TW514751B - Dual-panel active-matrix organic electroluminescent display - Google Patents

Description

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本發明係關於有機發光顯示器（organic electroluminescent display)。特別是關於一種使用雙 基板（dual panel)結構的全彩（full c〇l〇r)主動式 (active matrix)有機發光顯示器。 發明背景 平面顯示器（flat panel display)是目前最重要的電 子應用產品之一，舉凡電視、儀器的顯示幕，筆記型電月齒 產品等顯示幕。而有機發光顯示元件具有自發光（1丨ght emitting)、高亮度（high luminance)、廣視角（wide viewing angle)、高應答速度（fast response speed)、 高穩定性（high rel iabi 1 i ty)、全彩色、低驅動電壓（i〇w voltage driving)、低耗電量（low power consumption) 及製程簡易（simple process)等優點。此種產品無疑的將 成為時下平面顯示器的主流。 傳統被動式（passive)有機發光顯示元件，雖製作成 本便宜、製程簡單，但解析度不佳，只能做小尺寸、低解 析度的顯示器。而主動式驅動，如薄膜電晶體（th i n f i 1阳 transistor ’TFT)的有機發光顯示元件則具高解析度、高 亮度及低耗電特質。一般而言，主動式驅動是高解析度畫

第5頁 514751 五、發明說明（2) 質驅動技術的主流。當顯示器的尺寸越做越大，解析度的 要求越來越高，以及全彩化的需求的情況下，全彩化的主 動式驅動有機發光顯示元件勢必成為一個主要的趨勢。 在美國專利5, 550, 066的文獻裡，揭露了一種製作薄 膜電晶體有機電激發光（organic emitting light，OEL) 元件之畫素結構與製程。圖1 a和圖1 b分別為此薄膜電晶體 有機電激發光元件的一平面（p 1 a n v i e w)概要示意圖，及 一剖面（c r 〇 s s s e c t i ο n a 1 )結構示意圖。 ._ 如圖1 a所示，此薄膜電晶體電激發光元件1 〇 〇的畫素 元件結構主要包含兩個薄膜電晶體1 0 1和1 〇 2、一個電容儲 存器（storage capacitor)103、和一個置於基板上的光發 射有機電激發光塾（light emitting organic EL pad) 1 〇 4。薄膜電晶體1 〇 1以源匯流排（s our ce bus ) 1 0 5作為資 料線（data line)，以閘匯流排（gate bus)106作為閘線 (gate line)，而接地匯流排（ground bus)107在閘匯流排 和電容儲存器的下方。薄膜電晶體101的源電極（souree electrode)電性連結至一源匯流排，其閘電極（gate electrode)則包含了一閘匯流排的一部分。光發射有機電 激發光墊104與薄膜電晶體102的汲極（drain)電性連結 (electrically connected)。薄膜電晶體101的汲極與薄 膜電晶體1 02的閘電極電性連結。此薄膜電晶體有機電激 發光元件基本上是一些形成一平面顯示器的畫素單元

五、發明說明（3) (pixel uni t)所構成。 攸圖1 b的剖面結構示意圖，說明此薄膜電晶體有機電 ，發光元件之畫素元件結構的製作流程。如圖lb所示，多 晶矽島丘（？〇15^;[14〇1141抓(3)118植入在絕緣基板 (insulting substrate)111的上方後，再覆蓋第一層閘絕 緣層（gate insuiating layer)112，閘絕緣層 112 的上方 植入一聚合石夕閘（poly —si以4)層114，以使源極 (source)和汲極區域在離子植入（i〇n implantati〇n)後， 形成在此閘絕緣層11 2之内。離子植入係以N型攙雜物 (dopant)導通。閘匯流排116成形在絕緣層112上，在此發 光元件表面上再覆盍第二絕緣層1丨3，此絕緣層11 3上挖出 兩個接觸孔，並使用電極材料與薄膜電晶體形成電性導 通。附在薄膜電晶體1 〇2的電極材料同時形成電容儲存器 103的頂層電極（top electr〇de)122。源匯流排和接地匯 流排也形成在第二絕緣層113上。頂層電極122與薄膜電晶 體102的源極接觸，而對應與薄膜電晶體1〇2的汲極接觸乃 作為有機電激發光材料的陽極電極層（an〇de electr〇de layer)136上。接著，有機電激發光元件的表面上植入— ，、、、邑緣材料的隔離層（paSSiVating layer)124。此隔離層 召置逐漸變小的邊緣（tapered edge)，來增強與所使用 的有機電激發光層132之間的黏著度。有機電激發光層132 係植入在隔離層124和陽極層136的上方。最後，有機電激 發光元件的表面上再植入一層陰極電極層（cath〇de 514751 五、發明說明（4) electrode layer) 134 〇 傳統的主動式驅動有機發光顯示元件的結構在驅動有 機發光二極體的電晶體時必須使用下列方式之一來製作：

(1)源極跟隨p-通道（source follow p-channel)的 TFT，並配合常態型（normal type)有機電激發光（organic electric luminance，〇EL)的製程，將發光層與TFT-陣列 (TFT-array)製作在同一片基板上，光源經由TFT基板透光 而出’在主動元件佈局（layout)區域無法發光， TFT-array 發光面積（aperture rati〇)通常只有 1〇 〜30%， 未來在提高解析度將會遇到瓶頸。 (2)源極跟隨n —通道（s〇urce f〇n〇w n-chan n el )的薄 膜電晶體’並配合逆向型（invert type)0EL的結構。而現 今逆向型0EL的製程相較常態型〇EL的製程，並不成熟。而 以系L型0EL製程者其發光效率比逆向型〇el製程者高出 1〜2個級數。因此（2 )的結構方式可行性並不高。

石 另/卜，若採用多晶矽（poly-Si)TFT製程，則由於多晶

, σ界電壓變動的關係’使用此方法來實作主動式〇 E 很難展現出灰階的層次（g r a y 1 e ν e 1 )。 沈吩下的發展情形，全彩的主動式驅動有機發光顯示

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器要攻佔平面顯示器的市場， 出另一高效能的全彩主動式有 發明概要 必須去克服上述問題，發展 機發光顯示器。 要目ϋ:ΐ服傳統有機發光二極體顯示器的缺點。其主 ' 疋 k供一種雙基板主動式有機發光§貞示。 此有機發光顯示器主要包含上Μ1 f ^^為 ^ ^ ^ , ^ , 时王旻匕3上層有機發光顯示基板、下層 I k &德:板L和介於此雙基板之間的導電材質，而此雙 土 、的復合結構，其兩基板之間係以此導電材質做 在本發明之較佳實施例中，此上層有機發光顯示基板 主要包括一透明基板、一層鍍在基板上方的銦錫氧化物 (indium tin oxide，ITO)、一層鑛在銦錫氧化物層上方 的0EL膜（film)、一層鍍在〇el膜上方的陰極層（cath〇de layer) ’和一層覆蓋的絕緣層（passvati〇rl iayer)。在 陰極層上方並留有窗口（ wi n(jow)，作為與下層主動元件基 板接觸（contact)的區域。 此貫施例中’下層主動元件基板係一 T F T面板（p a n e 1 ) ，此TFT面板上的單一晝素包含有掃描匯流排線（scan bus line)、資料匯流排線（data bus line)，和主動驅動電路 佈局部分。畫素内並包含一塊與上層基板作為黏合並導電

^/51 五、發明說明（6) 白勺接觸區域 依此，兩基板之間的導電材質層將此雙基板 t束。此導電材質έ士人声為非堃a 子位勘合 棧。卩分導電，橫向並不會導電。 上下有電 本發明之另一目的是，提供· ，光顯示器的方法。此製造方法主要包含；：J:飞有機 質的接合方式。 和結合此兩板之導電材 二據士發明，Λ雙基板主動式有機發光顯示 土板可以为別製作，主動元件面板書兩片 匸戍或僅需要預留小部分透明區域供f*##πιν>#導先 ㈣叫），發光面積接近1〇〇%。 “外^〇熱固（ 茲配合下列圖式、實施例之詳細說 圍’將上述及本發明之其他目的與優點詳述於后。叫乾 發明之詳細說明 圖2為根據本發明之雙基板主動式 -平面概要示意圖。此雙基板主動式式有有機機 蝥基柘胼嫌丄、λ w ^ „ I Α發光> 顯不器係以 五、發明說明（7) t為結合、層。其中一層基板為全彩或是單色有機發光顯示 土板（稱為上板）211，其架構可以常態型或是逆向型的結 構來製作，OEL材料可以是高分子與小分子系列，基板可 以是玻璃基板或是塑膠基板。另一層基板為主動元件面板 %為下板）221，其架構可以是多晶矽或是非晶矽^了基 板。而接合此兩板的導電材質231可以是異方性導電膜 (Anisotropic Conductive Film，ACF)、異方性導電膠 (Anisotropic Conductive Adhesive，ACA)、導電樹脂 (conducting resin)、銀膠（Ag ep〇xy)、或是金蜃凸塊 (metal bump)等。接合方式為紫外線照射或是熱固 (thermal curing)。導電材質的阻值介於每平方〇•卜1〇6 歐姆。 以下說明此雙板的製作流程和剖面結構。 圖3a〜圖3d依序說明製造本發明之上板的流程。首先 在備有頂部和底部表面的透明基板3丨丨的頂部表面上鍍上 一層透明材質層3 1 5如I TO，如圖3a所示。再鍍上已圖樣化 的（patterned)OEL膜321，如圖3b所示，其製程在小分子 有機發光二極體（0LED)可以影罩（shad〇w mask)方式處 理，高分子0LED可以用喷墨印刷（inkjet print)方式處理 等。0EL膜可以是電洞傳輸層、有機發光層（〇rganic light layer，0LL)、電子傳輸層等。接著鍍上陰極層 (cathode)331，如圖3c所示，此陰極層可以是銘等金屬。

第11頁 514751 五、發明說明（8) 最後，覆上絕緣層（passvation layer)341，如圖3d所 示，作為晝素（p i xe 1)之間的絕緣體，並防止水、氧傷害 該0EL膜321。另外，值得一提的是在陰極層上方必須有窗 口，作為與下層主動元件面板接觸的區域。 圖4係根據圖3製作完成之上層有機發光顯示基板的一 剖面結構示意圖。 & 圖5係根據本發明之下層主動元件基板上單一書素的 示意圖。如圖5所示，在單一晝素内包含有掃描匯流排線 (scan bus line)501(可能為一條或多條金屬線）、資料匯 流排線（data bus line) 502 (可能為一條或多條金屬線）， 以及主動驅動電路佈局部分503。晝素内需包含一塊與上 板作為黏合並導電的接觸區域504。 η 本發明之實施例中，此下層主動元件基板係—TFT面 板’可以是多晶石夕或是非晶石夕TFT ’其結構設計為此領域 者所熟悉，其一剖面結構示意圖如圖6a所示。參照此圖^ 簡單說明如下：（a)玻離基板6 11的上方為一緩衝層（bu ^ ^r layer)621，（b)在緩衝層621的上方植入一聚合i(p〇ly^ si)或非晶矽層631，用以定義TFT的源極區域631&和沒極 區域631b，（c)利用一結晶和蝕刻方式來定義並形成/一聚 合結晶矽島丘6 4 1，（ d)在聚合結晶矽島丘6 41的上方植Λ 電性材料以形成一閘層651，（e)在該閘層651的上方和^

第12頁 514751 五、發明說明（9) ' - 聚合結晶石夕島丘6 4 1的上方，再植入一中間層 (interlayerHei，（f)之後，再挖出接觸孔曰，並於中間声 661的上方再覆蓋一層金屬層671，（g)金屬層6?1的上方: 覆蓋一層隔離層681(可為光阻材料或是非光阻材料），（h) 之後，，利用一黃光製程（photolith〇graphy pr〇cess)，使 用一光罩圖案，經曝光和顯影後，蝕刻隔 分後，塗佈-層光阻型彩色遽光片，在中間層661=上= 定義一彩色濾光片6 9 1，（ i)最後，在隔離層6 8 J、彩色濾 光片691及整個表面的上方，再植入一層透明材質層6ΐ〇ι ，如銦錫氧化物，作為陽極電極層，並與另一薄膜9電晶體 的汲電極電性連結。圖6b係圖6a的簡示圖。 上下板製作完成後，必須在其中一塊板塗上一層導電 並黏合（conducting and adhesive)的材質711，以畫素對 晝素（pixel to pixel)將此雙板對位黏合起來，如圖7a所 示。由於導電並黏合的材質是非等向性導體（類似虹门， 所以只有上下有電極部分才會導電，橫向並不會導電。圖 7 b所示為雙板黏合後之紅、綠、藍三種光色的三晝素整體 示意圖。 接合此雙板的方式可以熱固或是紫外線照射處理，導 電並黏合的材質也隨之不同。圖8a所示為以熱空氣（hot a i r) 811分別加在上板的透明基板3 11表面和下板的玻璃基 板611表面，並以低溶點（low melting point)的金屬凸塊

第13頁 514751 五、發明說明（10) 812作為導電並黏合的材質。圖gb所示為加壓（pressure) 821於上板之透明基板mi表面上的加熱器（heater)M2， 並以^外光（UV light) 823照射下板的玻璃基板611表面， 而=紫外光可固化的異方性導電膠825作為導電並黏合的 材貝。圖8c所示為熱壓（heat and pressure)831於上板之 透明基板311表面上的加熱器822，並以異方性導電膜827 作為導電並黏合的材質。圖8所使用的這些導電並黏合材 質的阻值介於每平方0·1〜1〇6歐姆。 、採用熱壓方式時，下板的晝素無需預留透明導光區 域。採用紫外光照射時，僅需要預留小部分透明區域供叭 熱固。依此，本發明之發光顯示器的發光面積接近100%。 制甚且，由於本發明將發光層與TFT-陣列（TFT-array) 製作在不同基板上，光源可經由TFT基板透光而出，因而 γ以增加多晶矽TFT電路佈局區域，並解決發光效果不均 勻的問通。也可以用非晶石夕T f τ，以n -通道源極跟隨型式 n channel source f〇u〇w type)的電路來解決發光效果 不均勻的問題。因而提高發光顯示器的解析度。 板由於分別製作，也提高其產量和良率。 而兩片基 綜上所述，本發明使用雙基板結構的全彩主動式有 二ί顯T器克服了傳統有機發光二極體顯示器的缺點。不 衣程簡單，並且具有高解析度、高發光效率和高產量及

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514751 圖式簡單說明 圖式之簡要說明 圖1 a為一習知之薄膜電晶體有機電激發光元件的一平面概 要示意圖。 圖1 b為圖1 a之一剖面結構示意圖。

圖2為根據本發明之雙基板主動式有機發光顯示器的一平 面概要示意圖。 圖3a〜圖3d依序說明製造本發明之上層基板的流程。 圖4係根據圖3製作完成之上層有機發光顯示基板的一剖面 結構示意圖。 圖5係根據本發明之下層主動元件基板上單一晝素的示意 圖。

圖6 a係圖5的一剖面結構示意圖。 圖6b係圖6a的簡示圖。 圖7a為圖4和圖6b之雙基板黏合後的示意圖。

第16頁 514751 圖式簡單說明 圖7b為雙基板紅 綠、藍三種光色的三晝素整體示意圖 圖8a說明本發明之雙板接合的一種方式，其中以熱空氣分 別加在上板基板表面和下板基板表面，並以低熔點金 屬凸塊作為導電並黏合的材質。 圖8b說明本發明之雙板接合的另一種方式，其中施壓於上 板基板表面上的加熱器，並以紫外光照射下板基板 表面，而以ACA作為導電並黏合的材質。 圖8c說明本發明之雙板接合的另一種方式，其中熱壓於上 =^板表面上的加熱器，並以ACF作為導電並黏合的 圖號說明 1 00習知之薄膜電晶體有機電激發光元件 101、102薄膜電晶體 103電容儲存器 1 0 4光發射有機電激發光墊 1 0 5源匯流排 1 0 6閘匯流排 1 0 7接地匯流排 111 絕緣基板 11 4 聚合矽閘層 11 2第一閘絕緣層 11 6閘匯流排

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11 8多晶矽島丘 1 2 2頂層電極 11 3第二絕緣層 1 2 4隔離層 132有機電激發光層 134陰極電極層 1 3 6陽極電極層 211有機發光顯示基板221 231導電材質 主動元件面板

3 11透明基板 321 OEL 膜 3 4 1 絕緣層 315透明材質層 3 3 1陰極層 501 503 504 掃描匯流排線 502窨％l > .^ ζ貝枓匯流排 主動驅動電路佈局部 接觸區域 6 11 玻離基板 6 3 1聚合；5夕或非晶石夕層 6 3 1 b >及極區域 651閘層 6 71金屬層 6 9 1彩色濾光片 711導電並黏合的材質 6 2 1緩衝層 6 3 1 a源極區域 641 聚合 Α κ 0結晶矽島丘 6 6 1中間層 681隔離層 6101透明材質層

第18頁 514751 圖式簡單說明 811熱空氣 8 2 1 施壓 823紫外光 827 異方性導電膜 8 1 2 低熔點的金屬凸塊 822加熱器 8 2 5 異方性導電膠 831熱壓

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Claims (1)

1. 514751 六、申請專利範圍 1 · 一種雙； 一有機， 一主動； 一導電； 公告本丨 板主動- 肩^機發光顯不斋’包含有： 皆光顯示基板； 元件基板；以及 时質的結合層，介於該兩基板之間，並以一接 如申請專利範圍第1項所述之雙基板主動式有機發光顯 示器，其中，該有機發光顯示基板更包含： x # 一透明基板，備有頂部和底部表面； 一層透明材質層，鍍於該透明基板的頂部表面上； I層已圖樣化的有機電激發光膜，鍍於該透明材質層 該已圖樣化的有機電激發光膜;以及 =層’覆盍於該陰極層的上方，作為該發光顯示 膜;旦素之間的絕緣體，並防止傷害該層有機電激發光 ^中在該陰極層上方並留有窗口 ’作為 基板接觸的區域。 /、q主動兀件 3. 如申請專利範圍第丨項 示器，其中，該主動元件m基板/動式有機發光顯 動凡件基板係一薄膜電晶體面板。 4. 如。申請專利範圍第3項所述之雙基 不态，其中，該薄土動式有機發光顯 電曰曰體面板上的單-畫素包含有 六、申請專利範圍 【二f掃描匯流排線、至少-條資料匯流排绩* 毺政，路佈局部分，且該畫素内並包含一祕咖女 機發光顯示基板作為黏合並導電的接觸區域。塊與有 女申口月專利範圍第】項所 示器，其中，嗜接人14 式有機發光顯 甲省接合方式為紫夕卜線照射或是熱固。 6·如申請專利範圍第丨項所述之 示器，其巾，該接合此兩板的導電材機發光顯 T、異方性導電膠、導電樹脂、銀膠貝；=導電 塊。 4疋金屬凸 如申請專利範圍第1項所述之雙基板主 不器，其中，該接合此兩板的導電材x機發光顯 平方〇·1〜1〇6歐姆。 貝的阻值介於每 8. 如申請專利範圍第丨項所述之雙基板主 身 :器，其t，該有機電激發光膜是電：屏、發光： 發光層或是電子傳輪層。 得輸層、有機 範，項所述之雙基板主動式有機發光顯 亥主動元件基具有多晶矽或是非晶矽 4膜電晶體面板的結構。 9. 514751

   六'申請專利範圍 10· —種雙基板主動式發光顯示器的有機發光顯示基板的 製程，該發光顯示器係以該有機發光顯示基板，稱為 上板，和二主動凡件基板，稱為下板，所構成的復合 結構，而該兩基板之間失以一導電材質結合層，並以 -接合方式來結合該兩基板，該有機發光 製程包含下列步驟： (a) 提供一備有頂部和底部表面的透明基板； (b) 在該透明基板的頂部表面上鍍上一層透明材質層·

   (c) 在該透明材質層的上方鍍上一層已圖樣化的有 電激發光膜； (d) 在該有機電激發光膜鍍上一陰極層；以及 (e) ，陰極層的上方覆上一絕緣層，作為該發光顯示 器晝素之間的絕緣體，並防止傷害該層有機電激 發光膜； 其中在該陰極層上方並留有窗口，作為與該主動元件 基板接觸的區域。 11.如申請專利範圍第10項所述之有機發光顯示基板的 製程，其中該有機電激發光膜係以小分子有機發光 極體之影罩方式來製作。 12. 如申請專利範圍第1 〇項所述之有機發光顯示基·板的 程，其中該有機電激發光膜係以高分子有機發光二 體之嘴墨印刷方式來製作

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   六、申請專利範圍 13· 1申請專利範圍第丨〇項所述之有機發光顯示基板的 A程 其中在該步驟（e )之後更包含在該有機發光顯 示基板之絕緣層的上方塗以該導電材質結合層的步 驟’以晝素對晝素將該雙機板對位黏合起來。 14·如申請專利範圍第丨〇項所述之有機發光顯示基板的 製程’其中在該主動元件基板上塗以該導電材質結合 層’以晝素對畫素將該雙機板對位黏合起來。 .广 15·如申晴專利範圍第1 〇項所述之有機發光顯示基板的 製程’其中接合該雙板的方式是以熱空氣分別加在上 板的透明基板表面和下板的玻璃基板表面，並以低熔 點的金屬凸塊作為該導電並黏合的材質。 16·如申請專利範圍第1 〇項所述之有機發光顯示基板的 製程，其中接合該雙板的方式是加壓於放置在上板之 透明基板表面上的一^加熱’並以紫外光照射下板的 玻璃基板表面，而以異方性導電膠作為導電並黏合的 材質。 17·如申請專利範圍第1 〇項所述之有機發光顯示基板的 製程，其中接合該雙板的方式是熱壓於放置在上板之 透明基板表面上的一加熱器，並以異方性導電膜作為

   第23頁 514751 六、申請專利範圍 導電並黏合的材質 ΙΙϋϋΙ 第24頁