CN101859792A - 有机发光二极管显示器及其制造方法 - Google Patents

有机发光二极管显示器及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有机发光二极管(OLED)显示器，所述OLED显示器包括基板主体、在所述基板主体上形成的OLED、在所述基板主体上形成并覆盖所述OLED的湿气吸收层、在所述基板主体上形成并覆盖所述湿气吸收层的第一阻挡层、在所述湿气吸收层和所述第一阻挡层之间形成的第一辅助阻挡层、在所述基板主体上形成并覆盖所述第一阻挡层的第二阻挡层，和在所述第一阻挡层和所述第二阻挡层之间形成的第二辅助阻挡层。本发明还公开了有机发光二极管显示器的制造方法。

Description

有机发光二极管显示器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种有机发光二极管(OLED)显示器及其制造方法。更具体地，涉及一种薄膜封装的OLED显示器及其制造方法。
背景技术
OLED显示器具有自发光性质，且其与液晶显示器(LCD)不同，由于无需单独的光源而能够降低厚度和重量。此外，OLED显示器显示出诸如低功耗、高亮度、高响应速度等高质量特性，从而作为下一代显示器装置引起人们广泛关注。
OLED显示器包括分别具有空穴注入电极、有机发光层和电子注入电极的多个OLED。当阳极和阴极将空穴和电子注入到有机发光层时，OLED利用在有机发光层内电子-空穴再结合而产生的激子所产生的能量发光，且在激子由激发态降至基态时显示图像。
然而，有机发光层对诸如湿气和氧气的外部环境因素很敏感，使得OLED显示器的质量在暴露于湿气或氧气中时会变差。因此，为了保护OLED并防止湿气和氧气渗透到有机发光层中，通过另外的密封工艺将封装基板密封在形成OLED的显示器基板上，或者在OLED上形成厚保护层。
然而，当使用封装基板或形成保护层时，为了完全防止湿气或氧气渗透到有机发光层中，OLED显示器的制造工艺变得复杂，且OLED显示器的整体厚度不能较薄地形成。
上述在背景技术中公开的信息仅仅是为了加强对本发明背景技术的理解，因此，它可能会包含不构成在此国内本领域技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明致力于提供一种OLED显示器，所述OLED显示器能够有效地抑制湿气或氧气通过薄膜封装层渗透到有机发光层中，并同时使整体厚度变薄。
此外，本发明提供了一种能够有效地形成薄膜封装层的OLED显示器的制造方法。
有机发光二极管(OLED)显示器包括基板主体、在所述基板主体上形成的OLED、在所述基板主体上形成并覆盖所述OLED的湿气吸收层、在所述基板主体上形成并覆盖所述湿气吸收层的第一阻挡层、在所述湿气吸收层和所述第一阻挡层之间形成的第一辅助阻挡层、在所述基板主体上形成并覆盖所述第一阻挡层的第二阻挡层，和在所述第一阻挡层和所述第二阻挡层之间形成的第二辅助阻挡层。
所述湿气吸收层可由包括一氧化硅(SiO)、一氧化钙(CaO)、一氧化钡(BaO)或它们的组合的材料形成。
所述湿气吸收层可通过热蒸发工艺形成。所述热蒸发工艺可用真空蒸发法进行。
所述第一阻挡层和所述第二阻挡层可分别由包括Al2O3、TiO2、ZrO、SiO2、AlON、AlN、SiON、Si3N4、ZnO、Ta2O5或它们的组合的材料形成。
所述第一阻挡层和所述第二阻挡层各自可通过原子层沉积(ALD)法形成。
所述第一阻挡层和所述第二阻挡层可由彼此不同的材料制成。
所述第一辅助阻挡层可通过所述第一阻挡层和所述湿气吸收层之间的反应在所述第一阻挡层和所述湿气吸收层之间的界面形成，且可包括所述第一阻挡层的至少部分组分和所述湿气吸收层的至少部分组分。
所述第二辅助阻挡层可通过所述第二阻挡层和所述第一阻挡层之间的反应在所述第二阻挡层和所述第一阻挡层之间的界面形成，且可包括所述第二阻挡层的至少部分组分和所述第一阻挡层的至少部分组分。
所述湿气吸收层、所述第一辅助阻挡层、所述第一阻挡层、所述第二辅助阻挡层和所述第二阻挡层可形成保护所述OLED的薄膜封装层，且所述薄膜封装层的整体厚度可在1nm～1000nm的范围内。
根据本发明示例性实施方式的OLED显示器的制造方法包括：在基板主体上形成OLED；通过热蒸发工艺形成覆盖所述OLED的湿气吸收层；通过原子层沉积(ALD)法形成覆盖所述湿气吸收层的第一阻挡层；通过所述第一阻挡层和所述湿气吸收层之间的反应在所述第一阻挡层和所述湿气吸收层之间的界面形成第一辅助阻挡层；通过ALD法形成覆盖所述第一阻挡层的第二阻挡层；和通过所述第二阻挡层和所述第一阻挡层之间的反应在所述第二阻挡层和所述第一阻挡层之间的界面形成第二辅助阻挡层。
所述湿气吸收层可由包括一氧化硅(SiO)、一氧化钙(CaO)、一氧化钡(BaO)或它们的组合的材料形成。
所述湿气吸收层可通过热蒸发工艺形成。所述热蒸发工艺可用真空蒸发法进行。
所述湿气吸收层可通过沉积由二氧化硅(SiO2)和硅气体的反应形成的一氧化硅而形成。
所述第一阻挡层和所述第二阻挡层可分别由包括Al2O3、TiO2、ZrO、SiO2、AlON、AlN、SiON、Si3N4、ZnO、Ta2O5或它们的组合的材料形成。
所述第一阻挡层和所述第二阻挡层可由彼此不同的材料制成。
所述第一辅助阻挡层可包括所述第一阻挡层的至少部分组分和所述湿气吸收层的至少部分组分，且可由不同于所述第一阻挡层和所述湿气吸收层的材料制成。
所述第二辅助阻挡层可包括所述第二阻挡层的至少部分组分和所述第一阻挡层的至少部分组分，且可由不同于所述第二阻挡层和所述第一阻挡层的材料制成。
所述湿气吸收层、所述第一辅助阻挡层、所述第一阻挡层、所述第二辅助阻挡层和所述第二阻挡层可形成保护所述OLED的薄膜封装层，且所述薄膜封装层的整体厚度可在1nm～1000nm的范围内。
附图说明
结合附图并参照以下详细描述，本发明更完整的理解及其多种附属优点将更容易理解，且更显而易见，其内相同的附图标记指代相同或相似元件，其中：
图1为根据本发明示例性实施方式的OLED显示器的截面图；
图2为图1的OLED显示器像素电路的布置图；
图3为图1的OLED的局部放大截面图；和
图4和图5为根据本发明示例性实施方式的OLED显示器制造工艺的工艺流程图。
具体实施方式
以下将参照附图更完整地说明本发明，其中示出了本发明的示例性实施方式。本领域技术人员应理解的是，能够以各种不同的方式修改所描述的实施方式而均不背离本发明的精神和范围。
为了更清楚地说明本发明，未涉及说明的部件将从附图中省略，且相同的附图标记在全文中表示相同元件。
此外，为了便于说明而随意地示出了附图所示各结构组件的尺寸和厚度，本发明并不限于这些图示。
在附图中，为了清楚起见而放大了层、膜、面板、区域的厚度。应理解的是，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”时，它可直接在另一元件上，或者也可存在插入元件。相比之下，当元件被称为“直接”在另一元件“上”，不存在插入元件。
以下将参照图1～图3对本发明的示例性实施方式进行说明。
如图1所示，有机发光二极管(OLED)显示器100包括显示器基板110和薄膜封装层210。
显示器基板110包括基板主体111、驱动电路单元DC和OLED 70。驱动电路单元DC和OLED 70形成在基板主体111上。OLED 70通过有机发光层720(图3中示出)发光而显示图像，且驱动电路单元DC驱动OLED 70。OLED 70和驱动电路单元DC的结构不限于图1～图3所示的结构，且可在本领域技术人员根据OLED 70发光的图像显示方向能够易于实现的范围内进行不同修改。
薄膜封装层210包括在基板主体111上依次形成的湿气吸收层220、第一辅助阻挡层235、第一阻挡层230、第二辅助阻挡层245和第二阻挡层240。
湿气吸收层220覆盖OLED以进行保护。湿气吸收层220由一氧化硅(SiO)、一氧化钙(CaO)和一氧化钡(BaO)之一形成。
此外，湿气吸收层220通过诸如真空蒸发法的热蒸发工艺形成。用于形成湿气吸收层220的热蒸发工艺可在不损坏OLED 70的温度内进行。因此，能够防止在用于形成湿气吸收层220的工艺中对OLED 70的损坏。
第一阻挡层230和第二阻挡层240由包括至少一种无机绝缘材料的材料形成，无机绝缘材料例如为Al2O3、TiO2、ZrO、SiO2、AlON、AlN、SiON、Si3N4、ZnO和Ta2O5。此时，第一阻挡层230和第二阻挡层240由彼此不同的材料形成。
此外，第一阻挡层230和第二阻挡层240通过原子层沉积(ALD)法对至少一种上述列举的无机绝缘材料进行沉积而形成。根据ALD法，为了不损坏OLED 70，第一和第二阻挡层230和240可通过使上述列举的无机绝缘材料在小于100摄氏度的温度下生长而形成。第一和第二阻挡层230和240具有高密度，以便能够有效地抑制湿气和氧气的渗透。
第一辅助阻挡层235形成在第一阻挡层230和湿气吸收层220之间的界面。第一辅助阻挡层235通过第一阻挡层230和湿气吸收层220发生反应而形成。即，第一辅助阻挡层235通过结合第一阻挡层230的至少部分组分和湿气吸收层220的至少部分组分而形成。在下文中，至少部分组分是指至少一种组分或所有组分。第一辅助阻挡层235可在用ALD法在湿气吸收层220上沉积第一阻挡层230的工艺期间形成，或者可在湿气吸收层220上沉积第一阻挡层230后形成。例如，如果湿气吸收层220由SiO制成，第一阻挡层230由Al2O3制成，则第一辅助阻挡层235可由AlSiOx形成。
第二辅助阻挡层245形成在第二阻挡层240和第一阻挡层230之间的界面。第二辅助阻挡层245通过第二阻挡层240和第一阻挡层230发生反应而形成。即，第二辅助阻挡层245通过结合第二阻挡层240的至少部分组分和第一阻挡层230的至少部分组分而形成。第二辅助阻挡层245可在用ALD法在第一阻挡层230上沉积第二阻挡层240的工艺期间形成，或者可在第一阻挡层230上沉积第二阻挡层240后形成。例如，如果第二阻挡层240由TiO2制成，第一阻挡层230由Al2O3制成，则第二辅助阻挡层245可由TiAlOx制成。
如本文所述，在湿气吸收层220上依次形成的第一辅助阻挡层235、第一阻挡层230、第二辅助阻挡层245和第二阻挡层240分别由具有不同组合结构的不同材料形成。因此，薄膜封装层210能够更有效且稳定地阻挡湿气和氧气。
此外，第一辅助阻挡层235、第一阻挡层230、第二辅助阻挡层245和第二阻挡层240在两个ALD工艺期间形成，由此整体加工工艺能够相对更容易进行，且能够最小化对OLED 70的损坏。
薄膜封装层210的整体厚度在1nm～1000nm内。当薄膜封装层210的整体厚度低于1nm时，难以稳定地保护OLED 70并防止湿气或氧气渗透。当薄膜封装层210的整体厚度大于1000nm时，OLED显示器100的整体厚度的增加超过需要。此外，随着第一阻挡层230和第二阻挡层240的厚度增加，薄膜封装层210的整体透气性明显降低。然而，当第一阻挡层230和第二阻挡层240过厚时，在沉积工艺中会发生温度增加，从而会损坏OLED 70。考虑到这些特点，优选薄膜封装层210的整体厚度在300nm～500nm内。
此外，湿气吸收层220具有低透湿性，以便能够阻挡湿气或氧气渗透。然而，用作湿气吸收层220的组分也与湿气或氧气结合并抑制湿气或氧气渗透到OLED中。即，用作湿气吸收层220材料的一氧化硅(SiO)、一氧化钙(CaO)和一氧化钡(BaO)非常容易与氧原子结合形成二氧化物，由此湿气吸收层220与依次通过第二阻挡层240、第二辅助阻挡层245、第一阻挡层230和第一辅助阻挡层235的最小量湿气或氧气结合，以便能够有效地阻挡湿气或氧气渗透到OLED 70中。
通过上述构造，根据本发明示例性实施方式的OLED显示器100的薄膜封装层210具有每天低于10-6g/m2的水蒸汽透过率(WWTR)。
因此，OLED显示器100能够稳定并有效地抑制湿气或氧气对有机发光层720(图3中示出)的渗透，并同时能够使OLED显示器100的总厚度变薄。
此外，由于湿气吸收层220与第一辅助阻挡层235、第一阻挡层230、第二辅助阻挡层245和第二阻挡层240相比更柔软，也能够减轻传递给OLED 70的应力或冲击。由于OLED显示器100被弯曲，在第一辅助阻挡层235、第一阻挡层230、第二辅助阻挡层245和第二阻挡层240之间会产生应力。由于此应力，薄膜封装层210可能会损坏，从而湿气渗透阻挡功能明显变差。此外，应力传递给OLED 70从而导致OLED 70故障。但如上所述，湿气吸收层220能够抑制湿气渗透并减轻产生的应力，且能够降低对OLED 70的冲击。
以下，将参照图2和图3更详细地说明OLED显示器100的内部结构。
如图2和图3所示，OLED 70包括第一电极710、有机发光层720和第二电极730。驱动电路单元DC包括至少两个薄膜晶体管(TFT)T1和T2以及至少一个存储电容器C1。TFT主要包括开关晶体管T1和驱动晶体管T2。
开关晶体管T1连接扫描线SL1和数据线DL1，并根据对描线SL1的开关电压输入，将来自数据线DL1的数据电压输入传输至驱动晶体管T2。存储电容器C1连接开关晶体管T1和电源线VDD，并存储开关晶体管T1供应的电压和对电源线VDD供应的电压之间的电压差。
OLED 70通过输出电流IOLED发光。驱动晶体管T2包括半导体层132、源极176、漏极177和栅极155，且OLED 70的第一电极710连接驱动晶体管T2的漏极177。
存储电容器C1可由在形成栅极155的相同层上形成的第一电容板158以及在形成源极176和漏极177的相同层上形成的第二电容板178形成。然而，本发明的示例性实施方式不限于此。因此，电容板158和178之一可形成在形成半导体层132的相同层上，且存储电容器C1的结构可在本领域技术人员容易实现的范围内进行各种修改。
此外，在图2和图3中，OLED显示器100图示为两个晶体管和一个电容器形式的有源矩阵(AM)型OLED显示器，其中在一个像素内形成两个TFT的T1和T2以及一个存储电容器C1，但本发明的示例性实施方式不限于此。因此，OLED显示器100可具有各种结构。例如，可在OLED显示器100的一个像素内提供三个或更多个TFT以及两个或更多个电容器，且在OLED显示器100内可进一步提供独立导线。在本文中，像素为用于显示图像的最小单元，且OLED显示器100通过使用多个像素显示图像。
以下，将参照图1、图4和图5对根据本发明示例性实施方式的OLED显示器100的制造方法进行说明，主要说明用于形成薄膜封装层210的工艺。
如图1和图4所示，首先使OLED 70形成在基板主体111上(S100)。接着，用热蒸发工艺使覆盖OLED 70的湿气吸收层220形成在基板主体111上(S200)。此时，将真空蒸发法用作热蒸发工艺。此外，湿气吸收层220由一氧化硅(SiO)、一氧化钙(CaO)和一氧化钡(BaO)之一制成。
参照图5将更详细地说明用于形成湿气吸收层220的工艺。在以下说明中，湿气吸收层220由例如一氧化硅(SiO)制成。
将OLED 70形成处的基板主体111置于真空反应器上(S210)。将二氧化硅(SiO2)和硅(Si)气体注入反应器中(S220)，对二氧化硅(SiO2)和硅(Si)气体通电以在预定温度下沉积基板主体111(S230)。在本文中，预定温度在不损坏OLED 70的温度内。二氧化硅和硅气体相互反应生成一氧化硅SiO，且一氧化硅SiO沉积在基板主体111上，从而形成覆盖OLED70的湿气吸收层220(S240)。此时，例如沉积速度为
Figure GSA00000010302700091
反应器抽真空至约10-7托的真空度。
回至图4，通过用原子层沉积(ALD)工艺沉积无机绝缘材料在基板主体111上形成覆盖湿气吸收层220的第一阻挡层230(S300)。在此，当通过ALD工艺形成第一阻挡层230时，无机绝缘材料在小于100摄氏度的温度下生长以防止损坏OLED 70。无机绝缘材料包括Al2O3、TiO2、ZrO、SiO2、AlON、AlN、SiON、Si3N4、ZnO和Ta2O5中的至少一种。以下，将说明例如由Al2O3制成的第一阻挡层230。
一旦用ALD工艺在湿气吸收层220上形成第一阻挡层230，第一阻挡层230在形成第一阻挡层230期间或之后与湿气吸收层220反应，使得第一辅助阻挡层235另外形成在第一阻挡层230和湿气吸收层220之间的界面(S400)。此时，如果湿气吸收层220由SiO制成，第一阻挡层230由Al2O3制成，则第一辅助阻挡层235由AlSiOx制成。
接着，通过用原子层沉积(ALD)工艺沉积另一种无机绝缘材料在基板主体111上形成覆盖第一阻挡层230的第二阻挡层240(S500)。在此，当通过ALD工艺形成第二阻挡层240时，另一种无机绝缘材料在小于100摄氏度的温度下生长以防止损坏OLED 70。以下，将说明例如由TiO2制成的第二阻挡层240。
一旦用ALD工艺在第一阻挡层230上形成第二阻挡层240，第二阻挡层240在形成第二阻挡层240期间或之后与第一阻挡层230反应，使得第二辅助阻挡层245形成在第一阻挡层230和第二阻挡层240之间的界面(S600)。此时，如果第一阻挡层230由Al2O3制成，第二阻挡层240由TiO2制成，则第二辅助阻挡层245由TiAlOx制成。
通过上述工艺形成的薄膜封装层210具有1nm～1000nm的厚度。在本文中，薄膜封装层210的最优选厚度在300nm～500nm内。
薄膜封装层210能够稳定并有效地抑制湿气或氧气渗透到有机发光层720中，并能够容易且有效地通过上述制造方法形成。
此外，OLED显示器100的整体厚度能够相对较薄。
根据本发明，OLED显示器能够有效地抑制湿气或氧气通过薄膜封装层渗透到有机发光层中，并同时能够使OLED显示器的整体厚度变薄。
此外，本发明提供了一种能够简单有效地形成薄膜封装层的OLED显示器的制造方法。
尽管已结合目前认为可实践的示例性实施方式对本发明进行说明，但应理解的是，本发明不限于公开的实施方式，相反，本发明旨在覆盖包含在所附权利要求书的范围内的各种修改和等效方案。

Claims (19)

1.一种有机发光二极管显示器，包括
基板主体；
有机发光二极管，所述有机发光二极管形成在所述基板主体上；
湿气吸收层，所述湿气吸收层形成在所述基板主体上并覆盖所述有机发光二极管；
第一阻挡层，所述第一阻挡层形成在所述基板主体上并覆盖所述湿气吸收层；
第一辅助阻挡层，所述第一辅助阻挡层形成在所述湿气吸收层和所述第一阻挡层之间；
第二阻挡层，所述第二阻挡层形成在所述基板主体上并覆盖所述第一阻挡层；和
第二辅助阻挡层，所述第二辅助阻挡层形成在所述第一阻挡层和所述第二阻挡层之间。
2.根据权利要求1所述的有机发光二极管显示器，其中所述湿气吸收层由包括选自由一氧化硅、一氧化钙、一氧化钡和它们的组合构成的组中的一种的材料形成。
3.根据权利要求2所述的有机发光二极管显示器，其中所述湿气吸收层通过热蒸发工艺形成。
4.根据权利要求3所述的有机发光二极管显示器，其中所述热蒸发工艺通过使用真空蒸发法进行。
5.根据权利要求1所述的有机发光二极管显示器，其中所述第一阻挡层和所述第二阻挡层各自由包括选自由Al2O3、TiO2、ZrO、SiO2、AlON、AlN、SiON、Si3N4、ZnO、Ta2O5和它们的组合构成的组中的一种的材料形成。
6.根据权利要求5所述的有机发光二极管显示器，其中所述第一阻挡层和所述第二阻挡层各自通过原子层沉积法形成。
7.根据权利要求6所述的有机发光二极管显示器，其中所述第一阻挡层和所述第二阻挡层由彼此不同的材料形成。
8.根据权利要求7所述的有机发光二极管显示器，其中所述第一辅助阻挡层通过所述第一阻挡层和所述湿气吸收层之间的反应在所述第一阻挡层和所述湿气吸收层之间的界面形成，且包括所述第一阻挡层的至少部分组分和所述湿气吸收层的至少部分组分。
9.根据权利要求7所述的有机发光二极管显示器，其中所述第二辅助阻挡层通过所述第二阻挡层和所述第一阻挡层之间的反应在所述第二阻挡层和所述第一阻挡层之间的界面形成，且包括所述第二阻挡层的至少部分组分和所述第一阻挡层的至少部分组分。
10.根据权利要求1所述的有机发光二极管显示器，其中所述湿气吸收层、所述第一辅助阻挡层、所述第一阻挡层、所述第二辅助阻挡层和所述第二阻挡层形成保护所述有机发光二极管的薄膜封装层，且所述薄膜封装层的整体厚度在1nm～1000nm的范围内。
11.一种有机发光二极管显示器的制造方法，包括：
在基板主体上形成有机发光二极管；
通过热蒸发工艺形成覆盖所述有机发光二极管的湿气吸收层；
通过原子层沉积法形成覆盖所述湿气吸收层的第一阻挡层；
通过所述第一阻挡层和所述湿气吸收层之间的反应在所述第一阻挡层和所述湿气吸收层之间的界面形成第一辅助阻挡层；
通过原子层沉积法形成覆盖所述第一阻挡层的第二阻挡层；和
通过所述第二阻挡层和所述第一阻挡层之间的反应在所述第二阻挡层和所述第一阻挡层之间的界面形成第二辅助阻挡层。
12.根据权利要求11所述的有机发光二极管显示器的制造方法，其中所述湿气吸收层由包括选自由一氧化硅、一氧化钙、一氧化钡和它们的组合构成的组中的一种的材料形成。
13.根据权利要求12所述的有机发光二极管显示器的制造方法，其中所述热蒸发工艺包括真空蒸发法。
14.根据权利要求13所述的有机发光二极管显示器的制造方法，其中所述湿气吸收层通过沉积由二氧化硅和硅气体的反应形成的一氧化硅而形成。
15.根据权利要求11所述的有机发光二极管显示器的制造方法，其中所述第一阻挡层和所述第二阻挡层各自由包括选自由Al2O3、TiO2、ZrO、SiO2、AlON、AlN、SiON、Si3N4、ZnO、Ta2O5和它们的组合构成的组中的一种的材料形成。
16.根据权利要求15所述的有机发光二极管显示器的制造方法，其中所述第一阻挡层和所述第二阻挡层由彼此不同的材料制成。
17.根据权利要求16所述的有机发光二极管显示器的制造方法，其中所述第一辅助阻挡层包括所述第一阻挡层的至少部分组分和所述湿气吸收层的至少部分组分，且由不同于所述第一阻挡层和所述湿气吸收层的材料制成。
18.根据权利要求16所述的有机发光二极管显示器的制造方法，其中所述第二辅助阻挡层包括所述第二阻挡层的至少部分组分和所述第一阻挡层的至少部分组分，且由不同于所述第二阻挡层和所述第一阻挡层的材料制成。
19.根据权利要求11所述的有机发光二极管显示器的制造方法，其中所述湿气吸收层、所述第一辅助阻挡层、所述第一阻挡层、所述第二辅助阻挡层和所述第二阻挡层形成保护所述有机发光二极管的薄膜封装层，且所述薄膜封装层的整体厚度在1nm～1000nm的范围内。
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