TWI711335B

TWI711335B - 發光裝置

Info

Publication number: TWI711335B
Application number: TW107136782A
Authority: TW
Inventors: 黃立民; 魏麗真
Original assignee: 創王光電股份有限公司
Priority date: 2018-08-16
Filing date: 2018-10-18
Publication date: 2020-11-21
Also published as: TW202010357A; CN110838556A; CN110838556B; US10490778B1

Abstract

一種發光裝置包含設於一發光畫素上的一視窗。所述發光畫素對入射環境光線的光反射效能係藉由使該視窗呈現具有至少二區域而設置，其中上述至少二區域中的一區域對入射環境光線之透光度小於另一區域。

Description

發光裝置

本揭示內容係關於發光裝置，特別是有機發光裝置。

有機發光顯示器已廣泛運用於大多數的高端電子裝置中。然而，由於現有技術的限制，需透過光罩將發光材料塗覆於基板上，方可實現畫素定義，而通常光罩的臨界尺寸無法小於100微米。

一種發光裝置包含設於一發光畫素上的一視窗，其中所述發光畫素對入射環境光線的光反射效能係藉由使該視窗呈現具有至少二區域而設置，其中上述至少二區域中的一區域對入射環境光線之透光度小於另一區域。

於某些實施方式中，所述視窗包含一光致變色材料。於某些實施方式中，所述視窗為內嵌於發光裝置中的圖樣化薄膜。於某些實施方式中，所述視窗與發光畫素接觸。於某些實施方式中，所述發光畫素為單色畫素。於某些實施方式中，所述發光畫素包含多個子畫素，彼此以一空間隔開，且該空間小於人眼的解析度。於某些實施方式中，所述發光裝置還包含一共用電極，位於該些子畫素下方。於某些實施方式中，每一子畫素與位於其下方的一電極區段接觸。於某些實施方式中，每一子畫素的電極區段分別連接至一導電栓。於某些實施方式中，所述發光裝置還包含圍繞導電栓之一黑體。於某些實施方式中，該些子畫素間的總面積不同。

一種發光裝置包含一發光陣列，其具有多個發光畫素。所述發光裝置亦具有位於該些發光畫素中至少一者上方的一光學視窗，其中該光學視窗包含至少一第一區塊及一第二區塊，其中第一區塊與發光畫素之第一區域垂直排列，且第二區塊與發光畫素之第二區域垂直排列，其中第一區塊與第二區塊間對於入射環境光線之透光度不同。於某些實施方式中，所述光學視窗包含一光致變色材料。於某些實施方式中，所述第一區塊進一步延伸而使其總面積大於第一區域的總面積。於某些實施方式中，所述光學視窗包含濾色器及偏光片其中至少一者。於某些實施方式中，所述光學視窗被介電層所圍繞。於某些實施方式中，所述發光裝置還包含一電極，其係位於光學視窗與發光畫素間。於某些實施方式中，所述電極經圖樣化而僅覆蓋發光畫素的發光層。於某些實施方式中，所述發光層為有機發光層。

在使用發光裝置時，其對比度會大幅受到環境光線的影響。舉例來說，若在室內溫和的環境光線下使用發光裝置，進入該發光裝置的光線相較於在戶外陽光下使用時來得少。發光裝置運用某些具有高反射性的內嵌結構(譬如電極、金屬薄膜)來反射從外界進入發光裝置中的光線，而此種反射的環境光線會和發光裝置本身發出的光線競爭。當在豔陽下使用發光裝置時，其對比度會降低，使用者甚至可能看到顯示屏幕變黑。

某些現有技術採用了不同的解決方案，包含在發光裝置加入光學材料譬如濾色器、偏光片或光致變色材料，以降低進入之環境光線的影響。在某些情形中，將此類光學材料設置並未用以接收發光畫素的區域，舉例來說，圖樣或畫素定義層或(pattern or pixel defined layer，PDL)。此種方案可部分減低進入裝置的環境光線，然而通常因不可避免的高反射電極而貢獻最多反射的發光像素會被包圍。在另一些例子中，將光學材料以沒有選擇性的方式設置於整個區域中。如此一來，可以有效降低來自高反射性內嵌結構的反射，但卻犧牲了發光裝置的發光效率。

本揭示內容提出一種解決方案，其係在發光裝置中針對相對應的發光畫素形成一視窗。所述視窗位於發光裝置中，且可將其設置於裝置中的多種位置上。所述視窗具有至少兩個區塊，且每一區塊對環境光線的透光度不同。於某些實施方式中，所述視窗包含一光學材料。於某些實施方式中，所述視窗設於一預定位置上，而進入的環境光線可行經該預定位置。於某些實施方式中，將所述視窗界定為一區域。於某些實施方式中，所述視窗設於一預定位置上，而發光畫素發出的光線可行經該預定位置。

於本揭示內容中，「一發光畫素」一詞係指經設置可發出一種單色(monochrome)光線的發光單元。於某些實施方式中，一發光畫素係指一「單一個」發光畫素。於某些實施方式中，一發光畫素包含在一範圍中成群排置的數個子畫素。所述子畫素經設計可發出相同的單色光，但彼此在發光層上物理上隔開。上述成群排置的範圍可小於50 um，且當以人類肉眼觀察時，會將該些子畫素視為一個發光畫素。然而，可在設備(譬如光學顯微鏡(optical microscope，OM))的輔助下鑑別這些成群的子畫素。在本揭示內容中，可將單色光稱為包含數種波常之光線，但光線經會聚後使用者肉眼可觀察到單一色彩。

圖1為發光裝置10的簡化示意圖，其包含一代表性的發光畫素100。發光畫素100可位於發光裝置10的發光畫素陣列中。以虛線箭頭表示來自周圍並進入發光裝置10的光線。一視窗200設於環境光線通過的路徑上。可視需要而採用一遮罩300，以使位於發光裝置10中的結構和周圍隔開。來自周圍的光線通過視窗200後進入發光裝置10。於某些實施方式中，視窗200是原位形成於發光裝置10中的薄膜。發光畫素100對入射環境光線的光反射效能受到經設置有至少二區域之視窗的調節。一區域對入射環境光線的透光度小於另一區域。

發光畫素100包含第一電極102及第二電極104。發光畫素100亦具有設於第一電極102及第二電極104之間的發光層103。於某些實施方式中，發光層103包含有機發光材料。在某些例子中，第一電極102包含金屬材料。在某些例子中，第二電極104包含金屬材料，譬如Cu、Al、Ag、Au等。在某些例子中，第二電極104包含透明導電材料。於某些實施方式中，第一電極102為陰極而第二電極104為陽極。

於本實施方式中，視窗200設於發光畫素100上方。視窗200有第一區塊202與第二區塊204。於某些實施方式中，在發光畫素100上方設置一薄膜，之後再將視窗200圖樣化以形成不同區塊，進而製得視窗200。於某些實施方式中，可採用光刻或蝕刻製程以將薄膜圖樣化而形成不同區塊。第一區塊202與第二區塊204的薄膜厚度可以不同。於某些實施方式中，移除薄膜的一部分以形成第二區塊204，而使得第二區塊204比第一區塊來得薄。於某些實施方式中，第二區塊204的薄膜厚度約為0。

第一區塊202與第二區塊204間的一個主要區別特徵在於對進入之環境光線的光學響應不同。第一區塊202經設置而使其對進入的環境光線之透光度低於第二區塊204。從上視圖來看，發光畫素100的光學效能被分成兩個部分，如圖2所示。發光畫素100的發光區域被第一區塊202覆蓋，而受覆蓋之區域的光學效能會受到第一區塊202的影響。相似地，發光畫素100的發光區域位於第二區塊204下，且受其覆蓋區域之光學效能會受到第二區塊204的影響。

舉例來說，若第一區塊202包含一濾光片，其對預定波長光譜的吸收率約為70%，而第二區塊204則經設置為對可見光實質上為透明的。當在戶外操作發光裝置10時，進入發光裝置10的光線在到達發光畫素100之前會碰到視窗200。行經第一區塊202的光線會被大幅吸收，且只有預定波長光譜之光線才能通過第一區塊202，因此，來自被第一區塊202覆蓋之畫素區域的反射會遠低於被第二區塊204覆蓋之畫素區域。雖然來自被第二區塊204覆蓋側之反射並未改變，可透過運用視窗200來減少發光畫素100的反射。雖然發光畫素的大部分被視窗200所覆蓋，但可以改善發光裝置10的抗反射與及對比度。於某些實施方式中，第一區塊202包含與發光畫素100對應之濾色器。舉例來說，發光畫素100為紅色畫素，而第一區塊202包含一紅色濾色器。

於某些實施方式中，第一區塊202包含一光致變色材料。所述光致變色材料在黑暗中是無色的，而當受到太陽光或紫外光照射時，光致變色材料的分子結構會改變並顯露出顏色。當移除相關光源時，顏色也會消失。若在太陽光下使用發光裝置10，進入之太陽光的一部分會在到達發光畫素100前被第一區塊202擋住。因此，可以減少來自發光畫素100的反射。於某些實施方式中，第一區塊包含一偏光片。

於某些實施方式中，第二區塊204為視窗200的空白區域，如圖3所示。以虛線繪製第二區塊204，以表示在剖面圖中該區域並無實體材料存在。第一區塊202的總面積小於發光畫素100的發光區域總面積。發光畫素100部分受到第一區塊202的調控。圖4為圖3的上視圖，並顯示出發光畫素100的一部分由虛擬的第二區塊204露出。

於某些實施方式中，視窗200與發光畫素100的第一電極102接觸。於某些實施方式中，視窗200位於發光畫素100的第一電極102上方，並有一介電質沿著垂直方向設於視窗200與第一電極102間。於某些實施方式中，一封裝材料包含氧化物或氮化物沿著垂直方向設於視窗200與第一電極102間。於某些實施方式中，一聚合物材料沿著垂直方向設於視窗200與第一電極102間。所述垂直方向在此係指沿著發光畫素100與視窗200堆疊之方向。

在圖6A中，視窗200與發光畫素100接觸。視窗200亦位於一介電質250與發光畫素100間。在某些例子中，視窗200在第一側與發光畫素100接觸，在與第一側相反的另一側和介電質250接觸。

在圖6B中，視窗200位於發光畫素100上方，但被介電質250圍繞。於某些實施方式中，視窗200在第一側與發光畫素100接觸，在與第一側相反的另一側和介電質250接觸。於某些實施方式中，視窗200完全被介電質250圍繞而並未與發光畫素100有任何接觸。

在圖6C中，視窗200位於發光畫素100上方，但被一材料層270圍繞。於某些實施方式中，所述材料層是和介電質250不同的另一種介電質。於某些實施方式中，材料層包含氧化物。於某些實施方式中，材料層經設置為發光裝置的遮罩層。於某些實施方式中，材料層包含聚合物材料。

於某些實施方式中，視窗200在第一側與介電質250接觸，在與第一側相反的另一側和材料層270接觸。於某些實施方式中，視窗200完全被材料層圍繞而並未與介電質250有任何接觸。

於某些實施方式中，一發光畫素可包含數個子畫素，如圖7所示。發光畫素100具有至少兩個子畫素110及120。子畫素110與子畫素120分別用以發出具有相同波長光譜的光線。於某些實施方式中，子畫素110與120的載子傳輸層與載子注入層相同。於某些實施方式中，子畫素110與120間的水平間隔S小到人類肉眼無法區別。因此，從使用者的角度而言，子畫素110與120是以「單一」單色發光畫素的型式運作。

於某些實施方式中，所述間隔S小於約50 um。於某些實施方式中，所述間隔S小於約30 um。於某些實施方式中，所述間隔S小於約20 um。於某些實施方式中，所述間隔S小於約10 um。於某些實施方式中，所述間隔S小於約8 um。於某些實施方式中，所述間隔S小於約5 um。於某些實施方式中，所述間隔S為0。於某些實施方式中，所述間隔小於人眼從25公分的距離觀看時的解析度。

運用於多子畫素組態中的視窗200和圖1-6之實施例所用的視窗200類似。此處的光學視窗200亦具有兩個區塊。一第一區塊202實質上與子畫素110垂直排列，而一第二區塊204實質上與子畫素120垂直排列(如圖7和8所示)。第一區塊202的透光度和第二區塊204不同。於某些實施方式中，由子畫素110反射之光線反射遠少於來自子畫素120的光線反射，因為第一區塊202包含至少一濾光片、偏光片、光致變色材料或其他光學材料。

雖然視窗200的第一區塊202會減少來自子畫素110之入射環境光線的反射，由子畫素110向使用者發出的光強度也會減低。對於第二區塊204，有更多的環境光線進入子畫素120並被反射(相較於子畫素110)，然而，子畫素120的發光強度下降(luminous intensity drop)遠低於子畫素110。

在多子畫素組態中，可針對每一使用者依其偏好模式而調整每一發光畫素的反射與發光強度。於本揭示內容中，有多種方式可以平衡每一畫素的平衡反射與發光強度。

於某些實施方式中，子畫素110的總發光面積和子畫素120的總發光面積不同。圖8為圖7之上視圖，而圖7是沿著圖8中AA線段之剖面圖。由上視圖可以看出，視窗200的第一區塊202實質上設於子畫素110上方，且第二區塊204實質上設於子畫素120上方。以實線矩形方塊標示每一子畫素的總有效發光區域。於某些實施方式中，子畫素的總有效發光區域是如圖1中第一電極102覆蓋於發光層103的總區域。於某些實施方式中，子畫素110的總有效發光面積大於子畫素120的總有效發光面積。

於某些實施方式中，子畫素110的總有效發光面積大於子畫素120的總有效發光面積。於某些實施方式中，子畫素110的總有效發光面積比子畫素120的總有效發光面積高出兩倍。於某些實施方式中，子畫素110的總有效發光面積比子畫素120的總有效發光面積高出四倍。於某些實施方式中，子畫素110的總有效發光面積比子畫素120的總有效發光面積高出六倍。

可基於對視窗200的設計需求，將發光畫素第二電極設置為各種型式。如圖9所示，第二電極104的厚度不均勻。在與第一區塊202垂直排置的區域中，第二電極經設置以具有至少兩個垂直堆疊的層。層104a堆疊於層104b上。於某些實施方式中，層104a包含透明導電材料譬如ITO、IZO等，而層104b為金屬導電薄膜。於某些實施方式中，層104a對可見光的透光度高於層104b的透光度。於某些實施方式中，層104a的薄片電阻(sheet resistance)高於層104b的薄片電阻。在與第二區塊204垂直排置的區域中，第二電極經設置為具有一層，即層104a。於某些實施方式中，層104a為透明導電材料。於某些實施方式中，可將在水平方向上測量之第二電極104的有效薄片電阻大致上分為高電阻部分(與視窗200之第二區塊204垂直排置)以及低電阻部分(與視窗200之第一區塊202垂直排置)。圖10為圖9之第二電極104的放大圖。層104b沿著水平方向延續地延伸並共形地設於層104a上。層104b的一部分有一底面，與層104a的底面共平面。

在運用多子畫素組態的實施方式中，可將每一子畫素的第二電極104區分成多個區段，如圖11所示。這些區段彼此以聚合物材料150隔開。於某些實施方式中，聚合物材料150經設置為一畫素/子畫素定義層(PDL)。於某些實施方式中，聚合物材料150具有光敏感性。於某些實施方式中，聚合物材料150包含黑體(black material，BM)。不同區段的總面積不同。於某些實施方式中，每一區段的總面積正比於相應子畫素的總有效發光面積。於某些實施方式中，每一區段的總面積大於相應子畫素的總有效發光面積。

於某些實施方式中，第二電極104的一區段設於發光子畫素110下方，且位於子畫素110下方的區段有一透明導電層104a與一金屬導電層104b。視窗200的第一區塊202經設置與大致上與子畫素110及電極區段104a/b並排。進入發光裝置的光線可通過層104a，但會被層104b反射。然而，反射的光線在進入使用者眼睛前會先被第一區塊202減少。第二電極104的另一區段設於發光子畫素120下方。位於子畫素120下方的電極區段僅具有透明導電層104a，而不具有高反射性層104b。於某些實施方式中，由於來自子畫素120側的反射比起子畫素110來得低，第二區塊204可包含高透光度材料。於某些實施方式中，可以實際上由視窗200中移除第二區塊204。

於某些實施方式中，每一電極區段連接至一導電栓。子畫素110得電極區段和導電栓142接觸，而子畫素120的電極區段和導電栓144接觸。於某些實施方式中，導電栓142與導電栓144電性連接。於某些實施方式中，導電栓142與導電栓144經設計具有相同的電位。

導電栓設於一介電質材料50中。介電質材料50位於第二電極104與子畫素下方。於某些實施方式中，介電質材料50包含一光線吸收材料，其可吸收進入裝置的光線。於某些實施方式中，介電質材料50包含黑體(BM)。於某些實施方式中，介電質材料50經設置為薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)陣列的平坦化層。TFT陣列(圖中未繪示)位於材料50下方。於某些實施方式中，介電質材料50位於薄膜電晶體陣列之互連與第二電極104之間。於某些實施方式中，介電質材料50位於互連電容器與第二電極104之間。

圖12繪示發光裝置中的RGB發光單元，其具有三個發光畫素，且每一發光畫素有至少兩個子畫素。紅色發光畫素100R有子畫素110R及子畫素120R。綠色發光畫素100G有子畫素110G及子畫素120G。藍色發光畫素100B有子畫素110B及子畫素120B。可任選地，每一畫素上設有一光學視窗。光學視窗區塊202R與子畫素110R垂直排置，以降低來自子畫素110R下方電極之反射。光學視窗區塊202G與子畫素110G垂直排置，以降低來自子畫素110G下方電極之反射。光學視窗區塊202B與子畫素110B垂直排置，以降低來自子畫素110B下方電極之反射。

上文的敘述簡要地提出了本發明某些實施例之特徵，而使得本發明所屬技術領域具有通常知識者能夠更全面地理解本揭示內容的多種態樣。本發明所屬技術領域具有通常知識者當可明瞭，其可輕易地利用本揭示內容作為基礎，來設計或更動其他製程與結構，以實現與此處所述之實施方式相同的目的和/或達到相同的優點。本發明所屬技術領域具有通常知識者應當明白，這些均等的實施方式仍屬於本揭示內容之精神與範圍，且其可進行各種變更、替代與更動，而不會悖離本揭示內容之精神與範圍。

10‧‧‧發光裝置50‧‧‧介電質材料100‧‧‧發光畫素100B‧‧‧藍色發光畫素100G‧‧‧綠色發光畫素100R‧‧‧紅色發光畫素102‧‧‧第一電極103‧‧‧發光層104‧‧‧第二電極104a、104b‧‧‧層110、110B、110G、110R、120、120B、120G、120R‧‧‧子畫素142、144‧‧‧導電栓150‧‧‧聚合物材料200‧‧‧視窗202‧‧‧第一區塊204‧‧‧第二區塊250‧‧‧介電質270‧‧‧材料層300‧‧‧遮罩

圖1為發光裝置之中間產物的剖面圖。圖2為與圖1對應之上視圖。圖3為另一種發光裝置之中間產物的剖面圖。圖4為與圖3對應之上視圖。圖5為另一種發光裝置之中間產物的剖面圖。圖6A為另一種發光裝置之中間產物的剖面圖。圖6B為另一種發光裝置之中間產物的剖面圖。圖6C為另一種發光裝置之中間產物的剖面圖。圖7為另一種發光裝置之中間產物的剖面圖。圖8為與圖7對應之上視圖。圖9為另一種發光裝置之中間產物的剖面圖。圖10為圖9之一部分的放大圖。圖11為另一種發光裝置之中間產物的剖面圖。圖12為另一種發光裝置之中間產物的剖面圖。

10‧‧‧發光裝置

100‧‧‧發光畫素

102‧‧‧第一電極

103‧‧‧發光層

104‧‧‧第二電極

200‧‧‧視窗

202‧‧‧第一區塊

204‧‧‧第二區塊

300‧‧‧遮罩

Claims

一種發光裝置，包含：一視窗，設於一發光畫素的一發光區域上，其中該發光區域對一入射環境光線的一光反射效能係藉由使該視窗呈現具有至少二區域而設置，其中該至少二區域中的一區域對該入射環境光線之透光度小於該另一區域，且其中該發光畫素包含多個子畫素，彼此以一空間隔開，且該空間小於一人類眼睛之解析度。
如請求項1所述之發光裝置，其中該視窗包含一光致變色材料。
如請求項1所述之發光裝置，其中該視窗為內嵌於該發光裝置中的一圖樣化薄膜。
如請求項1所述之發光裝置，其中該視窗與該發光畫素接觸。
如請求項1所述之發光裝置，其中該空間小於50μm。
如請求項1所述之發光裝置，還包含一共用電極，其位於該些子畫素下方。
如請求項1所述之發光裝置，其中每一子畫素與位於其下方的一電極區段接觸。
如請求項7所述之發光裝置，其中每一子畫素之該電極區段分別連接至一導電栓。
如請求項1所述之發光裝置，其中該些子畫素間的總面積不同。
一種發光裝置，包含：一發光陣列，包含多個發光畫素，每一發光畫素包括多個子畫素，彼此以一空間隔開，且該空間小於一人類眼睛之解析度；一光學視窗，位於該些發光畫素至少一者上方，其中該光學視窗包含至少一第一區塊及一第二區塊，其中該第一區塊與該發光畫素之一子畫素垂直排列，且該第二區塊與該發光畫素之另一子畫素垂直排列，其中該第一區塊與該第二區塊間對一入射環境光線之一透光度不同。
如請求項10所述之發光裝置，其中該光學視窗包含一光致變色材料。
如請求項10所述之發光裝置，其中該第一區塊進一步延伸以使其總面積大於與該第一區塊垂直排列之該子畫素之一總面積。
如請求項10所述之發光裝置，其中該光學視窗由一介電層所圍繞。
如請求項10所述之發光裝置，還包含一電極，位於該光學視窗與該發光畫素間。