CN101577283A - 薄膜晶体管阵列构件和有机发光显示装置及其制造方法 - Google Patents

薄膜晶体管阵列构件和有机发光显示装置及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种薄膜晶体管(TFT)阵列构件和有机发光显示装置及其制造方法。该方法通过采用由两步蚀刻工艺紧随的半色调掩膜，并通过与源电极、漏电极和像素电极的各层的形成同时形成电容器的各层，来寻求减少TFT阵列构件的制造中所使用的掩膜的数目。结果，电容器的各层与源电极、漏电极和像素电极的各层中的相应层位于相同的水平并且由相同材料的制成。电容器具有由两个分开的介电层隔开的三个电极，从而在不增加电容器尺寸的情况下得到具有增加的电容的电容器。

Description

薄膜晶体管阵列构件和有机发光显示装置及其制造方法
优先权要求
本申请引用早先于2008年5月6日提交韩国知识产权局并被正式分配序列号No.10-2008-0041867的申请，要求该申请的所有权益，并将该申请合并于此。
技术领域
本申请涉及具有简化的制造工艺的薄膜晶体管(TFT)阵列构件、具有TFT阵列构件的有机发光显示装置和制造用于平板显示器的TFT阵列构件的方法。
背景技术
包括诸如薄膜晶体管、电容器和连接电子元件的导线之类的电子元件的TFT阵列构件被广泛用于诸如液晶显示装置和有机发光显示装置之类的平板显示装置。一般而言，为了形成包括TFT阵列构件的精细图案，使用其上绘制有精细图案的掩膜将精细图案转移到基板。
光刻工艺通常用于使用掩膜来转移图案。根据光刻工艺，光刻胶被均匀地涂覆在待形成图案的基板上。在使用诸如步进机之类的曝光设备将掩膜上的图案曝光之后，显影被曝光的光刻胶。在光刻胶被显影之后，执行诸如使用剩余的光刻胶作为掩膜来蚀刻图案，然后去除不需要的光刻胶之类的一系列工艺。
在使用掩膜转移图案的过程中，由于需要具有必要图案的掩膜，因此随着使用掩膜的工艺的数目增加，制造成本会因掩膜的准备而增加。而且，由于需要上述复杂的工艺，因此总体制造工艺复杂，且制造时间增加，因而增加了制造成本。
发明内容
本发明提供一种可以使用较少的光刻掩膜制作而成的TFT阵列构件、有机发光平板显示装置以及TFT阵列构件和有机发光平板显示装置的制造方法，从而得到简化的且成本较低的制造工艺以及改进的设计。
根据本发明的方面，提供一种TFT阵列构件，所述TFT阵列构件包括：基板；以图案布置在所述基板上的TFT的有源层和电容器的第一电极，所述有源层和所述第一电极由相同的材料构成并且彼此分开一距离，所述有源层包括源区、漏区和沟道区；分开布置在所述有源层和所述第一电极上的第一绝缘层；布置在所述第一绝缘层上的栅电极和第二电极，所述栅电极和所述第二电极被布置在同一层上并且由相同的材料构成，所述栅电极被布置为与所述有源层的沟道区相对应，所述第二电极被布置为与所述第一电极相对应；布置在所述基板、所述第一绝缘层、所述栅电极和所述第二电极上的第二绝缘层，所述第二绝缘层由用于暴露所述有源层的源区和漏区的接触孔穿过；布置在所述接触孔内并分别提供与所述有源层的源区和漏区的电连接的源电极和漏电极；布置在所述第二绝缘层上并与所述源电极和所述漏电极之一连接的像素电极；以及布置在所述第二绝缘层上与所述第二电极对应的位置处的第三电极，所述第三电极由与所述源电极、所述漏电极和所述像素电极中的每一个相同的材料构成。
TFT阵列构件还可以包括布置在所述第二绝缘层、所述像素电极的边缘部分、所述源电极和所述漏电极以及所述第三电极上的像素限定层。所述TFT的有源层和所述电容器的第一电极由通过晶体化非晶硅而产生的多晶硅构成。所述TFT的有源层的末端部分与所述TFT的第一绝缘层的末端部分的形状相同。所述电容器的第一电极、第一绝缘层和第二电极中每一个的末端部分的形状都相同。所述TFT阵列构件还可以包括布置在所述基板上的缓冲层。所述第二绝缘层的厚度可以大于所述第一绝缘层的厚度。所述第二绝缘层的顶面可以基本上是平的。所述像素电极可以包括透光材料。所述像素电极可以包括从氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、ZnO和In2O3所组成的组中选择的至少一种材料。
所述像素电极可以包括布置在所述第二绝缘层上的反射材料层和布置在所述反射材料层上的透光材料层。所述像素电极的反射材料层可以包括从Al、AlNd、ACX、AlNiLa、Ag、Mo、Ti和MoW所组成的组中选择的至少一种材料。所述像素电极的透光材料层可以包括从氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、ZnO和In2O3所组成的组中选择的至少一种材料。所述电容器的第三电极可以包括：由与所述像素电极的反射材料层相同的材料构成的第一层；由与所述像素电极的透光材料层相同的材料构成的第二层；和由与所述源电极和所述漏电极的顶层相同的材料构成的第三层。所述电容器的第三电极的第一层、第二层和第三层中每一层的末端部分的形状可以都相同。
根据本发明的另一方面，提供一种有机发光显示装置，该有机发光显示装置包括：包括布置在以上所述的TFT阵列构件的像素电极上的有机发光层的中间层；和布置在所述中间层上的公共电极。所述显示装置还可以包括布置在所述第二绝缘层、所述像素电极的边缘、所述源电极和漏电极以及所述第三电极上的像素限定层。所述显示装置还可以包括用于密封所述有机发光层的密封结构，所述密封结构被布置在所述公共电极上。所述显示装置可以是所述有机发光层内的光通过所述基板透射出去以被观看的底部发射显示装置。所述像素电极可以包括：布置在所述第二绝缘层上的反射材料层和布置在所述反射材料层上的透光材料层。所述显示装置可以是所述有机发光层内的光从所述基板离开以被观看的顶部发射显示装置。
根据本发明的又一方面，提供一种制造TFT阵列构件的方法，该方法包括：在基板上形成半导体层；在所述半导体层上沉积第一绝缘层和第一导电层；通过第一掩膜工艺同时图案化所述半导体层、所述第一绝缘层和所述第一导电层，形成TFT的有源层、栅绝缘层和栅电极以及电容器的第一电极、第一介电层和第二电极；在所述基板上沉积第二绝缘层；通过第二掩膜工艺在所述第二绝缘层中形成接触孔，暴露所述TFT的有源层的源区和漏区的部分；通过在所述第二绝缘层上和所述接触孔中依次沉积第二导电层和第三导电层，形成与所述有源层的源区和漏区的电接触；以及通过第三掩膜工艺同时图案化所述第二导电层和所述第三导电层，形成所述TFT的源电极、漏电极和像素电极以及所述电容器的第三电极。
该方法可以进一步包括在所述源电极、漏电极、像素电极、第三电极上和所述第二绝缘层的暴露部分上沉积第三绝缘层；以及通过第四掩膜工艺图案化所述第三绝缘层，暴露所述像素电极。所述半导体层的形成可以包括：在所述基板上沉积非晶硅层；和通过晶体化所述非晶硅层产生多晶硅。所述第一掩膜工艺可以使用在分别与所述有源层的源区和漏区对应的位置处包括半透光部分的第一半色调掩膜。所述TFT的栅绝缘层和所述电容器的第一介电层可以在通过所述第一掩膜工艺图案化之后彼此完全分开。所制造的显示装置还可以具有在所述基板与所述半导体层之间的缓冲层。所述方法还可以包括使用栅电极作为掺杂掩膜向所述有源层的源区和漏区中掺入杂质。所述第三掩膜工艺可以使用在与所述像素电极对应的位置处包括半透光部分的第二半色调掩膜。第四导电层还可以被布置在所述第二导电层与被所述接触孔穿过的所述第二绝缘层之间，并且所述源电极、所述漏电极和所述第三电极中的每一个可以包括所述第四导电层、所述第二导电层和所述第三导电层中每一个的部分，所述像素电极可以包括所述第四导电层和所述第二导电层的部分。所述第四导电层可以包括从Al、AlNd、ACX、AlNiLa、Ag、Mo、Ti和MoW所组成的组中选择的至少一种材料。
根据本发明的再一方面，提供一种制造有机发光显示装置的方法，所述方法包括：在如前所述的制造的TFT阵列构件上形成包括有机发光层的中间层；和在所述中间层上形成公共电极。该方法可以在形成中间层之前进一步包括以下步骤：在所述源电极、漏电极、像素电极、第三电极上和所述第二绝缘层的暴露部分上沉积第三绝缘层；以及通过第四掩膜工艺图案化所述第三绝缘层，暴露所述像素电极。
附图说明
当结合附图考虑时，本发明的更完整的认知和其诸多附加优点将通过参考以下详细描述而变得更好理解，因而将更加明显，附图中，相同的附图标记表示相同或相似的组件，其中：
图1-11为示出根据本发明实施例的制造TFT阵列构件的方法和TFT阵列构件的截面图；
图12-14为示出根据本发明实施例的具有TFT阵列构件的有机发光显示装置和制造有机发光显示装置的方法的截面图；并且
图15-19为示出根据本发明另一实施例的具有TFT阵列构件的有机发光显示装置和制造有机发光显示装置的方法的截面图。
具体实施方式
下文中，将参考示出本发明示例性实施例的附图更充分地描述本发明。本领域技术人员会认识到，可以以均不超出本发明的精神或原理的范围的多种不同的方式对所描述的实施例进行修改。
请认识到，附图中所示的组成部件的尺寸和厚度是为了更好的理解和描述的方便而任意给出的，本发明并不限于所示出的尺寸和厚度。
为了清晰起见，放大了附图中层、膜、面板和区域等的厚度。在申请文件中，相同的附图标记始终表示相同的元件。应当理解的是，当提到诸如层、膜、区域或基板之类的元件在另一元件上时，它可以直接在其它元件之上，或者也可以存在中间元件。可替换地，当提到一元件直接在另一元件上时，则不存在中间元件。
为了阐明本发明，将对本说明书来说无关紧要的元件从本说明书的细节中省略，并且在申请文件中，相同的附图标记始终表示相同的元件。
在几个示例性实施例中，使用相同的附图标记在第一示例性实施例中代表性地描述具有相同结构的组成元件，而在其它实施例中仅描述与第一示例性实施例中所描述的组成元件不同的组成元件。
现在转到图1-11，图1-10为按顺序示出根据本发明实施例的制造TFT阵列构件的方法的截面图，并且图11为示意性示出根据本发明实施例的TFT阵列构件的截面图。参见图1-11，根据本实施例的TFT阵列构件包括基板10、缓冲层11、第二绝缘层15、TFT 20、电容器30和像素电极45。
基板10可由SiO2作为主要成分的透明玻璃材料制成。可替代地，基板10可由不透明材料或诸如塑料部件之类的其它材料制成。然而，对于图像被体现在基板10侧的底部发射有机发光显示装置来说，基板10必须由透明材料制成。
缓冲层11可以被提供在基板10的上表面上，以促进基板10的水平度并防止杂质的侵入。可以使用In2O3和/或SiNx通过诸如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术、常压CVD(APCVD)技术和低压CVD(LPCVD)技术之类的各种沉积技术来沉积缓冲层11。
现在参见图1，半导体层12、第一绝缘层13和第一导电层14被依次形成在缓冲层11之上。半导体层12通过沉积非晶硅并将所沉积的非晶硅晶体化为多晶硅制作而成。非晶硅可以通过诸如快速热退火(RTA)技术、准分子激光退火(ELA)技术、金属诱导晶体化(MIC)技术、金属诱导横向晶体化(MILC)技术或连续侧向结晶(SLS)技术之类的各种技术被晶体化。如上由非晶硅制成的半导体层12被图案化为将在后面描述(请参见图11)的TFT 20的有源层21和电容器30的第一电极31。
在半导体层12上沉积第一绝缘层13。第一绝缘层13可以通过使用PECVD技术、APCVD技术或LPCVD技术中的任意一种沉积诸如SiNx或SiOx之类的无机绝缘层制作而成。第一绝缘层13介于TFT 20的有源层21与栅电极23之间，并充当TFT 20的栅绝缘层22。而且，第一绝缘层13介于第一电极31与第二电极33之间，并充当电容器30的第一介电层32。
在第一绝缘层13上沉积第一导电层14。第一导电层14可以通过各种沉积方法沉积从Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca、Mo、Ti、W、MoW和Al/Cu所组成的组中选择的一种或多种导电材料制作而成。第一导电层14充当TFT 20的栅电极23，并充当电容器30的第二电极33。
现在参见图2，在图1的结构的上表面上涂覆光刻胶。然后，通过预烘焙或软烘焙光刻胶来去除溶剂，以形成第一光刻胶层P1。准备好其上绘制有预定图案的第一掩膜M1，并将第一掩膜M1对准到基板10，以图案化第一光刻胶层P1。
第一掩膜M1是包括透光部分M11、挡光部分M12a和M12b以及半透光部分M13a和M13b的半色调掩膜。透光部分M11透射预定波长的光，挡光部分M12a和M12b阻挡入射光，而半透光部分M13a和M13b透射入射光的一部分。
图2中所示的第一掩膜M1是概念上的，以便解释掩膜各部分的功能。实际上，第一掩膜M1可以预定图案形成在诸如石英Qz之类的透明基板上。在这种情况下，通过使用诸如Cr或CrO2之类的材料对石英基板进行图案化来形成挡光部分M12a和M12b。通过调节使用Cr、Is、Mo、Ta和Al中至少一种材料的组成成分的比率或厚度，半透光部分M13a和M13b能够控制入射光的透光率。
通过将上述图案化后的第一掩膜M1对准到基板10并向第一光刻胶层P1辐照预定波长的光来执行曝光。参见图3，在第一光刻胶层P1的曝光部分被去除后，剩余第一光刻胶层P1的图案。尽管在本实施例中，使用了曝光部分被去除的正性光刻胶(正性PR)，但是本发明不限于此，而是可以替代性地使用负性光刻胶(负性PR)。
在图3中，第一光刻胶层P1中与第一掩膜M1的透光部分M11对应的光刻胶部分P11被去除。第一光刻胶层P1中与挡光部分M12a和M12b对应的光刻胶部分P12a和P12b以及第一光刻胶层P1中与半透光部分M13a和M13b对应的光刻胶部分P13a和P13b仍然存在。与半透光部分M13a和M13b对应的光刻胶部分P13a和P13b的厚度小于与挡光部分M12a和M12b对应的光刻胶部分P12a和P12b的厚度。光刻胶部分P13a和P13b的厚度可以通过改变形成掩膜M1的半透光部分M13a和M13b的图案的材料的成分比率或厚度来调节。
通过使用光刻胶部分P12a、P12b、P13a和P13b作为蚀刻掩膜利用蚀刻设备，来蚀刻基板10之上的半导体层12、第一绝缘层13和第一导电层14。蚀刻工艺可以通过诸如湿法蚀刻和干法蚀刻之类的多种技术来执行。
现在参见图4，在第一次蚀刻工艺期间，没有光刻胶层存在的部分P11的半导体层12、第一绝缘层13和第一导电层14被蚀刻掉。尽管与图3的半透光部分M13a和M13b对应的光刻胶部分P13a和P13b也被蚀刻掉，但是下层结构保持完整。半导体层12、第一绝缘层13和第一导电层14的下层结构在被图案化时分别成为TFT 20的有源层21、栅绝缘层22和栅电极23，并且分别成为电容器30的第一电极31、第一介电层32和第二电极33。与挡光部分M12a和M12b对应的光刻胶部分P12a和P12b的部分在第一次蚀刻之后仍然存在，并将在第二次蚀刻期间被用作蚀刻掩膜。
现在参见图5，在第二次蚀刻工艺之后，图4的光刻胶部分P12a和P12b被完全蚀刻掉。具体来说，光刻胶部分P12a下面的第一导电层14的部分不会被蚀刻掉，从而使栅电极23可以被形成为与有源层21的中间部分对应。
在图5中，由于使用相同的掩膜M1在相同的结构上同时图案化TFT 20的有源层21、栅绝缘层22和栅电极23以及电容器30的第一电极31、第一介电层32和第二电极33，因此TFT 20的有源层21和电容器30的第一电极31被形成在同一层上并由相同的材料制成，并且TFT 20的栅电极23和电容器30的第二电极33也由同一层形成并由相同的材料制成。
而且，由于使用相同的掩膜M1同时图案化TFT 20的有源层21、栅绝缘层22和栅电极23以及电容器30的第一电极31、第一介电层32和第二电极33，因此由TFT 20的有源层21和栅绝缘层22形成的末端部分的形状相同，并且由电容器30的第一电极31、第一介电层32和第二电极33形成的末端部分的形状相同。
由于TFT 20与电容器30之间的第一光刻胶层P1通过第一掩膜M1的透光部分M11直接曝光，以便在显影之后并在蚀刻之前被完全去除，因此TFT 20与电容器30之间的结构在第一次蚀刻工艺期间同时都被去除。这样，由于第一绝缘层13完全从TFT 20与电容器30之间的空间中去除，因此TFT20的栅绝缘层22和电容器30的第一介电层32在图案化之后即被彼此完全分开。而且，尽管在图5中未详细示出，但通过使用栅电极23作为掺杂掩膜注入N+或P+杂质，形成包括源区21a、漏区21c和沟道区21b的有源层21。
现在参见图6，在作为第一次掩膜工艺的结果的图5的结构上沉积第二绝缘层15。在第二绝缘层15的上表面上形成第二光刻胶层P2，然后将第二掩膜M2对准在第二光刻胶层P2上。
与第一绝缘层13相同，第二绝缘层15也可以通过诸如PECVD技术、APCVD技术和LPCVD技术之类的技术沉积诸如SiNx或SiOx之类的无机绝缘层而形成。另外，第二绝缘层15可以包括诸如SiON、Al2O3、TiO2、Ta2O5、HFO2、ZrO2、钛酸锶钡(BST)和锆钛酸铅(PZT)之类的无机绝缘层。而且，第二绝缘层15可以由混合沉积体制成，其中诸如苯酚类聚合物衍生物(phenol based polymer derivative)、丙烯酸类聚合物(acryl based polymer)和酰胺类聚合物(amide based polymer)之类的有机绝缘层与无机绝缘层交替沉积。第二绝缘层15被形成为比第一绝缘层13厚。第二绝缘层15的表面被形成为平的，从而使即将形成在第二绝缘层15上的像素电极的界面也是平的。
第二绝缘层15作为TFT 20的第二绝缘层，并且介于将在后面描述的TFT 20的栅电极23与源电极25和漏电极26之间。而且，第二绝缘层15介于电容器30的第二电极33与第三电极35之间，并且充当电容器30的第二介电层。
在第二绝缘层15的上表面上涂覆光刻胶层，然后通过预烘焙或软烘焙去除光刻胶的溶剂，从而形成第二光刻胶层P2。准备好其上绘制有预定图案的第二掩膜M2，并将第二掩膜M2对准到基板10，以图案化第二光刻胶层P2。
第二掩膜M2包括透光部分M21和挡光部分M22。透光部分M21透射预定波长的光，而挡光部分M22阻挡光。透光部分M21包括与有源层21的源区21a和漏区21c的预定空间相对应的图案。第二光刻胶层P2使用第二掩膜M2被曝光，然后被显影，因而可以使用剩余的光刻胶图案作为蚀刻掩膜来执行蚀刻工艺。
现在参见图7，作为使用第二掩膜M2的上述工艺的结果，在第二绝缘层15中制作用于暴露源区21a和漏区21c中每一个的一部分的接触孔24。
现在参见图8，在作为第二次掩膜工艺的结果的图7的结构上依次沉积第二导电层16和第三导电层17。第二导电层16可以包括从诸如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、ZnO或In2O3之类的透明材料中选择的具有高功函数的至少一种材料。第二导电层16是将在后面描述的电容器30的第三电极35和TFT阵列构件的像素电极45中每一个的一部分。
第三导电层17通过各种沉积技术中的一种沉积从Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca、Mo、Ti、W、MoW和Al/Cu所组成的组中选择的一种或多种导电材料而形成。第三导电层17也是将在后面描述的电容器30的第三电极35和TFT 20的源电极25和漏电极26中每一个的一部分。
现在参见图9，在图8的结构的上表面上涂覆光刻胶。然后，通过预烘焙或软烘焙光刻胶来去除溶剂，以形成第三光刻胶层P3。准备好其上绘制有预定图案的第三掩膜M3，并将第三掩膜M3对准到基板10，以图案化第三光刻胶层P3。
第三掩膜M3是包括透光部分M31、挡光部分M32和半透光部分M33的半色调掩膜。透光部分M31透射预定波长的光，挡光部分M32阻挡入射光，而半透光部分M33透射入射光的一部分。将其上绘制有上述图案的第三掩膜M3对准到基板10，并通过向第三光刻胶层P3辐照预定波长的光来执行曝光。
现在参见图10，该图示意性示出在用于去除第三光刻胶层P3的曝光部分的显影工艺之后剩余的光刻胶的图案。尽管在本实施例中使用了曝光部分被去除的正性PR，但本发明不限于此，而是可以替代性地使用负性PR。
在图10中，第三光刻胶层P3中与第三掩膜M3的透光部分M31对应的光刻胶部分P31在显影之后即被去除。第三光刻胶层P3中与挡光部分M32对应的光刻胶部分P32a、P32b和P32c以及第三光刻胶层P3中与半透光部分M33对应的光刻胶部分P33仍然存在。与半透光部分M33对应的光刻胶部分P33的厚度小于与挡光部分M32对应的光刻胶部分P32a、P32b和P32c的厚度。与半透光部分M33对应的光刻胶部分P33的厚度可以通过改变形成掩膜M3的半透光部分M33的图案的材料的成分比率或厚度来调节。
通过使用光刻胶部分P32a、P32b和P32c作为蚀刻掩膜利用蚀刻设备来蚀刻基板10上的第二导电层16和第三导电层17。没有光刻胶层存在的光刻胶部分P31的结构首先被蚀刻掉，光刻胶部分P32a、P32b、P32c和P33的剩余部分沿光刻胶层的厚度方向被部分蚀刻。
尽管图10中未示出，但与使用第一掩膜M1的处理相同，在第一次蚀刻工艺期间，与没有光刻胶层存在的光刻胶部分P31对应的第二导电层16和第三导电层17被完全蚀刻掉。虽然与半透光部分M33对应的光刻胶部分P33也被蚀刻，但是作为光刻胶部分P33下面的结构的第二导电层16和第三导电层17仍然存在。而且，由于与挡光部分M32对应的光刻胶部分P32a、P32b、P32c在第一次蚀刻工艺之后剩余预定的厚度，因此可以使用光刻胶部分P32a、P32b、P32c作为蚀刻掩膜执行第二次蚀刻工艺。
现在转到图11，图11示意性示出执行第二次蚀刻工艺之后TFT阵列构件的结构。现在参见图11，与半透光部分M33对应的区域中的第三导电层17被蚀刻并且被去除，从而图案化第二导电层16的金属，因此形成像素电极45。由于在第一次蚀刻工艺之后，与挡光部分M32对应的光刻胶部分P32a、P32b、P32c剩余预定的厚度，因此第二导电层16的部分25-1、26-1和35-1以及第三导电层17的部分25-2、26-2和35-2保留，并成为TFT 20的源电极25和漏电极26以及电容器30的第三电极35。
尽管图11中未示出，但是连接TFT 20的源电极25或漏电极26和电容器30的第二电极33的导线或接触孔可以在不增加本发明所需的掩膜数目且不超出基板10的情况下形成。而且，连接电容器30的第一电极31和第三电极35的导线或接触孔可以在不增加本发明所需的掩膜数目且不超出基板10的情况下形成。尽管电容器30的第一电极31中并不掺有诸如N+或P+之类的杂质，但可以通过将施加到第一电极31的电压调节到使电容器的电容饱和的范围内，来使半导体层12充当金属氧化物半导体(MOS)电容器的电极。
根据本发明的TFT阵列构件，由于具有上述结构的基板可以使用最小数目的掩膜制造而成，因此成本会因为掩膜数目的减少和制造工艺的简化而降低。而且，通过形成包括三个电极和两个介电层的电容器，可以在不增大电容器面积的情况下增加电容器的电容。
现在转到图12-14，图12-13为按顺序示出制造根据本发明一个实施例的图14的有机发光显示装置的方法的截面图，其中有机发光显示装置具有图11的TFT阵列构件。图14为示意性示出根据本发明实施例的有机发光显示装置的截面图。通过执行图12和13所示的、相对于图1-11所示的制造TFT阵列构件的工艺所获得的结果来说的后续工艺，制造根据本实施例的有机发光显示装置。
现在参见图14，根据本实施例的有机发光显示装置包括基板10、缓冲层11、第二绝缘层15、TFT 20、电容器30、像素电极45、像素限定层46、包括有机发光层47的中间层48以及公共电极49。因为以上已经在图1-11中对基板10、缓冲层11、第二绝缘层15、TFT 20、电容器30和像素电极45进行了描述，因此其描述将在以下描述中省略。
现在参见图12，在图11的上述结构的上表面上形成第三绝缘层19，并将第四掩膜M4对准到基板10。第三绝缘层19可以通过使用旋转涂覆技术由从聚酰亚胺(polyimide)、聚酰胺(polyamide)、丙烯酸树脂(acryl resin)、苯并环丁烯(benzocyclobutene)和酚醛树脂(phenol resin)所组成的组中选择的一种或多种有机绝缘材料制成。第三绝缘层19不仅可以由上述有机绝缘材料制成，而且还可以由诸如第一绝缘层13中和第二绝缘层15中所使用的无机绝缘材料制成。第三绝缘层19充当有机发光显示装置的像素限定层(PDL)46，有机发光显示装置将在描述使用第四掩膜M4进行的蚀刻工艺之后进行描述。
第四掩膜M4包括在与像素电极45对应的位置处的透光部分M41和剩余区域中的挡光部分M42。当向第四掩膜M4辐照光时，第三绝缘层19中光到达的部分的有机绝缘材料可以通过干法蚀刻技术直接被去除。在以上所述的第一至第三掩膜工艺中，光刻胶层被沉积、曝光并显影，使用显影后的光刻胶层作为掩膜对下层结构进行图案化。然而在本实施例中，当使用有机绝缘材料时，第三绝缘层19可以在不使用光刻胶层的情况下直接被干法蚀刻。
现在参见图13，第三绝缘层19被蚀刻以形成开口，使像素电极45被暴露，从而形成限定像素的像素限定层46。而且，由于像素限定层46具有预定的厚度，因此像素电极45的边缘与公共电极49之间的间隔被增加。这样就防止电场聚集在像素电极45的边缘处，从而可以防止像素电极45与公共电极49之间的短路。
现在参见图14，包括有机发光层47的中间层48和公共电极49形成在像素电极45和被图案化的像素限定层46上。有机发光层47响应于像素电极45和公共电极49的电驱动而发光。小分子或聚合体有机材料可以被用于有机发光层47。
当有机发发光层47由小分子有机材料制成时，中间层48可以由在相对于有机发光层47朝向像素电极45的方向上的空穴传输层(HTL)和空穴注入层(HIL)以及在朝向公共电极49的方向上的电子传输层(ETL)和电子注入层(EIL)构成。另外，如果需要则还可以沉积其它的各种层。可以使用诸如铜酞菁(CuPc)、N，N-二(萘-1-基)-N，N-二苯基-联苯胺(NPB)和八羟基喹啉铝(Alq3)之类的各种有机材料。
当有机发光层47由聚合体有机材料制成时，中间层48可以仅由在相对于有机发光层47朝向像素电极45的方向上的空穴传输层(HTL)构成。HTL可以通过喷墨打印或旋转涂覆技术，由聚(2，4)-亚乙基-二氢噻吩(PEDOT)或聚苯胺(PANI)形成在像素电极45的上表面上。聚亚苯基乙烯撑(PPV)类或聚芴类的聚合物有机材料可以被用作有机材料。彩色图案可以通过诸如喷墨打印或旋转涂覆之类的典型技术或通过使用激光的热转移技术形成。
在包括有机发光层47的中间层48上沉积作为相对电极的公共电极49。在根据本实施例的有机发光显示装置中，像素电极45可以作为阳极，公共电极49可以作为阴极，然而这些电极的极性可以替代性地被反转，并且这种情况仍然在本发明的范围内。
当有机发光显示装置是图像被体现在朝向基板10的方向上的底部发射型时，像素电极45是透明的，且公共电极49具有反射作用。反射电极可以通过很薄地沉积诸如Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca、LiF/Ca或其组合物之类的具有低功函数的金属而形成。尽管在图14中未示出，但是用于保护有机发光层47不被外部水汽和氧气损坏的密封构件(未示出)和吸水材料(未示出)可以进一步形成在公共电极49上。
由于以上所述的本实施例的有机发光显示装置可以使用最小数目的掩膜制造而成，因此制造成本会因掩膜数目的减少和制造工艺的简化而降低。而且，因为电容器被具体实现为具有三个电极和两个介电层，所以电容器的电容可以在不增大电容器尺寸的情况下被增加。因此，对于像素电极是透明的并且图像被体现在朝向基板10的方向上的底部发射型有机发光显示装置来说，可以防止开口率的减小。
现在转到图15-19，图15-19为示出根据本发明另一实施例的制造图11的TFT阵列构件的另一方法和完成后的具有TFT阵列构件的有机发光显示装置的结构的截面图。现在参见图15-19，与先前描述的实施例的图11-14的TFT阵列构件相比，根据本实施例的TFT阵列构件在形成像素电极45’、源电极25’和漏电极26’以及电容器的第三电极35’的导电层方面具有不同的结构。
现在参见图15和19，与图8的结构相比，第四导电层18被进一步沉积在第二导电层16和第三导电层17下面。也就是说，在本实施例中，第四导电层18、第二导电层16和第三导电层17被依次沉积在图7的结构上。本实施例的第四导电层18可以包括从Al、AlNd、ACX、AlNiLa、Ag、Mo、Ti和MoW所组成的组中选择的一种或多种材料。第四导电层18成为像素电极45’(见图19)的部分45-2、源电极25’的部分25-3和漏电极26’的部分26-3以及电容器的第三电极35’的部分35-2，如图19所示。
正如图11-14的实施例中，第二导电层16可以包括从ITO、IZO、ZnO和In2O3所组成的组中选择的具有高功函数的至少一种透明材料。第二导电层16随后成为像素电极的部分45-1、源电极25’的部分25-1和漏电极26’和部分26-1以及电容器的第三电极的部分35-1，如图19中所示。第三导电层17可以包括从Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca、Mo、Ti、W、MoW和Al/Cu所组成的组中选择的至少一种导电材料。第三导电层17随后成为源电极25’的部分25-2和漏电极26’的部分26-2以及电容器的第三电极35’的部分35-3，如图19所示。
现在参见图16，在图15的结构的上表面上涂覆光刻胶之后，通过预烘焙或软烘焙光刻胶来去除溶剂，从而形成第三光刻胶层P3’。准备好其上绘制有预定图案的第三掩膜M3’，并且将第三掩膜M3’对准到基板10，以图案化第三光刻胶层P3’。
第三掩膜M3’是包括透光部分M31’、挡光部分M32’和半透光部分M33’的半色调掩膜。透光部分M31’透射预定波长的光，挡光部分M32’阻挡入射光，而半透光部分M33’透射入射光的一小部分。
现在参见图17，该图示意性示出在曝光和显影之后剩余的光刻胶的图案。在图17中，第三光刻胶层P3’中与第三掩膜M3’的透光部分M31’对应的光刻胶部分P31’被去除。第三光刻胶层P3’中与挡光部分M32’对应的光刻胶部分P32a’、P32b’和P32c’以及第三光刻胶层P3’中与半透光部分M33’对应的光刻胶部分P33’仍然存在。与半透光部分M33’对应的光刻胶部分P33’的厚度小于与挡光部分M32’对应的光刻胶部分P32a’、P32b’和P32c’的厚度。与半透光部分M33’对应的光刻胶部分P33’的厚度可以通过改变形成半透光部分M33’的图案的材料的成分比率或厚度来调节。
通过使用光刻胶部分P32a’、P32b’、P32c’和P33’作为蚀刻掩膜利用蚀刻设备来蚀刻基板10上的第四导电层18、第二导电层16和第三导电层17。没有光刻胶层存在的光刻胶部分P31’的结构首先被蚀刻掉，而光刻胶部分P32a’、P32b’、P32c’和P33’的剩余部分沿光刻胶层的厚度方向被部分蚀刻。
在第一次蚀刻工艺期间，光刻胶部分P31’的第四导电层18、第二导电层16和第三导电层17被完全蚀刻掉。虽然与半透光部分M33’对应的光刻胶部分P33’在第一次蚀刻工艺期间被蚀刻掉，但是光刻胶部分P33’下面的第四导电层18、第二导电层16和第三导电层17保持完整。而且，由于与挡光部分M32’对应的光刻胶部分P32a’、P32b’和P32c’在第一次蚀刻工艺之后剩余预定的厚度，因此可以再次使用光刻胶部分P32a’、P32b’和P32c’作为蚀刻掩膜来执行第二次蚀刻工艺。
现在参见图18，图18示意性示出执行第二次蚀刻工艺之后TFT阵列构件的结构。现在参见图18，与半透光部分M33’对应的区域中的第三导电层17被蚀刻掉。第四导电层18和第二导电层16的金属被图案化以形成像素电极45’。第四导电层18的部分25-3、26-3和35-3以及第二导电层16的部分25-1、26-1和35-1仍然存在，并成为TFT 20的源电极25’和漏电极26’以及电容器30的第三电极35’。
现在参见图19，图19示意性示出如图14所示的那样在图18的结构上形成像素限定层46、包括有机发光层47的中间层48以及公共电极49的有机发光显示装置。省略对与图14的有机发光显示装置相同的组成元件46、47、48和49的部分的描述。
由于具有反射作用并且形成在第二导电层16下面的第四导电层18可以被用作反射电极，因此根据本实施例的TFT阵列构件和具有TFF阵列构件的有机发光显示装置有利于图像被体现在与基板10相对的方向上的顶部发射型有机发光显示装置。尽管在本实施例中，两层中的导电材料45-1和45-2被用作像素电极45’，但本发明并不限于此，并且多层中的导电层可以不增加掩膜工艺数目的方式被用作像素电极的部分。
根据本实施例的TFT阵列构件和具有TFF阵列构件的有机发光显示装置，由于具有上述结构的基板可以使用最小数目的掩膜制造而成，因此制造成本会因为掩膜数目的减少和制造工艺的简化而降低。而且，由于电容器被具体实现有三个电极和两个介电层，因此电容器的电容可以在不增加电容器尺寸的情况下被增加。
尽管在本实施例中，有机发光显示装置被描述为平板显示装置的示例，但本发明决不仅限于此，包括使用根据上述实施例的TFT阵列构件的LCD装置的任何显示装置都可以为此而使用，并且仍然在本发明的范围内。
而且，尽管在本发明中，仅在附图中示出一个TFT和一个电容器，但这只是为了解释的方便，本发明决不仅限于此。假如掩膜数目和掩膜工艺不会被增加，则可以包括多个TFT和多个电容器，并且仍然在本发明的范围内。
如上所述，根据本发明的TFT阵列构件、具有TFT阵列构件的有机发光显示装置及其制造方法，由于可以使用较少的掩膜制造以上所述的基板，因此成本会根据减少的掩膜数目和简化的制造工艺而降低。而且，由于电容器具有三个电极和两个介电层，因此电容器的电容可以在不增加电容器尺寸的情况下被增加。
尽管参考本发明的示例性实施例，具体地示出和描述了本发明，但本领域技术人员应理解，可以在不违背权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下作出形式和细节上的各种改变。

Claims (33)

1、一种薄膜晶体管阵列构件，包括：
基板；
以图案布置在所述基板上的薄膜晶体管的有源层和电容器的第一电极，所述有源层和所述第一电极由相同的材料构成并且彼此分开一距离，所述有源层包括源区、漏区和沟道区；
分开布置在所述有源层和所述第一电极上的第一绝缘层；
布置在所述第一绝缘层上的栅电极和第二电极，所述栅电极和所述第二电极被布置在同一层上并且由相同的材料构成，所述栅电极被布置为与所述有源层的沟道区相对应，所述第二电极被布置为与所述第一电极相对应；
布置在所述基板、所述第一绝缘层、所述栅电极和所述第二电极上的第二绝缘层，所述第二绝缘层由用于暴露所述有源层的源区和漏区的接触孔穿过；
布置在所述接触孔内并分别提供与所述有源层的源区和漏区的电连接的源电极和漏电极；
布置在所述第二绝缘层上并与所述源电极和所述漏电极之一连接的像素电极；以及
布置在所述第二绝缘层上与所述第二电极对应的位置处的第三电极，所述第三电极由与所述源电极、所述漏电极和所述像素电极中的每一个相同的材料构成。
2、根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列构件，进一步包括布置在所述第二绝缘层、所述像素电极的边缘部分、所述源电极和所述漏电极以及所述第三电极上的像素限定层。
3、根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列构件，其中所述薄膜晶体管的有源层和所述电容器的第一电极由通过晶体化非晶硅而产生的多晶硅构成。
4、根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列构件，其中所述薄膜晶体管的有源层的末端部分与所述薄膜晶体管的第一绝缘层的末端部分的形状相同。
5、根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列构件，其中所述电容器的第一电极、第一绝缘层和第二电极中每一个的末端部分的形状都相同。
6、根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列构件，进一步包括布置在所述基板上的缓冲层。
7、根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列构件，其中所述第二绝缘层的厚度大于所述第一绝缘层的厚度。
8、根据权利要求7所述的薄膜晶体管阵列构件，其中所述第二绝缘层的顶面是平的。
9、根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列构件，其中所述像素电极由透光材料构成。
10、根据权利要求9所述的薄膜晶体管阵列构件，其中所述像素电极由从氧化铟锡、氧化铟锌、ZnO和In2O3所组成的组中选择的至少一种材料构成。
11、根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列构件，其中所述像素电极由以下材料构成：
布置在所述第二绝缘层上的反射材料层；和
布置在所述反射材料层上的透光材料层。
12、根据权利要求11所述的薄膜晶体管阵列构件，其中所述像素电极的反射材料层由从Al、AlNd、ACX、AlNiLa、Ag、Mo、Ti和MoW所组成的组中选择的至少一种材料构成。
13、根据权利要求11所述的薄膜晶体管阵列构件，其中所述像素电极的透光材料层由从氧化铟锡、氧化铟锌、ZnO和In2O3所组成的组中选择的至少一种材料构成。
14、根据权利要求11所述的薄膜晶体管阵列构件，其中所述电容器的第三电极包括：
由与所述像素电极的反射材料层相同的材料构成的第一层；
由与所述像素电极的透光材料层相同的材料构成的第二层；和
由与所述源电极和漏电极的顶层相同的材料构成的第三层。
15、根据权利要求14所述的薄膜晶体管阵列构件，其中所述电容器的第三电极的第一层、第二层和第三层中每一层的末端部分的形状都相同。
16、一种有机发光显示装置，包括：
包括布置在权利要求1所述的薄膜晶体管阵列构件的像素电极上的有机发光层的中间层；和
布置在所述中间层上的公共电极。
17、根据权利要求16所述的有机发光显示装置，进一步包括布置在所述第二绝缘层、所述像素电极的边缘、所述源电极和漏电极以及所述第三电极上的像素限定层。
18、根据权利要求16所述的有机发光显示装置，进一步包括用于密封所述有机发光层的密封结构，所述密封结构被布置在所述公共电极上。
19、根据权利要求16所述的有机发光显示装置，所述显示装置是所述有机发光层内产生的光通过所述基板透射出去以被观看的底部发射显示装置。
20、根据权利要求16所述的有机发光显示装置，其中所述像素电极由以下材料构成：
布置在所述第二绝缘层上的反射材料层；和
布置在所述反射材料层上的透光材料层。
21、根据权利要求20所述的有机发光显示装置，所述显示装置是所述有机发光层内产生的光从所述基板离开以被观看的顶部发射显示装置。
22、一种制造薄膜晶体管阵列构件的方法，包括：
在基板上形成半导体层；
在所述半导体层上沉积第一绝缘层和第一导电层；
通过第一掩膜工艺同时图案化所述半导体层、所述第一绝缘层和所述第一导电层，形成薄膜晶体管的有源层、栅绝缘层和栅电极以及电容器的第一电极、第一介电层和第二电极；
在所述基板上沉积第二绝缘层；
通过第二掩膜工艺在所述第二绝缘层中形成接触孔，暴露所述薄膜晶体管的有源层的源区和漏区的部分；
通过在所述第二绝缘层上和所述接触孔中依次沉积第二导电层和第三导电层，形成与所述有源层的源区和漏区的电接触；以及
通过第三掩膜工艺同时图案化所述第二导电层和所述第三导电层，形成所述薄膜晶体管的源电极、漏电极和像素电极以及所述电容器的第三电极。
23、根据权利要求22所述的制造薄膜晶体管阵列构件的方法，进一步包括：
在所述源电极、漏电极、像素电极、第三电极上和所述第二绝缘层的暴露部分上沉积第三绝缘层；以及
通过第四掩膜工艺图案化所述第三绝缘层，暴露所述像素电极。
24、根据权利要求22所述的制造薄膜晶体管阵列构件的方法，其中所述半导体层的形成包括：
在所述基板上沉积非晶硅层；和
通过晶体化所述非晶硅层产生多晶硅。
25、根据权利要求22所述的制造薄膜晶体管阵列构件的方法，其中所述第一掩膜工艺使用在分别与所述有源层的源区和漏区对应的位置处包括半透光部分的第一半色调掩膜。
26、根据权利要求22所述的制造薄膜晶体管阵列构件的方法，其中所述薄膜晶体管的栅绝缘层和所述电容器的第一介电层在通过所述第一掩膜工艺图案化之后彼此完全分开。
27、根据权利要求22所述的制造薄膜晶体管阵列构件的方法，进一步包括在所述基板与所述半导体层之间形成缓冲层。
28、根据权利要求22所述的制造薄膜晶体管阵列构件的方法，进一步包括使用栅电极作为掺杂掩膜向所述有源层的源区和漏区中掺入杂质。
29、根据权利要求22所述的制造薄膜晶体管阵列构件的方法，其中所述第三掩膜工艺使用在与所述像素电极对应的位置处包括半透光部分的第二半色调掩膜。
30、根据权利要求22所述的制造薄膜晶体管阵列构件的方法，其中第四导电层被进一步布置在所述第二导电层与被所述接触孔穿过的第二绝缘层之间，并且
所述源电极、所述漏电极和所述第三电极中的每一个由所述第四导电层、所述第二导电层和所述第三导电层中的每一个的部分构成，并且所述像素电极由所述第四导电层和所述第二导电层的部分构成。
31、根据权利要求30所述的制造薄膜晶体管阵列构件的方法，其中所述第四导电层由从Al、AlNd、ACX、AlNiLa、Ag、Mo、Ti和MoW所组成的组中选择的至少一种材料构成。
32、一种制造有机发光显示装置的方法，所述方法包括：
在以权利要求22所述的方法制造的薄膜晶体管阵列构件上形成包括有机发光层的中间层；和
在所述中间层上形成公共电极。
33、根据权利要求32所述的制造有机发光显示装置的方法，在形成中间层之前进一步包括以下步骤：
在所述源电极、漏电极、像素电极、第三电极上和所述第二绝缘层的暴露部分上沉积第三绝缘层；以及
通过第四掩膜工艺图案化所述第三绝缘层，暴露所述像素电极。
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