发光器件及其制造方法

专利名称：发光器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及具发光元件的发光器件以及这种发光器件的制造^r 法，其中通过向夹持含有机化合物层(以下称为场致发光膜)的元件 的一对电极施加电场，发光元件发射荧光或磷光。在本发明中，术语 发光器件包括采用发光元件的图像显示器件、发光器件和光源(包括 照明器件)。而且，下列组件被包含在发光器件的定义中通过将连 接器如FPC (柔性印刷电路；端子部分)、TAB (栽带自动键合)带、 或TCP(载带封装)固定到发光器件而得到的组件；其中印刷布线板 设置在TAB带或TCP的一端的组件；以及其中通过COG(玻板上芯片) 系统将IC (集成电路)直接安装到发光元件上的组件。
背景技术：
目前期望将发光元件研制成下一代平板显示器件，这种发光元件 采用材料作为发光部件并且特征在于它们的厚度薄和重量轻、快速响 应、以及直流低压驱动。在显示器件中，具有设置形成矩阵形状的发 光元件的显示器件被认为特别优越于常规液晶显示器件，因为它们的 宽视角和优异可视性。
已知发光元件通过下面的机理发射光在夹着包括有机材料的发 光层的一对电极之间施加电压，从阴极注入的电子和从阳极注入的空 穴在场致发光膜的发光中心复合，形成分子激子，分子激子返回到基 态，同时释放能量使发光元件发光。公知的激发态是单重激发态和三 重激发态，并且认为通过这些激发态之一可以发光。
设置成矩阵的这种发光器件可采用无源矩阵驱动(简单矩阵发光 器件)、有源矩阵驱动(有源矩阵发光器件)或其它驱动方法。然而， 如果像素密度增加，认为其中每个像素(或每个点)具有开关的有源 矩阵发光器件是有利的，因为它们可以用低压驱动。
作为有源矩阵发光器件， 一般在绝缘膜上形成薄膜晶体管(以下 称为TFT)，然后经过形成在TFT上的层间绝缘膜形成电连接到TFT的发光元件。此外，发光元件由阳极、阴极、场致发光膜和阴极构成。 常规有源矩阵发光器件的主流结构是底部发射结构，其中在发光
元件中的场致发光膜中产生的光通过阳极发射到TFT—侧(即衬底一 侧)，其中发光元件由电连接到TFT的阳极、场致发光膜和阴极按顺 序构成(通常为叠置形式)。这样，在这情况下，用于阳极的材料是 透射可见光并具有大的电离电位(其具有与金属的功函数相同的值) 的导电材料，通常为氧化铟锡、氧化铟锌。
然而，存在的问题是当要提高分辨率时，开口率受到限制，这取 决于TFT的位置、布线等。近年来，通过阴极侧(形成在场致发光膜 上并与衬底相对设置的电极侧)发射光的顶部发射结构引起人们的注 意，例如，专利参考文献l: Kokai 2001 - 43980。
然而，在制造顶部发射结构的发光器件时，在采用由IT0等构成 的透明导电膜的情况下，当形成前述通常叠置形式的器件时，这种材 料适合作为发光元件的阳极材料，存在的问题是允许可见光通过，这 导致光在衬底侧泄漏。因此，根据电离电位大和实现导电性的这个特 点，在用透明导电膜作为正常叠置形式的顶部发射元件的阳极时，必 须通过将一种材料在透明导电膜等下面形成使光不能通过的膜来屏 蔽光，这导致复杂的工艺。
而且，在用金属膜作为正常叠置形式的顶部发射结构的发光元件 的阳极时，可以屏蔽光。然而，考虑具有与ITO—样高的电离电位的 材料，只有贵金属如金和铂足以满足上述要求，这将产生成本问题。 而且，还存在的问题是金属呈现对形成场致发光膜的材料的不良粘接 性。
另一方面，如果与TFT电连接的电极用作阴极，并采用通过在阴 极上依次叠置场致发光膜和阳极形成的发光元件(倒置叠置形式)实 现顶部发射结构，则阳极可以由IT0构成。这样，很容易从顶表面取 出光。然而，在这种情况下，具有低电离电位的金属用作阴极，这产 生的问题是与用于形成场致发光膜的材料的粘接性不够，由此难以向 其中注入电子，
就是说，考虑到具有顶部发射结构的发光元件，在正常或倒置叠 置形式的器件中，由于电极的电离电位的限制而导致上述困难。 发明内容鉴于上述问题，本发明的目的是提供具有顶部发射结构的发光元 件及其制造方法，在不考虑电极(特别是与衬底接触的电极)的电离 电位的情况下很容易制造。此外，本发明的另一目的是提供发光器件， 该发光器件可以采用发光元件以低成本和高效率制造。
因而，本发明的发明人设计了一种图1A所示的顶部发射结构的 发光器件，其包括由具有光屏蔽特性或反射性的通用金属构成的第 一电极101 (通常为布线材料，如Ti或Al );通过向第一电极101 上施加导电聚合物材料形成的导电聚合物层102;与导电聚合物层 102接触形成的场致发光膜103;和形成在场致发光膜103上同时没 有有关功函数问题的透光第二电极104。
注意，本发明的特征在于采用具有从与导电聚合物层102接触的 第一电极102取出载流子的功能的电子交换聚合物(氧化-还原聚合 物)或者为增加载流子的存在概率而用掺杂剂(施主或受主)掺杂的 聚合物作为形成导电聚合物层102的材料。
注意，当使用电子交换聚合物作为导电聚合物层102时，在与第 一电极101的界面处发生如图1B所示的反应。首先，在第一电极101 成为阳极的情况下，电子交换聚合物用作还原剂，因此用于在与第一 电极IOI的界面处从第一电极IOI提取空穴(换言之，发射电子)。 结果是，电子交换聚合物本身作为载流子(空穴)存在。另一方面， 在第一电极101成为阴极时，电子交换聚合物用作氧化剂，因此用于 在与第一电极101的界面处从第一电极101提取电子。结果是，电子 交换聚合物本身作为载流子(电子)存在。因而，当第一电极101成 为阳极或阴极时，电子交换聚合物用于从第一电极IOI提取载流子， 由此增强从第一电极101注入载流子的特性。
而且，在采用用掺杂剂掺杂的聚合物作为导电聚合物层102的情 况下，当第一电极101用作阳极时，采用用作为掺杂剂的受主分子掺 杂的聚合物，而当第一电极101用作阴极时，采用用作为掺杂剂的施 主分子掺杂的聚合物。
图1C是表示在导电聚合物层102中掺杂受主分子的情况的概念 图。在这种情况下，第一电极(阳极)101用于从存在于导电聚合物 中的受主能级取出电子，同时将导电聚合物层中的空穴注入到受主能 级中。注意由此注入的空穴移动到导电聚合物层中的HOMO能级，并进一步移动到场致发光膜103中的HOMO能级。这里，在这种情况下， 由于几乎没有能量差存在，因此从第一电极101向导电聚合物层的运 动很容易发生。此外，关于注入的空穴从受主能级注入到场致发光膜 103中的HOMO能级的运动，与从第一电极101直接注入空穴的情况 下相比能量差减小了 。结果是，可以提高从第一电极注入空穴的性能。
图1D是表示在导电聚合物层102中掺杂施主分子的情况的概念 图。在这种情况下，电子从第一电极(阴极)101注入到存在于导电 聚合物层102中的施主能级中。注意，由此注入的电子移动到导电聚 合物层102中的LUM0能级并进一步移动到场致发光膜103中的LUMO 能级中。这里，在这情况下，由于几乎没有能量差存在，因此从第一 电极101向导电聚合物层的运动很容易发生。此外，关于注入的电子 从导电聚合物层102中的LUM0能级注入到场致发光膜103中的LUMO 能级的运动，与从第一电极101直接注入电子的情况下相比能量差减 小了。结果是，可以提高从第一电极注入电子的性能。
此外，根据本发明的结构，提供一种发光器件，包括
第一电极；
导电聚合物层；
场致发光膜；和
第二电极，其特征在于
导电聚合物层由电子交换聚合物构成并形成在第一电极和场致 发光膜之间并与场致发光膜接触；和
第二电极由透明导电膜形成。
而且，在上述结构中，发光器件的特征在于
当第一电极构成为阳极时，构成场致发光膜的空穴输送层和电子 输送层中的空穴输送层被形成以与导电聚合物层接触；和
第二电极由功函数小的材料形成(具体而言，优选使用功函数为
3. 5eV或更小的材料)。
而且，在上述结构中，发光器件的特征在于 当第一电极制成为阴极时，构成场致发光膜的空穴输送层和空穴 输送层中的电子输送层被形成以与导电聚合物层接触，和
第二电极由功函数大的材料形成(具体而言，优选使用功函数为
4. OeV或更大的材料)。此外，根据本发明的另一结构，提供一种发光器件，包括
第一电极；
导电聚合物层；
场致发光膜；和
第二电极，其特征在于
第一电极用作阳极；
导电聚合物层由用受主材料掺杂的导电聚合物材料制成并形成 在第一电极和场致发光膜之间并与场致发光膜接触；和
第二电极由透明导电膜形成。
而且，在上述结构中，发光器件的特征在于
当第一电极制成为阳极时，第一电极优选由功函数大的材料形 成，构成场致发光膜的空穴输送层和电子输送层中的电子输送层被形 成为与导电聚合物层接触，和
第二电极由功函数小的材料形成。
此外，根据本发明的另一结构，提供一种发光器件，包括
第一电极；
导电聚合物层；
场致发光膜；和
第二电极，其特征在于
第一电极用作阴极；
导电聚合物层由用施主材料掺杂的导电聚合物材料制成并形成 在第一电极和场致发光膜之间并与场致发光膜接触；和
第二电极由透明导电膜形成。
而且，在上述结构中，发光器件的特征在于
当第一电极制成为阴极时，第一电极优选由功函数小的材料形 成，构成场致发光膜的空穴输送层和电子输送层中的空穴输送层被形 成为与导电聚合物层接触，和
第二电极由功函数大的材料形成。
在上述结构中，场致发光膜可由公知材料制成，并釆用低分子量 有机或无机材料或聚合物有机或无机材料以单层或其中结合使用多 种材料的叠层形式形成。
利用上述结构，可以在不考虑与导电聚合物层接触形成的电极材
12料的功函数的情况下形成发光元件，这与常规情况不同。这样，电极
材料的选择范围可以增宽。例如，当制造具有与TFT连接的发光元件 的发光器件时，用于在TFT和发光元件之间电连接的布线可以兼作为 发光元件的电极，因此与在不同步骤中制造电极和布线的情况相比简 化了制造工艺。结果是，降低了成本并提高了产量。


图1A-1D是根据本发明发光元件的元件结构的示意图； 图2A和2B是其中第一电极用作阳极的发光元件的元件结构的示 意图3A和3B是其中第一电极用作阳极的发光元件的元件结构的示
意图4A和4B是其中第一电极用作阴极的发光元件的元件结构的示 意图5A和5B是其中第一电极用作阴极的发光元件的元件结构的示
意图6是表示与TFT连接的发光元件的结构的剖视图7A和7B是发光器件的示意图；和
图8A-8H是电子设备的示意图。
具体实施例方式
实施方式
下面将介绍本发明的实施方式。 实施方式1
在实施方式l中，参照图2介绍下述情况，由电子交换聚合物构 成的电子交换聚合物层102形成为第一电极201上的导电聚合物层， 并在电子交换聚合物层202上形成场致发光膜203，并在其上形成第 二电极204。
第一电极201通常由具有高功函数的阳极材料形成，因为第一电 极201用作阳极，然而，由于在本例中第一电极201与电子交换聚合 物层202接触形成，因此不需要使用具有高功函数的材料。优选使用 给第一电极201提供光阻挡效应或光反射效应的金属材料。具体而 言，可以形成Al以具有约120nm的厚度，如图2B所示。
电子交换聚合物层202形成在第一电极201上。此外，可使用翠绿亚胺基聚苯胺(以下称为EB-PAni )形成电子交换聚合物层202。 电子交换聚合物层202形成为具有20 - 50nm(优选为30nm)的厚度。 此外，也可以使用其它公知的电子交换聚合物。
场致发光膜203形成在电致交换聚合物层202上。场致发光膜 203可用一种材料形成，也可用多种材料形成以具有叠层结构。
如果场致发光膜203具有叠层结构，它可以形成有空穴注入层、 空穴输送层、发光层、空穴阻挡层、电子输送层、电子注入层。其中 必须包含至少一个发光层。
在实施方式1中，场致发光膜203可以形成为包括叠层结构中的 空穴输送层211和电子输送层212。具体而言，空穴输送层211可用 4，4，-双(N-萘酰)-N-苯基-氨基-二苯基(以下称为"-NPD)形成以 具有50nm的厚度，并且其具有空穴输送特性，电子输送层212可用 三(8-喹啉酸)铝(以下称为Alq3)形成以具有50nm的厚度，并且 其具有电子输送特性。在这种叠层结构中，形成电子输送层212的 Alq3具有发光性能。
接着，在场致发光膜203上形成第二电极204。第二电极204用 具有低功函数的阴极材料形成，因为它用作阴极。阴极204可以是用 一种材料形成的单层结构，也可以是用多种材料形成的叠层结构。实 施方式1示出了通过叠置厚度为2nm的氟化锂(LiF)和厚度为20nm 的铝(Al)形成阴极204，参见图2B。此外，LiF可以降低阴极204 的功函数，Al可以增加阴极204的导电率，因此阴极同时具有多种 功能。此外，具有低功函数的材料可以自由组合用于形成阴极。
第二电极204必须具有足以使可见光通过的透射率，因为它应该 可以透射在场致发光膜203中产生的光并传输光至输出到发光器件 外。具体而言，优选第二电极204具有对于可见光的高于30%的透射率。
实施方式2
在实施方式2中，将介绍其中用掺杂剂掺杂的聚合物的掺杂层 302在第一电极301上形成作为导电聚合物分子层，并且第二电极304 形成在其上，如图3A所示。
在实施方式2中第一电极301用作阳极，这与实施方式l一样。 优选用于形成第一电极301的材料具有高功函数(具体而言，具有至
14少4. OeV功函数的材料)。
接着，掺杂层302形成在第一电极301上。在实施方式2中所述 的掺杂层302是p型的，并由聚合物材料和作为受主分子的掺杂剂制 成。具体而言，掺杂层302由厚度为20 - 50nm (优选为30nm)的聚 合物材料即用聚苯乙烯磺酸(sulphonic acid)(以下称为PSS )掺 杂的聚亚乙二氧基噻吩(下称PEDOT)制成。也可使用其它公知材料 用作聚合物材料和受主分子掺杂剂。
接着，场致发光膜303形成在掺杂层302上。场致发光膜303可 使用一种材料形成，也可使用多种材料形成以具有叠层结构。
如果场致发光膜303具有叠层结构，它可以用空穴注入层、空穴 输送层、发光层、空穴阻挡层、电子输送层、电子注入层形成。其中 必须包含至少一层发光层。
在实施方式2中，场致发光膜303形成为构成叠层结构的空穴输 送层311和电子输送层312，如图3B所示。具体而言，空穴输送层 311由《 -NPD制成且厚度为50nm，电子输送层312由Alq3制成且厚 度为50nm。在这种叠层结构中，形成电子输送层312的Al(b是发光 的。
然后，第二电极304形成在场致发光膜303上。用作阴极，第二 电极304由具有低功函数的阴极材料制成。此外，阴极304可用一种 材料形成，也可用多种材料形成以具有叠层结构。在实施方式2中， 将介绍其中通过叠置厚度为2nm的LiF和厚度为20nm的Al形成阴 极304的情况，如图3B所示。由此，该电极同时具有多种功能，采 用LiF降低了阴极304的功函数，采用A1增加了其导电性。阴极由 具有低功函数的公知材料自由组合而制成。
第二电极304必须具有足以使可见光通过的透射率，因为它应该 对于在场致发光膜303中产生的光是透明的，并传输光输出到发光器 件外。具体而言，优选第二电极304具有对于可见光的高于30%的 透射率。
实施方式3
在实施方式3中，将介绍其中由电子交换聚合物形成的电子交换 聚合物层402形成为第一电极401上的导电聚合物层，并在其上形成 场致发光膜403以及在其上形成第二电极404的情况，如图4A所示。作为阴极，第一电极401—般由具有低功函数的阴极材料制成。 然而，由于第一电极401形成为与电子交换聚合物层402接触，因此 不必使用具有低功函数的材料。在本发明中，优选使用给第一电极 401提供光阻挡效应或光反射效应的金属材料。具体而言，Al可形成 为第一电极401以具有约120nm的厚度，如图4B所示。
电子交换聚合物层402形成在第一电极401上。此外，电子交换 聚合物层402由EB-PAni构成，且厚度为25 - 50nm (优选为30nm)。 此外，可以使用公知的电子交换聚合物。
然后，场致发光膜403形成在电子交换聚合物402上。场致发光 膜403可采用一种材料形成，也可以采用多种材料形成以具有叠层结 构。
此外，如果场致发光膜403具有叠层结构，则它可以形成为空穴 注入层、空穴输送层、发光层、空穴阻挡层、电子输送层、电子注入 层。其中必需包含至少一个发光层。
在实施方式3中，如图4B所示，电子输送层411、空穴输送层 412、和空穴注入层413叠置形成场致发光膜403。具体而言，电子 输送层411由厚度为50nm且作为具有电子输送性能的材料的Alq3形 成。空穴运输层412由厚度为30nm且作为具有空穴输送性能的材料 的"-NPD形成。空穴注入层413由厚度为20nm且作为具有空穴注入 性能的材料的Cu-Pc形成。这些层构成叠层结构。注意在叠层结构 的情况下，用于形成电子输送层411的Ald3呈现发光性能。
然后，在场致发光膜403上形成第二电极404。注意第二电极404 用作阳极，因此由具有高功函数的阳极材料形成。这里，第二电极 404可具有由单种材料构成的单层结构或由多种材料构成的叠层结 构。在实施方式3中，如图4B所示，Au ^皮淀积成厚度为20nm的膜 以得到第二电极。作为用于第二电极404的阳极材料，可以自由组合 具有高功函数的公知材料。
第二电极404必须具有足以使可见光通过的透射率，因为它应该 对于在场致发光膜403中产生的光是透明的，并传输光输出到发光器 件外。具体而言，优选第二电极404具有对于可见光的高于30%的
透射率。
实施方式4
16在实施方式4中，如图5A所示，将介绍通过向聚合物中掺杂掺 杂剂得到的掺杂层502作为导电聚合物层形成在第一电极501上，并 在其上形成第二电极504。
与实施方式3相似，在实施方式4中，第一电极501用作阴极。 这里，第一电极501优选由具有小功函数的材料(具体而言为具有 3. 5eV或更小的功函数的材料)形成。
接着，在第一电极501上形成掺杂层502。注意实施方式4的掺 杂层502是n型导电性。该掺杂层由聚合物材料和作为施主分子的掺 杂剂形成。具体地说，也可采用用作电子交换聚合物的EB-PAni以及 用四硫富瓦烯(以下称为TTF)掺杂的聚合物材料。它可以形成为20 -50nm(优选30nm)的厚度。注意，作为聚合物材料和作为施主分 子的掺杂剂，也可以采用其它公知材料。
接着，在掺杂层502上形成场致发光膜503。场致发光膜503可 由单种材料形成，也可以具有多种材料的叠层结构。
此外，在采用叠层结构的情况下，可以组合具有各种功能的层， 如空穴注入层、空穴输送层、发光层、空穴阻挡层(阻挡层)、电子 输送层、以及电子注入层。叠层结构至少包括具有发光性能的层。
在实施方式4中，如图5B所示，电子输送层511、空穴输送层 512和空穴注入层513叠置形成场致发光膜503。具体而言，电子输 送层511由厚度为50nm并作为具有电子输送性能的材料的Al(b形成。 空穴输送层512由厚度为30nm且作为具有空穴输送性能的材料的" -NPD形成。空穴注入层513由厚度为20nm且作为具有空穴注入性 能的材料的Cu-Pc形成。这些层构成叠层结构。注意在这种叠层结构 中，用于形成电子输送层511的Alq3呈现发光性能。
接着，在场致发光膜503上形成第二电极504。注意第二电极504 用作阳极，因此由具有大功函数的阳极材料形成。这里，第二电极 504可具有由单种材料构成的单层结构或由多种材料构成的叠层结 构。在实施方式4中，如图5B所示，将Au淀积成厚度为20nm的膜， 得到第二电极。
而且，在这种情况下要形成的第二电极504必须允许从场致发光 膜503发射的光通过其到外部，因此应该确保足以使可见光通过的高 透射率。具体而言，优选可见光的透射率等于或大于30%。实施例
下面介绍本发明的实施例。 实施例1
在本例中，形成发光面板的例子示于图6中，其中在具有绝缘表 面的衬底上的TFT连接到发光元件。本例中示出了连接到像素部分中 的发光元件的一个TFT的剖视图。
在具有绝缘表面的村底601上形成半导体层。此外，虽然这里未 示出，但可在衬底601上形成由叠层构成的基底绝缘膜，叠层包括氧 化硅层、氮化硅层或氮氧化硅层。
之后，形成半导体层，如下通过公知手段(溅射、LPCVD、等 离子体CVD等)形成非晶半导体膜，然后通过公知结晶法(激光结晶 法、热结晶法或使用催化剂如镍的热结晶法)使该膜结晶，之后，将 结晶半导体膜构图成期望的形状。这种半导体层形成为25 - 80nm的
厚度(优选为30 - 60nm)。虽然不限定其材料，但是结晶半导体膜 的材料优选由硅或硅锗合金形成。
在通过激光结晶工艺形成结晶半导体膜的情况下，可以使用脉沖 振荡或连续振荡型准分子激光器、YAG激光器或YV04激光器。在使用 这种激光器的情况下。优选使用的方法是从激光振荡器发射的激光由 光学系统会聚成线形以照射到半导体膜上。结晶的条件可通过实施本 发明的人员适当选择。在采用准分子激光器的情况下，脉沖振荡频率 为30Hz和激光能量密度为100 - 400mJ/cm2 (典型为200 - 300 mJ/cm2)。同时，在使用YAG激光器的情况下，优选使用其二次谐波， 并且脉冲振荡频率为1 - 10kHz，激光能量密度为300 - 600mJ/cm2(典 型为350 - 500 mJ/cm2)。被聚焦成宽度为100 - 1000nm、例如400fim 的线形的激光照射到衬底的整个表面上，线形激光束的重叠率可以为 80 - 98 %。
然后，通过含有氟化氢的刻蚀剂清洗半导体层的表面，形成覆盖 半导体层的栅绝缘膜605。栅绝缘膜605是通过使用等离子体CVD或 溅射法由厚度为40 - 150nm并含有硅的绝缘膜形成的。在本例中，氮 氧化硅膜通过等离子体CVD形成为具有115nm的厚度(成分比Si - 32% ， 0 = 59% , N = 7% ， H = 2% )。当然，栅绝缘膜605不限于 氮氧化硅膜，也可以用其它绝缘材料以单层或叠层制成。
18清洗栅绝缘膜605的表面之后，形成栅极606。然后，提供p型 的杂质元素(如B)，这里为足量的硼添加到半导体中以形成源区603 和漏区604。添加杂质元素之后，为了激活杂质元素，进行热处理、 强光照射或激光照射。与激活步骤同时的，可以对栅绝缘膜的等离子 体损伤或在栅绝缘膜和半导体层之间的界面处产生的等离子体损伤 进行恢复。特别是，在主表面或背面照射YAG激光器的二次谐波是非 常有效地，由此在室温到300°C的温度下激活杂质元素。YAG激光器 是优选的激活装置，因为它需要少许维修。
形成由有机或无机材料形成的绝缘膜608。这里，将介绍在形成 层间绝缘膜608之后采用非光敏有机树脂膜形成由氮化硅膜制成的 保护膜609的情况。
然后，形成到达源区603和漏区604的接触孔。之后，形成连接 到源区603和漏区604的布线607以完成TFT 622 (p沟道TFT )。 TFT 622将用作控制输送到发光元件616的电流的TFT。在本例中， 连接到漏区604的布线还用作将在后面将要形成的发光元件616的第 一电极611。
第一电极611用作发光元件616的阳极或阴极。接着，形成绝缘 层(称为堤、阻挡层等)612以覆盖第一电极611的两个侧缘。绝缘 层612由光敏有机树脂构成。然后，在第一电极611上形成导电聚合 物层613,在其上形成场致发光膜614，进一步，在其上形成第二电 极615以完成发光元件616。第二电极615将用作发光元件的阴极或 阳极，与第一电极611的极性不同。
在本发明中，用于形成第一电极611的材料是导电的，因为第一 电极形成为与导电聚合物层613接触。此外，要求该材料具有光阻挡
效应或反射性，用于增加光发射效率。这在第一电极用作阳极的情况 下其材料具有高功函数(具体而言，功函数至少为4. OeV)，和第一
电极用作阴极的情况下优选其材料具有低功函数(具体而言，功函数
至多为3. 5eV)。
具体地说，作为第一电极611的具有上述性能的材料包括选自铝 (Al)、钽(Ta)、鴒U)、钬(Ti)、钼(Mo)、镍(Ni )、铜 (Cu)、铬(Cr )、银(Ag)的元素或包括这些元素的合金。具有高
功函数的材料包括属于元素周期表第四族、第五族或第六族的元素的氮化物或碳化物，如氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、氮化锆(ZrN)、 氮化钼(MoN)、氮化铬(CrN)、氮化鵠(WN)、碳化钛(TiC)、 碳化钽(TaC)、碳化锆(ZrC)、碳化钼(MoC)等。具有低功函数 的材料包括碱金属或其部分包括碱金属的金属材料。例如，铝锂合金
(Al:Li )、镁银合金(Mg: Ag)，并且可以釆用Al和LiF的叠层。
此外，在形成电子交换聚合物层作为导电聚合物层613的情况 下，如实施方式1和实施方式3所示，EB-PAni或其它/^知电子交换 聚合物(氧化-还原聚合物材料)用作导电聚合物层613。在形成掺 杂层作为导电聚合物层613的情况下，如实施方式2和实施方式4所 示，用PSS ( p掺杂聚合物)掺杂的PED0T或用EB-PAni掺杂的TFT 用作导电聚合物层613。通过涂敷或旋涂淀积用于形成导电聚合物层 613的溶液，其中各种材料溶解在溶剂中，如水、n-曱基吡咯烷酮
(NMP) 、 二甲基亚砜(DMS0)等。
公知的低分子场致发光材料或高分子场致发光材料用作场致发 光膜614。在本例中，将介绍通过蒸发淀积采用低分子场致发光材料 的场致发光膜614的情况。场致发光膜614形成为具有由一种材料形 成的单个结构，也可以具有由多种材料形成的叠层结构。该叠层结构 可包括由空穴输送材料构成的空穴输送层、由发光材料制成的发光 层、和由电子输送材料构成的电子输送层，但本发明的有机化合物层 不限于此。包括由空穴注入材料制成的空穴注入层和由空穴阻挡材料 构成的空穴阻挡层的叠层结构可形成为有机化合物层。下面将介绍优 选材料，但是用于形成本发明的场致发光膜614的材料不限于此。 作为用于形成空穴输送层的空穴输送材料，优选使用芳香胺基
(即，其中具有苯环-氮键的化合物)化合物。除了上述TPD之外， 广泛使用的材料例如包括TPD的衍生物，如4，4，-双[N- ( l-萘基) N-苯基-氨基-二苯基(以下称为""-NPD")。还使用star burst 芳香胺化合物，包括4，4，，4，，-三(N，N-二苯基-氨基)-三苯胺(以 下称为"TDATA，，)；和4， 4，， 4"-三[N- ( 3-甲基苯基)-N-苯基-氨 基]三苯胺(以下称为"MTDATA")。
用于形成发光层的发光材料的具体例子包括金属络合物，如 Alq3、三(8-喹啉醇)铝(以下称为Alq3)、三(4-甲基-8-喹啉 醇)铝(以下称为Almq3)、和双(10-羟基苯并[h]-喹啉酸)铍(以下称为BeBq2)、和双(2-甲基-8-喹啉醇)—(4-羟基-联苯基) -铝(以下称为BAlq)。这些例子还包括金属络合物，如双[2-(2-羟苯基)-苯并哺唑酸(oxazolate)]锌(以下称为Zn(B0X)2)和双锌(以下称为Zn(BTZ)2)。 而且，可以使用其荧光染料。也可使用三重发光材料，并且其主要例 子包括具有铂或铱作为中心金属的络合物。公知的三重发光材料包括 三(2-苯基吡啶)铱(以下称为Ir(Ppy)3) ，2，3，7，8，12，13，17,18-八乙基-21H，和23H-卟啉-铂(以下称为PrOEP)。
金属络合物通常用作电子输送材料。优选的例子包括具有喹啉 骨架或苯并会啉骨架的金属络合物，如上述Al(b、 Almq3、 BeBq2;和 混合配位体络合物，如BAlq。其它例子包括具有-恶唑基和瘗唑基配位 体的金属络合物，如Zn (BOX) 2和Zn(BTZ)2。除了金属络合物以外 能输送电子的其它材料是喝二唑衍生物，如2-(4-二苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-l， 3，4-哺二唑(以下称为PBD),和1，3-双[5-(p-叔 丁基苯基)-l，3,4-p恶二唑-2-基(yl)]苯(以下称为0XD-7);三唑 衍生物，如3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑
(以下称为TAZ)以及3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联 苯基)-l，2，4-三唑(以下称为p-EtTAZ);和菲咯啉衍生物，如红菲 绕啉(以下称为BPhen)和浴铜灵(以下称为BCP)。)
将上述材料按照以下顺序叠置在用作阳极的电极上，即空穴注入 层、空穴输送层、发光层、空穴阻挡层、和电子输送层。不是必须要 淀积所有这些层，其一部分可以适当组合。关于发光层，当其它层具 有发光特性时，在叠层结构中包括发光层将不是必需的。
第二电极615应该由半透明材料形成，以便输出在本发明的场致 发光膜614中产生的光。具体而言，通过用半透明材料或薄导电膜形 成的第二电极优选具有对于可见光的30%或更高的透射率。此外， 第二电极615用作与第一电极611极性不同的阳极或阴极。
当第二电极615用作阴极时，在厚度约为10- 20nm的薄膜中可 采用低功函数的(具体地说，功函数至多为3. 5eV)碱金属或部分包 括碱金属的金属材料，正如作为第一电极611的材料说明的，用于第 二电极615。例如，可以采用铝锂合金(Al:Li )、镁银合金(Mg:Ag) 以及Al和LiF的叠层。
21另一方面，当第二电极615作为阳极时，高功函数(具体地说， 功函数至少为4. OeV)透明导电膜可用于第二电极615。例如，可采 用氧化铟锡(IT0)膜、其中氧化铟与2-20%氧化锌(Zn0)混合的 透明膜以及IZ0 (氧化锢锌)。此外，第二电极615是通过蒸发形成 的，因为它形成在场致发光膜614上。
因此，形成具有连接到衬底上的TFT的发光元件的发光面板。
实施例2
此外，将参照图7介绍其中包含如在实施例1所述的发光面板的 有源矩阵型发光器件的整个外视图。此外，图7A是显示发光装置的 顶视图，图7B是沿着图7A的线A-A，截取的剖视图。以虛线形式表 示的参考标记701表示源侧驱动电路，参考标记702表示像素部分， 参考标记703表示栅侧驱动电路。此外，参考标记704表示密封衬底， 参考标记705表示密封材料，并且由密封材料705包围的内部构成空 间或树脂(密封材料)707。
此外，参考标记708表示用于向源侧驱动电路701和栅极信号线 驱动电路703输送输入信号的连接布线用于从构成外部输入端，栅极 信号线驱动电路703用于接收来自FPC (柔性印刷电路)709的视频 信号或时钟信号。此外，虽然这里只示出了FPC，但是FPC可与印刷 布线板(PWB)相连。本说明书中的发光装置不仅包括发光装置的主 体，而且包括连接FPC或PWB的状态。
接着，将参照图7B介绍剖面结构。驱动器电路和像素部分形成 在衬底710上，这里示出了作为驱动器电路的源侧驱动电路701和像 素部分702。
此外，源信号线驱动电路701是由CMOS电路与n沟道型TFT 723 和p沟道型TFT724组合而形成的。此外，用于形成驱动器电路的TFT 可通过公知的CMOS电路、PMOS电路或薩OS电路形成。另外，虽然 根据本例，示出了在衬底上与驱动器电路一起形成的驱动器集成类 型，但是不是必须需要形成驱动器集成类型，也可以不在衬底上而是 在其外部形成驱动器电路。
此外，像素部分702由多个像素形成，每个像素包括开关TFT 711 、 电流控制TFT 712、以及电连接到电流控制TFT712的漏极的第一电 极(阳极)713。形成绝缘层714以覆盖第一电极(阳极)713的两个侧边缘o
本发明的导电聚合物层715、场致发光膜716、和第二电极(阴 极)717分别形成在第一电极713上。此外，关于具体结构可参照实 施例1。
第二电极717还用作所有像素公用的布线并经连接布线708电连 接到FPC709。
此外，为了密封形成在衬底710上的发光元件718，密封结构704 由密封材料705粘贴。此外，可提供包括树脂膜的隔板以确保密封衬 底704和发光元件718之间的间隔。此外，密封材料705内部的空间 707正好是空间。此外，优选使用环氧树脂物质用于密封材料705。 此外，优选密封材料705是尽可能少地渗入潮气或氧的材料。
此外，根据本例，作为用于构成密封衬底704的材料，除了玻璃 衬底或石英衬底之外，也可以使用包括FRP (玻璃纤维增强塑料)、 PVF(聚氟乙烯)、聚酯薄膜(Mylar)、聚酯或丙烯酸树脂的塑料衬 底。此外，可以通过密封材料705粘接密封衬底704，密封之后通过
密封材料覆盖覆盖侧面(暴露面)。
如上所述，通过在空间707中密封发光元件，发光元件可完全与 外部隔开，并且可防止加速有机化合物层退化的物质如潮气或氧从外 部侵入。因此，可提供高度可靠的发光器件。
此外，本例可与实施方式1 - 4以及实施例1自由组合。
实施例3
根据本发明制造的发光器件是自发射型的，因此与液晶显示器件 相比，其呈现在发光位置的显示图像的更优异的识别性。而且，该发 光器件具有更宽的视角。因而，采用本发明的发光器件可实现各种电 子设备。
通过本发明制造的这种电子设备包括摄像机、数字照相机、护目 镜型显示器(头戴显示器)、导航系统、声音再现装置(汽车音响设 备、音响设备等)、膝上型个人计算机、游戏机、便携式信息终端(移 动计算机、蜂窝电话、便携式游戏机、电子书等)、包括记录介质(更 具体地说，可再现记录介质如数字通用盘(DVD)等的装置，并包括 用于显示再现图像的显示器)的图像再现装置等。特别是，在便携式 信息终端的情况下，使用具有发光元件的发光器件是优选的，因为可20 以从倾斜方向观看的便携式信息终端通常需要具有宽视角。图8A-8H 示出了这种电子设备的各个具体例子。
图8A表示显示器件，其包括框架2001、支撑台2002、显示部分 2003、扬声器部分2004、视频输入终端2005等。由本发明制造的发 光器件可用于显示部分2003。该发光器件是自发射型的，因此不需 要背底光源。这样，其显示部分可具有比液晶显示器件薄的厚度。该 显示器件包括用于显示信息的所有显示器件，如个人计算机、TV广 播的接收机、广告显示器。
图8B表示数字静物摄像机，其包括主体2101、显示部分2102、 图像接收部分2103、操作键2104、外部连接口 2105、快门2106等。 根据本发明制造的发光器件可用于显示部分2102。
图8C表示膝上型(笔记本型)个人计算机，其包括主体2201、 外壳2202、显示部分2203、键盘2204、外部连接口 2205、点击鼠标 2206等。由本发明制造的发光器件可用于显示部分2203。
图8D表示移动计算机，其包括主体2301、显示部分2302、开关 2303、操作键2304、红外端口 2305等。由本发明制造的发光器件可 用于显示部分2302。
图8E表示包括记录介质(更具体地说为DVD再现装置)的图像 再现装置，其包括主体2401、外壳2402、显示部分A 2403、另一显 示部分B 2404、记录介质(DVD等)读取部分2405、操作键2406、 扬声器部分2407等。显示部分A 2403主要用于显示图像信息，而显 示部分B 2404主要用于显示字符信息，由本发明制造的发光器件可 用于显示部分A 2403和显示部分B 2404。注意包括记录介质的图像
再现装置还包括家用游戏机等。
图8F表示护目镜型显示器(头戴显示器)，其包括主体2501、 显示部分2502、臂部2503。由本发明制造的发光器件可用于显示部 分2502。
图8G表示摄像机，其包括主体2601、显示部分2602、外壳2603、 外部连接口 2604、遥控接收部分2605、图4象接收部分2606、电池2607、 声音输入部分2608、操作键2609、目镜部分2610等。由本发明制造 的发光器件可用于显示部分2602。
图8H表示蜂窝电话，其包括主体2701、外壳2702、显示部分2703、声音输入部分2704、声音输出部分2705、操作键2706、外部连接口 2707、天线2708等。由本发明制造的发光器件可用于显示部分2703。注意，通过在黑色背景上显示白色字符，显示部分2703可减少该蜂窝电话的功耗。
当在将来可实现有机材料的更亮的亮度时，由本发明制造的发光器件将可适用于前部型或后部型投影仪，其中借助透镜等将包括输出图像信息的光放大以进行投影。
上述电子设备更可用于显示通过无线电通信路径如互连网、CATV(电缆电视系统)分配的信息，特别是可用于显示移动图像信息。该发光器件适合于显示移动图像，因为有机材料可呈现高的响应速度。
发光器件的发射光的那部分消耗功率，因此希望用其中发光部分尽可能地小的方式显示信息。因而，当发光器件应用于主要显示字符信息的显示部分时，例如便携式信息终端的显示部分，特别是，蜂窝电话或声音再现装置，希望驱动发光器件，以便由发光部分形成字符信息，同时非发射部分对应背景。
如上所述，根据本发明形成的发光器件可用于所有领域中各种宽范围的电子设备。通过采用实施方式1-4和实施例1和2中所示的发光器件可完成本例中的电子设备。
根据上述具体说明的本发明，可制造具有顶部发射结构的有源矩阵型发光器件，而且不存在有关开口率的问题。而且，形成的导电聚合物层与包含在发光器件中的发光元件的第一电极接触，这就可以提高从第一电极注入载流子的性能。结果是，在不用特别考虑电离电位的情况下，通过选择第一电极的材料可制造该器件。因而，可以拓宽材料的选择范围，由此可以以低成本制造高效发光器件。
权利要求
1、一种发光器件，包括衬底；与所述衬底相邻的第一电极；与所述第一电极相邻的导电聚合物层；与所述导电聚合物层相邻的场致发光膜；和与所述场致发光膜相邻的第二电极，其中所述第一电极用作阳极；所述导电聚合物层包含用受主材料掺杂并在所述第一电极和所述场致发光膜之间形成的导电聚合物材料；以及所述第二电极包括透明导电膜。
2、 一种发光器件，包括 衬底；与所述衬底相邻的第一电极； 与所述第一电极相邻的导电聚合物层； 与所述导电聚合物层相邻的场致发光膜；和 与所述场致发光膜相邻的第二电极， 其中所迷第一电极用作阳极；所迷导电聚合物层包含用受主材料掺杂并在所述第一电极和所 述场致发光膜之间形成的导电聚合物材料； 所迷第二电极包括透明导电膜；以及 所迷第一电极具有光阻挡效应或光反射效应。
3、 一种有源矩阵发光器件，包括 衬底上的薄膜晶体管； 所述薄膜晶体管上的第一电极； 所迷第一电极上的导电聚合物层； 所迷导电聚合物层上的场致发光膜；和 所迷场致发光膜上的第二电极，其中，所述第一电极用作阳极；其中，所述导电聚合物层包含用受主材料掺杂的导电聚合物材 料；以及其中，所述第二电极包括透明导电膜。
4、 一种有源矩阵发光器件，包括 衬底上的薄膜晶体管； 所述薄膜晶体管上的第一电极； 所述第一电极上的导电聚合物层； 所述导电聚合物层上的场致发光膜；和 所述场致发光膜上的第二电极，其中，所述第一电极用作阳极；其中，所述导电聚合物层包含用受主材料掺杂的导电聚合物材其中，所述第二电极包括透明导电膜；以及其中，所述第一电极具有光阻挡效应或光反射效应。
5、 一种发光器件，包括 衬底；所述衬底上具有杂质区的半导体层； 所述半导体层上的第一电极； 所述第一电极上的导电聚合物层； 所述导电聚合物层上的场致发光膜；和 所述场致发光膜上的第二电极， 其中，所述第一电极用作阳极；其中，所述导电聚合物层包含用受主材料掺杂的导电聚合物材其中，所述第二电极包括透明导电膜；以及 其中，所述第一电极与所述杂质区连接。
6、 一种发光器件，包括 衬底；所述村底上具有杂质区的半导体层； 所述半导体层上的第一电极； 所述第一电极上的导电聚合物层； 所述导电聚合物层上的场致发光膜；和 所述场致发光膜上的第二电极， 其中，所述第一电极用作阳极；其中，所述导电聚合物层包含用受主材料掺杂的导电聚合物材料；其中，所述第二电极包括透明导电膜；其中，所述第一电极具有光阻挡效应或光反射效应；以及其中，所述笫一电极与所述杂质区连接。
7、 根据权利要求l、 2、 5和6中任一项的发光器件，其中，所述导电聚合物层包含聚亚乙二氧基噻吩和聚苯乙烯磺酸盐。
8、 根据权利要求l、 2、 5和6中任一项的发光器件，其中所述场致发光膜包括空穴输送层和电子输送层；所述导电聚合物层与所述空穴输送层接触形成；以及所述第二电极用作阴极。
9、 根据权利要求l、 2、 5和6中任一项的发光器件，其中所述第一电极包含从由铝、钽、鵠、钛、钼、镍、铜、铬、银、氮化钛、氮化钽、氮化锆、氮化钼、氮化铬和氮化钨构成的组中选出的成分。
10、 根据权利要求3或4的有源矩阵发光器件，其中，所述导电聚合物层包含聚亚乙二氧基噻吩和聚苯乙烯磺酸盐。
11、 根据权利要求3或4的有源矩阵发光器件，其中所述场致发光膜包括空穴输送层和电子输送层；所述导电聚合物层与所述空穴输送层接触形成；以及所述第二电极用作阴极。
12、 根据权利要求3或4的有源矩阵发光器件，其中所述第一电极包含从由铝、钽、鵠、钛、钼、镍、铜、铬、银、氮化钛、氮化钽、氮化锆、氮化钼、氮化铬和氮化钨构成的组中选出的成分。
13、 一种发光器件，包括衬底；与所述村底相邻的第一电极；与所述第一电极相邻的导电聚合物层；与所述导电聚合物层相邻的场致发光膜；和与所述场致发光膜相邻的第二电极，其中所述第一电极用作阴极；所述导电聚合物层包含用施主材料掺杂并在所述第一电极和所述场致发光膜之间形成的导电聚合物材料；以及所述第二电极包括透明导电膜。
14、 一种发光器件，包括衬底；与所述衬底相邻的第一电极；与所述第一电极相邻的导电聚合物层；与所述导电聚合物层相邻的场致发光膜；和与所述场致发光膜相邻的第二电极，其中所述第一电极用作阴极；所述导电聚合物层包含用施主材料掺杂并在所述第一电极和所述场致发光膜之间形成的导电聚合物材料；所述第二电极包括透明导电膜；以及所述第一电极具有光阻挡效应或光反射效应。
15、 一种有源矩阵发光器件，包括衬底上的薄膜晶体管；所述薄膜晶体管上的第一电极；所述第一电极上的导电聚合物层；所述导电聚合物层上的场致发光膜；和所述场致发光膜上的第二电极，其中，所述第一电极用作阴极；其中，所述导电聚合物层包含用施主材料掺杂的导电聚合物材料；以及其中，所述第二电极包括透明导电膜。
16、 一种有源矩阵发光器件，包括衬底上的薄膜晶体管；所述薄膜晶体管上的第一电极；所述第一电极上的导电聚合物层；所述导电聚合物层上的场致发光膜；和所述场致发光膜上的第二电极，其中，所述第一电极用作阴极；其中，所述导电聚合物层包含用施主材料掺杂的导电聚合物材料；其中，所述第二电极包括透明导电膜；以及其中，所述第一电极具有光阻挡效应或光反射效应。
17、 一种发光器件，包括衬底；所述衬底上具有杂质区的半导体层；所述半导体层上的第一电极；所述第一电极上的导电聚合物层；所述导电聚合物层上的场致发光膜；和所述场致发光膜上的第二电极，其中，所述第一电极用作阴极；其中，所述导电聚合物层包含用施主材料掺杂的导电聚合物材料；其中，所述第二电极包括透明导电膜；以及其中，所述第一电极与所述杂质区连接。
18、 一种发光器件，包括村底；所述衬底上具有杂质区的半导体层；所述半导体层上的第一电极；所述第一电极上的导电聚合物层；所述导电聚合物层上的场致发光膜；和所述场致发光膜上的第二电极，其中，所述第一电极用作阴极；其中，所述导电聚合物层包含用施主材料掺杂的导电聚合物材料；其中，所述第二电极包括透明导电膜；其中，所述第一电极具有光阻挡效应或光反射效应；以及其中，所述第一电极与所述杂质区连接。
19、 根据权利要求13、 14、 17和18中任一项的发光器件，其中，所述导电聚合物层包含翠绿亚胺基聚苯胺和四硫富瓦烯。
20、 根据权利要求13、 14、 17和18中任一项的发光器件，其中所述场致发光膜包括空穴输送层和电子输送层；所述导电聚合物层与所述电子输送层接触形成；以及所述第二电极用作阳极。
21、 根据权利要求15或16的有源矩阵发光器件，其中，所述导电聚合物层包含翠绿亚胺基聚苯胺和四硫富瓦烯。
22、 根据权利要求15或16的有源矩阵发光器件，其中所述场致发光膜包括空穴输送层和电子输送层；所述导电聚合物层与所述电子输送层接触形成；以及所述第二电极用作阳极。
23、 根据权利要求l、 2、 5、 6、 13、 14、 17和18中任一项的发光器件，其中所述发光器件适用于选自显示器件、个人计算机、移动计算机、图像再现装置、护目镜型显示器、摄像机、移动电话、导航系统的电子设备。
24、 根据权利要求3、 4、 15和16中任一项的有源矩阵发光器件，其中所述有源矩阵发光器件适用于选自显示器件、个人计算机、移动计算机、图像再现装置、护目镜型显示器、摄像机、移动电话、导航系统的电子设备。
全文摘要
本发明的名称是“发光器件及其制造方法”。提供一种具有顶部发射结构的发光元件及其制造方法，这种发光元件可以在不考虑电极(特别是与衬底接触的电极)的电离电位的情况下轻松制造。根据本发明的具有顶部发射型的发光器件包括由通用金属(具体而言为布线材料，如Ti或Al)形成的第一电极(101)，其具有光屏蔽性能或反射性；通过向第一电极(101)上涂敷导电聚合物材料形成的导电聚合物层(102)；形成与导电聚合物层(102)接触的场致发光膜(103)；以及形成在场致发光膜(103)上的透光第二电极(104)，其中导电聚合物层(102)由包括电子交换聚合物等的材料形成，同时不存在涉及功函数的问题(如图1A所示)。
文档编号H05B33/26GK101685847SQ20091017563
公开日2010年3月31日 申请日期2003年6月27日 优先权日2002年6月28日
发明者山崎宽子, 濑尾哲史 申请人:株式会社半导体能源研究所