CN100355082C - 有机电致发光显示装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
有机电致发光显示(OELD)装置包括：带有多个象素区的第一衬底，所述象素区包含多个象素；与第一衬底相隔一定间隙并与之相面对的第二衬底；设在第二衬底上且彼此相互连接的多个开关元件和多个驱动元件；与每个驱动元件相连的多个连接电极；在第一衬底的内表面上形成的第一电极；在第一电极上形成的多个隔断，所述隔断沿相邻象素的边界形成；设在第一电极上的多个有机发光层；在有机发光层上形成的多个第二电极，每个第二电极独立形成在每个象素区内，并由隔断彼此隔离，而且每个第二电极与一个连接电极电性连接；和在第一电极与隔断之间形成的多个绝缘层图形，所述绝缘层图形沿隔断形成并延伸到连接电极和第二电极的接触区。
Description
本发明要求2002年7月25日在韩国申请的第2002-43907号韩国专利申请的权益，该申请在本申请中以引用的形式加以结合。
技术领域
本发明涉及平板显示装置，更确切地说，本发明涉及电致发光显示(ELD)装置和制造电致发光显示(ELD)装置的方法。
背景技术
通常，有机电致发光显示(OELD)装置具有提供电子的电极(一般称之为阴极)，和提供空穴的电极(一般称之为阳极)。而且，从阴极和阳极分别将电子和空穴输入到光发射层中，其中当激励能量从激发态降为基态时，电子和空穴一起形成激发性电子-空穴对，并且发光。而且，由于OELD装置不需要外加光源，所以与液晶显示(LCD)装置相比，可以减小OELD装置的体积和重量。此外，由于OELD装置能耗低、亮度高、反应时间快和重量轻，所以OELD装置的发展前景良好。近来，OLED装置已应用于移动通信终端、车载领航系统(CNS)、个人数字助手(PDA)、可携式摄像机和掌上电脑中。此外，与LCD装置的生产成本相比，由于制造OELD装置的工艺相对简单，所以可以降低生产成本。
可以将OELD装置分成无源矩阵型OELD装置和有源矩阵型OELD装置。尽管无源矩阵型OELD装置结构简单而且制造工艺也简单，但是，它们需要大量能源来驱动，这使得它们不适合于大尺寸显示装置，而且它们的孔径比随着电线数量的增加而降低。相反，有源矩阵型OELD装置则具有高发光效率和高图像显示质量。
图1是按照现有技术所述无源矩阵型OELD装置的剖面图。按照图1，在衬底2上构成多个象素区“P”，其中在衬底2的整个表面上形成透明的第一电极4。此外，在衬底2上沿相邻象素区“P”的边界区形成多个具有绝缘特性的隔断16。在第一电极4上形成与象素区“P”对应的多个有机电致发光层18，和在每个有机电致发光层18上形成多个第二电极20。因此，第一电极4作为提供空穴的电极，把空穴送到每个有机电致发光层18上，而第二电极20作为提供电子的电极，把电子送到每个有机电致发光层18上。
隔断16保护有机电致发光层18在形成第二电极20的显影和蚀刻工序中免受化学剂侵害。因此，可用障板工艺在每个象素区“P”内单独形成第二电极20。这样，如果在形成隔断16之后形成有机电致发光层18，则有机电致发光层18仅形成在与象素区“P”对应的第一电极4上以及隔断16的上表面上。
在隔断16的下方形成面积大于隔断16上表面的绝缘层图形12以防止在形成第二电极的过程中第二电极20与第一电极4接触。有机电致发光层18可以具有单层结构或多层结构，每个多层结构都包括发光层18a、电子运载层18b和空穴运载层18c。
图2是现有技术中有源矩阵型OELD装置的剖面图。在图2中，OELD装置30包括透明的第一衬底32，带有第一电极36的薄膜晶体管阵列部件34，有机发光层38，和第二电极40，其中薄膜晶体管阵列部件34直接形成在透明的第一衬底32上，而第一电极36、有机发光层38和第二电极40则形成在薄膜晶体管阵列部件34上方。发光层38显示红(R)、绿(G)和蓝(B)色并且该发光层由分别针对每个R(红)、G(绿)和B(蓝)色象素的有机材料图形构成。通过在第一和第二衬底32和48之间设置密封材料47把第一衬底32和第二衬底48粘合到一起便可构成有机电致发光显示(ELD)装置30。
在图2中，第二衬底48上带有吸湿干燥剂41，用以除去可能渗入OELD装置30内部的潮气和氧气。吸湿干燥剂41是通过将第二衬底48腐蚀掉一部分，并用吸湿干燥材料填充第二衬底48上腐蚀掉的部分，和用胶带45固定吸湿干燥材料而形成的。
图3是现有技术所述OELD装置中薄膜晶体管阵列象素部件的平面图。在图3中，象素包括开关元件Ts，驱动元件TD，和在衬底32上形成的每个象素区“P”内的存储电容器CST，其中开关元件TS和驱动元件TD是通过两个以上薄膜晶体管(TFT)相互结合构成的，衬底32用例如玻璃和塑料等透明材料制成。沿第一方向形成栅极线42，而沿垂直于第一方向的第二方向形成数据线44，其中数据线44与栅极线42垂直交叉，而且在栅极线42和数据线44之间带有绝缘层，沿第二方向并与数据线44相隔一定距离形成电源线55。
用作开关TFT TS的薄膜晶体管带有栅极46、有源层50、源极56和漏极60，而用作驱动TFT TD的薄膜晶体管带有栅极68、有源层62、源极66和漏极63。开关TFT TS的栅极46与栅极线42电性连接，开关TFT TS的源极56与数据线44电性连接。此外，开关TFT TS的漏极60通过接触孔64与驱动TFTTD的栅极68电性连接，而驱动TFT TD的源极66通过接触孔58与电源线55电性连接。而且，驱动TFT TD的漏极63与象素区“P”内的第一电极36电性连接，其中电源线55和用多晶硅层制成的第一电容器电极35形成存储电容器CST。
图4是沿图3中的IV-IV剖开的现有技术的剖面图。在图4中，OELD装置包括驱动TFT TD、第一电极36、发光层38和第二电极80，其中驱动TFT TD带有栅极68、有源层62、源极66和漏极63。而且，第一电极36形成在驱动TFT TD的上方并与驱动TFT TD的的漏极63相连，在第一电极36和驱动TFT TD之间设有绝缘层。在第一电极36上形成特别是发射彩色波长的光的发光层38，和在发光层38上形成第二电极80。存储电容器CST(参见图3)并联连接到驱动TFT TD上，所述电容器包括第一和第二电容器电极35和55。驱动TFT TD的源极66与第二电容器电极55，即电源线接触，而第一电容器电极35用多晶硅材料制成并形成在第二电容器电极55的下方。在形成有驱动TFT TD、存储电容器CST、和有机发光层38的衬底32上形成第二电极80。因此，OELD装置是底部发光型OELD装置，其中发光层发出的光向下穿过衬底32。此外，带有驱动TFT TD和存储电容器CST的每个象素通过两个相邻象素间形成的隔断而彼此分离。
图5是沿图3中的V-V剖开的现有技术的剖面图。在图5中，在衬底32上形成开关TFT TS、第一电极76、有机发光层38和第二电极80。开关TFT TS具有用多晶硅形成的有源层50，设在有源层50上的栅极46、源极56和漏极60，其中第一电极76、有机发光层38和第二电极80依次形成在开关TFT TS的上方。形成的有机发光层38为多层结构，包括主发光层38a、电子运载层38b和空穴运载层38c。在每个象素的边界区内形成隔断70，以便隔开相邻的象素和为在加工过程中放置障板而保持必要的间隙。隔断70为梯形形状，其中从隔断70的底部到顶部宽度逐渐减小，由此在衬底32的整个表面上并沿隔断70的上表面形成第二电极80。
然而，无源型OELD装置不适用于大尺寸电致发光显示装置。相反，尽管有源矩阵型OELD装置适合于大尺寸电致发光显示装置，但是其薄膜晶体管阵列部件和发光部件形成在同一衬底上。例如，有源矩阵型OELD装置一般是通过在同一衬底上形成薄膜晶体管阵列部件和发光部件，然后将衬底粘合成密封结构而制成的。因此，具有薄膜晶体管阵列部件和发光部件的面板产量取决于单独生产薄膜晶体管部件和发光部件的产量。然而，面板产量在很大程度上受有机发光层产量的影响。因此，如果由于杂质和/或污染使通常用1000厚的薄膜制成的最小有机发光层出现瑕疵，那么所述面板将作为劣质面板被剔除，这样将损失生产和材料成本，并使面板产量下降。
虽然底部发光型OELD装置具有高图像稳定性和可变化的生产工艺，但是由于它们的孔径比增加，所以它们不适合在要求高图像分辨率的装置中使用。此外，由于顶部发光型OELD装置沿着向上的方向发射穿过衬底的光，所以光不会受到位于发光层下方的薄膜晶体管阵列部件的影响。而且，可以简化薄膜晶体管的设计并提高孔径比，从而提高装置持续工作的寿命。然而，由于是在OELD装置中的发光层上方形成阴极，所以限制了材料的选择和透光率，进而降低了光透射的有效率。此外，如果通过形成薄膜型钝化层来防止光透射率降低，那么薄膜钝化层将无法防止环境气渗入到装置中。
发明内容
因此，本发明在于提供一种有机电致发光显示(OELD)装置以及制造OELD装置的方法，所述装置和方法基本上克服了因现有技术的局限和缺点造成的一个或多个问题。
本发明的目的是，提供一种有机电致发光显示(OELD)装置，所述装置中设有用于防止OELD装置中电极受损的隔断。
本发明的另一个目的是，提供一种制造机电致发光显示(OELD)装置的方法，所述装置中设有用于防止OELD装置中电极受损的隔断。
本发明的其它特征和优点将在下面的说明中给出，其中一部分特征和优点可以从说明中明显得出或是通过对本发明的实践而得到。通过在文字说明部分、权利要求书以及附图中特别指出的结构，可以实现和获得本发明的目的和其它优点。
为了得到这些和其它优点并根据本发明的目的，作为概括和广义的描述，本发明的有机电致发光显示(OELD)装置包括：带有多个象素区的第一衬底，所述象素区包含多个象素；与第一衬底相隔一定间隙并与之相面对的第二衬底；设在第二衬底上且彼此相互连接的多个开关元件和多个驱动元件；与每个驱动元件相连的多个连接电极；在第一衬底的内表面上形成的第一电极；在第一电极上形成的多个隔断，所述隔断沿相邻象素的边界形成；设在第一电极上的多个有机发光层；在有机发光层上形成的多个第二电极，每个第二电极独立形成在每个象素区内，并由隔断彼此隔离，而且每个第二电极与一个连接电极电性连接；和在第一电极与隔断之间形成的多个绝缘层图形，所述绝缘层图形沿隔断形成并延伸到连接电极和第二电极的接触区。
按照另一方面，本发明所述制造有机电致发光显示(ELD)装置的方法包括的步骤有，在具有多个象素的第一衬底上形成相互连接的多个开关元件和多个驱动元件；形成多个与每个驱动元件相互连接的连接电极；在第二衬底的内表面上形成第一电极；在第一电极的上方形成多个隔断，所述隔断沿相邻象素的边界形成；在第一电极上形成有机发光层；在有机发光层上形成第二电极；在第一电极和隔断之间形成绝缘层图形，所述绝缘层图形沿隔断形成并延伸到连接电极和第二电极的接触区；和将第一及第二衬底粘合到一起，其中第一衬底的连接电极与第二衬底的第二电极相接触。
很显然，上面的一般性描述和下面的详细说明都是示例性和解释性的，其意在对本发明的权利要求作进一步解释。
附图说明
本申请所包含的附图用于进一步理解本发明，其与说明书相结合并构成说明书的一部分，所述附图表示本发明的实施例并与说明书一起解释本发明的原理。附图中：
图1是现有技术中无源矩阵型OELD装置的剖面图；
图2是现有技术中有源矩阵型OELD装置的剖面图；
图3是现有技术所述OELD装置中薄膜晶体管阵列象素部件的平面图；
图4是沿图3中的IV-IV剖开的现有技术的剖面图；
图5是沿图3中的V-V剖开的现有技术的剖面图。
图6是按照本发明所述示例性OELD装置的剖面图；
图7A-7C是制造本发明所述OELD装置中TFT阵列部件的示例性方法的剖面图；
图8A和8B是按照本发明所述OELD装置中示例性象素的平面图；
图9是按照本发明所述OELD装置中示例性象素的平面图；
图10A-10C是在本发明所述OELD的衬底上制造第一电极、隔断、绝缘层、发光层以及第二电极的示例性方法剖面图。
具体实施方式
现在将详细说明本发明的实施例，所述实施例的实例示于附图中。
图6是按照本发明所述示例性OELD装置的剖面图。在图6中，可以通过用设在第一和第二衬底100和200之间的密封材料300将透明的第一和第二衬底100和200附合到一起来制造有机电致发光显示(OELD)装置99。而且，在第一和第二衬底100和200上形成多个象素区“P”，其中对应于每个象素区“P”设置开关TFT“TS”、驱动TFT“TD”和多条阵列线(未示出)。
在第二衬底200的整个表面上形成第一电极202，该电极是提供空穴的电极，在第一电极202上依次形成多个有机发光层208和多个第二电极210。而且，第二电极210可以单独形成在每个象素区“P”内并由隔断204隔开，所述隔断204形成在与驱动TFT“TD”对应的位置上，其中隔断可以是格栅形。
第二电极210可以通过附加的连接电极124与驱动TFT“TD”的每个漏极118电性连接。例如，连接电极124可以形成在第一衬底100上并可以通过将第一和第二衬底100和200附合到一起而与形成在有机发光层208上的每个第二电极210接触。连接电极124可以用与第二电极210相同的材料制成，也可以用与其不同的材料制成。此外，可以在第一电极202和隔断204之间形成绝缘层图形203并且使该图形延伸到第一电极202中与第二电极210和连接电极124的接触点相对应的部分。因此，当连接电极124对第二电极210施加压力时，绝缘层图形203可以防止第一和第二电极202和210脱离。
图7A-7C是按照本发明所述制造OELD装置中TFT阵列部件示例性方法的剖面图。在图7A中，通过在具有多个象素区的衬底100的整个表面上沉积例如氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiO2)中至少一种无机绝缘材料形成缓冲层102。然后，通过在缓冲层102上沉积非晶硅(a-Si:H)，使沉积的非晶硅(a-Si:H)脱氢，使脱氢硅结晶成多晶硅层，和使多晶硅层形成图形形成有源层104，其中有源层104可以包括第一和第二有源层104a和104b。
接着，通过在衬底100的整个表面上沉积例如氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiO2)硅等无机绝缘材料形成栅极绝缘层106。然后，在栅极绝缘层106上与第一有源层104a对应的位置处形成栅极108，其中将已经保留在衬底100上的那部分栅极绝缘层106蚀刻成与栅极108具有相同的图形。
通过用例如硼组元素或磷组元素等杂质掺杂第二有源层104b可以将第二有源层104b转变成欧姆接触层。然后，在已形成栅极108的衬底100的整个表面上形成隔层110，其中通过使隔层形成一定图形而制成暴露第一有源层104b某些部分的第一和第二接触孔112和114。栅极108可以包括例如铝(Al)、铝合金、铜(Cu)、乌(W)、钽(Ta)和钼(Mo)等导电金属材料，而隔层110可以包括例如氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiO2)等无机绝缘材料。
在图7B中，通过在隔层110上沉积第二金属层和使第二金属层形成一定图形而形成与第二有源层104b的暴露部分电性接触的源极和漏极116和118。然后，通过在衬底100的整个表面上沉积或涂敷例如氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiO2)等无机绝缘材料，或是例如苯并环丁烯(BCB)和丙烯酸树脂等有机绝缘材料而形成钝化层120。接着，通过使钝化层120形成一定图形而形成用于暴露一部分漏极118的漏极接触孔122。
在图7C中，通过在钝化层120上沉积导电金属材料和使导电材料形成一定图形而形成与漏极118电性接触的连接电极124。尽管图中未示出，但是利用与形成驱动TFT“TD”的过程类似的工序可以形成与驱动TFT“TD”相连的开关TFT(参见图6)。而且，开关TFT的漏极可以与驱动TFT“TD”的栅极108电性连接。此外，在形成开关TFT的栅极期间，可以同时形成栅极线(未示出)，而且可以在形成开关TFT中源极和漏极的同时形成数据线(未示出)。
因此，在OELD装置中，如果用P型TFT作为开关和驱动TFT，那么第二电极210可以起阴极电极的作用(参见图6)。相反，如果用N型TFT作为开关和驱动TFT，则第二电极210可以起阳极电极的作用。因此，可以根据所采用的TFT类型来改变第一和第二电极202和210的极性。
图8A和8B是按照本发明所述OELD装置中示例性象素的平面图。在图8A中，绝缘层图形203可以形成格栅形结构并且形成的绝缘层图形203从格栅图形延伸到第二电极210和连接电极124的接触部分。
在图8B中，对应于第二电极210和连接电极124的接触部分形成独立的绝缘层205。
图9是按照本发明所述OELD装置中示例性象素的平面图。在图9中，在绝缘层图形203上形成具有格栅形结构的隔断204，其中隔断204的垂直和水平部分对应于绝缘层图形203的垂直和水平部分。
图10A-10C是本发明所述制造OELD的另一种示例性方法的剖面图。在图10A中，在透明的第二衬底200的整个表面上形成第一电极202。第一电极202可以形成例如包含氧化铟锌(IZO)和氧化铟锡(ITO)中至少一种物质的单层结构，或是形成包含氧化铟锌(IZO)和氧化铟锡(ITO)中至少一种物质以及包括钙(Ca)、铝(Al)、镁(Mg)、铝(Al)-锂(Li)合金和镁(Mg)-银(Ag)合金中至少一种物质的双层结构。第一电极202起阳极作用，把空穴送入有机发光层(未示出)，并且第一电极202可以是具有高功函数的氧化铟锡(ITO)。
然后，通过在第一电极202上沉积或涂敷无机材料或有机材料并使其形成沉积材料或涂敷材料的图形，在第一电极202上与相邻象素区之间的边界区对应的位置处形成绝缘层图形203。而且，如图8和图9中所示，绝缘层图形203例如可以形成格栅形结构。此外，形成的绝缘层图形203延伸到第二电极210和连接电极124的接触部分(参见图6和图7)。
接着，在绝缘层图形203上形成多个隔断204，其中隔断204可以构成格栅形。而且，绝缘层图形203可以防止第一电极202与稍后将要形成的第二电极210相互接触。
按照图10B，在隔断204之间的那部分第一电极202上形成发射红(R)、绿(G)或蓝(B)彩色光的有机发光层208，即，与每个象素区“P”对应的发光层208(参见图6和图7C)。发光层208可以具有单层结构或多层结构。而且，当发光层208为多层结构时，可以在主发光层208a的底部和顶部进一步形成空穴运载层208b和电子运载层208c。
按照图10C，在发光层208上形成多个第二电极210。而且，由于隔断204具有梯形形状，所以可以不在隔断204的侧面形成构成第二电极2 10的金属层。因此，可以仅在隔断204的上表面上以及隔断204与相邻隔断204之间的各部分发光层208上形成构成第二电极210的金属层，其中第二电极210是相对于每个象素区“P”独立形成的(参见图6)。第二电极210可以包括铝(Al)、钙(Ca)、和镁(Mg)中的至少一种物质，或是可以形成包含例如氟化锂(LiF)和铝(Al)等金属材料的双层结构。此外，连接电极124(参见图7)可以用与第二电极210相同的材料制成。
最后，例如，如图6所示，通过将带有TFT阵列部件的第一衬底和带有发光部件的第二衬底200粘附到一起便可组装成OELD装置。
按照本发明所述的OELD装置具有下列优点。首先，由于该OELD装置是顶部发光型OELD装置，而且位于发光层下部的TFT阵列图形的形状不会受发射光的影响，所以可以获得高孔径比。第二，由于有机发光层与TFT阵列图形不是形成在同一衬底上，所以可以在不考虑对TFT阵列图形有影响的情况下独立地形成有机发光层，因此提高了产量。第三，由于隔断具有梯形形状，而且可以沿象素区的边界线形成格栅形，所以可以在不使用障板工序的情况下，在每个象素区内独立地形成第二电极。此外，由于可以在隔断和第一电极之间形成绝缘层图形而且该绝缘层图形可以延伸到第二电极和连接电极的接触区上，所以可以防止因向连接电极进而对第二电极施压而导致的第一和第二电极破裂，从而提高了产量。
对于熟悉本领域的技术人员来说，很显然，在不脱离本发明构思或范围的情况下，可以对本发明所述电致发光显示(ELD)装置和制造电致发光显示(ELD)装置的方法做出各种改进和变型。因此，本发明意在覆盖那些落入所附权利要求及其等同物范围内的改进和变型。
Claims (18)
1.一种有机电致发光显示装置，包括：
带有多个象素区的第一衬底，所述象素区包含多个象素；
与第一衬底相隔一定间隙并与之相面对的第二衬底；
设在第二衬底上且彼此相互连接的多个开关元件和多个驱动元件；
与每个驱动元件相连的多个连接电极；
在第一衬底的内表面上形成的第一电极；
在第一电极上形成的多个隔断，所述隔断沿相邻象素的边界形成；
设在第一电极上的多个有机发光层；
在有机发光层上形成的多个第二电极，每个第二电极独立形成在每个象素区内，并由隔断彼此隔离，每个第二电极与一个连接电极电性连接；和
在第一电极与隔断之间形成的多个绝缘层图形，所述绝缘层图形沿隔断形成并延伸到连接电极和第二电极的接触区。
2.根据权利要求1所述的装置，其中每个隔断具有梯形形状，由此，使其宽度从与第一衬底相邻的隔断底部到与第二衬底相邻的隔断顶部逐渐增加。
3.根据权利要求1所述的装置，其中第一电极包括透明导电材料。
4.根据权利要求3所述的装置，其中第一电极包括由选自氧化铟锌和氧化铟锡中至少一种物质构成的单层结构。
5.根据权利要求3所述的装置，其中第一电极包括由选自氧化铟锌和氧化铟锡中的至少一种物质，和选自钙、铝、镁、铝-锂合金和镁-银合金中的至少一种物质构成的双层结构。
6.根据权利要求1所述的装置，其中第二电极包括具有铝、钙、和镁中至少一种物质的单层结构。
7.根据权利要求1所述的装置，其中第二电极包括至少具有氟化锂和铝的双层结构。
8.根据权利要求1所述的装置，其中每个有机发光层包括与第一电极相邻的空穴运载层和与第二电极相邻的电子运载层。
9.根据权利要求1所述的装置，其中每个开关元件和驱动元件均包括有源层、栅极、源极和漏极。
10.一种制造有机电致发光显示装置的方法，包括以下步骤：
在具有多个象素的第一衬底上形成相互连接的多个开关元件和多个驱动元件；
形成多个与每个驱动元件相互连接的连接电极；
在第二衬底的内表面上形成第一电极；
在第一电极的上方形成多个隔断，所述隔断沿相邻象素的边界形成；
在第一电极上形成有机发光层；
在有机发光层上形成第二电极；
在第一电极和隔断之间形成绝缘层图形，所述绝缘层图形沿隔断形成并延伸到连接电极和第二电极的接触区；和
将第一及第二衬底粘合到一起，
其中第一衬底的连接电极与第二衬底的第二电极相接触。
11.根据权利要求10所述的方法，其中每个隔断具有梯形形状，由此，使其宽度从与第二衬底相邻的隔断底部到与第一衬底相邻的隔断顶部逐渐增加。
12.根据权利要求10所述的方法，其中第一电极包括透明导电材料。
13.根据权利要求12所述的方法，其中第一电极包括由氧化铟锌和氧化铟锡中至少一种物质构成的单层结构。
14.根据权利要求12所述的方法，其中第一电极包括由氧化铟锌和氧化铟锡中的至少一种物质，和钙、铝、镁、铝-锂合金和镁-银合金中的至少一种物质构成的双层结构。
15.根据权利要求10所述的方法，其中每个第二电极包括具有铝、钙、和镁中至少一种物质的单层结构。
16.根据权利要求10所述的方法，其中每个第二电极包括至少具有氟化锂和铝的双层结构。
17.根据权利要求10所述的方法，其中每个有机发光层包括与第一电极相邻的空穴运载层和与第二电极相邻的电子运载层。
18.根据权利要求10所述的方法，其中每个开关元件和驱动元件均包括有源层、栅极、源极和漏极。
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