TWI414064B - 有機發光二極體顯示裝置及其製造方法 - Google Patents

Description

有機發光二極體顯示裝置及其製造方法

本發明係關於一種有機發光二極體顯示裝置及其製造方法。

有機發光二極體顯示裝置(Organic Light Emitting Diode, OLED)，由於其擁有高亮度、反應速度快、輕薄短小、全彩、視角範圍廣、不需要液晶顯示裝置式背光源以及耗電量之優點，因此有逐漸取代扭曲向列(Twist Nematic, TN)與超扭曲向列(Super Twist Nematic, STN)液晶顯示裝置之趨勢，而成為新一代可擕式資訊產品、手機、個人數位助理(Personal Digital Assistant)以及筆記本電腦普遍使用之顯示裝置。

有機發光二極體顯示裝置中之薄膜電晶體對顯示品質具有關鍵影響，也一直係研究之重點。一般地，有機薄膜電晶體與晶矽薄膜電晶體(Si-TFT)具有相似之結構，但有機薄膜電晶體在半導體區域採用之係有機材質而不係矽。而且，利用有機導電材質作為通道層(Channel)之薄膜電晶體可以在較低溫度之狀態下形成通道層，且其延展性也較佳，所以，這種有機薄膜電晶體非常適合製造在可擾性之塑膠基板上。如此，使用這種有機薄膜電晶體之有機發光二極體利於製作出可擾性之有機顯示面板。

請一併參閱圖1，圖1係一種現有技術有機發光二極體顯示裝置100之剖面示意圖。該有機發光二極體顯示裝 置100包括一基板101、一位於該基板101上之第一閘極112及第二閘極122、一覆蓋於該第一閘極112與第二閘極122上之介電絕緣層102、一位於該介電絕緣層102上之第一源極115與第一汲極116及第二源極125與第二汲極126、一位於該第一源極115及第一汲極116上之第一主動層113、一位於該第二源極125及第二汲極126上之第二主動層123、一位於該介電絕緣層102、該第一源極115、該第一汲極116、該第二源極125、該第二汲極126、該第一主動層113及該第二主動層123上之鈍化層103、一位於該鈍化層103上之陽極104及絕緣層105、及一位於該陽極104與該絕緣層105上之有機發光層106及位於該有機發光層106上之陰極107。

該第一閘極112、該介電絕緣層102、該第一源極115、該第一汲極116及該第一主動層113構成第一有機薄膜電晶體12。該第二閘極122、該介電絕緣層102、該第二源極125、該第二汲極126及該第二主動層123構成第二有機薄膜電晶體13。該陽極104、該有機發光層106及該陰極107構成一有機發光二極體15。該第一汲極116通過一第一接觸孔117電接觸該第二閘極122。該陽極104通過一第二接觸孔118電接觸該第二汲極126。

請參閱圖2，圖2係圖1所示有機發光二極體顯示裝置100一像素驅動電路10等效示意圖。該驅動電路10包括一第一有機薄膜電晶體12、一第二有機薄膜電晶體13、一存儲電容14、一有機發光二極體15、一掃描線110和一 資料線111。該第一有機薄膜電晶體12相當於一開關元件，其源極連接在該資料線111，其閘極連接在該掃描線110，其汲極同時連接在該第二有機薄膜電晶體13之閘極與該存儲電容14之一端。另一方面，該第二有機薄膜電晶體13之源極連接到一功率線(圖未示)，該第二有機薄膜電晶體13之汲極與該存儲電容14之另一端共同連接于該有機發光二極體15之正極。該有機發光二極體15之負極連接到該功率線。當該第一有機薄膜電晶體12打開，資料訊號被傳輸到該第二有機薄膜電晶體13之閘極並存儲於該存儲電容14。該資料訊號同時將該第二有機薄膜電晶體14打開使得該功率線之電壓訊號傳輸到該有機發光二極體15之正極使其發光。當該掃描線110之正電壓之掃描訊號將該第一電晶體12關閉時，存儲於該存儲電容14之電壓被用來保持該第二有機薄膜電晶體13之開啟使得該有機發光二極體15保持一定亮度。

然而，由於該第一有機薄膜電晶體12與第二有機薄膜電晶體13在正電壓關閉時，其導電通道內殘存少量負電荷，使得該第一有機薄膜電晶體12與第二有機薄膜電晶體13在關閉時，關閉不完全，引起漏電，使得該有機發光二極體15易產生亮度不穩定之問題。

有鑑於此，有必要提供一種亮度穩定之有機發光二極體顯示裝置。

一種有機發光二極體顯示裝置，其包括複數有機薄膜 電晶體，每一有機薄膜電晶體包括一閘極、一位於該閘極上之介電絕緣層及一位於該介電絕緣層上之通道層。該通道層包括一摻雜層。

一種有機發光二極體顯示裝置之製造方法，其包括以下步驟：提供一基板，在該基板上形成閘極；在包括閘極之基板上形成一介電絕緣層；及在該介電絕緣層上形成一通道層，該通道層包括一摻雜層。

一種有機發光二極體顯示裝置之製造方法，其包括以下步驟：提供一基板，在該基板上形成閘極；在包括該閘極之基板上形成一介電絕緣層；在該介電絕緣層上形成一主動層；在該主動層上形成一摻雜層；及在該摻雜層上形成至少一源極與至少一汲極。

相較於先前技術，本發明之有機發光二極體顯示裝置及其製造方法中，在該源極、汲極與該主動層之閘設置一摻雜層，該摻雜層可以減小該薄膜電晶體之漏電流，使得該有機發光二極體顯示裝置之亮度穩定。

請參閱圖3，圖3係本發明有機發光二極體顯示裝置200剖面示意圖。該有機發光二極體顯示裝置200包括一基板201、一位於該基板201上之第一閘極212及第二閘極222、一覆蓋該第一閘極212及第二閘極222上之介電絕緣層202、一位於該介電絕緣層202上之第一源極215與第一汲極216及第二源極225與第二汲極226、一位於該第一源極215與第一汲極216上之第一摻雜層217、一 位於該第二源極225與第二汲極226上之第二摻雜層227、一位於該第一摻雜層217上之第一主動層213、一位於該第二摻雜層227上之第二主動層223、一位於該介電絕緣層202、該第一源極215與第一汲極216、該第二源極225與該第二汲極226及該第一摻雜層217與該第二摻雜層227上之鈍化層203、一位於該鈍化層203上之陽極204與絕緣層205、一位於該陽極204與該絕緣層205上之有機發光層206及位於該有機發光層206上之陰極207。

該第一摻雜層217及該第一主動層213構成第一通道層22。該第二摻雜層227及該第二主動層223構成第二通道層23。該第一閘極212、該介電絕緣層202、該第一源極215、該第一汲極216及該第一通道層22構成一有機薄膜電晶體。該第二閘極222、該介電絕緣層202、該第二源極225、該第二汲極226及該第二通道層23構成另一有機薄膜電晶體。該陽極204、該有機發光層206及該陰極207構成一有機發光二極體25。該第一汲極216通過形成於該介電絕緣層202之第一接觸孔218電接觸該第二閘極222。該陽極204通過形成於該鈍化層203之第二接觸孔219電接觸該第二汲極226。

該第一閘極212、該第一源極215及該第一汲極216之材質為金(Au)，該第二閘極222、該第二源極225及該第二汲極226之材質也為金(Au)。

請一併參閱圖4至圖15，圖4至圖15係本發明有機發光二極體顯示裝置200製造過程之示意圖。該有機發光 二極體顯示裝置200之製造過程利用微影蝕刻(Photolithography)及熱蒸鍍(Thermal Evaporater)方法完成，其具體包括以下步驟：(1)形成閘極層；請一併參閱圖4，提供一基板201，該基板201可以係一可擾性之塑膠基板，或可以係一透明玻璃基板。在該基板201上沉積一第一金屬層208，該第一金屬層208之材質為金；在該第一金屬層208上利用旋轉塗佈機(Spinner)形成一第一光阻層301。以紫外光線配合光罩(Photomask)對該第一光阻層301平行照射，用顯影劑(Developer)再對該第一光阻層301進行顯影，從而可以在該第一光阻層301上形成一預定圖案，對該第一金屬層208進行蝕刻(Etching)，並剝離(Lift-Off)剩餘之第一光阻層301，而形成預定之第一閘極212及第二閘極222圖案，如圖5所示。

(2)形成介電絕緣層及第一接觸孔；請一併參閱圖6，利用化學氣相沉積(Chemical Phase Deposition, CVD)法將氮化矽(SiNx)或(SiOx)沉積在具有該第一閘極212及第二閘極222之基板201之整個表面，並在其上形成一第二光阻層302，接著依次進行曝光、顯影、蝕刻、剝離而形成該介電絕緣層202及該第一接觸孔218，如圖7所示。

(3)形成有機薄膜電晶體之源極及汲極；請一併參閱圖8，在該介電絕緣層202上依次形成一第二金屬層209及一第三光阻層303，利用光罩對準該第 三光阻層303上方，以紫外線平行照射該第三光阻層303，再對該第三光阻層303進行顯影，以及對該第二金屬層209進行蝕刻，並剝離剩餘之第三光阻層303形成如圖9所示之第一源極215、第一汲極216、第二源極225及第二汲極226。

(4)形成摻雜層及主動層；請一併參閱圖10，在該第一源極215、第一汲極216、第二源極225及第二汲極226上配合一遮罩304利用熱蒸鍍(Thermal Evaporater)法依次形成該第一摻雜層217、該第二摻雜層227、該第一主動層213及該第二主動層223。該第一摻雜層217及該第二摻雜層227包括一低分子有機材質，如：並五苯(pentacene)，或者係一有機材質，例如：聚三己基一硫二烯五環(Poly-3-hexylthiophene, P3HT)。另，該第一摻雜層217及該第二摻雜層227還包括一微量摻雜物質，如：三氧化鎢(Tungsten Trioxide)或者2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基對苯醌(2,3,5,6-Tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane)。該第一主動層213及該第二主動層223包括一低分子有機材質，如：並五苯，或者係一有機材質，如：聚三己基一硫二烯五環。

(5)形成鈍化層及第二接觸孔；請一併參閱圖11，接著沉積一層鈍化層203及第四光阻層305，該鈍化層203之材質可以係二氧化矽(SiO2)、氮化矽(SiNx)其中一種。利用光罩對準該第四光阻層305 上方，以紫外線平行照射該第四光阻層305，再對該第四光阻層305進行顯影，以及對該鈍化層203進行蝕刻，並剝離剩餘之第四光阻層305形成如圖12所示之第二接觸孔219。

(6)形成有機發光二極體；請一併參閱圖13，在該鈍化層203上沉積一第三金屬層210及一第五光阻層306，該第三金屬層210之材質係氧化銦錫(Indium Tin Oxide, ITO)或者氧化鋅錫(Indium Zinc Oxide, IZO)其中一種。利用光罩對準該第五光阻層306上方，以紫外線平行照射該第五光阻層306，再對該第五光阻層306進行顯影，以及對該第三金屬層210進行蝕刻，並剝離剩餘之第五光阻層306形成如圖14所示之陽極204。

接著，在該陽極204及該鈍化層203上形成一絕緣層205，該絕緣層205之材質係壓克力樹脂(Aryclic Resin)或聚醯亞氨(Polyimide)其中一種。配合光罩直接照射該絕緣層205，利用剝離之方法去除該陽極204上之部份絕緣層205如圖14所示。

然後，在該陽極204及該絕緣層205上依次沉積一有機發光層206及陰極207如圖15所示。

相較於先前技術，本發明有機發光二極體顯示裝置200之第一有機薄膜電晶體22及第二有機薄膜電晶體23分別包括該第一摻雜層217及第二摻雜層227。該第一主動層213及該第二主動層223之材質包括並五苯或聚三己 基一硫二烯五環等有機極材質，該第一摻雜層217及第二摻雜層227之材質包括三氧化鎢或者2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基對苯醌。該第一有機薄膜電晶體22及第二有機薄膜電晶體23在正電壓關閉時，該第一摻雜層217及第二摻雜層227可以提供微量之正電荷中和殘存於導電通道內之負電荷，使得該第一有機薄膜電晶體22及第二有機薄膜電晶體23關閉完全，減少漏電流之發生，從而該有機發光二極體顯示裝置200亮度較穩定。

另，該第一摻雜層217及第二摻雜層227包括微量之摻雜物質，如：三氧化鎢或者2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基對苯醌，該第一摻雜層217及第二摻雜層227可以分別降低該第一主動層213及第二主動層223與該第一源極215、第一汲極216及第二源極225、第二汲極226之間之接觸勢壘(Contact Barrier)，減小了其之間之阻抗。

本發明之有機發光二極體顯示裝置不限於上述實施方式所述，如，可以在該介電絕緣層202上先形成該第一主動層213及該第二主動層223，然後在該第一主動層213及該第二主動層223上形成該一摻雜層217及該第二摻雜層227，然後在該一摻雜層217及該第二摻雜層227上分別形成第一源極215、第一汲極216、第二源極225及第二汲極226。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，爰依法提出申請專利。惟，以上所述者僅係本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施方式爲限，舉凡熟悉本 案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

有機發光二極體顯示裝置‧‧‧200

第一通道層‧‧‧22

第一源極‧‧‧215

第一汲極‧‧‧216

第二通道層‧‧‧23

有機發光二極體‧‧‧25

基板‧‧‧201

介電絕緣層‧‧‧202

絕緣層‧‧‧203

陽極‧‧‧204

鈍化層‧‧‧205

有機發光層‧‧‧206

陰極‧‧‧207

第一金屬層‧‧‧208

第二金屬層‧‧‧209

第三金屬層‧‧‧210

第一閘極‧‧‧212

第一主動層‧‧‧213

第一摻雜層‧‧‧217

第一接觸孔‧‧‧218

第二接觸孔‧‧‧219

第二閘極‧‧‧222

第二主動層‧‧‧223

第二源極‧‧‧225

第二汲極‧‧‧226

第二摻雜層‧‧‧227

第一光阻層‧‧‧301

第二光阻層‧‧‧302

第三光阻層‧‧‧303

遮罩‧‧‧304

第四光阻層‧‧‧305

第五光阻層‧‧‧306

圖1係一種先前技術有機發光二極體顯示裝置之剖面示意圖。

圖2係圖1所示有機發光二極體顯示裝置一像素驅動電路等效示意圖。

圖3係本發明有機發光二極體顯示裝置剖面示意圖。

圖4係形成第一金屬層及第一光阻層之示意圖。

圖5係形成第一閘極及第二閘極之示意圖。

圖6係形成介電絕緣層及第二光阻層之示意圖。

圖7係形成第一接觸孔之示意圖。

圖8係形成第二金屬層及第三光阻層之示意圖。

圖9係形成第一源極、第一汲極、第二源極及第二汲極之示意圖。

圖10係形成第一通道層及第二通道層之示意圖。

圖11係形成鈍化層及第四光阻層之示意圖。

圖12係形成第二接觸孔之示意圖。

圖13係形成第三金屬層及第五光阻層之示意圖。

圖14係形成絕緣層及陽極之示意圖。

圖15係形成有機發光層及陰極之示意圖。

有機發光二極體顯示裝置‧‧‧200

第一通道層‧‧‧22

第二通道層‧‧‧23

有機發光二極體‧‧‧25

基板‧‧‧201

介電絕緣層‧‧‧202

絕緣層‧‧‧203

陽極‧‧‧204

鈍化層‧‧‧205

有機發光層‧‧‧206

陰極‧‧‧207

第一閘極‧‧‧212

第一主動層‧‧‧213

第一源極‧‧‧215

第一汲極‧‧‧216

第一摻雜層‧‧‧217

第一接觸孔‧‧‧218

第二接觸孔‧‧‧219

第二閘極‧‧‧222

第二主動層‧‧‧223

第二源極‧‧‧225

第二汲極‧‧‧226

第二摻雜層‧‧‧227

Claims (23)

1. 一種有機發光二極體顯示裝置，其包括複數有機薄膜電晶體，每一有機薄膜電晶體包括一閘極、一位於該閘極上之介電絕緣層及一位於該介電絕緣層上之通道層，其中，該通道層包括一摻雜層，該摻雜層之材質包括一摻雜物質及一有機材質，其中，該摻雜物質包括三氧化鎢或者2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基對苯醌其中之一，該有機材質包括並五苯或者聚三己基一硫二烯五環其中之一，該有機材料以及該摻雜物質作用產生正電荷以中和殘存於該通道層內之負電荷。
2. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體顯示裝置，其中，每一有機薄膜電晶體還包括一源極、汲極，該源極、汲極夾於該介電絕緣層與該通道層之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光二極體顯示裝置，其中，該通道層還包括一主動層，該摻雜層夾於該源極、汲極與該主動層之間。
4. 如申請專利範圍第3項所述之有機發光二極體顯示裝置，其中，該有機材質與該主動層之材質相同。
5. 一種有機發光二極體顯示裝置之製造方法，其包括以下步驟：提供一基板，在該基板上形成閘極；在包括閘極之基板上形成一介電絕緣層；及在該介電絕緣層上形成一通道層，其中，該通道層包括一摻雜層，該摻雜層之材質包括一摻雜物質及一有機材 質，其中，該有機材質包括並五苯或者聚三己基一硫二烯五環其中之一，該摻雜物質包括三氧化鎢或者2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基對苯醌其中之一，該有機材料以及該摻雜物質作用產生正電荷以中和殘存於該通道層內之負電荷。
6. 如申請專利範圍第5項所述之有機發光二極體顯示裝置之製造方法，其中，在該介電絕緣層上形成一通道層之步驟前包括步驟在該介電絕緣層上形成至少一源極與至少一汲極。
7. 如申請專利範圍第6項所述之有機發光二極體顯示裝置之製造方法，其中，在該介電絕緣層上形成一通道層之步驟中包括在該至少一源極與該至少一汲極上形成該摻雜層。
8. 如申請專利範圍第7項所述之有機發光二極體顯示裝置之製造方法，其中，利用蒸鍍配合遮罩在該至少一源極與該至少一汲極上形成該摻雜層。
9. 如申請專利範圍第8項所述之有機發光二極體顯示裝置之製造方法，其中，利用蒸鍍配合光罩在該摻雜層上形成一主動層。
10. 如申請專利範圍第7項所述之有機發光二極體顯示裝置之製造方法，其中，在該至少一源極與該至少一汲極上形成一摻雜層之步驟中包括在該至少一源極與該至少一汲極上沉積並五苯且在該並五苯中摻雜三氧化鎢。
11. 如申請專利範圍第7項所述之有機發光二極體顯示裝 置之製造方法，其中，在該至少一源極與該至少一汲極上形成一摻雜層之步驟中包括在該至少一源極與該至少一汲極上沉積並五苯且在該並五苯中摻雜2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基對苯醌。
12. 如申請專利範圍第7項所述之有機發光二極體顯示裝置之製造方法，其中，在該至少一源極與該至少一汲極上形成一摻雜層之步驟中包括在該至少一源極與該至少一汲極上沉積聚三己基一硫二烯五環且在該聚三己基一硫二烯五環摻雜三氧化鎢。
13. 如申請專利範圍第7項所述之有機發光二極體顯示裝置之製造方法，其中，在該至少一源極與該至少一汲極上形成一摻雜層之步驟中包括在該至少一源極與該至少一汲極上沉積聚三己基一硫二烯五環且在該聚三己基一硫二烯五環摻雜2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基對苯醌。
14. 如申請專利範圍第9項所述之有機發光二極體顯示裝置之製造方法，其中，在該摻雜層上形成一主動層之步驟中包括在該摻雜層上沉積並五苯或聚三己基一硫二烯五環其中之一。
15. 一種有機發光二極體顯示裝置之製造方法，其包括以下步驟：提供一基板，在該基板上形成閘極；在包括該閘極之基板上形成一介電絕緣層；在該介電絕緣層上形成一主動層； 在該主動層上形成一摻雜層；及在該摻雜層上形成至少一源極與至少一汲極。
16. 如申請專利範圍第15項所述之有機發光二極體顯示裝置之製造方法，其中，利用蒸鍍配合遮罩在該介電絕緣層上形成一主動層。
17. 如申請專利範圍第15項所述之有機發光二極體顯示裝置之製造方法，其中，利用蒸鍍配合遮罩在主動層上形成一摻雜層。
18. 如申請專利範圍第17項所述之有機發光二極體顯示裝置之製造方法，其中，在該介電絕緣層上形成一主動層步驟中包括在該摻雜層上沉積並五苯或聚三己基一硫二烯五環其中之一。
19. 如申請專利範圍第18項所述之有機發光二極體顯示裝置之製造方法，其中，在該主動層上形成一摻雜層之步驟中包括在該主動層上沉積並五苯且在該並五苯中摻雜三氧化鎢。
20. 如申請專利範圍第18項所述之有機發光二極體顯示裝置之製造方法，其中，在該主動層上形成一摻雜層之步驟中包括在該主動層上沉積並五苯且在該並五苯中摻雜2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基對苯醌。
21. 如申請專利範圍第18項所述之有機發光二極體顯示裝置之製造方法，其中，在該主動層上形成一摻雜層之步驟中包括在該主動層上沉積聚三己基一硫二烯五環且在該聚三己基一硫二烯五環摻雜三氧化鎢。
22. 如申請專利範圍第18項所述之有機發光二極體顯示裝置之製造方法，其中，在該主動層上形成一摻雜層之步驟中包括在該主動層上沉積聚三己基一硫二烯五環且在該聚三己基一硫二烯五環摻雜2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基對苯醌。
23. 如申請專利範圍第15項所述之有機發光二極體顯示裝置之製造方法，其中，該源極、汲極之材質為金。