CN101388404B - 有机电致发光器件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机电致发光器件及其制造方法。所述有机电致发光器件包括：透明基板；包括源区域、沟道区域和漏区域的半导体层；栅绝缘膜，在所述源区域和所述漏区域上具有第一接触孔，且该栅绝缘膜形成在包括所述半导体层的基板上；形成在所述沟道区域上方的所述栅绝缘膜上的栅极；层间绝缘膜，在所述源区域和所述漏区域上具有第二接触孔，且该层间绝缘膜形成在包括所述栅极的所述栅绝缘膜的整个表面上；以及源极和漏极，形成在所述层间绝缘膜上从而通过所述第一和第二接触孔与所述源区域和所述漏区域电连接，其中所述源极和所述漏极中的至少之一形成为覆盖所述半导体层。

Description

有机电致发光器件及其制造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年9月13日提交的韩国专利申请No.10-2007-0093077，和2008年8月19日提交的韩国专利申请No.10-2008-0080687的优先权，其在这里全部结合作为参考，就像在这里全部列出一样。

技术领域

本发明涉及一种有机电致发光器件及其制造方法，尤其涉及一种有机电致发光器件中用作驱动开关的薄膜晶体管的电极结构以及制造该有机电致发光器件的方法。

背景技术

在多媒体时代，显示器件需要更薄更大并能显示接近自然色的颜色。常规阴极射线管(CRT)提供40英寸或更大的大屏幕方面受到限制。有机电致发光器件、液晶显示器件(LCD)、等离子体显示面板(PDP)和投影TV(电视)等正高速发展，广泛用在高分辨率图像的领域中。

在上述显示器件中，有机电致发光器件是以下面的方式发光的器件；如果电荷注入在阴极与阳极之间形成的有机膜中，则电子空穴对消失(extinct)，从而发光。因此，有机电致发光器件可形成在柔性透明基板，如塑料上。此外，与等离子体显示面板或无机电致发光器件相比，有机电致发光器件可以以低电压(大约10V以下)操作。此外，因为有机电致发光器件具有相对低的功耗和出色的彩色感觉(color sensation)的优点，所以作为下一代显示器件，有机电致发光器件已经吸引人们的注意。此外，为了以低电压操作有机电致发光器件，重要的是保持有机膜具有非常薄且均匀的厚度(大约100～200nm)和器件的稳定性。

有机电致发光器件根据子像素的驱动方法分为在电信号的开关控制下操作的无源矩阵型有机电致发光器件和使用薄膜晶体管(TFT)操作的有源电致发光器件。

下面描述常规的有源矩阵型有机电致发光器件。

在常规的有源矩阵型有机电致发光器件中，在透明基板上形成有薄膜晶体管。在该情形中，薄膜晶体管包括：具有源区域、漏区域和沟道区域的有源层，栅绝缘膜，栅极，层间绝缘膜和源极/漏极。源区域和漏区域通过形成在层间绝缘膜和栅绝缘膜中的接触孔分别与源极和漏极接触。

此外，在具有薄膜晶体管的基板上形成由有机材料形成的平坦化膜。此外，在平坦化膜上形成与漏极电连接的阳极。此外，在阳极电极上形成有机发光层，而且在有机发光层上形成阴极电极。在该情形中，有机发光层包括空穴传输层、红色，绿色和蓝色发光层和电子传输层。

在该情形中，空穴传输层包括空穴注入层和空穴迁移层。电子传输层包括电子迁移层和电子注入层。

然而，上述常规的有机电致发光器件具有下面的问题。

在常规的有源矩阵型有机电致发光器件中，在阳极、发光层和阴极的沉积工序中，薄膜晶体管暴露于X射线或类似物，由此导致对薄膜晶体管的损害。此外，还具有减小源极/漏极层之间的电接触的问题。

发明内容

因此，本发明涉及一种有机电致发光器件及其制造方法，其基本上克服了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。

本发明的一个目的是提供一种能在阳极、发光层和阴极的沉积工序中保护薄膜晶体管免受X射线或类似物损坏并能提高有源矩阵型有机电致发光器件中源极和漏极的界面特性的有机电致发光器件及其制造方法。

在下面的描述中将部分列出本发明其它的优点，目的和特征，且根据下面的解释，部分对于本领域熟练技术人员是显而易见的，或者可以通过实践本发明领会到。通过所写说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构可实现和获得本发明的目的和其它优点。

为了实现这些和其它的优点并根据本发明的目的，如这里具体表示和广义描述的，有机电致发光器件包括：透明基板；半导体层，包括源区域、沟道区域和漏区域；栅绝缘膜，在所述源区域和所述漏区域上具有第一接触孔，且该栅绝缘膜形成在包括所述半导体层的基板上；形成在所述沟道区域上方的所述栅绝缘膜上的栅极；层间绝缘膜，在所述源区域和所述漏区域上具有第二接触孔，且该层间绝缘膜形成在包括所述栅极的所述栅绝缘膜的整个表面上；源极和漏极，形成在所述层间绝缘膜上，从而通过所述第一接触孔和第二接触孔与所述源区域和所述漏区域电连接，其中所述源极和所述漏极中的至少之一形成为覆盖所述半导体层，所述源极和所述漏极中至少之一具有0.001～0.1％的X射线透射率并形成为具有三层结构；平坦化膜，具有在所述漏极上的第三接触孔，且该平坦化膜形成在具有所述源极和漏极的基板的整个表面上；阳极电极，形成在所述平坦化膜上的像素区域中，从而通过所述第三接触孔与所述漏极电连接；有机发光层，形成在所述阳极电极上；以及阴极电极，形成在所述有机发光层上。

根据本发明的另一个目的，一种用于制造有机电致发光器件的方法包括：在基板上形成包括源区域、沟道区域和漏区域的半导体层；在包括所述半导体层的基板上形成栅绝缘膜；在所述沟道区域上方的所述栅绝缘膜上形成栅极；在包括所述栅极的栅绝缘膜的整个表面上形成层间绝缘膜；在所述栅绝缘膜和所述层间绝缘膜中形成第一接触孔，从而暴露所述源区域和所述漏区域；在所述层间绝缘膜上形成通过所述第一接触孔与所述源区域和所述漏区域电连接的源极和漏极，其中所述源极和所述漏极中的至少之一形成为覆盖所述半导体层，所述源极和所述漏极中至少之一具有0.001～0.1％的X射线透射率并形成为具有三层结构；在包括所述源极和所述漏极的基板的整个表面上形成平坦化膜；在所述平坦化膜中形成暴露所述漏极的第三接触孔；在所述平坦化膜上的像素区域中形成通过所述第三接触孔与所述漏极电连接的阳极电极；在所述阳极电极上形成有机发光层；以及在所述有机发光层上形成阴极电极。

根据本发明的有机电致发光器件及其制造方法具有下面的效果。

就是说，在该有源矩阵型有机电致发光器件中，因为薄膜晶体管的有源层被源极、栅极和漏极覆盖，所以可防止薄膜晶体管的有源层由于在阳极、有机发光层和阴极的沉积工序中的X射线或类似物而被损害。

此外，因为源极和漏极形成为具有三层结构，所以可提高源极和漏极的界面特性，由此增加了电接触。

应当理解，本发明前面的概括性性描述和下面的详细描述都是示例性的和解释性的，意在提供如权利要求中所述的本发明进一步的解释。

附图说明

给本发明提供进一步理解并组成说明书一部分的附图图解了本发明的实施方案并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1图解了表示根据本发明一个实施方式的有机电致发光器件的横截面图；

图2图解了图1的源极和漏极的横截面图；

图3图解了根据本发明另一个实施方式的有机电致发光器件的横截面图；以及

图4A到4E图解了用于制造根据本发明一个实施方式的有机电致发光器件的方法。

具体实施方式

现在将参照本发明的优选实施方案详细描述，附图中图解了其实施例。尽可能，在整个附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。

下面，将参照附图详细描述根据本发明的有机电致发光器件及其制造方法。

在附图中放大了厚度的尺寸，以清楚地表示几个层和区域。图中所示的各个层的厚度比例不等于实际的厚度比例。同时，当在其他部分“上”形成或设置诸如层、膜、区域和板这样的部分时，应当理解该部分可通过直接接触而直接形成在所述其他部分上，或者可在其间设置有另一部分。

图1图解了根据本发明一个实施方式的有机电致发光器件的横截面图。图2图解了源极和漏极的横截面图。图3图解了根据本发明另一个实施方式的有机电致发光器件的横截面图。参照图1到3描述根据本发明实施方式的有机电致发光器件。

如图1到3中所示，在根据本发明实施方式的有机电致发光器件中，在透明基板100上形成有薄膜晶体管110。

在该情形中，透明基板100可由玻璃、石英、兰宝石或类似物形成。此外，尽管图中没有示出，但在透明基板100与薄膜晶体管110之间形成有绝缘膜，以防止透明基板中的各种杂质渗透进薄膜晶体管中。

将详细解释薄膜晶体管的构造。就是说，在透明基板100上以岛状形成具有源区域111、漏区域112和沟道区域113的半导体层。在包括具有源区域111、漏区域112和沟道区域113的半导体层的基板整个表面上形成栅绝缘膜120。在沟道区域113上方的栅绝缘膜120上形成栅极114。在包括栅极114的基板整个表面上形成层间绝缘膜130。在栅绝缘膜120和层间绝缘膜130中形成接触孔，以暴露源区域111和漏区域112。在层间绝缘膜130上形成源极115和漏极116，以通过接触孔分别与源区域111和漏区域112电连接。

在该情形中，栅极114、源极115和漏极116中的至少一个电极具有如图2中所示的三层结构。就是说，该三层结构具有表面活性剂层115a、导电层115b和钝化层115c的层叠结构。

在该情形中，表面活性剂层115a由钛(Ti)、钼(Mo)或类似物形成并具有30～100nm的厚度。

导电层115b由选自铬(Cr)、铜(Cu)、金(Au)、镍(Ni)、银(Ag)、钽(Ta)、铝(Al)和铝化钕(AlNd)中的材料形成。导电层115b具有200～500nm的厚度。

钝化层115c由钛(Ti)、钨(W)或类似物形成并具有30～100nm的厚度。钝化层115c具有0.001～1.0％的X射线透过率。

在该情形中，钝化层115c保护晶体管免于由于在随后形成阳极、发光层和阴极时产生的X射线或类似物导致的损害。因此，理想的是完全阻止X射线，但实际上，钝化层115c使用上述材料形成为具有在上述范围内的厚度。

在该情形中，在确保导电率的同时，对于体积和重量，导电层115b形成为具有200～500nm的厚度。此外，表面活性剂层115a和钝化层115c均能够防止导电层115b受到由于在有机电致发光器件的沉积工序中的X射线等而导致的损害。此外，对于源极的界面粘结强度，表面活性剂115a除了Ti之外还可由Mo形成。

具有200nm厚度的Mo层具有0.22％的X射线透过率，具有400nm厚度的Mo层具有0.0005％的X射线透过率。如果如上所述表面活性剂层115a具有30～100nm的厚度，则表面活性剂层115a就具有0.1～0.5％的X射线透过率。然而，当较厚地形成表面活性剂层115a或钝化层115c时，尽管X射线屏蔽效果提高了，但存在一个问题，即器件的体积和重量变大。因此，表面活性剂层115a和钝化层115c形成为具有在上述范围内的厚度。

此外，诸如铅(Pb)这样的材料具有较高的X射线屏蔽效果，但具有较低的界面粘结强度。因此，表面活性剂层115a由钼(Mo)或类似物形成，以具有上述X射线屏蔽效果。表面活性剂层115a和钝化层115c可以由能屏蔽X射线并能提高界面粘结强度的任何其他材料形成。此外，优选地，对于X射线屏蔽效果和体积，由上述材料形成的表面活性剂层115a和钝化层115c具有30～100nm的厚度。此外，具有上述结构的源极115或漏极116具有0.001～0.1％的X射线透过率，由此在提供X射线屏蔽效果和保护晶体管的同时减小了重量和体积。如果仅较厚地形成钝化层和表面活性剂层中的一个层，虽然能够获得满意的X射线屏蔽效果，但在与晶体管的界面粘结强度方面会产生问题。

如图1中所示，具有上述三层结构的源极115和漏极116中的至少一个电极形成为覆盖薄膜晶体管中具有源区域111、漏区域112和沟道区域113的半导体层。

此外，作为另一个例子，如图3中所示，具有上述三层结构的栅极114、源极115和漏极116形成为覆盖薄膜晶体管中具有源区域111、漏极区域112和沟道区域113的半导体层。

此外，在包括薄膜晶体管110的基板整个表面上形成有平坦化膜140，用于平坦化像素区域。在该情形中，平坦化膜140可由诸如丙烯酸有机化合物、聚酰亚胺、苯并环丁烯(BCB)或PFCB这样的有机绝缘材料形成。此外，平坦化膜140可由诸如氮化硅这样的无机绝缘材料形成。

此外，在平坦化膜140中形成有接触孔，从而暴露漏极116的特定部分。然后，在像素区域中的平坦化膜140上形成通过接触孔与漏极116电连接的阳极电极150。在该情形中，阳极电极150由透明导电膜形成以透射光，例如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。

在像素区域之间的平坦化膜140上形成有像素隔离膜155。像素隔离膜155可由诸如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiO2)这样的无机绝缘材料形成。

在像素隔离膜155和阳极电极150上顺序形成有机发光层和阴极电极190。

通过顺序层叠空穴注入层160、空穴传输层165、发光层170、电子传输层180和电子注入层185形成有机发光层。此外，有机电致发光器件的阴极电极190层叠在有机发光层上。

在该情形中，电子传输层180设置在发光层170与阴极电极190之间。因此，从阴极电极190注入发光层170的大部分电子向阳极电极150移动，从而与空穴复合。此外，空穴传输层165设置在阳极电极150与发光层170之间。因此，由于与空穴传输层165的界面，注入发光层170中的电子仅存在于发光层170中，而没有向阳极电极150移动，由此提高了复合效率。

将参照附图详细描述用于制造根据本发明的具有上述构造的有机电致发光器件的方法。

图4A到4E图解了用于制造根据本发明一个实施方式的有机电致发光器件的方法。

如图4A中所示，制备由玻璃、石英、兰宝石或类似物形成的透明基板100。在透明基板100上通过低压化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积或类似方法形成具有大约

厚度的非晶硅膜。此外，通过激光退火方法或类似方法将非晶硅膜结晶为多晶硅膜。当然，代替非晶硅膜，可直接沉积多晶硅膜。

然后，通过例如光刻工序将多晶硅膜构图，从而形成单位像素中薄膜晶体管的有源层113a。然后，在包括有源层113a的基板整个表面上沉积栅绝缘膜120。

如图4B中所示，在有源层113a上方的栅绝缘膜120上形成栅极114。即，通过溅射方法在栅绝缘膜120上沉积具有大约

厚度的铝化钕(AlNd)。然后，通过光刻工序将铝化钕(AlNd)构图，从而形成栅极114。

然后，使用栅极114作为掩模将杂质离子植入有源层113a中。激活植入的杂质离子，从而形成薄膜晶体管的源区域111和漏区域112。在该情形中，因为杂质离子没有植入栅极114下面的有源层113a中，所以自然形成沟道区域113。

此外，在包括栅极114的基板整个表面上形成由氧化硅膜或氮化硅膜形成的层间绝缘膜130。

如图4C中所示，选择性地移除栅绝缘膜120和层间绝缘膜130，从而暴露出源区域111和漏区域112，由此形成接触孔。

此外，在层间绝缘膜130上沉积至少一层金属层(例如三层)，并通过光刻工序移除该金属层，从而形成与源区域111和漏区域112电连接的源极115和漏极116。

详细描述用于形成源极115和漏极116的工序。

就是说，以30～100nm的厚度沉积钛(Ti)、钼(Mo)或类似物，从而形成表面活性剂层115a。然后，在表面活性剂层115a上以200～500nm的厚度沉积选自铬(Cr)、铜(Cu)、金(Au)、镍(Ni)、银(Ag)、钽(Ta)、铝(Al)和铝化钕(AlNd)的材料，从而形成导电层115b。然后，在导电层115b上以30～100nm的厚度沉积钛(Ti)、钨(W)或类似物，从而形成钝化层115c。

在该情形中，表面活性剂层115a具有0.1～0.5％的X射线透射率。钝化层115c具有0.2～1.0％的X射线透射率。

此外，选择性地移除表面活性剂层115a、导电层115b和钝化层115c，从而形成源极115和漏极116。表面活性剂层115a增加了源极的界面粘结强度，从而提供了器件的稳定性。源极115和漏极116形成为具有0.001～0.1％的X射线透射率。

在该情形中，源极115和漏极116中的至少之一形成为覆盖薄膜晶体管中具有源区域111、漏区域112和沟道区域113的有源层。

此外，作为另一个例子，如图3中所示，栅极114、源极115和漏极116形成为覆盖薄膜晶体管中具有源区域111、漏区域112和沟道区域113的有源层。

此外，栅极114可以具有与源极115和漏极116相同方式的三层结构。

如图4D中所示，在包括薄膜晶体管110的层间绝缘膜130的整个表面上形成平坦化膜140。在该情形中，平坦化膜140设置为用于阳极的平坦化并通过以大约

的厚度沉积有机或无机绝缘材料形成。

通过光刻工序蚀刻平坦化膜140，从而形成暴露源极115或漏极116(在附图中为漏极116)的接触孔。

在包括接触孔的平坦化膜140上沉积透明导电膜，例如ITO或IZO，并通过光刻工序将其构图，由此在像素区域中形成通过接触孔与漏极116电连接的阳极电极150。

此外，在最终结构的整个表面上以大约

的厚度沉积由氮化硅或氧化硅形成的无机绝缘膜。然后，将无机绝缘膜构图，从而仅保留像素区域的***部分，由此形成像素隔离膜155。

如图4E中所示，通过顺序层叠空穴注入层160、空穴传输层165、发光层170、电子传输层180和电子注入层185形成有机发光层。此外，在最终结构的整个表面上以特定厚度形成有机电致发光器件的阴极190。

在该情形中，通过以10～30nm的厚度沉积酞菁铜(CuPC)形成空穴注入层160。此外，通过以30～60nm的厚度沉积4，4’-双[N-1-萘基-N-苯基-氨基]联苯(NPB)形成空穴传输层165。此外，根据红色、绿色和蓝色像素，发光层170由有机发光材料形成，同时添加掺杂剂(如果需要)。

在该情形中，用于形成阳极、有机发光层和阴极的至少一个工序使用电子束(X射线)。

使用电子束形成阳极、有机发光层和阴极的原因是通过在相同的腔室中执行上述工序可提高有机发光层的发光特性。就是说，当沉积有机发光层并通过溅射方法在溅射装置中沉积阴极时，有机发光层暴露于空气，从而降低了发光特性或使沉积工序变得复杂。

如上所述，尽管在用于形成阳极、有机发光层和阴极的工序中使用电子束，但通过源极115和漏极116覆盖薄膜晶体管的有源层。因而，可防止薄膜晶体管的有源层被损害。

在根据本发明的有机电致发光器件及其制造方法中，可以提高源极和漏极的界面特性并且可以防止特别是由于X射线导致的对薄膜晶体管的有源层的损害。因而，可发提高有机电致发光器件的性能并延长有机电致发光器件的寿命。

在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在本发明中可进行各种修改和变化，这对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。因而，本发明意在覆盖落入所附权利要求及其等价物范围内的本发明的修改和变化。

Claims (13)

1.一种有机电致发光器件，包括：

透明基板；

半导体层，包括源区域、沟道区域和漏区域；

栅绝缘膜，在所述源区域和所述漏区域上具有第一接触孔，且该栅绝缘膜形成在包括所述半导体层的基板上；

栅极，形成在所述沟道区域上方的所述栅绝缘膜上；

层间绝缘膜，在所述源区域和所述漏区域上具有第二接触孔，且该层间绝缘膜形成在包括所述栅极的所述栅绝缘膜的整个表面上；

源极和漏极，形成在所述层间绝缘膜上，从而通过所述第一接触孔和第二接触孔与所述源区域和所述漏区域电连接，

其中，所述源极和所述漏极中至少之一形成为覆盖所述半导体层，所述源极和所述漏极中至少之一具有0.001～0.1％的X射线透射率并形成为具有三层结构；

平坦化膜，具有在所述漏极上的第三接触孔，且该平坦化膜形成在具有所述源极和漏极的基板的整个表面上；

阳极电极，形成在所述平坦化膜上的像素区域中，从而通过所述第三接触孔与所述漏极电连接；

有机发光层，形成在所述阳极电极上；以及

阴极电极，形成在所述有机发光层上。

2.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述三层结构包括：由钛Ti或钼Mo形成的表面活性剂层；形成在所述表面活性剂层上并由选自铬Cr、铜Cu、金Au、镍Ni、银Ag、钽Ta、铝Al和铝化钕AlNd的材料形成的导电层；以及形成在所述导电层上并由钛Ti或钨W形成的钝化层。

3.根据权利要求2所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述导电层形成为具有200～500nm的厚度。

4.根据权利要求2所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述钝化层具有30～100nm的厚度和0.2～1.0％的X射线透射率。

5.根据权利要求2所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述表面活性剂层具有30～100nm的厚度和0.1～0.5％的X射线透射率。

6.根据权利要求1所述的有机电致发光器件，其特征在于，所述半导体层由栅极、源极和漏极覆盖。

7.一种制造有机电致发光器件的方法，包括：

在基板上形成包括源区域、沟道区域和漏区域的半导体层；

在包括所述半导体层的基板上形成栅绝缘膜；

在所述沟道区域上方的所述栅绝缘膜上形成栅极；

在包括所述栅极的栅绝缘膜的整个表面上形成层间绝缘膜；

在所述栅绝缘膜和所述层间绝缘膜中形成第一接触孔，从而暴露所述源区域和所述漏区域；

在所述层间绝缘膜上形成通过所述第一接触孔与所述源区域和所述漏区域电连接的源极和漏极，

其中，所述源极和所述漏极中的至少之一形成为覆盖所述半导体层，所述源极和所述漏极中至少之一具有0.001～0.1％的X射线透射率并形成为具有三层结构；

在包括所述源极和所述漏极的基板的整个表面上形成平坦化膜；

在所述平坦化膜中形成暴露所述漏极的第三接触孔；

在所述平坦化膜上的像素区域中形成通过所述第三接触孔与所述漏极电连接的阳极电极；

在所述阳极电极上形成有机发光层；以及

在所述有机发光层上形成阴极电极。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，形成所述源极和所述漏极的步骤包括：

使用钛Ti或钼Mo在所述层间绝缘膜上形成表面活性剂层；

使用选自铬Cr、铜Cu、金Au、镍Ni、银Ag、钽Ta、铝Al和铝化钕(AlNd)的材料在所述表面活性剂层上形成导电层；以及

使用钛Ti或钨W在所述导电层上形成钝化层。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述导电层形成为具有200～500nm的厚度。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述钝化层具有30～100nm的厚度和0.2～1.0％的X射线透射率。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂层具有30～100nm的厚度和0.1～0.5％的X射线透射率。

12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述半导体层由栅极、源极和漏极覆盖。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述阳极电极、所述有机发光层和所述阴极电极中的至少之一由电子束沉积方法形成。

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