專利名稱：有機電致發(fā)光顯示單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于一種有機電致發(fā)光顯示器，特別是關于一種有源有機電致發(fā)光顯示器。
背景技術：
有機電致發(fā)光顯示器近來在顯示技術中被熱烈地研究與討論，其可用以制成薄型化的顯示器，且相較于另一種薄型化的顯示器——液晶顯示器而言，有機電致發(fā)光二極管為一種自發(fā)光的組件，液晶顯示器則需要背光源，因此有機電致發(fā)光顯示器不但較液晶顯示器能夠更進一步地縮小體積，且容易達到較佳的光學效果，例如，較飽合的色彩重現度。
有機電致發(fā)光二極管通常為有機材料所構成的多層膜結構，其較典型的狀況通常包括空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層以及電子注入層。其發(fā)光原理大體上為使電子與空穴在發(fā)光層結合，而產生的電能將發(fā)光層的有機材料激發(fā)至一較高能階態(tài)，此較高能階態(tài)在相對較不穩(wěn)定的情況下，會以釋放光子的方式而釋出能量，藉此可達成電致發(fā)光或俗稱的冷光。
當利用有機電致發(fā)光二極管來制作有機電致發(fā)光顯示器時，除了形成有機電致發(fā)光二極管所需的相關多層膜鍍膜技術之外，顯示器的必要電路(例如，信號線與掃描線)配置技術，以及相關的顯示與驅動技術，亦至為重要，此些技術皆會影響一項顯示器產品的整體表現，目前，「有源有機電致發(fā)光顯示器」為一種可符合上述需求的顯示器產品。
請參照圖1，其為已知有源有機電致發(fā)光顯示器中單位像素的等效電路圖。單位像素70包括有機電致發(fā)光二極管80、第一薄膜晶體管73、電容74以及第二薄膜晶體管75。由于有機電致發(fā)光二極管80為一種電流驅動的組件，因此，如圖所示，由第一電源71(通常為高電壓)與第二電源81(通常為低電壓)產生壓差，并由第一薄膜晶體管73提供電流予有機電致發(fā)光二極管80。
至于提供至有機電致發(fā)光二極管80的電流的大小，則可利用信號線77，而由外部控制其，藉此可控制有機電致發(fā)光二極管80的亮度。信號線77、掃描線76以及第二薄膜晶體管75這三者的組合常見于各種顯示器的單位像素中，信號線77傳輸欲傳至單位像素70的電信號，而掃描線76電連接于第二薄膜晶體管75的柵極，以在適當的時序時允許信號線77所傳輸的電信號進入單位像素70。
電容74則用以儲存?zhèn)魅雴挝幌袼?0中的上述電信號，以使得有機電致發(fā)光二極管80在一個幀時間(a frame time)內皆能顯示上述電信號所對應的亮度。
論到有機電致發(fā)光二極管80的電流驅動特性，熟悉本案相關領域技術人員當知，若以非晶硅(α-Si)工藝來制作第一晶體管73，由于非晶硅的電子移動效能(mobility)相對而言較弱，例如其電子移動效能可能僅有低溫多晶硅的千分之一，因此有機電致發(fā)光二極管80的效能表現也因此受到影響。若欲以擴大第一晶體管73尺寸的方式(特別是其中的半導體溝道區(qū)域的尺寸)，或是以增設額外的晶體管(當然，此額外的晶體管并排于第一晶體管73)的方式來增加提供給有機電致發(fā)光二極管80的電流量，則又因為此些作法會使得單位像素70的開口率下降，有礙于顯示器的顯示表現，而有實際施行上的困難。
因此，如何面對上述關于本領域技術的難題與技術瓶頸，而在利用非晶硅工藝制作薄膜晶體管的前提下，提供突破目前難題的有機電致發(fā)光顯示器，此為本發(fā)明主要的著墨方向。

發(fā)明內容
有鑒于上述已知技術所仍然具有的缺點，本發(fā)明的一個目的在以非晶硅(α-Si)工藝來制作晶體管的前提下，提供一種可提升所供給有機電致發(fā)光二極管的電流量的技術。
本發(fā)明所提供的有機電致發(fā)光顯元單元包括基板、第一非晶硅層、柵極金屬、第二非晶硅層、第一鈍化層及有機電致發(fā)光二極管。第一非晶硅層設置于基板上，且包括中間的第一溝道區(qū)、兩端的第一源/漏極區(qū)與第二源/漏極區(qū)。柵極金屬設置于第一溝道區(qū)的上方。第二非晶硅層包括中間的第二溝道區(qū)、兩端的第三源/漏極區(qū)與第四源/漏極區(qū)，其中第二溝道區(qū)位于柵極金屬的上方。第三源/漏極金屬及第四源/漏極金屬分別與第一源/漏極金屬及第二源/漏極金屬電連接。第一鈍化層將第一非晶硅層、柵極金屬與第二非晶硅層覆蓋于基板上，有機電致發(fā)光二極管設置于第一鈍化層上，且電連接于該第一源/漏極金屬。其中，該第一、第二、第三及第四源/漏極金屬，分別與該柵極金屬有部份重疊。
在一個實施例中，第三源/漏極金屬、第四源/漏極金屬分別設置于第二非晶硅層的第三源/漏極區(qū)與第四源/漏極區(qū)的上方。在另一實施例中，其中第三源/漏極金屬、第四源/漏極金屬分別設置于第二非晶硅層的第三源/漏極區(qū)與第四源/漏極區(qū)的下方。
關于本發(fā)明的優(yōu)點與精神，以及更詳細的實施方式可以藉由以下的實施方式以及附圖得到進一步的了解。


藉由以下詳細的描述結合附圖，將可輕易地了解上述內容及此項發(fā)明的諸多優(yōu)點，其中圖1為已知有源有機電致發(fā)光顯示器中單位像素的等效電路圖。
圖2為本發(fā)明所提供的有源有機電激發(fā)光顯示器中單位像素的等效電路圖。
圖3為本發(fā)明有機電致發(fā)光顯示單元的上視示意圖。
圖4為圖3延4-4剖面線的側剖面示意圖。
圖5為本發(fā)明另一實施例的側剖面示意圖。
主要組件符號說明有機電致發(fā)光顯示單元10基板12玻璃底材121 絕緣膜層123第一非晶硅層14第一溝道區(qū)141第一源/漏極區(qū)143 第二源/漏極區(qū)145第一金屬層161 第二金屬層162第三金屬層163 第四金屬層164第一源/漏極金屬1613 第二源/漏極金屬1615第三源/漏極金屬1623 第四源/漏極金屬1625第一柵極絕緣層18 柵極金屬19
第二非晶硅層24 第二溝道區(qū)241第三源/漏極區(qū)243 第四源/漏極區(qū)245第二柵極絕緣層28 第一鈍化層30第二鈍化層33 平坦面331有機電致發(fā)光二極管34、80 單位像素70、170第一電源71、171 第一薄膜晶體管73、173電容74、174 第二薄膜晶體管75、175掃描線76、176信號線77、177第二電源81、18具體實施方式
請參照圖2，其為本發(fā)明所提供的有源有機電致發(fā)光顯示器中單位像素170的等效電路圖。單位像素170包括有機電致發(fā)光顯示單元10、電容174以及第二薄膜晶體管175。有機電致發(fā)光顯示單元10包含有機電致發(fā)光二極管34以及第一薄膜晶體管173。值得一提的是，本發(fā)明所提供的第一薄膜晶體管173為一種具有雙溝道(double channel)的薄膜晶體管，相較于傳統的薄膜晶體管(當然，指其它工藝條件相同的前提下)，本發(fā)明的第一薄晶體管173大體上可提供雙倍的電流量，因此在等效電路圖上，以并聯的二個晶體管符號表示此特性。
操作時，第一電源171(高電壓)與第二電源181(低電壓)之間可產生壓差，而第一薄膜晶體管173則可提供電流到有機電致發(fā)光二極管34。
提供到有機電致發(fā)光二極管34的電流的大小，則是利用信號線177，而由外部控制其，藉此可控制有機電致發(fā)光二極管34的亮度。信號線177、掃描線176以及第二薄膜晶體管175這三者的組合常見于各種顯示器的單位像素中，信號線177傳輸欲傳至單位像素170的電信號，而掃描線176電連接于第二薄膜晶體175的柵極，以在適當的時序時允許信號線177所傳輸的電信號進入單位像素170。
電容174則用以儲存?zhèn)魅雴挝幌袼?70中的上述電信號，以使得有機電致發(fā)光二極管34在一個幀時間(a frame time)內皆能顯示上述電信號所對應的亮度。
請參照圖3，圖3為本發(fā)明有機電致發(fā)光顯示單元的上視示意圖。由于本發(fā)明提供了具有雙溝道(double channel)的第一薄膜晶體管173，且值得一提的是，此雙溝道以上下疊放的方式設置，因此，由圖3的上視圖觀之，本發(fā)明所提供的第一薄膜電晶173雖然可具有兩個傳統薄膜晶體管的效能(即具有兩倍于傳統薄膜晶體管的電流量)，然而，由上視圖所觀察到的面積則與傳統薄膜晶體管無異，并不會影響單位像素170的開口率。此處的開口率指大體上指圖3所示二條信號線177與二條掃描線176所包圍的范圍中，第四金屬層164所占的面積比率。第四金屬層164可透光，例如可選用銦錫氧化物(ITO)或是銦鋅氧化物(IZO)之類的材料。
進一步說明上述上下疊放的雙溝道，請參照圖4，圖4為圖3延4-4剖面線的側剖面示意圖。由側剖面觀之，基板12主體為玻璃底材121以及其表面上的一絕緣膜層123。絕緣膜層123的材料可為氧化物(oxide)或氮化物(nitride)，其以沉積的方式形成于玻璃底材12表面。
第一非晶硅層14設置于基板12上，其包括中間的第一溝道區(qū)141、兩端的第一源/漏極區(qū)143與第二源/漏極區(qū)145。而第一柵極絕緣層18設置于第一非晶硅層14與柵極金屬19之間。柵極金屬19則藉由柵極絕緣層18的隔絕，而設置于第一溝道區(qū)141的正上方。明顯地，柵極金屬19、第一柵極絕緣層18與第一非晶硅層14這三者形成了典型的金屬氧化半導體(MOS)結構，且為頂柵極型式(top-gate)的金屬氧化半導體結構。如此一來，已構成了本發(fā)明的具有雙溝道的第一薄膜晶體管173的下半部。
請繼續(xù)參照圖4，第二非晶硅層24設置于柵極金屬19上方，而第二柵極絕緣層28設置于柵極金屬19與第二非晶硅層24之間，以隔絕柵極金屬19以及第二非晶硅層24。藉此，形成了本發(fā)明的具有雙溝道的第一薄膜晶體管173的上半部。柵極金屬19、第二柵極絕緣層28與第二非晶硅層24這三者形成了典型的金屬氧化半導體(MOS)結構，且為底柵極型式(bottom-gate)的金屬氧化半導體結構。其中，第二非晶硅層24包括中間的第二溝道區(qū)241、兩端的第三源/漏極區(qū)243與第四源/漏極區(qū)245，其中第二溝道區(qū)241位于柵極金屬19的正上方。
本發(fā)明藉由在柵極金屬19的下方及上方，分別設置了第一非晶硅層14以及第二非晶硅層24，形成了一個具有雙溝道的第一薄膜晶體管173，藉此可用以提供雙倍的電流到有機電致發(fā)光二極管34。在第一薄膜晶體管173之上，則有第一鈍化層30將上述的第一非晶硅層14、柵極金屬19與第二非晶硅層24覆蓋于基板12上，用以保護組件。有機電致發(fā)光二極管(organicelectroluminescent multilayer structure)34則設置于第一鈍化層30上，或者，考慮到第一鈍化層30表面不平整問題，而可設置第二鈍化層33于有機電致發(fā)光二極管34與第一鈍化層30之間，以達到平坦化的效果，如圖所示，第二鈍化層33提供一平坦面331，使有機電致發(fā)光二極管34形成于平坦面331的表面。第一鈍化層30與第二鈍層層33可選用相同材料，亦可選用不同材料，二者的材料大體上為可絕緣的材料皆可。
在本實施例中，如圖4所示，第一薄膜晶體管173還包括了第一金屬層161與第二金屬層162。第一金屬層161包括第一源/漏極金屬1613與第二源/漏極金屬1615。第一源/漏極金屬1613、第二源/漏極金屬1615，分別接觸于第一非晶硅層14的第一源/漏極區(qū)143與第二源/漏極區(qū)。第一源/漏極金屬1613設置于第一源/漏極區(qū)143上。第二源/漏極金屬1615設置于第二源/漏極區(qū)145上。并且，第一源/漏極金屬1613及第二源/漏極金屬1615皆與柵極金屬19有部份重疊，換句話說，至少部份的第一源/漏極金屬1613與至少部份的第二源/漏極金屬1615位于柵極金屬19正下方的范圍內。此處所描述的結構特征非常重要，本發(fā)明所提供的有機電致發(fā)光顯元單元10之中，以第一非晶硅層14與第二非晶硅層24來做為第一薄膜晶體管173的雙溝道，基于非晶硅(α-Si)材料特性的考量，以第一非晶硅層14為例，當第一源/漏極金屬1613及第二源/漏極金屬1615皆與柵極金屬19有部份重疊時，可有助于第一結晶硅層14的導電性的提升。
同理，第二金屬層162包括了第三源/漏極金屬1623、第四源/漏極金屬1625，分別接觸于第二非晶硅層24的第三源/漏極區(qū)243與該第四源/漏極區(qū)245。于圖4實施例中，第二金屬層162接觸性地設置于第二非晶硅層24下表面。其中第三源/漏極金屬1623、第四源/漏極金屬1625，分別設置于第二非晶硅層24的第三源/漏極區(qū)243與第四源/漏極區(qū)245的下方。且，第三及第四源/漏極金屬1623、1625分別與柵極金屬19有部份重疊，換句話說，至少部份的第三源/漏極金屬1623與至少部份的第四源/漏極金屬1625位于柵極金屬19正上方的范圍內。如此一來，可有助于第二結晶硅層24的導電性的提升。
如前所述(可參考圖2的等效電路圖或圖3的上視圖)第一薄膜晶體管173用以提供電流到有機電致發(fā)光二極管34。請再次參照圖4，關于第一薄膜晶體管173與有機電致發(fā)光二極管34的電連接，藉由第一鈍化層30的中開設的至少一個通孔(through hole)，以執(zhí)行電連接的需求，其包含第三金屬層163與第四金屬層164。第三金屬層163填充上述通孔，且接觸于第三源/漏極金屬1623；第四金屬層164鋪設于第一鈍化層30上，亦可參照圖3，其接觸于有機電致發(fā)光二極管34。
請參照圖5，圖5為本發(fā)明另一實施例側剖面示意圖。相較于圖4的實施例，其中的主要差異點在于第二金屬層162的設置位置。本實施例中，第二金屬層162接觸性地設置于第二非晶硅層24上表面，而圖4的實施例的第二金屬層162接觸性地設置于第二非晶硅層24下表面。
圖5實施例中，第二金屬層162亦包括第三源/漏極金屬1623與第四源/漏極金屬1625。第三源/漏極金屬1623、第四源/漏極金屬1625，分別設置于第二非晶硅層24的第三源/漏極區(qū)243與第四源/漏極區(qū)245的上方。
且，第三、及第四源/漏極金屬1623、1625分別與柵極金屬19有部份重疊，意即至少部份的第二源/漏極金屬1623與至少部份的第四源/漏極金屬1625位于柵極金屬19正上方的范圍內，如此一來，可有助于第二結晶硅層24的導電性的提升。
綜合以上所述，本發(fā)明提供了一種有機電致發(fā)光單元，可應用來制作有機電致發(fā)光顯示器，特別是有源有機電致發(fā)光顯示器。本發(fā)明以非晶硅(α-Si)工藝來制作晶體管，在非晶硅材料的電子移動效能(mobility)相對較弱的前提下，本發(fā)明達到了提升電流量的目的。本發(fā)明的成效，大體上是可提供較已知技術約二倍的電流量到有機電致發(fā)光二極管。并且，本發(fā)明并不會造成單位像素的開口率下降。因此，本發(fā)明提供了一種實質上可提升產業(yè)競爭力的技術。
本發(fā)明雖以優(yōu)選實例闡明如上，然其并非用以限定本發(fā)明精神與發(fā)明實體僅于上述實施例。對本領域的普通技術人員，當可輕易了解并利用其它組件或方式來產生相同的功效。是以，在不脫離本發(fā)明的精神與范圍內所作的修改，均應包含在下述的申請專利范圍內。
權利要求
1.一種有機電致發(fā)光顯元單元，包括基板；第一非晶硅層，設置于該基板上，該第一非晶硅層包括中間的第一溝道區(qū)、兩端的第一源/漏極區(qū)與第二源/漏極區(qū)；柵極金屬，設置于該第一溝道區(qū)的上方；第二非晶硅層，包括中間的第二溝道區(qū)、兩端的第三源/漏極區(qū)與第四源/漏極區(qū)，其中該第二溝道區(qū)位于該柵極金屬的上方；第一源/漏極金屬、第二源/漏極金屬，分別接觸于該第一非晶硅層的該第一源/漏極區(qū)與該第二源/漏極區(qū)；第三源/漏極金屬、第四源/漏極金屬，分別接觸于該第二非晶硅層的該第三源/漏極區(qū)與該第四源/漏極區(qū)，且該第三源/漏極金屬及該第四源/漏極金屬，分別與該第一源/漏極金屬及該第二源/漏極金屬電連接；第一鈍化層，覆蓋該第一非晶硅層14、該柵極金屬與該第二非晶硅層；以及有機電致發(fā)光二極管，設置于該第一鈍化層上且電連接于該第一源/漏極金屬，其中，該第一、第二、第三及第四源/漏極金屬，分別與該柵極金屬有部份重疊。
2.如權利要求1的有機電致發(fā)光顯元單元，其中該第一鈍化層還形成一個通孔，該有機電致發(fā)光二極管即連接通過此通孔的金屬層，而與該第一源/漏極金屬電連接。
3.如權利要求1的有機電致發(fā)光顯元單元，其中該第三源/漏極金屬、該第四源/漏極金屬分別設置于該第二非晶硅層的該第三源/漏極區(qū)與該第四源/漏極區(qū)的上方。
4.如權利要求1的有機電致發(fā)光顯元單元，其中該第三源/漏極金屬、該第四源/漏極金屬分別設置于該第二非晶硅層的該第三源/漏極區(qū)與該第四源/漏極區(qū)的下方。
5.如權利要求1的有機電致發(fā)光顯元單元，還包括第二鈍化層，設置于有機電致發(fā)光二極管與該第一鈍化層之間，以提供一平坦面，使該有機電致發(fā)光二極管形成于該平坦面的表面。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種有機電致發(fā)光顯元單元，其包括基板、第一非晶硅層、柵極金屬、第二非晶硅層、第一鈍化層以及有機電致發(fā)光二極管。第一非晶硅層設置于基板上，且包括第一溝道區(qū)、第一源/漏極區(qū)與第二源/漏極區(qū)。柵極金屬設置于第一溝道區(qū)的上方。第二非晶硅層包括第二溝道區(qū)、第三源/漏極區(qū)與第四源/漏極區(qū)，其中第二溝道區(qū)位于柵極金屬的上方。第一鈍化層將第一非晶硅層、柵極金屬與第二非晶硅層覆蓋于基板上。有機電致發(fā)光二極管設置于第一鈍化層上，且電連接于該第一源/漏極金屬與該第三源/漏極金屬。
文檔編號H01L27/28GK1832194SQ20061005148
公開日2006年9月13日 申請日期2006年2月28日 優(yōu)先權日2006年2月28日
發(fā)明者姚智文 申請人:友達光電股份有限公司