CN1332448C

CN1332448C - 有源式有机发光二极管的像素结构及其制造方法

Info

Publication number: CN1332448C
Application number: CNB021536791A
Authority: CN
Inventors: 陈韵升
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2022-12-03
Also published as: CN1505166A

Abstract

一种有源式有机发光二极管的像素结构，其适于架构在一基板上，此结构包括一薄膜晶体管、一扫描配线、一数据配线、一阳极层、一栅介电层、一保护层、一发光层以及一阴极层。其中，阳极层配置在基板的表面上，而并非配置在栅介电层上，借以改善阳极层表面的粗糙度。

Description

有源式有机发光二极管的像素结构及其制造方法

技术领域

本发明是有关于一种有机发光二极管(OLED)的结构及其制造方法，且特别是有关于一种有源式有机发光二极管(Active Matrix OLED)的像素结构及其制造方法。

背景技术

有机发光二极管是一种可将电能转换成光能且具有高转换效率的半导体元件，常见的用途为指示灯、显示面板以及光学读写头的发光元件等等。由于有机发光二极管元件具备一些特性，如无视角、工艺简易、低成本、高应答速度、使用温度范围广泛与全彩化等，符合多媒体时代显示器特性的要求，近年来已成为研究的热潮。

现今一种有源式有机发光二极管元件已在积极的发展中，其是在形成有薄膜晶体管阵列的一基板上形成一阳极层、一有机发光层以及一阴极层，而构成一有源式有机发光二极管。因此有源式有机发光二极管是利用薄膜晶体管以驱动发光二极管元件。关于公知有源式有机发光二极管的结构及其制造方法如下所述。

图1所示，其为公知有源式有机发光二极管的像素结构的剖面示意图；图2所示，其为图1的虚线处的放大示意图。

请参照图1，公知有源式有机发光二极管的像素结构的制造方法首先在一基板100上形成一栅极102以及与栅极102连接的一扫描配线(未绘示)。之后在基板100上形成一栅介电层104，覆盖栅极102以及扫描配线。接着，于栅极102上方的栅介电层104上形成一非晶硅沟道层106，并且在非晶硅沟道层106上形成一欧姆接触层108。并且，在部分栅介电层104上形成一透明阳极层110。然后，在欧姆接触层108上形成一源极112a和一漏极112b，并且同时形成与源极112a连接的一数据配线(未绘示)，其中漏极112b与阳极层110电性连接，且栅极102、沟道层106与源极112a和漏极112b构成一薄膜晶体管。然后，于在基板100上方形成一保护层114，覆盖住薄膜晶体管，并使阳极层110暴露出来。

之后，于基板100的上方形成一发光层116，覆盖住保护层114以及阳极层110，之后再于发光层116上形成一阴极层118，以构成一有源式有机发光二极管的像素结构。

请参照图2，在有源式有机发光二极管中，阳极层110表面的粗糙度会影响形成在其上方的发光层116的性质，而且倘若阳极层110的表面过于粗糙时，容易使位于其突起部分的上方的发光层116电流密度过大而造成该部位的性质迅速衰退，甚至阳极层110突起的部分还可能会与阴极层118产生短路而造成缺陷。而对阳极层110的粗糙度有直接影响的就是形成在阳极层110底下的栅介电层104，倘若所形成的栅介电层104表面不够平坦均匀，就会进而影响后来溅镀上去的阳极层110的粗糙度。

发明内容

因此，本发明的目的就是提供一种有源式有机发光二极管的像素结构及其制造方法，以改善公知元件中阳极层的表面过于粗糙的问题。

本发明的另一目的是提供一种有源式有机发光二极管的像素结构及其制造方法，以避免因阳极层过于粗糙而造成缺陷或使元件性质衰退。

本发明提出一种有源式有机发光二极管的像素结构，其适于架构在一基板上，此结构包括一薄膜晶体管、一扫描配线、一数据配线、一阳极层、一栅介电层、一保护层、一发光层以及一阴极层。其中薄膜晶体管配置在基板上，且薄膜晶体管包括一栅极、一沟道层以及一源极和一漏极。扫描配线配置在基板上，且扫描配线与栅极电性连接。而数据配线配置在基板的上方，且数据配线与源极和漏极其中一端电性连接。另外，阳极层配置在基板的表面上，其中阳极层对应薄膜晶体管配置，且阳极层与薄膜晶体管的源极和漏极的另一端电性连接。而栅介电层配置在薄膜晶体管的栅极以及沟道层之间，并且覆盖住扫描配线，换言之，在基板与阳极层之间并未配置有栅介电层。除此之外，保护层配置在基板的上方，覆盖住薄膜晶体管以及数据配线，并且暴露出阳极层。发光层配置在基板的上方，覆盖住保护层以及阳极层，而阴极层则是覆盖在发光层上。

本发明再提出一种有源式有机发光二极管的像素结构的制造方法，此方法首先在一基板上形成一栅极以及与栅极连接的一扫描配线。接着在基板上形成一栅介电层，其中此栅介电层覆盖住栅极以及扫描配线，并且暴露出基板上一特定区域。之后，在基板上的特定区域处形成一阳极层，由于所形成的阳极层形成在基板表面上，因此阳极层与基板之间并未形成有栅介电层。继之，在栅极上方的栅介电层上形成一沟道层，并在沟道层上形成一欧姆接触层。之后在欧姆接触层上形成一源极和一漏极，并且同时形成一数据配线，其中源极和漏极分别与阳极层以及数据配线电性连接，且栅极、沟道层以及源极和漏极构成一薄膜晶体管。接续，于基板上方形成一保护层，覆盖住薄膜晶体管与数据配线，并且暴露出阳极层。然后在基板上方形成一发光层，覆盖住保护层以及阳极层，并且发光层上形成一阴极层，以构成一有源式有机发光二极管的像素结构。

本发明再提出一种有源式有机发光二极管的像素结构的制造方法，此方法首先在一基板的表面上形成图案化的一阳极层。接着，在基板的表面上形成一栅极以及与栅极连接的一扫描配线。之后，在基板上形成图案化的一栅介电层，覆盖栅极以及扫描配线，而暴露出阳极层。然后在栅极上方的栅介电层上形成一沟道层，并且在沟道层上形成一欧姆接触层。之后在欧姆接触层上形成一源极和一漏极，并且同时形成与源极连接之一数据配线，其中漏极和源极系分别与阳极层以及数据配线电性连接，且栅极、沟道层以及源极和漏极构成一薄膜晶体管。继之，在基板上方形成一保护层，覆盖住薄膜晶体管并暴露出阳极层。然后，在基板上方形成一发光层，覆盖住保护层以及阳极层，并且于发光层上形成一阴极层，以构成一有源式有机发光二极管的像素结构。

由于本发明的有源式有机发光二极管的像素结构其阳极层直接形成在平坦的基板表面上，而并非形成在栅介电层上，因此可避免因栅介电层的不均匀而导致阳极层太过粗糙。

由于本发明的有源式有机发光二极管的像素结构其阳极层直接形成在平坦的基板表面上，通过基板平坦的表面，可使的阳极层表面粗糙度获得改善，因此本发明可避免元件的性质因阳极层过于粗糙而使元件性质受到影响甚至产生缺陷。

附图说明

图1为公知有源式有机发光二极管的像素结构的剖面示意图；

图2为图1的虚线处的放大示意图；

图3是依照本发明一较佳实施例的有源式有机发光二极管的像素结构俯视图；

图4是依照本发明一较佳实施例的有源式有机发光二极管的像素结构剖面示意图；以及

图5为图4的虚线处的放大示意图。

100、200：基板

102、202：栅极

104、204：栅绝缘层

106、206：沟道层

108、208：欧姆接触层

110、210：阳极层

112a、212a：源极

112b、212b：漏极

114、214：保护层

116、216：发光层

118、218：阴极层

具体实施方式

图3所示，其为依照本发明一较佳实施例的有源式有机发光二极管的像素结构的俯视示意图；图4所示，其为图3中由I-I’的剖面示意图。

请参照图3与图4，本发明的有源式有机发光二极管的像素结构适于架构在一基板200上，其包括一薄膜晶体管230、一扫描配线201、一数据配线211、一阳极层210、一栅介电层204、一保护层214、一发光层216以及一阴极层218。

其中，薄膜晶体管230配置在基板200上，且薄膜晶体管230包括一栅极202、一沟道层206以及一源极212a和一漏极212b。在本实施例中，于沟道层206以及源极212a和漏极212b之间更包括配置有一欧姆接触层208，借以改善沟道层206以及源极212a和漏极212b之间的电性接触。

另外，扫描配线201配置在基板200上，且扫描配线201与栅极202电性连接。而数据配线211配置在基板200的上方，且数据配线211与薄膜晶体管230的源极212a和漏极212b其中一端电性连接。在本实施例中，栅极202与扫描配线201的材质例如是铬金属，沟道层206的材质例如是非晶硅，而源极212a和漏极212b与数据配线211的材质例如是铝金属。

此外，阳极层210配置在基板200的表面上，其中阳极层210对应薄膜晶体管230配置，且阳极层210与薄膜晶体管230的源极212a和漏极212b另一端电性连接。在本实施例中，阳极层210的材质例如是铟锡氧化物等透明的导电材质。

栅介电层204配置在薄膜晶体管230的栅极202以及沟道层206之间，并且覆盖住扫描配线201。换言之，栅介电层204配置在未配置有阳极层210的基板200上。因此，在基板200与阳极层210之间并未配置有栅介电层204。在此，栅介电层204的材质例如是氮化硅或氧化硅。

除此之外，保护层214配置在基板200的上方，覆盖住薄膜晶体管230以及数据配线211，并且暴露出阳极层210，其中保护层214的材质例如是氮化硅。而发光层216配置在基板200的上方，覆盖住保护层214以及阳极层210。而阴极层218则是覆盖在发光层216上。其中，发光层216的材质例如是一具有发光特性的有机分子或是一具有发光特性的高分子，而阴极层的材质例如是一不透光的金属材质。

请参照图5，其为图4中虚线处的放大示意图。由于本发明的有源式有机发光二极管的阳极层210直接配置在基板200的表面上，而并非配置在栅介电层204上，因此通过基板200平坦的表面，可以有效的降低阳极层210表面的粗糙度，进而解决因阳极层210表面过于粗糙而影响发光层210的性质以及元件整体表现的问题。

另外，本发明的有源式有机发光二极管的像素结构其制造方法可以先在基板上定义出栅极并且形成图案化的栅介电层之后，再形成阳极层。本发明还可以先在基板的表面上定义出阳极层之后，再于基板上定义出栅极并且形成图案化的栅介电层。关于本发明的有源式有机发光二极管的像素结构的制造方法的详细说明如下。

请参照图3与图4，首先在一基板200上形成一栅极202以及与栅极202连接的一扫描配线201。接着在基板200上形成一介电层(未绘示)，覆盖住栅极202以及扫描配线201，然后将介电层图案化，以形成一栅介电层204，其中栅介电层204暴露出基板200上的一特定区域。之后，在基板200上的特定区域处形成一阳极层210。由于在之前的步骤中已先将基板200上特定区域处的介电层移除，因此阳极层210是直接形成在基板200的表面上，而并非形成在栅介电层204上。

上述形成栅极202、扫描配线201、栅介电层204以及阳极层210的步骤，还可以先在基板200上定义出阳极层210之后，再于基板200上定义出栅极202以及扫描配线201。之后，再于基板200上形成栅介电层204，其中所形成的栅介电层204覆盖住栅极202以及扫描配线201，而暴露出阳极层210。因此，利用此种方法亦可以使阳极层210直接形成在基板200的表面上，而非形成在栅介电层204上。

在形成栅极202、扫描配线201、栅介电层204以及阳极层210之后，接着在栅极202上方的栅介电层204上形成一沟道层206，并在沟道层206上形成一欧姆接触层208。之后，在欧姆接触层208上形成一源极212a和漏极212b，并且同时形成与源极212a和漏极212b其中一端连接的一数据配线211，其中源极212a和漏极212b的另一端与阳极层210电性连接，且栅极202、沟道层206以及源极212a和漏极212b构成一薄膜晶体管230。

之后，于基板200上方形成一保护层214，覆盖住薄膜晶体管230并暴露出阳极层210。然后在基板200上方形成一发光层216，覆盖住保护层214以及阳极层210，并且在发光层216上形成一阴极层218，以形成一有源式有机发光二极管的像素结构。

为了验证利用本发明的方法确实可以改善阳极层的均匀度，以下特例举一实例以说明之。

请参照表一，阳极层A沉积在基板上方的栅绝缘层上，其中所量测出的栅绝缘层表面粗糙度为XY平面的均匀度Rms为3.843nm以及高度(Z方向)的粗糙度Rpv为28.909nm。而沉积在栅绝缘层上的阳极层A，其所量测出来的表面粗糙度为XY平面的均匀度Rms为1.1nm以及高度(Z方向)的粗糙度Rpv为15.3nm。

另外，阳极层B则是直接沉积在玻璃基板上，而并非沉积在栅介电层上。在此，所量测出来的玻璃基板表面粗糙度为XY平面的均匀度Rms为0.5～0.6nm，而其高度(Z方向)的粗糙度Rpv小于1nm。而沉积在玻璃基板上的阳极层B，其所量测出来的表面粗糙度为XY平面的均匀度Rms为0.657nm以及高度(Z方向)的粗糙度Rpv为8.783nm。

表一

阳极层	基底	基底的粗糙度		阳极层的粗糙度
		基底的粗糙度		阳极层的粗糙度		Rms(nm)	Rpv(nm)	Rms(nm)	Rpv(nm)
		阳极层A	栅绝缘层和一基板	3.843	28.909	Rms(nm)	Rpv(nm)	Rms(nm)	Rpv(nm)	1.1	15.3
阳极层B	基板	阳极层A	栅绝缘层和一基板	3.843	28.909	0.5～0.6	＜1	0.657	8.783	1.1	15.3

因此，由上述表一可明显的看出将阳极层直接沉积在基板的表面上所量测出的粗糙度较公知将阳极层沉积在栅介电层上所量测出的粗糙度低许多，因此可证明本发明的方法确实可以改善阳极层表面的粗糙度。

综合以上所述，本发明具有下列优点：

1.由于本发明的有源式有机发光二极管的像素结构其阳极层直接形成在平坦的基板表面上，而并非形成在栅介电层上，因此可避免因栅介电层的不均匀而导致阳极层太过粗糙。

2.由于本发明的有源式有机发光二极管的像素结构其阳极层直接形成在平坦的基板表面上，通过基板平坦的表面，可使的阳极层表面粗糙度获得改善，因此本发明可避免元件的性质因阳极层过于粗糙而使元件性质受到影响甚至产生缺陷。

Claims

1.一种有源式有机发光二极管的像素结构，其适于架构在一基板上，其特征是，该结构包括：

一薄膜晶体管，配置在该基板上，其中该薄膜晶体管包括一栅极、一沟道层以及一源极和一漏极；

一扫描配线，配置在该基板上，该扫描配线与该栅极电性连接；

一数据配线，配置在该基板上；

一阳极层，配置在该基板的表面上，该阳极层对应该薄膜晶体管配置，其中该薄膜晶体管的该漏极和该源极其中之一与该阳极层电性连接，而另一与该数据配线电性连接；

一栅介电层，配置在该薄膜晶体管的该栅极以及该沟道层之间，并且覆盖住该扫描配线；

一保护层，覆盖住该薄膜晶体管、该扫描配线以及该数据配线，并暴露出该阳极层；

一发光层，覆盖在该保护层以及该阳极层上；以及

一阴极层，覆盖在该发光层上。

2.如权利要求1所述的有源式有机发光二极管的像素结构，其特征是，该栅介电层配置在未配置有该阳极层的该基板上。

3.如权利要求1所述的有源式有机发光二极管的像素结构，其特征是，该阳极层的材质包括一透明导电材质。

4.如权利要求1所述的有源式有机发光二极管的像素结构，其特征是，在该沟道层以及该源极和该漏极之间包括配置有一欧姆接触层。

5.如权利要求1所述的有源式有机发光二极管的像素结构，其特征是，该发光层的材质包括一具有发光特性的有机分子或是一具有发光特性的高分子。

6.一种有源式有机发光二极管的像素结构的制造方法，其特征是，该方法包括：

在一基板上形成一栅极以及与该栅极电性连接的一扫描配线；

在该基板上形成一栅介电层，其中该栅介电层覆盖住栅极以及该扫描配线，并暴露出该基板上一特定区域；

在该基板上的该特定区域上形成一阳极层；

在该栅极上方的该栅介电层上形成一沟道层；

在该沟道层上形成一源极和一漏极，并且同时形成一数据配线，其中该漏极和该源极分别与该阳极层以及该数据配线电性连接，且该栅极、该沟道层以及该源极和该漏极构成一薄膜晶体管；

在该基板上方形成一保护层，覆盖住该薄膜晶体管而暴露出该阳极层；

在该基板上方形成一发光层，覆盖住该保护层以及该阳极层；以及

在该发光层上形成一阴极层。

7.如权利要求6所述的有源式有机发光二极管的像素结构的制造方法，其特征是，该阳极层形成在该基板的表面上。

8.如权利要求6所述的有源式有机发光二极管的像素结构的制造方法，其特征是，该阳极层的材质包括一透明导电材质。

9.如权利要求6所述的有源式有机发光二极管的像素结构的制造方法，其特征是，在该沟道层以及该源极和该漏极之间包括配置有一欧姆接触层。

10.如权利要求6所述的有源式有机发光二极管的像素结构的制造方法，其特征是，该发光层的材质包括一具有发光特性的有机分子或是一具有发光特性的高分子。

11.一种有源式有机发光二极管的像素结构的制造方法，其特征是，该方法包括：

在一基板的表面上形成图案化的一阳极层；

在该基板的表面上形成一栅极以及与该栅极电性连接的一扫描配线；

在该基板上形成图案化的一栅介电层，覆盖住栅极以及该扫描配线，而暴露出该阳极层；

在该栅极上方的该栅介电层上形成一沟道层；

在该基板上方形成一保护层，覆盖住该薄膜晶体管并暴露出该阳极层；

在该发光层上形成一阴极层。

12.如权利要求11所述的有源式有机发光二极管的像素结构的制造方法，其特征是，该阳极层形成在该基板的表面上。

13.如权利要求11所述的有源式有机发光二极管的像素结构的制造方法，其特征是，该阳极层的材质包括一透明导电材质。

14.如权利要求11所述的有源式有机发光二极管的像素结构的制造方法，其特征是，在该沟道层以该源极和该漏极之间包括配置有一欧姆接触层。

15.如权利要求11所述的有源式有机发光二极管的像素结构的制造方法，其特征是，该发光层的材质包括一具有发光特性的有机分子或是一具有发光特性的高分子。