CN1092016C - 场致发光元件 - Google Patents

Abstract

为提供用简单的工艺就可容易地制造鲜艳的彩色单纯矩阵型场致发光元件，在用油墨喷射头的有机膜制膜上与阳极6垂直形成必要的屏障4，利用该屏障进行阴极1的图形化。用这样的构成不用增加工序就可以进行阴极的图形化。因此可以制成廉价的全色-单纯矩阵型场致发光元件。

Description

场致发光元件

本发明涉及在例如个人计算机、电视、移动通讯用显示器等上使用的场致发光元件的构造及其构成。

使用有机化合物的场致发光的发光元件，由于其为自身发光所以具有目视性高，并且又因完全是固体元件，其耐冲击力强，还有低驱动电压等特点，因此，被用作为各种显示装置的发光元件而备受关注。但作为显示元件，为了扩展上述有机EL元件的用途，例如应用在阴极射线管(CRT)和液晶显示装置(LCD)中，很明显还要使其多色化。

以往使用EL元件制作多色显示装置的方法，已经知道的有(1)将发出红(R)、绿(G)、兰(B)三原色光的EL材料配置成矩阵状的方法(特开昭57-157487号公报、特开昭58-147989号公报、特开平3-214593号公报等)、(2)将发白光的EL元件与彩色滤波片组合，取出RGB三元色的方法(特开平1-315988号公报、特开平2-273496号公报、特开平3-194895号公报等)，(3)将发出兰色光的EL元件和荧光转换膜组合，变换成RGB三原色的方法(特开平3-152897号公报)等。

可是，上述(2)及(3)的方法，其结构均与用于彩色液晶显示装置上的彩色滤光片相同，所以需要相同的成本。另外，在(1)的方法中，必须把三种发光材料高精细地配置成矩阵状。

为此，在(1)的方法中，如特开平8-227276公报所公开的那样，为了形成各色的发光层，要隔着物理掩模形成各种颜色的发光层。另外，在美国专利5,294,869公报中公开了在象素间设计高的壁垒和低的壁垒，通过壁垒的高度和发光物质的蒸发角度分别形成各色的发光层，且使用这些壁垒可将阴极连续形成图形。

可是在使用物理掩模的方法中，不仅对准物理掩模的位置是很困难的，而且在制造高精度的屏板时，作成物理掩模的技术也是困难的，另外，即使能够制造，要想正确地运用发光层的图象是很困难的。因此，用物理掩模制作高精度的彩色屏板是不现实的。

另外，在象素间制作壁垒的方法中，必须制作高的壁垒和低的壁垒，或者在真空系统中，必须改变蒸镀角度、多次地蒸镀多个发光层。因此，不能廉价地制造。

本发明克服了以往技术中所具有的缺点。其第1个课题是在被动驱动的场致发光元件中，通过设置可分离发光层的屏障(Bank)，可廉价地提供新结构的显示彩色的场致发光元件。

本发明的第2个课题是，在被动驱动的场致发光元件中，通过形成屏障并在其间填充发光材料的工序，可廉价地提供彩色显示用的新结构的场致发光元件的制造方法。

解决第1课题的本发明是具有夹在阳极和阴极之间的电场材料层的场致发光元件，其特征在于，具有平行配置的多个阳极而形成的阳极组、与上述阳极组交叉、平行地配置的具有可防止制造时充填的电场材料流出的高度的多个屏障而形成的屏障组、在上述屏障间形成的上述电场材料层、和在上述电场材料层上为将沿着该电场材料层纵向的阴极连同该电场材料层被上述屏障电气分离的阴极组。通过屏障隔开的构造，用电场材料液的充填可容易地制造材料层，而且可一次地形成阴极。

其中，阴极是在面对上述屏障一定方向的侧面及其顶面的方向上和上述电场材料层上连续地形成的。采用这样的构造，当阴极蒸镀时，可利用屏障的影子在阴极蒸镀的同时，使阴极构成图形。为此，可使在工艺简单的有机膜上形成的阴极构成图形。

另外，在屏障中，至少该屏障的设置面与一方侧面所形成的角度是锐角。通过这样的构造，从单方向来的阴极材料的粘结，使得阴极可分离地形成，可以提高图象的准确性。另外，可以使屏障间的距离保持一定。例如在由油墨喷头喷出电场材料液时，易于命中所需的象素。

另外，在屏障中，至少一方的侧面和顶面所成的角度也可以是锐角。按照这样的构造，由于屏障的探出檐，而产生没有附着阴极材料的区域，所以可以自动、确实地进行阴极的分离，可以增加图形的确实性。

另外，电场材料层是由发光层和/或电荷输送层构成的。作为电荷输送层可以是空穴注入输送层，也可以是电子注入输送层。

这里，用显示彩色的各原色而发光的上述发光层可以按顺序进行配置。按此结构可以构成被动驱动中的彩色显示装置。

另外，本发明中，在构成阳极组的各阳极及构成上述阴极组的各阴极上具有分别连接、用于单纯矩阵驱动该场致发光元件的装置。通过这样的结构，可将场致发光元件时间分割地驱动，可以成为廉价、大容量彩色场致发光元件。

解决上述第2课题的本发明是具有夹在阳极和阴极之间的电场材料层的场致发光元件的制造方法，其特征在于具有，在基板上平行配置的多个阳极而形成阳极组的工序；平行地配置与上述阳极组交叉、具有可防止在电场材料形成工序中充填的电场材料流出的高度的多个屏障形成屏障组的工序；以及在上述屏障间填充上述电场材料液，形成电场材料层的工序；在上述电场材料层上从与上述屏障的纵向成一定角度的方向附着阴极材料，形成被上述屏障电气分离的阴极组的工序。通过这种工艺可不需要象蒸镀那样的真空分批处理，在常压下就可以用屏障分离并形成电场材料层。另外，在阴极上可形成适于单纯矩阵驱动的短栅状而且是高精度的图形。

这时，这样形成上述的屏障，使其侧面和该屏障的设置面所成的角度成为直角，也可以从与该侧面相对的方向或与屏障的高度方向垂直方向，通过斜方蒸镀使其粘着阴极材料形成上述的阴极组。通过此设置，在阴极蒸镀时，利用屏障的荫影，在阴极蒸镀的同时，阴极的图形化也完成。为此，可以将工艺中难以处理的有机膜上形成的阴极进行图形化操作。

另外，形成的屏障，使至少一方的侧面和该屏障设置面所成的角度成为锐角，也可从相对于一方侧面的方向或屏障高度方向通过斜方蒸镀使其附着阴极材料形成上述阴极组。由此，可以提高阴极图形的准确性，而且可将屏障间的距离保持在与长方形形状场合相同，所以，用油墨喷头等喷出膜材料时易于命中瞄准的象素。

进而，至少在一方的侧面和顶面所成角度成为锐角地形成屏障，也可从该屏障的高度方向蒸镀阴极材料形成上述阴极组，由此，可以增加阴极图形化的准确性。

另外，在场致发光元件的表面上，可进行施以非眩光处理和/或减少反射处理的工序。通过这样处理，可以提高在明亮地方的上述场致发光元件的对比度。

附图的简单说明：

图1是本发明实施例1中场致发光元件的平面图。

图2是图1中场致发光元件的A-A平面图。

图3是图1中场致发光元件的B-B平面图。

图4是本发明的实施例1中垂直场致发光元件的屏障的延伸方向的面的断面图(图1中场致发光元件的C-C切断图)。

图5是表示本发明的实施例1中场致发光元件制造工艺的垂直屏障的延伸方向的面的断面图。

图6是本发明的实施例2中垂直场致发光元件的屏障的延伸方向的面的断面图。

图7是表示本发明的实施例2中场致发光元件制造工艺的垂直屏障的延伸方向的面的断面图。

图8是本发明的实施例3中垂直场致发光元件的屏障的延伸方向的面的断面图。

图9是表示本发明的实施例3中场致发光元件制造工艺的垂直屏障的延伸方向的面的断面图。

图10是本发明实施例5中场致发光元件和驱动装置的简单连接图。

图11是本发明实施例5中场致发光元件的简单驱动波形图。

实施例1

本实施例是具有夹在阳极和阴极之间的电场材料层的被动驱动的场致发光元件，其特征在于具有：平行配置多个阳极而形成的阳极组；与上述阳极组交叉、平行地配置的具有可防止制造时填充的电场材料流出的高度的多个屏障而形成的屏障组；在上述屏障间形成的上述电场材料层；以及为将在上述电场材料层上沿着该电场材料层纵向的阴极连同该电场材料层被上述屏障电气分离而设置的阴极组。

图1是说明本实施例的场致发光元件结构的平面图，图2是图1中A-A线的断面图，图3是图1中B-B线的断面图，及图4是图1中C-C线的断面图。如这些图所示，本实施例的场致发光元件具有在透明的基板7上平行配置多个阳极6而形成的阳极组；与阳极组交叉、平行配置具有可防止制造时填充的电场材料流出的高度的多个屏障4而形成的屏障组；作为形成在上述屏障4间的电场材料层的空穴输送层5及发光层2，以及为将在上述电场材料层上沿着该电场材料层纵向的阴极1连同该电场材料层，被上述屏障电气分离而设置的阴极组及保护层3。按照形成方法，阴极1之特征是在面向屏障4一定方向的侧面及其顶面和电场材料层上被连续地形成。阳极6的纵向和屏障4、空穴注入输送层5、发光层2、阴极1等的纵向没有必要成为直角，也可以交叉。在电场材料层上有提高空穴的输送能力的空穴注入输送层、因施加电场而发出荧光的发光层及提高电子输送能力的电子注入输送层。

以下，说明具有上述构造的场致发光元件的制造方法。首先在清净的玻璃基板(透明基板7)上，EB蒸镀作为透明电极的ITO(氧化铟锡)，接着将此电极形成短栅状的图形化后，形成阳极6。进而如图4所示，涂敷感光性抗蚀层及对比度增强层，图形曝光后，形成长方形屏障4。此时，屏障的高度形成得如图4所示，要比随后形成的电场材料层的全体厚度高。将高度调节到即使填充电场材料液也不会使材料液越过屏障而溢出来的程度。这里屏障的高度是2μm。另外，屏障的形成方向如图5所示，是屏障4的纵向与上述阳极6的纵向成为直角的方向。接着，使用油墨喷头，在屏障间注入作为空穴注入物质的酞花青铜及环丙基三乙氧基甲硅烷以1∶1混合的乙氧基乙醇分散溶液，在200℃下，焙烧5分钟，形成膜厚10nm的正孔注入输送层5。在其上面，对于绿的象素群，通过油墨喷头注入PPV-G(化学式1)的水溶性前体的水溶液后，在150℃焙烧4小时，形成膜厚100nm的绿发光层2g。对于兰色的象素群，通过油墨喷头注入PPV-B(化学式2)后的水溶性前体的水溶液，在150℃焙烧4小时形成膜厚100nm的兰发光层2b。对于红色的象素群，通过油墨喷头注入PPV-R(化学式3)的溶液，在150℃焙烧4小时形成膜厚100nm的红发光层2r。

(化学式1)  PPV-G

(化学式2)  PPV-B

(化学式3)  PPV-R

以下，如图5所示，从屏障的设置面，即对于屏板法线成45度倾角方向EB蒸镀作为阴极材料的Mg∶Ag(10∶1)合金，形成阴极1。从屏障侧面相对方向蒸镀，产生屏障的荫影区域，特别是即使不作图形，阴极连同象素一起也可被电气分离而形成。进而用环氧树脂模压形成保护层3。作为保护层可以使用其他的热固化树脂和紫外线固化树脂、含有聚硅氮烷的有机硅树脂等，只要是可以隔断空气和湿气，而且不侵蚀有机膜的树脂均可使用。即使以屏板法线方向蒸镀，阴极1也可以图形化。

其中，作为空穴注入输送层5的电场材料的空穴注入物质，可使用酞青铜，但也可使用卟吩化合物、TPD(化学式4)、间-MTDATA(化学式5)、NPD(化学式6)、聚乙烯基咔唑、TAD(化学式7)、聚苯胺、碳等，只要是具有空穴注入能力的物质都可使用。也可将这些化合物作成混合或者叠层构造。

      (化学式4)  TPD

(化学式5)  m-MTDATA

(化学式6)  NPD

(化学式7)  TAD

作为发光层2除了上述之外，也可以使用PPV及其衍生物、金属的羟基喹淋衍生物或偶氮甲碱衍生物的组合物、DPVBi(化学式8)、四苯基丁二烯、氧代二氮杂戊环衍生物、聚乙烯基咔唑衍生物等，这些化合物也可以添加苝、香豆素衍生物、DCM1(化学式9)、喹吖酮、红英烯、DCJT(化学式10)、尼罗红等。另外，以可以混合或层积萤光变换物质。

(化学式8)  DPVBi

(化学式9)  DCM1

(化学式10)  DCJT

实施例2

本实施例，是表示将屏障的至少一个侧面和该屏障的设置面所成角度构成锐角而形成屏障的例子。

图6表示沿垂直于本实施例的场致发光元件的屏障纵向的面而切断的断面图。本实施例场致发光元件具有透明基板7、阳极6、空穴注入输送层5、屏障4、保护层3、发光层2及阴极1。由于除了屏障4的形状外，其他均与实施例1相同，所以这里省略这些说明。本实施例中，屏障4的特征是其侧面和该屏障的设置面所成的角度是锐角。

以下说明本实施例的场致发光元件的制造方法。屏障形成前的工序与实施例1相同。在形成屏障时，首先，将由屏障材料构成的抗蚀层作成2μm。隔着光掩模从对于屏板法线成45度方向曝光。接着进行刻蚀，形成剖面为平行四边形的屏障4。接下来的油墨喷射工艺与实施例1相同。形成发光层2后，如图7所示，从屏板法线方向EB蒸镀作为阴极材料的Mg∶Ag(10∶1)合金，形成阴极1，以后的工艺与实施例1相同。

按照此实施例，由于屏障的侧面与设置面成锐角，通过从单方向附着阴极材料，阴极可以分离地形成，提高了图形化的准确性。另外，可以使屏障间的距离保持一定。例如，从油墨喷头注入电场材料液时，易于命中目标象素。

实施例3

本实施例中，上述的屏障的断面形状是倒梯形，表示从垂直于屏板的正面方向蒸镀上述阴极材料的例子。

图8是表示沿垂直于本实施例的场致发光元件的屏障纵向的面而切断的断面图。本实施例的场致发光元件具有透明基板7、阳极6、空穴注入输送层5、屏障4、保护层3、发光层2及阴极1。由于除去屏障4的形状外，与上述实施例1相同，故这里省略了这些说明。本实施例中，屏障4的特征是其至少一方的侧面和顶角所成的角度成为锐角而形成屏障的。

以下，说明本实施例的场致发光元件的制造方法。屏障形成前的工序与实施例1相同。在屏障形成时，首先形成2μm厚的由屏障材料构成的抗蚀层，进而，形成对比度增强层。隔着光掩模从屏板法线方向曝光。接着进行过腐蚀(over-etching)后，形成倒梯形断面的屏障4。以下的油墨喷出工艺与实施例1相同。直至形成发光层2后，如图9所示，从屏板法线方向EB蒸镀作为阴极材料的Mg∶Ag(10∶1)合金，形成阴极。在此以后的工艺与实施例1相同。

按照本实施例，由于屏障的檐，而产生了没有附着阴极材料的区域，所以阴极的分离可确实地进行自动的分离，增强了图形化的确实性。

实施例4

本实施例中，表示在实施例1-3的场致发光元件的表面上，施以非眩光处理和/或减少反射处理的例子。将日东电工社制的非眩光膜AG-20贴在屏板的表面，减少了从周围映入的光，提高了对比度。另外在AG-20的表面施以减反射处理后，几乎周围没有映入的光，明显地提高了对比度。

非眩光膜不限于如上所说的，只要有同样的效果，同样地都可使用。另外，作为减反射处理，可以使用旭玻璃社制的萨特甫(サイトプ)，此外也可使用多层涂层或低曲折率材料的涂层等。

实施例5

本实施例中，是将单纯矩阵驱动装置连接在上述场致发光元件后，进行大容量显示的例子。图10表示本实施例场致发光元件的构成。如图10所示，这种显示系统具有上述场致发光元件12、扫描电极驱动器13、信号电极驱动器14及控制器15。信号电极驱动器14的各输出连接在构成阳极组的各阳极4上、扫描电极驱动器13的各输出分别连接在构成阴极组的各阴极1上。控制器15是用于单纯矩阵驱动该场致发光元件12的装置，分别将时间分割驱动的扫描电极信号供给扫描电极驱动器13和将信号电极信号供给信号电极驱动器14的结构。场致发光元件12是由100个阳极组、320个阴极组构成的，如图10所示的连接着。施加在阳极及阴极上的驱动波形例如图11所示。图11中，Tf表示1个扫描时间。这里是用1/100负载驱动的。在此驱动波形中，在被选择的象素上，施加充分发光的电压Vs，而且符合显示层次的脉冲宽的波形。在未被选择的象素上施加发光阈电压以下的电压Vn。

使用实施例1-实施例4制成的场致发光元件，用该显示系统进行象素显示时，可以进行鲜艳的彩色显示。

按照本实施例，可进行时间分割驱动场致发光元件，可以得到廉价大容量场致发光元件。

按照以上的发明，可以用简单的工艺，提供廉价地、单纯地矩阵驱动的全彩色场致发光元件。为此，可以用于低价格的携带型终端、车载用的彩色显示器上。

Claims (13)

1.一种具有夹在阳极和阴极间的电场材料层的场致发光元件，其特征在于具有：

平行地配置多个阳极而形成的阳极组；

与上述阳极组交叉、平行地配置的具有可防止制造时填充的上述电场材料流出的高度的多个屏障而形成的屏障组；

在上述屏障间形成的上述电场材料层；以及

在上述电场材料层上为将沿着该电场材料层的纵向的阴极连同该每个电场材料层一起被上述屏障电气分离而设置的阴极组。

2.权利要求1所述的场致发光元件，其中上述的阴极是在面向上述屏障的一定方向的侧面及其顶面和上述电场材料层上连续形成的。

3.权利要求1所述的场致发光元件，其中上述屏障的至少一方侧面和该屏障的设置面所成的角度是锐角。

4.权利要求1所述的场致发光元件，其中上述屏障的至少一方侧面和顶面所成的角度是锐角。

5.权利要求1所述的场致发光元件，其中上述电场材料层是由发光层和/或电荷输送层构成的。

6.权利要求5所述的场致发光元件，其中由用于彩色显示的各原色发光的上述发光层是顺序配置的。

7.权利要求1所述的场致发光元件，其特征在于，具有构成上述阳极组的各阳极及构成上述阴极组的各阴极分别地单个连接用于单纯矩阵驱动该场致发光元件的装置。

8.一种具有夹在阳极和阴极间的电场材料层的场致发光元件的制造方法，其特征在于包括：

在基板上平行地配置多个阳极而形成阳极组的工序；

与上述阳极组交叉、平行地配置具有可防止在电场材料形成工序中充填的电场材料流出的高度的多个屏障的工序；

在上述屏障间充填上述电场材料液形成电场材料层的工序；以及

在上述电场材料层上从与上述屏障的纵向成一定角度的方向附着阴极材料，形成被上述屏障电气分离的阴极组的工序。

9.权利要求8所述的场致发光元件的制造方法，其中上述屏障是这样形成的，使其侧面和该屏障的设置面所成的角度为直角，从对着该侧面的方向或垂直于屏障的高度方向，通过斜方蒸镀附着阴极材料形成上述阴极组。

10.权利要求8所述的场致发光元件的制造方法，其中上述屏障是这样形成的，使其至少一个侧面和该屏障的设置面所成的角度为锐角，从对着该侧面的方向或屏障的高度方向，通过斜方蒸镀附着阴极材料形成上述阴极组。

11.权利要求8所述的场致发光元件的制造方法，其中上述屏障是这样形成的，使其至少一个侧面和顶面所成的角度为锐角，从对着屏障的高度方向，通过斜方蒸镀附着阴极材料形成上述阴极组。

12.权利要求8至11中任何一项所述的场致发光元件的制造方法，其还具有在上述场致发光元件的表面进行非眩光处理和/减少反射处理的工序。

13.权利要求8所述的场致发光元件的制造方法，其中电场材料层的形成是通过油墨喷射方式将电场材料液喷射到上述屏障间进行填充的。

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