专利名称：有机电致发光器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种有机电致发光器件，特别是一种使用多个薄膜晶体管作为驱动元件的有机电致发光器件及其制造方法。
背景技术：
通常，通过从阴极向发光层注入电子和从阳极注入空穴，将这些电子和空穴结合从而产生激子，并使该激子从激发态跃迁到基态来实现有机电致发光(EL)器件的发光。液晶显示(LCD)器件相反，由于通过激子在两个状态之间的跃迁使发光层发射光，因此该有机EL器件不需要其它的光源。因此，可以减小有机EL器件的大小和重量。由于有机EL器件具有功耗低、亮度高、和响应时间快的特点，因此这些有机EL器件可以应用于多种消费电器产品，例如手机、汽车导航系统(CNS)、个人数字助理(PDA)、便携式摄像机和掌上电脑。另外，由于有机EL器件的制造简单，因此有机EL器件的制造成本也低于LCD器件。
有机EL器件可以分为两类无源矩阵有机EL器件和有源矩阵有机EL器件。虽然无源矩阵有机EL器件的结构更为简单且可以利用简单的制造工艺来制造，但是无源矩阵有机EL器件也有很多缺点。无源矩阵有机EL器件需要相对较大的功率来使器件工作，且其结构也限制了无源矩阵有机EL器件的显示尺寸。另外，随着导线总数的增加，无源矩阵有机EL器件的孔径比减小。相反，有源矩阵有机EL器件具有很高的发光效率，并且能够以相对较低的功率使更大尺寸显示器产生高质量图像。
图1示出根据现有技术的有机电致发光器件的示意性截面图。在图1中，在第一基板12上形成包括薄膜晶体管(TFT)“T”的阵列单元14。将第一电极16、有机发光层18、和第二电极20顺序设置在阵列单元14上，其中对于每个像素区“P”，有机发光层18的多个部分可以分别显示红、绿和蓝色。通常，在有机发光层18中的每一像素区“P”中设有分离的有机材料以发射对应于红、绿和蓝色的光。通过利用密封剂26将第一基板12和包括吸湿材料22的第二基板28粘接在一起来封装有机EL器件。吸湿材料22可以去除渗入到有机发光层18的密封腔中的湿气和氧气。将第二基板28的一个部分蚀刻从而形成用于容纳吸湿材料22的空间。在该被蚀刻后的部分中填充入吸湿材料22并利用保持元件25将其固定。
图2示出根据现有技术的有机电致发光器件的单个像素区的等效电路图。在图2中，开关元件“TS”与彼此交叉的栅线34和数据线36相连接，驱动元件“TD”与开关元件“TS”相连接。驱动元件“TD”为正(P)型薄膜晶体管(TFT)，且存储电容“Cst”与驱动栅极40和驱动源极42相连接。另外，有机电致发光(EL)二极管“E”与驱动漏极44相连接，电源线46与驱动元件“TD”的驱动源极42相连接。
当通过栅线34向开关元件“TS”的开关栅极38提供栅信号时，开关元件“TS”导通，数据线36的数据信号通过开关元件“TS”存储到存储电容“Cst”中。数据信号也被施加到驱动栅极40，从而使驱动元件“TD”导通。因此，电源线46的电流流过驱动元件“TD”的沟道，并传输到有机EL二极管“E”。因此，有机EL二极管“E”发射与电流密度成比例的光。有机EL二极管“E”为电流驱动类型，其接收由电源线46提供的固定电源电压以工作，且通过电流控制光的亮度。由于驱动元件“TD”是由存储在存储电容“Cst”中的电荷来驱动的，因此即使在开关元件“TS”关断时，也可以将通过有机EL二极管“E”的电流一直保持到施加下一数据信号。因此，有机EL二极管“E”会一直发光，直到施加下一帧数据信号。
开关元件“TS”和驱动元件“TD”由非晶硅薄膜晶体管(TFT)或多晶硅TFT形成。非晶硅TFT比多晶硅TFT容易制造。当多晶硅TFT用作开关元件“TS”和驱动元件“TD”时，为了增加电流密度需要增加多晶硅TFT的宽长(W/L)比。但是，由于电流密度增加而产生的应力，会损坏具有增加W/L比率的多晶硅TFT。具体地说，由于在驱动元件“TD”上持续施加直流(DC)偏置，因此驱动元件“TD”的特性会极大地改变。因此，驱动元件“TD”的变坏会导致有机EL器件的点缺陷。
另外，在现有技术的有机EL器件中，在第一基板上形成有阵列单元和有机EL二极管，以及粘接另外的第二基板和第一基板以封装有机EL器件。但是，当阵列单元和有机EL二极管按照这种方式在单一基板上形成时，有机EL器件的生产率将由TFT的生产率和有机EL二极管的生产率的乘积来决定。由于有机EL二极管的产率较低，因此该EL器件的整体产率将受到有机EL二极管产率的限制。例如，即使TFT的制造很好，当有机EL层有缺陷时，使用厚度约为1000的有机发光层的有机EL器件也被认为是劣质品。这会导致材料浪费和制造成本增加。
另外，有机EL器件可以根据用于通过有机EL器件显示图像的光的发射方向，分为底部发光型和顶部发光型。底部发光型有机EL器件的优点是具有很高的封装稳定性和工艺灵活性。但是，底部发光型有机EL器件由于孔径比低，不能作为高分辨率器件。相反，顶部发光有机EL器件由于更容易设计和具有更大的孔径比从而具有更长的预期寿命。但是，顶部发光型有机EL器件通常包括其上形成有阴极的有机EL层。因此，由于可以选择的材料的数量有限，顶部发光型有机EL器件的透光率和发光效率都会降低。如果设置薄膜型钝化层来防止透光率降低，那么薄膜型钝化层就不能防止外部空气渗透到器件中。
发明内容
因此，本发明提供一种有机电致发光器件及其制造方法，其可以基本克服由于现有技术的限制和缺点所导致的一个或更多问题。
本发明的一个目的是提供一种使用多个负型多晶硅薄膜晶体管作为驱动元件的有机电致发光器件及其制造方法。
本发明的另一个目的是提供一种具有阵列元件基板和有机电致发光二极管基板的双板型有机电致发光显示器件及其制造方法。
本发明的另一个目的是提供一种具有更高的生产率、更高的分辨率、更高的孔径比以及更高的亮度的有机电致发光器件及其制造方法。
本发明的另一个目的是提供一种包括通过应力分配而实现稳定的驱动元件的有机电致发光显示器件及其制造方法。
本发明的其它特征和优点将在下面的说明书中描述，其中一些可以从该描述中清楚看出，或从本发明的操作中领会得出。通过在说明书文字部分和权利要求以及附图中指出的结构，可以实现和得到本发明的目的和其它优点。
为了实现这些和其它优点，根据本发明的目的具体和广义的说，一种有机电致发光器件包括彼此面对且分隔开的第一和第二基板；设置第一基板上的栅线；与栅线交叉以限定像素区的数据线；与栅线和数据线相连接的开关元件；设置在第二基板上的有机电致发光二极管；以及与开关元件和有机电致发光二极管相连接的驱动元件，驱动元件包括与有机电致发光二极管并联的多个驱动负型多晶硅薄膜晶体管。
在另一方面，一种有机电致发光器件的制造方法包括在第一基板上设置栅线；设置与栅线相交叉的数据线从而限定像素区；在第一基板上形成与栅线和数据线相连接的开关元件；在第二基板上形成有机电致发光二极管；在第一基板上形成与开关元件和有机电致发光二极管相连接的驱动元件，其中驱动元件包括连接到有机电致发光二极管的多个并联的驱动负型多晶硅薄膜晶体管；以及将第一和第二基板粘接从而使驱动元件与有机电致发光二极管电连接。
在另一方面，一种有机电致发光器件的制造方法包括在第一基板上设置开关有源层和驱动有源层，驱动有源层包括多个开口；在开关有源层上设置至少一个开关栅极，在驱动有源层上设置至少一个驱动栅极，并且栅线与至少一个开关栅极相连接，驱动栅极经过多个开口；在驱动有源层的侧边部分中掺杂负型杂质；设置开关源极、开关漏极、驱动源极、驱动漏极以及与栅线交叉以限定像素区的数据线，开关源极和开关漏极与开关有源层的侧边部分接触，驱动源极和驱动漏极与驱动有源层的侧边部分接触，数据线与开关源极相连接；在第二基板上设置第一电极；在第一电极上设置有机发光层；在有机发光层上设置第二电极；将第一和第二基板粘接从而使驱动漏极与第二电极电连接。
应当理解上面的概要说明和下面的详细说明仅是示例性的和说明性的，并且意欲对本发明作进一步解释。
附图用于对本发明提供进一步理解，它们构成说明书的一部分，对本发明的实施例进行图解，并与说明书一起说明本发明的原理。在这些图中
图1示出根据现有技术的有机电致发光器件的示意性截面图；图2示出根据现有技术的有机电致发光器件的单一像素区的等效电路图；图3示出根据本发明第一实施例的有机电致发光器件的示意性截面图；图4示出根据本发明第一实施例的有机电致发光器件的单一像素区的等效电路图；图5示出根据本发明第一实施例的有机电致发光器件的阵列基板的示意性平面图；图6A-6H所示为沿图5中“VI-VI”线的示意性截面图，示出了根据本发明第一实施例的有机电致发光器件的阵列基板的制造过程；图7A-7H所示为沿图5中“VII-VII”线的示意性截面图，示出了根据本发明第一实施例的有机电致发光器件的阵列基板的制造过程；图8示出根据本发明第二实施例的有机电致发光器件的示意性截面图；图9示出根据本发明第二实施例的有机电致发光器件的单一像素区的等效电路图；图10示出根据本发明第二实施例的有机电致发光器件的阵列基板的示意性平面图；图11A-11H示出沿图10中“XI-XI”线的示意性截面图，示出根据本发明第二实施例的有机电致发光器件的阵列基板的制造过程；以及图12A-12H示出沿图10中“XII-XII”线的示意性截面图，示出根据本发明第二实施例的有机电致发光器件的阵列基板的制造过程。
具体实施例方式
现在详细地讨论本发明的优选实施例，其中的例子在附图中示出。
图3示出根据本发明第一实施例的有机电致发光器件的示意性截面图。
在图3中，有机电致发光(EL)器件199包括具有薄膜晶体管(TFT)“T”和阵列层“AL”的阵列基板“AS”和具有有机电致发光(EL)二极管“E”的电致发光基板“ES”。具有多个像素区“P”的阵列基板“AS”和具有多个对应像素区的电致发光基板“ES”通过密封剂300粘接在一起。在第一基板100上的每一像素区“P”中形成开关元件“TS”和驱动元件“TD”。
在第二基板190上设置第一电极180，在第一电极180上设置有机发光层170。有机发光层170由多个子层形成。有机发光层170可包括第一电极180上的空穴注入层(HIL)170b、HIL170b上的发光材料层(EML)170a和EML170a上的电子注入层(EIL)170c。HIL170b和EIL170c可分别用于注入空穴和电子。在每一像素区“P”中交替设置有每一顏色的有机发光层170发出红、绿和蓝色光。虽然并未在图3中示出，但是在HIL170b和EML170a之间还可以设置空穴传输层(HTL)，在EML170a和EIL170c之间还可以设置电子传输层(ETL)。第二电极160设置在每一像素区“P”中的有机发光层170上。第一电极180、第二电极160和有机发光层170构成有机EL二极管“E”。
电致发光基板“ES”的第二电极160可以通过连接电极400与阵列基板“AS”的驱动元件“TD”相连接。连接电极400的高度与阵列基板“AS”和电致发光基板“ES”之间的间隔相匹配。另外，驱动元件“TD”包括多个负型(N型)多晶硅薄膜晶体管(p-Si TFT)，以及开关元件“TS”包括正型(P型)多晶硅薄膜晶体管(p-Si TFT)。
图4示出根据本发明第一实施例的有机电致发光器件的单一像素区的等效电路图。
在图4中，P型p-Si TFT被用作开关元件“TS”，以及多个N型p-Si TFT“T1”到“Tn”用作驱动元件“TD”。并联的多个N型p-Si TFT“T1”到“Tn”与有机EL二极管“E”相连接。开关元件“TS”与栅线“GL”和数据线“DL”相连接，驱动元件“TD”与开关元件“TS”相连接。驱动元件“TD”包括驱动栅极112、驱动源极128a和驱动漏极128b。驱动栅极112与开关元件“TS”相连接。另外，驱动源极128a与地线134相连接，驱动漏极128b与有机EL二极管“E”相连接。存储电容“Cst”与驱动栅极112和驱动源极128a相连接。
由于采用P型p-Si TFT作为开关元件“TS”，因此当开关元件“TS”切断时，漏电流也会减小。P型p-Si TFT比N型非晶硅(a-Si)TFT具有更高的运行速度和更低的漏电流。因此，采用P型p-Si TFT的开关元件“TS”可以以更稳定的方式来工作。此外，由于采用多个N型p-Si TFT作为驱动元件“TD”，因此可以防止由于电流密度增加而产生的应力导致驱动元件“TD”损坏。当驱动元件“TD”导通时，具有增强电流密度的电流流过驱动元件“TD”，由增强电流密度所引起的应力会损坏驱动元件“TD”。在第一示例性实施例中，具有增强电流密度的电流和由增强电流密度所产生的应力被分布到多个N型p-SiTFT上。因此，可以防止驱动元件“TD”损坏并提高驱动元件“TD”的寿命。
图5示出了根据本发明第一实施例的有机电致发光器件的阵列基板的示意性平面图。为了简明，图5中没有示出存储电容。
在图5中，栅线“GL”和数据线“DL”设置在基板100上。栅线“GL”与数据线“DL”交叉以限定义像素区“P”。开关元件“TS”与栅线“GL”以及数据线“DL”相连接。并且，驱动元件“TD”与开关元件“TS”相连接。开关元件“TS”包括开关有源层104、开关栅极110、开关源极126a和开关漏极126b。开关有源层104包括多晶硅(p-Si)。开关栅极110与栅线“GL”相连接，开关源极126a与数据线“DL”相连接。开关源极126a和开关漏极126b彼此分隔开设置，并且分别接触开关有源层104的侧边部分。用例如硼(B)和砷(As)的P型杂质掺杂开关有源层104的侧边部分。
驱动元件“TD”包括驱动栅极112、驱动有源层106、驱动源极128a和驱动漏极128b。驱动栅极112与开关漏极126b相连接。驱动有源层106包括多晶硅(p-Si)。驱动源极128a和驱动漏极128b彼此分隔开设置并且分别接触驱动有源层106的侧边部分。驱动有源层106的侧边部分中掺杂有N型杂质，例如磷(P)。另外，驱动源极128a与地线134相连接。由于驱动栅极112经过了驱动有源层106的主要面积，因此驱动有源层106可以具有对应驱动栅极112的多个开口。因此，可以将与驱动栅极112重叠的驱动有源层106分为多个子部分，每一子部分可以作为对应构成驱动元件“TD”的瞬时独立N型p-SiTFT的有源层。因此，驱动元件“TD”包括与地线134连接的多个并联的N型p-Si TFT。即使没有在图5中示出，但驱动漏极128b也可以通过驱动漏极128b上的连接电极400与相对基板的有机电致发光(EL)二极管“E”(图4)连接。
图6A到6H所示为沿图5中“VI-VI”线的示意性截面图，示出了根据本发明第一实施例的有机电致发光器件的阵列基板的制造过程。图7A-7H所示为沿图5中“VII-VII”线的示意性截面图，示出了根据本发明第一实施例的有机电致发光器件的阵列基板的制造过程。
在图6A和7A中，基板100的像素区包括开关区域“S”和驱动区域“D”。通过沉积无机绝缘材料例如氮化硅(SiNx)和二氧化硅(SiO2)，可以在基板100的整个表面上形成缓冲层102。然后，在开关区域“S”和驱动区域“D”中的缓冲层102上分别设置开关有源层104和驱动有源层106。在将单晶硅层设置在缓冲层102上之后，可以通过加热或光照使单晶硅层结晶为多晶硅层。然后，对多晶层进行构图以形成开关有源层104和驱动有源层106。
每一开关有源层104和驱动有源层106都包括第一有源部分“A1”和第二有源部分“A2”。第一有源部分“A1”和第二有源部分“A2”分别作为沟道区和欧姆接触区。然后，通过沉积无机绝缘材料例如氮化硅(SiNx)和二氧化硅(SiO2)，可以在开关有源层104和驱动有源层106上设置栅绝缘层108。然后，在位于开关有源层104的一部分上的栅绝缘层108上设置开关栅极110，以及在位于驱动有源层106的一部分上的栅绝缘层108上设置驱动栅极112。在与开关有源层104和驱动有源层106的第一有源部分“A1”相对应的部分上分别形成开关栅极110和驱动栅极112。
驱动有源层106包括与穿过驱动有源层106很大区域的驱动栅极112相对应的多个开孔。因此，可以将驱动有源层106与驱动栅极112重叠的部分分为多个子部分。每个子部分彼此分隔开并且作为用于瞬时独立N型p-Si TFT的有源层。因此，多个子层的数目与构成驱动元件“TD”(图5)的多个N型p-SiTFT的数目相对应。另外，在栅绝缘层108上设置有与开关栅极110相连接的栅线“GL”(图5)的一部分。
在图6B和7B中，在设置第一光刻胶(PR)图案114以覆盖包括驱动栅极112和驱动有源层106的驱动区域“D”之后，用例如硼(B)和砷(As)的P型杂质对基板100的整个表面进行掺杂。因此，开关有源层104的第二有源部分“A2”掺杂有P型杂质。但是，由于驱动有源层106的第二有源部分“A2”被第一PR图案114覆盖，因此该部分中并未掺杂P型杂质，从而仍然保持为本征半导体层。
在图6C和7C中，在去除第一PR图案114之后，设置第二PR图案116以覆盖包括开关栅极110和开关有源层104的开关区域“S”。然后，用例如磷(P)的N型杂质对基板100的整个表面进行掺杂。因此，在驱动有源层106的第二有源部分“A2”中掺杂N型杂质。由于开关有源层104的第二有源部分“A2”上覆盖有第二PR图案116，没有掺杂N型杂质，因此它仍然为掺杂P型杂质的半导体层。
在图6D和7D中，在去除第二PR图案116之后，通过沉积无机绝缘材料例如氮化硅(SiNx)和二氧化硅(SiO2)，可以在开关栅极110和驱动栅极112上设置层间绝缘层118。通过构图，可以限定出贯穿层间绝缘层118的开关源极接触孔120a、开关漏极接触孔120b、驱动源极接触孔122a和驱动漏极接触孔122b。开关源极接触孔120a和开关漏极接触孔120b暴露出开关有源层104的第二有源部分“A2”，驱动源极接触孔122a和驱动漏极接触孔122b暴露出驱动有源层106的第二有源部分“A2”。同时，限定贯穿层间绝缘层118的栅极接触孔124，该栅极接触孔124暴露出驱动区域“D”中的驱动栅极112。
在图6E和7E中，通过将包括铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、铝(Al)、铝合金、钨(W)、钽(Ta)和钼钨合金(MoW)的导电金属材料组中的至少一种沉积并进行构图，从而在层间绝缘层118上设置开关源极126a、开关漏极126b、驱动源极128a和驱动漏极128b。该开关源极126a和开关漏极126b分别与开关源极接触孔120a和开关漏极接触孔120b中的开关有源层104的第二有源部分“A2”相连接。另外，驱动源极128a和驱动漏极128b分别通过驱动接触孔122a和驱动漏极接触孔122b与驱动有源层106的第二有源部分“A2”相连接。同时，在层间绝缘层118上设置具有与开关区域“S”中的开关源极126a相连接的部分的数据线“DL”(图5)。
在图6F和7F中，通过沉积例如氮化硅(SiNx)和二氧化硅(SiO2)等无机绝缘材料和例如苯并环丁烯(BCB)和丙烯酸树脂等有机绝缘材料中的一种，可以在开关源极126a、开关漏极126b、驱动源极128a和驱动漏极128b上设置第一钝化层130。限定贯穿第一钝化层130的源极接触孔132，该源极接触孔132暴露出驱动区域“D”中的驱动源极128a。
在图6G和7G中，通过沉积并构图包括铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、铝(Al)、铝合金、钨(W)、钽(Ta)和钼钨合金(MoW)的导电金属材料中的至少一种，可以在第一钝化层130上设置地线134。该地线134与的驱动区域“D”中源极接触孔132内的驱动源极128a相连接。在另一实施例中，地线134可以与驱动栅极112同时设置，然后在下一工序中将其与驱动源极128a连接。另外，通过沉积例如氮化硅(SiNx)和二氧化硅(SiO2)等无机绝缘材料和例如苯并环丁烯(BCB)和丙烯酸树脂等有机绝缘材料中的一种，可以在地线134上设置第二钝化层136。
在图6H和7H中，限定贯穿第一和第二钝化层130和136的漏极接触孔138，该漏极接触孔138暴露出驱动漏极128b。然后，在第二钝化层136上设置连接电极400，从而使其连接驱动元件“TD”(图4)和有机EL二极管“E”(图4)。该连接电极400与漏极接触孔138内的驱动漏极128b相连接。在漏极接触孔138内可以设置有机材料图案350。这样，连接电极400就可以被设置在有机材料图案350上。有机材料图案350中其上设置有连接电极400的一部分可以从漏极接触孔138中突出，以帮助将连接电极400与有机EL二极管“E”(图3)的第二电极160(图3)连接。因此，有机材料图案350的高度可以与阵列基板“AS”(图3)和电致发光基板“ES”(图3)之间的间隔相匹配。
通过图6A到6H和图7A到7H所示的工序制造出来的阵列基板“AS”(图3)可以与电致发光基板“ES”(图3)粘接在一起，从而完成根据本发明第一实施例的双板型有机EL器件。在根据本发明第一实施例的有机EL器件中，采用p型p-Si TFT作为开关元件，以及采用多个N型p-Si TFT作为驱动元件。由于P型p-Si TFT比N型a-Si TFT具有更高的运行速度和更低的漏电流，因此可以提高开关元件的性能。但是，由于需要用于P型杂质的额外掺杂工序，因此制造工序变得有些复杂，成本也相应增加。为了改进上述缺点，提出了本发明的第二实施例。
图8示出根据本发明第二实施例的有机电致发光器件的示意性截面图。
在图8中，有机电致发光(EL)器件299包括具有薄膜晶体管(TFT)“T”和阵列层“AL”的阵列基板“AS”和具有有机电致发光(EL)二极管“E”的电致发光基板“ES”。具有多个像素区“P”的阵列基板“AS”和具有多个对应像素区的电致发光基板“ES”通过密封剂300粘接在一起。在第一基板200上的每一像素区“P”中形成开关元件“TS”和驱动元件“TD”。
在第二基板290上设置第一电极280，在第一电极280上设置有机发光层270。有机发光层270由多个子层形成。有机发光层270可包括在第一电极280上的空穴注入层(HIL)270b、HIL 270b上的发光材料层(EML)270a以及EML 270a上的电子注入层(EIL)270c。HIL 270b和EIL 270c可分别用于注入空穴和电子。有机发光层270发出红、绿和蓝色光，其中每一颜色都交替设置在各像素区“P”中。虽然并未在图8中示出，但是在HIL 270b和EML 270a之间还可以设置有空穴传输层(HTL)，在EML270a和EIL270c之间还可以设置有电子传输层(ETL)。第二电极260设置在对应于每一像素区“P”的有机发光层270上。第一电极280、第二电极260和有机发光层270构成有机EL二极管“E”。
电致发光基板“ES”的第二电极260可以通过连接电极400与阵列基板“AS”的驱动元件“TD”相连接。连接电极400的高度与阵列基板“AS”和电致发光基板“ES”之间的间隔相匹配。另外，开关元件“TS”包括多个开关负型(N型)多晶硅(p-Si)薄膜晶体管(TFT)，驱动元件“TD”包括多个驱动负型(N型)多晶硅(p-Si)薄膜晶体管(TFT)。
图9示出根据本发明第二实施例的有机电致发光器件的单一像素区的等效电路图。
在图9中，采用多个开关N型p-Si TFT“TS1”到“TSn”作为开关元件“TS”，以及采用多个驱动N型p-Si TFT“TD1”到“TDn”作为驱动元件“TD”。多个串联的开关N型p-Si TFT“TS1”到“TSn”与驱动数据线“DL”相连接，以及多个并联的驱动N型p-Si TFT“TD1”到“TDn”与有机EL二极管“E”相连接。开关元件“TS”与栅线“GL”和数据线“DL”相连接以及驱动元件“TD”与开关元件“TS”相连接。开关元件“TS”包括与栅线“GL”相连接的多个开关栅极210a、210b和210c。驱动元件“TD”包括驱动栅极212、驱动源极228a和驱动漏极228b。另外，驱动栅极212与开关元件“TS”相连接。此外，驱动源极228a与地线234相连接，驱动漏极228b与有机EL二极管“E”相连接。存储电容“Cst”与驱动栅极212和驱动源极228a相连接。
由于采用多个开关N型p-Si TFT作为开关元件“TS”，因此在开关元件“TS”切断时，漏电流也会减小。另外，为了进一步减小漏电流，多个开关N型p-SiTFT可以采用轻掺杂漏(LDD)结构。因此，采用多个开关N型p-Si TFT的开关元件“TS”可以实现稳定。此外，由于采用多个N型p-Si TFT作为驱动元件“TD”，因此可以防止由于电流密度增加而产生的应力导致驱动元件“TD”损坏。当驱动元件“TD”导通时，具有增强电流密度的电流流过该驱动元件“TD”，以及增强电流密度所产生的应力会损坏驱动元件“TD”。在第二示例性实施例中，具有增强电流密度的电流和由增强电流密度所产生的应力被分布到多个N型p-Si TFT上。因此，可以防止驱动元件“TD”损坏并提高驱动元件“TD”的寿命。
图10示出了根据本发明第二实施例的有机电致发光器件的阵列基板示意性平面图。为了简明，图10中没有示出存储电容。
在图10中，栅线“GL”和数据线“DL”被设置在基板200上。栅线“GL”与数据线“DL”相交叉以限定义像素区“P”。开关元件“TS”与栅线“GL”和数据线“DL”相连接，以及驱动元件“TD”与开关元件“TS”相连接。开关元件“TS”包括开关有源层204、多个开关栅极210a、210b和210c、开关源极226a和开关漏极226b。开关有源层204包括多晶硅(p-Si)。多个开关栅极210a、210b和210c与栅线“GL”相连接，以及开关源极226a与数据线“DL”相连接。开关源极226a和开关漏极226b彼此分隔开设置，并且分别接触开关有源层204的侧边部分。开关有源层204的侧边部分中掺杂有N型杂质，例如磷(P)。每一栅极210a、210b和210c作为构成开关元件“TS”的瞬时独立开关N型p-Si TFT的栅极。因此，开关元件“TS”包括与数据线“DL”相连接的多个串联的开关N型p-Si TFT。
驱动元件“TD”包括驱动栅极212、驱动有源层206、驱动源极228a和驱动漏极228b。驱动栅极212与开关漏极226b相连接。驱动有源层206包括多晶硅(p-Si)。驱动源极228a和驱动漏极228b彼此分隔开设置并且分别接触驱动有源层206的侧边部分。驱动有源层206的侧边部分掺杂有N型杂质，例如磷(P)。另外，驱动源极228a与地线234相连接。穿过驱动栅极212主要面积的驱动有源层206可以具有对应驱动栅极212的多个开口。因此，可以将与驱动栅极212重叠的驱动有源层206分为多个子部分，以及每个子部分可以作为对应构成驱动元件“TD”的瞬时独立驱动N型p-Si TFT的有源层。因此，驱动元件“TD”包括与地线234相连接的多个并联驱动N型p-Si TFT。虽然在图10中没有示出，但是驱动漏极228b也可以通过与驱动漏极228b相连接的连接电极400与第二基板的有机电致发光(EL)二极管“E”(图9)相连接。
图11A到11H所示为沿图10中“XI-XI”线的示意性截面图，示出了根据本发明第二实施例的有机电致发光器件的阵列基板的制造过程。图12A-12H所示为沿图10中“XII-XII”线的示意性截面图，示出了根据本发明第二实施例的有机电致发光器件的阵列基板的制造过程。
在图11A和12A中，基板200的像素区包括开关区域“S”和驱动区域“D”。通过沉积无机绝缘材料例如氮化硅(SiNx)和二氧化硅(SiO2)，可以在基板200的整个表面上形成缓冲层202。然后，分别在开关区域“S”和驱动区域“D”中的缓冲层202上设置开关有源层204和驱动有源层206。在缓冲层202上形成单晶硅层之后，可以通过加热或光照使该单晶硅层结晶为多晶硅层。然后，对多晶层进行构图，从而形成开关有源层204和驱动有源层206。
每一开关有源层204和驱动有源层206都包括第一有源部分“A1”和第二有源部分“A2”。第一有源部分“A1”和第二有源部分“A2”分别作为沟道区和欧姆接触区。然后通过沉积无机绝缘材料例如氮化硅(SiNx)和二氧化硅(SiO2)，可以在开关有源层204和驱动有源层206上设置栅绝缘层208。然后，在位于开关有源层204的一部分中的栅绝缘层208上设置多个开关栅极210a、210b和210c。在位于驱动有源层206的一部分中的栅绝缘层208上设置驱动栅极212。多个开关栅极210a、210b和210c和驱动栅极212分别对应于开关有源层204和驱动有源层206的第一有源部分“A1”。虽然并未在图11A中示出，但是所有开关栅极210a、210b和210c都与栅线“GL”相连接。由于每一开关栅极210a、210b和210c作为瞬时独立开关N型p-Si TFT的栅极，因此这些多个开关栅极的数目与构成开关元件“TS”的多个开关N型p-Si TFT的数目相对应(图10)。
穿过驱动栅极212的主要面积的驱动有源层206包括多个对应驱动栅极212的开口。因此，可以将与驱动栅极212重叠的部分驱动有源层206分为多个子部分。每一子部分彼此分隔开且作为瞬时独立N型p-Si TFT的有源层。因此，多个子层的数目与构成驱动元件“TD”(图10)的多个N型p-Si TFT的数目相对应。另外，在栅绝缘层208上设置有与多个开关栅极210a、210b和210c相连接的部分栅线“GL”(图10)。
在图11B和12B中，在基板200的整个表面中掺杂小剂量(n-)的N型杂质例如磷(P)从而形成轻掺杂漏区(LDD)。例如，小剂量的浓度可以为几个1012cm-2。由于多个开关栅极210a、210b和210c和驱动栅极212可以作为阻止N型杂质的掩模，因此开关有源层204和驱动有源层206的第一有源部分“A1”中没有被掺杂。在开关有源层204和驱动有源层206的第二有源部分“A2”掺杂有N型杂质。因此，开关有源层204和驱动有源层206的第二有源部分“A2”变为掺杂低浓度N型(n-)杂质的半导体层。在另实施例中，可以省略该低浓度掺杂工序。
在图11C和12C中，在掺杂低浓度N型杂质之后，在多个开关栅极210a、210b和210c和驱动栅极212上设置光刻胶(PR)图案216。该PR图案216覆盖该多个开关栅极210a、210b和210c和驱动栅极212。另外，PR图案216还覆盖了在开关区域“S”中的开关有源层204和驱动区域“D”中的驱动有源层206中的第二有源部分“A2”中标为“F”的部分。在形成PR图案216之后，在基板200的整个表面上掺杂高浓度(n+)的N型杂质，例如磷(P)。因此，在形成开关有源层204和驱动有源层206的第二部分“A2”边缘的部分成为掺杂高浓度N型(n+)杂质的半导体层。但是，由于PR图案216阻挡了N型杂质的掺杂，因此开关有源层204和驱动有源层206的第一有源部分“A1”和第二有源部分“A2”中的“F”部分中没有掺杂高浓度(n+)N型杂质。第二有源部分“A2”的“F”部分仍然为掺杂有低浓度N型(n-)杂质的半导体层，从而作为LDD区。由于LDD区降低了热离子效应，因此当TFT被切断时可以减小漏电流。
在图11D和12D中，去除PR图案216之后，通过沉积无机绝缘材料例如氮化硅(SiNx)和二氧化硅(SiO2)，可以在开关栅极210a、210b和210c以及驱动栅极212上设置层间绝缘层218。通过构图，可以限定出贯穿层间绝缘层218的开关源极接触孔220a、开关漏极接触孔220b、驱动源极接触孔222a和驱动漏极接触孔222b。开关源极接触孔220a和开关漏极接触孔220b暴露出开关有源层204的第二有源部分“A2”，驱动源极接触孔222a和驱动漏极接触孔222b暴露出驱动有源层206的第二有源部分“A2”。另外，同时限定了贯穿层间绝缘层218的栅极接触孔224，栅极接触孔224暴露出驱动区域“D”中的驱动栅极212。
在图11E和12E中，通过沉积并构图包括铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、铝(Al)、铝合金、钨(W)、钽(Ta)和钼钨合金(MoW)的导电金属材料中的至少一种，可以在层间绝缘层218上设置开关源极226a、开关漏极226b、驱动源极228a和驱动漏极228b。该开关源极226a和开关漏极226b分别与开关源极接触孔220a和开关漏极接触孔220b中的开关有源层204的第二有源部分“A2”相连接。另外，驱动源极228a和驱动漏极228b分别通过驱动接触孔222a和驱动漏极接触孔222b与驱动有源层206的第二有源部分“A2”相连接。同时，在层间绝缘层218上设置具有与开关区域“S”中的开关源极226a连接的部分数据线“DL”(图10)。
在图11F和12F中，通过沉积例如氮化硅(SiNx)和二氧化硅(SiO2)等无机绝缘材料和例如苯并环丁烯(BCB)和丙烯酸树脂等有机绝缘材料中的一种，可以在开关源极226a、开关漏极226b、驱动源极228a和驱动漏极228b上设置第一钝化层230。限定贯穿第一钝化层230的源极接触孔232，暴露出驱动区域“D”中的驱动源极228a。
在图11G和12G中，通过将导电金属材料组中的至少一种沉积和制作图案，可以在第一钝化层230上设置地线234，该导电金属材料组包括铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、铝(Al)、铝合金、钨(W)、钽(Ta)和钼钨合金(MoW)。地线234通过源极接触孔232与驱动区域“D”中的驱动源极228a相连接。在其它实施例中，地线234可以与驱动栅极212同时设置，然后在下一工序中将其与驱动源极228a相连接。另外，通过沉积例如氮化硅(SiNx)和二氧化硅(SiO2)等无机绝缘材料和例如苯并环丁烯(BCB)和丙烯酸树脂等有机绝缘材料中的一种，可以在地线234上设置第二钝化层236。
在图11H和12H中，限定贯穿第一和第二钝化层230和236的漏极接触孔238，漏极接触孔238暴露出驱动区域“D”中的驱动漏极228b。然后，在第二钝化层236上设置连接电极400，从而使其连接驱动元件“TD”(图9)和有机EL二极管“E”(图9)。连接电极400与漏极接触孔238内的驱动漏极228b相连接。在漏极接触孔238中可以设置有机材料图案350。这样，连接电极400就可以被设置在有机材料图案350上。有机材料图案350中其上设置有连接电极400的一部分可以从漏极接触孔238中突出，从而帮助将连接电极400与有机EL二极管“E”(图8)的第二电极260(图8)相连接。因此，有机材料图案350的高度可以与阵列基板“AS”(图8)和电致发光基板“ES”(图8)之间的间隔相匹配。
通过图11A到11H和图12A到12H所示的工序制造出来的阵列基板“AS”(图8)可以与电致发光基板“ES”(图8)粘接在一起，从而完成根据本发明第二实施例的双板型有机EL器件。在根据本发明第二实施例的有机EL器件中，采用多个N型p-Si TFT作为开关元件，以及采用多个N型p-Si TFT作为驱动元件。由于多个串联的N型p-Si TFT比N型a-Si TFT具有更低的漏电流，因此可以提高开关元件的性能。另外，当多个N型p-Si TFT具有LDD结构时，还可以进一步降低开关元件的漏电流。另外，由于增强电流密度所产生的应力被分布给多个并联的N型p-Si TFT，因此可以防止驱动元件损坏，并延长驱动元件的寿命。
在根据本发明的有机电致发光器件中，在各基板上设置阵列元件和有机EL二极管从而提高生产率和制造管理效率，并延长有机EL器件的寿命。另外，具有顶部发光型ELD可以简化TFT设计。因此，无论下阵列图案如何，也可以增加孔径比。另外，通过并联的多个N型p-Si TFT可以分布增强电流密度所产生的应力，从而防止驱动元件损坏并提高驱动元件的寿命。另外，可以使用串联的P型p-Si TFT或多个串联的N型p-Si TFT作为开关元件，从而减小开关元件的漏电流并提高开关元件的性能。
本领域技术人员应当很容易在不脱离本发明精神和范围的情况下，对本发明的有机电致发光器件及其制造方法进行多种改进和变形。因此，本发明将涵盖了落入权利要求及其等效物所限定的范围内的本发明的所有改进和变形。
权利要求
1.一种有机电致发光器件，包括彼此相对且分隔开的第一和第二基板；设置在所述第一基板上的栅线；与所述栅线交叉从而限定像素区的数据线；与所述栅线和数据线相连接的开关元件；设置在所述第二基板上的有机电致发光二极管；以及与所述开关元件和有机电致发光二极管相连接的驱动元件，所述驱动元件包括与所述有机电致发光二极管相连接的多个并联的驱动负型多晶硅薄膜晶体管。
2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述驱动元件包括多晶硅驱动有源层、驱动有源层上的驱动栅极、与驱动有源层的侧边部分接触的驱动源极和驱动漏极。
3.根据权利要求2所述的器件，其特征在于，所述驱动有源层包括对应驱动栅极的多个开口。
4.根据权利要求2所述的器件，其特征在于，所述侧边部分包括负型杂质。
5.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，还包括与所述开关元件相连接并且与所述驱动元件并联的存储电容。
6.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，还包括与所述驱动元件连接的地线。
7.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，还包括与所述驱动元件和有机电致发光相连接的连接电极。
8.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述有机电致发光二极管包括设置在所述第二基板上的第一电极；设置在所述第一电极上的有机发光层；以及设置在所述有机发光层上的第二电极。
9.根据权利要求8所述的器件，其特征在于，所述有机发光层包括设置在所述第一电极上的空穴注入层；设置在所述第一电极上的空穴注入层；设置在所述空穴注入层上的发光材料层；以及设置在所述发光材料层上的电子注入层。
10.根据权利要求8所述的器件，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极分别作为阳极和阴极。
11.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述开关元件包括正型多晶硅薄膜晶体管。
12.根据权利要求11所述的器件，其特征在于，所述开关元件包括多晶硅开关有源层、所述开关有源层上的开关栅极、与所述开关有源层的侧边部分接触的开关源极和开关漏极。
13.根据权利要求12所述的器件，其特征在于，所述的侧边部分包括正型杂质。
14.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述开关元件包括与所述数据线相连接的多个串联的开关负型多晶硅薄膜晶体管。
15.根据权利要求14所述的器件，其特征在于，所述开关元件包括多晶硅开关有源层、所述开关有源层上的多个开关栅极、与所述开关有源层的侧边部分接触的开关源极和开关漏极。
16.根据权利要求15所述的器件，其特征在于，所述的多个开关栅极与所述栅线连接，所述的侧边部分中掺杂有负型杂质。
17.根据权利要求16所述的器件，其特征在于，所述侧边部分形成第一和第二部分且所述第一部分的杂质浓度小于所述第二部分的杂质浓度。
18.一种有机电致发光器件的制造方法，包括在第一基板上设置栅线；设置与所述栅线交叉的数据线以限定像素区；在所述第一基板上形成与所述栅线和数据线相连接的开关元件；在第二基板上形成有机电致发光二极管；在所述第一基板上形成与所述开关元件和有机电致发光二极管相连接的驱动元件，所述驱动元件包括与所述有机电致发光二极管相连接的多个并联的驱动负型多晶硅薄膜晶体管；以及将所述第一和第二基板粘接在一起，从而使所述驱动元件与所述有机电致发光二极管电连接。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述形成驱动元件的步骤包括设置多晶硅驱动有源层；在所述驱动有源层上设置驱动栅极；设置驱动源极和驱动漏极，以与所述驱动有源层的侧边部分相接触。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述驱动有源层包括对应于所述驱动栅极的多个开口。
21.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在侧边部分掺杂负型杂质的步骤。
22.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括形成与所述开关元件相连接并且与所述驱动元件并联的电容。
23.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括设置与所述驱动元件连接的地线的步骤。
24.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括设置与所述驱动元件和有机电致发光电连接的连接电极。
25.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述形成有机电致发光二极管的步骤包括在所述第二基板上设置第一电极；在所述第一电极上设置有机发光层；以及在所述有机发光层上设置第二电极。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述形成有机发光层的步骤包括在所述第一电极上设置空穴注入层；在所述空穴注入层上设置发光材料层；以及在所述发光材料层上设置电子注入层。
27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述第一电极和第二电极分别作为阳极和阴极。
28.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述开关元件包括正型多晶硅薄膜晶体管。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述形成开关元件的步骤包括设置多晶硅开关有源层；在所述开关有源层上设置开关栅极；以及设置与所述开关有源层的侧边部分接触的开关源极和开关漏极。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述侧边部分中掺杂正型杂质的步骤。
31.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述开关元件包括与所述数据线相连接的多个串联的开关负型多晶硅薄膜晶体管。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，所述形成开关元件的步骤包括设置多晶硅开关有源层；在所述开关有源层上设置多个开关栅极；以及设置与所述开关有源层的侧边部分接触的开关源极和开关漏极。
33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，所述的多个开关栅极与所述栅线相连接。
34.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在侧边部分中掺杂负型杂质的步骤。
35.一种有机电致发光器件的制造方法，包括在第一基板上设置开关有源层和驱动有源层，所述驱动有源层包括多个开口；在所述开关有源层上设置至少一个开关栅极，在所述驱动有源层上设置驱动栅极，并且所述栅线与至少一个所述的开关栅极相连接，所述驱动栅极经过多个开口；在所述驱动有源层的侧边部分中掺杂负型杂质；设置开关源极、开关漏极、驱动源极、驱动漏极以及与栅线交叉从而限定像素区的数据线，其中所述开关源极和开关漏极与所述开关有源层的侧边部分相接触，所述驱动源极和驱动漏极与所述驱动有源层的侧边部分相接触，所述数据线与所述开关源极连接；在第二基板上设置第一电极；在所述第一电极上设置有机发光层；在所述有机发光层上设置第二电极；以及将所述第一和第二基板粘接在一起从而使所述驱动漏极与所述第二电极电连接。
36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述方法还包括设置与所述驱动源极相连接的地线的步骤。
37.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述方法还包括设置与所述驱动漏极和第二电极电连接的连接电极的步骤。
38.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，至少一个所述的开关栅极为单独开关栅极。
39.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在开关有源层的侧边部分中掺杂正型杂质的步骤。
40.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，至少一个所述的开关栅极来自于多个开关栅极。
41.根据权利要求40所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在开关有源层的侧边部分掺杂负型杂质的步骤。
42.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，所述驱动有源层的侧边部分和所述开关有源层的侧边部分同时掺杂负型杂质。
全文摘要
一种有机电致发光器件，包括彼此相对分隔开的第一和第二基板；第一基板上的栅线；与栅线交叉从而限定像素区的数据线；与栅线和数据线相连接的开关元件；第二基板上的有机电致发光二极管；以及与开关元件和有机电致发光二极管相连接的驱动元件，驱动元件包括与有机电致发光二极管相连接的多个并联的驱动负型多晶硅薄膜晶体管。
文档编号H05B33/10GK1638576SQ200410101448
公开日2005年7月13日 申请日期2004年12月20日 优先权日2003年12月22日
发明者朴宰用 申请人:Lg.菲利浦Lcd株式会社