專利名稱：主動式有機電致發(fā)光顯示器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以非晶硅薄膜晶體管(a-SiH TFT)為驅(qū)動元件的主動式有機電致發(fā)光顯示器(AM-OLED)，特別涉及一種具有光遮蔽結(jié)構(gòu)的AM-OLED，可電隔離像素區(qū)域以外的寄生OLED，并可屏蔽非晶硅層以防止被后續(xù)的表面處理工藝損傷。
背景技術(shù)：
有機電致發(fā)光顯示器(Organic Electroluminescence Device；Organic LightEmitting Diode，以下簡稱OLED)，依照其驅(qū)動方式可區(qū)分成主動式(activematrix)與被動式兩種，其中主動式有機電致發(fā)光顯示器(以下簡稱AM-OLED)以電流驅(qū)動，每一個像素至少要有一開關(guān)薄膜晶體管(switch TFT)，作為圖像數(shù)據(jù)進入儲存開關(guān)及尋址之用；另外需要一個驅(qū)動薄膜晶體管(drivingTFT)，根據(jù)電容儲存電壓的不同來調(diào)節(jié)驅(qū)動電流的大小，即控制像素明亮及灰階的不同。目前的主動式驅(qū)動方式有使用兩個TFT驅(qū)動方式及四個TFT驅(qū)動方式。
一般而言，AM-OLED的發(fā)光原理是在特定的有機薄膜積層施加電流以使電能轉(zhuǎn)換成光能，其具有面發(fā)光的厚度薄、質(zhì)量輕的特征以及自發(fā)光的高發(fā)光效率、低驅(qū)動電壓等優(yōu)點，且具有視角廣、高對比、高響應(yīng)速度、全彩化及可撓曲的特性。至于TFT元件的制作上，則是采用液晶顯示器的非晶硅(amorphous silicon，a-SiH)的TFT技術(shù)。請參閱圖1，其顯示現(xiàn)有非晶硅TFT的AM-OLED的俯視圖。以采用兩個非晶硅TFT的AM-OLED為例，其包含有多個陣列的像素區(qū)域10，由沿Y方向延伸的數(shù)據(jù)線12以及沿X方向延伸的源極線(source line或稱Vddline)14所構(gòu)成。在每一個像素區(qū)域10中，包含有兩條沿X方向延伸的掃描線16、兩個非晶硅TFT元件18、一個由矩形的透明電極所構(gòu)成的顯示區(qū)域20以及一電容器22。
請參閱圖2A，它是沿圖1的切線A-A顯示現(xiàn)有的非晶硅TFT元件18的剖面示意圖。以下以蝕刻終止型式(etching stopper type)的制作方法說明現(xiàn)有非晶硅TFT元件18的工藝。首先，在一透明基底30表面上形成一第一金屬層，再將第一金屬層定義形成源極線14、掃描線16以及電容器22的下電極的圖形。然后，依序在透明基底30的表面上形成一第一絕緣層32、一第二絕緣層34以及一非晶硅(a-SiH)層36，再利用光刻蝕刻技術(shù)將部分第二絕緣層34以及非晶硅層36去除，以使非晶硅TFT元件18的預(yù)定區(qū)域定義形成一島狀結(jié)構(gòu)，至于源極線14上方的第二絕緣層34以及非晶硅層36則是完全去除。接著，在島狀結(jié)構(gòu)的預(yù)定柵極區(qū)域上方定義形成一蝕刻終止層38。隨后，依序在透明基底30的整個表面上形成一摻雜非晶硅層40以及一第二金屬層42，再利用光刻蝕刻技術(shù)將部分摻雜非晶硅層40以及第二金屬層42去除，將第二金屬層42定義形成數(shù)據(jù)線12以及電容器22的上電極的圖形，并同時將摻雜非晶硅層40以及第二金屬層42保留在島狀結(jié)構(gòu)的表面上，至于源極線14上方的摻雜非晶硅層40以及第二金屬層42則是完全去除。跟著，利用光刻蝕刻工藝，于島狀結(jié)構(gòu)的預(yù)定柵極區(qū)域上方定義形成一開口，則可使第二金屬層42區(qū)分成為一源極/漏極電極(42A或42B)，可使摻雜非晶硅層40區(qū)分成為一源極/漏極擴散區(qū)(40A或40B)，至于非晶硅層36是用來作為一溝道。
接下來，于透明基底30的整個表面上形成一保護層44，再利用光刻蝕刻工藝在保護層44內(nèi)至少形成一第一通孔45I、一第二通孔45II以及一第三通孔45III，其中第一通孔45I以及第二通孔45II使得分別暴露出源極/漏極電極(42A或42B)附近的第二金屬層42，而第三通孔45III則穿過第一絕緣層32以暴露出源極線14的部分區(qū)域。其后，于透明基底30的表面上定義形成一具有透明導(dǎo)電效果的氧化銦錫(ITO)層46的圖形，以構(gòu)成矩形顯示區(qū)域20，并覆蓋住第一通孔45I、第二通孔45II以及第三通孔45III的暴露區(qū)域，以提供電連接效果。
請參閱圖2B，它是沿圖1的切線A-A顯示現(xiàn)有寄生OLED的剖面示意圖。當(dāng)上述非晶硅TFT元件18完成之后，在進行蒸鍍工藝之前需先進行表面處理程序，再依序沉積一有機/高分子發(fā)光材料層47以及一陰極金屬層48，便大致完成了AM-OLED的工藝。然而，在現(xiàn)有的表面處理技術(shù)中，通常采用紫外線臭氧(UV/O3)或O2等離子體的表面清洗工藝，而表面清洗工藝中的UV光會損傷非晶硅層36，進而導(dǎo)致閾值電壓(threshold voltage)增加或漏電流(leakage current)增加的問題。對于一般的TFT-LCD工藝而言，可以在UV清洗工藝之后進行退火處理，其可修復(fù)表面的損傷結(jié)構(gòu)，以解決上述問題，但是對于非晶硅TFT的OLED工藝而言，礙于后續(xù)蒸鍍有機/高分子材料層47的限制，無法提供此道退火處理來解決非晶硅層36受損的問題。
除此之外，對于現(xiàn)有的五道掩膜的非晶硅TFT工藝而言，ITO層46的圖形不只應(yīng)用于顯示區(qū)域20中，還必須提供作為第二金屬層與第二金屬層之間或是第二金屬層與第一金屬層之間的電連接橋梁，然而顯示區(qū)域20以外的ITO層46這卻會導(dǎo)致形成一寄生OLED區(qū)域49，此寄生OLED區(qū)域49亦會產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象，進而造成不必要的電力消耗以及視覺干擾。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有光遮蔽結(jié)構(gòu)的AM-OLED，此光遮蔽結(jié)構(gòu)覆蓋顯示區(qū)域以外的面積，可屏蔽非晶硅層以防止后續(xù)電或UV光清洗工藝的損傷，并可隔離寄生電容以確保AM-OLED的發(fā)光品質(zhì)。
本發(fā)明則提供一種主動式有機電致發(fā)光顯示器，每一像素區(qū)域中包括有至少兩個非晶硅TFT元件，且非晶硅TFT元件的溝道由一非晶硅層所構(gòu)成；一顯示區(qū)域，由一透明導(dǎo)電層所構(gòu)成；以及一光遮蔽層，覆蓋于顯示區(qū)域以外的區(qū)域上，其可電隔離像素區(qū)域以外的寄生OLED，并可屏蔽非晶硅層以防止被后續(xù)表面處理工藝損傷。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明的一個特征在于提供一光遮蔽結(jié)構(gòu)，可屏蔽非晶硅層以防止其被后續(xù)表面清洗工藝中的UV光或等離子體損傷，進而改善現(xiàn)有閾值電壓增加或漏電流增加的問題。
本發(fā)明的另一特征在于提供一光遮蔽結(jié)構(gòu)，可隔離寄生OLED區(qū)域，因此可有效避免寄生OLED區(qū)域產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象，進而減少不必要的電力消耗以及視覺干擾。


圖1顯示現(xiàn)有非晶硅TFT的AM-OLED的俯視圖；圖2A是沿圖1的切線A-A′顯示現(xiàn)有非晶硅TFT元件的剖面示意圖；圖2B是沿圖1的切線A-A′顯示現(xiàn)有寄生OLED的剖面示意圖；圖3A至3F是顯示本發(fā)明非晶硅TFT的AM-OLED工藝方法的俯視圖；圖4A至4G是沿圖3的切線B-B′顯示本發(fā)明非晶硅TFT的AM-OLED工藝方法的剖面示意圖；以及圖5A至5G是沿圖3的切線C-C′顯示本發(fā)明非晶硅TFT的AM-OLED工藝方法的剖面示意圖。
附圖中的附圖標(biāo)記說明如下現(xiàn)有技術(shù)像素區(qū)域～10；數(shù)據(jù)線～12；源極線～14；掃描線～16；非晶硅TFT元件～18；顯示區(qū)域～20；電容器～22；透明基底～30；第一絕緣層～32；第二絕緣層～34；非晶硅層～36；蝕刻終止層～38；摻雜非晶硅層～40；第二金屬層～42；保護層～44；第一通孔～45I；第二通孔～45II；第三通孔～45III；ITO層～46；有機/高分子發(fā)光材料層～47；陰極金屬層～48；寄生OLED區(qū)域～49。
本發(fā)明技術(shù)透明基底～50；第一金屬層～52；源極線～52S；第一掃描線～52I；第二掃描線～52II；電容器之下電極～52C；第一絕緣層～54；第二絕緣層～55；非晶硅層～56；第一通孔～57I；蝕刻終止層～58；摻雜非晶硅層～60；第二金屬層～62；數(shù)據(jù)線～62D；電容器之上電極～62C；開口～63I、63II；保護層～64；第二通孔～57II；第三通孔～57III；第四通孔～57IV；第五通孔～57V；透明導(dǎo)電層～66；顯示區(qū)域～66P；光遮蔽層～68；寄生OLED區(qū)域～69；有機/高分子發(fā)光材料層～70；陰極金屬層～72；第一非晶硅TFT元件～TFT1；第二非晶硅TFT元件～TFT2。
具體實施例方式
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出優(yōu)選實施例，并配合附圖，作詳細說明如下實施例本發(fā)明提供一種以非晶硅薄膜晶體管(a-SiH TFT)為驅(qū)動元件的主動式有機電致發(fā)光顯示器(AM-OLED)，其透明導(dǎo)電層上具有一光遮蔽結(jié)構(gòu)，可以電隔離像素區(qū)域以外的寄生OLED，并供以屏蔽后續(xù)分OLED工藝所產(chǎn)生的損傷。
以采用兩個非晶硅TFT的AM-OLED為例，其包含有多個陣列的像素區(qū)域，由沿Y方向延伸的數(shù)據(jù)線以及沿X方向延伸的源極線(source line或稱Vddline)所構(gòu)成。在每一個像素區(qū)域中，包含有兩條沿X方向延伸的掃描線、兩個非晶硅TFT元件、一個由矩形透明電極所構(gòu)成的顯示區(qū)域以及一電容器。一般的非晶硅TFT結(jié)構(gòu)的制作方法，可分為蝕刻終止型(etchingstopper type)以及底溝道型(back channel type)的制作方法，以下以蝕刻終止型的制作方法來說明本發(fā)明的非晶硅TFT的AM-OLED。
圖3A至3F是顯示本發(fā)明非晶硅TFT的AM-OLED工藝方法的俯視圖。圖4A至4G是沿圖3的切線B-B′顯示本發(fā)明非晶硅TFT的AM-OLED工藝方法的剖面示意圖。圖5A至5G是沿圖3的切線C-C′顯示本發(fā)明非晶硅TFT的AM-OLED工藝方法的剖面示意圖。
首先，如圖3A、4A與5A所示，在一透明基底50表面上形成一第一金屬層52，再將第一金屬層定義形成一沿X方向延伸的源極線52S、一沿X方向延伸的第一掃描線52I、一沿X方向延伸的第二掃描線52II以及一電容器的下電極52C的圖形。然后，如圖3B、4B與5B所示，依序在透明基底30的表面上形成一第一絕緣層54、一第二絕緣層55以及一非晶硅層56，其中第一絕緣層54的材料可選用SiO2、SiN、SiON，第二絕緣層55的材料可選用SiO2、SiN、SiON。再利用光刻蝕刻技術(shù)將部分第二絕緣層55以及非晶硅層56去除，可分別在第一掃描線52I以及第二掃描線52II的非晶硅TFT元件的預(yù)定區(qū)域上定義形成一島狀結(jié)構(gòu)，至于源極線52S上方的第二絕緣層55以及非晶硅層56則是完全去除，并穿過第一絕緣層54以形成一第一通孔57I，用以暴露出源極線52S的部分區(qū)域。接著，于島狀結(jié)構(gòu)的預(yù)定柵極區(qū)域上方定義形成一蝕刻終止層58。
如圖3C、4C與5C所示，依序于透明基底50的整個表面上形成一摻雜非晶硅層60以及一第二金屬層62，其中摻雜非晶硅層60可使用n+摻雜的非晶硅材料。然后，利用光刻蝕刻技術(shù)將部分摻雜非晶硅層60以及第二金屬層62去除，則可將第二金屬層62定義形成一沿Y方向延伸的數(shù)據(jù)線62D以及一電容器的上電極62C的圖形，并同時可將摻雜非晶硅層60以及第二金屬層62保留在島狀結(jié)構(gòu)的表面上，至于源極線52S上方的摻雜非晶硅層60以及第二金屬層62則是完全去除。跟著，利用光刻蝕刻工藝，于島狀結(jié)構(gòu)的預(yù)定柵極區(qū)域上方定義形成一開口63I與63II，則可使第二金屬層62區(qū)分成為一源極/漏極電極(62A或62B)，可使摻雜非晶硅層60區(qū)分成為一源極/漏極擴散區(qū)(60A或60B)，至于非晶硅層56則用來作為一溝道，如此便大致完成第一非晶硅TFT元件(TFT1)以及第二非晶硅TFT元件(TFT2)。
如圖3D、4D與5D所示，在透明基底50的整個表面上形成一保護層64，再用光刻蝕刻工藝在保護層64內(nèi)至少形成一第二通孔57II、一第三通孔57III、一第四通孔57IV以及一第五通孔57V，并同時暴露出第一通孔57I。其中，第二通孔57II以及第三通孔57III分別暴露出第二非晶硅TFT元件(TFT2)的源極/漏極電極(62A或62B)附近的第二金屬層62，第四通孔57IV暴露出第二掃描線52II的一端，至于第五通孔57V則暴露出電容器的上電極62C的一部分區(qū)域。
如圖3E、4E與5E所示，在透明基底50的表面上定義形成一具有透明導(dǎo)電層66的圖形，可使用ITO材料，以構(gòu)成矩形顯示區(qū)域66P、覆蓋住第一通孔57I、第二通孔57II、第三通孔57III、第四通孔57IV以及第五通孔57V的暴露區(qū)域，則第一透明導(dǎo)電層66I可以提供電容器的上電極62C與第二掃描線52II之間的電連接效果，而第二透明導(dǎo)電層66II可以提供源極線52S與第二掃描線52II之間的電連接效果。
如圖3F、4F與5F所示，在透明基底50的整個表面上定義形成一光遮蔽層68，其至少覆蓋第一透明導(dǎo)電層66I以及第二透明導(dǎo)電層66II，但需暴露顯示區(qū)域66P，則光遮蔽層68可屏蔽非晶硅層56，并同時隔離寄生OLED區(qū)域69。為了簡化工藝，光遮蔽層68的圖案覆蓋顯示區(qū)域66P以外的面積。在優(yōu)選實施例中，光遮蔽層68的材料可選用具有不透光且絕緣的單層材料(如CrOx)或含有高分子樹脂的雙層結(jié)構(gòu)(如聚亞酰胺/碳黑)，或是含有不透光金屬的雙層結(jié)構(gòu)(如SiOx/Cr)。
最后，如圖4G與5G所示，在進行蒸鍍工藝之前需先進行表面處理程序，可采用紫外線臭氧(UV/O3)或O2等離子體表面清洗工藝，然后再依序沉積一有機/高分子發(fā)光材料層70以及一陰極金屬層72，便大致完成AM-OLED的工藝。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在顯示區(qū)域66P以外的表面上覆蓋光遮蔽層68，可屏蔽非晶硅層56以防止其被后續(xù)表面清洗工藝中的UV光或等離子體損傷，進而改善現(xiàn)有閾值電壓增加或漏電流增加的問題。此外，光遮蔽層68至少覆蓋第一透明導(dǎo)電層66I以及第二透明導(dǎo)電層66II，可隔離寄生OLED區(qū)域69，因此可有效避免寄生OLED區(qū)域69產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象，進而減少不必要的電力消耗以及視覺干擾。
雖然本發(fā)明已以一優(yōu)選實施例公開如上，但是它并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)可以作各種更改與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍由所附權(quán)利要求所定義的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種主動式有機電致發(fā)光顯示器，其包含有多個陣列的像素區(qū)域，其中每一像素區(qū)域中包括有至少兩個非晶硅TFT元件，該非晶硅TFT元件的溝道由一非晶硅層所構(gòu)成；一顯示區(qū)域，由一透明導(dǎo)電層所構(gòu)成；以及一光遮蔽層，至少覆蓋非晶硅TFT元件的該非晶硅層且暴露該顯示區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的主動式有機電致發(fā)光顯示器，其中該光遮蔽層由不透明且絕緣的材料所構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的主動式有機電致發(fā)光顯示器，其中該光遮蔽層由CrOx的單層結(jié)構(gòu)、聚亞酰胺/碳黑的雙層結(jié)構(gòu)或是SiOx/Cr的雙層結(jié)構(gòu)所構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的主動式有機電致發(fā)光顯示器，其中該光遮蔽層覆蓋該顯示區(qū)域以外的區(qū)域。
5.如權(quán)利要求1所述的主動式有機電致發(fā)光顯示器，其中該光遮蔽層覆蓋該顯示區(qū)域以外的該透明導(dǎo)電層，用以隔離一寄生有機電致發(fā)光顯示器的區(qū)域。
6.如權(quán)利要求1所述的主動式有機電致發(fā)光顯示器，其中該透明導(dǎo)電層由ITO材料所構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1所述的主動式有機電致發(fā)光顯示器，其中每一像素區(qū)域由垂直相交的一數(shù)據(jù)線以及一源極線定義而成，且每一像素區(qū)域內(nèi)包含有至少一個電容器。
8.如權(quán)利要求1所述的主動式有機電致發(fā)光顯示器，其中每一像素區(qū)域表面上另覆蓋有一有機發(fā)光材料層以及一陰極金屬層。
9.一種主動式有機電致發(fā)光顯示器的制作方法，其包含有下列步驟提供一透明基底；于該透明基底上形成一第一金屬層，并將該第一金屬層定義形成兩個沿X方向延伸的第一、第二掃描線以及一電容器下電極的圖形，其中該電容器的下電極位于該第一、第二掃描線之間；于該透明基底的整個表面上形成一第一絕緣層；于該第一掃描線的一預(yù)定TFT元件區(qū)域上定義形成一島狀結(jié)構(gòu)，其中該島狀結(jié)構(gòu)由一第二絕緣層以及一非晶硅層依序構(gòu)成；于該島狀結(jié)構(gòu)的頂部形成一蝕刻終止層，以覆蓋該預(yù)定TFT元件區(qū)域的柵極；于該島狀結(jié)構(gòu)的表面上依序形成一摻雜非晶硅層以及一第二金屬層；將該第二金屬層定義形成一沿Y方向延伸的數(shù)據(jù)線圖案以及一電容器的上電極，并于該島狀結(jié)構(gòu)的頂部形成一開口，以使該預(yù)定TFT元件區(qū)域的該第二金屬層隔離成一源/漏極電極層，并使該預(yù)定TFT元件區(qū)域的該摻雜非晶硅層隔離成一源/漏極擴散區(qū)；于該透明基底的整個表面上形成一保護層，并于該保護層中形成一第一通孔以及一第二通孔，其中該第一通孔暴露該第二掃描線之一端，該第二通孔暴露該電容器的上電極之一端；于該透明基底的整個表面上形成一透明導(dǎo)電層，并將該透明導(dǎo)電層定義形成一顯示區(qū)域的圖形，同時使該透明導(dǎo)電層覆蓋該第一通孔以及該第二通孔的暴露區(qū)域；以及于該透明基底的整個表面上形成一光遮蔽層，其中該光遮蔽層至少覆蓋該預(yù)定TFT元件區(qū)域的該非晶硅層，且該光遮蔽層暴露該顯示區(qū)域。
10.如權(quán)利要求9所述的主動式有機電致發(fā)光顯示器的制作方法，另包含有下列步驟進行表面清洗工藝；于該透明基底的整個表面上沉積一有機發(fā)光材料層；以及于該有機發(fā)光材料層的整個表面上沉積一陰極金屬層。
11.如權(quán)利要求10所述的主動式有機電致發(fā)光顯示器的制作方法，其中該表面清洗工藝為紫外線臭氧(UV/O3)或O2等離子體表面清洗工藝。
12.如權(quán)利要求9所述的主動式有機電致發(fā)光顯示器的制作方法，其中該光遮蔽層由不透明且絕緣的材料所構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求9所述的主動式有機電致發(fā)光顯示器的制作方法，其中該光遮蔽層由CrOx的單層結(jié)構(gòu)、聚亞酰胺/碳黑的雙層結(jié)構(gòu)或是SiOx/Cr的雙層結(jié)構(gòu)所構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求9所述的主動式有機電致發(fā)光顯示器的制作方法，其中該光遮蔽層屏蔽該非晶硅TFT元件的非晶硅層。
15.如權(quán)利要求9所述的主動式有機電致發(fā)光顯示器的制作方法，其中該光遮蔽層覆蓋該顯示區(qū)域以外的該透明導(dǎo)電層，用以隔離一寄生有機電致發(fā)光顯示器的區(qū)域。
16.如權(quán)利要求9所述的主動式有機電致發(fā)光顯示器的制作方法，其中該透明導(dǎo)電層由ITO材料所構(gòu)成。
17.如權(quán)利要求9所述的主動式有機電致發(fā)光顯示器的制作方法，其中該顯示區(qū)域的圖案位于該第一、第二掃描線以及該數(shù)據(jù)線之間。
18.如權(quán)利要求9所述的主動式有機電致發(fā)光顯示器的制作方法，其中該透明導(dǎo)電層覆蓋該第一通孔以及該第二通孔的暴露區(qū)域，可使該第二掃描線與該電容上電極之間產(chǎn)生電連接。
19.如權(quán)利要求9所述的主動式有機電致發(fā)光顯示器的制作方法，其中該第一掃描線上制作該預(yù)定TFT元件的同時，也在該第二掃描線上制作另一預(yù)定TFT元件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種主動式有機電致發(fā)光顯示器。每一像素區(qū)域中包括有至少兩個非晶硅TFT元件，且非晶硅TFT元件的溝道由一非晶硅層所構(gòu)成；一顯示區(qū)域，由一透明導(dǎo)電層所構(gòu)成；以及一光遮蔽層，覆蓋于顯示區(qū)域以外的區(qū)域上，其可電隔離像素區(qū)域以外的寄生有機電致發(fā)光顯示器，并可屏蔽非晶硅層以防止被后續(xù)表面處理工藝損傷。
文檔編號G02F1/15GK1459656SQ0212029
公開日2003年12月3日 申請日期2002年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月22日
發(fā)明者李信宏, 宋志峰 申請人:友達光電股份有限公司