有源矩阵有机电致发光显示元件 【技术领域】
本发明关于一种平板显示器(flat display)，特别地关于一种有源矩阵有机电致发光显示元件(Active Matrix Organic Electro-LuminescenceDisplay，AMOELD)。
背景技术
有机电致发光元件是一种可将电能转换成光能且具有高转换效率的半导体元件，通常应用于指示灯、显示平板以及光学读写头的发光元件等。由于有机电致发光显示元件具备一些特性，如无视角限制、制作过程简单、低成本、高响应速度、工作温度范围宽以及全彩色等优点，符合多媒体时代显示器特性的要求，近年来已成为研究的热点。
在显示器的发展过程中，为增加有机电致发光显示元件的显示尺寸，一种有源矩阵有机电致发光显示元件已在积极的发展中，其结构为在制作以有源驱动矩阵元件(如薄膜晶体管)的基板上制作一层有机电致发光层，以及一个阴极层。在此结构中，通过由矩阵基板上的像素电极(阳极)与阴极层，以电流驱动的方式控制二者之间的有机电致发光层发光，而达到显示目的。关于传统有源矩阵有机电致发光显示元件的制造方法将在以下内容给予说明。
图1所示为传统有源矩阵有机电致发光显示元件的结构示意图，图2所示为图1中A处的放大示意图。如图1与图2所示，传统的有源矩阵有机电致发光显示元件安装于基板100上，并于此基板100上顺序安装栅极102、栅极绝缘层104、勾道层106、源极/漏极108、保护层110、平坦层112、阳极116、有机功能层118，以及阴极层120。其中，栅极102是经第一道光刻工艺过程而制作于基板100上，然后制作栅极绝缘层104以覆盖住栅极102和基板100的表面。接着经第二道光刻工艺过程于栅极102上方的栅极绝缘层104上，制作勾道层106，之后再经第三道光刻工艺过程于勾道层106两侧制作源极/漏极108。上述所制作地栅极102、栅极绝缘层104、勾道层106以及源极/漏极108构成一个薄膜晶体管。
在制成薄膜晶体管之后，顺序制作保护层110和平坦层112覆盖于薄膜晶体管上，并经第四道光刻工艺过程于保护层110与平坦层112中制成接触开口114。接着经第五道光刻工艺过程在平坦层112上制成阳极116，阳极116通过接触开口114，与薄膜晶体管的源极/漏极108其中一端(例如，漏极端)电性连接。而在阳极116制成之后，在平坦层112与阳极116整个表面制作有机功能层118与阴极层120，这样即完成了有源矩阵有机电致发光显示元件的制作。
如图2所示，有机功能层118是直接覆盖在阳极116上，由于有机功能层118(例如有机发光层、电子传输层、空穴传输层等薄膜层)均为有机化合物，且都是采用热蒸镀或电子束蒸镀的方式制作，故有机功能层118的阶梯覆盖性(step coverage)不佳，而在阳极116边缘处容易有裂缝产生。这些因阶梯覆盖性不佳所导致的裂缝常会使得后续形成的阴极层120直接与阳极116接触而短路。然而，上述有机功能层118的裂缝亦提供了水气渗入元件的路径，造成元件的寿命下降。
此外，由于目前通用的阳极116的制作材料大部分为铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)，在制作电极图形时，通常采用硝酸和盐酸的混合溶液或者草酸溶液进行蚀刻，而阳极116在蚀刻之后其边缘角度(taper)不佳，更突出了上述阶梯覆盖不良的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种有源矩阵有机电致发光显示元件，可有效避免阳极与阴极层之间的短路问题。
【发明内容】
为达到上述目的，本发明提出一种有源矩阵有机电致发光显示元件，其主要结构包括：一个基板、一个薄膜晶体管矩阵、一个介电层、一个有机功能层以及一个阴极层。其中，薄膜晶体管矩阵配置于基板上，且薄膜晶体管矩阵是由多个矩阵排列的薄膜晶体管、多个对应于薄膜晶体管配置的阳极、多条用以驱动薄膜晶体管的扫描配线与数据配线组成；一个介电层配置于基板上，并覆盖住薄膜晶体管矩阵中各个阳极的边缘；有机功能层配置于薄膜晶体管矩阵与介电层上；而阴极层则配置于有机功能层上。
如本发明的优选实施例所述，薄膜晶体管，可以是底栅极薄膜晶体管(bottom gate TFT)，而此底栅极薄膜晶体管是由栅极、栅极绝缘层、勾道层以及源极/漏极所构成。其中，栅极配置于基板上；栅极绝缘层配置于基板上，并覆盖住栅极；勾道层配置于栅极上方的栅极绝缘层上；而源极/漏极则配置于勾道层的两侧。
当薄膜晶体管为底栅极薄膜晶体管时，上述的阳极可以配置于栅极绝缘层上，且分别与对应的薄膜晶体管中的源极/漏极电性连接。
当薄膜晶体管为底栅极薄膜晶体管时，上述的介电层可以与保护层制作成一体，以同时覆盖住整个底栅极薄膜晶体管以及各个阳极的边缘。
如本发明的优选实施例所述，阳极的材料可以采用铟锡氧化物(ITO)或者铟锌氧化物(IZO)，而阴极层的材料可以采用Mg、Ag、MgAg-Al、LiAl或者LiF-Al等导体材料。
如本发明的优选实施例所述，有机功能层可以是一个有机发光层。然而，为了提高有机电致发光显示元件的发光效率，有机功能层可以是空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层等多层薄膜的叠层结构。其中，空穴注入层配置于该阳极层上；空穴传输层配置于空穴注入层上；有机发光层配置于空穴传输层：而电子传输层则配置于有机发光层与阴极层之间。
本发明的优选实施例中，主要是利用介电层覆盖住阳极的边缘，以有效避免各阳极边缘与阴极层之间短路的现象。此方法适用于各种薄膜晶体管矩阵，如非晶硅薄膜晶体管矩阵以及低温多晶硅薄膜晶体管矩阵两大类(根据勾道层特性而分类)。此外，上述方法亦可应用于顶栅极薄膜晶体管(top gate TFT)与底栅极薄膜晶体管(bottom gate TFT)所构成的矩阵(根据薄膜晶体管结构而分类)。
【附图说明】
图1所示为传统有源矩阵有机电致发光显示元件的结构示意图；
图2所示为图1A处的放大示意图；
图3所示为本发明的一个优选实施例的有源矩阵有机电致发光显示元件的电路示意图；
图4所示为本发明的一个优选实施例有源矩阵有机电致发光显示元件的布局示意图；以及
图5所示为图4中A-A剖面的剖面示意图。
附图标号说明：
100、200： 基板
102、202： 栅极
104、204： 栅极绝缘层
106、206： 勾道层
108、208： 源极/漏极
110： 保护层
112： 平坦层
114、204a： 接触开口
116、212： 阳极
118、214： 有机功能层
120、216： 阴极层
210： 介电层
300： 配线
TFT1、TFT2： 薄膜晶体管
Cst： 储存电容
SL： 扫描配线
DL： 数据配线
【具体实施方式】
为明确本发明的上述以及其它目的、特征、和优点，下面结合附图及优选实施例对本发明给予详细说明。
图3所示为本发明一个优选实施例的有源矩阵有机电致发光显示元件的电路示意图。如图3所示，本优选实施例是采用有源矩阵驱动的方式，采用此方式的主要优点在于，可进一步提高图像对比度和显示能力。本优选实施例的有源矩阵有机电致发光显示元件中，每个像素对应配置有两个薄膜晶体管TFT1与TFT2，薄膜晶体管TFT1的栅极与扫描配线SL电性连接，薄膜晶体管TFT1的源极端与数据配线DL电性连接，而薄膜晶体管TFT1的漏极端与薄膜晶体管TFT2的栅极电性连接；薄膜晶体管TFT2的源极/漏极可以分别施加以电压Vdd、Vss；而储存电容Cst用以维持薄膜晶体管TFT2中栅极与源极端之间的电位差。
本优选实施例中，薄膜晶体管TFT1用以储存薄膜晶体管TFT2的栅极电压值，以控制薄膜晶体管TFT2的开/关。在整个扫描驱动过程中，薄膜晶体管TFT2将传送连续电流至有机电致发光显示元件OLED上。这种驱动方式可以减少驱动电流的消耗并延长有机电致发光显示元件OLED的寿命。
图4所示为本发明的一个优选实施例的有源矩阵有机电致发光显示元件的布局示意图，而图5所示为图4中A-A剖面的剖面示意图。参考图4及图5，本优选实施例的有源矩阵有机电致发光显示元件安装于一个基板200上，并在该基板200上顺序制作栅极202、栅极绝缘层204、勾道层206、阳极212、源极/漏极208、保护层210、有机功能层214以及阴极层216。此外，在制作栅极202的同时，本发明又在基板200的适当位置制作以配线300，此配线300可施加以电压Vdd。
上述阳极212的材料可以是铟锡氧化物(ITO)或者铟锌氧化物(IZO)，而阴极层216的材料可以是Mg、Ag、MgAg-Al、LiAl或者LiF-Al等导体材料。此外，有机功能层214可以是一个有机发光层。然而，为了提高有机电致发光显示元件的发光效率，有机功能层214可以是空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层等多层薄膜的叠层结构。其中，空穴注入层配置于该阳极层上；空穴传输层配置于空穴注入层上；有机发光层配置于空穴传输层：而电子传输层则配置于有机发光层与阴极层216之间。
在本优选实施例中，栅极202、配线300以及扫描配线SL通过第一道光刻工艺过程制作在基板200上，其中栅极202与扫描配线SL同时制作且彼此电性连接。接着制作栅极绝缘层204，以覆盖住栅极202、配线300、扫描配线SL以及基板200的表面，并通过第二道光刻工艺过程在栅极绝缘层204上制作接触开口204a，而将配线300的表面暴露出来。然后通过第三道光刻工艺过程，在栅极202上方的栅极绝缘层204上制作勾道层206。之后通过第四道光刻工艺过程，在栅极绝缘层204上的适当位置制作阳极212。紧接着通过第五道光刻工艺过程，在勾道层206两侧制成源极/漏极208，其中源极/漏极208的一端(例如为漏极端)跨在阳极212的边缘，与阳极212电性连接，而源极/漏极208的另一端(例如为漏极端)则会延伸至配线300的上方，通过由接触开口204a与配线300电性连接。上述制作的栅极202、栅极绝缘层204、勾道层206以及源极/漏极208构成一个薄膜晶体管，而这些矩阵排列的薄膜晶体管与对应的阳极212，即构成薄膜晶体管矩阵(TFT Array)。
在形成薄膜晶体管矩阵之后，接着制作介电层210以覆盖于薄膜晶体管上，并进行第六道光刻工艺过程将介电层210蚀刻出图形以将阳极212暴露出来。值得注意的是，在介电层210之后，仍会有部份的介电层210覆盖在阳极212的边缘。而在介电层210蚀刻出图形之后，在介电层210与阳极212的整个表面上制作有机功能层214与阴极层216，这样即完成了有源矩阵有机电致发光显示元件的制作。
参考图4，本优选实施例的有源矩阵有机电致发光显示元件的结构主要包括一个基板200、一个薄膜晶体管矩阵(包括扫描配线SL、数据配线DL、栅极202、栅极绝缘层204、勾道层206以及源极/漏极208)、一个介电层210、一个有机功能层214以及一个阴极层216。其中，介电层210安装在基板上，并覆盖住薄膜晶体管矩阵中各个阳极212的边缘；有机功能层214安装在薄膜晶体管矩阵与介电层210上；而阴极层216则安装在有机功能层214上。由于介电层210的材料为氧硅化物、氮硅化物等，可采用阶梯覆盖性良好的化学气相沉积(CVD)、溅镀(sputtering)或者旋涂(spin coating)等制作工艺，因此即使阳极212的边缘角度不佳，介电层210仍可以有效将其覆盖。换言之，阳极212的边缘在介电层210的保护下，可以使后续制作的有机功能层214不会有裂缝产生，进而能够避免阳极212与阴极层216之间的短路问题。
如图4所示，当薄膜晶体管为底栅极薄膜晶体管时，上述的介电层210可以与元件的保护层制作成一体，以同时覆盖住整个底栅极薄膜晶体管以及各个阳极212的边缘。
本优选实施例主要利用介电层以覆盖住阳极的边缘，而有效避免各阳极边缘与阴极层之间的短路现象。以上虽只以底栅极安装的非晶硅薄膜晶体管矩阵为例子进行说明，但并非将本发明只限定在上述实施例。上述方式可适用于各种薄膜晶体管矩阵，如非晶硅薄膜晶体管矩阵以及低温多晶硅薄膜晶体管矩阵两大类(根据勾道层特性分类)；此外，上述方式亦可适用于顶栅极薄膜晶体管与底栅极薄膜晶体管所构成的矩阵(根据薄膜晶体管结构分类)。
虽然本发明结合上述优选实施例公开，然而优选实施例并非用以限定本发明，任何精通本领域的技术员应明确，在不脱离本发明的精神和范围内，可作大量变化与修改，因此本发明的保护范围应由所附权利要求的限定为准。