CN1578569A - 有机发光装置 - Google Patents
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Abstract
一种有机发光装置，通过形成具有高透射率导电材料和高反射率导电材料之间的浓度梯度的黑矩阵的栅极布线与数据布线来改善对比度。该装置包括：形成在绝缘衬底上的栅极布线与数据布线，由栅极布线与数据布线形成的像素部分，设置在像素部分中的像素，其中栅极布线与数据布线中至少一个由导电光吸收材料形成。至少一个布线由具有高透射率导电材料和高反射率导电材料之间的浓度梯度的光吸收材料形成。高反射率导电材料由Al、Mo、Ti、Cu、Ag等的至少一种构成，具有高透射率的导电材料由ITO、IO、TO、IZO、ZnO等的至少一种构成。栅极布线包括栅极线、栅电极、电容器电极或电源线，而数据布线包括数据线、源漏电极、电容器电极或电源线。
Description
本申请要求2003年7月25日递交的韩国专利申请No.2003-51660的权益，其所公开的全部内容在此引作参考。
技术领域
本发明涉及一种有机发光装置，并更具体地，涉及一种通过形成黑矩阵的数据布线和栅极布线来改善对比度的有机发光装置，所述黑矩阵具有透明导电材料和高反射性金属材料之间的浓度梯度。
背景技术
图1示出了一种传统有源矩阵有机发光装置(active matrix organic lightemitting device，AMOLED)的平面构造，其聚焦在由红(R)、绿(G)和蓝(B)单位像素组成的像素上。
参照图1，传统的AMOLED包括：多个彼此绝缘并沿一个方向设置的栅极线110，多个彼此绝缘并沿与栅极线110交叉的方向设置的数据线120，以及与栅极线110交叉的电源线130，电源线与数据线120平行设置并彼此绝缘。所述AMOLED还包括：由栅极线110、数据线120和电源线130形成的多个像素部分140，以及具有设置在各像素部分140中的开口155的多个像素电极150。
尽管在图中未示出，R、G和B单位像素被设置在各像素部分140中，并且每个像素单元包括薄膜晶体管、电容器以及与像素电极150耦合的场致发光(EL)器件。通孔160连接像素电极150和所述薄膜晶体管的源极电极和漏极电极中的一个。
当EL器件发射光束时，由于外部光被金属材料如薄膜晶体管的栅极电极、源极和漏极电极、电容器电极和其他布线反射，故具有上述平面结构的传统有机发光装置存在对比度降低的问题。由于外部光的高反射率，使得广泛暴露于外部光的可移动显示器存在对比度降低的问题。
为了阻止由外部光反射所引起的对比度降低，可在显示器的前表面上附加偏振器。可是，因为偏振器本身遮挡从有机发光层发射的光束，所以使用所述偏振器会引起生产成本增加以及造成对比度降低的已降低了的透射率。
可选地，由Cr/CrOx或有机层构成的黑矩阵被单独地形成在形成有薄膜晶体管和电容器的区域上。可是，需要单独的掩模工序以形成黑色矩阵，这使得制造工艺相对复杂化。
当通过减少对外部光的反射率来改善对比度时，重要的是实现黑色比实现白色更努力。韩国专利申请No.2001-0085187已经公开了一种技术，运用该技术，可通过使用底部发光型的有源矩阵有机发光装置中的浓度梯度层(MIHL，metal insulator hybrid layer，金属绝缘混合层)形成所述黑矩阵。可是，这种技术需要形成所述黑矩阵的单独工序。
发明内容
本发明的一个示意性实施例提供一种有机发光装置，其通过最小化外部光的反射率来改善对比度。
本发明的另一示意性实施例提供一种有机发光装置，其通过形成材料的栅极布线和数据布线而不需要单独的黑色矩阵，所述材料具有透明导电材料和金属材料之间的浓度梯度。
本发明的又一示意性实施例提供一种薄膜晶体管，其包括形成在绝缘衬底上的半导体层、栅极电极以及与半导体层相连的源极电极和漏极电极，其中所述栅极电极、源极电极和漏极电极中的至少一个由导电光吸收材料形成。同样，有机发光装置的栅极布线和数据布线中的至少一个可包含导电光吸收材料。
在本发明的又一示意性实施例中，所述有机发光装置为底部发光型。至少一个电极可由浓度梯度层形成，在浓度梯度层中，透明导电材料的含量朝向衬底逐渐增加，而金属材料的含量离开衬底逐渐增加。所述像素可包括晶体管、电容器和EL器件。所述栅极布线可包括从栅极线、晶体管的栅极电极、电容器电极以及电源线中选出的至少一个，以及数据布线可包括从数据线、晶体管的源极电极和漏极电极、电容器电极以及电源线中选出的至少一个。栅极布线与数据布线的每一个可形成在除从EL器件发射光束的衬底区域之外的衬底上，并还包括光吸收材料图案，形成所述光吸收材料图案以便与所述栅极布线电分离。
在顶部发光型有机发光装置的示意性实施例中，所述浓度梯度层可以是这样的，即金属材料的含量朝向所述衬底逐渐增加，而透明导电材料的含量远离所述衬底逐渐增加。
在双侧发光型的有机发光装置的示意性实施例中，至少一个电极可由所述浓度梯度层形成，其中金属材料的含量朝向其中心部分逐渐增加，而透明导电材料的含量远离中心部分朝向衬底和衬底的相对部分逐渐增加。
附图说明
对于本领域的普通技术人员来讲，通过参照附图详细地说明本发明的优选实施例，使得本发明的上述及其他特征和优势变得更清晰。
图1为传统有机发光装置的布局图；
图2A为根据本发明实施例的有机发光装置的布局图；
图2B为根据本发明实施例的有机发光装置中单位像素的布局图；
图3为根据本发明实施例的底部发光型有机发光装置的截面构造；
图4为根据本发明实施例的顶部发光型有机发光装置的截面构造；
图5为根据本发明实施例的双侧发光型有机发光装置的截面构造。
具体实施方式
在下文中，将参照附图更充分地说明本发明，所述附图中示出了本发明的示意性实施例。可是，本发明可以以不同的形式实施并不应认为限制于此处所阐明的实施例。更适合地，提供这些示意性实施例以使公开透彻和完整，并向本领域技术人员充分地表达本发明的范围。在附图中，为清楚起见，层的厚度以及区域被放大。整个说明书中，相同的标记指代相同的元件。
图2A为根据本发明示意性实施例的有机发光装置的平面示意图，其中像素具有R、G和B单位像素。图2B为关于图2A中有机发光装置的一个单位像素的平面结构的实例。
参照图2A和2B，根据本发明的示意性实施例的有源矩阵有机发光装置(AMOLED)包括：多个相互绝缘并沿一个方向设置的栅极线210，以及多个相互绝缘并沿与栅极线210交叉的方向设置的数据线220。进一步，电源线230与栅极线210交叉并沿与数据线220平行的方向设置，且相互绝缘。另外，AMOLED可以包括多个由栅极线210、数据线220和电源线230形成的像素区域240。栅极线210、数据线220和电源线230可由光吸收材料形成，所述光吸收材料具有金属材料和透明导电材料之间的浓度梯度。
在每个像素电极250中设置R、G和B单位像素。各像素包括两个薄膜晶体管260和280、电容器270和具有像素电极250的EL器件。
可用作开关的薄膜晶体管260可以包括：具有源极和漏极区域的半导体层261，与栅极线210相连并由光吸收材料形成的栅极电极263，所述光吸收材料具有金属材料和透明导电材料之间的浓度梯度。薄膜晶体管260可进一步包括源极电极265和漏极电极267，其通过接触孔264和266分别与半导体层261的源极和漏极区域相连，并由具有金属材料和透明导电材料之间的浓度梯度的光吸收材料形成。
可用于驱动的薄膜晶体管280可包括具有源极和漏极区域的半导体层281和由光吸收材料形成的栅极电极283，所述光吸收材料具有金属材料和透明导电材料之间的浓度梯度。所述薄膜晶体管280可以进一步包括源极电极285和漏极电极287，其通过接触孔284和286分别与半导体层281的源极和漏极区域相连。它们由具有金属材料和透明导电材料之间的浓度梯度的光吸收材料形成。
电容器270可包括下电极271，其通过接触孔268与开关晶体管260的漏极电极267相连以及与驱动晶体管280的栅极电极283相连，其由具有金属材料和透明导电材料之间的浓度梯度的遮光材料形成。电容器270可以进一步包括与电源线230相连的上电极273，其由具有金属材料和透明导电材料之间的浓度梯度的光吸收材料形成。所述像素电极250通过通孔257与驱动晶体管280的漏极电极287相连。所述驱动晶体管280的源极电极285与电源线230相连。
本发明具有上述构造的示意性实施例的AMOLED可由光吸收材料形成以保护栅极布线与数据布线免受外部光的影响。由于遮光层用于栅极布线和数据布线，具有浓度梯度的薄膜由从Al、Mo、Cu、Ti、Ag或具有高反射率的类似材料中选出的至少一种金属材料以及由从ITO、IZO、ZnO、IO、TO或具有高透射率的类似材料中选出的至少一种透明导电材料构成。
浓度梯度层(如MIHL，金属绝缘体混合层)可以是在金属材料和透明导电材料之间的光吸收材料的薄膜。金属材料和透明导电材料之间的浓度可连续地变化以便连续地改变折射率。可选地，所述浓度可以不连续地变化。浓度梯度层可以是光密度大于4的黑矩阵层，其中该层吸收散射的入射光而不反射光束。
所述浓度梯度层不局限于用作布线。所述浓度梯度层可包括金属材料和透明导电材料，使得它具有导电率，并且也可用作黑矩阵，因为它通过遮蔽从外部入射的光束而防止外部光被反射。
所述布线可由浓度梯度层形成，其中透明导电材料和金属材料的含量按照距所述布线表面的深度连续地变化，使得所述透明材料的含量沿从EL器件的有机薄膜层发射光束的同一方向逐渐增加，而所述金属材料的含量沿该发射光束的相反方向逐渐增加。
所述布线可由这样的浓度梯度层构成，其中透明导电材料的含量朝向衬底200逐渐增加，而金属材料的含量远离衬底200逐渐增加。可选地，所述布线可由这样的浓度梯度层构成，其中金属材料的含量朝向衬底200逐渐增加，而透明导电材料的含量远离衬底200逐渐增加。进一步地，所述布线也可由这样的浓度梯度层构成，其中金属材料的含量朝向其中心部分逐渐增加，而透明导电材料的含量朝向两侧的每一侧逐渐增加。
所述栅极布线可以是栅极线210和栅极电极263、283，以及电容器270的下电极271和上电极273之间的相应电极，例如，当使用与栅极电极相同的材料形成下电极271时，例如是所述电容器270的下电极271。另外，当与栅极电极同时形成电源线230时，所述栅极布线也可包括电源线230。
所述数据布线可以是数据线220、源极电极265和漏极电极267，以及电容器270的下电极271和上电极273之间的对应电极，例如，当使用与源极和漏极电极相同的材料形成上电极273时，例如是电容器270的上电极273。另外，当与源极和漏极电极同时形成电源线230时，所述数据布线也可包括电源线230。
图3示出了根据本发明实施例的底部发光型有机发光装置的截面构造。其包括EL器件、电容器、栅极线、数据线和与EL器件相连的薄膜晶体管。
参照图3，所述薄膜晶体管301包括：具有在绝缘衬底300的缓冲层310上的源极区321和漏极区323的半导体层，以及形成在栅极绝缘层330上的栅极电极341。源极电极361和漏极电极363被形成在层间绝缘层350上，并通过各自的接触孔351和353与源极区321和漏极区323相连。
所述电容器303包括：与栅极电极341同时形成在栅极绝缘层330上的下电极345，以及与源极和漏极电极361和365同时形成在层间绝缘层350上的上电极365。栅极线347可与栅极电极341同时形成在所述栅极绝缘层330上，并且数据线367可与源极和漏极电极361和365同时形成在层间绝缘层350上。尽管在附图中未示出，所述电源线230可与这里的数据线同时形成，即使它也可以与栅极线或数据线同时形成。
所述EL器件305包括下电极381，其可以是形成在钝化层370上的透射电极并与薄膜晶体管301的源极和漏极电极361和363之一相耦接，例如，通过通孔375例如与漏极电极363相接合。所述EL器件也可包括：形成在开口395上的有机薄膜层383，所述开口由下电极381上的像素限定层390所确定；以及形成在所述衬底整个表面上的上电极385。
根据一个示意性实施例的有机发光装置具有底部发光构造，其中光束从衬底300发出。所述栅极布线包括栅极电极341、电容器的下电极345和栅极线347，并且数据布线包括源极和漏极电极361和363、电容器的上电极365、数据线367和电源线。所述栅极布线与数据布线可具有金属材料和透明导电材料之间的浓度梯度层，其中透明导电材料的含量朝向发射光束的衬底逐渐增加，而金属材料的含量远离衬底300逐渐增加。
在本发明的一个实施例中，包含栅极电极341、栅极线347以及电容器的下电极345的栅极布线可通过在衬底的整个表面上沉积和构图栅极电极材料而形成。包括源极和漏极电极361和363、电容器的上电极365和数据线367的数据布线可通过在所述衬底的整个表面上沉积和构图源极和漏极电极材料而形成。
在另一个实施例中，栅极电极材料被沉积在除衬底的发光区域外的整个衬底表面上并可被构图，使得在栅极布线被构图时栅极电极材料可保留在栅极绝缘层330上，所述光束从有机薄膜层383通过所述发光区域发出。当所述源极和漏极电极材料被沉积在除衬底发光区域外的整个衬底表面上时，在数据布线被构图时源极和漏极电极材料可被构图以保留在层间绝缘层350上，所述光束从有机薄膜层383通过所述发光区域发出。
相应地，所述栅极布线可起到布线以及用于遮蔽光束的黑矩阵的作用，并且保留在除发光区域以外的区域上的栅极电极材料图案可起到用于遮蔽光束的黑矩阵层的作用。所述数据布线可起到布线以及用于遮蔽光束的黑矩阵的作用，并且保留在除发光区域以外的区域上的源极和漏极电极材料图案可起到用于遮蔽光束的黑矩阵层的作用。
因此，可形成与布线电分离的黑矩阵层而没有额外的掩模工序，并可改善遮光效果。在底部发光型有机发光装置中，保留的栅极电极材料图案以及源极和漏极电极材料图案可形成在除发光区域以外的区域上，并与栅极布线与数据布线分别电分离。
图4示出了根据本发明一个实施例的顶部发光型有机发光装置的截面构造。其包括EL器件、电容器、栅极线、数据线和与EL器件相连的薄膜晶体管。图4中所示的有机发光装置在结构上可与前述示意性实施例基本相同，除了所述布线的浓度梯度层的构造以及上电极485可由透射电极形成。
根据一个示意性实施例的有机发光装置具有顶部发光构造，光通过透射的上电极485发出。所述栅极布线可包括栅极电极441、电容器的下电极445和栅极线447，以及所述数据布线可包括源极电极461和漏极电极463、电容器的上电极465、数据线467和电源线。所述栅极布线与所述数据布线可具有金属材料和透明导电材料之间的浓度梯度层，其中透明导电材料的含量沿光发射的方向(也就是远离衬底400的方向)逐渐增加，而金属材料的含量朝向所述衬底400逐渐增加。
本实施例也可通过形成用于遮光的黑矩阵层来增加遮光效应，其中所述黑矩阵层与所述布线电分离。在顶部发光型的有机发光装置中，所保留的栅极电极材料图案以及源极和漏极电极材料图案分别与包括发光区域的衬底上的栅极布线和数据布线电分离。
图5示出了根据本发明实施例的顶部发光型有机发光装置的截面构造，所述发光装置具有EL器件、电容器、栅极线、数据线以及与EL器件相连的薄膜晶体管。图5中所示的有机发光装置在结构上与前述示意性实施例基本相同，除了所述布线的浓度梯度层的构造以及上电极585和下电极581均是可透射的。
在根据本发明实施例的双侧发光型有机发光装置中，从两侧发出的光束通过上电极585和下电极581，其为透射电极。所述栅极布线可包括栅极电极541、电容器的下电极545和栅极线547。进一步，所述数据布线可包括源极电极561和漏极电极563、电容器的上电极565、数据线567和电源线。所述栅极布线与数据布线可具有金属材料和透明导电材料之间的浓度梯度层，其中金属材料的含量朝向其中心部分逐渐增加，而透明导电材料的含量朝光发射的方向(也就是说，从中心部分到衬底500的方向以及从中心部分到上电极585的方向)逐渐增加。
本发明的一个实施例也可通过沿栅极布线与数据布线形成起遮光作用的黑矩阵层来增加光屏蔽效应，所述黑矩阵层与所述布线电分离。在双侧发光型有机发光装置中，所保留的栅极电极材料图案和源极与漏极电极材料图案可以与衬底上除发光区域以外区域上的栅极布线与数据布线电分离。
在本发明的示意性实施例中，所述栅极布线与数据布线可通过共溅射(co-sputtering)金属材料和透明导电材料由具有上述浓度梯度的光吸收材料形成。
在本发明的示意性实施例中，所述数据布线和栅极布线可由黑矩阵材料形成，所述黑矩阵材料具有金属材料和透明导电层之间的浓度梯度，并且反射外部光线的导电层也可由黑矩阵材料形成以阻止对外部光束的反射。这可以应用于具有各种构造的有机发光装置，而不必限于各像素都具有如图2B中所示的平面图的构造。
本发明的示意性实施例按照这样的实例予以说明，即栅极线和电容器的下电极与所述栅极电极同时形成，而数据线、电容器的上电极和电源线与源极和漏极电极同时形成。可是，本发明也适于栅极线、数据线、电容器的上下电极和电源线不是与栅极电极以及源极和漏极电极同时形成，而是分别地形成。
根据本发明的示意性实施例，如上所述，由具有金属材料与透明导电材料之间的浓度梯度的光吸收材料形成栅极布线与数据布线，可降低所述布线对外部光束的反射以改善对比度。同样，因为不需要单独的光屏蔽层，所述工艺可被简化。
虽然至此已参照示意性实施例说明了记述的本发明，本领域普通技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求详述和阐明的本发明的精神和范围的情况下，在此说明的本发明实施例可容易地以各种方式进行修改和改变以符合其目的。
Claims (29)
1.一种薄膜晶体管，包括：
形成衬底上的半导体层；
栅极电极；和
与所述半导体层相连的源极电极和漏极电极，
其中所述栅极电极、所述源极电极以及所述漏极电极中的至少一个包括一导电光吸收材料。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中所述至少一个电极由具有金属材料和透明导电材料之间的浓度梯度的浓度梯度层形成。
3.根据权利要求2所述的薄膜晶体管，其中所述透明导电材料的含量朝向所述衬底逐渐增加，而所述金属材料的含量远离所述衬底逐渐增加。
4.根据权利要求2所述的薄膜晶体管，其中所述金属材料的含量朝向所述衬底逐渐增加，而所述透明导电材料的含量远离所述衬底逐渐增加。
5.根据权利要求2所述的薄膜晶体管，其中所述金属材料的含量朝向其中心部分逐渐增加，而所述透明导电材料的含量远离所述中心部分朝向所述衬底逐渐增加。
6.根据权利要求2所述的薄膜晶体管，其中所述透明导电材料包括从由ITO、IO、TO、IZO和ZnO构成的组中选出的至少一种材料；和
所述金属材料包括从由Al、Mo、Cu、Ti和Ag构成的组中选出的至少一种材料。
7.根据权利要求2所述的薄膜晶体管，其中所述浓度梯度连续变化。
8.根据权利要求2所述的薄膜晶体管，其中所述浓度梯度不连续地变化。
9.一种有机发光装置，包括：
形成在绝缘衬底上的栅极布线与数据布线；
由所述栅极布线与所述数据布线形成的像素部分；以及
设置在所述像素部分中的像素，
其中所述栅极布线与所述数据布线中的至少一个由至少一种导电光吸收材料形成。
10.根据权利要求9所述的有机发光装置，其中所述栅极布线与所述数据布线中的至少一个由浓度梯度层形成，所述浓度梯度层具有透明导电材料和金属材料之间的浓度梯度。
11.根据权利要求10所述的有机发光装置，其中所述透明导电材料的含量沿与光发射方向相同的方向逐渐增加。
12.根据权利要求10所述有机发光装置，其中所述有机发光装置为一种底部发光型，并且
所述透明导电材料的含量朝向所述衬底逐渐增加，而所述金属材料的含量远离所述衬底逐渐增加。
13.根据权利要求12所述的有机发光装置，其中所述像素包括晶体管、电容器和EL器件，以及
所述栅极布线包括栅极线、所述晶体管的栅极电极、电容器电极和电源线中的至少一个。
14.根据权利要求13所述的有机发光装置，还包括形成在除光束从所述EL器件发出的区域以外的所述衬底上的光吸收材料图案，其中所述光吸收材料图案与所述栅极布线电分离。
15.根据权利要求12所述的有机发光装置，其中所述像素包括晶体管、电容器和EL器件，以及所述数据布线包括数据线、所述晶体管的源极电极、所述晶体管的漏极电极、电容器电极和电源线中的至少一个。
16.根据权利要求15所述的有机发光装置，还包括形成在除光束从所述EL器件发出的区域以外的所述衬底上的光吸收材料图案，其中所述光吸收材料图案与所述数据布线电分离。
17.根据权利要求10所述的有机发光装置，其中所述有机发光装置为顶部发光型，以及所述金属材料的含量朝向所述衬底逐渐增加，而所述透明导电材料的含量远离所述衬底逐渐增加。
18.根据权利要求17所述的有机发光装置，其中所述像素包括晶体管、电容器和EL器件，以及所述栅极布线包括栅极线、所述晶体管的栅极电极、电容器电极和电源线中的至少一个。
19.根据权利要求18所述的有机发光装置，还包括形成在包括光束从所述EL器件发出的区域的所述衬底上的光吸收材料图案，其中所述光吸收材料图案与所述栅极布线电分离。
20.根据权利要求17所述的有机发光装置，其中所述像素包括晶体管、电容器和EL器件，以及所述数据布线包括数据线、所述晶体管的源极电极、所述晶体管的漏极电极、电容器电极以及电源线中的至少一个。
21.根据权利要求20所述的有机发光装置，还包括形成在包括光束从所述EL器件发出的区域的所述衬底上的光吸收材料图案，其中所述光吸收材料图案与所述数据布线电分离。
22.根据权利要求10所述的有机发光装置，其中所述有机发光装置为双侧发光型，以及所述金属材料的含量朝向其中心部分逐渐增加，而所述透明导电材料的含量远离所述中心部分朝向所述衬底和所述衬底的相对部分逐渐增加。
23.根据权利要求22所述的有机发光装置，其中所述像素包括晶体管、电容器和EL器件，以及所述栅极布线包括栅极线、所述晶体管的栅极电极、电容器电极和电源线中的至少一个。
24.根据权利要求23所述的有机发光装置，还包括形成在除光束从所述EL器件发出的区域以外的所述衬底上的光吸收材料图案，其中所述光吸收材料图案与所述栅极布线电分离。
25.根据权利要求22所述的有机发光装置，其中所述像素包括晶体管、电容器和EL器件，以及所述数据布线包括数据线、所述晶体管的源极电极、所述晶体管的漏极电极、电容器电极以及电源线中的至少一个。
26.根据权利要求25所述的有机发光装置，还包括形成在除光束从所述EL器件发出的区域以外的所述衬底上的光吸收材料图案，其中所述光吸收材料图案与所述数据布线电分离。
27.根据权利要求10所述的有机发光装置，其中所述透明导电材料包括从ITO、IO、TO、IZO和ZnO构成的组中选出的至少一种材料，以及所述金属材料包括从Al、Mo、Cu、Ti和Ag构成的组中选出的至少一种材料。
28.根据权利要求10所述的有机发光装置，其中所述浓度梯度连续地变化。
29.根据权利要求10所述的有机发光装置，其中所述浓度梯度不连续地变化。
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