TWI535000B - 有機發光顯示裝置及製造其之方法 - Google Patents

Description

有機發光顯示裝置及製造其之方法

本發明涉及一種包括薄膜電晶體(TFT)的有機發光顯示裝置和一種製造該裝置的方法。

主動矩陣式有機發光顯示裝置包括薄膜電晶體(TFT)和連接到每個像素中的TFT的有機發光二極體。TFT的主動層是由非晶矽或多晶矽所形成。最近，已嘗試形成氧化物半導體的主動層。但是，氧化物半導體的特色(如臨界電壓、S因子或類似)可以很容易地由於氧氣或水從外面滲入而改變。當驅動TFT時，由於氧氣和水所致的臨界電壓的變化是進一步受到閘極電極的直流(DC)偏壓的影響，因此DC穩定已成為在使用氧化物半導體上的最大問題。

AlOx層或TiN層可用於氧化物半導體，以提高氧化物半導體對抗水或氧氣的屏障特性。由於藉由反應濺鍍或原子層沉積(ALD)所製造的AlOx層或TiN層，難以將AlOx層或TiN層使用於大面積基板。此外，它更難以大量生產有機發光顯示裝置。

某一方面，有機發光顯示裝置可能包括例如能夠防止氧氣和水從外面滲入的薄膜電晶體(TFT)，以及製造這種裝置的方法。

在另一方面，揭露一種有機發光顯示裝置，它可以很容易地用在大面積的顯示裝置。在一些實施例中，該裝置可以很容易地大量生產。

在另一方面，提供了一種製造有機發光顯示裝置的方法。

在另一方面，有機發光顯示裝置包括例如薄膜電晶體(TFT)，其包含閘極電極、與該閘極電極電性絕緣的主動層、以及與該閘極電極電性絕緣但與該主動層接觸的源極和汲極電極；有機發光二極體，與該TFT電性連接；以及絕緣層，插入該TFT和該有機發光二極體之間。

在一些實施例中，絕緣層包括例如：第一絕緣層，覆蓋該TFT；第二絕緣層，由金屬氧化物形成並且形成在該第一絕緣層上；以及第三絕緣層，由金屬氧化物或金屬氮化物形成並且形成在該第二絕緣層上。在一些實施例中，該第二絕緣層具有隨著其厚度而變的漸變金屬含量。在一些實施例中，該金屬含量朝該第一絕緣層降低。在一些實施例中，該金屬由金屬氧化、金屬氮化物、鋁或鈦所形成。在一些實施例中，該絕緣層進一步包括形成在該第三絕緣層上的第四絕緣層。在一些實施例中，該第三絕緣層是由氧化鋁、氮化鋁、氧化鈦或氮化鈦所形成。在一些實施例中，該絕緣層進一步包括在該第二絕緣層和該第三絕緣層之間的金屬層。在一些實施例中，該金屬層由鋁、鈦或其合金所形成。在一些實施例中，該主動層由氧化物半導體所形成。在一些實施例中，該第一絕緣層由氧化矽所形成。

在另一個方面，一種製造有機發光顯示裝置的方法，該方法包括：例如，形成薄膜電晶體(TFT)在基板上，其中該TFT包括閘極電極、與該閘極電極電性絕緣的主動層、以及與該閘極電極電性絕緣但與該主動層接觸的 源極和汲極電極；形成覆蓋該TFT的絕緣層；以及形成在該絕緣層上的有機發光二極體，其中該有機發光二極體電連接到該源極電極和該汲極電極的至少一個。

在一些實施例中，該絕緣層的形成包括，例如，形成第一絕緣層，覆蓋TFT；在該第一絕緣層上形成金屬層；藉由氧化或氮化該第一絕緣層對面的金屬層的表面，以形成作為第三絕緣層的部分金屬層；以及形成由第二絕緣層，在該第一絕緣層和該金屬層相互接觸之處的部分中的金屬氧化物所形成。在一些實施例中，該第二絕緣層的形成，例如，包括在該金屬層上執行熱處理。在一些實施例中，該第二絕緣層具有隨著其厚度而變的漸變金屬含量。在一些實施例中，該金屬含量朝該第一絕緣層降低。在一些實施例中，該金屬由鋁、鈦或其合金所形成。在一些實施例中，該方法進一步包括，例如，形成在該第三絕緣層上的第四絕緣層。在一些實施例中，該第三絕緣層是由氧化鋁、氮化鋁、氧化鈦或氮化鈦所形成。在一些實施例中，該方法進一步包括，例如，形成在該第二絕緣層和該第三絕緣層之間的金屬層。在一些實施例中，該金屬由鋁、鈦或其合金所形成。在一些實施例，該主動層由氧化物半導體所形成。在一些實施例中，該第一絕緣層由氧化矽所形成。

在本揭露的一些實施中，絕緣層可以被配置以進一步增加關於主動層的屏障效果。因此，在一些實施例中，絕緣層被配置以保護TFT，其中包括，例如，具有氧化物半導體的主動層以對抗氧氣和水。在一些實施例中，具有很好的屏障特性的層，諸如氧化鋁或氮化鈦，是不能藉由反應濺鍍或原子層沉積(atomic layer deposition，ALD)所生產，因而可以很容易地用在大尺寸基板，從而藉由揭露的方法所產生的裝置可更容易的大量生產。

1‧‧‧基板

2‧‧‧薄膜電晶體

3‧‧‧有機發光二極體

21‧‧‧閘極電極

22‧‧‧閘極絕緣層

23‧‧‧主動層

23a‧‧‧通道

24‧‧‧蝕刻停止層

25‧‧‧源極電極

26‧‧‧汲極電極

27‧‧‧絕緣層

28‧‧‧像素定義層

29‧‧‧通孔

31‧‧‧第一電極

32‧‧‧有機層

33‧‧‧第二電極

272‧‧‧第一絕緣層

274‧‧‧第二絕緣層

275‧‧‧金屬層

276‧‧‧第三絕緣層

278‧‧‧第四絕緣層

配合所附圖式，從上面的說明和所附的申請專利範圍，本發明的特點將更加充分地顯現。將了解這些圖式只按照揭露來描繪某些實施例，因此，不考慮其範圍的限制；透過使用附圖，揭露將以額外的特異性和細節來描述。根據一些在所描述的實施例中的設備可以有多個方面，其中沒有必要單一個體去完全負責的理想屬性的設備。在審議該討論之後，尤其是在閱讀實施方式的一節後，將了解如何說明功能，以有助於解釋本揭露的某些原則。

圖1說明一種有機發光顯示裝置的概略橫截面。

圖2是根據本發明的一實施例的圖1之A區域的橫截面。

圖3是根據本發明的另一實施例的圖1之A區域的橫截面。

圖4是根據本發明的另一實施例的圖1之A區域的橫截面。

圖5是是根據本發明的另一實施例的圖1之A區域的橫截面。

圖6A至6E是依序說明製造圖2的有機發光顯示裝置的方法的橫截面。

圖7A至7E是依序說明製造圖4的有機發光顯示裝置的方法的橫截面。

下面的詳細說明中，只有某些示範性實施已簡單地藉由說明的方式來顯示和描述。如同該領域中的技術人士會了解，可以各種不同的方式來修改所描述的實施例，並不違背本發明的精神和範圍。此外，在一些示範性實施例中，具有相同結構的代表元件以相同的參考數字來定義，並以第一示範式實施例相關聯來象徵地說明之。在剩餘的示範性實施例中，描述了不同於第一示範式實施例的代表元件。為了澄清示範性實施例的說明，用於整個圖式的相同 的參考號碼將代表相同或類似的元件。此外，每個顯示於圖式中的元件的大小和厚度是隨意地顯示，以便於更好地了解和描述，並且實施例不設限於此。

此外，在圖式中，層、薄膜、平面、區域等的厚度都是為了清晰的目的而誇大。在圖式中的層、薄膜、平面、區域等的厚度被擴大以便於更好地了解和描述。因此，圖式和說明將被視為說明性質，沒有任何限制性。將明白的是，當一個元件，如層、薄膜、區域或基板被稱為是“在另一元件之上”，它可以直接在其他元件之上或者其他插入的元件也可以插入其中。此外，當一個元件被稱為是“連接到”另一元件，它可以直接連接到其他元件或者以一個或多個插入的元件插入其中來間接地連接到其他元件。

圖1是根據本發明的一實施例來說明一種有機發光顯示裝置的概略橫截面。參考圖1，薄膜電晶體(TFT)2和有機發光二極體(OLED)3形成在基板1上。圖1說明了部分的有機發光顯示裝置的像素。然而，藉由本發明的揭露，本領域中的技術人士將理解成有機發光顯示裝置可包括複數個像素。

TFT 2包括形成在基板1上的閘極電極21、覆蓋閘極電極21的閘極絕緣層22、形成在閘極絕緣層22上的主動層23、形成在閘極絕緣層22上以涵蓋主動層23的蝕刻停止層24以及形成在該蝕刻停止層24上並且接觸主動層23的源極電極25和汲極電極26。在圖1中，TFT 2具有底部閘極結構，但本發明的實施例不限於此，因此TFT 2具有頂部閘極結構。

在一些實施例中，緩衝層(未顯示)可以無機材料(如氧化矽)來形成在基板1上。形成在基板1上的閘極電極21可由以單層結構或多層結構的導電金屬來形成。閘極電極21包括鉬。閘極絕緣層22可由例如氧化矽、氧化鉭或氧化鋁來形成。形成在閘極絕緣層22上的經圖案化的主動層23可由氧化物半 導體所形成，例如，G-I-Z-O層[a(In2O3)a(Ga2O3)b(ZnO)c層](a、b、c是實數，其滿足a≧0、b≧0和c≧0的條件)。

蝕刻停止層24覆蓋主動層23。特別是，蝕刻停止層24被配置以保護主動層23的通道23a。正如圖1所示，蝕刻停止層24可以覆蓋整個主動層23，除了源極和汲極電極25和26接觸主動層23的區域，但本發明不限於此。雖然沒有在圖1所示，蝕刻停止層24可僅形成在通道23a上。

源極電極25和汲極電極26形成在蝕刻停止層24上，以致於接觸主動層23。絕緣層27可形成以覆蓋在蝕刻停止層24上的源極和汲極電極25和26。接觸汲極電極26的OLED的第一電極31可形成在絕緣層27上。汲極電極26和第一電極31可以藉由形成在絕緣層27中的通孔29來相互接觸。

在一些實施例中，暴露了部分第一電極31的像素定義層28形成在絕緣層27上。有機層32和第二電極33形成在該第一電極31，其藉由像素定義層28所暴露。第一電極31可為了每個像素被圖案化。當OLED具有頂部發射型結構，第一電極31可以是反射電極。反射電極可以合金來形成，包括例如：鋁、銀或類似物。

當第一電極31是陽極時，第一電極31可包括由具有高功函數(絕對值)的金屬氧化物所形成的層，例如，ITO、IZO、In2O3或ZnO。當第一電極31是陰極時，第一電極31可包括由具有低功函數(絕對值)的高導電金屬所形成的層，例如，銀、鎂、鋁、鉑、鈀、金、鎳、釹、銥、鉻、鋰或鈣。因此，在這種情況下，上述反射層可能不必要。

第二電極33可以是透光電極。因此，第二電極33可包括，例如，以薄膜所形成的半透射反射層。薄膜可由銀、鎂、鋁、鉑、鈀、金、鎳、釹、銥、鉻、鋰、鈣和類似物所形成，或者它可包括由ITO、IZO、ZnO等等所形成 的透光金屬氧化物。當第一電極31是陽極時，則第二電極33是陰極；並且當第一電極31是陰極時，則第二電極33是陽極。

插入在第一電極31和第二電極33之間的有機層32可包括，例如，電洞注入層(HIL)、電洞傳輸層(HTL)、發光層(EML)、電子注入層(EIL)、電子傳輸層(ETL)等等，這些的部分或所有都可被包括在疊層結構中。例如，可以省略EML。

雖然沒有顯示在圖1，在一些實施例中，鈍化層可形成在第二電極33上，並且有機發光顯示器可用玻璃來密封。

絕緣層27可如圖2所示般的形成。根據本發明的實施例，圖2說明圖1的區域A。參考圖2，絕緣層27可包括例如接觸蝕刻停止層24的第一絕緣層272、形成在第一絕緣層272上的第二絕緣層274、形成在第二絕緣層274上的第三絕緣層276和形成在第三絕緣層276上的第四絕緣層278。

第一絕緣層272可包括例如藉由電漿增強化學氣相沉積(plasma-enhanced chemical vapor deposition，PECVD)或濺鍍所形成的SiOx所形成的氧化層。在一些實施例中，氧化層被配置以保護主動層23免於由於形成金屬層的污染，並配置以促進藉由在後續製程中熱處理的金屬擴散。

在一些實施例中，第二絕緣層274可包括金屬氧化物，並且可具有取決於第二絕緣層274的厚度而變的一漸變的金屬含量。在本案中，第二絕緣層274的金屬含量的濃度可朝向第一絕緣層272來減少。因此，第二絕緣層274和第三絕緣層276相互接觸之處的部分的金屬含量是最高的，而第二絕緣層274和第一絕緣層272相互接觸之處的部分的金屬含量是最低的。金屬可以是鋁或鈦。因此，第二絕緣層274可包括氧化矽和鋁或鈦，其中鋁或鈦可擴散到氧化矽中，使得鋁或鈦的含量具有取決於第二絕緣層274厚度而變的濃度梯度。

在一些實施例中，第三絕緣層276可是金屬氧化物或金屬氮化物，可包括氧化鋁、氮化鋁、鈦氧化物或氮化鈦。

在一些實施例中，形成在第三絕緣層276上的第四絕緣層上278可包括以類似的方式至第一絕緣層272的氧化矽。

當與具有單層氧化矽或氮化矽的傳統絕緣層比較，絕緣層27可具有相對於主動層23的高的屏障作用，由於包括第一絕緣層272、第二絕緣層274、第三絕緣層276和第四絕緣層278的堆疊結構。因此，絕緣層27也可被配置以保護主動層23來防止氧氣和水。此外，正如下文所述，製造第一絕緣層272、第二絕緣層274、第三絕緣層276和第四絕緣層278的方法可能是簡單的。因此，絕緣層27更容易被用於大面積顯示。

圖3是根據本發明的另一實施例的圖1之A部分的橫截面。當與圖2比較時，圖3說明了一種第四絕緣層278可以被省略的結構。當屏障作用藉由包括第一絕緣層272、第二絕緣層274、第三絕緣層276的堆疊結構已足夠使用時，則形成第四絕緣層278的方法步驟可以被省略。

圖4是根據本發明的另一實施例的圖1之A區域的橫截面。當與圖2比較時，圖4說明了一種結構，其中金屬層275進一步插入在第二絕緣層274和第三絕緣層276之間。金屬層275可以包括，例如，鋁、鈦或類似物。因為金屬層275的插入，絕緣層27的屏障特點可進一步改善。雖然沒有在圖4所示，較好地是，金屬層275沒有形成在絕緣層27接觸圖1的源極電極25和汲極電極26的部分。如下所述，其可透過在金屬層275的兩端上執行氧化處理或硝化處理成是可能的。

圖5是根據本發明的另一實施例的圖1之A部分的橫截面。當與圖3比較時，圖5說明了一種結構，其中金屬層275進一步插入在第二絕緣層274和第三絕緣層276之間。圖5中參考數字的描述是與圖4中參考數字相同。

再者，製造絕緣層27的方法將詳細地描述

圖6A至6E是依序說明製造圖2的絕緣層27的方法的橫截面。

首先，第一絕緣層272被形成以覆蓋圖1的TFT 2(見圖6A)。第一絕緣層272可藉由PECVD反應或鍍膜所形成。如上所述，第一絕緣層272可被配置以保護TFT 2的主動層23防止由於在後續製程中形成金屬層275的污染，並且配置以促進在後續製程中藉由熱處理的金屬擴散。

再者，如圖6B所示，金屬層275形成在第一絕緣層272上。金屬層275可以由鋁或鈦所形成，因為氧化物層或氮化物層是固體的。金屬層275的厚度約為50埃，但本發明的實施例是不限於此。

再者，金屬層275的上層部分轉換到第三絕緣層276，如圖6C所示。因此，金屬氧化物可透過在氧氣氣氛下於金屬層275上執行熱處理所形成，或者金屬氮化物可藉由在金屬層275上執行N2電漿處理來形成。更詳細地，第三絕緣層276可以具有良好的屏障特性的層來形成，諸如AlOx或TiN，並且也形成具有約20Å的厚度。

在這種狀態下，當附加熱處理是以約250℃至約350℃的溫度執行在第三絕緣層276上時，如圖6D所示，殘餘金屬層275的金屬擴散到第一絕緣層272的氧化物層。因此，相互接觸的第一絕緣層272的上層部分和金屬層275可被轉換到第二絕緣層274，並且可由具有漸變金屬含量的金屬氧化物所形成。因此，正如圖6所示，第一絕緣層272、第二絕緣層274、第三層絕緣276可形成三層結構，並且由純金屬所形成的金屬層可能會消失。

再者，由氧化矽所形成的第四絕緣層278可以選擇性地形成在藉由PECVD反應或鍍膜所致的三層結構上，以增加第四絕緣層278的厚度和生產力(見圖6E)。

在本發明中，具有優良的屏障特性的AlOx或Sn所形成的層不必藉由反應濺鍍或原子層沉積(ALD)所製造。因此，AlOx或Sn所形成的層可以很容易地用在大尺寸基板，這意味著該結構可能更容易地大量生產。

圖7A至7E是根據本發明的另一實施例來依序說明製造圖4的絕緣層27的方法的橫截面。在圖7A至7E中，在圖7A至7C所示的製程是與圖6A至6C所示的製程相同的。接下來，當第二絕緣層274是藉由在金屬層275上執行熱處理來形成時，整個殘餘金屬層275沒有擴散到第一絕緣層272。相反地，部分金屬層275仍然存在，從而使金屬層275插入到第二絕緣層274和第三276絕緣層之間(見圖7D)。因此，第一絕緣層272、第二絕緣層274、第三絕緣層276和第四絕緣層278可形成四層結構。接下來，由氧化矽所形成的第四絕緣層278可選擇地形成在藉由PECVD反應或鍍膜所致的四層結構上，以增加第四絕緣層278的厚度和生產力(見圖7E)。

該領域的技術人士將了解各種修改和變化可在沒有偏離本發明的範圍下執行。該領域的技術人士也將了解包括在某一實施例中的元件是可以與其他實施例互換；自描繪的實施例中的一個或多個元件可以包括與其他任何組合中所描繪的實施例。例如，描述於此和/或描繪於圖中的任何的各個組成可與其他的實施例合併、互換或者排除。關於實質上任何複數和/或單數的用語使用外，該領域的技術人士可以適環境和/或應用程序，從複數轉換成單數和/或從單數轉換成複數。各種單數/複數排列可能是被明文規定於此以清晰地顯示。此外，儘管本揭露以描述某些示範性實施例，但可以理解成所揭露的範圍並不局限於所揭露的實施例，但是，與此相反，意圖涵蓋包括在所附申請專利範圍和其等效物的各種修改和等效安排。

27‧‧‧絕緣層

272‧‧‧第一絕緣層

274‧‧‧第二絕緣層

276‧‧‧第三絕緣層

278‧‧‧第四絕緣層

Claims (22)

1. 一種有機發光顯示裝置，包括：薄膜電晶體(TFT)，包括閘極電極、與該閘極電極電性絕緣的主動層以及與該閘極電極電性絕緣但與該主動層接觸的源極和汲極電極；有機發光二極體，與該TFT電性連接；以及絕緣層，插入該TFT和該有機發光二極體之間，其中該絕緣層包括：第一絕緣層，覆蓋該TFT的該源極和汲極電極；第二絕緣層，由金屬氧化物形成並且形成在該第一絕緣層上；以及第三絕緣層，由金屬氧化物或金屬氮化物形成並且形成在該第二絕緣層上。
2. 根據申請專利範圍第1項之有機發光顯示裝置，其中，該第二絕緣層具有隨著其厚度而變的漸變金屬含量。
3. 根據申請專利範圍第2項之有機發光顯示裝置，其中，該金屬含量朝該第一絕緣層降低。
4. 根據申請專利範圍第3項之有機發光顯示裝置，其中，該金屬由鋁、鈦或其合金所形成。
5. 根據申請專利範圍第1項之有機發光顯示裝置，其中，該絕緣層進一步包括形成在該第三絕緣層上的第四絕緣層。
6. 根據申請專利範圍第1項之有機發光顯示裝置，其中，該第三絕緣層是由氧化鋁、氮化鋁、氧化鈦或氮化鈦所形成。
7. 根據申請專利範圍第1項之有機發光顯示裝置，其中，該絕緣層進一步包括在該第二絕緣層和該第三絕緣層之間的金屬層。
8. 根據申請專利範圍第7項之有機發光顯示裝置，其中，該金屬層由鋁、鈦或其合金所形成。
9. 根據申請專利範圍第1項之有機發光顯示裝置，其中，該主動層由氧化物半導體所形成。
10. 根據申請專利範圍第1項之有機發光顯示裝置，其中，該第一絕緣層由氧化矽所形成。
11. 一種製造有機發光顯示裝置的方法，該方法包括：形成薄膜電晶體(TFT)在基板上，其中該TFT包括閘極電極、與該閘極電極電性絕緣的主動層以及與該閘極電極電性絕緣但與該主動層接觸的源極和汲極電極；形成覆蓋該TFT的該源極和汲極電極的絕緣層；以及形成在該絕緣層上的有機發光二極體，其中該有機發光二極體電連接到該源極電極和該汲極電極的任何一者，其中該絕緣層的形成包括：形成第一絕緣層，其覆蓋TFT；在該第一絕緣層上形成金屬層；藉由氧化或氮化該第一絕緣層對面的金屬層的表面，以形成作為第三絕緣層的部分金屬層；以及形成第二絕緣層，其由在該第一絕緣層和該金屬層相互接觸之處的部分中的金屬氧化物所形成。
12. 根據申請專利範圍第11項之方法，其中，該第二絕緣層的形成包括在該金屬層上執行熱處理。
13. 根據申請專利範圍第11項之方法，其中，該第二絕緣層具有隨著其厚度而變的漸變金屬含量。
14. 根據申請專利範圍第13項之方法，其中，該金屬含量朝該第 一絕緣層降低。
15. 根據申請專利範圍第14項之方法，其中，該金屬由鋁、鈦或其合金所形成。
16. 根據申請專利範圍第11項之方法，進一步包括形成在該第三絕緣層上的第四絕緣層。
17. 根據申請專利範圍第14項之方法，其中，該第三絕緣層是由氧化鋁、氮化鋁、氧化鈦或氮化鈦所形成。
18. 根據申請專利範圍第11項之方法，進一步包括形成在該第二絕緣層和該第三絕緣層之間的金屬層。
19. 根據申請專利範圍第18項之方法，其中，該金屬由鋁、鈦或其合金所形成。
20. 根據申請專利範圍第11項之方法，其中，該主動層由氧化物半導體所形成。
21. 根據申請專利範圍第11項之方法，其中，該第一絕緣層由氧化矽所形成。
22. 根據申請專利範圍第1項之有機發光顯示裝置，進一步包括：閘極絕緣層在該閘極電極和該主動層之間；以及蝕刻停止層在該主動層和該源極和汲極電極之間，其中該絕緣層係在該蝕刻停止層上以覆蓋該源極和汲極電極。