CN100356576C - 有机电致发光装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种有机电致发光装置包括：第一衬底和第二衬底，它们彼此间隔且相互面对；一有机电致发光二极管，其位于第二衬底的内表面上；一栅极线，它沿着第一方向形成于第一衬底的内表面上；一数据线，它沿着与第一方向相交的第二方向形成；一电源线，其与数据线间隔开且沿着第二方向形成，该电源线由与栅极线相同的材料形成，该电源线在栅极线与电源线交叉的部分附近有一电源连接线；一开关薄膜晶体管，其位于栅极线与数据线的交叉部分上，该开关薄膜晶体管包括由非晶硅形成的第一半导体层；一驱动薄膜晶体管，其位于开关薄膜晶体管与电源线的交叉部分上，该驱动薄膜晶体管包括由非晶硅形成的第二半导体层；一连接电极，其接至驱动薄膜晶体管，并且由与数据线相同的材料形成；和一电连接图案，其对应于连接电极，用来将连接电极电连接到有机电致发光二极管上，其中开关薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管还分别包括第一栅极绝缘层和第二栅极绝缘层，第一栅极绝缘层具有与第一半导体层相同的形状，第二栅极绝缘层具有与第二半导体层相同的形状。
Description
本发明要求享有2002年12月26日于韩国提出的第P2002-084578号韩国专利申请的权益，其在此引用以作参考。
技术领域
本发明涉及一种平板显示装置，更具体地说是涉及一种有机电致发光装置及其制造方法。
背景技术
液晶显示(LCD)装置因其重量轻和功耗低而广泛用于平板显示装置领域。液晶显示(LCD)装置不是一种发光器件，而是一种需要附加光源来显示图像的光接受器件。因此，在改善液晶显示板的亮度、对比率、视角和加大其尺寸方面技术上存在有局限性。为此，在这个领域正在进行更多的研究，以开发出能够克服前述问题的新型平板显示器件。
有机电致发光装置是这些新型平板显示器件中的一种。由于有机电致发光装置发光、考虑到较宽的视角和较大的对比率，所以与液晶显示(LCD)装置相比，有机电致发光装置更占优势。另外，有机电致发光装置无需背照光。且有机电致发光装置还具有重量轻、外形薄和功耗低的优点。此外，有机电致发光装置可以以低DC(直流)驱动并且响应速度快。由于有机电致发光装置采用一种固体材料而不是流体材料如液晶，所以如果在受到外部冲击的情况下，有机电致发光装置更为稳定。与液晶相比，固体材料的工作温度范围更宽。
与LCD装置相比，有机电致发光装置在生产成本方面也具有优势。具体地说，制造一有机电致发光装置所需的所有设备就是一淀积设备和一封装设备，而液晶显示(LCD)装置或者等离子显示板(PDP)需要许多种设备。这样，与液晶显示(LCD)装置或者等离子显示板(PDP)相比，有机电致发光装置的制造过程就非常简单。
有机电致发光装置可以分为无源矩阵型装置或者有源矩阵型装置。在有源矩阵型有机电致发光装置中，施加到象素上的电压还可以存储到存储电容CST中以使该电压得到保持，直到施加下一幀信号为止。因此，不管扫描线的数目有多少，该象素可以将该信号一直保持到下一幀开始为止。有源矩阵型有机电致发光装置可以以较低的直流(DC)电获得合适的亮度。另外，对于大屏幕尺寸来说，有源矩阵型有机电致发光装置具有诸如功耗低和分辨率高之类的优点。下文将参照图1描述有源矩阵型有机电致发光装置的基本结构和工作特性。
图1是一种已有技术有源矩阵型有机电致发光装置的电路图。下文将参照图1描述这种有源矩阵型有机电致发光装置的基本结构和工作特性。如图1所示，扫描线2形成于第一方向上，而信号线4和电源线6形成于第二方向上，其中信号线4和电源线6彼此间隔形成且与扫描线2相交。扫描线2连同信号线4和电源线6一起限定一象素区。一开关薄膜晶体管TS例如寻址元件形成在扫描线2与信号线4的交叉部分附近，而存储电容CST接至开关薄膜晶体管TS。一驱动薄膜晶体管TD例如电流源元件接至开关薄膜晶体管TS、存储电容CST和电源线6。驱动薄膜晶体管TD与一有机电致发光二极管E电连接，该有机电致发光二极管E受一静态电流驱动。阳极电极和阴极电极是该有机电致发光二极管E的部件。开关薄膜晶体管TS用来控制施加到驱动薄膜晶体管TS上的电压，存储电容CST用来存储电荷以保持施加到驱动薄膜晶体管TS上的电压。下文将描述这种已有技术有机电致发光装置的驱动原理。
当开关薄膜晶体管TS导通时，可以通过该开关薄膜晶体管TS将一数据信号施加到驱动薄膜晶体管TD和存储电容CST上。当驱动薄膜晶体管TD导通时，可以将来自电源线6的电流加到有机电致发光二极管E上。通过驱动薄膜晶体管TD的电流随后流过机电致发光二极管E，由此使得有机电致发光二极管E可以发光。由于驱动薄膜晶体管TD打开的程度取决于数据信号的幅值，所以可以通过控制流过驱动薄膜晶体管TD的电流量来显示灰度级。存储在存储电容CST中的数据信号连续加到驱动薄膜晶体管TD上，因此，有机电致发光二极管E可以在一特定灰度级上连续发光，直到施加下一幀的信号为止。
图2是一种已有技术有源矩阵型有机电致发光装置的平面图。如图2所示，象素包括一开关薄膜晶体管TS和一驱动薄膜晶体管TD。如图2所示，栅极线37形成于第一方向上，而数据线51和电源线41形成于第二方向上，其中数据线51和电源线41彼此间隔形成。栅极线37与数据线51和电源线41相交，在栅极线37、数据线51和电源线41之间限定一象素区P。一开关薄膜晶体管TS形成在栅极线37与数据线51的交叉部分附近，一驱动薄膜晶体管TD形成在开关薄膜晶体管TS与电源线41的交叉部分附近。电源线41和一接至开关薄膜晶体管TS的半导体层31的电容电极34形成一存储电容CST。第一电极58与驱动薄膜晶体管TD电连接。虽然图2中未示，但是一有机发光层和第二电极依次形成在第一电极58之上。将形成第一电极58的区域定义为一有机发光区L。驱动薄膜晶体管TD有一半导体层32和一栅极38。开关薄膜晶体管TS有一栅极35。下文将参照图3描述有机发光区L、驱动薄膜晶体管TD和存储电容CST的层状结构。
图3是沿着图2的线III-III’所取的剖视图。图3中，在一绝缘衬底1上形成有一驱动薄膜晶体管TD，该薄膜晶体管有一半导体层32、一栅极38和源极50与漏极52。从一电源线(图中未示)上延伸出来的供电电极42电连接到源极50上，而由透明导电材料形成的第一电极电连接到漏极52上。一电容电极34形成在用来形成半导体层32的同样材料的供电电极42之下。供电电极42和电容电极34形成一存储电容CST。一有机发光层64和一阴极66依次形成在第一电极58上，以完成有机发光区L的形成过程。 一缓冲层30形成在衬底1与半导体层32之间。分别具有一用来在每一层中进行电接触的接触孔的第一钝化层40、第二钝化层44、第三钝化层54和第四钝化层60形成在衬底1上。第一钝化层40形成在存储电极34与供电电极42之间，用作一电介质。第二钝化层44形成于供电电极42上，第三钝化层54形成于源极50与第一电极58之间。第四钝化层60形成于驱动薄膜晶体管TD与第二电极66之间。
图4A至4I是说明现有技术的有源矩阵型有机电致发光装置的制造过程的剖视图，这些图对应于沿着图2的线III-III’所取的各个剖面。可以用一种光刻法制造这种有机电致发光装置，在这种方法中，通过曝光然后显影一种光刻胶如一种感光材料，对薄膜进行构图。如图4A所示，一缓冲层30形成于具有第一绝缘材料的绝缘衬底1上。然后，用第一掩模，通过第一光刻过程在缓冲层30上以多晶硅形成一半导体层32和一电容电极34。
接着，如图4B所示，通过在半导体层32上依次淀积第二绝缘材料和第一金属材料，然后用第二掩模通过第二光刻过程对所淀积的材料进行构图，从而在半导体层32上形成一栅极绝缘层36和一栅极38。然后，如图4C所示，在其上已经形成有栅极绝缘层36和栅极38的整个衬底上形成第一钝化层40。接着，通过将第二金属材料淀积到第一钝化层40上，然后用第三掩模通过第三光刻过程对其进行构图，从而在与电容电极34对应的区域中的第一钝化层40上形成一供电电极42。
如图4D所示，通过将第三绝缘材料淀积在第一钝化层40上，然后用第四掩模通过第四光刻过程对其进行构图，从而在第一钝化层中形成具有第一接触孔46a和第二接触孔46b以及电容接触孔48的第二钝化层44。第一接触孔46a和第二接触孔46b暴露出半导体层32两侧上的各部分，电容接触孔48暴露出供电电极42的一部分。半导体层32掺杂诸如硼(B)或者磷(P)之类的杂质以限定一沟道区32a，所述的沟道区32a与栅极38、和该沟道区32a两侧的源极区32b和漏极区32c相对应。
如图4E所示，通过淀积第三金属材料，然后用第五掩模通过第五光刻过程对其进行构图，从而依次在第二钝化层44上形成源极50和漏极52。源极50通过第一接触孔46a接至源极区32b，并且通过电容接触孔48接至供电电极42。漏极52通过第二接触孔46b接至漏极区32c。半导体层32、栅极38和源极50与漏极52形成一驱动薄膜晶体管TD。供电电极42和电容电极34分别与一开关薄膜晶体管(图中未示)的源极50和半导体层电连接，用第一钝化层40作为一电介质形成存储电容CST。
参见图4F，通过将第四绝缘材料淀积在其上已经形成有源极50和漏极52的整个衬底1上，然后用第六掩模通过第六光刻过程对其进行构图，从而形成具有一漏极接触孔56的第三钝化层54。然后，如图4G所示，通过将第四金属材料淀积到第三钝化层54上，然后用第七掩模通过第七光刻过程对其进行构图，从而在与一有机发光区L对应的区域中的第三钝化层54上形成第一电极58。第一电极58通过漏极接触孔56接至漏极52。
然后，如图4H所示，具有第一电极暴露部分62的第四钝化层60暴露出与有机发光区L对应的一第一电极部分，所述的有机发光区L是通过将第五绝缘材料淀积在其上已经形成有第一电极58的整个衬底1上，然后用第八掩模通过第八光刻过程对其进行构图而形成的。第四钝化层60还用来防止驱动薄膜晶体管TD受潮和受污染。
如图4I所示，在其上已经形成有第四钝化层60的衬底1上，形成通过第一电极暴露部分62接触第一电极58的有机发光层64。接着，通过将第五金属材料淀积在整个衬底1上，在有机发光层64和第四钝化层60上形成第二电极66。如果将第一电极58用作阳极，那么第五金属材料应当具有反射特性，以便反射从有机发光层64射出的光，并由此显示图像。另外，从具有低功函的金属材料中选择第五金属材料，以使第二电极66能够易于发出电子。
图5是一种现有技术有机电致发光装置的剖视图。如图5所示，其上限定有多个子像素Psub的第一衬底70和第二衬底90彼此间隔开。在第一衬底70上，形成有一阵列元件层80，该阵列元件层具有与每一个子像素Psub对应的多个驱动薄膜晶体管TD。在阵列元件层80上，形成有与每一个子像素Psub对应的多个第一电极72。多个第一电极72分别接至子像素Psub的驱动薄膜晶体管TD。在第一电极72上，形成有一有机发光层74，该层用来发射来自子像素Psub的红(R)、绿(G)和蓝(B)的光。在有机发光层74上，形成有第二电极76。第一电极72和第二电极76以及有机发光层74构成一有机电致发光二极管E。从有机发光层74发出的光穿过第一电极72。也就是说，这种有机电致发光装置是一种底部发射型有机电致发光装置。
第二衬底90用作封装衬底，在其表面中部有一下陷部分92，该衬底还有一吸湿干燥剂94，该干燥剂用来保护有机电致发光二极管E免受外部潮湿的侵袭。第二衬底与第二电极间隔开一定距离。密封剂图形85形成于第一衬底70和第二衬底90之一上，用于此后的第一衬底70和第二衬底90粘结。
将具有阵列元件层和有机电致发光二极管的衬底粘结到另外的封装衬底上以最终完成这种现有技术的底部发射型有机电致发光装置的制造。如果阵列元件层和有机电致发光二极管形成在同一衬底上，那么具有阵列元件层和有机电致发光二极管的板的产量取决于阵列元件层和有机电致发光二极管各自的产量。板的产量很大程度上受到有机电致发光二极管产量的影响。因此，如果由于杂质和污染物的缘故，导致通常由厚度为1000的薄膜形成的劣质有机电致发光二极管存在有缺陷，那么就需将这种板归为次品板。这导致生产成本和材料的浪费，由此降低了产量。
底部发射型有机电致发光装置具有图像稳定性高和制造处理过程可变的优点。但是，底部发射型有机电致发光装置并不适于在需要高分辨率的装置中应用，因为底部发射型有机电致发光装置因阻挡了一些透射光的薄膜晶体管而具有小孔径比。顶部发射型有机电致发光装置具有大孔径比。另外，由于顶部发射型有机电致发光装置向衬底上方发光，所以光可以在不受位于发光层下面的薄膜晶体管阻挡的情况下发出。因此，在顶部发射型有机电致发光装置中，可以简化薄膜晶体管的设计。另外，可以增大孔径比，由此扩大了有机电致发光装置的工作寿命范围。但是，由于一般在顶部发射型有机电致发光装置中的有机发光层之上形成阴极，所以材料的选择和透射率受限，由此降低了发光效率。如果形成一薄膜型钝化层来防止透光率的降低，那么该薄膜钝化层可能无法防止外部空气渗透到该装置中。
发明内容
因此，本发明涉及一种有机电致发光装置及其制造方法，它们基本上避免了因现有技术的局限和缺点带来的一个或者多个问题。
本发明的一个目的是提供一种有机电致发光装置，这种装置是在低温下用较少数目的掩模加工步骤制造的。
本发明的另一个目的是提供一种有机电致发光装置的制造方法，该方法采用更低的温度并且具有较少数目的掩模加工步骤。
本发明的其它特征和优点将在下面的描述中列出，根据该描述，它们一部分将变得很明显，或者可以通过本发明的实践学会。本发明的这些目的和其它优点将通过所写说明书及其权利要求书以及附图中特别指出的结构实现和获得。
为了实现这些和其它优点，根据本发明的目的，如所具体和概括描述的那样，一种有机电致发光装置包括：第一衬底和第二衬底，它们彼此间隔且相互面对；一有机电致发光二极管，它位于第二衬底的内表面上；一栅极线，它沿着第一方向形成于第一衬底的内表面上；一数据线，它沿着与第一方向相交的第二方向形成；一电源线，它与数据线间隔开且沿着第二方向形成，该电源线由与栅极线相同的材料形成，该电源线在栅极线与电源线交叉的部分附近有一电源连接线；一开关薄膜晶体管，它位于栅极线与数据线的交叉部分上，该开关薄膜晶体管包括非晶硅形成的第一半导体层；一驱动薄膜晶体管，它位于开关薄膜晶体管与电源线的交叉部分上，该驱动薄膜晶体管包括非晶硅形成的第二半导体层；一连接电极，它接至驱动薄膜晶体管，并且由与数据线相同的材料形成；和一电连接图案，它对应于连接电极，用来将连接电极电连接到有机电致发光二极管上，其中开关薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管还分别进一步包括第一栅极绝缘层和第二栅极绝缘层，第一栅极绝缘层具有与第一半导体层相同的形状，第二栅极绝缘层具有与第二半导体层相同的形状。
在本发明的另一个方面，一种在第一衬底上具有一阵列元件而在第二衬底上具有一有机电致发光二极管的有机电致发光装置的阵列衬底的制造方法包括以下步骤：通过在一衬底上淀积第一金属材料，然后利用第一掩模过程对第一金属材料进行构图，形成一栅极、一栅极焊盘、一供电电极和一电源焊盘；通过在包括栅极、栅极焊盘、供电电极和电源焊盘的衬底上淀积第一绝缘材料、非晶硅和掺杂的非晶硅，并且利用第二掩模过程对第一绝缘材料、非晶硅和掺杂的非晶硅进行构图，形成一栅极绝缘层、一半导体层、一半导体材料图案、第一图案和第二图案，其中半导体层设置在栅极之上并且包括非晶硅和掺杂的非晶硅，半导体材料图案从半导体层上延伸出来并且有一暴露出供电电极的供电电极接触孔，第一图案有一暴露出栅极焊盘的栅极焊盘接触孔，第二图案有一暴露出电源焊盘的电源焊盘接触孔；通过在半导体层、半导体材料图案、第一图案和第二图案上淀积第二绝缘材料，然后利用第三掩模过程对第二绝缘材料进行构图，形成一电连接图案，该电连接图案具有一柱形形状并且与有机电致发光二极管相对应；通过在包含电连接图案的衬底上淀积第二金属材料，然后利用第四掩模过程对第二金属材料进行构图，形成一源极、一漏极、一连接电极、一数据焊盘、一栅极焊盘电极和一电源焊盘电极，其中源极和漏极形成于半导体层上并且彼此间隔开，源极通过供电电极接触孔接至供电电极，连接电极从漏极上延伸出来并且覆盖电连接图案，栅极焊盘电极通过栅极焊盘接触孔接至栅极焊盘，电源焊盘电极通过电源焊盘接触孔接至电源焊盘，并且其中栅极、半导体层、源极和漏极形成一薄膜晶体管；以及通过在包含源极、漏极、连接电极、数据焊盘、栅极焊盘电极和电源焊盘电极的衬底上淀积第三绝缘材料，然后利用第五掩模过程对第三绝缘材料进行构图，形成一具有第一开口、第二开口、第三开口和第四开口的钝化层，其中第一开口暴露出连接电极，第二开口暴露出数据焊盘，第三开口暴露出栅极焊盘电极，第四开口暴露出电源焊盘电极。
应理解的是，前面一般的描述和以下的详细描述是示例性和解释性的，意欲用它们对所要求保护的本发明作进一步的解释。
附图说明
所包括用来提供对本发明进一步理解并且包括在内构成本说明书一部分的附图，示出了本发明的各实施例，并且连同说明书描述部分一起用来解释本发明的原理。
图1是一种现有技术的有源矩阵型有机电致发光装置的象素电路图。
图2是一种现有技术的有源矩阵型有机电致发光装置的象素平面图。
图3是沿着图2的线III-III’所取的剖视图。
图4A至4I是说明现有技术的有源矩阵型有机电致发光装置的制造过程的剖视图，这些图对应于沿着图2的线III-III’所取的各个剖面。
图5是一种现有技术的有机电致发光装置的剖视图。
图6是根据本发明一实施例的双板式有机电致发光装置的剖视图。
图7是根据本发明一实施例的双板式有机电致发光装置的阵列衬底平面图。
图8A至8E是沿着图7的线VIII-VIII’所取的剖视图，它们说明了根据本发明该实施例的双板式有机电致发光装置的一种阵列衬底的制造过程。
图9A至9G是沿着图7的线IX-IX’所取的剖视图，它们说明了根据本发明该实施例的双板式有机电致发光装置的一种阵列衬底的制造过程。
图10A至10G是沿着图7的线X-X’所取的剖视图，它们说明了根据本发明该实施例的双板式有机电致发光装置的一种阵列衬底的制造过程。
图11A至11G是沿着图7的线XI-XI’所取的剖视图，它们说明了根据本发明该实施例的双板式有机电致发光装置的一种阵列衬底的制造过程。
具体实施方式
现详细描述本发明的图示实施例，其示于附图中。下文将要描述的根据本发明的一种双板式有机电致发光装置是一种有源矩阵顶部发射型装置。
图6是根据本发明一实施例的一种双板式有机电致发光装置的剖视图。如图6所示，第一衬底110和第二衬底150彼此间隔开且相互面对。多个子象素Psub限定在第一衬底110和第二衬底150上。在第一衬底110上，形成有一阵列元件层140，该元件层有与每一个子象素Psub对应的多个驱动薄膜晶体管TD。在阵列元件层140上，形成有一电连接图案142，该图案接至驱动薄膜晶体管TD。电连接图案142由导电材料形成，考虑到其厚度，该图案可以形成为包括一绝缘材料的多层结构。 电连接图案142可以通过一附加的连接电极(图中未示)电连接到驱动薄膜晶体管TD上。驱动薄膜晶体管TD具有一栅极112、半导体层114、源极116和漏极118，电连接图案142直接接至漏极118。
在第二衬底150的内表面上，形成有第一电极152。在第一电极152之下，形成有一有机发光层160，该发光层具有分别是红色(R)的、绿色(G)的和蓝色(B)的子发光层156a、156b和156c。在有机发光层160之下，形成有与每一个子象素Psub对应的多个第二电极162。更具体地说，有机发光层160具有位于第一电极152与子发光层156a、156b和156c之间的第一承载-传送层154，和位于子发光层156a、156b和156c与第二电极162之间的第二承载-传送层158。例如，如果第一电极152是阳极而第二电极162是阴极，那么第一承载-传送层154用作一空穴注入层，然后用作一空穴传递层，而第二承载-传送层158用作一电子传递层，然后用作一电子注入层。第一电极152和第二电极162以及位于第一电极152与第二电极162之间的有机发光层160形成一有机电致发光二极管E。由于电连接图案142接触第二电极162的底面，所以来自驱动薄膜晶体管TD的电流可以通过电连接图案142加至第二电极162。在第一衬底110与第二衬底150中的一个衬底上形成一密封剂图形170，以使第一衬底110和第二衬底150能够彼此粘结。
阵列元件层140和有机电致发光二极管E形成在不同的衬底上，它们通过电连接图案142彼此电连接。也就是说，本发明的有机电致发光装置是一种双板式有机电致发光装置。为便于解释，图6中仅示出分别具有三个子象素的两个象素。还有，对于许多不同的情况，可以修改驱动薄膜晶体管TD的结构和电连接图案142的连接方法。另外，由于本发明的有机电致发光装置是一种顶部发射型有机电致发光装置，所以可以简单地实现驱动薄膜晶体管TD的设计，同时保持较高的孔径比。
图7是根据本发明一个实施例的双板式有机电致发光装置的阵列衬底平面图。如图7所示，一栅极线214沿第一方向形成，而彼此间隔开的数据线314和电源线230沿与第一方向垂直的第二方向形成。一开关薄膜晶体管TS形成于靠近栅极线214和数据线314彼此相交的地方。该开关薄膜晶体管TS具有第一栅极218、第一源极282、第一漏极290和第一半导体层254。第一栅极218从栅极线214上延长出来，第一源极282从数据线314上延伸出来。第一漏极290与第一源极282间隔开，第一半导体层254与第一栅极218、第一源极282和第一漏极290的各部分重叠。另外，第一栅极绝缘层250以一对应于第一半导体层254的图形形成。使用与用来形成栅极线214的材料相同的材料，使电源线230与栅极线214同时形成。
如图7所示，一驱动薄膜晶体管TD电连接到开关薄膜晶体管TS和电源线230上。驱动薄膜晶体管TD具有第二栅极222、第二源极286、第二漏极294和第二半导体层258。使用与用来形成栅极线214的材料相同的材料，使第二栅极222与栅极线214同时形成。使用与用来形成数据线314的材料相同的材料，使彼此间隔开的第二源极286和第二漏极294与数据线314同时形成。第二半导体层258与第二栅极222、第二源极286和第二漏极294的各部分重叠。另外，使用与用来形成第一栅极绝缘层250的材料相同的材料形成的第二栅极绝缘层251以一对应于第二半导体层258的图形形成。
一供电电极232从电源线230上延伸出来，并且通过供电电极接触孔271与第二源极286电连接。在一电连接区A中，形成一连接电极306，该电极从第二漏极294上延伸出来。电连接区A对应于具有一有机电致发光二极管(图中未示)的衬底(图中未示)的第二电极。虽然图7中未示出，但是，在电连接区A中，形成有具有柱形形状的一个电连接图案。以后将对该电连接图案(图中未示)作更具体地描述。在电源线230之下，形成一电容电极298，该电极与电源线230重叠且接至第一漏极290。电容电极298和电源线230彼此重叠，形成一存储电容CST。
一栅极焊盘226、一数据焊盘310和一电源焊盘234分别形成于栅极线214、数据线314和电源线230的端部。在栅极焊盘226和电源焊盘234之上，分别形成一栅极焊盘电极318和一电源焊盘电极322，用与用来形成数据线314的材料相同的材料使它们与数据线314同时形成。形成第一开口326、第二开口330、第三开口334和第四开口338以分别暴露出连接电极306、数据焊盘310、栅极焊盘电极318和电源焊盘电极322的各部分。
由于用相同的材料在相同过程中形成栅极线214和电源线230，所以栅极线214和电源线230可能在它们彼此相邻的区域上短接。因此，使用与形成数据线314的材料相同的材料与数据线314同时形成的且接至电源焊盘电极322的电源连接线316在栅极线214和电源线230相交的部分上将电源线230连接到电源焊盘234上。所以，可以防止栅极线214与电源线230之间的短接。电源线230通过一电源接触孔272接至电源连接线316。这里，对应于该电源连接线316，依次形成一绝缘图案238和一半导体层242。由于分别向数据焊盘310和电源焊盘234施加不同的信号，所以数据焊盘310优选设置在与电源焊盘234分开的位置。
图8A至8E、图9A至9E、图10A至10E和图11A至11E是说明根据本发明一个实施例的双板式有机电致发光装置的阵列衬底制造过程的剖视图。图8A至8E对应于沿着图7的线VIII-VIII’所取的剖面，图9A至9G对应于沿着图7的线IX-IX’所取的剖面，图10A至10G对应于沿着图7的线X-X’所取的剖面，图11A至11G对应于沿着图7的线XI-XI’所取的剖面。虽然只解释该过程中形成驱动薄膜晶体管TD的步骤，但是在同一过程中还形成开关薄膜晶体管TS。
参见图8A、9A、10A和11A，利用第一掩模过程，用第一金属材料在衬底210上形成栅极222、栅极焊盘226、电源焊盘234和供电电极232。虽然图中未示出，但是实际上还形成有接至供电电极232的电源线。从具有具体低电阻的金属材料中选择第一金属材料，其优选从包括铝(Al)的金属材料中选取。虽然图中未示，但是该掩模加工过程如下进行。也就是说。将一光刻胶例如一种光敏材料涂敷到该衬底或者某一层上，然后将一具有期望图案的掩模设置在该光刻胶之上。对所涂敷的光刻胶层进行曝光，然后对其显影，形成一光刻胶图案。刻去该光刻胶图案所暴露的该层的各部分，得到一期望的图案。
如图8B、9B、10B和11B所示，通过在栅极222、栅极焊盘226、供电电极232和电源焊盘234以及电源接触孔271之上淀积或者涂敷第一绝缘材料、非晶硅和掺杂的非晶硅，形成一绝缘层238和一包括第一半导体材料层242与第二半导体材料层246的半导体材料层248。然后，利用第二掩模过程，通过蚀刻绝缘层238和半导体材料层248，形成第一图案262和第二图案266。电源接触孔271暴露出一部分供电电极232。第一图案262覆盖栅极焊盘226，第二图案266覆盖电源焊盘234。设置在覆盖栅极222的区域B内的绝缘层238和半导体材料层248变成一栅极绝缘层251和一半导体层258。栅极绝缘层250具有与半导体层258相同的形状。虽然图中未示，不过栅极绝缘层250还可以有一与半导体层形状相同的栅极绝缘层，因为它是通过与驱动薄膜晶体管相同的过程形成的。另外，在第一图案262与第二图案266中，还分别形成有一栅极焊盘接触孔270和电源焊盘接触孔274。栅极焊盘接触孔262暴露出一部分栅极焊盘226，而电源焊盘接触孔274暴露出一部分电源焊盘234。
半导体层258包括由非晶硅(a-Si:H)形成的有源层258a和由掺杂非晶硅(n+a-Si:H)形成的欧姆接触层。由于随后通过同一个掩模过程蚀刻绝缘材料238和半导体材料层248，所以第一图案262和第二图案266具有绝缘层238和半导体材料层246的层状结构。第一绝缘材料可以由含硅的绝缘材料形成，理想的情况下，例如由氮化硅(SiNx)形成。
参见图8C、9C、10C和11C，在半导体层258、第一图案262和第二图案266上形成第二绝缘材料，并且利用第三掩模过程对其进行构图，以在一电连接区A中形成一电连接图案278。电连接图案278可以有一柱形形状，第二绝缘材料优选是一种有机绝缘材料，以使电连接图案278有一预定厚度。优选的是，电连接区A对应于一有机电致发光二极管(图中未示)的第二电极(图中未示)。
参见图8D、9D、10D和11D，利用第四掩模过程，通过淀积第二金属材料并且对该材料进行构图，形成源极286、漏极294、数据焊盘310、栅极焊盘电极318和电源焊盘电极322。从具有强抗化学腐蚀性的金属材料中选择第二金属材料，优选从钼(Mo)、钛(Ti)、铬(Cr)和钨(W)中选取第二金属材料。源极286和漏极294彼此间隔开，并且位于半导体层258之上。数据焊盘310设置在数据焊盘部分C上。栅极焊盘电极318通过栅极焊盘接触孔270接至栅极焊盘226。电源焊盘322通过电源焊盘接触孔274接至电源焊盘234。
源极286的一侧通过供电电极接触孔271接至供电电极232。同时，在形成漏极294的过程中，可以形成连接电极306。连接电极306从漏极294上延伸出来，并且设置在包括覆盖电连接图案278的区域的电连接区A中。虽然图中未示，但是一数据线(图中未示)沿着第二方向形成，在该数据线的一端有一数据焊盘部分C。该数据焊盘部分C优选设置在与电源焊盘234分开的位置上。
再次参见图8D、9D、10D和11D，去除源极286与漏极294之间的欧姆接触层的一部分258b，以暴露出有源层的一部分258a。所暴露出的有源层224a变成驱动薄膜晶体管TD的沟道CH。栅极222、半导体层258、源极286和漏极294形成一驱动薄膜晶体管TD。在形成沟道CH的步骤中，接至供电电极232的源极286起一掩模的作用，以去除供电电极232没有覆盖的图8C中的第二半导体材料层246。
参见图8E、9E、10E和11E，通过在驱动薄膜晶体管TD、连接电极306、栅极焊盘电极318和电源焊盘电极322上淀积第三绝缘材料，形成具有第一至第四开口326、330、334和338e的钝化层342。然后，利用第五掩模过程对第三绝缘材料进行构图。第一开口326暴露出一部分连接电极306，第二开口330暴露出一部分数据焊盘310，第三开口334暴露出一部分栅极焊盘电极318，第四开口338暴露出一部分电源焊盘电极322。
第三绝缘材料可以从有机绝缘材料或者无机绝缘材料中选择。另外，第二绝缘材料可以形成为单层或者多层。但是，对于接触驱动薄膜晶体管TD的钝化层342来说，理想的是采用无机绝缘材料。虽然图中未示，但是第一开口326用来将另一个衬底上的有机电致发光二极管的第二电极连接到连接图案306上，而第二开口330、第三开口334和第四开口338用来将外部电路分别连接到数据焊盘310、栅极焊盘电极318和电源焊盘电极322上。
根据本发明各实施例的双板式有机电致发光装置具有以下的至少两个优点。第一，由于具有一薄膜晶体管的阵列元件层和有机电致发光二极管分别形成在不同的衬底上，所以可以提高产量，改善生产的管理，由此可以延长产品的使用寿命。第二，由于根据本发明各实施例的有机电致发光装置是一种顶部发射型的，所以可易于复制薄膜晶体管的设计，同时保持一个高的孔径比，由此可以得到一个高的分辨率。第三，由于对于这种有机电致发光装置中所有的晶体管都采用一种利用非晶硅的反向交错型(inverse staggered type)薄膜晶体管，所以在低温条件下形成这些薄膜晶体管。第四，由于在同一个掩模过程中形成栅极图案和电源图案，所以减少了所需掩模的总数。由于这种有机电致发光装置的这些薄膜晶体管可以具有相同的设计，所以可以简化薄膜晶体管形成过程。
对本领域的那些技术人员来说很明显的是，在不脱离并本发明的实质和范围的情况下，可以在本发明的制造和应用中作各种修改和变换。这样，假设本发明的这些修改和变换落在所附权利要求书及其等同物的范围内，意欲使本发明覆盖它们。
Claims (17)
1.一种有机电致发光装置，包括：
第一衬底和第二衬底，它们彼此间隔且相互面对；
一有机电致发光二极管，其位于第二衬底的内表面上；
一栅极线，其沿着第一方向形成于第一衬底的内表面上；
一数据线，其沿着与第一方向相交的第二方向形成；
一电源线，其与数据线间隔开且沿着第二方向形成，所述的电源线由与栅极线相同的材料形成，所述的电源线在栅极线与电源线交叉的部分附近有一电源连接线；
一开关薄膜晶体管，其位于栅极线与数据线的交叉部分上，所述的开关薄膜晶体管包括由非晶硅形成的第一半导体层；
一驱动薄膜晶体管，其位于开关薄膜晶体管与电源线的交叉部分上，所述的驱动薄膜晶体管包括由非晶硅形成的第二半导体层；
一连接电极，其接至驱动薄膜晶体管，并且由与数据线相同的材料形成；和
一电连接图案，其对应于连接电极，用来将连接电极电连接到有机电致发光二极管上，
其中开关薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管还分别进一步包括第一栅极绝缘层和第二栅极绝缘层，第一栅极绝缘层具有与第一半导体层相同的形状，第二栅极绝缘层具有与第二半导体层相同的形状。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，进一步包括分别设置在栅极线、数据线和电源线一端的栅极焊盘、数据焊盘和电源焊盘。
3.根据权利要求2的装置，其特征在于，进一步包括栅极焊盘上的栅极焊盘电极和电源焊盘上的电源焊盘电极，其中栅极焊盘电极和电源焊盘电极由与数据线相同的材料形成。
4.根据权利要求3的装置，其特征在于，进一步包括栅极焊盘与栅极焊盘电极之间的第一图案和电源焊盘与电源焊盘电极之间的第二图案。
5.根据权利要求4的装置，其特征在于，所述的第一图案和第二图案中的每一个都包括一绝缘层和一半导体材料层。
6.根据权利要求5的装置，其特征在于，所述的第一图案具有一暴露栅极焊盘的栅极焊盘接触孔，而所述的第二图案具有一暴露电源焊盘的电源焊盘接触孔。
7.根据权利要求3的装置，其特征在于，进一步包括一钝化层，该钝化层位于栅极焊盘电极和电源焊盘电极上，其中所述的钝化层具有分别暴露连接电极、数据焊盘、栅极焊盘电极和电源焊盘电极的第一开口、第二开口、第三开口和第四开口。
8.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述的开关薄膜晶体管还进一步包括第一栅极、第一源极和第一漏极，第一栅极从栅极线上延伸出来，第一半导体层形成于第一栅极之上并且具有一由非晶硅形成的有源层和一由掺杂的非晶硅形成的欧姆接触层，第一源极和第一漏极形成在第一半导体层上并且彼此间隔开。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于，所述的驱动薄膜晶体管还进一步包括第二栅极、第二源极和第二漏极，第二栅极接至第一漏极，第二半导体层形成于第二栅极之上并且具有一由非晶硅形成的有源层和一由掺杂的非晶硅形成的欧姆接触层，第二源极和第二漏极形成于第二半导体层上并且彼此间隔开。
10.根据权利要求9的装置，其特征在于，所述的连接电极从第二漏极上延伸出来。
11.根据权利要求9的装置，其特征在于，还进一步包括一供电电极，该供电电极从电源线上延伸出来并且接至第二源极。
12.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述的电源连接线在与数据线形成过程相同的过程中由与数据线相同的材料形成。
13.一种在第一衬底上有一阵列元件而在第二衬底上有一有机电致发光二极管的有机电致发光装置的阵列衬底的制造方法，包括：
通过在一衬底上淀积第一金属材料，然后利用第一掩模过程对第一金属材料进行构图，形成一栅极、一栅极焊盘、一供电电极和一电源焊盘；
通过在包括栅极、栅极焊盘、供电电极和电源焊盘的衬底上淀积第一绝缘材料、非晶硅和掺杂的非晶硅，并且利用第二掩模过程对第一绝缘材料、非晶硅和掺杂的非晶硅进行构图，形成一栅极绝缘层、一半导体层、一半导体材料图案、第一图案和第二图案，其中半导体层设置在栅极之上并且包括非晶硅和掺杂的非晶硅，半导体材料图案从半导体层上延伸出来并且有一暴露出供电电极的供电电极接触孔，第一图案有一暴露出栅极焊盘的栅极焊盘接触孔，第二图案有一暴露出电源焊盘的电源焊盘接触孔；
通过在半导体层、半导体材料图案、第一图案和第二图案上淀积第二绝缘材料，然后利用第三掩模过程对第二绝缘材料进行构图，形成一电连接图案，该电连接图案有一柱形形状并且与有机电致发光二极管相对应；
通过在包括电连接图案的衬底上淀积第二金属材料，然后利用第四掩模过程对第二金属材料进行构图，形成一源极、一漏极、一连接电极、一数据焊盘、一栅极焊盘电极和一电源焊盘电极，其中源极和漏极形成于半导体层上并且彼此间隔开，源极通过供电电极接触孔接至供电电极，连接电极从漏极上延伸出来并且覆盖电连接图案，栅极焊盘电极通过栅极焊盘接触孔接至栅极焊盘，电源焊盘电极通过电源焊盘接触孔接至电源焊盘，并且其中栅极、半导体层、源极和漏极形成一薄膜晶体管；以及
通过在包括源极、漏极、连接电极、数据焊盘、栅极焊盘电极和电源焊盘电极的衬底上淀积第三绝缘材料，然后利用第五掩模过程对第三绝缘材料进行构图，形成一具有第一开口、第二开口、第三开口和第四开口的钝化层，其中第一开口暴露出连接电极，第二开口暴露出数据焊盘，第三开口暴露出栅极焊盘电极，第四开口暴露出电源焊盘电极。
14.根据权利要求13的方法，其特征在于，所述的栅极绝缘层具有与所述的半导体层相同的形状。
15.根据权利要求13的方法，其特征在于，还进一步包括：用源极和漏极作为蚀刻掩模有选择地对半导体层进行构图，以形成由非晶硅制成的有源层和由掺杂的非晶硅制成的欧姆接触层。
16.根据权利要求13的方法，其特征在于，所述的第一掩模过程包括形成一栅极线和一电源线，而第二掩模过程包括形成一数据线和一电源连接线的步骤，栅极线接至栅极，电源线与栅极线相交且接至电源焊盘和供电电极，数据线与电源线平行且间隔开，电源连接线接至电源线的电源焊盘电极。
17.根据权利要求13的方法，其特征在于，所述的薄膜晶体管是一驱动薄膜晶体管并且电连接到有机电致发光二极管上。
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