CN107221610B - 一种提高性能的硅基有机发光器件及其制造方法 - Google Patents

一种提高性能的硅基有机发光器件及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高性能的硅基有机发光器件及其制造方法，涉及硅基有机发光领域，包括硅基底、金属‑氧化物半导体场效应晶体管、第一金属层、通孔、底电极，有机发光层、顶电极和薄膜封装层，所述金属‑氧化物半导体场效应晶体管位于硅基底中，所述底电极凸出于所述硅基底表面，所述底电极的边缘由绝缘钝化物包覆，所述有机发光层覆盖于底电极和绝缘钝化物之上，所述顶电极覆盖于所述有机发光层之上，所述薄膜封装层覆盖于所述顶电极之上。本发明所述的硅基有机发光器件及其制造方法，将通孔偏置并且对底电极进行包边处理，极大提高了有机发光层铺设时的平整度，提高了发光效率。

Description

一种提高性能的硅基有机发光器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及硅基有机发光器件领域，尤其涉及一种提高性能的硅基有机发光器件及其制造方法。
背景技术
在现有的硅基有机发光的器件结构中，底电极一般为三层或五层结构，通常为钛、氮化钛、铝、钛、氮化钛的垂直五层结构，如授权公告号为“CN102629667B”发明名称为“硅基顶发射有机发光微显示器件及其制备方法”中公开了这种结构，其公开的技术方案中，连接底电极的通孔设置在底电极中间，容易造成底电极表面或侧面不平整，如图1所示。另外，五层垂直的底电极结构总体高度较高，在底电极上铺设有机发光层时，也容易形成不平和褶皱，影响发光效率。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种硅基有机发光器件及其制造方法，将通孔偏置并且对底电极进行钝化物覆盖处理，极大提高了有机发光层铺设时的平整度，提高了发光效率。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何提高有机发光层铺设时的平整度，如何提高了发光效率。
为实现上述目的，可将通孔偏置并且对底电极进行钝化物覆盖处理，如图2所示。本发明提供了一种硅基有机发光器件，包括硅基底、金属-氧化物半导体场效应晶体管、第一金属层、通孔、底电极，有机发光层、顶电极、薄膜封装层和共电极，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管位于硅基底中，所述底电极凸出于所述硅基底表面，所述底电极的边缘由绝缘钝化物包覆且所述底电极中未被包覆的区域为发光区，所述共电极选择性地包覆绝缘钝化物，所述选择性是指共电极的边缘可具有或不具有绝缘钝化物，所述通孔连接第一金属层和所述底电极，所述有机发光层覆盖于底电极和包覆于所述底电极的绝缘钝化物之上，所述顶电极覆盖于所述有机发光层和所述共电极之上，所述薄膜封装层覆盖于所述顶电极之上；所述底电极自下而上至少包括光反射层和有机接触层；所述通孔设置在所述底电极的边缘位置或四角位置且突出于所述发光区；所述底电极具有凹陷部，所述凹陷部与相邻底电极的突出部相嵌。
进一步地，所述绝缘钝化物包覆底电极边缘处形成斜面，所述斜面与平面的夹角小于75度。
进一步地，所述绝缘钝化物包覆所述底电极的边缘范围小于1微米且高度小于0.5微米。所述绝缘钝化物包覆所述底电极之上的表面粗糙程度小于1纳米。
进一步地，所述底电极自下而上至少包含光反射层和有机接触层，所述光反射层的材料为Al、Ag金属单质或其任意比例的混合物，所述有机接触层为Cr、Mo、Ni、Pt、Au、Cu、Ti、W、Zr、Ta、ZrOx、VOx、MoOx、AlOx、ZnOx、MoN、TiNx、TiSixNy、WSix、WNx、WSixTy、TaNx、TaSixNy、SiOx、SiNx、SiC、C60单质或其任意比例的混合物。
进一步地，所述光反射层的厚度为50nm-500nm，所述有机接触层厚度为1nm-50nm。
进一步地，所述绝缘钝化物为氧化硅、氮化硅、光致抗蚀剂中的一种或其混合物。
进一步地，所述通孔设置在所述底电极的边缘位置或四角位置且突出于所述发光区。
进一步地，所述通孔的数量为1-4个，且通孔大小不超过1um。
进一步地，所有通孔突出不必全部朝向一个方向。
进一步地，所述底电极具有凹陷部，所述凹陷部与相邻底电极的突出部相嵌。
进一步地，所述通孔上的底电极部分被所述绝缘钝化物包覆。
进一步地，所述底电极和第一金属层之间还具有第二金属层，所述通孔与所述第二金属层在同一水平高度错开设置。
进一步地，所述第二金属层被配置为接地或电源，所述第二金属层的材料包含Al、Ag、Ti、W、Cu、Ta单质或其氧化物、氮化物、硅化物中的一种或上述材料的任意比例混合物。所述第二金属用于增强反光并且减少像素间的交叉效应。
进一步地，所述第二金属层的厚度为50nm-700nm。
本发明还提供了一种上述硅基有机发光器件的制造方法，包括以下步骤：在硅基基板上制作底电极；使用掩模板直接制作绝缘钝化物或者先做绝缘钝化物层，然后使用掩模板刻蚀露出发光区；制作有机发光层；制作顶电极。
本发明所述的硅基有机发光器件及其制造方法，将通孔偏置并且对底电极进行包边处理，极大提高了有机发光层铺设时的平整度，提高了发光效率。并且设置的第二金属可增强反光并且减少像素间的交叉效应。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是现有技术中通孔和底电极的位置关系示意图；
图2是本发明的一个较佳实施例的单个像素的纵剖面结构示意图；
图3是本发明的一个较佳实施例的像素阵列剖面示意图；
图4是本发明的一个较佳实施例的整个硅基底的剖面示意图；
图5是本发明的一个较佳实施例的单个像素侧剖面示意图；
图6是本发明的一个较佳实施例的单个像素的另一个侧剖面示意图；
图7(a)是本发明的一个较佳实施例的单个像素俯视图；
图7(b)是本发明另一个较佳实施例的单个像素俯视图；
图7(c)是本发明又一个较佳实施例的单个像素俯视图；
图8是本发明的一个较佳实施例的像素阵列俯视图；
图9(a)是本发明又一个较佳实施例的单个像素俯视图；
图9(b)是本发明又一个较佳实施例的单个像素俯视图；
图10(a)是本发明另一个较佳实施例的像素阵列俯视图；
图10(b)是本发明又一个较佳实施例的像素阵列俯视图；
图11是本发明另一个较佳实施例的整个硅基底的剖面示意图。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
以下阐述了第一实施例：
如图3所示，本发明所述的硅基有机发光器件包括硅基底10、金属-氧化物半导体场效应晶体管11、第一金属层12、通孔13、底电极14、有机发光层15、顶电极16、薄膜封装层17和共电极18，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管11位于硅基底10中，所述底电极14凸出于所述硅基底表面10，所述底电极14的边缘由绝缘钝化物20包覆且所述底电极14中未被包覆的区域为发光区，所述共电极18选择性地包覆绝缘钝化物20，所述通孔13连接第一金属层12和所述底电极14。
进一步地，如图4所示，所述有机发光层覆15盖于底电极14和包覆于底电极14的绝缘钝化物20之上，所述顶电极16覆盖于所述有机发光层15和共电极18之上，所述薄膜封装层17覆盖于所述顶电极16之上。
在另一个实施例中，所述的硅基有机发光器件与第一实施例基本相同，特别之处在于，所述有机发光层覆15盖于底电极14和绝缘钝化物20之上且范围为硅基底10中用于发光的底电极，所述顶电极16覆盖于所述有机发光层15之上且范围为硅基底10中用于发光的底电极以及共电极18；所述薄膜封装层17覆盖于所述顶电极16之上且范围为包含顶电极16的所有部分；进一步地，硅基底中包含了键合区域或引脚区域19，用于向外部引出信号和电源。
进一步地，如图5所示，所述绝缘钝化物20包覆底电极14边缘处形成斜面，所述斜面与平面的夹角80小于75度；所述绝缘钝化物20包覆底电极14的边缘范围81小于1微米且高度82小于0.5微米，且所述绝缘钝化物包覆所述底电极之上的表面粗糙程度83小于1纳米。
进一步地，如图6所示，所述底电极14自下而上至少包含光反射层31和有机接触层32，所述光反射层31的材料为Al、Ag金属单质或它们任意比例的混合物，所述有机接触层32为Cr、Mo、Ni、Pt、Au、Cu、Ti、W、Zr、Ta、ZrOx、VOx、MoOx、AlOx、ZnOx、MoN、TiNx、TiSixNy、WSix、WNx、WSixTy、TaNx、TaSixNy、SiOx、SiNx、SiC、C60单质或它们任意比例的混合物。
进一步地，所述绝缘钝化物为氧化硅、氮化硅、光致抗蚀剂中的一种或其混合物。
以下阐述了第二实施例：
在该实施例中，所述的硅基有机发光器件与第一实施例基本相同，特别之处在于，所述底电极14的顶视图如图7(a)-(c)所示，通孔13设置在底电极的边缘位置或四角位置且突出于发光区40，突出部分为91，底电极的周围包覆有绝缘钝化物20。进一步地，通孔13上的底电极部分被绝缘钝化物20包覆。图7(a)为通孔13设置在底电极边缘位置的顶视图，图7(b)为通孔13设置在底电极边角位置的顶视图，图7(c)为另一种通孔13设置在底电极边角位置的顶视图。
进一步地，图8示意了由若干底电极14构成的像素阵列，在该阵列中，通孔13突出于底电极14的位置位于底电极14的左侧和上侧。在其他示例中，通孔13可突出于底电极14的位置可位于底电极14的右侧或下侧。
进一步地，所述底电极14具有凹陷部，图9(a)-(b)给出了两种示例。图9(a)为通孔13设置在底电极边缘位置且具有凹陷部92的顶视图，图9(b)为通孔13设置在底电极边角位置且具有凹陷部92的顶视图。
进一步地，所述底电极的凹陷部92与相邻底电极的突出部91相嵌，图10示意了两种凹陷部与相邻底电极的突出部相嵌的实施例。在图10(a)中，通孔13设置在底电极14边缘位置且其凹陷部与相邻底电极14的突出部相嵌。在图10(b)中，通孔13设置在底电极14边角位置且其凹陷部与相邻底电极14的突出部相嵌。在其他示例中，底电极的凹陷部可设置于底电极的任意边缘位置且与相邻底电极的突出部相嵌。
进一步地，设置在底电极边缘位置的通孔的数量为1-4个，且通孔大小不超过1um。
进一步地，所有通孔突出不必全部朝向一个方向。
以下阐述了第三实施例：
在该实施例中，所述的硅基有机发光器件与第一实施例基本相同，特别之处在于，所述底电极14和第一金属层12之间还设置有第二金属层25，所述通孔13与所述第二金属层25在同一水平高度错开设置，如图11所示。
进一步地，所述第二金属层被配置为接地或电源，所述第二金属层的材料包含Al、Ag、Ti、W、Cu、Ta单质或其氧化物、氮化物、硅化物中的一种或上述材料的任意比例混合物。
进一步地，所述第二金属层的厚度为50nm-700nm。
本发明还提供了一种上述硅基有机发光器件的制造方法，包括以下步骤：在硅基基板上制作底电极；使用掩模板直接制作绝缘钝化物或者先做绝缘钝化物层，然后使用掩模板刻蚀露出发光区；制作有机发光层；制作顶电极；制作薄膜封装层。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种硅基有机发光器件，包括硅基底、金属-氧化物半导体场效应晶体管、第一金属层、通孔、底电极、有机发光层、顶电极、薄膜封装层和共电极，其特征在于，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管位于硅基底中，所述底电极凸出于所述硅基底表面，所述底电极的边缘由绝缘钝化物包覆且所述底电极中未被包覆的区域为发光区，所述共电极选择性地包覆绝缘钝化物，所述通孔连接第一金属层和所述底电极，所述有机发光层覆盖于底电极和包覆于所述底电极的绝缘钝化物之上，所述顶电极覆盖于所述有机发光层和所述共电极之上，所述薄膜封装层覆盖于所述顶电极之上；
所述底电极自下而上至少包括光反射层和有机接触层；
所述通孔设置在所述底电极的边缘位置或四角位置且突出于所述发光区；
所述底电极具有凹陷部，所述凹陷部与相邻底电极的突出部相嵌。
2.如权利要求1所述的硅基有机发光器件，其特征在于，所述绝缘钝化物包覆底电极边缘处形成斜面，所述斜面与平面的夹角小于75度。
3.如权利要求1所述的硅基有机发光器件，其特征在于，所述绝缘钝化物包覆所述底电极的边缘范围小于1微米且高度小于0.5微米，且所述绝缘钝化物包覆所述底电极之上的表面粗糙程度小于1纳米。
4.如权利要求1所述的硅基有机发光器件，其特征在于，所述光反射层的材料为Al、Ag金属单质或其任意比例的混合物，所述有机接触层为Cr、Mo、Ni、Pt、Au、Cu、Ti、W、Zr、Ta、ZrOx、VOx、MoOx、AlOx、ZnOx、MoN、TiNx、TiSixNy、WSix、WNx、WSixTy、TaNx、TaSixNy、SiOx、SiNx、SiC、C60单质或其任意比例的混合物。
5.如权利要求1所述的硅基有机发光器件，其特征在于，所述绝缘钝化物为氧化硅、氮化硅、光致抗蚀剂中的一种或其混合物。
6.如权利要求1所述的硅基有机发光器件，其特征在于，所述通孔上的底电极部分被所述绝缘钝化物包覆。
7.如权利要求1所述的硅基有机发光器件，其特征在于，所述底电极和第一金属层之间还设置有第二金属层，所述通孔与所述第二金属层在同一水平高度错开设置。
8.如权利要求1-7任意一种硅基有机发光器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
在硅基基板上制作底电极；
使用掩模板直接制作绝缘钝化物或者先做绝缘钝化物层，然后使用掩模板刻蚀露出发光区；
制作有机发光层；
制作顶电极；
制作薄膜封装层。
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