CN100495760C - 有机el显示器件 - Google Patents

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Abstract

在贴合形成薄膜晶体管的基板、和形成了色变换滤色器的透明基板的顶发射构造的彩色有机EL显示器件中，通过在与EL基板之间不设置空间地在两基板之间形成调整基板间间隙用的涂层和应力缓和用的涂层，提供了防止对显示性能产生不良影响的空隙的发生，而且抑制热应力、机械应力的发生，可靠性高的有机EL显示器件。

Description

有机EL显示器件
技术领域
本发明涉及具有高精细、可靠性优良、便携式终端机或工业用计测装置的显示等广范围应用可能性的有机EL(场致发光)显示器。
背景技术
近年来开发了用薄膜晶体管(TFT)的驱动方式的彩色有机EL显示器件。在形成TFT的基板侧上取出光的方式由于通过配线部分遮蔽光的效果，未提高开口率，所以在最近开发了与形成TFT的基板相反侧上取出光的方式，所谓的顶发射(top emission)方式。
另一方面，对在图形化的荧光体上吸收有机EL元件的发光，从各自的荧光体发出多色荧光的色变换方式进行开发。该方式通过与使用TFT驱动的顶发射方式并用，有可能提供更高精细、高亮度的有机EL显示器。在特开平11-251059号公报或特开平2000-77191号公报公开的彩色显示装置是这类方式的一例。
在特开平11-297477号公报中公开了作为用色变换方式的顶发射显示器件的构造，通过调整有机EL元件和色变换滤色层(色变换层单体或彩色滤色层和色变换层的层叠体)之间配设的柱状间隙，与有机EL元件上部侧的透明电极对置，以一定间隙配设的构造。此外，在其间隙内填充绝缘油等的构造，在实开平3-92398号公报中公开。
可是，在通过柱状构造物(支柱)设置一定间隙的构造中，在有机EL层和色变换滤色层之间应当存在折射率很不同的气体层(空隙)，在气体层和有机EL元件之间的界面，或者气体层和色变换滤色器之间的界面上的光反射变大，光的取出效率降低。此外，在向间隙内注入绝缘油等的构成中，尽管这类的反射问题得以缓和，但是显示器件的制造工艺变得复杂化，此外，也损害作为原来完全固体器件的有机EL显示器件优点的耐冲击性，不能说是优选的构成。
作为解决这些问题的构成，通过透明树脂层相互强固地贴合有机EL元件和与该有机EL元件上部的透明电极对置的色变换滤色器的构成也在专利第2766095号中公开。但是，在该构成中存在粘接有机EL元件和色变换滤色器的工序或者通过由形成的显示器件的放置环境温度变化等产生的热应力、振动、压力等的机械应力，使EL元件承受剥离等的损伤问题。
此外，在特平开11-121164号公报中公开了在有机EL元件和色变换滤色器之间，使作为树脂膜的基底膜和作为同样树脂膜的结合层层叠进行层叠的构成，其中使结合层位于色变换滤色器一侧。在该公报中记载着作为结合层的任务是使色变换滤色层的落差平坦化和起着作为色变换滤色器和基底膜之间的缓冲膜的作用。然而，在该公报中未考虑到对色变换滤色器和有机EL元件之间的间隙调整。此外，只发挥作为与基底膜之间的缓冲膜发挥功能，未提及缓和在重要的有机EL元件上施加应力的作用。此外，对于本发明所示的、因为该公报的发明本身未包含TFT，所以也未提及解决具有TFT的有机EL显示器件的固有问题。
发明内容
为了实现上述的各种任务，本发明提供一种有机EL显示器件，其特征为，它在基板上具有由源极和漏极形成的薄膜晶体管、以及由所述薄膜晶体管驱动的有机EL元件，所述有机EL元件通过在该薄膜晶体管的上部层叠与前述源极或漏极连接的导电性薄膜材料构成的第一电极、至少由有机EL发光层和由透明导电性薄膜材料构成的上部透明电极的第二电极、以及至少一层以上的钝化层而形成，在与上述基板不同的透明支持基板上形成的色变换层单体或滤色层和色变换层的层叠体与前述有机EL元件的第二电极对置，
在色变换层单体或滤色层和色变换层的层叠体的与前述第二电极对向一侧，层叠设置至少两种杨氏模量不同的涂层，在将该涂层中的靠近前述第二电极侧的涂层与前述钝化层的表面密合的同时，将前述基板和支持基板的外周密封粘接。另外，在用滤色层和色变换层的层叠体的情况下，例如从有机EL元件发出的光为蓝色光时，仅蓝色形成滤色层，绿色和红色形成滤色层和色变换层的层叠体。
在本发明中，杨氏模量不同的至少两种涂层中，杨氏模量最小的涂层在有机EL元件的显示区内与前述钝化层的表面紧贴。
这样一来，本发明是在形成了TFT的基板和至少作为形成色变换层的支持基板的透明基板之间，不设置空间地对置配置在透明基板侧上用于间隙调整的涂层和在基板侧(有机EL元件侧)用于应力缓和的涂层，尤其是通过设置杨氏模量较小的前述应力缓和用涂层，可以回避在与钝化层之间的界面上产生对显示性能有不良影响的气体空隙。即：在钝化层上显示区内紧贴杨氏模量最小的涂层，埋住因TFT配线的凹凸产生的空间，而且对由环境加在有机EL显示器件的热应力或机械应力予以缓和。因为通过TFT基板配线产生的凹凸为1～2μm左右，所以埋没该凹凸的、杨氏模量最小的涂层厚度为2～4μm是合适的。
附图说明
图1是示出本发明的有机EL显示器件构成的断面概略图。
图2是示出本发明的比较例构成的断面概略图。
符号说明：1 基板，2 TFT，3 阳极，4 有机EL层，5 阴极，6 钝化层，7 第一涂层，8 第二涂层，9 滤色层，10 色变换层，11 黑色掩膜，12 透明基板，13 密封树脂。
具体实施方式
以下，对本发明的有机EL显示器件的实施方式加以说明。
对以下的说明，说明了第一电极是阳极，第二电极是阴极情况，然而第一电极(下部电极)作为阴极，第二电极(上部电极)作为阳极也是可能的。
1：薄膜晶体管(TFT)基板和阳极
由玻璃或塑料等构成的绝缘性基板，或者在半导电性或导电性基板上形成绝缘性薄膜的基板上矩阵状地配置TFT，源极与各象素对应的阳极连接。
TFT是将栅电极设置在栅极绝缘膜下的底栅极型，是将多晶硅膜作为有源层使用的构造。
阳极在TFT上形成的平坦化绝缘膜上形成。在通常的有机EL元件中，作为阳极材料用透明且功函数高的氧化铟锡(ITO)，而在顶发射构造的情况，在ITO之下优选用反射率高的金属电极(铝、银、钼、镍)。
2：有机EL元件
在有机EL元件中采用由以下所示层构成的。
(1)阳极/有机EL发光层/阴极
(2)阳极/空穴注入层/有机EL发光层/阴极
(3)阳极/有机EL发光层/电子注入层/阴极
(4)阳极/空穴注入层/有机EL发光层/电子注入层/阴极
(5)阳极/空穴注入层/空穴输运层/有机EL发光层/电子注入层/阴极
在本实施方式的顶发射色变换构造中，在上述层的构成中，阴极在有机EL发光层发出光的波长区域必须是透明(透过率大于约50％)的，经该阴极发光。在本说明书称作有机EL层时，也往往含有空穴注入层、空穴输运层、电子注入层。
作为透明阴极将锂、钠、钾等碱金属，钙、镁、锶等碱土金属或它们的氟化物等构成的电子注入性金属或与其它金属的合金或化合物的极薄膜(10nm以下)作为电子注入层，在其上形成ITO或IZO等透明导电膜。
作为有机EL层的各层材料可以使用众所周知的材料。例如为了得到从蓝色到兰绿色的发光优选使用苯并噻唑系，苯并咪唑系，苯并噁唑系等荧光增白剂，金属螯合化氧鎓化合物，苯乙烯苯系化合物，芳香族二甲基啶系化合物(aromatic dimethylidene type compound)等。
3：钝化层
作为有机EL元件上的钝化层使用具有电绝缘性，对水分或低分子成分具有壁垒性，在可见光区域的透明性高(在400～700nm范围的透过率在50％以上)，优选使用具有2H以上膜硬度的材料。
例如可以使用SiOx，SiNx，SiNxOy，AlOx，TiOx，TaOx，ZnOx等无机氧化物、无机氮化物等。作为该钝化层的形成方法只要是对有机EL元件不良影响没有特别的限制，可以通过溅射法、CVD法、真空蒸镀法等形成。只要是对元件没有直接影响，可用浸渍法等常用方法形成。
上述的钝化层也可以是单层，然而多层层叠的，对水份的壁垒等效果更佳。
层叠的钝化层厚度优选为0.15～5μm。
4：涂层
涂层也可以在有机EL元件侧上形成，由于有机EL元件由对热或紫外光弱的材料构成，所以向其上面形成的情况也产生种种制约。因此更优选在对热或紫外光较强的色变换滤色层上面形成。
作为钝化层侧以外的涂层可以在色变换层上部不损伤色变换层功能地形成，而且具有高弹性的较好，在可见光区域的透明性高(在400～700nm范围内，透过率在50％以上)，Tg在100℃以上，表面硬度在铅笔硬度2H以上，在色变换层上可平滑地形成涂膜，只要是不降低色变换层功能的材料即可，例如，可列举酰亚胺改性的硅树脂(参照特开平5-134112号公报)，把无机金属化合物(TiO，Al2O3，SiO2等)放入丙烯、聚酰亚胺、硅树脂内分散的树脂(参照特开平5-119306号公报)，作为紫外线固化型树脂的环氧改性丙烯酸酯树脂(参照特开平7-48424号公报))，具有丙烯酸酯单体和低聚物和聚合物的混合物的反应性乙烯基的树脂，抗蚀剂树脂(参照特开平6-300910号公报，特开平9-330793号公报等)，无机化合物的溶胶一凝胶法(参照月刊显示器，1997年3卷7号等)，氟系树脂(参照特开平5-36475号公报等)等的光固化型树脂及/或热固化型树脂。杨氏模量优选在0.3Mpa以上。该涂层用于保持上述的间隙一定，如果杨氏模量在0.3Mpa以下，则因外部应力不能保持间隙一定。
钝化层最外侧的涂层可列举如例如尼龙6，尼龙6—6为首的聚酰亚胺树脂，在单位构造中不含刚性基的高分子材料或硅橡胶或凝胶，各种合成橡胶等。具体讲，杨氏模量优选在0.3Mpa以下的材料，在0.1Mpa以下的材料更好。但是，在0.01Mpa以下时，因为不能保持在层形成时的形状，所以取0.01Mpa以上的材料。
光致抗蚀剂作为原料也包含有不含刚直基的直链状低聚物或者官能基数在3以下的单体，只要是固化物的三维交联密度不太高的，则可以使用。或者即使在上述以外的光致抗蚀剂，通过减弱光照射或者加热量，在交联密度不太高的状态下使用，也可以适用于作为应力缓和层。
5：色变换滤色器(色变换层+滤色器)
1)有机荧光色素
在本发明中，作为在色变换层内使用的有机荧光色素，吸收从发光体发生的蓝色到兰绿色区域的光，作为发生红色区域的荧光的荧光色素可列举例如罗丹明B、罗丹明3B、罗丹明101、罗丹明110、磺酰罗丹明、碱性紫11、碱性红2等的罗丹明系色素，菁系色素，1-乙基-2-[4-(p-二甲基氨基苯基)-1，3-丁二烯基]-吡啶鎓-高氯酸盐(吡啶1)(1-ethyl-2-[4-(p-dimethylaminophenyl)-1，3-butadienyl]pyridiniumperchlorate(Pyridine 1))等吡啶系色素，或者噁嗪系色素等。此外，如果各种染料(直接染料，酸性染料，盐基性染料，分散染料等)也具有荧光性，则也可以使用。
吸收从发光体发生的蓝光或兰绿色区域的光，作为发生绿色区域荧光的荧光色素，例如可用3-(2’-苯并噻唑基-7-二乙基氨基香豆素(香豆素6)等香豆素系色素或者作为香豆素色素染料的碱性黄51，此外，溶剂黄-11，溶剂黄-116等萘二甲酰亚胺系色素等。此外，如果各种染料(直接染料，酸性染料，盐基性染料，分散性染料等)也具有荧光性，则也可以使用。
2)基体树脂
其次，本发明的色变换滤色器内用的基体树脂是对光固化性或光热并用型固化性树脂进行光及/或热处理，产生基核或离子核聚合或交联，是不溶、不融化的。
3)滤色层
在只通过色变换层不能得到充分的色纯度时，可作成滤色层和上述色变换层的层叠体。滤色层厚度优选为1～1.5μm。
以下，与比较例一起，对本发明的实施例加以叙述。
(实施例)
以下参照图1对本发明的一实施例加以说明。图1是本发明实施例的有机EL显示器件的断面概略图。图2是本发明的比较例。
[TFT基板(1，2，3)]
如图1所示，在玻璃基板上形成底栅极型的TFT2，作成在阳极3上连接TFT源极的构成。
阳极3经未图示的TFT上的绝缘膜上形成的接触孔与源极连接的铝在下部形成，在其上部形成IZO(InZnO)。
设置铝是为了反射从发光层来的发光，更加有效地放出光的同时，降低电阻。铝膜厚度取300nm。上部IZO的功函数高，是为更加有效地注入空穴而设置。设IZO的厚度为200nm。
[有机EL层4]
通过阳极3/空穴注入层/空穴输送层/有机EL发光层/电子注入层/阴极5构成有机EL元件。作为图1所示的有机EL层4，由从前述构成中除去两电极(3，5)的4层构成。
把形成阳极3的基板1安装在电阻加热蒸镀装置内，不破坏真空地顺序对空穴注入层，空穴输送层，有机EL发光层，电子注入层成膜。在成膜之际，真空槽内压减压直到1×10-4Pa。空穴注入层层叠100nm的铜酞菁染料(CuPc)。空穴输送层层叠20nm的4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯胺基]联苯(α-NPD)。有机EL发光层层叠30nm的4，4’-二(2，2’-二苯基乙烯基)联苯(DPVBi)。电子注入层层叠20nm铝螯合物(Alq)。
其后，用金属掩模板，不破坏真空地形成透明阴极5。
通过共蒸镀法，制成2nm膜厚的、为电子注要必要的、功函数小的金属Mg/Ag。通过溅射法，在其上制成膜厚为200nm的IZO膜。
[钝化层6]
通过溅射法堆积300nmSiONx膜作为钝化层6。
[滤色层9]
在玻璃基板12上，通过旋转涂布法涂布蓝色滤色器材料(FujiHunt Electronics Technology：彩色马赛克CB-7001)，通过光刻法，实施图形化，作成膜厚为10μm的线图形。
通过同样的滤色器材料，在上述透明基板12上通过自旋涂布法涂布红、绿滤色层(未图示)后，通过光刻法实施图形化，作为膜厚1.5μm的线图形。
[色变换层10]
作为绿色荧光色素，把香豆素6(0.7重量份)溶解到120重量份的丙二醇单乙基乙酸脂(PGMEA)溶剂中。添加100重量份的光聚合性树脂[V259PA/P5](商品名，新日铁化成工业株式公司)并使其溶解，得到涂布液。将该涂布液，通过旋转涂布法，涂布在基板12的绿色滤色器上；通过光刻法，施实图形化，形成膜厚为10μm的线图形。
作为红色荧光色素，把香豆素6(0.6重量份)、罗丹明6G(0.3重量份)、碱性紫11(0.3重量份)溶解到PGMEA溶剂中。添加100重量份的光聚合树脂V259PA/P5并使其溶解，得到涂布液。将该涂布液通过旋转涂布法涂布在基板12的红色滤色层上；通过光刻法，实施图形化，形成膜厚为10μm的线图形，
在各色的色变换层10之间，形成黑色掩膜11(厚度为10μm)。作为热传导率较高的黑色掩膜，在色变换层壁面上，首先通过使用可形成格子状图形的掩膜的溅射法，形成500nm氧化铬。其次，用同样的掩膜，通过溅射法，形成在R、G、B各像素周围为相同膜厚的SiN膜。像素间距为0.3×0.3mm，各色的子像素的形状为0.1×0.3mm。
[第一涂层7]
在色变换层10的上面通过自旋涂布法涂布ZPN1100(日本ZEON公司制)(杨氏模量约为5MPa)，其后用光刻法进行图形化，在色变换层10的上部形成。离开色变换层10表面的厚度为3μm。
[第二涂层8]
在应力缓和应用中，且在通过丝网印刷法在第一涂层7上涂布覆盖了TFT配线的凹凸的硅胶(Toray-Dow Corning公司制)(杨氏模量约为0.05MPa)。丝网印刷时为4～5μm厚，但通过加压力粘合工序，可以成为约1/2的厚度。
硅胶的涂布方法不限于丝网印刷法，也可以只滴下必要量，此外也可以用可薄层地形成的边缘涂敷(edge coat)或杆涂敷(bar coat)的方法。
[贴合]
通过UV固化型密封树脂13在如此得到的TFT2上贴合形成有机EL元件和钝化层6的基板1、滤色层9、色变换层10，黑色掩膜11、形成第一涂层7，第二涂层8的透明基板12。作为密封树脂13用这样的UV固化型环氧树脂或UV固化型丙烯树脂。
这时，第二涂层8与钝化层6紧贴，而成为未粘接的状态。这是由于，如果粘接了，则在从外部施加应力时，紧贴力最弱的EL元件侧会形成剥离等缺隙。
在本实施例中，将涂层作成两层，此外还形成杨氏模量小的第3涂层，与钝化层紧贴，更完全地除去因界面凹凸产生的空间的构成也是完全可能的。
(比较例)
作为第一涂层(透明树脂粘接层7)，用负型光致抗蚀剂JNPC-48(JSR制)，其次，不设置第二涂层，通过聚碳酸脂粘接透明基板12和基板1。其它条件与实施例同样。
(评价)
对下述项目进行评价。表1示出结果。
热循环试验：对制作的显示器作热循环试验(-40℃←→95℃，120循环，温度升降时间在5分钟以内)，确认有无形状异常。
表一
 
实施例 比较例
热循环 无形状变化 产生发光元件剥离
工业上利用的可能性
根据本发明得到以下的效果。
首先，色变换滤色器和黑色掩膜不一定以相同厚度形成，此外，在图形化时产生错位，在图形和图形之间形成凹部，然而通过第一涂层可以使这样的凹凸平坦化。况且，通过该第一涂层可以调整色变换滤色器(色变换层)和有机EL元件之间的间隙。
其次，通过设置杨氏模量小(柔软的)第二涂层，因为作为具有TFT的元件中特有的问题、可以基于TFT基板的配线覆盖细的凹凸，所以可以防止在钝化层界面对显示性能产生不良影响的气体空隙的发生。此外，因为第二涂层也起着缓和应力的作用，抑制因热应力等外部环境产生的应力，可以提供可靠性高的有机EL显示器件。

Claims (2)

1.有机EL显示器件，其特征为，它具有设于基板上的由源极、栅极和漏极形成的薄膜晶体管，以及由所述薄膜晶体管驱动的有机EL元件，
所述有机EL元件通过在该薄膜晶体管的上部
将与所述源极或漏极连接的由导电性薄膜材料构成的第一电极、
至少由有机EL发光层和透明导电性薄膜材料构成的作为上部透明电极的第二电极、以及
至少一层以上的钝化层层叠而形成，
在与所述基板不同的透明支持基板上形成的色变换层单体、或滤色层和色变换层的层叠体与所述有机EL元件的第二电极对置，
在色变换层单体或滤色层和色变换层的层叠体的与所述第二电极对向一侧，层叠设置至少两种杨氏模量不同的涂层，在将该涂层中的靠近所述第二电极一侧的涂层与所述钝化层的表面密合的同时，将所述基板和支持基板的外周密封粘接。
2.根据权利要求1所述的有机EL显示器件，其特征为，
在所述至少两种杨氏模量不同的涂层中，杨氏模量最小的涂层在有机EL元件的显示区内与所述钝化层的表面密合。
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