CN100444398C - 有机电激发光显示器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种有机电激发光显示器，包括多条导线、至少一薄膜晶体管及一有机发光二极管彼此电连接。在该些导线或该薄膜晶体管下方对应地形成多个电分离的抗反射层。上述结构的制造方法，包括：形成该抗反射层于一基板上表面；再形成一金属层于该抗反射层之上；图案化该金属层及该抗反射层，以定义多个电分离的布设区，该些布设区包括该薄膜晶体管及该些导线的布设区；以及形成一有机发光二极管于该基板上，并且电连接该薄膜晶体管及该些导线。

Description

有机电激发光显示器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种有机电激发光显示器及其制造方法，特别是涉及一种具有抗反射层的有机电激发光显示器及其制造方法。

背景技术

有机电激发光显示器为一种以有机发光二极管(OLED)为发光元件的平面显示器，其画面品质受亮度及对比度影响。在亮度均匀化方面，有机发光二极管的驱动电流需维持稳定。在对比度的提升方面，有机电激发光显示器需具有抗反射结构。

请参照图1，为现有有源式有机电激发光显示器的电路图。每个像素单元10包括一有机发光二极管11、一开关晶体管12、一驱动晶体管13、一数据线14及一扫描线15、一电源线(power line)16及一电容17等电路元件，彼此的连接关系为该领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

上述电路元件所含的金属部分会反射环境光线，造成对比度下降，所以需要贴粘一抗反射膜于有机电激发光显示器表面，例如一光学偏振片(polarizer)，或制作一黑矩阵(black matrix)于像素单元10中来降低环境光的反射。然而，抗反射膜会降低有机电激发光显示器的光输出效率。又，直接在像素单元里面制作黑矩阵，虽然可降低环境光的反射而不损及光线的利用率，但是通常需增加工艺步骤。

请参照图2A-2C，为现有有机电激发光显示器的黑矩阵制造方法。如图2A，先沉积抗反射层22在一基板20上，并定义一黑矩阵区24及一发光区26。接着如图2B，再沉积一介电层28于黑矩阵区24内的抗反射层22上方。再如图2C，沉积一金属层29于介电层28之上，并定义开关晶体管12、驱动晶体管13、电容17、扫描线15、数据线14及电源线16等电路元件的布设区，并在发光区26中制作有机发光二极管11。

值得一提的是，分布于黑矩阵区24内的抗反射层22可为导电材料，金属层29若直接沉积于其上将会经抗反射层22互相导通而短路。因此抗反射层22与金属层29之间必须靠介电层28作区隔。

另外，由图1可看出，有机发光二极管11借着电源线16提供驱动电流，电源线16的一端连接驱动晶体管13，另一端用以接受一显示电压V_DD。随着有机电激发光显示器增大，扫描线15、数据线14及电源线16等导线长度随之增长，以及负载电流增加，显示电压V_DD传递至驱动晶体管13的过程可能会有电压降，这会造成有机电激发光显示器亮度不均匀的问题。

进一步说明如下，当电流流经电源线16而到达像素单元10时，受到电源线16材料、厚度及电流传递路径与距离的影响，会产生不同的电压降(IRdrop)。如此，将使实际输入像素单元10的电位V_DD’与显示电位V_DD不同，两者关系为V_DD’＝V_DD-IR，因而造成的每个像素单元10内的有机发光二极管11通过的电流不均匀，使亮度难以维持均匀。

发明内容

本发明的目的在于利用一种更简单的方法来制作抗反射层，并且更方便于增加导线厚度，以增加导电率而减缓电压降。

本发明的另一目的在于提供一种有机电激发光显示器具有彼此电分离的多个黑矩阵区，以避免电路元件之间产生短路。

本发明的有机电激发光显示器制造方法，包括：形成一抗反射层于一基板上表面；形成一金属层于该抗反射层之上；图案化该金属层及该抗反射层，以定义多个电分离的布设区，该些布设区包括至少一薄膜晶体管及多条导线的布设区；以及形成一有机发光二极管于该基板上，并且位于该些布设区外部以电连接该薄膜晶体管及该些导线。

由上述方法制成的有机电激发光显示器，包括：该多条导线、该至少一薄膜晶体管、该多个电分离的抗反射层及该有机发光二极管位于该基板上。该薄膜晶体管电连接至该多条导线。该些抗反射层对应地形成于该些导线与该薄膜晶体管下方。该有机发光二极管则位于该些抗反射层的一侧，并且电连接至该些导线与该薄膜晶体管。

本发明的优点在于，该些抗反射层之间彼此不相连，因此不须形成介电层在抗反射层与该些导线或该薄膜晶体管之间，可以少一道光掩模。基于上述制造方法，在该金属层上方增加一介电层及一第二金属层以作为薄膜晶体管的漏/源极金属。若事先移除该些导线上方的介电层以形成一接触孔，则可以形成漏/源极金属的同一道程序来增厚导线。

附图说明

图1为现有有机电激发光显示器的电路图；

图2A-2C为现有有源式有机电激发光显示器的黑矩阵制造方法示意图；

图3A-3B为本发明的有机电激发光显示器的黑矩阵制造方法示意图；

图4A为一像素单元中，金属层与抗反射层所形成的布设区配置平面图，；

图4B为图4A的剖面图；

图5A为该像素单元的半导体层、重掺杂层及接触孔的分布平面图；

图5B为图5A的剖面图；

图6A为该像素单元的第二金属层的分布平面图；

图6B为图6A的剖面图；以及

图7显示本发明应用于具有顶栅极薄膜晶体管的像素单元的剖面图。简单符号说明

10    像素单元              32    抗反射层

11    有机发光二极管        33    像素单元

12    开关晶体管            331   布设区

13    驱动晶体管            332   布设区

14    数据线                333   布设区

15    扫描线                334   布设区

16    电源线                335   布设区

17    电容                  336   布设区

20    基板                  34    金属层

22    抗反射层              35    内层介电层

24    黑矩阵区              36    介电层

26    发光区                361   接触孔

28    介电层                362   接触孔

29    金属层                363   接触孔

30    有机电激发光显示器    364   接触孔

301   扫描线            365   接触孔

302   数据线            366   接触孔

303   电源线            367   接触孔

304   开关晶体管        38    半导体层

304a  开关晶体管        39    重掺杂层

305   驱动晶体管        39a   重掺杂层

305a  驱动晶体管        40    第二金属层

306   电容              402   断开部

307   有机发光二极管    404   断开部

31    基板              406   断开部

具体实施方式

兹配合图标详述本发明“有机电激发光显示器及其制造方法”，并列举优选实施例说明如下：

请参照图3A-3B，为本发明的有机电激发光显示器的黑矩阵制造方法。先全面形成抗反射层32于基板31上，再全面形成金属层34于抗反射层32上。随后，移除一部分抗反射层32及金属层34以定义多个彼此不相连的布设区。整面基板31的布设区图案如图3B所示。每个电路布设区均具有抗反射层32而具有黑矩阵的功能，因此有机电激发光显示器30的黑矩阵图案亦如图3B所示。不同的布设区对应于不同电路元件，例如扫描线、数据线、电源线等导线或薄膜晶体管的布设位置，以一像素单元33为例详细说明如下。

请参照图4A，为像素单元33的布设区配置平面图。布设区331用以布设扫描线。布设区332用以布设数据线。布设区333用以布设电源线。布设区334用以布设开关晶体管。布设区335用以布设驱动晶体管。布设区336用以布设电容。图4A的A-A剖面如图4B所示。

请参照图4B，布设区332、333、334、335、336底部皆具有抗反射层32，故可以降低环境光的反射。在布设区332内部的金属层34可以作为数据线。在布设区333内的金属层34可以作为电源线。同样地，在布设区331内的金属层34可以作为扫描线。在布设区334、335内部的金属层34则用以作为开关晶体管与驱动晶体管的栅极金属。布设区336的金属层34则作为电容的极板。如图4B所示，在图案化的抗反射层32与金属层34上方形成一介电层36。位于布设区334与335内部的介电层36预定作为开关晶体管与驱动晶体管的栅极介电层。值得一提的是，本发明并无介电层设于金属层34与抗反射层32之间。再参照图4A，除了电容布设区336与电源线布设区333内的抗反射层32有相连外，其余每个抗反射层32为独立不相连的区块。

请参照图5A-5B，图5A的各布设区位置及编号仍参照图4A。为了增加一第二金属层(未图标)于金属层34上方以增厚数据线与电源线，必须移除一部分位于布设区332与333内部的介电层36以形成接触孔361及363于介电层34上方。另外，在布设区335中，移除一部分的介电层36以形成接触孔362于金属层34之上，以供驱动晶体管的栅极金属与电容接触。接着，在布设区334及335内的介电层36上方，形成半导体层38。再于半导体层38之上选择性地形成重掺杂层39。

请参照图6A-6B，增加第二金属层40于介电层36上方。在布设区332、333之中，第二金属层40透过接触孔361及363与金属层34接触以达成增厚数据线与电源线的目的。如图6B，为图6A的B-B剖面图。在布设区335中，第二金属层40透过接触孔362与金属层34接触。在布设区334及335中，第二金属层40覆盖于重掺杂层39上方。半导体层38上方的重掺杂层39及第二金属层40必须被图案化以便制造开关晶体管304以及驱动晶体管305的漏极金属与源极金属。

如此一来，在布设区331内即形成扫描线301。在布设区332内即形成数据线302。在布设区333内即形成电源线303。在布设区334内即形成开关晶体管304。在布设区335内即形成驱动晶体管305。在布设区336内即形成电容306。布设区331、332、333、334、335、336以外的区域可作为发光区，用以制作一有机发光二极管307。请同时参照图6A及6B，电容306接触于驱动晶体管305的栅极金属，而非漏极金属或源极金属。因此，在电容306与驱动晶体管305之间的第二金属层40具有一断开部。

如图6A，图案化的第二金属层40除了用来增厚数据线302、电源线303之外，尚可作为开关晶体管304与驱动晶体管305的源极金属与漏极金属，以及使上述电路元件形成电连接，并与金属层34共同构成电容306于布设区336中。值得一提的是，介电层36应选择适合于制作电容306的介电材料，例如：  二氧化硅、氮化硅、氧化铝等介电材料。本实施例中，扫描线301、数据线302与电源线303均可由金属层34与第二金属层40堆栈而成以增加厚度而提升导电率。

有机电激发光显示器30的构造如下。数据线302电连接开关晶体管304的源/漏极。扫描线301电连接开关晶体管304的栅极。驱动晶体管305的栅极电连接开关晶体管304的源/漏极。电源线303电连接驱动晶体管305的源/漏极，并包括堆栈的金属层34及第二金属层40。有机发光二极管307电连接至驱动晶体管305的源/漏极。多个抗反射层32，分别位于电源线303下方、数据线302下方、开关晶体管304的栅极金属下方，以及驱动晶体管305的栅极金属下方。

以上实施例中，开关晶体管304与驱动晶体管305均为底栅极薄膜晶体管。但是本发明亦能应用于顶栅极薄膜晶体管的制作。抗反射层32的材料可为金属、金属氧化物、金属氮化物等具有导电特性与低反射率的物质，例如Cr、CrO、TiN等，其结构可以是单层或是多层，例如金属/金属氧化物(金属氮化物)/金属堆栈结构。

请参照图7，在布设区334及335中，开关晶体管304a与驱动晶体管305a的半导体层38形成于基板31之上。半导体层38的两侧通过离子注入形成一重掺杂层39a。一内层介电层35形成于半导体层38之上。接着，在布设区332、333、334、335、336内依序形成抗反射层32、金属层34与介电层36。然后，图案化介电层36以形成接触孔361、363、364、365、366、367。

介电层36被图案化后，再形成第二金属层40于介电层36上方，并将其图案化以形成多个断开部402、404及406。断开部402及406用以形成薄膜晶体管304a与305a的源极金属与漏极金属。因为电容306不与驱动晶体管305a的源极金属或漏极金属电连接，故通过断开部404使电容306电分离于驱动晶体管305a的漏极金属。如此，以上述步骤制造的开关晶体管304a与驱动晶体管305a皆为顶栅极薄膜晶体管。

综上所述，本发明的优点在于，该些抗反射层之间彼此不相连，因此不须形成介电层在抗反射层与该些导线或该薄膜晶体管的金属层之间，可以少一道光掩模。具有两层金属层的导线可以增加导电率或阻容迟滞(RC delay)。

上列详细说明针对本发明优选实施例的具体说明，惟上述实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本发明的专利范围中。

Claims (15)

1.一种有机电激发光显示器制造方法，包括：

提供基板；

形成抗反射层于该基板上表面；

形成第一金属层于该抗反射层之上；

图案化该第一金属层及该抗反射层，以在像素单元中定义多个电分离的布设区，该多个布设区包括至少一薄膜晶体管及多条导线的布设区；以及

形成有机发光二极管于该基板上，并电连接于该薄膜晶体管及该多条导线。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

形成介电层于该第一金属层之上；

形成半导体层于该介电层之上，并位于该薄膜晶体管的布设区内。

3.如权利要求2所述的方法，还包括：

移除部分该介电层以形成接触孔于该多条导线的布设区内。

4.如权利要求3所述的方法，还包括：

形成第二金属层于该半导体层与该介电层之上，并透过该接触孔与该第一金属层接触。

5.如权利要求1所述的方法，还包括：

形成半导体层于该抗反射层与该第一金属层之下，并位于该薄膜晶体管的布设区内。

6.如权利要求5所述的方法，还包括：

形成内层介电层于该半导体层与抗反射层之间。

7.如权利要求5所述的方法，还包括：

对该半导体层施以重掺杂。

8.如权利要求6所述的方法，还包括：

形成第二介电层于该抗反射层之上。

9.如权利要求8所述的方法，还包括：

移除部分该第二介电层以形成接触孔于该多条导线的布设区内；以及

形成第二金属层于该第二介电层之上，并透过该接触孔与该第一金属层接触。

10.如权利要求1所述的方法，其中上述定义该多个布设区包括定义电源线、数据线、扫描线、电容、开关晶体管及驱动晶体管的布设区，而该方法还包括：

形成第二金属层于该于该电源线的布设区内，并电连接于该第一金属层。

11.一种有机电激发光显示器，包括：

基板；

多条导线，位于该基板上；

至少一薄膜晶体管，位于该基板上，并且电连接至该多条导线；

多个抗反射层，在像素单元中彼此电分离地设置于该基板上方，并且与该多条导线接触地形成于该多条导线下方；以及

有机发光二极管，位于该多个抗反射层的一侧，并且电连接至该多条导线与该薄膜晶体管。

12.如权利要求11所述的有机电激发光显示器，其中该多条导线还包括第一金属层与第二金属层互相堆栈。

13.如权利要求11所述的有机电激发光显示器，其中该抗反射层材料选自金属、金属氧化物、金属氮化物及其组合物所构成的群组。

14.如权利要求11所述的有机电激发光显示器，其中该多条导线还包括电源线、数据线及扫描线，且该至少一薄膜晶体管还包括开关晶体管与驱动晶体管，其中该驱动晶体管电连接于该开关晶体管，该开关晶体管耦接于该数据线与该扫描线，而该驱动晶体管耦接该电源线与该有机发光二极管。

15.如权利要求11所述的有机电激发光显示器，还包括电容电连接至该薄膜晶体管与该有机发光二极管。

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