TWI396314B - 畫素結構、有機電激發光顯示單元及其製造方法 - Google Patents

畫素結構、有機電激發光顯示單元及其製造方法 Download PDF

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Description

畫素結構、有機電激發光顯示單元及其製造方法
本發明是有關於一種畫素結構及其製造方法，且特別是有關於一種有機電激發光顯示單元(organic electro-luminescence display unit)及其製造方法。
由於有機電激發光元件(organic electro-luminescence light-emitting device)具有自發光、高亮度、高對比、廣視角以及反應速度快等優點，因此有機電激發光顯示面板(organic electro-luminescence display panel)在顯示器方面的應用一直是產業關注的焦點之一。一般的有機電激發光顯示面板可區分為頂部發光型態(top emission)有機電激發光顯示面板以及底部發光型態(bottom emission)有機電激發光顯示面板兩大類，其中又以底部發光型態(bottom emission)有機電激發光顯示面板較為常見。
圖1A至圖1G為習知有機電激發光顯示單元的製作流程示意圖。請參照圖1A，提供一基板100，並透過第一道微影蝕刻製程(Photolithography and Etching Process，PEP)於基板100上形成一閘極110。接著，於基板100上全面性地形成一閘絕緣層120以覆蓋閘極110。
接著請參照圖1B，透過第二道微影蝕刻製程於閘絕緣層120上形成一圖案化半導體層130，其中圖案化半導體層130位於閘極110的上方。
接著請參照圖1C，透過第三道微影蝕刻製程於部分的圖案化半導體層130以及部分的閘絕緣層120上形成一源極140S與一汲極140D，其中源極140S與汲極140D彼此電性絕緣，且分別位於圖案化半導體層130的兩側。
接著請參照圖1D，形成一保護層150以覆蓋住源極140S、汲極140D、未被源極140S與汲極140D覆蓋的圖案化半導體層130以及未被源極140S與汲極140D覆蓋的絕緣層120。從圖1D可知，保護層150具有一接觸窗150a，且接觸窗150a暴露出汲極140D的部分區域。
接著請參照圖1E，於保護層150上形成一畫素電極160，其中畫素電極160透過接觸窗150a與汲極140D電性連接。在傳統的底部發光型態有機電激發光顯示單元中，畫素電極160的材質通常為透明導電氧化物(Transparent Conductive Oxide，TCO)，例如銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)等。
接著請參照圖1F與圖1G，在形成畫素電極160之後，接著依序形成一有機電激發光層170以及一頂電極180。在傳統的底部發光型態有機電激發光顯示單元中，頂電極180的材質通常為金屬。當施加一驅動電流至畫素電極160與頂電極180之間的有機電激發光層170時，有機電激發光層170所發出的大部分光線會穿過基板100。
本發明提供一種畫素結構及其製造方法，以有效降低製造成本。
本發明提供一種有機電激發光顯示單元及其製造方法，以有效降低製造成本。
本發明提供一種畫素結構，此畫素結構配置於基板上，且此畫素結構包括閘極、閘絕緣層、圖案化金屬氧化物層、蝕刻終止層、源極以及汲極。閘極配置於基板上，閘絕緣層配置於基板上以覆蓋閘極，圖案化金屬氧化物層配置於閘絕緣層上，且圖案化金屬氧化物層包括位於閘極上方之主動層以及畫素電極。蝕刻終止層配置於主動層的部分區域上，其中未被蝕刻終止層覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層的導電度高於被蝕刻終止層覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層的導電度。此外，源極以及汲極與未被蝕刻終止層覆蓋的部分主動層電性連接，且汲極與畫素電極電性連接。
在本發明一實施例中，未被蝕刻終止層覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層的氧空缺比例高於被蝕刻終止層覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層的氧空缺比例。
在本發明一實施例中，未被蝕刻終止層覆蓋的部分主動層的導電度實質上等於畫素電極的導電度。
在本發明一實施例中，未被蝕刻終止層覆蓋的部分主動層的氧空缺比例實質上等於畫素電極的氧空缺比例。
在本發明一實施例中，主動層包括一源極接觸區、一汲極接觸區以及一連接於源極接觸區與汲極接觸區之間的通道區，且蝕刻終止層配置於通道區上。
在本發明一實施例中，蝕刻終止層自行對準(self-aligned)於通道區。
在本發明一實施例中，源極接觸區、汲極接觸區以及畫素電極的導電度或氧空缺比例實質上相同。
在本發明一實施例中，源極接觸區、汲極接觸區以及畫素電極的導電載子濃度介於1020 cm-3 至1021 cm-3 之間。
在本發明一實施例中，圖案化金屬氧化物層的材質包括銦鎵鋅氧化物(Indium-Gallium-Zinc Oxide，IGZO)、銦鋅氧化物(Indium-Zinc Oxide，IZO)、鎵鋅氧化物(Gallium-Zinc Oxide，GZO)、鋅錫氧化物(Zinc-Tin Oxide，ZTO)，或銦錫氧化物(Indium-Tin Oxide，ITO)。
在本發明一實施例中，前述之畫素結構更包括一保護層，其中保護層覆蓋蝕刻終止層、源極、汲極以及畫素電極的部分區域，且保護層具有一開口以將畫素電極的部分區域暴露。
本發明提供一種畫素結構的製造方法。首先，於一基板上形成一閘極，接著，於基板上形成一閘絕緣層以覆蓋閘極。之後，於閘絕緣層上形成一圖案化金屬氧化物層，並於圖案化金屬氧化物層的部分區域上形成一蝕刻終止層。接著，以蝕刻終止層為罩幕，對圖案化金屬氧化物層進行一表面處理，以使未被蝕刻終止層覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層的導電度高於被蝕刻終止層覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層的導電度，其中經過表面處理後的圖案化金屬氧化物層包括一位於閘極上方之主動層以及一畫素電極。之後，形成一源極以及一汲極，其中源極以及汲極與未被蝕刻終止層覆蓋的部分主動層電性連接，且汲極與畫素電極電性連接。
在本發明一實施例中，表面處理包括電漿表面處理。
在本發明一實施例中，前述之畫素結構的製造方法更包括形成一保護層，其中保護層覆蓋蝕刻終止層、源極、汲極以及畫素電極的部分區域，且保護層具有一開口以將畫素電極的部分區域暴露。
本發明另提供一種有機電激發光顯示單元，此有機電激發光顯示單元配置於基板上，且有機電激發光顯示單元包括畫素單元、配置於畫素電極上的有機電激發光層以及配置於有機電激發光層上的頂電極。畫素單元包括閘極、閘絕緣層、圖案化金屬氧化物層、蝕刻終止層、源極以及汲極。閘極配置於基板上，閘絕緣層配置於基板上以覆蓋閘極，而圖案化金屬氧化物層配置於閘絕緣層上，其中圖案化金屬氧化物層包括位於閘極上方之主動層以及畫素電極。蝕刻終止層配置於主動層的部分區域上，其中未被蝕刻終止層覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層的導電度高於被蝕刻終止層覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層的導電度。此外，源極以及汲極與未被蝕刻終止層覆蓋的部分主動層電性連接，且汲極與畫素電極電性連接。
本發明又提供一種有機電激發光顯示單元的製造方法。首先，於一基板上形成一閘極，接著於基板上形成一閘絕緣層以覆蓋閘極。之後，於閘絕緣層上形成一圖案化金屬氧化物層，並於圖案化金屬氧化物層的部分區域上形成一蝕刻終止層。接著，以蝕刻終止層為罩幕，對圖案化金屬氧化物層進行一表面處理，以使未被蝕刻終止層覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層的導電度高於被蝕刻終止層覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層的導電度，其中經過表面處理後的圖案化金屬氧化物層包括一位於閘極上方之主動層以及一畫素電極。之後，形成一源極以及一汲極，其中源極以及汲極與未被蝕刻終止層覆蓋的部分主動層電性連接，且汲極與畫素電極電性連接。接著，於畫素電極上形於一有機電激發光層，並於有機電激發光層上形成一頂電極。
基於上述，由於本發明透過表面處理的方式使得圖案化金屬氧化物層的不同區域分別具有不同的導電載子濃度，進而使得主動層以及畫素電極能夠一併被製作於閘絕緣層上，因此本發明可以有效地降低製造成本。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖2A至圖2F為本發明一實施例之有機電激發光顯示單元的製作流程示意圖。請參照圖2A，提供一基板200，並透過第一道微影蝕刻製程於基板200上形成一閘極210。接著，於基板200上全面性地形成一閘絕緣層220以覆蓋閘極210。在本實施例中，閘絕緣層220的材質例如是氧化矽、氮化矽等。
接著請參照圖2B，透過第二道微影蝕刻製程於閘絕緣層210上形成一圖案化金屬氧化物層230。在本實施例中，圖案化金屬氧化物層230的材質包括銦鎵鋅氧化物(Indium-Gallium-Zinc Oxide，IGZO)、銦鋅氧化物(Indium-Zinc Oxide，IZO)、鎵鋅氧化物(Gallium-Zinc Oxide，GZO)、鋅錫氧化物(Zinc-Tin Oxide，ZTO)，或銦錫氧化物(Indium-Tin Oxide，ITO)。由圖2B可知，圖案化金屬氧化物層230包括位於閘極210上方的第一圖案230a以及第二圖案230b。
接著請參照圖2C，於圖案化金屬氧化物層230的第一圖案230a上形成一蝕刻終止層240，其中蝕刻終止層240僅覆蓋於第一圖案230a的部分區域上，且蝕刻終止層240位於閘極210的上方。
接著請參照圖2D，以蝕刻終止層240為罩幕，對圖案化金屬氧化物層230進行一表面處理T，以使未被蝕刻終止層240覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層230的導電度高於被蝕刻終止層240覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層230的導電度。從另一個角度而言，表面處理T可以使未被蝕刻終止層240覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層230的氧空缺比例高於被蝕刻終止層240覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層230的氧空缺比例。在本實施例中，表面處理T例如是一電漿表面處理或是其他能夠增加圖案化金屬氧化物層230中導電載子濃度之表面處理。詳言之，被蝕刻終止層240所覆蓋的部分第一圖案230a之導電度或氧空缺比例不會因表面處理T而改變，而第二圖案以及未被蝕刻終止層240所覆蓋的部分第一圖案230a之導電度或氧空缺比例則會因表面處理T而有所改變。
以電漿表面處理為例，當第二圖案以及未被蝕刻終止層240所覆蓋的部分第一圖案230a遭受到電漿的離子轟擊(ion bombardment)時，金屬氧化物層中的金屬原子與氧原子之間的鍵結會被破壞，進而使得金屬氧化物層中氧空缺比例增加。換言之，當金屬氧化物層中氧空缺比例增加時，金屬氧化物層中導電載子濃度便會隨之增加。
由圖2D可知，經過表面處理T之後的圖案化金屬氧化物層230包括一位於閘極210上方之主動層230A以及一畫素電極230P，其中主動層230A包括一源極接觸區S、一汲極接觸區D以及一連接於源極接觸區S與汲極接觸區D之間的通道區C，而蝕刻終止層240則配置於通道區C上，且蝕刻終止層240自行對準(self-aligned)於通道區C。詳言之，未被蝕刻終止層240覆蓋的部分主動層230A(即源極接觸區S與一汲極接觸區D)的氧空缺比例實質上等於畫素電極230P的氧空缺比例，意即，未被蝕刻終止層240覆蓋的部分主動層230A(即源極接觸區S與一汲極接觸區D)的導電度實質上等於畫素電極230P的導電度。舉例而言，源極接觸區S、汲極接觸區D以及畫素電極230P的導電載子濃度例如是介於1020 cm-3 至1021 cm-3 之間，而通道區C的導電載子濃度例如是1014 cm-3 左右。
接著請參照圖2E，形成一源極250S以及一汲極250D，其中源極250S以及汲極250D與未被蝕刻終止層240覆蓋的部分主動層230A電性連接。詳言之，源極250S配置於源極接觸區S以及部分的蝕刻終止層240上，而汲極250D配置於汲極接觸區D以及部分的蝕刻終止層240上，且汲極250D電性連接於汲極接觸區D以及畫素電極230P之間。在源極250S與汲極250D製作完成之後，本實施例之畫素結構便大致上製作完成。
從圖2E可知，本實施例之畫素結構包括閘極210、閘絕緣層220、圖案化金屬氧化物層230、蝕刻終止層240、源極250S以及汲極250D。閘極210配置於基板200上，閘絕緣層220配置於基板200上以覆蓋閘極210，圖案化金屬氧化物層230配置於閘絕緣層220上，且圖案化金屬氧化物層230包括位於閘極210上方之主動層230A以及畫素電極230P。蝕刻終止層240配置於主動層230A的部分區域上，其中未被蝕刻終止層240覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層230的氧空缺比例高於被蝕刻終止層240覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層230的氧空缺比例，意即，未被蝕刻終止層240覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層230的導電度高於被蝕刻終止層240覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層230的導電度。此外，源極250S以及汲極250D與未被蝕刻終止層240覆蓋的部分主動層230A電性連接，且汲極250S與畫素電極230P電性連接。
接著請參照圖2F，形成一保護層260，以覆蓋蝕刻終止層240、源極250S、汲極250D以及畫素電極230P的部分區域，其中保護層260具有一開口260a以將畫素電極230P的部分區域暴露。在形成保護層260之後，接著依序形成一有機電激發光層270以及一頂電極280。在本實施例中，頂電極280的材質例如為金屬。當施加一驅動電流至畫素電極230P與頂電極280之間的有機電激發光層270時，有機電激發光層270所發出的大部分光線會穿過基板200。在頂電極280製作完成之後，本實施例之有機電激發光顯示單元便大致上製作完成。
從圖2F可知，本實施例之有機電激發光顯示單元包括前述之畫素單元(如圖2E所示)、配置於畫素電極230P上的有機電激發光層270以及配置於有機電激發光層270上的頂電極280。
由於本發明透過表面處理的方式使得圖案化金屬氧化物層的不同區域分別具有不同的導電載子濃度，進而使得主動層以及畫素電極能夠一併被製作於閘絕緣層上，因此本發明可以有效地降低製造成本。
100、200．．．基板
110、210．．．閘極
120、220．．．閘絕緣層
130．．．圖案化半導體層
140S、250S．．．源極
140D、250D．．．汲極
150、260．．．保護層
150a．．．接觸窗
160．．．畫素電極
170、270．．．有機電激發光層
180、280．．．頂電極
230．．．圖案化金屬氧化物層
230a．．．第一圖案
230b．．．第二圖案
230A．．．主動層
230P．．．畫素電極
240．．．蝕刻終止層
260a．．．開口
S．．．源極接觸區
D．．．汲極接觸區
C．．．通道區
T．．．表面處理
圖1A至圖1G為習知有機電激發光顯示單元的製作流程示意圖。
圖2A至圖2F為本發明一實施例之有機電激發光顯示單元的製作流程示意圖。
200．．．基板
210．．．閘極
220．．．閘絕緣層
230P．．．畫素電極
240．．．蝕刻終止層
250S．．．源極
250D．．．汲極
260．．．保護層
260a．．．開口
270．．．有機電激發光層
280．．．頂電極
S．．．源極接觸區
D．．．汲極接觸區
C．．．通道區

Claims (26)

  1. 一種畫素結構，配置於一基板上，該畫素結構包括：一閘極，配置於該基板上；一閘絕緣層，配置於該基板上以覆蓋該閘極；一圖案化金屬氧化物層，配置於該閘絕緣層上，其中該圖案化金屬氧化物層包括一位於該閘極上方之主動層以及一畫素電極；一蝕刻終止層，配置於該主動層的部分區域上，其中未被該蝕刻終止層覆蓋的部分該圖案化金屬氧化物層的導電度高於被該蝕刻終止層覆蓋的部分該圖案化金屬氧化物層的導電度；一源極；以及一汲極，其中該源極以及該汲極與未被該蝕刻終止層覆蓋的部分該主動層電性連接，且該汲極與該畫素電極電性連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中未被該蝕刻終止層覆蓋的部分該圖案化金屬氧化物層的氧空缺比例高於被該蝕刻終止層覆蓋的部分該圖案化金屬氧化物層的氧空缺比例。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中未被該蝕刻終止層覆蓋的部分該主動層的導電度實質上等於該畫素電極的導電度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中未被該蝕刻終止層覆蓋的部分該主動層的氧空缺比例實質上等於該畫素電極的氧空缺比例。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該主動層包括一源極接觸區、一汲極接觸區以及一連接於該源極接觸區與該汲極接觸區之間的通道區，且該蝕刻終止層配置於該通道區上。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之畫素結構，其中該蝕刻終止層自行對準(self-aligned)於該通道區。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之畫素結構，其中該源極接觸區、該汲極接觸區以及該畫素電極的導電度實質上相同。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之畫素結構，其中該源極接觸區、該汲極接觸區以及該畫素電極的導電載子濃度介於1020 cm-3 至1021 cm-3 之間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該圖案化金屬氧化物層的材質包括銦鎵鋅氧化物(Indium-Gallium-Zinc Oxide，IGZO)、銦鋅氧化物(Indium-Zinc Oxide，IZO)、鎵鋅氧化物(Gallium-Zinc Oxide，GZO)、鋅錫氧化物(Zinc-Tin Oxide，ZTO)，或銦錫氧化物(Indium-Tin Oxide，ITO)。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，更包括一保護層，其中該保護層覆蓋該蝕刻終止層、該源極、該汲極以及該畫素電極的部分區域，且該保護層具有一開口以將該畫素電極的部分區域暴露。
  11. 一種畫素結構的製造方法，包括：於一基板上形成一閘極；於該基板上形成一閘絕緣層，以覆蓋該閘極；於該閘絕緣層上形成一圖案化金屬氧化物層；於該圖案化金屬氧化物層的部分區域上形成一蝕刻終止層；以該蝕刻終止層為罩幕，對該圖案化金屬氧化物層進行一表面處理，以使未被該蝕刻終止層覆蓋的部分該圖案化金屬氧化物層的導電度高於被該蝕刻終止層覆蓋的部分該圖案化金屬氧化物層的導電度，其中經過該表面處理後的該圖案化金屬氧化物層包括一位於該閘極上方之主動層以及一畫素電極；以及形成一源極以及一汲極，其中該源極以及該汲極與未被該蝕刻終止層覆蓋的部分該主動層電性連接，且該汲極與該畫素電極電性連接。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之畫素結構的製造方法，其中該表面處理包括電漿表面處理。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之畫素結構的製造方法，更包括形成一保護層，其中該保護層覆蓋該蝕刻終止層、該源極、該汲極以及該畫素電極的部分區域，且該保護層具有一開口以將該畫素電極的部分區域暴露。
  14. 一種有機電激發光顯示單元，配置於一基板上，該有機電激發光顯示單元包括：一畫素單元，包括：一閘極，配置於該基板上；一閘絕緣層，配置於該基板上以覆蓋該閘極；一圖案化金屬氧化物層，配置於該閘絕緣層上，其中該圖案化金屬氧化物層包括一位於該閘極上方之主動層以及一畫素電極；一蝕刻終止層，配置於該主動層的部分區域上，其中未被該蝕刻終止層覆蓋的部分該圖案化金屬氧化物層的導電度高於被該蝕刻終止層覆蓋的部分該圖案化金屬氧化物層的導電度；一源極；一汲極，其中該源極以及該汲極與未被該蝕刻終止層覆蓋的部分該主動層電性連接，且該汲極與該畫素電極電性連接；一有機電激發光層，配置於該畫素電極上；以及一頂電極，配置於該有機電激發光層上。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之有機電激發光顯示單元，其中未被該蝕刻終止層覆蓋的部分該圖案化金屬氧化物層的氧空缺比例高於被該蝕刻終止層覆蓋的部分該圖案化金屬氧化物層的氧空缺比例。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之有機電激發光顯示單元，其中未被該蝕刻終止層覆蓋的部分該主動層的導電度實質上等於該畫素電極的導電度。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之有機電激發光顯示單元，其中未被該蝕刻終止層覆蓋的部分該主動層的氧空缺比例實質上等於該畫素電極的氧空缺比例。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之有機電激發光顯示單元，其中該主動層包括一源極接觸區、一汲極接觸區以及一連接於該源極接觸區與該汲極接觸區之間的通道區，且該蝕刻終止層配置於該通道區上。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之有機電激發光顯示單元，其中該蝕刻終止層自行對準(self-aligned)於該通道區。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之有機電激發光顯示單元，其中該源極接觸區、該汲極接觸區以及畫素電極的氧空缺比例實質上相同。
  21. 如申請專利範圍第18項所述之有機電激發光顯示單元，其中該源極接觸區、該汲極接觸區以及畫素電極的導電載子濃度介於1020 cm-3 至1021 cm-3 之間。
  22. 如申請專利範圍第14項所述之有機電激發光顯示單元，其中該圖案化金屬氧化物層的材質包括銦鎵鋅氧化物(Indium-Gallium-Zinc Oxide，IGZO)、銦鋅氧化物(Indium-Zinc Oxide，IZO)、鎵鋅氧化物(Gallium-Zinc Oxide，GZO)、鋅錫氧化物(Zinc-Tin Oxide，ZTO)，或銦錫氧化物(Indium-Tin Oxide，ITO)。
  23. 如申請專利範圍第14項所述之有機電激發光顯示單元，其中該畫素單元更包括一保護層，其中該保護層覆蓋該蝕刻終止層、該源極、該汲極以及該畫素電極的部分區域，且該保護層具有一開口以將該畫素電極的部分區域暴露。
  24. 一種有機電激發光顯示單元的製造方法，包括：於一基板上形成一閘極；於該基板上形成一閘絕緣層，以覆蓋該閘極；於該閘絕緣層上形成一圖案化金屬氧化物層；於該圖案化金屬氧化物層的部分區域上形成一蝕刻終止層；以該蝕刻終止層為罩幕，對該圖案化金屬氧化物層進行一表面處理，以使未被該蝕刻終止層覆蓋的部分該圖案化金屬氧化物層的導電度高於被該蝕刻終止層覆蓋的部分該圖案化金屬氧化物層的導電度，其中經過該表面處理後的該圖案化金屬氧化物層包括一位於該閘極上方之主動層以及一畫素電極；形成一源極以及一汲極，其中該源極以及該汲極與未被該蝕刻終止層覆蓋的部分該主動層電性連接，且該汲極與該畫素電極電性連接；於該畫素電極上形於一有機電激發光層；以及於該有機電激發光層上形成一頂電極。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之有機電激發光顯示單元的製造方法，其中該表面處理包括電漿表面處理。
  26. 如申請專利範圍第24項所述之有機電激發光顯示單元的製造方法，更包括形成一保護層，其中該保護層覆蓋該蝕刻終止層、該源極、該汲極以及該畫素電極的部分區域，且該保護層具有一開口以將該畫素電極的部分區域暴露。
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