TW201301615A - 有機發光二極體顯示器及製造其之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種有機發光二極體(OLED)顯示器及製造其之方法。一範例性實施例可包含基板、在該基板上之絕緣層以及含有在該絕緣層上之透明導電層的像素電極。該絕緣層接觸透明導電層之表面的一部份具有複數個凹洞，該等凹洞係由蝕刻劑進入該像素電極之透明導電層和該絕緣層之間的介面蝕刻而成。

Description

有機發光二極體顯示器及製造其之方法
本發明之實施例關於一種有機發光二極體(OLED)顯示器及製造其之方法。
有機發光二極體(OLED)顯示器因為其之特性而在作為下個世紀的顯示器上倍受矚目，其之特性為廣視角、快反應時間、少功耗、重量輕以及小尺寸。
範例性實施例可被導引為一種有機發光二極體(OLED)顯示器，以及該有機發光二極體(OLED)顯示器之製造方法。
根據範例性實施例，有機發光二極體(OLED)顯示器包含基板；於該基板上之絕緣層；以及含有透明導電層之像素電極於該絕緣層上。該絕緣層之表面接觸該透明導電層的一部分具有複數個凹洞，該凹洞係藉由蝕刻劑進入像素電極之透明導電層和絕緣層之間的介面蝕刻而成。
該等複數個凹洞可作用為如同透鏡。
該透明導電層可包含氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦(In2O3)、氧化銦鎵(IGO)和氧化鋅鋁(AZO)中之至少一者。
該蝕刻劑可包含氫氟酸(HF)和氟化銨(NH4F)。
在該蝕刻劑中可含有小於1.5 wt%的氫氟酸，並且在該蝕刻劑中可含有小於35 wt%的氟化銨。
該絕緣層可包含氮化矽(SiNx)。
該有機發光二極體(OLED)顯示器可進一步包含：作用層，其係以半導體材料形成於該基板和該絕緣層之間；閘極電極，其被安置於與該像素電極在同層且於該絕緣層上並且包含透明導電層和於該透明導電層上之金屬層；附加的絕緣層，其具有絕緣層開口以曝露該像素電極，該附加的絕緣層於該絕緣層上以覆蓋該閘極電極；位於附加的絕緣層上之源極電極和汲極電極，並且分別地電性地連接至該作用層；位於該像素電極上之有機發光層；以及位於該有機發光層上之共電極。
該像素電極可進一步包含金屬層，該金屬層位於該透明導電層之一部分上。
該金屬層可包含鋁(Al)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銀(Ag)、鎂(Mg)、金(Au)、鎳(Ni)、釹(Nd)、銥(Ir)、鉻(Cr)、鋰(Li)、鈣(Ca)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鎢(W)以及銅(Cu)中之至少一金屬。
可進一步包含由半導體材料所製成且與該作用層為相同層之第一電容電極以及由與該閘極電極之相同層且相同材料所製成之第二電容電極，該第二電容電極重疊該第一電容電極。
根據範例性實施例，一種製造有機發光二極體(OLED)顯示器之方法包含：形成絕緣層於基板上；形成含有透明導電層之像素電極於該絕緣層上；以及透過蝕刻劑蝕刻接觸像素電極之透明導電層的絕緣層之一部分的表面以形成複數個凹洞。
該蝕刻劑可滲透進入像素電極之透明導電層和絕緣層之間的介面。
該等複數個凹洞可作用如同透鏡。
該透明導電層可包含氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦(In2O3)、氧化銦鎵(IGO)和氧化鋅鋁(AZO)中之至少一者。
該蝕刻劑可包含氫氟酸(HF)和氟化銨(NH4F)。
該蝕刻劑中可含有小於1.5 wt%的氟酸，並且在該蝕刻劑中可含有小於35 wt%的氟化銨。
該絕緣層可包含氮化矽(SiNx)。
製造該有機發光二極體(OLED)顯示器之方法可進一步包含：在形成該絕緣層之前形成由半導體材料所製成之作用層於該基板上；沉積透明導電層和金屬層於與像素電極之相同層上於該絕緣層上以形成閘極電極；形成具有絕緣層開口而曝露該像素電極之附加的絕緣層，該附加的絕緣層覆蓋該閘極電極於該絕緣層上；形成源極電極和汲極電極且分別地電性地連接至附加的絕緣層上的作用層；形成有機發光層於該像素電極上；以及形成共電極於該有機發光層上。
該金屬層可包含鋁(Al)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銀(Ag)、鎂(Mg)、金(Au)、鎳(Ni)、釹(Nd)、銥(Ir)、鉻(Cr)、鋰(Li)、鈣(Ca)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鎢(W)以及銅(Cu)中之至少一金屬。
進一步包含由半導體材料所製成且與該作用層為相同層之第一電容電極以及由與該閘極電極之相同層且相同材料所製成之第二電容電極，該第二電容電極重疊該第一電容電極。
範例實施例將參照隨附圖式而被更完整地描述於下文中；然而，本發明可以不同的形式被實施並且不應被侷限於所闡述於此的該些實施例。
該些圖式為示意的並且未按比例縮放。在該些圖式中相對的尺寸和比例為了精確及方便的目的而被放大或縮小，並且該些尺寸是隨機的，並不局限於此。此外，本說明書之全文中，相似的元件符號指定相似的結構、組件或是部件。將了解的是，當一個組件被提及為在另一組件“上”時，其可為直接地在另一組件上或是其間出現有中間組件。
參照代表理想範例性實施例的橫切面示圖而描述範例性實施例。因此，各種圖式的修改，例如製造方法及/或實施例的修改係為期望的。從而，範例性實施例不侷限於顯示區域的特定形狀，且例如亦包含藉由製造所產生之形狀的修改。
參照圖1至圖9，根據範例性實施例之一種有機發光二極體(OLED)顯示器101及製造方法將被描述。
一種根據範例性實施例之有機發光二極體(OLED)顯示器101的製造方法將重點描述根據一沉積程序之薄膜電晶體10、有機發光組件70和電容90。
如圖1所示，緩衝層120係形成於基板111上。此外，作用層133和第一電容電極139係形成於緩衝層120上。
基板111係由玻璃、石英、陶瓷或塑膠所製成之透明且絕緣的基板而形成。此外，當基板111係由塑膠所製成時，基板111可為可撓性基板。
緩衝層120可形成為包含至少一層絕緣層之單一層或是多層，即，使用化學氣相沉積法或是物理氣相沉積法所形成之氧化矽層或氮化矽層。
緩衝層120避免由基板111所產生之水氣或雜質的擴散或滲透、平滑化該表面並且控制用於形成半導體層的結晶化過程中之熱傳輸速度。
此外，緩衝層120可依據基板111的類型以及製成條件而被省略。
作用層133和第一電容電極139係形成於緩衝層120上。作用層133和第一電容電極139係藉由圖案化由半導體材料所形成之薄膜來形成，即非晶矽層、多晶矽層或氧化物半導體層。換句話說，作用層133和第一電容電極139係透過第一光微影製程而被圖案化。
該多晶矽層可藉由形成非晶矽層且結晶化其之後而製成。在此例子中，該非晶矽層可藉由所屬技術領域中具有通常知識者所知的各種方法而被結晶化，即固相結晶、準分子雷射結晶、金屬誘發結晶(metal induced crystallization，MIC)、金屬誘發側向結晶(metal induced lateral crystallization，MILC)、連續側向固化(sequential lateral solidification，SLS)以及超級顆粒矽(super grain silicon，SGS)結晶。
然而，範例性實施例並不侷限於此。因此，第一電容電極139可與作用層133被形成在不同層，或是以不同材料形成且不以作用層133被圖案化。
接著，如圖2中所示，絕緣層140被形成於作用層133和第一電容電極139上。詳細而言，絕緣層140覆蓋作用層133和第一電容電極139而於緩衝層120上。
絕緣層140可由單一層或是多層所形成，該些係包含各種所屬技術領域中具有通常知識者已知的絕緣材料中之至少一者，即四乙基矽酸鹽(tetra ethyl ortho silicate，TEOS)、氮化矽(SiNx)以及氧化矽(SiO2)。在範例性實施例中，該絕緣層之最上層可包含氮化矽(SiNx)。
絕緣層140使作用層133和閘極電極153彼此絕緣並且具有電容90之介電層的功能。再者，透明導電層1502和金屬層1501係依序地沉積於絕緣層140上。
透明導電層1502可包含氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦(In2O3)、氧化銦鎵(IGO)和氧化鋅鋁(AZO)之至少一者。
金屬層1501可包含鋁(Al)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銀(Ag)、鎂(Mg)、金(Au)、鎳(Ni)、釹(Nd)、銥(Ir)、鉻(Cr)、鋰(Li)、鈣(Ca)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鎢(W)和銅(Cu)中之至少一者。再者，金屬層1501可具有以不同金屬所形成之多層結構。
再者，如圖3中，透明導電層1502和金屬層1501透過第二光微影製程而被圖案化以形成閘極電極153、第二電容電極159和像素電極中間物7100。
閘極電極153包含閘極金屬層1531和閘極透明導電層1532，且第二電容電極159包含電容金屬層1591和電容透明導電層1592。然而，該範例性實施例並不限於此。因此，閘極電極153和第二電容電極159可由除了閘極透明導電層1532和電容透明導電層1592之外的閘極金屬層1531和電容金屬層1591所形成。再者，該第二電容電極可由電容透明導電層1592所形成。
在第一電容電極139和第二電容電極159之間的第一電容電極139、第二電容電極159和絕緣層140形成電容90。
再者，第二電容電極159可不沿著閘極電極153而被圖案化。取而代之的是，第二電容電極159可被形成於與閘極電極153之不同層上。
離子雜質藉由使用閘極電極153作為自對準光罩而被摻雜至一部分的作用層133中。該部分被摻雜雜質的作用層133形成源極區域1334和汲極區域1335。再者，重疊閘極電極153且未摻雜雜質的該部分形成通道區域1333。源極區域1334和汲極區域1335被安置在通道區域1333之分別的兩邊。因此，在該範例性實施例中，為增加額外的光罩並且離子雜質被摻雜至作用層133之部分區域以形成源極區域1334和汲極區域1335。
如圖4中所示，額外的絕緣層160係被形成以覆蓋閘極電極153和第二電容電極159。額外的絕緣層160包含絕緣層開口607，其曝露像素電極中間物7100。下文中，絕緣層140將被參照作為該第一絕緣層並且該額外的絕緣層160將被參照作為該第二絕緣層。
再者，第二絕緣層160和第一絕緣層140具有複數個接觸孔洞644和645以分別地曝露部分的作用層133之源極區域1334和汲極區域1335。
該等複數個接觸孔洞644和645以及絕緣層開口607係透過第三光微影製成而被形成。
接著，如圖5中所示，曝露的像素電極中間物7100之金屬層透過絕緣層開口607而被移除以形成像素電極710。
像素電極710包含直接形成在第一絕緣層140上之透明導電層712和形成在透明導電層712之一部分上的金屬層711。此處，金屬層711係形成在並未被絕緣層開口607所曝露之部分處。換句話說，金屬層711係被形成在被第二絕緣層160所覆蓋之該部分。
透過絕緣層開口607所曝露之像素電極中間物7100的該金屬層可透過第二光微影製程而被移除以圖案化閘極電極153和第二電容電極159。在此例子中，該第二光微影製程包含半色調曝光(halftone exposure)或是雙曝光(dual exposure)。
接著，源極電極174和汲極電極175被形成於第二絕緣層160上。源極電極174和汲極電極175可透過第三光微影製程而被形成。源極電極174和汲極電極175透過第二絕緣層160之該等複數個接觸孔洞644和645而分別地被連接至作用層133之源極區域1334和汲極區域1335。因此，包含閘極電極153、作用層133、源極電極174和汲極電極175之薄膜電晶體(TFT)10係被形成。
源極電極174和汲極電極175可藉由使用所屬技術領域中具有通常知識者已知的各種金屬或合金而被形成為單一層或是多層。
在源極電極174和汲極電極175被形成之後，該離子雜質可被摻雜至第一電容電極139。第一電容電極139由一半導體靶材所製成，該靶材係摻雜濃度至少為1 x1015atoms/cm2的硼(B)或磷(P)。因此，第一電容電極139的導電率係被提升以增加電容90之電容值。用於以離子雜質摻雜第一電容電極139之製程在某些實施例中可被省略，並且可以其他步驟被執行。
如圖6中所示，形成用於覆蓋源極電極174和汲極電極175之像素定義層190。像素定義層190具有曝露像素電極710之至少一部份的像素開口195。本說明書之全文中，術語“至少一部分”表示一部分或是全部。像素定義層190可由所屬技術領域中具有通常知識者所知的各種有機材料或是無機材料所製成。
接著，接觸像素電極710之透明導電層712的第一絕緣層140之表面的該部分藉由使用蝕刻劑而被蝕刻以形成複數個凹洞149。該蝕刻劑滲透進入像素電極710之透明導電層712和第一絕緣層140之間的介面，如此則蝕刻該部分的第一絕緣層140。在此，複數個凹洞149之功能如同透鏡，如此則當將被形成於像素電極710上之有機發光層720所產生之光朝向基板111的方向發射時，該等光之所有反射被最小化。
該蝕刻劑可包含氫氟酸(HF)和氟化銨(NH4F)。在此，包含於該蝕刻劑中之氫氟酸可小於1.5 wt%，並且包含於該蝕刻劑中之氟化銨可小於35 wt%。
圖7和圖8顯示形成於第一絕緣層140中之複數個凹洞149。如圖7中所示，該等複數個凹洞149係被形成於接觸像素電極710之透明導電層712的表面。該等複數個凹洞149被安置在重疊有機發光層720之位置處，如圖8中所示。
如圖9中所示，有機發光層720被形成於在像素開口195中之像素電極710上。有機發光層720係使用低分子量的有機材料或是高分子量的有機材料。
有機發光層720具有堆疊在像素電極710關於該發射層的方向上之電洞傳輸層(HTL)以及電洞注入層(HIL)，並且具有堆疊在共電極730之方向上的電子傳輸層(ETL)和電子注入層(EIL)。此外，各種其他的層可被堆疊。
共電極730被形成於有機發光層720上。根據實施例之有機發光二極體(OLED)顯示器101使用像素電極710作為陽極而共電極730作為陰極。然而，該範例性實施例並不侷限於此，且像素電極710和共電極730可作用為相反極性。
再者，共電極730可由含有反光材料之材料所製成。共電極730可由Al、Ag、Mg、Li、Ca、LiF/Ca或LiF/Al所製成。
因此，包含像素電極710、有機發光層720和共電極730之有機發光組件70係被完成。
雖然未顯示，用於保護有機發光層720避免水氣或氧氣自外部進入之密封組件可被安置在共電極730上。
根據範例性實施例藉由上述之製造方法所製造之有機發光二極體(OLED)顯示器101，如圖9中所示，其包含具有作為透鏡功能且形成於接觸像素電極710之透明導電層712的該部分上之該等複數個凹洞149，而為底部發光型，在基板的方向實現圖像。因此，該光萃取效應可被有效地提升。
該等複數個凹洞149之功能如同凹透鏡，如此則則當將被形成於像素電極710上之有機發光層720所產生之光朝向基板111的方向發射時，該等光之所有反射被最小化。
透過總結和回顧，在有機發光二極體(OLED)顯示器中產生光之有機發光層含有複數層透明層或是透明反射(transflective)層。該等透明層或該等透明反射層具有不同的折射係數使得由該有機發光層所產生之一部分的光在該有機發光二極體(OLED)顯示器中被全反射並且消失。換句話說，並非所有產生於該有機發光組件中之光皆被使用。因此，有機發光二極體(OLED)顯示器之光萃取效率係被惡化。
關於一種具有提升光萃取效率之有機發光二極體(OLED)顯示器和以此方法製造其之製造方法可為容易、簡單且有效率地製造大面積的製程。再者，根據範例實施力的該有機發光二極體(OLED)顯示器之製造方法最小化光微影製程之數量使得更容易實施於大面積。
範例性實施例已被揭露於此，並且雖然特定的術語被使用，然而它們被使用並且係被以一般的且描述性的解釋，並非為限制的目的。
10．．．薄膜電晶體
70．．．有機發光組件
90．．．電容
101．．．有機發光二極體顯示器
111．．．基板
120．．．緩衝層
133．．．作用層
139．．．第一電容電極
140．．．第一絕緣層
149．．．凹洞
153．．．閘極電極
159．．．第二電容電極
160．．．額外的絕緣層
174．．．源極電極
175．．．汲極電極
190．．．像素定義層
195．．．像素開口
607．．．絕緣層開口
644,645．．．接觸孔洞
710．．．像素電極
711．．．金屬層
712．．．透明導電層
720．．．有機發光層
730．．．共電極
1333．．．通道區域
1334．．．源極區域
1335．．．汲極區域
1501．．．金屬層
1502．．．透明導電層
1531．．．閘極金屬層
1532．．．閘極透明導電層
1591．．．電容金屬層
1592．．．電容透明導電層
7100．．．像素電極中間物
藉由詳細的方式描述參照所附圖式之特定的實施例，對於所述技術領域中具有通常知識者而言，上述及其他特徵及優點將變得更明顯，其中：
圖1至圖6為橫切面示圖，依序地顯示根據範例性實施例之有機發光二極體(OLED)顯示器的製造過程。
圖7為圖6之形成在絕緣層的凹洞之中央的放大橫切面示圖。
圖8為圖6之形成在絕緣層的凹洞之中央的放大上視平面圖。
圖9為根據範例性實施例之有機發光二極體(OLED)顯示器的橫切面示圖。
10．．．薄膜電晶體
70．．．有機發光組件
90．．．電容
101．．．有機發光二極體顯示器
111．．．基板
120．．．緩衝層
133．．．作用層
139．．．第一電容電極
140．．．第一絕緣層
149．．．凹洞
153．．．閘極電極
159．．．第二電容電極
160．．．額外的絕緣層
195．．．像素開口
607．．．絕緣層開口
644,645．．．接觸孔洞
710．．．像素電極
711．．．金屬層
712．．．透明導電層
720．．．有機發光層
730．．．共電極
1333．．．通道區域
1334．．．源極區域
1335．．．汲極區域

Claims (20)

  1. 一種有機發光二極體顯示器，其包含：基板；於該基板上之絕緣層；以及含有透明導電層之像素電極於該絕緣層上，其中該絕緣層之表面接觸該透明導電層的一部分具有複數個凹洞，該凹洞係藉由蝕刻劑進入像素電極之透明導電層和絕緣層之間的介面蝕刻而成。
  2. 如申請專利範圍第1項之有機發光二極體顯示器，其中該等複數個凹洞作為透鏡。
  3. 如申請專利範圍第1項之有機發光二極體顯示器，其中該透明導電層包含氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋅、氧化銦、氧化銦鎵和氧化鋅鋁中之至少一者。
  4. 如申請專利範圍第1項之有機發光二極體顯示器，其中該蝕刻劑包含氫氟酸和氟化銨。
  5. 如申請專利範圍第4項之有機發光二極體顯示器，其中在該蝕刻劑中含有小於1.5 wt%的氫氟酸，並且在該蝕刻劑中含有小於35 wt%的氟化銨。
  6. 如申請專利範圍第1項之有機發光二極體顯示器，其中該絕緣層包含氮化矽。
  7. 如申請專利範圍第1項之有機發光二極體顯示器，其進一步包含：作用層，其係以半導體材料形成於該基板和該絕緣層之間；閘極電極，其被安置於與該像素電極在同層且於該絕緣層上並且包含透明導電層和於該透明導電層上之金屬層；附加的絕緣層，其具有絕緣層開口以曝露該像素電極並且被形成於該絕緣層上以覆蓋該閘極電極；位於附加的絕緣層上之源極電極和汲極電極，並且分別地電性地連接至該作用層；位於該像素電極上之有機發光層；以及位於該有機發光層上之共電極。
  8. 如申請專利範圍第7項之有機發光二極體顯示器，其中該像素電極進一步包含金屬層，該金屬層位於該透明導電層之一部分上。
  9. 如申請專利範圍第7項之有機發光二極體顯示器，其中該金屬層包含鋁、鉑、鈀、銀、鎂、金、鎳、釹、銥、鉻、鋰、鈣、鉬、鈦、鎢和銅中之至少一金屬。
  10. 如申請專利範圍第7項之有機發光二極體顯示器，其進一步包含由半導體材料所製成且與該作用層為相同層之第一電容電極以及由與該閘極電極之相同層且相同材料所製成之第二電容電極，該第二電容電極重疊該第一電容電極。
  11. 一種製造有機發光二極體顯示器之方法，其包含：形成絕緣層於基板上；形成含有透明導電層之像素電極於該絕緣層上；以及透過蝕刻劑蝕刻接觸像素電極之透明導電層的絕緣層之一部分的表面以形成複數個凹洞。
  12. 如申請專利範圍第11項之製造有機發光二極體顯示器之方法，其中該蝕刻劑滲透進入像素電極之透明導電層和絕緣層之間的介面。
  13. 如申請專利範圍第11項之製造有機發光二極體顯示器之方法，其中該等複數個凹洞作用如同透鏡。
  14. 如申請專利範圍第11項之製造有機發光二極體顯示器之方法，其中該透明導電層包含氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋅、氧化銦、氧化銦鎵和氧化鋅鋁中之至少一者。
  15. 如申請專利範圍第11項之製造有機發光二極體顯示器之方法，其中該蝕刻劑包含氫氟酸和氟化銨。
  16. 如申請專利範圍第15項之製造有機發光二極體顯示器之方法，其中該蝕刻劑中含有小於1.5 wt%的氫氟酸，並且在該蝕刻劑中含有小於35 wt%的氟化銨。
  17. 如申請專利範圍第11項之製造有機發光二極體顯示器之方法，其中該絕緣層包含氮化矽。
  18. 如申請專利範圍第11項之製造有機發光二極體顯示器之方法，其進一步包含：在形成該絕緣層之前形成由半導體材料所製成之作用層於該基板上；沉積透明導電層和金屬層於與像素電極之相同層上於該絕緣層上以形成閘極電極；形成具有絕緣層開口而曝露該像素電極之附加的絕緣層，該附加的絕緣層覆蓋該閘極電極於該絕緣層上；形成源極電極和汲極電極且分別地電性地連接至附加的絕緣層上的作用層；形成有機發光層於該像素電極上；以及形成共電極於該有機發光層上。
  19. 如申請專利範圍第18項之製造有機發光二極體顯示器之方法，其中該金屬層包含鋁、鉑、鈀、銀、鎂、金、鎳、釹、銥、鉻、鋰、鈣、鉬、鈦、鎢和銅中之至少一金屬。
  20. 如申請專利範圍第18項之製造有機發光二極體顯示器之方法，其進一步包含由半導體材料所製成且與該作用層為相同層之第一電容電極以及由與該閘極電極之相同層且相同材料所製成之第二電容電極，該第二電容電極重疊該第一電容電極。
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