CN112992923B - 包括薄膜晶体管的显示设备及制造该显示设备的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种显示设备及制造该显示设备的方法，其中显示设备包括：基板；基板上的遮光层、信号线和第一电极；有源层；栅极电极；第二电极；同于将有源层与信号线连接的第一连接电极；和用于将有源层与第一电极和第二电极的任意一个连接的第二连接电极，其中第一电极和第二电极的任意一个是显示器件的像素电极，并且另一个是显示器件的公共电极，遮光层、信号线和第一电极设置在同一层，并且第一连接电极和第二连接电极由与第二电极相同的材料形成。本公开内容的显示设备及制造该显示设备的方法能够简化结构和制造工序。

Description

包括薄膜晶体管的显示设备及制造该显示设备的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2019年12月12日提交的韩国专利申请第10-2019-0165362号的权益，通过引用将该专利申请整体并入于此，如同在此完全阐述一样。
技术领域
本公开内容涉及一种包括薄膜晶体管的显示设备及制造该显示设备的方法。更详细地，本公开内容涉及一种能够简化结构和制造工序的显示设备及制造该显示设备的方法。
背景技术
在屏幕上显示各种信息的显示设备是其中融合信息通信领域的核心技术的技术密集型装置。近来，显示设备已发展为实现薄外形、轻重量、便携性以及高性能。显示设备的典型示例可以是液晶显示(LCD)装置和有机发光二极管显示(OLED)装置。
一般来说，执行数次使用光学掩模的掩模工序来制造显示设备。每个掩模工序需要清洗、曝光、显影和蚀刻步骤等。因此，每添加一个掩模工序，会导致制造时间和成本的增加，而且会导致缺陷的可能性和缺陷率的增加。结果，成品率降低。因而，为了降低制造成本并且提高产品良率和效率，必须简化结构和制造工序。
发明内容
鉴于上述问题进行了本公开内容，本公开内容的一个目的是提供一种能够简化结构和制造工序的显示设备及制造该显示设备的方法。
本公开内容的另一个目的是提供一种制造显示设备的方法，该方法能够通过同时形成信号线、遮光层和显示器件的第一电极来简化制造工序。此外，本公开内容的另一个目的是提供一种制造显示设备的方法，该方法能够通过省略用于形成薄膜晶体管的源极电极和漏极电极的工序来简化制造工序。
本公开内容的再一个目的是提供一种通过上述制造方法制造的显示设备。
根据本公开内容的一个方面，可通过提供一种显示设备实现上述目的和其他目的，所述显示设备包括：基板；所述基板上的遮光层、信号线和第一电极；所述遮光层、所述信号线和所述第一电极上的有源层；所述有源层上的栅极电极，所述栅极电极与所述有源层部分地重叠；所述栅极电极上的第二电极；配置为将所述有源层与所述信号线连接的第一连接电极；和配置为将所述有源层与所述第一电极和所述第二电极的任意一个连接的第二连接电极，其中所述第一电极和所述第二电极的任意一个是显示器件的像素电极，并且另一个是所述显示器件的公共电极，所述遮光层、所述信号线和所述第一电极设置在同一层，并且所述第一连接电极和所述第二连接电极由与所述第二电极相同的材料形成。
所述信号线可包括：由与所述第一电极相同的材料形成的第一导电层；和所述第一导电层上的第二导电层，其中所述第二导电层的电阻率可低于所述第一导电层的电阻率。
所述第一导电层可由透明导电氧化物(TCO)形成，并且所述第二导电层可由金属或金属合金形成。
所述信号线可以是数据线。
所述遮光层可具有与所述信号线的叠层结构相同的叠层结构。
所述遮光层可与所述栅极电极连接。
所述显示设备可进一步包括设置在所述有源层与所述栅极电极之间的栅极绝缘膜，所述栅极绝缘膜设置在包括所述有源层的上表面在内的所述基板的整个上表面上。
所述有源层可设置在所述栅极电极与所述基板之间。
所述有源层可包括氧化物半导体材料。
所述有源层可包括：缓冲层上的第一氧化物半导体层；和所述第一氧化物半导体层上的第二氧化物半导体层。
所述有源层可具有锥形形状。
所述第一连接电极和第二连接电极可与所述第二电极设置在同一层。
所述显示设备可进一步包括设置在所述第二电极上的液晶层。
根据本公开内容的另一个方面，提供一种制造显示设备的方法，包括：在基板上形成透明导电氧化物(TCO)的第一导电材料层，并且在所述第一导电材料层上形成第二导电材料层，其中所述第二导电材料层的电阻率低于所述第一导电材料层的电阻率；通过使用半色调掩模的蚀刻工序将所述第一导电材料层和所述第二导电材料层图案化来形成遮光层、信号线和第一电极；在所述遮光层、所述信号线和所述第一电极上形成有源层；在所述有源层上形成栅极电极，所述栅极电极与所述有源层部分地重叠；在使用所述栅极电极作为掩模的条件下，给所述有源层选择性地提供导电性，以在所述有源层中选择性地实现导电区域；以及形成配置为将所述有源层与所述信号线连接的第一连接电极，并且形成配置为将所述有源层与所述第一电极和所述第二电极的任意一个连接的第二连接电极，其中所述第一电极和所述第二电极的任意一个是显示器件的像素电极，另一个是所述显示器件的公共电极。
所述第一连接电极、所述第二连接电极和所述第二电极可使用相同的材料通过同一工序制造。
所述信号线可包括：通过将所述第一导电材料层图案化形成的第一导电层；和通过将所述第二导电材料层图案化形成的第二导电层。
所述遮光层可具有与所述信号线的叠层结构相同的叠层结构。
在形成所述第一电极时，可去除所述第一导电材料层上的所述第二导电材料层。
可通过掺杂工序执行在所述有源层中选择性地实现导电区域的步骤。
附图说明
将从下面结合附图的详细描述更清楚地理解本公开内容的上述和其他的目的、特征和其他优点。在附图中：
图1是图解根据本公开内容一个实施方式的显示设备的示意图；
图2是图1的任意一个像素的电路图；
图3是图解图2的像素的平面图；
图4是沿图3的I-I’截取的剖面图；
图5是沿图3的II-II’截取的剖面图；
图6是图解根据本公开内容另一个实施方式的显示设备的像素的剖面图；
图7是图解根据本公开内容另一个实施方式的显示设备的像素的剖面图；
图8是图解根据本公开内容另一个实施方式的显示设备的像素的平面图；
图9是沿图8的III-III’截取的剖面图；
图10A至图10J是图解制造根据本公开内容一个实施方式的显示设备的方法的剖面图。
具体实施方式
将通过参照附图描述的下列实施方式阐明本公开内容的优点和特征及其实现方法。然而，本公开内容可以以不同的形式实施，不应解释为限于在此列出的实施方式。而是，提供这些实施方式是为了使该公开内容全面和完整，并将本公开内容的范围充分地传递给本领域技术人员。此外，本公开内容仅由权利要求的范围限定。
为了描述本公开内容的实施方式而在附图中公开的形状、尺寸、比例、角度和数量仅仅是示例，因而本公开内容不限于图示的细节。相似的参考标记通篇表示相似的元件。在下面的描述中，当确定对相关的已知功能或构造的详细描述会不必要地使本公开内容的重点模糊不清时，将省略该详细描述。
在本申请中使用“包括”、“具有”和“包含”描述的情况下，可添加另外的部分，除非使用了“仅”。单数形式的术语可包括复数形式，除非有相反指示。
在解释一要素时，尽管没有明确说明，但该要素应解释为包含误差范围。
在描述位置关系时，例如，当位置关系被描述为“在……上”、“在……上方”、“在……下方”、“在……之下”和“在……之后”时，可包括之间不接触的情况，除非使用了“正好”或“直接”。
如果提到第一元件位于第二元件“上”，则不意味着在图中第一元件必然位于第二元件上。所涉及目标的上部和下部可根据目标的定位而变化。因此，第一元件位于第二元件“上”的情况包括在图中或实际构造中第一元件位于第二元件“下方”的情况以及第一元件位于第二元件“上方”的情况。
在描述时间关系时，例如，当时间顺序被描述为“在……之后”、“随后”、“接着”和“在……之前”时，可包括不连续的情况，除非使用了“正好”或“直接”。
将理解到，尽管在此可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅仅是用来将元件彼此区分开。例如，在不背离本公开内容的范围的情况下，第一元件可能被称为第二元件，相似地，第二元件可能被称为第一元件。
应当理解，术语“至少一个”包括与任一个项目相关的所有组合。例如，“第一要素、第二要素和第三要素中的至少一个”可包括选自第一要素、第二要素和第三要素中的两个或更多个要素的所有组合以及第一要素、第二要素和第三要素的每一个。
如所属领域技术人员能够充分理解，本公开内容各实施方式的特征可彼此部分或整体地结合或组合，并且可在技术上彼此进行各种互操作和驱动。本公开内容的实施方式可彼此独立实施，或者以相互依赖的关系共同实施。
在附图中，相同或相似的部分由相同的参考标记表示，尽管它们在不同的附图中描绘。
在本公开内容的实施方式中，为了便于说明，彼此区分开源极电极和漏极电极。然而，可互换地使用源极电极和漏极电极。因而，源极电极可以是漏极电极，漏极电极可以是源极电极。此外，本公开内容任意一个实施方式中的源极电极可以是本公开内容其他实施方式中的漏极电极，并且本公开内容任意一个实施方式中的漏极电极可以是本公开内容其他实施方式中的源极电极。
在本公开内容的一个或多个实施方式中，为便于说明，源极区域与源极电极区分开，漏极区域与漏极电极区分开。然而，本公开内容的实施方式不限于该结构。例如，源极区域可以是源极电极，漏极区域可以是漏极电极。此外，源极区域可以是漏极电极，漏极区域可以是源极电极。
图1是图解根据本公开内容一个实施方式的显示设备100的示意图。
如图1中所示，根据本公开内容一个实施方式的显示设备100包括显示面板110、栅极驱动器120、数据驱动器130和控制器140。
显示面板110包括栅极线(GL)和数据线(DL)、以及布置在栅极线(GL)和数据线(DL)的交叉部分处的像素(P)。像素(P)包括显示器件、和配置成驱动显示器件的像素驱动器(PDC)。通过驱动像素(P)在显示面板110上显示图像。
控制器140控制栅极驱动器120和数据驱动器130。
控制器140通过使用从外部系统(未示出)提供的垂直/水平同步信号和时钟信号输出用于控制栅极驱动器120的栅极控制信号(GCS)和用于控制数据驱动器130的数据控制信号(DCS)。此外，控制器140采样从外部系统提供的输入视频数据，然后重新排列采样的视频数据，并且将重新排列的数字视频数据(RGB)提供至数据驱动器130。
栅极控制信号(GCS)包括栅极起始脉冲(GSP)、栅极移位时钟(GSC)、栅极输出使能信号(GOE)、启动信号(Vst)和栅极时钟(GCLK)。此外，栅极控制信号(GCS)中可包括用于控制移位寄存器的控制信号。
数据控制信号(DCS)包括源极起始脉冲(SSP)、源极移位时钟信号(SSC)、源极输出使能信号(SOE)和极性控制信号(POL)。
数据驱动器130给显示面板110的数据线(DL)提供数据电压。详细地说，数据驱动器130将从控制器140提供的视频数据(RGB)转换为数据电压，并且将数据电压提供至数据线(DL)。
栅极驱动器120在1帧周期给栅极线(GL)顺序地提供栅极脉冲(GP)。在此，“1帧”表示通过使用显示面板110输出一个图像的时段。此外，栅极驱动器120在1帧的其中不提供栅极脉冲(GP)的其余时段给栅极线(GL)提供用于使开关器件截止的栅极截止信号。下文中，栅极脉冲(GP)和栅极截止信号(Goff)统称为扫描信号(SS)。
根据本公开内容的一个实施方式，栅极驱动器120可设置在显示面板110上。在显示面板110上直接设置栅极驱动器120的结构可被称为面板内栅极(Gate-In-Panel，GIP)结构。
图2是图1的任意一个像素(P)的电路图，图3是图解图2的像素(P)的平面图，图4是沿图3的I-I’截取的剖面图。
图2的电路图是包括液晶(LC)的液晶显示设备的像素(P)的等效电路图。
参照图2、图3和图4，根据本公开内容一个实施方式的显示设备100包括基板310、基板310上的像素驱动器(PDC)、以及与像素驱动器(PDC)连接的液晶电容器(Clc)。在此，液晶电容器(Clc)对应于显示器件。
详细地说，如图2中所示，液晶显示设备的像素(P)可包括像素驱动器(PDC)和对应于显示器件的液晶电容器(Clc)。参照图3和图4，根据本公开内容一个实施方式的显示设备100的显示器件可包括第一电极371、第二电极372和液晶层(LC)。
像素驱动器(PDC)包括与栅极线(GL)和数据线(DL)连接的薄膜晶体管(TR)、以及连接在薄膜晶体管(TR)与显示器件的第二电极372之间的存储电容器(Cst)。液晶电容器(Clc)与存储电容器(Cst)并联连接在薄膜晶体管(TR)与第二电极372之间。
对应于显示器件的液晶电容器(Clc)被充上通过薄膜晶体管(TR)提供至第一电极371的数据信号与提供至第二电极372的公共电压(Vcom)之间的差电压，并且通过根据充上的电压驱动液晶来控制透光量。存储电容器(Cst)稳定地保持充在液晶电容器(Clc)中的电压。
参照图4，根据本公开内容一个实施方式的显示设备100包括设置在基板310上的遮光层(LS)、数据线(DL)和第一电极371；有源层(A)；栅极电极(G)；第二电极372；第一连接电极(BR1)；和第二连接电极(BR2)。
基板310可由玻璃或塑料形成。基板310可由具有柔性的塑料，例如，聚酰亚胺(PI)形成。
在图3和图4中，数据线(DL)被示出为信号线。下文中，为了便于说明，本公开内容的实施方式示出了用作信号线的数据线(DL)。
参照图4，遮光层(LS)、对应于信号线的数据线(DL)、和第一电极371设置在基板310上。遮光层(LS)、数据线(DL)和第一电极371设置在同一层。遮光层(LS)、数据线(DL)和第一电极371可通过一个掩模工序一起制造。
数据线(DL)给像素驱动器(PDC)提供数据电压(Vdata)，薄膜晶体管(TR)控制数据电压(Vdata)的施加。
数据线(DL)包括第一导电层211和第一导电层211上的第二导电层221。
第一导电层211可由与第一电极371的材料相同的材料形成。根据本公开内容的一个实施方式，第一导电层211包括透明导电氧化物(TCO)。例如，透明导电氧化物(TCO)可以是ITO(InSnO)、IZO(InZnO)、IZTO(InZnSnO)、ZO(ZnO)等。根据本公开内容的一个实施方式，第一导电层211可由作为透明导电氧化物(TCO)之一的ITO形成。
第二导电层221的电阻率低于第一导电层211的电阻率。因而，第二导电层221具有比第一导电层211的电导率大的电导率。
第二导电层221可由金属或金属合金形成。例如，第二导电层221可包括钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)、铜(Cu)和它们的合金之中的至少一种。第二导电层221可形成为包括上述金属或金属合金的单层结构，或者可形成为包括上述金属或金属合金中的至少两种的多层结构。
遮光层(LS)防止外部提供的入射光。遮光层(LS)包括能够阻止光的材料，例如金属材料，使得可保护有源层(A)免受外部提供的入射光影响。
根据本公开内容的一个实施方式，遮光层(LS)具有与数据线(DL)的叠层结构相同的叠层结构。遮光层(LS)和对应于信号线的数据线(DL)可使用相同的材料通过同一工序制造。
详细地说，遮光层(LS)包括第一导电层212和第一导电层212上的第二导电层222。遮光层(LS)的第一导电层212的构成可与数据线(DL)的第一导电层211的构成相同。遮光层(LS)的第二导电层222的构成可与数据线(DL)的第二导电层221的构成相同。
第一电极371可由与数据线(DL)的第一导电层211的材料相同的材料形成。此外，第一电极371可由与遮光层(LS)的第一导电层212的材料相同的材料形成。
根据本公开内容的一个实施方式，第一电极371包括透明导电氧化物(TCO)。例如，透明导电氧化物(TCO)可以是ITO(InSnO)、IZO(InZnO)、IZTO(InZnSnO)、ZO(ZnO)等。根据本公开内容的一个实施方式，第一电极371可由ITO形成。
与数据线(DL)和遮光层(LS)不同，在透明导电氧化物(TCO)的第一电极371上不设置第二导电层。
第一电极371可以是液晶显示设备中包括的显示器件的像素电极或公共电极。图3和图4中示出的第一电极371用作像素电极。
缓冲层320设置在遮光层(LS)、数据线(DL)和第一电极371上。缓冲层320由绝缘材料形成，并且缓冲层320保护有源层(A)免受外部提供的湿气或氧气影响。缓冲层320可由绝缘材料，例如氧化硅或氮化硅形成。
薄膜晶体管(TR)的有源层(A)设置在缓冲层320上。薄膜晶体管(TR)的有源层(A)的至少一些部分可与遮光层(LS)重叠。
根据本公开内容的一个实施方式，有源层(A)可包括氧化物半导体材料。例如，有源层(A)可包括IZO(InZnO)类氧化物半导体材料、IGO(InGaO)类氧化物半导体材料、GO(GaO)类氧化物半导体材料、ITO(InSnO)类氧化物半导体材料、IGZO(InGaZnO)类氧化物半导体材料、IGTO(InGaSnO)类氧化物半导体材料、IGZTO(InGaZnSnO)类氧化物半导体材料、GZTO(GaZnSnO)类氧化物半导体材料、GZO(GaZnO)类氧化物半导体材料和ITZO(InSnZnO)类氧化物半导体材料之中的至少一种。然而，本公开内容的一个实施方式不限于上述材料。有源层(A)可由本领域技术人员通常已知的其他氧化物半导体材料形成。
参照图4，栅极绝缘膜330设置在有源层(A)上。栅极绝缘膜330具有绝缘特性。栅极绝缘膜330可与栅极电极(G)一起被图案化，或者不被图案化。
根据本公开内容的一个实施方式，如图4中所示，栅极绝缘膜330可设置在包括有源层(A)的上表面在内的基板310的整个上表面上。在这种情况下，栅极绝缘膜330未被图案化。
栅极电极(G)设置在栅极绝缘膜330上。栅极绝缘膜330设置在有源层(A)与栅极电极(G)之间，从而有源层(A)与栅极电极(G)彼此绝缘。
栅极电极(G)可以是从栅极线(GL)延伸的部分，或者可以是栅极线(GL)的一些部分。栅极电极(G)可包括诸如铝或铝合金之类的铝类金属、诸如银(Ag)或银合金之类的银类金属、诸如铜(Cu)或铜合金之类的铜类金属、诸如钼或钼合金之类的钼类金属、铬(Cr)、钽(Ta)、钕(Nd)和钛(Ti)之中的至少一种。栅极电极(G)可具有多层结构，多层结构包括具有不同物理特性的至少两层。
通过使用栅极电极(G)作为掩模向有源层选择性地提供导电性的步骤，有源层(A)的一些区域成为导电区域。
有源层(A)的与栅极电极(G)重叠的区域未被提供导电性，因而不会成为导电区域，而是成为沟道区域31。有源层(A)的不与栅极电极(G)重叠的一些区域被提供导电性，因而成为导电区域32和33。导电区域32和33可以以沟道区域31为基准形成在两侧。
根据本公开内容的一个实施方式，可通过使用掺杂剂的掺杂工序给有源层(A)的一些区域提供导电性，因而成为导电区域。在这种情况下，被掺杂的区域成为导电区域，有源层(A)的一些区域可经由栅极绝缘膜330被掺杂掺杂剂。因而，即使有源层(A)未从栅极绝缘膜330暴露，但对有源层(A)的选择性掺杂也是可能的。因而，根据本公开内容的另一个实施方式，可不将栅极绝缘膜330图案化。
导电区域32和33中的任意一个成为源极区域32，另一个成为漏极区域33。源极区域32用作与源极电极(S)连接的源极连接区域，或者源极区域32本身用作源极电极(S)。漏极区域33用作与漏极电极(D)连接的漏极连接区域，或者漏极区域33本身用作漏极电极(D)。
为了便于说明，图4中示出的源极区域32和漏极区域33彼此区分开。然而，源极区域32和漏极区域33可互换地使用。根据电压，源极区域32可成为漏极区域33，漏极区域33可成为源极区域32。此外，源极区域32可成为源极电极(S)或漏极电极(D)，漏极区域33可成为漏极电极(D)或源极电极(S)。
在图4中，源极区域32被称为源极电极(S)，漏极区域33被称为漏极电极(D)。
根据本公开内容的一个实施方式，栅极电极(G)可与遮光层(LS)连接。
尽管未示出，但是可在栅极电极(G)上设置钝化层(未示出)。钝化层可保护有源层(A)和栅极电极(G)。
根据本公开内容的一个实施方式，未设置额外的源极电极和漏极电极。因而，根据本公开内容的一个实施方式，可省略用于形成源极电极和漏极电极的图案化工序。结果，可简化显示装置100的制造工序。
保护层350设置在栅极电极(G)上。保护层350设置成将栅极电极(G)的上表面平坦化，并且保护像素驱动器(PDC)，由此保护层350可被称为平坦化层。
显示器件的第二电极372设置在保护层350上。
公共电压被施加至第二电极372。因而，第二电极372可称为公共电极。第一电极371和第二电极372的位置可互换。
在液晶显示设备中，液晶电容器(Clc)用作显示设备100的显示器件。第一电极371和第二电极372的任意一个可以是像素电极，并且另一个可以是公共电极。
在图3和图4示出的显示设备100中，第一电极371用作像素电极，第二电极372用作公共电极。根据本公开内容的一个实施方式，显示器件包括对应于像素电极的第一电极371、对应于公共电极的第二电极372、和液晶层(LC)。
参照图3和图4，第一电极371具有面状的电极类型，第二电极372具有线状的电极类型，但不限于这些类型。例如，第一电极371可具有线状的电极类型，并且第二电极372可具有面状的电极类型。以另外的方式，第一电极371和第二电极372二者都可具有线状的电极类型，或者第一电极371和第二电极372二者都可具有面状的电极类型。
参照图4，在保护层350上设置第一和第二连接电极(BR1、BR2)。
第一连接电极(BR1)和第二连接电极(BR2)由与第二电极372的材料相同的材料形成。第一连接电极(BR1)、第二连接电极(BR2)和第二电极372可使用相同的材料通过同一工序制造，并且可设置在同一层。
第一连接电极(BR1)将有源层(A)与数据线(DL)连接。第二连接电极(BR2)将有源层(A)与第一电极371连接。
如图4中所示，可设置第一接触孔(CHL1)，以便将数据线(DL)与有源层(A)彼此连接。第一接触孔(CH1)穿透保护层350、栅极绝缘膜330和缓冲层320。第一连接电极(BR1)设置在第一接触孔(CH1)的侧壁和底部的至少一些部分上，由此将数据线(DL)与有源层(A)彼此连接。详细地说，参照图4，第一连接电极(BR1)与数据线(DL)接触，并且还与有源层(A)的源极区域32接触。根据本公开内容的一个实施方式，有源层(A)的源极区域32用作源极电极(S)。因而，第一连接电极(BR1)将数据线(DL)与薄膜晶体管(TR)的源极电极(S)连接。
此外，可设置第二接触孔(CH2)，以便将第一电极371与有源层(A)彼此连接。第二接触孔(CH2)穿透保护层350、栅极绝缘膜330和缓冲层320。第二连接电极(BR2)设置在第二接触孔(CH2)的侧壁和底部的至少一些部分上，由此将第一电极371与有源层(A)彼此连接。详细地说，参照图4，第二连接电极(BR2)与第一电极371接触，并且还与有源层(A)的漏极区域33接触。根据本公开内容的一个实施方式，有源层(A)的漏极区域33用作漏极电极(D)。因而，第二连接电极(BR2)将第一电极371与薄膜晶体管(TR)的漏极电极(D)连接。
在第二电极372上设置液晶层(LC)。详细地说，液晶层(LC)设置在基板310和其对向基板410之间。
参照图4，在对向基板410上设置滤色器421，并且黑矩阵430设置在每个滤色器421之间。黑矩阵430设置成分开每个像素区域。
在图4中，滤色器421设置在对向基板410上，但不限于该结构。例如，滤色器421可设置在基板310上。
根据本公开内容的一个实施方式，薄膜晶体管(TR)由有源层(A)和栅极电极(G)形成。在薄膜晶体管(TR)中，有源层(A)的源极区域32成为源极电极(S)，漏极区域33成为漏极电极(D)。
在图4示出的薄膜晶体管(TR)中，有源层(A)设置在栅极电极(G)与基板310之间。如图4中所示，当基板310是底部时，其中栅极电极(G)设置在有源层(A)上方的薄膜晶体管的结构被称为顶栅结构。
与顶栅结构相比，存在其中栅极电极(G)设置在有源层(A)下方的底栅结构。
在底栅结构的薄膜晶体管的情况下，在栅极电极与源极电极之间或者在栅极电极与漏极电极之间产生电容(Cap)。因而，在底栅结构的情况下，导通薄膜晶体管的电压相对高于顶栅结构。因而，底栅结构具有功耗相对较大的缺点。
另外，在顶栅结构的薄膜晶体管的情况下，其具有功耗较小的优点。然而，在顶栅结构的薄膜晶体管的情况下，其具有制造工序的多层结构和薄膜晶体管的尺寸较大的缺点。
然而，根据本公开内容的一个实施方式，有源层(A)通过使用第一连接电极(BR1)与对应于信号线的数据线(DL)接触，而不用形成额外的源极电极和漏极电极。因而，根据本公开内容，可减少用于形成薄膜晶体管(TR)的步骤数量，还可减少沉积的层数量，由此可降低制造成本。此外，即使本公开内容的薄膜晶体管(TR)具有顶栅结构，薄膜晶体管的尺寸也会较小，由此本公开内容的薄膜晶体管可有益地应用于高分辨率显示设备。
图5是沿图3的II-II’截取的剖面图。
参照图5，遮光层(LS)通过使用第三连接电极(BR3)与栅极电极(G)连接。设置第三接触孔(CH3)，以将遮光层(LS)与栅极电极(G)连接。
根据遮光层(LS)与栅极电极(G)连接，可防止遮光层(L)处于不稳定的浮置状态。此外，根据遮光层(LS)与栅极电极(G)连接，其可产生当在有源层(A)的两侧设置栅极电极时发生的效果，由此可增加薄膜晶体管(TR)的导通电流。
图6是图解根据本公开内容另一个实施方式的显示设备200的像素的剖面图。
在图6示出的显示设备200中，有源层(A)具有多层结构。参照图6，有源层(A)包括缓冲层320上的第一氧化物半导体层(A11)以及第一氧化物半导体层(A11)上的第二氧化物半导体层(A12)。
根据本公开内容的一个实施方式，第一氧化物半导体层(A11)用作配置成支撑第二氧化物半导体层(A12)的支撑层，第二氧化物半导体层(A12)用作沟道层。通常，有源层(A)的沟道设置在第二氧化物半导体层(A12)中。
为了改善膜稳定性，用作支撑层的第一氧化物半导体层(A11)可包括镓(Ga)，其中镓(Ga)与氧形成稳定键合，由此第一氧化物半导体层(A11)具有优良的膜稳定性。根据本公开内容的一个实施方式，第一氧化物半导体层(A11)可包括IGZO(InGaZnO)类氧化物半导体材料、IGO(InGaO)类氧化物半导体材料、IGTO(InGaSnO)类氧化物半导体材料、IGZTO(InGaZnSnO)类氧化物半导体材料、GZTO(GaZnSnO)类氧化物半导体材料、GZO(GaZnO)类氧化物半导体材料和GO(GaO)类氧化物半导体材料之中的至少一种。然而，本公开内容的一个实施方式不限于上述材料。第一氧化物半导体层(A11)可由本领域技术人员通常已知的其他氧化物半导体材料形成。
第二氧化物半导体层(A12)可包括IZO(InZnO)类氧化物半导体材料、IGO(InGaO)类氧化物半导体材料、ITO(InSnO)类氧化物半导体材料、IGZO(InGaZnO)类氧化物半导体材料、IGZTO(InGaZnSnO)类氧化物半导体材料、GZTO(GaZnSnO)类氧化物半导体材料、GZO(GaZnO)类氧化物半导体材料、和ITZO(InSnZnO)类氧化物半导体材料之中的至少一种。然而，本公开内容的一个实施方式不限于上述材料。第二氧化物半导体层(A12)可由本领域技术人员通常已知的其他氧化物半导体材料形成。
第二氧化物半导体层(A12)具有比第一氧化物半导体层(A11)大的电特性，并且第一氧化物半导体层(A11)具有比第二氧化物半导体层(A21)大的膜稳定性和对蚀刻更大的耐受性。通过调节第一氧化物半导体层(A11)和第二氧化物半导体层(A12)的蚀刻比率(etching ratio)，有源层(A)可具有锥形形状。根据本公开内容的一个实施方式，可以以下侧层的宽度相对大于上侧层的宽度的方式来设置锥形形状，由此可具有结构稳定性。当有源层(A)具有锥形形状时，有源层(A)可与连接电极(BR1、BR2)稳定接触。更详细地说，当有源层(A)具有锥形形状时，源极区域32可在有源层(A)的一端与第一连接电极(BR1)稳定接触，并且漏极区域33可在有源层(A)的另一端与第二连接电极(BR2)稳定接触。
图7是图解根据本公开内容另一个实施方式的显示设备300的像素的剖面图。
与图4相比，图7的连接电极(BR1、BR2)不延伸至保护层350的上表面。第一连接电极(BR1)将数据线(DL)与有源层(A)连接，然而，第一连接电极(BR1)不延伸至保护层350的上表面。此外，第二连接电极(BR2)将第一电极371与有源层(A)连接，然而，第二连接电极(BR2)不延伸至保护层350的上表面。类似地，第三连接电极(BR3)也不延伸至保护层350的上表面。
如图7中所示，连接电极(BR1、BR2、BR3)可形成为允许电连接功能的最小尺寸。在这种情况下，连接电极(BR1、BR2、BR3)的占据面积减小，使得可提高显示设备300的开口率。
图8是图解根据本公开内容另一个实施方式的显示设备400的像素的平面图。图9是沿图8的III-III’截取的剖面图。
参照图8和图9，与遮光层(LS)和数据线(DL)设置在同一层的第一电极371用作公共电极，设置在保护层350的第二电极372用作像素电极。根据本公开内容的另一实施方式，第一电极371可用作公共电极，第二电极372可用作像素电极。
在图8和图9中，用作像素电极的第二电极372与有源层(A)连接，用作公共电极的第一电极371不与有源层(A)连接。
下文中，将参照图10A至图10J描述制造根据本公开内容一个实施方式的显示设备100的方法。
图10A至图10J是图解制造根据本公开内容一个实施方式的显示设备100的方法的剖面图。
参照图10A，在基板310上设置第一导电材料层210和第二导电材料层220。第二导电材料层220设置在第一导电材料层210上。
第一导电材料层210由透明导电氧化物(TCO)，例如，ITO(InSnO)、IZO(InZnO)、IZTO(InZnSnO)、ZO(ZnO)等形成。根据本公开内容的一个实施方式，第一导电材料层210可由ITO(InSnO)形成。
第二导电材料层220由电阻率比第一导电材料层210的电阻率低的材料形成。因而，第二导电层221具有比第一导电层211的电导率大的电导率。
第二导电材料层220可由金属或金属合金形成。例如，第二导电材料层220可包括钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)、铜(Cu)和它们的合金之中的至少一种。第二导电材料层220可形成为包括上述金属或金属合金的单层结构，或者可形成为包括上述金属或金属合金中的至少两种的多层结构。
根据本公开内容的一个实施方式，通过使用半色调掩模610的蚀刻工序将第一导电材料层210和第二导电材料层220图案化，从而形成遮光层(LS)、对应于信号线的数据线(DL)和第一电极371。在图10A至图10J中，为了便于说明，将参照使用数据线(DL)作为信号线的实施方式来描述制造显示设备100的方法。
在图10A至图10F中，通过每一步骤示出了使用半色调掩模610的蚀刻工序。
参照图10A，在第二导电材料层220上设置光刻胶层510，并且在光刻胶层510上方设置半色调掩模610。
半色调掩模610与光刻胶层510间隔开设置，并且光通过半色调掩模610照射到光刻胶层510上，由此执行对光刻胶层510的选择性曝光。
参照图10A，半色调掩模610包括遮光部分611、透射部分612和半透射部分613。
通过使用半色调掩模610的曝光，光刻胶层510被选择性地曝光。
参照图10B，将被选择性曝光的光刻胶层510显影，由此形成多个光刻胶图案511、512和513。
参照图10C，通过使用光刻胶图案511、512和513作为掩模的蚀刻工序将第一导电材料层210和第二导电材料层220图案化，由此形成数据线(DL)和遮光层(LS)。
对应于信号线的数据线(DL)包括通过将第一导电材料层210图案化形成的第一导电层211和通过将第二导电材料层220图案化形成的第二导电层221。
遮光层(LS)和数据线(DL)可使用相同的材料通过同一工序制造。因而，遮光层(LS)与数据线(DL)可具有相同的叠层结构。遮光层(LS)包括通过将第一导电材料层210图案化形成的第一导电层212和通过将第二导电材料层220图案化形成的第二导电层222。
第二导电层221和222的电阻率低于第一导电层211和212的电阻率。因而，第二导电层221和222的电导率相对大于第一导电层211和212的电导率。
在第一电极371的形成位置处，通过将第一导电材料层210图案化形成第一导电层213，并且通过将第二导电材料层220图案化形成第二导电层223。
参照图10D，通过额外灰化光刻胶图案511、512和513，从第一电极371的形成位置去除光刻胶图案513。结果，在第一电极371的形成位置处，第二导电材料层223的上表面从光刻胶图案513暴露。
参照图10E，通过使用剩余的光刻胶图案511和512作为掩模的蚀刻工序去除保留在第一电极371的形成位置中的第二导电层223。因此，通过将第一导电材料层210图案化而形成的第一导电层213成为第一电极371。
根据本公开内容的一个实施方式，从第一电极371的形成位置去除设置在第一导电材料层210上的第二导电材料层220。
参照图10F，通过去除剩余的光刻胶图案511和512来完成数据线(DL)、遮光层(LS)和第一电极371。
参照图10G，在遮光层(LS)、数据线(DL)和第一电极371上设置缓冲层320，并且在缓冲层320上设置有源层(A)。有源层(A)包括氧化物半导体材料。执行用于形成有源层(A)的掩模工序。
参照图10H，在有源层(A)上设置栅极绝缘膜330，并且在栅极绝缘膜330上设置栅极电极(G)。栅极电极(G)的至少一些部分可与有源层(A)重叠。
栅极绝缘膜330设置在包括有源层(A)的上表面在内的基板310的整个上表面上。栅极绝缘膜330不被图案化。
执行用于形成栅极电极(G)的掩模工序。
参照图10H，通过使用栅极电极(G)作为掩模的掺杂工序，有源层(A)的一些区域选择性地成为导电区域。有源层(A)的与栅极电极(G)重叠的区域未被提供导电性，因而不会成为导电区域，而是成为沟道区域31。有源层(A)的不与栅极电极(G)重叠的一些区域被提供导电性，因而成为导电区域32和33。
参照图10I，在栅极电极(G)上设置保护层350。在保护层350中形成接触孔(CH1、CH2)。接触孔(CH1、CH2)穿透保护层350，并且还穿透栅极绝缘膜330和缓冲层320。
执行用于形成接触孔(CH1、CH2)的掩模工序。
根据本公开内容的一个实施方式，省略了用于形成额外的源极电极和漏极电极的工序。因而，根据本公开内容的一个实施方式，可省略用于形成源极电极和漏极电极的至少一次掩模工序。结果，可简化制造显示设备100的工序。
参照图10J，设置第二电极372、第一连接电极(BR1)和第二连接电极(BR2)。
在保护层350上设置第二电极372。
第一连接电极(BR1)将有源层(A)与数据线(DL)连接。
第二连接电极(BR2)将有源层(A)与第一电极371和第二电极372的任意一个连接。在图10J中，示出了第二连接电极(BR2)将第一电极371与有源层(A)连接。
图10J示出了第一连接电极(BR1)和第二连接电极(BR2)设置在保护层350上，但不限于该结构。第一连接电极(BR1)和第二连接电极(BR2)可不延伸至保护层350的上表面，就是说，第一连接电极(BR1)和第二连接电极(BR2)可分别仅设置在第一接触孔和第二接触孔内部。
根据本公开内容的一个实施方式，第一连接电极(BR1)、第二连接电极(BR2)和第二电极372可使用相同的材料通过同一工序同时制造。
执行用于形成第一连接电极(BR1)、第二连接电极(BR2)和第二电极372的掩模工序。
然后，设置对向基板410以与基板310相对，并且将液晶层(LC)设置在基板310与对向基板410之间(见图4)。液晶层(LC)设置在第二电极372上。
在根据本公开内容一个实施方式的显示设备中，显示器件的第一电极、遮光层和信号线设置在同一层，并且通过同一掩模工序制造。因而，可省略用于形成遮光层的额外掩模工序和用于形成显示器件的第一电极的掩模工序。
此外，根据本公开内容的一个实施方式，可通过使用由用于形成显示器件的第二电极的工序形成的连接电极将信号线与薄膜晶体管的有源层连接。因而，在显示设备的制造工序中，可省略用于形成薄膜晶体管的源极电极和漏极电极的额外掩模工序。
根据本公开内容的实施方式，简化了显示设备的叠层结构，使得可简化显示设备的制造工序。结果，可降低显示设备的制造成本，并且减少制造缺陷，从而提高良率。
对于本领域技术人员来说显而易见的是，上述本公开内容不受上述实施方式和附图限制，并且在不背离本公开内容的精神或范围的情况下，可在本公开内容中进行各种替换、修改和变化。因而，本公开内容的范围由所附权利要求限定，并且从权利要求的含义、范围和等同概念得出的所有变化或修改落入本公开内容的范围内。

Claims (19)

1.一种显示设备，包括：
基板；
所述基板上的遮光层、信号线和第一电极，所述遮光层、所述信号线和所述第一电极设置在同一层；
所述遮光层、所述信号线和所述第一电极上的有源层；
所述有源层上的栅极电极，所述栅极电极与所述有源层部分地重叠；
所述栅极电极上的第二电极；
配置为将所述有源层与所述信号线连接的第一连接电极；和
配置为将所述有源层与所述第一电极连接的第二连接电极，
其中所述第一电极是显示器件的像素电极，并且所述第二电极是所述显示器件的公共电极，并且
所述第一连接电极和所述第二连接电极由与所述第二电极相同的材料形成。
2.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述信号线包括：
由与所述第一电极相同的材料形成的第一导电层；和
所述第一导电层上的第二导电层，
其中所述第二导电层的电阻率低于所述第一导电层的电阻率。
3.根据权利要求2所述的显示设备，其中所述第一导电层由透明导电氧化物形成，并且所述第二导电层由金属或金属合金形成。
4.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述信号线是数据线。
5.根据权利要求2所述的显示设备，其中所述遮光层具有与所述信号线的叠层结构相同的叠层结构。
6.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述遮光层与所述栅极电极连接。
7.根据权利要求1所述的显示设备，进一步包括设置在所述有源层与所述栅极电极之间的栅极绝缘膜，所述栅极绝缘膜设置在包括所述有源层的上表面在内的所述基板的整个上表面上。
8.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述有源层设置在所述栅极电极与所述基板之间。
9.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述有源层包括氧化物半导体材料。
10.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述有源层包括：
缓冲层上的第一氧化物半导体层；和
所述第一氧化物半导体层上的第二氧化物半导体层。
11.根据权利要求10所述的显示设备，其中所述有源层具有锥形形状。
12.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述第一连接电极和第二连接电极与所述第二电极设置在同一层。
13.根据权利要求1所述的显示设备，进一步包括设置在所述第二电极上的液晶层。
14.一种制造显示设备的方法，包括：
在基板上形成透明导电氧化物的第一导电材料层，并且在所述第一导电材料层上形成第二导电材料层，其中所述第二导电材料层的电阻率低于所述第一导电材料层的电阻率；
通过使用半色调掩模的蚀刻工序将所述第一导电材料层和所述第二导电材料层图案化来形成遮光层、信号线和第一电极，所述遮光层、所述信号线和所述第一电极设置在同一层；
在所述遮光层、所述信号线和所述第一电极上形成有源层；
在所述有源层上形成栅极电极，所述栅极电极与所述有源层部分地重叠；
在使用所述栅极电极作为掩模的条件下，给所述有源层选择性地提供导电性，以在所述有源层中选择性地实现导电区域；以及
形成配置为将所述有源层与所述信号线连接的第一连接电极，形成第二电极，并且形成配置为将所述有源层与所述第一电极连接的第二连接电极，
其中所述第一电极是显示器件的像素电极，所述第二电极是所述显示器件的公共电极。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一连接电极、所述第二连接电极和所述第二电极使用相同的材料通过同一工序制造。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述信号线包括：
通过将所述第一导电材料层图案化形成的第一导电层；和
通过将所述第二导电材料层图案化形成的第二导电层。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述遮光层具有与所述信号线的叠层结构相同的叠层结构。
18.根据权利要求14所述的方法，其中在形成所述第一电极时，去除所述第一导电材料层上的所述第二导电材料层。
19.根据权利要求14所述的方法，其中通过掺杂工序执行在所述有源层中选择性地实现导电区域的步骤。
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