TWI796079B

TWI796079B - 元件基板及其製造方法

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Publication number: TWI796079B
Application number: TW111100658A
Authority: TW
Inventors: 蔡榕陞; 李文仁; 余志堅; 來漢中; 劉樹橿; 洪濬成; 胡仰霈; 美英甄
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2022-01-07
Filing date: 2022-01-07
Publication date: 2023-03-11
Also published as: CN114824140A; TW202329480A

Abstract

一種元件基板，包括第一基板、第一電極、接合墊以及犧牲電極。第一基板具有主動區以及位於主動區的至少一側的周邊區。第一電極位於主動區之上，且包括第一金屬層。接合墊位於周邊區之上。犧牲電極包括第二金屬層以及犧牲氧化物層。第一金屬層電性連接至第二金屬層。犧牲氧化物層位於第二金屬層的表面，且為第二金屬層的氧化物。第二金屬層的標準還原電位低於第一金屬層的標準還原電位。

Description

元件基板及其製造方法

本發明是有關於一種元件基板及其製造方法。

有機發光二極體是一種電致發光的半導體元件，具有效率高、壽命長、不易破損、反應速度快、可靠性高等優點。一般而言，有機發光二極體包含上電極、下電極以及位於上電極與下電極之間的有機發光半導體。在製備有機發光半導體顯示裝置的過程中，有機發光二極體的電極有可能會接觸到氧氣，導致有機發光二極體的電極氧化。有機發光二極體的電極在氧化後可能會產生細小的氧化物顆粒，並影響有機發光二極體的效率。

本發明提供一種元件基板，能避免第一電極的第一金屬層在製造過程中氧化。

本發明提供一種元件基板的製造方法，能避免第一電極的第一金屬層氧化。

本發明的至少一實施例提供一種元件基板。元件基板包括第一基板、第一電極、接合墊以及犧牲電極。第一基板具有主動區以及位於主動區的至少一側的周邊區。第一電極位於主動區之上，且包括第一金屬層。接合墊位於周邊區之上。犧牲電極位於第一基板之上。犧牲電極包括第二金屬層以及犧牲氧化物層。第二金屬層電性連接至第一金屬層。犧牲氧化物層位於第二金屬層的表面，且為第二金屬層的氧化物。第二金屬層的標準還原電位低於第一金屬層的標準還原電位。

本發明的至少一實施例提供一種元件基板的製造方法，包括：提供第一基板，第一基板具有主動區以及位於主動區的至少一側的周邊區；形成第二金屬層於第一基板之上；形成接合墊於周邊區之上；形成第一電極於主動區之上，其中第一電極包括第一金屬層，其中第二金屬層電性連接至第一金屬層，其中第二金屬層的標準還原電位低於第一金屬層的標準還原電位；以及透過氧化至少部分第二金屬層而於第二金屬層的表面形成犧牲氧化物層，且氧化至少部分第二金屬層時產生的電子傳遞至第一金屬層。

基於上述，第一金屬層電性連接至第二金屬層，且第二金屬層的標準還原電位低於第一金屬層的標準還原電位，因此，在元件基板的製造過程中，第二金屬層氧化時所產生的電子可以傳遞至第一金屬層，進而改善了第一金屬層在製造過程中出現氧化的問題。

10,20,30,40,50:元件基板

100:第一基板

110:第一絕緣層

112:第一開口

114:第二開口

116:第三開口

120:第二絕緣層

122:第四開口

130:畫素定義層

132:通孔

140:間隙物

200:畫素控制電路

310:犧牲電極

312:第二金屬層

314:犧牲氧化物層

320:導線

330,332:第一測試訊號線

340,334:第二測試訊號線

400,410,420:接合墊

500:有機發光二極體

510:第一電極

512:底部氧化物層

512s,514s,516s:側面

512t,516t:頂面

514:第一金屬層

516:頂部氧化物層

520:有機發光材料

530:第二電極

600:第二基板

700:封膠

810:第一測試接墊

820:第二測試接墊

AA:主動區

BA:接合區

CH:通道層

CL:切割線

D:汲極

e:路線

G:閘極

PA:周邊區

S:源極

T:主動元件

圖1是依照本發明的一實施例的一種元件基板的剖面示意圖。

圖2A至圖2E是圖1的元件基板的製造方法的剖面示意圖。

圖3是依照本發明的一實施例的一種元件基板的剖面示意圖。

圖4是依照本發明的一實施例的一種元件基板的剖面示意圖。

圖5是依照本發明的一實施例的一種元件基板的上視示意圖。

圖6是依照本發明的一實施例的一種元件基板的上視示意圖。

以下將以圖式揭露本發明之多個實施方式，為明確說明，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解的是，這些實務上的細節不應用被以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知的結構與元件在圖式中將省略或以簡單示意的方式為之。

應當理解，儘管術語「第一」與「第二」等在本文中可以用於描述各種元件、部件、區域、層及/或部分，但是這些元件、部件、區域、及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、層或部分與另一個元件、部件、區域、層或部分區分開。

圖1是依照本發明的一實施例的一種元件基板的剖面示意圖。請參考圖1，元件基板10包括第一基板100、第一電極510、接合墊400以及犧牲電極310。在本實施例中，元件基板10還包括畫素控制電路200、導線320、第一測試訊號線330、第一絕緣層110、第二絕緣層120、畫素定義層130、間隙物140、有機發光材料520、第二電極530、第二基板600以及封膠700。

第一基板100具有主動區AA以及位於主動區AA的至少一側的周邊區PA。周邊區PA中包括接合區BA。第一基板100之材質可為玻璃、石英、有機聚合物、或是不透光/反射材料(例如：導電材料、金屬、晶圓、陶瓷或其他可適用的材料)或是其他可適用的材料。若使用導電材料或金屬時，則在第一基板100上覆蓋一層絕緣層(未繪示)，以避免短路問題。

畫素控制電路200位於第一基板100的主動區AA之上。畫素控制電路200可以包括至少一主動元件。在本實施例中，畫素控制電路200可以為任何形式的主動元件陣列。

導線320自第一基板100的周邊區PA上方延伸進第一基板100的主動區AA上方。雖然在圖1中，部分導線320直接位於第一基板100上，但本發明不以此為限。實際上，導線320與第一基板100之間可以隔有絕緣層及/或緩衝層。依據電路佈局的需要，導線320可以包括單層或多層結構。具體地說，元件基板10可以包括由多層導電圖案層所構成的電路，而不同導電圖案層之間夾有絕緣層，且不同導電圖案層可以透過絕緣層中的導電通孔而彼此電性連接。在一些實施例中，導線320可以包括分別屬於不同導電圖案層的多個部分，且導線320分別屬於不同導電圖案層的多個部分透過導電通孔而電性連接。

另外，在圖1中，部分導線320直接位於畫素控制電路200上方，但本發明不以此為限。實際上，導線320可以延伸進畫素控制電路200中或延伸至畫素控制電路200與第一基板100之間。

第一絕緣層110位於第一基板100之上。第一絕緣層110位於周邊區PA與主動區AA之上。第一絕緣層110具有第一開口112、第二開口114以及第三開口116。在一些實施例中，第一開口112位於主動區AA之上，第二開口114以及第三開口116則位於周邊區PA之上，但本發明不以此為限。第一開口112、第二開口114以及第三開口116的位置可以依據實際需求而進行調整。

第二絕緣層120位於主動區AA之上，並形成於第一絕緣層110上。在本實施例中，第二絕緣層120僅形成於主動區AA上方，且不延伸至周邊區PA。第二絕緣層120具有第四開口122。第四開口122重疊於第一開口112。

第一電極510位於第一基板100的主動區AA之上，且填入第一絕緣層110的第一開口112與第二絕緣層120的第四開口122中。第一電極510電性連接至畫素控制電路200與導線320。

在一些實施例中，第一電極510包括依序堆疊的底部氧化物層512、第一金屬層514以及頂部氧化物層516。底部氧化物層512填入第一開口112與第四開口122中。第一金屬層514包覆底部氧化物層512的頂面512t以及側面512s。頂部氧化物層516的側面516s與第一金屬層514的側面514s對齊。

在一些實施例中，底部氧化物層512以及頂部氧化物層516的材料包括銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物或其他合適的氧化物。在一些實施例中，第一金屬層514的材料包括鋁、銀、鎂、前述金屬的合金或其他金屬材料。

畫素定義層130位於第一電極上510。在一些實施例中，畫素定義層130接觸第一電極510的第一金屬層514的側面514s以及頂部氧化物層516的頂面516t。畫素定義層130包括重疊於第一電極510的通孔132。

有機發光材料520位於畫素定義層130的通孔132中，且接觸第一電極510的頂部氧化物層516。第二電極530位於有機發光材料520與畫素定義層130上，且有機發光材料520位於第二電極530與第一電極510之間。

在本實施例中，第一電極上510、有機發光材料520以及第二電極530構成一個有機發光二極體500。有機發光二極體500電性連接至畫素控制電路200與導線320。圖1以元件基板10包含一個有機發光二極體500為例進行說明。然而，元件基板10中之有機發光二極體500的實際數量可以依照需求而進行調整。舉例來說，元件基板10可以包括排成陣列的多個有機發光二極體500。

第二基板600重疊於第一基板100設置。在本實施例中，第二基板600僅重疊於第一基板100的主動區AA，但本發明不以此為限。第二基板600為透明基板，其材質可為玻璃、石英、有機聚合物或是其他可適用的材料。

間隙物140位於畫素定義層130上，且間隙物140適用於控制第一基板100與第二基板600之間的間距。第二電極530選擇性地形成於間隙物140上。換句話說，第二電極530可以位於間隙物140上，也可不位於間隙物140上。

封膠700位於第一基板100與第二基板600之間，且用於將第二基板600固定於第一基板100上方。

接合墊400位於第一基板100的周邊區PA之上。在本實施例中，接合墊400位於周邊區PA中的接合區BA之上。接合墊400填入第一絕緣層110的第二開口114中。在本實施例中，接合墊400電性連接至導線320，並透過導線320而電性連接至第一電極510。在一些實施例中，接合墊400的材料包括銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物或其他合適的氧化物。

犧牲電極310位於第一基板100的周邊區PA之上。犧牲電極310位於第一絕緣層110的第三開口116的底部。犧牲電極310包括第二金屬層312以及犧牲氧化物層314，其中犧牲氧化物層314位於第二金屬層312的表面，且犧牲氧化物層314為第二金屬層312的氧化物。舉例來說，第二金屬層312包括鋁、鈦、鉬、前述金屬的合金或其他金屬材料，且犧牲氧化物層314包括鋁的氧化物、鈦的氧化物、鉬的氧化物或其他金屬材料的氧化物。犧牲氧化物層314是由第二金屬層312氧化後所形成。舉例來說，在製造元件基板10的過程中，空氣透過第一絕緣層110的第三開口116而接觸第二金屬層312的表面，使第二金屬層312的表面被氧化並形成犧牲氧化物層314。在一些實施例中，犧牲氧化物層314包括不導電的氧化物，且犧牲氧化物層314的材料不同於接合墊400的材料。在圖1中，第二金屬層312對應於第三開口116的表面皆被氧化成犧牲氧化物層314，因此，第三開口116的整個底部皆為犧牲氧化物層314，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第二金屬層312對應於第三開口116的表面僅部分被氧化成犧牲氧化物層314。

在一些實施例中，犧牲電極310電性連接至第一測試訊號線330。第一測試訊號線330適用於電性連接犧牲電極310至第一測試接墊(未繪出)。在一些實施例中，第一測試接墊與部分第一測試訊號線330在製造元件基板10的製程中可以被移除。

第一電極510的第一金屬層514電性連接至第二金屬層312。在本實施例中，第一電極510的第一金屬層514透過導線320而電性連接至接合墊400與第二金屬層312。在一些實施例中，導線320、第二金屬層312與第一測試訊號線330連成一體，且屬於相同的導電圖案層，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第二金屬層312透過其他導電結構而間接地電性連接至導線320與第一測試訊號線330。換句話說，第二金屬層312、導線320與第一測試訊號線330可以屬於不同的導電圖案層。

在本實施例中，第二金屬層312的標準還原電位低於第一金屬層514的標準還原電位。舉例來說，第一金屬層514包括銀，而第二金屬層312的標準還原電位低於銀的標準還原電位(+0.7996V)。基於前述，在元件基板10的製造過程中，第二金屬層312氧化時所產生的電子可以傳遞至第一金屬層514，進而避免第一金屬層514在製造過程中氧化。

圖2A至圖2E是圖1的元件基板的製造方法的剖面示意圖。

請參考圖2A，提供具有主動區AA以及位於主動區AA的至少一側的周邊區PA的第一基板100。周邊區PA中包括接合區BA。

形成畫素控制電路200、導線320、第二金屬層312以及第一測試訊號線330於第一基板100之上。畫素控制電路200位於主動區AA之上，且第二金屬層312以及第一測試訊號線330 位於周邊區PA之上。導線320自周邊區PA延伸至主動區AA，並電性連接第二金屬層312與畫素控制電路200。

形成第一絕緣層110於主動區AA與周邊區PA之上。形成第二絕緣層120於主動區AA之上。第一絕緣層110具有第一開口112、第二開口114以及第三開口116。第二絕緣層120具有重疊於第一開口112的第四開口122。

第二金屬層312位於第三開口116的底部，且第三開口116暴露出第二金屬層312的表面。

請參考圖2B，形成第一電極510於主動區AA之上。在本實施例中，形成第一電極510於第一開口112與第四開口122中。第一電極510包括依序堆疊的底部氧化物層512、第一金屬層514以及頂部氧化物層516。

在一些實施例中，先形成底部氧化物層512於第一開口112與第四開口122中。接著於底部氧化物層512上形成第一金屬層514以及頂部氧化物層516，其中第一金屬層514以及頂部氧化物層516是通過同一道圖案化製程所形成，因此頂部氧化物層516的側面516s與第一金屬層514的側面514s對齊。

第一金屬層514電性連接至接合墊400以及第二金屬層312。第二金屬層312的標準還原電位低於第一金屬層514的標準還原電位。

形成接合墊400於周邊區PA之上。在本實施例中，形成接合墊400於第二開口114中。接合墊400電性連接至導線320 與第二金屬層312。在一些實施例中，接合墊400與底部氧化物層512或頂部氧化物層516屬於相同膜層。換句話說，接合墊400與底部氧化物層512或頂部氧化物層516同時形成，但本發明不以此為限。在其他實施例中，接合墊400也可以與底部氧化物層512及頂部氧化物層516不同時形成。

請參考圖2C，透過氧化至少部分第二金屬層312而於第二金屬層312的表面形成犧牲氧化物層314，以形成包括第二金屬層312以及犧牲氧化物層314的犧牲電極。

在本實施例中，氧化至少部分第二金屬層312時產生的電子傳遞至第一金屬層514。舉例來說，電子沿著路線e傳遞至第一金屬層514接觸空氣的側面514s，因此，可以改善第一金屬層514因為接觸空氣而氧化的問題。

請參考圖2D，形成畫素定義層130於第一電極510上。畫素定義層130接觸第一電極510的第一金屬層514。在本實施例中，畫素定義層130覆蓋第一金屬層514的側面514s與頂部氧化物層516的側面516s。畫素定義層130包括重疊於第一電極510的通孔132。形成間隙物140於畫素定義層130上。

請參考圖2E，形成有機發光材料520於畫素定義層130的通孔132中。形成第二電極530於有機發光材料520上。有機發光二極體500包括第一電極510、有機發光材料520與第二電極530。

最後，如圖1所示，提供第二基板600於第一基板100 上方，並以封膠700將第二基板600固定於第一基板100上方。至此，元件基板10大致完成。

圖3是依照本發明的一實施例的一種元件基板的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖3的實施例沿用圖1和圖2A至圖2E的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

請參考圖3，在元件基板20中，位於主動區AA之上的畫素控制電路200包括主動元件T。

主動元件T包括閘極G、通道層CH、源極S以及汲極D。通道層CH位於第一基板100之上。閘極G重疊於通道層CH，且閘極絕緣層GI位於閘極G與通道層CH之間。層間介電層ILD位於閘極G與閘極絕緣層GI之上。本實施例中，閘極絕緣層GI與層間介電層ILD位於主動區AA之上以及周邊區PA之上，但本發明不以此為限。在其他實施例中，閘極絕緣層GI與層間介電層ILD位於主動區AA之上，且不延伸至周邊區PA。源極S以及汲極D位於層間介電層ILD之上，且電性連接至通道層CH。

在本實施例中，主動元件T為頂部閘極型薄膜電晶體，但本發明不以此為限。在其他實施例中，主動元件T為底部閘極型薄膜電晶體、雙閘極型薄膜電晶體或其他形式的薄膜電晶體。

畫素控制電路200的主動元件T電性連接第一電極510。在本實施例中，主動元件T的汲極D電性連接第一電極510與犧牲電極310，而主動元件T的源極S電性連接接合墊400。接合墊400與犧牲電極310可以透過主動元件的通道層CH而彼此電性連接。圖3省略繪示了電性連接源極S至接合墊400的訊號線，源極S與接合墊400之間可以透過任何形式的訊號線而電性連接。

圖4是依照本發明的一實施例的一種元件基板的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖4的實施例沿用圖3的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

請參考圖4，在元件基板30中，位於主動區AA之上的畫素控制電路200包括主動元件T。

主動元件T包括閘極G、通道層CH、源極S以及汲極D。畫素控制電路200的主動元件T電性連接第一電極510。在本實施例中，主動元件T的汲極D電性連接第一電極510，而主動元件T的源極S電性連接犧牲電極310與接合墊400。第一電極510與犧牲電極310可以透過主動元件的通道層CH而彼此電性連接。

圖5是依照本發明的一實施例的一種元件基板的上視示意圖。在此必須說明的是，圖5的實施例沿用圖1和圖2A至圖2E的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

請參考圖5，元件基板40包括第一基板100、第一電極 510、接合墊410、接合墊420、導線320、犧牲電極310、第一測試訊號線330、第二測試訊號線340、第一測試接墊810以及第二測試接墊820。

第一基板100具有主動區AA以及位於主動區AA的至少一側的周邊區PA。在本實施例中，主動區AA為圓形，且周邊區PA環繞主動區AA。在其他實施例中，主動區AA為矩形或其他幾何形狀。

第一電極510位於主動區AA之上，且包括第一金屬層514。在圖5中，第一電極510以矩形為例，但本發明不以此為限。第一電極510的形狀可以依照實際需求而進行調整。

接合墊410以及接合墊420位於周邊區PA之上。在本實施例中，接合墊410電性連接至第一電極510，而接合墊420電性連接至主動區AA上的其他構件。舉例來說，接合墊420電性連接至有機發光二極體的第二電極(圖5省略繪示)。

犧牲電極310位於第一基板100之上。在本實施例中，犧牲電極310位於周邊區PA之上。犧牲電極310包括第二金屬層312以及犧牲氧化物層(圖5省略繪示)。第二金屬層312電性連接至第一金屬層514。第二金屬層312的標準還原電位低於第一金屬層514的標準還原電位。犧牲氧化物層位於第二金屬層312的表面，且犧牲氧化物層為第二金屬層312的氧化物。

第一測試接墊810以及第二測試接墊820形成於周邊區PA之上。第一測試接墊810電性連接至第一電極510。舉例來說，第一測試訊號線330電性連接第一測試接墊810與犧牲電極310，導線320電性連接犧牲電極310至接合墊410與第一電極510。在本實施例中，犧牲電極310位於第一測試接墊810與接合墊410之間。

第二測試訊號線340電性連接第二測試接墊820與接合墊420。

在一些實施例中，元件基板40的製造方法選擇性地更包括沿著切割線CL切割第一基板100，並移除第一測試接墊810以及第二測試接墊820。在本實施例中，部分的第一測試訊號線330與第二測試訊號線340亦會在切割第一基板100之後被移除。

圖6是依照本發明的一實施例的一種元件基板的上視示意圖。在此必須說明的是，圖6的實施例沿用圖5的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

請參考圖6，在元件基板50中，兩個以上的第一電極510電性連接至同一個犧牲電極310。換句話說，兩個以上的第一金屬層514電性連接至同一個第二金屬層312。在本實施例中，多個第一金屬層514透過多條導線320而電性連接至多個接合墊410與一個第二金屬層312。

第一測試接墊810以及第二測試接墊820形成於周邊區PA之上。第一測試接墊810電性連接至第一電極510。舉例來說，第一測試訊號線332電性連接第一測試接墊810與接合墊410，導線320電性連接接合墊410至第一電極510。

第二測試訊號線334電性連接第二測試接墊820與接合墊420。

在本實施例中，元件基板50的製造方法更包括沿著切割線CL切割第一基板100，並移除第一測試接墊810、第二測試接墊820以及犧牲電極310。在本實施例中，部分的第一測試訊號線332、第二測試訊號線334與導線320亦會在切割第一基板100之後被移除。

綜上所述，在元件基板中，第一電極的第一金屬層電性連接至犧牲電極的第二金屬層，且第二金屬層的標準還原電位低於第一金屬層的標準還原電位，因此，在元件基板的製造過程中，第二金屬層氧化時所產生的電子可以傳遞至第一金屬層，進而改善了第一金屬層在製造過程中出現氧化的問題。

10:元件基板