一種amoled的集成結構及集成方法
2023-12-02 20:03:26
專利名稱：一種amoled的集成結構及集成方法
技術領域：
本發明涉及一種有機光電顯示器件，更具體地講，涉及一種有源矩陣有機發光二極體(AMOLED)的結構及其集成方法，屬於光電顯示技術領域。
背景技術：
有源矩陣有機發光二極體(縮寫為AM0LED)由於其主動發光、廣視角、高對比度、 色域豐富、響應速度快、構造簡單、低功耗及可實現柔性顯示等特性，將成為下一代顯示器件的主力軍。鑑於有機發光二極體(OLED)的電流驅動特性，其每個像素都有一個對應由薄膜電晶體(TFT)和電容組成的電路來驅動和控制OLED發光元件，其中驅動薄膜電晶體與OLED直接連接，將電壓信號轉換成電流，並結合電容和其餘薄膜電晶體構成驅動電路，實現像素的選通、驅動和補償等功能。由OLED和驅動電路組成的像素以陣列形式排列，每個像素都由開關信號和光強信號共同控制，決定像素的開關狀態和發光強度，進而形成一幅完整的圖像。以單個像素為例，製備AMOLED的傳統的集成工藝是在基板上先製備驅動電路，再在空白的區域製備OLED器件。若採用目前底發光結構的0LED，雖然集成工藝較為成熟並易於實現，但是先製備的不透明的驅動電路會限制發光區域的大小，從而影響像素的開口率；若採用頂發光結構的0LED，雖然可以使像素的開口率不受驅動電路限制，實現約100 %的開口率，但是卻面臨著頂電極、反型層和封裝等諸多結構和工藝難點。
發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供一種AMOLED的集成結構及集成方法，其結合底發光結構OLED成熟的工藝，利用N型薄膜電晶體對底發光結構OLED驅動的技術，實現等效的頂發光結構的AMOLED系統，從而達到簡化工藝步驟、提高生產效率、提高器件的工藝兼容性和冗餘度的目的。本發明是通過以下技術方案實現的一種AMOLED的集成結構，其由分別製備在兩個獨立的基板上的底發光結構的OLED面板和驅動電路背板構成；所述OLED面板包括基板和依次層疊在該基板上的陽極層、功能層和陰極層；所述驅動電路背板包括絕緣基板、驅動電路、信號輸出端連接點、封裝層和擴展電極，其中，絕緣基板位於最底層，驅動電路和信號輸出端連接點相互連接且位於絕緣基板之上，封裝層位於驅動電路和信號輸出端連接點之上，擴展電極位於封裝層之上且伸出端穿過封裝層與信號輸出端連接點相連接；所述OLED面板的陰極層面向對準驅動電路背板的擴展電極並相互疊層粘合。所述的驅動電路由若干薄膜電晶體和若干電容構成，該薄膜電晶體包括依次層疊在所述絕緣基板上的柵電極、柵極絕緣層、半導體層和源/漏電極，該電容包括依次層疊在同一絕緣基板上的第一電極、絕緣層和第二電極。本發明解決其技術問題的另一技術方案為
一種用於所述AMOLED的集成結構的集成方法，其包括以下具體步驟第一步，製備OLED面板①利用洗滌劑溶液、丙酮、去離子水和乙醇超聲清洗所述基板，再烘乾；②在基板上依次製備所述陽極層、功能層和陰極層；第二步，製備驅動電路背板①利用洗滌劑溶液、丙酮、去離子水 和乙醇超聲清洗所述絕緣基板，再烘乾；②在所述絕緣基板上依次製備所述薄膜電晶體的柵電極、絕緣層、半導體層、源/漏電極，同時製備所述信號輸出端連接點以及所述電容的第一電極、絕緣層和第二電極，並連接各薄膜電晶體和電容構成所述驅動電路，然後採用所述封裝層對該驅動電路和信號輸出端連接點進行封裝，隨後貫通該封裝層製成連接信號輸出端連接點的通道，並在封裝層之上和該通道中製備所述擴展電極連接和引出信號輸出端連接點。第三步，集成AMOLED結構將製成的OLED面板翻轉，使所述陰極層面向所述驅動電路背板的擴展電極，兩者對準併疊層粘合，完成AMOLED的集成。區別於傳統的將OLED逐層製備在驅動電路背板上的AMOLED製造技術，本發明將OLED面板與驅動電路背板首先在各自的基板上獨立製備完成，然後通過已成熟的對準技術，將OLED面板與驅動電路背板疊層粘合在一起，形成完整的AMOLED系統，實現單個像素以N型薄膜電晶體驅動底發射結構的OLED的技術。本發明所述的AMOLED集成結構及其集成方法具有以下優點能有效地利用成熟的底發光結構的OLED實現頂發光功能，提高像素開口率，增加像素電路設計時冗餘度，能夠實現更多器件、更高功能型的像素電路；OLED面板與驅動電路背板的製備過程相互獨立，避免傳統工藝中後期OLED不良率導致的驅動電路背板的損失；兩個製備過程可以同時進行，從而提高了生產效率，降低了工藝成本，縮短了生產周期，具有很好的產業兼容性。
圖1A是本發明OLED面板的結構示意圖。圖1B是本發明OLED面板經翻轉後的示意圖。圖2A是本發明驅動電路背板的結構示意圖。圖2B是本發明驅動電路中薄膜電晶體的結構示意圖。圖2C是本發明驅動電路中電容的結構示意圖。圖3是本發明的結構示意圖。圖4是本發明實施例中的驅動電路原理圖。
具體實施例方式本發明涉及一種OLED面板與驅動電路背板的集成技術，其將傳統底發光結構的OLED和驅動電路背板分別製備在兩個獨立的基板上，通過成熟的對準工藝和疊層粘合技術，將OLED面板與驅動電路背板連接在一起，形成一個實現頂發光功能的完整等效的AMOLED 系統。
下面結合附圖進一步描述本發明的實施方案。請參閱圖3，圖示AMOLED (有源矩陣有機發光二極體)的集成結構由底發光結構的OLED面板和驅動電路背板構成，該OLED面板和驅動電路背板分別製備在兩個獨立的基板上。請參閱圖1A，所述OLED面板為經典的底發光結構，其包括基板10和依次層疊在該基板上的陽極層11、功能層12和陰極層13 ;其中，陽極層11位於基板10之上，功能層12位於陰極層13之上，陰極層13位於功能層12之上。所述基板10為玻璃或塑料薄膜等透光性較好的絕緣材料，所述陽極層11通常為採用無機金屬氧化物(如氧化銦錫IT0、氧化銦鋅IZO等)、有機導電聚合物(如PED0T:PSS、PANI等)或高功函數金屬材料(如金、銅、銀、鉬等)製成的透明導電薄膜。所述功能層12包括空穴注入層、空穴傳輸層、發光層、電子傳輸層、電子注入層和 緩衝層等，該功能層電致發光可以是紅光、綠光、藍光或白光等，取決發光層所用的材料，該發光層可以是單層發光層，也可以是組合發光層。請參閱圖2A，所述驅動電路背板包括絕緣基板20、驅動電路21、信號輸出端連接點22、封裝層23和擴展電極24，其中，絕緣基板20位於最底層，驅動電路21和信號輸出端連接點22相互連接且位於絕緣基板20之上，信號輸出端連接點22為驅動電路21的引出點，封裝層23位於驅動電路21和信號輸出端連接點22之上，擴展電極24位於封裝層23之上，並且其下部具有伸出端穿過封裝層23與信號輸出端連接點22相連接，從而驅動電路21的信號輸出電極被引出，以便與所述OLED面板集成。所述的驅動電路21由若干薄膜電晶體和若干電容以一定的方式連接構成，其器件數目和連接方式取決於驅動電路21所實現的功能；該若干薄膜電晶體的器件結構一致，不僅限於底柵頂接觸式的薄膜電晶體，還包括底柵底接觸、頂柵底接觸和頂柵頂接觸的結構。如圖2B所示，所述薄膜電晶體包括依次層疊在所述絕緣基板20上的柵電極31、柵極絕緣層32、半導體層33和源/漏電極34 ;其中，絕緣基板20位於最底層，為驅動電路21的基板，柵電極31位於絕緣基板20之上，柵極絕緣層32位於柵電極31之上，半導體層33位於柵絕緣層32之上，源/漏電極34位於半導體層33之上。所述絕緣基板20為玻璃或塑料薄膜等；所述柵電極31和源/漏電極34為金、銀、銅或鋁等，或者為銦錫氧化物(ITO)或重摻雜的矽，或者為聚3，4-乙撐二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸鹽有機導電材料(PED0T:PSS)；所述柵極絕緣層32為由二氧化矽、氮化矽、金屬氧化物或者有機聚合物等材料構成的絕緣薄膜；所述半導體層33為N型氧化鋅、氧化銦鎵鋅、氧化銦鋅或氧化銦鎵等金屬氧化物半導體，或者為有機半導體材料。如圖2C所示，所述若干電容結構一致，與薄膜電晶體採用同一絕緣基板20，其包括依次層疊在絕緣基板20上的第一電極41、絕緣層42和第二電極43 ;其中，絕緣基板20位於電容的最底層，第一電極41位於基板20之上,絕緣層42位於第一電極41之上,第二電極43位於絕緣層42之上。所述第一電極41和第二電極43為金、銀、銅或鋁等，或者為銦錫氧化物(ITO)或重摻雜的矽，或者為聚3，4-乙撐二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸鹽有機導電材料(PED0T:PSS);所述絕緣層42與薄膜電晶體的柵極絕緣層32使用同樣的材料，為由二氧化矽、氮化矽、金屬氧化物或者有機聚合物等材料構成的絕緣薄膜。
所述OLED面板如圖1B所示翻轉後，其陰極層13面向對準驅動電路背板的擴展電極24並相互疊層粘合，從而構成AMOLED (有源矩陣有機發光二極體)的集成結構。用於上述AMOLED結構的集成方法包括以下具體步驟第一步，製備OLED面板①利用洗滌劑溶液、丙酮、去離子水和乙醇超聲清洗所述基板10，再烘乾；②在基板10上依次製備所述陽極層11、功能層12和陰極層13。所述陽極層11、功能層12和陰極層13是通過真空蒸鍍、離子團束沉積、離子鍍、直流濺射鍍膜、RF濺射鍍膜、離子束濺射鍍膜、離子束輔助沉積、等離子增強化學氣相沉積、高密度電感耦合式等離子體源化學氣相沉積、觸媒式化學氣相沉積、磁控濺射、電鍍、旋塗、浸 塗、噴墨列印、輥塗、LB膜、刻蝕等工藝中的一種或者幾種方式形成的。第二步，製備驅動電路背板①利用洗滌劑溶液、丙酮、去離子水和乙醇超聲清洗所述絕緣基板20，再烘乾；②在所述絕緣基板20上依次製備所述薄膜電晶體的柵電極31、絕緣層32、半導體層33和源/漏電極34，同時製備所述信號輸出端連接點22以及所述電容的第一電極41、絕緣層42和第二電極43，並按照所述驅動電路21的方案連接各薄膜電晶體和電容構成驅動電路21 ;然後採用絕緣材料構成的封裝層23對該驅動電路21和信號輸出端連接點22進行封裝，隨後貫通該封裝層23製成連接信號輸出端連接點22的通道，並在封裝層23之上和該通道中製備所述擴展電極24連接和引出信號輸出端連接點22。製備所述薄膜電晶體、電容、信號輸出端連接點22、封裝層23和擴展電極24是通過真空蒸鍍、離子團束沉積、離子鍍、直流濺射鍍膜、RF濺射鍍膜、離子束濺射鍍膜、離子束輔助沉積、等離子增強化學氣相沉積、高密度電感耦合式等離子體源化學氣相沉積、觸媒式化學氣相沉積、磁控濺射、電鍍、旋塗、浸塗、噴墨列印、輥塗、LB膜、刻蝕等工藝中的一種或者幾種方式進行的。第三步，集成AMOLED結構將已製備完成的底發射結構的OLED面板翻轉，使所述陰極層13面向所述驅動電路背板的擴展電極24，分別製備有OLED和驅動電路的兩個基板對準併疊層粘合，完成AMOLED的集成。驅動電路背板對OLED起到封裝的作用，翻轉後的OLED可實現等效的頂發光功能。以下為採用所述方法集成AMOLED的具體實施例，但是本發明並不局限於這些實施例。實施例1OLED器件的實現以玻璃為基板10，對基板10進行清洗處理後，通過磁控濺射的工藝在基底10表面形成氧化銦錫透明導電薄膜作為陽電極11 ;功能層12所包括的空穴注入層、空穴傳輸層、發光層、電子傳輸層、電子注入層採用真空蒸鍍工藝製備，最後通過真空蒸鍍工藝在功能層12表面形成鋁薄膜作為陰極層13。驅動電路21採用玻璃作為絕緣基板20，所述信號輸出端連接點22為蒸渡的鋁電極，封裝層23採用原子沉積法製備的氮化矽，然後在信號輸出端連接點22對應的位置用刻蝕的方式打通孔，然後蒸鍍鋁作為擴展電極24。驅動電路21由兩個薄膜電晶體(Msw，Ms)和一個電容(Cs)構成，薄膜電晶體和電容按圖4所示的電路原理圖連接，其中節點a對應為信號輸出端連接點22。所述薄膜電晶體的製備，首先通過蒸鍍工藝在絕緣基板20上製備鋁薄膜作為柵電極31 ;通過原子層沉積法製備氮化矽作為柵極絕緣層32 ;以射頻濺射法將銦鎵鋅氧薄膜沉積在柵極絕緣層32表面製備半導體層33 ;採用蒸鍍的鋁在半導體層33上製備源/漏電34。同時在絕緣基板20上製備電容，第一電極41為蒸鍍的鋁電極，絕緣層42採用與薄膜電晶體的柵絕緣層32相同的材料，為原子層沉積法製備的氮化矽，第二電極43為蒸鍍的鋁電極。過程中器件絕緣層或半導體的圖形化，以及連接處於不同層的器件的電極時會用到刻蝕和過孔等工藝。最後將OLED面板翻轉，將其陰極層13面向驅動電路背板的擴展電極24，與驅動電路背板對準，將陰極層13與擴展電極24疊層粘合後，形成一個完整的AMOLED系統，結構如圖3所示，同時驅動電路背板成為OLED器件的封裝板。·
權利要求
1.一種AMOLED的集成結構，其特徵在於所述由分別製備在兩個獨立的基板上的底發光結構的OLED面板和驅動電路背板構成；所述OLED面板包括基板和依次層疊在該基板上的陽極層、功能層和陰極層；所述驅動電路背板包括絕緣基板、驅動電路、信號輸出端連接點、封裝層和擴展電極，其中，絕緣基板位於最底層，驅動電路和信號輸出端連接點相互連接且位於絕緣基板之上，封裝層位於驅動電路和信號輸出端連接點之上，擴展電極位於封裝層之上且伸出端穿過封裝層與信號輸出端連接點相連接；所述OLED面板的陰極層面向對準驅動電路背板的擴展電極並相互疊層粘合。
2.根據權利要求1所述的AMOLED的集成結構，其特徵在於所述的驅動電路由若干薄膜電晶體和若干電容構成，該薄膜電晶體包括依次層疊在所述絕緣基板上的柵電極、柵極絕緣層、半導體層和源/漏電極，該電容包括依次層疊在同一絕緣基板上的第一電極、絕緣層和第二電極。
3.一種用於權利要求1所述AMOLED的集成結構的集成方法，其特徵在於所述集成方法包括以下具體步驟第一步，製備OLED面板①利用洗滌劑溶液、丙酮、去離子水和乙醇超聲清洗所述基板，再烘乾；②在基板上依次製備所述陽極層、功能層和陰極層；第二步，製備驅動電路背板①利用洗滌劑溶液、丙酮、去離子水和乙醇超聲清洗所述絕緣基板，再烘乾；②在所述絕緣基板上依次製備所述薄膜電晶體的柵電極、絕緣層、半導體層、源/漏電極，同時製備所述信號輸出端連接點以及所述電容的第一電極、絕緣層和第二電極，並連接各薄膜電晶體和電容構成所述驅動電路，然後採用所述封裝層對該驅動電路和信號輸出端連接點進行封裝，隨後貫通該封裝層製成連接信號輸出端連接點的通道，並在封裝層之上和該通道中製備所述擴展電極連接和引出信號輸出端連接點。第三步，集成AMOLED結構將製成的OLED面板翻轉，使所述陰極層面向所述驅動電路背板的擴展電極，兩者對準併疊層粘合，完成AMOLED的集成。
全文摘要
一種AMOLED的集成結構，其由分別製備在兩個獨立的基板上的底發光結構的OLED面板和驅動電路背板構成；所述OLED面板包括基板和依次層疊在該基板上的陽極層、功能層和陰極層；所述驅動電路背板包括絕緣基板、驅動電路、信號輸出端連接點、封裝層和擴展電極，其中，絕緣基板位於最底層，驅動電路和信號輸出端連接點相互連接且位於絕緣基板之上，封裝層位於驅動電路和信號輸出端連接點之上，擴展電極位於封裝層之上且伸出端穿過封裝層與信號輸出端連接點相連接；所述OLED面板的陰極層面向對準驅動電路背板的擴展電極並相互疊層粘合。本發明具有良好的工藝兼容性和冗餘度，簡化了工藝、提高了生產效率，能夠促進AMOLED的產業化應用。
文檔編號H01L21/77GK103000663SQ20121058590
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者徐小麗, 陳蘇傑, 李思瑩, 崔晴宇, 郭小軍 申請人:上海交通大學