CN1798458A - 液晶显示器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

液晶显示器件及其制造方法。一种液晶显示器件，其包括：第一薄膜晶体管，具有有源层、具有其间夹有栅极绝缘膜的与有源层交叠的双层结构的栅极、通过第一和第二接触孔连接到有源层的源极和漏极，该第一和第二接触孔穿透栅极绝缘膜上的层间绝缘膜；形成在栅极绝缘膜上的具有包括第一透明导电层和第二导电层的双层结构的像素电极，其中通过第一透射孔暴露出第一透明导电层的一部分，该第一透射孔穿透该层间绝缘膜；位于像素电极的一部分上的发光层；以及形成在发光层上的公共电极。

Description

液晶显示器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及电致发光显示板，更具体地，涉及一种EL显示板的薄膜晶体管阵列的简化结构和制造EL显示板的薄膜晶体管阵列的工艺。
背景技术
已经开发了多种能够克服阴极射线管(CRT)显示装置的重量和尺寸方面的缺点的平板显示装置。这些平板显示装置包括液晶显示(LCD)器件、场发射显示(FED)器件、等离子体显示板(PDP)器件，以及电致发光(EL)显示板器件。
EL显示板是自发光器件，其通过重新组合电子和空穴使磷发光。可以根据在EL显示板中采用的材料将EL显示板大致分为无机EL和有机EL。EL显示板有许多优点，例如驱动电压低、自发光、薄膜型、视角宽、响应速度快等。因此，认为它将成为下一代显示器件。
有机EL器件包括通常淀积在阳极和阴极之间的电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层，以及空穴注入层。当在有机EL器件的阳极和阴极之间施加指定电压时，由阴极产生的电子经过电子注入层和电子传输层移动到发光层，而由阳极产生的空穴经过空穴注入层和空穴传输层移动到发光层。因此，在发光层中重新组合从电子传输层和空穴传输层提供的电子和空穴来发光。
图1表示有源矩阵有机EL显示板。如图1所示，有机EL器件包括：像素矩阵20，具有设置在由选通线GL和数据线DL的交叉限定的区域中的多个像素28；选通驱动器22，用于驱动像素矩阵20的选通线GL；以及数据驱动器24，用于驱动像素矩阵20的数据线DL。
选通驱动器22通过提供扫描脉冲来依次驱动选通线。无论在什么时候提供扫描脉冲，数据驱动器24都向数据线提供数据信号。当向选通线GL提供扫描脉冲时，每一个像素28都从数据线DL接收数据信号，以产生与该数据信号相对应的光。
在现有技术的有机EL显示板中，通过包括半导体工艺在内的多个掩模工艺来形成薄膜晶体管基板，因此存在其制造工艺复杂的问题。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种液晶显示器件及其制造方法，其基本上解决了由于现有技术的局限和缺点而导致的一个或更多个问题。
因此，本发明的优点在于提供了一种具有简化结构的EL显示板的薄膜晶体管基板及其制造方法。
本发明的其它特征和优点将在以下说明书中进行阐述，部分地通过该说明书而变得明了，或者可以通过本发明的实施而习得。本发明的这些目的和其它优点将通过在此所写的说明书和权利要求以及附图中所具体指出的结构来实现。
为了实现这些和其它优点并根据本发明的目的，如具体实施和广义描述的，本发明提供了一种液晶显示器件，其包括：第一薄膜晶体管，具有有源层、具有其间夹有栅极绝缘膜的与有源层(poly active layer)交叠的双层结构的栅极、通过第一和第二接触孔连接到有源层的源极和漏极，该第一和第二通孔穿透栅极绝缘膜的层间绝缘膜；具有双层结构的像素电极，包括形成在栅极绝缘膜上的第一透明导电层和第二导电层，其中通过第一透射孔暴露第一透明导电层的一部分，该第一透射孔穿透层间绝缘膜；位于像素电极的一部分上的发光层；以及形成在发光层上的公共电极。
在本发明的另一方面，提供了一种制造液晶显示器件的方法，包括以下步骤：在基板上形成有源层；在有源层上形成栅极绝缘膜；形成包括像素电极和栅极在内的双层图案，该栅极与有源层相交叠；通过将杂质注入到有源层中来形成源区和漏区；在该双层图案上形成层间绝缘膜；形成暴露出源区和漏区的第一和第二接触孔；形成暴露出像素电极的透明导电层的第一透射孔；在该层间绝缘膜上形成与有源层的源区和漏区相连的源极和漏极；在源极、漏极和像素电极上形成第二绝缘膜；形成暴露出通过该第一透射孔而暴露的像素电极的第二透射孔；在通过该第二透射孔暴露出的像素电极上形成发光层；以及在该发光层和第二绝缘膜上形成公共电极。
在本发明的另一方面，提供了一种制造液晶显示器件的方法，包括以下步骤：形成第一薄膜晶体管，该第一薄膜晶体管包括有源层、具有其间夹有栅极绝缘膜的与有源层交叠的双层结构的栅极、通过第一和第二接触孔连接到有源层的源极和漏极，该第一和第二接触孔穿透栅极绝缘膜上的层间绝缘膜；在栅极绝缘膜栅上形成具有包括第一透明导电层和第二导电层的双层结构的像素电极，其中通过第一透射孔暴露出第一透明导电层的一部分，该第一透射孔穿透层间绝缘膜；在像素电极的一部分上形成发光层；以及在发光层上形成公共电极。
应该理解，前面的概述和以下的详述都是示例性和说明性的，旨在为所要求保护的本发明提供进一步的说明。
附图说明
附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于对本发明的原理进行说明，包含附图以提供对本发明的进一步理解，并将其并入构成本说明书的一部分。
附图中：
图1是表示根据现有技术的有机EL显示板的方框图；
图2是包括在根据本发明实施例的有机EL板的薄膜晶体管基板中的像素的等效电路图；
图3是表示包括在根据本发明实施例的有机EL板的薄膜晶体管基板中的像素的垂直结构的剖视图；以及
图4A至4F是表示制造根据本发明实施例的图3的薄膜晶体管基板的方法的剖视图。
具体实施方式
下面将详细说明本发明的实施例，附图中示出了其示例。
图2是包括在根据本发明实施例的有机EL板的薄膜晶体管基板中的像素的等效电路图，而图3是表示图2所示的像素28中的存储电容器C、驱动薄膜晶体管T2以及EL单元(OEL)的垂直结构的剖视图。
参照图2，像素28包括与选通线GL和数据线DL相连的单元驱动器27，以及与该单元驱动器27相连的EL单元(OEL)。单元驱动器27包括：与选通线GL和数据线DL相连的开关薄膜晶体管T1；连接在开关薄膜晶体管T1、电压源VDD以及EL单元(OEL)的阳极之间的驱动薄膜晶体管T2；以及连接在电压源VDD和开关薄膜晶体管T1的漏极之间的存储电容器C。开关薄膜晶体管T1的栅极与选通线GL相连，源极与数据线DL相连，而漏极与驱动薄膜晶体管T2的栅极相连。以与图3所示的驱动薄膜晶体管T2相同的垂直结构形成开关薄膜晶体管T1。
如图3所示，驱动薄膜晶体管T2包括：形成在基板190上的有源层172，其间具有缓冲膜192；与有源层172相交叠的栅极170，其间具有栅极绝缘膜；分别通过穿透栅极绝缘膜194和层间绝缘膜196的第一和第二接触孔174、176与有源层172的源区和漏区相连的源极180和漏极185。有源层172包括其中注入有杂质的源区172S和漏区172D，以及其间的沟道区172C。沟道区172C与栅极170相交叠，并且其间具有栅极绝缘膜194。
可以通过在栅极绝缘膜194上淀积透明导电层101和金属层103，将栅极170形成为双层结构。栅极170通过穿透层间绝缘膜196和栅极绝缘膜194的接触孔(未示出)与开关薄膜晶体管T1的漏极相连。
通过存储下电极184来形成存储电容器C，存储下电极184与电力线156相交叠，并且其间具有栅极绝缘膜194和层间绝缘膜196。电力线156与图2所示的电压源VDD相连，并与驱动薄膜晶体管T2的源极180集成并相连。存储下电极184可以与图2所示的开关薄膜晶体管T1的有源层集成为一体。
EL单元(OEL)包括形成在栅极绝缘膜194上的阳极，例如像素电极186；穿透层绝缘膜(bank insulating film)188和层间绝缘膜196以及暴露出像素电极186的第二透射孔160；形成在通过第二透射孔160暴露出的像素电极186上的有机发光层162；以及阴极或者公共电极164，共同形成在有机发光层162和层绝缘膜188上。
像素电极186可以包括形成在栅极绝缘膜194上的透明导电层101，以及沿着透明导电层101的边缘的金属层103。换句话说，可以通过穿透层间绝缘膜196和金属层103的第一透射孔暴露出像素电极186的透明导电层101。另选地，像素电极186可以仅由透明导电层101形成，而不需要金属层103。像素电极186与漏极185相连，该漏极185从驱动薄膜晶体管T2沿第一透射孔的侧面延伸。具体地，漏极185与像素电极186的金属层103(如果存在)和透明导电层101相连，该像素电极186通过第一透射孔而暴露。
根据本发明，像素电极186与栅极170一起形成在栅极绝缘膜194上，而电力线156与源极180和漏极185一起形成在层间绝缘膜196上，由此简化了制造工艺。
图4A至4F是表示制造根据本发明实施例的有机EL显示板的TFT基板的方法的剖视图。如图4A所示，在下基板190上形成缓冲膜192，并使用第一掩模工艺在缓冲膜192上形成驱动薄膜晶体管T2的有源层172和存储下电极184。图2所示的开关薄膜晶体管T1的有源层与存储下电极184集成为一体。
可以通过在下基板190的整个表面上淀积诸如SiO2的无机绝缘材料来形成缓冲膜192。然后，例如使用低压化学气相淀积(LPCVD)，或者等离子体增强化学气相淀积(PECVD)在缓冲膜192上形成非晶硅薄膜，并使其结晶以形成多晶硅薄膜。通过使用第一掩模的光刻工艺和蚀刻工艺对该多晶硅薄膜进行构图，以形成驱动薄膜晶体管T2的有源层172和存储下电极184。在使非晶硅薄膜结晶之前，可以执行脱氢工艺，来去除存在于非晶硅薄膜中的氢原子。
使非晶硅薄膜结晶的示例性方法为顺序水平结晶SLS，其中受激准分子激光退火方法通过沿水平方向扫描线束使水平方向上的晶粒生长，来增大晶粒的尺寸。
如图4B所示，在形成了有源层172和存储下电极184的缓冲膜192上形成栅极绝缘膜194，并使用第二掩模工艺在栅极绝缘膜194上形成双层结构的像素电极186和驱动薄膜晶体管T2的栅极170。图2所示的选通线GL和开关薄膜晶体管T1的栅极也被形成为双层结构。
可以通过在形成了有源层172和存储下电极184的缓冲膜192上淀积诸如SiO2的无机绝缘材料来形成栅极绝缘膜194。此后，例如使用溅射方法在栅极绝缘膜194上淀积透明导电层101和金属层103。透明导电层101可以是铟锡氧化物ITO、氧化锡TO、铟锌氧化物IZO、铟锡锌氧化物ITZO等。金属层103可以是Mo、Ti、Cu、AlNd、Al、Cr、Mo合金、Cu合金、Al合金等。然后通过使用第二掩模的光刻工艺和蚀刻工艺对金属层103和透明导电层101进行构图，由此形成具有双层结构的像素电极186和驱动薄膜晶体管T2的栅极170。尽管在图4B中示出了具有双层结构，但是像素电极186和栅极170也可以形成为单层结构。在该工艺过程中形成图2所示的选通线GL和开关薄膜晶体管T1的栅极。
接下来，使用栅极170作为掩模，将p型或n型杂质注入到存储下电极184以及有源层172的源区172S和漏区172D中。有源层172的源区172S和漏区172D彼此相对，并且其间具有沟道区172C。还将杂质注入到图2所示的开关薄膜晶体管的有源层的源区和漏区中。
参照图4C，使用第三掩模工艺在包括形成有栅极170和像素电极186的区域在内的栅极绝缘膜194上形成层间绝缘膜196。在第三掩模工艺中还形成了穿透层间绝缘膜196和栅极绝缘膜194的第一和第二接触孔174、176，以及穿透层间绝缘膜196和像素电极186的金属层103的第一透射孔159。还形成了分别暴露出包含在图2所示的开关薄膜晶体管T1中的有源层的源区和漏区的接触孔，以及暴露出驱动薄膜晶体管T2的栅极170以与开关薄膜晶体管T1相连的接触孔。
可以通过在形成有栅极170和像素电极186的栅极绝缘膜194的整个表面上淀积诸如SiO2的无机绝缘材料来形成层间绝缘膜196。此后，通过使用第三掩模的光刻工艺和蚀刻工艺来形成穿透层间绝缘膜196和栅极绝缘膜194的第一和第二接触孔174、176，以及穿透层间绝缘膜196的第一透射孔159。第一和第二接触孔174、176分别暴露出有源层172的源区172S和漏区172D。第一透射孔159暴露出作为像素电极186的上层的金属层103。在该工艺过程中还形成了分别暴露出包含在图2的开关薄膜晶体管T1中的有源层的源区和漏区的接触孔，以及暴露出驱动薄膜晶体管T2的栅极170以与开关薄膜晶体管T1相连的接触孔。
此后，对通过第一透射孔159暴露出的像素电极186的金属层103进行蚀刻，以暴露出透明导电层101。与层间绝缘膜196交叠的金属层103残留在透明导电层101的周边部分的后面。
参照图4D，使用第四掩模工艺在层间绝缘膜196上形成驱动薄膜晶体管T2的源极180和漏极185，以及与源极180相连的电力线156。还形成了开关薄膜晶体管T1的源极和漏极以及图2的数据线DL。
在层间绝缘膜196上形成源极/漏极金属层。源极/漏极金属层可以单层或双层结构由诸如Mo、Ti、Cu、AlNd、Al、Cr、Mo合金、Cu合金、Al合金等形成。然后，通过使用第四掩模的光刻工艺和蚀刻工艺对源极/漏极金属层进行构图，由此形成电力线156以及驱动薄膜晶体管T2的源极和漏极180、185。源极180和漏极185分别通过第一和第二接触孔174、176与有源层172的源区172S和漏区172D相连。源极180沿第一透射孔159和层间绝缘膜196的侧面延伸，并与通过第一透射孔159暴露出的像素电极186的透明导电层101以及金属层103相连。电力线156与源极180相连，并与存储下电极184交叠，并且其间具有层间绝缘膜196和栅极绝缘膜194，以构成存储电容器(C)。在该工艺中还形成了开关薄膜晶体管T1的源极和漏极以及图2所示的数据线DL。开关薄膜晶体管T1的源极和漏极分别通过相应的接触孔与有源层的源区和漏区相连，并且漏极通过相应的接触孔与驱动薄膜晶体管T2的栅极170相连。
参照图4E，使用第五掩模工艺在形成有源极和漏极180、185以及电力线156的层间绝缘膜196上形成具有第二透射孔160的层绝缘膜188，该第二透射孔160暴露出像素电极186的透明导电层101。
具体地，在形成有源极和漏极180、185以及电力线156的层间绝缘膜196上形成有机绝缘材料188。此后，通过使用第五掩模的光刻工艺以及蚀刻工艺来形成第二透射孔160，该第二透射孔160穿透层绝缘膜188，以暴露出像素电极186的透明导电层101。另选地，可以将感光有机绝缘材料用于层绝缘膜188，然后仅通过光刻工艺来形成第二透射孔160。
参照图4F，通过使用第六掩模的淀积工艺在通过第二透射孔160而暴露的像素电极186上形成R、G、B中的任意一个的有机发光层162，然后在有机发光层162和层绝缘膜188上共同形成公共电极164。将形成在像素电极186上的有机发光层162形成为通过形成有第二透射孔160的层绝缘膜188的侧面覆盖在层绝缘膜188的上部。因此，完成了EL单元(OEL)，其中有机发光层162形成在像素电极186和公共电极164之间。以单层或双层结构由诸如Mo、Ti、Cu、AlNd、Al、Cr、Mo合金、Cu合金、Al合金等形成公共电极164。
因此，根据本发明的有机EL显示板的薄膜晶体管的制造方法需要五道掩模工艺来形成层绝缘膜188，由此简化了制造工艺。
如上所述，根据本发明的有机EL显示板的薄膜晶体管基板及其制造方法在栅极绝缘膜上与栅极一起形成了像素电极，由此简化了制造工艺。
此外，根据本发明的有机EL显示板的薄膜晶体管基板及其制造方法在层间绝缘膜上形成电力线以及源极和漏极，由此简化了制造工艺。
因此，根据本发明的有机EL显示板的薄膜晶体管基板及其制造方法使用五道掩模工艺形成具有暴露出像素电极的第二透射孔的层绝缘膜，因此可以降低材料成本和设备投资成本，并且可以提高合格率。
对于本领域的技术人员，显然可以在不脱离本发明的主旨或范围的情况下，对本发明进行多种修改和变化。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等价物的范围之内的这些修改和变化。
本申请要求2004年12月31日提交的韩国专利申请No.2004-118560的优先权，在此通过引用将其并入。

Claims (23)

1、一种液晶显示器件，其包括：
第一薄膜晶体管，具有有源层、具有其间夹有栅极绝缘膜的与该有源层交叠的双层结构的栅极、通过第一和第二接触孔连接到该有源层的源极和漏极，该第一和第二接触孔穿透该栅极绝缘膜上的层间绝缘膜；
形成在所述栅极绝缘膜上的像素电极，具有包括第一透明导电层和第二导电层的双层结构，其中通过第一透射孔暴露出该第一透明导电层的一部分，该第一透射孔穿透所述层间绝缘膜；
位于所述像素电极的一部分上的发光层；以及
在所述发光层上的公共电极。
2、根据权利要求1所述的液晶显示器件，还包括：
电力线，位于所述层间绝缘膜上，并与所述源极相连；以及
存储下电极，与所述电力线交叠，用来形成存储电容器。
3、根据权利要求2所述的液晶显示器件，其中所述存储下电极与所述电力线交叠，并且其间具有所述栅极绝缘膜和所述层间绝缘膜。
4、根据权利要求2所述的液晶显示器件，其中所述存储下电极由其中注入有杂质的有源层形成。
5、根据权利要求1所述的液晶显示器件，还包括：
具有第二透射孔的第二绝缘膜，该第二透射孔暴露出通过所述第一透射孔暴露出的所述像素电极的一部分，其中所述发光层形成在通过该第二透射孔暴露出的像素电极的所述部分上。
6、根据权利要求1所述的液晶显示器件，其中所述漏极通过所述第一透射孔的侧面与所述像素电极相连。
7、根据权利要求1所述的液晶显示器件，其中所述层间绝缘膜与所述像素电极的一部分交叠。
8、根据权利要求7所述的液晶显示器件，其中所述像素电极与所述层间绝缘膜交叠的所述部分包括所述第一透明导电层和第二金属层。
9、根据权利要求1所述的液晶显示器件，其中所述像素电极的双层结构被形成为金属层位于透明导电层上的结构。
10、根据权利要求2所述的液晶显示器件，还包括：
彼此交叉的选通线和数据线，并且其间具有所述层间绝缘膜；以及
第二薄膜晶体管，具有与所述选通线相连的栅极、与所述数据线相连的源极、与所述薄膜晶体管的栅极相连的漏极，以及用于在所述源极和所述漏极之间形成沟道的有源层。
11、根据权利要求10所述的液晶显示器件，其中所述存储下电极与所述第二薄膜晶体管的有源层相连。
12、一种制造液晶显示器件的方法，包括：
在基板上形成有源层；
在所述有源层上形成栅极绝缘膜；
形成包括像素电极和栅极在内的双层图案，该栅极与所述有源层交叠；
通过将杂质注入到所述有源层中来形成源区和漏区；
在所述双层图案上形成层间绝缘膜；
形成暴露出所述源区和漏区的第一和第二接触孔；
形成暴露出所述像素电极的透明导电层的第一透射孔；
在所述层间绝缘膜上形成与所述有源层的源区和漏区相连的源极和漏极；
在所述源极、漏极和像素电极上形成第二绝缘膜；
形成暴露出通过所述第一透射孔暴露出的像素电极的第二透射孔；
在通过所述第二透射孔暴露出的像素电极上形成发光层；以及
在所述发光层和所述第二绝缘膜上形成公共电极。
13、根据权利要求12所述的方法，还包括：
在所述层间绝缘膜上形成电力线，以与所述源极相连。
14、根据权利要求13所述的方法，还包括：
与所述有源层一起在基板上形成存储下电极。
15、根据权利要求14所述的方法，其中所述存储下电极由其中注入了杂质的有源层构成。
16、根据权利要求12所述的方法，其中形成所述源区和漏区的步骤包括使用所述栅极作为掩模向所述有源区域注入杂质。
17、根据权利要求12所述的方法，其中形成所述第一透射孔的步骤包括：
对所述层间绝缘膜进行构图，以形成所述第一透射孔；以及
对通过所述第一透射孔暴露出的像素电极的上导电层进行蚀刻。
18、根据权利要求17所述的方法，其中所述层间绝缘膜与所述像素电极的上导电层的一部分交叠。
19、根据权利要求12所述的方法，其中所述像素电极的双层结构包括第一透明导电层和第二金属层，该第二金属层形成在所述第一透明导电层上。
20、根据权利要求12所述的方法，还包括：
在所述基板和有源层之间形成缓冲膜。
21、根据权利要求14所述的方法，还包括：
形成彼此交叉并且其间具有所述层间绝缘膜的选通线和数据线；以及
形成第二薄膜晶体管，其具有与所述选通线相连的栅极、与所述数据线相连的源极、与所述薄膜晶体管的栅极相连的漏极，以及用于在所述源极和漏极之间形成沟道的有源层。
22、根据权利要求21所述的方法，其中所述存储下电极与所述第二薄膜晶体管的有源层相连。
23、一种制造液晶显示器件的方法，包括：
形成第一薄膜晶体管，具有有源层、具有其间夹有栅极绝缘膜的与该有源层交叠的双层结构的栅极、通过第一和第二接触孔连接到该有源层的源极和漏极，该第一和第二接触孔穿透栅极绝缘膜上的层间绝缘膜；
在栅极绝缘膜上形成具有包括第一透明导电层和第二导电层的双层结构的像素电极，其中通过第一透射孔暴露出该第一透明导电层的一部分，该第一透射孔穿透所述层间绝缘膜；
在所述像素电极的一部分上形成发光层；以及
在所述发光层上形成公共电极。
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