CN100559607C - 有源矩阵型有机电致发光设备和用于制造该设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了有源矩阵型有机电致发光设备和用于制造该设备的方法。在该有机电致发光设备中，选通线和数据线相互交叉，从而限定了像素区域，电源线则与选通线交叉，并且被布置成与数据线平行。在选通线与数据线的交叉处布置开关晶体管，在选通线与电源线的交叉处布置驱动晶体管，并且在像素区域中形成了像素电极。此外，开关晶体管和驱动晶体管中的每一个都包含在沟道层下方形成的栅极以及处于沟道层上的终止层。

Description

有源矩阵型有机电致发光设备和用于制造该设备的方法

技术领域

本发明涉及一种有机电致发光设备，更具体地，涉及一种通过保护薄膜晶体管的沟道层而改进设备特性的有源矩阵型有机电致发光设备。

背景技术

自发光的有机电致发光设备是一种新型的平板显示设备，与液晶显示设备相比，该设备的优点是具有优秀的视角特性以及很高的对比度。此外，自发光有机电致发光设备可以被制造得重量轻，并且可以具有薄的外形，此外，因为不需要背光，它消耗较低的功率。有利的是，有机电致发光设备可以用低的DC电压来驱动，具有快速的响应时间，并且完全是由固体形成的。因此，有机电致发光设备抵抗外部冲击能力强，并且具有很宽的工作温度范围，特别地，该设备的制造成本是很低的。

图1是描述了现有技术的有机电致发光设备的薄膜晶体管的截面图。

如图1所示，用于有机电致发光设备的薄膜晶体管包括：处于由多晶硅形成的沟道层14上的栅极21；以及沟道层14上的源极16a和漏极16b，它们具有围绕沟道层14的共面结构。

在绝缘基板10上形成缓冲层11，并且在该缓冲层11上形成沟道层14。该沟道层14是通过在缓冲层11上形成非晶硅并通过使用激光热处理来多晶化所述非晶硅而形成的。

通过n+或p+离子注入而在沟道层14中的与源极16a和漏极16b相接触的部分分别形成欧姆接触层15a和15b。

在沟道层14上形成栅绝缘层13。存储电极23形成在栅绝缘层13上，它与栅极21协作形成存储电容。

栅极21形成在沟道层14中位于该沟道层14的欧姆接触层15a与15b之间的部分上。

层间绝缘层17形成在栅极21上。分别与欧姆接触层15a和15b电接触的源极16a和漏极16b形成在该层间绝缘层17上。像素电极19则与漏极16b相接触。

此后，有机电致发光体形成在像素电极19上。也就是说，像素电极19充当了像素区域中的有机电致发光体的阳极或阴极。

但是，现有技术的有机电致发光设备存在下列问题。

对底部发光型的有机电致发光设备来说，沟道层14暴露于外部光线，这将会导致薄膜晶体管的设备特性因为光能而改变。

出现这种情况是因为外部光线从绝缘基板10的外部直接照射到沟道层14，而包含在沟道层14中并且接收光能的空穴或电子则会对薄膜晶体管的特性产生影响。

为了防止上述问题，必须另外形成阻光图案来防止沟道层14暴露于外部光线，这将会使制造工艺复杂化。

发明内容

因此，本发明旨在一种有源矩阵型有机电致发光设备以及制造该设备的方法，所述设备和方法基本上消除了由于现有技术的局限和缺点所造成的一个或更多个问题。

本发明的目的是提供一种有源矩阵型有机电致发光设备以及制造该设备的方法，其中所述设备和方法在无需附加工艺的情况下，通过形成底栅结构的薄膜晶体管并在形成阳极时在栅极上形成终止层(stopper)来保护沟道层。

本发明的另一个目的是提供一种有源矩阵型有机电致发光设备以及一种用于制造该设备的方法，其中所述设备和方法能够通过将栅极上形成的终止层与源极相连而使用反偏压(back bias)来最小化设备特性变化(翘曲效应(kink effect))。

本发明的另一个目的是提供一种有源矩阵型有机电致发光设备以及制造该设备的方法，其中所述设备和方法能够通过使用栅绝缘层以及存储电极与漏极之间的沟道层来形成充足的存储电容。

本发明的再一个目的是提供一种有源矩阵型有机电致发光设备以及制造该设备的方法，在使用顶部发光类型的有机电致发光设备时，所述设备和方法能够通过形成铟锡氧化物电极(有机电致发光体的阳极)的金属层和终止层来保护沟道层。

本发明另外的优点、目的和特征部分地在后续说明中阐述，并且部分将会为研究了下文的本领域普通技术人员清楚了解，或者在对本发明的实践中获悉。本发明的目的和其他优点可以借助在所撰写的说明书及其权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和获得。

为了实现这些目的和其他优点，并且根据本发明的目标，如本文所例示和广义描述的，提供了一种有机电致发光设备，其包括：相互交叉而限定了像素区域的选通线和数据线；与选通线交叉并且被布置成与数据线平行的电源线；布置在选通线与数据线交叉处的开关晶体管；布置在选通线与电源线交叉处的驱动晶体管；以及在像素区域中形成的像素电极。开关晶体管和驱动晶体管中的每一个都包含在了在沟道层下方形成的栅极以及处于沟道层上的终止层。

在本发明的另一个方面中，提供了一种用于制造有机电致发光设备的方法，该方法包括：在基板上形成栅极和存储电极；在栅极和存储电极上形成栅绝缘层和沟道层；在包含沟道层的基板上按顺序形成层间绝缘层和透明金属，并且通过蚀刻所得结构来形成像素电极和终止层；以及在包括终止层的基板上形成源/漏极、数据线以及电源线。

在本发明的另一个方面中，提供了一种用于制造有机电致发光设备的方法，该方法包括：在基板上形成第一栅极、第二栅极以及存储电极；在第一栅极和第二栅极以及存储电极上形成栅绝缘层和沟道层；在包括沟道层的基板上按顺序形成层间绝缘层和透明金属，并且通过蚀刻所得结构来形成像素电极以及第一终止层和第二终止层；以及在包括第一终止层和第二终止层的基板上形成数据线、电源线、与第一栅极相对应的第一源/漏极以及与第二栅极相对应的第二源/漏极。

应该理解的是，对本发明的前文概括描述和后续的详细描述都是例示和说明性的，并且它们旨在提供对所要求保护的发明的进一步说明。

附图说明

图1是描述了现有技术的有机电致发光设备的薄膜晶体管结构的截面图；

图2是描述了根据本发明实施例的有机电致发光设备的像素结构的图；

图3A是沿着图2的线I-I’截取而得到的截面图；

图3B是沿着图2的线II～II’截取得到的截面图；

图4A至图4C是沿着图2的线I-I’截取得到的截面图，它们说明了根据本发明实施例来制造有机电致发光设备的工艺；

图5是描述了根据本发明另一个实施例的有机电致发光设备的图；

图6A是示出了从现有技术的有机电致发光设备的漏极区输出的电流特性的图；以及

图6B是示出了从本发明的有机电致发光设备的漏极区输出的电流特性的图。

具体实施方式

现在将会详细说明本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。但是，本发明可以采用多种不同的形式来实现，并且不应该被解释成局限于这里阐述的实施例。

图2示出了根据本发明实施例的有机电致发光设备的像素。

参照图2，有机电致发光设备的像素包括：相互交叉而限定了单位像素区域的数据线113和选通线101；以及面对数据线113并且向驱动晶体管Td提供电源的电源线115。

在数据线113与选通线101的交叉处形成了开关晶体管Ts。该开关晶体管Ts将从数据线113传送的数据信号施加到驱动晶体管Td，以便控制驱动晶体管Td的输出电流。

开关晶体管Ts包括：从选通线101分出的第一栅极101a；在栅极101a上形成的沟道层104；以及分别形成在沟道层104的两侧的第一源极113和第一漏极111。

在该图中，数据线113充当第一源极。

在第一漏极111的下方形成了存储电极102，该存储电极102电连接到电源线115。由此，该存储电极102与第一漏极111协作形成了存储电容。

此外，在开关晶体管Ts的第一栅极101a上还形成第一终止层109a，以便在无需附加的掩模工艺的情况下在开关晶体管Ts上形成欧姆接触层。

另外，第一漏极111还电连接到驱动晶体管Td的第二栅极101b，而该驱动晶体管Td的第二源极121a则电连接到存储电极102，以便接收从电源线115传送的电流。

驱动晶体管Td的第二漏极121b面对第二源极121a，并且与像素电极110电接触。

由此，对电子或空穴移动所经过的驱动晶体管Td的沟道层104来说，其宽度将会由传送到第一漏极111的数据信号控制，以便将电流从第二源极121a传送到第二漏极121b以及像素电极110。

沟道层104形成在第二栅极101b上，用于形成欧姆接触层的第二终止层109b则形成在沟道层104上。第二终止层109b电连接到第二源极121a，由此将反偏压施加于驱动晶体管Td。

由于第一栅极101a和第二栅极101b形成在开关晶体管Ts和驱动晶体管Td的沟道层104的下方，因此该沟道层104可被保护不受外部光线的影响。

图3A是沿着图2的线I-I’截取而得到的截面图，图3B则是沿着图2的线II-II’截取而得到的截面图。

如图3A和3B所示，开关晶体管Ts的第一栅极101a和驱动晶体管Td的第二栅极101b形成在绝缘基板100上。这时，用于形成存储电容的存储电极102也形成在绝缘基板100上。

对图3A的Ts区域来说，由多晶硅形成的栅绝缘层103和沟道层104形成在第一栅极101a上。层间绝缘层107和第一终止层109a则形成在沟道层104中与第一栅极10a相对应的部分上。

数据线113和第一漏极111形成在第一终止层109a的左侧和右侧。在这里，数据线113形成在沟道层104上并充当第一源极，而第一漏极111则面向数据线113。第一漏极111延伸并与存储电极102交叠，由此形成存储电容。

栅绝缘层103和沟道层104形成在存储电极102与第一漏极111之间。

像素电极110形成在层间绝缘层107上与存储电极102相邻的区域中。

也就是说，晶体管具有底栅结构，并且第一终止层109a是在形成像素电极110的时候使用铟锡氧化物形成在第一栅极101a上的，由此可以无需附加的掩模工艺而在沟道层104上形成欧姆接触层。

在图3B的Td区域中，栅绝缘层103和沟道层104形成在第二栅极101b上，而层间绝缘层17和第二终止层109b则形成在沟道层104上。

第二源极121a和第二漏极121b形成在第二终止层109b的两侧，电源线115则形成在与第二漏极121b相邻的区域。

在存储电容区域中，如图3B所示，第一漏极111和存储电极102将会形成存储电容，并且在其间插入了栅绝缘层103和沟道层104。

参照图2，由于在驱动晶体管Td处形成的第二终止层109b电连接到第二源极121a，因此第二终止层109b是反偏压的。

因此，可以防止驱动晶体管Td的输出发生翘曲效应。

图4A至图4C是沿着图2的线I-I’截取而得到的截面图，它们说明了根据本发明实施例来制造有机电致发光设备的工艺。

如图4A至图4C所示，在绝缘基板100上形成了金属层，然后该金属层被构图，以便形成第一栅极101a和存储电极102。

在形成第一栅极101a时，在驱动晶体管区域中将会形成第二栅极(未示出)。此外，铝(Al)、AlNd或Cu都是可以用于栅极的。

参照图4B，当在绝缘基板100上形成了第一栅极101a和存储电极102之后，在绝缘基板100的整个表面上形成栅绝缘层以及非晶硅层，并且使用激光将该非晶硅层多晶化。

在形成了多晶硅层的情况下，对其进行掩模工艺，以便通过构图来形成栅绝缘层103以及沟道层104。

在绝缘基板100上形成了沟道层104之后，在该绝缘基板100的整个表面上形成层间绝缘层107以及铟锡氧化物金属。

然后，对该铟锡氧化物金属进行构图，以便在像素区域中形成像素电极，并且在沟道层104上形成第一终止层109a。此后，在不去除经构图的光刻胶的情况下，对层间绝缘层107继续进行蚀刻。

由此，在沟道层104上将会形成层间绝缘层107以及第一终止层109a，并且在像素区域中将会形成像素电极110。

在这里，第二终止层形成在驱动晶体管区域，并且进行构图而将该第二终止层电连接到驱动晶体管的源极。

在形成了开关晶体管的第一终止层109a以及驱动晶体管的第二终止层(未显示)之后，使用第一终止层和第二终止层作为掩模，在沟道层104上执行离子注入工艺，由此形成欧姆接触层。

参照图4C，当在沟道层104上形成了欧姆接触层时，在绝缘基板100的整个表面上形成金属层，并且对该金属层进行构图，以便形成第一漏极111以及充当开关晶体管的第一源极的数据线113。

第一漏极111延伸并与存储电极102交叠，由此与存储电极102一起形成存储电容。

如上所述，在本发明中，第一栅极101a和第二栅极101b分别形成在开关晶体管的沟道层104的下方和驱动晶体管的沟道层104的下方，由此可以保护该沟道层104免受外部光线的影响。

由于用于形成欧姆接触层的终止层是在形成像素电极的时候同时形成的，因此可以执行离子注入工艺而无需附加的掩模工艺。

由于存储电容形成在开关晶体管的漏极与存储电极之间，并且在其间插入了栅绝缘层和沟道层，因此，根据本发明的有机电致发光设备可以确保足够的存储电容。

图5示出了根据本发明另一个实施例的有机电致发光设备的结构。

如图5所示，驱动晶体管Td形成在绝缘基板200上。开关晶体管Ts与驱动晶体管Td一起形成，但是将省略与之相关的详细描述。

栅极201和存储电极202形成在绝缘基板200上，并且多晶硅的栅绝缘层203和沟道层204形成在栅极201上。层间绝缘层207、金属层250以及终止层209与栅极201相对应地形成在沟道层204上。

如果将本发明应用于顶部发光型的有机电致发光设备，则在终止层209与层间绝缘层207之间形成金属层250，以便防止光线经由铟锡氧化物金属形成的终止层209照射到沟道层104上。

像素电极210形成在与存储电极202相邻的区域。由于在像素电极210与层间绝缘层207之间形成了金属层250，因此在顶部发光时，光线不会泄漏到像素电极210。

虽然未示出，但是在开关晶体管区域的终止层与层间绝缘层之间形成了金属层，由此在顶部发光时产生的光线不会照射到开关晶体管的沟道层上。

在形成了像素电极210之后，在驱动晶体管的沟道层204的区域中将会形成源极211a、漏极211b以及数据线213。在驱动晶体管处形成的终止层209电连接到源极211a，由此，驱动晶体管的输出特性不会改变。

现在将仍旧参照图5来描述用于制造该有机电致发光设备的方法。在这里，与参照图4A到4C的说明相同的说明未具体说明。

在绝缘基板200上形成栅极201和存储电极202并随后形成沟道层204的工艺与参照图4A到图4C描述的相同。

此后，在绝缘基板200上连续形成层间绝缘层、金属层以及铟锡氧化物金属层，并且对它们进行蚀刻，以便分别形成层间绝缘层207、金属层250以及像素区域中的像素电极210和晶体管区域中的终止层209。

由于铟锡氧化物金属层、金属层以及层间绝缘层是同时蚀刻的，因此在终止层209与层间绝缘层207之间将会形成金属层250，该金属层250可以保护沟道层204免受外部光线的影响。

在形成了像素电极210和终止层250之后，在绝缘基板200上形成金属层，并且该金属层被蚀刻，以便在沟道层204上形成源极211a和漏极211b。在这里，源极211a和终止层209是电连接在一起的，由此会将一个反偏压施加于驱动晶体管，并且由此不会出现输出电流波动。

漏极221b与存储电极202相交叠，从而与存储电极202一起形成了存储电容。

在形成源极211a和漏极211b时，在同一时间将会形成数据线213以及向驱动晶体管供电的电源线(未示出)。

即使是在有机电致发光设备为顶部发光型的情况下，以上述方式制造的有机电致发光设备也可以在不需要附加掩模工艺的情况下保护沟道层204。此外，由于向驱动晶体管施加了反偏压，因此，晶体管的特性变化可以减至最小。

对根据本发明的有机电致发光设备来说，其沟道层204是借助沟道层204下方的栅极而免受外部光线影响的，此外它还通过在终止层209与层间绝缘层207之间形成的金属层250来免受光线的影响。

图6A是示出了从现有技术的有机电致发光设备的漏极区输出的电流的特性的图，图6B是示出了从本发明的有机电致发光设备的漏极区输出的电流的特性的图。

如图6A所示，在现有技术有机电致发光设备的驱动晶体管中，由于没有向沟道层区域施加反偏压，因此，输入到漏极区的电流并不是恒定的。此外，由于晶体管的沟道层暴露于外部光线，因此将会导致驱动晶体管输出特性很不稳定。

如图6b所示，根据本发明，在驱动晶体管的沟道层上布置了终止层，对该终止层施加了反偏压，由此，输出到漏极的电流是恒定而没有波动的。

也就是说，由于源极与驱动晶体管的终止层相连，因此消除了在驱动晶体管的沟道层区域产生的不稳定电场，由此可以防止发生翘曲效应。

此外，根据本发明，栅极形成在有机电致发光设备的沟道层区域的下方。因此，即使根据本发明的有机电致发光设备使用了底部发光型的结构，外部光线也不会照射到沟道层，由此可以防止晶体管性能改变。在有机电致发光设备使用顶部发光型的情况下，栅极形成在驱动晶体管的沟道层下方，并且用于阻光的金属层形成在沟道层上的终止层中，由此可以防止因为外部光线或自发光所导致的沟道层特性改变。

因此，由于具有稳定的输出特性，根据本发明的驱动晶体管可以改进图像质量特性。

如迄今为止详细描述的那样，由于薄膜晶体管具有底栅结构，并且终止层是在形成阳极时形成在栅极上的，因此可以保护沟道层，而无需附加工艺。

此外在本发明中，由于在栅极上形成的终止层电连接到源极，因此可以通过反偏压而将设备特性改变(翘曲效应)减至最小。

由于在存储电极与漏极之间使用了栅绝缘层和沟道层，因此可以形成充足的存储电容。

在将本发明用于顶部发光型的有机电致发光设备时，形成金属层以及铟锡氧化物(ITO)电极(有机电致发光体的阳极)的终止层，由此可以保护沟道层。

对本领域技术人员来说，很明显，可以对本发明进行各种变型和改变。因此，只要这些变型和改变处于所附权利要求及其等同物的范围内，本发明就覆盖它们。

Claims (20)

1.一种有机电致发光设备，该有机电致发光设备包括：

选通线和数据线，它们相互交叉而限定了像素区域；

电源线，与所述选通线交叉并且被设置成与所述数据线平行；

开关晶体管，布置在所述选通线与所述数据线交叉处；

驱动晶体管，布置在所述选通线与所述电源线交叉处；以及

像素电极，形成在所述像素区域中，

其中所述开关晶体管和所述驱动晶体管中的每一个都包括形成在沟道层下方的栅极以及形成在沟道层上的终止层，

所述有机电致发光设备还包括：在所述终止层下方形成的金属层，该金属层阻止光线向所述沟道层传播。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述驱动晶体管的所述终止层电连接到所述驱动晶体管的源极。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述开关晶体管的栅极和所述驱动晶体管的栅极分别放置在所述沟道层的欧姆接触层之间，以便阻止光线向所述沟道层传播。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述终止层形成在层间绝缘层上，所述层间绝缘层形成在所述沟道层上。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述终止层与所述像素电极是用相同的材料制成的。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述终止层是用铟锡氧化物金属制成的。

7.一种用于制造有机电致发光设备的方法，该方法包括：

在基板上形成栅极和存储电极；

在所述栅极和所述存储电极上形成栅绝缘层和沟道层；

在包括所述沟道层的基板上按顺序形成层间绝缘层和透明金属，并且通过蚀刻所得结构来形成像素电极和终止层；以及

在包括所述终止层的基板上形成源/漏极、数据线以及电源线。

8.根据权利要求7所述的方法，该方法还包括执行离子注入工艺，以便在形成了沟道层之后形成欧姆接触层。

9.根据权利要求7所述的方法，该方法还包括在所述层间绝缘层和所述透明金属之间形成阻光金属层。

10.根据权利要求7所述的方法，其中所述终止层形成在与所述沟道层下方的栅极相对应的部分处。

11.根据权利要求7所述的方法，其中所述源极电连接到所述终止层。

12.根据权利要求7所述的方法，其中所述终止层与所述像素电极是用相同的材料制成的。

13.根据权利要求7所述的方法，其中所述终止层是用铟锡氧化物金属制成的。

14.一种用于制造有机电致发光设备的方法，所述方法包括：

在基板上形成第一栅极、第二栅极以及存储电极；

在所述第一栅极和第二栅极以及存储电极上形成栅绝缘层和沟道层；

在包括所述沟道层的基板上按顺序形成层间绝缘层和透明金属，并且蚀刻所得结构来形成像素电极以及第一终止层和第二终止层；以及

在包括所述第一终止层和第二终止层的基板上形成与第一栅极相对应的第一源极/漏极、与第二栅极相对应的第二源极/漏极、数据线和电源线。

15.根据权利要求14所述的方法，该方法还包括执行离子注入工艺，以便在形成了所述沟道层之后形成欧姆接触层。

16.根据权利要求14所述的方法，该方法还包括在所述层间绝缘层与所述透明金属之间形成用于阻光的金属层。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一终止层和第二终止层分别形成在与所述沟道层下方的所述第一栅极和所述第二栅极相对应的位置。

18.根据权利要求14所述的方法，其中所述第二源极电连接到所述第二终止层。

19.根据权利要求14所述的方法，其中所述终止层用与所述像素电极相同的材料制成。

20.根据权利要求14所述的方法，其中所述终止层是用铟锡氧化物金属制成的。

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