CN1866114A - 显示装置 - Google Patents
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Abstract
根据本发明一实施例的显示装置包括:设置在基板上的第一电极和第二电极;纳米线,包括设置在该第一电极上的半导体芯、围绕该半导体芯的内罩、以及围绕该内罩的外罩;设置在该第一电极和该纳米线上的固定器;以及连接到该纳米线且包括透明电极和反射电极的像素电极,其中该半导体芯包括未被覆盖以该内罩、该外罩和该固定器的第一部分和第二部分,该半导体芯的该第一部分连接到该第二电极,该半导体芯的该第二部分连接到该像素电极。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示装置。
背景技术
用于显示图像的阴极射线管(CRT)正由液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED显示器)等所取代。尽管实际显示图像的显示区域变大了,但控制显示区域的电路变小了,因此显示装置的尺寸变小了。
显示装置通过将晶体管集成到基板中而大大变小。形成显示区域以及驱动电路的每个像素包括晶体管。随着晶体管的尺寸变小,像素的开口率变高从而提高显示装置的图像质量。
晶体管一般包括输出电极、输入电极、控制电极和半导体部件,晶体管的驱动性能取决于半导体部件的特性。
作为最广泛应用的半导体的硅分为多晶硅、非晶硅、单晶硅等。
非晶硅膜可在低温下沉积,因此非晶硅晶体管经常用于大显示板。然而,非晶硅具有比多晶硅和单晶硅低的场效应迁移率。
另一方面,尽管多晶硅和单晶硅具有良好的场效应迁移率,但是多晶硅和单晶硅由复杂的工艺制成。
发明内容
根据本发明一实施例的显示装置包括:设置在基板上的第一电极和第二电极;纳米线(nanowire),包括设置在该第一电极上的半导体芯(core)、围绕该半导体芯的内罩、以及围绕该内罩的外罩;设置在该第一电极和该纳米线上的固定器(fixer);以及连接到该纳米线且包括透明电极和反射电极的像素电极,其中该半导体芯包括未被覆盖以所述内罩、外罩和固定器的第一部分和第二部分,所述半导体芯的第一部分连接到第二电极,所述半导体芯的第二部分连接到所述像素电极。
该半导体芯的第一和第二部分可设置在该半导体芯的相对两端。该第二电极的至少一部分可设置在该固定器上。
该内罩可包括绝缘体,例如氧化硅或氮化硅。该外罩可包括导体,例如Al、Cr、Mo、Cu、Ti和Ta。
该显示装置还可包括:面对该像素电极的公共电极;以及设置在该像素电极和该公共电极之间的液晶层。
该透明电极可包括交迭该反射电极的第一部分和不交迭将被暴露的该反射电极的第二部分,该液晶层的厚度在该透明电极的第一部分和第二部分之间上可以不同。
该固定器的表面可具有压纹(embossment),该像素电极可根据该固定器的压纹而具有不平性(unevenness)。
该透明电极可设置在该基板和该固定器上,该反射电极可设置在该固定器上。
该第二电极可设置在与该反射电极相同的层上。
该显示装置还可包括设置在该像素电极和该第二电极上的钝化层。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的纳米线晶体管阵列面板的布局图;
图2是图1所示的纳米线晶体管阵列面板的一部分的放大图;
图3是图2所示的纳米线的透视图;
图4是沿线IV-IV截取的包括图1所示的纳米线晶体管阵列面板的LCD的剖视图;
图5是根据本发明一实施例的制造方法的中间步骤中用于LCD的图1和3所示的纳米线晶体管阵列面板的布局图;
图6是沿线VI-VI截取的图5所示的纳米线晶体管阵列面板的剖视图;
图7是在图5所示的步骤之后的步骤中图1和3所示的纳米线晶体管阵列面板的布局图;
图8是沿线VIII-VIII截取的图7所示的纳米线晶体管阵列面板的剖视图;
图9是在图7所示的步骤之后的步骤中图1和3所示的纳米线晶体管阵列面板的布局图;
图10是沿线X-X截取的图9所示的纳米线晶体管阵列面板的剖视图。
具体实施方式
下面将参考附图更全面地描述本发明,附图中示出本发明的优选实施例。然而,本发明可以用很多不同的形成实现,不应理解为局限于这里提出的实施例。相似的附图标记始终表示相似的元件。
在图中,为了清晰起见,放大了层和区域的厚度。相似的附图标记始终表示相似的元件。将理解,当例如层、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”时,它可以直接在另一元件上,或者也可以存在中间元件。相反,当元件被称为“直接”在另一元件“上”时,则不存在中间元件。
将参照图1、2、3和4详细描述作为根据本发明一实施例的显示装置的例子的LCD。
图1是根据本发明一实施例的纳米线晶体管阵列面板的布局图;图2是图1所示的纳米线晶体管阵列面板的一部分的放大图;图3是图2所示的纳米线的透视图;图4是沿线IV-IV截取的包括图1所示的纳米线晶体管阵列面板的LCD的剖视图。
参照图1-4,根据本发明一实施例的LCD包括纳米线晶体管阵列面板100、面对纳米线晶体管阵列面板100的公共电极面板200、以及设置在面板100和200之间的液晶层3。
首先,将描述公共电极面板200。
称为黑矩阵的光阻挡部件220形成在例如透明玻璃或塑料的绝缘基板210上,光阻挡部件220可具有包括Cr的单层结构,或者包括Cr和Cr氧化物的双层结构,另外,光阻挡部件220可包括含黑颜料的有机层。
多个滤色器230也形成在基板210上,滤色器230可表现诸如红、绿和蓝色的原色中的一种,相邻滤色器230可彼此交迭。
公共电极270形成在滤色器230上,公共电极270可由透明导电材料例如氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)制成。
保护层(overcoat)(未示出)可形成在滤色器230和公共电极270之间。保护层可防止滤色器230暴露并提供平坦表面。
下面将描述纳米线晶体管面板100。
多条栅极线121也形成在例如透明玻璃或塑料的绝缘基板110上。
栅极线121传输栅极信号并基本沿横向延伸。每条栅极线121包括向下凸出的多个栅极电极124和具有大面积用于与其它层或外部驱动电路接触的端部129。栅极电极124设置在纳米线154的外罩154c上。栅极电极124具有与纳米线154的内罩154b和外罩154c的边界一致的边界,且与半导体芯154a分隔开。产生栅极信号的栅极驱动电路(未示出)可安装在柔性印刷电路(FPC)膜(未示出)上,柔性印刷电路膜可附着到基板110,直接安装在基板110上,或者集成到基板110上。栅极线121可延伸从而连接到可集成在基板110上的驱动电路。
栅极线121和存储电极线131可由含Al金属例如Al和Al合金、含Ag金属例如Ag和Ag合金、含Cu金属例如Cu和Cu合金、含Au金属例如Au和Au合金、含Mo金属例如Mo和Mo合金、Cr、Ta、或Ti制成。然而,它们可具有多层结构,包括具有不同物理特性的两导电膜(未示出)。两层膜之一可由包括含Al金属、含Ag金属和含Cu金属的低电阻率金属制成以减小信号延迟或电压降。另一层膜可由与诸如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)的其它材料具有良好的物理、化学和电接触特性的诸如含Mo金属、Cr、Ta、或Ti的材料制成。两层膜的组合的良好例子是下Cr膜和上Al(合金)膜以及下Al(合金)膜和上Mo(合金)膜。然而,栅极线121和存储电极线131可由各种金属或导体制成。
栅极线121的侧面相对于基板110的表面倾斜,其倾斜角在约30-80度的范围。
多条纳米线154也形成在栅极线121上。
参考图2,纳米线154跨过栅极线124且不规则地排列。例如,纳米线154彼此相交。然而,纳米线154可在二维平面中基本相互平行地排列或在三维空间中层叠。
参考图3,每条纳米线154包括半导体芯154a、内罩154b和外罩154c。半导体芯154a可由具有纳米尺寸的单晶半导体制成,内罩154b覆盖半导体芯154a,外罩154c覆盖内罩154b。外罩154c和内罩154b围绕半导体芯154a的中心部分,且半导体芯154a的端部被暴露。
用于半导体芯154a的材料包括可制得具有纳米尺寸的任何半导体。用于半导体芯154a的材料的例子包括Si、Ge和III-V族化合物半导体。半导体芯154a被稍微掺杂以导电杂质离子,包括诸如B、Ga等的P型杂质和诸如P、As等的N型杂质。半导体芯154a具有等于约18-22nm的直径D和等于约30-60微米的长度。
内罩154b可由硅氧化物SiO2或硅氮化物SiNx制成,外罩154c可由例如Al、Cr、Mo、Cu、Ti、Ta等的导电材料制成。内罩154b的厚度T1和外罩154c的厚度T2的每个可等于约20-25nm。
多个固定器160形成在纳米线154、栅极线121和基板110上。固定器160沿栅极线121延伸从而将纳米线154固定在栅极线121上,且包括向下延伸的多个宽部分。
固定器160可由无机或有机绝缘体构成,且它们具有压纹。无机绝缘体的例子包括氮化硅和氧化硅。有机绝缘体可具有光敏性和小于约4.0的介电常数。固定器160可包括无机绝缘体下膜和有机绝缘体上膜。
固定器160具有多个接触孔161、163和165。接触孔161暴露栅极线121的端部129,接触孔163和165暴露半导体芯154a的暴露部分。接触孔163和165的边缘与纳米线154的内罩154b和外罩154c的边缘一致。
多条数据线171、多个像素电极191和多个接触辅助件81形成在固定器160和基板110上。
数据线171传输数据信号且基本沿纵向延伸从而交叉栅极线121。每条数据线171包括多个输入电极173和具有大面积用于与其它层或外部驱动电路接触的端部179。输入电极173通过接触孔163连接到半导体芯154a,且输入电极173的部分边缘设置在接触孔163中。端部179具有大面积用于与其它层或外部驱动电路接触。用于产生数据信号的数据驱动电路(未示出)可安装在FPC膜(未示出)上,后者可附着到基板110,直接安装在基板110上,或集成到基板110上。数据线171可延伸从而连接到可集成在基板110上的驱动电路。
每个像素电极191具有对应于固定器160的压纹的不平性(unevenness),且包括设置在其上的透明电极192和反射电极194。
透明电极192设置在固定器160和基板上,反射电极194设置在与固定器160相对的透明电极192的一部分上。反射电极194可覆盖透明电极192的全部区域,可具有暴露部分透明电极192的透射窗口。
透明电极192和接触辅助件81可由例如ITO或IZO的透明导体制成。数据线171和反射电极194可由例如含Al金属、含Ag金属、含Cu金属、含Au金属、含Mo金属、Cr、Ta、或Ti的难熔金属制成。然而,数据线171和反射电极194可具有多层结构,包括含Mo金属、Cr、Ta或Ti的良好接触下膜(未示出)和Al、Ag、或其合金的反射性低电阻率上膜(未示出)。
像素电极191通过接触孔165物理和电连接到半导体芯154a。连接到半导体芯154a的每个像素电极191的部分用作输出电极从而接收来自半导体芯154a的数据电压。
栅极电极124、输入电极173和输出电极175与纳米线154的至少一个一起形成具有形成在半导体芯154a中的沟道的晶体管,半导体芯154a设置在纳米线154的内罩154b中。
包括单晶纳米线的晶体管与非晶或多晶硅薄膜晶体管相比具有优越的驱动性能。
提供以数据电压的像素电极191与提供以公共电压的公共电极面板200的公共电极270共同作用产生电场,其确定设置在两电极191和270之间的液晶层3的液晶分子31的取向。像素电极191和公共电极270形成被称为“液晶电容器”的电容器,当纳米线晶体管关闭之后,其存储所施加的电压。
同时,透射反射型LCD的像素包括由透明电极192和反射电极194定义的透射区域TA和反射区域RA。具体地,透射区域TA包括设置在透明电极192的暴露部分上和下的部分纳米线晶体管阵列面板100、公共电极面板200和液晶层3,反射区域RA包括设置在反射电极194上和下的部分纳米线晶体管阵列面板100、公共电极面板200和液晶层3。在透射区域TA中,光从LCD的背面也就是从纳米线晶体管阵列面板100进入,穿过液晶层3,从LCD的正面出来,也就是从公共电极面板200出来,从而显示图像。在反射区域RA中,来自正面的入射光穿过液晶层3,被反射电极194反射,再次穿过液晶层3,从正面出来,从而显示图像。
接触辅助件81通过接触孔161连接到栅极线121的端部129,接触辅助件81保护端部129并增强端部129和外部装置之间的粘合。
钝化层180形成在数据线171和像素电极191上。钝化层180保护数据线171和像素电极191并稳定纳米线晶体管。钝化层180可由类似固定器160的无机或有机绝缘体构成。当钝化层180由有机绝缘体构成时,固定器160可以以一致的厚度覆盖纳米线晶体管阵列面板100的整个表面,钝化层180可具有位置相关的厚度。
钝化层180不覆盖栅极线121的端部129和数据线171的端部179,从而暴露端部129和179。
可以是垂直的(homeotropic)或均质的(homogeneous)配向层(alignmentlayer)11和21涂覆在面板100和200的内表面上,偏振器(未示出)设置在面板100和200的外表面上,使得它们的偏振轴可以彼此交叉或平行。
该LCD还可包括至少一延迟膜(未示出)用于补偿LC层3的延迟。延迟膜具有双折射(birefringence)且相反地补偿液晶层3的双折射。延迟膜可包括单轴或双轴光学膜。特别地,可优选负单轴光学膜。
多个间隔物(未示出)设置在纳米线晶体管面板100和公共电极面板200之间。间隔物可由绝缘材料制成并保持面板100和200之间的间隙恒定。
该LCD还可包括经偏振器12和22、延迟膜、以及面板100和200向LC层3提供光的背光单元(未示出)。
液晶层3可以以垂直配向(VA)模式或以扭曲向列(TN)模式配向。另外,液晶层3可包括具有相对于基板110和210之间的中平面对称的弯曲(bend)或倾斜(splay)排列的液晶分子。液晶层3的厚度在反射区域RA和透射区域TA之间不同,特别地,液晶层3在反射区域RA中的部分薄于其在透射区域TA中的部分。
如上所述,由于纳米线晶体管包括单晶纳米线,所以它与非晶或多晶硅薄膜晶体管相比具有优越的驱动性能。因此,纳米线可具有比传统薄膜晶体管小的尺寸从而提高开口率。
另外,纳米线晶体管可包括在栅极驱动器或数据驱动器中,从而驱动器集成在面板100中。
现在,参考图5-10以及图1-4详细描述根据本发明一实施例的制造图1-4所示的纳米线晶体管阵列面板的方法。
图5是根据本发明一实施例的制造方法的中间步骤中图1和4所示的用于LCD的纳米线晶体管阵列面板的布局图;图6是沿线VI-VI截取的图5所示的纳米线晶体管阵列面板的剖视图;图7是在图5所示的步骤之后的步骤中图1和4所示的纳米线晶体管阵列面板的布局图;图8是沿线VIII-VIII截取的图7所示的纳米线晶体管阵列面板的剖视图;图9是在图7所示的步骤之后的步骤中图1和4所示的纳米线晶体管阵列面板的布局图;图10是沿线X-X截取的图9所示的纳米线晶体管阵列面板的剖视图。
参考图5和6,导电层通过溅镀等沉积且以光刻和蚀刻构图从而形成包括栅极电极124和端部129的多条栅极线121。
参考图7和8,包括覆盖以内罩154b和外罩154c的半导体芯154a的纳米线154铺在透明绝缘基板110上。纳米线154可置于流体例如乙醇或光致抗蚀剂中从而形成混合物,该混合物可涂覆在基板110上。
涂覆方法的例子包括照相凹板式涂敷(gravure coating)、滚轴涂覆(meyerrod coating)、刮刀涂覆(doctor blade coating)、旋涂(spin coating)、狭缝涂覆(slit coating)和喷墨印刷。包括纳米线154的混合物可在基板110上沿预定方向流动,或者可在混合物涂覆之前形成具有能接收纳米线154的槽的模(mold),使得纳米线154沿一方向排列。
当使用乙醇时,涂覆之后乙醇被蒸发从而纳米线154保留在基板110上。
沉积绝缘层并通过光刻(和蚀刻)构图从而形成具有接触孔161、163和165并具有压纹的多个固定器160。然后,与固定器160间隔开的一些纳米线154完全暴露,另外的纳米线154被部分覆盖以固定器160且部分暴露在固定器160外。
从基板110去除完全暴露的纳米线154。然后,部分暴露的纳米线154的外罩154c和内罩154b的部分被蚀刻从而暴露部分半导体芯154a。外罩154c可被湿蚀刻,内罩154b可被湿蚀刻或干蚀刻。
这样,一些延伸的纳米线154的两端被暴露,如图3所示。
参照图9和10,沉积ITO或IZO且通过光刻和蚀刻构图从而形成多个像素电极191和多个接触辅助件81。之后,通过溅镀等沉积导电层并通过光刻和蚀刻构图从而形成多条数据线171和多个反射电极194。此时,数据线171和像素电极191可与栅极电极124和设置在其上的纳米线154的导电外罩154c基本间隔开。
最后,沉积无机绝缘体等的钝化层180,设置在栅极线121的端部129和数据线171的端部179上的部分钝化层180被去除,如图1和4所示。
这样,包括优良的晶体管的显示面板通过少量工艺步骤形成而没有复杂的工艺步骤例如掺入杂质或结晶化。
如上所述,根据本发明的实施例的纳米线晶体管提供了一种显示面板而没有复杂的工艺步骤,从而减小了产品成本。
尽管上面详细描述了本发明的优选实施例,但是应清楚理解,对本领域技术人员来说显见的这里教导的基本发明概念的变型和/或修改仍将落入所附权利要求定义的本发明的思想和范围内。
Claims (15)
1.一种显示装置,包括:
设置在基板上的第一电极和第二电极;
纳米线,包括设置在该第一电极上的半导体芯、围绕该半导体芯的内罩、以及围绕该内罩的外罩;
设置在该第一电极和该纳米线上的固定器;以及
连接到该纳米线且包括透明电极和反射电极的像素电极,
其中该半导体芯包括未被覆盖以该内罩、该外罩、以及该固定器的第一部分和第二部分,该半导体芯的该第一部分连接到该第二电极,该半导体芯的该第二部分连接到该像素电极。
2.根据权利要求1所述的显示装置,其中该半导体芯的该第一和第二部分设置在该半导体芯的相对两端。
3.根据权利要求1所述的显示装置,其中所述第二电极的至少一部分设置在该固定器上。
4.根据权利要求1所述的显示装置,其中所述内罩包括绝缘体。
5.根据权利要求1所述的显示装置,其中所述内罩包括氧化硅或氮化硅。
6.根据权利要求1所述的显示装置,其中所述外罩包括导体。
7.根据权利要求6所述的显示装置,其中所述外罩包括Al、Cr、Mo、Cu、Ti和Ta中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的显示装置,还包括:
面对该像素电极的公共电极;以及
设置在该像素电极与该公共电极之间的液晶层。
9.根据权利要求8所述的显示装置,其中所述透明电极包括交迭所述反射电极的第一部分和不交迭所述反射电极从而被暴露的第二部分,该液晶层的厚度在该透明电极的该第一部分和该第二部分之间不同。
10.根据权利要求1所述的显示装置,其中所述固定器的表面具有压纹。
11.根据权利要求10所述的显示装置,其中所述像素电极具有与所述固定器的所述压纹对应的不平性。
12.根据权利要求1所述的显示装置,其中所述透明电极设置在该基板和该固定器上。
13.根据权利要求12所述的显示装置,其中所述反射电极设置在该固定器上。
14.根据权利要求1所述的显示装置,其中所述第二电极设置在与该反射电极相同的层上。
15.根据权利要求1所述的显示装置,还包括设置在该像素电极和该第二电极上的钝化层。
Applications Claiming Priority (2)
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