CN1558703A - 有机发光显示面板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一有机发光显示面板，其包含有一定义有多个像素区域的基板，各像素区域内分别定义有一薄膜晶体管区域。一导电层设置于部分的各薄膜晶体管区域内，一包含有一栅极的薄膜晶体管分别设置于各薄膜晶体管区域内，以及至少一介电层设置于导电层以及栅极之间。导电层、栅极以及介电层构成一电容。
Description
技术领域
本发明关于一种有机发光显示面板(organic electroluminescent displaypanel)，尤指一种藉由增加布局面积(layout area)使用率以改善发光不均匀现象的有机发光显示面板。
背景技术
在平面显示器中，有机发光二极管显示器虽然起步较液晶显示器(LCD)晚，但却以具备自发光、广视角、回应速度快、低耗电量、对比强、亮度高、厚度薄、可全彩化、结构简单以及操作环境温度范围大等优点，已逐渐在中、小尺寸便携式显示器领域中受到瞩目。尤其是在经过业界以及学界锲而不舍的研发之后，一些之前所无法解决的问题，例如工艺不良率过高、罩幕应用不良、封盖(cap seal)作业不稳定等，目前已经有了突破性的发展，放眼未来，有机发光二极管显示器甚至可望被应用于大尺寸的显示器领域。
而在分析有机发光二极管显示器的未来发展时，则必须先了解其驱动方式。有机发光二极管显示器本身为一电流驱动元件，其发光亮度乃根据通过电流的大小来决定，目前将有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)应用在矩阵式显示器(matrix display)上时，即是藉由控制OLED驱动电流的大小，来达到显示不同亮度(又称为灰阶值)的效果。根据驱动方式的差异，矩阵式显示器可分为被动式矩阵(passive matrix)显示器与主动式矩阵(active matrix)显示器两种。被动式矩阵显示器是采用循序驱动扫描线的方式，逐一驱动位于不同行/列上的像素，因此每一行/列上的像素的发光时间会受限于显示器的扫描频率以及扫描线数目，较不适用于大画面以及高解析度(表示扫描线增加)的显示器。主动式矩阵显示器则是于每一个像素中形成独立的像素电路，包括一电容器(capacitor，Cs)，一OLED发光元件，以及至少二薄膜晶体管(thin-film transistor，TFT)，以利用像素电路来调节OLED的驱动电流的大小，以期在大画面以及高解析度的要求下，仍然可以持续提供每一像素一稳定驱动电流，并改善显示面板的发光均匀性。
请参考图1，图1为现有技术的一有机发光显示面板10的上示图。如图1所示，现有技术的有机发光显示面板10包含有二外部电源线(powerline)12、14，外部电源线12、14分别被电性连接至VSS电压源以及VDD电压源，且外部电源线14又分别被电性连接至各内部电源线16。在图1中是以一480×180像素的面板为例，因此外部电源线14被电性连接至180条水平的内部电源线16。由于电源线14、16的本身具有阻抗，会产生不预期的压降，因此图1中的有机发光显示面板10将会有由左至右以及由下至上越来越暗的现象，进而导致发光不均匀的问题。
请参考图2，图2为现有技术的一有机发光显示面板20的上示图。如图2所示，现有技术的有机发光显示面板20亦包含有二外部电源线(powerline)22、24，外部电源线22、24分别被电性连接至VSS电压源以及VDD电压源，且外部电源线24又分别被电性连接至各内部电源线26。在图2中是以一480×180像素的面板为例，因此外部电源线24被电性连接至480条垂直的内部电源线26。同样地，由于电源线24、26的本身具有阻抗，会产生不预期的压降，因此图2中的有机发光显示面板20也会产生由左至右以及由下至上越来越暗的现象，进而导致发光不均匀的问题。
在图1或是图2所示的有机发光显示面板10、20中，这种现象尤其是以外部电源线14、24特别严重。其原因在于外部电源线14、24上流过的电流较内部电源线16、26来得大，以理论上来说，图1中外部电源线14上流过的电流为内部电源线16的180倍，而图2中外部电源线24上流过的电流为内部电源线26的480倍。因此，当线路的阻抗效应产生时，所产生的压降也相对可观，并衍生出发光不均匀的现象。然而，以现今的发展趋势而言，大尺寸面板已是潮流所在，此种由电流经由阻抗所造成的发光不均匀现象，随着尺寸越大只会更加严重。以现今既有的电源供应方式而言，不仅无法解决目前的问题，也无法符合未来的所需。
请参考图3，图3为一有机发光显示面板30的等效电路示意图。如图3所示，有机发光显示面板30中，包含有多个像素32，每一个像素32中，又包含有一开关薄膜晶体管(switch TFT)34，一电容(capacitor)36，一驱动薄膜晶体管(driver TFT)38以及一有机发光二极管42。开关薄膜晶体管34的一源极44连接至一数据线(Data Line)46，一栅极48连接至一扫描线(scanline)52，一漏极54连接至电容36的负电极56以及驱动薄膜晶体管38的栅极58，驱动薄膜晶体管38的一漏极62以及电容36的正电极64连接至一内部电源线66，驱动薄膜晶体管38的一源极68连接至有机发光二极管42的一阳极(anode，未显示)，而有机发光二极管42的一阴极(cathode，未显示)连接至VSS电压。
于现有技术中，当考量实际的布局情形时，可以发现发光面积(与有机发光二极管面积同)、电容36面积以及驱动薄膜晶体管38面积几乎占了整个像素32的全部面积。请参考图4，图4为图3的有机发光显示面板30依照现有技术布局时的部分剖面示意图。如图4所示，现有技术的有机发光显示面板30中，包含有图3的驱动薄膜晶体管38以及有机发光二极管42。栅极58设置于一基板76之上，一栅极绝缘层(gate insulating layer，GI)78设置于基板76之上并覆盖住栅极58，一半导体层82设置于部分的栅极绝缘层78之上，漏极62设置于部分的半导体层82以及栅极绝缘层78之上，以及源极68设置于部分的半导体层84以及栅极绝缘层82之上，且漏极62与源极68不相连(not connect)。一透明导电层84设置于部分的栅极绝缘层78之上，用来作为有机发光二极管42的阳极(anode)，并与源极68相连，有机发光二极管42中另包含有一有机薄膜(未显示)以及一用来作为阴极(cathode)的金属层(未显示)。一介电层86设置于基板76之上并覆盖住源极68、漏极62、半导体层82、栅极绝缘层78以及部分的透明导电层84。于图4中，可以清楚发现电容36并未示于图中，此乃由于现有技术为一平面结构(planer structure)，电容36设置的位置与驱动薄膜晶体管38以及有机发光二极管42设置的位置为独立分开，故没有显示的必要。
以实务而言，若能增加发光面积，对各像素的发光亮度将会有正面的影响，并可以弥补前述电源供应不足的问题。但是，在目前的布局方式下，却存在着先天上的限制。此乃由于驱动薄膜晶体管38与有机发光二极管42的总面积是固定的，并且驱动薄膜晶体管38面积与有机发光二极管42面积又分别与其寿命(life-time)有绝对的关连。这意味着，在两者总面积固定的前提下，两者的寿命无法被同时增加，当其中一者的面积被增加时，其寿命将会被增加，但另一者的寿命势必被减短。
因此，如何能发展出一种新的有机发光显示面板，其布局方式不仅可以允许电源被稳定供应，以改善发光不均匀的现象，又可以增加面积使用率以增加发光面积以及驱动薄膜晶体管面积，进而延长有机发光二极管以及驱动薄膜晶体管的寿命，便成为十分重要的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有机发光显示面板，尤指一种可以稳定供应Vdd电源，并藉由增加布局面积使用率以改善发光不均匀现象的有机发光显示面板。
在本发明的优选实施例中，提供一种有机发光显示面板，该面板包含有一基板，该基板之上定义有多个像素区域，各该像素区域内分别定义有一薄膜晶体管区域。一导电层设置于部分的各该薄膜晶体管区域内，一薄膜晶体管分别设置于各该薄膜晶体管区域内，且该薄膜晶体管中包含有一栅极，以及至少一介电层设置于该导电层以及该栅极之间。其中该导电层、该栅极以及该介电层构成一电容。
由于本发明的有机发光显示面板利用整片的导电层来作为电容的正极板，并将其设置于底栅极结构的驱动薄膜晶体管之下，或是在顶栅极结构的驱动薄膜晶体管的上方或是漏极端，设置作为电容正极板的导电层，再将导电层电性连接至VDD电源，以形成由上下堆叠的栅极、介电层以及导电层所构成的电容。如此一来，不仅VDD电源的供应较为稳定，可改善现有技术中发光不均匀的问题，同时在此种布局方式下，驱动薄膜晶体管以及有机发光二极管的总面积亦可因为堆叠式的电容而增加，使发光面积与开口率(aperture ratio)增加，并可将驱动薄膜晶体管设计成为具有较大的沟道宽度/沟道长度比(W/L ratio)，进而延长驱动薄膜晶体管以及有机发光二极管的寿命。另外，当导电层为一整片时，阻抗将会大为降低，对Vdd电源供应的稳定性以及均匀性的改善，更有非常明显的帮助。
附图说明
图1为现有技术的一有机发光显示面板的上示图；
图2为现有技术的一有机发光显示面板的上示图；
图3为一有机发光显示面板的等效电路示意图；
图4为图3的有机发光显示面板依照现有技术布局时的部分剖面示意图；
图5为本发明第一实施例的一有机发光显示面板的部分剖面示意图；
图6为本发明第二实施例的一有机发光显示面板的部分剖面示意图；
图7为本发明第三实施例的一有机发光显示面板的部分剖面示意图。
附图标记说明
10、20、30、100、200、300有机发光显示面板
12、14、22、24外部电源线 16、26内部电源线
32像素 34开关薄膜晶体管
36、132、242、342电容
38、108、204、304驱动薄膜晶体管
42有机发光二极管
44、68、124、208、308源极
46数据线
48、58、112、216、316栅极
52、62扫描线
54、118、212、312漏极
56负电极 64正电极
66内部电源线
76、102、202、302基板
78、114、214、314栅极绝缘层
82、116半导体层 84透明导电层
86、106、128、218、318介电层
103、203、303薄膜晶体管区域
104、226、324导电层 122、334接触孔
125、229、327二极管区域
126、234、332透明电极 206、306多晶硅层
238、232、328、336绝缘层
222、322第一接触插塞 224、326第二接触插塞
228第一接触孔 236第二接触孔
具体实施方式
请参考图5，图5为本发明第一实施例的一有机发光显示面板100的部分剖面示意图。如图5所示，本发明的有机发光显示面板100包含有一基板102，基板102为一由透光的材质所构成的绝缘基板，通常为一玻璃基板、一石英基板或是一塑胶基板，且基板102的表面另包含有一薄膜晶体管区域103。一导电层104设置于基板102的表面，并覆盖住全部的薄膜晶体管区域103，或是部分的薄膜晶体管区域103。导电层104包含有一金属层、一氧化铟锡层(indium tin oxide layer，ITO layer)或是一氧化铟锌层(indiumzinc oxide layer，IZO layer)。一介电层106设置于基板102的表面，并覆盖住导电层104，一驱动薄膜晶体管108设置于薄膜晶体管区域103内，并位于导电层104的上方。
驱动薄膜晶体管108包含有一栅极112设置于介电层106的表面，栅极112由金属材质所构成。一栅极绝缘层114设置于基板102的表面，并覆盖住栅极112以及介电层106，一半导体层116设置于部分的栅极绝缘层114之上，一漏极118设置于部分的半导体层116以及栅极绝缘层114之上，且漏极118经由至少一接触孔122被电性连接至导电层104，以及一源极124设置于部分的半导体层116以及栅极绝缘层114之上，源极124与漏极118不相连。
基板102的表面另包含有一二极管区域125，二极管区域125内设置有一有机发光二极管(未显示)。一用来作为有机发光二极管(未显示)的阳极的透明电极126设置于栅极绝缘层114之上，且透明电极126与驱动薄膜晶体管108的源极124相连，有机发光二极管(未显示)另包含有一有机薄膜(未显示)以及一用来作为阴极的金属层(未显示)。一介电层128设置于基板102之上并覆盖住源极124、漏极118、半导体层116、栅极绝缘层114以及部分的透明电极126。驱动薄膜晶体管108电性连接至有机发光二极管(未显示)以控制有机发光二极管(未显示)的发光亮度。此外，驱动薄膜晶体管108包含有一N型薄膜晶体管或是一P型薄膜晶体管。
由于导电层104被电性连接至VDD电压源，因此与导电层104电性连接的驱动薄膜晶体管108的漏极118亦被电性连接至VDD电位。于图5中可以明显的看到，上下堆叠的导电层104、介电层106以及栅极112构成一电容132，导电层104为电容132的正电极，栅极112为电容132的负电极，而介电层106为电容132的电容介电层(capacitor dielectric layer)。
值得一提的是，本实施例中是以一个像素作为单位来做说明，事实上，各像素内的导电层104系为相连，即导电层104可视为一整层，阻抗也因而大为降低。就电源供应的观点而言，这样的结构使Vdd的供应非常稳定均匀，对大尺寸面板整体发光亮度均匀性的改善，有莫大的帮助。同时，由于电容132设置于驱动薄膜晶体管108以及介电层128之下，可产生屏蔽效应，被外界环境因素所干扰的几率因而降低。
本发明的结构不仅可以应用于第一实施例中的底栅极(bottom gate)结构，亦可以应用于第二、第三实施例中的顶栅极(top gate)结构。请参考图6，图6为本发明第二实施例的一有机发光显示面板200的部分剖面示意图。如图6所示，本发明的有机发光显示面板200包含有一基板202，基板202为一由透光的材质所构成的绝缘基板，通常为一玻璃基板、一石英基板或是一塑胶基板，且基板202的表面另包含有一薄膜晶体管区域203，一驱动薄膜晶体管204设置于薄膜晶体管区域203内。驱动薄膜晶体管204包含有一多晶硅层206设置于基板202上，多晶硅层206中包含有一源极208以及一漏极212，一栅极绝缘层214设置于基板202之上并覆盖住多晶硅层206，一栅极216设置于部分的栅极绝缘层214之上，至少一介电层218设置于基板202之上并覆盖住栅极216以及栅极绝缘层214，一第一接触插塞222设置于介电层218以及栅极绝缘层214内并且被电性连接至漏极212，以及一第二接触插塞224设置于绝缘层218以及栅极绝缘层214内并且被电性连接至源极208，一导电层226经由至少一第一接触孔228被电性连接至第一接触插塞222。
基板202的表面另包含有一二极管区域229，二极管区域229内设置有一有机发光二极管(未显示)。一绝缘层232设置于基板202之上并覆盖住导电层226以及介电层218，一用来作为有机发光二极管(未显示)的阳极的透明电极234设置于绝缘层232之上，且透明电极234经由至少一第二接触孔236被电性连接至驱动薄膜晶体管204的源极208，有机发光二极管(未显示)另包含有一有机薄膜(未显示)以及一用来作为阴极的金属层(未显示)。一绝缘层238设置于基板202之上并覆盖住绝缘层232以及部分的透明电极234。驱动薄膜晶体管204电性连接至有机发光二极管(未显示)以控制有机发光二极管(未显示)的发光亮度。此外，驱动薄膜晶体管204包含有一N型薄膜晶体管或是一P型薄膜晶体管。
由于导电层226被电性连接至VDD电压源，因此与导电层226电性连接的驱动薄膜晶体管204的漏极212亦被电性连接至VDD电位。于图6中可以明显的看到，上下堆叠的导电层226、介电层218以及栅极216构成一电容242，导电层226为电容242的正电极，栅极216为电容242的负电极，而介电层218为电容242的电容介电层。
请参考图7，图7为本发明第三实施例的一有机发光显示面板300的部分剖面示意图。如图7所示，本发明的有机发光显示面板300包含有一基板302，基板302为一由透光的材质所构成的绝缘基板，通常为一玻璃基板、一石英基板或是一塑胶基板，且基板302的表面另包含有一薄膜晶体管区域303，一驱动薄膜晶体管304设置于薄膜晶体管区域303内。驱动薄膜晶体管304包含有一多晶硅层306设置于基板302之上，且多晶硅层306内包含有一源极308以及一漏极312。一栅极绝缘层314设置于基板302之上并覆盖住多晶硅层306，一栅极316设置于部分的栅极绝缘层314之上，至少一介电层318设置于基板302之上并覆盖住栅极316以及栅极绝缘层314，一第一接触插塞322设置于介电层318以及栅极绝缘层314内并且被电性连接至源极308，以及一导电层324经由至少一设置于介电层318以及栅极绝缘层314内的第二接触插塞326被电性连接至漏极312。其中，导电层324与第二接触插塞326经由图案化同一金属层(未显示)所形成。
基板302的表面另包含有一二极管区域327，二极管区域327内设置有一有机发光二极管(未显示)。一绝缘层328设置于基板302之上并覆盖住导电层324以及介电层318，一用来作为有机发光二极管(未显示)的阳极的透明电极332设置于绝缘层328之上，且透明电极332经由至少一接触孔334被电性连接至驱动薄膜晶体管304的源极308，有机发光二极管(未显示)另包含有一有机薄膜(未显示)以及一用来作为阴极的金属层(未显示)。一绝缘层336设置于基板302之上并覆盖住绝缘层328以及部分的透明电极332。驱动薄膜晶体管304电性连接至有机发光二极管(未显示)以控制有机发光二极管(未显示)的发光亮度。此外，驱动薄膜晶体管304包含有一N型薄膜晶体管或是一P型薄膜晶体管。
由于导电层324被电性连接至VDD电压源，因此与导电层324电性连接的驱动薄膜晶体管304的漏极312亦被电性连接至VDD电位。于图7中可以明显的看到，上下堆叠的导电层324、介电层318以及栅极316构成一电容342，导电层324为电容342的正电极，栅极316为电容342的负电极，而介电层318为电容342的电容介电层。
本发明的结构并不限于被应用在有机发光显示面板，事实上，本发明的结构亦可以被应用于其他的自发光面板，只要能利用本发明方法来稳定电源供应，并且增加布局面积使用率，都涵盖在本发明的范围内。
由于本发明的有机发光显示面板，是利用整片的导电层来作为电容的正极板，并将其设置于底栅极结构的驱动薄膜晶体管之下，或是在顶栅极结构的驱动薄膜晶体管的上方或是漏极端，设置作为电容正极板的导电层，再将导电层电性连接至VDD电源，以形成由上下堆叠的栅极、介电层以及导电层所构成的电容。不仅VDD电源的供应较为稳定，可改善现有技术中发光不均匀的问题。在此种布局方式下，驱动薄膜晶体管以及有机发光二极管的总面积亦因而增加，以增加发光面积与开口率，以及驱动薄膜晶体管的沟道宽度/沟道长度比(W/L ratio)，进而延长驱动薄膜晶体管以及有机发光二极管的寿命。利用本发明的结构于一实际生产线时，将可以制作出具有优良整体发光均匀度以及长寿命的大尺寸面板。
相较于现有的有机发光显示面板，本发明的有机发光显示面板利用整片的导电层来作为电容的正极板，并将其设置于底栅极结构的驱动薄膜晶体管之下，或是在顶栅极结构的驱动薄膜晶体管的上方或是漏极端，设置作为电容正极板的导电层，再将导电层电性连接至VDD电源，以形成由上下堆叠的栅极、介电层以及导电层所构成的电容。如此一来，不仅VDD电源的供应较为稳定，可改善现有技术中发光不均匀的问题，同时在此种布局方式下，驱动薄膜晶体管以及有机发光二极管的总面积亦可因为堆叠式的电容而增加，使发光面积与开口率(aperture ratio)增加，并可将驱动薄膜晶体管设计成为具有较大的沟道宽度/沟道长度比(W/L ratio)，进而延长驱动薄膜晶体管以及有机发光二极管的寿命。此外，当导电层为一整片时，阻抗将会大为降低，对Vdd电源供应的稳定性以及均匀性的改善，会有非常明显的帮助。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (9)
1.一种有机发光显示面板，包含有：
一基板，该基板之上定义有多个像素区域，且各该像素区域之内分别定义有一薄膜晶体管区域；
一导电层设置于部分的各该薄膜晶体管区域内；
一薄膜晶体管分别设置于各该薄膜晶体管区域内，该薄膜晶体管中包含有一栅极；以及
至少一介电层设置于该导电层以及该栅极之间；
其中该导电层、该栅极以及该介电层构成一电容。
2.如权利要求1的面板，其中该基板为一透明基板，且该基板包含有一玻璃基板、一塑胶基板或是一石英基板，该导电层包含有一金属层、一氧化铟锡层或是一氧化铟锌层。
3.如权利要求1的面板，其中该薄膜晶体管包含有一N型薄膜晶体管或是一P型薄膜晶体管，且该薄膜晶体管用来作为一驱动薄膜晶体管。
4.如权利要求1的面板，其中该导电层被电性连接至VDD电压源。
5.如权利要求1的面板，其中各该像素区域内的各导电层为相连，且该导电层位于该栅极的下方。
6.如权利要求5的面板，其中该薄膜晶体管另包含有：
一栅极绝缘层设置于该栅极以及该介电层之上；
一半导体层设置于部分的该栅极绝缘层之上；
一漏极设置于部分的该半导体层以及该栅极绝缘层之上，且该漏极经由至少一接触孔被电性连接至该导电层；以及
一源极设置于部分的该半导体层以及该栅极绝缘层之上，且该源极与该漏极是不相连。
7.如权利要求1的面板，其中该导电层位于该栅极的上方。
8.如权利要求7的面板，其中该薄膜晶体管另包含有：
一多晶硅层设置于该基板之上，且该多晶硅层之内包含有一源极以及一漏极；
一栅极绝缘层设置于该基板之上并覆盖住该多晶硅层；
该栅极设置于部分的该栅极绝缘层之上；
该介电层设置于该栅极以及该栅极绝缘层之上；
一第一接触插塞设置于该介电层以及该栅极绝缘层之内并被电性连接至该漏极，且该第一接触插塞经由至少一接触孔被电性连接至该导电层；以及
一第二接触插塞设置于该介电层以及该栅极绝缘层之内并且被电性连接至该源极。
9.如权利要求7的面板，其中该薄膜晶体管另包含有：
一多晶硅层设置于该基板之上，且该多晶硅层之内包含有一源极以及一漏极；
一栅极绝缘层设置于该基板之上并覆盖住该多晶硅层；
该栅极设置于部分的该栅极绝缘层之上；
该介电层设置于该栅极以及该栅极绝缘层之上；
一第一接触插塞设置于该介电层以及该栅极绝缘层之内并且被电性连接至该源极；以及
该导电层直接连接至该漏极。
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