专利名称：有机电致发光器件及其制造方法
技术领域：
本发明要求享有2002年5月3日在韩国递交的2002-24551号韩国专利申请的权益，在此引用其全部内容作为参考。
现有的有机ELD有两种不同类型无源矩阵型和有源矩阵型。尽管无源矩阵型有机ELD和有源矩阵型有机ELD都具有简单的结构并且制造工艺简单，但无源矩阵型有机ELD需要比较高的功耗来操作。另外，无源矩阵型有机ELD的孔径比例会随着导电线数量的增加而下降。反之，有源矩阵型有机ELD具有高效率，并且能用比较低的功率为大型显示器产生高质量的影像。
图1是现有技术的一种有机电致发光ELD的截面图。在图1中，在第一衬底12上形成包括薄膜晶体管(TFT)“T”的一个阵列元件14。在阵列元件14上面形成第一电极16，有机电致发光层18和第二电极20。有机电致发光层18能够为各个象素区单独显示红、绿、蓝色。通常是单独用有机材料为各个象素区内的有机电致发光层发射各色的光。用包括潮气吸附材料22的密封剂26粘接第一衬底12和第二衬底28封装成一个有机ELD。用潮气吸附材料22消除可能渗入有机电致发光层18的腔内的潮气和氧气。在蚀刻掉一部分第二衬底28之后，用潮气吸附材料22填充被蚀刻部位，并且用一个保持元件25固定填充的潮气吸附材料。
图2是现有技术的有机ELD的一个平面图。在图2中，在衬底12上的各个象素区内形成一个开关元件TS、一个驱动元件TD和一个存储电容CST。按照有机ELD的操作需要由至少两个薄膜晶体管的组合构成开关元件TS和驱动元件TD。衬底12是用玻璃和塑料等透明材料形成的。另外，栅极线32与数据线34彼此交叉，在栅极线32和数据线34之间有一个绝缘层(未示出)。电源线35的位置与数据线34平行并且分开。两个薄膜晶体管被用做开关元件TS和驱动元件TD。开关元件TS包括栅极36、有源层40、源极46和漏极50。驱动元件TD包括栅极38、有源层42、源极48和漏极52。开关元件TS的栅极36和源极46分别被连接到栅极线32和数据线34。开关元件TS的漏极50通过第一触点54被连接到驱动元件TD的栅极38。驱动元件TD的源极48通过第二触点56被连接到电源线35。驱动元件TD的漏极52接触到象素区P内的第一电极16。电源线35与多晶硅构成的第一电极16重叠，与介于电源线35和第一电极16之间的一个绝缘层构成一个存储电容CST。
图3是按照现有技术的图2中沿III-III线截取的一个截面图。在图3中，在衬底12上形成包括栅极38、有源层42、源极56和漏极52的一个驱动元件TD。在驱动元件TD上面形成接触到驱动元件TD的漏极52的第一电极16，在第一电极16和漏极52之间有一个绝缘层。在第一电极16上形成发射一种色彩的光的有机电致发光层18，并在有机电致发光层18上形成第二电极20。有机电致发光层18，第一电极16和第二电极20组成一个有机电致发光二极管DEL。包括第一电容电极15和第二电容电极35及驱动元件TD的存储电容CST用电路与(图2中所示的)开关元件TS并联。第二电容电极35被连接到电源线。驱动元件TD的源极56被连接到第二电容电极35。第二电极20覆盖驱动元件TD，存储电容CST和有机电致发光层18。
图4是按照现有技术的有机ELD的等效电路图。在图4中有一条数据线14与电源线15平行并且分开。由与数据线34和电源线35交叉的栅极线32确定一个象素区P。在象素区内设置一个开关元件TS、一个驱动元件TD和一个存储电容CST。
在按照现有技术的有机电致发光器件中，由电源线35限定有机电致发光层的面积。随着有机电致发光层面积的减少，为获得相同亮度所需的电流密度会增大。增大的电流密度会缩短有机ELD的预期使用寿命。在底部发光型有机ELD中需要增大电流密度以获得足够的亮度，因为使用至少三条线会造成孔径比例缩小。另外，随着导线数量的增加，导线中出现缺陷的概率会增大，导致产量下降。
本发明的一个目的是提供一种将一条电源线用于两个相邻象素区的有机电致发光器件及其制造方法。
本发明的另一目的是提供一种有机电致发光器件及其制造方法，器件的孔径比例得以改进，并且器件的预期寿命得以延长。
本发明的另一目的是提供一种有机电致发光器件及其制造方法，降低线路缺陷的概率。
以下要说明本发明的附加特征和优点，有一些能够从说明书中看出，或者是通过对本发明的实践来学习。采用说明书及其权利要求书和附图中具体描述的结构就能实现并达到本发明的目的和其他优点。
为了按照本发明的意图实现上述目的和其他优点，以下要具体和广泛地说明，一种有机电致发光器件包括一个衬底，衬底上的多个栅极线，衬底上的多个数据线，多个数据线各自与栅极线交叉，在衬底上互连的多个开关元件和驱动元件，以及与衬底上的数据线平行设置的一条电源线，电源线电连接到多个驱动元件中的至少两个驱动元件。
另一方面，一种有机电致发光器件包括第一衬底，与第一衬底面对并与其分开的第二衬底，在第一衬底内表面上的多个栅极线，在第一衬底内表面上的多个数据线，多个数据线与栅极线彼此交叉，在第一衬底上互连的多个开关元件和驱动元件，在衬底上与数据线平行设置并且被电连接到多个驱动元件中至少两个驱动元件的一条电源线，连接到多个驱动元件的多个连接电极，第二衬底内表面上的多个第一电极，多个第一电极上的有机电致发光层；在有机电致发光层上的多个第二电极，多个第二电极各自接触到多个连接电极之一。
另一方面，一种制造有机电致发光器件的方法包括以下步骤，在第一衬底上形成多个开关有源层、多个驱动有源层和多个有源图形，这多个有源图形包括多晶硅，在多个开关有源层、多个驱动有源层和多个有源图形上形成第一绝缘层，在第一绝缘层上形成延伸到多个开关有源层上面的多个开关栅极，在第一绝缘层上形成延伸到多个驱动有源层上面的多个驱动栅极，用杂质对多个开关有源层、多个驱动有源层和多个有源图形进行搀杂，在多个开关有源层中各自形成一个开关源区和一个开关漏区，并在多个驱动有源层中各自形成一个驱动源区和一个驱动漏区，在多个开关栅极和多个驱动栅极上形成第二绝缘层，在第二绝缘层上形成电源线，在电源线上形成第三绝缘层，在第三绝缘层上形成接触到开关源区的多个开关源极，在第三绝缘层上形成接触到开关漏区的多个开关漏极，在第三绝缘层上形成接触到驱动源区的多个驱动源极，并且在第三绝缘层上形成接触到驱动漏区的多个驱动漏极，其中的多个驱动漏极中有至少两个被连接到电源线。
应该意识到以上对本发明的概述和下文的详细说明都是解释性的描述，都是为了进一步解释所要求保护的发明。
图5是本发明的一例有机电致发光器件的等效电路图。在图5中，数据线111可以与电源线112平行并且分开。一个栅极线101与数据线111交叉限定一个象素区P。可以在象素区P内形成一个开关元件TS、一个驱动元件TD1，一个存储电容CST，和一个有机电致发光二极管DEL。相邻象素区P的相邻驱动元件TD1和TD2可以连接到同一电源线112。由于电源线112的数量能够2倍地(factor of 2)削减，孔径比例可以增大，而制成的器件能够降低材料成本。
图6是本发明的一例有机电致发光器件的平面图。在图6中，栅极线101可以与第一和第二数据线111和111’及电源线112交叉。数据线111和111’及电源线112可以彼此平行并且分开。栅极线101及数据线111和111’可以分别限定彼此相邻的第一象素区和第二象素区P1和P2。在相邻的第一和第二象素区P1和P2内各自形成各自的第一和第二开关元件TS1和TS2，各自的第一和第二驱动元件TD1和TD2，以及各自的第一和第二存储电容CST1和CST2。电源线112可以用做第一存储电容CST1和第二存储电容CST2的公共第一电容电极。各自位于电源线112下面的第一和第二有源图形105和105’可以分别用做第一和第二存储电容CST1和CST2的第二电容电极。
第一开关元件TS1包括开关有源层103，开关栅极107，开关源极117和开关漏极119。驱动元件TD1包括驱动有源层104，驱动栅极108，驱动源极116和驱动漏极118。开关漏极119电连接到驱动栅极108。由于开关源极117被连接到数据线111，可以由数据线111向开关源极117提供影像信号。驱动漏极118被连接到有机电致发光二极管(未示出)的第一电极122。驱动源极116被连接到电源线112。第二开关元件TS2和第二驱动元件TD2的结构分别与第一开关元件TS1和第一驱动元件TD1相同。相邻的第一和第二象素区P1和P2的相邻的第一和第二驱动源极116和116’可以连接到同一个电源线112。因此，第一和第二驱动元件TD1和TD2在相邻的第一和第二象素区P1和P2中可以相对于电源线112对称设置。由多晶硅制成的相邻的第一和第二有源图形105和105’可以由相邻的第一和第二象素区P1和P2中各自的第一和第二开关有源层103和103’延伸。由于电源线112的数量能够2倍地削减，有机电致发光器件的孔径比例得以改善，并且能避免线路缺陷。孔径比例的增大对底部发光型有机电致发光器件确实有特别的意义，因为这种器件的孔径比例通常有限。
图7A到7E是沿图6中VII-VII线截取的有机电致发光器件的截面图，表示本发明的有机电致发光器件的一例制造方法。在图7A中，在包括相邻的第一和第二象素区P1和P2和相邻的第一和第二电容区C1和C2的衬底100上形成绝缘材料的一个缓冲层102(即第一绝缘层)。各个象素区P1和P2可以包括一个开关区(未示出)和一个驱动区D。可以在开关区，驱动区D和电容区C1内的缓冲层102上形成用多晶硅制成的第一开关有源层(未示出)，第一驱动有源层104和第一有源图形105。同样可以在开关区，驱动区D和电容区C2内的缓冲层102上形成用多晶硅制成的第二开关有源层(未示出)，第二驱动有源层104’和第二有源图形105’。相邻电容区C1和C2的第一和第二有源图形105和105’可以分别从相邻象素区P1和P2中开关区的第一和第二开关有源层延伸。在衬底100的整个表面上形成一个栅极绝缘层(即第二绝缘层)之后，可以在覆盖各个第一和第二开关有源层及第一和第二驱动有源层104和104’的栅极绝缘层106上形成第一和第二开关栅极(未示出)及第一和第二驱动栅极108和108’。栅极绝缘层104可包括一种无机绝缘材料例如是氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiO2)。第一和第二开关栅极及第一和第二驱动栅极108和108’包括一种导电材料，例如是铝(Al)，铝合金，铜(Cu)，钨(W)，钽(Ta)或是钼(Mo)。可以将栅极绝缘层106蚀刻成与第一和第二开关栅极及第一和第二驱动栅极108和108’相同的图形。
接着用杂质搀杂第一和第二开关有源层，第一和第二驱动有源层104和104’，以及第一和第二有源图形105和105’。由于第一驱动栅极108可以用做搀杂掩模，能够将第一驱动有源层104划分成第一驱动沟道区104a，第一驱动源区104b，和第一驱动漏区104c。同样可以将第二驱动有源层104’划分成第二驱动沟道区104a’，第二驱动源区104b’，和第二驱动漏区104c’。尽管在图7A中没有表示，还可以将第一和第二开关有源层划分成第一和第二沟道区，第一和第二开关源区，以及第一和第二开关漏区。
然后，在衬底100的整个表面上形成一个层间绝缘层110(即第三绝缘层)。层问绝缘层110可包括一种无机绝缘材料，例如是氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiO2)。可以在相邻象素区P1和P2之间的层间绝缘层110上形成电源线112。电源线112可包括一种导电材料，例如是铝(Al)、铝合金、铜(Cu)、钨(W)、钽(Ta)或是钼(Mo)。
在图7B中，可以在衬底100的整个表面上形成具有第一和第二开关源极接触孔(未示出)，第一和第二开关漏极接触孔(未示出)，第一和第二驱动源极接触孔114a和114a’，第一和第二驱动漏极接触孔114b和114b’，以及第一和第二电源接触孔115和115’的第四绝缘层113。第一驱动源极接触孔114a和第一驱动漏极接触孔114b可以分别暴露出第一驱动源区104b和第一驱动漏区104c。同样，第一开关源极接触孔和第一开关漏极接触孔可以分别暴露出第一开关源区和第一开关漏区(未示出)。在相邻象素区P1和P2各自的驱动区D近旁可以设置暴露出电源线112的第一和第二电源接触孔115和115’。
在图7C中，可以通过在第四绝缘层113上沉积一种导电金属材料例如是铝(Al)、铝合金、铜(Cu)、钨(W)、钽(Ta)或是钼(Mo)并且对其构图而形成第一和第二开关源极(未示出)，第一和第二开关漏极(未示出)，第一和第二驱动源极116和116’，以及第一和第二驱动漏极118和118’。第一驱动源极116和第一驱动漏极118可以分别连接到第一驱动源区104b和第一驱动漏区104c。同样，第一开关源极和第一开关漏极可以分别连接到第一开关源区和第一开关漏区(在图7C中没有表示)。
第一和第二驱动源极116和116’可以通过第一和第二电源接触孔115和115’连接到同一电源线112。这样就能通过同一电源线112为相邻象素区P1和P2的第一和第二驱动元件TD1和TD2提供相同的电源电压。第一和第二驱动元件TD1和TD2可以相对于电源线112对称设置。第一和第二驱动栅极108和108’可以分别连接到第一和第二开关漏极(未示出)。
在图7D中，在衬底100的整个表面上形成第五绝缘层120之后，可以暴露出第一和第二驱动漏极118和118’。第一和第二下电极122和122’可以分别连接到第一和第二驱动漏极118和118’。另外，第一和第二下电极122和122’可以分别延伸到第一和第二象素区P1和P2。第一和第二下电极122和122’可以用做注入空穴的阳极。第一和第二下电极122和122’包括一种高的功函数(high work function)的材料，例如是铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)。
在图7E中，在衬底100的整个表面上形成第六绝缘层124之后，可以暴露出第一和第二下电极122和122’。可以分别在第一和第二下电极122和122’上形成第一和第二有机电致发光层126和126’。在衬底100的整个表面上形成一个上电极128。上电极128可以用做注入电子的阴极。上电极128可以采用金属材料，例如是钙(Ca)、铝(Al)或镁(Mg)。
另一个实施例，可以在单独的衬底上形成阵列元件和有机电致发光二极管，接着将单独的衬底粘接到一起。
图8是本发明的有机电致发光器件的另一例截面图。在图8中，第一衬底100面对第二衬底200并与其分开。可以在衬底100的内表面上形成包括一个TFT“T”的阵列元件，并在第二衬底200的内表面上形成注入电子的第一电极202，有机电致发光层208和注入空穴的第二电极210。用一种粘结剂300将第一和第二衬底100和200粘接到一起。连接到TFT“T”的连接图形140在第一衬底100与第二衬底200的粘接过程中可以接触到第二电极210。可以用参照图7A到7C所述的方法制作阵列元件，只需增加形成连接图形140的步骤。
图9A到9C是本发明的有机电致发光二极管的一例制造方法的截面图。在图9A中，可以在衬底200上形成第一电极202。第一电极202可以用做向有机电致发光层(未示出)注入电子的阴极。第一电极202可以包括铝(Al)，钙(Ca)，镁(Mg)或是双层的氟化锂/铝(LiF/Al)。
在图9B中，可以在第一电极202上形成有机电致发光层204。有机电致发光层204能发射红、绿、蓝光，并且能对应着一个象素区P。有机电致发光层204能具有单层结构或是多层结构。具有多层结构的有机电致发光层204可以包括发射层204a，空穴输送层204b和电子输送层204c。
在图9C中，可以在有机电致发光层204上形成第二电极206。第二电极206可以用做向有机电致发光层204注入空穴的阳极，并且能对应着该象素区P。第二电极206包括一种高的功函数的导电材料，例如是铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)。
在第二衬底上形成有机电致发光二极管之后，可以将第二衬底与具有阵列元件的第一衬底相互粘接，使第二衬底的第二电极接触到第一衬底的连接图形。
由于所述的有机电致发光器件有一条电源线为两个相邻象素的两个相邻的驱动元件供电，电源线的数量能够2倍地削减。这样就能改善所述有机电致发光器件的孔径比例。另外，由于所述的有机电致发光器件能减少线路缺陷并降低材料成本，能够提高有机电致发光器件的产量。事实上，由所述的有机电致发光器件得到的孔径比例的增大对底部发光型有机电致发光器件确实有特别的意义，因为底部发光型有机电致发光器件的孔径比例通常有限。
显然，本领域的技术人员无需脱离本发明的原理和范围还能对本发明的有机电致发光器件及其制造方法作出各种各样的修改和变更。因此，本发明的意图是要覆盖权利要求书及其等效物范围内的修改和变更。
权利要求
1.一种有机电致发光器件，包括一个衬底；衬底上的多个栅极线；衬底上的多个数据线，多个数据线各自与栅极线交叉；在衬底上互连的多个开关元件和驱动元件；以及与衬底上的数据线平行设置的一条电源线，其中电源线电连接到多个驱动元件中的至少两个驱动元件。
2.按照权利要求1的器件，其特征在于，多个驱动元件各自包括一个薄膜晶体管，它具有一个栅极、一个有源层、一个源极和一个漏极。
3.按照权利要求2的器件，其特征在于，电源线被连接到多个驱动元件当中至少两个驱动元件的源极。
4.按照权利要求2的器件，其特征在于，还包括多个驱动电极，多个驱动电极各自连接到多个驱动元件之一；多个第一驱动电极上的一个有机电致发光层；以及有机电致发光层上的多个第二电极。
5.按照权利要求4的器件，其特征在于，多个驱动电极被连接到多个驱动元件的漏极。
6.按照权利要求4的器件，其特征在于，多个驱动电极各自是一个向有机电致发光层注入空穴的阳极，而多个第二电极各自是向有机电致发光层注入电子的一个阴极。
7.按照权利要求6的器件，其特征在于，多个第一驱动电极各自包括铟锡氧化物和铟锌氧化物的至少一种。
8.按照权利要求6的器件，其特征在于，多个第二电极各自包括钙、铝和镁的至少一种。
9.按照权利要求4的器件，其特征在于，多个开关元件被连接到多个栅极线和数据线。
10.按照权利要求9的器件，其特征在于，多个驱动元件被连接到多个开关元件。
11.按照权利要求1的器件，其特征在于，还包括从多个开关元件中的至少两个开关元件延伸的多个有源图形。
12.按照权利要求11的器件，其特征在于，电源线与多个有源图形重叠。
13.按照权利要求1的器件，其特征在于，多个驱动元件中的至少两个驱动元件相对于电源线是对称设置的。
14.一种有机电致发光器件，包括第一衬底；与第一衬底面对并与其分开的第二衬底；在第一衬底内表面上的多个栅极线；在第一衬底内表面上的多个数据线，多个数据线各自与栅极线交叉；在第一衬底上互连的多个开关元件和驱动元件；在衬底上与数据线平行设置并且被电连接到多个驱动元件中至少两个驱动元件的一条电源线；连接到多个驱动元件的多个连接电极；第二衬底内表面上的多个第一电极；多个第一电极上的有机电致发光层；以及在有机电致发光层上的多个第二电极，多个第二电极各自接触到多个连接电极之一。
15.按照权利要求14的器件，其特征在于，多个驱动元件各自包括一个薄膜晶体管，它具有一个栅极、一个有源层、一个源极和一个漏极。
16.按照权利要求15的器件，其特征在于，电源线被连接到多个驱动元件中至少两个驱动元件的源极。
17.按照权利要求15的器件，其特征在于，多个连接电极接触到多个驱动元件的漏极。
18.按照权利要求14的器件，其特征在于，多个第一电极各自是一个向有机电致发光层注入电子的阴极，而多个第二电极各自是向有机电致发光层注入空穴的一个阳极。
19.按照权利要求18的器件，其特征在于，多个第一电极各自包括钙、铝和镁的至少一种。
20.按照权利要求18的器件，其特征在于，多个第二电极各自包括铟锡氧化物和铟锌氧化物的至少一种。
21.按照权利要求14的器件，其特征在于，多个开关元件被连接到多个栅极线和数据线。
22.按照权利要求14的器件，其特征在于，还包括从多个开关元件中的至少两个开关元件延伸的多个有源图形。
23.按照权利要求22的器件，其特征在于，电源线与多个有源图形重叠。
24.按照权利要求14的器件，其特征在于，多个驱动元件中的至少两个驱动元件相对于电源线是对称设置的。
25.一种制造有机电致发光器件的方法，包括以下步骤在第一衬底上形成多个开关有源层、多个驱动有源层和多个有源图形，这多个有源图形包括多晶硅；在多个开关有源层、多个驱动有源层和多个有源图形上形成第一绝缘层；在第一绝缘层上形成延伸到多个开关有源层上面的多个开关栅极；在第一绝缘层上形成延伸到多个驱动有源层上面的多个驱动栅极；用杂质对多个开关有源层、多个驱动有源层和多个有源图形进行搀杂，在多个开关有源层中各自形成一个开关源区和一个开关漏区，并在多个驱动有源层中各自形成一个驱动源区和一个驱动漏区；在多个开关栅极和多个驱动栅极上形成第二绝缘层；在第二绝缘层上形成电源线；在电源线上形成第三绝缘层；在第三绝缘层上形成接触到开关源区的多个开关源极；在第三绝缘层上形成接触到开关漏区的多个开关漏极；在第三绝缘层上形成接触到驱动源区的多个驱动源极；并且在第三绝缘层上形成接触到驱动漏区的多个驱动漏极，其中的多个驱动漏极中有至少两个被连接到电源线。
26.按照权利要求25的方法，其特征在于，还包括以下步骤在多个开关源极、多个开关漏极、多个驱动源极和多个驱动漏极上形成第四绝缘层；在第四绝缘层上形成接触到多个驱动漏极的多个第一电极；在多个第一电极上形成一个有机电致发光层；并且在有机电致发光层上形成多个第二电极。
27.按照权利要求25的方法，其特征在于，多个有源图形各自从多个驱动有源层之一上延伸。
28.按照权利要求25的方法，其特征在于，电源线与多个有源图形中的至少两个有源图形重叠。
29.按照权利要求25的方法，其特征在于，还包括以下步骤在多个开关源极、多个开关漏极、多个驱动源极和多个驱动漏极上形成第四绝缘层；在第四绝缘层上形成接触到多个驱动漏极的多个连接电极；在第二衬底上形成多个第一电极；在多个第一电极上形成一个有机电致发光层；在有机电致发光层上形成多个第二电极；并且粘接第一和第二衬底，使多个连接电极接触到多个第二电极。
全文摘要
本发明涉及一种有机电致发光器件，包括一个衬底，衬底上的多个栅极线，衬底上的多个数据线，多个数据线各自与栅极线交叉，在衬底上互连的多个开关元件和驱动元件，以及与衬底上的数据线平行设置的一条电源线，电源线电连接到多个驱动元件中的至少两个驱动元件。
文档编号G09F9/30GK1455632SQ03124118
公开日2003年11月12日 申请日期2003年4月29日 优先权日2002年5月3日
发明者蔡基成, 朴宰用, 金玉姬 申请人:Lg.菲利浦Lcd株式会社