TWI519205B - 有機發光二極體發光設備 - Google Patents

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Description

有機發光二極體發光設備
所述的技術大致上關於發光設備，尤其關於使用有機發光二極體(organic light emitting diode，OLED)的有機發光二極體發光設備。
OLED包括電洞注射電極、有機發光層、電子注射電極。OLED乃建構成當電子和電洞於有機發光層中複合並落回基態時發光。有機發光二極體發光設備是使用有機發光二極體的發光設備，其功能為作為一面光源。因此，有機發光二極體發光設備藉由利用面光源的優點而可以用於各式各樣的應用。
有機發光二極體發光設備的電洞注射電極和電子注射電極當中至少一者包括能夠傳遞光線的透明導電材料。透明的導電材料具有比較高的片電阻。因此，如果電極是由透明的導電材料所做成，則由於不需要的電壓衰落而使發光度變得不均勻。
此外，雖然有機發光二極體發光設備是面光源，但是發光的有機發光層會於幾個方向上發出光線。據此，於有機發光層中，雖然有效使用了於電洞注射電極和電子注射電極之交疊方向上所發出的光，但是卻漏失了其他方向上所發出的光。
一般而言，因為OLED對溫度變化很敏感，所以OLED的電流量會根據溫度上升而增加。據此，如果溫度於有機發光二極體發光設備 的操作期間上升，則OLED每個部分的發光度會根據此對應的部分所產生的熱度而有所不同。如上所述，因為溫度變化而使有機發光二極體發光設備的發光度變得不均勻，故造成了問題。
於一態樣中，提供有機發光二極體發光設備，以改善光的效率以及確保發光度的均勻性。
於另一態樣中，舉例而言，有機發光二極體發光設備包括：透明的基板主體，其中形成有多條溝槽線；輔助電極，其形成於至少一條溝槽線中；第一電極，其形成於基板主體上；正溫度係數器(positive temperature coefficient，PTC)，其建構成連接輔助電極和第一電極；有機發光層，其形成於第一電極上；以及第二電極，其形成於有機發光層上。
於某些實施例，每個PTC包括一對電阻電極以及配置在該對電阻電極之間的聚合物層。於某些實施例中，PTC形成於多條溝槽線上。於某些實施例中，有機發光二極體發光設備進一步包括熱敏絕緣層，其圍繞著PTC的邊緣。於某些實施例中，PTC沿著個別的輔助電極而形成於多個個別的溝槽線中。於某些實施例中，每個輔助電極的厚度範圍為大約2微米到大約100微米。於某些實施例中，多條溝槽線的深度乃小於大約50%的基板主體厚度。於某些實施例中，每個輔助電極的寬度範圍為大約1微米到大約50微米。於某些實施例中，輔助電極所佔的總面積乃小於或等於大約15%的有機發光層發光面積。於某些實施例中，第一電極包括透明的材料，並且第二電極包括反射性材料。於某些實施例中，第一電極的厚度為大約200奈米或更小。於某些實施例中，輔助電 極包括反射性導電材料，其具有比第一電極較低之比電阻。於某些實施例中，基板主體包括基於玻璃的材料，並且基板主體的厚度範圍為大約0.2毫米到大約1.2毫米。於某些實施例中，基板主體包括基於塑膠的材料，並且其形成的厚度範圍從大約0.01毫米到大約1毫米。於某些實施例中，有機發光二極體發光設備進一步包括障肋層(barrier rib layer)，其形成於第一電極和第二電極之間。於某些實施例中，障肋層乃建構成重疊著個別的輔助電極。
70‧‧‧OLED
101‧‧‧有機發光二極體發光設備
102‧‧‧有機發光二極體發光設備
103‧‧‧有機發光二極體發光設備
111‧‧‧基板主體
117‧‧‧溝槽線
120‧‧‧熱敏絕緣層
150‧‧‧障肋層
170‧‧‧輔助電極
501‧‧‧電源單元
503‧‧‧電阻元件
570‧‧‧正溫度係數器
710‧‧‧第一電極
720‧‧‧有機發光層
730‧‧‧第二電極
EA‧‧‧發光區域
PA‧‧‧襯墊區域
配合所附圖式，本揭示的特色從上面的敘述和所附申請專利範圍已變得更加完全顯著。可了解這些圖式只顯示根據本揭示的特定實施例，因此不是要視為限制其範圍；藉由使用所附圖式，本揭示已用額外的特定內容和細節來描述。根據某些所述實施例的設備可以具有幾個態樣，而這些態樣未必都是可單獨解釋設備所欲的特性。考慮此點之後，尤其閱讀【實施方式】一節之後，吾人可理解所示範的特色是如何解釋本揭示的特定原理。
圖1是根據第一範例性實施例之有機發光二極體發光設備的佈局圖。
圖2是圖1之有機發光二極體發光設備沿著線II-II的截面圖。
圖3是圖1所示之有機發光二極體發光設備的電路圖。
圖4是根據第二範例性實施例之有機發光二極體發光設備的部分截面圖。
圖5是根據第三範例性實施例之有機發光二極體發光設備的部分截面圖。
圖6是顯示實驗性範例和比較性範例之發光度分布的圖形。
於以下的詳細敘述，單純以示範說明的方式而只顯示和描述特定的範例性實施例。如熟於此技藝者會了解，所述的實施例可以各式各樣不同的方式修改，而都不會偏離本揭示的精神和範圍。此外，於某些範例性實施例，具有相同構造的構成元件乃指定相同的參考數字，並且配合第一範例性實施例做代表性的描述。於剩餘的範例性實施例中，則描述與第一範例性實施例有所不同的構成元件。為了澄清範例性實施例的敘述，全篇圖式將使用相同的參考數字來指稱相同或類似的部件。再者，圖式所示之每個元件的尺寸和厚度乃任意地顯示以便更好理解和易於描述，並且實施例並不限於此。
此外，於圖式中，層、膜、板、區域…等的厚度為了清楚起見而有所誇大。層、膜、板、區域…等的厚度在圖式中有所放大以便更好理解和易於描述。據此，圖式和發明說明本質上是要視為示範性的而非限制性的。當例如層、膜、區域或基板的元件是指在另一元件「上」時，將會了接它可以直接在另一元件上，或者介於中間的元件也可以插入其間。同時，當元件是指「連接於」另一元件時，它可以直接連接於另一元件；或者它可以間接連接於另一元件，而有一或多個介於中間的元件插入其間。
在此之後，參考圖1到3來描述第一範例性實施例。
如圖1和2所示，有機發光二極體發光設備101包括基板主體111、輔助電極170、正溫度係數器(PTC)570、第一電極710、有機發光層720以及第二電極730。第一電極710、有機發光層720以及第 二電極730是OLED的主要元件。有機發光二極體發光設備101可以進一步包括障肋層150。舉例而言，基板主體111可以包括透明的絕緣材料。更詳細而言，基板主體111可以是由例如玻璃、石英、陶瓷或塑膠的絕緣基板所形成。基板主體111可以劃分成發光區域EA和襯墊區域PA。
如圖2所示，多條溝槽線117可以形成於基板主體111中。多條溝槽線117可以形成各式各樣的幾何圖案，舉例來說包括條紋圖案和格網圖案。基板主體111可以包括基於玻璃的材料。在此，基板主體111的厚度範圍為大約0.2毫米到大約1.2毫米。基板主體111的厚度可以依據材料、處理方法、目的…等而做不同的設定。如果基板主體111的厚度小於大約0.2毫米，則基板主體111難以穩定支持其上要形成的幾層薄膜。另一方面，如果基板主體111的厚度大於大約1.2毫米，則有機發光二極體發光設備101的總厚度變得不必要的厚，增加製造成本，並且生產力可能變低。要注意第一範例性實施例並不限於上面的描述。舉例而言，基板主體111例如可以包括基於塑膠的材料。此外，基板主體111例如可以包括像是聚醯亞胺(PI)而具有優異耐熱性質的材料。如果基板主體111包括基於塑膠的材料，則其厚度範圍可以從大約0.01毫米到大約1毫米。再者，可以形成可撓的有機發光二極體發光設備101。
於基板主體111形成大約0.1毫米或更小之相對極薄厚度的情形，有機發光二極體發光設備101可以由以下方法來形成：在玻璃基板(未顯示)上形成塑膠材料做的基板主體111，於基板主體111上形成幾層薄膜以完成有機發光二極體發光設備101，然後分開基板主體111和玻璃基板(未顯示)。
隨著基板主體111的厚度減少，則可以更有效地形成可撓的有機發光二極體發光設備101。然而，如果基板主體111的厚度小於大約0.01毫米，則難以製造基板主體111，並且基板主體111難以穩定支持幾層薄膜。如果基板主體111的厚度大於大約1毫米，則有機發光二極體發光設備101的總厚度變得不必要的厚。
多條溝槽線117的深度乃小於大約50%之基板主體111的厚度。如果多條溝槽線117的深度大於大約50%之基板主體111的厚度，則基板主體111的強度可能會劣化。也就是說，基板主體111可以輕易地沿著溝槽線117而斷裂或損壞。
如圖2所示，輔助電極170可以形成而填充著多條溝槽線117。範例性實施例並不限於如圖2所示之輔助電極170形成為平坦於基板主體111表面上的結構。舉例而言，輔助電極170的結構可以是部份的輔助電極170突出於基板主體111的表面上。
舉例而言，輔助電極170可以包括反射性導電材料。也就是說，輔助電極170是由具有低的比電阻和光反射性質之金屬材料所做成。舉例來說，輔助電極170可以是由例如鋰(Li)、鈣(Ca)、氟化鋰/鈣(LiF/Ca)、氟化鋰/鋁(LiF/Al)、鋁(Al)、銀(Ag)、鎂(Mg)或金(Au)的材料所做成。輔助電極170可以形成以填充著多條溝槽線117，並且連同溝槽線117形成各式各樣的幾何圖案，例如條紋圖案或格網圖案。
每個輔助電極170的厚度範圍為大約2微米到大約100微米。在此，厚度是指於交叉基板主體111之方向上的長度。此外，每個輔助電極170的寬度範圍為大約1微米到大約50微米。
輔助電極170的功能可以是改善第一電極710的電特性。更詳言之，輔助電極170的功能在於改善第一電極710的片電阻。輔助電極 170藉由把從有機發光層720同時於幾個方向所發出的光線加以反射一些，而也有改善光效率的功能。也就是說，輔助電極170的功能在於把從有機發光層720經由基板主體111所向外發出的光加以會聚。圖2的虛線箭頭是指從有機發光層720所產生的光路徑。如上所述，有機發光二極體發光設備101可以藉由輔助電極170而有效地改善光的效率。
如果每個輔助電極170的厚度小於大約2微米，則無法有效改進第一電極710的電特性。此外，若要每個輔助電極170的厚度大於大約100微米，則填充輔助電極170的溝槽線117深度就必須為深。據此，基板主體111的總厚度可能會不必要地增加。如果每個輔助電極170的寬度小於大約1微米，則它們無法穩定地形成。此外，如果每個輔助電極170的寬度大於大約50微米，則真正發出光的有效發光區域便減少，有機發光二極體發光設備101的發光度會變得不均勻。
輔助電極170可以伸長於基板主體111的發光區域EA和襯墊區域PA之間。伸長到基板主體111之襯墊區域PA的輔助電極170乃連接到襯墊區域PA的外部電源。
PTC 570形成於多條溝槽線117上。每個PTC 570配置於輔助電極170和第一電極710之間，並且建構成連接它們。如果溫度上升，則PTC 570具有上升的電阻。於第一範例性實施例，PTC 570具有表面安裝型結構，其中形成了幾層薄膜。舉例而言，PTC 570可以包括一對電阻電極以及配置在該對電阻電極之間的聚合層。導電粒子乃配置於聚合層裡。可以使用聚乙烯、聚丙烯、乙烯/丙烯聚合物或類似者做為聚合層，以及可以使用碳黑或金屬材料粒子做為導電粒子。然而，第一範例性實施例並不限於上面的描述 。舉例而言，PTC 570可以具有使用此技藝中一般技術者所知之各種材料的各式各樣結構。
PTC 570能使有機發光二極體發光設備101整個具有均勻的發光度。OLED(圖3中是元件代號70)對於溫度的變化很敏感。隨著溫度上升，OLED的電流量便增加。據此，OLED於高溫區域發出比較高發光度的光，導致發光度的均勻性很差。然而如圖3所示，於第一範例性實施例，PTC 570配置於OLED 70的第一電極(圖2中是元件代號710)和輔助電極170之間，並且建構成連接它們。PTC 570可以減少從電源單元501供應至OLED 70的功率量，因為當溫度上升時PTC 570具有上升的電阻。據此，PTC 570可以抵銷OLED 70的電流量增加。換言之，PTC 570可以抑制發光度變得不均勻，即使有機發光二極體發光設備101的溫度上升亦然。
為了穩定驅動，除了PTC 570以外，有機發光二極體發光設備101還可以進一步包括例如電阻元件503的元件。
回去參照圖2，第一電極710可以形成於基板主體111上，並且可以經由PTC 570而連接於輔助電極170。舉例而言，第一電極710可以包括透明的導電材料。舉例來說，用於第一電極710的透明導電材料可以包括氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)或氧化銦(In2O3)。
如上所述而由透明導電材料所做的第一電極710具有比輔助電極170還高的比電阻。也就是說，隨著第一電極710的面積增加，難以使流經第一電極710的電流在整個面積上是均勻的。如果有機發光二極體發光設備101包括第一電極710而無輔助電極，則片電阻會上升，此導致電壓衰落。據此，隨著第一電極710的面積增加，配置於第一電極710和第二電極730之間的有機發光層720所 發出的光一般會具有不均勻的發光度。然而，於第一範例性實施例，輔助電極170幫助流經第一電極710的電流變得大致均勻，即使第一電極710的面積加寬亦然。也就是說，輔助電極170補償了第一電極710之比較低的導電度，如此避免有機發光二極體發光設備101之有機發光層720所發出的光之發光度一般變得不均勻。
此外，第一電極710的厚度乃小於大約200奈米。隨著第一電極710的厚度縮減，第一電極710的片電阻遂增加。然而，由於輔助電極170補償了第一電極710之比較高的片電阻，故第一電極710可以具有較薄的厚度。如果第一電極710的厚度變薄，則光的穿透度便增加，藉此能夠進一步改善光的效率。
障肋層150可以形成於第一電極710和第二電極730之間，其位置是在障肋層150重疊著輔助電極170之處。障肋層150把發光區域EA(其中由第一電極710、有機發光層720、第二電極730所組成的每個真正發光的OLED)分割成幾個胞格。如果例如短路的缺陷發生於有機發光二極體發光設備101的某一區域，則障肋層150的功能可以在於避免缺陷散佈於整個區域。舉例而言，障肋層150可以包括絕緣材料，例如氮化矽(SiNx)和氧化矽(SiO2)，其係此技術中之一般技術者所已知的。於某些實施例中，有機發光二極體發光設備101可以省略障肋層150。
有機發光層720可以形成於第一電極710和障肋層150上。此外，有機發光層720舉例而言可以包括低分子量有機材料或聚合型有機材料。有機發光層720可以具有多層，其包含發光層、電洞注入層(hole injection layer，HIL)、電洞傳輸層(hole transport layer，HTL)、電子傳輸層(electron transport layer，ETL)以及電子注入層(electron injection layer，EIL) 當中一或更多者。如果有機發光層720包括所有的發光層、HIL、HTL、ETL、EIL，則HIL乃配置於第一電極710(例如正電極)上，而HTL、發光層、ETL、EIL再依序堆疊於HIL上。於某些實施例中，形成於障肋層150上的有機發光層720可能不是建構成發光。此外，第一範例性實施例並不限於上面的描述。舉例而言，有機發光層720可以不是形成於障肋層150上。
舉例來說，輔助電極170所佔的總面積乃小於或等於大約15%的有機發光層720發光面積。輔助電極170可能不會傳遞光。據此，如果輔助電極170所佔的面積太寬，則有機發光層720發光的有效發光面積便減少，導致發光效率變差。
另一方面，由於輔助電極170反射光，故輔助電極170可以把從有機發光層720於幾個方向所發出的光線加以反射一些而會聚光。
第二電極730可以形成於有機發光層720上，並且可以是電子注入電極。第二電極730可以包括反射性材料。此外，第二電極730可以從基板主體111的發光區域EA伸長到襯墊區域PA。伸長到基板主體111之襯墊區域PA的第二電極730可以連接到襯墊區域PA的外部電源。
雖然圖2並未顯示，但是有機發光二極體發光設備101可以進一步包括密封構件，其配置於第二電極730上而建構成保護著有機發光層720。在此，密封構件和基板主體111之間的空間乃緊密地密封著。密封構件可以是由玻璃、石英、陶瓷或塑膠做的絕緣基板，或者是由不鏽鋼做的金屬基板。另外密封構件可以是由一或更多層有機膜或者一或更多層無機膜所形成，或是由具有一或更多層無機膜再疊上一或更多層有機膜的密封薄膜所形成。
根據第一範例性實施例的有機發光二極體發光設備101可以建構 成有效改善光的效率和發光均勻度。
在此之後，參考圖4來敘述第二範例性實施例。如圖4所示，於根據第二範例性實施例的有機發光二極體發光設備102，PTC 570連同輔助電極170乃形成於基板主體111之個別的溝槽線117裡。據此，PTC 570可以更穩定地連接輔助電極170和第一電極710。根據此種架構，有機發光二極體發光設備102可以有效改善光的效率和發光均勻度。
在此之後，參考圖5來敘述第三範例性實施例。如圖5所示，於根據第三範例性實施例的有機發光二極體發光設備103進一步包括熱敏絕緣層120，其圍繞著PTC 570的邊緣。據此，PTC 570可以更穩定地連接輔助電極170和第一電極710。根據此種架構，有機發光二極體發光設備103可以有效改善光的效率和發光均勻度。
在此之後，參考圖6來敘述根據第一範例性實施例的實驗性範例和比較性範例。圖6是顯示實驗性範例和比較性範例之發光度分布的圖形。
於實驗性範例中，鋁(Al)做的輔助電極170形成5微米的厚度，並且至少部分的輔助電極170是埋在基板主體111中。此外，ITO做的第一電極710形成100奈米的厚度。
另一方面，於比較性範例1中，並無形成輔助電極，並且ITO做的第一電極形成200奈米的厚度。此外，於比較性範例2中，鋁(Al)做的輔助電極170形成1微米的厚度，並且恰形成於基板主體上(舉例而言，並非埋於基板主體中)。ITO做的第一電極則形成200奈米的厚度。
從圖6可以看到，於實驗性範例中，即使第一電極具有比較薄的厚度，發光度的分布卻是最均勻的。
此外，於實驗性範例中，測出輔助電極170和第一電極710的整體片電阻值為每平方單位0.0095歐姆。另一方面，分別測出比較性範例1和比較性範例2的片電阻值為每平方單位10歐姆和每平方單位0.047歐姆。如上所述，可以看到根據第一範例性實施例的實驗性範例之片電阻值遠低於比較性範例1和2。
熟於此技術者將體會可以做出各式各樣的修改和變化，而不偏離本揭示的範圍。熟於此技術者也將體會包括於某一實施例的部件可以與其他實施例互換；來自所示實施例的一或更多個部件可以任意組合的方式而包含於其他所示的實施例。舉例而言，在此所述和/或圖中顯示的任何各式各樣的構件可以與其他實施例加以組合、互換或排除之。關於在此所用之實質上任何複數和/或單數辭彙，當其適合其前後文背景和/或應用時，熟於此技術者可以把複數轉譯成單數和/或把單數轉譯成複數。為了清楚起見，各式各樣的單數/複數變換可能明確地列於此。此外，雖然本揭示已經敘述了特定的範例性實施例，但是要了解本揭示的範圍並不限於揭示的實施例，反而是打算涵蓋包含於所附申請專利範圍及其等效者之精神和範圍內的各式各樣修改和等效安排。
70‧‧‧有機發光二極體
101‧‧‧有機發光二極體發光設備
111‧‧‧基板主體
117‧‧‧溝槽線
150‧‧‧障肋層
170‧‧‧輔助電極
570‧‧‧正溫度係數器
710‧‧‧第一電極
720‧‧‧有機發光層
730‧‧‧第二電極

Claims (15)

  1. 一種有機發光二極體發光設備，其包括：透明的基板主體，其中形成有多條溝槽線；複數個輔助電極，其形成於該些溝槽線中，且該些輔助電極係彼此分離；複數個正溫度係數器(positive temperature coefficient，PTC)，其分別位於對應之該些輔助電極上；一第一電極，其形成於透明的該基板主體及該些正溫度係數器上，該第一電極實際上與該些輔助電極分離，且該些正溫度係數器係建構成電性連接該些輔助電極和該第一電極；有機發光層，其形成於該第一電極上；以及第二電極，其形成於該有機發光層上。
  2. 如申請專利範圍第1項的有機發光二極體發光設備，其中每個正溫度係數器包括一對電阻電極以及配置在該對電阻電極之間的聚合物層。
  3. 如申請專利範圍第1項的有機發光二極體發光設備，其中正溫度係數器形成於多條溝槽線上。
  4. 如申請專利範圍第1項的有機發光二極體發光設備，其進一步包括熱敏絕緣層，其圍繞著正溫度係數器的邊緣。
  5. 如申請專利範圍第1項的有機發光二極體發光設備，其中正溫度係數器沿著個別的輔助電極而形成於多個個別的溝槽線中。
  6. 如申請專利範圍第1項的有機發光二極體發光設備，其中每個輔 助電極的厚度範圍為大約2微米到大約100微米。
  7. 如申請專利範圍第6項的有機發光二極體發光設備，其中多條溝槽線的深度乃小於大約50%的基板主體厚度。
  8. 如申請專利範圍第6項的有機發光二極體發光設備，其中每個輔助電極的寬度範圍為大約1微米到大約50微米。
  9. 如申請專利範圍第8項的有機發光二極體發光設備，其中輔助電極所佔的總面積乃小於或等於大約15%的有機發光層發光面積。
  10. 如申請專利範圍第8項的有機發光二極體發光設備，其中第一電極包括透明的材料，並且第二電極包括反射性材料。
  11. 如申請專利範圍第10項的有機發光二極體發光設備，其中第一電極的厚度為大約200奈米或更小。
  12. 如申請專利範圍第10項的有機發光二極體發光設備，其中輔助電極包括反射性導電材料，其比電阻低於第一電極。
  13. 如申請專利範圍第12項的有機發光二極體發光設備，其中基板主體包括基於玻璃的材料，並且基板主體的厚度範圍為大約0.2毫米到大約1.2毫米。
  14. 如申請專利範圍第12項的有機發光二極體發光設備，其中基板主體包括基於塑膠的材料，並且其形成的厚度範圍從大約0.01毫米到大約1毫米。
  15. 如申請專利範圍第12項的有機發光二極體發光設備，其進一步包括障肋層，其形成於第一電極和第二電極之間，其中障肋層乃建構成重疊著個別的輔助電極。
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