專利名稱：彩色顯示單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種彩色顯示單元，更具體地，本發(fā)明涉及一種利用有機發(fā)光二極管(OLED)并具有含有有機電致發(fā)光材料的發(fā)光層的彩色顯示單元。
背景技術：
近年來，由于OLED的優(yōu)越顯示性能，所以利用OLED的彩色顯示單元引起了人們的注意。然而，在用于制造OLED顯示器件的方法中需形成每一個紅、綠、藍色的發(fā)光層，這種方法復雜、導致了高的制造成本。此外，還難于制造具有這種高分辨率的顯示單元或制造成大面積。
為了解決上述問題，提出了一種只具有白色發(fā)光層的彩色顯示單元。在此方式下，通過采用彩色濾光器就獲得了所需的彩色顯示。
參照圖3，彩色顯示單元51具有濾色鏡結(jié)構(gòu)53，濾色鏡結(jié)構(gòu)53具有濾色鏡元件53a和在玻璃基板52上形成的平坦化膜53b。陽極54、有機電致發(fā)光層55和陰極56順次疊置在濾色鏡結(jié)構(gòu)53上。覆蓋上述結(jié)構(gòu)的屏蔽蓋57粘結(jié)到基板52上。由于有機電致發(fā)光層55與氧氣和濕氣反應，所以提供屏蔽蓋57以便使有機電致發(fā)光層55與周圍環(huán)境的空氣屏蔽。在屏蔽蓋57中提供有吸氣材料57a。吸氣材料57a指一種物質(zhì)，設置該物質(zhì)用于吸收例如濕氣和氧氣成分，濕氣和氧氣會導致有機電致發(fā)光層55退化。可以單獨或組合采用吸收劑、干燥劑或氧吸收劑等。
然而，濾色鏡元件53a通常含有有機顏料。有機顏料和/或其中分散有顏料的透明樹脂含有濕氣。此外，設置在濾色鏡元件53a之上的平坦化膜53b也含有濕氣。因此，有機電致發(fā)光層55就因為從濾色鏡結(jié)構(gòu)53中釋放并滲透到有機電致發(fā)光層55中的微量的濕氣和氧而退化。
當形成濾色鏡元件時，對應于R(紅)、G(綠)和B(藍)像素必須分色，這產(chǎn)生了臺階(凸起和凹陷)。為了整平上述臺階，就在濾色鏡之上形成樹脂平坦化膜。然而，濾色鏡元件和平坦化膜就會比有機電致發(fā)光層厚。因此，在顯微鏡下，平坦化膜的表面就成波浪形。結(jié)果，在具有在覆蓋濾色鏡的平坦化膜上形成的有機電致發(fā)光元件的濾色鏡元件中，薄電致發(fā)光層位于陽極和陰極之間，陽極和陰極可能短路。這就會使可靠性下降并減少產(chǎn)量。
在有源矩陣顯示器單元中，必須在濾色鏡結(jié)構(gòu)53之上形成薄膜晶體管(TFT)驅(qū)動電路。然而，薄膜晶體管產(chǎn)生的熱會損壞濾色鏡結(jié)構(gòu)53。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的第一個目的是提供一種彩色顯示器器件，其中減少了當采用有機濾色鏡時由于濾色鏡產(chǎn)生的濕氣和氣體成分造成的有機電致發(fā)光層的退化。本發(fā)明的第二個目的是提供一種彩色顯示器器件，該彩色顯示器器件采用有源矩陣系統(tǒng)，其避免了濾色鏡由于TFT驅(qū)動電路的形成而帶來的負面影響。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種彩色顯示器，該彩色顯示器具有基板、有機電致發(fā)光器件、鈍化膜和濾色鏡。有機電致發(fā)光器件位于基板之上。有機電致發(fā)光器件具有由有機電致發(fā)光材料組成的電致發(fā)光層。鈍化膜覆蓋有機電致發(fā)光器件，以致電致發(fā)光層不被暴露到外面的空氣中。濾色鏡位于鈍化膜之上。
本發(fā)明其它的方面及優(yōu)點將從下面由本發(fā)明原理的示例說明的、并結(jié)合附圖的描述中變得清楚。


通過參照以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的描述，就可以更好地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點，附圖中圖1(a)是說明根據(jù)第一實施例的有機電致發(fā)光顯示器的剖面圖；圖1(b)是示出像素的簡圖；圖2是說明根據(jù)第二實施例的有機電致發(fā)光顯示器的剖面圖；和圖3是說明現(xiàn)有技術的有機電致發(fā)光顯示器的剖面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參照圖1(a)和圖1(b)描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的無源矩陣型有機電致發(fā)光彩色顯示單元11。圖1(a)是說明有機EL(電致發(fā)光)彩色顯示器單元11的剖面圖。
如圖1(a)所示，有機電致發(fā)光顯示單元11包括有機電致發(fā)光器件13和濾色鏡14。有機器件13形成在基板12上，濾色鏡14位于有機器件13與基板12相反的一側(cè)。
有機電致發(fā)光器件13由依次疊置在基板12上的第一電極層15、有機電致發(fā)光層16和第二電極層17形成。第一電極層15作為基板12處的電極。有機電致發(fā)光層16包含有機電致發(fā)光材料。第二電極層17作為位于遠離基板12的電極。第一電極層15包括彼此平行的第一電極15a。第二電極層17包括第二電極17a。第二電極17a彼此平行并在垂直于第一電極15a的方向上延伸。電致發(fā)光層16包括電致發(fā)光元件16a。在第一電極15a和對應的第二電極17a的交叉處形成電致發(fā)光層16的電致發(fā)光元件16a。交叉處以矩陣形式排列。在本實施例中，第一電極層15作為陽極，第二電極層17作為陰極。涂有鈍化膜18的有機電致發(fā)光器件13至少位于與基板12相反一側(cè)處，以致電致發(fā)光層16不被暴露到外部空氣中。鈍化膜1 8由不滲水的材料例如氮化硅SiNx或氧化硅SiOx形成。
濾色鏡14包括彼此平行的濾色鏡元件14a。濾色鏡14形成在鈍化膜18上。就是說，濾色鏡14位于有機EL器件13與基板12相反的一側(cè)。鈍化膜18位于濾色鏡14和有機EL器件13之間。濾色鏡14在與面向鈍化膜18一側(cè)相反的側(cè)面涂敷耐損壞的保護膜19。保護膜19由例如紫外固化的丙烯酸樹脂形成。
第一電極層15由鉻形成。第一電極層15在垂直于圖1(a)的正面的方向上延伸。電致發(fā)光層16由以絕緣壁(未示出)分隔的平行條形成并垂直于第一電極層15排列。
第二電極層17疊置在電致發(fā)光層16上。第二電極層17由透明導電材料形成以便允許電致發(fā)光層16的光發(fā)射。換句話說，第二電極層17為透光型。光通過第二電極層17向外發(fā)射。在本實施例中，第二電極層17由氧化銦錫(ITO)形成。
例如，電致發(fā)光層16具有傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。電致發(fā)光層16具有從面向第一電極層15一側(cè)依次排列的空穴注入層、發(fā)光層、電子注入層。形成電致發(fā)光層16以至發(fā)射白光。如圖1(b)所示，電致發(fā)光層16形成像素20。每個像素20形成三個次像素20a。每個次像素20a對應于第一電極15a和第二電極17a的一個交叉點。
濾色鏡14是有機濾色鏡。濾色鏡14具有像素R(紅)、G(綠)和B(藍)三種類型。像素R、G、B的每一個對應于相應像素20的一個次像素20a。
當制造有機發(fā)光彩色顯示單元11時，將基板12放置在惰性氣氛中(例如，在氮氣中)，在基板12上形成有機電致發(fā)光器件13。鈍化膜18形成在有機電致發(fā)光器件13之上。然后，濾色鏡元件14形成在鈍化膜18上，即濾色鏡元件14對應于其間具有鈍化膜18的電致發(fā)光器件13。涂敷紫外固化的丙烯酸樹脂以便覆蓋整個濾色鏡14。然后，涂敷紫外線以固化樹脂，以致濾色鏡14被保護層19覆蓋。
將在此后描述上述結(jié)構(gòu)的有機電致發(fā)光彩色顯示單元11的工作過程。
第一和第二電極層15、17連接到驅(qū)動器件。當電壓提施加對應于次像素20a的電極15、17以發(fā)射光時，這些次像素20a就發(fā)射白光。來自次像素20a的白光穿過第二電極層17、鈍化膜18和濾色鏡14，并從保護層19射出。在白光穿過濾色鏡14的彩色像素R、G、B之后，光就成為彩色的。通過彩色像素R、G和B的組合來再現(xiàn)所需的色彩。
在現(xiàn)有技術中，通過其間的平坦化膜53b在濾色鏡元件53a上連續(xù)地形成有機電致發(fā)光層55。因此，濾色鏡元件53a或平坦化膜53b處產(chǎn)生的水和氣體(主要是氧)就會使有機電致發(fā)光層55退化。然而，在本實施例中，鈍化膜18位于有機電致發(fā)光器件13和濾色鏡14之間。這樣就防止了濾色鏡14處產(chǎn)生的水和氣體使電致發(fā)光層16退化。
比較上述實施例的有機電致發(fā)光彩色顯示單元11和圖3所示的有機電致發(fā)光彩色顯示單元51(比較實施例)。具體地，將一個像素20隨著時間推移的退化與比較實施例的退化相比較。就是說，參考每個次像素20a的發(fā)光面積寬度W的改變來檢驗其中每個次像素20a周邊損壞現(xiàn)象(黑面積的產(chǎn)生)的程度。表1示出了結(jié)果。
表1

在本實施例中，在暴露到室溫下1000小時之后黑面積緩慢擴展并且發(fā)光的寬度W仍是足夠的。在比較實施例中，由于來自濾色鏡或平坦化膜的水的影響，有機電致發(fā)光層55退化，其黑面積擴展且大大減少了發(fā)光的寬度W。在本實施例中，發(fā)光的寬度W減少的比例為大約9％。在比較實施例中，發(fā)光的寬度W減少的比例為大約33％。
本實施例提供以下優(yōu)點。
(1)具有電致發(fā)光層16的有機電致發(fā)光器件13形成在基板12的一個側(cè)面上。設置電極層15、17，在電極層15、17之間具有電致發(fā)光層16。第二電極層17允許光通過，第二電極層17位于電致發(fā)光層16的與基板12相反的側(cè)面。就是說，光從第二電極層17發(fā)出。有機電致發(fā)光器件13至少在與基板12相反的一側(cè)被覆蓋。電致發(fā)光層16覆蓋有鈍化膜18以致電致發(fā)光層16不被暴露到外部空氣中。濾色鏡14形成在鈍化膜上。因此，與圖3所示的現(xiàn)有技術的結(jié)構(gòu)不同，有機電致發(fā)光器件13不直接接觸濾色鏡14、而鈍化膜18存在于有機電致發(fā)光器件13和濾色鏡14之間，在現(xiàn)有技術結(jié)構(gòu)中濾色鏡元件53a位于有機電致發(fā)光層55和基板52之間。結(jié)果，防止了電致發(fā)光層16被來自濾色鏡14的微量的水或氣體例如氧退化。而且，平坦地形成有機電致發(fā)光器件13。因此，即使有機電致發(fā)光層16薄，也能降低電極層15、17之間短路的可能性并提高可靠性。此外，不需要用于平坦化濾色鏡14表面的平坦化膜，降低了成本。
(2)濾色鏡14直接形成在鈍化膜18上。因此，與鈍化膜18和濾色鏡14之間存在空間的情況相比，光就不會從一個像素泄漏到鄰近像素。因此，就避免了色彩閃動并能清晰地再現(xiàn)色彩。
(3)至少在不面對濾色鏡14的電極的側(cè)面處、濾色鏡14被耐損壞保護膜19覆蓋。因此，就沒有外界物質(zhì)直接直接濾色鏡14，就防止了濾色鏡14被損壞。
(4)采用白光發(fā)射層。因此，通過利用用于濾色鏡14的紅、綠和藍濾色鏡元件就獲得了光的三原色。因此，與其中采用除了白光的光(例如，藍光)并利用彩色變換層來獲得所需的色彩的情況相比，濾色鏡14的結(jié)構(gòu)簡單。
(5)濾色鏡14是一種有機濾色鏡。因此，與采用無機濾色鏡的情況相比，提高了色彩的再現(xiàn)性。
(6)其中從有機電致發(fā)光層16發(fā)射光的方向(發(fā)射方向)與基板12相反。因此，基板12和第一電極層15就不必是透明的。這就增加了選擇用于單元11的材料的靈活度。
(7)形成在基板12上的第一電極層15由金屬(在本實施例中為鉻)形成。因此，與第一電極層15由透明材料形成的情況相比，通過第一電極層15有效反射了從有機電致發(fā)光層16朝向基板12的光。因此，增加了從第二電極層17發(fā)射的光的量。
(8)保護膜19由紫外固化丙烯酸樹脂形成。因此，提高了保護膜19的光透射性。而且，與保護膜19由熱固樹脂形成的情況相比，當形成保護膜19時，更小量的熱被施加到濾色鏡14上。這樣就防止了濾色鏡14受熱退化或損壞。
現(xiàn)在將參照圖2描述本發(fā)明的第二實施例。第二實施例的基本結(jié)構(gòu)與第一實施例的結(jié)構(gòu)相同。與第一實施例不同的是，第二實施例是有源矩陣型并具有為薄膜晶體管(TFT)的有源驅(qū)動元件。與第一實施例的相應元件類似或相同的那些元件被給予相似或相同的參考標記。
電路層22形成在基板12上。電路層22包括作為有源驅(qū)動元件的薄膜晶體管21。薄膜晶體管21對應于有機電致發(fā)光器件13的次像素20a。在本實施例中，以矩陣形式形成第一電極層15以覆蓋薄膜晶體管21，第一電極層15靠近基板12設置并形成有機電致發(fā)光器件13。第二電極層17不包含條形電極，但它平坦地形成以便覆蓋整個電致發(fā)光層16。
在本實施例中，形成包括薄膜晶體管21的電路層22。然后，與第一實施例相同的有機電致發(fā)光器件13形成在電路層22上。就是說，與常規(guī)的有源矩陣型有機電致發(fā)光元件不同，包括薄膜晶體管21的電路不形成在濾色鏡上，而是形成在基板12上并獨立于濾色鏡14。
除了第一實施例的(1)-(8)的相同優(yōu)點之外，第二實施例的有機電致發(fā)光彩色顯示單元11還具有下列優(yōu)點(9)由于通過有源矩陣系統(tǒng)來驅(qū)動有機電致發(fā)光器件13，就防止了串擾。因此，當增加像素數(shù)量時，產(chǎn)生的圖象就會比采用無源矩陣結(jié)構(gòu)的情況更清晰。
(10)由于包括薄膜晶體管21的電路不必形成在濾色鏡14上，所以濾色鏡14就不會被在形成薄膜晶體管21時產(chǎn)生的熱退化或損壞。因此，通過采用制造有源矩陣液晶平板顯示器的常規(guī)方法就可以形成包括薄膜晶體管21的電路。就是說，不必提供防止濾色鏡14受熱退化或損壞的裝置。
(11)從與基板12相反一側(cè)發(fā)射有機電致發(fā)光器件13的光。因此，不需要用于防止有機電致發(fā)光器件13的區(qū)域與薄膜晶體管21的區(qū)域重疊的排列。像素電極(第一電極層15)覆蓋薄膜晶體管21，該像素電極位于靠近基板12處并形成有機電致發(fā)光器件13。因此，如果基板12的面積恒定，與和薄膜晶體管21在相同平面中形成有機電致發(fā)光器件13的情況相比，就增加了有機電致發(fā)光器件13的面積。
本領域普通技術人員應當清楚，可以以其它許多具體形式實施本發(fā)明而不脫離本發(fā)明的精神或范圍。特別地，應當理解，可以按以下形式實施本發(fā)明。
可以采用藍光發(fā)光層作為電致發(fā)光層16來代替白光發(fā)光層。在此情況下，通過利用具有色彩變換層的濾色鏡作為濾色鏡14，穿過濾色鏡14的光的色彩就轉(zhuǎn)變?yōu)閷赗、G或B的彩色像素的色彩。因此，象在其中采用白光發(fā)光層的情況那樣，用單一彩色發(fā)光層就能獲得所需的色彩。
保護膜19不必由紫外固化丙烯酸樹脂形成，而是可以由任何一種耐損壞的透明材料形成。例如，保護膜19可以由硅樹脂硬涂層材料形成。而且，材料并不限于在涂敷之后進行固化的那些材料。濾色鏡14可以被透明膜(例如，聚酯膜例如聚對苯二甲酸乙二酯)覆蓋。
保護膜19可以用覆蓋濾色鏡14的透明玻璃蓋或透明剛性樹脂蓋替代。然而，與這些情況相比，利用保護蓋19減少了有機電致發(fā)光彩色顯示單元11的厚度。
在采用透明玻璃蓋或透明剛性樹脂蓋來覆蓋濾色鏡14的情況下，可以用密封材料將蓋固定到基板12上，以致密封內(nèi)部，并且內(nèi)部可以填充吸氣劑。在此情況下，有機電致發(fā)光器件13通過雙重結(jié)構(gòu)或蓋和鈍化膜18與外部斷開。因此有機電致發(fā)光器件13就更不容易受到外部空氣和水的影響。就避免了電致發(fā)光層16的退化。
可以省略保護膜19。只要提供用于容納整個有機EL彩色顯示單元11的情況或用于覆蓋對應于濾色鏡14的部分的透明蓋，就幾乎不會損壞濾色鏡14。
因為基板12不必是透明的，所以基板12的材料可以由除了玻璃之外的材料形成。例如，基板12可以由不透明的陶瓷或金屬形成。與玻璃相比，不透明的陶瓷或金屬更不易被損壞。此外，基板12可以由撓性材料例如樹脂制造。
靠近基板12設置的第一電極層15可以由除了鉻之外的金屬(例如鋁)制造?？蛇x擇地，第一電極層15可以由陶瓷或透明材料例如ITO制造。
形成有機電致發(fā)光器件13的電極層15、17可以由透明導電材料形成，并且基板12的反射系數(shù)可以比這些金屬電極層小?；?2的反射系數(shù)設置為小于等于30％，優(yōu)選等于或小于10％。如果反射系數(shù)等于或小于30％，在室外使用有機電致發(fā)光彩色顯示單元11的情況下就減少了反射的外部光的量。這就提高了對比度。如果反射系數(shù)等于小于10％，就進一步提高對比度。如果它的表面為黑色，那么基板12的反射系數(shù)等于或小于10％。通過陽極電鍍就很容易使表面變黑。
位于靠近基板12處的第一電極15a可以是陰極，并且位于電致發(fā)光層16反面的第二電極17a可以是陽極。
鈍化膜18的材料不限于氮化硅SiNx或氧化硅SiOx，只要材料透明并對于水和氣體例如氧具有小的滲透性既可。例如，鈍化膜18可以由類金剛石碳形成。當采用這些材料的任何一種時，通過真空薄膜形成方法形成鈍化膜18。真空薄膜形成方法指在較低壓力或真空中用于形成薄膜的任何一種方法，例如真空蒸發(fā)、濺射、離子鍍、離子束和CVD。特別地，當采用氮化硅SiNx時，在等于或小于100℃的溫度下制造鈍化膜18，這就在形成鈍化膜18期間避免了電致發(fā)光層16被損壞。
在通過有源矩陣系統(tǒng)驅(qū)動有機電致發(fā)光器件13的結(jié)構(gòu)中，有源驅(qū)動元件和有機電致發(fā)光器件13可以位于基板12的同一平面上。就是說，有源驅(qū)動元件可以鄰近有機電致發(fā)光器件13設置。此外，更加靠近基板12的電極(第一電極層15)可以覆蓋部分有源驅(qū)動元件。
代替薄膜晶體管21，可以采用金屬絕緣物金屬(MIM)元件作為有源驅(qū)動元件。
不僅可以將有機電致發(fā)光器件13設置在基板12的一個側(cè)面，而且還可以將其設置在基板12的兩個側(cè)面上。就是說，有機電致發(fā)光器件13可以在在上述實施例中沒有設置電致發(fā)光器件13的側(cè)面上，并且鈍化膜18和濾色鏡14可以形成在電致發(fā)光器件13上。
因此，本實例和實施例應被認為是說明性的而不是限制性的，并且本發(fā)明并不限于在此給出的詳細說明，而可以在后附的權(quán)利要求書的范圍和等同物中進行修改。
權(quán)利要求
1.一種彩色顯示單元，其具有基板、位于該基板上的有機電致發(fā)光器件，其中該有機電致發(fā)光器件具有由有機電致發(fā)光材料組成的電致發(fā)光層、覆蓋該有機電致發(fā)光器件以致該電致發(fā)光層不被暴露于外部空氣的鈍化膜，該彩色顯示單元的特征在于濾色鏡位于該鈍化膜上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的彩色顯示單元，其特征還在于，覆蓋該濾色鏡的耐損壞的保護膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的彩色顯示單元，其特征在于，該有機電致發(fā)光器件具有第一電極和第二電極，其中該電致發(fā)光層位于第一電極和第二電極之間，其中第一電極位于該基板和該電致發(fā)光層之間，并且其中第二電極為透光型。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的彩色顯示單元，其特征在于，有源驅(qū)動元件位于該基板上，并且其中第一電極至少覆蓋部分該有源驅(qū)動元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的彩色顯示單元，其特征還在于有源驅(qū)動元件，該有源驅(qū)動元件位于該基板上并與該有機電致發(fā)光器件位于相同平面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2的彩色顯示單元，其特征在于，該電致發(fā)光層是白光電致發(fā)光層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2的彩色顯示單元，其特征在于，該電致發(fā)光層是藍光電致發(fā)光層，并且其中該濾色鏡具有彩色變換層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2的彩色顯示單元，其特征在于，該基板的光反射系數(shù)等于或小于30％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2的彩色顯示單元，其特征在于，該基板的光反射系數(shù)等于或小于10％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2的彩色顯示單元，其特征在于，該濾色鏡由有機材料形成。
全文摘要
彩色顯示單元具有基板、有機電致發(fā)光器件、鈍化膜和濾色鏡。有機電致發(fā)光器件位于該基板上。有機電致發(fā)光器件具有由有機電致發(fā)光材料組成的電致發(fā)光層。鈍化膜覆蓋有機電致發(fā)光器件以致電致發(fā)光層不被暴露于外部空氣。濾色鏡位于鈍化膜上。
文檔編號H05B33/12GK1477907SQ0314388
公開日2004年2月25日 申請日期2003年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月27日
發(fā)明者加藤祥文 申請人:株式會社豐田自動織機