CN101083261A - 有机发光显示器以及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种有机发光显示器，在该有机发光显示器中，简化了形成存储电容器的工艺，防止了TFT的性能和可靠性的劣化。有机发光显示器包括：基底；薄膜晶体管，形成在基底的一部分上，该薄膜晶体管具有有源层、栅电极以及置于有源层和栅电极之间的栅极绝缘层；存储电容器，形成在基底的另一部分上。该存储电容器具有形成在与形成有源层的表面相同的表面上的第一电极、形成在与形成栅电极的表面相同的表面上的第二电极以及位于第一电极和第二电极之间的栅极绝缘层。有源层和第一电极由本征多晶硅层制成。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机发光显示器，更具体地讲，涉及一种具有存储电容器的有机发光显示器以及一种制造该有机发光显示器的方法。
背景技术
与笨重且用高电压操作的阴极射线管(CRT)不同，诸如有机发光显示器和液晶显示器的显示装置厚度小且用低电压操作，这种显示装置正被广泛地用作下一代显示装置。
具体地讲，有机发光显示器是自发射显示装置，在这种自发射显示装置中，通过阳极和阴极注入到有机材料中的电子和空穴复合以产生激子，作为产生的激子的能量的结果发射具有特定波长的光。因此，由于有机发光显示器不需要单独的光源(如背光单元)，从而与液晶显示器相比，有机发光显示器的功耗低，所以它被着重作为下一代显示装置。此外，有机发光显示装置可容易地确保宽的可视角度和高的响应速度。
有机发光显示器根据驱动方法可分为无源矩阵型和有源矩阵型，近年来，由于有源矩阵型有机发光显示器的功耗低、精度高、响应速度快、视角宽和厚度小，所以主要采用有源矩阵型有机发光显示器。
在这种有源矩阵型有机发光显示器中，作为图像表示的基本单位的像素以矩阵的形式布置在基底上。在每个像素中布置发光元件，该发光元件具有这样的结构：第一电极(阳极)、发光层和第二电极(阴极)按顺序堆叠。发光层由分别产生红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的有机材料制成。在每个像素中布置连接到发光元件的薄膜晶体管(TFT)和存储电容器，以单独地控制像素。
通常可在制造TFT的同时形成存储电容器。例如，当分别形成TFT的有源层和栅电极时，可形成存储电容器的第一电极和第二电极。通过在将非晶硅沉积到基底上之后，在低温(例如，≤600℃)下将非晶硅层退火，由将被晶化的多晶硅层形成有源层。存储电容器的第一电极由N+掺杂的多晶硅层制成。
如果上述的有机发光显示器仅具有P-沟道MOS(PMOS)TFT，则需要单独的掩模工艺来将N+杂质掺杂到存储电容器的第一电极中。结果，存在的问题在于有机发光显示器的制造工艺复杂化并且成本提高。
另一方面，如果上述的有机发光显示器具有包括PMOS TFT和N-沟道MOS(NMOS)TFT的互补型MOS TFT，则由于在形成NMOS TFT的N+源区和漏区时可将N+杂质掺杂到存储电容器的第一电极中，所以不需要单独的掩模工艺。然而，由于在形成CMOS TFT的栅电极之前执行N+杂质的掺杂工艺，所以当形成栅电极时，掺杂的N+杂质会产生不必要地扩散。结果，问题在于劣化了CMOS TFT的性能和可靠性，从而降低了有机发光显示器的显示品质。
发明内容
已经开发了本发明来克服上述和其它问题，本发明的一目的在于提供一种有机发光显示器，所述有机发光显示器能够简化形成存储电容器的工艺并防止TFT的性能和可靠性的劣化。
本发明的另一目的是提供一种制造本发明的有机发光显示器的方法。
根据本发明的一方面，有机发光显示器包括：基底；薄膜晶体管，形成在所述基底的一部分上，所述薄膜晶体管具有有源层、栅电极以及至于所述有源层和所述栅电极之间的栅极绝缘层；存储电容器，形成在所述基底的另一部分上，所述存储电容器具有形成在与形成所述有源层的表面相同的表面上的第一电极、形成在与形成所述栅电极的表面相同的表面上的第二电极以及位于所述第一电极和所述第二电极之间的栅极绝缘层，所述有源层和所述第一电极分别由本征多晶硅层制成。
所述本征多晶硅层的电阻为1E8Ω至1E11Ω。
所述有源层和所述第一电极分别形成在所述栅电极和所述第二电极的下方。
所述有机发光显示器还包括形成在所述薄膜晶体管上方的发光元件。
所述发光元件具有第一电极、有机发光层和第二电极按顺序堆叠的结构。
所述栅极绝缘层具有氮化硅层和氧化硅层按顺序堆叠的结构。
本发明还构思了一种制造有机发光显示器的方法，包括的步骤有：提供基底，其中，在所述基底上限定了用于PMOS薄膜晶体管的第一区域和用于存储电容器的第二区域；在所述基底上形成本征多晶硅层；将所述本征多晶硅层图案化，以形成所述第一区域中的有源层并形成所述第二区域中的第一电极；在所述基底的整个表面上形成栅极绝缘层，以覆盖所述有源层和所述第一电极；在所述栅极绝缘层上分别对应于所述有源层和所述第一电极形成栅电极和第二电极；在所述有源层的两侧形成P+杂质区域。
此外，本发明构思了一种制造有机发光显示器的方法，包括的步骤有：提供基底，其中，在所述基底上限定了用于第一导电类型的第一MOS薄膜晶体管的第一区域、用于第二导电类型的第二MOS薄膜晶体管的第二区域和用于存储电容器的第三区域，其中，所述第一导电类型与所述第二导电类型相反；在所述基底的整个表面上形成本征多晶硅层；将所述本征多晶硅层图案化，以分别形成第一区域中的第一有源层和第二区域中的第二有源层，并形成第三区域中的第一电极；在所述基底的整个表面上形成栅极绝缘层，以覆盖所述第一有源层和所述第二有源层以及所述第一电极；在所述栅极绝缘层上分别对应于所述第一有源层和所述第二有源层形成第一栅电极和第二栅电极，在所述栅极绝缘层上对应于所述第一电极形成第二电极；在所述第一有源层的两侧形成第一导电类型的杂质区域；在所述第二有源层的两侧形成第二导电类型的杂质区域。
所述本征多晶硅层的电阻为1E8Ω至1E11Ω。
通过利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺来沉积非晶硅层并通过执行退火工艺(如炉内退火或准分子激光退火(ELA))来形成所述本征多晶硅层。
所述栅极绝缘层具有氮化硅层和氧化硅层按顺序堆叠的结构。
当所述第一导电类型是N型时，所述第二导电类型是P型，或者当所述第一导电类型是P型时，所述第二导电类型是N型。
附图说明
通过参照以下结合附图进行的详细描述，本发明的更完整的理解和本发明的许多优点将会变得更好理解并且变得更清楚，在附图中，相同的标号表示相同或相似的组件，其中：
图1是示出根据本发明实施例的有机发光显示器的示意图；
图2是示出有机发光显示器的像素的局部剖视图；
图3是示出有机发光显示器中的存储电容器的电容和比较示例的电容的曲线图；
图4A至图4C是示出制造有机发光显示器的第一方法的过程图；
图5A至图5D是示出制造有机发光显示器的第二方法的过程图。
具体实施方式
现在将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以很多不同的形式来实现，而不应该理解为限于在此提出的实施例。当然，提供这些实施例是为了使本公开彻底和完全，并将本发明的构思充分传达给本领域的技术人员。
现在将参照图1和图2来描述根据本发明的实施例的有机发光显示器，图1是示出根据本发明实施例的有机发光显示器的示意图，图2是示出有机发光显示器的像素的局部剖视图。
参照图1，在基底110上形成用于发光或图像表示的像素区域A1，在基底110上围绕像素区域A1形成非像素区域A2。像素以矩阵的形式布置在像素区域A1中。在非像素区域A2中形成用于驱动像素的扫描线SL1的扫描线驱动区域130和用于驱动像素的数据线DL1的数据线驱动区域140。
基底110可由绝缘材料(如玻璃或塑料)或金属材料(如不锈钢(SUS))制成。当基底110由金属材料制成时，还在基底110上形成绝缘层。
例如，如图1所示，像素包括分别为PMOS的第一TFT T1和第二TFT T2、存储电容器Cst以及发光元件L1。然而，形成像素的TFT的类型和数量以及存储电容器的数量并不限于该示例，而可以以各种方式改变。
现在更详细地描述像素，第一TFT T1连接到扫描线SL1和数据线DL1，根据从扫描线SL1输入的开关(swithcing)电压将从数据线DL1输入的数据电压传输到第二TFT T2。存储电容器Cst连接到第一TFT T1和电源线VDD，并存储电压Vgs，其中，该电压Vgs与从第一TFT T1传输的电压和施加到电源线VDD的电压之间的差对应。第二TFT T2连接到电源线VDD和存储电容器Cst，并提供输出电流Id，其中，输出电流Id与对应于存储在存储电容器Cst中的电压和发光元件L1的阈值电压Vth之间的差的电压的平方成比例。通过输出电流Id使发光元件L1发光。输出电流Id满足下面的等式(1)，其中，β是比例值(scaling value)：
Id＝(β/2)×(Vgs-Vth)2等式(1)
将参照图2更详细地描述TFT T2、存储电容器Cst和发光元件L1。
在基底110上形成缓冲层120。在缓冲层120上分别形成有源层210和第一电极215。有源层210具有源区211、漏区212以及位于源区211和漏区212之间的沟道区213。栅极绝缘层220形成在基底110的整个表面上，以覆盖有源层210和第一电极215。栅电极230对应于有源层210的沟道区213形成在栅极绝缘层220上。第二电极235对应于第一电极215形成在栅极绝缘层220上。第一电极215、第二电极235以及位于第一电极215和第二电极235之间的栅极绝缘层220形成存储电容器Cst。中间绝缘层240形成在栅极绝缘层220上，以覆盖栅电极230和存储电容器Cst。源电极251和漏电极252形成在中间绝缘层240上。源电极251通过第一接触孔221和241电连接到源区211，漏电极252通过第二接触孔222和242电连接漏区212，其中，所述第一接触孔221和241分别设置在栅极绝缘层220和中间绝缘层240中，第二接触孔222和242分别设置在栅极绝缘层220和中间绝缘层240中。有源层210、栅极绝缘层220、栅电极230、源电极251和漏电极252相应地形成TFT 2。源电极251还通过设置在中间绝缘层240中的第三接触孔243与存储电容器Cst的第二电极235电连接。
缓冲层210优选地为氮化硅(SiN)层，或者为氮化硅(SiN)层与氧化硅(SiO2)层堆叠的结构。
有源层210和第一电极215由电阻为1E8Ω至1E11Ω的本征多晶硅层制成。源区211和漏区212可分别用P+杂质进行掺杂。
与单晶硅层不同，由于存在于本征多晶硅层的界面和晶界中的很多缺陷的能级低，所以这些缺陷可作为具有低能量的自由载流子。因此，本征多晶硅层可应用于存储电容器Cst的第一电极215。
图3是示出有机发光显示器的存储电容器的电容和比较示例的电容的曲线图。更具体地讲，图3示出了在100KHz的高频带测量的根据本实施例的存储电容器Cst的电容S1和在1MHz或更高的高频带测量的根据比较示例的存储电容器的电容S2。通过图3可以证明，本实施例的存储电容器Cst具有反相(inverted)电容。
图2中的栅极绝缘层220具有氮化硅(SiN)层与氧化硅(SiO2)层按顺序堆叠的结构。氮化硅层的厚度为大约400，氧化硅层的厚度为大约800。
栅电极230和第二电极235由相同的材料制成。例如，它们由金属层(如MoW、Al、Cr或Al/Cr)制成。
此外，平坦化层260形成在中间绝缘层240上，以覆盖图2中的TFT T2。发光元件L1形成在平坦化层260上。发光元件L1具有第一电极310、有机发光层330和第二电极340按顺序堆叠的结构。第一电极310通过设置在平坦化层260中的通孔261与TFT T2的漏电极252电连接。
发光元件L1的第一电极310通过像素限定层320与相邻像素的第一电极(未示出)绝缘，并通过设置在像素限定层320中的开口321接触有机发光层330。
第一电极310和第二电极320可由氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、Al、Mg-Ag、Ca、Ca/Ag、或Ba、或者它们的组合制成。
有机发光层330可由低分子有机材料或高分子有机材料制成。可选择地，有机发光层330具有空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、电子注入层(EIL)和电子传输层(ETL)。
尽管在图1中没有示出，但是非像素区域A2中的扫描线驱动区域130和数据线驱动区域140中的每个可由多个PMOS TFT或CMOS TFT制成。
将参照图4A至图4C描述制造有机发光显示器的第一方法，图4A至图4C是示出了制造有机发光显示器的第一方法的过程图。第一方法涉及有机发光显示器仅具有PMOS TFT的情况，图4A至图4C示出了像素区域A1中的存储电容器区域和PMOS TFT区域。
参照图4A，在基底110上形成缓冲层120。缓冲层120由氮化硅(SiN)层制成，或者具有氮化硅(SiN)层与氧化硅(SiO2)层堆叠的结构。在缓冲层120上形成电阻为1E8Ω至1E11Ω的本征多晶硅层，并将该本征多晶硅层图案化，以形成PMOS TFT区域中的有源层210并形成存储电容器区域中的第一电极215。
通过利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺将非晶硅层沉积在缓冲层120上，然后执行退火工艺(如炉内退火或准分子激光退火(ELA))，来形成本征多晶硅层。这样，缓冲层120防止基底110的杂质扩散到非晶硅层中。
接下来，栅极绝缘层220形成在基底110的整个表面上，以覆盖有源层210和第一电极215。栅极绝缘层220具有氮化硅(SiN)层与氧化硅(SiO2)层按顺序堆叠的结构。氮化硅层的厚度为大约400，氧化硅层的厚度为大约800。
参照图4B，将金属层(如MoW、Al、Cr或Al/Cr)沉积在栅极绝缘层220上，并将该金属层图案化，以形成与有源层210的中心部分(即，沟道区域，参照图4C)对应的栅电极230和与第一电极215对应的第二电极235。结果，在基底110的像素区域A1中形成存储电容器Cst(参照图2)。
参照图4C，利用掩模工艺和离子植入工艺将P+杂质掺杂到有源层210的两侧，以分别形成P+源区211和P+漏区212。
其后，通过已知的方法形成中间绝缘层240(参照图2)、源电极251和漏电极252(参照图2)、平坦化层260(参照图2)、像素限定层320(参照图2)以及发光元件L1(参照图2)。
因此，在这种制造有机发光显示器的方法中，由于存储电容器Cst的第一电极215由本征多晶硅层制成，所以可以省略用于第一电极215的单独的掺杂工艺。结果，简化了有机发光显示器的制造工艺。
将参照图5A至图5D来描述制造有机发光显示器的第二方法，图5A至图5D是示出了制造有机发光显示器的第二方法的过程图。第二方法示出了有机发光显示器具有CMOS TFT的情况。图5A至图5D示出了像素区域A1中的存储电容器区域和PMOS TFT区域及非像素区域A2中的NMOS TFT区域。
参照图5A，在基底110上形成缓冲层120。缓冲层120为氮化硅(SiNx)层或具有氮化硅(SiN)层与氧化硅(SiO2)层堆叠的结构。在缓冲层120上形成电阻为1E8Ω至1E11Ω的本征多晶硅层，并将该本征多晶硅层图案化，以分别形成PMOS TFT区域中的有源层210和NMOS TFT区域中的有源层216，并形成存储电容器区域中的第一电极215。
通过利用PECVD工艺将非晶硅层沉积在缓冲层120上，然后执行退火工艺(如炉内退火或ELA)，来形成本征多晶硅层。这样，缓冲层120防止基底110的杂质扩散到非晶硅层中。
接下来，栅极绝缘层220形成在基底110的整个表面上，以覆盖有源层210和216以及第一电极215。栅极绝缘层220具有氮化硅(SiNx)层与氧化硅(SiO2)层按顺序堆叠的结构。氮化硅层的厚度为大约400，氧化硅层的厚度为大约800。
参照图5B，将金属层(如MoW、Al、Cr或Al/Cr)沉积在栅极绝缘层220上，并将该金属层图案化，以分别形成与有源层210和216的中心部分(即，沟道区域，参照图5C)对应的栅电极230和236以及与第一电极215对应的第二电极235。结果，在基底110的像素区域A1中形成存储电容器Cst(参照图2)。
参照图5C，利用掩模工艺和离子植入工艺将N+杂质掺杂到NMOS TFT区域中的有源层216的两侧，以分别形成N+源区217a和N+漏区217b。
参照图5D，利用掩模工艺和离子植入工艺将P+杂质掺杂到PMOS TFT区域中的有源层210的两侧，以分别形成P+源区211和P+漏区212。然后分别在NMOS TFT区域中的N+源区217a内形成LDD区域218a和在NMOS TFT区域中的N+漏区217b内形成LDD区域218b。
在这种方法中，尽管在分别形成N+源区217a和N+漏区217b后分别形成P+源区211和P+漏区212，但是也可以在分别形成P+源区211和P+漏区212后分别形成N+源区217a和N+漏区217b。
其后，通过已知的方法形成中间绝缘层240(参照图2)、源电极251和漏电极252(参照图2)、平坦化层260(参照图2)、像素限定层320(参照图2)以及发光元件L1(参照图2)。
因此，在这种制造有机发光显示器的方法中，由于存储电容器Cst的第一电极215由本征多晶硅层制成，所以可以省略用于第一电极215的单独的掺杂工艺。因此，尽管有机发光显示器包括CMOS TFT，但是可以在形成栅电极230和236之后执行N+杂质的掺杂工艺。结果，控制该工艺，使得不会发生N+杂质的不必要扩散，从而防止劣化TFT的性能和可靠性。
尽管已经示出和描述了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (17)
1、一种有机发光显示器，包括：
基底；
薄膜晶体管，形成在所述基底的一部分上，所述薄膜晶体管具有有源层、栅电极以及置于所述有源层和所述栅电极之间的栅极绝缘层；
存储电容器，形成在所述基底的另一部分上，所述存储电容器具有形成在与形成所述有源层的表面相同的表面上的第一电极、形成在与形成所述栅电极的表面相同的表面上的第二电极以及位于所述第一电极和所述第二电极之间的栅极绝缘层；
其中，所述有源层和所述第一电极由本征多晶硅层制成。
2、根据权利要求1所述的有机发光显示器，其中，所述本征多晶硅层的电阻在1E8Ω至1E11Ω的范围内。
3、根据权利要求1所述的有机发光显示器，其中，所述有源层和所述第一电极分别形成在所述栅电极和所述第二电极的下方。
4、根据权利要求1所述的有机发光显示器，还包括形成在所述薄膜晶体管上方的发光元件。
5、根据权利要求4所述的有机发光显示器，其中，所述发光元件包括按顺序堆叠的第一电极、有机发光层和第二电极。
6、根据权利要求1所述的有机发光显示器，其中，所述栅极绝缘层包含按顺序堆叠的氮化硅层和氧化硅层。
7、一种制造有机发光显示器的方法，包括的步骤有：
提供基底，其中，在所述基底上限定了用于PMOS薄膜晶体管的第一区域和用于存储电容器的第二区域；
在所述基底上形成本征多晶硅层；
将所述本征多晶硅层图案化，以形成所述第一区域中的有源层并形成所述第二区域中的第一电极；
在所述基底的整个表面上形成栅极绝缘层，以覆盖所述有源层和所述第一电极；
在所述栅极绝缘层上分别对应于所述有源层和所述第一电极形成栅电极和第二电极；
在所述有源层的两侧形成P+杂质区域。
8、根据权利要求7所述的方法，其中，所述本征多晶硅层的电阻在1E8Ω至1E11Ω的范围内。
9、根据权利要求8所述的方法，其中，形成所述本征多晶硅层的步骤包括利用等离子体增强化学气相沉积工艺来沉积非晶硅层并执行退火工艺。
10、根据权利要求9所述的方法，其中，通过炉内退火和准分子激光退火之一来执行所述退火工艺。
11、根据权利要求7所述的方法，其中，形成所述栅极绝缘层的步骤包括按顺序堆叠氮化硅层和氧化硅层。
12、一种制造有机发光显示器的方法，包括的步骤有：
提供基底，其中，在所述基底上限定了用于第一导电类型的第一MOS薄膜晶体管的第一区域、用于第二导电类型的第二MOS薄膜晶体管的第二区域和用于存储电容器的第三区域，其中，所述第一导电类型与所述第二导电类型相反；
在所述基底的整个表面上形成本征多晶硅层；
将所述本征多晶硅层图案化，以分别形成所述第一区域中的第一有源层和所述第二区域中的第二有源层，并形成第三区域中的第一电极；
在所述基底的整个表面上形成栅极绝缘层，以覆盖所述第一有源层和所述第二有源层以及所述第一电极；
在所述栅极绝缘层上分别对应于所述第一有源层和所述第二有源层形成第一栅电极和第二栅电极，并在所述栅极绝缘层上对应于所述第一电极形成第二电极；
在所述第一有源层的两侧形成第一导电类型的杂质区域；
在所述第二有源层的两侧形成第二导电类型的杂质区域。
13、根据权利要求12所述的方法，其中，所述本征多晶硅层的电阻在1E8Ω至1E11Ω的范围内。
14、根据权利要求13所述的方法，其中，形成所述本征多晶硅层的步骤包括利用等离子体增强化学气相沉积工艺来沉积非晶硅层并执行退火工艺。
15、根据权利要求14所述的方法，其中，通过炉内退火和准分子激光退火之一来执行所述退火工艺。
16、根据权利要求12所述的方法，其中，形成所述栅极绝缘层的步骤包括按顺序堆叠氮化硅层和氧化硅层。
17、根据权利要求12所述的方法，其中，当所述第一导电类型是N型时，所述第二导电类型是P型，当所述第一导电类型是P型时，所述第二导电类型是N型。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20090116 Address after: Gyeonggi Do Korea Suwon Applicant after: Samsung Mobile Display Co., Ltd. Address before: Gyeonggi Do Korea Suwon Applicant before: Samsung SDI Co., Ltd. |
|
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SAMSUNG MOBILE DISPLAY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: SAMSUNG SDI CO., LTD. Effective date: 20090116 |
|
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |