有機電激發光顯示器及其製造方法
2023-04-28 03:55:56 2
專利名稱：有機電激發光顯示器及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種有機電激發光顯示器及其製造方法，特別是涉及一種具有抗反射層的有機電激發光顯示器及其製造方法。
背景技術：
有機電激發光顯示器為一種以有機發光二極體(OLED)為發光元件的平面顯示器，其畫面品質受亮度及對比度影響。在亮度均勻化方面，有機發光二極體的驅動電流需維持穩定。在對比度的提升方面，有機電激發光顯示器需具有抗反射結構。
請參照圖1，為現有有源式有機電激發光顯示器的電路圖。每個像素單元10包括一有機發光二極體11、一開關電晶體12、一驅動電晶體13、一數據線14及一掃描線15、一電源線(power line)16及一電容17等電路元件，彼此的連接關係為該領域技術人員所熟知，在此不再贅述。
上述電路元件所含的金屬部分會反射環境光線，造成對比度下降，所以需要貼粘一抗反射膜於有機電激發光顯示器表面，例如一光學偏振片(polarizer)，或製作一黑矩陣(black matrix)於像素單元10中來降低環境光的反射。然而，抗反射膜會降低有機電激發光顯示器的光輸出效率。又，直接在像素單元裡面製作黑矩陣，雖然可降低環境光的反射而不損及光線的利用率，但是通常需增加工藝步驟。
請參照圖2A-2C，為現有有機電激發光顯示器的黑矩陣製造方法。如圖2A，先沉積抗反射層22在一基板20上，並定義一黑矩陣區24及一發光區26。接著如圖2B，再沉積一介電層28於黑矩陣區24內的抗反射層22上方。再如圖2C，沉積一金屬層29於介電層28之上，並定義開關電晶體12、驅動電晶體13、電容17、掃描線15、數據線14及電源線16等電路元件的布設區，並在發光區26中製作有機發光二極體11。
值得一提的是，分布於黑矩陣區24內的抗反射層22可為導電材料，金屬層29若直接沉積於其上將會經抗反射層22互相導通而短路。因此抗反射層22與金屬層29之間必須靠介電層28作區隔。
另外，由圖1可看出，有機發光二極體11借著電源線16提供驅動電流，電源線16的一端連接驅動電晶體13，另一端用以接受一顯示電壓VDD。隨著有機電激發光顯示器增大，掃描線15、數據線14及電源線16等導線長度隨之增長，以及負載電流增加，顯示電壓VDD傳遞至驅動電晶體13的過程可能會有電壓降，這會造成有機電激發光顯示器亮度不均勻的問題。
進一步說明如下，當電流流經電源線16而到達像素單元10時，受到電源線16材料、厚度及電流傳遞路徑與距離的影響，會產生不同的電壓降(IRdrop)。如此，將使實際輸入像素單元10的電位VDD』與顯示電位VDD不同，兩者關係為VDD』＝VDD-IR，因而造成的每個像素單元10內的有機發光二極體11通過的電流不均勻，使亮度難以維持均勻。
發明內容
本發明的目的在於利用一種更簡單的方法來製作抗反射層，並且更方便於增加導線厚度，以增加導電率而減緩電壓降。
本發明的另一目的在於提供一種有機電激發光顯示器具有彼此電分離的多個黑矩陣區，以避免電路元件之間產生短路。
本發明的有機電激發光顯示器製造方法，包括形成一抗反射層於一基板上表面；形成一金屬層於該抗反射層之上；圖案化該金屬層及該抗反射層，以定義多個電分離的布設區，該些布設區包括至少一薄膜電晶體及多條導線的布設區；以及形成一有機發光二極體於該基板上，並且位於該些布設區外部以電電連接該薄膜電晶體及該些導線。
由上述方法製成的有機電激發光顯示器，包括該多條導線、該至少一薄膜電晶體、該多個電分離的抗反射層及該有機發光二極體位於該基板上。該薄膜電晶體電電連接至該多條導線。該些抗反射層對應地形成於該些導線與該薄膜電晶體下方。該有機發光二極體則位於該些抗反射層的一側，並且電電連接至該些導線與該薄膜電晶體。
本發明的優點在於，該些抗反射層之間彼此不相連，因此不須形成介電層在抗反射層與該些導線或該薄膜電晶體之間，可以少一道光掩模。基於上述製造方法，在該金屬層上方增加一介電層及一第二金屬層以作為薄膜電晶體的漏/源極金屬。若事先移除該些導線上方的介電層以形成一接觸孔，則可以形成漏/源極金屬的同一道程序來增厚導線。
圖1為現有有機電激發光顯示器的電路圖；圖2A-2C為現有有源式有機電激發光顯示器的黑矩陣製造方法示意圖；圖3A-3B為本發明的有機電激發光顯示器的黑矩陣製造方法示意圖；圖4A為一像素單元中，金屬層與抗反射層所形成的布設區配置平面圖，；圖4B為圖4A的剖面圖；圖5A為該像素單元的半導體層、重摻雜層及接觸孔的分布平面圖；圖5B為圖5A的剖面圖；圖6A為該像素單元的第二金屬層的分布平面圖；圖6B為圖6A的剖面圖；以及圖7顯示本發明應用於具有頂柵極薄膜電晶體的像素單元的剖面圖。
簡單符號說明10 像素單元 32 抗反射層11 有機發光二極體 33 像素單元12 開關電晶體 331 布設區13 驅動電晶體 332 布設區14 數據線 333 布設區15 掃描線 334 布設區16 電源線 335 布設區17 電容 336 布設區20 基板 34 金屬層22 抗反射層 35 內層介電層24 黑矩陣區 36 介電層26 發光區 361 接觸孔28 介電層 362 接觸孔29 金屬層 363 接觸孔30 有機電激發光顯示器 364 接觸孔
301 掃描線365 接觸孔302 數據線366 接觸孔303 電源線367 接觸孔304 開關電晶體38 半導體層304a 開關電晶體39 重摻雜層305 驅動電晶體39a 重摻雜層305a 驅動電晶體40 第二金屬層306 電容 402 斷開部307 有機發光二極體404 斷開部31 基板 406 斷開部具體實施方式
茲配合圖標詳述本發明「有機電激發光顯示器及其製造方法」，並列舉優選實施例說明如下請參照圖3A-3B，為本發明的有機電激發光顯示器的黑矩陣製造方法。先全面形成抗反射層32於基板31上，再全面形成金屬層34於抗反射層32上。隨後，移除一部分抗反射層32及金屬層34以定義多個彼此不相連的布設區。整面基板31的布設區圖案如圖3B所示。每個電路布設區均具有抗反射層32而具有黑矩陣的功能，因此有機電激發光顯示器30的黑矩陣圖案亦如圖3B所示。不同的布設區對應於不同電路元件，例如掃描線、數據線、電源線等導線或薄膜電晶體的布設位置，以一像素單元33為例詳細說明如下。
請參照圖4A，為像素單元33的布設區配置平面圖。布設區331用以布設掃描線。布設區332用以布設數據線。布設區333用以布設電源線。布設區334用以布設開關電晶體。布設區335用以布設驅動電晶體。布設區336用以布設電容。圖4A的A-A剖面如圖4B所示。
請參照圖4B，布設區332、333、334、335、336底部皆具有抗反射層32，故可以降低環境光的反射。在布設區332內部的金屬層34可以作為數據線。在布設區333內的金屬層34可以作為電源線。同樣地，在布設區331內的金屬層34可以作為掃描線。在布設區334、335內部的金屬層34則用以作為開關電晶體與驅動電晶體的柵極金屬。布設區336的金屬層34則作為電容的極板。如圖4B所示，在圖案化的抗反射層32與金屬層34上方形成一介電層36。位於布設區334與335內部的介電層36預定作為開關電晶體與驅動電晶體的柵極介電層。值得一提的是，本發明並無介電層設於金屬層34與抗反射層32之間。再參照圖4A，除了電容布設區336與電源線布設區333內的抗反射層32有相連外，其餘每個抗反射層32為獨立不相連的區塊。
請參照圖5A-5B，圖5A的各布設區位置及編號仍參照圖4A。為了增加一第二金屬層(未圖標)於金屬層34上方以增厚數據線與電源線，必須移除一部分位於布設區332與333內部的介電層36以形成接觸孔361及363於介電層34上方。另外，在布設區335中，移除一部分的介電層36以形成接觸孔362於金屬層34之上，以供驅動電晶體的柵極金屬與電容接觸。接著，在布設區334及335內的介電層36上方，形成半導體層38。再於半導體層38之上選擇性地形成重摻雜層39。
請參照圖6A-6B，增加第二金屬層40於介電層36上方。在布設區332、333之中，第二金屬層40透過接觸孔361及363與金屬層34接觸以達成增厚數據線與電源線的目的。如圖6B，為圖6A的B-B剖面圖。在布設區335中，第二金屬層40透過接觸孔362與金屬層34接觸。在布設區334及335中，第二金屬層40覆蓋於重摻雜層39上方。半導體層38上方的重摻雜層39及第二金屬層40必須被圖案化以便製造開關電晶體304以及驅動電晶體305的漏極金屬與源極金屬。
如此一來，在布設區331內即形成掃描線301。在布設區332內即形成數據線302。在布設區333內即形成電源線303。在布設區334內即形成開關電晶體304。在布設區335內即形成驅動電晶體305。在布設區336內即形成電容306。布設區331、332、333、334、335、336以外的區域可作為發光區，用以製作一有機發光二極體307。請同時參照圖6A及6B，電容306接觸於驅動電晶體305的柵極金屬，而非漏極金屬或源極金屬。因此，在電容306與驅動電晶體305之間的第二金屬層40具有一斷開部。
如圖6A，圖案化的第二金屬層40除了用來增厚數據線302、電源線303之外，尚可作為開關電晶體304與驅動電晶體305的源極金屬與漏極金屬，以及使上述電路元件形成電電連接，並與金屬層34共同構成電容306於布設區336中。值得一提的是，介電層36應選擇適合於製作電容306的介電材料，例如二氧化矽、氮化矽、氧化鋁等介電材料。本實施例中，掃描線301、數據線302與電源線303均可由金屬層34與第二金屬層40堆棧而成以增加厚度而提升導電率。
有機電激發光顯示器30的構造如下。數據線302電電連接開關電晶體304的源/漏極。掃描線301電電連接開關電晶體304的柵極。驅動電晶體305的柵極電電連接開關電晶體304的源/漏極。電源線303電電連接驅動電晶體305的源/漏極，並包括堆棧的金屬層34及第二金屬層40。有機發光二極體307電電連接至驅動電晶體305的源/漏極。多個抗反射層32，分別位於電源線303下方、數據線302下方、開關電晶體304的柵極金屬下方，以及驅動電晶體305的柵極金屬下方。
以上實施例中，開關電晶體304與驅動電晶體305均為底柵極薄膜電晶體。但是本發明亦能應用於頂柵極薄膜電晶體的製作。抗反射層32的材料可為金屬、金屬氧化物、金屬氮化物等具有導電特性與低反射率的物質，例如Cr、CrO、TiN等，其結構可以是單層或是多層，例如金屬/金屬氧化物(金屬氮化物)/金屬堆棧結構。
請參照圖7，在布設區334及335中，開關電晶體304a與驅動電晶體305a的半導體層38形成於基板31之上。半導體層38的兩側通過離子注入形成一重摻雜層39a。一內層介電層35形成於半導體層38之上。接著，在布設區332、333、334、335、336內依序形成抗反射層32、金屬層34與介電層36。然後，圖案化介電層36以形成接觸孔361、363、364、365、366、367。
介電層36被圖案化後，再形成第二金屬層40於介電層36上方，並將其圖案化以形成多個斷開部402、404及406。斷開部402及406用以形成薄膜電晶體304a與305a的源極金屬與漏極金屬。因為電容306不與驅動電晶體305a的源極金屬或漏極金屬電電連接，故通過斷開部404使電容306電分離於驅動電晶體305a的漏極金屬。如此，以上述步驟製造的開關電晶體304a與驅動電晶體305a皆為頂柵極薄膜電晶體。
綜上所述，本發明的優點在於，該些抗反射層之間彼此不相連，因此不須形成介電層在抗反射層與該些導線或該薄膜電晶體的金屬層之間，可以少一道光掩模。具有兩層金屬層的導線可以增加導電率或阻容遲滯(RC delay)。
上列詳細說明針對本發明優選實施例的具體說明，惟上述實施例並非用以限制本發明的專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為的等效實施或變更，均應包含於本發明的專利範圍中。
權利要求
1.一種有機電激發光顯示器製造方法，包括提供基板；形成抗反射層於該基板上表面；形成金屬層於該抗反射層之上；圖案化該金屬層及該抗反射層，以定義多個電分離的布設區，該些布設區包括至少一薄膜電晶體及多條導線的布設區；以及形成有機發光二極體於該基板上，並電電連接於該薄膜電晶體及該些導線。
2.如權利要求1所述的方法，還包括形成介電層於該金屬層之上；形成半導體層於該介電層之上，並位於該薄膜電晶體的布設區內。
3.如權利要求2所述的方法，還包括移除部分該介電層以形成接觸孔於該些導線的布設區內。
4.如權利要求3所述的方法，還包括形成第二金屬層於該半導體層與該介電層之上，並透過該接觸孔與該金屬層接觸。
5.如權利要求1所述的方法，還包括形成半導體層於該抗反射層與該金屬層之下，並位於該薄膜電晶體的布設區內。
6.如權利要求5所述的方法，還包括形成內層介電層於該半導體層與抗反射層之間。
7.如權利要求5所述的方法，還包括對該半導體層施以重摻雜。
8.如權利要求6所述的方法，還包括形成第二介電層於該抗反射層之上。
9.如權利要求8所述的方法，還包括移除部分該第二介電層以形成接觸孔於該些導線的布設區內；以及形成第二金屬層於該第二介電層之上，並透過該接觸孔與該金屬層接觸。
10.如權利要求1所述的方法，其中上述定義該多個布設區包括定義電源線、數據線、掃描線、電容、開關電晶體及驅動電晶體的布設區，而該方法還包括形成第二金屬層於該於該電源線的布設區內，並電電連接於該金屬層。
11.一種有機電激發光顯示器，包括基板；多條導線，位於該基板上；至少一薄膜電晶體，位於該基板上，並且電電連接至該多條導線；多個抗反射層，彼此電分離地設置於該基板上方，並且對應地形成於該些導線下方；以及有機發光二極體，位於該些抗反射層的一側，並且電電連接至該些導線與該薄膜電晶體。
12.如權利要求11所述的有機電激發光顯示器，其中該些導線還包括第一金屬層與第二金屬層互相堆棧。
13.如權利要求11所述的有機電激發光顯示器，其中該抗反射層材料選自金屬、金屬氧化物、金屬氮化物及其組合物所構成的群組。
14.如權利要求11所述的有機電激發光顯示器，其中該些導線還包括電源線、數據線及掃描線，且該至少一薄膜電晶體還包括開關電晶體與驅動電晶體，其中該驅動電晶體電電連接於該開關電晶體，該開關電晶體耦接於該數據線與該掃描線，而該驅動電晶體耦接該電源線與該有機發光二極體。
15.如權利要求11所述的有機電激發光顯示器，還包括電容電電連接至該薄膜電晶體與該有機發光二極體。
全文摘要
一種有機電激發光顯示器，包括多條導線、至少一薄膜電晶體及一有機發光二極體彼此電電連接。在該些導線或該薄膜電晶體下方對應地形成多個電分離的抗反射層。上述結構的製造方法，包括形成該抗反射層於一基板上表面；再形成一金屬層於該抗反射層之上；圖案化該金屬層及該抗反射層，以定義多個電分離的布設區，該些布設區包括該薄膜電晶體及該些導線的布設區；以及形成一有機發光二極體於該基板上，並且電電連接該薄膜電晶體及該些導線。
文檔編號H01L21/70GK1845335SQ200610067878
公開日2006年10月11日 申請日期2006年3月13日 優先權日2006年3月13日
發明者陳紀文, 張孟祥 申請人:友達光電股份有限公司