CN104868062A - 制造有机发光显示装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开制造有机发光显示装置的方法：a)在基板上形成栅电极；b)在包括栅电极的基板上形成栅绝缘层；c)在栅绝缘层上形成有源层；d)在有源层上形成绝缘层；e)在绝缘层上形成与有源层接触的源电极和漏电极；f)在绝缘层上形成钝化层以覆盖源电极和漏电极；和g)形成与源电极和漏电极之一电气连接的有机发光元件，其中步骤a)包括形成铝、钼或银的金属层、或其层压层，用蚀刻剂组合物蚀刻金属层以形成栅电极，蚀刻剂组合物包括按重量百分比计50％至70％的磷酸、2％至15％的硝酸、5％至20％的乙酸、0.1％至5％的对甲苯磺酸和余量的水，因此，可以同时蚀刻形成栅电极和像素电极的金属层，达到优异的蚀刻效果且以提高的工艺效率制造有机发光显示装置。

Description

制造有机发光显示装置的方法
技术领域
本发明涉及一种制造有机发光显示装置的方法。
背景技术
通常，平面显示装置可以被分为发光型装置和光接收型装置。发光型装置可以包括，例如阴极射线管、等离子显示面板、电致发光装置、发光二极管等。光接收型装置可以包括，例如液晶显示器。在这些中，电致发光装置具有若干优点，例如宽视角、优异的对比度和高的响应速度，因此，其作为下一代显示装置引起了公众的关注。
这种电致发光装置根据形成发光层的材料分为无机电致发光装置和有机电致发光装置。
在这些中，有机电致发光装置是自发光型显示器，其电激发荧光有机化合物来发光。该装置可在低电压下驱动，易于以薄的厚度来制造，并且具有宽的视角和高的响应速度，因此，其作为克服传统液晶显示器的问题的下一代显示器而引起了公众的关注。
有机电致发光装置可以包括阳极电极、阴极电极、及在它们之间由有机材料制成的发光层。对于有机电致发光装置，由于将正电压和负电压分别施加到这些电极上，因此将从阳极电极注入的空穴穿过空穴传输层然后移动到发光层，同时从阴极电极提供的电子穿过电子输送层然后移动到发光层，然后，这些电子和空穴在发光层中再次结合以形成激子。
当激子从激发态到基态变化时，在发光层中的磷光剂(phosphor)分子发光以形成图像。对于全色型有机电致发光装置，提供了红(R)、绿(G)和蓝(B)三种颜色发光的像素以获得全色的图像。
同时，用在例如电致发光装置、液晶显示器等的平面显示装置中的薄膜晶体管(在下文中，称为TFT)通常被用作控制每个像素的操作的开关装置和用于驱动像素的驱动装置。这种薄膜晶体管包括具有漏区和源区(漏区和源区在衬底上掺杂有高浓度的杂质)的半导体有源层、在漏区和源区之间形成的沟道区、在半导体有源层上形成的栅绝缘膜、以及在有源层中在沟道区的顶部上形成的栅电极。
例如，登记号为10-1174881的韩国专利公开了一种有机发光显示器及其制造方法。然而，该专利没有从根本上解决上述问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种制造有机发光显示装置的方法，该方法使用在形成栅电极和像素电极中可用的蚀刻剂组合物。
通过下面的特征将实现本发明的以上目的：
(1)一种制造有机发光显示装置的方法，包括：a)在基板上形成栅电极；b)在包括所述栅电极的基板上形成栅绝缘层；c)在所述栅绝缘层上形成有源层；d)在所述有源层上形成绝缘层；e)在所述绝缘层上形成源电极和漏电极，所述源电极和所述漏电极与所述有源层接触；f)在所述绝缘层上形成钝化层，以覆盖所述源电极和所述漏电极；以及g)形成有机发光元件，所述有机发光元件电气连接到所述源电极和所述漏电极中的一者，其中，步骤a)包括形成铝金属层、钼金属层或银金属层、或它们的层压(laminate)层，然后用蚀刻剂组合物蚀刻所述金属层以形成所述栅电极，所述蚀刻剂组合物包括50wt.％(重量％)至70wt.％的磷酸、2wt.％至15wt.％的硝酸、5wt.％至20wt.％的乙酸、0.1wt.％至5wt.％的对甲苯磺酸、以及余量的水。
(2)根据上述(1)所述的方法，所述铝金属层为铝层、或者包括铝和至少一种选自La、Mg、Zn、In、Ca、Te、Sr、Cr、Co、Mo、Nb、Ta、W、Ni、Nd、Sn、Fe、Si、Ti、Pt和C中的金属的合金层。
(3)根据上述(1)所述的方法，所述钼金属层为钼层、或者包括钼和至少一种选自Ti、Ta、Cr、Ni、Nd、In和Al中的金属的合金层。
(4)根据上述(1)所述的方法，所述银金属层为银层、或者包括银和至少一种选自La、Mg、Zn、In、Ca、Te、Sr、Cr、Co、Mo、Nb、Ta、W、Ni、Nd、Sn、Fe、Si、Ti、Pt、Pd和Cu中的金属的合金层。
(5)根据上述(1)所述的方法，形成所述有机发光元件的步骤包括：形成第一电极，所述第一电极与所述源电极和所述漏电极中的一者电气连接；在所述第一电极上形成有机层；以及在所述有机层上形成第二电极。
(6)根据上述(5)所述的方法，所述第一电极通过在所述钝化层上形成导电材料层然后用蚀刻剂组合物蚀刻所述导电材料层来形成，所述导电材料层为铝金属层、钼金属层或银金属层、金属氧化物层、或它们的层压层，所述蚀刻剂组合物包括50wt.％至70wt.％的磷酸、2wt.％至15wt.％的硝酸、5wt.％至20wt.％的乙酸、0.1wt.％至5wt.％的对甲苯磺酸、以及余量的水。
(7)根据上述(6)所述的方法，所述金属氧化层为氧化铟锡(ITO)层、氧化铟锌(IZO)层、氧化锌(ZnO)层、氧化铟锌锡(IZTO)层、氧化镉锡(CTO)层、或氧化铟镓锌(IGZO)层。
根据该制造有机发光显示装置的方法，可以同时蚀刻形成栅电极和像素电极的金属层，以达到优异的蚀刻效果。此外，与分别使用相应的蚀刻剂组合物的常规方法相比，其可以简化整个制造工艺，并且降低工艺成本，因此能够以提高的工艺效率生产有机发光显示装置。
具体实施方式
本发明公开了一种制造有机发光显示装置的方法，包括：a)在基板上形成栅电极；b)在包括栅电极的基板上形成栅绝缘层；c)在栅绝缘层上形成有源层；d)在有源层上形成绝缘层；e)在绝缘层上形成源电极和漏电极，源电极和漏电极与有源层接触；f)在绝缘层上形成钝化层，以覆盖源电极和漏电极；以及g)形成有机发光元件，该有机发光元件电气连接到所述源电极和漏电极中的一者，其中，步骤a)包括形成铝金属层、钼金属层或银金属层、或它们的层压层，然后用蚀刻剂组合物蚀刻金属层以形成栅电极，该蚀刻剂组合物包括50wt.％至70wt.％的磷酸、2wt.％至15wt.％的硝酸、5wt.％至20wt.％的乙酸、0.1wt.％至5wt.％的对甲苯磺酸、以及余量的水，因此，可以同时蚀刻形成栅电极和像素电极的金属层，以达到优异的蚀刻效果，并且以提高的工艺效率制造有机发光显示装置。
在下文中，将详细描述根据本发明的实施方式的制造有机发光显示装置的方法。
首先，a)在基板上形成栅电极。
这种基板可以使用硅(Si)、玻璃或有机材料来制备。当使用硅(Si)作为基板时，绝缘层(未示出)还可以通过热氧化工艺形成在基板的表面上。
在基板上形成导电材料层(例如，金属或导电的金属氧化物)，然后，将其蚀刻以形成栅电极。
根据本发明的实施方式，导电材料层可以包括，例如铝金属层、钼金属层、银金属层、或它们的层压层。
在本公开中，铝金属层是指铝层或铝合金层。例如，本文所用的铝合金层可以包括合金层Al-X，该合金层Al-X包括铝和另一种金属(X为至少一种选自La、Mg、Zn、In、Ca、Te、Sr、Cr、Co、Mo、Nb、Ta、W、Ni、Nd、Sn、Fe、Si、Ti、Pt和C中的金属)。当将Al-X合金层用作铝金属层时，可以有利地避免一些由于铝的发热引起的土丘(Hill-lock)现象而导致的工艺问题。
钼金属层是指钼层或钼合金层，并且用于缓冲在薄层之间的电池(cell)反应。钼合金层可以通过例如作为主要成分的钼以及至少一种选自Ti、Ta、Cr、Ni、Nd、In和Al中的金属合金化来形成。
银金属层是指银层或银合金层。银合金层可以通过例如作为主要组分的银以及至少一种选自La、Mg、Zn、In、Ca、Te、Sr、Cr、Co、Mo、Nb、Ta、W、Ni、Nd、Sn、Fe、Si、Ti、Pt、Pd、Cu中的金属合金化来形成。鉴于对金属线(wire)沉积中的表面的粘附力和在可见光波长范围内的反射率，优选使用包括Pd和Cu的银合金。
金属层可以用包括磷酸、硝酸、乙酸和对甲苯磺酸的蚀刻剂组合物来蚀刻以形成栅电极。
根据本发明的蚀刻剂组合物，磷酸为氧化金属层的主要氧化剂。
磷酸的含量没有特别限制，但是，所包括的磷酸的量相对于组合物的总重量例如可以为50wt.％至70wt.％。如果磷酸的含量小于50wt.％，则由于缺乏蚀刻能力，故不会充分地进行蚀刻。当磷酸的含量超过70wt.％时，金属被过度蚀刻，剩余的金属层的面积变小，从而不能起到电极的作用。
硝酸为辅助的氧化剂，其起到控制蚀刻速率并且减小锥角的作用。
硝酸的含量没有特别限制，但是，所包括的硝酸的量相对于组合物的总重量例如可以为2wt.％至15wt.％，优选为3wt.％至8wt.％。如果硝酸的含量小于2wt.％，则金属层的蚀刻速率会降低，并且剩余的银金属层会产生引起暗斑(darkspot)的缺陷。当硝酸的含量超过15wt.％时，蚀刻速率会增加，从而难以控制该工艺的多个阶段。
乙酸为控制反应速率等的缓冲剂，并且可以控制硝酸的降解速率。通常，乙酸起到降低降解速率的作用。
乙酸的含量没有特别限制，但是，所包括的乙酸的量相对于组合物的总重量例如可以为5wt.％至20wt.％，优选为5wt.％至15wt.％。如果乙酸的含量小于5wt.％，则金属层不会被平滑地蚀刻，从而降低蚀刻均匀性。当乙酸的含量超过20wt.％时，会出现发泡，并且银金属层不能被平滑地蚀刻。
对甲苯磺酸起到改善第一电极和栅电极的均匀性的作用，并用作钼金属层的蚀刻抑制剂和银金属层的蚀刻控制剂。
对甲苯磺酸的含量没有特别限制，但是，所包括的对甲苯磺酸的量相对于组合物的总重量例如可以为0.1wt.％至5wt.％。如果对甲苯磺酸的含量小于0.1wt.％，则银金属层的蚀刻均匀性会降低，并且出现斑点。当对甲苯磺酸的含量超过5wt.％时，银金属层会剩余残渣并引起暗斑缺陷的发生。
根据本发明的蚀刻剂组合物可以通过适当地采用根据特定要求的上述组分，然后为了控制整体构成的组合物向其中加入水来制备。也就是说，水为总组合物的余量。优选地，整体构成的组合物被合意地控制，使得上述组分分别被包括在上述含量范围内。
水的类型没有特别限制，但是优选使用去离子蒸馏水，更优选地，使用用于半导体工艺的具有18MΩ·cm或更大的电阻率的去离子蒸馏水。
接着，b)在包括栅电极的基板上形成栅绝缘层。
栅绝缘层可以通过将绝缘材料涂覆到包括栅电极的基板上、然后将其图案化来形成。
绝缘材料没有特别限制，但可包括在相关领域中已知的任何典型的绝缘材料。例如可以使用氧化硅、氧化钽、氧化铝等。这些材料可以单独使用或以其两种或更多种的组合使用。
接着，c)在栅绝缘层上形成有源层。
有源层可以通过将半导体物质涂覆到栅绝缘层上、然后将其图案化来形成，将半导体物质涂覆到栅绝缘层上对应于通过沉积工艺得到的栅电极，沉积工艺例如为物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)等。
有源层可以包括掺杂有n-型杂质或p-型杂质的源区/漏区，以及用于连接源区和漏区的沟道区。
本文中所用的半导体物质可以包括，例如无机半导体、有机半导体、氧化物半导体等，它们可以单独使用或以其两种或更多种的组合使用。
无机半导体的具体例子可以包括CdS、GaS、ZnS、CdSe、CaSe、ZnSe、CdTe、SiC、Si等，它们可以单独使用或以其两种或更多种的组合使用。
有机半导体的具体例子可以包括：聚噻吩及其衍生物、聚对苯撑乙炔(polyparaphenylene vinylene)及其衍生物、聚对苯撑及其衍生物、聚芴及其衍生物、聚噻吩乙炔及其衍生物、聚噻吩-杂环芳香族共聚物及其衍生物。此外，小分子例如包括：并五苯、并四苯、萘的稠环芳香烃(oligoacene)及其衍生物、α-6-噻吩、α-5-噻吩的低聚噻吩及其衍生物、有金属/无金属的酞菁及其衍生物、均苯四酸二酐或均苯四酸二酰亚胺及其衍生物、苝四羧酸二酐或苝四羧酸二酰亚胺及其衍生物。
氧化物半导体的具体例子可以包括至少一种选自镓(Ga)、铟(In)、锌(Zn)和锡(Sn)的元素，以及氧。例如，有源层可以为ZnO、ZnGaO、ZnInO、GaInO、GaSnO、ZnSnO、InSnO、HfInZnO、ZnGaInO等，优选为GI-Z-O层[a(In2O3)b(Ga2O3)c(ZnO)层](其中，a、b和c分别为满足a≥0、b≥0、c>0条件的实数)。
接着，d)在有源层上形成绝缘层。
特别提供用于保护有源层的沟道的绝缘层。绝缘层可以被设计成覆盖整个有源层而不是仅覆盖接触源电极/漏电极的区域，然而，其并不局限于此，可以仅在沟道的顶部形成绝缘层。
绝缘层也可以用作抗蚀刻层(‘蚀刻停止层’)。
绝缘层可以通过涂覆在上述范围内的绝缘材料，然后将其图案化来形成。
接着，e)在绝缘层上形成源电极和漏电极，源电极和漏电极与有源层接触。
源电极和漏电极可以通过在绝缘层中在对应于有源层与源电极和漏电极接触部分的位置处形成接触孔，然后在绝缘层上形成导电材料层，并将其蚀刻来形成。
导电材料层可以是铝金属层、钼金属层、银金属层、或它们的层压层。源电极和漏电极可以通过使用根据本发明的上述蚀刻剂组合物蚀刻导电材料层来形成。
根据本发明的实施方式，在上述的蚀刻工艺中，源电极和漏电极的中间部分，即，在对应于栅电极边缘部分的位置处形成的倾斜部分可以被蚀刻并去除。
因此，源电极可包括分别形成的第一源电极和第二源电极。在此，在有源层的顶部上形成第一源电极，而在未形成有源层的部分上形成第二源电极。就此而言，第一源电极和第二源电极分别以平坦形状形成而不具有倾斜部分。类似地，在有源层的顶部上形成第一漏电极，而在未形成有源层的部分上形成第二漏电极。就此而言，第一漏电极和第二漏电极分别以平坦形状形成而不具有倾斜部分。
此后，在下述的第一电极形成期间形成第三源电极和第三漏电极。就此而言，第三源电极被形成以便连接第一源电极和第二源电极，而第三漏电极被形成以便将第一漏电极和第二漏电极连接。
同样地，在去除源电极/漏电极的倾斜部分之后，通过氧化铟锡(ITO)电极等将这些电极连接，以便防止由倾斜部分引起的故障，因此降低了装置缺陷。
在登记号为1174881的韩国专利中描述了根据本发明的以上实施方式得到的具体的构造和效果，该韩国专利的内容通过引用并入本文。
接着，f)在绝缘层上形成钝化层，以覆盖源电极和漏电极。
然后，g)形成有机发光元件，该有机发光元件电气连接到源电极和漏电极中的一者。
有机发光元件可通过以下方法来制备：形成与源电极和漏电极中的一者电气连接的第一电极；在第一电极上形成有机层；以及在有机层上形成第二电极。
第一电极可以通过以下方法形成：在钝化层上在第一电极与源电极和漏电极之一连接的位置处形成接触孔，然后在钝化层上形成导电材料层，并将其蚀刻。
例如，导电材料层可以包括铝金属层、钼金属层、银金属层、金属氧化物层、或它们的层压层。通过使用根据本发明的蚀刻剂组合物蚀刻该层，可以形成第一电极。
金属氧化层为氧化铟锡(ITO)层、氧化铟锌(IZO)层、氧化锌(ZnO)层、氧化铟锌锡(IZTO)层、氧化镉锡(CTO)层、或氧化铟镓锌(IGZO)层，优选氧化铟锡层或氧化铟镓锌层，但不受限于此。
在钝化层上还可以形成由绝缘材料制成的像素限定层，以覆盖第一电极。在这种情况下，可将像素限定层(在下文中，PDL)的部分图案化以形成孔，在该像素限定层的部分中，第一电极和有机层彼此连接。
更具体地，PDL被设置成覆盖第一电极的边缘。该PDL具有限定发光区域的作用，以及增加第一电极的边缘和第二电极之间的间隔的作用，以防止电场被集中在第一电极的边缘部分，从而防止了在第一电极和第二电极之间的短路。
随后，在第一电极上形成有机层。
有机层可设有空穴注入传输层、发光层、电子注入输送层等，它们被全部层叠或选择性地层叠。然而，必须设置发光层。
进一步地，在有机层上形成第二电极。
设置第一电极以便对每个像素图案化。
对于为获得在第二电极方向的图像的正面发光型结构，第一电极可以被设置成反射电极。为此，设置由Al、Ag等制成的反射层。
当使用第一电极作为阳极电极时，包括由具有高的功函数(绝对值)的金属氧化物(如ITO、IZO、ZnO等)制成的层。当使用第一电极作为阴极电极时，使用具有低的功函数(绝对值)的高导电性金属，如Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca等。因此，在这种情况下不需要上述反射层。
可将第二电极设置为可透光的电极。为此，可包括利用Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca等作为薄层所形成的半透射型反射层。另外，可包括可透光的金属氧化物，如ITO、IZO、ZnO等。当使用第一电极作为阳极时，第二电极变成阴极。在另一方面，当使用第一电极作为阴极时，第二电极变成阳极。
在第二电极上还可以形成保护层，并使用玻璃进行封闭。
在下文中，将提出优选的实施方式以更具体地描述本发明。然而，下面给出的实施例仅用于说明本发明，相关领域的技术人员将显然理解各种替选和变型可在本发明的范围和精神之内。这种替选和变型被充分包括在所附的权利要求中。
实施例和比较实施例
(1)蚀刻剂组合物的制备
制备了蚀刻剂组合物，该蚀刻剂组合物具有在下表1中列出的不同的构成成分和含量并且包括余量的水。
[表1]
(2)金属线的形成
1)栅电极
在玻璃基板上通过沉积方法形成Mo/Al/Mo金属层，将所形成的层金属层使用上述各个蚀刻剂组合物进行蚀刻以形成栅电极。
2)第一电极
在玻璃基板上形成栅电极、源电极和漏电极，然后在玻璃基板上形成钝化层。此后，在钝化层上形成ITO/APC(AgPdCu)/ITO的层压层结构，然后使用上述各个蚀刻剂组合物进行蚀刻以形成第一电极。在此，通过在钝化层中制作孔将漏极和第一电极连接，以便平稳地传输电信号。
实验实施例：蚀刻性能的评定
通过使用扫描电子显微镜(SEM)观察根据在上述实施例和比较实施例中所述的方法制作的各个有机发光显示装置的栅电极和第一电极，根据以下标准对蚀刻性能进行评价，其结果在下表2中列出。
<侧蚀刻>
○：(栅电极)小于1.3μm
(像素电极)小于0.5μm
△：(栅电极)1.3μm或更大且小于1.6μm
(像素电极)0.5μm或更大且小于1.0μm
X：(栅电极)1.6μm或更大
(像素电极)1.0μm或更大
<锥角>
○：30°或更大且小于50°
△：50°或更大且小于70°
X：小于30°或不小于70°
[表2]
参照上表2，根据在实施例1中所述的方法制作的有机发光显示装置中的栅极具有小的侧蚀刻，并且显示出优异的锥角。同样地，第一电极具有小的侧蚀刻，并且表现出未发现残留物。
然而，对于根据在比较实施例1至比较实施例8中所述的方法制作的有机发光显示装置，栅电极和第一电极具有差的蚀刻性能，因此，在电布线中表现出低的实用性。

Claims (7)

1.一种制造有机发光显示装置的方法，包括：
a)在基板上形成栅电极；
b)在包括所述栅电极的所述基板上形成栅绝缘层；
c)在所述栅绝缘层上形成有源层；
d)在所述有源层上形成绝缘层；
e)在所述绝缘层上形成源电极和漏电极，所述源电极和所述漏电极与所述有源层接触；
f)在所述绝缘层上形成钝化层，以覆盖所述源电极和所述漏电极；以及
g)形成有机发光元件，所述有机发光元件电气连接到所述源电极和所述漏电极中的一者，
其中，步骤a)包括形成铝金属层、钼金属层或银金属层、或它们的层压层，然后用蚀刻剂组合物蚀刻所形成的金属层以形成所述栅电极，所述蚀刻剂组合物包括50重量％至70重量％的磷酸、2重量％至15重量％的硝酸、5重量％至20重量％的乙酸、0.1重量％至5重量％的对甲苯磺酸、以及余量的水。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铝金属层为铝层、或者为包括铝和至少一种选自La、Mg、Zn、In、Ca、Te、Sr、Cr、Co、Mo、Nb、Ta、W、Ni、Nd、Sn、Fe、Si、Ti、Pt和C中的金属的合金层。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钼金属层为钼层、或者为包括钼和至少一种选自Ti、Ta、Cr、Ni、Nd、In和Al中的金属的合金层。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述银金属层为银层、或者为包括银和至少一种选自La、Mg、Zn、In、Ca、Te、Sr、Cr、Co、Mo、Nb、Ta、W、Ni、Nd、Sn、Fe、Si、Ti、Pt、Pd和Cu中的金属的合金层。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述形成所述有机发光元件的步骤包括：
形成第一电极，所述第一电极与所述源电极和所述漏电极中的一者电气连接；
在所述第一电极上形成有机层；以及
在所述有机层上形成第二电极。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一电极通过在所述钝化层上形成导电材料层然后用蚀刻剂组合物蚀刻所述导电材料层来形成，所述导电材料层为铝金属层、钼金属层或银金属层、金属氧化物层、或它们的层压层，所述蚀刻剂组合物包括50重量％至70重量％的磷酸、2重量％至15重量％的硝酸、5重量％至20重量％的乙酸、0.1重量％至5重量％的对甲苯磺酸、以及余量的水。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述金属氧化层为氧化铟锡(ITO)层、氧化铟锌(IZO)层、氧化锌(ZnO)层、氧化铟锌锡(IZTO)层、氧化镉锡(CTO)层、或氧化铟镓锌(IGZO)层。
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