專利名稱：電激發(fā)光顯示裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平面顯示裝置，特別是涉及一種頂部發(fā)光(top emissiontype)電激發(fā)光顯示裝置(electro-luminescence device)及其制造方法。
背景技術(shù)：
電激發(fā)光裝置，例如有機(jī)發(fā)光二極管(organic light emitting diode，OLED)，為一種使用有機(jī)材料的自發(fā)光型裝置。典型地，有機(jī)發(fā)光二極管包括一陽極、一陰極、以及設(shè)置于陽極與陰極之間的電激發(fā)光媒介層(electro-luminescence medium layer，EML)。當(dāng)施加一電位差于陰極與陽極之間時(shí)，電子及電穴會(huì)分別從陰極及陽極注入電激發(fā)光媒介層而重新結(jié)合(recombine)，并以發(fā)光的形式來釋放能量。
圖1繪示出傳統(tǒng)的底部發(fā)光電激發(fā)光顯示裝置剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，一緩沖層102形成于一基板100上，而一薄膜晶體管111設(shè)置于緩沖層102上，其包括一通道層104、柵極介電層106、柵極電極107、及源極/漏極電極109。通道層104，例如一多晶硅層，形成于緩沖層102上，其具有源極/漏極摻雜區(qū)105。通道層104上方被一絕緣層106所覆蓋，例如氮化硅層，以作為該柵極介電層。柵極電極107設(shè)置于位在通道層104上方的柵極介電層106上方，且其被一層間介電(interlayer dielectric，ILD)層108所覆蓋。柵極電極107兩側(cè)設(shè)置有源極/漏極電極109，其經(jīng)由層間介電層與下方絕緣層106中的接觸窗(contact hole)而與源極/漏極摻雜區(qū)105電連接。一第一護(hù)層(passivation layer)110覆蓋薄膜晶體管111及層間介電層108，其具有一介層洞以露出其中一源極/漏極電極109。一透明電極112，例如銦錫氧化物(indium tin oxide，ITO)，形成于一部分的第一護(hù)層110上并經(jīng)由介層洞而與露出的源極/漏極電極109電連接。第二護(hù)層114設(shè)置于薄膜晶體管111上方的第一護(hù)層110上。一電激發(fā)光媒介層116覆蓋于第二護(hù)層114及透明電極112上方，而一非透明電極118，例如一金屬材料，形成于電激發(fā)光媒介層116上方。
在圖1的電激發(fā)光顯示裝置中，透明電極112作為一陽極，而非透明電極118作為一陰極。因此，光線從電激發(fā)光媒介層116經(jīng)過透明電極112向下發(fā)射。此稱作底部發(fā)光電激發(fā)光顯示裝置。然而，底部發(fā)光電激發(fā)光顯示裝置的發(fā)光面積受限于薄膜晶體管。當(dāng)顯示裝置的薄膜晶體管數(shù)量增加時(shí)，電激發(fā)光顯示裝置的開口率(aperture ratio)會(huì)縮小。為了維持面板亮度，耗電量會(huì)因而增加，使電激發(fā)光顯示裝置的壽命縮短。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種電激發(fā)光顯示裝置及其制造方法，其藉由向上發(fā)射光線的方式，使發(fā)光面積(或開口率)不受限于薄膜晶體管。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種電激發(fā)光顯示裝置及其制造方法，其藉由一圍繞發(fā)光區(qū)的非透明層來避免光側(cè)漏，進(jìn)而防止電激發(fā)光顯示裝置發(fā)生色偏(color wash out)。
根據(jù)上述的目的，本發(fā)明提供一種電激發(fā)光顯示裝置，其包括一具有一第一區(qū)及一第二區(qū)的基板、一薄膜晶體管、一中間絕緣層、一非透明電極、一非透明層、一電激發(fā)光媒介層、及一透明電極。薄膜晶體管設(shè)置于基板的第一區(qū)上方，且中間絕緣層設(shè)置于基板的第二區(qū)上方并覆蓋薄膜晶體管。非透明電極設(shè)置于中間絕緣層上方并與薄膜晶體管電連接，而非透明層設(shè)置于非透明電極上方，其具有一開口位于第二區(qū)上方而露出一部分的非透明電極。電激發(fā)光媒介層設(shè)置于開口底部。透明電極設(shè)置于非透明層上方并順應(yīng)性覆蓋開口及電激發(fā)光媒介層的表面。
又根據(jù)上述的目的，本發(fā)明提供一種電激發(fā)光顯示裝置的制造方法。首先，提供一基板，其具有一第一區(qū)及一第二區(qū)，于基板的第一區(qū)上方形成一薄膜晶體管，接著于基板的第二區(qū)上方形成一中間絕緣層，并覆蓋薄膜晶體管。之后，于中間絕緣層上方形成一非透明電極，并與薄膜晶體管電連接，接著于非透明電極上方形成一非透明層，其具有一開口位于第二區(qū)上方而露出一部分的非透明電極。隨后，于開口底部形成一電激發(fā)光媒介層，再于非透明層上方形成一透明電極，并順應(yīng)性覆蓋開口及電激發(fā)光媒介層的表面。
為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合所附圖作詳細(xì)說明。


圖1繪示出傳統(tǒng)的底部發(fā)光電激發(fā)光顯示裝置剖面示意圖。
圖2A至2F繪示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頂部發(fā)光電激發(fā)光顯示裝置的制造方法剖面示意圖。
簡(jiǎn)單符號(hào)說明現(xiàn)有100～基板；102～緩沖層；104～通道層；105～源極/漏極摻雜區(qū)；106～柵極介電層；107～柵極電極；108～層間介電層；109～源極/漏極電極；110～第一護(hù)層；111～薄膜晶體管；112～透明電極；114～第二護(hù)層；116～電激發(fā)光媒介層；118～非透明電極。
本發(fā)明10～第一區(qū)；20～第二區(qū)；200～基板；202～緩沖層；204～通道層；206～柵極介電層；207～柵極電極；209～離子注入；210～層間介電層；211～源極/漏極摻雜區(qū)；212～中間絕緣層；213～源極/漏極電極；214～非透明電極；215～薄膜晶體管；216～透明導(dǎo)電層；217、219、221～開口；218絕緣層；220～非透明層；222～電激發(fā)光媒介層；224～透明電極；226～電激發(fā)光二極管。
具體實(shí)施例方式
圖2F繪示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頂部發(fā)光的電激發(fā)光顯示裝置的剖面示意圖。電激發(fā)光顯示裝置包括一具有一第一區(qū)10及一第二區(qū)20的基板200、一薄膜晶體管215、一中間絕緣層212、一非透明電極214、一非透明層220、一電激發(fā)光媒介層222、及一透明電極224。此處，基板200的第一區(qū)可為一晶體管區(qū)，而第二區(qū)20可為一發(fā)光區(qū)。再者，其上覆蓋有一緩沖層202。薄膜晶體管215設(shè)置于基板200的第一區(qū)10上方的緩沖層202上，其由具有源極/漏極摻雜區(qū)211的通道層204、柵極介電層206、柵極電極207、及源極/漏極電極213所構(gòu)成。一層間介電(ILD)層210設(shè)置于柵極介電層206上并覆蓋柵極電極207。
中間絕緣層212設(shè)置于基板200的第二區(qū)20上方的層間介電(ILD)層210上并覆蓋第一區(qū)10上方的薄膜晶體管215。此處，中間絕緣層212具有一開口而露出其中一源極/漏極電極213。
非透明電極214設(shè)置于中間絕緣層212上方并透過露出的源極/漏極電極213與薄膜晶體管215電連接?；?00的第二區(qū)20上方的非透明電極214的高度高于第一區(qū)10上方的薄膜晶體管215。一透明導(dǎo)電層216可選擇性地設(shè)置于非透明電極214上，以作為電極214的一部分，使電極214的功函數(shù)可與后續(xù)形成的電激發(fā)光媒介層相匹配。
一絕緣層(護(hù)層)218及非透明層220依序設(shè)置于非透明電極214上方，其中絕緣層218具有一開口219位于基板200的第二區(qū)20上方而露出一部分具有透明導(dǎo)電層216形成其上的非透明電極214，而非透明層220具有一開口221位于開口219上方。此處，開口221大于開口219，以進(jìn)一步增加開口率。電激發(fā)光媒介層222設(shè)置于開口221及219底部。透明電極224設(shè)置于非透明層220上方并順應(yīng)性覆蓋開口221及電激發(fā)光媒介層222的表面。
當(dāng)施加一電位差于電極214及224之間時(shí)，電子及電穴會(huì)從不同的電極214及224注入電激發(fā)光媒介層222而重新結(jié)合而發(fā)光。在本實(shí)施例中，光線藉由非透明電極214向上反射。如此一來，即使薄膜晶體管數(shù)量增加，其發(fā)光面積(或開口率)并不會(huì)縮小。因此，電激發(fā)光顯示裝置的亮度得以維持或增加。換言之，耗電量不會(huì)增加而使電激發(fā)光顯示裝置的壽命得以延長(zhǎng)。再者，根據(jù)本發(fā)明的電激發(fā)光顯示裝置，設(shè)置于非透明電極214上方的非透明層220可阻擋光線自電激發(fā)光媒介層222兩側(cè)散出，進(jìn)而防止電激發(fā)光顯示裝置發(fā)生色偏現(xiàn)象。亦即，可改善頂部發(fā)光電激發(fā)光顯示裝置的顯示品質(zhì)。
以下配合圖2A至2F說明本發(fā)明實(shí)施例的頂部發(fā)光電激發(fā)光顯示裝置的制造方法。首先，請(qǐng)參照?qǐng)D2A，提供一基板200，例如玻璃或石英基板，其具有多個(gè)晶體管區(qū)及發(fā)光區(qū)，用以在其上分別形成薄膜晶體管及電激發(fā)光二極管。此處，為了簡(jiǎn)化圖式，僅繪示出一第一區(qū)10及一第二區(qū)20。舉例而言，第一區(qū)10表示一晶體管區(qū)，而第二區(qū)20表示一發(fā)光區(qū)。接著，在基板200上形成一緩沖層202。此緩沖層202可為一單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。舉例而言，緩沖層202可由一氮化硅層及一位于上方的氧化硅層所構(gòu)成。接著，在緩沖層202上形成一半導(dǎo)體層(未繪示)，隨后利用現(xiàn)有光刻及蝕刻工藝定義該半導(dǎo)體層，以在基板200的第一區(qū)10上方形成一圖案化半導(dǎo)體層204，以作為薄膜晶體管的通道層。
接下來，請(qǐng)參照?qǐng)D2B，在緩沖層202上方形成一絕緣層206，例如氮化硅層，并覆蓋通道層204，以作為薄膜晶體管的柵極介電層。之后，在絕緣層206上形成一金屬層(未繪示)，利用現(xiàn)有光刻及蝕刻工藝定義該金屬層，以在基板200的第一區(qū)10上方形成一圖案化金屬層207，以作為薄膜晶體管的柵極電極。接著，利用柵極電極207作為掩模，對(duì)下方的通道層204實(shí)施離子注入工藝209，以在其中形成源極/漏極摻雜區(qū)211。
接下來，在圖2B中所示的基板上方沉積一層間介電(ILD)層210。隨后，藉由蝕刻工藝在柵極電極207兩側(cè)形成貫穿層間介電層210及絕緣層206的接觸窗而露出源極/漏極摻雜區(qū)211，如圖2C所示。
接下來，請(qǐng)參照?qǐng)D2D，在層間介電層210上形成一金屬層(未繪示)并填入接觸窗而與源極/漏極摻雜區(qū)211電連接。之后，藉由現(xiàn)有光刻及蝕刻工藝定義該金屬層，以形成源極/漏極電極213，而在基板200的第一區(qū)10上方完成薄膜晶體管215的制作。接著，在基板200的第一及第二區(qū)10及20上方的層間介電層210上沉積一中間絕緣層(interlayer insulator)212，并覆蓋薄膜晶體管215，以作為一平坦層。接著，在中間絕緣層212中形成一開口217以露出其中一源極/漏極電極213。
接下來，請(qǐng)參照?qǐng)D2E，在中間絕緣層212上方形成一非透明導(dǎo)電層214并填入開口217而與露出的源極/漏極電極213電連接。非透明導(dǎo)電層214作為有機(jī)發(fā)光二極管的電極及光反射層。非透明電極214可為一單層或多層金屬層。舉例而言，其可由鋁、銀、金、鈦、鎳、鉻、銅、鐵、錳、鉑、鋅、及其合金的任一種所構(gòu)成。在本實(shí)施例中，位于基板200的第二區(qū)20上方的非透明導(dǎo)電層214的相對(duì)高度高于薄膜晶體管215，使后續(xù)形成的電激發(fā)光媒介層能高于薄膜晶體管215而增加其開口率。接著，可選擇性在非透明電極214上沉積一透明導(dǎo)電層216，例如銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)。透明導(dǎo)電層216為電激發(fā)光二極管的電極214的一部分，使電極214的功函數(shù)能夠與后續(xù)形成的電激發(fā)光媒介層匹配。需注意的是，若后續(xù)形成的電激發(fā)光媒介層與電極214之間無透明導(dǎo)電層216，則必須額外對(duì)電激發(fā)光媒介層進(jìn)行摻雜，使電極214的功函數(shù)能夠與電激發(fā)光媒介層匹配。
接著，在具有透明導(dǎo)電層216形成其上的非透明電極214上形成一絕緣層(護(hù)層)218。之后，在位于基板200的第二區(qū)20上方的絕緣層218中形成一開口219。
最后，請(qǐng)參照?qǐng)D2F，進(jìn)行本發(fā)明的關(guān)鍵步驟，在絕緣層218上形成一非透明層220。如以上所述，此非透明層220用以防止光線自后續(xù)形成的電激發(fā)光媒介層兩側(cè)散出，進(jìn)而避免因漏光所引發(fā)的色偏現(xiàn)象。在本實(shí)施例中，非透明層220的材料可為金屬層、金屬氧化層、有機(jī)材料層(例如光致抗蝕劑)、及聚合物的任一種。優(yōu)選地，非透明層220的材料為金屬層。舉例而言，其可由鋁、銀、金、鈦、鎳、鉻、銅、鐵、錳、鉑、鋅、及其合金的任一種所構(gòu)成。再者，其可為一單層或多層結(jié)構(gòu)，如同非透明電極214。當(dāng)非透明層220的材料為金屬層，側(cè)漏光線會(huì)困在非透明電極214與非透明層220所形成的波導(dǎo)管之中，而減少漏光的機(jī)會(huì)。接著，在開口219上方的非透明層220中形成另一開口221，其優(yōu)選為大于開口219，以免遮住自后述形成的電激發(fā)光媒介層(EML)所發(fā)出的光。之后，在開口219及221底部形成一電激發(fā)光媒介層222，其可為一單層或多層結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，舉例而言，電激發(fā)光媒介層222為一多層結(jié)構(gòu)且包括一電穴傳輸層(hole transportlayer，HTL)、一電子傳輸層(electron transport layer，ETL)、及設(shè)置于電穴傳輸層與電子傳輸層之間的發(fā)光層(active or emissive layer)。此處，為簡(jiǎn)化圖式，以一單層結(jié)構(gòu)表示之。接著，于非透明層220上方形成一透明電極224，例如銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)，并順應(yīng)性覆蓋開口221及電激發(fā)光媒介層222的表面，以在基板200的第二區(qū)20上方完成電激發(fā)光二極管226的制作。由于光線自電激發(fā)光媒介層222向上發(fā)射，故稱作頂部發(fā)光電激發(fā)光顯示裝置。
另外，在本發(fā)明另一實(shí)施例中，非透明層220可直接形成于非透明電極214上方。亦即，非透明層220與非透明電極214之間無絕緣層218存在。然而，需注意的是非透明層220需為絕緣材料，例如金屬氧化層、有機(jī)材料層(例如光致抗蝕劑)、及聚合物的任一種。
雖然本發(fā)明以優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以后附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種電激發(fā)光顯示裝置，包括一基板，其具有一第一區(qū)及一第二區(qū)；一薄膜晶體管，設(shè)置于該基板的該第一區(qū)上方；一中間絕緣層，設(shè)置于該基板的該第二區(qū)上方并覆蓋該薄膜晶體管；一非透明電極，設(shè)置于該中間絕緣層上方并與該薄膜晶體管電連接；一非透明層，設(shè)置于該非透明電極上方，其具有一第一開口位于該第二區(qū)上方而露出一部分的該非透明電極；一電激發(fā)光媒介層，設(shè)置于該第一開口底部；以及一透明電極，設(shè)置于該非透明層上方并順應(yīng)性覆蓋該第一開口及該電激發(fā)光媒介層的表面。
2.如權(quán)利要求1所述的電激發(fā)光顯示裝置，其中位于該第二區(qū)上方的該非透明電極的相對(duì)高度高于該薄膜晶體管。
3.如權(quán)利要求1所述的電激發(fā)光顯示裝置，還包括一銦錫氧化層設(shè)置于該電激發(fā)光媒介層與該非透明電極之間。
4.如權(quán)利要求1所述的電激發(fā)光顯示裝置，其中該非透明電極包括一金屬層。
5.如權(quán)利要求1所述的電激發(fā)光顯示裝置，其中該非透明層包括一有機(jī)材料層、金屬氧化層、及聚合物層的任一種。
6.如權(quán)利要求1所述的電激發(fā)光顯示裝置，還包括一絕緣層設(shè)置于該非透明電極與該非透明層之間，其具有一第二開口位于該第一開口下方而露出該非透明電極。
7.如權(quán)利要求6所述的電激發(fā)光顯示裝置，其中該非透明層包括一金屬層、金屬氧化層、有機(jī)材料層、及聚合物層的任一種。
8.如權(quán)利要求6所述的電激發(fā)光顯示裝置，其中該第一開口大于該第二開口。
9.一種電激發(fā)光顯示裝置的制造方法，包括下列步驟提供一基板，其具有一第一區(qū)及一第二區(qū)；于該基板的該第一區(qū)上方形成一薄膜晶體管；于該基板的該第二區(qū)上方形成一中間絕緣層，并覆蓋該薄膜晶體管；于該中間絕緣層上方形成一非透明電極，并與該薄膜晶體管電連接；于該非透明電極上方形成一非透明層，其具有一第一開口位于該第二區(qū)上方而露出一部分的該非透明電極；于該第一開口底部形成一電激發(fā)光媒介層；以及于該非透明層上方形成一透明電極，并順應(yīng)性覆蓋該第一開口及該電激發(fā)光媒介層的表面。
10.如權(quán)利要求9所述的電激發(fā)光顯示裝置的制造方法，其中位于該第二區(qū)上方的該非透明電極的相對(duì)高度高于該薄膜晶體管。
11.如權(quán)利要求9所述的電激發(fā)光顯示裝置的制造方法，還包括于該電激發(fā)光媒介層與該非透明電極之間形成一銦錫氧化層。
12.如權(quán)利要求9所述的電激發(fā)光顯示裝置的制造方法，其中該非透明電極包括一金屬層。
13.如權(quán)利要求9所述的電激發(fā)光顯示裝置的制造方法，其中該非透明層包括一有機(jī)材料層、金屬氧化層、及聚合物層的任一種。
14.如權(quán)利要求9所述的電激發(fā)光顯示裝置的制造方法，還包括于該非透明電極與該非透明層之間形成一絕緣層，其具有一第二開口位于該第一開口下方而露出該非透明電極。
15.如權(quán)利要求14所述的電激發(fā)光顯示裝置的制造方法，其中該非透明層包括一金屬層、金屬氧化層、有機(jī)材料層、及聚合物層的任一種。
16.如權(quán)利要求14所述的電激發(fā)光顯示裝置的制造方法，其中該第一開口大于該第二開口。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種頂部發(fā)光電激發(fā)光顯示裝置，其包括一薄膜晶體管、一非透明電極、一非透明層、一電激發(fā)光媒介層、及一透明電極。薄膜晶體管設(shè)置于一基板上方，并為一中間絕緣層所覆蓋。非透明電極及非透明層依序設(shè)置于中間絕緣層上方，其中非透明電極與薄膜晶體管電連接，非透明層具有一開口而露出下方一部分的非透明電極。電激發(fā)光媒介層設(shè)置于開口底部。透明電極設(shè)置于非透明層上方并順應(yīng)性覆蓋開口及電激發(fā)光媒介層的表面。本發(fā)明還涉及電激發(fā)光顯示裝置的制造方法。
文檔編號(hào)G09F9/30GK1588503SQ2004100770
公開日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月10日
發(fā)明者李世昊, 黃維邦, 李國(guó)勝, 張凡修 申請(qǐng)人:友達(dá)光電股份有限公司