TW201526324A - 發光二極體結構 - Google Patents

Abstract

一種發光二極體結構，包含透光基板、第一電極、發光元件、第二電極、絕緣層、透孔及導電體。第一電極配置於透光基板上，發光元件配置於第一電極上，第二電極配置於發光元件上。透孔貫穿第一電極及發光元件。絕緣層具有一覆蓋部及至少一延伸部，覆蓋部配置於第二電極上，延伸部連接於覆蓋部並配置於透孔內，絕緣層具有一外表面及至少一穿孔，外表面位於覆蓋部遠離第二電極之一側，穿孔分別貫穿覆蓋部及延伸部，並自外表面延伸至第一電極。導電體位於穿孔內，每一導電體具有第一電極連接端及輔助電極連接端，第一電極連接端連接於第一電極。

Description

發光二極體結構

本揭露係關於一種發光二極體結構。

有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode，OLED)的特色有：(1)厚度薄，(2)為全固態組件，抗震性好，能適應惡劣環境；(3)主要是自體發光，幾乎沒有視角問題。

更進一步來說，OLED擁有多重優勢，例如OLED屬擴散式發光面光源，所以散發出光線較為柔和，且兼具輕薄外觀；再者，若採用可撓式基板，則可變化成不同形狀；另外，若採用透明電極，則在不開燈時，透光度有如玻璃般。因此OLED照明應用範圍可較其它照明技術更加廣泛。OLED照明何時能進入商品化市場，為眾所關心的問題。雖OLED作為照明產品的優點多，然目前尚無商品化產品出現，主要關鍵在於其發光效率低、壽命低、成本高。

OLED為電流驅動元件，當外部線路過長或過細，於外部電路將會造成嚴重的電壓梯度(voltage drop)，使真正落於OLED元件的電壓下降，造成面板發光強度減少。大面積OLED元件模組，會因為ITO因為距離造成額外壓降，易造成不必要之外部功率消耗。

本揭露實施例提供一種發光二極體輔助電極之結構以降低電壓梯度，增加發光效率、減少驅動電壓並藉以提升發光二極體結構的發光效率與延長發光二極體結構的壽命。

本揭露實施例提供一種發光二極體結構，包含一透光基板；一第一電極，配置於透光基板上；一發光元件，配置於第一電極上；一第二電極，配置於發光元件上；至少一透孔，貫穿第一電極及發光元件；一絕緣層，具有一覆蓋部及至少一延伸部，覆蓋部配置於第二電極上，延伸部連接於覆蓋部並配置於透孔內，絕緣層具有一外表面及至少一穿孔，外表面位於覆蓋部遠離第二電極之一側，穿孔分別貫穿覆蓋部及延伸部，並自外表面延伸至第一電極；以及至少一導電體，分別位於穿孔內，每一導電體具有一第一電極連接端及一輔助電極連接端，第一電極連接端連接第一電極。

本揭露實施例另提供一種發光二極體結構，包含一透光基板、至少一發光單元，每一發光單元間有一間隙，其中每一發光單元包括一第一電極、一發光元件及一第二電極，第一電極配置於透光基板上，發光元件配置於第一電極上，第二電極配置於發光元件上，一絕緣層，具有一覆蓋部及至少一個延伸部，覆蓋部配置於第二電極上，延伸部連接於覆蓋部，並配置於間隙內，絕緣層具有一外表面及每一發光單元間的絕緣層的覆蓋部及延伸部具有一穿孔，外表面位於覆蓋部遠離第二電極之一側，穿孔分別貫穿覆蓋部及至少一延伸部，並自外表面延伸至第一電極；以及至少一導電體，分別位於穿孔中，每一導電體具有一第一電極連接端及一輔助電極連接端，第一電極連接端接觸並電性連接第一電極。

根據上述本揭露一實施例的發光二極體結構，透過導電體銜接第一電極與輔助電極，使得輔助電極能夠設置於發光元件後方，進而避免輔助電極阻擋於發光元件的光照射路徑上而降低發光二極體結構的發光效率。

此外，由於輔助電極能夠設置於發光元件後方，故能夠解除輔助電極的厚度限制，以大幅度地降低第一電極的電阻，進而提升發光二極體結構的使用壽命。

為讓本揭露能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10、10’‧‧‧發光二極體結構

100‧‧‧透光基板

200‧‧‧發光單元

210‧‧‧第一電極

220‧‧‧發光元件

221‧‧‧電洞傳輸層

222‧‧‧發光層

223‧‧‧電子傳輸層

230‧‧‧第二電極

240‧‧‧間隙

250‧‧‧穿槽

300‧‧‧絕緣層

310‧‧‧覆蓋部

311‧‧‧外表面

320‧‧‧延伸部

330‧‧‧穿孔

340‧‧‧孔洞

400‧‧‧導電體

410‧‧‧第一電極連接端

420‧‧‧輔助電極連接端

500‧‧‧輔助電極

600‧‧‧電性導體

第1圖為根據本揭露一實施例的有機發光二極體結構的上視示意圖。

第2圖為沿第1圖之2-2切割線繪示的剖面示意圖。

第3A圖至第3H圖為第2圖之有機發光二極體結構的形成步驟圖。

第4圖為本揭露另一實施例之發光二極體結構的上視示意圖。

第5圖為沿第4圖之5-5切割線所繪示之剖面示意圖。

請參照第1圖與第2圖。第1圖為根據本揭露一實施例的有機發光二極體結構的上視示意圖。第2圖為沿第1圖之2-2切割線繪示的剖面示意圖。

本實施例之發光二極體結構10包含一透光基板100、多個發光單元200、一絕緣層300、至少一導電體400、至少一輔助電極500及至 少一電性導體600。透光基板100例如為一玻璃基板。

各發光單元200保持一間隙240。每一發光單元200包含一第一電極210、一發光元件220及一第二電極230。

第一電極210配置於透光基板100上。第一電極210的材料例如為銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋅鋁氧化物(AZO)或氧化鋅(ZnO)等透明導電材料。

發光元件220配置於第一電極210上。發光元件220可為有機發光二極體，但並不以此為限，在其他實施例中，發光元件220也可以例如為無機發光二極體或聚合物發光二極體(polymer light-emitting diodes,PLED)。發光元件220包含一電洞傳輸層221(HTL)、一發光層222(EL)及一電子傳輸層223(ETL)。電洞傳輸層221配置於第一電極210上。發光層222配置於電洞傳輸層221上。以有機發光二極體為例，發光層222之材料例如為一有機發光二極體(有機半導體為具有半導體性質的有機材料(Organic material))或一聚合物發光二極體(Polymer light-emitting diodes，PLED)(聚合物發光二極體為聚(3-己基噻吩)，聚(對亞苯基亞乙烯基(Poly(p-phenylene vinylene)))、聚乙炔及其衍生物)。電子傳輸層223配置於發光層222上。第二電極230配置於發光元件220上。第二電極230之材料例如為金、銀、銅、鎂等金屬材料。

在本實施例中，係依電洞傳輸層221、發光層222及電子傳輸層223的順序配置於第一電極210上，但並不以此為限，在其他實施例中，也可以係依電子傳輸層223、發光層222及電洞傳輸層221的順序配置於第一電極210上。

絕緣層300之材料一般泛指絕緣的高分子材料例如polymer、PDMS、PVC或是無機非導電性氧化物材料，只要製程能夠與OLED製程相容不會傷害元件而兼具保護元件效果及阻隔水氧效果皆可使用，為了較佳的阻水氧效果絕緣層300也可以以多層搭配。絕緣層300具有一覆蓋部310及至少一個延伸部320。覆蓋部310配置於第二電極230上。延伸部320配置間隙240內。延伸部320之一側連接於覆蓋部310，另一側接觸於透光基板100。絕緣層300具有一外表面311及至少一穿孔330。外表面311位於覆蓋部310遠離第二電極230之一側。穿孔330貫穿覆蓋部310及延伸部320，並自外表面311延伸至第一電極210。

導電體400位於絕緣層300的穿孔330，也就是說，絕緣層300介於導電體400與發光元件220之間以及介於導電體400與第二電極230之間，以確保導電體400與發光元件220之電性絕緣，以及導電體400與第二電極230之電性絕緣。此外，由於大部分的導電體400被絕緣層300圍繞且包覆，故能夠防止大部分的導電體400與空氣接觸而氧化。導電體400具有一第一電極連接端410及一輔助電極連接端420。第一電極連接端410連接第一電極210。輔助電極連接端420凸出於絕緣層300之外表面311，以使輔助電極連接端420至透光基板100的最大距離大於發光層222至透光基板100的最大距離。導電體400的材料例如為金、銀、銅、鐵、鈣、銀、鎂、鋁、鋰及低功函數(work function)之金屬材料、複合金屬材料、具導電度的高分子材料或金屬氧化物。

輔助電極500配置於絕緣層300的覆蓋部310上且電性連接於對應的導電體400之輔助電極連接端420。輔助電極500與第一電極210 電性連接後，可用來降低第一電極210的電阻。輔助電極500的材料例如為金、銀、銅、鐵、、銀、鋁、之金屬材料、複合金屬材料、具高導電度的高分子材料或金屬氧化物。

每一發光單元上的絕緣層300的覆蓋部310上具有一孔洞340，孔洞340貫穿絕緣層的覆蓋部。電性導體600形成於這些孔洞340中，電性導體600之一端連接於第二電極230，且電性導體600之另一端露出於絕緣層300之覆蓋部310之外表面311。電性導體600露出的部分和第一電極210用來與電源電性連接以激發發光元件220發光，而發光元件220發出之光線至少部分從透光基板100射出(沿箭頭a所指示的方向)。

由於有機發光二極體一般存在第一電極210的電阻會隨著第一電極210的長度逐漸遞增的問題，第一電極210的電阻增加將會使得電流分佈不均勻而降低有機發光二極體的發光效率和縮短有機發光二極體的使用壽命。透過金屬輔助線設置於第一電極210的技術雖然能夠降低第一電極210之電阻，但將金屬輔助線設置於第一電極210上卻會面臨：(1)金屬輔助線位於發光元件220之光照射路徑上而降低了發光效率；(2)因為發光元件220之厚度一般約為200奈米，故在發光元件220之厚度限制下，金屬輔助線的厚度也無法超過200奈米。但文獻指出金屬輔助線的厚度若提高至4000奈米時，有助於將第一電極210的電阻降低至約原本的5百分比(%)左右。因此，為了能夠藉由金屬輔助線來改為第一電極210之電阻問題，又能夠進一步改善上述金屬輔助線設置於第一電極210所產生出來的問題。本提案係利用導電體400來銜接第一電極210與輔助電極500。由於導電體400係自第一電極210延伸至發光元件220之後方(發光元件220相對 遠離透光基板100之一側)，故能夠讓輔助電極500設置於發光元件220後方。如此一來，輔助電極500的厚度就不會受限於發光元件220的厚度，而能夠有效降低第一電極210的電阻。另外，輔助電極500位於發光元件220後方時，輔助電極500是位於光照射路徑之外。由於輔助電極500不再擋住發光元件220發出的光線，故能夠更進一步地提升發光二極體結構10的發光效率。

本實施例之穿孔330、導電體400、輔助電極500及電性導體600的數量皆以多個為例，但並不以此為限，在其他實施例中，穿孔330、導電體400、輔助電極500及電性導體600的數量也可以為一個。

接著列舉實施例說明上述發光二極體結構10的製造方法，請參閱第3A圖至第3H圖，第3A圖至第3H圖為第2圖發光二極體結構10之形成步驟圖。

如第3A圖所示，形成一第一電極層於透光基板100上，並將第一電極層圖案化為第一電極210。其中，形成第一電極層的方法例如為濺鍍、蒸鍍或溶劑。圖案化第一電極層的方法例如為機械加工、雷射加工或化學蝕刻。

如第3B圖所示，形成一電洞傳輸層221於第一電極210上。

如第3C圖所示，形成一發光層222於電洞傳輸層221上。

如第3D圖所示，形成一電子傳輸層223於發光層222上。

其中，上述形成電洞傳輸層221、發光層222及電子傳輸層223的方法為蒸鍍或溶液塗佈。

如第3E圖所示，形成多個第二電極230於電子傳輸層223 上。直接以蒸鍍或是溶液塗佈形成多個第二電極230。

如第3F圖所示，圖案化電子傳輸層223、發光層222、電洞傳輸層221及第一電極210以形成多個發光單元200。圖案化電子傳輸層223、發光層222、電洞傳輸層221及第一電極210的方法例如為機械加工、雷射加工或化學蝕刻。

如第3G圖所示，形成絕緣層300於第二電極230上，並於絕緣層300上形成多個穿孔330及多個孔洞340。形成絕緣層300的方法例如為蒸鍍。形成穿孔330及孔洞340的方法例如為機械加工、雷射加工或化學蝕刻。

接著，如第3H圖所示，將導電體400配置於穿孔330且令導電體400之第一電極連接端410接觸第一電極210及輔助電極連接端420凸出於絕緣層300之外表面311。並將電性導體600配置於孔洞340，電性導體的形成是電性導體貫穿絕緣層或先在絕緣層上形成孔洞再填充電性導體兩種製程皆可，電性導體600之一端連接於第二電極230及另一端凸出於絕緣層300之覆蓋部310之外表面311。

請再參考第1圖與第2圖，第1圖實施例之發光二極體結構10被區分成多個發光單元200，每個發光單元200係彼此分離。但並不以此為限，請參閱第4圖與第5圖。第4圖為本揭露另一實施例之發光二極體結構的上視示意圖。第5圖為沿第4圖之5-5切割線所繪示之剖面示意圖。

本實施例與上述第1圖之實施例的差異在於本實施例之發光二極體結構10’並未被間隙240分割成多個發光單元200。本實施例之發 光二極體結構10’僅具有多個透孔250(如第4圖之虛線所示)，透孔250例如為方柱狀或圓柱狀，貫穿第一電極210、發光元件220及第二電極230而令第一電極210、發光元件220及第二電極230保持為整塊相連的結構。

此實施例之發光二極體結構10’包含一透光基板100、一第一電極210、一發光元件220、一第二電極230及一絕緣層300。第一電極210配置於透光基板100上。發光元件220配置於第一電極210上。第二電極230配置於發光元件220上。絕緣層300具有一覆蓋部310及多個延伸部320。覆蓋部310配置於第二電極230上。延伸部320連接於覆蓋部310，並位於透孔250內且接觸於第一電極210。絕緣層300具有一外表面311及多個穿孔330。外表面311位於覆蓋部310遠離第二電極230之一側。穿孔330分別貫穿覆蓋部310及延伸部320，並自外表面311朝向第一電極210延伸。導電體400配置於穿孔330內。每一導電體400具有一第一電極連接端410及一輔助電極連接端420。第一電極連接端410接觸並電性連接第一電極210。輔助電極連接端420凸出外表面311。

輔助電極500配置於絕緣層300的覆蓋部310上且電性連接於對應的導電體400之輔助電極連接端420。

第4圖與第5圖所述之實施例之發光二極體結構10’之各構件之材料與前述第1圖及第2圖之實施例之發光二極體結構10相同，在此不再贅述。

根據上述本揭露實施例所述的發光二極體結構，透過導電體銜接第一電極與輔助電極，使得輔助電極能夠設置於發光元件後方，進而避免輔助電極阻擋於發光元件的光照射路徑上而降低發光二極體結構的 發光效率。

此外，由於輔助電極能夠設置於發光元件後方，故能夠解除輔助電極的厚度限制，以大幅度地降低第一電極的電阻，進而提升發光二極體結構的使用壽命。

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

10‧‧‧發光二極體結構

100‧‧‧透光基板

200‧‧‧發光單元

210‧‧‧第一電極

220‧‧‧發光元件

221‧‧‧電洞傳輸層

222‧‧‧發光層

223‧‧‧電子傳輸層

230‧‧‧第二電極

240‧‧‧間隙

300‧‧‧絕緣層

310‧‧‧覆蓋部

311‧‧‧外表面

320‧‧‧延伸部

330‧‧‧穿孔

340‧‧‧孔洞

400‧‧‧導電體

410‧‧‧第一電極連接端

420‧‧‧輔助電極連接端

500‧‧‧輔助電極

600‧‧‧電性導體

Claims (12)

1. 一種發光二極體結構，包含：一透光基板；一第一電極，配置於該透光基板上；一發光元件，配置於該第一電極上；一第二電極，配置於該發光元件上；至少一透孔，貫穿該第一電極及該發光元件；一絕緣層，具有一覆蓋部及至少一延伸部，該覆蓋部配置於該第二電極上，該至少一延伸部連接於該覆蓋部並配置於該至少一透孔內，該絕緣層具有一外表面及至少一穿孔，該外表面位於該覆蓋部遠離該第二電極之一側，該至少一穿孔分別貫穿該覆蓋部及該至少一延伸部，並自該外表面延伸至該第一電極；以及至少一導電體，分別位於該至少一穿孔內，每一該導電體具有一第一電極連接端及一輔助電極連接端，該第一電極連接端連接該第一電極。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體結構，更包含至少一輔助電極，該至少一輔助電極分別電性連接於該些導電體之該些輔助電極連接端。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體結構，其中該發光元件更包含一電洞傳輸層、一發光層及一電子傳輸層，該電洞傳輸層配置於該第一電極上，該發光層配置於該電洞傳輸層上，該電子傳輸層配置於該發光層上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體結構，其中該發光元件為有機 發光二極體或聚合物發光二極體(polymer light-emitting diodes,PLED)。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體結構，其中該第一電極的材料包括銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋅鋁氧化物(AZO)或氧化鋅(ZnO)。
6. 一種發光二極體結構，包含：一透光基板；至少一發光單元，每一發光單元間有一間隙，其中每一發光單元包括：一第一電極，配置於該透光基板上；一發光元件，配置於該第一電極上；一第二電極，配置於該發光元件上；一絕緣層，具有一覆蓋部及至少一個延伸部，該覆蓋部配置於該第二電極上，該至少一延伸部連接於該覆蓋部，並配置於該間隙內，該絕緣層具有一外表面及每一發光單元間的該絕緣層的覆蓋部及延伸部具有一穿孔，該外表面位於該覆蓋部遠離該第二電極之一側，該穿孔分別貫穿該覆蓋部及該至少一延伸部，並自該外表面延伸至該第一電極；以及至少一導電體，分別位於該穿孔中，每一該導電體具有一第一電極連接端及一輔助電極連接端，該第一電極連接端接觸並電性連接該第一電極。
7. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體結構，更包含至少一輔助電極，該至少一輔助電極分別電性連接於該些導電體之該些輔助電極連接端。
8. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體結構，更包含至少一孔洞，其中該孔洞配置於每一該發光單元上的該絕緣層的該覆蓋部上，並貫穿該絕緣層的該覆蓋部。
9. 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體結構，更包含一電性導體，其中該電性導體配置於該孔洞中。
10. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體結構，其中該發光元件更包含一電洞傳輸層、一發光層及一電子傳輸層，該電洞傳輸層配置於該第一電極上，該發光層配置於該電洞傳輸層上，該電子傳輸層配置於該發光層上。
11. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體結構，其中該發光元件為一有機發光二極體或一聚合物發光二極體(Polymer light-emitting diodes，PLED)。
12. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體結構，其中該第一電極的材料包括銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋅鋁氧化物(AZO)或氧化鋅(ZnO)。