TWI434409B - 有機電激發光顯示單元及其製造方法 - Google Patents

Description

有機電激發光顯示單元及其製造方法

本發明是有關於一種顯示單元及其製作方法，且特別是有關於一種有機電激發光顯示單元(electroluminescent display unit)及其製作方法。

近來環保意識抬頭，具有低消耗功率、空間利用效率佳、無輻射、高畫質等優越特性的平面顯示面板(flat display panels)已成為市場主流。常見的平面顯示器包括液晶顯示器(liquid crystal displays)、電漿顯示器(plasma displays)、有機電激發光顯示器(electroluminescent displays)等。以有機電激發光顯示器為例，其是一種自發光型的顯示器，無須使用背光模組，故可省去背光模組的製造成本以及背光模組本身所消耗的能源。此外，由於有機電激發光顯示器無視角問題，且具有全彩化、高應答速度等特性，可說是一種兼具性能及環保概念的平面顯示面板。

在習知技術中，利用單一光感測器來感測外界光強度進而調整有機電激發光顯示器以顯示適當的亮度，此舉有助於降低有機電激發光顯示器的功率消耗，進而達到省電之目的。然而，此習知技術的缺點是：單一光感測器容易受到掃描電路、環境溫度或其他因素的干擾，而影響到光感測器的準確度。在光感測器無法有效得根據外界光強度來調整有機電激發光顯示器之亮度的情況下，有機電激發 光顯示器便無法顯示適當的亮度，導致無法有效地降低有機電激發光顯示器的消耗功率。承上述，如何改善光感測器的準確度並且將光感測器的製作整合於有機電激發光顯示面板的製程中，是研發者所面臨的問題之一。

本發明提供一種有機電激發光顯示單元及其製造方法，以將光感測器的製作整合於有機電激發光顯示面板的製程中。

本發明提供一種有機電激發光顯示單元，其適於與一掃描線以及一資料線電性連接。有機電激發光顯示單元包括至少一電晶體、一第一光感測器、一第二光感測器、一反射導電層、一有機電激發光層以及一陰極層。前述之至少一電晶體係與掃描線以及資料線電性連接，第一光感測器包括第一反射底電極、第一感光層與第一透明頂電極，其中第一感光層位於第一反射底電極與第一透明頂電極之間。第二光感測器包括第二反射底電極、第二感光層與第二透明頂電極，其中第二感光層位於第二反射底電極與第二透明頂電極之間，且第一光感測器與第二光感測器電性連接。反射導電層包括畫素電極、遮光圖案以及橋接圖案，其中畫素電極與電晶體電性連接，遮光圖案與第二透明頂電極電性連接並且全面性遮蔽第二感光層，而橋接圖案與第一透明頂電極、第一反射底電極及第二反射底電極電性連接。有機電激發光層配置於畫素電極上，而陰極層則配 置於有機電激發光層上。

在本發明的一實施例中，前述之電晶體包括閘極、通道層、源極以及汲極，源極以及汲極位於通道層的部分區域上，且源極與汲極電性絕緣。

在本發明的一實施例中，前述之通道層分別位於閘極上方。

在本發明的一實施例中，前述之第一反射底電極、第二反射底電極、源極以及汲極之材質實質上相同。

在本發明的一實施例中，前述之橋接圖案僅遮蔽第一感光層的部分區域，以使第一感光層能夠接收外界光線。

在本發明的一實施例中，前述之有機電激發光顯示單元可進一步包括一保護層，而保護層覆蓋電晶體、第一光感測器與第二光感測器。

在本發明的一實施例中，前述之保護層具有第一接觸開口、多個第二接觸開口以及第三接觸開口，畫素電極透過第一接觸開口與電晶體電性連接，而橋接圖案透過這些第二接觸開口與第一透明頂電極、第一反射底電極及第二反射底電極電性連接，且遮光圖案透過第三接觸開口與第二透明頂電極電性連接。

在本發明的一實施例中，前述之有機電激發光顯示單元可進一步包括一畫素定義層，畫素定義層覆蓋反射導電層且具有開口，其中畫素電極被開口暴露，且有機電激發光層配置於開口內。

在本發明的一實施例中，前述之陰極層覆蓋有機電激 發光層以及畫素定義層。

在本發明的一實施例中，前述之陰極層為一透明陰極層。

本發明另提供一種有機電激發光顯示單元的製造方法，其包括：於基板上形成至少一電晶體、一第一光感測器以及與第一光感測器電性連接之第二光感測器，其中第一光感測器包括第一反射底電極、第一感光層與第一透明頂電極，第一感光層位於第一反射底電極與第一透明頂電極之間，而第二光感測器包括第二反射底電極、第二感光層與第二透明頂電極，且第二感光層位於第二反射底電極與第二透明頂電極之間。接著，形成一反射導電層，此反射導電層包括畫素電極、遮光圖案以及橋接圖案，其中畫素電極與電晶體電性連接，遮光圖案與第二透明頂電極電性連接並且全面性遮蔽第二感光層，而橋接圖案與第一透明頂電極、第一反射底電極及第二反射底電極電性連接。之後，於畫素電極上形成一有機電激發光層，並於有機電激發光層上形成一陰極層。

在本發明的一實施例中，前述之電晶體的形成方法包括：於基板上形成閘極，並於基板上形成閘絕緣層，以覆蓋閘極。接著，於閘絕緣層上形成通道層，以使通道層位於閘極上方。之後，於通道層的部分區域上形成源極與汲極，其中源極與汲極電性絕緣。

在本發明的一實施例中，有機電激發光顯示單元的製造方法可進一步包括形成一保護層，以覆蓋電晶體、第一 光感測器與第二光感測器。

在本發明的一實施例中，有機電激發光顯示單元的製造方法可進一步包括於保護層中形成一第一接觸開口、多個第二接觸開口以及第三接觸開口，其中畫素電極透過第一接觸開口與電晶體電性連接，而橋接圖案透過這些第二接觸開口與第一透明頂電極、第一反射底電極及第二反射底電極電性連接，且遮光圖案透過第三接觸開口與第二透明頂電極電性連接。

在本發明的一實施例中，有機電激發光顯示單元的製造方法可進一步包括形成一畫素定義層，以覆蓋反射導電層，其中畫素定義層具有開口，而畫素電極被開口暴露，且有機電激發光層配置於開口內。

在本發明的一實施例中，前述之陰極層覆蓋有機電激發光層以及畫素定義層。

在本發明的一實施例中，前述之陰極層為透明陰極層。

本發明提供一種有機電激發光顯示單元及其製造方法，以將光感測器的製作整合於有機電激發光顯示面板的製程中。如此一來，本發明之有機電激發光顯示單元在製作時所需之成本可以進一步降低。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

【第一實施例】

圖1A至圖1E為本發明第一實施例之有機電激發光顯示單元的製造流程剖面示意圖。首先，請參照圖1A，提供一基板SUB，此基板SUB具有一顯示區R1以及一周邊區R2。接著於基板SUB上形成至少一閘極G(圖1A中僅繪示出一個閘極)，並於基板SUB上全面性地形成一閘絕緣層GI以覆蓋住閘極G。換言之，閘絕緣層GI係覆蓋住前述之顯示區R1以及周邊區R2。在本實施例中，基板SUB的材質例如為玻璃、石英、有機聚合物、不透光/反射材料(如導電材料、晶圓、陶瓷、或其它可適用的材料)、或是其它可適用的材料。此外，上述之顯示區R1是用以形成有機電激發光顯示單元之區域，而周邊區R2則是用以形成周邊線路(如驅動電路、扇出線路等)之區域。

在本實施例中，閘極G之材料例如為合金、金屬或其他適當的材料。閘絕緣層GI係全面性地覆蓋於基板SUB上，以覆蓋住閘極G。在本實施例中，閘絕緣層GI之材質例如為無機介電材料(如氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或上述至少二種材料的堆疊層)、有機介電材料或上述有機與無機介電材料之組合。

請參照圖1B，接著於閘絕緣層GI上形成至少一通道層CH，此通道層CH位於閘極G的上方，且與閘極G部分重疊。在本實施例中，通道層CH之材質例如為非晶矽層或其他適合的半導體材料。在完成通道層CH的製作之後，接著形成一圖案化導電層，此圖案化導電層例如係由 至少一源極S、至少一汲極D、至少一第一反射底電極110以及至少一第二反射底電極210所構成。在本實施例中，圖案化導電層之材料例如為合金、金屬或其他適當的材料。

從圖1B可知，位於顯示區R1之源極S與汲極D係彼此電性絕緣，且覆蓋於部分的通道層CH以及部分的閘絕緣層GI上。位於周邊區R2之第一反射底電極110以及至少一第二反射底電極210彼此分離，且第一反射底電極110以及至少一第二反射底電極210覆蓋於部分的閘絕緣層GI上。在本實施例中，第一反射底電極110以及第二反射底電極210之材質例如為鋁、鈦、鉬、鎳、鎂或是其他適合之金屬或合金。

在完成源極S與汲極D的製作之後，便完成了至少一個電晶體TFT之製作，在本實施例中，電晶體TFT為一底閘極薄膜電晶體，然而，在本發明之其他可行的實施例中，電晶體TFT亦可以為一頂閘極薄膜電晶體。

值得注意得是，本實施例可於製作閘極G(繪示於圖1A)的同時，一併製作出掃描線、下電容電極等或是其他導電圖案，此外，可本實施例可於製作源極S、汲極D、第一反射底電極110以及第二反射底電極210的同時，一併製作出資料線、電容上電極或是其他導電圖案。前述之電容下電極與電容上電極可構成一個或多個電容器。以有機電激發光顯示單元為例，其畫素結構例如是由兩個電晶體以及一個電容器所構成，即所謂的2T1C架構。當然，前述之畫素結構亦可以是由三個電晶體以及一個電容器所 構(即3T1C架構)、四個電晶體以及二個電容器所構(即4T2C架構)或五個電晶體以及一個電容器所構(即5T1C架構)。

接著請參照圖1C，在完成第一反射底電極110以及第二反射底電極210之後，接著於周邊區R2上形成第一感光層120、第二感光層220、第一透明頂電極130、第二透明頂電極230，其中第一感光層120位於第一反射底電極110的部分區域上，第一透明頂電極130位於第一感光層120上，而第二感光層220位於第二反射底電極210的部分區域上，且第二透明頂電極230位於第二感光層220上。換言之，第一感光層120位於第一反射底電極110與第一透明頂電極130之間，而第二感光層220位於第二反射底電極210與第二透明頂電極230之間。

在本實施例中，第一透明頂電極130與第二透明頂電極230之材質例如為金屬氧化物，舉例而言，第一透明頂電極130與第二透明頂電極230之材質可為銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、或其它合適的氧化物、或者是上述至少二者之堆疊層。此外，第一感光層120與第二感光層220之材質例如為含有奈米結晶矽之氧化矽(SiOx with Si nano-crystal)或其他適當的光敏感材料(photo-sensing materials)。

從圖1C可知，在完成第一透明頂電極130以及第二透明頂電極230的製作之後，便完成了第一光感測器100與第二光感測器200，其中第一光感測器100包括了前述 之第一反射底電極110、第一感光層120與第一透明頂電極130，而第二光感測器200包括了前述之第二反射底電極210、第二感光層220與第二明頂電極230。在本實施例中，第一光感測器100中的第一反射底電極110、第二光感測器200中的第二反射底電極210、源極S以及汲極D例如藉由同一道微影蝕刻製程(photolithography and etching process，PEP)來製作。第一反射底電極110、第二反射底電極210、源極S以及汲極D之材質實質上相同。

接著請參照圖1D，在完成第一光感測器100與第二光感測器200的製作之後，於基板SUB上形成覆蓋住電晶體TFT、第一光感測器100與第二光感測器200之保護層PV。由圖1D可知，保護層PV係全面性地形成於顯示區R1與周邊區R2上，且保護層PV具有至少一第一接觸開口W1、多個第二接觸開口W2以及至少一第三接觸開口W3，其中第一接觸開口W1係將電晶體TFT之汲極D暴露，第二接觸開口W2係將第一透明頂電極110、第一反射底電極130以及第二反射底電極210暴露，而第三接觸開口W3係將第二透明頂電極230暴露。在本實施例中，保護層PV之材質例如為氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、有機介電材料或其他適合之介電材料。

在製作完保護層PV之後，接著於保護層PV上形成反射導電層300，而此反射導電層300包括畫素電極310、遮光圖案320以及橋接圖案330，其中畫素電極310透過第一接觸開口W1與電晶體TFT的汲極D電性連接，橋接 圖案330透過第二接觸開口W2與第一透明頂電極130、第一反射底電極110以及第二反射底電極210電性連接，而遮光圖案320透過第三接觸開口W3與第二透明頂電極230電性連接。詳言之，第一透明頂電極130與第二反射底電極210是透過右側的橋接圖案330彼此電性連接，而第一反射底電極110僅與左側的橋接圖案330電性連接。在本實施例中，畫素電極310、遮光圖案320以及橋接圖案330例如藉由同一道微影蝕刻製程(photolithography and etching process，PEP)來製作。在本實施例中，反射導電層300之材質例如為銀、鋁、鈦、鉬、鎳、鎂或是其他適合之金屬或合金。

從圖1D可知，橋接圖案330僅遮蔽第一感光層120的部分區域，以使第一感光層120能夠接收來自於外界之光線。此外，遮光圖案320則需完全遮蔽第二感光層220，以使第二感光層220不易接收到來自於外界之光線。

最後請參照圖1E，在完成反射導電層的製作之後，於保護層PV上形成畫素定義層400，以覆蓋住反射導電層300，其中畫素定義層400具有一開口410以定義出後續形成之有機電激發光層欲形成的位置(即畫素區域)，其中且畫素電極310被開口410暴露。接著，於開口410所暴露出的畫素電極310上形成有機電激發光層500，並於畫素定義層400以及有機電激發光層500上形成陰極層600。在本實施例中，陰極層600為透明陰極層。在完成陰極層600的製作之後，即完成向上發光型態之有機電激發 光顯示單元(Top emission OLED device)的製作。

在本實施例中，有機電激發光層500可為多層有機薄膜堆疊而成，如有機電激發光層、電洞注入層、電洞傳輸層、電子注入層、有機束縛層(organic cladding layers)等。此外，陰極層600之材質例如為銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、或其它合適的氧化物或者是上述至少二者之堆疊層，且在本發明一實施例中，陰極層600不會完全覆蓋到第一光感測器100和第二光感測器200以避免電性干擾。

圖3為第一光感測器與第二光感測器的等效電路圖。請參照圖1D與圖3，當外界光線照射到第一光感測器100時，第一光感測器100會產生一光電流I₁，而第二光感測器200因遮光圖案320的遮蔽而不會產生光電流(photo current)，但第二光感測器200仍會產生一暗電流I₂。此時，在第一透明頂電極130與第二反射底電極210間會產生一光電流差I₃，其中電流差I₃=I₁-I₂。

圖4為第一光感測器與第二光感測器所產生的光電流與環境光強度之關係圖。表一詳列出第一光感測器與第二光感測器所產生的光電流與對應的環境光強度。請參照圖4和表一，隨著外界光線變強，光電流差I₃(I₃=I₁-I₂)也會變大。很明顯地，光電流差I₃可代表外界光線的強度，故透過光電流差I₃可推算出有機電激發光顯示單元所處之環境亮度。此外，由於第二光感測器200所產生的暗電流I₂可作為一參考電流，意即，暗電流I₂代表第二光感測器 在未照光情況下的背景電流，因此光電流差I₃(I₃=I₁-I₂)可以較為精準地估算出有機電激發光顯示單元所處之環境亮度。

【第二實施例】

圖2A至圖2E為本發明第二實施例之有機電激發光顯示單元的製造流程剖面示意圖。本實施之有機電激發光顯示單元的製造流程與第一實施例類似，惟二者主要差異之處在於：第一光感測器100與第二光感測器200之間的連接方式不同。如圖2D所示，第一透明頂電極130僅與最左側的橋接圖案330電性連接，第二反射底電極210僅與最右側的橋接圖案330電性連接，而第一反射底電極110與第二透明頂電極230是透過中間的橋接圖案330以及遮光圖案320彼此電性連接。

綜上所述，本發明提供一種有機電激發光顯示單元及其製造方法，以將光感測器的電極製作整合於有機電激發光顯示面板的製程中。如此一來，本發明之有機電激發光顯示單元在製作時所需之成本可以進一步降低。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離 本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

SUB‧‧‧基板

R1‧‧‧顯示區

R2‧‧‧周邊區

G‧‧‧閘極

GI‧‧‧閘絕緣層

CH‧‧‧通道層

S‧‧‧源極

D‧‧‧汲極

TFT‧‧‧電晶體

100‧‧‧第一光感測器

110‧‧‧第一反射底電極

120‧‧‧第一感光層

130‧‧‧第一透明頂電極

200‧‧‧第二光感測器

210‧‧‧第二反射底電極

220‧‧‧第二感光層

230‧‧‧第二透明頂電極

PV‧‧‧保護層

W1‧‧‧第一接觸開口

W2‧‧‧第二接觸開口

W3‧‧‧第三接觸開口

300‧‧‧反射導電層

310‧‧‧畫素電極

320‧‧‧遮光圖案

330‧‧‧橋接圖案

400‧‧‧畫素定義層

410‧‧‧開口

500‧‧‧有機電激發光層

600‧‧‧陰極層

圖1A至圖1E為本發明第一實施例之有機電激發光顯示單元的製造流程剖面示意圖。

圖2A至圖2E為本發明第二實施例之有機電激發光顯示單元的製造流程剖面示意圖。

圖3為第一光感測器與第二光感測器的等效電路圖。

圖4為第一光感測器與第二光感測器所產生的光電流與環境光強度之關係圖。

SUB‧‧‧基板

R1‧‧‧顯示區

R2‧‧‧周邊區

G‧‧‧閘極

GI‧‧‧閘絕緣層

CH‧‧‧通道層

S‧‧‧源極

D‧‧‧汲極

TFT‧‧‧電晶體

100‧‧‧第一光感測器

110‧‧‧第一反射底電極

120‧‧‧第一感光層

130‧‧‧第一透明頂電極

200‧‧‧第二光感測器

210‧‧‧第二反射底電極

220‧‧‧第二感光層

230‧‧‧第二透明頂電極

PV‧‧‧保護層

W1‧‧‧第一接觸開口

W2‧‧‧第二接觸開口

W3‧‧‧第三接觸開口

300‧‧‧反射導電層

310‧‧‧畫素電極

320‧‧‧遮光圖案

330‧‧‧橋接圖案

400‧‧‧畫素定義層

410‧‧‧開口

500‧‧‧有機電激發光層

600‧‧‧陰極層

Claims (17)

1. 一種有機電激發光顯示單元，適於與一掃描線以及一資料線電性連接，該有機電激發光顯示單元包括：至少一電晶體，與該掃描線以及該資料線電性連接；一第一光感測器，包括一第一反射底電極、一第一感光層與一第一透明頂電極，其中該第一感光層位於該第一反射底電極與該第一透明頂電極之間；一第二光感測器，包括一第二反射底電極、一第二感光層與一第二透明頂電極，其中該第二感光層位於該第二反射底電極與該第二透明頂電極之間，且該第一光感測器與該第二光感測器電性連接；一反射導電層，包括一畫素電極、一遮光圖案以及多個橋接圖案，其中該畫素電極與該電晶體電性連接，該遮光圖案與該第二透明頂電極電性連接並且全面性遮蔽該第二感光層，而該些橋接圖案分別與該第一透明頂電極、第一反射底電極及第二反射底電極電性連接；一有機電激發光層，配置於該畫素電極上；以及一陰極層，配置於該有機電激發光層上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光顯示單元，其中該電晶體包括一閘極、一通道層、一源極以及一汲極，該源極以及該汲極位於通道層的部分區域上，且該源極與該汲極電性絕緣。
3. 如申請專利範圍第2項所述之有機電激發光顯示單元，其中該通道層分別位於該閘極上方。
4. 如申請專利範圍第2項所述之有機電激發光顯示單元，其中該第一反射底電極、該第二反射底電極、該源極以及該汲極之材質實質上相同。
5. 如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光顯示單元，其中該橋接圖案僅遮蔽該第一感光層的部分區域，以使該第一感光層能夠接收外界光線。
6. 如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光顯示單元，更包括一保護層，覆蓋該電晶體、該第一光感測器與該第二光感測器。
7. 如申請專利範圍第6項所述之有機電激發光顯示單元，其中該保護層具有一第一接觸開口、多個第二接觸開口以及一第三接觸開口，該畫素電極透過該第一接觸開口與該電晶體電性連接，而該些橋接圖案透過該些第二接觸開口分別與該第一透明頂電極、第一反射底電極及第二反射底電極電性連接，且該遮光圖案透過該第三接觸開口與該第二透明頂電極電性連接。
8. 如申請專利範圍第1項所述之有機電激發光顯示單元，更包括一畫素定義層，覆蓋該反射導電層，其中該畫素定義層具有一開口，該畫素電極被該開口暴露，且有機電激發光層配置於該開口內。
9. 如申請專利範圍第8項所述之有機電激發光顯示單元，其中該陰極層覆蓋該有機電激發光層以及該畫素定義層。
10. 如申請專利範圍第9項所述之有機電激發光顯示 單元，其中該陰極層為一透明陰極層。
11. 一種有機電激發光顯示單元的製造方法，包括：於一基板上形成至少一電晶體；於該基板上形成一第一光感測器以及一與該第一光感測器電性連接之第二光感測器，其中該一第一光感測器包括一第一反射底電極、一第一感光層與一第一透明頂電極，該第一感光層位於該第一反射底電極與該第一透明頂電極之間，而該第二光感測器包括一第二反射底電極、一第二感光層與一第二透明頂電極，且該第二感光層位於該第二反射底電極與該第二透明頂電極之間；形成一反射導電層，該反射導電層包括一畫素電極、一遮光圖案以及多個橋接圖案，其中該畫素電極與該電晶體電性連接，該遮光圖案與該第二透明頂電極電性連接並且全面性遮蔽該第二感光層，而該些橋接圖案分別與該第一透明頂電極、第一反射底電極及第二反射底電極電性連接；於該畫素電極上形成一有機電激發光層；以及於該有機電激發光層上形成一陰極層。
12. 如申請專利範圍第11項所述之有機電激發光顯示單元的製造方法，其中該電晶體的形成方法包括：於該基板上形成一閘極；於該基板上形成一閘絕緣層，以覆蓋該該閘極；於該閘絕緣層上形成一通道層，該通道層位於該閘極上方；以及 於該通道層的部分區域上形成一源極與一汲極，該源極與該汲極電性絕緣。
13. 如申請專利範圍第11項所述之有機電激發光顯示單元的製造方法，更包括形成一保護層，以覆蓋該電晶體、該第一光感測器與該第二光感測器。
14. 如申請專利範圍第13項所述之有機電激發光顯示單元的製造方法，更包括於該保護層中形成一第一接觸開口、多個第二接觸開口以及一第三接觸開口，其中該畫素電極透過該第一接觸開口與該電晶體電性連接，而該些橋接圖案透過該些第二接觸開口分別與該第一透明頂電極、第一反射底電極及第二反射底電極電性連接，且該遮光圖案透過該第三接觸開口與該第二透明頂電極電性連接。
15. 如申請專利範圍第11項所述之有機電激發光顯示單元的製造方法，更包括形成一畫素定義層，以覆蓋該反射導電層，其中該畫素定義層具有一開口，該畫素電極被該開口暴露，且有機電激發光層配置於該開口內。
16. 如申請專利範圍第15項所述之有機電激發光顯示單元的製造方法，其中該陰極層覆蓋該有機電激發光層以及該畫素定義層。
17. 如申請專利範圍第16項所述之有機電激發光顯示單元的製造方法，其中該陰極層為一透明陰極層。