CN100361310C - 有机电致发光器件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

提供一种有机EL器件及其制造方法。其上形成有阳极、有机发光层和阴极的有效显示区被金属罩、玻璃盖或有机/无机材料密封。通过从有效显示区延伸至非有效显示区的能量传送部分给阳极和阴极供电。因此，可以减少有机EL器件阴极的氧化，从而防止阴极的电接触性能恶化。

Description

有机电致发光器件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种有机EL(电致发光)器件及其制造方法，具体地，涉及能够减小阴极氧化的有机EL器件，该阴极施加正向电流到有机EL材料。

背景技术

最近，有机发光材料得到发展。有机发光材料具有的特征是：当施加正向电流在其间***了有机发光材料的两电极时，可以发射光线。

根据有机发光材料的特征，其能发出具有红光波长的光线、具有绿光波长的光线和具有蓝光波长的光线。

最近，通过应用有机发光材料的这种特征，有机EL器件得到发展。与LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示)器相比，有机EL器件重量轻、尺寸小。

为了在有机EL显示器件上显示全色的图像，有机EL需要阳极、阴极和具有介于阳极和阴极间的有机发光材料的有机发光层。

阳极以矩阵结构设置在透明衬底上。阳极的数量是有机EL器件分辨率的3倍。阳极与以矩阵结构设置的薄膜晶体管相连。阳极由透明导电材料如ITO(Indium Tin Oxide，铟锡氧化物)或IZO(Indium Zinc Oxide，铟锌氧化物)制成。

薄膜晶体管包括栅电极、源电极、漏电极和沟道层。薄膜晶体管的栅电极与栅极线连接，薄膜晶体管的源电极与数据线连接。

图1是传统有机EL器件的剖面图。

参考图1，阳极1与薄膜晶体管的漏电极连接。阳极1向有机EL材料提供空穴。

有机EL材料包括用于发射具有红光波长的光的红光有机EL材料4、用于发射具有绿光波长的光的绿光有机EL材料6和用于发射具有蓝光波长的光的蓝光有机EL材料8。红、绿和蓝光EL材料4、6和8设置在阳极1上。

阴极10设置在红，绿和蓝光EL材料4、6和8上，以便于供给电子与阳极1提供的空穴耦合。阴极10由纯铝或铝合金形成，并以均匀的厚度设置在衬底上以覆盖阳极1.

然而，有机EL材料4、6和8对大气中的氧气和水汽抵御力差。当有机EL材料4、6和8暴露在氧气和水汽中时，有机EL材料4、6和8的高分子链会断开，或者由于有机EL材料4、6和8与氧气和水汽起化学反应使有机EL材料4、6和8的性能恶化。

结果是：有机EL材料4、6和8不能发射所需波长的光，或者有机EL材料4、6和8的寿命会迅速缩短。

因此，当形成阳极、阴极和有机EL材料4、6和8时，有机EL材料4、6和8不应该暴露在大气中的氧气和水汽中。

为了这个目的，通过金属罩12和密封剂12a，将有机EL材料4、6和8与大气中的氧气和水汽隔离。如图1所示，阴极10的端部14没有被金属罩12密封，而是暴露至大气中的氧气和水汽。

当阴极10的端部14暴露在大气中的氧气和水汽时，端部14的暴露部分被氧化，使得阴极10的电性能和有机EL器件的显示性能恶化。

发明内容

因此，本发明设计为解决上述传统技术的问题，本发明的第一个目的是提供一种减少了阴极端部的电性能恶化的有机EL器件。

本发明的第二个目的是提供一种制造减少了阴极端部的电性能恶化的有机EL器件的方法.

为了实现第一个目的，提供一种有机EL器件，包括：供电部分，用于选择性地提供具有对应于图像数据的预定电平的电源；阳极，用于接收电源，该阳极被设置在有效显示区上；设置在阳极上的有机发光层；阴极，设置在对应于有效显示区的有机发光层上；能量传送部分，与阴极连接，延伸到非有效显示区并覆盖有效显示区；设置在能量传送部分上的绝缘部分，该绝缘部分局部地暴露连接至阴极的第一部分，并且暴露连接至外部接线端的第二部分。

为了实现第二个目的，提供一种制造有机EL器件的方法，包括：在有效显示区上形成矩阵结构的薄膜晶体管；当形成薄膜晶体管时，形成从有效显示区延伸到非有效显示区的、覆盖有效显示区的能量传送部分；在能量传送部分上形成绝缘部分，在有效显示区的第一部分和非有效区域的第二部分处，绝缘部分被局部地暴露；在薄膜晶体管的输出端上形成阳极，阳极接收具有对应于图像数据的预定电平的电源；在阳极上形成有机发光层，有机发光层发射预定波长的光；在有效显示区中的有机发光层上形成阴极，阴极被电连接至能量传送部分；以及形成用于密封有效显示区的防护部分。

附图说明

参照下列的附图，通过对优选实施例的详细描述，本发明的以上目的及其它优点将变得越来越明显。

图1是传统有机EL器件的示意图；

图2是依据本发明的一个优选实施例的有机EL器件的电路图；

图3是依据本发明的一个优选实施例的有机EL器件的外形示意图；

图4是依据本发明的一个优选实施例的有机EL器件的薄膜晶体管的剖面图；

图5是依据本发明的一个优选实施例的有机EL器件的第三绝缘层的剖面图；

图6是依据本发明的一个优选实施例的有机EL器件的阳极的剖面图；

图7是依据本发明的一个优选实施例的有机EL器件的有机发光层的剖面图；

图8是依据本发明的一个优选实施例的有机EL器件的阴极的剖面图；

图9是依据本发明的一个优选实施例的有机EL器件的密封盖的剖面图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对优选实施例进行描述。

图2是依据本发明的有机EL器件的电路图。

参照图2，有机EL器件200包括多个有机EL元件210、220和230。在本实施例中，有机EL元件210、220和230中的一个有机EL元件210将被描述。

有机EL元件210包括两个TFT 290和300、图像保持电容240、驱动信号线250、260和270以及像素280。

第一薄膜晶体管290表示一开关晶体管，第二薄膜晶体管300表示一驱动晶体管。

参考标记为250的驱动信号线表示与开关晶体管290的栅电极292连接的栅极线。参考标记为260的驱动信号线表示与开关晶体管290的源电极连接的数据线。数据线与栅极线250垂直。参考标记为270的驱动信号线表示与数据线260平行的偏置线。

开关晶体管290形成在栅极线250与数据线260相交的内部区域中。

开关晶体管290的栅电极292与栅极线250连接，开关晶体管290的源电极294与数据线260连接。

作为输出端的开关晶体管290的漏电极296与图像保持电容240的第一电极242连接，并且同时与驱动晶体管300的栅电极302并行连接。

与图像保持电容240的第一电极242相对的第二电极244和驱动晶体管300的源电极304连接至被施加预定电源的偏置线270。驱动晶体管300的漏电极306连接至像素280。

预定电源连续地施加在所有的数据线260上。第一栅极线250接收具有使开关晶体管290短时间导通的足够电压的电源。由于电源被加在栅极线上，因此开关晶体管290的沟道层保持相应的导电状态。加在栅极线260上的电源通过开关晶体管290的源电极294和沟道层(未显示)被输出至开关晶体管290的漏电极296。

加在开关晶体管290的漏电极296的电源通过两个路径被输出。

首先，电源输出到图像保持电容240的第一电极242。由于图像保持电容240的第二电极244已经接收到电源，当第一电极242接收到电源时，图像保持电容240被充电。

其次，电源输出到驱动晶体管300的栅电极302。由于驱动晶体管300的源电极304已经接收到来自于偏置线270的电源，当驱动晶体管300的栅电极302被供电时，提供给源电极304的电源通过沟道层输出到漏电极306。输出到漏电极306的电源被加在像素280上。

在给栅极线250供电期间，开关晶体管290为驱动晶体管300的栅电极302提供电源。

然而，当开关晶体管290被关断时，图像保持电容240放电。因此，驱动晶体管300导通并持续图像帧的时间段。

从驱动晶体管300的漏电极306输出的电源被提供给像素280。

图3显示根据本发明的有机EL器件的外形示意图。

参考图3，像素280包括透明导电阳极282、形成于阳极282的上表面上的有机发光层283、以均匀厚度形成于有机发光层283上方的阴极284、以及能量传送部分500。

附图标记“410”和“420”分别表示有效显示区和非有效显示区。通过有效显示区显示图像。

阳极282、有机发光层283和阴极284设置在有效显示区410中。用金属罩700包封有效显示区410，以防止有效显示区410被氧气或水汽侵蚀。由于阴极284被金属罩700密封，因此阴极284不会氧化。

但是，当通过金属罩700使阴极284与氧气或水汽隔绝时，来自于非有效显示区的电源不能提供给阴极284。

可以通过能量传送部分500向隔离的阴极284供电。

能量传送部分500的第一端设置在有效显示区410上，和与能量传送部分500的第一端相对的第二端设置在非有效显示区420上。

具体地讲，能量传送部分500的第一端连接至设置于有效显示区410中的阴极284，以及能量传送部分500的第二端连接至设置于非有效显示区420中的外部接线端(未显示)。

能量传送部分500除其两部分之外被绝缘薄膜600覆盖。能量传送部分500的第一部分是与外部接线端连接的部分，能量传送部分500的第二部分是与阴极284连接的部分。

绝缘薄膜600减少了能量传送部分500的氧化。

图4～9是一系列剖面图，显示根据本发明的有机EL器件。

图4是一剖面图，显示根据本发明的有机EL器件的薄膜晶体管。

参见图4，开关薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管以矩阵的结构形成在衬底281上。

在图4中，显示了驱动薄膜晶体管300。

驱动薄膜晶体管300包括沟道层301、第一绝缘层305、栅电极302、第二绝缘层308、接触孔309、源电极304和漏电极306。形成驱动薄膜晶体管300的工艺与形成开关薄膜晶体管的工艺相同，使得开关薄膜晶体管具有驱动薄膜晶体管300。

驱动薄膜晶体管300被形成在衬底281上并位于有效显示区410中。

沟道层301的形成过程是：在衬底281上沉积非晶硅层，和通过光刻工艺构图非晶硅层。可以用掺入n⁺离子的非晶硅替代非晶硅。

第一绝缘层305形成在衬底281上以覆盖沟道层301。

在将栅极金属层形成在第一绝缘层305上后，将栅极金属层构图以形成栅电极302。栅电极302被设置在相应于沟道层301的上表面的第一绝缘层305部分上。

第二绝缘层308使栅电极302绝缘。为了这个目的，第二绝缘层308被形成在衬底281上。

接触孔309的形成方法是：采用光刻工艺局部蚀刻第一和第二绝缘层305和308。接触孔309设置在栅电极302的两侧并靠近栅电极302。沟道层301经由接触孔309而暴露。

通过构图设置于第二绝缘层308上的源/漏金属形成源和漏电极304和306。

在形成源和漏电极304和306的工艺中，能量传送部分500被形成，其从有效显示区410延伸至非有效显示区420。

图5是一剖面图，显示根据本发明的有机EL器件的第三绝缘层。

参见图5，第三绝缘层600被形成在衬底281上，以覆盖驱动薄膜晶体管300和能量传送部分500。

将第三绝缘层600构图，以形成接触孔610、620和630，接触孔610形成在漏电极306的一部分上，接触孔620形成在位于有效显示区的能量传送部分500上，以及接触孔630形成在位于非有效显示区的能量传送部分500上。

图6是一剖面图，显示根据本发明的有机EL器件的阳极。

参见图6，为了形成阳极282，在第三绝缘层600上沉积由ITO或IZO制成的薄膜。将该薄膜构图，以形成阳极282，且阳极与漏电极306连接。

图7是一剖面图，显示根据本发明的有机EL器件的有机发光层。

参见图7，有机发光层283局部形成于阳极282上。有机发光层283包括用于发射具有红光波长的光的红光有机发光材料、用于发射具有绿光波长的光的绿光有机发光材料和用于发射具有蓝光波长的光的蓝光有机发光材料。如图7所示，附图标记“282a”是包裹阳极282的边缘部分的有机墙。

图8是一剖面图，显示根据本发明的有机EL器件的阴极。

参见图8，阴极284被形成在衬底281的上表面上并位于有效显示区中，以覆盖有机发光层283。

阴极284与有机发光层283连接并且同时与第三绝缘层600的接触孔620连接，能量传送部分500经由接触孔620暴露。

图9是一剖面图，显示根据本发明的有机EL器件的密封盖。

参见图9，密封盖700被形成为通过密封剂710密封有效显示区410。

在下文中，将参照图2和图3说明有机EL器件显示图像的方法。

数据线260接收到预定电源。栅极线250接收到具有高于开关晶体管290的阈值电压的电平的电源。

于是，供应给数据线260的电源经由开关晶体管290的源电极294和沟道层加在开关晶体管290的漏电极296上。

接着，加在开关晶体管290的漏电极296上的电源对图像保持电容240充电，同时将具有高于阈值电压的电平的电源加在驱动晶体管300的栅电极302上。

具有高于阈值电压的电平的电源被短时间地加在栅极线250上。当停止向开关晶体管290的漏电极296供电时，充入图像保持电容240的电荷被释放。

因此，在相应于帧的时间段里，充入图像保持电容240中的电源被作为导通电压加在驱动晶体管300的栅电极302上。结果，在图像保持电容240处于放电状态的时候，阳极282接收到来自偏置线270的预定电流。

由外部接线端提供的电源V阴极通过能量传送部分500从非有效显示区420提供给有效显示区410。提供给有效显示区410的V阴极被加在阴极284上。

于是，阴极284向有机发光层283提供电子，和阳极283持续提供空穴。结果，在有机发光层283中出现由电子和空穴成键引起的能量水平变化。

基于有机发光层283的特性，发射出具有红光波长的光线、具有绿光波长的光线和具有蓝光波长的光线。

通过阳极282，将具有红光波长的光线、具有绿光波长的光线和具有蓝光波长的光线提供该用户，从而显示出所需图像。

工业实用性

如上所述，阴极仅仅被形成在由金属罩密封的有效显示区上。并且，通过从有效显示区延伸至非有效显示区的能量传送部分给阴极供电。因此，可以减少有机EL器件的阴极氧化，从而防止阴极的电接触性能恶化。

以及参考上述实施例阐述了本发明。然而，很明显地，对于本领域内的技术人员，可以对上述的描述作出许多替换的修改和变化。因此，本发明将所有这些替换的修改和变化包含在所附权利要求的精神和保护范围内。

Claims (8)

1.一种有机电致发光器件，包括：

供电部分，用于选择性地提供具有相应于图像数据的预定电平的电源；

阳极，用于接收该电源，该阳极设置在有效显示区上；

有机发光层，设置在该阳极上；

阴极，设置在对应于该有效显示区的该有机发光层上；

用于密封该有效显示区的防护部分；

能量传送部分，与该阴极相连并延伸至非有效显示区，其覆盖该有效显示区，其中该能量传送部分被部分设置在该防护部分之外；以及

绝缘部分，设置在该能量传送部分上，其中该能量传送部分在连接至该阴极的第一部分处被局部暴露以及在连接至外部接线端的第二部分处被局部暴露。

2.按照权利要求1的有机电致发光器件，其中该有效显示区由金属罩包围使得该有机发光层与氧气和水汽隔离。

3.按照权利要求2的有机电致发光器件，其中该能量传送部分是一导电薄膜。

4.按照权利要求2的有机电致发光器件，其中该供电部分是一薄膜晶体管。

5.按照权利要求4的有机电致发光器件，其中该绝缘部分是一绝缘薄膜。

6.一种制造有机电致发光器件的方法，包括步骤：

在有效显示区上形成矩阵结构的薄膜晶体管；

当形成该薄膜晶体管时，形成从该有效显示区延伸至非有效显示区的、覆盖该有效显示区的能量传送部分；

在该能量传送部分上形成绝缘部分，其中该能量传送部分在该有效显示区的第一部分处被局部暴露和在该非有效显示区的第二部分处被局部暴露；

在该薄膜晶体管的输出端上形成阳极，该阳极接收具有相应于图像数据的预定电平的电源；

在该阳极上形成有机发光层，该有机发光层发射预定波长的光线；

在该有效显示区中的该有机发光层上形成阴极，该阴极与该能量传送部分电连接；以及

形成用于密封该有效显示区的防护部分，其中该能量传送部分被部分设置在该防护部分之外。

7.按照权利要求6的方法，其中该防护部分是用于将该有机发光层与氧气和水汽隔离的金属罩。

8.按照权利要求6的方法，其中该能量传送部分是在形成该薄膜晶体管的栅电极和源电极时所形成的导电薄膜。

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