CN101789443B - 像素结构及其制造方法以及电子装置的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种像素结构，包括一基板、一栅极、一绝缘层、一金属氧化物半导体层、一源极以及一漏极、至少一膜层以及一第一电极层。栅极位于基板上。绝缘层覆盖栅极。金属氧化物半导体层位于栅极上方的绝缘层上。源极以及漏极位于金属氧化物半导体层上。至少一膜层覆盖金属氧化物半导体层，其中至少一膜层包括一透明光触媒材料，且透明光触媒材料阻挡紫外光波段光线穿透至金属氧化物半导体层。第一电极层与源极或漏极电性连接。本发明同时公开一种像素结构的制造方法以及电子装置的制造方法。

Description

像素结构及其制造方法以及电子装置的制造方法

技术领域

本发明涉及一种像素结构，且特别是有关于一种像素结构及其制造方法，以及具有此像素结构的电子装置的制造方法。

背景技术

电致发光装置是一种自发光性(Emissive)的装置。由于电致发光装置具有无视角限制、低制造成本、高应答速度(约为液晶的百倍以上)、省电、可使用于可携式机器的直流驱动、工作温度范围大以及重量轻且可随硬件设备小型化及薄型化等等的优点。因此，电致发光装置具有极大的发展潜力，可望成为下一代的新颖平面显示器。

以主动式电致发光装置为例，其包括多个像素结构，像素结构包括主动元件及与主动元件电性连接的发光元件。主动元件可以是薄膜晶体管，其包括一栅极、一源极与一漏极以及一半导体层，发光元件是由一上电极层、一下电极层以及夹于两电极层之间的一发光层所组成。其中，发光元件的下电极层与主动元件的源极或漏极电性连接，使主动元件作为控制发光元件的开关。

一般来说，在像素结构的制作中，在主动元件上形成下电极层后，会以紫外光及臭氧来对下电极层的表面进行清洗，以去除其表面的污染物。然而，紫外光照射到主动元件的半导体层可能会导致主动元件的元件特性劣化，进而影响像素结构及电致发光装置的元件特性。

发明内容

本发明提供一种像素结构，以解决像素结构在紫外光照射下所产生的劣化问题。

本发明另提供一种像素结构的制造方法，能避免像素结构在紫外光照射下所产生的劣化问题。

本发明提供一种电子装置的制造方法，其具有良好的元件特性。

本发明提出一种像素结构，包括一基板、一栅极、一绝缘层、一金属氧化物半导体层、一源极以及一漏极、至少一膜层以及一第一电极层。栅极位于基板上。绝缘层覆盖栅极。金属氧化物半导体层位于栅极上方的绝缘层上。源极以及漏极位于金属氧化物半导体层上。至少一膜层覆盖金属氧化物半导体层，其中至少一膜层包括一透明光触媒材料，且透明光触媒材料阻挡一紫外光波段光线穿透至金属氧化物半导体层。第一电极层与源极或漏极电性连接。

本发明另提出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，在栅极上形成一绝缘层。然后，在栅极上的绝缘层上形成金属氧化物半导体层。而后，于金属氧化物半导体层上形成一源极以及一漏极。之后，形成至少一膜层，所述至少一膜层覆盖金属氧化物半导体层且包括一透明光触媒材料，且透明光触媒材料阻挡一紫外光波段光线穿透至金属氧化物半导体层。然后，形成一第一电极层，其与源极或漏极电性连接。

本发明又提出一种电子装置的制造方法。首先，在一基板上形成多个像素结构，其中每一像素结构是以如前文所述的方法制成。接着，在基板的表面上形成一密封胶。然后，在基板上形成一盖板，盖板遮蔽像素结构且与密封胶接触。之后，进行一紫外光固化程序，以使密封胶固化。

基于上述，本发明在金属氧化物半导体层上形成包括透明光触媒材料的膜层，以避免紫外光等光线照射金属氧化物半导体层而影响其特性。如此一来，能解决像素结构在紫外光照射下所产生的劣化问题，使像素结构及包含其的电子装置具有良好的元件特性。

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

附图说明

图1是本发明的一实施例的一种像素结构的剖面示意图；

图2是本发明的另一实施例的一种像素结构的剖面示意图；

图3是本发明的一实施例的一种像素阵列的等效电路图；

图4是本发明的一实施例的一种电子装置的示意图；

图5是本发明的另一实施例的一种电子装置的示意图；

图6A至图6F为图2所示的像素结构的制造方法的流程剖面示意图；

图7A至图7C是一种电子装置的制造方法的流程剖面示意图。

其中，附图标记

10、10a：电子装置         20：像素阵列

22：像素单元              30：密封胶

32：盖板                  40：保护膜

100：像素结构             102：基板

110、T：主动元件          112：栅极

120：绝缘层               130：金属氧化物半导体层

132：蚀刻终止层           134：源极

136：漏极                 142、152：开口

140、150：保护层          160：发光元件

162、166：电极层          164：发光材料层

D：漏极                   G：栅极

S：源极                   CS：电容器

DL：数据线                SL：扫描线

PL：电源线                UV1：紫外光清洁程序

UV2：紫外光固化程序

具体实施方式

图1是本发明的一实施例的一种像素结构的剖面示意图。请参照图1，像素结构100包括基板102、栅极112、绝缘层120、金属氧化物半导体层130、源极134以及漏极136、第一保护层140以及第一电极层162。其中，栅极112、金属氧化物半导体层130、源极134以及漏极136构成主动元件110。详言之，栅极112位于基板102上。绝缘层120覆盖栅极112。金属氧化物半导体层130位于栅极112上方的绝缘层120上。源极134以及漏极136位于金属氧化物半导体层130上。第一保护层140位于源极134与漏极136上并覆盖金属氧化物半导体层130。在本实施例中，金属氧化物半导体层130的材质例如是铟镓锌氧化物(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)，或氧化锌(Zinc Oxide，ZnO)。

如图1所示，在本实施例中，像素结构100更包括发光材料层164、第二电极层166以及第二保护层150，其中第一电极层162、发光材料层164以及第二电极层166构成发光元件160。详言之，第一电极层162位于第一保护层140上，且第一电极层162例如是通过第一保护层140中的接触窗开口142与源极134电性连接。第二保护层150位于第一保护层140上，具有一开口152以暴露出第一电极层162。发光材料层164例如是位于开口152所暴露出的第一电极层162上。第二电极层166覆盖于发光材料层164上，并且延伸至第二保护层150的表面上。特别说明的是，在本实施例中是以第一电极层162通过第一保护层140中的接触窗开口142与源极134电性连接为例，但在其他实施例中，第一电极层162也有可能通过第一保护层140中的接触窗开口(未绘示)与漏极136电性连接。

在本实施例中，第一电极层162例如是金属电极层或是透明导电层。发光材料层164可为有机发光层或无机发光层。举例来说，发光材料层164可为红色有机发光图案、绿色有机发光图案、蓝色有机发光图案或是混合各频谱的光产生的不同颜色(例如白、橘、紫、...等)发光图案。第二电极层166的材质例如是金属电极层或是透明导电层。

特别注意的是，在本实施例中，第一保护层140与第二保护层150至少其中之一包括透明光触媒材料，且透明光触媒材料阻挡波长为170～350nm的紫外光波段光线穿透至金属氧化物半导体层130。其中，透明光触媒材料包括绝缘金属氧化物或是金属氧化物纳米颗粒，绝缘金属氧化物例如是TiOx、TiSiOx、ZnOx、SnOx、ZrOx、CdS或ZnS等等，而金属氧化物纳米颗粒例如是TiOx纳米颗粒、TiSiOx纳米颗粒、ZnOx纳米颗粒、SnOx纳米颗粒、ZrOx纳米颗粒、CdS纳米颗粒或ZnS纳米颗粒。也就是说，包括透明光触媒材料的膜层可以是绝缘金属氧化物或者包括有金属氧化物纳米颗粒分散于其中的绝缘材料。

在本实施例中是以第一保护层140与第二保护层150至少其中之一包括透明光触媒材料为例，但像素结构100也可能还具有其他可以包括透明光触媒材料的膜层。举例来说，如图2所示，根据本发明的另一实施例，像素结构100可以更包括蚀刻终止层132，蚀刻终止层132位于金属氧化物半导体层130的表面上，且第一保护层140覆盖源极134与漏极136以及蚀刻终止层132。在图2所示的实施例中，蚀刻终止层132、第一保护层140与第二保护层150至少其中之一包括透明光触媒材料。再者，在其他实施例中，包括透明光触媒材料的膜层也可能是覆盖金属氧化物半导体层130的其他绝缘膜层。此外，虽然在上述的实施例中是以具有发光材料层164的像素结构100为例，但在其他实施例中，像素结构也可以不具有发光材料层而应用在不需要发光材料层的元件中，譬如为液晶显示器的主动阵列基板中的元件。

在上述的实施例中，是通过在金属氧化物半导体层上形成包括透明光触媒材料的膜层，来避免紫外光等光线照射金属氧化物半导体层所造成的元件特性劣化问题，诸如导致关闭电流上升与临界电压偏负等元件特性飘移。如此一来，像素结构能具有良好的元件特性。

特别一提的是，实务上，图1与图2所示的像素结构100可以进一步与一主动元件以及一电容器结合以形成一像素单元，而多个像素单元构成像素阵列。图3是本发明的一实施例的一种像素阵列的等效电路图。

请参照图3，像素阵列20配置于基板102上。像素阵列20包括多个像素单元22，每一像素单元22包括如图1或图2所示的像素结构100、一主动元件T以及一电容器CS。根据本发明的一实施例，像素阵列20更包括多条扫描线SL、多条数据线DL以及多条电源线PL，每一像素单元22与对应的一条扫描线SL、对应的一条数据线DL以及对应的一条电源线PL电性连接。详言之，在本实施例中，每一像素单元22包括主动元件110、T、发光元件160以及电容器CS。主动元件110包括栅极112、金属氧化物半导体层130、源极134以及漏极136(参照图1与图2)。发光元件160包括第一电极层162、发光材料层164以及第二电极层166(参照图1与图2)。其中，主动元件T与电容器CS可以具有所属技术领域技术人员所公知的结构，故在此不加以描述。再者，在本实施例中，每一像素单元22是以两个主动元件搭配一个电容器(2T1C)为例来说明，但并非用以限定本发明，本发明不限每一像素单元22内的主动元件与电容器的个数。

在本实施例中，在2T1C形式的像素单元22中，主动元件T的源极S会与数据线DL连接，栅极G会与扫描线SL电性连接，且漏极D会与主动元件110的栅极112连接；主动元件110的栅极112是与主动元件T的漏极D电性 连接，源极134是与电源供应线PL电性连接，且漏极136是与发光元件160电性连接。电容器CS的一端与主动元件T的漏极D以及主动元件110的栅极电性连接，电容器CS的另一端则是与主动元件110的源极134以及电源供应线PL电性连接。

一般来说，于基板102上完成上述的像素阵列20的制作之后，可以接着进行密封程序，以形成电子装置。图4是本发明的一实施例的一种电子装置的示意图。请参照图4，电子装置10包括图1与图2所绘示的像素结构100的像素阵列20、密封胶30以及盖板32。在本实施例的电子装置10中，密封胶30例如是紫外光固化式胶体，以及盖板32例如是玻璃盖板、塑胶盖板或其他透明材质盖板。在本实施例中，由于像素结构100具有发光材料层164，因此具有此像素结构100的电子装置10例如是电致发光装置。当然，如同前文所述，本发明的像素结构也可以不包括发光材料层，因此像素结构也可以应用于其他种类的电子装置中。此外，在另一实施例中，如图5所示，也可以在图3所示的像素阵列20上形成保护膜40，以形成电子装置10a。

在上述的实施例中，是通过在金属氧化物半导体层上形成包括透明光触媒材料的膜层，来避免紫外光等光线照射金属氧化物半导体层所造成的元件特性劣化问题(诸如关闭电流上升与临界电压偏负等元件特性飘移)。如此一来，像素结构、包含像素结构的像素阵列以及包括像素结构的电子装置能具有良好的元件特性。

接下来将介绍本发明的像素结构的制造方法，由于图1所示的像素结构的制造方法与图2所示的像素结构的制造方法大致相同，其主要差异处仅在于图1所示的像素结构的制造方法省略了蚀刻终止层的形成步骤，因此在下文中以介绍图2所示的像素结构的制造方法为例，而不重复描述图1所示的像素结构的制造方法。

图6A至图6E为图2所示的像素结构的制造方法的流程剖面示意图。请参照图6A，首先，在基板102上形成一栅极112。接着，在栅极112上形成一绝缘层120。基板102例如是硬基板，其例如是玻璃基板，或是软质基板，其例如是塑胶基板。栅极112的材质例如是金属，其形成方法例如是物理气相沉积法。接着，在栅极112上形成一绝缘层120。绝缘层120的材质例如是氮化硅或氧化硅。

请参照图6B，然后，在栅极112上的绝缘层120上形成金属氧化物半导体层130。金属氧化物半导体层130的材质例如是铟镓锌氧化物(IGZO)。接着，于金属氧化物半导体层130上形成一蚀刻终止层132。而后，于金属氧化物半导体层130上形成一源极134与一漏极136。源极134与漏极136的材质例如是金属，其形成方法例如是物理气相沉积法。

请参照图6C，接着，于源极134与漏极136上形成一第一保护材料层(未绘示)，并覆盖金属氧化物半导体层130。然后，图案化第一保护材料层，以形成具有一接触窗开口142的第一保护层140，其中接触窗开口142例如是暴露出源极134。之后，形成一第一电极层162，且使第一电极层162填入接触窗开口142以与源极134电性连接。第一电极层162的材质例如是金属电极层或是透明导电层。

请参照图6D，然后，在第一保护层140上形成一第二保护材料层(未绘示)，覆盖第一电极层162。之后，图案化第二保护材料层，以形成具有开口152的第二保护层150，其中开口152暴露出第一电极层162。

在本实施例中，蚀刻终止层132、第一保护层140与第二保护层150至少其中之一包括透明光触媒材料，且透明光触媒材料阻挡波长为170～350nm的紫外光波段光线穿透至金属氧化物半导体层130。其中，透明光触媒材料包括绝缘金属氧化物或是金属氧化物纳米颗粒，绝缘金属氧化物例如是TiOx、TiSiOx、ZnOx、SnOx、ZrOx、CdS或ZnS等等，而金属氧化物纳米颗粒例如是TiOx纳米颗粒、TiSiOx纳米颗粒、ZnOx纳米颗粒、SnOx纳米颗粒、ZrOx纳米颗粒、CdS纳米颗粒或ZnS纳米颗粒。也就是说，包括透明光触媒材料的膜层可以是绝缘金属氧化物或者包括有金属氧化物纳米颗粒分散于其中的绝缘材料。

请参照图6E，之后，对第一电极层162的表面进行一紫外光清洁程序UV1，以去除其表面的污染物。在本实施例中，紫外光清洁程序UV1包括施予臭氧并且照射紫外光，且所述紫外光的波长约为172nm，然而，紫外光的波长可视设计者或工艺所需变更，并不局限。特别注意的是，由于蚀刻终止层132、第一保护层140与第二保护层150至少其中之一包括透明光触媒材料，因此能避免紫外光清洁程序UV1步骤中所使用的紫外光照射金属氧化物半导体层130。

请参照图6F，于第一电极层162上形成一发光材料层164以及于发光材料层164上形成一第二电极层166，以完成像素结构100的制作。发光材料层164可为有机发光层或无机发光层，其例如是填入第二保护层150的开口152中。第二电极层166的材质例如是金属电极层或是透明导电层，其覆盖于发光材料层164上，并且延伸至第二保护层150的表面上。

一般来说，以上述流程在基板102上形成多个像素结构100后，可以接着进行密封程序，以完成电子装置的制作。接下来将以图7A至图7C来说明电子装置的制作流程。

图7A至图7C是一种电子装置的制造方法的流程剖面示意图。请参照图7A，首先，在一基板102上形成以图6A至图6F所述的方法制成的多个像素结构100，以形成像素阵列20。其中，如图3及前文所述，像素阵列20包括多个像素结构100以及电容器CS、主动元件T、数据线DL、扫描线SL以及电源线PL等元件，但由于电容器CS、主动元件T、数据线DL、扫描线SL以及电源线PL等元件的制作方法为本领域技术人员所公知，故于此不赘述。

请参照图7B，接着，在基板102的表面上形成一密封胶30。在本实施例中，密封胶30例如是紫外光固化式胶体。

请参照图7C，然后，于基板102上形成一盖板32，盖板32遮蔽像素结构(以像素阵列20表示)且与密封胶30接触。其中，盖板32可以是玻璃盖板、塑胶盖板或其他透明材质盖板。

之后，进行一紫外光固化程序UV2，以使密封胶30固化，以形成电子装置10。在本实施例中，紫外光固化程序UV2的紫外光的波长为313nm，然而，紫外光的波长可视设计者或工艺所需变更，并不局限。特别注意的是，由于像素结构100中的蚀刻终止层132、第一保护层140与第二保护层150至少其中之一包括透明光触媒材料，因此能避免紫外光固化程序UV2步骤中所使用的紫外光照射金属氧化物半导体层130。

在本实施例中，由于在金属氧化物半导体层上形成包括透明光触媒材料的膜层，因此能避免紫外光清洁程序、紫外光固化程序或其他程序中所使用到的紫外光照射金属氧化物半导体层。如此一来，能避免紫外光等光线照射金属氧化物半导体层所造成的元件特性劣化问题(诸如关闭电流上升与临界电压偏负等元件特性飘移)。因此，像素结构能具有良好的元件特性，以及包括此像素结构的电子装置能具有较佳且均匀的元件特性。

综上所述，本发明在金属氧化物半导体层上形成包括透明光触媒材料的膜层，以避免紫外光等光线照射金属氧化物半导体层而影响其特性。如此一来，能解决像素结构在紫外光照射下所产生的劣化问题，使像素结构及包含其的电子装置具有良好的元件特性。

此外，本发明是通过改变诸如蚀刻终止层及保护层等膜层的材质，就能达到阻挡紫外光等光线而保护金属氧化物半导体层的目的。也就是说，本发明不需要在像素结构中形成额外的结构，故可应用于现有的像素结构布局中，且能在现有的像素结构的制程与机台下实现。因此，本发明不会造成像素结构的制造成本的大幅增加。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种像素结构，其特征在于，包括：

一基板；

一栅极，位于该基板上；

一绝缘层，覆盖该栅极；

一金属氧化物半导体层，位于该栅极上方的该绝缘层上；

一源极以及一漏极，位于该金属氧化物半导体层上；

至少一膜层，覆盖该金属氧化物半导体层，其中该至少一膜层包括一透明光触媒材料，且该透明光触媒材料阻挡一紫外光波段光线穿透至该金属氧化物半导体层，该透明光触媒材料包括绝缘金属氧化物或是金属氧化物纳米颗粒，其中该绝缘金属氧化物包括TiOx、TiSiOx、ZnOx、SnOx、ZrOx、CdS或其组合，其中该金属氧化物纳米颗粒包括TiOx纳米颗粒、TiSiOx纳米颗粒、ZnOx纳米颗粒、SnOx纳米颗粒、ZrOx纳米颗粒或CdS纳米颗粒或其组合；以及

一第一电极层，其与该源极或该漏极电性连接；

其中该至少一膜层包括一第一保护层，覆盖该源极与该漏极上；该第一保护层中形成一接触窗开口，暴露出该源极或该漏极，该第一电极层位于该第一保护层上，填入该接触窗开口与该源极或该漏极电性连接。

2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，其中该第一保护层包括该透明光触媒材料。

3.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该至少一膜层包括：

一第二保护层，位于该第一保护层上，且暴露出该第一电极层，

其中该第一保护层与该第二保护层至少其中之一包括该透明光触媒材料。

4.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该至少一膜层包括：

一蚀刻终止层，位于该金属氧化物半导体层的表面上；

该第一保护层，覆盖该源极与该漏极以及该蚀刻终止层；以及

一第二保护层，位于该第一保护层上，且暴露出该第一电极层，

其中该蚀刻终止层、该第一保护层与该第二保护层至少其中之一包括该透明光触媒材料。

5.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，更包括：

一发光材料层，位于该第一电极层上；以及

一第二电极层，位于该发光材料层上其中该透明光触媒材料阻挡波长为170～350nm的光。

6.一种像素结构的制造方法，其特征在于，包括：

在一基板上形成一栅极；

在该栅极上形成一绝缘层；

在该栅极上的该绝缘层上形成一金属氧化物半导体层；

于该金属氧化物半导体层上形成一源极以及一漏极；

于该源极与该漏极上形成至少一膜层，并覆盖该金属氧化物半导体层，其中该至少一膜层包括一透明光触媒材料，且该透明光触媒材料阻挡一紫外光波段光线穿透至该金属氧化物半导体层；以及

形成一第一电极层，其与该源极或该漏极电性连接；其中

形成该至少一膜层的方法包括：

于该源极与该漏极上形成一第一保护层，并覆盖该金属氧化物半导体层，其中该第一保护层包括该透明光触媒材料；以及

图案化该第一保护层，以于该第一保护层中形成一接触窗开口，暴露出该源极或该漏极，其中该第一电极层填入该接触窗开口以与该源极或该漏极电性连接；其中

该透明光触媒材料包括绝缘金属氧化物或是金属氧化物纳米颗粒，其中该绝缘金属氧化物TiOx、TiSiOx、ZnOx、SnOx、ZrOx、CdS或其组合，其中该金属氧化物纳米颗粒包括TiOx纳米颗粒、TiSiOx纳米颗粒、ZnOx纳米颗粒、SnOx纳米颗粒、ZrOx纳米颗粒、CdS纳米颗粒或其组合。

7.根据权利要求6所述的像素结构的制造方法，其特征在于，该透明光触媒材料阻挡波长为170～350nm的光。

8.根据权利要求6所述的像素结构的制造方法，其特征在于，更包括对该第一电极层的表面进行一紫外光清洁程序，其中该紫外光清洁程序包括施予臭氧并且照射紫外光，且所述紫外光的波长约为172nm。

9.根据权利要求6所述的像素结构的制造方法，其特征在于，其中该第一保护层包括该透明光触媒材料。

10.根据权利要求6所述的像素结构的制造方法，其特征在于，形成该至少一膜层的方法包括：

于该第一保护层上形成一第二保护层，覆盖该第一电极层；以及

图案化该第二保护层，以暴露出该第一电极层，

其中该第一保护层与该第二保护层至少其中之一包括该透明光触媒材料。

11.根据权利要求6所述的像素结构的制造方法，其特征在于，形成该至少一膜层的方法包括：

于该金属氧化物半导体层的表面上形成一蚀刻终止层；

于该第一保护层上形成一第二保护层，覆盖该第一电极层；以及

图案化该第二保护层，以暴露出该第一电极层，

其中该蚀刻终止层、该第一保护层与该第二保护层至少其中之一包括该透明光触媒材料。

12.根据权利要求6所述的像素结构的制造方法，其特征在于，更包括：

于该第一电极层上形成一发光材料层；以及

于该发光材料层上形成一第二电极层。

13.一种电子装置的制造方法，其特征在于，包括：

在一基板上形成多个像素结构，其中每一像素结构是以如权利要求7所述的方法制成；

在该基板的表面上形成一密封胶；

于该基板上形成一盖板，该盖板遮蔽该些像素结构且与该密封胶接触；以及

进行一紫外光固化程序，以使该密封胶固化，其中该紫外光固化程序的紫外光的波长为313nm。

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