专利名称：有机电致发光显示器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种有机电致发光显示器及其制造方法，尤其涉及一种具有抗反射层的有机电致发光显示器及其制造方法。
背景技术：
对比度(Contrast Ratio，CR)是消费者选购显示器的重要指针之一，定义为屏幕上同一点最亮时与最暗时的亮度比值。高的对比度意味着相对较高的亮度和呈现颜色的艳丽程度。以此为基准，厂商推算出越高的对比度意味着越好的显示器品质。因为在这样的情况下，黑色会比较深，而白色也会比较“白”，如此，显示器就能显示出更多颜色。
有机电致发光显示器(organic electroluminescent display panel)为一种自发光显示器，在不发光时具有最小亮度。依据上述对比度的定义，若在暗室中量测有机电致发光显示器的对比度，则最小亮度趋近于零，而对比度会趋近于无穷大而失去意义。因此有机电致发光显示器的对比度是在亮室中所测得，作法是提供一环境亮度给有机电致发光显示器，在有机电致发光显示器不发光时，量测环境光经反射后所造成的亮度以作为最小亮度值。目前亮室中的环境亮度值通常采用500勒克斯(lux，照明度的国际单位)。
获得较佳的对比度的方法之一是降低有机电致发光显示器反射环境光所造成的亮度。有机电致发光显示器通常利用黑矩阵(black matrix)降低光线反射以提高对比度。
请参照图1A，现有的有机电致发光显示器10主要包括一有机发光二极管11及其驱动晶体管12位于一有源区(active area)13内。有机发光二极管11具有一底部电极111、一顶部电极112以及一有机发光层113夹置于该两电极111、112之间。驱动晶体管12包括一源极金属121、一栅极金属122、一漏极金属123及一沟道层124。沟道层124与栅极金属122之间以一层间介电层(ILD)125隔开。沟道层124具有一源极接触区1241、一漏极接触区1242分别与源极金属121与漏极金属123接触。漏极金属123是用以电性连接有机发光二极管11的底部电极111。
有源区13的一部分被黑矩阵图案所覆盖形成一黑矩阵区(black matrixarea)131，未被黑矩阵图案所覆盖的部分形成一开口区(open area)132。如图所示，黑矩阵区131内部具有一图案化的黑矩阵15形成于基板14之上，驱动晶体管12位于黑矩阵15的上方，两者之间通常具有一缓冲层17，例如氧化硅。开口区132位于有机发光二极管11下方以供光线射出，并且被一滤光层18所覆盖以决定射出光线的颜色。滤光层18的边缘以黑色光阻层19与黑矩阵15上下相对应。
值得注意的是，现有的开口区132内部并无抗反射的结构形成于基板14与有机发光二极管11之间，以致于显示器整体的反射率仍高于20％以上，无法有效提高面板对比度。
请参考图1B，其为反射率与黑矩阵区面积百分比的关系图。图中纵轴为有机电致发光显示器对550nm光线的反射率，横轴为黑矩阵区131占有有源区13的面积百分比。图1B显示当黑矩阵区131于有源区13中所占面积百分比愈大时，反射率愈小。举例而言，当黑矩阵区131占整个有源区13面积的20％时，反射率约为60％；若黑矩阵区131的占有比例增加至68％，反射率则减至25％。
仍请参照图1A，在黑矩阵区131与有源区13面积比例固定的情况下，现有降低反射率的方法是在有机电致发光显示器10的发光面外加一抗反射膜16。但如此一来，势必增加有机电致发光显示器10的厚度，并减少开口区132的光穿透率而降低亮度。因此有必要开发在不外加抗反射膜及不影响亮度的情形下，增加对比度的技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有机电致发光显示器及其制造方法，将抗反射层直接形成于基板与有机发光二极管之间，以增加对比度。
本发明的有机电致发光显示器制造方法，包括以下步骤。首先，形成一抗反射层于一基板上。接着，形成一遮光层于该抗反射层之上，并定义该遮光层为一第一区域及一第二区域。随后移除该第一区域内的该遮光层以曝露出该抗反射层。将一薄膜晶体管制作于该遮光层上方的该第二区域内，再形成一有机发光二极管于该第一区域内的该抗反射层上方。
以上述方法制造的有机电致发光显示器，其抗反射层是位于一基板表面。该遮光层覆盖于该抗反射层上方，并具有一开口部以曝露部分该抗反射层。该薄膜晶体管位于该遮光层上方。该有机发光二极管则连接该薄膜晶体管，并位于该开口部所曝露的该部分抗反射层上方。由于本发明不需将抗反射膜贴附于有机电致发光显示器外侧，而是用较简化且一贯的工艺将抗反射层制作于有机电致发光显示器内部，因此可以在不影响亮度的情形下，增加对比度并减少显示器厚度。
图1A为现有的有机电致发光显示器；图1B为反射率与黑矩阵区面积百分比的关系图；图2为本发明的有机电致发光显示器；图3A-3E为本发明的有机电致发光显示器制造过程；图4A-4C为具有多个子层的抗反射层制造过程；图5为反射光强度随着可见光波长的变化图。
主要组件符号说明10 有机电致发光显示器22 薄膜晶体管11 有机发光二极管221 半导体层111 底部电极 2212接触区112 顶部电极 2214接触区113 有机发光层222 栅极绝缘层12 驱动晶体管223 栅极121 源极金属 224 源极122 栅极金属 225 漏极123 漏极金属 23 钝化层124 沟道层24 有机发光二极管1241源极接触区242 透明电极1242漏极接触区244 有机发光层125 层间介电层246 反射电极13 有源区25 层间介电层131 黑矩阵区 26 基板
132开口区27 平坦层14 基板 28 抗反射层15 黑矩阵281金属氧化物层16 抗反射膜 282金属氮化物层17 缓冲层29 遮光层18 滤光层292开口部19 黑色光阻层294第一区域20 有机电致发光显示器296第二区域21 间隔层40 有机电致发光显示器具体实施方式
现配合附图详述本发明有机电致发光显示器及其制造方法，并列举优选实施例说明如下。
请参照图2，其为本发明的有机电致发光显示器的剖面图。有机电致发光显示器20的每个像素结构包括一薄膜晶体管22以及一有机发光二极管24设置于一基板26上。薄膜晶体管22与基板26之间具有一抗反射层28及一遮光层29，但有机发光二极管24与基板26之间则缺少遮光层29。抗反射层28直接形成于基板26表面，遮光层29覆盖于抗反射层28上方，并具有一开口部292以曝露部分抗反射层28。有机发光二极管24位于开口部292所曝露的该部分抗反射层28上方。薄膜晶体管22位于遮光层29上方，用以驱动有机发光二极管24。
抗反射层28包含至少一金属化合物层，例如铬(Cr)、钼(Mo)、铜(Cu)、锌(Zn)、铟(In)、钛(Ti)、铝(Al)或银(Ag)等金属元素的氧化物、氮化物、硫化物或该些化合物的组合。遮光层29可以是铬、钼、铜、锌、铟、钛、铝及银等金属层或黑色光阻层。在一优选实施方式中，抗反射层28与遮光层29所含的金属为同一族元素。在抗反射层28与遮光层29之上通常具有一平坦层27，为其上方的薄膜晶体管22或有机发光二极管24提供一平坦底面，但平坦层27并非本发明的必要结构。
薄膜晶体管22具有一半导体层221、一栅极绝缘层222、一栅极223、一源极224及一漏极225。半体体层221的材料为非晶硅或多晶硅，其与源极224或漏极225的接触区2212及2214是施以重掺杂，可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222阻隔于半导体层221与栅极223之间，通常为一氧化层。栅极223、源极224及漏极225彼此之间以一层间介电层(ILD)25隔开。在源极224与漏极225之上是以氮化硅或氧化硅等绝缘材料制作一钝化层23。钝化层23具有一透孔提供漏极225与有机发光二极管24的一透明电极242接触而达到驱动有机发光二极管24的目的。
除了透明电极242之外，有机发光二极管24尚有一有机发光层244及一反射电极246。在本实施例中，间隔层21形成于钝化层23与部份透明电极242上，用以将不同像素单元的有机发光二极管24隔开。间隔层21亦具有一开口部(未标号)对应抗反射层的开口部292，有机发光层244及反射电极246或电子注入/传输层(未示出)、空穴注入/传输层(未示出)则位于间隔层21的开口部之中。
请参照图3A-3E，其为有机电致发光显示器的制造方法。首先，形成抗反射层28于基板26上。接着，形成遮光层29于抗反射层28之上，并定义遮光层29为一第一区域294及一第二区域296。随后移除第一区域294内的遮光层29以曝露出抗反射层28。将薄膜晶体管22制作于遮光层29上方的第二区域296内，再形成有机发光二极管24于第一区域294内的抗反射层28上方，以形成如图2的有机电致发光显示器20。
如图3A所示，抗反射层28可以全面形成于基板26上。如图3B所示，在抗反射层28上方，可沉积金属材料或黑色光阻材料而形成遮光层29。图3C-3D所示为遮光层29的图案化过程，先提供一屏蔽(未示出)将遮光层29定义为第一区域294及第二区域296，再蚀刻第一区域294内的部分遮光层29以曝露出抗反射层28。值得一提的是，蚀刻第一区域294内的遮光层29时，可以控制蚀刻速率使遮光层29的蚀刻速率大于抗反射层28的蚀刻速率，如此可以得到较佳的蚀刻效率以及蚀刻效果。如图3E所示，制造薄膜晶体管22的过程中，栅极绝缘层222，层间介电层25及钝化层23通常全面覆盖其下方结构层。
控制蚀刻的方式包括选择一适当蚀刻剂以控制蚀刻速率，或是控制蚀刻时间。在蚀刻剂的选用方面，由于遮光层29为金属，而抗反射层28为金属氧化物，因此可选用对金属较具腐蚀性，而对金属氧化物较不具腐蚀性的蚀刻剂。另外，对于不同的金属或不同的金属化合物也有不同的蚀刻剂选择。当遮光层29与抗反射层28所含金属元素属于同一族时，可能较容易选择到适用的蚀刻剂。由此，可以控制遮光层29的蚀刻速率大于抗反射层28的蚀刻速率。在控制蚀刻时间方面，当第一区域294内的遮光层29完全移除时，即可停止蚀刻，以免将抗反射层28也一并破坏。附带一提地，适当的选择蚀刻剂可以缩短蚀刻时间。
请参照图4A-4C，上述形成抗反射层28的步骤还可包括形成一金属氧化物层281于基板26上方，然后再形成一金属氮化物层282于金属氧化物层281之上。在一优选的实施方式中，金属氧化物层281的厚度大于金属氮化物层282的厚度。如图4B，在第一区域294内向下蚀刻遮光层29直至金属氮化物层282曝露出来为止。图4C所示的有机电致发光显示器40中，抗反射层28具有多个金属化合物层，并且金属化合物层彼此可能为同一金属元素与不同非金属元素的化合物，或是不同金属元素与相同非金属元素的化合物的组合。金属元素如铬、钼、铜、锌、铟、钛、铝或银等；非金属元素如氮、氧或硫等。
上述实施例中，可以在第一区域294与第二区域296中以一贯工艺形成所要的金属与金属氧化物的组合。在靠近基板26表面制作黑矩阵的同时，控制蚀刻速率，可使第一区域294内只留下金属化合物多层膜的组合，而形成所谓的抗反射层28，并藉此降低显示器整体的反射率，进而增加显示器的对比度。与现有技艺不同之处为，本发明利用控制蚀刻速率的不同，使用一道掩模工艺，在第一区域294形成一层或一层以上所组成的抗反射层28，其具有1/4可见光波长的奇数倍厚度，用来减低外在环境光的反射，其可有效的增加显示器的对比率。
承上所述，抗反射层28包括多个子层，例如金属氧化物层与金属氮化物层，其总厚度优选在3000nm以下且大于0nm的范围内以避免影响光穿透率。对有机电致发光显示器20或40来说，介于反射电极246(不包含反射电极的厚度)与透明基板26(不包含透明基板的厚度)之间的距离最好也为1/4可见光波长的奇数倍。
请参照图5，其为反射光强度随着可见光波长的变化图。横轴为光波长(nm)，纵轴为反射光强度(a.u.)。曲线51为一般有机电致发光显示器在可见光波长范围内的反射光强度变化，大约在0.3a.u.至0.9a.u.之间。曲线52为本发明的有机电致发光显示器在可见光波长范围内的反射光强度变化，大约在0a.u.至0.4a.u.之间。其中，反射光强度为1.0a.u.时，是表示可见光波长为全反射的情形。
以上详细说明是针对本发明优选实施例的具体说明，但上述实施例并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明的精神所做的等效实施或变更，均应包含于本发明的保护范围中。
权利要求
1.一种有机电致发光显示器的制造方法，包括以下步骤提供一基板；形成一抗反射层于该基板上；形成一遮光层于该抗反射层之上；定义该遮光层为一第一区域及一第二区域；移除该第一区域内的该遮光层以曝露出该抗反射层；形成一薄膜晶体管于该第二区域内的该遮光层上方；以及形成一有机发光二极管于该第一区域内的该抗反射层上方。
2.如权利要求1所述的方法，其中上述形成一抗反射层的步骤包括形成一金属氧化物层于该基板上方；以及形成一金属氮化物层于该金属氧化物层之上。
3.如权利要求2所述的方法，其中该金属氧化物层的厚度大于该金属氮化物层的厚度。
4.如权利要求3所述的方法，其中上述移除该第一区域内的该遮光层的步骤是向下蚀刻至该金属氮化物层。
5.如权利要求1所述的方法，其中上述形成一遮光层的步骤为形成一金属层于该抗反射层上方。
6.一种有机电致发光显示器，包括一基板；一抗反射层，位于该基板表面；一遮光层，覆盖于该抗反射层上方，并具有一开口部以曝露部分该抗反射层；一薄膜晶体管，位于该遮光层上方；以及一有机发光二极管，连接该薄膜晶体管，并位于该开口部所曝露的该部分抗反射层上方。
7.如权利要求6所述的有机电致发光显示器，其中该抗反射层总厚度为3000nm以下且大于0nm。
8.如权利要求6所述的有机电致发光显示器，其中该抗反射层包括至少一金属化合物层。
9.如权利要求8所述的有机电致发光显示器，其中该金属化合物层是选自氧化物、氮化物、硫化物及其组合所构成的组。
10.如权利要求8所述的有机电致发光显示器，其中该抗反射层所含的金属元素是选自铬、钼、铜、锌、铟、钛、铝及银所构成的组。
11.如权利要求6所述的有机电致发光显示器，其中该遮光层是一金属层。
12.如权利要求6所述的有机电致发光显示器，其中该遮光层与该抗反射层含有同一族的金属元素。
13.如权利要求6所述的有机电致发光显示器，其中该抗反射层包括多个子层，该多个子层具有可见光波长下的1/4波长的奇数倍厚度。
全文摘要
公开了一种有机电致发光显示器，其包括一基板、一抗反射层、一遮光层、一薄膜晶体管及一有机发光二极管，其制造方法包括以下步骤。首先，形成该抗反射层于该基板上。接着，形成该遮光层于该抗反射层之上，并定义该遮光层为一第一区域及一第二区域。随后移除该第一区域内的该遮光层以曝露出该抗反射层。再将该薄膜晶体管制作于该第二区域内的该遮光层上方，以及形成一有机发光二极管于该第一区域内的该抗反射层上方。
文档编号H05B33/14GK1753586SQ20051009230
公开日2006年3月29日 申请日期2005年8月26日 优先权日2005年8月26日
发明者李世昊, 石明昌 申请人:友达光电股份有限公司