高效有机电致发光显示器及其制造方法 本申请要求享有于2003年5月1日向韩国专利局提交的、名为“HIGHEFFICIENCY OELD AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME(高效0ELD及其制造方法)”的韩国申请Kr10-2003-0028076的优先权，该申请的内容作为参考在此文中引用。
【技术领域】
本发明涉及一种平板显示器，并尤其涉及一种有机电致发光显示器及其制造方法，该显示器能够通过区分各个R、G和B单元像素的阳极电极的厚度来提高发光效率和色彩再现性。
背景技术
一般地，有机电致发光显示器(organic electroluminescent display，OLED)的类型依据发光表面而分为正面发射型显示器和背面发射型显示器。以基板为基础，在背面发射型OLED地情形中，从电致发光层发出光束并透过基板，而在正面发射型OLED的情形中，从电致发光层发出光束但不透过基板。
依据反射膜和透射阳极电极的光学特性以及包括电致发光层的有机薄膜层的电学特性来决定背面发射结构的效率。因为在发射光波长1/4的厚度处产生光学特性的最大相长干涉，所以形成一个厚度大于电子输运层的空穴输运层。就电特性而言，空穴输运层的迁移率大于电子输运层的迁移率。因此，在制造背面发射结构的全色OLED时，确定表示最大效率的电致发光层的厚度。
另一方面，正面发射型OLED中用于测量光学厚度和电学厚度的、位于反射阳极电极和半透射半反射阴极电极之间的空穴输运层、电致发光层和电子输运层的厚度确定不同于背面发射型OLED的情形。
已经尝试通过控制组成夹在阳极电极和阴极电极之间的有机薄膜层的空穴注入和输运层、电致发光层和电子输运层的厚度来获得最大效率和最高色彩纯度。日本专利JP 2846571公开了一项关于背面发射型有机电致发光显示器领域的技术，通过设置阳极电极、阴极电极以及阳极电极和阴极电极之间的有机薄膜层的光学膜厚，以获得电致发光层的发光强度的峰值，能够获得很高的色彩纯度和效率。另外，日本特开专利申请JP 2000-323277公开了一项关于背面发射型有机电致发光显示器领域的技术，通过依据R、G和B单元像素，对夹在阳极电极和阴极电极之间的有机薄膜层中除电致发光层以外的薄膜层形成不同的厚度，能够获得高效和色彩纯度。
但是，正面发射型有机电致发光显示器的问题在于，虽然薄膜层的厚度设置为所需光波长的1/4，但很难获得理想的效率和色彩纯度，因为电致发光层位于反射阳极的反射部分和半透射阴极之间。
另一方面，在正面发射型电致发光显示器中，美国专利申请US10/385,453(2003.03.12)公开了一项能够通过形成多层结构的阳极电极而提高发光特性的技术。
在一个绝缘基板上形成各个R、G和B单元像素的阳极电极。阳极电极包括第一阳极和第二阳极。形成像素限定层以暴露部分阳极电极，由此形成各个R、G和B单元像素的孔径。在孔径中，在R、G和B单元像素的阳极电极上分别形成包括R、G和B电致发光层的R、G和B单元像素的有机薄膜层。在基板的整个表面上形成一个半透射阴极电极。
正面发射型有机电致发光显示器上形成有两层结构的阳极电极，采用第一阳极电极作为具有高反射率的金属膜，和采用第二阳极电极作为能够与功函数相符的金属膜，由此通过增大反射率和空穴注入特性来提高发光效率。
但是，在正面发射型有机电致发光显示器中，各个R、G和B单元像素的所有第二阳极电极具有相同的厚度。因此，不可能获得理想的色彩再现和效率，因为具有良好反射率的第一阳极电极和半透射阴极电极具有彼此不同的各自的光学相长干涉长度。
【发明内容】
因此，为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种有机电致发光显示器及其制造方法，能够获得最大的色彩再现和最高的效率。
本发明的另一目的在于提供一种有机电致发光显示器及其制造方法，通过形成不同厚度的各个R、G和B单元像素的阳极电极，能够获得理想的色彩再现和发光效率。
本发明的另一目的在于提供一种有机电致发光显示器及其制造方法，利用形成不同厚度的各个R、G和B单元像素的阳极电极而无需额外掩模工序的简单工艺，能够提高色彩再现和发光效率。
为了实现上述目的，本发明提供了一种有机电致发光显示器，包括：形成在基板上的、彼此分开的R、G和B单元像素的阳极电极；形成在阳极电极上的R、G和B单元像素的有机薄膜层；和形成在基板整个表面上的阴极电极；其中R、G和B单元像素中的至少一个单元像素的阳极电极具有不同于其它单元像素的阳极电极的厚度。
在本发明的实施例中，每个单元像素的阳极电极包括具有高反射率的第一膜和用于调节功函数的第二膜，并且至少一个单元像素的第二膜具有不同于其它单元像素的第二膜的厚度。R单元像素的第二膜比其它单元像素的第二膜厚。
在本发明的优选实施例中，R单元像素的第二膜的厚度处于250～450X或700～750X的范围内，并且G和B单元像素的第二膜的厚度处于50～150X的范围。R单元像素的第二膜的厚度处于250～450X或700～750X的范围，G单元像素的第二膜的厚度处于200～300X的范围，并且B单元像素的第二膜的厚度处于50～150X的范围。
在本发明的另一实施例中，为了获得最大的效率，在R、G和B单元像素中，R单元像素的第二膜的厚度为375X，G单元像素的第二膜的厚度为250X，和B单元像素的第二膜的厚度为125X。而且，为了获得最大的色彩再现，R单元像素的第二膜的厚度为750X，G单元像素的第二膜的厚度为250X，和B单元像素的第二膜的厚度为125X。
每个单元像素的第一膜由Al、Ag或它们的合金膜组成，第二膜由ITO或IZO组成。
另外，本发明提供了一种包括大量像素的有机电致发光显示器，每个像素至少包括一个阳极电极，其中大量像素中相邻像素的阳极电极具有彼此不同的厚度。
在本发明的实施例中，每个像素的阳极电极包括具有高反射率的第一膜和用于调节功函数的第二膜，相邻像素的阳极电极的第二膜具有彼此不同的厚度。
另外，本发明提供了一种用于制造有机电致发光显示器的方法，包括步骤：在基板上形成R、G和B单元像素的第一阳极；通过在R单元像素的第一阳极上形成R单元像素的第二阳极而形成R单元像素的阳极电极；通过在G和B单元像素的第一阳极上形成G和B单元像素的第二阳极而形成G和B单元像素的阳极电极；分别在R、G和B单元像素的阳极电极上形成有机薄膜层；和在基板的整个表面上形成阴极电极；其中R、G和B单元像素中至少一个单元像素的第二阳极的厚度不同于其它单元像素的第二阳极的厚度。
另外，本发明包括一种制造有机电致发光显示器的方法，包括步骤：在基板上依次形成R、G和B单元像素的第一阳极电极材料和第二阳极电极材料；通过蚀刻第一和第二阳极电极材料而形成R、G和B单元像素的阳极电极，每个阳极电极包括第一阳极和第二阳极；在R、G和B单元像素的阳极电极上分别形成有机薄膜层；和在基板的整个表面上形成阴极电极；其中R、G和B单元像素中至少一个单元像素的第二阳极的厚度不同于其它单元像素第二阳极的厚度。
另外，本发明包括一种制造有机电致发光显示器的方法，包括步骤：在基板上形成R、G和B单元像素的第一阳极；在基板的整个表面上形成第二阳极电极材料；蚀刻第二阳极电极材料，从而分别在R、G和B单元像素的第一阳极上形成第二阳极，以形成R、G和B单元像素的阳极电极；分别在R、G和B单元像素的阳极电极上形成有机薄膜层；和在基板的整个表面上形成阴极电极；其中R、G和B单元像素中至少一个单元像素的第二阳极的厚度不同于其它单元像素第二阳极的厚度。
【附图说明】
通过下面结合附图所做的详细描述，可以对本发明的各个方面及优点有更全面的理解，其中附图中用相同的标记表示相同或类似的部件，其中：
图1是现有技术中有机电致发光显示器的截面图；
图2是根据本发明实施例的有机电致发光显示器的截面图；
图3A～3E是根据本发明第一实施例制造有机电致发光显示器的工艺的截面图；
图4A～4D是根据本发明第二实施例制造有机电致发光显示器的工艺的截面图；
图5A～5D是根据本发明第三实施例制造有机电致发光显示器的工艺的截面图；和
图6A～6C分别表示根据本发明的有机电致发光显示器中R、G和B色彩的光谱。
【具体实施方式】
下文中，本发明优选实施例的详细描述结合附图将变得更加清晰。
图1是现有技术中有机电致发光显示器的截面图。如图1所示，在绝缘基板100上形成各个R、G和B单元像素的阳极电极110、120和130。阳极电极110、120和130分别包括第一阳极111、121、131和第二阳极115、125和135。形成的像素限定层140暴露部分阳极电极110、120和130，由此形成各个R、G和B单元像素的孔径141、143和145。在孔径141、143和145中的R、G和B单元像素的阳极电极110、120和130上分别形成包括R、G和B电致发光层的、R、G和B单元像素的有机薄膜层150、160和170。
正面发射型有机电致发光显示器具有两层结构的阳极电极，采用第一阳极电极作为高反射率的金属膜，并用第二阳极电极作为能够与功函数相符的金属膜，由此通过增大反射率和空穴注入特性来提高发光效率。
但是，在正面发射型有机电致发光显示器中，各个R、G和B单元像素的所有第二阳极电极都具有相同的厚度。因此，不可能获得理想的色彩再现和效率，因为具有良好反射率的第一阳极电极和半透射阴极电极具有彼此不同的各自的光学相长干涉长度。
图2是根据本发明实施例的有机电致发光显示器的截面图。
参见图2，在透明绝缘基板200上形成缓冲层210，并在缓冲层210上分别形成配置有源/漏区221和225、231和235、以及241和245的R、G和B单元像素的半导体层220、230和240。在栅极绝缘膜250上形成各个单元像素的栅极261、263和265，并且在层间绝缘膜270上形成经接触孔(未示出)连接到各个像素单元的源/漏区221和225、231和235以及241和245的各个像素单元的源/漏电极281和285、291和295以及301和305。
另外，在平坦化膜310上形成R、G和B单元像素的阳极电极320、330和340，从而分别连接到单元像素薄膜晶体管的源/漏电极之一，如分别经由通孔311、313和315连接到漏电极285、295和305。此时，R、G和B单元像素的每个阳极电极320、330和340包括具有高反射率的第一阳极321、331和341以及用于调节功函数的第二阳极325、335和345，并且将R、G和B单元像素中至少一个单元像素的第二阳极形成为具有不同于其它单元像素第二阳极厚度的厚度。
在本发明的实施例中，形成的R单元像素的第二阳极325比G和B单元像素的第二阳极335和345厚，并且G和B单元像素的第二阳极335和345的厚度相同。或者，R单元像素的第二阳极325形成为比G和B单元像素的第二阳极335和345厚，并且G单元像素的第二阳极335形成为比B单元像素的第二阳极345厚。
在平坦化膜310上形成一个用于分开各个单元像素的阳极电极320、330和340的像素限定层360。像素限定层360配置有分别用于暴露部分阳极电极320、330和340的孔径371、373和375。像素限定层360可以采用常规的热固型树脂或光敏树脂。在孔径371、373和375中的各个单元像素的阳极电极320、330和340上形成各个单元像素的有机薄膜层381、383和385，并且在基板的整个表面上形成阴极电极390。各个单元像素的有机薄膜层381、383和385包括各个单元像素的电致发光层，包括空穴注入层、空穴输运层、空穴阻挡层、电子注入层和电子输运层中的至少一个。
根据本发明的有机电致发光显示器通过分别将R、G和B单元像素的阳极电极320、330和340的第二阳极325、335和345的厚度形成得依据于单元像素而不同，来获得最高的发光效率。
下面将描述根据本发明制造有机电致发光显示器的方法，其中该显示器具有依据于R、G和B单元像素的彼此不同厚度的阳极电极。在根据本发明制造有机电致发光显示器的方法中，因为形成阳极电极之前的工艺与常规的方法类似，因此下面将仅描述依据R、G和B单元像素形成彼此不同厚度的阳极电极的工艺以及之后的工艺。
下面将参考图3A～3E描述根据本发明第一实施例制造有机电致发光显示器的方法。
参见图3A，利用DC溅射设备，在透明绝缘基板400如玻璃基板上，用具有高反射率的金属膜如Al、Ag或其合金形成厚度为2000X的第一阳极电极材料410。参见图3B，使第一阳极电极材料410图案化以形成第一阳极421、423和425，在所有的R、G和B单元像素中具有相同的厚度。
参见图3C，用具有合适功函数的材料如ITO或IZO，在基板的整个表面上沉积具有预定厚度的第二阳极电极材料，并对其图案化以便仅在R单元像素的第一阳极421上形成R单元像素的第二阳极431。R单元像素的第二阳极431形成的厚度为250～450X或700～750X，优选为375X。
参见图3D，在基板的整个表面上沉积与R单元像素的第二阳极电极材料相同的材料(如ITO或IZO)，厚度为50～150X，并且对其构图，以分别在第一阳极423和425上形成G和B单元像素的第二阳极433和435。由此形成R、G和B单元像素的阳极电极441、443和445，其中包括具有高反射率的第一阳极421、423和425以及具有合适功函数的第二阳极431、433和435。
另一方面，通过增加掩模工艺替代相等形成G和B单元像素的第二阳极的厚度，形成厚度为200～300X优选为250X的G单元像素的第二阳极433，并且形成厚度为50～150X优选为125X的B单元像素的第二阳极435，由此分别形成彼此厚度不同的R、G和B单元像素的第二阳极431、433和435。
参见图3E，当在基板的整个表面上沉积由热固性树脂或光敏树脂组成的有机绝缘膜后，通过常规的方法对其构图，从而形成用于分开各个单元像素的阳极电极441、443和445的像素限定层450。完成像素限定层450的形成之后，利用水、异丙醇和丙酮依次清洁层450。然后，利用UV/O3清洁器清洁。此时，取决于像素限定层450的形成，各个单元像素的阳极电极的发光部分被打开并具有2mm×2mm的图案尺寸。
随后，尽管未示出，在于阳极电极441、443和445上形成有机薄膜层的工艺中，依次形成与R、G和B单元像素的空穴注入层、空穴输运层、电致发光层、空穴阻挡层和电子输运层中相对应的有机膜。利用Idemitsu公司的IDE406通过真空沉积形成厚度为250X的空穴注入层，并且利用NBP{N，N’-二(萘-1-基)-N，N’-联二苯-联苯胺}通过真空沉积以0.1nm/秒的速度形成厚度为100X的空穴输运层。
连续地，将CBP{4，4’-双(carozol-9-基)-联苯)}和荧光红以100∶12的混合重量比热沉积，以形成厚度为300X的R单元像素的电致发光层。将CBP和IrPPy{三(苯基吡啶)铱}以100∶5的混合重量比热沉积，以形成厚度为250X的G单元像素的电致发光层。将蓝基质和蓝掺杂剂以100∶4的混合重量比热沉积，以形成厚度为150X的B单元像素的电致发光层。
接下来，沉积厚度为50X的BAlq以形成空穴阻挡层，并且真空沉积Alq3{三(8-喹啉酯)-铝}以形成厚度为250X的电子输运层。将镁(Mg)和银(Ag)以10∶1～30∶1的混合重量比热沉积，以形成厚度为50～150X优选为100X的半透射阴极。然后利用溅射设备在真空条件下以0.2nm/秒的速度和1×10-5Pa的压强沉积IZO，以形成透射阴极电极。
最后，形成钝化层以防止氧气和湿气穿透外表并保护内部有机薄膜层。利用UV黏合剂在氮气气氛下和无水条件下接合包封基板并封装。然后，在约70EC的温度下热固化1小时，从而制造正面发射型有机电致发光显示器。
下面参考图4A～4D描述根据本发明的第二实施例制造有机电致发光显示器的方法。根据本发明第二实施例的制造方法利用与第一实施例相同的条件完成，除了通过利用半色调掩模比第一实施例减少了掩模工艺。
参见图4A，在绝缘基板500上依次沉积第一阳极材料510和第二阳极材料520。参见图4B，在第二阳极电极材料上涂覆光敏膜530。然后，通过利用半色调掩模540执行光刻工艺。半色调掩模540包括：用于完全阻挡光的光阻挡部分541，对应于形成R单元像素的阳极电极的部分；半透射部分543和545，用于透射一部分光，对应于形成G和B单元像素的阳极电极的部分；和用于完全透射光的透射部分547。
参见图4C，通过利用半色调掩模540的光刻工艺，形成依据于R、G和B单元像素彼此厚度不同的光敏膜图案531、533和535。形成的R单元像素的光敏膜图案531比G和B单元像素的光敏膜图案533和535厚，并且G和B单元像素的光敏膜图案533和535具有相同的厚度。
参见图4C和4D，通过利用光敏膜图案531、533和535对第一和第二阳极电极材料510和520构图，从而形成依据R、G和B单元像素而厚度彼此不同的阳极电极551、553和555。此时，R、G和B单元像素的阳极电极551、553和555中的第一阳极511、513和515具有相同的厚度，并且依据光敏膜图案531、533和555的厚度差，第二阳极521、523和525具有彼此不同的厚度。
也就是说，形成的R单元像素的第二阳极521比G和B单元像素的第二阳极523和525厚，并且形成的G和B单元像素的第二阳极523和525具有相同的厚度。在第二实施例中，在利用图4B所示的半色调掩模对光敏膜530构图时，通过使半色调掩模540的半透射图案543和545的厚度不同，可以形成具有不同厚度的G和B单元像素的第二阳极523和525。
下面将参考图5A～5D描述根据本发明第三实施例制造有机电致发光显示器的方法。根据本发明第三实施例的制造方法在与第一实施例相同的条件下完成，除了通过利用半色调掩模而相对于第一实施例减少了掩模工艺。
参见图5A，在绝缘基板600上沉积第一阳极电极材料并对其构图，从而形成具有相同厚度的、R、G和B单元像素的第一阳极611、613和615。随后，在包括第一阳极611、613和615的基板600上沉积第二阳极电极材料620。
参见图5B，在第二阳极电极材料上涂覆光敏膜630。然后，利用半色调掩模640执行光刻工艺。半色调掩模640包括：用于完全阻挡光的光阻挡部分641，对应于R单元像素的第一阳极611；用于透射一部分光的半透射部分643和645，对应于G和B单元像素的第二阳极613和615；和用于完全透射光的透射部分647。
参见图5C，通过光刻工艺，利用半色调掩模640形成依据于R、G和B单元像素具有不同厚度的光敏膜图案631、633和635。形成的R单元像素的光敏膜图案631比G和B单元像素的光敏膜图案633和635厚，并且G和B单元像素的光敏膜图案633和635具有相同的厚度。
参见图5C和5D，利用光敏膜图案631、633和635对第二阳极电极材料620构图，从而分别形成依据于R、G和B单元像素彼此具有不同厚度的第二阳极621、623和625。也就是说，形成的R单元像素的第二阳极621比G和B单元像素的第二阳极623和625厚，并且形成的G和B单元像素的第二阳极623和625具有相同的厚度。
因此，R、G和B单元像素的阳极电极651、653和655分别由各自具有相同厚度的第一阳极611、613和615以及各自具有不同厚度的第二阳极521、523和525组成，由此依据于R、G和B单元像素彼此具有不同的厚度。在第三实施例中，在利用图5B所示的半色调掩模对光敏膜630构图时，通过使半透射图案643和645的厚度彼此不同，可以将G和B单元像素的第二阳极623和625形成为分别具有不同的厚度。
表1、表2和表3表示依据本发明第二阳极厚度的R、G和B单元像素的效率、亮度和色度坐标。
<表1 R单元像素> 厚度(X)效率(Cd/A)亮度(Lm/W) 色度坐标 (CIE_x，CIE_y) 125 5.92 3.60 0.62，0.38 375 12.03 7.76 0.64，0.35 500 0.44 0.19 0.68，0.31 750 5.59 3.43 0.67，0.33
<表2 G单元像素> 厚度(X)效率(Cd/A)亮度(Lm/W) 色度坐标(CIE_x，CIE_y) 125 32.33 17.26 0.23，0.68 375 10.85 4.85 0.45，0.53 500 0.23 0.06 0.32，0.40 750 3.20 1.37 0.52，0.47
<表3 B单元像素>厚度(X)效率(Cd/A)亮度(Lm/W) 色度坐标 (CIE_x，CIE_y) 125 4.24 2.81 0.13，0.14 375 3.28 1.95 0.21，0.49 500 0.17 0.07 0.18，0.08 750 1.46 0.73 0.33，0.53
从表1看出，当厚度为375X时，R单元像素具有最高的效率和亮度，并且当厚度为750X时，具有最高的色度坐标值。因此，考虑所有的效率、亮度和色度坐标，优选将R单元像素中阳极电极的第二阳极形成为375X的厚度。
从表2看出，因为当厚度为125X时G单元像素具有最高的效率和亮度，并且色度坐标也稳定，因此优选将G单元像素中阳极电极的第二阳极形成为125X的厚度。
从表3看出，因为厚度为125X时B单元像素具有最高的效率和亮度，并且色度坐标也稳定，因此优选将B单元像素中阳极电极的第二阳极形成为125X的厚度。
图6A～6C分别示出了根据本发明的有机电致发光显示器中R、G和B的光谱。
根据本发明的实施例，因为在多层结构的阳极电极中为了与功函数相符而使电极的厚度依据R、G和B单元像素而彼此有所不同，所以各个单元像素能够获得最高的效率。另外，当实施全色装置时，R和B单元像素能够获得最高的效率和最大的色彩纯度。
另外，当形成具有不同厚度的阳极电极时，因为通过采用半色调掩模消除了额外的工艺，所以产生了简化工艺并提高产量的效果。
虽然结合目前认为最实际和优选的实施例描述了本发明，但应该理解，本发明不限于这些公开的实施例，相反，各种改型都将落在所附权利要求的实质和范围之内。