CN106469789A - 显示设备及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
显示设备及其制造方法。根据一个实施方式的显示设备包括:第一电极;多个有机层;第二电极;以及金属层,该金属层设置在所述多个有机层当中的特定有机层上。所述金属层被配置为当所述特定有机层在真空环境下将所述有机层堆叠在所述第一电极上以及将所述第二电极堆叠在所述有机层上的工序期间至少一次暴露于非真空环境时,保护所述特定有机层免受损害,因此抑制显示设备的驱动电压的增加。因此,能够解决显示设备的驱动电压增加以及使用寿命缩短的问题。
Description
技术领域
本公开涉及显示设备及其制造方法。更具体地,本公开涉及以下的显示设备并且涉及制造该显示设备的方法,该显示设备通过在特定有机层上设置金属层的方式来抑制驱动电压的增加并提高处理稳定性,因此保护有机层当其在制造工序期间暴露于非真空环境时免受损害。
背景技术
显示设备被用于诸如电视、移动装置、膝上型计算机、车辆、手表等这样的各种各样的装置中。
在所述显示设备当中,有机发光显示(OLED)设备是自发光显示设备并且正作为下一代显示设备出现。因此,与液晶显示(LCD)装置不同,OLED设备不需要单独的光源,并因此它能够被制作得更轻和更薄。另外,OLED设备在视角、对比度、响应时间、功率消耗等方面表现出比LCD装置好的性能,并因此备受关注。
发明内容
OLED设备利用了以下现象:从两个电极注入的空穴和电子在发射层中重新组合以形成激子,并且当激子从激发状态弛豫到基态时,随着能量的释放而生成特定波长的光。通过这种方式,OLED设备具有自发光特性。
为了改进OLED设备的诸如驱动电压或发光效率这样的特性,还可以在OLED设备的两个电极之间设置具有各种功能的附加有机层、以及发射层。例如,可以在所述两个电极中的一个电极(即,阳极)与有机发射层之间附加地设置空穴注入层或空穴传输层,以利于空穴从阳极注入或传输到发射层。另外,可以在阴极与有机发射层之间附加地设置电子注入层或电子传输层,以利于电子从阴极注入或传输到发射层。设置在相应的两个电极和发射层之间的附加有机层使所述两个电极中的每一个和发射层之间的能量级的差减小,以利于空穴或电子的移动。因此,能够减小OLED设备的驱动电压,或者能够提高发光效率。
在包括多个有机层的这种OLED设备的制造工序期间,由于制造设备的制造环境或者有限性能,第一电极、所述多个有机层和第二电极可以不在单个室或沉积装置中彼此进行沉积。结果,所述多个有机层中的一些可以至少一次暴露于非真空环境。如果所述多个有机层中的一些暴露于非真空环境(例如,诸如氮气N2或氧气O2这样的气体),则其有机材料可以容易受损或变质,使得所述材料的特性恶化。结果,所述OLED设备的所述驱动电压增加,导致所述显示设备的使用寿命缩短。
具体地,设置在阴极和发射层之间的所述多个有机层中的一个有机层(例如,电子注入层或电子传输层的材料)可以具有比设置在阳极和发射层之间的有机层(例如,空穴注入层或空穴传输层的材料)更易于受到诸如氮气N2或氧气O2这样的气体的影响的结构。另外,在将阴极沉积在电子注入层或电子传输层上的工序期间,由有机材料制成的电子注入层或电子传输层可以容易地受到由无机材料制成的阴极损害。
本申请的发明人已经意识到上述问题和局限性,并且已经对能够保证有机层在沉积环境下的稳定性的结构进行了研究。结果,发明人已经设计出新颖的显示设备,该新颖的显示设备解决或处理了驱动电压的增加的问题,并且延长了显示设备的使用寿命。
因此,本公开的一个方面在于基于特定有机层能够通过在制造工序期间至少一次暴露于非真空环境而发生变质或受到损害的认识来提供一种新颖的显示设备。通过将金属层设置在多个有机层当中的特定有机层上来处理并有效地解决这种问题。
应当注意的是,本公开的方面不限于上述内容,并且对于本领域技术人员来说,本公开的其它方面将从下面的描述变得显而易见。
根据本公开的一个方面,提供了一种显示设备,该显示设备包括:第一电极;第二电极;多个有机层,所述多个有机层位于所述第一电极和所述第二电极之间;以及金属层,该金属层位于所述多个有机层当中的特定有机层上。所述金属层被配置为当所述多个有机层当中的所述特定有机层在将所述多个有机层和所述第二电极堆叠在所述第一电极上的工序期间至少一次暴露于非真空环境时,使对所述特定有机层造成损害的所述显示设备的驱动电压的增加最小化。因此,能够解决或者最小化显示设备的驱动电压增加以及使用寿命缩短的问题。
根据本公开的另一方面,提供了一种显示设备,该显示设备包括:第一电极,该第一电极包括反射层和透明层;第一有机层,该第一有机层位于所述第一电极上;至少一个发射层,所述至少一个发射层位于所述第一有机层上;第二有机层,该第二有机层位于所述发射层上,所述第二有机层由电子迁移率或电子亲和性比所述第一有机层的电子迁移率或电子亲和性高的材料制成;金属层,该金属层位于所述第二有机层上并且与所述第二有机层接触;以及第二电极,该第二电极包括位于所述金属层上的透明层。因此,能够解决或者最小化有机层发生变质而使得显示设备的驱动电压增加以及显示设备的使用寿命缩短的问题。
根据本公开的另一方面,提供了一种制造显示设备的方法,该方法包括以下步骤:在基板上形成薄膜晶体管;形成要与所述薄膜晶体管的源极或漏极连接的第一电极;在所述第一电极上形成第一有机层;在所述第一有机层上形成至少一个发射层;在所述发射层上形成第二有机层,所述第二有机层由电子特性比所述第一有机层的电子特性好的材料制成;在所述第二有机层上形成与所述第二有机层接触的金属层;以及在所述金属层上形成第二电极。所述第一有机层的形成、所述发射层的形成、所述第二有机层的形成和所述金属层的形成是通过线上工艺(in-line process)来执行的。结果,能够抑制第二有机层在制造工序期间发生变质或受到损害,使得能够解决/最小化驱动电压增加的问题并且能够提高处理稳定性。
根据本公开的示例性实施方式,在两个电极之间的多个有机层当中的特定有机层上设置金属层,使得即使该特定有机层在制造工序期间暴露于非真空环境也能够有效地保护该特定有机层免于发生变质或受到损害。
结果,能够提高显示设备的处理稳定性。
另外,所述金属层设置在阴极和发射层之间(例如,在电子注入层或电子传输层上),使得能够减少阴极对电子注入层或电子传输层的损害。此外,所述金属层还能够用作辅助电极以向发射层供应电荷,因此提高显示设备的发光效率。
因此,能够解决有机层发生变质而使得显示设备的驱动电压增加以及显示设备的使用寿命缩短的问题。
应当注意的是,本公开的效果不限于上述的效果,并且对于本领域技术人员来说,本公开的其它效果将从下面的描述中变得显而易见。
发明内容不是为了指定所附的权利要求的本质特征,并因此权利要求的范围不受其限制。
附图说明
从下面结合附图进行的详细描述将更清楚地理解本公开的上述和其它方面、特征以及其它优点,其中:
图1是根据本公开的示例性实施方式的显示设备的横截面图;
图2是图1中的部分A的示例的横截面图;
图3是图1中的部分A的另一示例的横截面图;
图4A和图4B是分别用于例示制造根据本公开的示例性实施方式的显示设备的方法的流程图和横截面图;
图5A是根据本公开的示例性实施方式的发光装置的元件的横截面的照片;以及
图5B是示出本公开的比较示例以及示例性实施方式1和2的驱动电压的表。
具体实施方式
从下文参照附图进行的示例性实施方式的描述中,本公开的优点和特征以及实现这些优点和特征的方法将变得显而易见。然而,本公开不限于本文中所公开的示例性实施方式,而是可以通过各种不同的方式来实施。提供示例性实施方式,以使本公开透彻并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。要注意的是,本公开的范围仅由权利要求限定。
附图中给出的数字、尺寸、比率、角度、元件的数目仅仅是例示性的而不是限制性的。相同的附图标记在整个说明书中表示相同的元件。另外,在描述本公开时,为了不使本公开的主旨模糊不清,可以省去对已知技术的描述。
要注意的是,除非另有具体说明,否则说明书和权利要求中使用的术语“包括”、“具有”、“包含”等不应当被理解为受后面所列方式的限制。在谈及单数名词时使用不定冠词或定冠词(例如“一”、“一个”、“该”)的地方,除非另有具体说明,否则这包括该名词的复数。
在描述元件时,即使没有明确说明,所述元件也被理解为包括误差范围。
在描述诸如“元件A在元件B上”、“元件A在元件B上面”、“元件A在元件B下面”和“元件A靠近元件B”这样的位置关系时,除非明确使用了术语“直接”或“直接地”,否则可以在元件A和元件B之间设置另一元件C。
在描述时间关系时,除非另有说明,诸如“在...之后”、“继...之后”、“紧接着...”和“在...之前”这样的术语不限于“直接在...之后”、“直接继...之后”、“直接紧接着...”、“直接在...之前”等。
在说明书和权利要求中的术语第一、第二、第三等被用于将相似的元件区分开,并且不一定用于描述顺序或时间顺序。这些术语仅被用来将一个元件与另一元件区分开。因此,如本文中使用的,在本公开的技术思想内,第一元件可以是第二元件。
附图是不按比例的,并且附图中的各个元件的相对尺寸被示意性地描述并且不一定是按比例的。
本公开的各个示例性实施方式的特征可以部分地或全部地进行组合。如本领域技术人员将清楚领会的,技术上各种交互和操作是可能的。能够单独地或者以组合形式来实践各个示例性实施方式。
在下文中,将参照附图详细地描述本公开的示例性实施方式。
图1是根据本公开的示例性实施方式的显示设备100的横截面图。
参照图1,显示设备1000包括薄膜晶体管300和发光装置ED。根据本公开的所有实施方式的显示设备的所有组件在操作上被联接和配置。
薄膜晶体管300设置在基板100上,并且将信号供应给发光装置ED。图1中所示的薄膜晶体管300可以是与发光装置ED的第一电极410连接的驱动薄膜晶体管。还可以在基板100上设置用于驱动发光装置ED、电容器等的开关薄膜晶体管。
基板100可以由诸如玻璃或由基于聚酰亚胺的材料制成的柔性薄膜这样的绝缘材料制成。
薄膜晶体管300包括栅极310、有源层320、源极330和漏极340。参照图1,栅极310形成在基板100上,并且栅绝缘层210覆盖栅极310。有源层320按照使得其与栅极310交叠的方式设置在栅绝缘层210上。源极330和漏极340按照使得它们彼此间隔开的方式设置在有源层320上。
如本文中使用的,表达“一个元件与另一元件交叠”优选地是指两个元件在垂直(或者基本上垂直)方向上至少部分地彼此交叠(例如,堆叠或层叠),在它们之间具有或不具有另一元件。还可以使用各种其它表达。
栅极310、源极330和漏极340可以由导电材料制成,该导电材料包括但不限于钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)和铜(Cu)中的一种或其合金。
取决于有源层320的类型,有源层320可以由但不限于以下项当中的一个制成:非晶硅(a-Si)、多晶硅(poly-Si)、氧化物和有机材料。分别具有不同类型的有源层材料的两种或更多种不同类型的薄膜晶体管(TFT)可以在单个基板上被实施以实现TFT阵列,和/或可以被用在需要晶体管的其它组件中。例如,尽管在均匀性方面的一些缺陷以及高成本,然而具有由低温多晶硅制成的有源层的晶体管表现出相对高的电子迁移率并且稳定。另一方面,虽然电子迁移率相对低并且具有一些泄露电流问题,但是具有由氧化物材料制成的有源层的晶体管表现出均匀的特性并且在制造中需要相对低的成本。这些TFT特性使得显示面板中的不同组件能够由具有不同类型的有源层的TFT制成。
栅极绝缘膜210可以由例如硅氧化物(SiOx)和硅氮化物(SiNx)的无机材料制成的单个层或多个层组成。
虽然薄膜晶体管300在图1中被示出为交错薄膜晶体管,但是这仅仅是例示性的。例如,薄膜晶体管300可以是共面薄膜晶体管。
平整层220设置在薄膜晶体管300上,源极330的一部分经由该平整层220而暴露。平整层220可以是单个层或多个层,并且可以由有机材料制成。具体地,平整层220可以由聚酰亚胺、丙烯醛基等制成。
还可以在平整层220和薄膜晶体管300之间形成另一钝化层。钝化层可以由无机材料制成,并且可以保护薄膜晶体管300。与平整层220相似地,源极330的一部分可以经由钝化层而暴露。
发光装置ED设置在平整层220上,并且包括第一电极400、发光区域500、金属层600和第二电极700。根据本公开的示例性实施方式的显示设备100是顶部发射类型,并因此从发光区域500发出的光L经由第二电极700出射。
图2是图1中的部分A的示例的横截面图。具体地,图2是例示所述显示设备的发光装置ED的一个或更多个相关元件的示意性横截面图。
参照图2,显示设备1000的发光装置ED包括第一电极400、发光区域500和第二电极700。发光区域500是指位于第一电极400和第二电极700之间的多个有机层的结构或者多个有机层。另外,显示设备100可以被称为包括具有自发光特性的发光装置ED的有机发光显示(OLED)设备。
第一电极400设置在每个像素中,彼此间隔开。第一电极400将空穴供应或传送到发光区域500,并且与相应的薄膜晶体管300的源极330连接。第一电极400可以被称为阳极或构图的电极。第一电极400可以取决于薄膜晶体管300的类型与漏极340连接。
第二电极700由多个像素共享。第二电极700将电子供应或传送到发光区域500。由于第二电极700必须传递从发光区域500发出的光,因此第二电极700可以由非常薄的金属材料或透明材料制成。第二电极700可以被称为阴极或公共电极。
发光区域500的多个有机层包括发射层EL。发射层EL可以使用诸如精细金属掩模(FMM)这样的掩模来针对每个像素进行构图,或者可以由多个像素共享。发射层EL通过在其中将空穴和电子进行组合来发光。所发出的光的颜色可以根据发射层EL的材料而改变。具体地,参照图2,当跨第一电极400和第二电极700施加电压V时,从第一电极400供应的空穴或者通过电压供应的施加到第一电极400的空穴可以经由第一电极400被传送到发射层EL。另外,从第二电极700供应的电子或者通过电压供应的施加到第二电极700的电子经由第二电极700被传送到发射层EL。经传送的电子和空穴在发射层EL中组合以发出光。所发出的光经由第二电极700向上射出。图2中所示的电压V用于驱动发光装置ED。电压V的电平可以根据发光装置ED和显示设备1000的设计而改变。
根据本公开的示例性实施方式的显示设备1000包括位于发光区域500的多个有机层当中的特定有机层(在下文中被称为“POL”)上的金属层600。
作为所述多个有机层中的一个有机层的特定有机层(POL)可以在使所述多个有机层堆叠在第一电极400上的工序以及使第二电极700堆叠在所述多个有机层上的工序期间至少一次暴露于非真空环境,除非金属层600如在本公开中设置在POL上。如果POL被暴露在室中的例如具有诸如氮气N2或氧气O2的气体的非真空环境内部(如在相关技术中完成的),则POL的有机材料可以容易地发生变质或受到损害,使得材料特性可能恶化。POL的材料特性的这种恶化能够意指发光区域500的性能的恶化。结果,根据相关技术的显示设备的驱动电压可以增加,导致显示设备的使用寿命可能缩短的严重问题。如图2中所示的显示设备1000的结构和配置解决了与相关技术关联的这些局限性。
另外,如图2中所示,POL设置在第二电极700和发射层EL之间,并且利于从第二电极700供应的电子或者经由第二电极700供应的电子被注入或传输到发射层EL。POL由具有比第一电极400和发射层EL之间的有机层的电子特性好的电子特性(例如,改进的电子亲和性或电子迁移率)的材料制成。因此,POL的材料可以容易受到氮气或氧气损害。因此,如果POL在沉积发射层EL的工序期间暴露于非真空环境,则发射层EL的特性可以被进一步恶化。在这方面,具有高的电子亲和性或高的电子迁移率的材料减小了针对电子注入的能量势垒,因此提高电子注入或传输的效率。所述材料可以具有低的最低未占用分子轨道(LUMO)水平。
在根据本公开的示例性实施方式的显示设备1000中,金属层600位于POL上,以便抑制以下问题:POL在制造工序期间暴露于非真空环境而受到损害,使得显示设备1000的驱动电压增加。
与POL相比,金属层600是由不太可能受到诸如氮气或氧气这样的气体损害的金属材料制成的。因此,即使金属层600在制造工序期间暴露于非真空环境达特定时间段,发光装置ED的特性也可以不受影响或者几乎不受其影响。
除了保护POL的功能以外,金属层600还可以用作辅助电极,以附加地将电子供应到发射层EL。如更早提到的,当电压被施加到发光装置ED时,电子被从第二电极700供应到发射层EL,或者通过电压供应的施加到第二电极700的电子经由第二电极700被传送到发射层EL。另外,由于金属层600由具有高逸出功的金属材料制成,因此可以将附加的电子从金属层600供应到发射层EL。因此,进一步有利于将电子供应到发射层EL,并且因此能够提高发光装置ED的发光效率。
根据本公开的示例性实施方式的金属层600抑制第二电极700在将第二电极700沉积在发光区域500上的工序期间对由多个有机层组成的发光区域500的损害。换句话说,如果不设置金属层600,则POL可能在将由无机材料制成的第二电极700沉积在POL上的同时受到损害。一旦POL受到损害,材料特性会恶化,并因此注入或传送电子的能力会恶化。根据本公开的示例性实施方式的金属层600能够抑制在第二电极700的形成期间对多个有机层、特别是POL的损害。
可以基于对POL的损害和从发射层EL发出的光的透射率之间的权衡来确定金属层600的厚度。更具体地,金属层600的厚度可以被确定为使得其在POL暴露于非真空环境(例如,暴露于诸如氮气或氧气这样的气体)时抑制对POL的损害。同时,金属层600的厚度可以被确定为使得其在将第二电极700沉积在POL上的工序期间抑制对POL的损害。另外,金属层600的厚度可以被确定为使得其在POL上形成金属层600的工序期间抑制对POL的损害。另外,金属层600的厚度可以被确定为使得其基本上不影响从发射层EL发出的经由第二电极700射出的光L的透射率。
如上所述,随着金属层600变厚,POL能够更少地受外部环境的影响,但是可以在将金属层600沉积在POL上的工序期间对POL造成不可预测的损害。另外,由于金属层600由金属材料制成,因此光L的透射率随着金属层600变厚而变小。因此,必须在确定厚度时考虑发光装置ED的发光效率。也就是说,如果显示设备1000是针对需要发光装置ED的高发光效率的高性能应用或用途的,则金属层600的厚度可以被确定为使得在尽可能少地使光L的透射率折中的同时充分地保护POL。相反,如果显示设备1000是针对相对低的性能应用或用途,则在基于光L的透射率和对POL的损害之间的权衡来确定金属层的厚度方面存在更多的设计自由。例如,金属层600可以具有至之间的厚度,更优选地具有至之间的厚度。另外,金属层600可以在可见射线的范围内(即,约从380nm至800nm)具有90%或更高的平均透射率。
如上所述,在根据本公开的示例性实施方式的显示设备1000中,金属层600位于POL上,使得该金属层600抑制POL在真空环境下将多个有机层堆叠在第一电极400上以及将第二电极700堆叠在所述有机层上的工序期间至少一次暴露于非真空环境而受到损害,导致显示设备1000的驱动电压的增加。结果,POL能够有效地得到保护,使得即使POL在制造工序期间暴露于非真空环境也不会发生变质或受到损害,因此提高显示设备1000的处理稳定性。另外,还能够抑制在将第二电极700沉积在POL上的工序期间可能发生的对POL的损害或者使所述损害最小化。此外,金属层600能够用作辅助电极,以向发射层EL供应电荷,因此提高显示设备1000的发光效率。因此,能够解决POL发生变质而使得显示设备1000的驱动电压增加或者显示设备的使用寿命缩短的问题。
图3是图1中的部分A的另一示例的横截面图。具体地,图3是例示显示设备的发光装置ED的一个或更多个相关元件的图。为了便于例示,可以不再描述与在上述示例性实施方式中描述的元件相同或相似的元件,或者其描述将是简要的。图3示出了应用了上述示例性实施方式的技术思想的示例性实施方式,并因此不是限制性的。将要理解的是,能够在不脱离本公开的技术思想的情况下通过各种方式来修改显示设备1000的发光装置ED的结构。
参照图3,显示设备1000的发光装置ED包括第一电极400、发光区域500和第二电极700。图3中所示的显示设备1000为顶部发射类型,并且因此从发光部分500发出的光L经由第二电极700射出。
第一电极400包括反射层,使得从发光区域500发出的光L不经由第一电极400向下射出。具体地,如图3中所示,第一电极400可以具有三层结构,在该三层结构中,第一透明层410、反射层420和第二透明层430按照该顺序进行设置。第一透明层410和第二透明层430可以由诸如铟锡氧化物(ITO)和氧化铟锌(IZO)这样的透明导电氧化物(TCO)制成。两个透明层410和430之间的反射层420可以由例如诸如铜(Cu)、银(Ag)和钯(Pd)这样的金属材料制成。第一电极400可以具有反射层和透明层的双层结构。
由于第二电极700必须发送或传送从发光区域500发出的光L,因此第二电极700可以由例如从到的薄金属材料或者透明材料制成。例如,第二电极700可以由诸如铟锡氧化物(ITO)和氧化铟锌(IZO这样)的透明导电氧化物(TCO)或者诸如银(Ag)和镁(Mg)这样的金属材料制成。例如,第二电极700由诸如透明导电氧化物(TCO)这样的透明材料制成,使得第二电极700尽可能小地减小从发光区域500发出的光L的透射率。
第一有机层510、发射层520、第二有机层530和金属层600按照该顺序位于第一电极400和第二电极700之间。
第一有机层510位于第一电极400上(具体地在第一电极400和发射层520之间),并且有利于将空穴供应到发射层520。如图3中所示,第一有机层510可以包括空穴注入层510A和空穴传输层510B。
空穴注入层510A设置在第一电极400上,并且有利于将来自第一电极400的空穴或者经由第一电极400供应的空穴注入到发射层520。空穴注入层510A可以由MTDATA(4,4’,4”-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯胺)、CuPc(铜酞菁)或PEDOT/PSS(聚(3,4-乙撑二氧噻吩)、聚苯乙烯磺酸)制成,但不限于此。另外,空穴注入层510A可以具有在约至之间的厚度。
空穴传输层510B设置在空穴注入层510A上,并且有利于将来自第一电极400的空穴或者经由第一电极400供应的空穴传输到发射层520。空穴传输层510B可以由TPD(N,N’-二苯基-N,N’-双(3-甲基苯基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺)或NPB(N,N’-二(萘-1-基)-N,N’-二苯基-联苯胺)制成,但不限于此。
第一有机层510还可以包括掺杂有p型掺杂剂的p型空穴传输层,或者可以取决于各种因素由单个层而不是多个层组成。
发射层520位于第一有机层510上,并且可以由至少一个层制成。发射层520可以取决于显示设备1000的设计而发出白光或者诸如红色、绿色和蓝色这样的单一颜色的光,并且可以由单个层或多个层组成。例如,如图3中所示,发射层520可以包括用于发出白光的蓝色发射层520A和黄绿色发射层520B。如果发射层520由多个层组成,则还可以在所述多个层之间设置电荷生成层。
第二有机层530位于发射层520上(具体地在第二电极700和发射层520之间),并且有利于将电子供应到发射层520。如图3中所示,第二有机层530可以包括电子传输层530A和电子注入层530B。
电子传输层530A设置在发射层520上,并且有利于将来自第二电极700的电子或者经由第二电极700供应的电子传输到发射层520。电子传输层530A可以由恶二唑、三唑、菲咯啉、苯并恶唑或苯并三唑制成,但不限于此。
电子传输层530B设置在电子传输层530A上,并且有利于将来自第二电极700的电子或者经由第二电极700供应的电子传输发射层520。
第二有机层530由具有比第一有机层510的电子特性好的电子特性(例如,更好的电子亲和性或电子迁移率)的材料制成。因此,第二有机层530可以比第一有机层510更易于受到诸如氮气N2或氧气O2这样的气体的影响。
因此,在根据本公开的示例性实施方式中,金属层600设置在第二有机层530上(更具体地在电子注入层530B上),使得能够抑制电子注入层530B在制造工序期间暴露于非真空环境而受到损害的问题。因此,能够抑制电子注入层530B的材料特性的恶化,该恶化导致显示设备1000的驱动电压的不期望的增加。结果,能够使显示设备1000的使用寿命延长,并且能够提高沉积工序期间的处理稳定性。
与电子注入层530B或电子传输层530A相比,金属层600由不太可能受诸如氮气和氧气这样的气体损害的金属材料(例如,铝(Al))制成。因此,即使金属层600在制造工序期间暴露于非真空环境达特定时间段,发光装置ED的特性也几乎不受其影响。
另外,由于金属层600由具有高逸出功的金属材料制成,因此该金属层600可以用作用于附加地供应电子的辅助电极,因此提高显示设备1000的发光效率。另外,能够抑制电子注入层530B在沉积第二电极700的工序期间受由无机材料制成的第二电极700损害的问题。
可以基于对电子注入层530B的损害和从发射层520发出的光L的透射率之间的权衡来确定金属层600的厚度。例如,金属层600可以具有至之间的厚度,诸如至之间的厚度。另外,金属层600可以在可见射线的波长范围内(例如,约从380nm到800nm)具有90%或更高的平均透射率。
在图3中,第二有机层530被示出为包括电子注入层530B和电子传输层530A的多个层。然而,第二有机层530可以是由具有高的电子迁移率或电子亲和性的材料制成的单个层。例如,第二有机层530可以是空穴传输层的单个层。在这种情况下,金属层600可以设置在空穴传输层上以保护该空穴传输层,使得能够通过金属层600来抑制外部环境对空穴传输层的影响。
如上所述,根据本公开的示例性实施方式,金属层600抑制当电子注入层530B暴露于非真空环境时可能发生的对第二有机层530的电子注入层530B的损害,使得能够解决由于有机材料发生变质或受到损害而导致的显示设备100的驱动电压增加或使用寿命缩短的问题。
图4A和图4B是分别用于例示制造根据本公开的示例性实施方式的显示设备的方法的流程图和横截面图。在描述该示例性实施方式时,将省去对与上述示例性实施方式中相同或相似的元件的描述。
参照图4A,提供了一种制造显示设备的方法,该方法包括以下步骤:在基板上形成薄膜晶体管(步骤S100),按照使得第一电极与薄膜晶体管的源极或漏极连接的方式形成第一电极(步骤S200),在第一电极上形成第一有机层(步骤S300),在第一有机层上形成至少一个发射层(步骤S400),在发射层上形成第二有机层,所述第二有机层由具有比第一有机层的电子特性好的电子特性的材料制成(步骤S500),在第二有机层上形成金属层(步骤S600),以及在金属层上形成第二电极(步骤S700)。下面将参照图4B来进行其更详细的描述。
首先,在基板100上形成薄膜晶体管(步骤S100)。可以在基板100上形成包括驱动薄膜晶体管或开关薄膜晶体管的多个薄膜晶体管。
随后,参照图4B,在基板100上按照使得第一电极400与薄膜晶体管的源极或漏极连接的方式形成第一电极400,(步骤S200)。第一电极400可以具有透明层和反射层的双层结构,或者可以具有透明层、反射层和透明层的三层结构。可以通过将透明材料或反射材料从沉积源900喷射到基板100上以使其沉积来形成第一电极400。然而,这仅仅是例示性的,并且可以取决于第一电极400的材料的特性而应用各种处理方案。
随后,第一有机层510、发射层520、第二有机层530和金属层600按照该顺序彼此堆叠。通过所谓线上工艺在真空室810中执行步骤S300至步骤S600。可以通过将相应的材料从沉积源900喷射以使其沉积来形成第一有机层510、发射层520、第二有机层530和金属层600。然而,这仅仅是例示性的,并且可以取决于每层的材料的特性而采用不同的处理。
第一有机层510有利于将空穴传输到发射层520。发射层520可以由单个层或多个层组成。第二有机层530有利于将电子传输到发射层520,并且可以由具有比第一有机层510好的电子特性(例如,更好的电子亲和性或电子迁移率)的材料制成。因此,第二有机层530可以比第一有机层510更易于受氮气N2或氧气O2的影响。
线上工艺是指需要最少人为干预的、由特殊设备执行的一系列自动处理步骤。因此,“[s]通过线上工艺在真空室810中执行步骤S300至步骤S600”优选地是指第一有机层510、发射层520、第二有机层530和金属层600通过这种设备依次且自动地形成,除非出现诸如故障这样的异常情况。这些工艺是在真空室810中执行的。
随着线上工艺的步骤的数目增加,需要用于适应设备等的更高级别的制造环境或者用于操作的设备的开发。因此,可以存在显示设备由于制造环境或制造设备的有限性能而至少一次暴露于非真空环境的更多机会。例如,如图4B中所示,还可以在形成金属层600的步骤S600和形成第二电极700的步骤S700之间包括步骤SE,在该步骤SE期间,金属层600至少一次暴露于非真空环境。显示设备暴露于非真空环境的步骤SE可以与开始形成第二电极700的工序之前的等待时间(standby time)或者基板100从一个设备移动到另一个设备的时间对应。
如图4B中所示,在已经在第二有机层500上形成金属层600之后,显示设备可以暴露于非真空环境,例如诸如氮气N2这样的气体。如果金属层600没有形成在第二有机层530上,则当显示设备暴露于非真空环境时,第二有机层530直接受气体的影响。结果,第二有机层530可以发生变质或者受到损害。因此,在没有使用本公开的显示设备的结构和配置的情况下,显示设备的驱动电压会增加,并且使用寿命会缩短。
当显示设备至少一次暴露于非真空环境的同时,根据本公开的显示设备的金属层600抑制对第二有机层530的损害。也就是说,第二有机层530受到金属层600的保护,因此即使显示设备暴露于非真空环境达特定时间段,也能够抑制对第二有机层530的损害。
另外,金属层600形成在第二有机层530和第二电极700之间,并因此还能够抑制在形成第二电极700(步骤S700)的工序期间发生的对第二有机层530的损害。如图4A和图4B中所示,可以通过将透明材料或金属材料从沉积源900喷射以使其沉积来形成第二电极700。然而,这仅仅是例示性的,并且可以取决于材料的特性而应用不同的处理方案。
此外,形成在第二有机层530和第二电极700之间的金属层600可以用作用于附加地将电子供应到发射层520的辅助电极,因此提高显示设备的发光效率。
如上所述,根据本公开的示例性实施方式的制造显示设备的方法包括以下步骤:在特定有机层(例如,第二有机层530)上形成金属层,使得该第二有机层530在制造工序期间至少一次暴露于非真空环境的同时抑制该第二有机层530受到损害或发生变质。通过这样做,能够提高显示设备在制造工序期间的处理稳定性,并且能够解决所制造的显示设备的驱动电压增加的问题。
图5A是根据本公开的示例性实施方式的发光设备的元件的横截面的照片。图5B是示出本公开的比较示例和示例性实施方式的驱动电压的表。
参照图5A,使用透射式电子显微镜(TEM)来观察根据本公开的示例性实施方式的包括金属层的发光设备的一部分的横截面的照片。能够从该照片中看出,金属层600设置在POL和第二电极700之间。
在图5B中所示的表中,参考样品Ref.具有不包括金属层600并且在制造工序期间尚未暴露于气体的结构。能够看出,当10mA/cm2的电流正在样品中流动时,该样品具有12.5V的驱动电压。
在图5B中所示的表中,比较示例中的样品具有不包括如参考样品Ref.那样的金属层600的结构。然而,POL已经在制造工序期间暴露于气体(例如,氧气)达特定时间段。能够看出,当10mA/cm2的电流正在样品中流动时,该样品具有17.5V的驱动电压。也就是说,与参考样品Ref.相比,比较示例中的驱动电压V已经增加了5V。
相反,本公开的第一示例性实施方式的样品(示例性实施方式1)具有包括在POL和第二电极700之间的金属层600的结构,并且如比较示例中的样品那样,金属层600已经在制造工序期间暴露于氧气O2达特定时间段。金属层600是由厚度为的铝(Al)材料制成的。能够看出,当10mA/cm2的电流正在样品中流动时,该样品具有14.7V的驱动电压。也就是说,与比较示例中的样品相比,本公开的第一示例性实施方式的驱动电压V已经减小了2.8V。也就是说,能够看出,即使发光设备的POL由于制造设备的有限性能或制造环境而在制造工序期间暴露于气体达特定时间段,该发光设备的POL也受到金属层600的保护,使得有机材料被抑制发生变质或者受到损害。结果,能够证明,通过采用金属层600使驱动电压得以减小。
如本公开的第一示例性实施方式的样品一样,本公开的第二示例性实施方式的样品(示例性实施方式2)具有包括在POL和第二电极700之间的金属层600的结构。然而,金属层600是由厚度为的铝(Al)材料制成的。另外,本公开的第二示例性实施方式的样品在制造工序期间暴露于氧气O2达特定时间段。能够看出,当10mA/cm2的电流正在样品中流动时,该样品具有12.6V的驱动电压。也就是说,与比较示例中的样品相比,本公开的第二示例性实施方式的驱动电压V已经增加了4.9V。此外,还能够看出,与具有厚度为的金属层600的本公开的第一示例性实施方式的样品相比,本公开的第二示例性实施方式的驱动电压V已经减小了2.1V。也就是说,能够看出,随着金属层600变得更厚,即使发光设备的POL在制造工序期间暴露于气体达特定时间段,该发光设备的POL也能更有效地受到金属层600的保护,使得进一步抑制有机材料发生变质或者受到损害。另外,本公开的第二示例性实施方式的样品的驱动电压V被减小为甚至接近尚未暴露于气体的参考样品Ref.的驱动电压。换句话说,能够看出,即使POL由于制造设备的有限性能或制造环境而在制造工序期间暴露于气体达特定时间段,通过在该POL上设置金属层600,该POL也能很少地受到气体的影响,使得能够充分地提高处理稳定性。
如上所述,根据本公开的示例性实施方式,金属层600被定位在POL和第二电极700之间,使得当POL在制造工序期间暴露于非真空环境时金属层600抑制POL受到损害,该POL暴露于非真空环境导致驱动电压的增加。结果,能够抑制POL在制造工序期间发生变质或受到损害,使得能够解决驱动电压增加的问题并且能够提高处理稳定性。
本公开的示例性实施方式还能够被描述如下。
根据本公开的一个方面,一种显示设备包括:第一电极;第二电极;多个有机层,所述多个有机层位于所述第一电极和所述第二电极之间;以及金属层,该金属层位于所述多个有机层当中的特定有机层上,其中,所述金属层被配置为当所述多个有机层当中的所述特定有机层在将所述多个有机层和所述第二电极堆叠在所述第一电极上的工序期间至少一次暴露于非真空环境时,使对所述特定有机层造成损害的所述显示设备的驱动电压的增加最小化。因此,能够解决显示设备的驱动电压增加以及使用寿命缩短的问题。
所述多个有机层可以包括发射层,并且所述特定有机层可以位于所述发射层和所述第二电极之间。
所述金属层可以被配置为保护所述特定有机层,并且用作用于附加地向所述发射层供应电子的辅助电极。
所述特定有机层可以由比所述发射层和所述第一电极之间的有机层的材料更易于受到氮气或氧气损害的材料制成。
与所述发射层和所述第一电极之间的所述有机层相比,所述特定有机层可以具有改进的电子特性。所述特定有机层可以被配置为向所述发射层注入或传输电子。
所述金属层可以具有基于对所述特定有机层的潜在损害的程度和从所述发射层发出的光的透射率而确定的厚度。
所述金属层的厚度可以在至之间。在可见射线区域的范围中,所述金属层的平均透射率可以是90%或更高。
从所述发射层发出的光可以通过穿过所述第二电极而射出。所述第一电极和所述特定有机层之间的层可以通过线上工艺而堆叠。第一电极可以包括反射层和透明层。
根据本公开的另一个方面,一种显示设备可以包括:第一电极,该第一电极具有反射层和透明层;第一有机层,该第一有机层位于所述第一电极上;至少一个发射层,所述至少一个发射层位于所述第一有机层上;第二有机层,该第二有机层位于所述发射层上,并且由电子迁移率或电子亲和性比所述第一有机层的电子迁移率或电子亲和性高的材料制成;金属层,该金属层位于所述第二有机层上并且与所述第二有机层相接触;以及第二电极,该第二电极具有位于所述金属层上的透明层。因此,能够解决或最小化有机层发生变质而使得显示设备的驱动电压增加以及显示设备的使用寿命缩短的问题。
所述金属层的厚度可以在至之间。在可见射线的范围中,所述金属层的透射率可以是90%或更高。
所述第一有机层可以是空穴传输层或空穴注入层,并且所述第二有机层可以是电子传输层或电子注入层。
所述金属层可以被配置为使当所述第二有机层暴露于非真空环境时发生的对所述第二有机层的损害最小化。
根据本公开的又一个方面,一种制造显示设备的方法可以包括以下步骤:在基板上形成薄膜晶体管;形成要与所述薄膜晶体管的源极或漏极连接的第一电极;在所述第一电极上形成第一有机层;在所述第一有机层上形成至少一个发射层;在所述发射层上形成第二有机层,所述第二有机层由具有与所述第一有机层的电子特性相比改进的电子特性的材料制成;在所述第二有机层上形成与所述第二有机层接触的金属层;以及在所述金属层上形成第二电极。所述第一有机层的形成、所述发射层的形成、所述第二有机层的形成和所述金属层的形成是通过线上工艺来执行的。结果,能够抑制第二有机层在制造工序期间发生变质或受到损害,使得能够解决驱动电压增加的问题并且能够提高处理稳定性。
该方法还可以包括以下步骤:使所述金属层在形成所述金属层和形成所述第二电极之间至少一次暴露于非真空环境。
所述金属层可以被配置为抑制所述第二有机层在所述第二有机层暴露于所述非真空环境时受到损害,抑制所述第二有机层在形成所述第二电极期间受到损害,并且用作用于附加地向所述发射层供应电子的辅助电极。
迄今为止,已经参照附图详细地描述了本公开的示例性实施方式。然而,本公开不限于示例性实施方式,并且能够在不脱离本公开的技术思想的情况下对本公开进行修改和改变。因此,本文中所描述的示例性实施方式仅仅是例示性的,并且不用于限制本公开的范围。本公开的技术思想不受示例性实施方式的限制。因此,应当明白,上述实施方式在所有方面都不是限制性的,而是例示性的。本公开的保护范围必须通过所附的权利要求来进行分析,并且应当分析的是,在与其等同的范围内部的全部技术方面都被包括在本公开的所附的权利要求中。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年8月18日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2015-0116165的优先权,该韩国专利申请的公开内容通过引用被并入到本文中。
Claims (20)
1.一种显示设备,该显示设备包括:
第一电极;
第二电极;
多个有机层,所述多个有机层位于所述第一电极和所述第二电极之间;以及
金属层,该金属层位于所述多个有机层当中的特定有机层上,
其中,所述金属层被配置为当所述多个有机层当中的所述特定有机层在将所述多个有机层和所述第二电极堆叠在所述第一电极上的工序期间至少一次暴露于非真空环境时,使对所述特定有机层造成损害的所述显示设备的驱动电压的增加最小化。
2.根据权利要求1所述的显示设备,其中,所述多个有机层包括发射层,并且
所述特定有机层位于所述发射层和所述第二电极之间。
3.根据权利要求2所述的显示设备,其中,所述金属层被配置为保护所述特定有机层,并且用作用于附加地向所述发射层供应电子的辅助电极。
4.根据权利要求3所述的显示设备,其中,所述特定有机层由比所述发射层和所述第一电极之间的有机层的材料更易于受到氮气或氧气损害的材料制成。
5.根据权利要求3所述的显示设备,其中,与所述发射层和所述第一电极之间的所述有机层相比,所述特定有机层具有改进的电子特性。
6.根据权利要求5所述的显示设备,其中,所述特定有机层被配置为向所述发射层注入或传输电子。
7.根据权利要求6所述的显示设备,其中,所述金属层具有基于对所述特定有机层的潜在损害的程度和从所述发射层发出的光的透射率而确定的厚度。
8.根据权利要求7所述的显示设备,其中,所述金属层的厚度在至之间。
9.根据权利要求8所述的显示设备,其中,在可见射线区域的范围内,所述金属层的平均透射率为90%或更高。
10.根据权利要求7所述的显示设备,其中,从所述发射层发出的光通过穿过所述第二电极而射出。
11.根据权利要求6所述的显示设备,其中,所述第一电极和所述特定有机层之间的层通过线上工艺而堆叠。
12.根据权利要求6所述的显示设备,其中,所述第一电极包括反射层和透明层。
13.一种显示设备,该显示设备包括:
第一电极,该第一电极包括反射层和透明层;
第一有机层,该第一有机层位于所述第一电极上;
至少一个发射层,所述至少一个发射层位于所述第一有机层上;
第二有机层,该第二有机层位于所述发射层上,所述第二有机层由电子迁移率或电子亲和性比所述第一有机层的电子迁移率或电子亲和性高的材料制成;
金属层,该金属层位于所述第二有机层上并且与所述第二有机层接触;以及
第二电极,该第二电极包括位于所述金属层上的透明层。
14.根据权利要求13所述的显示设备,其中,所述金属层的厚度在至之间。
15.根据权利要求14所述的显示设备,其中,所述金属层的透射率为90%或更高。
16.根据权利要求15所述的显示设备,其中,所述第一有机层是空穴传输层或空穴注入层,并且
所述第二有机层是电子传输层或电子注入层。
17.根据权利要求16所述的显示设备,其中,所述金属层被配置为使当所述第二有机层暴露于非真空环境时发生的对所述第二有机层的损害最小化。
18.一种制造显示设备的方法,该方法包括以下步骤:
在基板上形成薄膜晶体管;
形成要与所述薄膜晶体管的源极或漏极连接的第一电极;
在所述第一电极上形成第一有机层;
在所述第一有机层上形成至少一个发射层;
在所述发射层上形成第二有机层,所述第二有机层由具有与所述第一有机层的电子特性相比改进的电子特性的材料制成;
在所述第二有机层上形成与所述第二有机层接触的金属层;以及
在所述金属层上形成第二电极,
其中,所述第一有机层的形成、所述发射层的形成、所述第二有机层的形成和所述金属层的形成是通过线上工艺来执行的。
19.根据权利要求18所述的方法,该方法还包括以下步骤:
使所述金属层在形成所述金属层和形成所述第二电极之间至少一次暴露于非真空环境。
20.根据权利要求19所述的方法,其中,所述金属层被配置为抑制所述第二有机层在所述第二有机层暴露于所述非真空环境时受到损害,抑制所述第二有机层在形成所述第二电极期间受到损害,并且用作用于附加地向所述发射层供应电子的辅助电极。
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