TWI503965B - 有機發光顯示器及製造其之方法 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種製造有機發光顯示器的方法，更特別地是，一種製造包括薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)且包括具有一金屬氧化物半導體(metal-oxide-semiconductor，MOS)結構的一電容器的有機發光顯示器的方法和製造其之方法，其中氧化物半導體是作為一主動層。
在一般情況下，薄膜電晶體(TFT)包括提供一通道區域、源極區域和一汲極區域的一主動層和藉由一閘極絕緣層而與該通道區域的主動區域絕緣的一閘極電極。
薄膜電晶體的主動層是由諸如非晶矽或多晶矽的半導體所製成。當該主動層是由非晶矽所製成，遷移率是低的，因此難以實現將電路驅動以高速來驅動。當該主動層是由多晶矽所製成，由於遷移率高，但是臨界電壓是不統一的，以及補償電路必須添加。
此外，難以將採用低溫多晶矽(low temperature poly-silicon，LTPS)的傳統的TFT製造方法應用到大面積基板，因為例如雷射熱處理的高價格製程是被包含的並且TFT特性控制是困難的。
為了解決上述問題，研究使用一氧化物半導體作為主動層已於最近完成。
在日本專利公開第2004-273614號中，揭示一種TFT，其中使用氧化鋅(ZnO)作為一主要成分的氧化物半導體是作為主動層來使用。
具有作為主要成分使用的氧化鋅的氧化物半導體是被估計為非晶且穩定的材料。當氧化物半導體是作為主動層使用，TFT可以藉由傳統的低溫製程在不超過300℃的較低溫度下製造。
然而，當氧化物半導體是作為主動層使用，由於電容器的上層和下層電極將要形成在形成閘極電極和TFT的源極和汲極電極的製程中，電容器可只藉由金屬絕緣層金屬(metal-insulator-metal，MIM)結構來實現。由於厚的絕緣層(無機材料)是被用來作為介電質材料，所以難以實現在每一單位面積中的高靜電容量。因此，為了確保靜電容量的均勻性程度，該電容器的面積將會增加。
某一方面是一種製造有機發光顯示器的方法。該方法包括形成一閘電極和一下層電極在一基板上；形成一第一絕緣層在該閘極電極和該下層電極上；形成一氧化物半導體層在該第一絕緣層上；以及將該氧化物半導體層圖案化，以在該閘極電極上的該第一絕緣層上形成主動層和在該下層電極上的該第一絕緣層上形成上層電極。該方法還包括形成一第二絕緣層在該主動層和該上層電極上；形成耦合到該主動層的源極和汲極電極在該第二絕緣層上；形成包含一有機材料的一第三絕緣層在該等源極和汲極電極上；將該第三絕緣層圖案化以暴露該等源極和汲極電極的至少一個；並且以包含H的溶液洗滌該第三絕緣層和該經暴露的電極的暴露
部分。該方法還包括形成耦合到該源極或汲極電極的一第一電極在該第三絕緣層上；形成一像素定義層在該第一電極層上，其中該像素定義層具有一開口，其暴露在發射區域的該第一電極；形成一有機發光層在該經暴露的第一電極上；以及形成一第二電極在該有機發光層上。
另一方面是一種製造顯示裝置的方法。該方法包括形成一電晶體在一基板上，其中該電晶體包括：一閘極電極；以及連接到一主動層的汲極和源極電極，其包括一氧化物半導體材料。該方法還包括形成一電容器在該基板上，其中該電容器包括：第一和第二電極藉由一絕緣層所隔開，其中至少有一個電極包含該氧化物半導體材料。該方法還包括形成額外的絕緣層在該電晶體和該電容器上；以及以包含氫的溶液來洗滌該額外的絕緣層，其中該氫擴散到該電容器的氧化物半導體材料。
10‧‧‧絕緣基板
12‧‧‧緩衝層
14a‧‧‧閘極電極
14b‧‧‧下層電極
16‧‧‧第一絕緣層
18a‧‧‧主動層
18b‧‧‧上層電極
20‧‧‧第二絕緣層
20a、20b‧‧‧接觸孔
22a、22b‧‧‧源極和汲極電極
24‧‧‧第三絕緣層
26‧‧‧第四絕緣層
26a‧‧‧孔
28‧‧‧陽極電極
30‧‧‧像素定義層
32‧‧‧有機發光層
34‧‧‧陰極電極
連同說明書的所附圖式說明了示範性實施例，並連同描述，有助於解釋各種發明原則。
圖1至7是說明製造有機發光顯示器的方法的橫截面圖。
在下面的詳細描述中，特定實施例僅是以說明方式來顯示和描述。熟知該領域中的技術人士將了解，所描述的實施例可能會以不同的方式來修改，但其不違背本發明的精神或範疇。因此，圖式和描述將被視為說明性，而不是限制性。此外，當一元件被稱為是“在另一個元件上”，它可以直接在其他元素上，或者以一個或多個穿插於其中的中間元件來間接地位於其他元件上。此外，
當一元件被稱為是“連接到”另一元素，它可以直接連接到其他元素，或者以一個或多個穿插於其中的中間元件來間接地連接到其他元素。以下，相似的參考符號一般代表類似的元件。
以下，特定實施例的各個方面是參考所附圖式來詳細描述。
圖1至7是說明製造有機發光顯示器的方法的橫截面圖。
參考圖1，緩衝層12形成在由一透明或實質上透明的材料所製的絕緣基板10上，如玻璃或塑膠。在形成金屬層在該緩衝層12上之後，該金屬層被圖案化以形成薄膜電晶體(TFT)的閘極電極14a和電容器的下層電極14b。然後，第一絕緣層16形成在該緩衝層12、閘極電極14a和下層電極14b上。該金屬層可由諸如W、Ti、Mo、Ag、Ta、Al、Cu、Au、Cr、Nb或上述金屬的合金所製成。該TFT的閘絕緣層和作為電容器的介電材料所使用的第一絕緣層可由例如SiOx和SiNx所製成。
參考圖2，在第一絕緣層16上形成氧化物半導體層之後，該氧化物半導體層被圖案化以形成在閘極電極14a上的絕緣層16上的主動層18a，並且形成在下層電極14b上的絕緣層16上的上層電極18b。該氧化物半導體層可以例如，ZnO或以諸如In、Ga、Hf以及Sn中任何一者摻雜的ZnO，例如，InZnO(IZO)、GaInZnO(GIZO)和HfInZnO所製成。
參考圖3，第二絕緣層20形成在該第一絕緣層16、主動層18a和上層電極18b上。形成接觸孔20a以暴露主動層18a的區域(源極和汲極區域)。第二絕緣層20可以例如氧化矽、氮化矽或氧化鎵所製成。
參考圖4，在一金屬層形成在第二接觸孔20a及20b中的該第二絕緣層20上之後，該金屬層被圖案化以形成源極和汲極電極22a及
22b。在該些源極和汲極區域中，該些源極和汲極電極22a及22b被耦合到主動層18a。該金屬層可能由例如金屬，諸如W、Ti、Mo、Ag、Ta、Al、Cu、Au、Cr、Nb或其合金所製成。
在圖案化該金屬層的過程中，為了形成源極和汲極電極22a及22b，該第二絕緣層20可以作蝕刻停止層來使用。該圖案化過程可以包括乾蝕刻。但是，因為該第二絕緣層20形成在一通道區域內中的該主動層18a上，所以其盡可能的防止TFT的特定電性特色免受主動層18a損害所造成的傷害。
參考圖5，第三絕緣層24形成在該第二絕緣層20和該些源極和汲極電極22a及22b上。由諸如丙烯酸和聚醯亞胺的有機材料所製成的第四絕緣層26形成在第三絕緣層24上，以為了平坦化表面。第四絕緣層26和第三絕緣層24隨後被圖案化以形成通孔26a，致使源極或汲極電極22a或22b被暴露。在一些實施例中，該第三絕緣層24被省略。
在第三絕緣層24和第四絕緣層26上形成通孔26a之後，以包含H(氫離子)的溶液來執行洗滌。在一些實施例中，洗滌移除蝕刻殘留物及污染物。在一些實施例中，H2O是用來當作洗滌的溶液，以有效地將H滲透到由有機材料所製成的第四絕緣層26。
參考圖6，在形成透明導電層之後，諸如在第四絕緣層24上的銦錫氧化物(ITO)和銦鋅氧化物(IZO)，以接觸源極或汲極電極22a或22b。該透明導電層被圖案化以形成耦合到源極或汲極電極22a或22b的該陽極電極28。在此實施例中，形成陽極電極28以完全重疊上層電極18b，並只部分重疊主動層18a。
參考圖7，在該第三絕緣層26和該陽極電極28上形成該像素定義層30之後，該像素定義層30被圖案化以暴露在發射區域中的陽極
電極28。有機發光層32隨後形成在該經暴露的陽極電極28上，並且陰極電極34形成在該像素定義層30和有機發光層32上。
如圖6和7所示，因為陽極電極28不滲透到H，並且覆蓋或封裝上層電極18b，所以在上層電極18b附近的H不擴散到外部，而是擴散到上層電極18b。該氧化物半導體層的H濃度因而增加。當在上層電極18b中的H濃度是足夠的，由於載子數量，氧化物半導體層具有高導電性，足以有效地作為上層電極18b。與此相反，由於主動層18a不藉由該陽極電極28所覆蓋或封裝，滲透到主動層18a附近的第四絕緣層26的H透過擴散路徑擴散，其中擴散路徑從主動層18a通過第二、第三和第四絕緣層20、24和26。為了促進H的擴散，一熱處理可被包括在圖6和7的製造過程中。
在根據本發明的有機發光顯示器中，從外部提供的一信號被儲存在該電容器中，並且藉由TFT提供一信號給陽極電極28。因此，當施加電壓至陽極電極28和陰極電極34時，透過陽極電極28注入的電洞與透過陰極電極34注入的電子在有機發光層32中彼此結合。由於在此過程中產生能量差異，所以光自有機發光層32射出，並且光被投射到外面以顯示字符或圖像。
雖然本發明已被描述在某些相關的示範性實施例中，可以理解的是，該發明不僅限於披露的實施例，但與此相反地，意圖掩蓋各種修改和等效排列。
10‧‧‧絕緣基板
12‧‧‧緩衝層
14a‧‧‧閘極電極
14b‧‧‧下層電極
16‧‧‧第一絕緣層
18a‧‧‧主動層
18b‧‧‧上層電極
20‧‧‧第二絕緣層
22a、22b‧‧‧源極和汲極電極
24‧‧‧第三絕緣層
26‧‧‧第四絕緣層
28‧‧‧陽極電極
30‧‧‧像素定義層
32‧‧‧有機發光層
34‧‧‧陰極電極
Claims (17)
- 一種製造有機發光顯示器的方法，該方法包括：形成一閘極電極和一下層電極在一基板上；形成一第一絕緣層在該閘極電極和該下層電極上；形成一氧化物半導體層在該第一絕緣層上；將該氧化物半導體層圖案化，以在該閘極電極上的該第一絕緣層上形成一主動層和在該下層電極上的該第一絕緣層上形成一上層電極；形成一第二絕緣層在該主動層和該上層電極上；在該第二絕緣層上形成耦合到該主動層的一源極電極和一汲極電極；在該源極電極和該汲極電極上形成包含一有機材料的一第三絕緣層；將該第三絕緣層圖案化以暴露該源極電極和該汲極電極的至少一個；以包含氫的溶液洗滌該第三絕緣層和該源極電極和該汲極電極經暴露的電極的暴露部分；在該第三絕緣層上形成耦合到該源極電極或該汲極電極的一第一電極，其中該第一電極與該上層電極重疊；形成一像素定義層在該第一電極上，其中該像素定義層具有一開口，其暴露在一發射區域的該第一電極；在形成該像素定義層之後，加熱該顯示器以使氫擴散至該上層 電極；形成一有機發光層在經暴露的該第一電極上；以及形成一第二電極在該有機發光層上。
- 如申請專利範圍第1項之方法，其中該閘極電極和該下層電極的每一個包含金屬。
- 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一絕緣層包括SiO或SiNx。
- 如申請專利範圍第1項之方法，其中該氧化物半導體層包括ZnO。
- 如申請專利範圍第4項之方法，其中該氧化物半導體層以Ga、In、Hf和Sn的至少一個離子來摻雜。
- 如申請專利範圍第1項之方法，其中在形成該源極電極和該汲極電極的蝕刻過程中，該第二絕緣層被當作蝕刻停止層來使用。
- 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第三絕緣層的有機材料包含丙烯酸或聚醯亞胺。
- 如申請專利範圍第1項之方法，其中包括H2O的洗滌溶液。
- 如申請專利範圍第1項之方法，其中洗滌潔淨該第三絕緣層與該源極電極和該汲極電極經暴露的電極的至少一者。
- 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一電極僅與該主動層部分重疊。
- 一種製造顯示器裝置的方法，該方法包括：形成一電晶體在一基板上，其中該電晶體包括：一閘極電極；以及連接到一主動層的一汲極電極和一源極電極，其包括一氧化物半導體材料；形成一電容器在該基板上，其中該電容器包括：一第一電極和一第二電極藉由一絕緣層所隔開，其中該第一 電極和該第二電極中至少有一個電極包含該氧化物半導體材料；在該電晶體和該電容器上形成一額外的絕緣層；以包含氫的溶液來洗滌該額外的絕緣層；在該額外的絕緣層上形成一第三電極，其中該第三電極完全與該電容器的氧化物半導體材料重疊；以及在依序洗滌該額外的絕緣層及形成該第三電極之後，加熱該裝置以使氫擴散至該電容器的氧化物半導體材料。
- 如申請專利範圍第11項之方法，其中洗滌該裝置以潔淨該額外的絕緣層。
- 如申請專利範圍第11項之方法，進一步包括形成一氧化物半導體層和圖案化該氧化物半導體層，以形成該電晶體的主動層和該電容器的至少一個電極。
- 如申請專利範圍第11項之方法，進一步包括形成一金屬層和圖案化該金屬層，以形成該電晶體的該閘極電極和該電容器的一個電極。
- 如申請專利範圍第14項之方法，進一步包括在該閘極電極和該電容器的該個電極上形成一第一絕緣層，該第一絕緣層係配置以將該閘極電極與該主動層電絕緣，並且將該電容器的該第一電極與該電容器的該第二電極電絕緣。
- 如申請專利範圍第11項之方法，其中該第三電極是不被氫所滲透。
- 如申請專利範圍第16項之方法，其中該第三電極與該電晶體的氧化物半導體材料只有部分重疊。
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