CN1262020C - 改变透明导电层透射率的方法、平板显示器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改变透明导电层透射率的方法、平板显示器及其制造方法。该方法包括在一个衬底上形成透明导电膜；以及将高能量源注入到该透明导电膜中，以改变透明导电膜的透射率。

Description

改变透明导电层透射率的方法、平板显示器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种显示器中使用的透明导电膜，更具体地，涉及一种改变透明导电膜透射率的方法。本发明还涉及一种平板显示器及其制造方法。
背景技术
透明导电膜具有超过80％的优良透射率和高电导率，并且例如用作太阳能电池或显示器的像素电极或公共电极，该显示器例如为等离子体显示板(PDP)、液晶显示器(LCD)和有机发光二极管(OLED)。透明导电膜在传输光以再现色彩方面具有非常重要的作用。
图1示出了一横截面视图，示出了具有作为像素电极的透明导电膜的传统有机电致发光(EL)显示器。
提供一个具有第一和第二区501和502的绝缘衬底500。在第一区501上将形成像素，并将在第二区502上形成薄膜晶体管(TFT)和存储电容器。
在绝缘衬底500上形成缓冲层520。在缓冲层520覆盖第二区502的部分上形成半导体层530。栅极绝缘层540形成在衬底500的整个表面上。栅电极551形成在栅极绝缘层540覆盖半导体层530的部分上。下部电容器电极552同时形成为栅电极551。
离子注入n型杂质或p型杂质以形成源极区和漏极区531和532。半导体层530在源极区和漏极区531和532之间的部分533用作沟道区。
层间绝缘层560形成在衬底500的整个表面上。栅极绝缘层540和层间绝缘层560同时得以蚀刻以暴露部分源极区和漏极区531和532，从而形成接触孔561和562。
接着，在层间绝缘层560上形成源电极和漏电极571和572以分别接触源极区和漏极区531和532。同时，上部电容器电极573形成来连接源电极和漏电极571和572中的任何一个。图1中，上部电容器电极573连接源电极571。层间绝缘层560形成在下部电容器电极522上的一部分用作电容器的介电层。
随后，在层间绝缘层560上形成钝化膜580。蚀刻钝化膜580以暴露源电极和漏电极571和572中的任何一个，从而形成通孔581。图1中，通孔581暴露漏电极572的一部分。
其后，例如由氧化铟锡(ITO)制造的透明导电膜沉积在钝化膜580上，并被构图，从而在第一区501上形成像素电极590(即，阳极电极)。像素电极590通过通孔581电连接漏电极572。
接着，在衬底500的整个表面上形成平坦层600，并对其构图以形成开口部分610。开口部分610显露了部分阳极电极590。
在阳极电极590的暴露部分上形成有机EL层620。形成阴极电极630以覆盖有机EL层620，从而完成传统有机EL显示器。
诸如上述有源矩阵有机EL显示器的平板显示器包括开关元件和用以向开关元件施加电源的引线(wire line)。环境光自金属制造的引线反射，于是对比度降低。也即，环境光自下部和上部电容器电极、源电极和漏电极、以及阴极电极反射。
可以设置偏振器来防止对比度降低。然而，采纳偏振器的成本高，增加了有机EL显示器的整体制造费用。此外，偏振器遮挡了从有机EL层620发射的光，于是降低了透射率，导致低亮度。
可选地，可以在不包括第一区501的第二区502的剩余部分上形成由Cr/CrOx或有机材料制造的黑矩阵(black matrix)，以防止对比度降低。然而，这要求额外的掩模工序以形成黑矩阵。此外，随着第一和第二区501和502之间的台阶差(step difference)增大(加深)，栅电极551与源电极和漏电极531和532之间的短路可能发生。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种具有高对比的平板显示器，及其改进的制造方法。
本发明的其它目的和优点将在以下的说明中部分提及，并且因该说明而部分地清晰，或可由本发明的实施而理解。
为了实现本发明一实施例的以上和其它目的，提供一种降低透明导电膜的透射率的方法，该方法包括在一个衬底上形成透明导电膜，以及将由高能量加速的杂质注入到该透明导电膜中，以降低透明导电膜的透射率，其中透明导电膜包括氧化铟锡(ITO)、氧化铟(IO)、氧化锡(TO)、氧化铟锌(IZO)和氧化锌(ZnO)中的一种。
该高能量源例如为被加速的离子。被加速的离子可以包括H、P、B、As和Ar中的一种。高能量源以例如40KeV至100KeV的能量注入。该高能量源以不同的能量级别至少注入一次。高能量源的注入剂量例如为3×1015ions/cm2至2×1016ions/cm2。透明导电膜可以包括ITO、氧化铟(IO)、氧化锡(TO)、氧化铟锌(IZO)和氧化锌(ZnO)，且具有400埃至4000埃的厚度。
根据本发明的另一实施例，改变透明导电膜的透射率的方法包括：在衬底上形成透明导电膜；在透明导电膜上形成掩模以暴露部分透明导电膜；以及将高能量源注入到透明导电膜的暴露部分中，以改变透明导电膜的透射率。
高能量源以例如40KeV至100KeV的能量注入。掩模包括光致抗蚀剂膜、绝缘膜和导电膜中的一种。
根据本发明的再一实施例，提供一种制造平板显示器的方法，该方法包括：提供具有第一和第二区的绝缘衬底(“衬底”)；利用网膜版掩模(half-tone mask)分别在第一和第二区上形成像素电极和黑矩阵；在衬底的整个表面上形成绝缘层；在相应于黑矩阵的区域上形成电连接像素电极的薄膜晶体管；在衬底的整个表面上形成平坦层；以及形成开口部分以暴露部分像素电极。
形成像素电极和黑矩阵包括：在衬底的整个表面上形成透明导电膜；在透明导电膜上涂覆光敏膜；构图光敏膜以分别在第一和第二区域上形成第一和第二光敏图案，其中第一光敏图案具有比第二光敏图案厚的厚度；利用第一和第二光敏图案蚀刻透明导电膜，以形成第一和第二透明导电图案；将杂质离子掺杂到第二透明导电图案中，从而形成黑矩阵，其中第一光敏图案用作掩模来防止杂质离子掺杂到第二透明导电图案中；以及去除第一光敏图案的其余部分，从而形成像素电极。
该杂质以例如40KeV至100KeV的能量离子掺杂至少一次。
根据本发明的再一实施例，制造平板显示器的方法包括：提供具有第一和第二区的绝缘衬底；在衬底的整个表面上形成透明导电膜；形成光敏膜以暴露透明导电膜与衬底第二区相应的部分；利用光敏膜作为掩模将杂质离子掺杂到透明导电膜的暴露部分中，从而形成黑矩阵；在衬底的整个表面上形成第一绝缘层；在第一绝缘层相应于黑矩阵的部分上形成薄膜晶体管；在衬底的整个表面上形成第二绝缘层；在第二绝缘层的相应于衬底第一区的部分上形成与薄膜晶体管电连接的像素电极；在衬底的整个表面上形成第三绝缘层；以及，形成开口部分以暴露部分像素电极。
该杂质以例如40KeV至100KeV的能量离子掺杂至少一次。
根据本发明的另一实施例，提供一种平板显示器，其包括具有第一和第二区的绝缘衬底、以及具有第一和第二图案的透明导电膜，其中，形成在第一区上的第一图案用作像素电极，形成在第二区上的第二图案用作黑矩阵，该透明导电膜的第二图案的透射率通过离子掺杂操作改变。
透明导电膜的第一和第二图案可以彼此分隔，或可彼此整体连接。
附图说明
通过以下结合附图对实施例进行的说明，本发明的这些和其它目的和优点将变得更清楚和更易于理解，图中：
图1是横截面视图，示出了具有作为像素电极的透明导电膜的传统有机EL显示器；
图2A和2B是横截面视图，示出了根据本发明一实施例改变透明导电膜的透射率的方法；
图3是一曲线图，示出了透明导电膜相应于离子掺杂杂质的剂量的透射率；
图4是一曲线图，示出了透明导电膜相应于离子掺杂方法的透射率；
图5是一曲线图，示出了透明导电膜相应于透明导电膜厚度的透射率；
图6是一曲线图，示出了透明导电膜相应于离子掺杂能量的透射率；
图7是一曲线图，示出了透明导电膜相应于杂质剂量的功函数；
图8A和8B是横截面视图，示出了根据本发明另一实施例改变透明导电膜的透射率的方法；
图9A至9D是横截面视图，示出了根据本发明再一实施例制造有机EL显示器的方法；以及
图10A至10C是横截面视图，示出了根据本发明再一实施例制造有机EL显示器的方法。
具体实施方式
现在详细参照本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中相同的附图标记表示相同的元件。以下说明实施例，以参照附图阐述本发明。
图2A和2B示出了横截面视图，说明了根据本发明一实施例改变透明导电膜12的透射率的方法。
如图2A所示，在衬底10上形成透明导电膜12。由高能量加速的杂质14被离子掺杂到透明导电膜12中，以改变透射率，如图2B所示。即，获得了具有例如低透射率的透明导电膜15。
此处，诸如H、P、B、As或Ar的杂质14由40KeV至100KeV的高能量加速，并利用例如离子注入机或离子簇射机来离子掺杂。杂质14的剂量在3×1015ions/cm2至2×1016ions/cm2之间。透明导电膜12具有400埃至4000埃的厚度，并由氧化铟锡(ITO)、氧化铟(IO)、氧化锡(TO)、氧化铟锌(IZO)或氧化锌(ZnO)中的一种制造。
图3示出了一曲线图，示出了透明导电膜相应于离子掺杂的杂质的剂量的透射率。透明导电膜的透射率在离子掺杂杂质时改变。如图3所示，偏振片(例如，λ/4波片)具有40％的透射率，而由杂质离子掺杂的、具有1.5×1016ions/cm2剂量的透明导电膜具有30％的透射率。
透明导电膜的透射率通过杂质的离子掺杂改变，因为氧在离子掺杂操作过程中因加速的杂质的轰击而离开。也即，因为氧脱离透明导电膜，透明导电膜的金属成分相对增加，从而降低了透明导电膜的透射率。
图4示出了一曲线图，示出了透明导电膜相应于离子掺杂方法的透射率。如图4所示，在重复地离子掺杂由不同能量加速的加速离子的曲线上，透明导电膜的透射率可以降得更低。
例如，按以下方式处理的透明导电膜(即，厚2000埃的ITO)比以70KeV能量、以1.5×1016ions/cm2剂量的B2H6离子掺杂一次的同样透明导电膜具有更低的透射率，该方式为：1)以70KeV能量、以1.0×1016ions/cm2剂量的B2H6离子掺杂；2)以40KeV能量、以0.5×1016ions/cm2剂量的B2H6再次离子掺杂。
此处，以上1)和2)条件下的离子掺杂方法的总剂量(1.0×1016ions/cm2+0.5×1016ions/cm2)被设置成等于一次离子掺杂方法的剂量(1.5×1016ions/cm2)。
图5显示了一曲线图，示出了透明导电膜相应于透明导电膜厚度的透射率。如图5所示，随着透明导电膜厚度的增加，透明导电膜的透射率下降。
图6示出了一曲线图，示出了透明导电膜相应于所用离子掺杂能量的透射率。如图6所示，在离子掺杂能量超过40keV的曲线中，透明导电膜的透射率低于偏振片。
图7显示了一曲线，示出透明导电膜相应于杂质剂量的功函数。如图7所示，随着杂质剂量减小，透明导电膜的功函数减小。这是因为透明导电膜的氧与加速的离子反应，于是透明导电膜的氧含量降低。
图8A和8B显示了横截面视图，示出根据本发明另一实施例改变透明导电膜22的透射率的方法。
参照图8A，透明导电膜22形成在衬底20上。掩模23形成在透明导电膜22上，以暴露部分透明导电膜22，其中透射率将被改变。
参照图8B，由高能量加速的杂质24被离子掺杂到透明导电膜22的暴露部分中。结果，透明导电膜22具有掺杂部分22a和非掺杂区22b。透明导电膜22的掺杂部分22a具有低于非掺杂区22b的透射率。
此处，诸如H、P、B、As或Ar的杂质40由40keV至100keV的高能量加速，并通过利用离子注入机或离子簇射机而被离子掺杂。杂质40的剂量在3×1015ions/cm2和2×1016ions/cm2之间。
掩模23由光敏膜、绝缘膜、导电膜或任意种类可阻挡杂质被离子掺杂到透明导电膜22的非掺杂区22b中的材料中的一种制成。
透明导电膜22的非掺杂区22b用作显示器的像素电极或公共电极，且透明导电膜22的掺杂部分22a用作黑矩阵。
以下，将集中于有机EL显示器说明根据本发明制造平板显示器的方法。
图9A至9D显示了横截面视图，示出了根据本发明另一实施例制造有机EL显示器的方法。
参照图9A，提供具有第一和第二区101和102的透明绝缘衬底(“衬底”)100。第一区101是其中将要形成例如薄膜晶体管(TFT)和电容器的区域。第二区102是其中将要形成有机EL元件的区域。
透明导电膜120形成在衬底100上。在透明导电膜120上涂敷光敏膜130。光敏膜130由例如光致抗蚀剂、苯并环丁烯(BCB)、聚酰亚胺(PI)、丙烯中的一种制造。
利用网膜版掩模250构图光敏膜130以形成第一光敏构图131和第二光敏构图132，如图8B所示。
网膜版掩模250包括半透明部分251和遮光部分252。网膜版掩模250除半透明部分251和遮光部分252以外的其余部分为透光部分。半透明部分251形成在相应于黑矩阵的位置上，该黑矩阵将在以下说明的操作中形成。遮光部分252形成在相应于像素电极的位置上，该像素电极将在以下说明的操作中形成。
形成在衬底100的第二区102上的第二光敏图案132具有与光敏膜130相同的厚度，而形成在第一区101上的第一光敏图案131具有比光敏膜130薄的厚度。
参见图9C，利用第一和第二光敏图案131和132作为掩模构图透明导电膜120，从而形成第一和第二透明导电图案120a和120b。此时，在第一透明导电膜120a上无任何残留，但是第二光敏图案132未去除并保留在第二透明导电膜120b上。
接着，通过40keV至100keV的高能量加速杂质，并将杂质离子掺杂到第一和第二透明导电膜120a和120b中。然而，因为第二光敏图案132用作掩模，所以杂质仅离子掺杂到第一透明导电膜120a中。此处，离子掺杂工序可重复进行，以将第一透明导电膜120a的透射率降低到所需水平。
因此，由于第一透明导电膜120a的氧含量降低，所以第一透明导电膜120a的透射率改变，因此折射系数改变，以使第一透明导电膜120a用作黑矩阵，该黑矩阵防止了由有机EL显示器的金属线引起的光反射。
然而，第二透明导电膜120b的透射率未变。因此，第二透明导电膜120b用作像素电极。
参见图9D，在衬底100的整个表面上形成缓冲层140。半导体层150形成在缓冲层140在衬底100第一区101上的部分上。栅极绝缘层160形成在衬底100的整个表面上。
栅电极171形成在栅极绝缘层160的位于半导体层150上的部分上。同时，下部电容器电极175形成在衬底100的第一区101上。利用栅电极作为掩模，将n型杂质或p型杂质离子掺杂到半导体层150中，以形成源极区和漏极区151和152。此处，半导体层150在源极区和漏极区151和152之间的部分153用作沟道区。
在衬底100的整个表面上形成层间绝缘层180。形成第一至第三接触孔181至183，以分别暴露部分源极区和漏极区151和152、以及部分像素电极120b。
金属层沉积在层间绝缘层180上，并被构图以形成源电极和漏电极191和192、以及上部电容器电极193。源电极191通过第一接触孔181电连接至源极区151。漏电极192分别通过第二和第三接触孔182和183电连接至漏极区152和像素电极120b。上部电容器电极193连接至源电极191。
形成平坦层200。形成开口部分210以显露部分像素电极120b。以下，即使未示出，有机EL层也形成在像素电极120b的暴露部分上，且阴极电极形成得覆盖有机EL层。
如上所述，根据本发明制造有机EL显示器的方法仅需六道掩模操作，因此制造工艺简化。此外，自有机EL层发射的光所经过的层减少，且黑矩阵形成在除像素区102外的其它区域上，从而提高了对比度和亮度。
需要理解的是，网膜版掩模可以设计成仅包括半透明部分和遮光部分。在此情形下，黑矩阵和像素电极不分隔并彼此连接，从而防止了透明导电膜的台阶部分的出现。
图10A至10C显示了横截面视图，示出了根据本发明再一实施例的有机EL显示器的制造方法。
参照图10A，提供具有第一和第二区301和302的透明绝缘衬底300。第一区301是其中将形成薄膜晶体管(TFT)和电容器的区域。第二区302是其中将形成有机EL元件的区域。透明导电膜310形成在衬底300上。
在透明导电膜310上涂敷光敏膜325，并对其构图以暴露透明导电膜310在衬底300第一区301上的部分，如图10B所示。
杂质(由图10B的箭头显示)被高能量加速，并被离子掺杂到透明导电膜310上，从而形成黑矩阵。即，透明导电膜310的非掺杂部分310a用于例如传输自有机EL层发射的光，该有机EL层将在以下所述的操作中形成，且透明导电膜310的掺杂部分310b用作黑矩阵。离子掺杂工艺由与上述相同的操作进行。
参见图10C，在衬底300的整个表面上形成缓冲层320。在缓冲层320的在衬底300的第一区301上的部分上形成半导体层330。栅极绝缘层340形成在衬底300的整个表面上。
栅电极351形成在栅极绝缘层340在半导体层330上的部分上。同时，在衬底300的第一区301上形成下部电容器电极355。将栅电极351用作掩模，将n型杂质或p型杂质离子掺杂到半导体层330中，形成源极区和漏极区331和332。然而，半导体层330在源极区和漏极区331和332之间的部分353用作沟道区。
层间绝缘层360形成在衬底300的整个表面上。形成第一和第二接触孔361和362，以显露部分源极区和漏极区331和332。
金属层沉积在层间绝缘层360上，并被构图以形成源电极和漏电极371和372、以及上部电容器电极373。源电极371通过第一接触孔361与源极区331电连接。漏电极372通过第二接触孔362电连接漏极区332。上部电容器电极373连接源电极371。
在衬底300的整个表面上形成钝化膜380。形成通孔以暴露部分漏电极372。像素电极390形成在钝化膜380在衬底300第二区302上的部分上，并通过接触孔381电连接到漏电极372。
在衬底300的整个表面上形成平坦层400。形成开口部分401以暴露部分像素电极390。有机EL层410形成在像素电极390的暴露得部分上，且形成阴极电极420以覆盖有机EL层390。
虽然在缓冲层320前形成了黑矩阵，但是应当理解的是，黑矩阵可在缓冲层320之后形成。
如上所述，透明导电膜的一部分的透射率可以通过离子掺杂操作来改变，以在提供公共电极或像素电极的同时提供黑矩阵。
因为可以利用一道掩模操作来同时形成像素电极和黑矩阵，所以整个制造工艺简化，导致了高的生产量。此外，在不利用高成本的偏振片的情况下，防止了光反射，导致了低的制造成本和高的亮度。
虽然本发明的几个实施例已经得以显示和说明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的宗旨和精髓的情况下，可对实施例进行改变，本发明的范围由所附权利要求和其等价物确定。

Claims (20)

1.一种降低透明导电膜的透射率的方法，该方法包括：
在一个衬底上形成透明导电膜；以及
将由高能量加速的杂质注入到该透明导电膜中，以降低透明导电膜的透射率，
其中透明导电膜包括氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化铟锌和氧化锌中的一种。
2.如权利要求1所述的方法，其中，该由高能量加速的杂质为被加速的离子。
3.如权利要求2所述的方法，其中，被加速的离子包括H、P、B、As和ArR中的一种。
4.如权利要求2所述的方法，其中，由高能量加速的杂质以40keV至100keV的能量注入。
5.如权利要求4所述的方法，其中，该由高能量加速的杂质以不同的能量注入至少一次。
6.如权利要求2所述的方法，其中，由高能量加速的杂质的注入剂量为3×1015ions/cm2至2×1016ions/cm2。
7.如权利要求1所述的方法，其中，透明导电膜具有400埃至4000埃的厚度。
8.如权利要求1所述的方法，还包括在透明导电膜上形成掩模，以显露部分透明导电膜。
9.如权利要求8所述的方法，其中，掩模包括光致抗蚀剂膜、绝缘膜和导电膜中的一种。
10.如权利要求1所述的方法，其中：
透明导电膜包括金属成分含量和氧含量；以及
由高能量加速的杂质到透明导电膜内的注入减少了透明导电膜的氧含量。
11.如权利要求6所述的方法，其中由高能量加速的杂质的注入包括以40keV至100keV的一个能量注入一部分剂量；以及以40keV至100keV的一个不同的能量注入另一部分剂量。
12.如权利要求1所述的方法，其中，透明导电膜的透射率还通过改变衬底上透明导电膜的厚度改变。
13.一种制造平板显示器的方法，该方法包括：
提供具有第一和第二区的绝缘衬底；
在绝缘衬底的整个表面上形成透明导电膜，所述透明导电膜包括氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化铟锌和氧化锌中的一种；
形成光敏膜以暴露透明导电膜与绝缘衬底的第二区相应的部分；
利用光敏膜作为掩模以40keV至100keV的能量离子掺杂杂质到透明导电膜的暴露部分中，从而形成黑矩阵；
在绝缘衬底的整个表面上形成第一绝缘层；
在第一绝缘层相应于黑矩阵的部分上形成薄膜晶体管；
在绝缘衬底的整个表面上形成第二绝缘层；
在第二绝缘层的相应于绝缘衬底第一区的部分上形成与薄膜晶体管电连接的像素电极；
在绝缘衬底的整个表面上形成第三绝缘层；以及
形成开口部分以暴露部分像素电极。
14.如权利要求13所述的方法，其中，杂质以所述能量离子掺杂至少一次。
15.如权利要求13所述的方法，其中，重复杂质到暴露部分中的离子掺杂，直到在透明导电膜的暴露部分中获得所需的透射率。
16.一种平板显示器，包括：
具有第一和第二区的绝缘衬底；以及
具有第一和第二图案的透明导电膜，所述透明导电膜包括氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化铟锌和氧化锌中的一种，其中，第一图案形成在第一区上并用作像素电极，第二图案形成在第二区上并用作黑矩阵；
其中透明导电膜的第二图案具有通过以40keV至100keV的能量离子掺杂工艺降低的透射率。
17.如权利要求16所述的平板显示器，其中，透明导电膜的第一和第二图案彼此分隔。
18.如权利要求16所述的平板显示器，其中，透明导电膜的第一和第二图案彼此整体相连。
19.如权利要求16所述的平板显示器，其中，透明导电膜的第二图案具有与透明导电膜的第一图案不同的折射系数。
20.如权利要求19所述的平板显示器，其中，透明导电膜的第一图案具有比透明导电膜的第二图案高的氧含量。
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