专利名称：双面显示装置及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种双面显示装置，特别是涉及一种有机电激发光的双面显示装置及其制作方法。
背景技术：
电子产品的形式渐趋多样化，双面显示功能成为新世代电子产品的主要特色。例如，手机内部的双面显示装置可以一面显示手机主功能窗口，另一面显示时间。目前业界所生产的双面显示装置通常为两个单面显示面板对贴而成，例如一液晶显示面板与一有机电激发光面板对贴、两液晶显示面板对贴或是两有机电激发光面板对贴。
图1为现有的双面显示装置。现有的双面显示装置10包含一第一显示面板11及一第二显示面板12。第一显示面板11具有一透明基板111、一第一电极112、一发光区113、一第二电极114及一封装盖115。发光区113位于第一电极112与第二电极114之间。第一电极112形成于透明基板111上，而封装盖115贴附于透明基板111上。第二显示面板12亦具有一透明基板121、一第三电极122、一发光区123、一第四电极124以及一封装盖125。发光区123位于第三电极122与第四电极124之间。第三电极122形成于透明基板121上，而封装盖125贴附于透明基板121上。第一显示面板11的封装盖115与第二显示面板12的封装盖125对贴以形成双面显示装置10。
如上所述，现有的双面显示装置10具有两个封装盖115和125以及两个透明基板111和121。因此，整个装置的体积较大、厚度较厚，且重量亦较重，并不符合电子产品轻、薄、短、小的趋势。此外，两个显示面板11和12分别经由不同工艺所制造而得，故其制造过程复杂且费时，而且两显示面板11和12必须分别驱动。
现有双面显示装置的工艺复杂且封装盖和基板数目多，而使厚度难以变薄。本发明提供一种有机电激发光面板及其工艺来解决上述缺点。
发明内容
本发明的主要目的是以有机电激发光面板的一贯工艺来制造双面显示装置，达到工艺简化并减少封装盖或基板数目，以提供一种较薄的双面显示装置。
本发明的双面显示装置，包括一透明基板以及一像素阵列。像素阵列位于透明基板上，其中每个像素包含至少一第一子像素及至少一第二子像素。第一子像素包括由第一薄膜晶体管驱动的第一有机发光二极管，并具有一光致抗蚀剂层形成于透明基板与第一有机发光二极管之间。第二子像素包括由第二薄膜晶体管驱动的第二有机发光二极管，并具有一滤光片贴附于第二有机发光二极管之上。还具有一遮光层贴附在第一有机发光二极管上方，配合光致抗蚀剂层来控制第一发光方向的区域与光色。具有另一遮光层在透明基板与第二有机发光二极管之间，并配合滤光片控制第二发光方向的区域与光色。滤光片可以经由不同设计的需求来决定图案，以达到部分遮光、部分滤光的目的。第一子像素接受一第一电信号，以沿一第一发光方向显示一第一影像，且第二子像素接受一第二电信号，以沿一第二发光方向显示一第二影像。
根据本发明的双面显示装置的制作方法，首先在透明基板上定义一第一区域及一第二区域。随后在第一区域及第二区域内的透明基板上形成两个薄膜晶体管。接着在第一区域内的透明基板上形成一光致抗蚀剂层，然后再形成一有机发光二极管在第一区域内的光致抗蚀剂层上与第二区域内的透明基板上。再将一滤光片贴附于第二区域内的有机发光二极管之上。为了避免上述第一影像与第二影像互相干扰，在第一有机发光二极管上方贴附一遮光层，配合光致抗蚀剂层来控制第一发光方向的区域与光色。第二发光方向的区域与光色可以利用沉积光刻蚀刻技术在透明基板与第二有机发光二极管之间做出黑矩阵等遮光层，并配合滤光片外部对位贴合的方式来控制。遮光层可包含反光材料，利用反射效果提高发光效率，例如可为金属。本发明双面显示装置可以穿透式白光有机发光二极管作为主发光体，利用透明电极当作白光有机发光二极管的电极。上述透明电极的材料包括薄金属或金属氧化物或半导体等材料。以不同薄膜晶体管去驱动不同发光方向的子像素。
根据本发明的一优选实施例，在部分子像素区域的发光元件下方可形成一遮光层，并配合滤光基板上的图案设计，以提供一较薄的双面显示装置，并简化其工艺。上述结构的优点在于只需一块基板即可做出两片面板的显示效果。双面显示的像素驱动可以各自独立操作，即两面可同时显示不同画面，且该画面不限于单色或红绿蓝(RGB)或红绿蓝白(RGBW)的显示方式，蒸镀工艺简化，无须使用高精细屏蔽。
图1为现有的双面显示装置；图2为本发明的双面显示装置；图3A为本发明双面显示装置的第一子像素结构；图3B为本发明双面显示装置的第二子像素结构；图3C-3D为两种不同型式的白光有机发光二极管；以及图4A-4E为本发明双面显示装置的制作方法。
简单符号说明10双面显示装置(现有)321b第一透明电极11第一显示面板 322 有机电激发光结构111 透明基板 322a有机电激发光结构112 第一电极 322b有机电激发光结构113 发光区3221蓝色发光层114 第二电极 3222色转换材料层115 封装盖3223红色发光层12第二显示面板 3224绿色发光层121 透明基板 3225蓝色发光层122 第三电极 323 透明电极123 发光区323a第二透明电极124 第四电极 323b第二透明电极125 封装盖33 遮光层20双面显示装置(本发明) 34 薄膜晶体管21透明基板 341 半导体层22滤光基板 342 栅极绝缘层23像素 343 栅极
30 第一子像素 344源极31 透光结构345漏极311光致抗蚀剂层40 第二子像素313内层介电层 41 不透光结构314第一钝化层 411光致抗蚀剂层315第二钝化层 412遮光层316覆盖层 42 第二有机发光二极管32 第一有机发光二极管 421透明电极32a白光有机发光二极管 422有机电激发光结构32b白光有机发光二极管 423透明电极321透明电极43 滤光层321a 第一透明电极44 薄膜晶体管具体实施方式
现配合附图详述本发明的双面显示装置及其制作方法，并列举优选实施例说明如下图2为本发明的双面显示装置。双面显示装置20包括一透明基板21、一滤光基板22以及由多个像素231组成的一像素阵列23。像素阵列23位于透明基板21上，其中每个像素231包含至少一第一子像素30及至少一第二子像素40。第一子像素30具有一透光结构31及由第一薄膜晶体管驱动的一第一有机发光二极管32，透光结构31形成于透明基板21上，而第一有机发光二极管32形成于透光结构31之上。第二子像素40具有一不透光结构41及由第二薄膜晶体管驱动的一第二有机发光二极管42，其中不透光结构41形成于透明基板21上，第二有机发光二极管42则形成于不透光结构41之上。滤光基板22贴附于第一有机发光二极管32及第二有机发光二极管42之上。
滤光基板22的图案由一遮光层33及一滤光片43构成，遮光层33伴随滤光基板22对位贴附于第一有机发光二极管32之上，以遮住其发出的光线；滤光片43则伴随滤光基板22对位贴附于第二有机发光二极管42之上，以过滤其发出的光线。如箭头所示，第一有机发光二极管32所发出的光线仅能由透明基板21射出，而第二有机发光二极42所发出的光线仅能由滤光基板22射出。通过上述结构，当第一子像素接受一第一电信号时，会沿一第一发光方向显示一第一影像；当第二子像素接受一第二电信号，则会沿一第二发光方向显示一第二影像。该第一影像及该第二影像可各别控制其显示时间，例如大致于同一时间显示。
图3A为本发明双面显示装置的第一子像素结构。第一子像素30主要包括上述透光结构31、第一有机发光二极32及一第一薄膜晶体管34。第一薄膜晶体管34具有一半导体层341、一栅极绝缘层342、一栅极343、一源极344及一漏极345。半导体层341的材料为非晶硅或多晶硅，其与源极344或漏极345的接触区施以重掺杂，例如视薄膜晶体管的种类而选择掺杂p型掺杂材料或n型掺杂材料。栅极绝缘层342阻隔于半导体层341与栅极343之间，通常为一氧化层。栅极343、源极344及漏极345彼此之间是以一内层介电层(ILD)313隔开。在源极344与漏极345之上以氮化硅或氧化硅等绝缘材料制作一第一钝化层314。第一钝化层314具有一透孔提供漏极345与第一有机发光二极管32的一透明电极321接触而达到驱动第一有机发光二极管32的目的。
透光结构31指位于第一薄膜晶体管34的侧边、第一有机发光二极管32的下方的构造，包括一光致抗蚀剂层311形成于透明基板21与第一有机发光二极管32之间。光致抗蚀剂层311可以直接制作于透明基板21上，但由于在薄膜晶体管制造阶段，栅极绝缘层342、内层介电层313、第一钝化层314通常全面形成于透明基板21上，因此光致抗蚀剂层311通常随后形成于栅极绝缘层342、内层介电层313、第一钝化层314的延伸部分上方。
在透光结构31与第一薄膜晶体管34之上形成一第二钝化层315，以提供一平坦表面。第二钝化层315具有一透孔接续第一钝化层314的透孔。第一有机发光二极管32的透明电极321形成于第二钝化层315之上并通过该透孔与漏极345接触。透明电极321之上为一有机电激发光结构322，以及另一透明电极323。覆盖层(cap layer)316间隔于第一有机发光二极管32与其它有机发光二极管之间以避免漏光或漏电，并用以保护第一有机发光二极管32。如图3A所示，第一子像素30还包括一遮光层33贴附于第一有机发光二极管32之上以阻挡向上发射的光线。
图3B为本发明双面显示装置的第二子像素结构。第二子像素40主要包括不透光结构41、第二有机发光二极管42及一第二薄膜晶体管44。第二薄膜晶体管44用以驱动第二有机发光二极管42，其结构与第一薄膜晶体管32类似，在此不再赘述。相较于第一子像素30，第二子像素40还包括一遮光层412，其形成于透明基板21与第二有机发光二极管42之间，并具有一滤光片43贴附于第二有机发光二极管42之上，其中遮光层412包括一黑色光致抗蚀剂材料、不透光金属或金属氧化物层。
上述第一子像素30或第二子像素40的光致抗蚀剂层311及滤光片43颜色可为红色、绿色、蓝色或透明，两者可选择大致相同的颜色。第一有机发光二极管32及第二有机发光二极管42的透明电极可为氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)等材料制成。原则上，本发明不需限定有机发光二极管的光颜色，因此可以采用白光有机发光二极管搭配红绿蓝三色的彩色光致抗蚀剂层或滤光片，或是以红光、绿光及蓝光三种有机发光二极管搭配透明光致抗蚀剂层或滤光片来制作不同颜色的子像素。但采用白光有机发光二极管的方式可避免依红绿蓝三种子像素的位置蒸镀不同的染料，因此工艺较为简单。
图3C-3D为两种型式的白光有机发光二极管32a和32b。以第一有机发光二极管32为例，其可选择以一蓝色发光层3221及一色转换材料层3222相互堆叠产生白光，其中色转换材料层3222包括一黄色荧光材料；或是以一红色发光层3223、一绿色发光层3224及一蓝色发光层3225相互堆栈产生白光。同样的方式可应用于制作第二有机发光二极管42。另外，有机电激发光结构322a和322b通常包含电子注入层、电子传输层、空穴注入层或空穴传输层等。上述各层属现有技术，在此不再赘述。
综上所述，本发明双面显示装置利用透明电极(包括薄金属或金属氧化物或半导体)当作有机发光二极管的电极。以不同薄膜晶体管去驱动向上或向下发光区域的有机发光二极管。利用沉积光刻蚀刻技术做出在基板上不同区域的光致抗蚀剂层或黑矩阵等遮光层，同时配合滤光片外部对位贴合的方式来控制不同的发光区域与光色。滤光片可依照不同设计需求来决定图案，以达到部分遮光、部分滤光的目的。
图4A-4F为本发明双面显示装置20的制作方法。双面显示装置20的制作方法包括提供一透明基板21，并在透明基板21上定义一第一区域21a及一第二区域21b。随后在第一区域21a及第二区域21b内的透明基板21上形成两个薄膜晶体管34和44。接着在第一区域21a内的透明基板21上形成一光致抗蚀剂层311，之后在第一区域21a内的光致抗蚀剂层311上与第二区域21b内的透明基板21上形成一有机发光二极管32(如图3A所示)。接着，将一滤光片43贴附于第二区域21b内的有机发光二极管42(如图3B所示)之上。详细说明如下。
请参照图4A，透明基板21，例如玻璃基板，经过清洗、掺杂等前处理后，先定义多个像素区域，每个像素区域分为第一区域21a及第二区域21b。随后进行薄膜晶体管工艺分别将第一薄膜晶体管34与第二薄膜晶体管44制作于第一区域21a及第二区域21b内。
请参照图4B，于第一区域21a内形成光致抗蚀剂层311，并且于第二区域21b内形成光致抗蚀剂层411。需注意的是光致抗蚀剂层411于本发明中并非必要，但为了结构的平坦化，通常会在制作光致抗蚀剂层311的同一步骤形成光致抗蚀剂层411。由于在先前的薄膜晶体管工艺中，栅极绝缘层342、内层介电层313及第一钝化层314可能会全面形成于透明基板21上，因此，光致抗蚀剂层311和411与透明基板21之间可能具有栅极绝缘层342、内层介电层313及第一钝化层314等构造。
请参照图4C，在第二区域21b内形成遮光层412于光致抗蚀剂层411之上，例如沉积黑色光致抗蚀剂材料。遮光层也可包含反光材料，例如金属。
接着形成第一有机发光二极管32于光致抗蚀剂层311之上；形成第二有机发光二极管42于遮光层412之上。请参照图4D，工艺当中常以蒸镀方法制作有机发光二极管的两电极与发光层。为简化工艺，可于图4C的结构上全面形成一有机发光二极管，其位于第一区域21a内的部分即为第一有机发光二极管32，位于第二区域21b内的部分即为第二有机发光二极管42。在一优选实施方式中，全面形成有机发光二极管之前，先形成一平坦的第二钝化层315；形成有机发光二极管之后，再加以图案化，接着沉积覆盖层316以保护并区隔成多个有机发光二极管。
请同时参照图3C，若采用白光有机发光二极管时，其形成的步骤还包括在第一区域21a内的光致抗蚀剂层上及第二区域21b内的透明基板21上形成一第一透明电极321a；接着形成蓝色发光层3221及色转换材料层3222相互堆栈于第一透明电极321a上；以及形成一第二透明电极323a于该些发光层之上。在一优选实施方式中，色转换材料层3222掺杂一黄色荧光材料。请同时参照图3D，另一制作白光有机发光二极管的方法包括在第一区域21a内的光致抗蚀剂层311上及第二区域21b内的透明基板21上形成一第一透明电极321b；接着形成红色发光层3223、绿色发光层3224及蓝色发光层3225相互堆栈于第一透明电极321b上；以及形成一第二透明电极323b于该些发光层之上。
请参照图4E，贴附滤光基板22于图4D的结构上方，使遮光层33对位贴合于第一有机发光二极管32之上，同时滤光片43对位贴合于第二有机发光二极管42之上。滤光基板22贴合后同时也当成封止盖阻止水气入侵。
本发明的特点在既有的发光区上切割成两不同的区域，一部份的子像素负责前面板发光，另一部份负责背面板发光。前面板的显色模式由一薄膜晶体管与外贴前滤光片来完成，后面板由另一薄膜晶体管配合光致抗蚀剂层来完成。其前后面板的发光方式可以是单色或红绿蓝(RGB)或红绿蓝白(RGBW)或上述三种方法的任意组合。同时有机发光二极管也不仅限于白光，也可只为红(R)、绿(G)、蓝(B)或其中任意组合。与现有技术相较之下，本发明只需一块玻璃基板即可做出两片面板的显示效果。双面显示的像素驱动可以各自独立操作，即两面可同时显示不同画面。此外，蒸镀工艺简化，无须使用高精细屏蔽。
上列详细说明针对本发明优选实施例的具体说明，惟上述实施例并非用以限制本发明的权利要求，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本发明的权利要求内。
权利要求
1.一种双面显示装置，包括透明基板；以及像素阵列，位于该透明基板上，每个像素包含至少一第一子像素及至少一第二子像素，其中该至少一第一子像素包括由第一薄膜晶体管驱动的第一有机发光二极管，且该至少一第二子像素包括由第二薄膜晶体管驱动的第二有机发光二极管；第一遮光层，贴附于该第一有机发光二极管之上；以及第二遮光层，形成于该透明基板与该第二有机发光二极管之间。
2.如权利要求1所述的双面显示装置，还包括滤光片，贴附于该第二有机发光二极管之上。
3.如权利要求1所述的双面显示装置，还包括光致抗蚀剂层，形成于该透明基板与该第一有机发光二极管之间。
4.如权利要求1所述的双面显示装置，其中该第一有机发光二极管为白光有机发光二极管。
5.如权利要求1所述的双面显示装置，其中该第二有机发光二极管为白光有机发光二极管。
6.如权利要求1所述的双面显示装置，其中该第一遮光层包括一黑色光致抗蚀剂材料。
7.如权利要求1所述的双面显示装置，其中该第一遮光层包括一反光材料。
8.如权利要求1所述的双面显示装置，其中该第一遮光层为不透光金属。
9.如权利要求1所述的双面显示装置，其中该第一遮光层包括一金属氧化物。
10.如权利要求1所述的双面显示装置，其中该第二遮光层包括一黑色光致抗蚀剂材料。
11.如权利要求1所述的双面显示装置，其中该第二遮光层包括一反光材料。
12.如权利要求1所述的双面显示装置，其中该第二遮光层为不透光金属。
13.如权利要求1所述的双面显示装置，其中该第二遮光层包括一金属氧化物。
14.如权利要求2所述的双面显示装置，还包括光致抗蚀剂层，形成于该透明基板与该第一有机发光二极管之间。
15.如权利要求14所述的双面显示装置，其中该光致抗蚀剂层及该滤光片的颜色选自由红色、绿色、蓝色及透明所构成的群组。
16.如权利要求2所述的双面显示装置，其中该光致抗蚀剂层及该滤光片的颜色大致相同。
17.如权利要求1所述的双面显示装置，其中该第一有机发光二极管及该第二有机发光二极管各具有二透明电极。
18.如权利要求17所述的双面显示装置，其中该二透明电极为氧化铟锡及氧化铟锌二者之一。
19.如权利要求1所述的双面显示装置，其中该第一有机发光二极管及该第二有机发光二极管包括一红色发光层、一绿色发光层及一蓝色发光层相互堆栈。
20.如权利要求1所述的双面显示装置，其中该第一有机发光二极管及该第二有机发光二极管包括一蓝色发光层及一色转换材料层相互堆栈。
21.如权利要求20所述的双面显示装置，其中该色转换材料层包括一黄色荧光材料。
22.如权利要求1所述的双面显示装置，其中该第一子像素接受一第一电信号，以沿一第一发光方向显示一第一影像，且该第二子像素接受一第二电信号，以沿一第二发光方向显示一第二影像。
23.如权利要求22所述的双面显示装置，其中该第一影像及该第二影像大致于同一时间显示。
24.一种双面显示装置的制作方法，该方法包括提供透明基板；在该透明基板上定义第一区域及第二区域；在该第一区域及该第二区域内的透明基板上各形成薄膜晶体管；在该第一区域内之透明基板上形成一光致抗蚀剂层；在该第二区域内的透明基板上形成遮光层；在该第一区域内的光致抗蚀剂层上与该第二区域内的透明基板上各自形成有机发光二极管；以及将遮光片贴附于该第一区域内的该有机发光二极管之上。
25.如权利要求24所述的方法，还包括贴附滤光片于该第二区域内的该有机发光二极管之上。
26.如权利要求24项所述的方法，其中上述形成该些有机发光二极管的步骤还包括在该第二区域内的遮光层上及该第一区域内的光致抗蚀剂层上形成第一透明电极；在该第一透明电极上形成红色发光层、绿色发光层及蓝色发光层；以及在该些发光层上形成第二透明电极。
27.如权利要求24所述的方法，其中上述形成该些有机发光二极管的步骤还包括在该第二区域内的遮光层上及该第一区域内的光致抗蚀剂层上形成第一透明电极；在该第一透明电极上形成蓝色发光层及色转换材料层；以及在该蓝色发光层及该色转换材料层之上形成第二透明电极。
28.如权利要求27所述的方法，其中上述形成该色转换材料层的步骤还包括掺杂黄色荧光材料于该色转换材料层中。
全文摘要
一种双面显示装置，包括透明基板以及像素阵列。像素阵列位于透明基板上，其中每个像素包含至少一第一子像素及至少一第二子像素。第一子像素包括由第一薄膜晶体管驱动的第一有机发光二极管，并具有遮光层贴附于该第一有机发光一极管之上。第二子像素包括由第二薄膜晶体管驱动的第二有机发光二极管，并具有遮光层形成于该透明基板与该第二有机发光二极管之间。
文档编号H05B33/14GK1719957SQ20051008485
公开日2006年1月11日 申请日期2005年7月19日 优先权日2005年7月19日
发明者李世昊, 蔡子健 申请人:友达光电股份有限公司