专利名称：顶部发光型主动式有机发光显示元件及其制造方法
技术领域：
本发明是有关于一种有机发光显示元件及其制造方法，且特别是有关于一种顶部发光型主动式有机发光显示元件及其制造方法。
背景技术：
有机发光显示元件是一种可将电能转换成光能且具有高转换效率的半导体元件，常见的用途为指示灯、显示面板以及光学读写头的发光元件等等。由于有机发光显示元件具备一些特性，如无视角、工艺简易、低成本、高应答速度、使用温度范围广泛与全彩化等，符合多媒体时代显示器特性的要求，近年来已成为研究的热潮。
现今一种主动式有机发光显示元件已在积极的发展中，其是于形成有薄膜晶体管阵列的一基板上形成一有机发光层以及一阴极层，而构成一主动式有机发光显示元件。因此主动式有机发光显示元件利用薄膜晶体管以驱动发光显示元件。
通常主动式有机发光显示元件为底部发光型(Bottom Emission)。由于其阳极层为透明材质，而其阴极层为非透明金属材质，因此有机发光层所产生的光线会向元件底部放光。而在此种元件中，通常其薄膜晶体管的栅极可以阻隔外界光线由基板背面射入其通道层，以避免光电漏电(Photoelectric Current Leakage)的情形发生。但是为了防止其有机发光层所产生的光线会射入薄膜晶体管的通道层，主动式有机发光显示元件的阳极层必须对应薄膜晶体管配置，换言之，阳极层不能覆盖在薄膜晶体管的上方。因此每一像素结构的发光面积将受到限制。
然而，即使所定义的阳极层并未覆盖在薄膜晶体管的上方，但有机发光层所产生的光线仍可能因散射作用而到达通道层中，导致光电漏电的情形。
而上述各种原因造成元件光电漏电时，将会使元件操作电流产生飘移，同时会影响元件灰阶表现，并降低对比。而且，当因光电效应而产生光电漏电时，随着元件使用时间的增长，元件操作的电流会逐渐提升，如此一来，除了会使功率消耗增加之外，对于元件的寿命也会造成不良影响。
发明内容
因此本发明的目的就是提供一种顶部发光型主动式有机发光显示元件及其制造方法，以解决公知主动式有机发光显示元件会有光电漏电流的情形。
本发明的再一目的是提供一种顶部发光型主动式有机发光显示元件及其制造方法，以改善元件的电流均匀度，进而提高其寿命。
本发明提出一种顶部发光型主动式有机发光显示元件，其包括一薄膜晶体管阵列、一保护层、一遮蔽层、一阳极层、一有机发光层以及一透明阴极层。其中，薄膜晶体管阵列配置于一基板上，其中薄膜晶体管阵列包括多个薄膜晶体管、多条扫描配线以及多条数据配线。保护层配置在基板上，覆盖住薄膜晶体管阵列。在本发明中，保护层可以是具有平坦表面的光阻层或是具有平坦表面的介电材料，亦可以是氮化硅层或氧化硅层。而遮蔽层配置在基板上，覆盖住保护层，其中遮蔽层与薄膜晶体管电性连接。在本发明中，遮蔽层的材质可以是反射型导电材质，其包括铝(Al)、铬(Cr)或钼(Mo)，遮蔽层的材质亦可以是吸收型导电材质，其包括氧化锌(ZnOx)、硫化锌(ZnS)、锗(Ge)、碲化镉(CdTe)、硒化镉(CdSe)、硫化锑(Sb2S3)、氮化锗(GeN)、氧化镨锰(PrMnO3)或铬与氧化铬的混合物(Cr+CrOx)。阳极层系配置在遮蔽层的表面上，其中阳极层的图案与遮蔽层的图案相同。而有机发光层配置在阳极层上，透明阴极层则是配置在有机发光层上。
本发明提出一种顶部发光型主动式有机发光显示元件的制造方法，此方法首先在一基板上形成一薄膜晶体管阵列，其中此薄膜晶体管阵列包括多个薄膜晶体管、多条扫描配线以及多条数据配线。接着，在基板上方形成一保护层，覆盖住薄膜晶体管阵列，其中保护层例如是以一旋转涂布法所形成的平坦化光阻层或是平坦化介电材料，保护层亦可以是以化学气相沉积法所形成的氮化硅层或氧化硅层。之后，在保护层上形成一遮蔽层，其中遮蔽层与薄膜晶体管电性连接。在本发明中，遮蔽层的材质可以是反射型导电材质，其包括铝、铬或钼，遮蔽层的材质也可以是吸收型导电材质，其包括氧化锌、硫化锌、锗、碲化镉、硒化镉、硫化锑、氮化锗、氧化镨锰或铬与氧化铬的混合物。随后，在遮蔽层的表面上形成一阳极层，其中阳极层与遮蔽层是以相同一光罩所定义出的。之后再于阳极层上形成一有机发光层，并且在有机发光层上形成一透明阴极层，以构成一顶部发光型主动式有机发光显示元件。
由于本发明的顶部发光型主动式有机发光显示元件于阳极层的底下设计有一遮蔽层，因此可以防止有机发光层所产生的光线射入薄膜晶体管的通道层中，而造成光电漏电的情形。
也由于此遮蔽层的设计，因此阳极层可以随着遮蔽层的延伸，而覆盖至薄膜晶体管的上方，借以提高每一像素结构的发光面积。
而且，因金属遮蔽层的导电性较阳极层佳，因此通过遮蔽层来传导电流，可以使电流均匀度提升，而提高显示均匀度，进而提高元件的寿命。
图1A是依照本发明一较佳实施例的顶部发光型主动式有机发光显示元件的俯视图；图1B是依照本发明一较佳实施例的顶部发光型主动式有机发光显示元件的剖面示意图，其为图1A由I-I’的剖面示意图；图2A是是依照本发明另一较佳实施例的顶部发光型主动式有机发光显示元件的俯视图；以及图2B是依照本发明另一较佳实施例的顶部发光型主动式有机发光显示元件的剖面示意图，其为图2A由II-II’的剖面示意图。
100基板102金属配线104栅极106下电极108a/108b、110a/110b源极/漏极109、111通道层113欧姆接触层112、114、118接触窗120栅介电层122、132保护层123遮蔽层124阳极层126有机发光层128阴极层130开关元件140驱动元件SL扫描配线DL数据配线具体实施方式
图1A所示，其为依照本发明一较佳实施例的顶部发光型主动式有机发光显示元件的俯视示意图；图1B为图1A由I-I’的剖面示意图。本发明的顶部发光型主动式有机发光元件是由多个呈阵列排列的像素结构所构成，在以下说明与图标中，是以其中一像素结构为例以详细说明之。
请参照图1A与图1B，首先在基板100上形成扫描配线SL、金属配线102、栅极104以及储存电容器的下电极106，以构成第一金属层(M1)。
接着，在基板100上形成栅介电层120，覆盖第一金属层，栅介电层120的材质例如是氮化硅或氧化硅。随后，在栅介电层120中形成开口112、114，开口112、114分别暴露出栅极104以及金属配线102。之后，在栅介电层120上形成通道层109、111，其中通道层109形成在部分扫描配线SL(预定作为栅极之用)的上方，通道层111形成在栅极104之上方。
之后，在通道层109、111上形成一源极/漏极108a/108b、110a/110b，并且在栅介电层120上形成与源极108a电性连接的数据配线DL，以构成第二金属层(M2)。其中，漏极108b通过开口112而与栅极104电性连接，而源极110a通过开口114而与金属配线102电性连接。另外，漏极108b形成在下电极106的上方，因此漏极108b同时又作为储存电容器的上电极，而上电极108b与下电极106之间的栅介电层120则作为一电容介电层。
在本实施例中，在源极/漏极108a/108b、110a/110b与通道层109、111之间更包括形成有一欧姆接触层113，用以改善源极/漏极108a/108b、110a/110b与通道层109、111之间的电性接触。因此，作为栅极用的部分扫描配线SL之处、源极/漏极108a/108b、通道层109以及欧姆接触层113构成一薄膜晶体管130，其作为一开关元件之用。而栅极102、源极/漏极110a/110b通道层111以及欧姆接触层113构成另一薄膜晶体管140，其作为一驱动元件之用。
之后，在基板100上定义出一保护层122，覆盖住上述所形成的结构，而暴露出薄膜晶体管140的漏极110b。其中保护层122例如是以化学气相沉积法所形成的氮化硅层、氧化硅层或其它适用的介电层。
之后，于保护层122上定义出一遮蔽层123，其中遮蔽层123与暴露出的漏极110b电性连接，且遮蔽层123更延伸至薄膜晶体管130、140的上方，甚至可以延伸至扫描配线SL与数据配线DL的上方，只要每一像素结构中的遮蔽层123彼此没有连接在一起即可。在本实施例中，遮蔽层123的材质可以是一反射型导电材质(可以将光线反射的材质)，其包括铝、铬或钼。遮蔽层123的材质亦可以是吸收型导电材质(可以吸收光的材质)，其包括氧化锌、硫化锌、锗、碲化镉、硒化镉、硫化锑、氮化锗、氧化镨锰或铬与氧化铬的混合物。
在形成遮蔽层123之后，于遮蔽层123的表面上形成一阳极层124，其中定义阳极层124时所使用的光罩图案与定义遮蔽层123所使用的光罩图案相同，换言之，阳极层124的图案与遮蔽层123的图案相同。因此，于形成阳极层124之前的遮蔽层123定义步骤不需再额外再使用另一道光罩。在本实施例中，阳极层124的材质例如是氧化铟锡或是氧化铟锌。
然后，于阳极层124上形成一有机发光层126，再于有机发光层126上形成一透明阴极层128。其中，透明阴极层128的材质例如是镁和铝的合金(镁∶铝＝10∶1)或氟化锂。为了提高透明阴极层128的导电性，可以搭配氧化铟锡或氧化铟锌于透明阴极层128中。
当元件于操作时，阳极层124与透明阴极层128所产生的电子与电洞于有机发光层126结合之后，便会使有机发光层126产生放光机制。由于透明阴极层128为透光材质，因此所产生的光线会从元件顶部的方向射出。而因遮蔽层123会将光线反射或吸收，因此光线不会从元件底部的方向射出。
由于本发明于阳极层124的底下形成有遮蔽层123，因此可以防止有机发光层126所产生的光线射入薄膜晶体管130、140的通道层109、111中，而造成光电漏电的情形。特别是，因遮蔽层123的遮蔽效应，阳极层124与遮蔽层123的覆盖区域可以扩及至薄膜晶体管130、140的上方，借以增加每一像素结构的发光面积。另外，由于阳极层124的材质通常是使用氧化铟锡或是氧化铟锌，其导电性一般较金属材质低，因此于阳极层124底下所形成的金属遮蔽层123还可以提供较佳的导电性，通过金属遮蔽层123与漏极110b的电性连接关系来传递电流，以提升电流的均匀性(显示均匀性)，而改善元件的特性并提高元件的寿命。
本发明另一种顶部发光型主动式有机发光显示元件的实施例如图2A与图2B所示，其中图2B为图2A中由II-II’的剖面示意图。
请参照图2A与图2B，此实施例与上述实施例唯一不相同之处在于形成的保护层132的方式不相同。在本实施例中，保护层132是以旋转涂布法所形成的，因此此保护层132厚度较厚，且具有一平坦的表面。在此，保护层132的材质可以是光阻材质或是介电材质。在形成保护层132之后，为了使后续所形成的遮蔽层能与漏极110b电性连接，因此会先于保护层132中形成开口118，暴露出漏极110b。之后，再于保护层132上定义出遮蔽层123，其中遮蔽层123的材质会同时填入开口118中，而形成一金属插塞结构。通过此金属插塞结构便能使遮蔽层123能与漏极110b电性连接。遮蔽层123的材质与先前所述的实施例相同。
接着，再依序形成阳极层124、有机发光层126以及透明阴极层128。其形成的方式与材料皆与先前所述的实施例相同。
本发明的顶部发光型主动式有机发光显示元件是由多个呈阵列排列的像素结构所构成，其中每一像素结构包括一扫描配线SL、一数据配线DL、一开关元件130、一驱动元件140、一配线102、一保护层122(或132)、一遮蔽层123、一阳极层124、一有机发光层126以及一透明阴极层128。
其中，扫描配线SL配置在基板100上。数据配线DL配置在基板100上，且数据配线DL的延伸方向与扫描配线SL的延伸方向不同。
另外，开关元件130配置在基板100上，其中开关元件130与扫描配线SL以及数据配线DL电性连接。在本实施例中，开关元件130为一薄膜晶体管，其包括栅极、通道层109以及源极/漏极108a/108b，栅极为扫描配线SL的一部分，而源极108a与数据配线SL连接。
驱动元件140配置在基板100上，并对应开关元件130配置，其中驱动元件140与开关元件130电性连接。在本实施例中，驱动元件140为一薄膜晶体管，其包括栅极104、通道层111以及源极/漏极110a/110b，栅极104与开关元件130的漏极108b通过接触窗112而彼此电性连接。
此外，配线102配置在基板100上，其中配线102的延伸方向与扫描配线SL相同，且配线102与驱动元件140的源极110a之间通过接触窗114而彼此电性连接。
在一较佳实施例中，保护层122配置在基板100上(如图1B所示)，覆盖住扫描配线SL、数据配线DL、开关元件130、驱动元件140以及配线102。在此，保护层122为一氮化硅层或一氧化硅层，且保护层122暴露出驱动元件140的漏极110b。
在另一较佳实施例中，保护层132配置在基板100上(如图2B所示)，覆盖住扫描配线SL、数据配线DL、开关元件130、驱动元件140以及配线102。在此，保护层132为一平坦化的光阻层或是一平坦化的介电材料层。
而遮蔽层123配置在基板100上，覆盖住保护层122(或保护层132)。在一较佳实施例中，遮蔽层123与驱动元件的漏极110b电性连接的方式，是遮蔽层123与被保护层122暴露出的漏极110b直接电性接触(如图1B所示)。在另一较加实施例中，遮蔽层123与驱动元件的漏极110b电性连接的方式，是于保护层132中配置一金属插塞118，通过金属插塞118而使遮蔽层123与漏极110b电性连接(如图2B所示)。特别是，遮蔽层123延伸至开关元件130与驱动元件140的上方，而将开关元件130与驱动元件140遮盖住。遮蔽层123的材质可以是反射型导电材质或是吸收型导电材质。
阳极层124配置在遮蔽层123的表面上，其中阳极层124的图案与遮蔽层123的图案相同。换言之，阳极层124也是延伸至开关元件130与驱动元件140的上方，因此本发明的设计较公知显示元件有更大的发光面积。而有机发光层126配置在阳极层124上，透明阴极层128则是配置在有机发光层126上。
由于本发明的顶部发光型主动式有机发光显示元件于阳极层的底下设计有一遮蔽层，因此可以防止有机发光层所产生的光线射入薄膜晶体管的通道层中，而造成光电漏电的情形。
也由于此遮蔽层的设计，因此阳极层可以随着遮蔽层延伸而覆盖至薄膜晶体管的上方，借以提高每一像素结构的发光面积。
而且，因金属遮蔽层的导电性较阳极层佳，因此通过遮蔽层来传导电流，可以使电流均匀度提升，而提高显示均匀度，进而提高元件的寿命。
权利要求
1.一种顶部发光型主动式有机发光显示元件，其特征是，其包括一薄膜晶体管阵列，配置于一基板上，其中该薄膜晶体管阵列包括多个薄膜晶体管、多条扫描配线以及多条数据配线；一保护层，配置在该基板上，覆盖住该薄膜晶体管阵列；一遮蔽层，配置在该基板上，覆盖住该保护层，其中该遮蔽层与该些薄膜晶体管电性连接；一阳极层，配置在该遮蔽层的表面上；一有机发光层，配置在该阳极层上；以及一透明阴极层，配置在该有机发光层上。
2.如权利要求1所述的顶部发光型主动式有机发光显示元件，其特征是，该遮蔽层的图案与该阳极层的图案相同。
3.如权利要求1所述的顶部发光型主动式有机发光显示元件，其特征是，该遮蔽层的材质为一反射型导电材质。
4.如权利要求3所述的顶部发光型主动式有机发光显示元件，其特征是，该反射型导电材质包括铝、铬或钼。
5.如权利要求1所述的顶部发光型主动式有机发光显示元件，其特征是，该遮蔽层的材质为一吸收型导电材质。
6.如权利要求5所述的顶部发光型主动式有机发光显示元件，其特征是，该吸收型导电材质包括氧化锌、硫化锌、锗、碲化镉、硒化镉、硫化锑、氮化锗、氧化镨锰或铬与氧化铬的混合物。
7.如权利要求1所述的顶部发光型主动式有机发光显示元件，其特征是，该透明阴极层的材质包括镁∶铝＝10∶1的镁和铝的合金或氟化锂。
8.如权利要求7所述的顶部发光型主动式有机发光显示元件，其特征是，该透明导电层中包括氧化铟锡或氧化铟锌，以增加其导电性。
9.如权利要求1所述的顶部发光型主动式有机发光显示元件，其特征是，该保护层为一具有平坦表面的光阻层或是一具有平坦表面的介电材料层。
10.如权利要求1所述的顶部发光型主动式有机发光显示元件，其特征是，该保护层为一氮化硅层或一氧化硅层。
11.如权利要求1所述的顶部发光型主动式有机发光显示元件，其特征是，该些薄膜晶体管包括多个驱动用的薄膜晶体管以及多个开关用的薄膜晶体管，该遮蔽层与该些驱动用的薄膜晶体管电性连接。
12.一种顶部发光型主动式有机发光显示元件的制造方法，其特征是，该方法包括在一基板上形成一薄膜晶体管阵列，其中该薄膜晶体管阵列包括多个薄膜晶体管、多条扫描配线以及多条数据配线；在该基板上方形成一保护层，覆盖住该薄膜晶体管阵列；在该保护层上形成一遮蔽层，其中该遮蔽层与该些薄膜晶体管电性连接；在该遮蔽层的表面上形成一阳极层；在该阳极层上形成一有机发光层；以及在该有机发光层上形成一透明阴极层。
13.如权利要求12所述的顶部发光型主动式有机发光显示元件的制造方法，其特征是，该遮蔽层与该阳极层以相同一光罩图案所定义出的。
14.如权利要求12所述的顶部发光型主动式有机发光显示元件的制造方法，其特征是，该遮蔽层的材质为一反射型导电材质。
15.如权利要求14所述的顶部发光型主动式有机发光显示元件的制造方法，其特征是，该反射型导电材质包括铝、铬或钼。
16.如权利要求12所述的顶部发光型主动式有机发光显示元件的制造方法，其特征是，该遮蔽层的材质为一吸收型导电材质。
17.如权利要求16所述的顶部发光型主动式有机发光显示元件的制造方法，其特征是，该吸收型导电材质包括氧化锌、硫化锌、锗、碲化镉、硒化镉、硫化锑、氮化锗、氧化镨锰或铬与氧化铬的混合物。
18.如权利要求12所述的顶部发光型主动式有机发光显示元件的制造方法，其特征是，该透明阴极层的材质包括镁∶铝＝10∶1的镁和铝的合金或氟化锂。
19.如权利要求18所述的顶部发光型主动式有机发光显示元件的制造方法，其特征是，该透明导电层中更包括氧化铟锡或氧化铟锌，以增加其导电性。
20.如权利要求12所述的顶部发光型主动式有机发光显示元件的制造方法，其特征是，该保护层以一旋转涂布法所形成的具有平坦表面的一光阻层或是一介电材料层。
21.如权利要求12所述的顶部发光型主动式有机发光显示元件的制造方法，其特征是，该保护层以化学气相沉积所形成的一氮化硅层或一氧化硅层。
22.如权利要求12所述的顶部发光型主动式有机发光显示元件的制造方法，其特征是，所形成的该些薄膜晶体管包括多个驱动用的薄膜晶体管以及多个开关用的薄膜晶体管，该遮蔽层与该些驱动用的薄膜晶体管电性连接。
全文摘要
一种顶部发光型主动式有机发光显示元件，此元件于阳极层的底下配置有一金属遮蔽层，以避免有机发光层所产生的光线射入薄膜晶体管的通道层中，而导致光电漏电的情形。由于此金属遮蔽层可以防止光线射入薄膜晶体管的通道层中，因此阳极层可以随着金属遮蔽层而延伸覆盖在薄膜晶体管的上方，以增加像素结构的发光面积。另外，因金属遮蔽层的导电性较阳极层佳，因此金属遮蔽层还可以同时改善电流的均匀性，以提升元件的寿命。
文档编号H05B33/10GK1523935SQ0310461
公开日2004年8月25日 申请日期2003年2月17日 优先权日2003年2月17日
发明者林巧茹 申请人:友达光电股份有限公司