CN101488515B

CN101488515B - 有机发光显示器装置、模块及电子装置

Info

Publication number: CN101488515B
Application number: CN200810000798A
Authority: CN
Inventors: 詹川逸; 彭杜仁
Original assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Current assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2028-01-17
Also published as: CN101488515A

Abstract

本发明提供一种图像显示***包括有机发光显示器(OLED)装置、OLED模块及电子装置。上述OLED装置包括一有源元件阵列基板，具有有源元件阵列设置于显示区域，及控制电路设置于周边区域。滤色器基板对向设置于该有源元件阵列基板，其包括对应于该显示区域的被黑色矩阵层围绕的滤色器元件，以及对应于该周边区域的黑色矩阵层延伸部。有机发光元件像素阵列设置于该有源元件阵列基板与该滤色器基板对应的显示区域之间，各有机发光元件包括阳极电极、有机发光层以及阴极电极。第一导电媒介，电性连接该控制电路与该黑色矩阵层延伸部，以及第二导电媒介，电性连接该黑色矩阵层与该阴极电极。

Description

有机发光显示器装置、模块及电子装置

技术领域

本发明有关于有机发光显示器(OLED)装置，且特别是有关于具有顶部阴极接触的有源阵列式有机发光显示器装置及其图像显示***。

背景技术

平面显示器装置，例如有机发光显示器(organic light emitting display，简称OLED)及液晶显示器(liquid crystal display，简称LCD)，具有许多的优点，例如体积小、重量轻、低电力消耗等等。因此，平面显示器装置已经广泛地被应用于手提式电脑、行动电话等等电子产品。

有机发光显示器(OLED)元件具自发光的特性，使其兼具室内及户外不同环境光条件下的应用。大体而言，传统OLED元件包括一阳极、一有机发光(electroluminescent)层与一阴极，并于阳极与阴极间施加偏压，通过有机发光层达到显示图像的效果，且其技术持续朝向高发光效率与长显示寿命发展。

有源元件阵列式有机发光显示器(AM-OLED)元件包括有源元件(例如薄膜晶体管(TFT))阵列及对应的OLED像素。各OLED像素的阳极电极由对应的薄膜晶体管(TFT)控制，而其阴极电极连接显示器元件周边的控制电路。传统AM-OLED元件的阴极电极通过下基板(例如有源元件阵列基板)经阴极接触电性连接，然而阴极接触与阴极电极间的电性连接处，会因阴极电极的阶梯覆盖性(step coverage)不佳，而导致断线或剥离，进而影响其显示品质及可靠度。

图1是显示传统AM-OLED元件结构的剖面示意图。请参阅图1，传统的AM-OLED元件100包括一基板11，其包括一有源区域AR和一周边区域PR。于有源区域AR处，多个有源元件20构成的阵列设置于基板11上。有源元件20，例如为薄膜晶体管(TFT)包括一栅极25、栅极介电层23及半导体层21作为TFT的漏极/源极与通道。保护层12和13设置于基板11上，以隔离各TFT元件与电性连接。信号线26A与26B分别连接TFT元件的源极和漏极，其中信号线26B进一步连接各像素OLED元件的阳极电极。一层间介电层13A设置于保护层13上用以隔离各TFT元件与OLED元件。

像素隔离结构16，设置于层间介电层13A上，以定义并分隔各OLED元件。各OLED元件包括一阳极电极14由一电性接触与信号线26B电性连接、各色有机发光层18于阳极电极14上，与一连续的阴极电极32于有机发光层18上。一保护层34设置于阴极电极32上。

另一方面，连续的阴极电极32延伸到基板11的周边区域PR，并于一阴极接触开口与信号线28(例如PVEE信号线)电性连接。然而，阴极电极32于阴极接触开口段差处30的阶梯覆盖性(step coverage)不佳，而导致断线或剥离，进而影响其显示品质及可靠度。

再者，美国专利第US 7,173,373号揭露一种AM-OLED元件，在有源元件基板制作多个阴极接触，以辅助周边的控制电路与阴极电极的电性连接。然而，制作额外的阴极接触会增加工艺的复杂度，例如在图案化像素电极及接触孔时，需更精确的光照对准***，同时额外的阴极接触会降低AM-OLED元件的开口率(aperture ratio)。

有鉴于此，业界企需一种有源阵列式有机发光显示器装置及图像显示***，其具有顶部阴极接触，以避免于阴极接触处发生断线或剥离。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种有源阵列式有机发光显示器装置，其周边电路的阴极控制信号线由一导电媒介电性连接上基板(滤色器基板)的黑色矩阵(BM)层，由另一导电媒介电性连接阴极电极，避免因阴极电极的阶梯覆盖性(step coverage)不佳导致断线或剥离，进而改善AMOLED的显示品质及可靠度。

本发明实施例另提供一种有机发光显示器装置，包括：有源元件阵列基板，包括有源元件阵列设置于显示区域，及控制电路设置于周边区域；滤色器基板对向设置于该有源元件阵列基板，其包括对应于该显示区域的被黑色矩阵层围绕的滤色器元件，以及对应于该周边区域的黑色矩阵层延伸部；有机发光元件像素阵列，设置于该有源元件阵列基板与该滤色器基板对应的显示区域之间，各有机发光元件包括阳极电极、有机发光层以及阴极电极；第一导电媒介，电性连接该控制电路与该黑色矩阵层延伸部；以及第二导电媒介，电性连接该黑色矩阵层与该阴极电极。

本发明实施例另提供一种有机发光显示器(OLED)模块，包括：有机发光显示器装置，以及控制器，耦接至该有机发光显示器(OLED)装置，且根据输入信号控制该有机发光显示器(OLED)装置使其产生图像。

本发明实施例另提供一种电子装置，包括：有机发光显示器模块，以及输入装置，耦接至该控制器，以提供该有机发光显示器模块显示图像的依据。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1是显示传统AM-OLED元件结构的剖面示意图；

图2是显示根据本发明的一实施例的AM-OLED显示器装置的俯视图；

图3为图2的AM-OLED显示器装置沿剖面线A-A’的剖面示意图；

图4A-4I是显示根据本发明实施例的AM-OLED装置的各制作步骤的剖面示意图；

图4J是显示根据本发明另一实施例的AM-OLED装置的显示区域AR的剖面示意图；

图5A是显示根据本发明又一实施例的AM-OLED装置的显示区域AR的剖面示意图；

图5B-5E是显示根据本发明实施例各导电媒介的形状与对应黑色矩阵层位置的示意图；

图6是显示根据本发明再一实施例的AM-OLED装置的显示区域AR的剖面示意图；

图7是显示根据本发明实施例的包含AM-OLED面板的AM-OLED元件的方块示意图；以及

图8是显示根据本发明实施例包含AM-OLED元件的电子装置的方块示意图。

主要元件符号说明

习知部分(图1)

100～传统的AM-OLED元件；11～基板；12、13～保护层；13A～层间介电层；14～阳极电极；16～像素隔离结构；18～有机发光层；20～有源元件；21～半导体层；23～栅极介电层；25～栅极；26A与26B～言号线；28～信号线；30～开口段差处；32～阴极电极；34～保护层；AR～有源区域；PR～周边区域。

本发明部分(图4-8)

200～AM-OLED装置；211、411～下基板(有源元件阵列基板)；212、213、412、413～保护层；213A、413A～层间介电层；214、414～阳极电极；216、416～像素隔离结构；218、418～有机发光层；220、420～有源元件；421～半导体层；423～栅极介电层；425～栅极；226C、426A、426B～信号线；232、432～阴极电极；432A～薄金属层；432B～透明氧化物导电层；234、434、434A-434D～保护层；235、248、435～导电媒介、435A-435D～开口；436～辅助导电层(导电媒介)；245、445～黑色矩阵层；245A～黑色矩阵层延伸部；240R、240G、240B、440R、440G、440B～滤色器元件；250、450～上基板(滤色器基板)；AR～有源区域；PR～周边区域；1～AM-OLED面板；2～控制器；3～AM-OLED元件(模块)；4～输入元件；5～电子装置。

具体实施方式

以下以各实施例并伴随着图式说明的范例，作为本发明的参考依据。在图式或说明书描述中，相似或相同的部分皆使用相同的图号。且在图式中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，图式中各元件的部分将以分别描述说明的，值得注意的是，图中未绘示或描述的元件，为所属技术领域中具有通常知识者所知的形式，另外，特定的实施例仅为揭示本发明使用的特定方式，其并非用以限定本发明。

图2是显示根据本发明的一实施例的AM-OLED显示器装置的俯视图，而图3为图2的AM-OLED显示器装置沿剖面线A-A’的剖面示意图。请参阅图2，根据本发明的一实施例，一AM-OLED装置200，例如为一顶发光式有源阵列驱动型有机发光二极管显示器，包括一显示区域AR与一周边区域PR。AM-OLED装置200的显示区域AR包括一下基板(例如有源元件阵列基板)211、一上基板(例如滤色器基板)250，以及彩色OLED元件像素阵列于其间。

请参阅图3，下基板(有源元件阵列基板)211包括多个有源元件220，例如为薄膜晶体管(TFT)构成的阵列，设置于基板211上。保护层212和213设置于基板211上，以隔离各TFT元件与各层的电性连接。一信号线连接TFT元件的漏极，并进一步连接各像素OLED元件的阳极电极214。一层间介电层213A设置于保护层213上用以隔离各TFT元件与OLED元件。

像素隔离结构216，设置于层间介电层213A上，以定义并分隔各OLED元件。各OLED元件包括一阳极电极214，由一电性接触与信号线电性连接、各色有机发光层218于阳极电极214上，与一连续的阴极电极232于有机发光层218上。一保护层234设置于阴极电极232上。

上基板(滤色器基板)250包括对应各色的滤色器元件240R、240G和240B，之间以一黑色矩阵层(BM)245隔离。黑色矩阵层(BM)245为一吸光层，其材质可为铬(Cr)膜，并延伸至周边区域PR，以标号245A表示。

上基板(滤色器基板)250对向设置于下基板(有源元件阵列基板)211上，其中各OLED元件对应各色的滤色器元件240R、240G和240B。下基板211于周边区域PR处设置一信号线226C(例如PVEE信号线)于保护层213上，其通过一导电媒介248电性连接上基板250的黑色矩阵层的延伸部245A。信号线226C可与前述连接TFT元件的漏极的信号线属于同一金属层。应注意的是，导电媒介248可用任何以知的材料、形状及工艺形成。根据本发明的一实施例，导电媒介248不限定为单一结构，其可以是多个、复合或多层结构。再者，导电媒介248的形状可为椭圆形、长条形、圆形、方形或其他几何形状。

于显示区域AR处，保护层234对应黑色矩阵层245的位置具有另一导电媒介235，使黑色矩阵层245与阴极电极232得以电性连接。因此，PVEE信号线226C可通过导电媒介248、黑色矩阵层延伸部245A、黑色矩阵层245和导电媒介235，将控制信号施于阴极电极232。有鉴于此，相较于习知技术，本发明实施例的AM-OLED装置200无需制作阴极接触及接触开口于下基板，因此能完全避免因阴极电极的阶梯覆盖性(step coverage)不佳导致断线或剥离，进而改善AMOLED的显示品质及可靠度。

图4A-4I是显示根据本发明实施例的AM-OLED装置的各制作步骤的剖面示意图，其中图4I为最终结构对应图3的显示区域AR。请参阅图4A，首先，提供一基板411，并形成一有源元件阵列420于其上。基板411的材质包括透明玻璃、透明高分子或石英。保护层412与413设置于基板411上，以隔离各有源元件420与其他各层电性连接。有源元件阵列420例如是薄膜晶体管(TFT)阵列，各TFT包括一栅极425、栅极介电层423及半导体层421作为TFT的漏极/源极与通道。信号线426A与426B，例如铝(Al)或铝-铜合金，设置于保护层413上，分别连接TFT元件的源极和漏极，其中信号线426B进一步连接各像素OLED元件的阳极电极。虽然本发明实施例是以顶栅极TFT为例说明，然非用以限定本发明，其他TFT元件，例底栅极TFT或双栅极TFT，皆适用于本发明。

请参阅图4B，形成一层间介电层(inter-layer dielectric，简称ILD)413A于保护层13上，以隔离各TFT元件与OLED元件。层间介电层413A内具有电性接触开口413B，露出信号线426B供后续形成阳极电极414电性连接，如图4C所示。层间介电层413A可通过化学气相沉积法(CVD)或旋转涂布法(spin coating)形成，以获致较平坦的表面，其材质包括有机材料(如聚亚酰胺)或无机材料(如氧化硅、磷硅酸盐玻璃及硼硅酸盐玻璃)。

请参阅图4D，图案化阳极电极414，并形成像素隔离结构416于层间介电层413A上，以定义并分隔各OLED元件。阳极电极414可兼具反射层功用，以提升OLED元件的发光效率，其材质包括铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)、铬(Cr)或钨(W)，并且其厚度范围大约介于100-300纳米(nm)。像素隔离结构416可利用厚膜光致抗蚀剂材料，以曝光显影工艺形成。

请参阅图4E，形成有机发光层418于阳极电极414上。有机发光层418可为小分子型OLED或高分子型PLED。再者，有机发光层418可为对应不同颜色像素(例如红、绿、蓝)，或者为白光OLED元件。

接着，请参阅图4F，全面形成连续的阴极电极432于有源元件阵列基板上，并直接与有机发光层418接触。阴极电极432可为单层或多层结构，其材质包括银(Ag)、铝(Al)、镁(Mg)、钙(Ca)、钠(Na)、氧化铟、氧化锡、氧化锌、氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)，且其厚度范围大约介于10-200纳米(nm)。

请参阅图4G，接着，形成一保护层434于阴极电极432上，并将其图案化，以形成多个开口435A对应像素隔离结构416的位置并露出阴极电极432的表面。接着，形成一导电媒介435于各开口435A中，如图4H所示。根据本发明的一实施例，保护层434可为厚膜光致抗蚀剂或介电层，并以光刻及蚀刻法形成开口435A，在形成一金属层填入开口435A，并施以平坦化步骤，留下导电媒介435于各开口435A中。

应注意的是，虽然本实施例以先形成保护层434及开口435A，再形成导电媒介435为例说明，然非用以限定本发明，其他实施例亦可先形成导电媒介435再形成保护层434。

请参阅图4I，另一方面，形成上基板(滤色器基板)450包括对应各色的滤色器元件440R、440G和440B之间以一黑色矩阵层(BM)445隔离。黑色矩阵层(BM)445为一吸光层，其材质可为铬(Cr)膜，并延伸至周边区域PR。

接着，将上基板(滤色器基板)450与下基板(有源元件阵列基板)411对向组合，其中各OLED元件对应各色的滤色器元件440R、440G和440B。因此，黑色矩阵层(BM)445与导电媒介435接触形成电性连接。

再者，于下基板411于周边区域PR处设置一信号线(例如PVEE信号线)于保护层413上，其通过一导电媒介电性连接上基板的黑色矩阵层延伸部，相对应图3的PR区域。因此，PVEE信号线可通过周边区域的导电媒介、黑色矩阵层延伸部、黑色矩阵层445和导电媒介435，将控制信号施于阴极电极432。

图4J是显示根据本发明另一实施例的AM-OLED装置的显示区域AR的剖面示意图。为了使将上基板(滤色器基板)450与下基板(有源元件阵列基板)411对向组合后，导电媒介435与黑色矩阵层(BM)445具更好的电性接触。本发明另一实施例提供一辅助导电层(导电媒介)436于滤色器元件440R、440G和440B与保护层434之间，以促进导电媒介435与黑色矩阵层(BM)445之间的电性连接。辅助导电层436的材质为透明氧化物导电层，例如以CVD法或溅镀法形成氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。

图5A是显示根据本发明又一实施例的AM-OLED装置的显示区域AR的剖面示意图。由于黑色矩阵层(BM)445为连续性的结构，阴极电极432亦为连续性的结构，因此并不需要将导电媒介制作成连续性的结构，或者于对应每个像素的位置皆形成导电媒介。因此，仅需于对应黑色矩阵层(BM)445位置处，任意随机形成不同形状的开口于保护层中，分别显示于第5B-5E图中，再填入导电物以形成与各种开口形状共形的导电媒介。前述开口的形状可为椭圆形435A、长扁椭圆形435B、横长条形435C、纵长条形435D、圆形、方形及狭缝形。

图6是显示根据本发明再一实施例的AM-OLED装置的显示区域AR的剖面示意图。为了使阴极电极的透光性及导电性更加，本实施例将阴极电极制作成双层结构，其一为金属层432A，另一为透明氧化物导电层432B，例如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。金属层432A改善有机发光层418与阴极电极间的载流子注入特性，透明氧化物导电层432B改善透光性及导电性。

有鉴于此，本发明实施例的AM-OLED装置能有效避免习知技术因阴极电极的阶梯覆盖性(step coverage)不佳导致断线或剥离，且其阴极电极与周边控制电路之间的电性连接亦能有效地改善，进而改善AMOLED的显示品质及可靠度。

图7是显示根据本发明实施例的包含AM-OLED面板1的AM-OLED元件(模块)3的方块示意图。AM-OLED面板1耦接至一控制器2，以构成一AM-OLED元件(模块)3。于图7中，AM-OLED元件(模块)3包括一行控制器及列控制器的驱动电路(未图示)，以控制AM-OLED面板1，并根据输入信号显示具平衡色度的图像。AM-OLED面板1包括显示区域AR与周边区域PR，由控制器2输出的阴极控制信号经由周边区域PR的信号线，经AM-OLED面板1的上基板，而施于阴极电极上。

图8是显示根据本发明实施例包含AM-OLED元件(模块)3的电子装置5的方块示意图。一输入元件4耦接至AM-OLED元件(模块)3的控制器2。输入元件4包括一微处理器，以将信号输入至控制器2，经处理后显示图像。电子装置5包括例如个人数位助理(PDA)、携带式手机(mobile phone)、笔记型电脑、数位相机、桌上型电脑、电视、车用显示器、航空用显示器、全球定位***(GPS)、数位相框或可携式DVD播放器。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种有机发光显示器装置，包括：

有源元件阵列基板，包括设置于显示区域的有源元件阵列，及设置于周边区域的控制电路；

滤色器基板，对向设置于该有源元件阵列基板，其包括对应于该显示区域的被具有导电性的黑色矩阵层围绕的滤色器元件，以及对应于该周边区域的黑色矩阵层延伸部；

有机发光元件像素阵列，设置于该有源元件阵列基板与该滤色器基板对应的显示区域之间，各有机发光元件包括阳极电极、有机发光层以及阴极电极；

第一导电媒介，电性连接该控制电路与该黑色矩阵层延伸部；以及

第二导电媒介，电性连接该黑色矩阵层与该阴极电极。

2.如权利要求1所述的有机发光显示器装置，其中该控制电路依序经由该第一导电媒介、该黑色矩阵层延伸部、该黑色矩阵层及该第二导电媒介控制各有机发光元件的该阴极电极。

3.如权利要求1所述的有机发光显示器装置，其中该阴极电极为单层导电层结构。

4.如权利要求1所述的有机发光显示器装置，其中该阴极电极为复合层，包括金属层和透明的氧化物导电层。

5.如权利要求1所述的有机发光显示器装置，其中该阴极电极与该滤色器基板之间具有保护层，其中该保护层具有多个开口露出该阴极电极，以及其中该第二导电媒介设置于该些开口中。

6.如权利要求5所述的有机发光显示器装置，其中该第二导电媒介对应该黑色矩阵层设置。

7.如权利要求5所述的有机发光显示器装置，其中该第二导电媒介的形状可为椭圆形、长扁椭圆形、横长条形、纵长条形、圆形及方形。

8.如权利要求5所述的有机发光显示器装置，还包括透明的第三导电媒介设置于该保护层与该滤色器基板间。

9.一种有机发光显示器模块，包括：

如权利要求1所述的有机发光显示器装置；以及

控制器，耦接至该有机发光显示器装置，且根据输入信号控制该有机发光显示器装置使其产生图像。

10.一种电子装置，包括：

如权利要求9所述的该有机发光显示器模块；以及

输入装置，耦接至该控制器，以提供该有机发光显示器模块显示图像的依据。