电激发光元件及其形成方法与流程

本发明涉及一种电激发光元件，且特别涉及一种包括至少两层色层的电激发光元件及其形成方法。

背景技术

当电流通过电激发光元件时，电子和空穴(电子空穴)会在色层内再结合而产生激子(exciton)，并依据色层的材料特性而发出不同波长的光线。

在现有技术中，能够发出白光的电激发光元件例如是通过红色色层、绿色色层以及蓝色色层的互相配合来实现发出白光的目的。更具体地说，可以通过将具有红色色层的发光单元、具有绿色色层的发光单元以及具有蓝色色层的发光单元互相堆叠，以构成能够发出白光的电激发光元件。然而，现有能够发出白光的电激发光元件都是通过元件内部光学设计搭配材料选择及电性调整，或是通过元件外部电路独立操控不同发光单元的发光强度比例来控制电激发光元件所发出的光线的色温(或称相关色温(correlatedcolortemperatures，cct))。通过前述元件内部方式来调整色温的电激发光元件，在不同色温需求下需要对应不同的元件结构及制程(包含制程道数、材料种类……等)，这些调整不仅无可避免地直接影响到元件的发光效率，在制程转换间也耗费了生产时间；然而，通过前述元件外部方式来调整色温的电激发光元件虽不影响元件本身结构，但需要额外增加元件纵向的电路设计，增加了电路设计的难度及复杂度。因此，目前亟需一种能解决前述问题的方法。

技术实现要素：

本发明提供一种形成电激发光元件的方法，通过调整第一发光区的面积以及第二发光区的面积，可以使电激发光元件发出具有所预期的色温的光线。

本发明提供一种电激发光元件，通过调整第一发光区的面积以及第二发光区的面积，可以使电激发光元件发出具有所预期的色温的光线。

本发明的至少一实施例中的一种形成电激发光元件的方法，包括：形成第一电极于基板上；形成像素定义图案层于基板上，像素定义图案层具有第一开口，第一开口于基板上的投影面积为a，以定义出第一发光区的面积；形成第一色层于第一开口中，第一色层与第一电极电性连接；形成第一连接层于第一色层上，第一连接层于基板上的投影面积为b，以定义出第二发光区的面积；形成第二色层于第一连接层上，第一连接层位于第一色层以及第二色层之间；以及形成第二电极于第二色层上。当b与a的比值为r1时，电激发光元件发出的光具有第一色温；以及当b与a的比值为r2时，电激发光元件发出的光具有第二色温。r1不同于r2，且第一色温不同于第二色温。

本发明的至少一实施例中的一种电激发光元件，包括：基板、第一电极、像素定义图案层、第一色层、第一连接层、第二色层以及第二电极。第一电极位于基板上。像素定义图案层位于基板上，且像素定义图案层具有第一开口，且第一开口于基板上的投影面积为a，以定义出第一发光区的面积。第一色层位于第一开口中，且与第一电极电性连接。第一连接层位于第一色层上，且第一连接层于基板上的投影面积为b，以定义出第二发光区的面积。第一连接层位于第一色层以及第二色层之间。第二色层位于第一连接层以及第二电极之间。当b与a的比值为r1时，电激发光元件发出的光具有第一色温；以及当b与a的比值为r2时，电激发光元件发出的光具有第二色温。r1不同于r2，且第一色温不同于第二色温。

本发明的目的之一为降低电激发光元件的制程难度。

本发明的目的之一为降低调整电激发光元件的色温对其发光效率的影响。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合说明书附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明的第一实施例的一种电激发光元件的俯视示意图。

图2a～图2f是图1的电激发光元件沿着剖线22’的制造方法的剖面示意图。

图3是依照本发明的第二实施例的一种电激发光元件的俯视示意图。

图4a～图4f是图3的电激发光元件沿着剖线33’的制造方法的剖面示意图。

图5a是依照本发明的一变化实施例的一种电激发光元件的俯视示意图。

图5b是图5a的电激发光元件沿着剖线44’的剖面示意图。

图6a是依照本发明的一变化实施例的一种电激发光元件的俯视示意图。

图6b是图6a的电激发光元件沿着剖线55’的剖面示意图。

图7a是依照本发明的一变化实施例的一种电激发光元件的俯视示意图。

图7b是图7a的电激发光元件沿着剖线66’的剖面示意图。

图8a是依照本发明的一变化实施例的一种电激发光元件的俯视示意图。

图8b是图8a的电激发光元件沿着剖线77’的剖面示意图。

图9a是依照本发明的一变化实施例的一种电激发光元件的俯视示意图。

图9b是图9a的电激发光元件沿着剖线88’的剖面示意图。

图10a是依照本发明的一变化实施例的一种电激发光元件的俯视示意图。

图10b是图10a的电激发光元件沿着剖线99’的剖面示意图。

图11a是本发明一些实施例中以不同开口大小的光罩(掩模)形成连接层的示意图。

图11b是本发明一些实施例中以不同开口大小的光罩形成连接层的电激发光元件的发光光谱图。

图11c是本发明一些实施例中以不同开口大小的光罩形成连接层的电激发光元件的cie1931色彩空间图。

附图标记说明：

100：基板

110：第一电极

120：像素定义图案层

120t：顶面

130：第一色层

140：第一连接层

142、144、242、244：半导体层

150：第二色层

160：第二电极

210：第三电极

230：第三色层

240：第二连接层

250：第四色层

260：第四电极

22’、33’、44’、55’、66’、77’、88’、99’：剖线

b：第一蓝光

b’：第二蓝光

b”：第三蓝光

mask1～mask9：遮罩

o1：第一开口

o2：第二开口

r：暗区

r1：第一发光区

r2：第二发光区

r3：第三发光区

r4：第四发光区

t：开关元件

w：白光

y：黄光

具体实施方式

图1是依照本发明的第一实施例的一种电激发光元件的俯视示意图。图2a～图2f是图1的电激发光元件沿着剖线22’的制造方法的剖面示意图。

请先参考图2a，形成第一电极110于基板100上。扫描线(未绘出)、数据线(未绘出)以及开关元件t例如已设置于基板100中。开关元件t例如是电性连接至扫描线、数据线以及第一电极110。在一些实施例中，开关元件t与第一电极110之间还可以有其他主动元件或无源元件(被动元件)，但本发明不以此为限。

请参考图2b，形成像素定义图案层120于基板100上。像素定义图案层120具有第一开口o1，第一开口o1暴露出第一电极110，且第一电极110于基板100上的投影面积例如大于第一开口o1于基板100上的投影面积。第一开口o1于基板100上的投影面积为a，以定义出第一发光区r1的面积。在一些实施例中，形成像素定义图案层120的方法例如包括先于基板100上形成材料层，接着再利用微影(光刻)蚀刻制程图案化该材料层，以形成像素定义图案层120。

请参考图2c，形成第一色层130于第一开口o1中，第一色层130与第一电极110电性连接。在本实施例中，第一色层130填满第一开口o1，且部分的第一色层130覆盖像素定义图案层120的部分顶表面120t。换句话说，第一色层130于基板100上的投影面积例如大于第一开口o1于基板100上的投影面积。

请参考图2d，形成第一连接层140于第一色层130上。第一连接层140于基板100上的投影面积为b，以定义出第二发光区r2的面积。在本实施例中，第一连接层140于垂直基板方向上的投影和第一开口o1于垂直基板方向上的投影重叠，部分第一连接层140于垂直基板100方向上的投影和像素定义图案层120于垂直基板100方向上的投影重叠，即部分第一连接层140于基板100上的正投影和像素定义图案层120于基板100上的正投影重叠。在本实施例中，第一连接层140于基板100上的投影面积b大于第一开口o1于基板100上的投影面积a，由第一连接层140所定义出来的第二发光区r2的面积大于由第一开口o1所定义出来的第一发光区r1的面积。

第一连接层140例如是由多层导电层堆叠而成。举例来说，第一连接层140包括n型半导体层142以及p型半导体层144，。本实施例是以第一连接层140包括两层导电层为例，但本发明不以此为限，第一连接层140还可以包括更多层导电层。在一些实施例中，第一连接层140选自导电材料，例如为掺杂型或非掺杂型有机半导体的材料，例如包括氧化钼(molybdenumtrioxide，moo3)、氧化钨(tungstentrioxide，wo3)、锂和铯所构成的族群。此外，在第一色层130和第一连接层140之间可还包括其他膜层，例如：电子传输层、电子注入层等。

请参考图2e，形成第二色层150于第一连接层140上，第一连接层140位于第一色层130以及第二色层150之间。第一色层130以及第二色层150例如可以被激发出不同颜色的光。第二色层150覆盖整个第一连接层140，第二色层150于基板100上的投影面积例如大于或等于第一连接层140于基板100上的投影面积，但本发明不以此为限。在本实施例中，部分第二色层150接触部分第一色层130。

请同时参考图1与图2f，形成第二电极160于第二色层150上。第二电极160例如电性连接至共通电压，但本发明不以此为限。第二电极160于基板100上的投影面积例如大于或等于第一连接层140于基板100上的投影面积，但本发明不以此为限。在本实施例中，第一连接层140未与第二电极160重叠的区域为暗区r。此外，于一实施例中，第一色层130和第二色层150可由多个膜层堆叠而成，例如：由空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴注入层、空穴传输层堆叠而成，但不以此为限，于其他实施例中，可视需求加入更多膜层，或减少膜层。

在本实施例中，电激发光元件包括：基板100、第一电极110、像素定义图案层120、第一色层130、第一连接层140、第二色层150以及第二电极160。第一电极110位于基板100上。像素定义图案层120位于基板100上，且像素定义图案层120具有第一开口o1，且第一开口o1于基板100上的投影面积为a，以定义出第一发光区r1的面积。第一色层130位于第一开口o1中，且与第一电极110电性连接。第一连接层140位于第一色层130上，且第一连接层140于基板100上的投影面积为b，以定义出第二发光区r2的面积。第一连接层140位于第一色层130以及第二色层150之间。第二色层150位于第一连接层140上，且位于第一连接层140以及第二电极160之间。

在一些实施例中，可以通过将a与b预设为不同的大小，以使电激发光元件发出的光线具有期望的色温。举例来说，当b与a的比值为r1时，电激发光元件发出的光具有第一色温t1；当b与a的比值为r2时，电激发光元件发出的光具有第二色温t2。r1不同于r2，且第一色温t1不同于第二色温t2。

在一些实施例中，第一色层130包括黄色电激发光材料，且用以发出黄光；第二色层150包括蓝色电激发光材料，且用以发出蓝光。r1大于r2时，第一色温t1大于第二色温t2，b与a的比值越高，则电激发光元件发出的光的色温越高。

请参考图11a，以具有不同开口大小的遮罩mask1～遮罩mask9可以形成不同大小的第一连接层140，其中遮罩mask1～遮罩mask9的开口大小依次增大，换句话说，以遮罩mask1所形成的第一连接层140的面积最小，以遮罩mask9所形成的第一连接层140的面积最大。请参考图11b与图11c，在第一色层130包括黄色电激发光材料且第二色层150包括蓝色电激发光材料的实施例中，若增加第一连接层140的面积则电激发光元件所发出的光线中，蓝光的含量会增加。换句话说，随着第一连接层140的面积增加电激发光元件发出的光的色温越高。

在一些实施例中，第一色层130包括蓝色电激发光材料，且用以发出蓝光；第二色层150包括黄色电激发光材料，且用以发出黄光。r1大于r2时，第一色温t1小于第二色温t2，b与a的比值越高，则电激发光元件发出的光的色温越低。

基于上述，通过改变电激发光元件中第一开口的尺寸以及第一连接层的尺寸，即可改变电激发光元件所发出的光的色温。由于调整第一开口的尺寸以及第一连接层的尺寸并不会改变各导电层或电极层的形成顺序，因此可以降低电激发光元件的制程难度，且还能降低调整电激发光元件的色温对其发光效率的影响。

图3是依照本发明的第二实施例的一种电激发光元件的俯视示意图。图4a～图4f是图3的电激发光元件沿着剖线33’的制造方法的剖面示意图。在此必须说明的是，图3、图4a～图4f的实施例沿用图1、图2a～图2f的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。

请先参考图4a，形成第一电极110以及第三电极210于基板100上。第三电极210和第一电极110例如于同一步骤(或通过同一道图案化制程)形成。在一些实施例中，第一电极110以及第三电极210电性连接至位于基板100中的开关元件t。第一电极110以及第三电极210可以电性连接至相同或不同个开关元件。

请参考图4b，形成像素定义图案层120于基板100上。像素定义图案层120具有第一开口o1以及第二开口o2。第二开口o2暴露出第二电极210，且第二电极210于基板100上的投影面积例如大于第二开口o2于基板100上的投影面积，但本发明不以此为限。第二开口o2于基板100上的投影面积为c，以定义出第三发光区r3的面积。第一发光区r1的面积可以与第三发光区r3的面积相同或不同。

请参考图4c，形成第一色层130于第一开口o1中，第一色层130与第一电极110电性连接。形成第三色层230于第二开口o2中，第三色层230与第三电极210电性连接。在本实施例中，第三色层230填满第二开口o2，且部分的第三色层230覆盖像素定义图案层120的部分顶表面120t。换句话说，第三色层230于基板100上的投影面积例如大于第二开口o2于基板100上的投影面积。

在一些实施例中，第一色层130与第三色层230例如包括相同的电激发光材料，第一色层130与第三色层230可以同时形成，但本发明不以此为限。在一些实施例中，第一色层130与第三色层230可以包括不同的电激发光材料。第一色层130与第三色层230可以彼此连接或互相分离。

请参考图4d，形成第一连接层140于第一色层130上。第一连接层140于基板100上的投影面积为b，以定义出第二发光区r2的面积。形成第二连接层240于第二色层230上。第二连接层240于基板100上的投影面积为d，以定义出第四发光区r4的面积。第二连接层240例如与第一连接层140包括相同或不同的材料，举例来说，第二连接层240包括n型半导体层242以及p型半导体层244，但本发明不以此为限。在本实施例中，第二连接层240于垂直基板方向上的投影和第二开口o2于垂直基板方向上的投影重叠，部分第二连接层240于垂直基板方向上的投影和像素定义图案层120于垂直基板方向上的投影重叠，即部分第二连接层240于基板100上的正投影和像素定义图案层120于基板100上的正投影重叠。第二连接层240于基板100上的投影面积例如大于第二开口o2于基板100上的投影面积。在本实施例中，d大于c，由第二连接层240所定义出来的第四发光区r4的面积d大于由第二开口o2所定义出来的第三发光区r3的面积c，但本发明不以此为限。在一些实施例中，d小于等于c，由第二连接层240所定义出来的第四发光区r4的面积小于等于由第二开口o2所定义出来的第三发光区r3的面积。

请参考图4e，形成第二色层150于第一连接层140上，第一连接层140位于第一色层130以及第二色层150之间。形成第四色层250于第二连接层240上，第二连接层240位于第三色层230以及第四色层250之间。第四色层250与第三色层230例如可以被激发出相同或不同颜色的光。第四色层250覆盖整个第二连接层240，第四色层250于基板100上的投影面积例如大于或等于第二连接层240于基板100上的投影面积。在本实施例中，部分第四色层250接触部分第三色层230，但本发明不以此为限。在一些实施例中，第四色层250与第三色层230可以互相分离。

请同时参考图3与图4f，形成第二电极160于第二色层150上。形成第四电极260于第四色层250上。第二电极160和第四电极260例如于同一步骤形成，第二电极160和第四电极260互相连接，但本发明不以此为限。第四电极260于基板100上的投影面积例如大于或等于第二连接层240于基板100上的投影面积，但本发明不以此为限。在本实施例中，第一连接层140以及第二连接层240未重叠于第二电极160以及第四电极260的区域为暗区r。此外，于一实施例中，第三色层230和第四色层250可由多个膜层堆叠而成，例如：由空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴注入层、空穴传输层堆叠而成，但不以此为限，于其他实施例中，可视需求加入更多膜层，或减少膜层。

在本实施例中，电激发光元件包括：基板100、第一电极110、像素定义图案层120、第一色层130、第一连接层140、第二色层150、第二电极160、第三电极210、第三色层230、第二连接层240、第四色层250以及第四电极260。第一电极110与第三电极210位于基板100上。像素定义图案层120位于基板100上，且像素定义图案层120具有第一开口o1与第二开口o2。第一开口o1于基板100上的投影面积为a，以定义出第一发光区r1的面积。第二开口o2于基板100上的投影面积为c，以定义出第三发光区r3的面积。第一色层130位于第一开口o1中，且与第一电极110电性连接。第三色层230位于第二开口o2中，且与第三电极210电性连接。第一连接层140位于第一色层130上，且第一连接层140于基板100上的投影面积为b，以定义出第二发光区r2的面积。第一连接层140位于第一色层130以及第二色层150之间。第二色层150位于第一连接层140以及第二电极160之间。第二连接层240位于第三色层230上，且第二连接层240于基板100上的投影面积为d，以定义出第四发光区r4的面积。第四色层250位于第二连接层240上，且位于第二连接层240以及第四电极260之间。

在一些实施例中，可以通过将a、b、c与d预设为不同的大小，使电激发光元件发出的光线具有期望的色温。

在一些实施例中，第四色层250、第三色层230与第二色层150包括相同或不同的蓝色电激发光材料，且第一色层130包括黄色电激发光材料。

在第二实施例的一些变化例中，如在图5a与图5b的实施例中，第四色层250、第三色层230与第二色层150用以发出第一蓝光b，且第一色层130用以发出黄光y。第一发光区r1发出由黄光y与第一蓝光b混合而成的白光w，第二发光区r2、第三发光区r3以及第四发光区r4发出第一蓝光b。此外于此实施例中，可还包括开关元件t设置基板100，第一电极110和第三电极210电性连接开关元件t。也就是说开关元件t可以同时提供电信号给第一电极110和第三电极210。

在图6a与图6b的实施例中，第四色层250以及第二色层150用以发出第一蓝光b，第三色层230用以发出第二蓝光b’，且第一色层130用以发出黄光y。第一发光区r1发出由黄光y与第一蓝光b混合而成的白光w，第三发光区r3发出由第一蓝光b与第二蓝光b’混合而成的第三蓝光b”，第二发光区r2以及第四发光区r4发出第一蓝光b。此外于此实施例中，可还包括第一开关元件t1和第二开关元件t2，第一开关元件t1和第二开关元件t2设置基板100，第一电极110电性连接第一开关元件t1，第三电极210电性连接第二开关元件t2。第一电极110和第三电极210的电信号由不同的开关元件提供。又以下实施例，省略关关元件，第一电极110和第三电极210的电信号可由相同关关元件或不同关关元件提供。

在图7a与图7b的实施例中，第三色层230、第二色层150用以发出第一蓝光b，第四色层250用以发出第二蓝光b’，且第一色层130用以发出黄光y。第一发光区r1发出由黄光y与第一蓝光b混合而成的白光w，第二发光区r2发出第一蓝光b，第三发光区r3发出由第一蓝光b与第二蓝光b’混合而成的第三蓝光b”，第四发光区r4发出第二蓝光b’。

在一些实施例中，第四色层250、第三色层230与第一色层130包括相同或不同的蓝色电激发光材料，且第二色层150包括黄色电激发光材料。由于第一色层130、第二色层150、第三色层230以及第四色层250中有三者包括蓝色电机发光材料，电激发光元件比较不容易因为蓝色电机发光材料的寿命较短而影响其品质。

在图8a与图8b的实施例中，第四色层250、第三色层230与第一色层130用以发出第一蓝光b，且第二色层150用以发出黄光y。第一发光区r1发出由黄光y与第一蓝光b混合而成的白光w，第二发光区r2发出黄光y，第三发光区r3以及第四发光区r4发出第一蓝光b。

在图9a与图9b的实施例中，第四色层250以及第一色层130用以发出第一蓝光b，第三色层230用以发出第二蓝光b’，且第二色层150用以发出黄光y。第一发光区r1发出由黄光y与第一蓝光b混合而成的白光w，第二发光区r2发出黄光y，第三发光区r3发出由第一蓝光b与第二蓝光b’混合而成的第三蓝光b”，第四发光区r4发出第一蓝光b。

在图10a与图10b的实施例中，第三色层230、第一色层130用以发出第一蓝光b，第四色层250用以发出第二蓝光b’，且第二色层150用以发出黄光y。第一发光区r1发出由黄光y与第一蓝光b混合而成的白光w，第二发光区r2发出黄光y，第三发光区r3发出由第一蓝光b与第二蓝光b’混合而成的第三蓝光b”，第四发光区r4发出第二蓝光b’。

基于上述，通过调整电激发光元件中第一开口的尺寸、第一连接层的尺寸、第二开口的尺寸以及第二连接层的尺寸，即可改变电激发光元件所发出的光的色温。由于调整第一开口的尺寸、第一连接层的尺寸、第二开口的尺寸以及第二连接层的尺寸并不会改变各导电层或电极层的形成顺序，因此可以降低电激发光元件的制程难度，且还能降低调整电激发光元件的色温对其发光效率的影响。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作些许的变动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。