CN1251557C - 电致发光显示装置 - Google Patents
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Abstract
铝的阴极容易因针孔或灰尘而产生缺陷，水分从缺陷部跑进有机层会出现画面无法显示的问题，以致阴极有缺陷的装置全部被视为不良品。本发明的电致发光显示装置是将阴极膜厚制成2000～10000，通过将膜厚加大来填补蒸镀制造过程中的灰尘或空穴输送层的伤痕，减少阴极的缺陷。而且只要将Al层的膜厚加大即可，因此具有不需增加特别材料或制造过程就可降低缺陷的有利点。
Description
技术领域
本发明涉及电致发光(Electro Luminescence：以下简称“EL”)显示装置。
背景技术
近年来，使用EL元件的EL显示装置作为取代CRT或LCD的显示装置而受人瞩目。
而且，具有TFT开关元件以驱动该EL元件的有源矩阵型EL显示装置也正在被研发当中。
图3是表示有机EL显示装置的1显示像素的平面图，图4是表示有机EL显示装置的1显示像素的等效电路图，图5(a)是表示沿图3中A-A线的剖视图，图5(b)是表示沿图3中B-B线的剖视图。
如图3及图4所示，栅极信号线51与漏极信号线52所围成的区域形成显示像素。在两信号线的交叉点附近备有开关元件的第1TFT30，该TFT30的源极13s，是与后述的保持电容电极54之间除了兼具形成电容器的电容电极55外，同时连接到驱动有机EL元件的第2TFT40的栅极41。第2TFT40的源极43s连接到有机EL元件的阳极61，而另一边的漏极43d连接到驱动有机EL元件的驱动电源线53。
另外，在TFT的附近配置有与栅极信号线51平行的保持电容电极54。该保持电容电极54是由铬等形成，在隔着栅极绝缘膜12与连接到第1TFT30的源极13s的电容电极55之间蓄积电荷形成电容器。该保持电容器70，是为保持施加在第2TFT40的栅极41的电压而设置的。
又，针对作为开关用TFT的第1TFT30进行说明。
如图5(a)所示，在由石英玻璃、无碱玻璃等形成的绝缘性基板10上，形成由铬(Cr)、钼(Mo)等高熔点金属所形成的兼作栅极电极11的栅极信号线51及保持电容电极线54。
其次，依序形成由栅极绝缘膜12，以及多晶硅(Poly-Silicon，以下称“p-Si”)膜所形成的有源层13，在该有源层13，设置有所谓LDD(LightlyDoped Drain)结构。即、在栅极11的两侧设置低浓度区13LD、在其外侧设置高浓度区的源极13s及漏极13d。
然后，在整个栅极绝缘膜12及有源层13上，设置依照SiO2膜、SiN膜及SiO2膜的顺序层积的层间绝缘膜15，并在对应漏极13d所设的接触孔内填充Al等金属以设置兼作漏极信号线52的漏极电极16。再在整个面上设置例如使由有机树脂形成的表面平面化的平面化绝缘膜17，在其上，层积有机EL元件60的各有机材料62、64及阴极66。
其次，利用图5(b)针对供应电流给有机EL元件的驱动用TFT，即第2TFT40进行说明。
第2TFT40，位于由石英玻璃、无碱玻璃等形成的绝缘性基板10上，设置由Cr、Mo等高熔点金属形成的栅极电极41，并依序形成由栅极绝缘膜12，以及p-Si膜形成的有源层43，在该有源层43，位于栅极电极41上方设置真性或实质上真性的隧道41c，和在该隧道41c的两侧，对其两侧施以离子掺杂而设置源极43s及漏极43d。
然后，在整个栅极绝缘膜12及有源层43上，形成依照SiO2膜、SiN膜及SiO2膜的顺序层积的层间绝缘膜15，并在对应漏极43d设置的接触孔填充Al等金属且配置连接到驱动电源的驱动电源线53。再全面形成例如使由有机树脂形成的表面平坦的平面化绝缘膜17，并在对应该平面化绝缘膜17及层间绝缘膜15的源极43s处形成接触孔，借助于该接触孔在平面化绝缘膜17上设置和源极43s接触的由ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)形成的第1电极，即有机EL元件的阳极61。
有机EL元件60的结构，是依照：由ITO等透明电极形成的阳极61、由MTDATA(4，4’，4”-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯基胺)形成的第1空穴输送层与由TPD(N，N’-二苯基-N，N’-二(3-甲基苯基)-1，1’-联苯-4，4’-二胺)形成的第2空穴输送层所形成的空穴输送层62、由含喹吖啶酮(Quinacridone)衍生物的Bebq2(双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍)形成的发光层63及由Bebq2形成的电子输送层64所形成的发光元件层65、镁铟合金形成的第2电极即阴极66的顺序层积而成。该阴极66，设置在形成图3所示有机EL显示装置的整个基板10上，也就是说设置在整个纸面上，具有1000的膜厚。
有机EL元件，是从阳极注入的空穴与从阴极注入的电子在发光层的内部重结合，并激发形成发光层的有机分子产生激子，该激子在辐射钝化的过程从发光层放射出光，该光从透明阳极借助于透明绝缘基板向外部发出光。
在此，针对有机EL元件的发光层63的制法进行说明。
发光层63虽发出各种颜色的光，但其各种颜色的材料不同，是利用蒸镀法将其各种材料形成在第2空穴输送层上。制造时，各种颜色例如以红(R)、绿(G)、蓝(B)的发光材料顺序成岛状的设置在对应的阳极61上。
各显示像素的发光层63，是对应阳极61依序反复形成R、G、B各种颜色，配列成矩阵状。蒸镀各种颜色的发光层材料时，使用开孔成矩阵状的金属掩模蒸镀第1种颜色，再向旁或向下移动该屏蔽依序蒸镀各种颜色。
在已知的结构中，考虑到导电性、防止因发光元件层65的厚度会产生段差、遮光性等，而认为阴极66的Al层的膜厚在1000就足够。
但是，如图6(a)所示，作为阴极66材料的铝层是由蒸镀形成，故成膜后的Al层密度薄，容易产生缺陷。例如，在蒸镀上述发光层63的制造过程，是依各种颜色矩阵状的移动金属掩模，因此会有碰伤空穴输送层62的情况，在那种状态下，蒸镀铝则会因空穴输送层62的缺陷(段差)，而在铝层也产生缺陷。而且，在制膜中也常会因灰尘而在铝上产生针孔或段差造成的缺陷。
图6(b)，是表示因Al缺陷造成暗点的标示图。在此作为一例，在基样玻璃101上配置4片显示面板102，各面板的黑点是暗点103。如图6(a)所示，若在阴极Al层出现缺陷部分，则其下的发光元件层65就会接触外部空气跑进水分。1个像素若跑进水分，则其像素不仅会变成不良的闪烁缺陷，而且跑进像素的水分会陆续影响相邻像素，增加变成非发光区的暗点103，最后整片面板会变成无法显示，故一定要隔绝发光元件层65与外部空气的接触。
而且，该Al层的缺陷，例如即使是0.3μm左右的大小，对发光元件层而言也会出现类似上述的问题，因此和LCD等显示装置比需要10至20倍的精度管理。
考虑Al层本身，也可设法利用Al重熔等来熔融填补孔的修理方法。然而，由于形成在阴极Al层之前的发光元件层65抗热性差，所以无法加热整个Al层，亦即，到现在还没有修补方法，即使做到发光元件层65都是正常，但在形成阴极后也变成不良品，从而出现良品率下降的问题。
发明内容
本发明是针对上述课题而加以研发的电致发光显示装置，具有设在基板上方的第1电极、设在该第1电极上具有发光层的EL元件、驱动该EL元件的薄膜晶体管，以及设在上述EL元件上的第2电极，其中通过将上述第2电极的膜厚设定在2000以上而解决问题。
另外，其特征是将上述第2电极的膜厚设定在10000以下。
而且，上述第2电极是铝层。
还有其特征在于，驱动上述EL元件，从上述第2电极侧向上述第1电极侧发光。
附图说明
图1(a)及(b)是用于说明本发明的剖视图。
图2(a)及(b)是用于说明本发明的特性图。
图3是用于说明现有技术的俯视图。
图4是用于说明现有技术的等效电路图。
图5(a)及(b)是用于说明现有技术的剖视图。
图6(a)及(b)是用于说明现有技术的特性图。
具体实施方式
针对本发明的EL显示装置，利用图1及图2进行详细说明。
图1，是表示本发明有机EL元件的剖视图。EL显示装置的各显示像素、等效电路图的结构和已揭示的图3及图4的结构实质上相同，故省略说明。
首先，针对作为开关用TFT的第1TFT30加以说明。
如图1(a)所示，在由石英玻璃、无碱玻璃等形成的绝缘性基板10上，制作由铬(Cr)、钼(Mo)等高熔点金属形成的兼作栅极电极11的栅极信号线51及保持电容电极线54。
其次，依栅极绝缘膜12，以及多晶硅(Poly-Silicon以下称“p-Si”)膜的顺序形成有源层13，并在该有源层13设置所谓的LDD(LightlyDoped Drain)结构。即，在栅极11的两侧设置低浓度区13LD及在其外侧设置高浓度区的源极13s及漏极13d。
然后，在栅极绝缘膜12及有源层13的整个面上，设置依照SiO2膜、SiN膜及SiO2膜的顺序层积的层间绝缘膜15，并在对应漏极13d设置的接触孔充填Al等金属以设置兼作漏极信号线52的漏极电极16。再在整个面上设置例如使由有机树脂形成的表面平坦的平面化绝缘膜17，在其上，形成有机EL元件60的各有机材料62、64，并层积后述的4000左右厚的阴极80。
其次，揭示本发明有机EL元件的驱动用TFT剖视图，如图1(b)所示，在由石英玻璃、无碱玻璃等形成的绝缘性基板10上，设置由铬(Cr)、钼(Mo)等高熔点金属形成的栅极电极41，并依序形成栅极绝缘膜12、及由p-Si膜形成的有源层43，在该有源层43，于栅极电极43上方设置真性或实质上真性的隧道43c，及在该隧道43c的两侧，对其两侧施予离子掺杂设置源极43s及漏极43d。
然后，在栅极绝缘膜12及有源层43的整个面上，依SiO2膜、SiN膜及SiO2膜的顺序层积形成层间绝缘膜15，并在对应漏极43d设置的接触孔填充A1等金属以配置连接到驱动电源50的驱动电源线53。再在整个面上设置例如将由有机树脂形成的表面平坦的平面化绝缘膜17，并在对应该平面化绝缘膜17的源极43s之处形成接触孔，借助于该接触孔于平面化绝缘膜17上设置与源极43s接触的由ITO形成的第1电极，即有机EL元件的阳极61。
有机EL元件60的结构，是依照：由ITO等透明电极形成的阳极61、由MTDATA(4，4’，4”-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯基胺)形成的第1空穴输送层与由TPD(N，N’-二苯基-N，N’-二(3-甲基苯基)-1，1’-联苯-4，4’-二胺)形成的第2空穴输送层所形成的空穴输送层62、由含喹吖啶酮(Quinacridone)衍生物的Bebq2(双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍)形成的发光层63及由Bebq2形成的电子输送层64所形成的发光元件层65、镁铟合金形成的第2电极即阴极80的顺序层积而成。该阴极80，是设置在形成图3所示有机EL显示装置的基板10的整个面上，也就是说设置在整个纸面上，具有4000的膜厚。
有机EL元件，是从阳极注入的空穴与从阴极80注入的电子在发光层的内部重新结合，并激发形成发光层的有机分子从而产生激子，该激子在辐射钝化的过程从发光层放射出光，该光从透明阳极借助于透明绝缘基板向外部发出光。
本发明的特征，是将作为阴极的Al层的膜厚定为4000。在现有的结构中，在如图6所示的Al层中常发生缺陷。其原因在于Al层是为蒸镀，故膜的密度薄或制Al层膜时的灰尘为其要因，尤其是灰尘，需要LCD的10至20倍的精度管理。
在有机EL元件的形成制造过程中，在发光元件层65上，将由钨(W)或硅(Si)等形成、并于对应各显示像素处备有开孔部的金属掩模放置在阳极61上。然后，使各发光层材料进行蒸镀，制造过程中使金属掩模朝一方向移动以堆积各种颜色的发光层材料。由于移动该金属掩模容易碰伤有机EL元件最上层的空穴输送层，且其段差会影响到形成在上层的阴极Al层，成为常发生缺陷的原因。
根据本发明，通过将作为阴极80材料的Al层的膜厚制成2000～10000，可以大幅抑制因成膜中超微细灰尘或空穴输送层的缺陷所产生的阴极针孔。
在此，利用图2说明本发明的效果。图2(a)，是将阴极的厚度制成4000时的暗点标示图，图2(b)，是表示1片基板内(基板尺寸：300mm×400mm)的暗点数与阴极膜厚的相关关系图。
图2(a)，作为一例，在基样玻璃201上配置4片显示面板202，各面板的黑点为暗点203。和已知的阴极膜厚1000时(图6(b))相比暗点锐减，具体来说，如图2(b)所示，通过从1000变为4000，平均每片基板的暗点数约可降低到1/4程度。
这是因为通过增加膜厚，在蒸镀Al层的初期阶段所产生的针孔会在蒸镀完成时被填补。当然厚度越厚针孔的发生概率会减少，不过为了增加厚度，蒸镀的时间就要加长，也就会降低生产率。
根据图2(b)，暗点发生的概率在将膜厚从1000增加到2000时就会急剧下降，之后缓慢的下降，因此，Al层制成比2000厚即可。
然而，金属的Al层与下层的有机层刚性不同。因此，若将Al层制成太厚则Al层与有机层之间会产生膜应力，将增加发生膜剥落的可能性。所以，Al层制成10000以下即可，本实施方式中采用的最佳膜厚值为4000。
如上所述在本实施方式中，并不是仅将阴极当作导体膜，而是还具有作为有机膜保护层用的特征。通过Al层具有足够的保护能力，例如在更上层就没有另行再设保护层的必要，成膜虽然稍微多花点时间，但对整体而言生产率提升。
依据本发明，可大幅降低作为阴极材料的铝层的缺陷。
阴极出现缺陷，是因成膜中的超微细灰尘，或制造EL元件层时移动金属掩模伤及空穴输送层所致，它们受Al层影响而造成针孔等缺陷。从该缺陷跑进水分，会从1像素的闪烁缺陷变成整个画面无法显示的大问题。即，即使是EL元件或TFT没有异常的制品，也会因最后制造过程的不良，而使得成本增加良品率下降。
依据本发明，利用增加铝膜的厚度，可以实现几乎完全不受灰尘或空穴输送层伤痕影响的阴极。
具体上，通过将阴极厚度制成2000，可大幅降低暗点，相对于更厚效果更高；制成4000，更有益于降低暗点。
由于阴极的膜厚在10000以下，故可以抑制因刚性差异而造成的膜剥落。
虽然由于Al容易蒸镀且价格便宜而常被用作电极材料，但是，不利的是，它也是一种蒸镀密度薄且易产生缺陷的材质。不过，依据本发明，因为只要将阴极的Al层膜厚加大即可，所以并没有增加特别的材料与制造过程，就能降低阴极的缺陷。
此外，由于是由阴极侧向阳极侧发光的底发射型结构，所以即使阴极厚也不会影响发光亮度、发光率，而且遮光性不会变差，所以是最佳的实施方式。
Claims (3)
1.一种电致发光显示装置，具有：设于基板上方的第1电极；设于该第1电极上具有发光层的EL元件；驱动该EL元件的薄膜晶体管；以及设于所述EL元件上的第2电极，其特征为，
所述第2电极的膜厚设定在2000至10000的范围内。
2.如权利要求1所述的电致发光显示装置，其特征为，所述第2电极是为铝层。
3.如权利要求1所述的电致发光显示装置，其特征为，驱动所述EL元件，并从所述第2电极侧向所述第1电极侧发光。
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