TWI555187B - 有機電激發光顯示器及其製造方法 - Google Patents

Description

有機電激發光顯示器及其製造方法

所描述之實施例係關於一種有機發光顯示器及其製造方法，更特別地，係關於一種有機發光顯示器可避免電阻電容延遲(RC delay)以改善有機發光顯示器之可靠度與簡化其製造製程及方法。

近年來，隨著資訊導向之社會發展，當有機發光顯示器之需求增加，例如液晶顯示器(LCD)、電漿顯示面板(PDP)、場發射顯示器(FED)、電泳顯示器(EPD)、有機電激發光顯示器(OLED)之顯示研究正在積極進行。

在有機發光顯示器中，藉由重新結合由陰極供應之電子與由陽極供應之電洞而產生光的有機發光二極體被使用。

根據一實施例，提供一種有機發光顯示器，其包含一次像素，其藉由排列在設置有緩衝層之基材上之一閘極線與一資料線垂直相交所定義、一驅動開關元件，其施加一驅動電流在該次像素上、一保護層，其設置在基材之整面上且覆蓋資料線與驅動開關元件、以及一有機發光二極體(OLED)，其設置 在該次像素中之該保護層之上以自該驅動開關元件接收驅動電流，其中該資料線透過一層間絕緣層與一閘極絕緣層設置在該緩衝層上。

該資料線可包含如同該驅動開關元件之一源極電極與一汲極電極的相同材料。

該資料線可被埋入在該層間絕緣層與該閘極絕緣層內。

該資料線可以該層間絕緣層平坦化。

該有機發光顯示器可更包含覆蓋該資料線與該驅動開關元件之該保護層上之一平坦化層。在該資料線上之該平坦化層的厚度大於在該驅動開關元件上之平坦化層的厚度。

根據一實施例，一製造有機發光顯示器之方法包含下列步驟：形成一緩衝層在藉由一次像素單元與一資料線單元所定義之整個基材上、形成一半導體層在該次像素單元之該緩衝層上、形成一閘極絕緣層在設置有半導體層之基材的整個表面上、形成一閘極電極在次像素單元之該閘極絕緣層上，與該半導體層重疊、形成一層間絕緣層在基材中之整個表面上且覆蓋閘極電極、選擇性地蝕刻該層間絕緣層與該閘極絕緣層以暴露該次像素單元之該半導體層的該源極區域與該汲極區域，且至少部分地移除該資料線單元之該層間絕緣層與該閘極絕緣層以暴露該資料線單元中之該緩衝層、以及形成一源極電極與一汲極電極，其偶合至該次像素單元之已暴露的該半導體層且形成一資料線在該資料線單元之已暴露的該緩衝層。

該資料線可被埋入在該層間絕緣層與該閘極絕緣層中。

該資料線可以該層間絕緣層平坦化。

該方法可更包含下列步驟：形成一保護層在設置有該資料線、該源極電極、以及該汲極電極之基材之整個表面上、形成一陽極，其透過在該次像素單元中之該保護層電性耦接至汲極電極、形成一平坦化層在該基材上以暴 露該陽極、形成一有機發光層在已暴露之陽極上、以及形成一陰極在該形成該有機發光層之基材的整個表面上以形成一有機發光二極體。

形成在該資料線上之平坦化層的厚度可大於形成在該源極電極與該汲極電極之平坦化層的厚度。

根據一實施例，製造有機發光顯示器之方法包含下列步驟：形成一緩衝層在由一次像素單元與一資料線單元所定義之基材中的整個表面上、形成一驅動開關元件在次像素單元之緩衝層上、形成一資料線在資料線單元之緩衝層上、形成一保護層在暴露有該驅動開關元件與該資料線之基材的整個表面上、以及形成一有機發光二極體，其電性耦接至該次像素單元之該保護層上的該驅動開關元件，其中形成該資料線在緩衝層上之步驟包含至少部分地暴露該資料線單元同時地執行一接觸孔製程以形成該驅動開關元件之一源極電極與一汲極電極之步驟。

該資料線可被埋入在基材之整個表面上形成之一層間絕緣層與一閘極絕緣層中。

該資料線可以該層間絕緣層平坦化。

100‧‧‧有機發光顯示器

110‧‧‧基材

112‧‧‧緩衝層

114‧‧‧閘極絕緣層

116‧‧‧層間絕緣層

118‧‧‧保護層

119‧‧‧平坦化層

121‧‧‧半導體層

123‧‧‧閘極電極

124‧‧‧閘極線

126‧‧‧源極電極

127‧‧‧汲極電極

128‧‧‧資料線

P‧‧‧次像素單元

TFT‧‧‧驅動開關元件

DL‧‧‧資料線單元

132‧‧‧陽極

134‧‧‧有機發光層

136‧‧‧陰極

Cdc‧‧‧寄生電容

152‧‧‧第一接觸孔

156‧‧‧第二接觸孔

158‧‧‧接觸孔

上述以及其他特徵及優點將藉由詳細之例示性實施例並參照附圖使該領域具有通常知識者變得更為明瞭，其中：第1A圖 係根據一實施例之有機發光顯示器之簡單化配置之示意圖；第1B圖 係根據於第1A圖中沿著A-A’所截面之有機發光顯示器之剖視圖； 第1C圖 係根據於第1A圖中沿著B-B’所截面之有機發光顯示器之剖視圖；以及第2A至2I圖 係根據第1A圖之有機發光顯示器之製造方法之剖視圖。

此申請向韓國智慧財產局主張於2010年8月24日所提交之韓國專利申請號第10-2010-0082084號“有機電激發光顯示裝置及其製造方法”之優先權，其揭露納入於此處作為參考。

範例之實施例將以下述參照附圖更充分地被描述；然而，在此其可以不同之形式被具體表達且不應被理解為用以限制實施例之闡明。更確切地說，提供此些實施例可將使此揭露徹底和完整，且將完整地對該些領域具有通常知識者傳達該發明之範疇。

在圖中，層與區域的尺寸係為了清晰的說明而可能被誇大。其亦將被了解的是，當一層或元件被視作在其他層或基材或基材之表面之“上”時，這類層或元件可直接地在其他層或基材上，或亦可存在中介層。進一步，其被將了解的是，當一層被視作在其他層之“下”時，其可直接地在下方，且亦可存在一或多層中介層。此外，其被將了解的是，當一層被視作在兩層“之間”時，其可為僅有一層在兩層中，或亦可存在一或多層中介層。全文中相似的參考符號對應於相似的元件。

下文中，有機發光顯示器本之一實施例及其製造方法將參照附圖被詳細描述。

此處，i)在附圖當中之形狀、大小、比例、角度、以及數量可稍微改變。ii)因為附圖係由觀察者眼睛的角度所描述，所以圖式中所示之方向及位置可根據觀察者的位置而以各種方式改變。iii)雖然為不同之參考符號可能指相同的部件。

iv)在使用有‘包含’、‘具有’、以及‘包括’之案例中，當措辭‘只有’不使用時另一措辭可被加入。v)單數形式可由複數形式來解釋。vi)雖然形狀，相較於大小，以及相對位置不藉由‘大約’、‘大體上’等來解釋，該些形狀，相較於大小，以及相對位置係被解釋為包含通常誤差範圍。

vii)雖然‘之後~’、‘之前~’、‘然後’、‘以及’、‘此處’、‘臨於’、‘此刻’、‘此案中’之措詞被使用，但這些措辭不代表時間位置之限制。viii)‘第一’、‘第二’、‘第三’等措辭係使用作為傳統的選擇性、交換地、或重複地區分，但不應以限制含意而被解釋。

ix)在揭示有兩部件之相對位置描述例如‘在…之上’、‘上面’、‘在…之下’、以及‘在…邊’之案例中，當沒有使用措辭‘直接地’時，一或多個部件可被至於兩部件之間。x)當部件利用措辭‘或’當一連接詞時，作為一連接詞之措辭‘或’可被解釋為不僅參照所描述之部件且亦可為多個部件之組合。當部件使用措辭‘~之一，或~’時，此類子句可視為選擇地描述部件。

電激發光有機發光顯示器

根據所描述之實施例的有機發光顯示器包含一複數個次像素。然而，以下所述，有機發光顯示器之一實施例將參照一個次像素而描述。此處描述之態樣可應用於形成有機發光顯示器之其他次像素。

參照第1A圖到第1C圖，根據一實施例之有機發光顯示器100包含一閘極線124與一資料線128彼此垂直排列在一基材110上、藉由垂直相交閘極線 124與資料線128所定義之形成於次像素單元P中的有機發光二極體(OLED)、以及供應驅動電流至有機發光二極體之一驅動開關元件TFT。基材110可被定義為次像素單元P與資料線單元DL。在此，描述或引用一層形成在整個基材上”或“在基材之整個表面上”，這些描述或引用係參照在次像素單元P與資料線單元DL之區域中的基材且該層不需要形成在整個有機發光顯示裝置之上。

形成在次像素單元P中之有機發光二極體根據透過驅動開關元件TFT所提供之驅動電流發射出紅、綠、以及藍光組件以顯示預定的圖像資訊。有機發光二極體包含電性耦接至驅動開關元件TFT之一陽極132、電性耦接至一電源配線線路(未顯示)之一陰極136、以及提供在陽極132與陰極136間之一有機發光層(未顯示)。

陽極132形成在一平坦化層119上透過一第一接觸孔152電性耦接至驅動開關元件TFT中之汲極電極127。陽極132可在一次像素單元P內形成透明導電材料。透明導電材料可由銦錫氧化物(ITO)、錫氧化物(TO)、銦鋅氧化物(IZO)、銦錫鋅氧化物(ITZO)或上述中材料之組合所形成。

有機發光層(未顯示)係為一層，其中自陽極132與陰極136注入之電洞及電子彼此耦接以形成下落到基態之激子並發射一層。有機發光層(未顯示)包含一電洞注入層(HIL)、一電洞傳輸層(HTL)、一發射層(EL)、一電子傳輸層(ETL)、以及一電子注入層(EIL)。

板狀陰極136完全地形成在基材110上。陰極136可由一非透明導電材料或一透明導電材料所形成。鉻、鋁、釹化鋁、鉬、銅、鎢、金、鎳、銀、上述之合金、或一氧化物可被用作為非透明導電材料或上述之層壓構造。如上述所形成之有機發光二極體，根據驅動開關元件TFT之驅動電流在次像素之單位中發射紅、綠、以及藍光組件以顯示一影像。

驅動開關元件TFT形成在閘極線124與資料線128垂直地相交之一區域中以供應驅動電流至形成於次像素單元P中之有機發光二極體。因此，驅動開關元件TFT電性耦接至陽極132以供應電流至有機發光二極體。

驅動開關元件TFT包含形成在基材110之緩衝層112上之一半導體層121及與半導體層121之通道重疊所形成之一閘極電極123。驅動開關元件TFT更包含源極電極126與汲極電極127，其透過層間絕緣層116與閘極絕緣層114接觸在閘極電極123之兩邊的半導體層121中之源極區域與汲極區域。

措辭“資料線單元DL”可參照至一區域，其中用以提供資料訊號至驅動開關元件TFT之資料線128對應於閘極線124之掃描訊號之被形成。資料線單元DL可被定義為位在各毗臨之次像素單元P之長邊之一邊之間的區域。措辭“資料線形成區域”意指為形成資料線128之資料線單元DL中之一特定位置。

緩衝層112、資料線128、保護層118、平坦化層119、以及陰極136係連續地層壓在資料線單元DL之基材110上。根據一實施例，資料線128透過閘極絕緣層114與層間絕緣層116形成在基材110上之緩衝層112上。舉例來說，資料線128可直接地設置在緩衝層112之上，除了資料線128與閘極線124相交以外。

資料線128可被埋入在閘極絕緣層114與層間絕緣層116中。因此，資料線128可不形成階高差且可以閘極絕緣層114上之層間絕緣層116平坦化。以層間絕緣層116上平坦化之資料線128與依序層壓在資料線128上之保護層118與平坦化層119的厚度可大於依序層壓在閘極線124之保護層118與平坦化層119的厚度。

資料線128可由如驅動開關元件TFT中之源極電極126與汲極電極127之相同材料所形成。因為資料線128可行成在層間絕緣層116與閘極絕緣層114內，所以在資料線128上之保護層118與平坦化層119的厚度大於在驅動開關元件TFT之源極電極126與汲極電極127之保護層118與平坦化層119的厚度。

根據一實施例若資料線128在一絕緣層上未形成階高差時，資料線128不影響形成在資料線128上之絕緣層，例如保護層118或/及平坦化層119的厚度。根據一實施例，若在資料線128上之保護層118或/及平坦化層119的厚度藉由移除在資料線128下之閘極絕緣層114與層間絕緣層116而增加時，位於資料線128與陰極136之間的距離將增加。

結果，在資料線128與陰極136間所產生之寄生電容Cdc可被減少。因此，資料線128之RC延遲可被避免。如實驗之結果，寄生電容Cdc可減少約9%至36%。如上所述，根據一實施例，資料線128之RC延遲可被避免。因此，有機發光顯示器之驅動可穩定化以使有機發光顯示器之可靠度可被改善。

次像素單元P與資料線單元DL之相同參考符號所表示之元件可以由相同材料形成。

製造有機電激發光顯示器之方法

下文中，在第1A圖所述之有機電激發光顯示器之製造方法將藉參照至第2A圖至第2I圖被描述。

參照第2A圖，根據一實施例之製造有機發光顯示器之方法中，在準備藉由次像素單元P與資料線單元DL所定義之基材110後，緩衝層112可完全地形成在基材110上。

參照第2B圖，在基材110的整個表面形成一非晶矽層或一多晶矽層之後，此非晶矽層或多晶矽層可藉由微影製程與蝕刻製程以島狀模式被圖樣化，以於次像素單位P之基材110上形成一半導體層121。

參照第2C圖，一閘極絕緣層114形成在包含半導體層121之基材110之整個表面上。閘極絕緣層114可由無機絕緣材料例如氮化矽層SiNx和氧化矽層SiOx形成一單層或由氮化矽層SiNx和氧化矽層SiOx形成多層。

參照第2D圖，在沉積一第一非透明導電材料後，第一非透明導電材料藉由微影製程與蝕刻製程圖樣化，以使閘極電極123形成在閘極絕緣層114上以覆蓋次像素單元P之半導體層121。此時，閘極線(未顯示)一併形成。

鉬、鎢、鈦、銅、鋁、釹及鉻之單層、上述材料之合金之一單層、上述材料之多層結構、或上述材料之合金之多層結構可作為第一非透明導電材料。

參照第2E圖，雜質離子利用閘極電極123作為一遮罩注入半導體層121以形成源極區域與汲極區域。然後，在形成有閘極電極123之基材110之整個表面上形成層間絕緣層116後，層間絕緣層116與閘極絕緣層114為了形成暴露半導體層121之源極區域與汲極區域之第一接觸孔152而選擇性地被蝕刻。

此時，資料線單元DL中之層間絕緣層116與閘極絕緣層114同時地被蝕刻，以便於形成暴露緩衝層112之一第二接觸孔156。

參照第2F圖，一第二非透明導電材料形成在基材110上以使得第一接觸孔152與第二接觸孔156被埋入且第二非透明導電材料藉由微影製程與蝕刻製程圖樣化以形成源極電極126與汲極電極127，其透過次像素單元P中之層間絕緣層116與閘極絕緣層114耦接至半導體層121之源極區域與汲極區域。

同時地，資料線128形成在透過資料線單元DL之層間絕緣層116與閘極絕緣層114所暴露之緩衝層112上。因此，驅動開關元件TFT在次像素單元P內完成且資料線128在資料線單元DL中完成。資料線單元DL之資料線128以層間絕緣層116之頂面被平坦化。

鉬、鎢、鈦、銅、鋁、釹和鉻之單層、上述材料之合金之單層、上述材料之多層結構、或上述材料之合金之多層結構可作為第一非透明導電材料。

參照第2G圖，具有暴露於驅動開關元件TFT之汲極電極127的一接觸孔158之保護層118係形成在基材110之整個表面上。保護層118可由一單層之氧化矽層SiO2或氮化矽層SiNx或複數層之氧化矽層SiO2或氮化矽層SiNx所形成。此時，因為資料線128沒有階高差，所以資料線128上之保護層118可被形成以在無階高差下平坦化。

參照第2H圖，在沉積透明導電材料後，透明導電材料藉由微影製程與利用遮罩之蝕刻製程圖樣化以形成陽極132，其在次像素單元P中之保護層118上耦接藉由接觸孔158所暴露之汲極電極127。

銦錫氧化物(ITO)、氧化錫(TO)、銦鋅氧化物(IZO)、銦錫鋅氧化物(ITZO)、或上述材料之組合可被使用。

然後，在形成有陽極132之基材110的整個表面上覆蓋與平坦化層119後，平坦化層119被選擇性地移除以便於次像素單元P之陽極132被暴露以將有機發光二極體由次象素單元分離。此時，因為資料線單元DL中之資料線128與保護層118沒有階高差，所以平坦化層119沒有揭高差且平坦的形成。

參照第2I圖，藉由有機材料層壓之一有機發光層134透過例如熱沉積之沉積法形成於次像素單元P之已暴露的陽極132上。有機發光層134包含一電洞注入層(HIL)、一電洞傳輸層(HTL)、一發射層(EL)、一電子傳輸層(ETL)、以及一電子注入層(EIL)。

同時，發射層形成在陽極132上以被由次像素單元分離以發射出紅、綠、藍光組件在次像素單元中。然後，一導體材料沉積在形成有機發光層134之基材110之整個表面上以形成陰極136以製造有機發光顯示器。

如上所述，因為根據一實施例所製造之資料線128在絕緣層上並無形成階高差，所以資料線128不影響例如在資料線128上所形成之保護層118或/及平坦化層119之絕緣層的厚度。換言之，根據一實施例，因為資料線128上之 保護層118或/及平坦化層119之厚度藉由移除資料線128下之閘極絕緣層114與層間絕緣層116而增加，所以資料線128與陰極136之間的距離增加。

如結果所示，在資料線128與陰極136之間所產生的寄生電容Cdc被減少。因此，資料線128之RC延遲可被避免。根據一實施例，資料線128之RC延遲可被避免。因此，有機發光顯示器之驅動可穩定化且有機發光顯示器之可靠度可被改善。

此外，用於資料線128之接觸孔可在形成構成次像素單元P之驅動開關元件TFT之源極電極與汲極電極之接觸孔製程中一起形成。因此，一額外遮罩與一額外製程可不需要。根據一實施例，當簡化製程時資料線128之RC延遲可被改善。

藉由這樣的總結與論述，一有機發光顯示器包含一有機發光二極體(OLED)，其形成在藉由彼此垂直地相交之閘極電極配線線路與資料配線線路所定義之次像素中以顯示一影像、以及一驅動開關元件，其電性耦接有機發光二極體以供應驅動電流。

一般來說，因為資料配線線路可形成在形成驅動開關元件之源極/汲極電極之製程中，所以例如閘極絕緣層與層間絕緣層之各種絕緣層可存在資料配線線路之下。因於存在資料配線線路下之平坦絕緣層，階高差可能被形成在資料配線線路中。

資料配線線路之階高差可能影響形成在配線線路上之絕緣層。此時，寄生電容可被形成在資料配線線路與形成於具有一絕緣層插入之資料配線線路上的陰極之間。這樣的寄生電容可能造成資料配線線路之RC延遲。

尤其是，一絕緣層形成在資料配線線路上之平坦化層相對地較薄於因資料配線線路使資料配線線路之階高差不存在之位置。位在資料配線線路與陰極之間的寄生電容可增加並與輕薄地形成平坦化層之厚度成反比。

根據增加之寄生電容，資料配線線路之RC延遲可退化使得驅動有機發光顯示器可能變得困難，因此有機發光顯示器之可靠度便退化。

因此，所描述之實施例被製作以提供一有機發光顯示器，其可避免RC延遲以改善有機發光顯示器之可靠度與簡化其程序與製造方法。根據一實施例，資料線被形成以被埋入在層間絕緣層與閘極絕緣層中使得於資料線與陰極之間所產生的寄生電容減小且資料線之RC延遲可被避免。

根據一實施例，因為資料線之RC延遲可被避免，所以有機發光顯示器之驅動可穩定化且有機發光顯示器之可靠度可被改善。

此外，根據一實施例，因為用於形成資料線之接觸孔被形成在形成構成驅動開關元件之源極電極與汲極電極之接觸孔製程中，所以可不需要額外遮罩與額外製程以便於製程可被簡化。

例示性實施例在此被揭露，且儘管專門術語被使用，其被使用且僅被解釋為一通用及描述性意義而非作為限制之目的。因此，不偏離本發明如下提出之申請專利範圍的精神與範疇下，各種形式的變化和細節可被所屬領域的技術人員理解。

100‧‧‧有機發光顯示器

123‧‧‧閘極電極

124‧‧‧閘極線

126‧‧‧源極電極

127‧‧‧汲極電極

128‧‧‧資料線

P‧‧‧次像素單元

132‧‧‧陽極

152‧‧‧第一接觸孔

Claims (9)

1. 一種有機發光顯示器，包含：一次像素，其藉由排列在設置有一緩衝層之一基材上之一閘極線與一資料線垂直相交所定義；一驅動開關元件，其施加一驅動電流在該次像素上；一保護層，其設置在基材的整個表面上且覆蓋該資料線與該驅動開關元件；以及一有機發光二極體(OLED)，其設置在該次像素中之該保護層以自該驅動開關元件接收該驅動電流，其中該資料線透過一層間絕緣層與一閘極絕緣層設置在該緩衝層上，該資料線係接觸該層間絕緣層和該閘極絕緣層，且該資料線的一頂表面係與該層間絕緣層的一頂表面平坦化。
2. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光顯示器，其中該資料線包含如同該驅動開關元件之一源極電極與一汲極電極之一相同材料。
3. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光顯示器，其中該資料線係埋入在該層間絕緣層與該閘極絕緣層內。
4. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光顯示器，更包含覆蓋該資料線與該驅動開關元件之該保護層上之一平坦化層，其中在該資料線上之該平坦化層的厚度係大於在該驅動開關元件上之該平坦化層的厚度。
5. 一種製造有機發光顯示器之方法，包含： 形成一緩衝層在藉由一次像素單元與一資料線單元所定義之整個一基材上；形成一半導體層在該次像素單元之該緩衝層上；形成一閘極絕緣層在設置有該半導體層之該基材的整個表面上；形成一閘極電極在該次像素單元之該閘極絕緣層上，與該半導體層重疊；形成一層間絕緣層在該基材之整個表面上，覆蓋於該閘極電極；選擇性地蝕刻該層間絕緣層與該閘極絕緣層以暴露該次像素單元之該半導體層中之一源極區域與一汲極區域，且至少部分地移除該資料線單元之該層間絕緣層與該閘極絕緣層以暴露該資料線單元之該緩衝層；以及形成一源極電極與一汲極電極耦合該次像素單元中之已暴露的該半導體層且形成一資料線在該資料線單元中之已暴露的該緩衝層。其中，該資料線係接觸該層間絕緣層和該閘極絕緣層，且該資料線的一頂表面係與該層間絕緣層的一頂表面平坦化。
6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該資料線埋入在該層間絕緣層與該閘極絕緣層中。
7. 如申請專利範圍第5項所述之方法，更包含：形成一保護層在設置有該資料線、該源極電極、以及該汲極電極之該基材之整個表面上； 形成一陽極，其透過該次像素單元中之該保護層電性耦接至該汲極電極；形成一平坦化層在該基材上以暴露該陽極；形成一有機發光層在已暴露之該陽極上；以及形成一陰極在形成該有機發光層之該基材之整個表面上以形成一有機發光二極體。
8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中形成在該資料線上之該平坦化層的厚度係大於形成在該源極電極與該汲極電極上之該平坦化層的厚度。
9. 一種製造有機發光顯示器之方法，包含：形成一緩衝層在藉由一次像素單元與一資料線單元所定義之整個一基材上；形成一驅動開關元件在該次像素單元之該緩衝層上；形成一資料線在該資料線單元之該緩衝層上；形成一保護層在設置有該驅動開關元件與該資料線之該基材之整個表面上；以及形成一有機發光二極體電性耦接該次像素單元之該保護層上的該驅動開關元件，其中形成該資料線在緩衝層上之步驟包含至少部分地暴露該資料線單元且同時地執行一接觸孔製程以形成該驅動開關元件之一源極電極與一汲極電極之步驟，該資料線埋入在形成該基材之整個表面上之一層間絕緣層與一閘極絕緣層中， 該資料線係接觸該層間絕緣層和該閘極絕緣層，且該資料線的一頂表面係與該層間絕緣層的一頂表面平坦化。