TWI401992B - 影像顯示裝置、影像顯示系統及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於顯示裝置之製造技術，且特別是有關於適用於電激發光顯示裝置(electroluminescene display device)之主動矩陣型陣列基板(active-matrix type array substrate)。
如有機發光二極體顯示裝置(organic light emitting diode display device,OLED display device)之電激發光顯示裝置(Electro-Luminescence display device)，因具有薄型、量輕、自發光的高發光效率、低驅動電壓以及製程簡單等優點，因此成為新世代薄型化平面顯示裝置的選擇之一。而依照驅動方式，其可大體區分為被動式(PM-OLED)及主動式有機發光二極體(AM-OLED)顯示裝置。
為提升有機發光二極體顯示裝置之影像解析度，需要對其顯示像素之發光輝度進行改善。
請參照第1圖，日本專利特開2003-257662號揭示一種電激發光顯示裝置，包括絕緣基板10、閘電極11、閘絕緣層12、主動層13(包括通道區13c、汲極區13d以及源極區13s)、停止絕緣層14、層間絕緣層15、汲極電極16、平坦化絕緣層17、陽極22、電洞傳輸層23、發光層24、電子傳輸層25以及陰極26等主要構件。
其中，由於平坦化絕緣層17具有一凹凸狀表面，而陽極22、電洞傳輸層23、發光層24、電子傳輸層25以及陰極26等膜層係順應地形成於平坦化絕緣層20之上，因而此些膜層便亦具有相似於平坦化絕緣層17之凹凸狀表面之凹凸狀膜層型態。具有如此凹凸狀膜層型態之陽極22、電洞傳輸層23、發光層24、電子傳輸層25以及陰極26等膜層所構成之發光元件有助於其發光面積S1
的增加，因而可提升其發光輝度。
然而，第1圖所示之陽極22係作為反射層之用，而其內電洞傳輸層23包覆陽極22的設置情形恐會導致高電池效應(battery effect)，造成陽極22邊緣處的腐蝕(corrosion)。另外，由於平坦化絕緣層17具凹凸狀表面，使其上之陽極22與平坦化絕緣層17之間存有膜層脫附異常。前述兩現象將會劣化發光元件之可靠度。
另外，請參照第2圖，於SID 07 DIGGEST,p173-176,標題為”A 20.8-inch WXGA Full Color AMOLED Display by integrating Scattering Reflector with Micro-Bumps”之文獻中則揭示之另一種電激發光顯示裝置。
於第2圖中，上蓋基板66、基板50、密封材68大體定義出一空間，於此空間內可設置顯示像素，其係由薄膜電晶體52、微凸塊(micro-bumps)層54、反射層56、平坦層58、陽極60、發光層62以及陰極64等主要構件所組成，其中陽極60、發光層62以及陰極64構成了一發光元件，其於操作時形成發射光70，且藉由反射層56的作用而反射地提供了散射光72，因而有助於改善顯示像素之光汲出效率(light extraction efficiency)。
由於反射層56具有一凹凸狀膜層型態，因此需要實施額外製程，以形成一平坦層58於其上，以利後續之發光元件構件的製作。另外，由於發光元件之膜層係為平坦膜層型態，因此其發光區域相對較小，而不利於顯示像素之光汲出效率以及發光輝度的提升。
根據一實施例，本發明提供了一種影像顯示裝置，包括一顯示面板，其中顯示面板包括：一基板，包括一發光區和一非發光區；一層間介電層，設置於基板上；一反射層，位於發光區，且設置於層間介電層上；一平坦層，設置於反射層上，並具有一凹凸狀表面對應於反射層；一第一電極，位於平坦層上，並具有一凹凸狀表面對應於反射層；一畫素定義層，位於平坦層上，並露出第一電極之凹凸狀表面，以定義出發光區；以及一電激發光層與一第二電極，依序堆疊於第一電極上。
根據另一實施例，本發明提供了一種影像顯示裝置的製造方法，包括：形成一層間介電層於一基板上，其中基板包括一發光區和一非發光區；形成一反射層於發光區，並設置於層間介電層上；形成一平坦層於反射層上，並具有一凹凸狀表面對應於反射層；形成一第一電極於平坦層上，並具有一凹凸狀表面對應於反射層；形成一畫素定義層於之平坦層上，並藉由露出第一電極之凹凸狀表面，以定義出發光區；以及依序形成一電激發光層與一第二電極於第一電極上。
根據又一實施例中，本發明提供了一種影像顯示系統，包括：如前述之影像顯示裝置；以及一輸入單元，耦接於影像顯示裝置，以控制影像顯示裝置顯示一影像。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖示，作詳細說明如下：
根據本發明之影像顯示裝置及其製造方法將配合第3a~3f圖以及下文以做進一步說明，其適用於如電激發光顯示裝置之顯示裝置的製作。
根據本發明之影像顯示裝置，可藉由凹凸化發光元件並於發光元件下方增設反射層，以提高發光元件之光耦合效率(light out coupling efficiency)與光汲出效率。另外，根據本發明之發光元件設置，有助於降低甚至避免電池效應以及陽極與反射層所可能遭遇之腐蝕情形。如此有利於影像顯示系統的影像解析度與使用壽命的提升。
請參照第3a~3f圖之剖面圖，以說明依據本發明一實施例，影像顯示裝置之顯示面板100之製造。
請參照第3a圖，其顯示顯示面板(array panel)100，具有基板102。基板102上形成有緩衝層104與設置於緩衝層104之上的薄膜電晶體150。薄膜電晶體150包括閘介電層106、兩源極/汲極區S/D、設置於源極/汲極區S/D間之通道區以及設置於閘介電層106上之閘電極108。在此，閘介電層106係設置於整個基板102之上並覆蓋了緩衝層104。接著，於薄膜電晶體150以及緩衝層104上設置層間介電層110，使包含薄膜電晶體150之基板102具有一大體平坦之表面，以利後續製程之實施。
基板102可包括如玻璃、塑膠或陶瓷之透明絕緣材料。而薄膜電晶體150可為例如低溫多晶矽(LTPS)、非晶矽(a-Si:H)或是有機薄膜(OTFT)電晶體。而層間介電層110則可包括如氧化物、氮化物、碳化物或其組合物等絕緣材料。
請參照第3b圖，接著藉由微影與蝕刻製程，形成穿過層間介電層110之兩開口112。此些開口112分別露出薄膜電晶體150之各源極/汲極區S/D之一部。接著於層間介電層110之上方坦覆地沈積一層導電材料，並將此導電材料填入各開口112內。接著藉由微影與蝕刻製程，以圖案化上述導電材料，於層間介電層110上形成數個圖案化之導電層114a與114b。其中，導電層114a係大體對準於源極/汲極區S/D而設置並填入開口112內，進而與薄膜電晶體150之源極/汲極區S/D耦接。而導電層114b則形成於鄰近導電層114a旁基板之一部上，以作為反射層之用(於下文中稱呼為反射層114b)，其並未覆蓋薄膜電晶體150，並具有一平坦表面，且與導電層114a間係為電性絕緣。反射層114b之材料則例如為鋁、銀、鎂、鈀、鉑或其含少量一種或一種以上其他元素之合金等高反射率之不透光材料，其光反射率較佳地高於80%。
請參照第3c圖，於導電層114a與反射層114b之上坦覆地形成平坦層116。平坦層116可藉由如旋轉塗佈法所形成。平坦層116之材料為例如旋塗玻璃(spin on glass，SOG)之介電材料。接著於平坦層116上形成光阻層118，並藉由微影與顯影製程，於光阻層118內形成開口OP1，開口OP1大體對準反射層114b而設置並露出位於反射層114b上方之平坦層116部分。接著施行表面處理製程120，採用光阻層118為罩幕，進而表面處理為光阻層118所露出之平坦層116之表面，並使之粗糙化而形成凹凸狀表面122。上述表面處理製程120可為例如電漿蝕刻製程或為搭配適當遮罩之電漿蝕刻製程等製作方法。
請參照第3d圖，於去除光阻層118之後，接著於平坦層116上形成另一光阻層124，並藉由微影與顯影製程，於光阻層124內形成另一開口126。開口126係穿透光阻層124，且大體對準於薄膜電晶體150之源極/汲極區S/D之一，例如開口126係大體對準於鄰近反射層114b之源極/汲極區S/D。接著，施行蝕刻製程，例如為乾蝕刻製程，以光阻層124為蝕刻罩幕，蝕刻去除為開口126所露出之層間介電層116並露出導電層114a之一部，進而於平坦層116內形成接觸開口128。即，接觸開口128係穿透平坦層116。
請參照第3e圖，於去除光阻層124之後，接著於平坦層116之表面形成一層導電材料，上述導電材料係順應地形成於平坦層116之上並填入接觸開口128內，實體接觸為接觸開口128所露出之導電層114a。接著，施行微影與蝕刻製程以圖案化此層導電材料，於平坦層116之部分表面上留下了導電材料，以作為發光元件之陽極130。陽極130大體覆蓋了平坦層116之波浪狀表面122，相對使陽極130亦具有一凹凸狀表面與平坦層116之波浪狀表面122對應。另外，陽極130係填入接觸開口128內，藉由與導電層114a耦接而電性接觸薄膜電晶體150之源極/汲極區S/D。在此，陽極130所包括之導電材料例如為鋁、銀、鎂、鈀、鉑等金屬材料，或為銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AZO)或氧化鋅(ZnO)之金屬氧化物等透光材料，其可單獨地或結合地使用。當陽極130使用如為鋁、銀、鎂、鈀、鉑等金屬材料時，其較佳地具有5~200埃()的厚度，以提供大於50%之透光率。另外，陽極130之導電材料可藉由濺鍍法、電子束蒸鍍法、熱蒸鍍法、化學氣相鍍膜法及噴霧熱裂解法所形成。
接著於陽極130上順應性地形成畫素定義層132，其材料例如為氧化矽、氮化矽、氧化氮矽、有機非導電聚合物或其組合，且可藉由如物理氣相沈積法、化學氣相沈積法及旋轉塗佈之製造方法所形成。接著，藉由微影與蝕刻製程並配合光阻圖案(未顯示)的使用，以圖案化此畫素定義層132並露出陽極130之凹凸狀表面，進而定義出發光區域P，而發光區域P以外區域則為非發光區。意即，根據第3e圖，反射層114b僅設置於發光區域P，而薄膜電晶體150、導電層114a係設置於非發光區域，其中反射層114b與導電層114a係為平坦層116所絕緣。
請參照第3f圖，接著於畫素定義層132與陽極130上依序坦覆地形成一層電激發光材料以及一層導電材料，並藉由微影與蝕刻製程，以於為發光區域P所露出之陽極130上以及鄰近發光區域P之部分畫素定義層132上，形成堆疊之電激發光層134以及陰極136，其中陽極130以及形成於其上之電激發光層134與陰極136便構成了發光元件140，其中電激發光層134與陰極136均具有凹凸狀表面對應於反射層114b。標號138則繪示了此發光元件140之主要出光方向，其係為遠離基板102之一方向。
電激發光層134可包括有機材料或無機材料，例如為小分子材料、聚合物材料或有機金屬錯合物，其可藉由熱真空蒸鍍、旋轉塗佈、噴墨或網版印刷等方式形成，而陰極136之導電材料則如鋁、銀、鎂、鈀、鉑之金屬材料，或為銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁鋅氧化物或氧化鋅之金屬氧化物等透光材料，其可單獨地或結合地使用，並可藉由濺鍍或蒸鍍等方式形成。
如第3f圖所示，發光元件140內之陽極130、電激發光層134與陰極136等構件皆具有凹凸狀之膜層型態，且於發光元件140下方對應地設置了具有平坦表面之反射層114b。藉由如此之設置型態，有助於提升發光元件140於主要出光方向138之光耦合效率、光汲出效率、發光輝度以及可視角。
另外，發光層134係部分設置於畫素定義層132上而不會包覆其下方陽極130之邊緣，且其未與反射層114b相連接。因此，發光元件140內電極設置情形並不會產生電池效應，而不會如第1圖所示般遭遇不期望之電極毀損，可提升應用如第3f圖所示之顯示裝置之可靠度。
再者，由於反射層114b係埋設於平坦層116與層間介電層110之間，不會如第1圖所示般遭遇不期望之膜層脫附，可提升應用如第3f圖所示之顯示裝置之可靠度。
另外，由於反射層114b可與耦接源極/汲極區S/D之導電層114a同時製作形成，且同時為平坦層116所覆蓋，因此不需如第2圖所示採用額外製程步驟以形成反射層與平坦層，有助於簡化陣列基板之製造方法的。
第4圖繪示了一影像顯示系統500，其包括了影像顯示裝置300與輸入單元400等主要元件。其中，影像顯示裝置300包括如第3f圖所示之顯示面板100，且適用於多種電子裝置之應用(在此繪示為影像顯示系統500)。再者，輸入單元400可與影像顯示裝置300耦接，以提供適當之訊號(例如影像訊號)至影像顯示面板300處以產生影像。影像顯示系統500則例如為行動電話、數位相機、個人資訊輔助者PDA、筆記型電腦、桌上型電腦、電視、車用顯示器、攜帶型DVD播放器、全球定位系統、數位相框或導航螢幕等電子裝置。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10．．．絕緣基板
11．．．閘電極
12．．．閘絕緣層
13．．．主動層
13c．．．通道區
13d．．．汲極區
13s．．．源極區
14．．．停止絕緣層
15．．．層間絕緣層
16．．．汲極電極
17．．．平坦化絕緣層
22．．．陽極
23．．．電洞傳輸層
24．．．發光層
25．．．電子傳輸
26．．．陰極
50．．．基板
52．．．薄膜電晶體
54．．．微凸塊層
56．．．反射層
58．．．平坦層
60．．．陽極
62．．．發光層
64．．．陰極
66．．．上蓋基板
68．．．密封材
70．．．發射光
72．．．散射光
100．．．顯示面板
102．．．基板
104．．．緩衝層
106．．．閘介電層
108．．．閘電極
110．．．層間介電層
112．．．層間介電層內之開口
114a．．．導電層
114b．．．反射層
116．．．平坦層
118．．．光阻層
120．．．表面處理製程
122．．．凹凸狀表面
124．．．光阻層
126．．．光阻層內之開口
128．．．平坦層內之接觸開口
130．．．陽極
132．．．畫素定義層
134．．．電激發光層
136．．．陰極
138．．．出光方向
140．．．發光元件
150．．．薄膜電晶體
300．．．影像顯示裝置
400．．．輸入單元
500．．．影像顯示系統
S1
．．．發光面積
P．．．發光區域
S/D．．．源極/汲極區
第1圖顯示了一種習知之電激發光顯示裝置；
第2圖顯示了另一種習知之電激發光顯示裝置；
第3a~3f圖為一系列示意圖，分別繪示了依據本發明一實施例之顯示面板於不同製造階段中之剖面情形；以及
第4圖為一示意圖，用以說明依據本發明一實施例之影像顯示系統。
100．．．顯示面板
102．．．基板
104．．．緩衝層
106．．．閘介電層
108．．．閘電極
110．．．層間介電層
112．．．層間介電層內之開口
114a．．．導電層
114b．．．反射層
116．．．平坦層
122．．．凹凸狀表面
128．．．平坦層內之接觸開口
130．．．陽極
132．．．畫素定義層
134．．．電激發光層
136．．．陰極
138．．．出光方向
140．．．發光元件
150．．．薄膜電晶體
P．．．發光區域
Claims (12)
- 一種影像顯示裝置，包括一顯示面板，該顯示面板包括：一基板，包括一發光區和一非發光區；一層間介電層，設置於該基板上；一反射層，位於該發光區，且設置於該層間介電層上；一平坦層，設置於該反射層上，並具有一凹凸狀表面對應於該反射層；一第一電極，位於該平坦層上，並具有一凹凸狀表面對應於該反射層，其中該第一電極包括厚度為5-200埃之金屬材料；一畫素定義層，位於該平坦層上，並露出該第一電極之該凹凸狀表面，以定義出該發光區；一電激發光層與一第二電極，依序堆疊於該第一電極上；一薄膜電晶體，具有一源極/汲極區，且位於該非發光區，並設置於該層間介電層下；以及一導電層，位於該非發光區，且設置於該層間介電層上，其中該層間介電層具有一第一開口，該導電層藉由該第一開口耦接該源極/汲極區，其中該導電層與該反射層係同時形成且為該平坦層所絕緣。
- 如申請專利範圍第1項所述之影像顯示裝置，其中該平坦層具有一第二開口，該第一電極藉由該第二開口耦接該導電層。
- 如申請專利範圍第1項所述之影像顯示裝置，其中 該電激發光層與該第二電極分別具有一凹凸狀表面對應於該反射層。
- 如申請專利範圍第1項所述之影像顯示裝置，其中該導電層與該反射層包括相同材料。
- 如申請專利範圍第1項所述之影像顯示裝置，其中該第一電極為一陽極，該第二電極為一陰極，且該第一電極、該電激發光層與該第二電極構成一電激發光元件。
- 如申請專利範圍第1項所述之影像顯示裝置，其中該反射層具有一平坦表面。
- 一種影像顯示裝置之製造方法，包括：形成一層間介電層於一基板上，其中該基板包括一發光區和一非發光區；形成一反射層於該發光區，並設置於該層間介電層上；形成一平坦層於該反射層上，並具有一凹凸狀表面對應於該反射層；形成一第一電極於該平坦層上，並具有一凹凸狀表面對應於該反射層，其中該第一電極包括厚度為5-200埃之金屬材料；形成一畫素定義層於之該平坦層上，並藉由露出該第一電極之該凹凸狀表面，以定義出該發光區；以及依序形成一電激發光層與一第二電極於該第一電極上；形成一薄膜電晶體於該非發光區，並設置於該層間介電層下；以及 形成一導電層於該非發光區，且設置於該層間介電層上，其中，該層間介電層具有一第一開口，藉由該第一開口，耦接該導電層與該薄膜電晶體之一源極/汲極區，其中該導電層與該反射層係同時形成且為該平坦層所絕緣。
- 如申請專利範圍第7項所述之影像顯示裝置之製造方法，其中該平坦層具有一第二開口，該第一電極藉由該第二開口耦接該導電層。
- 如申請專利範圍第7項所述之影像顯示裝置之製造方法，其中該平坦層之該凹凸狀表面係經由一表面處理製程所形成。
- 如申請專利範圍第7項所述之影像顯示裝置之製造方法，其中該電激發光層與該第二電極分別具有一凹凸狀表面對應於該反射層。
- 如申請專利範圍第7項所述之影像顯示裝置之製造方法，其中該第一電極為一陽極，該第二電極為一陰極，而該第一電極、該發光層與該第二電極係構成一電激發光元件。
- 一種影像顯示系統，包括：如申請專利範圍第1項所述之影像顯示裝置；以及一輸入單元，耦接該影像顯示裝置，以控制該影像顯示裝置顯示一影像。
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|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |