CN101009297A - 显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种显示装置，包括：绝缘基板；数据导体，其形成于所述绝缘基板上并包括导电膜；薄膜晶体管，其具有与所述导电膜电连接的至少一个源电极和沿所述源电极的周围形成的并与之隔开的漏电极；以及与所述导电膜电连接的像素电极。

Description

显示装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种显示装置及其制造方法，更具体而言，涉及一种具有改进的薄膜晶体管的显示装置。
背景技术
诸如LCD的平板显示装置通常包括液晶显示屏板，液晶显示屏板包括：具有薄膜晶体管的基板；具有滤色器的滤色器基板和插置在所述薄膜晶体管基板和所述滤色器基板之间的液晶层。薄膜晶体管(TFT)包括栅电极以及由栅电极划分的源电极和漏电极。在界定沟道区的源电极和漏极区的中间区域上形成半导体层。当沟道区宽，并且长度短时，将产生更大的导通电流值，并提高薄膜晶体管的性能。
常规沟道区具有直线或J形形状，并且部分开放，因而无法实现沟道区的宽度W和长度L的最大化。
发明内容
根据本发明的一方面，一种具有改进的薄膜晶体管的显示装置包括：绝缘基板；形成于所述绝缘基板上的导电薄膜和数据线；薄膜晶体管，其具有至少一个与所述导电膜电连接的源电极和沿所述源电极的周围形成并与之隔开以界定具有形成于其上的有机半导体层的沟道区的漏电极；以及像素电极。
根据本发明的另一方面，以壁围绕其内具有半导体层的沟道区。
根据本发明的另一方面，所述显示装置还包括：以绝缘的方式与所述数据线交叉以界定像素区的栅极线，从所述栅极线分支出来并设置于所述有机半导体层上的栅电极。
根据本发明的另一方面，所述源电极、漏电极和像素电极由氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)形成。
根据本发明的另一方面，在所述导电膜和所述源电极之间，以及所述导电膜和所述漏电极之间插置中间绝缘膜，所述中间绝缘膜具有连接所述源电极和所述导电膜的源极接触孔，以及连接所述像素电极和所述导电膜的像素接触孔。所述中间绝缘膜的介电常数优选处于1到5的范围内。
根据本发明的另一方面，所述漏电极具有圆形、椭圆形或多边形环路形状，所述源电极以岛状位于所述漏电极之内但与之隔开。
根据本发明的另一方面，所述导电膜阻止光进入沟道区。
可以通过提供一种显示装置实现本发明的上述和/或其他方面，所述显示装置包括：绝缘基板；形成于所述绝缘基板上的数据线；与所述数据线电连接的漏电极；源电极，其与所述漏电极隔开，并且具有被所述漏电极包围的岛状；与所述源电极电连接的导电膜；以及与所述导电膜电连接的像素电极。
根据本发明的另一方面，将所述漏电极设置为多个闭合的钩，并将所述源电极设置于每一所述漏电极内。
根据本发明的另一方面，所述导电膜与所述数据线同时形成，所述导电膜覆盖所述漏电极和所述源电极之间的中间区域。
可以通过提供一种制造显示装置的方法实现本发明的上述和/或其他方面，所述方法包括：在绝缘基板上形成具有导电膜的数据线路；形成具有位于所述数据线路内的源极接触孔、漏极接触孔和像素接触孔的中间绝缘膜；形成至少一个源电极，并形成漏电极和像素电极，所述源电极形成于所述中间绝缘膜上并通过源极接触孔与所述导电膜连接，所述漏电极沿所述源电极周围形成并与之隔开，所述像素电极通过像素接触孔与所述导电膜连接。
根据本发明的另一方面，在所述中间绝缘膜上形成金属层并对所述金属层构图之后形成所述源电极和所述漏电极；以及在所述中间绝缘膜上形成氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)电极材料层并对所述电极材料层构图之后形成所述像素电极。
附图说明
通过下文中结合附图对实施例的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将变得显而易见，并且更易理解，在附图中：
图1示出了根据本发明的显示屏板的薄膜晶体管基板；
图2是沿图1的II-II线得到的根据本发明的薄膜晶体管基板的截面图；以及
图3A到图6B示出了根据本发明的薄膜晶体管基板的制造方法。
具体实施方式
参考图1和图2，根据本发明的显示装置的薄膜晶体管基板100包括：绝缘基板110；形成于绝缘基板110上的数据导体(121和123)，其具有沿预定方向延伸的数据线121和与数据线121隔开的导电膜123；覆盖数据导体121和123的中间绝缘膜130；形成于中间绝缘膜130上的漏电极141、源电极143和像素电极145；形成于漏电极141和源电极143之间的有机半导体层150；以及形成于有机半导体层150上的栅极导体(161和163)，其具有垂直于数据线121的栅极线161和从栅极线161分支出来的栅电极163。
绝缘基板110可以包括玻璃或塑料。当绝缘基板110包括塑料时，显示装置可以是柔软的，但是其具有不良的耐热性。但是，根据本发明，由于可以在常温常压下形成有机半导体层150，因此可以采用塑料基板。适当的示范性塑料材料包括聚碳酸酯、聚酰亚胺、PES、PAR、PEN、PET等。
数据导体121和123形成于绝缘基板110上，并且包括沿预定方向形成于基板110上的数据线121、形成于数据线121的末端部分上并接收来自外部的驱动或控制信号的数据焊盘(未示出)和对应于栅电极163的导电膜123(将在下文予以说明)。导电膜123可以包括覆盖有机半导体层150的光阻挡膜。数据焊盘接收来自外部的驱动或控制信号，并将所述信号传输至数据线121。导电膜123阻止光进入有机半导体层150，并提供到源电极143和像素电极145的连接。数据导体121和123可以包括Al、Cr、Mo、Nd、Au、Pt、Pd、ITO和IZO中的至少一种，上述材料经济有效，并且具有高导热性。数据导体121和123可以包括具有至少一种上述材料的单个层或多个层。
在本发明的实施例中，首先形成数据导体121和123，之后在数据导体121和123上形成中间绝缘膜130。层130保护有机半导体层150不受用来形成数据导体121和123的化学制品的影响。
在中间绝缘膜130内形成分别用来连接数据线121和漏电极141、源电极143和导电膜123以及像素电极145和导电膜123的漏极接触孔131、源极接触孔133和像素接触孔135。形成于导电膜123上的中间绝缘膜130防止导电膜123被转化为浮置电极，其还能使导电膜平面化。导电膜123可能与源电极143连接，从而起到源电极143的作用，因此有可能在栅电极163和导电膜123之间形成可能降低薄膜晶体管的性能的寄生电容C。为了将寄生电容问题的影响降至最低，根据本发明的中间绝缘膜130具有低介电常数，例如处于1到5的范围内。
根据本发明的中间绝缘膜130应当具有良好的透光率，并且在受到后续处理时保持稳定。中间绝缘膜130可以包括具有(例如)BCB的有机膜、丙烯酸感光膜或具有有机和无机膜的双层。当中间绝缘膜130为双层时，无机膜可以包括具有几百的厚度的氮化硅(SiNx)，从而防止杂质被引入到有机半导体层内。
在中间绝缘膜130上形成漏电极141、源电极143和像素电极145。漏电极141通过漏极接触孔131与数据线121连接，并且其围绕源电极143。更具体地说，漏电极141与源电极143隔开，并且沿源电极143的周围形成。漏电极141的形状类似闭合环路(loop)。例如，漏电极141可以具有圆形、多边形或椭圆形等。将一个或多个源电极143形成为漏电极141内的岛。在提供多个源电极143时，漏电极141围绕每一源电极143。如图1所示，形状类似矩形环路的两个漏电极141相互连接。源电极143设置在两个漏电极141内。源电极143通过源极接触孔133与导电膜123电连接。
漏电极141和源电极143之间的中间区域界定了沟道区C。漏电极141和源电极143之间的距离是沟道区C的有效长度L，而漏电极141的对应于源电极143的四个内边为沟道区C的有效宽度W。沟道区C围绕源电极143，其形状类似闭合环路，并且可以具有圆形、多边形或椭圆形等。
通常，薄膜晶体管的导通电流与沟道区C的宽度W/长度L成正比。在根据本发明的薄膜晶体管中，源电极143被漏电极141围绕，因此与具有直线或J形形状的常规沟道区C相比提高了沟道区C的宽度W。随着薄膜晶体管的导通电流值的增大，薄膜晶体管提供了更高的性能。凭借上述构造，源电极143比在现有技术中小，由此降低了栅电极163和源电极143之间的寄生电容，从而实现了更高的薄膜晶体管性能。
像素电极145通过像素接触孔135与导电膜123电连接，其形成了通过数据线121和栅极线161界定的像素区的一部分。像素电极145通过导电膜123从源电极143接收控制或视频信号。
漏电极141、源电极143和像素电极145由诸如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)的透明导电材料构成。根据本发明另一实施例的漏电极141和源电极143可以包括具有高功函数的Al、Cr、Mo、Au、Pt、Pd、Cu和AlNd中的至少一种。像素电极145可以包括ITO或IZO。
同时，可以在中间绝缘膜130上形成暴露沟道区C、漏电极141和源电极143的至少一部分的壁(未示出)。采用喷墨法形成有机半导体层150，所述壁允许在沟道区C内提供有机半导体溶液。
在沟道区C上形成有机半导体层150。有机半导体层150覆盖暴露的源电极143和漏电极141。有机半导体层150可以包括具有诸如丁省或戊省的取代基的衍生物或者4或8个通过噻吩环的2和5位置连接的低聚噻吩(oligothiopene)。有机半导体层150可以包括四羧酸二酐(PTCDA)或其酰亚胺衍生物，或者萘四酸二酐(NTCDA)或其酰亚胺衍生物。有机半导体层150可以包括金属化酞菁或其卤化衍生物，或者二萘嵌苯或coroene以及具有其取代基的衍生物。优选地，可以向金属化酞菁内添加铜、钴和锌。有机半导体层150可以包括噻吩和亚乙烯基的共低聚物或共聚合物，或者噻吩或coroene以及包括其取代基的衍生物，或者包括所述衍生物的芳香环或芳香杂环以及一个或多个具有1到30个碳原子的烃链的衍生物。
根据本发明另一实施例的有机半导体层150可以包括非晶硅或多晶硅。
在有机半导体层150上形成包括有机材料的栅极绝缘膜155。当有机半导体层150直接接触栅电极163时，或者当在其间设置有机绝缘膜时，有机半导体层150可能发生劣化。栅极绝缘膜155防止有机半导体层150与栅电极163直接接触，并允许有机半导体层150保持其性能。栅极绝缘膜155可以包括具有有机膜的单个层或者既具有有机膜又具有无机膜的双层。
在栅极绝缘膜155上形成栅极线路161和163。栅极线路161和163包括：垂直于数据线121并由此界定像素区的栅极线161；设置于栅极线161的末端部分上并从外部接收驱动或控制信号的栅极焊盘(未示出)；以及从栅极线161分支出来并对应于有机半导体层150的栅电极163(将在下文予以说明)。栅极焊盘接收来自外部的驱动和控制信号，以导通/截止薄膜晶体管，并将所述信号通过栅极线161传输至栅电极163。栅极线161和163可以包括Al、Cr、Mo、Nd、Au、Pt和Pd中的至少一种，与数据导体121和123类似，将以将其提供为单层或多层。
在暴露至外部的栅极线路161和163上以及漏电极141上形成钝化膜170。钝化膜170可以包括丙烯酸感光有机膜或具有氮化硅的膜，由此防止由栅极线路161和163以及漏电极141的暴露导致缺陷。
在下文中，将参考图3A到图6B说明根据本发明的显示装置的制造方法。图3A到图6B是制造根据本发明的薄膜晶体管基板100的平面图和截面图。
如图3A和图3B所示，向绝缘基板110上涂覆数据导体材料，以形成数据导体材料层。之后，对数据导体材料层构图，以形成数据线121、数据焊盘(未示出)和导电膜123。绝缘基板110可以包括玻璃、硅或塑料。通过溅射法在绝缘基板110上淀积包括Al、Cr、Mo、Nd、Au、Pt和Pd中的至少一种的数据导体材料层，之后通过光刻形成数据线121、数据焊盘(未示出)和导电膜123。
如图4A和图4B所示，形成覆盖数据导体121和123的中间绝缘膜130，之后在中间绝缘膜130上形成漏电极141、源电极143和像素电极145。
在包括有机膜时，可以通过旋涂或狭缝涂覆形成中间绝缘膜130。在包括无机膜时，可以通过化学气相淀积(CVD)或等离子体增强化学气相淀积法(PECVD)形成中间绝缘膜130。优选地，根据本发明的中间绝缘膜130可以包括具有低介电常数的有机膜，从而使产生于导电膜123和栅电极163之间的寄生电容降至最低。根据本发明的中间绝缘膜130也可以根据需要包括无机膜。根据本发明的中间绝缘膜130可以包括1到5的介电常数。在中间绝缘膜130上形成具有预定图案的感光有机膜。之后，通过采用感光有机膜作为阻挡膜的蚀刻工艺形成暴露数据线121和导电膜123的部分的漏极接触孔131、源极接触孔133和像素接触孔135。
按照下述说明形成漏电极141、源电极143和像素电极145。首先，通过溅射法向中间绝缘膜130涂覆诸如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)的透明导电材料，从而形成电极材料层。之后，通过光刻或蚀刻工艺对所述电极材料层构图，以形成：通过源极接触孔133与导电膜123连接的至少一个源电极143；与源电极143隔开并通过漏极接触孔131与数据线121连接的漏电极141；以及形成了像素区的一部分，并通过像素接触孔135与导电膜123连接的像素电极145。漏电极141和源电极143之间的中间区域包括沟道区C。
在另一个实施例中，通过溅射法在中间绝缘膜130上淀积金属层。之后，通过光刻对所述金属层构图，以形成漏电极141和源电极143。源电极143和漏电极141彼此间隔，以界定沟道区C。所述金属层可以包括与数据导体121和123以及栅极线路161和163相同的金属材料。通过溅射法向中间绝缘膜130涂覆诸如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)的透明导电材料，从而形成所述金属材料层。之后，对所述金属材料层构图，以形成像素电极145。
前一种方法实现了通过单一材料或工艺形成漏电极141、源电极143和像素电极145，由此简化了工艺。在提供有机半导体层150时，包括ITO或IZO的漏电极141和源电极143与包括其他金属的源电极143和漏电极141相比改善了薄膜晶体管的性能。在采用包括非晶硅或多晶硅的半导体层的后一种方法中，所述金属材料具有比ITO或IZO大的功函数，由此改善了薄膜晶体管的性能。但是，上述工艺的优点和缺点可能通过加工条件和其他额外工艺抵消。此外，漏电极141、源电极143和像素电极145的制造方法不限于上述方法。
漏电极141和源电极143之间的中间区域包括沟道区C。漏电极141和源电极143之间的距离与沟道区C的长度L相同。漏电极141的对应于源电极143的四个内边与沟道区C的宽度W相同。通常，薄膜晶体管的导通电流与沟道区C的宽度W/长度L成正比。在根据本发明的薄膜晶体管中，源电极143被漏电极141围绕，因此与具有直线或J形形状的常规沟道区C相比提高了沟道区C的宽度W。随着薄膜晶体管的导通电流值的增大，薄膜晶体管提供了更好的性能。凭借上述构造，与常规沟道区C相比降低了源电极143的尺寸，由此降低了可能在栅电极163和源电极143之间产生的寄生电容，从而改善了薄膜晶体管的性能。
如图5A和图5B所示，通过蒸发法在沟道区C上形成有机半导体层150。或者，可以通过喷墨法在沟道区C上滴有机半导体溶液，以形成有机半导体层150。这里，可以采用壁(未示出)对滴落在沟道区C内的有机半导体溶液定位。于是有机半导体层150覆盖沟道区C，并局部接触源电极143和漏电极141。所述有机半导体溶液可以包括四羧酸二酐(PTCDA)或其酰亚胺衍生物，或者萘四酸二酐(NTCDA)或其酰亚胺衍生物。有机半导体层150可以包括金属化酞菁或其卤化衍生物，或者二萘嵌苯或coroene以及具有其取代基的衍生物。优选地，可以向金属化酞菁内添加铜、钴和锌。有机半导体层150可以包括噻吩和亚乙烯基的共低聚物或共聚合物，或者噻吩或coroene以及包括其取代基的衍生物，或者包括所述衍生物的芳香环或芳香杂环以及一个或多个具有1到30个碳原子的烃链的衍生物。
本发明可以适用于包括非晶硅或多晶硅，以及有机材料的半导体层。如图6A和图6B所示，在有机半导体层150上形成栅极绝缘膜155之后，形成包括垂直于数据线121的栅极线161和设置于栅极绝缘膜155上的栅电极163的栅极线路161和163。
当栅极绝缘膜155包括感光有机膜时，可以通过涂覆、曝光和显影工艺形成栅极绝缘膜155。当栅极绝缘膜155包括具有(例如)氮化硅的无机膜时，可以通过淀积和光刻工艺形成栅极绝缘膜155。栅极绝缘膜155防止有机半导体层150与栅电极163直接接触，并允许有机半导体层150保持其性能。
通过溅射法在栅极绝缘膜155上淀积具有金属材料的栅极线材料层，以形成栅极线路161和163。之后，通过光刻形成垂直于数据线121的栅极线161，随后，在栅极线161的末端部分上形成栅极焊盘(未示出)，并使栅电极163从栅极线161分支出来并设置于绝缘膜155上，由此形成栅极线路161和163。栅极线路161和163可以包括Al、Cr、Mo、Nd、Au、Pt和Pd种的至少一种。栅极线路161和163可以包括金属单层或金属双层。
之后，形成覆盖暴露至外部的栅极线161和163以及漏电极141的钝化膜170，从而制毕薄膜晶体管基板100。
本发明可以适用于诸如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)和电泳指示显示器的显示装置。在本发明的实施例种，在半导体层上形成栅电极，但是本发明不限于此。或者，可以在所述半导体层下形成栅电极。这里，可以提供额外的组件作为导电膜。
如上所述，本发明提供了一种具有改进的薄膜晶体管的显示装置及其制造方法。
尽管已经对本发明的实施例进行了图示和说明，但是，本领域技术人员将认识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以对这些实施例做出各种改变。
本申请要求于2006年1月26日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.2006-0008295的权益，其公开全文引入于此以做参考。

Claims (22)

1.一种显示装置，包括：
绝缘基板；
数据导体，其形成于所述绝缘基板上并包括导电膜；
薄膜晶体管，其具有与所述导电膜电连接的至少一个源电极和沿所述源电极的周围形成的与所述源电极隔开的漏电极；以及
与所述导电膜电连接的像素电极。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述漏电极围绕所述源电极。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述源电极和所述漏电极之间的空间界定了沟道区，所述沟道区具有形成于其中的有机半导体层。
4.根据权利要求3所述的显示装置，还包括：围绕所述沟道区的壁，其暴露提供于所述壁内的所述有机半导体层的至少一部分。
5.根据权利要求3所述的显示装置，还包括：以绝缘的方式相互交叉以界定像素区的栅极线和数据线，以及从所述栅极线分支出来的设置于所述有机半导体层上的栅电极，
其中，所述数据导体包括所述数据线。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其中，所述源电极、所述漏电极和所述像素电极包括氧化铟锡和氧化铟锌之一。
7.根据权利要求5所述的显示装置，其中，在所述导电膜和所述源电极之间，以及所述导电膜和所述漏电极之间插置中间绝缘膜，所述中间绝缘膜具有连接所述源电极和所述导电膜的源极接触孔，以及连接所述像素电极和所述导电膜的像素接触孔。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中，在所述中间绝缘膜内形成漏极接触孔，从而使所述数据线和所述漏电极发生接触。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其中，所述中间绝缘膜的介电常数处于1到5的范围内。
10.根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述漏电极具有圆形、椭圆形或多边形环路形状，并在所述漏电极内以岛状设置所述源电极。
11.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述导电膜防止将来自所述绝缘基板的背面的光提供给所述沟道区。
12.一种显示装置，包括：
绝缘基板；
形成于所述绝缘基板上的数据线；
与所述数据线电连接的漏电极；
源电极，其与所述漏电极隔开，并且具有被所述漏电极包围的岛状；
与所述源电极电连接的导电膜；以及
与所述导电膜电连接的像素电极。
13.根据权利要求12所述的显示装置，其中，将所述漏电极设置为多个闭合的钩，并将所述源电极设置于每一所述漏电极内。
14.根据权利要求12所述的显示装置，其中，所述导电膜与所述数据线同时形成，所述导电膜覆盖所述漏电极和所述源电极之间的中间区域。
15.一种制造显示装置的方法，包括：
在绝缘基板上形成具有导电膜的数据线路；
形成具有位于所述数据线路内的源极接触孔、漏极接触孔和像素接触孔的中间绝缘膜；
在所述中间绝缘膜上形成通过所述源极接触孔与所述导电膜连接的至少一个源电极；
沿所述源电极的周围形成与其隔开的漏电极，以及
形成通过所述像素接触孔与所述导电膜连接的像素电极。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述漏电极围绕并暴露所述源电极。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述源电极和所述漏电极的形成包括在所述中间绝缘膜上形成金属层，并对所述金属层构图；以及
所述像素电极的形成包括在所述中间绝缘膜上形成由氧化铟锡和氧化铟锌之一构成的电极材料层，并对所述电极材料层构图。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括：在所述中间绝缘膜上形成电极材料层；以及
通过对所述电极材料层构图形成所述源电极、所述漏电极和所述像素电极。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述电极材料层包括氧化铟锡和氧化铟锌之一。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述中间绝缘膜包括具有1到5的介电常数的有机膜。
21.根据权利要求17所述的方法，还包括：
在所述源电极和所述漏电极上形成有机半导体层；以及
形成栅极导体，所述栅极导体包括以绝缘的方式与所述数据线交叉并由此界定像素区的栅极线和从所述栅极线分支出来并设置于所述有机半导体层上的栅电极。
22.根据权利要求18所述的方法，还包括：
在所述源电极和所述漏电极上形成有机半导体层；以及
形成栅极导体，所述栅极导体具有以绝缘的方式与所述数据导体交叉并由此界定像素区的栅极线和从所述栅极线分支出来并设置于所述有机半导体层上的栅电极。
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