CN1365247A - 发光器件及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种发光器件及其生产方法,其特征是低制作成本,低功耗和高发光效率。生产方法包括在透明基片上形成透明电极层以便向发光材料层提供电流,在该透明电极层上形成利用向其提供的电流发光的该发光材料层,和在该发光材料层上形成反射电极层以便向该发光材料层提供电流等工序。利用预定的光刻图案在透明电极层中形成多个开口。通过这些开口,在发光材料层和反射电极层中形成斜井部分。因此,能够提高该发光器件的发光效率。
Description
技术领域
本发明涉及在用于个人数字助理(PDA)，移动电话，个人计算机，电视机等的平板显示设备中，以及在用于诸如数字打印机，扫描仪，传真机和数字复制机等装置的发射光源矩阵中使用的发光器件及其生产方法。特别是，本发明涉及能够实现低功耗，低生产成本以及高发光效率的发光器件及其生产方法。
背景技术
无机的或有机的电致发光材料已经得到开发并且在PDA，蜂窝电话等的平板显示器使用的发光器件中，以及在数字打印机的发射光源矩阵中得到应用。这些器件中，有些器件已经投入实际应用。驱动这些发光器件有两种方式。一种是“无源驱动系统”，在其配置中，在一对矩形板状电极间夹有有机材料。一种是“有源驱动系统”，其配置中的使用有机材料的发光器件由为每个象素所设置的一个薄膜晶体管(TFT)电路来驱动。与无源驱动系统相比，该有源驱动系统的特点是发光效率高，并且能以更快的响应来显示图象等。因此，近来，对于利用有源驱动系统的有机EL显示器的研发一直在加速进行。
顺便言之，在袖珍蜂窝电话机中使用的电池，其容量是有限的。因此，提高发光器件的发光效率是重要的。此外，在发光器件用作打印机，扫描仪等的光源的情况下，通过提高发光效率，还能提高打印速度与图象输入速度。
然而，在以无机或有机材料制成的惯用的发光器件中，由EL材料发出的一些光线被封闭于这些器件之内，这是一个问题。因此，这些器件输出的发光能量较少。
图1示出了利用有机材料的一个常规的发光器件的结构。该发光器件是通过按顺序在一个透明基片110上堆叠透明电极111，发光材料层112，和反射电极113而制成的。透明电极是用铟锡氧化物(ITO)等制成的。发光材料层112是由诸如喹啉化物铝复合物(quinolinelate aluminocomplex)(Alq)等有机材料制成的。反射电极113是由铝/锂合金等制成的。透明基片110是由玻璃等制成的。透明基片110，透明电极111和发光材料层112对可见光的每个折射指数分别在1.5至1.65，1.9至2.0，和约为1.7的范围内。
在一般情况下，当电流加至发光材料层112时，会各向同性地发光。首先，可以检测到的情况是发光材料层112中的发光点P沿着指向透明基片110的方向发光。基于在与透明基片110的一条法线方向成一个角度发射光线的方向，可以设想后面的情况。当该角度适当小时，光线进入透明电极111并通过透明基片110向发光器件外部发射，如图1中所示的光线1。当该角度变为稍大一些时，光线在透明基片110与发光器件的外表面之间的界面上被全部反射，并被封闭在透明基片110之内，如图1中所示的光线2(通常，由于外部充满空气，其折射指数为1.0)。当该角度变得更大时，光线在透明基片110与透明电极111之间的界面上被全部反射，并被封闭在透明电极111之内，如图1所示的光线3。
另一方面，可以检测到的情况是点P沿着指向反射电极113的方向发光。光线被反射电极113反射，并沿着指向透明电极111的方向传播。然后，根据角度，光线沿着与上述情况相同的轨迹传播。光线从发光材料层112各向同性地发射。入射角大于全部内反射的临界角的光线被封闭在发射器件之内。即，被封闭的光线不可能被送到发光器件的外面。
一些减少被封闭于发光器件中的光线以及提高发光效率的成果已被公开。例如，在公开号为No.平1-186587的日本专利申请，公开号为No.平5-21158的日本专利申请和公开号为No.2000-77181的日本专利申请中都公开了这方面的成果。
作为这种发光器件的一个例子，在图2中示出了在公开号为No.平1-186587的日本专利申请中公开的一个发光器件的一个结构。该发光器件是用无机材料制成的。该发光器件是通过在表面上具有凹凸的透明基片110b上堆叠透明电极111b，第一绝缘层115b，发光材料层112b，第二绝缘层116b，和一个反射电极113b而构成的。该发光器件具有凹凸的外形。设定的凹凸高度大于发光材料层112b的厚度。设置了分段区，以便反射电极113b不与透明电极111b塔接。这种设置可防止在凹凸分段区的电气短路。在该专利申请中，在透明基片110b上堆叠的薄层是用光刻、活性离子腐蚀等处理步骤形成的。因此，就能够形成重复地具有适中的锥度的凹凸形状。
下面，对其工作状态给予解释。从发光材料层112b发出的一些光线在由于透明基片110b上的凹凸而形成的分段区上被反射。因此，这些光线能够从透明基片110b传至外部，并用于显示。当通过设定多个如上所述的发光器件而对一个显示设备进行配置时，由透明基片110b的凹凸形成的分段区存在于相邻的象素之间。因此，从某一象素中的发光材料层112b发出的光线不会抵达相邻的象素。因而，能够防止由相邻象素的散射光造成的显示设备对比度的下降。
然而，在上述的发光器件中存在一些如下的问题。
首先，在基片上形成凹凸需要求敷层形成工序、曝光工序、腐蚀工序等附加的工序。因此，制造工序变得更复杂，提高了生产成本，而且大批量的生产变困难了。
再者，当光线在发光器件内重复进行全部的内反射时，一些光线被发光材料层和透明电极的材料吸收。假定通过设定大量的包括发光器件的象素来对诸如显示器和发射光源矩阵等输出设备进行配置，则一个象素越大，在每个象素的发光区从发光点到分段区的距离就越长。因此，一些扩散光线被发光材料层和透明电极吸收。因而，在抵达分段区后，可从发光器件给出的光线的比率下降了。还有，反射电极通常是用高反射率的(金属)材料制成的。实现100％的反射是不可能的。因此，重复进行多次反射使有效输出的光减少，并且能够抵达分段区的光线的比率减少。在上述的该专利申请中，对于由材料引起的自身吸收以及在多次反射中的光损失未加考虑。因此，没有提出改进该结构的对策的有关建议。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种发光器件及其生产方法，其能够实现高发光效率，低功耗，以及低生产成本。
根据本发明的第一个方面，为实现上述目的提供了一种发光器件，其中包括：
薄膜晶体管(TFT)被制作在绝缘基材上；
在该TFT上制作了包括发光材料层和向该发光材料层提供电流的电极的发光部分；
具有多个开口的预定的图案被成图于该绝缘基材或者是成形于位于该绝缘基材之上和发光材料层之下的至少一种材料上。
根据本发明的第二方面，提供了一种发光器件，其中包括：
至少用于向发光材料层提供电流的第一电极层，利用向其提供的电流发光的发光材料层，以及用于向发光材料层提供电流的第二电极层，被堆叠于绝缘基材的上面；
第一电极层与第二电极层中的至少一层是用透明材料制成的；
将具有多个开口的预定的光刻图案成图于用透明材料制成的该电极层，并由于多个开口在发光材料层和另一电极层上形成凹凸。
根据本发明的第三方面，提供了一种发光器件，其中：
至少用于向发光材料层提供电流的第一电极层，利用向其提供的电流发光的发光材料层，以及用于向发光材料层提供电流的一个第二电极层，被堆积于绝缘基材的上面；
第一电极层与第二电极层中的至少一层是用透明材料制成；
从平面看，用透明材料制成的该电极层具有梳齿状，而从侧面看，在用透明材料制成的该电极层上堆叠的发光材料层与另一电极层是按凹凸形状形成的。
根据本发明的第四方面，提供了一种发光器件，其中：
在一个绝缘基材上制作有TFT；
至少一个绝缘层、向发光材料层提供电流的第一电极层、利用向其提供的电流发光的发光材料层以及向发光材料层提供电流的第二电极层，被堆叠在该TFT上；
第一电极层是由透明材料制成的；
第二电极层是由反光材料制成的；
把有多个开口的预定的图案成图于该绝缘基材上或者是成形于位于该绝缘基材之上和该发光材料层之下的至少一种材料上。
第一电极层是形成在由于该多个开口而形成的绝缘层的凸部上。
根据本发明的第五方面，提供了一种发光器件，其中：
在绝缘基材上制作有TFT；
至少一个绝缘层、向发光材料层提供电流的第一电极层、利用向其提供的电流发光的发光材料层以及向发光材料层提供电流的第二电极层，被堆叠在该TFT上。
第二电极层是由透明材料制成的；
第一电极层是由反光材料制成的；
在该绝缘基材或者位于该绝缘基材之上和该发光材料层之下的至少一种材料上形成有具有多个开口的预定的图案；
第二电极层形成在由于该多个开口而形成的发光材料层的凹部上。
根据本发明的第六方面，发光材料层是用有机材料制成的。
根据本发明的第七方面，发光材料层是用无机材料制成，第一绝缘层形成于该发光材料层与该第一电极层之间，而第二绝缘层形成于发光材料层与第二电极层之间。
根据本发明的第八方面，提供了通过在绝缘基材上制作薄膜晶体管(TFT)的TFT制作工序和在该TFT上方制作包括发光材料层和向该发光材料层提供电流的电极层的发光部分的发光部分制作工序制成的发光器件的生成方法，在该TFT制作工序或者该发光部分制作工序中，包括在该绝缘基材或者是位于该绝缘基材之上和该发光材料层之下的至少一种材料上形成含有多个开口的预定的图案的工序。
根据本发明的第九方面，提供了发光器件的生产方法，包括步骤：
形成向绝缘基材上的发光材料层提供电流的第一电极层；
在第一电极层上形成利用向其提供的电流发光的发光材料层；
在发光材料层上形成向该发光材料层提供电流的第二电极层，其中：
在该第一电极层和第二电极层中至少有一个是用透明材料制成的；
在用透明材料制成的该电极层上形成具有多个开口的预定的图案，而且由于该多个开口而在该发光材料层和另一电极层上形成凹凸部位。
根据本发明的第十方面，提供了一种发光器件的生产方法，包括步骤：
在绝缘基材上形成向发光材料层提供电流的第一电极层，
在该第一电极层上形成利用向其提供的电流发光的发光材料层；
在该发光材料层上形成向该发光材料层提供电流的第二电极层，其中：
在该第一电极层和第二电极层中至少有一个是用透明材料制成的；
从平面看，用透明材料制成的该电极层具有梳齿形状，而从侧面看，在用透明材料制成的该电极层上堆叠的发光材料层与另一电极层是按凹凸形状形成的。
根据本发明的第十一方面，提供了一种发光器件的生产方法，包括步骤：
在绝缘基材上制作TFT；
在该TFT制于其上的该绝缘基材上形成绝缘层；
在该绝缘层上形成向发光材料层提供电流的第一电极层；
在该第一电极层上形成利用向其提供的电流发光的发光材料层；
在该发光材料层上形成向该发光材料层提供电流的第二电极层，其中：
第一电极层用透明材料制成；
第二电极层用反光材料制成；
在TFT制作工序或绝缘层形成工序中，在该绝缘基材上或者是位于该绝缘基材之上和该发光材料层之下的至少一种材料上形成具有多个开口的预定的图案；
在因为该多个开口而形成的绝缘层的凸部上形成第一电极层。
根据本发明的第十二方面，提供了一种发光器件的生产方法，包括步骤：
在绝缘基材上制作TFT；
在该TFT制于其上的该绝缘基材上形成绝缘层；
在该绝缘层上形成向发光材料层提供电流的第一电极层；
在该第一电极层上形成利用向其提供的电流发光的发光材料层；
在该发光材料层上形成向该发光材料层提供电流的第二电极层，其中：
第二电极层是用透明材料制成的；
第一电极层是用反光材料制成的；
在TFT制作工序或绝缘层形成工序中，在该绝缘基材上或者是位于该绝缘基材之上和该发光材料层之下的至少一种材料上形成具有多个开口的预定的图案；
在由于该多个开口而形成的该发光材料层的凹部上形成第二电极层。
附图简要说明
通过下面结合附图所进行的详细描述，本发明的目的与特点会变得更为清晰，其中：
图1为示出了一种常规的发光器件的结构；
图2为示出了一种常规的发光器件的结构；
图3示出根据本发明的第一实施例的发光器件的主要构件及其结构的示意图；
图4为一个顶视平视图，示出了根据该第一实施例的发光器件的平面形状；
图5为一个剖面图，示出了根据第一实施例的发光器件的工作状态；
图6为一个流程图，示出了根据第一实施例的发光器件的生产过程；
图7为一个流程图，示出了根据该第一实施例的发光器件的生产过程；
图8A至8F是示出了在每一个生产工序中该发光器件的结构的视图；
图9A至9D是示出了在每一个生产工序中该发光器件的结构的视图；
图10为一个电路图，示出了根据第一实施例的发光器件的主要构件；
图11示出了根据第一实施例的经过修改的范例的发光器件的视图；
图12是根据本发明的第二实施例的发光器件的主要构件示意图；
图13是根据第二实施例的经过修改的范例的发光器件的示意图；
图14是根据第二实施例的另一个经过修改的范例的发光器件的示意图；
图15是根据本发明的第三实施例的发光器件的主要构件的示意图；
图16是根据本发明的第四实施例的发光器件的主要构件及工作状态的示意图。
具体实施方式
现在参照附图，对本发明的实施例进行详细说明。
图3示出了根据第一实施例的发光器件的主要构件以及其结构的一个范例。该发光器件包括利用下面叙述的多道敷层形成工序在透明基片10上制作的发光部分，和驱动该发光部件的薄膜晶体管(TFT)电路。
如图3所示，该发光部件是通过在透明电极11和反射电极13之间夹设由有机电致发光(EL)材料制成的一个发光材料层12而形成的。光从夹设于这两个电极之间的发光材料层12发出。透明电极11的一部分与一源/漏极28连接。反射电极13与外引线(在图3中未示出)连接。
图4是一个顶视平面图，示出了发光部件与TFT的构件的布局。图4中所示的沿着A-A’的剖面与上述的图3对应。如图4所示，在透明电极11中制成了多个开口。此外，如图3所示，发光材料层12被设置在开口14的区域中。图5是一个剖面图，其中，图3中所示的透明电极11的一部分，发光材料层12和反射电极13被放大。图3与5中所示的斜井部分是在反射电极13中制作的，因为在开口14中不存在透明电极11，加之，在透明电极11的每一端的附近制成了一个适中的锥形。
现在，参见图6与7中所示的流程图，以及图8A至图9D中所示的图形，对发光器件的制造工序进行解释。制造工序粗略地分为在图6和图8A到8F中所示的制作TFT的一个TFT工序，以及在图7和图9A至图9D中所示的利用有机EL材料形成发光部件的一个EL工序。
在TFT工序(TFT制作工序)中，可以采用各种TFT。本实施例将以一个顶部栅极多晶硅(poly-Si)TFT为例来进行解释。
第一步，利用喷镀法等在透明基片10，诸如用绝缘体的玻璃上，形成一层具有高熔点的材料如硅钨(WSi)。接着，通过用光刻法对该材料进行成图的方式形成一个遮光层21(步骤S61)。在使用WSi的情况下，作为遮光层21，厚度为100至200nm(毫微米，纳米)已足够了。图8A示出了利用一个预定的图案在透明基片10上形成遮光层21的情形。
第二步，利用化学汽相淀积(CVD)方式在整个表面上形成一个SiO2阻挡层22，这种方法可使氧及含Si气体如硅烷(SiH4)分解为等离子体并淀积在基片上(步骤S62)。该阻挡层22能够防止可能存在于透明基片10中的杂质元素向由下面的工序形成的上敷层扩散。阻挡层22的厚度为300至500nm。图8B示出了在透明基片10和遮光层21上形成阻挡层22的情形。
第三步，在上面形成约100nm的一层非晶Si(a-Si)，这是一个多晶硅层的先驱层。该非晶硅层是利用各种敷层形成方法诸如等离子体CVD法，低压CVD法，喷镀法之类的方法中的一种方法形成的。然后，利用激励激光器向该层照射宽度为几十毫微秒的超短脉冲光。这样，该非晶硅层在瞬间熔化，并被转变成多晶硅层。如果照射的能量密度为400mJ/cm2(毫焦耳/平方厘米)左右。就可获得性能优良的多晶硅层。接着，用光刻法对该多晶硅层进行成图处理。这样，就形成了薄膜半导体23(步骤S63)。图8C示出了在阻挡层22上形成薄膜半导体23的情形。
第四步，用与上述相同的方法在整个表面上形成厚度约为50nm的SiO2(二氧化硅)层和厚度约为200nm的层。接着，用光刻法对WSi层进行成图处理。就形成了一个栅绝缘层25和一个栅极26(步骤S64)。图8D示出了在阻挡层22和薄膜半导体23上形成栅绝缘层25，以及栅绝缘层25上形成栅极26的情形。
第五步，用离子掺杂法或诸如此类的方法把磷(P)或硼(B)大量地注入在薄膜半导体23上所选择的区域。接着，通过把基片加热至500℃左右的方式把注入的杂质元件激活。在该工序中，加工条件如密度，加热时间，温度等都是重要的。这些条件均应当解决，以便获得薄膜半导体23与在下道工序中使用的引线材料间的良好的电阻性接触。通过这种方式，形成了TFT的源极/漏极区24(步骤S65)。杂质元素未注入的剩余区成为TFT的沟道区23a。图8E示出了在薄膜半导体23中形成TFT的源极/漏极区24的情形。
最后，通过等离子体CVD法或诸如此类的方法在整个表面上形成SiO2等的第一绝缘层27。然后，制作接触孔，并用低电阻的金属材料形成源极/漏极电极28和引线(步骤S66)。于是TFT制造前道工序结束。图8F示出了在栅绝缘层25和栅极26上形成第一绝缘层27，以及在制作接触孔之后形成源极/漏极电极28的情形。
下面将解释制作发光部分的EL工序(EL制作工序)。第一步，用一种透明绝缘材料如丙烯酸树脂，在第一绝缘层27和源极/漏极电极28的整个表面上形成第二绝缘层29(步骤S71)。该工序用于制作一个平直表面。图9A示出了在整个表面上形成第二绝缘层29的情形。
第二步，在第二绝缘层29的局部中制作接触孔。接着，用喷镀法在整个表面上堆叠一层用于发光部分的阳极材料如铟锡氧化物(ITO)。接着，用光刻法对该层进行成图处理。通过这种方法，形成了具有开口14的透明电极11(步骤S72)。当ITO用作阳极材料时，最好是其薄层电阻约小于20/口，并且其厚度约为100nm。图9B示出了利用一个预定的图案在第二绝缘层29上形成透明电极的情形。
第三步，如图9C所示，为用于发光部分的区域形成有机EL材料的发光材料层12(步骤S73)。发光材料层12具有一些共知的结构。例如，由发光材料层和空穴传递层组成的双层配置，在金属电极的表面形成绝缘薄层而成的配置等。这些配置中的任何一种均可用于图3中所示的发光材料层12。发光材料层12有一些共知的形成方法。例如，旋涂法，真空发射法，喷墨印刷法等。根据从中所述的方法，来确定相应的形成条件如选择要用的有机EL材料，如高分子聚合物，齐分子量聚合物。或低分子量材料，基片的配置，上部电极的形成方法等。例如，在本实施例中，从三芳基胺衍生物，恶重氮衍生物，卟啉衍生物等中选出的至少一种材料用于空穴传递层。而且，从8-羟基喹啉及其衍生物的金属络合物，四苯基丁间二烯基衍生物，联苯乙烯基芳基衍生物等中选出的至少一种材料用于发光材料层。发光材料层12是通过真空发射法把从上述材料中经一次或多次选出的两种材料中的每一种材料堆积至50nm左右的厚度而形成的。顺便说一下，发光材料层12是用特定的图案进行处理的，以便复盖差不多整个的透明电极11。然而，发光材料层12是用绝缘材料制成的，因而没有必要在其上面成图。也就是说，发光材料层12可以复盖整个表面。可是，在把该发光材料层12用于一个彩色显示器的情况下，至少需要三种发光材料层及其间隔。因此，发光材料层12必须进行成图处理。
最后一步，通过利用一个金属有孔掩模在真空中淀积发光部件的阴极材料，如铝锂合金等，并使之厚度达200nm左右等方式，在发光材料层12上形成反光电极13(步骤S74)。图9D示出了在透明材料层12上形成反光电极13，以及因为在透明电极11中制作的开口而在发光材料层12和反光电极13中形成斜井的情形。
通过这种方式，使本实施例具备的特点是，在透明电极11中制作开口借以提高发光器件的发光效率。因此，与在图2中所示的在基片上形成凹和凸的制造工序相比，不需要附加的敷层形成工序，光刻工序和腐蚀工序。于是，能够降低生产成本。
图10示出了一个电路图，展示了如何来驱动按规则排列的多个发光器件。发光部件由符号“LED(发光二极管)”表示。由符号“Tr1”表示的TFT与该LED的一端连接以向该LED提供电流。还有，如图10中所示，一个保持Tr1的栅极电位稳定的电容器C，和把电容C充电至与视频信号对应的一个预定电位的Tt2与Tr1连接。Tr1的漏极与电源Vdd连接。以下，由点划线围起来的一个电路将被看作是一个象素。如图10中所示，给出了多个TFT电路。以便驱动多个按规则排列的象素。顺便说一下，这些TFT电路最好是用多晶硅(多晶Si)构造的。特别是，CMOS(互补型金属氧化物半导体)电路最好是用n型TFT和P型TFT制造的。
下面，参照图3，5和10对发光器件的工作状态进行解释。首先，如图10所示，控制信号从顶部栅极连接线开始，一次一条地加至每条栅极连接线。这样，与由该控制信号选择的一条具体的栅极连接线连接的象素的所有Tr2均导通。与该控制信号同步，表示图像数据的视频信号(将被显示的数据)从每条数据线送至各导通的Tr2。然后，这些视频信号被储存于各电容器C中。当视频信号被存于电容器C中时，与每个视频信号对应的预定的电流被加于每个象素的发光器件LED。于是，光线从发光材料层12各向同性地发出。
假定光线从发光点P沿着指向透明电极11的方向发射。当与透明基片10的垂直方向所成的角小时，该光线(图5中所示的光线1)沿着透明电极11，第二绝缘层29，第一绝缘层27，…，以及透明基片10(未示出)这一顺序传播。通过这种方式，光线抵达观看者。当该角度变得较大时，光线(图5中所示的光线2)由于全部内反射而被封闭于第二绝缘层29中。而且，当该角度变得更大时，光线(图5中所示的光线3)被封闭于透明电极11中。完全内反射是因为透明电极11的折射率大于第二绝缘层29的折射率造成的(例如，当用ITO作透明电极11时，折射率是1.9于2.0，而当用SiO2作第二绝缘层29时，其折射率约为1.5)。但是，从发光点P到透明电极11的端子的距离短。因此，光线在被透明电极11的材料吸收之前能够抵达开口14。因此，光线能够从透明电极11的端子进入发光材料层12。该光线被反射电极13反射，并抵达开口14中的发光材料12与第二绝缘层29之间的界面。在该界面，该光线能不经反射地发出。
另一方面，当光线沿着指向反射电极13的方向发射时，光线在反射电极13被反射之后，沿着与上述的相同的轨迹传输。也就是说，一些光线被封闭，其他的能够放出。
如上所述，虽然一些光线被这些敷层吸收，但是从发光材料层发射出的光线能够在透明电极11以及发光材料层12中传播，反复进行完全内反射，直到抵达开口14。现在，水平距离应予考虑。该水平距离是光线必须经过的。当如图4中所示形成方形开口结构时，该水平距离约等于相邻开口之间的距离。
另一方面，当未采用该开口结构时，该水平距离能够和透明电极11的对角线距离一样大。这两种结构之间差别很大。开口尺寸越大，两种结构间的差别越大。也就是说，水平距离取决于开口的尺寸。当每个开口都非常大时，发光区相应变小。在这种情况下，发光效率能得以提高。然而，实用的发光强度将无法获得。因此，开口的最佳尺寸与形态应在兼顾由相关材料中的自吸收和由一个电极的多次反射引起的光耗，以及装置所要求的光强的情况下来确定。
这里是上述结构的一个详细的例子。例如，在一个具有200dpi分辨率的显示设备中，透明电极11按100μm×110μm形成，每个开口14按4μm×4μm的方形形成，与每个彩色象素的排列间距127μm相对应。该开口14的这一尺寸是根据基于在一个大规模的基片上进行光刻和蚀刻以形成这些器件的微制作精度的设计规则而确定的。在这种情况下，从发光材料层12发出的光能够传过按最大计算约为4μm×1.414＝5.6μm的距离抵达开口14。在没有开口设置的情况下，与450μm的最大水平距离相比，这一水平距离约为其1/800。因此，最大限度地降低由发光材料层12和透明电极11中的自身吸收引起的，以及由反射电极13的反射损耗引起的光损是可能的。顺便说一下，本发明中的制作方法及规模将不受上述的数值及其生产方法的限制。例如，开口14的形状可以是多边形(包括长方形等)，园形(包括椭园形等)，等。
如上所述，根据本发明的第一实施例，开口14是在透明电极11上制作的。这样，光线在发光材料和透明电极材料中必须传过的距离就能缩短。因此，发光效率就能提高。下面是使用如图11中所示的经过改动的透明电极的第一实施例的一个例子，其能够获得与第一实施例相同的效果。图11中所示的透明电极11a和反射电极13a分别具有局部带圆形区域的梳齿形状。在图11中，与图4中的参数相同的参数表示相同的部件。在经过修改的该例中，设置了反射电极13a，以致该反射电极13a的齿状部分与透明电极11a的齿状部分垂直。这样，发光区域就近乎为圆形。与图4中所示的设置相比，利用这些圆形的发光区，能够缩小从发光点到光线出口14a的水平距离。
顺便说一下，在不违背本发明的范围与精神的前提下，在实施例中替换构件，选择材料的种类，规模等均是可以实现的。通过使用新的构件来增加新的功能也是能够实现的。
第一实施例采用顶部栅极多晶硅TFT作为例子。然而，通过使用底部栅极多晶硅TFT来配置图10中所示的电路也是可行的。为实现彩色显示，可以采用一种结构以便于发射三原色R，G和B(红，绿，和蓝)作为一个象素。也可以通过彩色滤光器与白光发射材料，或蓝光发射材料和彩色变换材料的组合，或三色发光材料的并行分布等来实现具有这种象素的发光器件。这些配置也被认为是第一实施例或者是其经过修改的实施例。
图12是根据本发明的第二实施例的发光器件的主要构件的视图。在图12中，与第一实施例中的参数相同的参数表示相同的构件。除了在第二绝缘层29b的某些区域中形成斜井外，第二实施例与第一实施例相同。这些斜井是通过对第二绝缘层29b进行光刻成图而形成的。透明电极11b在第二绝缘层29b的凸面的上部平顶区上形成，29b的接地平面与在图4中所示的相同。与第一实施例相同，在象素中形成多个斜井。正因为这些斜井是倾斜的，在发光材料层12b和透明电极11b中传播的光在从透明电极11b和发光材料层12放出后能在反射电极13b被反射。因此，封闭于这些材料中的光能够高效放出。还有，与第一实施例相同，通过在象素中形成多个斜井，被封闭于这些敷层中的光线必须传经的水平距离就能够缩短。因此，更多的光线可被引至透明基片10。因此，发光效率能够得以提高。还有，这些斜井是与在第二绝缘层29b中制作接触孔的同时形成的。因此，就没有必要再增加额外的工序。
如上所述，通过利用第二绝缘29b的成图工序形成了斜井。可是，利用TFT制作工序中的其他工序也是可行的。例如，如图13所示，在制作连接源/漏极28与源/漏区24的接触孔时，第一绝缘层27C被成图。与此同时，这些斜井形成。还有，如图14所示，可利用对阻挡层22d进行成图处理来形成斜井。
下面将对本发明的第三实施例进行解释。图15是根据本发明的第三实施例的发光器件的主要构件的视图。在该实施例中，与第一和第二实施例中的相比，透明电极与反射电极的位置被调换。通过这种配置，光线可以向上发射。在这种情况下，基片不必是透明的。斜井是在对第二绝缘层29e进行成图时形成的。接着，在发光材料层12e的凹面上形成透明电极11e。除光线沿相反方向发射外，本实施例的工作状态与第一和第二实施例相同。
如上所述，因为光线向上发射，基片不必是透明的。因此，基片材料可从多种多样的材料中灵活选择。例如，可以在柔性的塑料基片如聚酰亚胺上形成包括TFT的发光器件，其透明度低但能耐受约200至300℃的相当高的温度。
还有，如图15中所示，也可以在由TFT以及引线材料占据的区域上设置反射电极13e，发光材料层12e，和透明电极11e。因此，发光部件的区域能得以扩大，并能获得发光明亮的发光器件。
顺便说一下，与第二实施例相似，可以通过对第一绝缘层或阻挡层进行成图来形成斜井。因此，这样的结构可被认为是第三实施例。
下面将对本发明的第四实施例进行解释。图16示出了一种结构，其中可以使用无机材料作为发光部件。发光材料层12f由无机材料，如ZnS：Mn，ZnS：Tb，或者CaS：Eu，制成。第一绝缘层15和第二绝缘层16由材料如SiNx，SiO2，Ta2O5制成。第一绝缘层15和第二绝缘层16是在发光材料层12f的(顶部和底部)表面上形成的。此外，如图16所示，开口14f是在透明电极11f和第一绝缘层15中形成的。该结构的其他部分以及工作状态与本发明的第一实施例中的相同。
在该实施例中，能够获得与上面的实施例相同的效果。然而，与无机材料相比，最好使用有机EL材料。这是因为在后一种情况中要加上形成第一与第二绝缘层的工序。而且，需要用差不多100伏的交流电来驱动无机材料。因此，最好是使用能够被小于或等于10伏的直流电驱动的有机材料。对于在便携式设备和移动电话等方面的应用而言，低压运行是重要的。
如上所述，利用形成TFT的工序或者形成发光部件的工序来形成大量的开口，以便高效地获得从发光层发出的光。因此，与常规的制作工序相比，能够减少敷层形成工序、光刻工序、腐蚀工序等。因此，能够降低制作成本，并且使大批量生产成为可能。
而且，由于在透明电极中形成多个开口，就在发光材料层和反射电极中形成斜井。因此，从发光点到开口的距离能被缩短。还有，能够降低透明电极和发光材料层的吸收，以及光在反射电极反射时的光损。因此，能够增加所能获得的光量。因此，就能够提高发光器件的发光效率。对于用于需要低功耗的装置如PDA，笔记本电脑等的器件而言，这是一种优势。
而且，透明电极有多个开口。这些开口可以是多边形的(例如，正方形，长方形等)或者是圆形的(包括椭圆形等)。因此，就能够降低由于透明电极和发光材料层的材料吸收产生的光损以及由于反射引起的光损。
加之，当采用光线向上发射的配置时，基片不必是透明的。因此，基片材料可以从多种材料中灵活选择。例如，在柔性塑料基片如聚酰亚胺上形成包括TFT的发光器件是可行的，其透明度低，但是对于200至300℃左右的相当高的温度具有高耐受性。
已参照具体解释的实施例对本发明进行了说明。但是，本发明不受这些实施例的限制，而只受到后面所附的权利要求的限制。可以理解，来内人士在在没有脱离本发明的范围与精神的情况下，能够对这些实施例做出变更与修改。
Claims (19)
1.一种发光器件，其特征在于包括：
在绝缘基材上制作的薄膜晶体管(TFT)；
在该TFT上制作的包括发光材料层和向该发光材料层提供电流的电极的发光部分；
被成图于该绝缘基材或者是位于该绝缘基材上和该发光材料层之下的至少一种材料上的具有多个开口的一预定的图案。
2.一种发光器件，其特征在于包括：
在一个绝缘基材上堆叠的向发光材料层提供电流的至少第一电极层、利用向其提供的电流发光的该发光材料层和向该发光材料层提供电流的第二电极层；
第一电极层和第二电极层中至少有一个是用透明材料制成的；
成图于用透明材料制成的该电极层上的具有多个开口的预定的光刻图案，并由于多个开口，而对该发光材料层和另一电极层形成凹面和凸面。
3.一种发光器件，其特征在于包括：
在一个绝缘基材上堆叠的向发光材料层提供电流的至少第一电极层、利用向其提供的电流发光的该发光材料层和向该发光材料层提供电流的第二电极层；
第一电极层和第二电极层中的至少一个是用透明材料制成的；
从顶面看，用透明材料制成的电极层具有梳齿状，而从侧面看，在用透明材料制成的该电极层上堆叠的发光材料层和另一电极层是按照凹凸形状形成的。
4.一种发光器件，其特征在于包括：
在绝缘基材上制作的TFT；
在该TFT上堆叠的至少一个绝缘层、向一发光材料层提供电流的第一电极层、利用向其提供的电流发光的该发光材料层，和向该发光材料层提供电流的第二电极层；
第一电极层是用透明材料制成的；
第二电极层是用反光材料制成的；
被成图于该绝缘基材或者是位于该绝缘基材之上和该发光材料层之下的至少一种材料上的具有多个开口的一个预定的光刻图案；
第一电极层是形成于由于多个开口而形成的该绝缘层的凸面上。
5.一种发光器件，其特征在于包括：
在绝缘基材上制作的TFT；
在该TFT上堆叠的至少一个绝缘层、向发光材料层提供电流的第一电极层、利用向其提供的电流发光的该发光材料层和向该发光材料层提供电流的第二电极层；
第二电极层是用透明材料制成的；
第一电极层是用反光材料制成的；
被成图于该绝缘基材或者位于该绝缘基材之上和该发光材料层之下的至少一种材料上的具有多个开口的一个预定的图案；
第二电极层是形成于由于多个开口而形成的该发光材料层的凹面上。
6.如权利要求1所述的的发光器件，其特征在于发光材料层是用有机材料制成的。
7.如权利要求2所述的发光器件，其特征在于发光材料层是用无机材料制成的。
8.如权利要求3所述的发光器件，其特征在于发光材料是用有机材料制成的。
9.如权利要求4所述的发光器件，其特征在于发光材料层是用有机材料制成的。
10.如权利要求5所述的发光器件，其特征在于发光材料层是用有机材料制成的。
11.如权利要求2所述的发光器件，其特征在于：
发光材料层是用无机材料制成的；
第一绝缘层形成于发光材料层与第一电极层之间；
第二绝缘层形成于发光材料层与第二电极层之间。
12.如权利要求3所述的发光器件，其特征在于：
发光材料层是用无机材料制成的；
第一绝缘层形成于发光材料层与第一电极层之间；
第二绝缘层形成于发光材料层与第二电极层之间。
13.如权利要求4所述的发光器件，其特征在于：
发光材料层是用无机材料制成的；
第一绝缘层形成于发光材料层与第一电极层之间；
第二绝缘层形成于发光材料层与第二电极层之间。
14.如权利要求5所述的发光器件，其特征在于：
发光材料层是用无机材料制成的；
第一绝缘层形成于发光材料层与第一电极层之间；
第二绝缘层形成于发光材料层与第二电极层之间。
15.一种发光器件的生产方法，该发光器件是通过在一个绝缘基材上制作薄膜晶体管(TFT)的薄膜晶体管(TFT)制作工序和在该TFT上制作包括发光材料层和向该发光材料层提供电流的电极层的发光部件的发光部件制作工序而形成的，该方法包括：
成图步骤，在TFT制作工序或发光部件制作工序中，把具有多个开口的预定的图案成图于绝缘基材上或者位于该绝缘基材之上和发光材料之下的至少一种材料上。
16.一种发光器件的生产方法，包括以下步骤：
形成第一电极以向绝缘基材上的发光材料层提供电流；
在第一电极层上形成利用向其提供的电流发光的该发光材料层；
在该发光材料层上形成第二电极层以向该发光材料提供电流，其中：
第一电极层和第二电极层中至少有一个是用透明材料制成的；
具有多个开口的一个预定的光刻图案被成图于用透明材料制成的该电极层上，并且，由于该多个开口，在该发光材料层和另一电极层上形成凹凸。
17.一种发光器件的生产方法，包括以下步骤：
在绝缘基材上形成第一电极层以向发光材料层提供电流；
在第一电极层上形成利用向其提供的电流发光的该发光材料层；
在发光材料层上形成第二电极层以向该发光材料层提供电流，其中：
第一电极至第二电极层中至少有一个是用透明材料制成的；
从平面看，用透明材料制成的该电极层具有梳齿形状，而从侧面看，在由透明材料制成的电极层上堆积的发光材料层和另一电极层是按凹凸形状形成的。
18.一种发光器件的生产方法，包括以下步骤：
在绝缘基材上制作TFT；
在该TFT制作于其上的该绝缘基材上形成一个绝缘层；
在该绝缘层上形成第一电极层以向发光材料层提供电流；
在该第一电极层上形成利用向其提供的电流发光的发光材料层；
在该发光材料层上形成第二电极层以向该发光材料层提供电流，其中：
第一电极层是用透明材料制成的；
第二电极层是用反光材料制成的；
在TFT制作工序或绝缘层形成工序中，把具有多个开口的预定的光刻图案成图于该绝缘基材上或者成形于位于该绝缘基材上的和该发光材料之下的至少一种材料上；
在因所述多个开口而形成的绝缘层的凸面上形成第一电极层。
19.一种发光器件的生产方法，包括以下步骤：
在绝缘基材上制作TFT；
在该TFT制作于其上的该绝缘基材上形成一个绝缘层；
在该绝缘层上形成第一电极层以向发光材料层提供电流；
在该第一电极层上形成利用向其提供的电流发光的发光材料层；
在该发光材料层上形成第二电极层以向该发光材料层提供电流，其中：
第二电极层是用透明材料制成的；
第一电极层是用反光材料制成的；
在TFT制作工序或绝缘层形成工序中，把具有多个开口的预定的光刻图案成图于该绝缘基材上或者成形于位于该绝缘基材上的和该发光材料之下的至少一种材料上；
第二电极层形成在该发光材料层的因这多个开口而形成的凹面上。
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