CN1905203A - 有机薄膜晶体管显示板 - Google Patents
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Abstract
根据本发明的实施例的有机薄膜晶体管阵列面板包括在绝缘塑料或者玻璃衬底上形成栅线；在栅线上形成栅绝缘层；在栅绝缘层上形成数据线和漏电极，数据线和漏电极包括氧化铟锡(ITO)或者氧化铟锌(IZO)的第一导电薄膜和第二导电薄膜，该导电薄膜具有与重叠数据线和漏极电极沉淀的有机半导体相似的功函数；在有机半导体上形成钝化层；在钝化层和栅绝缘层上形成连接漏电极的像素电极。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机薄膜晶体管阵列面板及其制造方法。
背景技术
有机薄膜晶体管(OTFT)使用有机有源层而非比如硅的无机半导体。由于可以通过溶液工艺等在低温下容易地沉积有机半导体，所以它比使用化学气相沉积的无机半导体更适合大的平板显示器。另外，由于有机材料可以由纤维或薄膜容易地形成，所以OTFT可以用于柔性显示器件。
然而，有机半导体的制造工艺对工艺条件比无机半导体更敏感。而且，有机半导体可能在通常用于在源/漏电极金属的接触的低阻抗材料之间产生肖特基势垒，其改变了OTFT的特性。
因此，常规OTFT阵列面板可能具有复杂的分层结构并需要额外的工艺步骤以减少OTFT的劣化。
发明内容
根据本发明的原理，考虑到沉积在源电极或漏电极上的有机半导体层之间的功函数的差异以避免产生肖特基势垒，从而不阻碍电荷载流子的注入和迁移。根据本发明的实施例的有机薄膜晶体管阵列面板包括在绝缘塑料或玻璃衬底上形成栅极线；在栅极线上形成栅绝缘层；在栅绝缘层上形成数据线和漏电极，数据线和漏电极包括氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)的第一导电膜和第二导电膜，该第一和第二导电膜具有与沉积覆盖数据线和漏电极的有机半导体相似的功函数；在有机半导体上形成钝化层；在钝化和栅绝缘层上形成与漏电极连接的像素电极。栅电极、源电极和漏电极与有机半导体岛一起形成有机TFT，该有机TFT具有形成在有机半导体岛中的沟道，该有机半导体岛配置在源电极和漏电极之间。
钝化层的形成可以包括：形成包括有机材料的第一钝化层；在第一钝化层上形成包括ITO或者IZO的第二钝化层。通过在大约25℃至大约130℃的温度下有利地执行溶液工艺形成有机半导体和第一钝化层。
有机半导体的形成和钝化的形成可以包括：依次沉积有机半导体层、第一钝化膜和第二钝化膜；刻蚀第二钝化膜以形成第二钝化层；通过使用第二钝化层作为蚀刻掩模刻蚀第一钝化膜和有机半导体层，以形成第一钝化层和有机半导体。可以干法刻蚀第一钝化层和有机半导体。
附图说明
当连同附图阅读时本发明将变得更清楚，其中：
图1是根据本发明的实施例用于液晶显示器的TFT阵列面板的布局图；
图2是沿线II-II展开的图1显示的TFT阵列面板的剖视图；
图3、5和7是在根据本发明的实施例的其制造方法的中间步骤中图1和2显示的有机TFT阵列面板的布局图；
图4是沿线IV-IV展开的图3显示的有机TFT阵列面板的剖视图；
图6是沿线VI-VI展开的图5显示的有机TFT阵列面板的剖视图；和
图8是沿线VIII-VIII展开的图7显示的有机TFT阵列面板的剖视图。
具体实施方式
在附图中，为了清楚起见夸大了层和区域的厚度。全文中相同的标号表示相同的元件。应该清楚，当将一种元件例如层、区域或者衬底称为“在另一个元件上”时，可以是直接在另一个元件上或者同时存在插入元件。相反地，当将一种元件称为“直接”在另一个元件“上”时，就不存在插入元件。
图1是根据本发明的实施例用于液晶显示器的TFT阵列面板的布局图，图2是沿线II-II展开的图1显示的TFT阵列面板的截面图。多条栅线121和多条存储电极线131形成在例如透明玻璃或者塑料的绝缘衬底110上。
栅线121传输栅信号并基本上在横向上延伸。每条栅线121包括多个向上凸出的栅电极124和具有用于与另一层或者外部驱动电路接触的大面积的端部分129。用于产生栅信号的栅驱动电路(未显示)可以安装在软性印制电路(FPC)薄膜(未显示)上，其可以附着到衬底110、直接安装在衬底110上或者集成在衬底110之上。栅线121可以延伸连接到集成在衬底110上的驱动电路。
为存储电极线131供给预定电压，每条存储电极线131包括基本上平行于栅线121延伸的干线和多个从干线分出的长方形存储电极133a、133b和133c。每条存储电极线131配置在两条邻近的栅线121之间并且干线接近两条邻近的栅线121中靠上的一条。如图3所示，每个存储电极包括连接到干线的两个纵向部分133a和133b以及连接到纵向部分的末端的横向部分133c。然而，存储电极线131可以具有不同的形状和配置。
栅线121和存储电极线131优选由含Al的金属例如Al和Al合金、含Ag的金属例如Ag并Ag合金、含Cu的金属例如Cu和Cu合金、含Mo的金属例如Mo和Mo合金、Cr、Ta、或者Ti形成。然而，它们可以具有包含具有不同物理性质的两个导电薄膜(未显示)的多层结构。两个薄膜中的一个由包括用于减小信号延迟或者电压降的含Al的金属、含Ag的金属和含Cu的金属的低电阻率金属制成。其他的薄膜可以由比如包含Mo的金属、Cr、Ta、或者Ti的材料形成，其具有与其他材料例如氧化铟锡(ITO)或者氧化铟锌(IZO)优良的物理、化学和电接触特性。两个膜的组合的好的示例是下层Cr膜和上层Al(合金)膜和下层Al(合金)膜和上层Mo(合金)膜。然而，栅线121和存储电极线131可以由多种金属或者导体形成。
栅线121和存储电极线131的横向侧面相对于衬底110的表面倾斜，其倾斜角在大约30-80度的范围。
栅绝缘层140形成在栅线121和存储电极线131上。栅绝缘层140可以由具有用十八烷基-三氯硅烷(OTS)处理的表面的氧化硅形成。然而，栅绝缘层140可以由无机绝缘体例如氮化硅或者由有机绝缘体例如顺丁烯二酰亚胺-苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和改性的氰乙基支链淀粉(m-CEP)形成。栅绝缘层140具有多个暴露栅线121的端部分129的接触孔181。
多条数据线171、多个漏电极175、和多个中间层71形成在栅绝缘层140上。数据线171传输数据信号并基本上在纵向上延伸以与栅线121相交。每条数据线171也与存储电极线131交叉并在相邻的存储电极133a、133b和133c之间延伸。每条数据线171包含多个向栅电极124凸出的源电极173以及具有用于与另一层或者外部驱动电路接触的大的区域的端部分179。用于产生数据信号的数据驱动电路(未显示)可以安装在FPC薄膜(未显示)上，其可以附着到衬底110、直接安装在衬底110上或者集成在衬底110之上。数据线171延伸以连接到集成在衬底110上的驱动电路。
漏电极175与数据线171分离并关于栅电极124与源电极173相对配置。中间层71经接触孔181连接到栅线121的端部分129，并完全地覆盖该端部分129的暴露部分。
数据线171、漏电极175、和中间层71包含两个导电薄膜，即下层薄膜171p、175p和71p和设置在它们之上的上层薄膜171q、175q和71q，这两个导电薄膜具有不同的物理性质。
下层薄膜171p、175p和71p可以由包括含Al金属、含Ag金属、含Cu金属例如Cu和Cu合金、含Mo金属和含Cr金属的低阻金属形成，用于减少信号延迟或者电压降。上层薄膜171q、175q和71q可以由考虑到有机半导体的特性而选择的如下材料形成。
在有机半导体和用于上层薄膜171q、175q和71q的材料之间的功函数的差异可以很小以致电荷载流子可以从源电极173或者漏电极175有效地注入到有机半导体中。当它们之间的功函数的差异较大时，产生在有机半导体和上层薄膜171q、175q和71q之间的肖特基势垒可以阻挡电荷载流子的注入和输运。
用于上层薄膜171q、175q和71q的材料的示例包含ITO和IZO。ITO和IZO具有等于大约4.5-5.0eV的功函数，其稍微不同于具有等于大约5.0-5.5eV的功函数的有机半导体。因此，ITO和IZO可以形成与有机半导体的欧姆接触，以有效地将电荷载流子注入到有机半导体。另外，ITO和IZO具有与有机半导体优良的粘附力。
由于数据线171与源电极173和漏电极175配置在相同的层上，因此可以减少用于制造有机TFT阵列面板的工艺步骤和掩模的数目。
在图2中，源电极173和端部分179的下层和上层薄膜分别由额外的符号p和q表示。多个有机半导体岛154形成在源电极173、漏电极175和栅绝缘层140上。可以通过包含旋涂的沉积并通过有或者没有刻蚀的光刻形成有机半导体岛154。然而，有机半导体岛154可以包含高分子化合物或者低分子化合物，其可溶于水溶液或者有机溶剂。这样的话，可以通过(喷墨)印刷形成有机半导体岛154并需要用于限制有机半导体岛154的隔离物(未显示)。
有机半导体岛154可以由具有取代基的并四苯或者并五苯形成，或者由它们的衍生物形成。或者，有机半导体岛154可以由包含四个至八个连接在噻吩环的位置2、5的噻吩的寡噻吩形成。
有机半导体岛154可以由二萘嵌苯四羧酸二酸酐(PTCDA)、萘四羧酸二酸酐(NTCDA)、或者它们的酰亚胺衍生物形成。或者，有机半导体岛154可以由金属化酞菁或者其卤化衍生物形成。金属化酞菁包含Cu、Co、Zn等。有机半导体岛154还可以由二萘嵌苯、六苯并苯或者具有取代基的其衍生物形成。
栅电极124、源电极173和漏电极175与有机半导体岛154一起形成有机TFT，该有机TFT具有形成在有机半导体岛154中的沟道，而该有机半导体岛154配置在源电极173和漏电极175之间。
多个钝化岛164形成在有机半导体岛154上。每个钝化岛164具有基本上与在下面的有机半导体岛154相同的平面形状，并包含下层钝化层164p和上层钝化层164q。
下层钝化层164p可以由在低温下沉淀的有机绝缘材料形成。上述材料的示例如在室温下或者低温下形成的氟基聚合物或者聚对苯二甲撑。下层钝化层164p保护有机半导体岛154在制造过程不受损伤。
上层钝化层164q可以由在比大约130℃低的低温下形成的ITO或者IZO形成，以减少其步骤对有机半导体岛154的影响。上层钝化层164q用作用于形成具有与光致抗蚀剂弱兼容性的下层钝化层164p的蚀刻掩模。
钝化岛164和半导体岛154的每一对具有暴露配置在其上的漏电极175的接触孔。
多个像素电极191、多个辅助数据线192和多个接触辅助物81和82形成在钝化岛164、栅绝缘层140和数据线171的暴露部分以及中间层71上。它们可以由透明导体例如ITO或者IZO或者反射导体例如Ag、Al、Cr、或者其合金形成。
像素电极191经接触孔185物理和电连接到漏电极175，以便像素电极191从漏电极175接收数据电压。提供有数据电压的像素电极191与提供有普通电压的相对的显示板的公共电极(未示出)一起产生电场，其确定配置在二电极之间的液晶层(未显示)的液晶分子(未显示)的取向。根据另一个实施例，像素电极191和公共电极在发光层(未显示)中传输电流以发光。
像素电极191重叠包含存储电极133a、133b和133c的存储电极线131以形成电容器。
辅助数据线192沿着数据线171延伸并重叠数据线171。辅助数据线192比数据线171宽以完全覆盖除了源电极173之外的数据线171的大部分。然而，辅助数据线192的宽度可以小于数据线171的宽度。辅助数据线192和像素电极191之间的距离优选较小用于增加开口率。
辅助数据线171保护数据线171并防止数据线171接触例如液晶层(未显示)等的在上的层。
接触辅助物81覆盖并接触中间层71，且电连接栅线121的端部分129。接触辅助物82覆盖、接触并连接数据线171的端部分179。接触辅助物81和82保护端部分129和179并增强端部分129和179与外部设备之间的粘附力。保护层(未显示)可以形成在像素电极191和辅助数据线192上。
现在，参照图3、4、5、6、7和8以及图1和2详细地描述根据本发明的实施例的TFT阵列面板的制造方法。图3、5和7是在根据本发明的实施例其制造方法的中间步骤中图1和2中显示的有机TFT阵列面板的布局图。图4是在图3中沿线IV-IV显示的有机TFT阵列面板的截面图，图6是图5中沿线VI-VI显示的有机TFT阵列面板的截面图，图8是在图7中沿线VIII-VIII显示的有机TFT阵列面板的截面图。
参照图3和4，包含栅电极124和端部分129的多条栅线121和包含存储电极133a、133b和133c的多条存储电极线131形成在例如透明玻璃或塑料的绝缘衬底110上。
参照图5和6，栅绝缘层140旋涂在栅线121和存储电极线131上，并经受曝光和显影以形成多个暴露栅线121的端部分129的接触孔181。
随后，Mo合金的下层薄膜和ITO的上层薄膜顺序地溅镀在栅绝缘层140上，使用单一蚀刻剂刻蚀以形成多条包含源电极173和端部分的数据线171、多个漏电极175和多个中间层71。在本图中，数据线171、源电极173、漏电极175、端部分179和中间层71的下层和上层薄膜分别由额外的符号p和q表示。
优选由并五苯形成的有机半导体层旋涂在数据线171、漏电极175、中间层71和栅绝缘层140上。在低温下旋涂优选包含聚对苯二甲撑的下层钝化膜。下层钝化膜保护有机半导体层。
然后，在比大约130℃低的温度例如从大约25℃的室温到大约130℃的温度下，在下层钝化膜上溅镀优选包含ITO或者IZO的上层钝化膜，以便有机半导体层不受上层钝化膜的沉积的影响。
参照图7和8，上层钝化膜经受光刻和刻蚀以形成多个钝化岛164的上层164q，然后通过使用上层钝化层164q作为蚀刻掩模依次干法刻蚀下层钝化膜和有机半导体薄膜以形成多个下层钝化层164p和多个有机半导体岛154。此时，暴露漏电极175的多个接触孔185形成在有机半导体岛154和包含上层钝化层164q和下层钝化层164p的钝化岛164上。
由于可以在低温下处理的上层钝化层164q用作用于图案化有机半导体层的掩模，所以可以防止化学制品腐蚀有机半导体岛154。
最后，形成多个像素电极191、多个辅助数据线192以及多个接触辅助物81和82。像素电极191、辅助数据线192以及接触辅助物81和82可以由在低温下形成的ITO或者IZO形成并被弱碱性蚀刻剂刻蚀而不影响有机半导体岛154。
上层钝化层164q和数据线171、漏电极175、和中间层71的上层薄膜171q、175q和71q可以由对像素电极191、接触辅助物81和82以及辅助数据线191的材料具有刻蚀选择性的材料形成。然后，当形成像素电极191等时，可以不刻蚀上层钝化层164q和上层薄膜171q、175q和71q。另外，上层钝化层164q和上层薄膜171q、175q和71q可以具有刻蚀选择性。例如，上层薄膜171q、175q和71q、上层钝化层164q和像素电极191可以由(多)晶ITO、IZO和非晶ITO形成。
然而，上层钝化层164g、上层薄膜171q、175q和71q以及像素电极191可以不具有刻蚀选择性，在这种情况下，可以在刻蚀像素电极191等期间除去部分的上层钝化层164q和上层薄膜171q、175q和71q。
由于数据线、源电极和漏电极可以由单层组成，因此可以在保持数据线的低电阻和有机TFT的特性的情况下减少工艺步骤和掩模的数目。本发明可以应用于包含LCD和OLED显示器的任何显示器件。
尽管描述了本发明的最优方案，但在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行基本发明构思的修改对本领域的技术人员来说是显而易见的。
Claims (23)
1.一种有机薄膜晶体管阵列面板，包括：
形成在衬底上的栅线；
形成在所述栅线上的栅绝缘层；
形成在所述栅绝缘层上的数据线和漏电极；和
形成在所述数据线和漏电极上的有机半导体，所述数据线和漏电极具有形成于其上的包括ITO或者IZO的至少一个导电薄膜。
2.根据权利要求1的有机薄膜晶体管阵列面板，还包括粘附在上述数据线和上述漏电极上方并在上述一个导电薄膜之下的导电性薄膜。
3.根据权利要求2的有机薄膜晶体管阵列面板，其中所述导电性薄膜包括具有比上述一个导电薄膜更低的电阻率的金属。
4.根据权利要求3的有机薄膜晶体管阵列面板，还包括：
形成在所述有机半导体上的钝化层；和
连接到所述漏电极的像素电极。
5.根据权利要求1的有机薄膜晶体管阵列面板，其中导电薄膜包括Mo、Mo合金、Cr、Cr合金、Al、Al合金、Cu、Cu合金、Al、和Al合金中的至少一种。
6.根据权利要求4的有机薄膜晶体管阵列面板，其中所述钝化层包括包含不同材料的第一钝化层和第二钝化层。
7.根据权利要求6的有机薄膜晶体管阵列面板，其中所述第一钝化层包括有机材料。
8.根据权利要求6的有机薄膜晶体管阵列面板，其中所述第一钝化层包括氟基聚合物或者聚对苯二甲撑。
9.根据权利要求6的有机薄膜晶体管阵列面板，其中所述第二钝化层包括ITO或者IZO。
10.根据权利要求6的有机薄膜晶体管阵列面板，其中所述有机半导体、第一钝化层和第二钝化层具有基本相同的平面形状。
11.根据权利要求6的有机薄膜晶体管阵列面板，其中所述有机半导体、第一钝化层和第二钝化层具有接触孔，并且所述像素电极和所述漏电极经所述接触孔彼此连接。
12.根据权利要求4的有机薄膜晶体管阵列面板，还包括覆盖所述数据线的辅助数据线。
13.根据权利要求12的有机薄膜晶体管阵列面板，其中所述辅助数据线和像素电极包含相同的材料。
14.根据权利要求4的有机薄膜晶体管阵列面板，还包括配置在所述像素电极上的保护薄膜。
15.一种有机薄膜晶体管阵列面板的制造方法，该方法包括：
在衬底上形成栅线；
在所述栅线上形成栅绝缘层；
在所述栅绝缘层上形成数据线和漏电极，所述数据线和漏电极包括ITO或者IZO的第一导电薄膜和第二导电薄膜；
形成重叠所述数据线和漏电极的有机半导体；
在所述有机半导体上形成钝化层；和
在所述钝化层和栅绝缘层上形成连接到所述漏电极的像素电极。
16.根据权利要求15的方法，其中钝化层的形成包括：
形成包括有机材料的第一钝化层；和
在所述第一钝化层上形成包括ITO或者IZO的第二钝化层。
17.根据权利要求16的方法，其中通过溶液工艺形成所述有机半导体和所述第一钝化层。
18.根据权利要求16的方法，其中在大约25℃至大约130℃的温度下进行所述第二钝化层的形成。
19.根据权利要求16的方法，其中所述有机半导体的形成和所述钝化层的形成包含：
依次沉积有机半导体层、第一钝化膜和第二钝化膜；
刻蚀所述第二钝化膜以形成第二钝化层；和
通过使用所述第二钝化层作为蚀刻掩模刻蚀所述第一钝化膜和所述有机半导体层，以形成所述第一钝化层和所述有机半导体。
20.根据权利要求19的方法，其中干法刻蚀所述第一钝化层和所述有机半导体。
21.根据权利要求16的方法，其中通过使用蚀刻剂刻蚀所述第一导电薄膜和所述第二导电薄膜。
22.根据权利要求16的方法，还包括：
在形成所述像素电极之后形成保护层。
23.一种有机薄膜晶体管阵列面板，包括：
形成在衬底上的栅线；
形成在所述栅线上的栅绝缘层；
形成在所述栅绝缘层上的数据线和漏电极；和
形成在所述数据线和所述漏电极上的有机半导体，所述数据线和所述漏电极具有形成在其上的至少一个导电薄膜，所述导电薄膜考虑了所述有机半导体的功函数以防止注入到其中的载流子发生阻塞。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |