CN1779990A - 有机薄膜晶体管及使用其的有机场致发光显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机薄膜晶体管(OTFT)和有机场致发光(EL)显示装置。该OTFT包括作为有机发射元件的像素电极(阳极电极)的漏电极，使得有机EL显示装置的制造工艺被简化。在一个实施例中，有机EL显示装置包括：i)基板，包括发射区域和非发射区域；ii)有机薄膜晶体管，其包括栅电极、源电极、漏电极和半导体层，并且位于非发射区域内，源电极和漏电极分别与栅电极的两侧部交迭；iii)有机光发射元件，包括下电极、有机层和上电极。在一个实施例中，OTFT的源电极和漏电极中的一个延伸到发射区域，半导体层具有暴露部分延伸的电极的开口，延伸的电极的暴露的部分充当有机光发射元件的下电极(像素电极或阳极电极)。

Description

有机薄膜晶体管及使用其的有机场致发光显示装置
                      技术领域
本发明涉及一种有机场致发光显示装置，更具体地讲，涉及一种包括用作像素电极的漏电极的有机薄膜晶体管，以及使用该有机薄膜晶体管的有机场致发光显示装置。
                      背景技术
有机薄膜晶体管(OTFT)被公认为是下一代显示装置，而且已经进行了大量关于OTFT的研究。OTFT包括由有机化合物替代硅形成的半导体层。有机化合物可以是低分子量有机材料或聚合物有机材料。低分子量有机材料可包括低聚噻吩、并五苯等。聚合物有机材料可包括聚噻吩等。
图1是包括传统OTFT的柔性有机场致发光显示装置10的像素的平面图。
参照图1，在传统的柔性有机场致发光显示装置10中，像素位于由栅极线110、数据线120和电源线130限定的像素区域15内。位于像素区域15内的像素包括开关OTFT 140、驱动OTFT 160、电容器150和有机发射元件，其中，有机发射元件包括用作像素电极的下电极180。像素区域15包括发生光发射的发射区域和不发生光发射的非发射区域。发射光的有机场致发光(EL)装置位于发射区域内。开关OTFT 140、驱动OTFT 160和电容器150位于非发射区域内。
开关OTFT 140包括连接至栅极线110的栅电极141、半导体层170、源电极143和漏电极145。电容器150包括下电极151和上电极155，其中，下电极151连接至开关OTFT 140的漏电极145，上电极155与下电极151交迭并且连接至电源线130。
驱动OTFT 160包括连接至电容器150的下电极151的栅电极161、半导体层170、连接至电源线130的源电极163和通过过孔167连接至下电极180的漏电极165。
图2是沿图1的II-II线截取的剖视图。图2仅示出了有机发射元件、用来驱动有机发射元件的驱动OTFT 160和像素的电容器150，其中，有机发射元件包括阳极电极180、有机层190和阴极电极195。
参照图2，栅电极161和电容器150的下电极151形成在基板100上。栅极绝缘层101覆盖栅电极161、电容器150的下电极151和基板100。源电极163、漏电极165和电容器150的上电极155形成在栅极绝缘层101上，半导体层170形成在基板100之上。
用作像素电极的下电极180形成在保护层103上，并且通过过孔167连接至漏电极165，下电极180将交替地用来表示阳极电极。在像素隔离层105内形成的开口185暴露部分下电极180。有机层190在开口185的内部形成在下电极180上。于是，用作阴极电极的上电极195形成在基板100之上。
正如上面所提到的，当传统的有机场致发光显示装置具有后发射结构时，其中，在后发射结构中从有机层发射的光朝着基板发射，用作阳极的下电极是透射电极，用作阴极的上电极是非透射电极。此外，为了允许光从有机层190透射到基板100，中间层(103、170、101)由透光材料形成。
但是，因为需要许多掩模工艺以形成栅电极、源电极、漏电极、过孔、阳极电极、像素隔离层等，所以这种传统有机EL装置的制造工艺复杂。
                       发明内容
本发明的一个实施例提供了：i)一种薄膜晶体管，包括具有像素电极材料的漏电极，使得制造工艺被简化；ii)有机场致发光显示装置，包括TFT。
在一个实施例中，TFT包括：i)基板；ii)栅电极，形成在基板上；iii)源电极，与栅电极的第一侧部交迭；iv)漏电极，与栅电极的第二侧部交迭；v)栅极绝缘体，形成在源电极和栅电极之间以及漏电极和栅电极之间；vi)半导体层，与源电极和漏电极接触，具有暴露源电极和漏电极中的一个的一部分的开口，并且形成在基板之上。在该实施例中，源电极和漏电极中的一个由透明电极材料形成，另一个由具有比半导体层的功函数更高的功函数的电极材料形成。
在一个实施例中，栅极绝缘体可由有机绝缘材料形成，半导体层可由有机半导体材料形成。
在一个实施例中，从源电极和漏电极中选择的电极可包括由ITO或IZO形成的透明导电层，高功函数的电极材料是选自包括Au、Pt、Pd、MoW氧化物的组的金属材料，或是选自PEDOT(聚-3，4-亚乙二氧基噻吩)的有机导电材料。
本发明的另一方面提供了一种平板显示装置。在一个实施例中，平板显示装置包括：i)基板，包括发射区域和非发射区域；ii)第一电极，形成在基板上；iii)第二电极，在非发射区域内与第一电极的第一侧部交迭；iv)第三电极，在非发射区域内与第一电极的第二侧部交迭；v)绝缘体，形成在第二电极和第一电极之间以及第三电极和第一电极之间；vi)半导体层，形成在基板之上。在该实施例中，第二电极和第三电极中的一个延伸到发射区域，半导体层具有开口，所述开口暴露延伸到发射区域的部分电极，由半导体层的开口暴露的延伸到发射区域的部分电极充当像素电极。
本发明的又一方面提供了一种平板显示装置。在一个实施例中，平板显示装置包括：i)基板；ii)排列在基板上的栅极线、数据线和电源线；iii)像素区域，具有非发射区域和发射区域，并且由栅极线、数据线和电源线限定；iv)有机薄膜晶体管，包括栅电极、源电极、漏电极和半导体层，并且位于非发射区域内；v)显示装置，包括位于发射区域内的像素电极。在该实施例中，源电极和漏电极由不同的材料形成，源电极和漏电极中的一个延伸到像素区域的发射区域，延伸到发射区域的部分电极充当显示装置的像素电极。
本发明的又一方面提供了一种有机场致发光显示装置。在一个实施例中，显示装置包括：i)基板，包括发射区域和非发射区域；ii)有机薄膜晶体管，包括栅电极、源电极、漏电极和半导体层，并且位于非发射区域内，源电极和漏电极分别与栅电极的两个侧部交迭；iii)有机光发射元件，包括下电极、有机层和上电极。在该实施例中，有机薄膜晶体管的源电极和漏电极中的一个延伸到发射区域，半导体层具有暴露延伸的电极的一部分的开口，延伸的电极的暴露的部分充当有机光发射元件的下电极。
本发明还提供了一种有机场致发光显示装置。在一个实施例中，显示装置包括：i)基板，包括发射区域和非发射区域；ii)栅电极，形成在基板的非发射区域内；iii)第一绝缘体，形成在基板之上；iv)源电极，与栅电极的第一侧部交迭且形成在非发射区域内的第一绝缘体上；v)漏电极，与栅电极的第二侧部交迭且形成在非发射区域内的第一绝缘体上，部分漏电极延伸到发射区域以形成下电极。显示装置还包括：vi)有机半导体层，具有暴露部分下电极的开口；vii)第二绝缘体，形成在暴露部分暴露的下电极的基板之上；viii)有机层，形成在由第二绝缘体暴露的部分下电极上；ix)上电极，形成在基板之上。
                       附图说明
将参照附图来描述本发明的实施例。
图1是包括传统有机薄膜晶体管(OTFT)的有机场致发光显示装置的像素的平面图。
图2是沿图1的II-II线截取的剖视图。
图3是根据本发明实施例的包括OTFT的有机场致发光显示装置的像素的平面图。
图4是沿图3的IV-IV线截取的剖视图。
                      具体实施方式
现在将参照附图更加充分地描述本发明的实施例，附图中示出了本发明的示例性实施例。
图3是根据本发明实施例的包括有机薄膜晶体管(OTFT)的柔性有机场致发光显示装置20的像素的平面图。虽然柔性有机场致发光显示装置具有以矩阵方式排列的多个像素，但是为了方便，图3仅示出了一个像素的平面图。
参照图3，柔性有机场致发光显示装置20包括栅极线210、数据线220和电源线230。像素区域25由栅极线210、数据线220和电源线230限定。像素位于像素区域25内。像素区域25包括发射区域25-1和非发射区域25-2。正如上面所讨论的，在发射区域25-1内，从显示装置的有机发射元件发射光。在非发射区域25-2内，不发射光。
位于像素区域25内的像素包括开关OTFT 240、驱动OTFT 260、电容器250和有机发射元件，其中，有机发射元件包括用作像素电极(阳极电极)的下电极280。包括在像素内的有机发射元件位于像素区域25的发射区域内。开关OTFT 240、驱动OTFT 260和电容器250位于像素区域25的非发射区域内。
位于像素区域25的非发射区域25-2内的开关OTFT 240包括连接至栅极线210的栅电极241、半导体层270、源电极243和漏电极245。位于像素区域25的非发射区域25-2内的电容器250包括下电极251和上电极255，其中，下电极251连接至开关OTFT 240的漏电极245，上电极255与下电极251交迭并且连接至电源线230。
位于像素区域25的非发射区域25-2内的驱动OTFT 260包括连接至电容器250的下电极251的栅电极261、半导体层270、连接至电源线230的源电极263和漏电极265。
在根据一个实施例的具有后发射型结构的有机场致发光显示装置中，驱动OTFT 260的源电极263和漏电极265中的一个，例如漏电极265，延伸至像素区域25的发射区域25-1。因此，在非发射区域25-2内形成且与栅电极261交迭的部分漏电极265充当驱动OTFT 260的电极，在发射区域25-1内形成的部分漏电极265充当有机发射元件的下电极280，其中，下电极280是像素电极。
在一个实施例中，用来形成驱动OTFT 260的源电极263的电极材料影响源电极263和半导体层270之间的接触电阻。在一个实施例中，电极材料的功函数最好比半导体层270的功函数高。在一个实施例中，源电极263由具有比半导体层270的功函数更高的功函数的电极材料形成。因此，源电极263可由金属电极材料或导电有机材料形成。金属电极材料的例子可包括但不限于Au、Pt、Pd和MoW氧化物。在一个实施例中，导电有机材料包括PEDOT。
在一个实施例中，用来形成漏电极265的电极材料不影响漏电极265和半导体层270之间的接触电阻。在一个实施例中，漏电极265可由透明材料形成，使得漏电极265可充当像素电极，也可充当漏电极。在一个实施例中，漏电极265可由诸如ITO或IZO的透明导电材料形成。
图4是沿图3的IV-IV线截取的剖视图。图4仅示出了有机发射元件、用来驱动有机发射元件的驱动OTFT 260和像素的电容器。
参照图4，根据本发明实施例的包括OTFT的柔性有机场致发光显示装置包括柔性基板200。在一个实施例中，柔性基板200可包括具有良好耐热性的聚合物塑料膜，使得柔性基板200可承受制造有机场致发光显示装置需要的温度。
在一个实施例中，聚合物塑料膜可以是聚醚砜(PES)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚对叙二甲酸乙二脂(PEN)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等。
栅电极261和与栅电极261分开的电容器250的下电极251形成在基板200上。在一个实施例中，栅电极261和电容器250的下电极251可由相同的材料或不同的材料形成。
第一绝缘体201形成在基板200上。在一个实施例中，在栅电极261上形成的部分第一绝缘体201充当OTFT的栅极绝缘体，置于下电极251和上电极255之间的部分第一绝缘体201充当电容器250的介电层。在一个实施例中，第一绝缘体201可由苯并环丁烯(BCB)、聚乙烯苯酚(PVP)、聚酰亚胺或聚对二甲苯形成。
分别与栅电极261的侧部交迭的源电极263和漏电极265以及连接至源电极263的电容器250的上电极255形成在第一绝缘体201上。
在一个实施例中，源电极263和漏电极265由不同的材料形成。用来形成源电极263的电极材料影响源电极263和半导体层270之间的接触电阻。在一个实施例中，源电极263由具有比半导体层270的功函数更高的功函数的材料形成。在一个实施例中，电极材料可以是金属电极材料或导电有机材料。在一个实施例中，金属电极材料可以是Au、Pt、Pd或MoW氧化物。在一个实施例中，导电有机材料可以是PEDOT等。在一个实施例中，电容器250的上电极255和源电极263可以由相同材料或不同材料形成。
在一个实施例中，漏电极265既充当OTFT 260的漏电极，又充当有机场致发光装置的下电极280，下电极280是阳极电极。在一个实施例中，漏电极265由透明导电材料形成，例如ITO或IZO。在像素区域25的非发射区域内的与栅电极261交迭的部分漏电极265充当驱动OTFT 260的漏电极。位于发射区域内的部分漏电极265充当像素电极。
半导体层270形成在基板200之上。半导体层270具有开口275，开口275暴露部分下电极280，形成在像素区域25内的下电极280是像素电极。[注意开口275在另一工艺步骤中用第二绝缘体203来填充。]即，半导体层270的开口275限定下电极280，该下电极280是漏电极265的一部分。
与源电极263和漏电极265接触的半导体层270形成在第一绝缘体201之上。在一个实施例中，源电极263由具有比半导体层270的功函数更高的功函数的电极材料形成，使得源电极263和半导体层270之间的接触电阻低。
在一个实施例中，半导体层270可由并五苯、并四苯、蒽、萘、α-6-噻吩、二萘嵌苯或其衍生物、红荧烯或其衍生物、六苯并苯或其衍生物、苝四羧酸二酰亚胺或其衍生物、苝四羧酸二酐或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、聚对亚苯基亚乙烯基或其衍生物、聚芴或其衍生物、聚噻吩亚乙烯基或其衍生物形成。
第二绝缘体203形成在半导体层270之上。第二绝缘体203具有暴露部分下电极280的开口285。注意开口285在随后的工艺步骤中用有机层290和阴极电极295填充。第二绝缘体203充当保护层。在一个实施例中，第二绝缘体203由苯并环丁烯(BCB)、含丙烯基的有机化合物、氟化聚亚芳香醚(FAPE：fluoropolyarrylether)、cytop、或全氟环丁烷(PFCB)形成。
有机层290形成在由第二绝缘体203的开口285暴露的下电极280上。因此，作为上电极的阴极电极295形成在基板200之上。在一个实施例中，有机层290包括至少选自于空穴注入层、空穴传输层、有机发射层、电子传输层、电子注入层和空穴阻挡层中的有机层。
在一个实施例中，下电极280是延伸到像素区域25的发射区域的漏电极265的一部分。因此，并不需要用于形成下电极280的额外的掩模工艺。此外，由于漏电极265和下电极280形成在第一绝缘体201上，而且第二绝缘体203的开口285使下电极280暴露，所以也可省略用于形成像素隔离层的制造工艺和用于形成像素隔离层内的开口的掩模工艺。
根据一个实施例的有机场致发光显示装置的驱动OTFT可用作平板显示装置的开关装置，例如液晶显示装置。
在另一个实施例中，源电极可延伸到发射区域以形成像素电极。在一个实施例中，当源电极用作像素电极时，漏电极由具有比半导体层的功函数更高的功函数的金属电极材料形成。
此外，虽然根据一个实施例的有机场致发光显示装置的OTFT具有底部接触结构，但是OTFT可具有顶部接触结构或顶部栅极结构。即，具有顶部接触结构或顶部栅极结构的OTFT可通过形成像素电极而具有简单的制造工艺，该像素电极是漏电极(或源电极)延伸到发射区域的延伸部分。此外，源电极和半导体层之间的低接触电阻可通过使用由高功函数的电极材料形成的源电极来获得。在一个实施例中，OTFT可用来形成后发射型有机场致发光显示装置或前发射型有机场致发光显示装置。
在一个实施例中，位于像素区域内的像素包括驱动OTFT、开关OTFT、电容器和有机发射元件。在另一实施例中，像素可具有不同的结构。
根据本发明的实施例，OTFT的源电极或漏电极由像素电极材料形成，使得可以省略用于形成下电极的掩模工艺。此外，也可省略用于形成像素隔离层的工艺和用于在像素隔离层内形成开口的掩模工艺。由于这些省略，所以可以简化制造工艺。
在一个实施例中，源电极由具有比半导体层的功函数更高的功函数的电极材料形成，使得源电极和半导体层之间的接触电阻可以保持在低的水平下。
尽管上述描述已经指出了应用于各种实施例的本发明的新颖的特点，但是技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对示出的装置或工艺进行形式上和细节上的各种省略、替代和改变。因此，本发明的范围由权利要求限定，而非由上述描述限定。在权利要求等同物的范围和含义以内的所有变形都包围在其范围内。
本申请要求于2004年10月14日提交到韩国知识产权局的第10-2004-0082091号韩国专利申请的权益，该申请的内容全部包含于此以资参考。

Claims (24)

1、一种用于平板显示装置的薄膜晶体管，包括：
基板；
栅电极，形成在所述基板上；
源电极，与所述栅电极的第一侧部交迭；
漏电极，与所述栅电极的第二侧部交迭；
栅极绝缘体，形成在所述源电极和所述栅电极之间以及所述漏电极和所述栅电极之间；
半导体层，其与所述源电极和所述漏电极接触，具有暴露所述源电极和所述漏电极中的一个的一部分的开口，并且形成在所述基板之上，其中，
所述暴露的电极由透明材料形成，另一个电极由具有比所述半导体层的功函数更高的功函数的材料形成。
2、如权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述栅极绝缘体由有机绝缘材料形成，所述半导体层由有机半导体材料形成。
3、如权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述另一个电极材料是选自包括Au、Pt、Pd和MoW氧化物的组的金属材料，或是选自PEDOT的有机导电材料。
4、如权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述透明电极材料由ITO或IZO形成。
5、一种平板显示装置，包括：
基板，包括发射区域和非发射区域；
第一电极，形成在所述基板上；
第二电极，与所述第一电极的第一侧部交迭，并形成在所述非发射区域内；
第三电极，与所述第一电极的第二侧部交迭，并形成在所述非发射区域内；
绝缘体，形成在所述第二电极和所述第一电极之间以及所述第三电极和所述第一电极之间；
半导体层，形成在所述基板之上，其中，
所述第二电极和所述第三电极中的一个延伸到所述发射区域，
所述半导体层具有暴露部分延伸的电极的开口，
所述延伸的电极的所述暴露的部分被构造以作为有机发射元件的像素电极。
6、如权利要求5所述的平板显示装置，其中，所述第二电极和所述第三电极由不同的材料形成。
7、如权利要求5所述的平板显示装置，其中，所述半导体层包括有机半导体层，所述延伸的电极是漏电极，另一个电极是由具有比所述有机半导体层的功函数更高的功函数的材料形成的源电极。
8、如权利要求7所述的平板显示装置，其中，所述源电极由选自包括Au、Pt、Pd和MoW氧化物的组的金属材料形成，或由选自PEDOT的有机导电材料形成。
9、如权利要求5所述的平板显示装置，其中，所述延伸的电极是由透明材料形成的漏电极。
10、如权利要求9所述的平板显示装置，其中，所述透明材料是ITO或IZO。
11、如权利要求5所述的平板显示装置，其中，所述延伸的电极由选自ITO或IZO的透明导电材料形成。
12、如权利要求5所述的平板显示装置，其中，另一个电极由i)具有比所述半导体层的功函数更高的功函数的材料，或ii)选自PEDOT的有机导电材料形成。
13、如权利要求5所述的平板显示装置，其中，所述绝缘体包括充当栅极绝缘体的有机绝缘体。
14、一种平板显示装置，包括：
基板；
排列在所述基板上的栅极线、数据线和电源线；
像素区域，具有非发射区域和发射区域，并且由所述栅极线、所述数据线和所述电源线限定；
有机薄膜晶体管包括i)栅电极、ii)源电极和漏电极、iii)半导体层，并且位于所述非发射区域内；
显示装置，包括位于所述发射区域内的像素电极，
其中，所述源电极和所述漏电极由不同的材料形成，
其中，所述源电极和所述漏电极中的一个延伸到所述像素区域的所述发射区域，
其中，所述延伸的电极的至少一部分被构造以作为所述显示装置的像素电极。
15、如权利要求14所述的平板显示装置，其中，所述半导体层包括有机半导体层，另一个电极是由具有比所述有机半导体层的功函数更高的功函数的材料形成的源电极，所述源电极材料是选自包括Au、Pt、Pd和MoW氧化物的组的金属材料，或是选自PEDOT的有机导电材料。
16、如权利要求14所述的平板显示装置，其中，所述半导体层是有机半导体层，所述延伸的电极是由选自ITO或IZO的透明材料形成的漏电极。
17、一种有机场致发光显示装置，包括：
基板，包括发射区域和非发射区域；
有机薄膜晶体管，其包括i)栅电极、ii)源电极和漏电极、iii)半导体层，所述源电极和所述漏电极分别与所述栅电极的两侧部交迭，所述有机薄膜晶体管位于所述非发射区域内；
有机光发射元件，包括下电极、有机层和上电极，其中，
所述有机薄膜晶体管的所述源电极和所述漏电极中的一个延伸到所述发射区域，
所述半导体层具有暴露所述延伸的电极的一部分的开口，
所述延伸的电极的所述暴露的部分被构造以作为所述有机光发射元件的下电极。
18、如权利要求17所述的有机场致发光显示装置，其中，所述半导体层是有机半导体层，所述源电极和所述漏电极由不同的材料形成。
19、如权利要求17所述的有机场致发光显示装置，其中，所述源电极由具有比所述半导体层的功函数更高的功函数的材料形成，所述源电极材料是选自包括Au、Pt、Pd和MoW氧化物的组的金属材料，或是选自PEDOT的有机导电材料。
20、如权利要求18所述的有机场致发光显示装置，其中，所述漏电极由选自ITO和IZO的透明导电材料形成。
21、一种有机场致发光显示装置，包括：
基板，包括发射区域和非发射区域；
栅电极，形成在所述基板的所述非发射区域内；
第一绝缘体，形成在所述基板之上；
源电极，与所述栅电极的第一侧部交迭且形成在所述非发射区域内的所述第一绝缘体上；
漏电极，与所述栅电极的第二侧部交迭且形成在所述非发射区域内的所述第一绝缘体上，所述漏电极的一部分延伸到所述发射区域以形成下电极；
有机半导体层，具有暴露部分所述下电极的开口，其中所述部分包括第一区和第二区；
第二绝缘体，形成在所述基板之上，并覆盖所述下电极的所述暴露的部分的所述第二区；
有机层，形成在所述下电极的所述暴露的部分的所述第一区上；
上电极，形成在所述基板之上，并覆盖所述有机半导体层。
22、如权利要求21所述的有机场致发光显示装置，其中，所述源电极由选自包括Au、Pt、Pd和MoW氧化物的组的金属材料形成。
23、如权利要求21所述的有机场致发光显示装置，其中，所述漏电极由ITO或IZO形成。
24、如权利要求21所述的有机场致发光显示装置，其中，所述第一绝缘体是充当栅极绝缘体的有机绝缘体，所述第二绝缘体是充当保护层的有机绝缘体。
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