TW201533274A - 製造有機發光顯示裝置方法 - Google Patents

Abstract

揭露一種製造有機發光顯示裝置的方法，該方法包括：a) 於基板上形成閘極電極； b) 於包括閘極電極的基板上形成閘極絕緣層； c) 於閘極絕緣層上形成主動層； d) 於主動層上形成絕緣層； e) 於絕緣層上形成與主動層接觸的源極電極及汲極電極； f) 於絕緣層形成保護層以覆蓋該源極電極及汲極電極；以及 g) 形成與源極電極及汲極電極中的一者電連接的有機發光元件，其中步驟 a) 包括形成鋁、鉬或銀金屬層或其積層、以及以包括50至70 wt. %的磷酸、2至15 wt. %的硝酸、5至20 wt. %的醋酸、0.1至5 wt. %的對甲苯磺酸以及水作為平衡的蝕刻劑組成物蝕刻該金屬層，以形成閘極電極，從而一起蝕刻形成閘極電極與畫素電極的金屬層，以達到優異蝕刻效果，並且以改善的製程效率製造有機發光顯示裝置是有可能的。

Description

製造有機發光顯示裝置方法

本發明與製造有機發光顯示裝置的方法有關。

一般而言，平形顯示裝置可分為發光型與光接收型裝置。發光型裝置可包括例如平形陰極射線管、電漿顯示面板、電場發光裝置、發光二極體或諸如此類。光接收型裝置可包括例如液晶顯示器。在這些之中，電場發光裝置具有數個優點，例如寬廣的視角、優異的對比以及高回應速率，因此吸引大眾的注意為下一代顯示裝置。 根據形成發光層的材料，這樣的電場發光裝置被分為無機電場發光裝置以及有機電場發光裝置。 在這些之中，有機電場發光裝置為電激發螢光有機化合物來發光的自發光類型顯示器。此裝置可以低電壓驅動且可輕易以薄的厚度製作、並且可具有寬的視角與高回應速率，從而吸引大眾注意為可克服傳統液晶顯示器的問題的下一代顯示器。 有機電場發光裝置可包括陽極電極、陰極電極以及於其間由有機材料製成的發光層。對於有機電場發光裝置，由於分別將正與負電壓施加到這些電極上，從陽極電極注入的電洞通過電洞傳輸層、並且移動至發光層，而從陰極電極提供的電子通過電子傳輸層、並且移動至發光層，然後這些電子與電洞在發光層再次結合而產生激子。 當激子從激發態變化至基態時，發光層中的磷光體分子發光以產生影像。在全彩式的有機電場發光裝置的情況中，提供紅（R）、綠（G）與藍（B）三色發光的畫素，以獲得全彩的影像。 同時，在例如電場發光裝置、液晶顯示器等之類的平形顯示裝置中使用的薄膜電晶體（此後稱作TFT）典型地被使用為控制每個畫素操作的切換裝置以及驅動畫素的驅動裝置。此類薄膜電晶體包括具有被滲雜於高濃度雜質的基板上的汲極區域與源極區域的半導體主動層、以及於汲極區域與源極區域間形成的通道區域、於半導體主動層形成之閘極絕緣膜、以及在主動層中的通道區域頂部形成之閘極電極。 舉例來說，韓國專利登記號10-1174881揭露一種有機發光顯示器及其製造方法。然而，此專利可能無法從根本上解決上述問題。

因此，本發明的目的是提供用於使用在形成閘極電極與畫素電極中可用的蝕刻劑組成物來製造有機發光顯示裝置的方法。 本發明的上述目的將經由下列特徵來實現： (1) 一種用於製造有機發光顯示裝置的方法，包括： a) 於基板上形成閘極電極； b) 於包括閘極電極的基板上形成閘極絕緣層； c) 於閘極絕緣層上形成主動層； d) 於主動層上形成絕緣層； e) 於絕緣層上形成與主動層接觸的源極及汲極； f) 於絕緣層形成鈍化層以覆蓋源極電極及汲極電極；以及 g) 形成有機發光元件，其與源極電極及汲極電極中的一者電連接，其中步驟 a) 包括形成鋁、鉬或銀金屬層或其積層（laminate layer）、以及用包括50至70 wt. %的磷酸、2至15 wt. %的硝酸、5至20 wt. %的醋酸、0.1至5 wt.%的對甲苯磺酸以及水作為平衡的蝕刻劑組成物來蝕刻此金屬層，以形成閘極電極。 (2) 根據上述(1)的方法，鋁金屬層為鋁層、或包括鋁及從La、Mg、Zn、In、Ca、Te、Sr、Cr、Co、Mo、Nb、Ta、W、Ni、Nd、Sn、Fe、Si、Ti、Pt 與C 選出的至少一金屬之合金層。 (3) 根據上述(1)的方法，鉬金屬層為鉬層、或包括鉬以及從Ti、Ta、Cr、Ni、Nd、In 與Al選出 的至少一金屬之合金層。 (4) 根據上述(1)的方法，銀金屬層為銀層或包括銀及從La、Mg、Zn、In、Ca、Te、Sr、Cr、Co、Mo、Nb、Ta、W、Ni、Nd、Sn、Fe、Si、Ti、Pt、Pd 與 Cu中選出的至少一金屬之合金層。 (5) 根據上述(1)的方法，形成有機發光元件的步驟包括：形成第一電極，其與源極電極及汲極電極中的一者電連接；於第一電極上形成有機層；以及於有機層上形成第二電極。 (6) 根據上述(5)的方法，第一電極是藉由在鈍化層上形成是鋁、鉬或銀金屬層、金屬氧化物層或其積層的導電材料層、以及以包括50至70 wt. %的磷酸、2至15 wt. %的硝酸、5至20 wt. %的醋酸、0.1至5 wt. %的對甲苯磺酸以及水作為平衡的蝕刻劑組成物蝕刻導電材料層而形成。 (7) 根據上述(6)的方法，金屬氧化物層為銦錫氧化物（ITO）、銦鋅氧化物（IZO）、氧化鋅（ZnO）、銦鋅錫氧化物（IZTO）、鎘錫氧化物（CTO）或銦鎵鋅氧化物（IGZO）層。 根據用於製造有機發光顯示裝置的方法，一起蝕刻形成閘極電極與畫素電極的金屬層以達到優異蝕刻效果是可能的。進一步地，相較於分別使用各自的蝕刻劑組成物的傳統方法，簡化整個製造過程並且降低製程成本，從而實現改良製程效率的有機發光顯示裝置的生產是可能的。

本發明揭露了製造有機發光顯示裝置的方法，包括：a) 於基板上形成閘極電極； b) 於包括閘極電極的基板上形成閘極絕緣層； c) 於閘極絕緣層上形成主動層； d) 於主動層上形成絕緣層； e) 於絕緣層上形成與主動層接觸的源極電極及汲極電極； f) 於絕緣層形成鈍化層以覆蓋源極電極及汲極電極；以及 g) 形成有機發光元件，其與源極電極及汲極電極中的一者電連接，其中步驟 a) 包括形成鋁、鉬或銀金屬層或其積層、以及以包括50至70 wt. %的磷酸、2至15 wt. %的硝酸、5至20 wt. %的醋酸、0.1至5 wt. %的對甲苯磺酸以及水作為平衡的蝕刻劑組成物蝕刻此金屬層，以形成閘極電極，從而一起蝕刻形成閘極電極與畫素電極的金屬層以達到優異的蝕刻效果、以及以改良的製程效率製造有機發光顯示裝置是可能的。 以下，將詳細地描述根據本發明的具體實施例的製造有機發光顯示裝置的方法。 第一，a) 於基板上形成閘極電極。 可使用矽（Si）、玻璃或有機材料製備此種基板。當使用矽（Si）作為基板時，可進一步經由熱氧化製程於基板的表面上形成絕緣層（未示出）。 於基板上形成例如金屬或導電金屬氧化物之類的導電材料層，接著蝕刻導電材料層以形成閘極電極。 根據本發明的一個具體實施例，導電材料層可包括例如鋁金屬層、鉬金屬層、銀金屬層或其積層。 在本揭露內容中，鋁金屬層是指鋁層或鋁合金層。本文中使用的鋁合金層可包括例如包括鋁以及另一金屬的合金層Al-X （X為從La、Mg、Zn、In、Ca、Te、Sr、Cr、Co、Mo、Nb、Ta、W、Ni、Nd、Sn、Fe、Si、Ti、Pt 與 C中選出的至少一金屬）。當使用Al-X合金層作為鋁金屬層時，可能有利地避免由於鋁的熱度而發生之突起現象（Hill-lock phenomenon）的一些製程問題。 鉬金屬層是指鉬層或鉬合金層、且作用為緩衝薄層間的電池反應。鉬合金層可藉由將作為主要組成的鉬以及從由Ti、Ta、Cr、Ni、Nd、In與Al 組成的金屬群組選出的至少一金屬進行合金而形成。 銀金屬層是指銀層或銀合金層。銀合金層可藉由例如將作為主要組成的銀以及從由La、Mg、Zn、In、Ca、Te、Sr、Cr、Co、Mo、Nb、Ta、W、Ni、Nd、 Sn、Fe、Si、Ti、Pt、Pd、Cu組成的金屬群組中選出的至少一金屬進行合金而形成。考量到在可見光波長範圍之線沉積與反射的表面附著度，較佳使用包括Pd與Cu兩者的銀合金。 可以用包括磷酸、硝酸、醋酸與對甲苯磺酸的蝕刻劑組成物蝕刻金屬層，以形成閘極電極。 在根據本發明之蝕刻劑組成物中，磷酸為氧化金屬層的主要氧化劑。 磷酸的含量不特別限制但可包括例如組成物總重量的50至70 wt.%的量。若其含量低於50 wt. %，蝕刻可能會由於蝕刻能力的缺乏而無法充分進行。若其含量超過70 wt. %，金屬可能被過度蝕刻且剩餘金屬層的面積變小，因而無法扮演電極的角色。 硝酸為輔助氧化劑、且作用為控制蝕刻速率並減少錐角（taper angle）。 硝酸的含量不特別限制但可包括例如組成物總重量的2至15 wt. %，較佳為3至8 wt. %的量。若其含量低於2 wt. %，蝕刻金屬層的速率可能降低且可能產生銀金屬層的殘餘物而導致暗點（dark spot）缺陷。當其含量超過15 wt. %時，蝕刻速率可能增加，從而使控制製程階段困難。 醋酸為控制反應速率等的緩衝劑、且可控制硝酸的降解速率。典型地，醋酸扮演降低降解速率的角色。 醋酸的含量不特別限制但可包括例如組成物總重量的5至20 wt. %且較佳為5至15 wt. %的量。若其含量低於5 wt. %，金屬層可能無法被順利地蝕刻因而降低蝕刻的均勻度。當其含量超過20 wt. %時，可能發生發泡且可能無法順利地蝕刻銀金屬層。 對甲苯磺酸扮演改善第一電極以及閘極電極的均勻度的角色，並且作用為鉬金屬層的蝕刻抑制劑以及銀金屬層的蝕刻控制劑。 對甲苯磺酸的含量不特別限制但可包括例如組成物總重量的0.1至5 wt. %的量。若其含量少於0.1 wt. %，銀金屬層的蝕刻均勻度可能降低並可能發生斑點。當其含量超過5 wt. %時，銀金屬層可能保留殘餘物並且造成暗點缺陷的發生。 根據本發明的蝕刻劑組成物可根據特定需要以藉由適當地採用上述組成物、然後將水加入其中以控制整體結構組成分來製備。也就是說，水是整體組成物的平衡。較佳地，整體的結構組成分需要控制，使得上述組成分皆分別地包含在上述的含量範圍之內。 水的類型不特別限制，但較佳使用去離子水，且更較佳地，使用用於具有18 MW·cm或更高的特定電阻率之半導體製程的去離子蒸餾水。 接下來， b) 於包括閘極電極的基板上形成閘極絕緣層。 可將絕緣材料施加至包括閘極電極的基板以形成閘極絕緣層，然後圖型化閘極絕緣層。 絕緣材料沒有特別地限制但可包括相關領域中已知的任何典型絕緣材料。舉例來說，可使用氧化矽、氧化鉭、氧化鋁或類似物。可單獨或結合其二或更多者使用這些材料。 接著， c) 於閘極絕緣層上形成主動層。 可將半導體物質以沉積製程施加在與閘極電極對應的閘極絕緣層以形成主動層，其中沉積製程例如物理氣相沉積（PVD）、化學氣相沉積（CVD）、原子層沉積（ALD）或諸如此類，然後圖型化主動層。 主動層可包括以n型或p型雜質摻雜的源/汲極區域、以及連接源極區域與汲極區域的通道區域。 本文中可使用的半導體物質可包括例如無機半導體、有機半導體、氧化物半導體以及諸如此類，可單獨或結合其二或更多者使用。 無機半導體的特定範例可包括CdS、GaS、ZnS、CdSe、CaSe、 ZnSe、CdTe、SiC、Si 或諸如此類，可單獨或結合其二或更多者使用。 有機半導體的特定範例可包括；聚噻吩及其衍生物、聚對伸苯乙烯（polyparaphenylene vinylene）及其衍生物、聚對伸苯（polyparaphenylene）及其衍生物、聚茀及其衍生物、聚噻吩伸乙烯（polythiophene vinylene）及其衍生物以及聚噻吩雜環芳香族共聚物及其衍生物。進一步地，低分子包括，舉例來說，稠五苯、稠四苯、萘的寡聚并苯（oligoacene）及其衍生物、α-6-噻吩、α-5-噻吩的寡聚噻吩及其衍生物、包含/不包含金屬的酞青素及其衍生物、焦蜜石酸二酐或焦蜜石二醯亞胺（pyromellitic diimide）及其衍生物、苝四羧酸二酐（perylene tetracarboxylic acid dianhydride ）或苝四甲醯亞胺（perylene tetracarboxylic diimide）及其衍生物。 氧化物半導體的特定範例可包括從鎵（Ga）、磷（In）、鋅（Zn）與錫（Sn）以及氧組成的群組中選出的至少一元素。舉例來說，主動層可為ZnO、ZnGaO、ZnInO、GaInO、GaSnO、ZnSnO、InSnO、HfInZnO、ZnGaInO等，且較佳為GI-Z-O 層 [a(In2O3)b(Ga2O3)c(ZnO)層]（其中a、b與c為分別滿足a ≥ 0、b ≥ 0、c＞0條件的實數）。 接著， d) 於主動層上形成絕緣層。 絕緣層是特別地提供為保護主動層的通道。絕緣層可設計為覆蓋除了接觸源極電極及汲極電極區域以外的整個主動層，然而，不必限於此，絕緣層可僅於通道頂部上形成。 絕緣層亦可作用為防蝕刻層（蝕刻停止層）。 可在上述範圍內施加絕緣材料以形成絕緣層，然後圖型化絕緣層。 接著， e)在絕緣層上形成與主動層接觸的源極電極及汲極電極。 源極電極及汲極電極可藉由下述形成：在與一部分對應的部位處形成接觸孔、以及接著在絕緣層形成導電材料層並蝕刻導電材料層，在該部分中，主動層與源極及汲極電極接觸。 導電材料層可為鋁金屬層、鉬金屬層、銀金屬層或其積層。可使用根據本發明的上述蝕刻劑組成物蝕刻導電材料層，以形成源極電極及汲極電極。 根據本發明的具體實施例，在上述蝕刻的製程中，可蝕刻並移除在源極電極及汲極電極的每一者的中間部分，亦即，在與閘極電極邊緣部分相對應的部位處形成的傾斜部。 因此，源極電極可包括分開形成的第一源極電極與第二源極電極。此處，第一源極電極於主動層頂部形成，而第二源極電極於未形成主動層的部分形成。在這方面，第一與第二源電極分別以扁平形狀形成而無傾斜部。類似地，第一汲極電極於主動層頂部形成，而第二汲極電極於未形成主動層的部分形成。在這方面，第一與第二汲極電極分別以扁平形狀形成而無傾斜部。 此後，第三源極電極與第三汲極電極兩者皆於下面將要描述的第一電極形成期間形成。在這方面，形成第三源極電極以連接第一與第二源極電極，同時形成第三汲極電極以連接第一與第二汲極電極。 因此，在移除源/汲極電極的傾斜部之後，經由銦錫氧化物（ITO）電極等連接這些電極，這樣可避免由傾斜部造成的故障，因而降低裝置的缺陷。 根據本發明的上述具體實施例實現的特定結構與效果於韓國專利登記號1174881中描述，其內容係以引用的方式併入本文。 接著， f) 於絕緣層上形成鈍化層以覆蓋源極電極及汲極電極。 然後，g) 形成與源極電極及汲極電極中的一者電連接的有機發光元件。 可藉由形成與源極電極及汲極電極中的一者連接的第一電極；於第一電極上形成有機層；以及於有機層上形成第二電極以製備有機發光元件。 可藉由在鈍化層上位於第一電極與源極電極及汲極電極中的一者連接的部位處形成接觸孔且接著於鈍化層上形成導電材料層並蝕刻導電材料層來形成第一電極。 導電材料層可包括例如鋁金屬層、鉬金屬層、銀金屬層、金屬氧化物層或其積層。使用根據本發明的蝕刻劑組成物蝕刻此層可形成第一電極。 金屬氧化物層可以是例如銦錫氧化物（ITO）、銦鋅氧化物（IZO）、氧化鋅（ZnO）、銦鋅錫氧化物（IZTO）、鎘錫氧化物（CTO）或銦鎵鋅氧化物（IGZO）層、且較佳地為銦錫氧化物層或銦鎵鋅氧化物層，但不限於此。 可進一步地於鈍化層形成由絕緣材料製成的畫素定義層，以覆蓋第一電極。在這種情況下，於其中第一電極與有機層與彼此連接的畫素定義層（此後稱為PDL）部分可被圖型化，以形成電洞。 更具體地，提供PDL以覆蓋第一電極的邊緣。此PDL具有定義發光面積的角色，以及增加第一電極與第二電極的邊緣間隔，以避免電場集中於第一電極的邊緣部，從而防止第一與第二電極之間短路。 隨後，於第一電極上形成有機層。 有機層可被提供有全部或選擇性地層積的電洞注入傳輸層、發光層、電子注入傳輸層等。然而，發光層是必須提供的。 進一步地，於有機層上形成第二電極。 提供第一電極以為每個畫素而被圖型化。 在為達到第二電極方向的影像的前發光型結構的情況中，可提供第一電極作為反射電極。為此，提供由Al、Ag等的合金製成的反射層。 當使用第一電極作為陽極電極時，包括了由具有例如ITO、IZO、ZnO等的高功函數（絕對值）的金屬氧化物製成之層。當使用第一電極作為陰極電極時，使用具有例如Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca等的低功函數（絕對值）的高導電金屬。因此，上述的反射層在此情況下是不需要的。 可提供第二電極作為可透光電極。為此，可包括使用Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca等形成為薄層的半透射型反射層。否則，可包括例如ITO、IZO、ZnO等的可透光金屬氧化物。當使用第一電極作為陽極時，第二電極成為陰極。在另一方面，當使用第一電極作為陰極時，第二電極成為陽極。 可於第二電極上進一步地形成保護層，並且可使用玻璃進行密封。 以下，提出較佳的具體實施例，以更具體描述本發明。然而，下列範例僅提供用於說明本發明，而本相關領域中的技術人員顯然可了解在本發明的範圍與精神之內的各種變化與修改是可能的。此類變化與修改都適當地包括在所附申請專利範圍中。範例與比較性範例 (1) 蝕刻劑組成物的製備 製備具有以下表1中描述的不同結構組成與含量、以及包括水作為平衡的蝕刻劑組成物。 (2) 導線的形成 1) 閘極電極 以沉積法於玻璃基板上形成Mo/Al/Mo金屬層，並且使用上述蝕刻劑組成物中的每一個來蝕刻形成的金屬層以形成閘極電極。2) 第一電極 於玻璃基板上形成閘極電極、源極電極及汲極電極，然後於其上形成鈍化層。 此後，於鈍化層上形成ITO/APC（AgPdCu）/ITO的積層結構，並且使用上述蝕刻劑組成物中的每一個進行蝕刻以形成第一電極。此處，藉由在鈍化層中製造電洞以連接汲極與第一電極，從而順利地傳輸電子訊號。實驗性範例：蝕刻特性的評估 使用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察在根據上述範例與比較性範例中描述的方法製造的每個有機發光顯示裝置中的閘極電極與第一電極，根據下列標準評估蝕刻特性，並且將其結果列於以下表2中。 ＜側面蝕刻＞ ○：（閘極電極）低於1.3 mm         （畫素電極）低於 0.5 mm △：（閘極電極）1.3 mm或更高但低於1.6 mm                 （畫素電極） 0.5 mm或更高但低於1.0 mm X：（閘極電極）1.6 mm 或更高                （畫素電極）1.0 mm或更高 ＜錐角＞ ○：30°或更高但低於50° △：50°或更高但低於70° X：低於30°或70°或更高       [表 2] 參考上面的表2，根據範例1中描述的方法製造的有機發光顯示裝置中的閘極電極具有降低的側面蝕刻並且顯示出優異的錐角。同樣地，第一電極具有降低的側面蝕刻並且表現出無殘餘物的發生。 然而，關於根據比較性範例1至8中描述的方法所製造的有機發光顯示裝置，閘極電極與第一電極具有劣化的蝕刻特性，因此在電氣佈線中表現出低的效用。

無

Claims (7)

1. 一種製造一有機發光顯示裝置的方法，包括： a)                                 於一基板上形成一閘極電極； b)                                 於包括該閘極電極的該基板上形成一閘極絕緣層； c)                                  於該閘極絕緣層上形成一主動層； d)                                 於該主動層上形成一絕緣層； e)                                  於該絕緣層上形成與該主動層接觸的一源極電極以及一汲極電極； f)                                   於該絕緣層上形成一保護層以覆蓋該源極電極以及該汲極電極；以及 g)                                 形成與該源極電極與該汲極電極中的一者電連接的一有機發光元件， 其中步驟 a) 包括形成一鋁、鉬或銀金屬層或其積層、以極以包括50至70 wt. %的磷酸、2至15 wt. %的硝酸、5至20 wt. %的醋酸、0.1至5 wt. %的對甲苯磺酸以及水作為平衡的一蝕刻劑組成物蝕刻該金屬層，以形成該閘極電極。
2. 如申請專利範圍第1項中所述的方法，其中該鋁金屬層為一鋁層、或包括鋁及從La、Mg、Zn、In、Ca、Te、Sr、Cr、Co、Mo、Nb、Ta、 W、Ni、Nd、Sn、Fe、Si、Ti、Pt 與C中選出的至少一金屬的一合金層。
3. 如申請專利範圍第1項中所述的方法，其中該鉬金屬層為一鉬層、或包括鉬及從Ti、Ta、Cr、Ni、Nd、In 與Al中選出的至少一金屬的一合金層。
4. 如申請專利範圍第1項中所述的方法，其中該銀金屬層為一銀層、或包括銀及從La、Mg、Zn、In、Ca、Te、Sr、Cr、Co、Mo、Nb、Ta、W、Ni、 Nd、Sn、Fe、Si、Ti、Pt、Pd 與 Cu中選出的至少一金屬的一合金層。
5. 如申請專利範圍第1項中所述的方法，其中形成該有機發光元件的步驟包括： 形成與該源極電極與該汲極電極中的一者電連接的一第一電極； 於該第一電極上形成一有機層；以及 於該有機層上形成一第二電極。
6. 如申請專利範圍第5項中所述的方法，其中該第一電極是藉由在該保護層上形成為一鋁、鉬或銀金屬層、一金屬氧化物層或其積層的一導電材料層、以及以包括50至70 wt. %的磷酸、2至15 wt. %的硝酸、5至20 wt. %的醋酸、0.1至5 wt. %的對甲苯磺酸以及水作為平衡的一蝕刻劑組成物蝕刻該導電材料層而形成。
7. 如申請專利範圍第6項中所述的方法，其中該金屬氧化物層為一銦錫氧化物（ITO）、一銦鋅氧化物（IZO）、氧化鋅（ZnO）、銦鋅錫氧化物（IZTO）、一鎘錫氧化物（CTO）或一銦鎵鋅氧化物（IGZO）層。