TWI410163B - 有機電激發光裝置及其製造方法 - Google Patents

Description

有機電激發光裝置及其製造方法

本發明係關於一種有機電激發光裝置的畫素結構及其製造方法。

有機電激發光裝置係具有輕薄、可撓曲、易攜帶、全彩、高亮度、省電、視角寬廣及高應答速度等優點，因此被期待成為下一代顯示裝置的主流。

請參照圖1所示，一種習知之有機電激發光裝置1的畫素結構係於一基板11區分為一第一區11a及一第二區11b。第一區11a係用以設置至少二驅動元件12及一電容元件13。第二區11b係用以設置一有機電激發光元件14。該等驅動元件12及電容元件13驅動有機電激發光元件14。

於製程上，係先將至少一緩衝層15a及15b形成於基板11上。接著，依序形成並圖案化一矽層15c、一第一金屬層15e及一第二金屬層15h。矽層15c、第一金屬層15e及第二金屬層15h之間分別形成至少一介電層15d、15f及15g。接著，形成並圖案化一鈍化層(passivation layer)15i覆蓋該等驅動元件12；鈍化層15i形成一開口，以曝露該等驅動元件12其中之一。接著，形成有機電激發光元件14的第一電極141於第二區11b，第一電極141並經由開口連接至該等驅動元件12其中之一。接著，形成一覆蓋層15j於第一區11a。接著，形成有機電激發光元件14的有機發光層(organic electroluminescent layer)142於第一電極141上，有機發光層142係藉由蒸鍍製程進行。最後，形成有機電激發光元件14的第二電極143於有機發光層142上，即完成該等驅動元件12、電容元件13及有機電激發光元件14的製作。

然而，由於有機電激發光元件14與基板11之間具有緩衝層15a及15b、介電層15d、15f及15g與鈍化層15i等膜層，該等膜層不僅會降低有機電激發光元件14發出光線的強度，更會因各膜層折射率不同而產生色偏的問題。

請參照圖2所示，當藉由噴墨印刷(inkjet printing)製程形成另一種習知之有機電激發光裝置1'的畫素結構之高分子材料的有機發光層142'時，由於覆蓋層15j所形成第一區11a與第二區11b的高度差不足，為避免高分子材料溢出第二區11b，而使其他畫素產生混色的問題。習知技術係於有機發光層142'製程前，需額外增加一製程步驟以設置一擋牆16，用以防止高分子材料溢出第二區11b而混色。

然而，習知技術不僅因增加一擋牆16之製程步驟而使成本提高，且有機電激發光元件14'與基板11之間同樣具有複數膜層，亦會降低有機電激發光元件14'的發光強度，亦會造成有機電激發光裝置因不同的觀賞角度而產生色偏的問題。

因此，如何提供一種能夠簡化製程以降低成本、並改善色偏問題的有機電激發光裝置及其製造方法，實屬重要的課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種能夠簡化製程，以降低成本的機電激發光裝置及其製造方法。

有鑑於上述課題，本發明之另一目的為提供一種能夠改善色偏及發光強度問題的有機電激發光裝置及其製造方法。

緣是，為達上述目的，依據本發明之一種有機電激發光裝置，係具有一基板，基板上具有複數個畫素結構，各畫素結構係具有一第一區及一第二區，且各畫素結構包含至少二驅動元件、一有機電激發光元件及至少一絕緣層。驅動元件係設置於基板上並位於第一區。有機電激發光元件係具有一第一電極並設置於基板之第二區上，第一電極與至少一驅動元件電性連接。絕緣層係設置於第一電極與基板之間並位於第一區與第二區，其中絕緣層在第一區中的厚度大於在第二區中的厚度。

為達上述目的，依據本發明之一種有機電激發光裝置的製造方法係包含以下步驟：提供一基板。形成至少二驅動元件於基板上。形成至少一絕緣層於上。圖案化絕緣層，使絕緣層具有一厚度較大的第一區與一厚度較小的第二區。形成一有機電激發光元件於第二區內，其中有機電激發光元件具有一第一電極，第一電極電性連接至少一該等驅動元件。

承上所述，依據本發明之一種有機電激發光裝置及其製造方法係藉由去除第二區內有機電激發光元件與基板之間不必要的膜層，使第一區與第二區產生一高度差，並利用該高度差作為一擋牆，避免有機電激發光元件於製程中產生混色的問題。與習知技術比較，本發明無需額外形成擋牆，故能夠簡化製程以降低成本。此外，有機電激發光元件與基板之間並無不必要的膜層，使有機電激發光元件發出的光線需要穿透的膜層減少，降低光強度的耗損，更改善因各膜層折射率不同而產生的色偏問題。

以下將參照相關圖式，說明依據本發明較佳實施例之一種有機電激發光裝置及其製造方法。

請參照圖3所示，本發明較佳實施例之一種有機電激發光裝置的製造方法係包含步驟S1至步驟S5。請同時參照圖3及圖4A所示，步驟S1係提供一基板21，基板21例如為玻璃基板。基板21上可先形成至少一緩衝層，避免玻璃材質基板21內的雜質遷移至有機電激發光元件，而造成有機電激發光元件劣化。本實施例係以二緩衝層25a及25b為例說明，其中緩衝層25a的材質係為氮化矽(SiN)，緩衝層25b的材質則為氧化矽(SiO)；當然，依據不同的製程需求亦可只設置一緩衝層或使用不同的材質。

步驟S2係形成至少二驅動元件於基板21上。步驟S3係形成至少一絕緣層於基板21上。步驟S4係圖案化絕緣層，使絕緣層具有一厚度較大的第一區21a與一厚度較小的第二區21b。於緩衝層25a及25b上形成並圖案化一矽層25c，矽層25c係為一非晶矽層，非晶矽層若再經過例如雷射退火(laser annealing)方式則會轉變為多晶矽層。接著，於矽層25c上形成一介電層25d，介電層25d上則形成並圖案化一第一金屬層25e，第一金屬層25e上則再形成二介電層25f及25g。如此，即完成二驅動元件22及一電容元件23的製作。矽層25c係作為驅動元件22的源極(source)及汲極(drain)，第一金屬層25e係作為驅動元件22的閘極(gate)。其中該等驅動元件22係為薄膜電晶體，例如但不限於非晶矽薄膜電晶體或低溫多晶矽薄膜電晶體。

該等介電層25d、25f及25g的材質係選自氧化矽、氮化矽、氮氧化矽(SiON)及其組合所構成的群組。另外，該等介電層25d、25f及25g亦可作為絕緣層之用。矽層25c視需求的不同形成非晶矽層或低溫多晶矽層。而其他膜層的設置與材質依據需求亦可有不同的變化，然其並非本發明之重點，於此不予以詳述。

請參照圖4B所示，接著圖案化並去除一部分之介電層25d、25f及25g以形成複數個接觸孔(contact hole)H1，來曝露作為驅動元件22之源極及汲極的矽層25c。而本實施例係可同時去除設置於第二區21b內的緩衝層25a、25b及介電層25d、25f、25g，使得基板21於第二區21b上並無不必要的膜層。其中，去除緩衝層25a、25b及介電層25d、25f、25g的方式係可以利用乾式蝕刻(dry etching)、溼式蝕刻(wet etching)或乾溼式蝕刻合併使用，亦可依據製程整合及降低成本的考量，而利用其他不同的去除方式。另外，本實施例係以去除第二區21b內所有的緩衝層25a、25b及介電層25d、25f、25g為例作說明，然而，依不同的設計與需求亦可保留部分膜層。

請參照圖4C所示，形成並圖案化一第二金屬層25h於接觸孔H1內，使第二金屬層25h與矽層25c導通，第二金屬層25h並延設至部分介電層25g上。於本實施例中，鄰近第二區21b之第二金屬層25h更包覆緩衝層25a、25b及介電層25d、25f、25g的斷面，並延設至基板21上。第二金屬層25h並非需要延設至基板21，依據不同需求設計亦可只延設至介電層25g上。接著，形成一鈍化層(passivation layer)25i於第二金屬層25h及第二區21b的基板21上。鈍化層25i的材質係選自氧化矽、氮化矽、氮氧化矽(SiON)及其組合所構成的群組，且鈍化層25i亦可作為絕緣層之用。

請參照圖4D所示，接著去除一部分鈍化層25i以形成一接觸孔H2，來曝露第二金屬層25h。本實施例亦可同時去除形成於第二區21b內的鈍化層25i，使得基板21於第二區21b上並無不必要的膜層。其中，去除鈍化層25i的方式係同樣可以利用乾式蝕刻、溼式蝕刻或乾溼式蝕刻合併使用。

請同時參照圖3及圖4E所示，步驟S5係為形成一有機電激發光元件24於第二區21b內，其中有機電激發光元件24具有一第一電極241，第一電極241電性連接至少一該等驅動元件22。形成一第一電極241於接觸孔H2內使其與第二金屬層25h導通，並延設至第二區21b與基板21直接接觸上，即完成驅動元件22與有機電激發光元件的第一電極241的電性連接。藉由一遮罩(圖未顯示)形成覆蓋層25j而覆蓋於第一區21a，使第一區21a與第二區21b具有一高度差a，而高度差a係介於0.5um與1.5um之間。其中，覆蓋層25j的材質與前述作為絕緣層的各膜層材質相同，係選自氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、光阻材料及其組合所構成的群組。

請參照圖4F所示，再將一有機發光層242形成於第一電極241上，接著再將一第二電極243形成於有機發光層242上，以完成有機電激發光元件24的製作，並完成畫素結構2。另外，本實施例係將第二區21b內所有作為絕緣層之用的膜層全部去除，然依不同的設計與需求亦可保留部分膜層。需注意者，第一區21a內絕緣層的厚度需大於第二區21b內絕緣層的厚度。

如圖4F所示，本發明較佳實施例之一種有機電激發光裝置2的畫素結構係包含一基板21、至少二驅動元件22、一有機電激發光元件24以及一覆蓋層25j。基板21係具有一第一區21a及一第二區21b。該等驅動元件22係設置於基板21上並位於第一區21a。有機電激發光元件24係設置於基板21上並位於第二區21b，有機電激發光元件24與該等驅動元件22其中之一電性連接。覆蓋層25j係覆蓋該等驅動元件22，使第一區21a與第二區21b的高度差a大於有機電激發光元件24的厚度b。

由於有機電激發光元件24與基板21之間並無不必要的膜層，故有機電激發光元件24發出的光線需要穿透的膜層減少，降低光強度的耗損，更改善因各膜層折射率不同而產生的色偏問題。其中，有機發光層242之材料係可以使用高分子有機發光材料或小分子有機發光材料，而其形成方式高分子有機發光材料則可以利用濕製程之噴墨印刷(Ink Jet Printing)或網版印刷(Screen Printing)，小分子則可利用蒸鍍方式。

請參照圖5所示，本發明較佳實施例之另一種有機電激發光裝置3的畫素結構，其與前述實施例之有機電激發光裝置2的畫素結構的差異在於：本實施例係保留位於第一電極341下，與基板31折射係數相近至少部分之緩衝層35a，且第二金屬層35h只延設至介電層35g上。第一電極341同樣與第二金屬層35h導通，並延設至第二區31b之緩衝層35a上。由於第一電極341與基板31之間的緩衝層35a折射係數與基板31相近，故不致降低光強度的耗損，亦能夠改善色偏的問題。

請參照圖6所示，本發明較佳實施例之再一種有機電激發光裝置4的畫素結構，其與前述實施例之有機電激發光裝置3的畫素結構之差異在於：本實施例於第一電極441與基板41之間，保留緩衝層45a及至少部分的介電層45d。由於第一電極441與基板41之間的緩衝層45a及介電層45d係可選用折射係數與基板41相近的材質構成，故不致降低光強度的耗損，同樣能夠改善色偏的問題。

綜上所述，依據本發明之一種有機電激發光裝置及其製造方法係藉由去除第二區內有機電激發光元件與基板之間不必要的膜層，使第一區與第二區產生一高度差，並利用該高度差作為一擋牆，避免有機電激發光元件於製程中產生混色的問題。與習知技術比較，本發明無需額外形成擋牆，故能夠簡化製程以降低成本。此外，有機電激發光元件與基板之間並無不必要的膜層，使有機電激發光元件發出的光線需要穿透的膜層減少，降低光強度的耗損，更改善因各膜層折射率不同而產生的色偏問題。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1、1'、2、3、4．．．有機電激發光裝置

11、21、31、41．．．基板

11a、21a．．．第一區

11b、21b、31b．．．第二區

12、22．．．驅動元件

13、23．．．電容元件

14、14'、24．．．有機電激發光元件

141、241、341、441．．．第一電極

142、142'、242．．．有機發光層

143、243．．．第二電極

15a、15b、25a、25b、35a、45a．．．緩衝層

15c、25c．．．矽層

15d、15f、15g、25d、25f、25g、35g、45d、45g．．．介電層

15e、25e．．．第一金屬層

15h、25h、35h、45h．．．第二金屬層

15i、25i．．．鈍化層

15j、25j．．．覆蓋層

16．．．擋牆

a．．．高度差

b．．．厚度

H1、H2．．．接觸孔

S1~S5．．．有機電激發光裝置之畫素結構的製造方法步驟流程

圖1為一種習知之有機電激發光裝置之畫素結構的示意圖；圖2為另一種習知之有機電激發光裝置之畫素結構的示意圖；圖3為依據本發明較佳實施例之一種有機電激發光裝置的製造方法的流程圖；圖4A至圖4F為依據本發明較佳實施例之有機電激發光裝置之各製程步驟的示意圖；圖5為依據本發明較佳實施例之另一種有機電激發光裝置之畫素結構的示意圖；以及圖6為依據本發明較佳實施例之再一種有機電激發光裝置之畫素結構的示意圖。

2．．．有機電激發光裝置

21．．．基板

21a．．．第一區

21b．．．第二區

22．．．驅動元件

23．．．電容元件

24．．．有機電激發光元件

241．．．第一電極

242．．．有機官能層

243．．．第二電極

25a、25b．．．緩衝層

25c．．．矽層

25d、25f、25g．．．介電層

25e．．．第一金屬層

25h．．．第二金屬層

25i．．．鈍化層

25j．．．覆蓋層

a．．．高度差

b．．．厚度

Claims (22)

1. 一種有機電激發光裝置，係具有一基板，該基板上具有複數個畫素結構，各畫素結構係具有一第一區及一第二區，且各畫素結構包含：至少二驅動元件，係設置於該基板上並位於該第一區；一有機電激發光元件，係具有一第一電極和一第二電極，並設置於該基板之該第二區上，該第一電極與至少一該等驅動元件電性連接，該第二電極僅設置於基板之該第二區上，該等驅動元件包括一第一金屬層，該第一電極低於該第一金屬層；以及至少一絕緣層，係設置於該第一電極與該基板之間並位於該第一區與該第二區，其中該至少一絕緣層在該第一區中的厚度大於在該第二區中的厚度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光裝置，其中該第一電極係直接接觸該基板。
3. 如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光裝置，其中該有機電激發光元件係為高分子有機電激發光元件。
4. 如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光裝置，其中該有機電激發光元件係以濕製程方式形成。
5. 如申請專利範圍第4項所述之有機電激發光裝置，其中該濕製程係為噴墨印刷或網版印刷。
6. 如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光裝置，其中該等驅動元件係為薄膜電晶體。
7. 如申請專利範圍第6項所述之有機電激發光裝置，其中該薄膜電晶體係選自非晶矽薄膜電晶體及多晶矽薄膜電晶體所構成的群組。
8. 如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光裝置，更包含一覆蓋層，係覆蓋該等驅動元件。
9. 如申請專利範圍第8項所述之有機電激發光裝置，其中該絕緣層或該覆蓋層的材質係選自氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、光阻材料及其組合所構成的群組。
10. 如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光裝置，其中該第一電極之材質係為一導電透明材料。
11. 一種有機電激發光裝置的製造方法，係包含以下步驟：提供一基板，該基板具有一第一區及一第二區；形成至少二驅動元件於該基板上；形成至少二絕緣層於該基板上； 圖案化該絕緣層，以去除位於該第二區之至少兩層該絕緣層，使該絕緣層在該第一區中的厚度大於在該第二區中的厚度；以及形成一有機電激發光元件於該第二區內，其中該有機電激發光元件具有一第一電極和一第二電極，該第一電極電性連接至少一該等驅動元件，該第二電極僅設置於基板之該第二區上，該等驅動元件包括一第一金屬層，該第一電極低於該第一金屬層。
12. 如申請專利範圍第11項所述之製造方法，其中形成至少二驅動元件之步驟與形成至少二絕緣層之步驟係同時進行。
13. 如申請專利範圍第11項所述之製造方法，其中形成至少二驅動元件之步驟與圖案化該絕緣層之步驟係同時進行。
14. 如申請專利範圍第11項所述之製造方法，更包含：形成一覆蓋層以覆蓋該等驅動元件。
15. 如申請專利範圍第11項所述之製造方法，其中形成該有機電激發光元件之步驟，更包含：形成該第一電極於該第二區內；形成一有機發光層於該第一電極上；以及 形成該第二電極於該有機發光層上。
16. 如申請專利範圍第15項所述之製造方法，其中該有機發光層係為一高分子有機發光層。
17. 如申請專利範圍第15項所述之製造方法，其中該有機發光層係以濕製程方式形成。
18. 如申請專利範圍第17項所述之製造方法，其中該濕製程係為噴墨印刷或網版印刷。
19. 如申請專利範圍第11項所述之製造方法，其中該圖案化方式係包含一乾式蝕刻方式或一濕式蝕刻方式。
20. 如申請專利範圍第11項所述之製造方法，其中該等驅動元件係為薄膜電晶體。
21. 如申請專利範圍第20項所述之製造方法，其中該薄膜電晶體係選自非晶矽薄膜電晶體及多晶矽薄膜電晶體所構成的群組。
22. 如申請專利範圍第14項所述之製造方法，其中該絕緣層或該覆蓋層的材質係選自氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、光阻材料及其組合所構成的群組。