CN104867961B - 阵列基板、其制造方法及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例公开了一种有机发光显示装置的阵列基板、其制造方法以及有机发光显示装置。该阵列基板包括多个按阵列排列的像素单元，其中，至少一个所述像素单元包括：形成在基底基板上的有机发光二极管和用于控制所述有机发光二极管的第一薄膜晶体管，其中，所述有机发光二极管包括第一电极、第二电极以及位于所述第一电极和第二电极之间的发光层，所述有机发光二极管的第一电极电连接到所述第一薄膜晶体管的漏极；以及形成在所述第一薄膜晶体管与所述有机发光二极管之间的导电层和绝缘层，其中，所述有机发光二极管的第一电极、所述绝缘层和所述导电层构成一电容器，且所述导电层电连接到所述第一薄膜晶体管的第一栅极。

Description

阵列基板、其制造方法及显示装置
技术领域
本发明实施例涉及一种有机发光显示装置的阵列基板、其制造方法及有机发光显示装置。
背景技术
有机发光显示装置(Organic Light Emitting Display，OLED)具有自发光、快速响应、宽视角和可制作在柔性衬底上等优点，因此正成为新型显示器的主要发展方向。
对于高分辨率的OLED产品，由于PPI(Pixels Per Inch)过高及像素需要多个TFT做补偿电路导致像素没有足够的存储电容。例如，以8.5英寸WUXGA(2560*1600)分辨率评估像素，通用阵列工艺下像素存储电容只有50fF。然而为保持像素电压稳定性，需要1×e-13到1×e-14安培的漏电流才能维持一帧时间内保持一个灰阶的电压变化，因此，增加存储电容就显得非常重要。
发明内容
本发明的实施例提供了一种有机发光显示装置的阵列基板，包括多个按阵列排列的像素单元，其中，至少一个所述像素单元包括：形成在基底基板上的有机发光二极管和用于控制所述有机发光二极管的第一薄膜晶体管，其中，所述有机发光二极管包括第一电极、第二电极以及位于所述第一电极和第二电极之间的发光层，所述有机发光二极管的第一电极电连接到所述第一薄膜晶体管的漏极；以及形成在所述第一薄膜晶体管与所述有机发光二极管之间的导电层和绝缘层，其中，所述有机发光二极管的第一电极、所述绝缘层和所述导电层构成一电容器，且所述导电层电连接到所述第一薄膜晶体管的第一栅极。
本发明的实施例还提供了一种有机发光显示装置，包括上述阵列基板。
本发明的实施例进一步提供了一种有机发光显示装置的阵列基板的制造方法，包括：在基底基板上的一像素区域中形成第一薄膜晶体管和有机发光二极管，所述像素区域由栅线和数据线定义；以及形成位于所述第一薄膜晶体管和所述有机发光二极管之间的导电层和绝缘层；其中，所述有机发光二极管包括第一电极、第二电极以及位于所述第一电极和第二电极之间的发光层，所述有机发光二极管的第一电极电连接到所述第一薄膜晶体管的漏极；所述有机发光二极管的第一电极、所述绝缘层和所述导电层构成一电容器，且所述导电层电连接到所述第一薄膜晶体管的第一栅极。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，并非对本发明的限制。
图1是相关技术中的有机发光显示装置的阵列基板的局部截面结构示意图；
图2是本发明第一实施例提供的有机发光显示装置的阵列基板的局部平面结构示意图；
图3是图2所示阵列基板中的一个像素单元的像素电路图；
图4是本发明第一实施例提供的有机发光显示装置的阵列基板的局部截面结构示意图；以及
图5是本发明第二实施例提供的有机发光显示装置的阵列基板的局部截面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考在附图中示出并在以下描述中详述的非限制性示例实施例，更加全面地说明本发明的示例实施例和它们的多种特征及有利细节。应注意的是，图中示出的特征不是必须按照比例绘制。省略已知材料、组件和工艺技术的描述，从而不使本发明的示例实施例模糊。示例仅旨在有利于理解本发明示例实施例的实施，以及进一步使本领域技术人员能够实施示例实施例。因而，示例不应被理解为对本发明示例实施例的范围的限制。
在相关技术中，有机发光显示装置的阵列基板包括多个按阵列排列的像素单元，图1示出了其中一个像素单元的局部截面结构。如图1所示，所述像素单元每个包括形成在基底基板10上的有机发光二极管和用于控制所述有机发光二极管的第一薄膜晶体管。所述第一薄膜晶体管包括依次层叠在基底基板90上的栅极900、栅极绝缘层901、有源层902以及源极903/漏极904；所述有机发光二极管形成在所述第一薄膜晶体管上方，包括阳极907、有机发光层909和阴极910。第一绝缘层905、平坦层906形成在有机发光二极管与第一薄膜晶体管之间，且有机发光二极管的阳极907穿过第一绝缘层905、平坦层906而电连接到第一薄膜晶体管的漏极904。
发明人发现，在上述相关技术的有机发光显示装置的阵列基板中，存储电容由栅极900、栅极绝缘层901、源极903/漏极904构成的电容器提供。由于空间限制，通过改变第一薄膜晶体管的长宽比难以有效地将存储电容提高到希望的数值。此外，虽然以IGZO为代表的氧化物薄膜晶体管在蚀刻阻挡层(etching stop layer,ESL)架构中具有较低的漏电流，但是高PPI应用中由于空间限制必须使用背沟道蚀刻(back channel etching，BCE)架构TFT，而BCE架构的氧化物TFT一般存在较大的漏电流(1×e-11到1×e-10)，不能满足显示要求。
对此，本发明实施例提供有机发光显示装置的阵列基板、有机发光显示装置和有机发光显示装置的阵列基板的制作方法，能够有效提高像素单元的存储电容值进而减小漏电流。
第一实施例
图2是本发明第一实施例提供的有机发光显示装置的阵列基板的局部平面结构示意图；图3是图2所示阵列基板中的一个像素单元的像素电路图；图4是本发明第一实施例提供的有机发光显示装置的阵列基板的局部截面结构示意图。该有机发光显示装置为有源矩阵有机发光显示装置。
参见图2至图4，本发明第一实施例提供的一种有机发光显示装置的阵列基板，包括：由横纵交叉的栅线11、电源线13和数据线12在基板10上限定出的多个像素单元。基板10可以为玻璃基板或柔性基板；基板10可以为透光基板或不透光基板。为了使描述清楚和明确，图2和图4中仅示出该阵列基板的一个像素单元的相关平面结构和截面结构，其他的像素单元可以类似的形成。例如，每个像素单元可包括形成在电源线13与数据线12交叉处的用于控制有机发光显示器的第一薄膜晶体管20(也称驱动薄膜晶体管)、形成在栅线11与数据线12交叉处的作为寻址元件的第二薄膜晶体管30(也称开关薄膜晶体管)，以及形成在第一薄膜晶体管20和第二薄膜晶体管30上方的有机发光二极管40。
第一薄膜晶体管20包括依次层叠在基底基板10上的第一栅极100、栅极绝缘层101、有源层102以及源极103/漏极104；有机发光二极管40包括依次层叠的第一电极(阳极)107、有机发光层109和第二电极(阴极)110。在图2中，第一薄膜晶体管20以其包含的有源层102的范围示出；第二薄膜晶体管30以其包含的有源层的范围示出；有机发光二极管40以其包含的阳极107的范围示出。
第二薄膜晶体管30的栅极电连接到栅线11，第二薄膜晶体管30的源极电连接到数据线12，第二薄膜晶体管30的漏极电连接到第一薄膜晶体管20的第一栅极100，第一薄膜晶体管20的源极103电连接到电源线13。在本实施例中，第一薄膜晶体管20例如为n型薄膜晶体管。
该像素单元还可包括形成在第一薄膜晶体管20与有机发光二极管40之间的有第一绝缘层105、平坦层106、导电层111和第二绝缘层112。在本实施例中，平坦层106例如为一树脂层，且具有1～2微米的厚度。这里，导电层111的材料可以是金属、金属合金或透明导电氧化物。第二绝缘层可以是SiNx或Al2O3等高介电常数材料。第二绝缘层112可以为单层或多层结构。导电层111、第二绝缘层112以及有机发光二极管40的阳极107三者构成一电容器。有机发光二极管40的阳极107可直接穿过第二绝缘层112、树脂层106和第一绝缘层105而电连接到第一薄膜晶体管20的漏极104。在另一示例中，有机发光二极管40的阳极107也可经由穿过第二绝缘层112、树脂层106和第一绝缘层105的贯通通路而电连接到第一薄膜晶体管20的漏极104。导电层111穿过树脂层106、第一绝缘层105和栅极绝缘层102而电连接到第一薄膜晶体管20的第一栅极100。在另一示例中，导电层111可经由穿过树脂层106、第一绝缘层105和栅极绝缘层102的贯通通路而电连接到第一薄膜晶体管20的第一栅极100。本发明并不限制导电层111和第二绝缘层112在阵列基板中的层级和位置，只要该导电层111和该第二绝缘层112能够与有机发光二极管40的阳极107构成一电容器即可。
在本发明第一实施例提供的有机发光显示装置的阵列基板中，像素单元的存储电容由两部分构成：存储电容的第一部分由第一栅极100、栅极绝缘层101、源极103/漏极104构成的电容器提供，存储电容的第二部分由导电层111、第二绝缘层112以及有机发光二极管40的阳极107构成的电容器提供。因此，相比于相关技术中的有机发光显示装置的阵列基板，本发明第一实施例提供的有机发光显示装置的阵列基板具有较高的存储电容进而能够有效地提高有机发光显示装置的显示质量。
尽管在上述实施例中，第一薄膜晶体管20设置在有机发光二极管40与基底基板10之间，但应理解在另一实施例中，有机发光二极管40可设置第一薄膜晶体管20与基底基板10之间；在又一实施例中，第一薄膜晶体管20和有机发光二极管40可设置在基底基板10的不同区域，即第一薄膜晶体管20在基底基板10上的垂直投影和有机发光二极管40在基底基板10上的垂直投影不重叠。
在一个示例中，本发明第一实施例提供的有机发光显示装置例如为顶发射有机发光显示装置，如图4所示，空心箭头表示出光方向。导电层111的材料例如为金属或金属合金。
在一个示例中，导电层111可覆盖第一薄膜晶体管20以及数据线12的至少一部分，因此具有较大的面积。
在一个示例中，参见图2，导电层111可具有与有机发光二极管40的阳极107相同的面积范围，即覆盖整个像素单元区域。在另一实施例中，导电层111的面积范围可小于有机发光二极管40的阳极107的面积范围。也就是说，导电层111在基底基板10上的垂直投影的外缘不超过有机发光二极管40的阳极107在基底基板10上的垂直投影的外缘。
故，本发明第一实施例提供的有机发光显示装置的阵列基板中的像素单元的存储电容主要由导电层111、第二绝缘层112以及有机发光二极管40的阳极107构成的电容器提供，第一栅极100与源极103/漏极104间的栅极绝缘层101的厚度设计就比较灵活，可以设计得比较厚来减少寄生电容，提高第一薄膜晶体管的特性的调节余地也比较大。
根据本发明实施例的有机发光显示装置的阵列基板在具有高PPI且采用背沟道蚀刻架构的驱动薄膜晶体管的情况下，由于像素单元的具有较大的存储电容和减小的漏电流，从而能够改善显示质量。
在一个示例中，有机发光二极管40的阳极107、第二绝缘层112和导电层111构成一光学共振微腔，该光学共振微腔构造为对所述有机发光二极管发出的波长为λ的光产生共振增强并将其反射出所述像素单元，从而可提高有机发光二极管的发光效率。
例如，导电层111由金属或合金制成，第二绝缘层112的折射率n1的范围为从1.4至1.5，有机发光二极管40的阳极107由折射率范围在1.6至2.1的透明导电氧化物材料制成，且第二绝缘层的厚度L满足公式L＝n1/2λ。进一步地，所述导电层的材料例如为银(Ag)或铝钕合金(AlNd)，第二绝缘层112的材料例如为二氧化硅(SiO2)，有机发光二极管40的阳极107的材料为铟锡氧化物或铟锌氧化物。
在图1所示的相关技术的有机发光显示装置的阵列基板中，不同色光的像素单元中的微腔架构可以通过调节各自的阳极层的厚度来改变微腔架构的出射光的频率，这样的话，三种色光的像素需要三种不同厚度的阳极层。而三种不同厚度的阳极层需要通过三次不同的镀膜-曝光-刻蚀工艺完成。然而，本发明只需调整不同色光的像素单元中对应的第二绝缘层112的厚度就可以实现微腔架构对于不同色光的反射，而具有不同厚度的第二绝缘层112可以通过一次镀膜，两次曝光，两次刻蚀工艺完成，因此能够提高掩模工艺效率。
在主要考虑电容大小的情况下，本发明实施例提供的有机发光显示装置的阵列基板中也可以不做微腔架构。这样，在一个示例中，导电层111可以使用金属氧化物材料(ITO、IZO，IGZO等)，有机发光二极管40的阳极107可包括层叠的金属反射层和金属氧化物导电层(例如ITO、IZO)，且该金属氧化物导电层形成在该金属反射层的与第二绝缘层112相反的一侧。
第二实施例
本发明第二实施例提供一种有机发光显示装置的阵列基板，图5示出了其局部截面结构。如图5所示，该阵列基板可具有与第一实施例提供的阵列基板基本上相同的构造，除了导电层111’和树脂层106’之外。因此，这里将省略相同部件的重复描述，并且相同或类似的术语和相同或类似的附图标记用于表示相同或类似的部件。
参见图5，在本发明第二实施例提供一种有机发光显示装置的阵列基板中，形成在第一薄膜晶体管20与有机发光二极管40之间的树脂层106’中包括一开口，该开口暴露出其下方的第一绝缘层105的一部分。第一薄膜晶体管20的第一栅极100在基底基板10上的垂直投影例如位于树脂层106’中的开口在基底基板10上的垂直投影之内。导电层111’的至少一部分填充于所述开口中，与该开口暴露的第一绝缘层105直接接触。此外，导电层111’穿过该开口底部下方的第一绝缘层105和栅极绝缘层101而连接到第一薄膜晶体管20的第一栅极100。这样，在图5所示的阵列基板中，第一薄膜晶体管10形成为具有双栅结构，也就是说，第一薄膜晶体管20具有两个栅极：底栅极100和顶栅极(即，导电层111’)。双栅极薄膜晶体管比单栅极薄膜晶体管具有更好阈值电压稳定性，更好的输出IV曲线以及更好的工艺均一性。
在一个示例中，导电层111’与栅线11、数据线12、电源线13以及第二薄膜晶体管30的栅极均不交迭，以减少寄生电容。
在上述实施例中，第一薄膜晶体管20可以为底栅型薄膜晶体管或背沟道蚀刻构型。
在上述实施例中，所述第一薄膜晶体管20为氧化物薄膜晶体管，即，第一薄膜晶体管的有源层为氧化物有源层，例如该氧化物有源层的材料为氧化铟镓锌(IGZO)。
在一个示例中，只将第一薄膜晶体管20(驱动薄膜晶体管)制作为具有双栅结构的氧化物薄膜晶体管，而第二薄膜晶体管30(开关薄膜晶体管)为单栅极结构且其上方还是保留有树脂层。因为驱动薄膜晶体管的阈值电压及输出IV特性对显示质量的好坏起决定性作用而开关薄膜晶体管的影响较弱，所以，在该示例中，一方面驱动薄膜晶体管为双栅结构的氧化物薄膜晶体管可提高有机发光显示装置的显示质量，另一方面开关薄膜晶体管为单栅极结构且其上方还是保留有树脂层则不会增加寄生电容，保持较小的负载，一举两得。
第三实施例
本发明第三实施例提供一种有机发光显示装置的阵列基板的制造方法。该有机发光显示装置的阵列基板为第一实施例提供的有机发光显示装置的阵列基板。参见图2和图4，该制作方法例如包括：
在基底基板10上的一像素区域中形成第一薄膜晶体管20，该像素区域由栅线11和数据线12定义，其中形成第一薄膜晶体管20包括在该基底基板10上顺次形成栅极100、栅极绝缘层101、有源层102、源极103/漏极104；
在所述第一薄膜晶体管20上方依次形成第一绝缘层105、树脂层106、导电层111和第二绝缘层112；
在第二绝缘层112上形成有机发光二极管40，其中，形成有机发光二极管40包括在形成有导电层111和第二绝缘层112的基底基板10上依次形成阳极107、像素定义层108、有机发光层109和阴极层110。这里，有机发光层109例如可包括空穴传输层(HTL)、发射层(EL)与电子传输层(ETL)等。
其中，有机发光二极管40的阳极107穿过第二绝缘层112、树脂层106以及第一绝缘层105而电连接到第一薄膜晶体管20的漏极104；导电层111穿过树脂层106、第一绝缘层105和栅极绝缘层101而电连接到第一薄膜晶体管20的第一栅极100。有机发光二极管40的阳极107、绝缘层112和导电层111构成一电容器。
在一个示例中，导电层111覆盖第一薄膜晶体管20以及数据线12的至少一部分。
在一个示例中，树脂层106形成有一开口，第一薄膜晶体管20的第一栅极100在基底基板10上的垂直投影位于该开口在基底基板10上的垂直投影之内，且导电层111的至少一部分填充于该开口中。
由该制作方法制造的有机发光显示装置的阵列基板能够有效提高像素单元的存储电容值和减小漏电流，进而改善有机发光显示装置的显示品质。
第四实施例
本发明第四实施例提供一种有机发光显示装置，包括上述任一种阵列基板。该有机发光显示装置还可包括与该阵列基板对置的封装基板、以及填充在该封装基板与该阵列基板之间的填充胶膜。该有机发光显示装置可以为：OLED面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。由于该显示装置包括上述任一种阵列基板，能够有效提高像素单元的存储电容值进而减小漏电流，因此具有优良的显示质量。
虽然上文中已经用一般性说明及具体实施方式，对本发明作了详尽的描述，但在本发明实施例基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (19)

1.一种有机发光显示装置的阵列基板，包括由栅线、电源线和数据线限定出的多个按阵列排列的像素单元，其中，至少一个所述像素单元包括：
形成在基底基板上的有机发光二极管和用于控制所述有机发光二极管的第一薄膜晶体管，其中，所述第一薄膜晶体管具有双栅结构并且包括第一栅极和不同于所述第一栅极的第二栅极，其中，所述有机发光二极管包括第一电极、第二电极以及位于所述第一电极和第二电极之间的发光层，所述有机发光二极管的第一电极电连接到所述第一薄膜晶体管的漏极；以及
形成在所述第一薄膜晶体管与所述有机发光二极管之间的导电层和绝缘层，其中，所述有机发光二极管的第一电极、所述绝缘层和所述导电层构成一电容器，且所述导电层电连接到所述第一薄膜晶体管的第一栅极，
其中，所述导电层覆盖所述第一薄膜晶体管以及所述数据线的至少一部分，并且
其中，所述导电层的构成所述电容器的部分复用为所述第一薄膜晶体管的所述第二栅极。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其中，所述有机发光二极管形成在所述第一薄膜晶体管上方。
3.根据权利要求2所述的阵列基板，其中，所述导电层在所述基底基板上的垂直投影的外缘不超过所述有机发光二极管的第一电极在所述基底基板上的垂直投影的外缘。
4.根据权利要求1所述的阵列基板，还包括形成在所述第一薄膜晶体管与所述有机发光二极管之间的树脂层，所述树脂层包括开口，所述第一薄膜晶体管的第一栅极在所述基底基板上的垂直投影位于所述树脂层中的所述开口在基底基板上的垂直投影之内，并且所述导电层的至少一部分填充于所述开口中。
5.根据权利要求1所述的阵列基板，其中，所述有机发光二极管的第一电极、所述绝缘层和所述导电层构成一光学共振微腔，该光学共振微腔构造为对所述有机发光二极管发出的波长为λ的光产生共振增强并将其反射出所述像素单元。
6.根据权利要求5所述的阵列基板，其中，所述导电层由金属制成，所述绝缘层的折射率n1在1.4至1.5的范围，所述有机发光二极管的第一电极由折射率范围在1.6至2.1的透明导电氧化物材料制成，且所述绝缘层的厚度L满足公式L＝n1/2λ。
7.根据权利要求6所述的阵列基板，其中，所述导电层由合金制成。
8.根据权利要求7所述的阵列基板，其中，所述导电层的材料为银或铝钕合金，所述绝缘层的材料为二氧化硅，所述有机发光二极管的第一电极的材料为铟锡氧化物或铟锌氧化物。
9.根据权利要求1所述的阵列基板，其中，所述有机发光二极管的第一电极包括金属反射层和金属氧化物导电层，且所述金属氧化物导电层形成在所述金属反射层的与所述绝缘层相反的一侧。
10.根据权利要求1所述的阵列基板，还包括形成在所述第一薄膜晶体管与所述导电层之间的平坦层，其中，所述平坦层包括一开口，其中，所述第一薄膜晶体管的第一栅极在所述基底基板上的垂直投影位于所述开口在所述基底基板上的垂直投影之内，所述导电层的至少一部分填充于所述开口中。
11.根据权利要求1所述的阵列基板，其中，所述第一薄膜晶体管为底栅型薄膜晶体管或背沟道蚀刻构型薄膜晶体管。
12.根据权利要求11所述的阵列基板，其中，所述第一薄膜晶体管的有源层为氧化物有源层。
13.根据权利要求1所述的阵列基板，其中，所述有机发光显示装置为顶发射有机发光显示装置。
14.根据权利要求1至13任一项所述的阵列基板，其中，所述有机发光二极管的第一电极和第二电极分别为阳极和阴极。
15.一种有机发光显示装置，包括如权利要求1至14中任一项所述的阵列基板。
16.一种有机发光显示装置的阵列基板的制造方法，包括：
在基底基板上的一像素区域中形成第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管和有机发光二极管，所述像素区域由栅线和数据线定义，所述第一薄膜晶体管具有双栅结构并且包括第一栅极和不同于所述第一栅极的第二栅极；
形成位于所述第一薄膜晶体管和所述有机发光二极管之间的导电层和绝缘层；其中，所述有机发光二极管包括第一电极、第二电极以及位于所述第一电极和第二电极之间的发光层，所述有机发光二极管的第一电极电连接到所述第一薄膜晶体管的漏极；所述有机发光二极管的第一电极、所述绝缘层和所述导电层构成一电容器，且所述导电层电连接到所述第一薄膜晶体管的第一栅极；以及
形成位于所述导电层与所述第一薄膜晶体管的所述第一栅极之间的平坦层，所述平坦层中具有开口，所述开口位于所述第一薄膜晶体管的所述第一栅极的上方，
其中，所述第二薄膜晶体管的第二漏极连接到所述第一薄膜晶体管的所述第一栅极，
所述导电层的构成所述电容器的部分复用为所述第一薄膜晶体管的所述第二栅极，
所述第二薄膜晶体管具有单栅极结构，所述平坦层保留在所述第二薄膜晶体管上方，
其中，所述导电层的材料是金属；在阵列基板的截面图中，在垂直于所述基底基板的方向上，所述平坦层与所述第一薄膜晶体管的所述第一栅极不重叠，
在所述阵列基板的截面图中，所述导电层的位于所述第一薄膜晶体管的第一栅极的正上方的部分具有相反于所述第一栅极的平坦表面。
17.根据权利要求16所述的阵列基板的制造方法，其中，所述导电层的材料是金属合金。
18.根据权利要求16所述的阵列基板的制造方法，其中，所述导电层覆盖所述第一薄膜晶体管以及所述数据线的至少一部分。
19.根据权利要求16所述的阵列基板的制造方法，其中，所述第一薄膜晶体管的第一栅极在所述基底基板上的垂直投影位于所述开口在所述基底基板上的垂直投影之内，且所述导电层的至少一部分填充于所述开口中。
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