TW201304225A - 有機電激發光光源 - Google Patents

Abstract

一種有機電激發光光源，其包括第一有機電激發光元件以及第二有機電激發光元件。第一有機電激發光元件包括第一基板、反射電極、第一有機電激發光層以及第一穿透電極，其中反射電極配置於第一基板上，而第一有機電激發光層夾於反射電極與第一穿透電極之間。第二有機電激發光元件包括第二基板、二第二穿透電極以及第二有機電激發光層，其中反射電極、第一穿透電極以及第二穿透電極位於第一基板與第二基板之間，且第二有機電激發光層夾於第二穿透電極之間。

Description

有機電激發光光源

本發明是有關於一種發光光源，且特別是有關於一種有機電激發光光源(organic electroluminescent light source)。

相較於傳統照明光源，例如白熾燈、螢光燈等，有機電激發光光源具有輕薄、無汞、無紫外光、為平面光源等優點，因此有機電激發光光源已被視為一個極具潛力的新興光源。以白光有機電激發光光源為例，習知技術主要是採用由藍色有機發光材料及黃色有機發光材料組成之發光層，並對發光層施加適當的電壓，以使有機電激發光光源發出特定色溫(color temperature)的白光。

圖1為習知有機電激發光元件的光譜。請參照圖1，在習知的有機電激發光光源中，雖然調整施加至發光層的電壓大小可控制有機電激發光光源之色溫，但是，習知的有機電激發光光源之色溫與光強度之間存在依存性(dependence)。詳言之，當施加發光層之電壓增加時，有機電激發光光源之色溫會隨之升高，但此時有機電激發光光源之光強度亦會隨著色溫的增加而增加。同樣地，當施加發光層之電壓降低時，有機電激發光光源之色溫會隨之降低，但此時有機電激發光光源之光強度亦會隨著色溫的降低而降低。這樣一來，當製造者需要使用高色溫低光強度或低色溫高強度的光源時，習知的有機電激發光光源便無法滿足製造者的需求。此外，習知的有機電激發光光源之演色性(color render index)無法達到實用上的需求。承上述，如何開發出一種色溫調變彈性佳且演色性高之有機電激發光光源實為研發者所欲達成的目標之一。

本發明提供一種有機電激發光光源，其具有較佳的色溫調變彈性。

本發明提出一種有機電激發光光源，其包括第一有機電激發光元件以及第二有機電激發光元件。第一有機電激發光元件包括第一基板、反射電極、第一有機電激發光層以及第一穿透電極，其中反射電極配置於第一基板上，而第一有機電激發光層夾於反射電極與第一穿透電極之間。第二有機電激發光元件包括第二基板、二第二穿透電極以及第二有機電激發光層，其中反射電極、第一穿透電極以及第二穿透電極位於第一基板與第二基板之間，且第二有機電激發光層夾於第二穿透電極之間。

在本發明之一實施例中，上述之第一有機電激發光元件耦接至第一驅動偏壓以發出第一色光，而第二有機電激發光元件耦接至第二驅動偏壓以發出第二色光。

在本發明之一實施例中，上述之第一有機電激發光元件所發出的第一色光為具有一個強度峰值的藍光，而第二有機電激發光元件所發出的第二色光為具有兩個強度峰值的紅綠混合光。

在本發明之一實施例中，上述之第一有機電激發光元件所發出的第一色光為具有一個強度峰值的藍光，而第二有機電激發光元件所發出的第二色光為具有一個強度峰值的黃光。

在本發明之一實施例中，上述之第一驅動偏壓為可調變偏壓或是固定偏壓，而第二驅動偏壓為可調變偏壓或是固定偏壓。

基於上述，由於本發明之有機電激發光光源利用多個獨立驅動且具有發出不同色光的有機發光元件，因此本發明之有機電激發光光源可以獲得在指定亮度下的特定光色，而具有較佳的亮度及色溫調變彈性。

為讓本發明之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。

圖2是依照本發明之一實施例之有機電激發光光源的剖面示意圖。請參照圖2，本實施例之有機電激發光光源200包括第一有機電激發光元件210以及第二有機電激發光元件220。

第一有機電激發光元件210包括第一基板212、反射電極214、第一有機電激發光層216以及第一穿透電極218，其中反射電極214配置於第一基板212上，而第一有機電激發光層216夾於反射電極214與第一穿透電極218之間。換言之，第一有機電激發光元件210為上發光型有機電激發光元件(top emission OLED)。在一實施例中，第一有機電激發光層216之材質中例如是摻雜有藍色摻質。本實施例之第一基板212的材質包括玻璃、石英、有機聚合物、半導體基板或是其它合適的材料。反射電極214之材質包括金屬或其他具有高反射率的導電材料。第一穿透電極218之材質包括薄金屬、金屬氧化物或其它合適的導電材料，其例如是銀、鋁、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物或者是上述至少二者之堆疊層。

第一有機電激發光元件210耦接至第一驅動偏壓V1，以發出第一色光L1。第一驅動偏壓V1例如為可調變偏壓或是固定偏壓。在一實施例中，第一有機電激發光元件210所發出的第一色光L1可為具有一個強度峰值的藍光。舉例而言，第一色光L1中藍光的強度峰值波長例如是440 nm至470 nm(如圖3所示)，且第一色光L1的CIE之y值例如是小於0.2，但本發明不以此為限。

特別說明的是，第一有機電激發光元件210為上發光型有機電激發光元件，因此反射電極214以及第一穿透電極218在第一有機電激發光元件210中構成共振腔結構，可有助於使第一有機電激發光層216中所產生之激發光子在對應的共振腔結構中形成共振現象。藉由上述的共振腔效應能夠讓第一有機電激發光元件210所發出的第一色光L1更純(例如使發出的藍光更藍)且效率更高，進而增進有機電激發光光源200的演色性表現。

第二有機電激發光元件220包括第二基板222、二個第二穿透電極224、228以及第二有機電激發光層226，其中反射電極214、第一穿透電極218以及第二穿透電極224、228位於第一基板212與第二基板222之間，且第二有機電激發光層226夾於第二穿透電極224、228之間。換言之，第二有機電激發光元件220為雙面發光型有機電激發光元件(dual emission OLED)。在一實施例中，第二有機電激發光層226之材質中例如是摻雜有紅色摻質與綠色摻質，但不以此為限。本實施例之第二基板222的材質包括玻璃、石英、有機聚合物或是其它透光材料。第二穿透電極224、228之材質包括薄金屬、金屬氧化物或其它合適的導電材料，其例如是銀、鋁、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物或者是上述至少二者之堆疊層。

第二有機電激發光元件220耦接至第二驅動偏壓V2，以發出第二色光L2。第二驅動偏壓V2例如為可調變偏壓或是固定偏壓。第二色光L2的色溫例如是低於第一色光L1的色溫。在一實施例中，第二有機電激發光元件220所發出的第二色光L2可為具有兩個強度峰值的紅綠混合光。舉例而言，如圖3所示，第二色光L2中紅光的強度峰值波長例如是600 nm至650 nm，而綠光的強度峰值波長例如是540 nm至570 nm，且合成的頻譜其半強度之頻譜寬度(full width at half maximum，FWHM)大於70 nm，但本發明不以此為限。

特別說明的是，發出第二色光L2為紅綠混合光的第二有機電激發光元件220之元件設計及製作方式皆較白光元件簡單，且紅綠混合光隨著電壓變動所產生的色偏現象較不明顯，因而可有助於改善有機電激發光光源200的表現。

更進一步地說，上述之第一有機電激發光元件210與第二有機電激發光元件220係以面對面的方式彼此堆疊，並利用對組封裝來實現可調光色之白光有機電激發光光源。具體而言，在第一有機電激發光元件210及第二有機電激發光元件220未個別進行封裝之前，將第一有機電激發光元件210的第一基板212作為封裝上蓋板，並將第二有機電激發光元件220的第二基板222作為封裝下蓋板，亦即使第一基板212及第二基板222位於兩相對外側的方式來堆疊第一有機電激發光元件210及第二有機電激發光元件220而進行對組封裝。如此一來，上發光式的第一有機電激發光元件210所發出的第一色光L1便可穿透第二有機電激發光元件220，進而與第二有機電激發光元件220所發出的第二色光L2進行混光而產生白光。

在此說明的是，僅需利第一有機電激發光元件210及第二有機電激發光元件220本身結構中的兩片基板即可利用對組封裝的方式來完成有機電激發光光源的封裝結構，而在第一有機電激發光元件210與第二有機電激發光元件220之間不須設置額外的基板，可有助於降低發光效率的損失並減少有機電激發光光源的整體厚度。對組封裝可以採用如雷射熔接膠(laser frit)之封裝技術或阻隔物搭配填充材技術(dam and filler)之封裝技術。圖4A及圖4B分別是依照本發明之一實施例之有機電激發光光源的封裝剖面示意圖。為簡化圖式，在圖4A及圖4B中省略第一有機電激發光元件210及第二有機電激發光元件220中的細部結構。

在一實施例中，如圖4A所示，雷射熔接膠之封裝技術例如是先在第一基板212及第二基板222之間的封裝區周圍塗佈一圈熔接膠材料402以環繞第一有機電激發光元件210及第二有機電激發光元件220，接著再透過使用雷射燒融的方式使第一基板212及第二基板222黏合，以達成阻絕水氧的功能。此外，在熔接膠材料402中還可選擇性地置入間隙物(spacer)，以防止第一有機電激發光元件210及第二有機電激發光元件220的壓傷或短路。由於利用熔接膠材料402所封裝的元件內部為低壓狀態且具有良好的阻隔水氣及氧氣之特性，因此可以不需使用乾燥劑進而能夠避免額外的光吸收損失。

在另一實施例中，如圖4B所示，阻隔物搭配填充材技術之封裝技術例如是將如樹脂材料之阻隔物404塗佈在封裝區周圍以阻絕水氧進入有機電激發光光源的內部，並在阻隔物404所封閉的元件內部填入填充材406以進一步吸收並阻擋水氧。阻隔物404及填充材406所選用的材料必須是具有低的水蒸氣穿透率(water vapor transmittance rate，WVTR)，且填充材406例如是具有高的光穿透性以減少光的吸收損失。此種利用阻隔物404搭配填充材406的封裝技術可適用於可繞曲元件的應用，製程較上述雷射熔接膠的封裝技術容易且成本也較低。

值得一提的是，由於第一有機電激發光元件210以及第二有機電激發光元件220是分別由第一驅動偏壓V1、第二驅動偏壓V2所驅動，故第一有機電激發光元件210以及第二有機電激發光元件220的亮度是可以個別控制。因此，經由調整分配第一有機電激發光元件210所發出的第一色光L1與第二有機電激發光元件220所發出的第二色光L2的不同發光強度比重，可使得第一色光L1與第二色光L2在混合之後產生具有不同色溫的白光光色，以實現在特定亮度下得到指定光色之功效。以下將配合圖5詳細地說明之。

圖5為本發明之一實施例之有機電激發光光源在不同驅動條件下之發光頻譜(light spectrum)。當圖2所示之實施例的第一有機電激發光元件210及第二有機電激發光元件220分別被可調變的第一驅動偏壓V1及可調變的第二驅動偏壓V2驅動時，有機電激發光光源200會發出具有不同相關色溫(correlated color temperature，CCT)及光強度的光譜，其結果如圖5所示。若製造者欲使用色溫更高的光源時，則可將第一驅動偏壓V1調大，而增加第一色光L1的光強度，在第一有機電激發光元件210所發出之色溫較高的第一色光L1與第二有機電激發光元件220所發出之色溫較低的第二色光L2混合後，能夠使有機電激發光光源200發出的白光色溫升高。

如圖5所示，隨著第一驅動偏壓V1及/或第二驅動偏壓V2逐步變大時，有機電激發光光源200之光譜曲線會隨第一驅動偏壓V1及/或第二驅動偏壓V2的升高而由曲線502轉變為曲線504、506、508、510、512、514、516、518，而有機電激發光光源200之色溫(CCT)亦對應地逐漸升高，如下表1所示。

換言之，有機電激發光光源200藉由增加第一有機電激發光元件210及/或第二有機電激發光元件220的光強度，可使有機電激發光光源200之色溫沿著普朗克軌跡(Planckain Locus)調變，且無論是在高色溫還是低色溫的情況下，有機電激發光光源200之演色性(color render index)皆可符合實用上的需求。

值得一提的是，本實施例之有機電激發光光源200之色溫與光強度之間的依存性不高。換言之，製造者對於光強度與色溫的調整彈性較大。舉例而言，若製造者需要高色溫且低光強度之光源時，可調高施加至第一有機電激發光元件210之第一驅動偏壓V1，並適當調整第二驅動偏壓V2而使用較低偏壓來驅動第二有機電激發光元件220，以使有機電激發光光源200維持在低光強度的狀態，進而使有機電激發光光源200具有高色溫與低光強度。類似地，若製造者需要低色溫且高光強度之光源時，可降低施加至第一有機電激發光元件210之第一驅動偏壓V1，並適當調整第二驅動偏壓V2而使用較高偏壓來驅動第二有機電激發光元件220，以使有機電激發光光源200維持在高光強度的狀態，進而使有機電激發光光源200具有低色溫與高光強度。如此一來，經由適當地調整第一驅動偏壓V1及第二驅動偏壓V2的分配，便可以獲得在指定亮度下的特定光色，而使有機電激發光光源200成為有實際應用可能的可調變光色白光光源。

在此說明的是，雖然圖5所示之曲線是以分別可獨立調變電壓的第一驅動偏壓V1及第二驅動偏壓V2來調控第一有機電激發光元件210及第二有機電激發光元件220的亮度為例進行說明，但本發明並不限於此。根據其他實施例，本發明也適用以一個可調變偏壓搭配另一個固定偏壓來驅動第一有機電激發光元件210及第二有機電激發光元件220。亦即，以固定的第一驅動偏壓V1驅動第一有機電激發光元件210並以可調變的第二驅動偏壓V2驅動第二有機電激發光元件220，或者以可調變的第一驅動偏壓V1驅動第一有機電激發光元件210並以固定的第二驅動偏壓V2驅動第二有機電激發光元件220均為本發明所保護的範圍。

另外，在上述實施例之有機電激發光光源中，是以利用第一有機電激發光元件所發出的第一色光為具有一個強度峰值的藍光且第二有機電激發光元件所發出的第二色光為具有兩個強度峰值的紅綠混合光進行混光而產生的白光為例來說明，但本發明不限於此。根據本發明之其他實施例，本發明之有機電激發光光源中亦可採用第一有機電激發光元件所發出的第一色光為具有一個強度峰值的藍光且第二有機電激發光元件所發出的第二色光為具有一個強度峰值的黃光進行混光而產生白光，於此技術領域具有通常知識者當可由前述實施例知其變化及應用，故於此不再贅述。

綜上所述，在本發明之有機電激發光光源中，第一有機電激發光元件以及第二有機電激發光元件是分別由第一驅動偏壓及第二驅動偏壓所驅動而可獨立控制第一有機電激發光元件以及第二有機電激發光元件的亮度。因此，藉由獨立調整亮度及色溫可以得到任意亮度下的指定光色，而實現更佳的亮度及色溫調變彈性。

此外，利用對組封裝的方式來堆疊單一第一有機電激發光元件與第二有機電激發光元件，因此有機電激發光光源仍維持只需兩片基板進行組合封裝，不會增加元件的整體厚度，使得有機電激發光光源維持輕薄的優勢並能夠避免發光效率的損失，且可降低製造難度及生產成本。

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，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

200．．．有機電激發光光源

210．．．第一有機電激發光元件

212．．．第一基板

214．．．反射電極

216．．．第一有機電激發光層

218．．．第一穿透電極

220．．．第二有機電激發光元件

222．．．第二基板

224、228．．．第二穿透電極

226．．．第二有機電激發光層

402．．．熔接膠材料

404．．．阻隔物

406．．．填充材

502、504、506、508、510、512、514、516、518．．．曲線

L1．．．第一色光

L2．．．第二色光

V1．．．第一驅動偏壓

V2．．．第二驅動偏壓

圖1為習知有機電激發光元件的光譜。

圖2是依照本發明之一實施例之有機電激發光光源的剖面示意圖。

圖3為本發明之一實施例之第一有機電激發光元件及第二有機電激發光元件的發光頻譜。

圖4A及圖4B分別是依照本發明之一實施例之有機電激發光光源的封裝剖面示意圖。

圖5為本發明之一實施例之有機電激發光光源在不同驅動條件下之發光頻譜。

200．．．有機電激發光光源

210．．．第一有機電激發光元件

212．．．第一基板

214．．．反射電極

216．．．第一有機電激發光層

218．．．第一穿透電極

220．．．第二有機電激發光元件

222．．．第二基板

224、228．．．第二穿透電極

226．．．第二有機電激發光層

L1．．．第一色光

L2．．．第二色光

V1．．．第一驅動偏壓

V2．．．第二驅動偏壓

Claims (5)

1. 一種有機電激發光光源，包括：一第一有機電激發光元件，包括一第一基板、一反射電極、一第一有機電激發光層以及一第一穿透電極，其中該反射電極配置於該第一基板上，而該第一有機電激發光層夾於該反射電極與該第一穿透電極之間；以及一第二有機電激發光元件，包括一第二基板、二第二穿透電極以及一第二有機電激發光層，其中該反射電極、該第一穿透電極以及該些第二穿透電極位於該第一基板與該第二基板之間，且該第二有機電激發光層夾於該些第二穿透電極之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光光源，其中該第一有機電激發光元件耦接至一第一驅動偏壓以發出一第一色光，而該第二有機電激發光元件耦接至一第二驅動偏壓以發出一第二色光。
3. 如申請專利範圍第2項所述之有機電激發光光源，其中該第一有機電激發光元件所發出的該第一色光為具有一個強度峰值的藍光，而該第二有機電激發光元件所發出的該第二色光為具有兩個強度峰值的紅綠混合光。
4. 如申請專利範圍第2項所述之有機電激發光光源，其中該第一有機電激發光元件所發出的該第一色光為具有一個強度峰值的藍光，而該第二有機電激發光元件所發出的該第二色光為具有一個強度峰值的黃光。
5. 如申請專利範圍第2項所述之有機電激發光光源，其中該第一驅動偏壓為一可調變偏壓或是一固定偏壓，而該第二驅動偏壓為一可調變偏壓或是一固定偏壓。