CN101615613B - 像素结构、有机电激发光显示单元及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种像素结构、有机电激发光显示单元及其制造方法，所述的像素结构配置于基板上，且所述像素结构包括栅极、栅绝缘层、图案化金属氧化物层、刻蚀终止层、源极以及漏极。栅极配置于基板上，栅绝缘层配置于基板上以覆盖栅极，图案化金属氧化物层配置于栅绝缘层上，且图案化金属氧化物层包括位于栅极上方的主动层以及像素电极，刻蚀终止层配置于主动层的部分区域上，源极以及漏极与未被刻蚀终止层覆盖的部分主动层电连接，且漏极与像素电极电连接。其中未被刻蚀终止层覆盖的部分图案化金属氧化物层的导电度高于被刻蚀终止层覆盖的部分图案化金属氧化物层的导电度。

Description

像素结构、有机电激发光显示单元及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种像素结构及其制造方法，尤其涉及一种有机电激发光显示单元(organic electro-luminescence display unit)及其制造方法。

背景技术

由于有机电激发光元件(organic electro-luminescence light-emitting device)具有自发光、高亮度、高对比、广视角以及反应速度快等优点，因此有机电激发光显示面板(organic electro-luminescence display panel)在显示器方面的应用一直是产业关注的焦点之一。一般的有机电激发光显示面板可区分为顶部发光型态(top emission)有机电激发光显示面板以及底部发光型态(bottomemission)有机电激发光显示面板两大类，其中又以底部发光型态(bottomemission)有机电激发光显示面板较为常见。

图1A至图1G为已知的有机电激发光显示单元的制作流程示意图。请参照图1A，提供一基板100，并透过第一道光刻刻蚀制造工艺(Photolithographyand Etching Process，PEP)在基板100上形成一栅极110。接着，在基板100上全面性地形成一栅绝缘层120以覆盖栅极110。

接着请参照图1B，透过第二道光刻刻蚀制造工艺在栅绝缘层120上形成一图案化半导体层130，其中图案化半导体层130位于栅极110的上方。

接着请参照图1C，透过第三道光刻刻蚀制造工艺在部分的图案化半导体层130以及部分的栅绝缘层120上形成一源极140S和一漏极140D，其中源极140S和漏极140D彼此电绝缘，且分别位于图案化半导体层130的两侧。

接着请参照图1D，形成一保护层150以覆盖住源极140S、漏极140D、未被源极140S和漏极140D覆盖的图案化半导体层130以及未被源极140S与漏极140D覆盖的绝缘层120。从图1D可知，保护层150具有一接触窗150a，且接触窗150a暴露漏极140D的部分区域。

接着请参照图1E，在保护层150上形成一像素电极160，其中像素电极160透过接触窗150a与漏极140D电连接。在传统的底部发光型态有机电激发光显示单元中，像素电极160的材质通常为透明导电氧化物(TransparentConductive Oxide，TCO)，例如铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、铟锌氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)等。

接着请参照图1F和图1G，在形成像素电极160后，接着依序形成一有机电激发光层170以及一顶电极180。在传统的底部发光型态有机电激发光显示单元中，顶电极180的材质通常为金属。当施加一驱动电流至像素电极160与顶电极180之间的有机电激发光层170时，有机电激发光层170所发出的大部分光线会穿过基板100。

发明内容

本发明提供一种像素结构及其制造方法，以有效降低制造成本。

本发明还提供一种有机电激发光显示单元及其制造方法，以有效降低制造成本。

本发明提供一种像素结构，所述的像素结构配置于基板上，且所述的像素结构包括栅极、栅绝缘层、图案化金属氧化物层、刻蚀终止层、源极以及漏极。栅极配置于基板上，栅绝缘层配置于基板上以覆盖栅极，图案化金属氧化物层配置于栅绝缘层上，且图案化金属氧化物层包括位于栅极上方的主动层以及像素电极。刻蚀终止层配置于主动层的部分区域上，其中未被刻蚀终止层覆盖的部分图案化金属氧化物层的导电度高于被刻蚀终止层覆盖的部分图案化金属氧化物层的导电度。此外，源极以及漏极与未被刻蚀终止层覆盖的部分主动层电连接，且漏极与像素电极电连接。

在本发明一实施例中，未被刻蚀终止层覆盖的部分图案化金属氧化物层的氧空缺比例(oxygen vacancy ratio)高于被刻蚀终止层覆盖的部分图案化金属氧化物层的氧空缺比例(oxygen vacancy ratio)。

在本发明一实施例中，未被刻蚀终止层覆盖的部分主动层的导电度实质上等于像素电极的导电度。

在本发明一实施例中，未被刻蚀终止层覆盖的部分主动层的氧空缺比例(oxygen vacancy ratio)实质上等于像素电极的氧空缺比例(oxygen vacancyratio)。

在本发明一实施例中，主动层包括一源极接触区、一漏极接触区以及一连接于源极接触区与漏极接触区之间的沟道区，且刻蚀终止层配置于沟道区上。

在本发明一实施例中，刻蚀终止层自行对准(self-aligned)于沟道区。

在本发明一实施例中，源极接触区、漏极接触区以及像素电极的导电度或氧空缺比例(oxygen vacancy ratio)实质上相同。

在本发明一实施例中，源极接触区、漏极接触区以及像素电极的导电载流子浓度介于10²⁰cm^-3至10²¹cm^-3之间。

在本发明一实施例中，图案化金属氧化物层的材质包括铟镓锌氧化物(Indium-Gallium-Zinc Oxide，IGZO)、铟锌氧化物(Indium-Zinc Oxide，IZO)、镓锌氧化物(Gallium-Zinc Oxide，GZO)、锌锡氧化物(Zinc-Tin Oxide，ZTO)，或铟锡氧化物(Indium-Tin Oxide，ITO)。

在本发明一实施例中，前面所述的像素结构还包括一保护层，其中保护层覆盖刻蚀终止层、源极、漏极以及像素电极的部分区域，且保护层具有一开口以将像素电极的部分区域暴露。

本发明提供一种像素结构的制造方法。首先，在一基板上形成一栅极，接着，在基板上形成一栅绝缘层以覆盖栅极。之后，在栅绝缘层上形成一图案化金属氧化物层，所述的图案化金属氧化物层包括位于所述的栅极上方的第一图案以及第二图案，并在图案化金属氧化物层的所述的第一图案上形成一刻蚀终止层，其中所述的刻蚀终止层仅覆盖于所述的第一图案的部分区域上，且所述的刻蚀终止层位于所述栅极的上方。接着，以刻蚀终止层为掩膜，对图案化金属氧化物层进行一表面处理，以使未被刻蚀终止层覆盖的部分图案化金属氧化物层的导电度高于被刻蚀终止层覆盖的部分图案化金属氧化物层的导电度，其中经过表面处理后的图案化金属氧化物层包括一位于栅极上方的主动层以及一像素电极。之后，形成一源极以及一漏极，其中源极以及漏极与未被刻蚀终止层覆盖的部分主动层电连接，且漏极与像素电极电连接。

在本发明一实施例中，表面处理包括等离子体表面处理。

在本发明一实施例中，前面所述的像素结构的制造方法还包括形成一保护层，其中保护层覆盖刻蚀终止层、源极、漏极以及像素电极的部分区域，且保护层具有一开口以将像素电极的部分区域暴露。

本发明另提供一种有机电激发光显示单元，此有机电激发光显示单元配置于基板上，且有机电激发光显示单元包括像素单元、配置于像素电极上的有机电激发光层以及配置于有机电激发光层上的顶电极。像素单元包括栅极、栅绝缘层、图案化金属氧化物层、刻蚀终止层、源极以及漏极。栅极配置于基板上，栅绝缘层配置于基板上以覆盖栅极，而图案化金属氧化物层配置于栅绝缘层上，其中图案化金属氧化物层包括位于栅极上方的主动层以及像素电极。刻蚀终止层配置于主动层的部分区域上，其中未被刻蚀终止层覆盖的部分图案化金属氧化物层的导电度高于被刻蚀终止层覆盖的部分图案化金属氧化物层的导电度。此外，源极以及漏极与未被刻蚀终止层覆盖的部分主动层电连接，且漏极与像素电极电连接。

本发明又提供一种有机电激发光显示单元的制造方法。首先，于一基板上形成一栅极，接着于基板上形成一栅绝缘层以覆盖栅极。之后，于栅绝缘层上形成一图案化金属氧化物层，所述的图案化金属氧化物层包括位于所述的栅极上方的第一图案以及第二图案，并于图案化金属氧化物层的所述的第一图案上形成一刻蚀终止层，其中所述的刻蚀终止层仅覆盖于所述的第一图案的部分区域上，且所述的刻蚀终止层位于所述栅极的上方。接着，以刻蚀终止层为掩膜，对图案化金属氧化物层进行一表面处理，以使未被刻蚀终止层覆盖的部分图案化金属氧化物层的导电度高于被刻蚀终止层覆盖的部分图案化金属氧化物层的导电度，其中经过表面处理后的图案化金属氧化物层包括一位于栅极上方的主动层以及一像素电极。之后，形成一源极以及一漏极，其中源极以及漏极与未被刻蚀终止层覆盖的部分主动层电连接，且漏极与像素电极电连接。接着，在像素电极上形于一有机电激发光层，并在有机电激发光层上形成一顶电极。

基于上述，由于本发明透过表面处理的方式使得图案化金属氧化物层的不同区域分别具有不同的导电载流子浓度，进而使得主动层以及像素电极能够一并被制作于栅绝缘层上，因此本发明可以有效地降低制造成本。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A至图1G为已知的有机电激发光显示单元的制作流程示意图；

图2A至图2F为本发明一实施例的有机电激发光显示单元的制作流程示意图。

主要元件符号说明

100、200    基板

110、210    栅极

120、220    栅绝缘层

130         图案化半导体层

140S、250S  源极

140D、250D  漏极

150、260    保护层

150a        接触窗

160         像素电极

170、270    有机电激发光层

180、280    顶电极

230         图案化金属氧化物层

230a        第一图案

230b        第二图案

230A        主动层

230P        像素电极

240         刻蚀终止层

260a        开口

S           源极接触区

D           漏极接触区

C           沟道区

T           表面处理

具体实施方式

图2A至图2F为本发明一实施例的有机电激发光显示单元的制作流程示意图。请参照图2A，提供一基板200，并透过第一道光刻刻蚀制造工艺于基板200上形成一栅极210。接着，于基板200上全面性地形成一栅绝缘层220以覆盖栅极210。在本实施例中，栅绝缘层220的材质例如是氧化硅、氮化硅等。

接着请参照图2B，透过第二道光刻刻蚀制造工艺于栅绝缘层210上形成一图案化金属氧化物层230。在本实施例中，图案化金属氧化物层230的材质包括铟镓锌氧化物(Indium-Gallium-Zinc Oxide，IGZO)、铟锌氧化物(Indium-Zinc Oxide，IZO)、镓锌氧化物(Gallium-Zinc Oxide，GZO)、锌锡氧化物(Zinc-Tin Oxide，ZTO)，或铟锡氧化物(Indium-Tin Oxide，ITO)。由图2B可知，图案化金属氧化物层230包括位于栅极210上方的第一图案230a以及第二图案230b。

接着请参照图2C，于图案化金属氧化物层230的第一图案230a上形成一刻蚀终止层240，其中刻蚀终止层240仅覆盖于第一图案230a的部分区域上，且刻蚀终止层240位于栅极210的上方。

接着请参照图2D，以刻蚀终止层240为掩膜，对图案化金属氧化物层230进行一表面处理T，以使未被刻蚀终止层240覆盖的部分图案化金属氧化物层230的导电度高于被刻蚀终止层240覆盖的部分图案化金属氧化物层230的导电度。从另一个角度而言，表面处理T可以使未被刻蚀终止层240覆盖的部分图案化金属氧化物层230的氧空缺比例(oxygen vacancy ratio)高于被刻蚀终止层240覆盖的部分图案化金属氧化物层230的氧空缺比例(oxygen vacancyratio)。在本实施例中，表面处理T例如是一等离子体表面处理或是其他能够增加图案化金属氧化物层230中导电载流子浓度的表面处理。详言之，被刻蚀终止层240所覆盖的部分第一图案230a的导电度或氧空缺比例(oxygenvacancy ratio)不会因表面处理T而改变，而第二图案以及未被刻蚀终止层240所覆盖的部分第一图案230a的导电度或氧空缺比例(oxygen vacancy ratio)则会因表面处理T而有所改变。

以等离子体表面处理为例，当第二图案以及未被刻蚀终止层240所覆盖的部分第一图案230a遭受到等离子体的离子轰击(ion bombardment)时，金属氧化物层中的金属原子与氧原子之间的键结会被破坏，进而使得金属氧化物层中氧空缺比例(oxygen vacancy ratio)增加。换言之，当金属氧化物层中氧空缺比例(oxygen vacancy ratio)增加时，金属氧化物层中导电载流子浓度便会随之增加。

由图2D可知，经过表面处理T之后的图案化金属氧化物层230包括一位于栅极210上方的主动层230A以及一像素电极230P，其中主动层230A包括一源极接触区S、一漏极接触区D以及一连接于源极接触区S与漏极接触区D之间的沟道区C，而刻蚀终止层240则配置于沟道区C上，且刻蚀终止层240自行对准(self-aligned)于沟道区C。详言之，未被刻蚀终止层240覆盖的部分主动层230A(即源极接触区S与一漏极接触区D)的氧空缺比例(oxygenvacancy ratio)实质上等于像素电极230P的氧空缺比例(oxygen vacancy ratio)，意即，未被刻蚀终止层240覆盖的部分主动层230A(即源极接触区S与一漏极接触区D)的导电度实质上等于像素电极230P的导电度。举例而言，源极接触区S、漏极接触区D以及像素电极230P的导电载流子浓度例如是介于10²⁰cm^-3至10²¹cm^-3之间，而沟道区C的导电载流子浓度例如是10¹⁴cm^-3左右。

接着请参照图2E，形成一源极250S以及一漏极250D，其中源极250S以及漏极250D与未被刻蚀终止层240覆盖的部分主动层230A电连接。详言之，源极250S配置于源极接触区S以及部分的刻蚀终止层240上，而漏极250D配置于漏极接触区D以及部分的刻蚀终止层240上，且漏极250D电连接于漏极接触区D以及像素电极230P之间。在源极250S与漏极250D制作完成之后，本实施例的像素结构便大致上制作完成。

从图2E可知，本实施例的像素结构包括栅极210、栅绝缘层220、图案化金属氧化物层230、刻蚀终止层240、源极250S以及漏极250D。栅极210配置于基板200上，栅绝缘层220配置于基板200上以覆盖栅极210，图案化金属氧化物层230配置于栅绝缘层220上，且图案化金属氧化物层230包括位于栅极210上方的主动层230A以及像素电极230P。刻蚀终止层240配置于主动层230A的部分区域上，其中未被刻蚀终止层240覆盖的部分图案化金属氧化物层230的氧空缺比例(oxygen vacancy ratio)高于被刻蚀终止层240覆盖的部分图案化金属氧化物层230的氧空缺比例(oxygen vacancy ratio)，意即，未被刻蚀终止层240覆盖的部分图案化金属氧化物层230的导电度高于被刻蚀终止层240覆盖的部分图案化金属氧化物层230的导电度。此外，源极250S以及漏极250D与未被刻蚀终止层240覆盖的部分主动层230A电连接，且漏极250S与像素电极230P电连接。

接着请参照图2F，形成一保护层260，以覆盖刻蚀终止层240、源极250S、漏极250D以及像素电极230P的部分区域，其中保护层260具有一开口260a以将像素电极230P的部分区域暴露。在形成保护层260之后，接着依序形成一有机电激发光层270以及一顶电极280。在本实施例中，顶电极280的材质例如为金属。当施加一驱动电流至像素电极230P与顶电极280之间的有机电激发光层270时，有机电激发光层270所发出的大部分光线会穿过基板200。在顶电极280制作完成之后，本实施例的有机电激发光显示单元便大致上制作完成。

从图2F可知，本实施例的有机电激发光显示单元包括前述的像素单元(如图2E所示)、配置于像素电极230P上的有机电激发光层270以及配置于有机电激发光层270上的顶电极280。

由于本发明透过表面处理的方式使得图案化金属氧化物层的不同区域分别具有不同的导电载流子浓度，进而使得主动层以及像素电极能够一并被制作于栅绝缘层上，因此本发明可以有效地降低制造成本。

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，任何熟悉此技术者，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权利要求范围所界定者为准。另外，本发明的任一实施例或申请专利范围不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (14)

1.一种像素结构，配置于一基板上，其特征在于，所述像素结构包括：

一栅极，配置于所述的基板上；

一栅绝缘层，配置于所述的基板上以覆盖所述的栅极；

一图案化金属氧化物层，配置于所述的栅绝缘层上，其中所述的图案化金属氧化物层包括一位于所述的栅极上方的主动层以及一像素电极；

一刻蚀终止层，配置于所述的主动层的部分区域上，其中未被所述的刻蚀终止层覆盖的部分所述的图案化金属氧化物层的导电度高于被所述的刻蚀终止层覆盖的部分所述的图案化金属氧化物层的导电度；

一源极；以及

一漏极，其中所述的源极以及所述的漏极与未被所述的刻蚀终止层覆盖的部分所述的主动层电连接，且所述的漏极与所述的像素电极电连接。

2.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，未被所述的刻蚀终止层覆盖的部分所述的图案化金属氧化物层的氧空缺比例高于被所述的刻蚀终止层覆盖的部分所述的图案化金属氧化物层的氧空缺比例。

3.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，未被所述的刻蚀终止层覆盖的部分所述的主动层的导电度实质上等于所述的像素电极的导电度。

4.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，未被所述的刻蚀终止层覆盖的部分所述的主动层的氧空缺比例实质上等于所述的像素电极的氧空缺比例。

5.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述的主动层包括一源极接触区、一漏极接触区以及一连接于所述的源极接触区与所述的漏极接触区之间的沟道区，且所述的刻蚀终止层配置于所述的沟道区上。

6.如权利要求5所述的像素结构，其特征在于，所述的刻蚀终止层自行对准于所述的沟道区。

7.如权利要求5所述的像素结构，其特征在于，所述的源极接触区、所述的漏极接触区以及所述的像素电极的导电度实质上相同。

8.如权利要求5所述的像素结构，其特征在于，所述的源极接触区、所述的漏极接触区以及所述的像素电极的导电载流子浓度介于10²⁰cm^-3到10²¹cm^-3之间。

9.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述的像素结构还包括一保护层，其中所述的保护层覆盖所述的刻蚀终止层、所述的源极、所述的漏极以及所述的像素电极的部分区域，且所述的保护层具有一开口以将所述的像素电极的部分区域暴露。

10.一种像素结构的制造方法，其特征在于，所述的方法包括：

于一基板上形成一栅极；

在所述的基板上形成一栅绝缘层，以覆盖所述的栅极；

在所述的栅绝缘层上形成一图案化金属氧化物层，所述的图案化金属氧化物层包括位于所述的栅极上方的第一图案以及第二图案；

在所述的图案化金属氧化物层的所述的第一图案上形成一刻蚀终止层，其中所述的刻蚀终止层仅覆盖于所述的第一图案的部分区域上，且所述的刻蚀终止层位于所述栅极的上方；

以所述的刻蚀终止层为掩膜，对所述的图案化金属氧化物层进行一表面处理，以使未被所述的刻蚀终止层覆盖的部分所述的图案化金属氧化物层的导电度高于被所述的刻蚀终止层覆盖的部分所述的图案化金属氧化物层的导电度，其中经过所述的表面处理后的所述的图案化金属氧化物层包括一位于所述的栅极上方的主动层以及一像素电极；以及

形成一源极以及一漏极，其中所述的源极以及所述的漏极与未被所述的刻蚀终止层覆盖的部分所述的主动层电连接，且所述的漏极与所述的像素电极电连接。

11.如权利要求10所述的像素结构的制造方法，其特征在于，所述的表面处理包括等离子体表面处理。

12.如权利要求10所述的像素结构的制造方法，其特征在于，所述的方法还包括形成一保护层，其中所述的保护层覆盖所述的刻蚀终止层、所述的源极、所述的漏极以及所述的像素电极的部分区域，且所述的保护层具有一开口以将所述的像素电极的部分区域暴露。

13.一种有机电激发光显示单元，配置于一基板上，其特征在于，所述的有机电激发光显示单元包括：

一像素单元，包括如权利要求1所述的像素结构；

一有机电激发光层，配置于所述的像素电极上；以及

一顶电极，配置于所述的有机电激发光层上。

14.一种有机电激发光显示单元的制造方法，其特征在于，所述的方法包括：

于一基板上形成一栅极；

于所述的基板上形成一栅绝缘层，以覆盖所述的栅极；

于所述的栅绝缘层上形成一图案化金属氧化物层，所述的图案化金属氧化物层包括位于所述的栅极上方的第一图案以及第二图案；

于所述的图案化金属氧化物层的所述的第一图案上形成一刻蚀终止层，其中所述的刻蚀终止层仅覆盖于所述的第一图案的部分区域上，且所述的刻蚀终止层位于所述栅极的上方；

以所述的刻蚀终止层为掩膜，对所述的图案化金属氧化物层进行表面处理，以使未被所述的刻蚀终止层覆盖的部分所述的图案化金属氧化物层的导电度高于被所述的刻蚀终止层覆盖的部分所述的图案化金属氧化物层的导电度，其中经过所述的表面处理后的所述的图案化金属氧化物层包括一位于所述的栅极上方的主动层以及一像素电极；

形成一源极以及一漏极，其中所述的源极以及所述的漏极与未被所述的刻蚀终止层覆盖的部分所述的主动层电连接，且所述的漏极与所述的像素电  极电连接；

于所述的像素电极上形于一有机电激发光层；以及

于所述的有机电激发光层上形成一顶电极。

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