发光元件及其制造方法与流程

本发明涉及一种发光元件及其制造方法，且特别涉及一种具有极性发光层的发光元件及其制造方法。

背景技术：

有机发光二极管(organiclightemittingdiode；oled)显示装置的工艺中，可使用喷墨印刷工艺(inkjetprinting；ijp)形成发光层。喷墨印刷工艺是将含有有机发光材料的液滴喷射或注入到由堤岸(bank)定义出的开口中，以形成发光层。然而，由于液滴注入开口后，会与堤岸间产生作用力(例如毛细现象)，导致有机发光材料在开口中干固后所形成的发光层的膜厚不均。举例来说，发光层在开口边缘处的膜厚经常明显大于发光层在开口中心处的膜厚，进而影响显示面板的显示质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种发光元件，性能佳。

本发明的目的还在于提供一种发光元件的制造方法，能制造出性能佳的发光元件。

为实现上述目的，本发明提供一种发光元件，包括基板、第一电极、极性发光层、第二电极及阻隔结构。第一电极配置于基板上。极性发光层叠置于第一电极上。极性发光层的材质包括能受物理场力吸引的场吸引材料。第二电极配置于基板上。极性发光层夹于第一电极与第二电极之间。该阻隔结构配置于该基板上，环设于该第一电极的周边，且覆盖该第一电极的侧壁，其中该第二电极连续地覆盖该极性发光层与该阻隔结构。

其中，该阻隔结构的材质包括有机绝缘材料或无机绝缘材料。

其中，该阻隔结构的材质为无机绝缘材料，该阻隔结构的顶面至该第一电极的表面在垂直于该基板的方向上具有一高度，该高度为0.1微米至0.7微米。

其中，该阻隔结构的材质包括正型光刻胶材料或负型光刻胶材料。

其中，该阻隔结构的材质选自氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其组合。

其中，该极性发光层与该阻隔结构为一体成型。

其中，该场吸引材料包括可磁极化材料。

其中，该可磁极化材料选自铁、钴、镍或其合金中至少一者。

其中，该第一电极的材质包括该可磁极化材料。

其中，该场吸引材料包括第一化学极性材料。

其中，该第一电极的材质包括第二化学极性材料，且该第一化学极性材料与该第二化学极性材料其中一者具有带正电官能基而另一者具有带负电官能基。

其中，该极性发光层的材质还包括发光材料，该发光材料包括量子点材料、有机发光材料或其组合，且该场吸引材料混合于该发光材料之中。

其中，该发光元件更包括电洞注入层或电洞传输层的至少一者，且该电洞注入层或该电洞传输层的至少一者的材质包括该场吸引材料。

本发明还提供一种发光元件的制造方法，包括：将第一电极形成于基板上；使用滴注装置将极性发光材料滴注于第一电极上，极性发光材料包括场吸引材料，且在滴注极性发光材料的期间，于滴注装置与第一电极之间产生吸引极性发光材料朝向第一电极集中的物理场力；将滴注于第一电极上的极性发光材料固化，以形成叠置于第一电极上的极性发光层；以及形成第二电极于极性发光层上。

其中，在滴注该极性发光材料的期间，对该第一电极通电而产生适于吸引该极性发光材料的该物理场力。

其中，更包括将该基板置放于载台上以滴注该极性发光材料，其中在滴注该极性发光材料的期间，对该载台通电而产生适于吸引该极性发光材料的该物理场力。

其中，更包括在滴注该极性发光材料之前，形成覆盖该第一电极的周边的阻隔结构，其中该极性发光材料滴注于该阻隔结构围绕的空间中。

其中，滴注于该第一电极上的该极性发光材料包覆该第一电极的侧壁。

基于上述，本发明实施例的发光元件及其制造方法中，极性发光层叠置于第一电极上，且极性发光层的材质包括可受物理场力吸引的场吸引材料。此外，本发明一实施例的发光元件的制造方法中，借由滴注极性发光材料的期间，于滴注装置与第一电极之间产生吸引极性发光材料朝向第一电极集中的物理场力。借此，改善发光元件的发光层的膜厚不均匀的问题。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1a是依照本发明一实施例的发光元件的制造方法的示意图。

图1b是依照本发明一实施例的发光元件的剖面示意图。

图2是依照本发明另一实施例的发光元件的制造方法的示意图。

图3是依照本发明再一实施例的发光元件的剖面示意图。

图4是依照本发明又一实施例的发光元件的剖面示意图。

其中，附图标记：

10、20、30：发光元件

100：基板

110：主动元件结构

110’：主动元件结构层

112：第一导电层

114：第二导电层

120：第一绝缘层

130：第二绝缘层

140：平坦层

150、250：第一电极

160、260、360：阻隔结构

160a：空间

160o、360o：开口

170：极性发光材料

170’、270：极性发光层

172、272：电洞注入层

174、274：电洞传输层

180、280、380：第二电极

200：滴注装置

210：喷嘴

300：载台

h：厚度

具体实施方式

在下文中将参照附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。如本领域技术人员将认识到的，可以以各种不同的方式修改所描述的实施例，而不脱离本发明的精神或范围。

在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件「上」或「连接到」另一元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件可以也存在。相反，当元件被称为「直接在另一元件上」或「直接连接到」另一元件时，不存在中间元件。如本文所使用的，「连接」可以指物理及/或电性连接。再者，「电性连接」或「耦合」可为二元件间存在其它元件。

此外，诸如「下」或「底部」和「上」或「顶部」的相对术语可在本文中用于描述一个元件与另一元件的关系，如图所示。应当理解，相对术语旨在包括除了图中所示的方位之外的装置的不同方位。例如，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其它元件的「下」侧的元件将被定向在其它元件的「上」侧。因此，示例性术语「下」可以包括「下」和「上」的取向，取决于附图的特定取向。类似地，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其它元件「下方」或「下方」的元件将被定向为在其它元件「上方」。因此，示例性术语「上面」或「下面」可以包括上方和下方的取向。

本文使用的「约」、「近似」、或「实质上」包括所述值和在本领域普通技术人员确定的特定值的可接受的偏差范围内的平均值，考虑到所讨论的测量和与测量相关的误差的特定数量(即，测量系统的限制)。例如，「约」可以表示在所述值的一个或多个标准偏差内，或±30％、±20％、±10％、±5％内。再者，本文使用的「约」、「近似」或「实质上」可依光学性质、蚀刻性质或其它性质，来选择较可接受的偏差范围或标准偏差，而可不用一个标准偏差适用全部性质。

本文参考作为理想化实施例的示意图的截面图来描述示例性实施例。因此，可以预期到作为例如制造技术及/或(and/or)公差的结果的图示的形状变化。因此，本文所述的实施例不应被解释为限于如本文所示的区域的特定形状，而是包括例如由制造导致的形状偏差。例如，示出或描述为平坦的区域通常可以具有粗糙及/或非线性特征。此外，所示的锐角可以是圆的。因此，图中所示的区域本质上是示意性的，并且它们的形状不是旨在示出区域的精确形状，并且不是旨在限制权利要求的范围。

除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。将进一步理解的是，诸如在通常使用的字典中定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术和本发明的上下文中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化的或过度正式的意义，除非本文中明确地这样定义。

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于所附图式中。只要有可能，相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。

图1a是依照本发明一实施例的发光元件的制造方法的示意图。图1b是依照本发明一实施例的发光元件的剖面示意图。

请参考图1a，首先，提供基板100。在本实施例中，基板100例如为硬质基板(rigidsubstrate)。然而，本发明不限于此，在其它实施例中，基板100也可以是可挠式基板(flexiblesubstrate)。举例而言，上述的硬质基板的材质可为玻璃、石英或其它适当材料；上述的可挠式基板的材质可以是塑料或其它适当材料。

在此，基板100上已形成有主动元件结构110、第一绝缘层120、第二绝缘层130、平坦层140、第一电极150及阻隔结构160。在本实施例中，主动元件结构110例如由第一导电层112、第二导电层114以及半导体图案(未绘示)构成。举例而言，在本实施例中，先在基板100上形成第一导电层112，其中第一导电层112可经图案化而包括用以构成薄膜晶体管的闸极。接着，在基板100上形成第一绝缘层120，以覆盖第一导电层112。然后，在第一绝缘层120上形成第二导电层114，其中第二导电层114可经图案化而包括用以构成薄膜晶体管的源极以及汲极。在本实施例中，形成第二导电层114之前或之后，还可选择性地于第一绝缘层120上形成半导体图案(未绘示)；第二导电层114的源极以及汲极可分别与半导体图案的不同两区电性连接。第一导电层112、第二导电层114以及半导体图案形成薄膜晶体管，例如但不限于此。需说明的是，上述形成主动元件结构110的至少一部分的方法是以形成底部闸极型薄膜晶体管为示例。然而，本发明不限于此，在其它实施例中，主动元件结构110的至少一部分也可以是其它类型的薄膜晶体管，而以其它方法形成之。

在本实施例中，第二绝缘层130覆盖部分的主动元件结构110与第一绝缘层120。平坦层140覆盖主动元件结构110与第二绝缘层130。平坦层140的材料包含无机材料(例如：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、其它合适的材料或上述至少二种材料的堆叠层)、有机材料(例如：聚酯类(pet)、聚烯类、聚丙酰类、聚碳酸酯类、聚环氧烷类、聚苯烯类、聚醚类、聚酮类、聚醇类、聚醛类、其它合适的材料或上述的组合)、其它合适的材料或上述的组合。

第一电极150配置于基板100上。举例而言，在本实施例中，第一电极150可形成于平坦层140上。第一电极150可与主动元件结构110的第二导电层114电性连接。举例而言，本实施例的第一电极150例如为像素电极，电性连接于主动元件结构110的薄膜晶体管的汲极。也就是说，在本实施例中，第二导电层114与第一电极150电性连接的部分可以为汲极。第一电极150的材质包括导电氧化物，例如是铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟锗锌氧化物、其它合适的氧化物或者是上述至少二者的堆叠层。第一电极150在部分的实施例中可采用多个导电层堆叠而成，例如导电氧化物层-银-导电氧化物层的堆叠。然而，本发明不限于此。举例而言，在其它实施例中，第一电极150的材质也可包括第二化学极性材料，其中第二化学极性材料具有带正电官能基或带负电官能基。带正电官能基例如为胺基(-nh3⁺)，带负电官能基例如为羧基(-cooh^-)，但不以此为限。在其它实施例中，第一电极150的材质也可包括可磁极化材料。可磁极化材料是指受到磁场作用下可被吸引的材料，例如为铁、钴、镍或其合金中或其它合适的材料。

阻隔结构160可配置于基板100上。在本实施例中，阻隔结构160形成于第一电极150上。详细而言，阻隔结构160环设于第一电极150的周边，且覆盖第一电极150的侧壁。阻隔结构160围绕第一电极150周边且由第一电极150的表面远离基板100凸出而定义出一空间160a，亦即，阻隔结构160具有露出第一电极150的表面的开口160o。在本实施例中，阻隔结构160的材质包括有机绝缘材料，但不以此为限。举例而言，用以制作阻隔结构160的有机材质包括正型光刻胶材料、负型光刻胶材料或其它合适的材料。之后，使用滴注装置200将极性发光材料170滴注于第一电极150上。举例而言，在本实施例中，滴注装置200可为喷墨装置，其具有喷嘴210。在本实施例中，可借由喷嘴210将极性发光材料170滴注于阻隔结构160围绕的空间160a中，且使极性发光材料170摊覆在第一电极150上。

在本实施例中，极性发光材料170可以包含场吸引材料、发光材料与溶剂。场吸引材料是指可受物理场力而吸引，以朝特定方向移动的材料。发光材料可包括量子点材料、有机发光材料等。溶剂则是可使场吸引材料与发光材料均匀混合，且可被蒸发的材料。在滴注极性发光材料170的期间，可在滴注装置200与第一电极150之间产生吸引极性发光材料170朝向第一电极150集中的物理场力。如此，极性发光材料170可在物理场力的作用下均匀的摊覆在第一电极150上，而不容易溅溢到空间160a之外也不容易因毛细现象而形成弯液面(meniscus)。此外，阻隔结构160以无机材质制作时，可能具有较低的高度，极性发光材料170的液滴可能高于阻隔结构160的高度。不过，由于极性发光材料170受到物理场力吸引，仍不会溢流到阻隔结构160的开口160o之外。因此，这样的设计也有助于缩减最终装置的厚度。举例而言，场吸引材料包括可磁极化材料、第一化学极性材料或其它合适的材料。可磁极化材料是指受到磁场作用下可被吸引的材料，其可选自铁、钴、镍或其合金中至少一者。化学极性材料是指具有带电官能基的材料。

场吸引材料为可磁极化材料时，可对第一电极150通电而产生适于吸引极性发光材料170的物理场力(例如电磁场)，以使极性发光材料170均匀摊覆空间160a中。在其它实施例中，当极性发光材料170为化学极性材料且添加于极性发光材料170的化学极性材料是具有带正电官能基(或带负电官能基)的第一化学极性材料时，则可于制作第一电极150时添加具有带负电官能基(或带正电官能基)的第二化学极性材料于第一电极150中，借此，第一电极150的第二化学极性材料可产生吸引极性发光材料170朝向第一电极150集中的物理场力。

请参考图1a及图1b，接着，将滴注于第一电极150上的极性发光材料170固化，以形成叠置于第一电极150上的极性发光层170’。在本实施例中，阻隔结构160围绕极性发光层170’。亦即，极性发光层170’配置于阻隔结构160的开口160o中。在本实施例中，极性发光层170’的材质包括用以发出光线的发光材料以及混合于发光材料之中的场吸引材料。借由第一电极150产生适于吸引极性发光材料170的物理场力，使固化极性发光材料170而形成的极性发光层170’具有均匀的厚度。

在本实施例中，极性发光层170’与第一电极150之间还可包括电洞注入层172、电洞传输层174或其它膜层。电洞注入层172、电洞传输层174以及极性发光层170’可依序形成于第一电极150上，但本发明不限于此。在本实施例中，电洞注入层172与电洞传输层174也可采用喷墨工艺来制作。在部分的实施例中，电洞注入层172与电洞传输层174的至少一者形成于第一电极150上的方式可以与极性发光层170’形成于第一电极150上的方式相同，但不以此为限。换言之，电洞注入层172与电洞传输层174的至少一者中可也包含有场吸引材料。

接着，将第二电极180配置于基板100上。具体而言，将第二电极180形成于极性发光层170’上。极性发光层170’夹于第一电极150与第二电极180之间。在本实施例中，第二电极180可连续地覆盖极性发光层170’与阻隔结构160。在本实施例中，第二电极180在极性发光层170’与阻隔结构160上的厚度实质上相等。举例而言，在本实施例中，第二电极180的形成方式例如是利用蒸镀工艺，但本发明不限于此。

在本实施例中，第二电极180与极性发光层170’之间还可包括电子传输层(未绘示)以及电子注入层(未绘示)。电子传输层、电子注入层以及第二电极180可依序形成于极性发光层170’上，但本发明不限于此。在本实施例中，电子传输层与电子注入层形成于极性发光层170’上的方式可以与第二电极180形成于极性发光层170’上的方式相同，但不以此为限。在本实施例中，由电子传输层、电子注入层以及第二电极180构成的复合层结构具有大致上相同的厚度，但本发明不以此为限。

基于上述，在本发明一实施例的发光元件10的制造方法中，可对第一电极150通电或是添加化学极性材料于第一电极150中，使滴注装置200与第一电极150之间产生吸引极性发光材料170朝向第一电极150集中的物理场力。在这样的物理场力作用下，极性发光材料170可以均匀地摊覆于第一电极150上而减小弯液面现象。如此，滴注于第一电极150上的极性发光材料170固化后所形成叠置于第一电极150上的极性发光层170’可具有均匀的膜层厚度。借此，可以改善因发光层的厚度不均匀所导致的发光效果不佳的问题，进而改善发光元件10的质量。

图2是依照本发明另一实施例的发光元件的制造方法的示意图。图2省略图1a的第一导电层112、第二导电层114及第一绝缘层120的绘示，且将所述组件简单绘示为主动元件结构层110’。在此必须说明的是，图2的实施例沿用图1a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，下述实施例不再重复赘述。

图2的实施例与图1a的实施例的主要差异在于：产生适于吸引极性发光材料170的物理场力的方式不同。

请参考图2，在本实施例中，将基板100置放于载台300上。举例而言，可先将基板100上依序形成有主动元件结构层110’、第二绝缘层130、平坦层140、第一电极150以及阻隔结构160，再将基板100置放于载台300上。主动元件结构层110’的具体结构可如图1a的主动元件结构110，在此不另详述。

在本实施例中，极性发光材料170所包含的场吸引材料例如包括可磁极化材料。在滴注极性发光材料170于第一电极150上的期间，对载台300通电而产生适于吸引极性发光材料170的物理场力(例如电磁场)。在这样的物理场力作用下，极性发光材料170的液滴可以均匀的摊覆在第一电极150上。借此，极性发光材料170固化后而形成的极性发光层170’(绘示于图1b)能够具有均匀的厚度而改善导因于发光层的厚度不均匀而产生的发光效果不佳的问题。

图3是依照本发明再一实施例的发光元件的剖面示意图。在此必须说明的是，图3的实施例沿用图1b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，下述实施例不再重复赘述。

图3的实施例与图1b的实施例的主要差异在于：极性发光层270与阻隔结构260为一体成型。

请参考图3，发光元件20包括基板100、第一电极250、极性发光层270、第二电极280以及阻隔结构260。在此，基板100上还可包括主动元件结构110、第一绝缘层120、第二绝缘层130、平坦层140、电洞注入层272与电洞传输层274。基板100、主动元件结构110、第一绝缘层120、第二绝缘层130与平坦层140的配置关系及制作方式可如图1b的发光元件10，在此不另赘述。本实施例的发光元件20的极性发光层270与阻隔结构260为一体成型，因此第二电极280可由极性发光层270与阻隔结构260上延伸至平坦层140上。另外，极性发光层270会覆盖第一电极250的表面，阻隔结构260包覆第一电极250的侧壁。如此，极性发光层270与阻隔结构260可夹于第一电极250与第二电极280之间，使第一电极250与第二电极280彼此隔开，不相接触。

在本实施例中，可使用与极性发光层170’的制造方法相同的方式来制作一体成型的极性发光层270与阻隔结构260。举例而言，制作一体成型的极性发光层270与阻隔结构260时，可将第一电极250通电而产生适于吸引极性发光材料的物理场力。如此，极性发光材料可以吸附于第一电极250上，而不会溢流到第一电极250以外。此外，极性发光材料干固后所形成的一体成型的极性发光层270与阻隔结构260会覆盖第一电极250的表面，并且包覆第一电极250的侧壁。在本实施例中，可以产生吸引极性发光材料朝向第一电极250集中的物理场力，使极性发光材料不容易摊流到第一电极250以外的区域而使一体成型的极性发光层270与阻隔结构260可形成于需要的区域。借此，可简化制作流程、使发光面积扩增到整个第一电极250的面积；此外，也可改善发光层的厚度不均匀的现象。

在本实施例中，一体成型的极性发光层270及阻隔结构260与第一电极250之间还可包括电洞注入层272、电洞传输层274或其它膜层。电洞注入层272与电洞传输层274会覆盖第一电极250的表面，并且包覆第一电极250的侧壁。在本实施例中，电洞注入层272与电洞传输层274也可采用喷墨工艺来制作。因此，电洞注入层272与电洞传输层274形成于第一电极150上的方式可以与一体成型的极性发光层270与阻隔结构260形成于第一电极150上的方式相同，但不以此为限。换言之，电洞注入层272与电洞传输层274中可也包含有场吸引材料，借着在制作这些膜层时产生吸引场吸引材料朝向第一电极250集中的物理场力，使场吸引材料不容易摊流到第一电极250以外的区域而使电洞注入层272与电洞传输层274可形成于需要的区域。因此，本实施例的设计可省略前述以不同于发光层的材质制作的阻隔结构160。

图4是依照本发明又一实施例的发光元件的剖面示意图。在此必须说明的是，图4的实施例相似于图1b的实施例。因，图4中沿用图1b的实施例的元件标号，亦即两实施例中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件。相关部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。

图4的实施例与图1b的实施例的主要差异在于：阻隔结构380的厚度h较小。

请参考图4，发光元件30包括基板100、第一电极150、极性发光层170’、第二电极380以及阻隔结构360。在此，基板100上还可包括主动元件结构110、第一绝缘层120、第二绝缘层130、平坦层140、电洞注入层172与电洞传输层174。除阻隔结构360，上述各构件的配置关系及制作方式可如图1b的发光元件10，在此不另赘述。

阻隔结构360环设于第一电极150的周边，且覆盖第一电极150的侧壁。阻隔结构360具有露出第一电极150的表面的开口360o。在垂直于基板100的方向上，阻隔结构360的顶面与第一电极150的表面之间具有高度h。在本实施例中，阻隔结构360的材质包括无机绝缘材料，但不以此为限。举例而言，用以制作阻隔结构360的无机绝缘材料可选自氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其组合，但不以此为限。以无机绝缘材料制作的阻隔结构360的高度h为0.1微米至0.7微米。以无机材质制作的阻隔结构360的高度h小于以有机材质制作的阻隔结构160的高度(通常为1微米至5微米)。

在本实施例中，制作极性发光层170’的材料包括极性发光材料而可在物理场力的作用下均匀的摊覆在第一电极150上，而不容易溅溢到开口360o之外也不容易因毛细现象而形成弯液面。在本实施例中，以无机绝缘材料制作的阻隔结构360具有较低的高度，使得极性发光材料的液滴可能高于阻隔结构360的高度h。不过，由于极性发光材料受到通过第一电极150的物理场力吸引，而不容易溢流到阻隔结构360的开口360o之外。如此，由极性发光材料固化而形成的极性发光层170’可确实配置于阻隔结构360的开口360o中，且具有均匀的厚度。此外，以无机材质制作的阻隔结构360具有较低的高度，使得阻隔结构360所在区域与极性发光层170’所在区域的高度差异较不明显，这有助于改善极性发光层170’所在区域的平坦性，及发光元件的整体均匀性，也有助于缩减最终装置的厚度。

综上所述，本发明实施例的发光元件及其制造方法，其中发光元件包括基板、第一电极、极性发光层以及第二电极。第一电极配置于基板上。极性发光层叠置于第一电极上。极性发光层的材质包括可受物理场力吸引的场吸引材料。第二电极配置于基板上。极性发光层夹于第一电极与第二电极之间。借由在制造发光元件的方法中于滴注装置与第一电极之间产生吸引极性发光材料朝向第一电极集中的物理场力，发光层的厚度可具有较佳的均匀性，而有助于改善或是确保发光元件的质量。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。