有机电致发光设备及其制造方法

专利名称：有机电致发光设备及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种有机电致发光设备，尤其涉及一种有机电致发光设 备及其制造方法，其能够防止包含在设备内的薄膜晶体管暴露于自然光 或X射线。
背景技术：
本申请要求2007年10月8日提交的韩国专利申请No. 10-2007-100972 、 2007年10月23日提交的韩国专利申请No. 10-2007-106588 、 2008年9月5日提交的韩国专利申请No. 10-2008-087897、以及2008年9月5日提交的韩国专利申请No. 10-2008-087900的优先权，此处以引证的方式并入其全部内容，就像在 此进行了完整阐述一样。
随着多媒体时代的来临，需要开发一种能够更精细地呈现更接近于 自然色的色彩同时尺寸更大的显示设备。然而，当前的阴极射线管(CRT) 在实现40英寸或更大尺寸的大屏幕方面受到限制。为此，迅速开发出有 机电致发光设备、液晶显示器(LCD)、等离子显示面板(PDP)和投影电视 (TV)，从而可将其应用扩展到高质量图像领域中。
在有机电致发光设备中，当将电荷注入到形成在阴极与阳极之间的 有机膜内时，电子和空穴在成对结合之后湮灭时发射出光。因此，可以 在例如由塑料材料制成的柔性透明基板上形成有机电致发光设备。而且， 相对于PDP或无机电致发光设备而言，能够以低电压(约10V或更低)驱 动有机电致发光设备。此外，有机电致发光设备具有功耗相对较低且色 觉优越的优点。因此，有机电致发光设备作为下一代显示器而受到重视。 为了能够以低电压驱动有机电致发光设备，将有机膜保持为非常薄且均 匀是至关重要的。例如，有机膜的总厚度应当约为100至200nm。此外，设备应当具有稳定性。根据子像素驱动方法，将有机电致发光设备划分为通过电信号的开 关控制来驱动子像素的无源矩阵类型和利用薄膜晶体管(TFT)驱动子像 素的有源矩阵类型。以下将描述常规的有源矩阵有机电致发光设备。常规的有源矩阵有机电致发光设备包括形成在透明基板上的TFT、 形成在所得到的包括TFT的结构的整个上表面上的平整膜、和形成在平 整膜上的发光器件。各个TFT包括由源区、漏区和沟道区限定的有源层、在所得到的包 括有源层的结构的整个上表面上形成的栅绝缘膜、在栅绝缘膜的设置在 沟道区上方的部分上形成的栅极、和在所得到的包括栅极的结构的整个 上表面上形成的层间绝缘膜。TFT还包括源极和漏极，所述源极和漏极 形成在层间绝缘膜上，同时分别电连接到源区和漏区。发光器件包括形成在平整膜上同时电连接到各个TFT的漏极上的阳 极电极；形成在阳极电极上的有机发光层；和形成在有机发光层上的阴 极电极。有机发光层包括空穴传递层，红(R)、绿(G)和蓝(B)发光层，和电子 传递层。空穴传递层包括空穴注入层和空穴传输(transport)层。电子传 递层包括电子传输层和电子注入层。然而，上述常规的有机电致发光设备具有以下问题。 图1为示出了外部光所导致的有机电致发光设备内晶体管的电特性 差异的图。如图1所示，与有机电致发光设备在与外部光遮蔽的状态中(即在 光关闭-老化状态中)老化的情况相比，当有机电致发光设备在暴露于外 部光的状态中(即光打开-老化状态中)老化时，该有机电致发光设备表 现出电特性的劣化。也就是说，与没有外部光辐射到有源层的情况相比， 当外部光辐射到TFT的有源层时，与漏电流等相关的特性劣化。此外，当在发光器件(阳极、有机发光层和阴极)的沉积工序中TFT 暴露于X射线时，可能会损坏TFT。而且也可能降低漏极与阳极之间的电接触程度。发明内容因此，本发明涉及一种有机电致发光设备及其制造方法，其能够基 本上克服因相关技术的局限和缺点带来的一个或多个问题。本发明的一个目的是提供一种有源矩阵有机电致发光设备及其制造 方法，该设备和方法能够保护包含在设备内的薄膜晶体管免受外部光的 影响，并且防止薄膜晶体管在发光器件沉积工序中暴露于X射线，进而防止薄膜晶体管的特性劣化。本发明的附加优点、目的和特征将在下面的描述中描述且在本领域 普通技术人员研究了下述描述之后变得明显，或者可以通过本发明的实 践来了解。通过书面的说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构 可以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，按照本发明的目的，作为具体和广义的 描述， 一种有机电致发光设备包括基板；位于所述基板上的半导体层， 所述半导体层包括源区、沟道区和漏区；位于包括所述半导体层的所述 基板上的栅绝缘膜，所述栅绝缘膜包括分别设置在所述源区和漏区上的第一接触孔；位于所述栅绝缘膜的所述沟道区上方的部分上的栅极；位 于所述栅绝缘膜的包括所述栅极在内的整个上表面上的层间绝缘膜，所 述层间绝缘膜包括分别设置在所述源区和漏区上的第二接触孔；源极和 漏极，所述源极和所述漏极位于所述层间绝缘膜上，从而使所述源极和 所述漏极通过所述第一接触孔和所述第二接触孔分别电连接到所述源区 和所述漏区；位于所得到的包括所述源极和所述漏极的结构的整个上表 面上的平整膜，所述平整膜包括设置在所述漏极上的第三接触孔；发光 器件的第一电极，所述发光器件的第一电极位于所述平整膜上，使所述 第一电极覆盖所述半导体层，同时使所述第一电极通过所述第三接触孔 电连接到所述漏极；位于所述第一电极上的有机发光层；以及所述发光 器件的第二电极，其位于所述有机发光层上。在本发明的另一个方面， 一种有机电致发光设备包括透明基板；位于所述基板上的半导体层，所述半导体层包括源区、沟道区和漏区； 位于包括所述半导体层的所述基板上的栅绝缘膜，所述栅绝缘膜包括分 别设置在所述源区和所述漏区上的第一接触孔；位于所述栅绝缘膜的所 述沟道区上方的部分上的栅极；位于所述栅绝缘膜的包括所述栅极在内 的整个上表面上的层间绝缘膜，所述层间绝缘膜包括分别设置在所述源 区和所述漏区上的第二接触孔；源极和漏极，所述源极和所述漏极位于 所述层间绝缘膜上，从而使所述源极和所述漏极通过所述第一接触孔和 所述第二接触孔分别电连接到所述源区和所述漏区；位于所得到的包括 所述源极和漏极的结构的整个上表面上的平整膜，所述平整膜包括设置 在所述漏极上的第三接触孔；发光器件的第一电极，所述发光器件的第 一电极位于所述平整膜上，使所述第一电极通过所述第三接触孔电连接 到所述漏极；遮蔽层，所述遮蔽层位于所述第一电极的上面或下面，使 所述遮蔽层覆盖所述半导体层；位于所述第一电极上的有机发光层；以 及所述发光器件的第二电极，其位于所述有机发光层上。
在本发明的又一个方面， 一种有机电致发光设备包括多个单元，所 述多个单元中的每一个均包括设置有第一晶体管和发光器件的显示区域 以及设置有用于驱动所述单元的第二晶体管的非显示区域，其中所述发 光器件包括第一电极、发光层和第二电极；并且所述第一电极覆盖所述 第一晶体管和所述第二晶体管。
在本发明的再一个方面， 一种有机电致发光设备，该有机电致发光 设备包括位于透明基板上的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括栅极、 源极和漏极；发光器件的第一电极，其被形成为电连接到所述漏极；被 形成为覆盖所述薄膜晶体管并与所述第一电极的相对端部交叠的绝缘 膜；位于所述第一电极上的发光层，当电子和空穴成对结合之后湮灭时， 所述发光层发出光；以及所述发光器件的第二电极，其位于所述发光层 上。
在本发明的另一个方面， 一种有机电致发光设备的制造方法包括以 下步骤在基板上形成半导体层，所述半导体层包括源区、沟道区和漏 区；在包括所述半导体层的所述基板上形成栅绝缘膜；在所述栅绝缘膜的所述沟道区上方的部分上形成栅极；在所述栅绝缘膜的包括所述栅极 在内的整个上表面上形成层间绝缘膜；选择性地去除所述栅绝缘膜和所 述层间绝缘膜，从而形成分别设置在所述源区和所述漏区上的第一接触 孔；在所述层间绝缘膜上形成源极和漏极，从而使所述源极和所述漏极 通过所述第一接触孔分别电连接到所述源区和所述漏区；在所得到的包 括所述源极和所述漏极的结构的整个上表面上形成平整膜；选择性地去 除所述平整膜，从而在所述漏极上形成第二接触孔；在所述平整膜上形 成发光器件的第一电极，从而使所述第一电极覆盖所述半导体层，同时 使得所述第一电极通过所述第二接触孔电连接到所述漏极；在所述第一 电极上形成有机发光层；以及在所述有机发光层上形成所述发光器件的 第二电极。
在本发明的又一个方面， 一种有机电致发光设备的制造方法包括以 下步骤在透明基板上形成半导体层，所述半导体层包括源区、沟道区 和漏区；在包括所述半导体层的所述基板上形成栅绝缘膜；在所述栅绝 缘膜的所述沟道区上方的部分上形成栅极；在所述栅绝缘膜的包括所述 栅极在内的整个上表面上形成层间绝缘膜；选择性地去除所述栅绝缘膜 和所述层间绝缘膜，从而形成分别设置在所述源区和所述漏区上的第一 接触孔；在所述层间绝缘膜上形成源极和漏极，从而使所述源极和所述 漏极通过所述第一接触孔分别电连接到所述源区和所述漏区；在所得到 的包括所述源极和漏极的结构的整个上表面上形成平整膜；选择性地去 除所述平整膜，从而形成设置在所述漏极上的第二接触孔；在所述平整 膜上形成发光器件的第一电极，从而使所述第一电极通过所述第二接触 孔电连接到所述漏极；在所述第一电极的上面或下面形成遮蔽层，从而 使所述遮蔽层覆盖所述半导体层；在所述第一 电极上形成有机发光层； 以及在所述有机发光层上形成所述发光器件的第二电极。
在本发明的再一个方面， 一种有机电致发光设备的制造方法包括以 下步骤在透明基板上形成薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括栅极、源 极和漏极；在包括所述薄膜晶体管的所述基板的整个上表面上形成平整 膜，并且形成穿过所述平整膜的接触孔，从而使所述漏极通过所述接触孔而露出；形成发光器件的第一电极，从而使所述第一电极通过所述接
触孔电连接到所述漏极；在所述平整膜上形成绝缘膜，从而使所述绝缘 膜覆盖所述薄膜晶体管并与所述第一电极的相对端部交叠；以及在所述 第一电极上形成所述发光器件的第二电极。
根据本发明的有机电致发光设备及其制造方法具有以下效果。
首先，可以保护薄膜晶体管免受在有机电致发光设备制造中的用于 发光层的沉积工序期间所产生的X射线。
其次，在有机电致发光设备为有源矩阵类型的情况下，可以保持薄 膜晶体管针对自然光的期望电特性。
应当理解上述一般描述和下面的详细描述是示例性和说明性的，且 旨在提供如权利要求限定的本发明的进一步解释。


附图被包括在本说明书中以提供对本发明的进一步理解，并结合到 本说明书中且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式， 且与说明书一起用于解释本发明的原理。附图中
图1为示出了外部光所导致的有机电致发光设备内的晶体管的电特
性差异的图2为示出了设置在根据本发明的有机电致发光设备的非发光区域 中的晶体管和第一电极(阳极)的示意图3为示出了根据本发明第一实施方式的有机电致发光设备的截面
图4为示出了根据本发明第二实施方式的有机电致发光设备的截面
图5A至图5E为示出了根据本发明第一实施方式的有机电致发光设 备的制造方法的顺序工序的截面图6为示出了根据本发明第三实施方式的有机电致发光设备的截面
图7为示出了根据本发明第三实施方式的有机电致发光设备内的阳极和绝缘层的截面图；以及
图8A至图8F为示出了根据本发明的第三实施方式的有机电致发光 设备的制造方法的顺序工序的截面图。
具体实施例方式
下面将详细描述涉及有机电致发光设备及其制造方法的本发明的优 选实施方式，在附图中示例出了其示例。
图2为示出了设置在根据本发明的有机电致发光设备的非发光区域
内的晶体管和第一电极(阳极)的示意图。
如图2所示，有机电致发光设备具有第一电极覆盖晶体管Tr'的特征。
可以是薄膜晶体管的晶体管包括源区、漏区和沟道区。
图3为示出了根据本发明第一实施方式的有机电致发光设备的截面 图。以下将参考图3描述根据所示出的实施方式的有机电致发光设备。
根据本发明第一实施方式的有机电致发光设备为有源矩阵类型，并 且包括基板100。有机电致发光设备还包括多个薄膜晶体管(TFT)llO、平 整膜140、以及包括部件150、 160、 165、 170、 180、 185和190的发光 器件，所有这些部件都依次层叠在基板100上。
基板100由例如由玻璃、石英或蓝宝石(sapphire)制成的透明基板 构成。或者，基板100可以由不透明基板构成。虽然未示出，在透明基 板100与TFT 110之间形成绝缘层，以防止基板100内含有的杂质渗透 到TFT110的有源层内。
各个TFT 110按如下构造。
也就是说，各个TFT110包括形成在基板IOO上同时由源区111、漏 区112和沟道区113限定的有源层；在所得到的包括有源层的结构的整 个上表面上形成的栅绝缘膜120;在栅绝缘膜120的设置在沟道区113上 方的部分上形成的栅极114;和在所得到的包括栅极114的结构的整个上 表面上形成的层间绝缘膜130。各个TFT 110还包括源极115和漏极116， 所述源极115和漏极116形成在层间绝缘膜130上，同时延伸穿过分别 穿过栅绝缘膜120和层间绝缘膜130而形成的接触孔，从而使源极115和漏极116分别电连接到源区111和漏区112。
源极115和漏极116中的每一个由选自以下材料所构成的组中的材 料制成铬(Cr)、铜(Cu)、金(Au)、镍(Ni)、银(Ag)、钽(Ta)、铝(Al)和铝-钕(AlNd)，并且源极115和漏极116中的每一个具有200至500 nm的厚度。
平整膜140形成在包括TFT 110的透明基板100的整个上表面上， 以将像素区域平整化。平整膜140可以由例如基于丙烯酸的有机化合物、 聚酰亚胺、苯并环丁烯(BCB)或全氟环丁烷(PFCB)的有机绝缘膜制成。 或者，平整膜140可以由例如氮化硅的无机绝缘材料制成。
穿过设置在漏极116上的平整膜140的部分而形成接触孔，以便将 发光器件的第一电极150(将稍后对其描述)电连接到漏极116。
将要通过接触孔电连接到漏极116的发光器件的第一电极150形成 在平整膜140上。第一电极150由具有单层结构或多层结构的金属层构 成，以遮蔽光并且在形成发光层和第二电极的过程中保护TFT 110免受X 射线的影响。第一电极150可以由选自以下材料所构成的组中的一种或 更多种材料制成以具有单层结构或多层结构钛(Ti)、钼(Mo)、铬(Cr)、 铜(Cu)、金(Au)、镍(Ni)、银(Ag)、钽(Ta)、铝(A1)、铝-钕(AlNd)和钨(W)。 优选地，确定第一电极150的厚度和材料，从而使第一电极150不仅可 以遮蔽自然光，而且也可以具有0.001%至1.0。/。的X射线透射率。
因此，第一电极150延伸到各个TFT110的上方，以覆盖TFT110(具 体地是TFT 110的有源层)。第一电极150的材料也覆盖设置在非发光区 域(图中未示出)(驱动部分)内的TFT。
因为第一电极150覆盖TFT，所以可以防止TFT暴露于自然光或X 射线，由此可以防止TFT特性劣化。
像素隔离膜155形成在平整膜140上的相邻单元之间。像素隔离膜 155可以由例如氮化硅(SiNx)或氧化硅(Si02)的有机绝缘材料制成。
有机发光层和第二电极190顺序形成在所得到的包括像素隔离膜 155和第一电极150的结构的上表面上。
有机发光层包括空穴注入层160、空穴传递层165、发射层170、电子传递层180和电子注入层185，这些部件按此顺序依次层叠。有机电致
发光设备的第二电极190层叠在有机发光层上。
电子传递层180设置在发射层170与第二电极190之间。因此，从 第二电极190注入到发射层170的大多数电子趋于向第一电极150移动， 以与空穴复合。另一方面，空穴传递层165设置在第一电极150与发射 层170之间。因此，注入到发射层170的电子被发射层170与空穴传递 层165之间的界面阻挡，因而使这些电子不能再向第一电极150移动。 结果，电子仅停留在发射层170内。因此，实现了复合(recombination) 效率的增强。
有机发光层的层叠顺序可以相反。也就是说，电子注入层、电子传 递层、发射层、空穴传递层和空穴注入层可按此顺序依次层叠在第一电 极150上。在这种情况中，第二电极190层叠在空穴注入层上。
图4为示出了根据本发明第二实施方式的有机电致发光设备的截面图。
根据本发明第二实施方式的有机电致发光设备与第一实施方式中的 有机电致发光设备的不同之处在于，第一电极由透明导电层构成，第二 电极由金属层构成，而在第一电极的上面或下面额外地形成遮蔽层200 以覆盖TFT，由此遮蔽自然光或X射线。根据本发明第二实施方式的有 机电致发光设备的其余结构与图3所示的第一实施方式中的结构相同， 因此将不再给出其详细描述。
根据第二实施方式，TFT110(如上所述，各个TFT110包括有源层、 栅极114、源极115和漏极116)形成在由例如玻璃、石英或蓝宝石制成的 透明基板100上。平整膜140形成在包括TFT 110的透明基板100的整 个上表面上以将像素区域平整化。
穿过设置在漏极116上的平整膜140的部分而形成接触孔，以将发 光器件的第一电极150(将稍后对其描述)电连接到漏极116。
将要通过接触孔电连接到漏极116上的发光器件的第一电极150形 成在平整膜140上。遮蔽层200形成在第一电极150的上面或下面以覆 盖TFT110。第一电极150由能够透射光的透明导电材料制成，例如氧化铟锡(ITO)
或氧化铟锌(IZO)。遮蔽层200由具有单层结构或多层结构的金属层构成， 以便遮蔽光并且在形成发光层和第二电极的过程中保护TFT 110免受X 射线的影响，这点将稍后进行描述。遮蔽层200可以由选自以下材料所 构成的组中的一种或更多种材料制成以具有单层结构或多层结构钛 (Ti)、钼(Mo)、铬(Cr)、铜(Cu)、金(Au)、镍(Ni)、银(Ag)、钽(Ta)、铝(A1)、 铝-钕(AlNd)和钨(W)。优选地，确定遮蔽层200的厚度和材料，以使遮蔽 层200不仅可以遮蔽自然光，而且也可以具有0.001%至1.0%的X射线 透射率。
因此，遮蔽层200延伸到各个TFT 110的上方以覆盖TFT IIO(具体 地是TFT 110的有源层)。遮蔽层200的材料也可以覆盖设置在非发光区 域(图未示)(驱动部分)内的TFT。
因为遮蔽层200覆盖TFT，所以可以防止TFT暴露于自然光或X射 线，并且因此可以防止TFT特性劣化。
有机发光层和第二电极190顺序形成在第一电极150上。
第二电极190由金属层构成。
以下将描述根据本发明第一实施方式的有机电致发光设备的制造方法。
图5A至图5E为示出了根据本发明第一实施方式的有机电致发光设 备的制造方法的顺序工序的截面图。
如图5A所示，首先制备由玻璃、石英或蓝宝石制成的透明基板100。 然后利用低压化学气相沉积法或等离子增强化学气相沉积法，在透明基 板100上形成厚度约为200 A至800 A的非晶硅膜。然后利用激光退火 法等使非晶硅膜结晶为多晶硅膜。当然，可以直接沉积多晶硅膜以取代
非晶硅膜。
之后，根据光刻工序对多晶硅膜构图以在各个单元像素内形成TFT 110的有源层113a。然后在所得到的包括有源层113a的结构的整个上表 面上沉积栅绝缘膜120。
如图5B所示，随后在栅绝缘膜120的设置在有源层113a上方的部分上形成栅极114。具体地说，通过在栅绝缘膜120上沉积厚度约为
1,500 A至5，000A的铝-钕(AlNd)，并随后利用光刻工序对所沉积的铝-钕(AlNd)构图而形成栅极114。
通过将栅极114用作掩模，将杂质离子植入到有源层113a内。然后 激活所注入的杂质离子以形成TFT 110的源区111和漏区112。在这种情 况中，杂质离子未植入到设置在栅极114下方的有源层113的部分内。 结果，自然地形成沟道区113。
之后，在所得到的包括栅极114的结构的整个上表面上沉积氧化硅 膜或氮化硅膜，以形成层间绝缘膜130。
如图5C所示，选择性地去除栅绝缘膜120和层间绝缘膜130，从而 露出源区111和漏区112，由此形成接触孔。
在层间绝缘膜130上沉积至少一个金属层。然后选择性地去除金属 层，以形成分别电连接到源区111和漏区112的源极115和漏极116。
然后，如图5D所示，在包括TFT 110的层间绝缘膜130的整个上表 面上形成平整膜140。平整膜140用于将随后将形成的发光器件的第一电 极平整化。通过将有机或无机绝缘膜沉积为约1,000 A至5，000A的厚度 来形成平整膜140。
之后，利用光刻工序蚀刻平整膜140以形成接触孔，源极115和漏 极116中的一个通过该接触孔而露出(在所示的情况中，漏极116通过接 触孔而露出)。
随后，在平整膜140上形成第一电极150，从而使该第一电极150 覆盖TFT 110，同时通过接触孔电连接到漏极116。 以下将详细描述形成第一电极150的过程。
利用选自以下材料中的一种或更多种材料而沉积单个材料层或至少 两个材料层钛(Ti)、钼(Mo)、铬(Cr)、铜(Cu)、金(Au)、镍(Ni)、银(Ag)、 钽(Ta)、铝(A1)、铝-钕(AlNd)和钨(W)。然后利用光刻工序选择性地去除 单个或多个材料层，由此形成第一电极150。
对第一电极150的厚度和材料进行控制，从而使第一电极150不仅 能够遮蔽自然光，而且可以具有0.001%至1.oy。的x射线透射率。之后，在所得到的结构的整个上表面上沉积厚度约为l，OOOA至
2,000A的由氮化硅膜或氧化硅膜构成的无机绝缘膜。然后对无机绝缘膜 构图以使其仅保留在相邻单元像素区域之间，从而形成像素隔离膜155。
然后，如图5E所示，在所得到的包括第一电极150的结构的整个上 表面上顺序层叠空穴注入层160、空穴传递层165、发射层170、电子传 递层180和电子注入层185，由此形成有机发光层。之后，在所得到的结 构的整个上表面上形成期望厚度的有机电致发光设备的第二电极190。
通过沉积厚度为10至30nm的酞菁铜(CuPC)而形成空穴注入层160。 通过沉积厚度为30至60nm的4，4'-二[N-(l-萘基)-N-苯基氨基]-联苯 (4.4'-bis[N-(l-naphthyl)-N-phenthylamino]-biphenyl， NPB)而形成空穴传 递层165。利用根据红、绿和蓝像素而选择的有机发光材料来形成发射层 170，并且如需要可对发射层170添加掺杂剂。
利用电子束(即X射线)执行形成有机发光层和第二电极的沉积工 序中的至少一个沉积工序。
当利用X射线形成有机发光层和第二电极二者时，可以在同一腔室 内执行其沉积工序，由此能够增强有机发光层的发光特性。也就是说， 当在将其上己沉积有有机发光层的结构提供到溅射设备中之后，利用溅 射法在该结构上沉积第二电极时，因为有机发光层暴露于大气中，所以 可能发生发光特性的劣化。而且在后一种情况中，沉积工序具有一定的 复杂性。
尽管在形成有机发光层和第二电极的两个工序中都使用了电子束， 但也可以防止TFT 110的有源层被X射线损坏，因为TFT的有源层被第 一电极150覆盖。
与此同时，在没有形成延伸到TFT上方以覆盖TFT的第一电极150 或没有在TFT上形成遮蔽层200 (如在第一和第二实施方式中)的情况 下，可以保护TFT免受自然光或X射线的影响。将结合根据本发明第三 实施方式的有机电致发光设备来描述这一点。
如图6和图7所示，根据本发明第三实施方式的有机电致发光设备 具有这样一种结构，其中多个TFT110、平整膜140和包括部件150、 160、165、 170、 180、 185和190的发光器件顺序层叠在透明基板100上。
透明基板100可以由玻璃、石英或蓝宝石制成。虽然未示出，在透 明基板100与TFT 110之间形成绝缘层，以防止基板100内含有的杂质 渗透到TFT110的有源层内。
各个TFT110包括形成在透明基板100上同时由源区111、漏区112 和沟道区113限定的有源层；在所得到的包括有源层的结构的整个上表 面上形成的栅绝缘膜120;在设置在栅绝缘膜120的沟道区113上方的部 分上形成的栅极114;和在所得到的包括栅极114的结构的整个上表面上 形成的层间绝缘膜130。各个TFT110还包括源极115和漏极116，所述 源极115和漏极116形成在层间绝缘膜130上，同时延伸穿过被形成为 分别到达源区111和漏区112的接触孔，从而使源极115和漏极116分别 电连接到源区111和漏区112。
平整膜140可以由例如基于丙烯酸的有机化合物、聚酰亚胺、苯并 环丁烯(BCB)或全氟环丁烷(PFCB)的有机绝缘膜制成。或者，平整膜 140可以由例如氮化硅的无机绝缘材料制成。
发光器件包括形成在平整膜140上的第一电极150(阳极电极)，从而 使其通过接触孔电连接到漏极116，该接触孔穿过平整膜140而形成以露 出漏极116。发光器件还包括在平整膜140的设置在各个TFT 110上方的 部分上形成的绝缘膜158;在所得到的包括第一电极150和绝缘膜158的 结构的整个上表面上形成的、包括部件160、 165、 170、 180和185的有 机发光层；和形成在有机发光层上的第二电极190(阴极)。
第一电极150由能够透射光的透明导电材料制成，例如氧化铟锡(ITO) 或氧化铟锌(IZO)。形成绝缘膜158以覆盖各个TFT 110。绝缘膜158与 第一电极150的相对端部交叠。
绝缘膜158中覆盖第一电极150的端部的部分具有与第一电极150 宽度的3%至10%相对应的宽度。也就是说，虽然绝缘膜158覆盖第一电 极150，但是第一电极150具有80%至95%的高宽比。第一电极150的 尺寸和绝缘膜158的交叠宽度取决于有机电致发光设备的像素尺寸。例 如，当假定第一电极150的尺寸为lOO)im时，绝缘膜158覆盖第一电极150的各个端部的宽度为3至10pm。绝缘膜160可以由例如氮化硅(SiHJ 或氧化硅(Si02)的无机绝缘材料制成。如果绝缘膜158覆盖第一电极150的宽度大于上述值，则会大大减 小有机电致发光设备的孔径比。另一方面，如果绝缘膜158覆盖第一电 极150的宽度大于上述值，则如稍后将要描述的那样，制造过程中可能 有困难。有机发光层包括空穴注入层160、空穴传递层165、发射层170、电 子传递层180和电子注入层185，所有这些部件按此顺序依次层叠。电子传递层180设置在发射层170与第二电极190之间。因此，从 第二电极190注入到发射层170中的大多数电子趋于向第一电极150移 动，以与空穴复合。另一方面，空穴传递层165设置在第一电极150与 发射层170之间。因此，注入到发射层170中的电子被发射层170与空 穴传递层165之间的界面阻挡，因而使这些电子不再向第一电极150移 动。结果，电子仅停留在发射层170内。因此，增强了复合效率。因为在上述有机电致发光设备中绝缘层158以期望宽度覆盖第一电 极150的端部，所以防止了在有机电致发光设备工作期间从发射层发出 的光被透射到TFT。可以在形成发射层和阴极的过程中保护TFT免受所 产生的紫外线的影响。因此可防止TFT的性能劣化。以下将描述具有上述结构的有机电致发光设备的制造方法。图8A至图8F为示出了有机电致发光设备的制造方法的顺序工序的 截面图。如图8A所示，利用低压化学气相沉积法或等离子增强化学气相沉积 法在由玻璃、石英或蓝宝石制成的透明基板100上形成厚度约为200A至800A的非晶硅膜。然后利用激光退火法等使非晶硅膜结晶为多晶硅膜。 当然，可以直接沉积多晶硅膜以取代非晶硅膜。之后，利用光刻法选择性地去除多晶硅膜，以形成各个TFT的有源 层113a。然后，在所得到的包括有源层113a的结构的整个上表面上沉积栅绝 缘膜120。如图8B所示，在所得到的结构的整个上表面上沉积厚度约为1,500 A至5,000 A的铝-钕(AlNd)。选择性地去除所沉积的铝-钕(AlNd)， 以在栅绝缘膜120的设置在有源层113a上方的部分上形成栅极114。通过将栅极114用作掩模，将杂质离子植入到有源层113a内。然后 激活所注入的杂质离子。为了激活所注入的杂质离子同时从可能的损坏 中恢复硅层，执行激光退火工序或电炉退火工序(ftimace annealing process)。结果，在栅极114的相对两侧的有源层113a内形成源区111 和漏区112。在这种情况中，在源区111与漏区112之间的有源层113a 内自然形成沟道区113。之后，在所得到的结构的整个上表面上形成层间绝缘膜130。如图8C所示，选择性地去除栅绝缘膜120和层间绝缘膜130，以使 源区111和漏区112露出，由此形成接触孔。利用钼-钨(MoW)或铝-钕(AlNd)在层间绝缘膜130上沉积厚度为 3,000至6,000A的导电层，然后利用光刻工序对该导电层构图以在层间 绝缘膜130上形成源极115和漏极116，从而使源极115和漏极116分别 电连接到源区111和漏区112。可以利用使用了电子束的溅射法或沉积法形成源极115和漏极116。 或者，可以将例如铝(Al)的导电材料沉积为200至500nm的厚度，以 形成源极115和漏极116。然后，如图8D所示，在包括源极115和漏极116的层间绝缘膜130 的整个上表面上形成平整膜140。平整膜140用于将随后将形成的发光器 件平整化。通过将有机或无机绝缘膜沉积为约1,000至5，000A的厚度而 形成平整膜140。之后，利用光刻工序选择性地蚀刻平整膜140以形成接触孔，漏极 116通过该接触孔而露出。利用ITO或IZO在平整膜140上沉积透明导 电膜，然后根据光刻工序对透明导电膜构图，由此形成发光器件的第一 电极150，从而使第一电极150通过接触孔电连接到漏极116。之后，如图8E所示，在所得到的包括第一电极150的结构的整个上 表面上沉积厚度约为1,000至2,000 A的例如氮化硅或氧化硅的绝缘材料153。然后对所沉积的绝缘材料153构图以形成绝缘膜158。通过选择性 曝光和显影工序而对绝缘材料153构图。也就是说，如图8E所示，在绝缘材料153上沉积光刻胶膜157。在 将掩模156设置在光刻胶膜157上的条件下使光刻胶膜157经历选择性 曝光，由此形成光刻胶膜157的图案。掩模156具有用于将相邻的第一 电极150与各个第一电极150的端部部分之间的区域露出的图案。通过将经构图的光刻胶膜157用作掩模，选择性地去除绝缘材料153 以形成绝缘膜158。在第一电极150具有100pm线宽的情况中，掩模156将第一电极(阳 极)150的各个端部露出的宽度为3至10,。如果掩模156将第一电极 150的各个端部露出的宽度小于3pm，则可能由于曝光工序中的误差而导 致对绝缘膜158构图并且该绝缘膜158未覆盖第一电极150。根据使用掩模156的蚀刻工序而形成的绝缘膜158覆盖第一电极150 的端部的宽度对应于第一电极150宽度的3%至10°/。。也就是说，第一电 极150具有80°/。至95%的高宽比。第一电极150的尺寸和绝缘膜158的交叠宽度取决于有机电致发光设备的像素尺寸。例如，当假定第一电极 150的尺寸为100pm时，绝缘膜158覆盖第一电极150的各个端部的宽 度为3至10|am。之后，如图8F所示，去除光刻胶膜157。然后在所得到的结构上顺 序层叠空穴注入层160、空穴传递层165、发射层170、电子传递层180、 和电子注入层185，由此形成有机发光层。随后，在所得到的结构的整个 上表面上形成期望厚度的有机电致发光设备的第二电极(阴极)190。通过沉积厚度为10至30nm的酞菁铜(CuPC)而形成空穴注入层160。 通过沉积厚度为30至60nm的苯基联苯二胺(NPB)而形成空穴传递层 165。利用根据红、绿和蓝像素而选择的有机发光材料来形成发射层170， 并且如果需要可对该发射层170添加掺杂剂。虽然在形成有机发光层和第二电极(阴极)l卯的过程中基板可能 暴露于紫外线，但是绝缘膜158遮蔽有机发光层和第二电极(阴极)190 免受紫外线的影响，因为绝缘膜158形成在相邻的第一电极150之间，同时覆盖各个第一电极150的相对端部的部分。因此，可以防止各个TFT的性能劣化，并且可以遮蔽从发射层发出的光。对于本领域技术人员而言很明显，在不偏离本发明的精神或范围的 条件下，可以在本发明中做出各种修改和变型。因而，本发明旨在涵盖 本发明的这些修改和变型，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范 围内。根据本发明的有机电致发光设备及其制造方法可以在完成的产品中以及在制造过程中保持TFT特性。因此，可以增强有机电致发光设备的 性能并延长其使用寿命。
权利要求
1、一种有机电致发光设备，该有机电致发光设备包括基板；位于所述基板上的半导体层，所述半导体层包括源区、沟道区和漏区；位于包括所述半导体层的所述基板上的栅绝缘膜，所述栅绝缘膜包括分别设置在所述源区和漏区上的第一接触孔；位于所述栅绝缘膜的所述沟道区上方的部分上的栅极；位于所述栅绝缘膜的包括所述栅极在内的整个上表面上的层间绝缘膜，所述层间绝缘膜包括分别设置在所述源区和漏区上的第二接触孔；源极和漏极，所述源极和所述漏极位于所述层间绝缘膜上，使所述源极和所述漏极通过所述第一接触孔和所述第二接触孔分别电连接到所述源区和所述漏区；位于所得到的包括所述源极和所述漏极的结构的整个上表面上的平整膜，所述平整膜包括设置在所述漏极上的第三接触孔；发光器件的第一电极，所述发光器件的第一电极位于所述平整膜上，使所述第一电极覆盖所述半导体层，同时使所述第一电极通过所述第三接触孔电连接到所述漏极；位于所述第一电极上的有机发光层；以及所述发光器件的第二电极，其位于所述有机发光层上。
2、 根据权利要求1所述的有机电致发光设备，其中所述第一电极由 选自以下材料所构成的组中的一种或更多种材料制成以具有单层结构或 多层结构钛、钼、铬、铜、金、镍、银、钽、铝、铝-钕和钨。
3、 根据权利要求l所述的有机电致发光设备，其中所述第一电极具 有0.001%至1.0。/o的X射线透射率。
4、 一种有机电致发光设备，该有机电致发光设备包括 透明基板；位于所述基板上的半导体层，所述半导体层包括源区、沟道区和漏区；位于包括所述半导体层的所述基板上的栅绝缘膜，所述栅绝缘膜包括分别设置在所述源区和所述漏区上的第一接触孔；位于所述栅绝缘膜的所述沟道区上方的部分上的栅极； 位于所述栅绝缘膜的包括所述栅极在内的整个上表面上的层间绝缘膜，所述层间绝缘膜包括分别设置在所述源区和所述漏区上的第二接触孔；源极和漏极，所述源极和所述漏极位于所述层间绝缘膜上，使所述 源极和所述漏极通过所述第一接触孔和所述第二接触孔分别电连接到所 述源区和所述漏区；位于所得到的包括所述源极和漏极的结构的整个上表面上的平整 膜，所述平整膜包括设置在所述漏极上的第三接触孔；发光器件的第一电极，所述发光器件的第一电极位于所述平整膜上， 使所述第一 电极通过所述第三接触孔电连接到所述漏极；遮蔽层，所述遮蔽层位于所述第一电极的上面或下面，使所述遮蔽 层覆盖所述半导体层；位于所述第一电极上的有机发光层；以及所述发光器件的第二电极，其位于所述有机发光层上。
5、 根据权利要求4所述的有机电致发光设备，其中所述遮蔽层由选 自以下材料所构成的组中的一种或更多种材料制成以具有单层结构或多 层结构钛、钼、铬、铜、金、镍、银、钽、铝、铝-钕和钨。
6、 根据权利要求4所述的有机电致发光设备，其中所述遮蔽层具有 0.001%至1.0%的X射线透射率。
7、 根据权利要求4所述的有机电致发光设备，其中所述第一电极由 氧化铟锡或氧化铟锌制成。
8、 一种有机电致发光设备，该有机电致发光设备包括多个单元，所 述多个单元中的每一个均包括设置有第一晶体管和发光器件的显示区域以及设置有用于驱动所述单元的第二晶体管的非显示区域，其中所述发光器件包括第一电极、发光层和第二电极；并且所述第一电极覆盖所述第一晶体管和所述第二晶体管。
9、 根据权利要求8所述的有机电致发光设备，其中所述第一电极由 选自以下材料所构成的组中的一种或更多种材料制成以具有单层结构或 多层结构钛、钼、铬、铜、金、镍、银、钽、铝、铝-钕和钨。
10、 根据权利要求8所述的有机电致发光设备，其中所述第一电极具有0.001%至1.0%的x射线透射率。
11、 一种有机电致发光设备，该有机电致发光设备包括 位于透明基板上的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括栅极、源极和漏极；发光器件的第一电极，其被形成为电连接到所述漏极； 被形成为覆盖所述薄膜晶体管并与所述第一电极的相对端部交叠的 绝缘膜；位于所述第一电极上的发光层，当电子和空穴成对结合之后湮灭时， 所述发光层发出光；以及所述发光器件的第二电极，其位于所述发光层上。
12、 根据权利要求ll所述的有机电致发光设备，其中所述绝缘膜中 覆盖所述第一电极的所述相对端部的部分具有与所述第一电极的宽度的 3%至10%相对应的宽度。
13、 根据权利要求ll所述的有机电致发光设备，其中所述绝缘膜覆 盖所述第一电极的相对端部，使得所述第一电极具有80%至95%的高宽 比。
14、 根据权利要求11所述的有机电致发光设备，其中所述绝缘膜由 SiNx或Si02制成。
15、 一种有机电致发光设备的制造方法，该制造方法包括以下步骤 在基板上形成半导体层，所述半导体层包括源区、沟道区和漏区； 在包括所述半导体层的所述基板上形成栅绝缘膜； 在所述栅绝缘膜的所述沟道区上方的部分上形成栅极； 在所述栅绝缘膜的包括所述栅极在内的整个上表面上形成层间绝缘膜；选择性地去除所述栅绝缘膜和所述层间绝缘膜，从而形成分别设置 在所述源区和所述漏区上的第一接触孔；在所述层间绝缘膜上形成源极和漏极，使所述源极和所述漏极通过 所述第一接触孔分别电连接到所述源区和所述漏区；在所得到的包括所述源极和所述漏极的结构的整个上表面上形成平 整膜；选择性地去除所述平整膜，从而在所述漏极上形成第二接触孔； 在所述平整膜上形成发光器件的第一电极，使所述第一电极覆盖所述半导体层，同时使得所述第一电极通过所述第二接触孔电连接到所述漏极；在所述第一电极上形成有机发光层；以及 在所述有机发光层上形成所述发光器件的第二电极。
16、 根据权利要求15所述的制造方法，其中所述第一电极由选自以 下材料所构成的组中的一种或更多种材料制成以具有单层结构或多层结 构钛、钼、铬、铜、金、镍、银、钽、铝、铝-钕和钨。
17、 根据权利要求15所述的制造方法，其中对所述第一电极的材料 和所述第一电极的厚度进行控制，使所述第一电极具有0.001%至1.0%的 X射线透射率。
18、 一种有机电致发光设备的制造方法，该制造方法包括以下步骤 在透明基板上形成半导体层，所述半导体层包括源区、沟道区和漏区；在包括所述半导体层的所述基板上形成栅绝缘膜；在所述栅绝缘膜的所述沟道区上方的部分上形成栅极；在所述栅绝缘膜的包括所述栅极在内的整个上表面上形成层间绝缘膜；选择性地去除所述栅绝缘膜和所述层间绝缘膜，从而形成分别设置 在所述源区和所述漏区上的第一接触孔；在所述层间绝缘膜上形成源极和漏极，使所述源极和所述漏极通过 所述第一接触孔分别电连接到所述源区和所述漏区；在所得到的包括所述源极和漏极的结构的整个上表面上形成平整膜；选择性地去除所述平整膜，从而形成设置在所述漏极上的第二接触孔；在所述平整膜上形成发光器件的第一电极，使所述第一电极通过所 述第二接触孔电连接到所述漏极；在所述第一电极的上面或下面形成遮蔽层，使所述遮蔽层覆盖所述 半导体层；在所述第一电极上形成有机发光层；以及 在所述有机发光层上形成所述发光器件的第二电极。
19、 根据权利要求18所述的制造方法，其中所述遮蔽层由选自以下材料所构成的组中的一种或更多种材料制成以具有单层结构或多层结 构钛、钼、铬、铜、金、镍、银、钽、铝、铝-钕和钨。
20、 根据权利要求18所述的制造方法，其中对所述第一电极的材料 和所述遮蔽层的厚度进行控制，使所述第一电极具有0.001%至1.0%的X 射线透射率。
21、 根据权利要求18所述的制造方法，其中所述第一电极由氧化铟 锡或氧化铟锌制成。
22、 一种有机电致发光设备的制造方法，该制造方法包括以下步骤: 在透明基板上形成薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括栅极、源极和漏极；在所述基板的包括所述薄膜晶体管在内的整个上表面上形成平整 膜，并且形成穿过所述平整膜的接触孔，使所述漏极通过所述接触孔而 露出；形成发光器件的第一电极，使所述第一电极通过所述接触孔电连接 到所述漏极；在所述平整膜上形成绝缘膜，使所述绝缘膜覆盖所述薄膜晶体管并 与所述第一电极的相对端部交叠；以及在所述第一电极上形成所述发光器件的第二电极。
23、 根据权利要求22所述的制造方法，其中所述绝缘膜中覆盖所述第一电极的所述相对端部的部分具有与所述第一电极的宽度的3%至 10%相对应的宽度。
24、 根据权利要求22所述的制造方法，其中对所述绝缘膜进行构图 以覆盖所述第一电极的所述相对端部，使所述第一电极具有80%至95% 的高宽比。
25、 根据权利要求22所述的制造方法，其中通过层叠厚度为1，000A 至2,000 A的SiNx或Si02而形成所述绝缘膜。
全文摘要
本发明公开一种有机电致发光设备及其制造方法，其中薄膜晶体管由发光器件的一个电极、遮蔽层或绝缘层覆盖，从而防止薄膜晶体管暴露于自然光或X射线。有机电致发光设备包括位于基板上的包括源区、沟道区和漏区的半导体层；位于基板上的包括第一接触孔的栅绝缘膜；位于栅绝缘膜的沟道区上方的栅极；位于栅绝缘膜上的包括第二接触孔的层间绝缘膜；位于层间绝缘膜上的通过第一和第二接触孔电连接到源区和漏区的源极和漏极；位于所得到的结构上的包括第三接触孔的平整膜；位于平整膜上的发光器件的第一电极，从而使第一电极覆盖半导体层同时使之经第三接触孔电连接到漏极；位于第一电极上的有机发光层；和位于有机发光层上的发光器件的第二电极。
文档编号H01L21/84GK101409305SQ20081017375
公开日2009年4月15日 申请日期2008年10月8日 优先权日2007年10月8日
发明者许峻瑛, 郑然植 申请人:乐金显示有限公司