光發射以及其制造方法

專利名稱：光發射以及其制造方法
1.發明的領域本發明涉及一個光發射器和制造光發射器的方法，特別涉及減少光發射器的不良的發光的出現次數的技術。
2.相關技術的描述有機場致發光顯示器(以后也稱，“有機EL顯示器“或”有機EL板“)作為新的平面型顯示器正吸引人們的注意。特別是，作為開關元件的具有薄膜晶體管(以后稱作“TFTS”)的有源矩陣型有機EL顯示器被認為在不遠的將來將取代目前流行的液晶顯示器，在實際應用中正迅猛發展。
和液晶顯示器不同，有機EL顯示器具有自一發光器件。這就消除了液晶顯示器的必不可少的背后照明的必要，使設備小型，輕便。再者，有機EL板可被期望用作光發射器件，例如使用自-發光特性的液晶顯示器的背后照明。
不過，許多實際使用中需要解決的問題仍然存在著。這種問題之一，是發光差的問題。當由于任何原因出現差的發光的時候，非發光區出現在屏幕上，屏幕清晰度變壞，有時出現顯示功能障礙。因此，重要的問題是查明差的發光的原因并有效地防止它，從而具有極少數非一發光區或無非一發光區的有機EL顯示器可以高效地制造出來。
本發明的概述本發明是根據上述情況做出的，其目的是提供一種技術，以便減少光發射器中差的發光的出現。
本發明的最佳實施例涉及制造光發射器的方法。這個方法包括在基片上形成像素電極；在像素電極上形成第一絕緣層；通過取消第一絕緣層的一部分和暴露像素電極而形成一個像素孔徑；在像素孔徑上形成光發射元件層，其中像素孔經形成在，除去在像素電極上進行處理而改變其形狀的那一部分而外的第一絕緣層的一部分上，或形成在像素電極下面的層上。
在有源矩陣型有機EL板的情況下，基片10具有這樣的結構，其中，包含開關元件例如TFTS的驅動電路形成在一個絕緣基片上，一個平面薄膜等形成在其上。在本說明書中，“基片”這個詞可以表示基片本身，或也可以表示包括驅動電路這樣，結構的基片。換言之，在本說明書中，包括像素電極的光發射器，光發射元件層，反電極形成在其上的標板總稱為基片。像素電極很可能在像素電極下面被改變形狀的部分上不整齊地層疊而成。如果光發射元件層形成在這部分上，則擔心差的光發射元件層會產生黑斑。再者，如果反電極形成在這部分上，則擔心兩個電極彼此接觸，出現短路。通過取消絕緣層打開除形狀改變區而外的像素，內部電極短路可以被防止，差的發光的出現可以被減少。
處理方法可以是蝕刻。像素孔徑可以形成在除像素電極不平整的部分而外的第一絕緣層的那一部分上。像素孔徑可以形成在除像素電極的邊緣部分而外的第一絕緣層的那一部分上。通過用第一絕緣層蓋住在像素電極上或下蝕刻產生的臺階部分，差的光發射元件層可以得到改進，內部電極短路可以避免。
在形成像素電極以前的方法還進一步包括在基片上形成控制光發射器的晶體管；在晶體管上形成一個第二絕緣層；在第二絕緣層上形成一個穿過晶體管電極的接觸孔；其中在形成像素電極的時候，像素電極形成在包括第二絕緣層的接觸孔的一個區域上。像素孔經形成在除接觸孔上方的部分而外的第一絕緣層的那一部分上。在接觸孔的那一部分上像素電極的表面是凹形的，從而像素孔經提供在除接觸孔而外的那一部分上是極好的。
本發明的另一最佳實施例涉及光發射器。光發射器包括一個基片；形成在基片上的像素電極；形成在像素電極上的光發射元件層；其中，光發射元件層不與像素電極接觸，而形成在經對像素電極進行處理而改變形狀的部分上或形成在像素電極下面的層上。改變形狀的部分是像素電極不整齊的部分。改變形狀的部分可以是像素電極的邊緣部分。蓋住改變形狀的部分的絕緣層可以安排在像素電極和光發射元件層之間。像素電極不整齊的部分用絕緣層蓋住，像素電極因此不與光發射元件層和其上的反電極連接，從而差的發光和短路可以避免。
應該指出，上述結構組成部分的任意組合或再組合以及上述的方法，設備和系統之間變化的表達形式都包括在本實施例中，都是有效的。
再者，本發明的概述沒有必要描述所有必要的特征，從而本發明也可能是這些描述的特征的代替組合。
附圖的簡短描述

圖1是一個實施例的光發射器的單像素的電路結構。
圖2簡略表示該實施例的光發射器的截面結構。
圖3簡略表示該實施例的光發射器的頂視圖。
本發明的詳細描述現在根據最佳實施例描述本發明，這些實施例不是限制本發明的范圍而是舉例說明本發明。在實施例中所描述的所有特征及其組合對于本發明未必是必需的。
圖1是一個實施例的光發射器100的單像素的電路結構。該電路包括一個有機光發射元件OLED，兩個用于控制有機光發射器元件OLED的晶體管Tr1和Tr2，一個電容器C，一個傳送掃描信號的掃描線SL，一個傳送亮度數據的數據線DL，一個提供電功率的電源線Vdd。
電源線Vdd提供電功率使有機光發射元件OLED發光。數據線DL傳送設定的亮度數據到第二晶/體管Tr2(以后也稱做“驅動晶體管”)。掃描線SL傳送掃描信號以起動第一晶體管Tr1(以后也稱“開關晶體管”)，使有機光發射元件OLED發光。
開關晶體管Tr1的門極與掃描線SL連接。開關晶體管Tr1的漏極(或源極)與數據線DL連接。開關晶體管Tr1的源極(或漏極)與驅動晶體管Tr2的門極連接。在本實施例中，開關晶體管是雙門晶體管，它有兩個門極。在另一實施例中，開關晶體管可能是單門晶體管或具有三個或多個門極的多一門晶體管。開關晶體管Tr1可能是一個n溝道晶體管或一個P溝道晶體管。驅動晶體管Tr2的源極(或漏極)與有機光發射元件OLED的陽極連接。驅動晶體管Tr2的漏極(或源極)與電源線Vdd連接。類似于開關晶體管Tr1，驅動晶體管Tr2可以是單一門晶體管或多一門晶體管，可能是n溝道晶體管或P溝道晶體管。
有機光發射元件OLED的陽極與驅動晶體管Tr2的源極(或漏極)連接。有機光發射元件OLED的陰極與地電位連接。電容器C的一端與開關晶體管Tr1的漏極(或源極)，和驅動晶體管Tr2的門極連接。電容器C的另一端經導線(圖中未示出)與地電位連接，或與電源線Vdd連接。
下面解釋上述結構的電路的工作。當掃描線SL的掃描信號是高電平，把亮度數據寫入有機光發射元件OLED的時候，開關晶體管Tr1接通，輸入到數據線DL的亮度數據被設定在驅動晶體管Tr2和電容器C中。因此，對應于亮度數據的電流在驅動晶體管Tr2的源極和漏極之間流動，這個電流在有機光發射元件OLED中流動，使有機光發射元件OLED發光。當掃描線SL的掃描信號變成低電平的時候，開關晶體管Tr1關斷，但是驅動晶體管Tr2的門電壓被保持，從而有機光發射元件OLED按照設定的亮度數據繼續發光。
在下一個發光時刻，掃描線SL的掃描信號又變成高電平，開關晶體管Tr1接通，輸入數據線DL的新的亮度數據被設定在驅動晶體管Tr2和電容器C中。由此，有機光發射元件OLED根據新的亮度數據發光。
圖2簡略地表示該實施例的光發射器100的截面結構。圖2是驅動晶體管Tr2和有機光發射元件DLED在圖1的單像素的電路中形成的那一部分的截面結構。光發射器100包括一個TFT基片50，它包括絕緣層12，活性層14，門絕緣層16，門極18，層間絕緣層20，漏極22，源極24，作為第二絕緣層的例，形成在絕緣基片10上的平面層26，一個有機光發射器60，它包括一個像素電極28，一個光發射元件層30，一個反電極32，一個安排在TFT基片50和有機光發射器60之間的第一絕緣層24。
下面描述制造這種光發射器100的方法。基片10是由下述材料制成的基片，例如，石英，無堿玻璃，玻璃陶瓷，硅樹脂，金屬或塑料。絕緣層12是由層疊硅氧化物SiO2，硅氮化物，硅氧化氮化物SiOxNy等材料，使用等離子體CVD等方法，在基片10上形成的。在基片10是由玻璃等材料制成的情況下，提供絕緣層12是為了避免雜質離子，例如鈉離子，從基片10滲入活性層14。在沒有雜質離子從基片10滲透的可能性的情況下，絕緣層12可以不被提供。
非晶硅(以后稱為“a-Si”)薄膜，通過使用等離子體CVD等方法而形成在絕緣層12上，然后，a-Si薄膜通過XeCl準分子激光器點輻射在其表面上退火，因此熔化并再結晶a-Si薄膜到多晶硅(以后稱為“a-Si”)薄膜中，P-Si薄膜然后被蝕刻成島狀，形成活性層14。
門絕緣層16，通過等離子體CVD等方法，由硅氧化物SiO2，硅氮化物SiN等材料層疊形成在活性層14的整個表面上。包括耐火金屬，例如鉻(Cr)或鉬(Mo)的導電材料的薄膜通過濺射形成在門絕緣層16上，然后門極18形成在剛好活性層14的上方的位置上，這是使用照相平版印刷術和于蝕刻技術進行的。用于設定門極18上的亮度數據的線也同時形成。
然后，通過門絕緣層16，使用門極18作為掩模，N型或P型離子被注入到活性層14中，它是P-Si薄膜。除去沒有被門極18蓋住的活性層14的部分而外，N型和P型雜質離子被摻入活性層14。雜質離子的類型可以根據要形成的晶體管的類型進行選擇。在門極18下面的活性層14的部分仍然是固有的或實際固有的P-Si薄膜。
再者，一個保護層被形成，它的寬度窄于活性層14的寬度，用于蓋住門電極18和門絕緣層16。然后，使用保護層作為掩摸，注入離子。沒有被保護層蓋住的活性層14的那部分是用雜質離子高摻雜，作為源區14d和漏區14d。被保護層蓋住的活性層14的那部分用雜質離子低摻雜是LDD區。這樣，通過離子摻雜，源區14s，溝道14C，漏區14d和LDD區14LD就形成了。
在清除保護層以后，通過等離子體CVD，層間絕緣層20通過層疊硅氧化物SiO2，硅氮化物SiN等材料，形成在整個表面上。穿過層間絕緣層20并到達活性層14的接觸孔形成在與源區14S和漏區14d對應的位置中，通過用金屬例如鋁(Al)填充這些接觸孔而形成源極26和漏極28。此后，通過沉積有機樹脂等材料平面層26形成在其上。這個平面層26通過蓋住電路，例如晶體管形成的部分而使基片的表面平面化。這種TFT基片50的表面的平面化，在有機光發射器件60形成以前，是很重要的，它用于防止有機光發射器件60的差的發光，如下所述。
穿過平面層26并到達源極24的接觸孔形成在與源極24對應的位置上，像素電極28通過淀積透明電極材料例如銦錫氧化物(ITO)，并制作淀積材料的圖案而形成在其上。在本實施例中像素電極是陽極。陽極是由銦錫氧化物(ITO)，錫氧化物SnO2，或銦氧化物(In2O3)等材料制成。一般使用ITO，是因為它的空穴注入功效和低的表面電阻。當ITO被淀積的時候，通過對于像素電極28下面的平面層26進行蝕刻處理而形成接觸孔的部分變成深凹狀，從而形成在其上的像素電極28的凹度低于接觸孔位置上的周圍部分。即像素電極28的表面不平坦，剛好在接觸孔上方有一個水平差。在圖案形成的蝕刻的邊緣部分上像素電極28也有一個水平差。
第一絕緣層34形成在像素電極28的整個表面上，然后，通過蝕刻并暴露像素電極28消除第一絕緣層34的一部分，像素孔徑36被形成。像素孔徑36形成在，除在像素電極上進行處理被改變形狀的部分而外的第一絕緣層34的那一部分上，或形成在像素電極下面的一層上，例如是形成在像素電極28下面的平面層26上的接觸孔的一部分，和具有像素電極28的水平差的一個邊緣部分。接觸孔和邊緣部分仍然被第一絕緣層34蓋住，不與其上提供的光發射元件層30接觸。
光發射元件層30形成在像素電極28上。光發射元件層30包括有機層，例如陽極過渡層，空穴輸送層，光發射層和電子輸送層。一般，這些有機層，是在具有多個形成小室的多一室型構造系統中通過真空蒸發而形成的。如果需要陽極過渡層，空穴輸送層，和電子輸送層可以被提供。
空穴輸送層是由下述材料制成的，N，N′-di(萘-1-Y1)-N，N′-二苯基-聯苯胺(NPB)，4，4′，4″-tris(3-methylphenylphenylamino)三苯胺(MTDATA)，或N，N′-二苯基-N，N′-di(3-methylphentl)-1，1′-聯二苯-4，4′-二胺(TPD)。發光層是由下列材料制成的，鋁-喹啉配合物(Alq3)或雙(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)含有qwinarcridon衍生物的鈹(Bebq2)。電子輸送層是由材料Alq3或Bedq2制成的。陽極過渡層是由銅酞花青顏料，m-MTDATA，或鋁氧化物制成。
反電極32形成在光發射元件層30上。在本實施例中反電極是陰極。陰極是由下述材料制成的，例如，含微量鋰的鋁合金，鎂銦合金，或鎂銀合金。反電極32具有雙層結構，按照從電子輸送層開始的次序分別有氟化鋰(LiF)層和鋁層(Al)。
當光發射元件層30被沉淀在像素電極28上的時候，如果像素電極28是不平坦的，有機光發射材料就不能很好地沉淀在不平坦的部分上，從而擔心不平坦部分變成非發射區(黑斑)。再者，如果在有機材料不良沉淀引起的臺階上產生縫隙，陰極電極材料就會穿過縫隙，從而擔心電短路的產生。在內部電極短路的情況下，當施加電壓的時候，短路電流非常大，從而因為電流沒有流過光發射元件層30，整個像素不發光并變成為黑斑。
在本實施例中，通過在像素電極28上進行處理而改變形狀的部分或像素電極28下面的一層是被第一絕緣層34蓋住，像素孔徑36不被提供在其上，從而差的光發射層30和由于內部電極短路而引起的差的發光可以被防止。
圖3簡略地示出該實施例的光發射器的頂示圖。圖3示出了圖1中單像素的電路的頂視圖。像素電極28用上左-下右的斜線表示，像素孔徑36用下左-上右的斜線局部表示。圖2中所示截面視圖是從圖3A-A′線上取的。接觸孔形成在驅動晶體管Tr2的源極24上的那部分不作為像素被打開，因為第一絕緣層34安排在像素電極28和光發射元件層30之間。像素僅僅在像素電極28的平坦部分上被打開，從而差的發光的出現可以被防止。
本發明已經通過實施例舉例說明進行了描述。熟悉技術的人員將會理解，對于上述組成部件和工序的組合存在各種修改，這些修改都包括在本發明的范圍之中，這些修改將在下面描述。
在上述實施例中，驅動晶體管Tr2是頂一門(top-gate)型晶體管，其中門極18處在活性層14的上方。然而，驅動晶體管Tr2也可以是底一門(bottom-gate)型晶體管，其中門電極18處在活性層14的下方。
在上述實施例中，解釋了有機光發射器件，然而，光發射器也可以是無機光發射器。在上述實施例中，驅動晶體管Tr2的電極被連到有機光發射器的陽極，然而驅動體管Tr2的電極也可以連到有機光發射器的陰極。
雖然本發明已經通過舉例說明實施例的方法進行了描述，應該理解，熟悉技術的人可以做出許多變化和代替物，而不脫離所附權利要求規定的本發明的范圍。
權利要求
1.一種制造光發射器的方法，包括在基片上形成一個像素電極；在像素電極上形成一個第一絕緣層；通過消除第一絕緣層的一部分和暴露像素電極而形成像素孔徑；在像素孔徑上形成一個光發射元件層，其中像素孔徑形成在除在像素電極上進行處理被改變形狀的部分而外的第一絕緣層的那一部分上或形成在像素電極下面的一層上。
2.根據權利要求1的方法，其中所述的處理指的是蝕刻。
3.根據權利要求1的方法，其中像素孔徑形成在除像素電極是不平坦的部分而外的第一絕緣層的那一部分上。
4.根據權利要求2的方法，其中像素孔徑形成在除像素電極是不平坦的部分而外的第一絕緣層的那一部分上。
5.根據權利要求1的方法，其中像素孔徑形成在除像素電極的邊緣部分而外的第一絕緣層的那一部分上。
6.根據權利要求2的方法，其中像素孔徑形成在除像素電極的邊緣部分而外第一絕緣層的那一部分上。
7.根據權利要求1的方法，在形成像素電極以前進一步包括在基片上形成控制光發射器的晶體管；在晶體管上形成第二絕緣層；形成接觸孔，它穿過在第二絕緣層上的晶體管電極；其中，在上述形成的像素電極中，像素電極形成在包括第二絕緣層的接觸孔的區域上，像素孔徑形成在除接觸孔上方的部分而外的第一絕緣層的那一部分上。
8.根據權利要求2的方法，在形成像素電極以前進一步包括在基片上形成控制光發射器的晶體管；在晶體管上形成第二絕緣層；在第二絕緣層中形成一個接觸孔，它穿過晶體管的電極；其中，在上述形成像素電極中，像素電極形成在包括第二絕緣層的接觸孔的區域上，像素孔徑形成在，除接觸孔上方部分的第一絕緣層的那一部分上。
9.一種根據權利要求3的方法，在形成像素電極以前還包括在基片上形成一個控制光發射器的晶體管；在晶體管上形成第二絕緣層；在第二絕緣層中形成穿過晶體管電極的接觸孔；其中，在形成像素電極中，像素電極形成在包括第二絕緣層的接觸孔的一個區域上；像素孔徑形成在，除接觸孔上方部分而外的第一絕緣層的那一部分上。
10.一種根據權利要求4的方法，在形成像素電極以前還包括在基片上形成控制光發射的晶體管；在晶體管上形成第二絕緣層；在第二絕緣層中形成穿過晶體管電極的接觸孔；其中，在形成像素電極時，像素電極形成在包括第二絕緣層的接觸孔的區域上；和像素孔徑形成在除接觸孔上方部分而外的第一絕緣層的那一部分上。
11.一種根據權利要求5的方法，在上述形成像素電極以前還包括在基片上形成一個控制光發射器的晶體管，在晶體管上形成一個第二絕緣層；和在第二絕緣層中形成一個穿過晶體管電極的接觸孔；其中，在形成像素電極時，像素電極形成在包括第二絕緣層的接觸孔的一個區域上；和像素孔徑形成在，除接觸孔上方部分而外的第一絕緣層的那一部分上。
12.一種根據權利要求6的方法，在形成像素電極以前還包括在基片上形成控制光發射器的晶體管；在晶體管上形成第二絕緣層，和在第二絕緣層中形成穿過晶體管電極的接觸孔；其中，在形成像素電極中，像素電極形成在包括第二絕緣層的接觸孔的一個區域上；和像素孔徑形成在除接觸孔上方部分而外的第一絕緣層的那一部分上。
13.一種光發射器，包括一個基片；一個形成在上述基片上的像素電極；和一個形成在上述像素電極上的光發射元件層，其中，上述光發射元件層不與上述像素電極接觸而形成在，對上述像素電極進行處理而改變形狀的部分上，或形成在上述像素電極下面的一層上。
14.一種根據權利要求13的光發射器，其中改變形狀的部分是像素電極不平坦的部分。
15.一種如權利要求13的光發射器，其中改變形狀的部分是像素電極的邊緣部分。
16.一種如權利要求13的光發射器，其中，蓋住形狀改變的部分的絕緣層被提供在上述像素電極和上述光發射元件層之間。
17.一種如權利要求14的光發射器，其中，蓋住形狀改變部分的絕緣層安排在上述像素電極和上述光發射元件層之間。
18.一種如權利要求15的光發射器，其中蓋住形狀改變部分的絕緣層安排在上述像素電極和上述光發射元件層之間。
全文摘要
一種有機EL器件，用新方法制造，以減少有機EL器件中不良的發光的出現次數。像素孔徑形成在除接觸孔上方部分之外的部分上，接觸孔連接驅動晶體管的源極和有機光發射器件的像素電極。像素電極不平坦的部分被絕緣層蓋住以避免像素電極和相反電極之間短路。
文檔編號H01L51/50GK1446029SQ0310757
公開日2003年10月1日 申請日期2003年3月5日 優先權日2002年3月5日
發明者野口幸宏, 土屋博, 佐野景一 申請人:三洋電機株式會社