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CN1455630A - 有机电致发光显示装置及其制造方法 - Google Patents

有机电致发光显示装置及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种有机电致发光显示装置，包括：第一基板；与第一基板分开并且正对着它的第二基板；设置在第一基板的内表面上的开关薄膜晶体管；与开关薄膜晶体管电连接的驱动薄膜晶体管；与驱动薄膜晶体管电连接的连接电极；设置在第二基板的内表面上的第一电极；间壁，设置在第一电极上并且具有对应于位于第一和第二基板之间的象素区域的发射孔；设置在第一电极上的发射孔内的有机层；和设置在有机层上的第二电极；其中第二电极通过连接电极与驱动薄膜晶体管电连接。

Description

有机电致发光显示装置及其制造方法
本发明要求2002年5月3日在韩国提交的韩国专利申请No.P2002-024552的权益，在此引用其全部内容作为参考。
技术领域
本发明涉及一种电致发光显示装置，并且更具体地，涉及一种有机电致发光显示装置及其制造方法。
背景技术
通常，有机电致发光显示装置通过向发射层发射来自阴极的电子和来自阳极的空穴，将这些电子和空穴组合产生激发性电子-空穴对，并且将激发性电子-空穴对从受激态转换为基态实现发光。由于有机电致发光显示装置基于本身的自发光而不需要额外的光源，因此与液晶显示装置相比较，有机电致发光显示装置的体积小重量轻。有机电致发光显示装置还具有低功耗、高亮度和短响应时间。因此，有机电致发光显示装置应用于大部分电子消费产品中，例如便携式电话、汽车导航系统(CNSs)、个人数字助理(PDAs)、可携式摄像机和掌上电脑等。另外，由于其简单的制造工艺，有机电致发光显示装置能够降低制造成本。
根据该装置所采用的驱动方法的不同，有机电致发光显示装置可以划分为无源矩阵型和有源矩阵型。无源矩阵型有机电致发光显示装置的结构简单并且可以通过简单的制造工艺进行制造。但是，无源矩阵型有机电致发光显示装置具有高功耗，从而阻碍了在大面积显示装置中的应用。另外，在无源矩阵型有机电致发光显示装置中，孔径比根据电线数量的增大而减小。因此，无源矩阵型有机电致发光显示装置通常用作小尺寸的显示装置。由于具有高发光效能，有源矩阵型有机电致发光显示(AMOELD)装置通常用作大尺寸显示装置，并且提供高清晰度图像。
图1是根据现有技术的有源矩阵型有机电致发光显示(AMOELD)装置的剖面图。在图1中，AMOELD装置10包括第一基板12和第二基板28，彼此隔开并且相互面对。多个薄膜晶体管T和多个第一电极16形成在第一基板12的内表面上，其中每个第一电极16与每个薄膜晶体管T相连接。有机层18形成在第一电极16和薄膜晶体管T上，而第二电极20形成在有机层18上。有机层18在一个象素区域P中发出三种颜色的光：红光(R)、绿光(G)和蓝光(B)，并且通常通过使有机材料成型形成该有机层18。
干燥剂22形成在第二基板28的内表面上，用来除去可能穿透到第一和第二基板12、28之间的间隙中的任何外来潮气和空气。使得第二基板28的内表面成型从而形成沟槽，并且干燥剂22散布在沟槽内和通过胶带25粘住。
密封剂26形成在第一和第二基板12、28之间，并且包围例如薄膜晶体管T、第一电极16、有机层18和第二电极20等元件。密封剂26形成气密空间保护这些元件远离外来潮气和空气。
图2是根据现有技术的AMOELD装置的一个象素的平面图。在图2中，该象素包括开关薄膜晶体管(TFT)TS、驱动薄膜晶体管(TFT)TD和存储电容CST。另外，栅极线32和数据线34形成在基板12上，并且由例如玻璃和塑料等透明材料形成。栅极线32和数据线34相互交叉限定一个象素区域P，并且电源线35与数据线34平行。
开关TFT TS和驱动TFT TD分别包括栅极36和38、有源层40和42、源极46和48以及漏极50和52。开关TFT TS的栅极36与栅极线32连接，而开关TFT TS的源极46与数据线34连接。开关TFT TS的漏极50通过第一接触孔54与驱动TFT TD的栅极38连接，而驱动TFT TD的源极48通过第二接触孔56与电源线35连接。驱动TFT TD的漏极52与该象素区域P中的第一电极16连接。电容电极15重叠在电源线35上从而形成存储电容CST，并且由掺杂质的多晶硅制成而且与开关TFT TS的漏极50连接。
图3是根据现有技术的AMOELD装置沿着图2中的III-III线的剖面图。在图3中，驱动TFT TD形成在基板12上，并且包括栅极38、有源层42、源极48和漏极52。绝缘层57覆盖驱动TFT TD，并且第一电极16形成在绝缘层57上从而与漏极52形成电接触。发出一种颜色光的有机层18形成在第一电极16上，并且第二电极20形成在位于基板12的整个表面上的有机层18上。
图4是根据现有技术的AMOELD装置沿着图2中的IV-IV线的剖面图。在图4中，开关TFT TS形成在基板12上，并且包括栅极36、有源层40、源极46和漏极50。另一方面，存储电容CST形成在基板12上并且包括电容电极15和电源线35。绝缘层57覆盖开关TFT TS和存储电容CST，并且第一电极(图中没有示出)形成在绝缘层57上。接下来，有机层形成在第一电极上，并且位于相邻的间壁70之间。有机层18通常包括发射层、空穴载流层和电子载流层。发射层位于空穴载流层和电子载流层之间。间壁70对应于数据线34和电源线35，从而防止有机层与相邻的象素区域P接触。第二电极20形成在有机发射层和间壁70的侧壁上。间壁70顶部的宽度小于间壁70底部的宽度，从而不仅仅在发射层上而且还在间壁70上形成第二电极20。
此外，AMOELD装置的成品率取决于薄膜晶体管和有机层的成品率。AMOELD装置的成品率基于形成大约1000厚度的有机层的步骤中的杂质而变化。因此，AMOELD装置的成品率由于杂质而降低，从而导致薄膜晶体管的制造成本和原材料的损耗。
此外，AMOELD装置是具有稳定性和制造工艺具有一定自由度的底发射型装置。但是，底发射型装置具有降低的孔径比。因此，底发射型AMOELD很难用作高孔径装置。另一方面，顶发射型AMOELD具有高孔径比，并且容易制造。但是在顶发射型AMOELD中，由于阴极通常铺设在有机层上，用于制造阴极的材料的选择受到限制。因此，限制了光的透射率，并且降低发光效能。另外，为了提高光透射率，钝化层应当以薄膜形式形成，由此不能充分地阻隔外部潮气和空气。
发明内容
因此，本发明意在一种有机电致发光显示装置及其制造方法，其基本上解决了由于现有技术的局限和缺点而存在的一个或多个问题。
本发明的一个目的在于，提供一种具有高孔径比的有机电致发光显示装置及其制造方法。
本发明的另一个目的在于，提供一种具有改善的成品率和生产率的有机电致发光显示装置及其制造方法。
本发明的另一个目的在于，提供一种可靠的有机电致发光显示装置及其制造方法。
下面的说明书中将会提出本发明的其他特征和优点并且一部分会在本说明书中清楚，或者可以通过本发明的实践学习到。通过在书面的说明书、权利要求书以及所附附图中具体指出的结构将会实现和获得本发明的目的和其他优点。
为了实现这些和其它优点并且根据本发明的目的，如具体表达和概括描述的，一种有机电致发光显示装置，包括：第一基板；与第一基板分开并且正对着它的第二基板；设置在第一基板的内表面上的开关薄膜晶体管；与开关薄膜晶体管电连接的驱动薄膜晶体管；与驱动薄膜晶体管电连接的连接电极；设置在第二基板的内表面上的第一电极；间壁，设置在第一电极上并且具有对应于位于第一和第二基板之间的象素区域的发射孔；设置在第一电极上的发射孔内的有机层；和设置在有机层上的第二电极；其中第二电极通过连接电极与驱动薄膜晶体管电连接。
另一方面，一种有机电致发光显示装置的制造方法，包括：在第一基板上形成相互电连接的开关薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管；形成与驱动薄膜晶体管电接触的连接电极；在第二基板上形成第一电极；在第一电极上形成间壁，该间壁具有对应于位于第一和第二基板之间的象素区域的发射孔；在第一电极上的发射孔内形成有机层；在有机层上形成第二电极；和将第一和第二基板粘接在一起；其中连接电极与第二电极电接触。
应当理解前面概要性的解释和以下作为实力的详细说明和解释都准备为本发明的权利要求提供进一步的解释。
附图说明
结合所附附图解释本发明的实施例并且与说明书一起来解释本发明的原理，这些附图用于进一步地理解发明并且合并在其中和构成本说明书的一部分。在这些附图中：
图1是根据现有技术的有源矩阵型有机电致发光显示(AMOELD)装置的剖面图；
图2是根据现有技术的AMOELD装置的一个象素的平面图；
图3是根据现有技术的AMOELD装置沿着图2中的III-III线的剖面图；
图4是根据现有技术的AMOELD装置沿着图2中的IV-IV线的剖面图；
图5是根据本发明的AMOELD装置的一个示例的剖面图；
图6A至6C是包括根据本发明的AMOELD装置的薄膜晶体管的第一基板的制造工艺的一个示例的剖面图；
图7A至7C是包括根据本发明的发光二极管的第二基板的制造工艺的一个示例的剖面图；和
图8是根据本发明的图7A中的第二基板的立体透视图。
具体实施方式
现在将对本发明的图解的实施例给予详细的解释，结合所附附图图解其中的一个例子。
图5是根据本发明的AMOELD装置的一个示例的剖面图。在图5中，该AMOELD装置包括彼此分隔并且相互正对的第一基板100和第二基板200。密封剂300形成在第一和第二基板100和200之间，从而将第一和第二基板100和200粘接在一起。
多个薄膜晶体管T形成在第一基板100的内表面上，其中薄膜晶体管T可以用来作为AMOELD装置的驱动薄膜晶体管。尽管图中没有示出，开关薄膜晶体管、栅极线、数据线和电源线也可以形成在第一基板100的内表面上。
第一电极202形成在第二基板200的内表面上。第一电极202包括一种或多种透明导电材料，并且可以用来作为阳极向形成在其上的有机层中注射空穴。间壁204形成在第一电极202上，从而包括多个孔用来限定象素区域“P”。间壁204从平面图中看来具有格子形状。多个有机层208形成在第一电极202上的象素区域“P”内，并且多个第二电极210形成在有机发射层208上。
多个连接电极124形成在第二电极210与薄膜晶体管T之间，并且将第二电极210与薄膜晶体管T相互电连接。连接电极124可以形成在包括薄膜晶体管T的第一基板100上，并且由与第二电极210相同的材料制成。
图6A至6C是根据本发明的AMOELD装置的包括薄膜晶体管的第一基板的制造步骤的示例剖面图。在图6A中，缓冲层102形成在第一基板100的整个表面上。缓冲层102包括含有硅的绝缘材料，例如氮化硅和氧化硅。通过铺设非晶硅层、使得该非晶硅层脱氢、通过加热使得非晶硅层结晶并且成型，从而将多晶硅层104形成在缓冲层102上。多晶硅层104包括有源层104a、源极和漏极区域104b和104c，其中有源层104a设置在源极和漏极区域104b和104c之间。接下来，栅极绝缘层106和栅极108依次形成在有源层104a上，并且可以形成在包括多晶硅层104的整个第一基板100上。栅极绝缘层106包括例如氮化硅和氧化硅等绝缘材料。栅极108包括铝、铝合金、铜、钨、钽和钼之一。接下来，利用栅极108作为掺杂模具将具有三价或四价的杂质掺杂到源极区域和漏极区域104b和104c中。这些杂质可以包括例如硼(B)或磷(P)。内层110形成在具有栅极108的整个第一基板100上，并且成型从而形成第一和第二接触孔112和114。第一和第二接触孔112和114形成为分别露出部分源极区域和漏极区域104b和104c。内层110可以包括例如氮化硅和氧化硅等绝缘材料。
在图6B中，通过涂布金属层，并且使得金属层成型，可以在内层110上形成源极和漏极116和118。源极和漏极116和118通过第一和第二接触孔112和114分别与源极区域和漏极区域104b和104c电连接。接下来，钝化层120形成在包括源极和漏极116和118的整个第一基板100上。使得钝化层120成型从而形成露出部分漏极118的第三接触孔122。栅极108与源极和漏极116和118形成薄膜晶体管，用来作为AMOELD装置的驱动薄膜晶体管(TFT)。另一方面，利用驱动TFT的制造步骤，开关TFT可以形成为与驱动TFT电连接。
在图6C中，通过涂布导电材料以及使得其成型将连接电极124形成在钝化层120上。连接电极124通过第三接触孔122与漏极118电连接。尽管图中没有示出，在形成栅极108的步骤的过程中可以形成栅极线，和在形成源极和漏极116和118的步骤的过程中可以形成数据线。
图7A至7C是根据本发明的包括发光二极管的第二基板的示例制造步骤的剖面图，并且图8是根据本发明的图7A中的第二基板的透视图。在图7A中，第一透明电极202形成在第二基板200上，其中第一电极202可以用来作为向接下来形成的发射层发射空穴的阳极。第一电极202具有高的功函数(highwork function)，和包括铟-锡氧化物。接下来，通过涂布或涂敷绝缘材料并且随后对绝缘材料成型，可以在第一电极202上形成间壁204。
在图8中，间壁204形成为包括对应于每个象素区域P的多个传输孔206。间壁204包括有机材料或无机材料，并且可以形成为具有比与第一电极202接触的底部宽的顶部。尽管图中没有示出，可以在第一电极202与间壁204之间形成具有与间壁204的顶部相同宽度的绝缘层，从而防止第一电极202与接下来要形成在间壁204上的第二电极接触。
在图7B中，有机层208形成在第一电极202上的每个传输孔206内。有机层208发射红光(R)、绿光(G)和蓝光(B)，并且可以形成为单层或多层。有机层208包括发射层208a、空穴载流层208b和电子载流层208c，其中空穴载流层208b与第一电极202接触，并且发射层208a设置在空穴载流层208b与电子载流层208c之间。另外，间壁204的高度高于有机层208的高度。
在图7C中，第二电极210形成在有机层208和间壁204上。由于间壁204可能具有倒转的梯形形状，第二电极210可以不形成在间壁204的侧壁上。因此，形成在有机层208上的第二电极210可以与第二电极210在间壁204处物理地断开连接。由于第二电极210具有相对较低的功函数，第二电极可以用来作为发光二极管的阴极。第二电极210可以包括铝、钙和镁的其中之一，并且可以形成为例如氟化锂和铝的双层结构。
接下来，第一基板100和第二基板200可以粘接在一起，其中连接电极124(图6C)与第二电极210电接触。
在本发明中，薄膜晶体管形成在第一基板上而有机层形成在第二基板上。另外，由于第一电极设置在第二电极上并且是透明的，该AMOELD是顶发射模式。因此，该AMOELD及其制造方法具有高孔径比和提供改善的成品率和生产率。另外，该AMOELD及其制造方法是可靠的。
对于本领域技术人员来讲，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明的有机电致发光显示装置及其制造方法可以做出各种变形和改进。因此，本发明要求覆盖本发明的这些改进和变形，只要它们位于所附权利要求及其等价物的范围内。

Claims (22)

1.一种有机电致发光显示装置，包括：
第一衬底；
与第一衬底分开并且正对着它的第二基板；
设置在第一基板的内表面上的开关薄膜晶体管；
与开关薄膜晶体管电连接的驱动薄膜晶体管；
与驱动薄膜晶体管电连接的连接电极；
设置在第二基板的内表面上的第一电极；
间壁，设置在第一电极上并且具有对应于位于第一和第二基板之间的象素区域的发射孔；
设置在第一电极上的发射孔内的有机层；和
设置在有机层上的第二电极；
其中第二电极通过连接电极与驱动薄膜晶体管电连接。
2.根据权利要求1的装置，其中间壁的第一末端包括具有与第一电极接触的第一宽度的第一端，和具有与第二电极接触的第二宽度的第二端。
3.根据权利要求2的装置，其中第二宽度大于第一宽度。
4.根据权利要求1的装置，其中第一电极用来作为向有机层注射空穴的阳极，而第二电极用来作为向有机层注射电子的阴极。
5.根据权利要求4的装置，其中第一电极包括铟-锡氧化物。
6.根据权利要求4的装置，其中第二电极包括钙、铝和镁的其中之一。
7.根据权利要求1的装置，其中连接电极包括钙、铝和镁的其中之一。
8.根据权利要求1的装置，其中该有机层包括与第一电极接触的空穴载流层，与第二电极接触的电子载流层，和位于空穴载流层与电子载流层之间的发射层。
9.根据权利要求1的装置，还包括位于第一电极与间壁之间的绝缘图形。
10.根据权利要求9的装置，其中绝缘图形包括与第二电极接触的间壁宽度相同的第一宽度。
11.根据权利要求1的装置，其中每个开关和驱动薄膜晶体管包括栅极、有源层、源极以及漏极。
12.一种有机电致发光显示装置的制造方法，包括：
在第一基板上形成相互电连接的开关薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管；
形成与驱动薄膜晶体管电接触的连接电极；
在第二基板上形成第一电极；
在第一电极上形成间壁，该间壁具有对应于位于第一和第二基板之间的象素区域的发射孔；
在第一电极上在发射孔内形成有机层；
在有机层上形成第二电极；和
将第一和第二基板粘接在一起；
其中连接电极与第二电极电接触。
13.根据权利要求12的方法，其中形成间壁的步骤包括形成具有与第一电极接触的第一宽度的间壁的第一端，和形成具有与第二电极接触的第二宽度的间壁的第二端。
14.根据权利要求13的方法，其中第二宽度大于第一宽度。
15.根据权利要求12的方法，其中第一电极用来作为向有机层注射空穴的阳极，而第二电极用来作为向有机层注射电子的阴极。
16.根据权利要求15的方法，其中第一电极包括铟-锡氧化物。
17.根据权利要求15的方法，其中第二电极包括钙、铝和镁的其中之一。
18.根据权利要求12的方法，其中连接电极包括钙、铝和镁的其中之一。
19.根据权利要求12的方法，其中形成有机层的步骤包括在第一电极上形成空穴载流层，在空穴载流层上形成发射层，和发射层上形成电子载流层。
20.根据权利要求12的方法，还包括在第一电极与间壁之间形成绝缘图形的步骤。
21.根据权利要求20的方法，其中与第一电极相邻的绝缘图形的第一末端具有与间壁的第二宽度相同的第三宽度。
22.根据权利要求12的方法，其中每个开关和驱动薄膜晶体管包括栅极、有源层、源极和漏极。
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