有源矩陣型有機電致發光設備和用于制造該設備的方法

專利名稱：有源矩陣型有機電致發光設備和用于制造該設備的方法
技術領域：
本發明涉及一種有機電致發光設備，更具體地，涉及一種通過保護 薄膜晶體管的溝道層而改進設備特性的有源矩陣型有機電致發光設備。
背景技術：
自發光的有機電致發光設備是一種新型的平板顯示設備，與液晶顯 示設備相比，該設備的優點是具有優秀的視角特性以及很高的對比度。 此外，自發光有機電致發光設備可以被制造得重量輕，并且可以具有薄 的外形，此外，因為不需要背光，它消耗較低的功率。有利的是，有機
電致發光設備可以用低的DC電壓來驅動，具有快速的響應時間，并且 完全是由固體形成的。因此，有機電致發光設備抵抗外部沖擊能力強， 并且具有很寬的工作溫度范圍，特別地，該設備的制造成本是很低的。 圖1是描述了現有技術的有機電致發光設備的薄膜晶體管的截面圖。
如圖1所示，用于有機電致發光設備的薄膜晶體管包括處于由多 晶硅形成的溝道層14上的柵極21;以及溝道層14上的源極16a和漏極 16b，它們具有圍繞溝道層14的共面結構。
在絕緣基板10上形成緩沖層11，并且在該緩沖層11上形成溝道層 14。該溝道層14是通過在緩沖層11上形成非晶硅并通過使用激光熱處 理來多晶化所述非晶硅而形成的。
通過n+或p+離子注入而在溝道層14中的與源極16a和漏極16b相 接觸的部分分別形成歐姆接觸層15a和15b。
在溝道層14上形成柵絕緣層13。存儲電極23形成在柵絕緣層13 上，它與柵極21協作形成存儲電容。
柵極21形成在溝道層14中位于該溝道層14的歐姆接觸層15a與15b
之間的部分上。
層間絕緣層17形成在柵極21上。分別與歐姆接觸層15a和15b電 接觸的源極16a和漏極16b形成在該層間絕緣層17上。像素電極19則 與漏極16b相接觸。
此后，有機電致發光體形成在像素電極19上。也就是說，像素電極 19充當了像素區域中的有機電致發光體的陽極或陰極。
但是，現有技術的有機電致發光設備存在下列問題。
對底部發光型的有機電致發光設備來說，溝道層14暴露于外部光 線，這將會導致薄膜晶體管的設備特性因為光能而改變。
出現這種情況是因為外部光線從絕緣基板10的外部直接照射到溝 道層14，而包含在溝道層14中并且接收光能的空穴或電子則會對薄膜晶 體管的特性產生影響。
為了防止上述問題，必須另外形成阻光圖案來防止溝道層14暴露于 外部光線，這將會使制造工藝復雜化。

發明內容
因此，本發明旨在一種有源矩陣型有機電致發光設備以及制造該設 備的方法，所述設備和方法基本上消除了由于現有技術的局限和缺點所 造成的一個或更多個問題。
本發明的目的是提供一種有源矩陣型有機電致發光設備以及制造該 設備的方法，其中所述設備和方法在無需附加工藝的情況下，通過形成 底柵結構的薄膜晶體管并在形成陽極時在柵極上形成終止層(stopper) 來保護溝道層。
本發明的另一個目的是提供一種有源矩陣型有機電致發光設備以及 一種用于制造該設備的方法，其中所述設備和方法能夠通過將柵極上形 成的終止層與源極相連而使用反偏壓(backbias)來最小化設備特性變化 (翹曲效應(kink effect))。
本發明的另一個目的是提供一種有源矩陣型有機電致發光設備以及 制造該設備的方法，其中所述設備和方法能夠通過使用柵絕緣層以及存
儲電極與漏極之間的溝道層來形成充足的存儲電容。
本發明的再一個目的是提供一種有源矩陣型有機電致發光設備以及 制造該設備的方法，在使用頂部發光類型的有機電致發光設備時，所述 設備和方法能夠通過形成銦錫氧化物電極(有機電致發光體的陽極)的 金屬層和終止層來保護溝道層。
本發明另外的優點、目的和特征部分地在后續說明中闡述，并且部 分將會為研究了下文的本領域普通技術人員清楚了解，或者在對本發明 的實踐中獲悉。本發明的目的和其他優點可以借助在所撰寫的說明書及 其權利要求以及附圖中具體指出的結構來實現和獲得。
為了實現這些目的和其他優點，并且根據本發明的目標，如本文所 例示和廣義描述的，提供了一種有機電致發光設備，其包括相互交叉 而限定了像素區域的選通線和數據線；與選通線交叉并且被布置成與數
據線平行的電源線；布置在選通線與數據線交叉處的開關晶體管；布置 在選通線與電源線交叉處的驅動晶體管；以及在像素區域中形成的像素 電極。開關晶體管和驅動晶體管中的每一個都包含在了在溝道層下方形 成的柵極以及處于溝道層上的終止層。
在本發明的另一個方面中，提供了一種用于制造有機電致發光設備 的方法，該方法包括在基板上形成柵極和存儲電極；在柵極和存儲電 極上形成柵絕緣層和溝道層；在包含溝道層的基板上按順序形成層間絕 緣層和透明金屬，并且通過蝕刻所得結構來形成像素電極和終止層；以 及在包括終止層的基板上形成源/漏極、數據線以及電源線。
在本發明的另一個方面中，提供了一種用于制造有機電致發光設備 的方法，該方法包括在基板上形成第一柵極、第二柵極以及存儲電極; 在第一柵極和第二柵極以及存儲電極上形成柵絕緣層和溝道層；在包括 溝道層的基板上按順序形成層間絕緣層和透明金屬，并且通過蝕刻所得 結構來形成像素電極以及第一終止層和第二終止層；以及在包括第一終 止層和第二終止層的基板上形成數據線、電源線、與第一柵極相對應的
第一源/漏極以及與第二柵極相對應的第二源/漏極。
應該理解的是，對本發明的前文概括描述和后續的詳細描述都是例 示和說明性的，并且它們旨在提供對所要求保護的發明的進一步說明。


圖1是描述了現有技術的有機電致發光設備的薄膜晶體管結構的截
面圖2是描述了根據本發明實施例的有機電致發光設備的像素結構的
圖3A是沿著圖2的線I-I'截取而得到的截面圖； 圖3B是沿著圖2的線II-II'截取得到的截面圖； 圖4A至圖4C是沿著圖2的線I-I'截取得到的截面圖，它們說明了 根據本發明實施例來制造有機電致發光設備的工藝；
圖5是描述了根據本發明另一個實施例的有機電致發光設備的圖； 圖6A是示出了從現有技術的有機電致發光設備的漏極區輸出的電
流特性的圖；以及
圖6B是示出了從本發明的有機電致發光設備的漏極區輸出的電流
特性的圖。
具體實施例方式
現在將會詳細說明本發明的優選實施例，其示例在附圖中示出。但 是，本發明可以采用多種不同的形式來實現，并且不應該被解釋成局限 于這里闡述的實施例。
圖2示出了根據本發明實施例的有機電致發光設備的像素。
參照圖2，有機電致發光設備的像素包括相互交叉而限定了單位 像素區域的數據線113和選通線101;以及面對數據線113并且向驅動晶 體管Td提供電源的電源線115。
在數據線113與選通線101的交叉處形成了幵關晶體管Ts。該開關 晶體管Ts將從數據線113傳送的數據信號施加到驅動晶體管Td，以便控 制驅動晶體管Td的輸出電流。
開關晶體管Ts包括從選通線101分出的第一柵極101a;在柵極
101a上形成的溝道層104;以及分別形成在溝道層104的兩側的第一源 極113和第一漏極111。
在該圖中，數據線113充當第一源極。
在第一漏極111的下方形成了存儲電極102，該存儲電極102電連接 到電源線115。由此，該存儲電極102與第一漏極111協作形成了存儲電 容。
此外，在開關晶體管Ts的第一柵極101a上還形成第一終止層109a， 以便在無需附加的掩模工藝的情況下在開關晶體管Ts上形成歐姆接觸 層。
另外，第一漏極111還電連接到驅動晶體管Td的第二柵極101b， 而該驅動晶體管Td的第二源極121a則電連接到存儲電極102，以便接收 從電源線115傳送的電流。
驅動晶體管Td的第二漏極121b面對第二源極121a，并且與像素電 極110電接觸。
由此，對電子或空穴移動所經過的驅動晶體管Td的溝道層104來說，
其寬度將會由傳送到第一漏極111的數據信號控制，以便將電流從第二 源極121a傳送到第二漏極121b以及像素電極110。
溝道層104形成在第二柵極101b上，用于形成歐姆接觸層的第二終 止層109b則形成在溝道層104上。第二終止層10%電連接到第二源極 121a，由此將反偏壓施加于驅動晶體管Td。
由于第一柵極101a和第二柵極101b形成在開關晶體管Ts和驅動晶 體管Td的溝道層104的下方，因此該溝道層104可被保護不受外部光線 的影響。
圖3A是沿著圖2的線I-r截取而得到的截面圖，圖3B則是沿著圖2
的線n-n'截取而得到的截面圖。
如圖3A和3B所示，開關晶體管Ts的第一柵極101a和驅動晶體管 Td的第二柵極101b形成在絕緣基板100上。這時，用于形成存儲電容的 存儲電極102也形成在絕緣基板100上。
對圖3A的Ts區域來說，由多晶硅形成的柵絕緣層103和溝道層104
形成在第一柵極101a上。層間絕緣層107和第一終止層109a則形成在 溝道層104中與第一柵極10a相對應的部分上。
數據線113和第一漏極111形成在第一終止層109a的左側和右側。 在這里，數據線113形成在溝道層104上并充當第一源極，而第一漏極 111則面向數據線113。第一漏極111延伸并與存儲電極102交疊，由此 形成存儲電容。
柵絕緣層103和溝道層104形成在存儲電極102與第一漏極111之間。
像素電極110形成在層間絕緣層107上與存儲電極102相鄰的區域中。
也就是說，晶體管具有底柵結構，并且第一終止層109a是在形成像 素電極110的時候使用銦錫氧化物形成在第一柵極101a上的，由此可以 無需附加的掩模工藝而在溝道層104上形成歐姆接觸層。
在圖3B的Td區域中，柵絕緣層103和溝道層104形成在第二柵極 101b上，而層間絕緣層17和第二終止層109b則形成在溝道層104上。
第二源極121a和第二漏極121b形成在第二終止層109b的兩側，電 源線115則形成在與第二漏極121b相鄰的區域。
在存儲電容區域中，如圖3B所示，第一漏極111和存儲電極102將 會形成存儲電容，并且在其間插入了柵絕緣層103和溝道層104。
參照圖2，由于在驅動晶體管Td處形成的第二終止層109b電連接 到第二源極121a，因此第二終止層109b是反偏壓的。
因此，可以防止驅動晶體管Td的輸出發生翹曲效應。
圖4A至圖4C是沿著圖2的線I-I'截取而得到的截面圖，它們說明 了根據本發明實施例來制造有機電致發光設備的工藝。
如圖4A至圖4C所示，在絕緣基板100上形成了金屬層，然后該金 屬層被構圖，以便形成第一柵極101a和存儲電極102。
在形成第一柵極101a時，在驅動晶體管區域中將會形成第二柵極(未 示出)。此外，鋁(A1)、 AlNd或Cu都是可以用于柵極的。
參照圖4B，當在絕緣基板100上形成了第一柵極101a和存儲電極102之后，在絕緣基板100的整個表面上形成柵絕緣層以及非晶硅層，并 且使用激光將該非晶硅層多晶化。
在形成了多晶硅層的情況下，對其進行掩模工藝，以便通過構圖來
形成柵絕緣層103以及溝道層104。
在絕緣基板100上形成了溝道層104之后，在該絕緣基板100的整 個表面上形成層間絕緣層107以及銦錫氧化物金屬。
然后，對該銦錫氧化物金屬進行構圖，以便在像素區域中形成像素 電極，并且在溝道層104上形成第一終止層109a。此后，在不去除經構 圖的光刻膠的情況下，對層間絕緣層107繼續進行蝕刻。
由此，在溝道層104上將會形成層間絕緣層107以及第一終止層 109a，并且在像素區域中將會形成像素電極IIO。
在這里，第二終止層形成在驅動晶體管區域，并且進行構圖而將該 第二終止層電連接到驅動晶體管的源極。
在形成了開關晶體管的第一終止層109a以及驅動晶體管的第二終止 層(未顯示)之后，使用第一終止層和第二終止層作為掩模，在溝道層 104上執行離子注入工藝，由此形成歐姆接觸層。
參照圖4C，當在溝道層104上形成了歐姆接觸層時，在絕緣基板100 的整個表面上形成金屬層，并且對該金屬層進行構圖，以便形成第一漏 極111以及充當開關晶體管的第一源極的數據線113。
第一漏極111延伸并與存儲電極102交疊，由此與存儲電極102 — 起形成存儲電容。
如上所述，在本發明中，第一柵極101a和第二柵極101b分別形成 在開關晶體管的溝道層104的下方和驅動晶體管的溝道層104的下方， 由此可以保護該溝道層104免受外部光線的影響。
由于用于形成歐姆接觸層的終止層是在形成像素電極的時候同時形 成的，因此可以執行離子注入工藝而無需附加的掩模工藝。
由于存儲電容形成在開關晶體管的漏極與存儲電極之間，并且在其 間插入了柵絕緣層和溝道層，因此，根據本發明的有機電致發光設備可 以確保足夠的存儲電容。
圖5示出了根據本發明另一個實施例的有機電致發光設備的結構。
如圖5所示，驅動晶體管Td形成在絕緣基板200上。開關晶體管 Ts與驅動晶體管Td —起形成，但是將省略與之相關的詳細描述。
柵極201和存儲電極202形成在絕緣基板200上，并且多晶硅的柵 絕緣層203和溝道層204形成在柵極201上。層間絕緣層207、金屬層 250以及終止層209與柵極201相對應地形成在溝道層204上。
如果將本發明應用于頂部發光型的有機電致發光設備，則在終止層 209與層間絕緣層207之間形成金屬層250，以便防止光線經由銦錫氧化 物金屬形成的終止層209照射到溝道層104上。
像素電極210形成在與存儲電極202相鄰的區域。由于在像素電極 210與層間絕緣層207之間形成了金屬層250，因此在頂部發光時，光線 不會泄漏到像素電極210。
雖然未示出，但是在開關晶體管區域的終止層與層間絕緣層之間形 成了金屬層，由此在頂部發光時產生的光線不會照射到開關晶體管的溝 道層上。
在形成了像素電極210之后，在驅動晶體管的溝道層204的區域中 將會形成源極211a、漏極211b以及數據線213。在驅動晶體管處形成的 終止層209電連接到源極211a，由此，驅動晶體管的輸出特性不會改變。
現在將仍舊參照圖5來描述用于制造該有機電致發光設備的方法。 在這里，與參照圖4A到4C的說明相同的說明未具體說明。
在絕緣基板200上形成柵極201和存儲電極202并隨后形成溝道層 204的工藝與參照圖4A到圖4C描述的相同。
此后，在絕緣基板200上連續形成層間絕緣層、金屬層以及銦錫氧 化物金屬層，并且對它們進行蝕刻，以便分別形成層間絕緣層207、金屬 層250以及像素區域中的像素電極210和晶體管區域中的終止層209。
由于銦錫氧化物金屬層、金屬層以及層間絕緣層是同時蝕刻的，因 此在終止層209與層間絕緣層207之間將會形成金屬層250，該金屬層 250可以保護溝道層204免受外部光線的影響。
在形成了像素電極210和終止層250之后，在絕緣基板200上形成
金屬層，并且該金屬層被蝕刻，以便在溝道層204上形成源極211a和漏 極211b。在這里，源極211a和終止層209是電連接在一起的，由此會將 一個反偏壓施加于驅動晶體管，并且由此不會出現輸出電流波動。
漏極221b與存儲電極202相交疊，從而與存儲電極202 —起形成了 存儲電容。
在形成源極211a和漏極211b時，在同一時間將會形成數據線213 以及向驅動晶體管供電的電源線(未示出)。
即使是在有機電致發光設備為頂部發光型的情況下，以上述方式制 造的有機電致發光設備也可以在不需要附加掩模工藝的情況下保護溝道 層204。此外，由于向驅動晶體管施加了反偏壓，因此，晶體管的特性變 化可以減至最小。
對根據本發明的有機電致發光設備來說，其溝道層204是借助溝道 層204下方的柵極而免受外部光線影響的，此外它還通過在終止層209 與層間絕緣層207之間形成的金屬層250來免受光線的影響。
圖6A是示出了從現有技術的有機電致發光設備的漏極區輸出的電 流的特性的圖，圖6B是示出了從本發明的有機電致發光設備的漏極區輸 出的電流的特性的圖。
如圖6A所示，在現有技術有機電致發光設備的驅動晶體管中，由于 沒有向溝道層區域施加反偏壓，因此，輸入到漏極區的電流并不是恒定 的。此外，由于晶體管的溝道層暴露于外部光線，因此將會導致驅動晶 體管輸出特性很不穩定。
如圖6b所示，根據本發明，在驅動晶體管的溝道層上布置了終止層， 對該終止層施加了反偏壓，由此，輸出到漏極的電流是恒定而沒有波動 的。
也就是說，由于源極與驅動晶體管的終止層相連，因此消除了在驅 動晶體管的溝道層區域產生的不穩定電場，由此可以防止發生翹曲效應。
此外，根據本發明，柵極形成在有機電致發光設備的溝道層區域的 下方。因此，即使根據本發明的有機電致發光設備使用了底部發光型的 結構，外部光線也不會照射到溝道層，由此可以防止晶體管性能改變。
在有機電致發光設備使用頂部發光型的情況下，柵極形成在驅動晶體管 的溝道層下方，并且用于阻光的金屬層形成在溝道層上的終止層中，由 此可以防止因為外部光線或自發光所導致的溝道層特性改變。
因此，由于具有穩定的輸出特性，根據本發明的驅動晶體管可以改 進圖像質量特性。
如迄今為止詳細描述的那樣，由于薄膜晶體管具有底柵結構，并且 終止層是在形成陽極時形成在柵極上的，因此可以保護溝道層，而無需 附加工藝。
此外在本發明中，由于在柵極上形成的終止層電連接到源極，因此 可以通過反偏壓而將設備特性改變(翹曲效應)減至最小。
由于在存儲電極與漏極之間使用了柵絕緣層和溝道層，因此可以形 成充足的存儲電容。
在將本發明用于頂部發光型的有機電致發光設備時，形成金屬層以 及銦錫氧化物(ITO)電極(有機電致發光體的陽極)的終止層，由此可 以保護溝道層。
對本領域技術人員來說，很明顯，可以對本發明進行各種變型和改 變。因此，只要這些變型和改變處于所附權利要求及其等同物的范圍內， 本發明就覆蓋它們。
權利要求
1.一種有機電致發光設備，該有機電致發光設備包括選通線和數據線，它們相互交叉而限定了像素區域；電源線，與所述選通線交叉并且被設置成與所述數據線平行；開關晶體管，布置在所述選通線與所述數據線交叉處；驅動晶體管，布置在所述選通線與所述電源線交叉處；以及像素電極，形成在所述像素區域中，其中所述開關晶體管和所述驅動晶體管中的每一個都包括形成在溝道層下方的柵極以及形成在溝道層上的終止層。
2. 根據權利要求1所述的設備，其中所述驅動晶體管的所述終止層 電連接到源極。
3. 根據權利要求1所述的設備，其中所述開關晶體管的柵極和所述 驅動晶體管的柵極分別放置在所述溝道層的歐姆接觸層之間，以便阻止 光線向所述溝道層傳播。
4. 根據權利要求1所述的設備，其中所述終止層形成在層間絕緣層 上，所述層間絕緣層形成在所述溝道層上。
5. 根據權利要求1所述的設備，所述設備還包括在所述終止層下 方形成的金屬層，該金屬層阻止光線向所述溝道層傳播。
6. 根據權利要求1所述的設備，其中所述終止層與所述像素電極是 用相同的材料制成的。
7. 根據權利要求6所述的設備，其中所述終止層是用銦錫氧化物金 屬制成的。
8. —種用于制造有機電致發光設備的方法，該方法包括 在基板上形成柵極和存儲電極；在所述柵極和所述存儲電極上形成柵絕緣層和溝道層； 在包括所述溝道層的基板上按順序形成層間絕緣層和透明金屬，并 且通過蝕刻所得結構來形成像素電極和終止層；以及在包括所述終止層的基板上形成源/漏極、數據線以及電源線。
9. 根據權利要求8所述的方法，該方法還包括執行離子注入工藝， 以便在形成了溝道層之后形成歐姆接觸層。
10. 根據權利要求8所述的方法，該方法還包括在所述層間絕緣層 和所述透明金屬之間形成阻光金屬層。
11. 根據權利要求8所述的方法，其中所述終止層形成在與所述溝 道層下方的柵極相對應的部分處。
12. 根據權利要求8所述的方法，其中所述源極電連接到所述終止層。
13. 根據權利要求8所述的方法，其中所述終止層與所述像素電極 是用相同的材料制成的。
14. 根據權利要求8所述的方法，其中所述終止層是用銦錫氧化物 金屬制成的。
15. —種用于制造有機電致發光設備的方法，所述方法包括.-在基板上形成第一柵極、第二柵極以及存儲電極； 在所述第一柵極和第二柵極以及存儲電極上形成柵絕緣層和溝道層；在包括所述溝道層的基板上按順序形成層間絕緣層和透明金屬，并 且蝕刻所得結構來形成像素電極以及第一終止層和第二終止層；以及在包括所述第一終止層和第二終止層的基板上形成與第一柵極相對 應的第一源極/漏極、與第二柵極相對應的第二源極/漏極、數據線和電源 線。
16. 根據權利要求15所述的方法，該方法還包括執行離子注入工藝， 以便在形成了所述溝道層之后形成歐姆接觸層。
17. 根據權利要求15所述的方法，該方法還包括在所述層間絕緣層 與所述透明金屬之間形成用于阻光的金屬層。
18. 根據權利要求15所述的方法，其中所述第一終止層和第二終止 層分別形成在與所述溝道層下方的所述第一柵極和所述第二柵極相對應 的位置。
19. 根據權利要求15所述的方法，其中所述第二源極電連接到所述第二終止層。
20. 根據權利要求15所述的方法，其中所述終止層用與所述像素電 極相同的材料制成。
21. 根據權利要求15所述的方法，其中所述終止層是用銦錫氧化物 金屬制成的。
全文摘要
本發明公開了有源矩陣型有機電致發光設備和用于制造該設備的方法。在該有機電致發光設備中，選通線和數據線相互交叉，從而限定了像素區域，電源線則與選通線交叉，并且被布置成與數據線平行。在選通線與數據線的交叉處布置開關晶體管，在選通線與電源線的交叉處布置驅動晶體管，并且在像素區域中形成了像素電極。此外，開關晶體管和驅動晶體管中的每一個都包含在溝道層下方形成的柵極以及處于溝道層上的終止層。
文檔編號H01L21/82GK101097943SQ20071011262
公開日2008年1月2日 申請日期2007年6月25日 優先權日2006年6月26日
發明者趙奉來 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社