有源式有机电致发光器件背板及其制作方法

有源式有机电致发光器件背板及其制作方法
【专利摘要】本发明提供一种有源式有机电致发光器件背板及其制作方法，所述器件背板包括：基板（20）、设置在基板（20）上的数个有源薄膜晶体管像素阵列及设置在有源薄膜晶体管像素阵列上的有机平坦层（228）、有机电致发光电极（229）、像素定义层（25）及支撑体（28），每一有源薄膜晶体管像素阵列包括驱动薄膜晶体管（22）及开关薄膜晶体管（24），驱动薄膜晶体管（22）的栅极绝缘层（220）的厚度大于开关薄膜晶体管（24）的栅极绝缘层（240）的厚度，通过加厚驱动薄膜晶体管的栅极绝缘层，以降低驱动薄膜晶体管的栅极电容，进而增大驱动薄膜晶体管的亚阈值摆幅，可以很好的定义灰阶，同时保持开关薄膜晶体管的栅极绝缘层的厚度不变，使开关薄膜晶体管的亚阈值摆幅保持较小，可以降低操作电压与增加电路操作速度，有效提高品质。
【专利说明】有源式有机电致发光器件背板及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及平面显示领域，尤其涉及一种有源式有机电致发光器件背板及其制作方法。
【背景技术】
[0002]平面显示装置具有机身薄、省电、无辐射等众多优点，得到了广泛的应用。现有的平面显示装置主要包括液晶显示器(Liquid Crystal Display, LCD)及有机电致发光器件(Organic Electroluminescence Device, OELD),也称为有机发光二极管(Organic LightEmitting Diode, 0LED)。
[0003]现有的液晶显示器一般为背光型液晶显示器，其包括:壳体、设于壳体内的液晶显示面板及设于壳体内的背光模组(Backlight Module)。液晶显示面板的工作原理是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶分子，并在两玻璃基板上施加驱动电压来控制液晶分子的旋转，从而将背光模组的光线折射出来产生画面。
[0004]有机电致发光器件具备自发光、高亮度、宽视角、高对比度、可挠曲、低能耗等特性，因此受到广泛的关注，并作为新一代的显示方式，已开始逐渐取代传统液晶显示装置，被广泛应用在手机屏幕、电脑显示器、全彩电视机等领域。有机电致发光器件与传统的液晶显示器不同，其无需背光源，直接在玻璃基板上设置非常薄的有机材料涂层，当有电流通过时，这些有机材料涂层就会发光。
[0005]现有的有机发光二极管按驱动方式分类，包括:无源矩阵式有机发光二极管(Passive-matrix organic light emitting diode, PMOLED)与有源矩阵式有机发光二极管(Active-matrix organic light emitting diode,AM0LED),其中，请參阅图1,所述有源矩阵式有机发光二极管一般包括:基板502、形成于基板502上的薄膜晶体管(Thin FilmTransistor, TFT) 504及形成于薄膜晶体管504上的有机发光二极管506，所述薄膜晶体管504驱动有机发光二极管506发光，进而显示相应画面。
[0006]薄膜晶体管包括驱动薄膜晶体管(Driving TFT)、开关薄膜晶体管(switch TFT)及其他电路薄膜晶体管，在有机电致发光器件制备时，该驱动薄膜晶体管、开关薄膜晶体管及其他电路薄膜晶体管的栅极绝缘层(GI)同时形成，厚度相同，这就使得驱动薄膜晶体管、开关薄膜晶体管及其他电路薄膜晶体管的栅极电容(Ci)的大小相等，而薄膜晶体管的亚阈值摆幅(sub-threshold swing, S.S.),根据公式:S.S.=kT/q InlO (1+Cd/Ci),可知，该薄膜晶体管的亚阈值摆幅取决于栅极电容大小，而栅极电容大小取决于栅极绝缘层的厚度(C= e A/d)，那么当驱动薄膜晶体管、开关薄膜晶体管及其他电路薄膜晶体管的栅极绝缘层的厚度相等时，就导致驱动薄膜晶体管、开关薄膜晶体管及其他电路薄膜晶体管亚阈值摆幅的大小也相等。
[0007]薄膜晶体管亚阈值摆幅物理意义在于栅极电压与漏极电流之间的波形曲线(Curving)在亚阈值区的斜率，通常认为斜率在亚阈值区间内很高的曲线表现形式，将不利于用于反映灰阶变化的控制电压的输入控制；而在亚阈值区间内的斜率较低的曲线表现形式，将利于控制反映灰阶变化的控制电压，可知，当驱动薄膜晶体管亚阈值摆幅较小时，会导致有机电致发光器的灰阶不好定义，如果增加栅极绝缘层的厚度以增加驱动薄膜晶体管亚阈值摆幅，以便定义灰阶，那么就会导致开关薄膜晶体管及其他电路薄膜晶体管的亚阈值摆幅也随之増大，増大操作电压、降低电路的操作速度。
[0008]可见，驱动薄膜晶体管亚阈值摆幅与开关薄膜晶体管及其他电路薄膜晶体管的亚阈值摆幅之间存在矛盾，那么发明ー种解决两者之间矛盾的方案，对进ー步提高有机电致发光器的品质是非常必要的。

【发明内容】

[0009]本发明的目的在于提供一种有源式有机电致发光器件背板，结构简単，灰阶定义好，且操作电压小，电路操作速度快。
[0010]本发明的另一目的在于提供一种有源式有机电致发光器件背板的制作方法，其制程简单，能在保持开关薄膜晶体管亚阈值摆幅较小的前提下有效提高驱动薄膜晶体管的亚阈值摆幅，进而在不影响操作电压及电路操作速度的情况下，可以很好的定义灰阶，提升有机电致发光器件的品质。
[0011]为实现上述目的，本发明提供一种有源式有机电致发光器件背板，包括:基板、设置在基板上的数个有源薄膜晶体管像素阵列及设置在所述有源薄膜晶体管像素阵列上的有机平坦层、有机电致发光电极、像素定义层及支撑体，每一有源薄膜晶体管像素阵列包括驱动薄膜晶体管及开关薄膜晶体管，所述驱动薄膜晶体管的栅极绝缘层的厚度大于所述开关薄膜晶体管的栅极绝缘层的厚度。
[0012]所述驱动薄膜晶体管包括设置在基板上的结晶半导体层，设置在结晶半导体层上的第一栅极绝缘层、设置在第一栅极绝缘层上栅极绝缘结构、设置在栅极绝缘结构上的栅极、设置在栅极上的保护层、及设置在保护层上的源扱/漏极，所述第一栅极绝缘层与栅极绝缘结构共同形成所述驱动薄膜晶体管的栅极绝缘层，所述栅极绝缘结构用于减小驱动薄膜晶体管的栅极电容，进而増大驱动薄膜晶体管的亚阈值摆幅，以利于实现灰阶定义。
[0013]所述开关薄膜晶体管的栅极绝缘层的厚度小于或等于所述驱动薄膜晶体管第一栅极绝缘层的厚度。
[0014]所述有机平坦化层设置在源/漏极之上。
[0015]所述保护层包括氧化硅层、氮化硅层之一或其组合；所述有机电致发光电极的材料包含有氧化铟锡或银中至少ー种或其组合。
[0016]所述第一栅极绝缘层为单层或多层结构，其包括氧化硅层、氮化硅层之一或其组合；所述栅极绝缘结构为单层或多层结构，其包括氧化硅层、氮化硅层之一或其组合。
[0017]还包括缓冲层，该缓冲层设置于基板与所述有源薄膜晶体管像素阵列之间。
[0018]本发明还提供一种有源式有机电致发光器件背板的制作方法，包括以下步骤:
[0019]步骤1、提供一基板；
[0020]步骤2、在基板上形成缓冲层；
[0021]步骤3、在缓冲层上形成结晶半导体层；
[0022]步骤4、在结晶半导体层上依次沉积下层栅极绝缘层与上层栅极绝缘层；
[0023]步骤5、图案化该上层栅极绝缘层以形成驱动薄膜晶体管的栅极绝缘结构；所述下层栅极绝缘层形成驱动薄膜晶体管的第一栅极绝缘层及开关薄膜晶体管的栅极绝缘层，所述第一栅极绝缘层与栅极绝缘结构共同形成所述驱动薄膜晶体管的栅极绝缘层；
[0024]步骤6、在驱动薄膜晶体管的栅极绝缘层上形成驱动薄膜晶体管的栅极、保护层、及源扱/漏极，同时，在开关薄膜晶体管的栅极绝缘层形成开关薄膜晶体管的栅极、保护层、及源扱/漏扱；
[0025]步骤7、在驱动薄膜晶体管的源扱/漏极及开关薄膜晶体管的源扱/漏极形成有机平坦化层；
[0026]步骤8、在有机平坦化层上形成有机电致发光电极，该有机电致发光电极连接于所述驱动薄膜晶体管的源极/漏极上。
[0027]还包括步骤9、在有机平坦化层上形成像素定义层，在像素定义层上形成支撑体。
[0028]所述第一栅极绝缘层为单层或多层结构，其包括氧化硅层、氮化硅层之一或其组合；所述栅极绝缘结构为单层或多层结构，其包括氧化硅层、氮化硅层之一或其组合；所述保护层包括氧化娃层、氮化娃层之一或其组合；所述有机电致发光电极的材料包含有氧化铟锡或银中至少ー种或其组合。
[0029]本发明的有益效果:本发明的有源式有机电致发光器件背板及其制作方法，通过加厚驱动薄膜晶体管的栅极绝缘层，以降低驱动薄膜晶体管的栅极电容，进而増大了驱动薄膜晶体管的亚阈值摆幅，可以很好的定义灰阶，同时，保持开关薄膜晶体管的栅极绝缘层的厚度不变，使得开关薄膜晶体管的亚阈值摆幅保持较小，可以降低操作电压与増加电路操作速度，有效提高机电致发光器件的品质。
[0030]为了能更进一歩了解本发明的特征以及技术内容，请參阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供參考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
【专利附图】

【附图说明】
[0031]下面结合附图，通过对本发明的【具体实施方式】详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
[0032]附图中，
[0033]图1为现有的有源矩阵式有机发光二极管的大体结构示意图；
[0034]图2为本发明有源式有机电致发光器件背板的内部结构示意图；
[0035]图3为本发明有源式有机电致发光器件背板制作方法的流程图。
【具体实施方式】
[0036]为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
[0037]请參阅图2，本发明提供一种有源式有机电致发光器件背板，包括:基板20、设置在基板20上的数个有源薄膜晶体管像素阵列及设置在所述有源薄膜晶体管像素阵列上的有机平坦层228、有机电致发光电极229、像素定义层25及支撑体28，每一有源薄膜晶体管像素阵列包括驱动薄膜晶体管22及开关薄膜晶体管24，所述驱动薄膜晶体管22的栅极绝缘层220的厚度大于所述开关薄膜晶体管24的栅极绝缘层240的厚度，使得所述驱动薄膜晶体管22的栅极电容值小于所述开关薄膜晶体管24的栅极电容值，进而使得所述驱动薄膜晶体管22的亚阈值摆幅大于所述开关薄膜晶体管24的亚阈值摆幅，由于驱动薄膜晶体管22的亚阈值摆幅较大，可以很好的定义灰阶，同时由于开关薄膜晶体管24的亚阈值摆幅较小，可以降低操作电压与増加电路操作速度。
[0038]具体地，请參阅图2，所述驱动薄膜晶体管22包括设置在基板20上的结晶半导体层221，设置在结晶半导体层221上的第一栅极绝缘层222、设置在第一栅极绝缘层222上栅极绝缘结构224、设置在栅极绝缘结构224上的栅极225、设置在栅极225上的保护层226、及设置在保护层226上的源极/漏极227，所述第一栅极绝缘层222与栅极绝缘结构224共同形成所述驱动薄膜晶体管22的栅极绝缘层220，所述栅极绝缘结构224用于减小驱动薄膜晶体管22的栅极电容，进而増大驱动薄膜晶体管22的亚阈值摆幅，以利于实现灰阶定义。
[0039]在有机电致发光器件的生产制程中，所述开关薄膜晶体管24的栅极绝缘层240与所述驱动薄膜晶体管22第一栅极绝缘层222同时形成，使得所述开关薄膜晶体管24的栅极绝缘层240的厚度小于或等于所述驱动薄膜晶体管22第一栅极绝缘层222的厚度，优选的，所述栅极绝缘结构224的厚度大于第一栅极绝缘层222的厚度，使得驱动薄膜晶体管22的亚阈值摆幅足够大的同时，开关薄膜晶体管24的亚阈值摆幅足够小。
[0040]所述第一栅极绝缘层222为单层或多层结构，其包括氧化硅层、氮化硅层之一或其组合；所述栅极绝缘结构224为单层或多层结构，其包括氧化硅层、氮化硅层之一或其组
ム
ロ o
[0041]所述保护层226包括氧化硅层、氮化硅层之一或其组合；所述有机电致发光电极229的材料包含有氧化铟锡或银中至少ー种或其组合。
[0042]进ー步的，本发明的有机电致发光器件还包括缓冲层26，该缓冲层26设置于基板20与所述有源薄膜晶体管像素阵列之间，以防止杂质扩散至所述有源薄膜晶体管像素阵列。
[0043]请參阅图3，并參考图2，本发明还提供一种有源式有机电致发光器件背板的制作方法，包括以下步骤:
[0044]步骤1、提供一基板20。
[0045]所述基板20为透明基板，优选的，在本实施例中，所述基板20为玻璃基板。
[0046]步骤2、在基板20上形成缓冲层26。
[0047]该缓冲层26包括氧化硅层、氮化硅层之一或其组合，以防止杂质扩散至所述有源薄膜晶体管像素阵列。
[0048]步骤3、在缓冲层26上形成结晶半导体层221。
[0049]具体地，先在缓冲层26形成非晶硅层，再通过激光退火エ艺将该非晶硅层转变为多晶硅层，并图案化该多晶硅层，最后对多晶硅层进行掺杂制程，形成结晶半导体层221。
[0050]步骤4、在结晶半导体层221上依次沉积下层栅极绝缘层与上层栅极绝缘层。
[0051]该下层栅极绝缘层与上层栅极绝缘层均可为单层或多层结构，其包括氧化硅层、氮化娃层之ー或其组合。
[0052]步骤5、图案化该上层栅极绝缘层以形成驱动薄膜晶体管22的栅极绝缘结构224 ；所述下层栅极绝缘层形成驱动薄膜晶体管22的第一栅极绝缘层222及开关薄膜晶体管24的栅极绝缘层240，所述第一栅极绝缘层222与栅极绝缘结构224共同形成所述驱动薄膜晶体管22的栅极绝缘层220。
[0053]具体为，在预定驱动薄膜晶体管22的栅极225的下方形成栅极绝缘结构224，该栅极绝缘结构224为单层或多层结构，其包括氧化硅层、氮化硅层之一或其组合。
[0054]其具体エ艺可为:在上层栅极绝缘层覆ー层感光(photo-sensitive)材料,该层感光材料即为所谓的光阻，然后使得光线通过光罩照射于光阻上以将该光阻曝光。由于光罩上具有栅极绝缘结构224的图案，将使光线得以穿过光罩而照射于光阻上，使得光阻的曝光具有选择性，同时借此将光罩上的图案完整的复印至光阻上。然后，利用合适的显影液齐!Kdeveloper)除去部分光阻，使得光阻显现所需要的图案。
[0055]由于所述驱动薄膜晶体管22的栅极绝缘层220由第一栅极绝缘层222与栅极绝缘结构224共同形成，其厚度大于开关薄膜晶体管24的栅极绝缘层240，使得所述驱动薄膜晶体管22的栅极电容值小于所述开关薄膜晶体管24的栅极电容值，进而使得所述驱动薄膜晶体管22的亚阈值摆幅大于所述开关薄膜晶体管24的亚阈值摆幅，由于驱动薄膜晶体管22的亚阈值摆幅较大，可以很好的定义灰阶，同时由于开关薄膜晶体管24的亚阈值摆幅较小，可以降低操作电压与増加电路操作速度。
[0056]步骤6、在驱动薄膜晶体管22的栅极绝缘层220上形成驱动薄膜晶体管22的栅极225、保护层226、及源极/漏极227，同时，在开关薄膜晶体管24的栅极绝缘层240形成开关薄膜晶体管24的栅极245、保护层246、及源极/漏极247。
[0057]所述保护层226包括氧化硅层、氮化硅层之一或其组合。
[0058]步骤7、在驱动薄膜晶体管22的源极/漏极227及开关薄膜晶体管24的源极/漏极247形成有机平坦化层228。
[0059]所述有机平坦化层228用于平坦化整个有源薄膜晶体管像素阵列的结构，是便于实现后续制程。
[0060]步骤8、在有机平坦化层228上形成有机电致发光电极229，该有机电致发光电极229连接于所述驱动薄膜晶体管22的源极/漏极227上。
[0061]所述有机电致发光电极229的材料包含有氧化铟锡或银中至少ー种或其组合。
[0062]步骤9、在有机平坦化层228上形成像素定义层25，在像素定义层25上形成支撑体28。
[0063]所述支撑体28用于支撑封装盖板(未图示)，其可通过光罩制程形成。
[0064]综上所述，本发明的有源式有机电致发光器件背板及其制作方法，通过加厚驱动薄膜晶体管的栅极绝缘层，以降低驱动薄膜晶体管的栅极电容，进而増大了驱动薄膜晶体管的亚阈值摆幅，可以很好的定义灰阶，同时，保持开关薄膜晶体管的栅极绝缘层的厚度不变，使得开关薄膜晶体管的亚阈值摆幅保持较小，可以降低操作电压与増加电路操作速度，有效提闻机电致发光器件的品质。
[0065]以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种有源式有机电致发光器件背板，其特征在于，包括:基板(20)、设置在基板(20)上的数个有源薄膜晶体管像素阵列及设置在所述有源薄膜晶体管像素阵列上的有机平坦层(228)、有机电致发光电极(229)、像素定义层(25)及支撑体(28)，每一有源薄膜晶体管像素阵列包括驱动薄膜晶体管(22)及开关薄膜晶体管(24)，所述驱动薄膜晶体管(22)的栅极绝缘层(220)的厚度大于所述开关薄膜晶体管(24)的栅极绝缘层(240)的厚度。
2.如权利要求1所述的有源式有机电致发光器件背板，其特征在于，所述驱动薄膜晶体管(22)包括设置在基板(20)上的结晶半导体层(221)，设置在结晶半导体层(221)上的第一栅极绝缘层(222)、设置在第一栅极绝缘层(222)上栅极绝缘结构(224)、设置在栅极绝缘结构(224)上的栅极(225)、设置在栅极(225)上的保护层(226)、及设置在保护层(226)上的源扱/漏极(227)，所述第一栅极绝缘层(222)与栅极绝缘结构(224)共同形成所述驱动薄膜晶体管(22)的栅极绝缘层(220)，所述栅极绝缘结构(224)用于减小驱动薄膜晶体管(22)的栅极电容，进而増大驱动薄膜晶体管(22)的亚阈值摆幅，以利于实现灰阶定义。
3.如权利要求2所述的有源式有机电致发光器件背板，其特征在于，所述开关薄膜晶体管(24)的栅极绝缘层(240)的厚度小于或等于所述驱动薄膜晶体管(22)第一栅极绝缘层(222)的厚度。
4.如权利要求2所述的有源式有机电致发光器件背板，其特征在于，所述有机平坦化层(228)设置在源极/漏极(227)之上。
5.如权利要求2所述的有源式有机电致发光器件背板，其特征在于，所述保护层(226)包括氧化娃层、氮化娃层之一或其组合；所述有机 电致发光电极(229)的材料包含有氧化铟锡或银中至少ー种或其组合。
6.如权利要求2所述的有源式有机电致发光器件背板，其特征在于，所述第一栅极绝缘层(222)为单层或多层结构，其包括氧化硅层、氮化硅层之一或其组合；所述栅极绝缘结构(224)为单层或多层结构，其包括氧化硅层、氮化硅层之一或其组合。
7.如权利要求1所述的有源式有机电致发光器件背板，其特征在于，还包括缓冲层(26)，该缓冲层(26)设置于基板(20)与所述有源薄膜晶体管像素阵列之间。
8.一种有源式有机电致发光器件背板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤1、提供一基板(20);步骤2、在基板(20)上形成缓冲层(26)；步骤3、在缓冲层(26)上形成结晶半导体层(221)；步骤4、在结晶半导体层(221)上依次沉积下层栅极绝缘层与上层栅极绝缘层；步骤5、图案化该上层栅极绝缘层以形成驱动薄膜晶体管(22)的栅极绝缘结构(224)；所述下层栅极绝缘层形成驱动薄膜晶体管(22)的第一栅极绝缘层(222)及开关薄膜晶体管(24)的栅极绝缘层(240)，所述第一栅极绝缘层(222)与栅极绝缘结构(224)共同形成所述驱动薄膜晶体管(22)的栅极绝缘层(220)；步骤6、在驱动薄膜晶体管(22)的栅极绝缘层(220)上形成驱动薄膜晶体管(22)的栅极(225)、保护层(226)、及源扱/漏极(227)，同时，在开关薄膜晶体管(24)的栅极绝缘层(240)形成开关薄膜晶体管(24)的栅极(245)、保护层(246)、及源扱/漏极(247)；步骤7、在驱动薄膜晶体管(22)的源扱/漏极(227)及开关薄膜晶体管(24)的源扱/漏极(247)形成有机平坦化层(228)；步骤8、在有机平坦化层(228 )上形成有机电致发光电极(229 )，该有机电致发光电极(229)连接于所述驱动薄膜晶体管(22)的源扱/漏极(227)上。
9.如权利要求8所述的有源式有机电致发光器件背板的制作方法，其特征在于，还包括步骤9、在有机平坦化层(228)上形成像素定义层(25)，在像素定义层(25)上形成支撑体(28)。
10.如权利要求8所述的有源式有机电致发光器件背板的制作方法，其特征在于，所述第一栅极绝缘层(222)为单层或多层结构，其包括氧化硅层、氮化硅层之一或其组合；所述栅极绝缘结构(224)为单层或多层结构，其包括氧化硅层、氮化硅层之一或其组合；所述保护层(226)包括氧化娃层、氮化娃层之一或其组合；所述有机电致发光电极(229)的材料包含有氧化铟锡或银中 至少ー种或其组合。
【文档编号】H01L51/56GK103456765SQ201310410909
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2013年9月10日
【发明者】徐源竣 申请人:深圳市华星光电技术有限公司