CN109599422A - 柔性有机发光二极管装置以及其形成方法 - Google Patents

柔性有机发光二极管装置以及其形成方法 Download PDF

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Abstract

一种柔性OLED装置，包含柔性基板、缓冲层、无机层、第一栅极绝缘层、第二栅极绝缘层、介电层、平坦层、像素定义层、驱动晶体管、有机发光二极管、数据电压引线及驱动电压引线。所述驱动电压引线通过贯穿所述第二栅极绝缘层、所述第一栅极绝缘层、所述无机层和所述缓冲层的第一通孔并通过贯穿所述介电层的第二通孔而连接到所述驱动电压端。本案的柔性OLED装置在非显示区将数据电压引线及驱动电压引线分层设置，因此具有缩短边框的有益效果。

Description

柔性有机发光二极管装置以及其形成方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤指一种柔性有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)装置及其形成方法。
背景技术
有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)由于其重量轻、自发光、广视角、低驱动电压、高发光效率、低功耗、响应速度快等优点，应用范围越来越广泛。尤其是柔性OLED显示装置具有可弯折易携带的特点，成为显示技术领域开发的主要领域。因为柔性OLED基板可以弯折到显示屏的背面，因此可以缩短边框。但由于目前柔性OLED基板为圆弧设计，且数组(Array)结构中的电源信号从显示区(Active area)引出后会在与漏源极(SD)同层的第一金属层布线，数据信号则采用与双栅极层GE1/GE2交替走线方式布线，同时在柔性 OLED面板弯折区域的电源信号也必须在该第一金属层布线。因此这导致柔性 OLED基板的边框过宽。因此如何缩短边框，是有待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种柔性有机发光二极管装置以及其形成方法，以解决现有技术的问题。
本发明的技术方案提供一种柔性有机发光二极管装置，其包含显示区以及非显示区，所述柔性有机发光二极管装置包含：柔性基板；无机层，设置于所述柔性基板上；缓冲层，设置于所述缓冲层上第一栅极绝缘层，设置于所述无机层上；第二栅极绝缘层，设置于所述第一栅极绝缘层上；介电层，设置于所述第二栅极绝缘层上；平坦层，设置于所述介电层上；像素定义层，设置于所述平坦层上；驱动晶体管，位于所述显示区之中，其包含控制极和输出极，用来接收数据电压和驱动电压；有机发光二极管，位于所述显示区之中，其包含阳极层、阴极层和发光层，所述发光层位于所述阳极层和所述阴极层之间，用来依据所述数据电压和所述驱动电压的电压差产生光线；数据电压引线，连接于所述驱动晶体管的控制极，其中在所述非显示区之中，所述数据电压引线位于所述介电层上；驱动电压引线，连接于所述驱动晶体管的输出极和驱动电压端，其中在所述非显示区之中，所述驱动电压引线通过贯穿所述第二栅极绝缘层、所述第一栅极绝缘层、所述无机层和所述缓冲层的第一通孔并通过贯穿所述介电层的第二通孔而连接到所述驱动电压端。
依据本发明的实施例，所述驱动晶体管另包含有源层，所述有源层设置于所述缓冲层之上，所述控制极位于所述第一栅极绝缘层上，所述输出极通过贯穿所述介电层、所述第二栅极绝缘层和所述第一栅极绝缘层的第三通孔，连接到所述有源层。
依据本发明的实施例，所述阳极层通过贯穿所述平坦层的第四通孔连接于所述输出极，用来接收所述驱动电压。
依据本发明的实施例，所述柔性基板的材质为聚酰亚胺(Polyimide，PI)。
依据本发明的实施例，所述无机层的材质可选自硅氧化合物(SiOx)、硅氮化合物(SiNx)的其中一种材料。
本发明的技术方案还提供一种形成柔性有机发光二极管装置的方法，其包含：形成柔性基板；依序形成无机层和缓冲层于所述柔性基板上；形成驱动晶体管的有源层于所述缓冲层上；形成第一栅极绝缘层于所述缓冲层上；形成所述驱动晶体管的控制极于所述第一栅极绝缘层上；形成第二栅极绝缘层于所述第一栅极绝缘层上；蚀刻所述缓冲层、所述第一栅极绝缘层和所述第二栅极绝缘层以形成第一通孔；通过蚀刻第一金属层以形成驱动电压引线的第一段，其中所述驱动电压引线的第一段通过所述第一通孔连接驱动电压端；形成介电层于所述第二栅极绝缘层上；蚀刻所述介电层以形成第二通孔，并蚀刻所述第一栅极绝缘层、所述第二栅极绝缘层和所述介电层以形成第三通孔；通过蚀刻第二金属层以形成所述驱动电压引线的第二段、数据电压引线以及所述驱动晶体管的输出极，其中所述驱动电压引线的第二段通过所述第二通孔连接所述第一段，所述输出极通过所述第三通孔连接所述有源层；形成平坦层于所述介电层上；形成有机发光二极管于所述平坦层上，其中所述有机发光二极管的阳极层通过连接于所述输出极。
依据本发明的实施例，所述形成有机发光二极管于所述平坦层上，其中所述有机发光二极管的阳极层连接于所述输出极的步骤包含：蚀刻所述平坦层以形成第四通孔；蚀刻形成于所述平坦层的第三金属层以形成所述阳极层，其中所述阳极层通过所述第四通孔连接于所述输出极；形成像素定义层于所述平坦层上；蚀刻所述像素定义层以形成第五通孔；依序形成所述有机发光二极管的发光层和阴极层于所述阳极层之上。
依据本发明的实施例，所述蚀刻所述缓冲层、所述第一栅极绝缘层和所述第二栅极绝缘层以形成第一通孔的步骤包含：
蚀刻所述第一栅极绝缘层和所述第二栅极绝缘层以同时形成第一主要通孔和所述第三通孔；及
蚀刻所述缓冲层以形成第一辅助通孔，其中所述第一主要通孔和所述第一辅助通孔组成所述第一通孔。
依据本发明的实施例，所述柔性有机发光二极管装置包含显示区以及非显示区，所述驱动晶体管和所述有机发光二极管位于所述显示区，所述驱动电压引线和所述数据电压引线位于所述非显示区。
依据本发明的实施例，所述柔性基板的材质为聚酰亚胺(Polyimide，PI)。
相较于现有技术，本发明柔性有机发光二极管装置的数据电压引线和驱动电压引线在可弯折非显示区分别位于不同层，因此可以节省步线(Layout)空间，具有缩短边框的有益效果。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1绘示本发明柔性有机发光二极管装置的示意图。
图2绘示图1显示区内的像素电路的电路图。
图3绘示本实施例提供的柔性OLED装置的结构示意图。
图4-图17绘示形成图3柔性有机发光二极管装置的方法。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施之特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」、「水平」、「垂直」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
请参阅图1和图2，图1绘示本发明柔性有机发光二极管(Organic Light-EmittingDiode，OLED)装置10的示意图，图2绘示图1显示区101内的像素电路110的电路图。柔性OLED装置10包含显示区(Active area)101和非显示区102。非显示区102包含可弯折区1021和信号垫区1022。柔性OLED 装置10的可弯折区1021可以弯折，使得信号垫区1022位于显示屏的背面，因此可以缩短边框。信号垫区1022则分布有多条数据电压引线300、多条驱动电压引线302、304、多个数据传输垫310和多个驱动传输垫312、314。多个数据电压引线300一对一连接到多个数据传输垫310，多条驱动电压引线302、304 一对一连接到连接到多个驱动传输垫312、314。显示区101设置多个像素电路110，每一像素电路110连接对应的驱动电压引线302、304以及数据电压引线 300。数据传输垫310用来接收图像处理器(未图标)传送的数据电压Vdata，并将数据电压Vdata经由数据电压引线300传送至对应的像素电路110。驱动传输垫312、314分别用来传送高/低电平的驱动电压Vdd/Vss，并将驱动电压 Vdd/Vss经由驱动电压引线302、304传送至对应的像素电路110。
像素电路110包括开关晶体管T1、驱动晶体管T2、存储电容Cst以及OLED 12。当扫描信号电压经由扫描端SCAN传入而打开开关晶体管T1时，数据电压Vdata则会经由数据端DATA发出，经由开关晶体管T1传送至驱动晶体管 T2的栅极。当驱动晶体管T2操作在饱和区(saturation regain)时，则驱动晶体管 T2上导通电流Id即由跨于驱动晶体管T2的栅极和源极电压(Vsg＝Vdd-Vdata) 所决定，也就是说Id＝K(Vsg-Vt)2＝K(Vdd-Vdata-Vt)2。由于有机发光二极管12 的发光亮度正比于导通电流Id，因此有机发光二极管12即依据数据电压Vdata 来调整发光亮度使得对应之像素产生不同的灰阶。此外，由于数据电压Vdata 会存储于存储电容Cst，因此有机发光二极管12像素上的亮度可以在画面变化期间保留。
请参阅图3，图3绘示本实施例提供的柔性OLED装置10的结构示意图。柔性OLED装置10包括柔性基板120、无机层130、缓冲层140、第一栅极绝缘层150、第二栅极绝缘层160、介电层(inter layer dielectric，ILD)170、平坦层(Passivation layer)180、像素定义层(Pixel definition layer)190、驱动晶体管T2。柔性基板120可为可弯折的绝缘材料形成，例如聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、多芳基化合物(PAR)或玻璃纤维增强塑料(FRP)等聚合物材料形成。在柔性基板120 的表面覆盖有无机层130和缓冲层140，用于阻挡湿气或杂质，防止湿气或杂质通过柔性基板120扩散，并且为柔性基板120提供平坦的表面。在本实施例中，无机层130和缓冲层140可以为氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅 (SiOxNy)、氧化铝(AlOx)或氮化铝(AlNx)等无机材料形成的膜层。驱动晶体管 T2可以为薄膜晶体管，其位于缓冲层140上。图3中以顶栅型的薄膜晶体管为例进行的结构说明。驱动晶体管T2包括位于缓冲层140上的半导体有源层200、控制极、输入极和输出极。半导体有源层200包括通过掺杂N型杂质离子或P 型杂质离子而形成的源极区域200S和漏极区域200D。在源极区域200S和漏极区域200D之间的区域为不掺杂杂质的沟道区域200C。半导体有源层200可以通过非晶硅的结晶使非晶硅改变为多晶硅而形成。具体的，为了使非晶硅结晶，可以利用快速热退火(RTA)制程、准分子激光退火(ELA)制程、固相结晶(SPC) 制程、金属诱导结晶(MIC)制程、金属诱导横向结晶(MILC)制程或连续横向固化(SLS)制程实现。第一栅极绝缘层150设置在半导体有源层200上，可以由氧化硅、氮化硅或金属氧化物等无机材料形成，并且可以包括单层或多个膜层。栅极201(亦即驱动晶体管T2的控制极)位于第一栅极绝缘层150上的特定区域中。栅极201可以包括金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、钼(Mo)、镍(Ni)、铂(Pt)、铝 (Al)或铬(Cr)的单层或多层，或者诸如铝(Al):钕(Nd)合金、钼(Mo):钨(W)合金等合金。第二栅极绝缘层160位于栅极201上，且可以由氧化硅或氮化硅等的绝缘无机材料形成。源极202和漏极204(驱动晶体管T2的输出极和输入极)位于第二栅极绝缘层160上，分别通过第三通孔403电连接到源极区域200S和漏极区域200D。第三通孔403可以通过去除第一栅极绝缘层150、第二栅极绝缘层 160和介电层170而形成。
平坦层180位于源极202和漏极204上，平坦层180可以通过压克力、聚酰亚胺(PI)或苯并环丁烯(BCB)等的有机材料形成。有机发光二极管12形成在晶体管T2上。有机发光二极管12包括阳极层121、发光层122和阴极层124。阳极层121通过第五通孔电连接到源极202或漏极204(亦即驱动晶体管T2的输出极)。阳极层121可以根据它的用途形成为透明电极或反射电极。当阳极层 121为透明电极时，第一电极可以包括氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌 (ZnO)或氧化铟(In2O3)等，当阳极层121为反射电极时，反射层可以由Ag、镁(Mg)、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、铱(Ir)、Cr或其混合物形成，并且ITO、IZO、 ZnO或In2O3等可以形成在该反射层上。像素定义层(Pixel definition layer， PDL)190位于平坦层180上，覆盖阳极层121的边缘。PDL 190可以由诸如聚酰亚胺(PI)、聚酰胺、苯并环丁烯(BCB)、压克力树脂或酚醛树脂等有机材料形成。发光层122位于阳极层121上，且发光层122位于阳极层121上方的部分未被PDL 190覆盖，即被暴露出来。发光层122的尺寸就是像素的显示面积。发光层122可以通过气相沉积工艺形成并可以由低分子量有机材料或高分子量有机材料形成，发光层122包括有机发射层，并且还可以包括空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、电子传输层(ETL)和电子注入层(EIL)中的至少一个。阴极层 124位于发光层122上。与阳极层121相似，阴极层124可以形成为透明电极或反射电极。阳极层121和阴极层124通过发光层122彼此绝缘。发光层122 依据阳极层121和阴极层124之间的电压差发射可见光，从而实现能被使用者识别的图像。具体的，阴极层124可以形成为透明电极或反射电极。当阴极层124为透明电极时，可以为锂(Li)、钙(Ca)、氟化锂/钙(LiF/Ca)、氟化锂/铝(LiF/Al)、铝(Al)、镁(Mg)或其组合的化合物等材料形成，并可以通过蒸发初始沉积在发光层上。当阴极层124为反射电极时，可以为Li、Ca、LiF/Ca、LiF/Al、Al、 Mg或其混合物。
在本实施例中，数据电压引线300(与源极202或漏极204由第二金属层同时形成)连接于驱动晶体管T2的栅极201，用来传送数据电压Vdata。在非显示区102的范围内，数据电压引线300位于介电层170上。驱动电压引线302(由第一金属层形成)连接于驱动晶体管T2的源极202或漏极204(驱动晶体管T2 的输出极)和驱动传输垫312，用来接收驱动电压Vdd。在非显示区120的范围内，驱动电压引线302通过贯穿第二栅极绝缘层160、第一栅极绝缘层150、无机层130和缓冲层120的第一通孔401并通过贯穿介电层170的第二通孔402 而连接到驱动传输垫312。
请一并参考图1和图3。数据电压引线300在显示区101和非显示区102都是位于介电层170上，但是驱动电压引线302在非显示区102是延伸弯折至柔性基板120上。通过本实施例的配置，在非显示区102的范围内，驱动电压引线302和数据电压引线300设置于不同层。相比现有技术在非显示区的范围内必须将数据电压引线和驱动电压引线都设置在同一层，本发明在非显示区的范围内将数据电压引线和驱动电压引线都设置在不同层，因此可以减少节省步线 (Layout)空间，具有缩短边框的有益效果。另一方面，由于驱动传输垫312是设置于非显示区102的柔性基板120之上，且为一整片金属片，因此驱动电压引线302连接到驱动传输垫312可以降低电压衰退(IR drop)的影响。
请参阅图4-图17，图4-图17绘示形成图3柔性有机发光二极管装置10的方法。如图4所示，形成柔性基板120。如图5所示，依序形成无机层130和缓冲层140于柔性基板120上。如图6所示，形成驱动晶体管T2的有源层200 于缓冲层140上，其中有源层200包含源极区域200S、漏极区域200D以及位于两者之间的沟道区域200C。如图7所示，形成第一栅极绝缘层150于缓冲层140上。如图8所示，形成驱动晶体管T2的栅极201(控制极)于第一栅极绝缘层150上。如图9所示，形成第二栅极绝缘层160于第一栅极绝缘层150 上。如图10所示，蚀刻无机层130、缓冲层140、第一栅极绝缘层150和第二栅极绝缘层160以形成第一通孔401。具体来说，此步骤须先蚀刻第一栅极绝缘层150和第二栅极绝缘层160以同时形成第一主要通孔4011。接下来，蚀刻无机层130和缓冲层140以形成第一辅助通孔4012，其中第一主要通孔4011 和第一辅助通孔4012组成所述第一通孔401。如图11所示，通过蚀刻第一金属层M1以形成驱动电压引线302的第一段3021以及驱动传输垫312。驱动电压引线302的第一段3021通过第一通孔401连接驱动传输垫312。如图12 所示，形成介电层(inter layerdielectric)170于第二栅极绝缘层160上。如图13 所示，蚀刻介电层170以形成和第二通孔402，并蚀刻第一栅极绝缘层150、第二栅极绝缘层160和介电层170以形成第三通孔403。如图14所示，沉积绝缘层195，并蚀刻绝缘层195，使得绝缘层195填满第一通孔401。接下来，通过蚀刻第二金属层M2以形成驱动电压引线302的第二段3022、数据电压引线300以及驱动晶体管T2的源极202和漏极204(输出极)，其中驱动电压引线302的第二段3022通过第二通孔403连接第一段3021，源极202通过第三通孔403连接有源层200。如图15所示，形成平坦层180于介电层170上，并蚀刻平坦层170以形成第四通孔404。如图16所示，蚀刻形成于平坦层180 的第三金属层M3以形成阳极层121，其中阳极层121通过第四通孔404连接于源极202。如图17所示，形成像素定义层190于平坦层180上，接下来蚀刻像素定义层190以形成第五通孔405。接着依序形成有机发光二极管12的发光层122和阴极层144于阳极层121之上。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，但该较佳实施例并非用以限制本发明，该领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种柔性有机发光二极管装置，其包含显示区以及非显示区，其特征在于，所述柔性有机发光二极管装置包含：
柔性基板；
缓冲层，设置于所述柔性基板上；
无机层，设置于所述缓冲层上；
第一栅极绝缘层，设置于所述无机层上；
第二栅极绝缘层，设置于所述第一栅极绝缘层上；
介电层，设置于所述第二栅极绝缘层上；
平坦层，设置于所述介电层上；
像素定义层，设置于所述平坦层上；
驱动晶体管，位于所述显示区之中，其包含控制极和输出极，用来接收数据电压和驱动电压；
有机发光二极管，位于所述显示区之中，其包含阳极层、阴极层和发光层，所述发光层位于所述阳极层和所述阴极层之间，用来依据所述数据电压和所述驱动电压的电压差产生光线；
数据电压引线，连接于所述驱动晶体管的控制极，其中在所述非显示区之中，所述数据电压引线位于所述介电层上，所述数据电压引线在所述非显示区域的弯折区位于所述平坦层上；及
驱动电压引线，连接于所述驱动晶体管的输出极和驱动电压端，其中在所述非显示区之中，所述驱动电压引线通过贯穿所述第二栅极绝缘层、所述第一栅极绝缘层、所述无机层和所述缓冲层的第一通孔并通过贯穿所述介电层的第二通孔而连接到所述驱动电压端。
2.如权利要求1所述的柔性有机发光二极管装置，其特征在于，所述驱动晶体管另包含有源层，所述有源层设置于所述缓冲层之上，所述控制极位于所述第一栅极绝缘层上，所述输出极通过贯穿所述介电层、所述第二栅极绝缘层和所述第一栅极绝缘层的第三通孔，连接到所述有源层。
3.如权利要求1所述的柔性有机发光二极管装置，其特征在于，所述阳极层通过贯穿所述平坦层的第四通孔连接于所述输出极，用来接收所述驱动电压。
4.如权利要求1所述的柔性有机发光二极管装置，其特征在于，所述柔性基板的材质为聚酰亚胺。
5.如权利要求1所述的柔性有机发光二极管装置，其特征在于，所述无机层的材质可选自硅氧化合物(SiOx)、硅氮化合物(SiNx)的其中一种材料。
6.一种形成柔性有机发光二极管装置的方法，其特征在于，其包含：
形成柔性基板；
依序形成无机层和缓冲层于所述柔性基板上；
形成驱动晶体管的有源层于所述缓冲层上；
形成第一栅极绝缘层于所述缓冲层上；
形成所述驱动晶体管的控制极于所述第一栅极绝缘层上；
形成第二栅极绝缘层于所述第一栅极绝缘层上；
蚀刻所述缓冲层、所述第一栅极绝缘层和所述第二栅极绝缘层以形成第一通孔；
通过蚀刻第一金属层以形成驱动电压引线的第一段，其中所述驱动电压引线的第一段通过所述第一通孔连接驱动电压端；
形成介电层于所述第二栅极绝缘层上；
蚀刻所述介电层以形成第二通孔，并蚀刻所述第一栅极绝缘层、所述第二栅极绝缘层和所述介电层以形成第三通孔；
通过蚀刻第二金属层以形成所述驱动电压引线的第二段、数据电压引线以及所述驱动晶体管的输出极，其中所述驱动电压引线的第二段通过所述第二通孔连接所述第一段，所述输出极通过所述第三通孔连接所述有源层；
形成平坦层于所述介电层上；及
形成有机发光二极管于所述平坦层上，其中所述有机发光二极管的阳极层通过连接于所述输出极。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述形成有机发光二极管于所述平坦层上，其中所述有机发光二极管的阳极层连接于所述输出极的步骤包含：
蚀刻所述平坦层以形成第四通孔；
蚀刻形成于所述平坦层的第三金属层以形成所述阳极层，其中所述阳极层通过所述第四通孔连接于所述输出极；
形成像素定义层于所述平坦层上；
蚀刻所述像素定义层以形成第五通孔；以及
依序形成所述有机发光二极管的发光层和阴极层于所述阳极层之上。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述蚀刻所述缓冲层、所述第一栅极绝缘层和所述第二栅极绝缘层以形成第一通孔的步骤包含：
蚀刻所述第一栅极绝缘层和所述第二栅极绝缘层以形成第一主要通孔；及
蚀刻所述缓冲层以形成第一辅助通孔，其中所述第一主要通孔和所述第一辅助通孔组成所述第一通孔。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述柔性有机发光二极管装置包含显示区以及非显示区，所述驱动晶体管和所述有机发光二极管位于所述显示区，所述驱动电压引线和所述数据电压引线位于所述非显示区。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述柔性基板的材质为聚酰亚胺。
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