CN100448016C - 有机电致发光设备及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种有机电致发光设备以及一种用于制造该有机电致发光设备的方法。一个第一电极，即一个象素电极，和一个第二电极，即一个普通电极，被形成为具有一个不均匀的表面，因此，使得发光效率和反射效率最大化。另外，因为在反电极和普通电极之间的接触区域的表面能够被增加，所以在两个电极之间的电阻能够被减小。

Description

有机电致发光设备及其制造方法

相关申请

本申请要求2003年5月7日提交的2003-029047号和2003年6月23日提交的2003-040713号韩国申请的权利，在此将其引证以作参考。

技术领域

本发明涉及一种电致发光设备，尤其涉及一种有源矩阵电致发光设备及其制造方法。

背景技术

电致发光设备，以其具有的宽视角、高纵横比、和高色品度的特性，被认为是下一代平面显示设备。尤其是，在有机电致发光(EL)设备中，当电荷被注入到形成在一个空穴注入电极和一个电子注入电极之间的有机发光层时，电子和空穴被互相匹配，生成一个激发子，其激发态落入基态，因此发光。由此，与其它的显示设备相比较，有机电致发光设备(ELD)能够运行在较低的电压下。

按照驱动方法，有机的ELD被分为钝化ELD和有源矩阵ELD。钝化ELD是由在透明衬底上的透明电极、在透明电极上的有机EL层和在有机EL层上的阴极构成。有源矩阵ELD是由在衬底上的确定象素区域的多个扫描线和数据线、与扫描线和数据线电连接并控制电致发光设备的一个转换设备、与转换设备电连接并形成在衬底上的象素区域中的一个透明电极、在透明电极上的一个有机EL层以及在有机EL层上的一个金属电极构成。与钝化ELD不同，有源矩阵ELD还包括转换设备，转换设备是一个薄膜晶体管(TFT)。

然而，相关技术的有源矩阵ELD的缺点在于，薄膜晶体管使得设备的纵横比和发光效率降低。为了提高纵横比和发光效率，象素区域的扩展是需要的。但是，这样的扩展是有限制的。更具体地说，象素区域的过分扩展将引起薄膜晶体管、反电极和金属电极的功能的缺陷。

发明内容

于是，本发明涉及一种基本消除由于现有技术的限制和缺点引起的一个或多个问题的有机电致发光设备和一种用于制造该设备的方法。

本发明的一个目的是提供一种同时提高发光效率和改善设备的电性能的有机电致发光设备和一种用于制造该设备的方法。

本发明的另外的优点、目的和特征将部分地在随后的说明中论述，并且，对于本领域一般技术人员来说通过验证随后的内容将会部分地明白，或者，可以从本发明的实践获得。本发明的目的和其它优点可以通过在说明书和权力要求书以及附图中特别指出的结构被实现和获得。

为了实现按照本发明的意图的这些目的和其它优点，作为实施例并再次进行广泛描述，一种有机电致发光设备，包括：一个包含其上具有一个限定的象素区域的薄膜晶体管的衬底、一个形成在薄膜晶体管和衬底上的平面绝缘层、一个形成在平面绝缘层上并具有多个不均匀图形的第一电极、一个形成在第一电极上的电致发光层以及一个形成在电致发光层上的第二电极。

这里，平面绝缘层在象素区域上具有多个不均匀图形并在薄膜晶体管上具有一个接触孔。而且，电致发光层和第二电极在象素区域上具有多个不均匀图形。

有机电致发光设备还包括：一个形成在象素区域的边界区域上的第一电极的预定部分上并具有突出到象素区域的突出部分的绝缘层以及一个形成在绝缘层上并且具有一个在象素区域中的突出部分的反电极。

在本发明的另一个方面中，一种用于制造有机电致发光设备的方法包括：在一个衬底上形成一个其上具有一个限定的象素区域的薄膜晶体管，在薄膜晶体管和衬底的整个表面上形成一个具有多个不均匀图形的平面绝缘层，在平面绝缘层上形成一个具有多个不均匀图形的第一电极，在第一电极上形成一个电致发光层，以及在电致发光层上形成一个第二电极。

这里，形成一个具有多个不均匀图形的平面绝缘层包括：在薄膜晶体管和衬底的整个表面上沉积一个绝缘材料层，在绝缘层上形成多个具有柱形的图形，和热处理该绝缘材料层。另外，具有柱形的图形在形成时相互被分隔开以具有预定的间隙，并具有预定的宽度。

用于制造有机电致发光设备的方法还包括：在象素区域的边界区域处的第一电极的预定部分上形成一个具有一个伸入象素区域的伸出部分的绝缘层，以及在包括伸出部分的绝缘层上形成一个反电极。

在本发明的另一个方面中，一种有机电致发光设备包括：一个包含一个其上具有一个限定的象素区域的薄膜晶体管的衬底、一个形成在薄膜晶体管和衬底上的第一绝缘层、一个在第一绝缘层上形成的第一电极、一个在除了象素区域以外的第一绝缘层的预定部分上形成并且在象素区域具有一个突出部分的第二绝缘层、一个形成在象素区域中具有一个突出部分的第二绝缘层上反电极、一个形成在象素区域的第一电极上的电致发光层以及一个形成在电致发光层和反电极上的第二电极。

这里，绝缘层在象素区域处具有多个不均匀图形并在薄膜晶体管上具有一个接触孔。另外，电致发光层和第二电极具有多个不均匀图形。而且，电致发光层仅被形成在除了反电极的突出部分以外的象素区域处。

在本发明的又一个方面中，一种用于制造有机电致发光设备的方法包括：在衬底上形成一个薄膜晶体管并在其上限定一个象素区域，在薄膜晶体管和衬底的整个表面上形成一个第一绝缘层，在第一绝缘层上形成一个第一电极，在不包括象素区域而包括象素区域中的一个突出部分的第一电极的一个预定部分上形成一个第二绝缘层，在第二绝缘层上形成一个在象素区域中具有一个突出部分的反电极，在第一电极上形成一个电致发光层，以及在电致发光层上形成一个第二电极。

这里，第一电极、电致发光层和第二电极具有多个不均匀的图形。

在按照本发明的用于制造有机电致发光设备的方法中，具有多个按照与第二绝缘层的突出部分相同形状形成的图形的遮蔽掩模被用于形成电致发光层。这里，电致发光层仅被形成在除了反电极的突出部分以外的象素区域上。

最后，按照本发明的用于制造有机电致发光设备的方法还包括：在第一绝缘层上形成多个不均匀的图形和一个接触孔。这里，多个具有柱形的图形在第一绝缘层上形成并被热处理以在第一绝缘层上形成多个不均匀的图形。

应该明白，关于本发明的前面的一般说明和后面的详细说明是示范性和解释性的，其目的是提供对所声明的本发明的进一步的解释。

附图说明

本申请所包括并用于提供对本发明进一步理解且构成本申请的一部分的附图说明本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在图中：

图1A到1I为说明按照本发明的用于制造一种有机电致发光设备的方法的处理步骤的横截面图；

图2为说明按照本发明在平面绝缘层上形成的各接触孔之间的距离的平面视图；

图3为说明按照本发明的另一个实施例的接触孔的平面视图；

图4到图7说明按照本发明用于制造有机电致发光设备的方法；

图8说明按照本发明的遮蔽掩模；以及

图9到11说明按照本发明用于制造有机电致发光设备的方法。

具体实施方式

现在，将详细参考本发明的优选实施例、对在附图中说明的实例进行详细的说明。尽可能地，同一附图标记将在整个附图中被用于对相同的或类似部分的引用。

图1A到1I为说明按照本发明用于制造有机电致发光设备的方法的处理步骤的横截面图。

参考图1A，为了使用玻璃衬底10作为薄膜晶体管200的活动层，通过使用多晶硅沉积半导体层。然后，半导体层被形成图案，以便留下一个区域在后面的处理中形成薄膜晶体管200。随后，栅极绝缘层12被沉积在衬底10和形成图案的半导体层11、11a及11b的整个表面上，并且其上沉积一个导体层以形成一个栅电极。导体层被形成图案以使在形成图案的半导体层11、11a、和11b上仅有预定区域被保留，从而形成栅电极13。

其后，栅电极13被用作掩膜以注入杂质，例如硼(B)或磷(P)，到半导体层11a和11b中。然后，在热处理过程以后，源极和漏极区域11a和11b被形成在薄膜晶体管200上。另外，没有杂质注射在里面的半导体层的区域变成通道区域11。这里，因为栅电极13被用作注入杂质的掩膜，所以，源极和漏极区域11a和11b以及通道区域11的边界与栅电极13的各边缘对准

一个第一绝缘夹层14被形成在绝缘层12和栅电极13上。第一绝缘夹层14和栅极绝缘层12被有选择地刻蚀，以暴露源极和漏极区域11a和11b的上表面的预定部分，以形成一个接触孔。然后，接触孔用金属填充，因此形成多条电极线15，每一条电极线与源极和漏极区域11a和11b电连接。随后，一个第二绝缘夹层16被形成在第一绝缘夹层14和电极线15上。这里，第二绝缘夹层16的形成可以省略。

参考图1B，为了在第二绝缘夹层16上形成一个平面绝缘层17，通过旋涂方法，绝缘材料被沉积在第二绝缘夹层16上，然后，通过预焙过程绝缘材料被硬化。

随后，如在图1C中所示，通过使用具有一组相互分隔开的图形的掩膜18，平面绝缘层17被暴露于UV光线。并且，通过使用显影溶液，平面绝缘层17被显影以形成一组相互分隔开的图形17a，如图1D中所示。在没有图形17a的区域中，第二绝缘夹层16的表面被暴露。

图2为说明按照本发明的实施例的图形的平面视图。参考图2，按照方柱形的形状形成平面绝缘层17的图形17a。图形17a也能够以其它的形状形成，如在图3中所示。其形状可包括具有三个端点以上的多边形、椭圆形、圆形等等的柱形。图形17a以固定距离间隔形成，其宽度和间距小于1厘米(cm)(即：0＜a＜1cm、0＜b＜1cm、0＜c＜1cm、0＜d＜1cm＝＝＝＝＝＝。

参考图1E，通过熔焙(melt-baking)过程，具有不均匀形状的图形被形成在平面绝缘层17的表面上。在这时，为防止平面绝缘层17被硬化，烘焙过程在低温进行，图形17a融化和漏出，而变形为具有不均匀形状的图形。随后，平面绝缘层17和第二绝缘夹层16被有选择地刻蚀，以暴露连接到薄膜晶体管200的漏极区域11b的电极线15，从而形成多个接触孔18。

此后，如图1F中所示，一个第一电极19被形成在接触孔18和平面绝缘夹层17的整个表面上。在底部发射的EL设备中，第一电极19由一种透明物质例如ITO形成。相反地，在顶部发射的EL设备中，第一电极19由具有高反射性能和高选出功的金属形成，例如，铬(Cr)、铜(Cu)、钨(W)、金(Au)、镍(Ni)、银(Ag)、钛(Ti)、钽(Ta)或者这些金属的任何一种的合金。金属也能够以多层形式沉积。沉积在接触孔18的内表面上的第一电极19与在接触孔18的下部的电极线15连接。沉积在平面绝缘层17上的第一电极19具有与平面绝缘层17的形状相似的不均匀形状图形。如上所述，在象素区域处的第一电极19的不均匀的表面使得反射效率能够被提高。

此外，第一电极19被有选择地去除，以便电学地划分象素区域，并且，第一电极通过电极线15变成电连接到漏极区域11b的多个象素电极19(即：正极)。

参考图1G，一个绝缘层20被形成在除了象素区域以外的区域上。绝缘层20中埋入平面绝缘层17和位于象素区域之间的边界区域的象素电极19。

如上所述，绝缘层20与象素电极的一部分重叠。这里，当重叠象素电极19的绝缘层20的区域变得较大时，象素区域变得较小。因此，为了增加设备的纵横比，在制造过程中，重叠区域应该被最小化。然而，当重叠区域过分狭窄时，在反电极21和第二电极23之间的接触区域也变得狭窄，因此增加了短路的危险。为了解决这样的问题，按照本发明的绝缘层20具有一个伸出到象素区域100中的突出部分20a，如图4和5中所示，以增加纵横比和扩展在反电极21和第二电极23之间的接触区域。这里，突出部分20a能够在薄膜晶体管200之上形成，或者突出部分20a能够在象素区域100中形成。绝缘层20不仅被扩展到在象素区域100之间的边界区域的上面部分，而且被扩展到象素区域100的部分，因此扩展了在反电极21和第二电极23之间的接触区域。

另外，如图6和7中所示，反电极21被形成在绝缘层20上。反电极21被形成在象素区域100之间的边界区域上，亦即绝缘层20上。另一方面，反电极21也可以被形成在绝缘层20的突出部分20a上。于是，设备的高纵横比能够被保持，并且，反电极21的表面区域能够被同时扩展。为了防止在反电极21和象素电极19之间的接触，反电极21应该被形成在绝缘层20的预定区域上，以暴露在每一个象素区域的外围而非绝缘层20的整个表面上的绝缘层20。反电极21用具有低电阻的金属形成，例如下述的任何一种：铬(Cr)、铝(Al)、铜(Cu)、钨(W)、金(Au)、镍(Ni)、银(Ag)、和钕(Nd)或者这些金属的任何一种的合金。更具体地说，当使用低透明度的金属，例如铬(Cr)，作为反电极21时，金属也能够起到阻光黑底的作用。

参考图1H和1I，通过使用遮蔽掩模30，一个有机电致发光(EL)层22被形成在象素电极19上。有机EL层22仅被沉积在象素区域100上。由空穴传输层(图中未示出)、发射层(图中未示出)和电子传输层(图中未示出)顺序地沉积形成有机EL层22。为了防止有机EL层22被沉积在反电极21的突出部分21a上，遮蔽掩模30的多个图形的每一个具有一个类似于绝缘层20的突出部分20a的突出部分30a，如图8中所示。

图9和10说明按照本发明的其它实施例的遮蔽掩模。参考图9，当沉积有机EL层22时，遮蔽掩模30的图形应该与象素区域100对准。并且，图形的突出部分30a应该与绝缘层20的突出部分20a对准。按照颜色红(R)、绿(G)、和蓝(B)的顺序形成有机EL层22。通过使用遮蔽掩模30，红色发射材料、绿色发射材料和蓝色发射材料被顺序地沉积。当沉积R、G、和B有机EL层22的各颜色的通用材料时，遮蔽掩模30也被使用。

如在图1H中所示，第二电极23被沉积在绝缘层20的暴露部分、反电极21和有机EL层22上。在顶部发射EL设备中，第二电极23由透明导电材料形成，例如氧化锡铟(ITO)或者氧化锌铟(IZO)。另一方面，在底部发射EL设备中，第二电极23由具有高反射率的金属形成。在顶部发射EL设备中，为了形成第二电极23，具有几个纳米(nm)厚度的铝层，以及或者具有几个到几十纳米(nm)的厚度范围的银层或者具有几个到几十纳米(nm)的厚度范围的Mg_xAg_x-1组的金属，被顺序地沉积在绝缘层20的暴露部分和有机EL层22的整个表面上。

最后，参考图11，保护层25被形成以保护有机EL层20免除氧化或受潮。然后，虽然未在图中示出，但是，通过使用密封剂和透明衬底，一个保护罩被安装在上面，由此完成按照本发明的有源矩阵有机电致发光设备。

很明显，对本领域熟练技术人员来说，能够对本发明进行各种修改和变化，而不离开本发明的精神和范围。因此，应该注意，如果落入在权利要求书及其等价内容的范围内，本发明将覆盖对本发明的这些修改和变化。

Claims (22)

1、一种有机电致发光设备，包括：

一个包含一个薄膜晶体管的衬底，该薄膜晶体管具有一个限定在其上的象素区域；

一个形成在薄膜晶体管和衬底上的平面绝缘层；

一个形成在平面绝缘层上并具有多个不均匀图形的第一电极；

一个绝缘层，该绝缘层形成在象素区域边界区域上的第一电极的预定部分上并具有伸出到象素区域的突出部分；

一个反电极，该反电极形成在绝缘层上并且在象素区域中具有一个突出部分；

一个形成在第一电极上的电致发光层；和

一个形成在电致发光层和反电极上的第二电极。

2、按照权利要求1所述的设备，其中，平面绝缘层在象素区域上具有多个不均匀图形并在薄膜晶体管上具有一个接触孔。

3，按照权利要求1所述的设备，其中，电致发光层和第二电极在象素区域上具有多个不均匀图形。

4、按照权利要求1所述的设备，其中，反电极的突出部分形成在薄膜晶体管之上。

5、一种用于制造有机电致发光设备的方法，包括：

在一个衬底上形成一个薄膜晶体管并在其上限定一个象素区域；

在薄膜晶体管和衬底的整个表面上形成一个具有多个不均匀图形的平面绝缘层；

在平面绝缘层上形成一个具有多个不均匀图形的第一电极；

在象素区域的边界区域处的第一电极的预定部分上形成一个具有一个伸出到象素区域的突出部分的绝缘层；

在绝缘层上形成一个在象素区域中具有一个突出部分的反电极；

在第一电极上形成一个电致发光层；以及

在电致发光层和反电极上形成一个第二电极。

6、按照权利要求5所述的方法，其中，形成一个具有多个不均匀图形的平面绝缘层包括：

在薄膜晶体管和衬底的整个表面上沉积一个绝缘材料层；

在绝缘材料层上形成多个具有柱形的图形；以及

热处理绝缘材料层。

7、按照权利要求6所述的方法，其中，具有柱形的图形的形成采用以具有预定的间隙相互分隔开并具有预定的宽度的方式完成。

8、按照权利要求7所述的方法，其中，图形的间隙和宽度小于1厘米。

9、按照权利要求5所述的方法，其中，电致发光层和第二电极具有多个不均匀的图形。

10、按照权利要求5所述的方法，其中，绝缘层的突出部分被形成在薄膜晶体管之上的第一电极上。

11、按照权利要求5所述的方法，其中，电致发光层仅被形成在象素区域中。

12、按照权利要求5所述的方法，还包括：

在薄膜晶体管之上的绝缘层上形成一个接触孔。

13、一种有机电致发光设备，包括：

一个包含一个薄膜晶体管的衬底，该薄膜晶体管具有一个限定在其上的象素区域；

一个形成在薄膜晶体管和衬底上的第一绝缘层；

一个形成在第一绝缘层上的第一电极；

一个形成在除了象素区域以外的第一绝缘层的预定部分上并且在象素区域具有一个突出部分的第二绝缘层；

一个形成在第二绝缘层上并在象素区域具有一个突出部分的反电极；

一个形成在象素区域处的第一电极上的电致发光层；和

一个形成在电致发光层和反电极上的第二电极。

14、按照权利要求13所述的设备，其中，第一绝缘层在象素区域处具有多个不均匀图形并在薄膜晶体管上具有一个接触孔。

15、按照权利要求13所述的设备，其中，电致发光层和第二电极具有多个不均匀图形。

16、按照权利要求13所述的设备，其中，电致发光层仅被形成在除了反电极的突出部分以外的象素区域处。

17、一种用于制造有机电致发光设备的方法，包括：

在一个衬底上形成一个薄膜晶体管并在其上限定一个象素区域；

在薄膜晶体管和衬底的整个表面上形成一个第一绝缘层；

在第一绝缘层上形成一个第一电极；

在不包括象素区域而包括象素区域中的突出部分的第一电极的预定部分上形成一个第二绝缘层；

在第二绝缘层上形成一个在象素区域中具有一个突出部分的反电极；

在第一电极上形成一个电致发光层；以及

在电致发光层上形成一个第二电极。

18、按照权利要求17所述的方法，还包括：

在第一绝缘层上形成多个不均匀的图形和一个接触孔。

19、按照权利要求18所述的方法，其中，具有柱形的多个图形在第一绝缘层上被形成并且被热处理以在第一绝缘层上形成多个不均匀的图形。

20、按照权利要求18所述的方法，其中，第一电极、电致发光层和第二电极具有多个不均匀的图形。

21、按照权利要求18所述的方法，其中，电致发光层仅在除了反电极的突出部分以外的象素区域上形成。

22、按照权利要求18所述的方法，其中，通过使用具有多个图形的遮蔽掩模来形成电致发光层，该图形是依照与第二绝缘层的突出部分相同的形状形成的。

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