CN100485907C - 平板显示器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制造平板显示器的方法，包括如下步骤：制备绝缘基板；在绝缘基板上形成分开的源电极和漏电极来界定沟道区域；在源电极和漏电极上形成第一钝化层；在第一钝化层上形成具有对应于沟道区域的开口的金属层；通过使用金属层作为掩模在第一钝化层中形成沉积开口来通过第一钝化层上的开口暴露沟道区域；在沉积开口内依次形成有机半导体层和第二钝化层；以及去除金属层、有机半导体层和第二钝化层，允许形成在沉积开口中的这些层保留。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备平板显示器的方法，更特别地，本发明涉及能够减小对有机薄膜晶体管(“TFT”)的特性的损害的平板显示器。
背景技术
平板显示器(“FPD”)包括具有TFT的TFT基板，这些TFT作为开关和驱动装置用于控制和驱动每个像素的操作。TFT包括栅电极、源电极和漏电极以及半导体层，其中源电极和漏电极由栅电极分离开从而界定沟道区域。半导体层通常由非晶硅或多晶硅形成。但是，现在有机半导体可以获得，并提供了可以在室温和大气压下形成的优点，而且可以施加到不耐热的塑料基板上。但是，有机半导体有着差的耐化学性和耐等离子体性。为了解决这个问题，已经提出了在形成栅极、源极和漏极之后通过将厚的半导体层插入到电极和有机半导体层之间来形成有机半导体层。然后，可以通过使用钝化层将有机半导体层构图，由此仅在沟道区域上保留有机半导体层。
在构图工艺中，将钝化层涂覆在有机半导体层的整个表面上，仅暴露对应于沟道区域的层。但是，可能的是，有机半导体层可能受到构图中使用的化学品的侵袭，所以钝化层必须由不会不利地影响有机半导体层的材料形成。这种希望的材料作为涂层可能有问题。
当构图有机半导体层时，由钝化层涂覆的部分有机半导体层被安全地保护。但是，由于有机半导体层的两侧没有被钝化层涂覆而暴露，所以它们可能受到构图钝化层时使用的化学品的侵袭。而且，如果在构图时使用的蚀刻工艺进行来减小对暴露的侧面的侵袭，则构图可能使得一些有机半导体暴露在像素电极上，导致产品缺陷。
发明内容
本发明提供了一种制备平板显示器的方法，该显示器使用耐受处理损害的有机TFT。根据本发明的方法，源电极和漏电极形成在绝缘基板上从而在它们之间界定沟道区域；在源电极和漏电极上形成第一钝化层；具有对应于沟道区域的开口的金属层形成在第一钝化层上来作为掩模；沟道区域通过第一钝化层中的开口暴露；有机半导体层和第二钝化层依次通过沉积开口而沉积；除了在沉积开口中存在的留下之外去除金属层、有机半导体层和第二钝化层。
根据本发明的实施方式，通过剥离工艺进行去除金属层、有机半导体层和第二钝化层的步骤，使用基本上不影响第二钝化层的蚀刻剂进行该剥离工艺。有利的是，同时去除金属层和在该金属层上的上层。
本发明还获得了一种平板显示器，其包括：绝缘基板；源电极和漏电极，形成在绝缘基板上并彼此分隔开以界定沟道区域；第一钝化层，形成在源电极和漏电极上从而具有暴露源电极和漏电极每个的至少一部分的沉积开口；形成在沉积开口上的有机半导体层；以及第二钝化层，形成在有机半导体层并且具有与第一钝化层不同的高度。根据本发明的该实施方式的一方面，第二钝化层的高度比第一钝化层的低。
附图说明
结合附图，从下面对示范性实施方式的说明本发明的上述和/或其他方面和优点将变得清楚和更易于理解，在附图中：
图1是根据本发明的第一实施方式的TFT基板的平面图。
图2是沿图1的线II-II的剖面图。
图3A到3K是依次形成根据本发明的第一实施方式的制造TFT基板的方法的剖面图。
图4是根据本发明的第二实施方式的制备TFT基板的方法的示意图。
具体实施方式
下面将详细地对本发明的示范性实施方式进行说明，在附图中对本发明的示例进行说明，其中通篇类似的参考标号指代类似的元件。通过参考附图对实施方式进行说明以解释本发明。在附图中，为了清楚夸大了层、膜和区域的厚度和大小。应该理解，当提及比如层、膜、区域或基板的元件在(形成于)另外的元件“上”时，它可以直接在其他元件上，或者也可以存在中间元件。
图1是根据本发明的第一实施方式的薄膜晶体管(TFT)基板的平面图，图2是沿图1的线II-II的剖面图。本发明的平板显示器(FPD)包括具有TFT的TFT基板100，这些TFT作为开关和驱动装置用于控制和驱动每个像素的操作。TFT基板100包括绝缘基板110、形成在绝缘基板110上的数据线120、形成在数据线120上的层间绝缘膜130、形成在层间绝缘膜130上的栅极线140、形成在栅极线140上的栅极绝缘膜150、形成在栅极绝缘膜150上的透明电极层160、形成在栅极绝缘膜150上并与透明电极层160的至少一部分相连接的有机半导体层190。
绝缘基板110可以由玻璃或塑料形成，塑料提供了平板显示器可以为柔性的优点。但是，塑料绝缘基板110并不耐热。可以在室温和大气压下形成的半导体层可以同由塑料材料形成的塑料绝缘基板110使用，这些塑料材料比如为聚碳酸酯、聚酰亚胺、PES、PAR、PEN、PET等。
形成在绝缘基板110的数据线120包括在一个方向上延伸的数据线121和形成在数据线121一端以接受外部提供的驱动或控制信号的数据垫123。数据线120可以由导电率好且相对低价的金属形成，比如Al、Cr和Mo，或者可以由相对高价的材料形成，比如Au、Pt、Pd、ITO(氧化铟锡)和IZO(氧化铟锌)，并且可以由单层或多层构成，该多层含有至少一种上述材料。
根据本发明，为了保护数据绝缘膜150免受数据线形成工艺中使用的化学材料的影响，首先，形成数据线120，然后在数据线120上形成层间绝缘膜130。层间绝缘膜130覆盖在绝缘基板110上的数据线。层间绝缘膜130由无机材料形成，比如SiNx或SiOx等，从而在数据线120和栅极线140之间电绝缘。虽然在图中未示出，但是层间绝缘膜130还可以包括在无机层上的有机材料的厚膜。该额外的厚有机膜将完好地保护对形成数据线时使用的化学品或等离子体耐受力较差的有机半导体层190。这些化学品可能通过接触开口151、152的间隙(对该开口将在下面说明)、通过层间的界面流入到有机半导体层190种，由此侵袭有机半导体层190。层间绝缘膜130形成有第一接触开口151和第二接触开口152，以分别暴露数据线121和数据垫123。
栅极线140形成在层间绝缘膜130上。栅极线140包括形成来与数据线121交叉并界定像素区域的栅极线141、在栅极线141的一端形成以接受来自外部的驱动或控制信号的栅垫145、以及在对应于有机半导体层190的位置形成为栅极线141的分支的栅电极143。栅极线140也可以由Al、Cr、Mo、Au、Pt、Pd等形成，并且具有单层或多层。
栅极绝缘膜150形成在栅极线140上。栅极绝缘膜150将数据线120与栅极线140绝缘，同时保护有机半导体层190。栅极绝缘膜150可以含有至少一种无机和有机材料，比如SiNx、SiOx、BCB、Si聚合物、PVV等。栅极绝缘膜150具有第三接触开口153以暴露栅极垫145以及对应于第一接触开口151和第二接触开口152的开口。
透明电极层160形成在栅极绝缘膜150上并且通过第一接触开口151与数据线121连接。层160包括与有机半导体层190部分接触的源电极161、通过在其间插入有机半导体层190从源电极161分开的漏电极163、以及位于像素区域从而与漏电极163连接的像素电极165。透明电极层160还包括与数据垫123连接的数据垫接触构件167以及通过第三接触开口153与栅极垫145连接的栅极垫接触构件166。透明电极层160由比如ITO、IZO等的透明导电材料形成。源电极161通过第一接触开口151与数据线121物理和电气上连接，从而接收图像信号。漏电极163从源电极161分开从而界定沟道区域A，其同栅电极143一道形成TFT。该TFT作为开关和驱动装置用于控制和驱动每个像素电极165的操作。
第一钝化层170形成在栅极绝缘膜150上，并且具有暴露沟道区域A和其中沉积了有机半导体层190的沉积开口171。第一钝化层170可以由聚乙烯醇(PVA)、苯并环丁稀(BCB)等的有机膜或丙稀酸基感光有机膜形成。而且，优选的是，钝化层170应该形成得厚，以通过使用金属层180的湿法蚀刻工艺来形成其中沉积了有机半导体层190的沉积开口。有机半导体层190沉积在形成于钝化层170中的沉积开口171中。有机半导体层190覆盖沟道区域A，并且至少部分地与部分暴露的源电极161和漏电极163接触。有机半导体层190可以由彼此连接的苯环、花四加酸二酐(PTCDA)、寡噻吩、聚噻吩、聚噻吩乙烯等形成，也可以由现有的有机半导体材料形成。
第二钝化层200在沉积开口171中形成在有机半导体层190上。第二钝化层200在随后说明的剥离工艺时防止有机半导体层190的特性劣化。其可以由与第一钝化层170相同的材料或其他材料形成。第二钝化层200具有不同于第一钝化层170的高度，优选比第一钝化层170低的高度。并且，优选第二钝化层200由不受下述剥离工艺中使用的蚀刻剂影响的材料形成。
进一步钝化层210可以选择性地形成在第二钝化层200上以覆盖从第一接触开口151到沟道区域A的面积。钝化层210防止有机半导体层190的特性劣化。它也可以由有机材料形成，它可以由丙稀酸基感光有机膜形成。
之后，将参考图3A到3K形成具有有机TFT的平板显示器的制造方法。如图3A所示，制备含有比如玻璃、石英、陶瓷、塑料等的绝缘材料的绝缘基板110。优选在制造柔性FPD中使用塑料基板。然后，如图3B所示，在使用溅镀方法在绝缘基板110上沉积数据线材料之后等，通过光刻工艺形成数据线121。如图3C所示，包括比如SiNx、SiOx等的无机材料或比如PVA、BCB等的有机材料中至少一种的层间绝缘材料涂覆在基板110和数据线120上来形成层间绝缘膜130。如果该层间绝缘材料是一种有机材料，则层间绝缘膜130可以通过旋涂或狭缝涂覆方法等形成。如果该层间绝缘材料是一种无机材料，则它可以通过化学气相沉积(CVD)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)等形成。
如上所述，可以施加有机膜以及无机膜作为层间绝缘膜130。暴露数据线121的第一接触开口151通过使用感光有机膜作为屏蔽掩模以蚀刻工艺形成。如图1所示，暴露数据垫123的第二接触开口152通过与第一接触开口151相同的方法形成。然后如图3D所示，在含有Al、Cr、Mo、Au、Pt、Pd等中至少一种的栅极线材料通过溅镀方法等沉积在层间绝缘膜130上之后，栅极线141、栅电极143和栅极垫145通过光刻工艺形成。
随后，由比如PVA、BCB等形成的厚的栅极绝缘膜150通过旋涂或狭缝涂覆方法等形成栅极线140和层间绝缘膜130上。如图1和图2所示，在栅极绝缘膜150中，第三接触开口153以及对应于第一接触开口151的开口通过使用感光有机膜用作屏蔽掩模而同时形成。栅极绝缘膜150可以由比如SiNx或SiOx的无机材料通过CVD或PECVD方法形成。
如图3F所示，比如ITO或IZO的透明导电金属氧化物材料(透明导电材料)通过溅镀方法涂覆在栅极绝缘膜150上，然后通过使用光刻工艺或蚀刻工艺形成透明电极层160。透明电极层160通过第一接触开口151与数据线121相连接，并且包括源电极161、漏电极163和像素电极165，其中源电极161至少部分与有机半导体层170接触，漏电极163与源电极161通过它们之间插入的有机半导体层190分隔开从而界定沟道区域A，像素电极165设置在像素区域中从而与漏电极163连接。如图1所示，透明电极层160还包括与数据垫123连接的数据垫接触构件167和通过第三接触开口153与栅极垫145连接的栅极垫接触构件166。
然后，如图3G所示，由PVA、BCB、丙烯酸基感光有机材料等形成的第一钝化层材料涂覆在透明电极层160上从而形成第一钝化层170。并且如图3H所示，金属层材料通过溅镀方法形成在第一钝化层170上，然后具有对应于沟道区域A的开口181的金属层180通过光刻工艺或蚀刻工艺形成。金属层180中的开口181的宽度d2优选大于沟道区域A的层160的宽度d3(图3H)。
如图3I所示，暴露沟道区域A的沉积开口171通过使用具有开口181的金属层180作为掩模而形成在第一钝化层170中。由于层180由金属材料形成，第一钝化层170由有机材料形成，并且第一钝化层170通过湿法蚀刻工艺蚀刻得较多。因此，至少部分金属层180在沉积开口171上延伸，同时第一钝化层170被底切。换言之，沉积开口171的宽度d1要大于钝化层中的开口181的宽度d2。
如图3J所示，有机半导体层施加到金属层180的上侧以及沉积开口171内，由此形成有机半导体层190。又如图3K所示，第二钝化层200通过旋涂或狭缝涂覆方法形成在有机半导体层190上。此时，由于第二钝化层200由有机材料形成，因此它覆盖了有机半导体层190的上表面和侧表面。
由于沉积开口171的内部通过它的阶梯部分从沉积开口171的周边区域分开，有机半导体层190形成在沉积开口171，然后有机半导体层190以希望的形状构图。
然后，金属层180及其上层190和200通过金属剥离工艺去除。但是，在其中在层190和200之下不存在金属层180的沉积开口171中的有机半导体层190和第二钝化层200没有被去除而得以保留。金属剥离方法指的是将基板浸入金属蚀刻剂中，该蚀刻剂特别地与金属反应从而去除金属层180并因此去除上层190和200。即，在金属层180被分离时，上层190和200被一起剥离并去除。优选地，在金属剥离工艺中使用的蚀刻剂基本上不会影响第二钝化层200。换言之，第二钝化层200优选不会由金属剥离工艺中使用的蚀刻剂蚀刻。如果除了位于沉积开口171中的部分之外的所有金属层180及上层190和200都被同时去除，则完成对有机半导体层190的构图工艺。在该工艺中，有机半导体层190的上表面和侧表面受到第二钝化层200的保护而免受化学材料或等离子体的侵袭，由此防止了有机半导体层190的特性的劣化。
如图2所示，有机钝化膜210还形成在第一接触开口151上。有机钝化膜可以选择性地施加。在有机钝化膜210由感光有机膜构成的情形，钝化膜210可以通过涂覆、曝光和显影工艺形成。在钝化膜210由类似氮化硅的无机膜构成的情形，其可以通过沉积和光刻工艺形成。有机TFT可以如上所述形成。可以通过公知的方法形成比如液晶显示器、有机电致发光显示器或无机电致发光显示器等的FPD。
根据本发明，如上所述没有通过光刻工艺和/或蚀刻工艺形成有机半导体层190的图案。在本发明中，通过使用金属层180将其中沉积了有机半导体层190的沉积开口171形成在第一钝化层170中，通过使用不受金属蚀刻剂影响的第二钝化层200保护有机半导体层190的上表面和所有侧表面，有机半导体层190除在沉积开口171中的之外通过金属剥离工艺而去除，由此将有机半导体层190构图。由于根据本发明的有机半导体层190的构图方法不使用光刻或蚀刻工艺，可以最小化有机半导体层190的特性的劣化，由此最小化有机TFT的特性的劣化。
由于第二钝化层200覆盖有机半导体层190的上表面和所有侧面，所以可以有效地最小化有机半导体层190的特性的劣化，并且可以充分地进行蚀刻工艺。因此，还可以最小化了由于保留在像素电极上的有机半导体材料所导致的缺陷。而且，由于通过简单的剥离工艺进行对有机半导体层190的构图工艺，而不像传统的复杂光刻工艺那样，所以也可以简化制造工艺并制造高质量的有机TFT。
之后，将参考图4对本发明的第二实施方式进行说明，其中对于与第一实施方式相同的那些元件使用相同的参考标号，并将不再提供对于这些元件的详细说明。在第一实施方式中，通过蒸镀和光刻工艺形成有机半导体层190。但是，第二实施方式应用了喷墨方法。
如图4所示，通过使用沉积开口171作为分隔壁，将有机半导体材料喷射在沟道区域A。根据要使用的溶剂，该有机半导体材料可以水性的或油质的。通过溶剂去除工艺处理有机半导体材料来形成有机半导体层190。然后，钝化层溶液195喷射在有机半导体层190上。根据要使用的溶剂，该钝化层溶液可以水性的或油质的。通过溶剂去除工艺处理该钝化层溶液以形成具有平坦表面的钝化层200。因此，该实施方式可以提供制造有机TFT的简单方法，这可以最小化有机半导体层190的特性的劣化。
如上所述，本发明提供了制造FPD的简单方法，这可以最小化有机TFT的特性的劣化。
而且，本发明提供了其中有机TFT的特性的劣化被最小化的FPD。虽然已经说明和示出了本发明的一些实施方式，但是本领域的普通技术人员将理解，不脱离本发明的原理和精神可以在这些实施方式中进行改变，本发明的范围由权利要求和它们的等同特征限定。而且，术语第一、第二等的使用不表示任何顺序或重要性，相反术语第一、第二等用来将一个元件与另一个元件相区别。而且，使用单数形式的术语也不表示任何数量的限制，相反表示存在至少一个提及的项。
虽然已经示出和说明了本发明的一些实施方式，但是本领域的普通技术人员将理解，不脱离本发明的原理和精神可以在这些实施方式中进行改变，本发明的范围由权利要求和它们的等同特征限定。
Claims (16)
1、一种制造平板显示器的方法，包括如下步骤：
制备绝缘基板；
在所述绝缘基板上形成分开的源电极和漏电极来界定沟道区域；
在所述源电极和漏电极上形成第一钝化层；
在所述第一钝化层上形成具有对应于所述沟道区域的开口的金属层；
通过使用所述金属层作为掩模在所述第一钝化层中形成沉积开口，来通过所述第一钝化层的沉积开口暴露所述沟道区域；
在所述沉积开口内和所述金属层上依次形成有机半导体层和第二钝化层；以及
去除所述金属层、所述金属层上的有机半导体层和第二钝化层，而允许形成在所述沉积开口中的所述有机半导体层和第二钝化层得以保留。
2、根据权利要求1的方法，其中通过剥离工艺进行去除所述金属层的步骤。
3、根据权利要求2的方法，其中所述剥离工艺使用不影响所述第二钝化层的蚀刻剂进行。
4、根据权利要求1的方法，其中同时去除所述金属层和在所述金属层上的所述有机半导体层和第二钝化层。
5、根据权利要求1的方法，其中通过湿法蚀刻工艺形成所述沉积开口。
6、根据权利要求1的方法，其中所述沉积开口具有大于所述金属层的开口的宽度。
7、根据权利要求1的方法，其中与所述第一钝化层相比，所述金属层的至少部分还在一方向上向所述沉积开口延伸。
8、根据权利要求1的方法，还包括在形成所述源电极和漏电极之前在所述绝缘基板上形成数据线的步骤。
9、根据权利要求8的方法，还包括形成具有第一接触开口以暴露至少部分所述数据线的层间绝缘层的步骤。
10、根据权利要求9的方法，还包括在沟道区域上形成对应于所述层间绝缘层的栅电极的步骤。
11、根据权利要求10的方法，还包括在所述栅电极和所述源电极及漏电极之间形成栅极绝缘膜的步骤。
12、根据权利要求1的方法，其中所述有机半导体层通过蒸镀方法形成。
13、根据权利要求1的方法，其中所述有机半导体层通过喷墨方法形成。
14、一种平板显示器，包括：
绝缘基板；
源电极和漏电极，形成在所述绝缘基板上并彼此分隔开以界定沟道区域；
第一钝化层，形成在所述源电极和漏电极上从而具有暴露所述源电极和漏电极每个的至少一部分的沉积开口；
形成在所述沉积开口中的有机半导体层；以及
第二钝化层，形成在所述有机半导体层上并且具有与所述第一钝化层不同的高度。
15、根据权利要求14的平板显示器，其中所述第二钝化层的高度比所述第一钝化层的低。
16、一种平板显示器，包括：
绝缘基板；
源电极和漏电极，形成在所述绝缘基板上并彼此分隔开以界定沟道区域；
第一钝化层，形成在所述源电极和漏电极上并具有暴露所述源电极和漏电极以及所述沟道区域每个的至少部分的沉积开口；
形成在所述沉积开口中的有机半导体层；以及
第二钝化层，形成在所述有机半导体层上并且由不同于所述第一钝化层的材料形成。
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