光发射以及其制造方法

专利名称：光发射以及其制造方法
1.发明的领域本发明涉及一个光发射器和制造光发射器的方法，特别涉及减少光发射器的不良的发光的出现次数的技术。
2.相关技术的描述有机场致发光显示器(以后也称，“有机EL显示器“或”有机EL板“)作为新的平面型显示器正吸引人们的注意。特别是，作为开关元件的具有薄膜晶体管(以后称作“TFTS”)的有源矩阵型有机EL显示器被认为在不远的将来将取代目前流行的液晶显示器，在实际应用中正迅猛发展。
和液晶显示器不同，有机EL显示器具有自一发光器件。这就消除了液晶显示器的必不可少的背后照明的必要，使设备小型，轻便。再者，有机EL板可被期望用作光发射器件，例如使用自-发光特性的液晶显示器的背后照明。
不过，许多实际使用中需要解决的问题仍然存在着。这种问题之一，是发光差的问题。当由于任何原因出现差的发光的时候，非发光区出现在屏幕上，屏幕清晰度变坏，有时出现显示功能障碍。因此，重要的问题是查明差的发光的原因并有效地防止它，从而具有极少数非一发光区或无非一发光区的有机EL显示器可以高效地制造出来。
本发明的概述本发明是根据上述情况做出的，其目的是提供一种技术，以便减少光发射器中差的发光的出现。
本发明的最佳实施例涉及制造光发射器的方法。这个方法包括在基片上形成像素电极；在像素电极上形成第一绝缘层；通过取消第一绝缘层的一部分和暴露像素电极而形成一个像素孔径；在像素孔径上形成光发射元件层，其中像素孔经形成在，除去在像素电极上进行处理而改变其形状的那一部分而外的第一绝缘层的一部分上，或形成在像素电极下面的层上。
在有源矩阵型有机EL板的情况下，基片10具有这样的结构，其中，包含开关元件例如TFTS的驱动电路形成在一个绝缘基片上，一个平面薄膜等形成在其上。在本说明书中，“基片”这个词可以表示基片本身，或也可以表示包括驱动电路这样，结构的基片。换言之，在本说明书中，包括像素电极的光发射器，光发射元件层，反电极形成在其上的标板总称为基片。像素电极很可能在像素电极下面被改变形状的部分上不整齐地层叠而成。如果光发射元件层形成在这部分上，则担心差的光发射元件层会产生黑斑。再者，如果反电极形成在这部分上，则担心两个电极彼此接触，出现短路。通过取消绝缘层打开除形状改变区而外的像素，内部电极短路可以被防止，差的发光的出现可以被减少。
处理方法可以是蚀刻。像素孔径可以形成在除像素电极不平整的部分而外的第一绝缘层的那一部分上。像素孔径可以形成在除像素电极的边缘部分而外的第一绝缘层的那一部分上。通过用第一绝缘层盖住在像素电极上或下蚀刻产生的台阶部分，差的光发射元件层可以得到改进，内部电极短路可以避免。
在形成像素电极以前的方法还进一步包括在基片上形成控制光发射器的晶体管；在晶体管上形成一个第二绝缘层；在第二绝缘层上形成一个穿过晶体管电极的接触孔；其中在形成像素电极的时候，像素电极形成在包括第二绝缘层的接触孔的一个区域上。像素孔经形成在除接触孔上方的部分而外的第一绝缘层的那一部分上。在接触孔的那一部分上像素电极的表面是凹形的，从而像素孔经提供在除接触孔而外的那一部分上是极好的。
本发明的另一最佳实施例涉及光发射器。光发射器包括一个基片；形成在基片上的像素电极；形成在像素电极上的光发射元件层；其中，光发射元件层不与像素电极接触，而形成在经对像素电极进行处理而改变形状的部分上或形成在像素电极下面的层上。改变形状的部分是像素电极不整齐的部分。改变形状的部分可以是像素电极的边缘部分。盖住改变形状的部分的绝缘层可以安排在像素电极和光发射元件层之间。像素电极不整齐的部分用绝缘层盖住，像素电极因此不与光发射元件层和其上的反电极连接，从而差的发光和短路可以避免。
应该指出，上述结构组成部分的任意组合或再组合以及上述的方法，设备和系统之间变化的表达形式都包括在本实施例中，都是有效的。
再者，本发明的概述没有必要描述所有必要的特征，从而本发明也可能是这些描述的特征的代替组合。
附图的简短描述

图1是一个实施例的光发射器的单像素的电路结构。
图2简略表示该实施例的光发射器的截面结构。
图3简略表示该实施例的光发射器的顶视图。
本发明的详细描述现在根据最佳实施例描述本发明，这些实施例不是限制本发明的范围而是举例说明本发明。在实施例中所描述的所有特征及其组合对于本发明未必是必需的。
图1是一个实施例的光发射器100的单像素的电路结构。该电路包括一个有机光发射元件OLED，两个用于控制有机光发射器元件OLED的晶体管Tr1和Tr2，一个电容器C，一个传送扫描信号的扫描线SL，一个传送亮度数据的数据线DL，一个提供电功率的电源线Vdd。
电源线Vdd提供电功率使有机光发射元件OLED发光。数据线DL传送设定的亮度数据到第二晶/体管Tr2(以后也称做“驱动晶体管”)。扫描线SL传送扫描信号以起动第一晶体管Tr1(以后也称“开关晶体管”)，使有机光发射元件OLED发光。
开关晶体管Tr1的门极与扫描线SL连接。开关晶体管Tr1的漏极(或源极)与数据线DL连接。开关晶体管Tr1的源极(或漏极)与驱动晶体管Tr2的门极连接。在本实施例中，开关晶体管是双门晶体管，它有两个门极。在另一实施例中，开关晶体管可能是单门晶体管或具有三个或多个门极的多一门晶体管。开关晶体管Tr1可能是一个n沟道晶体管或一个P沟道晶体管。驱动晶体管Tr2的源极(或漏极)与有机光发射元件OLED的阳极连接。驱动晶体管Tr2的漏极(或源极)与电源线Vdd连接。类似于开关晶体管Tr1，驱动晶体管Tr2可以是单一门晶体管或多一门晶体管，可能是n沟道晶体管或P沟道晶体管。
有机光发射元件OLED的阳极与驱动晶体管Tr2的源极(或漏极)连接。有机光发射元件OLED的阴极与地电位连接。电容器C的一端与开关晶体管Tr1的漏极(或源极)，和驱动晶体管Tr2的门极连接。电容器C的另一端经导线(图中未示出)与地电位连接，或与电源线Vdd连接。
下面解释上述结构的电路的工作。当扫描线SL的扫描信号是高电平，把亮度数据写入有机光发射元件OLED的时候，开关晶体管Tr1接通，输入到数据线DL的亮度数据被设定在驱动晶体管Tr2和电容器C中。因此，对应于亮度数据的电流在驱动晶体管Tr2的源极和漏极之间流动，这个电流在有机光发射元件OLED中流动，使有机光发射元件OLED发光。当扫描线SL的扫描信号变成低电平的时候，开关晶体管Tr1关断，但是驱动晶体管Tr2的门电压被保持，从而有机光发射元件OLED按照设定的亮度数据继续发光。
在下一个发光时刻，扫描线SL的扫描信号又变成高电平，开关晶体管Tr1接通，输入数据线DL的新的亮度数据被设定在驱动晶体管Tr2和电容器C中。由此，有机光发射元件OLED根据新的亮度数据发光。
图2简略地表示该实施例的光发射器100的截面结构。图2是驱动晶体管Tr2和有机光发射元件DLED在图1的单像素的电路中形成的那一部分的截面结构。光发射器100包括一个TFT基片50，它包括绝缘层12，活性层14，门绝缘层16，门极18，层间绝缘层20，漏极22，源极24，作为第二绝缘层的例，形成在绝缘基片10上的平面层26，一个有机光发射器60，它包括一个像素电极28，一个光发射元件层30，一个反电极32，一个安排在TFT基片50和有机光发射器60之间的第一绝缘层24。
下面描述制造这种光发射器100的方法。基片10是由下述材料制成的基片，例如，石英，无碱玻璃，玻璃陶瓷，硅树脂，金属或塑料。绝缘层12是由层叠硅氧化物SiO2，硅氮化物，硅氧化氮化物SiOxNy等材料，使用等离子体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况下，提供绝缘层12是为了避免杂质离子，例如钠离子，从基片10渗入活性层14。在没有杂质离子从基片10渗透的可能性的情况下，绝缘层12可以不被提供。
非晶硅(以后称为“a-Si”)薄膜，通过使用等离子体CVD等方法而形成在绝缘层12上，然后，a-Si薄膜通过XeCl准分子激光器点辐射在其表面上退火，因此熔化并再结晶a-Si薄膜到多晶硅(以后称为“a-Si”)薄膜中，P-Si薄膜然后被蚀刻成岛状，形成活性层14。
门绝缘层16，通过等离子体CVD等方法，由硅氧化物SiO2，硅氮化物SiN等材料层叠形成在活性层14的整个表面上。包括耐火金属，例如铬(Cr)或钼(Mo)的导电材料的薄膜通过溅射形成在门绝缘层16上，然后门极18形成在刚好活性层14的上方的位置上，这是使用照相平版印刷术和于蚀刻技术进行的。用于设定门极18上的亮度数据的线也同时形成。
然后，通过门绝缘层16，使用门极18作为掩模，N型或P型离子被注入到活性层14中，它是P-Si薄膜。除去没有被门极18盖住的活性层14的部分而外，N型和P型杂质离子被掺入活性层14。杂质离子的类型可以根据要形成的晶体管的类型进行选择。在门极18下面的活性层14的部分仍然是固有的或实际固有的P-Si薄膜。
再者，一个保护层被形成，它的宽度窄于活性层14的宽度，用于盖住门电极18和门绝缘层16。然后，使用保护层作为掩摸，注入离子。没有被保护层盖住的活性层14的那部分是用杂质离子高掺杂，作为源区14d和漏区14d。被保护层盖住的活性层14的那部分用杂质离子低掺杂是LDD区。这样，通过离子掺杂，源区14s，沟道14C，漏区14d和LDD区14LD就形成了。
在清除保护层以后，通过等离子体CVD，层间绝缘层20通过层叠硅氧化物SiO2，硅氮化物SiN等材料，形成在整个表面上。穿过层间绝缘层20并到达活性层14的接触孔形成在与源区14S和漏区14d对应的位置中，通过用金属例如铝(Al)填充这些接触孔而形成源极26和漏极28。此后，通过沉积有机树脂等材料平面层26形成在其上。这个平面层26通过盖住电路，例如晶体管形成的部分而使基片的表面平面化。这种TFT基片50的表面的平面化，在有机光发射器件60形成以前，是很重要的，它用于防止有机光发射器件60的差的发光，如下所述。
穿过平面层26并到达源极24的接触孔形成在与源极24对应的位置上，像素电极28通过淀积透明电极材料例如铟锡氧化物(ITO)，并制作淀积材料的图案而形成在其上。在本实施例中像素电极是阳极。阳极是由铟锡氧化物(ITO)，锡氧化物SnO2，或铟氧化物(In2O3)等材料制成。一般使用ITO，是因为它的空穴注入功效和低的表面电阻。当ITO被淀积的时候，通过对于像素电极28下面的平面层26进行蚀刻处理而形成接触孔的部分变成深凹状，从而形成在其上的像素电极28的凹度低于接触孔位置上的周围部分。即像素电极28的表面不平坦，刚好在接触孔上方有一个水平差。在图案形成的蚀刻的边缘部分上像素电极28也有一个水平差。
第一绝缘层34形成在像素电极28的整个表面上，然后，通过蚀刻并暴露像素电极28消除第一绝缘层34的一部分，像素孔径36被形成。像素孔径36形成在，除在像素电极上进行处理被改变形状的部分而外的第一绝缘层34的那一部分上，或形成在像素电极下面的一层上，例如是形成在像素电极28下面的平面层26上的接触孔的一部分，和具有像素电极28的水平差的一个边缘部分。接触孔和边缘部分仍然被第一绝缘层34盖住，不与其上提供的光发射元件层30接触。
光发射元件层30形成在像素电极28上。光发射元件层30包括有机层，例如阳极过渡层，空穴输送层，光发射层和电子输送层。一般，这些有机层，是在具有多个形成小室的多一室型构造系统中通过真空蒸发而形成的。如果需要阳极过渡层，空穴输送层，和电子输送层可以被提供。
空穴输送层是由下述材料制成的，N，N′-di(萘-1-Y1)-N，N′-二苯基-联苯胺(NPB)，4，4′，4″-tris(3-methylphenylphenylamino)三苯胺(MTDATA)，或N，N′-二苯基-N，N′-di(3-methylphentl)-1，1′-联二苯-4，4′-二胺(TPD)。发光层是由下列材料制成的，铝-喹啉配合物(Alq3)或双(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)含有qwinarcridon衍生物的铍(Bebq2)。电子输送层是由材料Alq3或Bedq2制成的。阳极过渡层是由铜酞花青颜料，m-MTDATA，或铝氧化物制成。
反电极32形成在光发射元件层30上。在本实施例中反电极是阴极。阴极是由下述材料制成的，例如，含微量锂的铝合金，镁铟合金，或镁银合金。反电极32具有双层结构，按照从电子输送层开始的次序分别有氟化锂(LiF)层和铝层(Al)。
当光发射元件层30被沉淀在像素电极28上的时候，如果像素电极28是不平坦的，有机光发射材料就不能很好地沉淀在不平坦的部分上，从而担心不平坦部分变成非发射区(黑斑)。再者，如果在有机材料不良沉淀引起的台阶上产生缝隙，阴极电极材料就会穿过缝隙，从而担心电短路的产生。在内部电极短路的情况下，当施加电压的时候，短路电流非常大，从而因为电流没有流过光发射元件层30，整个像素不发光并变成为黑斑。
在本实施例中，通过在像素电极28上进行处理而改变形状的部分或像素电极28下面的一层是被第一绝缘层34盖住，像素孔径36不被提供在其上，从而差的光发射层30和由于内部电极短路而引起的差的发光可以被防止。
图3简略地示出该实施例的光发射器的顶示图。图3示出了图1中单像素的电路的顶视图。像素电极28用上左-下右的斜线表示，像素孔径36用下左-上右的斜线局部表示。图2中所示截面视图是从图3A-A′线上取的。接触孔形成在驱动晶体管Tr2的源极24上的那部分不作为像素被打开，因为第一绝缘层34安排在像素电极28和光发射元件层30之间。像素仅仅在像素电极28的平坦部分上被打开，从而差的发光的出现可以被防止。
本发明已经通过实施例举例说明进行了描述。熟悉技术的人员将会理解，对于上述组成部件和工序的组合存在各种修改，这些修改都包括在本发明的范围之中，这些修改将在下面描述。
在上述实施例中，驱动晶体管Tr2是顶一门(top-gate)型晶体管，其中门极18处在活性层14的上方。然而，驱动晶体管Tr2也可以是底一门(bottom-gate)型晶体管，其中门电极18处在活性层14的下方。
在上述实施例中，解释了有机光发射器件，然而，光发射器也可以是无机光发射器。在上述实施例中，驱动晶体管Tr2的电极被连到有机光发射器的阳极，然而驱动体管Tr2的电极也可以连到有机光发射器的阴极。
虽然本发明已经通过举例说明实施例的方法进行了描述，应该理解，熟悉技术的人可以做出许多变化和代替物，而不脱离所附权利要求规定的本发明的范围。
权利要求
1.一种制造光发射器的方法，包括在基片上形成一个像素电极；在像素电极上形成一个第一绝缘层；通过消除第一绝缘层的一部分和暴露像素电极而形成像素孔径；在像素孔径上形成一个光发射元件层，其中像素孔径形成在除在像素电极上进行处理被改变形状的部分而外的第一绝缘层的那一部分上或形成在像素电极下面的一层上。
2.根据权利要求1的方法，其中所述的处理指的是蚀刻。
3.根据权利要求1的方法，其中像素孔径形成在除像素电极是不平坦的部分而外的第一绝缘层的那一部分上。
4.根据权利要求2的方法，其中像素孔径形成在除像素电极是不平坦的部分而外的第一绝缘层的那一部分上。
5.根据权利要求1的方法，其中像素孔径形成在除像素电极的边缘部分而外的第一绝缘层的那一部分上。
6.根据权利要求2的方法，其中像素孔径形成在除像素电极的边缘部分而外第一绝缘层的那一部分上。
7.根据权利要求1的方法，在形成像素电极以前进一步包括在基片上形成控制光发射器的晶体管；在晶体管上形成第二绝缘层；形成接触孔，它穿过在第二绝缘层上的晶体管电极；其中，在上述形成的像素电极中，像素电极形成在包括第二绝缘层的接触孔的区域上，像素孔径形成在除接触孔上方的部分而外的第一绝缘层的那一部分上。
8.根据权利要求2的方法，在形成像素电极以前进一步包括在基片上形成控制光发射器的晶体管；在晶体管上形成第二绝缘层；在第二绝缘层中形成一个接触孔，它穿过晶体管的电极；其中，在上述形成像素电极中，像素电极形成在包括第二绝缘层的接触孔的区域上，像素孔径形成在，除接触孔上方部分的第一绝缘层的那一部分上。
9.一种根据权利要求3的方法，在形成像素电极以前还包括在基片上形成一个控制光发射器的晶体管；在晶体管上形成第二绝缘层；在第二绝缘层中形成穿过晶体管电极的接触孔；其中，在形成像素电极中，像素电极形成在包括第二绝缘层的接触孔的一个区域上；像素孔径形成在，除接触孔上方部分而外的第一绝缘层的那一部分上。
10.一种根据权利要求4的方法，在形成像素电极以前还包括在基片上形成控制光发射的晶体管；在晶体管上形成第二绝缘层；在第二绝缘层中形成穿过晶体管电极的接触孔；其中，在形成像素电极时，像素电极形成在包括第二绝缘层的接触孔的区域上；和像素孔径形成在除接触孔上方部分而外的第一绝缘层的那一部分上。
11.一种根据权利要求5的方法，在上述形成像素电极以前还包括在基片上形成一个控制光发射器的晶体管，在晶体管上形成一个第二绝缘层；和在第二绝缘层中形成一个穿过晶体管电极的接触孔；其中，在形成像素电极时，像素电极形成在包括第二绝缘层的接触孔的一个区域上；和像素孔径形成在，除接触孔上方部分而外的第一绝缘层的那一部分上。
12.一种根据权利要求6的方法，在形成像素电极以前还包括在基片上形成控制光发射器的晶体管；在晶体管上形成第二绝缘层，和在第二绝缘层中形成穿过晶体管电极的接触孔；其中，在形成像素电极中，像素电极形成在包括第二绝缘层的接触孔的一个区域上；和像素孔径形成在除接触孔上方部分而外的第一绝缘层的那一部分上。
13.一种光发射器，包括一个基片；一个形成在上述基片上的像素电极；和一个形成在上述像素电极上的光发射元件层，其中，上述光发射元件层不与上述像素电极接触而形成在，对上述像素电极进行处理而改变形状的部分上，或形成在上述像素电极下面的一层上。
14.一种根据权利要求13的光发射器，其中改变形状的部分是像素电极不平坦的部分。
15.一种如权利要求13的光发射器，其中改变形状的部分是像素电极的边缘部分。
16.一种如权利要求13的光发射器，其中，盖住形状改变的部分的绝缘层被提供在上述像素电极和上述光发射元件层之间。
17.一种如权利要求14的光发射器，其中，盖住形状改变部分的绝缘层安排在上述像素电极和上述光发射元件层之间。
18.一种如权利要求15的光发射器，其中盖住形状改变部分的绝缘层安排在上述像素电极和上述光发射元件层之间。
全文摘要
一种有机EL器件，用新方法制造，以减少有机EL器件中不良的发光的出现次数。像素孔径形成在除接触孔上方部分之外的部分上，接触孔连接驱动晶体管的源极和有机光发射器件的像素电极。像素电极不平坦的部分被绝缘层盖住以避免像素电极和相反电极之间短路。
文档编号H01L51/50GK1446029SQ0310757
公开日2003年10月1日 申请日期2003年3月5日 优先权日2002年3月5日
发明者野口幸宏, 土屋博, 佐野景一 申请人:三洋电机株式会社