CN1897298A - 显示装置及其制造方法 - Google Patents

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李政洙
崔凡洛
高俊哲
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Abstract

本发明公开了一种显示装置，其包括：基板、形成在基板上的薄膜晶体管、与薄膜晶体管连接的第一电极、形成在第一电极上的有机层、形成在有机层上的第二电极、形成在第二电极上的保护层和形成在保护层上的透明层。保护层吸收紫外线并保护有机层不受紫外线的损伤。通过蒸发工艺形成保护层，从而减少在形成保护层的过程中对有机层的损伤。保护层也可在透明层的形成过程中保护有机层。

Description

显示装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种显示装置及其制造方法。
背景技术
有机发光装置包括阳极、阴极和插入在阳极和阴极之间的有机层。来自阴极的电子和来自阳极的空穴在有机层形成激子，有机层通过激子激发的能量而发光。
通常，有机发光装置分两种类型：无源矩阵型和有源矩阵型。有源矩阵型有机发光装置具有作为开关装置的薄膜晶体管(以下称为TFT)。
制造有源矩阵型有机发光装置的工艺通常包括TFT形成工艺、岸(bank)部分形成工艺、有机层形成工艺和密封工艺。在有机层形成工艺或密封工艺期间，产生或应用紫外线。紫外线会损伤有机层，从而使显示装置的显示质量变坏。
发明内容
根据本发明实例的显示装置包括：基板、形成在基板上的薄膜晶体管、与薄膜晶体管连接的第一电极、形成在第一电极上的有机层、形成在有机层上的第二电极、形成在第二电极上的保护层和形成在保护层上的透明层。保护层包括由蒸发工艺形成的材料。保护层包括吸收紫外线的材料。保护层可包括并五苯。
根据本发明另一实例的显示装置包括：基板、形成在基板上的栅极电极、形成在栅极电极上的栅极绝缘层形成在栅极绝缘层上的半导体层、形成在半导体层上的欧姆接触层、形成在欧姆接触层上的源电极和漏电极、形成在源电极和漏电极上的钝化层、形成在钝化层上的平坦层、形成在平坦层上的第一电极、与源极连接的第一电极、形成在第一电极上的有机层、形成在有机层上的第二电极、形成在第二电极上的保护层和形成在保护层上的透明电极。保护层包括由蒸发工艺形成的材料。保护层包括吸收紫外线的材料。保护层可包括并五苯。显示装置进一步包括与栅极形成在同一层上并采用与栅极同样材料形成的第一辅助电极。显示装置进一步包括与第一电极形成在同一层上，并与第一电极采用同样材料形成的第二辅助电极。第二电极通过第二辅助电极与第一辅助电极电连接。
按照形成显示装置的方法，在基板上形成薄膜晶体管，并在具有薄膜晶体管的基板上形成第一电极。在第一电极上形成有机层，在有机层上形成第二电极。在第二电极上形成保护层，并在保护层上形成透明层。通过蒸发工艺形成保护层。保护层通过蒸发并五苯而形成。通过溅射工艺形成透明层。要形成薄膜晶体管，在显示基板上形成栅极，并在栅极上形成栅极绝缘层。在栅极绝缘层上形成半导体层，并在半导体层上形成欧姆接触层。在欧姆接触层上形成源电极和漏电极。该方法进一步包括在薄膜晶体管上形成钝化层，并在钝化层上形成平坦层。
第二电极上的保护层吸收密封工艺中应用的紫外线并保护有机层不受紫外线的损伤。通过蒸发工艺形成保护层，从而减少在形成保护层的过程中对有机层的损伤。保护层也可在透明层的形成过程中保护有机层。
附图说明
图1是根据本发明一个实例的显示装置的等效电路图；
图2是图1的显示装置的平面图；
图3是图2中的像素P的横截面图；
在不同的附图中使用同样的标记来表示相似或相同元件。
具体实施方式
图1是根据本发明的实例的显示装置100的等效电路图。图2是图1的显示装置100的平面图。图3是图2中的像素P的横截面图。
如图1所示，显示装置100包括栅极线121、沿垂直于栅极线121的方向延伸的数据线171和平行于数据线171延伸的电源线172。像素P由栅极线121和数据线171限定。数据驱动器电路500和栅极驱动器电路400分别连接到数据线171和栅极线121上。
每个像素P包括开关晶体管112、存储电容Cst、驱动晶体管123以及发光二极管127。发光二极管127包括像素电极190、公共电极198和插入在像素电极190和公共电极198之间的有机层111。开关晶体管112从栅极驱动器电路400经栅极线121接收栅极信号，根据栅极信号，存储电容Cst保存通过开关晶体管121从数据线171提供的数据信号。数据信号还到达驱动晶体管123的栅极电极。接着，驱动晶体管123接通并驱动电流通过驱动晶体管123从电源线172进入发光二极管127。根据流过发光二极管127的电流总量，有机层111发光。
参考图1、2和3，显示装置100包括第一基板110、第二基板610和以阵列形式布置在第一基板110和第二基板610之间的像素P。
可由透明玻璃制成的第一基板110划分为显示区域2a和布置在显示区域2a外面的非显示区域2b。显示区域2a由像素P组成。
提供数据信号的数字集成电路210、数据磁带载体220、提供电源的第一柔性印刷电路板230、提供栅极信号的栅极集成电路310、栅极磁带载体320以及附加或集成在非显示区域2b提供公共电压的第二柔性印刷电路板330。
参考表示出图2的显示区域2a的横截面图的图3，在第一基板110上形成电路元件部分20和发光元件部分40以及密封部分60。电路元件部分20包括在前面解释过的栅极线121、数据线171、存储电容Cst、开关晶体管112、以及驱动晶体管123。密封部分60包括结合到第二基板610上的密封树脂600。密封部分60为可热固化树脂或可光固化的树脂。在一个实例中，密封部分600由可紫外线固化的树脂形成。第二基板610可为玻璃或塑料。
密封树脂600防止水和/或氧气渗入发光元件部分40。密封树脂600可由有机层、无机层或包括有机材料或无机材料的组合层形成。密封树脂600可由单一层或多层构成。
当密封树脂600包括至少两层时，可以采用不同的方法完成装配工艺。在一个实例中，将第一密封树脂施加到其上形成有电路元件部分20和发光元件部分40的第一基板110上，将第二密封树脂施加到第二基板610上。组装第一基板110和第二基板610，并处理第一和第二密封树脂。可选的，在上述方法中，可在组装之前半硬化第一密封树脂或第二密封树脂。
在显示装置100中，部分从有机层111发出的光直接通过第二基板610，而其他部分光被像素电极190反射并通过电路元件部分20和第二基板610。
参考图3，电路元件部分20包括栅极电极124、第一辅助电极130、栅极绝缘层140、欧姆接触层161、半导体层151、源电极173、漏电极175、钝化层180、平坦层185、第一接触孔145和第二接触孔147。栅极电极124可由铝(Al)、钼(Mo)、钽(Ta)、钛(Ti)、钨(W)、铬(Cr)或银(Ag)制成。栅极电极124可以具有两层结构。在这种情况下，下部薄膜包括低电阻的材料，例如Al、Al合金如AlNd，从而减少信号延迟或电压降。上部薄膜包括与其他材料例如铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)具有良好的物理、化学性能和电连接性能的材料，包括Mo、Mo合金或氮化钼。两层薄膜的组合的一个好的实例是下层Al或Al合金，上层Mo或Mo合金薄膜。
在第一基板110上形成第一辅助电极130。第一辅助电极130可以与栅极电极124同时形成。第一辅助电极130通过第二辅助电极135连接到公共电极198上。
栅极绝缘层140在栅极电极124上形成。栅极电极140由氧化硅或氮化硅形成。半导体层151在栅极绝缘层140上形成。半导体层151可以包括氢化非晶硅。欧姆接触层161在半导体层151上形成。
在欧姆接触层161和栅极绝缘层140上形成源电极173和漏电极175。源电极173和漏电极175可以具有至少两层。在一个实施例中，源电极173和漏电极175具有包括Mo、例如MoNb的Mo合金或氮化钼的第一层，包括Al或Al合金的第二层，以及包括Mo、例如MoNb的Mo合金或氮化钼的第三层。栅极电极124、半导体层161、源极电极173和漏电极175形成TFT。当形成源电极173和漏电极175时，形成数据线171和电源线172。数据线171连接到开关晶体管112的漏电极，电源线172连接到驱动晶体管123的漏电极175。
在源电极173、漏电极175和半导体层151的暴露部分上形成钝化层180。在一个实例中，钝化层180包括无机绝缘体和有机绝缘体并具有平坦表面。无机绝缘体的例子包括氮化硅或氧化硅。
在钝化层180上形成平坦层185。平坦层185使得具有上述TFT的第一基板110变得平坦。在第一基板110的平坦表面上形成有机层111。平坦层185可由氧化硅或氮化硅形成。
通过栅极绝缘层140、钝化层180和平坦层185形成暴露源电极173的第一接触孔145和暴露第一辅助电极130的第二接触孔147。暴露的源电极173连接到像素电极190，暴露的第一辅助电极130通过第二辅助电极135连接到公共电极198。
从而，在电路元件部分20内形成连接到每个像素电极190的驱动晶体管123。上述存储电容Cst和开关晶体管112也形成在电路元件部分20内。开关晶体管112具有类似于驱动晶体管123的截面的结构。
参考图3，发光元件部分40包括形成在像素电极190上的有机层111、将有机层111分区的岸(bank)部分192，和在有机层111上形成的公共电极198。像素电极190、有机层111和公共电极198形成发光元件。
像素电极190可由类似铬(Cr)、钼(Mo)、铝(Al)、银(Ag)或金(Au)的反射金属层或类似ITO或IZO的透明导电层制成。像素电极190可包括具有上部反射金属层和下部透明导电层的至少两层。
第二辅助电极135可与像素电极190同时形成。第二辅助电极135连接到公共电极198，从而使公共电极198连接到第一辅助电极130。第一辅助电极130和第二辅助电极135减少了公共电极198的电阻。
岸(bank)部分192暴露出像素电极190。岸部分192可通过化学气相沉积(CVD)工艺、涂覆工艺、溅射工艺或蒸发工艺，由无机层如氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)形成。有机层如丙烯酸树脂或聚酰亚胺树脂也可用于岸部分192。岸部分192可具有包括下部无机层和上部有机层的双层结构。用等离子处理像素电极190和岸部分192以激活其表面并调节像素电极190的功函数。
有机层111包括形成在像素电极190上的空穴注入/传输层194和形成在空穴注入/传输层194上的发光层196。还可在像素电极190和公共电极198之间形成例如电子注入/传输层的其他有机层。
空穴注入/传输层194注入和/或传输空穴到发光层196。空穴注入/传输层194改善了发光层196的发光效率或使用寿命。来自空穴注入/传输层194的空穴和来自公共电极198的电子在发光层196复合以发出光。
在空穴注入/传输层194上形成发光层196。布置发光层196使其发出红、绿、蓝或白光。
空穴注入/传输层194由例如聚乙烯二氧噻吩(polyethylenedioxythiophene)的聚噻吩衍生物和聚苯乙烯磺酸的混合物形成。发光层196由多氟化物衍生物、聚p-亚苯基次亚己酰基衍生物、亚苯基衍生物、多氟化物衍生物、乙烯聚合物咔唑、或聚噻吩衍生物形成。上述聚合体可通过搀杂一种例如二奈嵌苯染料、香豆素染料、罗丹明染料、红荧烯、二奈嵌苯、9，10-二苯基蒽(9，10-diphenylanthracene)、四苯基丁二烯、尼罗红、香豆素6、喹丫叮酮(quinacridone)的成分而使用。
在空穴注入/传输层194的形成工艺中，通过应用液滴注射设备，例如墨水喷射设备，在像素电极190的表面上形成用于空穴注入/传输层194的第一成分。之后，执行干燥处理和加热处理以形成空穴注入/传输层194。
形成空穴注入/传输层194的工艺和此后的工艺最好在没有湿气和氧气的空气中实施。可以采用氮气或氩气。
作为第一成分，第一成分可以采用通过在极性溶剂中溶解例如聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)的聚噻吩衍生物和聚苯乙烯磺酸(PSS)来制成。极性溶剂例如包括异丙基酒精、n-丁醇、y-丁内酯、N-甲基氮杂戊环、1，3-二甲基-2-咪唑烷酮及其衍生物，例如卡必醇醋酸盐的己二醇酯、和丁基卡必醇醋酸盐。
尤其是，可以采用包含12.52重量％的PEDOT/PSS混合物(PEDOT/PSS＝1∶20)，1.44重量％的PSS，10重量％的异丙基酒精，27.48重量％的N-甲基氮杂戊环和50重量％的1，3-二甲基-2-咪唑烷酮混合物。第一成分的粘性大约为2-20Ps，特别是，4-15cPs。
通过采用上述的第一成分，有可能实施稳定的喷射操作，而不会堵塞喷射喷嘴。
用于空穴注入/传输层194的普通材料可以用于红、绿、蓝发光层196。或者，也可以为每个发光层选用不同的材料。
下一步，通过喷墨印刷方法将第二成分喷射到空穴注入/传输层194。此后，干燥或加热处理喷射成分，从而在空穴注入/传输层194上形成发光层196。
在形成发光层的工艺中，采用不可溶于空穴注入/传输层194的非极性溶剂以防止空穴注入/传输层194溶解。
第二成分的例子包括聚噻吩衍生物、聚p-亚苯基次亚己酰基衍生物、乙烯聚合物咔唑、或聚噻吩衍生物、二奈嵌苯染料、香豆素染料、罗丹明染料。也可将有机场致发光材料搀杂到上述聚合体中。例如，可将红荧烯、二奈嵌苯、9，10-二苯基蒽、四苯基丁二烯、尼罗红、香豆素6、喹丫叮酮搀杂到上述聚合体中。
不溶于空穴注入/传输层194的非极性溶剂的例子包括环己基苯、二氢苯并呋喃、三甲基苯或四甲基苯。采用非极性溶剂可以防止空穴注入/传输层194被熔化。
通过上述方法，在像素电极190上形成空穴注入/传输层194和发光层196。
在这个实例中，通过喷墨印刷方法形成空穴注入/传输层194和发光层196。本发明并不限于上述方法。也可以通过蒸发工艺以及使用适于上述工艺的材料成空穴注入/传输层194和发光层196。在蒸发工艺中，可分别形成空穴注入/传输层和发光层，也可以形成其他层，例如电子注入层、电子传输层或阻挡(blocking)层。
公共电极198形成在发光元件部分40的整个表面上。公共电极198和像素电极190耦合以使电流流到有机层111中。公共电极198可进一步包括增强电子流动的金属层，例如钙(Ca)或钡(Ba)。
公共电极198可以由多层形成。例如，比如钙(Ca)或钡(Ba)的具有小功函数的第一层，用在接近发光层196处。比如铝(Al)或银(Ag)的第二层具有比第一层高的功函数，用在接近第二基板610处。采用蒸发、溅射或CVD方法形成第二层。第二层的厚度在大约100到1000nm的范围之内，特别是，大约为200到500nm。
在公共电极198上布置保护层280，从而防止公共电极198被氧化。保护层280吸收在第一基板110和第二基板610组装期间照射在密封树脂600上的紫外线。保护层280也可吸收在将透明层290喷射到保护层280期间产生的紫外线。保护层280还吸收在溅射工艺期间有机层111上受到的物理冲击。使用具有足够能带隙以吸收紫外线的材料。这种材料的例子包括铜酞菁染料、并五苯等。酞菁染料具有大约2.9eV的能带隙，并五苯具有大约5.0eV的能带隙。具有更高能带隙的材料可吸收更多的能量，因此是优选的。
通常采用蒸发工艺来形成保护层280。然而，当采用狭缝涂覆、旋转涂覆、或丝网印刷方法形成保护层280时，在真空状态形成公共电极198之后，公共电极198被暴露在空气中，以至公共电极198受到损坏。于是，显示装置100的显示质量下降。当在真空状态通过蒸发方法形成保护层280时，可以在维持真空状态的同时形成公共电极198。因此，减少了保护层280受到的损坏。
在保护层280上形成透明层290。透明层290保护有机层111和公共电极198免受湿气和/或氧气的损伤。透明层290包括对于湿气具有低渗透性的无机材料。透明层290的例子包括ITO和IZO。通常，采用溅射方法形成透明层290。
第二基板610通过密封树脂600结合到第一基板110上。如上所述，紫外线照射到密封树脂600上，使得第一基板110和第二基板610组装到一起。
组装(密封)工艺在例如氮气、氩气、或氦气的惰性气体环境下进行。如果在空气中执行密封工艺，则湿气和/或氧气通过公共电极198上例如针孔的缺陷渗入公共电极198。于是，公共电极198将被氧化。
如上所述，公共电极上的保护层吸收密封工艺中应用的紫外线，并保护有机层免受紫外线的损伤。通过蒸发工艺形成保护层，从而减少保护层形成过程中有机层受到的损伤。保护层也在形成透明层的过程中保护有机层。
尽管已经结合典型的实施例详细描述了本发明，但是本领域的技术人员可以意识到在不脱离本发明在权利要求书提出的精神和范围的情况下，可以由其做出各种变型和替换。

Claims (23)

1、一种显示装置，包括：
基板；
形成在所述基板上的薄膜晶体管；
与所述薄膜晶体管连接的第一电极；
形成在所述第一电极上的有机层；
形成在所述有机层上的第二电极；
形成在所述第二电极上的保护层；和
形成在所述保护层上的透明层。
2、根据权利要求1的显示装置，其中所述保护层包括通过蒸发工艺形成的材料。
3、根据权利要求1的显示装置，其中所述保护层包括具有可吸收紫外线的能带隙的材料。
4、根据权利要求1的显示装置，其中所述保护层包括并五苯。
5、根据权利要求1的显示装置，其中所述第二电极传输所述有机层中产生的光。
6、根据权利要求1的显示装置，进一步包括：
形成在所述薄膜晶体管和所述第一电极之间的钝化层；和
形成在所述钝化层上的平坦层。
7、根据权利要求1的显示装置，进一步包括：
形成在所述透明层的整个表面上的密封树脂；以及
在所述密封树脂上形成的密封基板。
8、一种显示装置，包括：
基板；
形成在所述基板上的栅极电极；
形成在所述栅极电极上的栅极绝缘层；
形成在所述栅极绝缘层上的半导体层；
形成在所述半导体层上的欧姆接触层；
形成在所述欧姆接触层上的源电极和漏电极；
形成在所述源电极和漏电极上的钝化层；
形成在所述钝化层上的平坦层；
形成在所述平坦层上的第一电极，所述第一电极与所述源极相连；
形成在所述第一电极上的有机层；
形成在所述有机层上的第二电极；
形成在所述第二电极上的保护层；和
形成在所述保护层上的透明电极。
9、根据权利要求8的显示装置，其中所述保护层包括由蒸发工艺形成的材料。
10、根据权利要求8的显示装置，其中所述保护层包括可吸收紫外线的能带隙的材料。
11、根据权利要求8的显示装置，其中所述保护层包括并五苯。
12、根据权利要求8的显示装置，其中所述第二电极传输在所述有机层中产生的光。
13、根据权利要求8的显示装置，进一步包括：
形成在所述薄膜晶体管和所述第一电极之间的钝化层；和
形成在所述钝化层上的平坦层。
14、根据权利要求8的显示装置，进一步包括：
在所述透明层的整个表面上形成的密封树脂；以及
在所述密封树脂上形成的密封基板。
15、根据权利要求8的显示装置，进一步包括与所述栅极电极同时形成的第一辅助电极。
16、根据权利要求15的显示装置，进一步包括与所述第一电极同时形成的第二辅助电极。
17、根据权利要求16的显示装置，其中所述第二电极通过所述第二辅助电极与所述第一辅助电极电连接。
18、一种制造显示装置的方法，包括：
在基板上形成薄膜晶体管；
在所述具有薄膜晶体管的基板上形成第一电极；
在所述第一电极上形成有机层；
在所述有机层上形成第二电极；
在所述第二电极上形成保护层；以及
在所述保护层上形成透明层。
19、根据权利要求18的方法，其中形成所述保护层包括采用蒸发工艺形成保护层。
20、根据权利要求18的方法，其中形成所述保护层包括蒸发具有可以吸收紫外线的能带隙的材料。
21、根据权利要求18的方法，其中形成所述透明层包括通过溅射工艺形成透明层。
22、根据权利要求18的方法，其中形成薄膜晶体管包括；
在所述基板上形成栅极电极；
在所述栅极电极上形成栅极绝缘层；
在所述栅极绝缘层上形成半导体层；
在所述半导体层上形成欧姆接触层；以及
在所述欧姆接触层上形成源极和漏极。
23、根据权利要求18的方法，进一步包括：
在薄膜晶体管上形成钝化层；以及
在钝化层上形成平坦层。
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