TW201306342A - 有機發光元件及其製造方法及使用其之照明裝置 - Google Patents

Abstract

一種有機發光元件的製造方法與結構，此有機發光元件的結構係透過一具彈性的光取出膜包覆鍍膜基板之出光面及囊封基板以外之鍍膜基板之至少一側邊，以達到預防基板破裂的功效。此光取出膜並可摻雜一種或一種以上與光取出膜材料折射係數不同之粒子，藉由粒子將光散射，使得光線進入空氣之前減少全反射的比例，進而達到增加光取出效率的效果，提高有機發光元件的整體效率。

Description

有機發光元件及其製造方法及使用其之照明裝置

本發明是有關於一種有機發光元件(OLED lighting element)的結構，且特別是有關於一種同時具有保護及增加有機發光元件光取出效率(out-coupling)的結構。

有機發光二極體(OLED)有輕、薄、高彩度、高對比以及可做在可撓曲的基板上等優點，近年來在照明及顯示器領域大量地被應用。

一般傳統的有機發光元件(OLED lighting element)結構如圖1所示，包含基板1、第一電極層2、有機材料層3以及第二電極層4。因此，有機發光元件通電後，電子和電洞在有機材料層3結合放光後，其中一部分光源會經過第二電極層4反射後，進入有機材料層3，再進入玻璃鍍膜基板1；另一部分光源則是直接穿過了第一電極層2後進入玻璃鍍膜基板1。當光源要由玻璃鍍膜基板1穿出至空氣時，在介面上，因為光由高光學折射係數的介質進入如空氣(n~1)這種低光學折射係數的介質中，會發生大角度的光被全反射的情形，使得很多光無法穿出鍍膜基板進入空氣，導致出光量很低。一般來說，有機發光元件的出光效率(external out-coupling efficiency)只有10~20%左右，如何增加OLED元件的出光效率成為競相研究的課題。且如圖2所示，因為一般下方鍍膜玻璃基板1尺寸會大於上方囊封基板5，使鍍膜玻璃基板1的側邊13在組裝、運送或使用時容易發生破裂(crack)或撞碎的問題，所以如何設計在增加光出光效率的同時又能保護鍍膜玻璃基板亦是有機發光元件重要的課題。

本發明的目的就是在提供一種兼具保護有機發光元件基板又同時可增加光取出效率的結構。

本發明的再一目的是提供一種兼具保護有機發光元件基板又同時可增加光取出效率的製作方法。

本發明的又一目的是提供一種組裝簡便，元件又不易破裂有機發光照明裝置。

本發明提出一種具有保護結構的有機發光元件，其包含具有第一表面、與第一表面相對之出光面及至少一側邊的基板，位於第一表面上方之有機發光多層結構，位於第一表面上方並包覆有機發光多層結構之囊封基板，以及位於出光面側並包覆基板側邊之光取出膜。

本發明另外提出一種具有保護結構的有機發光元件的製作方法，先準備具有第一表面、與第一表面相對之出光面及至少一側邊的基板，再形成有機發光多層結構於第一表面上方，再形成一囊封基板於該第一表面之上方並包覆有機發光多層結構，最後設置一光取出膜於出光面側並包覆基板側邊。

本發明再提出一種照明裝置，除包含上面所述的有機發光元件外，另包含有組裝該有機發光元件的支架，在支架上有電性接觸點，用於將電力傳導至有機發光元件。

在本發明的較佳實施例中，上述之光取出膜為具有彈性之低吸收光學矽膠膜。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖3所示為本發明之有機發光元件(OLED lighting element)結構之剖面圖。有機發光元件在製作上，會先將有機發光多層結構10鍍在玻璃鍍膜基板1的鍍膜面上，再覆上囊封基板(cover glass)5後形成有機發光元件15。接著，將有機發光元件15的出光面側、鍍膜基板的側邊及未被囊封基板5覆蓋之鍍膜面，以光取出膜6包覆，形成一有機發光模組16。其中有機發光多層結構10包含有透明電極層2如銦錫氧化物(ITO,Indium Tin Oxide)、有機發光層(organic layer)3及金屬反射電極4。有機發光層3為高光學折射係數(refractive index,n)的材料，折射係數約為1.8，透明導電層2，如銦錫氧化物(ITO,Indium Tin Oxide)(n~1.9)，玻璃鍍膜基板1(n~1.5)也是高光學折射係數的材料。其中ITO電極2及反射電極4會分別電性連接到玻璃鍍膜基板1上的第一接觸電極(1^st contact electrode)7及第二接觸電極(2^nd contact electrode)8。一般鍍膜基板1多為四邊形，亦可為三角形、圓形或任意多邊形。囊封基板5一般會小於鍍膜基板1，使位於鍍膜基板1上之第一接觸電極(1^st contact electrode)7及第二接觸電極(2^nd contact electrode)8的至少一部份能外露。因外露於囊封基板5外的部分鍍膜面與側邊13，有具有彈性的光取出膜6，例如矽膠膜(silicone film)做包覆，破裂的情形可大幅改善。

此外，在此彈性光取出膜6中，可掺入一種或多種與此膜材料折射係數不同的粒子9，例如折射係數較高的TiO₂、ZrO₂、Al₂O₃、ZnS、ZnSe、TeO₂、HfO₂、SiO、SnO₂、ZnO或折射係數較低的SiO₂、MgF₂、LiF等，掺入的粒子9與矽膠膜的重量百分濃度為0.05~10%，粒子9的粒徑大小分佈則為80~5000nm，使光取出膜6的霧度(Haze)能達60以上。

當有機發光元件15的光由鍍膜基板1出射進入彈性光取出膜6時，由於粒子9與光取出膜6的折射率不同，光線會被散射開來，使得當光線穿出光取出膜6進入空氣時，光線被全反射的比例變低，所以光取出效率就會大幅增加。

表一為在矽膠膜中掺入與矽膠膜不同折射率的粒子9如TiO₂或SiO₂，及不同重量百分濃度下所得之光出光效率結果。此實驗中所使用的粒子9的粒徑大小分佈為100~1000nm，平均粒徑260nm，Haze為光取出膜6加入粒子9後的霧度，Gain為有機發光元件15有加入光取出膜6比起沒光取出膜6時光的出光比率(Power Gain)。

由表中可知當光取出膜6為單純的光學矽膠膜時，有機發光元件15的出光比率為未加入光取出膜6時的1.06倍，而當掺入SiO₂粒子或TiO₂於光學矽膠膜時，光取出膜6的霧度大為增加，光線散射情況明顯，使得出光比率可增加至1.29~1.51倍，出光效率比起未使用此光取出膜6增加了50%以上。

如圖4所示，可使用前述實施例之有機發光元件15以作為照明裝置(luminaire)20，如燈具的應用上。先將有機發光元件15置入有彈性的光取出膜6中，形成一有機發光模組(OLED lighting module)16。因為光取出膜6為有彈性的光學矽膠膜，在置入有機發光元件15時，可先拉伸變大，便於將有機發光元件15置入，組完後再恢復成原狀如圖4虛線所示，充分保護鍍膜基板1側邊13。之後再將模組16組裝排列在支架11上，支架11上設有複數個電性接觸點(contact pad)12，各電性接觸點12各自與有機發光元件15上的第一接觸電極7及第二接觸電極8電性連接。當照明裝置20通電，即可將電傳導至各有機發光元件模組16，點亮此照明裝置20。此組裝方式非常簡便，元件又不易破裂，很適合將有機發光元件15應用在照明裝置20上。

綜上所述，在本發明以使用彈性光取出膜6做為包覆鍍膜基板1的保護，並可在光取出膜6中摻雜不同折射係數的粒子9以增加光取出效率，因而達到兼具保護有機發光元件基板1又同時可增加光取出效率的目的。

本發明因採用具彈性之光取出膜例如低吸收光學矽膠膜包覆鍍膜基板及其側邊結構，將外露於囊封基板外的鍍膜基板側邊因彈性矽膠膜包覆而受到良好的保護，因而習知鍍膜基板易於組裝、運送或使用中發生破裂的問題得以被解決。此外，因為光取出膜使用低吸收光學矽膠膜，不會使得有機發光元件所發出的光因經過此膜被吸收而減損效率。而若進一步在光取出膜中參雜與光取出膜材料不同折射係數的粒子，則可使有機發光元件所發出的光在入射至光取出膜後被散射成更多的角度，減少光因從密介質到疏介質而發生全反射的比例。如此一來，射出至空氣中的光出射率將比之前更高，得以增加有機發光元件的光取出效率。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，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，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1．．．玻璃鍍膜基板(deposition substrate)

2．．．透明導電層

3．．．有機材料層

4．．．反射電極

5．．．囊封基板

6．．．光取出膜

7．．．第一接觸電極

8．．．第二接觸電極

9．．．粒子

10．．．有機發光多層結構

11．．．支架

12．．．電性接觸點

13．．．鍍膜基板側邊

15．．．有機發光元件

16．．．有機發光模組

20．．．照明裝置

圖1繪示為習知的有機發光元件結構之剖面圖。

圖2繪示為習知的貼上具光散射性的光學膜的有機發光元件結構之剖面圖。

圖3繪示為本發明的具保護及光散射性的光學膜的有機發光元件結構之剖面圖。

圖4繪示為利用本發明之有機發光元件模組及利用其模組所組裝的照明裝置之上視圖。

1．．．玻璃鍍膜基板

2．．．透明導電層

3．．．有機材料層

4．．．反射電極

5．．．囊封基板

6．．．光取出膜

7．．．第一接觸電極

8．．．第二接觸電極

9．．．粒子

10．．．有機發光多層結構

13．．．鍍膜基板側邊

16．．．有機發光模組

Claims (20)

1. 一種有機發光元件，其包含：一基板，其具有一第一表面、與該第一表面相對之一出光面及至少一側邊；一有機發光多層結構，位於該第一表面之上方；一囊封基板，位於該第一表面之上方並包覆該有機發光多層結構；以及一光取出膜，位於該出光面側並包覆該基板之該側邊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光元件，其中該有機發光多層結構包含：一透明電極，位於該基板的該第一表面之上方；一有機發光材料，位於該透明電極之上方；以及一金屬電極，位於該有機發光材料之上方。
3. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光元件，其中該光取出膜為具有伸展特性之彈性材料。
4. 如申請專利範圍第3項所述之有機發光元件，其中該光取出膜為光學矽膠膜。
5. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光元件，其中該光取出膜掺雜有至少一種與光取出膜材料折射係數不同的微小粒子。
6. 如申請專利範圍第5項所述之有機發光元件，其中該微小粒子折射係數大於光取出膜材料之折射係數。
7. 如申請專利範圍第5項所述之有機發光元件，其中該微小粒子折射係數小於光取出膜材料之折射係數。
8. 如申請專利範圍第5項所述之有機發光元件，其中該微小粒子可選自TiO₂、ZrO₂、Al2O3、ZnS、ZnSe、TeO₂、HfO₂、SiO、SnO₂、ZnO、SiO₂、MgF₂、LiF之一或其混合物。
9. 如申請專利範圍第5項所述之有機發光元件，其中該微小粒子與光取出膜材料之重量百分濃度比為0.05~10%。
10. 如申請專利範圍第5項所述之有機發光元件，其中該微小粒子粒徑為80~5000nm之間。
11. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光元件，其中該光取出膜的光學霧度在60%以上。
12. 如申請專利範圍第2項所述之有機發光元件，其中該基板之該第一表面上具有一第一接觸電極及一第二接觸電極，分別與該有機發光多層結構之該透明電極與該金屬電極電性連接。
13. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光元件，其中該光取出膜進一步包覆外露於該囊封基板外之該第一表面。
14. 一種有機發光元件的製作方法，其步驟包含準備一基板，該基板具有一第一表面、與該第一表面相對之一出光面及至少一側邊；形成一有機發光多層結構於該第一表面上方；形成一囊封基板於該第一表面之上方，用以包覆該有機發光多層結構；以及設置一光取出膜於該出光面側並包覆該囊封基板以外之該鍍膜基板之該側邊與部分該第一表面。
15. 一種照明裝置，包含：至少一個如申請專利範圍1所述之有機發光元件；一支架，用以組裝該有機發光元件；以及一電性接觸點，設置於該支架上，用於將電力傳導至該有機發光元件。
16. 如申請專利範圍第15項所述之照明裝置，其中該光取出膜進一步包覆外露於該囊封基板外之該第一表面。
17. 如申請專利範圍第15項所述之照明裝置，其中該光取出膜為具有伸展特性之光學矽膠膜。
18. 如申請專利範圍第15項所述之照明裝置，其中該光取出膜掺雜有至少一種與光取出膜材料折射係數不同的微小粒子。
19. 如申請專利範圍第18項所述之照明裝置，其中該微小粒子可選自TiO₂、ZrO₂、Al₂O₃、ZnS、ZnSe、TeO₂、HfO₂、SiO、SnO₂、ZnO、SiO₂、MgF₂、LiF之一或其混合物。
20. 如申請專利範圍第18項所述之照明裝置，其中該微小粒子與光取出膜材料之重量百分濃度比為0.05~10%。