TWI546954B - 電激發光顯示面板之畫素結構及其製作方法 - Google Patents

電激發光顯示面板之畫素結構及其製作方法 Download PDF

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Description

電激發光顯示面板之畫素結構及其製作方法
本發明係關於一種電激發光顯示面板之畫素結構及其製作方法，尤指一種利用陽極作為保護蓋可增加顯示驅動結構之的水氧阻隔能力的電激發光顯示面板之畫素結構及其製作方法。
有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode,OLED)顯示面板由於具有廣視角、反應時間快、高發光效率、高對比與低耗電以及適合製作大尺寸顯示面板與可撓式顯示面板等優點，因此有機會成為下一世代的顯示面板的主流產品。
有機發光二極體顯示面板主要包括複數個以陣列型式排列的有機發光二極體元件，且各有機發光二極體元件分別利用至少一個驅動元件例如薄膜電晶體元件加以驅動以發光。除了有機發光二極體元件的有機發光材料對於水氣與氧氣具有高度敏感性而必須提供適當的保護與隔絕之外，經實證發現，作為驅動元件的薄膜電晶體元件在高濕度與高溫的環境下也會造成漏電流(off current)增加，使得薄膜電晶體元件的元件特性劣化而無法正常驅動有機發光二極體元件。因此提供薄膜電晶體元件有效的阻隔效果，是目前有機發光二極體顯示面板發展上的一大課題。
本發明之目的之一在於提供一種電激發光顯示面板之畫素結構及 其製作方法，以增加水氧阻隔能力。
本發明之一實施例提供一種電激發光顯示面板之畫素結構，其包括一基板、一顯示驅動結構、一平坦結構以及一電激發光元件。顯示驅動結構設置於基板上，其中顯示驅動結構包括一驅動元件。平坦結構設置於基板上，其中平坦結構包覆驅動元件之一上表面與一側壁，且平坦結構具有一接觸洞，部分暴露出驅動元件。電激發光元件設置於平坦結構上，其中電激發光元件包括一陽極、一發光層以及一陰極。陽極覆蓋平坦結構之一上表面並環繞平坦結構之一側壁，其中陽極填入接觸洞內而與驅動元件電性連接。發光層設置於陽極上。陰極設置於發光層上。
本發明之另一實施例提供一種製作電激發光顯示面板之畫素結構之方法，包括下列步驟。提供一基板。於基板上形成一顯示驅動結構，其中顯示驅動結構包括一驅動元件。於基板上形成一圖案化平坦層，其中圖案化平坦層包括一平坦結構、一環狀溝渠以及一接觸洞，環狀溝渠環繞平坦結構，平坦結構包覆驅動元件之一上表面與一側壁，且接觸洞部分暴露出該驅動元件。於平坦結構上形成一陽極，其中陽極覆蓋平坦結構之一上表面並環繞平坦結構之一側壁，且陽極填入接觸洞內而與驅動元件電性連接。於陽極上形成一發光層以及一陰極。
本發明之電激發光顯示面板之畫素結構之陽極覆蓋平坦結構之上表面並環繞平坦結構之側壁。也就是說，陽極除了作為電激發光元件的電極之外，由於陽極包覆了驅動元件與開關元件，因此亦可作為保護蓋之用，可以提供驅動元件與開關元件良好的水氧阻隔能力，避免水氧由顯示驅動結構的上方與側向侵入，因此可大幅地增加了電激發光顯示面板的使用壽命。
1‧‧‧電激發光顯示面板之畫素結構
30‧‧‧顯示驅動結構
40‧‧‧電激發光元件
SW‧‧‧開關元件
DR‧‧‧驅動元件
Cst‧‧‧儲存電容元件
G1‧‧‧第一閘極
S1‧‧‧第一源極
D1‧‧‧第一汲極
G2‧‧‧第二閘極
S2‧‧‧第二源極
D2‧‧‧第二汲極
GL‧‧‧閘極線
DL‧‧‧資料線
PL‧‧‧電源線
OVDD‧‧‧訊號
OVSS‧‧‧訊號
10‧‧‧基板
M1‧‧‧第一圖案化導電層
GI‧‧‧閘極絕緣層
SE‧‧‧圖案化半導體層
121‧‧‧第一半導體層
122‧‧‧第二半導體層
14‧‧‧介電層
141‧‧‧第一接觸洞
142‧‧‧第二接觸洞
143‧‧‧第三接觸洞
144‧‧‧第四接觸洞
145‧‧‧第五接觸洞
146‧‧‧第六接觸洞
161‧‧‧第七接觸洞
162‧‧‧第八接觸洞
163‧‧‧第九接觸洞
M2‧‧‧第二圖案化導電層
18‧‧‧保護層
181‧‧‧第十接觸洞
20‧‧‧圖案化平坦層
20T‧‧‧環狀溝渠
20A‧‧‧平坦結構
201‧‧‧第十一接觸洞
42‧‧‧陽極
T‧‧‧上表面
S‧‧‧側壁
50‧‧‧圖案化堤壩
50A‧‧‧開口
43‧‧‧電洞傳輸層
44‧‧‧發光層
45‧‧‧電子傳輸層
46‧‧‧陰極
48‧‧‧蓋板
第1圖繪示了本發明之電激發光顯示面板之畫素結構的等效電路圖。
第2圖至第18圖繪示了本發明之一實施例之製作電激發光顯示面板之畫素結構的方法的示意圖。
為使熟悉本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。
請參考第1圖。第1圖繪示了本發明之電激發光顯示面板之畫素結構的等效電路圖。如第1圖所示，本發明之電激發光顯示面板之畫素結構1包括一顯示驅動結構30以及一電激發光元件40。顯示驅動結構30係與電激發光元件40電性連接，用以驅動電激發光元件40。顯示驅動結構30包括一開關元件SW、一驅動元件DR以及至少一儲存電容元件Cst。開關元件SW與驅動元件DR分別為一主動元件，例如一薄膜電晶體元件。開關元件SW包括一第一閘極G1、一第一源極S1與一第一汲極D1，而驅動元件DR包括一第二閘極G2、一第二源極S2與一第二汲極D2。第一閘極G1係與一閘極線(或稱為掃描線)GL電性連接，並可被閘極線GL提供之閘極訊號所控制而開啟，第一源極S1係與一資料線DL電性連接，並可接收資料線DL提供之資料訊號，而第一汲極D1係與第二閘極G2電性連接。第二汲極D2係與一電源線(power line)PL電性連接，並可接收電源線PL提供之訊號OVDD，第二源極S2係與電激發光元件40之一端電性連接，且電激發光元件40之另一端可接收訊號OVSS。此外，第二源極S2與第二閘極G之間會形成儲存電容元件Cst。電激發光元件40可為一有機發光二極體元件、一無機發光二極體元件或其它各種類型之電激發光元件。
請參考第2圖至第18圖，並一併參考第1圖。第2圖至第18圖繪示了本發明之一實施例之製作電激發光顯示面板之畫素結構的方法的示意圖，其中第2圖、第4圖、第6圖、第8圖、第10圖、第12圖、第14圖與第16圖係為上視圖，而第3圖、第5圖、第7圖、第9圖、第11圖、第13圖、第15圖與第17圖係分別為沿第2圖、第4圖、第6圖、第8圖、第10圖、第12圖、第14圖與第16圖之剖線A-A’與剖線B-B’繪示的剖面示意圖，第18圖為電激發光顯示面板之畫素結構的示意圖。如第2圖與第3圖所示，首先提供一基板10。基板10可為硬式基板或可撓式基板，例如玻璃基板或塑膠基板，但不以此為限。接著，於基板10上形成一第一圖案化導電層M1，其中第一圖案化導電層M1包括資料線DL、第一閘極G1與第二閘極G2。第一圖案化導電層M1之材料可為不透明導電材料例如金屬或合金及/或透明導電材料例如氧化銦錫，但不以此為限。此外，第一圖案化導電層M1可為單層結構或複合層結構。隨後，於第一圖案化導電層M1上形成一閘極絕緣層GI(第2圖未示)。閘極絕緣層GI之材料可包括無機絕緣材料例如氧化矽、氮化矽或氮氧化矽，但不以此為限。
如第4圖與第5圖所示，接著於閘極絕緣層GI上形成一圖案化半導體層SE。圖案化半導體層SE包一第一半導體層121與一第二半導體層122，其中第一半導體層121至少與第一閘極G1部分重疊，作為開關元件SW之通道層之用，且第二半導體層122至少與第二閘極G2部分重疊，作為驅動元件DR的通道層之用。圖案化半導體層SE的材料可為各式半導體材料。舉例而言，圖案化半導體層SE的材料可為矽基材料例如非晶矽、多晶矽、微晶矽、奈米晶矽或氧化物半導體材料例如氧化銦鎵鋅，但不以此為限。
如第6圖與第7圖所示，隨後於圖案化半導體層SE上形成一介電層14。介電層14之材料可包括無機絕緣材料例如氧化矽、氮化矽或氮氧 化矽，但不以此為限。接著，於介電層14中形成一第一接觸洞141、一第二接觸洞142、一第三接觸洞143、一第四接觸洞144、一第五接觸洞145以及一第六接觸洞146，其中第一接觸洞141對應一部分之第一閘極G1、第二接觸洞142暴露出一部分之第一半導體層121、第三接觸洞143暴露出一部分之第一半導體層121並對應於一部分之第二閘極G2、第四接觸洞144暴露出一部分之第一半導體層121並對應於一部分之資料線DL、第五接觸洞145暴露出一部分之第二半導體層122，且第六接觸洞146暴露出一部分之第二半導體層122。
如第8圖與第9圖所示，隨後於閘極絕緣層GI中形成一第七接觸洞161、一第八接觸洞162與一第九接觸洞163，其中第七接觸洞161與介電層14之第一接觸洞141在垂直投影向方上重疊，且第七接觸洞161暴露出一部分之第一閘極G1，第八接觸洞162與介電層14之第三接觸洞143在垂直投影向方上部分重疊，且第八接觸洞162暴露出一部分之第一半導體層121與一部分之第二閘極G2，第九接觸洞163與介電層14之第四接觸洞144在垂直投影向方上重疊，且第九接觸洞163暴露出一部分之第一半導體層121與一部分之資料線DL。
如第10圖與第11圖所示，接著於介電層14上形成一第二圖案化導電層M2，其中第二圖案化導電層M2包括一閘極線GL、一電源線PL、一第一源極S1、一第一汲極D1、一第二源極S2與一第二汲極D2。閘極線GL經由介電層14的第一接觸洞141與閘極絕緣層GI的第七接觸洞161與第一閘極G1接觸並電性連接，電源線PL與第二汲極D2彼此連接，第一源極S1經由介電層14的第四接觸洞144以及經由閘極絕緣層GI的第九接觸洞163與資料線DL以及第一半導體層121接觸並電性連接，第一汲極D1經由介電層14的第三接觸洞143以及經由閘極絕緣層GI的第八接觸洞162與第二閘 極G2以及第一半導體層121接觸並電性連接，第二源極S經由介電層14的第五接觸洞145與第二半導體層122接觸並電性連接，且第二汲極D2經由介電層14的第六接觸洞146與第二半導體層122接觸並電性連接。第二圖案化導電層M2之材料可為不透明導電材料例如金屬或合金及/或透明導電材料例如氧化銦錫，但不以此為限。此外，第二圖案化導電層M2可為單層結構或複合層結構。在本實施例中，第一閘極G1、第一半導體層121、第一源極S1與第一汲極D1構成顯示驅動結構30之開關元件SW，第二閘極G2、第二半導體層122、第二源極S2與第二汲極D2構成顯示驅動結構30之驅動元件DR，且第二閘極G2、第二源極S2以及位於第二源極S2與第二閘極G2之間的閘極絕緣層GI形成顯示驅動結構30之儲存電容元件Cst。
如第12圖與第13圖所示，接著於第二圖案化導電層M2上形成一保護層18。保護層18具有一第十接觸洞181(如第12圖所示)，暴露出一部分之第二源極S2。保護層18之材料可包括無機絕緣材料例如氧化矽、氮化矽或氮氧化矽，但不以此為限。
如第14圖與第15圖所示，接著於保護層18上形成一圖案化平坦層20。圖案化平坦層20具有一環狀溝渠20T與一平坦結構20A，其中環狀溝渠20T環繞驅動元件DR、開關元件SW與儲存電容元件Cst，環狀溝渠20T環繞平坦結構20A的側壁S而使得平坦結構20A與圖案化平坦層20的其它部分在結構上分離，且平坦結構20A可包覆驅動元件DR、開關元件SW與儲存電容元件Cst之其中至少一者的上表面與側壁。在本實施例中，平坦結構20A包覆了顯示驅動結構30，精確地說，平坦結構20A同時包覆了驅動元件DR、開關元件SW與儲存電容元件Cst的上表面與側壁。另外，圖案化平坦層20更具有一第十一接觸洞201(如第14圖所示)，其中圖案化平坦層20的第十一接觸洞201與保護層18的第十接觸洞181在垂直投影方向上重疊， 並暴露出一部分之第二源極S2(如第14圖所示)。圖案化平坦層20之材料可為有機絕緣材料，且較佳可具有感光性，藉此可利用曝光暨顯影製程定義出其圖案，但不以此為限。此外，由於圖案化平坦層20的環狀溝渠20T與第十一接觸洞201係為同一道製程形成，因此不會增加額外製程。在本實施例中，環狀溝渠20T由上視方向觀察大體上係為一中空矩形，但不以此為限。依據畫素結構的配置與佈局不同，環狀溝渠20T的形狀可加以調整以環繞顯示驅動結構30的一部分元件或所有元件。舉例而言，圖案化平坦層20可具有一個環狀溝渠20T，其僅環繞驅動元件DR、開關元件SW與儲存電容元件Cst之其中一者，或環繞驅動元件DR、開關元件SW與儲存電容元件Cst之其中兩者，或環繞驅動元件DR、開關元件SW與儲存電容元件Cst三者。或者，圖案化平坦層20可具有複數個環狀溝渠20T，分別環繞驅動元件DR、開關元件SW與儲存電容元件Cst之其中兩者或三者。
如第16圖與第17圖所示，隨後於圖案化平坦層20上形成一陽極42，其中陽極42覆蓋平坦結構20A之上表面T並填入圖案化平坦層20的環狀溝渠20T內進而環繞平坦結構20A之側壁S。此外，陽極42進一步填入圖案化平坦層20的第十一接觸洞201與保護層18的第十接觸洞181內而與暴露出的第二源極S2接觸並電性連接(如第16圖所示)。在本實施例中，陽極42具有良好的阻水氧能力以及導電性，舉例而言，陽極42可使用具良好的阻水氧能力及導電性的材料，包括金屬電極例如鉻、銀、銅、金、銀、鉑、鉬等或合金電極例如鋁/鎳/銅(Al/Ni/Cu)、氮化鉬/鋁化釹(MoN/AlNd)等，但不以此為限。陽極42之材料亦可選用其它具有良好的阻水氧能力以及導電性的材料。在本實施例中，藉由圖案化平坦層20的環狀溝渠20T的設置，陽極42覆蓋了平坦結構20A之上表面T並環繞平坦結構20A之側壁S，也就是說，陽極42形成一保護蓋(cap)，覆蓋了平坦結構20A之上表面T並環繞平坦結構20A之側壁S，並一併包覆了驅動元件DR與開關元件SW的上表面與側 壁。在此狀況下，陽極42可提供驅動元件DR與開關元件SW良好的水氧阻隔能力，避免水氧由驅動元件DR與開關元件SW的上方與側向侵入驅動元件DR與開關元件SW內而影響元件特性。
如第18圖所示，隨後於陽極42上形成一圖案化堤壩50。圖案化堤壩50具有一開口50A，部分暴露出陽極42。圖案化堤壩50之材料可為有機絕緣材料，且較佳可具有感光性，藉此可利用曝光暨顯影製程定義出其圖案。接著，於圖案化堤壩50的開口50A內的陽極42上形成一發光層44。在本實施例中，發光層44可為一有機發光層或一無機發光層。另外，於形成發光層44之前，可選擇性地先於陽極42上形成一電洞傳輸層43，且於形成發光層44之後，可選擇性地於發光層44上形成一電子傳輸層45，其中發光層44大體上與圖案化堤壩50形成一平坦表面(若電子傳輸層45存在，則電子傳輸層45大體上與圖案化堤壩50形成一平坦表面)。隨後，於發光層44與圖案化堤壩50上形成一陰極46。陰極46可為一透明電極，藉此發光層44所發出之光線可穿透陰極46以提供顯示效果。陽極42、電洞傳輸層43、發光層44、電子傳輸層45與陰極46可構成本實施例之電激發光元件40。接著，於陰極46上形成一蓋板48，以製作出本實施例之電激發光顯示面板之畫素結構1。蓋板48係為一透明蓋板，其可包括例如玻璃蓋板或塑膠蓋板，但不以此為限。
本發明之電激發光顯示面板之畫素結構及其製作方法並不以上述實施例為限而可具有其它變化實施例。舉例而言，驅動元件DR與開關元件SW並不限定為底閘極型薄膜電晶體元件，而可為頂閘極型薄膜電晶體元件或其它型式的電晶體元件。另外，資料線DL可為第二圖案化導電層M2所構成，且閘極線GL可為第一圖案化導電層M1所構成。再者，顯示驅動結構30並不限定為2T1C架構，亦即其包括兩個薄膜電晶體元件與一個儲存電 容元件。舉例而言，顯示驅動結構30亦可為4T2C架構、2T2C架構、5T1C架構、6T1C架構或其它架構。
綜上所述，本發明之電激發光顯示面板之畫素結構之圖案化平坦層具有環狀溝渠，而陽極覆蓋平坦結構之上表面並填入圖案化平坦層的環狀溝渠內進而環繞平坦結構之側壁。也就是說，陽極除了作為電激發光元件的電極之外，由於陽極包覆了驅動元件與開關元件，因此亦可作為保護蓋之用，可以提供驅動元件與開關元件良好的水氧阻隔能力，避免水氧由驅動元件與開關元件的上方與側向侵入驅動元件與開關元件內，故可有效確保驅動元件與開關元件具有穩定的元件特性而可正常驅動電激發光元件，大幅地增加了電激發光顯示面板的使用壽命。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1‧‧‧電激發光顯示面板之畫素結構
DR‧‧‧驅動元件
40‧‧‧電激發光元件
SW‧‧‧開關元件
G1‧‧‧第一閘極
S1‧‧‧第一源極
D1‧‧‧第一汲極
G2‧‧‧第二閘極
S2‧‧‧第二源極
D2‧‧‧第二汲極
GL‧‧‧閘極線
10‧‧‧基板
PL‧‧‧電源線
GI‧‧‧閘極絕緣層
M1‧‧‧第一圖案化導電層
SE‧‧‧圖案化半導體層
121‧‧‧第一半導體層
122‧‧‧第二半導體層
14‧‧‧介電層
142‧‧‧第二接觸洞
143‧‧‧第三接觸洞
145‧‧‧第五接觸洞
146‧‧‧第六接觸洞
162‧‧‧第八接觸洞
M2‧‧‧第二圖案化導電層
18‧‧‧保護層
20‧‧‧圖案化平坦層
20T‧‧‧環狀溝渠
20A‧‧‧平坦結構
T‧‧‧上表面
S‧‧‧側壁
42‧‧‧陽極
50‧‧‧圖案化堤壩
50A‧‧‧開口
43‧‧‧電洞傳輸層
44‧‧‧發光層
45‧‧‧電子傳輸層
46‧‧‧陰極
48‧‧‧蓋板
Cst‧‧‧儲存電容元件

Claims (14)

  1. 一種電激發光顯示面板之畫素結構，包括：一基板；一閘極線與一資料線，設置於該基板上，其中該閘極線與該資料線分別沿不同方向延伸並交錯定義出一區域；一顯示驅動結構，設置於該基板上並位於該區域內，其中該顯示驅動結構包括一驅動元件；一圖案化平坦層，包括：一平坦結構，設置於該基板上並位於該區域內，其中該平坦結構包覆該驅動元件之一上表面與一側壁，且該平坦結構具有一接觸洞，部分暴露出該驅動元件；以及一環狀溝渠，設置於該基板上並位於該區域內，其中該環狀溝渠環繞該平坦結構之一側壁；以及一電激發光元件，設置於該平坦結構上，其中該電激發光元件包括：一陽極，覆蓋該平坦結構之一上表面並環繞該平坦結構之該側壁，其中該陽極填入該環狀溝渠與該接觸洞內，並經由該接觸洞而與該驅動元件電性連接；一發光層，設置於該陽極上；以及一陰極，設置於該發光層上。
  2. 如請求項1所述之電激發光顯示面板之畫素結構，其中該陽極完整覆蓋該環狀溝渠之一底面與一側壁。
  3. 如請求項1所述之電激發光顯示面板之畫素結構，其中該顯示驅動結構另包括一開關元件，且該平坦結構更包覆該開關元件之一上表面與一側壁。
  4. 如請求項3所述之電激發光顯示面板之畫素結構，其中該陽極形成一保護蓋，包覆該驅動元件之該上表面與該側壁以及該開關元件之該上表面與該側壁。
  5. 如請求項1所述之電激發光顯示面板之畫素結構，其中該顯示驅動結構另包括一儲存電容元件，且該平坦結構更包覆該儲存電容元件之一上表面與一側壁。
  6. 如請求項1所述之電激發光顯示面板之畫素結構，另包括一圖案化堤壩，設置於該基板上，其中該圖案化堤壩具有一開口，部分暴露出該陽極，該發光層係設置於該圖案化堤壩之該開口內並與該陽極電性連接，且該陰極係設置於該圖案化堤壩上並與該發光層電性連接。
  7. 如請求項1所述之電激發光顯示面板之畫素結構，其中該驅動元件包括一薄膜電晶體元件，其包括一閘極、一源極與一汲極，該平坦結構之該接觸洞係暴露出該驅動元件之該源極，且該陽極填入該接觸洞內而與該驅動元件之該源極電性連接。
  8. 一種製作電激發光顯示面板之畫素結構之方法，包括：提供一基板；於該基板上形成一閘極線、一資料線與一顯示驅動結構，其中該閘極線與該資料線分別沿不同方向延伸並交錯定義出一區域，該顯示驅動結構設置於該區域內，且該顯示驅動結構包括一驅動元件；於該基板上形成一圖案化平坦層，其中該圖案化平坦層包括一平坦結構、一環狀溝渠以及一接觸洞，該環狀溝渠與該平坦結構設置於該區域 內，該環狀溝渠環繞該平坦結構之一側壁，該平坦結構包覆該驅動元件之一上表面與一側壁，且該接觸洞部分暴露出該驅動元件；以及於該平坦結構上形成一陽極，其中該陽極填入該環狀溝渠以覆蓋該平坦結構之一上表面並環繞該平坦結構之該側壁，且該陽極填入該接觸洞內而與該驅動元件電性連接；以及於該陽極上形成一發光層以及一陰極。
  9. 如請求項8所述之製作電激發光顯示面板之畫素結構之方法，其中該顯示驅動結構另包括一開關元件，且該平坦結構更包覆該開關元件之一上表面與一側壁。
  10. 如請求項9所述之製作電激發光顯示面板之畫素結構之方法，其中該陽極形成一保護蓋，包覆該驅動元件之該上表面與該側壁以及該開關元件之該上表面與該側壁。
  11. 如請求項8所述之製作電激發光顯示面板之畫素結構之方法，其中該顯示驅動結構另包括一儲存電容元件，且該平坦結構更包覆該儲存電容元件之一上表面與一側壁。
  12. 如請求項8所述之製作電激發光顯示面板之畫素結構之方法，另包括於形成該發光層與該陰極之前於該陽極上形成一圖案化堤壩，其中該圖案化堤壩具有一開口，部分暴露出該陽極，該發光層係形成於該圖案化堤壩之該開口內並與該陽極電性連接，且該陰極係形成於該圖案化堤壩上並與該發光層電性連接。
  13. 如請求項8所述之製作電激發光顯示面板之畫素結構之方法，其中該驅 動元件包括一薄膜電晶體元件，其包括一閘極、一源極與一汲極，該平坦結構之該接觸洞係暴露出該驅動元件之該源極，且該陽極填入該接觸洞內而與該驅動元件之該源極電性連接。
  14. 如請求項8所述之電激發光顯示面板之畫素結構之方法，其中該陽極完整覆蓋該環狀溝渠之一底面與一側壁。
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