TWI470849B - 發光元件 - Google Patents

Description

發光元件

本發明有關於發光元件，且特別是有關於有機發光元件。

有機發光二極體具有輕、薄、自發光、廣視角、解析度佳、高亮度、低耗電及高應答速度等優點，因此廣泛地應用在平面顯示器。有機發光二極體之基本構造包括陰極、陽極、以及夾於陰極與陽極之間的有機層。

習知的有機發光二極體顯示器中的多個有機發光二極體係共用一個陰極。當將有機發光二極體應用於大面積的顯示器時，由於陰極的面積相當大，因此，位於不同位置的陰極電阻值差異大，容易產生壓降的問題，以致於畫面顯示效果不佳。此外，由於陰極的面積相當大，因此，需要對陰極施加相當大的電流才能驅動有機發光二極體，然而，大電流容易導致元件壽命減少。

本發明一實施例提供一種發光元件，包括：一基板；多個發光結構，配置於基板上，各發光結構包括：一輔助電極，配置於基板上，且適於作為陰極；一第一絕緣層，配置於基板上並覆蓋輔助電極；一第一電極，配置於第一絕緣層上，且適於作為陽極；一第二絕緣層，配置於第一絕緣層上，且具有一第一開口暴露出第一電極；一第一有機發光層，配置於第一開口中以連接第一電極；一陰極，配置於第一有機發光層上；至少一導通結構，貫穿第一絕緣層與第二絕緣層，並連接陰極與輔助電極；以及一封閉環形結構，配置於第二絕緣層上且圍繞陰極，其中封閉環形結構的厚度大於陰極的厚度。

以下將詳細說明本發明實施例之製作與使用方式。然應注意的是，本發明提供許多可供應用的發明概念，其可以多種特定型式實施。文中所舉例討論之特定實施例僅為製造與使用本發明之特定方式，非用以限制本發明之範圍。此外，在不同實施例中可能使用重複的標號或標示。這些重複僅為了簡單清楚地敘述本發明，不代表所討論之不同實施例及/或結構之間具有任何關連性。再者，當述及一第一材料層位於一第二材料層上或之上時，包括第一材料層與第二材料層直接接觸或間隔有一或更多其他材料層之情形。在圖式中，實施例之形狀或是厚度可擴大，以簡化或是方便標示。再者，圖中未繪示或描述之元件，為所屬技術領域中具有通常知識者所知的形式。

第1A圖繪示本發明一實施例之發光元件的剖面圖，第1B圖繪示第1A圖的上視圖。請同時參照第1A圖與第1B圖，本實施例之發光元件100包括一基板110以及多個配置於基板110上的發光結構120，其中各發光結構120包括一輔助電極130、一第一絕緣層140、一第一電極150、一第二絕緣層160、一第一有機發光層170、一陰極180、多個導通結構190、以及一封閉環形結構C。

輔助電極130配置於基板110上，且適於作為陰極。輔助電極130的材質例如為銦錫氧化物、銦鋅氧化物、或是其他導電性質良好的材料。在一實施例中，輔助電極130係位於第一電極150的正下方。

第一絕緣層140配置於基板110上並覆蓋輔助電極130。第一電極150配置於第一絕緣層140上，且適於作為陽極。第二絕緣層160配置於第一絕緣層140上，且具有一第一開口162暴露出第一電極150。第一有機發光層170配置於第一開口162中以連接第一電極150。

陰極180配置於第一有機發光層170上。陰極180的材質例如為鋁、銀、或是其他導電性質良好的材料。在一實施例中，一導電層180a係位於封閉環形結構C上，且導電層180a與陰極180係於同一沉積製程中形成，故兩者材質相同。

導通結構190係貫穿第一絕緣層140與第二絕緣層160，並連接陰極180與輔助電極130。詳細而言，在一實施例中，第一絕緣層140具有第一貫孔142，第二絕緣層160具有第二貫孔164連通第一貫孔142，且導通結構190具有一位於第一貫孔142中的第一導電插塞192與一位於第二貫孔164中的第二導電插塞194。在一實施例中，第一導電插塞192與第一電極150係於同一沉積製程中形成，第二導電插塞194與陰極180係於同一沉積製程中形成。

封閉環形結構C配置於第二絕緣層160上且圍繞陰極180，其中封閉環形結構C的厚度T1大於陰極180的厚度T2。在一實施例中，封閉環形結構C的截面形狀係呈倒梯狀。封閉環形結構C的材質包括感光性的有機材料。在其他實施例中，封閉環形結構C的截面形狀亦可呈方形或是其他適合的形狀。

值得注意的是，本實施例的多個發光結構120係藉由封閉環形結構C斷開彼此的陰極180，以使這些發光結構120的陰極180彼此獨立。由於各陰極180係與對應的輔助電極130電性連接，因此，可藉由輔助電極130對各陰極180施加電壓(或電流)。換言之，本實施例是以多個獨立的小面積陰極180以及(與陰極180相連的)輔助電極130取代習知大面積的共用陰極。因此，本實施例可有效減少各個陰極180的面積，進而避免習知因陰極面積偏大而產生的壓降問題以及需高驅動電流的問題，進而可提昇畫面顯示效果以及提高元件壽命。

在一實施例中，發光元件100係為一底發光式的發光元件，其輔助電極130與第一電極150的材質例如為透明導電材料(如銦錫氧化物、或銦鋅氧化物)。

在另一實施例中，發光元件100係為一雙面發光式的發光元件，其輔助電極130、第一電極150、與陰極180係為透明膜層。陰極180可為一厚度相當薄(約1000埃)的導電膜層(材質為鋁或銀)。

在又一實施例中，發光元件100係為一頂發光式的發光元件，其陰極180係為一透明膜層，且其電極的材質例如為高反射性材料(如銀、或鋁)。

以下將介紹本實施例之發光元件100的製作方法。

第2圖係繪示本發明一實施例之發光元件的製程剖面圖。請參照第2圖，首先，提供基板110。接著，於基板110上形成多個發光結構120。詳細而言，各發光結構120的形成方法例如為以濺鍍的方式在基板110上形成輔助電極130。之後，於基板110上形成第一絕緣層140並圖案化第一絕緣層140，以使第一絕緣層140具有暴露出輔助電極130的第一貫孔142。

然後，於第一絕緣層140上形成一導電層(未繪示)，該導電層延伸入第一貫孔142中。之後，圖案化該導電層，以形成第一電極150與位於第一貫孔142中的第一導電插塞192。接著，於第一絕緣層140上形成第二絕緣層160，並圖案化第二絕緣層160，以使其具有暴露出第一電極150的第一開口162與暴露出第一導電插塞192的第二貫孔164。然後，於第二絕緣層160上形成同時圍繞第二貫孔164與第一開口162的封閉環形結構C。然後，例如以蒸鍍或是噴墨的方式於第一開口162中形成第一有機發光層170。

接著，請參照第1A圖，例如以蒸鍍的方式在第一有機發光層170、第二絕緣層160、第一導電插塞192、以及封閉環形結構C的頂面上全面形成一膜層F，膜層F包括位於第一有機發光層170上的陰極180、位於第一導電插塞192上的第二導電插塞194、以及位於封閉環形結構C上的導電層180a。在本實施例中，第二導電插塞194係順應性地覆蓋第二貫孔164的側壁與底部。由於封閉環形結構C的厚度T1大於陰極180的厚度T2，因此，可有效斷開兩相鄰發光結構120的陰極180。

第3圖繪示本發明一實施例之發光元件的製程剖面圖。請參照第3圖，在形成膜層F之後，可選擇性地在第二貫孔164內的第二單元194上沉積一厚金屬層310，其中厚金屬層310的厚度T3大於陰極180的厚度T2。此外，在形成厚金屬層310的同時，亦可選擇性地在封閉環形結構C上沉積導電層310a。此時，由於封閉環形結構C的厚度T1可大於厚金屬層310的厚度T3，因此，仍可有效斷開厚金屬層310與導電層310a。

由於以蒸鍍的方式形成的膜層F的厚度較薄，因此，於第二單元194上形成厚金屬層310可有效確保輔助電極130與陰極180之間的電性連接品質不受膜層F的第二單元194覆蓋性不佳的影響。在本實施例中，厚金屬層310係位於第二導電插塞194上。

第4圖繪示本發明另一實施例之發光元件的製程剖面圖。請參照第4圖，在另一實施例中，可在形成第二導電插塞194之前，先在第二貫孔164內形成厚金屬層410，因此，第二導電插塞194可位於厚金屬層410上。在一實施例中，厚金屬層410可至少填滿一半的第二貫孔164。由於膜層F不易均勻地覆蓋高深寬比的第二貫孔164(尤其是貫孔內壁)，因此，先於第二貫孔164內形成厚金屬層410可降低其深寬比，而有助於在第二貫孔164內形成厚度均勻的膜層F，以使陰極180可良好地電性連接至輔助電極130。

此外，在形成厚金屬層410的同時，亦可選擇性地在封閉環形結構C上沉積導電層410a。此時，與陰極180於同一蒸鍍製程中形成的導電層180a可形成在導電層410a上。

第5A圖繪示本發明另一實施例之發光元件的上視圖，第5B圖繪示第5A圖之發光元件沿I-I線段的剖面圖。請同時參照第5A圖與第5B圖，本實施例之發光元件500係相似於第1A圖的發光元件100，兩者的差異之處在於本實施例之發光元件500的發光結構510更包括一第二電極520以及一第二有機發光層530。

詳細而言，第二電極520配置於第一絕緣層140上且與第一電極150彼此分離，且第二電極520適於作為陽極，且第二絕緣層160更具有一第二開口166暴露出第二電極520。第二有機發光層530配置於第二開口166中以連接第二電極520，且陰極180亦配置於第二有機發光層530上。

換言之，本實施例之封閉環形結構C係圍繞多個共用陰極180但不共用電極的發光單元(第一發光單元L1與第二發光單元L2)。第一發光單元L1包括第一電極150、第一有機發光層170、與陰極180，而第二發光單元L2包括第二電極520、第二有機發光層530、與陰極180。由於第一電極150與第二電極520係彼此分離，因此，可分開控制第一發光單元L1與第二發光單元L2。

第6圖係繪示本發明另一實施例之發光元件的剖面圖。請參照第6圖，本實施例之發光元件600係相似於第1A圖的發光元件100，兩者的差異之處在於本實施例之發光元件600更包括一配置於陰極180上的上蓋610，且封閉環形結構C係支撐於上蓋610與第二絕緣層160之間，以於上蓋610與陰極180之間形成一封閉空腔B。此外，可選擇性地在上蓋610與封閉環形結構C之間形成一黏著層A。

值得注意的是，由於本實施例之陰極180與上蓋610之間隔有封閉空腔B，因此，當將發光元件600用於軟性顯示器時，受到彎折的陰極180可自由地釋放應力，而不會因為受到上蓋610的拉扯而破裂。

第7圖係繪示本發明一實施例之發光元件的剖面圖。請參照第7圖，在本實施例中，多個發光結構120的輔助電極130係彼此分離且電性絕緣。

第8圖係繪示本發明另一實施例之發光元件的剖面圖。請參照第8圖，在另一實施例中，多個發光結構120的輔助電極130係彼此相連。

第9圖係繪示本發明一實施例之發光元件的剖面圖。請參照第9圖，本實施例之發光元件900係相似於第1A圖的發光元件100，兩者的差異之處在於本實施例之發光元件900係為一主動式有機發光二極體元件，其發光結構910更包括一第一薄膜電晶體920以及一第二薄膜電晶體930。

詳細而言，第一薄膜電晶體920與第二薄膜電晶體930配置於基板110上。第一薄膜電晶體920的一第三電極(源極或汲極)922係電性連接第二薄膜電晶體930的一閘極932。第四電極934與第五電極936係為第二薄膜電晶體930的一源極與一汲極其中之一與另一。第五電極936與第一電極150電性連接。

綜上所述，由於本發明的多個發光結構已藉由封閉環形結構斷開彼此的陰極，且各陰極係與對應的輔助電極電性連接，因此，本發明可以多個獨立的小面積陰極以及輔助電極取代習知大面積的共用陰極，故可避免習知因陰極面積偏大而產生的壓降問題以及需要高驅動電流的問題，進而可提昇畫面顯示效果以及提高元件壽命。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，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，當可做些許的更動與潤飾，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。

100、500、600、900．．．發光元件

110．．．基板

120、510、910．．．發光結構

130．．．輔助電極

140．．．第一絕緣層

142．．．第一貫孔

150．．．第一電極

160．．．第二絕緣層

162．．．第一開口

164．．．第二貫孔

166．．．第二開口

170．．．第一有機發光層

180．．．陰極

180a．．．導電層

190．．．導通結構

192．．．第一導電插塞

194．．．第二導電插塞

310、410．．．厚金屬層

310a、410a．．．導電層

520．．．第二電極

530．．．第二有機發光層

610．．．上蓋

920．．．第一薄膜電晶體

922．．．第三電極

930．．．第二薄膜電晶體

932．．．閘極

934．．．第四電極

936．．．第五電極

A．．．黏著層

B．．．封閉空腔

C．．．封閉環形結構

F．．．膜層

L1．．．第一發光單元

L2．．．第二發光單元

T1、T2、T3．．．厚度

第1A圖繪示本發明一實施例之發光元件的剖面圖。

第1B圖繪示第1A圖的上視圖。

第2圖係繪示本發明一實施例之發光元件的製程剖面圖。

第3圖繪示本發明一實施例之發光元件的製程剖面圖。

第4圖繪示本發明另一實施例之發光元件的製程剖面圖。

第5A圖繪示本發明一實施例之發光元件的上視圖。

第5B圖繪示第5A圖之發光元件沿I-I線段的剖面圖。

第6圖係繪示本發明另一實施例之發光元件的剖面圖。

第7圖係繪示本發明一實施例之發光元件的剖面圖。

第8圖係繪示本發明另一實施例之發光元件的剖面圖。

第9圖係繪示本發明一實施例之發光元件的剖面圖。

100．．．發光元件

110．．．基板

120．．．發光結構

130．．．輔助電極

140．．．第一絕緣層

142．．．第一貫孔

150．．．第一電極

160．．．第二絕緣層

162．．．第一開口

164．．．第二貫孔

170．．．第一有機發光層

180．．．陰極

180a．．．導電層

190．．．導通結構

192．．．第一導電插塞

194．．．第二導電插塞

C．．．封閉環形結構

F．．．膜層

T1、T2．．．厚度

Claims (20)

1. 一種發光元件，包括：一基板；多個發光結構，配置於該基板上，各該發光結構包括：一輔助電極，配置於該基板上，且適於作為陰極；一第一絕緣層，配置於該基板上並覆蓋該輔助電極；一第一電極，配置於該第一絕緣層上，且適於作為陽極；一第二絕緣層，配置於該第一絕緣層上，且具有一第一開口暴露出該第一電極；一第一有機發光層，配置於該第一開口中以連接該第一電極；一陰極，配置於該第一有機發光層上；至少一導通結構，貫穿該第一絕緣層與該第二絕緣層，並連接該陰極與該輔助電極；以及一封閉環形結構，配置於該第二絕緣層上且圍繞該陰極，其中該封閉環形結構的厚度大於該陰極的厚度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，更包括：一導電層，位於該封閉環形結構上，其中該導電層與該陰極係於同一沉積製程中形成。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，其中該輔助電極係位於該第一電極的正下方。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，其中該第一絕緣層具有一第一貫孔，該第二絕緣層具有一第二貫孔連通該第一貫孔，且該導通結構具有一位於該第一貫孔中的第一導電插塞與一位於該第二貫孔中的第二導電插塞。
5. 如申請專利範圍第4項所述之發光元件，其中該第一導電插塞與該第一電極係於同一沉積製程中形成，該第二導電插塞與該陰極係於同一沉積製程中形成。
6. 如申請專利範圍第4項所述之發光元件，更包括：一厚金屬層，配置於該第二貫孔內，且該厚金屬層的厚度大於該陰極的厚度。
7. 如申請專利範圍第6項所述之發光元件，其中該厚金屬層係位於該第二導電插塞上。
8. 如申請專利範圍第6項所述之發光元件，其中該第二導電插塞係位於該厚金屬層上。
9. 如申請專利範圍第6項所述之發光元件，更包括：一導電層，位於該封閉環形結構上，其中該導電層與該厚金屬層係於同一沉積製程中形成。
10. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，其中該封閉環形結構的截面形狀係呈倒梯狀。
11. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，其中該發光結構更包括：一第二電極，配置於該第一絕緣層上且與該第一電極彼此分離，該第二電極適於作為陽極，其中該第二絕緣層更具有一第二開口暴露出該第二電極；以及一第二有機發光層，配置於該第二開口中以連接該第二電極，其中該陰極亦配置於該第二有機發光層上，其中一第一發光單元包括該第一電極、該第一有機發光層、與該陰極，一第二發光單元包括該第二電極、該第二有機發光層、與該陰極。
12. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，更包括：一上蓋，配置於該陰極上，且該封閉環形結構係支撐於該上蓋與該第二絕緣層之間，以於該上蓋與該陰極之間形成一封閉空腔。
13. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，其中該些發光結構中的至少二個發光結構的輔助電極相連。
14. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，其中該些發光結構中的至少二個發光結構的輔助電極彼此電性絕緣。
15. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，其中該輔助電極與該第一電極的材質包括一透明導電材料。
16. 如申請專利範圍第15項所述之發光元件，其中該陰極係為一透明膜層。
17. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，其中該陰極係為一透明膜層。
18. 如申請專利範圍第17項所述之發光元件，其中該第一電極的材質包括一高反射性材料。
19. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，其中該發光元件係為一主動式有機發光二極體元件。
20. 如申請專利範圍第19項所述之發光元件，更包括：一第一薄膜電晶體，配置於該基板上；以及一第二薄膜電晶體，配置於該基板上，且該第一薄膜電晶體的一第三電極係電性連接該第二薄膜電晶體的一閘極，該第三電極係為該第一薄膜電晶體的一源極或是一汲極，該第四電極與該第五電極係為該第二薄膜電晶體的一源極與一汲極其中之一與另一，該第五電極與該第一電極電性連接。