CN102650777A - 一种显示器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种显示器的制备方法，所述显示器的像素电极、公共电极或公共电极线中的一个或多个的形成方法为：旋涂PEDOT/PSS水溶液形成PEDOT/PSS薄膜，再进行真空干燥。本发明还涉及了采用所述制备方法制得的显示器。本发明还涉及了PEDOT/PSS薄膜在制备显示器的像素电极、公共电极或公共电极线中的应用。本发明所述的技术方案能够有效降低成本、简化工艺以及改善产品质量，提高了在显示领域的竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及显示器领域，具体涉及一种显示器的制备方法、以及采用该方法制备的显示器。
背景技术
在平板显示技术中，薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)具有低功耗、制造成本相对较低、无辐射的特点，因此在平板显示器市场占据了主导地位。由于各厂商之间的激烈竞争和TFT LCD制造技术的不断进步，显示质量更加优良，价格更加便宜的液晶显示器不断推向市场。因此，采用更加先进的制造技术，简化生产工艺，降低生产成本，同时提高性能成为TFT LCD厂商在剧烈竞争中得以生存的保证。
TFT LCD由彩膜基板和阵列基板组成，中间充满了液晶材料。阵列基板上具有像素结构，彩膜基板上具有公共电极(COM电极)，通过对其施加公共电压，使其与阵列基板上的像素电极之间形成电场，并使液晶分子在电场作用下发生扭转，从而控制光的透过量，最终显示图像。
阵列基板上通常包括透明基板衬底、栅线和栅电极、公共电极、栅绝缘层、半导体层、欧姆接触层、源漏电极和数据线、钝化层、像素电极等部分，此外，阵列基板上还含有公共电极线，又称为存储电容底电极。
阵列基板上的公共电极线、公共电极和像素电极，以及彩膜基板上的公共电极目前采用的都是透明导电薄膜ITO，ITO薄膜是一种掺杂性半导体材料，目前广泛应用于液晶显示领域，但成本相对昂贵。其制备过程是通过金属溅射沉积而得，金属溅射工艺较为复杂，条件要求也较为苛刻。
发明内容
为克服目前显示器制造成本较高的缺陷，寻找低成本的替代品，本发明的目的是提供一种显示器的制备方法。
本发明所提供的制备方法中，所述显示器的像素电极、公共电极或公共电极线中的一个或多个的形成方法为：旋涂PEDOT/PSS(聚(3，4-乙烯基二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸盐))水溶液形成PEDOT/PSS薄膜，再进行真空干燥。
PEDOT/PSS是一种高分子聚合物的水溶液，导电率高，根据不同的配方，可以得到导电率不同的水溶液，导电率可以高达900S/cm，其分子结构如图1所示。
上述PEDOT/PSS薄膜中，PEDOT与PSS的重量比为1∶2.0～3.0，优选1∶2.5。
所述PEDOT/PSS水溶液的固含量为1.0～3.0％，优选为1.2～1.4％。
所述真空干燥温度为60～180℃。
其中，当所述显示器为薄膜晶体管液晶显示器时，所述公共电极可以是形成在彩膜基板上，也可以是形成在阵列基板上。
当所述公共电极和/或所述像素电极形成在阵列基板上时，在所述公共电极和/或所述像素电极形成之前制备栅线和栅电极。
在阵列基板上，当像素电极或公共电极是第一层电极结构时，由于PEDOT/PSS薄膜采用旋涂工艺成膜，成膜工艺简单，不容易有段差，成膜性好，导电效果好，能够满足液晶显示器的要求。而在公共电极或者像素电极形成之前先形成栅线和栅电极，可以在制作公共电极或者像素电极时，避免栅线和栅电极刻蚀过程中的影响，从而提高良品率。
优选地，所述像素电极和所述公共电极形成在同一阵列基板上，所述阵列基板的制备包括以下步骤：
(1)在基板上沉积栅金属层，通过光刻、刻蚀得到栅线和栅电极；
(2)在完成步骤(1)的基板上旋涂PEDOT/PSS水溶液形成PEDOT/PSS薄膜，真空干燥，再通过光刻、刻蚀得到公共电极；
(3)在完成步骤(2)的基板上分别形成栅绝缘层、半导体层、欧姆接触层、数据线、源漏电极及钝化层；
(4)在完成步骤(3)的基板上旋涂PEDOT/PSS水溶液形成PEDOT/PSS薄膜，真空干燥，再通过光刻、刻蚀形成像素电极。
进一步地，本发明还提供了一种显示器，所述显示器的像素电极、公共电极或公共电极线中的一个或多个为PEDOT/PSS薄膜。
所述显示器可以是薄膜晶体管液晶显示器，也可以是电子纸、OLED等多种显示器件。
当所述显示器为薄膜晶体管液晶显示器时，所述公共电极可以形成在所述显示器的彩膜基板上；所述公共电极和/或像素电极还可以形成在所述显示器的阵列基板上。
所述阵列基板上公共电极的PEDOT/PSS薄膜厚度为200～700nm。
本发明还提供了PEDOT/PSS薄膜在制备显示器的像素电极、公共电极或公共电极线中的应用。
所述PEDOT/PSS薄膜中PEDOT与PSS的重量比为1∶2.0～3.0，优选1∶2.5。
本发明所述显示器的制备方法采用了高分子聚合物薄膜代替掺杂的金属半导体。PEDOT/PSS薄膜具有良好的导电性、光透过性、热稳定性和光稳定性，成本低廉，而且PEDOT/PSS是一种水性分散体，不同于传统的ITO磁控溅射成膜，可以通过旋涂方式成膜，简化了成膜工艺。PEDOT/PSS薄膜作为公共电极或像素电极能与ITO薄膜达到同样的效果，从而整体上大幅降低了显示器的制作成本，简化了制作工艺。
由本发明提供的制备方法制得的显示器，明显降低了制作成本、改善了产品质量，从整体上提高了在显示器件领域的竞争力。
附图说明
图1是PEDOT/PSS分子结构示意图；
图2是薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的示意图；
图3是薄膜晶体管液晶显示器彩膜基板的示意图；
图中：1、栅线和栅电极；2、栅绝缘层；3、半导体层；4、欧姆接触层；5、源漏电极；6、钝化层；7、过孔；8、像素电极；9、公共电极(阵列基板)；10、玻璃基板(阵列基板)；11、玻璃基板(彩膜基板)；12、黑矩阵；13、彩膜；14、保护层；15、公共电极(彩膜基板)。
具体实施方式
本发明可以用于薄膜晶体管液晶显示器，也可以用于电子纸，OLED等显示器件。本领域技术人员能够知道，透明导电薄膜都可以用本发明获得。以下实施例以薄膜晶体管液晶显示器为例进行说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明所述的PEDOT/PSS薄膜中，PEDOT与PSS的重量比可以为1∶2.0～3.0，优选1∶2.5。PEDOT/PSS水溶液的固含量为1.0～3.0％，优选为1.2～1.4％。所述PEDOT/PSS薄膜制备方法中的旋涂工艺和设备均为本领域常见的工艺和设备，或可根据PEDOT/PSS水溶液的固含量进行简单改型，例如，根据固含量的不同可调整转速在1000～4000rpm之间；旋涂后采用真空干燥蒸干水分，干燥时间可根据干燥温度及实际生产需要确定，干燥的温度在60～180℃之间，最终形成PEDOT/PSS薄膜厚度与现有像素电极、公共电极或公共电极线的ITO薄膜厚度相同。
本发明所述的薄膜晶体管液晶显示器制备过程中所述的光刻、刻蚀步骤均可采用已有制备工艺的步骤，包括沉积、涂胶、曝光、显影、刻蚀、剥离。其中，所述薄膜沉积工艺根据实际需要或生产成本选用金属溅射工艺或化学气相沉积，所述涂胶步骤可根据实际保留区域采用正性胶或负性胶，所述刻蚀可选择湿法刻蚀或干法刻蚀。
本发明所述的制备方法可采用任何现有技术，或可结合现有的光刻(Mask)技术进行改型，减少光刻次数，简化生产步骤。
实施例1阵列基板的制备
如图2所示，阵列基板包括基板10、栅线和栅电极1、栅绝缘层2、半导体层3、欧姆接触层4、源漏电极5、数据线、钝化层6、像素电极8和公共电极9。
其中，所述栅线和栅电极及公共电极形成于所述基板上；所述栅绝缘层覆盖在所述栅线和栅电极及公共电极之上；所述栅绝缘层上依次形成有半导体层和源漏电极，所述欧姆接触层位于所述源漏电极和半导体层之间；所述钝化层位于所述源漏电极之上，所述像素电极位于钝化层之上，并通过过孔与源漏电极相连。
其中，栅线和栅电极为AlNd、Al、Cu、Mo或Cr的单层膜，或者为AlNd、Al、Cu、Mo或Cr任意组合构成的复合膜。
栅绝缘层和钝化层为SiNx、SiOx或SiOxNy沉积的单层膜，或者由SiNx、SiOx或SiOxNy任意组合沉积构成的复合膜。
欧姆接触层为n+a-Si；所述半导体层为a-Si。
源漏电极及数据线为Mo、MoW或Cr构成的单层膜，或者为Mo、MoW、或Cr任意组合构成的复合膜。
公共电极为PEDOT/PSS薄膜的阵列基板制备过程为：
(1)采用溅射工艺在玻璃基板10上沉积栅金属层，通过光刻、刻蚀得到需要的结构，形成栅线和栅电极层1。
(2)在完成步骤(1)的基板上旋涂PEDOT/PSS水溶液形成PEDOT/PSS薄膜，所述水溶液为PEDOT与PSS的重量比为1∶2.5组成的水分散体，其中固含量为1.2～1.4％，转速为2000rpm，然后对其进行真空干燥，干燥温度为60～180℃，再通过光刻、刻蚀得到需要的图案，形成公共电极层9；所述PEDOT/PSS薄膜的厚度可根据实际需要在200～700nm范围内调整，即可满足显示器件的要求。
(3)在完成步骤(2)的基板上通过化学气相沉积形成栅绝缘层2，覆盖在步骤(1)和(2)得到的结构之上，再通过光刻、刻蚀得到需要的图案。
(4)在完成步骤(3)的基板上使用化学气相沉积方法沉积分别形成半导体层3和欧姆接触层4薄膜，通过光刻、刻蚀得到需要的图案。
(5)在完成步骤(4)的基板上通过溅射工艺沉积源漏电极5和数据线，通过光刻、刻蚀得到需要的图案，并使欧姆接触层4位于源漏电极和半导体层之间。
(6)在完成步骤(5)的基板上通过化学气相沉积在源漏电极5之上形成钝化层6，再通过光刻、刻蚀做出过孔7。
(7)在完成步骤(6)的基板上通过溅射工艺在钝化层上沉积ITO薄膜形成像素电极8，并通过过孔7与源漏电极相连，再通过光刻、刻蚀得到需要的图案，得到阵列基板。
步骤(1)-(7)所述的除公共电极外的各膜层与已有TFT LCD基板采用相同的成分和厚度。
公共电极和像素电极都为PEDOT/PSS薄膜的阵列基板制备过程为：
(1)采用溅射工艺在基板10上沉积栅金属层，通过光刻、刻蚀得到需要的结构，形成栅线和栅电极层1。
(2)在完成步骤(1)的基板上旋涂PEDOT/PSS水溶液形成PEDOT/PSS薄膜，所述水溶液为PEDOT与PSS的重量比为1∶2.5组成的水分散体，其中固含量为1.2～1.4％，转速为2500rpm，然后对其进行真空干燥，干燥温度60～180℃，再通过光刻、刻蚀得到需要的图案，形成公共电极层9；所述PEDOT/PSS薄膜的厚度可根据实际需要在200～700nm范围内调整，即可满足显示器件的要求。
(3)在完成步骤(2)的基板上通过化学气相沉积形成栅绝缘层2，覆盖在步骤(1)和(2)得到的结构之上，再通过光刻、刻蚀得到需要的图案。
(4)在完成步骤(3)的基板上使用化学气相沉积方法沉积分别形成半导体层3和欧姆接触层4薄膜，通过溅射工艺沉积源漏电极5和数据线，再进行光刻、刻蚀得到需要的图案，并使欧姆接触层4位于源漏电极和半导体层之间。
(5)在完成步骤(4)的基板上通过化学气相沉积在源漏电极5之上形成钝化层6，再通过光刻、刻蚀做出过孔7。
(6)在完成步骤(5)的基板上旋涂PEDOT/PSS水溶液形成PEDOT/PSS薄膜，所述水溶液为PEDOT与PSS的重量比为1∶2.5组成的水分散体，其中固含量为1.2～1.4％，转速为2500rpm，然后对其进行真空干燥，干燥温度60～180℃，所述薄膜通过过孔7与源漏电极相连，再通过光刻、刻蚀得到需要的图案，形成像素电极8，最终得到阵列基板。
实施例2彩膜基板的制备
如图3所示。
(1)在玻璃基板11上通过化学气相沉积形成黑矩阵薄膜12，再通过光刻、刻蚀得到需要的图案；
(2)在黑矩阵之间沉积彩膜树脂形成彩膜13，彩膜形成分为红色彩膜(R)、绿色彩膜(G)、蓝色彩膜(B)三道工序，每一道工序分别包括沉积彩膜树脂，通过光刻、刻蚀得到需要的图案；
(3)在黑矩阵和彩膜上形成保护层14，并覆盖整个基板；
(4)在保护层14上旋涂PEDOT/PSS水溶液形成PEDOT/PSS薄膜，所述水溶液为PEDOT与PSS的重量比为1∶2.0组成的水分散体，其中固含量为1.2～1.4％，转速为2000rpm，然后对其进行真空干燥，干燥温度为60～180℃，再通过光刻、刻蚀得到需要的图案，形成公共电极层15；其厚度与传统的ITO薄膜公共电极层相同。
虽然上文中已经用一般性说明、具体实施方式及实验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (17)
1.一种显示器的制备方法，其特征在于，所述显示器的像素电极、公共电极或公共电极线中的一个或多个的形成方法为：
旋涂PEDOT/PSS水溶液形成PEDOT/PSS薄膜，再进行真空干燥。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述PEDOT/PSS薄膜中PEDOT与PSS的重量比为1∶2.0～3.0。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述PEDOT/PSS薄膜中PEDOT与PSS的重量比为1∶2.5。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述PEDOT/PSS水溶液的固含量为1.0～3.0％，所述干燥温度为60～180℃。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述水溶液的固含量为1.2～1.4％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述显示器为薄膜晶体管液晶显示器。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述公共电极形成在阵列基板上，或形成在彩膜基板上。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述公共电极和/或所述像素电极形成在阵列基板上，在所述公共电极和/或所述像素电极形成之前制备栅线和栅电极。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述公共电极和所述像素电极形成在同一阵列基板上，所述阵列基板的制备包括以下步骤：
(1)在基板上沉积栅金属层，通过光刻、刻蚀得到栅线和栅电极；
(2)在完成步骤(1)的基板上旋涂PEDOT/PSS水溶液形成PEDOT/PSS薄膜，真空干燥，再通过光刻、刻蚀得到公共电极；
(3)在完成步骤(2)的基板上分别形成栅绝缘层、半导体层、欧姆接触层、数据线、源漏电极及钝化层；
(4)在完成步骤(3)的基板上旋涂PEDOT/PSS水溶液形成PEDOT/PSS薄膜，真空干燥，再通过光刻、刻蚀形成像素电极。
10.一种根据权利要求1～9任一项所述方法制备的显示器，其特征在于，所述显示器的像素电极、公共电极或公共电极线中的一个或多个为PEDOT/PSS薄膜。
11.根据权利要求10所述的显示器，其特征在于，所述显示器为薄膜晶体管液晶显示器。
12.根据权利要求11所述的显示器，其特征在于，所述公共电极形成在所述显示器的彩膜基板上。
13.根据权利要求11所述的显示器，其特征在于，所述公共电极和/或像素电极形成在所述显示器的阵列基板上。
14.根据权利要求13所述的显示器，其特征在于，所述公共电极的PEDOT/PSS薄膜厚度为200～700nm。
15.PEDOT/PSS薄膜在制备显示器像素电极、公共电极或公共电极线中的应用。
16.根据权利要求15所述的应用，其特征在于，所述PEDOT/PSS薄膜中PEDOT与PSS的重量比为1∶2.0～3.0。
17.根据权利要求16所述的应用，其特征在于，所述PEDOT/PSS薄膜中PEDOT与PSS的重量比为1∶2.5。
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