TW406520B - Electro-luminescent device - Google Patents

Description

五、發明說明（1) , 發明之領域 本發明與可利用於如膝上型電腦、電視、移動通訊用 顯示器等電場發光元件之構造及構成相關。 相關技術之描述 利用有機化合物之電場發光之發光元件，因具有：可 自行發光之高視認性、且為完全固體元件而具優良之耐衝 擊性、及低驅動電壓等特徵，而以做為各種顯示器之發光 元件，倍受矚目。為了擴充上述有機電致發光（EL)元件之 用途，以做為顯示器元件，以映像管（C R T )或液晶顯示器 (L C D )為例，很明顯地必須具備多色化。 以往，利用電致發光元件製造多色顯示裝置之方法， 較為人所知的有：將以紅（R )、綠（G )、藍（B )三原色發光 之電致發光材料，以矩陣配置之方法（特開昭5 7 - 1 5 7 4 8 7號 公報、特開昭5 8 - 1 4 7 9 8 9號公報、特開平3 - 2 1 4 5 9 3號公報 等）》( 2 )將以白色發光之電致發光元件：與彩色濾光器相 組合，而取出RGB三原色之方法（特開平1 - 1 3 1 5 9 8 8號公 報、特開平2- 2 7 3 4 9 6號公報、特開平3 - 1 94 8 9 5號公報 等）》( 3 )將以藍色發光之電致發光元件，與螢光轉換膜相 組合’而轉換成R G B三原色之方法（特開平3 _丨5 2 8 9 7 )等。 但因上述方法（2 )及方法（3 )，皆需與彩色液晶顯示器所使 用之彩色遽光器具相同構造，因此需要相同程度之費用。 而方法（1 )則必須將三種發光材料排成高精密度之矩陣。 因此，方法（1)如在特開平8_ 2 2 7 2 76號公報所揭示般，藉 由將各色之發光層分別通過朵置卩A . λ 通幻尤卓（Physical mask)的方

C:\Program F i1es\Patent\P1191. ptd 第4頁 406520 五、發明說明（2) 式’形成各色發光層。同時，在美國專利5294869公報中 揭示’像素間設定高度較高的屏障及高度較低的屏障，依 屏障高度及發光物質之沉積角度’分別形成各色發光層， 並利用此等屏障逐漸圖樣化（patterning)而形成。 但是，使用光罩之方法，不僅光罩位置調整不易，而 且在製造高精密之面板時，光罩製成技術更為困難，同 時’即使製造成功，正確地進行發光層之圖樣化亦有其困 難。因此，在現實中無法以光罩製造高精密之彩色面板 而在像素間設立屏障之方法’必須先作成高度較高陸 及南度較低的屏障’同肖’亦必須I真空系統中 :度’多次沉積複數個發光層。目此，不容易低價制:；；積 本發明為改善習用技術缺點之發明。針對弱衣&。 (Passive)驅動之電場發光元件，因具備可分^丄無源 屏障(bank)，故可低價提供能彩色顯發先層之 光元件。 新構成的電場發 本發明之第2課題為：於無源驅動 2使f具備形成屏障時逐漸填充發光材元件 價提供製造彩色顯示用之新型電場發光元=程，以低 發明概要 件之製造方法。 解決第1課題之發明’具備夾 場材料層之電場發光元件，該電場發^陽極之間的電 備· ％極群’由複數個陽極平行配之特徵為具 於上述陽極群間，*複數個平行配置而成，屏障群’交差 防止製造時填充之雷置而成’其具有古也是 電'材料流出；電場材料層，：'度能

彤成於上

第6頁 —406520 五、發明說明（4)

HiX)驅動該電場發光元件 c件以時間分隔驅動， 知色電場發光元件。 解決上述第2課題之發明 暴材料層之電場發光元件之 成陽極群之製程1陽極 =而成；形成屏障群之製程 ^群，包括複數個平行配置的 =形成製程中所填充之電場 之製程’於上述屏障間填充電 群之製程’由與上述屏障之軸 極材料附著於上述電場材料層 群。依此方法’不需藉由如沉 理’而在常壓下以屏障分離電 同時’陰極亦可形成短柵狀且 矩陣驅動。 此時’亦可將上述屏障之 直角方向形成上述屏障，並由 的高度方向垂直之方向，以斜 形成上述陰極群。如此，陰極 於陰極沉積同時，完成陰極之 之有機膜上形成的陰極亦可加 此外，形成屏障時，至少 成銳角’再自該側面之射由或 之構k。依此構造，可將電 如此可製作低價且大容量之 :為具備介於陰陽極間之電 造方法’其特徵為具備：形 在基板上由複數個陽極平行 ，该屏障群係交差於上述陽 屏障，其高度可防止於電場 材料流出；形成電場材料層 場材料液而形成；形成陰極 向成一定角度之方向，將陰 ’而形成電性分離的陰極 積之真空批次（batch)處 場材料層之同時可形成之。 高密度之樣式，有利於被動 側面與該屏障之設置面依成 與該側面之對向，或是屏障 面沉積方式附著陰極材料， 沉積時’利用屏障之影子， 圖樣化。因此，於不易處理 以圖樣化。 需有一側面與屏障之設置面 屏障之高度方向，由斜面沉

C:\ProgramFiles\Patent\P1191.ptd 第 7 頁 五、發明說明（5) 積陰極材料，形成上述陰極 樣化之確實性，且屏障間之 樣，故以喷墨式喷頭等喷出 像素。 此外，形成屏障時，至 再自此屏障的高度方向沉積 可。如此可提升陰極圖樣化 此外，尚可包含於電場 glare)處理或減反射處理之 處之上述電場發光元件之對 圖式之簡單說明 本發明之上述及其他目 施例之詳細說明中並參考圖 圖1 :本發明實施例1中 圖2 :圖1中電場發光元 圖3 .圖1中電場發光元 圖4 :本發明實施例1中 直之面之橫剖面圖（圖1中電 圖5 :本發明實施例1中 屏障之轴向垂直之面之橫剖 圖6 :本發明實施例2中 垂直之面之橫剖面圖。 圖7 :本發明實施例2中 屏障之軸向垂直面之橫剖面 406520 群亦可。此構造可提升陰極圖 距離可保持和長方形形狀時一 膜材料時，較容易命中預定之 少需有一側面與頂面成銳角， 陰極材料，形成上述陰極群亦 之確實性。 發光元件表面進行去眩（no 製程。藉此，可提升置於明亮 比效果。 的、優點和特色由以下較佳實 式當可更加明白，其中： 電場發光元件之平面圖。 件A - A之橫剖面圖。 件B - B之橫剖面圖。 與電場發光元件屏障之軸向垂 場發光元件C - C之橫剖面圖）。 ，與顯示電場發光元件製程之 面圖 。 ，與電場發光元件屏障之軸向 與顯示電場發光元件製程之 圖

C:\Program Files\Patent\P1191. ptd 第8頁 406520 五、發明說明（6) 圖8 :本發明實施例3中，與電場發光元件之屏障之軸 向垂直之 面之橫剖面圖。 圖9 :本發明實施例3中，與顯示電場發光元件製程之 屏障之軸 向垂直之面之橫剖面圖。 圖1 0 :本發明實施例5中，電場發光元件與驅動設備 之簡單連接圖。 圖Π :本發明實施例5中，電場發光元件之簡單驅動 波形圖。 符號說明 1 陰極 2 發光層 2b 藍發光層 2g 綠發光層 2r 紅發光層 3 I 保護層 4 屏障 5 正電洞注入輸送層 6 陽極 7 透明基板 12 電場發光元件 13 掃目苗電極驅動為 14 信號電極驅動器 15 控制器 較佳實施例之詳細說明

C:\ProgramFiles\Patent\P1191_ptd 第 9 頁 五、發明說明（7) (實施例1 ) f實施例為具備介於陰陽極間之電場材料層之正驅動 群：ί Γ牛’ ΐ備：由複數個陽極平行配置而成之陽： 極群Η 4 :屏障平：配置而成之屏障群，交差於上述陽 户.曰’亚-備防止製造時所填充之電場材料流出之高 ^於上述屏障群間所形成上述電場材㈣；及陰極群， Ϊ層ί ”障’使得在上述電場材料層上沿著上述電場材 讨層：軸向之陰極與該電場材料層之每一個成電性分離材 圖1為说明本實施例之電場發光元件構造之平面圖， 2:1 :Α-Α之橫剖面圖，圖3請中Β_Β之橫剖面圖， 為圖1中C-C之橫剖面圖。如此等圖所示，本實施例之 :發光兀件具備·陽極群，在透明基板7上，由複數個 :極6平行配置所成；屏障群’由複數個屏障4平行配置而 ，與陽極群間相交差，且具有高度可防止製造時填充之 電場材料流出；形成於屏障4間，做為電場材料層之正電 同/主人輸送層5及發光層2 ’陰極群，藉由屏障4使得於電 場材料層上沿此電場材料層轴向之陰極1與各電場材料層 成電性分離；及保護層3。依形成方式，陰極1之特徵為： 面對屏障4之一定方向的側面與其頂面係與電場材料層成 連續。陽極6之軸向’不需與屏障4、正電洞注入輸送層 5、發光層2、陰極1等之軸向垂直，只要交叉即可。電場 材料層中’可有提升正電洞輸送能之正電洞注入輪送層、 外加電場時可發出螢光的發光層、及提升電子輸送能之電 子注入輸送層。

406520 五、發明說明（8) 接著，說明上述構造中電場發光元件之製造方法。 先，將ITOCIndium Tin Oxide)回蝕（EB)沉積於乾淨。首 璃基板（透明基板7 )，做為透明電極。接著，將此之破 。电 |5| 樣化成短柵狀，形成陽極β。再者，如圖4所示，塗上、岡 性光阻及對比增強層，再施以圖樣曝光形成長方形屏3光 4 »此時，如圖4所示，屏障4之高度須比其後形成電 料層之整體高度為高。填充電場材料液時，亦需調整#、 液至不超過屏障而滿溢之程度。在此例中，屏障4之言料 s又為2 /zm。屏障4之形成方向如圖5所示，屏障4之轴 上述陽極6之軸向成直交。接著。使用喷墨式喷頭於 間注入由銅酞青素（Phthalocyanine)及環氧基丙基三乙 基矽烷（Epoxy-Propyl-triethoxy-silane)l:l 之混合乙^ 基乙醇（ethoxy-ethanol )之分散溶液，做為正電洞、， 氧 ✓土入物 質’於20fl °C下5分鐘内形成膜厚1 〇nm之正電洞注入輪送 5。在其上，綠色像素群是由噴墨式噴頭送出P p V - g (化學 式1 )水溶性前驅物水溶液，於1 5 〇 t下4小時内形成摸厚 100 nm之綠色發光層2g。藍色像素群是由喷墨式噴頌送出 P P V - B (化學式2 )水溶性前驅物水溶液，於1 5 0 °C下4小時$ 形成膜厚lOOnm之綠色發光層2b。紅色像素群是由噴，墨式 喷頭送出PP V - R (化'學式3 )水溶性前驅物水溶液，於1 5 〇 ^ 下4小時内形成膜厚1〇〇 nm之紅色發光層2r。 接著，如圖5所示，將Mg :Ag(10:l)合金做為陰極材 料，自屏障之設置面，即與面板法線成45度傾斜的方向回 蝕沉積，形成陰極1 。因為由屏障側面的對向沉積，而形

406520 五、發明說明（9) 成屏障影子之區域，使得即使沒有特別進行圖樣化，亦能 形成陰極與每一像素成電性分離。再者，以環氧樹脂連結 形成保護層3。其他熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂、含 聚矽氨烷（polysilazane)之矽樹脂等，能隔絕空氣或濕 氣，且不侵入有機膜之樹脂，皆可做為保護層。即使由面 板法線方向沉積，陰極1亦可圖樣化。 此例中，正電洞注入輸送層5之電場材料以銅酞青素 做為正電洞注入物質，其他如波分（ρ 〇 r p h i n e )化合物、 TPD(化學式4)、m-MTDATA(化學式5) 、NPD(化學式6)、聚 乙烯咔唑（口〇1”丨1^1〇&1^32〇16)、丁六0(化學式7)'聚苯胺 (poly—a niline)、碳_ (carbon)等具正電洞注入能者亦可使 用。此等化合物之混合或層積構造亦可。 發光層2除了上述物質外’亦可添加PPV及其衍生物、 金屬經基奎林（Quinolinolate)衍生物或偶氮次曱基 (azc-roethine)衍生物所成之螯合物、DPVBi(化學式8)、 四笨 丁乙婦（tetr a phenyl - butadiene) 、 〇等。丼口坐 (oxazine-azole)衍生物、聚乙稀°卡°坐 (polyvinylcarbazole)衍生物等。於此等化合物中，亦可 添加芘（perylene)、香豆素（Coumarin)衍生物、DCM1(化 學式9)、二氫4吖啶二酮（Quinacrid〇ne)、紅螢烯 (rubrene)、DCJT(化學式 1〇)、尼羅河紅（Nile red)等。 此外，與螢光轉換物質混合或層積亦可。 (實施例2 ) 本實施例為顯示屏障至少需有一側面與屏障之設置面

C:\ProgramFiles\Patent\P1191.ptd 第 12 頁 406520 五、發明說明（ίο) 成銳角形成之例。 圖6為本實施例中，由與電場發光元件之屏障之轴向 垂直之面切開的剖面圖。本實施例中之電場發光元件具 備：透明基板7、陽極6、正電洞注入輸送層5、屏障4、保 護層3、發光層2及陰極1。除了屏障4的形狀外同於實施例 1 ，故省略說明。本實施例具有特徵為：屏障4之側面與該 屏障之設置面成銳角形成。 接著，說明本實施例中電場發光元件之製造方法。形 成屏障4前之製程與實施例1相同。形成屏障時，首先，形 成2/zm厚之由屏障材料形成的光阻層，穿過光罩由與面板 法線成4 5度的方向曝光。接著進行蝕刻而形成平行四邊形 斷面的屏障4。其次的噴墨製程與實施例1相同。形成發光 層2之後，如圖7所示，將Mg :Ag(10:l)合金由面板法線方 向回蝕沉積，形成陰極1 。其後之製程與實施例1相同。 依此實施例，因屏障之側面與設置面成鈍角，故自單 万向的陰極材料附著，可分離形成陰極，提升圖樣化之確 實性。同時，屏障間可保持一定距離。例如，以噴墨式噴 頭送出電場材料液時，較容易命中預定之像素。 (實施例3) 本實施例中，上述屏障之剖面形狀為倒梯形，其顯示 對著面板的正面方向，由垂直方向沉積上述陰極材料。 圖8為本發明實施例中，由與電場發光元件之屏障的 軸向垂直的面切開之剖面圖。本實施例中之電場發光元件 具備：透明基板7、陽極6 '正電洞注入輸送層5、屏障4、

C:\Program Files\Patent\P1191. ptd 第13頁 406520 五、發明說明（11) 保護層3、發光層2及陰極1。除了屏障4的形狀外及實施例 1相同，故省略說明。本實施例之特徵為，屏障4之至少有 —側面與頂面成銳角形成。 接著’說明本實施例中電場發光元件之製造方法。形 成屏障4前之製程與實施例1相同。形成屏障時’首先，形 成2 # m厚度之由屏障材料構成之光阻層’同時形成對比增 強層。穿過光罩自面板法線方向曝光5接著進行過度姓刻 形成倒梯型之屏障4。接著之喷墨製程與實施例1相同。形 成發光層2之後，如圖9所示，將:Ag(l〇:l)合金自面板 法線回触沉積，形成陰極1。其後之製程與實施例1相同。 依此實施例，因屏障之頂部產生未附著陰極材料之區 域’可分離形成陰極，可自動且確實分離陰極，故能提升 圊樣化之確實性。 (實施例4) 本實把例為於實施例1至3之電場發光元件表面，施以 去眩處理及/或減反射處理之例。使用日東電工社所製造 的AG-20做為去眩濾鏡，將其裝於面板表面，可減少來自 周圍之映入，而提升對比效果。同時，若於AG-20表面施 以減反射處理，則幾乎可完全杜絕周圍之映入，絕對提升 對比效果。 去眩濾鏡不限於此處所提，只要具備相同效果皆可使 用。而減反射處理此處是使用ASAHI GLASS所製之Cytop， 其他亦可使用多層塗佈或低屈折率材料塗佈。 (實施例5 )

C:\ProgramFiles\Patent\P1191.ptd 第 14 頁 406520 五、發明說明（12) 本實施例為將上述電場發光元件以被動矩陣驅動方法 連接，進行大容量顯示之例。圖丨0中顯示此電場發光元件 之構造。如圖1 0所示，此顯示系繞具備上述電場發光元件 i 2、掃瞄電極驅動器1 3、信號電極驅動器丨4及控制器丨5。 信號電極驅動器1 4之各輸出點，與構成陽極群之各^極4 相連接’而掃睹電極驅動器13之各輸出點，則個別與構成 陰極群之各陰極1相連接。控制器15為以被動矩陣驅動此 電場發光元件1 2之裝置，其構成能個別將以時間分隔驅動 之掃猫電極信1虎供給至掃瞒電極驅動器丨3，而將信號電極 送至信號電極驅動器14。電場發光元件12由1〇〇條陽極及 3 2 0條陰極所構成’如圖1 〇般連接。施加於陽極及陰極之 驅動波形例’如圖11所示。圖11中，Tf表示為1掃:時 間。此例中，以1/100工作循環驅動。在此驅動波形中’ 以發光所需之充分電壓V S及配合顯示階調脈衝幅度之波 形·施加在所選像素上。而未選之像素則施加以不發光以 下之電壓Vn。 使用實施例1至實施例4所製成之電場發光元件，於古亥 顯示系統顯示影像時’能有豔麗之彩色顯示。 · Λ 依本實施例’因電場發光元件可依時間分隔比例驅 動，可低價製造大容量之彩色電場發光元件。 產業上之應用領域 利用本發明，以簡單之製程低價提供以被動矩陣驅動 之全彩電場發光元件。S此’可應用於低價攜帶型 或車上等所用之彩色顯示器。

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Claims (1)

1. 案號 87114l4(P65|g(tg # -¾ 六、申請專利範圍 行 程 向 分 I積 示 本法 案成 正積 後 是 否法 變 t 質 容件 理 料 修周

   c 3 修正 陽極群之製程，於基板上形成平行配置的複數個陽 屏障群之製程，形成由複數個與該陽極群交叉、且平 配置之屏障，該等屏障具有之高度能於電場材料形成製 中防止所填充之電場材料流出； 雷場材料層之製程，於該等屏障間填充電場材料液； 陰極群之製程，於該電場材料層上由與該等屏障之軸 成一定角度之方向附著陰極材料，藉該等屏障而被電性 離。 9. 如申請專利範圍第8項之電場發光元件製造方法， 中該屏障係形成為：屏障之側面與其設置面成直角，自 侧面之對向或該屏障的高度方向的垂直方向，以斜面沉 方式附著陰極材料，而形成該陰極群。 10. 如申請專利範圍第8項之電場發光元件製造方 ，其中該屏障係形成為：屏障之至少一側面與其設置面 銳角，自該側面之對向或該屏障的高度方向，以斜面沉 方式附著陰極材料，而形成該陰極群。 11. 如申請專利範圍第8項之電場發光元件製造方 ，其中該屏障係形成為：屏障之至少一側面與其頂面成 角，自該屏障之高度方向以斜面沉積方式附著陰極材 ，而形成該陰極群。 12. 如申請專利範圍第8至11項任一項之電場發光元 製造方法，其中在該電場發光元件之表面上施以去眩處 及/或減反射處理。

   第17頁 1999. 02. 24.017 六、申請專利範圍 1 . 一種電場發光元件，具備介於陰陽極間之電場材 料層，其特徵為具備： 陽極群，其由複數個陽極平行配置而成； 屏障群，其由複數個與該陽極群交又，且具備防止製 造時所填充之電場材料流出之高度的屏障平行配置而成； 電場材料層，形成於該屏障群間；及 陰極群，該電場材料層上沿著該電場材料層軸向之陰 極藉由該屏障而與該電場材料層之每一個成電性分離。 2. 如申請專利範圍第1項之電場發光元件，其中該陰 極面對該屏障之一定方向的側面及其頂面與該電場材料層 為連續。 3. 如申請專利範圍第1項胃之電場發光元件，其中該屏 障至少需有一侧面與該屏障之設置面成銳角。 4. 如申請專利範圍第1項之電場發光元件，其中該屏 障至少需有一側面與其頂面成銳角j 5. 如申請專利範圍第1項之電場發光元件，其中該電 場材料層由發光層及/或電荷輸送層所構成。 6. 如申請專利範圍第5項之電場發光元件，其中以彩 色顯示用的各原色發光之該發光層被依序配置。 7. 如申請專利範圍第1項之電場發光元件，尚具備一 機構，分別連接於構成該陽極群之陽極及構成該陰極群之 陰極，用以藉被動矩陣驅動該電場發光元件。 8. 一種具有介於陰極與陽極間之電場材料層的電場 發光元件之製造方法，包含：

   C:\Program Files\Patent\P1191. ptd 第16頁 案號 87114l4(P65|g(tg # -¾ 六、申請專利範圍 行 程 向 分 I積 示 本法 案成 正積 後 是 否法 變 t 質 容件 理 料 修周

   c 3 修正 陽極群之製程，於基板上形成平行配置的複數個陽 屏障群之製程，形成由複數個與該陽極群交叉、且平 配置之屏障，該等屏障具有之高度能於電場材料形成製 中防止所填充之電場材料流出； 雷場材料層之製程，於該等屏障間填充電場材料液； 陰極群之製程，於該電場材料層上由與該等屏障之軸 成一定角度之方向附著陰極材料，藉該等屏障而被電性 離。 9. 如申請專利範圍第8項之電場發光元件製造方法， 中該屏障係形成為：屏障之側面與其設置面成直角，自 侧面之對向或該屏障的高度方向的垂直方向，以斜面沉 方式附著陰極材料，而形成該陰極群。 10. 如申請專利範圍第8項之電場發光元件製造方 ，其中該屏障係形成為：屏障之至少一側面與其設置面 銳角，自該側面之對向或該屏障的高度方向，以斜面沉 方式附著陰極材料，而形成該陰極群。 11. 如申請專利範圍第8項之電場發光元件製造方 ，其中該屏障係形成為：屏障之至少一側面與其頂面成 角，自該屏障之高度方向以斜面沉積方式附著陰極材 ，而形成該陰極群。 12. 如申請專利範圍第8至11項任一項之電場發光元 製造方法，其中在該電場發光元件之表面上施以去眩處 及/或減反射處理。

   第17頁 1999. 02. 24.017 406520 六、申請專利範圍 13. 如申請專利範圍第8項之電場發光元件製造方 法，其中該電場材料層是以喷墨方式將電場材料液喷送出 而填充於該等屏障間。

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