TWI597835B - 有機發光顯示器及製造其之方法 - Google Patents

Description

有機發光顯示器及製造其之方法

本技術領域通常相關於一種有機發光顯示器(OLED)裝置以及一種製造其之方法，並且更特定地，係關於一種OLED裝置，其包含薄膜電晶體(TFT)以及一種製造該OLED裝置之方法。

主動陣列式有機發光顯示器(active matrix OLED，AMOLED)裝置之每一個像素包含薄膜電晶體(TFT)以及有機發光元件。

TFT之主動層使用非晶矽或多晶矽來形成。有些主動層使用氧化物半導體來形成。

當自該有機發光裝置外部使其暴露於潮濕或是滲透入氧氣，諸如臨界電壓以及S因子之氧化物半導體的特性係趨於變動。由於在TFT的操作期間閘極電極的DC偏壓，則該氧化物半導體臨界電壓係趨於進一步的變動。因此，當使用氧化物半導體用於形成有機發光顯示器裝置中之TFT的主動層時，該DC偏壓的穩定度成為重要的因子。

有些裝置已施加由AlO_x或錫製成之薄膜於基板，為了強化該氧化物半導體對於濕氣或氧氣的阻障特性。然而，該些薄膜通常由反應濺鍍或是主 動層沉積(active layer deposition，ALD)所製成，並且因此難以應用至大型基板上。這些困難影響量產TFT的能力。

本發明之揭露提供一種能夠阻隔來自外部的濕氣或氧氣之有機發光顯示器(OLED)裝置，以及一種製造此裝置之方法。該經揭露的OLED裝置可容易地被施加至大型顯示裝置。

一態樣係一種有機發光顯示器(OLED)裝置，其包含：薄膜電晶體(TFT)，其包含：閘極電極、與該閘極電極絕緣之主動層、與該閘極電極絕緣並且接觸該主動層之源極和汲極電極以及電性絕緣該主動層與該源極和汲極電極並且進一步絕緣該主動層與源極之絕緣層；以及有機發光元件電性連接至TFT，此處該絕緣層包含：接觸該主動層之第一絕緣子層以及形成於第一絕緣子層上並且接觸源極和汲極電極之第二絕緣子層。

另一態樣係一種製造有機發光顯示器(OLED)裝置之方法，該方法包含：部分形成於基板上之閘極電極、形成閘極絕緣層於基板上以覆蓋該閘極電極、部分形成於閘極絕緣層上之主動層、形成覆蓋該主動層之至少一通道區域的絕緣層，此處該絕緣層包含：在主動層上之第一絕緣子層以及在第一絕緣子層上之第二絕緣子層、形成源極和汲極電極於該第二絕緣子層上，此處該源極和汲極電極透過該絕緣層接觸該主動層以及形成有機發光元件電性地連接至源極和汲極電極中之一者。

另一態樣係一種有機發光顯示器裝置，其包含：基板、有機發光元件以及電性地連接至有機發光元件之薄膜電晶體(TFT)，該TFT包含：閘極電極、 主動層、接觸該主動層之源極電極、接觸該主動層之汲極電極以及介置於源極電極與該主動層之間並且進一步介置於絕緣層汲極電極與該主動層之間的絕緣層，該絕緣層包含：形成於該主動層上之第一絕緣子層以及形成於第一絕緣子層上之第二絕緣子層，此處該第二絕緣子層相較於第一絕緣子層具有更高的密度。

根據本發明的態樣，提供一種有機發光顯示器(OLED)裝置，其包含薄膜電晶體(TFT)，該電晶體包含閘極電極、與該閘極電極絕緣之主動層、與該閘極電極絕緣並且接觸該主動層之源極和汲極電極以及介置於源極和汲極電極與該主動層之間的絕緣層；以及有機發光元件電性地連接至該TFT，其中該絕緣層包含接觸該主動層之第一絕緣層以及形成於第一絕緣層上之第二絕緣層。

該第一絕緣層可包含氧化矽(SiO_x)。

該第一絕緣層可在低於250℃之溫度以被形成。

該第二絕緣層可包含氧化矽(SiO_x)。

在此，該第二絕緣層可在高於300℃之溫度以被形成。

該第二絕緣層可包含氮化矽(SiN_x)、金屬氧化物以及金屬氮化物中之至少一者。

此處，金屬氧化物以及金屬氮化物可包含氧化鋁、氮化鋁、氧化鈦或是氮化鈦。

該第二絕緣層可被形成以相對於該第一絕緣層具有較高的密度。

該第二絕緣層可被形成於相對於該第一絕緣層之較高的溫度之下。

該主動層可包含氧化物半導體。

根據本發明的另一態樣，提供一種製造有機發光顯示器(OLED)裝置之方法，該方法包含：形成閘極電極於部分基板上、形成閘極絕緣層於基板上以覆蓋該閘極電極、形成主動層於部分閘極絕緣層上、形成覆蓋主動層之至少一通道區域的絕緣層、形成源極和汲極電極，其接觸該主動層並且在絕緣層上以及形成有機發光元件電性地連接至源極和汲極電極之一者，其中形成絕緣層包含形成覆蓋主動層之至少一通道區域之第一絕緣層以及形成覆蓋該第一絕緣層之第二絕緣層。

形成該第一絕緣層之步驟可包含在低於250℃之溫度下於該主動層上形成氧化矽(SiO_x)。

形成該第二絕緣層之步驟可包含在高於300℃之溫度下於該第一絕緣層上形成氧化矽(SiO_x)。

該第二絕緣層可包含氮化矽(SiN_x)、金屬氧化物以及金屬氮化物中之至少一者。

該金屬氧化物以及該金屬氮化物可包含氧化鋁、氮化鋁、氧化鈦以及氮化鈦。

該第二絕緣層可經形成以具有高於該第一絕緣子層之密度。

該第二絕緣層可在相較於該第一絕緣層之形成溫度較高之溫度下形成。

該主動層可包含氧化物半導體。

1‧‧‧基板

2‧‧‧薄膜電晶體(TFT)

3‧‧‧有機發光元件

21‧‧‧閘極電極

22‧‧‧閘極絕緣層

23‧‧‧主動層

23a‧‧‧通道區域

24‧‧‧絕緣層

25‧‧‧源極電極

26‧‧‧汲極電極

27‧‧‧鈍化層

28‧‧‧像素定義層(PDL)

31‧‧‧第一電極

32‧‧‧有機層

33‧‧‧第二電極

241‧‧‧第一絕緣子層

242‧‧‧第二絕緣子層

圖1為根據本發明之實施例之有機發光顯示器(OLED)裝置的剖面圖；以及圖2A到2F為製造圖1之OLED裝置的絕緣層之方法的實施例之剖面圖。

圖1係為根據本發明之實施例之有機發光顯示器(OLED)裝置之剖視圖。

參照圖1，薄膜電晶體(TFT)2以及有機發光元件3係經安置於基板1上。在圖1之實施例中，其顯示該OLED裝置之單一像素，但是該OLED裝置包含複數個該些像素。

該TFT2包含閘極電極21，其形成於基板1上；閘極絕緣層22，其形成於該基板上且覆蓋該閘極電極21；主動層23，其形成於該閘極絕緣層22上；絕緣層24，其形成於該閘極絕緣層22上且覆蓋該主動層23；以及源極電極25和汲極電極26，其係形成於該絕緣層24上且接觸該主動層23。顯示於圖1中之該實施例代表底閘極式之TFT2。其他實施例可包含頂閘極式之TFT。

由非有機材料所製成(即氧化矽)之緩衝層(未顯示)，其可另外地形成於該基板1上。

形成在該基板1上之該閘極電極21，其係由傳導材料所製成，並且可包含單層或是多層。在實施例中，該閘極電極21可包含鉬。

在某些實施例中，該閘極絕緣層22可由氧化矽、氧化鈦或氧化鋁以及相似物所製成。在其它實施例可使用其他材料。

該經圖案化的主動層23經形成於閘極絕緣層22上。該主動層23可由氧化物半導體所製成。在某些實施例中，主動層可包含氧以及選自由鎵(Ga)、銦(In)、鋅(Zn)、錫(Sn)及鉿(Hf)之群組之一個或是多個元素。舉例而言，在某些實施例中，主動層23可包含一個或多個材料諸如ZnO、ZnGaO、ZnInO、GaInO、GaSnO、ZnSnO、InSnO、HfInZnO或ZnGaInO。在實施例中，主動層可包含鎵-銦-鋅-氧化物(GIZO)。該GIZO可含有a(In₂O₃).b(Ga₂O₃).c(ZnO)，其中a、b以及c係既定常數，其滿足a1、b1以及c1。

絕緣層24係經形成以覆蓋主動層23。該絕緣層24保護主動層23之通道區域23a。在實施例中如圖1所示，絕緣層24可經形成以覆蓋整個主動層23，除了與源極和汲極電極25和26接觸主動層23之部分除外。在其他的實施例中，絕緣層24可僅被形成於通道區域23a上。在某些實施例中，絕緣層24係由兩個子層所形成；第一絕緣子層241以及第二絕緣子層242。該些子層之詳細敘述將於後文提出。

參照圖1，源極電極25和汲極電極26係形成於絕緣層24上，並且接觸主動層23。鈍化層27係形成於絕緣層24上並且覆蓋源極電極25和汲極電極26，以及OLED 3之第一電極31，其接觸該汲極電極26且形成於鈍化層27上。像素定義層(pixel-defining layer，PDL)28部分地曝露該第一電極31且形成於該鈍化層27上，以及有機層32和第二電極33係形成於該PDL 28上。第一電極31的頂表面係藉由PDL 28曝露。

該PDL 28係經形成以覆蓋第一電極31之邊緣。該PDL 28定義發光區域以及在朝向第一電極31之邊緣的方向上加寬第一電極31和第二電極33之間 的間隙。其避免第一電極31和第二電極33之間的短路，因為在第一電極31之邊緣的電場濃度係減少的。

對於每一像素，第一電極31係經圖案化。在前發射型有機發光顯示器實施例中，其中影像係朝向第二電極33來形成，該第一電極31可為反射電極。為此，反射層由Al、Ag之合金所形成或是相似物可被用來形成該第一電極。

在實施例中，其中該第一電極31經使用作為陽極電極，該第一電極31可包含由具有高功率含數之金屬氧化物之層來形成，諸如ITO、IZO以及ZnO。在實施例中，其中該第一電極31係作為陰極電極，該第一電極31可包含具有低功率含數之高電傳導材料，諸如Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li或Ca。在如此之實施例中，反射層為不需要的。

第二電極33可為光透射電極。第二電極33可包含半透射反射層，其中薄膜包含Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li或Ca，或是可包含光透射金屬氧化物，諸如ITO、IZO以及ZnO。在某些實施例中，第一電極31係用以作為陽極，並且第二電極33係用以作為陰極。在其他實施例中，第一電極31係用以作為陰極，並且第二電極33係用以作為陽極。有機層32包含發光層並介置於第一電極31與第二電極33之間，該有機層32可包含電洞注入傳輸層以及電子注入傳輸層。

保護層(未顯示)可額外地被形成於第二電極33上，並且在某些實施例中，該像素可例如使用玻璃被密封。

OLED裝置之絕緣層24的實施例將描述於下文。

由氧化物半導體所製成之主動層的特性包含臨界電壓及S因子，當暴露於滲透自OLED裝置外之水氣或氧氣時，該些特性趨向於變化。氧化物半 導體臨界電壓係趨向於更為變化由於在TFT之操作期間的閘極電極之DC偏壓。因此，當使用氧化物半導體作為形成有機發光顯示器裝置中之TFT的主動層時，DC偏壓的穩定度成為一個重要的因子。為了避免氧氣及水氣達到主動層，並且保護主動層免於電漿之損害，在裝置之製造過程中包含絕緣層是可能的。如此之絕緣層應該不會惡化該主動層之特性，並且因此該絕緣層應該在相對低的溫度下被形成。然而，當絕緣層在相對低的溫度下被形成時，絕緣層的特性係經惡化，並且因此該主動層之穩定度亦被惡化。

根據本發明之實施例，絕緣層24包含兩子層，該第一絕緣子層241以及第二絕緣子層242，每一子層具有不同的特性。

在實施例中，該絕緣層24包含接觸該主動層23之第一絕緣子層241以及形成於第一絕緣子層241上並接觸第一絕緣子層241之第二絕緣子層242。第一絕緣子層241係經形成以避免或最小化電漿對主動層23之損害。

在實施例中，第一絕緣子層241可為例如SiO_x層之氧化層，其形成之方法例如在相對低溫下(低於250℃)使用PECVD或是濺鍍法來形成。該氧化層可包含一種密度及濃度相對低的材料。

在某些實施例中，第二絕緣子層242可由SiN_x、金屬氧化物或是金屬氮化物所形成，並且可包含氧化鋁、氮化鋁、氧化鈦以及氮化鈦。在其它實施例中，第二絕緣子層242可包含例如為SiO_x層之氧化層，其形成之方法例如在相對高溫下(即300℃)使用PECVD或是濺鍍法來形成，並且該第二絕緣子層242可包含一種密度及濃度相對高的材料。

在某些實施例中，第二絕緣子層242可由一種材料來形成，其密度及濃度較高於第一絕緣子層241之該些材料。第二絕緣子層242可形成於較高 的溫度之下，其高於使用於形成第一絕緣子層241之溫度。當絕緣層係經形成於低溫時，即低於250℃，主動層23之特性係經提升，但是TFT之穩定度係惡化的。當絕緣層係經形成在高溫時，即高於300℃，主動層23之穩定度係經提升，但是主動層23之該些特性係惡化的。在實施例中，在形成該二絕緣子層241及242中，該主動層23之特性可藉由在相對低溫下形成第一絕緣子層241直接接觸TFT2之該主動層23以改善，並且該主動層23之穩定度可藉由在相對高溫下形成該第二絕緣層24以提升。

絕緣層24具有堆疊結構，如在上述之該實施例中，相較於由氧化矽或氮化矽所形成單層之傳統的絕緣層，對於主動層23絕緣層24展現較高的阻障特性。如此之絕緣層24提供充足的保護給主動層23以對抗水氣與空氣。

製造絕緣層24之實施例的方法之實施例將於下文描述。

圖2A至2F為製造圖1之OLED裝置的方法之實施例的剖面解說圖。

參照圖2A，準備基板1。該基板1可由矽(Si)、玻璃或是有機材料所製成。在實施例中，使用矽(Si)基板，絕緣層(未顯示)可透過熱氧化被形成於矽(Si)基板之表面上。之後，該閘極電極21係藉由施加導電材料(例如金屬或電傳導金屬氧化物)於基板1之表面上並且圖案化該經施加之材料以形成。

之後，參照圖2B，該閘極絕緣層22藉由施加絕緣材料於閘極電極21及基板1之頂表面並且圖案化該經施加之材料以形成。

接著，參照圖2C，主動層23藉由施加半導體材料於閘極絕緣層22上並藉由使用諸如PVD、CVD或是ALD之方法並且圖案化該施加之材料來形成。在某些實施例中，該半導體材料可為鎵-銦-鋅-氧(GIZO)層。該GIZO層可由 層a(In₂O₃).b(Ga₂O₃).c(ZnO)所構成，其中a、b以及c係既定常數，其滿足條件a1、b1並且c1。在實施例中，該半導體材料可包含HfInZnO層。

接著，參照圖2D，該第一絕緣子層241以及該第二絕緣子層242係接續地形成以覆蓋該主動層23以及該閘極絕緣層22。

該第一絕緣子層241係經形成以覆蓋該經圖案化的主動層23。該第一絕緣子層241係由氧化矽來形成，其藉由使用諸如PECVD或是濺鍍之方法。該第一絕緣子層241係經形成以避免或最小化在第一絕緣子層241之形成期間對主動層23之損害。在某些實施例中，該第一絕緣子層241可為為如SiO_x層之氧化層，其使用諸如PECVD或是濺鍍之方法在低溫下(即低於250℃)形成。該氧化層可由一種材料形成，其密度及濃度係相對低。

接著，該第二絕緣子層242係形成於第一絕緣子層241上。該第二絕緣子層242係經形成以提供保護層給該主動層23以對抗水氣及氧氣。在某些實施例中，該第二絕緣子層242可由SiN_x、金屬氧化物或是金屬氮化物所形成。該第二絕緣子層242包含金屬氧化物或金屬氮化物，其可藉由形成金屬層並且藉由在氧氣氛圍中於金屬層上執行熱處理以完整形成金屬氧化物或藉由在金屬層上執行N2電漿處理以形成金屬氮化物。在其它實施例中，該第二絕緣子層242可為諸如SiO_x之氧化層，其使用諸如PECVD或是濺鍍之方法在高溫下(即高於300℃)形成。該第二絕緣子層242可由一種材料所形成，其之密度及濃度高於第一絕緣子層241之材料。該第二絕緣子層242可形成於較高的溫度之下，其高於使用於形成第一絕緣子層241之溫度。

接著，參照圖2E，該源極電極25以及該汲極電極26係藉由在絕緣層24中形成孔洞以形成，施加諸如金屬或電導金屬氧化物之材料至絕緣層24並 且圖案化該經施加之材料以形成源極電極25和汲極電極26，其透過該些孔洞接觸該主動層23。

最後，如圖2F中所示，該鈍化層27係經形成以覆蓋源極電極25和汲極電極26，並且有機發光元件3之第一電極31形成於鈍化層27上且其接觸汲極電極26。然後，該PDL 28暴露該第一電極31形成於鈍化層27上之一部分，並且有機層32以及第二電極33係形成於第一電極31之曝露部分的表面上。因此，製造如顯示於圖1中之該OLED裝置之實施例。

雖然本揭示已被描述連接於某些範例性實施例，熟習該技術領域者應該了解的是，在不違背本發明之精神及範疇下，可在各種形式或是細節上做變化。

1‧‧‧基板

2‧‧‧薄膜電晶體(TFT)

3‧‧‧有機發光元件

21‧‧‧閘極電極

22‧‧‧閘極絕緣層

23‧‧‧主動層

23a‧‧‧通道區域

24‧‧‧絕緣層

25‧‧‧源極電極

26‧‧‧汲極電極

27‧‧‧鈍化層

28‧‧‧像素定義層(PDL)

31‧‧‧第一電極

32‧‧‧有機層

33‧‧‧第二電極

241‧‧‧第一絕緣子層

242‧‧‧第二絕緣子層

Claims (20)

1. 一種有機發光顯示器(OLED)裝置，其包含：薄膜電晶體(TFT)，其包含：閘極電極；與該閘極電極絕緣之主動層；與該閘極電極絕緣並且部分地接觸該主動層之源極和汲極電極；以及絕緣層，其將該主動層與源極和汲極電極部分地電性地絕緣；以及有機發光元件，電性地連接至該TFT，其中該絕緣層包含：第一絕緣子層，其接觸該主動層；第二絕緣子層，其形成於該第一絕緣子層上並且接觸該源極和汲極電極；以及該第二絕緣子層係在比該第一絕緣子層的形成溫度高之溫度下形成；以及其中該有機發光元件於一基板上之正交投影與該TFT於該基板上之正交投影係部分重疊。
2. 如申請專利範圍第1項之OLED裝置，其中該第一絕緣子層包含氧化矽。
3. 如申請專利範圍第2項之OLED裝置，其中該第一絕緣子層係於低於250℃之溫度下形成。
4. 如申請專利範圍第1項之OLED裝置，其中該第二絕緣子層包含氧化矽。
5. 如申請專利範圍第4項之OLED裝置，其中該第二絕緣子層係於高於300℃之溫度下形成。
6. 如申請專利範圍第1項之OLED裝置，其中該第二絕緣子層包含氮化矽、金屬氧化物以及金屬氮化物中之至少一者。
7. 如申請專利範圍第6項之OLED裝置，其中該金屬氧化物以及該金屬氮化物包含氧化鋁、氮化鋁、氧化鈦以及氮化鈦中之至少一者。
8. 如申請專利範圍第1項之OLED裝置，其中該第二絕緣子層係經形成以具有高於該第一絕緣子層之密度。
9. 如申請專利範圍第1項之OLED裝置，其中該第二絕緣子層係在高於該第一絕緣子層之形成溫度來形成。
10. 如申請專利範圍第1項之OLED裝置，其中該主動層包含氧化物半導體。
11. 一種製造有機發光顯示器(OLED)裝置之方法，該方法包含：將閘極電極部分地形成於基板上；形成閘極絕緣層於該基板上以覆蓋該閘極電極；將主動層部分地形成於該閘極絕緣層上；形成覆蓋該主動層之至少一通道區域的絕緣層，其中該絕緣層包含於該主動層上之第一絕緣子層以及於該第一絕緣子層上之第二絕緣子層，且該第二絕緣子層係在比該第一絕緣子層的形成溫度高之溫度下形成； 形成源極和汲極電極於該第二絕緣子層上，其中該源極和汲極電極經由該絕緣層之孔洞接觸該主動層；以及形成有機發光元件，其電性地連接至該源極和汲極電極之一者，且其中該有機發光元件於該基板上之正交投影與TFT於該基板上之正交投影係部分重疊。
12. 如申請專利範圍第11之方法，其中形成該第一絕緣子層包含在低於250°之溫度下於該主動層上形成氧化矽。
13. 如申請專利範圍第11之方法，其中形成該第二絕緣子層包含在高於300°之溫度下於該第一絕緣子層上形成氧化矽。
14. 如申請專利範圍第11之方法，其中該第二絕緣子層包含氮化矽、金屬氧化物以及金屬氮化物中之至少一者。
15. 如申請專利範圍第14之方法，其中該金屬氧化物以及該金屬氮化物包含氧化鋁、氮化鋁、氧化鈦以及氮化鈦中之至少一者。
16. 如申請專利範圍第11之方法，其中該第二絕緣子層係經形成以具有高於該第一絕緣子層之密度。
17. 如申請專利範圍第11之方法，其中該第二絕緣子層係在高於該第一絕緣子層之形成溫度來形成。
18. 如申請專利範圍第11之方法，其中該主動層包含氧化物半導體。
19. 一種有機發光顯示器裝置，其包含：基板；有機發光元件；以及 薄膜電晶體(TFT)，其電性地連接至該有機發光元件，該TFT包含：閘極電極，其形成於該基板上；主動層，其與該閘極電極絕緣；接觸該主動層的源極電極；接觸該主動層的汲極電極；以及絕緣層，其介置於該源極電極與主動層之間並且進一步介置於該汲極電極與主動層之間；該絕緣層包含：第一絕緣子層，其形成於該主動層上；以及第二絕緣子層，其形成於該第一絕緣子層上，其中該第二絕緣子層具有高於該第一絕緣子層之密度，其中該有機發光元件於該基板上之正交投影與該TFT於該基板上之正交投影係部分重疊。
20. 如申請專利範圍第19項之有機發光顯示器(OLED)裝置，其中該第二絕緣子層係在高於該第一絕緣子層之形成溫度來形成。