TWI413441B - 畫素結構及電致發光裝置 - Google Patents

Description

畫素結構及電致發光裝置

本發明是有關於一種畫素結構，且特別是有關於一種電致發光裝置之畫素結構及具有此畫素結構之電致發光裝置。

電致發光裝置是一種自發光性(Emissive)之裝置。由於電致發光裝置具有無視角限制、低製造成本、高應答速度、省電、可使用於可攜式機器的直流驅動、工作溫度範圍大以及重量輕且可隨硬體設備小型化及薄型化等等。因此，電致發光裝置具有極大的發展潛力，可望成為下一世代的新穎平面顯示器。

一般來說，電致發光裝置是由一上電極層、一下電極層以及夾於兩電極層之間之一發光層所組成、其中下電極層一般是採用透明導電材質，以使發光層所產生的光線可以穿透出。然而，由於當電致發光裝置朝向大尺寸發展時，因電源線上的阻抗而產生的壓降會使得靠近電源輸入端與遠離電源輸入端的畫素的電壓有明顯的不同。而由於電致發光裝置中各畫素的發光亮度與流經此畫素的電流大小有關。因此，將使得此電致發光裝置之整體發光均勻度不佳。

本發明提供一種電致發光裝置之畫素結構，其位於一 顯示區內，顯示區具有一發光區以及一非發光區，且電致發光裝置之畫素結構包括一第一主動元件、一第二主動元件、一發光元件以及一輔助電極層。第一主動元件與一掃描線以及一資料線電性連接。第二主動元件與第一主動元件以及一電源線電性連接。發光元件位於發光區內，並且與第二主動元件電性連接，且發光元件包括一第一電極層，其與第二主動元件電性連接；一發光層，其位於第一電極層上；以及一第二電極層，其位於該發光層上。輔助電極層與電源線電性連接。

本發明提出一種電致發光裝置，其包括一基板、多條掃描線以及多條資料線、至少一電源線以及多個畫素結構。基板具有一顯示區，且顯示區具有一發光區以及一非發光區。掃描線以及資料線位於非發光區內。畫素結構位於顯示區內，其中每一畫素結構包括一第一主動元件，其對應地與掃描線之一以及資料線之一電性連接；第二主動元件，其與第一主動元件以及電源線電性連接；發光元件位於發光區內並且與第二主動元件電性連接；以及一輔助電極層，其與電源線電性連接。上述之發光元件包括一第一電極層，其與第二主動元件電性連接；一發光層，其位於第一電極層上；以及一第二電極層，其位於發光層上。

本發明提出一種畫素結構，其包括一第一主動元件、一第二主動元件、一電極層以及一輔助電極層。第一主動元件與掃描線以及資料線電性連接。第二主動元件與第一主動元件以及一電源線電性連接。電極層與第二主動元件 電性連接。輔助電極層與電源線電性連接。

基於上述，由於本發明在畫素結構中設置輔助電極層，且輔助電極層與電源線電性連接，以使輔助電極層與電源線呈現並聯關係。此種設計相較於傳統單純使用電源線之方式可以降低電源線的等效電阻值，以解決電源線在不同位置的壓降明顯不同的問題。

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。

圖1是根據本發明一實施例之電致發光裝置之上視示意圖。圖2是圖1之電致發光裝置中畫素陣列的局部示意圖。圖3A是根據本發明一實施例之其中一個畫素結構的局部剖面示意圖。為了詳細說明，圖2以及圖3A所繪示之畫素結構沒有繪示出其發光元件的發光層及第二電極層。完整的畫素結構之剖面是繪示於圖3B中。

請先參照圖1以及圖2，本實施例之電致發光裝置具有一顯示區101，且顯示區101內具有多個畫素區110，每一畫素區110內設置一個畫素結構，以構成一畫素陣列。在顯示區101周圍則因不作為顯示之用，因此又可稱為非顯示區或者是周邊電路區。

特別是，每一畫素區110具有一發光區120以及一非發光區122(如圖2所示)。一般來說，發光區120內會設置透明電極以使光線可以穿透射出。而非發光區122內則 是設置此畫素結構的驅動元件、線路等等構件。在本實施例之畫素區110中，非發光區122是包圍發光區120，因此發光區120是設置在非發光區122的內部。此外，本發明不限制非發光區122內的元件所設置的位置。雖然在圖2所繪示的圖式中，非發光區122內的元件是集中於畫素區110的上半部。然，根據其他實施例，非發光區122內的元件也可以設置在畫素區110的上半部及下半部，而發光區120則是設置在畫素區110的中間。

為了詳細說明本發明之畫素結構的設計，以下之說明是以單一畫素結構為例來作說明。此領域技術人員應可以瞭解電致發光裝置之畫素陣列是由多個相同或相似的畫素結構所組成。因此，此領域技術人員可以根據以下針對單一畫素結構的說明，而瞭解電致發光裝置中之畫素陣列的結構或佈局。

請參照圖2、圖3A以及圖3B，畫素區110中的畫素結構包括設置在基板100上之元件層200以及發光元件層250(如圖3B所示)。特別是，元件層200包括掃描線SL、資料線DL₁、電源線PL₁、第一主動元件T₁以及第二主動元件T₂。發光元件層250包括發光元件180以及輔助電極層140。

更詳細而言，基板100可為透明基板，其例如是透明玻璃基板或是透明軟質基板。基板100主要是作為承載電致發光裝置之組成元件之用。為了使電致發光元件所產生的光可以從基板100透射出，基板100是採用透明或是透 光材質。一般來說，從基板100出光之電致發光裝置又稱為底部發光型電致發光裝置。

在元件層200中，各畫素區110之畫素結構是與其中一條掃描線SL、其中一條資料線DL₁以及其中一條電源線PL₁電性連接，以控制此畫素結構。換言之，由多個畫素結構所構成的畫素陣列包含多條掃描線SL、多條資料線DL₁~DL₃以及多條電源線PL₁~PL₃。此外，在每一個畫素區110中還包括主動元件T₁、T₂，較佳的是，在每一個畫素區110中更包括一電容器CS。在本實施例中，畫素區110內的元件是以兩個主動元件搭配一個電容器(2T1C)為例來說明，但並非用以限定本發明，本發明不限每一畫素區110內的主動元件與電容器的個數。在2T1C形式的畫素結構中，主動元件T₁具有閘極G₁、源極S₁、汲極D₁以及通道區CH₁，且源極S₁與資料線DL₁電性連接，閘極G₁與掃描線SL電性連接，且汲極D₁與主動元件T₂電性連接；主動元件T₂具有閘極G₂、源極S₂、汲極D₂以及通道區CH₂，且主動元件T₂的閘極G₂是與主動元件T₁的汲極D₁電性連接，主動元件T₂的源極S₂是與電源線PL₁電性連接。電容器CS的一電極端E₁是與主動元件T₁的汲極D₁以及主動元件T₂的閘極G₂電性連接，電容器CS的另一電極端E₂藉由絕緣層104之一接觸窗C’與電源線PL₁電性連接。

在本實施例中，主動元件T₁、T₂是以頂部閘極型薄膜電晶體(又可稱為多晶矽薄膜電晶體)為例來說明。換言 之，主動元件T₁之源極S₁、汲極D₁以及通道區CH₁是形成在一半導體層(多晶矽層)中，且在源極S₁以及通道區CH₁之間以及汲極D₁與通道區CH₁之間可進一步包括形成淺摻雜汲極區(lightly doped drain region,LDD)。在上述半導體層與閘極G₁之間夾有一層閘極絕緣層102，且在閘極G₁上另覆蓋有一層絕緣層104。源極S₁透過貫穿絕緣層104、106的源極金屬層SM₁而與資料線DL₁電性連接，汲極D₁可透過貫穿絕緣層104、106的汲極金屬層DM₁而與主動元件T₂的閘極G₂電性連接(未繪示)。此外，主動元件T₂之源極S₂、汲極D₂以及通道區CH₂是形成在一半導體層(多晶矽層)中。類似地，在上述半導體層與閘極G₂之間夾有一層閘極絕緣層102，且在閘極G₂上覆蓋有一層絕緣層104。源極S₂透過貫穿絕緣層104、106的源極金屬層SM₂與電源線PL₁電性連接，汲極D₂亦與貫穿絕緣層104、106的汲極金屬層DM₂電性連接。

在本實施例中，是以頂部閘極型薄膜電晶體(又可稱為多晶矽薄膜電晶體)為例來說，但本發明不限於此。根據其他實施例，主動元件T₁、T₂也可以是底部閘極型薄膜電晶體(又可稱為非晶矽薄膜電晶體)。另外，上述圖2以及圖3A與圖3B所繪示之元件層200的佈局及設計僅用來說明本發明，以使本領域技術人員可以瞭解本發明並據以實施，但其並非用以限定本發明。在其他的實施例中，亦可以採用其他種形式的佈局設計。

在上述元件層200上方是另覆蓋一層絕緣層106。而 在絕緣層106上則是設置發光元件層250，其中發光元件層250包括發光元件180以及輔助電極層140。

在發光元件層250中的發光元件180包括第一電極層130、發光層160以及第二電極層170。

第一電極層130設置於絕緣層106之表面上，且與主動元件T₂之汲極D₂電性連接。在本實施例中，第一電極層130是透過形成在絕緣層106中之接觸窗C₁而與主動元件T₂之汲極金屬層DM₂電性連接。第一電極層130為透明電極層，其材質可為金屬氧化物，如銦錫氧化物或是銦鋅氧化物等等。此外，在第一電極層130上更覆蓋有一層絕緣層108，且絕緣層108具有一開口150，其暴露出第一電極層130。在每一畫素區110中，開口150所佔的區域相當於第一電極層130所在的區域，或者是略小於第一電極層130所在的區域。

發光層160位於開口150所暴露出的第一電極層130上。發光層160可為有機發光層或無機發光層。根據發光層160所使用之材質，此電致發光裝置可稱為有機電致發光裝置或是無機電致發光裝置。另外，每一畫素區110內的發光層160可為紅色有機發光圖案、綠色有機發光圖案、藍色有機發光圖案或是混合各頻譜的光產生的不同顏色(例如白、橘、紫、…等)發光圖案。

第二電極層170覆蓋於發光層160上，並且延伸至絕緣層108之表面上。在本實施例中，第二電極層170為未圖案化之電極層，因而所有畫素區110的第二電極層170 都彼此電性連接在一起。第二電極層170可為金屬電極層或是透明導電層。

根據其他實施例，上述之發光元件180中可更包括電子輸入層、電洞輸入層、電子傳輸層以及電洞傳輸層等等。

此外，輔助電極層140與電源線PL₁電性連接。在本實施例中，輔助電極層140是設置於絕緣層106的表面上，且透過形成在絕緣層106中之接觸窗C₂而與電源線PL₁電性連接。特別是，輔助電極層140不與發光元件180之第一電極層130接觸。此外，輔助電極層140可與發光元件180之第一電極層130以同一膜層形成。換言之，輔助電極層140與發光元件180之第一電極層130是屬於同一膜層，但彼此分離開來。因此。輔助電極層140的材質可與發光元件180之第一電極層130的材質相同。此外，根據本實施例，因輔助電極層140與發光元件180之第一電極層130是屬於同一膜層且彼此不互相接觸。由於第一電極層130會與主動元件T₂局部重疊，因而輔助電極層140可設置在畫素區110中不設置有第一電極層130的位置，例如是主動元件T₁的上方、電源線PL₁上方、資料線DL₁上方、掃描線SL上方或是其組合。因此，輔助電極層140大致上可遮蔽主動元件T₁、電源線PL₁、資料線DL₁、掃描線SL上方或是其組合。當然，每一畫素區110內之輔助電極層140也可以延伸至鄰接的畫素區內。

值得一提的是，由圖2可知，位於所有畫素區110之輔助電極層140是彼此電性連接在一起。此外，畫素區110 中之輔助電極層140皆各自與電源線PL₁~PL₃電性連接。換言之，電源線PL₁~PL₃的電流除了可以從電源線PL₁~PL₃本身傳遞之外，還可以由輔助電極層140來傳遞，使得輔助電極層140與電源線PL₁~PL₃等同於上下兩層並聯的走線。因此，本發明加入了輔助電極層140可以使得電源線PL₁~PL₃的等效阻抗降低。如此可以降低電致發光裝置中各畫素區的壓降差異，進而改善電致發光裝置之整體發光均勻度。

上述於基板100上完成電致發光裝置之畫素結構的製作之後，可以接著進行電致發光裝置的密封程序，以完成電致發光裝置的製作。而電致發光裝置的密封程序例如是如圖4所示之方式，也就是在已形成有電致發光裝置之畫素陣列300的基板100上設置一蓋板400。蓋板400可藉由封膠500而固定於基板100上，以使畫素陣列300(由上述畫素結構構成)密封於基板100與蓋板400之間。當然，在基板100與蓋板400之間還可以根據實際所需而填充其他材質，例如乾燥劑、填充膠等等。

根據另一實施例，電致發光裝置的密封程序還可以是如圖5所示，其是直接基板100上沈積或塗佈一層保護層600，其覆蓋住畫素陣列300(由上述畫素結構構成)。所述保護層600可以是有機材料、無機材料或是有機與無機材料之組合。

當然，根據本發明之又一實施例，亦可以將圖4與圖5之實施例組合，也就是先在畫素陣列300(由上述畫素結 構構成)上覆蓋保護層600，再於基板100上設置蓋板400。

上述於圖2、圖3A以及圖3B所揭露的是應用於電致發光裝置的畫素設計。然，本發明在畫素結構中加入輔助電極層降低電源線的等效阻抗的方法不限於僅能應用於電致發光裝置的畫素結構中。換言之，本發明在畫素結構中加入輔助電極層降低電源線的等效阻抗的方法也可使用在其他會使用電源線且會因為電源線壓降而有顯示或發光均勻度不佳問題的畫素結構中。

綜上所述，本發明在畫素結構中設置輔助電極層，且輔助電極層與電源線電性連接。如此一來，輔助電極層與電源線等同於上下兩層並聯的走線，因而輔助電極層可以使得電源線的等效阻抗降低。如此可以降低電致發光裝置中各畫素區的壓降差異，進而改善電致發光裝置之整體發光均勻度。

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。

100‧‧‧基板

101‧‧‧顯示區

110‧‧‧畫素區

120‧‧‧發光區

122‧‧‧非發光區

180‧‧‧發光元件

140‧‧‧輔助電極層

102、104、106‧‧‧絕緣層

130‧‧‧第一電極層

150‧‧‧開口

160‧‧‧發光層

170‧‧‧第二電極層

180‧‧‧發光元件

200‧‧‧元件層

250‧‧‧發光元件層

300‧‧‧畫素陣列

400‧‧‧蓋板

500‧‧‧封膠

600‧‧‧保護層

SL‧‧‧掃描線

DL₁~DL₃‧‧‧資料線

PL₁~PL₃‧‧‧電源線

T₁‧‧‧第一主動元件

T₂‧‧‧第二主動元件

CS‧‧‧電容器

G₁、G₁‧‧‧閘極

S₁、S₂‧‧‧源極

D₁、D₂‧‧‧汲極

CH₁、CH₂‧‧‧通道區

E₁、E₂‧‧‧電極端

SM₁、SM₂‧‧‧源極金屬層

DM₁、DM₂‧‧‧汲極金屬層

C’、C₁、C₂‧‧‧接觸窗

圖1是根據本發明一實施例之電致發光裝置之上視示意圖。

圖2是圖1之電致發光裝置中畫素陣列的局部示意圖。

圖3A是根據本發明一實施例之其中一個畫素結構的局部剖面示意圖。

圖3B是根據本發明一實施例之其中一個畫素結構的完整剖面示意圖。

圖4是根據本發明一實施例之電致發光裝置的示意圖。

圖5是根據本發明另一實施例之電致發光裝置的示意圖。

110‧‧‧畫素區

120‧‧‧發光區

122‧‧‧非發光區

140‧‧‧輔助電極層

130‧‧‧第一電極層

SL‧‧‧掃描線

DL₁~DL₃‧‧‧資料線

PL₁~PL₃‧‧‧電源線

T₁‧‧‧第一主動元件

T₂‧‧‧第二主動元件

CS‧‧‧電容器

C₂‧‧‧接觸窗

Claims (18)

1. 一種電致發光裝置之畫素結構，位於一顯示區內，該顯示區具有一發光區以及一非發光區，該電致發光裝置之畫素結構包括：一第一主動元件，與一掃描線以及一資料線電性連接；一第二主動元件，與該第一主動元件以及一電源線電性連接；一發光元件，位於該發光區內，並且與該第二主動元件電性連接，該發光元件包括：一第一電極層，其與該第二主動元件電性連接；一發光層，位於該第一電極層上；以及一第二電極層，位於該發光層上；以及一輔助電極層，與該電源線電性連接，其中該輔助電極層遮蔽該第一主動元件、至少部份該資料線、至少部份該電源線以及至少部份該掃描線，且該輔助電極層的一部份與該掃描線垂直。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電致發光裝置之畫素結構，其中該發光元件之第一電極層係不與該輔助電極層接觸。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電致發光裝置之畫素結構，其中該發光元件之第一電極層與該輔助電極層係以同一膜層形成。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電致發光裝置之畫素 結構，其中該發光元件之第一電極層的材質與該輔助電極層的材質相同。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電致發光裝置之畫素結構，更包括一電容器，該電容器之一端與該第一主動元件電性連接，該電容器之另一端與該電源線及該第二主動元件電性連接。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電致發光裝置之畫素結構，更包括：一第一絕緣層，覆蓋該第一主動元件以及第二主動元件，且該發光元件之第一電極層以及該輔助電極層分別位於該第一絕緣層的表面上；以及一第二絕緣層，位於該第一絕緣層上，其中該第二絕緣層具有一開口，暴露出該發光元件之該第一電極層，且該發光元件之發光層位於該開口所暴露出的該第一電極層上，其中該發光元件之該第二電極層覆蓋該第二絕緣層以及該發光元件之該發光層。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電致發光裝置之畫素結構，其中該第一絕緣層具有：一第一接觸窗，以使該第二主動元件與該發光元件之該第一電極層電性連接；以及一第二接觸窗，以使該電源線與該輔助電極層電性連接。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電致發光裝置之畫 素結構，其中該發光層係為有機發光層或無機發光層。
9. 一種電致發光裝置，包括：一基板，具有一顯示區，該顯示區具有一發光區以及一非發光區；多條掃描線以及多條資料線，位於該非發光區內；至少一電源線；以及多個畫素結構，位於該顯示區內，其中每一畫素結構包括：一第一主動元件，對應地與該些掃描線之一以及該些資料線之一電性連接；一第二主動元件，與該第一主動元件以及該電源線電性連接；一發光元件，位於該發光區內，並且與該第二主動元件電性連接，該發光元件包括：一第一電極層，其與該第二主動元件電性連接；一發光層，位於該第一電極層上；以及一第二電極層，位於該發光層上；以及一輔助電極層，與該電源線電性連接，其中該輔助電極層遮蔽該第一主動元件、至少部份該資料線、至少部份該電源線以及至少部份該掃描線，且該輔助電極層的一部份與該掃描線垂直。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電致發光裝置，更包括一蓋板，位於該基板上，且該些畫素結構密封於該基板 與該蓋板之間。
11. 如申請專利範圍第9項所述之電致發光裝置，更包括一保護層，位於該基板上，並且覆蓋住該些畫素結構。
12. 一種畫素結構，包括：一第一主動元件，其與一掃描線以及一資料線電性連接；一第二主動元件，其與該第一主動元件以及一電源線電性連接；一電極層，其與該第二主動元件電性連接；以及一輔助電極層，其與該電源線電性連接，其中該輔助電極層遮蔽該第一主動元件、至少部份該資料線、至少部份該電源線以及至少部份該掃描線，且該輔助電極層的一部份與該掃描線垂直。
13. 如申請專利範圍第12項所述之畫素結構，其中該電極層係不與該輔助電極層接觸。
14. 如申請專利範圍第12項所述之畫素結構，其中該電極層與該輔助電極層係以同一膜層形成。
15. 如申請專利範圍第12項所述之畫素結構，其中該電極層的材質與該輔助電極層的材質相同。
16. 如申請專利範圍第12項所述之畫素結構，更包括一電容器，該電容器之一端與該第一主動元件電性連接，該電容器之另一端與該電源線及該第二主動元件電性連接。
17. 如申請專利範圍第12項所述之畫素結構，更包括 一絕緣層，覆蓋該第一主動元件以及第二主動元件，且該電極層以及該輔助電極層位於該絕緣層的表面上。
18. 如申請專利範圍第17項所述之畫素結構，其中該絕緣層具有：一第一接觸窗，以使該第二主動元件與該電極層電性連接；以及一第二接觸窗，以使該電源線與該輔助電極層電性連接。