像素結構、有機電激發光顯示單元及其製造方法

2023-06-05 15:11:46 1

專利名稱：像素結構、有機電激發光顯示單元及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種像素結構及其製造方法，尤其涉及一種有機電激發光顯
示單元(organic electro-luminescence display unit)及其製造方法。
背景技術：
由於有機電激發光元件(organic electro-luminescence light-emitting device) 具有自發光、高亮度、高對比、廣視角以及反應速度快等優點，因此有機電 激發光顯示面板(organic electro-luminescence display panel)在顯示器方面的應 用一直是產業關注的焦點之一。 一般的有機電激發光顯示面板可區分為頂部 發光型態(top emission)有機電激發光顯示面板以及底部發光型態(bottom emission)有機電激發光顯示面板兩大類，其中又以底部發光型態(bottom emission)有機電激發光顯示面板較為常見。
圖1A至圖1G為己知的有機電激發光顯示單元的製作流程示意圖。請參 照圖1A，提供一基板100，並透過第一道光刻刻蝕製造工藝(Photol池ogmphy and Etching Process, PEP)在基板100上形成一柵極110。接著，在基板100 上全面性地形成一柵絕緣層120以覆蓋柵極110。
接著請參照圖1B，透過第二道光刻刻蝕製造工藝在柵絕緣層120上形成 一圖案化半導體層130，其中圖案化半導體層130位於柵極IIO的上方。
接著請參照圖1C，透過第三道光刻刻蝕製造工藝在部分的圖案化半導體 層130以及部分的柵絕緣層120上形成一源極140S和一漏極140D,其中源 極140S和漏極140D彼此電絕緣，且分別位於圖案化半導體層130的兩側。
接著請參照圖1D，形成一保護層150以覆蓋住源極140S、漏極140D、
5未被源極140S和漏極140D覆蓋的圖案化半導體層130以及未被源極140S 與漏極140D覆蓋的絕緣層120。從圖1D可知，保護層150具有一接觸窗150a， 且接觸窗150a暴露漏極140D的部分區域。
接著請參照圖1E，在保護層150上形成一像素電極160，其中像素電極 160透過接觸窗150a與漏極140D電連接。在傳統的底部發光型態有機電激 發光顯示單元中，像素電極160的材質通常為透明導電氧化物(Transparent Conductive Oxide， TCO)，例如銦錫氧化物(Indium Tin Oxide， ITO)、銦鋅氧 化物(Indium Zinc Oxide ， IZO)等。
接著請參照圖1F和圖1G，在形成像素電極160後，接著依序形成一有 機電激發光層170以及一頂電極180。在傳統的底部發光型態有機電激發光顯 示單元中，頂電極180的材質通常為金屬。當施加一驅動電流至像素電極160 與頂電極180之間的有機電激發光層170時，有機電激發光層170所發出的 大部分光線會穿過基板100。

發明內容
本發明提供一種像素結構及其製造方法，以有效降低製造成本。 本發明還提供一種有機電激發光顯示單元及其製造方法，以有效降低制 造成本。
本發明提供一種像素結構，所述的像素結構配置於基板上，且所述的像 素結構包括柵極、柵絕緣層、圖案化金屬氧化物層、刻蝕終止層、源極以及 漏極。柵極配置於基板上，柵絕緣層配置於基板上以覆蓋柵極，圖案化金屬 氧化物層配置於柵絕緣層上，且圖案化金屬氧化物層包括位於柵極上方的主 動層以及像素電極。刻蝕終止層配置於主動層的部分區域上，其中未被刻蝕 終止層覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層的導電度高於被刻蝕終止層覆蓋的部 分圖案化金屬氧化物層的導電度。此外，源極以及漏極與未被刻蝕終止層覆 蓋的部分主動層電連接，且漏極與像素電極電連接在本發明一實施例中，未被刻蝕終止層覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層
的氧空缺比例(oxygen vacancy ratio)高於被刻蝕終止層覆蓋的部分圖案化金屬 氧化物層的氧空缺比例(oxygen vacancy ratio)。
在本發明一實施例中，未被刻蝕終止層覆蓋的部分主動層的導電度實質 上等於像素電極的導電度。
在本發明一實施例中，未被刻蝕終止層覆蓋的部分主動層的氧空缺比例 (oxygen vacancy ratio)實質上等於像素電極的氧空缺比例(oxygen vacancy
ratio) o
在本發明一實施例中，主動層包括一源極接觸區、 一漏極接觸區以及一 連接於源極接觸區與漏極接觸區之間的溝道區，且刻蝕終止層配置於溝道區 上。
在本發明一實施例中，刻蝕終止層自行對準(self-aligned)於溝道區。
在本發明一實施例中，源極接觸區、漏極接觸區以及像素電極的導電度 或氧空缺比例(oxygen vacancy ratio)實質上相同。
在本發明一實施例中，源極接觸區、漏極接觸區以及像素電極的導電載 流子濃度介於12Gcm-3至10"cm-3之間。
在本發明一實施例中，圖案化金屬氧化物層的材質包括銦鎵鋅氧化物 (Indium-Gallium-Zinc Oxide， IGZO)、銦鋅氧化物(Indium-Zinc Oxide ， IZO)、 鎵鋅氧化物(Gallium-Zinc Oxide， GZO)、鋅錫氧化物(Zinc-Tin Oxide, ZTO)， 或銦錫氧化物(Indium-TinOxide， ITO)。
在本發明一實施例中，前面所述的像素結構還包括一保護層，其中保護 層覆蓋刻蝕終止層、源極、漏極以及像素電極的部分區域，且保護層具有一 開口以將像素電極的部分區域暴露。
本發明提供一種像素結構的製造方法。首先，在一基板上形成一柵極， 接著，在基板上形成一柵絕緣層以覆蓋柵極。之後，在柵絕緣層上形成一圖 案化金屬氧化物層，並在圖案化金屬氧化物層的部分區域上形成一刻蝕終止層。接著，以刻蝕終止層為掩膜，對圖案化金屬氧化物層進行一表面處理， 以使未被刻蝕終止層覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層的導電度高於被刻蝕終 止層覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層的導電度，其中經過表面處理後的圖案 化金屬氧化物層包括一位於柵極上方的主動層以及一像素電極。之後，形成 一源極以及一漏極，其中源極以及漏極與未被刻蝕終止層覆蓋的部分主動層 電連接，且漏極與像素電極電連接。
在本發明一實施例中，表面處理包括等離子體表面處理。
在本發明一實施例中，前面所述的像素結構的製造方法還包括形成一保 護層，其中保護層覆蓋刻蝕終止層、源極、漏極以及像素電極的部分區域， 且保護層具有一開口以將像素電極的部分區域暴露。
本發明另提供一種有機電激發光顯示單元，此有機電激發光顯示單元配 置於基板上，且有機電激發光顯示單元包括像素單元、配置於像素電極上的 有機電激發光層以及配置於有機電激發光層上的頂電極。像素單元包括柵極、 柵絕緣層、圖案化金屬氧化物層、刻蝕終止層、源極以及漏極。柵極配置於 基板上，柵絕緣層配置於基板上以覆蓋柵極，而圖案化金屬氧化物層配置於 柵絕緣層上，其中圖案化金屬氧化物層包括位於柵極上方的主動層以及像素 電極。刻蝕終止層配置於主動層的部分區域上，其中未被刻蝕終止層覆蓋的 部分圖案化金屬氧化物層的導電度高於被刻蝕終止層覆蓋的部分圖案化金屬 氧化物層的導電度。此外，源極以及漏極與未被刻蝕終止層覆蓋的部分主動 層電連接，且漏極與像素電極電連接。
本發明又提供一種有機電激發光顯示單元的製造方法。首先，於一基板 上形成一柵極，接著於基板上形成一柵絕緣層以覆蓋柵極。之後，於柵絕緣 層上形成一圖案化金屬氧化物層，並於圖案化金屬氧化物層的部分區域上形 成一刻蝕終止層。接著，以刻蝕終止層為掩膜，對圖案化金屬氧化物層進行 一表面處理，以使未被刻蝕終止層覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層的導電度 高於被刻蝕終止層覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層的導電度，其中經過表面處理後的圖案化金屬氧化物層包括一位於柵極上方的主動層以及一像素電 極。之後，形成一源極以及一漏極，其中源極以及漏極與未被刻蝕終止層覆 蓋的部分主動層電連接，且漏極與像素電極電連接。接著，在像素電極上形 於一有機電激發光層，並在有機電激發光層上形成一頂電極。
基於上述，由於本發明透過表面處理的方式使得圖案化金屬氧化物層的 不同區域分別具有不同的導電載流子濃度，進而使得主動層以及像素電極能 夠一併被製作於柵絕緣層上，因此本發明可以有效地降低製造成本。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合 附圖作詳細說明如下。


圖1A至圖1G為己知的有機電激發光顯示單元的製作流程示意圖2A至圖2F為本發明一實施例的有機電激發光顯示單元的製作流程示 意圖。
主要元件符號說明100、 200基板
110、 210柵極
120、 220柵絕緣層
130圖案化半導體層
140S、 250S源極
140D、 250D漏極
150、 260保護層
150a接觸窗
160像素電極
170、 270有機電激發光層
180、 280頂電極230圖案化金屬氧化物層
230a第一圖案
230b第二圖案
23 OA主動層
23 OP像素電極
240刻蝕終止層
260s開口
S源極接觸區
D漏極接觸區
C溝道區
T表面處理
具體實施例方式
圖2A至圖2F為本發明一實施例的有機電激發光顯示單元的製作流程示 意圖。請參照圖2A，提供一基板200，並透過第一道光刻刻蝕製造工藝於基 板200上形成一柵極210。接著，於基板200上全面性地形成一柵絕緣層220 以覆蓋柵極210。在本實施例中，柵絕緣層220的材質例如是氧化矽、氮化矽等。
接著請參照圖2B，透過第二道光刻刻蝕製造工藝於柵絕緣層210上形成 一圖案化金屬氧化物層230。在本實施例中，圖案化金屬氧化物層230的材質 包括銦鎵鋅氧化物(Indium-Gallium-Zinc Oxide ， IGZO)、銦鋅氧化物 (Indium-Zinc Oxide, IZO)、鎵鋅氧化物(Gallium-Zinc Oxide, GZO)、鋅錫氧 化物(Zinc-TinOxide， ZTO)，或銦錫氧化物(Indium-Tin Oxide， ITO)。由圖2B 可知，圖案化金屬氧化物層230包括位於柵極210上方的第一圖案230a以及 第二圖案230b。
接著請參照圖2C，於圖案化金屬氧化物層230的第一圖案230a上形成一刻蝕終止層240，其中刻蝕終止層240僅覆蓋於第一圖案230a的部分區域上， 且刻蝕終止層240位於柵極210的上方。
接著請參照圖2D，以刻蝕終止層240為掩膜，對圖案化金屬氧化物層230 進行一表面處理T，以使未被刻蝕終止層240覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層 230的導電度高於被刻蝕終止層240覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層230的導 電度。從另一個角度而言，表面處理T可以使未被刻蝕終止層240覆蓋的部 分圖案化金屬氧化物層230的氧空缺比例(oxygen vacancy ratio)高於被刻蝕終 止層240覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層230的氧空缺比例(oxygen vacancy ratio)。在本實施例中，表面處理T例如是一等離子體表面處理或是其他能夠 增加圖案化金屬氧化物層230中導電載流子濃度的表面處理。詳言之，被刻 蝕終止層240所覆蓋的部分第一圖案230a的導電度或氧空缺比例(oxygen vacancy ratio)不會因表面處理T而改變，而第二圖案以及未被刻蝕終止層240 所覆蓋的部分第一圖案230a的導電度或氧空缺比例(oxygen vacancy ratio)則 會因表面處理T而有所改變。
以等離子體表面處理為例，當第二圖案以及未被刻蝕終止層240所覆蓋 的部分第一圖案230a遭受到等離子體的離子轟擊(ion bombardment)時，金屬
氧化物層中的金屬原子與氧原子之間的鍵結會被破壞，進而使得金屬氧化物 層中氧空缺比例(oxygen vacancy ratio)增加。換言之，當金屬氧化物層中氧空 缺比例(oxygen vacancy ratio)增加時，金屬氧化物層中導電載流子濃度便會隨 之增加。
由圖2D可知，經過表面處理T之後的圖案化金屬氧化物層230包括一位 於柵極210上方的主動層230A以及一像素電極230P，其中主動層230A包括 一源極接觸區S、 一漏極接觸區D以及一連接於源極接觸區S與漏極接觸區 D之間的溝道區C，而刻蝕終止層240則配置於溝道區C上，且刻蝕終止層 240自行對準(self-aligned)於溝道區C。詳言之，未被刻蝕終止層240覆蓋的 部分主動層230A (即源極接觸區S與一漏極接觸區D)的氧空缺比例(oxygenvacancy ratio)實質上等於像素電極230P的氧空缺比例(oxygen vacancy ratio), 意即，未被刻蝕終止層240覆蓋的部分主動層230A (即源極接觸區S與一漏 極接觸區D)的導電度實質上等於像素電極230P的導電度。舉例而言，源極 接觸區S、漏極接觸區D以及像素電極230P的導電載流子濃度例如是介於1(^ cm's至1021 cn^之間，而溝道區C的導電載流子濃度例如是1014咖'3左右。
接著請參照圖2E，形成一源極250S以及一漏極250D，其中源極250S 以及漏極250D與未被刻蝕終止層240覆蓋的部分主動層230A電連接。詳言 之，源極250S配置於源極接觸區S以及部分的刻蝕終止層240上，而漏極250D 配置於漏極接觸區D以及部分的刻蝕終止層240上，且漏極250D電連接於 漏極接觸區D以及像素電極230P之間。在源極250S與漏極250D製作完成 之後，本實施例的像素結構便大致上製作完成。
從圖2E可知，本實施例的像素結構包括柵極210、柵絕緣層220、圖案 化金屬氧化物層230、刻蝕終止層240、源極250S以及漏極250D。柵極210 配置於基板200上，柵絕緣層220配置於基板200上以覆蓋柵極210，圖案化 金屬氧化物層230配置於柵絕緣層220上，且圖案化金屬氧化物層230包括 位於柵極210上方的主動層230A以及像素電極230P。刻蝕終止層240配置 於主動層230A的部分區域上，其中未被刻蝕終止層240覆蓋的部分圖案化金 屬氧化物層230的氧空缺比例(oxygen vacancy ratio)高於被刻蝕終止層240覆 蓋的部分圖案化金屬氧化物層230的氧空缺比例(oxygen vacancy ratio),意即， 未被刻蝕終止層240覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層230的導電度高於被刻 蝕終止層240覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層230的導電度。此外，源極250S 以及漏極250D與未被刻蝕終止層240覆蓋的部分主動層230A電連接，且漏 極250S與像素電極230P電連接。
接著請參照圖2F，形成一保護層260，以覆蓋刻蝕終止層240、源極250S、 漏極250D以及像素電極230P的部分區域，其中保護層260具有一開口 260a 以將像素電極230P的部分區域暴露。在形成保護層260之後，接著依序形成一有機電激發光層270以及一頂電極280。在本實施例中，頂電極280的材質 例如為金屬。當施加一驅動電流至像素電極230P與頂電極280之間的有機電 激發光層270時，有機電激發光層270所發出的大部分光線會穿過基板200。 在頂電極280製作完成之後，本實施例的有機電激發光顯示單元便大致上制 作完成。
從圖2F可知，本實施例的有機電激發光顯示單元包括前述的像素單元(如 圖2E所示)、配置於像素電極230P上的有機電激發光層270以及配置於有 機電激發光層270上的頂電極280。
由於本發明透過表面處理的方式使得圖案化金屬氧化物層的不同區域分 別具有不同的導電載流子濃度，進而使得主動層以及像素電極能夠一併被制 作於柵絕緣層上，因此本發明可以有效地降低製造成本。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何 熟悉此技術者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾， 因此本發明的保護範圍當視權利要求範圍所界定者為準。另外，本發明的任 一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露的全部目的或優點或特點。 此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發 明的權利範圍。
權利要求
1.一種像素結構，配置於一基板上，其特徵在於，所述像素結構包括一柵極，配置於所述的基板上；一柵絕緣層，配置於所述的基板上以覆蓋所述的柵極；一圖案化金屬氧化物層，配置於所述的柵絕緣層上，其中所述的圖案化金屬氧化物層包括一位於所述的柵極上方的主動層以及一像素電極；一刻蝕終止層，配置於所述的主動層的部分區域上，其中未被所述的刻蝕終止層覆蓋的部分所述的圖案化金屬氧化物層的導電度高於被所述的刻蝕終止層覆蓋的部分所述的圖案化金屬氧化物層的導電度；一源極；以及一漏極，其中所述的源極以及所述的漏極與未被所述的刻蝕終止層覆蓋的部分所述的主動層電連接，且所述的漏極與所述的像素電極電連接。
2. 如權利要求1所述的像素結構，其特徵在於，未被所述的刻蝕終止層 覆蓋的部分所述的圖案化金屬氧化物層的氧空缺比例高於被所述的刻蝕終止 層覆蓋的部分所述的圖案化金屬氧化物層的氧空缺比例。
3. 如權利要求1所述的像素結構，其特徵在於，未被所述的刻蝕終止層 覆蓋的部分所述的主動層的導電度實質上等於所述的像素電極的導電度。
4. 如權利要求1所述的像素結構，其特徵在於，未被所述的刻蝕終止層 覆蓋的部分所述的主動層的氧空缺比例實質上等於所述的像素電極的氧空缺 比例。
5. 如權利要求1所述的像素結構，其特徵在於，所述的主動層包括一源 極接觸區、 一漏極接觸區以及一連接於所述的源極接觸區與所述的漏極接觸 區之間的溝道區，且所述的刻蝕終止層配置於所述的溝道區上。
6. 如權利要求5所述的像素結構，其特徵在於，所述的刻蝕終止層自行 對準於所述的溝道區。
7. 如權利要求5所述的像素結構，其特徵在於，所述的源極接觸區、所述的漏極接觸區以及所述的像素電極的導電度實質上相同。
8. 如權利要求5所述的像素結構，其特徵在於，所述的源極接觸區、所 述的漏極接觸區以及所述的像素電極的導電載流子濃度介於102Qcm'3到 10"cm'3之間。
9. 如權利要求1所述的像素結構，其特徵在於，所述的像素結構還包括 一保護層，其中所述的保護層覆蓋所述的刻蝕終止層、所述的源極、所述的 漏極以及所述的像素電極的部分區域，且所述的保護層具有一開口以將所述 的像素電極的部分區域暴露。
10. —種像素結構的製造方法，其特徵在於，所述的方法包括 於一基板上形成一柵極；在所述的基板上形成一柵絕緣層，以覆蓋所述的柵極；在所述的柵絕緣層上形成一圖案化金屬氧化物層；在所述的圖案化金屬氧化物層的部分區域上形成一刻蝕終止層;以所述的刻蝕終止層為掩膜，對所述的圖案化金屬氧化物層進行一表面 處理，以使未被所述的刻蝕終止層覆蓋的部分所述的圖案化金屬氧化物層的 導電度高於被所述的刻蝕終止層覆蓋的部分所述的圖案化金屬氧化物層的導 電度，其中經過所述的表面處理後的所述的圖案化金屬氧化物層包括-一位於 所述的柵極上方的主動層以及一像素電極；以及形成一源極以及一漏極，其中所述的源極以及所述的漏極與未被所述的 刻蝕終止層覆蓋的部分所述的主動層電連接，且所述的漏極與所述的像素電 極電連接。
11. 如權利要求IO所述的像素結構的製造方法，其特徵在於，所述的表 面處理包括等離子體表面處理。
12. 如權利要求10所述的像素結構的製造方法，其特徵在於，所述的方 法還包括形成一保護層，其中所述的保護層覆蓋所述的刻蝕終止層、所述的源極、所述的漏極以及所述的像素電極的部分區域，且所述的保護層具有一 開口以將所述的像素電極的部分區域暴露。
13. —種有機電激發光顯示單元，配置於一基板上，其特徵在於，所述的 有機電激發光顯示單元包括一像素單元，包括如權利要求l所述的像素結構； 一有機電激發光層，配置於所述的像素電極上；以及一頂電極，配置於所述的有機電激發光層上。
14. 一種有機電激發光顯示單元的製造方法，其特徵在於，所述的方法包括於一基板上形成一柵極；於所述的基板上形成一柵絕緣層，以覆蓋所述的柵極； 於所述的柵絕緣層上形成一圖案化金屬氧化物層； 於所述的圖案化金屬氧化物層的部分區域上形成一刻蝕終止層； 以所述的刻蝕終止層為掩膜，對所述的圖案化金屬氧化物層進行表面處 理，以使未被所述的刻蝕終止層覆蓋的部分所述的圖案化金屬氧化物層的導 電度高於被所述的刻蝕終止層覆蓋的部分所述的圖案化金屬氧化物層的導電 度，其中經過所述的表面處理後的所述的圖案化金屬氧化物層包括一位於所 述的柵極上方的主動層以及一像素電極；形成一源極以及一漏極，其中所述的源極以及所述的漏極與未被所述的 刻蝕終止層覆蓋的部分所述的主動層電連接，且所述的漏極與所述的像素電 極電連接；於所述的像素電極上形於一有機電激發光層；以及 於所述的有機電激發光層上形成一頂電極。
全文摘要
本發明是關於一種像素結構、有機電激發光顯示單元及其製造方法，所述的像素結構配置於基板上，且所述像素結構包括柵極、柵絕緣層、圖案化金屬氧化物層、刻蝕終止層、源極以及漏極。柵極配置於基板上，柵絕緣層配置於基板上以覆蓋柵極，圖案化金屬氧化物層配置於柵絕緣層上，且圖案化金屬氧化物層包括位於柵極上方的主動層以及像素電極，刻蝕終止層配置於主動層的部分區域上，源極以及漏極與未被刻蝕終止層覆蓋的部分主動層電連接，且漏極與像素電極電連接。其中未被刻蝕終止層覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層的導電度高於被刻蝕終止層覆蓋的部分圖案化金屬氧化物層的導電度。
文檔編號H01L27/02GK101615613SQ20091016563
公開日2009年12月30日 申請日期2009年8月12日 優先權日2009年8月12日
發明者謝信弘, 陳昶亙 申請人:友達光電股份有限公司