CN101154677A

CN101154677A - 主动矩阵式有机电激发光显示器及其制造方法

Info

Publication number: CN101154677A
Application number: CNA2006100628317A
Authority: CN
Inventors: 黄荣龙; 彭家鹏
Original assignee: Innolux Shenzhen Co Ltd; Innolux Display Corp
Current assignee: Innolux Shenzhen Co Ltd; Innolux Corp
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2008-04-02

Abstract

本发明涉及一种主动矩阵式有机电激发光显示器及其制造方法。该有机电激发光显示器的制造步骤包括：提供一包括薄膜晶体管区与有机发光区的透明绝缘基板；依次形成掺杂半导体层、第一绝缘层、栅极、第二绝缘层、连接孔、源极及漏极在基板表面；涂布透明电极材料层与光阻层在基板表面，并由微型蚀刻制造方法处理透明电极材料层，形成覆盖漏极与有机发光区的透明电极层，有机发光区对应的透明电极层作为阳极；形成覆盖薄膜晶体管结构的兼作为阴极隔离体的钝化层，从而形成一薄膜晶体管结构；依次形成电洞注入层、电洞传输层、有机发光层、电子注入层及阴极反射层在透明电极层表面。该有机电激发光显示器具有结构简单且制造工序简单的特点。

Description

主动矩阵式有机电激发光显示器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种有机电激发光显示器及其制造方法，特别是一种主动矩阵式有机电激发光显示器及其制造方法。

背景技术

有机电激发光显示器又称有机发光二极管(Organic LightEmitting Diodes，OLED)，其是一种高效的光电子转换装置，因具有无视角限制、制造成本低及高辉度等优点而越来越受到业界观注。

有机电激发光显示器依据驱动方式不同可分为主动矩阵(Active Matrix)式有机电激发光显示器与被动矩阵(PassiveMatrix)式有机电激发光显示器。通常，主动矩阵式有机电激发光显示器为底部发光型。

请参阅图1，是一种现有技术主动矩阵式有机电激发光显示器的结构示意图。该主动矩阵式有机电激发光显示器10包括一透明绝缘基板100、一薄膜晶体管结构120及一有机发光结构140。该透明绝缘基板100定义连续分布的一薄膜晶体管区101与一有机发光区102。该薄膜晶体管结构120与该有机发光结构140分别设置在该透明绝缘基板100的薄膜晶体管区101及有机发光区102上。

该薄膜晶体管结构120包括一掺杂半导体层121、一第一绝缘层122、一栅极123、一第二绝缘层124、三连接孔151、153、155、一源极125、一漏极126、一钝化层127及一透明电极层128。该掺杂半导体层121为一条状结构，其设置在该透明绝缘基板100的薄膜晶体管区101上。该第一绝缘层122覆盖具有该掺杂半导体层121的透明绝缘基板100。该栅极123形成于该掺杂半导体层121对应的第一绝缘层122表面。该第二绝缘层124覆盖该栅极123与该第一绝缘层122表面。该第一连接孔151与该第二连接孔153贯穿该第一绝缘层122与该第二绝缘层124，并在该二连接孔151、153处曝露出部分掺杂半导体层121。该源极125与漏极126填充二连接孔151、153，从而实现与该掺杂半导体层121的电连接，并与该第二绝缘层124部分交叠。该钝化层127覆盖该源极125、该漏极126及该第二绝缘层124，其上表面为一平坦平面，具有一贯穿该钝化层127的第三连接孔155，该第三连接孔155曝露出该漏极126。该透明电极层128覆盖该钝化层127，并经由该第三连接孔155与该漏极126电连接。该透明电极层128同时也作为该有机电激发光显示器10的阳极。

该有机发光结构140包括一阴极隔离体(Inter-insulator)141及自下而上依次层叠设置在该有机发光区102的一电洞注入层(Hole Injection Layer，HIL)142、一电洞传输层(Hole TransferLayer，HTL)143、一有机发光层(Emission Layer，EL)144、一电子注入层(Electron Transfer Layer，ETL)145及一阴极反射层(Cathode Reflective Layer)146。该阴极隔离体141近似呈一“T”形，其竖直部分填充沉积有该透明电极层128的第三连接孔155，水平部分为部分覆盖该透明电极层128的梯形结构，其厚度大致等于该透明电极层128与该阴极反射层146间的距离。

然而，由于上述主动矩阵式有机电激发光显示器10的透明电极层128需经由一第三连接孔155与该漏极126相电连接，该第三连接孔155需通过一道工序制成。同时，该有机电激发光显示器10的钝化层127与阴极隔离体141为二独立结构，该钝化层127与该阴极隔离体141需分别通过两道工序制成。因此，该主动矩阵式有机电激发光显示器10结构较复杂，制造工序也较繁琐。

发明内容

为了解决现有技术中主动矩阵式有机电激发光显示器结构复杂且制造过程繁琐的问题，有必要提供一种结构简单且制造工序简单的主动矩阵式有机电激发光显示器。

为了解决现有技术中主动矩阵式有机电激发光显示器结构复杂且制造过程繁琐的问题，也有必要提供一种结构简单且制造工序简单的主动矩阵式有机电激发光显示器的制造方法。

一种主动矩阵式有机电激发光显示器，其包括一透明绝缘基板，一薄膜晶体管结构与一有机发光结构。该透明绝缘基板上定义连续分布的一薄膜晶体管区与一有机发光区。该薄膜晶体管结构包括一形成在该薄膜晶体管区的掺杂半导体层、一第一绝缘层、一栅极、一第二绝缘层、二连接孔、一源极与漏极、一透明电极层及一钝化层。该透明电极层覆盖该有机发光区及该漏极，进而与该漏极电连接，且该有机发光区对应的透明电极层作为该有机电激发光显示器的阳极。该钝化层覆盖该薄膜晶体管区对应的源极、漏极、第二绝缘层及透明电极层，其同时作为该有机电激发光显示器的阴极隔离体。该有机发光结构，其包括依次层叠设置在该阳极表面的一电洞注入层、一电洞传输层、一有机发光层、一电子注入层及一覆盖该电子注入层及钝化层的阴极反射层。

一种主动矩阵式有机电激发光显示器的制造方法，其包括以下步骤：步骤一，提供一透明绝缘基板，其上定义一薄膜晶体管区与一有机发光区；步骤二，依次形成一掺杂半导体层、一第一绝缘层、一栅极及一第二绝缘层在该透明绝缘基板表面；步骤三，形成二连接孔贯穿该第二绝缘层与该第一绝缘层，并在该连接孔处曝露出该掺杂半导体层；步骤四，形成一源极与一漏极在该第二绝缘层表面，并经由该二连接孔与该掺杂半导体层电连接；步骤五，涂布一透明电极材料层在具有该源极及漏极的透明绝缘基板表面，利用一道微型蚀刻制造方法处理该透明电极材料层，从而形成覆盖该漏极及该有机发光区的透明电极层；步骤六，涂布一钝化材料层在具有该透明电极层的透明绝缘基板表面，利用一道微型蚀刻制造方法处理该钝化材料层，从而形成覆盖该源极、漏极与第二绝缘层的钝化层，该钝化层同时作为该有机电激发光显示器的阴极隔离体，从而构成一薄膜晶体管结构，且该有机发光区对应的透明电极层作为该有机电激发光显示器的阳极；步骤七，依次形成一电洞注入层、一电洞传输层、一有机发光层及一电子注入层在该阳极表面，并在该电子注入层及该钝化层表面形成一阴极反射层。

由于前述主动矩阵式有机电激发光显示器，其薄膜晶体管结构的漏极直接与作为该有机电激发光显示器阳极的透明电极层电连接，且其钝化层同时作为该有机电激发光显示器的阴极隔离体。相应地，在制造过程中，既节省用来实现漏极与有机电激发光显示器的阳极电连接的连接孔结构的制造工序，又节省分别形成钝化层及阴极隔离体的制造工序。因此，该主动矩阵式有机电激发光显示器的结构较简单，制造工序亦较简单。相应地，该主动矩阵式有机电激发光显示器的制造方法亦较简单。

附图说明

图1是一种现有技术主动矩阵式有机电激发光显示器的结构示意图。

图2是本发明主动矩阵式有机电激发光显示器一较佳实施方式的电路示意图。

图3是图2所示主动矩阵式有机电激发光显示器像素单元的结构示意图。

图4至图12是该主动矩阵式有机电激发光显示器制造方法的各步骤示意图。

具体实施方式

请一并参阅图2与图3，图2是本发明主动矩阵式有机电激发光显示器一较佳实施方式的电路示意图，图3是图2所示主动矩阵式有机电激发光显示器一像素单元的结构示意图。该有机电激发光显示器2包括相互平行的多条扫描线21及与该扫描线21垂直绝缘相交的多条数据线22。该多条扫描线21与多条数据线22相交叉定义多个像素单元24。每个像素单元24包括一第一薄膜晶体管241、一第二薄膜晶体管242、一存储电容243及一有机发光结构244。该第一薄膜晶体管241控制该第二薄膜晶体管242的导通与关断，该第二薄膜晶体管242控制该有机发光结构244是否受激发而发光。该存储电容243用来暂存该有机发光结构244所需的激发电能，以便该有机发光结构244完成一个完整的工作周期。

该第一薄膜晶体管241包括一栅极250、一源极251及一漏极252，该第二薄膜晶体管242包括一栅极260、一源极261及一漏极262。该第一薄膜晶体管241的栅极250连接至该扫描线21，其源极251连接至该数据线22，其漏极252连接至该第二薄膜晶体管242的栅极260，该第二薄膜晶体管24的源极261接地，其漏极262与该有机发光结构244相连接。该存储电容243连接于该第二薄膜晶体管242的栅极260与地之间。

请一并参阅图4至图12，是该主动矩阵式有机电激发光显示器2制造方法的各步骤示意图。该有机电激发光显示器2制造方法的各步骤具体如下：

步骤S1，提供一透明绝缘基板30，其可为石英、玻璃等透明绝缘材料。该透明绝缘基板30包括连续分布的一薄膜晶体管区301及一有机发光区302。

步骤S2，沉积一多晶硅材料层在该透明绝缘基板30表面，图案化该多晶硅材料层使其中间部分形成一活性层330，再对该活性层330进行掺杂，从而在对应该薄膜晶体管区301的透明绝缘基板30表面形成如图4所示的岛状掺杂半导体层310，未掺杂的多晶硅材料层形成一源/漏极区域340。

步骤S3，如图5所示，沉积一第一绝缘层311在具有该掺杂半导体层310的透明绝缘基板30表面。该第一绝缘层311是利用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)方法形成的一非晶氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiO₂)结构。

步骤S4，依次沉积一栅极金属层与一第一光阻层(Photo-resist Layer)(图未示)在该第一绝缘层311表面，并利用一第一光罩(Photo-mask)(图未示)对该第一光阻层进行曝光，并显影曝光后的第一光阻层，然后以剩余第一光阻层为遮罩蚀刻该栅极金属层，从而在该掺杂半导体层310对应处形成如图6所示的栅极360。

步骤S5，如图7所示，沉积一第二绝缘层313在该第一绝缘层311与栅极360上。该第二绝缘层313的材料也为非晶氮化硅或氧化硅。

步骤S6，涂布一第二光阻层(图未示)在该第二绝缘层313表面，利用第二光罩曝光该第二光阻层，并显影曝光后的第二光阻层，再以剩余第二光阻层为遮罩蚀刻该第二绝缘层313，在该源/漏极区域340分别形成如图8所示的贯穿该第一绝缘层311与第二绝缘层313的二连接孔314、315，并曝露出该掺杂半导体层310的源/漏极区域340。

步骤S7，连续沉积一源/漏极材料层与一第三光阻层(图未示)在具有该第二绝缘层313的透明绝缘基板30表面，该源/漏极材料层的材料为具有良好导电性能且功函数较低的钼(Molybdenum，Mo)、铝(Aluminium，Al)、钛(Titanium，Ti)或钼铝合金。

利用一第三光罩曝光该第三光阻层，并显影曝光后的第三光阻层，再以剩余第三光阻层为这罩蚀刻该源/漏极材料层，从而在该源漏极区域340处形成如图9所示的源极361与漏极362。该源极361与漏极362填充该二连接孔314、315，从而与该掺杂半导体层310电连接，并部分覆盖该第二绝缘层313。蚀刻方法采用湿蚀刻法，蚀刻液为强酸性溶液，可为铝酸、硝酸与醋酸的混合液。

步骤S8，依次沉积一透明电极材料层及一第四光阻层在该源极361、漏极362及第二绝缘层313上，该透明电极材料层的材料为氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)或氧化铟锌(IndiumZinc Oxide，IZO)。利用一第四光罩曝光该第四光阻层，并将曝光后的第四光阻层显影，以剩余第四光阻层为遮罩蚀刻该透明电极材料层，从而形成如图10所示的透明电极层318，该透明电极层318覆盖该有机发光区302对应的第二绝缘层313表面，并部分覆盖该漏极362从而直接实现与该漏极362之间的电连接。该有机发光区302对应的透明电极层318即为该有机电激发光显示器2的阳极。本步骤采用的蚀刻方式为湿蚀刻法，蚀刻液采用弱酸性溶液，如草酸等。

步骤S9，电浆处理该透明电极层318表面，清除该透明电极层318的表面污物并做表面改质。

步骤S10，涂布一钝化材料层在该源极361、漏极362、第二绝缘层313及透明电极层318上，该钝化材料层为具有高感光特性的有机感光层。涂布方式可采用旋转涂布法(SpinCoating)或喷墨打印法(Spaying Coating)，经涂布后的钝化材料层的上表面平坦分布。

利用一第五光罩曝光该钝化材料层，并显影曝光后的钝化材料层，使其形成如图11所示的平坦分布在该薄膜晶体管区301的阴极隔离体321，并在有机发光区302处曝露出部分透明电极层318。该阴极隔离体321同时作为该有机电激发光显示器2的钝化层。

经由步骤S1至步骤S10，即在薄膜晶体管区301形成该有机电激发光显示器2的薄膜晶体管结构，在该有激发光区302形成该有机电极发光显示器2的有机发光结构244的阳极。

步骤S11，利用微型蚀刻制造方法依次在该透明电极层318上形成一电洞注入层322、电洞传输层323、有机发光层324及电子注入层325，并在该电子注入层325及该阴极隔离体321表面形成一阴极反射层326，从而形成如图12所示的有机电激发光显示器2。该电洞注入层322的材料可为铜酞菁(CopperPhthalocyanine，CuPc)。该电洞传输层323的材料可为芳香多胺类化合物等化合物，如聚苯胺(Ployaniline)或三芳胺衍生物。该有机发光层324的材料为高分子电致化合物或者小分子化合物，当其材料为高分子电致发光化合物，如聚苯撑乙烯(Para-phenylenevinylene，PPV)时，通常采用旋转涂布法或喷墨列印法实现成膜；而当其为小分子化合物，如双胺化合物(Diamine)时，通常采用真空蒸镀(Vacuum Vapor Deposition)法实现成膜。该电子注入层325的材料通常为具有低功函数(LowWork Function)的碱金属或碱土金属，如氟化锂(LiF)、钙(Calcium，Ca)、镁(Magnesium，Mg)等金属。该电子传输层325通常采用具有较大共扼平面的芳香族化合物。该电洞注入层322、该电洞传输层323、该有机发光层324及该电子注入层325的厚度之和大致等于该阴极隔离体321的厚度。

请参阅图12，该主动矩阵式有机电激发光显示器2包括一透明绝缘基板30、一薄膜晶体管结构245及一有机发光结构244。该透明绝缘基板30表面界定该薄膜晶体管区301与该有机发光区302上。

该薄膜晶体管结构245包括一栅极360、一掺杂半导体层310、一第一绝缘层311、一第二绝缘层313、一源极361、一漏极362、二连接孔314，315、一透明电极层318及一阴极隔离体321。该掺杂半导体层310为一岛状结构，其设置在该透明绝缘基板30的薄膜晶体管区301上。该第一绝缘层311覆盖具有该掺杂半导体层310的透明绝缘基板30。该栅极360形成在该掺杂半导体层310对应的第一绝缘层311表面。该第二绝缘层313覆盖该栅极360及该第一绝缘层311表面。该第一连接孔314及一第二连接孔315贯穿该第一绝缘层311及该第二绝缘层313，并在二连接孔314、315处曝露出部分掺杂半导体层310。该源极361与漏极362填充该二连接孔314、315，从而实现与该掺杂半导体层310的电连接，并与该第二绝缘层313部分交叠。该透明电极层318设置在该有机发光区302对应的第二绝缘层313表面，并覆盖该漏极362，从而直接实现与该漏极362的电连接。该有机发光区302对应的透明电极层318同时也作为该有机电激发光显示器2的有机发光结构244的阳极。该阴极隔离体321覆盖该薄膜晶体管区301对应的第二绝缘层313、源极361、漏极362及透明电极层318，其上表面为一平坦表面。该阴极隔离体321同时作为保护该薄膜晶体管结构245的钝化层。

该有机发光结构244包括自下而上依次层叠设置在该有机发光区302的一电洞注入层322、一电洞传输层323、一有机发光层324、一电子注入层325及一阴极反射层326。其中，该阴极反射层326覆盖该电子注入层325及该阴极隔离体321，且该电洞注入层322、该电洞传输层323、该有机发光层324及该电子注入层325的厚度之和基本等于该阴极隔离体321的厚度。

由于上述主动矩阵式有机电激发光显示器2，其薄膜晶体管245的漏极362直接与作为该有机电激发光显示器2阳极的透明电极层318相电连接，且其阴极隔壁321同时作为保护该薄膜晶体管结构245的钝化层。相应地，在制造过程中，既节省实现漏极362与有机电激发光显示器2阳极电连接的连接孔的制造步骤，又节省分别形成钝化层及阴极隔离体的制造工序。因此，该主动矩阵式有机电激发光显示器2的结构较简单，制造工序也较简单。

Claims

1.一种主动矩阵式有机电激发光显示器，其包括一透明绝缘基板，一薄膜电晶体结构及一有机发光结构，该透明绝缘层上定义连续分布的一薄膜晶体管区与一有机发光区，该薄膜晶体管结构包括一形成在该薄膜晶体管区的掺杂半导体层、一第一绝缘层、一栅极、一第二绝缘层、二连接孔、一源极与一漏极、一同时作为该有机电激发光显示器阳极的透明电极层及一钝化层，该有机发光结构包括依次层叠设置在阳极表面的一电洞注入层、一电洞传输层、一有机发光层、一电子注入层及一覆盖该电子注入层及钝化层的阴极反射层，其特征在于：该透明电极层覆盖该漏极与该有机发光区对应的第二绝缘层表面，进而与该漏极电连接，该钝化层覆盖该薄膜晶体管区对应的源极、漏极、第二绝缘层及透明电极层，该钝化层同时作为该有机电激发光显示器的阴极隔离体。

2.如权利要求1所述的主动矩阵式有机电激发光显示器，其特征在于：该第一绝缘层覆盖该掺杂半导体层及该透明绝缘基板表面，该栅极位于该掺杂半导体层对应的第一绝缘层表面，该第二绝缘层覆盖该栅极及该第一绝缘层，该连接孔贯穿该第一绝缘层与该第二绝缘层，该源极与该漏极分别填充该连接孔进而与该掺杂半导体层电连接，并部分覆盖该第二绝缘层。

3.如权利要求1所述的主动矩阵式有机电激发光显示器，其特征在于：该阴极隔离体的厚度基本等于该电洞注入层、该电洞传输层、该有机发光层及该电子注入层的厚度之和。

4.如权利要求1所述的主动矩阵式有机电激发光显示器，其特征在于：该钝化层的材料为具有高感光特性的有机感光材料。

5.一种主动矩阵式有机电激发光显示器的制造方法，其特征在于：其包括以下制造步骤：步骤一，提供一透明绝缘基板，其上定义连续分布的一薄膜晶体管区与一有机发光区；步骤二，依次形成一掺杂半导体层、一第一绝缘层、一栅极及一第二绝缘层在该透明绝缘基板表面；步骤三，形成二连接孔贯穿该第二绝缘层及该第一绝缘层，并在该连接孔处曝露出该掺杂半导体层；步骤四，形成一源极与一漏极于该第二绝缘层表面，并经由该二连接孔与该掺杂半导体层电连接；步骤五，涂布一透明电极材料层在具有该源极及漏极的透明绝缘基板表面，利用一道微型蚀刻制造方法处理该透明电极材料层，从而形成覆盖该漏极及该有机发光区的透明电极层；步骤六，涂布一钝化材料层在具有该透明电极层的透明绝缘基板表面，利用一道微型蚀刻制造方法处理该钝化材料层，从而形成覆盖该源极、漏极及第二绝缘层的钝化层，该钝化层同时作为该有机电激发光显示器的阴极隔离体，从而构成一薄膜晶体管结构，且该有机发光区对应的透明电极层作为该有机电激发光显示器的阳极；步骤七，依次形成一电洞注入层、一电洞传输层、一有机发光层及一电子注入层在该阳极表面，并在该电子注入层及该钝化层表面形成一阴极反射层。

6.如权利要求5所述的主动矩阵式有机电激发光显示器的制造方法，其特征在于：该掺杂半导体层的制造方法步骤包括：沉积一多晶硅材料层在该透明绝缘基板表面，图案化该多晶硅材料层使该其中间部分形成一活性层，对该活性层进行掺杂，从而在对应该薄膜晶体管区的透明绝缘基板表面形成该掺杂半导体层。

7.如权利要求5所述的主动矩阵式有机电激发光显示器的制造方法，其特征在于：该源极与该漏极采用湿蚀刻方法制成，蚀刻液为强酸溶液。

8.如权利要求5所述的主动矩阵式有机电激发光显示器的制造方法，其特征在于：蚀刻该透明电极材料层的蚀刻方法为湿蚀刻法，蚀刻液为弱酸溶液。

9.如权利要求5所述的主动矩阵式有机电激发光显示器的制造方法，其特征在于：该钝化材料层的材料为具有高感光特性的有机感光材料。

10.如权利要求5所述的主动矩阵式有机电激发光显示器的制造方法，其特征在于：该源极及漏极材料为具有良好导电性能及低功函数的金属材料，该第一绝缘层与该第二绝缘层的材料相同，该有机发光层的材料为高分子电致发光化合物或小分子化合物，该电洞注入层的材料为铜酞菁，该电洞传输层的材料为聚苯胺或三芳胺衍生物，该电子注入层的材料为具有低功函数的碱金属或碱土金属，该电子注入层的材料为氟化锂、钙或镁。