有源矩阵有机发光二极管像素结构及其制造方法

专利名称：有源矩阵有机发光二极管像素结构及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种平板显示装置及其制造方法，特别是一种有源矩阵有机发光二极
管像素结构及其制造方法。
背景技术：
有源矩阵有机发光二极管(Active Matrix Organic Light EmittingDiode，简称AMOLED)是一种新型的平板显示器件，与液晶显示器(LCD)相比，由于有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，简称OLED)具有发光功能，因此AMOLED的视角和对比度要优于LCD ;由于不需要提供外部光源的背光源装置，因此AMOLED具有尺寸小、重量轻和功耗低等优点；由于采用低直流驱动，因此AMOLED具有快速响应的优点；由于采用固体材料替代LCD中的液体材料，因此AMOLED在外部冲击下比较稳定，且能够在比LCD更宽的温度范围内工作；此外，AMOLED还具有生产成本低等优点。 目前，现有技术有源矩阵有机发光二极管像素结构通常包括栅线、信号线和电源线，信号线和电源线均与栅线垂直，栅线、信号线和电源线一起限定了像素区域，邻近信号线与栅线交叉点的位置形成一个作为寻址元件的第一薄膜晶体管(也称开关薄膜晶体管)，邻近电源线与栅线交叉点的位置形成一个控制有机发光二极管的第二薄膜晶体管(也称驱动薄膜晶体管)。现有技术有源矩阵有机发光二极管像素结构的制造方法为在基板上沉积金属薄膜，通过构图工艺形成栅线、栅电极和公共电极线图形；在基板上连续沉积栅绝缘层、半导体层和掺杂半导体层，通过构图工艺在栅电极上形成第一有源层图形；在基板上沉积金属薄膜，通过构图工艺形成信号线(也称数据线)、第一源电极、第一漏电极和第一 TFT沟道区域图形；在基板上沉积第一钝化层，通过构图工艺形成第一钝化层过孔；在基板上沉积导电薄膜，通过构图工艺形成第一像素电极图形，第一像素电极通过第一钝化层过孔与第一漏电极连接；在基板上再沉积一层栅绝缘层、半导体层和掺杂半导体层，通过构图工艺在第一像素电极上形成第二有源层图形；在基板上沉积金属薄膜，通过构图工艺形成电源线、第二源电极、第二漏电极和第二 TFT沟道区域图形；在基板上沉积第二钝化层，通过构图工艺形成第二钝化层过孔；在基板上沉积导电薄膜，通过构图工艺形成第二像素电极，第二像素电极通过第二钝化层过孔与第二漏电极连接。 由此可以看出，现有技术有源矩阵有机发光二极管像素结构中的二个薄膜晶体管为顺序结构形式，不仅工艺步骤多，而且像素结构的厚度大。

发明内容
本发明的目的是提供一种有源矩阵有机发光二极管像素结构及其制造方法，有效解决现有技术工艺步骤多、像素结构厚度大等技术缺陷。 为了实现上述目的，本发明提供了一种有源矩阵有机发光二极管像素结构，包括形成在基板上并限定了像素区域的第一栅线、信号线和电源线，所述像素区域内分别形成有作为寻址元件的第一薄膜晶体管、控制有机发光二极管的第二薄膜晶体管、第一像素电极和第二像素电极，所述像素区域内还形成有作为第二薄膜晶体管栅电极的第二栅线，所述第二栅线与所述第一栅线同层设置且与所述第一像素电极连接。 为了实现上述目的，本发明还提供了一种有源矩阵有机发光二极管像素结构的制造方法，包括 步骤1、在基板上沉积第一金属薄膜，通过构图工艺形成包括栅电极、第一栅线和第二栅线的图形，其中第二栅线分别位于每个像素区域内，且相邻像素区域内的第二栅线相互绝缘； 步骤2、在完成步骤1的基板上沉积构图用的薄膜，通过构图工艺在像素区域内
形成信号线和电源线图形，在栅电极上方形成第一有源层、第一源电极、第一漏电极和第一TFT沟道区域图形，在第二栅线上方形成第二有源层、第二源电极、第二漏电极和第二TFT沟道区域图形； 步骤3、在完成步骤2的基板上沉积第一钝化层，通过构图工艺形成包括第一钝化层过孔和第二钝化层过孔的图形，第一钝化层过孔开设在第一漏电极位置，第二钝化层过孔开设在第二栅线位置； 步骤4、在完成步骤3的基板上沉积第一导电薄膜，通过构图工艺形成包括第一像素电极的图形，且第一像素电极通过第一钝化层过孔与第一漏电极连接、通过第二钝化层过孔与第二栅线连接； 步骤5、在完成步骤4的基板上沉积第二钝化层，通过构图工艺形成包括第三钝化层过孔的图形，第三钝化层过孔开设在第二漏电极位置； 步骤6、在完成步骤5的基板上沉积第二导电薄膜，通过构图工艺形成包括第二像素电极的图形，第二像素电极通过第三钝化层过孔与第二漏电极连接。 本发明提出了一种有源矩阵有机发光二极管像素结构及其制造方法，通过在基板上形成第二栅线，且第二栅线通过第三钝化层过孔与第一像素电极连接，从而实现将第一像素电极作为第二薄膜晶体管的栅电极。由于本发明将第二栅线直接设置在基板上，且与第一栅线在同一次构图工艺中完成，将信号线、电源线、第一源电极、第一漏电极、第二源电极和第二漏电极在同一次构图工艺中完成，因此与现有技术九次构图工艺和顺序结构形式相比，本发明不仅减少了工艺步骤，而且减少了像素结构的厚度。


图1为本发明有源矩阵有机发光二 图2为图1中A1-A1向剖面图； 图3为图1中B1-B1向剖面图； 图4为本发明有源矩阵有机发光二 图5为图4中A2-A2向剖面图； 图6为图4中B2-B2向剖面图； 图7为本发明有源矩阵有机发光二 图8为图7中A3-A3向剖面图； 图9为图7中B3-B3向剖面图； 图10为本发明有源矩阵有机发光
二极管像素结构的平面图；二极管像素结构第一次构图工艺后的平面图；二极管像素结构第二次构图工艺后的平面图；二极管像素结构第三次构图工艺后的平面5
图11为图10中A4-A4向剖面图；图12为图10中B4-B4向剖面图13为本发明有源矩阵有机发光二极管像素结构第四次构图工艺后的平面14为图13中A5-A5向剖面图；图15为图13中B5-B5向剖面图16为本发明有源矩阵有机发光二极管像素结构第五次构图工艺后的平面17为图16中A6-A6向剖面图；图18为图16中B6-B6向剖面图19为本发明有源矩阵有机发光二极管像素结构第六次构图工艺后的平面20为图19中A7-A7向剖面图;图21为图19中B7-B7向剖面图；图22为本发明有源矩阵有机发光.图23为本发明有源矩阵有机发光
极管像素结构的制造方法的流程图；极管像素结构的制造方法第一实施例的流程
图24为本发明有源矩阵有机发光二极管像素结构的制造方法第二实施例的流禾
'王 附图标记说明 1-基板； 4-第二栅线； ll-栅电极； 14-掺杂半导体层 17-第一钝化层； 20-第一像素电极；21-第二钝化层； 23-第二像素电极；25-第二源电极；
3-公共电极线；
2-第一栅线；
5-信号线； 6-电源线；
12-栅绝缘层；13-半导体层；
15-第一源电极；16-第一漏电极；18-第一钝化层过孔；19-第二钝化层过孔；
22-第三钝化层过孔；26-第二漏电极。
具体实施例方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明有源矩阵有机发光二极管像素结构的平面图，图2为图1中A1-A1向剖面图，图3为图1中B1-B1向剖面图。如图1、图2和图3所示，本发明有源矩阵有机发光二极管像素结构包括第一栅线2、公共电极线3、第二栅线4、信号线5和电源线6，第二栅线4与第一栅线2平行，信号线5和电源线6与第一栅线2垂直，并与二个相邻的第一栅线2—起限定了像素区域，像素区域内分别形成有第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第一像素电极20和第二像素电极23，第一薄膜晶体管(也称开关薄膜晶体管)作为寻址元件，第二薄膜晶体管(也称驱动薄膜晶体管)用于控制有机发光二极管，第一薄膜晶体管位于第一栅线2与信号线5交叉点的位置，第二薄膜晶体管位于第二栅线4邻近电源线6的位置，第二栅线4与第一像素电极20连接，使第一像素电极20通过第二栅线4作为第二薄膜晶体管的栅电极。 第一薄膜晶体管包括栅电极11、第一有源层(半导体层13和掺杂半导体层14)、第一源电极15、第一漏电极16和第一 TFT沟道区域，栅电极11形成在基板1上并与第一栅线2连接，第一有源层位于栅电极11上方，第一源电极15与信号线5连接，第一漏电极 16通过第一钝化层17上开设的第一钝化层过孔18与第一像素电极20连接，同时第一像素 电极20通过第一钝化层17上开设的第二钝化层过孔19与第二栅线4连接，使第一像素电 极20通过第二栅线4作为第二薄膜晶体管的栅电极。第二薄膜晶体管包括第二栅线4、第 二有源层(半导体层13和掺杂半导体层14)、第二源电极25、第二漏电极26和第二 TFT沟 道区域，第二栅线4形成在基板1上并通过第二钝化层过孔19与第一像素电极20连接，第 二有源层位于作为第二薄膜晶体管栅电极的第二栅线4上方，第二源电极25与电源线6连 接，第二漏电极26通过第二钝化层21上开设的第三钝化层过孔22与第二像素电极23连 接。 其中，第一栅线2、公共电极线3、第二栅线4和栅电极11设置在基板上并在同一 次构图工艺中同时形成；栅绝缘层12形成在第一栅线2、公共电极线3、第二栅线4和栅电 极11上并覆盖整个基板；第一有源层设置在栅电极11上方，第二有源层设置在第二栅线4 上方，第一有源层和第二有源层在同一次构图工艺中同时形成；信号线5、第一源电极15、 第一漏电极16、电源线6、第二源电极25和第二漏电极26在同一次构图工艺中同时形成， 第一源电极15的一端设置在第一有源层上，另一端与信号线5连接，第一漏电极16的一端 设置在第一有源层上，第一源电极15和第一漏电极16之间形成第一 TFT沟道区域，第二源 电极25的一端设置在第二有源层上，另一端与电源线6连接，第二漏电极26的一端设置在 第二有源层上，第二源电极25和第二漏电极26之间形成第二 TFT沟道区域；第一钝化层 17形成在信号线5、第一源电极15、第一漏电极16、电源线6、第二源电极25和第二漏电极 26上并覆盖整个基板，其上开设有第一钝化层过孔18和第二钝化层过孔19，第一钝化层过 孔18开设在第一漏电极16位置，第二钝化层过孔19开设在第二栅线4位置；第一像素电 极20形成在第一钝化层17上， 一方面通过第一钝化层过孔18与第一漏电极16连接，另一 方面通过第二钝化层过孔19与第二栅线4连接；第二钝化层21形成在第一像素电极20上 并覆盖整个基板，其上开设有第三钝化层过孔22，第三钝化层过孔22开设在第二漏电极26 位置；第二像素电极23形成在第二钝化层21上，通过第三钝化层过孔22与第二漏电极26 连接。上述技术方案中，第一有源层、第二有源层、信号线5、电源线6、第一源电极15、第一 漏电极16、第二源电极25和第二漏电极26也可以在同一次构图工艺中同时形成。
图4 图21为本发明有源矩阵有机发光二极管像素结构的制造示意图，下面通过 有源矩阵有机发光二极管像素结构的制造工艺过程进一步说明本发明的技术方案，在以下 说明中，本发明所称的构图工艺包括光刻胶涂覆、掩模、曝光、刻蚀等工艺。
图4为本发明有源矩阵有机发光二极管像素结构第一次构图工艺后的平面图，图 5为图4中A2-A2向剖面图，图6为图4中B2-B2向剖面图。采用磁控溅射或热蒸发的方 法，在基板l(如玻璃基板或石英基板)上沉积一层第一金属薄膜。第一金属薄膜可以是使 用铝、铬、钨、钽、钛、钼或铝镍等金属构成的单层金属薄膜结构，也可以是使用上述材料组 成的多层金属薄膜结构。采用普通掩模板通过第一次构图工艺对第一金属薄膜进行构图， 在基板1的一定区域上形成包括栅电极11、第一栅线2和第二栅线4的图形，其中栅电极 11和第一栅线2的结构形式与现有技术的结构形式相同，水平设置的第二栅线4分别位于 每个像素区域内，且相邻像素区域内的第二栅线4相互绝缘，如图4、图5和图6所示。实际 应用中，该过程中还可以同时形成公共电极线3，公共电极线3与第一栅线2平行，用于与像
7素电极构成存储电容，形成存储电容在公共电极线上(Cs on Common)的像素结构。
图7为本发明有源矩阵有机发光二极管像素结构第二次构图工艺后的平面图，图 8为图7中A3-A3向剖面图，图9为图7中B3-B3向剖面图。在完成上述结构图形的基板 上，采用等离子体增强化学气相沉积(简称PECVD)方法依次沉积栅绝缘层12、半导体层13 和掺杂半导体层(欧姆接触层)14，栅绝缘层12可以采用氮化硅、二氧化硅或氧化铝等材 料。采用普通掩模板通过第二次构图工艺对半导体层13和掺杂半导体层14进行构图，形 成包括第一有源层和第二有源层的图形，其中第一有源层位于栅电极11上方，第二有源层 位于第二栅线4上方，如图7、图8和图9所示。本构图工艺后，栅绝缘层12覆盖整个基板， 第一有源层和第二有源层图形以外区域的半导体层13和掺杂半导体层14被完全刻蚀掉。
图10为本发明有源矩阵有机发光二极管像素结构第三次构图工艺后的平面图， 图11为图10中A4-A4向剖面图，图12为图10中B4-B4向剖面图。在完成上述结构图形 的基板上，采用溅射或热蒸发的方法沉积一层第二金属薄膜。第二金属薄膜可以是使用铝、 铬、钨、钽、钛、钼或铝镍等金属构成的单层金属薄膜结构，也可以是使用上述材料组成的多 层金属薄膜结构。采用普通掩模板通过第三次构图工艺对第二金属薄膜进行构图，在基板 1上形成包括信号线5、第一源电极15、第一漏电极16、第一 TFT沟道区域、电源线6、第二 源电极25、第二漏电极26和第二 TFT沟道区域的图形；其中信号线5和电源线6与第一栅 线2垂直，并与第一栅线2 —起限定了像素区域；第一源电极15的一端设置在第一有源层 上，另一端与信号线5连接，第一漏电极16的一端设置在第一有源层上，第一源电极15和 第一漏电极16之间区域的掺杂半导体层14被完全刻蚀掉，并刻蚀掉部分半导体层13，形成 第一 TFT沟道区域；第二源电极25的一端设置在第二有源层上，另一端与电源线6连接，第 二漏电极26的一端设置在第二有源层上，第二源电极25和第二漏电极26之间区域的掺杂 半导体层14被完全刻蚀掉，并刻蚀掉部分半导体层13，形成第二TFT沟道区域，如图10、图 11和图12所示。这样，在邻近第一栅线2与信号线5交叉点的位置形成了一个作为寻址元 件的第一薄膜晶体管，该第一薄膜晶体管包括栅电极11、第一有源层、第一源电极15、第一 漏电极16和第一 TFT沟道区域，在第二栅线4邻近电源线6的位置形成了一个控制有机发 光二极管的第二薄膜晶体管，该第二薄膜晶体管包括第二栅线4、第二有源层、第二源电极 25、第二漏电极26和第二 TFT沟道区域，第二栅线4将作为第二薄膜晶体管的栅电极。
图13为本发明有源矩阵有机发光二极管像素结构第四次构图工艺后的平面图， 图14为图13中A5-A5向剖面图，图15为图13中B5-B5向剖面图。在完成上述结构图形 的基板上，采用PECVD方法沉积一层第一钝化层17，第一钝化层可以采用氮化硅、氧化硅或 氮氧化硅等材料。采用普通掩模板通过第四次构图工艺对第一钝化层17进行构图，同时形 成包括第一钝化层过孔18和第二钝化层过孔19的图形。其中，第一钝化层过孔18开设在 第一漏电极16位置，刻蚀掉第一钝化层17使第一漏电极16的上表面暴露出来，第二钝化 层过孔19开设在第二栅线4位置，刻蚀掉第一钝化层17和栅绝缘层12使第二栅线4的上 表面暴露出来，如图13、图14和图15所示。 图16为本发明有源矩阵有机发光二极管像素结构第五次构图工艺后的平面图， 图17为图16中A6-A6向剖面图，图18为图16中B6-B6向剖面图。在完成上述结构图形 的基板上，采用溅射或热蒸发的方法沉积一层第一导电薄膜，第一导电薄膜可以采用透明 材质的氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌等材料，也可以采用其它导电材料。采用普通掩模板通过第五次构图工艺对第一导电薄膜进行构图，形成包括第一像素电极20的图形，第一像 素电极20通过第一钝化层过孔18与第一漏电极16连接，同时第一像素电极20通过第二 钝化层过孔19与第二栅线4连接，如图16、图17和图18所示。在实际应用中，第一像素电 极既可以与公共电极线构成存储电容，形成存储电容在公共电极线上(Cs on Common)的像 素结构，第一像素电极也可以与栅线构成存储电容，形成存储电容在栅线上(Cs on Gate) 的像素结构，或者二者的组合结构。此外，图16中第一像素电极的形状只是一种示意说明， 根据本发明的技术方案，第一像素电极的作用是通过第二钝化层过孔与第二栅线连接，因 此在保证第一像素电极通过第二钝化层过孔与第二栅线连接，并可以形成存储电容的前提 下，第一像素电极的形状可以设置成其它各种形状。 图19为本发明有源矩阵有机发光二极管像素结构第六次构图工艺后的平面图， 图20为图19中A7-A7向剖面图，图21为图19中B7-B7向剖面图。在完成上述结构图形 的基板上，采用PECVD方法沉积一层第二钝化层21，第二钝化层21可以采用氮化硅、氧化硅 或氮氧化硅等材料。采用普通掩模板通过第六次构图工艺对第二钝化层21进行构图，形成 包括第三钝化层过孔22的图形。其中，第三钝化层过孔22开设在第二漏电极26位置，刻 蚀掉第二钝化层21和第一钝化层17，使第二漏电极26的上表面暴露出来，如图19、图20 和图21所示。此过程中还可以同时形成栅线接口区域(栅线PAD)图形和数据线接口区域 (数据线PAD)图形，其工艺和结构已广泛应用于目前的构图工艺中，这里不再赘述。
最后，在完成上述结构图形的基板上，采用溅射或热蒸发的方法沉积一层第二导 电薄膜，第二导电薄膜可采用透明材质的氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌等材料，也可采用
其它导电材料。采用普通掩模板通过第七次构图工艺对第二导电薄膜进行构图，形成包括 第二像素电极23的图形，第二像素电极23通过第三钝化层过孔22与第二漏电极26连接， 如图1 图3所示。 通过上述过程即完成了第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管的制作，用于寻址元件 的第一薄膜晶体管位于第一栅线2与信号线5交叉点的位置，包括栅电极11、第一有源层、 第一源电极15、第一漏电极16和第一 TFT沟道区域，栅电极11形成在基板1上并与第一栅 线2连接，第一有源层位于栅电极11上方，第一源电极15与信号线5连接，第一漏电极16 通过第一钝化层过孔18与第一像素电极20连接，同时第一像素电极20通过第二钝化层过 孔19与第二栅线4连接，使第一像素电极20通过第二栅线4作为第二薄膜晶体管的栅电 极。用于控制有机发光二极管的第二薄膜晶体管位于第二栅线4邻近电源线6的位置，包 括第二栅线4、第二有源层、第二源电极25、第二漏电极26和第二 TFT沟道区域，第二栅线4 形成在基板1上并通过第二钝化层过孔19与第一像素电极20连接，使作为第二薄膜晶体 管栅电极的第二栅线4具有第一像素电极20的电压，第二有源层位于作为第二薄膜晶体管 栅电极的第二栅线4上方，第二源电极25与电源线6连接，第二漏电极26通过第三钝化层 过孔22与第二像素电极23连接，使第二薄膜晶体管控制有机发光二极管正常工作。
以上说明仅仅是采用普通掩模板制备本发明有源矩阵有机发光二极管像素结构 的一种实现方法，实际使用中还可以通过增加或减少构图工艺次数、选择不同的材料或材 料组合来实现本发明。例如，前述第二次构图工艺和第三次构图工艺可以合并成一个采用 半色调或灰色调掩模板的构图工艺。下面予以简单说明，光刻胶以正性光刻胶为例。在完 成第一次构图工艺的基板上依次沉积栅绝缘层、半导体层、掺杂半导体层和第二金属薄膜，
9然后涂覆一层光刻胶，采用半色调或灰色调掩模板曝光，使光刻胶形成完全曝光区域(光 刻胶完全去除区域)、部分曝光区域(光刻胶部分去除区域)和未曝光区域(光刻胶完全 保留区域)，其中未曝光区域对应于信号线、第一源电极、第一漏电极、电源线、第二源电极 和第二漏电极图形所在区域，部分曝光区域对应于第一 TFT沟道区域和第二 TFT沟道区域 图形所在区域，完全曝光区域对应于上述图形以外的区域。显影处理后，未曝光区域光刻胶 的厚度没有变化，部分曝光区域光刻胶的厚度变薄，完全曝光区域的光刻胶被完全去除。首 先对完全曝光区域进行第一次刻蚀，分别刻蚀掉第二金属薄膜、搀杂半导体层和半导体层， 形成信号线、第一有源层、第一源电极、第一漏电极、电源线、第二有源层、第二源电极和第 二漏电极图形。进行灰化处理，完全去除部分曝光区域的光刻胶，对部分曝光区域进行第 二次刻蚀，分别刻蚀掉第二金属薄膜、搀杂半导体层和部分半导体层，使该区域露出半导体 层，形成第一 TFT沟道区域和第二 TFT沟道区域图形。该过程已经广泛应用于液晶显示器 制造领域，这里不再赘述。本构图工艺后，栅绝缘层覆盖整个基板，第一有源层和第二有源 层图形以外区域的半导体层和掺杂半导体层被完全刻蚀掉，但信号线、第一源电极、第一漏 电极、电源线、第二源电极和第二漏电极图形下保留有半导体层和掺杂半导体层。
本发明有源矩阵有机发光二极管像素结构工作时，信号线提供数据电压，因此第 一像素电极上电压为信号线提供的数据电压，第一像素电极与公共电极线之间形成的存储 电容可以保持该数据电压，由于第一像素电极通过第二钝化层过孔与第二栅线连接，使第 一像素电极充当第二薄膜晶体管的栅电极。当第二薄膜晶体管工作时，第二源电极将电源 线上的电流通过第二漏电极提供给第二像素电极。第一薄膜晶体管用于对驱动电压进行寻 址，第二薄膜晶体管用于控制有机发光二极管。 本发明提供了一种有源矩阵有机发光二极管像素结构，通过在基板上形成第二栅 线，且第二栅线通过第三钝化层过孔与第一像素电极连接，从而实现将第一像素电极作为 第二薄膜晶体管的栅电极。由于本发明将第二栅线直接设置在基板上，且与第一栅线在同 一次构图工艺中完成，将信号线、电源线、第一源电极、第一漏电极、第二源电极和第二漏电 极在同一次构图工艺中完成，因此与现有技术九次构图工艺和顺序结构形式相比，本发明 不仅减少了工艺步骤，而且减少了像素结构的厚度。 图22为本发明有源矩阵有机发光二极管像素结构的制造方法的流程图，具体包 括 步骤1、在基板上沉积第一金属薄膜，通过构图工艺形成包括栅电极、第一栅线和 第二栅线的图形，其中第二栅线分别位于每个像素区域内，且相邻像素区域内的第二栅线 相互绝缘； 步骤2、在完成步骤1的基板上沉积构图用的薄膜，通过构图工艺在像素区域内
形成信号线和电源线图形，在栅电极上方形成第一有源层、第一源电极、第一漏电极和第一 TFT沟道区域图形，在第二栅线上方形成第二有源层、第二源电极、第二漏电极和第二TFT 沟道区域图形； 步骤3、在完成步骤2的基板上沉积第一钝化层，通过构图工艺形成包括第一钝化 层过孔和第二钝化层过孔的图形，第一钝化层过孔开设在第一漏电极位置，第二钝化层过 孔开设在第二栅线位置； 步骤4、在完成步骤3的基板上沉积第一导电薄膜，通过构图工艺形成包括第一像素电极的图形，且第一像素电极通过第一钝化层过孔与第一漏电极连接、通过第二钝化层 过孔与第二栅线连接； 步骤5、在完成步骤4的基板上沉积第二钝化层，通过构图工艺形成包括第三钝化 层过孔的图形，第三钝化层过孔开设在第二漏电极位置； 步骤6、在完成步骤5的基板上沉积第二导电薄膜，通过构图工艺形成包括第二像 素电极的图形，第二像素电极通过第三钝化层过孔与第二漏电极连接。 本发明提供了一种有源矩阵有机发光二极管像素结构的制造方法，通过在基板上 形成第一栅线和栅电极的同时形成第二栅线，且第二栅线通过第三钝化层过孔与第一像素 电极连接，从而实现将第一像素电极作为第二薄膜晶体管的栅电极。由于本发明将第二栅 线直接设置在基板上，且与第一栅线在同一次构图工艺中完成，将信号线、电源线、第一源 电极、第一漏电极、第二源电极和第二漏电极在同一次构图工艺中完成，因此与现有技术九 次构图工艺和顺序结构形式相比，本发明不仅减少了工艺步骤，而且减少了像素结构的厚 度。 图23为本发明有源矩阵有机发光二极管像素结构的制造方法第一实施例的流程 图，具体包括 步骤11、在基板上沉积第一金属薄膜，采用普通掩模板通过构图工艺形成包括栅 电极、第一栅线和第二栅线的图形，其中第二栅线分别位于每个像素区域内，且相邻像素区 域内的第二栅线相互绝缘； 步骤12、在完成步骤11的基板上依次沉积栅绝缘层、半导体层和掺杂半导体层， 采用普通掩模板通过构图工艺形成包括第一有源层和第二有源层的图形，其中第一有源层 位于栅电极上方，第二有源层位于第二栅线上方； 步骤13、在完成步骤12的基板上沉积第二金属薄膜，采用普通掩模板通过构图工 艺形成包括信号线、第一源电极、第一漏电极、第一 TFT沟道区域、电源线、第二源电极、第 二漏电极和第二TFT沟道区域的图形，其中第一源电极的一端设置在第一有源层上，另一
端与信号线连接，第一漏电极的一端设置在第一有源层上，第一源电极和第一漏电极之间 形成第一TFT沟道区域，第二源电极的一端设置在第二有源层上，另一端与电源线连接，第 二漏电极的一端设置在第二有源层上，第二源电极和第二漏电极之间形成第二TFT沟道区 域； 步骤14、在完成步骤13的基板上沉积第一钝化层，采用普通掩模板通过构图工艺 形成包括第一钝化层过孔和第二钝化层过孔的图形，第一钝化层过孔开设在第一漏电极位 置，刻蚀掉第一钝化层使第一漏电极的上表面暴露出来，第二钝化层过孔开设在第二栅线 位置，刻蚀掉第一钝化层和栅绝缘层使第二栅线的上表面暴露出来； 步骤15、在完成步骤14的基板上沉积第一导电薄膜，采用普通掩模板通过构图工 艺形成包括第一像素电极的图形，第一像素电极通过第一钝化层过孔与第一漏电极连接， 第一像素电极通过第二钝化层过孔与第二栅线连接； 步骤16、在完成步骤15的基板上沉积第二钝化层，采用普通掩模板通过构图工艺 形成包括第三钝化层过孔的图形，第三钝化层过孔开设在第二漏电极位置；
步骤17、在完成步骤16的基板上沉积第二导电薄膜，采用普通掩模板通过构图工 艺形成包括第二像素电极的图形，第二像素电极通过第三钝化层过孔与第二漏电极连接。
具体地，首先采用磁控溅射或热蒸发的方法，在基板(如玻璃基板或石英基板) 上沉积一层第一金属薄膜。第一金属薄膜可以是使用铝、铬、钨、钽、钛、钼或铝镍等金属构 成的单层金属薄膜结构，也可以是使用上述材料组成的多层金属薄膜结构。采用普通掩模 板通过第一次构图工艺对第一金属薄膜进行构图，在基板的一定区域上形成包括栅电极、 第一栅线和第二栅线的图形，其中栅电极和第一栅线的结构形式与现有技术的结构形式相 同，水平设置的第二栅线分别位于每个像素区域内，且相邻像素区域内的第二栅线相互绝 缘。实际应用中，该过程中还可以同时形成公共电极线，公共电极线与第一栅线平行，用于 与像素电极构成存储电容，形成存储电容在公共电极线上(Cs on Common)的像素结构。
之后，在完成上述图形的基板上，采用PECVD方法依次沉积栅绝缘层、半导体层和 掺杂半导体层。采用普通掩模板通过第二次构图工艺对半导体层和掺杂半导体层进行构 图，形成包括第一有源层和第二有源层的图形，其中第一有源层位于栅电极上方，第二有源 层位于第二栅线上方。本构图工艺后，栅绝缘层覆盖整个基板，第一有源层和第二有源层图 形以外区域的半导体层和掺杂半导体层被完全刻蚀掉。 之后，在完成上述图形的基板上，采用溅射或热蒸发的方法沉积一层第二金属薄 膜。采用普通掩模板通过第三次构图工艺对第二金属薄膜进行构图，在基板上形成包括信 号线、第一源电极、第一漏电极、第一TFT沟道区域、电源线、第二源电极、第二漏电极和第 二TFT沟道区域的图形；其中信号线和电源线与第一栅线垂直，并与第一栅线一起限定了 像素区域；第一源电极的一端设置在第一有源层上，另一端与信号线连接，第一漏电极的 一端设置在第一有源层上，第一源电极和第一漏电极之间区域的掺杂半导体层被完全刻蚀 掉，并刻蚀掉部分半导体层，形成第一 TFT沟道区域；第二源电极的一端设置在第二有源层 上，另一端与电源线连接，第二漏电极的一端设置在第二有源层上，第二源电极和第二漏电 极之间区域的掺杂半导体层被完全刻蚀掉，并刻蚀掉部分半导体层，形成第二 TFT沟道区 域。这样，在邻近第一栅线与信号线交叉点的位置形成了一个作为寻址元件的第一薄膜晶 体管，该第一薄膜晶体管包括栅电极、第一有源层、第一源电极、第一漏电极和第一TFT沟 道区域，在第二栅线邻近电源线的位置形成了一个控制有机发光二极管的第二薄膜晶体 管，该第二薄膜晶体管包括第二栅线、第二有源层、第二源电极、第二漏电极和第二TFT沟 道区域，第二栅线将作为第二薄膜晶体管的栅电极。 之后，在完成上述结构图形的基板上，采用PECVD方法沉积一层第一钝化层。采用 普通掩模板通过第四次构图工艺对第一钝化层进行构图，形成包括第一钝化层过孔和第二 钝化层过孔的图形。其中，第一钝化层过孔开设在第一漏电极位置，刻蚀掉第一钝化层使第 一漏电极的上表面暴露出来，第二钝化层过孔开设在第二栅线位置，刻蚀掉第一钝化层和 栅绝缘层使第二栅线的上表面暴露出来。 之后，在完成上述结构图形的基板上，采用溅射或热蒸发的方法沉积一层第一导 电薄膜。采用普通掩模板通过第五次构图工艺对第一导电薄膜进行构图，形成包括第一像 素电极的图形，第一像素电极通过第一钝化层过孔与第一漏电极连接，同时第一像素电极 通过第二钝化层过孔与第二栅线连接。在实际应用中，第一像素电极既可以与公共电极线 构成存储电容，形成存储电容在公共电极线上(Cs on Common)的像素结构，第一像素电极 也可以与栅线构成存储电容，形成存储电容在栅线上(Cs on Gate)的像素结构，或者二者 的组合结构。
之后，在完成上述结构图形的基板上，采用PECVD方法沉积一层第二钝化层。采 用普通掩模板通过第六次构图工艺对第二钝化层进行构图，形成包括第三钝化层过孔的图 形。其中，第三钝化层过孔开设在第二漏电极位置，刻蚀掉第二钝化层和第一钝化层，使第 二漏电极的上表面暴露出来。此过程中还可以同时形成栅线接口区域(栅线PAD)图形和 数据线接口区域(数据线PAD)图形。 最后，在完成上述结构图形的基板上，采用溅射或热蒸发的方法沉积一层第二导 电薄膜，第二导电薄膜可以采用透明材质的氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铝锌等材料，也可以
采用其它导电材料。采用普通掩模板通过第七次构图工艺对第二导电薄膜进行构图，形成 包括第二像素电极的图形，第二像素电极通过第三钝化层过孔与第二漏电极连接。
图24为本发明有源矩阵有机发光二极管像素结构的制造方法第二实施例的流程 图，具体包括 步骤21、在基板上沉积第一金属薄膜，采用普通掩模板通过构图工艺形成包括栅 电极、第一栅线和第二栅线的图形，其中第二栅线分别位于每个像素区域内，且相邻像素区 域内的第二栅线相互绝缘； 步骤22、在完成步骤21的基板上依次沉积栅绝缘层、半导体层、掺杂半导体层和 第二金属薄膜，采用半色调或灰色调掩模板通过构图工艺形成包括信号线、第一有源层、第 一源电极、第一漏电极、第一TFT沟道区域、电源线、第二有源层、第二源电极、第二漏电极 和第二TFT沟道区域的图形，其中第一有源层位于栅电极上方，第二有源层位于第二栅线 上方，第一源电极的一端设置在第一有源层上，另一端与信号线连接，第一漏电极的一端设 置在第一有源层上，第一源电极和第一漏电极之间形成第一TFT沟道区域，第二源电极的 一端设置在第二有源层上，另一端与电源线连接，第二漏电极的一端设置在第二有源层上， 第二源电极和第二漏电极之间形成第二 TFT沟道区域； 步骤23、在完成步骤22的基板上沉积第一钝化层，采用普通掩模板通过构图工艺 形成包括第一钝化层过孔和第二钝化层过孔的图形，第一钝化层过孔开设在第一漏电极位 置，刻蚀掉第一钝化层使第一漏电极的上表面暴露出来，第二钝化层过孔开设在第二栅线 位置，刻蚀掉第一钝化层和栅绝缘层使第二栅线的上表面暴露出来； 步骤24、在完成步骤23的基板上沉积第一导电薄膜，采用普通掩模板通过构图工 艺形成包括第一像素电极的图形，第一像素电极通过第一钝化层过孔与第一漏电极连接， 第一像素电极通过第二钝化层过孔与第二栅线连接； 步骤25、在完成步骤24的基板上沉积第二钝化层，采用普通掩模板通过构图工艺 形成包括第三钝化层过孔的图形，第三钝化层过孔开设在第二漏电极位置；
步骤26、在完成步骤25的基板上沉积第二导电薄膜，采用普通掩模板通过构图工 艺形成包括第二像素电极的图形，第二像素电极通过第三钝化层过孔与第二漏电极连接。
本实施例中，步骤21、步骤23 步骤26的制备流程与前述第一实施例中步骤11、 步骤14 步骤17相同，不同的是，本实施例的步骤22是将第一实施例中步骤12和步骤13 的构图工艺合并成一个采用半色调或灰色调掩模板的构图工艺。以正性光刻胶为例，本实 施例步骤22具体包括 在完成步骤21的基板上，首先采用PECVD方法依次沉积栅绝缘层、半导体层和掺 杂半导体层，之后采用溅射或热蒸发的方法沉积一层第二金属薄膜。然后涂覆一层光刻胶，
13采用半色调或灰色调掩模板曝光，使光刻胶形成完全曝光区域(光刻胶完全去除区域)、部 分曝光区域(光刻胶部分去除区域)和未曝光区域(光刻胶完全保留区域)，其中未曝光区 域对应于信号线、第一源电极、第一漏电极、电源线、第二源电极和第二漏电极图形所在区 域，部分曝光区域对应于第一 TFT沟道区域和第二 TFT沟道区域图形所在区域，完全曝光区 域对应于上述图形以外的区域。显影处理后，未曝光区域光刻胶的厚度没有变化，部分曝光 区域光刻胶的厚度变薄，完全曝光区域的光刻胶被完全去除。首先对完全曝光区域进行第 一次刻蚀，分别刻蚀掉第二金属薄膜、搀杂半导体层和半导体层，形成信号线、第一有源层、 第一源电极、第一漏电极、电源线、第二有源层、第二源电极和第二漏电极图形。进行灰化处 理，完全去除部分曝光区域的光刻胶，对部分曝光区域进行第二次刻蚀，分别刻蚀掉第二金 属薄膜、搀杂半导体层和部分半导体层，使该区域露出半导体层，形成第一 TFT沟道区域和 第二TFT沟道区域图形。本构图工艺后，栅绝缘层覆盖整个基板，第一有源层和第二有源层 图形以外区域的半导体层和掺杂半导体层被完全刻蚀掉，但信号线、第一源电极、第一漏电 极、电源线、第二源电极和第二漏电极图形下保留有半导体层和掺杂半导体层。该过程已经 广泛应用于液晶显示器制造领域，这里不再赘述。 最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照 较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的 技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
权利要求
一种有源矩阵有机发光二极管像素结构，包括形成在基板上并限定了像素区域的第一栅线、信号线和电源线，所述像素区域内分别形成有作为寻址元件的第一薄膜晶体管、控制有机发光二极管的第二薄膜晶体管、第一像素电极和第二像素电极，其特征在于，所述像素区域内还形成有作为第二薄膜晶体管栅电极的第二栅线，所述第二栅线与所述第一栅线同层设置且与所述第一像素电极连接。
2. 根据权利要求1所述的有源矩阵有机发光二极管像素结构，其特征在于，所述第一 薄膜晶体管包括形成在基板上并与所述第一栅线连接的栅电极、形成在所述栅电极上并覆 盖整个基板的栅绝缘层、形成在所述栅绝缘层上并位于所述栅电极上方的第一有源层、与 所述信号线连接的第一源电极、与所述第一像素电极连接的第一漏电极以及第一源电极和 第一漏电极之间形成的第一 TFT沟道区域，所述第一源电极和第一漏电极上形成有第一钝 化层，所述第一钝化层上开设有第一钝化层过孔和第二钝化层过孔，所述第一像素电极形 成第一钝化层上，且所述第一像素电极通过第一钝化层过孔与第一漏电极连接，通过第二 钝化层过孔与第二栅线连接。
3. 根据权利要求1所述的有源矩阵有机发光二极管像素结构，其特征在于，所述第二 栅线上形成有栅绝缘层，所述栅绝缘层上形成有位于所述第二栅线上方的第二有源层，所 述第二有源层上形成有与所述电源线连接的第二源电极、与所述第二像素电极连接的第二 漏电极以及第二源电极和第二漏电极之间形成的第二TFT沟道区域，所述第二源电极和第 二漏电极上形成有第二钝化层，所述第二钝化层上开设有第二钝化层过孔，所述第二像素 电极形成在第二钝化层上，且所述第二像素电极通过第二钝化层过孔与第二漏电极连接。
4. 根据权利要求2或3所述的有源矩阵有机发光二极管像素结构，其特征在于，所述第 一有源层和第二有源层在同一次构图工艺中同时形成。
5. 根据权利要求2或3所述的有源矩阵有机发光二极管像素结构，其特征在于，所述信 号线、电源线、第一源电极、第一漏电极、第二源电极和第二漏电极在同一次构图工艺中同 时形成。
6. 根据权利要求2或3所述的有源矩阵有机发光二极管像素结构，其特征在于，所述第 一有源层、第二有源层、信号线、电源线、第一源电极、第一漏电极、第二源电极和第二漏电 极在同一次构图工艺中同时形成。
7. 根据权利要求1 3中任一权利要求所述的有源矩阵有机发光二极管像素结构，其 特征在于，所述像素区域内还形成有与所述第一像素电极构成存储电容的公共电极线，所 述公共电极线与所述第一栅线和第二栅线同层设置并在同一次构图工艺中同时形成。
8. —种有源矩阵有机发光二极管像素结构的制造方法，其特征在于，包括 步骤1、在基板上沉积第一金属薄膜，通过构图工艺形成包括栅电极、第一栅线和第二栅线的图形，其中第二栅线分别位于每个像素区域内，且相邻像素区域内的第二栅线相互 绝缘；步骤2、在完成步骤1的基板上沉积构图用的薄膜，通过构图工艺在像素区域内形成信 号线和电源线图形，在栅电极上方形成第一有源层、第一源电极、第一漏电极和第一TFT沟 道区域图形，在第二栅线上方形成第二有源层、第二源电极、第二漏电极和第二TFT沟道区 域图形；步骤3、在完成步骤2的基板上沉积第一钝化层，通过构图工艺形成包括第一钝化层过孔和第二钝化层过孔的图形，第一钝化层过孔开设在第一漏电极位置，第二钝化层过孔开 设在第二栅线位置；步骤4、在完成步骤3的基板上沉积第一导电薄膜，通过构图工艺形成包括第一像素电 极的图形，且第一像素电极通过第一钝化层过孔与第一漏电极连接、通过第二钝化层过孔 与第二栅线连接；步骤5、在完成步骤4的基板上沉积第二钝化层，通过构图工艺形成包括第三钝化层过 孔的图形，第三钝化层过孔开设在第二漏电极位置；步骤6、在完成步骤5的基板上沉积第二导电薄膜，通过构图工艺形成包括第二像素电 极的图形，第二像素电极通过第三钝化层过孔与第二漏电极连接。
9. 根据权利要求8所述的有源矩阵有机发光二极管像素结构的制造方法，其特征在 于，所述步骤2具体包括步骤211、在完成步骤1的基板上依次沉积栅绝缘层、半导体层和掺杂半导体层； 步骤212、采用普通掩模板通过构图工艺形成包括第一有源层和第二有源层的图形，其 中第一有源层位于栅电极上方，第二有源层位于第二栅线上方； 步骤213、在完成步骤212的基板上沉积第二金属薄膜；步骤214、采用普通掩模板通过构图工艺形成包括信号线、第一源电极、第一漏电极、第 一 TFT沟道区域、电源线、第二源电极、第二漏电极和第二 TFT沟道区域的图形，其中第一源 电极的一端设置在第一有源层上，另一端与信号线连接，第一漏电极的一端设置在第一有 源层上，第一源电极和第一漏电极之间形成第一TFT沟道区域，第二源电极的一端设置在 第二有源层上，另一端与电源线连接，第二漏电极的一端设置在第二有源层上，第二源电极 和第二漏电极之间形成第二 TFT沟道区域。
10. 根据权利要求8所述的有源矩阵有机发光二极管像素结构的制造方法，其特征在 于，所述步骤2具体包括步骤221、在完成步骤1的基板上依次沉积栅绝缘层、半导体层、掺杂半导体层和第二 金属薄膜；步骤222、采用半色调或灰色调掩模板通过构图工艺形成包括信号线、第一有源层、第 一源电极、第一漏电极、第一TFT沟道区域、电源线、第二有源层、第二源电极、第二漏电极 和第二TFT沟道区域的图形，其中第一有源层位于栅电极上方，第二有源层位于第二栅线 上方，第一源电极的一端设置在第一有源层上，另一端与信号线连接，第一漏电极的一端设 置在第一有源层上，第一源电极和第一漏电极之间形成第一TFT沟道区域，第二源电极的 一端设置在第二有源层上，另一端与电源线连接，第二漏电极的一端设置在第二有源层上， 第二源电极和第二漏电极之间形成第二 TFT沟道区域。
全文摘要
本发明涉及一种有源矩阵有机发光二极管像素结构及其制造方法。有源矩阵有机发光二极管像素结构包括形成在基板上并限定了像素区域的第一栅线、信号线和电源线，所述像素区域内分别形成有作为寻址元件的第一薄膜晶体管、控制有机发光二极管的第二薄膜晶体管、第一像素电极和第二像素电极，所述像素区域内还形成有作为第二薄膜晶体管栅电极的第二栅线，所述第二栅线与所述第一栅线同层设置且与所述第一像素电极连接。本发明通过在基板上设置第二栅线，且第二栅线与第一栅线在同一次构图工艺中完成，因此与现有技术九次构图工艺和顺序结构形式相比，使本发明不仅减少了工艺步骤，而且减少了像素结构的厚度。
文档编号H01L23/52GK101740605SQ20081022609
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月6日 优先权日2008年11月6日
发明者张弥 申请人:北京京东方光电科技有限公司