有机发光元件的制造方法以及显示装置的制造方法_2

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、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)等聚酯类或者聚碳酸酯树脂等,但是,在这种情况下,为了降低透水性、透气性,优选采用层叠结构和进行表面处理。
[0184]在TFT层12中,形成有如上所述的像素驱动电路140,驱动晶体管Trl电连接于下部电极14。平坦化层13用于形成有该像素驱动电路140的基板11 (TFT层12)的表面的平坦化,因为将形成用于连接驱动晶体管Trl与下部电极14的微小的连接孔(未图示),所以优选由图案精度良好的材料构成。作为平坦化层13的构成材料,例如可以列举聚酰亚胺等有机材料、或者氧化娃(Si02)等无机材料。
[0185]红色有机EL元件10R、绿色有机EL元件10G和蓝色有机EL元件10B各自具有以下结构:其中从基板11侧顺次具有作为阳极的下部电极14、隔壁15、有机层16以及作为阴极的上部电极17。有机层16从下部电极14侧顺次具有空穴注入层161、空穴输送层162、发光层163、电子输送层164和电子注入层165。发光层163由红色发光层163R、绿色发光层163G和蓝色发光层163B构成,并且在红色有机EL元件10R中设置有红色发光层163R,在绿色有机EL元件10G中设置有绿色发光层163G,在蓝色有机EL元件10B中设置有蓝色发光层163B。
[0186]在平坦化层13上,分别设置红色有机EL元件10R、绿色有机EL元件10G、蓝色有机EL元件10B各自的下部电极14。该下部电极14例如由铬(Cr)、金(Au)、铀(Pt)、镍(Ni)、铜(Cu)、钨(W)或银(Ag)等金属元素的单质或其合金的透明材料构成。或者也可以采用上述的金属膜与透明导电膜的层叠构造。作为透明导电膜,例如可以列举铟锡氧化物(ΙΤ0)、氧化铟锌(InZnO)、氧化锌(ZnO)与铝(A1)的合金等。在下部电极14被用作阳极的情况下,虽然优选由高空穴注入性的材料构成,但是即使是如铝合金那样的功函数不十分大的材料,也可以通过设置适当的空穴注入层161,而使其发挥作为阳极的功能。
[0187]隔壁15用于确保下部电极14与上部电极17之间的绝缘性,并使发光区域形成为期望的形状,另外具有对应于发光区域的形状的开口。隔壁15的上层、即空穴注入层161至上部电极17虽然不仅在开口也可以在隔壁15上设置,但是只有开口发光。隔壁15例如由氧化硅等无机绝缘材料构成。也可以在无机绝缘材料上层叠正型感光性的聚苯并噁唑和正型感光性的聚酰亚胺等感光性树脂构成隔壁15。
[0188]空穴注入层161设置在红色有机EL元件10R、绿色有机EL元件10G和蓝色有机EL元件10B上共用,用来提高空穴注入效率,并且具有作为防止泄漏的缓冲层的功能。该空穴注入层161的厚度例如优选5nm?lOOnm,更优选8nm?50nmo
[0189]作为空穴注入层161的构成材料,虽然可以列举例如:聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚苯撑(polyhenylene)及其衍生物、聚噻吩乙炔及其衍生物、聚喹啉及其衍生物、聚喹喔啉及其衍生物、在主链或支链中含有芳香族胺结构的聚合物等导电性高分子;金属酞菁(铜酞菁等)或者碳等,但是也可以根据与电极、邻接层的材料的关系适当地选择。
[0190]在空穴注入层161由高分子材料构成的情况下,其重均分子量(Mw)例如为约2000?300000,优选约5000?200000。如果Mw不满5000,那么在形成空穴输送层162以后的层时有可能溶解,如果Mw超过300000,那么有可能由于材料的凝胶化而使成膜变得困难。
[0191]作为使用于空穴注入层161的典型高分子材料,例如可以列举聚苯胺和/或低聚苯胺或者聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩)(PED0T)等聚二氧噻吩。具体地说,例如能够使用世泰科(H.C.Stark)制的商品名Naf1n(注册商标)和商品名Liqu1n(注册商标)、日产化学制的商品名ELsource (注册商标)以及综研化学制的导电性Polymer Bella zole等。
[0192]在使用下部电极14作为阳极的情况下,优选由高空穴注入性的材料形成下部电极14。但是,通过设置适当的空穴注入层161,即使是例如铝合金等功函数的值比较小的材料,也可以将其用于阳极的材料。
[0193]空穴输送层162用于提高对发光层163的空穴输送效率,以红色有机EL元件10R、绿色有机EL元件10G、蓝色有机EL元件10B共用的方式设置在空穴注入层161上。
[0194]空穴输送层162的厚度虽然取决于元件的整体结构,但是例如优选10nm?200nm,更优选15nm?150nm。作为构成空穴输送层162的高分子材料,能够使用可溶于有机溶剂的发光材料。该发光材料例如可以列举:聚乙烯基咔唑及其衍生物、聚芴及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚硅烷及其衍生物、在支链或主链中具有芳香族胺的聚硅氧烷衍生物、聚噻吩及其衍生物或者聚吡咯等。
[0195]高分子材料的重均分子量(Mw)例如为约50000?300000,特别优选约100000?200000。如果Mw不满50000,那么因为在形成发光层时,高分子材料中的低分子成分脱落并且在空穴注入.输送层中产生点,所以有可能导致有机EL元件的初期性能下降、引起元件的劣化。另一方面,如果Mw超过300000,那么有可能由于材料的凝胶化而使成膜变得困难。
[0196]再有,重均分子量(Mw)是将四氢呋喃作为溶剂,通过凝胶渗透艾米浆化色谱法(Gel permeat1n chromatography ;GPC),求得的用聚苯乙稀换算的重均分子量的值。
[0197]在发光层163中,通过施加电场使电子与空穴再结合而发光。红色发光层163R例如由在波长为620nm?750nm的范围内至少具有一个峰值的发光材料构成,绿色发光层163G例如由在波长为495nm?570nm的范围内至少具有一个峰值的发光材料构成,蓝色发光层163B例如由在波长为450nm?495nm的范围内至少具有一个峰值的发光材料构成。发光层163的厚度虽然取决于元件的整体结构,但是例如优选10nm?200nm,更优选15nm?lOOnm。
[0198]发光层163例如可以使用在高分子(发光)材料中添加有低分子材料(单体或低聚物)的混合材料。作为构成发光层163的高分子材料,例如可以列举:聚芴系高分子衍生物、(聚)对苯乙炔衍生物、聚苯撑衍生物、聚乙烯基咔唑衍生物、聚噻吩衍生物、茈系染料、香豆素系染料、罗丹明系染料或者在上述高分子材料中掺杂有有机EL材料的材料。作为掺杂材料,例如能够使用红荧烯、茈、9,10-二苯基蒽、四苯基丁二烯、尼罗红或香豆素6等。
[0199]电子输送层164用于提高对发光层163的电子输送效率,作为红色有机EL元件10R、绿色有机EL元件10G和蓝色有机EL元件10B的共用层被设置。作为电子输送层164的材料,例如能够使用喹啉、茈、菲咯啉、菲、芘、双苯乙烯基化合物、吡嗪、三唑、噁唑、富勒烯、噁二唑、芴酮、蒽、萘、丁二烯、香豆素、B丫啶、二苯乙烯或者它们的衍生物和金属络合物,例如三(8-羟基喹啉)铝(简称Alq3)。
[0200]电子注入层165用于提高电子注入效率,作为共用层设置在电子输送层164的整个表面上。作为电子注入层165的材料,例如能够使用锂(Li)的氧化物氧化锂(Li20)、铯的复合氧化物碳酸铯(Cs2C03)或者它们的混合物。另外,也可以使用钙(Ca)、钡(Ba)等碱土金属;锂、铯等碱金属;铟(In)或镁等功函数小的金属的单体或合金,或者它们的金属的氧化物、复合氧化物、氟化物的单体或混合物。
[0201]上部电极17以与下部电极14绝緣的状态设置在电子注入层165的整个表面上。也就是说,上部电极17是红色有机EL元件10R、绿色有机EL元件10G和蓝色有机EL元件10B的共用电极。上部电极17例如由厚200nm的铝(A1)构成。
[0202]这种红色有机EL元件10R、绿色有机EL元件10G、蓝色有机EL元件10B例如覆盖有保护层(未图示),并且在该保护层上进一步通过热硬化型树脂或紫外线硬化型树脂等粘合层(未图示)全面贴合有由玻璃等构成的密封基板(未图示)。
[0203]保护层可以由绝缘材料、导电材料的任一种构成,例如以2 μπι?3 μπι的厚度形成。例如能够使用非晶硅(α -硅)、非晶碳化硅(a -SiC)、非晶氮化硅(a -S^ ΧΝΧ)或非晶碳(α-C)等无机非晶绝缘材料。这样的材料因为不形成晶粒,所以可以形成具有低透水性的良好的保护膜。
[0204]密封基板位于红色有机EL元件10R、绿色有机EL元件10G和蓝色有机EL元件10B的上部电极17侧,并且密封基板与粘合层一起将红色有机EL元件10R、绿色有机EL元件10G和蓝色有机EL元件10B密封。
[0205]在显示装置1中,红色有机EL元件10R、绿色有机EL元件10G、蓝色有机EL元件10B的光可以从基板11和密封基板中的任何一方提取。该显示装置1可以是底部发光型和顶部发光型中的任何一种。在显示装置1为底部发光型时,可以将彩色滤光片(未图示)设置在红色有机EL元件10R、绿色有机EL元件10G、蓝色有机EL元件10B与基板11之间。在显示装置1为顶部发光型时,彩色滤光片被设置在红色有机EL元件10R、绿色有机EL元件10G、蓝色有机EL元件10B与密封基板之间。
[0206]彩色滤光片具有红色滤光片、绿色滤光片、蓝色滤光片,并且分别与红色有机EL元件10R、绿色有机EL元件10G、蓝色有机EL元件10B对置。这些红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片由包含颜料的树脂构成,并且通过适当选择颜料进行调整,以便提高目标光的红色、绿色或蓝色波长区域的光透过率,降低其他波长区域的光透过率。
[0207]在彩色滤光片中,与红色滤光片、绿色滤光片、蓝色滤光片一起设置有作为黑矩阵的遮光膜。因此在红色有机EL元件10R、绿色有机EL元件10G和蓝色有机EL元件10B中产生的光被提取的同时,在红色有机EL元件10R、绿色有机EL元件10G、蓝色有机EL元件10B及其之间的配线上反射的外部光被吸收,能够获得良好的对比度。遮光膜例如由包含黑色着色剂的光学密度不小于1的黑色树脂膜、或者利用薄膜干涉的薄膜滤光片构成。黑色树脂膜因为廉价且能够容易地形成而被优选使用。薄膜滤光片例如具有一层以上的由金属、金属氮化物或金属氧化物构成的薄膜,并且利用薄膜的干涉使光减弱。具体地说,能够使用铬(Cr)与氧化铬(Cr203)交替层叠形成的叠层。
[0208][显示装置1的制造方法]
[0209]图4是表示本实施方式的显示装置1的制造方法的流程图。以下按顺序进行说明(图5A?图9C)。
[0210](下部电极14的形成工序)
[0211]首先,在由上述材料构成的基板11上顺次形成TFT层12和平坦化层13。然后,在基板11的整个表面形成例如由ΙΤ0构成的透明导电膜,并且对该导电膜进行图案化,由此形成下部电极14(步骤S11)。这时,通过连接孔使下部电极14与驱动晶体管Trl (TFT层12)的漏极导通。
[0212](隔壁15的形成工序)
[0213]接着,在平坦化层13和下部电极14上,例如通过CVD(Chemical VaporDeposit1n ;化学气相沉积法)使Si02等无机绝缘材料成膜之后,在其之上层叠感光性树脂并进行图案化,由此形成隔壁15 (步骤S12)。
[0214]在形成隔壁15之后,对基板11的表面、即形成下部电极14和隔壁15侧的面进行氧等离子体处理,除去附着于表面的有机物等污染物来提高润湿性(步骤S13)。具体地说,加热基板11至预定温度例如约70°C?80°C,随后在大气压下进行以氧气作为反应气体的等离子体处理(02等离子体处理)。
[0215](空穴注入层161和空穴输送层162的形成工序)
[0216]在进行氧等离子体处理之后,如图5A所示,形成空穴注入层161和空穴输送层162作为红色有机EL元件10R、绿色有机EL元件10G和蓝色有机EL元件10B的共用层(步骤S14、步骤S15)。空穴注入层161例如通过旋转涂布法使上述空穴注入层161的材料在下部电极14和隔壁15上成膜,并且在大气中烘烤1小时而形成。在形成空穴注入层161之后,同样通过旋转涂布法成膜,并且在氮气(N2)气氛、180°C的条件下烘烤1小时,由此形成空穴输送层162。
[0217](发光层163的形成工序)
[0218]在设置空穴输送层162之后,在红色有机EL元件10R中形成红色发光层163R,在绿色有机EL元件10G中形成绿色发光层163G,在蓝色有机EL元件10B中形成蓝色发光层163B (步骤S16)。在本实施方式中,使用掩模(后述的掩模21R、21G、21B)形成该发光层163 (红色发光层163R、绿色发光层163G、蓝色发光层163B)。如将在后面详细说明,由此可以抑制在制造工序中的红色有机EL元件10R、绿色有机EL元件10G、蓝色有机EL元件10B的劣化。
[0219]发光层163例如按红色发光层163R、绿色发光层163G和蓝色发光层163B的顺序形成。具体地说,首先,如图5B所示,在空穴输送层162的整个表面上,例如使用狭缝涂布法涂布包含上述红色发光层163R的构成材料的油墨,由此形成红色材料层163RA(第一有机材料层)。作为油墨,使用将红色发光层163R的构成材料溶解在溶剂中的材料。油墨例如也可以通过旋转涂布法或喷墨法等涂布。在图5B中,省略了基板11、TFT层12、平坦化层13、下部电极14和隔壁15。对于以后的图5C、图5D、图8A?图9C也一样。
[0220]接着,如图5C所示,在红色材料层163RA上的红色有机EL元件10R的形成预定区域(第一区域)选择性地形成掩模21R。掩模21R以与红色材料层163RA接触的方式形成。掩模21R的厚度例如为0.01 μm以上,优选0.Ιμπι以上。在此之后,例如通过湿式蚀刻除去从该掩模21R露出的红色材料层163RA(图5D)。由此形成了与掩模21R具有相同平面形状的红色发光层163R。从掩模21R露出的红色材料层163RA也可以通过干式蚀刻除去。掩模21R例如能够使用反转胶版印刷法形成。掩模21R的反转胶版印刷例如可以如下进行。
[0221]首先,如图6A所示,在平台(Stage) 30上固定平板状的橡皮布31,并且使用狭缝涂布头33在该橡皮布31上涂布油墨21。由此在橡皮布31的整个表面上形成了转印层21A。该转印层21A也可以由旋转涂布法来代替狭缝涂布法形成。为了在橡皮布31与被印刷基板(基板11)之间获得良好的接触,橡皮布31由富有柔软性且可以变形的材料构成。具体地说,例如使用在由树脂膜、玻璃或金属等构成的基材上通过旋转涂布法或狭缝涂布法使硅橡胶或氟树脂成膜并烧制而成的材料。油墨21通过将溶剂混合于掩模21R的构成材料而制成。作为掩模21R的构成材料,例如可以列举氟类树脂、水溶性树脂和乙醇可溶性树脂等。溶剂例如能够使用氟类溶剂、水、乙醇类溶剂等。
[0222]接着,如图6B所示,将具有规定图案的凹凸的反转印刷版(版34)与橡皮布31以规定间隔对置后,如图6C所示,将转印层21A按压在版34上。使该版34与转印层21A(橡皮布31)接触的工序通过加压压缩、即压缩气体加压法进行。该压缩气体加压法也就是使压缩气体从橡皮布31的背面侧喷出并挤压橡皮布31,然后使转印层21A从中央部向端部顺次与版34紧贴。由此,版34与橡皮布31以其间不留有气泡的方式紧贴。所使用的版34的凹部对应于红色发光层163R的图案。
[0223]然后,如图7A所示,将橡皮布31从版34分离,由此非印刷部21B从橡皮布31转印到版34的凸部,同时在橡皮布31上形成具有对应于版34的凹部的图案的转印层21C。
[0224]接着,如图7B所示,将该橡皮布31的转印层21C与基板11对置定位后,如图7C所示,使两者接触。该橡皮布31与基板11(红色材料层163RA)的接触通过上述加压压缩进行。
[0225]在使转印层21C与基板11接触后,也可以一边加热转印层21C—边将其转印到基板11。如果将转印层21C加热到例如构成转印层21C的树脂材料的玻璃化转变温度(Tg)以上,那么树脂材料的粘弹性发生变化。因此,在掩模21R的构成材料、即转印层21C硬的情况下,转印层21C容易沿着由基板11上的下部电极14等形成的凹凸的形状而变形。
[0226]最后,如图7D所示,将橡皮布31从基板11分离,由此转印层21C(掩模21R)被印刷在基板11(红色材料层163RA)上。通过这样的反转胶版印刷法,能够以与红色材料层163RA接触的方式形成掩模21R。
[0227]掩模21R(以及后述的掩模21G、21B)除了反转胶版印刷法之外,也可以通过柔版印刷、凹版印刷、凹版胶版印刷、胶版印刷或丝网印刷等来形成。也可以使用喷墨法、喷嘴印刷法或激光转印法等形成掩模21R。
[0228]绿色发光层163G例如以如下方法形成。首先,如图8A所示,在设置有红色发光层163R的空穴输送层162上,与上述红色材料层163RA同样形成由绿色发光层163G的构成材料构成的绿色材料层163GA(第二有机材料层)。这时,绿色材料层163GA也可以覆盖掩模21R。接着,如图8B所示,在该绿色材料层163GA上的绿色有机EL元件10G的形成预定区域(第二区域)形成掩模21G之后,除去从掩模21G露出的绿色材料层163GA(图8C)。掩模21G以与绿色材料层163GA接触的方式形成。由此形成了与掩模21G具有相同平面形状的绿色发光层163G。掩模21G例如可以用与在上述掩模21R中说明的方法相同的方法,通过反转胶版印刷法形成。
[0229]蓝色发光层163B例如以如下方法形成。首先,如图8D所示,在设置有红色发光层163R和绿色发光层163G的空穴输送层162上,与上述红色材料层163RA同样形成由蓝色发光层163B的构成材料构成的蓝色材料层163BA (第二有机材料层)。这时,蓝色材料层163BA也可以覆盖掩模21R、21G。接着,如图9A所示,在该蓝色材料层163BA上的蓝色有机EL元件10B的形成预定区域(第二区域)形成掩模21B之后,除去从掩模21B露出的蓝色材料层163BA(图9B)。掩模21B以与蓝色材料层163BA接触的方式形成。由此形成了蓝色发光层163B。掩模21G例如可以用与在上述掩模21R中说明的方法相同的方法,通过反转胶版印刷法形成。红色发光层163R、绿色发光层163G和蓝色发光层163B的形成顺序没有特别限制,例如也可以顺次形成绿色发光层163G、红色发光层163R和蓝色发光层163B。
[0230]在以这种方法形成发光层163 (红色发光层163R、绿色发光层163G、蓝色发光层163B)之后,例如将掩模21R、21G、21B用溶剂溶解、除去(图9C)。该溶剂可以根据掩模21R、21G、21B的材料来选择,优选使用能使掩模21R、21G、21B溶解、并且发光层163不溶解的溶剂。作为这样的溶剂可以列举氟类溶剂、水和乙醇类溶剂等。
[0231](电子输送层164、电子注入层165和上部电极17的形成工序)
[0232]在除去掩模21R、21G、21B之后,例如通过蒸镀法,在发光层163上顺次形成由上述材料构成的电子输送层164、电子注入层165和上部电极17(步骤317、318、319)。这些电子输送层164、电子注入层165和上部电极17优选在同一成膜装置内连续形成。
[0233]在形成上部电极17之后,例如通过蒸镀法、CVD法形成保护层。这时,为了防止伴随发光层163等劣化的亮度下降,优选将成膜温度设定为常温,并且为了防止保护层的剥落,优选在膜上的应力为最小的条件下进行成膜。发光层163、电子输送层164、电子注入层165、上部电极17和保护层优选不暴露于空气中而在同一成膜装置内连续形成。这是因为这样能够防止由空气中的水分引起的劣化。
[0234]在形成保护层之后,在保护层上通过粘合层贴合密封基板。由此形成显示装置1。
[0235][显示装置1的作用.效果]
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