专利名称：有机电致发光装置及其制造方法
技术领域：
本发明要求享有2002年2月22日提出的第P2002-9646号韩国专利申请的利益，其在此引用以作参考。
一种不采用薄膜晶体管(TFT)的无源矩阵式设计可以用于有机EL装置。在无源矩阵式有机EL装置中，扫描线与信号线垂直相交成一矩阵形式。一扫描电压按顺序家到扫描线上以使每一个象素工作。施加到其扫描线被选中的象素上的电压应当是所需电压，它能产生扫描线数量倍数的理想象素平均亮度。因此，随着扫描线数量增加，无源矩阵式有机电致EL装置所需的外加电压和电流也增加。所以，对于大型高分辨率显示装置来说，无源矩阵式有机EL装置是不够的，因为这种装置的功耗大，这可能会造成该装置更快地出现故障。
由于无源矩阵式有机EL装置在显示分辨率、功耗和预期寿命方案存在缺陷，所以已经开发出有源矩阵式EL装置作为下一代显示装置，它能够在大显示区域上达到高分辨率。在有源矩阵式EL装置中，把设置在每一个子象素上的TFT用作导通和关断子象素的开关元件。特别是，连接到该TFT上的第一电极由该子象素导通和关断，而与第一电极相对的第二电极起一公共电极作用。该子象素可以通过将电荷存储在一存储电容中保持施加到该子象素上的电压。该存储电容可以驱动该装置，直到一新的扫描周期出现为止，并且可以使施加到一子象素上的电压保持相同而不管扫描线的数量有多少。由于在更小电流要求的情况下能得到等效的亮度，所以有源矩阵式有机EL装置允许制造耗电更少且分辨率更高的更大的显示装置。
图1是示出根据已有技术的一种有源矩阵式有机电致发光装置基本象素结构的等效电路图。在图1中，沿第一方向布置扫描线1，沿与第一方向垂直的第二方向布置相互间隔开的信号线2和电源线3，由此限定一象素区P。开关TFT TS作为寻址元件连接到扫描线1和信号线2上。存储电容CST连接到开关TFT TS和电源线3上。驱动TFT TD作为一电流源元件连接到存储电容CST和电源线3上。有机EL二极管DEL连接到驱动TFT TD上。当将正向电压加到该有机EL二极管DEL上时，电子和空穴重新结合，通过提供空穴的阳极与提供电子的阴极之间的P(正)N(负)节点产生电子-空穴对。该电子-空穴对比分开的电子和空穴的能量低。这样，电子与空穴的重新结合因能量差导致产生要发射的光。开关TFT TS通过驱动TFT TD调整正向电压，并且将电荷存储在存储电容CST中。
图2是根据已有技术的底部发光有机电致发光装置的剖视图。图2示出了象素区，该象素区包括红、绿和蓝子象素区。在图2中，第一衬底10面对第二衬底30并与其分开。第一衬底10和第二衬底30的外围部分用密封图形40密封。TFT T形成于第一衬底10内表面上的每一个子象素区Psub上。第一电极12连接到每一个子象素区中的TFT T上。在该TFT T和第一电极12上形成包括红、绿或蓝发光材料的有机电致发光层14。第二电极16形成于有机电致发光层14上。第一和第二电极12和16将电场施加到有机电致发光层14上。粘合剂(图中未示)和吸湿材料(图中未示)形成于第二衬底30的内表面上，以将该装置与外部的潮湿环境隔离。在底部发光有机电致发光装置中，起阳极作用的第一电极12由一种透明导电材料制成，起阴极作用的第二电极16包括低逸出功的金属材料。这里，有机电致发光层14由覆盖第一电极12的空穴注入层14a、空穴转移层14b、发射层14c和电子转移层14d组成，在发射层14c中，将红、绿和蓝发光材料交替设置在相邻的子象素区上。例如在图3中，将绿发光材料设置在子象素区Psub上，而相邻的子象素分别具有红发光材料和蓝发光材料。
图3是剖视图，它示出了根据已有技术的底部发光有机电致发光装置的一个子象素区。在图3中，在衬底10上形成具有半导体层62、栅极68、源极80和漏极82的TFT T。TFT T的源极80连接到存储电容CST上。TFT T的漏极82连接到有机电致发光(EL)二极管DEL上。存储电容CST包括面对电容电极64的电源电极72。绝缘层夹在电源电极72与电容电极64之间。电容电极64包括与半导体层62相同的材料。TFT T和存储电容CST称为阵列元件。有机EL二极管DEL包括面对第二电极16的第一电极12和夹在第一电极12与第二电极16之间的有机EL层14。TFT T的源极80连接到存储电容CST的电源电极72上，TFT T的漏极82连接到有机EL二极管DEL的第一电极12上。阵列元件A和EL二极管DEL形成于根据已有技术有机电致发光装置中同一个衬底上。
图4是流程图，它示出一种根据已有技术的有机电致发光装置的制造过程。第一步，在第一衬底上形成阵列元件。阵列元件包括扫描线、信号线、电源线、开关TFT和驱动TFT。信号线与电源线间隔开，并且信号线和电源线每一个都与扫描线相交。开关TFT设置在扫描线与信号线的交点上。驱动TFT设置在扫描线与电源线的交点上。
第二步，在阵列元件之上形成一有机EL二极管的第一电极。第一电极连接到其各自子象素区的驱动TFT上。
第三步，在第一电极上形成该有机EL二极管的发射层。如果将第一电极设计成起一阳极作用，那么有机EL层可以由一空穴注入层、一空穴转移层、一发射层和一电子转移层组成。
第四步，在有机EL层上形成该EL二极管的第二电极。第二电极形成于第一衬底的整个表面上，起公共电极作用。
最后一步，用第二衬底将第一衬底封装起来。第二衬底保护第一衬底，防止其受到外部冲撞，并且防止了空气引起的有机EL层的损坏。吸湿材料可以包括在第二衬底的内表面内。
通过用第二衬底封装包括阵列元件和有机EL二极管的第一衬底，制造根据已有技术的有机EL装置。由于这种有机EL装置的产量等于阵列元件的产量乘以有机EL二极管的产量，所以有机EL装置的产量受到有机EL二极管处理过程的限制。即使能够令人满意地制造阵列元件，有机EL装置也可能因为有机EL层存在缺陷而出现次品。因此，当在根据已有技术的有机EL装置中不适当地制造了有机EL二极管时，浪费了适当制造阵列元件的花费和相关材料的成本，并且降低了产量。
底部发光有机EL装置具有高封装稳定性和高处理灵活性的优点。但是，底部发光有机EL装置对于高分辨率装置来说是不完美的，因为它们的孔径比小。相反，顶部发光有机EL装置的预期寿命更长，因为它易于制造且孔径比大。但是，在顶部发光有机EL装置中，阴极通常形成于有机EL层上。因此，由于可以选择的材料数量有限，所以降低了顶部发光有机EL装置的透射率和光效率。若用薄膜保护层来使透光率降低的程度最小，则顶部发光有机EL装置不足以挡住外部环境空气。
本发明的一个目的在于提供一种分辨率高、孔径比大且合格率高的有机电致发光装置及其制造方法。
本发明的另一个目的在于提供一种结构稳定的顶部发光有机电致发光装置及其制造方法。
本发明的其他特征和优点将在以下的描述中列出，通过该描述，它们一部分将变得很明显，或者可以通过对本发明的实践来学会。通过说明书及其权利要求书以及附图中特别指出的结构，能够实现和达到本发明的其他目的和优点。
为了实现这些优点和其他优点，根据本发明，如所具体和概括描述的那样，一种有机电致发光装置包括第一衬底；第二衬底，它面对第一衬底且与其分开，第一衬底和第二衬底中的每一个都有象素区，该象素区包括多个子象素区；多个阵列元件，它们在第一衬底的内表面上，这多个阵列元件包括在多个子象素区每一个内的开关元件；透明导电材料的第一电极，它在第二衬底的内表面上；有机电致发光层，它在第一电极上；第二电极，它在多个子象素区每一个内的有机电致发光层上；密封图形，它在第一衬底与第二衬底之间的外围部分上；和一连接图形，它与多个子象素区每一个内的开关元件和第二电极相互电连接。
在本发明的另一个方案，一种有机电致发光装置的制造方法，包括以下步骤在第一衬底上形成多个阵列元件，第一衬底具有包括多个子象素区的象素区，多个阵列元件包括在多个子象素区中的每一个内的开关元件；在第二衬底上形成第一电极，第一电极包括一透明导电材料；在第一电极上形成一有机电致发光层；在多个子象素区每一个内的有机电致发光层上形成第二电极；形成一连接图形，该图形使得第一衬底与第二衬底相互电连接；以及粘结第一衬底与第二衬底，使多个阵列元件面对第二电极。
应知道的是，前面总的描述和以下详细描述的内容是示例性和解释性的，意欲用它们进一步解释所要求保护的本发明。
包括用来进一步理解本发明并且构成说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，它们连同文字部分一起用来解释本发明的原理。这些附图中图1是示出根据已有技术的一种有源矩阵式有机电致发光装置基本象素结构的等效电路图；图2是根据已有技术的底部发光有机电致发光装置的剖视图；图3示出根据已有技术的底部发光有机电致发光装置的一个子象素区的剖视图；图4是示出一种根据已有技术的有机电致发光装置的制造过程的流程图；图5是根据本发明的典型有机电致发光装置的一个象素的剖视图；
图6是根据本发明的有机电致发光装置的典型制造过程的流程图。
图5是根据本发明的典型有机电致发光装置的一个象素的剖视图。图5中，第一衬底110可以面对第二衬底130，并且可以与其分开。阵列衬底120可以形成于第一衬底110的内表面上，而一有机电致发光(EL)二极管DEL可以形成于第二衬底130的内表面上。有机EL二极管DEL可以包括第一电极132、有机EL层134和第二电极136。第一电极可以形成于第二衬底130的内表面上，它可以起一公共电极的作用。有机EL层134可以形成于第一电极132上，第二电极136可以形成于每一个子象素区Psub上的有机EL层134上。有机EL层134可以包括第一有机材料层134a、发射层134b和第二有机材料层134c。第一有机材料层134a可以形成于第一电极132上，发射层134b可以形成于第一有机材料层134a上。在发射层134b中，红、绿和蓝发光材料可以交替设置在相邻的子象素区上。例如，在图5中，绿发光材料设置在子象素Psub上，而相邻的子象素有红发光材料和蓝发光材料。第二有机材料层134c可以形成于发射层134b上。可以根据对阳极和阴极的淀积来确定用于第一和第二有机材料层134a和134c的电致发光材料类型。当第一电极132是阴极而第二电极136是阳极时，第一有机材料层134a可以包括电子注入层和电子转移层，第二有机材料层134c可以包括空穴注入层和空穴转移层。当第一电极132是阳极而第二电极136是阴极时，第一有机材料层134a可以包括空穴注入层和空穴转移层，第二有机材料层134c可以包括电子注入层和电子转移层。
阵列元件120可以包括一薄膜晶体管(TFT)T和连接到该TFT T上的接触图形。可以通过延展TFT T的电极或者通过对附加金属层制作图形来形成接触图形12。该TFT T可以是连接到有机EL二极管DEL上的驱动TFT。此外，可以在第二电极136与接触图形112之间形成连接图形114。连接图形114可以与第二电极136和TFT T电连接。连接图形114可以有足以接触第二电极136和接触图形112的厚度和面积。例如，连接图形114可以有柱形结构。该连接图形114可以包括导电材料，它优选一种低电阻率的软金属材料。可以结合在第一衬底110上形成阵列元件120来形成连接图形114。
在图5中，顶部发光有机EL装置可以通过第二衬底130发光。因此，第一电极132可以包括透明或半透明导电材料。当将第一电极132设计成阴极时，第一电极132可以包括比第二电极136材料的逸出功低的金属材料。优选的是，包括在第一电极132内的这种金属材料可以薄得足以传输光。这种金属材料可以包括铝(Al)、铝∶锰(Al∶Mg)合金、铝∶锂(Al∶Li)合金和铝安息香酸盐(benzonate)合金中的至少一种。第二电极136可以包括不透明导电材料，它防止光向第一衬底100反射。优选的是，阵列元件120与第二电极136之间的间隙内可以充满例如氮气(N2)。
虽然图中未示，不过阵列元件120可以包括扫描线、信号线、电源线、开关TFT和存储电容。信号线可以与电源线间隔开，并且信号线和电源线可以与扫描线相交。开关TFT可以设置在信号线与电源线相交的地方。
各自单独提供具有阵列元件的第一衬底和具有有机EL二极管的第二衬底。因此，已描述了分辨率高、孔径比大和产品合格率高的有机电致发光装置。
图6是根据本发明有机电致发光装置的典型制造过程流程图。第一步，可以在第一衬底上形成可以包括开关元件的阵列元件。可以在第一衬底上形成缓冲层，而可以在该缓冲层上形成半导体层和电容电极。可以在该半导体层上形成栅极、源极和漏极。可以在电容电极之上形成连接到源极上的电源电极。可以通过延展漏极来形成接触连接图形的接触图形。该连接图形可以与开关元件和有机EL二极管的第二电极电连接。如果将连接图形形成于第二衬底之上的有机电致发光二极管上，那么光刻过程可能会破坏该有机EL二极管的有机EL层。因此，最好是，在第一衬底上形成阵列元件之后，在阵列元件上形成连接图形。连接图形可以具有柱形结构。
第二步，可以在第二衬底上形成有机EL二极管的第一电极。由于第一电极直接形成于第二衬底上，所以可以为第一电极选择更宽范围的材料，也可以更易于执行第一电极的制造过程。第一电极可以由一种透明导电材料制成。
第三步，可以在第一电极上形成有机EL层。该有机EL层可以包括发光层、注入层和转移层。该发光层可以由红、绿和蓝发光材料制成，红、绿和蓝发光层可以交替设置在相邻的子象素区上。注入层可以注入空穴或电子，转移层可以转移空穴或电子。注入层和转移层可以包括聚合物。
第四步，可以在有机EL层上形成第二电极。
第五步，第一衬底可以通过连接图形电连接到第二衬底上。特别是，连接图形的一端可以接触阵列元件的开关元件或连接到该开关元件上的接触图形，连接图形的另一端可以接触第二电极。连接图形可以与第一衬底的驱动TFT和第二衬底的有机EL二极管相连。
第六步，可以用密封图形粘附第一和第二衬底，该密封图形形成于第一与第二衬底之间的外围部分上。第一衬底的阵列元件可以与第二衬底的第二电极间隔开，阵列元件与第二电极之间的间隙内可充满例如氮气(N2)。可以在与密封图形相邻的第一衬底或第二衬底上形成吸湿材料，该材料能够防止湿气接触有机EL层。该吸湿材料具有例如与密封材料的结构类似的柱形结构。
在根据本发明的有机EL装置中，在分别形成阵列元件与有机EL二极管之后，可以分别检查第一衬底和第二衬底，然后只贴附那些通过检查的第一衬底和第二衬底。
因此，提高了有机EL装置的合格率，使生产效率提高，延长了有机EL装置的预期寿命。此外，由改进的过程制造出分辨率高且孔径比大的顶部发光有机EL装置。另外，可以使有机EL二极管材料选择更大范围，因为它直接与衬底接触。还有，由于有机EL二极管的有机电致发光层受到一衬底的保护，所以该装置能够受到更充分的保护，免受外部环境空气和湿度的侵害。
对本领域中那样技术人员来说很明显的是，在不脱离本发明的实质或范围的情况下，可以在本发明的有机电致发光装置中作各种修改和变换。这样，本发明的这些修改和变换均落入所附权利要求书及其等同物的界定的要求保护范围内。
权利要求
1.一种有机电致发光装置，包括第一衬底；第二衬底，它面对第一衬底且与其分开，第一衬底和第二衬底每一个都有象素区，该象素区包括多个子象素区；多个阵列元件，它们在第一衬底的内表面上，这多个阵列元件包括在多个子象素区中的每一个内的一个开关元件；透明导电材料的第一电极，它在第二衬底的内表面上；有机电致发光层，它在第一电极上；第二电极，它在多个子象素区中的每一个内的有机电致发光层上；密封图形，它在第一衬底与第二衬底之间的外围部分上；和连接图形，它与在多个子象素区中的每一个内的开关元件和第二电极相互电连接。
2.根据权利要求1的装置，其中，多个子象素区包括红子象素区、绿子象素区和蓝子象素区。
3.根据权利要求2的装置，其中，有机电致发光层包括发射层、注入层和转移层。
4.根据权利要求3的装置，其中，发射层包括设置在红子象素区上的红发光材料、绿子象素区上的绿发光材料和设置在蓝子象素区上的蓝发光材料。
5.根据权利要求1的装置，其中，连接图形包括软金属材料。
6.根据权利要求1的装置，其中，连接图形为柱状。
7.根据权利要求1的装置，其中，第一电极起阴极作用，第二电极起阳极作用。
8.根据权利要求7的装置，其中，第一电极的逸出功小于第二电极的逸出功。
9.根据权利要求8的装置，其中，第一电极包括铝、铝∶锰(Al∶Mg)合金、铝∶锂(Al∶Li)合金和铝安息香酸盐(benzonate)合金中的至少一种。
10.根据权利要求9的装置，其中，第二电极包括不透明导电材料。
11.根据权利要求1的装置，还包括接触图形，它连接到开关元件上并且与连接图形直接接触。
12.根据权利要求1的装置，其中，开关元件是包括栅极、源极和漏极的薄膜晶体管。
13.根据权利要求12的装置，其中，接触图形接触漏极。
14.根据权利要求1的装置，其中，该装置是一种通过第二衬底发光的顶部发光有机电致发光装置。
15.根据权利要求1的装置，其中，阵列元件通过间隙与第二电极间隔开，该间隙的高度基本上等于连接图形的高度。
16.根据权利要求15的装置，其中该间隙内充满氮气(N2)。
17.一种有机电致发光装置的制造方法，包括以下步骤在第一衬底上形成多个阵列元件，第一衬底具有包括多个子象素区的象素区，多个阵列元件包括在多个子象素区中的每一个内的开关元件；在第二衬底上形成第一电极，第一电极包括一透明导电材料；在第一电极上形成有机电致发光层；在多个子象素区中的每一个内的有机电致发光层上形成第二电极；形成连接图形，该图形使得第一衬底与第二衬底相互电连接；以及粘结第一衬底与第二衬底，使多个阵列元件面对第二电极。
18.根据权利要求17的方法，其中，多个子象素区包括红子象素区、绿子象素区和蓝子象素区。
19.根据权利要求17的方法，其中，在形成多个阵列元件的步骤中，在第一衬底之上形成连接图形。
20.根据权利要求19的方法，其中，连接图形与开关元件和第二电极相互电连接。
21.根据权利要求17的方法，还包括以下步骤在第一衬底与第二衬底之间的外围部分上形成密封图形。
22.根据权利要求17的方法，还包括以下步骤形成接触图形，该接触图形连接到开关元件上，并且，直接接触连接图形。
23.根据权利要求22的方法，其中，在形成多个阵列元件的步骤中，形成接触图形。
24.根据权利要求17的方法，还包括以下步骤在粘结第一衬底和第二衬底之前，检查第一衬底和第二衬底。
全文摘要
一种有机电致发光装置包括第一衬底；第二衬底，它面对第一衬底且与其分开，第一衬底和第二衬底每一个都有一象素区，该象素区包括多个子象素区；多个阵列元件，它们在第一衬底的内表面上，在这些多个阵列元件包括在多个子象素区中的每一个内的开关元件；透明导电材料构成的第一电极，它在第二衬底的内表面上；有机电致发光层，它在第一电极上；第二电极，它在多个子象素区中的每一个内的有机电致发光层上；密封图形，它在第一衬底与第二衬底之间的外围部分上；和连接图形，它与多个子象素区中的每一个内的开关元件和第二电极相互电连接。
文档编号H01L51/50GK1440223SQ0310540
公开日2003年9月3日 申请日期2003年2月20日 优先权日2002年2月22日
发明者朴宰用, 李南良 申请人:Lg.菲利浦Lcd株式会社