專利名稱：發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備發(fā)光器件的方法，所裝備的發(fā)光元件具有有機(jī)化合物組成的層(以下稱其為有機(jī)化合物層)，特別涉及多色彩顯示功能。
背景技術(shù)：
在自發(fā)光型顯示器件中采用的發(fā)光元件的有機(jī)化合物層是介于一對(duì)電極之間，由于它具有寬范圍的視角和良好的可視性，作為下一代顯示器件是具有吸引力的。
發(fā)光元件的發(fā)光機(jī)制是這樣一種現(xiàn)象，空穴從一對(duì)電極中的陽(yáng)極注入，而電子從一對(duì)電極中另一個(gè)電極也就是陰極注入，在一個(gè)熒光有機(jī)化合物層(發(fā)光層)中重組并形成電子空穴對(duì)，這種電子空穴對(duì)在電子空穴對(duì)恢復(fù)原狀時(shí)會(huì)發(fā)光。這種發(fā)光現(xiàn)象被稱為電致發(fā)光。電致發(fā)光包括熒光和磷光，也就是在受激狀態(tài)下由單一態(tài)發(fā)光(熒光)以及由三態(tài)發(fā)光(磷光)。由于發(fā)光產(chǎn)生的亮度范圍從數(shù)千到數(shù)萬(wàn)cd/cm2，理論上能夠被用做顯示器件。
在這種發(fā)光元件中，通常是用小于1μm的薄膜形成一個(gè)有機(jī)薄膜。另外，由于發(fā)光元件是由有機(jī)薄膜本身發(fā)光的一種自發(fā)光型元件，不需要提供常規(guī)液晶顯示器所使用的背景光。因此而具有的極大優(yōu)點(diǎn)是很容易將發(fā)光元件制作成極其輕薄。
另外，在高分辨率影像顯示器中采用了一種沒(méi)有任何交擾的被稱為有源矩陣驅(qū)動(dòng)的方法，為每一個(gè)象素點(diǎn)陣上提供一個(gè)薄膜晶體管(TFT)，并且能控制發(fā)光元件獨(dú)立發(fā)光。
作為彩色顯示方法，已知有這樣一種方法，發(fā)光層的材料或是添加劑有所不同，并且排列成各個(gè)象素按不同的紅、綠、藍(lán)色發(fā)光，還有一種方法是采用發(fā)白色光的發(fā)光元件，并且與彩色濾光器一起使用。
然而，如果在各個(gè)象素中有發(fā)光元件，若要單獨(dú)形成彩色濾光器和象素矩陣，就需要高精度對(duì)準(zhǔn)并且精確裝配，如果對(duì)準(zhǔn)精度低，就會(huì)出現(xiàn)實(shí)際孔徑效率降低的問(wèn)題。
當(dāng)然還要考慮到在TFT襯底的制作步驟中要按照相同的對(duì)準(zhǔn)精度制作彩色濾光器的彩色層。然而，由于耐熱溫度大約是200℃，無(wú)法承受TFT中大約450℃的處理溫度。
另外，在形成彩色濾光器的彩色層時(shí)使用的彩色材料是一種極其昂貴的材料，TFT步驟和彩色濾光器步驟中的處理總地來(lái)說(shuō)都會(huì)影響到制造成本的增加，因而不可取。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明能夠解決這一問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)光器件，它能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率并降低制造成本。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的配置是一種發(fā)光器件，它具有襯底上的TFT，彩色濾光器的彩色層和一個(gè)發(fā)光元件，在一對(duì)電極之間形成具有螢光性質(zhì)的一個(gè)有機(jī)化合物層，彩色濾光器的彩色層被形成在由TFT上的無(wú)機(jī)或有機(jī)材料構(gòu)成的一個(gè)絕緣薄膜的平面上，并且通過(guò)相應(yīng)的彩色層使發(fā)光元件發(fā)出光線。
按照本發(fā)明，要形成由覆蓋在襯底上形成的TFT的無(wú)機(jī)或有機(jī)材料構(gòu)成的一個(gè)平坦絕緣薄膜，在絕緣薄膜的平面上提供彩色濾光器的彩色層，在彩色層上提供一個(gè)發(fā)光元件，其中在一對(duì)電極之間形成具有發(fā)光性質(zhì)的有機(jī)化合物層。通過(guò)有關(guān)的彩色層照射發(fā)光元件的射線。
按照本發(fā)明，由覆蓋在襯底上形成的TFT的無(wú)機(jī)或有機(jī)材料構(gòu)成一個(gè)平坦絕緣薄膜，在絕緣薄膜的平面上提供彩色濾光器的彩色層，在彩色層上提供一個(gè)發(fā)光元件，其中在一對(duì)電極之間形成具有發(fā)光性質(zhì)的有機(jī)化合物層，通過(guò)穿透絕緣薄膜和彩色層的導(dǎo)線用電路連接TFT和發(fā)光元件，并且通過(guò)相應(yīng)的彩色層使發(fā)光元件發(fā)出光線。
按照本發(fā)明的一個(gè)象素部是這樣形成的，將發(fā)光元件和TFT排列成矩陣形狀，發(fā)光元件中具有發(fā)光性質(zhì)的有機(jī)化合物層處在一對(duì)電極之間，使得對(duì)應(yīng)著各個(gè)象素形成的彩色濾光器的彩色層接觸到發(fā)光元件和TFT之間的無(wú)機(jī)或有機(jī)材料構(gòu)成的平坦絕緣薄膜的平面，相鄰彩色層的邊界區(qū)與柵極信號(hào)線或用來(lái)向TFT發(fā)送信號(hào)的數(shù)據(jù)線有重疊。
按照本發(fā)明的一個(gè)象素部是這樣形成的，將發(fā)光元件和TFT按矩陣形狀排列，發(fā)光元件中具有發(fā)光性質(zhì)的有機(jī)化合物層處在一個(gè)半透明電極和一個(gè)不透明電極組成的一對(duì)電極之間，使得對(duì)應(yīng)著各個(gè)象素形成的彩色濾光器的彩色層接觸到發(fā)光元件和TFT之間的無(wú)機(jī)或有機(jī)材料構(gòu)成的平坦絕緣薄膜的平面，相鄰彩色層的邊界區(qū)與柵極信號(hào)線或用來(lái)向TFT發(fā)送信號(hào)的數(shù)據(jù)線有重疊，而半透明電極與彩色層內(nèi)部的層有重疊。
用諸如氧化硅或聚酰亞胺，聚丙烯等無(wú)機(jī)絕緣薄膜形成一個(gè)無(wú)機(jī)或有機(jī)材料構(gòu)成的平坦絕緣薄膜?？梢栽谶@一平坦絕緣薄膜上面形成彩色層，或是可以在二者之間插入一個(gè)氮化硅無(wú)機(jī)絕緣薄膜。在彩色濾光器的彩色層上面形成作為獨(dú)立電極的每象素一個(gè)的半透明電極(陽(yáng)極)。還可以在這一半透明電極(陽(yáng)極)和彩色層之間形成氮化硅薄膜等無(wú)機(jī)絕緣薄膜。
在發(fā)光元件中可以將這一半透明電極(陽(yáng)極)作為一個(gè)電極，而在上層形成與該半透明電極(陽(yáng)極)相對(duì)的另一電極，構(gòu)成一個(gè)層疊的有機(jī)化合物層。將其置入發(fā)光元件的構(gòu)造，從半透明電極(陽(yáng)極)側(cè)面照射射線。換句話說(shuō)，可以使光穿過(guò)彩色濾光器的彩色層向外射出。
相鄰彩色層的邊界區(qū)是處在這樣的位置，它與布置在各象素部中的柵極信號(hào)線或數(shù)據(jù)線重疊，可以利用導(dǎo)線構(gòu)成遮光薄膜，這樣能夠提高孔徑效率。
有機(jī)化合物層是在其中將位于陽(yáng)極一側(cè)的空穴注入輸送層或位于陰極一側(cè)的電子注入輸送層和一個(gè)發(fā)光層加以適當(dāng)組合的一種構(gòu)造。值得注意的是空穴注入輸送層或電子注入輸送層對(duì)來(lái)自一個(gè)電極的空穴或電子的注入效率和輸送特性(遷移性)是極為重要的，另外，發(fā)光電子注入輸送層還可以具備作為發(fā)光層的功能。
用來(lái)形成各個(gè)層的有機(jī)化合物可以是公知的短鏈有機(jī)化合物和聚合物分子有機(jī)化合物。公知可作為空穴注入輸送層的短鏈有機(jī)化合物的例子有α-NPD(4，4’-bis-[N-(naphtyl)-N-phenyl-amino]biphenyl)，它是一種cupper phthalocyanine(CuPc)芳香族氨基材料，以及MTDATA(4，4’，4”-tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)triphenylamine)，公知可作為發(fā)光電子注入輸送層的材料有tris-8-quinolinolato aluminum complex(Alq3)等等。公知可作為聚合物分子有機(jī)發(fā)光材料的物質(zhì)有polyaniline，polythiophene衍生物(PEDOT)等等。
作為彩色濾光器的彩色層是在樹(shù)脂粘合劑中散布一種染料，并且用涂敷方法形成，然后用曝光步驟形成預(yù)定的圖形。在這種情況下，可以按高對(duì)準(zhǔn)精度來(lái)布置各個(gè)彩色層，在無(wú)機(jī)或有機(jī)材料構(gòu)成的平坦表面上形成每一種顏色濾光器的彩色層。
另外，對(duì)于用水溶性堿顯影劑形成構(gòu)圖的彩色層，如果在平坦絕緣層上形成接觸孔之前布置這些堿性成分，染料，模具等等，半導(dǎo)體薄膜就不會(huì)受到污染。
另外，本發(fā)明在平坦薄膜和彩色層之間插入一層無(wú)機(jī)絕緣薄膜例如是氮化硅，這樣能防止彩色層中包含的染料成分彌散到TFT一側(cè)。本發(fā)明還在半透明電極(陽(yáng)極)和彩色層之間形成一層無(wú)機(jī)絕緣薄膜例如是氮化硅，這樣能防止彩色層中包含的染料成分彌散到發(fā)光元件一側(cè)。
另外還可以拋光并平整彩色濾光器的彩色層表面。這樣就能提高彩色濾光器的產(chǎn)量并同時(shí)提高半透明電極(陽(yáng)極)表面的平整度，并能夠防止發(fā)光元件短路。
在任何情況下都可以在這一階段對(duì)彩色層執(zhí)行銷(xiāo)孔測(cè)試，因?yàn)椴噬珵V光器的彩色層是形成在平坦層的上面，如果不能達(dá)到預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)，就剝離這一彩色層重來(lái)。剝離方法可以是用溶劑清洗，或是采用機(jī)械拋光和切除。在任何情況下，由于平坦的薄膜還在，重新加工不會(huì)損傷TFT。
附圖簡(jiǎn)介

圖1的剖面圖表示本發(fā)明裝有彩色濾光器彩色層的一種發(fā)光器件的構(gòu)造；圖2的剖面圖表示本發(fā)明裝有彩色濾光器彩色層的發(fā)光器件的制造步驟；圖3的剖面圖表示本發(fā)明裝有彩色濾光器彩色層的發(fā)光器件的制造步驟；圖4的剖面圖表示本發(fā)明裝有彩色濾光器彩色層的發(fā)光器件的制造步驟；圖5的頂視圖表示一個(gè)發(fā)光器件的構(gòu)造；以及圖6的頂視圖表示本發(fā)明裝有彩色濾光器彩色層的發(fā)光器件中一個(gè)象素的構(gòu)造。
最佳實(shí)施例的說(shuō)明以下要參照附圖具體說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。在圖5中表示發(fā)光器件的一種形式，在圖中表示的一個(gè)襯底900上具有象素部902，柵極信號(hào)側(cè)驅(qū)動(dòng)電路901a，901b，數(shù)據(jù)信號(hào)線側(cè)驅(qū)動(dòng)電路901c，輸入和輸出端子部935和一條或一組導(dǎo)線917。密封圖形940可以和柵極信號(hào)側(cè)驅(qū)動(dòng)電路901a，901b，數(shù)據(jù)信號(hào)線側(cè)驅(qū)動(dòng)電路901c和連接到相關(guān)驅(qū)動(dòng)電路部和輸入端子的一條或一組導(dǎo)線917有重疊。這樣就能縮小顯示面板幀區(qū)域的面積(象素部的外圍區(qū)域)。一個(gè)FPC936被連接并固定在外部輸入端子部上。
在象素部902中為每個(gè)象素提供一個(gè)TFT和一個(gè)發(fā)光元件，并且將它們排列成矩陣形狀的構(gòu)造。圖6表示象素的頂視圖。應(yīng)該注意到在圖6中為了解釋而省略了在其中形成發(fā)光元件的各個(gè)層和阻擋層。
在圖6中，R象素10，G象素20和B象素30的陣列就是象素陣列的一個(gè)例子，它代表一個(gè)R(紅)，G(綠)和B(藍(lán))的彩色顯示器。在各個(gè)象素中具有通過(guò)導(dǎo)線110-112連接到半透明電極(陽(yáng)極)113-115的TFT13，23和33。彩色濾光器(R濾光器107，G濾光器108，B濾光器109)的彩色層107-109位于柵極信號(hào)線(掃描信號(hào)線)102-104上面，設(shè)在數(shù)據(jù)信號(hào)線11，12，21，22和31的下層一側(cè)。而各個(gè)相鄰彩色層的邊界區(qū)與柵極信號(hào)線和數(shù)據(jù)信號(hào)線有重疊。另外，半透明電極113-115與各個(gè)彩色層107-109內(nèi)部層有重疊。在圖1中表示了按照這種象素結(jié)構(gòu)沿線A-A’提取的縱向截面圖。
在圖1中，在R象素10，G象素20和B象素30之間設(shè)有TFT13，23，33及發(fā)光元件15，25和35，并且形成由無(wú)機(jī)或有機(jī)材料構(gòu)成的平坦絕緣薄膜105。平坦絕緣薄膜105具有平坦的表面，在表面上形成彩色濾光器的彩色層107-109。作為彩色濾光器的彩色層的染料或顏料已經(jīng)用涂敷方法被散布到樹(shù)脂粘合劑中，并且用曝光步驟形成預(yù)定的圖形。
具有阻擋層性質(zhì)的氮化硅絕緣薄膜106預(yù)先被形成在彩色層107-109和平坦絕緣薄膜105之間。這樣就能防止彩色層中所含的染料成分彌散到TFT一側(cè)。另外，在用堿性含水顯影劑執(zhí)行構(gòu)圖時(shí)，本發(fā)明能夠防止下層的平坦絕緣薄膜105和TFT受到堿性成分的損傷。此外，在無(wú)機(jī)或有機(jī)材料構(gòu)成的平坦表面上形成每一種顏色彩色濾光器的彩色層，可以按高對(duì)準(zhǔn)精度來(lái)排列各個(gè)彩色層。應(yīng)該注意到具有阻擋層性質(zhì)的絕緣薄膜在此具有阻擋離子雜質(zhì)，潮氣，金屬雜質(zhì)，堿金屬等等并防止其擴(kuò)散的功能。
另外形成一個(gè)用氮化硅，氮氧化硅，氮化鋁和氮氧化鋁當(dāng)中選出的材料構(gòu)成的無(wú)機(jī)絕緣薄膜103。本發(fā)明借此就能防止彩色濾光器的彩色層成分彌散到TFT內(nèi)。
發(fā)光元件15，25和35是這樣的元件，在其中具有發(fā)光性質(zhì)的有機(jī)化合物層118被形成在半透明電極(陽(yáng)極)113-115和不透明電極(陰極)119之間。半透明電極(陽(yáng)極)113-115是用諸如銦錫氧化物(ITO)，氧化鋅(ZnO)，銦鋅氧化物(IZ0)等半透明導(dǎo)電薄膜利用電阻加熱蒸鍍形成的。不透明電極(陰極)118是用堿金屬或堿土金屬的氟化物形成的。
有機(jī)化合物層可以有各種各樣的構(gòu)造，但是要組合成空穴注入輸送層位于陽(yáng)極一側(cè)而電子注入輸送層位于陰極一側(cè)的結(jié)構(gòu)。值得注意的是空穴注入輸送層或電子注入輸送層對(duì)來(lái)自一個(gè)電極的空穴或電子的注入效率和輸送特性(遷移性)是極為重要的，另外，發(fā)光電子注入輸送層還可以具備作為發(fā)光層的功能。
盡管可以用一片或多片有機(jī)材料形成這些有機(jī)發(fā)光介質(zhì)或各個(gè)有機(jī)層，也可以用有機(jī)發(fā)光材料和一種具有電子注入輸送性質(zhì)或空穴注入輸送性質(zhì)的材料的混合物，一種散布有有關(guān)的混合物或有機(jī)發(fā)光材料或是金屬?gòu)?fù)合物的聚合物分子材料來(lái)構(gòu)成。
用來(lái)形成各個(gè)層的有機(jī)化合物可以是公知的短鏈有機(jī)化合物和聚合物分子有機(jī)化合物。公知可作為空穴注入輸送層的短鏈有機(jī)化合物的例子有α-NPD(4，4’-bis-[N-(naphtyl)-N-phenyl-amino]biphenyl)，它是一種cupper phthalocyanine(CuPc)芳香族氨基材料，以及MTDATA(4，4’，4”-tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)triphenylamine)，公知可作為發(fā)光電子注入輸送層的材料有tris-8-quinolinolato aluminum complex(Alq3)等等。公知可作為聚合物分子有機(jī)化合物材料的物質(zhì)有polyaniline，polythiophene衍生物(PEDOT)等等。
如果發(fā)光層是用聚合物分子有機(jī)化合物材料形成的，就采用π共軛系統(tǒng)材料。有代表性的材料例如有polyparaphenylenevinylene(PPV)材料，polyvinylcarbazole(PVK)材料，polyfluorene材料等等。具體地說(shuō)，R象素可以采用cyanopolyphenylenevinylene，G象素可以采用cyanopolyphenylene vinylene，而B(niǎo)象素可以采用cyanopolyphenylene vinylene或polyalkylphenylene。應(yīng)該注意到以上材料僅僅是能夠用于發(fā)光層的一些例子而不僅限于這些。當(dāng)然也可以用發(fā)射白色光的材料形成發(fā)光層。
獲得白色射線的方法包括以下方法，將用來(lái)發(fā)射三原色R(紅)，G(綠)和B(藍(lán))各種顏色的發(fā)光層加以層疊并且執(zhí)行顏色的加色混合，還有一種方法是利用兩種互補(bǔ)顏色的關(guān)系。在采用互補(bǔ)顏色的情況下，藍(lán)-黃或藍(lán)綠-橙的組合是公知的?？紤]到它的特殊性，后一種更加有利，因?yàn)檫@一波長(zhǎng)范圍的射線具有比較高的視覺(jué)敏感性可供利用。
發(fā)射白光的一種發(fā)光元件具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中的電子注入輸送層，紅色發(fā)光層，綠色發(fā)光層，空穴輸送層，藍(lán)色發(fā)光層和第二電極被層疊在一對(duì)陰極和陽(yáng)極之間?？昭ㄝ斔蛯硬捎?，2，4-triazole衍生物(p-EtTAZ)，綠色發(fā)光層采用tris-8-quinolinolato aluminumcomplex(Alq3)，而發(fā)射藍(lán)-綠色光的藍(lán)色發(fā)光層采用藍(lán)色TPD和綠色Alq3的混合物。為了在這種射線中添加紅色而獲得白色光線，對(duì)于紅色發(fā)光層可以向紅色發(fā)光染料中摻雜Alq3或TPD。對(duì)于紅色發(fā)光染料可以采用Nile紅。
在另外的其它構(gòu)造中可以形成電子注入輸送層，電子輸送層，發(fā)光層，空穴輸送層和空穴注入輸送層。在這種情況下，參照適當(dāng)材料的組合，對(duì)電子注入輸送層采用Alq3，用phenylanthracene衍生物形成電子輸送層。發(fā)光層是用第一和第二發(fā)光層層疊而成的，第一發(fā)光層是按1∶3的體積比例混合tetraarylbenzidine衍生物和phenylanthracene衍生物，并且含有3％體積的苯乙烯基胺衍生物，第二發(fā)光層是按1∶3的體積比例混合tetraarylbenzidine衍生物和10，10’-bis[2-bephenylyl]-9，9’-bianthryl(phenylanthracene衍生物)，并且含有3％重量的naphthacene衍生物。用N，N，N’，N’-tatrakis-(3-biphenyl-1-yl)benzidine(tetraarylbenzidine衍生物)形成空穴輸送層，用N，N’-diphenyl-N，N’-bis[N-phenyl-N-4-tolyl(4-aminophenyl)]benzidine形成空穴注入層。
另外，對(duì)于其它構(gòu)造是這樣配置的，電子注入輸送層采用電子輸送性質(zhì)很高的Alq3，在上面采用聚合物分子有機(jī)發(fā)光介質(zhì)，并且用TAZ和PVK(poly(N-vinylcarbazole))形成一個(gè)層，將其制成三層結(jié)構(gòu)。在PVK中發(fā)生注入的電子和空穴的重組，在短波長(zhǎng)上具有峰值的咔唑族受激發(fā)光。如果為了增加長(zhǎng)波長(zhǎng)光的發(fā)射，可以在其中摻雜適當(dāng)?shù)娜玖暇湍塬@得白色射線。例如，摻雜2-3mol％的1，1，4，4-tetraphenyl-1，3-butadiene(TPB)就能獲得450nm的射線，摻雜香豆素6和DCM1還能獲得綠色和紅色。無(wú)論如何，為了獲得白色射線，可以在PVK中摻雜各種染料來(lái)覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光區(qū)域。在這一結(jié)構(gòu)中，對(duì)電子注入輸送層203也可以采用無(wú)機(jī)電子注入輸送層。無(wú)機(jī)電子注入輸送層可以采用已經(jīng)形成n-型的金剛石碳(DLC)。為了使DLC薄膜形成n-型，可以在其中摻雜適量的磷。除此之外也可以采用從堿金屬元素，堿土金屬元素和鑭族元素中選出的一種氧化物和從Zn，Sn，V，Ru，Sm和In中選出的一或多種無(wú)機(jī)材料。
另外，對(duì)于其它構(gòu)造也可以這樣來(lái)配置，形成僅僅由4，4’-bis-[N-(naphtyl)-N-phenyl-amino]biphenyl(α-NPD)構(gòu)成的空穴注入輸送層，并且在上面由α-NPD和具有電子輸送特性的BAlq材料的混合物形成一個(gè)發(fā)光層，在上面形成僅僅由BAlq構(gòu)成的電子注入輸送層。由于這一發(fā)光層發(fā)射藍(lán)色光，就形成了作為第二發(fā)光材料的區(qū)域，在其中添加了rubrene黃色螢光染料。這樣就能獲得白色光線。
無(wú)論如何，為了使白色光線和多彩顯示在視覺(jué)特性上具有較高的質(zhì)量，就必須要考慮彩色平衡，要優(yōu)化組合發(fā)射各種光的有機(jī)發(fā)光元件和彩色濾光器。此外，考慮到發(fā)光亮度會(huì)隨時(shí)間改變，還需要對(duì)驅(qū)動(dòng)電路做適當(dāng)?shù)母淖儭?br> 一種方法是利用兩種附加互補(bǔ)顏色的關(guān)系，因?yàn)樗{(lán)-黃色或藍(lán)綠-橙色是最常用的，但存在一個(gè)問(wèn)題，由于發(fā)射各種顏色光的有機(jī)發(fā)光元件隨時(shí)間改變所致的劣化會(huì)打破彩色平衡。另外，由于各個(gè)有機(jī)發(fā)光元件的發(fā)光效率不同也會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，如果采用相同的驅(qū)動(dòng)電壓或驅(qū)動(dòng)電流，就會(huì)打破彩色平衡。
有這樣一種方法是改變彩色濾光器的彩色層厚度并控制發(fā)光量，還有一種方法是改變象素的面積并控制發(fā)光量。然而，如果改變了彩色層的厚度，就需要按若干μm的比例改變其厚度。如果相對(duì)的襯底是固定的，就需要加厚平坦的薄膜，或是加厚密封件的厚度，在這種情況下就可能會(huì)有損于密封結(jié)構(gòu)的可靠性。另外，如果改變象素面積，由于對(duì)TFT的布置及其尺寸有限制，會(huì)帶來(lái)無(wú)法有效利用該面積的負(fù)面影響。
阻擋層116是用來(lái)隔離相鄰象素的層，并且能防止在發(fā)光元件的半透明電極113-115端部的短路故障。適合這一形式的有機(jī)化合物層的構(gòu)造是這樣一種構(gòu)造，在已經(jīng)形成了含發(fā)光層的有機(jī)化合物層118的整個(gè)表面上涂敷導(dǎo)電聚合物117例如是PEDOT/PSS等等。在這種情況下，使導(dǎo)電聚合物117的厚度在上部變薄，它是因阻擋層116在阻擋層116的端部(也就是阻擋層與半透明電極的接觸部位)加厚所致的。這樣，阻擋層上部的橫向電阻就會(huì)很高，能夠避免交擾。進(jìn)而，由于其在有關(guān)的端部被加厚，電場(chǎng)積聚被釋放，這樣就能避免象素端部的劣化。然而在此處采用了諸如PEDOT/PSS等導(dǎo)電聚合物，這樣就能改善空穴注入特性并提高發(fā)光效率。
對(duì)于發(fā)光元件15，25和35，導(dǎo)線110-112穿透彩色層107-109和平坦的絕緣薄膜105，106，并且分別連接到TFT13，23和33。
另外，在不透明電極119上用氮化硅或金剛石狀碳覆蓋一層保護(hù)膜120，氫化或鹵化非晶碳(a-C∶H)薄膜，非晶硅(a-Si)薄膜，金剛石狀碳(DLC)薄膜，非晶氮化硅薄膜等等，這些覆蓋薄膜是用等離子體CVD方法形成的，其缺點(diǎn)可以通過(guò)用等離子體中的氫化物或鹵化物使有機(jī)化合物層氫化或鹵化來(lái)補(bǔ)償，同樣可以達(dá)到穩(wěn)定。
發(fā)光元件發(fā)出的光穿過(guò)彩色濾光器的彩色層從襯底101射出，并且能夠用視覺(jué)識(shí)別?？梢圆捎酶鞣N襯底，只要發(fā)射的光能透過(guò)襯底。半透明玻璃例如是常用的無(wú)堿玻璃是最好的玻璃，也可以使用表面覆蓋有氧化硅薄膜的堿性玻璃。如果采用塑料，可以用polyethlenenaphthalate(PEN)，polyethylene terphthalate(PET)，polyethersulfone(PES)，半透明聚酰亞胺等等。此外也可以采用透明陶瓷例如是半透明鋁，ZnS燒結(jié)體等等。襯底的形式可以隨板的形狀，薄膜形狀和片材形狀而改變，也可以有單層結(jié)構(gòu)或?qū)盈B結(jié)構(gòu)。
在具有發(fā)光特性的有機(jī)化合物層發(fā)光時(shí)，光譜在很寬的波長(zhǎng)范圍上分布，而彩色純度降低。為了對(duì)此進(jìn)行校正，可以利用彩色濾光器增強(qiáng)彩色純度。自不必說(shuō)，如果發(fā)光元件發(fā)射白光，利用彩色濾光器就能制成彩色顯示器。另外，按照?qǐng)D5所示的形式，提供彩色濾光器還能防止象素因不透明電極反光而變成鏡面。
圖4表示一個(gè)例子，其中在圖1所示構(gòu)造的彩色層107-109上形成了具有阻擋性質(zhì)的絕緣層121。由于在彩色層上形成了具有阻擋性質(zhì)的絕緣層121，彩色層在后續(xù)步驟中不易被劃傷，并且能防止因染料成分彌散到發(fā)光元件中造成元件劣化。
另一方面，在彩色濾光器的彩色層表面的邊界區(qū)，細(xì)微突起和彼此相鄰的彩色層是重疊的，比其它區(qū)域要厚，并且形成凸出部。特別是如果在發(fā)光元件形成區(qū)也就是象素表面內(nèi)有這種凸出部，就會(huì)出現(xiàn)諸如短路，黑斑缺陷等等不利現(xiàn)象，特別是在凹制成高分辨率顯示屏幕的情況下，這些都是導(dǎo)致顯示質(zhì)量降低的因素。
圖2A表示的狀態(tài)是已經(jīng)用無(wú)機(jī)或有機(jī)絕緣材料和具有阻擋特性的絕緣薄膜106在平坦絕緣薄膜105上面形成了彩色層107-109，已經(jīng)形成了上述的突起和凸出部。為了消除上述的突起和凸出部，在消除彩色層之后需要利用機(jī)械拋光和采用泥漿的化學(xué)機(jī)械拋光消除這些突起和凸出部，圖2B表示拋光后的狀態(tài)。
在這種狀態(tài)下執(zhí)行測(cè)試來(lái)檢測(cè)彩色層的銷(xiāo)孔，裂縫，凹槽和圖形偏差等等，并且選出次品重新加工。
接著如圖3A所示，用高頻旋涂方法以硅做靶子形成用氮化硅制成的具有阻擋特性的無(wú)機(jī)絕緣薄膜121。形成這一氮化硅薄膜就能防止彩色層內(nèi)所含的染料等雜質(zhì)彌散到發(fā)光元件的有機(jī)化合物層中，以免元件特性發(fā)生劣化。
圖3B表示的狀態(tài)是已經(jīng)形成了構(gòu)造與圖1類(lèi)似的發(fā)光元件，區(qū)別是在諸如PEDOT/PSS等導(dǎo)電聚合物117上面形成的含發(fā)光層的有機(jī)化合物層118可以單獨(dú)形成發(fā)射紅色光的有機(jī)化合物層130，發(fā)射綠色光的有機(jī)化合物層131和發(fā)射藍(lán)色光的有機(jī)化合物層132。要注意不透明電極(陰極)119和保護(hù)薄膜120與圖1中相同。
如上所述，按照本發(fā)明是在襯底上整體組合了TFT，彩色濾光器和發(fā)光元件而制成一個(gè)發(fā)光器件，加工過(guò)程中的最高溫度是600℃，作為T(mén)FT構(gòu)造元件的半導(dǎo)體層在這一溫度下結(jié)晶，或者是350-450℃，在這一溫度下完成氫化作用，也就是在形成平坦薄膜之前完成。這樣就能毫無(wú)問(wèn)題地制備熱阻只有200℃的彩色濾光器的彩色層。另外還能提供一種制造成本低的高分辨率發(fā)光器件，不用將TFT步驟和彩色濾光器步驟集中在一起。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器件，包括薄膜晶體管；彩色濾光器的彩色層；一對(duì)電極；以及設(shè)在上述電極之間的發(fā)光元件，它包括有機(jī)化合物構(gòu)成的發(fā)光層，彩色濾光器的上述彩色層被形成在上述薄膜晶體管上層中由無(wú)機(jī)或有機(jī)材料構(gòu)成的組中選出的一種材料構(gòu)成的一個(gè)絕緣薄膜的平面上，并且通過(guò)上述彩色層使上述發(fā)光元件的光線射出。
2.一種發(fā)光器件，包括設(shè)在襯底上的薄膜晶體管；覆蓋上述薄膜晶體管并且由無(wú)機(jī)或有機(jī)材料構(gòu)成的組中選出的一種材料構(gòu)成的一個(gè)平坦絕緣薄膜；設(shè)在上述絕緣薄膜上面的彩色濾光器的彩色層；以及在上述彩色層上面設(shè)在一對(duì)電極之間的一個(gè)發(fā)光元件，它包括有機(jī)化合物構(gòu)成的一個(gè)發(fā)光層，其中，通過(guò)上述彩色層使上述發(fā)光元件的光線射出。
3.一種發(fā)光器件，包括設(shè)在襯底上的薄膜晶體管；覆蓋上述薄膜晶體管的一個(gè)平坦絕緣薄膜，它是由無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料構(gòu)成的組中選出的一種材料制成；設(shè)在上述絕緣薄膜上面的彩色濾光器的彩色層；以及在上述彩色層上面的一個(gè)發(fā)光元件，它包括由設(shè)在一對(duì)電極之間的有機(jī)化合物構(gòu)成的一個(gè)發(fā)光層，其中，通過(guò)穿透上述絕緣薄膜和上述彩色層的導(dǎo)線相互連接上述薄膜晶體管和上述發(fā)光元件，并且其中，通過(guò)上述彩色層使發(fā)光元件的光線射出。
4.一種發(fā)光器件，其中按矩陣形狀設(shè)在象素部?jī)?nèi)的一個(gè)薄膜晶體管和一個(gè)發(fā)光元件，上述發(fā)光元件包括一個(gè)發(fā)光層，它是由設(shè)在一對(duì)電極之間的有機(jī)化合物構(gòu)成的；使對(duì)應(yīng)著各個(gè)象素形成的彩色濾光器的彩色層接觸到上述發(fā)光元件和上述薄膜晶體管之間的無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料構(gòu)成的組中選出的一種材料構(gòu)成的平坦絕緣薄膜的平面，其中，相鄰彩色層的邊界區(qū)與柵極信號(hào)線或用來(lái)向上述薄膜晶體管發(fā)送信號(hào)的數(shù)據(jù)信號(hào)線有重疊。
5.一種發(fā)光器件，其中在一個(gè)象素部中按矩陣形狀形成一個(gè)薄膜晶體管和一個(gè)發(fā)光元件，上述發(fā)光元件中由有機(jī)化合物構(gòu)成的發(fā)光層處在一個(gè)半透明電極和一個(gè)不透明電極之間；使對(duì)應(yīng)著各個(gè)象素形成的彩色濾光器的彩色層接觸到上述發(fā)光元件和上述薄膜晶體管之間的無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料構(gòu)成的組中選出的一種材料構(gòu)成的平坦絕緣薄膜的平面，其中，相鄰彩色層的邊界區(qū)與柵極信號(hào)線或用來(lái)向上述薄膜晶體管發(fā)送信號(hào)的數(shù)據(jù)信號(hào)線有重疊，并且其中，上述半透明電極與上述彩色層的內(nèi)側(cè)有重疊。
全文摘要
考慮到TFT襯底的制作步驟，彩色濾光器層是按照相同的對(duì)準(zhǔn)精度制備的。然而，由于其耐熱溫度大約是200℃，不能承受TFT大約450℃的加工溫度。將發(fā)光元件和TFT排列成矩陣形狀而形成象素部，在一個(gè)半透明電極和一個(gè)不透明電極構(gòu)成的一對(duì)電極之間形成發(fā)光元件的具有發(fā)光特性的有機(jī)化合物層，使對(duì)應(yīng)著各個(gè)象素形成的彩色濾光器的彩色層接觸到發(fā)光元件和TFT之間由無(wú)機(jī)或有機(jī)材料構(gòu)成的平坦絕緣薄膜的平面，相鄰彩色層的邊界區(qū)與柵極信號(hào)線或用來(lái)向TFT發(fā)送信號(hào)的數(shù)據(jù)信號(hào)線有重疊，并且半透明電極與彩色層的內(nèi)側(cè)有重疊。
文檔編號(hào)H01L27/32GK1438827SQ03103860
公開(kāi)日2003年8月27日 申請(qǐng)日期2003年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月13日
發(fā)明者山崎舜平 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所