TWI614929B - 有機發光顯示器 - Google Patents

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Abstract

有機發光顯示器被揭露。有機發光顯示器包含一第一基板、位於第一基板上的一半導體層、位於半導體層上的一第一絕緣層、位於第一絕緣層上的閘極金屬層、具有暴露部份的閘極金屬層的一接觸孔的一第二絕緣層、位於第二絕緣層上並透過接觸孔電性連接閘極金屬層的一源極-汲極金屬層、位於源極-汲極金屬層上的一第三絕緣層、位於第三絕緣層上的一第四絕緣層、以及位於第四絕緣層上的一畫素電極。其中，第四絕緣層完全覆蓋接觸孔，以及由於第四絕緣層而被形成的畫素電極的一階梯部與接觸孔保持距離。

Description

有機發光顯示器
本發明是關於一種有機發光顯示器。
近年來，較陰極射線管(CRT)更小與更輕的各種平面顯示器被開發出來。平面顯示器例如包含液晶顯示器(LCD)、場發射式顯示器(FED)、電漿顯示面板(PDP)、有機發光顯示器(OLED)等。在這些類型的平面顯示器中，有機發光顯示器為透過有機化合物的激發而放出光線的自發光顯示器。有機發光二極體顯示器的運作不須如LCD使用背光源，因此有機發光二極體顯示器可更輕、更薄與使用更簡單的製程。再者，有機發光二極體顯示器可在低溫下被製造，具有1毫秒(ms)或以下的快速反應時間，以及低能源消耗、廣視角與高對比的特色。
有機發光顯示器包含位於作為陽極的第一電極與作為陰極的第二電極之間的有機材料的發光層。如此一來，來自第一電極的電洞與來自第二電極的電子在發光層中再次結合而形成激子，亦即是電子-電洞對。接著，當激子回到基態時能量被產生，藉此使有機發光顯示器放出光線。有機發光顯示器可依出光方向被分為下發光裝置與上發光裝置。在下發光裝置的例子中，光線朝基板的底部離開，亦即是由發光層往第一電極。在上發光裝置的例子中，光線朝基板的頂部離開，亦即是由發光層往第二電極。
隨著越來越高解析度的顯示器變為可行，它們需要更小的畫素尺寸。因此，對於需在有限空間內作電路結構的布局的設計限制要求越來越嚴格。在此狀況下，可能會有問題(結構上的弱點)，包含形成電容失敗以及因電極間短路導致電容消失，需要被解決。
有鑑於此，本發明是關於基本上消除了先前技術的一或多個限制條件造成的問題或缺點的一種有機發光顯示器。
本發明的一目的是提供解決形成電容失敗以及因電極間短路導致電容消失的問題的有機發光顯示器，問題的發生是因需在UHD或高解析度的顯示面板使用的子畫素的有限空間內作電路結構的布局的設計限制要求越來越嚴格。
本發明額外的特色與優點將於以下的敘述中作說明，且部分將從敘述中清楚理解，或者可以通過本發明的實行而習得。本發明的目標與其他優點透過文字說明、其申請專利範圍與所附圖式中特別指出的結構，可被了解與取得。
為了取得這些與其他優點以及根據本發明的目的，做為示例與寬廣地說明，一有機發光顯示器包含一第一基板、位於第一基板上的一半導體層，位於半導體層上的一第一絕緣層、位於第一絕緣層上的一閘極金屬層、具有暴露出部份閘極金屬層的一接觸孔的一第二絕緣層、位於第二絕緣層上並透過接觸孔電性連接於閘極金屬層的一源極-汲極金屬層、位於源極-汲極金屬層上的一第三絕緣層、位於第三絕緣層上的一第四絕緣層、以及位於第四絕緣層上的一畫素電極，其中第四絕緣層完全覆蓋接觸孔，且由第四絕緣層所造成的畫素電極的一階梯部與接觸孔保持距離。
第四絕緣層是由有機材料所形成的一平坦化層，且使第四絕緣層下的不規則平坦化。
第二絕緣層具有在閘極金屬層邊緣上的一第一階梯部，且第四絕緣層覆蓋第二絕緣層的階梯部。
源極-汲極金屬層具有沿著第二絕緣層的第一階梯部的一第二階梯部，且第四絕緣層覆蓋源極-汲極金屬層的第二階梯部。
第三絕緣層具有沿著源極-汲極金屬層的第二階梯部的一第三階梯部，且第四絕緣層覆蓋第三絕緣層的第三階梯部。
第一階梯部、第二階梯部與第三階梯部被彼此相鄰地設置。
閘極金屬層為島形。
第四絕緣層被形成為包圍接觸孔周圍區域的形狀。
第四絕緣層具有一部分自接觸孔的鄰近區域突出的形狀。
閘極金屬層包含一水平部與一垂直部，且水平部與垂直部連接在一起。
水平部平行於鄰近於水平部的第四絕緣層的側表面。
以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
以下本發明示例性的實施例將搭配標號與圖式進行說明。相似的標號表示說明書中實質相似的元件。在以下說明中，對於與本發明相關的習知功能與結構若是被認為不必要地模糊了本發明的特徵則被省略。在以下說明中使用的元件名稱可因撰寫說明書的便利性而被選擇，且可能與實際產品中的部件的名稱不同。
雖然本發明的顯示裝置可以為有機發光顯示器、液晶顯示器、電泳顯示器等，本發明將使用有機發光顯示器進行說明。有機發光顯示器包含有機材料的一發光層，位於作為陽極的第一電極與作為陰極的第二電極之間。如此一來，來自於第一電極的電洞與來自於第二電極的電子於發光層中再結合以形成激子，亦即是電子-電洞對。接著，當激子回到基態時能量被產生，藉此使有機發光顯示器放出光線。本發明的有機發光顯示器可為顯示元件設置於可撓性塑膠基板上的塑膠顯示器，也可以是在玻璃基板上。
圖1為本發明一實施例的有機發光顯示器的方塊示意圖。圖2為子畫素的電路示意圖。圖3為本發明一示例性實施例的子畫素的電路結構的第一示例。圖4為本發明一示例性實施例的子畫素的電路結構的第二示例。圖5為本發明一示例性實施例的顯示面板的剖視圖。
如圖1所示，本發明一示例性實施例的有機發光顯示器包含一影像處理器110、一時序控制器120、一資料驅動器130、一掃描驅動器140與一顯示面板150。
影像處理器110輸出一資料致能訊號DE等，伴隨著一外部提供資料訊號DATA。影像處理器110除了資料致能訊號DE外，可輸出一垂直同步訊號、一水平同步訊號與一時脈訊號中的一或多個，但這些訊號為了說明上的便利而未被繪示於圖式中。
時序控制器120由影像處理器110接收資料訊號DATA，伴隨著資料致能訊號DE或包含垂直同步訊號、水平同步訊號與時脈訊號的驅動訊號。根據驅動訊號，時序控制器120輸出一閘極時序控制訊號GDC以控制掃描驅動器140的工作時序以及一時序控制訊號DDC以控制資料驅動器130的工作時序。
回應時序控制器120提供的資料時序控制訊號DDC，資料驅動器130取樣與鎖存時序控制器120提供的資料訊號DATA，轉換其為一伽瑪基準電壓(gamma reference voltage)，以及輸出伽瑪基準電壓。資料驅動器130透過資料線DL1至DLn輸出資料訊號。資料驅動器130可以IC的形式存在。
回應時序控制器120提供的閘極時序控制訊號GDC，掃描驅動器140在移動閘極電壓準位時輸出一掃描訊號。掃描驅動器140透過掃描線GL1至GLm輸出掃描訊號。掃描驅動器140呈IC的形式，或是透過於面板形成閘極技術(gate-in-panel technology)形成於顯示面板150上。
顯示面板150顯示一影像，對應於分別由資料驅動器130與掃描驅動器140提供的資料訊號DATA與掃描訊號。顯示面板150包含顯示影像用的子畫素SP。
子畫素根據其結構而被分為上發光式、下發光式或雙發光式。子畫素SP包含紅色子畫素、綠色子畫素與藍色子畫素，或是包含白色子畫素、紅色子畫素、綠色子畫素與藍色子畫素。根據發光特性，一或多個子畫素的發光區域彼此不相同。
如圖2所示，子畫素包含一開關電晶體SW、一驅動電晶體DR、一電容Cst、一補償電路CC以及一有機發光二極體OLED。
回應由第一掃描線GL1提供的掃描訊號，開關電晶體SW被打開使得由第一資料線DL1提供的資料訊號作為資料電壓被儲存於電容Cst中。驅動電晶體DR運作呼應儲存於電容Cst中的資料電壓，驅使電流於第一電力供給線路EVDD與第二電力供給線路EVSS之間流動。有機發光二極體OLED運作呼應驅動電晶體DR形成的驅動電流而發光。
補償電路CC是被添加至子畫素以補償驅動電積體DR的臨界電壓等的電路。補償電路CC由一或多個電晶體所組成。補償電路CC具有取決於補償方法的各式各樣的結構，因此其一實例將在下方被說明。
如圖3至圖4所述，補償電路CC包含一感測電晶體ST以及一感測線VREF。感測電晶體ST被連接於驅動電晶體DR的一源極線與有機發光二極體OLED的陽極(下稱感測節點)之間。感測電晶體ST運作以提供一復位電壓(或偵測電壓)通過感測線VREF至感測節點或感測感測節點的電壓或電流。
開關電晶體SW具有連接於第一資料線的一第一電極，以及連接驅動電晶體DR的閘極電極的一第二電極。驅動電晶體DR具有連接至第一電力供給線路EVDD的一第一電極，以及連接至有機發光二極體OLED的陽極的一第二電極。電容Cst具有連接至驅動電晶體DR的閘極電極的一第一電極，以及連接至有機發光二極體的陽極的一第二電極。有機發光二極體OLED具有連接至第二電極的一陽極與連接至第二電力供給線路EVSS的一陰極。感測電晶體ST具有連接至感測線VREF的一第一電極，以及連接至有機發光二極體OLED的陽極(又稱感測節點)的一第二電極。
根據補償演算法(或補償電路的結構)，感測電晶體ST的工作時間可相似於或相同於或相異於開關電晶體SW的工作時間。於一例子中，開關電晶體SW可具有連接於第1a掃描線GL1a的一閘極電極，以及感測電晶體ST可具有連接於第1b掃描線GL1b的一閘極電極。在其他例子中，連接於開關電晶體SW的閘極電極的第1a掃描線GL1a與連接於感測電晶體ST的閘極電極的第1b掃描線GL1b可被連接使得它們可被共用。
感測線VREF可被連接至資料驅動器。在此狀況下，資料驅動器可在一影像的非顯示期間中即時的或是在一N幀(N為大於等於1的整數)期間，感測子畫素的感測節點以及根據感測結果進行補償。與此同時，開關電晶體SW與感測電晶體ST可同時被開啟。在此狀況下，透過感測線VREF的一感測操作與用於輸出一資料訊號的資料輸出操作基於資料驅動器的時分方法而被分開。
此外，一數位資料訊號、一模擬資料訊號或一伽馬電壓可根據感測結果被補償。再者，基於感測結果產生補償訊號(或補償電壓)的補償電路可在資料驅動器或時序控制器中被實施，或是作為分開的電路。
如圖3與圖4所示，作為例子，具有三電晶體一電容3T1C結構的一子畫素包含一開關電晶體SW、一驅動電晶體DR、一電容Cst、一有機發光二極體OLED以及一感測電晶體。此外，子畫素可由3T2C、4T2C、5T1C、6T2C等組成，加上一補償電路CC。
同時，遮光層的結構在圖3的子畫素的電路中與在圖4的子畫素的電路中不相同。遮光層LS存在用於遮蔽外界光線。若遮光層LS由金屬材料所形成，寄生電壓被充電的問題被引發。由於此原因，遮光層LS被連接至驅動電晶體DR的源極電極。
詳細來說，遮光層LS可被設置於驅動電晶體DR的通道區域的較低部分，如圖3所示，或是遮光層LS可被設置於開關電晶體SW與感測電晶體ST的通道區域的較低部分以及驅動電晶體DR的通道區域的較低部分，如圖4所示。
遮光層LS可僅被用來遮蔽外界的光線(圖3)，或是遮光層LS可被用作促進與其他電極或線連接以及形成電容等的電極。
如圖5所示，子畫素被形成於第一基板150a上的顯示區域AA，基於圖3或圖4所說明的電路。形成顯示區域AA上的子畫素被以保護膜(或保護基板)150b密封。未說明的標號NA表示非顯示區域。
子畫素被依紅(R)、白(W)、藍(B)與綠(G)的順序水平地或垂直地設置。一紅色(R)子畫素、一白色(W)子畫素、一藍色(B)子畫素與一綠色(G)子畫素構成一畫素P。設置子畫素的順序可根據發光材料、發光區域、補償電路布局(或結構)等而變化。再者，一紅色(R)子畫素、一藍色(B)子畫素以及一綠色(G)子畫素可構成一畫素P。
圖6為本發明一示例性實施例的一些子畫素的上視平面圖。圖7為圖6中A1-A2區域的剖視圖。
如圖6與圖7所示，水平設置地第一子畫素SPn1至第四子畫素SPn4以構成一畫素。例如，第一子畫素SPn1可為一紅色子畫素(R)，第二子畫素SPn2可為一白色子畫素(W)，第三子畫素SPn3可為一藍色子畫素(B)以及第四子畫素SPn4可為一綠色子畫素(G)。
一第一電力供給線路EVDD被垂直地設置於第一子畫素SPn1左側。第一電力供給線路EVDD通常地連接於第一子畫素SPn1與第二子畫素SPn2。一第一資料線DLn1與一第二資料線DLn2被垂直地設置於第一子畫素SPn1與第二子畫素SPn2之間的空間WA中。第一資料線DLn1被連接於第一子畫素SPn1，以及第二資料線DLn2被連接於第二子畫素SPn2。WA代表布線區域。
一感測線VREF被垂直地設置於第三子畫素SPn3左側。感測線VREF通常地連接於第一子畫素SPn1至第四子畫素SPn4。一第三資料線DLn3與一第四資料線DLn4被垂直地設置於第三子畫素SPn3與第四子畫素SPn4之間的空間WA中。第三資料線DLn3被連接至第三子畫素SPn3，以及第四資料線DLn4被連接至第四子畫素SPn4。
一掃描線GL1a被水平地設置於被包含於第一子畫素SPn1至第四子畫素SPn4的感測電晶體ST的所在區域中。掃描線GL1a被連接至感測電晶體ST與開關電晶體SW的閘極電極。感測線VREF包含垂直設置的一垂直感測線VREFM以及水平設置的一水平感測線VREFS。第一子畫素SPn1至第四子畫素SPn4的感測電晶體ST透過水平感測線VREFS被連接至垂直感測線VREFM。
顯示面板的剖視結構將以部分的第一子畫素SPn1做為例子說明如下。
一遮光層151被形成於第一基板150a上。遮光層151可對應驅動電晶體DR的通道區，或被分為分別對應驅動電晶體 DR、感測電晶體ST及開關電晶體 SW的通道區的部分。
一緩衝層152與一半導體層153被形成於遮光層151上。遮光層151、緩衝層152與半導體層153可被依序地被層疊於第一基板150a上，接著透過使用相同的遮罩，全部被圖案化(批次圖案化)為島形。圖式中的半導體層153為驅動電晶體DR的半導體層，其由半導體氧化物構成(例如IGZO)。部分的半導體層153，除了對應於通道區的部分外，對應於源極與汲極的區域被形成具有導電性而成為金屬電極或導線(金屬化)。傳導過程的進行可透過但不限於電漿蝕刻。
一第一絕緣層154被形成於半導體層153上，以及一閘極金屬層155被形成於第一絕緣層154上。第一絕緣層154可被定義為閘極絕緣層，以及可被圖案化為島形，如同覆蓋的閘極電極(或閘極金屬層)。第一絕緣層154可選自矽基材料SiO2 、SiNx 與SiON其中之一。
閘極金屬層155被作為第一子畫素SPn1的驅動電晶體DR的閘極電極。再者，閘極金屬層155被做為電極等，電性連接第一子畫素 SPn1至第四子畫素SPn4以及第一電力供給線路EVDD。
一第二絕緣層156被形成於閘極金屬層155上。第二絕緣層156可被定義為電性隔絕下層結構與上層結構的層間絕緣層。第二絕緣層156可具有暴露部分下層結構的複數個接觸孔。接觸孔透過使用孔遮罩而被形成。
一源極-汲極金屬層157被形成於第二絕緣層156上。源極-汲極金屬層157被分為組成第一電力供給線路EVDD、資料線DLn1至DLn4與感測線VREF的線，以及子畫素中構成電晶體與電容的電極。
參照對應於部分源極-汲極金屬層157的部分驅動電晶體DR，部分源極-汲極金屬層157被連接至源極區域與汲極區域的半導體層153s及153d，使其成為驅動電晶體DR的源極電極157s以及汲極電極157d。通道區的半導體層153a受到遮光層151保護。
一第三絕緣層158被形成於源極-汲極金屬層157上。第三絕緣層158可被定義為一保護層以保護形成於第一基板150a上的結構元件如電晶體等。
一彩色濾光片159被形成於第三絕緣層158上，對應一開口區域。若稍後被形成的一有機發光二極體放出白光，則彩色濾光片159被形成在第三絕緣層158上。相對地，若有機發光二極體放出紅光、綠光或藍光，則彩色濾光片159不是被形成在第三絕緣層158上。
一第四絕緣層160被形成在第三絕緣層158上。第四絕緣層160可被定義為一塗覆層以形成平坦表面。第三絕緣層158與第四絕緣層160具有暴露部分源極電極157s(或汲極電極；有兩種電晶體：P型與N型，源極電極與汲極電極根據電晶體型式而相反)的一接觸孔。
一畫素電極161被形成於第四絕緣層160上。畫素電極161可被定義為有機發光二極體的陽極。畫素電極161被電性連接於透過第四絕緣層160而暴露的源極電極157s。畫素電極161可為透明電極以向第一基板150a放出自有機發光層發出的光線。
一堤層162被形成於畫素電極161與第四絕緣層160上。堤層162具有暴露部分畫素電極161的開口區域，並且定義了一實際發光區域。
一有機發光層163被形成於堤層162上。有機發光層163是發出光線的層，其可發出白光、紅光、綠光或藍光。有機發光層163除了發光層外，可更包含一功能層，例如一電洞注入層、電洞傳輸層、電子傳輸層或電子注入層、或是一補償層如電洞阻擋層或接面緩衝層。
一上電極164被形成於有機發光層163上。上電極164可被定義為有機發光二極體的陰極。上電極164被電性連接於一第二電力供給線路(未繪示)。上電極164可為一不透明電極以僅朝向第一基板150a放出自有機發光層發出的光。另外，根據顯示面板的用途、功能等，上電極164可為透明電極以朝向第一基板150的相反方向放出自有機發光層發出的光。
一電容Cst被形成於各第一子畫素SPn1至第四子畫素SPn4。 電容Cst透過利用部分的遮光層、部分的閘極金屬層、部分的半導體層、部分的源極-汲極金屬層、部分的畫素電極以及位於這些層之間的絕緣層而可具有一單層或多層結構。
對於UHD或更高解析度的顯示面板，子畫素的尺寸較先前的顯示面板小。因此，在有限空間內作電路結構的布局的設計限制要求越來越嚴格。在此狀況下，沿著多層的平坦化所形成的階梯部的絕緣層變得較薄，而這可能導致結構問題(結構上的弱點)，包含電極層之間短路的風險增加。
現在，具有前述問題的測試例將被考慮，而根據實施利用以克服這些問題的結構將被說明。
圖8為本發明一測試例的一些子畫素的上視平面圖。圖9為圖8中B1-B2區域的剖視圖。圖10為測試例的子畫素的SEM影像。
-測試例-
如圖8至圖10所示，在測試例中，驅動電晶體DR的部分的半導體層153M作為電容Cst的下電極，而驅動電晶體DR的部分的源極-汲極金屬層157作為電容Cst的上電極。
接著，驅動電晶體 DR的閘極電極與電容Cst的上電極透過形成驅動電晶體DR的閘極電極的部分的閘極金屬層155電性連接。換句話說，部分的閘極金屬層155作為驅動電晶體 DR的閘極電極也作為電性連接驅動電晶體 DR的閘極電極與電容Cst的上電極的連接電極。
源極與汲極區域-驅動電晶體DR的部分的半導體層153M-成為導電地以及因此對應於轉變為導體的部分的半導體層，所以以下其將被稱為半導體層的導電區153M。
接著，一第四絕緣層160被形成於源極-汲極金屬層157上。第四絕緣層160是作為平坦化層的有機層，用於使其下的不規則物平坦化。一畫素電極161被形成於第四絕緣層160與第三絕緣層158上。
對應於閘極金屬層155的結構將於以下對應於測試例的剖面而被說明。
半導體層的導電區153M被形成於覆蓋第一基板150a的緩衝層152上。一第一絕緣層154呈島狀被形成於半導體層的導電區153M上。一閘極金屬層155被形成於第一絕緣層154上。具有一接觸孔以暴露部分閘極金屬層155的一第二絕緣層156被形成於閘極金屬層155上。透過接觸孔被電性連接於閘極金屬層155的一源極-汲極金屬層157被形成於第二絕緣層156上。
接著，一第三絕緣層158被形成於源極-汲極金屬層157上。一第四絕緣層160被形成於第三絕緣層158上。第四絕緣層160是作為平坦化層的有機層，用於使其下的不規則物平坦化。一畫素電極161被形成於第四絕緣層160與第三絕緣層158上。
於測試例中，第四絕緣層160被形成為僅覆蓋部分的閘極金屬層155但未覆蓋其他部分的閘極金屬層155的形狀。換句話說，第四絕緣層160僅覆蓋形成於閘極金屬層155上的第二絕源層156中的部分接觸孔CH。
第四絕緣層160用於使其下的不規則物平坦化，使得形成有有機發光層的畫素電極161被平坦化。第四絕緣層160位於畫素電極161之下，且對應於形成有有機發光層的畫素電極161的部分。在圖示中，從閘極金屬層155到第1a掃描線GL1a的區域是畫素電極161不須被平坦化的非發光區域。因此，測試例的第四絕緣層160被形成為僅覆蓋部分閘極金屬層155的形狀，起始於圖示的上部。換句話說， 第四絕緣層160僅覆蓋部分的閘極金屬層155，以及畫素電極161因第四絕緣層160而形成的階梯部與接觸孔CH重疊。
第二絕緣層156被做得薄，以增進頂閘極驅動電晶體的驅動能力以及符合高解析度的製程需求，包含形成一第一電容Cst1在半導體的導電區153M與源極-汲極金屬層157之間。再者，第三絕緣層158被做得薄，以形成一第二電容Cst2在源極-汲極金屬層157與畫素電極161之間。
在前述條件下，頂閘極驅動電晶體的驅動能力或第一電容Cst1與第二電容Cst2的形成可被改善。然而，第二絕緣層156、源極-汲極金屬層157與第三絕緣層158沿著閘極金屬層155的階梯部被做得薄。
作為結果，一接縫沿著閘極金屬層155的階梯部被形成在第二絕緣層156上，一接縫被形成在形成於第二絕緣層156上的源極-汲極金屬層157上，一接縫被形成在形成於源極-汲極金屬層157上的第三絕緣層158上，以及一接縫被形成在形成於第三絕緣層158上的畫素電極161上。由於接縫被形成在第二絕緣層156、源極-汲極金屬層157以及第三絕緣層158上，短路發生在畫素電極161與源極-汲極金屬層157之間。因此，第二電容Cst2未被形成而消失了。
換句話說，前述狀況可影響頂閘極驅動電晶體的驅動能力以及導致形成第一電容Cst1與第二電容Cst2的電極部分的結構問題(結構上的弱點)。這會降低顯示面板的可靠度與製造良率。
-第一實施例-
圖11與圖12為本發明第一實施例的一些子畫素的上視平面圖。圖13為圖11中C1-C2區域的剖視圖。
如圖11、圖12與圖13所示，在第一實施例中，驅動電晶體DR的部分半導體層153M作為第一電容Cst1的一下電極，以及驅動電晶體DR的部分源極-汲極金屬層157作為第一電容Cst1的一上電極。再者，部分源極-汲極金屬層157作為第二電容Cst2的一下電極，以及部分畫素電極161作為第二電容Cst2的一上電極。
接著，驅動電晶體DR的閘極電極與第一電容Cst1的上電極透過構成驅動電晶體DR的閘極電極的部分的閘極金屬層155電性連接。換句話說，部分的閘極金屬層155作為驅動電晶體DR的閘極電極也作為電性連接驅動電晶體 DR的閘極電極與第一電容Cst1的上電極的連接電極。源極與汲極區域-驅動電晶體DR的部分的半導體層153M-成為導電地以及因此對應於轉變為導體的部分的半導體層，所以以下其將被稱為半導體層的導電區153M。
接著，一第四絕緣層160被形成於源極-汲極金屬層157上。第四絕緣層160是作為平坦化層的有機層，用於使其下的不規則物平坦化。一畫素電極161被形成於第四絕緣層160與第三絕緣層158上。
對應於閘極金屬層155的結構將於以下對應於測試例的剖面而被說明。
半導體層的導電區153M被形成於覆蓋第一基板150a的緩衝層152上。一第一絕緣層154呈島狀被形成於半導體層的導電區153M上。一閘極金屬層155被形成於第一絕緣層154上。具有一接觸孔以暴露部分閘極金屬層155的一第二絕緣層156被形成於閘極金屬層155上。透過接觸孔被電性連接於閘極金屬層155的一源極-汲極金屬層157被形成於第二絕緣層156上。
接著，一第三絕緣層158被形成於源極-汲極金屬層157上。一第四絕緣層160被形成於第三絕緣層158上。第四絕緣層160是作為平坦化層的有機層，用於使其下的不規則物平坦化。一畫素電極161被形成於第四絕緣層160與第三絕緣層158上。
於測試例中，第四絕緣層160被形成為僅覆蓋部分的閘極金屬層155但未覆蓋其他部分的閘極金屬層155的形狀。
第四絕緣層160用於使其下的不規則物平坦化，使得形成有有機發光層的畫素電極161被平坦化。第四絕緣層160位於畫素電極161之下，且對應於形成有有機發光層的畫素電極161的部分。在圖示中，從閘極金屬層155到第1a掃描線GL1a的區域是畫素電極161不須被平坦化的非發光區域。因此，測試例的第四絕緣層160被形成為僅覆蓋部分閘極金屬層155的形狀，起始於圖示的上部。
第二絕緣層156被做得薄，以增進頂閘極驅動電晶體的驅動能力以及符合高解析度的製程需求，包含形成一第一電容Cst1在半導體的導電區153M與源極-汲極金屬層157之間。再者，第三絕緣層158被做得薄，以形成一第二電容Cst2在源極-汲極金屬層157與畫素電極161之間。
在前述條件下，頂閘極驅動電晶體的驅動能力或第一電容Cst1與第二電容Cst2的形成可被改善。然而，第二絕緣層156、源極-汲極金屬層157與第三絕緣層158沿著閘極金屬層155的階梯部被做得薄。
作為結果，一接縫被形成在閘極金屬層155的階梯部上的第二絕緣層156上，一接縫被形成在形成於第二絕緣層156上的源極-汲極金屬層157上，一接縫被形成在形成於源極-汲極金屬層157上的第三絕緣層158上，以及一接縫被形成在形成於第三絕緣層158上的畫素電極161上。由於接縫被形成在第二絕緣層156、源極-汲極金屬層157以及第三絕緣層158上，短路發生在畫素電極161與源極-汲極金屬層157之間。因此，第二電容Cst2未被形成而消失了。
然而，在本發明第一實施例中，為了克服測試例中發生的問題，作為平坦化層的第一絕緣層160被形成為完全覆蓋閘極金屬層155。更詳細來說，第四絕緣層160完全覆蓋閘極金屬層155，且由第四絕緣層160造成的畫素電極161的階梯部與接觸孔CH保持距離。
由於第二絕緣層156覆蓋閘極金屬層155，閘極金屬層155的邊緣有一第一階梯部SC1。形成在第二絕緣層156上的源極-汲極金屬層157有沿著第二絕緣層的第一階梯部SC1的一第二階梯部SC2。形成在源極-汲極金屬層157上的第三絕緣層 158有沿著源極-汲極金屬層157的第二階梯部SC2的一第三階梯部SC3。
本發明的第四絕緣層160被形成為完全覆蓋第三絕緣層158的第一階梯部SC1、源極-汲極金屬層157的第二階梯部SC2以及第三絕緣層158的第三階梯部SC3，為了填入第三絕緣層158的第一階梯部SC1、源極-汲極金屬層157的第二階梯部SC2以及第三絕緣層158的第三階梯部SC3。第三絕緣層158的第一階梯部SC1、源極-汲極金屬層157的第二階梯部SC2以及第三絕緣層158的第三階梯部SC3被形成在靠近閘極金屬層155的接觸孔CH。如此一來，如圖11與圖12所示，本發明的第四絕緣層160被形成為完全包覆接觸孔CH周圍區域的形狀，使畫素電極161的階梯部與接觸孔CH保持距離。第四絕緣層160具有部分突出於接觸孔CH鄰近區域的形狀。
因此，本發明第四絕緣層160完全覆蓋且藉此平坦化第三絕緣層158的第一階梯部SC1、源極-汲極金屬層157的第二階梯部SC2以及第三絕緣層158的第三階梯部SC3，藉此防止形成在第四絕緣層上的畫素電極161與源極-汲極金屬層157之間的短路。
因此，在第一實施例中，即使接縫被形成在第三絕緣層158的第一階梯部SC1、源極-汲極金屬層157的第二階梯部SC2以及第三絕緣層158的第三階梯部SC3，第四絕緣層上的畫素電極161與源極-汲極金屬層157之間的短路不會發生，因為第四絕緣層160被平坦化。這將解決第二電容Cst2消失的問題。換句話說，在前述條件下，頂閘極驅動電晶體的驅動能力被增進，且電極部分的結構問題(結構上的弱點)可被解決。這消除了顯示面板的可靠度與製造良率降低的問題。
如圖測試例與第一實施例之間的的比較所示，在測試例中當第二絕緣層156與第三絕緣層158被做得薄以增進頂閘極驅動電晶體的驅動能力時，問題經常發生。因此，在本發明第一實施例中，發生在第二電容的上電極與下電極之間的問題可透過對應平坦化層的第四絕緣層覆蓋短路區域而被解決。有鑑於此，本領域具通常知識者可理解本發明可應用於其他布局的電容上。
-第二實施例-
圖14為本發明第二實施例的一些子畫素的上視平面圖。圖15為圖14中E1-E2區域的剖視圖。圖16為第二實施例的子畫素的SEM影像。前述第一實施例的重複說明在以下將被省略。
如圖14與圖15所示，在第二實施例中，驅動電晶體DR的部分的半導體層153M作為第一電容Cst1的下電極，而驅動電晶體DR的部分的源極-汲極金屬層157作為第一電容Cst1的上電極。再者，部分源極-汲極金屬層157作為第二電容Cst2的一下電極，以及部分畫素電極161作為第二電容Cst2的一上電極。
在測試例與第一實施例中，閘極金屬層155具有一「I」型。因此，透過增加第四絕緣層160的面積以及用第四絕緣層160覆蓋接觸孔CH周圍的區域，第二電容Cst2的電極之間的短路被避免。在 第二實施例中，不同於第一實施例，閘極金屬層155具有不是「I」型兒有一垂直部與一水平部的形狀。因此，第二電容Cst2的電極之間的短路簡單地透過改變閘極金屬層155的形狀但不增加第四絕緣層160的面積而被避免。
更詳細來說，閘極金屬層155包含一垂直部VEP以及與垂直部VEP相交的一水平部HOP。垂直部VEP是連接至源極-汲極金屬層157的接觸孔CH被形成的區域，其被設置平行於資料線DLn1。水平部HOP相交於垂直部VEP，且其被設置平行於閘極線GL1a。水平部HOP平行於鄰近水平部HOP的第四絕緣層160的側表面。因此，本發明可簡單地透過形成有水平部VEP的閘極金屬層155以及改變閘極金屬層155的形狀而使第四絕緣層160完全重疊於閘極金屬層155，以避免第二電容Cst2的電極之間的短路。
第四絕緣層160被形成在源極-汲極金屬層157上。第四絕緣層160完全重疊於閘極金屬層155。第四絕緣層160完全覆蓋閘極金屬層155，且因第四絕緣層160所形成的畫素電極161的階梯部與接觸孔CH保持距離。
由於第二絕緣層156覆蓋閘極金屬層155，其具有在閘極金屬層155邊緣上的一第一階梯部SC1。形成在第二絕緣層156上的源極-汲極金屬層157具有沿著第二絕緣層156的第一階梯部SC1的一第二階梯部SC2。形成在源極-汲極金屬層157上的第三絕緣層158具有沿著源極-汲極金屬層157的第二階梯部SC2的一第三階梯部SC3。第一階梯部SC1、第二階梯部SC2與第三階梯部SC3彼此相鄰近的被設置。
本發明第四絕緣層160被形成為完全覆蓋第二絕緣層156的第一階梯部SC1、源極-汲極金屬層157的第二階梯部SC2以及第三絕緣層158的第三階梯部SC3，為了填入第二絕緣層156的第一階梯部SC1、源極-汲極金屬層157的第二階梯部SC2以及第三絕緣層158的第三階梯部SC3。第二絕緣層156的第一階梯部SC1、源極-汲極金屬層157的第二階梯部SC2以及第三絕緣層158的第三階梯部SC3被形成在靠近閘極金屬層155的接觸孔CH。如此一來，如圖14與圖15所示，本發明第四絕緣層160被形成為完全覆蓋閘極金屬層155的形狀且允許畫素電極161的階梯部與接觸孔CH彼此保持距離。
因此，如圖16所示，本發明的第四絕緣層160完全覆蓋且藉此平坦化第二絕緣層156的第一階梯部SC1、源極-汲極金屬層157的第二階梯部SC2以及第三絕緣層158的第三階梯部SC3，藉此避免形成在第四絕緣層160上的畫素電極161與源極-汲極金屬層157之間的短路。
如此一來，在第二實施例中，即使接縫被形成在第二絕緣層156的第一階梯部SC1、源極-汲極金屬層157的第二階梯部SC2以及第三絕緣層158的第三階梯部SC3上，因為第四絕緣層160被平坦化而不會有短路發生在畫素電極161與源極-汲極金屬層157之間。這結果將解決第二電容Cst2消失的問題。換句話說，在前述條件下，頂閘極驅動電晶體的驅動能力可被增進，且電極部分的結構問題(結構上的弱點)可被解決。這消除了顯示面板的可靠度與製造良率降低的問題。
如前所述，本發明提供解決無法形成電容與因電極層上的階梯部造成電極間的短路導致電容消失之問題的優點，這問題的發生是因為為了要實現顯示面板具有UHD或更高的解析度，在子畫素的有限空間內作電路結構的布局的設計限制要求越來越嚴格。再者，本發明提供增進顯示面板的可靠度或製造良率的優點，因結構上的弱點可透過完全覆蓋子畫素中的電極層的階梯部以保持電容而被消除或避免。
對本領域具通常知識者，各種根據本發明實施例的修改或變化在不偏離本發明的精神或範圍可被進行。因此，本發明涵蓋提供的本發明的修改與變化，只要它們在所附權利要求及其均等範圍內。
110‧‧‧影像處理器
120‧‧‧時序控制器
130‧‧‧資料驅動器
140‧‧‧掃描驅動器
150‧‧‧顯示面板
150a‧‧‧第一基板
150b‧‧‧保護膜
151‧‧‧遮光層
152‧‧‧緩衝層
153、153a、153s、153d、153M‧‧‧半導體層
154‧‧‧第一絕緣層
155‧‧‧閘極金屬層
156‧‧‧第二絕緣層
157‧‧‧源極-汲極金屬層
157s‧‧‧源極電極
157d‧‧‧汲極電極
158‧‧‧第三絕緣層
159‧‧‧彩色濾光片
160‧‧‧第四絕緣層
161‧‧‧畫素電極
162‧‧‧堤層
163‧‧‧有機發光層
164‧‧‧上電極
AA‧‧‧顯示區域
B‧‧‧藍色
CC‧‧‧補償電路
CH‧‧‧接觸孔
Cst‧‧‧電容
Cst1‧‧‧第一電容
Cst2‧‧‧第二電容
DATA‧‧‧資料訊號
DDC‧‧‧時序控制訊號
DE‧‧‧資料致能訊號
DL1‧‧‧第一資料線
DLn‧‧‧資料線
DLn1‧‧‧第一資料線
DLn2‧‧‧第二資料線
DLn3‧‧‧第三資料線
DLn4‧‧‧第四資料線
DR‧‧‧驅動電晶體
EVDD‧‧‧第一電力供給線路
EVSS‧‧‧第二電力供給線路
G‧‧‧綠色
GDC‧‧‧閘極時序控制訊號
GL1‧‧‧第一掃描線
GL1a‧‧‧第1a掃描線
GL1b‧‧‧第1b掃描線
GLm‧‧‧掃描線
LS‧‧‧遮光層
NA‧‧‧非顯示區域
OLED‧‧‧有機發光二極體
P‧‧‧畫素
R‧‧‧紅色
SC1‧‧‧第一階梯部
SC2‧‧‧第二階梯部
SC3‧‧‧第三階梯部
SP‧‧‧子畫素
SPn1‧‧‧第一子畫素
SPn2‧‧‧第二子畫素
SPn3‧‧‧第三子畫素
SPn4‧‧‧第四子畫素
ST‧‧‧感測電晶體
SW‧‧‧開關電晶體
VEP‧‧‧垂直部
HOP‧‧‧水平部
VREF‧‧‧感測線
VREFM‧‧‧垂直感測線
VREFS‧‧‧水平感測線
W‧‧‧白色
WA‧‧‧布線區域
圖1為本發明一實施例的有機發光顯示器的方塊示意圖。 圖2為子畫素的電路示意圖。 圖3為本發明一示例性實施例的子畫素的電路結構的第一示例。 圖4為本發明一示例性實施例的子畫素的電路結構的第二示例。 圖5為本發明一示例性實施例的顯示面板的剖視圖。 圖6為本發明一示例性實施例的一些子畫素的上視平面圖。 圖7為圖6中A1-A2區域的剖視圖。 圖8為本發明一測試例的一些子畫素的上視平面圖。 圖9為圖8中B1-B2區域的剖視圖。 圖10為測試例的子畫素的SEM影像。 圖11與圖12為本發明第一實施例的一些子畫素的上視平面圖。 圖13為圖11中C1-C2區域的剖視圖。 圖14為本發明第二實施例的一些子畫素的上視平面圖。 圖15為圖14中E1-E2區域的剖視圖。 圖16為第二實施例的子畫素的SEM影像。
150a‧‧‧第一基板
152‧‧‧緩衝層
153M‧‧‧半導體層
154‧‧‧第一絕緣層
155‧‧‧閘極金屬層
156‧‧‧第二絕緣層
157‧‧‧源極-汲極金屬層
158‧‧‧第三絕緣層
160‧‧‧第四絕緣層
161‧‧‧畫素電極
CH‧‧‧接觸孔
Cst1‧‧‧第一電容
Cst2‧‧‧第二電容
SC1‧‧‧第一階梯部
SC2‧‧‧第二階梯部
SC3‧‧‧第三階梯部

Claims (11)

  1. 一種有機發光顯示器，包含：一第一基板；一半導體層位於該第一基板上；一第一絕緣層位於該半導體層上；一閘極金屬層位於該第一絕緣層上；一第二絕緣層具有暴露出部份該閘極金屬層的一接觸孔；一源極-汲極金屬層位於該第二絕緣層上且透過該接觸孔電性連接於該閘極金屬層；一第三絕緣層位於該源極-汲極金屬層上；一第四絕緣層位於該第三絕緣層上；以及一畫素電極位於該第四絕緣層上；其中該第四絕緣層完全覆蓋該接觸孔，且由該第四絕緣層所造成的該畫素電極的一階梯部與該接觸孔保持距離。
  2. 如請求項1所述之有機發光顯示器，其中該第四絕緣層是由一有機材料所形成的一平坦化層，且使該第四絕緣層下的不規則平坦化。
  3. 如請求項1所述之有機發光顯示器，其中該第二絕緣層具有在該閘極金屬層的邊緣上的一第一階梯部，且該第四絕緣層覆蓋該第二絕緣層的該第一階梯部。
  4. 如請求項3所述之有機發光顯示器，其中該源極-汲極金屬層具有沿著該第二絕緣層的該第一階梯部的一第二階梯部，且該第四絕緣層覆蓋該源極-汲極金屬層的該第二階梯部。
  5. 如請求項4所述之有機發光顯示器，其中該第三絕緣層具有沿著該源極-汲極金屬層的該第二階梯部的一第三階梯部，且該第四絕緣層覆蓋該第三絕緣層的該第三階梯部。
  6. 如請求項5所述之有機發光顯示器，其中該第一階梯部、該第二階梯部與該第三階梯部被彼此相鄰地設置。
  7. 如請求項1所述之有機發光顯示器，其中該閘極金屬層為島狀。
  8. 如請求項1所述之有機發光顯示器，其中該第四絕緣層被形成為包圍該接觸孔周圍區域的形狀。
  9. 如請求項8所述之有機發光顯示器，其中該第四絕緣層具有一部分自該接觸孔的一鄰近區域突出的形狀。
  10. 如請求項1所述之有機發光顯示器，其中該閘極金屬層包含一水平部與一垂直部，且該水平部與該垂直部連接在一起。
  11. 如請求項10所述之有機發光顯示器，其中該水平部平行於鄰近於該水平部的該第四絕緣層的側表面。
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