CN1477912A - 双面板型有机电致发光显示装置 - Google Patents
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Abstract
一种双面板型有机电致发光显示装置包括粘接到一起包括多个子像素区的第一衬底和第二衬底，第二衬底内表面上的第一电极，在第一电极上沿着相邻子像素之间边缘部的绝缘图形，绝缘图形上的多个间隔壁，在相邻间隔壁之间各自处在一个子像素区内的多个有机电致发光层，有机电致发光层上的第二电极，在第一衬底的内表面上各自处在一个子像素区内、并且包括一个半导体层，一个栅极电极，一个源极电极和一个漏极电极的多个薄膜晶体管，覆盖薄膜晶体管并且包括暴露出漏极电极的接触孔的一个钝化层，以及在钝化层上各自包括第一图形和第二图形的多个连接图形，其中的第一图形对应着第二电极，并且所具有的高度要大于间隔壁的高度，而第二图形覆盖第一图形并且被连接到漏极电极和第二电极。
Description
本申请要求享有2002年7月18日递交的P2002-041939号韩国专利申请的权益，该申请在此引用以供参考。
技术领域
本发明涉及到有机电致发光显示装置，具体涉及到一种双面板型有机电致发光显示装置。
背景技术
在平板显示器当中，液晶显示(LCD)装置由于其外形薄、重量轻和低功耗而得到了广泛的应用。然而，液晶显示(LCD)装置不能自发光，并且有亮度低，对比度低，视角窄和整体尺寸大等缺点。
有机电致发光显示(OELD)装置由于其自发光而具有宽视角和良好的对比度。另外，由于OELD装置不需要额外的光源，例如：背景光，OELD装置比LCD装置的尺寸小，重量轻，并且具有低功耗。还能用低压直流(DC)驱动OELD装置，并具有微秒级的短暂响应时间。由于OELD装置是固体装置，OELD装置足以承受外部冲击，并具有更大的操作温度范围。另外，OELD装置的制作成本低因为制作OELD装置仅仅需要淀积和封装设备，这样能简化制作工艺。
OELD装置按照发光的方向被一般分类成顶部发光型和底部发光型。还可以根据驱动装置的方法将OELD装置划分成无源矩阵型OELD装置和有源矩阵型OELD装置。无源矩阵型OELD装置被广泛应用是因为它简单并且易于制作。然而，无源矩阵型OELD装置在矩阵构造中具有彼此垂直交叉的扫描线和信号线。由于为了操作各个像素需要对扫描线依次提供扫描电压，各个像素在一个选择周期内的瞬时亮度应该达到平均亮度乘以扫描线数量所得的值，这样才能获得所需的平均亮度。因此，随着扫描线数量的增加，施加的电压和电流也要增加。因此，无源矩阵型OELD装置不适合高分辨率显示器和大型显示器，因为装置在使用中易于损坏，并且功耗很高。
由于无源矩阵型OELD装置在影像分辨率，功耗和工作时间等方面有许多缺点，为了生产高影像分辨率的大面积显示器而开发了有源矩阵型OELD装置。在有源矩阵型OELD装置中，薄膜晶体管(TFT)设置在各个子像素上作为开关元件来操作各个子像素导通(ON)和关断(OFF)。与此相应，连接到TFT的第一电极被子像素导通/关断，而面对第一电极的第二电极作为公共电极。另外，提供给像素的电压被存入一个存储电容，用来维持电压并驱动装置直至提供下一帧的电压，与扫描线的数量无关。由于施加小电流就能获得等效的亮度，有源矩阵型OELD装置具有低功耗，并且在大面积上具有高级影像分辨率。
图1表示按照现有技术的有源矩阵型OELD装置中一个像素结构的电路图。在图1中，扫描线1是沿着第一方向布置的，而彼此分开的信号线2和电源线3是沿着与第一方向垂直的第二方向布置的。信号线2和电源线3与扫描线1交叉而限定一个像素区。一个作为寻址元件的开关薄膜晶体管(TFT)Ts连接到扫描线1和信号线2，而一个存储电容CST连接到开关TFT Ts和电源线3。一个作为电流源元件的驱动薄膜晶体管(TFT)TD连接到存储电容CST和电源线3，而一个有机电致发光(EL)二极管DEL连接到驱动TFT TD。如果对有机EL二极管DEL提供一个正向电流，重组的电子和空穴就会通过提供空穴的阳极和提供电子的阴极之间的P(正)-N(负)节产生一个电子-空穴对。由于电子-空穴对所具有的能量比分离的电子和空穴要低，在重组和分离的电子-空穴对之间存在着能量差，由于这一能量差就会发光。
图2表示按照现有技术的一种底部发光型有机电致发光显示(OELD)装置的截面图。在图2中，用一个密封图形40将第一和第二衬底10和30粘接到一起，图中所示的一个像素区包括红、绿、蓝子像素区。在第一衬底10内表面的各个子像素区Psub上形成一个薄膜晶体管(TFT)T，并将一个第一电极12连接到TFT T。在TFT T上形成一个包括红、绿、蓝发光材料的有机电致发光层14。还要在有机电致发光层14上形成第一电极12和第二电极16，由此，用第一和第二电极12和16为有机电致发光层14感应一个电场。在第二衬底30的内表面上形成一层干燥剂(未示出)，为OELD装置的内部屏蔽外界湿气。用一种粘合剂(未示出)例如是半透明胶带将干燥剂贴附到第二衬底30上。
在这种底部发光型OELD装置中，例如，第一电极12可以作为阳极并且用透明导电材料制成，而第二电极16可以作为阴极并且用低功函的金属材料制成。相应地，有机电致发光层14是由空穴注入层14a，空穴输送层14b，发光层14c，以及在第一电极12上面形成的电子输送层14d组成的。在发光层14c的结构中，红、绿、蓝发光材料被交替设置在各个子像素区Psub上。
图3表示按照现有技术的一种底部发光型有机电致发光显示装置中一个子像素区的截面图。在图3中，在衬底10上形成的一个TFT T具有半导体层62，栅极68，以及源极80和漏极和82。TFT T的源极80连接到一个存储电容CST，而漏极82连接到一个有机电致发光(EL)二极管DEL。存储电容CST包括彼此面对的电源电极72和电容电极64，在电源电极72和电容电极64之间设置一个绝缘层，其中制作电容电极64的材料与半导体层62相同。TFT T和存储电容CST统称为阵列元件A。有机电致发光(EL)二极管DEL包括彼此面对的第一和第二电极12和16，二者之间是一个有机EL层14。TFT T的源极80连接到存储电容CST的电源电极72，而TFT T的漏极82连接到有机EL二极管DEL的第一电极12。另外，阵列元件A和有机EL二极管DEL是在同一衬底上形成的。
图4是按照现有技术的有机电致发光显示装置制作工艺的一个流程图。在步骤ST1，在第一衬底上形成包括扫描线，信号线，电源线，开关TFT和驱动TFT的阵列元件。信号线和电源线与扫描线交叉并且彼此分开。开关TFT设置在扫描线与信号线的交叉点上，而驱动TFT设置在扫描线与电源线的交叉点上。
在步骤ST2，在阵列元件上面形成有机EL二极管的第一电极。第一电极连接到各个子像素区的驱动TFT。
在步骤ST3，在第一衬底上形成有机EL二极管的有机电致发光层。如果第一电极是按照阳极设计的，就可以用空穴注入层，空穴输送层，发光层，以及电子输送层组成一个有机EL层。
在步骤ST4，在有机EL层上形成EL二极管的第二电极。第二电极形成在第一衬底的整个表面上作为一个公共电极。
在步骤ST5，用第二衬底封装第一衬底。第二衬底保护第一衬底免受外部冲击，并防止环境空气对有机EL层造成损伤。在第二衬底的内表面中可以包括干燥剂。
用第二衬底封装包括阵列元件和有机EL二极管的第一衬底而制成OELD装置。另外，有源矩阵OELD装置的产量取决于薄膜晶体管和有机层的个别产量。尽管薄膜晶体管能够适当工作，有源矩阵OELD装置的产量仍可能因形成厚度达1000埃的有机层的过程中混入杂质而改变。这样，有源矩阵OELD装置的产量就会因杂质而降低，并且导致制造成本和原材料的损失。
另外，这种有源矩阵OELD装置是一种底部发光型装置，在制造步骤中具有高度稳定性和可变的自由度，但是孔径比有所下降。因此，底部发光型有源矩阵OELD装置要实现高孔径装置是有问题的。另一方面，顶部发光型有源矩阵OELD装置具有高孔径比，并且易于制造。然而，在顶部发光型有源矩阵OELD装置中，阴极电极的材料选择会受到限制，因为阴极电极总是设置在有机层上面。因此，光透射比受到限制，发光效率有所降低。另外，为了改善透射比就要形成一个薄膜钝化层，不能充分防止空气渗透。
发明内容
本发明为此提供了一种双面板型有机电致发光装置，能够基本上消除因现有技术的局限和缺点造成的这些问题。
本发明的目的是提供一种能够提高产量的双面板型有机电致发光显示装置。
本发明的再一目的是提供一种双面板型有机电致发光显示装置，借助于顶部发光实现高分辨率和高孔径比。
本发明的另一目的是提供一种双面板型有机电致发光显示装置，能够防止元件之间有害的短路。
以下要说明本发明的附加特征和优点，有一些能够从说明书中看出，或者是通过对本发明的实践来学习。采用说明书及其权利要求书和附图中具体描述的结构就能实现并达到本发明的目的和其他优点。
为了按照本发明的意图实现上述目的和其他优点，以下要具体和广泛地说明，一种双面板型有机电致发光显示装置包括粘接到一起包括多个子像素区的第一衬底和第二衬底，第二衬底内表面上的第一电极，在第一电极上沿着相邻子像素之间边缘部的绝缘图形，绝缘图形上的多个间隔壁，在相邻间隔壁之间各自处在一个子像素区内的多个有机电致发光层，有机电致发光层上的第二电极，在第一衬底的内表面上各自处在一个子像素区内、并且包括一个半导体层，一个栅极，一个源极和一个漏极的多个薄膜晶体管，覆盖薄膜晶体管并且包括暴露出漏极的接触孔的一个钝化层，以及在钝化层上各自包括第一图形和第二图形的多个连接图形，其中的第一图形对应着第二电极，并且所具有的高度要大于间隔壁的高度，而第二图形覆盖第一图形并且连接到漏极和第二电极。
按照另一方面，一种双面板型有机电致发光显示装置包括粘接到一起包括多个子像素区的第一衬底和第二衬底，第二衬底内表面上的第一电极，在第一电极上沿着相邻子像素之间边缘部的绝缘图形，绝缘图形上的多个间隔壁，在相邻间隔壁之间各自处在一个子像素区内的多个有机电致发光层，有机电致发光层上的第二电极，处于子像素区内在第一衬底内表面上、并且包括一个有源区，一个源区和一个漏区的一个半导体层，半导体层的有源区上的一个栅极绝缘层，栅极绝缘层上的栅极电极，覆盖栅极电极并且包括暴露出部分源区的第一接触孔和暴露出部分漏区的第二接触孔的一个钝化层，钝化层上的多个第一图形，各个第一图形对应着第二电极，并且所具有的高度要大于间隔壁的高度，在钝化层上并且通过第一接触孔连接到源区的源极，在钝化层上并且通过第二接触孔连接到漏区的漏极，以及覆盖第一图形的第二图形，第二图形接触到漏极和第二电极，其中的半导体层，栅极，源极和漏极构成一个薄膜晶体管，而第一图形和第二图形构成一个连接图形。
应该意识到以上对本发明的概述和下文的详细说明都是解释性的描述，都是为了进一步解释所要求保护的发明。
附图说明
所包括的用来便于理解本发明并且作为本申请一个组成部分的附图表示了本发明的实施例，连同说明书一起可用来解释本发明的原理。在附图中：
图1表示按照现有技术的有源矩阵型有机电致发光(OELD)装置中一个像素结构的电路图；
图2表示按照现有技术的一种底部发光型OELD装置的截面图；
图3表示按照现有技术的一种底部发光型OELD装置中一个子像素区的截面图；
图4是按照现有技术的OELD装置制作工艺的一个流程图；
图5是按照本发明的一例双面板型OELD装置的截面图；以及
图6是按照本发明的另一例双面板型OELD装置的截面图。
具体实施方式
以下要具体描述本发明的最佳实施例，在附图中表示了这些例子。
图5是按照本发明的一例双面板型有机电致发光显示装置的截面图，并且以驱动TFT为例。另外，存储电容和开关TFT可以具有图1的结构。
在图5中，第一衬底110和第二衬底150可以分开并且彼此粘接。阵列元件层140包括多个薄膜晶体管T，各自设在形成在第一衬底110内表面上的多个子像素区Psub内部。另外可以在一个薄膜晶体管T上连接一个具有圆柱形状的连接图形134。
另外，第一电极152可以形成在第二衬底150的内表面上。可以依次在第一电极152上形成一个绝缘图形154和多个间隔壁156，并且可以沿着相邻子像素区Psub之间的边缘部设置。间隔壁156具有梯形形状，它包括接触到绝缘图形154的第一侧，以及比第一侧宽的第二侧，使第一侧和第二侧能够彼此平行。
在各个子像素区Psub的相邻间隔壁156之间，在第一电极152上可以依次形成多个有机EL层158和第二电极160。由于有间隔壁156，无需光刻工艺等构图步骤就能形成有机EL层158和第二电极160。尽管在图中没有表示，间隔壁156从平面图上看可以具有对应着相邻子像素区Psub之间边缘部的框架结构。另外，第二电极160可以连接到各自多个连接图形134，并且可以沿着第一和第二衬底110和150之间的外围部形成一个密封图形170。
第一电极152，第二电极160和一个有机EL层158可以构成一个有机EL二极管DEL。因此，第一电极152可以包括透明导电材料，有机EL层158可以通过第一电极152发光。这样的OELD装置就形成了顶部发光型装置。
阵列元件层140包括在第一衬底110的整个表面上形成的一个缓冲层112，和在子像素区Psub内部形成在缓冲层112上的一个半导体层114，它是由一个有源区114a以及分别设置在有源区114a两侧的源区114b和漏区和114c组成的。然后依次在半导体层114的源区114a上形成一个栅极绝缘层116和一个栅极118。可以在第一衬底110的整个表面上形成覆盖栅极118的第一钝化层124，在其中分别形成暴露出半导体层114的源区114b和漏区114c的第一接触孔120和第二接触孔122。在第一钝化层124上形成一个源极126和一个漏极128，源极126可以通过第一接触孔120连接到半导体层114的源区114b，而漏极128可以通过第二接触孔122连接到半导体层114的漏区114c。
接着可以在第一衬底110的整个表面上形成覆盖源极和漏极电极126和128的第二钝化层132，在其中可以形成暴露出漏极128的第三接触孔130。可以在第二钝化层132上形成各自包括第一图形134a和第二图形134b的连接图形134。第一图形134a邻近第三接触孔130并且可以是具有固定高度的垫片形状。第二图形134b可以覆盖第一图形134a，并且可以通过第三接触孔130连接到漏极128。这样就能将各个连接图形134连接到第二电极160，从漏极128向第二电极160传送电流。半导体层114，栅极118，源极电极126和漏极电极128可以构成一个驱动薄膜晶体管T。
尽管在图中没有表示，可以在驱动薄膜晶体管T上连接一个存储电容，还可以将驱动薄膜晶体管T的栅极118连接到开关薄膜晶体管(未示出)的漏极。
此外，设置各个子像素Psub内的有机EL层158能够发射红、绿、蓝一种颜色的光，该有机EL层158被间隔壁156隔开，其中由红、绿、蓝三个子像素Psub构成一个像素。
在图5中，连接到驱动薄膜晶体管T的漏极128的各个连接图形134是这样形成的，形成具有一定厚度的第一图形134a，使连接图形134的高度达到一致并且能够作为垫片，然后形成导电材料制成的第二图形134b并且覆盖第一图形134a。这样就能通过第二图形134b将第二电极160连接到漏极128。
第一图形134a的高度h1可以大于间隔壁156的高度h2，在第一和第二衬底110和150之间维持一个空间。可以在各个子像素Psub中相邻的间隔壁156之间对有机EL层158和第二电极160构图，其中可以将间隔壁156作为隔板。这样，由于有机EL层材料和第二电极材料会留在沿着间隔壁156与第一衬底110邻近的侧部，由于间隔壁156，有机EL层材料，以及第二电极材料高度的影响，在第一和第二衬底110和150的主要元件之间可能会发生电气短路。为了避免电气短路，可以使连接图形134的第一图形134a高出间隔壁156。
第一图形134a可以选用绝缘材料，还可以使用光阻材料并且通过光刻工艺来构图。除光阻之外还可以使用有机材料，例如是光丙烯酸(photo-acryl)和聚酰亚胺，在其中可以用有机材料形成具有锥形侧部的第一图形134a。
图6是按照本发明的另一例双面板型0ELD装置的截面图。在图6中，包括多个子像素Psub的第一衬底210和第二衬底250可以分开并且粘接到一起。在各个子像素Psub内形成包括一个薄膜晶体管T的多个阵列元件层240，并且可以形成在第一衬底210的内表面上。然后，在第二衬底250的整个内表面上形成第一电极252，可以在第一电极252上依次形成一个绝缘图形254和一个间隔壁256，并且沿着相邻子像素Psub之间的边缘部设置。间隔壁256具有梯形形状，其中第一侧部可以接触到绝缘图形254，而第二侧部比第一侧部宽。可以在各个子像素Psub中的相邻间隔壁256之间的第一电极252上依次形成多个有机EL层258和一个第二电极260。另外，可以沿着第一和第二衬底210和250之间的外围部位形成一个密封图形(未示出)。
在图6中，在第一衬底210的内表面上形成一个缓冲层212，并且在子像素Psub内部的缓冲层212上形成由有源区214a和分别设置在有源区214a两侧的源区214b和漏区和214c。还可以在半导体层214的有源区214a上依次形成一个栅极绝缘层216和一个栅极218。在衬底210的整个表面上形成覆盖栅极218的一个钝化层224，并且具有分别暴露出半导体层214的源区214b和漏区214c的第一接触孔220和第二接触孔222。
在子像素Psub中的钝化层224上形成起垫片作用且具有固定厚度的第一图形226a。然后在钝化层224和第一图形226a上形成源极228，漏极230和第二图形226b。源极228可以通过第一接触孔220连接到半导体层214的源区214b，而漏极230可以通过第二接触孔222连接到半导体层214的漏区214c。这样就能形成带漏极230的单一结构的第二图形226b，并且可以覆盖第一图形226a。
第一图形226a和第二图形226b可以构成一个连接图形226，连接图形226的第二图形226b能够接触到第二电极260。半导体层214，栅极电极218，源极228，和漏极230可以构成驱动薄膜晶体管T。这样，第一图形226a的高度h1可以大于间隔壁256的高度h2。
按照本发明，由于在形成源极和漏极的步骤中可以同时形成第二图形，与图5的装置相比，形成图6中所示装置的制作步骤可以缩减。本发明还具有以下优点。首先能提高装置的产量并改善生产控制效率，从而提高装置的使用寿命。其次，由于OELD装置是顶部发光型的，薄膜晶体管易于设计，并且能获得高孔径比和高级影像分辨率。第三，由于OELD装置是顶部发光型，并为一种封装的结构，因此对空气渗透是稳定的。第四，由于所形成的用来连接阵列元件和有机EL元件的连接图形中包括能提供高度控制的图形，装置的故障率得以降低。第五是能够简化制作工艺，因为所形成的连接图形可以从驱动薄膜晶体管的一个电极上伸出。
显然，本领域的技术人员无需脱离本发明的原理和范围还能对本发明的有机电致发光显示装置和制作有机电致发光显示装置的方法作出各种各样的修改和变更。因此，本发明的意图是要覆盖权利要求书及其等效物范围内的修改和变更。
Claims (20)
1.一种双面板型有机电致发光显示装置包括：
粘接到一起包括多个子像素区的第一衬底和第二衬底；
第二衬底内表面上的第一电极；
在第一电极上沿着相邻子像素区之间边缘部的绝缘图形；
绝缘图形上的多个间隔壁；
多个有机电致发光层，该每一有机电致发光层处在相邻间隔壁之间的子像素区中的一个子像素区内；
有机电致发光层上的第二电极；
在第一衬底的内表面上的多个薄膜晶体管，该每一薄膜晶体管处在一个子像素区内、并且包括一半导体层，一栅极，一源极和一漏极；
一钝化层，该钝化层覆盖薄膜晶体管并且包括暴露出漏极的接触孔；以及
在钝化层上的多个连接图形，该每一连接图形包括第一图形和第二图形，
其中的第一图形对应着第二电极，并且所具有的高度要大于间隔壁的高度，而第二图形覆盖第一图形并且被连接到漏极和第二电极。
2.按照权利要求1的装置，其中由有机电致发光层产生的光透过第一电极发射。
3.按照权利要求1的装置，其中每一间隔壁具有梯形形状，该梯形形状包括彼此平行的第一侧和第二侧，第一侧接触到绝缘图形，且第二侧比第一侧宽。
4.按照权利要求1的装置，其中第一图形包括光阻材料，并且是通过光刻工艺形成的。
5.按照权利要求1的装置，其中第一图形包括至少一种光丙烯酸和聚酰亚胺。
6.按照权利要求1的装置，其中进一步包括沿着第一和第二衬底之间外围部位的一个密封图形。
7.按照权利要求1的装置，其中各个薄膜晶体管是为一个有机电致发光二极管提供电流的驱动薄膜晶体管，该二极管包括第一电极，第二电极，以及一个有机电致发光层。
8.按照权利要求7的装置，其中进一步包括开关薄膜晶体管，它包括一个漏极，驱动薄膜晶体管的栅极连接到开关薄膜晶体管的漏极。
9.按照权利要求1的装置，其中第一图形具有锥形的侧面。
10.按照权利要求1的装置，其中第一图形在第一和第二衬底之间均匀地维持一个空间。
11.一种双面板型有机电致发光显示装置包括：
粘接到一起具有多个子像素区的第一衬底和第二衬底；
第二衬底内表面上的第一电极；
在第一电极上沿着相邻子像素区之间边缘部的绝缘图形；
绝缘图形上的多个间隔壁；
多个有机电致发光层，该每一有机电致发光层处在相邻间隔壁之间的子像素区中的一个子像素区上；
有机电致发光层上的第二电极；
一个半导体层，该半导体层处于在子像素区内第一衬底内表面上，包括一个有源区，一个源区和一个漏区；
半导体层的有源区上的一个栅极绝缘层；
栅极绝缘层上的栅极电极；
一个钝化层，该钝化层覆盖栅极并且包括暴露出一部分源区的第一接触孔和暴露出一部分漏区的第二接触孔；
钝化层上的多个第一图形，每一第一图形对应着第二电极，并且所具有的高度要大于间隔壁的高度；
在钝化层上并且通过第一接触孔连接到源区的源极；
在钝化层上并且通过第二接触孔连接到漏区的漏极；以及
覆盖第一图形的第二图形，第二图形接触到漏极和第二电极，
其中的半导体层，栅极，源极和漏极构成一个薄膜晶体管，而第一图形和第二图形构成一个连接图形。
12.按照权利要求11的装置，其中来自每一有机电致发光层的光透过第一电极发射。
13.按照权利要求11的装置，其中每一间隔壁具有梯形形状，该梯形形状包括彼此平行的第一侧和第二侧，第一侧接触到绝缘图形，且第二侧比第一侧宽。
14.按照权利要求11的装置，其中第一图形包括光阻材料，并且是通过光刻工艺形成的。
15.按照权利要求11的装置，其中第一图形包括至少一种光丙烯酸和聚酰亚胺。
16.按照权利要求11的装置，其中进一步包括沿着第一和第二衬底之间外围部位的一个密封图形。
17.按照权利要求11的装置，其中每一薄膜晶体管是为一个有机电致发光二极管提供电流的驱动薄膜晶体管，二极管包括第一电极，第二电极，以及一个有机电致发光层。
18.按照权利要求17的装置，其中进一步包括多个开关薄膜晶体管，它包括一个漏极，每一驱动薄膜晶体管的栅极连接到一个开关薄膜晶体管的漏极。
19.按照权利要求11的装置，其中第一图形具有锥形的侧面。
20.按照权利要求11的装置，其中第一图形在第一和第二衬底之间均匀地维持一个空间。
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