不同之处在于发光元件200的第一电极202具有凹凸微结构202a，故相同或相似元件使用相同或相似标号，其余构件的连接关系、材料、功效及其工艺已于前文中进行详尽地描述，故于下文中不再重复赘述。
请参照图3，发光元件200包括第一电极202、第二电极104、发光结构106、挡墙结构108以及反射层110。
在此实施例中，第一电极202在邻近发光结构106的表面具有凹凸微结构202a，且凹凸微结构202a设置在邻近挡墙结构108的位置处(像素PX的边缘处)。如此一来，像素PX边缘的光线除了可于反射层110和第一电极202之间，以全反射的方式集中于开口110a之外，其还可借由凹凸微结构202a让边缘的光线能够散射，借此帮助边缘的光线传递至像素PX的中心，使得像素PX具有更为均匀的亮度和色度。在本实施例中，凹凸微结构202a可由多个圆状的凸起部所构成(如图3所示)，但本发明不以此为限。在其他实施例中，凹凸微结构202a也可由其他不同形状或数量的凸起部所构成。在一些实施例中，部分的凹凸微结构202a可设置于挡墙结构108中。
图4为依据本发明另一实施例的发光元件的示意图，其中发光元件300大致相同于发光元件100，其不同之处在于发光元件300的挡墙结构308具有反射结构308a，故相同或相似元件使用相同或相似标号，其余构件的连接关系、材料、功效及其工艺已于前文中进行详尽地描述，故于下文中不再重复赘述。
请参照图4，发光元件300包括第一电极102、第二电极104、发光结构106、挡墙结构308以及反射层110。
在此实施例中，挡墙结构308具有设置于其中的反射结构308a。如此一来，像素PX边缘的光线除了可于反射层110和第一电极202之间，以全反射的方式集中于开口110a之外，其还能够借由反射结构308a让侧向的光线能够反射回像素PX中心，以减少光的损失，使得像素PX具有更为均匀的亮度和色度。在一些实施例中，反射结构308a的材料可为金属，例如Al、Ag、Cr、Cu、Ni、Ti、Mo、Mg、Pt、Au或其组合。另外，在其他实施例中，第一电极102的表面也可选择性地具有凹凸微结构(如图3所示的凹凸微结构202a)，且凹凸微结构可设置在邻近挡墙结构108的位置处(像素PX的边缘处)。凹凸微结构例如是由多个圆状的凸起部所构成(如图3所示)，但本发明不以此为限。
综上所述，在上述实施例的发光元件中，由于反射层设置于第二电极上，且其具有暴露第二电极的开口，故可借由全反射的方式，使发光结构所产生的光于反射层下均匀混合之后由同一个开口射出。如此一来，即便像素周围的亮度及色度与中心有明显差异(薄膜平坦性不佳所导致)，仍可借由全反射的方式，将亮度与色度不同的光于反射层下进行均匀混合，进而让发光元件具有均匀的亮度及色度。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种发光元件，其特征在于，包括：
一第一电极；
一第二电极，设置于该第一电极上；
一发光结构，设置于该第一电极和该第二电极之间；
一挡墙结构，设置于该第一电极上，且该挡墙结构环绕该第二电极和该发光结构；以及
一反射层，设置于该第二电极上，且该反射层具有暴露该第二电极的一开口。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，该发光结构的厚度随着远离该发光结构的中心渐增。
3.根据权利要求2所述的发光元件，其特征在于，该开口设置于该发光结构的中心。
4.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，该第一电极包括一反射电极。
5.根据权利要求4所述的发光元件，其特征在于，该第一电极在邻近该发光结构的表面具有一凹凸微结构，该凹凸微结构设置在邻近该挡墙结构的位置处。
6.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，更包括：
一反射结构，设置于该挡墙结构中。
7.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，更包括：
一光学匹配层，设置于该反射层和该第二电极之间。
8.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，该发光结构从该第一电极起依序包括一空穴注入层、一空穴传输层、一发光层和一电子传输层，且该空穴注入层、该空穴传输层和该发光层是由喷墨涂布工艺所形成。
9.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，该发光元件包括有机发光二极管。
10.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，该挡墙结构包括疏水性材料。
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