TW201306643A - 交流驅動有機發光元件 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種交流驅動有機發光元件，其包含並聯之一正週期有機發光二極體串列及一負週期有機發光二極體串列，該正週期有機發光二極體串列與該負週期有機發光二極體串列接受輸入一交流電，該交流電之一正半週期提供該正週期有機發光二極體串列啟動所需的電壓而產生光輸出；如此本發明可以直接由交流電源驅動，達到節省電路成本並提供穩定不閃爍之光輸出。

Description

交流驅動有機發光元件
本發明是一種有機發光二極體，尤其是關於一種以交流電源直接驅動之有機發光二極體。
隨著自然資源日漸耗竭，能源的成本日益高漲，企業或個人的環保意識隨著受到非常大的重視，許多的新產品均以保護環境的前提下進行開發。以照明技術為例，傳統的白熾燈早已經被省電燈泡或螢光燈管取代，近幾年，發光二極體逐漸嶄露頭角，頗有成為未來照明之光源之主流技術。
由於發光二極體(light emitting diode,LED)屬於直流驅動的電子元件，因此，輸入的電源必須是直流電源，因此，如果以一交流電輸入，必須先經過一整流、濾波、穩壓、電壓調整等電路，才可產生驅動該發光二極體的適當直流輸入電源，而前述這些額外的電路設計所造成的成本與維護成本則是阻礙目前發光二極體普及的原因之一。為了解決直流驅動發光二極體的前述成本問題，遂有些產品係利用並聯兩個反向的二極體串列，讓兩個二極體串列分別在所輸入的交流電源之一正半週期及一負半週期工作，達到節省整流穩壓電路之目的。
然而，雖然交流電源直接驅動並聯的兩個相互反向之二極體串列確實能夠減少整流穩壓的電子零件，但是因為目前反向之二極體串列所串接之複數個發光二極體，即便使用完全相同的磊晶製程或結構，其內的每個發光二極體的起始電壓(VF)均略有不同，其大致上介於3.2～3.5伏特之間飄移；如此的起始電壓差異，常使兩個反向並聯的該二極體串列具有不同的總和驅動電壓，例如61.5伏特與59.1伏特，這個啟動電壓差異雖然不至於造成嚴重毀損，但是卻會造成產生的照明光輸出閃爍的問題。
為了解決既有直流驅動發光二極體需要額外的整流穩壓電路造成的成本上升問題，或交流直接驅動並聯的兩個反向之二極體串列所產生的電壓不穩之閃爍問題，本發明係取兩個包含複數個高亮度有機發光二極體串接逆向安裝，利用有機發光二極體本身高度一致性的起始驅動電壓及本身的等校電容所提供的穩壓效果，解決既有技術閃爍的問題。
本發明提供一種交流驅動有機發光元件，其包含並聯之一正週期有機發光二極體串列及一負週期有機發光二極體串列，該正週期有機發光二極體串列與該負週期有機發光二極體串列並聯接受輸入一交流電，該交流電之一正半週期提供該正週期有機發光二極體串列啟動所需的電壓而產生光輸出，該交流電之一負半週期提供該負週期有機發光二極體串列啟動所需的啟動電壓而產生光輸出，其中，該正週期有機發光二極體串列及該負週期有機發光二極體串列各包含複數個串接之高亮度有機發光二極體，各高亮度有機發光二極體包含一透光基板、一透光陽極電極、一有機發光結構、一陰極電極及一上蓋，其中，該透光陽極電極、該有機發光結構以及該陰極電極依序堆疊於該透光基板及該上蓋之間。
其中，該正週期有機發光二極體串列與該負週期有機發光二極體串列分別串接一可調電阻元件後，接受該交流電輸入。
其中，該高亮度有機發光二極體之該有機發光結構為包含複數個產生不同色光輸出之有機光電材料堆疊而成。
其中，該正週期有機發光二極體串列及該負週期有機發光二極體串列分別包含產生複數種色光輸出之高亮度有機發光二極體。
進一步地，該交流驅動有機發光元件包含複數個並聯之正週期有機發光二極體串列及複數個並聯之負週期有機發光二極體，複數個該正、負週期有機發光二極體串列分別包含複數種產生不同色光之高亮度有機發光二極體，其中，每個該正、負週期有機發光二極體串列由產生相同色光輸出之複數個該高亮度有機發光二極體串接而成。
進一步地，該交流驅動有機發光元件包含複數個並聯之正週期有機發光二極體串列及複數個並聯之負週期有機發光二極體，複數個該正、負週期有機發光二極體串列分別包含複數種產生不同色光之高亮度有機發光二極體，其中，每個該正、負週期有機發光二極體串列由產生相異色光輸出之複數個該高亮度有機發光二極體串接而成。
其中，每個該正、負週期有機發光二極體串列分節串接一調節開關單元，每個調節開關單元電連接至一控制單元，該控制單元控制各調節開關，控制連接之該正、負週期有機發光二極體串列產生或不產生光輸出。
其中，每個高亮度有機發光二極體之該透光基板及該上蓋之一外側表面分別貼附有一低反射層及一抗反射層，其中，該低反射層是一抗炫光材料、一光散射材料或一光吸收材料，該抗反射層是一干涉式抗反射層或一偏振式抗反射層。
綜整前述，前述各實施例所揭之內容可知本發明具備下列優點：
1.可以直接由交流電源驅動，解決既有技術的問題。
2.透過不同的結構堆疊或電路安排，可以讓本發明產生均勻之照明光線輸出，更可以對輸出光進行調色而達到情境照明之技術效果。
請參考第一圖、第二圖及第三圖，其為本發明之交流驅動有機發光元件之較佳實施例，其包含並聯之一正週期有機發光二極體串列及一負週期有機發光二極體串列，該正週期有機發光二極體串列與該負週期有機發光二極體串列並聯後連接一交流輸入電源30，該交流輸入電源30對並聯之該正週期有機發光二極體串列與該負週期有機發光二極體串列輸入一交流電，其中，該交流電之一正半週期提供該正週期有機發光二極體串列啟動所需的電壓而產生光輸出，該交流電之一負半週期提供該負週期有機發光二極體串列啟動所需的啟動電壓而產生光輸出。
該正週期有機發光二極體串列及該負週期有機發光二極體串列各包含複數個串接之高亮度有機發光二極體10，各高亮度有機發光二極體10包含一透光基板121、一透光陽極電極123、一有機發光結構125、一陰極電極127及一上蓋129，其中，該透光陽極電極123、該有機發光結構125以及該陰極電極127依序堆疊於該透光基板121及該上蓋129之間，當該透光陽極電極123及該陰極電極127產生足夠的電位差時，該有機發光結構125產生一光輸出(L)。
在實際製作方法中，通常以一道以上之真空製程將該透光陽極電極123、該有機發光結構125、該陰極電極127依序堆疊於該透光基板121。該透光基板121之材質不限定，可以是塑膠基板或玻璃基板。本實施例之該透光基板121為玻璃基板，該透光陽極電極123是以真空製程鍍製於該透光基板121之一內表面之一透光導電氧化物，該透光導電氧化物可以如銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AZO)等，透過適當的光學設計，含有該透光陽極電極123之該透光基板121之透光率約於80%～90%之間。該有機發光結構125包含複數層有機光電材料且為局部透光，該有機發光結構125之材料種類與堆疊結構不限定，其所欲產生的光輸出波長有關，舉例而言，一般該有機發光結構125可能包含的結構包含一電洞傳輸層(HTL,hole transport layer)、一發光層(EML,Emission Layer)及一電子傳輸層(ETL,Electron Transport layer)係依序堆疊於該透光陽極電極124上，該電洞傳輸層、該發光層及該電子傳輸層之材料可能分別是TAZ、Alq3、TPD等。為了產生照明效果，該有機發光結構125可體透過材料的選用與堆疊結構設計，使光輸出(L)呈白光輸出，例如，將可以產生藍光及黃光的有機光電材料經能階設計同時產生光輸出，透過混色而最終成為白光輸出。
本實施例之該陰極電極127係為透光導電膜，其可以是功函數(work function)與該有機發光結構125可以匹配的透光導電材料，例如其為厚度較薄之鋁(Al)薄膜，或其亦可能為透光導電氧化物(TCO,Transparent Conductive Oxide)材料。該上蓋129為透光且具良好好阻氣、阻水特性之材質，其覆蓋於該陰極電極127上，透過封閉該上蓋129與該透光基板121，使該有機發光材料125密封於外界空氣與水氣。
為了進一步提升亮度及穿透率之性能，本實施例之該透光基板121及該上蓋129之一外側表面分別貼附有一低反射層140及一抗反射層130，其中，該低反射層140可以是一抗炫光材料、一光散射材料或一光吸收材料，而該抗反射層130可以是一干涉式抗反射材料(利用破壞性干涉達到抗反射效果)或一偏振式抗反射材料(利用電磁波偏振方向阻絕部分反射光之反射材料)。如此，即可使外部環境光由該透光基板130進入並穿過該有機發光結構125後，僅有微量的反射光被該陰極電極127反射，更進一步提升本實施例之亮度特性。
如第三圖所示，每個該高亮度有機發光二極體10等效上包含並聯之一理想有機發光二極體12以及一等效電容14，因此，當每個正週期有機發光二極體串列或該負週期有機發光二極體串列於工作時，該交流輸入電源30先快速對各等效電容14充電後，再驅動開啟各理想有機發光二極體12，因此各等效電容14可以作為該理想有機發光二極體12之穩定該交流輸入電源30所輸入的正半週或負半週的電訊號，使各理想有機發光二極體12產生於正半週或負半週內產生穩定、不閃爍的光輸出。
進一步地，每個正週期有機發光二極體串列與該負週期有機發光二極體串列可分別串接一可調電阻元件20，該可調電阻元件可以作為限流、保護與調節的作用，避免各高亮度有機發光二極體10於過大的瞬間輸入訊號而造成毀損。其中，該可調電阻元件20之形式非限定，其可以是外接之電子組件，也可以使用與該透光陽極電極123相同的材料製程，即在真空製程、光微影製程製作該透光陽極電極123時以相同材質同時製作該可調電阻元件20。如以該透光陽極電極123製作該可調電阻元件20，實務上可以並聯數個撓曲之電阻線即可，當需要調整該可調電阻元件20之等效電阻時，可選擇截斷電阻線之數量達到調整電阻的目的。
請參考第四圖，進一步地，透過排列可產生不同色光光輸出的高亮度有機發光二極體10R、10G、10B形成各正週期有機發光二極體串列或各負週期有機發光二極體串列。本實施例之包含三個相互並聯之正週期有機發光二極體串列及三個並聯之負週期有機發光二極體串列，其中，三個正週期有機發光二極體串列分別由複數個藍光有機二極體10R、複數個綠光有機二極體10G及複數個紅光有機二極體10B串接而成，三個該負週期有機發光二極體串列亦分別由可複數個藍光有機二極體10R、複數個綠光有機二極體10G及複數個紅光有機二極體10B，如此，當該交流輸入電源30輸入後，正週期有機發光二極體串列之各藍光有機二極體10R、綠光有機二極體10G及紅光有機二極體10B分別產生色光輸出而最終混合成為白光。若欲產生色光輸出，如第四圖所示，本實施例可包含一調光控制模組20A，該調光控制模組20A包含複數個調節開關單元22A及及一控制單元24A，每個調節開關單元22A分別連接於一個串接的正週期有機發光二極體串列或負週期有機發光二極體串列及該控制單元24A之間，其接受該控制單元24A之控制而開啟或關閉，控制所連接的正週期有機發光二極體串列及負週期有機發光二極體串列，達到調整色光的目的；以第四圖為範例說明，透過關閉與所有綠光有機二極體10G串接的兩個調節開關單元22A，即可使本實施例產生紫色光輸出。另外，若使用超過三個相互並聯之正、負週期有機發光二極體串列，以前述的調節開關單元22A之技術手段除了可以調整輸出光的顏色之外，更可以調整總體亮度，達到更多元的變色、調整效果。
進一步地，請參考第五A、B圖，每個正、負週期有機發光二極體串列亦可由複數個藍光有機二極體10R、複數個綠光有機二極體10G及複數個紅光有機二極體10B串接而成，透過適當的位置配置讓產生不同色光輸出的藍光有機二極體10R、綠光有機二極體10G、紅光有機二極體10B之光輸出可以均勻混和，同時達到白光輸出與亮度可調整的技術效果。
綜整前述，前述各實施例所揭之內容可知本發明具備下列優點：
1.可以直接由交流電源驅動，解決既有技術的問題。
2.透過不同的結構堆疊或電路安排，可以讓本發明產生均勻之照明光線輸出，更可以對輸出光進行調色而達到情境照明之技術效果。
以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
10、10R、10G、10B．．．高亮度有機發光二極體
12．．．理想有機發光二極體
121．．．透光基板
123．．．透光陽極電極
125．．．有機發光結構
127．．．陰極電極
129．．．上蓋
130．．．抗反射層
140．．．低反射層
14．．．等效電容
30．．．交流輸入電源
20．．．可調電阻元件
20A．．．調光控制模組
22A．．．節開關單元
24A．．．控制單元
第一圖為本發明之較佳實施例之電路示意圖。
第二圖為本發明之較佳實施例之局部剖面示意圖。
第三圖為本發明之較佳實施例之等效電路示意圖。
第四圖為本發明之第二實施例之電路示意圖。
第五A圖為本發明之第三實施例之電路示意圖。
第五B圖為本發明之第三實施例之色光發光二極體位置配置示意圖。
10．．．高亮度有機發光二極體
20．．．可調電阻元件
30．．．交流輸入電源

Claims (10)

  1. 一種交流驅動有機發光元件，其包含並聯之一正週期有機發光二極體串列及一負週期有機發光二極體串列，該正週期有機發光二極體串列與該負週期有機發光二極體串列接受輸入一交流電，該交流電之一正半週期提供該正週期有機發光二極體串列啟動所需的電壓而產生光輸出，該交流電之一負半週期提供該負週期有機發光二極體串列啟動所需的啟動電壓而產生光輸出，其中，該正週期有機發光二極體串列及該負週期有機發光二極體串列各包含複數個串接之高亮度有機發光二極體，各高亮度有機發光二極體包含一透光基板、一透光陽極電極、一有機發光結構、一陰極電極及一上蓋，其中，該透光陽極電極、該有機發光結構以及該陰極電極依序堆疊於該透光基板及該上蓋之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之交流驅動有機發光元件，該正週期有機發光二極體串列與該負週期有機發光二極體串列分別串接一可調電阻元件後，接受該交流電輸入。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之交流驅動有機發光元件，該高亮度有機發光二極體之該有機發光結構為包含複數個產生不同色光輸出之有機光電材料堆疊而成。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之交流驅動有機發光元件，該正週期有機發光二極體串列及該負週期有機發光二極體串列分別包含產生複數種色光輸出之高亮度有機發光二極體。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之交流驅動有機發光元件，其包含複數個並聯之正週期有機發光二極體串列及複數個並聯之負週期有機發光二極體，複數個該正、負週期有機發光二極體串列分別包含複數種產生不同色光之高亮度有機發光二極體，其中，每個該正、負週期有機發光二極體串列由產生相同色光輸出之複數個該高亮度有機發光二極體串接而成。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之交流驅動有機發光元件，其包含複數個並聯之正週期有機發光二極體串列及複數個並聯之負週期有機發光二極體，複數個該正、負週期有機發光二極體串列分別包含複數種產生不同色光之高亮度有機發光二極體，其中，每個該正、負週期有機發光二極體串列由產生相異色光輸出之複數個該高亮度有機發光二極體串接而成。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之交流驅動有機發光元件，每個該正、負週期有機發光二極體串列分節串接一調節開關單元，每個調節開關單元電連接至一控制單元，該控制單元控制各調節開關，控制連接之該正、負週期有機發光二極體串列產生或不產生光輸出。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之交流驅動有機發光元件，每個該正、負週期有機發光二極體串列分節串接一調節開關單元，每個調節開關單元電連接至一控制單元，該控制單元控制各調節開關，控制連接之該正、負週期有機發光二極體串列產生或不產生光輸出。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之交流驅動有機發光元件，每個高亮度有機發光二極體之該透光基板及該上蓋之一外側表面分別貼附有一低反射層及一抗反射層，其中，該低反射層是一抗炫光材料、一光散射材料或一光吸收材料，該抗反射層是一干涉式抗反射層或一偏振式抗反射層。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之交流驅動有機發光元件，每個高亮度有機發光二極體之該透光基板及該上蓋之一外側表面分別貼附有一低反射層及一抗反射層，其中，該低反射層是一抗炫光材料、一光散射材料或一光吸收材料，該抗反射層是一干涉式抗反射層或一偏振式抗反射層。
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