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有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示因具有快响应、高亮度、高对比度、低功耗以及易实现柔性透明等优点,被认为是下一代主流显示技术的最有力竞争者。近年来,人们开展了大量的研究以促进AMOLED显示的大规模生产。有源矩阵即薄膜晶体管(TFT)构成的像素电路阵列,是AMOLED显示中的关键部分。在现有的TFT技术中,低温多晶硅(LTPS) TFT已在初步商业化的AMOLED显示中得到应用,而新兴的金属氧化物TFT则被认为是驱动AMOLED最具潜力的器件。但目前,无论是TFT还是OLED本身都存在诸多技术难题。对此,本论文就AMOLED显示用TFT技术的若干问题展开了一系列研究,并取得如下创新性成果。 在LTPS TFT方面: 1.提出并实验证实了一种采用光刻胶修剪的技术制备自对准偏移栅(Offset)结构的多晶硅(poly-Si) TFT的工艺方法。相对于现有的工业技术,该方法工艺简单、易操作。实验结果表明,自对准Offset结构大幅度地降低了poly-Si TFT的关态电流,且对应的TFT具有重合的双向扫描特性,使得poly-Si TFT能够更好的满足AMOLED显示的要求。 2.提出并实验证实了一种在同一衬底上同时制作非晶硅(a-Si) TFT和poly-SiTFT的混合技术。该混合技术制备的poly-Si TFT具有高的迁移率,可用作像素电路中的驱动晶体管以驱动OLED; a-Si TFT具有低的关态电流,适合用作像素电路中的开关晶体管。由此混合技术制备混合结构的像素电路可以避开poly-Si TFT高的关态电流造成的不利影响而又不损失电路的驱动能力,是一种AMOLED像素驱动的新技术。 3.提出了一种新的基于poly-Si TFT的AMOLED像素驱动电路。该电路采用上下级的栅扫描信号,结构和驱动方式简单易实现,可以很好地补偿poly-Si TFT因阈值电压差异而造成的OLED亮度不均匀的问题,从而解决了poly-Si TFT用作AMOLED驱动时的另一大缺陷。 4.在poly-Si TFT器件和像素电路研究的基础上,设计、制备了驱动OLED的3.3英寸poly-Si TFT面板,并将OLED集成,实现了AMOLED的点亮。在新兴的金属氧化物TFT方面: 5.提出并实验证实了一种采用背沟道刻蚀(BCE)工艺制备非晶态铟镓锌氧(a-IGZO) TFT的技术。借助于此技术,a-IGZO TFT的面板制程可被大大简化而与现有的a-Si TFT面板制程保持一致,从而可以降低制造成本。BCE技术一直是国际上至今未解决的一个难题。该技术对工业界具有重要的意义。 6.首次开发了自对准BCE结构的a-IGZO TFT制备技术。该技术可以调节栅电极与源漏电极的交叠,获得较小交叠量的器件,从而大幅度地降低TFT的寄生电容,有利于提高电路的工作速度,降低电路中的馈通效应,也有助于降低TFT面板上的延迟以提高显示的分辨率和尺寸。透明高电导的铝掺杂氧化锌材料既可用作a-IGZO TFT的源漏电极还可以取代ITO用作阵列面板的像素电极。这样可以减少TFT面板中使用的光刻版数目和工艺步骤,降低制造成本。 7.研究开发了以氧化铟锡(ITO)为沟道材料的TFT技术。实验获得的单层ITO沟道的TFT的器件性能可与a-IGZO TFT相比拟,是一种有潜力的TFT技术。借助于此技术,栅电极、源漏电极、沟道和像素电极都可以采用ITO,形成“全ITO”的TFT面板,保证更低的TFT面板制造成本。