彩色顯示單元的製作方法
2023-10-23 01:09:27
專利名稱：彩色顯示單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種彩色顯示單元，更具體地，本發明涉及一種利用有機發光二極體(OLED)並具有含有有機電致發光材料的發光層的彩色顯示單元。
背景技術：
近年來，由於OLED的優越顯示性能，所以利用OLED的彩色顯示單元引起了人們的注意。然而，在用於製造OLED顯示器件的方法中需形成每一個紅、綠、藍色的發光層，這種方法複雜、導致了高的製造成本。此外，還難於製造具有這種高解析度的顯示單元或製造成大面積。
為了解決上述問題，提出了一種只具有白色發光層的彩色顯示單元。在此方式下，通過採用彩色濾光器就獲得了所需的彩色顯示。
參照圖3，彩色顯示單元51具有濾色鏡結構53，濾色鏡結構53具有濾色鏡元件53a和在玻璃基板52上形成的平坦化膜53b。陽極54、有機電致發光層55和陰極56順次疊置在濾色鏡結構53上。覆蓋上述結構的屏蔽蓋57粘結到基板52上。由於有機電致發光層55與氧氣和溼氣反應，所以提供屏蔽蓋57以便使有機電致發光層55與周圍環境的空氣屏蔽。在屏蔽蓋57中提供有吸氣材料57a。吸氣材料57a指一種物質，設置該物質用於吸收例如溼氣和氧氣成分，溼氣和氧氣會導致有機電致發光層55退化。可以單獨或組合採用吸收劑、乾燥劑或氧吸收劑等。
然而，濾色鏡元件53a通常含有有機顏料。有機顏料和/或其中分散有顏料的透明樹脂含有溼氣。此外，設置在濾色鏡元件53a之上的平坦化膜53b也含有溼氣。因此，有機電致發光層55就因為從濾色鏡結構53中釋放並滲透到有機電致發光層55中的微量的溼氣和氧而退化。
當形成濾色鏡元件時，對應於R(紅)、G(綠)和B(藍)像素必須分色，這產生了臺階(凸起和凹陷)。為了整平上述臺階，就在濾色鏡之上形成樹脂平坦化膜。然而，濾色鏡元件和平坦化膜就會比有機電致發光層厚。因此，在顯微鏡下，平坦化膜的表面就成波浪形。結果，在具有在覆蓋濾色鏡的平坦化膜上形成的有機電致發光元件的濾色鏡元件中，薄電致發光層位於陽極和陰極之間，陽極和陰極可能短路。這就會使可靠性下降並減少產量。
在有源矩陣顯示器單元中，必須在濾色鏡結構53之上形成薄膜電晶體(TFT)驅動電路。然而，薄膜電晶體產生的熱會損壞濾色鏡結構53。
發明內容
因此，本發明的第一個目的是提供一種彩色顯示器器件，其中減少了當採用有機濾色鏡時由於濾色鏡產生的溼氣和氣體成分造成的有機電致發光層的退化。本發明的第二個目的是提供一種彩色顯示器器件，該彩色顯示器器件採用有源矩陣系統，其避免了濾色鏡由於TFT驅動電路的形成而帶來的負面影響。
為了實現上述目的，本發明提供一種彩色顯示器，該彩色顯示器具有基板、有機電致發光器件、鈍化膜和濾色鏡。有機電致發光器件位於基板之上。有機電致發光器件具有由有機電致發光材料組成的電致發光層。鈍化膜覆蓋有機電致發光器件，以致電致發光層不被暴露到外面的空氣中。濾色鏡位於鈍化膜之上。
本發明其它的方面及優點將從下面由本發明原理的示例說明的、並結合附圖的描述中變得清楚。
通過參照以下結合附圖對本發明的優選實施例的描述，就可以更好地理解本發明及其目的和優點，附圖中圖1(a)是說明根據第一實施例的有機電致發光顯示器的剖面圖；圖1(b)是示出像素的簡圖；圖2是說明根據第二實施例的有機電致發光顯示器的剖面圖；和圖3是說明現有技術的有機電致發光顯示器的剖面圖。
具體實施例方式
現在將參照圖1(a)和圖1(b)描述根據本發明的第一實施例的無源矩陣型有機電致發光彩色顯示單元11。圖1(a)是說明有機EL(電致發光)彩色顯示器單元11的剖面圖。
如圖1(a)所示，有機電致發光顯示單元11包括有機電致發光器件13和濾色鏡14。有機器件13形成在基板12上，濾色鏡14位於有機器件13與基板12相反的一側。
有機電致發光器件13由依次疊置在基板12上的第一電極層15、有機電致發光層16和第二電極層17形成。第一電極層15作為基板12處的電極。有機電致發光層16包含有機電致發光材料。第二電極層17作為位於遠離基板12的電極。第一電極層15包括彼此平行的第一電極15a。第二電極層17包括第二電極17a。第二電極17a彼此平行並在垂直於第一電極15a的方向上延伸。電致發光層16包括電致發光元件16a。在第一電極15a和對應的第二電極17a的交叉處形成電致發光層16的電致發光元件16a。交叉處以矩陣形式排列。在本實施例中，第一電極層15作為陽極，第二電極層17作為陰極。塗有鈍化膜18的有機電致發光器件13至少位於與基板12相反一側處，以致電致發光層16不被暴露到外部空氣中。鈍化膜1 8由不滲水的材料例如氮化矽SiNx或氧化矽SiOx形成。
濾色鏡14包括彼此平行的濾色鏡元件14a。濾色鏡14形成在鈍化膜18上。就是說，濾色鏡14位於有機EL器件13與基板12相反的一側。鈍化膜18位於濾色鏡14和有機EL器件13之間。濾色鏡14在與面向鈍化膜18一側相反的側面塗敷耐損壞的保護膜19。保護膜19由例如紫外固化的丙烯酸樹脂形成。
第一電極層15由鉻形成。第一電極層15在垂直於圖1(a)的正面的方向上延伸。電致發光層16由以絕緣壁(未示出)分隔的平行條形成並垂直於第一電極層15排列。
第二電極層17疊置在電致發光層16上。第二電極層17由透明導電材料形成以便允許電致發光層16的光發射。換句話說，第二電極層17為透光型。光通過第二電極層17向外發射。在本實施例中，第二電極層17由氧化銦錫(ITO)形成。
例如，電致發光層16具有傳統的結構。電致發光層16具有從面向第一電極層15一側依次排列的空穴注入層、發光層、電子注入層。形成電致發光層16以至發射白光。如圖1(b)所示，電致發光層16形成像素20。每個像素20形成三個次像素20a。每個次像素20a對應於第一電極15a和第二電極17a的一個交叉點。
濾色鏡14是有機濾色鏡。濾色鏡14具有像素R(紅)、G(綠)和B(藍)三種類型。像素R、G、B的每一個對應於相應像素20的一個次像素20a。
當製造有機發光彩色顯示單元11時，將基板12放置在惰性氣氛中(例如，在氮氣中)，在基板12上形成有機電致發光器件13。鈍化膜18形成在有機電致發光器件13之上。然後，濾色鏡元件14形成在鈍化膜18上，即濾色鏡元件14對應於其間具有鈍化膜18的電致發光器件13。塗敷紫外固化的丙烯酸樹脂以便覆蓋整個濾色鏡14。然後，塗敷紫外線以固化樹脂，以致濾色鏡14被保護層19覆蓋。
將在此後描述上述結構的有機電致發光彩色顯示單元11的工作過程。
第一和第二電極層15、17連接到驅動器件。當電壓提施加對應於次像素20a的電極15、17以發射光時，這些次像素20a就發射白光。來自次像素20a的白光穿過第二電極層17、鈍化膜18和濾色鏡14，並從保護層19射出。在白光穿過濾色鏡14的彩色像素R、G、B之後，光就成為彩色的。通過彩色像素R、G和B的組合來再現所需的色彩。
在現有技術中，通過其間的平坦化膜53b在濾色鏡元件53a上連續地形成有機電致發光層55。因此，濾色鏡元件53a或平坦化膜53b處產生的水和氣體(主要是氧)就會使有機電致發光層55退化。然而，在本實施例中，鈍化膜18位於有機電致發光器件13和濾色鏡14之間。這樣就防止了濾色鏡14處產生的水和氣體使電致發光層16退化。
比較上述實施例的有機電致發光彩色顯示單元11和圖3所示的有機電致發光彩色顯示單元51(比較實施例)。具體地，將一個像素20隨著時間推移的退化與比較實施例的退化相比較。就是說，參考每個次像素20a的發光面積寬度W的改變來檢驗其中每個次像素20a周邊損壞現象(黑面積的產生)的程度。表1示出了結果。
表1
在本實施例中，在暴露到室溫下1000小時之後黑面積緩慢擴展並且發光的寬度W仍是足夠的。在比較實施例中，由於來自濾色鏡或平坦化膜的水的影響，有機電致發光層55退化，其黑面積擴展且大大減少了發光的寬度W。在本實施例中，發光的寬度W減少的比例為大約9％。在比較實施例中，發光的寬度W減少的比例為大約33％。
本實施例提供以下優點。
(1)具有電致發光層16的有機電致發光器件13形成在基板12的一個側面上。設置電極層15、17，在電極層15、17之間具有電致發光層16。第二電極層17允許光通過，第二電極層17位於電致發光層16的與基板12相反的側面。就是說，光從第二電極層17發出。有機電致發光器件13至少在與基板12相反的一側被覆蓋。電致發光層16覆蓋有鈍化膜18以致電致發光層16不被暴露到外部空氣中。濾色鏡14形成在鈍化膜上。因此，與圖3所示的現有技術的結構不同，有機電致發光器件13不直接接觸濾色鏡14、而鈍化膜18存在於有機電致發光器件13和濾色鏡14之間，在現有技術結構中濾色鏡元件53a位於有機電致發光層55和基板52之間。結果，防止了電致發光層16被來自濾色鏡14的微量的水或氣體例如氧退化。而且，平坦地形成有機電致發光器件13。因此，即使有機電致發光層16薄，也能降低電極層15、17之間短路的可能性並提高可靠性。此外，不需要用於平坦化濾色鏡14表面的平坦化膜，降低了成本。
(2)濾色鏡14直接形成在鈍化膜18上。因此，與鈍化膜18和濾色鏡14之間存在空間的情況相比，光就不會從一個像素洩漏到鄰近像素。因此，就避免了色彩閃動並能清晰地再現色彩。
(3)至少在不面對濾色鏡14的電極的側面處、濾色鏡14被耐損壞保護膜19覆蓋。因此，就沒有外界物質直接直接濾色鏡14，就防止了濾色鏡14被損壞。
(4)採用白光發射層。因此，通過利用用於濾色鏡14的紅、綠和藍濾色鏡元件就獲得了光的三原色。因此，與其中採用除了白光的光(例如，藍光)並利用彩色變換層來獲得所需的色彩的情況相比，濾色鏡14的結構簡單。
(5)濾色鏡14是一種有機濾色鏡。因此，與採用無機濾色鏡的情況相比，提高了色彩的再現性。
(6)其中從有機電致發光層16發射光的方向(發射方向)與基板12相反。因此，基板12和第一電極層15就不必是透明的。這就增加了選擇用於單元11的材料的靈活度。
(7)形成在基板12上的第一電極層15由金屬(在本實施例中為鉻)形成。因此，與第一電極層15由透明材料形成的情況相比，通過第一電極層15有效反射了從有機電致發光層16朝向基板12的光。因此，增加了從第二電極層17發射的光的量。
(8)保護膜19由紫外固化丙烯酸樹脂形成。因此，提高了保護膜19的光透射性。而且，與保護膜19由熱固樹脂形成的情況相比，當形成保護膜19時，更小量的熱被施加到濾色鏡14上。這樣就防止了濾色鏡14受熱退化或損壞。
現在將參照圖2描述本發明的第二實施例。第二實施例的基本結構與第一實施例的結構相同。與第一實施例不同的是，第二實施例是有源矩陣型並具有為薄膜電晶體(TFT)的有源驅動元件。與第一實施例的相應元件類似或相同的那些元件被給予相似或相同的參考標記。
電路層22形成在基板12上。電路層22包括作為有源驅動元件的薄膜電晶體21。薄膜電晶體21對應於有機電致發光器件13的次像素20a。在本實施例中，以矩陣形式形成第一電極層15以覆蓋薄膜電晶體21，第一電極層15靠近基板12設置並形成有機電致發光器件13。第二電極層17不包含條形電極，但它平坦地形成以便覆蓋整個電致發光層16。
在本實施例中，形成包括薄膜電晶體21的電路層22。然後，與第一實施例相同的有機電致發光器件13形成在電路層22上。就是說，與常規的有源矩陣型有機電致發光元件不同，包括薄膜電晶體21的電路不形成在濾色鏡上，而是形成在基板12上並獨立於濾色鏡14。
除了第一實施例的(1)-(8)的相同優點之外，第二實施例的有機電致發光彩色顯示單元11還具有下列優點(9)由於通過有源矩陣系統來驅動有機電致發光器件13，就防止了串擾。因此，當增加像素數量時，產生的圖象就會比採用無源矩陣結構的情況更清晰。
(10)由於包括薄膜電晶體21的電路不必形成在濾色鏡14上，所以濾色鏡14就不會被在形成薄膜電晶體21時產生的熱退化或損壞。因此，通過採用製造有源矩陣液晶平板顯示器的常規方法就可以形成包括薄膜電晶體21的電路。就是說，不必提供防止濾色鏡14受熱退化或損壞的裝置。
(11)從與基板12相反一側發射有機電致發光器件13的光。因此，不需要用於防止有機電致發光器件13的區域與薄膜電晶體21的區域重疊的排列。像素電極(第一電極層15)覆蓋薄膜電晶體21，該像素電極位於靠近基板12處並形成有機電致發光器件13。因此，如果基板12的面積恆定，與和薄膜電晶體21在相同平面中形成有機電致發光器件13的情況相比，就增加了有機電致發光器件13的面積。
本領域普通技術人員應當清楚，可以以其它許多具體形式實施本發明而不脫離本發明的精神或範圍。特別地，應當理解，可以按以下形式實施本發明。
可以採用藍光發光層作為電致發光層16來代替白光發光層。在此情況下，通過利用具有色彩變換層的濾色鏡作為濾色鏡14，穿過濾色鏡14的光的色彩就轉變為對應於R、G或B的彩色像素的色彩。因此，象在其中採用白光發光層的情況那樣，用單一彩色發光層就能獲得所需的色彩。
保護膜19不必由紫外固化丙烯酸樹脂形成，而是可以由任何一種耐損壞的透明材料形成。例如，保護膜19可以由矽樹脂硬塗層材料形成。而且，材料並不限於在塗敷之後進行固化的那些材料。濾色鏡14可以被透明膜(例如，聚酯膜例如聚對苯二甲酸乙二酯)覆蓋。
保護膜19可以用覆蓋濾色鏡14的透明玻璃蓋或透明剛性樹脂蓋替代。然而，與這些情況相比，利用保護蓋19減少了有機電致發光彩色顯示單元11的厚度。
在採用透明玻璃蓋或透明剛性樹脂蓋來覆蓋濾色鏡14的情況下，可以用密封材料將蓋固定到基板12上，以緻密封內部，並且內部可以填充吸氣劑。在此情況下，有機電致發光器件13通過雙重結構或蓋和鈍化膜18與外部斷開。因此有機電致發光器件13就更不容易受到外部空氣和水的影響。就避免了電致發光層16的退化。
可以省略保護膜19。只要提供用於容納整個有機EL彩色顯示單元11的情況或用於覆蓋對應於濾色鏡14的部分的透明蓋，就幾乎不會損壞濾色鏡14。
因為基板12不必是透明的，所以基板12的材料可以由除了玻璃之外的材料形成。例如，基板12可以由不透明的陶瓷或金屬形成。與玻璃相比，不透明的陶瓷或金屬更不易被損壞。此外，基板12可以由撓性材料例如樹脂製造。
靠近基板12設置的第一電極層15可以由除了鉻之外的金屬(例如鋁)製造。可選擇地，第一電極層15可以由陶瓷或透明材料例如ITO製造。
形成有機電致發光器件13的電極層15、17可以由透明導電材料形成，並且基板12的反射係數可以比這些金屬電極層小。基板12的反射係數設置為小於等於30％，優選等於或小於10％。如果反射係數等於或小於30％，在室外使用有機電致發光彩色顯示單元11的情況下就減少了反射的外部光的量。這就提高了對比度。如果反射係數等於小於10％，就進一步提高對比度。如果它的表面為黑色，那麼基板12的反射係數等於或小於10％。通過陽極電鍍就很容易使表面變黑。
位於靠近基板12處的第一電極15a可以是陰極，並且位於電致發光層16反面的第二電極17a可以是陽極。
鈍化膜18的材料不限於氮化矽SiNx或氧化矽SiOx，只要材料透明並對於水和氣體例如氧具有小的滲透性既可。例如，鈍化膜18可以由類金剛石碳形成。當採用這些材料的任何一種時，通過真空薄膜形成方法形成鈍化膜18。真空薄膜形成方法指在較低壓力或真空中用於形成薄膜的任何一種方法，例如真空蒸發、濺射、離子鍍、離子束和CVD。特別地，當採用氮化矽SiNx時，在等於或小於100℃的溫度下製造鈍化膜18，這就在形成鈍化膜18期間避免了電致發光層16被損壞。
在通過有源矩陣系統驅動有機電致發光器件13的結構中，有源驅動元件和有機電致發光器件13可以位於基板12的同一平面上。就是說，有源驅動元件可以鄰近有機電致發光器件13設置。此外，更加靠近基板12的電極(第一電極層15)可以覆蓋部分有源驅動元件。
代替薄膜電晶體21，可以採用金屬絕緣物金屬(MIM)元件作為有源驅動元件。
不僅可以將有機電致發光器件13設置在基板12的一個側面，而且還可以將其設置在基板12的兩個側面上。就是說，有機電致發光器件13可以在在上述實施例中沒有設置電致發光器件13的側面上，並且鈍化膜18和濾色鏡14可以形成在電致發光器件13上。
因此，本實例和實施例應被認為是說明性的而不是限制性的，並且本發明並不限於在此給出的詳細說明，而可以在後附的權利要求書的範圍和等同物中進行修改。
權利要求
1.一種彩色顯示單元，其具有基板、位於該基板上的有機電致發光器件，其中該有機電致發光器件具有由有機電致發光材料組成的電致發光層、覆蓋該有機電致發光器件以致該電致發光層不被暴露於外部空氣的鈍化膜，該彩色顯示單元的特徵在於濾色鏡位於該鈍化膜上。
2.根據權利要求1的彩色顯示單元，其特徵還在於，覆蓋該濾色鏡的耐損壞的保護膜。
3.根據權利要求1或2的彩色顯示單元，其特徵在於，該有機電致發光器件具有第一電極和第二電極，其中該電致發光層位於第一電極和第二電極之間，其中第一電極位於該基板和該電致發光層之間，並且其中第二電極為透光型。
4.根據權利要求3的彩色顯示單元，其特徵在於，有源驅動元件位於該基板上，並且其中第一電極至少覆蓋部分該有源驅動元件。
5.根據權利要求3的彩色顯示單元，其特徵還在於有源驅動元件，該有源驅動元件位於該基板上並與該有機電致發光器件位於相同平面上。
6.根據權利要求1或2的彩色顯示單元，其特徵在於，該電致發光層是白光電致發光層。
7.根據權利要求1或2的彩色顯示單元，其特徵在於，該電致發光層是藍光電致發光層，並且其中該濾色鏡具有彩色變換層。
8.根據權利要求1或2的彩色顯示單元，其特徵在於，該基板的光反射係數等於或小於30％。
9.根據權利要求1或2的彩色顯示單元，其特徵在於，該基板的光反射係數等於或小於10％。
10.根據權利要求1或2的彩色顯示單元，其特徵在於，該濾色鏡由有機材料形成。
全文摘要
彩色顯示單元具有基板、有機電致發光器件、鈍化膜和濾色鏡。有機電致發光器件位於該基板上。有機電致發光器件具有由有機電致發光材料組成的電致發光層。鈍化膜覆蓋有機電致發光器件以致電致發光層不被暴露於外部空氣。濾色鏡位於鈍化膜上。
文檔編號H05B33/12GK1477907SQ0314388
公開日2004年2月25日 申請日期2003年6月26日 優先權日2002年6月27日
發明者加藤祥文 申請人:株式會社豐田自動織機