TWI523217B - 畫素結構 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種畫素結構,且特別是有關於一種可改善顯示面板的整體發光均勻度的畫素結構。
電致發光裝置是一種自發光性(emissive)之裝置。由於電致發光裝置具有無視角限制、低製造成本、高應答速度(約為液晶的百倍以上)、省電、可使用於可攜式機器的直流驅動、工作溫度範圍大以及重量輕且可隨硬體設備小型化及薄型化等等。因此,電致發光裝置具有極大的發展潛力,可望成為下一世代的新穎平面顯示器。
上發光(top emission)顯示為目前普遍應用在電致發光裝置的顯示技術之一,以提高畫素的開口率。然而,傳統的上發光顯示技術具有薄電極厚度的製作難度高、穿透度差、電極阻值高以及當電致發光裝置朝向大尺寸發展時有嚴重IR壓降(IR drop)等問題。再者,傳統的上發光顯示技術的電路設計容易受到電致發光裝置的元件的衰退而影響到電流。而由於電致發光裝置中各畫素的發光亮度與流經此畫素的電流大小有關。因此,將使得此電
致發光裝置之整體發光均勻度不佳。
本發明提供一種畫素結構,其可以解決傳統電致發光裝置之整體發光均勻度不佳的問題。
本發明提出一種畫素結構,其包括資料線、掃描線、至少一主動元件、第一輔助電極以及發光元件。至少一主動元件與資料線以及掃描線電性連接,且每一主動元件包括閘極、通道層、源極以及汲極。第一輔助電極與主動元件電性絕緣。發光元件位於第一輔助電極之上方,其中發光元件包括第一電極層、發光層以及第二電極層。第一電極層與第一輔助電極電性連接。發光層配置於第一電極層上。第二電極層配置於發光層上,其中第二電極層與主動元件電性連接。
本發明另提出一種畫素結構,其包括資料線、掃描線、至少一主動元件、發光元件以及輔助電極。至少一主動元件與資料線以及掃描線電性連接。發光元件與主動元件電性連接,其中發光元件包括第一電極層、發光層以及第二電極層。發光層配置於第一電極層上。第二電極層配置於發光層上,其中第二電極層與主動元件電性連接。輔助電極與主動元件電性絕緣且位於發光元件的一側,其中輔助電極與發光元件之第一電極層電性連接。
基於上述,在本發明的畫素結構中,由於發光元件之第一電極層與輔助電極電性連接,因此本發明的發光元件的第一電
極層搭配輔助電極的設計可使第一電極層的電阻經過並聯後下降,以使畫素結構的總電阻大幅減少,進而可改善顯示面板的整體發光均勻度。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
100、200、300、400、500‧‧‧畫素結構
102‧‧‧基板
104、504、204、304‧‧‧絕緣層
104a、408b‧‧‧接觸窗開口
106、506、206、306‧‧‧第一絕緣層
106a、206a、306a‧‧‧第一接觸窗開口
108、408‧‧‧第二絕緣層
108a、408a‧‧‧開口
110‧‧‧第二接觸窗開口
120、220、320‧‧‧第一輔助電極
122、222‧‧‧下電極層
124、324‧‧‧上電極層
130‧‧‧發光元件
132‧‧‧第一電極層
134‧‧‧發光層
136‧‧‧第二電極層
138‧‧‧電極層
140‧‧‧第一隔離結構
140’‧‧‧第二隔離結構
150‧‧‧第一間隙
450、450’‧‧‧第二間隙
460‧‧‧第二輔助電極
CH1、CH2‧‧‧通道層
CS‧‧‧電容器
D1、D2‧‧‧汲極
DL‧‧‧資料線
E1、E2‧‧‧電極端
G1、G2‧‧‧閘極
PL‧‧‧電源線
S1、S2‧‧‧源極
SL‧‧‧掃描線
T1、T2‧‧‧主動元件
圖1為依照本發明的畫素結構的等效電路圖。
圖2為依照本發明的第一實施例的畫素結構的剖面示意圖。
圖3為依照本發明的第二實施例的畫素結構的剖面示意圖。
圖4為依照本發明的第三實施例的畫素結構的剖面示意圖。
圖5為依照本發明的第四實施例的畫素結構的剖面示意圖。
圖6為依照本發明的第五實施例的畫素結構的剖面示意圖。
圖1為依照本發明的畫素結構的等效電路圖。本發明的畫素結構例如是可應用於電致發光裝置的畫素陣列中。為了詳細地說明本發明之畫素結構的設計,以下之說明是以單一畫素結構為例來作說明。此領域技術人員應可以瞭解電致發光裝置之畫素陣列是由多個相同或相似的畫素結構所組成。因此,此領域技術人員可以根據以下針對單一畫素結構的說明,而瞭解電致發光裝
置中之畫素陣列的結構或佈局。
請參照圖1,畫素結構100包括資料線DL、掃描線SL、至少一主動元件T1及T2、電容器CS、電源線PL以及發光元件130。在本實施例中,每一畫素結構100是以兩個主動元件搭配一個電容器(2T1C)為例來說明,但並非用以限定本發明,本發明不限每一畫素結構100內的主動元件與電容器的個數。
在本實施例中,主動元件T1與資料線DL以及掃描線SL電性連接,主動元件T2與主動元件T1以及發光元件130電性連接,發光元件130與主動元件T2以及電源線PL電性連接,且電容器CS與主動元件T1、T2電性連接。
更詳細來說,在2T1C形式的畫素結構中,主動元件T1具有閘極G1、源極S1、汲極D1以及通道層CH1,且源極S1與資料線DL電性連接,閘極G1與掃描線SL電性連接,且汲極D1與主動元件T2電性連接;主動元件T2具有閘極G2、源極S2、汲極D2以及通道層CH2,且主動元件T2的閘極G2是與主動元件T1的汲極D1電性連接,主動元件T2的汲極D2是與發光元件130電性連接。再者,發光元件130是與主動元件T2的汲極D2以及電源線PL電性連接。電容器CS的一電極端E1是與主動元件T1的汲極D1以及主動元件T2的閘極G2電性連接,而電容器CS的另一電極端E2是與主動元件T2的源極S2電性連接且連接至接地電壓。
圖2為依照本發明的第一實施例的畫素結構的剖面示意圖。為了清楚地說明本發明之實施例,圖2僅繪示出畫素結構100
的主動元件T2以及發光元件130等部分構件。也就是說,為了清楚起見,圖2省略資料線DL、掃描線SL、主動元件T1、電容器CS以及電源線PL等構件未繪示,其中這些省略未繪示的構件可以具有所屬技術領域中具有通常知識者所周知的結構,故在此不再贅述。
請參照圖2,畫素結構100包括了基板102、主動元件T2、第一輔助電極120、第一絕緣層106、第二絕緣層108、發光元件130以及第一隔離結構140。
基板102之材質例如是玻璃、石英、有機聚合物或是金屬等等。
主動元件T2包括閘極G2、通道層CH2、源極S2以及汲極D2。通道層CH2位於閘極G2之上方並且位於源極S2與汲極D2的下方。本實施例之主動元件T2是以底部閘極型薄膜電晶體為例來說明,但本發明不限於此。在其他實施例中,主動元件T2也可以是頂部閘極型薄膜電晶體,通道層CH2的材料可以是非晶矽薄膜或是多晶矽薄膜,本發明不加以限定。再者,在主動元件T2的閘極G2上更覆蓋有絕緣層104,其又可稱為閘極絕緣層。絕緣層104的材料例如是無機材料、有機材料或上述之組合。無機材料包括氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或上述至少二種材料的堆疊層。另外,主動元件T2可更包括蝕刻終止層(未繪示)。蝕刻終止層配置在通道層CH2上,而源極S2與汲極D2配置於蝕刻終止層上。蝕刻終止層的材料包括氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或其他合適的材
料。
第一輔助電極120與主動元件T1及T2電性絕緣。第一輔助電極120包括下電極層122以及上電極層124。下電極層122與主動元件T2的閘極G2例如是屬於相同膜層。上電極層124與主動元件T2的源極S2以及汲極D2例如是屬於相同膜層。因此,絕緣層104位於下電極層122與上電極層124之間。再者,絕緣層104具有暴露出下電極層122的接觸窗開口104a,且上電極層124填入接觸窗開口104a中,以使上電極層124與下電極層122電性連接。
值得一提的是,由於第一輔助電極120具有下電極層122以及上電極層124,因此上述雙層輔助電極的設計有助於維持畫素結構100的平坦度。
第一絕緣層106覆蓋主動元件T2以及第一輔助電極120。第一絕緣層106的材料例如是無機材料、有機材料或上述之組合。無機材料包括氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或上述至少二種材料的堆疊層。再者,第一絕緣層106具有第一接觸窗開口106a,且第一接觸窗開口106a暴露出第一輔助電極120的上電極層124。
發光元件130位於第一輔助電極120之上方。發光元件130包括第一電極層132、發光層134以及第二電極層136。在本實施例中,發光元件130例如是上發光式有機電致發光元件,因此第一電極層132與第二電極層136分別例如是陽極以及陰極。
發光元件130的第一電極層132位於第一絕緣層106上。
第一電極層132的材料例如是鋁、銦錫氧化物(ITO)或其他可作為陽極的合適的材料。
值得一提的是,第一電極層132與第一輔助電極120電性連接。更詳細來說,發光元件130之第一電極層132與第一輔助電極120之上電極層124電性連接。第一電極層132填入第一絕緣層106的第一接觸窗開口106a中,以使第一電極層132藉由第一接觸窗開口106a與第一輔助電極120的上電極層124電性連接。
第二絕緣層108覆蓋第一絕緣層106以及發光元件130的第一電極層132。第二絕緣層108的材料例如是無機材料、有機材料或上述之組合。無機材料包括氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或上述至少二種材料的堆疊層。再者,第二絕緣層108具有開口108a,且開口108a暴露出第一電極層132。此外,第一絕緣層106與第二絕緣層108中更包括第二接觸窗開口110。第二接觸窗開口110暴露出部分主動元件T2。更詳細來說,第二接觸窗開口110暴露出主動元件T2的部分汲極D2。
發光元件130的發光層134位於第二絕緣層108的開口108a內,且發光層134配置於第一電極層132上。再者,發光元件130之發光層134的垂直投影至少部份與第一輔助電極120重疊。發光層134可為有機發光層或無機發光層。根據發光層134所使用之材質,此電致發光裝置可稱為有機電致發光裝置或是無機電致發光裝置。另外,每一畫素結構100之發光元件130的發
光層134可為紅色有機發光圖案、綠色有機發光圖案、藍色有機發光圖案或是混合各頻譜的光產生的不同顏色(例如白、橘、紫、...等)發光圖案。此外,根據其他實施例,上述之發光元件130的發光層134中可更包括電子輸入層、電洞輸入層、電子傳輸層以及電洞傳輸層等等。
發光元件130的第二電極層136位於第二絕緣層108上,且填入第二絕緣層108的開口108a中並配置於發光層134上。第二電極層136的材料例如是銀、薄銀或其他可作為陰極的合適的材料。再者,第二電極層136與主動元件T2電性連接。更詳細來說,第二電極層136填入第二接觸窗開口110中,以使發光元件130之第二電極層136藉由第二接觸窗開口110與主動元件T2的汲極D2電性連接。
第一隔離結構140位於發光元件130之第二電極層136的周圍,其中第二電極層136與第一隔離結構140之間具有第一間隙150。第一隔離結構140的材料例如是光阻或其他合適的材料。再者,第一隔離結構140的形狀例如是倒三角形,因此第一間隙150的形成方法包法在第二絕緣層108以及第一隔離結構140上沉積第二電極層材料(未繪示),並可藉由倒三角形的第一隔離結構140使第二電極層材料斷開。如此一來,第一間隙150形成在第一隔離結構140的底部周圍,以使第二電極層136與第一隔離結構140分離開來。另外,電極層138形成在第一隔離結構140上,且電極層138與第二電極層136屬於相同膜層。
值得一提的是,由於發光元件130之第二電極層136是藉由倒三角形的第一隔離結構140斷開的方式形成,因此可以簡易的製程來製作出厚度較薄的第二電極層136,以使畫素結構100具有較高的穿透度以及第二電極層136的阻值較低等優點,進而可改善IR壓降的問題。
還值得一提的是,由於第一電極層132與第一輔助電極120電性連接,因此本發明的發光元件130的第一電極層132搭配輔助電極的設計可使第一電極層132的電阻經過並聯後下降,以使畫素結構100的總電阻減少約40%,進而可改善顯示面板的整體發光均勻度。舉例來說,上述電極層搭配輔助電極的設計可應用於上發光式有機電致發光元件的陽極,以使陽極的電阻經過並聯後下降,但本發明不限於此。在其他實施例中,上述電極層搭配輔助電極的設計亦可以應用在其他合適的電極層或導電層中。
在上述圖2之實施例中,第一輔助電極120為雙層電極層。然而,本發明不限於此。在本發明的其他實施例(如圖3與圖4之實施例所示)中,第一輔助電極亦可以是單一電極層。在此,單一電極層並非限定為單一膜層的電極層,而是單一電極層亦可以是指具有多層膜堆疊結構的電極層。
圖3與圖4分別為依照本發明的第二以及第三實施例的畫素結構的剖面示意圖。圖3與圖4之實施例與上述圖2之實施例相似,因此相同或相似的元件以相同或相似的符號表示,且不再重複說明。
請參照圖3,圖3之實施例與上述圖2之實施例的不同之處在於,在畫素結構200中,第一輔助電極220僅包括下電極層222,且下電極層222與主動元件T2的閘極G2例如是屬於相同膜層。因此,絕緣層204覆蓋下電極層222。再者,絕緣層204與第一絕緣層206中更包括第一接觸窗開口206a,且第一接觸窗開口206a暴露出下電極層222。第一電極層132填入絕緣層204與第一絕緣層206的第一接觸窗開口206a中,以使第一電極層132藉由第一接觸窗開口206a與第一輔助電極220的下電極層222電性連接。
請參照圖4,圖4之實施例與上述圖2之實施例的不同之處在於,在畫素結構300中,第一輔助電極320僅包括上電極層324,且上電極層324與主動元件T2的源極S2以及汲極D2例如是屬於相同膜層。因此,上電極層324位於絕緣層304上。再者,第一絕緣層306具有第一接觸窗開口306a,且第一接觸窗開口306a暴露出第一輔助電極320的上電極層324。第一電極層132填入第一絕緣層306的第一接觸窗開口306a中,以使第一電極層132藉由第一接觸窗開口306a與第一輔助電極320的上電極層324電性連接。
圖5為依照本發明的第四實施例的畫素結構的剖面示意圖。圖5之實施例與上述圖2之實施例相似,因此相同或相似的元件以相同或相似的符號表示,且不再重複說明。圖5之實施例與上述圖2之實施例的不同之處在於畫素結構400更包括第二輔
助電極460。
請參照圖5,第二輔助電極460與主動元件T2電性絕緣且位於發光元件130的一側,其中第二輔助電極460與發光元件130之第一電極層132電性連接。更詳細來說,第二絕緣層408具有暴露出第一電極層132的開口408a以及接觸窗開口408b。發光元件130的發光層134位於第二絕緣層408的開口408a內。第二輔助電極460填入第二絕緣層408的接觸窗開口408b中,以使第二輔助電極460藉由接觸窗開口408b與發光元件130之第一電極層132電性連接。
再者,第二輔助電極460與發光元件130之第二電極層136例如是屬於相同膜層,且第二輔助電極460與發光元件130之第二電極層136彼此電性絕緣。更詳細來說,畫素結構400更包括第二隔離結構140’。第二隔離結構140’位於第一隔離結構140的一側,其中第二輔助電極460位於第一隔離結構140與第二隔離結構140’之間。第二輔助電極460與第一隔離結構140之間具有第二間隙450,且第二輔助電極460與第二隔離結構140’之間具有第二間隙450’。因此,第二輔助電極460與第一隔離結構140電性絕緣,且第二輔助電極460與第二隔離結構140’電性絕緣。此外,第二隔離結構140’與第一隔離結構140例如是屬於相同膜層。
值得一提的是,由於發光元件130之第二電極層136以及第二輔助電極460可使用片電阻較低且導電性較高的金屬,因
此在降低第二電極層136的阻值上有更佳的效果,進而可改善IR壓降的問題。
還值得一提的是,由於第一電極層132與第一輔助電極120以及第二輔助電極460電性連接,因此本發明的發光元件130的第一電極層132搭配兩種輔助電極的設計可使第一電極層132的電阻經過並聯後下降,以使畫素結構400的總電阻減少約90%,進而可改善顯示面板的整體發光均勻度。舉例來說,上述電極層搭配兩種輔助電極的設計可應用於上發光式有機電致發光元件的陽極,以使陽極的電阻經過並聯後下降,但本發明不限於此。在其他實施例中,上述電極層搭配輔助電極的設計亦可以應用在其他合適的電極層或導電層中。
圖6為依照本發明的第五實施例的畫素結構的剖面示意圖。圖6之實施例與上述圖5之實施例相似,因此相同或相似的元件以相同或相似的符號表示,且不再重複說明。圖6之實施例與上述圖5之實施例的不同之處在於畫素結構500僅包括第二輔助電極460,而不包括第一輔助電極120。
請參照圖6,第二輔助電極460與主動元件T2電性絕緣且位於發光元件130的一側,其中第二輔助電極460與發光元件130之第一電極層132電性連接。再者,絕緣層504覆蓋主動元件T2的閘極G2以及基板102。第一絕緣層506覆蓋主動元件T2以及絕緣層504。發光元件130的第一電極層132位於第一絕緣層506上。
綜上所述,在本發明的畫素結構中,發光元件之第一電極層與第一輔助電極或第二輔助電極或兩者電性連接,其中第一輔助電極與主動元件的閘極屬於相同膜層,或者與源極以及汲極屬於相同膜層,或者為雙層電極的結構,而第二輔助電極與第二電極層屬於相同膜層。因此,在不用增加光罩數目及成本的情況下,本發明的發光元件的第一電極層搭配輔助電極的設計可使第一電極層的電阻經過並聯後下降,以使畫素結構的總電阻大幅減少,進而可改善顯示面板的整體發光均勻度。再者,本發明的上發光顯示技術的電路設計亦可避免因電致發光裝置的元件的衰退而影響到電流的問題。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
102‧‧‧基板
104‧‧‧絕緣層
104a‧‧‧接觸窗開口
106‧‧‧第一絕緣層
106a‧‧‧第一接觸窗開口
110‧‧‧第二接觸窗開口
120‧‧‧第一輔助電極
122‧‧‧下電極層
124‧‧‧上電極層
130‧‧‧發光元件
132‧‧‧第一電極層
134‧‧‧發光層
136‧‧‧第二電極層
138‧‧‧電極層
140‧‧‧第一隔離結構
140’‧‧‧第二隔離結構
150‧‧‧第一間隙
400‧‧‧畫素結構
408‧‧‧第二絕緣層
408a‧‧‧開口
408b‧‧‧接觸窗開口
450、450’‧‧‧第二間隙
460‧‧‧第二輔助電極
CH2‧‧‧通道層
D2‧‧‧汲極
G2‧‧‧閘極
S2‧‧‧源極
T2‧‧‧主動元件
Claims (16)
- 一種畫素結構,包括:一資料線以及一掃描線;至少一主動元件,與該資料線以及該掃描線電性連接,且每一主動元件包括一閘極、一通道層、一源極以及一汲極;一第一輔助電極,與該主動元件電性絕緣;以及一發光元件,位於該第一輔助電極之上方,其中該發光元件包括:一第一電極層,與該第一輔助電極電性連接;一發光層,配置於該第一電極層上;以及一第二電極層,配置於該發光層上,其中該第二電極層與該主動元件電性連接,其中該發光元件之該發光層的垂直投影至少部份與該第一輔助電極重疊。
- 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構,更包括一第一絕緣層,覆蓋該主動元件以及該第一輔助電極,該發光元件的該第一電極層位於該第一絕緣層上,其中該第一絕緣層具有暴露出該第一輔助電極的一第一接觸窗開口,且該第一電極層藉由該第一接觸窗開口與該第一輔助電極電性連接。
- 如申請專利範圍第2項所述的畫素結構,更包括一第二絕緣層,覆蓋該第一絕緣層以及該發光元件的該第一電極層,該發光元件的該第二電極層位於該第二絕緣層上,其中該第二絕緣層具有暴露出該第一電極層的一開口,該發光元件的該發光層位於 該開口內。
- 如申請專利範圍第3項所述的畫素結構,其中該第一絕緣層與該第二絕緣層中更包括一第二接觸窗開口,暴露出部分該主動元件,該發光元件之該第二電極層藉由該第二接觸窗開口與該主動元件電性連接。
- 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構,其中該第一輔助電極為單一電極層。
- 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構,其中該第一輔助電極包括:一下電極層;以及一上電極層,與該下電極層電性連接,其中該發光元件之該第一電極層與該第一輔助電極之該上電極層電性連接。
- 如申請專利範圍第6項所述的畫素結構,其中該下電極層與該主動元件的該閘極屬於相同膜層。
- 如申請專利範圍第6項所述的畫素結構,其中該上電極層與該主動元件的該源極以及該汲極屬於相同膜層。
- 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構,更包括一隔離結構,位於該發光元件之該第二電極層的周圍,其中該第二電極層與該隔離結構之間具有一間隙。
- 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構,更包括一第二輔助電極,與該主動元件電性絕緣且位於該發光元件的一側,其中該第二輔助電極與該發光元件之該第一電極層電性連接。
- 如申請專利範圍第10項所述的畫素結構,其中該第二輔助電極與該發光元件之該第二電極層屬於相同膜層,且該第二輔助電極與該發光元件之該第二電極層彼此電性絕緣。
- 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構,其中該發光元件為上發光式有機電致發光元件。
- 一種畫素結構,包括:一資料線以及一掃描線;至少一主動元件,與該資料線以及該掃描線電性連接;一發光元件,與該主動元件電性連接,其中該發光元件包括:一第一電極層;一發光層,配置於該第一電極層上;以及一第二電極層,配置於該發光層上,其中該第二電極層與該主動元件電性連接;以及一輔助電極,與該主動元件電性絕緣且位於該發光元件的一側,其中該輔助電極與該發光元件之該第一電極層電性連接,其中該輔助電極與該發光元件之該第二電極層屬於相同膜層,且該輔助電極與該發光元件之該第二電極層彼此電性絕緣。
- 如申請專利範圍第13項所述的畫素結構,更包括:一第一絕緣層,覆蓋該主動元件,該發光元件的該第一電極層位於該第一絕緣層上;一第二絕緣層,覆蓋該第一絕緣層以及該發光元件的該第一電極層,該發光元件的該第二電極層位於該第二絕緣層上,其中 該第二絕緣層具有暴露出該第一電極層的一開口以及一第一接觸窗開口,該發光元件的該發光層位於該開口內,且該輔助電極藉由該第一接觸窗開口與該第一電極層電性連接。
- 如申請專利範圍第14項所述的畫素結構,其中該第一絕緣層與該第二絕緣層中更包括一第二接觸窗開口,暴露出部分該主動元件,該發光元件之該第二電極層藉由該第二接觸窗開口與該主動元件電性連接。
- 如申請專利範圍第13項所述的畫素結構,更包括:一第一隔離結構,位於該發光元件之該第二電極層的周圍,其中該第二電極層與該第一隔離結構之間具有一第一間隙;一第二隔離結構,位於該第一隔離結構的一側,其中該輔助電極位於該第一隔離結構與該第二隔離結構之間,該輔助電極與該第一隔離結構電性絕緣,且該輔助電極與該第二隔離結構電性絕緣。
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