CN100470880C - 有机电激发光显示器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种有机电激发光显示器及其制作方法。其制作方法包括：首先提供一第一基板，并于此第一基板上制作多个有源组件，同时于此等有源组件上定义出多个像素区。接着于此等像素区上方形成一彩色滤光层。之后，对此彩色滤光层进行一平坦化处理，以降低其表面粗糙度，接着再于此彩色滤光层上方形成一阳极电极。其后，形成一有机电激发光迭层于上述阳极电极上，再形成一阴极电极于有机电激发光迭层上。

Description

有机电激发光显示器及其制作方法

技术领域

本发明是有关于一种有机电激发光显示器(OLED)面板的结构及其制造方法，且特别有关于一种整合彩色滤光层于有源组件基板(color filter onarray，COA)上的有机电激发光显示器面板的结构及其制造方法。

背景技术

近年来各界对有机电激发光组件(organic light emitting device，OLED)的研究，使其有足以取代液晶显示器，而成为次世代显示器的潜力。由于其本身为有源发光组件，因此有机电激发光显示器(OLED)不似液晶显示器般需要背光模块，有利于显示器的轻量化。此外，有机电激发光显示器提供高对比、快反应，以及比液晶显示器更宽广的视角(可达160度)。

有机电激发光显示器主要利用有机发光二极管(OLED；organic lightemitting diode)提供有源显示光源，其是以有机层作为有源层(active layer)的发光二极管，并在有机层上下制作正负电极以构成一堆栈结构(stack)。上述电极之一必须为透明，以使有机层发出的光可以经由此透明层穿透出。

图1为一现有有机电激发光显示器1的部分剖面图。如图所示，此有机电激发光显示器1包含一单色有机电激发光显示组件3，且其具有整合彩色滤光层于有源组件基板(color filter on array，COA)2上的结构，以使有机层30发出的单光在经由个别彩色滤光层81、82、83之后，分别形成红光、绿光或蓝光。

如图，目前有机电激发光显示器1中，一般在基板2上沉积一层氧化铟锡(Indium tin oxide，ITO)作为透明阳极31，并选择低功函数(low-workfunction)的金属元素或合金作为其对应阴极32(如Ca、Al、Mg/Ag或Al/Li)。

由于在整合彩色滤光层于有源组件基板(color filter on array，COA)2上的结构中，彩色滤光层81、82、83的表面有一定粗糙度(Ra 大约在 20nm左右)，若直接于此等彩色滤光层81、82、83的表面上形成一透明电极层作为阳极，则此透明电极层的表面平坦度将受彩色滤光层的影响，形成Ra大约在20nm左右的粗糙表面，不仅无法达到有机电激发光组件对电极表面平坦度的要求(Ra 一般需小于 10nm)，且容易导致尖端放电效应，造成有机组件的短路及漏电流的产生，进而影响有机组件的效率及寿命。

为避免上述情形发生，现有的有机电激发光显示器1中需在透明电极层31与整合彩色滤光层81、82、83间设置一平坦层5，以避免彩色滤光层81、82、83先天的粗糙度影响后续透明电极层31的表面平坦性以致于造成整体有机电激发光组件3的效能降低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于改善彩色滤光层的表面粗糙度，在不需多设置一平坦层的前提下，提供一平坦的透明电极层，以利于工艺的简化与达到有机电激发光显示器效能的提升。

为达上述目的，本发明在有机电激发光显示器工艺进行之间，在形成整合彩色滤光层于有源组件基板(COA)上的结构后，藉由对彩色滤光层进行处理，以达到降低其表面粗糙度的目的，以确保后续制作于其上的透明电极层可维持平坦的表面。

本发明提供一种有机电激发光显示器的制作方法，其步骤包括：首先提供一第一基板，于此第一基板上制作多个有源组件，同时于此等有源组件上定义出多个像素区。之后于该等像素区上方形成一彩色滤光层。接着进行本发明的一关键性步骤：对该彩色滤光层进行一平坦化处理，以降低其表面粗糙度。之后，于该彩色滤光层上方形成一阳极电极。接着形成一有机电激发光迭层于该阳极电极上方，再形成一阴极电极于该有机电激发光迭层上方。上述有机电激发光显示器的制作方法并可进一步包含设置一第二基板于阴极电极上，并对向于第一基板的步骤。

根据本发明，上述平坦化处理后的彩色滤光层表面粗糙度较佳可降低至10nm以下。而形成在彩色滤光层表面的电极，其表面粗糙度Ra较佳亦在10nm以下，亦即在0～10nm间。

根据本发明，上述平坦化处理例如为UV光处理、氧气等离子体处理或研磨处理。UV光处理较佳为准分子紫外光(Excimer UV)处理或表面电晕(Corona)处理；研磨处理例如为化学机械研磨。上述彩色滤光层及阳极电极较佳皆经该UV光处理、氧气等离子体处理或研磨处理，以确保其表面的平坦性。

根据本发明，上述阳极电极例如为由氧化铟锡(ITO)、氧化铟铅或其它金属氧化物所组成；上述阴极电极的组成材质例如为金属合金、Ca、Al、Mg、Mg/Ag合金、Al/Li合金或其组合。上述平坦化处理并可利用形成该氧化铟锡层前所通入的Ar、氧气或水气以形成等离子体来降低该彩色滤光层的表面粗糙度Ra至0～10nm间。

本发明同时提供一种有机电激发光显示器，包括：一整合彩色滤光层于有源组件基板(color filter on array，COA)上，其中该整合彩色滤光层的表面粗糙度Ra在0～10nm间；一阳极电极形成于该整合彩色滤光层上，其表面粗糙度在0～10nm间；一有机电激发光迭层，形成于该阳极电极上；以及一阴极电极形成于该有机电激发光迭层上。上述有机电激发光显示器并可进一步包含一基板设置于该阴极电极上，且对向于该有源组件基板。

根据本发明，上述阳极电极、有机电激发光迭层与阴极电极的构成可为有机电激发光显示组件，例如白光有机电激发光显示组件。上述有机电激发光迭层可包括电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层以及空穴注入层。

根据本发明，上述有源组件可包含非晶硅(a-Si)薄膜晶体管或低温多晶硅(LTPS)薄膜晶体管。

附图说明

图1为一现有有机电激发光显示器的部分剖面图。

图2A-图2B是用以说明制备一整合彩色滤光层于有源组件基板的流程。

图3A显示图2B中整合彩色滤光层于有源组件基板200在彩色滤光层208区的部分剖面图。

图3B显示图3A中的彩色滤光层208在经平坦化处理后的表面。

图4A-图4D是用以说明实施例中有机电激发光显示器的后续制作流程。

符号说明：

200、200’～基板；

202～缓冲层；

204～栅极绝缘层；

206～介电层；

207～彩色滤光层预定区；

208～彩色滤光层；

208’～平坦化处理后的彩色滤光层；

212～透明电极；

214～绝缘层；

220～多晶硅薄膜晶体管；

221～漏极；

222～有机电激发光迭层预定区；

230～有机电激发光迭层；

240～电极层；

250～栅极；

251～源极；

255～沟道；

256～源极/漏极区；

257～接触洞；

701～电子注入层；

702～电子传输层；703～发光层；

704～空穴传输层；705～空穴注入层。

1～有机电激发光显示器；

3～有机电激发光显示组件；30～有机层；

31～阳极；32～阴极；5～平坦层；

81、82、83～彩色滤光层。

具体实施方式

为了让本发明的上述目的、特征和优点更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图示，作详细说明如下：

实施例

以下参考图2A-图4D，说明本实施例有机电激发光显示器及其制作方法。

首先，参考图2A-图2B说明制备一整合彩色滤光层于有源组件组件基板的流程，本发明中的整合彩色滤光层于有源组件组件基板上方，例如是由非晶硅薄膜晶体管阵列(a-Si TFTs array)所构成的像素驱动组件的透明基底(例如，玻璃基底)，或为低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS-TFT)阵列所构成的有源组件基板。

本实施例以低温多晶硅薄膜晶体管阵列所构成的有源组件基板为例，并以顶栅极(top gate)的模式为例说明其制作流程，然而本发明亦可应用于底栅极(bottom gate)的有源组件基板。

首先，请参考图2A，提供一基板200，在此基板200上形成一缓冲层(buffer layer)202，并在该缓冲层202上形成多个顶栅极低温多晶硅薄膜晶体管220，其中该顶栅极低温多晶硅薄膜晶体管220包括：一栅极250、一源极251、一漏极221、一栅极绝缘层204、一沟道255以及一源极/漏极区(S/D)256，且该漏极221并经由一介电层206的接触洞257而与该源极/漏极区256耦接。其中该介电层206的上表面是具有一彩色滤光层预定区207，而之后被形成的有机发光二极管发光单元是成于该彩色滤光层预定区207的上方。上述的基板200可为一透明基板，可为玻璃或透光的塑料材质。若为塑料基板，其材质可为聚乙烯对苯二甲酯(polyethyleneterephthalate)、聚酯(polyester)、聚碳酸酯(polycarbonates)、聚丙烯酸酯(polyacrylates)或是聚苯乙烯(polystyrene)；而该多晶硅薄膜晶体管是作为该有机电激发光显示器的控制单元，可为以低温制造技术完成者。

接着，请参照图2B，形成一彩色滤光层208于该彩色滤光层预定区207之上，而该彩色滤光层208的使用可依像素阵列的需要而更替，例如可于像素阵列中依序形成红色滤光片、绿色滤光片及蓝色滤光片。而该彩色滤光层的使用也可为以两种颜色的滤光片来达到全彩的效果。该彩色滤光层208的形成方式可为颜料分散法、染色法、电着法或是印刷法。

图3A显示图2B中整合彩色滤光层于有源组件基板200在彩色滤光层208区的部分剖面图，由于彩色滤光层208表面的粗糙度过大，若直接再进行后续电极的沉积，会造成电极表面不平坦，影响显示性能。因此，在此接着进行本发明的一关键步骤：对彩色滤光层208进行平坦化处理。

对彩色滤光层208进行平坦化处理的方法，可例如为UV光处理、氧气等离子体处理或研磨处理等。UV光处理例如为准分子紫外光(Excimer UV)处理或表面电晕(Corona)处理。准分子紫外光处理例如利用波长范围在200nm～400nm的紫外光，进行10～120秒钟处理；表面电晕处理则利用传统的、三度空间等型电晕处理机对表面进行处理；若采用研磨处理，例如化学机械研磨时，除对彩色滤光层进行研磨外，并可进一步对后续制作的电极表面进行研磨，以确保电极表面的平坦性。

此外，亦可在用以沉积后续电极(如氧化铟锡层)的机台中，当进行沉积电极的前处理步骤时，在通入机台的Ar、氧气或水气气氛下产生等离子体以进行彩色滤光层的平坦化处理，以降低其表面粗糙度Ra至10nm以下。

本实施例中采用准分子紫外光(波长308nm)来对彩色滤光层208进行平坦化处理，表1列出经不同处理时间后，处理后彩色滤光层208’的表面粗糙度结果。由结果显示，经准分子紫外光处理过后，可有效将彩色滤光层208的表面粗糙度降至10nm以下，并确保后续沉积其上的电极层表面粗糙度也在10nm以下，以符合OLED的需求。

表1 准分子紫外光处理结果

 

No.	处理时间(sec)	表面粗糙度Ra (nm)
			1	10	7.4
2	25	8.0
			3	60	7.1
4	120	6.4

之后，如图4A所示，形成一透明电极212于该整合彩色滤光层208’于有源组件基板200上。首先在多晶硅薄膜晶体管220的漏极221上顺应性形成一透明导电层212，且耦接于多晶硅薄膜晶体管220的漏极221，接着再利用光致蚀刻蚀刻方式去除部分透明导电层212。其中去除部分透明导电层212的蚀刻方式可为干蚀刻或湿蚀刻方式。该透明电极212可为铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、锌铝氧化物(AZO)或是氧化锌(ZnO)。而此透明导电层212可由溅镀法、电子束蒸镀法、热蒸镀法、化学气相镀膜法及喷雾热裂解法所形成。在形成透明电极212于平坦化彩色滤光层208’上的步骤后，可更包括使用一化学机械研磨工艺对透明电极212的表面进行平坦化处理。此平坦化的透明电极212有助于避免组件短路及漏电流。

请参照图4B，形成一绝缘层(insulator layer)214于该透明电极212上，再以透明电极212作为蚀刻停止层，对此绝缘层214蚀刻，以定义出该透明电极212上的有机电激发光迭层预定区222。接着，如图4C，形成一有机电激发光迭层230于该透明电极212上的有机电激发光迭层预定区222及该绝缘层214上，以使该有机电激发光迭层230与该透明电极212上表面接触。此有机电激发光迭层230可为小分子或高分子有机发光二极管材料，若为小分子有机发光二极管材料，可利用真空蒸镀方式形成有机发光二极管材料层；若为高分子有机发光二极管材料，则可使用旋转涂布、喷墨或网版印刷等方式形成有机发光二极管材料层。在本较佳实施例中，此层有机发光二极管材料层是以白色有机发光二极管或白色聚合物发光二极管为发光材料，其包括：一电子注入层701(EIL；electron injection layer)、一电子传输层702(ETL；electron transport layer)、一发光层703(EL；emittinglayer)、一空穴传输层704(HTL；hole transport layer)以及一空穴注入层705(HIL；hole injection layer)。

接着，如图4D所示，在有机电激发光迭层230上形成一电极层240，以使该电极层240与该有机电激发光迭层230接触，其中电极层240是作为该有机发光二极管的阴极。形成此电极层240的方式可为真空热蒸镀或溅镀方式。为配合作为OLED的阴极电极的需求，应选用适合将电子注入有机半导体材料者，如Ca、Al、Mg、Mg/Ag合金、Al/Li合金等低功函数材料，较佳者为Mg或Mg-Ag合金，或为Mg或Mg-Ag合金与氧化铟锡(ITO)的迭层。

最后，设置一基板200’于阴极电极240之上，对向于该有源组件基板200，至此完成本实施例有机电激发光显示器的制作。

本实施例有机电激发光显示器的结构，如图4D所示，包含整合彩色滤光层208’于有源组件基板(color filter on array，COA)200，其中整合彩色滤光层208’的表面粗糙度Ra在0～10nm间；阳极电极212形成于整合彩色滤光层208’上，其表面粗糙度在0～10nm间；有机电激发光迭层230，形成于阳极电极212上；阴极电极240形成于有机电激发光迭层230上；以及基板200’设置于阴极电极240上，且对向于有源组件基板200。上述有机电激发光迭层230并包含电子注入层701、电子传输层702、发光层703、空穴传输层704以及空穴注入层705。

如上述，本发明的有机电激发光显示器的结构及制作方法，藉由预先对彩色滤光层208表面进行平坦化处理，来进一步降低其表面粗糙度，以确保后续制作于其上的透明电极层可维持平坦的表面。

此外，本发明可实际改善彩色滤光层的表面粗糙度，在不需在彩色滤光层上方多设置一平坦层的前提下，即可提供一平坦的透明电极层，以利于工艺的简化与达到有机电激发光显示器效能的提升。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (9)

1.一种有机电激发光显示器的制作方法，包括：

提供一基板；

于该基板之上形成多个有源组件，并定义出多个像素区；

于这些像素区上方形成一彩色滤光层；

对该彩色滤光层进行一平坦化处理，以降低其表面粗糙度至0～10nm之间；以及

直接于该彩色滤光层上方形成一电极。

2.根据权利要求1所述的有机电激发光显示器的制作方法，其中该平坦化处理包括UV光处理、氧气等离子体处理或研磨处理。

3.根据权利要求2所述的有机电激发光显示器的制作方法，其中该UV光处理包括准分子紫外光处理或表面电晕处理。

4.根据权利要求1所述的有机电激发光显示器的制作方法，其中更包括对该电极进行UV光处理、氧气等离子体处理或研磨处理。

5.根据权利要求1所述的有机电激发光显示器的制作方法，其更包括：

形成一有机电激发光迭层于该电极上方；以及

形成一第二电极于该有机电激发光迭层上方。

6.根据权利要求5所述的有机电激发光显示器的制作方法，其中该电极、该有机电激发光迭层与该第二电极是构成一单色有机电激发光显示组件。

7.根据权利要求1所述的有机电激发光显示器的制作方法，其中该电极包括一氧化铟锡层或氧化铟锌。

8.一种有机电激发光显示器，包括：

一彩色滤光层，其中该彩色滤光层是经一平坦化处理使其表面粗糙度在0～10nm之间；

一电极直接形成于该彩色滤光层之上，其表面粗糙度在0～10nm之间；

一有机电激发光迭层形成于该电极上方；以及

一第二电极形成于该有机电激发光迭层上方。

9.根据权利要求8所述的有机电激发光显示器，其中该彩色滤光层是设置在一含有非晶硅薄膜晶体管或一低温多晶硅薄膜晶体管的基板上。

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