TWI572031B - 遮罩組件及使用其製造之有機發光二極體顯示器 - Google Patents

Description

遮罩組件及使用其製造之有機發光二極體顯示器

本發明係有關於一種遮罩組件。特別的是，本發明係有關於一種用於薄膜沉積之遮罩組件，以及使用該遮罩組件所製造之一有機發光二極體顯示器。

有機發光二極體顯示器具有自發光特性，以及呈現例如低功率消耗、高亮度、高響應速度等高質量特性。有機發光二極體顯示器中具有機發光層被設置在像素電極與共電極之間之結構，且各子像素包含像素電極及有機發光層。

有機發光層係藉由使用遮罩組件之一沉積方法所形成。遮罩組件包含具有對應有機發光層之複數個沉積孔道之帶狀單位遮罩以及用以支撐單位遮罩之框架。單位遮罩係藉由沿著一長度方向施加於單位遮罩之一拉力固定於框架，並藉以防止因自身重量而垂下。此種分離式的遮罩組件在大尺寸的有機發光二極體顯示器之製造中係有利的。

上述在此背景部份所揭露之資訊，僅係用以增加對本發明之背景之理解，且其可能因此包含無法形成對於此國家之所屬技術領域具有通常知識者所習知的先前技術之資訊。

本發明提供一種可提升有機發光層之沉積質量之遮罩組件，以及使用該遮罩組件所製造之有機發光二極體顯示器。

本發明之一較佳實施例提供一種遮罩組件，包含：形成一孔道之一框架；以及形成複數個沉積孔道之複數個單位遮罩，單位遮罩的二個縱向端係固定於框架。複數個單位遮罩中相鄰的至少二個具有形成在彼此相對之二側之複數個沉積凹部，且沿著單位遮罩之寬度方向之沉積凹部之寬度係相等於或大於沿著單位遮罩之寬度方向之沉積孔道之寬度。

各沉積孔道可包含平行於單位遮罩之寬度方向之長邊以及平行於單位遮罩之長度方向之短邊。沿著單位遮罩之寬度方向之沉積孔道間的距離可小於沿著單位遮罩之長度方向之沉積孔道間的距離。

沉積凹部係沿著單位遮罩之寬度方向平行於複數個沉積孔道放置。形成在至少二個單位遮罩中之二個沉積凹部可具有相同之形狀及尺寸，並且可沿著單位遮罩之寬度方向相互平行放置。

沉積孔道及沉積凹部可被傾斜的側壁所包圍，且沿著單位遮罩之寬度方向之沉積凹部之一個側壁的形狀可相同於沿著單位遮罩之寬度方向之沉積孔道之側壁的形狀。

各單位遮罩可包含面向一沉積表面之一個表面及其一相對表面，且由一個表面上所觀察之沉積孔道及沉積凹部之尺寸可大於由相對表面上所觀察之沉積孔道及沉積凹部之尺寸。

沿著單位遮罩之寬度方向之沉積凹部之寬度w1可滿足下列條件：w2<w1≦w2+d1/2

其中w2係表示沿著單位遮罩之寬度方向之沉積孔道之寬度，以及d1係表示沿著單位遮罩之寬度方向之沉積孔道間之距離。

複數個沉積孔道及沉積凹部可被放置在對應於框架之孔道之區域中。

單位遮罩可被使用於對應第一、第二及第三顏色之子像素之有機發光層之沉積，且可藉由沿著長度方向所施予之拉力固定於框架，並且可被配置以使拉力之方向係正交於相同顏色之子像素之一排列方向。複數個沉積孔道及沉積凹部可對應第一、第二及第三顏色中任一之子像素放置。

本發明之一較佳實施例係提供一種有機發光二極體顯示器，包含所有皆放置在基板上之複數個像素電極、複數個有機發光層及一共電極，有機發光層包含：對應於一個子像素放置之第一有機發光層；以及橫跨二個子像素放置之第二有機發光層。

有機發光層可實現複數個不同顏色中的任一個。相同顏色之有機發光層可沿著第一方向被放置在一列中，以及不同顏色之有機發光層可沿著正交於第一方向之一第二方向交錯地放置。各個第二有機發光層可橫跨沿著第一方向之二個相鄰的子像素放置。

第二有機發光層之長度可為第一有機發光層之長度的二倍以上。沿著第一方向之第二有機發光層之長度L2可藉由下列方程式表示： L2=2L1+d3

其中，L1係表示沿著第一方向之第一有機發光層之長度，且d3係表示沿著第一方向之第一有機發光層間的距離。

一薄膜層可被放置在沿著第二方向之第二有機發光層之中心。

根據此較佳實施例之遮罩組件允許沉積孔道之側壁及沉積凹部之側壁具有一足夠的傾斜度。其結果是，在整個有機發光二極體顯示器中的有機發光層之沉積質量可被提升。

100‧‧‧遮罩組件

15‧‧‧孔道部

10‧‧‧框架

20、205‧‧‧單位遮罩

11‧‧‧第一支撐部

12‧‧‧第二支撐部

201‧‧‧遮罩

21、215、215a‧‧‧沉積孔道

30‧‧‧子像素

R‧‧‧紅色

G‧‧‧綠色

B‧‧‧藍色

d1、d2、d3‧‧‧距離

22‧‧‧沉積凹部

41‧‧‧沉積源

43‧‧‧基板

23、235‧‧‧側壁

42、425‧‧‧有機發光層

421‧‧‧第一有機發光層

422‧‧‧第二有機發光層

L1、L2‧‧‧長度

w1、w2‧‧‧寬度

60‧‧‧薄膜層

200‧‧‧有機發光二極體顯示器

50‧‧‧薄膜電晶體

44‧‧‧緩衝層

45‧‧‧半導體層

451‧‧‧通道區

452‧‧‧源極區

453‧‧‧汲極區

46‧‧‧閘極絕緣膜

47‧‧‧閘極電極

48‧‧‧層間絕緣膜

51‧‧‧源極電極

52‧‧‧汲極電極

49‧‧‧平坦化層

53‧‧‧像素電極

54‧‧‧像素限定膜

55‧‧‧共電極

藉由參照以下結合附圖之詳細描述作為更好之理解，使本發明之更完整地評價及其許多所伴隨之優點為顯而易見的，在此相似的參考符號係表示相同或相似的元件，其中：第1圖係為根據本發明之一較佳實施例之遮罩組件之一分解透視圖；第2圖係為根據本發明之較佳實施例之遮罩組件之一平面圖；第3圖係繪示第1圖中所示之遮罩組件之二個單位遮罩以及一有機發光二極體顯示器之子像素之一俯視圖；第4圖係為第3圖中所示之單位遮罩之一局部放大圖；第5圖係為沿著第4圖中之線段V-V切斷之單位遮罩之一剖面圖； 第6圖係繪示使用第5圖之單位遮罩之有機發光層之沉積製程之一示意圖；第7圖係繪示僅提供沉積孔道而不提供沉積凹部之一比較例之單位遮罩之一局部放大圖；第8圖係繪示使用第7圖中之單位遮罩之有機發光層之沉積製程之一示意圖；第9圖係繪示使用第1圖中之遮罩組件所製造之有機發光二極體顯示器之有機發光層之一俯視圖；以及第10圖係為包含如第9圖中所示之第二有機發光層之有機發光二極體顯示器之一剖面示意圖。

本發明將參照其中顯示本發明之較佳實施例之附圖而更充分地描述。而將為所屬領域具有通常知識者所理解的是，所描述的實施例可以各種不同的方式進行修改，其皆未脫離本發明之精神與技術範疇。

第1圖係為根據本發明之一較佳實施例之遮罩組件之一分解透視圖；以及第2圖係為根據本發明之較佳實施例之遮罩組件之一平面圖。

參閱第1圖及第2圖，此較佳實施例之遮罩組件100包含一具有孔道部15之框架10以及二端係固定於框架10之帶狀之單位遮罩20。各單位遮罩20具有複數個沉積孔道21，且藉由沿著長度方向施加於單位遮罩20之拉力固定於框架10，藉此防止因自身重量而垂下。

框架10包含一對相互平行配置之第一支撐部11以及一對正交於第一支撐部11之第二支撐部12。第一支撐部11可長於第二支撐部12。具二端被固定於第一支撐部11之單位遮罩20係被設置平行於第二支撐部12。框架10需要足夠的剛性係因為單位遮罩20係在張力狀態下被固定於框架10。

聚集單位遮罩20以形成一個用以沉積之遮罩201。單位遮罩20中除了二端固定於框架10以外之部份，皆被放置在框架10之孔道部15中。於是，在稍後將要描述的沉積製程中，單位遮罩20係設置在一基板與一沉積源之間，從而使用沉積孔道21來實現一有機發光層之沉積。

單位遮罩20與以下將描述之沉積凹部一起形成。在第1圖及第2圖中，為了便於描述，省略沉積凹部之圖示。

第3圖係繪示第1圖中所示之遮罩組件之二個單位遮罩以及一有機發光二極體顯示器之子像素之一俯視圖；以及第4圖係為第3圖中所示之單位遮罩之一局部放大圖。

參閱第3圖及第4圖，有機發光二極體顯示器包含複數個像素，且各像素包含三種顏色之子像素30。三種顏色可包含紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)。相同顏色之子像素係沿著一第一方向(第3圖中的x-軸方向)被放置在一列中，而不同顏色之子像素係沿著正交於第一方向之一第二方向(第3圖中的y-軸方向)交錯地放置。

一般而言，多個單位遮罩20係被放置以使其拉伸方向(長度方向)與相同顏色之子像素之排列方向一致。不過，如果需要的話單位遮罩20可以反向方式設置。在此較佳實施例之遮罩組件100中，單位遮罩 20係被放置以使其拉伸方向係正交於相同顏色之子像素30之排列方向(第一方向)。

在第3圖中，單位遮罩20之拉伸方向係為第二方向(y-軸方向)，且相同顏色之子像素30之排列方向係為第一方向(x-軸方向)。各單位遮罩20具有對應於三種顏色之子像素30中一種顏色之子像素30之沉積孔道21。

各沉積孔道21可被形成具有長邊及短邊之一近似矩形形狀。沉積孔道21之長邊係與單位遮罩20之寬度方向(x-軸方向)一致，且其短邊係與單位遮罩20之長度方向(y-軸方向)一致。並且，沿著第一方向(x-軸方向)之沉積孔道21間的距離d1(見第4圖)係小於第二方向(y-軸方向)之沉積孔道21間的距離d2(見第4圖)。

複數個單位遮罩20中相鄰的至少二個具有形成在彼此相對之二側之複數個沉積凹部22。沉積凹部22並未完全地被單位遮罩20所包圍，而是朝向單位遮罩20之一側開放。一預定間隙可存在於二相鄰的單位遮罩20之間。

沉積凹部22係沿著第一方向(x-軸方向)平行於沉積孔道21放置。並且，形成在一個單位遮罩20上之沉積凹部22及形成在另一個單位遮罩20上之沉積凹部22具有相同的形狀及尺寸，並且沿著第一方向(x軸方向)相互平行放置。

沿著單位遮罩20寬度方向之沉積凹部22之寬度w1(見第4圖)係相等或大於沿著單位遮罩20寬度方向之沉積孔道21之寬度w2(見第 4圖)。於這一點上，二個相鄰的單位遮罩20不能相互交疊。因此，沉積凹部22之寬度w1係設定以滿足下列條件(1)：w2<w1≦w2+d1/2---(1)

其中d1係表示沿著單位遮罩20寬度方向之沉積孔道21間之距離。

於是，如沉積孔道21般，一個沉積凹部22係對應於一個子像素30，且其被使用以沉積對應子像素30之有機發光層。

若二個單位遮罩20各自具有形成在彼此相對之二側之沉積凹部，藉由使用該些二個沉積凹部22作為一個沉積孔道，其可能形成一個橫跨於二個子像素30放置之有機發光層。

亦即，遮罩組件100能夠藉由使用複數個沉積孔道21，形成對應一個子像素30之有機發光層，並且，與此同時，藉由使用二個沉積凹部22以形成放置橫跨於二個子像素之有機發光層。稍後將描述使用此較佳實施例之遮罩組件100所形成之有機發光層之結構。

第5圖係為沿著第4圖中之線段V-V切斷之單位遮罩之一剖面圖；以及第6圖係繪示使用第5圖之單位遮罩之有機發光層之沉積製程之示意圖。

參閱第5圖及第6圖，在沉積製程中，單位遮罩20係被放置在沉積源41及沉積有機發光層42於其之基板43之間。藉由形成沉積孔道21及沉積凹部22之側壁23為傾斜的，此類型的單位遮罩20使得位於單位遮罩20之上表面及下表面之沉積孔道21及沉積凹部22彼此具有不同的尺寸。

特別地，位於面向沉積源41之表面(於第5及6圖中的底表面)上之沉積孔道21及沉積凹部22之尺寸大於位於面向基板43之表面(於第5及6圖中的上表面)上之沉積孔道21及沉積凹部22之尺寸。

另外，關於沿著第一方向(x-軸方向)之單位遮罩20之剖面形狀中，沉積凹部之一個側壁23之形狀係相同於沉積孔道21之側壁23之形狀。亦即，沉積孔道21之側壁23之傾角係相同於沉積凹部22之一個側壁23之傾角。

沉積孔道21及沉積凹部22之傾斜的側壁23係用以減少因以非均勻厚度沉積之有機發光層42所導致之陰影效應。如沉積孔道21及沉積凹部22之側壁23無法確保在一足夠傾角時，大部份由沉積源41所發射之材料將撞擊側壁23，如此將無法均勻地沉積於基板43。於是，確保側壁23於一足夠傾角係重要的。

第7圖係繪示僅提供沉積孔道而不提供沉積凹部之一比較例之單位遮罩之局部放大圖；以及第8圖係繪示使用第7圖中之單位遮罩之有機發光層之沉積過程之一示意圖，其中於第8圖中所示之單位遮罩之剖面圖係沿著第7圖之線段VIII-VIII切斷。

參閱第7圖及第8圖，在與較佳實施例之單位遮罩20相同條件下(其中單位遮罩之拉伸方向係正交於相同顏色之子像素之排列方向，及沉積孔道之長邊係與單位遮罩之寬度方向一致)，比較例單位遮罩205具有沉積孔道215及215a，但不具有沉積凹部。

至於比較例之單位遮罩205，其欲確保一足夠距離於單位遮罩205之二側與最外層之沉積孔道215a之間係困難的。其結果是，其不 可能實現一足夠傾角於面向單位遮罩205之一側之最外層沉積孔道215之一個側邊。

在第8圖中，面向單位遮罩205之該側之最外層沉積孔道215a之一個側壁235係形成近乎垂直的傾角。如此，比較例之單位遮罩於最外層沉積孔道215a受到陰影效應影響，進而降低有機發光層425之沉積質量。在第8圖中，陰影效應發生之有機發光層425之區域以黑色線段表示。

再次參閱第5圖及第6圖，藉由形成沉積凹部22而非比較例中的最外層沉積孔道215a，此較佳實施例之單位遮罩20可以從根本上防止在比較例中所發生之陰影效應。亦即，藉由使用二個相鄰的沉積凹部22作為一個沉積孔道，而不是形成最外層沉積孔道215a，其可能形成均勻厚度之有機發光層42。

以此種方式，此較佳實施例之單位遮罩20能夠使沉積孔道21及沉積凹部22之側壁23具有一足夠的傾角。其結果是，在整體有機發光二極體顯示器中的有機發光層42之沉積質量可以被提升。

第9圖係繪示使用第1圖中之遮罩組件所製造之有機發光二極體顯示器之有機發光層之一俯視圖。

參閱第3圖及第9圖，遮罩組件100係被使用於在第一位置之第一、第二及第三顏色中之任一個之有機發光層42之沉積，且移動至第二位置接著用於第一、第二及第三顏色中之另一個之有機發光層42之沉積。並且，遮罩組件100移動至第三位置，且使用於第一、第二及第三 顏色中之剩下一個之有機發光層42之沉積。第一顏色可為紅色(R)，第二顏色可為綠色(G)，而第三顏色可為藍色(B)。

在有機發光二極體顯示器中，相同顏色之有機發光層42係沿著第一方向(x-軸方向)被放置在一列中，且不同顏色之有機發光層42係沿著第二方向(y-軸方向)被交錯放置。有機發光層42包含對應於子像素放置之各第一有機發光層421以及沿著第一方向橫跨二個子像素放置之各第二有機發光層422。

第二有機發光層422之長度L2(見第9圖)係大於第一有機發光層421之長度L1(見第9圖)的二倍以上。特別是，第二有機發光層422之長度L2可被(2L1+d3)所代表，其中d3係表示第一有機發光層421間的距離。在這一點上，長度L1及L2以及距離d3皆係關於第一方向(x-軸方向)。沿著第二方向(y-軸方向)之第一有機發光層421之寬度係相等於第二有機發光層422之寬度。

即使第二有機發光層422係橫跨二個相鄰的子像素放置，像素電極(圖未示)及驅動電路部(圖未示)係分別提供於各子像素。因此，第二有機發光層422可獨立地發光於各子像素。

同時，一預定間隙可存在於如第3圖所示中二個單位遮罩20之間。因此，有機發光層42可透過該間隙沉積。藉由該間隙所產生之一薄膜層60繪示於第9圖中。藉由交疊三種顏色之有機發光層42所形成之薄膜層60，被放置在平行於第二方向(y-軸方向)之第二有機發光層422之中心。

第10圖係為包含如第9圖中所示之第二有機發光層之有機發光二極體顯示器之一剖面示意圖。

有機發光二極體顯示器200係連接於複數個訊號線，並包含以一近似矩陣形式排列之複數個子像素。第10圖說明了複數個子像素中之二個子像素。儘管各子像素包含了複數個薄膜電晶體，在此為了方便僅繪示了一個薄膜電晶體50。

參閱第10圖，緩衝層44係形成在基板43上，以及半導體層45係被放置在緩衝層44上。半導體層45包含通道區451、源極區452及汲極區453。源極區452及汲極區453可摻雜有p型雜質或n型雜質。

閘極絕緣膜46形成在緩衝層44上而覆蓋半導體層45，且閘極電極47係形成在對應通道區451之閘極絕緣膜46上。接著，層間絕緣膜48形成在閘極絕緣膜46上而覆蓋閘極電極47。

暴露源極區452及汲極區453之接觸孔係形成在層間絕緣膜48及閘極絕緣膜46上。經由接觸孔連接於源極區452之源極電極51及經由接觸孔連接於汲極區453之汲極電極52形成在層間絕緣膜48上。

平坦化層49係形成在層間絕緣膜48上而覆蓋源極電極51及汲極電極52，且暴露汲極電極52之接觸孔係形成在平坦化層49上。連接於汲極電極52之像素電極53係形成在平坦化層49上，且像素限定膜54係形成在平坦化層49上而覆蓋像素電極53。暴露像素電極53之一部份之孔道係形成在像素限定膜54中。

有機發光層係形成在像素限定膜54之孔道中，且共電極55係形成於整個像素限定膜54上而覆蓋有機發光層。於第10圖所示之有機 發光層係橫跨二個相鄰的子像素放置之第二有機發光層422。像素電極53及共電極55之任一個係用以作為一電子注入電極，而另一個係用以作為一電洞注入電極。

有機發光層可由放出紅色、綠色及藍色中之任一之光之有機材料，或者是有機材料及無機材料之混合物所形成。用以改善有機發光層之發光效能之輔助層可被形成在有機發光層之頂部及底部。該輔助層可為電洞注入層、電洞傳輸層、電子注入層及電子傳輸層中之至少一個。

像素電極53及共電極55中之任一可由透明導電膜所形成，且另一個可由反射導電膜所形成。由有機發光層所發射之光係藉由反射導電膜所反射，通過透明導電膜，並發射至有機發光二極體顯示器之外。

儘管以上描述係藉參照實現紅色、綠色及藍色之有機發光層42而進行，但有機發光層42之發光顏色係不以此為限。

當本發明已針對相關例示性實施例而描述時，將理解的是此發明不被限制於所揭露的實施例，但相反地，其係旨在涵蓋包含於後附申請專利範圍的精神及範疇中的各種修改及等效配.置。

100‧‧‧遮罩組件

15‧‧‧孔道部

10‧‧‧框架

20‧‧‧單位遮罩

11‧‧‧第一支撐部

12‧‧‧第二支撐部

201‧‧‧遮罩

21‧‧‧沉積孔道

Claims (17)

1. 一種遮罩組件，包含：一框架，包含一孔道；以及複數個單位遮罩，包含複數個沉積孔道，該單位遮罩的二個縱向端係固定於該框架；其中，該複數個單位遮罩中相鄰的至少二個具有形成在彼此相對之二側之複數個沉積凹部；且其中，沿著該單位遮罩之寬度方向之該些沉積凹部之一寬度係不小於沿著該單位遮罩之寬度方向之該沉積孔道之一寬度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之遮罩組件，其中各該沉積孔道包含與該單位遮罩之寬度方向平行之長邊以及與該單位遮罩之長度方向平行之短邊。
3. 如申請專利範圍第2項所述之遮罩組件，其中沿著該單位遮罩之寬度方向之該些沉積孔道間的距離係小於沿著該單位遮罩之長度方向之該些沉積孔道間的距離。
4. 如申請專利範圍第1項所述之遮罩組件，其中該沉積凹部係沿著該單位遮罩之寬度方向平行於該複數個沉積孔道放置。
5. 如申請專利範圍第4項所述之遮罩組件，其中形成在至少二個該單位遮罩之二個該沉積凹部具有相同之形狀及尺寸，並且沿著該單位遮罩之寬度方向相互平行放置。
6. 如申請專利範圍第4項所述之遮罩組件，其中該沉積孔道及該沉積凹部係被傾斜的側壁所包圍；以及 其中，沿著該單位遮罩之寬度方向之該沉積凹部之一個側壁的形狀係相同於沿著該單位遮罩之寬度方向之該沉積孔道之側壁的形狀。
7. 如申請專利範圍第6項所述之遮罩組件，其中各該單位遮罩包含面向一沉積表面之一表面及其之一相對表面，且由該表面上所觀察之該沉積孔道及該沉積凹部之尺寸係大於由該相對表面上所觀察之該沉積孔道及該沉積凹部之尺寸。
8. 如申請專利範圍第1項所述之遮罩組件，其中沿著該單位遮罩之寬度方向之該沉積凹部之寬度w1係滿足下列條件：w2<w1≦w2+d1/2其中w2係表示沿著該單位遮罩之寬度方向之該沉積孔道之寬度，以及d1係表示沿著該單位遮罩之寬度方向之該些沉積孔道間之距離。
9. 如申請專利範圍第1項所述之遮罩組件，其中該複數個沉積孔道及該複數個沉積凹部係被放置在對應於該框架之該孔道之區域中。
10. 如申請專利範圍第1項所述之遮罩組件，其中該單位遮罩係被使用於對應第一、第二及第三顏色之複數個子像素之複數個有機發光層之沉積，且係藉由沿著長度方向所施予之一拉力固定於該框架，並且該單位遮罩係被配置以使該拉力之方向係正交於相同顏色之複數個子像素之排列方向。
11. 如申請專利範圍第10項所述之遮罩組件，其中該複數個沉積孔道及該複數個沉積凹部係對應第一、第二及第三顏色中任一 之該些子像素放置。
12. 一種有機發光二極體顯示器，包含所有皆放置在一基板上之複數個像素電極、複數個有機發光層及一共電極，其中該複數個有機發光層實現複數個不同顏色中的任一種，且配置以發射同一種顏色的光線，該有機發光層包含：一第一有機發光層，對應一個子像素放置；以及一第二有機發光層，橫跨二個子像素放置。
13. 如申請專利範圍第12項所述之有機發光二極體顯示器，其中該些有機發光層實現複數個不同顏色中的任一個，且相同顏色之該些有機發光層係沿著一第一方向被放置在一列中，以及不同顏色之該些有機發光層係沿著正交於該第一方向之一第二方向交錯地放置。
14. 如申請專利範圍第13項所述之有機發光二極體顯示器，其中各該第二有機發光層係橫跨沿著該第一方向之二個相鄰的子像素放置。
15. 如申請專利範圍第14項所述之有機發光二極體顯示器，其中該第二有機發光層之長度為該第一有機發光層之長度的二倍以上。
16. 如申請專利範圍第15項所述之有機發光二極體顯示器，其中沿著該第一方向之該第二有機發光層之長度L2係藉由下列方程式表示：L2=2L1+d3其中L1係表示沿著該第一方向之該第一有機發光層之長度， 且d3係表示沿著該第一方向之該些第一有機發光層間的距離。
17. 如申請專利範圍第13項所述之有機發光二極體顯示器，其中一薄膜層係被放置在沿著該第二方向之該第二有機發光層之中心。