CN100481488C - 有机电致发光器件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明披露了基于顶部发射的有机EL器件及其制造方法。该有机EL器件包括衬底，在衬底上形成的薄膜晶体管(TFT)，在包括TFT的衬底的整个表面上形成的平面化膜，在平面化膜上形成的角区表面高于中心区表面的第一电极，在第一电极上形成的有机EL层，以及在有机EL层上形成的第二电极。

Description

有机电致发光器件及其制造方法

本发明要求2004年4月27日在韩国提交的10-2004-0029006号专利申请的优先权，其全文在此引用作为参考。

技术领域

本发明涉及有机电致发光(EL)器件，更特别地，涉及一种顶射式有机EL器件及其制造方法。

背景技术

近来，由于基于作为一种共轭聚合物的聚亚苯基亚乙烯(poly-phenylenevinylene(PPV))的有机EL器件的开发，具有传导性的有机物质例如共轭聚合物方面的研究已经活跃地开展。将这种有机物质应用于薄膜晶体管(TFT)、传感器、激光器、光电器件等的研究已经活跃地开展。其中，有机EL器件的研究最为活跃。基于磷的无机物质的无机EL器件需要200伏或更大的工作电压作为交流电压且通过真空淀积来进行制造。因此，无机EL器件有很多缺点。获得大型无机器件及尤其是发射蓝光是困难的。而且，无机EL器件的制造成本也很高。

然而，有机物质的有机EL器件具有优势，其具有很好的光发射效率、利于大的面积，并简化工艺。尤其，在有机物质的有机EL器件中，容易地发射蓝光和获得能弯曲的EL器件是可能的。因此，有机EL器件作为下一代显示器件而得到广泛关注。尤其，对在每个像素中具有有源驱动装置的有源矩阵EL器件正在积极地进行研究，将其作为与液晶显示(LCD)装置同样方式的平板显示装置。

图1所示为现有技术的有源矩阵有机EL器件。图1显示的为底部发射，其中光是朝向衬底发射的。如图1所示，TFT 60在透明玻璃衬底10上形成，且阳极20被形成用来重叠TFT 60的源极和漏极。随后，绝缘膜30在TFT 60上形成，且在绝缘膜30的整个表面上顺序形成有机EL层40和阴极50。

在上面提及的基于底部发射的有源矩阵EL器件中，当从有机EL层40发出的光被发射穿过衬底10时，光发射部分由在衬底10和有机EL层40之间形成的TFT 60所覆盖。在此情况下，如果TFT 60的尺寸或TFT 60的数目增加，那么有源矩阵有机EL器件的孔径比几何地减少。其结果，很难将该有源矩阵EL器件用作显示装置。因此，为了避免由于TFT 60导致的孔径比的降低，采用了顶部发射，其中光发射到衬底的相对面。

图2所示为现有技术的基于顶部发射的有源矩阵有机EL器件。如图2所示，TFT 60在衬底10上形成，并且形成通孔用来暴露TFT 60的源极和漏极。然后在衬底10的整个表面上形成平面化膜80。阳极20在平面化膜80上形成以借助通孔接触TFT的源极和漏极。随后，为了电绝缘，绝缘膜30在TFT 60的源极和漏极与阳极20之间的接触区形成。从而在绝缘膜30的整个表面上顺序形成有机EL层40和阴极50。

在基于顶部发射的有源矩阵有机EL器件中，阳极20起反射表面的作用以便将光朝向阴极50反射，且反射光通过作为透明电极的阴极50被发射到外面。然而，由于在基于顶部发射的有机EL器件中，阳极被平面化，从阳极表面反射的光被散射到所有方向。

图3是图2A部分的细节放大图。如图3所示，由于在平面化膜80上形成的阳极20的表面被平面化，从阳极20表面反射的光被散射到所有方向。在此情况下，由于朝向阴极的光的量是小的，有机EL器件的发光效率就退化了。

发明内容

因此，本发明涉及一种有机EL器件及其制造方法，其充分地避免一个或多个由于现有技术的局限和缺点所造成的问题。

本发明的目的是提供一种有机EL器件及其制造方法，其向外部发光的量被增加了从而改善发光效率。

本发明附加的优点、目的和特征将在下面的描述中体现，并且对那些具有本领域普通技能的技术人员通过下面的考查将变得明显，或者从本发明的实践中得到了解。本发明的目的和其它优点可以通过书面的说明书和权利要求书以及附图中特别指出的结构而实现和获得。

为了达到这些目的和其他优点并依据本发明的目标，在这里作为具体和广泛地描述，有机EL器件包括衬底，在衬底上形成的TFT，在包括TFT的衬底的整个表面上形成的平面化膜，在平面化膜上形成的角区表面高于中心区的表面的第一电极，在第一电极上形成的有机EL层，以及在有机EL层上形成的第二电极。

第一电极具有凹形表面，并且具有半圆形、柱面形、三角形、或梯形的截面。

第一电极可以是由如铬、铝、金、锰、钛和银的任何一种金属，或它们的合金组成的单层。第一电极可以形成为由彼此相同的材料或不同材料形成的至少两层。

第一电极具有

至

的厚度。

在本发明的另一个技术方案中，制造有机EL器件的方法包括的步骤有：在衬底上形成TFT，在包括TFT的衬底的整个表面上形成平面化膜，通过在平面化膜上形成具有张应力的金属材料并使其形成图案来形成具有凹形表面的第一电极，在第一电极上形成有机EL层，以及在有机EL层上形成第二电极。

形成第一电极的步骤包括在平面化膜上形成具有张应力的金属材料，在金属材料上形成掩膜并使其形成图案，利用形成图案的掩膜作为掩模除去金属材料，以及通过除去残留在金属材料上的掩膜来形成具有凹形表面的第一电极的步骤。

具有张应力的金属材料在室温或高于室温的温度下形成。高于室温的温度是在50℃和400℃之间。

在第一电极形成时，金属材料的张应力是通过改变压力、功率、目标和衬底之间的距离、温度、加在衬底上的偏压、衬底类型、淀积材料中的至少一个或多个来控制的。

可以理解，对本发明的前面一般的描述和下面具体的描述是有代表性和解释性的，并用于提供对于所要求的本发明的进一步解释。

附图说明

包括以提供本发明的进一步理解的附图，其结合在本申请中作为本申请的一部分，说明本发明的具体实施例并和说明书一起解释本发明的原理。图中：

图1说明现有技术的基于底部发射的有源矩阵有机EL器件；

图2说明现有技术的基于顶部发射的有源矩阵有机EL器件；

图3为图2的A部分的放大视图；

图4A至图4F为说明依据本发明制造基于顶部发射的有机EL器件的过程步骤的截面图；

图5为图4F的B部分的放大视图；

图6A至6C为说明依据本发明的制造第一电极的过程步骤的截面图；

图7A至7C为按照淀积功率、淀积压力和淀积厚度的张应力的图表。

具体实施方式

将对本发明优选实施例做详细说明，其实例在附图中进行说明。只要可能的话，相同的附图标记将在附图中用来表示相同或相似的部分。

图4A至图4F为说明依据本发明的制造基于顶部发射的有机EL器件的过程步骤的截面图，如图4A所示，具有源极和漏极60a的TFT 60在衬底10上形成。随后，如图4B所示，在包括TFT 60的衬底10的整个表面上形成平面化膜80。然后形成通孔80a以暴露源极和漏极60a。

如图4C所示，具有张应力的金属材料在平面化膜80上形成以通过通孔80a与源极和漏极60a电连接。然后金属材料形成图案以形成具有凹形表面的第一电极20。形成具有凹形表面的第一电极的理由将在下面进行解释。

第一电极20的截面呈半圆形、柱面形、三角形或梯形。此时，第一电极可以是由如铬、铝、金、锰、钛和银的任何一种金属，或它们的合金组成的单层。第一电极20可以由彼此相同的材料或不同材料制成的至少两层或多层组成。第一电极20具有大约至

的厚度。随后，如图4D所示，绝缘膜30在第一电极20与源极和漏极60a之间的接触区形成。如图4E所示，有机EL层40在包括绝缘膜30的第一电极20上形成。

如图4F所示，第二电极50在有机EL层40上形成。因此，有机EL器件是最后被制造出来。第一电极20作为阳极而第二电极50作为阴极，反之亦然，根据具体情况而定。上述本发明的有机EL器件的特征在于作为用作光的反射表面的阳极的第一电极20的结构。该第一电极20的结构可用于基于阳极被用作反射表面的顶部发射的有源矩阵EL器件。

图5为图4F的B部分的放大视图。参见图5，由于在平面化膜80上形成的第一电极20具有凹形，光是朝上反射的从而增加发光效率。现有技术中由于第一电极的平面化表面导致很多的光损失。然而，由于本发明的第一电极具有角区表面高于中心区表面的凹形，光损耗被最小化从而增加发光效率。而且，即使第一电极的截面是呈半圆形、柱面形、三角形，或梯形也可以获得相同的效果。依据本发明的具有凹形的第一电极的制造过程将作更具体的描述。

图6A至6C为说明依据本发明的制造第一电极的过程步骤的截面图。如图6A所示，具有张应力的金属材料20a在平面化膜80上形成。随后，如图6B所示，掩膜70在金属材料20a上形成然后形成图案以利用形成图案的掩膜70作为掩模除去金属材料20a。如图6C所示，残留在金属材料20a上的掩膜70被除去从而形成具有凹形表面的第一电极20。掩膜70可以是光致抗蚀剂。

在第一电极经历光刻之后，第一电极的角部分由于第一电极的张应力从平面化膜的表面翘起。以此方式，第一电极就可以被制成凹形。具有张应力的金属材料可以是选自铬、铝、金、锰、钛和银的任何一种，或它们的合金。铬可以在室温下形成，而铝、金、锰、钛和银可以在高于室温的温度下形成。换句话说，为了获得张应力，铬是在大约20℃的室温下形成，而如铝、金、锰、钛和银的金属，或它们的合金是在50℃和400℃之间的温度下形成，优选200℃。

这种张应力是通过控制淀积压力、淀积功率、目标和衬底之间的距离、温度、加在衬底上的偏压等来改变的。或者，张应力是通过改变衬底类型或衬底上的淀积材料来改变的。第一电极也可以形成为由阻抗降低膜(resistance reducing film)和第一电极或反射膜和第一电极组成的至少两层的多层膜。另外，通常的淀积过程，例如溅射、电子束(E-beam)、热蒸发和化学气相沉淀(CVD)可以被用来形成第一电极。优选地，考虑到淀积膜的质量采用电子束或溅射来形成第一电极。

实施例

在本发明的实施例中，铬薄膜被用作作为阳极的第一电极的金属材料，且第一电极在室温下利用DC溅射淀积而成。衬底的应力是通过改变淀积功率、淀积压力和薄膜的厚度来调节的。随后，衬底的应力是通过在淀积薄膜之前和之后使用Tencor公司制造的设备FLX-2320测量衬底的曲率进行计算的。

如图7A所示，衬底的张应力随着淀积的功率增加到200W、400W和650W而减少到1300Mpa、1150Mpa和950Mpa。进一步，如图7B所示，衬底的张应力最初增加，然后随着淀积压力从0.3mTorr增加到10mTorr而减低。如图7C所示，衬底的张应力从2230Mpa降低到1225Mpa并且随着淀积厚度从

增加到

而保持一致。

根据上述结果，其应力在小于

的淀积厚度下易变化的铬薄膜在衬底上分别形成

和

的厚度并经过光刻。作为具有2000Mpa或更大的张应力的淀积的

或更薄的铬薄膜的样本，确定第一电极具有凹形。然而，在具有1500Mpa的张应力的淀积的的铬薄膜样本的情况下，确定第一电极不具有凹形。

如上所述，第一电极的形状能够通过控制薄膜的张应力来控制。此时，薄膜的张应力能够通过控制淀积压力、淀积功率、目标和衬底之间的距离、温度、加在衬底上的偏压等来改变，如上所述。而且，薄膜的张应力能够通过改变衬底类型或衬底上淀积材料来改变。

如上所述，依据本发明的有机EL器件及其制造方法具有下述优点。在该基于顶部发射的有机EL器件中，具有凹形的阳极被用来增加发射到外部的光的量，因此增加发光效率。

可以对本发明进行各种修改和变形而不脱离本发明的精神和范围对本领域技术人员是显而易见的。因此，本发明覆盖该修改和变形只要它们在权利要求和它们的等同的范围内。

Claims (10)

1、一种制造有机EL器件的方法，包括下列步骤：

在衬底上形成TFT；

在包括TFT的衬底的整个表面上形成平面化膜；

通过使用淀积设备在平面化膜上形成具有张应力的金属材料来形成具有凹形表面的第一电极；

使所述金属材料形成图案；

在第一电极上形成有机EL层；以及

在有机EL层上形成第二电极。

2、根据权利要求1所述的方法，其中形成第一电极的步骤包括下列步骤：

在平面化膜上形成具有张应力的金属材料；

在金属材料上形成掩膜并使其形成图案；

利用形成图案的掩膜作为掩模除去金属材料；以及

通过除去残留在金属材料上的掩膜来形成具有凹形表面的第一电极。

3、根据权利要求2所述的方法，其中具有张应力的金属材料是由至少铬、铝、金、锰、钛和银的任何一种金属，或它们的合金制成的。

4、根据权利要求2所述的方法，其中具有张应力的金属材料在室温或高于室温的温度下形成。

5、根据权利要求4所述的方法，其中高于室温的温度是在50℃和400℃之间。

6、根据权利要求4所述的方法，其中在室温下形成的金属材料是铬，而在高于室温的温度下形成的金属材料是铝、金、锰、钛、和银其中的至少任何一种。

7、根据权利要求2所述的方法，其中掩膜是光致抗蚀剂。

8、根据权利要求7所述的方法，其中第一电极是阳极，第二电极是阴极。

9、根据权利要求1所述的方法，其中在第一电极形成时，金属材料的张应力是通过改变淀积压力、淀积功率、所述设备的目标和衬底之间的距离、淀积温度、加在衬底上的偏压、衬底类型、淀积材料中的至少一个或多个来控制的。

10、根据权利要求1所述的方法，其中第一电极用电子束和溅射的至少之一形成。

Images