专利名称：有机发光二极管显示器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种有机发光二极管(OLED)显示器及其制造方法。 特别是，它涉及一 种薄膜封装的OLED显示器及其制造方法。
背景技术：
OLED显示器具有自发光的特性，并且因为它不像液晶显示器(IXD)那样需要独立 的光源，所以其厚度和重量都可以被降低。另外，因为OLED显示器表现出诸如低功耗、高亮 度以及高响应速度等等的高品质特性，所以它作为下一代显示设备受到广泛关注。OLED显示器包括多个分别具有空穴注入电极、有机发射层以及电子注入电极的 OLED0当其阳极和阴极把空穴和电子注入所述有机发射层时，OLED利用在所述有机发射层 中的电子和空穴相结合而生成的激子从激发态跃迁回基态时所产生的能量来发光，并且当 激子从激发态跃迁回基态时，图像就被显示出来。但是，所述有机发射层对例如水分和氧那样的外部环境因素敏感，所以当它被暴 露在水分或者氧中时，OLED显示器的品质有可能恶化。因此，为了保护OLED并且阻止所述 水分和氧气渗入有机发射层，通过附加的密封过程把封装基板密封到在形成有OLED的显 示基板，或者在OLED上形成厚的保护层。但是，当使用封装基板或者形成保护层时，为了完全地阻止水分或者氧渗入有机 发射层，OLED显示器的制造过程将变得错综复杂，并且OLED显示器的总厚度也不能被做薄。以上在背景部分中被公开的信息只是为了增加对本发明的背景的了解，因此可能 会包含并未构成在本国为本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明致力于提供一种能通过薄膜封装层有效地抑制水分或者氧渗入有机发射 层的OLED显示器，同时致力于把总厚度做薄。另外，本发明提供一种制造能有效地形成所述薄膜封装层的OLED显示器的方法。基于本发明一个示例性实施例的OLED显示器包括基板主体；形成在所述基板主 体上的OLED ；水分吸收层，其形成在所述基板主体上，并且覆盖所述OLED ；形成在所述基板 主体上并覆盖所述水分吸收层的有机阻挡层；以及形成在所述基板主体上并覆盖所述有机 阻挡层的无机阻挡层。所述水分吸收层可以由至少用氧化硅(SiO)，氧化钙(CaO)以及氧化钡(BaO)中的 至少一种制成的材料形成。所述有机阻挡层可以由基于聚合物的材料制成。所述水分吸收层和所述有机阻挡层可以通过第一热蒸发过程和第二热蒸发过程 连续地形成。所述第一热蒸发过程和第二热蒸发过程中的至少一种可以包括真空蒸发方法。
所述水分吸收层和所述有机阻挡层的总厚度可以在1纳米到1000纳米的范围内。所述水分吸收层阻止在形成所述有机阻挡层的过程期间生成的水分渗入所述 OLED的有机发射层。所述无机阻挡层可以由包括A1203、TiO2, ZrO, SiO2, A10N、A1N、SiON, Si3N4, ZnO 以 及Ta2O5中的至少一种的材料制成。所述无机阻挡层可以通过原子层沉积(ALD)方法形成。所述水分吸收层、所述有机阻挡层以及所述无机阻挡层的总厚度可以在10纳米 到10，000纳米的范围内。基于本发明另一示例实施例的制造OLED显示器的方法，包括在基板主体上形成 OLED ；通过第一热蒸发过程形成覆盖所述OLED的水分吸收层；通过第二热蒸发过程形成覆 盖所述水分吸收层的有机阻挡层；以及通过原子层沉积(ALD)方法形成覆盖所述有机阻挡 层的无机阻挡层。所述水分吸收层可以由包括氧化硅(SiO)、氧化钙(CaO)以及氧化钡(BaO)中的至 少一种的材料形成。所述有机阻挡层可以由基于聚合物材料构成。至少在第一热蒸发过程和第二热蒸发过程中的至少一种可以包括真空蒸发方法。所述水分吸收层可以通过沉积因二氧化硅(Si02)和硅气体的反应而形成的氧化 硅制成。所述水分吸收层和所述有机阻挡层可以通过第一热蒸发过程和第二热蒸发过程 连续地形成。所述水分吸收层可以阻止在形成所述有机阻挡层的过程期间生成的水分渗入所 述OLED的有机发射层。所述水分吸收层和所述有机阻挡层的总厚度可以被形成为在1纳米到1000纳米 的范围内。所述无机阻挡层可以由包括A1203、TiO2, ZrO, SiO2, A10N、A1N、SiON, Si3N4, ZnO 以 及Ta2O5中的至少一种的材料构成。所述水分吸收层、所述有机阻挡层以及所述无机阻挡层的总厚度可以被形成为在 10纳米到10，000纳米的范围内。
通过参见以下结合附图考虑的详细描述，对本发明及其所附大量优势的更完整认知将变得更加显而易见且更好理解，在附图中，相似的附图标记表示相同或类似的部件，其 中图1是基于本发明一个示例性实施例的OLED显示器的剖视图；图2是图1中的OLED显示器的像素电路的布局图；图3是图1中的OLED显示器的局部放大的剖视图；图4和图5是基于本发明一个示例性实施例的制造OLED显示器的方法的流程图。
具体实施例方式在下文中，将参照示出本发明的示例性实施例的附图，更加完整地描述本发明。本领域普通技术人员应该认识到，可以以各种不同的方式修改被描述的实施例，而不脱离本 发明的精神或范围。为了更清楚地描述本发明，将从图中省略掉与描述无关的部分。另外，在整个申请 文件中相同的附图标记始终指代相似的元件。而且，由于在图中显示的各个构件的尺寸和厚度是为了便于说明而随意例示的， 因此本发明没有必要局限于所例示的。在附图中，层的厚度、膜、面板、区域等为了清晰而被夸大。应该理解的是，当一个 元件，例如层，薄膜，区域，或者基板，被称为位于另一个元件“上”时，它可以直接位于该另 一元件上，或者也可以存在中间元件。相比之下，当一个元件被称为“直接”位于另一元件 “上”时，就不存在中间元件。在下文中，参照图1到图3，对本发明的一个示例性实施例进行说明。如图1所示，有机发光二极管(OLED)显示器100包括显示基板110和薄膜封装层 210。显示基板110包括基板主体111、驱动电路单元DC和OLED 70。驱动电路单元DC 和OLED 70形成于基板主体111上。OLED 70利用发光的有机发射层720 (在图3中示出) 来显示图像，驱动电路单元DC驱动OLED 70。OLED 70和驱动电路单元DC的结构不局限于 图1到图3所示的结构，并且可以根据利用从OLED 70发出的光进行的图像显示的方向，在 本领域技术人员能够容易地了解到的范围内对上述结构施以不同的修改。薄膜封装层210包括顺序形成在基板主体111上的水分吸收层220、有机阻挡层 230以及无机阻挡层240。水分吸收层220覆盖0LED，以保护该0LED。水分吸收层220由用氧化硅(SiO)、氧 化钙(CaO)以及氧化钡(BaO)中的至少一种制成的材料形成。优选地，水分吸收层220由 氧化硅(SiO)、氧化钙(CaO)以及氧化钡(BaO)中的一种形成。另外，水分吸收层220通过诸如真空蒸发方法之类的热蒸发过程形成。形成水分 吸收层220的热蒸发过程可以在不损坏OLED 70的温度范围内执行。因此，能够防止在形 成水分吸收层220的过程期间对OLED 70造成损害。有机阻挡层230覆盖水分吸收层220，以二次保护OLED 70。有机阻挡层230由基 于聚合物的材料制成。在此，基于聚合物的材料包括丙烯醛基树脂、环氧基树脂、聚酰亚胺 以及聚乙烯。另外，有机阻挡层230通过一热蒸发过程形成。形成有机阻挡层230的热蒸发过 程可以在不损坏OLED 70的温度范围内执行。另外，水分吸收层220和有机阻挡层230可以通过热蒸发过程连续地形成。因此， 薄膜封装层210的整个制造过程能够变得相对容易，并且对0LED70的损害可以被最小化。水分吸收层220防止在通过热蒸发过程形成由基于聚合物的材料制成的有机阻 挡层230时生成的水分渗入OLED 70。另外，通过热蒸发过程而连续形成的水分吸收层220和有机阻挡层230的总厚度 在1纳米到1000纳米的范围内。当水分吸收层220和有机阻挡层230的总厚度小于1纳米时，难以稳定地保护OLED 70和防止水分或者氧的渗入。当水分吸收层220和有机阻挡层 230的总厚度大于1000纳米时，OLED显示器100的总厚度增加到超出必要的厚度。因此， 优选的是，水分吸收层220和有机阻挡层230的总厚度在300纳米到500纳米的范围内。无机阻挡层240覆盖有机阻挡层230，以三次保护OLED 70。无机阻挡层240由包 括诸如 A1203、TiO2, ZrO, SiO2, A10N、A1N、SiON, Si3N4, ZnO 以及 Ta2O5 之类的无机绝缘材料 中的至少一种的材料形成。另外，无机阻挡层240通过原子层沉积(ALD)方法形成。根据ADL方法，为了不损 坏OLED 70，可以通过在低于100摄氏度的温度下生成以上所列举的无机材料来形成无机 阻挡层240。无机阻挡层240具有高密度，因此能有效地抑制水分和氧的渗入。另外，水分吸收层220、有机阻挡层230以及无机阻挡层240的总厚度被形成为在 10纳米到10，000纳米的范围内。随着无机阻挡层240的厚度增加，薄膜封装层210的总透气性被显著地降低。但 是，当无机阻挡层太厚时，在沉积过程中可能发生温度的增加，从而可能损坏OLED显示器 100，并且OLED显示器100的总厚度可能增加到超出必要。而当无机阻挡层240太薄时，不 能有效地抑制水分和氧的渗入。考虑到这些特性，优选的是，无机阻挡层240的总厚度在小 于10微米的范围内。在下文中，将更加详细地说明基于本发明的示例性实施例的OLED显示器100的薄 膜封装层210防止水分或者氧渗入的效果。具有高凝聚薄膜的无机阻挡层240主要抑制水分或者氧的渗入。水分和氧大部分 被无机阻挡层240阻隔。通过无机阻挡层240的极少量水分和氧被有机阻挡层230 二次阻隔。有机阻挡层 230的水分阻隔效果相对小于无机阻挡层240的水分阻隔效果。但是，有机阻挡层230不仅 抑制水分渗入，还被用作缓冲层，用以降低由于OLED显示器100在水分吸收层220和无机 阻挡层240之间的扭曲而在各层之间产生的应力。也就是，当无机阻挡层240形成在水分 吸收层220之上且它们之间没有有机阻挡层230时，由于OLED的扭曲而在水分吸收层220 和无机阻挡层240之间产生应力，而且该应力会损害水分吸收层220或者无机阻挡层240， 从而导致薄膜封装层210的水分阻隔功能劣化。如上，因为有机阻挡层230抑制水分渗入 并且被用作缓冲层，所以薄膜封装层210能够稳定地防止水分或者氧的渗入。通过有机阻挡层230的极少量水分和氧被水分吸收层220阻隔。而且，水分吸收 层220具有低水分渗透性，所以能够阻隔水分或者氧的渗入。但是，被额外地用作水分吸收 层220的组分与水分或者氧结合，从而抑制水分或者氧渗入OLED 70。即，被用作水分吸收 层220的材料的氧化硅(SiO)、氧化钙(CaO)以及氧化钡(BaO)通过与氧原子的结合，强烈 趋向于变成为二氧化物，因此水分吸收层220与已经穿过有机阻挡层230的水分或者氧相 结合，从而可以有效地阻止水分或者氧渗入OLED 70。通过上述结构，根据本发明的示例性实施例的OLED显示器100的薄膜封装层210具有小于10—6克/平方米/天的水蒸汽透过率(WffTR)。因此，OLED显示器100能够稳定并且有效地抑制水分或者氧渗入有机发射层720 (在图3中显示)，并且，同时能够让OLED显示器100的总体厚度纤薄。另外，因为水分吸收层220比无机阻挡层240相对柔软，所以它也能缓解传递给OLED 70的应力或者冲击力。在下文中，参考图2和图3更详细地说明OLED显示器的内部结构。如图2和图3所示，OLED 70包括第一电极710、有机发射层720以及第二电极 730。驱动电路单元DC包括至少两个薄膜晶体管(TFT)Tl和T2，以及至少一个储能电容器 Cl。TFT基本上包括开关晶体管Tl和驱动晶体管T2。储能电容器Cl可以由第一电容偏板158和第二电容偏板178形成，第一电容偏板 158与栅极155形成在同一层上，第二电容偏板178与源极176以及漏极177形成在同一层 上。不过，本发明的示例性实施例不局限于此。因此，电容偏板158和178之一可以与半导 体层132形成在同一层上，并且储能电容器Cl的结构可以在能够容易被本领域技术人员了 解的范围内施以不同的修改。另外，在图2和图3中，OLED显示器100被例示为双晶体管-单电容器结构的主 动式矩阵(AM)型OLED显示器，其中两个TFT Tl和T2以及一个储能电容器Cl形成在一个 像素中，但是，本发明的示例性实施例不局限于此。因此，OLED显示器100可以有各种各样 的结构。例如，可以在OLED显示器100的一个像素内提供三个或更多的TFT以及两个或更 多的电容器，并且可以在OLED显示器100内进一步提供独立的连线。在此，像素是显示图 像的最小单位，OLED显示器100通过使用多个像素来显示图像。另外，在图2中，附图标记SLl表示扫描线，附图标记DLl表示数据线。附图标记 VDD表示电源线，附图标记Imd表示输出电流。在下文中，参考图1、图4以及图5，集中于形成薄膜封装层210的过程，对基于本 发明的示例性实施例的制造OLED显示器100的方法进行说明。如图1和图4所示，首先，OLED 70形成在基板主体111上(S100)。下一步，通过 热蒸发过程在基板主体111上形成覆盖OLED 70的水分吸收层220 (S200)。在这种情况下， 真空蒸发方法被用作该热蒸发过程。另外，水分吸收层220由氧化硅(SiO)、氧化钙(CaO) 以及氧化钡(BaO)中的一种制成。参考图5，更详细地对形成水分吸收层220的过程加以说明。在后续说明中，水分 吸收层220由例如氧化硅(SiO)制成。其上形成了 OLED 70的基板主体111被布置在真空反应器上(S210)。二氧化硅 (SiO2)以及硅(Si)气体被注入反应器(S220)，在预定温度下，对二氧化硅(SiO2)以及硅 (Si)气体加电以启动在基板主体111上的沉积(S230)。在此，预定温度在不损坏OLED 70 的范围内。二氧化硅和硅气体彼此相互反应，从而形成氧化硅SiO，并且氧化硅SiO沉积在 基板主体111上，从而形成覆盖OLED 70的水分吸收层220 (S240)。例如，在这种情况下，沉 积速度是3埃/秒(A /sec)，并且反应器被抽空到大约为10_7托(torr)的真空度。参考图4，通过热蒸发过程在基板主体111上形成覆盖水分吸收层220的有机阻挡 层230(S300)。有机阻挡层230由基于聚合物的材料制成。在下文中，有机阻挡层230将被 描述为由例如聚酰亚胺构成。聚酰亚胺通过热蒸发过程被沉积在基板主体111上，从而形成有机阻挡层230。在这种情况下，热蒸发过程在不损坏OLED 70的温度范围内被执行。如上，水分吸收层220和 有机阻挡层230通过热蒸发过程被连续地形成，因此，薄膜封装层210的整个制造过程可以 得到简化，并且，对OLED 70的损害可以被最小化。
另外，在通过热蒸发过程使聚酰亚胺沉积期间内，可能会产生水分，通过水分吸收层220阻止水分渗入OLED 70。通过热蒸发过程连续形成的水分吸收层220和有机阻挡层 230的总厚度在1纳米到1000纳米的范围内，优选在300纳米到500纳米的范围内。下一步，通过ALD方法在基板主体111上形成覆盖有机阻挡层230的无机阻挡层 240 (S400) ο 无机阻挡层 240 由包括 A1203、Ti02、ZrO、Si02、A10N、A1N、SiON、Si3N4、ZnO 以及 Ta2O5中的至少一种的材料制成。另外，在通过ADL过程形成无机阻挡层240时，在低于100 摄氏度的温度下生成无机绝缘材料，以防止对OLED 70造成损害。水分吸收层220、有机阻挡层230以及无机阻挡层240的总厚度在10纳米到 10,000纳米的范围内。通过上述制造方法，能够容易并且有效地形成能够稳定并且有效地抑制水分或者 氧渗入有机发射层720的薄膜封装层210。另外，OLED显示器100的总厚度可以相对较薄。根据本发明，OLED显示器能够通过薄膜封装层有效地抑制水分或氧渗入有机发射 层，同时能够让OLED显示器的总厚度纤薄。另外，本发明提供一种制造能够简单并且有效地形成薄膜封装层的OLED显示器 的方法。尽管已结合目前被认为是实际的示例性实施例对本发明进行了说明，但是应当理 解的是，本发明不限于公开的那些实施例，而是相反，意在涵盖包括在所附权利要求的范围 内的各种修改和等同布置。
权利要求
一种有机发光二极管显示器，包括基板主体；形成在所述基板主体上的有机发光二极管；形成在所述基板主体上且覆盖所述有机发光二极管的水分吸收层；形成在所述基板主体上且覆盖所述水分吸收层的有机阻挡层；以及形成在所述基板主体上且覆盖所述有机阻挡层的无机阻挡层。
2.根据权利要求1所述的有机发光二极管显示器，其中所述水分吸收层由用SiO、CaO 以及BaO中的至少一种制成的材料形成。
3.根据权利要求1所述的有机发光二极管显示器，其中所述有机阻挡层由基于聚合物 的材料制成。
4.根据权利要求1所述的有机发光二极管显示器，其中所述水分吸收层和所述有机阻 挡层通过第一热蒸发过程和第二热蒸发过程连续地形成。
5.根据权利要求4所述的有机发光二极管显示器，其中所述第一热蒸发过程和所述第 二热蒸发过程中的至少一者包括真空蒸发方法。
6.根据权利要求4所述的有机发光二极管显示器，其中所述水分吸收层和所述有机阻 挡层的总厚度在1纳米到1000纳米的范围内。
7.根据权利要求4所述的有机发光二极管显示器，其中所述水分吸收层阻止在形成所 述有机阻挡层的过程期间生成的水分渗入所述有机发光二极管的有机发射层。
8.根据权利要求1所述的有机发光二极管显示器，其中所述无机阻挡层由包括A1203、 TiO2, ZrO, SiO2, A10N、A1N、SiON, Si3N4, ZnO 以及 Ta2O5 中的至少一种的材料制成。
9.根据权利要求8所述的有机发光二极管显示器，其中所述无机阻挡层通过原子层沉 积方法形成。
10.根据权利要求1所述的有机发光二极管显示器，其中所述水分吸收层、所述有机阻 挡层以及所述无机阻挡层的总厚度在10纳米到10，000纳米的范围内。
11.一种制造有机发光二极管显示器的方法，包括 在基板主体上形成有机发光二极管；通过第一热蒸发过程形成覆盖所述有机发光二极管的水分吸收层； 通过第二热蒸发过程形成覆盖所述水分吸收层的有机阻挡层；以及 通过原子层沉积方法形成覆盖所述有机阻挡层的无机阻挡层。
12.根据权利要求11所述的制造有机发光二极管显示器的方法，其中所述水分吸收层 由包括SiO、CaO以及BaO中的至少一种的材料形成。
13.根据权利要求11所述的制造有机发光二极管显示器的方法，其中所述有机阻挡层 由基于聚合物的材料制成。
14.根据权利要求11所述的制造有机发光二极管显示器的方法，其中所述第一热蒸发 过程和第二热蒸发过程中的至少一者包括真空蒸发方法。
15.根据权利要求14所述的制造有机发光二极管显示器的方法，其中所述水分吸收层 通过沉积因SiO2和硅气体的反应而形成的SiO制成。
16.根据权利要求11所述的制造有机发光二极管显示器的方法，其中所述水分吸收层 和所述有机阻挡层通过所述第一热蒸发过程和所述第二热蒸发过程连续地形成。
17.根据权利要求16所述的制造有机发光二极管的显示器的方法，其中所述水分吸收 层阻止在形成所述有机阻挡层的过程期间生成的水分渗入所述有机发光二极管的有机发射层。
18.根据权利要求11所述的制造有机发光二极管显示器的方法，其中所述水分吸收层 和所述有机阻挡层的总厚度被形成为在1纳米到1000纳米的范围内。
19.根据权利要求11所述的制造有机发光二极管显示器的方法，其中所述无机阻挡层 由包括 A1203、TiO2, ZrO, SiO2, A10N、A1N、SiON, Si3N4, ZnO 以及 Ta2O5 中的至少一种的材料 制成。
20.根据权利要求11所述的制造有机发光二极管显示器的方法，其中所述水分吸收 层、所述有机阻挡层以及所述无机阻挡层的总厚度被形成为在10纳米到10，000纳米的范 围内。
全文摘要
本发明涉及一种有机发光二极管(OLED)显示器及其制造方法。所述OLED显示器包括基板主体、形成在所述基板主体上的OLED、形成在所述基板主体上且覆盖所述OLED的水分吸收层、形成在所述基板主体上且覆盖所述水分吸收层的有机阻挡层以及形成在所述基板主体上且覆盖所述有机阻挡层的无机阻挡层。
文档编号H01L27/32GK101819985SQ20101011640
公开日2010年9月1日 申请日期2010年2月11日 优先权日2009年2月26日
发明者南基贤, 徐祥准, 文晶右 申请人:三星移动显示器株式会社