TWI447486B

TWI447486B - 有機發光器件

Info

Publication number: TWI447486B
Application number: TW100142410A
Authority: TW
Inventors: Chun Liang Lin; Chung Chia Chen; Hsin Rong Tseng; Chieh Wei Chen
Original assignee: Au Optronics Corp
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2014-08-01
Also published as: CN102447076A; US9129917B2; CN102447076B; TW201321850A; US20130127374A1

Description

有機發光器件

本發明是有關於一種發光器件，且特別是有關於一種可提升出光效率的有機發光器件。

近年來，由於有機發光二極體具有自發光、反應速度快與低功率消耗等優點，常被應用在顯示及照明的應用上。一般來說，有機發光二極體的類型區分有頂部發光型、底部發光型與雙側發光型。

請參照圖1，以底部發光型的有機發光二極體100為例，有機發光二極體100包括有金屬層10、有機發光層12、透明導電層14與透明基板16。

當施加電壓於有機發光二極體100後，電子(圖中未示)和電洞(圖中未示)在有機發光層12結合發光，並產生不同發射角度的光線121、光線123與光線125。由於有機發光層12具有低於透明導電層14的光學折射係數，因此，光線121、光線123與光線125皆可順利由有機發光層12進入透明導電層14。

接下來，由於透明導電層14具有高於透明基板16的光學折射係數，因此，具有較大發射角度的光線121則被全反射至有機發光層12或透明導電層14中，而較難進一步發射至空氣18中。基於同樣的原理，由於透明導電層14具有高於空氣18的光學折射係數，因此，具有較大發射角度的光線123則被全反射至透明導電層14或透明基板16中，所以只剩光線125可通過有機發光層12、透明導電層14與透明基板16至空氣18。一般來說，在沒有任何光學補償設計的情況下，從有機發光二極體100的內部到有機發光二極體100的外部(即空氣18)的光耦合效率只有約15%至20%左右。

目前有部分的光學補償設計是在有機發光二極100的外側(即透明基板16的下表面)處，設置具有光散射性的光學膜，藉以增加有機發光二極體100的出光效率。

本發明提出一種有機發光器件，特別是於有機光二極體的一側設置具有雙穩態的光控制元件，並根據使用需求對應提升有機光二極體的出光效率或穿透性。

因此，本發明的有機發光器件包括有第一透明基板、有機發光二極體及雙穩態之光控制元件。第一透明基板可為玻璃。有機發光二極體設置於所述的第一透明基板下。雙穩態之光控制元件設置於有機發光二極體下。所述的雙穩態之光控制元件可根據其所接收的控制訊號，改變其所呈現的光學狀態，進而對應改變通過雙穩態之光控制元件的光量。

綜上所述，本發明的有機發光器件，係於有機光二極體的一側設置具有雙穩態的光控制元件，並根據使用需求使雙穩態的光控制元件呈現第一光學狀態，以提供外界光線通過有機發光器件，進而改變有機發光器件整體的光線穿透性。或者根據使用需求使雙穩態的光控制元件呈現第二光學狀態，使雙側發光型的有機發光二極體所產生的光線可集中於一側出光，且可提升有機光二極體於該側的出光效率。

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。

請參照圖2，圖2係為本發明第一實施例之結構示意圖。如圖2所示，本發明第一實施例的有機發光器件200包括有第一透明基板20、有機發光二極體218、第二透明基板22、雙穩態的光控制元件24與封裝膜26。

第一透明基板20具有上表面(圖中未標示)與下表面(圖中未標示)。第一透明基板20較佳者為玻璃，或者由其他透光率大約高於或等於80%的基板材質所構成。所述的第一透明基板20較佳的透光率大約為90%。

在第一透明基板20的下表面設置有一個有機發光二極體218。所述的有機發光二極體218包括有第一電極210、有機發光層212與第二電極214。所述的第一電極210可透過沉積方式形成並設置於第二透明基板22的上表面。

有機發光層212設置於第一電極210的上表面。所述的有機發光層212實際上由電洞傳輸層(圖中未示)、發光層(圖中未示)與電子傳輸層(圖中未示)所構成。

第二電極214可透過濺射或沉積方式形成並設置於有機發光層212的上表面。所述的第二電極214可具有與第一電極210相同或相似的材質。所述的第一電極210與第二電極214較佳者可由透明導電氧化物(transparent conducting oxides，TCO)或薄金屬構成。所述的透明導電氧化物可包括但不限制為氧化銦錫(ITO)、氧化鋅銦(IZO)、氧化鋅鋁(AZO)、氧化鋅鎵(GZO)或加鉬氧化銦(IMO)等，而薄金屬則包括銀(Ag)、鋁(Al)或其合金等。藉由施加適當的電壓至第一電極210與第二電極214，以使有機發光層212發光，圖2中顯示為有機發光二極體218不發光的狀態。

第二透明基板22具有上表面(圖中未標示)與下表面(圖中未標示)。第二透明基板22較佳者為玻璃，或者由其他透光率高於或等於大約80%的基板材質所構成。所述的第二透明基板22較佳的透光率大約為90%。第二透明基板22設置在有機發光二極體218的下方。

接下來，在第一透明基板20與第二透明基板22之間，以及有機發光二極體218的側邊處分別設置有封裝膠26。所述的封裝膠26設置於有機發光二極體218的邊緣並可覆蓋有機發光二極體218的側表面。所述的封裝膠26可由包括無機顆粒的高分子材料所構成，或由玻璃粉末燒結而成。所述的無機顆粒可包括但不限制為氧化矽(SiO₂ )、氧化鋇(BaO)、氧化鉍(Bi₂ O₃ )、氧化鋁(Al₂ O₃ )、氧化鈦(TiO₂ )、氧化鉭(Ta₂ O₅ )和氧化鋅(ZnO)等材料所構成。

如圖2所示，雙穩態的光控制元件24設置在第二透明基板22的下方。更進一步說，第三電極240較佳者為安裝於第二透明基板22的下表面，以避免第二透明基板22與第三電極240之間的出現間隙而使光線穿透時產生反射或偏折。所述的雙穩態的光控制元件24的表面積等於第二透明基板22的表面積。所述的雙穩態的光控制元件24中的雙穩態材料分子可例如是電致變色材料、膽固醇液晶材料(Chiral Nematic Liquid Crystal，CHLC)或高分子分散液晶材料(Polymer Dispersed Liquid Crystal，PDLC)。第三電極240的光學折射率較佳者為低於或等於第二透明基板22的光學折射率，藉以減少或避免部分具有大角度的光線30由第三電極240進入第二透明基板22時出現全反射的現象。另外，若有機發光二極體218的製程條件允許時，亦可省略第二透明基板22，也就是直接將雙穩態的光控制元件24安裝在第一電極210的下表面。

在本發明的另一個實施例中，當有機發光器件200的出光面為第二透明基板22的這一側時，則可將所述的雙穩態的光控制元件24設置第一透明基板20的上方。更進一步說，第四電極242較佳者為安裝於第二透明基板22的上表面。第四電極242的光學折射率較佳者為低於或等於第一透明基板20的光學折射率。

雙穩態的光控制元件24包括有第三電極240、第四電極242與複數個液晶材料244。更進一步說，在第三電極240與第四電極242之間中分佈有多個液晶材料244。第三電極240與第四電極242分別耦接至電源28。所述的雙穩態的光控制元件24可根據電源28提供的控制訊號(例如，電壓值或電壓位準)，改變液晶材料244的排列狀態，進而改變雙穩態的光控制元件24所呈現的光學狀態(例如，第一光學狀態或第二光學狀態)。

舉高分子分散液晶材料為例來說，當所述的控制訊號為5伏特或高電壓位準時，液晶材料244改變排列為約略與光線30的行進方向呈平行，進而使雙穩態的光控制元件24呈現第一光學狀態，即為透明態。所述的第一光學狀態較佳者為光學穿透率大約高於或等於80%。另外，以上控制訊號的電壓與液晶材料244的排列方向的關係僅是舉例說明。

因此，當雙穩態的光控制元件24被施加一個控制訊號為第一控制電壓V1時，則使雙穩態的光控制元件24呈現第一光學狀態。所述的第一光學狀態使雙穩態的光控制元件24的光學穿透率大約高於或等於80%。藉此，以改變有機發光器件200整體的光線穿透性。另外，當雙穩態的光控制元件24呈現第一光學狀態時，有機發光二機體218可設定為不發光的狀態，藉以減少電力的耗費情形。

請參照圖3，圖3為本發明第一實施例的另一結構示意圖。舉例來說，當所述的電源28提供的控制訊號為零伏特(即不通電狀態)或低電壓位準時，液晶材料244為不規則排列，光線穿過時會看到多個界面而散射，進而使雙穩態的光控制元件24呈現第二光學狀態，即為散射態或不透明態。所述的第二光學狀態較佳者為光學反射率大約高於或等於60%，而光學反射霧度大約高於或等於10%。另外，以上控制訊號的電壓與液晶材料244的排列方向的關係僅是舉高分子分散液晶材料為例說明。

從另一方面說，當雙穩態的光控制元件24被施加一個控制訊號為第二控制電壓V2時，則使雙穩態的光控制元件24呈現第二光學狀態，進而使有機發光層212所產生的光線2120較難順利通過第二透明基板22並反射或折射至第一透明基板20的方向。藉此，可增加第一透明基板20的出光量(即光線32的數量)；同時，由於雙穩態的光控制元件24於第二光學狀態時為一具散射功能的膜層，可以改變入射光的方向，進而提升有機光二極體218於第一透明基板20側的出光效率。另外，當雙穩態的光控制元件24呈現第二光學狀態時，有機發光二機體218可設定為發光的狀態，藉以增加第一透明基板20這一側的照明。

簡單來說，當雙穩態的光控制元件24為斷電時，第三電極240與第四電極242之間的液晶材料244為不規則排列，使光線30較難穿透雙穩態的光控制元件24。同樣的，光線2120亦較難穿透雙穩態的光控制元件24並反射至第一透明基板20的方向，此時雙穩態的光控制元件24的外觀視覺效果為乳白色的不透明狀態。藉此，在第一透明基板20側所增加的光不只是由第二透明基板22側反射回來的，還增加了部分被困在有機光二極體218內的光因為散射而可能讓入射角度小於臨界角後而可順利地出光，進而提升第一透明基板20側的出光效率。從另一方面說，所述的有機發光層212的光學折射率約為1.7，所述的第一電極210與第二電極214的光學折射率約為2.0，所述的第一透明基板20與第二透明基板22的光學折射率約為1.5。

當雙穩態的光控制元件24為通電時，第三電極240與第四電極242之間的液晶材料244為平行電場排列，使光線30可以穿透雙穩態的光控制元件24。此時雙穩態的光控制元件24的外觀視覺效果為無色的透明狀態。

請參照圖4，圖4係為本發明第二實施例的結構示意圖。如圖4所示，本發明第二實施例與第一實施例的差別在於：第二實施例中的雙穩態的光控制元件24的表面積大於第一透明基板20的表面積，而有機發光器件400具有相同或相似於有機發光器件200的結構，部分內容不再贅述。更進一步說，所述的雙穩態的光控制元件24的表面積包括了第三電極42與第四電極44的表面積。雙穩態的光控制元件40的液晶材料46的數量亦可多於雙穩態的光控制元件24中的液晶材料244的數量，但不以此為限。在第一透明基板20的上方可設置有觸控層29。所述的觸控層29大致上可由以下幾種類型：電阻式、電容式、光學式、電磁式、超音波式、內嵌式液晶面板所構成，但不以此為限。觸控層29可用以感測相應於使用者操作的觸控狀態。

另外，雙穩態的光控制元件24的表面積亦可小於第二透明基板22的表面積。值得一提的是，若有其他設計需求，亦可將雙穩態的光控制元件40設計成可控制局部的區域呈現第一光學狀態以及局部的區域呈現第二光學狀態的功能。

綜上所述，本發明的有機發光器件，係於有機光二極體的一側設置具有雙穩態的光控制元件，並根據使用需求使雙穩態的光控制元件呈現第一光學狀態，以提供外界光線通過有機發光器件，進而改變有機發光器件整體的光線穿透性。或者根據使用需求使雙穩態的光控制元件呈現第二光學狀態，使雙側發光型的有機發光二極體所產生的光線可集中於一側出光，且可提升有機光二極體的出光效率。

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。

10．．．金屬層

100．．．有機發光二極體

12．．．有機發光層

121．．．光線

123．．．光線

125．．．光線

14．．．透明導電層

16．．．透明基板

18．．．空氣

20．．．第一透明基板

22．．．第二透明基板

200．．．有機發光器件

210．．．第一電極

212．．．有機發光層

2120．．．光線

214．．．第二電極

218．．．有機發光二極體

24．．．雙穩態的光控制元件

240．．．第三電極

242．．．第四電極

244．．．液晶材料

26．．．封裝膜

28．．．電源

29．．．觸控層

30．．．光線

32．．．光線

40．．．雙穩態的光控制元件

400．．．有機發光器件

42．．．第三電極

44．．．液晶材料

46．．．第四電極

V1．．．第一控制電壓

V2．．．第二控制電壓

圖1繪示為習知技術的有機發光二極體的結構示意圖。

圖2繪示為本發明第一實施例的結構示意圖。

圖3繪示為本發明第一實施例的另一結構示意圖。

圖4繪示為本發明第二實施例的結構示意圖。