CN100568580C - 平板显示装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种有机发光装置及其制造方法，该装置具有可防止氧或湿气渗透的阴极电极。本发明的该有机发光装置具有接连形成基板上的下电极、有机薄膜层和上电极。上电极具有至少两层薄膜，所述至少两层薄膜具有不同的晶粒密度和晶粒尺寸。该上电极的该至少两层薄膜的下层薄膜具有第一Al薄膜，其具有比该至少两层薄膜的上层薄膜更低的晶粒密度和更大的晶粒尺寸。该上层薄膜具有第二Al薄膜，其具有比该第一Al薄膜更高的晶粒密度和更小的晶粒尺寸。
Description
本申请要求2003年5月28日提交到韩国知识产权局的第2003-34181号韩国专利申请的优先权，其公开的内容在此全文参考引用。
技术领域
本发明涉及平板显示装置，更具体地涉及有机发光装置及其制造方法，该装置具有防止氧和/或湿气渗透的阴极电极。
背景技术
有机发光装置是一种平板显示装置，其是一种其中的有机化合物受电激发而发光的发射型显示装置。该有机化合物具有诸如低驱动电压和薄型的特性。此外，由于有机发光装置具有诸如宽视角、快速响应时间等特征，这些特征是作为平板显示装置的液晶显示器所需的，所以有机发光装置作为下一代显示装置吸引了人们的注意。
对于有机发光装置，问题在于装置的寿命取决于钝化方法。为了解决此问题，日本专利公告第4-334895号例如公开了一种用于长寿命显示装置的双重钝化方法。
图1示出了以传统双重钝化方法制造的平板显示装置的剖面结构。参见图1，在传统有机发光装置内，有机发光(以下称为“有机EL”)元件20具有层叠在玻璃基板10上的阳极电极21、有机薄膜层22和阴极电极23。无机包封层30形成为覆盖有机EL元件20，且有机EL元件20和无机包封层30被包封基板(encapsulating substrate)50所包封。此处，包封基板50利用诸如光固型粘接剂的具有低吸湿特性的粘接树脂层40包封，以防止湿气渗透。
传统显示装置使用无机包封层30来钝化有机EL元件20。无机包封层30利用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)法或物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)法形成，其中作为下层的有机薄膜易受热和机械应力的影响。这样，无机包封层30不具有良好的膜质量。此外，无机包封层30具有多孔结构特性，使得无机包封层30易受湿气渗透。于是，不能进行良好的保护。因此，在现有技术中，仅利用无机包封层30不能确保装置的寿命，使得存在必须用粘接树脂和包封基板来进行第二次钝化的问题。
发明内容
本发明的一个方面是提供一种平板显示装置及其制造方法，该装置通过形成具有致密薄膜结构的铝膜而具有带钝化层功能的的阴极电极。
本发明的另一个方面是提供一种可延长寿命的平板显示装置及其制造方法。
本发明的其它方面和/或优点将在随后的说明中部分提及，而一部分将由叙述而变得清楚，或者可以通过本发明的实施而领会到。
为了实现本发明的以上和/或其它方面，本发明的一实施例提供一种有机发光装置，包括连续地形成在基板上的下电极、有机薄膜层、以及上电极，其中该上电极包括至少两层薄膜，且两层膜中的每一层具有不同的相应晶粒密度。
根据本发明的一方面，一种有机发光装置包括接连形成在基板上的下电极、有机薄膜层、以及上电极，其中该上电极包括至少两层薄膜，且该两层膜中的每一层具有相应的不同晶粒尺寸。
根据本发明的一方面，一种有机发光装置包括一发光装置，该发光装置包括接连形成在基板上的下电极、至少一个有机薄膜层和上电极，其中该上电极具有一导电材料，该导电材料具有作为距基板距离的函数的增加的晶粒密度和减小的晶粒尺寸，该导电材料作为向该有机薄膜层施加预定电压的电极以及防止湿气和/或氧渗透入该有机薄膜层内的钝化层。
根据本发明的一方面，一种制造有机发光装置的方法包括：在绝缘基板上形成下电极；在该下电极上形成有机薄膜层；以及通过在该有机薄膜层上接连形成至少两层薄膜来形成上电极，其中该两层薄膜中的每一层具有不同的相应晶粒密度。
根据本发明的一方面，具有该两层薄膜中的最大晶粒密度或最小晶粒尺寸的一层薄膜形成为离基板最远的最上层，且作为防止湿气和/或氧渗透的钝化层。
根据本发明的一方面，构成上电极的该至少两层薄膜因晶粒密度或晶粒尺寸的不同而在该些薄膜之间具有边界面，或者因晶粒密度或晶粒尺寸的逐渐变化而在该些薄膜之间没有边界面。
根据本发明的一方面，构成上电极的该至少两层薄膜具有相同的材料，其中：该至少两层薄膜中的下层膜具有第一Al薄膜，其具有低的晶粒密度和大的晶粒尺寸；该至少两层膜中的上层膜具有第二Al薄膜，其具有与第一Al薄膜相比相对高的晶粒密度和更小的晶粒尺寸。
根据本发明的一方面，该第一Al薄膜具有10nm至1μm的晶粒尺寸，且晶粒间隙为1至100nm；而该第二Al薄膜具有低于100nm的晶粒尺寸，且晶粒间隙小于5nm。
根据本发明的一方面，该第一Al薄膜的表面粗糙度为60至70而该第二Al薄膜的表面粗糙度为10至50
根据本发明的一方面，该第一Al薄膜通过热蒸发法或离子蒸发法沉积，而该第二Al薄膜通过利用离子束辅助束方法(ion beam assisted beam method)的沉积法沉积。
附图说明
通过结合附图详细描述本发明的具体实施例，本发明的以上和/或其它特征和优点对本领域普通技术人员来说将更显然并更容易理解，其中：
图1是传统有机发光装置的剖视图；
图2是封装前根据本发明一方面的有机发光装置的剖视图；
图3是封装后根据本发明一方面的有机发光装置的剖视图；以及
图4A～4B和图5A～5B是两组照片，分别示出用于根据本发明一方面的有机发光装置的阴极电极的热蒸发Al膜和离子束辅助Al膜的晶粒密度。
具体实施方式
以下将参照示出本发明具体实施例的附图更充分地说明本发明的具体实施方式。但是，本发明可以以不同的形式实施，且不应当被认为是限于此处所提及的实施例。更恰当地，这些实施例被提供来使得本公开更彻底和完整，且充分地将本发明的范围传达给本领域技术人员。附图中，层的厚度和区域为了清楚而被夸大。在本说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
图2示出了根据本发明一实施例的有机发光装置的剖视图。参见图2，根据本发明实施例的有机发光装置200具有一种结构，即阳极电极220、有机薄膜层230和阴极电极240接连形成在绝缘基板210上。根据本发明的多个方面，有机薄膜层230包括有机发光层，该有机发光层具有空穴注入层、空穴输运层、空穴阻挡层、电子输运层、和/或电子注入层中的至少一个。此外，需要理解的是，根据本发明的一方面，当阴极电极240和阳极电极220的位置颠倒使得电极240为阳极且电极220为阴极时，有机薄膜层230的各层的顺序将颠倒。
阴极电极240包括第一阴极薄膜241，其具有不致密的膜质量。阴极电极240还包括第二阴极薄膜242，其具有与该第一阴极薄膜241的密度相比相对致密的膜质量。根据本发明的一方面，第一阴极薄膜241通过热蒸发法或离子束沉积法沉积，以形成较不致密的第一Al薄膜。根据本发明的一方面，第二阴极薄膜242通过离子束辅助沉积(以下称作“IBAD”)法沉积，以形成致密的第二Al薄膜。如图所示，第二Al薄膜242通过热蒸发法或采用辅助离子束(诸如Ar离子)的离子束沉积法沉积。但是，需要理解的是，其它方法可用于沉积膜241、242。
对于第一Al薄膜241，晶粒尺寸为10nm至1μm，且晶粒之间的宽度(即晶粒间隙)为1nm至100nm。对于第二Al薄膜242，晶粒尺寸小于100nm，且晶粒间隙小于5nm。但是，其它密度也是可以的。
此外，第一Al薄膜241的表面粗糙度为60至70
的均方根(root meanssquare，以下称作“RMS”)，而第二Al薄膜242具有10至50
的RMS。此处，表面粗糙度利用诸如原子力显微镜(AFM)的分析仪测量。但是，其它表面粗糙度是可用的。
在本发明的一个实施例中，如图2所示，阴极电极240具有两层Al薄膜241和242。膜241、242中的每一个具有不同的相应晶粒密度。此外，因为晶粒密度的差异(即晶粒尺寸的不同)，在第一和第二Al薄膜241和242之间具有边界面。就这一点而论，根据本发明的一方面，在阴极电极240内部晶粒密度具有作为厚度的函数的非连续阶梯函数。
但是，根据本发明的一方面，当膜241、242形成为具有逐渐变化的晶粒密度时，在第一和第二Al薄膜241和242之间可以不形成边界面。在此方面，阴极电极240可以是单一的Al薄膜，在离开基板210的方向上其具有作为厚度的函数的可变晶粒密度，使得最靠近基板210的电极240部分具有较低的密度，且电极240的最远离基板210的部分具有较高的密度。该逐渐的变化可以是作为距基板210距离的函数的密度的连续函数，诸如线性变化、曲线变化、以及“S”形曲线，或者可以是非连续函数，诸如阶梯变化，根据距基板210的距离而具有一个或多个密度的阶梯状增加。
此外，在本发明的一实施例中，虽然阴极电极240具有两层Al薄膜241和242，但是电极240可以由具有不同晶粒密度的多层Al薄膜形成。当阴极电极240以多层Al薄膜形成时，其优选以如下的方式形成，即层位于电极240越上方，则晶粒密度变得越高或晶粒尺寸变得越小，但此方式并非是必须的。但是，需要理解的是，根据本发明的一方面，电极240的最外面部分不必具有最高的晶粒密度或最小的晶粒尺寸。还需要理解的是，根据本发明的一方面，电极240的最靠近基板210的部分不必具有最小的晶粒密度或最大的晶粒尺寸。
图4A至5B是照片，示出用于根据本发明一实施例的有机发光装置的阴极电极240的晶粒密度。图4A和4B是关于阴极电极240的具有较低晶粒密度的第一Al膜241的照片。图5A和5B是对于阴极电极240的具有较高晶粒密度的第二Al膜242的照片。在图4A至5B中，第一Al薄膜241利用热蒸发法沉积至具有1000
的厚度。第二Al薄膜242利用IBAD(ionbeam assisted deposition，离子束辅助沉积)法沉积至1000
的厚度。可以看出，第一Al薄膜241的晶粒31的尺寸为0.2μm，且第二Al薄膜242的晶粒41的尺寸为0.01μm。因此，可以看出，通过IBAD法沉积的第二Al薄膜242比通过热蒸发法沉积的第一Al薄膜241形成得更致密。但是，需要理解的是，其它技术可以用于获得Al薄膜241、242。
以下将参照图3说明制造根据本发明一实施例的具有前述结构的有机发光装置的方法。阳极电极320形成在透明绝缘基板的玻璃基板310上。有机薄膜层330形成在阳极电极320上。虽然图3中未具体示出，但是有机薄膜层330包括发光层，该发光层具有空穴注入层、空穴输运层、空穴阻挡层、电子输运层和电子注入层中的至少一个。此外，需要理解的是，根据本发明的一方面，当阴极电极340和阳极电极320的位置颠倒而使得电极340为阳极且电极320为阴极时，有机薄膜层340的各层的顺序将颠倒。
接着，具有大晶粒尺寸和低晶粒密度的第一Al薄膜341利用通常的热蒸发法或离子束沉积法沉积在有机薄膜层330上。具有小晶粒尺寸和高晶粒密度的第二Al薄膜342利用IBAD法沉积在第一Al薄膜341上。
通常，IBAD法在将Al自Al源(未示出)沉积到基板上的过程中添加Ar+离子作为辅助离子，从而通过Ar+离子制得沉积得更致密的Al膜。因此，通过IBAD法沉积的第二Al薄膜342的晶粒间隙减小，使得晶粒边界处的多孔性也降低。根据本发明的多个方面，IBAD法使用卡夫曼法(Kaffmanmethod)、恩德华法(Endhall method)或APS(Advanced Plasma Source，先进等离子源)法的离子枪作为离子源。
用于阴极电极240的第一Al膜241在105至107乇的压力下沉积，第二Al膜242在低于105乇的压力下沉积。但是，需要理解的是，根据本发明的多个方面，其它压力可以使用。
在本发明的实施例中，第一Al膜341和第二Al膜342或者可以在同样的反应室内原位连续沉积，或者可以非连续地沉积。
在制造有机发光元件300之后，有机发光装置300利用密封剂以包封基板(encapsulating substrate)350包封，以防止外界擦刮。此处，根据本发明的一方面，能够吸收湿气和氧的吸气剂可以附着在包封基板350上。
根据上述的本发明实施例，Al膜利用辅助束沉积以具有致密结构，使得阴极电极可以防止湿气或氧渗透，从而提高钝化性能并延长装置的寿命。此外，由于用作钝化的传统无机包封层可以略去，所以不需要昂贵的CVD设备或溅镀设备，从而有利地降低了制造成本。
虽然以Al膜的形式进行了说明，但是应当理解的是，其它导电材料可以与Al一起使用或取代Al，以形成阴极电极240。
虽然为了说明性目的已经公开了本发明的实施例，但是本领域技术人员理解，在不脱离本发明的由所附权利要求及其等同物所公开的范围和精神的情况下，可以有各种变更、附加和替换。
Claims (37)
1.一种有机发光装置，包括：
基板；
该基板上的下电极；
设置在该下电极上的至少一个有机薄膜层；以及
设置在该至少一个有机薄膜层上的、包括导电材料的上电极，该上电极至少包括第一薄膜和第二薄膜，该第一薄膜具有该导电材料的第一晶粒密度，该第二薄膜具有不同于该第一晶粒密度的该导电材料的第二晶粒密度。
2.如权利要求1的装置，其中该第一和第二薄膜中具有该第一和第二晶粒密度中最大晶粒密度的一个薄膜被形成为最远离该基板，且具有该最大晶粒密度的该个薄膜用作钝化层，以防止湿气和/或氧渗透过该个薄膜至所述至少一个有机薄膜层。
3.如权利要求2的装置，其中该第一和第二薄膜包括作为厚度的函数的晶粒密度的相应逐渐变化，使得该第一和第二薄膜的相邻侧具有相同的晶粒密度。
4.如权利要求2的装置，其中该第一和第二薄膜因该第一和第二晶粒密度的不同而在其间形成边界面。
5.如权利要求1的装置，其中该上电极的该第一和第二薄膜具有相同的导电材料。
6.如权利要求1的装置，其中该第一晶粒密度具有比该第二晶粒密度更低的晶粒密度，且该第一和第二薄膜接连形成在该有机薄膜层上。
7.如权利要求1的装置，其中该第一和第二薄膜包括铝薄膜。
8.一种有机发光装置，包括：
基板；
设置在该基板上的下电极；
设置在该下电极上的至少一个有机薄膜层；以及
设置在该至少一个有机薄膜层上的上电极，该上电极包括至少第一薄膜和第二薄膜，该第一薄膜具有具备第一晶粒尺寸的导电材料，该第二薄膜具有具备不同于该第一晶粒尺寸的第二晶粒尺寸的该导电材料。
9.如权利要求8的装置，其中该第一和第二薄膜包括作为厚度的函数的晶粒尺寸的相应逐渐变化，使得该第一和第二薄膜的相邻侧具有相同的晶粒尺寸。
10.如权利要求8的装置，其中该第一和第二薄膜中具有该晶粒尺寸中较小晶粒尺寸的一个薄膜被形成为最远离该基板的薄膜，且具有该较小晶粒尺寸的该个薄膜用作钝化层以防止湿气和/或氧渗透。
11.如权利要求8的装置，其中该第一和第二薄膜因该第一和第二晶粒尺寸的不同而在其间形成边界面。
12.如权利要求8的装置，其中该至少第一和第二薄膜具有相同的导电材料。
13.如权利要求8的装置，其中该第一薄膜具有比该第二薄膜的晶粒尺寸更大的晶粒尺寸，且该第一和第二薄膜接连形成在该有机薄膜层上。
14.如权利要求13的装置，其中该第一薄膜具有10nm和1μm之间的晶粒尺寸，含10nm和1μm，且相邻晶粒间的间隙在1nm和100nm之间，含1nm和100nm；以及，该第二薄膜具有等于或小于100nm的晶粒尺寸，且相邻晶粒间的间隙等于或小于5nm。
15.如权利要求13的装置，其中该第一薄膜具有60和70
之间的表面粗糙度，含60和70；以及该第二薄膜具有10和50之间的表面粗糙度，含10和50
16.如权利要求13的装置，其中该第一薄膜和第二薄膜包括铝薄膜。
17.一种有机发光装置，包括：
基板；
该基板上的下电极；
该下电极上的至少一个有机薄膜层；以及
该至少一个有机薄膜层上的上电极，该上电极包括导电材料，该导电材料具有作为距该基板距离的函数的增加的晶粒密度和减小的晶粒尺寸，以用作向该有机薄膜层施加预定电压的电极，及以便形成防止湿气和/或氧渗透进入该有机薄膜层的钝化层。
18.如权利要求17的装置，其中在第一表面上相邻晶粒间的间隙在1nm和100nm之间，含1nm和100nm，在第二表面上相邻晶粒间的间隙等于或小于5nm，且该第一表面设置为与该至少一个有机薄膜层相邻且位于该第二表面和该至少一个有机薄膜层之间。
19.如权利要求17的装置，其中该上电极的第一表面的晶粒尺寸在10nm和1μm之间，含10nm和1μm；第二表面的晶粒尺寸等于或小于100nm；且该第一表面与该至少一个有机薄膜层相邻且在该第二表面和该至少一个有机薄膜层之间。
20.如权利要求17的装置，其中该上电极包括具有该第一和第二表面的铝薄膜。
21.一种制造有机发光装置的方法，包括：
在绝缘基板上形成下电极；
在该下电极上形成有机薄膜层；以及
在该有机薄膜上接连形成第一和第二薄膜以形成上电极，该第一薄膜具有与该第二薄膜的导电材料的第二晶粒密度不同的该导电材料的第一晶粒密度。
22.如权利要求21的方法，其中该第一晶粒密度小于该第二晶粒密度，且
该第一和第二薄膜的接连形成包括：
通过热蒸发法或离子束辅助沉积法沉积该第一薄膜；以及
通过该离子束辅助沉积法使用离子辅助束来沉积该第二薄膜。
23.如权利要求22的方法，其中：
该第一薄膜是Al薄膜，其具有10nm至1μm的晶粒尺寸，相邻晶粒间的间隙在1和100nm之间，含1和100nm，且表面粗糙度在60和70
之间，含60和70；以及
该第二薄膜是Al薄膜，其具有低于100nm的晶粒尺寸，相邻晶粒间的间隙等于或小于5nm，且表面粗糙度在10和50
之间，含10和50
24.一种有机发光装置，包括：
基板；
该基板上的下电极；
该下电极上的至少一个有机薄膜层；以及
设置在第一表面和第二表面之间的、包括导电材料的上电极，该第一表面设置在该第二表面和该至少一个有机薄膜层之间，
其中在该第一表面上该导电材料的第一密度小于在该第二表面上该导电材料的第二密度，且该上电极的该第一和第二表面之间的密度在该第一和第二密度之间，含该第一和第二密度。
25.如权利要求24的有机发光装置，其中该导电材料在该第一表面上的晶粒尺寸大于该导电材料在该第二表面上的晶粒尺寸。
26.如权利要求24的有机发光装置，其中该导电材料的密度作为距离的函数自该第一表面向该第二表面增加。
27.如权利要求26的有机发光装置，其中密度变化的函数为阶梯函数，其中在该上电极的在该第一和第二表面之间的部分处，密度增加一等于或小于该第一和第二密度之差的预定量。
28.如权利要求27的有机发光装置，其中该上电极包括第一层和第二层，该第一层包括具有该第一密度的该导电材料，该第二层包括具有该第二密度的该导电材料且与该第一层接触，使得该预定量为该第一和第二密度之差。
29.如权利要求28的有机发光装置，其中该第一表面是该上电极的最接近该至少一个有机薄膜层的最外层，该第二表面为该上电极的最远离该至少一个有机薄膜层的最外层。
30.如权利要求26的有机发光装置，其中该密度变化的函数为渐变函数。
31.如权利要求30的有机发光装置，其中该渐变函数包括线性函数。
32.如权利要求30的有机发光装置，其中该渐变函数包括非线性函数。
33.如权利要求30的有机发光装置，其中该第一表面是该上电极的最接近该至少一个有机薄膜层的最外层，该第二表面为该上电极的最远离该至少一个有机薄膜层的最外层。
34.如权利要求24的有机发光装置，其中该上电极包括该导电材料的晶粒，该导电材料的在该第一表面的第一晶粒的晶粒尺寸在10nm和1μm之间，含10nm和1μm，该导电材料的在该第二表面的第二晶粒的晶粒尺寸等于或小于100nm。
35.如权利要求24的有机发光装置，其中该导电材料包括铝，使得该上电极包括铝薄膜。
36.如权利要求24的有机发光装置，其中该上电极包括该导电材料的晶粒，该导电材料的在该第一表面处的相邻晶粒之间的第一间隙在1nm和100nm之间，含1nm和100nm，且该导电材料的在该第二表面处的相邻晶粒之间的第二间隙等于或小于5nm。
37.如权利要求24的有机发光装置，其中该第一表面的第一表面粗糙度在60
和70均方根之间，含60
和70，且该第二表面的第二表面粗糙度在10
和50
均方根之间，含10
和50
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