專利名稱:有機電致發(fā)光顯示元件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種顯示元件，特別涉及有機電致發(fā)光顯示元件及其制造方法。
背景技術：
有機電致發(fā)光顯示器(organic electroluminescent devices)(又稱為有機發(fā)光二極管(organic light emitting diode，OLED)顯示器)其發(fā)光原理是在有機分子材料(依分子量大小可分為小分子材料(small molecule material)及聚合物材料(polymer material))施加外加電場使其產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。有機電致發(fā)光顯示器(organic electroluminescent devices)因其為自發(fā)光性(self emission)元件，點陣列式顯示(dot matrix type display)，具有輕薄、高對比、低消耗功率、高解析度、反應時間短(fast response time)、不需背光源及廣視角等特性，且其面板尺寸可由4mm微型顯示器至100時的大型戶外看板顯示器，被視為下一世代的平面面板顯示器(flat panel display，F(xiàn)PD)。除了顯示器的應用外，由于有機電致發(fā)光元件更可在輕薄、可撓曲的材料上形成陣列式結構，使其在應用上更加的廣泛，尤其是非常適合應用于照明。一般預估有機電致發(fā)光元件其發(fā)光效率若能提升至100Lm/W以上，有機電致發(fā)光顯示器裝置即有機會取代一般照明光源。
請參照圖1，開關晶體管102控制有機電致發(fā)光單元106，且驅動晶體管104耦接到電源線VP。然而，有機電致發(fā)光顯示器面板存在有像素間均勻性不佳的問題，特別是有機電致發(fā)光顯示器在長時間操作的后會產(chǎn)生亮度的衰退的問題。

發(fā)明內(nèi)容因此，為解決上述問題，本發(fā)明的目的為解決有機電致發(fā)光顯示器面板像素間均勻性不佳，或長時間操作的后產(chǎn)生衰退的相關問題，而使得有機電致發(fā)光顯示器像素間的特性更為均勻。
本發(fā)明提供一種有機電致發(fā)光顯示元件。在像素單元中，基板包括控制區(qū)和感測區(qū)，開關元件和驅動元件位于控制區(qū)上。光感測器位于感測區(qū)上，有機電致發(fā)光單元位于感測區(qū)上，且可操作以照亮光感測器，電容器耦接到光感測器和驅動元件，其中通過光感測器感應到有機電致發(fā)光單元照射到光感測器的光線，產(chǎn)生對應于有機電致發(fā)光單元的光電流，如此，通過光電流調整電容器的電壓，以控制通過驅動元件的電流，因此，改變有機電致發(fā)光單元的照度。
本發(fā)明提供一種有機電致發(fā)光顯示元件的制造方法。首先，提供包括控制區(qū)和感測區(qū)的基板。其后，在基板的控制區(qū)上形成有源層，在有源層和基板的感測區(qū)上形成柵極介電層。接下來，在柵極介電層上形成導電層，圖形化導電層，以在控制區(qū)形成第一和第二柵極，且在感測區(qū)形成第三柵極。后續(xù)，形成至少覆蓋第一、第二和第三柵極的介電層，在感測區(qū)上的部分介電層上形成感測元件有源層。接著，在感測元件有源層上形成感測元件摻雜層，形成分別電性連接感測元件摻雜層的兩對邊的感測元件源極和感測元件漏極。其后，在部分的控制區(qū)和感測區(qū)上形成有機電致發(fā)光單元。
圖1揭示有機電致發(fā)光顯示器面板存在有像素間均勻性不佳的問題。
圖2為本發(fā)明的實施例具有補償元件的有機電致發(fā)光顯示器的等效電路圖。
圖3A～圖3N繪示本發(fā)明的實施例形成感測元件補償有機發(fā)光元件的工藝的中間步驟的剖面圖。
圖4揭示本發(fā)明的實施例的電子元件的示意圖。
附圖標記說明VP～電源線； 20～像素單元；30～面板； 40～輸入單元；50～電子元件； 102～開關晶體管；104～驅動晶體管； 106～有機電致發(fā)光單元；202～有機電致發(fā)光顯示單元；204～驅動元件； 206～開關元件；
208～電容器； 210～光感測器；212～照度； 302～基板；304～控制區(qū)； 306～感測區(qū)；307～電容區(qū)； 308～緩沖層；309～下電極； 310～第一有源層；312～第二有源層； 314～光致抗蝕劑；316～溝道摻雜步驟； 318～光致抗蝕劑；320～溝道區(qū)； 322～N+離子；324～源極； 326～漏極；328～柵極介電層； 330～N型晶體管柵極；332～P型晶體管柵極； 334～感測元件柵極；335～上電極； 344～P型晶體管的源極；346～P型晶體管的漏極；348～介電層； 350～感測元件有源層；352～感測元件摻雜層；354～開口； 356～導電接觸；358～感測元件源極； 360～感測元件漏極；362～保護層； 364～平坦化層；366～接觸開口； 368～像素電極層；370～像素定義層； 372～有機電致發(fā)光層；374～陰極。
具體實施方式以下將以實施例詳細說明做為本發(fā)明的參考，且范例是伴隨著圖示說明的。在圖示或描述中，相似或相同的部分使用相同的圖號。在圖示中，實施例的形狀或是厚度可擴大，以簡化或是方便標示。圖示中元件的部分將以描述說明的?？闪私獾氖?，未繪示或描述的元件，可以具有各種本領域的技術人員所知的形式。此外，當敘述一層位于基板或是另一層上時，此層可直接位于基板或是另一層上，或是其間亦可以有中間層。
在說明書中，有關“在基板上”(overlying the substrate)、“在該層上”(abovethe layer)或“在膜上”(on the film)等的敘述表示與當層表面的相對位置關系，其忽略中間存在的各層，因此，上述敘述可表示為與當層直接接觸或中間有一或更多層相隔的非接觸狀態(tài)。
圖2為本發(fā)明一實施例具有補償元件的有機電致發(fā)光顯示器的等效電路圖。請參照圖2，有機電致發(fā)光顯示元件包括像素單元20，且在像素單元20中，例如開關集成電路(switch IC)或是開關晶體管的開關元件206控制有機電致發(fā)光顯示單元202。像素單元20還包括連接到電源線VP的驅動元件204(亦可稱為驅動集成電路)，其中通過驅動元件204的電流可控制有機電致發(fā)光單元202的照度212。行數(shù)據(jù)線220對開關元件206進行控制，可供選擇的，電容器208連接到驅動元件204的柵極，其中電容器208也耦接光感測器210，此外，可對電容器208的電壓進行調整，以根據(jù)光感測器210所感測到的有機電致發(fā)光單元202的照度212而控制通過驅動元件204的電流，如此，可改變有機電致發(fā)光單元202的照度212做為補償。
圖3N繪示本發(fā)明的實施例的有機發(fā)光單元的剖面圖，圖3A～圖3N繪示本發(fā)明的實施例有機發(fā)光單元的的工藝中間步驟的剖面圖。請參照圖3A，首先提供基板302，基板包括控制區(qū)304、感測區(qū)306和電容區(qū)307。在基板302上形成緩沖層308，緩沖層308可以是氧化硅、氮化硅或是氮氧化硅所組成，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，緩沖層308為氧化硅和氮化硅的堆疊層，而其厚度可以為例如氮化硅約為350～650埃，氧化硅約為1000～1600埃。
接下來，在緩沖層上形成導電層(未繪示)，導電層可以是多晶硅所組成，舉例來說，導電層可首先以化學氣相沉積方法沉積非晶硅，再以準分子激光退火(Excimer Laser Annealing，以下可簡稱ELA)將其轉換成多晶硅。之后，將導電層以傳統(tǒng)的光刻和蝕刻方法在基板302的控制區(qū)304上方定義第一有源層310和第二有源層312，并在基板302的電容區(qū)307的上方形成下電極309，而感測區(qū)306上并不保留有源層。
其后，如圖3B所示，以光致抗蝕劑314遮住第二有源層312，而對第一有源層310進行溝道摻雜步驟316(channel doping)，在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，此摻雜步驟316可摻雜B+，而其摻雜量可為0～1E13/cm2。
后續(xù)，請參照圖3C，再形成遮住第一有源層310的溝道區(qū)320的另一光致抗蝕劑318，并隨后摻雜N+離子322以形成N型晶體管的源極324和漏極326，在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，此摻雜步驟322可摻雜磷，而其摻雜量可為1E14～1E16/cm2。
接者，請參照圖3D，移除上述光致抗蝕劑并在第一有源層310、第二有源層312、緩沖層308和電容區(qū)307的下電極309上均厚性沉積柵極介電層328，柵極介電層328可以由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、其組合或其堆疊層，或其它高介電材料所組成。需注意的是，柵極介電層328在電容區(qū)307用作電容介電層。
后續(xù)，請參照圖3E，在柵極介電層328上沉積柵極導電層(未繪示)，柵極導電層可以為摻雜的多晶硅或是金屬，在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，柵極導電層可以為厚度約為1500～2500埃的Mo。
接著，以傳統(tǒng)的光刻和蝕刻方法對柵極導電層進行圖形化，在第一有源層310上方形成N型晶體管柵極330，在第二有源層312上方形成P型晶體管柵極332，在感測區(qū)306的柵極介電層328上形成感測元件柵極334，且在電容區(qū)307上形成上電極335，如此，下電極309、柵極介電層328和上電極335構成如圖2所示的電容器208。
在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，在形成上述柵極330、332和334之后，可進行一輕摻雜步驟，以例如離子摻雜的方法，在N型晶體管206第一有源層310溝道區(qū)320兩側形成輕摻雜漏極336(light doped drain，以下可簡稱LDD)，如此，在控制區(qū)形成圖2所示的N型的開關元件206和P型的驅動元件204，在本發(fā)明的一實施例中，開關元件206和驅動元件204為上柵極晶體管。
后續(xù)，請參照圖3F，形成遮住第一有源層310的光致抗蝕劑338，并進行離子摻雜步驟340(如摻雜P型摻雜物)，以在P型晶體管柵極332下方的溝道區(qū)342兩側形成P型晶體管的源極344和漏極346，在此步驟及上述摻雜步驟中，感測區(qū)306的感測元件柵極334下方的結構層由于有感測元件柵極334遮蔽，不會在其中形成摻雜物。
接著，請參照圖3G，移除上述的光致抗蝕劑，并在控制區(qū)304的柵極介電層328、N型晶體管柵極330、P型晶體管柵極332、感測區(qū)306的感測元件柵極334，及電容區(qū)307的上電極335上均厚性沉積介電層348。此介電層348在控制區(qū)304可用作控制元件(例如N型晶體管或P型晶體管)的金屬連線間介電層，而其在感測區(qū)306可用作感測元件的柵極介電層。
介電層348可依照產(chǎn)品的需求或工藝要求而決定其組成和厚度，舉例來說，介電層348可由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、其組合或其堆疊層所組成，另外，介電層348又可以為低介電材料，例如聚酰亞胺(Polyimide)、旋涂玻璃(SOG)、類鉆石碳(例如美商應用材料所開發(fā)的Black Diamond)、氟硅玻璃FSG，Dow Chemical所開發(fā)的SILKTM，Trikon Technologies所開發(fā)的OrionTM，Honeywell所開發(fā)的FLARETM，JSR Micro所開發(fā)的LKD、Xerogel、Aerogel，多晶氟化碳和/或其它材料所組成，或是可以為高介電材料例如Ta2O5、HfO2、Al2O3、InO2、La2O3、ZrO2、TaO2、硅化物、鋁化物和上述金屬氧化物的氮氧化物，和鈣鈦礦結構的氧化物(perovskite-typeoxide)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，介電層348為氧化硅和氮化硅的堆疊層，更佳為氮化硅/氧化硅/氮化硅的堆疊結構，其中下層氮化硅的厚度約為2500～3500埃，氧化硅的厚度約為2500～3500埃，上層氮化硅的厚度約為500～1500埃。
接著，請參照圖3H，在感測區(qū)306的介電層348上形成感測元件有源層350和感測元件摻雜層352，在本發(fā)明的一實施例中感測元件有源層350可以為基礎半導體(例如多晶硅、單晶硅、多晶硅和/或鍺)、復合半導體(例如碳化硅、和/或砷化稼)、合金半導體(例如SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInP和/或GaInP，在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，感測元件有源層350由無摻雜的非晶硅所組成，而感測元件摻雜層352由摻雜N+離子(例如P)的非晶硅所組成，如此，感測元件有源層350可對于后續(xù)步驟形成的有機電致發(fā)光單元的照射更為靈敏。
感測元件摻雜層可以為以感測元件有源層350為主體材料的摻雜層，優(yōu)選地，感測元件有源層350為無摻雜非晶硅，而感測元件摻雜層352為厚度約為摻雜N+離子非晶硅，更優(yōu)選地，感測元件有源層350的厚度約為1000?！?0000埃，感測元件摻雜層352的厚度約為100?！?000埃。
其后，請參照圖3I，以傳統(tǒng)的黃光和蝕刻工藝，圖形化介電層348和柵極介電層328，形成多個開口354以分別暴露N型晶體管的源極324、柵極330和漏極326，及P型晶體管的源極344、柵極332和漏極346，以供做后續(xù)金屬導線連接用。
接下來，請參照圖3J，均厚沉積金屬層(未繪示)，并隨后以公知的黃光和蝕刻技術，圖形化金屬層與感測元件摻雜層352，以在上述開口中形成導電接觸356，并同時在感測區(qū)306的感測元件有源層350和感測元件摻雜層352兩側分別形成感測元件源極358和感測元件漏極360，如此，形成圖2中的光感測元件210，舉例來說，光感測元件210可以為例如下柵極型態(tài)的晶體管。
在本發(fā)明的一些實施例中，開關元件206、驅動元件204和光感測器210可包括位于同一層的柵極，舉例來說，請參照圖3J，開關元件的柵極330、驅動元件的柵極332和光感測器的柵極334為同一層。
后續(xù)，請參照圖3K，在導電接觸356、介電層348、感測元件源極358和感測元件漏極360上形成保護層362，保護層362可以是氮化硅或氮氧化硅所組成，優(yōu)選地，保護層362由厚度約1000埃～5000埃的氮化硅所組成。
接下來，請參照圖3L，在保護層362上形成例如有機物或是氧化硅所組成的平坦化層364，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，平坦化層364的厚度約介于10000?！?0000埃，并在接下來的步驟，以傳統(tǒng)的黃光及蝕刻方法圖形化平坦化層364及其下的保護層362，以在上述的導電接觸356上方形成接觸開口366，在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，接觸開口366暴露P型晶體管的漏極346上方的導電接觸356。
后續(xù)，請參照圖3M，在平坦化層364上形成例如銦錫氧化物(indium tinoxide，以下可簡稱ITO)的像素電極層368，并電性連接到上述導電接觸356。之后，在部分平坦化層364及像素電極層368上形成例如氧化物或是有機物所組成的像素定義層370，特別是，像素定義層370暴露部分或全部的感測元件。
后續(xù)，請參照圖3N，在上述的像素電極層368和像素定義層370上方形成有機電致發(fā)光層372。在本發(fā)明的一實施例中，有機電致發(fā)光層372在像素電極層368上(又可稱為陽極導電層)包括依序設置的空穴摻雜層、空穴傳輸層、有機發(fā)光材料層、電子傳輸層、電子摻雜層以及陰極導電層。其中，陽極導電層系采用銦錫氧化物(In2O3:Sn，簡稱為ITO)，其具有易蝕刻性、低成膜溫度、低電阻等優(yōu)點。當外加偏壓之后，電子、空穴分別經(jīng)過電子傳輸層、空穴傳輸層而進入有機發(fā)光材料層中并結合成為激子(exciton)，再將能量釋放出來而回到基態(tài)(ground state)，而在這些被釋放出來的能量中，會依據(jù)所選擇的發(fā)光材料的不同而以不同顏色光的形式釋放出來，例如紅光(R)、綠光(G)、藍光(B)。
接著，在有機電致發(fā)光層372上形成例如鋁或銀等具高反射系數(shù)所組成的陰極374，如此，像素電極層368、有機電致發(fā)光層372和陰極374構成有機電致發(fā)光單元，如圖2所示，而形成向下發(fā)射有機電致發(fā)光元件202。
如圖2和圖3N所示，在本發(fā)明的一些實施例中，當有機電致發(fā)光單元202照射光感測器210時，光感測器210中產(chǎn)生光電流，有機電致發(fā)光單元202的亮度可決定光電流的大小，因此，可依據(jù)光感測器210所感測到的有機電致發(fā)光單元202照度，調整耦接到驅動元件204的電容器208的電壓，以控制通過驅動元件204的電流，如此，可改變有機電致發(fā)光單元202的照度以做為補償。因此，在有機電致發(fā)光元件衰退之后，可通過上述的內(nèi)部補償改進有機電致發(fā)光單元202的亮度均勻性。
圖4顯示像素單元20(例如圖2或是圖3N所顯示的像素單元)可并入面板(例如面板30)，而此面板可以為有機電致發(fā)光面板，此外，此面板可以做為各種型態(tài)的電子元件(例如電子元件50)的一部分。一般來說，電子元件包括有機電致發(fā)光面板20和輸入單元40，更甚者，輸入單元40操作性地耦接到有機電致發(fā)光面板30，且提供輸入信號(例如圖像信號)，舉例來說，此電子元件50可以為個人數(shù)位助理(personal digital assistant，簡稱PDA)、筆記型電腦、桌上型電腦、手機、車用電視(car TV)或是數(shù)碼相機。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視權利要求
所界定者為準。
權利要求
1.一種有機電致發(fā)光顯示元件，包括像素單元，包括基板，包括控制區(qū)和感測區(qū)；開關元件和驅動元件，位于該控制區(qū)上；光感測器，位于該感測區(qū)上；有機電致發(fā)光單元，位于該感測區(qū)上，且可照亮該光感測器；及電容器，耦接到該光感測器和該驅動元件，其中通過該光感測器感應到該有機電致發(fā)光單元照射到該光感測器的光線，產(chǎn)生對應于該有機電致發(fā)光單元的光電流，如此，通過該光電流調整該電容器的電壓，以控制通過該驅動元件的電流，因此，改變該有機電致發(fā)光單元的照度。
2.如權利要求
1所述的有機電致發(fā)光顯示元件，其中該開關元件和該驅動元件為上柵極晶體管，且該光感測器為下柵極晶體管。
3.如權利要求
1所述的有機電致發(fā)光顯示元件，其中該像素單元由多膜層所組成，且該開關元件、該驅動元件和該光感測器包括位于同一層的柵極。
4.如權利要求
1所述的有機電致發(fā)光顯示元件，其中該開關元件包括第一有源層，該驅動元件包括第二有源層，且其中該第一有源層和該第二有源層為多晶硅層。
5.如權利要求
1所述的有機電致發(fā)光顯示元件，其中該光感測器具有一第三有源層，且該第三有源層為非晶硅層。
6.如權利要求
1所述的有機電致發(fā)光顯示元件，還包括第一有源層，位于該開關元件中；第二有源層，位于該驅動元件中；及柵極介電層，位于該第一有源層、該第二有源層和該感測區(qū)上。
7.如權利要求
6所述的有機電致發(fā)光顯示元件，還包括第一柵極和第二柵極，位于該控制區(qū)的柵極介電層上，其中該第一柵極位于該開關元件中，且該第二柵極位于該驅動元件中；及第三柵極，位于該感測區(qū)的柵極介電層上，其中該第一柵極、該第二柵極和該第三柵極為同一層。
8.如權利要求
7所述的有機電致發(fā)光顯示元件，還包括介電層，至少覆蓋該第一柵極、該第二柵極和該第三柵極；及第三有源層，位于該感測區(qū)的部分介電層上。
9.如權利要求
8所述的有機電致發(fā)光顯示元件，還包括感測元件摻雜層，位于該第三有源層上；及感測元件源極和感測元件漏極，分別電性連接該感測元件摻雜層的對邊。
10.如權利要求
6所述的有機電致發(fā)光顯示元件，其中該介電層還包括多個開口，暴露該第一柵極、該第二柵極和部分的該第一和第二有源層，且該開口填入有導電接觸。
11.如權利要求
10所述的有機電致發(fā)光顯示元件，還包括保護層，位于該導電接觸、該介電層、該感測元件源極和該感測元件漏極上。
12.如權利要求
11所述的有機電致發(fā)光顯示元件，還包括第一電極，位于該平坦化層上；有機電致發(fā)光層，位于該第一電極上；及第二電極，位于該有機電致發(fā)光層上，其中該第一電極、該有機電致發(fā)光層和該第二電極構成該有機電致發(fā)光單元。
13.如權利要求
1所述的有機電致發(fā)光顯示元件，還包括顯示面板，其中該像素單元系由該顯示面板的像素單元的陣列排列。
14.如權利要求
13所述的有機電致發(fā)光顯示元件，還包括輸入單元，耦接該顯示面板，且可提供輸入至該顯示面板，以使該顯示面板顯示畫面。
15.如權利要求
13所述的有機電致發(fā)光顯示元件，還包括提供輸入至該顯示面板的裝置。
16.如權利要求
13所述的有機電致發(fā)光顯示元件，其中該顯示面板為該顯示元件的一部分。
17.一種有機電致發(fā)光顯示元件，包括基板，包括控制區(qū)和感測區(qū)；開關元件和驅動元件，位于該控制區(qū)上；光感測器，位于該感測區(qū)上；有機電致發(fā)光單元，位于該感測區(qū)中，且可操作以照亮該光感測器；及電容器，耦接到該光感測器和該驅動元件，其中通過光感測器感應到有機電致發(fā)光單元照射到光感測器的光線，產(chǎn)生對應于該有機電致發(fā)光單元的光電流，如此，通過該光電流調整該電容器的電壓，以控制通過該驅動元件的電流，因此，改變該有機電致發(fā)光單元的照度，其中該開關元件為上柵極晶體管，且該光感測器系為下柵極晶體管。
18.一種有機電致發(fā)光顯示元件的制造方法，包括提供基板，包括控制區(qū)和感測區(qū)；在該基板的控制區(qū)上形成有源層；在該有源層和基板的感測區(qū)上形成柵極介電層；在該柵極介電層上形成導電層；圖形化該導電層，以于該控制區(qū)形成第一和第二柵極，且于該感測區(qū)形成第三柵極；形成至少覆蓋該第一、第二和第三柵極的介電層；在該感測區(qū)上的部分該介電層上形成感測元件有源層；在該感測元件有源層上形成感測元件摻雜層；形成分別電性連接該感測元件摻雜層的兩對邊的感測元件源極和感測元件漏極；及在部分的該控制區(qū)和該感測區(qū)上形成有機電致發(fā)光單元。
專利摘要
一種有機電致發(fā)光顯示元件。在像素單元中，基板包括控制區(qū)和感測區(qū)，開關元件和驅動元件位于控制區(qū)上。光感測器位于感測區(qū)上，有機電致發(fā)光單元位于感測區(qū)上，且可操作以照亮光感測器，電容器耦接到光感測器和驅動元件，其中通過光感測器感應到有機電致發(fā)光單元照射到光感測器的光線，產(chǎn)生對應于有機電致發(fā)光單元的亮度的光電流，如此，通過光電流調整電容器的電壓，以控制通過驅動元件的電流，因此，改變有機電致發(fā)光單元的照度。
文檔編號H05B33/10GK1996611SQ200610072598
公開日2007年7月11日 申請日期2006年4月13日
發(fā)明者曾章和, 彭杜仁, 蔡耀銘 申請人:統(tǒng)寶光電股份有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan