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TWI670874B - 發光元件 - Google Patents

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TWI670874B
TWI670874B TW106142606A TW106142606A TWI670874B TW I670874 B TWI670874 B TW I670874B TW 106142606 A TW106142606 A TW 106142606A TW 106142606 A TW106142606 A TW 106142606A TW I670874 B TWI670874 B TW I670874B
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陳建宇
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Abstract

本揭露係關於一種發光元件。該發光元件包含一發光層。該發光層包含複數個發光胞與複數個濾色器。依據相應的一個該複數個發光胞發出的波長，該複數個濾色器各自位於該相應的一個發光胞上方。

Description

發光元件
本揭露係關於一種發光元件，特別係關於一種有機發光元件及其製造方法。
近年來，平板顯示器越來越受歡迎，並且從口袋尺寸電子裝置(例如行動電話)至壁掛式大螢屏電視皆廣泛採用平板顯示器。如同積體電路(Integrated Circuit，IC)對於電晶體密度需求增加，顯示器的解析度需求亦已經提高。在近來的趨勢中，導入有機發光材料作為平板的光源，以增進折疊能力的可能性。
本揭露的實施例提供一種發光元件。該發光元件包含一發光層。該發光層包含複數個發光胞與複數個濾色器。依據相應的一個該複數個發光胞發出的波長，該複數個濾色器各自位於該相應的一個發光胞上方。
在該發光元件中，該複數個發光胞之一的一橫向寬度係不大於約5um。在該發光元件中，該複數個發光胞各自係由一有機發光材料形成。該發光元件包括一基板，其中該複數個發光胞之一係位於該基板的一凹部中。在該發光元件中，該複數個發光胞之一具有一突出部，該突出部自該基板的一頂表面經量測為約0.2um與2um之間。
在該發光元件中，該複數個濾色器之一具有一橫向寬度實質等於該相應的一個發光胞的一橫向寬度。在發光元件中，該複數個濾色器之一的一幾何中心係與該相應的一個發光胞的一幾何中心實質重疊。在該發光元件中，該複數個濾色器之一直接接觸該相應的一個發光胞。
該發光元件包括一聚合物層於該複數個濾色器之一與該相應的一個發光胞之間。在該發光元件中，該聚合物層包含氟。在該發光元件中，該聚合物層包含石墨烯。
本揭露的實施例提供一種發光元件。該發光元件包括一基板、位於該基板上方的一發光層、以及覆蓋該發光層的一囊封層。該發光層包括一陣列的發光單元。每一個發光單元包括一有機發光胞以及位於該有機發光胞上方的一濾色器。該基板包含石墨烯。該囊封層包含石墨烯。該發光元件包括一阻障層，其中該阻障層比該囊封層硬。該發光層係由該囊封層密封。
本揭露的實施例提供一種發光元件。該發光元件包含一基板、位於該基板上方的一發光層、以及覆蓋該發光層的一覆蓋層。該發光層包括一陣列的發光單元，其中每一個發光單元包括一有機發光胞以及位於該有機發光胞上方的一濾色器。該覆蓋層包含一聚合囊封層以及一無機阻障層。該濾色器係位於該覆蓋層上方。
10‧‧‧電子元件/顯示器
12‧‧‧層
12a‧‧‧層
14‧‧‧發光層
16‧‧‧囊封層
16a‧‧‧頂表面
17a‧‧‧濾色材料
18‧‧‧層
20‧‧‧噴嘴
22‧‧‧液滴
30‧‧‧噴嘴
32‧‧‧液滴/氣滴
140‧‧‧表面
141‧‧‧基質
141a‧‧‧表面
142‧‧‧傳導跡線
145a‧‧‧發光單元
145b‧‧‧發光單元
145c‧‧‧發光單元
146‧‧‧電極
161‧‧‧阻障層
170‧‧‧發光胞
171‧‧‧濾色器
A-A‧‧‧線
H‧‧‧厚度
h1‧‧‧突出部
h2‧‧‧厚度
W1‧‧‧寬度
W2‧‧‧寬度
X‧‧‧厚度方向
圖1為可撓式發光元件。
圖2為俯視圖，例示本揭露實施例之可撓式發光元件的一部分。
圖3為剖面圖，例示本揭露實施例之可撓式發光元件的一部分。
圖3a為剖面圖，例示本揭露實施例之可撓式發光元件的一部分。
圖4a至4b說明在發光胞(light emitting cell)上方形成濾色器的圖案化操作。
圖5為剖面圖，例示本揭露實施例之可撓式發光元件的一部分。
圖6為剖面圖，例示本揭露實施例之可撓式發光元件的一部分。
圖6a至6b為剖面圖，例示本揭露實施例之可撓式發光元件的一部分。
圖7a說明旋塗(spin coating)操作。
圖7b為剖面圖，例示本揭露實施例之可撓式發光元件的一部分。
圖8a說明噴塗(jet spraying)操作。
圖8b為剖面圖，例示本揭露實施例之可撓式發光元件的一部分。
圖9為剖面圖，例示本揭露實施例之可撓式發光元件的一部分。
本揭露提供一種高密度發光顯示器的製造方法。在本揭露中，「高密度」一詞係定義為發光像素密度為至少等於或大於800ppi。然而，該方法亦可應用於具有像素密度低於800ppi的發光顯示器。
本揭露提供一種新的電極設計，用於可撓式面板中的有機發光材料。該電極具有合適的尺寸以使周圍光的反射最小化。電極的材料具有高可撓性與低阻抗性，以使得可撓式面板為可折疊且低功率消耗。經由本揭露，平板設計者可具有更大的窗口，在發光像素陣列中配製驅動電路與觸控面板線。
圖1說明電子元件10的實施例。電子元件10可為堅硬或是可撓式顯示器。顯示器10可具有至少四個不同層，沿著厚度方向X實質堆疊。層12為基板，經配置作為平台以具有發光(/顯示)層14位於其上。層16為覆蓋 層，位於發光層14上方，以及層18經配置作為光進入/離開電子元件10的窗口。在一些實施例中，層16係一囊封層。層18亦可經配置作為使用者的觸控介面，因而表面硬度可能足以符合設計需求。在一些實施例中，層16與層18整合為一層。
層12可由聚合物基質材料形成。層12的彎曲半徑不大於約3mm。在一些實施例中，層12的最小彎曲半徑不大於10mm。最小彎曲半徑經量測為內部曲率，為不需扭曲它、損壞它或縮短其使用壽命而可彎曲層12的最小半徑。在一些實施例中，一些傳導跡線可位於層12中，並且形成電路以對於發光層14提供電流。在一些實施例中，層12包含石墨烯(graphene)。
在一些實施例中，薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)位於層12上，並且位於層12與發光層14之間。在一些實施例中，TFT包埋於層12中並且一體成型。在一些實施例中，層12包含石墨烯(graphene)。
圖2為俯視圖，例示本揭露實施例的發光層14。發光層14具有表面140。發光單元的陣列包含位於表面140上的發光單元145a、145b與145c。經由傳導跡線142，對於每一個發光單元145a、145b與145c提供電流。在一實施例中，在一行中的一些發光單元145a、145b與145c係藉由傳導跡線142而串聯連接。發光單元145a、145b與145c可另與電極146電耦合。電極146可位於表面140的周邊區域。
圖3為沿著圖2之線AA的剖面圖。具有TFT或其他電路的層12a可位於基板12上。發光層14具有基質(opaque matrix)141。在一些實施例中，基質141包含聚合物材料。在一些實施例中，基質141包含石墨烯。發光單元145a、145b、145c係包埋在基質141中。在一些實施例中，基質141具有硬度H1，其大於發光單元的硬度H2。在一些實施例中，基質141包含 吸光材料，其對於400nm-700nm的光是不透光的。在一些實施例中，基板對於自發光單元145a、145b、145c其中之一發出的光是不透光的，以降低相鄰發光單元之間的干擾。
各個發光單元145a、145b、145c包含發光胞170與濾色器171。在一些實施例中，發光胞170係由有機發光材料製成。在一些實施例中，濾色器171經配置以對應於發光胞170。在一些實施例中，濾色器171係直接接觸發光胞170。例如，若發光胞170經配置以發出第一波長範圍的光，則濾色器171經配置以對於該第一波長範圍內的光是透光的。波長超過第一波長範圍的任何光會被濾色器171阻擋。
在一些實施例中，發光單元145a的發光胞170經配置以發出第一波長範圍內的光。在一些實施例中，發光單元145b的發光胞170經配置以發出第二波長範圍內的光。在一些實施例中，發光單元145c的發光胞170經配置以發出第三波長範圍內的光。在一些實施例中，發光單元145a的發光胞170經配置以發出紅光。在一些實施例中，發光單元145b的發光胞170經配置以發出綠光。在一些實施例中，發光單元145c的發光胞170經配置以發出藍光。
發光胞170具有橫向寬度W1。在一些實施例中，W1不大於約5um。在一些實施例中，W1係在約3um至約5um之間。在一些實施例中，W1可小於1um。在一些實施例中，W1可為小於0.1um。在一些實施例中，W1可為小於0.01um。在本揭露中，可根據PPI的需求，調整寬度W1。對於一些超高PPI(超過1000或甚至超過2000)元件，寬度W1可降低至微米或甚至次微米等級。
發光胞170具有垂直突出部h1，其係位於不透光基質141的表面141a 上方。突出部h1可為0.2與2um之間。當h1等於0時，發光胞170的頂表面與不透光基質141的表面141a為實質共平面，如圖3a所示。在此情況下，h1為零。
在一些實施例中，發光胞170凹陷於不透光基質141的表面141a下方，在此情況下，h1為負數。發光胞170的側壁受到不透光基質141的環繞或包圍。
濾色器171具有橫向寬度W2。在一些實施例中，寬度W2經設計以與發光胞170的寬度W1對應。在一些實施例中，寬度W2經設計以與發光胞170的寬度W1實質相等。在一些實施例中，寬度W2經設計而約為發光胞170的寬度W1的90~99%。在一些實施例中，寬度W2經設計而約為發光胞170的寬度W1的90~110%。在一些實施例中，寬度W2經設計而約為發光胞170的寬度W1的101~110%。
在一些實施例中，W2係約3um至約5um之間。在一些實施例中，W1可小於1um。在一些實施例中，W1可小於0.1um。在一些實施例中，W1可小於0.01um。在本揭露中，可依據PPI的需求，調整寬度W1。
濾色器171具有厚度h2。在一些實施例中，厚度h2可為1至20um之間。
在一些實施例中，藉由微影蝕刻製程，在發光胞170上形成濾色器171。在一實施例中，在發光胞170與表面141a上方配置濾光材料(light filter material)，以形成濾色器171，如圖4a所示。在一實施例中，自表面141a移除濾光材料以形成濾色器171，僅保留發光胞170上方的一部分，如圖4b所示。
可經由圖案化操作形成濾色器。在一些實施例中，圖案化操作為光 微影蝕刻製程或雷射雕刻(laser carving)。圖4a至4b說明在發光單元上方形成三種不同型式濾色器的操作。
在圖4a中，配置濾色材料17a於發光胞170與不透光基質141的表面141a上方，如圖4a所示。濾色材料17a對於第一波長範圍內的光是透光的。在圖4b中，進行圖案化操作，以局部移除濾色材料，因而僅一部分濾光材料保留在第一發光胞170上而形成濾色器171。
對於其他發光胞，可用不同型式的綠色材料重複類似操作。例如，第二型濾色材料係位於不透光基質141上方的覆蓋物(blanket)，而後經圖案化以保留在第二型發光胞上方，其中該第二型濾色材料對於第二波長範圍內的光是透光的。
圖5說明囊封層16位於發光層14上方。在一些實施例中，囊封層16直接接觸濾色器171。在一些實施例中，囊封層16為聚合物材料。在一些實施例中，囊封層16包含石墨烯。在一些實施例中，囊封層16包含氟(fluorine)。在一些實施例中，囊封層16包含PET、聚亞醯胺、SiOx、SiNx等等，但不以此為限。
囊封層16具有厚度H，其亦為自表面141a至囊封層16之頂表面16a所量測的距離。在一些實施例中，厚度H為約2um與約4um之間。在一些實施例中，厚度H為約4um與約6um之間。在一些實施例中，厚度H為約6um與約8um之間。在一些實施例中，厚度H為約8um與約10um之間。
頂表面16a經設計以與另一膜(film)或層接觸。在一些實施例中，阻障層161位於囊封層16上方，如圖6所示。在一些實施例中，阻障層161接觸囊封層16的頂表面16a。在一些實施例中，阻障層161之硬度大於1H鉛筆硬度。在一些實施例中，阻障層161之硬度大於4H鉛筆硬度。在一些實 施例中，阻障層161之硬度約大於囊封層16之硬度的10倍。
在一些實施例中，阻障層161之楊氏模數(Young's modulus)為約0.1至約4Gpa之間。在一些實施例中，阻障層161之楊氏模數(Young's modulus)為約0.1至約1Gpa之間。在一些實施例中，阻障層161之楊氏模數(Young's modulus)為約1至約2Gpa之間。在一些實施例中，阻障層161之楊氏模數(Young's modulus)為約2至約3Gpa之間。在一些實施例中，阻障層161之楊氏模數(Young's modulus)為約3至約4Gpa之間。
在一些實施例中，阻障層161可為無機膜。在一些實施例中，阻障層161包含石墨烯。在一些實施例中，阻障層161包含SiOx、SiNx、及其組合，但並不以此為限。
在一實施例中，發光層14受到囊封層16的環繞或是密封，如圖6a所示。再者，囊封層16受到阻障層161的環繞或密封。為求簡潔，圖式中省略發光單元。在一些實施例中，囊封層16與阻障層161結合成為覆蓋層，以環繞且密封發光層14。
圖6b例示另一實施例，說明複合囊封結構位於發光層14上。複合囊封結構具有交錯配置的兩個聚合囊封層16與兩個阻障層161，以覆蓋發光層14。然而，配置可具有其他不同的組合。例如，阻障層161位於發光層14上，而後為聚合囊封層16，而後為另一阻障層161。在一些實施例中，複合囊封結構具有多於兩個聚合囊封層16或是多於兩個阻障層161。
圖7a例示一實施例，說明旋塗聚合囊封層16於發光層14上方。自噴嘴20分配液滴22。在液滴22落在發光層14之後，基板12開始旋轉並且液滴22圍繞發光層14噴灑(spray)，以形成聚合囊封層16，如圖7b所示。可由單一塗覆(coat)或是多重塗覆操作形成囊封層16。
圖8a例示一實施例，說明噴塗(jet spraying)聚合囊封層16於發光層14上方。自噴嘴30分配液滴或氣滴32。聚合囊封層16形成於發光層14上，如圖8b所示，可由單一噴塗或是多重噴塗操作形成囊封層16。
如圖9所示，在一些實施例中，濾色器171位於發光胞170上方，但藉由聚合囊封層16而分離。在一些實施例中，由俯視觀之，濾色器171實質對準發光胞170。因此，可有效減少來自周圍光對於發光胞170的干擾。在一些實施例中，由俯視觀之，濾色器171的幾何中心係與發光胞170的幾何中心實質重疊。
在一些實施例中，濾色器可位於阻障層161上方。在一些實施例中，濾色器可位於窗口層(window layer)18(請參閱圖1)上方。在一些實施例中，濾色器可位於觸控面板層(未繪示)上方。
前述內容概述一些實施方式的特徵，因而熟知此技藝之人士可更加理解本揭露之各方面。熟知此技藝之人士應理解可輕易使用本揭露作為基礎，用於設計或修飾其他製程與結構而實現與本申請案所述之實施例具有相同目的與/或達到相同優點。熟知此技藝之人士亦應理解此均等架構並不脫離本揭露揭示內容的精神與範圍，並且熟知此技藝之人士可進行各種變化、取代與替換，而不脫離本揭露之精神與範圍。

Claims (17)

  1. 一種發光元件，包括：一發光層，包含：複數個發光胞；以及複數個濾色器，其中各個濾色器依據該複數個發光胞中相應的發光胞所發出的波長，各自位於該相應的發光胞上方；其中各該濾色器具有一橫向寬度，其實質等於該相應的發光胞的一橫向寬度。
  2. 如請求項1所述之發光元件，其中該複數個發光胞之一的一橫向寬度係小於或等於約5um。
  3. 如請求項1所述之發光元件，其中該複數個發光胞各自係由一有機發光材料形成。
  4. 如請求項1所述之發光元件，另包括一基板，其中該複數個發光胞之一係位於該基板的一凹部中。
  5. 如請求項4所述之發光元件，其中該複數個發光胞之一具有一突出部，該突出部自該基板的一頂表面凸出約0.2um與2um之間。
  6. 如請求項1所述之發光元件，其中各該濾色器的一幾何中心係與該相應的發光胞的一幾何中心實質重疊。
  7. 如請求項1所述之發光元件，其中各該濾色器直接接觸該相應的發光胞。
  8. 如請求項1所述之發光元件，其中各該濾色器具有約1um至約20um之間的一厚度。
  9. 如請求項1所述之發光元件，另包括一聚合物層，介於各該濾色器與該相應的發光胞之間。
  10. 如請求項9所述之發光元件，其中該聚合物層包含氟。
  11. 如請求項9所述之發光元件，其中該聚合物層包含石墨烯(graphene)。
  12. 一種發光元件，包括：一基板；一發光層，位於該基板上方；一囊封層，覆蓋該發光層；以及一阻障層，其中該阻障層比該囊封層硬； 其中該發光層包括：一陣列的發光單元，其中每一個發光單元包括：一有機發光胞；以及一濾色器，位於該有機發光胞上方。
  13. 如請求項12所述之發光元件，其中該基板包含石墨烯。
  14. 如請求項12所述之發光元件，其中該囊封層包含石墨烯。
  15. 如請求項12所述之發光元件，其中該發光層係由該囊封層密封。
  16. 一種發光元件，包括：一基板；一發光層，位於該基板上方；以及一覆蓋層，覆蓋該發光層，其中該覆蓋層包含一聚合囊封層與一無機阻障層；其中該發光層包括：一陣列的發光單元，其中每一個發光單元包括：一有機發光胞；以及一濾色器，位於該有機發光胞上方。
  17. 如請求項16所述之發光元件，其中該濾色器位於該覆蓋層上方。
TW106142606A 2017-08-29 2017-12-05 發光元件 TWI670874B (zh)

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US15/689,384 2017-08-29

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