CN1210995C

CN1210995C - 有源矩阵有机发光器件及其制作方法

Info

Publication number: CN1210995C
Application number: CNB021493243A
Authority: CN
Inventors: 朴宰用
Original assignee: LG Philips LCD Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2001-11-07
Filing date: 2002-11-07
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2022-11-07
Also published as: KR20030037654A; KR100763171B1; US20030085405A1; US6835951B2; CN1418044A

Abstract

一种有源矩阵有机发光器件，包括各自沿横向和纵向布置的多个栅极线和数据线，它们限定了多个像素区，与数据线基本上平行布置的多个电源线，设在一个像素区内部的至少一个开关薄膜晶体管，设在一个像素区内部的至少一个驱动薄膜晶体管，在一个像素区内部形成的一个有机发光单元，当驱动薄膜晶体管被致能时，通过一个电源线提供信号使其发光，以及多个供电线，它具有电路上相互连接的至少两层，供电线用电路连接到多个电源线为各个电源线提供信号。

Description

有源矩阵有机发光器件及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种有源矩阵有机发光器件，特别涉及一种有源矩阵有机发光器件及其制作方法，即使在供电线上发生开路也能为冗余的电源线提供一个电源。

背景技术

目前对可应用于发光器件的诸如共轭聚合物poly(p-phenylinevinyline)(PPV)等导电有机材料正在进行研究。另外，对应用于薄膜晶体管(TFT)、传感器、激光器和光电器件的导电有机材料的研究也在进行中。目前用无机磷材料制成的发光器件是有缺点的，因为器件的工作电压必须在200VAC以上。这样就难以扩大器件的整体尺寸，因为它们是用蒸气工艺制作的。因而难以获得蓝光发射，并且制作器件的成本很高。然而，用有机材料制成的发光器件有优点，因为它们的发光效率高、容易扩大整体尺寸、制作工艺简单，并具有改进的蓝光发射。另外，用有机材料制成的发光器件能够弯曲。因此，用有机材料制成的发光器件可以作为下一代显示器件。

图1是现有技术的一种有源矩阵有机发光器件的平面图。在图1中，有源矩阵有机发光器件10包括一个开关TFT17和一个驱动TFT18。在有源矩阵有机发光器件10中，由布置成矩阵形式的多个栅极线11和多个数据线13限定了数量为N×M的像素。在每个像素之内，开关TFT17按照从栅极线11提供的扫描信号和数据线13输入给它的数据信号被切换，驱动TFT18在开关TFT17导通时导通，并且导通一个用于发光的有机发光单元19。另外，电源线15与数据线13平行布置，在驱动TFT18导通时向有机发光单元19提供一个激励信号。还包括一个存储电容20用来维持有机发光单元19的激励状态。

沿着有机发光器件10的外侧设有一个外部驱动电路(未示出)，并且通过在栅极线11和数据线13的端部形成的焊盘21和22用电路连接到有机发光器件10。电源线15也连接到外部驱动器件(即供电器件)。栅极线11和数据线13被直接连接到外部驱动电路。然而，电源线15要通过供电线23连接到外部驱动电路。供电线23和驱动TFT18的源极/漏极电极形成在同一层上，并且是用和源极/漏极电极相同的材料形成的。另外，所有电源线15都用电路连接到供电线23，以便为所有电源线15提供激励信号。当驱动TFT18因得到开关TFT17发送的信号而导通时，提供给供电线23的电源就通过电源线15被提供给有机发光单元19，使有机发光单元19发光。这样就能在有机发光器件10的屏幕上显示出图像数据。

在图1中形成的供电线23沿着面板10的横向或纵向从第一像素延伸到最末一个像素。由供电线23为各个像素提供激励信号。供电线23是在形成驱动TFT18的源极/漏极电极时通过沉积并蚀刻与源极/漏极电极相同的材料而形成的。这样的供电线23可能因沉积和/或蚀刻过程中的内部处理条件或外部处理条件或是因外界机械震动而受损。这样就会在供电线23中形成开路，因此，即使是在驱动TFT18导通时，激励信号也不能通过开路传送到相邻的像素。这样就不能在有机发光器件10的相邻像素上形成图像数据，使有机发光器件10出现工作故障。

在图1中，可以沿着长度方向划分有机发光器件10的供电线23，这样能产生多条供电线。连接到供电线23的电源线15的总数就可以减少。另外还降低了供电线23中开路造成的影响。然而，在一条供电线23中产生开路时，一整行像素都不能工作，这样就会在屏幕上形成一个条纹形状。另外，若在供电线23和数据线13之间产生开路，整个一列像素都不能工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有源矩阵有机发光器件及其制作方法，能够基本上解决因现有技术的限制和缺点带来的一或诸多问题。

本发明的一个目的在于提供一种有源矩阵有机发光器件，它的供电线上具有冗余的供电线为用来驱动有机发光层的薄膜晶体管(TFT)供电。

本发明的另一目的是提供一种制作有源矩阵有机发光器件的方法，器件的供电线上具有冗余的供电线为用来驱动有机发光层的薄膜晶体管(TFT)供电。

以下要详细说明本发明的附加特征及其优点，有些部分能够从说明书中看出，或是通过本发明的实践来学习。按照说明书和权利要求书及其附图中特别描述的结构就能实现并达到本发明的目的及其优点。

为了获得本发明的用途的上述及其它优点，依照本发明所述，一个有源矩阵有机发光器件，包括各自沿横向和纵向布置的多个栅极线和数据线，它们限定了多个像素区，与数据线平行布置的多个电源线，设在一个像素区内部的至少一个开关薄膜晶体管，设在一个像素区内部的至少一个驱动薄膜晶体管，在一个像素区内部形成的一个有机发光单元，随着驱动薄膜晶体管导通通过一个电源线提供信号使其发光，第一供电线，供电线电连接到多个电源线，为各个电源线提供信号；以及至少一第二供电线设置于第一供电线上方，该第二供电线与第一供电线的多处相接触，当第一供电线断路时，该第二供电线连接第一供电线的断开部分。

本发明的另一方案是公开一种有源矩阵有机发光器件，包括由多个栅极线和数据线限定的多个像素区构成的一个阵列，该阵列包括沿着与数据线平行的方向布置的多个电源线，一个像素区内部设有一个驱动元件，并且一个像素区内部设有一个有机发光单元，按照驱动元件的动作提供由一个电源线发送的信号使其发光，沿着阵列的一侧设置的一个供电线，为多个电源线提供信号，以及沿着阵列的该侧设置的一个冗余供电线，冗余供电线与供电线多处电连接，以使供电线开路处相互连接。本发明的另一方案是公开一种有源矩阵有机发光器件，包括具有像素区和电力驱动区的一个衬底，像素区上的一个半导体层，沿着衬底的整个表面设置的一个栅极绝缘层，在栅极绝缘层上形成在像素区内的栅极电极，在栅极绝缘层上形成在供电线区内的第一供电线，设在栅极绝缘层上面的一个中间层，设在中间层上的像素区内的源极/漏极电极，在中间层上的供电线区内形成并且连接到第一供电线的第二供电线，设在中间层上面的一个无源层，以及无源层上的像素区内的一个有机发光单元，通过第二供电线提供一个信号使其发光。

本发明的另一方案是公开一种制作有源矩阵有机发光器件的方法，包括在衬底的像素区内形成一个半导体层，在衬底的整个表面上形成一个栅极绝缘层，在衬底的栅极绝缘层上的像素区内单独形成一个栅极电极，在栅极绝缘层上的供电线区内形成第一供电线，形成第一供电线的步骤和形成栅极电极的步骤是同时执行的。在栅极绝缘层上形成一个中间层，在像素区内单独形成连接到半导体层的源极/漏极电极，在中间层上的供电区内形成连接到第一供电线的第二供电线，在中间层上的像素区和供电线区内形成金属层，用来构成源极/漏极电极和第二供电线。形成源极/漏极电极的步骤和形成第二供电线的步骤是同时执行的。在像素区上形成一个无源层，并且在无源层上形成一个有机发光单元。

本发明的另一方案是公开一种制作有源矩阵有机发光器件的方法，包括在衬底的像素区内形成一个半导体层，在衬底的整个表面上形成一个栅极绝缘层，在栅极绝缘层上的像素区内形成一个栅极电极，在栅极绝缘层上的供电线区内形成一个冗余供电线，在栅极绝缘层上形成一个中间层，在像素区内通过栅极绝缘层和中间层单独形成用电路连接到半导体层的源极/漏极电极，在中间层上的供电区内形成一个供电线，在中间层上的像素区和供电线区内形成金属层，用来构成源极/漏极电极和第二供电线。形成源极/漏极电极的步骤和形成第二供电线的步骤是同时执行的。在像素区上形成一个无源层，在无源层上形成一个有机发光单元，并且在供电线开路(electrically opened)时用来自一个激光器的光处理供电线开路部位(open ciruit portion)的侧部，用电路相互连接供电线和冗余供电线。

应该理解到以上的概述和下文的详细说明都是解释性的示例，被用来进一步解释权利要求书所限定的本发明。

附图说明

作为说明书中一个组成部分并有助于进一步理解本发明的附图表示了本发明的实施例，连同说明书一起解释本发明的原理。在附图中：

图1是现有技术的一种有源矩阵有机发光器件的平面图；

图2是本发明实施例的有源矩阵有机发光器件的局部截面图；

图3是本发明实施例的有源矩阵有机发光器件中的第一和第二电源线的局部截面图；

图4是本发明的有源矩阵有机发光器件中用激光器连接第一供电线和第二供电线的一种方法的局部截面图。

具体实施方式

以下要按照附图所示具体说明本发明的最佳实施例。

图2是本发明有源矩阵有机发光器件的局部截面图。在图2中，包括诸如玻璃等一种透明绝缘材料的衬底100包括一个半导体层104和形成在半导体层104两侧的杂质半导体层106。可以在衬底100的整个表面上形成栅极绝缘层102，并且可以采用一种无机材料例如是SiNx或SiOx。栅极绝缘层102可覆盖半导体层104和杂质半导体层106。半导体层104和杂质半导体层106可以包括多晶硅或非晶体半导体材料，可以用按退火步骤形成的非晶体半导体材料形成半导体层104。

可以在一个像素单元内的栅极绝缘层102上和栅极绝缘层102上的供电线单元上分别形成栅极电极112和第一供电线113。可以在照相制版工艺过程中形成栅极电极112，并且可以采用诸如Al，Al合金，Cu或Mo等金属材料。栅极电极112可以包括单层或是多个不同的金属层。第一供电线113在相应的主供电线在电气上开路(electrically opened)时作为冗余的供电线。第一供电线可以用与栅极电极112所用的材料不同的金属材料形成。然而也能在形成栅极电极112的同时形成第一供电线113，即形成第一供电线的步骤和形成栅极电极的步骤是同时执行的。并且可以采用和栅极电极112相同的金属材料。

可以在上面已形成栅极电极112和第一供电线113的栅极绝缘层102上形成用诸如SiOx等无机材料制成的中间层108。可以分别在像素单元中和供电线单元上形成源极/漏极电极116和第二供电线117，形成源极/漏极电极的步骤和形成第二供电线的步骤是同时执行的。在中间层上的像素区和供电线区内形成金属层，用来构成源极/漏极电极和第二供电线。

在图2中，可以在栅极绝缘层102和中间层108中形成接触孔以便用电路将源极/漏极电极116连接到杂质半导体层106。

源极/漏极电极116可以包括诸如Al、Al合金、Cr、Mo或Cu等单一金属层或者是多层不同材料，并且可以用照相制版工艺形成。第二供电线117可以包括与源极/漏极电极116的材料不同的材料。第二供电线117也可以包括与形成源极/漏极电极116的金属材料相同的材料。

形成的第一供电线113和第二供电线117可以具有相似的宽度，也可以按不同的宽度形成。如果是按彼此不同的宽度形成第一供电线113和第二供电线117，第一和第二供电线113和117就可以彼此对齐。另外，可以形成彼此长度不同的第一和第二供电线113和117。然而，第一和第二供电线113和117可以沿着有机发光器件的横向(或纵向)从第一像素延伸到最后一个像素。

可以在中间层108上通过沉积一种诸如SiOx等无机材料形成一个无源层130。或是可以用诸如苯并环丁烯(benzocyclobutene，BCB)等有机材料形成无源层130。此外也可以用无机和有机材料的层叠形成无源层130。

可以在像素单元的无源层130上形成一个透明阳极131，并且通过在无机层130上形成的接触孔用电路连接到源极/漏极电极116。阳极131可以包括用沉积和/或溅射工艺层叠的诸如铟锡氧化物(ITO)等具有高工作性能的透明金属材料。可以用有机材料在阳极131上形成一个发光层132，并且可以在发光层132上形成一个具有低工作性能的阴极134。

如果通过源极/漏极电极116向阳极131和阴极134提供一个激励信号，空穴和电子就分别从阳极131和阴极134注入发光层132。这样就能在发光层132内产生激发子。随着激发子的衰落，就会产生对应着最低空缺分子轨道(LUMO)和最高空缺分子轨道(HOMO)之间的差别的光，并且从发光层132上发出。

图3是本发明的有源矩阵有机发光器件中的第一和第二供电线的局部截面图。第一供电线113可以形成在栅极绝缘层102上，并且可以在第一供电线113和栅极绝缘层102上形成一个中间层108。然后，在形成第二供电线117之前可以在中间层108的一个设置区内形成多个接触孔。接着通过接触孔用电路将第一供电线113和第二供电线117相互连接。接触孔的位置也就是第一供电线113和第二供电线117的电接触点的位置可以根据第一供电线113的导电性来设置。这样，若在第二供电线117内形成开路(opening)，激励信号会通过产生开路(opening)的那一区域两侧的电接触点传送到第一供电线113。这样就能成功地将激励信号传送到各个像素。

然而，供电线117中的开路(opening)可能不是在有机发光器件的制作过程中产生的。在制作过程之后也可能因机械震动而产生开路(opening)。因此就可以仅仅在第二供电线117内部形成开路时用电路相互连接第一和第二供电线113和117。

图4是在按照本发明的有源矩阵有机发光器件中用激光器连接第一供电线和第二供电线的一种方法的局部截面图。可以在制作成器件之后执行该方法。具体地说，如果一个区内的像素不工作，就可能查出第二供电线117有开路，这时可以用激光器沿着开路从前到后处理第二供电线117。激光器所具有的波段可以处理第二供电线117的材料和中间层108的材料。例如在本发明中可以采用YAG激光器。

在处理第二供电线117和中间层108的过程中可以用YAG激光器照射使第二供电线117的一个部位熔化。另外还可去掉一部分中间层108。只要去掉一部分中间层108，第二供电线117的熔化金属就可能流入中间层108被去掉的那一部分。这样就能利用流动的熔化金属用电路将第一供电线113和第二供电线117连接到一起。在图4中，处理区的左侧显示出用YAG激光器照射可以完成对第二供电线117和中间层108的处理，在第一和第二供电线113和117之间形成电连接，而处理区的右侧显示出用YAG激光器连续照射可以使第二供电线117熔化。

这样就能按照对制成的有机发光器件的测试结果来执行用电路相互连接第一和第二供电线113和117的方法。或者是可以在有机发光器件的个别制作步骤期间执行用电路相互连接第一和第二供电线113和117的方法。然而也可以仅仅在第二供电线117被检测出开路时执行用电路相互连接第一和第二供电线113和117的方法。这样就能省去不必要的加工处理步骤，并可以对开路的期间执行必要的处理，从而能简化整体的制作工艺。

尽管在图3和4中没有表示，在有机发光器件的第二供电线117和数据线产生短路时也能用激光器来处理。例如，若第二供电线117和数据线发生短路，就可以处理第二供电线117上短路点的两侧，使其形成电气开路。然后处理两个开路区的第二供电线117的前、后部位和中间层108，以便连接第一和第二供电线113和117。这样就能从整个供电线上使数据线和第二供电线117的短路部位在电气上隔离。

也可以形成多层的第一和第二供电线113和117。例如可以形成三个单层的冗余供电线。另外，按照本发明的双重供电线还可应用于有机发光器件的电压驱动方法或电流驱动方法。

电压驱动方法包括在一个像素区内设置一个开关TFT和一个驱动TFT，并且对发光单元施加一个电压。电流驱动方法包括在像素区内设置两个开关TFT和两个驱动TFT，并且对发光单元施加电流。两个驱动TFT可以彼此按电流镜像方式工作，这样就能稳定控制提供给电源线的电流。

无需脱离本发明的原理或范围就能对这种有源矩阵有机发光器件及其制作方法作出各种各样的修改和变更，这对于本领域的技术人员是显而易见的。因此，本发明旨在要覆盖权利要求书及其等效物范围内对本发明的修改和变更。

Claims

1.一种有源矩阵有机发光器件，包括：

各自沿横向和纵向布置的多个栅极线和数据线，它们限定了多个像素区；

与数据线平行布置的多个电源线；

设在一个像素区内部的至少一个开关薄膜晶体管；

设在一个像素区内部的至少一个驱动薄膜晶体管；

在一个像素区内部形成的一个有机发光单元，随着驱动薄膜晶体管导通通过一个电源线提供信号使其发光；

第一供电线，供电线电连接到多个电源线，为各个电源线提供信号；以及

至少一第二供电线设置于第一供电线上方，该第二供电线与第一供电线的多处相接触，当第一供电线断路时，该第二供电线连接第一供电线的断开部分。

2.按照权利要求1所述的有源矩阵有机发光器件，其特征是像素区内的开关薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管被相互连接按电流镜像方式工作。

3.按照权利要求1所述的有源矩阵有机发光器件，其特征是第二供电线的宽度等于第一供电线的宽度。

4.按照权利要求1所述的有源矩阵有机发光器件，其特征是第一供电线和第二供电线彼此对齐。

5.按照权利要求1所述的有源矩阵有机发光器件，其特征是第二供电线的长度等于第一供电线的长度。

6.按照权利要求1所述的有源矩阵有机发光器件，其特征是第一供电线和第二供电线沿着横向和纵向之一从第一像素延伸到最后一个像素。

7.一种有源矩阵有机发光器件，包括：

具有像素区和电力驱动区的一个衬底；

像素区上的一个半导体层；

沿着衬底的整个表面设置的一个栅极绝缘层；

在栅极绝缘层上形成在像素区内的栅极电极；

在栅极绝缘层上形成在供电线区内的第一供电线；

设在栅极绝缘层上面的一个中间层；

设在中间层上的像素区内的源极/漏极电极；

在中间层上的供电线区内形成并且连接到第一供电线的第二供电线；

设在中间层的像素区上面的一个无源层；以及

无源层上像素区内一有机发光单元，通过第二供电线提供信号使其发光。

8.按照权利要求7所述的有源矩阵有机发光器件，其特征是第一供电线是冗余供电线，用电路连接第二供电线的开路部位。

9.按照权利要求7所述的有源矩阵有机发光器件，其特征是第一供电线的材料与第二供电线的材料相同。

10.按照权利要求7的器件，其特征是第二供电线包括的材料与源极/漏极的材料相同。

11.按照权利要求7所述的有源矩阵有机发光器件，其特征是有机发光单元包括设置在无源层上并连接到源极/漏极之一的一个阳极，设置在阳极上的一个发光层，以及

设置在发光层上面的一个阴极。

12.按照权利要求11所述的有源矩阵有机发光器件，其特征是发光层用一种有机材料形成。

13.按照权利要求11所述的有源矩阵有机发光器件，其特征是阳极包括铟锡氧化物。

14.按照权利要求7所述的有源矩阵有机发光器件，其特征是无源层包括一种无机材料。

15.按照权利要求7所述的有源矩阵有机发光器件，其特征是无源层用一种有机材料形成。

16.按照权利要求15所述的有源矩阵有机发光器件，其特征是有机材料包括苯并环丁烯。

17.按照权利要求7所述的有源矩阵有机发光器件，其特征是无源层包括一个无机无源分层和一个有机无源分层。

18.按照权利要求17所述的有源矩阵有机发光器件，其特征是有机材料包括苯并环丁烯。

19.一种制作有源矩阵有机发光器件的方法，包括以下步骤：

在衬底的像素区内形成一个半导体层；

在衬底的整个表面上形成一个栅极绝缘层；

在衬底的栅极绝缘层上的像素区内单独形成一个栅极电极；

在栅极绝缘层上的供电线区内形成第一供电线；

在栅极绝缘层上形成一个具有多个孔的中间层；

在像素区内单独形成连接到半导体层的源极/漏极电极；

在中间层上的供电区内形成通过所述多个孔连接到第一供电线的第二供电线；

在中间层的像素区上形成一个无源层；并且

在无源层上形成一个有机发光单元。

20.按照权利要求19制作有源矩阵有机发光器件的方法，其特征是形成第一供电线的步骤和形成栅极电极的步骤是同时执行的。

21.按照权利要求20制作有源矩阵有机发光器件的方法，其特征是第一供电线包括的材料与栅极电极的材料相同。

22.按照权利要求19制作有源矩阵有机发光器件的方法，其特征是形成源极/漏极电极的步骤和形成第二供电线的步骤是同时执行的。

23.按照权利要求22制作有源矩阵有机发光器件的方法，其特征是同时形成源极/漏极电极和第二供电线的步骤包括以下分步骤：

在像素区的栅极绝缘层和中间层中形成第一接触孔；

在中间层的像素区内形成通过第一接触孔用电路连接到半导体层的源极/漏极电极；

在供电线区的中间层内形成至少两个第二接触孔；并且

在中间层上的供电线区内形成通过第二接触孔用电路连接到第一供电线的第二供电线。

24.按照权利要求19制作有源矩阵有机发光器件的方法，其特征是形成源极/漏极电极的步骤和形成第二供电线的步骤包括以下分步骤，在像素区的栅极绝缘层和中间层中以及供电线区的中间层中形成接触孔，并且

在中间层上的像素区和供电线区内形成金属层，用来构成源极/漏极电极和第二供电线。

25.按照权利要求19制作有源矩阵有机发光器件的方法，其特征是形成有机发光单元的步骤还包括以下分步骤：

在无源层上形成连接到源极/漏极电极之一的一个阳极；

在阳极上形成发光层；并且

在发光层上面形成一个阴极。

26.按照权利要求25制作有源矩阵有机发光器件的方法，其特征是发光层用有机材料形成。

27.一种制作有源矩阵有机发光器件的方法，包括以下步骤：

在衬底的像素区内形成一个半导体层；

在衬底的整个表面上形成一个栅极绝缘层；

在栅极绝缘层上的像素区内形成一个栅极电极；

在栅极绝缘层上的供电线区内形成一个冗余供电线；

在栅极绝缘层上形成一个中间层；

在像素区内通过栅极绝缘层和中间层单独形成用电路连接到半导体层的源极/漏极电极；

在中间层上的供电区内形成一个与所述冗余供电线绝缘的供电线；

在像素区上形成一个无源层；

在无源层上形成一个有机发光单元；并且

在供电线开路时用来自一个激光器的光处理供电线开路部位的侧部，用电路相互连接供电线和冗余供电线。

28.按照权利要求27制作有源矩阵有机发光器件的方法，其特征是还包括测试供电线的电气开路部位的步骤。

29.按照权利要求27制作有源矩阵有机发光器件的方法，其特征是将供电线连接到冗余供电线的步骤包括以下分步骤：

用光照射供电线的连接区，使连接区内的供电线熔化；并且

去掉连接区下面的一部分中间层，并通过光的照射在中间层被去掉的部位填充熔化的供电线，在连接区上使供电线和冗余供电线在电气上相互连接。

30.按照权利要求27制作有源矩阵有机发光器件的方法，其特征是激光器包括一个YAG激光器。