TWI222335B - Light-emitting display device and method for making the same - Google Patents
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Description
1222335 玫、發明說明： 【屬^明所屬技領域】 發明領域 本發明係有關於發光顯示裝置，如電激發光裝置，特 5別是具有界定顯示區域之屏障的發光顯示裝置。 t先前技術3 發明背景 近來，平面面板顯示裝置，如液晶裝置和電激發光(EL) 裝置的應用隨著可攜式終端機及其他類似產品的普及而擴 10 散。
EL裝置，特別是自行發光型有機el裝置，可以一相當 低的電壓驅動並顯示色彩。此等裝置今日被實際應用於手 機的顯示裝置上。大尺寸EL裝置目前正在發展當中，預期 可以在個人電腦和電視機之顯示器上具有各種應用範圍。 15 第1圖為一典型之有機]£1^裝置的橫斷面圖。該有機EL 裝置具有一由玻璃或其他類似物作成之基板丨、一由透明材 料如氧化銦錫(ITO)作成之陽極2、一電洞傳輸層3、一電激 發光層4，以及一由氟化鋰、鈣和鋁作成之三層陰極5。該 有機EL裝置以一直流電驅動。當直流電被施加於該陽極2 20和該陰極5之間時，電洞會從該電洞傳輸層3被注入該電激 發光層4，並與從該陰極5注入之電子結合，以刺激該電激 發光層4或發射中心裡的宿主材料。如此一來，該el=置即 可發光。 < 一般而言，水分會使該電激發光層4的材料惡化。因 5 1222335 此，濕式顯像製程，如餘刻，並不適合用來形成該電激發 光層4及其上方層。故該電激發光層4和該陰極5通常是以印 ㈣光罩沉積方式形成的。又，彩色顯示器需要複數個發 光層。當這些發光層利用印刷或光罩沉積方式被形成時， 5彩色區域容易在其形成過程中出血至鄰近的彩色區域，進 而導致不受歡迎的色彩混合現象。舉例來說，在具有圖像 單兀，而每一圖像單元分別包含一紅色像素4R、一綠色像 素4G和一藍色像素4B之全彩顯示裝置中，屏障6被設置於 這些像素4R、4G、4B之間，如第2圖所示，以防止各該彩 10色材料出血。在本發明中，控制該EL層之發射的最小單元 被稱作“像素”，而不同色彩之最小組合則被稱作“圖像單 元”。換言之，一個圖像單元在三原色顯示器中包含3個紅 色、綠色及藍色像素，而在單色顯示器中則包含丨個像素。 此一包含該屏障6之有機EL裝置係以第3A至3D圖中所示之 15步驟形成的。參考第3A圖，ITO被沉積於一玻璃基板1上， 並被蝕刻成一預設的圖案以形成一陽極2。參考第3B圖，— 樹脂材料7，如光阻，被塗覆於含該陽極2之該基板1的整個 表面上。該樹脂材料7被乾燥、以光罩曝光、顯影並烘製， 以形成該屏障6，如第3C圖所示。參考第3D圖，該電洞傳 20輸層3、該EL層4及該陰極5以光罩沉積法或類似製程形成於 該陽極2上之該屏障6之間。在第3D圖中，一電洞傳輸層3、 一EL層4和一陰極5被統稱為“EL結構8”。 為改善顯示党度與顯示效率，該基板和空氣之間之折 光指數的關係相當重要。如第4圖中之光程b所示，當光線 6 從該EL結構8以-超過空氣之折光指數對該基板之折光指 數比例所決定之關鍵角度的角度入射在該基板丨上時，光線 會完全反射在接觸空氣之表面（從觀者的角度視之）。在另一 光程c中，光線重複反射在該EL結構8上。因此，光線從裝 置内到裝置外的顯現效率最多為15%到20%。 為解決此一問題，美國專利第4,774,435號揭露一如第5 圖所不之結構。一與基板結構接觸的表面具有不規則 部9，該不規則部具有一大於光線波長之崎嶇曲線，以使光 線在該不規則表面上散佈，俾改善其顯現效率。這些表面 之不規則部係以蝕刻該基板之表面的方式形成的。一陽 極、一電洞傳輸層、一EL層，以及一陰極以上列順序形成 於該不規則表面上。 m憾的疋，示於第2圖中之該屏障6與示於美國專利第 4,774,435號中之該不規則部9的結合需要2種加工步驟，亦 即，形成該不規則部9及形成該屏障6,致使加工成本增加。 為了增強該EL裝置之各該像素的亮度並精準地控制各 该像素，該EL裝置最好為每一像素皆具有一交換元件如薄 膜電晶體(TFT)之主動陣列型裝置。為提供具有均一特性之 乂換元件，該交換元件所賴以形成之下層表面必須是平坦 的。因此，光阻或其他類似物的光罩必須在蝕刻之前形成， 以保持表面之平坦區域致使加工成本增加。 t發明内容】 發明概要 本發明之目的之一是要提供一種發光顯示裝置，該裝 置具有屏障、使光線散佈之不規則部，以及用以形成交換 元件之平坦區域。 本發明之另一目的是要提供一種製造該發光顯示裝置 之方法，該方法可以較少的製造步驟形成屏障與不規則部。 根據本發明之一第1樣態作成的發光顯示裝置包含一 基板；構成該基板一表面上之像素的發光層，該像素之光 線的發射係以電力控制的；至少分別界定各該像素之_側 的屏障。在該基板之表面上，一對應各該像素之區域中有 至少一部份具有不規則部，以使光線散佈。該不規則部之 最大高度和最小高度之間的差距至少為0·4微米。該屏障和 該不規則部係透過在該基板之表面造成缺口的方式形成 的。 該發光顯示裝置較佳地進一步包含位在該屏障之頂層 上的交換元件。各該交換元件使各該像素得以控制各該像 素中之該發光層的光線散佈。 根據本發明之-第2樣態，一種製造發光顯示裝置之方 法包含下列步驟：在一基板之表面上形成一光罩圖案，該 光罩圖案對應至待形成之屏_圖案；將第丨喷砂粒子噴灑 於j基板之表面上，以使未被該光罩圖案覆蓋之曝露區域 剝洛’俾形成深度與該屏障之高度相同的溝槽；以及噴灑 尺寸比該㈣雜子為小m好，以形成不規則 俾使綠散佈於姆槽之_與底部，該不規則部之 取&度和最小高度之間的差距至少為0.4微米。 此一喷砂法使該屏障和該不規則部可以被同時形成， 1222335 以使光線得以在最佳條件下散佈。 再者，形成於該屏障之平坦頂層上的該交換元件在該 顯示裝置中具有均一的特性。 本發明之該發光顯示裝置可以在不同色彩之間展現清 t 5 晰的色彩分離度而不會有模糊不清的情況，而且具有高亮 ： 度。此外，主動陣列之交換元件可以輕易地形成於該發光 顯示裝置之該基板上。 圖式簡單說明 第1圖為一有機EL裝置的橫斷面圖； 隹 10 第2圖為一橫斷面圖，顯示一包含3個被屏障隔開之色 層的EL裝置； · 第3A至3D圖為橫斷面圖，例示形成具有屏障之EL裝置 . 的步驟； 第4圖為一橫斷面圖，内部反射所引起之光穿透率損 15 失； 第5圖為一橫斷面圖，例示一降低内部反射所引起之光 穿透率損失的習知方法； ® 第6A和6B圖分別為根據本發明一第1實施例做成之EL 顯示裝置的概略平面圖和橫斷面圖； 20 第7A至7D圖為概略橫斷面圖，例示依該第1實施例形 ~ 成該EL顯示裝置的步驟； ‘ 第8圖為一概略橫斷面圖，例示根據本發明一第2實施 例做成之EL顯示裝置； 第9圖為一概略之等量橫斷面圖，例示本發明之第1和 9 1222335 第2實施例的修飾版本； 第10圖為一概略之等量橫斷面圖，例示本發明之第^口 第2實施例的另一個修飾版本； 第^圖為-概略之等量橫斷面圖，例示根據本發明一 5 第3實施例做成之主動陣列EL顯示裝置； 第12圖為一概略之部分橫斷面圖，例示根據該第3實施 例做成之該EL顯示裝置所用的基板；以及 第13A至13F圖為概略橫斷面圖，例示依一第4實施例形 成該發光顯示裝置的步驟。 10 【實施方式】 較佳實施例之詳細說明 第1實施例 第6A圖為一概略平面圖，例示根據本發明之一第1實施 例做成的EL顯示裝置。第6B圖為第6A圖中所示之範圍八_八， 15的橫斷面圖。供光線散佈之不規則部9及屏障1〇透過在一美 板1之一表面直接造成缺口的方式被形成於像素區域。在本 發明之圖示中，該屏障10為該基板1之組件，雖然它們在圖 示中係以線影法粗略表示。因此，該基板丨和該屏障1〇之間 事貫上並沒有分界線。 20 參考第7A至7D圖，下文將描述製造該el顯示裝置的方 法。 參考第7A圖，一厚度為40微米之乾膜11被焊接至一玻 璃基板1之整個表面。該乾膜11在噴砂過程中被當作一光 罩。該乾膜11以一具有300微米高、1〇〇微米寬之條紋圖案 10 10 15 20 ㈣罩曝光^圖案對應該屏障之圖案，且被顯影以在用 场成雜p早之位置上形成條狀乾膜12，如第糊所八 參考第’噴砂步驟利用磨錄子，如錄子，被= 兩次’第1次和第2次喷砂所用的粒子尺寸不同，以制落= 基板1之除了該條狀乾則2下方料的表面。該條狀乾則 破移除。藉此’散佈光線之該屏_和該不規則部9可同 形成於該基板1上。該屏障1G之間之該不規則部9對應至形 成像素之區域。為減少光線在該基板中之㈣衰減情形厂 該不規則部9之崎嶇度（該不規則部之最大高度和最小高度 之間的差距）必須大於光線之波長。因此，該崎嶇度至少為 〇.4微米，且最好是丨微米。為了形成此一崎嶇度，該基/才反丄 之未覆蓋部分以平均直徑約為2〇微米之第丨磨蝕粒子（鋁粒 子）造成缺口，以形成平均深度約為10微米且對應該屏障1〇 之高度的溝槽，該溝槽之底部及側邊以平均直徑約為1〇微 米之第2磨粒子造成缺口，以控制該屏障1〇之間之該不規則 部9的崎嶇度。該不規則部9之平均崎嶇度被控制在1〇到15 微米之間的範圍内。各該屏障10之側邊被稍微做成錐形， 以避免位在各該屏障10之側邊及頂端的陰極5分離。該錐形 體之形狀可以藉由控制該喷砂粒子的尺寸來加以決定。參考第7D圖，厚度為50奈米之用以形成陽極2的ITO被
沉積於該基板1之整個表面，並以習知的光微影術沿該屏障 1〇模塑成彳》ϋ。厚度為50奈米之用以形成該電洞傳輸層3的 poly(ethylenedioxythiphene)/polystyrenesulphonic acid (PEDOT/PSS) 以旋轉塗佈法被施加至該基板1之整個表面。紅色EL層以含 11 1222335 rhodamine之poly(p-phenylenevinylene)(PPV)、綠色EL層以 PPV，而藍色EL層則以polydioctylfluorene規則地藉由印刷 方式沿該屏障10塗覆至一條狀圖案，各該層具有一5〇奈米 扉 之厚度。為形成該陰極5，氟化鐘、詞和以上列順序透過 5 一與該屏障1〇垂直之條狀光罩連續沉積。 ： 最終之EL顯示裝置的亮度為在同樣之驅動條件下具有 相同結構但沒有該不規則部的參考用EL顯示裝置之亮度的 150%。 第2實施例 · 10 第8圖為一概略橫斷面圖，例示根據本發明一第2實施 例做成之EL顯示裝置。在第1實施例中，該不規則部9在某 · 些情況下可能具有尖銳的高點。該尖銳的高點會不利地使 . 各該上方層碎裂及分離。為解決此一缺點，平坦化層13在 第2實施例中被設置於該不規則部9上。該平坦化層π係 15以，比方說，氧化锆作成的。該平坦化層13防止該陽極2、 該電洞傳輸層3、該EL層4，和該陰極5碎裂及分離。該平坦 化層13之折光指數必須和該基板之折光指數不同，且最好 · 大於上層之該陽極2的折光指數。只要該等層可以防止上方 層碎裂及分離，該平坦化層13之表面並不需要完全平坦。 20 該平坦化層13係以下列方式形成的。根據第1實施例形 成該屏障10和該不規則部9之後，一含有脂肪酸锆鹽之溶液 _ · 以旋轉塗佈法被施加至整個表面，並加以烘烤以使其固 化。其他可用以形成該平坦化層13之材料可以是二氧化 铪、二氧化鈦，以及氧化鋅。以這些材料作成之該平坦化 12 層13亦可以透過塗覆及烘烤一含對應金屬之脂肪酸鹽的溶 液以使其固化的方式形成。 第9圖例示第1和第2實施例之修飾版本，其中條紋陽極 2與該屏障10垂直配置。第10圖例示另一修飾版本，其中垂 直屏P早10與水平屏障1〇具有不同的高度並形成一網柵。 第3實施例 第11圖概略地例示根據本發明做成之主動陣列eL顯示 裝置，該裝置包含薄膜電晶體(TFTs)以作為交換元件。雙 面屏障14包圍該像素，而薄膜電晶體15則形成於該屏障14 10之平坦頂部之中。透明顯示電極16透過連接線17被連接至 該薄膜電晶體15。使光線散佈之該不規則部形成於該顯示 電極16下方’而該電洞傳輸層、該發光層和該el層，以及 作為陰極之共同電極則形成於一基板丨上之整個顯示區域 (這些並未顯不於第1〇圖中，但在第11圖中有所描述）。 15 第12圖為一概略之部分橫斷面圖，例示根據第3實施例 做成之EL顯示裝置所用的基板1。各該屏障μ之側壁被做成 錐形，以避免該薄膜電晶體15之源極與該顯示電極16之該 連接線17分離。 該薄膜電晶體15必須形成於一平坦之下層上。較佳 20地，供應該薄膜電晶體15之閘開/關操作所需信號的掃描匯 流排線，以及透過該薄膜電晶體15之汲極/源極將驅動電流 供應至顯示電極的資料匯流排線，同樣被置於該平坦之下 層上。在本發明中，形成像素之區域具有不平坦之表面， 以利光線散佈；因此，形成該薄膜電晶體15和該掃描及資 13 料匯机排線之區域如果不是平坦的表面就必須被平垣化。 然而，在本發明中，一資料匯流排線18和一掃描匯流排線 19分別形成於各該橫向屏障與各該縱向屏障之頂部，而一 薄膜電晶體15則形成於各該屏障14之頂部。如此一來，平 坦化步驟便沒有必要了。 在此一實施例中，該屏障可以和前述實施例一樣被做 成條狀。在此一範例中，該薄膜電晶體和任一該匯流排線 可以被設置於該屏障之頂部，而其他的匯流排線則必須與 a亥屏P羊和形成像素之區域成垂直。 本發明亦可包含任何這些實施例及其修飾版本的組合 式’比方說，網柵屏障與簡易陣列EL顯示裝置之組合以及 主動陣列面板與平坦化層之組合。 第4實施例 如第2實施例所述，具有尖銳高點之不規則部會在該屏 障和該不規則部之喷砂成形過程中形成。該尖銳高點可能 產生諸如連接分離等缺點。尤其是各該屏障之邊緣相當尖 銳。當交換元件15，如TFTs，形成於該屏障上，如第11和 12圖所示時，該顯示電極16和該連接線17之間的連接可能 發生分離情形。為了避免此一分離情形，第2實施例提供該 平坦化層。因此，需要增加塗覆及固化該平坦化層之步驟。 另一可行的做法是在該屏障14和該不規則部9形成之後，以 蝕刻方式將尖銳之邊緣部分變圓。但是此/做法需要蝕刻 步驟。 此一實施例以不增加額外步驟之方式將尖銳之邊緣部 1222335 分變圓。 第13A至13F圖為橫斷面圖，例示依本實施例形成該發 光顯示裝置的步驟。此一裝置包含一倒置交錯排列之薄膜 電晶體’其閘電極被配置於一基板之表面的最底層。在此 5 一實施例中，將該丁FT 15形成於該基板上的同時，一喷砂 步驟被用以形成該屏障14和該不規則部9，而該屏障14和該 不規則部9之尖銳邊緣則在餘刻步驟中被移除，以將絕緣薄 膜做成交換元件之結構。 參考苐13A圖，源極/没極電極以一普通之TFT成形步驟 10形成於一玻璃基板1’上（未完成之TFT以參考數字15，代 表）。參考第13B圖，一以比方說二氧化矽（Si〇2)作成之保護 絕緣薄膜21藉由電漿強化化學氣相沉積或類似製程被形成 於整個基板表面上。一般而言，該保護絕緣薄膜21具有大 約為200奈米之厚度。參考第13C圖，一乾膜被焊接至該基 15板，並選擇性地藉由曝光及顯影步驟移除，以便保留對應 至該屏障之位置。參考第13D圖，該屏障14和該不規則部9 以噴砂形成，且該乾膜12被移除。該絕緣保護薄膜之未被 該乾膜覆蓋的部分在噴砂過程中被移除。被該乾膜12覆蓋 之該未完成的TFT IS，在噴砂過程中沒有受到損毀。參考第 2〇 13£圖，一光阻被塗覆至該基板之整個表面，並選擇性地藉 由曝光及顯影步驟移除，以形成一絕緣保護薄膜。未被該 絕緣保護薄膜覆蓋的部分以一緩衝氫氟酸钱刻溶液被餘刻 處理如第UF圖所不，該屏障^和該不規則部之邊緣亦被 侧，以將该尖銳之邊緣變圓。接下來則是進行為形成爪$ 15 1222335 和EL裝置’如形成連接線和顯示電極所需之一般步驟，以 形成該發光顯示裝置。 在此-實施例中，噴砂步驟是在該最上層保護絕緣薄 膜形成之後、且該保護絕緣薄膜圖案化之前執行的。該屏 5障14和該不規則部9之尖銳邊緣在該保護絕緣薄膜之厚度 和該薄膜之品質的限制下，可能無法以—單一的圖案化步 驟充分#刻。在此一情況下，該噴砂步驟可以在一下層， 如以一可與該基板一起蝕刻之材料作成的閘絕緣層進行圖 案化步驟之前，重複執行，以將該尖銳之邊緣變圓。 10 如上所述，此一實施例在不增加額外步驟的條件下， 將該屏障和該不規則部之尖銳的邊緣部分變圓。 在此一實施例中，該倒置交錯排列之薄膜電晶體被作 為交換元件使用。此一實施例亦適用於諸如交錯排列之薄 膜電晶體，以及可以在圖案化步驟中與該基板之玻璃一起 15 蝕刻之薄膜二極體等組件。 在上述實施例中，發光媒介為有機EL物質。非有機薄 膜EL物質，以及屬液態發光物質之電化學冷光(ECL)物質亦 適用於本發明。 【圖式簡單說明】 20 第1圖為一有機EL裝置的橫斷面圖； 第2圖為一橫斷面圖，顯示一包含3個被屏障隔開之色 層的EL裝置； 第3A至3D圖為橫斷面圖，例示形成具有屏障之£匕裝置 的步驟； 16 1222335 第4圖為一橫斷面圖，内部反射所引起之光穿透率損 失； 第5圖為一橫斷面圖，例示一降低内部反射所引起之光 穿透率損失的習知方法； ‘
5 第6A和6B圖分別為根據本發明一第1實施例做成之EL 顯示裝置的概略平面圖和橫斷面圖； 第7A至7D圖為概略橫斷面圖，例示依該第1實施例形 成該EL顯示裝置的步驟； 第8圖為一概略橫斷面圖，例示根據本發明一第2實施 孀 10 例做成之EL顯示裝置； 第9圖為一概略之等量橫斷面圖，例示本發明之第1和 第2實施例的修飾版本； - 第10圖為一概略之等量橫斷面圖，例示本發明之第1和 第2實施例的另一個修飾版本； 15 第11圖為一概略之等量橫斷面圖，例示根據本發明一 第3實施例做成之主動陣列EL顯示裝置； 第12圖為一概略之部分橫斷面圖，例示根據該第3實施 · 例做成之該EL顯示裝置所用的基板；以及 第13A至13F圖為概略橫斷面圖，例示依一第4實施例 20 形成該發光顯示裝置的步驟。 ： 17 1222335 【圖式之主要元件代表符號表】 1，Γ…基板 9…不規則部 2…陽極 11…乾膜 3···電洞傳輸層 12…條狀乾膜 4···電激發光層 13…平坦化層 5···三層陰極 14…雙面屏障 4B…藍色像素 15, 15’…薄膜電晶體 4G···綠色像素 16…透明顯示電極 4R…紅色像素 17…連接線 6, 10…屏障 18…資料匯流排線 7…樹脂材料 19…掃描匯流排線 8."EL結構 21…保護絕緣薄膜 a，b，c···光程
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Claims (1)
1222335 拾、申請專利範圍： 1· 一種發光顯示裝置，包含： 一基板； 構成該基板一表面上之像素的發光層’該像素之光 線的發射係以電力控制的； 至少分別界定各該像素之一側的屏障， 其中，在該基板之表面上，一對應各該像素之區域 中有至少一部份具有不規則部，以使光線散佈，該不規 則部之最大高度和最小高度之間的差距至少為〇·4微 米，且 該屏障和該不規則部被直接形成於該基板材料之 中。 2· 一種發光顯示裝置，包含： '^基板， 構成該基板一表面上之像素的發光層，該像素之光 線的發射係以電力控制的； 供各該像素使用之交換元件，以控制各該像素中之 該發光層的光線散佈； 至少分別界定各該像素之一側的屏障， 其中，該交換元件被置於該基板表面上之該屏障的 頂層，且一對應各該像素之區域中有至少一部份具有不 規則部，以使光線散佈，該不規則部之最大高度和最小 高度之間的差距至少為0.4微米。 3·如申請專利範圍第2項之發光顯示裝置，其中，該屏障 19 1222335 形成一網栅，各該交換元件位於該網柵之各個交叉點附 近’且掃描匯流排線及矩形之資料匯流排線被置於橫向 屏障及縱向屏障上。 4·如申請專利範圍第1或2項之發光顯示裝置，其中，該屏 5 障和該不規則部係以喷砂法形成的。 5·如申請專利範圍第1或2項之發光顯示裝置，其中，各該 屏障之側壁從頂部往底部變尖變細。 6·如申請專利範圍第1或2項之發光顯示裝置，進一步包含 介於含該不規則部之該基板和該發光層之間的平坦化 1〇 層，该平坦化層之折光指數和該基板之折光指數不同。 7. 如申請專利範圍第6項之發光顯示裝置，進一步包含位 於該平坦化層上之電極層，該平坦化層之折光指數大於 該電極層之折光指數。 8. —種製造如申請專利範圍第丨或2項之發光顯示裝置的 15 方法，包含下列步驟： 在-基板之表面上形成_光罩圖案，該光罩圖案對 應至待形成之屏障的圖案； 將第1喷砂粒子錢於該基板之表面上，以使未被 該光罩圖案覆蓋之曝露區域㈣，俾形成深度與該屏障 2〇 之高度相同的溝槽；以及 喷激尺寸比該第1喷砂粒子為小之第2噴砂粒子，以 形成不規則部’俾使光線散佈於該溝槽之側壁與底部， 該不視則部之最大高度和最小高度之間的差距至少為 0.4微米。 *、 20 1222335 9. 一種製造如申請專利範圍第2項之發光顯示裝置的方 法，包含： 將該基板噴砂以形成該屏障和該不規則部；以及 在形成該屏障和該不規則部之後，對一含於該交換 5 元件之結構中的材料進行圖案化步驟， 其中，該屏障之邊緣及該不規則部之尖銳高點以該 圖案化步驟磨圓。 10. 如申請專利範圍第9項之製造發光顯示裝置的方法，其 中，形成該屏障和該不規則部之該喷砂步驟係在最上層 10 之絕緣層形成之後、且在該最上層之絕緣層執行圖案化 步驟期間進行的，且該屏障之邊緣及該不規則部之尖銳 局點以該圖案化步驟磨圓。
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