TWI479713B - 有機半導體照明裝置 - Google Patents
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Description
本發明提供一種半導體照明裝置，尤指應用於有機半導體照明裝置。
有機半導體照明裝置，如有機發光二極體(organic light emitting device，簡稱OLED)，為近幾年照明產業積極研發之綠能光源，原料來源廣且不含汞等有毒物質，因此製作環保，屬於光色柔和、無炫光閃爍的擴散式面光源，具節能、高效、長壽命、輕薄、無高熱、無紫外光，而且色溫、明暗可調，若採用可撓式基板則可彎曲。
受限於目前的技術，每一片有機發光二極體照明面板大小為10cm x 10cm至30cm x 30cm之間，若要製作大面積照明裝置，例如100cm x 100cm以上，則必須並排好幾片有機發光二極體照明面板。然而，習知的有機發光二極體照明面板10的周邊為非發光區101，圍繞著發光區102，當多片並排一起時，連接處會呈現無光區(如圖1所示)，使得大面積照明裝置的出光面出現多條無光區，有礙美觀，且需要更多的面積來達到所需的光源照度。
有鑑於此，如何製作大面積的有機半導體照明裝置，並消除裝置的無光區域，以改善美觀性及提高其單位面積的出光率，係為發展本發明之主要目的。
本發明之一目的在於製作大面積的有機半導體照明裝置，並提高其單位面積的出光率。為達前述目的，其裝置包括第一有機發光元件及第二有機發光元件，其中每一有機發光元件包括透光基板、有機發光結構、第一電極結構及第二電極結構。透光基板，具有第一區與第二區；有機發光結構，位於透光基板第一區上方；第一電極結構具有位於透光基板與有機發光結構之間之第一電極主體，且具有自第一電極主體延伸至第二區之第一接觸部；第二電極結構具有位於該有機發光結構上方之一第二電極主體，且具有自該第二電極主體延伸至該第二區之一第二接觸部。另外，第二有機發光元件之第二區配置於第一有機發光元件之第一區上方而形成重疊區。
於本發明之一實施例中，上述之有機發光元件更包括保護層及封裝材料。保護層位於第二電極結構上方；封裝材料位於透光基板與保護層之間，並位於第二區上方，具有封閉結構。
於本發明之一實施例中，上述每一有機發光元件之第一電極結構更包括金屬繞線結構，圍繞第一電極主體。
於本發明之一實施例中，上述之第一有機發光元件與第二有機發光元件之堆疊高度小於1公釐。
於本發明之一實施例中，上述每一有機發光元件之第一接觸部與第二接觸部位於第二區之同一側或相對側。
於本發明之一實施例中，上述之第一有機發光元件之第一區之邊緣與第二有機發光元件之第一區之邊緣相切齊。
於本發明之一實施例中，上述之有機半導體照明裝置更包括第三有機發光元件，其與第一有機發光元件構造相同，且第三有機發光元件之第一區配置於第二有機發光元件之第二區下方。
於本發明之一實施例中，上述之第一有機發光元件與第三有機發光元件分別位於第二有機發光元件之相對兩側。
於本發明之一實施例中，上述每一有機發光元件之第一電極主體及第一接觸部之材料包含透明金屬氧化物。
於本發明之一實施例中，上述每一有機發光元件之第二電極結構之材料包含金屬，且透光基板之材料包含玻璃、金屬、鋼料或塑膠。
於本發明之一實施例中，上述之有機半導體照明裝置更包括燈具，燈具中配置第一有機發光元件與第二有機發光元件。
於本發明之一實施例中，上述每一有機發光元件之該第一接觸部及該第二接觸部位於該重疊區外。
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。
本發明適於應用有機半導體照明裝置，例如，有機發光二極體燈具。有機半導體照明裝置中可包括多個有機發光元件，以形成大面積的照明裝置。有機發光元件之形狀可為圓形或多邊形，本實施例以多邊形為例，但不限於此。請參見圖2~圖4，圖2係本發明之一實施例所發展出有機發光元件之上視示意圖，圖3係沿著圖2之AA’線之剖面示意圖，圖4為沿著圖2之BB’線之剖面示意圖。每個有機發光元件20包括透光基板21，於其上定義發光區(第一區)201，於發光區201周圍係非發光區(第二區)202。於發光區201上方配置有機發光結構22，為有機發光元件20提供光源之主體。
於本實施例中，有機發光元件20還包括第一電極結構23及第二電極結構24。第一電極結構23包含有第一電極主體231及第一接觸部232，第一電極主體231配置於透光基板21與有機發光結構22之間，可覆蓋整個發光區201，而第一接觸部232自第一電極主體231延伸至非發光區202，以接外界電壓或與鄰近有機發光元件電性連接。第二電極結構24包含有第二電極主體241及第二接觸部242，前者配置於有機發光結構22上方，位置與第一電極主體231相對稱，而第二接觸部242自第二電極主體241延伸至非發光區202，以接外界電壓或與鄰近有機發光元件電性連接。
第一電極結構23可為陽極電極，第二電極結構24可為陰極電極。第二電極結構24之材料可為具低功函數(work function)之金屬，才能有效將電子注入有機發光結構22，通常選用鎂(Mg)、鎂銀合金、鋰化合物、鋁化合物等，但不限於此。另外，因為本實施例之第一電極結構23位於有機發光元件20之出光面那側，通常選用透明且高功函數材料，例如銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，簡稱ITO)或銦鋅氧化物(Indium zinc oxide，簡稱IZO)，但不限於此。
另外，位於電極結構23、24之間的有機發光結構22可包括電子傳輸層(electron transport layer，簡稱ETL)、有機半導體發光層(emissive layer，簡稱EML)及電洞傳輸層(hole transport layer，簡稱HTL)，其中有機半導體發光層位於電子傳輸層及電洞傳輸層之間(圖未示)，而有機半導體發光層中可包含摻雜質(dopant)。據此，當給予一外接電壓，即會誘發有機發光結構22中的電子載體與電洞載體於有機半導體發光層中發生復合，復合的能量以光能的形式產生。
接著，為製作大面積之有機半導體照明裝置，需堆疊多個有機發光元件20，不過，值得注意的是，本發明為從外觀上消除多條如圖1所示之無光區，可將至少兩個構造皆相同的有機發光元件20彼此堆疊。請參考圖4與圖6，圖6係本發明之一實施例所發展出有機半導體照明裝置100之結構示意圖。於本實施例中，以兩個有機發光元件20為例，分別是第一有機發光元件20(1)、第二有機發光元件20(2)，有機半導體照明裝置的照明面積擴大，可將第二有機發光元件20(2)之非發光區202堆疊在第一有機發光元件20(1)之發光區201上方，換言之，將第一有機發光元件20(1)之發光區201側邊41與第二有機發光元件20(2)之發光區201側邊42相靠近，或相切齊。
值得注意的是，從出光面觀看，如同將兩個有機發光元件20(1)、20(2)之發光區201拼接起來，使第二有機發光元件20(2)所產生的光線穿透過第一有機發光元件20(1)之非發光區202，因此從視覺上即容易忽略掉非發光區202。
若以三個有機發光元件20為例亦可造成相同效果，將增加的第三有機發光元件20(3)堆疊在第二有機發光元件20(2)另一側下方，使前者之發光區201位於後者之非發光區202下方，可將第三有機發光元件20(3)之發光區201側邊44與第二有機發光元件20(2)之發光區201側邊43相靠近或切齊。接著，再設置燈具30將該些有機發光元件20固定於內，並可露出出光面，以便於將該些有機發光元件20之光線L射出。藉由前述堆疊方式，可消除大面積有機半導體照明裝置100之無光區，增加美觀性，以及提升照明裝置100之單位面積的出光率。
不過，因為本案之有機半導體照明裝置100採堆疊結構，若非發光區202上電性連接之接線越多，則其透明度越低，鄰近其他有機發光元件20之發光區201光線越難穿透過下方的非發光區202，從出光面觀之，仍可明顯看到無光區，而無法達到本案之目的。為使本案之堆疊結構能發揮其效益，因此非發光區202的透明度，即光線可穿透度趨顯重要。
同時，申請人亦發現，因為第一電極結構23之材料為阻抗高的金屬氧化物，若第一電極結構23於非發光區202上只配置一個第一接觸部232，當電流從第一接觸部232流入第一電極主體231，因為本身阻抗高而無法使電流快速地流經整個第一電極主體231，而可能導致有機發光結構22之發光效能不彰。為改善此缺失，可配置多個第一接觸部232，讓電流從多個端點流入第一電極主體231。但是，若配置多個第一接觸部232，非發光區202上則又會有太多佈線而導致其透明度降低。
為解決前述問題，降低第一接觸部232之數量，可如圖2中所示，僅配置一個，另外，於第一電極結構23中增加纖細的繞線結構233，其自第一接觸部232延伸並圍繞第一電極主體231之邊緣(如圖2、圖4所示)，其材料可為金屬，據此，電流從第一電極結構23之第一接觸部232流入，並透過阻抗極低之繞線結構233，使電流幾乎同時從第一電極結構23之周圍流入第一電極主體231，因此繞線結構233可取代多個第一接觸部，不僅效果更好，又可減少非發光區202上的佈線面積，以提升非發光區202之透明比例，例如，提升光線可穿透度達70%以上。
據此，透過繞線結構233之設計，可大為提升第二有機發
光元件20(2)的光線穿透過第一有機發光元件20(1)之非發光區202以及第三有機發光元件20(3)之非發光區202之比例。從出光面觀之，可有效將堆疊處的無光區縮小或消失，並增加單位面積的出光率，在視覺上會產生發光區相互連接的感覺，以呈現大面積的有機半導體照明裝置。
另外，於有機發光元件20中，可設置保護層26於該第二電極結構24上方，並利用封裝材料25將保護層26與透光基板21相固定，封裝材料25之材質可為UV膠或玻璃膠(如圖3、圖4所示)，據以完成有機發光元件20。
值得注意的是，因為每個有機發光元件20的厚度很薄，雖然利用堆疊的方式消除無光區域，但複數個有機發光元件20堆疊的總體厚度仍可小於1公釐，相較於整體照明裝置100之大面積，總體厚度顯得相當微小。
另外，如圖6所示，第一有機發光元件20(1)與第三有機發光元件20(3)可分別堆疊於第二有機發光元件20(2)之相對側邊下方，據此，為便於有機發光元件20之間的電性連接，每個有機發光元件之電極接觸部可配置於非堆疊的側邊，如圖2所示，因為側邊b、d為與其他有機發光元件20相堆疊之處，所以有機發光元件20之第一電極結構23之第一接觸部232與第二電極結構24之第二接觸部242分可別位於非發光區202之相對側a、c。另外，亦可參考圖5，圖5係本發明之另一實施例所發展之有機發光元件之上視示意圖(主要表現第一接觸部與第二接觸部之位置，所以其他元件省略未畫出)，其中，有機發光元件20’之第一接觸部232’與第二接觸部242’可共同位於非發光區202之側邊a(如圖5)，亦可共同位於側邊c(圖未示)。
綜上，本發明利用有機發光元件非發光區與發光區相互堆疊的方式，以及纖細繞線結構之設計以減少電極接觸部的數量，得以消除照明裝置的無光區，增加照明裝置的美觀性，以及單位面積的出光率，達到本案發明之目的。
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‧‧‧有機發光二極體照明面板
100‧‧‧有機半導體照明裝置
101、202‧‧‧非發光區
102、201‧‧‧發光區
20、20(1)、20(2)、20(3)、20’‧‧‧有機發光元件
21‧‧‧透光基板
22‧‧‧有機發光結構
23‧‧‧第一電極結構
231‧‧‧第一電極主體
232、232’‧‧‧第一接觸部
233‧‧‧繞線結構
24‧‧‧第二電極結構
241‧‧‧第二電極主體
242、242’‧‧‧第二接觸部
25‧‧‧封裝材料
26‧‧‧保護層
30‧‧‧燈具
41、42、43、44‧‧‧發光區之側邊
L‧‧‧光線
a、b、c、d‧‧‧側邊
圖1係習知的有機發光二極體照明裝置之上視示意圖。
圖2係本發明之一實施例所發展出有機發光元件之上視示意圖。
圖3係沿著圖2之AA’線之剖面示意圖。
圖4為沿著圖2之BB’線之剖面示意圖。
圖5係本發明之另一實施例所發展之有機發光元件之上視示意圖。
圖6係本發明之一實施例所發展出有機半導體照明裝置之結構示意圖。
100‧‧‧有機半導體照明裝置
20(1)、20(2)、20(3)‧‧‧有機發光元件
201‧‧‧發光區
202‧‧‧非發光區
30‧‧‧燈具
41、42、43、44‧‧‧發光區之側邊
L‧‧‧光線
Claims (10)
- 一種有機半導體照明裝置，包括：一第一有機發光元件、一第二有機發光元件及一第三有機發光元件，其中每一有機發光元件包括：一透光基板，具有一第一區與一第二區；一有機發光結構，位於該透光基板第一區上方；一第一電極結構，具有位於該透光基板與該有機發光結構之間之一第一電極主體，且具有自該第一電極主體延伸至該第二區之一第一接觸部；以及一第二電極結構，具有位於該有機發光結構上方之一第二電極主體，且具有自該第二電極主體延伸至該第二區之一第二接觸部，其中，該第二有機發光元件之第二區配置於該第一有機發光元件之第一區上方而形成一重疊區，該第三有機發光元件之第一區配置於該第二有機發光元件之第二區下方，且每一有機發光元件之該第一接觸部與該第二接觸部位於該第二區之同一側或相對側。
- 如申請專利範圍第1項所述有機半導體照明裝置，其中每一有機發光元件更包括：一保護層，位於該第二電極結構上方；以及一封裝材料，位於該透光基板與該保護層之間，並位於該第二區上方，具有一封閉結構。
- 如申請專利範圍第1項所述有機半導體照明裝置，其中每 一有機發光元件之該第一電極結構更包括一金屬繞線結構，圍繞該第一電極主體。
- 如申請專利範圍第1項所述有機半導體照明裝置，其中該第一有機發光元件與該第二有機發光元件之堆疊高度小於1公釐。
- 如申請專利範圍第1項所述有機半導體照明裝置，其中該第一有機發光元件之第一區之邊緣與該第二有機發光元件之第一區之邊緣相切齊。
- 如申請專利範圍第1項所述有機半導體照明裝置，其中該第一有機發光元件與該第三有機發光元件分別位於該第二有機發光元件之相對兩側。
- 如申請專利範圍第1項所述有機半導體照明裝置，其中每一有機發光元件之該第一電極主體及該第一接觸部之材料包含一透明金屬氧化物。
- 如申請專利範圍第1項所述有機半導體照明裝置，其中每一有機發光元件之該第二電極結構之材料包含金屬，且該透光基板之材料包含玻璃、金屬、鋼料或塑膠。
- 如申請專利範圍第1項所述有機半導體照明裝置，其更包括一燈具，該燈具中配置該第一有機發光元件、該第二有機發光元件與該第三有機發光元件。
- 如申請專利範圍第1項所述有機半導體照明裝置，其中每一有機發光元件之該第一接觸部及該第二接觸部位於該重疊區外。
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