专利名称：一种amoled的集成结构及集成方法
技术领域：
本发明涉及一种有机光电显示器件，更具体地讲，涉及一种有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)的结构及其集成方法，属于光电显示技术领域。
背景技术：
有源矩阵有机发光二极管(缩写为AM0LED)由于其主动发光、广视角、高对比度、 色域丰富、响应速度快、构造简单、低功耗及可实现柔性显示等特性，将成为下一代显示器件的主力军。鉴于有机发光二极管(OLED)的电流驱动特性，其每个像素都有一个对应由薄膜晶体管(TFT)和电容组成的电路来驱动和控制OLED发光元件，其中驱动薄膜晶体管与OLED直接连接，将电压信号转换成电流，并结合电容和其余薄膜晶体管构成驱动电路，实现像素的选通、驱动和补偿等功能。由OLED和驱动电路组成的像素以阵列形式排列，每个像素都由开关信号和光强信号共同控制，决定像素的开关状态和发光强度，进而形成一幅完整的图像。以单个像素为例，制备AMOLED的传统的集成工艺是在基板上先制备驱动电路，再在空白的区域制备OLED器件。若采用目前底发光结构的0LED，虽然集成工艺较为成熟并易于实现，但是先制备的不透明的驱动电路会限制发光区域的大小，从而影响像素的开口率；若采用顶发光结构的0LED，虽然可以使像素的开口率不受驱动电路限制，实现约100 %的开口率，但是却面临着顶电极、反型层和封装等诸多结构和工艺难点。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种AMOLED的集成结构及集成方法，其结合底发光结构OLED成熟的工艺，利用N型薄膜晶体管对底发光结构OLED驱动的技术，实现等效的顶发光结构的AMOLED系统，从而达到简化工艺步骤、提高生产效率、提高器件的工艺兼容性和冗余度的目的。本发明是通过以下技术方案实现的一种AMOLED的集成结构，其由分别制备在两个独立的基板上的底发光结构的OLED面板和驱动电路背板构成；所述OLED面板包括基板和依次层叠在该基板上的阳极层、功能层和阴极层；所述驱动电路背板包括绝缘基板、驱动电路、信号输出端连接点、封装层和扩展电极，其中，绝缘基板位于最底层，驱动电路和信号输出端连接点相互连接且位于绝缘基板之上，封装层位于驱动电路和信号输出端连接点之上，扩展电极位于封装层之上且伸出端穿过封装层与信号输出端连接点相连接；所述OLED面板的阴极层面向对准驱动电路背板的扩展电极并相互叠层粘合。所述的驱动电路由若干薄膜晶体管和若干电容构成，该薄膜晶体管包括依次层叠在所述绝缘基板上的栅电极、栅极绝缘层、半导体层和源/漏电极，该电容包括依次层叠在同一绝缘基板上的第一电极、绝缘层和第二电极。本发明解决其技术问题的另一技术方案为
一种用于所述AMOLED的集成结构的集成方法，其包括以下具体步骤第一步，制备OLED面板①利用洗涤剂溶液、丙酮、去离子水和乙醇超声清洗所述基板，再烘干；②在基板上依次制备所述阳极层、功能层和阴极层；第二步，制备驱动电路背板①利用洗涤剂溶液、丙酮、去离子水 和乙醇超声清洗所述绝缘基板，再烘干；②在所述绝缘基板上依次制备所述薄膜晶体管的栅电极、绝缘层、半导体层、源/漏电极，同时制备所述信号输出端连接点以及所述电容的第一电极、绝缘层和第二电极，并连接各薄膜晶体管和电容构成所述驱动电路，然后采用所述封装层对该驱动电路和信号输出端连接点进行封装，随后贯通该封装层制成连接信号输出端连接点的通道，并在封装层之上和该通道中制备所述扩展电极连接和引出信号输出端连接点。第三步，集成AMOLED结构将制成的OLED面板翻转，使所述阴极层面向所述驱动电路背板的扩展电极，两者对准并叠层粘合，完成AMOLED的集成。区别于传统的将OLED逐层制备在驱动电路背板上的AMOLED制造技术，本发明将OLED面板与驱动电路背板首先在各自的基板上独立制备完成，然后通过已成熟的对准技术，将OLED面板与驱动电路背板叠层粘合在一起，形成完整的AMOLED系统，实现单个像素以N型薄膜晶体管驱动底发射结构的OLED的技术。本发明所述的AMOLED集成结构及其集成方法具有以下优点能有效地利用成熟的底发光结构的OLED实现顶发光功能，提高像素开口率，增加像素电路设计时冗余度，能够实现更多器件、更高功能型的像素电路；OLED面板与驱动电路背板的制备过程相互独立，避免传统工艺中后期OLED不良率导致的驱动电路背板的损失；两个制备过程可以同时进行，从而提高了生产效率，降低了工艺成本，缩短了生产周期，具有很好的产业兼容性。
图1A是本发明OLED面板的结构示意图。图1B是本发明OLED面板经翻转后的示意图。图2A是本发明驱动电路背板的结构示意图。图2B是本发明驱动电路中薄膜晶体管的结构示意图。图2C是本发明驱动电路中电容的结构示意图。图3是本发明的结构示意图。图4是本发明实施例中的驱动电路原理图。
具体实施例方式本发明涉及一种OLED面板与驱动电路背板的集成技术，其将传统底发光结构的OLED和驱动电路背板分别制备在两个独立的基板上，通过成熟的对准工艺和叠层粘合技术，将OLED面板与驱动电路背板连接在一起，形成一个实现顶发光功能的完整等效的AMOLED 系统。
下面结合附图进一步描述本发明的实施方案。请参阅图3，图示AMOLED (有源矩阵有机发光二极管)的集成结构由底发光结构的OLED面板和驱动电路背板构成，该OLED面板和驱动电路背板分别制备在两个独立的基板上。请参阅图1A，所述OLED面板为经典的底发光结构，其包括基板10和依次层叠在该基板上的阳极层11、功能层12和阴极层13 ;其中，阳极层11位于基板10之上，功能层12位于阴极层13之上，阴极层13位于功能层12之上。所述基板10为玻璃或塑料薄膜等透光性较好的绝缘材料，所述阳极层11通常为采用无机金属氧化物(如氧化铟锡IT0、氧化铟锌IZO等)、有机导电聚合物(如PED0T:PSS、PANI等)或高功函数金属材料(如金、铜、银、钼等)制成的透明导电薄膜。所述功能层12包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和 缓冲层等，该功能层电致发光可以是红光、绿光、蓝光或白光等，取决发光层所用的材料，该发光层可以是单层发光层，也可以是组合发光层。请参阅图2A，所述驱动电路背板包括绝缘基板20、驱动电路21、信号输出端连接点22、封装层23和扩展电极24，其中，绝缘基板20位于最底层，驱动电路21和信号输出端连接点22相互连接且位于绝缘基板20之上，信号输出端连接点22为驱动电路21的引出点，封装层23位于驱动电路21和信号输出端连接点22之上，扩展电极24位于封装层23之上，并且其下部具有伸出端穿过封装层23与信号输出端连接点22相连接，从而驱动电路21的信号输出电极被引出，以便与所述OLED面板集成。所述的驱动电路21由若干薄膜晶体管和若干电容以一定的方式连接构成，其器件数目和连接方式取决于驱动电路21所实现的功能；该若干薄膜晶体管的器件结构一致，不仅限于底栅顶接触式的薄膜晶体管，还包括底栅底接触、顶栅底接触和顶栅顶接触的结构。如图2B所示，所述薄膜晶体管包括依次层叠在所述绝缘基板20上的栅电极31、栅极绝缘层32、半导体层33和源/漏电极34 ;其中，绝缘基板20位于最底层，为驱动电路21的基板，栅电极31位于绝缘基板20之上，栅极绝缘层32位于栅电极31之上，半导体层33位于栅绝缘层32之上，源/漏电极34位于半导体层33之上。所述绝缘基板20为玻璃或塑料薄膜等；所述栅电极31和源/漏电极34为金、银、铜或铝等，或者为铟锡氧化物(ITO)或重掺杂的硅，或者为聚3，4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐有机导电材料(PED0T:PSS)；所述栅极绝缘层32为由二氧化硅、氮化硅、金属氧化物或者有机聚合物等材料构成的绝缘薄膜；所述半导体层33为N型氧化锌、氧化铟镓锌、氧化铟锌或氧化铟镓等金属氧化物半导体，或者为有机半导体材料。如图2C所示，所述若干电容结构一致，与薄膜晶体管采用同一绝缘基板20，其包括依次层叠在绝缘基板20上的第一电极41、绝缘层42和第二电极43 ;其中，绝缘基板20位于电容的最底层，第一电极41位于基板20之上,绝缘层42位于第一电极41之上,第二电极43位于绝缘层42之上。所述第一电极41和第二电极43为金、银、铜或铝等，或者为铟锡氧化物(ITO)或重掺杂的硅，或者为聚3，4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐有机导电材料(PED0T:PSS);所述绝缘层42与薄膜晶体管的栅极绝缘层32使用同样的材料，为由二氧化硅、氮化硅、金属氧化物或者有机聚合物等材料构成的绝缘薄膜。
所述OLED面板如图1B所示翻转后，其阴极层13面向对准驱动电路背板的扩展电极24并相互叠层粘合，从而构成AMOLED (有源矩阵有机发光二极管)的集成结构。用于上述AMOLED结构的集成方法包括以下具体步骤第一步，制备OLED面板①利用洗涤剂溶液、丙酮、去离子水和乙醇超声清洗所述基板10，再烘干；②在基板10上依次制备所述阳极层11、功能层12和阴极层13。所述阳极层11、功能层12和阴极层13是通过真空蒸镀、离子团束沉积、离子镀、直流溅射镀膜、RF溅射镀膜、离子束溅射镀膜、离子束辅助沉积、等离子增强化学气相沉积、高密度电感耦合式等离子体源化学气相沉积、触媒式化学气相沉积、磁控溅射、电镀、旋涂、浸 涂、喷墨打印、辊涂、LB膜、刻蚀等工艺中的一种或者几种方式形成的。第二步，制备驱动电路背板①利用洗涤剂溶液、丙酮、去离子水和乙醇超声清洗所述绝缘基板20，再烘干；②在所述绝缘基板20上依次制备所述薄膜晶体管的栅电极31、绝缘层32、半导体层33和源/漏电极34，同时制备所述信号输出端连接点22以及所述电容的第一电极41、绝缘层42和第二电极43，并按照所述驱动电路21的方案连接各薄膜晶体管和电容构成驱动电路21 ;然后采用绝缘材料构成的封装层23对该驱动电路21和信号输出端连接点22进行封装，随后贯通该封装层23制成连接信号输出端连接点22的通道，并在封装层23之上和该通道中制备所述扩展电极24连接和引出信号输出端连接点22。制备所述薄膜晶体管、电容、信号输出端连接点22、封装层23和扩展电极24是通过真空蒸镀、离子团束沉积、离子镀、直流溅射镀膜、RF溅射镀膜、离子束溅射镀膜、离子束辅助沉积、等离子增强化学气相沉积、高密度电感耦合式等离子体源化学气相沉积、触媒式化学气相沉积、磁控溅射、电镀、旋涂、浸涂、喷墨打印、辊涂、LB膜、刻蚀等工艺中的一种或者几种方式进行的。第三步，集成AMOLED结构将已制备完成的底发射结构的OLED面板翻转，使所述阴极层13面向所述驱动电路背板的扩展电极24，分别制备有OLED和驱动电路的两个基板对准并叠层粘合，完成AMOLED的集成。驱动电路背板对OLED起到封装的作用，翻转后的OLED可实现等效的顶发光功能。以下为采用所述方法集成AMOLED的具体实施例，但是本发明并不局限于这些实施例。实施例1OLED器件的实现以玻璃为基板10，对基板10进行清洗处理后，通过磁控溅射的工艺在基底10表面形成氧化铟锡透明导电薄膜作为阳电极11 ;功能层12所包括的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层采用真空蒸镀工艺制备，最后通过真空蒸镀工艺在功能层12表面形成铝薄膜作为阴极层13。驱动电路21采用玻璃作为绝缘基板20，所述信号输出端连接点22为蒸渡的铝电极，封装层23采用原子沉积法制备的氮化硅，然后在信号输出端连接点22对应的位置用刻蚀的方式打通孔，然后蒸镀铝作为扩展电极24。驱动电路21由两个薄膜晶体管(Msw，Ms)和一个电容(Cs)构成，薄膜晶体管和电容按图4所示的电路原理图连接，其中节点a对应为信号输出端连接点22。所述薄膜晶体管的制备，首先通过蒸镀工艺在绝缘基板20上制备铝薄膜作为栅电极31 ;通过原子层沉积法制备氮化硅作为栅极绝缘层32 ;以射频溅射法将铟镓锌氧薄膜沉积在栅极绝缘层32表面制备半导体层33 ;采用蒸镀的铝在半导体层33上制备源/漏电34。同时在绝缘基板20上制备电容，第一电极41为蒸镀的铝电极，绝缘层42采用与薄膜晶体管的栅绝缘层32相同的材料，为原子层沉积法制备的氮化硅，第二电极43为蒸镀的铝电极。过程中器件绝缘层或半导体的图形化，以及连接处于不同层的器件的电极时会用到刻蚀和过孔等工艺。最后将OLED面板翻转，将其阴极层13面向驱动电路背板的扩展电极24，与驱动电路背板对准，将阴极层13与扩展电极24叠层粘合后，形成一个完整的AMOLED系统，结构如图3所示，同时驱动电路背板成为OLED器件的封装板。·
权利要求
1.一种AMOLED的集成结构，其特征在于所述由分别制备在两个独立的基板上的底发光结构的OLED面板和驱动电路背板构成；所述OLED面板包括基板和依次层叠在该基板上的阳极层、功能层和阴极层；所述驱动电路背板包括绝缘基板、驱动电路、信号输出端连接点、封装层和扩展电极，其中，绝缘基板位于最底层，驱动电路和信号输出端连接点相互连接且位于绝缘基板之上，封装层位于驱动电路和信号输出端连接点之上，扩展电极位于封装层之上且伸出端穿过封装层与信号输出端连接点相连接；所述OLED面板的阴极层面向对准驱动电路背板的扩展电极并相互叠层粘合。
2.根据权利要求1所述的AMOLED的集成结构，其特征在于所述的驱动电路由若干薄膜晶体管和若干电容构成，该薄膜晶体管包括依次层叠在所述绝缘基板上的栅电极、栅极绝缘层、半导体层和源/漏电极，该电容包括依次层叠在同一绝缘基板上的第一电极、绝缘层和第二电极。
3.一种用于权利要求1所述AMOLED的集成结构的集成方法，其特征在于所述集成方法包括以下具体步骤第一步，制备OLED面板①利用洗涤剂溶液、丙酮、去离子水和乙醇超声清洗所述基板，再烘干；②在基板上依次制备所述阳极层、功能层和阴极层；第二步，制备驱动电路背板①利用洗涤剂溶液、丙酮、去离子水和乙醇超声清洗所述绝缘基板，再烘干；②在所述绝缘基板上依次制备所述薄膜晶体管的栅电极、绝缘层、半导体层、源/漏电极，同时制备所述信号输出端连接点以及所述电容的第一电极、绝缘层和第二电极，并连接各薄膜晶体管和电容构成所述驱动电路，然后采用所述封装层对该驱动电路和信号输出端连接点进行封装，随后贯通该封装层制成连接信号输出端连接点的通道，并在封装层之上和该通道中制备所述扩展电极连接和引出信号输出端连接点。第三步，集成AMOLED结构将制成的OLED面板翻转，使所述阴极层面向所述驱动电路背板的扩展电极，两者对准并叠层粘合，完成AMOLED的集成。
全文摘要
一种AMOLED的集成结构，其由分别制备在两个独立的基板上的底发光结构的OLED面板和驱动电路背板构成；所述OLED面板包括基板和依次层叠在该基板上的阳极层、功能层和阴极层；所述驱动电路背板包括绝缘基板、驱动电路、信号输出端连接点、封装层和扩展电极，其中，绝缘基板位于最底层，驱动电路和信号输出端连接点相互连接且位于绝缘基板之上，封装层位于驱动电路和信号输出端连接点之上，扩展电极位于封装层之上且伸出端穿过封装层与信号输出端连接点相连接；所述OLED面板的阴极层面向对准驱动电路背板的扩展电极并相互叠层粘合。本发明具有良好的工艺兼容性和冗余度，简化了工艺、提高了生产效率，能够促进AMOLED的产业化应用。
文档编号H01L21/77GK103000663SQ20121058590
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者徐小丽, 陈苏杰, 李思莹, 崔晴宇, 郭小军 申请人:上海交通大学