有源驅動的有機el發光裝置及其製造方法
2023-05-16 03:13:21 4
專利名稱：有源驅動的有機el發光裝置及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種有源驅動的帶有薄膜電晶體(以下稱為TFT)的有機EL發光裝置(以下簡稱為有機EL裝置)，更準確地說，本發明涉及一種適用於人類生活和生產中使用的顯示裝置和彩色顯示器等的有機EL裝置。
在本說明書中，「EL」意指「電致發光」。
但是在這種簡單驅動型有機EL發光裝置中，進行的是所謂的行序列驅動。因此，如果掃描行的數量有幾百個，那麼所需要的瞬時亮度比所觀察的亮度大幾百倍，從而引起以下的問題。
(1)由於驅動電壓比直流恆定電壓大不止2-3倍，故照明效率降低或者功率損耗變大。
(2)由於瞬時通過的電流變為幾百倍大，因此有機發光層易於損壞。
(3)由於按與(2)相同的方式電流非常大，在電極線路中的電壓降變大。
因此，為了解決簡單驅動型有機EL發光裝置所具有的問題，建議使用各種有源驅動有機EL發光裝置，其中有機EL元件由TFT(薄膜電晶體)來驅動(參見JP-A122360/1995，JP-A122361/1995，JP-A153576/1995，JP-A54836/1996，JP-A111341/1995，JP-A312290/1995，JP-A109370/1996，JP-A129359/1996，JP-A241047/1996，JP-A227276/1996，JP-A339968/1999等)。
這種有源驅動的有機EL發光裝置的結構實例如
圖18和19所示。根據這種有源驅動的有機EL發光裝置，可以獲得如下優點與簡單驅動型有機EL發光裝置相比，驅動電壓被極大地降低，發光效率被改善，能量消耗被減少。
但是，即使有源驅動的有機EL發光裝置具有上述優點，它也會引起以下問題(1)-(3)。
(1)它們的象素孔徑比變小。
在有源驅動的有機EL發光裝置中，至少一個TFT被裝配到(fit to)透明基片上的每個象素上，另外大量的掃描電極行和信號電極行被設置在該基片上，以選擇適當的TFT並將其驅動。因此，產生了一個問題，即當光從透明基片的一側輸出時，象素的孔徑比(在象素中實際發光的部分的比例)變小，因為TFT和各種電極行切斷了光。例如，在近年來研製的有源驅動的有機EL發光裝置中，用於以恆定電流驅動有機EL元件的TFT被設置在上述兩種TFT的旁邊。因此，其孔徑比變得越來越小(約30％以下)。結果根據孔徑比，通過有機發光介質的電流密度變大，導致了有機EL發光元件的使用壽命變短的問題。
這種情況將參照圖10、11和18更詳細地描述。圖10表示用於圖18所示的有源驅動的有機EL發光裝置100的切換驅動的迴路圖，表示了門行(掃描電極行)50(圖18中的108)和源行(信號電極行)51在基片上形成並成為XY矩陣形式的狀態。公共電極行52被與源行(信號電極行)51平行設置。對於每個象素，第一TFT55和第二TFT56被裝配到門行50和源行51上。電容57被連接在第二TFT56的門和公共電極行52之間，以將門電壓保持在恆定值。
因此，通過向圖10的迴路中所示的第二TFT56的門提供由電容57所保持的電壓然後切換，有機EL元件26可以被有效地驅動。
圖11所示的平面視圖，是根據圖10的迴路圖經過切換部分等沿著平面方向看所得到的視圖。
因此，有源驅動的有機EL發光裝置100具有這樣一個問題，當EL光從下電極(ITO，氧化銦錫)102一側輸出時，即基片104側的一側，TFT106、門行108、源行(未表示)等切斷了EL光，從而象素的孔徑比變小。
在有源驅動的有機EL發光裝置204中，如圖19所示，其中TFT200和有機EL元件202被設置在同一平面上，TFT200等不會阻擋EL光。但是，與圖18所示的有源驅動的有機EL發光裝置100相比，它的象素的孔徑比被進一步降低。
(2)上電極的片電阻率大。
在光從與基片相對的一側，即上電極的一側輸出時，TFT等不切斷光以保持孔徑比是大的。結果，能夠獲得高亮度影像。但是，當EL光從上電極側輸出時，為了將EL光有效地向外部輸出，必須由透明導電材料形成該上電極。由於這個原因，上電極的片電阻率大於例如20Ω/□，結果在使用大面積的顯示器時導致了嚴重的問題。
在光以例如300尼特的亮度從對角線尺寸為20英寸(長寬比為3∶4)的EL發光裝置的整個表面上發出的情況下，即使在有機發光介質中使用10cd/A(發光功率/安培)的高發光效率的有機發光材料，也必須向上電極輸送3600mA的大電流。
更具體地說，基於上電極電阻的電壓降的值由∑nir表示，並按如下公式進行計算。
∑nir＝1/2×N(N+1)irN(縱方向的象素的總數)×1/2r在每個象素中的上電極的歐姆值(Ω)i流過每個象素的恆定電流值(A)。
因此，如果上電極的發光效率、發光亮度、象素形狀以及片電阻率被分別設定為例如，10cd/A、300尼特、200×600μm平方和20Ω/□，那麼象素電流值為3.6×10-6A。如果縱向的象素的總數設定為2000，那麼縱向的電壓降低為12V(1/2×1000×1000×3.6×10-6×20×1/3)。這超出了用於驅動被以恆定電流驅動的迴路所允許的電壓範圍(10V)。因此在上述情況下難以發光。
總之，如果上電極的片電阻率大，那麼電壓降，特別是在屏幕中心的電壓降就因此變大。結果亮度明顯降低的問題就變得明顯。順便說一句，以下這種改動也被嘗試了通過使用一個迴路以使得每個象素的電流值(亮度)恆定。但是這種嘗試是不充分的。
(3)就製造觀點而言，難以控制上電極的歐姆值。
已經知道，為了將對角線尺寸為幾英寸至10英寸的有源驅動的有機EL發光裝置的上電極的電阻率設定成低的值，例如通過使用普通的材料如ITO或ZnO而設定為1×10-3Ω·cm或以下，那麼必須將加熱溫度設定為200℃或以上。但是普通有機發光介質的耐熱性是200℃以下。因此必須將加熱溫度設定為200℃以下。所以，上電極的電阻值不能被控制，以致於該值會超過1×10-3Ω·cm。結果出現片電阻率變高超過20Ω/□的問題。在使用等離子在有機發光介質上形成例如ITO或IZO的氧化物時進行濺射以形成上電極的情況下，也會引起有機發光介質被等離子損壞的問題。
鑑於以上問題，作出本發明。其目的是提供一種有機的有源EL發光裝置，它即使在設置TFT以驅動有機EL元件時也能夠提高每個象素的孔徑比，即使在發光從上電極的一側輸出時也能降低上電極的片電阻率，並能顯示具有高亮度和均勻亮度的影像；同時提供一種有效地製造這種有機的有源EL發光裝置的方法。
發明概述[1]本發明為一種有源驅動的有機EL發光裝置，包括一有機EL元件和一用於驅動該有機EL元件的薄膜電晶體，所述有機EL元件包括在上電極和下電極之間的有機發光介質，其中從該有機EL元件發出的光(EL光)從上電極的一側輸出，且該上電極包括由透明導電材料(包括透明半導體材料)形成的主電極，以及由低電阻材料形成的輔助電極。
這種結構使得它即使在設置TFT時也可以使其數值孔徑是大的，並且即使在發光是從上電極的一側輸出時也能使上電極的片電阻率降低。
也可以提高亮度，並明顯延長有機發光介質的使用壽命，因為通過有機發光介質的電流的密度降低。本發明的有源驅動的有機EL發光裝置，優選包括電開關和用於驅動該電開關的信號電極行和掃描電極行，所述電開關包括薄膜電晶體和用於選擇象素的電晶體。
即它優選包括以例如XY矩陣的形式設置的掃描電極行和信號電極行，以及由電連接至這些電極行上的TFT和用於選擇象素的電晶體構成的電開關。
這種結構使它可以通過選擇任一象素、通過掃描電極行和信號電極行而施加掃描信號脈衝和信號脈衝、並因此進行包括TFT的電開關的開關操作，從而有效地驅動該有機EL元件。在本發明的有源驅動的有機EL發光裝置的結構中，優選該透明導電材料是選自以下組中的至少一種材料，包括導電氧化物、可透光金屬薄膜、非簡併的半導體、有機導體和半導的碳化合物。
即上電極的片電阻率能被降低。因此在主電極中不僅可以使用常規使用的透明導電材料，也可以使用這些之外的透明導電材料。因此，也可以使用上述透明導電材料。
可以使用非簡併的半導體等，例如那些可以在低溫、優選200℃以下的溫度並更優選在100℃以下的溫度製成薄膜的材料。因此可以使得任一有機層在形成薄膜的時候的熱損壞小。通過使用有機導體、半導的碳化合物等，可以在低溫真空沉積和溼塗布。在本發明的有源驅動的有機EL發光裝置的結構中，優選多個輔助電極被有規則地設置在一平面內。
例如通過將輔助電極設置成矩陣、條狀等形式，可以使上電極的電阻率為均勻有效的低值。在本發明的有源驅動的有機EL發光裝置的結構中，優選輔助電極的截面形狀是懸臂形。
這種結構使得即使在絕緣有機層被沉積在輔助電極上時，利用位於懸掛上部(包括倒錐形部分等)下方的位置，它一定能將輔助電極電連接至上電極。在本發明的有源驅動的有機EL發光裝置的結構中，優選該輔助電極包括下輔助電極和上輔助電極。
這種輔助電極結構，使得它能夠利用下輔助電極或上輔助電極將輔助電極輕易地電連接至主元件上。因為該輔助物被如上所述分成下輔助電極和上輔助電極，所以懸臂形式可以容易地形成。在本發明的有源驅動的有機EL發光裝置的結構中，優選該輔助電極中的下輔助電極和上輔助電極包括具有不同蝕刻速率的構成材料。
這種結構使得它可以通過蝕刻而容易地形成該懸臂形狀。在本發明的有源驅動的有機EL發光裝置的結構中，優選該輔助電極中的下輔助電極和上輔助電極或它們中的一個被電連接至主電極。
這種結構使得它能夠將輔助電極容易並確定地電連接至主電極，從而可以使上電極的電阻小。在本發明的有源驅動的有機EL發光裝置的結構中，優選該輔助電極在用於形成有機EL元件的中間層絕緣膜上、在用於電絕緣下電極的電絕緣膜上、或在用於電絕緣TFT的電絕緣膜上形成。
這種結構使得它可以按象素寬度構成數值孔徑。在本發明的有源驅動的有機EL發光裝置的結構中，優選TFT的有源層是由多晶矽製成的。
這種結構使得它可以製造其TFT具有高耐用性的有源驅動的有機EL發光裝置，因為由多晶矽製成的有源層具有抵抗電量的優選電阻。在本發明的有源驅動的有機EL發光裝置的結構中，優選在TFT上形成中間層絕緣膜，在中間層絕緣膜上沉積有機EL元件的下電極，而且TFT和下電極彼此通過在中間層絕緣膜中形成的孔而電連接。
這種結構使得它可以在TFT和有機EL元件之間獲得更好的電絕緣性。在本發明的有源驅動的有機EL發光裝置的結構中，優選電荷被從輔助電極注入主電極並與基片的主表面平行傳送，隨後該電荷被注入有機發光介質中。
這種結構使得它可以對主電極採用非金屬化合物，從而可以改善主電極的透明性。此處的非金屬化合物意指。例如非簡併半導體、有機導體、或半導的碳化合物，這些將在後面進行描述。在本發明的有源驅動的有機EL發光裝置的結構中，優選主電極的片電阻率被設定在1K-10MΩ/□之間的值。在本發明的有源驅動的有機EL發光裝置的結構中，優選輔助電極的片電阻率被設定在0.01-10Ω/□之間的值。
對於各電極採用這種結構，使得它可以送出提供高發光亮度的電流，並導致上電極片電阻率的一定降低。在本發明的有源驅動的有機EL發光裝置的結構中，優選用於輸出光的色彩轉換的彩色濾色片和螢光薄膜或其中之一被設置在上電極的一側。
這種結構使得它可以在彩色濾色片或螢光薄膜中使從上電極輸出的光進行彩色轉換，從而可以進行全色顯示。在本發明的有源驅動的有機EL發光裝置的結構中，優選在彩色濾色片或螢光薄膜的一部分上形成有黑色基質(a black matrix)，該黑色基質和輔助電極在豎直方向上彼此重疊。
這種結構使得它可以通過該黑色基質而有效地抑制室外日光在輔助電極上的反射，並使數值孔徑寬。在本發明的有源驅動的有機EL發光裝置的結構中，優選輔助電極在主電極上形成，且輔助電極的面積小於主電極的面積。
這種結構使得它可以在形成主電極之後形成輔助電極。因此，可以更容易地形成輔助電極。在本發明的有源驅動的有機EL發光裝置的結構中，優選輔助電極被嵌入圍繞其周邊的密封件中。
這種結構不會導致有機EL發光裝置的厚度在輔助電極厚度的基礎之上過大。因為可以預先在該密封件中形成輔助電極，故可以同時進行基於密封件的密封以及輔助電極和主電極之間的電連接。在本發明的有源驅動的有機EL發光裝置的結構中，優選在密封件和主電極之間緊密地設置輔助電極。
這種結構使得它可以同時進行基於密封件的密封以及輔助電極和主電極之間的電連接。根據本發明的另一個實施例，當製造有源驅動的有機EL發光裝置時，使用一種方法來製造有源驅動的有機EL發光裝置，該裝置包括具有上電極和下電極之間的有機發光介質的有機EL元件，以及用於驅動該有機EL元件的薄膜電晶體，所述方法包括形成該有機EL元件的步驟和形成該薄膜電晶體的步驟，其中在形成有機EL元件的步驟中，形成下電極和有機發光介質，然後由透明導電材料(包括透明半導體材料)形成主電極，並通過形成由低電阻材料製成的電輔助電極而形成上電極。
根據該實施例，可以提供有源驅動的有機EL發光裝置，其中即使在設置TFT的時候數值孔徑也是大的，並且即使在發光從上電極的一側輸出時上電極的片電阻率也是低的。
附圖的簡要說明圖1是第一實施例的有源驅動的有機EL發光裝置的截面圖。
圖2是除去第一實施例中的中間層絕緣膜的有源驅動的有機EL發光裝置的實例截面圖。
圖3是第一實施例中輔助電極的布局被改變的實例的截面圖(No.1)。
圖4是第一實施例中輔助電極被有規律地放置的實例的示意圖。
圖5是第二實施例的有源驅動的有機EL發光裝置的截面圖。
圖6是第一實施例中輔助電極的布局被改變的實例的截面圖(No.2)。
圖7是第三實施例中的有源驅動的有機EL發光裝置的截面圖(No.1)。
圖8是第三實施例中的有源驅動的有機EL發光裝置的截面圖(No.2)。
圖9是用於解釋TFT的視圖。
圖10是有源驅動的有機EL發光裝置的實例的線路圖。
圖11是根據圖10線路圖的有源驅動的有機EL發光裝置沿著它的平面方向的透視圖。
圖12是說明形成TFT一部分的工藝圖。
圖13是輔助電極的截面圖(No.1)。
圖14是輔助電極的截面圖(No.2)。
圖15是輔助電極的截面圖(No.3)。
圖16是輔助電極的截面圖(No.4)。
圖17是第一實施例的有源驅動的有機EL發光裝置的改進實例的截面圖。
圖18是傳統有源驅動的有機EL發光裝置的截面圖(No.1)。
圖19是傳統有源驅動的有機EL發光裝置的截面圖。它是輔助電極的截面圖(No.2)。如圖1所示，第一實施例的有源驅動的有機EL發光裝置是這樣一種有源驅動的有機EL發光裝置61，它在基片10上具有嵌入電絕緣膜12的TFT14，以及沉積在TFT14上的中間層絕緣膜(平滑膜)13，有機EL元件26，其中每個EL元件包括上電極20和下電極22之間的有機發光介質24，以及用於連接TFT和有機EL元件26的電連接部分28。
為了輸出有機EL元件26所發出的光(EL光)，並使得第一實施例中的上電極20的電阻低，上電極20包括由透明導電材料製成的主電極16和由低電阻材料製成的輔助電極18。
以下基本參考圖2說明第一實施例的各組成部分。
圖2表示這樣一種有源驅動的有機EL發光裝置62，它具有的結構中除去了圖1所示的中間層絕緣膜(平滑膜)13。在圖2中，其中嵌入了TFT14的電絕緣膜12起著中間層絕緣膜作用。
1. 基片有機EL顯示裝置中的基片(支撐基片)是用於支撐有機EL元件、TFT等的部件。因此優選其機械強度和尺寸穩定性是優異的。
這種基片的特定實例包括玻璃基片、金屬基片、陶瓷基片和塑料基片(聚碳酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、氯乙烯樹脂、聚苯二甲酸乙二醇酯樹脂、聚亞醯胺樹脂、聚酯樹脂、環氧樹脂、苯酚樹脂、有機矽樹脂、氟樹脂等)。
為了避免水進入有機EL顯示裝置，基於無機膜的形成或氟樹脂的應用，優選將由這種材料製成的基片進行防溼處理或疏水處理。
為了避免水進入有機發光介質，特別優選的是使基片的水含量和透氣係數小。具體地說，使支撐基片的水含量和透氣係數分別設定為0.0001％重量比以下和1×10-13cc.cm/cm2sec.cmHg以下。
為了從與基片相對的一側輸出EL光，即從本發明的上電極的一側，基片不需要是透明的。
2. 有機EL元件(1) 有機發光介質有機發光介質可以被限定為包括有機發光層的介質，該有機發光層中電子和空穴彼此重新結合，從而發出EL光。這種有機發光介質可以通過例如在陽極上層壓以下各層而製成。
① 有機發光層② 空穴注入層/有機發光層③ 有機發光層/電子注入層④ 空穴注入層/有機發光層/電子注入層⑤ 有機半導體層/有機發光層⑥ 有機半導體層/電子阻擋層/有機發光層⑦ 空穴注入層/有機發光層/粘合促進層。
在這些結構之中，在通常的情況下優選使用④的結構，因為這種結構使得它可以提供更高的發光亮度，並且耐久性優異。
① 構成材料在有機發光介質中的發光材料可以是選自以下材料中的一種或其兩或多種的結合，包括p-四苯基衍生物，p-五聯苯衍生物，苯並噻唑化合物，苯並咪唑化合物，苯並惡唑化合物，金屬螯合的8-羥基喹啉類(oxinoid)化合物，惡二唑化合物，苯乙烯苯化合物，二苯乙烯吡嗪衍生物，丁二烯化合物，萘亞胺化合物，二萘嵌苯衍生物醛連氮衍生物，吡唑啉(pyrazyline)衍生物，環戊二烯衍生物，吡咯並吡咯(pyrrolopyrrole)衍生物，苯乙烯胺衍生物，鄰吡喃酮化合物，芳香族二亞甲基化合物，具有8-喹啉醇衍生物作為配位基的金屬絡合物，以及聚苯化合物。
在這些有機發光材料中，更優選的是4，4』-二(2，2-二叔丁基苯乙烯)二苯(縮寫為DTBPBBi)，4，4』-二(2，2-二苯乙烯)二苯(縮寫為DPVBi)，以及它們的衍生物，作為芳香族二亞苯基化合物。
也優選使用的材料是其中有機發光材料具有二苯乙烯基亞芳基骨架的材料等，作為主體材料，它被摻有作為摻雜劑的顏色為從藍至紅的強螢光著色劑，例如與主體等當量的鄰吡喃酮型物質或螢光著色劑。更具體的說，優選使用上述DPVBi等作為主體材料，1，4-二[{4-N，N』-二苯基氨基}苯乙烯基]苯(縮寫為DPAVB)作為摻雜劑。
對於有機發光介質中的空穴注入層，優選使用的化合物所具有的空穴移動性為1×10-6cm2/V秒以上，電離能為5.5eV以下。該空穴移動性是在向其施加電壓1×104-1×106V/cm的情況下測得的。這種空穴注入層的沉積使得空穴令人滿意的注入有機發光層，從而可以獲得高發光亮度或低電壓驅動。
這種空穴注入層的構成材料的特殊實施例包括有機化合物，例如卟啉化合物，芳香族季胺化合物，苯乙烯胺化合物，芳香族二亞甲基化合物，稠合的芳環化合物，例如4，4』-二[N-(1-萘基)-N-苯胺]二苯(縮寫為NPD)和4，4』，4」-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基胺]三苯基胺(縮寫為MTDATA)。
作為空穴注入層的構成材料，優選使用無機化合物，例如p-型Si或p-型SiC。
具有的導電率為1×10-10S/cm以上的有機半導體層被優選設置在空穴注入層和陽極層之間，或設置在空穴注入層和有機發光層之間。這種有機半導體層的布局使得空穴更令人滿意的注入有機發光層。
對於有機發光介質中的電子注入層，也優選使用的化合物所具有的電子移動性為1×10-6cm2/V秒以上，電離能為5.5eV以上。該電子移動性是在向其施加電壓1×104-1×106V/cm的情況下測得的。這種電子注入層的沉積使得電子令人滿意的注入有機發光層，從而可以獲得高發光亮度或低電壓驅動。
這種電子注入層的構成材料的特殊實施例包括8-羥基喹啉的金屬絡合物(Al螯合物Alq)，其衍生物或惡唑衍生物等。
有機發光介質中的粘合改善層可以被認為是電子注入層的一種形式，即是一個電子注入層並由對陰極粘合性特別好的材料製成。該層優選由8-羥基喹啉的金屬絡合物、其衍生物等製成。
也優選與電子注入層相接觸沉積導電率為1×10-10S/cm的有機半導體層。這種有機半導體層的沉積使得電子更令人滿意的注入有機發光層中。
② 厚度有機發光介質的厚度沒有特別的限定。優選將該厚度設定為例如5nm-5μm的範圍內的值。
這樣作的原因如下。如果該有機發光介質的厚度低於5nm，其發光亮度或耐久性會下降。另一方面，如果該有機發光介質的厚度大於5μm，那麼所施加的電壓值會升高。
因此，該有機發光介質的厚度優選設定在10nm-3μm的範圍內，更優選的是設定在20nm-1μm的範圍內。
(2) 上電極① 結構1如圖1所示，在第一實施例中，上電極20的特徵在於由包括透明導電材料的主電極16、以及包括低電阻材料的輔助電極18構成。
因為不僅設置了主電極16，同時也按上述方式設置了包括低電阻材料的輔助電極18，因此上電極20的片電阻率明顯降低。所以，有機EL元件26可以被在低電壓驅動，並且能量消耗也被降低。
圖1所示的主電極16是由透明導電材料製成的，例如由透光率10％以上的材料並優選由透光率60％以上的材料製成的。因此EL光可以通過該主電極16而有效地輸出至外部。所以，即使設置有TFT14等，仍能夠使象素的孔徑比是大的。
② 結構2如圖13-15所示，關於上電極20中的輔助電極18的結構，該輔助電極18優選由上輔助電極17和下輔助電極19構成。
這種結構使得它可以在即使上輔助電極17被電絕緣時，也能夠將下輔助電極19和主電極16電連接。反之，即使在下輔助電極19被電絕緣時，也能夠將上輔助電極17和主電極16電連接。
這種結構也能夠使得它可以使用不同的構成材料來製造各個電極。因此輔助電極18和主電極16之間的電連接就更加確定。在主電極16通過下輔助電極19被電連接至包括金屬材料的上輔助電極17的情況下，其中下輔助電極19包括具有較好的連接任何透明氧化導電材料以及任何金屬的能力的半導體材料，例如銦鋅氧化物(IZO)作為無定形的無機氧化物，這種情況與例如包括透明氧化導電材料的主電極16被直接連接至包括金屬材料的輔助電極18的情況相比，在輔助電極18和主電極16之間的電連接更加確定。
另外，這種結構使得它可以使用具有不同蝕刻性能的材料來製造各個輔助電極。因此，輔助電極18的截面形狀可以很容易的製成懸臂形狀，如下所述。
③ 結構3如圖13-16所示，關於上電極20中的輔助電極18的結構，輔助電極18的截面形狀被優選製成為懸臂形狀。
這樣作的原因是，即使在絕緣膜被沉積在輔助電極18上，輔助電極也能夠通過懸掛的下部分被電連接至主電極16。
具體的說，如果在輔助電極18形成之後通過真空沉積等形成絕緣膜或有機發光介質，然後形成主電極16，那麼絕緣膜就覆蓋了輔助電極18，從而可能變得難以將輔助電極18電連接至主電極16。
另一方面，在輔助電極18的截面形狀是懸臂形狀時，即使當通過真空沉積等沉積時，絕緣膜也不容易粘附在輔助電極18的側面。採用這種無遮蓋側面的輔助電極18，可以更加確保電連接至主電極16。
例如，在圖14中，上電極17被有機覆蓋介質等電絕緣，而下電極19被電連接至主電極16。從這種結構說明了輔助電極18連接的容易性。
通過使輔助電極18由下和上電極19和17構成，並使得兩個電極19和17由具有不同蝕刻速度的材料形成，可以很容易的使輔助電極18的截面形狀形成為懸臂形狀。具體地說，優選使下輔助電極19由金屬材料例如Al或Al合金形成，使上輔助電極17由非金屬材料例如二氧化矽、氧化鋁、氮化矽、氮化鉻、氮化鉭和氮化鎢形成。
下輔助電極19和上輔助電極17分別由例如Al和Cr形成，Cr用硝酸銨鈰溶液以光刻方式進行蝕刻。然後用磷酸、硝酸和乙酸的混合溶液對Al進行蝕刻，從而只有下輔助電極19的Al被過度蝕刻。因此容易獲得懸臂。
這種懸臂的實例如圖13-16所示。該懸臂可以具有各種形狀。可以使用具有由下輔助電極19和上輔助電極17構成的雙層結構的懸臂的輔助電極18，如圖16(e)所示，且輔助電極18為具有三層結構的懸臂形式。
圖13-16中的箭頭表示該懸臂的投影方向。
④ 結構4如圖4所示，關於上電極20中的輔助電極18的結構，優選在從上面看時，該輔助電極18被規則地設置在一平面內。
這使得它可以使上電極的歐姆值是非常地而且是均勻地低。輔助電極18的這種規則設置使得其製造也簡便。
⑤ 結構5如圖1和2所示，關於上電極20中的輔助電極18的結構，優選當從上面看時，該輔助電極18被設置在彼此相鄰的下輔助電極22之間。這一點可以由例如圖2中虛線所示的相鄰象素31之間的輔助電極18的布局來說明。
簡要地說，這種輔助電極18的布局使得它可以獲得更高的發光亮度，而不需使象素31的數值孔徑變窄。
輔助電極18的另一優選布局是，在設置有圖5所示的彩色濾色片或螢光薄膜60並且在對應於下電極22之間的縫隙的垂直位置設置有黑色基質(光遮擋部分)的情況下，輔助電極18被以如下的方式設置，即使黑色基質的光遮擋部分和輔助電極在垂直方向彼此疊加。
⑥ 結構6如圖1和2所示，關於上電極20中的輔助電極18的結構，優選該輔助電極18被沉積在用於絕緣TFT14的電絕緣膜12以及中間層絕緣膜13(平滑膜)上，或者沉積在絕緣膜12或13其中之一上。
這種結構使得它可以降低在輔助電極和關於TFT的線路之間形成的電容。因此，有機EL元件的開關操作可以更快。
另外，如圖3所示，作為輔助電極18的另一種布局，優選將與中間層絕緣膜13不同的電絕緣膜25設置在鄰近的下電極22之間，並且在絕緣膜25上形成輔助電極18。
這種結構使得它可以減少下電極22和上電極20之間在下電極22的步驟中導致的短路，或漏電。因此可以減少影像缺陷。
如圖6所示，作為輔助電極18的布局，優選輔助電極18在主電極16上形成，並且使得輔助電極18的面積比主電極16的面積小。
這種結構不會使象素的孔徑比窄，並使得它容易形成輔助電極以及調整輔助電極的片電阻率。
無需說明，有關中間層絕緣膜等的布局的結構6符合了結構5的布局，因為輔助電極18被設置在鄰近的下電極22之間。
⑦ 構成材料1圖1中的上電極20(主電極16和輔助電極18)等對應於陽極層或陰極層，這取決於有機EL元件的結構。在對應於陽極層的情況下，構成材料具有大的逸出功，例如優選使用4.0eV以上的逸出功，因為容易在其中注入空穴。在對應於陰極層的情況下，構成材料具有小的逸出功，例如優選使用4.0eV以下的逸出功，因為容易在其中注入電子。
另一方面，在第一實施例中為了向外部輸出光，主要的是上電極20中的主電極16具有給定的透光率。
因此，在上電極20對應於陰極層的情況下，主電極16的構成材料可以是選自以下化合物中的一種或兩種以上的結合，包括銦錫氧化物(ITO)，銦鋅氧化物(IZO)，碘化銅(CuI)，氧化錫(SnO2)，氧化鋅(ZnO)，氧化銻(Sb2O3，Sb2O4和Sb2O5)，氧化鋁(Al2O3)等。
為了在不損壞其透光率的同時使得主電極16的電阻低，優選以薄膜的形式加入以下金屬中的一種或兩種以上的組合，包括Pt，Au，Ni，Mo，W，Cr，Ta，Al等。
在第一實施例中，上電極20的片電阻率不僅因為透明材料而降低，也因為輔助電極而降低。因此對於主電極16，至少可以從透光金屬薄膜、非簡併半導體、有機導體、半導體碳化合物等中選擇一種構成材料。
例如，對於有機導體，優選的是導電共軛聚合物，添加有氧化劑的聚合物，添加有還原劑的聚合物，添加有氧化劑的低分子，或添加有還原劑的低分子。
添加至有機導體的氧化劑可以是路易斯酸，例如氯化鐵，氯化銻或氯化鋁。添加至有機導體的還原劑可以是鹼金屬，鹼土金屬，稀土金屬，鹼化合物，鹼土化合物，稀土金屬化合物等。導電共軛聚合物可以是聚苯胺或其衍生物，聚噻吩或衍生物，加有路易斯酸的胺化合物層等。
非簡併半導體的優選的特定實例包括氧化物，氮化物和硫屬化合物。
碳化合物的優選特定實例包括無定形碳、石墨和類似金剛石的C。
無機半導體的優選特定實例包括ZnS，ZnSe，ZnSSe，MgS，MgSSe，CdS，CdSe，CdTe，CdSSe等。
⑧ 構成材料2圖1等中的輔助電極18必須由低電阻材料製成。優選使用的低電阻材料具有例如1×10-5-1×10-3Ω·cm的電阻率。
這樣作的原因如下。具有小於1×10-5Ω·cm的電阻率的材料不容易獲得。另一方面，如果該電阻率大於1×10-3Ω·cm，將難以使得上電極的電阻值低。
因此，更優選的，構成輔助電極的低電阻材料的電阻率被設定在2×10-5-5×10-4Ω·cm之間，進一步優選的是將該值設定為2×10-5-1×10-4Ω·cm之間的值。
輔助電極18的片電阻率優選被設定在0.01-10Ω/□範圍內的值。這樣作的原因如下。如果該片電阻率低於0.01Ω/□，則必須使得上電極變厚或者所用的材料將非常受限制。另一方面，如果該片電阻率大於10Ω/□，則上電極的電阻將不容易變低，或者上電極將變得太薄而難以形成。
因此，輔助電極的片電阻率更優選的設定為0.01-10Ω/□範圍內的值，進一步優選的是設定在0.01-5Ω/□範圍內的值。
作為構成輔助電極的優選低電阻材料，在線路電極中使用的各種材料是優選採用的。具體地說，優選包括選自以下金屬中的一種或兩種以上的組合，包括Al，Al的合金和過渡金屬(Sc，Nb，Zr，Hf，Nd，Ta，Cu，Si，Cr，Mo，Mn，Ni，Pd，Pt和W等)，Ti，氮化鈦(TiN)等。
這些低電阻材料更優選的是Al，Al的合金和過渡金屬。在採用Al合金和過渡金屬的情況下，過渡金屬的百分含量優選為10％原子百分數以下(稱為at.％或atm％)，更優選的是5％原子百分數以下，進一步優選的是2％原子百分數以下。這是因為隨著過渡金屬的含量降低，輔助電極的片電阻率可以被做到更低。
在採用上述金屬作為主要成分時，所使用的Al，Ti和TiN的量分別優選為90-100％原子百分數，90-100％原子百分數和90-100％原子百分數。
當採用兩種以上的這些金屬時，其共混比例是任意的。例如當使用Al和Ti的混合物時，Ti含量在10％原子百分數以下是優選的。
另外，包括這些金屬的多個層可以被層壓，以製成輔助電極18。
⑨ 厚度圖1等中所示的主電極16和輔助電極18的厚度優選在考慮片電阻率等而決定。具體地說，主電極16和輔助電極18中的每個的厚度優選為50nm以上，更優選的是100nm以上，進一步優選的是100-5000nm範圍內的值。
這樣作的原因如下。將主電極16和輔助電極18的厚度設定在這樣的範圍內使得它可以獲得均勻的厚度分布，以及發光方面(EL光)為60％以上的透光率。另外，包括主電極16和輔助電極18的上電極20的片電阻率可以做到15Ω/□以下，更優選的是10Ω/□以下。
(3) 下電極① 構成材料圖1等中所示的下電極22也對應於陰極層或陽極層，這取決於有機EL顯示裝置的結構。當該下電極22對應於例如陰極時，優選採用金屬，合金，或具有小逸出功(例如低於4.0eV)的導電化合物、其結合或含有它的物質。
具體地說，選自以下電極材料的一種或兩種以上的組合是優選使用的，包括鈉，鈉鉀合金，銫，鎂，鋰，鎂銀合金，鋁，氧化鋁，鋁鋰合金，銦，稀土金屬，這些金屬中任一種和有機發光介質材料的組合，這些金屬中的任一種和電子注入層材料的混合物等。
另外，由於在本發明中發光從上電極20的一側輸出，所以下電極22的構成材料就不必具有透光性。在優選的實施例中，下電極由吸光導電材料形成。這種結構使得它可以更加改善有機EL顯示裝置的對比度。在這種情況中的吸光導電材料的優選實例包括半導體碳材料，帶有顏色的有機化合物，上述氧化劑和還原劑的組合，帶有顏色的導電氧化物(過渡金屬氧化物，例如VOx，MoOx和WOx)。
② 厚度與上電極的方式相同，下電極22的厚度也沒有特別的限制。具體地說，該厚度優選是10-1000nm範圍內的值，更優選是10-200nm範圍內的值。
(4) 中間層絕緣膜在圖1所示的有機EL顯示裝置61中的中間層絕緣膜13(電絕緣膜)位於有機EL元件26附近或周圍，用於使有機EL顯示裝置整體微型化，並防止有機EL元件26中的下電極22和上電極20之間短路。當有機EL元件26被TFT14驅動時，中間層絕緣膜13也被用作底塗層，用來保護TFT14和用於平整地沉積有機EL元件26的下電極22。
因此如果需要的話，該中間層絕緣膜13可以被叫做不同的名字，例如阻擋層、隔離層、或平滑膜。在本發明中，該中間層絕緣膜包括這些內容。
①構成材料在圖1所示的中間層絕緣膜中使用的構成材料的實例一般包括丙烯酸樹脂，聚碳酸酯樹脂，聚醯胺樹脂，氟化聚醯亞胺樹脂，苯並胍胺樹脂，蜜胺樹脂，環化聚烯烴，酚醛樹脂，聚乙烯肉桂酸酯，環化橡膠，聚氯乙烯樹脂，聚苯乙烯，苯酚樹脂，醇酸樹脂，環氧樹脂，聚氨酯樹脂，聚酯樹脂，馬來酸樹脂以及聚醯胺樹脂等。
在中間層絕緣膜由無機氧化物製成的情況下，無機氧化物的優選實例包括氧化矽(SiO2或SiOx)，氧化鋁(Al2O3或AlOx)，氧化鈦(TiO2或TiOx)，氧化銥(Y2O3或YOx)，氧化鍺(GeO2或GeOx)，氧化鋅(ZnO)，氧化鎂(MgO)，氧化鈣(CaO)，硼酸(B2O3)，氧化鍶(SrO)，氧化鋇(BaO)，氧化鉛(PbO)，氧化鋯(ZrO2)，氧化鈉(Na2O)，氧化鋰(Li2O)和氧化鉀(K2O)。該無機化合物中的X的取值範圍是1≤X≤3。
在特別需要耐熱性的情況下，優選使用丙烯酸樹脂、聚醯胺樹脂，氟化聚醯亞胺樹脂，環化聚烯烴，環氧樹脂或無機氧化物。
當這些中間層絕緣膜是有機時，可以通過引入感光基團或採用光刻方法而形成為理想的圖案，或通過印刷而形成理想的圖案。
② 中間層絕緣膜等的厚度中間層絕緣膜的厚度取決於顯示器的微小程度、與有機EL元件結合的螢光介質、或彩色濾色片的不均勻性，優選為10nm-1mm範圍內的值。
這是因為這種結構使它可以使得TFT等的不均勻度足夠平滑。
因此，中間層絕緣膜的厚度更優選為100nm-100μm範圍內的值，進一步優選為100nm-10μm範圍內的值。
③ 形成方法用於形成中間層絕緣膜的方法沒有特別的限制。該層優選通過旋塗方法、澆鑄方法、絲網印刷方法等進行沉積，或優選通過濺射方法、真空沉積方法、化學真空沉積方法(CVD方法)、離子蒸鍍方法等來沉積。
3. 薄膜電晶體(TFT)(1) 結構如圖9所示，有機的有源EL發光裝置68的實例包括基片10上的TFT14和由該TFT14驅動的有機EL元件26。
其表面(上表面)被製成為平的中間層絕緣膜13被設置在TFT14和有機EL元件26的下電極22之間。TFT14的漏極47和有機EL元件26的下電極22彼此通過在該中間層絕緣膜13中形成的接觸孔54而電連接。
如圖10所示，以XY矩陣設置的掃描電極行(Yj-Yj+n)50和信號電極行(Xi-Xi+n)51被電連接至TFT14。另外，公共電極行(Ci-Ci+n)52被並行電連接至TFT14。
優選這些電極行50、51和52被電連接至TFT14，並且它們連同電容57一同構成電開關，用於驅動有機EL元件26。具體地說，優選該電開關被電連接至掃描電極行、信號電極行等，並包括例如至少一個第一電晶體(以下被稱為Tr1)55、第二電晶體(以下被稱為Tr2)和電容57。
優選第一電晶體55具有用於選擇發光象素的功能，第二電晶體56具有用於驅動有機EL元件的功能。
如圖9所示，在第一電晶體(Tr1)55和第二電晶體(Tr2)56中的有源層44是所示的n+/i/n+部分。優選兩側n+由摻雜進n型的半導體區45和47形成，其中的i由非摻雜的半導體區46形成。
摻雜有n型的半導體區分別是源極45和漏極47。它們連同通過柵氧化物膜沉積在非摻雜的半導體區上的柵極46，一起構成了第一和第二電晶體55和56。
在有源層44中，摻雜進n型的半導體區45和47可以被摻雜進p型以代替n型，從而形成p+/i/p+結構。
在第一電晶體(Tr1)55和第二電晶體(Tr2)56中的有源層44優選由無機半導體例如多晶矽或有機半導體例如噻吩齊聚物或聚(對亞乙烯基亞苯基)製成。多晶矽是特別優選的材料，因為它與無定形Si(α-Si)相比，對電非常穩定。
此外，在圖1和9的實施例中，有機EL元件26被通過中間層絕緣膜(平滑膜)13而沉積在基片10表面上形成的TFT14上。如圖17所示，也優選在基片的背面形成TFT，在基片的表面形成有機EL元件，將TFT14和有機EL元件26的下電極通過在基片10和中間層絕緣膜(平滑膜)13中形成的通路孔來連接。
這種結構使得它可以在TFT14和有機EL元件26之間保持更好的電絕緣性。在這個實施例中，中間層絕緣膜(平滑膜)13沉積在基片10表面上。但是，可以省略中間層絕緣膜13，因為基片10的兩個表面具有更好的平滑性。
(2) 驅動方法以下描述通過TFT14驅動有機EL元件的方法。如圖10所示，TFT14包括第一電晶體(Tr1)55和第二電晶體(Tr2)，結合了電容57的TFT構成電開關的一部分。
因此，掃描脈衝和信號脈衝通過該XY矩陣被輸入該電開關中，以進行開關操作，從而連接至該電開關的有機EL元件26可以被驅動。因此由於包括TFT14和電容57的電開關可以引起有機EL元件26的發光或停止發光，從而顯示影像。
具體地說，通過由掃描電極行(以下稱為柵行)(Yj-Yj+n)50傳送的掃描脈衝和由信號電極行(Xi-Xi+n)51傳送的信息脈衝來選擇所需的第一電晶體55，從而向在公共電極行(Ci-Ci+n)52和第一電晶體(Tr1)55的源極45之間形成的電容57提供給定的電荷。
以這種方式，第二電晶體(Tr2)56的柵電壓變為恆定值，第二電晶體(Tr2)56變成ON狀態。因為在該ON狀態，柵電壓被保持在給定值直至下一個門脈衝被傳送，因此電流被連續提供給連接至第二電晶體(Tr2)56的漏極47的下電極22。
有機EL元件26被通過下電極22提供的直流而有效驅動。因此，由於直流驅動效應，有機EL元件26的驅動電壓被極大的降低了，其發光效率被改善。另外，能量消耗也被降低。如圖5所示，第二實施例的有源驅動的有機EL發光裝置是有源驅動的有機EL發光裝置64，包括基片10上的嵌入電絕緣膜12內的TFT14，有機EL元件26，和用於將TFT14和有機EL元件26彼此連接的電連接部分(通路孔)28，其中有機EL元件包括上電極20和下電極22之間的有機發光介質24。
第二實施例的特徵在於，上電極20由主電極16和輔助電極18構成，在該上電極20上設有濾色片或螢光薄膜60，用於將從上電極20一側輸出的EL光進行顏色轉換。(圖5中的箭頭表示光輸出的方向)以下參考圖5描述第二實施例的特徵部分等。
(1) 彩色濾色片① 結構彩色濾色片被設置來分解或切斷光，以改善顏色調節或對比，它包括只由著色劑構成的著色劑層，或者是著色劑被溶解或分散在粘合劑樹脂中的層結構。此處所稱的著色劑包括顏料。
彩色濾色片的結構優選包括藍、綠或紅著色劑。這種彩色濾色片與發出白光的有機EL元件的結合使得它可以獲得光的三基色，即藍、綠和紅，並獲得全色顯示。
優選採用與螢光介質同樣的印刷方法或光刻方法，使彩色濾色片形成圖案。
② 厚度彩色濾色片的厚度沒有特別的限制，只要該厚度能對從有機EL元件發出的光具有足夠的接收(吸收)並且不會損壞彩色轉換功能即可。該厚度優選是，例如10nm-1mm範圍內的值，更優選為0.5μm-1mm範圍內的值，進一步優選為1μm-100μm範圍內的值。
(2) 螢光介質① 結構在有機EL顯示裝置中的螢光介質具有吸收從有機EL元件發出的光並發出長波長螢光的功能，它包括分散並設置在一平面內的層狀物質。各螢光介質優選對應於有機EL元件的發光區域而設置，例如位於下電極和上電極相交的位置。當下電極和上電極相交位置的有機發光層發光時，這種結構使得各個螢光介質可以接收光來向外界發出具有不同顏色(波長)的光線。特別是當有機EL元件發出藍光，並且該藍光可以由螢光介質轉換成為綠或紅光時，即使從一個有機EL元件也可以獲得光的三基色，即藍、綠和紅。因此可以獲得全色顯示，這是優選的。
為了切斷從有機EL元件發出的光和從各個螢光介質發出的光，以來改善對比度或降低視角的依賴性，也優選設置光遮擋層(黑色基質)。
該螢光介質可以和上述的彩色濾色片結合，來防止基於室外日光的對比度降低。
② 形成方法在螢光介質主要包括螢光著色劑的情況下，該介質優選利用掩模通過真空沉積或濺射形成為薄膜，以獲得所需的螢光介質圖案。
另一方面，在螢光介質包括螢光著色劑和樹脂的情況下，將螢光著色劑、樹脂和適當的溶劑混合、分散或溶解在液體中，然後通過旋塗、輥塗、澆鑄等方法將該液體製成膜。隨後，螢光介質優選利用光刻方法通過形成所需的螢光介質圖案而形成，或利用絲網印刷等方法通過形成所需的圖案而形成。
③ 厚度螢光介質的厚度沒有特別的限制，只要該厚度能對從有機EL元件發出的光具有足夠的接收(吸收)並且不會損壞彩色轉換功能即可。該厚度優選為例如10nm-1mm範圍內的值，更優選為0.5μm-1mm範圍內的值，進一步優選為1μm-100μm範圍內的值。如圖7和8所示，第三實施例的有源驅動的有機EL發光裝置66或67，包括基片10上的嵌入電絕緣膜12內的TFT14，有機EL元件26，和用於將TFT14和有機EL元件26彼此連接的電連接部分28，以及密封部件58，其中有機EL元件包括上電極20和下電極22之間的有機發光介質24。
第三實施例的特徵在於，上電極20由主電極16和輔助電極18構成，上電極20中的輔助元件18被設置成嵌入密封部件58中並貫穿通過密封部件58的狀態，如圖7所示，或者輔助元件18被設置成緊密粘結至密封部件58的狀態，如圖8所示。
以下參考圖7和圖8描述第三實施例中的密封部件等。
(1) 密封部件優選圖7和圖8中每個密封部件都圍繞著有機EL顯示裝置66和67來設置，以防止水進入內部，或將密封介質21，例如乾燥劑、幹氣體或惰性液體例如氟化烴置入這樣設置的密封部件58和有機EL顯示裝置66和67內。
在上電極外部設置有螢光介質或彩色濾色片的情況下，這種密封部件58可以被用作支撐基片。
作為這種密封部件，可以使用與用作支撐基片的相同的材料，例如玻璃板或塑料板。如果防潮性更好，可以使用無機氧化物層或無機氮化物層。其實例包括二氧化矽、氧化鋁、AlON，SiAlON，SiNx(1≤x≤2)等。密封部件的形式沒有特別的限制，優選例如板形，或罩形。當密封部件是例如罩形時，其厚度優選為0.01-5mm。
優選密封部件被推入和固定進在有機EL顯示裝置的一部分中形成的溝槽內，或利用光固化粘合劑等被固定到有機EL顯示裝置的一部分上。
(2) 密封部件和輔助電極之間的關係關於密封部件和輔助電極之間的關係，優選輔助電極18被設置成嵌入密封部件58內或緊密粘附至密封部件58上，如圖7和8所示。各種改進都是允許的。
具體地說，可以設置一個在密封部件58和有機EL元件26之間形成的內部空間之間設有輔助導線18的點(a site)，或將輔助電極完全包埋在密封部件58中，並將輔助電極和主電極16彼此通過通路孔(以下稱為通孔)而電連接。第四實施例是製造圖1所示第一實施例的有源驅動的有機EL發光裝置61的方法，具體地說是製造有源驅動的有機EL發光裝置61的方法，其特徵在於在基片10上形成嵌入電絕緣膜12內的TFT14，中間層絕緣膜13，下電極22，有機發光介質24，由主電極16和輔助電極18構成的上電極20，以及用於連接TFT14和有機EL元件26的電連接部分28。
即第四實施例包括如下步驟形成有機EL元件26，形成嵌入電絕緣膜12內的TFT14，形成中間層絕緣膜13，形成下電極22，形成有機發光介質24，形成由主電極16和輔助電極18構成的上電極20，和形成用於連接TFT14和有機EL元件26的電連接部分28。
以下參考圖12描述第四實施例的特徵部分等。
(1) 形成薄膜電晶體(TFT)的步驟以下參考圖12(a)-(i)描述形成TFT14的步驟(形成有源矩陣基片的步驟)。
① 形成有源層首先，圖12(a)表示在基片10上通過例如低壓化學汽相沉積(LPCVD)方法沉積α矽(α-Si)層70的步驟。
此時，α-Si層70的厚度優選為40-200nm。所採用的基片10優選是結晶材料例如晶體，更優選是低溫玻璃。當採用低溫玻璃基片時，製造工藝優選在低溫工藝溫度下進行，例如1000℃或以下，更優選的是600℃以下，以避免在整個製造過程中熔化或汙染，或避免摻雜劑外擴散進入有源極域。
接下去，圖12(b)表示利用準分子雷射器例如KrF(248nm)雷射輻照α-Si層70以進行退火結晶的步驟，從而將α-Si轉變為多晶矽(見SID96』，技術論文摘要17-28頁)。
關於採用準分子雷射器進行退火的條件，優選將基片溫度設定為100-300℃，準分子雷射器的能量被設定為100-300mJ/cm2。
接下去，圖12(c)表示採用光刻方法使因退火而結晶化的多晶矽形成為島狀圖案的步驟。優選採用CF4氣體作為蝕刻氣體，因為能夠獲得優異的解析度。
接下去圖12(d)表示在所得到的島狀多晶矽71和基片10的表面上利用化學汽相沉積方法(CVD)等沉積絕緣的柵材料(a insulating gatemeterial)72等，以製備柵氧化物絕緣層72。
該柵氧化物絕緣層72優選包括二氧化矽，對於它可以使用化學汽相沉積(CVD)例如等離子增強的化學汽相沉積(PECVD等離子增強的化學汽相沉積)或低壓CVD(LCVD)方法。
柵氧化物絕緣層72的厚度優選為100-200nm的範圍內。
另外，基片溫度優選為250-400℃，優選在300-600℃下退火1-3小時，以獲得高質量的絕緣的柵材料。
接下去，圖12(e)表示通過汽相沉積或濺射而沉積和形成柵電極73的步驟。柵電極73的構成材料的優選實施例包括Al，AlN和TaN等。其厚度優選為200-500nm範圍內的值。
接下去，圖12(f)-(h)表示給柵電極73布線並進行陽極氧化的步驟。當採用Al柵時，優選進行兩次陽極氧化，以獲得如圖12(f)-(h)所示的絕緣。陽極氧化的詳細細節在日本專利公開15120/1996中披露。
接下去，圖12(i)表示通過離子摻雜(離子植入)以形成n+或p+摻雜區，來製成用於源極和漏極的有源層。為了能夠有效的進行離子摻雜，優選引入氮氣，並在離子摻雜過程中在300℃下進行約3小時的熱處理。
另一方面，優選使用由α-Si製成的多晶矽作為柵電極73。具體地說，在柵絕緣層上形成多晶矽柵電極73，隨後對其進行n型摻雜劑例如砷的離子植入。然後可以在多晶矽島上通過光刻方法而形成源極和漏極，從而它們可以在多晶矽區內形成。
由多晶矽製成的柵電極73能夠被用作電容的底電極。
② 形成信號電極行和掃描電極行接下去，電絕緣層，例如SiOx(1≤x≤2)被沉積在通過ECRCVD(電子回旋加速器共振化學汽相沉積方法)方法所得到的有源層上，隨後形成信號電極行和掃描電極行(以下稱為線路電極)，並獲得電連接。具體地說，通過光刻等方法形成信號電極行和掃描電極行，並形成電容的上電極。所進行的是第二電晶體(Tr2)56的源極與掃描電極行連接，第一電晶體(Tr1)55的源極與信號電極行連接等。
此時優選通過光刻法形成由Al合金、Al、Cr、W、Mo等製成的金屬行，並通過電絕緣層的開口進行第一電晶體(Tr1)55與第二電晶體(Tr2)56的漏極和源極的接觸，所述開口是由其整個表面的一側形成的。
線路電極的厚度優選為50nm以上，更優選的是100nm以上，進一步優選的是100-500nm。
③ 形成中間層絕緣膜在下一個步驟中，由二氧化矽(SiO2)、氮化矽、聚醯亞胺等製成的中間層絕緣膜被施加至整個有源層和其上的電絕緣層上。
由二氧化矽製成的絕緣膜可以按照PECVD在250-400℃的基片溫度條件下提供例如TEOS(四乙氧基矽烷)而獲得。該膜也可以按照ECRCVD在100-300℃的基片溫度下獲得。但是優選使用有機中間層絕緣膜，因為這些無機絕緣膜不容易使得其平整。
(2) 形成有機EL元件的步驟在如上形成了TFT結構和中間層絕緣膜之後，在其上分別形成陽極(下電極)、有機發光層、空穴注入層、電子注入層等等。另外，形成陰極(上電極)，從而可以產生出有機EL元件。
例如，下電極優選採用在幹過程中使得膜沉積的方法而形成，例如真空沉積或濺射。關於該有機發光介質，可以採用公知的方法例如真空沉積方法、旋塗方法、Langumuir-Blodgett方法(LB方法)、噴墨方法、膠束電解方法。
輔助電極和主電極優選採用真空沉積方法、濺射方法等來形成。具體地說，優選形成由透明導電材料通過真空沉積等方法製成的主電極，然後形成由低電阻材料製成的輔助電極，來製造上電極。
優選形成輔助電極的同時將它們與TFT的端部電連接。也優選在此時將為無定形氧化物的銦鋅氧化物(IZO)等作為連接材料插入輔助電極和TFT的連接端部之間。
根據可逆的順序，即朝向從陰極(下電極)至陽極的一側，可以製造有機EL元件。
另外，優選形成有機EL元件而無需通過汽相沉積的任何中斷。
(3) 密封步驟等優選在密封步驟中形成有機EL元件，並電連接至TFT，隨後將這些利用密封部件進行固定，以覆蓋它們的周邊。
在向有機EL元件施加直流電壓的情況下，透明電極和電極被分別設定為+和-的極性。在向有機EL元件施加5-40的電壓的情況下，可以觀察到發光。因此，優選有機EL元件被在密封步驟之前驅動，以判斷所獲得的有機EL元件是好是壞。
工業實用性根據本發明的有源驅動的有機EL發光裝置，可以在即使該裝置具有TFT時使得象素的數值孔徑是大的。並且即使在發光從上電極的一側輸出時，其上電極的片電阻率也可以是低的。因此可以顯示具有高亮度和均勻亮度的影像。
根據本發明的有源驅動的有機EL發光裝置的製造方法，可以有效的製造這樣的有源驅動的有機EL發光裝置，即其上電極的片電阻率低，並能夠從上電極的一側輸出發光，還能夠顯示具有高亮度和均勻亮度的影像。
權利要求
1.一種有源驅動的有機EL發光裝置，包括一有機EL元件，其包括在上電極和下電極之間的有機發光介質；和一用於驅動該有機EL元件的薄膜電晶體；其中從該有機EL元件發出的光是從上電極的一側輸出的；並且該上電極包括由透明導電材料形成的主電極，以及由低電阻材料形成的輔助電極。
2.如權利要求1的裝置，還包括電開關，它包括薄膜電晶體和用於選擇象素的電晶體，以及用於驅動該電開關的信號電極行和掃描電極行。
3.如權利要求1或2的裝置，其中該透明導電材料是選自以下組中的至少一種材料，包括導電氧化物、可透過光的金屬薄膜、非簡併的半導體、有機導體和半導的碳化合物。
4.如權利要求3的裝置，其中有機導體是選自以下組中的至少一種材料，包括導電的共軛聚合物、加有氧化劑的聚合物、加有還原劑的聚合物、加有氧化劑的低分子和加有還原劑的低分子。
5.如權利要求3的裝置，其中非簡併半導體是選自以下組中的至少一種材料，包括氧化物、氮化物和硫屬(calchogenide)化合物。
6.如權利要求3的裝置，其中碳化合物是選自以下組中的至少一種材料，包括無定形碳、石墨和類似金剛石的碳。
7.如權利要求1-6中任一所述的裝置，其中多個輔助電極被規則地設置在一平面內。
8.如權利要求1-7中任一所述的裝置，其中輔助電極的截面形狀是懸臂形。
9.如權利要求1-8中任一所述的裝置，其中輔助電極包括下輔助電極和上輔助電極。
10.如權利要求9的裝置，其中下輔助電極和上輔助電極包括具有不同蝕刻速率的構成材料。
11.如權利要求9或10的裝置，其中輔助電極的下輔助電極和上輔助電極或其中之一被電連接至主電極。
12.如權利要求1-11任一所述的裝置，其中輔助電極在構成有機EL元件的中間層絕緣體上形成。
13.如權利要求1-12任一所述的裝置，其中輔助電極在用於電絕緣下電極的電絕緣膜上形成。
14.如權利要求1-12任一所述的裝置，其中輔助電極在用於電絕緣薄膜電晶體的電絕緣膜上形成。
15.如權利要求1-14任一所述的裝置，其中該薄膜電晶體的有源層包括多晶矽。
16.如權利要求1-15任一所述的裝置，其中中間層絕緣體在薄膜電晶體上形成，有機EL元件的下電極在該中間層絕緣體上沉積，而且薄膜電晶體和下電極彼此通過在中間層絕緣體中形成的通路孔而電連接。
17.如權利要求1-16任一所述的裝置，其中電荷從輔助電極向主電極注入，並平行於基片的主表面傳送，隨後，電荷被注入有機發光介質中。
18.如權利要求1-17任一所述的裝置，其中主電極的片電阻率被設定為1K-10MΩ/□範圍內的值。
19.如權利要求1-18任一所述的裝置，其中輔助電極的片電阻率被設定為0.01-10Ω/□範圍內的值。
20.如權利要求1-19任一所述的裝置，還包括用於對所輸出的光進行顏色轉換的螢光薄膜和彩色濾色片或它們其中之一，被設置在上電極的側面。
21.如權利要求1-20任一所述的裝置，其中黑色基質在彩色濾色片或螢光薄膜的一部分上形成，且該黑色基質和輔助電極在豎直方向上彼此疊加。
22.如權利要求1-21任一所述的裝置，其中輔助電極在主電極上形成，且輔助電極的面積小於主電極的面積。
23.如權利要求1-21任一所述的裝置，其中輔助電極被嵌入環繞其周圍的密封件中。
24.如權利要求1-21任一所述的裝置，其中輔助電極被緊密地設置在密封件和主電極之間。
25.一種用於製造有源驅動的有機EL發光裝置的方法，其中該裝置包括在上電極和下電極之間具有有機發光介質的有機EL元件，以及用於驅動該有機EL元件的薄膜電晶體，所述方法包括以下步驟形成有機EL元件；以及形成薄膜電晶體；其中在形成有機EL元件的步驟中，形成下電極和有機發光介質，隨後由透明導電材料形成主電極，和通過形成由低電阻材料製成的輔助電極形成上電極。
全文摘要
本發明為一種有源驅動的有機EL發光裝置,包括在上電極和下電極之間具有有機發光介質的有機EL元件,以及用於驅動該有機EL元件的薄膜電晶體,其中從有機EL元件發出的光是從上電極的一側輸出;並且上電極包括由透明導電材料製成的主電極,以及由低電阻材料製成的輔助電極。根據這種結構的有源驅動的有機EL發光裝置,其數值孔徑可以做到很大。另外,即使發光從上電極的一側輸出,其上電極的片電阻率也可以是低的。因此可以提供顯示具有高亮度和均勻亮度的影像的有源驅動的有機EL發光裝置;以及其製造方法。
文檔編號H01L51/52GK1363200SQ01800234
公開日2002年8月7日 申請日期2001年2月16日 優先權日2000年2月16日
發明者細川地潮 申請人:出光興產株式會社