TWI237525B - Electro-luminescence display device and method for forming the same - Google Patents

Description

五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種平面顯示裝置，特別是有關於一 頂部發光（top emission type)電激發光顯示裝置 (electro-luminescence device )及其製造方法。 【先前技術】 •電激發光裝置，例如有機發光二極體（〇rganic Hght emitting diode， OLED)，為一種使用有機材料的自發光 型装置。典型地，有機發光二極體包括··一陽極、一陰 極、以及設置於陽極與陰極之間的電激發光媒介層 (electro - lUffiinescence medium layer，EML)。當施加 一 f位差於陰極與陽極之間時，電子及電洞會分別從陰極 及陽極注入電激發光媒介層而重新結合（rec〇mbine)， 並以發光的形式來釋放能量。 第1圖係繪示出傳統的底部發光電激發光顯示裝置剖 面示意圖。請參照第1圖，一缓衝層丨〇 2係形成於一基板 1 0 0上，而一薄膜電晶體1丨i係設置於緩衝層丨〇2上，其包 括一通道層1 0 4、閘極介電層1 〇 6、閘極電極1 〇 7、及源極 /沒極電極1 〇 9。通道層1 0 4，例如一複晶矽層，係形成於 緩衝層102上’其具有源極/汲極掺雜區1〇5。通道層1〇4 上方被一絕緣層1 〇 6所覆蓋，例如氮化石夕層，以作為該閘 極介電層。閘極電極1 〇 7設置於位在通道層1 〇 4上方的閘極 介電層106上方，且其被一層間介電（interlayer dielectric， ILD)層108所覆蓋。閘極電極1〇7兩側設置 0632-A50179TWf(5.0) ； AU0403018 ； SPIN.ptd 第6頁 1237525 五、發明說明（2) 有源極/汲極電極1 0 9，其經由層間介電層與下方絕緣層 106:的接觸窗（c〇ntact h〇丨e)而與源極/汲極摻雜^ 1 05 電性連接。一第一護層（Passivation iayer ) 11〇 係 ΐίΐΐ電晶體111及層間介電層108，其具有—介層洞以 路出，、中一源極/汲極電極1〇9。一透明電極112，例 錫，=物（indium tin 〇xide， ΙΤ〇)，係形成於一部分 的弟一護層1 1 〇上並經由介層洞而與露出 ，，性連接。第二護層114設置於薄膜電晶體iu:; m層ιιο±。一電激發光媒介層116係覆蓋於第二護 :Π4及透明電極112上方，而一非透明電極ιΐδ，例如一蔓 金屬材料，係形成於電激發光媒介層丨丨6上方。 陽ΐ第1Λ的,電激發光顯示裝置中，透明電極112係作為 一％極，而非透明電極118係作為一陰極。因此，光線 電激發光媒介層ι16經過透明電極112向 部發光電激發光顯示裝f。然而，底部發光電激發；= 裝ί的發光面積受限於薄臈電晶μ。當顯= 以 晶體數量增加時，電激發光顯 ，、 rat.o ) ^ 7 „ # ^ ^ ^ JV* 加’使電激發光顯示裝置之壽命縮短。包里s a 【發明内容】 有鑑於此，本發明之目的在 裝置及其製造方法，其藉由向^光：發：顯示 面積（或開口率）不受限於薄膜線的方式’使發光 0632-A50179TWf(5.0) ； AU0403018 ； SPIN.ptd 第7頁 1237525

发制ί t:之另7目的在於提供一種電激發光顯示裝置及 湛衣：其藉由-圍繞發光區之非透明層來避免光側 =，進而防止電激發光顯示裝置發生色偏（c〇i〇r out ) 〇 ^據上述之目的，本發明提供一種電激發光顯示裝 兩曰/、包括·一具有一第一區及一第二區之基板、一薄膜 2曰曰體 中間纟巴緣層、一非透明電極、一非透明層、一 電，發光媒介層、及一透明電極。薄膜電晶體設置於基板 之區上方，且中間絕緣層設置於基板之第二區上方並 ，盍溥膜電晶體。非透明電極設置於中間絕緣層上方並與 薄膜電晶體電性連接，而非透明層設置於非透明電極上 方 其具有 開口位於第二區上方而露出一部分的非透明 電極。電激發光媒介層設置於開口底部。透明電極設置於 非透明層上方並順應性覆蓋開口及電激發光媒介層之表 面。 又根據上述之目的，本發明提供一種電激發光顯示裝 置之製造方法。首先，提供/基板’其具有一第一區及一 第二區，於基板之第一區上方形成一薄膜電晶體，接著於 基板之第一區上方形成一中間絕緣層，並覆蓋薄膜電晶 體。之後，於中間絕緣層上方形成一非透明電極，並與薄 膜電晶體電性連接，接著於#透明電極上方形成一非透明 層，其具有一開口位於第二區上方而露出一部分的非透明 電極。隨後，於開口底部形成一電激發光媒介層，再於非 透明層上方形成一透明電極，並順應性覆蓋開口及電激發

0632-A50179TWf(5.0) ; AU0403018 ； SPIN.ptd 第8 ! 1237525 —------- 發明說明（4) 光媒介層之表面 u本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂 寸牛車父佳貫施例，並配合所附圖式，作詳細說明如 卜· 【貫施方式】 义一第2 F圖係繪示出根據本發明實施例之頂部發光之電激 發光顯示裝置之剖面示意圖。電激發光顯示裝置包括：一 ^有一第_區10及一第二區2〇之基板2〇〇、一薄膜電晶體 1 5、一中間絕緣層21 2、一非透明電極2 1 4、一非透明層 22 0 電激發光媒介層222、及一透明電極224。此處， 一板200之第一區可為一電晶體區，而第二區可為一發 ^區再者，其上覆盍有一缓衝層202。薄膜電晶體215設 置於基板2 0 0之第一區10上方的缓衝層2〇2上，豆係由具有 源極/汲極摻雜區211之通道層2〇4、閘極介電層2'〇6、〃閘 極電極2 0 7、及源極/汲極電極2 13所構成。一層間介電 2(〇;LD )層21 0係設置於閘極介電層2〇6上並覆蓋閘極電： 中間絕緣層212係設置於基板2〇〇之第二區 間介電（ILD)層210上並覆蓋第一區10上方:^的層 215。此處，中間絕緣層212具有一開口发、電晶體 /汲極電極213。 路出其中—源極 非透明電極2 1 4設置於中間絕緣層2丨2上方、、,，、 的源極/汲極電極2 1 3與薄膜電晶體21 5電柯1 f透過露出 連接。基板

1237525__^ 五、發明說明（5) ^ ' ----— 2 0 0之第—二區20上方的非透明電極214之高度高於第一區1〇 上方的薄膜電晶體215。一透明導電層216可選擇性地設置 於非透明電極214上，以作為電極2丨4的一部分，使電極 214的功^數可與後續形成的電激發光媒介層相匹配。 一虼緣層（護層）2 1 8及非透明層2 2 0依序設置於非透 明電極^14上方，其中絕緣層218具有一開口219位於基板 200之弟二區2〇上方而露出一部分具有透明導電層216形成 其上的非透明電極214，而非透明層22〇具有一開口 221位 於開口219上方。此處，開口221大於開口219，以進一步 增加開口率。電激發光媒介層222設置於開口221及219底 部。透明電極224設置於非透明層22〇上方並順應性覆蓋開 口 221及電激發光媒介層222之表面。 當施加一電位差於電極2 14及22 4之間時，電子及電洞 會從不同的電極21 4及2 2 4注入電激發光媒介層2 2 2而重新 結合而發光。在本實施例中，光線係藉由非透明電極2 14 向上反射。如此一來，即使薄膜電晶體數量增加，其發光 面積（或開口率）並不會縮小。因此，電激發光顯示裝置 的亮度得以維持或增加。換言之，耗電量不會增加而使電 激發光_示裝置之壽命得以延長。再者，根據本發明之電 激發光顯示裝置，設置於非透明電極2丨4上方的非透明層 2 2 0可阻擋光線自電激發光媒介層2 2 2兩側散出，進而防止 電激發光顯示裝置發生色偏現象。亦即，可改善頂部發光 電激發光顯示裝置之顯示品質。 以下配合第2 A至2 F圖說明本發明實施例之頂部發光電

0632-A50179TWf(5.〇) ； AU0403018 ； SPIN.ptd 第10頁 1237525 五、發明說明（6) =光顯示裝置之製造方法。首&，請參照第_，提供 一基板2 0 0 ,例如玻璃或石英基板，其具有 巴、 及發光區，用以在其上分別形成蕰暄中曰蝴 包日日^ £ 托蝴 A & ^二上刀別形成潯胺電晶體及電激發光二 和肢。此處，為了間化圖式，僅繪示出一第一區i 〇及一 二區20。舉例而言，第一區1〇係表示一電晶體區，而第二 區20係表示一發光區。接著，在基板2〇〇上形成—緩衝層 202。此緩衝層2 02可為一單層結構或疊層結構。舉例而曰 言，緩衝層2j)2可由-氮化石夕層及一位於上方的氧化石夕層 所構成。接著，在緩衝層2〇2上形成一半導體層（未繪曰 不），隨後利用習知微影及蝕刻製程定義該以 =00之第一區10上方形成一圖案化半導體麵，以 作為溥膜電晶體之通道層。 接下來，請參照第2B圖，在緩衝層2〇2上方形成一絕 緣層2 0 6，例如氮化梦層’並覆蓋通道層2()4，以作為薄膜 :晶f之閘極介電層。之後，在絕緣層2〇6上形成一金屬、 層（未繪示），利用習知微影及蝕刻製程定義該金屬層， :盔ί板2〇 〇之第一區1 〇上方形成一圖案化金屬層2 0 7，以 =f膜電晶體之閑極電極。接著，利用閘極電極20 7作 ^ ί奉’、對下方的通道層204實施離子佈植製程2〇9，以在 ，、中形成源極/ ；:及極摻雜區2 1 1。 接下來，在第2B圖中所示的基板上方沉積一層間介電 /LDJ層210。隨後，藉由蝕刻製程在閘極電極2〇7兩側 开^ /貝^層間介電層2 1 〇及絕緣層2 〇 6之接觸窗而露出源極 /;及極接雜區2 1 1，如第2 C圖所示。 0632-A50179m(5.0)；AU0403018；SPIN.ptd 第11頁 五、發明說明（7) 全屬ΐΐί私請參照第2D圖’在層間介電層210上形成-2U電曰性連接曰示）並填…f窗而與源極，汲極摻雜區 屬層，以开：二後〆，#由習知微影及㈣製程定義該金 士原極/汲極電極213 ’而在基板2〇〇之第 _〇3元成溥膜電晶體215之製作。接著，在基板2〇 及弟—區1〇及2〇上方的層間介電層21〇上 5"/^;rlayer 以作為一平坦層。接著，在中間絕緣層212中形成一 开口 1 7以露出其中一源極及極電極2 1 3。 接下來，請參照第2 E圖，在中間絕緣層2丨2上方形成 二非透明導電層214並填入開口 217而與露出的源極/汲極 ^極213電性連接。非透明導電層214係作為有機發光二極 體之電極及光反射層。非透明電極214可為一單層或多層 金屬層。舉例而言，其可由鋁、銀、金、鈦、鎳、鉻、曰 銅、鐵、錳、鉑、辞、及其合金之任一種所構成。在本實 %例中，位於基板2 〇 〇之弟二區2 〇上方的非透明導電層21 4 之相對高度高於薄膜電晶體2 1 5，使後續形成的電激發光 媒介層能高於薄膜電晶體2 1 5而增加其開口率。接著，可 選擇性在非透明電極2 1 4上沉積一透明導電層2 1 6，例如銦 錫氧化物（ITO)或銦鋅氧化物（ιΖ〇)。透明導電層216 為電激發光二極體之電極2 1 4的一部分，使電極2 1 4之功函 數能夠與後續形成的電激發光媒介層匹配^需注意的是， 若後續形成的電激發光媒介層與電極2 1 4之間無透明導電 層2 1 6，則必須額外對電激發光媒介層進行摻雜，使電極 Μ 〇632-A50179TWf(5.0) ； AU0403018 ； SPIN.ptd 第12頁 1237525_________ _— __ 五、發明說明（8) 2 1 4之功函數能夠與電激發光媒介層匹配。 接著，在具有透明導電層2 1 6形成其上的非透明電極 214上形成一絕緣層（護層）218。之後，在位於基板2〇〇 之第二區2 0上方的絕緣層2 1 8中形成一開口 2 1 9。 最後，請參照第2 ^圖’進行本發明之關鍵步驟，在絕 緣層2 1 8上形成一#透明層2 2 0。如以上所述，此非透明層 2 2 0係用以防止光線自後續形成的電激發光媒介層兩侧散 出，進而避免因漏光所引發的色偏現象。在本實施例中， 非透明層2 2 0之材質$為金屬層、金屬氧化層、有機材料 層（例如光阻）、及聚合物之任一種。較佳地，非透明層 2 2 0之材質為金屬層。舉例而言，其可由鋁、銀、金、 鈦、鎳、鉻、銅、鐵、錳、鉑、鋅、及其合金之任一種所 構成。再者，其可為一單層或多層結構，如同非透明電極 2 1 4。當非透明層2 20之材質為金屬層，侧漏光線會困在非 透明電極214與非透明層22 0所形成之波導管之中，而減少 漏光的機會。接著，在開口 2 1 9上方的非透明層2 2 0中形成 另一開口 2 2 1，其較佳為大於開口 2 1 9，以免遮住自後述形 成之電激發光媒介層（EML )所發出之光。之後，在開α 219及221底部形成一電激發光媒介層222，其可為一單層 或多層結構。在本實施例中，舉例而言，電激發光媒介層 222為一多層結構且包括：一電洞傳輸層（hole transport layer，HTL)、一電子傳輸層（electron transport layer，ETL)、及設置於電洞傳輸層與電子傳 輸層之間的發光層（active or emissive layer)。此

0632-A50179TWf(5.0) ； AU0403018 ； SPIN.ptd 第13頁 1237525 五、發明說明（9) 處，為簡化圖式，係以_單層結構表示之。接著，於非透 明層22 0上方形成一透明電極224，例如銦錫氧化物 (I TO )或銦鋅氧化物（丨z〇 )，並順應性覆蓋開口 2 2工及 電激發光媒介層222之表面，以在基板2〇〇之第二區2〇上方 凡成電激發光二極體226之製作。由於光線自電激發光媒 介層22 2向上發射’故稱作頂部發光電激發光顯示裝置。 另外’在本發明另—實施例中，非透明層2 2 〇可直接 形成於非透明電極2 1 4上方。亦即，非透明層2 2 〇與非透明 電極214之間無絕緣層21δ存在。然而，需注意的是#透明 層22 0需為絕緣材料，例如金屬氧化層、有機材料層（例 如光阻）、及聚合物之任一種。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然盆並棒用以 =定本發明’任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精 = 乍更動與潤錦，因此本發明之保護範圍 §視後附之申请專利範圍所界定者為準。 0632-A50179TWf(5.0) ； AU0403018 ； SPIN.ptd 第14頁 1237525 圖式簡單說明 第1圖係繪示出傳統的底部發光電激發光顯示裝置剖 面示意圖。 第2A至2F圖係繪示出根據本發明實施例之頂部發光電 激發光顯示裝置之製造方法剖面示意圖。 號 ·，層層\介電介\護電電護發明 符板衝道極極極間極一膜明二激透 件基緩通源閘閘層源第薄透第電非 元 一 〆 〆 一 一 〆 〆 〆 一 〆 一 一 〆 一 刀 02456789012468 πυ ηυ ηυ πυ ηυ πυ πυ Λυ 1Χ IX 1± 1± 1Χ r 丄 IX r"-Hr丄 τ~Η 1 丄 1-± 1Χ ι r—H r—I 日 主知 發t習 本 明 說 没電極電没層晶極層光電 區 隹 接 ·， 極層 極 •，電 層極 體 層 介。 媒極 第第 區區

0632-A50179TWf(5.0) ； AU0403018 ； SPIN.ptd 第 15 頁 1237525 圖式簡單說明 2 0 0〜基板； 2 0 2〜缓衝層； 2 ◦ 4〜通道層； 2 0 6〜閘極介電層； 2 0 7〜閘極電極； 2 0 9〜離子佈植； 2 1 0〜層間介電層； 2 1 1〜源極及極按雜區， 2 1 2〜中間絕緣層； 2 1 3〜源極/汲極電極； 2 1 4〜非透明電極； 21 5〜薄膜電晶體； 2 1 6〜透明導電層； 2 1 7、2 1 9、2 2 卜開口 ； 2 1 8〜絕緣層； 2 2 0〜非透明層； 2 2 2〜電激發光媒介層； 2 2 4〜透明電極； 2 2 6〜電激發光二極體。

0632-A50179TWf(5.0) ； AU0403018 ； SPIN.ptd 第16頁

Claims (1)

1. I23752g_^號 93126041 六、申請專利範圍 J /種電激發光顯 一基板，其具有一 一薄膜電晶體，設 _中間絕緣層，設 該薄膜電晶體； 一捧透明電極，設 電晶體電性連接； 一外透明層，設置 一開口而露出一部分的 一電激發光媒介層 一透明電極，設置 第一開口及該電激發光 2如申請專利範圍 其中位於該第二區上方 薄膜電晶體。 如申請專利範圍 更包括/銦錫氧化層設 修正本

   曾正替換頁 产3月9曰 示裝置，包括·· 第〆匾及一第二區； 置於該基板之該第一區上方； 置於該基板之該第二區上方並覆蓋 置於該中間絕緣層上方並與該薄膜 於該#透明電極上方’其具有一第 該非透明電極； ，設置於該第一開口底部；以及 於該#透明層上方並順應性覆蓋該 媒介層之表面。 第1項所述之電激發光顯示裝置’ 之該非透明電極之相對高度高於該 第1項所述之電激發光顯示装置’明 置於該電激發光媒介層與該沖透 電極之間。 潜， 4如申請專利範圍第1項所述之電激發光顯示装裏 其中該#透明電極包括一金屬層。 5如申請專利範圍第1項所述之電激發光顯示装裏’ & 其中該#透明層包括一有機材料層、金屬氧化層、及 物層之任一種。 ， 6.如申請專利範圍第1項所述之電激發光顯示装置’

   0632-A50179TWf1(5.0) ； AU0403018 ； SPIN.ptc 第17頁 1237525^ j號 93126047 曰 六 申請專利範圜 絕緣層設置於該非透明電極與該 并遂明層之間 更包括 其具有 極0 7· 圍：6//述之電激發光顯示裝置， ί中；ί = = 金屬氧化層、有機材料 8•如申請專利範圍第6項所述之 其中該第/開口大於該第二開口。彳务先”、、員不裝置， 9·如申請專利範圍第1項所述 pa rn JA ^ 電激發光顯示裝置， 其中該第一開口係位於該基板之該第二區上。 I 〇如申請專利範圍第1項所沭 二 \ 門口户咚兮I4之電激發光顯示裝置， 其中該第〆開口棱跨该基板之該第一區及繁一 II 一種電激發光顯示裝置之+ μ弟—區。 I造方法，包括下列步 驟： 提供一基板，其具有一第一區及一第二區； 於該基板之該第一區上方形成一薄膜電晶體； 於該基；之該第二區上方形成-中間絕緣層，並覆蓋 薄膜電晶體， 於該中間絕緣層上方形成—非读日日+ k ϋ… 非透明電極，並與該薄膜 第 開口位於該第一開口下方而露出該非透明電 該 於該中間. .〜π电桠，並與 電晶體電性連接； 於該#透明電極上方形成一非透明層，其具有 口而露出一部分的該补透明電極； 第 開 介層 而絡山 -I々《V极〜 ％很； 於該#透明電極露出的部分的上大泌少 ^ 々 冡々 上万形成一電激發光 ;以及

   I237525_^B iM,26〇47_[ i 曰 條 _ 亦装言条 六、申請專利範園 目雷極，旅順應性 於該#透明層上方形成一透明電 該 一 開口及該電激發光媒介層之表面。光顯系嚴置 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項所述 、表明電棰 之製造方法，其中位於該第二區上方之該扑、 對高度高於該薄膜電晶體。 、孤本顯系装置 1 3 ·如申請專利範圍第1 1項所述之電激^ ’遂明電極 之製造方法，更包括於該電激發光媒介層與瀛 之間形成一銦錫氧化層。 路本顒系裝置 1 4.如申請專利範圍第1 1項所述之電激發大^ 之製造方法，其中該非透明電極包栝一金屬層，/顧示裝置 1 5 ·如申請專利範圍第1 1項所述之電激發光、、今属氣 之製造方法，其中該非透明層包栝一有機材料層 化層、及聚合物層之任一種。 1 6 ·如申請專利範圍第1 1項所述之電激發光顯示"p # 之製造方法，更包括於該非透明電極與該非透明層之0二 成一絕緣層，其具有一第二開口位於該第一開口下方而路 出該非透明電極。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項所述之電激發光顯示裝置 之製造方法，其中該非透明層包栝一金屬層、金屬氧化 層、有機材料層、及聚合物層之任一種。 1 8 ·如申請專利範圍第1 6項所述之電激發光顯 第 之相 之製造方法，其中該第一開口大於該第二開口。 1 9 ·如申請專利範圍第1 1項所述之電激發光顯示裝置 之製造方法，其中該第一開口係位於該基板之該第二區

   1237525 案號 93126047 六、申請專利範圍 年 月 曰 修正

   20.如申請專利範圍第1 1項所述之電激發光顯示裝置 之製造方法，其中該第一開口橫跨該基板之該第一區及該 第二區。

   0632-A50179TWf1(5.0) ； AU0403018 ； SPIN.ptc 第20頁