CN104659284B

CN104659284B - 有机发光二极管显示装置的制造方法

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Publication number: CN104659284B
Application number: CN201410635479.6A
Authority: CN
Inventors: 姜贞求; 申荣训
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2014-11-05
Publication date: 2018-05-29
Anticipated expiration: 2034-11-05
Also published as: KR20150059884A; EP2876701B1; US9461270B2; CN104659284A; EP2876701A1; KR101616929B1; US20150147833A1

Abstract

公开了一种OLED显示装置的制造方法。所述方法包括：在基板上形成栅极电极；在设置有栅极电极的基板上形成栅极绝缘膜；在设置有栅极绝缘膜的基板上形成沟道层、源极电极和漏极电极；形成有机发光二极管，所述有机发光二极管包括与所述漏极电极连接的第一电极、形成在所述第一电极上的有机发光层和形成在所述有机发光层上的第二电极；使用有机硅化合物在设置有有机发光二极管的基板上形成具有低于10％的氢含量的钝化层；和在设置有钝化层的基板上形成密封层。

Description

有机发光二极管显示装置的制造方法

本申请要求2013年11月25日提交的韩国专利申请10-2013-0143523的优先权，在此援引该专利申请的全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及一种有机发光二极管(OLED)显示装置。本发明尤其涉及一种通过减小钝化层内的氢含量来提高氧化物薄膜晶体管的性能的有机发光显示装置的制造方法。

背景技术

在屏幕上实现各种信息的图像显示装置对应于信息通讯时代的核心技术。如此，图像显示装置正以更轻薄和便携性并具有高性能的方式发展。此外，为了提高用户的便利性和空间性，需要柔性显示装置。鉴于这些方面，控制有机发光层的发光量的OLED显示装置作为平板显示装置引起人们的注意。

OLED显示装置包括：形成在基板上的薄膜晶体管阵列；设置在薄膜晶体管阵列上的有机发光单元；和用于与外部隔离的玻璃罩。这种OLED显示装置使用电致发光现象。换句话说，OLED显示装置通过使激子在有机发光层内从激发态跃迁到地(基)态而发光。通过当在有机发光层两侧上的阳极电极和阴极电极之间施加电场时从电子注入电极和空穴注入电极注入到有机发光层中的电子和空穴的重新组合形成激子。

详细地说，OLED显示装置包括由彼此交叉的栅极线和数据线界定的多个布置子像素的像素区域。当从各条栅极线施加栅极脉冲时，每个子像素从各条数据线接收数据信号。此外，每个子像素发射出与接收的数据信号对应的光。这种子像素包括：形成在基板上的薄膜晶体管；和与薄膜晶体管连接的有机发光单元。

图1是显示普通OLED显示装置的像素区域的剖面图。

参照图1，OLED显示装置100包括：形成在基板101上的阵列层103；形成在阵列层103上的有机发光二极管(OLED)层105；配置成包覆OLED层105的钝化层106；以及形成在钝化层106上的粘结层107和密封层110。阵列层103包括形成在基板101上的薄膜晶体管、栅极线、数据线和电源线。OLED层105包括电极和有机发光层。

通过使用PECVD(等离子增强化学气相沉积)方法在基板101上(即在OLED层105上)沉积SiN类或SiO类化合物形成钝化层106。

然而，为了防止OLED层105内的有机发光层劣化，必须在低于100℃的低温状态下进行钝化层106的形成工艺。由于这一点，SiH₄类和NH₃类气体中包含的大量氢必然保留在钝化层106中。

随着时间流逝，保留在钝化层106中的氢向钝化层106下方的阵列层103游离。此外，该游离氢H将阵列层103内的薄膜晶体管的氧化物半导体层(沟道层)还原。正因如此，薄膜晶体管的性能必然劣化。

换句话说，钝化层106中残留的氢H使薄膜晶体管的阈值电压Vth偏移。正因如此，产生了诸如屏幕污点和亮度不均匀这样的缺陷。

发明内容

因此，本发明涉及一种OLED显示装置的制造方法，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。

本发明提供了一种通过使低氢含量的钝化层覆盖具有有机发光层的OLED来防止元件性能劣化的OLED显示装置的制造方法。

此外，本发明提供了一种通过藉由有机硅化合物与氧和一氧化氮其中之一的聚合来形成钝化层以使覆盖具有有机发光层的OLED的钝化层的氢含量最小化的OLED显示装置的制造方法。

在下面的描述中将列出本发明的其它特征和优点，这些特征和优点的一部分从下面的描述将是显而易见的，或者可从本发明的实施领会到。通过说明书、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这些优点。

根据本发明的一般方面，一种OLED显示装置的制造方法，包括：在基板上形成栅极电极；在设置有栅极电极的基板上形成栅极绝缘膜；在设置有栅极绝缘膜的基板上形成沟道层、源极电极和漏极电极；形成有机发光二极管，所述有机发光二极管包括与漏极电极连接的第一电极、形成在第一电极上的有机发光层和形成在有机发光层上的第二电极；使用有机硅化合物在设置有有机发光二极管的基板上形成氢含量低于10％的钝化层；以及在设置有钝化层的基板上形成密封层。

根据下面附图和详细描述的解释，其他***、方法、特征和优点对于本领域技术人员来说将是或将变得显而易见。所有这种额外的***、方法、特征和优点意在包含在该说明书中，在本发明的范围内并由下面的权利要求保护。该部分中不应解释为对权利要求的限制。下面结合实施方式讨论进一步的方面和优点。应当理解，本发明前面的一般性描述和下面的详细描述都是典型性的和解释性的，意在提供对要求保护的本发明的进一步说明。

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式并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是显示普通OLED显示装置的像素区域的剖面图；

图2A到图2D是图解根据本发明实施方式的OLED显示装置的制造方法的剖面图；

图3A和图3B是显示用于形成根据本发明实施方式的OLED显示装置的钝化层的有机硅化合物的结构式的示图；

图4是将使用本发明的钝化层的薄膜晶体管的特性与现有技术进行比较的示图；

图5A是图解根据本发明实施方式的钝化层的组分和氢含量的表；

图5B是图解根据现有技术的钝化层的组分和氢含量的表；

图6是将根据本发明的钝化层的氢含量与现有技术进行比较的图表；以及

图7是显示根据本发明另一个实施方式的OLED显示装置的剖面图。

具体实施方式

现在将详细描述本发明的优选实施方式，附图中图解了这些实施方式的一些例子。之后引入的这些实施方式仅仅是为了给本领域普通技术人员传达其精神而提供的例子。因此，可以以不同的形式实施这些实施方式，因此并不限于这里所述的这些实施方式。此外，为了附图中方便，放大表示了装置的尺寸和厚度。只要可能，在包括附图的整个说明书中将使用相同的参考标记表示相同或相似的部件。

图2A到图2D是图解根据本发明实施方式的OLED显示装置的制造方法的剖面图。图3A和图3B是显示用于形成根据本发明实施方式的OLED显示装置的钝化层的有机硅化合物的结构式的示图。

参照图2A到3B，OLED显示装置的制造方法通过在基板200的整个表面上沉积栅极金属膜并对栅极金属膜进行第一掩模工艺而在像素区域中形成栅极电极201。信号线212可与栅极电极同时形成。信号线212可以是电源线或不同薄膜晶体管的电极。

尽管图中未示出，但栅极电极201与栅极线连接。栅极线可用于传输驱动信号。

栅极金属膜可由具有低电阻的不透明导电材料以单层形成。具有低电阻的不透明导电材料的例子可以是铝Al、铝合金、钨W、铜Cu、镍Ni、铬Cr、钼Mo、钛Ti、铂Pt、钽Ta等之一。或者，可以以具有至少一个透明导电材料层和至少一个不透明导电材料层的多层结构来形成栅极金属膜。透明导电材料可以是氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等之一。

在如上所述的在基板200上形成栅极电极201之后，在设置有栅极电极201的基板的整个表面上形成栅极绝缘膜202。可通过仅沉积氧化硅SiOx以单层来形成栅极绝缘膜202。

或者，可通过依次沉积氮化硅SiNx和氧化硅SiOx以双层结构来形成栅极绝缘膜202。在该情形中，如将在之后所述的钝化层230一样，可使用有机硅化合物形成栅极绝缘膜202。有机硅化合物可以是HMDS(N)(六-甲基-二-硅氮烷,C₆H₁₉NSi₂)、HMDS(O)(六-甲基-二-硅氧烷,C₆H₁₈OSi₂)等之一。

换句话说，可通过将在图2C和图7中所描述的钝化层230相同的工艺以单层或多层结构来形成栅极绝缘膜202。

如果栅极绝缘膜202以单层形成，其可具有10nm～1μm的厚度。当栅极绝缘膜202形成为具有多个绝缘层时，每个绝缘层可以10nm～1μm的厚度来形成。

在如上所述在基板200上形成栅极绝缘膜202之后，相对于栅极电极201在栅极绝缘膜202上形成沟道层204。可通过在上述基板200的整个表面上(即在栅极绝缘膜202)上形成氧化物半导体层并对氧化物半导体层进行第二掩模工艺制备沟道层204。

氧化物半导体层可由包括铟In、锌Zn、镓Ga和铪Hf中的至少一个的非晶氧化物来形成。例如，如果通过溅射工艺形成镓-铟-锌氧化物(Ga-In-Zn-O)半导体层，则可使用In₂O₃、Ga₂O₃和ZnO的溅射靶或使用Ga-In-Zn氧化物的单个溅射靶。此外，当形成铪-铟-锌氧化物(Hf-In-Zn-O)半导体层时，可使用由HfO₂、In₂O₃和ZnO形成的溅射靶或使用由Hf-In-Zn氧化物形成的单个溅射靶。

在如上所述的在基板200上形成沟道层204之后，在沟道层204上形成蚀刻阻止层210。可通过在设置有沟道层204的基板200的整个表面上形成绝缘层并对该绝缘层进行第三掩模工艺来制备蚀刻阻止层210。

在如上所述的在基板200上形成蚀刻阻止层210之后，在沟道层204的两侧(或边缘)上形成源极电极207a和漏极电极207b，由此完成薄膜晶体管。可通过在设置有蚀刻阻止层210的基板200的整个表面上形成源极/漏极金属膜并对该源极/漏极金属膜进行第四掩模工艺来制备源极电极207a和漏极电极207b。

尽管图中未示出，源极电极207a与数据线电连接。数据线设置成与栅极线交叉。彼此交叉的栅极线和数据线界定出像素区域。

源极/漏极金属膜可由具有低电阻的不透明导电材料形成。具有低电阻的不透明导电材料可以是铝Al、铝合金、钨W、铜Cu、镍Ni、铬Cr、钼Mo、钛Ti、铂Pt、钽Ta等之一。或者，可以以具有至少一个透明导电材料层和至少一个不透明导电材料层的多层结构形成源极/漏极金属膜。透明导电材料可以是氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等之一。

在如上所述的在基板200上形成源极电极207a和漏极电极207b之后，在设置有源极电极207a和漏极电极207b的基板200的整个表面上形成层间绝缘膜211，如图2B中所示。此外，通过对层间绝缘膜211进行第五掩模工艺在层间绝缘膜211中形成暴露一部分漏极电极207b的接触孔。

在如上所述的在基板200上形成层间绝缘膜211之后，在层间绝缘膜211上以与漏极电极207b电连接的方式形成OLED的第一电极220。在层间绝缘膜211中形成接触孔之后，通过在上述基板200的整个表面上(即在层间绝缘膜211上)形成金属膜并对该金属膜进行第六掩模工艺来制备第一电极220。

第一电极220可由诸如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)的透明导电材料形成。正因如此，第一电极220可用作OLED的阳极电极。然而，第一电极220并不限于此。或者，第一电极220可由不透明金属形成。在该情形中，第一电极220可用作OLED的阴极电极。

在如上所述的在基板200上形成第一电极220之后，如图2C中所示形成堤层233，堤层233将第一电极220暴露出像素区域的尺寸。可通过在设置有第一电极220的基板的整个表面上形成绝缘膜并对该绝缘膜进行第七掩模工艺来制备堤层233。

在如上所述的在基板200上形成堤层233之后，在由堤层233暴露的第一电极220上形成有机发光层221。

有机发光层221可包括空穴注入层HIL、空穴传输层HTL、发光层EML、电子传输层ETL和电子注入层EIL。

此外，可在空穴传输层HTL中可包括空穴阻挡层。电子传输层ETL可由诸如PBD，TAZ，Alq3，BAlq，TPBI或Bepp2的低分子量材料形成。

有机发光层221的发光层EML根据有机形成材料发射不同颜色光。如此，为了实现全色，在像素区域中形成红色、绿色和蓝色发光层。或者，发光层EML可以是包括层叠的红色、绿色和蓝色有机材料的白色发光层。如果发光层EML为白色发光层，则可在薄膜晶体管基板或与薄膜晶体管基板组合的上基板上形成额外的红色、绿色和蓝色滤色器。当在上基板上形成滤色器时，OLED可形成为顶发光结构。

在如上所述的在第一电极220上形成有机发光层221之后，通过在上述基板200的整个表面上沉积金属膜形成OLED的第二电极223。换句话说，在设置有有机发光层221的基板200的整个表面上形成第二电极223。

第二电极223可用作OLED的阴极电极。在该情形中，第二电极223可由具有比第一电极220低的功函数的金属材料形成。例如，第二电极223可由镁Mg、钙Ca、铝Al、银Ag、锂Li及它们的合金中的一种形成。

在如上所述的在基板200上形成OLED之后，在设置有OLED的基板200的整个表面上形成钝化层230。钝化层230用于将OLED与外部隔离。

本发明中公开的钝化层230可完全包覆OLED并保护OLED免于外部湿气。此外，钝化层230可减小氢含量并防止形成于OLED下方的薄膜晶体管的性能劣化。

在详细的钝化层230形成工艺中，可使用诸如HMDS(N)(六-甲基-二-硅氮烷,C₆H₁₉NSi₂)、HMDS(O)(六-甲基-二-硅氧烷,C₆H₁₈OSi₂)或其它的有机硅化合物作为钝化层230的形成材料。

从图3A的结构式可以看出，有机硅化合物的HMDS(N)包括Si-N的组合结构。如此，HMDS(N)容易形成氮化物。此外，从图3B的另一结构式可以看出，有机硅化合物的HMDS(O)包括Si-O的另一组合结构。如此，HMDS(O)容易形成氧化物。

为了形成用作钝化层的SiNx膜和/或SiOx膜，现有技术使用硅烷和氨气气体进行PECVD工艺。然而，本发明采用有机硅化合物，而不用使用任何含氢H的气体(如上述般的气体)，就可形成SiNx层和/或SiOx。

如果使用图中所示的HMDS(N)和HMDS(O)的有机硅化合物，可通过将该有机硅化合物与等离子态的分子氧O₂或分子氮N₂(或一氧化氮NO)进行聚合来形成SiON的钝化层230。此外，这一形成工艺可在低于100℃的温度下进行。如此，可防止有机发光层221的劣化。

使用有机硅化合物形成本发明的这种钝化层230。如此，在钝化层的形成工艺期间，该钝化层230不暴露于任何含氢H的气体中。因此，可降低钝化层230的氢含量。

此外，本发明可使用有机硅化合物来形成SiN或SiO类型的钝化层。然而，本发明并不限于此。或者，可使用碳氧化硅SiOCx形成钝化层230，这能够降低在钝化层230形成工艺期间的氢含量。

此外，可以以约30nm～3μm的厚度形成钝化层230。

在如上所述的在基板200上形成钝化层230之后，在设置有钝化层230的基板200的整个表面上依次形成粘结层240和密封层250，如图2D中所示。据此，完成了OLED显示装置。

以这种方式，本发明使得具有低氢含量和出色防湿气侵入特性的钝化层230覆盖包括有机发光层的OLED。如此，可防止元件的性能劣化。

此外，本发明使得密封包括有机发光层的OLED的钝化层能够通过有机硅化合物和分子氧O₂或氮N₂(或一氧化氮NO)的聚合而得以形成。因此，可使钝化层的氢含量最小化。

图4是将使用本发明使用钝化层的薄膜晶体管的特性与现有技术进行比较的示图。图5A是图解根据本发明实施方式的钝化层的组分和氢含量的表。图5B是图解根据现有技术的钝化层的组分和氢含量的表。图6是将根据本发明的钝化层的氢含量与现有技术进行比较的图表。

图4到图6是当根据本发明使用有机硅化合物形成钝化层时OLED显示装置内的薄膜晶体管的性能与现有技术的实验结果。

钝化层中包含的氢H将薄膜晶体管的氧化物沟道层还原并使薄膜晶体管的阈值电压Vth偏移。由于该原因，必须进行上述实验。

从图4可以看出，薄膜晶体管的阈值电压Vth可向负方向偏移。如果根据现有技术形成钝化层，很明显的是：薄膜晶体管的阈值电压Vth与形成工艺时间成比例地且被严重偏移了-11.79V的较大偏差△Vth。

另一方面，当使用诸如本发明第一实施方式HMDS(N)(六-甲基-二-硅氮烷,C₆H₁₉NSi₂)和本发明第二实施方式HMDS(O)(六-甲基-二-硅氧烷,C₆H₁₈OSi₂)的有机硅化合物其中之一形成钝化层时，薄膜晶体管的阈值电压Vth与形成工艺时间成比例地且仅被稍微偏移了-0.31V的另一偏差。

这是由如图2C中所述通过采用包括Si-N或Si-O的组合结构的有机硅化合物而不必使用硅烷或氨气气体中任意一个来减小钝化层的残留氢含量的事实导致的。

从图5A、图5B和图6中可以看出，很明显的是：使用根据第一实施方式HMDS(N)(六-甲基-二-硅氮烷,C₆H₁₉NSi₂)或根据第二实施方式HMDS(O)(六-甲基-二-硅氧烷,C₆H₁₈OSi₂)所形成的SiONx、SiNx或SiOx的钝化层具有低于10％的氢含量。特别是，当使用根据第一实施方式HMDS(N)(六-甲基-二-硅氮烷,C₆H₁₉NSi₂)形成SiON的钝化层时，钝化层的氢含量降低至6.3％。

与之相反，现有技术的钝化层具有10％以上的氢含量。更具体地说，很明显的是：现有技术的SiONx的钝化层的氢含量提高至13.7％。

钝化层的这种高的氢含量使得形成在OLED下方的薄膜晶体管的阈值电压Vth严重偏移。由于该原因，薄膜晶体管的性能必然劣化。

图7是显示根据本发明另一实施方式的OLED显示装置的剖面图。

除某些工艺之外，如图7中所示的根据另一实施方式的OLED显示装置的制造方法包括与图2A到图2D所示的前一实施方式相同的工艺。与图2A到图2D所示的前一实施方式相同的另一实施方式的组件将通过相同的参考标记和名称来表示。此外，与前一实施方式重复的该另一实施方式的描述将被省略。

在根据本发明另一实施方式的OLED显示装置的制造方法中，在基板200上形成包括栅极电极201、栅极绝缘膜202、沟道层204、源极电极207a和漏极电极207b在内的薄膜晶体管。此外，在薄膜晶体管上形成包括第一电极220、有机发光层221和第二电极223的OLED。

之后，如图2C中所述，使用诸如HMDS(N)(六-甲基-二-硅氮烷,C₆H₁₉NSi₂)和HMDS(O)(六-甲基-二-硅氧烷,C₆H₁₈OSi₂)的有机硅化合物在设置有OLED的基板200上形成钝化层330。

可以以多层结构形成钝化层330。例如，可以以包括层叠的第一到第三钝化层330a、330b和330c的多层结构来形成钝化层330。

通过使用HMDS(N)(六-甲基-二-硅氮烷,C₆H₁₉NSi₂)和HMDS(O)(六-甲基-二-硅氧烷,C₆H₁₈OSi₂)层叠SiONx、SiNx和SiOx来形成第一到第三钝化层330a、330b和330c。

例如，第一钝化层330a可由SiONx形成，第二钝化层330b可由SiNx形成，第三钝化层330c可由SiOx形成。然而，本发明并不限于此。换句话说，可通过反复地重叠SiONx，SiNx和SiOx其中之一来形成第一到第三钝化层330a、330b和330c。

第一到第三钝化层330a、330b和330c的总厚度可在90nm～26μm的范围内。此外，每一个第一钝化层330a和第三钝化层330c可以以约30nm～3μm的厚度形成，第二钝化层330b可以以约30nm～20μm的另一厚度形成。

如上所述，本发明使得具有低氢含量和出色防湿气侵入特性的钝化层230覆盖包括有机发光层的OLED。如此，可防止元件的性能劣化。

此外，本发明能够通过有机硅化合物和分子氧O₂或氮N₂(或一氧化氮NO)的聚合来形成密封包括有机发光层的OLED的钝化层。因此，可使钝化层的氢含量最小化。

尽管参照多个示例性的实施方式描述了本发明，但应当理解，本领域技术人员能设计出多个其他修改例和实施方式，这落在本发明原理的精神和范围内。更具体地说，在说明书、附图和所附权利要求的范围内，在组成部件和/或主题组合构造的配置中可进行各种变化和修改。除了组成部件和/或配置中的变化和修改之外，可选择的使用对于本领域技术人员来说也将是显而易见的。

Claims

1.一种有机发光二极管显示装置的制造方法，包括：以如下顺序，

在基板上形成栅极电极；

在设置有所述栅极电极的基板上形成栅极绝缘膜；

在设置有所述栅极绝缘膜的基板上形成沟道层、源极电极和漏极电极；

形成层间绝缘膜；

形成有机发光二极管，所述有机发光二极管包括与所述漏极电极连接的第一电极、形成在所述第一电极上的有机发光层和形成在所述有机发光层上的第二电极；

形成具有低于10％的氢含量的SiON的钝化层，所述钝化层是通过将HMDS(N)和/或HMDS(O)与等离子态的分子氧或分子氮在100℃以下进行聚合而形成于设置有所述有机发光二极管的基板的整个表面上以完全包覆所述有机发光二极管，以使得所述钝化层将有机发光二极管与外部隔离，以保护其免于外部湿气的影响，减小氢含量并防止形成于OLED下方的薄膜晶体管的性能劣化；和

在设置有所述钝化层的基板上形成密封层。

2.根据权利要求1所述的方法，其中当所述钝化层是通过HMDS(N)形成时，所述钝化层的氢含量低于6.3％。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述钝化层是使用HMDS(N)和/或HMDS(O)以多层结构来形成。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述钝化层由SiNx、SiONx、SiOx和SiOCx其中之一来形成。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述栅极绝缘膜是使用有机硅化合物来形成。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述有机硅化合物为HMDS(N)和HMDS(O)其中之一。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述栅极绝缘膜形成为包括多层结构。

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述栅极绝缘膜具有10nm～1μm的厚度。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述钝化层具有30nm～3μm的厚度。