CN115176300B - 显示装置、显示装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种显示装置(2)，具备形成在薄膜晶体管层上的发光元件层(5)，发光元件层包括像素电极(22)、覆盖膜(23)、发光层(24e)和共用电极(25)，像素电极包括与发光层重叠的平坦的第一部分(P1)和包围第部分的第二部分(P2)，第一部分与第二部分相比向发光层侧突出，覆盖膜(23)覆盖第二部分(P2)并且使第一部分(P1)露出，第一部分的上表面(22f)及覆盖膜的上表面(23f)构成同一平面的平坦面(FS)。

Description

显示装置、显示装置的制造方法
技术领域
本发明涉及显示装置、显示装置的制造方法。
背景技术
专利文献1中公开了如下方法：在包含发光元件的显示装置中，在利用与像素电极的边缘部重叠的覆盖膜形成框状的堤后，使用涂布法形成与堤的开口重叠的发光层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报“特开2019-79619”
发明内容
本发明所要解决的技术问题
在专利文献1的方法中，在发光层的涂布、溶剂挥发后，产生在堤端附近溶质聚集的现象。因此，在俯视观察下，存在覆盖膜的开口中央的亮度比覆盖膜的开口缘的亮度小的问题。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的一方式的显示装置具备：基材；薄膜晶体管层，其包含薄膜晶体管；以及发光元件层，其包含发光色相互不同的多个发光元件，且形成在所述薄膜晶体管的上层，所述显示装置设置有包含多个像素的显示区域，所述显示装置的特征在于，所述发光元件层包括：像素电极，其针对每个发光元件设置；覆盖膜；共用电极，其为所述多个发光元件共用；以及发光层，其设置在所述像素电极和所述共用电极之间，所述像素电极和所述共用电极中的一方是阳极，另一方是阴极，所述像素电极包含：平坦的第一部分，其与所述发光层重叠；以及第二部分，其包围所述第一部分，所述第一部分比所述第二部分更向发光层侧突出，所述覆盖膜覆盖所述第二部分并且使所述第一部分露出，所述第一部分的上表面以及所述覆盖膜的上表面构成同一平面的平坦面。
有益效果
根据本发明的一个方式，能够改善在俯视观察下覆盖膜的开口中央的亮度比覆盖膜的开口缘的亮度小的问题。
附图说明
图1是表示第一实施方式的显示装置的构成的平面图。
图2是表示第一实施方式的显示区域的构成的截面图。
图3是表示第一实施方式的显示区域的构成的平面图。
图4是表示第一实施方式的像素的构成例的电路图。
图5是表示第一实施方式的显示装置的制造方法的流程图。
图6是表示第一实施方式的显示装置的制造方法的截面图。
图7是表示第一实施方式的显示装置的制造方法的截面图。
图8是表示第二实施方式的显示区域的构成的截面图。
图9是表示第二实施方式的像素的构成例的电路图。
图10是表示比较例的显示装置的构成的截面图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
图1是表示第一实施方式的显示装置的构成的平面图。图2是表示第一实施方式的显示区域的构成的截面图。图3是表示第一实施方式的显示区域的构成的平面图。如图1、图2所示，在显示装置10中，在基材2上依次形成有阻挡层3、薄膜晶体管层4、顶部发光(向上层侧发光)型的发光元件层5以及密封层6，在显示区域DA设置有多个像素Px。在包围显示区域DA的边框区域NA设置有端子部TS和各种驱动器等。
基材2是玻璃基板、或者以聚酰亚胺等树脂为主要成分的挠性基材，例如，也可以由2层聚酰亚胺膜和被它们夹着的无机膜构成基材2。阻挡层(底涂层)3是防止水、氧等异物的侵入的无机绝缘层，例如能够使用氮化硅、氧化硅等构成。
薄膜晶体管层4包括：比阻挡层3更上层的第一金属层Ma及栅极GE；比第一金属层Ma及栅极GE更上层的栅极绝缘膜16；比栅极绝缘膜16更上层的半导体膜SC；比半导体膜SC更上层的第二金属层Mb及导通电极Es；比第二金属层Mb及导通电极Es更上层的无机绝缘膜18；以及比无机绝缘膜18更上层的层间绝缘膜20。
半导体膜SC是例如氧化物半导体或低温多晶硅，以包含栅极GE及半导体膜SC的方式构成作为薄膜晶体管(TFT)的晶体管TRd，导通电极Es作为晶体管TRd的源极或漏极发挥功能。另外，除了上述说明以外，例如也可以是在薄膜晶体管层4中包含由氧化物半导体构成的半导体膜和由低温多晶硅构成的半导体膜的构成(LTPO的构成)。第一金属层Ma以及第二金属层Mb隔着无机绝缘膜18相对，构成电容形成部Cp。
栅极绝缘膜16和无机绝缘膜18例如能够由通过CVD法形成的氧化硅(SiOx)膜或氮化硅(SiNx)膜或者它们的层叠膜构成。层间绝缘膜20例如可以由聚酰亚胺、丙烯酸树脂等能够涂布的有机材料构成。
栅极GE、第一金属层Ma、第二金属层Mb以及导通电极Es例如由包含铝、钨、钼、钽、铬、钛以及铜中的至少一种的金属的单层膜或多层膜构成。
发光元件层5包括：比层间绝缘膜20更上层的像素电极(阳极)22、覆盖像素电极的至少边缘的绝缘性的覆盖膜23、比覆盖膜23更上层的空穴注入层24i(电荷功能层)、比空穴注入层24i更上层的空穴输送层24h、比空穴输送层24h更上层的发光层24e、比发光层24e更上层的电子输送层24n、以及比电子输送层24n更上层的共用电极(阴极)25。空穴注入层24i、空穴输送层24h、发光层24e以及电子输送层24n由能够涂布的材料构成。
作为空穴注入层24i以及空穴输送层24h的材料，例如可列举出：联苯胺、苯乙烯胺、三苯胺、卟啉、三唑、咪唑、噁二唑、聚芳烷烃、苯二胺、芳基胺、噁唑、蒽、芴酮、腙、芪、三亚苯基、氮杂苯并菲以及这些衍生物、聚硅烷系化合物、乙烯基咔唑系化合物、噻吩系化合物、苯胺系化合物等链状式共轭系的有机单体、低聚物、或者除了能够由聚合物溶液形成氧化镍或氧化钨等无机化合物等。
作为发光层24e的材料，例如可列举蒽、萘、茚、菲、芘、并四苯、苯并菲、茈、茜、荧蒽、硒菲、戊芬、戊省、晕苯、丁二烯、香豆素、吖啶、芪及它们的衍生物、三(8-羟基喹啉)铝络合物、双(苯并羟基喹啉)铍络合物、三(二苯甲酰甲基)菲咯啉铕络合物、二甲苯基乙烯基联苯这样的有机发光材料；C、Si、Sn、Ge、SeP、Te、Cd、In、Os、量子点(Os)等。
作为电子输送层24n的材料，可列举出氧化锌(ZnO)、镁添加氧化锌(MgZnO)等无机纳米粒子。另外，在涂布时，使用与各层的材料(溶质)对应的溶剂，并作为溶液涂布。
空穴注入层24i、空穴输送层24h及发光层24e中的各溶液中的液状材料的浓度优选为10wt％以下，更优选为6wt％以下，进一步优选为4wt％以下。通过使液状材料的浓度在上述范围内，利用喷墨法或涂布等方法滴下或涂布的液滴快速干燥，因此，可以快速形成各层。
如图2、图3所示，在发光元件层5中，形成有发出不同颜色(例如，红、绿、蓝)的光的多个发光元件Xr、Xg、Xb，在每个发光元件形成有岛状的像素电极22和位于像素电极22和共用电极25之间的发光层24e。发光层24e例如使用涂布法和光刻法，以与覆盖膜23的开口23k重叠的方式形成为岛状。
发光元件Xr、Xg、Xb例如可以是发光层24e为量子点发光层的QLED(量子点发光二极管)，也可以是发光层24e为有机发光层的OLED(有机发光二极管)。
像素电极22例如是由ITO(IndiumTin Oxide：铟锡氧化物)与Ag(银)或包含Ag的合金的层叠层构成的光反射电极。覆盖膜23例如通过在涂布聚酰亚胺、丙烯酸树脂等有机材料后通过光刻进行图案化而形成。共用电极25例如由镁银合金等金属薄膜构成，具有透光性。另外，若在电子输送层24n使用ZnO等金属氧化物纳米粒子，并在共用电极25使用Ag纳米线，则能够涂布形成共用电极25以及电子输送层24n。
如图1所示，共用电极25与从端子部TS引出、以包围显示区域DA的方式形成的ELVSS布线PW连接。
在发光元件Xr、Xg、Xb为QLED的情况下，通过像素电极22以及共用电极25间的驱动电流，空穴和电子在发光层24e内再次结合，由此产生的激子在从量子点的传导带能级(conduct ion band)向价电子带能级(valence band)迁移的过程中发射光。在发光元件Xr、Xg、Xb为OLED的情况下，通过像素电极22和共用电极25间的驱动电流，空穴和电子在发光层24e内再次结合，在由此产生的激子迁移到基底状态的过程中发射光。
覆盖发光元件层5的密封层6是防止水、氧等异物渗透至发光元件层5的层，例如可以由两层无机密封膜和形成于它们之间的有机膜构成。
另外，设置在密封层6上的功能膜7例如具有触摸传感器功能、光学补偿功能、表面保护功能中的至少一种。
在发光层24e为量子点发光层的情况下，与发光层24e为有机发光层的情况不同，对于防止水、氧等异物向发光元件层5渗透的密封层6，也可以采用例如涂布树脂而进行成膜、粘贴薄膜、利用玻璃基板进行密封等方法，而并非通过溅射使SiO2这样的无机膜成膜。
图4是表示第一实施方式的像素的构成例的电路图。像素Px包括晶体管TRs(选择晶体管)、晶体管TRd(驱动晶体管)、电容形成部Cp以及发光元件Xr。选择晶体管TRs的栅极与扫描信号线GL连接，晶体管TRd的栅极经由电容形成部Cp与ELVDD电源(高电位侧电源)连接，并且经由晶体管TRs与数据信号线DL连接。发光元件Xr的阳极(像素电极22)经由晶体管TRd与ELVDD电源连接。发光元件Xr的阴极(共用电极25)与ELVSS电源(低电位侧电源)连接。
另外，扫描信号线GL与图2的第一金属层Ma形成于同一层，数据信号线DL与图2的第二金属层Mb形成于同一层，在图2中，第一金属层Ma与晶体管TRd的栅极GE连接，第二金属层Mb与高电位侧电源(ELVDD电源)连接。
在本实施方式中，如图2及图3所示，像素电极22包括与发光层24e重叠的平坦的第一部分P1、和包围第一部分P1的第二部分P2，与电容形成部Cp重叠的第一部分P1比第二部分P2更向发光层24e侧突出，覆盖膜23覆盖第二部分P2，并且通过开口23k使第一部分P1露出，第一部分P1的上表面22f及覆盖膜23的上表面23f构成同一平面的平坦面FS。在平坦面FS上，作为多个发光元件Xr、Xg、Xb共用的电荷功能层，形成空穴注入层24i。另外，所谓同一平面(整平)是指多个平面无凹凸地连接的状态。
此外，像素电极22在俯视时的第二部分P2的外侧包括通过与晶体管TRd的至少半导体膜SC重叠而向发光层24e侧凸出的第三部分P3，第三部分P3被覆盖膜23覆盖。在此，像素电极22中的第一部分P1及第三部分P3间的距离ds为5[μm]以上。第三部分P3通过与薄膜晶体管层4中包含的半导体膜、电极以及布线中的至少一个重叠来向发光层侧凸出。
而且，像素电极22在俯视时的第二部分P2的外侧包括第四部分P4，该第四部分P4通过形成于层间绝缘膜20的接触孔CH与晶体管TRd的导通电极Es接触。接触孔CH被覆盖膜23(有机树脂)填埋。
在图2中，电容形成部Cp包括第一金属层Ma及第二金属层Mb(各电极为100至500nm左右的厚度)，因此即使利用厚度为2000nm左右的层间绝缘膜20进行平坦化，电容形成部Cp上也从周边隆起100至600nm左右。因此，形成在层间绝缘膜20上的像素电极22也成为具有凹凸的形状。因此，通过在像素电极的凹部(第二部分P2)配置覆盖膜23，由第一部分P1的上表面22f以及覆盖膜23的上表面23f构成同一平面的平坦面FS。
根据第一实施方式，在平坦面FS上，使用涂布法，能够将空穴注入层24i、空穴输送层24h及发光层24e、电子输送层24n以与像素电极22的第一部分P1的整体及第二部分P2重叠的方式，无膜厚不均地形成。因此，在空穴注入层24i、空穴输送层24h、发光层24e以及电子输送层24n的各层中，在涂布各溶液时，由于涂布面的凹凸而产生溶液的偏差(弯液面)，能够解决干燥后溶质偏析的问题。由此，在图3中，与覆盖膜23的开口23k和第一部分P1重叠的发光区域(EAr、EAg、EAb)内的亮度变得均匀，能够得到目标发光效率。
在像素电极22的下方有晶体管TRd，而且，有用于连接像素电极22和晶体管TRd的、贯通层间绝缘膜20(具有平坦化效果的树脂膜)的接触孔CH(深度例如为2500nm)。起因于这些的凹凸会影响空穴注入层24i、空穴输送层24h及发光层24e的成膜，成为涂布时产生溶质的不均匀的原因。因此，例如，像素电极22中的产生由晶体管TRd引起的凸的第三部分P3被覆盖膜23覆盖，成为与发光无关的区域。此外，用覆盖膜23(有机树脂)填充接触孔CH，使第四部分P4成为与发光无关的区域。
另外，在晶体管TRd的凸、由接触孔CH导致的凹大的情况下，还考虑像素电极22的第三部分P3的上部区域或第四部分P4的上部区域难以平坦化的情况。这种情况下，也可以使用半色调掩模等使第三部分P3上的覆盖膜23形成得比周边薄。在即使如此也不能平坦化的情况下，只将第一部分P1及第二部分P2的上部区域平坦化。在这种情况下，优选使第一部分P1距离第三部分P3以及第四部分P4 5μm以上，涂布面的凸凹导致的膜厚不均的影响不波及与第一部分P1重叠的发光区域(EAr、EAg、EAb)。
另外，在图10所记载的比较例中，用有机树脂的堤覆盖阳极(像素电极)的边缘，与有机树脂的开口重叠，以覆盖堤的方式形成空穴注入层HIL、空穴输送层HTL以及发光层EML。在该构成中，存在以下问题：在各层(HIL、HTL、EML)的涂布、溶剂挥发后，在堤端附近(由虚线包围的部分)产生溶质聚集的现象，俯视时，有机树脂的开口缘的亮度高、开口中央的亮度低而成为环状发光。
对于覆盖膜23，不仅使用上述那样的有机树脂，也可以使用氧化硅、氮化硅等无机绝缘膜。在该情况下，接触孔CH的填充也需要大的膜厚，因此使用有机树脂。
图5是表示第一实施方式的显示装置的制造方法的流程图。图6是表示第一实施方式的显示装置的制造方法的截面图。图7是表示第一实施方式的显示装置的制造方法的截面图。在第一实施方式中，如图5至图7所示，在步骤S1中，在基材2上形成阻挡层3。在步骤S2中，在阻挡层3上形成薄膜晶体管层4。
在步骤S3中，在薄膜晶体管层4的层间绝缘膜20上形成像素电极(阳极)22。在此，如图6所示，像素电极22包括平坦的第一部分P1和包围第一部分P1的第二部分P2，第一部分P1形成为比第二部分P2更向上突出。具体而言，通过将像素电极22的第一部分P1配置于与电容形成部Cp重叠的位置，从而比周围的第二部分P2隆起。
作为像素电极22的具体构成，例如采用在2层的透明导电膜(ITO、IZO等)之间配置Ag(银)的构成。像素电极22的成膜例如使用溅射法。
在步骤S4中，在像素电极22上形成覆盖膜23。在此，如图6表示，覆盖膜23形成为覆盖像素电极22的第二部分P2、第三部分P3以及第四部分P4，并使第一部分P1露出。在此，通过用具有平坦化效果的覆盖膜(有机树脂)23填埋包围第一部分P1(凸部)的第二部分P2(凹部)，形成第一部分P1的上表面22f及覆盖膜23的上表面23f在同一平面上连接的平坦面FS。第二部分P2上的覆盖膜23的厚度例如为100至1500nm，优选为200至600nm。
如图7所示，在步骤S5中，在平坦面FS上，涂布形成空穴注入层24i作为多个发光元件共用的电荷功能层，步骤S6在平坦的空穴注入层24i上，涂布形成多个发光元件共用的空穴输送层24h。
步骤S7中，如图7所示，在平坦的空穴输送层24h上，使用例如旋涂法涂布发光层的溶液24E，之后，使用光刻法进行图案化。在此，以发光层24e与像素电极22的第一部分P1整体以及第二部分P2重叠的方式图案化。
如图2所示，在步骤S8中，以覆盖发光层24e的方式形成电子传输层24n，在步骤S9中，以覆盖电子传输层24n的方式形成共用电极25(阴极)，在步骤S10中，以覆盖共用电极25的方式形成密封层6。
〔第二实施方式〕
图8是表示第二实施方式的显示区域的构成的截面图。第二实施方式的发光元件层5具有：比层间绝缘膜20更上层的像素电极22(阴极)、覆盖像素电极的至少边缘的绝缘性的覆盖膜23、比覆盖膜23更上层的电子输送层24n、比电子输送层24n更上层的发光层24e、比发光层24e更上层的空穴输送层24h、比空穴输送层24h更上层的空穴注入层24i和比空穴注入层24i更上层的共用电极25(阳极)。
在图8中，第一部分P1的上表面22f以及覆盖膜23的上表面23f构成同一平面的平坦面FS。在平坦面FS上，形成电子输送层24n作为多个发光元件Xr、Xg、Xb共用的电荷功能层。
图9是表示第二实施方式的像素的构成例的电路图。像素Px包括晶体管TRs(选择晶体管)、晶体管TRd(驱动晶体管)、电容形成部Cp以及发光元件Xr。选择晶体管TRs的栅极与扫描信号线GL连接，晶体管TRd的栅极经由电容形成部Cp与ELVSS电源(低电位侧电源)连接，并且经由晶体管TRs与数据信号线DL连接。发光元件Xr的阳极(共用电极25)与ELVDD电源(高电位侧电源)连接。发光元件Xr的阴极(像素电极22)经由晶体管TRd与ELVSS电源连接。在图8中，第一金属层Ma与晶体管TRd的栅极GE连接，第二金属层Mb与低电位侧电源(ELVSS电源)连接。
上述的各实施方式以例示及说明为目的，并非以限定为目的。基于这些例示及说明，本领域技术人员明白了能够进行多种变形方式。
〔总结〕
附图标记说明
10：显示装置
2：基材
4：薄膜晶体管层
5：发光元件层
6：密封层
16：栅极绝缘膜
18：无机绝缘膜
20：层间绝缘膜
22：像素电极
23：覆盖膜
24e：发光层
24i：空穴注入层
24n：电子输送层
24h：空穴输送层
P1：(像素电极的)第一部分
P2：(像素电极的)第二部分
P3：(像素电极的)第三部分
P4：(像素电极的)第4部
FS：平坦面
Cp：电容形成部
DL：数据信号线
GL：扫描信号线

Claims (21)

1.一种显示装置，其具备：基材；薄膜晶体管层，其包含薄膜晶体管；以及发光元件层，其包含发光色相互不同的多个发光元件，且形成在所述薄膜晶体管的上层，所述显示装置设置有包含多个像素的显示区域，所述显示装置的特征在于，
所述发光元件层包括：像素电极，其针对每个发光元件设置；覆盖膜；共用电极，其为所述多个发光元件共用；以及发光层，其设置在所述像素电极和所述共用电极之间，
所述像素电极和所述共用电极中的一方是阳极，另一方是阴极，
所述像素电极包含：平坦的第一部分，其与所述发光层重叠；以及第二部分，其包围所述第一部分，
所述第一部分比所述第二部分更向发光层侧突出，
所述覆盖膜覆盖所述第二部分并且使所述第一部分露出，
所述第一部分的上表面以及所述覆盖膜的上表面构成同一平面的平坦面。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述薄膜晶体管层包括电容形成部，
所述电容形成部与所述第一部分重叠。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，
所述电容形成部包括：第一金属层；无机绝缘膜；以及第二金属层，其隔着所述无机绝缘膜与所述第一金属层相对。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，
所述第一金属层用与所述薄膜晶体管的栅极相同的材料形成在与所述栅极相同的层，
所述第二金属层用与所述薄膜晶体管的源极相同的材料形成在与所述源极相同的层。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的显示装置，其特征在于，
所述薄膜晶体管与所述第一部分不重叠，
所述像素电极在俯视时的所述第二部分的外侧包括第三部分，所述第三部分通过与所述薄膜晶体管层所包含的半导体膜、电极和布线中的至少一个重叠来向发光层侧凸出，
所述第三部分被所述覆盖膜覆盖。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，
所述第一部分和所述第三部分距离5um以上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的显示装置，其特征在于，
所述薄膜晶体管层包括薄膜晶体管和形成于所述薄膜晶体管的上层的层间绝缘膜，
所述像素电极在俯视时的所述第二部分的外侧包括第四部分，所述第四部分通过在所述层间绝缘膜形成的接触孔与所述薄膜晶体管的漏极或源极接触。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述接触孔由所述覆盖膜填埋。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的显示装置，其特征在于，
在所述平坦面上形成有所述多个发光元件共用的电荷功能层。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，
所述电荷功能层是电荷注入层。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，
在所述电荷注入层和所述发光层之间设置有电荷输送层。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的显示装置，其特征在于，
所述覆盖膜由有机树脂构成。
13.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，
所述第一金属层与所述薄膜晶体管的栅极连接，
所述第二金属层与高电位侧电源连接。
14.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，
所述第一金属层与所述薄膜晶体管的栅极连接，
所述第二金属层与低电位侧电源连接。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的显示装置，其特征在于，
在所述像素电极以及所述共用电极之间，在包括所述发光层的基础上，还包括空穴注入层、空穴输送层以及电子输送层，
所述发光层、所述空穴注入层、所述空穴输送层和所述电子输送层中的至少一个由能够涂布的材料构成。
16.根据权利要求15所述的显示装置，其特征在于，
所述发光层、所述空穴注入层、所述空穴输送层及所述电子输送层全部由能够涂布的材料构成。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的显示装置，其特征在于，
所述发光层为量子点发光层。
18.根据权利要求1至16中任一项所述的显示装置，其特征在于，
所述发光层为有机发光层。
19.一种显示装置的制造方法，所述显示装置具备：基材；薄膜晶体管层，其包含薄膜晶体管；以及发光元件层，其具有发光色相互不同的多个发光元件，并形成在所述薄膜晶体管的上层，所述发光元件层包括：像素电极，其针对每个发光元件设置；覆盖膜；共用电极，其为所述多个发光元件共用；以及发光层，其设置在所述像素电极与所述共用电极之间，其特征在于，所述显示装置的制造方法包括：
以包括平坦的第一部分和包围所述第一部分的第二部分，且所述第一部分形成为比所述第二部分更向发光层侧突出的方式形成所述像素电极的工序；
以覆盖所述第二部分且使所述第一部分露出的方式形成所述覆盖膜的工序；以及
使用涂布法，以与所述第一部分和第二部分重叠的方式形成所述发光层的工序。
20.根据权利要求19所述的显示装置的制造方法，其特征在于，
所述第一部分的上面和所述覆盖膜的上面构成同一平面的平坦面。
21.根据权利要求20所述的显示装置的制造方法，其特征在于，包括在所述平坦面上形成由所述多个发光元件共用的电荷功能层的工序。
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