TW201304133A - 主動矩陣型顯示裝置及其製造方法 - Google Patents

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Tomonori Matsumuro
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Sumitomo Chemical Co
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Abstract

本發明提供一種主動矩陣型顯示裝置,係電極之間以低連接電阻確實且安定地連接。解決手段係具有第1基板、形成在第1基板的一方之主面上的薄膜電晶體、第2基板、及形成在第2基板的一方之主面上之顯示元件,且第1基板與第2基板係以第1基板之主面與第2基板之主面對向而貼合,薄膜電晶體之源極電極及汲極電極中之任一者之電極之第1電極與前述顯示元件之陽極電極及陰極電極中之任一者之下部電極連接,且第1基板與第2基板之一方具有維持第1基板與第2基板間之間隔之接觸間隔物,另一方之基板具有與接觸間隔物對向之接觸孔,接觸間隔物之前端部份係固定在接觸孔內。

Description

主動矩陣型顯示裝置及其製造方法
本發明係關於主動矩陣型顯示裝置及其製造方法。
有機EL素子所使用之主動矩陣型顯示裝置係顯示元件會自體發光,故不需要背光,而可輕量薄型化,在視角及對比來看也優於液晶顯示裝置。該主動矩陣型顯示裝置係例如專利文獻1所示般,將形成具有切換薄膜電晶體之驅動電路之基板,與形成有有機EL元件之基板貼合而製作。如此所製作之主動矩陣型顯示裝置中,顯示元件之電極與驅動電路的電極例如藉由導電性間隔物(spacer)而電性連接。
[先前技術文獻] (專利文獻)
專利文獻1:日本特開2006-114910號公報
但是,形成有驅動電路之薄膜電晶體基板與形成有有機EL元件之基板貼合所製作之主動矩陣型顯示裝置,要使個別之基板所形成電極間無接觸不良而安定地電性導通,此係必須實現的課題。
特別是,可撓性基板彼此貼合時,彎曲基板時使接觸部分不會剝離而堅固地連接電極彼此係重要的。
此外,若使用柔軟性之異向性導電接著膜將電極間連 接,在防止剝離上可得一定效果,但與金屬接合時相比則連接電阻無法非常低,因連接區域為顯示裝置之1畫素所限定之區域,故根據異向性導電接著膜內之導電性粒子之分散狀況,會有產生連接電阻不一致等問題。
此外,也擔心異向性導電接著膜之接著劑與薄膜電晶體基板或形成有有機EL元件基板的密著性不佳而無法確保接著性之情形、或因溫度變化使基板伸縮程度不同所造成之影響。
在此,本發明目的為提供一種主動矩陣型顯示裝置及其製造方法,該裝置係在二個基板所形成之電極間以低連接電阻確實且安定地連接。
為達成以上目的,本發明之主動矩陣型顯示裝置係具有第1基板;薄膜電晶體,具有閘極電極、閘極絶緣膜、源極電極、汲極電極及半導體膜,並形成在前述第1基板的一方之主面上;第2基板;以及顯示元件,具有陽極電極及陰極電極,並形成在前述第2基板的一方之主面,前述第1基板與前述第2基板係以前述第1基板之形成有前述薄膜電晶體之主面與前述第2基板之形成有前述顯示元件之主面對向而貼合之主動矩陣型顯示裝置,前述薄膜電晶體之源極電極及汲極電極中之任一者之電極之第1電極與前述顯示元件之陽極電極及陰極電極中之任一者之電極之下部電極電性連接,且前述第1基板與前述第2基板的一方之基板具有維持前述第1基板與前述 第2基板間之預定間隔之接觸間隔物,另一方之基板具有與前述接觸間隔物對向之接觸孔(contact hole),前述接觸間隔物之前端部份固定在前述接觸孔內。
此外,本發明一形態中,前述接觸間隔物係包含柱狀之絶緣構造體與形成在其表面之導電膜。
此外,本發明一形態中,前述接觸間隔物係形成於前述下部電極上,前述接觸孔係形成於前述第1電極上,在前述接觸孔之底面露出前述第1電極之表面。
此外,本發明一形態中,前述接觸間隔物係形成於前述第1電極上,前述接觸孔係形成於前述下部電極上,在前述接觸孔之底面露出前述下部電極之表面。
此外,本發明一形態中,於前述接觸孔的側面形成連接於前述第1電極或前述下部電極之導電膜。
此外,本發明一形態中,前述第1電極與前述下部電極係隔著填充於前述接觸孔的至少一部份之接合構件而電性連接,前述接觸間隔物之前端部份係埋入於前述接合構件。
此外,本發明一形態中,前述接合構件係包含藉由乾燥或燒結而將導電性印墨或導電性膏(paste)固化形成之材料。
此外,本發明一形態中,前述導電性印墨係含有液體媒體、與分散於該液體媒體中之無機奈米粒子。
此外,本發明一形態中,前述無機奈米粒子係含有由 Au、Ag、Cu、Pd、Pt、Ni、ITO、Al、硫化銀及氧化銀所成群組選出之至少1種。
此外,本發明一形態中,前述導電性膏係含有由PbSn合金、SnAg合金、Ag所成群組選出之至少1種。
此外,本發明一形態中,前述導電性膏係含有聚合物。
此外,本發明一形態中,前述薄膜電晶體係含有有機半導體。
再者,本發明之主動矩陣型顯示裝置之製造方法係具有第1基板;薄膜電晶體,具有閘極電極、閘極絶緣膜、源極電極、汲極電極及半導體膜,並形成在前述第1基板的一方之主面上;第2基板;以及顯示元件,具有陽極電極及陰極電極,並形成在前述第2基板的一方之主面的主動矩陣型顯示裝置之製造方法,其係包含將前述第1基板與前述第2基板以前述第1基板之形成有前述薄膜電晶體之主面與前述第2基板之形成有前述顯示元件之主面對向而貼合之方法,其包含:電性連接前述薄膜電晶體之源極電極及汲極電極中之任一者之電極之第1電極與前述顯示元件之陽極電極及陰極電極中之任一者之電極之下部電極,且在前述第1基板與前述第2基板的一方之基板形成維持前述第1基板與前述第2基板間之預定間隔之接觸間隔物的接觸間隔物形成步驟;在另一方之基板形成與前述接觸間隔物對向之接觸孔之步驟;以及 將前述接觸間隔物之前端部份藉由接合構件固定於前述接觸孔內,並為了電性連接前述第1電極與下部電極,而貼合前述第1基板與第2基板之步驟。
此外,本發明一形態中,貼合前述第1基板與第2基板之步驟係包含:使用有版印刷法或無版印刷法而將導電性印墨或導電性膏填充於前述接觸孔,將前述接觸間隔物之前端部份浸入前述經填充之導電性印墨或導電性膏,以及藉由乾燥或燒結而將前述浸入有前端部份之導電性印墨或導電性膏固化。
此外,本發明一形態中,貼合前述第1基板與第2基板之步驟係包含:將導電性印墨或導電性膏由轉印印刷版上轉印印刷至前述接觸間隔物之前端部份;將轉印印刷有前述導電性印墨或導電性膏之接觸間隔物之前端部份插入前述接觸孔,藉此在前述接觸孔內填充前述導電性印墨或導電性膏;以及藉由乾燥或燒結而將填充於接觸孔內之導電性印墨或導電性膏固化。
如以上構成之本發明之主動矩陣型顯示裝置,第1基板或第2基板之一方之基板係將前述薄膜電晶體之1個電極與前述下部電極電性連接,且具有維持前述第1基板與 前述第2基板間之預定間隔之接觸間隔物,該接觸間隔物之前端部份係以設置於另一方基板之接觸孔而固定,故第1基板與第2基板能夠無接觸不良而確實地連接。
此外,本發明之主動矩陣型顯示裝置之製造方法中,係利用接觸間隔物或接觸孔,可藉由例如使用Ag奈米粒子分散之印墨之有版印刷法或無版印刷法而塗佈接合構件,因此可簡化接合構件之塗佈步驟。特別是,若將接觸間隔物視為凸版而於接觸間隔物之前端直接轉印印刷接合構件,則可更簡化步驟。
再者,將Ag奈米粒子分散之印墨藉由燒結而接合時,藉由金屬接合而可實現堅固地連接,且接合部份也不會受到周邊之溫度變化或因電流而發熱之影響,而可獲得安定之接合狀態。
以下參照圖式的同時說明本發明之實施形態之主動矩陣型顯示裝置。
(實施形態1)
第1圖係示意表示本發明之實施形態1之主動矩陣型顯示裝置之構成的截面圖。
本發明之實施形態1之主動矩陣型顯示裝置具有第1基板1;具有閘極電極、閘極絶緣膜、源極電極、汲極電極及半導體膜,並形成在前述第1基板的一方之主面上的薄膜電晶體;第2基板8;以及具有陽極電極及陰極電極,並形成在第2基板的一方之主面上之顯示元件,前述第1 基板與前述第2基板係以前述第1基板之形成有前述薄膜電晶體之主面與前述第2基板之形成有前述顯示元件之主面對向而貼合之顯示裝置,如以下般構成。
另外,本說明書中,下部電極是指接於第2基板或存在於第2基板上之其他導電性圖案中,形成在最接近第2基板之電極,根據元件方向也未必限定於位在下側。
此外,上、下之表達是指,接近基板側或處稱為下,離開基板側或處稱為上。
第1基板1中,如第1圖所示般,在一方的主面上隔著閘極電極2而形成閘極絶緣膜3,在該閘極絶緣膜3上,源極電極4與汲極電極5係在閘極電極2上隔開預定間隔而形成,以埋住該間隔之方式將半導體層6跨越源極電極4與汲極電極5而形成。如上之方式在第1基板1上形成薄膜電晶體,並以覆蓋該薄膜電晶體之方式形成保護膜7。
接著,實施形態1中,在汲極電極5上貫通保護膜7而形成接觸孔14。接觸孔14之底面使汲極電極5表面露出。
在此,接觸孔是指為了連接一般基板或電極與位於其上層之配線層,而在絶緣膜打開的孔。
在本實施形態時,在接觸孔內埋入導電性印墨或導電性膏以及接觸間隔物12,並藉由乾燥或燒結而將該導電性印墨或導電性膏形成接合構件20,而使前述汲極電極5與第2基板之陽極電極接觸。
此外,第2基板8中,如第1圖所示般,在一方之主 面上形成陽極電極9,並在該陽極電極9上形成劃分各發光部之電極分隔件11,在藉由該電極分隔件11而劃分之各區域形成發光部10。發光部10至少含有發光層與陰極。發光部10復可含有電洞注入層、電洞輸送層、電子輸送層、電子注入層等。陽極電極9與發光部10合起來稱為發光元件。發光元件係顯示元件之一態樣。
接著,在圍繞鄰接之發光部10之電極分隔件11間之陽極電極9上形成接觸間隔物12。該接觸間隔物12例如為在柱狀絶緣構造體的表面形成金屬膜而構成,將薄膜電晶體之汲極電極5與陽極電極9電性連接,且在第1基板1與第2基板8間維持預定之間隔。
本發明中所使用之接觸間隔物,可藉由在預定高度對柱形狀凸起加工之絶緣樹脂與覆蓋其表面之導電材料而形成。在該接觸間隔物之基底露出第2基板8之電極,將接觸間隔物表面覆蓋而成膜導電材料,同時連接第2基板8之電極與接觸間隔物表面之導電層。
該接觸間隔物較佳為如第4D圖之12般,為沿著長方向之截面為梯形之構造物。
此外,絶緣構造體是指使用絶緣樹脂所形成之立體構造物。形成構造物之方法並無限定,例如可使用無版印刷法、有版印刷法、壓模微影、奈米壓模微影(nanoimprint lithography)、光微影(photolithography)等。較佳為藉由光微影而形成構造物。
汲極電極5與陽極電極9之電性連接,例如藉由將形 成在接觸間隔物12表面之金屬膜與陽極電極9電性導通而可實現。在該接觸間隔物12表面所形成之金屬膜可在陽極電極9表面連續地形成。在此,汲極電極5與接觸間隔物12係隔著連接構件20而連接。接觸孔14之側面較佳為復以連接於汲極電極5之導電膜覆蓋,但並不限於此。該接合構件20係藉由乾燥或燒結而將導電性印墨或導電性膏固化所形成之材料所構成,藉由通過該接合構件20而可確實地實現導通。
在此,接合構件是指個別製作之基板或組件之電極彼此電性的、機械的接合用的構件。一般使用異向性導電接著膜(ACF:Anisotropic Conductive Film)或異向性導電接著劑(ACA:anisotropic conductive adhesive)作為接合構件,但本發明中未使用異向性導電接著膜或異向性導電接著劑,而可使用接合構件之前驅物之例示的導電性印墨或導電性膏而形成。最佳形態係使用金屬微粒子分散之導電性印墨,若使用金屬微粒子分散之導電性印墨,則可將接合部金屬結合,故可實現信頼性高之接合。
如以上般構成之第1基板1與第2基板8,接觸間隔物12之前端部份係插入接觸孔14內,並藉由導電性接合構件20而固定。
以下,說明實施形態1之主動矩陣型顯示裝置之製造方法。
第2圖係實施形態1之主動矩陣型顯示裝置之製造流程之步驟圖。
實施形態1中,形成有含有薄膜電晶體之控制發光用主動矩陣電路之第1基板1係經過步驟DS1至DS6而製作,形成有發光部10之第2基板8係經過步驟LS1至LS5之步驟而製作。形成有控制發光用主動矩陣電路之第1基板1與形成有發光部10之第2基板8經過步驟BS1至BS3之步驟而貼合,藉此製造主動矩陣型顯示裝置。
以下,詳細說明各步驟。
1.形成薄膜電晶體(形成發光控制電路) <步驟DS1>
步驟DS1係洗淨第1基板之步驟(第3A圖)。
第1基板1係可選擇包含樹脂、玻璃、金屬、金屬箔等各種材料之基板,可撓性樹脂基板亦可。第2基板8可具有透光性,第1基板1可為透明或不透明。
此外,洗淨係可使用適宜、適合基板之一般方法進行。
此外,可在第1基板1上成膜平坦化膜、接著膜、隔絶膜或具有複數種該等功能的膜,該膜可為無機膜或有機膜。此外,也可成膜無機膜與有機膜組合之積層膜,因應在該基板上成膜之有機膜或無機膜應發揮之功能,而可適宜選擇第1基板材質。
再者,無機膜可藉由溶膠-凝膠或含有前驅物的液體之塗佈法而形成,也可藉由含有原子層堆積(Atomic Layer Deposition:ALD)法之CVD法或濺鍍法等PVD法而形成。 無機膜之材料例如可列舉如SiOx、SiNx、SiOxNy、Al2O3等氧化物或氮化物。
有機膜可藉由CVD法或PVD法成膜,並可以高分子化合物等之塗佈/燒成而形成。有機膜之材料係依照目的而選擇,但可列舉如聚對二甲苯(parylene)、環氧樹脂、PS樹脂、PVP樹脂、PMMA樹脂等。
<步驟DS2>
步驟DS2係形成含有閘極電極層2之金屬層之步驟(第3B圖)。
該金屬層中,除了閘極電極層2以外,含有構成控制發光用主動矩陣電路之被動元件之電極或配線及外部連接端子等。
該步驟中,例如以濺鍍法、真空蒸鍍法等PVD法、將導電性印墨塗佈於第1基板1上之方法而在第1基板1上之一面成膜金屬膜後,藉由光微影法而實施預定形狀之圖案化。
金屬膜所選擇之材料並無特別限制,但可列舉如Au、Ag、Cu、Mo、W、Ti、Al、Pd、Pt、Ta等金屬、該等金屬之合金、該等金屬之化合物,較佳為傳導性高之材料。
此外,可藉由有版或無版印刷法,而直接形成預定之圖案。
該塗佈或印刷之材料可使用各種導電性印墨,但較佳為含有導電性高之材料的印墨(液體),例如可列舉如聚伸乙基二氧噻吩(PEDOT)/聚苯乙烯磺酸(PSS)等含有導電性高分子化合物之印墨、無機材料之奈米粒子分散之奈米-Au、奈米-Ag、奈米-Cu、奈米-Pd、奈米-Pt、奈米-Ni、 奈米-ITO、奈米-Al、奈米-硫化銀、奈米-氧化銀等微粒子分散印墨、銀鹽等金屬化合物印墨。含有奈米-氧化銀之微粒子分散印墨可混合還元劑使用。
此外,藉由光微影法及有版或無版印刷法,而在預先於直接特定之圖案上將活性層圖案化之基板上,藉由無電解鍍覆法及無電解鍍覆與電解鍍覆法組合而可在特定位置形成金屬膜。
閘極電極2之膜厚並無特別限制,但較佳為50nm至1μm,更佳為50nm至300nm。
在此有版印刷法是指使用印刷版之印刷法全部,例如可列舉如軟板印刷(凸版)法、凹版印刷(凹版)法、網版印刷(孔版)法、膠印(反轉)印刷法、微接觸印刷法、奈米壓印法等。無版印刷法是指不使用印刷版之全部印刷法,例如可列舉如印墨噴墨印刷法、噴嘴塗佈法、狹縫塗佈法等。
<步驟DS3>
步驟DS3係成膜閘極絶緣膜3之步驟(第3C圖)。
閘極絶緣膜3較佳為藉由使用高分子化合物材料並成膜有機絶緣膜而形成,高分子化合物材料可列舉如PS樹脂、PVP樹脂、PMMA樹脂、含氟樹脂、PI樹脂、PC樹脂、PVA樹脂或具有複數種含有該等樹脂之重複單元之共聚物等。更佳為耐溶劑性等製程耐性及安定性優異、並具有交聯性之共聚物。該步驟中,藉由旋轉塗佈法而成膜後,可以光微影形成特定圖案,並可藉由有版印刷或無版印刷法而直接圖案化。
以光微影法形成特定圖案時,較佳為使用具有複數種含有賦予感光性之上述樹脂之重複單元的共聚物作為高分子化合物材料。
閘極絶緣膜3之膜厚並無特別限制,但較佳為10nm至1μm,更佳為100nm至600nm。
閘極絶緣膜3藉由塗佈法或印刷法而形成時所使用之溶媒,較佳為對於第1基板1以及在第1基板1上形成之平坦化膜、接著膜、隔絕膜等不會造成傷害,並對於第1基板1及前述膜為直交溶媒(orthogonal solvent,不會損及基底之溶媒)。
<步驟DS4>
步驟DS4係形成含有源極電極4、汲極電極5之金屬層之步驟(第3D圖)。該金屬層除了源極電極4及汲極電極5以外,例如含有構成控制發光用主動矩陣電路之被動元件之電極或配線等。本發明中,第1電極係源極電極4或汲極電極5。
金屬膜之形成方法較佳為例如對於有機絶緣膜所構成之閘極絶緣膜3不會造成傷害之手法。或可形成傷害緩和層等,預先形成保護免於製程傷害之有機絶緣膜之保護層後,而形成金屬層。該保護層可殘留在無金屬層部分之有機絶緣膜上或去除。
形成特定圖案之方法可以例如濺鍍法、真空蒸鍍法等PVD法、將導電性印墨塗佈於閘極絶緣膜3上之方法,而在閘極絶緣膜3一面上成膜金屬膜後,藉由以光微影法圖 案化而形成特定形狀之圖案之方法。金屬膜材料可列舉如Au、Ag、Cu、Mo、W、Ti、Al、Pd、Pt、Ta等金屬、含有該等金屬之合金、含有該等金屬之化合物,但較佳為導電性高之材料。
此外,可藉由有版或無版印刷法而直接形成特定圖案。
該塗佈或印刷之材料可使用各種導電性印墨,但較佳為含有傳導性高之材料之印墨,例如可列舉如PEDOT/PSS等含有導電性高分子化合物之印墨、無機材料之奈米粒子分散之奈米-Au、奈米-Ag、奈米-Cu、奈米-Pd、奈米-Pt、奈米-Ni、奈米-ITO、奈米-Al、奈米-硫化銀、奈米-氧化銀等微粒子分散印墨,銀鹽等金屬化合物印墨。含有奈米-氧化銀之微粒子分散印墨中,可混合還元劑使用。
此外,可藉由組合無電解鍍層法或無電解鍍層與電解鍍層法之方法,而在特定位置形成金屬膜。
源極電極4及汲極電極5之膜厚並無特別限制,但較佳為50nm至1μm,更佳為100nm至600nm。
源極電極4及汲極電極5藉由塗佈法或印刷法而形成時所使用之溶媒,較佳為對於第1基板1以及閘極絶緣膜3不會造成傷害,並對於第1基板1及閘極絶緣膜3為直交溶媒。
<步驟DS5>
步驟DS5係成膜半導體層6之步驟(第3E圖)。
該步驟中,與步驟DS4同樣地,較佳為例如對於有機絶緣膜所構成之閘極絶緣膜3不會造成傷害之成膜手法。
例如從金屬遮罩等遮罩上使用真空蒸鍍法,可僅於期望的區域成膜半導體層6,在閘極絶緣膜、源極電極及汲極電極一面上形成膜後,可藉由光微影法而實施特定形狀之圖案化。或,在期望的區域形成作為具有錐形形狀的開口部之分隔件也有機能之樹脂膜,之後可在一面上以真空蒸鍍法成膜半導體層。在此,錐形形狀的開口部是指由截面來看時越下方(接近基板側)越擴大之開口部。
再者,可藉由有版或無版印刷法,並藉由塗佈法而形成直接特定之圖案。
印刷之材料可使用無機半導體材料分散之印墨或含有低分子化合物、高分子化合物等有機半導體材料之印墨等,但較佳為含有高分子有機半導體材料之印墨。此外,藉由塗佈法形成半導體膜後,為了控制半導體膜之形態(morphology)及溶媒之揮發,可適宜地實施燒成處理。半導體層6之膜厚在不影響半導體特性下並無特別限制,但較佳為15nm至150nm,更佳為15nm至80nm。
半導體層6藉由塗佈法或印刷法形成時所使用之溶媒,較佳為對基板1、閘極絶緣膜3、源極電極4及汲極電極5不會造成傷害,並對於基板1、閘極絶緣膜3、源極電極4及汲極電極5為直交溶媒。
無機半導體材料之分散印墨可舉出ZnO、IGZO、ZTO、ITO、IZO等氧化物半導體之分散印墨、溶膠-凝膠液、含有Si等無機半導體材料之奈米粒子的液體。
有機半導體材料可列舉如:藉由稠五苯(pentacene) 及銅鈦菁等之蒸鍍而成膜之低分子化合物、6,13-雙(三異丙基矽基乙炔基)稠五苯(6,13-bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene(Tips-Pentacene))、13,6-N-亞磺醯基乙醯胺基稠五苯(13,6-N-sulfinylacetamidopentacene(NSFAAP))、6,13-二氫-6,13-甲醇稠五苯-15-酮(6,13-dihydro-6,13-methano pentacene-15-one(DMP))、稠五苯-N-亞磺醯基-n-丁基甲氨酸酯加成物(pentacene-N-sulfinyl-n-butylcarbamate adduct)、稠五苯-N-亞磺醯基-tert-丁基甲氨酸酯(pentacene-N-sulfinyl-tert-butylcarbamate)等稠五苯前驅物、[1]苯並噻吩酚基[3,2-b]苯並噻吩([1]benzothieno[3,2-b]benzothiophene(BTBT))、紫質(porphyrin)、苯並紫質、具有烷基等作為可溶性基之寡聚噻吩等低分子化合物或寡聚物,聚(3-己基噻吩)(P3HT)等聚噻吩、茀共聚物(例如具有茀二基與噻吩二基之共聚物)等高分子化合物等。
<步驟DS6>
步驟DS6係成膜保護膜7,並形成接觸孔14之步驟(第3F圖)。
在此,較佳為對半導體層6不會造成傷害之成膜手法。
例如使用真空蒸鍍法、ALD法、旋轉塗佈法等塗佈法而在閘極絶緣膜、源極電極、汲極電極及半導體層上之一面形成保護膜7後,藉由光微影法而圖案化為特定形狀,並以露出汲極電極5之方式形成接觸孔14。
此外,藉由有版或無版印刷法,而可在露出汲極電極5之區域以外直接形成特定圖案。
印刷材料可選擇無機材料分散印墨、溶膠-凝膠材料、含有低分子化合物或高分子化合物等有機材料之印墨等各種材料,但較佳為含有高分子材料之印墨。
前述材料除了無機材料、有機SOG(spin-on-glass)材料以外,低分子化合物可列舉如聚對二甲苯等。高分子化合物可列舉如PS樹脂、PVP樹脂、PMMA樹脂、含氟樹脂、PI樹脂、PC樹脂、PVA樹脂、具有複數種含有該等樹脂之重複單元的共聚物等。高分子化合物較佳為耐溶劑性等製程耐性及安定性優異,並具有交聯性之共聚物。以光微影法形成特定圖案時,較佳為使用具有複數種含有賦予感光性之上述樹脂之重複單元的共聚物。
保護膜7之膜厚無特別限制,但較佳50nm至5μm,更佳為500nm至1.5μm。
較佳為在接觸孔之側面形成連接第1電極(汲極電極)或下部電極之導電膜。
保護膜7藉由塗佈法或印刷法形成時所使用之溶媒,較佳為對基板1、閘極絶緣膜3、源極電極4、汲極電極5及半導體層6不會造成傷害,並對於基板1、閘極絶緣膜3、源極電極4、汲極電極5及半導體層6為直交溶媒。
2.在第2基板8上形成顯示元件(發光元件) <步驟LS1>
步驟LS1係洗淨第2基板8之步驟(第4A圖)。
第2基板8並無特別限制,例如可適用玻璃及可撓性樹脂基板等,但較佳為對水蒸氣之隔絕性高、氣體隔絕性高之基板。
此外,洗淨可以適宜適合基板材質之一般方法進行。
此外,第2基板8上可成膜平坦化膜、接著膜、隔絕膜或具有複數種該等機能之膜,該膜可為無機膜或有機膜。此外,也可成膜無機膜與有機膜組合之積層膜,因應在該基板上成膜之有機膜或無機膜應發揮之機能,而可適宜選擇第2基板材質。
再者,無機膜可藉由溶膠-凝膠或含有前驅物的液體之塗佈法而形成,也可藉由含有ALD法之CVD法或濺鍍法等PVD法而形成。無機膜之材料例如可列舉如SiOx、SiNx、SiOxNy、Al2O3等氧化物或氮化物。
有機膜可藉由CVD法或PVD法成膜,並可以含有高分子化合物等之印墨塗佈/燒成而形成。有機膜之材料係依照目的而選擇,但可列舉如聚對二甲苯、環氧樹脂、PS樹脂、PVP樹脂、PMMA樹脂等。
<步驟LS2>
步驟LS2係形成含有陽極電極9之導電層之步驟(第4B圖)。
在此,說明形成陽極電極9用之導電層之透明或半透明導電層時的例子。
該步驟中,例如以濺鍍法及真空蒸鍍法等PVD法在第2基板8一面上成膜導電膜後,可藉由以光微影法圖案化 而形成特定形狀之圖案。
導電膜例如可選擇ITO、IZO、ZTO、ZnO、IGZO等金屬氧化物材料所構成之導電膜,較佳為可見光穿透率及傳導性高之材料所構成之導電膜。
藉由有版或無版印刷法而可直接形成特定圖案。
印刷之透明導電材料可使用含有PEDOT/PSS等導電性高分子之印墨、無機材料之奈米粒子分散之奈米-ITO等微粒子分散印墨等。再者,即使其他透明導電性印墨也可無特別限制地使用,但較佳為含有可見光穿透率或傳導性高之材料的印墨。
陽極電極9中可使用奈米-Au、奈米-Ag、奈米-Cu、奈米-氧化銀等微粒子分散印墨或是銀鹽等金屬化合物印墨,以光可穿透之膜厚之方式印刷於基板上並形成陽極電極,也可使用在網目構造印刷圖案之陽極電極。此外,也可使用組合在該等金屬電極上積層上述透明導電材料之陽極電極、或將網目構造之差距平坦化之平坦化電極之陽極電極。含有奈米-氧化銀之微粒子分散印墨中可混合使用還元劑。
<步驟LS3>
步驟LS3係在陽極電極9上形成電極分隔件11之步驟(第4C圖)。
構成電極分隔件11之構造材料係例如可使用ZPN2464(ZEON公司製)等可將圖案化之截面加工為逆錐形形狀、且電氣絶緣性高之材料。較佳為如ZPN2464般可光圖案化、 且在硬化後不會釋出對電極及有機發光層造成不良影響之氣體的材料。電極分隔件11可施以撥水處理。電極分隔件11之厚度並無特別限定,但例如較佳為0.5μm以上4.0μm以下。
在形成逆錐形形狀之電極分隔件11前,可適宜地形成其下之基底層。基底層可使用SiOx、SiOxNy、SiNx等無機材料及電氣絶緣性高之無機或有機材料,但無機材料電氣絶緣性高且可降低基底層高度,故為較佳。該基底層厚度只要可維持電氣絶緣性即無特別限制,但例如較佳設定為10nm以上500nm以下。
<步驟LS4>
步驟LS4係在陽極電極9上形成接觸間隔物12之步驟(第4D圖)。
構成該接觸間隔物12之絶緣構造體之構造材,例如可使用可加工為順錐形形狀、且電氣絶緣性高並可厚膜化之材料。較佳為可光圖案化、且硬化後不會釋出對於電極及有機發光層造成不良影響之氣體的材料。具體而言,可使用Toray製Photoneece(感光性聚醯亞胺)。接觸間隔物12之高度只要較電極分隔件11之厚度與設置於基板1之汲極電極5上之接觸孔14之深度的和更長即可,較佳為設定為電極分隔件11之厚度與接觸孔14之深度的和之1.5倍以上,更佳為2倍以上。
絶緣構造體形狀較佳為柱形狀。此外,該絶緣構造體之表面係形成導通陽極電極9與汲極電極5之導電膜。
該導電膜係在蒸鍍含有發光部10之陰極電極(陰極)之步驟同時形成。此時,藉由電極分隔件11而確保發光部10之陰極電極與陽極電極9之絶緣性。
<步驟LS5>
步驟LS5係將發光部10設置於以電極分隔件11劃分之區域之陽極電極9上,並形成有機EL元件之步驟(第4E圖)。
有機EL元件係例如藉由在陽極電極9上隔著發光層形成陰極電極而構成,但陽極電極9或陰極電極與發光層之間也有形成各種機能層。
具體的之元件構造係如後述。
3.貼合步驟 <步驟BS1>
步驟BS1係將奈米粒子Ag及Ag膏等導電性印墨或是導電性膏轉印印刷於接觸間隔物12之前端之步驟(第5A圖)。
在此,準備經塗佈奈米粒子Ag印墨或Ag膏所構成之接合構件前驅物層20a之轉印印刷版30,將第2基板8之接觸間隔物12之前端部份壓印於該接合構件前驅物層20a,並使接合構件前驅物層20b塗佈於前端部份(轉印印刷)。
此外,本發明並不限定於轉印印刷法,可在第1基板1之接觸孔14直接藉由印墨噴墨法或滴落塗佈法(drop casting)而塗佈,例如奈米粒子Ag印墨。
其他之塗佈方法可適用微接觸印刷法、網版印刷法、凸版印刷法等有版印刷手法適用,藉由該等方法而將導電性印墨或導電性膏等接合構件前驅物填充於接觸孔14內。
導電性印墨較佳為含有液體媒體與分散在該液體媒體中之無機奈米粒子。無機奈米粒子較佳為含有由Au、Ag、Cu、Pd、Pt、Ni、ITO、Al、硫化銀及氧化銀所構成群組所選擇至少1種。
導電性膏可含有由PbSn合金、SnAg合金、Ag所構成群組所選擇至少1種之材料,也可含有聚合物。
<步驟BS2>
步驟BS2係將基板彼此貼合之步驟(第5B圖)。
在此使用可校準之貼合裝置,以接觸間隔物12之前端部份與接觸孔14相對向之方式,配合第1基板1與第2基板8之位置而將接觸間隔物12之前端部份插入接觸孔14內,並將接合構件前驅物20b固化。校準精度較佳為±5μm以下。
藉以上方式將第1基板1與第2基板8貼合,使第1電極與下部電極9電性連接。
接合構件前驅物20b之固化方法,可因應所選擇之接合構件前驅物種類而適宜選擇,例如藉由乾燥或燒結而固化,但伴隨加熱時加熱溫度較佳為150℃以下。
本實施例之情形之燒結是指,例如將含有分散劑之銀奈米粒子作為接合構件前驅物使用時,分散劑之脫離溫度或分解溫度為常溫以上時,以高於脫離溫度或分解溫度之 溫度燒成,使分散劑脫離或分解而使銀奈米粒子彼此直接接觸並固化。因奈米粒子表面非常具有活性,故銀奈米粒子彼此直接接觸會造成溶融,並凝集成為金屬膜而固化。
例如使用接著性導電膏作為接合構件前驅物時,乾燥是指藉由將接著性導電膏中之分散溶媒蒸發,而使作為導電填充物加入之銀粒子彼此接觸並固化。或是使用將含有分散劑之銀奈米粒子作為接合構件前驅物時,乾燥是指在常溫下分散劑可脫離或分解時,花時間蒸發分散溶媒並使分散劑脫離或分解,藉此使銀奈米粒子溶融並凝集固化成為金屬膜。
<步驟BS3>
步驟BS3係形成密封劑層13並密封之步驟。
密封劑層13可填充於基板內部整體,也可僅塗佈於貼合基板之內、外形小之方形基板之外圍部。基板為可撓性樹脂基板時,期望於基板全面填充硬化並密封。密封劑層之材質並無特別限制,但較佳為不會對TFT基板或有機EL層造成影響之材料,例如使用環氧樹脂系之密封材等。
如以上般,接觸間隔物12之前端部份係以接觸孔14固定而製造本實施形態1之主動矩陣型顯示裝置。
接著說明本實施形態1之主動矩陣型顯示裝置中的發光元件。
首先,發光元件之代表例可列舉如有機EL元件。
<有機EL元件>
有機EL元件之基本構成具有陽極(陽極電極)、陰極 (陰極電極)、及設置於該等間之發光層,但有機EL元件之具體構成例如可舉出以下a)至d)之構成。
a)陽極/發光層/陰極
b)陽極/電洞輸送層/發光層/陰極
c)陽極/發光層/電子輸送層/陰極
d)陽極/電洞輸送層/發光層/電子輸送層/陰極(在此,/表示各層鄰接而積層。以下亦同。)
另外,發光層是指具有發光機能的層,電洞輸送層是指具有輸送電洞之機能的層,電子輸送層是指具有輸送電子之機能的層。電洞輸送層與電子輸送層合稱電荷輸送層。此外,鄰接發光層之電洞輸送層也稱為介層(interlayer)。
陽極之材料及製作方法可列舉如前述陽極電極9之材料及製作方法。考慮光穿透性與電氣傳導度而可適宜選擇陽極膜厚,但通常為10nm至10μm,較佳為20nm至1μm,更佳為50nm至500nm。
陰極材料較佳為功函數小之材料,可使用鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鋁、鈧、釩、鋅、釔(yttrium)、銦(indium)、鈰(cerium)、釤(samarium)、銪(europium)、鋱(terbium)、鐿(ytterbium)等金屬,及該等中2種以上之合金,或是該等中1種以上與金、銀、鉑、銅、錳、鈦、鈷、鎳、鎢、錫中1種以上之合金,石墨或石墨層間化合物等。
陰極之製作方法可使用真空蒸鍍法、濺鍍法,此外可 使用將金屬薄膜熱壓著之層合法等。
考慮導電度及耐久性,而可適宜選擇陰極之膜厚,通常為10nm至10μm,較佳為20nm至1μm,更佳為50nm至500nm。
發光層所含之發光材料可列舉:二苯乙烯基伸芳基衍生物、二唑(oxadiazole)衍生物、喹吖酮(quinacridone)衍生物、香豆素(coumarin)衍生物、含有噻吩環之化合物、及該等化合物之聚合物、聚乙烯咔唑衍生物、聚對伸苯基衍生物、聚茀衍生物、聚對伸苯基伸乙烯基衍生物等。
電洞輸送層所含之電洞輸送材料可列舉如:聚乙烯咔唑及其衍生物、聚矽烷及其衍生物、側鏈或主鏈具有芳香族胺之聚矽氧烷衍生物、吡唑啉(pyrazoline)衍生物、芳胺衍生物、茋(stilbene)衍生物、三苯二胺衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚吡咯(polypyrrole)及其衍生物、聚(對伸苯基伸乙烯基)及其衍生物,聚(2,5-伸噻吩基伸乙烯基)及其衍生物等。
電子輸送層所含之電子輸送材料可列舉:二唑衍生物,蒽醌二甲烷(anthraquinone dimethane)及其衍生物,苯醌及其衍生物,萘醌(naphthoquinone)及其衍生物,蒽醌及其衍生物,四氰基蒽醌二甲烷及其衍生物,茀酮衍生物,二苯基二氰基伸乙基及其衍生物,二苯醌衍生物,8-羥基喹啉及其衍生物之金屬錯合物,聚喹啉及其衍生物,聚喹喔啉(polyquinoxaline)及其衍生物,聚茀及其衍生物等。
發光層、電洞輸送層、電子輸送層之積層/成膜可由溶液進行。由溶液之積層/成膜可使用旋轉塗佈法、澆鑄法(casting)、微凹版塗佈法、凹版塗佈法、棒塗佈法、輥塗佈法、線棒塗佈法、浸塗法、狹縫塗佈法、毛細管塗佈法、噴霧塗佈法、網版印刷法、軟板印刷法、膠印印刷法、印墨噴墨印刷法、噴嘴塗佈法等塗佈法。此外,電子輸送材料為低分子化合物時,可以真空蒸鍍法成膜。
可以使驅動電壓與發光效率為適度值之方式選擇發光層之膜厚,但通常為1nm至1μm,較佳為2nm至500nm,更佳為5nm至200nm。
以使驅動電壓與發光效率為適度值之方式選擇電洞輸送層之膜厚,但至少需要不產生針孔之厚度,過厚則元件驅動電壓變高,故為不佳。因此,電洞輸送層之膜厚通常為1nm至1μm,較佳為2nm至500nm,更佳為5nm至200nm。
以使驅動電壓與發光效率為適度值之方式選擇電子輸送層之膜厚,但至少需要不產生針孔之厚度,過厚則元件驅動電壓變高,故為不佳。因此,電子輸送層之膜厚通常為1nm至1μm,較佳為2nm至500nm,更佳為5nm至200nm。
此外,鄰接電而設置之電荷輸送層中,具有改善由電極之電荷注入效率之機能、並具有降低元件之驅動電壓的效果者,特別稱為電荷注入層(電洞注入層、電子注入層)。再者,為了提升與電極之密著性及改善由電極之電荷注入,可鄰接電極而設置前述電荷注入層或絶緣層,為了提升界面之密著性及防止混合等,可在電荷輸送層及發光層 之界面插入薄的緩衝層。另外,考慮發光效率及元件壽命而適宜選擇積層的層之順序、數量及各層厚度。
設有電荷注入層之發光元件可舉出具有以下e)至p)之構造者。
e)陽極/電荷注入層/發光層/陰極
f)陽極/發光層/電荷注入層/陰極
g)陽極/電荷注入層/發光層/電荷注入層/陰極
h)陽極/電荷注入層/電洞輸送層/發光層/陰極
i)陽極/電洞輸送層/發光層/電荷注入層/陰極
j)陽極/電荷注入層/電洞輸送層/發光層/電荷注入層/陰極
k)陽極/電荷注入層/發光層/電荷輸送層/陰極
l)陽極/發光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
m)陽極/電荷注入層/發光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
n)陽極/電荷注入層/電洞輸送層/發光層/電荷輸送層/陰極
o)陽極/電洞輸送層/發光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
p)陽極/電荷注入層/電洞輸送層/發光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
電荷注入層可列舉如設置於陽極與電洞輸送層間,含有具有陽極材料與電洞輸送層所含電洞輸送材料之中間值之離子化電位之材料的層;設置於陰極與電子輸送層間, 含有具有陰極材料與電子輸送層所含電子輸送材料之中間值之電子親和力之材料的層等。
可以電極與鄰接的層材料之關係適宜選擇電荷注入層所使用的材料,可列舉如:聚苯胺及其衍生物、聚茀及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚伸苯基伸乙烯基及其衍生物、聚伸噻吩基伸乙烯基及其衍生物、聚喹啉及其衍生物、聚喹喔啉及其衍生物、主鏈或側鏈上含有芳香族胺構造之聚合物等導電性高分子、銅鈦菁等金屬鈦菁、碳等。
電荷注入層之積層/成膜可由溶液進行。
電荷注入層之膜厚例如為1至100nm,較佳為2至50nm。
以上說明作為本發明主動矩陣型顯示裝置之發光元件之代表例的有機EL元件,但本發明並不限定於該等,可以形成下述元件之基板代替形成發光元件之第2基板8而貼合(1)藉由微膠囊方式、電子粉流體方式、電泳動方式、電潤濕(electrowetting)方式、化學變化方式之電子紙顯示元件;(2)填充液晶之液晶顯示元件。
此時,在第1基板1之接觸孔14形成接觸間隔物,藉此可將第1基板1與形成顯示元件之第2基板8貼合並驅動顯示元件。
此外,本發明之主動矩陣型顯示裝置中,依照所形成 之薄膜電晶體及顯示元件種類或顯示裝置之用途,第1基板1及第2基板8可選擇透明或半透明之樹脂製剛性基板或膜基板、該等與金屬箔基板之組合等,各種基板及組合。
再者,上述樹脂基板之材料可選擇聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚醯亞胺(PI)、聚醚碸(PES)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、全芳香族聚醯胺(別名:芳綸)、聚苯醚(PPE)、聚芳脂(PAR)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚甲醛(POM、別名:聚縮醛)、聚醚醚酮(PEEK)、液晶聚合物(LCP)等。
如以上般構成之本發明之實施形態1之主動矩陣型顯示裝置,係可將第1基板1與第2基板8確實地固定,且將陽極電極9與汲極電極5以高信頼性地確實連接。
此外,因可在接觸孔14將連接構件填充並連接,故可使用低黏度印墨而連接,例如可使用奈米粒子Ag。
以下,說明與實施形態1相異之形態的本發明之實施形態。
(實施形態2)
第6圖係示意性表示本發明之實施形態2之主動矩陣型顯示裝置之構成的截面圖。
本發明之實施形態2之主動矩陣型顯示裝置之構成係以下三點與實施形態1相異,其他部分與實施形態1相同。(1)在第1基板1之汲極電極5上設置接觸間隔物12a,並在接觸間隔物12a與汲極電極5上形成導電膜;(2)在圍繞鄰接第2基板8之發光元件之發光部10的電極 分隔件11間,以其底面露出下部電極9之方式設置接觸孔14a;(3)將接觸間隔物12a之前端部份埋入在填充於接觸孔14a之接合構件20並固定。
如以上般構成之實施形態2之主動矩陣型顯示裝置係具有與實施形態1相同之作用效果。
(實施形態3)
第7圖係示意性表示本發明之實施形態3之主動矩陣型顯示裝置之構成的截面圖。
本發明之實施形態3之主動矩陣型顯示裝置,其在第1基板1上所形成之薄膜電晶體之構成係與實施形態1相異。
具體來說,在第1基板1上首先將源極電極4與汲極電極5相隔特定間隔而形成,並以埋住該間隔之方式將半導體層6橫跨源極電極4與汲極電極5而形成。接著,以覆蓋該半導體層6之方式形成閘極絶緣膜3,並以與半導體層6相對向之方式形成閘極電極2,並以覆蓋該閘極電極2之方式形成保護膜7。
實施形態3中,接觸孔14b係以貫穿保護膜7與閘極絶緣膜3之方式而形成,在接觸孔14b之底面露出汲極電極5表面。
在第2基板8上,與實施形態1同樣方式形成發光元件及接觸間隔物12等,並以與實施形態1同樣方式,將接觸間隔物12之前端部份埋入在填充於接觸孔14b之接合構 件20並固定。
如以上般構成之實施形態3之主動矩陣型顯示裝置係具有與實施形態1相同之作用效果。
(實施形態4)
第8圖係示意表示本發明之實施形態4之主動矩陣型顯示裝置之構成的截面圖。
本發明之實施形態4之主動矩陣型顯示裝置係以下三點與實施形態3相異,其他部分與實施形態3相同。(1)在第1基板1之汲極電極5上設置接觸間隔物12c,並使保護膜7之加工形狀為擔任電極分隔件之角色之逆錐形形狀;(2)在鄰接第2基板8之發光元件之發光部10之電極分隔件11間設置接觸孔14c;(3)將接觸間隔物12c之前端部份埋入在充填於接觸孔14c之接合構件20並固定。
如以上般構成之實施形態4之主動矩陣型顯示裝置係具有與實施形態1相同之作用效果。
(實施形態5)
第9圖係本發明之實施形態2之主動矩陣型顯示裝置中,復在第1基板1側之保護膜7上形成電極分隔件40。
除了上述點以外,本發明之實施形態2之主動矩陣型顯示裝置係與實施形態2相同。
如以上般構成之實施形態5之主動矩陣型顯示裝置係具有與實施形態1相同之作用效果。
(實施例)
用實施形態1所使用之第3A至3F圖、第4A至4E圖說明本發明之實施例。本實施例之裝置構成係對於1個電晶體而含有1個發光元件之構成。(第10圖)
(實施例之裝置構成)
以下實施例中,首先在第1基板1上形成有機薄膜電晶體Tr1(第10圖(a))。
第10圖(a)中,2t為閘極端子、4t為源極端子、5為汲極電極、15d為陰極導出線、15t為陰極端子。此外,14為第1圖、第3A至3F圖等所示之接觸孔。
第10圖(b)中,12p為發光部10之陽極側之接觸間隔物、12n為發光部10之陰極側之接觸間隔物、15為發光部10之陰極電極。另外,9為第1圖、第4A至4E圖所示之陽極電極。
將如以上般構成之第1基板1與第2基板8以第5A、5B圖說明之方式貼合。貼合後之位置關係表示於第10圖(c)。
<實施例1>
本實施例1係製造其截面構造如第1圖所示構造之第10圖所示之顯示裝置。在第1基板1(玻璃)上形成閘極電極2(Cu)、閘極絶緣膜3(有機絶緣膜)、源極電極4與汲極電極5(皆為奈米-Ag),並在該源極電極4與該汲極電極5之間形成半導體層6(高分子有機半導體),形成接觸孔14之區域以外係以保護膜7(有機絶緣膜)覆蓋,藉此而製作 有機薄膜電晶體。此外,在第2基板8(玻璃)上成膜ITO,並將ITO膜圖案化,藉此而形成陽極電極9(ITO),僅於發光部10之形成區域,形成作為基底層之設有開口部之SiO2膜,並形成接觸分隔件12(Toray公司製感光性聚醯亞胺:Photoneece)、發光元件之發光部10,而製作高分子EL元件之顯示元件。省去電極分隔件11之製作,在蒸鍍陰極電極膜後,削取陽極電極9上之接觸分隔件12周邊之陽極電極9之露出部分其外圍部份的金屬膜,藉以作為電極分隔件。接著,在第1基板1之接觸孔12內將奈米-Ag印墨(ULVAC Materials公司製L-Ag1)滴落塗佈,並以使第2基板8之接觸間隔物收納於第1基板1之接觸孔12內之方式放置,在手套箱(glovebox)內於加熱板上以150℃燒成30分左右。接著以環氧樹脂密封基板之周圍部,而獲得藉由具有貼合構造之有機電晶體驅動之有機EL元件。
以下,說明實施例1之顯示裝置之製造方法。
在已洗淨之第1基板1上以濺鍍法形成Cu(銅)層,並藉由光微影而形成閘極電極2(第3B圖)。光微影中,光阻(photoresist)使用東京應化工業公司製「OFPR800C LB」、顯影液使用nagasechemtex公司製「NPD-18」、光阻剝離液使用東京應化工業公司製「104」、Cu蝕刻液使用關東化學公司製「混酸Cu-03」。光微影係藉由以下步驟而進行。在Cu層上形成光阻「OFPR800C LB」的膜,並透過光罩照射365nm之UV光。接著,使用顯影液「NPD-18」而進行光阻之顯影。接著將顯影之光阻作為遮罩,使用Cu蝕刻液「混 酸Cu-03」而去除Cu層露出Cu之部份,使用光阻剝離液「104」而剝離殘留之光阻,並進行閘極電極2之圖案化。
此時之閘極電極2之膜厚約為100nm。此外,以同製程所製作之TEG元件,其所測定之該銅電極之電阻率約為4.2e-6 Ω cm。
接著在第1基板1及閘極電極2上,將含有高分子化合物1與高分子化合物2與2-庚酮之溶液藉由旋轉塗佈法而塗佈並形成有機層(第3C圖)。該有機層係含有熱交聯性材料,故直接進行燒成處理而可得閘極絶緣膜3。燒成處理係於氮氣(N2)流之加熱爐中進行,為防止激烈之熱壓力對於熱交聯造成不良影響,在爐內溫度為常溫之狀態下將形成閘極電極及有機層之第1基板1放入爐內,並將爐溫度設定為230℃而實施60分鐘加熱。此時最後之基板周圍之燒成溫度在220℃至227℃間。此外,閘極絶緣膜3之膜厚約為460nm。
有機絶緣膜材料之前述高分子化合物1及前述高分子化合物2係以下記方法所製造之聚苯乙烯共聚物。
(高分子化合物1之合成)
將苯乙烯(和光純藥製)2.06g、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯(Aldrich製)2.43g、2-〔O-[1’-甲基亞丙基胺]羧基胺〕乙基-甲基丙烯酸酯(昭和電工製、商品名「Karenz MOI-BM」)1.00g、2,2’-偶氮雙(2-甲基丙腈)0.06g、2-庚酮(和光純藥製)14.06g加入50mL耐壓容器(Ace製),用氮起泡(bubbling)後密閉,在60℃油浴中聚合48小時,而獲得 高分子化合物1溶解之黏稠的2-庚酮溶液。高分子化合物1係具有下述化1所示之重複單元。在此,括弧中的數字係表示重複單元之莫耳分率。
高分子化合物1
所得高分子化合物1其由標準聚苯乙烯所求之重量平均分子量為32800(島津製GPC、「Tskgel super HM-H」1支+「Tskgel super H2000」1支,移動相=THF)。
(高分子化合物2之合成)
將4-胺苯乙烯(Aldrich製)3.50g、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯(Aldrich製)13.32g、2,2’-偶氮雙(2-甲基丙腈)0.08 g、2-庚酮(和光純藥製)25.36g加入125mL耐壓容器(Ace製),用氮起泡後密閉,在60℃油浴中聚合48小時,而獲得高分子化合物2溶解之黏稠的2-庚酮溶液。高分子化合物2係具有下述化2所示之重複單元。在此,括弧中的數字係表示重複單元之莫耳分率。
高分子化合物2
所得高分子化合物2其由標準聚苯乙烯所求之重量平均分子量為132000(島津製GPC、「Tskgel super HM-H」1支+「Tskgel super H2000」1支,移動相=THF)。
接著藉由旋轉塗佈法在閘極絶緣膜3上塗佈奈米-Ag印墨「ULVAC Materials公司製L-Ag1T」,並大氣中於加熱板上以150℃燒成30分鐘,藉此而獲得銀電極層。之後將該銀電極層藉由光微影法而加工為源極電極4及汲極電極5之形狀。光微影中,光阻(photoresist)使用東京應化工業公司製「OFPR800C LB」、顯影液使用nagasechemtex公司製「NPD-18」、光阻剝離液使用東京應化工業公司製「104」、Ag蝕刻液使用關東化學公司製「SEA-05」。光微影係藉由以下步驟而進行。Ag層上形成光阻「OFPR800C LB」的膜,並隔著光罩照射365nm之UV光。接著,使用顯影液「NPD-18」而進行光阻之顯影。接著將顯影之光阻作為遮罩,使用Ag蝕刻液「SEA-05」而去除Ag層露出Ag之部份,使用光阻剝離液「104」而剝離殘留之光阻,最後,奈米-Ag燒結體之銀電極之最終燒成處理為在大氣中於加熱板上以220℃實施30分鐘燒成處理,而進行源極電極4、汲極電 極5之圖案化(第3D圖)。源極電極4及汲極電極5之膜厚約為200nm。此外,以同製程所製作之TEG元件,其所測定之該銀電極之電阻率約為6×10-6 Ω cm。
接著,在源極電極4與汲極電極5間,藉由轉印印刷法而形成半導體層6。轉印印刷所使用之印刷版係信越化學公司製PDMS(聚二甲基矽氧烷)「SIM-360」與硬化劑「CAT-360」以9:1(重量比)混合並使其成為0.7mm厚度之方式,而製作使用冶具所形成之樹脂所構成之平版,並由該平版切取印刷版用平版,其大小為形成半導體層6之區域的大小,在玻璃之支撐基板上將該印刷用平板貼上,藉此作為印刷版。該印刷版上,將預先準備之含有高分子有機半導體之印墨藉由旋轉塗佈法而塗佈並形成塗佈膜,將該塗佈膜轉印印刷於源極電極4與汲極電極5間形成半導體層6之區域,而獲得半導體層6(第3E圖)。
接著,在第1基板1上之接觸孔12與端子部以外之區域,藉由轉印印刷法而形成保護膜7。轉印印刷所使用之印刷版係以與半導體層6同樣之方法而製作。在該印刷版上,將下述化3所示含有高分子化合物3、氟乙烯/乙烯醚交互共聚物與2,3,4,5,6-五氟甲苯(2,3,4,5,6-Pentafluorotoluene)之溶液,藉由旋轉塗佈法而塗佈並形成塗佈膜,將該塗佈膜轉印印刷於第1基板1上之區域之接觸孔12及端子部以外之區域。因該塗佈膜具有熱交聯性,故直接在氮(N2)環境中於加熱板上以200℃燒成30分鐘,藉此獲得保護膜7(第3F圖)。
高分子化合物3
接著洗淨附有ITO膜之玻璃基板,並以光微影法將ITO膜圖案化,藉此獲得形成陽極電極9之第2基板8(第4B圖)。光微影中,光阻使用東京應化工業公司製「OFPR800C LB」、顯影液使用nagasechemtex公司製「NPD-18」、光阻剝離液使用東京應化工業公司製「106」、ITO蝕刻液使用林純藥工業公司製「ITO蝕刻液:氯鐵液」。光微影係藉由以下步驟而進行。在ITO膜上形成光阻「OFPR800C LB」的膜,並隔著光罩照射365nm之UV光。接著,使用顯影液「NPD-18」而進行光阻之顯影。接著,將顯影之光阻作為遮罩,使用ITO蝕刻液「氯鐵液」而去除ITO膜露出之部份,使用光阻剝離液「106」而剝離殘留之光阻,並進行陽極電極9之圖案化。陽極電極9之膜厚約為150nm。電阻率約為120×10-6 Ω cm。
接著,僅於在陽極電極9與電極分隔件11間之發光元件之發光部10之形成區域,形成作為基底層之設有開口部之SiO2層後,藉由光微影法而形成接觸分隔件12。光微影中,接觸分隔件12所使用之感光性樹脂使用Toray公司製「Photoneece」、顯影液使用nagasechemtex公司製 「NPD-18」。光微影係藉由以下步驟而進行。在形成至SiO2層之第2基板8上形成感光性樹脂之「Photoneece」的膜,並隔著光罩照射365nm之UV光。接著,使用顯影液「NPD-18」而進行光阻之顯影。最後,在大氣環境之加熱爐中以230℃進行30分鐘燒成處理,而獲得接觸分隔件12。此時,接觸分隔件12之高度約為4μm。
省去電極分隔件11之製作,在蒸鍍陰極金屬膜後,削取陽極電極9上之接觸分隔件12周圍之陽極電極9之露出部分其外圍部份的金屬膜,藉以將電極作為分隔件。
接著,將有機發光層藉由旋轉塗佈法及燒成處理而形成,接著,將陰極電極真空蒸鍍而獲得發光元件之發光部10。發光元件之發光部10之製作製程,係以與實施形態1所記載方法同樣之方法而形成。但適當擦拭接觸分隔件12上與周圍之陽極電極9露出部份所附著之有機發光層用材料。
接著,為了進行第1基板1與第2基板8之貼合,故使用滴落塗佈法而將奈米-Ag印墨填充於第1基板1上之接觸孔14內。奈米-Ag印墨使用ULVAC Materials公司製「L-Ag1T」。貼合順序係使用滴落塗佈法而將奈米-Ag印墨「L-Ag1T」填充於第1基板1上之接觸孔14內,並以將第2基板8上之接觸分隔件12收納入第1基板1上之接觸孔14內之方式疊合第1基板1與第2基板8。之後,一邊加壓一邊以150℃燒成30分鐘,並將奈米-Ag印墨「L-Ag1T」加熱固化,藉此而實施貼合。此操作全程在氧濃度未滿 1.0ppm且水份濃度未滿1.0ppm之手套箱中實施。
最後,使手套箱中壓力為負壓(約-2.0Pa),並於貼合之基板之外圍部塗佈環氧樹脂。之後,使手套箱中壓力回到正壓(約5.0Pa)並硬化環氧樹脂,而獲得高分子有機電晶體驅動之顯示裝置。
將本實施例所製作之顯示元件以Agilent Technologies公司製「B1500A」半導體參數分析器測定輸出(PVdd-Ipled)特性時,可確認含有發光元件之顯示裝置之電晶體特性,以及可確認有機發光層之發光。(第11圖)。第11圖中,PVdd表示加於有機薄膜電晶體之源極電極4與陰極電極間之電壓。Ipled表示流通於有機薄膜電晶體之源極電極4、半導體層6、汲極電極5、接觸孔14、接觸分隔件12(陽極側)、陽極電極9、發光元件之發光部10、接觸分隔件12(陰極側)、陰極電極間之電流。本實施例所製作之顯示裝置中,可確認源極電極4、半導體層6、汲極電極5、接觸孔14、接觸分隔件12(陽極側)、陽極電極9、發光元件之發光部10、接觸分隔件12(陰極側)、陰極電極間之導通。
1‧‧‧第1基板
2‧‧‧閘極電極
2t‧‧‧閘極端子
3‧‧‧閘極絶緣膜
4‧‧‧源極電極
4t‧‧‧源極端子
5‧‧‧汲極電極
6‧‧‧半導體
7‧‧‧保護膜
8‧‧‧第2基板
9‧‧‧陽極電極
10‧‧‧發光部
11‧‧‧電極分隔件
12‧‧‧接觸間隔物
13‧‧‧密封劑層
14‧‧‧接觸孔
15‧‧‧陰極電極
15d‧‧‧陰極導出線
15t‧‧‧陰極端子
20‧‧‧接合構件
第1圖係示意性表示本發明之實施形態1之主動矩陣型顯示裝置之構成的截面圖。
第2圖係實施形態1之主動矩陣型顯示裝置之製造方法之步驟流程圖。
第3A圖係步驟DS1之洗淨第1基板1之步驟的截面圖。
第3B圖係步驟DS2之形成含有閘極電極層2之金屬層之步驟的截面圖。
第3C圖係步驟DS3之成膜閘極絶緣膜3之步驟的截面圖。
第3D圖係步驟DS4之形成含有源極電極4、汲極電極5之金屬層之步驟的截面圖。
第3E圖係步驟DS5之成膜半導體層6之步驟的截面圖。
第3F圖係步驟DS6之成膜保護膜7並形成接觸孔14之步驟的截面圖。
第4A圖係步驟LS1之洗淨基板8之步驟的截面圖。
第4B圖係步驟LS2之形成含有陽極電極9之導電層之步驟的截面圖。
第4C圖係步驟LS3之在陽極電極9上形成電極分隔件11之步驟的截面圖。
第4D圖係步驟LS4之在陽極電極9上形成接觸間隔物12之步驟的截面圖。
第4E圖係步驟LS5之在以電極分隔件11劃分之元件區域之陽極電極9上形成發光部10之有機EL元件等發光元件之步驟的截面圖。
第5A圖係步驟BS1之將奈米粒子Ag或Ag膏轉印印刷至接觸間隔物12前端之步驟的截面圖。
第5B圖係步驟BS2之將基板彼此貼合之步驟的截面圖。
第6圖係示意性表示本發明之實施形態2之主動矩陣型顯示裝置之構成的截面圖。
第7圖係示意性表示本發明之實施形態3之主動矩陣型顯示裝置之構成的截面圖。
第8圖係示意性表示本發明之實施形態4之主動矩陣型顯示裝置之構成的截面圖。
第9圖係示意性表示本發明之實施形態5之主動矩陣型顯示裝置之構成的截面圖。
第10圖係表示本發明之實施例之元件構成的平面圖,(a)係在第1基板1上形成有機薄膜電晶體Tr1時之平面圖,(b)係在第2基板8上形成發光部10時之平面圖,(c)係將第1基板1與第2基板2貼合時之平面圖。
第11圖係表示實施例1所製造之顯示裝置之輸出特性的圖。
1‧‧‧第1基板
2‧‧‧閘極電極
3‧‧‧閘極絶緣膜
4‧‧‧源極電極
5‧‧‧汲極電極
6‧‧‧半導體
7‧‧‧保護膜
8‧‧‧第2基板
9‧‧‧陽極電極
10‧‧‧發光部
11‧‧‧電極分隔件
12‧‧‧接觸間隔物
13‧‧‧密封劑層
14‧‧‧接觸孔
20‧‧‧接合構件

Claims (15)

  1. 一種主動矩陣型顯示裝置,其係具有:第1基板;薄膜電晶體,具有閘極電極、閘極絶緣膜、源極電極、汲極電極及半導體膜,並形成在前述第1基板的一方之主面上;第2基板;以及顯示元件,具有陽極電極及陰極電極,並形成在前述第2基板的一方之主面,且前述第1基板與前述第2基板係以前述第1基板之形成有前述薄膜電晶體之主面與前述第2基板之形成有前述顯示元件之主面對向而貼合,前述薄膜電晶體之源極電極及汲極電極中之任一者之電極之第1電極與前述顯示元件之陽極電極及陰極電極中之任一者之電極之下部電極電性連接,且前述第1基板與前述第2基板的一方之基板具有維持前述第1基板與前述第2基板間之預定間隔之接觸間隔物,另一方之基板具有與前述接觸間隔物對向之接觸孔,前述接觸間隔物之前端部份係固定在前述接觸孔內。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣型顯示裝置,其中,前述接觸間隔物係包含柱狀之絶緣構造體與形成在其表面之導電膜。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之主動矩陣型顯示裝置,其中,前述接觸間隔物係形成於前述下部電極上,前述接觸孔係形成於前述第1電極上,在前述接觸孔之底面露出前述第1電極之表面。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之主動矩陣型顯示裝置,其中,前述接觸間隔物係形成於前述第1電極上,前述接觸孔係形成於前述下部電極上,在前述接觸孔之底面露出前述下部電極之表面。
  5. 如申請專利範圍第3項或第4項所述之主動矩陣型顯示裝置,其中,於前述接觸孔的側面形成連接於前述第1電極或前述下部電極之導電膜。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之主動矩陣型顯示裝置,其中,前述第1電極與前述下部電極係隔著填充於前述接觸孔的至少一部份之接合構件而電性連接,前述接觸間隔物之前端部份係埋入於前述接合構件。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之主動矩陣型顯示裝置,其中,前述接合構件係包含藉由乾燥或燒結而將導電性印墨或導電性膏固化形成之材料。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之主動矩陣型顯示裝置,其中,導電性印墨係含有液體媒體與分散於該液體媒體中之無機奈米粒子。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之主動矩陣型顯示裝置,其中,前述無機奈米粒子係含有由Au、Ag、Cu、Pd、Pt、 Ni、ITO、Al、硫化銀及氧化銀所成群組選出之至少1種。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之主動矩陣型顯示裝置,其中,前述導電性膏係含有由PbSn合金、SnAg合金、Ag所成群組選出之至少1種。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之主動矩陣型顯示裝置,其中,前述導電性膏係含有聚合物。
  12. 如申請專利範圍第1至11項中任一項所述之主動矩陣型顯示裝置,其中,前述薄膜電晶體係含有有機半導體。
  13. 一種主動矩陣型顯示裝置之製造方法,該主動矩陣型顯示裝置係具有第1基板;薄膜電晶體,具有閘極電極、閘極絶緣膜、源極電極、汲極電極及半導體膜,並形成在前述第1基板的一方之主面上;第2基板;以及顯示元件,具有陽極電極及陰極電極,並形成在前述第2基板的一方之主面,該方法係包含將前述第1基板與前述第2基板以前述第1基板之形成有前述薄膜電晶體之主面與前述第2基板之形成有前述顯示元件之主面對向而貼合者,並包含下述步驟:電性連接前述薄膜電晶體之源極電極及汲極電極中之任一者之電極之第1電極與前述顯示元件之陽極電極及陰極電極中之任一者之電極之下部電極,且在前述第1基板與前述第2基板之一方之基板形成維持前述第1基板與前述第2基板間之預定間隔之接觸間隔物的接觸間隔物形成步驟; 在另一方之基板形成與前述接觸間隔物對向之接觸孔之步驟;以及將前述接觸間隔物之前端部份藉由接合構件固定於前述接觸孔內,並為了電性連接前述第1電極與下部電極,而貼合前述第1基板與第2基板之步驟。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之主動矩陣型顯示裝置之製造方法,其中,貼合前述第1基板與第2基板之步驟包含:使用有版印刷法或無版印刷法而將導電性印墨或導電性膏填充於前述接觸孔內;將前述接觸間隔物之前端部份浸入前述經填充之導電性印墨或導電性膏;以及藉由乾燥或燒結而將前述浸入有前端部份之導電性印墨或導電性膏固化。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之主動矩陣型顯示裝置之製造方法,其中,貼合前述第1基板與第2基板之步驟包含:將導電性印墨或導電性膏由轉印印刷版上轉印印刷至前述接觸間隔物之前端部份;將轉印印刷有前述導電性印墨或導電性膏之接觸間隔物之前端部份插入前述接觸孔,藉此在前述接觸孔內填充前述導電性印墨或導電性膏;以及藉由乾燥或燒結而將填充於接觸孔內之導電性印墨或導電性膏固化。
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