专利名称：有机电致发光器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光器件，特别涉及一种有机电致发光(EL)器件。
背景技术：
在平板显示器中，与液晶显示器(LCD)相比，有机电致发光(EL)器件是一种具有高对比度和宽视角的自发光型显示器。与其它显示器相比，因为有机EL器件不需要背光器件，所以可以制造得轻且薄。与其它类型的平板显示器相比，有机电致发光器件耗电也较低。此外，有机EL器件可以用低直流(DC)电压来驱动，并且响应速度很快。由于有机EL器件的所有部件都是由固体材料制成的，因此能够经受碰撞。有机EL器件的工作温度范围宽，并且制造成本低。与LCD或者等离子显示(PDP)的制造不同，有机EL器件的制造只需采用沉积工序和封装工序。因而，有机EL器件的制造工序和制造设备都非常简单。
没有开关元件的无源矩阵型有机EL器件已经得到广泛应用。在无源矩阵型中，栅线(扫描线)和数据线(信号线)交叉形成子像素矩阵。依次驱动栅线从而驱动每个子像素。为了表现出所需的平均亮度，显示器的每个子像素必须依次发出更高能级的瞬时亮度，以产生整体的平均亮度。
在有源矩阵型中，在各个子像素中设置有作为开关元件的薄膜晶体管。施加到子像素的电压充入存储电容Cst中，直到施加下一帧信号时才施加该电压，这样可以不考虑栅线的数目而连续驱动有机EL器件以显示图像。因此，对于有源矩阵型而言，即使施加低电流，也能够获得均匀的亮度。结果，有机EL器件具有耗电低，清晰度度和大尺寸屏幕容量的优点。下面将参照附图来描述有源矩阵型有机电致发光器件。
图1所示为根据现有技术中底部发光型有机电致发光器件的示意性截面图，其中一个单位像素区包括红(R)、绿(G)和蓝(B)子像素。如图1所示，现有技术中的底部发光型有机EL器件包括彼此相对且由密封图案40密封的第一基板10和第二基板30。第一基板10包括透明基板1、在透明基板1的每个子像素中形成的薄膜晶体管T、与薄膜晶体管T相连接的第一电极12、与薄膜晶体管T相连接并对应于第一电极12设置在薄膜晶体管T上的有机EL层14、以及在有机EL层14上形成的第二电极16。有机EL层14包括发出红色(R)，绿色(G)和蓝色的发光材料。第一和第二电极12和16对有机EL层14施加电场。
第二电极16通过密封图案40与第二基板30分隔开。在第二基板30的内表面填充吸湿剂(未示出)并用半透明胶带(未示出)将其固定，以避免外部的湿气渗漏进来(以防止向外渗漏湿气)。在现有技术的底部发光型结构中，第一电极12作为阳极，选自透明导电材料，而第二电极16作为阴极，选自具有低功函的金属材料。因而，有机EL层14具有夹层结构，其中空穴注入层14a、空穴传输层14b、发光层14c、电子传输层14d从与第一电极12相接触的空穴注入层14a开始依次叠置在夹层结构中。这里，发光层14c具有这样的结构，即能够发出红色(R)、绿色(G)和蓝色的发光材料对应着各个子像素依次设置。
在将大面积的红色(R)像素，绿色(G)像素和蓝色像素精确图案化同时使之具有高再现性方面，现有技术中的有机EL器件具有局限性。例如，由于用于有机EL层14的有机EL材料易受溶剂或者湿气损害，因此不能采用湿刻法进行构图(pattern)。由于这个原因，有机EL材料不能采用有利于形成精细图案的光刻法进行构图。
低分子有机EL材料可以用以下方法进行构图，该方法包括在基板上方设置一个具有精细图案的阴罩(shadowmask)，然后独立地形成R、G、B材料。然而，由于阴罩张力偏差(tension deviation)等原因，该方法在阴罩的精确制造和阴罩的使用两方面受到限制，前者要使掩模具有某一预定级别分辨率之上的精细图案，后者要达到高清晰度和大面积。也有人研究了另外的采用高分子EL材料喷墨注射头的像素构图方法，但是该方法难于形成厚度小于1000的无针孔(pinhole-free)薄膜。
现有技术中的底部发光型结构有机EL器件是通过将具有阵列器件和有机EL二极管的第一基板10与单独作封装用的第二基板30粘接在一起而制成的。因而，有机EL显示器的产率由阵列器件的产率和有机EL二极管的产率共同限定的，因此，整个工序产率很大程度受后工序也即形成有机EL二极管的工序的限制。例如，即使完美地形成阵列器件，但是如果在采用约1000厚的薄膜形成有机EL层时由于杂质或者其它因素而引起缺陷，那么整个有机EL器件就会产生缺陷。因而，有机EL层的缺陷会导致在制造与该有缺陷的有机EL层相连接的无缺陷的阵列元件时生产率降低和材料成本增加。
另外，虽然底部发光型结构因封装的缘故具有高稳定性和高加工自由度，但是在孔径比方面具有局限性，因而它不适用于高分辨率产品。
发明内容
因此，本发明提供一种有机EL器件，其基本上克服了由于现有技术的局限性和缺点而引起的一个或者多个问题。
本发明的目的是提供一种能够通过形成夹层结构的有机EL层，而获得高色纯度的双面板型有机EL器件。该夹层结构包括电荷产生层、电子传输层、空穴传输层、以及具有红(R)、绿(G)和蓝(B)发光材料的发光层，从而使得这种双面板型有机EL器件采用颜色转换介质(CCM)/滤色片或者采用滤色片以显示全色。
本发明另外的优点、目标和特征将在下面的说明中得到阐述，而且对于本领域的熟练人员将部分地变得很明显，或者可以从本发明的实施得知。本发明的目标和其它优点可以借助于特别是在书面说明书和其权利要求书以及附图中指明的结构实现和获得。
为了实现这些目标和其它优点，根据本发明的目的，如此处所具体化和广泛描述的，本发明提供一种有机电致发光器件，包括彼此分隔开预定间隔并彼此面对的第一基板和第二基板；阵列元件，其被分成多个子像素并且包括在子像素中形成的薄膜晶体管；位于第二基板下面的颜色转换部分，其包括红(R)、绿(G)和蓝(B)转换层，用于把白光转换为红(R)，绿(G)和蓝(B)三原色光；位于颜色转换部分下并包括透明导电材料的第一电极；位于第一电极下的子像素中的有机EL层，其包括多个迭层单元，每一单元包括电荷产生层、电子传输层、空穴传输层和发光层；在有机EL层下的子像素中并被构图后的第二电极；以及把薄膜晶体管与第二电极电连接起来的导电衬垫料。
另一方面，一种有机EL器件的制造方法包括制备彼此分隔开预定间隔且彼此面对的第一基板和第二基板；形成阵列元件，其分成多个子像素并且包括在子像素中形成薄膜晶体管；在第二基板下形成滤色片；在滤色片下形成包括透明导电材料的第一电极；在第一电极下的子像素中形成有机EL层，其包括多个迭层单元，每一单元包括电荷产生层(CGL)、电子传输层(ETL)、空穴传输层(HTL)和发光层(EMT)；在有机EL层下的子像素中形成构图后的第二电极；以及形成用于将薄膜晶体管与第二电极电连接起来的导电衬垫料。
应该理解，本发明前面概括描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的，其旨在提供对如权利要求书所述的本发明的进一步说明。
所附的附图被包括用来提供对本发明的进一步理解，并结合构成本说明书的一部分，示出本发明的各种实施方式，而且与下面的描述一起用来说明本发明的原理。在附图中图1示出根据现有技术的底部发光型有机EL器件的示意性截面图；图2示出根据本发明实施例的有机EL器件的示意性截面图；图3示出根据本发明另一实施例中的有机EL器件的示意性截面图；以及图4示出设置在图2和3所示的有机EL器件中的有机EL层的截面图。
具体实施例方式
现在，详细说明本发明的各种优选实施方式，其实施例示出在附图中。
图2所示为根据本发明实施例的采用颜色转换介质(CCM)显示颜色的双面板型有机EL器件的示意性截面图。此双面板型有机EL器件能够克服现有技术底部发光型有机EL器件中的缺陷。如图2所示，双面板型有机EL器件包括彼此相对设置且由密封图案160粘接在一起的第一基板110和第二基板130。
第一基板110包括透明基板100和在透明基板100上形成的阵列元件112。第二基板130包括透明基板101、颜色转换部分136以及黑矩阵(BM)层134。包括红(R)、绿(G)和蓝(B)转换层132a、132b和132c的颜色转换部分136沿水平方向依次设置在子像素中，在R、G、B颜色转换层132a、132b和132c之间的边界处形成黑矩阵层134，用于避免各颜色之间的颜色干扰和防止漏光。
在颜色转换层136下设置有涂覆层138，在涂覆层138下设置有作为公共电极的第一电极140。第一电极140由能够透光的导电材料制成。在第一电极142下的子像素的边界处设置有由绝缘体构成的梯形电极分隔物142。有机EL层500和第二电极146独立设置在相邻的电极分隔物142之间并与每一子像素相对应。此外，颜色转换部分136可以包括R、G和B滤色片。由于电极分隔物142用于对每一子像素中的第二电极进行构图，因此电极分隔物142优选地具有宽度从第二电极146向第一电极140递减的梯形结构。
沿第一和第二基板110和130边缘设置密封图案160，从而将它们粘接在一起并保持恒定的盒间隙。第一基板上110的阵列元件112包括作为开关元件的薄膜晶体管112a以及与薄膜晶体管112a相连接的电连接体112b。在每一子像素中形成用于将第一基板110上的电连接体112b电连接到第二基板130上的第二电极146的导电衬垫料148。薄膜晶体管112a对应于与有机EL二极管E相连接的驱动晶体管。电连接体112b可以与薄膜晶体管112a的源极和漏极(未示出)中的任一个相对应，或者可由与源极和漏极相连接且不同的导电材料制成。
根据阳极和阴极的排列，有机EL层500具有多层结构。在一个实施例中，当把第一电极140和第二电极146分别作为阴极和阳极时，有机EL层500的多层结构为依次设置有与第一电极140相接触的空穴注入层、、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层。此外，在第二电极146和电连接体112b之间形成连接第二电极146和薄膜晶体管112a的导电衬垫料148。
与液晶显示器(LCD)中通常使用的衬垫料不同，导电衬垫料148用于电连接两个基板并保持两基板110和130之间的盒间隙，并且每一衬垫料是具有预定高度的柱状。在这个实施例中，导电衬垫料148是通过在绝缘柱状衬垫料上涂覆导电膜而制成的，从而将两基板110和130电连接起来并且作为衬垫料。涂覆导电衬垫料148的导电金属膜优选地具有柔性并且由选自低电阻率的金属材料构成。导电衬垫料148可以在形成第一基板110的阵列器件的工序中形成。
上述的双面板型有机EL器件是顶部发光型，其将有机EL层500产生的光向第二基板130发出。因而，第一电极140选自透明导电材料。如果第一电极140作为阳极，那么可由氧化铟锡(ITO)构成。另一方面，如果第一电极140作为阴极，其优选地由具有低功函的半透明金属材料构成。半透明金属材料可以选自铝(Al)、镁(Mg)和Al的合金(以下称为’Mg∶Al’)、铝∶锂(Al∶Li)和铝∶苯甲酸盐(Al∶benzonate)。另外，由于第二电极146位于发光方向的后侧，因此优选地选自不透明金属材料。因而，当第二电极146作为阳极时，第二电极146由ITO制成，而且还可以设置有不透明金属材料，以此作为反射片。如图2所示，在第一基板110和第二基板130之间形成一个内部间隔I。优选在惰性环境中形成内部间隔I。
注意，采用颜色转换介质(CCM)/滤色片进行全色显示的双面板型有机EL器件有一个缺点，即从有机EL层500发出的光通过滤色片或者颜色转换层132a、132b和132c时会有一定程度的损失。因此，为了克服上述缺点，可把有机EL层500设计为发射R、G和B光的多光子发射(MPE)结构，从而增强色纯度。
通过把该实施例中的结构应用到采用非晶硅(a-Si)TFT作为驱动元件的有机EL器件中，可以获得高效率和高的色纯度(color purity)，并且R、G和B像素所需的像素电流可以降低。此外，R、G和B像素所需的电流比(currentratio)很大程度上受到每一颜色的色坐标的影响。根据该实施例，可将所需的电流比调整到恒定值，这样防止一种颜色首先退化。
图3所示为根据本发明另一实施例的有机EL器件的示意性截面图。如图3所示，与图2所示的有机EL器件不同，该有机EL器件设置有滤色片400a、400b和400c以及发射白光的有机EL层500以显示全色。由于除滤色片400a、400b和400c以及有机EL层500之外的其它元件与图2所示的有机EL器件中的相同，因此用相同的参考标号表示相同的元件，并省去对它们的描述。此外，在图3所示的有机EL器件中，并没有形成具有颜色转换层132a、132b和132c颜色转换部分136，而是在黑矩阵层134之间形成滤色片400a、400b和400c以及发射白光的有机EL层500。
在图3的实施例中，有机EL层500包括发射R、G和B光的多光子发射结构，从而增强色纯度。现在参照图4来详细地描述图2和图3所示的有机EL层500的结构。图4是图2和图3所述的有机El层的详细截面图。如图4所示，有机EL层500形成于梯形电极分隔物142和第二电极146之间。
有机EL层500的MPE结构包括多个迭层单元，该迭层单元至少包括第一迭层单元510、第二迭层单元520和第三迭层单元530。每个迭层单元包括电荷产生层518和528；电子传输层512、522和532；空穴传输层516、526和536；以及发光层514、524和534。这里，每个发光层514，524和534包括R、G和B发光材料。具体地，如果第一电极140是阴极，第二电极146是阳极，那么第一迭层单元5 10包括与第一电极140接触的电子传输层512、含有蓝“B”发光材料的发光层514、空穴传输层516和电荷产生层518；第二迭层单元520包括位于电荷产生层518下面的电子传输层522、含有绿“G”发光材料的发光层524、第二空穴传输层526和电荷产生层528；第三迭层单元530包括位于电荷产生层528下面的电子传输层532、含有红“R”发光材料的发光层534以及空穴传输层536。
第三迭层单元530的空穴传输层536的下表面与第二电极146接触。由于第二电极146可以作为电荷产生层，因此第三迭层单元530没有电荷产生层。电荷产生层可由五氧化二钒(V2O5)制得，电子传输层512、522和532可由铯2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉Cs:BCP)构成，空穴传输层516、526和536可由α-萘基苯基联苯二胺(alpa-naphthylphenylbiphenyldiamine，简称α-NPD)构成。
当向第一和第二电极140和146加电时，电荷产生层518和528利用所施加的电产生电荷，也即电子和空穴，并把这些电荷提供给邻近的电子传输层512、522和532以及空穴传输层516、526和536。例如，当向该实施例中的有机EL层施加电时，在电荷产生层518内部就会产生电荷，并且空穴被提供给空穴传输层516，然后被注入发光层514，而电子被提供给电子传输层522，然后被注入发光层524。
上面的操作可以同样应用到电荷产生层528上。结果，当有机EL层500上加电后，发光层514、524和534独立地发出蓝光，绿光和红光。换句话说，在该实施例中，有机EL层的MPE结构独立地发射红光，绿光和蓝光，从而实现高的色纯度。
根据本发明的有机EL器件，有机EL层包括夹层结构，在该夹层结构中依次层迭有电荷产生层、红、绿和蓝发光材料层，从而提高色纯度。因而，红光，绿光和蓝光所需的电流比保持恒定，从而可以防止一种颜色退化，并且延长器件的寿命跨度(span)。
对本领域普通技术人员来说，显然，可以在不背离本发明精神或范围的情况下对本发明的有机EL器件进行各种改进和变形。因而，本发明包括这些改进和变形，只要这些改进和变形落在所附的权利要求及其等效范围的范畴之内。
权利要求
1.一种有机电致发光器件，包括彼此分隔开预定间隔并彼此面对的第一基板和第二基板；阵列元件，其被分成多个子像素并且包括在所述子像素中形成的薄膜晶体管；位于所述第二基板下的颜色转换部分，其包括红(R)、绿(G)和蓝(B)转换层，用于将白光转换为红(R)、绿(G)和蓝(B)三原色光；位于所述颜色转换部分下的第一电极，其包括透明导电材料；位于第一电极下并且在所述子像素中的有机电致发光层，其包括多个迭层单元，所述每个单元包括电荷产生层、电子传输层、空穴传输层和发光层；在所述有机电致发光层下并在所述子像素中的被构图后的第二电极；以及将所述薄膜晶体管与所述第二电极电连接起来的导电衬垫料。
2.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述发光层包括红(R)、绿(G)和蓝(B)发光材料中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，当所述第一电极是阳极而所述第二电极是阴极时，所述有机电致发光层包括第一单元，其包括从第一电子传输层开始依次层迭的接触所述第一电极的第一电子传输层、含有蓝发光材料的第一发光层、第一空穴传输层和第一电荷产生层；第二单元，它包括第二电子传输层、含有绿发光材料的第二发光层、第二空穴传输层、和第二电荷产生层，并且设置在所述第一电荷产生层下面；以及第三单元，它包括第三电子传输层、含有红发光材料的第三发光层以及第三空穴传输层，并且设置在所述第二电荷产生层下面。
4.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，当向所述第一和第二电极上加电时，所述电荷产生层产生电子和空穴，并将电子和空穴提供给所述电子传输层和空穴传输层。
5.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，该电荷产生层包括五氧化二钒(V2O5)。
6.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，电子传输层包括铯2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉。
7.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，空穴传输层包括α-萘基苯基联苯二胺(α-NPD)。
8.一种有机电致发光器件，包括彼此分隔开预定间隔且彼此面对的第一基板和第二基板；阵列元件，其被分成多个子像素并且包括在所述子像素中形成的薄膜晶体管；位于所述第二基板下的滤色片；位于所述滤色片下的第一电极，其包括透明导电材料；位于所述第一电极下的所述子像素中的有机电致发光层，其包括多个迭层单元，每个所述的单元包括电荷产生层(CGL)、电子传输层(ETL)、空穴传输层(HTL)和发光层(EMT)；在所述有机电致发光层下的所述子像素中并被构图后的第二电极；以及把所述薄膜晶体管与所述第二电极电连接起来的导电衬垫料。
9.根据权利要求8所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述发光层包括红(R)、绿(G)和蓝(B)发光材料中的任意一种。
10.根据权利要求8所述的有机电致发光器件，其特征在于，当把所述第一电极和第二电极分别设计为阴极和阳极时，所述有机电致发光层包括第一单元，其包括第一电子传输层(ETL)、含有蓝发光材料的第一发光层(EML)、第一空穴传输层(HTL)和第一电荷产生层(CGL)，并且所述各层从与所述第一电极接触的第一电子传输层开始依次设置；第二单元，其包括第二电子传输层、含有绿发光材料的第二发光层、第二空穴传输层和第二电荷产生层，并且设置在所述第一电荷产生层下；以及第三单元，其包括第三电子传输层、含有红发光材料的第三发光层以及第三空穴传输层，并且设置在所述第二电荷产生层下。
11.根据权利要求8所述的有机电致发光器件，其特征在于，当向所述第一和第二电极上加电时，所述电荷产生层产生电子和空穴，并将电子和空穴提供给邻近的电子传输层和空穴传输层。
12.根据权利要求8所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述电荷产生层包括五氧化二钒(V2O5)。
13.根据权利要求8所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述电子传输层包括铯2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(Cs:BCP)。
14.根据权利要求8所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述空穴传输层包括α-萘基苯基联苯二胺(α-NPD)。
全文摘要
一种有机电致发光器件，包括阵列元件，其被分成多个子像素并且包括在这些子像素中形成的薄膜晶体管；位于所述第二基板下的颜色转换部分，其包括红(R)、绿(G)和蓝(B)转换层，用于将白光转换为红(R)、绿(G)和蓝(B)三原色光；位于颜色转换部分下的第一电极，其包括透明导电材料；位于第一电极下的所述子像素中的有机电致发光层，其包括多个迭层单元，每个单元包括电荷产生层、电子传输层、空穴传输层和发光层；在有机电致发光层下的子像素中并被构图后的第二电极；以及把薄膜晶体管与第二电极电连接起来的导电衬垫料。
文档编号H01L27/32GK1638570SQ20041010351
公开日2005年7月13日 申请日期2004年12月29日 优先权日2003年12月29日
发明者朴宰用 申请人:Lg.菲利浦Lcd株式会社