CN100364105C - 简化制造工艺的有源矩阵有机电致发光器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
在一种多层结构的有机EL器件中，在一个缓冲层上形成一个栅极绝缘层。在栅极绝缘层上形成第一绝缘层。在第一绝缘层上形成一个阳极。在阳极上依次形成具有共同的开口部的第二和第三绝缘层。通过开口部将一个有机EL层和一个阴极连接到阳极。阳极通过一个阳极接触孔连接到一个TFT的漏极，并且用第三绝缘层将TFT与有机EL层隔离。
Description
本申请要求享有2001年7月25日递交的2001-44928号和2001年10月9日递交的2001-61982号韩国专利申请的权益，上述申请的全文可作为本申请的参考资料。
技术领域
本发明涉及到有机电致发光器件，特别涉及到一种有源矩阵电致发光器件。
背景技术
近来研制的尺寸小，重量轻并且低功耗的平板显示(FPD)器件已经成为未来信息时代的主流。按照器件是反射还是接收光可以将FPD器件划分成两类。一类是发光显示图像的发光类显示器件，另外一类是用外部光源显示图像的光接收类显示器件。发光类显示器件的例子有等离子体显示板(PDP)，场致发光显示(FED)器件和电致发光(EL)器件。光接收类显示器件的例子有液晶显示(LCD)器件。
在多种类型的FPD器件当中，LCD器件因其优良的分辨率特性，彩色显示以及显示质量而得到了广泛的应用。然而，由于LCD器件是光接收类显示器件，它存在诸如对比度差，视角狭窄和难以加大尺寸等若干缺点。因此需要研制和开发新型的FPD以克服上述缺点。
在近来的研制和开发中，有机EL器件最引人注目，因为它与LCD器件相比是具有宽视角和良好对比度的发光类显示器。由于不需要背景光，有机EL器件可以做得又薄又轻。另外，有机EL器件还具有低功耗。在驱动有机EL器件时可以采用低直流电压(DC)，并且能获得快速响应。众所周知，由于有机EL器件完全是固态的，与LCD器件不同，它具有足够的强度能承受外部冲击，并且具有较大的工作温度范围。另外，有机EL器件的制造成本低；特别是因为有机EL器件的制造工艺与LCD器件或PDP相比非常简单，制造有机EL器件仅仅需要淀积和封装设备。
作为有机EL器件的一种操作方法，通常是采用一种不使用额外的薄膜晶体管(TFT)的无源矩阵操作方法。然而，由于无源矩阵有机EL器件在分辨率，功耗和寿命等诸方面受到限制，作为需要高分辨率和大显示面积的下一代显示器件，有源矩阵有机EL器件已经在研制和开发。在无源矩阵有机EL器件中，彼此垂直交叉的扫描线和信号线被布置成矩阵形状。在有源矩阵有机EL器件中，通常采用的方法是在每个象素上设置一个TFT作为开关来导通/关断连接到TFT上的第一电极和面对着第一电极的第二电极。
对扫描线顺序施加一个扫描电压来操作无源有机EL器件中的各个象素。为了获得所需的平均亮度，各象素在其选择周期中的瞬时亮度应该达到一个由平均亮度乘以扫描线数量所得的值。因此，随着扫描线数量的增加，施加的电压和电流也会增大。因此，无源矩阵有机EL器件因其容易劣化并且功耗过高而不适合用于高分辨率和大面积的显示器。
然而，在有源矩阵有机EL器件中，施加到象素上的电压被存储在一个存储电容中，这样就能维持电压并且驱动器件直至施加下一帧的电压，与扫描线的数量无关。结果，由于施加低电流就能获得等效的亮度，就能制成低功耗，高分辨率和大面积的有源矩阵有机EL器件。
图1表示一种常规有源矩阵有机EL器件的基本象素结构的等效电路图。
在图1中，扫描线10被布置在第一方向，而信号线20和电源线30被布置在与第一方向垂直的第二方向，由此限定了一个象素区。信号线20和电源线30彼此分开，作为寻址元件的一个开关TFT“Ts”被连接到扫描线10和信号线20，一个存储电容“CST”被连接到开关TFT“Ts”和电源线30。作为电流源元件的一个驱动TFT“TD”被连接到存储电容“CST”和电源线30，而一个有机EL二极管“DEL”被连接到驱动TFT“TD”。
有机EL二极管“DEL”的阳极和阴极之间具有双层结构的有机薄膜。如果对有机EL二极管“DEL”施加正向电流，一个电子和一个空穴就会通过提供空穴的阳极和提供电子的阴极之间的P(正)-N(负)结重组成一个电子-空穴对。电子-空穴对的能量比分离的电子和空穴要低。因此，在电子-空穴对的重组和分离之间就会形成能量差，利用这一能量差就能发光。用开关TFT“Ts”调节通过驱动TFT“TD”的正向电流并且在存储电容“CST”中存储电荷。
以下要介绍有源矩阵有机EL器件的的驱动原理。
在按照选择信号对选定的扫描线10施加电压时，开关TFT“Ts”的栅电极被导通，让信号线20的数据信号通过开关TFT“Ts”。数据信号被提供给驱动TFT“TD”和存储电容“CST”。驱动TFT“TD”的栅电极随之被导通，而电源线30的电流通过驱动TFT“TD”被提供给有机EL二极管“DEL”。这样就能发光。驱动TFT“TD”的栅电极的开放程度取决于数据信号，这样就能通过调节流经驱动TFT“TD”的电流而获得一定的灰度等级。另外，由于存储在存储电容“CST”中的数据信号在一个非选择周期中被提供给驱动TFT“TD”，有机EL二极管“DEL”能够持续发光，直至对扫描线施加下一帧的电压。
因此，与无源矩阵有机EL器件不同，有源矩阵有机EL器件采用较低的电压和较低的瞬时电流。由于有机EL二极管在一帧期间被连续驱动，与扫描线的数量无关，这种有源矩阵有机EL器件适合用于低功耗、高分辨率和大面积显示。
在有源矩阵有机EL器件中，电流流过一个TFT。因此，高场效应迁移率的多晶硅(p-Si)TFT比常规的低场效应迁移率的非晶硅(a-Si)TFT要好。由于p-Si TFT具有高场效应迁移率，可以用p-Si TFT在一个基板上形成驱动电流，这样就能降低驱动集成电路(IC)的成本并且便于制造。利用激光使a-Si退火的一种低温结晶方法被广泛用做p-Si的制造方法。
图2是一种常规有源矩阵有机EL器件的示意截面图。图2表示了一个有机EL二极管，一个存储电容和一个驱动TFT。另外还采用了底部发射型，光是通过一个下电极的阳极发射的。
在图2中，在一个基板10上形成具有半导体层32，栅电极38，源极和漏极50及52的一个TFT“T”。TFT“T”被连接到存储电容“CST”和有机EL二极管“DEL”。存储电容“CST”包括彼此面对面的电源电极42和存储电极34。第一绝缘层40介于电源电极42和存储电极34之间。有机EL二极管“DEL”包括彼此面对面的阳极58和阴极66，以及介于二者之间的一个有机EL层64。TFT“T”的源极50被连接到电源电极42，而TFT“T”的漏极52被连接到有机EL二极管“DEL”的阳极58。
按照底部发射型，阳极58是用透明材料制成的，可以透过从有机EL层64发出的光，而阴极66是由具有低逸出功的金属制成，拒绝电子轻易进入有机EL层64。按照顶部发射型，由于有机EL层的光是通过阴极向上发射的，阴极用透明材料制成，并且阳极用不透明材料制成。
关于绝缘层的多层结构，要形成基板10和半导体层犯之间的一个缓冲层30，用于存储电容“CST”的第一绝缘层40，处在源极50和电源电极42之间的第二绝缘层44，处在阳极58和漏极52之间的第三绝缘层54，以及有机EL层64和阳极58之间的一个钝化层60。第一，第二和第三绝缘层40，44和54以及钝化层60具有用于电气连接的接触孔。
图3A到3I是用来表示图2的有源矩阵有机EL器件制造工艺的截面图。通过用掩模对光刻胶(PR)执行涂敷，对齐，曝光和显影步骤的照相平版制版工艺来构图。
在图3A中，在基板10的整个表面下形成一个缓冲层30之后，通过第一掩模工艺在缓冲层30上形成多晶硅的有一源层32a和存储电极34。
在图3B中，在基板10的整个表面上形成一个栅极绝缘层36之后，通过第二掩模工艺在有源层32a上面的栅极绝缘层36上形成一个金属栅电极38。
在图3C中，在基板10的整个表面上形成第一绝缘层40之后，通过第三掩模工艺在第一绝缘层40上形成覆盖存储电极34的一个金属电源电极42。
在图3D中，在电源电极42上用第四掩模工艺形成具有源极接触孔46a，漏极接触孔46b和存储接触孔48的第二绝缘层44。源极和漏极接触孔46a和46b分别暴露出有源层32a的右侧和左侧部，而存储接触孔48暴露出电源电极42。有源层32a的右侧和左侧部分别构成源极和漏极区“Ia”和“Ib”。接着用离子通过在有源层32a两侧搀杂杂质而完成具有有源层32a和欧姆接触层32b的半导体层32。
在图3E中，通过第五掩模工艺在第二绝缘层44上形成彼此分开的漏极52和源极50。通过(图3D的)源极接触孔46a将源极50连接到源极区“Ia”的欧姆接触层32b，并且通过(图3D的)漏极接触孔46b将漏极52连接到漏极区“Ib”的欧姆接触层32c，再通过(图3D的)存储接触孔48连接到电源电极42。通过上述工艺就制成了一个具有半导体层32，栅电极38，源极和漏极50和52的TFT“T”。另外由对应着电源电极42和存储电极34的一个区域组成一个存储电容“CST”。存储电极34被连接到栅电极38(未示出)，而电源电极42与平行于信号线的电源线合为一体。
在图3F中，通过第六掩模工艺在源极和漏极50和52上形成具有漏极接触孔56的第三绝缘层54。
在图3G中，通过第七掩模工艺在第三绝缘层54上形成透明导电材料的阳极58，它通过(图3F的)漏极接触孔56被连接到漏极52。
在图3H中，通过第八掩模工艺在基板10的整个表面上形成一个钝化层60，它具有暴露出阳极58的一个开口部62。钝化层60能保护TFT“T”避免受潮或杂质。
在图3I中，通过(图3H的)开口部62在钝化层60上形成有机EL层64和一个阴极66，组成带阳极58的一个有机EL二极管“DEL”。
常规的有源矩阵有机EL器件至少需要八步掩模工艺。由于掩模工艺中包括高温淀积，PR的消耗，以及诸如蚀刻等物理或化学处理工艺，产量会随着掩模数量的增加而下降。
发明内容
本发明涉及到一种液晶显示器件，它能够基本上避免因有关现有技术的限制和缺点导致的一或多方面问题。
本发明的优点是通过减少掩模工艺数量而提供了一种低制造成本和高产量的有源矩阵有机EL器件。
在以下的说明书中要解释本发明的其它特征及其优点，有些可以从说明书中看出，或者是可以通过本发明的实践来学习。用说明书及其权利要求书和附图所揭示的具体结构就能实现本发明的上述及其它优点。
为了实现按照本发明目的的上述及其他优点，概括地说，一种有源矩阵有机电致发光器件包括：一个基板；基板上的一个半导体层和一个存储电极；半导体层和存储电极上的栅极绝缘层，具有源极和漏极接触孔的栅极绝缘层；位于半导体层之上的栅极绝缘层上的一个栅电极；栅电极上的第一绝缘层，覆盖存储电极并且具有与栅极绝缘层共同的源极和漏极接触孔的第一绝缘层；第一绝缘层上的电源电极，该电源电极覆盖存储电极；第一绝缘层上的透明导电材料的阳极；阳极上的第二绝缘层，该第二绝缘层具有一个开口部、一个阳极接触孔和一个存储接触孔，该第二绝缘层具有与栅极绝缘层和第一绝缘层共同的源极和漏极接触孔；在第二绝缘层上彼此分开的源极和漏极，该源极通过源极接触孔连接到半导体层，并通过存储接触孔连接到电源电极，该漏极通过漏极接触孔连接到半导体，并通过阳极接触孔连接到阳极；源极和漏极上的第三绝缘层，该第三绝缘层具有与第二绝缘层共同的开口部；第三绝缘层上的一个有机电致发光层，该有机电致发光层通过开口部接触到阳极；以及有机电致发光层上的一个不透明导电材料的阴极。
按照本发明的另一方面，一种有源矩阵有机电致发光器件的制造方法包括：在一个基板上形成一个半导体层和一个存储电极；在半导体层和存储电极上形成一个栅极绝缘层，该栅极绝缘层具有源极和漏极接触孔；在半导体层之上的栅极绝缘层上形成一个栅电极；在栅电极上形成第一绝缘层，该第一绝缘层覆盖存储电极并且具有与栅极绝缘层共同的源极和漏极接触孔；在第一绝缘层上形成电源电极，电源电极覆盖存储电极；在第一绝缘层上形成透明导电材料的阳极；在阳极上形成第二绝缘层，第二绝缘层具有一个开口部，一个阳极接触孔和一个存储接触孔，该第二绝缘层具有与栅极绝缘层和第一绝缘层共同的源极和漏极接触孔；在第二绝缘层上形成彼此分开的源极和漏极，该源极通过源极接触孔连接到半导体层，并通过存储接触孔连接到电源电极，该漏极通过漏极接触孔连接到半导体，并通过阳极接触孔连接到阳极；在源极和漏极上形成第三绝缘层，该第三绝缘层具有与第二绝缘层共同的开口部；在第三绝缘层上形成一个有机电致发光层，有机电致发光层通过开口部接触到阳极；并且在有机电致发光层上形成一个不透明导电材料的阴极。
按照另一方面，一种有源矩阵有机电致发光器件包括：一个基板；基板上的一个半导体层；半导体层上的栅极绝缘层，该栅极绝缘层具有源极和漏极接触孔；栅极绝缘层上的栅电极和存储电极，该栅电极位于半导体层之上，该栅电极和存储电极是同时形成的；栅电极和存储电极上的第一绝缘层，该第一绝缘层具有与栅极绝缘层共同的源极和漏极接触孔；第一绝缘层上的电源电极和一个阳极，电源电极覆盖存储电极，电源电极和阳极是同时形成的；电源电极和阳极上的第二绝缘层，该第二绝缘层具有一个开口部、一个阳极接触孔和一个存储接触孔，第二绝缘层具有与栅极绝缘层和第一绝缘层共同的源极和漏极接触孔；在第二绝缘层上彼此分开的源极和漏极，该源极通过源极接触孔连接到半导体层，并通过存储接触孔连接到电源电极，该漏极通过漏极接触孔连接到半导体，并通过阳极接触孔连接到阳极；源极和漏极上的第三绝缘层，该第三绝缘层具有与第二绝缘层共同的开口部；第三绝缘层上的一个有机电致发光层，该有机电致发光层通过开口部接触到阳极；以及有机电致发光层上的一个阴极。
按照另一方面，一种有源矩阵有机电致发光器件的制造方法包括：在一个基板上通过第一掩模工艺形成一个半导体层；在半导体层中搀杂离子；在半导体层上形成一个栅极绝缘层；在栅极绝缘层上通过第二掩模工艺同时形成栅电极和存储电极，该栅电极位于半导体层之上；在栅电极和存储电极上形成第一绝缘层；在第一绝缘层上通过第三掩模工艺同时形成电源电极和一个阳极，电源电极覆盖存储电极；在电源电极和阳极上形成第二绝缘层；通过第四掩模工艺同时形成第二绝缘层的阳极接触孔，存储接触孔，及源极和漏极接触孔，阳极接触孔暴露出阳极，存储接触孔暴露出电源电极，源极和漏极暴露出半导体层；在第二绝缘层上通过第五掩模工艺形成彼此分开的源极和漏极，源极通过源极接触孔连接到半导体层，并通过存储接触孔连接到电源电极，漏极通过漏极接触孔连接到半导体，并通过阳极接触孔连接到阳极；在源极和漏极上形成第三绝缘层；通过第六掩模工艺形成第三绝缘层的一个开口部，该开口部暴露出阳极；在第三绝缘层上形成一个有机电致发光层，有机电致发光层通过开口部接触到阳极；并且在有机电致发光层上形成一个阴极。
上述概括性说明和以下的详细描述都是用于解释的示例，都是用于为本发明的权利要求提供进一步的解释。
附图简要说明
作为本发明说明书所包括的一个组成部分的附图可供进一步理解本发明，附图表示了本发明的实施例，并且可以用来解释本发明的原理。
在附图中：
图1为一等效电路图，表示一种常规有源矩阵有机EL器件的基本象素结构；
图2是一种常规有源矩阵有机EL器件的示意性截面图；
图3A到3I是用来表示图2所示有源矩阵有机EL器件的制造工艺的截面图；
图4是按照本发明一个实施例的有源矩阵有机EL器件的示意性截面图；
图5A到5H是用来表示图4所示有源矩阵有机EL器件的制造工艺的示意性截面图；
图6是按照本发明另一实施例的有源矩阵有机EL器件的示意性截面图；以及
图7A到7G是用来表示图6所示有源矩阵有机EL器件的制造工艺的示意性截面图。
具体实施例
以下要参照附图具体解释本发明的一个实施例。
在可能的情况下，在所有附图中用相同的标号表示相同或相似的部分。
图4是按照本发明一个实施例的有源矩阵有机EL器件的示意性截面图。由于这种有源矩阵有机EL器件采用一种p-Si TFT，适合采用顶部栅极型。尽管采用了图1的象素结构，也可以适用于采用一个TFT或四个TFT的其他结构。在采用一个TFT的结构中，TFT被设置在扫描线和信号线的交叉点上，并且将一个有机EL器件连接到TFT。在采用四个TFT的结构中，为了提高亮度均匀性而增加了用于补偿的TFT。
在图4中，在一个基板100上形成一个缓冲层102。在缓冲层102上形成没有电连接的半导体层104和一个存储电极106。在半导体层104的中心部位依次形成栅极绝缘层107和一个栅电极108。分别将源极和漏极124和126连接到半导体层104的右侧部和左侧部。将覆盖存储电极106的电源电极112连接到源极124。在电源电极112和存储电极106之间插入第一绝缘层110构成一个存储电容“CST”。另外将一个有机EL二极管“DEL”的阳极114连接到漏极126。在一个TFT“T”上形成具有一个开口部的第二绝缘层118，并且通过该开口部将一个有机EL层132连接到阳极114。在有机EL层132上形成作为公共电极的一个阴极134。
在一种多层结构的有机EL二极管“DEL”中，在缓冲层102上形成栅极绝缘层107。在栅极绝缘层107上形成第一绝缘层110。在第一绝缘层110上形成阳极114。在阳极114上依次形成共同具有一个开口部的第二和第三绝缘层118和128。通过开口部将有机EL层132和阴极134连接到阳极114。通过阳极接触孔将阳极114连接到TFT“T”的漏极126，并且用第三绝缘层128将TFT“T”与有机EL层132隔离。
在本发明的有源矩阵有机EL器件中，由于阳极114被形成在第一绝缘层110上，并且漏极126被连接到阳极114的顶面上，可以同时用第一，第二和存储接触孔形成一个对应着(图3F的)漏极接触孔56的接触孔，用于连接漏极126和源极124。这样就能省去形成接触孔的一个步骤，并且能够减少掩模工艺的数量。
图5A到5H表示图4所示有源矩阵有机EL器件的制造工艺的示意性截面图。
在图5A中，在基板100上形成一个缓冲层102。在缓冲层102上通过第一掩模工艺形成多晶硅的有源层104a和一个存储电极106。基板100是一种玻璃基板，塑料基板，或者是柔性基板。为了形成多晶硅的有源层104a，在缓冲层102上淀积非晶硅之后，通过热处理使非晶硅脱氢并且结晶。另外也可以在第一掩模工艺前、后完成结晶。缓冲层102能防止基板在结晶过程中受损。缓冲层102是用诸如氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)等无机材料制成的。
在图5B中，在基板100的整个表面上形成一个栅极绝缘层107之后，通过第二掩模工艺在栅极绝缘层107上形成一个栅电极108。栅极绝缘层107也是用诸如氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)等无机材料制成的。栅电极108可以采用双层结构，它包括铝(Al)或铝合金的下层和诸如钼(Mo)，镍(Ni)或钨(W)等耐腐蚀金属的上层。较佳的选择是用双层的铝钕/钼(AlNd/Mo))作为栅电极108。在栅极绝缘层108上形成一条包括栅电极108的扫描线(未示出)。
在图5C中，在基板100的整个表面上形成第一绝缘层110之后，在第一绝缘层110上通过第三掩模工艺形成一个覆盖存储电极106的电源电极112。电源电极112和存储电极106和介于其间的第一绝缘层110组成一个存储电容“CST”。第一绝缘层110可以用和栅极绝缘层107或缓冲层102相同的材料例如是SiO2或SiNx制成。然而，由于第一绝缘层110被用于存储电容“CST”，第一绝缘层110最好是采用高介电常数的材料。例如氮化硅(SiNx)能够提供增强的电容并提高ITO粘合力。电源电极112可以用低电阻金属材料制成，最好是铝合金或包括一个下Al合金层的双层。在第一绝缘层110上同时形成包括电源电极112的电源线(未示出)和交叉的扫描线。
在图5D中，通过第四掩模工艺在第一绝缘层上由扫描线和电源线限定的一个象素区中形成一个阳极114。由于光是从有机EL层向阳极114发射的，阳极应该能透过发射的光。因此需要用诸如铟锡氧化物(ITO)等透明导电材料制作阳极114。
在图5E中，通过第五掩模工艺在基板100的整个表面上形成具有阳极接触孔127、源极和漏极接触孔120a和120b以及存储接触孔122的第二绝缘层118。阳极接触孔127、存储接触孔122，源极和漏极接触孔120a和120b分别暴露出阳极114、电源电极112以及有源层104a的右侧和左侧部。接着在有源层104a的右侧和左侧部向内搀杂离子，形成一个欧姆接触层104b和104c，并且完成具有有源层104a和欧姆接触层104b和104c的一个半导体层104。按照离子的种类，TFT可以采用n-型或p-型。在搀杂离子之后，可以将欧姆接触层104b和104c划分成源极和漏极区“IIa”和“IIb”。
在图5F中，通过第六掩模工艺在第二绝缘层118上形成源极和漏极124和126。源极124通过(图5E的)源极接触孔120a连接到源极区“IIa”的欧姆接触层104b，并且通过(图5E的)存储接触孔122连接到电源电极112。漏极126通过(图5E的)漏极接触孔120b连接到漏极区“IIb”的欧姆接触层104b，并且通过(图5E的)阳极接触孔123连接到阳极114。还要形成一条包括(图1的)开关TFT“Ts”的源极的信号线(未示出)。信号线与电源线平行并且分开。源极和漏极124和126是用Mo，Ni或W之一制成的。源极和漏极124和126也可以具有双层的AlNd/Mo。这样就完成了一个具有半导体层104、栅电极108、源极和漏极124和126的TFT“T”。通过这一工艺还能另外形成至少一个TFT。
在图5G中，通过第七掩模工艺在基板100的整个表面上形成具有开口部130的第三绝缘层128。第三绝缘层128能保护TFT“T”，并且将其与下一步的有机EL层隔离。第三绝缘层128是用诸如SiO2或SiNx等无机绝缘材料制成的。
按照本发明能够将有源矩阵有机EL器件的掩模工艺次数减少到七次。由于阳极114是在形成源极和漏极124和126之前形成的，可以通过与(图5E的)存储接触孔122和(图5E的)源极和漏极接触孔120a和120b同时形成的(图5E的)阳极接触孔123将阳极114连接到漏极126。这样就能省去(图3F的)漏极接触孔56的工艺，从而减少了掩模工艺的数量。
在图5H中，在第三绝缘层128上形成一个通过开口部130连接到阳极114的有机EL层132。然后在有机EL层132上形成阴极134。阴极134是用不透明金属材料制成的，其逸出功在大约4eV以下，例如是碱金属，最好是镁银合金(Mg:Ag)，铝锂合金(Al:Li)和双层的氟化锂/铝(LiF/Al)之一。由于有机EL层132的有机材料对潮湿非常敏感，在形成有机EL层之后不适合采用掩模工艺。因而不采用掩模工艺来形成阴极134。
在另一个实施例中是通过一次掩模工艺来形成电源电极和阳极，这样就能将掩模工艺数量减少到六次。
图6是按照本发明另一实施例的有源矩阵有机EL器件的示意性截面图。由于这种有源矩阵有机EL器件采用一种p-si TFT，适合采用顶部栅极型。尽管采用了图1的象素结构，也可以适用于采用一个TFT或四的TFT的其它结构。在采用一个TFT的结构中，TFT被设置在扫描线和信号线的交叉点上，并且将一个有机EL器件连接到TFT。在采用四个TFT的结构中，为了提高亮度均匀性而增加了用于补偿的TFT。
在图6中，在一个基板100上形成一个缓冲层102。在缓冲层102上形成一个半导体层104。在半导体层104的中心部位依次形成栅极绝缘层107和一个栅电极108。存储电极106和栅电极108是同一层。分别将源极和漏极124和126连接到半导体层104的右侧部和左侧部。将覆盖存储电极106的电源电极112连接到源极124，并且在电源电极112和存储电极016之间插入第一绝缘层110构成一个存储电容“CST”。另外，连接到漏极126的一个有机EL二极管“DEL”的阳极114与电源电极112是同一层。在TFT“T”之上形成一个第二绝缘层118并且有机EL层132接触阳极114。在有机EL层132上形成一个作为公共电极的阴极134。
在一种多层结构的有机EL二极管“DEL”中，在缓冲层102上形成栅极绝缘层107，并且在栅极绝缘层107上形成第一绝缘层110。在第一绝缘层110上形成阳极114。在阳极114上依次形成共同具有一个开口部的第二和第三绝缘层118和128。通过开口部将有机EL层132和阴极134连接到阳极114。通过阳极接触孔将阳极114连接到TFT“T”的漏极126，并且用第三绝缘层128将TFT“T”与有机EL层132隔离。最好是用透明导电材料铟锡氧化物(ITO)制作阳极114。用高反射率的铝(Al)或Al合金制作阴极134。对于顶部发射型的有机EL器件，阳极和阴极的材料可以互换。此外也可以按照TFT的种类来改变阳极和阴极。
半导体层104包括一个有源层104a，并且在右侧和左侧端部104b和104c搀杂杂质。电源线(未示出)包括源极124，而对应着电源的一条冗余电源线(未示出)包括电源电极112。
按照本发明，由于阳极114被形成在第一绝缘层110上，而漏极126被连接到有源矩阵有机EL器件中阳极114的顶面上，就能与源极，漏极和存储接触孔同时形成对应着(图3F)的漏极接触孔56的用来连接漏极126和阳极114的一个接触孔。这样就能省去形成接触孔的工艺，并且能够减少掩模工艺的数量。另外，由于阳极114和电源电极112是在第一绝缘层110上同时形成的，掩模工艺的数量可以减少到六次。
图7A到7G表示图6所示有源矩阵有机EL器件的制造工艺的示意性截面图。
在图7A中，在基板100上形成一个缓冲层102。在缓冲层102上通过第一掩模工艺形成多晶硅的有源层104a。基板100是一种玻璃基板，塑料基板，或者是柔性基板。为了形成多晶硅的有源层104a，在缓冲层102上淀积非晶硅之后，通过热处理使非晶硅脱氢并且结晶。另外也可以在第一掩模工艺前、后完成结晶。缓冲层102能防止基板在结晶过程中受损。缓冲层102是用诸如氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)等无机材料制成的。
在图7B中，在基板100的整个表面上形成一个栅极绝缘层107之后，通过第二掩模工艺在栅极绝缘层107上形成栅电极108和存储电极110。栅极绝缘层107也是用诸如氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)等无机材料制成的。栅电极108可以采用双层结构，它包括铝(Al)或铝合金的下层和诸如钼(Mo)，镍(Ni)或钨(W)等耐腐蚀金属的上层。较佳的选择是用双层的铝钕/钼(AlNd/Mo))作为栅电极108。在栅极绝缘层107上形成一条包括栅电极108的扫描线(未示出)。进而用离子搀杂有源层104a，使右侧部和第二侧部104b和104c变成导体。按照搀杂离子的类型可以将包括右侧部和第二侧部104b和104c的半导体层104分割成n-型和p-型。对于p-型，有机EL二极管的阳极和阴极的极性可以交换。由于基板100的整个表面上都有栅极绝缘层107，可以通过一次掩模工艺形成栅电极108和存储电极110。
在图7C中，在基板100的整个表面上形成第一绝缘层110之后，在第一绝缘层110上通过第三掩模工艺形成一个覆盖存储电极106的电源电极112。电源电极112和存储电极106和介于其间的第一绝缘层110组成一个存储电容“CST”。第一绝缘层110可以用和栅极绝缘层107或缓冲层102相同的材料例如是SiO2或SiNx制成。然而，由于第一绝缘层110被用于存储电容“CST”，第一绝缘层110最好是采用高介电常数的材料。例如氮化硅(SiNx)能够提供增强的电容并提高ITO粘合力。另外，由于光是从有机EL层向阳极114发射的，阳极应该能透过发射的光，并且要用诸如铟锡氧化物(ITO)等透明导电材料来制作。相应的电源电极112也可以用透明导电材料制作。即使按常规的有机EL器件通过单独的掩模工艺来形成阳极和电源电极，本发明也能通过一次掩模工艺形成阳极和电源电极，这样就能减少掩模工艺的数量。
在图7D中，通过第四掩模工艺在基板100的整个表面上形成具有阳极接触孔123，存储接触孔122，源极和漏极接触孔120a和120b的第二绝缘层118。阳极接触孔123，存储接触孔122，以及源极和漏极接触孔120a和120b分别暴露出阳极114，电源电极112，以及有源层104a的右侧部和左侧部。由于阳极接触孔123，存储接触孔122，以及源极和漏极接触孔120a和120b是通过一次掩模工艺同时形成的，可以减少掩模工艺的次数。进而可以用湿法和干法蚀刻来提高接触性能。
在图7E中，通过第五掩模工艺在第二绝缘层118上形成源极和漏极124和126。通过(图7D的)源极接触孔120a将源极124连接到欧姆接触层104b，并且通过(图7D的)存储接触孔122连接到电源电极112。漏极126通过(图7D的)漏极接触孔120b连接到漏极区的欧姆接触层104c，并且通过阳极接触孔123连接到阳极114。电源线(未示出)包括电源电极112。信号线与电源线平行并且分开。源极和漏极124和126是用Mo，Ni，W和双层的AlNd/Mo之一制成的。这样就完成了一个具有半导体层104，栅电极108，以及源极和漏极124和126的TFT“T”。
在图7F中，通过第六掩模工艺在基板100的整个表面上形成具有开口部130的第三绝缘层128。第三绝缘层128能保护TFT“T”，并且将其与下一步的有机EL层隔离。第三绝缘层128是用诸如SiO2或SiNx等无机绝缘材料制成的。开口部130暴露出阳极114。
按照本发明能够将有源矩阵有机EL器件的掩模工艺次数减少到六次。由于阳极114是在形成源极和漏极124和126之前形成的，可以通过与(图7D的)存储接触孔122和(图7D的)源极和漏极接触孔120a和120b同时形成的(图7D的)阳极接触孔123将阳极114连接到漏极126。这样就能省去(图3F的)漏极接触孔56的工艺，从而减少了掩模工艺的数量。另外，由于阳极114和电源电极112是通过一次掩模工艺同时形成的，掩模工艺的次数可以减少到六次。
在图7G中，通过开口部130连接到阳极114的有机EL层132是形成在第三绝缘层128上。然后在有机EL层132上形成阴极134。阴极134是用不透明金属材料制成的，其逸出功在大约4eV以下，例如是碱金属，最好是镁银合金(Mg:Ag)，铝锂合金(Al:Li)和双层的氟化锂/铝(LiF/Al)之一。由于有机EL层132的有机材料对潮湿非常敏感，在形成有机EL层之后不适合采用掩模工艺。因而不采用掩模工艺来形成阴极134。
由于掩模工艺的次数被减少了，制造成本和加工时间也会减少。这样就能提高有源矩阵有机EL器件的产量。另外，由于不增加掩模工艺次数就能形成一条冗余电源线，可以降低因电源线开路造成劣质产品的概率。
本领域的技术人员无需脱离本发明的原理或范围就能对本发明作出各种各样的修改和变更。因此，只要是在附带的权利要求书及其等效物的范围之内，本发明应该被视为覆盖了对本发明的修改和变更。
Claims (44)
1.一种有源矩阵有机电致发光器件包括：
一基板；
基板上的一半导体层和一存储电极；
半导体层和存储电极上的栅极绝缘层，栅极绝缘层具有源极和漏极接触孔；
位于半导体层之上的栅极绝缘层上的一栅电极；
栅电极上的第一绝缘层，第一绝缘层覆盖存储电极并且具有与栅极绝缘层共同的源极和漏极接触孔；
位于存储电极之上的第一绝缘层上的电源电极；
第一绝缘层上的第一电极；
第一电极上的第二绝缘层，第二绝缘层具有一开口部、一电极接触孔和一存储接触孔，第二绝缘层具有与栅极绝缘层和第一绝缘层共同的源极和漏极接触孔；
在第二绝缘层上彼此分开的源极和漏极，源极通过源极接触孔连接到半导体层，并通过存储接触孔连接到电源电极，漏极通过漏极接触孔连接到半导体，并通过电极接触孔连接到第一电极：
源极和漏极上的第三绝缘层，第三绝缘层具有与第二绝缘层共同的开口部；
第三绝缘层上的一有机电致发光层，有机电致发光层通过开口部接触到第一电极；以及
有机电致发光层上的第二电极。
2.按照权利要求1的器件，其特征是第一，第二和第三绝缘层是用无机绝缘材料制成的。
3.按照权利要求2的器件，其特征在于无机绝缘材料是氧化硅和氮化硅之
4.按照权利要求1的器件，其特征在于半导体层和存储电极是同时形成的。
5.按照权利要求1的器件，其特征是半导体层和存储电极在同一层中。
6.按照权利要求1的器件，其特征是在半导体层的侧端部搀杂离子。
7.按照权利要求1的器件，其特征是第一电极是用透明导电材料制成的。
8.按照权利要求7的器件，其特征是透明导电材料是铟锡氧化物(ITO)。
9.按照权利要求1的器件，其特征是第二电极是用逸出功在4eV以下的不透明导电材料制成的。
10.按照权利要求9的器件，其特征是不透明导电材料是碱金属。
11.按照权利要求9的器件，其特征是不透明导电材料是镁/银(Mg∶Ag)合金、铝/锂(Al∶Li)合金及双层的氟化锂(LiF)和铝(Al)之一。
12.按照权利要求1的器件，其特征是进一步包括沿第一方向的扫描线，以及沿第二方向的信号线和电源线，扫描线包括栅电极，信号线包括源极，而电源线包括电源电极并且与信号线分开。
13.按照权利要求1的器件，其特征是有机电致发光层具有一空穴注入层、一空穴迁移层、一发射层及一电子迁移层。
14.按照权利要求1的器件，其特征是有机电致发光层是用真空蒸发法形成的。
15.按照权利要求1的器件，其特征在于半导体层是用多晶硅制成的。
16.一种有源矩阵有机电致发光器件的制造方法包括：
在一基板上形成一半导体层和一存储电极；
在半导体层和存储电极上形成一栅极绝缘层，栅极绝缘层具有源极和漏极接触孔；
在半导体层之上的栅极绝缘层上形成一栅电极；
在栅电极上形成第一绝缘层，第一绝缘层覆盖存储电极并且具有与栅极绝缘层共同的源极和漏极接触孔；
在位于存储电极之上的第一绝缘层上形成电源电极；
在第一绝缘层上形成第一电极；
在第一电极上形成第二绝缘层，第二绝缘层具有一开口部、一电极接触孔和一存储接触孔，第二绝缘层具有与栅极绝缘层和第一绝缘层共同的源极和漏极接触孔；
在第二绝缘层上形成彼此分开的源极和漏极，源极通过源极接触孔连接到半导体层，并通过存储接触孔连接到电源电极，漏极通过漏极接触孔连接到半导体，并通过电极接触孔连接到第一电极；
在源极和漏极上形成第三绝缘层，第三绝缘层具有与第二绝缘层共同的开口部；
在第三绝缘层上形成一个有机电致发光层，有机电致发光层通过开口部接触到第一电极；并且
在有机电致发光层上形成第二电极。
17.按照权利要求16的方法，其特征是阳极接触孔、存储接触孔、源极和漏极接触孔是同时形成的。
18.按照权利要求16的方法，其特征是半导体层和存储电极是同时形成的。
19.按照权利要求16的方法，其特征是第一、第二和第三绝缘层是用无机绝缘材料制成的。
20.按照权利要求16的方法，其特征是进一步包括在半导体层的端部中搀杂离子。
21.按照权利要求16的方法，其特征是第一电极是用透明导电材料制成的。
22.按照权利要求21的方法，其特征是透明导电材料是铟锡氧化物(ITO)。
23.按照权利要求16的方法，其特征是第二电极是用逸出功在4eV以下的不透明导电材料制成的。
24.按照权利要求16的方法，其特征是进一步包括沿第一方向形成扫描线，并且沿第二方向形成信号线和电源线，扫描线包括栅电极，信号线包括源极，而电源线包括电源电极并且与信号线分开。
25.按照权利要求16的方法，其特征是有机电致发光层具有一空穴注入层、一空穴迁移层、一发射层及一电子迁移层。
26.按照权利要求16的方法，其特征是有机电致发光层是用真空蒸发法形成的。
27.按照权利要求16的方法，其特征在于半导体层是用多晶硅制成的。
28.一种有源矩阵有机电致发光器件包括：
一基板；
基板上的一半导体层；
半导体层上的栅极绝缘层，栅极绝缘层具有源极和漏极接触孔；
栅极绝缘层上的栅电极和存储电极，该栅电极位于半导体层之上；
栅电极和存储电极上的第一绝缘层，第一绝缘层具有与栅极绝缘层共同的源极和漏极接触孔；
第一绝缘层上的电源电极和第一电极，该电源电极位于存储电极之上；
电源电极和第一电极上的第二绝缘层，第二绝缘层具有一开口部、一电极接触孔和一存储接触孔，第二绝缘层具有与栅极绝缘层和第一绝缘层共同的源极和漏极接触孔；
在第二绝缘层上彼此分开的源极和漏极，源极通过源极接触孔连接到半导体层，并通过存储接触孔连接到电源电极，漏极通过漏极接触孔连接到半导体，并通过电极接触孔连接到第一电极；
源极和漏极上的第三绝缘层，第三绝缘层具有与第二绝缘层共同的开口部；
第三绝缘层上的一个有机电致发光层，有机电致发光层通过开口部接触到第一电极；以及
有机电致发光层上的第二电极。
29.按照权利要求28的器件，其特征是半导体层是用多晶硅制成的。
30.按照权利要求28的器件，其特征是栅电极和存储电极是同时形成的。
31.按照权利要求28的器件，其特征是电源电极和第一电极是同时形成的。
32.按照权利要求28的器件，其特征是第一电极是用透明导电材料制成的。
33.按照权利要求28的器件，其特征是有源矩阵有机电致发光器件是底部发光型的。
34.按照权利要求32的器件，其特征是透明导电材料是铟锡氧化物(ITO)。
35.按照权利要求28的器件，其特征是第二电极是用透明导电材料制成的。
36.按照权利要求28的器件，其特征是有源矩阵有机电致发光器件是顶部发光型的。
37.按照权利要求28的器件，其特征是在基板的整个表面上形成栅极绝缘层。
38.按照权利要求28的器件，其特征是进一步包括沿第一方向的扫描线，以及沿第二方向的信号线和电源线，扫描线包括栅电极，信号线包括源极，而电源线包括电源电极并且与信号线分开。
39.一种有源矩阵有机电致发光器件的制造方法包括：
在一基板上通过第一掩模工艺形成一半导体层；
在半导体层上形成一栅极绝缘层；
在栅极绝缘层上通过第二掩模工艺同时形成栅电极和存储电极，该栅电极位于半导体层之上；
在半导体层中搀杂离子；
在栅电极和存储电极上形成第一绝缘层；
在第一绝缘层上通过第三掩模工艺同时形成电源电极和第一电极，该电源电极覆盖存储电极；
在电源电极和第一电极上形成第二绝缘层；
通过第四掩模工艺同时形成第二绝缘层的电极接触孔，存储接触孔，及源极和漏极接触孔，阳极接触孔暴露出第一电极，存储接触孔暴露出电源电极，源极和漏极电极暴露出半导体层；
在第二绝缘层上通过第五掩模工艺形成彼此分开的源极和漏极电极，源极电极通过源极接触孔连接到半导体层，并通过存储接触孔连接到电源电极，漏极电极通过漏极接触孔连接到半导体，并通过电极接触孔连接到第一电极；
在源极和漏极电极上形成第三绝缘层；
通过第六掩模工艺形成第三绝缘层的一开口部，该开口部暴露出第一电极；
在第三绝缘层上形成一有机电致发光层，有机电致发光层通过开口部接触到第一电极；并且
在有机电致发光层上形成第二电极。
40.按照权利要求39的方法，其特征是半导体层是用多晶硅制成的。
41.按照权利要求39的方法，其特征是源极和漏极接触孔是通过依次蚀刻栅极绝缘层，第一和第二绝缘层而形成的。
42.按照权利要求39的方法，其特征是源极和漏极接触孔是通过同时蚀刻第二绝缘层、第一绝缘层和栅极绝缘层而形成的。
43.按照权利要求39的方法，其特征是存储和电极接触孔是通过同时蚀刻第二绝缘层而形成的。
44.按照权利要求39的方法，其特征是进一步包括形成一条包括电源电极的冗余电源线，并且对应着冗余电源线形成一条包括源极的电源线。
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