CN101944535A - 用于液晶显示装置的阵列基板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于液晶显示装置的阵列基板及其制造方法。用于显示装置的阵列基板包括：具有像素区域和开关区域的基板；在基板的开关区域上的源极和漏极，源极的端部和漏极的端部具有锥形边缘；在基板的像素区域中的像素电极，像素电极连接到漏极；在源极和漏极上的有机半导体层，有机半导体层完全接触各源极和漏极的锥形边缘和顶面；在有机半导体层上的第一绝缘层；和在第一绝缘层上的栅极。

Description

用于液晶显示装置的阵列基板及其制造方法
本申请要求2009年7月7日在韩国提交的韩国专利申请号10-2009-0061485的权益，在此并入该申请作为参考。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示装置，更特别地，涉及一种用于液晶显示装置的阵列基板及其制造方法，该阵列基板包括作为开关元件的有机半导体层，能够减小有机半导体层与各源极和漏极之间的接触电阻。
背景技术
最近，由于社会已经进入了信息时代，因此将所有种类的电信号呈现为可视图像的显示装置领域已得到快速发展。此外，由于LCD装置重量轻，外观薄，并且需要较低的功耗，因此LCD装置已经被广泛地用作阴极射线管型显示装置的替代品。
相关技术的液晶显示(LCD)装置利用液晶分子的光学各向异性和偏振特性。液晶分子由于其薄且长的形状而具有明确的排列方向。液晶分子的排列方向可以通过横跨液晶分子施加电场来进行控制。换句话说，当改变电场的强度或方向时，液晶分子的排列也改变。由于入射光基于由液晶分子的光学各向异性而引起的液晶分子的取向发生折射，因此可以通过控制光透射率来显示图像。
由于包括作为开关元件的薄膜晶体管(TFT)的LCD装置(称为有源矩阵LCD(AM-LCD)装置)具有极佳的高分辩率和显示移动图像的特性，因此AM-LCD已经被广泛使用。
图1是相关技术的液晶面板的分解透视图。如图1所示，液晶面板包括阵列基板10，滤色片基板20，和液晶层30。阵列基板10和滤色片基板20彼此面对，液晶层30插入在它们之间。
阵列基板10包括第一基板12，栅极线14，数据线16，薄膜晶体管(TFT)Tr，和像素电极18。栅极线14和数据线16形成在第一基板12上并彼此交叉以限定像素区域P。TFT Tr形成在栅极线14和数据线16的相交部分处。像素电极18形成在像素区域P中并连接到TFT Tr。
滤色片基板20包括第二基板22，黑色矩阵25，滤色片层26，和公共电极28。黑色矩阵25形成在第二基板22上并具有栅格形状。黑色矩阵25对应于第一基板12的非显示区域。第一基板12的非显示区域包括栅极线14、数据线16和TFT Tr。滤色片层26对应于像素区域P并包括红，绿和蓝滤色片图案26a，26b和26c。公共电极28形成在黑色矩阵25和滤色片层28上。公共电极28与像素电极18产生电场，以便液晶层30由电场驱动。
尽管没有示出，密封图案沿第一基板12和第二基板22的边缘形成。密封图案防止液晶层30溢出。此外，第一和第二取向层可以形成在第一基板12和液晶层30之间以及在第二基板22和液晶层30之间。偏振板可以形成在第一基板12和第二基板22的其中之一的外表面上。背光组件形成在第一基板12的背侧以使光进入液晶面板中。当扫描信号通过栅极线14施加到TFT Tr以导通TFT Tr时，图像信号通过数据线16施加到像素电极18，以便在像素电极18和公共电极28之间产生电场。结果，液晶层30中的液晶分子由电场驱动以显示图像。
通常，将玻璃板用于第一基板12和第二基板22。然而，最近，由于柔性板较轻且可弯曲，因此将柔性板如塑料板用于第一基板12和第二基板22。
不幸地，由于制造阵列基板的工序在高于大约200℃的温度下进行，因此使柔性板成为玻璃板的替代品非常困难。因此，阵列基板由玻璃基板构成，滤色片基板由柔性基板构成。当形成金属层，栅极绝缘层，钝化层的工序在低于200℃的温度以下进行时，TFT不会损坏。然而，当半导体层在这样较低的温度下由非晶硅构成时，TFT会损坏。为了解决这些问题，提出了一种通过利用有机半导体材料形成TFT而在低于大约200℃的温度以下制造阵列基板的方法。
由于用于阵列基板的较低温度工序使用涂敷设备，其比真空沉积设备便宜，因此在制造成本的减少方面存在优势。较低温度工序不仅可用于塑料基板，而且可用于玻璃基板。
当形成金属层，栅极绝缘层，和钝化层的工序在低于200℃的温度时进行时，TFT不会损坏。然而，当半导体层在这样较低的温度下由非晶硅构成时，TFT会损坏。为了解决这些问题，提出了一种通过利用有机半导体材料形成TFT而在低于大约200℃的温度时制造阵列基板的方法。
根据各源极和漏极与有机半导体层之间的接触关系，将TFT分类为顶接触型和底接触型。在顶接触型TFT中，有机半导体层布置在源极和漏极上，以便有机半导体层的底面接触各源极和漏极的顶面。另一方面，在底接触型TFT中，源极和漏极布置在有机半导体层上，以便有机半导体层的顶面接触各源极和漏极的底面。
当通过涂敷工序形成的有机半导体材料暴露到用于光致抗蚀剂的显影剂或者用于蚀刻金属层的蚀刻剂时，半导体层的特性恶化。因此，由于源极和漏极形成工序需要利用蚀刻剂的图案化步骤，因此有机半导体材料构成的半导体层在源极和漏极形成工序之后形成。即，底接触型可以用于使用有机半导体材料的TFT。
不幸地，底接触型有机TFT具有如下缺点，即，源极和漏极的端部具有倒锥形的形状导致各源极和漏极与有机半导体层之间的接触电阻增大。即，源极和漏极的端部的侧面相对于基板的顶面具有钝角。
图2是示出了在包括有机半导体层的相关技术TFT中的源极端部的图。
如图2所示，源极的端部相对于基板的表面具有倒锥形的形状。在这种情况下，通过涂敷设备形成在源极上的有机半导体层不具有涂敷厚度均匀性。特别地，有机半导体层在源极的端部处具有更大的厚度，使得在有机半导体层中产生边界区域。结果，由于边界区域用作防止载流子移动的阻挡物，因此在诸如迁移率之类的特性方面存在问题。因此，各源极和漏极与有机半导体层之间的接触电阻增加。
此外，当其中形成有源极和漏极的基板被传送用于形成有机半导体层的工序时，不希望的粒子可能附着到源极和漏极的倒锥形的端部中。特别地，在源极或漏极的端部与基板之间的空间中的不希望的粒子无法通过清洁工序去除。由于不希望的粒子而产生了缺陷。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种用于液晶显示装置的阵列基板及其制造方法，其基本上避免了由相关技术的限制和缺点引起的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种阵列基板及其制造方法，该阵列基板在各源极和漏极与有机半导体层之间具有相对低的接触电阻。
本发明另外的特点和优点将在下面的描述中阐述，其部分地从描述中显而易见，或者可以从本发明的实践中获知。通过书面说明书及其权利要求书以及附图中所指出的具体结构，可以实现和得到本发明的目的和其它优点。
为了实现这些和其他优点，根据本发明的目的，如在此具体化和概括描述的，一种用于液晶显示装置的阵列基板及其制造方法包括用于显示装置的阵列基板，其包括：具有像素区域和开关区域的基板；在基板的开关区域上的源极和漏极，源极的端部和漏极的端部具有锥形边缘；在基板的像素区域中的像素电极，像素电极连接到漏极；在源极和漏极上的有机半导体层，有机半导体层完全接触各源极和漏极的锥形边缘和顶面；在有机半导体层上的第一绝缘层；和在第一绝缘层上的栅极。
在本发明的另一方面中，一种用于液晶显示装置的阵列基板及其制造方法包括一种制造用于显示装置的阵列基板的方法，其包括如下步骤：形成具有像素区域和开关区域的基板；在基板的开关区域上形成源极和漏极，源极的端部和漏极的端部具有锥形边缘；在基板的像素区域中形成像素电极，像素电极连接到漏极；在源极和漏极上形成有机半导体层，有机半导体层完全接触各源极和漏极的锥形边缘和顶面；在有机半导体层上形成第一绝缘层；和在第一绝缘层上形成栅极。
在本发明的又一方面中，一种用于液晶显示装置的阵列基板及其制造方法包括一种制造用于液晶显示装置的阵列基板的方法，其包括如下步骤：形成具有像素区域和开关区域的基板；在基板上形成数据线；在基板的开关区域上形成源极和漏极，源极从数据线延伸并且与漏极分离，源极的端部和漏极的端部相对于基板的表面具有小于90度的角度；在基板的像素区域中形成像素电极，像素电极连接到漏极；在源极和漏极上形成有机半导体层，有机半导体层接触各源极和漏极的内端部；在有机半导体层上形成栅极绝缘层；在栅极绝缘层上形成栅极；形成连接到栅极并与数据线相交叉以限定像素区域的栅极线；和在栅极和数据线上形成第一钝化层，在第一钝化层中形成暴露栅极的栅极接触孔和暴露像素电极的开口，栅极线布置在第二绝缘层中并通过栅极接触孔连接到栅极。
在本发明的再一方面中，一种用于液晶显示装置的阵列基板及其制造方法包括一种制造用于液晶显示装置的阵列基板的方法，其包括如下步骤：在具有像素区域和开关区域的基板上形成栅极线和栅极，栅极从栅极线延伸并位于开关区域中；通过沉积有机绝缘材料在栅极线和栅极上形成栅极绝缘层；在栅极绝缘层上形成数据线、源极和漏极，源极从数据线延伸并且与漏极分离，源极的端部和漏极的端部相对于基板的表面具有小于90度的角度，源极和漏极位于开关区域中；在栅极绝缘层上并且在像素区域中形成像素电极，像素电极连接到漏极；在源极和漏极上形成有机半导体层以及在有机半导体层上形成第一钝化层；和在第一绝缘层上形成第二钝化层，并且第二钝化层包括开口，其中像素电极通过开口被暴露。
应当理解，前面的概括性描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的，其旨在对要求保护的本发明提供进一步的解释。
附图说明
所包含的附图用于提供对本发明的进一步理解，并结合在本申请中构成本申请的一部分，附图例示了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据相关技术的液晶面板的分解透视图；
图2是示出了根据相关技术的包括有机半导体层的TFT的源极端部的图；
图3是示出了根据本发明第一示例性实施方式的用于具有有机TFT的LCD装置的阵列基板的截面图；
图4A和4B是示出了根据相关技术在阵列基板中的有机TFT中的I-V曲线的曲线图；
图5A和5B是示出了根据本发明在阵列基板中的有机TFT中的I-V曲线的曲线图；
图6A至6F是示出了根据本发明制造包括有机TFT的阵列基板的示例性方法的截面图；
图7A至7C是示出了在不同的工序条件下制造的源极端部的图；以及
图8是根据本发明第二示例性实施方式的用于具有有机TFT的LCD装置的阵列基板的截面图。
具体实施方式
现在将参照本发明的优选实施方式进行详细描述，这些实施方式的多个实例在附图中示出。
图3是示出了根据本发明第一示例性实施方式的用于具有有机TFT的LCD装置的阵列基板的截面图。
如图3所示，缓冲层103布置在基板101的整个表面上。基板101是透明的。例如，基板101可以由玻璃或塑料形成。缓冲层103可以由无机绝缘材料形成。形成缓冲层103以增加与形成在缓冲层103上的有机半导体层121的粘附性。可替换地，根据基板101的材料，缓冲层103可以省略。当基板101由玻璃形成时，可能需要缓冲层103，因为在由无机绝缘材料构成的缓冲层103和有机半导体层121之间的粘附性强于在由玻璃构成的基板101和有机半导体层121之间的粘附性。形成有机TFT OTr的区域被限定为开关区域TrA。
沿第一方向的数据线110，从数据线110延伸的源极113和与源极110间隔开的漏极115布置在缓冲层103上。数据线110，源极113，和漏极115分别由第一金属材料形成。例如，可以使用金(Au)，银(Ag)，铝(Al)，铝合金，铜(Cu)，铜合金，镍(Ni)或钼钛合金(MoTi)。铝合金可以是钕化铝(AlNd)。源极113和漏极115位于开关区域TrA中。源极113和漏极115的每一个的端部都具有锥形边缘。即，源极113和漏极115的端部的侧面具有小于90度的角度θ。例如，角度θ相对于缓冲层103的表面或基板101的表面具有大约10至70度的范围。稍后将解释用于具有锥形形状的源极113和漏极115的具体方法。
像素电极118位于像素区域P中并布置在缓冲层103上。像素电极118接触漏极115的端部。像素电极118由透明导电材料形成。例如，可以使用氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。由于漏极115的端部具有锥形形状，因此漏极115和像素电极118之间的接触特性改进。即，由于相关技术的阵列基板中的漏极端部具有倒锥形形状，因此在漏极和基板或缓冲层之间存在空间，使得漏极和像素电极之间的接触特性也恶化。然而，由于在本发明实施方式的漏极115和缓冲层103之间不存在空间，因此像素电极118紧密地接触漏极115，使得漏极115和像素电极118之间的接触特性改进。
由有机半导体材料如并五苯或聚噻吩形成的有机半导体层121布置在源极113和漏极115以及缓冲层103上。有机半导体层121位于开关区域TrA中。有机半导体层121接触源极113的内端部和漏极115的内端部。有机半导体层121接触暴露在源极113和漏极115之间的缓冲层103。有机半导体层121与像素电极118间隔开。
由于源极113和漏极115的端部具有锥形形状，因此粒子在形成有机半导体层121的步骤之前通过清洁工序被完美地去除。因此，有机半导体层121具有与各源极113和漏极115良好的接触，并具有均匀的厚度。如果源极和漏极的端部具有倒锥形形状，那么在源极和漏极的各端部与缓冲层103之间存在空闲的空间，使得有机半导体层与各源极和漏极之间的接触电阻增加。然而，由于在本发明实施方式的各源极113和漏极115的端部与缓冲层103之间不存在空闲的空间，因此有机半导体层121与各源极113和漏极115之间的接触区域增加，使得有机半导体层121与各源极113和漏极115之间的接触特性进一步改进。
栅极绝缘层125布置在有机半导体层121上以及在开关区域TrA中。在平面图中，栅极绝缘层125具有与有机半导体层121基本上相同的形状和面积。即，栅极绝缘层125与有机半导体层121完全重叠。栅极绝缘层125由与有机半导体层121之间具有极好的界面特性的有机绝缘材料形成。例如，栅极绝缘层125可以由氟基聚合物材料或利用氟基单体的共聚聚合物材料形成。
栅极133布置在栅极绝缘层125上。在平面图中，栅极133具有与栅极绝缘层125基本上相同的形状和面积。特别地，栅极133与栅极绝缘层125完全重叠。栅极133由能够被干蚀刻的第二金属材料形成。例如，栅极133可以由钼(Mo)，铬(Cr)，或钛(Ti)形成。栅极133覆盖源极113和漏极115之间的空间。
第一钝化层135形成在栅极133和数据线110上。第一钝化层135由有机绝缘材料如光丙烯(photo-acryl)或聚乙烯醇(PVA)形成。第一钝化层135包括暴露栅极133的栅极接触孔137。此外，第一钝化层135包括暴露像素电极118的开口。
栅极线146布置在第一钝化层135上并沿第二方向。栅极线146由第三金属材料形成。例如，可以使用金(Au)，银(Ag)，铜(Cu)，钼钛合金(MoTi)，铝(Al)，铝合金或镍(Ni)。铝合金可以是钕化铝(AlNd)。栅极线146通过栅极接触孔137接触栅极133。此外，栅极线146与数据线110交叉以限定像素区域P。
尽管没有示出，由无机绝缘材料如二氧化硅或氮化硅形成的第二钝化层可以布置在第一钝化层135上并在栅极线146下方。在平面图中，第二钝化层具有与第一钝化层135基本上相同的形状和面积。特别地，第二钝化层还包括暴露栅极133的栅极接触孔，和暴露像素电极118的开口。栅极线146的金属材料与无机绝缘材料的接触特性比与有机绝缘材料的接触特性更好。因此，由于第二钝化层由无机绝缘材料构成，因此栅极线146和由有机绝缘材料构成的第一钝化层135之间的接触特性可以改进。此外，由有机绝缘材料或无机绝缘材料形成的第三钝化层可以布置在栅极146上，用于防止栅极线146的腐蚀。
图4A和4B是示出了根据相关技术在阵列基板的有机TFT中的I-V曲线的曲线图，其中Ids表示源-漏电流，Vds表示源-漏电压。图5A和5B是示出了根据本发明在阵列基板中的有机TFT的I-V曲线的曲线图，其中源-漏电流随源-漏电压基本对数性地增加。
如图4A所示，在包括有机半导体TFT的相关技术阵列基板中(其中源极和漏极具有倒锥形的端部)，I-V曲线在Vg为零时具有平缓的斜率(I开/关＝1.40E+06)。另一方面，如图5A所示，在包括有机半导体TFT的根据本发明的阵列基板中(其中源极和漏极具有锥形端部)，I-V曲线在Vg为零时具有陡的斜率(I开/关＝5.65E+06)。
此外，如图4B和5B所示，在根据本发明的有机半导体TFT中的I-V曲线具有大于根据相关技术的有机半导体TFT中的I-V曲线的斜率。通过实验，本发明中的迁移率是0.56cm2/Vs，相关技术中的迁移率是迁移率＝0.10cm2/Vs。即，本发明中的迁移率是相关技术中的大约5倍。为了使用TFT作为开关元件，TFT的I-V曲线需要在将电压施加到源极的初始步骤中快速增加。因此，与相关技术中的TFT相比，本发明中的TFT具有改进的特性。
图6A至6F是示出了根据本发明制造包括有机TFT的阵列基板的示例性方法的截面图。
在图6A中，缓冲层103通过沉积无机绝缘材料如二氧化硅或氮化硅形成在基板101的整个表面上。可替换地，根据基板101的材料，缓冲层103可以省略。基板101可以由玻璃或塑料形成为透明的。形成有机TFT OTr的区域被限定为开关区域TrA。
接下来，将第一金属层(未示出)通过沉积金(Au)，银(Ag)，铝(Al)，铝合金，铜(Cu)，铜合金，镍(Ni)和钼钛合金(MoTi)的其中之一形成在缓冲层103上。铝合金可以是钕化铝(AlNd)。第一金属层通过掩模工序图案化以形成数据线110，源极113和漏极115。掩模工序包括形成光致抗蚀剂(PR)层的步骤，利用曝光掩模曝光PR层的步骤，显影所曝光的PR层以形成PR图案的步骤，利用PR图案作为蚀刻掩模蚀刻第一金属层的步骤，和剥离PR图案的步骤。数据线110沿像素区域P的边界延伸，源极113和漏极115位于开关区域TrA中。源极113从数据线110延伸并连接到数据线110，并且漏极115与源极110间隔开。源极113和漏极115的各端部相对于缓冲层103的表面具有锥形形状。即，源极113和漏极115端部的侧面相对于缓冲层103的表面具有大约10至70度的锐角θ。
现在更详细地说明形成源极113和漏极115的方法。例如，当源极113和漏极115由金(Au)形成时，PR图案通过涂敷PR材料形成在由金(Au)构成的第一金属层上以形成PR层，利用曝光掩模曝光PR层，以及显影所曝光的PR层以形成PR图案。PR图案对应于数据线110，源极113，和漏极115。接下来，利用PR图案作为蚀刻掩模，通过蚀刻剂蚀刻由金(Au)构成的第一金属层。在这种情况下，蚀刻剂具有大于室温的大约30℃至大约50℃的温度。利用具有上述处理温度的蚀刻剂，由金(Au)构成的第一金属层具有大约35埃/秒
Figure BSA00000185961400091
至80埃/秒的蚀刻速率，以便源极113和漏极115的端部具有锥形，该锥形具有大约10至70度的锐角θ。然后去除PR图案。
接下来，如图6B所示，将透明导电材料层(未示出)通过沉积氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)形成在源极113和漏极115以及缓冲层103上。透明导电材料层通过掩模工序图案化以在像素区域P中形成像素电极118。像素电极118接触漏极115的端部。由于漏极115的端部具有锥形形状，因此在漏极115的端部和缓冲层103之间不存在空闲的空间。因此，像素电极118完全接触漏极115的侧面，使得漏极115和像素电极118之间的接触电阻减小。
接下来，如图6C所示，利用喷墨设备，喷嘴涂敷设备，棒涂敷设备，狭缝涂敷设备，和旋转涂敷设备的其中之一，通过涂敷液相的有机半导体材料如并五苯或聚噻吩，将有机半导体材料层120形成在源极113和漏极115，缓冲层103和像素电极118上。由于源极113和漏极115的端部具有锥形形状，因此有机半导体材料层120完全接触源极113的侧面和漏极115的侧面而没有空闲的空间。此外，由于源极113和漏极115的端部相对于缓冲层103的表面具有大约10至70度的平缓斜率，因此有机半导体材料层120具有完全均匀的厚度。
相继地，利用喷墨设备，喷嘴涂敷设备，棒涂敷设备，狭缝涂敷设备，和旋转涂敷设备的其中之一，通过涂敷氟基聚合物材料或利用氟基单体的共聚聚合物材料，将栅极绝缘材料层124形成在有机半导体材料层120上。栅极绝缘材料层124具有平坦的顶面。
相继地，通过沉积钼(Mo)，铬(Cr)，和钛(Ti)的其中之一，将第二金属层131形成在栅极绝缘材料层124上。第二金属层131可以被干蚀刻。
接下来，参照图6D，通过涂敷具有光敏特性的光致抗蚀剂材料，将PR层(未示出)形成在第二金属层131(图6C)上。PR层被曝光和显影以在开关区域TrA中形成PR图案181。PR图案181暴露源极113和漏极115的外端部并覆盖源极113和漏极115的内端部之间的空间。
接下来，利用PR图案181作为阻挡掩模，即蚀刻掩模，将第二金属层131(图6C)，栅极绝缘层124(图6C)和有机半导体材料层120(图6C)干蚀刻，以在开关区域TrA中形成栅极133，栅极绝缘层125，和有机半导体层121。在平面图中，栅极133，栅极绝缘层125，和有机半导体层121具有基本上相同的形状和面积。特别地，栅极133，栅极绝缘层125，和有机半导体层121彼此完全重叠并具有岛状。
有机半导体材料在暴露到蚀刻剂之后非常脆弱。然而，第二金属层131(图6C)，栅极绝缘层124(图6C)和有机半导体材料层120(图6C)被干蚀刻，因此，对有机半导体层没有损害。
源极113，漏极115，有机半导体层121，栅极绝缘层125和栅极133构成有机TFT OTr。
接下来，参照图6E，PR图案181(图6D)通过灰化被去除以暴露栅极133的顶面。然后，通过涂敷有机绝缘材料如光丙烯或聚乙烯醇(PVA)，将有机绝缘材料层(未示出)形成在栅极133，像素电极118，和缓冲层103上。有机绝缘材料层被图案化以形成包括栅极接触孔137和开口op的第一钝化层135。栅极接触孔137暴露栅极133，并且开口op暴露像素区域P中的像素电极118。
接下来，如图6F所示，通过沉积金(Au)，银(Ag)，铜(Cu)，钼钛合金(MoTi)，铝(Al)，铝合金和镍(Ni)的其中之一，将第三金属层(未示出)形成在第一钝化层135上。铝合金可以是钕化铝(AlNd)。第三金属层通过掩模工序被图案化以形成栅极线146。栅极线146通过栅极接触孔137接触栅极133。此外，栅极线146与数据线110交叉以限定像素区域P。
尽管没有示出，栅极线146的一部分与像素电极118重叠，以便栅极线146的重叠部分，像素电极118的重叠部分，和它们之间的第一钝化层135构成存储电容器。
此外，在形成第一钝化层135之后以及在形成第三金属层之前，可以通过沉积二氧化硅或氮化硅形成无机绝缘材料层。无机绝缘材料层被图案化以形成第二钝化层。第二钝化层还包括暴露栅极133的栅极接触孔137和暴露像素电极118的开口op。
此外，可以通过沉积以及图案化无机绝缘材料层形成覆盖栅极线146的第三钝化层。
通过上述工序制造的阵列基板包括顶栅型有机TFT OTr。由于源极和漏极的端部具有锥形形状，因此各源极和漏极与有机半导体层之间的接触电阻以及各源极和漏极与像素电极之间的接触电阻减小。因此，有机TFT的特性改进。
图7A至7C是示出了在不同的工序条件下制造的源极端部的图。
如图7A所示，当由金(Au)构成的第一金属层利用室温即25℃的蚀刻剂被蚀刻时，由金(Au)构成的第一金属层具有大约25埃/秒的蚀刻速率以便源极和漏极的端部具有倒锥形形状。如图7B所示，当由金(Au)构成的第一金属层利用第一处理温度即35℃的蚀刻剂被蚀刻时，由金(Au)构成的第一金属层具有大约35埃/秒的蚀刻速率以便源极和漏极的端部具有锥形形状，该锥形具有大约70度的锐角。如图7C所示，当由金(Au)构成的第一金属层利用第二处理温度即43℃的蚀刻剂被蚀刻时，由金(Au)构成的第一金属层具有大约70埃/秒的蚀刻速率以便源极和漏极的端部具有锥形形状，该锥形具有大约30至45度的锐角。
因此，当第一金属层由金(Au)构成时，用于蚀刻第一金属层的蚀刻剂具有大约30℃至大约50℃，优选大约33℃至大约50℃的温度，使得源极和漏极的端部具有锥形形状，该锥形具有大约10至70度的锐角。当源极和漏极的端部具有锥形形状时，在源极113和漏极115的各端部与缓冲层103之间不存在空闲的空间。在相关技术中在源极和漏极的各端部与缓冲层之间的空闲空间中的粒子不能通过清洁工序去除。然而，本发明由于在源极113和漏极115的各端部与缓冲层103之间不存在空闲的空间，因此粒子通过清洁工序完全去除。通过控制蚀刻剂的温度以及增加蚀刻速率，可利用蚀刻剂蚀刻由其它材料构成的第一金属层，使得源极和漏极的端部可以具有锥形形状。
当第一金属层由能够被干蚀刻的钼或钼钛合金(MoTi)形成时，利用适当温度进行溅射蚀刻工序或化学蚀刻工序以蚀刻第一金属层，使得源极和漏极的端部可以具有锥形形状。通过溅射蚀刻工序或化学蚀刻工序进行的蚀刻工序具有各向同性特性。
图8是根据本发明第二示例性实施方式的用于具有有机TFT的LCD装置的阵列基板的截面图。在图8中示出的阵列基板中，源极和漏极的端部也具有锥形形状。
栅极线(未示出)和栅极205形成在基板201上。栅极线和栅极205分别由第一金属材料形成。例如，可以使用金(Au)，银(Ag)，铝(Al)，铝合金，铜(Cu)，铜合金，镍(Ni)或钼钛合金(MoTi)。铝合金可以是钕化铝(AlNd)。栅极205位于开关区域TrA中并从栅极线延伸。
栅极绝缘层208布置在形成有栅极线和栅极205的基板201的整个表面上。即，栅极绝缘层208覆盖栅极线和栅极205。栅极绝缘层208由氟基聚合物材料或利用氟基单体的共聚聚合物材料形成，每种材料都具有极好的与有机半导体层221之间的界面特性。栅极绝缘层208具有平坦的顶面。
数据线210，源极213，和漏极215形成在栅极绝缘层208上。数据线210，源极213，和漏极215分别由第二金属材料形成。例如，可以使用金(Au)，银(Ag)，铝(Al)，铝合金，铜(Cu)，铜合金，镍(Ni)或钼钛合金(MoTi)。铝合金可以是钕化铝(AlNd)。数据线210与栅极线交叉以限定像素区域P，并且源极213和漏极215位于开关区域TrA中。源极213从数据线210延伸，并且漏极215与源极213间隔开。源极213和漏极215之间的空间用栅极205覆盖。如上所述，源极213和漏极215的端部相对于栅极绝缘层208的表面具有锥形形状，该锥形具有大约10至70度的角度。即，在源极213和漏极215的各端部与栅极绝缘层208的顶面之间不存在空闲的空间。
像素电极218布置在栅极绝缘层208上。像素电极218接触漏极215的端部并由透明导电材料形成。由于漏极215的端部具有锥形形状，而相对于栅极绝缘层208的顶面没有空闲空间，因此像素电极218完全接触漏极215的侧面。
由有机半导体材料如并五苯或聚噻吩形成的有机半导体层221布置在源极213和漏极215以及栅极绝缘层208上。有机半导体层221位于开关区域TrA中。有机半导体层221接触源极213的内端部和漏极215的内端部。有机半导体层221接触暴露在源极213和漏极215之间的栅极绝缘层208。有机半导体层221与像素电极218间隔开。
由于源极213和漏极215的端部具有锥形形状，因此粒子在形成有机半导体层221的步骤之前通过清洁工序被完美地去除。因此，有机半导体层221具有与各源极213和漏极215的良好的接触，并具有均匀的厚度。如果源极和漏极的端部具有倒锥形形状，那么在源极和漏极的各端部与栅极绝缘层208之间具有空闲的空间，使得有机半导体层与各源极和漏极之间的接触电阻增加。然而，因为在本发明实施方式的源极和漏极213和215的各端部与栅极绝缘层208之间不存在空闲的空间，因此有机半导体层221与各源极和漏极213和215之间的接触面积增加，使得有机半导体层221与各源极和漏极213和215之间的接触特性进一步改进。此外，因为源极和漏极213和215的端部相对于栅极绝缘层208的表面具有大约10至70度的平缓斜度，因此有机半导体层221具有完全均匀的厚度。
栅极205，栅极绝缘层208，源极213，漏极215和有机半导体层221构成有机TFT OTr。第一钝化层225布置在有机半导体层221上。第一钝化层225在平面图中具有与有机半导体层221基本上相同的形状和面积。特别地，第一钝化层225与有机半导体层221完全重叠。包括开口op的第二钝化层235布置在第一钝化层225上。像素区域P内的像素电极218通过开口op被暴露。
通过上述工序制造的阵列基板包括底栅型的有机TFT OTr。因为源极和漏极的端部具有锥形形状，所以各源极和漏极与有机半导体层之间以及各源极和漏极与像素电极之间的接触电阻减小。因此，有机TFT的特性改进。
另外，因为具有小于有机半导体层221的宽度的栅极205覆盖源极213和漏极215之间的空间，所以有机半导体层221的底面未被暴露于来自背光单元的光。当有机半导体层221暴露于光时，会产生光电流泄漏的问题。可是，因为有机半导体层221的底面由于源极213和漏极215与栅极205而避开了来自背光单元的光，所以不存在光电流泄漏的问题。因此，有机TFT的特性不会退化。
现在参照图8说明根据本发明第二实施方式的阵列基板的制造方法。
第一金属层(未示出)通过沉积第一金属材料而形成在基板201上。例如，第一金属材料是金(Au)，银(Ag)，铜(Cu)，钼钛合金(MoTi)，铝(Al)，Al合金，和镍(Ni)中的其中一种。铝合金可以是钕化铝(AlNd)。第一金属层通过掩模工序被图案化以形成栅极线(未示出)和栅极205。栅极205从栅极线延伸并与其相连接，并位于开关区域TrA中。
接着，利用喷墨设备，喷嘴涂敷设备，棒涂敷设备，狭缝涂敷设备和旋转涂敷设备中的其中一种，将栅极绝缘层208通过涂敷氟基聚合物材料或利用氟基单体的共聚聚合物材料(每种材料具有与有机半导体层221之间的极好的界面特性)形成在基板201的整个表面上。栅极绝缘层208覆盖栅极线和栅极205。栅极绝缘层208具有平坦的顶面。
接下来，通过沉积第二金属材料例如金(Au)，银(Ag)，铝(Al)，Al合金，铜(Cu)，Cu合金，镍(Ni)或钼钛合金(MoTi)，将第二金属层(未示出)形成在栅极绝缘层205上。铝合金可以是钕化铝(AlNd)。第二金属层通过掩模工序被图案化以形成数据线210，源极213和漏极215。数据线210沿像素区域P的边界延伸，并且源极213和漏极215位于开关区域TrA中。源极213从数据线210延伸并与其相连接，并且漏极215与源极210间隔开。源极213和漏极215的各端部相对于缓冲层203的表面具有锥形形状。即，源极213和漏极215的端部的侧面相对于栅极绝缘层205的表面具有大约10至70度的锐角θ。
如上所述，通过控制蚀刻剂的温度或蚀刻工序温度，各源极213和漏极215可以具有锥形端部。例如，当第二金属层由金形成时，采用具有大于室温的大约30℃至大约50℃温度的蚀刻剂来蚀刻第二金属层。
接下来，通过沉积氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)，将透明导电材料层(未示出)形成在源极213和漏极215以及栅极绝缘层205上。透明导电材料层通过掩模工序被图案化以在像素区域P中形成像素电极218。像素电极218接触漏极215的端部。由于漏极215的端部具有锥形形状，因此在漏极215的端部与栅极绝缘层205之间不存在空闲的空间。因此，像素电极218完全接触漏极215的侧面，使得漏极215和像素电极218之间的接触电阻减小。
接下来，利用喷墨设备，喷嘴涂敷设备，棒涂敷设备，狭缝涂敷设备，和旋转涂敷设备的其中之一，通过涂敷液相的有机半导体材料如并五苯或聚噻吩，将有机半导体材料层(未示出)形成在源极213和漏极215，栅极绝缘层205和像素电极218上。由于源极213和漏极215的端部具有锥形形状，因此有机半导体材料层完全接触源极213的侧面和漏极215的侧面而没有空闲的空间。此外，由于源极213和漏极215的端部相对于缓冲层203的表面具有大约10至70度的平缓斜率，因此有机半导体材料层具有完全均匀的厚度。
相继地，通过涂敷有机绝缘材料如聚乙烯醇(PVA)，将有机绝缘材料层(未示出)形成在有机半导体材料层上。然后，有机绝缘材料层和有机半导体材料层被干蚀刻以在开关区域TrA中形成有机半导体层221和第一钝化层225。有机半导体层221接触源极213的内端部和漏极215的内端部，并覆盖源极213和漏极215之间的空间。在平面图中，有机半导体层221具有与第一钝化层225基本上相同的形状和面积。特别地，有机半导体层221和第一钝化层225彼此完全重叠并具有岛状。有机半导体材料在暴露于蚀刻剂时非常脆弱。然而，由于有机绝缘材料层和有机半导体材料层被干蚀刻，因此对有机半导体层没有损坏。
接下来，通过涂敷有机绝缘材料如苯并环丁烯或光丙烯，或沉积无机绝缘材料如二氧化硅或氮化硅，将绝缘材料层(未示出)形成在第一钝化层225和像素电极218上。绝缘材料层被图案化以形成包括开口op的第二钝化层235。像素区域P中的像素电极218通过开口op被暴露。
所属领域的技术人员应当理解，在不偏离本发明的精神或范围的情况下，可对本发明进行各种改型和变化。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求书范围及其等同范围内的对本发明的所有改型和变化。

Claims (28)

1.一种用于显示装置的阵列基板，包括：
具有像素区域和开关区域的基板；
在所述基板的开关区域上的源极和漏极，所述源极的端部和所述漏极的端部具有锥形边缘；
在所述基板的像素区域中的像素电极，该像素电极连接到该漏极；
在所述源极和漏极上的有机半导体层，该有机半导体层完全接触各所述源极和漏极的锥形边缘和顶面；
在该有机半导体层上的第一绝缘层；和
在该第一绝缘层上的栅极。
2.根据权利要求1所述的用于显示装置的阵列基板，其中所述源极和漏极的锥形边缘相对于该基板的表面具有10至70度之间的角度。
3.根据权利要求1所述的用于显示装置的阵列基板，其中该有机半导体层利用喷墨设备、喷嘴涂敷设备、棒涂敷设备、狭缝涂敷设备和旋转涂敷设备的其中之一形成为液相。
4.根据权利要求1所述的用于显示装置的阵列基板，其中在平面图中，所述有机半导体层、第一绝缘层和栅极具有基本相同的形状和面积。
5.根据权利要求4所述的用于显示装置的阵列基板，还包括布置在该栅极和数据线上的第二绝缘层，该第二绝缘层具有暴露该栅极的栅极接触孔和暴露该像素电极的开口，该栅极线布置在该第二绝缘层上并通过该栅极接触孔连接到该栅极。
6.根据权利要求4所述的用于显示装置的阵列基板，还包括缓冲层，该缓冲层布置在该基板上。
7.根据权利要求1所述的用于显示装置的阵列基板，其中源-漏电流随源-漏电压基本对数性地增加。
8.一种制造用于显示装置的阵列基板的方法，包括如下步骤：
形成具有像素区域和开关区域的基板；
在所述基板的开关区域上形成源极和漏极，所述源极的端部和所述漏极的端部具有锥形边缘；
在所述基板的像素区域中形成像素电极，该像素电极连接到该漏极；
在所述源极和漏极上形成有机半导体层，该有机半导体层完全接触各所述源极和漏极的锥形边缘和顶面；
在该有机半导体层上形成第一绝缘层；和
在该第一绝缘层上形成栅极。
9.根据权利要求8所述的制造用于显示装置的阵列基板的方法，其中所述源极和漏极的锥形表面相对于该基板的表面具有10至70度之间的角度。
10.根据权利要求8所述的制造用于显示装置的阵列基板的方法，其中利用喷墨设备、喷嘴涂敷设备、棒涂敷设备、狭缝涂敷设备和旋转涂敷设备的其中之一以液相形成该有机半导体层。
11.根据权利要求8所述的制造用于显示装置的阵列基板的方法，其中在平面图中，所述有机半导体层、第一绝缘层和栅极具有基本相同的形状和面积。
12.根据权利要求8所述的制造用于显示装置的阵列基板的方法，还包括如下步骤：
形成布置在该栅极和数据线上的第二绝缘层，和
在该第二绝缘层中形成暴露该栅极的栅极接触孔和暴露该像素电极的开口，
其中该栅极线布置在该第二绝缘层上并通过该栅极接触孔连接到该栅极。
13.根据权利要求8所述的制造用于显示装置的阵列基板的方法，还包括形成缓冲层的步骤，该缓冲层布置在该基板上。
14.根据权利要求8所述的制造用于显示装置的阵列基板的方法，其中源-漏电流随源-漏电压基本对数性地增加。
15.根据权利要求8所述的制造用于显示装置的阵列基板的方法，其中所述形成数据线、源极和漏极的步骤还包括如下步骤：
在该基板上形成金属层；
在该金属层上形成对应于数据线、源极和漏极的光致抗蚀剂图案；
将该光致抗蚀剂图案用作蚀刻掩模，通过具有大约33至50℃温度的蚀刻剂来蚀刻该金属层以形成所述数据线、源极和漏极；和
去除该光致抗蚀剂图案。
16.根据权利要求15所述的制造用于显示装置的阵列基板的方法，其中所述蚀刻该金属层的步骤包括将该光致抗蚀剂图案用作蚀刻掩模，通过溅射蚀刻或化学蚀刻各向同性地干蚀刻该金属层以所述形成所述数据线、源极和漏极。
17.一种制造用于液晶显示装置的阵列基板的方法，包括如下步骤：
形成具有像素区域和开关区域的基板；
在该基板上形成数据线；
在所述基板的开关区域上形成源极和漏极，该源极从该数据线延伸并且与该漏极分离，所述源极的端部和所述漏极的端部相对于该基板的表面具有小于90度的角度；
在所述基板的像素区域中形成像素电极，该像素电极连接到该漏极；
在所述源极和漏极上形成有机半导体层，该有机半导体层接触各所述源极和漏极的内端部；
在该有机半导体层上形成栅极绝缘层；
在该栅极绝缘层上形成栅极；
形成连接到该栅极并与该数据线相交叉以限定该像素区域的栅极线；和
在所述栅极和数据线上形成第一钝化层，在该第一钝化层中形成暴露该栅极的栅极接触孔和暴露该像素电极的开口，该栅极线布置在该第二绝缘层上并通过该栅极接触孔连接到该栅极。
18.根据权利要求17所述的制造用于液晶显示装置的阵列基板的方法，其中所述形成数据线、源极和漏极的步骤还包括如下步骤：
通过沉积金在该基板上形成金属层；
在该金属层上形成对应于所述数据线、源极和漏极的光致抗蚀剂图案；
将该光致抗蚀剂用作蚀刻掩模，通过具有大约33至50℃温度的蚀刻剂来蚀刻该金属层以形成所述数据线、源极和漏极；和
去除该光致抗蚀剂图案。
19.根据权利要求17所述的制造用于液晶显示装置的阵列基板的方法，其中所述形成数据线、源极和漏极的步骤还包括如下步骤：
通过沉积钼或钼钛合金在该基板上形成金属层；
在该金属层上形成对应于所述数据线、源极和漏极的光致抗蚀剂图案；
将该光致抗蚀剂图案用作蚀刻掩模，通过溅射蚀刻或化学蚀刻各向同性地干蚀刻该金属层以形成所述数据线、源极和漏极；和
去除该光致抗蚀剂图案。
20.根据权利要求17所述的制造用于液晶显示装置的阵列基板的方法，其中所述形成有机半导体层、栅极绝缘层和栅极的步骤包括如下步骤：
顺序形成位于所述源极和漏极上的有机半导体材料层、位于该有机半导体材料层上的有机绝缘材料层和位于该有机绝缘材料层上的金属层；
在该金属层上形成光致抗蚀剂图案；
将该光致抗蚀剂图案用作蚀刻掩模干蚀刻所述金属层、有机绝缘材料层和有机半导体材料层以形成所述有机半导体层、栅极绝缘层和栅极；和
去除该光致抗蚀剂图案。
21.根据权利要求17所述的制造用于液晶显示装置的阵列基板的方法，在所述形成数据线、源极和漏极的步骤之前，还包括通过沉积无机绝缘材料在该基板上形成缓冲层的步骤。
22.根据权利要求17所述的制造用于液晶显示装置的阵列基板的方法，其中该角度具有在大约10至70度内的范围。
23.一种制造用于液晶显示装置的阵列基板的方法，包括如下步骤：
在具有像素区域和开关区域的基板上形成栅极线和栅极，该栅极从该栅极线延伸并位于该开关区域中；
通过沉积有机绝缘材料在所述栅极线和栅极上形成栅极绝缘层；
在该栅极绝缘层上形成数据线、源极和漏极，该源极从该数据线延伸并且与该漏极分离，所述源极的端部和所述漏极的端部相对于该基板的表面具有小于90度的角度，所述源极和漏极位于该开关区域中；
在该栅极绝缘层上并且在该像素区域中形成像素电极，该像素电极连接到该漏极；
在所述源极和漏极上形成有机半导体层以及在该有机半导体层上形成第一钝化层；和
在该第一绝缘层上形成第二钝化层，该第二钝化层包括开口，其中该像素电极通过该开口被暴露。
24.根据权利要求23所述的制造用于液晶显示装置的阵列基板的方法，其中所述形成数据线、源极和漏极的步骤包括如下步骤：
通过沉积金在该栅极绝缘层上形成金属层；
在该金属层上形成对应于所述数据线、源极和漏极的光致抗蚀剂图案；
将该光致抗蚀剂用作蚀刻掩模，通过具有大约33至50℃温度的蚀刻剂来蚀刻该金属层以形成所述数据线、源极和漏极；和
去除该光致抗蚀剂图案。
25.根据权利要求23所述的制造用于液晶显示装置的阵列基板的方法，其中所述形成数据线、源极和漏极的步骤包括如下步骤：
通过沉积钼或钼钛合金在该栅极绝缘层上形成金属层；
在该金属层上形成对应于所述数据线、源极和漏极的光致抗蚀剂图案；
将该光致抗蚀剂图案用作蚀刻掩模，通过溅射蚀刻或化学蚀刻各向同性地干蚀刻该金属层以形成所述数据线、源极和漏极；和
去除该光致抗蚀剂图案。
26.根据权利要求23所述的制造用于液晶显示装置的阵列基板的方法，其中该栅极覆盖在所述源极与漏极之间的空间。
27.根据权利要求23所述的制造用于液晶显示装置的阵列基板的方法，其中所述形成有机半导体层和第一钝化层的步骤包括如下步骤：
顺序形成位于所述源极和漏极上的有机半导体材料层和位于该有机半导体材料层上的有机绝缘材料层；
在该有机绝缘材料层上形成光致抗蚀剂图案；
将该光致抗蚀剂图案用作蚀刻掩模，干蚀刻所述有机绝缘材料层和有机半导体材料层以形成所述有机半导体层和第一钝化层；和
去除该光致抗蚀剂图案。
28.根据权利要求23所述的制造用于液晶显示装置的阵列基板的方法，其中该角度具有在大约10至70度内的范围。
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