专利名称：有机晶体管有源矩阵有机发光显示装置及制造方法
技术领域：
本发明涉及一种有机晶体管有源矩阵有机发光显示装置。
本发明还涉及这种显示装置的制造方法。
背景技术：
有源矩阵显示是有机/聚合物发光实现低能耗和高信息显示的一种有效方法。现有有机/聚合物发光有源矩阵显示技术主要采用低温多晶硅或非晶硅两种晶体管的恒流电路来实现。低温多晶硅虽具有载流子迁移率高的优点，但是现有技术制备的低温多晶硅晶体管的性质不均匀，用其来驱动有机发光难以实现发光象素的均匀性。电子型非晶硅晶体管已经广泛应用到有源矩阵液晶显示中，其工作电流能够满足有机发光显示的要求。但是采用2个电子型非晶硅晶体管的恒流电路制备有源矩阵显示象素时需要先加工有机发光象素后再加工至少一个非晶硅晶体管，这样影响了有机发光象素的稳定性。产生此困难的原因是目前采用空穴型工作模式的非晶硅晶体管的迁移率非常低。
有机薄膜晶体管(OTFT)是采用有机或高分子材料为活性工作物质(以下称为有机半导体)的薄膜晶体管。有机半导体的优点是易于成膜(例如旋涂、蒸镀等)且成膜温度低于200℃。用OTFT取代a-SiH TFT可以大大降低显示器的成本，还可以实现柔性显示。有机半导体的另一优点是目前一些空穴型工作模式的有机晶体管的迁移率达到1cm2/V·s，已经超过电子型非晶硅的性质。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种有机晶体管有源矩阵有机发光显示装置，具有驱动电压稳定和采用柔性基板的优点。
本发明的又一目的在于提供一种有机晶体管有源矩阵有机发光显示装置的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供的有源矩阵有机发光显示装置，为有机薄膜晶体管驱动控制有机发光显示单元，该装置的具体结构为在有源矩阵有机发光显示器的基板上具有多条扫描线和与该扫描线垂直交叉的多条数据线和电流源线形成矩阵象素显示。其中，每个象素具有两个OTFT(T1和T2)、一个存储电容和一个有机发光二极管，T1的栅极与扫描线相联，T1的源极与数据线相联，T2的源极与有机发光二极管的阳极相联，T2的漏极与电流源线相联，T1的漏极与T2的栅极相联。
本发明提供的制备上述显示装置的方法，其主要步骤为1、溅射蒸镀扫描线、T1和T2栅电极以及存储电容的底电极，并光刻成型；所用的材料为Ta、W、Ti、Mo中的一种或任何二种的合金金属；2、溅射蒸镀栅绝缘膜；该绝缘膜为Ta2O5、Al2O3、TiO2的一种或任何二种的合金氧化物，或旋涂聚合物栅绝缘膜，该绝缘膜为PMMA、聚酰氩胺或环氧树脂；
3、在栅绝缘膜上刻蚀过孔以便使T1的漏电极和存储电容底电极和T2的栅极相联；4、溅射蒸镀数据线、电流源线、T1和T2源漏电极以及存储电容的顶电极，并采用剥离技术光刻成型；所用的材料为Au、Ag、Ba、Ti或Mo中的一种或任何二种的合金金属；5、溅射蒸镀透明电极(ITO)作为有机发光二极管的阳极并光刻成型；6、分子气相沉积制备有机半导体薄膜于源漏电极之上作为T1、T2的有源层，采用精密漏版或剥离技术直接图形化；7、旋涂一层较厚的水溶性高分子膜于矩阵板上作为OTFT的保护层并干法刻蚀出窗口漏出下面的透明电极(ITO)；8、分子气相沉积制备有机半导体薄膜于透明电极之上作为有机发光二极管的发光层；9、蒸镀铝电极于有机发光层之上作为有机发光二极管的阴极；10、真空封装矩阵板。
本发明中采用的有机晶体管是夹心型有机晶体管或双绝缘栅型有机晶体管(典型夹心型有机晶体管的转移特性曲线见附图5)，也可以采用现有技术的顶电极构型或底电极构型的有机晶体管。
本发明所驱动的发光元件是采用现有技术的有机发光二极管。
本发明中的基板可以是刚性的玻璃，也可以是柔性的塑料。
本发明中栅极可以是ITO透明电极，也可以是金属Cr，Ta，Al，Mo，Ni、W电极或它们中任何二种。绝缘层可以是金属和过渡金属的氧化物，也可以是有机聚合物。源极和漏极可以是金属Cr，Al，Au，Ag或它们中任何二种。
本发明中有机发光二极管的阳极是ITO透明电极，也可以是薄的金(Au)、铂(Pt)电极。
本发明中有机发光二极管的阴极是铝(Al)电极，也可以是锂(Li)、钙(Ca)、镁(Mg)或其合金。
本发明的优点如下所述本发明仅采用了两个空穴型OTFT来实现恒流源电路，具有适合驱动先加工透明电极的有机发光二极管象素的优点，同时还具有驱动电路占据面积小，有利于扩大发光象素尺寸的优点。
本发明采用先加工恒流源电路，后加工有机发光象素的方法，具有对有机发光象素性能影响小的优点。
本发明有机薄膜晶体管驱动的有源矩阵有机发光显示装置具有稳定性好和采用柔性基板的优点。
本发明半导体薄膜具有载流子迁移率高、OTFT器件加工温度低于200℃。
图2是有源矩阵有机发光显示单元象素的等效电路图。T1和T2是有机晶体管。Cs是象素存储电容。
图3是
图1中单元象素的结构示意图。1.扫描线和T1管的栅极。2.数据线和T1管的源极。3.电流源线和T2管的漏极。4.T1开关有机晶体管。5.T2驱动有机晶体管。6.存储电容。7.有机发光二极管(OLED)。
图4是用于驱动有机发光显示的OTFT有源矩阵面板的布局图。1.栅驱动器。2.信号驱动器。3.OLED电流源。
图5是一种采用夹心型OTFT器件的转移特性曲线；开关电流比达到105和阈值电压为4.5V。
具体实施例方式
，结合附图1描述如下实施例1在玻璃或柔性塑料基板1上用射频磁控溅射方法镀上一层金属Ta膜，厚度200纳米，并光刻成扫描线、T1和T2晶体管的栅极3和存储电容的底电极形状。其中，刻蚀金属Ta采用反应离子刻蚀(RIE)干法技术。用直流磁控溅射方法在栅极3和基板1上面反应溅射一层Ta2O5作为栅绝缘层2，厚度300纳米。在栅绝缘膜上采用正常的光刻工艺和干法刻蚀工艺刻蚀过孔，以便使T1的漏电极和存储电容底电极以及T2的栅极3相联。然后，旋涂一层聚合物(PMMA)作为附加绝缘层6，再蒸镀一层厚度为80纳米的金(Au)并采用剥离技术光刻成数据线8、电流源线6、T1和T2源电极4和漏电极5以及存储电容的顶电极形状。接着再以刚光刻成型的金层为掩模自对准干法刻蚀掉其余的附加绝缘层(PMMA)。用直流磁控溅射方法溅射一层透明导电膜(ITO)，厚度100纳米，并利用光刻技术加工成有机发光二极管的阳极10形状。采用分子气相沉积方法制备结晶的P型有机半导体层酞菁铜，酞菁铜厚度约40纳米，并采用光刻剥离技术光刻成岛状8。旋涂聚乙烯醇(PVA)水溶液作为保护膜13，并在其上光刻出窗口露出下面的透明电极(ITO)。然后连续制备有机发光层11和发光二极管的阴极(Al)12，分别采用分子气相沉积方法和热蒸发方法。最后直接在真空室内进行封装工艺。
实施例2在玻璃或柔性塑料基板1上用射频磁控溅射方法镀上一层金属W膜，厚度200纳米，并光刻成扫描线、T1和T2晶体管的栅极3和存储电容的底电极形状。其中，刻蚀金属Ta采用反应离子刻蚀(RIE)干法技术。用直流磁控溅射方法在栅极3和基板1上面反应溅射一层Ta2O5作为栅绝缘层2，厚度300纳米。在栅绝缘膜上采用正常的光刻工艺和干法刻蚀工艺刻蚀过孔，以便使T1的漏电极和存储电容底电极以及T2的栅极3相联。然后，先沉积一层薄的有机半导体层自由酞菁(厚度10纳米)，再蒸镀一层厚度为80纳米的银(Ag)并采用剥离技术光刻成数据线8、电流源线6、T1和T2源漏电极4、5以及存储电容的顶电极形状。用直流磁控溅射方法溅射一层透明导电膜(ITO)，厚度100纳米，并利用光刻技术加工成有机发光二极管的阳极10形状。再采用分子气相沉积方法制备结晶的P型有机半导体层自由酞菁(厚度约50纳米)，并采用光刻剥离技术光刻成岛状8。旋涂聚乙烯醇(PVA)水溶液作为保护膜13并在其上光刻出窗口露出下面的透明电极(ITO)。然后连续制备有机发光层11和发光二极管的阴极12(Ca/Mg合金)，分别采用分子气相沉积方法和热蒸发方法。最后直接在真空室内进行封装工艺。
权利要求
1.一种有源矩阵有机发光显示器件，其特征在于，采用两个有机薄膜晶体管构成恒流电流来驱动有机发光显示单元。
2.如权利要求1所述的有机晶体管，其特征是空穴型的夹心型有机晶体管，也可以是空穴型的双绝缘型有机晶体管。
3.如权利要求1所述的显示器件，其特征在于，所述基板为玻璃或为柔性塑料。
4.制备如权利要求1所述的显示装置的方法，其主要制备步骤为1)溅射蒸镀扫描线、T1和T2栅电极以及存储电容的底电极，并光刻成型；所用的材料为Ta、W、Ti、Mo中的一种或任何二种的合金金属；2)溅射蒸镀栅绝缘膜；该绝缘膜为Ta2O5、Al2O3、TiO2的一种或任何二种的合金氧化物，或旋涂聚合物栅绝缘膜，该绝缘膜为PMMA、聚酰氩胺或环氧树脂；3)在栅绝缘膜上刻蚀过孔以便使T1的漏电极和存储电容底电极和T2的栅极相联；4)溅射蒸镀信号线、电流源线、T1和T2源漏电极以及存储电容的顶电极，并采用剥离技术光刻成型；所用的材料为Au、Ag、Ba、Ti或Mo中的一种或任何二种的合金金属；5)溅射蒸镀透明电极(ITO)作为有机发光二极管的阳极并光型；6)分子气相沉积制备有机半导体薄膜于源漏电极之上作为T1、T2的有源层，采用精密漏版或剥离技术直接图形化；7)旋涂一层较厚的水溶性高分子膜于矩阵板上作为OTFT的保护层并干法刻蚀出窗口漏出下面的透明电极(ITO)；8)分子气相沉积制备有机半导体薄膜于透明电极之上作为有机发光二极管的发光层；9)蒸镀铝电极于有机发光层之上作为有机发光二极管的阴极；10)真空封装矩阵板。
5.如权利要求2所述的有机晶体管，其特征在于，所述有机薄膜晶体管在室温下载流子迁移率为0.01平方厘米每伏每秒(cm2/Vs)以上，开关电流比在104以上，阈值电压15伏以下。
6.如权利要求2所述的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述绝缘层膜为Ta2O5、Al2O3、TiO2、SiO2、SiOx、SiNx、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰氩胺或环氧树脂中的一种或任何二种。
7.如权利要求2所述的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述附加绝缘层为SiO2、SiOx、SiNx、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰氩胺或环氧树脂中的一种或任何二种。
全文摘要
本发明属于有源矩阵有机发光显示装置及制造方法。采用两个空穴型有机薄膜晶体管构成恒流电路来驱动采用透明电极为阳极的有机发光二极管象素。有机晶体管采用夹心型构型或双绝缘栅构型。制作方法是先制备有机晶体管恒流电路，再制作有机发光二极管，有机发光层不受光刻工艺的影响。
文档编号H01L33/00GK1411322SQ0214886
公开日2003年4月16日 申请日期2002年11月22日 优先权日2002年11月22日
发明者阎东航, 王刚, 袁剑峰 申请人:中国科学院长春应用化学研究所