CN101055889A - 有机el显示装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种有机EL显示装置及其制造方法。在保护膜之上形成有像素电极，在第一绝缘层中第一堤形成为凸状。在一对第一堤((A1)区域、(A2)区域)之间的(B1)区域、(B2)区域处的像素电极上，在第二绝缘层中形成有一些隆起的第二－1堤，并在该第二－1堤之上，在第二绝缘层处形成有第二－2堤。第二－2堤的截面形成为倒梯形，其与第一堤相对一侧的面向基板侧具有倒锥形。在一对第一堤之间，在(C1)区域、(C2)区域、(C3)区域处的像素电极之上形成有构成有机EL发光元件的功能层(OLE1)、(OLE3)、(OLE5)，在(B1)区域、(B2)区域处，在第二－2堤之上形成有(OLE2)、(OLE4)。形成有覆盖全部这些功能层、并相对于多个像素共用的对置电极。
Description
技术领域
本发明涉及有机EL(electro-Luminescent)显示装置及其制造方法，尤其在提高有机EL发光层的发出光的利用效率的像素构造上具有特征。
背景技术
作为平板式显示装置，液晶显示装置(LCD)、等离子显示装置(PDP)、场致发射式显示装置(FED)、有机EL显示装置(OLED)等正处于实用化或实用化研究阶段。其中，作为薄型、轻量的自发光式显示装置的典型，有机EL显示装置是将来极有希望的显示装置。有机EL显示装置包括所谓的底部发光式(bottom emission)和顶部发光式(top emission)。在此，本发明是对有源矩阵方式的有机EL显示装置进行说明，但其发光层构造也能同样适用于简单矩阵方式等方式的有机EL显示装置。
本发明尤其优选适用于顶部发光式的有源矩阵方式的有机EL显示装置。作为以往的顶部发光式的有源矩阵方式的有机EL显示装置具有这样的构造：在各像素包括在优选采用玻璃的基板上形成的有源元件、形成于该有源元件之上的第一绝缘膜、通过形成于该第一绝缘膜上的接触孔而与该有源元件连接的第一电极(通常是反射性的金属电极、不透明电极)、包括形成于第一电极上的有机发光层的功能层、覆盖该功能层的整个表面的第二电极(通常是由ITO等透明导电膜构成的电极)、形成于第一电极的边缘上和相邻的第一电极之间上的被称为堤(bank)的绝缘膜。在专利文献1中记载有在扫描线的延伸方向的堤的上表面设置未形成功能层的区域的技术。
专利文献1：美国专利US2004-0113550A(对应的日本专利申请：JP2004-192977A)
发明内容
构成有机EL显示装置的发光构造的功能层，由于被夹于折射率不同的层之间，所以在发光区域产生的光被关入功能层内而传播到非发光区域。在专利文献1所公开的内容中，由于功能层的非形成区域(像素分离部)设置在堤的上表面，所以在传播光中，在直到在该非形成区域射出为止的路径中被转换为热能、或向基板方向射出等未助于显示的传播光较多。若能在像素的中央区域将该传播光取出作为显示光，则会提高在发光层发出的光量的光利用效率。
本发明的目的在于提供一种具有用于提高光利用效率的像素构造的有机EL显示装置及其制造方法。
本发明的有机EL显示装置，在基板的一面上具有多个像素，上述多个像素各自包括：在第一电极与第二电极之间具有有机发光层的有机EL元件、控制在上述有机EL元件中流过的电流的有源元件、形成于上述有机EL元件和上述有源元件之间的第一绝缘层。
为了实现上述目的，本发明按每一像素分离上述第一电极地形成该上述第一电极，将上述第二电极形成为在多个像素处共用，由上述第一绝缘层覆盖上述第一电极的边缘，在除了上述第一电极的边缘之外的该第一电极之上形成有与上述第一绝缘层同层的第二绝缘层，上述第二绝缘层相对于上述基板面具有高度差，通过该高度差在各像素内将上述第二电极及上述有机发光层分离。
另外，本发明中，能够使形成上述高度差的上述第二绝缘层的远离上述基板一侧的角为锐角，使上述高度差由相对于上述基板的面为正锥形的面、和为倒锥形的面形成。
另外，本发明中，能够使上述第二绝缘层在被上述第一绝缘层夹着的区域形成相对于上述基板面为正锥形的面，将上述第二电极和上述有机发光层的边缘配置在上述正锥形的面之上。
另外，本发明中，能够在上述正锥形的面的下层设有倒锥形的面，在除了上述第一电极的边缘之外的区域上形成相对于该第一电极的面为倒锥形的面的第二绝缘层，在上述倒锥形的面上设有上述第二电极和上述有机发光层的边缘。
另外，本发明中，能够使上述第二绝缘层在被上述第一绝缘层夹着的区域具有倒锥形的面，将上述第二绝缘层和上述有机发光层的边缘配置在上述倒锥形的面之上。
本发明的有机EL显示装置的制造方法，包括：形成对每一像素进行分离的第一电极的步骤；在形成上述第一电极后，在相邻的第一电极之间、上述第一电极的边缘上及其中央的一部分上形成绝缘层的步骤；在形成上述绝缘层后，在该绝缘层上依次形成有机发光材料和第二电极的步骤。
通过在像素内分离发光区域，能够利用在基板面内沿平行方向传播到非发光部的光作为显示光，能够提高光的利用效率，得到高亮度的显示。
附图说明
图1是说明有机EL显示装置的电路结构一例的图。
图2是说明顶部发光式有机EL显示装置的1像素附近的截面结构的图。
图3是说明本发明的有机EL显示装置的实施例1的、1像素附近的截面示意图。
图4是说明本发明的有机EL显示装置的实施例2的、图3的A部分的截面示意图。
图5A是说明本发明的有机EL显示装置的制造方法的图。
图5B是说明本发明的有机EL显示装置的制造方法的、接着图5A的图。
图5C是说明本发明的有机EL显示装置的制造方法的、接着图5B的图。
图5D是说明本发明的有机EL显示装置的制造方法的、接着图5C的图。
图5E是说明本发明的有机EL显示装置的制造方法的、接着图5D的图。
图5F是说明本发明的有机EL显示装置的制造方法的、接着图5E的图。
图5G是说明本发明的有机EL显示装置的制造方法的、接着图5F的图。
图5H是说明本发明的有机EL显示装置的制造方法的、接着图5G的图。
图5I是说明本发明的有机EL显示装置的制造方法的、接着图5H的图。
图5J是说明本发明的有机EL显示装置的制造方法的、接着图5I的图。
图6是说明本发明的光取出用堤的第一形状的1像素的平面示意图。
图7是说明本发明的光取出用堤的第二形状的1像素的平面示意图。
图8A～图8H是说明本发明的光取出用堤的其他形状的1像素的平面示意图。
图9是示出图6或图7的沿Z1-Z2线剖切的堤(bank)的各种截面形状的示意图。
具体实施方式
以下，基于本发明的实施方式，参照实施例的附图进行详细说明。首先，开始对有机EL显示装置的电路构成例和顶部发光式的有机EL显示装置的构造进行说明。
图1是说明有机EL显示装置的电路构成的一例的图。在基板上以矩阵状配置多个像素电路PXC，构成显示区域AR。像素电路PXC由有机EL元件ELE、开关用薄膜晶体管TFT1(例如p-MOS)、数据保存电容Cadd、驱动有机EL元件ELE的驱动用薄膜晶体管TFT2(例如n-MOS)构成。
薄膜晶体管TFT1的栅极利用扫描线GL与扫描线驱动电路(栅极·驱动器)连接，在进行水平扫描的时刻被选择，将来自信号线DL的数据信号存储于数据保存电容Cadd。薄膜晶体管TFT2在显示时刻导通，使与存储于数据保存电容Cadd的数据信号的大小相应的电流从电源线PL通过有机EL元件ELE的阴极流到阳极。从电源PS向电源线PL供给所需的电流。信号线DL通过模拟加法电路AAC而连接在信号线驱动电路(数据驱动器)DD上。有机EL元件ELE的阳极连接在阳极总线线路ABL上。
图2是说明顶部发光式有机EL显示装置的1像素附近的截面结构的图。基板SUB适合使用石英玻璃或无碱玻璃。在该基板SUB的一表面(主面)上具有基底膜UC。基底膜UC是用等离子CVD法形成的SiN/SiO的层叠膜。通过受激准分子激光器将用等离子CVD法形成的非晶硅a-Si膜在基底膜UC之上结晶而形成多晶硅p-Si膜，通过湿法处理形成加工成岛状的LLD构造的多晶硅p-Si膜p-Si。用该多晶硅p-Si膜p-Si构成的薄膜晶体管与图1的驱动用薄膜晶体管TFT2对应。
形成覆盖多晶硅p-Si膜p-Si的栅极绝缘膜INS1。栅极绝缘膜INS1为TEOS制，通过等离子CVD处理而形成膜。在多晶硅p-Si膜p-Si的上层，在栅极绝缘膜INS1上形成有栅电极GT。栅电极GT为金属电极(MoW制)，通过等离子CVD法形成TEOS后，用溅镀法形成MoW，通过湿法处理进行加工。在其上形成有层间绝缘膜INS2。层间绝缘膜INS2为SiO制，通过等离子CVD法而形成膜。
穿过栅极绝缘膜INS1和层间绝缘膜INS2而开设接触孔，在层间绝缘膜INS2之上形成源·漏电极SD。源·漏电极SD穿过接触孔而与多晶硅p-Si膜p-Si连接。源·漏电极SD为MoW/Al-Si/MoW的层叠构造，通过等离子CVD法形成层间绝缘膜后，通过溅镀法形成MoW/Al-Si/MoW，通过湿法处理进行加工。
形成覆盖源·漏电极SD的保护膜(钝化膜)PAS。在该保护膜PAS之上形成由像素电极(下部电极，在此为阴极)PXE，穿过设于保护膜PAS上的接触孔而与源极·漏极电极SD连接。像素电极PXE由金属电极构成，在此为铝Al制。该像素电极PXE也是通过等离子CVD法形成保护膜PAS后，用溅镀法形成铝，通过湿法处理进行加工。
在薄膜晶体管的上方形成有由SiN构成的堤部(堤)BNKA。该堤BNKA是如划分相邻的像素那样而形成的像素划分用堤。在形成于相互相邻的像素划分用堤BNKA之间的凹部，通过蒸镀等在像素电极PXE上形成构成有机EL元件的功能层OLE。该功能层OLE从像素电极PXE侧起依次层叠有空穴注入层、空穴输送层、发光层、电子输送层、五氧化钒层。
然后，形成覆盖功能层OLE、并覆盖像素划分用堤BNKA的对置电极(上部电极)COUNT。该对置电极COUNT是透明电极，在此使用IZO，但也可以是ITO或其他透明电极膜。对置电极COUNT是通过溅镀法而形成共同覆盖多个像素的膜，在此起到阳极的作用。
如此构成的基板SUB的主面由密封基板CAP密封。在该构成例中，密封基板CAP由与基板SUB同样的材料构成，其边缘为凸形，中央部为凹形。并在边缘的凸形部分涂敷密封剂，在惰性气氛中照射紫外线使其固化，从而将其密封固定。能够在该密封空间内收容防湿剂或吸湿剂。
实施例1
图3是说明本发明的有机EL显示装置的实施例1的、1像素附近的截面示意图。图3示出形成于比在图2的基板SUB的主面上形成的保护膜PAS更上层的构造，省略了薄膜晶体管等的电路构造。在图3中，在保护膜PAS之上形成有像素电极PXE，在第一绝缘层处第一堤BNKA形成为凸状。形成于一对第一堤BNKA之间的凹部划分1像素区域。在实施例1中，将该像素区域分成C1区域、B1区域、C2区域、B2区域、C3区域来予以表示。一对第一堤BNKA的区域分别表示为A1区域、A2区域。
在B1区域和B2区域处的像素电极PXE上，在第二绝缘层处形成有一些隆起的第二-1堤BNKB-1，并在该第二-1堤BNKB-1之上，在第二绝缘层处形成有第二-2堤BNKB-2。在第二绝缘层处，第二-2堤BNKB-2的上表面与第一堤BNKA的上表面大致高度相同。第二-2堤BNKB-2的截面形成为倒梯形，其与第一堤BNKA相对一侧的面向基板侧具有倒锥形。
在一对第一堤BNKA之间，在C1区域、B1区域、C2区域、B2区域、C3区域处，在C1区域、C2区域、C3区域的像素电极PXE之上形成有构成有机EL发光元件的功能层OLE1、OLE3、OLE5，在B1区域、B2区域处，在第二-2堤BNKB-2之上形成有OLE2、OLE4。在A1区域、B1区域、B2区域、A2区域处，跨越边界地形成有一些相邻的区域的功能层。并且，形成有覆盖全部这些功能层、并相对于多个像素共用的对置电极COUNT。在图3中，对置电极COUNT被分离成如下方式来予以表示，即：在A1区域和C1区域为COUNT1、在B1区域为COUNT2、在C2区域为COUNT3、在B2区域为COUNT4、在C3区域和A2区域为COUNT5，当然，这些对置电极在未图示的部分电连接在一起。
在像素内分离了发光区域的像素构造中，例如功能层OLE1的一部分发光大致沿基板面传播时，如图3的粗箭头所示，该光在对置电极与第二-1堤BNKB-1、第二-2堤BNKB-2与功能层等的界面或斜面反射，最终作为显示光而射出。
如此，根据实施例1，通过在像素内分离发光区域，能够利用在基板面的方向传播到堤等非发光部的光作为显示光，能够提高光的利用效率，并得到高亮度的显示。
实施例2
图4是说明本发明的有机EL显示装置的实施例2的、图3的A部分的截面示意图。在实施例2中，将位于图3的C1区域与C2区域之间的B1区域划分为B1-1区域、C1-2区域、B1-2区域，在B1-1区域和B1-2区域形成如图4所示那样的截面为翼形配置、且各自为大致梯形的第二-2堤BNKB-2。在这些第二-2堤BNKB-2和C1-2区域的范围内形成有功能层OLE2和对置电极COUNT2。
根据实施例2，通过在像素内分离发光区域，也能够利用在基板面的方向传播到堤等非发光部的光作为显示光，能够提高光的利用效率，并得到高亮度的显示。
实施例3
接着，使用图5A至图5J将本发明的有机EL显示装置的制造方法作为实施例3来进行说明。在此，以在图4所说明的有机EL显示装置为例进行说明。首先，在形成了薄膜晶体管TFT、源极·漏极SD、保护膜PAS及像素电极PXE的基板SUB的该像素电极PXE上形成第二-1堤BNKB-1(图5A)。该第二-1堤BNKB-1是在通过PCVD法形成了SiN膜后通过湿法处理而形成图案的。
形成覆盖第二-1堤BNKB-1的氮化硅SiN膜，形成作为第二-2堤的堤层BNK(图5B)。该堤层BNK通过PCVD(等离子CVD)而形成。此时，下层的氧浓度变高，成为Si/N比恒定的氮化硅SiN。
在堤层BNK上涂敷感光性抗蚀剂R，通过光刻处理在第二-1堤BNKB-1之间形成开口AP(图5C)。通过该开口AP对堤层BNK实施干蚀刻(图5D)。此时，通过最终蚀刻形成将开口AP作为中心的大致为倒梯形的除去部分。之后，剥离除去感光性抗蚀剂R(图5E)。
接着，涂敷感光性抗蚀剂R，通过光刻处理在大致为倒梯形的除去部分和第二-2堤的形成区域上残留感光性抗蚀剂R(图5F)。通过该感光性抗蚀剂R进行湿法蚀刻。此时，对感光性抗蚀剂R一例部分进行最终蚀刻(图5G)。其后，剥离除去感光性抗蚀剂R而得到翼状配置的大致梯形的(图5G)第二-2堤BNKB-2(图5H)。
在像素电极PXE、第二-1堤BNKB-1、第二-2堤BNKB-2上蒸镀构成有机EL发光层的功能膜OLE(图5I)。然后形成对置电极COUNT膜(图5J)。在被翼状的悬起了的第二-2堤BNKB-2挡住的部分也形成有功能膜OLE与对置电极COUNT的一部分。由此，得到如图4所示的像素构造。
图6是说明本发明的光取出用堤的第一形状的1像素的平面示意图。图6中的外框表示第一堤BNKA(图3中的A区域(A-1区域、A-2区域))，竖的细线表示第二堤BNKB(第二-1堤BNKB-1、第二-2堤BNKB-2)，画斜线的部分表示发光区(发光区域、C区域)。在该例子中，第二堤BNKB为4个，其端部与第一堤BNKA分开。
图7是说明本发明的光取出用堤的第二形状的1像素的平面示意图。图7中的第一堤BNKA、第二堤BNKB、发光区域的数目与图6相同，与图6的不同点在于第二堤BNKB的端部与第一堤BNKA接触。
图8A～图8H是说明本发明的光取出用堤的其他形状的1像素的平面示意图。图8A～图8H中的外框、细线表示与图6、图7相同的功能部分。外框内的白底部分是发光区域(发光区)。图8A～图8H所示的像素构造中，图8H所示的第二堤BNKB连成圆形，电导通被截断，所以在圆形内不发光，是用矩形的发光图案包围圆形的非发光图案而成的像素图案。
图9是示出图6或图7的沿Z1-Z2线剖切的堤的各种截面形状的示意图。A1、A2是划分1像素的第一堤，B1～B4是第二堤(光取出用堤)，C1～C5表示发光区域。在此做成4个第二堤，但并不限于此。
Claims (8)
1.一种有机EL显示装置，其在基板的一面上具有多个像素，上述多个像素各自包括在第一电极与第二电极之间具有有机发光层的有机EL元件、控制在上述有机EL元件中流过的电流的有源元件、以及形成于上述有机EL元件和上述有源元件之间的第一绝缘层，其特征在于：
上述第一电极被形成为使其按每一像素而分离，
上述第二电极被形成为在多个像素中共用，
由上述第一绝缘层覆盖上述第一电极的边缘，
在除了上述第一电极的边缘之外的该第一电极之上形成有与上述第一绝缘层同层的第二绝缘层，
上述第二绝缘层相对于上述基板面具有高度差，
通过该高度差在各像素内使上述第二电极和上述有机发光层分离。
2.根据权利要求1所述的有机EL显示装置，其特征在于：
形成上述高度差的上述第二绝缘层的远离上述基板一侧的角为锐角。
3.根据权利要求2所述的有机EL显示装置，其特征在于：
上述高度差由相对于上述基板的一面为正锥形的面和为倒锥形的面形成。
4.一种有机EL显示装置，其在基板的一面上具有多个像素，上述多个像素各自包括在第一电极与第二电极之间具有有机发光层的有机EL元件、控制在上述有机EL元件中流过的电流的有源元件、以及形成于上述有机EL元件和上述有源元件之间的第一绝缘层，其特征在于：
上述第一电极被形成为使其按像素单位而分离，
上述第二电极被形成为在多个像素中共用，
由上述第一绝缘层覆盖上述第一电极的边缘，
在除了上述第一电极的边缘之外的该第一电极上具有与上述第一绝缘层同层的第二绝缘层，
上述第二绝缘层在被上述第一绝缘层夹着的区域具有相对于上述基板的一面为正锥形的面，
上述第二电极和上述有机发光层的边缘位于上述正锥形的面之上。
5.根据权利要求4所述的有机EL显示装置，其特征在于：
在上述正锥形的面的下层有倒锥形的面。
6.根据权利要求4所述的有机EL显示装置，其特征在于：
在除了上述第一电极的边缘之外的区域上形成有相对于该第一电极的面为倒锥形的面的第二绝缘层，
在上述倒锥形的面上有上述第二电极和上述有机发光层的边缘。
7.一种有机EL显示装置，其在基板的一面上具有多个像素，上述多个像素各自包括在第一电极与第二电极之间具有有机发光层的有机EL元件、控制在上述有机EL元件中流过的电流的有源元件、以及形成于上述有机EL元件和上述有源元件之间的第一绝缘层，其特征在于：
上述第一电极被形成为使其按每一像素而分离，
上述第二电极被形成为在多个像素中共用，
由上述第一绝缘层覆盖上述第一电极的边缘，
在除了上述第一电极的边缘之外的该第一电极上具有与上述第一绝缘层同层的第二绝缘层，
上述第二绝缘层在被上述第一绝缘层夹着的区域具有倒锥形的面，
上述第二电极和上述有机发光层的边缘位于上述倒锥形的面之上。
8.一种有机EL显示装置的制造方法，其特征在于，包括：
形成按每一像素而分离的第一电极的步骤；
在形成上述第一电极后，在相邻的第一电极之间、上述第一电极的边缘及其中央的一部分上形成绝缘层的步骤；以及
在形成上述绝缘层后，在该绝缘层上依次形成有机发光材料和第二电极的步骤。
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