CN1487779A - 有机电致发光显示器件及其制造方法 - Google Patents

有机电致发光显示器件及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种有机电致发光显示器件及其制造方法。有机电致发光显示器件包括：在基板上的多个像素；连接到每个像素的薄膜晶体管；连接到薄膜晶体管的有机电致发光器件；在有机电致发光器件上的封装层，其中封装层包括具有相反应力的第一和第二无机层，和在第一和第二无机层之间的第一有机层。

Description

有机电致发光显示器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及平面显示器件，尤其涉及有机电致发光显示器件及其制造方法。虽然本发明适用于广泛的应用范围，但是它尤其适用于有效保护有机电致发光器件免遭氧气或湿气的影响。
背景技术
随着由于信息通信和计算机的发展引起的高技术信息时代的到来，广泛地使用许多显示器件。阴极射线管(CRT)通过电子枪发射电子使荧光体发光(例如电视)，是用于台式计算机的显示器，并且每年大约需要一亿个阴极射线管。用于笔记本电脑的液晶显示(LCD)器件还用于监视器或数码相机。LCD器件不是自发光器件，它通过背后照明的光再现图像。但是CRT和EL(电致发光)器件是自发光型的。特别地，根据用于发光层的荧光化合物，EL器件分为有机EL型和无机EL型。
而且，无机EL器件还分为发散型(dispersion type)和薄膜型(thinfilm type)，因为在荧光体中的电子位于高电场之下，其都被加速。因此，在发射中心产生碰撞。目前使用的无机EL几乎都是通过交变电流工作的，并且其亮度取决于电压和频率。同时，有机EL器件从外部注入电子和空穴，并通过电子和空穴再复合的能量发光。
因为有机EL器件是自发光型器件，当作为显示器应用时，有机EL器件具有比LCD器件更宽广的视角，更高的对比度和更优良的可见度。而且，因为不需要背后照明，有机EL器件可以制造成细小和轻便的尺寸。有机EL器件可以用直流低电压工作，因此由于快响应速度，可以显示活动图像。最近，因为它是固体并具有强的抗振性，有机EL器件在用于IMT-2000显示器方面成为焦点，并且具有宽广的工作温度范围。尤其是在有机EL器件中，电流仅施加到需要发光的像素上。因此，与LCD器件相比，有机EL器件无论什么显示内容都具有非常低的功率消耗，而LCD器件常常必须在整个表面上打开背后照明。
有机EL显示器件具有在透明基板(例如玻璃基板)上彼此面对的阴极和阳极。通过在阴极和阳极之间施加电压，从有机发光层发射光。此时，由具有优良导电性和光透射率的铟锡氧化物(ITO)形成阳极，使得从有机发光层发射的光可以很好地透过并且可以容易地提供空穴。而且，由具有低功函数的金属形成阴极，使得可以容易地提供电子。
因此，如果分别向阳极和阴极施加(+)电压和(-)电压，那么自阳极注入的空穴和自阴极注入的电子在有机发光层中再复合，由此发光。
同时，有机发光器件具有以矩阵形式排列的多个单元像素，并且通过设置在每个单元像素的薄膜晶体管来选择性地驱动单元像素的有机发光层，由此显示图像。
有机发光器件的有机发光层由空穴传输层、电子传输层以及在空穴传输层和电子传输层之间形成的有机发光层构成。此时，有机层对空气中的湿气、氧气和温度非常敏感，并且如果接触到湿气和氧气，该结构改变，由此降低发光效率。
因此，执行用于形成封装板的封装工艺以使有机发光器件与湿气和氧气隔离。
图1和2是根据现有技术的有机EL显示器件的结构。
现有技术的有机EL显示器件包括薄膜晶体管TFT、有机电致发光器件和电容器(Cst)。
更具体地说，薄膜晶体管TFT包括有源层120、栅极130、在有源层120的两边形成的源和漏区123B和123A上的源和漏极160和150、和在栅极130和有源层120之间形成的用于它们在之间绝缘的栅绝缘层123。并且，在玻璃基板100的整个表面上形成阻挡层101以防止外来物质从基板100粘附到TFT，在TFT上形成包括源/漏极160和150的钝化层128和第二和第三夹层127和129。
电致发光器件包括：电连接到TFT漏极150上的透明电极170；在透明电极170上形成并具有空穴传输层、发光层和电子传输层的有机发光层172；和在有机发光层172上形成的不透明电极175。
电容器Cst包括电源线140、多晶硅层121和在电源线140和多晶硅层121之间的第一夹层125。而且，在其上形成有TFT、有机发光器件和电容器的基板的外缘形成密封剂108，并通过密封剂108，把封装板107安装到基板100上。
封装板107防御湿气和氧气从外部渗透进入有机EL器件，并具有通过在其中的半透膜105安装的吸收剂106。
BaO、CaCO3、CaO、InO、沸石、硅胶、矾土等吸收剂106暴露于湿气，并通过化学反应除去湿气。环氧树脂的密封剂108密封玻璃基板100和封装板107。
而且，如图1所示，作为封装板，可以使用金属板107。作为替换，如图2所示，可以使用玻璃基板111a。在使用金属板107作为封装板的情况下，如果在其中必须安装吸收剂的金属板区域变宽，那么难于平坦地形成金属板。而且，为了平坦地形成金属板，金属板必须变厚，并且如果金属板的厚度增加，器件将变得沉重且庞大。
而且，在使用玻璃基板作为封装板的情况下，为了安装吸收剂，玻璃基板必须被向内部方向凹入地切割。但是，由于其机械强度限制了玻璃基板的切割深度，因此安装吸收剂是不适宜的。而且，为了提高机械强度，在使用厚玻璃基板的情况下，有机EL显示器件的重量和尺寸增加。
为了解决上述问题并减少生产成本，已经研究了一种气密的密封方法，其中使用钝化层作为封装板。作为封装板使用的钝化层必须是透明的、抗湿的、耐热的，并且应力很低。而且，必须在低温形成钝化层。为了满足这些特性，使用无机层、有机层和混合层之一作为封装板。但是，在无机层的情况下，薄膜的形成速度很慢，由此降低了生产率。而且，因为应力很高，它随着层变厚而增加。因此，层的内部结构改变，使得湿气可能渗透进入层中。
而且，在有机层的情况下，即使有机层具有层形成简单和低应力的优点，在层形成之后还可能存在湿气。因此，在仅使用有机层时，完全的湿气防御是困难的。
而且，这种单层具有针孔，通过针孔会渗透湿气和氧气。
因此，在现有技术中使用其中淀积了有机层和无机层的混合结构。
图3示出根据现有技术的应用了混合结构钝化层的有机EL显示器件。
如图3所示，通过把有机层和无机层结合来形成常规封装层180。在应用混合结构的情况下，在每层形成的针孔181是错开的，使得湿气和氧气的渗透路径加长以保持有机发光器件的使用寿命。
但是，由于有机层和无机层的混合使得难于维持薄膜的应力平衡，所以这种混合结构不能完全防御湿气渗透，并且由于应力而引起基板弯曲。弯曲的基板引起在基板上形成的线(例如栅线、数据线、电源线等)断开。
发明内容
因此，本发明提出一种有机电致发光显示器件及其制造方法，其基本上避免了由于现有技术的限制和缺陷引起的一个或多个问题。
本发明的另一目的是提供一种有机电致发光显示器件及其制造方法，其可以有效地使有机电致发光器件与氧气或湿气隔绝。
以下说明将阐述发明的附加特征和优点，并且它们可以由说明中得知，或可以由发明的实践得出。由在说明书和权利要求及附图中特别指出的结构将实现和获得发明的目的和其它优点。
为了实现这些和其它优点及根据本发明的目的，如所实施和广义说明的，一种有机电致发光显示器件包括：在基板上的多个像素；连接到每个像素的薄膜晶体管；连接到薄膜晶体管的有机电致发光器件；在有机电致发光器件上的封装层，其中封装层包括具有相反应力的第一和第二无机层，和在第一和第二无机层之间的第一有机层。
在本发明的另一个方面，一种有机电致发光显示器件包括：在基板上的多个像素；连接到每个像素的薄膜晶体管，薄膜晶体管具有栅极、有源层和源/漏极；电容器，具有连接到源极的电源线、多晶硅层、和在源极和多晶硅层之间的绝缘层；有机电致发光器件，具有连接到漏极的第一电极、在第一电极上方的第二电极和在第一和第二电极之间的有机发光层；在第二电极上的第一有机层；在第一有机层上的第一无机层；在第一无机层上由一个或多个层形成的第二有机层；在第二有机层上并由与第一无机层相同的材料形成的第二无机层，其中第一和第二无机层具有相反的应力；和在第二无机层上由一个或多个层形成的第三有机层。
在本发明的另一个方面，一种有机电致发光器件的制造方法包括：在透明基板上形成具有有源层、源/漏极和栅极的薄膜晶体管，和具有存储下电极、层间绝缘层和电源线的存储电容器；形成暴露部分源极、漏极和电源线的钝化层；在钝化层上形成具有第一电极、有机发光层和第二电极的有机电致发光器件；在第二电极上形成第一有机层；在第一有机层上形成第一无机层；在第一无机层上形成由一个或多个层形成的第二有机层；在第二有机层上形成第二无机层，第二无机层由与第一无机层相同的材料形成，其中第一和第二无机层具有相反的应力；和在第二无机层上形成由一个或多个层形成的第三有机层。
可以理解前述的概要说明和以下的详细说明都是示范性和解释性的，并且期望它们提供权利要求所述发明的进一步解释。
附图说明
包括附图以用于提供对发明的进一步理解，并引入附图来构成该申请的一部分，说明发明的实施例，并与说明书一起用来阐释发明的原理。
附图中：
图1是根据现有技术使用金属板作为封装板进行封装的有机电致发光显示器件的剖面图；
图2是根据现有技术使用玻璃板作为封装板进行封装的有机电致发光显示器件的剖面图；
图3是根据现有技术使用其中交替淀积有机层和无机层的封装板的有机电致发光显示器件的剖面图；
图4是根据本发明的有机电致发光显示器件的剖面图；
图5说明当由单一无机层形成封装层时具有由于无机层应力引起的拉应力的基板；
图6说明当由单一无机层形成封装层时具有由于无机层应力引起的压应力的基板；
图7说明在形成SiNx时根据H2流入量的应力变化的曲线图；
图8A至8E是说明根据本发明的有机电致发光显示器件的制造工艺剖面图。
具体实施方式
下面将参考附图中的例子详细说明本发明的优选实施例。可能任何之处，所有附图中相同的参考标号将指相同或类似的部分。
图4是根据本发明的有机电致发光显示器件的剖面图。
如图4所示，根据本发明的有机EL显示器件包括在基板200上的薄膜晶体管TFT、电容器Cst、有机EL器件和封装层300。
薄膜晶体管TFT包括：由多晶硅形成的有源层220；在有源层220的两侧用具有高浓度的n型杂质(例如P或As)或p型杂质B掺杂的源和漏区223B和223A；在有源层220上的栅绝缘层223上形成的栅极230；和连接到源/漏区223B和223A的源/漏极260和250。在包括栅极230和阻挡层201的基板200上形成暴露源/漏区223B和223A的第一和第二夹层225和227。
电容器Cst由在形成有源层220的同时形成的多晶硅层221、在多晶硅层221上形成的电源线240和位于多晶硅层和电源线240之间的第一夹层225构成。而且，在薄膜晶体管TFT和电容器Cst上形成钝化层228。
有机EL器件由在钝化层228上形成并电连接到薄膜晶体管TFT的数据电极250的第一电极270、在第一电极上形成的并具有空穴注入层、空穴传输层、发光层和电子传输层的有机发光层272、和在其上并在整个基板表面上形成的第二电极275构成。在有机发光层272和第二电极275之间可以插入薄膜(未示出)例如LiF或LiO2层，以易于把电子引入发光层272。这里，第一电极270是阳极，并且第二电极275是用做公共电极的阴极。第一电极270由ITO和IZO之一形成，且第二电极275由Al、Ca和Mg之一形成。
通过第一至第四有机层280、284、286和290以及第一和第二无机层282和288在第二电极275的整个表面上形成封装层300。特别地，由有机层形成接触外面的封装层300的最上层290，以有效地吸收外部冲击并增加与随后形成的偏振膜的粘合性。
而且，封装层300中分别在第一有机层284和第二有机层286的下部和上部形成的第一和第二无机层282和288是由相同材料形成的并具有相反的应力。因此，无机层282和288的应力可以抵消，由此防止基板由封装层300的应力产生弯曲。以下将更为详细地解释。
通常，根据材料的特性，应力包括拉应力和压应力。图5和图6说明基板通过在其上形成的无机层受到拉应力和压应力的实例。
如图5和6所示，如果在基板320上形成的无机层310是由与下基板320不同的材料形成的，根据上层310的特性，下基板320趋于具有拉应力(参照图5)或压应力(参照图6)。但是，如果在同一基板上把具有相反应力的层结合到一起，施加到彼此相反方向上的应力将削弱，使得抵消施加到基板上的应力。
因此，在本发明中，在第二和第三有机层284和286的下部和上部分别形成具有相反应力的第一和第二无机层282和288，由此抵消施加到基板上的应力。
第一和第二无机层282和288由例如SiNx、SiOx、SiOxNx、Al2O3和TiO2的材料形成，并且每个应力的特性由形成这些层的条件确定。
例如，在用SiNx形成无机层的情况下，控制H2的流入量以改变应力的特性。
图7说明在形成SiNx层时根据H2流入量的应力改变的曲线图。
如所示的，随着H2流入量的增加，SiNx层的应力特性从压应力改变为拉应力。而且，在形成封装层的第一和第二无机层282和288的同时，通过控制H2的流入量，在有机层上和下可以形成具有相反应力的无机层。
而且，在本发明中(参照图4)，由第四有机层290形成封装层300的最上层，其可以比无机层更为有效地吸收外部冲击。
即使在第一和第二无机层282和288之间形成的第二和第三有机层284和286分别由单层形成，它们还可以由多于两层的层形成。
此后，将参照图8A至8E说明根据本发明的有机电致发光显示器件的制造工艺。
如图8A所示，在透明基板200的整个表面上淀积氧化硅层以形成阻挡层201。形成阻挡层201以防止杂质渗透进入薄膜晶体管。
接着，在阻挡层201上构图半导体层，由此同时形成薄膜晶体管的有源层220和电容器的下电极221。有源层220是多晶硅层，其可以通过在非晶硅上执行激光加热处理来形成。
接着，如图8B所示，在有源层220的中心区域形成栅绝缘层223，并且在其上淀积金属层并构图，由此形成薄膜晶体管的栅极230。
随后，通过使用栅极230作为掩模在有源层220的边缘注入杂质离子，由此形成源和漏区223B和223A。
接着，如图8C所示，在栅极230、薄膜晶体管的源和漏区230B和223A和电容器Cst的下电极221的整个表面上形成第一层间绝缘层225。接着，对应于下电极221在第一层间绝缘层225上形成电源线240，由此形成电容器Cst。
随后，在包括电源线240的第一层间绝缘层225上形成第二层间绝缘层227，并接着选择性地蚀刻第一和第二层间绝缘层225和227，使得暴露部分电源线240、源和漏区223B和223A。
接着，形成漏极250以连接到漏区223A，并且形成源极260以从暴露的源区223B延伸到电源线240。
接着，在图8C所示的整个表面上淀积有机材料(例如BCB或丙烯(acryl))或无机材料(例如SiNx和SiOx)以形成钝化层228，并接着选择性地蚀刻，使得暴露连接到漏区223A的漏极250的一部分。
接着，如图8D所示，形成有机发光器件的阳极270以连接到漏极250，并接着连接到第三层间绝缘层229。接着，在阳极270上依次淀积空穴注入层、空穴传输层、有机发光层和电子传输层以形成有机发光层272。接着，在包括有机发光层272的基板上方形成阴极275。此时，在有机发光层272和第二电极275之间可以插入LiF层或LiO2层(未示出)。
接着，如图8E所示，在阴极275的整个表面上形成第一有机材料280，例如BCB或丙烯，并接着在其上形成第一无机层282，例如SiNx、SiOx、SiOxNy、Al2O3和TiO2。
接着，在第一无机层282上形成第一和第三有机层284和286中的至少一个，并接着形成由与第一无机层282相同的材料形成的第二无机层288。第一和第二无机层282和288具有相反的应力。此时，如果第一无机层282具有拉应力，则第二无机层288具有压应力，反之亦然。这里，第一和第二无机层282和288的应力特性可以通过形成这些层时的条件确定。
随后，在第二无机层288上形成有机层290，由此形成包括有机层280、284、286和290以及无机层282和288的封装层300。
如上所述，在本发明中，在由无机层和有机层形成的封装层中，在有机层的上部和下部插入具有相反应力的无机层，由此防止当由封装层引起基板弯曲时产生的不良影响。
总之，根据本发明，在通过有机层和无机层结合作为封装层的密封结构中，在有机层的上部和下部形成具有相反应力的无机层，使得防止由封装层的应力引起的基板弯曲。因此，可以最小化来自外部的湿气和氧气，并可以防止在基板上形成的线被切断。
而且，通过形成有机层作为最外层，可以有效地吸收外部冲击。
不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员对有机电致发光显示器件及其制造方法显然可以进行各种改进和修改。因此，本发明覆盖本发明的改进和修改，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。

Claims (18)

1.一种有机电致发光显示器件，包括：
在基板上的多个像素；
连接到每个像素的薄膜晶体管；
连接到薄膜晶体管的有机电致发光器件；
在有机电致发光器件上的封装层，其中封装层包括具有相反应力的第一和第二无机层，和
在第一和第二无机层之间的第一有机层。
2.权利要求1的器件，其中由相同的材料形成第一和第二无机层。
3.权利要求1的器件，其中由SiNx、SiOx、SiOxNy、Al2O3和TiO2之一形成第一和第二无机层。
4.权利要求1的器件，其中第一无机层具有相对于基板的压应力，并且第二无机层具有相对于基板的拉应力。
5.权利要求1的器件，其中第一无机层具有相对于基板的拉应力，并且第二无机层具有相对于基板的压应力。
6.权利要求1的器件，其中还包括在第二无机层上的第二有机层。
7.权利要求6的器件，其中第二有机层由BCB和丙烯之一形成。
8.权利要求1的器件，其中第一有机层由一个或多个层形成。
9.权利要求1的器件，其中有机电致发光器件包括第一电极、第二电极以及在第一和第二电极之间的有机发光层。
10.权利要求9的器件，还包括在第二电极和有机发光层之间的LiF层和LiO2层之一。
11.权利要求9的器件，其中第一电极由透明材料形成。
12.权利要求11的器件，其中透明材料由铟锡氧化物(ITO)和铟锌氧化物(IZO)之一形成。
13.权利要求9的器件，其中第二电极由不透明的材料形成。
14.权利要求13的器件，其中不透明的材料由Al、Ca和Mg之一形成。
15.一种有机电致发光显示器件，包括：
在基板上的多个像素；
连接到每个像素的薄膜晶体管，薄膜晶体管具有栅极、有源层和源/漏极；
电容器，具有连接到源极的电源线、多晶硅层、和在源极和多晶硅层之间的绝缘层；
有机电致发光器件，具有连接到漏极的第一电极、在第一电极上方的第二电极和在第一和第二电极之间的有机发光层；
在第二电极上的第一有机层；
在第一有机层上的第一无机层；
在第一无机层上由一个或多个层形成的第二有机层；
在第二有机层上并由与第一无机层相同的材料形成的第二无机层，其中第一和第二无机层具有相反的应力；和
在第二无机层上由一个或多个层形成的第三有机层。
16.权利要求15的器件，其中第一无机层具有相对于基板的压应力，并且第二无机层具有相对于基板的拉应力。
17.权利要求15的器件，其中第一无机层具有相对于基板的拉应力，并且第二无机层具有相对于基板的压应力。
18.一种有机电致发光显示器件的制造方法，包括：
在透明基板上形成具有有源层、源/漏极和栅极的薄膜晶体管，和具有存储下电极、层间绝缘层和电源线的存储电容器；
形成暴露部分源极、漏极和电源线的钝化层；
在钝化层上形成具有第一电极、有机发光层和第二电极的有机电致发光器件；
在第二电极上形成第一有机层；
在第一有机层上形成第一无机层；
在第一无机层上形成由一个或多个层形成的第二有机层；
在第二有机层上形成第二无机层，第二无机层由与第一无机层相同的材料形成，其中第一和第二无机层具有相反的应力；和
在第二无机层上形成由一个或多个层形成的第三有机层。
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