CN1278588C - 带有有浓度梯度的防反射层的平板显示装置及其制造方法 - Google Patents

带有有浓度梯度的防反射层的平板显示装置及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种平板显示装置，包括导电层，该导电层具有透明的导电材料和金属材料。该导电层具有渐变的浓度梯度，并且同时用作像素电极和黑矩阵。该平板显示装置的制造方法包括：在基体上形成带有源/漏电极的薄膜晶体管；在具有薄膜晶体管的基体上形成绝缘层；形成通孔，将所述源/漏电极中的一个暴露出来；以及形成防反射层，将该防反射层连接到所述源/漏电极中暴露出来的那个上。所述防反射层用作所述平板显示装置的像素电极和黑矩阵。其中，所述防反射层包括透明材料第一组分和金属材料第二组分，该第一组分和第二组分的排布使该防反射层具有根据其厚度渐变的浓度梯度。

Description

带有有浓度梯度的防反射层的平板显示装置 及其制造方法
本申请要求享有韩国专利申请No.2001-85210的优先权，该专利申请于2001年12月26日递交至韩国知识产权局，其内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及一种平板显示装置，尤其是涉及一种前光发光型有机电致发光显示装置，该有机电致发光显示装置带有具有浓度梯度的防反射层，该防反射层同时用作像素电极和黑矩阵(a black matrix)，本发明还涉及制造该前光发光型有机电致发光显示装置的方法。
背景技术
图1A示出了传统的前光发光型有机电致发光(EL)显示装置的横剖结构。图1B示出了传统的有机电致发光显示装置的平面结构。图1A示出了沿着图1B中的线I-I截取的横剖结构。
参照图1A和1B，透明的绝缘基体10被划分为第一区域11和第二区域12，在第一区域11中成形有像素电极，而在第二区域12中成形有薄膜晶体管(TFT)和电容器。第二区域12包括：半导体层20，在该半导体层20中成形有源/漏区域21和22；薄膜晶体管，该薄膜晶体管带有门电极31以及源/漏电极51和52；以及电容器，该电容器带有一个第一电极32和一个第二电极53，该第二电极53被连接到薄膜晶体管上的源电极51上。
在半导体层20与门电极31之间的间隙内成形有门绝缘层30。
在门电极31与源/漏电极51和52之间的间隙内成形有层间绝缘层40。
在第一区域11上的钝化层60上成形有作为阳极电极的像素电极70，该像素电极70通过通孔61连接到源/漏电极51和52中的一个上，比如漏电极52上。在像素电极70上成形有平整层80，该平整层80带有敞口部分81，将像素电极70的一部分暴露出来。在敞口部分81内成形有有机电致发光层90，并且在有机电致发光层90上成形有透明电极95，用作阴极电极。
图1B中的附图标记35、55和56分别指代门线、数据线和电源线。
在上述的传统前光发光型有机电致发光显示装置中，由于使用了具有高反射率的材料，从而会通过金属布线材料，尤其是用于源/漏电极的金属材料反射外部光线，因此对比度下降。
尽管通过将偏光镜贴附到传统有机电致发光显示装置的前部可以防止外部光线发生反射，但是使用偏光镜的成本较高，并且由于从有机电致发光显示装置的有机电致发光(EL)层所发出光线的透射率会在偏光镜的作用下下降，所以这种有机电致发光显示装置的亮度会下降。此外，在为了提高传统有机电致发光显示装置的亮度而增大流过该有机电致发光显示装置的电流的情况下，有机电致发光层的使用寿命会缩短。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种平板显示装置，该平板显示装置具有能够防止外部光线反射的黑矩阵。
本发明的另一目的在于提供一种制造平板显示装置的简化方法，其中，通过使用具有透明导电材料和金属材料的预定浓度梯度的导电层，同时制成平板显示装置的黑矩阵和像素电极。
本发明的再一目的在于提供一种平板显示装置，由于使用了黑矩阵，该平板显示装置能够防止表面轮廓(a surface profile)的形成，并且提供制造该平板显示装置的方法。
本发明的又一目的在于提供一种平板显示装置，通过使用铝系材料作为源/漏电极，降低了源/漏电极的表面电阻和接触电阻，并且提供一种制造该平板显示装置的方法。
在下面的描述中，将对本发明的其它目的和优点进行描述，并且其它目的和优点将从这些描述中部分地得以明白，或者可以在本发明的实践中得以理解。
为了实现本发明的上述和其它目的，提供了一种平板显示装置，该平板显示装置包括：绝缘基体；薄膜晶体管，该薄膜晶体管具有成形于绝缘基体上的源/漏电极；第一绝缘层，该第一绝缘层成形在具有薄膜晶体管的绝缘基体上，并且包括通孔，将源/漏电极中的一个的一部分暴露出来；以及防反射层，该防反射层成形在第一绝缘层的上方，并且被连接到通过所述通孔暴露出来的源/漏电极中的一个上。其中，所述防反射层包括透明材料第一组分和金属材料第二组分，该第一组分和第二组分的排布使该防反射层具有根据其厚度渐变的浓度梯度。
本发明的平板显示装置还包括：第二绝缘层，该第二绝缘层成形在第一绝缘层的上方，并且具有敞口部分，将防反射层的一部分暴露出来；有机电致发光层，该有机电致发光层成形在所述敞口部分上；以及成形于有机电致发光层上的电极，其中，与所述电极相比，防反射层具有较大的功函数。
为了实现本发明上述和其它目的，还提供了一种制造平板显示装置的方法，该方法包括：在该显示装置的绝缘基体上形成具有源/漏电极的薄膜晶体管；在具有薄膜晶体管的绝缘基体上形成绝缘层；通过对绝缘层上的相应区域进行蚀刻，形成通孔，将源/漏电极中的一个暴露出来；以及形成防反射层，将该防反射层连接到通过所述通孔暴露出来的源/漏电极中的一个上。其中所述防反射层包括透明材料第一组分和金属材料第二组分，并且形成所述防反射层包括沉积所述第一组分和第二组分，以便在与暴露出来的电极接触的部分处具有根据该防反射层的厚度，第一组分减少而第二组分增多的渐变的浓度梯度。
为了实现本发明上述和其它目的，还提供一种平板显示装置，包括：第一电极层；第二电极层；以及有机电致发光层，其中，第一电极层和第二电极层中的一个用作防反射层，防止有机电致发光层的光线穿透该防反射层，其中，所述防反射层包括透明材料第一组分和金属材料第二组分，第一组分和第二组分的排布使防反射层具有根据其厚度渐变的浓度梯度。
根据本发明的一个方面，所述防反射层用作所述显示装置的黑矩阵和像素电极。
根据本发明的另一方面，所述防反射层包括透明材料第一组分和金属材料第二组分，将这两种组分排布使该防反射层具有渐变的浓度梯度。朝向外部光线的入射方向，第一组分会逐渐减少而第二组分会逐渐增多，以便将所述外部光线吸收到防反射层中，其中，第一组分逐渐减少的速率与防反射层的厚度相对应。防反射层的第一组分可以是铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)和氧化锌(ZnO)中的一种，而该防反射层的第二组分可以是铝(Al)、铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、银(Ag)、金(Au)和钨(W)中的一种。防反射层可以通过对透明的第一材料和金属的第二材料进行共同溅射或者共同蒸发而沉积形成。
附图说明
结合附图，通过下面对实施例的描述，本发明的这些及其它目的和优点将变得清楚明了，并且更易于理解，其中：
图1A是传统有机电致发光显示装置的横剖视图；
图1B是图1A中所示传统有机电致发光显示装置的平面视图；
图2A是一根据本发明实施例的有机电致发光显示装置的横剖视图；
图2B是图2A中所示有机电致发光显示装置的平面视图；
图3示出了防反射层的透明导电材料和金属材料的浓度梯度，所述防反射层用作本发明的有机电致发光显示装置中的像素电极和黑矩阵。
具体实施方式
下面将详细地参照本发明的实施例，这些实施例的示例在附图中图示出来，贯穿这些附图，相同的附图标记用于指代相同的构件。为了解释本发明，下面将通过参照附图对这些实施例进行描述。
图2A示出了一根据本发明实施例的有机电致发光显示装置的横剖视图，而图2B示出了该有机电致发光显示装置的平面视图，其中，图2A示出了沿图2B中的线II-II截取的横剖结构。
参照图2A和2B，所述显示装置包括绝缘基体100，该绝缘基体100具有用于成形像素电极的第一区域101，和用于成形薄膜晶体管(TFT)和电容器的第二区域102。在绝缘基体100上成形缓冲层115。薄膜晶体管(TFT)成形在绝缘基体100上的第二区域102中。该薄膜晶体管包括：半导体层120，该半导体层120带有n或p型源/漏区域121和122；门电极131；以及源/漏电极141和142，该源/漏电极分别通过接触孔136和137连接到源/漏区域121和122上。
在第二区域102中成形有电容器，该电容器具有第一电极132和连接到源电极141上的第二电极143。各个绝缘层，比如门绝缘层135和层间绝缘层145，分别成形在由半导体层120、门电极131及第一电极132环绕而成的空间内和由门电极131、第一电极132及源/漏电极141和142环绕而成的空间内。层间绝缘层145中位于第一电极132与第二电极143之间的部分，用作电容器的介电层。
在带有薄膜晶体管和电容器的层间绝缘层145上成形有钝化层150。通过对钝化层150进行蚀刻，形成通孔155，将源/漏电极141和142中的一个，比如漏电极142的一部分暴露出来。
在钝化层150上成形有防反射层160，该防反射层160通过通孔155连接到漏电极142上。在将绝缘层170在绝缘基体100的前表面上成形之后，成形敞口部分175，将防反射层160中对应于第一区域的部分暴露出来。在由敞口部分175暴露出来的防反射层160上成形有机电致发光层180，并且在该有机电致发光层180上成形阴极电极，作为透明电极190。
成形在钝化层上的绝缘层170形成了隔离壁，用于防止发生短路，并且将绝缘层170下方的像素电极的各个像素分隔开(下文中予以描述)。
防反射层160用作阳极电极，该阳极电极是所述有机电致发光显示装置中的像素电极，同时用作防止外部入射光线反射的黑矩阵。由于透明电极190用作阴极电极，所以用与防反射层160的材料相比具有较小功函数的材料作为透明电极190的材料。
图3示出了防反射层160的透明导电材料与金属材料的浓度梯度。该防反射层160包括透明导电材料第一组分和金属材料第二组分，并且具有与该防反射层160的沉积厚度相对应的渐变浓度梯度。
也就是说，如图3所示，防反射层160沉积方式使沿着入射方向，随着外部光线的入射深度“r”不断增加，透明导电材料第一组分的浓度梯度逐步减小，而金属材料第二组分的浓度梯度逐步增大。浓度梯度的减小/增大比率及其分布状态取决于防反射层160的沉积厚度“d”，其中，大致在该防反射层160沉积厚度的一半处，透明导电材料与金属材料以大致相等的比率存在。
如上所述，由于透明导电材料和金属材料的组成比率根据透明导电材料和金属材料的渐变浓度梯度逐步并且缓慢地发生变化，所以在防反射层160中会吸收外部入射的光线，而并非对外部入射光线进行反射。因此，由于对外部光线的反射被防反射层160所抑制，所以该防反射层160用作防止外部光线反射的黑矩阵。
铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、氧化锌(ZnO)等可以用作防反射层160中透明导电材料第一组分，而铝(Al)、铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、银(Ag)、金(Au)、钨(W)等可以用作防反射层160中金属材料第二组分。防反射层160是通过例如同时对金属材料和透明导电材料进行共同溅射或共同蒸发而沉积形成。
防反射层160的沉积方式使随着外部光线的入射深度“r”不断增加，根据该防反射层160的沉积厚度“d”，透明导电材料逐步减少而金属材料逐步增多。因此，将通过通孔155与漏电极142接触的部分，即防反射层160的底部制成具有较高的金属材料成分，而将与有机电致发光层180接触的部分，即防反射层160的上表面制成具有较高的透明导电材料成分。
因此，尽管由于铝(Al)与铟锡氧化物(ITO)(用作透明导电材料或者像素电极)之间存在扩散问题，通常难以利用具有较低电阻系数的铝(Al)作为源/漏电极，但是本发明的有机电致发光显示装置能够通过利用防反射层160作为像素电极，将铝(Al)作为源/漏电极的材料，所述防反射层160具有透明导电材料和金属材料的渐变浓度梯度。
也就是说，由于在防反射层160与漏电极142接触的位置处透明导电材料的成分较低而金属材料的成分较高，所以尽管利用了铝(Al)作为源/漏电极，但是铝(Al)与像素电极之间的扩散问题不会发生。因此，由于在本发明的有机电致发光显示装置中可以利用铝(Al)作为源/漏电极，可减小源/漏电极的表面电阻以及像素电极与源/漏电极之间的接触电阻。
由于防反射层160同时用作像素电极和黑矩阵，所以该防反射层160是导电的。因此，该防反射层160必须与有机电致发光显示装置的每一个像素电极隔离开。如图2B中的平面结构所示，根据本发明的有机电致发光显示装置具有这样的结构，其中，在由门线130、数据线140及电源线147限定出的像素区域的前表面上成形有防反射层160。但是，所述结构并不局限于此，并且应该明白，可以设计出其它构造，以便使防反射层在各个像素之间被电隔离。
尽管针对前光发光型有机电致发光显示装置来说，具有第一材料和第二材料的渐变浓度梯度的防反射层160既被图示为像素电极又被图示为黑矩阵，但是应该明白，本发明也可以应用于包括反射型液晶显示装置在内的其它显示装置中。
此外，本发明的显示装置可以是具有电极层的完全有机电致发光显示装置(an all organic electroluminescent display device)，所述电极层不会从成形于两个电极之间的有机薄层传递光线，用作防反射层。
本发明的有机电致发光(EL)显示装置的形成较为简单，这是因为所述有机电致发光显示装置的像素电极和黑矩阵是利用具有透明导电材料和金属材料的渐变浓度梯度的导电层同时制成。
在本发明的有机电致发光显示装置中，通过在未使用昂贵的偏光镜的条件下防止外部光线发生反射，提高了亮度。此外，由于黑矩阵的所述构造，导线之间的短路也通过防止形成表面轮廓而得以避免。
还有，本发明中的有机电致发光显示装置能够利用具有低电阻率的铝(Al)作为源/漏电极。导电层被用作像素电极，在该导电层中，与源/漏电极接触的部分具有低的铟锡氧化物(ITO)成分，而具有高的金属材料成分。因此，铝系材料可用作源/漏电极，并且源/漏电极与像素电极之间的接触电阻得以降低。
尽管已经对本发明的一些实施例进行了图示和描述，但是本技术领域中的技术人员将会明白，在不脱离本发明由所附权利要求及其等效物限定的原理和精神的条件下，可以对这些实施例进行变型。

Claims (17)

1.一种平板显示装置，包括：
绝缘基体；
薄膜晶体管，该薄膜晶体管具有成形于绝缘基体上的源/漏电极；
第一绝缘层，该第一绝缘层成形在具有薄膜晶体管的绝缘基体上，并且包括通孔，将源/漏电极中的一个的一部分暴露出来；以及
防反射层，该防反射层成形在第一绝缘层的上方，并且连接到通过该通孔暴露出来的所述源/漏电极中的一个的所述部分上，其中，所述防反射层包括透明材料第一组分和金属材料第二组分，该第一组分和第二组分的排布使该防反射层具有根据其厚度渐变的浓度梯度。
2.根据权利要求1所述的平板显示装置，其中，所述防反射层用作该显示装置的黑矩阵和像素电极。
3.根据权利要求1所述的平板显示装置，其中，朝向外部光线的入射方向，第一组分逐步减少而第二组分逐步增多，从而将所述外部光线吸收到所述防反射层中，并且第一组分逐步减少的速率与所述防反射层的厚度相对应。
4.根据权利要求3所述的平板显示装置，其中：
所述防反射层的第一组分是铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)和氧化锌(ZnO)中的一种，而
所述防反射层的第二组分是铝(Al)、铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、银(Ag)、金(Au)和钨(W)中的一种。
5.根据权利要求3所述的平板显示装置，其中，所述源/漏电极由铝系材料制成。
6.根据权利要求1所述的平板显示装置，还包括：
第二绝缘层，该第二绝缘层成形在第一绝缘层的上方，并且具有敞口部分，将所述防反射层的一部分暴露出来；
有机电致发光层，该有机电致发光层成形在所述敞口部分上；以及
成形在所述有机电致发光层上的电极，其中，与该电极相比，所述防反射层具有较大的功函数。
7.根据权利要求1所述的平板显示装置，其中，所述防反射层包括透明材料第一组分和金属材料第二组分，第一组分和第二组分的浓度渐变分布，以便使所述防反射层用作显示装置的像素电极，防止入射的外部光线在其上发生反射，并且防止源/漏电极中的一个与所述防反射层之间发生扩散。
8.根据权利要求7所述的平板显示装置，其中，朝向所述源/漏电极，所述防反射层的第二组分的浓度逐步增大，以便减少该防反射层与源/漏电极之间的接触电阻。
9.根据权利要求7所述的平板显示装置，其中，朝向所述源/漏电极，所述防反射层的第二组分的浓度逐步增大，以便允许使用铝系材料作为源/漏电极。
10.根据权利要求7所述的平板显示装置，其中，朝向所述源/漏电极，所述防反射层的第二组分逐步增多，增多的速率与该防反射层厚度相对应。
11.一种制造平板显示装置的方法，该方法包括：
在该显示装置的绝缘基体上形成具有源/漏电极的薄膜晶体管；
在具有薄膜晶体管的绝缘基体上形成绝缘层；
通过对绝缘层的相应区域进行蚀刻，形成通孔，将所述源/漏电极中的一个暴露出来；并且
形成防反射层，将该防反射层连接到通过所述通孔暴露出来的所述源/漏电极中的一个上，其中：
所述防反射层包括透明材料第一组分和金属材料第二组分，并且
形成所述防反射层包括沉积所述第一组分和第二组分，以便在与暴露出来的电极接触的部分处具有根据该防反射层的厚度，第一组分减少而第二组分增多的渐变的浓度梯度。
12.根据权利要求11所述的方法，其中：
所述防反射层的第一组分是铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)和氧化锌(ZnO)中的一种，而
所述第二组分是铝(Al)、铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、银(Ag)、金(Au)和钨(W)中的一种。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述防反射层的沉积包括对第一组分和第二组分进行共同溅射或者共同蒸发中的一种。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述防反射层用作该显示装置的黑矩阵和像素电极。
15.一种平板显示装置，包括：
第一电极层；
第二电极层；以及
有机电致发光层，
其中，第一电极层和第二电极层中的一个用作防反射层，防止有机电致发光层的光线穿透该防反射层，其中，所述防反射层包括透明材料第一组分和金属材料第二组分，该第一组分和第二组分的排布使该防反射层具有根据其厚度渐变的浓度梯度。
16.根据权利要求15所述的显示装置，其中，朝向外部光线的入射方向，第一组分逐步减少而第二组分逐步增多，从而将所述外部光线吸收到所述防反射层中，并且第一组分逐步减少的速率与所述防反射层的厚度相对应。
17.根据权利要求16所述的显示装置，其中：
所述防反射层的第一组分是铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)和氧化锌(ZnO)中的一种，而
所述第二组分是铝(Al)、铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、银(Ag)、金(Au)和钨(W)中的一种。
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