TW201308587A - 薄膜電晶體陣列基板、其有機發光顯示器及製造該有機發光顯示器之方法 - Google Patents

薄膜電晶體陣列基板、其有機發光顯示器及製造該有機發光顯示器之方法 Download PDF

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Abstract

揭露了一種薄膜電晶體陣列基板、其有機發光顯示器及製造該有機發光顯示器之方法。在一個實施例中，薄膜電晶體陣列基板包含形成在基板上的緩衝層、形成在緩衝層上的第一絕緣層、使用透明導電材料形成在第一絕緣層上的像素電極、覆蓋像素電極的上側及外側表面且包含有機發光層之中間層、藉由在像素電極的周圍蝕刻第一絕緣層及緩衝層而形成之間隙、以及形成在像素電極的上側及外側表面上以覆蓋中間層及間隙之表面電極。

Description

薄膜電晶體陣列基板、其有機發光顯示器及製造該有機發光顯示器之方法
相關專利申請的交互參照
此申請案主張於2011年8月1日向韓國智慧財產局所提交的韓國專利申請號10-2011-0076575的效益，其所揭露之內容全部在此被納入以供參考。
所描述的技術一般是有關一種薄膜電晶體陣列基板、其有機發光顯示器及製造該有機發光顯示器之方法。
像是有機發光顯示器及液晶顯示器之平面顯示器係形成在基板上。圖案一般形成在基板上且包含連接薄膜電晶體TFT及電容之微細配線結構。
普遍地，這樣的圖案藉由使用具有微細圖案的光罩而轉移至基板上。
一個發明方面為一種藉由簡單製程製得且具有高孔徑比與高光學萃取效率之有機發光顯示器，以及一種製造此有機發光顯示器的方法。
另一方面為一種薄膜電晶體陣列基板，其包含：一緩衝層，形成在基板上；一第一絕緣層，形成在緩衝層上；一像素電極，使用透明導電材料而形成在第一絕緣層上；一中間層，覆蓋像素電極的上側及外側表面且包含有機發光層；一間隙，藉由蝕刻第一絕緣層及緩衝層而形成在像素電極的周圍；以及一表面電極，形成在像素電極的上側及外側表面上以覆蓋中間層及間隙。
表面電極可為反射自有機發光層產生的光之反射電極。
薄膜電晶體陣列基板可更包含：一第二絕緣層，具有暴露整個像素電極之第一開口且形成在第一絕緣層上；以及一第三絕緣層，具有較在第二絕緣層的第一開口大之第二開口且形成在第二絕緣層上。
第三絕緣層可覆蓋像素電極電性連接至源極電極及汲極電極的其中之一的部分。
緩衝層、第一絕緣層及第二絕緣層實質上可形成相同的蝕刻表面，以及間隙可形成在蝕刻表面與像素電極的外側表面之間。
另一方面為一種有機發光顯示器，其包含：一緩衝層，形成在基板上；一薄膜電晶體，包含形成在緩衝層上之主動層、閘極電極、源極電極及汲極電極；一有機發光裝置，其包含一與閘極電極設置在同一層之像素電極、一包含發光層且覆蓋像素電極的上側及外側表面之中間層、以及一覆蓋中間層及形成在像素電極的周圍之第一間隙且形成在像素電極的上側及外側表面上之表面電極；一第一絕緣層，形成在緩衝層上且設置在主動層與閘極電極之間，以及在像素電極的下側上；一第二絕緣層，設置在第一絕緣層與源極電極及汲極電極之間且包含暴露像素電極之第一開口；以及一第三絕緣層，形成在第二絕緣層上且包含較在第二絕緣層的第一開口大之第二開口以暴露像素電極。
當形成在第二絕緣層的第一開口時，第一間隙可藉由蝕刻第一絕緣層及緩衝層而形成在像素電極的周圍。
緩衝層、第一絕緣層及第二絕緣層可形成相同的蝕刻表面，且第一間隙可形成在蝕刻表面與像素電極的外側表面之間。
第三絕緣層可覆蓋像素電極連接至源極電極及汲極電極的其中之一的部分。
表面電極可為反射自發光顯示層產生的光之反射電極，且表面電極可為隔膜(diaphragm)形狀或凹面鏡形狀。
有機發光顯示器可更包含電容，係包含與主動層設置在同一層之下電極以及與閘極電極設置在同一層之上電極。
第二絕緣層可包含上電極憑藉其暴露之第三開口，以及第二間隙可形成在第三開口與上電極的外側表面之間。
另一方面為一種製造有機發光顯示器的方法，此方法包括下述步驟：執行第一光罩製程，用以形成緩衝層及半導體層在基板上，且藉由圖案化半導體層而形成薄膜電晶體的主動層及電容的下電極；執行第二光罩製程，用以形成覆蓋主動層及下電極之第一絕緣層在基板上、依序堆疊透明導電材料及第一金屬在第一絕緣層上、以及藉由圖案化透明導電材料及第一金屬而形成閘極電極、用以形成像素電極之第一電極圖案及用以形成電容的上電極之第二電極圖案；執行第三光罩製程，用以形成第二絕緣層在閘極電極、第一電極圖案及第二電極圖案於其上之基板上，以及在藉由圖案化第二絕緣層而形成分別暴露第一電極圖案、主動層的源極區域與汲極區域以及第二電極圖案之第一開口、第二開口及第三開口時，形成第一間隙在第一電極圖案的周圍；執行第四光罩製程，用以形成第二金屬在第二絕緣層形成於其上之基板上，且藉由圖案化第二金屬而形成連接源極區域與汲極區域之源極電極與汲極電極，以及移除在像素電極及上電極上之第一金屬；以及執行第五光罩製程，用以形成第三絕緣層在第四光罩製程的最終結構上，以及藉由圖案化第三絕緣層而形成較形成於第二絕緣層之第一開口大的第四開口以暴露像素電極。
此方法可更包含在執行第二光罩製程後摻雜主動層的源極區域及汲極區域。
第三光罩製程的執行可包含在藉由圖案化第二絕緣層而形成暴露第一電極圖案之第一開口時，藉由同時蝕刻緩衝層、第一絕緣層及第二絕緣層而形成相同的蝕刻表面，以及形成第一間隙在蝕刻表面與第一電極圖案的外側表面之間。
第三光罩製程的執行可包含在藉由圖案化第二絕緣層而形成暴露第二電極圖案之第三開口時，藉由同時蝕刻第一絕緣層及第二絕緣層而形成相同的蝕刻表面，以及形成第二間隙在蝕刻表面與第二電極圖案的外側表面之間。
第四光罩製程可包含用以蝕刻第二金屬之第一蝕刻製程以及用以移除在像素電極及上電極上之第一金屬之第二蝕刻製程。
第四光罩製程的執行可包含使用用以形成第一金屬的相同金屬而形成第二金屬，且同時蝕刻第一金屬及第二金屬。
此方法可更包含在執行第四光罩製程之後摻雜電容的下電極。
第五光罩製程的執行可包含以第三絕緣層覆蓋像素電極連接至源極電極及汲極電極的其中之一的部分。
此方法可更包含在執行第五光罩製程之後，形成具有發光層之中間層以覆蓋像素電極的上側及外側表面；以及形成表面電極在像素電極的上側及外側表面上以覆蓋中間層及形成在像素電極的周圍之第一間隙。
表面電極可為反射自發光層產生的光之反射電極，且可具有隔膜形狀或凹面鏡形狀。
光蝕刻(photolithography)製程典型上是使用於轉移微細圖案至顯示器基板上。光蝕刻製程使用均勻塗佈在圖案形成於其上的基板上之光阻(photoresist)。藉由使用像是步進曝光機台(stepper)之曝光裝置而曝光光阻，然後(對正光阻而言)顯影經曝光的光阻。並且，在顯影光阻之後執行一連串的製程，舉例來說，藉由使用剩餘之光阻作為光罩來蝕刻光阻以及移除不必要的光阻。
在如上所述之使用光罩轉移圖案的製程中，事先製備所需的圖案。因此，當使用光罩的製程之數量增加，則增加製備光罩的成本。並且，由於各種耗時製程而複雜化製造程序，導致成本增加。
實施例將參照附圖而更完整地描述。在圖式中，類似參考數字係指類似元件。在描述實施例中，將省略非必要或不相關的描述。此外，層或區域的厚度可為清晰而誇大。將理解的是當一元件或層被稱為是在另一元件或層”上”時，該元件或層可直接在另一元件或層或是介入的元件或層上。
第1圖為根據一實施例之有機發光顯示器1之剖面示意圖。
參照第1圖，有機發光顯示器1包含為薄膜電晶體陣列基板的第一基板10，其包含薄膜電晶體(TFT)、有機發光裝置及經由例如密封件與第一基板10結合的第二基板70。
第一基板10可包含薄膜電晶體TFT、有機發光裝置EL及電容Cst。並且，第一基板10可為結晶基板(LTPS)、玻璃基板或塑膠基板。
第二基板70可為設置在第一基板10上以防止外界濕氣與空氣滲透到包含於第一基板10上的薄膜電晶體TFT與發光像素之密封基板。第二基板70是設置以面對第一基板10，以及第一基板10與第二基板70是藉由沿著此二基板10與70的邊緣設置之密封件而彼此結合。第二基板70可為玻璃基板、塑膠基板或不銹鋼用鋼材(SUS)基板。
像素區域100、電晶體區域200及電容區域300形成在第一基板10上。
像素區域100包含有機發光裝置EL。有機發光裝置EL包含像素電極114、面對像素電極114的表面電極119以及介於像素電極114與表面電極119之間的中間層118。使用透明導電材料的像素電極114可形成在第一基板10、緩衝層11及第一絕緣層13上，且使用用以形成第一閘極電極214與上電極314的相同材料而由與薄膜電晶體TFT的第一閘極電極214及電容Cst的上電極314之同一層形成。
設置在像素電極114下方的緩衝層11與第一絕緣層13可藉由交替堆疊彼此不同之折射係數的材料來形成以執行作為分布布拉格反射鏡(DBR)，且可因此增加發射自中間層118之光的光效率。緩衝層11與第一絕緣層13可至少部分由SiO2 及SiNx形成。第1圖中，緩衝層11與第一絕緣層13分別以單層形成。然而，緩衝層11與第一絕緣層13可分別以多層形成。
中間層118是形成以覆蓋像素電極114的上表面與外側表面而使像素電極114與表面電極119絕緣，因而防止表面電極119與像素電極114之間的短路。中間層118包含發光層，且自發光層產生的光通過像素電極114朝向第一基板10發射。
第二絕緣層16形成在第一絕緣層13上及像素電極114的外側，以及第一開口C1暴露在第二絕緣層16的整個像素電極114。此時，緩衝層11與第一絕緣層13是與第二絕緣層16一起蝕刻，使得第一開口C1具有向下至緩衝層11的深度。因此，第二絕緣層16、第一絕緣層13及緩衝層11可具有相同的蝕刻表面，且預定之第一間隙G1可形成在第一開口C1的蝕刻表面與像素電極114的外側表面之間。
在一實施例中，第三絕緣層18形成在第二絕緣層16上，以及暴露像素電極114且具有較第一開口C1大之尺寸的第四開口C4可以遠離像素電極114的方向形成在第三絕緣層18。這裡，像素電極114連接至源極電極217a及汲極電極217b的其中之一的部分可被第三絕緣層18覆蓋。因此，可防止在源極電極217a及汲極電極217b與表面電極119之間的短路。
在一實施例中，表面電極119是形成作為包含反射材料的反射電極，因而自中間層18的發光層產生的光藉由表面電極119反射且通過像素電極114朝向第一基板10發射。並且，表面電極119沿著第一開口C1與第四開口C4覆蓋形成在像素電極114的上側與外側表面上之中間層18以及第一間隙G1。因此，形成在像素電極114周圍的第一間隙G1之表面電極119反射自中間層18的發光層產生的散射光以使其朝向第一基板10發射。
薄膜電晶體TFT是包含在電晶體區域200中。薄膜電晶體TFT包含主動層212、閘極電極20以及源極電極217a與汲極電極217b。閘極電極20包含第一閘極電極214與第二閘極電極215，且第一閘極電極214可由透明導電材料形成。為閘極絕緣膜的第一絕緣層13是介於閘極電極20與主動層212之間以絕緣其彼此之間。高度摻雜摻染劑的源極區域212a及汲極區域212b形成在主動層212的二邊緣，且源極區域212a及汲極區域212b分別連接至源極電極217a及汲極電極217b。
電容Cst包含在電容區域300中。電容Cst包含下電極312與上電極314，且第一絕緣層13介於其間。下電極312可由與薄膜電晶體TFT的主動層212之同一層形成。下電極312可由半導體材料形成且摻雜摻染劑以增加其導電性。上電極314可使用用以形成第一閘極電極214與像素電極114的相同材料而由與薄膜電晶體TFT的第一閘極電極214及有機發光裝置EL的像素電極114之同一層形成。
當下電極312是由未摻雜摻染物的本質半導體所形成時，下電極312與電容Cst的上電極314一起構成金氧半導體(MOS)電容結構。然而，在當前的實施例中，當下電極312是由摻雜摻染物的半導體所形成時，下電極312構成具有較MOS電容結構更大的電容量之金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容結構，因而最大化電容量。因此，因為MIM電容結構可以較小面積實現相等於MOS電容結構的電容量，所以電容面積的減少幅度是增加的。
第二絕緣層16形成在第一絕緣層13上及像素電極114的外側，以及第三開口C3暴露整個上電極314且具有較上電極314更大的開口。此時，預定之第二間隙G2可形成在上電極314的外側表面與第三開口C3之間。第二間隙G2形成的區域是填滿第三絕緣層18。
此時，當第三絕緣層18由有機絕緣材料形成時，可發生在下電極312與上電極314 之間的短路可藉由適當地以有機絕緣材料填補第二間隙G2而防止。並且，可產生在表面電極119與上電極314之間的寄生電容量可藉由在表面電極119與上電極314之間插入具有低介電常數的有機絕緣材料而防止，因而可防止經由寄生電容量的訊號干擾。
在當前的實施例中，只暴露上電極314的第三開口C3被形成。然而，第三開口C3可藉由向下蝕刻到至少一部分的第一絕緣層13或第一絕緣層13及緩衝層11而形成。因此，至少部分的第二絕緣層16及第一絕緣層13或第二絕緣層16、第一絕緣層13及緩衝層11可能不會設置在下電極312的外側。
第2及3圖分別為根據一實施例之有機發光顯示器之像素區域之剖面示意圖及平面圖。第4及5圖分別為根據一比較例之有機發光顯示器之像素區域之剖面示意圖及平面圖。為了便於解釋，表面電極119沒有描繪在第3及5圖中。
參照第2及3圖，在當前的實施例中，形成在第一絕緣層13及緩衝層11之第一間隙G1是包含在像素電極114的周圍。當暴露像素電極114的第一開口C1形成在第二絕緣層16時，第一間隙G1可藉由蝕刻第一絕緣層13及緩衝層11而與第二絕緣層16一起形成。在這種情況下，緩衝層11、第一絕緣層13及第二絕緣層16形成相同的蝕刻表面，且第一間隙G1形成在蝕刻表面與像素電極114的外側表面之間。
作為像素定義層，具有較第一開口C1更大的第四開口C4之第三絕緣層18是形成在第二絕緣層16上以暴露像素電極114與第一間隙G1。此時，第三絕緣層18可藉由覆蓋像素電極114連接至薄膜電晶體TFT的源極電極217a及汲極電極217b的其中之一的部分P而防止在源極電極217a及汲極電極217b與表面電極119之間的短路。
在當前的實施例中，像素的開口是藉由形成由像素電極114外側的第三絕緣層18形成之像素定義層以暴露大部分像素電極114而擴大。因此，發光區域被擴大，因而增加孔徑比。
像素區域100包含含有覆蓋像素電極114的上側及外側表面的發光層之中間層18。表面電極119沿著第一開口C1及第四開口C4覆蓋中間層18及第一間隙G1，因而在像素電極114的外側具有隔膜形狀。作為反射電極，表面電極119反射自發光層產生的散射光且允許反射光朝向第一基板10發射。也就是說，形成在像素電極114的周圍之第一間隙G1的表面電極119可藉由執行作為一金屬鏡而反射散射光以最小化散射路徑。
參照第4及5圖，在比較例中，暴露像素電極114的中央部分的開口C1’及C4’形成在第二絕緣層16及第三絕緣層18，因而第二絕緣層16及第三絕緣層18保持在像素電極114的上部件B。因此，相較於根據第2及3圖中所描繪的當前實施例之有機發光顯示器1 的像素區域中的像素電極114時，比較例中的像素電極114具有之經減少的孔徑比與像素電極114的上部件B相當。
並且，自中間層118的發光層產生之後散射的光在比較例中是不受控制的，且當通過像素電極114、第一絕緣層13及緩衝層11時被折射且散射，因而減少光效率。
在下文中，根據一實施例之製造有機發光顯示器1的方法現在將參照第6至13圖而描述。
第6圖為根據一實施例之有機發光顯示器1之第一光罩製程之剖面示意圖。
參照第6圖，薄膜電晶體TFT的主動層212以及電容Cst的下電極312形成在緩衝層11堆疊於其上之第一基板10上。
第一基板10可由具有以SiO2作為主要成分之透明玻璃材料所形成。用以形成第一基板10的材料並不限於此，也就是說，第一基板10可由像是透明塑膠材料或金屬的各種材料所形成。
像是阻隔層或阻擋層用以防止雜質離子的擴散以及水分及空氣的滲透且用以平坦化第一基板10的表面之緩衝層11可形成在第一基板10的上表面。緩衝層11可藉由像是使用SiO2及/或 SiNx的電漿化學氣相沉積(PECVD)法、常壓化學氣相沉積(APCVD)法或低壓氣相沉積(LPCVD)法的各種沉積方法所形成。
薄膜電晶體TFT的主動層212與電容Cst的下電極312形成在緩衝層11上。雖然未顯示，在沉積半導體層(未顯示)至緩衝層11上且接著塗佈光阻(未顯示)在半導體層(未顯示)上之後，薄膜電晶體TFT的主動層212與電容Cst的下電極312 實質上可藉由使用第一光罩(未顯示)之光蝕刻製程圖案化半導體層(未顯示)而同時形成。
在使用曝光裝置(未顯示)曝光第一光罩(未顯示)之後，藉由光蝕刻的第一光罩製程包含一系列像是顯影、蝕刻、去光阻(stripping)或灰化的製程。
半導體層(未顯示)可由非晶矽或多晶矽形成。多晶矽可藉由結晶化非晶矽而形成。非晶矽可藉由各種結晶法而結晶化，例如快速熱退火(RTA)法、固相結晶(SPC)法、準分子雷射退火(ELA)法、金屬誘發結晶(MIC)法、金屬誘發橫向結晶(MILC)法、或連續橫向固化(SLS)法。
在當前的實施例中，薄膜電晶體TFT的主動層212與電容Cst的下電極312是彼此分開的。然而，薄膜電晶體TFT的主動層212與電容Cst的下電極312可形成為一體。
第7及8圖為根據一實施例之有機發光顯示器1之第二光罩製程之剖面示意圖。
參照第7圖，第一絕緣層13堆疊在薄膜電晶體TFT的主動層212與電容Cst的下電極312形成於其上之第一基板10的整個表面上，以及第一導電層14與第二導電層15依序堆疊在第一絕緣層13上。
第一絕緣層13可藉由使用像是SiO2及/或SiNx的無機絕緣材料之PECVD法、APCVD法或LPCVD法而沉積。第一絕緣層13藉由設置在主動層212與薄膜電晶體TFT的閘極電極20之間而作為薄膜電晶體TFT的閘極絕緣膜，以及藉由設置在電容Cst的上電極314與下電極312之間而作為電容Cst的介電層。
第一導電層14是透明導電層，且可包含選自於由氧化銦錫 (ITO)、氧化銦鋅 (IZO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦(In2O3)、氧化銦鎵(IGO)及氧化鋁鋅(AZO)所組成之群組中的至少之一材料。
第二導電層15可使用選自於由鋁(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)及銅(Cu)所組成之群組中的至少之一金屬而形成為單層或多層。
參照第8圖，第一導電層14與第二導電層15實質上是藉由使用第二光罩(未顯示)的第二光罩製程而同時圖案化。圖案化的結果，閘極電極20、第一電極圖案40及第二電極圖案30分別形成在第一絕緣層13上。
在電晶體區域200中，閘極電極20形成在主動層212上。閘極電極20包含形成作為部分第一導電層14的第一閘極電極214與形成作為部分第二導電層15的第二閘極電極215。
在像素區域100中，第一電極圖案40形成在第一絕緣層13上。第一電極圖案包含形成作為部分第一導電層14的像素電極114與形成作為部分第二導電層15的金屬層115。
在電容區域300中，第二電極圖案30形成在第一絕緣層13上。第二電極圖案30包含形成作為部分第一導電層14的上電極314與形成作為部分第二導電層15的金屬層315。
接下來，離子摻染劑是摻雜在閘極電極20、第一電極圖案40及第二電極圖案30形成於其上的第一基板10的整個表面上的D1。當第一基板10的表面摻雜像是硼的第三族元素時可獲得p型半導體，以及當第一基板10的表面是摻雜像是氮的第五族群元素時可獲得n型半導體。摻雜可在第一基板10的整個表面上執行。此時，摻雜D1是在每平方公分大於1×1015 個原子的濃度下以薄膜電晶體TFT的主動層212作為目標而執行。
這裡，閘極電極20是形成以對應至主動層212的中央部分。當主動層212藉由使用閘極電極20作為自對準光罩而摻雜摻染劑時，主動層212可包含摻雜離子摻染劑的源極區域212a與汲極區域212b以及介於源極區域212a與汲極區域212b之間的通道區域212c。也就是，源極區域212a與汲極區域212b可不需使用額外的光罩即藉由使用閘極電極20作為自對準光罩而形成。
因為第二電極圖案30作為一阻隔光罩，由使用於形成主動層212的相同材料形成的下電極312和通道區域212c一樣未被摻雜。
第9圖為根據一實施例之有機發光顯示器之第三光罩製程之剖面示意圖。
參照第9圖，第二絕緣層16堆疊在如第8圖所示之第二光罩製程的最終結構上。暴露整個第一電極圖案40之第一開口C1、暴露主動層212的部分源極區域212a與汲極區域212b之第二開口C2以及暴露整個第二電極圖案30的第三開口C3是藉由圖案化第二絕緣層16以及在第二絕緣層16下方的絕緣層而形成。
第二絕緣層16可藉由像是使用選自於由聚亞醯胺、聚醯胺、壓克力樹脂、苯環丁烯及酚樹脂所組成之群組中的至少之一材料的旋轉塗佈法的方法而形成。第二絕緣層16可被形成以具有充分足夠的厚度，例如大於上述第一絕緣層13厚度，以作為在薄膜電晶體TFT的閘極電極20與源極電極217a及汲極電極217b之間的介層絕緣層。除了上述的有機絕緣材料之外，第二絕緣層16也可由用以形成第一絕緣層13的無機絕緣材料形成。並且，第二絕緣層16可藉由交替沉積有機絕緣材料與無機絕緣材料而形成。
第一開口C1藉由蝕刻第二絕緣層16、第一絕緣層13及緩衝層11而形成以暴露第一電極圖案40。第一絕緣層13、第二絕緣層16及緩衝層11實質上可為同時蝕刻的，因而可形成實質上相同的蝕刻表面。因此，第一間隙G1可被形成在第一電極圖案40的外側表面與第一開口C1的蝕刻表面之間。在第9圖中，部分的緩衝層11是蝕刻的；然而，整個緩衝層11可被蝕刻。此外，在第9圖中，第一間隙G1形成在第二絕緣層16、第一絕緣層13與緩衝層11中；然而，第一間隙C1可能不形成在緩衝層11中，但可能只形成在第二絕緣層16與第一絕緣層13中。
第二開口C2暴露部分源極區域212a與汲極區域212b。此時，第二絕緣層16與第一絕緣層13被同時蝕刻。
第三開口C3是藉由蝕刻第二絕緣層16形成以暴露整個第二電極圖案30。因此，第二間隙G2可形成在第二電極圖案30的外側表面與第三開口C3之間。在第9圖中，第二間隙G2形成在第二絕緣層16 ；然而，第二間隙G2可形成在第二絕緣層16下方的第一絕緣層13中或可形成在第一絕緣層13與緩衝層11。
第10圖為根據一實施例之有機發光顯示器1之第四光罩製程之剖面示意圖。
參照第10圖，源極電極217a與汲極電極217b形成在第二絕緣層16上。源極電極217a與汲極電極217b可使用選自於由鋁(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)及銅(Cu)所組成之群組中的至少之一金屬而形成為單層或多層。
雖然在第10圖中沒有詳細顯示，源極電極217a與汲極電極217b是藉由以下製程所形成。首先，在沉積用以在如第9圖所示之第三光罩製程的最終結構上形成源極電極217a與汲極電極217b的金屬之後，該金屬使用第四光罩(未顯示)而被圖案化只為了保持源極電極217a與汲極電極217b的圖案。
此時，當用以形成源極電極217a與汲極電極217b的金屬、用以形成第一電極圖案40的上金屬層115的金屬以及用以形成第二電極圖案30的上金屬層315的金屬是相同材料時，第一電極圖案40的上金屬層115與第二電極圖案30的上金屬層315可在藉由使用相同蝕刻劑的單一蝕刻製程圖案化源極電極217a與汲極電極217b時被移除。
當第一電極圖案40的上金屬層115與第二電極圖案30的上金屬層315是由不同於彼此的材料形成時，源極電極217a與汲極電極217b的圖案是藉由使用第一蝕刻劑蝕刻用以形成電極217a與217b的金屬而形成，然後，第一電極圖案40的上金屬層115與第二電極圖案30的上金屬層315可藉由使用第二蝕刻劑而被移除。
因此，像素電極114形成在像素區域100，以及上電極314形成在電容區域。
接下來，離子摻染劑摻雜在藉由第四光罩製程與蝕刻製程所形成的最終結構上。藉由注入n型摻染劑或p型摻染劑來執行摻雜D2至作為標的之電容Cst的下電極312上達適當的濃度。待注入的摻染劑可與使用於摻雜薄膜電晶體TFT的主動層212的摻染劑相同或不同。
由於電容Cst的下電極312的摻雜，電容Cst的下電極312的導電度增加。因此，電容Cst的下電極312、第一絕緣層13與上電極314形成MIM電容結構，因而增加電容Cst的電容量。
並且，因為較上電極314大的第三開口C3形成在第二絕緣層16以及第二電極圖案30的第二導電層15實質上是為保留其任何部分而完全地被移除，電容Cst的下電極312可實質上被完全地摻雜。因此，可實現孔徑比、電容及有機發光顯示器1的電容的配線的訊號傳輸品質之增加。這裡，摻染劑的摻雜是以電容Cst的下電極312作為目標而執行。然而，摻雜可在第一基板10的整個表面上執行。
第11圖為根據一實施例之有機發光顯示器1之第五光罩製程之剖面示意圖。
參照第11圖，第三絕緣層18堆疊在如第10圖所描繪之第四光罩製程的最終結構上，以及暴露像素電極114的第四開口C4藉由圖案化第三絕緣層18而形成。第三絕緣層18在由第四開口C4所界定之發光區域中作為像素定義層。此時，第三絕緣層18可覆蓋像素電極114連接至源極電極217a及汲極電極217b的其中之一的部分像素電極114。
第四開口C4可形成較形成在第二絕緣層16的第一開口C1大，因而第三絕緣層18不會覆蓋像素電極114。因此，發光區域被擴大，因而增加像素區域100的孔徑比。
第12及13圖為根據一實施例之有機發光顯示器1之第五光罩製程之後的一製程之剖面示意圖。
參照第12圖，包含發光層的中間層118形成在像素電極114的外側表面上。
中間層118是形成以覆蓋像素電極114的上側及外側表面以使表面電極119與像素電極114彼此絕緣，因而可防止在像素電極114與表面電極119之間的短路。
中間層118可藉由堆疊有機發射層(EML)及選自於由電洞傳輸層(HTL)、電洞注入層(HIL)、電子傳輸層(ETL)及電子注入層(EIL)所組成之群組中的至少之一功能層而形成為單層或複合層。
中間層118可由低分子量有機材料或高分子有機材料形成。
當中間層118是由低分子量有機材料形成時，在中間層118中，HTL、HIL、ETL及EIL可自有機發光層被堆疊。除上述之外，如果需要可堆疊各種層。此時，中間層118可由各種低分子量有機材料形成，包含銅鈦菁(CuPc)、N,N-二(萘-1-基)- N,N’-二苯基聯苯胺(NPB)或三-8-羥基喹啉鋁(Alq3)。
當中間層118是由高分子有機材料形成時，中間層118除了有機發光層之外可包含HTL。HTL可由聚(2,4)-乙烯-二羥基噻吩(PEDOT)或聚苯胺(PANI)所形成。此時，中間層118可由像是聚苯基乙烯 (PPV)群組高分子及聚芴(polyfluorene)群組高分子之高分子有機材料所形成。
參照第13圖，表面電極119沉積在中間層118上。表面電極119可藉由被沉積在第一基板10的整個表面上而作為共用電極。在根據當前實施例之有機發光顯示器1的案例中，像素電極114使用作為陽極且表面電極119使用作為陰極。像素電極114與表面電極119的極性可顛倒。
表面電極119可為具有反射材料的反射性電極。表面電極119可使用選自於由銀(Ag)、鎂(Mg)、鋁(Al)、鉑(Pt)、鉛(Pd)、金(Au)、鎳(Ni)、釹(Nd)、銥(Ir)、鉻(Cr)、鋰(Li)、鈣(Ca)、氟化鋰-鈣(LiF/Ca)、氟化鋰-鋁(LiF/Al)、鎂-銀(Mg/Ag)或這些材料的化合物所組成之群組中的至少之一金屬而被沉積成薄的。
表面電極119沿著第一開口C1及第四開口C4覆蓋像素區域100中的像素電極114、中間層118及第一間隙G1。因此，表面電極119具有朝在像素電極114周圍的第一基板10突出的隔膜結構。表面電極119的隔膜結構在第一間隙G1中作為金屬鏡，因而藉由反射分散在中間層18的光而提高光效率。
第14圖為根據另一實施例之有機發光顯示器2之剖面示意圖。第15圖為有機發光顯示器2之像素區域之剖面示意圖。
參照第14與15圖，除了在有機發光顯示器1的像素區域中之第一間隙G1的外形差異，有機發光顯示器2具有相似於第1圖的有機發光顯示器1的結構，因而其描述將不被重覆。
有機發光顯示器2的第一基板10可包含薄膜電晶體TFT、有機發光裝置EL與電容Cst。
像素區域100包含有機發光裝置EL，其包含像素電極114、形成以面對像素電極114的表面電極119’以及介於像素電極114與表面電極119’之間的中間層118。使用透明導電材料的像素電極114形成在第一基板10、緩衝層11及第一絕緣層13上，且可由與薄膜電晶體TFT的第一閘極電極214及電容Cst的上電極314之同一層形成，以及使用用以形成第一閘極電極214與上電極314的相同材料。
中間層118是形成以覆蓋像素電極114的上側與外側表面以絕緣表面電極119’與像素電極114，因而可防止在像素電極114與表面電極119’之間的短路。中間層118包含有機發光層，且自有機發光層產生的光是通過像素電極114朝向第一基板10發射。
第二絕緣層16形成在第一絕緣層13上與像素電極114外側，且暴露整個像素電極114的第一開口C1形成在第二絕緣層16。此時，第一開口C1可藉由蝕刻第一絕緣層13與緩衝層11連同第二絕緣層16而具有向下至緩衝層11的深度。因此，第二絕緣層16、第一絕緣層13及緩衝層11形成相同蝕刻表面，且預定的第一間隙G1可形成在像素電極114的外側表面與第一開口C1的蝕刻表面之間。
這裡，當第二絕緣層16被蝕刻以形成第一間隙G1時，根據蝕刻劑與蝕刻法的使用，具有凹面形狀的間隙G1可通過藉由過度蝕刻設置在第二絕緣層16下方的第一絕緣層13與緩衝層11來執行凹割而形成。
在一實施例中，第三絕緣層18形成在第二絕緣層16上，以及暴露第二絕緣層16與像素電極114且具有較第一開口C1大的尺寸之第四開口可以遠離像素電極114的方向形成在第三絕緣層18。這裡，第三絕緣層18可被形成以覆蓋像素電極114連接至源極電極217a與汲極電極217b的其中之一的部分像素電極114。因此，可防止在源極電極217a及汲極電極217b與表面電極119’之間的短路。
中間層118是形成以覆蓋像素電極114的上側與外側表面以絕緣表面電極119’與像素電極114，因而可防止在像素電極114與表面電極119’之間的短路。
表面電極119’形成為包含反射材料的反射電極，因而自中間層118的發光層產生的光藉由表面電極119’反射，且通過像素電極114朝向第一基板10發射。並且，表面電極119’沿著第一開口C1與第四開口C4覆蓋形成在像素電極114的上側與外側表面上之中間層18以及第一間隙G1。因此，形成在像素電極114周圍之第一間隙G1的表面電極119’反射自中間層118的發光層產生的散射光以使其朝向第一基板10發射。
表面電極119’在像素區域中沿著第一開口C1與第四開口C4覆蓋中間層118與第一間隙G1，因而表面電極119’具有朝向在像素區域114的外側表面的第一基板突出的凹面鏡形狀。因此，表面電極119’藉由在第一間隙G1作為金屬鏡而反射自中間層118的有機發光層散射的光，且聚光在有機發光顯示器2的中央，因而提高光效率。
在一實施例中，當開口在第三光罩製程中形成於第二絕緣層16與第三絕緣層18，藉由形成第一開口C1與第四開口C4以沿著第一開口C1與第四開口C4暴露整個像素電極114以及表面電極119與119’，表面電極119與119’可被形成以在第一間隙G1中具有隔膜形狀或凹面鏡形狀。因此，可提高有機發光顯示器的孔徑比與光效率。
在上述實施例中，第一開口C1與第三開口C3分別是形成以暴露整個像素電極114與電容Cst的整個上電極314。然而，只有第一開口C1可形成上述的結構。
當執行用以形成有機發光顯示器1及2之光罩製程時，堆疊層的移除可藉由乾式蝕刻或濕式蝕刻而執行。
在上述實施例中，有機發光顯示器1及2是如範例所描述。然而，上述實施例可被應用至包含液晶顯示器的各種顯示器裝置。
並且，在所揭露的實施例中的至少之一，單一TFT與單一電容是描繪在圖式中以便於解釋。然而，只要光罩製程的數量不增加，複數個TFTs與複數個電容可被包含。
根據所揭露的實施例中的至少之一，有機發光顯示器的製程被簡化。並且，當發光區域的面積增加時，孔徑比也增加。此外，在像素電極周圍的表面電極是形成為隔膜形狀或凹面鏡形狀。因此，光散射被最小化且顯示器的光萃取效率增加。因此，可提供一明亮的面板。
當所揭露的實施例已配合附圖描述時，該技術領域具有通常知識者將理解的是，此處可在未脫離下述申請專利範圍的精神與範疇之下作各種形式及細節的改變。
1、2．．．有機發光顯示器
10．．．第一基板
100．．．像素區域
11．．．緩衝層
114．．．像素電極
115、315．．．金屬層
118．．．中間層
119、119’．．．表面電極
13．．．第一絕緣層
14．．．第一導電層
15．．．第二導電層
16．．．第二絕緣層
18．．．第三絕緣層
20．．．閘極電極
200．．．電晶體區域
212．．．主動層
212a．．．源極區域
212b．．．汲極區域
212c．．．通道區域
214．．．第一閘極電極
215．．．第二閘極電極
217a．．．源極電極
217b．．．汲極電極
30．．．第二電極圖案
300．．．電容區域
312．．．下電極
314．．．上電極
40．．．第一電極圖案
70．．．第二基板
B．．．上部件
C1’、C4’．．．開口
C1．．．第一開口
C2．．．第二開口
C3．．．第三開口
C4．．．第四開口
Cst．．．電容
D1、D2．．．摻雜
EL．．．有機發光裝置
G1．．．第一間隙
G2．．．第二間隙
以及
TFT．．．薄膜電晶體
第1圖為根據一實施例之有機發光顯示器之剖面示意圖。
第2及3圖分別為根據一實施例之有機發光顯示器之像素區域之剖面示意圖及平面圖。
第4及5圖分別為根據一比較例之有機發光顯示器之像素區域之剖面示意圖及平面圖。
第6圖為根據一實施例之有機發光顯示器之第一光罩製程之剖面示意圖。
第7及8圖為根據一實施例之有機發光顯示器之第二光罩製程之剖面示意圖。
第9圖為根據一實施例之有機發光顯示器之第三光罩製程之剖面示意圖。
第10圖為根據一實施例之有機發光顯示器之第四光罩製程之剖面示意圖。
第11圖為根據一實施例之有機發光顯示器之第五光罩製程之剖面示意圖。
第12及13圖為根據一實施例之有機發光顯示器之第五光罩製程之後的一製程之剖面示意圖。
第14圖為根據另一實施例之有機發光顯示器之剖面示意圖。
第15圖為根據一實施例之第14圖的有機發光顯示器之像素區域之剖面示意圖。
1．．．有機發光顯示器
10．．．第一基板
100．．．像素區域
11．．．緩衝層
114．．．像素電極
118．．．中間層
119．．．表面電極
13．．．第一絕緣層
16．．．第二絕緣層
18．．．第三絕緣層
20．．．閘極電極
200．．．電晶體區域
212．．．主動層
212a．．．源極區域
212b．．．汲極區域
212c．．．通道區域
214．．．第一閘極電極
215．．．第二閘極電極
217a．．．源極電極
217b．．．汲極電極
300．．．電容區域
312．．．下電極
314．．．上電極
70．．．第二基板
C1．．．第一開口
C3．．．第三開口
C4．．．第四開口
Cst．．．電容
EL．．．有機發光裝置
G1．．．第一間隙
G2．．．第二間隙
以及
TFT．．．薄膜電晶體

Claims (24)

  1. 一種薄膜電晶體陣列基板，其包括：
    一緩衝層，形成在一基板上；
    一第一絕緣層，形成在該緩衝層上；
    一像素電極，形成在該第一絕緣層上，其中該像素電極至少部分由一透明導電材料形成；
    一中間層，覆蓋該像素電極的一上側及一外側表面且包括一有機發光層；
    一間隙，形成在該像素電極的周圍；以及
    一表面電極，形成在該像素電極的該上側及該外側表面上以覆蓋該中間層及該間隙。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該表面電極是一配置以反射自該有機發光層產生的光之反射電極。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該表面電極形成在該像素電極的外側之部分具有一隔膜形狀。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該表面電極形成在該像素電極的外側之部分具有一凹面鏡形狀。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其更包括：
    一第二絕緣層，形成在該第一絕緣層上且具有一暴露整個該像素電極之第一開口；以及
    一第三絕緣層，形成在該第二絕緣層上且具有一較該第一開口大之第二開口。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該第三絕緣層覆蓋該像素電極電性連接至一源極電極及一汲極電極的其中之一的部分。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該緩衝層、該第一絕緣層及該第二絕緣層實質上形成相同的一蝕刻表面。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該間隙形成在該蝕刻表面與該像素電極的該外側表面之間。
  9. 一種有機發光顯示器，其包括：
    一緩衝層，形成在一基板上；
    一薄膜電晶體，包括形成在該緩衝層上之一主動層、一閘極電極、一源極電極及一汲極電極；
    一有機發光裝置，包括i)一與該閘極電極設置在同一層之像素電極、ii)一包括一發光層且覆蓋該像素電極的一上側及一外側表面之中間層、以及iii)一覆蓋該中間層及一形成在該像素電極的周圍之第一間隙且形成在該像素電極的該上側及該外側表面上之表面電極；
    一第一絕緣層，形成在該緩衝層及該像素電極的下側上，且設置在該主動層與該閘極電極之間；
    一第二絕緣層，設置在該第一絕緣層與該源極電極及該汲極電極之間且具有一暴露該像素電極之第一開口；以及
    一第三絕緣層，形成在該第二絕緣層上且具有一較該第一開口大之第二開口。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之有機發光顯示器，其中該緩衝層、該第一絕緣層及該第二絕緣層實質上形成相同的一蝕刻表面，且該第一間隙形成在該蝕刻表面與該像素電極的該外側表面之間。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之有機發光顯示器，其中該表面電極形成在該像素電極的外側之部分具有一隔膜形狀。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之有機發光顯示器，其中該表面電極形成在該像素電極的外側之部分具有一凹面鏡形狀。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之有機發光顯示器，其更包括一電容，係包含一與該主動層設置在同一層之下電極及一與該閘極電極設置在同一層之上電極，其中該第二絕緣層具有該上電極憑藉其暴露之一第三開口，以及一第二間隙形成在該第三開口與該上電極的外側表面之間。
  14. 一種製造有機發光顯示器的方法，該方法包括下述步驟：
    執行一第一光罩製程，其包括形成一緩衝層及一半導體層在一基板上，且藉由圖案化該半導體層而形成一薄膜電晶體的一主動層及一電容的一下電極；
    執行一第二光罩製程，其包括i)形成一覆蓋該主動層及該下電極之第一絕緣層在該基板上、ii)依序堆疊一透明導電材料及一第一金屬在該第一絕緣層上、以及 iii)藉由圖案化該透明導電材料及該第一金屬而形成一閘極電極、一配置以形成一像素電極之第一電極圖案及一配置以形成該電容的一上電極之第二電極圖案；
    執行一第三光罩製程，其包括i)形成一第二絕緣層在該閘極電極、該第一電極圖案及該第二電極圖案於其上之該基板上，以及ii)在藉由圖案化該第二絕緣層而形成分別暴露該第一電極圖案、該主動層的一源極區域與一汲極區域以及該第二電極圖案之一第一開口、一第二開口及一第三開口時，形成一第一間隙在該第一電極圖案的周圍；
    執行一第四光罩製程，其包括i)形成一第二金屬在該第二絕緣層形成於其上之該基板上，且藉由圖案化該第二金屬而形成連接該源極區域與該汲極區域之一源極電極與一汲極電極，以及ii)移除在該像素電極及該上電極上之該第一金屬；以及
    執行一第五光罩製程，其包括i)形成一第三絕緣層在該第四光罩製程的最終結構上，以及ii)藉由圖案化該第三絕緣層而形成一較形成於該第二絕緣層之該第一開口大的第四開口以暴露該像素電極。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其更包括在執行該第二光罩製程後摻雜該主動層的該源極區域及該汲極區域。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該第三光罩製程包括在藉由圖案化該第二絕緣層而形成暴露該第一電極圖案之該第一開口時，藉由實質上同時蝕刻該緩衝層、該第一絕緣層及該第二絕緣層而實質上形成相同的一蝕刻表面，以及形成該第一間隙在該蝕刻表面與該第一電極圖案的外側表面之間。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該第三光罩製程包括i) 在藉由圖案化該第二絕緣層而形成暴露該第二電極圖案之該第三開口時，藉由實質上同時蝕刻該第一絕緣層及該第二絕緣層而實質上形成相同的一蝕刻表面，以及ii) 形成一第二間隙在該蝕刻表面與該第二電極圖案的外側表面之間。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該第四光罩製程包括一配置以蝕刻該第二金屬之第一蝕刻製程以及一配置以移除在該像素電極及該上電極上之該第一金屬之第二蝕刻製程。
  19. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該第四光罩製程包括使用用以形成該第一金屬的相同金屬而形成該第二金屬，且實質上同時蝕刻該第一金屬及該第二金屬。
  20. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其更包括在執行該第四光罩製程之後摻雜該電容的該下電極。
  21. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該第五光罩製程包括以該第三絕緣層覆蓋該像素電極連接至該源極電極及該汲極電極的其中之一的部分。
  22. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其更包括在執行該第五光罩製程之後：
    形成一具有一發光層之中間層以覆蓋該像素電極的一上側及一外側表面；以及
    形成一表面電極在該像素電極的該上側及該外側表面上以覆蓋該中間層及形成在該像素電極的周圍之該第一間隙。
  23. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中形成該第一間隙之該步驟包括形成該第一間隙以具有一隔膜形狀。
  24. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中形成該第一間隙之該步驟包括形成該第一間隙以具有一凹面鏡形狀。
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