TW201523869A - 多色發光二極體、半導體顯示單元及其製造方法 - Google Patents

Abstract

多色發光二極體包含一陽極電極層、一陰極電極層以及一發光層，該發光層介於該些電極層之間且與該些電極層接觸。該發光層包含一電致發光半導體材料與鐵電材料的混合，且其中該些電極層至少一或兩者伴隨該電致發光半導體材料形成一可調變注入屏障，其中該陽極電極層或該陰極電極層至少一個由兩個或多個顏色選擇電極所組成，且其中該兩個或多個顏色選擇電極的每個包含一不同的傳導材料，以啟動光、使用光或發出光，該光的顏色和各別通電的電極有關。

Description

多色發光二極體、半導體顯示單元及其製造方法

本發明是關於發光二極體，發光二極體包含陽極電極層、陰極電極層以及發光層，發光層介於電極層之間且與電極層接觸。發光層包含電致發光半導體材料與鐵電材料的混合物，且其中電極層至少一或兩者伴隨電致發光半導體材料形成可調變注入屏障。本發明更關於半導體顯示單元與製造發光二極體的方法以及使用此方法製造半導體顯示單元。

可撓性顯示技術的發展對很多應用來說，已變得越來越重要。可撓性顯示器最大的賣點不只是效能、特性，而是可大幅降低成本。可撓性顯示器發展中的領先技術是由有機發光二極體(organic light-emitting diode,OLED)類的顯示器所形成。

舉例而言，在此領域中，最新發展的例子說明在國際專利申請號WO 2008/143509與WO2010/062178中。這些文件說明包含發光層的發光二極體，發光層由電致發光半導體材料以及鐵電材料的混合物所組成。在這些發光二極體中，半導體通道形成在電極層之間且嵌有鐵電材料。這些技術倚賴電 極層與半導體通道之間的可調變注入屏障，以維持畫素開(on)或關(off)的狀態，而不需要持續通電，因此可節能。

然而，儘管持續的努力可進一步改善有機發光二極體的設計，已認知到當有機發光二極體具多色光的功能時，有機發光二極體顯示器才會真的有利。為了達到這個目標，可使用彩色濾光片或者直接沉積紅、綠與藍三種顏色。但這兩種技術都相當地的昂貴。

為了調節顏色，另一種方案是使用腔效應(cavity effect)；然而，結果會有預期外的角度相依性。在另一方案中，有機發光二極體可彼此疊層，且分開或一起驅動以發出多色光。這可節省每個畫素的面積大小。然而，層數仍然相同且此解決方案難以和主動矩陣式驅動合併應用。更進一步，利用高超的疊層技術，可藉施加電壓來偏移顏色。然而，此效果相當小且需要複雜的驅動架構(電壓調變)。

本發明的目的為提供一種多色可撓性顯示器技術，可解決先前技術方法中的缺點。

本發明可達成上述的目的。本發明提供一種多色發光二極體，該多色發光二極體包含一陽極電極層、一陰極電極層以及一發光層，該發光層介於該些電極層之間且與該些電極層接觸。該發光層包含一電致發光半導體材料與鐵電材料的混合，且其中該些電極層至少一或兩者伴隨該電致發光半導體材料形成一可調變注入屏障。該陽極電極層或該陰極電極層至少一個由兩個或多個顏色選擇電極所組成，且其中該兩個或多 個顏色選擇電極的每個包含一不同的傳導材料，以啟動光、使用光或發出光，該光的顏色和各別通電的電極有關。

在本發明的發光二極體中，由該發光二極體發出的光的顏色可由適當的選擇該傳導材料而預先決定，該傳導材料作為該陽極或該陰極層中之一或兩者的電極材料。提供至少一個電極由顏色選擇電極所組成，其中該顏色選擇電極來自不同的、精心挑選的電極材料，可得到多色發光二極體。可理解操作任一個顏色選擇電極即可提供不同顏色的光。同時操作多個顏色選擇電極可得到更多的顏色的光。如脈寬調變的切換技術或是可能強度控制都能混合色光，使得到很多不同的混色光。

由於伴隨在電極層之間的發光層的平面組態，包括該顏色選擇電極的本發明的組態更適合應用到任意的電極組態。舉例而言，這些包括：如本發明用在顯示單元中時，以主動矩陣薄膜電晶體組態和被動矩陣組態(交叉條)排列發光二極體。可理解發光二極體也可作為單個多色光二極體元件或多個發光二極體的陣列。此外，本組態應用到有機發光二極體時特別地有利，但本發明不限於此。

依照實施例，如本發明的多色發光二極體中，排列發光層的電致發光半導體材料以伴隨著鐵電材料形成多個電致發光通道，該些電致發光通道在該些電極層之間延伸以和該些電極層接觸。此外，依照又一個實施例，每個該些電致發光通道在自身的一末端接觸各別一個該些顏色選擇電極，以及其中該些電致發光通道的一平均通道直徑被調節到和對應的 該顏色選擇電極的該傳導材料相關，以調節發出該光的該顏色。已發現發出光的顏色不只和顏色選擇電極的傳導材料(如電極材料)的選擇有關。此外，光的顏色也和嵌在鐵電材料內的半導體材料的通道直徑大小有關。較小的通道直徑相對於相同組態但較大的半導體通道直徑而言，二極體發出的光更向紅色偏移。雖尚未被任何理論所限制，但據信這來自靠近鐵電材料邊界的半導體在受激狀態下鐵電離散場的效應。在此文件中，下面會更進一步詳細說明。當製造和加入鐵電/半導體混合物時，通道的直徑可藉由改變製程條件而調節，從而改變混合物的形態。

依照另一個實施例，發光二極體的發光層包含至少一第一部分與一第二部分，其中該第一部分包含一第一電致發光半導體材料與該鐵電材料的混合，且其中該第二部分包含一第二電致發光半導體材料與該鐵電材料的混合。發出光的顏色更可由選擇用於發光層的半導體材料而預先決定。可被理解的是，在電致發光半導體材料中，電子和電洞再結合時，藉激子衰減，由有機發光二極體可發出輻射。發出輻射的頻率和半導體材料的性質有關，如和原子價與導帶的能階有關。因此，如本實施例中，提供具有不同部分的發光層，其中每個部分包含不同的半導體材料，可增加本發明的發光二極體可取得的顏色數目。

上述實施例一較佳的變化例是每個顏色選擇電極包含一第一區域以及一第二區域，該第一區域與該發光層的該第一部分接觸，且該第二區域與該發光層的該第二部分接觸。 在此實施例中，發光二極體包含至少四個不同的區域(視顏色選擇電極的數目與發光層的部分的數目而定)：該第一顏色選擇電極和該發光層的該第一部分接觸、該第一顏色選擇電極和該發光層的該第二部分接觸、該第二顏色選擇電極和該發光層的該第一部分接觸以及該第二顏色選擇電極和該發光層的該第二部分接觸。半導體材料與顏色選擇電極的電極材料的每一對可提供不同的色光。還有，這些不同區域可獨立開啟和關閉，提供混合色光的無限多種可能性。

除了提供多色發光二極體之外，本發明的原理也有助於增加多色光顯示器的色域。本發明不限於顏色選擇電極的任意數目。雖然在此說明的大部分實施例中，發光二極體包含兩個顏色選擇電極，但這僅是作為說明本發明之用，因為這樣可省去說明時不必要的複雜度。但技術人員需了解當需要時，本發明可以三個、四個、五個或更多顏色選擇電極來實施。此外，一樣在這些實施例中，其中發光層由至少一第一與一第二部分組成，也可使用任意預期數目的部分來實施。

用於該顏色選擇電極的傳導材料，可精心挑選以獲取預期顏色的光，舉例而言，可由一群元素中來挑選，包含：銀(Ag)、金(Au)、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)以及如導電高分子(PEDOT：PSS)的傳導聚合物(conducting polymers)。此外，用於發光層的電致發光半導體材料或用於發光層的該第一或該第二部分本身相關的實施例中，可仔細挑選以獲得特定顏色的光。舉例而言，電致發光半導體材料可為一群元素，包含聚亞苯基(polyphenylenes)、聚對苯乙烯 (polyphenylene vinylenes)、聚芴(polyfluorenes)以及前述相同聚合物(homo-polymer)的共聚合物(co-polymers)。

依據本發明的其他樣態，提供一種包含畫素化(pixelated)發光元件的半導體顯示單元。該畫素化發光元件包含多個畫素的陣列，其中每個畫素包含如前述一個或多個實施例中的一多色發光二極體。本發明的發光二極體有利於用以製造多顏色畫素的顯示元件。

在其特定的實施例中，半導體顯示單元包含一陽極電極陣列與一陰極電極陣列，該陽極電極陣列以形成該些畫素的該陽極電極層，該陰極電極陣列以形成該些畫素的該陰極電極層，其中該陽極電極層由多個陽極電極條所形成，且其中該陰極電極層由多個陰極電極條所形成，該陽極與該陰極電極條彼此交叉，其中每個畫素的該兩個或多個顏色選擇電極由該陽極或該陰極電極層之一或兩者所組成，使得在包含該些顏色選擇電極的該電極層內，該些顏色選擇電極由鄰近的電極條所形成。以此方式，獲得主動矩陣型的顯示單元，可獨立切換每個畫素的顏色選擇電極，使得使用此顯示單元製造的顯示器屏幕上可顯示出多色的圖片。

依照另一實施例，其中該發光層由多個部分組成，包含至少一第一與一第二部分，該第一與該第二部分由一第一部分條與一第二部分條所形成，且排列該第一與該第二部分條使之和該些顏色選擇電極交叉。可理解的是，該發光層可由多於兩個部分所組成，這些部分條排列和該些顏色選擇電極交叉時最有利。該些顏色選擇電極與該些部分條交叉排列，可 利用矩陣組態使每個畫素的不同區域通電。

依照本發明的第二樣態，提供一種製造發光二極體的方法。該方法包含下列步驟：提供一陽極電極層；提供一發光層，該發光層包含一電致發光半導體材料與一鐵電材料的混合物；以及提供一陰極電極層；其中設置該些電極層與該發光層使該發光層排列在該些電極層之間且與該些電極層接觸，以及其中選擇該電致發光半導體材料以及該些電極層至少一或兩者的一電極材料，使得該至少一或兩者的電極層伴隨電致發光半導體材料形成一可調變注入屏障，其中，該方法更包含下列步驟：為了該些電極層至少一或兩者，由多個傳導材料中選擇該電極材料，使得該發光二極體可提供及使用預期顏色的光。已發現在一元件組態中，該元件組態基於包含電致發光半導體材料與鐵電材料的混合物的發光層、在至少一電極與該半導體層之間具有非歐姆性接觸，為了電極而仔細地挑選傳導材料，使製造出的發光元件的色光和選擇的傳導材料與鐵電極化有關。舉例而言，這可製造很多不同顏色的有機發光二極體元件，也可製造可提供任意顏色光的多色有機發光二極體元件。有鑑於以此方法獲得的本結構的設計相當簡單，和傳統設計(舉例而言，倚賴使用彩色濾光片或疊層)相比更有利。

依照本方法的特定實施例，提供該陽極電極層或提供該陰極電極層的至少一個或兩個的步驟中，該電極層由兩個或多個顏色選擇電極所組成，其中選擇該電極材料的該步驟包含：為了該兩個或多個顏色選擇電極每個而選擇不同的傳導材料，以啟動光、使用光與選擇性發出光，該光的顏色和各別 通電的電極有關。這可製造出多色發光元件，例如多色有機發光二極體。

此外，依照另一個實施例，設置該發光層，為在混合物中的該電致發光半導體材料伴隨該鐵電材料形成多個電致發光通道，且該電致發光通道在該些電極層之間延伸，每個電致發光通道和各自的該顏色選擇電極接觸。如本實施例的該方法更包括步驟如下：伴隨相應的該顏色選擇電極的該傳導材料，匹配該電致發光通道的一平均通道直徑大小，以發出預期顏色的光。在此文件中，在下列會說明發光二極體發出光的顏色與這些半導體通道直徑大小的相關性。

根據本方法的另一實施例，設置具有一第一部分與一第二部分的該發光層，更包含下列步驟：為了提供該第一部分，選擇用於一第一混合物的一第一電致發光半導體材料，該第一混合物包含該第一電致發光半導體材料與該鐵電材料；以及為了提供該第二部分，選擇用於一第二混合物的一第二電致發光半導體材料，該第二混合物包含該第二電致發光半導體材料與該鐵電材料。

依照另一樣態，本發明中關於使用上述方法於製造半導體顯示單元的方法中，該製造方法更包含下列步驟：提供由多畫素的陣列所形成的一畫素化發光元件；其中每個畫素包含一發光二極體，且其中該發光二極體元件由排列在一陽極電極陣列與一陰極電極陣列之間的一發光層所形成，其中提供該畫素化發光元件的步驟包括：提供陽極層陣列以形成該些畫素的一陽極電極層，其中該陽極電極層由多個陽極電極條所形 成；提供陰極層陣列以形成該些畫素的一陰極電極層，其中該陰極電極層由多個陰極電極條所形成；以及，為了該些電極層至少一或兩者，由多個傳導材料中選擇該電極材料，以使該發光二極體提供與使用預期顏色的光。

1‧‧‧發光二極體

3‧‧‧陰極

5‧‧‧陽極

6‧‧‧發光層

9‧‧‧鐵電材料

10‧‧‧半導體材料

11‧‧‧半導性通道

12、13‧‧‧介面

15、16‧‧‧顏色選擇電極

19‧‧‧電子

20‧‧‧箭頭

23‧‧‧中心區域與橢圓虛線

25‧‧‧電洞

26‧‧‧介面

28‧‧‧區域

31、32‧‧‧顏色選擇電極

35‧‧‧發光層的第一部分

36‧‧‧發光層的第二部分

38‧‧‧第一陽極

39‧‧‧第二陽極

40‧‧‧半導體通道

42‧‧‧箭頭

43‧‧‧注入屏障

45‧‧‧半導體通道

47‧‧‧注入屏障

48‧‧‧參考符號

49‧‧‧箭頭

55‧‧‧中間部分

57‧‧‧同心區域

59‧‧‧邊緣區域

63‧‧‧中間部分

66‧‧‧環繞中心部分的區域

67‧‧‧邊緣區域

75‧‧‧半導體顯示單元

80、81‧‧‧部分條

84、85‧‧‧電極條

87、89‧‧‧虛線

90‧‧‧畫素

90a、90b、90c、90d‧‧‧區域

93‧‧‧半導體顯示單元

95‧‧‧氧化銦錫電極條

98‧‧‧發光層

100、101、102‧‧‧電極條

105、108‧‧‧虛線

112、114、116、118、120、122、125、130、135‧‧‧步驟

121、123、136‧‧‧儲存場

131‧‧‧傳導材料

參照附隨的圖示，敘述一些特定的實施例，將可進一步說明本發明。

圖1是根據本發明的發光二極體的剖面示意圖。

圖2是本發明的發光二極體進一步的示意圖。

圖3是根據本發明發光二極體的另一實施例。

圖4是依據本發明的發光二極體，鐵電材料內的半導體通道的放大示意圖。

圖5a是本發明的發光二極體中，在歐姆和非歐姆注入屏障的電流注入示意圖。

圖5b概略繪示由圖5a中的歐姆與非歐姆通道發出光。

圖6繪示本發明的發光二極體所發出光的頻譜分析圖。

圖7概略繪示根據本發明一實施例的顯示單元。

圖8繪示根據本發明另一實施例的顯示單元。

圖9繪示本發明的方法。

在圖1中，概略繪示依據本發明的發光二極體剖面。發光二極體1包含陽極3與陰極5。發光層排列在陽極3與陰極5之間。發光層6由鐵電材料9與電致發光半導體材料10的混合物所組成。半導體材料10與鐵電材料9皆為聚合物 型。因為混合與較小熵值(entropy)增益的低焓(enthalpy)，使聚合物的混合物傾向於相分離。可將絕緣的鐵電聚合物與發光半導體聚合物混合，以獲取具有獨特鐵電性與半導性區域的一合成物。如圖1所示，此行為用以製造其內嵌有多個半導性通道11的鐵電聚合物材料層。半導性通道11延伸穿過發光層6，使之和陽極3與陰極5接觸。同陽極3的介面12與同陰極5的介面13形成通道11與電極3、5每個之間的電子與電洞的注入屏障。

注入屏障12或13至少一個為可調變注入屏障。此術語「可調變注入屏障」參照為注入屏障，是電荷注入時所需可由低階切換到高階的能量躍遷。結果，當能障很高時，只有少數電荷載子能由電極進入半導體通道。當能障在低階狀態時，電荷載子可容易地穿越注入屏障進入半導體通道。換句話說，在低能階狀態，由注入屏障提供的阻值低，而因此通過半導體通道11的電流較大。結果，當可調變注入屏障在低能階狀態時，發光二極體所發出的光強度會相當大。在注入屏障的高能階狀態時，電荷載子跨越注入屏障有障礙，例如注入屏障的阻值相當大。結果，只有少數的電荷載子可穿越注入屏障進到半導體通道。

如參考圖4，其中繪示嵌在鐵電材料9內的半導性通道11的放大示意圖。在每個電極與半導體通道11之間的注入屏障12與13，如圖4所示。在圖1與圖4，陰極電極3由傳導材料構成，傳導材料與在通道11內的半導體材料10形成非歐姆接觸。陽極電極5由傳導材料構成，傳導材料與在通道 11內的半導體材料10形成歐姆接觸。電壓施加到陰極3與陽極5，但不足以極化鐵電材料，電流注入會穿過陽極與通道11之間的歐姆注入屏障13，然而，非歐姆注入屏障12會防止電荷載子穿過屏障，而提供了高阻抗。在圖4，跨過陰極3與陽極5的電壓足夠大以極化鐵電材料9時，因為極化，靠近陰極3由電荷累積(例如在區域28)造成的離散場會降低靠近半導體通道10邊界的注入屏障12的能階。因此，電子19可穿越靠近通道11邊界的注入屏障，如箭頭20所示。在鐵電材料9內的離散場的影響受限於通道11的邊緣。因此，由參考符號23指出的中心區域與橢圓虛線，注入屏障不被影響。結果，電荷載子進入半導體材料的流入量主要發生在靠近通道的邊緣。

特別是在圖4繪示的情況中，其中注入屏障13是歐姆性且注入屏障12是可調變的，通過注入屏障12與13兩者的電荷流入量是不平衡的。換句話說，比起電荷載子(電子)19穿過注入屏障12，電荷載子(電洞)25更容易穿過注入屏障13進入半導體通道11。結果，電荷載子19與25的再結合主要發生在靠近注入屏障12，即靠近鐵電材料9與半導體材料10之間的介面26。這也是鐵電材料9內電荷累積(28)造成的離散場主要的影響範圍。據信，因為史塔克效應(Stark effect)，外部電場出現，使元件的頻譜線漂移與分離，受激態漂移而造成發出的光和沒有電場發出的光相比之下偏紅。發出光的顏色因此和選擇的金屬或圖4實施例中陰極3的傳導材料有關。結果，藉由為形成可調變注入屏障的電極選擇不同的傳導材料，可在本發明的發光二極體中產生不同顏色的光。此效 應利於用在製造多色有機發光二極體上。

在圖2，概略繪示根據本發明的有機發光二極體實施例。在圖2的實施例中，發光二極體包含陽極5與發光層6。發光層由鐵電材料與電致發光半導體材料的混合物所組成，其中半導體材料形成多個通道，多個通道延伸穿過陰極層5與陽極層3之間的層6。陽極層3，如圖2所示，包含兩個顏色選擇電極15與16。每個顏色選擇電極由不同的傳導材料建構。精心挑選顏色選擇電極15與16每個的傳導材料(電極材料)，使和半導體通道形成非歐姆接觸。結果，如圖2所示的發光二極體能產生兩種不同顏色的光，光和同陰極5被通電的顏色選擇電極15或16有關。

圖3繪示另一個實施例。圖3繪示發光二極體，包含一第一陽極38與一第二陽極39。第一陽極38與二極體的發光層的第一部分35接觸。第二陽極39與二極體的發光層的第二部分36接觸。和陽極38與39交叉，顏色選擇電極31與32和發光層的第一部分35與第二部分36兩者接觸。發光層的第一部分35由鐵電材料與第一型的電致發光半導體材料的混合物所組成。第二部分36由鐵電材料與第二型的電致發光半導體材料的混合物所組成。雖然在圖3的本實施例中，在第一部分35與第二部分36的鐵電材料可為相同的鐵電材料，但這非本發明的必要條件：在發光層的每個第一與第二部分的混合物的鐵電材料可為不同的鐵電材料。仔細挑選每個顏色選擇電極31與32的電極材料，以和發光層的第一部分35的第一型半導體材料形成非歐姆接觸、和發光層的第二部分36的第二 型半導體材料形成非歐姆接觸。此外，在每個部分35與36藉由鐵電材料，形成在每個顏色選擇電極31與32以及每個部分35與36之間的注入屏障，如上述成為可調變的。

使用上述圖3的組態，製造有機發光二極體的表面時，因而包含可獨立控制的四個不同區域。當其上通電時，這四個區域每個可發出不同顏色的光。在第一顏色選擇電極31與發光層的第一部分35之間的接觸區域形成第一區域。在第一顏色選擇電極31與發光層的第二部分36之間形成第二區域。在第二顏色選擇電極32與發光層的第一部分35之間形成第三區域。在第二顏色選擇電極32與發光層的第二部分36之間形成第四區域。在每個上述的區域中，顏色選擇電極中電極材料與發光層對應部分的半導體材料的不同組合會決定局部發出光的顏色。因此，由發光層發出光的顏色在四個區域的每個皆會不同。陽極分成第一陽極38與第二陽極39，使可以獨立對發光二極體的四個區域的每個上電。在圖5a，概略繪示穿越歐姆與非歐姆接觸的注入屏障的電流注入差異。圖5a的左半部，鋇(Ba)電極和半導體通道40形成歐姆接觸。半導體通道40由F8BT形成，F8BT是一種半導性聚合物。具有鋇電極的歐姆性注入區域43允許電流注入穿越注入屏障43的整個表面，如箭頭42所示。在圖5a的右半部，相同的聚合物半導體材料形成半導體通道45。然而，在此例中，電極由銀(Ag)製成，銀和半導體材料會形成非歐姆性注入屏障47。因此，電流注入只會發生在靠近注入屏障47的邊緣區域，如參考符號48所示。電流如箭頭49概略指出。

圖5b繪示如圖5a所示相同的半導體通道40與45。在圖5b，繪示由每個半導體通道發出的光和光在通道哪處產生的相關性。在半導體通道40，大部分的光產生在部分55，即半導體通道的中間部分。部份的光產生在環繞中間部分55的同心區域47，且部分的光產生在邊緣區域59。然而，在半導體通道45，注入屏障的中間部分63不會(或幾乎不會)產生光，因為通過注入屏障的這部分的電流注入可如圖5a所示有效防止。環繞中心部分的區域66會產生部分的光，且另一部分的光產生在邊緣區域67。然而，因為來自鐵電材料的雜散場存在，由環繞區域66與邊緣區域67發出的光會偏紅。這也是通道40的區域59與57的情況，然而既然通道40上大部分的光由中心部分55產生，可被觀察到的最終光的顏色偏紅的影響有限。

圖6繪示圖5a與圖5b伴隨銀電極的半導體通道45的頻譜分析。除了預期由F8BTS電致發光半導體聚合物的一般發光，可清楚看到在540奈米(nanometer)附近有一個偏紅的尖峰。

因為本發明的實施例，光主要產生在靠近半導體材料與鐵電材料之間的介面以及靠近電極的邊緣區域，和一般發光頻譜相比，偏紅光的程度可藉由改變半導體通道的直徑來控制。當半導體通道較小時，通道的邊緣區域的相對影響會比較大，因此由較小直徑通道發出的光典型地會較大直徑通道發出的光更偏紅。因此，適當地選擇混合物中半導體聚合物與鐵電材料的比例，可控制通道直徑大小且可調節產生光的顏色。

圖7概略繪示依據本發明的半導體顯示單元。半導體顯示單元75基於圖3中的發光二極體的實施例。在圖7，發光層由多個部分條80與81所組成。每個部分條80由鐵電材料與第一電致發光半導體聚合物SC1的混合物所組成。每個條81由鐵電材料與第二半導體聚合物SC2所組成。

和條80與81交叉，多個電極條84與85被排列在橫跨半導體層的表面上。每個電極條84由第一傳導材料M1所組成，第一傳導材料M1和條80與81的半導體SC1與SC2形成非歐姆性與可調變的接觸。每個電極條85由傳導材料M2所組成，傳導材料M2和半導體材料SC1與SC2形成非歐姆性與可調變的注入屏障。在條80與81下方，多個其他電極條和條80與81平行排列且和電極84與85交叉。半導體顯示單元75因此包含主動矩陣組態，顯示單元表面上的多個畫素可各別通電。畫素網格由虛線87與89概略繪出。每個畫素由四個區域所組成，如圖7中右上角的畫素90所示。

畫素90由區域90a、90b、90c與90d所組成，四個區域皆可獨立通電。一旦將區域90a至90c其中一個通電，畫素90可提供不同顏色的光。應理解同時點亮90a至90d多個區域，可得到混合的顏色。對此，為了獲得很多不同顏色的光，可使用脈寬調變的切換架構。

半導體顯示單元的另一實施例如圖8概略繪示。半導體顯示單元53由形成陰極與陽極的電極陣列之間的單個發光層98所組成。在發光層98下方，多個氧化銦錫電極條95形成第一電極層。

在發光層98的頂部，多個交叉電極條(100、101、102)形成第二電極層。第二電極層由三個不同的金屬電極的連續序列所組成。電極條100由第一金屬M1所組成、電極條101由第二金屬M2所組成以及電極條102由第三金屬M3所組成。仔細挑選金屬M1至M3的材料，以伴隨發光層98混合物中的半導體材料形成非歐姆性與可調變注入屏障。至於本發明的其他實施例，發光層98由鐵電材料與合適的電致發光半導體材料的混合物所組成。半導體顯示單元93的畫素結構由虛線105與108概略繪示。每個畫素由三個區域所組成，由三個區域的組成可得到不同的顏色。重述一次，藉使用脈寬調變的架構，半導體顯示單元93的畫素可提供很多可選擇顏色的光。

圖9概略繪示依據本發明的方法。此方法始於在步驟112設置第一電極層。第一電極層可由較小的電極陣列所組成，如上述提過的。接著，在步驟114中，設置發光材料的層。步驟114中，設置在電極層上的發光層由鐵電材料與合適的聚合物半導體材料所組成。對此，由已知材料的儲存場121選擇合適的鐵電材料(步驟120)。由已知聚合物半導體材料的儲存場123選擇聚合物半導體材料(步驟122)。步驟125中，混合鐵電材料與聚合物半導體材料，以及基於這兩者的特點(混合與小熵值增益的低焓)混合物傾向於相分離。步驟114中，發光層沉積在電極層上，形成所要的半導體通道。步驟130中，可由已知傳導材料131的儲存場選擇適當的傳導材料。步驟116中，傳導材料作為製造第一顏色選擇電極。類似地，步 驟135中，另一傳導材料可由儲存場136選出，作為第二顏色選擇電極。步驟118中，沉積第二顏色選擇電極。

以一些特定的實施例已經說明本發明。應理解繪示在圖式中以及上述與在此說明的實施例旨在僅供說明解釋之用，不應以任何方式或手段來限制本發明。即，在此討論的本發明內文僅由附隨的申請專利範圍所限制。

3‧‧‧陰極

5‧‧‧陽極

6‧‧‧發光層

9‧‧‧鐵電材料

10‧‧‧半導體材料

11‧‧‧半導性通道

12、13‧‧‧介面

19‧‧‧電子

20‧‧‧箭頭

23‧‧‧中心區域與橢圓虛線

25‧‧‧電洞

26‧‧‧介面

28‧‧‧區域

Claims (15)

1. 一種多色發光二極體，包含：一陽極電極層；一陰極電極層；以及一發光層，介於該些電極層之間且與該些電極層接觸，該發光層包含：一電致發光半導體材料與鐵電材料的混合物，且其中該些電極層至少一或兩者伴隨該電致發光半導體材料形成一可調變注入屏障，其中該陽極電極層或該陰極電極層至少一個由兩個或多個顏色選擇電極所組成，且其中該兩個或多個顏色選擇電極的每個包含一不同的傳導材料，以啟動光、使用光或發出光，該光的顏色和各別通電的電極有關。
2. 如申請專利範圍第1項的多色發光二極體，其中該發光層的該電致發光半導體材料被排列，使得該電致發光半導體材料透過該鐵電材料形成多個電致發光通道，該些電致發光通道在該些電極層之間延伸以便和該些電極層接觸。
3. 如申請專利範圍第2項的多色發光二極體，其中每個該些電致發光通道在自身的一末端接觸各別一個該些顏色選擇電極，以及其中該些電致發光通道的一平均通道直徑大小被調節到和對應的該顏色選擇電極的該傳導材料相關，以調節發出該光的該顏色。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的多色發光二極體，其中該發光層包含至少一第一部分與一第二部分，其中該第一部分包含一第一電致發光半導體材料與該鐵電材料的 混合物，且其中該第二部分包含一第二電致發光半導體材料與該鐵電材料的混合物。
5. 如申請專利範圍第4項的多色發光二極體，其中每個顏色選擇電極包含一第一區域以及一第二區域，該第一區域與該發光層的該第一部分接觸，且該第二區域與該發光層的該第二部分接觸。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項的多色發光二極體，其中該些顏色選擇電極的該傳導材料為一群元素，包含：銀(Ag)、金(Au)、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)以及如導電高分子(PEDOT：PSS)的傳導聚合物(conducting polymers)。
7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項的多色發光二極體，其中該發光層的該電致發光半導體材料或向上參照到專利申請範圍第4項的該發光層的該第一或該第二部分，為一群元素，包含：聚亞苯基(polyphenylenes)、聚對苯乙烯(polyphenylene vinylenes)、聚芴(polyfluorenes)以及前述相同聚合物(homo-polymer)的共聚合物(co-polymers)。
8. 一種半導體顯示單元，包含一畫素化發光元件，該畫素化發光元件包含多個畫素的陣列，其中每個畫素包含如前述一個或多個專利申請範圍中的一多色發光二極體。
9. 如專利申請範圍第8項的半導體顯示單元，包含一陽極電極陣列與一陰極電極陣列，該陽極電極陣列以形成該些畫素的該陽極電極層，該陰極電極陣列以形成該些畫素的該陰極電極層，其中該陽極電極層由多個陽極電極條所形 成，且其中該陰極電極層由多個陰極電極條所形成，該陽極與該陰極電極條彼此交叉，其中每個畫素的該兩個或多個顏色選擇電極由該陽極或該陰極電極層之一或兩者所組成，使得在包含該些顏色選擇電極的該電極層內，該些顏色選擇電極由鄰近的電極條所形成。
10. 如專利申請範圍第8或9項的半導體顯示單元，向上參照到專利申請範圍第4項，其中該第一與該第二部分由一第一部分條與一第二部分條所形成，排列該第一與該第二部分條使之和該些顏色選擇電極交叉。
11. 一種製造發光二極體的方法，該方法包含下列步驟：提供一陽極電極層；提供一發光層，該發光層包含一電致發光半導體材料與一鐵電材料的混合物；以及提供一陰極電極層；其中設置該些電極層與該發光層使該發光層排列在該些電極層之間且與該些電極層接觸，以及，其中選擇該電致發光半導體材料與該些電極層至少一或兩者的一電極材料，使得該至少一或兩者的電極層伴隨電致發光半導體材料形成一可調變注入屏障，其中，該方法更包含下列步驟：為了該些電極層至少一或兩者，由多個傳導材料中選擇該電極材料，使得該發光二極體提供及使用預期顏色的光。
12. 如專利申請範圍第11項的製造發光二極體的方法，其中提供該陽極電極層或該陰極電極層至少一個的步驟中，該電極層由兩個或多個顏色選擇電極所組成，其中選擇該電極 材料的該步驟包含：為了該兩個或多個顏色選擇電極每個而選擇不同的傳導材料，以啟動光、使用光與選擇性發出光，該光的顏色和各別通電的電極有關。
13. 如專利申請範圍第12項的製造發光二極體的方法，其中設置該發光層，為在混合物中的該電致發光半導體材料伴隨該鐵電材料形成多個電致發光通道，且該電致發光通道在該些電極層之間延伸，每個電致發光通道和各自的該顏色選擇電極接觸；該方法更包括步驟如下：伴隨相應的該顏色選擇電極的該傳導材料，匹配該電致發光通道的一平均通道直徑大小，以發出預期顏色的光。
14. 如專利申請範圍第12或13項的製造發光二極體的方法，其中設置具有一第一部分與一第二部分的該發光層，更包含下列步驟：為了提供該第一部分，選擇用於一第一混合物的一第一電致發光半導體材料，該第一混合物包含該第一電致發光半導體材料與該鐵電材料；以及為了提供該第二部分，選擇用於一第二混合物的一第二電致發光半導體材料，該第二混合物包含該第二電致發光半導體材料與該鐵電材料。
15. 如申請專利範圍第11至14項中任一項的製造發光二極體的方法，被用在製造一半導體顯示單元的方法時，更包含下列步驟：提供由多畫素的陣列所形成的一畫素化發光元件；其中每 個畫素包含一發光二極體，且其中該發光二極體元件由排列在一陽極電極陣列與一陰極電極陣列之間的一發光層所形成，其中提供該畫素化發光元件的步驟包括：提供陽極層陣列以形成該些畫素的一陽極電極層，其中該陽極電極層由多個陽極電極條所形成；提供陰極層陣列以形成該些畫素的一陰極電極層，其中該陰極電極層由多個陰極電極條所形成；以及為了該些電極層至少一或兩者，由多個傳導材料中選擇該電極材料，以使該發光二極體提供與使用預期顏色的光。