有機場致發光顯示裝置及其製造方法
2023-10-18 19:34:39
專利名稱：有機場致發光顯示裝置及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種具有多個有機場致發光元件的有機場致發光顯示裝置及其製造方法。
背景技術：
有機場致發光顯示裝置(以下，也簡稱為「有機EL顯示裝置」)，正期待著其作為顯示裝置代替現在正廣泛普及的液晶顯示裝置，正在進行實用化開發。特別是作為開關元件具有薄膜電晶體(Thin Film TransistorTFT)的活動矩陣型有機EL顯示裝置，被認為是下一代平面顯示裝置的重點。
有機EL顯示裝置具有的有機場致發光元件(以下，也簡稱為「有機EL元件」)，從電子注入電極及空穴注入電極，分別向發光層注入電子和空穴，它們在發光層和空穴輸送層的界面或在界面附近的發光層內部再結合，使有機分子呈激勵狀態，並在該有機分子從激勵狀態返回到基底狀態時發出螢光。
一般，在有機EL元件的形成中，多採用真空蒸鍍法。在有機EL顯示裝置中，與液晶顯示裝置不同，有機EL元件本身發出紅或綠、藍色等特定的顏色的光。因此，需要形成圖形，以在基板上的所要求的區域形成發出所要求的顏色光的有機EL元件。一般的方法，是在基板上設置由設有開口部的金屬板等構成的掩模，通過開口部有選擇地蒸鍍從蒸發源蒸發的材料。
可是，為了在所定的區域形成發出所要求的顏色光的有機EL元件，在基板上設置掩模，但此時會發生掩模的位置偏移。由於這種掩模的偏移，例如，使發光層等偏移著形成，其結果，帶來發光區域變窄並像素的開口度降低，產品的成品率的降低。此外，有機EL元件的位置偏移也成為斷線或短路的原因。
發明內容
因此，本發明的目的是，提供一種能排除製造有機EL顯示裝置時形成有機EL元件的位置的偏移對顯示的不良影響，提高產品成品率的技術。
本發明的某種方式涉及有機EL顯示裝置。該有機EL顯示裝置，在具有相鄰形成的多個有機場致發光元件的有機場致發光顯示裝置中，以與在分離有機EL元件含有的像素的區域構成的結構重疊的方式，設置具有有機EL元件的發光層的邊界。在此，作為「分離像素的所定的結構」，能夠例示有機EL顯示裝置具有的掃描線或電力供給線、TFT等。
本發明的另一方式涉及有機EL顯示裝置。該有機EL顯示裝置，在具有相鄰形成的多個有機場致發光元件的有機EL顯示裝置中，依次疊層，驅動形成在基板上的有機EL元件的能動元件、覆蓋基板和能動元件地形成的第一絕緣層；形成在第一絕緣層的所定區域的陽極；作為在能動元件的上方區域，形成在第一絕緣層及陽極上的所定區域的第二絕緣層；在第一絕緣層、陽極及第二絕緣層上，以覆蓋它們的方式形成的空穴輸送層；在空穴輸送層上的所定的區域，相鄰形成的發光層；並在第二絕緣層上，設置在相鄰的發光層間產生的第一邊界。
在此，在發光層的上部，作為基板的材質，能夠舉例透明的而且顯示絕緣性的玻璃或丙烯樹脂。此外，作為能動元件，能夠舉例MIM(MetalInsulator Metal)結構的元件或TFT。
此外，也可以在發光層的上部，也可以以相鄰的有機EL元件的電子輸送層之間的邊界即第二邊界與第一邊界重疊的方式，疊層電子輸送層。此外，能動元件也可以是TFT。
一般，在由玻璃構成的基板上，在形成TFT及配線後，在它們的上面，能夠用透明而且絕緣性的丙烯樹脂等全面形成第一絕緣層，在所定的區域形成作為陽極的空穴注入層。陽極，藉助於設在第一絕緣層上的接觸孔，連接在第一絕緣層中存在的配線上。
另外，在形成TFT的區域的上方，在第一絕緣層及陽極的上面，局部形成第二絕緣層，結束應形成有機EL元件的TFT基板的製作。在有機EL元件的形成中，首先，在TFT基板全面上，繼續，在所定的區域分別形成發出紅、綠、及藍色光的發光層。例如，在通過真空蒸鍍法形成發光層的時，使用金屬掩模等，依次有選擇地在所定的區域形成發光層。此時，調整掩模的位置，使各發光層的邊界位於第二絕緣層的上部，並且與玻璃基板平行的區域，形成發光層。
在發光層所發生的光，通過玻璃基板，投射到外部。在第二絕緣層和玻璃基板的之間存在TFT，該區域不通過光。即，像素的發光區域為不形成第二絕緣層的區域。因此，通過在該區域設置發光層的邊界，能降低該邊界偏移時對發光的影響。例如假設，如果在第二絕緣層的邊界區域設置發光層相互間的邊界，則在邊界偏移時，產生顯示區域變窄，或降低開口度，或顏色混雜地顯示的影響，作為產品，達不到所定的品質，即有可能降低產品的成品率。此外，通過使電子輸送層相互間的邊界的第二邊界與發光層相互間的邊界即第一發光層相互間重疊，能夠得到可連續形成發光層和電子輸送層的製造工藝上的效果。
本發明的其他的方式，涉及有機EL顯示裝置的製造方法。該製造方法，是具有相鄰形成的多個有機EL元件的有機EL顯示裝置的製造方法，包括在基板上的所定區域形成驅動有機EL元件的能動元件的工序；覆蓋基板和能動元件地形成第一絕緣層的工序；在第一絕緣層的所定區域形成陽極的工序；在能動元件的上方，在第一絕緣層及陽極上的所定區域形成第二絕緣層的工序；在第一絕緣層、陽極及第二絕緣層上，以覆蓋它們的方式形成空穴輸送層的工序；以與在空穴輸送層上的所定的區域相鄰形成的發光層的第一邊界在第二絕緣層上的方式，形成該有機EL元件的發光層的工序。
此外，也可以在多個發光層上共通地形成電子輸送層。此外，也可以在發光層的上部，以與相鄰形成的電子輸送層的第二邊界重疊在第一邊界的上部的方式，形成該有機EL元件的電子輸送層。此外，形成發光層的工序和形成電子輸送層的工序，也可以每隔發同一顏色的像素連續進行。此外，能動元件也可以是TFT。
如上所述，用真空蒸鍍法製造有機EL元件裝置的情況下，在形成發光層時，採用掩模，在基板上的所定的區域，依次有選擇地形成紅、綠、及藍色的發光層。然後，再次採用掩模，在各發光層上形成電子輸送層。在該方法中，發光層間的第一邊界和電子輸送層間的第二邊界有時偏移。在本發明中，為避免該偏移，例如，在形成紅色的發光層後，原狀連接掩模，形成電子輸送層。同樣，也可以形成綠和藍色的發光層及它們的電子輸送層。
另外，光的出射方向不在玻璃基板側，而在本圖中上方，即稱為頂部發射方式的有機場致發光顯示裝置。在該方式的有機場致發光顯示裝置中，能動元件上的疊層結構，有時與上述結構相反。即，從能動元件側，形成依次疊層作為電子注入電極的陰極、電子輸送層、發光層、空穴輸送層、陽極的結構。因此，此時，第二絕緣層不覆蓋陽極，而覆蓋陰極。
本發明的其他方式，涉及有機場致發光顯示裝置。該有機場致發光顯示裝置，具有相鄰形成的多個有機場致發光元件，疊層驅動形成在基板上的有機場致發光元件的能動元件、覆蓋基板和能動元件地形成的第一絕緣層、具有能動元件和接觸部地形成在第一絕緣層的所定區域的電極、在能動元件的上方區域，以覆蓋第一絕緣層及電極的周邊部以及接觸部的方式形成的第二絕緣層。
下面，通過後述的適宜的實施方式及隨之所附的附圖，進一步闡明上述的目的及其他目的、特徵及優點。
圖1是活動矩陣型有機EL顯示裝置的平面圖，特別是表示紅、綠、及藍色的3像素的區域的圖。
圖2是表示實施方式的發出紅、綠、及藍色光的3種有機EL元件的結構的剖面圖。
圖3是模式地表示有機EL元件的剖面結構的圖。
圖4是表示發出紅、綠、及藍色光的3種有機EL元件的亮度的經時變化的圖。
圖5是表示實施方式的發出紅、綠、及藍色光的3種有機EL元件的變形例結構的剖面圖，是3種發光層共通形成電子輸送層的圖。
具體實施例方式
在本實施方式中，適當設定活動矩陣型有機EL顯示裝置的相鄰的像素的有機EL元件相互間的邊界。在此，特別是，在不影響像素顯示的區域設置該邊界。
圖1概略表示具有一像素分別發出紅、綠、及藍色光的有機EL元件的有機EL顯示裝置的上述3色像素區域的平面圖。從左側開始，依次設置具有紅色的發光層的紅色像素Rpix、具有綠色的發光層的綠色像素Gpix、及具有藍色的發光層的藍色像素Bpix。
各像素的構成在平面圖中相同。一像素形成在被柵極信號線51和漏極信號線52圍住的區域。在兩信號線的左上的交點附近，形成開關元件即第一TFT130，此外在中央附近形成驅動有機EL元件的第二TFT140。此外，在形成由銦錫氧化物(Indium Tin OxideITO)構成的空穴注入層12的區域，島狀形成有機EL元件。
圖2是表示本實施方式的具有紅、綠、及藍色的像素的有機EL顯示裝置的剖面結構，具體表示圖1所示的A-A剖面的剖面結構。
在玻璃基板10上形成能動層11，作為驅動有機EL元件所需的第二TFT140，形成該能動層11的一部分。在其上面，形成絕緣膜13、第一絕緣層15。在其上面形成透明的空穴注入電極12及絕緣性的第二絕緣層18。
作為空穴注入電極12的材料，除ITO外，可以舉例氧化錫(SnO2)或氧化銦(In2O3)。此外，作為第一絕緣層15的材料，能夠舉例丙烯樹脂。
此外，第二TFT140形成在第二絕緣層18的下面。在此，第二絕緣層18，不形成在空穴注入電極12的整面上，在形成第二TFT140的區域，以覆蓋其的方式，並且按第二絕緣層18的形狀，以不斷線空穴注入電極12或後述的各膜層的方式，局部形成。此外，在空穴注入電極12的周邊部分，特別是在露出邊緣的部分，產生電場集中，有時成為短路的原因。因此，第二絕緣層18，以覆蓋空穴注入電極12的周邊部和本圖中表示V字形狀的空穴注入電極12的接觸部的方式形成。
然後，以覆蓋空穴注入電極12及第二絕緣層18的方式，形成空穴輸送層16。在其上面，在所定的區域，再形成紅色發光層22、綠色發光層24及藍色發光層26。
在此，作為空穴輸送層16的材料，能夠舉例N，N』-二(萘-1-基)-N，N』-二苯基-聯苯胺(N，N』-二(萘-1-基)-N，N』-二苯基-聯苯胺)、或4，4』，4」-三(3-甲基苯基苯胺基)三苯胺(4，4』，4」-三(3-甲基苯基苯胺基)三苯胺MTDATA)、或N，N』-二苯基-N，N』-二(3-甲基苯基)1，1』-聯二苯-4，4』-二胺(N，N』-二苯基-二(3-甲基苯基)-1，1』-聯二苯基-4，4』-二胺)等。
化1
化2
此外，作為紅色發光層22及綠色發光層24的主材料，例如，廣泛利用在鋁喹啉配位化合物(Alq3)或對(苯喹啉合)鈹配位化合物(BeBq2)等的之一的金屬離子中，配位多個配位子的螯合金屬配位化合物。
化3
化4
一般，作為發光層的材料形成螯合金屬配位化合物的有機EL元件，在短波長的顏色，即藍色的發光方面存在課題，因此，在藍色的發光層，主要採用，在特開2002-25770號公報中公開的由下式表示的，如叔丁基取代二萘蒽等的丙酮及其衍生物，或丙酮及其衍生物、或distilbenzen及其衍生物等有時用作宿主。
化5
此外，各發光層，以上述螯合金屬配位化合物或縮合多環芳香族為宿主，通過摻雜紅熒烯(Rubrene)等的摻雜劑，能得到所希望的發光特性。
化6
各發光層間產生的邊界區域，按第二絕緣層18上的表面，被設置成與玻璃基板平行的區域。此外，在各發光層上分別獨立形成電子輸送層28。作為電子輸送層28的材料，可以舉例Alq3或BeBq2等的螯合金屬配位化合物。進而，在電子輸送層28上，共通地依次形成氟化鋰層30及電子注入電極32。因此，產生在電子輸送層28間的邊界，重疊設置在發光層間產生的邊界上。在此，作為電子注入電極32的材料，能夠舉例鋁或含有微量鋰的鋁合金、鎂銦合金、鎂銀合金等。另外，作為電子注入電極32，也可以舉例在連接在電子輸送層28的一側，形成氟化鋰層和在其上面形成鋁層的2層結構的電極。
在圖3中模式地表示具有本發明的特徵的結構的有機EL元件的剖面結構和具有以往的結構的有機EL元件的剖面結構。在此，作為代表例，表示具有紅色發光層22的有機EL元件，為簡化說明，省略圖2所示的部分結構。圖3(a)是在第二絕緣層18上設置本發明特徵的紅色發光層22的邊界的結構，由於在比實際發光區域大的範圍，形成紅色發光層22及電子輸送層28，所以即使多少偏離上述各層的位置，實際發光區域也不變窄。
圖3(b)是在發光區域上的大致相等區域，形成紅色發光層22的以往的結構。此外，圖3(c)表示在按以往的結構形成有機EL元件時因掩模的位置偏移而使紅色發光層22的位置偏移的例子。如此，在以往的結構中，即使紅色發光層22的形成位置偏移小，也使發光區域變窄。該偏移，由於起因於掩模位置的偏移，所以降低顯示裝置整體的紅色的亮度，顯示裝置的白色電平平衡崩潰。因此，該顯示裝置作為產品不合格，降低產品的成品率。
在此，注重顯示裝置的白平衡。在顯示裝置中，白色的再現性是重要的。彩色電視的發送方式即NTSC(National Television System Committee)規格的標準白色的色溫度，為標準光源即C光源的6740K。在計算機用的顯示裝置的情況下，色溫度更高，一般要求從6000K到10000K的色溫度。該白色的色溫度，通過紅、綠、及藍色的合成而表現。例如，有機EL發光的色度坐標(X、Y)，在紅(0.65、0.34)、綠(0.30、0.63)、藍(0.17、0.17)的情況下，為實現NTSC的白色6740K(0.31、0.32)，亮度比率為紅∶綠∶藍＝0.25∶0.46∶0.29。
在顯示裝置中，為提高白色的再現性，必須確保該亮度比率。因此，即使在繼續使用顯示裝置的時候，也需要採用使該亮度比率的變化達到最小的材料及元件結構。在以往的有機EL元件的情況下，因發光的顏色，有機EL元件的壽命存在差異，在顯示裝置的製造初期階段，即使調整白平衡，也存在經時著色的問題。
圖4表示由以下材料構成紅色發光層22、綠色發光層24及藍色發光層26的3色有機EL元件的亮度的經時變化。紅色發光成22，以Alq3為宿主，以摻雜2％的下述分子式7特定的化學物質和10％的紅熒烯。而且綠色發光層24，以Alq3為宿主，摻雜1％的喹吖酮(Quinacridone)感應體和10％的叔丁基取代二萘蒽。此外，藍色發光層26，以叔丁基取代二萘蒽為宿主，摻雜2％的叔丁基取代二萘嵌苯(苝TBP)。此外紅色發光層22、綠色發光層24及藍色發光層26的膜厚為37.5nm，在各發光層上，按膜厚37.5nm，再形成電子輸送層28。
化7
化8
喹吖二酮在此，表示初級階段的亮度作為100％，經過100小時及500小時後的各有機EL元件的亮度變化。例如，在經過500小時後，紅、綠、及藍色的各有機EL元件的亮度分別達到89％、91％及90％，確認能夠大致維持白平衡。如此，通過組合採用上述的材料的紅、綠、及藍色的發光層。能夠克服顯示裝置經時著色的問題。
此外，為了實現在上述的第2絕緣層18上設置各發光層的邊界的疊層結構的有機EL元件，在多腔型有機EL製造裝置中，各發光層和與之對應的電子輸送層28，作為一組分別形成在不同的形成室。即，例如在某形成室連續形成紅色發光層22和電子輸送層28，然後，移到另外的形成室，連續形成綠色發光成24和電子輸送層。同樣，移動形成室，連續形成藍色發光層26及電子輸送層28。由此，能迴避在從相同形成室形成以往的3種發光層時出現的摻雜劑的交叉汙染。
另外，在圖2所示的有機EL顯示裝置的剖面結構中，電子輸送層28，分別獨立形成在3種發光層的上部，但也不局限於此。例如，如圖5所示，電子輸送層28，也可以共通地形成在3種發光層的上部。
以上，如果採用本實施方式，通過在第二絕緣層18上設置各發光層的邊界，能吸收形成發光層的位置偏移時對顯示的影響。通常，在不設置空穴注入電極12的第二絕緣層18上形成的區域，有機EL元件幾乎不發光。因此，在第二絕緣層18上，發光層的形成即使偏移，由於不向外部投光，因此沒有作為產品的影響。因此，降低因發光層的偏移造成的產品不良，提高產品的成品率。
此外，通過連續形成各色的發光層和形成在其上的電子輸送層，可以抑制材料對以往產生的發光層的交叉汙染。
如上所述，本發明能夠用於有機場致發光顯示裝置及其製造方法。
權利要求
1.一種有機場致發光顯示裝置，在具有相鄰形成的多個有機場致發光元件的有機場致發光顯示裝置中，其特徵在於以與在分離上述有機場致發光元件含有的像素的區域構成的結構重疊的方式，設置具有上述有機場致發光元件的發光層的邊界。
2.一種有機場致發光顯示裝置，在具有相鄰形成的多個有機場致發光元件的有機場致發光顯示裝置中，其特徵在於依次疊層，驅動形成在基板上的上述有機場致發光元件的能動元件；覆蓋上述基板和上述能動元件地形成的第一絕緣層；形成在上述第一絕緣層的所定區域的陽極；在上述能動元件的上方區域，形成在上述第一絕緣層及上述陽極上的所定區域的第二絕緣層；在上述第一絕緣層、上述陽極及上述第二絕緣層上，以覆蓋它們的方式形成的空穴輸送層；在上述空穴輸送層上的所定的區域，相鄰形成的發光層，並在上述第二絕緣層上，設置在相鄰的上述發光層間產生的第一邊界。
3.根據權利要求1或2所述的有機場致發光顯示裝置，其特徵在於在上述多個發光層上，共通地疊層電子輸送層。
4.根據權利要求1～3中任何一項所述的有機場致發光顯示裝置，其特徵在於在上述發光層上疊層電子輸送層，以重疊在上述第一邊界的上部的方式，設置在相鄰的電子輸送層間產生的第二邊界。
5.根據權利要求2～4中任何一項所述的有機場致發光顯示裝置，其特徵在於在上述能動元件是薄膜電晶體。
6.一種有機場致發光顯示裝置的製造方法，是具有相鄰形成的多個有機場致發光元件的有機場致發光顯示裝置的製造方法，其特徵在於，包括在基板上的所定區域形成驅動上述有機場致發光元件的能動元件的工序；以覆蓋上述基板和上述能動元件那樣形成第一絕緣層的工序；在上述第一絕緣層的所定區域形成陽極的工序；在上述能動元件的上方，在上述第一絕緣層及上述陽極上的所定區域形成第二絕緣層的工序；在上述第一絕緣層、上述陽極及上述第二絕緣層上，以覆蓋它們的方式形成空穴輸送層的工序；在上述空穴輸送層上的所定的區域，相鄰形成發光層的工序，其中，形成上述發光層的工序，在上述第二絕緣層上，形成在相鄰的上述發光層間產生的第一邊界。
7.根據權利要求6所述的有機場致發光顯示裝置的製造方法，其特徵在於還包括在多個上述發光層上共通形成電子輸送層的工序。
8.根據權利要求7所述的有機場致發光顯示裝置的製造方法，其特徵在於還包括在上述發光層上形成電子輸送層的工序，以重疊在上述第一邊界上的方式，設置在相鄰的電子輸送層間產生的第二邊界。
9.根據權利要求6～8中任何一項所述的有機場致發光顯示裝置的製造方法，其特徵在於形成上述發光層的工序和形成上述電子輸送層的工序，每發出同一顏色的像素都連續進行。
10.根據權利要求6～9中任何一項所述的有機場致發光顯示裝置的製造方法，其特徵在於上述能動元件是薄膜電晶體。
11.一種有機場致發光顯示裝置，在具有相鄰形成的多個有機場致發光元件的有機場致發光顯示裝置中，其特徵在於，疊層驅動形成在基板上的上述有機場致發光元件的能動元件；覆蓋上述基板和上述能動元件地形成的第一絕緣層；具有上述能動元件和接觸部地形成在上述第一絕緣層的所定區域的電極；在上述能動元件的上方區域，以覆蓋上述第一絕緣層及上述電極的周邊部以及上述接觸部的方式形成的第二絕緣層。
全文摘要
按第二絕緣層(11)上的表面，在與玻璃基板平行的區域，設置各發光層的邊界區域。此外，在各發光層上，分別獨立地形成電子輸送層(28)。在各電子輸送層28上，共通地依次形成氟化鋰層(30)及電子注入電極(32)。因此，電子輸送層(28)間的邊界一致地位於發光層間的邊界上。
文檔編號H05B33/12GK1640201SQ0380525
公開日2005年7月13日 申請日期2003年3月5日 優先權日2002年3月5日
發明者浜田祐次, 西村和樹 申請人:三洋電機株式會社