CN103855168B - 显示设备的基板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

显示设备的基板及其制造方法。显示设备的基板包括：基板；在基板上的薄膜晶体管；光敏有机材料的钝化层，其在薄膜晶体管上，钝化层具有露出薄膜晶体管的接触孔，光敏有机材料包括紫外线吸收剂；以及在钝化层上的像素电极，像素电极通过接触孔连接到薄膜晶体管。

Description

显示设备的基板及其制造方法
技术领域
本发明涉及显示设备的基板，并且更具体地涉及包括光敏有机绝缘层的基板以及制造该基板的方法。
背景技术
一般来说，可以基于液晶(LC)的光学各向异性和偏振来驱动液晶显示(LCD)设备。由于LC分子细且长，LC分子可以被布置在特定的方向上，并且通过人工地对LC施加电场可以控制LC分子的布置方向。
也就是说，当使用电场来改变LC分子的布置时，由于在布置LC分子的方向上LC的光学各向异性导致光可以折射，使得可以显示图像。
在近年，以矩阵形状布置TFT和像素电极的有源矩阵LCD(AM-LCD)设备吸引了很多的注意，因为该设备具有高分辨率并且能够高水平地表现运动图像。
LCD设备包括具有像素电极的阵列基板、具有公共电极的滤色器基板以及插入在阵列基板和滤色器基板之间的液晶层。阵列基板包括多个像素区，并且薄膜晶体管(TFT)形成在各个像素区中。像素电极通过绝缘层的接触孔连接到TFT。
通过光刻处理可以形成接触孔，光刻处理包括涂敷光刻胶(PR)的步骤、通过曝光和显影来形成PR图案的步骤以及利用PR图案作为蚀刻掩膜来蚀刻绝缘层的步骤。
已经研究了这样的处理，即，其中通过使用诸如光亚克力这样的光敏有机材料在TFT和像素电极之间形成绝缘层，从而省略了涂敷PR的步骤和蚀刻绝缘层的步骤。
包括PR和光亚克力的光敏有机材料可以根据曝光后在显影剂中的溶解特性而分类为正类型和负类型。正类型光敏有机材料的曝光部分的溶解度增大，使得曝光部分在显影后可以被除去，而负类型光敏有机材料的曝光部分的溶解度减小，使得未曝光部分在显影后可以被除去。
光敏有机材料曝光于从汞(Hg)灯发射的紫外(UV)线。例如，光敏有机材料可以被具有大约365nm的波长的i线形UV线固化。当光掩膜的图案具有较大尺寸(临界尺寸)时，衍射的影响较小，使得衍射光的影响可以被最小化。但是，当光掩膜的图案具有较小尺寸时，光敏有机材料的图案的形状会被衍射光扭曲变形。
具体地说，在绝缘层中的接触孔的尺寸被减小以提高显示设备的开口率和亮度。由于衍射光所导致的细接触孔的劣化成为严重的问题。
发明内容
因此，本发明致力于一种显示设备，其基本上消除了由于相关技术的限制和缺点所导致的一个或更多个问题。
本发明的目的是提供一种基板和制造该基板的方法，其中，通过在包括UV吸收剂的光敏有机材料的绝缘层中形成细接触孔来提高开口率和亮度。
本发明的其它的特征和优点将在随后的说明中进行阐述，而一部分根据描述会变得清楚，或者可以通过实施本发明而获知。可以由在所撰写的说明书及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现并获得本发明的上述目的和其它优点。
为了实现这些目的和其它优点，并且根据本文中所具体体现和广泛描述的发明目的，本发明提供一种显示设备的基板，其包括：基础基板；薄膜晶体管，所述薄膜晶体管在所述基础基板上；光敏有机材料的钝化层，所述光敏有机材料的钝化层在所述薄膜晶体管上，所述钝化层具有露出所述薄膜晶体管的接触孔，所述光敏有机材料包括紫外线吸收剂；以及像素电极，所述像素电极在所述钝化层上，并且所述像素电极通过所述接触孔连接至所述薄膜晶体管。
在另一方面，提供一种制造显示设备的基板的方法，该方法包括：在基板上形成薄膜晶体管；使用包括紫外线吸收剂的光敏有机材料在薄膜晶体管上形成钝化层，所述钝化层具有露出薄膜晶体管的接触孔；并且在钝化层上形成像素电极，所述像素电极通过接触孔连接到薄膜晶体管。
应当理解，上文对本发明的概述与下文对本发明的详述是解释性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
包括附图以提供对本发明的进一步的理解，附图被并入且构成本申请的一部分，附图例示了本发明的实施方式，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是示出了根据本发明的实施方式的光掩膜和绝缘层的接触孔的示例的视图，在该接触孔中显示有残余部分；
图2是示出了根据本发明的实施方式的用于对在接触孔中造成残余部分的UV线进行标识的从汞灯发射的光的光谱的示例的视图；
图3是示出了根据本发明的实施方式的显示设备的基板的示例的视图；
图4是示出了根据本发明的实施方式的制造显示设备的基板的方法的示例的视图；
图5是示出了根据本发明的实施方式的在显示设备的基板上的钝化层的曝光特性的示例的视图；并且
图6是示出了根据本发明的实施方式的在显示设备的基板之上的钝化层的示例的视图。
具体实施方式
现在将详细地描述优选的实施方式，在附图中例示了优选实施方式的示例。
图1是示出了根据本发明的实施方式的光掩膜和绝缘层的接触孔的示例的视图，在该接触孔中示出有残余部分。
在图1中，在基板10上形成光敏有机材料的绝缘层20，并且通过经由光掩膜30向绝缘层20照射UV线并对曝光的绝缘层20进行显影而在绝缘层20上形成细的接触孔22。例如，光敏有机材料可以具有负类型。另外，光掩膜30的阻挡区域32可以对应于接触孔22，并且光掩膜30的透射区域34可以对应于绝缘层20的不包括接触孔22的其它部分。
与光掩模30的阻挡区域32相对应的未曝光的光敏有机材料通过显影而被去除以成为接触孔22，并且通过光掩模30的透射区域34而曝光于透射光42的光敏有机材料在显影后作为绝缘层20而保留。由于通过光掩模30的透射区域34的衍射光44照射到与光掩模30的阻挡区域32的中央部分相对应的光敏有机材料上，所以曝光于衍射光44的光敏有机材料保留为接触孔22中的残余部分24。然而，残余部分24的产生打断了通过接触孔22的电连接，这导致显示设备的显示质量的劣化。
图2是示出根据本发明的实施方式的用于标识UV线的从汞灯发射的光的光谱的示例的视图。
在图2中，从汞灯发射的光包括具有大约405nm的波长的h线形UV线、具有大约436nm的波长的g线形UV线以及具有大约365nm的波长的i线形UV线。根据衍射定律，随着光的波长增大，到衍射图的第一亮点的距离或角度增大。结果，具有大约405nm的波长的h线形UV线和具有大约436nm的波长的g线形UV线而非具有大约365nm的波长的i线形UV线会影响接触孔22(参见图1)的中央部分，导致残余部分24的产生(参见图1)。
更具体地说，根据本发明，通过分析从汞灯发射的光的光谱以及由从汞灯发射的光导致的接触孔中的残余部分的产生，可以看到由光的光谱中出现的UV线造成了残余部分。具体地说，根据本发明，残余部分的产生原因可以被认为是从汞灯发射的具有除大约365nm以外的波长的UV线。换言之，根据本发明，分析从汞灯发射的UV线揭示出，尽管利用从汞灯发射的具有大约365nm的波长的i线形UV线来制造光敏有机绝缘材料，但是从汞灯发射的光还包括导致残余部分的产生的具有更长的波长的g线形UV线和h线形UV线。
图3是示出了根据本发明的实施方式的显示设备的基板的示例的视图。
在图3中，在针对根据本发明的实施方式的显示设备的基板110上形成薄膜晶体管(TFT)T和像素电极140。栅极120形成在基板110上，并且栅绝缘层122形成在栅极120上。半导体层123形成在栅极120之上的栅绝缘层122上，并且彼此面对并间隔开的源极124和漏极126形成在半导体层123上。例如，栅极120、半导体层123、源极124和漏极126构成了TFT T。
钝化层130形成在TFT T上。钝化层130具有露出漏极126的接触孔132。像素电极140形成在钝化层130上。像素电极140通过接触孔132连接到TFT T的漏极126。彼此交叉以限定像素区的选通线和数据线形成在基板110之上，并且TFT T的栅极120和源极124分别连接到选通线和数据线。因此，当通过选通线将选通信号施加到栅极120时，TFT T导通，并且通过数据线施加到源极124的数据信号通过漏极126被施加到像素电极140。
钝化层130由光敏有机材料形成，并且光敏有机材料包括紫外线(UV)吸收剂(absorber)和自由基清除剂(radical scavenger)。利用光敏有机材料来形成钝化层130的方法在下面说明。
图4是示出了根据本发明的实施方式的制造用于显示设备的基板的方法的示例的视图。
在图4中，在通过在基板110上涂敷光敏有机材料而形成绝缘层后，将具有绝缘层的基板110输入到曝光装置中。光敏有机材料可以是负类型的，并且曝光可以是投影型或接近型的。
在曝光装置中，将具有阻挡区域152和透射区域154的光掩模150对准并布置在绝缘层之上，并且从光掩模150之上的光源发射的UV线通过光掩模150照射到绝缘层上。
从曝光装置输出的经曝光的绝缘层被显影，并且与光掩模150的阻挡区域152相对应的绝缘层被去除以形成具有接触孔132的钝化层130。在显影之后，与光掩模150的阻挡区域152相对应的光敏有机材料的未曝光部分被去除以成为接触孔132，并且通过光掩模150的透射区域154针对透射光162的光敏有机材料的经曝光的部分保留，以成为钝化层130。结果，光掩模150的阻挡区域152对应于钝化层130的接触孔132，并且光掩模150的透射区域154对应于不包括接触孔132的钝化层130的其它部分。
为了防止由衍射光通过光掩模150的透射区域154所导致的在接触孔132的中央部分处的光敏材料的残余部分，光敏有机材料包括UV吸收剂134和自由基清除剂136。
例如，通过将UV吸收剂134和自由基清除剂136添加到光引发剂、交联剂和结合剂可以制造光敏有机材料。光引发剂可以吸收UV线以产生自由基，并且交联剂可以将从光引发剂产生的自由基与结合剂相结合。
UV吸收剂134可以吸收具有大约405nm的波长的h线形UV线、具有大约436nm的波长的g线形UV线以及具有大约365nm的波长的i线形UV线。例如，针对具有大约365nm的波长的i线形UV线，UV吸收剂134可以具有大约214.3×105到大约551.5×105的消光系数。另外，针对具有大约405nm的波长的h线形UV线，UV吸收剂134可以具有大约28.9×105到大约59.3×105的消光系数，并且针对具有大约436nm的波长的g线形UV线可以具有大约3.53×105到大约8.85×105的消光系数。
自由基清除剂136可以去除由于UV照射从光引发剂产生的自由基，并可以停止自由基的产生。自由基清除剂136可以被称为受阻胺光稳定剂(HALS)。
通过吸收UV线，UV吸收剂134防止衍射光164照射到接触孔132的中央处的光敏材料上，并且自由基清除剂136通过去除由于衍射光164导致的从光引发剂产生的自由基来防止自由基与结合剂的结合。因此，防止了在接触孔132的中央处由衍射光164所导致的残余光敏有机材料。
尽管在图4中将UV吸收剂134和自由基清除剂136二者都添加到光敏有机材料，但可以省略自由基清除剂136，并且可以在另一实施方式中将UV吸收剂134添加到光敏有机材料。
调整交联剂的反应以具有开始保留光敏有机材料的相对更高的临界曝光能量密度。下面将例示交联剂的反应。
图5是示出根据本发明的实施方式的在显示设备的基板上的钝化层的曝光特性的示例的视图。
在图5中，钝化层130(参见图4)的示例示出为包括根据第一曲线C1的相对于曝光能量密度的残余膜比率，其中，第一曲线C1对应于第一临界曝光能量密度Ec1。因此，甚至当具有比第一临界曝光能量密度Ec1更小的曝光能量密度的衍射光164(参见图4)照射到光敏有机材料上时，在显影后也能去除曝光的光敏有机材料。
例如，在针对具有各种模型或各种规格的显示设备的各种曝光能量密度中，可以将第一临界曝光能量密度Ec1确定为小于最小曝光能量密度的大约90%。第一临界曝光能量密度Ec1可以是大约15mJ/cm2。
可以由用作交联剂的多功能单体的酸值来调整针对曝光能量密度和临界曝光能量密度的残余膜比率。
例如，当光敏有机材料具有根据第二曲线C2的特性时，由于衍射光164具有小于第一临界曝光能量密度Ec1并且大于第二临界曝光能量密度Ec2的曝光能量密度，所以光敏有机材料会保留在接触孔132(参见图4)的中央部分处。另外，当光敏有机材料具有根据第三曲线C3的特性时，由于衍射光164具有相对小的曝光能量密度，所以光敏有机材料会保留在接触孔132的中央部分处。
下面例示了通过使用光敏有机材料而形成的接触孔。
图6是示出了在根据本发明的实施方式的显示设备的基板之上的钝化层的示例的视图。
在图6中，栅绝缘层122、漏极126和钝化层130如所示出地顺序地形成在基板110上，并且钝化层130包括露出了漏极126的接触孔132。
接触孔的最上部分和最下部分可以分别具有第一宽度d1和第二宽度d2，其中，在接触孔132的中央部分处没有保留任何光敏有机材料。例如，第一宽度和第二宽度可以分别是大约6.57μm和3.14μm。因此，像素电极140(参见图3)和漏极126通过接触孔132的电特性得到了改善，并且提高了显示设备的显示质量。
尽管针对如在图3到图6中的实施方式中所示出的显示设备的基板使用负类型的光敏有机材料，但在另一实施方式中，正类型的光敏有机材料可以应用于显示设备的基板。
另外，光敏有机材料可以应用于显示设备的基板，其中，显示设备例如包括诸如液晶显示(LCD)设备、有机发光二极管(OLED)显示设备或等离子显示板(PDP)的平板显示器(FPD)。
因此，在根据本发明的实施方式的显示设备的基板及其制造方法中，由于使用包括UV吸收剂和自由基清除剂的光敏有机材料而形成具有细的接触孔的钝化层，所以可以提高显示设备的开口率和亮度；并且调整了光敏有机材料的临界曝光能量密度。
对于本领域技术人员明显的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对本公开的显示设备的基板进行各种修改和变型。因而，本发明旨在包括落入所附权利要求及其等同物的范围内的本发明的所有修改和变型。
本申请要求2012年11月28日在韩国提交的韩国专利申请第10-2012-0136134号的优先权，以引用的方式将其全部并入本文。

Claims (20)

1.一种显示设备，该显示设备包括：
基板；
薄膜晶体管，所述薄膜晶体管在所述基板上；以及
光敏有机材料的钝化层，所述光敏有机材料的钝化层在所述薄膜晶体管上，所述钝化层具有露出所述薄膜晶体管的接触孔，
其中，所述光敏有机材料包括紫外线吸收剂，并且所述紫外线吸收剂被配置为吸收经过在所述接触孔之上的掩膜中的阻挡区域的经衍射的、并具有比i线形UV线的波长更长的波长的紫外UV线。
2.根据权利要求1所述的显示设备，其中，从所述阻挡区域的边缘衍射的UV线包括分别具有大约436nm和405nm的波长的g线形UV线和h线形UV线。
3.根据权利要求1所述的显示设备，其中，所述紫外线吸收剂吸收经衍射的g线形UV线和h线形UV线。
4.根据权利要求1所述的显示设备，其中，所述光敏有机材料还包括：
光引发剂，当照射UV线时所述光引发剂产生自由基；
交联剂，所述交联剂链接所述自由基；以及
结合剂，所述结合剂结合所述自由基。
5.根据权利要求4所述的显示设备，其中，所述光敏有机材料还包括用于将所述自由基去除的自由基清除剂。
6.根据权利要求5所述的显示设备，其中，所述交联剂包括多功能单体，并且
其中，由所述多功能单体的酸值来调整所述光敏有机材料的临界曝光能量密度。
7.根据权利要求1所述的显示设备，其中，在钝化层之上的所述阻挡区域具有与所述接触孔的宽度相同的宽度。
8.一种显示设备，该显示设备包括：
基板；
薄膜晶体管，所述薄膜晶体管在所述基板上；以及
光敏有机材料的钝化层，所述光敏有机材料的钝化层在所述薄膜晶体管上，所述钝化层具有露出所述薄膜晶体管的接触孔，
其中，所述光敏有机材料包括紫外线吸收剂，并且所述紫外线吸收剂被配置为吸收具有比i线形UV线的波长更长的波长的经衍射的紫外UV线。
9.根据权利要求8所述的显示设备，其中，从阻挡区域的边缘衍射的UV线包括分别具有大约436nm和405nm的波长的g线形UV线和h线形UV线。
10.根据权利要求8所述的显示设备，其中，所述紫外线吸收剂吸收经衍射的g线形UV线和h线形UV线。
11.一种用于制造显示设备的方法，该方法包括：
形成所述显示设备的基板；
在所述基板上形成薄膜晶体管；
在所述薄膜晶体管上形成光敏有机材料的钝化层，所述钝化层具有露出所述薄膜晶体管的接触孔，其中，所述光敏有机材料包括紫外线吸收剂；
在所述接触孔之上的掩膜中形成阻挡区域；并且
经由所述紫外线吸收剂吸收经过在所述接触孔之上的所述掩膜中的所述阻挡区域的经衍射的、并具有比i线形UV线的波长更长的波长的紫外UV线。
12.根据权利要求11所述的方法，该方法还包括：
经由所述紫外线吸收剂吸收从所述阻挡区域的边缘衍射的g线形UV线和h线形UV线，所述衍射的g线形UV线和h线形UV线分别具有大约436nm和405nm的波长。
13.根据权利要求11所述的方法，该方法还包括：
经由所述紫外线吸收剂吸收经衍射的g线形UV线和h线形UV线。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述光敏有机材料还包括：
光引发剂，当照射UV线时所述光引发剂产生自由基；
交联剂，所述交联剂链接所述自由基；以及
结合剂，所述结合剂结合所述自由基。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述光敏有机材料还包括用于将所述自由基去除的自由基清除剂。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述交联剂包括多功能单体，并且
其中，由所述多功能单体的酸值来调整所述光敏有机材料的临界曝光能量密度。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，在钝化层之上的所述阻挡区域具有与所述接触孔的宽度相同的宽度。
18.一种用于制造显示设备的方法，该方法包括：
形成基板；
在所述基板上形成薄膜晶体管；
在所述薄膜晶体管上形成光敏有机材料的钝化层，所述钝化层具有露出所述薄膜晶体管的接触孔，
其中，所述光敏有机材料包括紫外线吸收剂；并且
经由所述紫外线吸收剂吸收具有比i线形UV线的波长更长的波长的经衍射的紫外UV线。
19.根据权利要求18所述的方法，该方法还包括：
经由所述紫外线吸收剂吸收从阻挡区域的边缘衍射的g线形UV线和h线形UV线，所述衍射的g线形UV线和h线形UV线分别具有大约436nm和405nm的波长。
20.根据权利要求18所述的方法，该方法还包括：
经由所述紫外线吸收剂吸收经衍射的g线形UV线和h线形UV线。
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