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TWI550875B - 薄膜電晶體陣列基板、包含其之有機發光顯示裝置及其製造方法 - Google Patents

薄膜電晶體陣列基板、包含其之有機發光顯示裝置及其製造方法 Download PDF

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TWI550875B
TWI550875B TW101117006A TW101117006A TWI550875B TW I550875 B TWI550875 B TW I550875B TW 101117006 A TW101117006 A TW 101117006A TW 101117006 A TW101117006 A TW 101117006A TW I550875 B TWI550875 B TW I550875B
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崔鍾炫
崔宰凡
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三星顯示器有限公司
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Description

薄膜電晶體陣列基板、包含其之有機發光顯示裝置及其製造方法
相關申請案之交互參照
本申請案主張2011年11月7日向韓國智慧財產局提出之韓國專利申請案號為10-2011-0115375之效益，其全部內容併入此處作為參考。
本揭露係關於一種薄膜電晶體陣列基板、包含其之有機發光顯示裝置以及其製造方法。
平板顯示器，例如有機發光顯示裝置及液晶顯示器，其一般包含薄膜電晶體(TFT)、電容器以及連接薄膜電晶體與電容器之接線。
平板顯示器通常藉由透過使用遮罩以轉印微圖樣之光微影製程，形成薄膜電晶體、電容器以及接線的微圖樣於基板上而製造。
根據光微影製程，光阻劑係均勻的塗佈於形成微圖樣之基板上，光阻劑藉由曝露裝置，例如步進器(stepper)，而曝露於光線，接著被曝露之光阻劑(當光阻劑為正光阻劑)係顯影。光阻劑顯影後，殘留之光阻劑係用以蝕刻基板上之微圖樣，且不需要之光阻劑係於形成微圖樣後移除。
如前所述，因為具有必要圖樣之遮罩係一開始準備，當藉由使用遮罩轉印圖樣時，大量利用遮罩之製程增加將使得準備遮罩之成本增加。此外，因為執行上述複雜的作動，製造製程係為複雜，且製造時間增加，製造成本因為製造時間之增加而升高。
本發明之實施例係提供一種具有簡單製造製程以及極佳訊號導電之薄膜電晶體陣列基板、包含其之有機發光顯示裝置及其製造方法。
根據一態樣，薄膜電晶體陣列基板可包含薄膜電晶體，此薄膜電晶體包含主動層、閘極電極、源極電極及汲極電極、設置於主動層與閘極電極之間之第一絕緣層、設置於閘極電極與源極電極及汲極電極之間之第二絕緣層；設置於第一絕緣層與第二絕緣層上之像素電極，且像素電極連接源極電極與汲極電極之其中之一；電容器，係包含與閘極電極設置於同一層上之第一電極、以像素電極相同之材料所形成之第二電極、設置於第二電極上之第一保護層、以及設置於第一保護層上之第二保護層；設置於第二絕緣層與像素電極之間，以及第一電極與第二電極之間之第三絕緣層；覆蓋源極電極、汲極電極與第二保護層，並曝露像素電極之第四絕緣層。
第二絕緣層不可設置於第一與第二電極之間。
第三絕緣層之厚度可比第二絕緣層之厚度薄。
第三絕緣層之厚度可自約500埃(A)至約2000埃(A)。
第三絕緣層之一介電常數可比第一絕緣層之一介電常數高。
第三絕緣層可包含選自由氮矽化物(SiNx)、二氧化矽(SiO2)、二氧化鋯(ZrO2)、二氧化鈦(TiO2)、五氧化二鉭(Ta2O5)以及三氧化二鋁(Al2O3)所組成的群組之至少其一。
第一絕緣層至第三絕緣層可照所述順序依序設置於基板與該像素電極之間，其中相鄰之絕緣層之折射係數係各不相同。
像素電極可包含透明導電性氧化物。
透明導電性氧化物可包含選自由氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦(In2O3)、氧化銦鎵(IGO)、以及氧化鋁鋅(AZO)所組成的群組之至少其一。
像素電極可更包含一半透射金屬層。
半透射金屬層可包含選自銀(Ag)、鋁(Al)及其合金所組成的群組之至少其一。
半透射金屬層可設置於包含透明導電性氧化物之層中。
像素電極與第三絕緣層可具有相同的蝕刻表面。
第三絕緣層、第二電極以及第一保護層可具有相同的蝕刻表面。
第一保護層可包含選自由鉬(Mo)以及包含鉬、鈦(Ti)、銅(Cu)、與銀之合金所組成的群組之至少其一。
連接像素電極之源極電極或汲極電極之連接部可設置高於電極，且第一保護層可設置於像素電極與連接部之間。
第二保護層可以源極電極與汲極電極相同之材料所形成。
薄膜電晶體陣列基板可更包含以源極電極與汲極電極相同之材料所形成之墊(pad)電極。
根據另一態樣，有機發光顯示裝置可包含薄膜電晶體，此薄膜電晶體包含主動層、閘極電極、源極電極與汲極電極、設置於主動層與閘極電極之間之第一絕緣層，以及設置於閘極電極與源極電極及汲極電極之間之第二絕緣層；像素電極，設置於第一絕緣層與第二絕緣層上，且連接源極電極與汲極電極之其中之一；電容器，包含與閘極電極設置於同一層上之第一電極、以像素電極相同之材料所形成之第二電極、設置於第二電極上之第一保護層，以及設置於第一保護層上之第二保護層；設置於第二絕緣層與像素電極之間，以及第一電極與第二電極之間之第三絕緣層；第四絕緣層，係覆蓋源極電極、汲極電極與第二保護層，並曝露像素電極；設置於像素電極上之有機發光層；以及設置於有機發光層上之反向電極。
反向電極可為反射自有機發光顯示裝置發射之光線之反射電極。
根據另一態樣，製造薄膜電晶體陣列基板之方法可包含形成半導體層於基板上，且藉由圖樣化半導體層形成薄膜電晶體之主動層；形成第一絕緣層，形成第一導電層於第一絕緣層上，接著形成薄膜電晶體之閘極電極且藉由圖樣化第一導電層形成電容器之第一電極；形成第二絕緣層，且形成第二絕緣層之開口以曝露主動層之源極電極與汲極區域以及第一電極；依序形成第三絕緣層、第二導電層與第三導電層，以及藉由同時圖樣化第三絕緣層、第二導電層與第三導電層形成電容器之像素電極與第二電極；形成第四導電層，且藉由圖樣化第四導電層形成源極電極、汲極電極與第二保護層以覆蓋第二電極；以及形成第四絕緣層與移除第四絕緣層以曝露像素電極。
離子雜質可摻雜於源極區域以及汲極區域上。
製造薄膜電晶體陣列基板之方法可更包含藉由蝕刻第三絕緣層以執行第一蝕刻製程，以及藉由蝕刻第二導電層與第三導電層以執行第二蝕刻製程。
第二導電層可以包含透明導電性氧化物之層所形成。
第二導電層係可形成以包含包括透明導電性氧化物之第一層、包括半透射金屬之第二層以及包括透明導電性氧化物之第三層。
可移除殘留於像素電極上之第三導電層。
第四導電層可利用以更形成墊電極。
第三絕緣層可比第二絕緣層薄。
第三絕緣層可由具有介電常數比第一絕緣層高之材料所形成。
下文中，本發明之實施例將參照附圖以描述。如此處所使用，詞彙“及/或”包含任何及所有一個或多個相關條列項目之組合。
第1圖係為有機發光顯示裝置1之一實施例之剖面示意圖。
請參閱第1圖，有機發光顯示裝置1包含像素區域PXL1、電晶體區域TR1、電容區域CAP1、以及墊區域PAD1。
基板10可為透明基板，例如玻璃基板或包含具有聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate, PET)、聚乙烯萘(polyethylene naphthalate, PEN)、或聚亞醯胺(polyimide, PI)之塑膠基板。
緩衝層11可設置於基板10上。緩衝層11係用以於基板10上形成平坦表面並阻絕雜質離子滲入基板10，且包含以二氧化矽(SiO2)及/或氮矽化物(SiNx)形成之單一層或多層。
主動層212設置於緩衝層11上，且主動層212可由包含非晶矽或多晶矽之半導體所形成。主動層212可包含通道區域212c，以及摻雜離子雜質於通道區域212c外之源極區域212a與汲極區域212b。
閘極電極214設置於主動層212上，並且相對位於主動層212之通道區域212c上。其中，組成閘極絕緣膜之第一絕緣層13設置於主動層212與閘極電極214之間。閘極電極214可包含以至少一選自鋁(Al)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銀(Ag)、鎂(Mg)、金(Au)、鎳(Ni)、釹(Nd)、銥(Ir)、鉻(Cr)、鋰(Li)、鈣(Ca)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鎢(W)、以及銅(Cu)中之金屬形成之單一層或多層。
設置於閘極電極214之源極電極219a與汲極電極219b分別連接至主動層212之源極區域212a與汲極區域212b，其中組成層間絕緣膜之第二絕緣層15設置於閘極電極214以及源極電極219a與汲極電極219b之間。源極電極219a與汲極電極219b可包含以至少一選自鋁、鉑、鈀、銀、鎂、金、鎳、釹、銥、鉻、鋰、鈣、鉬、鈦、鎢、以及銅中之金屬形成之單一層或多層。
第四絕緣層20設置於第二絕緣層15上以覆蓋源極電極219a與汲極電極219b。
在部分實施例中，第一絕緣層13用以於電晶體區域TR1中作為閘極絕緣膜，而第二絕緣層15用以作為層間絕緣膜，且第一絕緣層13與第二絕緣層15可以無機絕緣材料形成，形成第一絕緣層13與第二絕緣層15之無機絕緣材料可例如包含二氧化矽(SiO2)、氮矽化物(SiNx)、矽氮氧化物(SiON)、三氧化二鋁(Al2O3)、二氧化鈦(TiO2)、五氧化二鉭(Ta2O5)、二氧化鉿(HfO2)、二氧化鋯(ZrO2)、鈦酸鋇鍶(BST)、以及鈦酸鉛鋯(PZT)。
因為用以作為閘極絕緣膜之第一絕緣層13係非作為電容器(於下文中描述)之介電膜，第一絕緣層13可設計為只根據薄膜電晶體之閘極絕緣膜之特性，而不須考慮電容器之介電常數特性。舉例而言，當常用於形成電容器之介電膜以增加電容器之靜電容值之氮矽化物(SiNx)同時用於形成薄膜電晶體之閘極絕緣膜時，可能會在薄膜電晶體產生漏電流。然而於所揭露之實施例中，因為電容器之介電膜以及薄膜電晶體之閘極絕緣層可獨立地形成，因此，介電膜與閘極絕緣膜可僅分別考慮電容器與薄膜電晶體之特性而形成。
稍後將描述與第二電極317相同之材料形成之像素電極117係設置於像素區域PXL1之基板10、緩衝層11、第一絕緣層13、以及第二絕緣層15上。第三絕緣層16設置於像素電極17與第二絕緣層15之間。緩衝層11、第一絕緣層13、第二絕緣層15、以及第三絕緣層16係自基板10至像素電極117以所述之順序設置在像素電極117與基板10之間。
於基板10與像素電極117之間設置之緩衝層11、第一絕緣層13、第二絕緣層15與第三絕緣層16之相鄰層之折射係數可各不相同。具有不同折射係數之絕緣層可交錯地設置以發揮分佈式布拉格反射器(distributed Bragg reflector, DBR)之功能，從而增進由有機發光層121所發出之光線的發光效率。如第1圖所示，緩衝層11、第一絕緣層13、第二絕緣層15、以及第三絕緣層16猶如各自以單一層所形成，但於其它實施例中可以複數個層所形成。
像素電極117係直接設置於第三絕緣層16上。如下文所述，因為第三絕緣層16與像素電極117係於相同的遮罩製程中以相同的遮罩圖樣化，第三絕緣層16與像素電極117具有相同的蝕刻表面。
像素電極117可以透明導電材料形成以使光線向像素電極117發射。透明導電材料可包含選自由氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦(In2O3)、氧化銦鎵(IGO)、以及氧化鋁鋅(AZO)所組成的群組之至少其一。
第四絕緣層20形成於像素電極117外，而曝露像素電極117之開口C3係形成於第四絕緣層20。有機發光層121係設置於開口C3中。
有機發光層121可以低分子量有機材料或高分子量有機材料所形成。有機發光層121若以低分子量有機材料形成，電洞傳輸層(HTL)、電洞注入層(HIL)、電子傳輸層(ETL)、以及電子注入層(EIL)可基於有機發光層121上相互堆疊。除此之外，若有需要可堆疊其它各種層。低分子量有機材料可例如包含有銅鈦菁(CuPc)、N’-二(萘-1-基)-N,N’-二苯基聯苯胺(N’-di(naphthalene-1-yl)-N, N’-diphenyl-benzidine, NPB)、以及三(8-羥基喹啉鋁)(Alq3)。在其它實施例中，若有機發光層121以高分子量有機材料所形成，也可包含電洞傳輸層(HTL)於有機發光層121上。電洞傳輸層(HTL)可由聚-(3,4)-乙烯基-二羥基噻吩(poly-(3,4)-ethylene-dihydroxy thiophene, PEDOT)或聚苯胺(polyaniline, PANI)所形成。在此處，高分子有機材料可例如包含聚苯基乙烯(poly-phenylene vinylene, PPV)與聚芴(polyfluorene)。進一步，無機材料可設置於有機發光層121與像素電極117以及反向電極122之間。
反向電極122設置作為共同電極於有機發光層121上。於有機發光顯示裝置1中，像素電極117可用以作為陽極，而反向電極122可用以作為陰極，但在其它實施例中其極性可為相反。
反向電極122可作為包含有反射材料之反射電極。反向電極122可包含至少一鋁、鎂、鋰、鈣、氟化鋰/鈣以及氟化鋰/鋁之材料。當反向電極122作為反射電極時，自有機發射層121發射之光線可於反向電極122反射，並穿越以透明導電材料形成之像素電極117而發射至基板10。
覆蓋像素電極117之外側之第四絕緣層20作為像素定義膜於像素電極117與反向電極122之間。
第四絕緣層20可由有機絕緣膜所形成。第四絕緣層20可包含通用之聚合物，例如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate, PMMA)或聚苯乙烯(polystyrene, PS)、具有酚基(phenol group)之聚合物衍生物、丙烯基(acryl-based)聚合物、亞醯胺基(imide-based)聚合物、芳基醚基(arylether-based)聚合物、醯胺基(amide-based)聚合物、氟基(fluorine-based)聚合物、對二甲苯基(p-xylene-based)聚合物、乙烯醇基(vinyl alcohol-based)聚合物、或其混合物。
第四絕緣層20覆蓋上述描述之薄膜電晶體之源極電極219a與汲極電極219b，且源極電極219a與汲極電極219b之其中之一係電性連接像素電極117。
自源極電極219a與汲極電極219b之間連接至像素電極117之連接部，係設置於像素電極117上。保護像素電極117之第一保護層18係設置於像素電極117與連接部之間。第一保護層18最初形成於整個像素電極117之頂部以防止像素電極117於源極電極219a與汲極電極219b形成前損壞，且當源極電極219a與汲極電極219b形成時，移除第一保護層18並部分地殘留連接至像素電極117之部分。
電容區域CAP1包含第一電極314、第二電極317、設置於第一電極314與第二電極317之間之第三絕緣層16，保護第二電極317之第一保護層18、以及保護第一保護層18之第二保護層319。
第一電極314以與閘極電極214相同的遮罩製程以及相同的材料所形成。
第二電極317以與像素電極117相同的材料所形成。第二電極317可包含透明導電性氧化物。
第一保護層18設置於第二電極317上。第一保護層18防止第二電極317於源極電極219a與汲極電極219b形成前損壞。第一保護層18可包含選自鉬以及包含鉬、鈦、銅與銀之合金之至少其一。在其它實施例中，可使用其它導電性材料。
第二保護層319設置於第一保護層18上，第二保護層319防止第一保護層18於源極電極219a與汲極電極219b形成時移除。第二保護層319可以與源極電極219a以及汲極電極219b相同的材料所形成。
在部分實施例中，因為第一保護層18與第二保護層319包含導電性材料且電性連接至第二電極317，第一保護層18與第二保護層319可沿著第二電極317形成電容器之上電極。
構成介電膜之第三絕緣層16係設置於第一電極314與第二電極317之間。在部分實施例中，設置於閘極電極214與源極電極219a以及汲極電極219b之間之第二絕緣層15係非設置於電容器之第一電極314與第二電極317之間。因為第二絕緣層15作為薄膜電晶體之層間絕緣膜，第二絕緣層15設計具有預定厚度以上之厚度，但因為電容器之靜電容值於介電膜之厚度增加時而減少，靜電容值可於介電膜具有與層間絕緣膜相同厚度時減少。在一些實施例中，第二絕緣層15並非用以作為電容器之介電膜，而第三絕緣層16用以作為介電膜時可更薄於第二絕緣層15，且靜電容值可被防止減少。第三絕緣層16可具有自約500埃(A)至約2000埃(A)之厚度以維持適當的靜電容值。
用以作為介電膜之第三絕緣層16可以具有高介電常數之絕緣材料所形成。如前所述，因為第三絕緣層16獨立地自第一絕緣層13形成閘極絕緣膜，靜電容值可藉由形成具有高於第一絕緣層13之介電常數之材料之第三絕緣層16而增加。因此，因為靜電容值之增加不須增加電容器之面積，像素電極117之面積可相對減少，從而增加有機發光顯示裝置1之開口率。第三絕緣層16可為無機絕緣膜。舉例而言，第三絕緣層16可為選自由二氧化矽(SiO2)、氮矽化物(SiNx)、矽氮氧化物(SiON)、三氧化二鋁(Al2O3)、二氧化鈦(TiO2)、五氧化二鉭(Ta2O5)、二氧化鉿(HfO2)、二氧化鋯(ZrO2)、鈦酸鋇鍶(BST)、以及鈦酸鉛鋯(PZT)所組成之群組之材料所形成。
同樣地，如下文所述，因為經由相同的遮罩製程圖樣化，第二電極317、第三絕緣層16以及第一保護層18可具有相同的蝕刻表面。
第四絕緣層20設置於第二電極317上。且第四絕緣層20可為有機絕緣膜。藉由沈積於反向電極122與第二電極317之間之包含具有低介電常數之有機絕緣材料之第四絕緣層20，產生於反向電極122與第二電極317之間之寄生電容係降低，因此避免因為寄生電容之訊號干擾。
包含組成外部之驅動器之連接端子之墊電極419之墊區域PAD1係設置於有機發光顯示裝置1之外部。
於部分實施例中，墊電極419可以與源極電極219a以及汲極電極219b相同的材料所形成。除此之外，墊電極419可設置於與源極電極219a以及汲極電極219b相同之層中。墊電極419可直接設置於第二絕緣層15上。
因為墊電極419比如前所述之閘極電極214、像素電極117、與第一電極314晚形成，形成閘極電極214、像素電極117、或第一電極314之材料並非設置於墊電極419上。避免因為形成閘極電極214、像素電極217或第一電極314之材料於墊電極419上，或者因為移除墊電極419上之上述之材料之製程，使墊電極419之可靠度下降。
儘管第1圖並未繪示，有機發光顯示裝置1可更包含封裝元件(未繪示)封裝包含像素區域PXL1、電容區域CAP1以及電晶體區域TR1之顯示區域。封裝元件可形成包含玻璃材料、金屬膜或封裝薄膜之基板，而有機絕緣膜與無機絕緣膜係交錯地互相堆疊於基板中。
製造有機發光顯示裝置1之方法之一實施例將參閱第2圖至第7圖而描述。
第2圖係為描述第1圖之有機發光顯示裝置1之第一遮罩製程之一實施例之剖面示意圖。
請參閱第2圖，緩衝層11與半導體層(未繪示)係依序形成於基板10，而半導體層係圖樣化以形成薄膜電晶體之主動層212。
儘管未繪示於第2圖，半導體層設置於基板10上，光阻劑(未繪示)係塗佈半導體層上，而半導體層藉由利用第一光遮罩(未繪示)之光微影製程而圖樣化，因此形成上述之主動層212。第一光遮罩製程經由一系列之製程而利用光微影製程而執行，如利用曝光裝置曝露第一光遮罩於光線中，然後顯影、蝕刻以及去光阻或灰化第一光遮罩。
半導體層可包含非晶矽或多晶矽，多晶矽可藉由結晶非晶矽以形成。非晶矽可藉由任何方法結晶，如快速熱退火(rapid thermal annealing, RTA)法、固相結晶(solid phase crystallization, SPC)法、準分子雷射退火(excimer laser annealing, ELA)法、金屬誘導結晶(metal-induced crystallization, MIC)法、金屬誘導側相結晶(metal-induced lateral crystallization, MILC)法、或順序橫向固化(sequential lateral solidification, SLS)法。
第3圖為描述第1圖之有機發光顯示裝置1之第二遮罩製程之一實施例之剖面示意圖。
請參閱第3圖，第一絕緣層13與第一導電層(未繪示)被圖樣化，且係依序堆疊於第2圖之第一遮罩製程之產物上。
第一絕緣層13可為選自二氧化矽(SiO2)、氮矽化物(SiNx)、矽氮氧化物(SiON)、三氧化二鋁(Al2O3)、二氧化鈦(TiO2)、五氧化二鉭(Ta2O5)、二氧化鉿(HfO2)、二氧化鋯(ZrO2)、鈦酸鋇鍶(BST)、以及鈦酸鉛鋯(PZT)之無機材料所形成。而第一導電材料可為至少一選自鋁、鉑、鈀、銀、鎂、金、鎳、釹、銥、鉻、鋰、鈣、鉬、鈦、鎢、以及銅中之金屬所組成的群組所形成之單一層或多層。
閘極電極214與電容器之第一電極314於圖樣化後形成於第一絕緣層13上，而第一絕緣層13作為閘極絕緣膜，而非作為電容器之介電膜。因此，第一絕緣層13之材料可藉由考慮薄膜電晶體之特性而選擇，而非電容器之特性。
離子雜質係摻雜(D1)於上述結構之中。硼(B)或磷(P)離子可作為離子雜質摻雜，在此處，離子雜質可以大於或等於1×1015個原子/平方公分(atoms/cm2)之濃度摻雜於薄膜電晶體之主動層212中。在此時，閘極電極214作為自我對準遮罩以摻雜離子雜質於主動層212中。因此，主動層212包含以離子雜質摻雜之源極電極212a以及汲極電極212b，以及介於源極電極219a以及汲極電極219b之間之通道區域212c。
第4圖為描述第1圖之有機發光顯示裝置1之第三遮罩製程之一實施例之剖面示意圖。
請參閱第4圖，第二絕緣層15形成於第3圖之第二遮罩製程之產物上，且第二絕緣層15圖樣化形成開口C1以曝露主動層212之部分源極電極219a以及部分汲極電極219b，而開口C2曝露第一電極314。
第二絕緣層15可包含選自二氧化矽(SiO2)、氮矽化物(SiNx)、矽氮氧化物(SiON)、三氧化二鋁(Al2O3)、二氧化鈦(TiO2)、五氧化二鉭(Ta2O5)、二氧化鉿(HfO2)、二氧化鋯(ZrO2)、鈦酸鋇鍶(BST)、以及鈦酸鉛鋯(PZT)之材料所形成之無機絕緣膜，且形成具有與形成第一絕緣層13之上述材料相異之折射係數之材料。
第5圖為描述第1圖之有機發光顯示裝置1之第四遮罩製程之一實施例之剖面示意圖。
請參閱第5圖，第三絕緣層16、第二導電層(未繪示)以及第三導電層(未繪示)係依序形成於第4圖之第三遮罩製程所產生之結構，接下來再同時圖樣化第三絕緣層16、第二導體層以及第三導體層。
第三絕緣層16作為介電膜，且可選自二氧化矽(SiO2)、氮矽化物(SiNx)、矽氮氧化物(SiON)、三氧化二鋁(Al2O3)、二氧化鈦(TiO2)、五氧化二鉭(Ta2O5)、二氧化鉿(HfO2)、二氧化鋯(ZrO2)、鈦酸鋇鍶(BST)、以及鈦酸鉛鋯(PZT)之材料所形成之無機絕緣膜。然而，為了作為分佈式布拉格反射器(distributed Bragg reflector, DBR)，第三絕緣層16可以具有與第一絕緣層13以及第二絕緣層15不同之折射係數之材料所形成。
第二導電層可以透明導電性氧化物所形成，如氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦(In2O3)、氧化銦鎵(IGO)、以及氧化鋁鋅(AZO)。
第三導電層保護像素電極117以及第二電極317，且可以選自由鉬以及包含鉬、鈦、銅與銀之合金所組成之群組之至少一所形成。
像素電極117以及第一保護層18由於圖樣化而具有與第三絕緣層16相同的蝕刻表面，且形成於像素區域與第二電極317中，而作為第三絕緣層16且具有相同蝕刻表面之第一保護層18係形成於電容區域中。
因為第三絕緣層16、第二導電層以及第三導電層係經由相同的遮罩製程蝕刻，第三絕緣層16、像素電極117以及第一保護層18於像素區域中具有相同的蝕刻表面，且第三絕緣層16、第二電極317以及第一保護層18於電容區域中具有相同的蝕刻表面。
第三絕緣層16藉由直接設置於第一電極314以及第二電極317之間而作為介電膜，而因為第三絕緣層16並非設置於薄膜電晶體上而非作用為閘極絕緣膜。因此，第三絕緣層16之材料或厚度只可藉由考慮電容器之特性而選擇，而非薄膜電晶體之特性，因此製程設計之自由度增加。
第6圖為描述第1圖之有機發光顯示裝置1之第五遮罩製程之一實施例之剖面示意圖。
請參閱第6圖，第四導電層(未繪示)形成於第5圖之第四遮罩製程之產物上，且圖樣化以形成源極電極219a、汲極電極219b、第二保護層319以及墊電極419。
第四導電層可選自由鋁、鉑、鈀、銀、鎂、金、鎳、釹、銥、鉻、鋰、鈣、鉬、鈦、鎢以及銅中之至少一金屬所形成之單一層或多層。
源極電極219a與汲極電極219b之其中之一係電性連接至像素電極117。於部分實施例中，因為源極電極219a與汲極電極219b係於像素電極117形成後而圖樣化，連接至像素電極117之源極電極219a與汲極電極219b之連接部係高於像素電極117形成。同樣地，當圖樣化源極電極219a與汲極電極219b，設置於像素電極117之第一保護層18被移除，而殘留介於像素電極117以及連接部之第一保護層18。然而，電容區域中之第四導電層係圖樣化以覆蓋第一保護層18，從而形成第二保護層319。
即使未詳細例示，第四導電層可於第五遮罩製程中圖樣化以同時形成資料線路。
第7圖為描述第1圖之有機發光顯示裝置1之第六遮罩製程之一實施例之剖面示意圖。
請參閱第7圖，第四絕緣層20形成於第6圖之第五遮罩製程之產物上，且圖樣化以形成開口C3曝露像素電極以及開口C4曝露墊電極419。
第四絕緣層20可為有機絕緣膜，特別是若第四絕緣層20為光敏有機絕緣膜，單獨光阻劑不需使用。
和界定光發射區域一樣，以曝露像素電極117之開口C3可增加第1圖之像素電極117與反向電極122之邊緣之間隔，以避免電場集中於像素電極117之邊緣之現象，從而防止像素電極117與反向電極122短路。
縱未示例，有機發光層121可於第六遮罩製程後形成於像素電極117上，接下來第1圖之反向電極122組成之共同電極可形成於有機發光層121以形成第1圖之有機發光顯示裝置1。相同地，封裝元件(未繪示)可更形成於第1圖之反向電極122上。
有機發光顯示裝置2之另一實施例將參閱第8圖而描述。其中，主要將說明有機發光顯示裝置1與有機發光顯示裝置2之差異。
第8圖係為有機發光顯示裝置2之另一實施例之剖面示意圖。
請參閱第8圖，有機發光顯示裝置2包含與有機發光顯示裝置1相同之像素區域PXL2、電晶體區域TR2、電容區域CAP2以及墊區域PAD2。
於像素區域PXL2內，像素電極117-2設置於基板10，緩衝層11、第一絕緣層13、第二絕緣層15以及第三絕緣層16上。有機發光層121設置於像素電極117-2上，且光線自有機發光層121經由像素電極117-2發射至基板10。
於有機發光顯示裝置2中，像素電極117-2包含包括透明導電性氧化物之第一層117a、包括半透射金屬之第二層117b、以及包括透明導電性氧化物之第三層117c。
形成第一層117a與第三層117c之透明導電性氧化物可選自氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦(In2O3)、氧化銦鎵(IGO)、以及氧化鋁鋅(AZO)。形成第二層117b之半透射金屬可選自銀、鋁及其合金。
包含透明導電性氧化物之第一層117a可降低第三絕緣層16與包含半透射金屬之第二層117b之黏合應力，且包含透明導電性氧化物之第三層117c可減少包含半透射金屬之第二層117b與有機發光層121之間之功函數差異，舉例而言，如介於有機膜間之電洞注入層(HIL)。
反向電極122作為反射鏡，而包含半透射金屬之第二層117b作為半透射鏡，因此自有機發光層121發射之光線共振於反向電極122與包含半透射金屬之第二層117b之間。因此，有機發光顯示裝置2不但只具有藉由設置於像素電極117-2下之第一絕緣層13至第三絕緣層16之布拉格反射器(distributed Bragg reflector, DBR)之共振效應，而且亦藉由鏡面之添加而增加發光效率以作為共振效應。為使包含半透射金屬之第二層117b作為共振鏡，第二層117b之厚度可等於或小於約300埃(A)。
像素電極117-2電性連接至源極電極219a與汲極電極219b之其中之一，且源極電極219a與汲極電極219b係設置於像素電極117-2上。保護第三層117c之第一保護層18設置於像素電極117-2以及連接部之間，特別是介於第三層117c與連接部之間。第一保護層18形成於像素電極117-2之第三層117c之整個上表面以避免像素電極117-2，特別是第三層117c，於形成源極電極219a與汲極電極219b之製程前損壞，並在源極電極219a與汲極電極219b形成後移除並殘留連接像素電極117-2之部分。
電容區域CAP2包含基板10、緩衝層11、第一絕緣層13以及第一電極314，且第三絕緣層16、第二電極317-2、第一保護層18以及第二保護層319係依序堆疊於第一絕緣層13上。
第二電極317-2包含與像素電極117-2相同的結構，包括透明導電性氧化物之第一層317a、包括半透射金屬之第二層317b、以及包括透明導電性氧化物之第三層317c。
第一保護層18係形成於整個第二電極317-2上。於源極電極219a與汲極電極219b形成以避免第二電極317-2，特別為第三層317c，損壞前，第一保護層18形成於第二電極317-2之第三層117c之整個頂部上。
第二保護層319形成於第一保護層18上。當源極電極219a與汲極電極219b形成時，第二保護層319可防止第一保護層18被移除。
根據本發明之實施例之薄膜電晶體陣列基板、包含薄膜電晶體陣列基板之有機發光顯是裝置以及製造薄膜電晶體陣列基板之方法揭示了下述效果。
第一，因為電容器之介電膜以及薄膜電晶體之閘極絕緣膜係形成作為分離絕緣層，絕緣層可根據電容器以及薄膜電晶體之特性而設計。
第二，因為可輕易控制電容器之介電膜之厚度，所以可增加孔徑比。
第三，於製程中可保護像素電極。且共振結構可於像素電極為半透射電極時輕易應用。
第四，因為墊電極於後續製程中形成，墊電極之可靠度不會降低。
第五，上述之薄膜電晶體陣列基板與有機發光顯示裝置可藉由第六遮罩製程製造。
當本發明已參照其例示性實施例具體地顯現與描述，其將為所屬技術領域中具有通常知識者理解的是，任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1、2．．．有機發光顯示裝置
10．．．基板
11．．．緩衝層
13．．．第一絕緣層
15．．．第二絕緣層
16．．．第三絕緣層
18．．．第一保護層
20．．．第四絕緣層
117、117-2．．．像素電極
117a、317-a．．．第一層
117b、317-b．．．第二層
117c、317-c．．．第三層
121．．．有機發光層
122．．．反向電極
212．．．主動層
214．．．閘極電極
212a．．．源極區域
212b．．．汲極區域
212c．．．通道區域
219a．．．源極電極
219b．．．汲極電極
314．．．第一電極
317、317-2．．．第二電極
319．．．第二保護層
419．．．墊電極
PXL1、PXL2．．．像素區域
TR1、TR2．．．電晶體區域
CAP1、CAP2．．．電容區域
PAD1、PAD2．．．墊區域
C1、C2、C3、C4．．．開口
D1．．．離子摻雜
本發明之上述及其他特徵以及優點，將藉由詳細的描述實施例並參照附圖而顯而易見，其中：
第1圖係為有機發光顯示裝置之一實施例之剖面示意圖；
第2圖係為描述第1圖之有機發光顯示裝置之一實施例之第一遮罩製程之剖面示意圖；
第3圖係為描述第1圖之有機發光顯示裝置之一實施例之第二遮罩製程之剖面示意圖；
第4圖係為描述第1圖之有機發光顯示裝置之一實施例之第三遮罩製程之剖面示意圖；
第5圖係為描述第1圖之有機發光顯示裝置之一實施例之第四遮罩製程之剖面示意圖；
第6圖係為描述第1圖之有機發光顯示裝置之一實施例之第五遮罩製程之剖面示意圖；
第7圖係為描述第1圖之有機發光顯示裝置之一實施例之第六遮罩製程之剖面示意圖；及
第8圖係為有機發光顯示裝置之另一實施例之剖面示意圖。
1．．．有機發光顯示裝置
10．．．基板
11．．．緩衝層
13．．．第一絕緣層
15．．．第二絕緣層
16．．．第三絕緣層
18．．．第一保護層
20．．．第四絕緣層
117．．．像素電極
121．．．有機發光層
122．．．反向電極
212．．．主動層
214．．．閘極電極
212a．．．源極區域
212b．．．汲極區域
212c．．．通道區域
219a．．．源極電極
219b．．．汲極電極
314．．．第一電極
317．．．第二電極
319．．．第二保護層
419．．．墊電極
PXL1．．．像素區域
TR1．．．電晶體區域
CAP1．．．電容區域
PAD1．．．墊區域
C3．．．開口

Claims (29)

  1. 一種薄膜電晶體陣列基板，係包含：
    一薄膜電晶體，係包含：
    一主動層；
    一閘極電極；
    一源極電極與一汲極電極；
    設置於該主動層與該閘極電極之間之一第一絕緣層；以及
    設置於該閘極電極與該源極電極及該汲極電極之間之一第二絕緣層；
    一像素電極，係設置於該第一絕緣層與該第二絕緣層上，且連接該源極電極與該汲極電極之其中之一；
    一電容器，係包含：
    與該閘極電極設置於同一層上之一第一電極；
    由與該像素電極相同之材料所形成之一第二電極；
    設置於該第二電極上之一第一保護層；以及
    設置於該第一保護層上之一第二保護層；
    一第三絕緣層，係設置於該第二絕緣層與該像素電極之間，以及該第一電極與該第二電極之間；以及
    一第四絕緣層，係覆蓋該源極電極、該汲極電極與該第二保護層，並曝露該像素電極。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該第二絕緣層並不設置於該第一電極與該第二電極之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該第三絕緣層之厚度比該第二絕緣層之厚度薄。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該第三絕緣層之厚度從約500埃(A)至約2000埃(A)。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之薄膜電晶體陣列基板，該第三絕緣層之一介電常數比該第一絕緣層之一介電常數高。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該第三絕緣層包含至少一選自由氮矽化物(SiNx)、二氧化矽(SiO2)、二氧化鋯(ZrO2)、二氧化鈦(TiO2)、五氧化二鉭(Ta2O5)以及三氧化二鋁(Al2O3)所組成的群組。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該第一絕緣層、該第二絕緣層與該第三絕緣層係以所述的順序設置於一基板與該像素電極之間，其中相鄰之絕緣層之折射係數係各不相同。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該像素電極包含一透明導電性氧化物。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該透明導電性氧化物包含選自由氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦(In2O3)、氧化銦鎵(IGO)、以及氧化鋁鋅(AZO)所組成的群組中之至少其一。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該像素電極更包含一半透射金屬層。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該半透射金屬層包含選自由銀、鋁及其合金所組成的群組中之至少其一。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該半透射金屬層係設置於包含該透明導電性氧化物之層中。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該像素電極與該第三絕緣層具有相同的蝕刻表面。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該第三絕緣層、該第二電極以及該第一保護層具有相同的蝕刻表面。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該第一保護層包含至少一選自由鉬以及包含鉬、鈦、銅與銀之合金所組成的群組。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中連接該像素電極之該源極電極或該汲極電極之一連接部係設置高於該像素電極，且該第一保護層係設置於該像素電極與該連接部之間。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，其中該第二保護層係由與該源極電極與該汲極電極相同之材料所形成。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體陣列基板，更包含由與該源極電極與該汲極電極相同之材料所形成之一墊電極。
  19. 一種有機發光顯示裝置，其包含：
    一薄膜電晶體，係包含：
    一主動層；
    一閘極電極；
    一源極電極與一汲極電極；
    設置於該主動層與該閘極電極之間之一第一絕緣層；以及
    設置於該閘極電極與該源極電極及該汲極電極之間之一第二絕緣層；
    一像素電極，設置於該第一絕緣層與該第二絕緣層上，且連接至該源極電極與該汲極電極之其中之一；
    一電容器，係包含：
    與該閘極電極設置於同一層上之一第一電極；
    由與該像素電極相同之材料所形成之一第二電極；
    設置於該第二電極上之一第一保護層；以及
    設置於該第一保護層上之一第二保護層；
    一第三絕緣層，係設置於該第二絕緣層與該像素電極之間，以及該第一電極與該第二電極之間；
    一第四絕緣層，係覆蓋該源極電極、該汲極電極與該第二保護層，並曝露該像素電極；
    一有機發光層，係設置於該像素電極上；以及
    一反向電極，係設置於該有機發光層上。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之有機發光顯示裝置，其中該反向電極係為反射自該有機發光顯示裝置發射之光線之一反射電極。
  21. 一種製造薄膜電晶體陣列基板之方法，該方法包含以下步驟：
    形成一半導體層於一基板上，且藉由圖樣化該半導體層形成一薄膜電晶體之一主動層；
    形成一第一絕緣層，形成一第一導電層於該第一絕緣層上，接著形成該薄膜電晶體之一閘極電極且藉由圖樣化該第一導電層形成一電容器之一第一電極；
    形成一第二絕緣層，且形成該第二絕緣層之一開口以曝露該主動層之一源極區域與一汲極區域以及該第一電極；
    依序形成一第三絕緣層、一第二導電層與一第三導電層，以及藉由同時圖樣化該第三絕緣層、該第二導電層與該第三導電層形成該電容器之一像素電極與一第二電極；
    形成一第四導電層，且藉由圖樣化該第四導電層形成一源極電極、一汲極電極與覆蓋該第二電極之一第二保護層；以及
    形成一第四絕緣層與移除該第四絕緣層以曝露該像素電極。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中離子雜質係摻雜於該源極區域以及該汲極區域上。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之方法，更包含藉由蝕刻該第三絕緣層執行一第一蝕刻製程，以及藉由蝕刻該第二導電層與該第三導電層執行一第二蝕刻製程。
  24. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中該第二導電層係由包含一透明導電性氧化物之層所形成。
  25. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中該第二導電層係形成以包含包括一透明導電性氧化物之一第一層、包括一半透射金屬之一第二層以及包括該透明導電性氧化物之一第三層。
  26. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中殘留於該像素電極上之該第三導電層係被移除。
  27. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中該第四導電層係利用以更形成一墊電極。
  28. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中該第三絕緣層比該第二絕緣層薄。
  29. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中該第三絕緣層係以具有比該第一絕緣層高之一介電常數之一材料所形成。
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