TW201523866A - 主動矩陣電致發光顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種主動矩陣電致發光顯示裝置，其包括基板、複數第一電晶體元件、第一電極層、有機發光層、第二電極層以及複數第二電晶體元件。基板的頂面具有發光區域以及位於發光區域外圍的周邊電路區域。複數第一電晶體元件與複數第二電晶體元件分別位於基板的發光區域與周邊電路區域。第一電極層、有機發光層與第二電極層依序層疊於基板上，且於發光區域中配合形成複數個陣列設置的有機發光二極體以形成複數個畫素，而該等第一電晶體元件分別與該等有機發光二極體電連接以控制該等有機發光二極體發光，而有機發光層覆蓋於至少一第二電晶體元件上。

Description

主動矩陣電致發光顯示裝置

本發明有關於一種顯示裝置，且特別是一種主動矩陣電致發光顯示裝置。

有機發光二極體已被應用於顯示器。如圖1A所示，基板10上設置發光區域11與三個周邊電路區域12、13、14，周邊電路區12、13、14鄰近發光區域11。然而，由於顯示器中的周邊電路區(12、13或14)中的薄膜電晶體(TFT)的主動層材料的能隙與紫外光(ultraviolet，UV)光相近，所以薄膜電晶體元件對於紫外光相當敏感。照射紫外光是顯示器的製程中常用的一道手續，而照射紫外光後會產生額外之電子電洞對，使薄膜電晶體的通道(Channel)上多出額外的電子，造成薄膜電晶體元件電性偏移，例如：電晶體臨界電壓(Threshold Voltage，Vth)負偏、漏電流上升…等等。如圖1B所示，傳統的主動矩陣電致發光顯示裝置受到紫外光照射後，其對薄膜電晶體的臨界電壓(Vth)造成明顯的偏移。

因此，薄膜電晶體元件因有機發光二極體製程中照到紫外光或是外在的紫外光，會造成有機發光二極體顯示器在作暗態操作時會有薄膜電晶體無法完全關閉(暗態漏光)、位移暫存器(Shift Register，S/R)、資料多工器(Data Mux)及其他驅動電路無法正常運作等問題。

本發明實施例提供一種主動矩陣電致發光顯示裝置，利用有機發光層阻擋紫外光直接照射周邊電路，以維持周邊電路的正常運作。

本發明實施例提供一種主動矩陣電致發光顯示裝置，包括基板、複數第一電晶體元件、第一電極層、有機發光層、第二電極層以及複數第二電晶體元件。基板的頂面具有發光區域以及位於發光區域外圍的周邊電路區域。複數第一電晶體元件位於基板的發光區域。第一電極層位於基板的頂面上。有機發光層疊置於第一電極層上。第二電極層位於有機發光層上，且第一電極層、有機發光層、第二電極層於發光區域中配合形成複數個陣列設置的有機發光二極體以形成複數個畫素，而該等第一電晶體元件分別與該等有機發光二極體電連接以控制該等有機發光二極體發光。複數第二電晶體元件位於基板的周邊電路區域。有機發光層覆蓋於至少一第二電晶體元件上。

綜上所述，本發明實施例提供一種主動矩陣電致發光顯示裝置，其利用在有機發光二極體元件鍍膜製程中會用到的有機材料於紫外光波段吸收率高的特性，使有機發光二極體製程中的紫外光或是外在的紫外光進入到周邊電路的該等第二電晶體元件的量減少，也就是將有機發光二極體所使用的有機材料作為紫外光阻擋層，藉此減少電路元件因紫外光破壞造成的電性偏移，例如：電晶體臨界電壓(Threshold Voltage，Vth)負偏、漏電流上升…等問題。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

10、200‧‧‧基板

11、201‧‧‧發光區域

12、13、14、202、202a、202b、202c、202d‧‧‧周邊電路區域

2、2'‧‧‧主動矩陣電致發光顯示裝置

250‧‧‧有機發光二極體

250a‧‧‧第一電極層

250b、29‧‧‧有機發光層

250c‧‧‧第二電極層

260‧‧‧金屬層

220‧‧‧第一電晶體元件

210‧‧‧緩衝層

220a、220a'‧‧‧半導體層

220b、220c、220d、220b'、220c'、220d'‧‧‧電極層

222、224‧‧‧絕緣層

240‧‧‧覆蓋層

220'‧‧‧第二電晶體元件

圖1A是傳統的主動矩陣電致發光顯示裝置的平面圖。

圖1B是傳統的主動矩陣電致發光顯示裝置受到紫外光照射後的薄膜電晶體的臨界電壓的偏移的示意圖。

圖2A是本發明第一實施例提供的主動矩陣電致發光顯示裝置的平面圖。

圖2B是本發明第一實施例提供的另一種主動矩陣電致發光顯示裝置的平面圖。

圖3A是本發明第一實施例提供的主動矩陣電致發光顯示裝置的剖面圖。

圖3B是本發明第一實施例提供的另一種主動矩陣電致發光顯示裝置的剖面圖。

圖3C是圖3A的主動矩陣電致發光顯示裝置的頂部發光型有機發光二極體的剖面圖。

圖3D是圖3B的主動矩陣電致發光顯示裝置的底部發光型有機發光二極體的剖面圖。

圖4是本發明第二實施例提供的主動矩陣電致發光顯示裝置的剖面圖。

圖5是傳統的主動矩陣電致發光顯示裝置的基板的吸收光譜的示意圖。

圖6是本發明實例提供的主動矩陣電致發光顯示裝置有機發光層的吸收光譜的示意圖。

〔主動矩陣電致發光顯示裝置之第一實施例〕

請同時參照圖2A與圖3A，圖2A是本發明第一實施例提供的主動矩陣電致發光顯示裝置的平面圖，圖3A是本發明實施例提供的主動矩陣電致發光顯示裝置的剖面圖。主動矩陣電致發光顯示裝置2包括基板200、複數第一電晶體元件220、第一電極層250a、有機發光層250b、第二電極層250c以及複數第二電晶體元件 220'。所述基板200可以是玻璃。基板200包括一頂面200a且在該頂面200a形成發光區域201以及位於發光區域201外圍的周邊電路區域202。基板200的頂面200a係面對一環境光入射方向。如圖2A所示的周邊電路區域202係包括在該發光區域201的四周且以該等第二電晶體元件220'設計而成的周邊線路202a、202b、202c，以及202d，該等周邊線路202a、202b、202c，以及202d用以分別設置例如位移暫存器(Shift Register)或資料多工器(Data Mux)、靜電防護電路(ESD Circuit)、快篩電路(Quick Circuit)、電壓準位平移器(level shifter)、數位類比轉換器(digitalto analog converter)、輸出緩衝器(output buffer)等等。

參閱圖3A，該等第一電晶體元件220係設置於基板200的頂面200a且位於發光區域201中，該等第二電晶體元件220'則設置於基板200的頂面200a且位於周邊線路區域202中。第一電晶體元件220與第二電晶體元件220'可以例如是如圖3A所示的薄膜電晶體(TFT)結構。

第一電極層250a形成於該等第一電晶體元件220上，有機發光層250b疊置於第一電極層250a上，第二電極層250c再疊置於有機發光層250b上，且第一電極層250a、有機發光層250b、第二電極層250c於發光區域201中配合形成複數個陣列設置的有機發光二極體250以形成複數個畫素(圖未示)，而該等第一電晶體元件220分別與該等有機發光二極體250中的第一電極層250a的一部分電連接以控制相對應的有機發光二極體250發光。。

在圖3A中僅示範性的繪製兩個有機發光二極體250，但本發明並不限定發光區域201中的有機發光二極體250的數目。詳細的說，用於顯示器的主動矩陣電致發光顯示裝置2其發光區域201內的有機發光二極體250通常以矩陣形式設置，以形成矩陣式的畫素。有機發光二極體250是透過第一電晶體元件來驅動。

參閱圖2A與3A，在本發明第一實施例的一種實施態樣中， 有機發光二極體250之第一電極層250a為陽極(anode)，材料可選自金屬(例如，鉬)或合金，有機發光二極體250之第二電極層250c為陰極(cathode)，材料可選自透明導電材料(例如，氧化銦錫)，此時有機發光二極體250為頂部發光型(Top emission)。值得一提的是，舊有僅形成在該發光區域201的有機發光層250b會由發光區域201延伸至周邊電路區域202並覆蓋於該等第二電晶體元件220'上。在圖3A所示的實施例中，該有機發光層250b是於製程中同時形成的一連續膜層，或者如圖2B所示的另一實施態樣，該有機發光層250b是以複數個獨立區域的圖案化有機發光層29來實現。

更詳細地說，圖2A、2B中係以虛線表示有機發光層29於製程中光罩開口以用來蒸鍍有機膜層的區域，上述區域即是圖3A、3B的有機發光層250b。有機發光層250b部分覆蓋至少一鄰近的周邊電路區域。亦即，原本是有機發光二極體的一部分元件的有機發光層250b可以被延伸至發光二極體的結構之外，而覆蓋有機發光二極體周圍或位於有機發光二極體之下的電路。有機發光層250b中的有機材料具有阻擋(或吸收)紫外光的作用。例如：在圖2A中，有機發光層29覆蓋周邊電路區域202的左右側，而周邊電路區域202的上下側則未被有機發光層29所覆蓋，周邊電路區域202的上下側可以例如為資料匯流排，以連接外部的信號處理晶片，換句話說，為了避免其中的部份電路因紫外光的照射而影響電路的正常工作，可將需要被保護的電路以有機發光層29覆蓋。同時，一部分電路或許不需要被覆蓋，或者於製程上的考量，有些周邊電路不會被覆蓋，例如：有機發光二極體的陰極線路可延伸於基板200的周邊，以與其他的外部電路(或積體電路)電性連接，此時有機發光二極體的陰極線路上方不可被其他元件覆蓋，以利於連接外部電路。抑或，在製程上，基板200的板邊的部分電路也需要與外部的電路電性連接，故不需要被覆蓋。

參照圖2A與圖3A，圖3A是本發明第一實施例提供的主動矩 陣電致發光顯示裝置的剖面圖。除了有機發光層250b可部分覆蓋周邊電路區域之外，主動矩陣電致發光顯示裝置2更可令該第一電極層250a形成於周邊電路區域202a、202b、202c、202d而位於至少一第二電晶體元件上。如圖3A所示，該第一電極層250a位於至少一第二電晶體元件220'與有機發光層250b之間。且在本第一實施例中該第一電極層250a是以不透光的金屬構成，而金屬也有阻擋(或吸收)紫外光的作用、進一步減低紫外光對該等第二電晶體220'的破壞，如同圖2A中的有機發光層29，金屬層也可部分覆蓋至少周邊電路區域202。

復參照圖3A，以進一步說明本實施例的主動矩陣電致發光顯示裝置2的結構。主動矩陣電致發光顯示裝置2具有的複數個第一電晶體元件220是薄膜電晶體。本發明實施例不限定畫素驅動電路的線路設計也不限定薄膜電晶體的種類。薄膜電晶體可例如使用氧化銦鎵鋅(Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO)技術，也可如低溫多晶矽(Low Temperature Poly-Silicon，LTPS)、非晶矽(a-Si)、氧化物薄膜電晶體等。所述第一電晶體元件220形成於基板200以及有機發光二極體250之第一電極層250a之間。

詳細地說，基板200上可先設置緩衝層210，緩衝層210上再設置第一電晶體元件220。以圖3A所繪示的第一電晶體元件220是頂部閘極(Top-gate)形式為例。第一電晶體元件220具有半導體層220a、電極層220b、220c與220d。半導體層220a的兩端分別連接電極層220c與220d，電極層220c與220d可作為源極與汲極。半導體層220a上覆蓋絕緣層222，絕緣層222上設有電極層220b以成為閘極。電極層220b上設有絕緣層224，絕緣層上224再設置電極層220c與220d。第一電晶體元件220之上再形成覆蓋層240，覆蓋層240上再形成有機發光二極體250。亦即，覆蓋層240形成於複數個第一電晶體元件220以及複數個有機發光二極體250之第一電極層250a之間。有機發光二極體250的第一電極層 250a可以透過貫孔連接第一電晶體元件220的源極或汲極(電極220c或220d)。由圖3A可知，位於周邊電路區域的第二電晶體元件220'(包括半導體層220a'、電極層220b'、220c'、220d')等電路可被有機發光層250b覆蓋(或部分覆蓋)，設計者可依據實際的電路需要而選擇那些電路要被有機發光層250b所覆蓋。圖3A中的結構僅是用以幫助說明，並非用以限定本發明。

值得注意的是，圖3A中所繪示的第一電晶體元件220是頂部閘極(top-gate)形式，即在基板200上先疊置半導體主動層(包括源極與汲極)，再疊置閘極絕緣層，接著再疊置閘極。但本發明並不限定第一電晶體元件220的形式，第一電晶體元件220也可以是底部閘極(Bottom-gate)形式，即在基板200上先疊置閘極，再疊置閘極絕緣層，接著再疊置半導體主動層(包括源極與汲極)。

請同時參照圖3A與圖3C，圖3C是圖3A的主動矩陣電致發光顯示裝置的頂部發光型(Top emission)有機發光二極體的剖面圖。在圖3A中，因為發光區域201中的第一電極層250a是以不透光的金屬(斜線區域)構成，此時第二電極層250c是透明導電材料(例如，氧化銦錫)所構成，而使得有機發光二極體250成為頂部發光型，因為第二電極層250c可透光，使得有機發光層250b產生的光線穿過第二電極層250c而向上發出。值得注意的是，當第一電極層250a是陽極時，第二電極層250c為陰極。反之，當第一電極層250a是陰極時，第一電極層250a為陽極。本發明並不限定第一電極層250a(或第二電極層250c)是陽極或陰極。

在本發明一實施例中第一電極層250a在該周邊電路區域202係對應形成於有機發光層250b設置的位置。然而，本發明並不限定第一電極層250a的覆蓋區域。第一電極層250a於該周邊電路區域202的覆蓋區域可以大於(或小於)有機發光層250b的覆蓋區域，只要第一電極層250a可以覆蓋需要避免被紫外光所照射而受影響的電路即可。

請參照圖3B與圖3D，圖3B是本發明第一實施例提供的另一種主動矩陣電致發光顯示裝置的剖面圖。圖3D是圖3B的主動矩陣電致發光顯示裝置的底部發光型有機發光二極體的剖面圖。與前一實施態樣(如圖3A)相似，不同處在於，圖3B的主動矩陣電致發光顯示裝置的底部發光型有機發光二極體中的第二電極層250c是以金屬構成，並在該周邊電路區域202形成於第二電晶體元件220'與有機發光層250b上。此時第一電極層250a是透明導電層(例如，氧化銦錫)。因此，圖3B與圖3D所示的有機發光二極體250是底部發光型(bottom emission)，因為第一電極層250a可透光，使得有機發光層250b產生的光線穿過第一電極層250a而向底部發出。值得注意的是，當第一電極層250a是陽極時，第二電極層250c為陰極。反之，當第一電極層250a是陰極時，第二電極層250c為陽極。本發明並不限定第一電極層250a(或第二電極層250c)是陽極或陰極。

本發明實施例利用在有機發光二極體元件鍍膜製程中會用到的有機材於紫外光波段的吸收率高，以及金屬材料於紫外光波段吸收率高及反射率高的材料特性來使有機發光二極體製程中的紫外光或是外在的紫外光進入到基板200上的薄膜電晶體的主動層(或二極體或其他周邊電路)的量減少，以作薄膜電晶體(或二極體或其他周邊電路)的紫外光的光阻擋層。

〔主動矩陣電致發光顯示裝置之第二實施例〕

請參照圖4，圖4是本發明第二實施例提供的主動矩陣電致發光顯示裝置的剖面圖。與前一實施例不同的是，本第二實施例更包括一金屬層260，該金屬層260位於第二電晶體元件220'與有機發光層250b之間。因為目前使用有機發光二極體的一個畫素結構需要多顆薄膜電晶體(TFT)，因此走線可能較複雜，所以會使用多層的金屬走線。而本實施例將其中一金屬走線設置於第二電晶體元件220'的上方，進一步阻擋紫外光的照射。值得一提的是，本 發明並不限定金屬層260的覆蓋區域，金屬層260的覆蓋區域可以等於、大於、或小於有機發光層250b的覆蓋區域，只要金屬層260可以覆蓋需要避免被紫外光所照射而受影響的電路即可。補充說明的是，該金屬層260不是前述第一實施例中的第一電極層250a、也不是第二電極層250c，而是新增一個金屬層260。

在本發明一實施例中金屬層的覆蓋區域可以與有機發光層250b的覆蓋區域相同。然而，本發明並不限定金屬層的覆蓋區域。金屬層的覆蓋區域可以大於(或小於)有機發光層250b的覆蓋區域，只要金屬層可以覆蓋需要避免被紫外光所照射而受影響的電路即可。

請同時參照圖5與圖6，圖5是傳統的主動矩陣電致發光顯示裝置的基板的吸收光譜的示意圖，圖6是本發明實例提供的主動矩陣電致發光顯示裝置有機發光層的吸收光譜的示意圖。橫軸是光的波長，縱軸是吸收率。有機發光二極體的材料組合，在紫外光波段具有一定量的吸收或反射。圖5與圖6中的虛框部分標示一般使用的紫外光的波段，製程上的紫外光的波長例如為365nm。在一般使用的紫外光波段，未覆蓋有機發光層的基板(含主動矩陣上的無機層)的吸收光譜顯現其吸收率相當低。而本發明的主動矩陣電致發光顯示裝置有機發光層的吸收光譜在紫外光的波段有很強的吸收，可有效地阻隔紫外光照射到基板上的周邊電路。金屬層(例如為第一電極層250a或第二電極層250c，或圖4的金屬層260)所使用的金屬包括鉻(Cr)、銅(Cu)、金(Au)、鎳(Ni)、銀(Ag)等或其合金。

本發明並不限定電極的金屬種類。另外，有機材料製程並不限定為蒸鍍，其他如濕製程(Wet process,Printing,coater)、雷射轉印等也可以實現。〔實施例的可能功效〕

綜上所述，本發明實施例所提供的主動矩陣電致發光顯示裝置，其利用在有機發光二極體元件鍍膜製程中會用到的有機材料 於紫外光波段吸收率高的特性，以及金屬材料於紫外光波段吸收率高及反射率高的材料特性，使有機發光二極體製程中的紫外光或是外在的紫外光進入到周邊電路的該等第二電晶體元件(如薄膜電晶體、位移暫存器或資料多工器)的量減少，也就是將有機發光二極體所使用的有機材料作為紫外光阻擋層，藉此減少電路元件因紫外光破壞造成的電性偏移，例如：電晶體臨界電壓(Vth)負偏、漏電流上升…等問題。

以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

2‧‧‧主動矩陣電致發光顯示裝置

200‧‧‧基板

201‧‧‧發光區域

202‧‧‧周邊電路區域

250‧‧‧有機發光二極體

250a‧‧‧第一電極層

250b‧‧‧有機發光層

250c‧‧‧第二電極層

210‧‧‧緩衝層

220‧‧‧第一電晶體元件

220a、220a'‧‧‧半導體層

220b、220c、220d、220b'、220c'、220d'‧‧‧電極

222、224‧‧‧絕緣層

240‧‧‧覆蓋層

220'‧‧‧第二電晶體元件

Claims (10)

1. 一種主動矩陣電致發光顯示裝置，包括：一基板，該基板的一頂面具有一發光區域以及一位於該發光區域外圍的周邊電路區域；複數第一電晶體元件，位於該基板的發光區域；一第一電極層，位於該基板的該頂面上；一有機發光層，疊置於該第一電極層上；一第二電極層，形成於該有機發光層上，且該第一電極層、該有機發光層、該第二電極層於該發光區域中配合形成複數個陣列設置的有機發光二極體以形成複數個畫素，而該等第一電晶體元件分別與該等有機發光二極體電連接以控制該等有機發光二極體發光；以及複數第二電晶體元件，位於該基板的該周邊電路區域；其中，該有機發光層覆蓋於至少一第二電晶體元件上。
2. 根據請求項第1項之主動矩陣電致發光顯示裝置，其中該有機發光層是一由該發光區域延伸至該周邊電路區域的連續膜層。
3. 根據請求項第2項之主動矩陣電致發光顯示裝置，其中該等第二電晶體元件係薄膜電晶體且具有一半導體層。
4. 根據請求項第1項之主動矩陣電致發光顯示裝置，更包括一金屬層，該金屬層形成於該周邊電路區域且位於至少一第二電晶體元件上。
5. 根據請求項第4項之主動矩陣電致發光顯示裝置，其中，該金屬層位於該至少一第二電晶體元件與該有機發光層之間。
6. 根據請求項第4項之主動矩陣電致發光顯示裝置，其中，該金屬層位於該至少一第二電晶體元件與該有機發光層上。
7. 根據請求項第5項之主動矩陣電致發光顯示裝置，其中，該金屬層與該發光區域中的該第一電極層是同一膜層。
8. 根據請求項第6項之主動矩陣電致發光顯示裝置，其中，該金 屬層與該發光區域中的該第二電極層是同一膜層。
9. 根據請求項第1項之主動矩陣電致發光顯示裝置，其中該有機發光層具有一發光部及至少一非發光部，該發光部位於該發光區域中並與該第一電極層、該第二電極層成電通路時而發光，該非發光部位於該周邊電路區域中且不發光。
10. 根據請求項第1項之主動矩陣電致發光顯示裝置，其中該基板的頂面係面對一環境光入射方向。