CN1983620B - 有机薄膜晶体管阵列面板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄膜晶体管阵列面板，其包括：基板、形成在基板上的数据线、连接至数据线的源电极、包括与源电极相对的一部分的漏电极、具有露出源电极和漏电极的部分的开口的隔离件、形成在开口内的有机半导体、形成在有机半导体上的栅极绝缘体、以及与数据线交叉且具有栅电极的栅极线。
Description
相关申请的交叉参考
本申请要求于2005年12月14日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2005-0123385号的优先权和权益，其内容结合于此作为参考。
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
通常，诸如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、以及电泳显示器的平板显示器包括一对电场产生电极和设置于它们之间的电光活性层。作为电光活性层，LCD包括液晶层，而OLED显示器包括有机发光层。
该对电场产生电极中的一个通常与开关元件相耦合，以接收电信号，而电光活性层将该电信号转换为光信号，以显示图像。显示器包括多个三端子薄膜晶体管(TFT)开关元件。栅极线将控制信号传输到栅电极，而数据线将数据信号传输到源电极。像素电极连接至TFT的漏电极。在TFT中，有机薄膜晶体管(OTFT)采用有机半导体取代诸如Si的无机半导体。
使用低温溶解工艺制造的OTFT比沉积工艺更适合制造大尺寸的平板显示器。同样，由于OTFT使用由纤维或膜制成的有机材料图案，所以OTFT可生产柔性显示装置。然而，有机半导体材料限定了可以采用的制造工艺的种类。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有机薄膜晶体管阵列面板及制造方法，该方法使有机半导体材料对制造工艺的影响最小化，并简化了制造过程。
根据本发明实施例的薄膜晶体管阵列面板包括：基板；形成于基板上的数据线；连接至数据线的源电极；包含与源电极相对的部分的漏电极；具有将源电极和漏电极的部分露出的开口的隔离件；形成于开口中的有机半导体；形成于有机半导体上的栅极绝缘体；以及与数据线交叉且具有栅电极的栅极线。半导体岛有利地完全被隔离件包围，因此，避免了在随后处理步骤中的物理和化学损坏，且简化了制造。
有机半导体和栅极绝缘体可以包含可溶性材料，并且隔离件的高度可以高于栅极绝缘体和有机半导体。
栅电极可以完全覆盖栅极绝缘体和有机半导体，并且栅电极的尺寸可以大于开口。
数据线和源电极可以包含彼此不同的材料，并且源电极和漏电极可以包含导电的氧化材料。源电极和漏电极可以包含ITO或IZO。
隔离件可以具有露出部分漏电极的接触孔，并且还可以包括通过接触孔连接至漏电极的像素电极。
薄膜晶体管阵列面板还可以包括覆盖栅极线的钝化层。
像素电极可以形成在钝化层上。
薄膜晶体管阵列面板还可以包括与数据线形成于相同层上的存储电极。
漏电极可以与存储电极的至少一部分交叠。
薄膜晶体管阵列面板还可以包括形成在漏电极与存储电极之间的层间绝缘层。
薄膜晶体管阵列面板还可以包括形成在有机半导体下方的遮光层。
栅极绝缘体可以包含有机材料。
制造薄膜晶体管阵列面板的方法包括：在基板上形成数据信号线；形成覆盖数据线的层间绝缘层；形成连接至数据线的源电极和与源电极相对的漏电极；形成具有开口和接触孔的隔离件；在开口内滴注半导体；在半导体上形成包含有机绝缘材料的栅极绝缘体；在隔离件和栅极绝缘体上形成栅极线；以及形成通过接触孔连接至漏电极的像素电极。
半导体和栅极绝缘体可以通过喷墨印刷形成。
该方法还可以包括在滴注有机半导体之后干燥有机半导体。
该方法还可以包括在形成栅极线之后形成钝化层。
附图说明
通过阅读随后的描述以及附图，本发明的前述目的、特征和优点将变得更加显而易见。
图1是根据本发明实施例的OTFT阵列面板的布局图；
图2是沿线II-II截取的图1所示OTFT阵列面板的截面视图；
图3、5、7、9、11和图13是根据本发明实施例的图1和图2所示OTFT阵列面板在其制造方法的中间步骤中的布局图；
图4是沿线IV-IV截取的图3所示OTFT阵列面板的截面视图；
图6是沿线VI-VI截取的图5所示OTFT阵列面板的截面视图；
图8是沿线VIII-VIII截取的图7所示TFT阵列面板的截面视图；
图10是沿线X-X截取的图9所示OTFT阵列面板的截面视图；
图12是沿线XII-XII截取的图11所示OTFT阵列面板的截面视图；以及
图14是沿线XIV-XIV截取的图13所示TFT阵列面板的截面视图。
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。相同的标号始终表示相同的元件。可以理解，当提到诸如层、区域、或基板的元件位于另一个元件“上”时，其可以直接位于另一个元件上，或者也可能存在介于其间的元件。相反，当提到一个元件“直接”位于另一个元件上时，则不存在介于其间的元件。
图1是根据本发明实施例的OTFT阵列面板的布局图，而图2是沿线II-II截取的图1所示OTFT阵列面板的截面视图。
如图1和图2所示，多条数据线171、多条存储电极线172、以及多个遮光层174形成在由诸如透明玻璃、硅化物、或塑料制成的绝缘基板110上。
数据线171传输数据信号且基本上沿纵向方向延伸。每条数据线171均包括：多个侧突部173；以及端部179，具有用于与另一层或外部驱动电路接触的大面积。用于产生数据信号的数据驱动电路(未示出)可以安装在柔性印刷电路(FPC)膜(未示出)上，该数据驱动电路可以连接至、直接安装、或集成在基板110上。数据线171可以延伸成连接至可集成在基板110上的驱动电路。
存储电极线172被供应有预定的电压，且基本上平行于数据线171延伸。每条存储电极线172均设置于两相邻数据线171之间，并靠近右手边的数据线。每条存储电极线172均包括存储电极177，其具有展开的环形边。然而，存储电极线172可以具有各种形状和排列。
遮光层174将数据线171和存储电极线172隔开。
数据线171、存储电极线172和遮光层174优选地由包含Al或Al合金、Ag或Ag合金、Au或Au合金、Cu或Cu合金、Mo或Mo合金、Cr、Ta、或Ti的金属制成。导体可以具有多层结构，该多层结构包括具有不同物理特性的两层导电膜(未示出)。两层膜中的一层优选地由包括含Al金属、含Ag金属、和含Cu金属的低电阻系数金属制成，用于减少栅极线121和存储电极线172中的信号延迟或电压降。另一层膜优选地由诸如含Mo金属、Cr、Ta、或Ti的材料制成，这些材料与诸如氧化锡铟(ITO)或氧化锌铟(IZO)的其它材料一样具有良好的物理、化学、和电接触特性。两层膜组合的较好实例为下部Cr膜和上部Al合金膜，以及下部Al膜和上部Mo膜。然而，栅极线121和存储电极线172可以由各种金属或导体制成。
数据线171、存储电极线172、和遮光层174的侧面相对于基板110的表面倾斜，而且其倾斜角度在约30-80度的范围内。
层间绝缘层160形成在数据线171、存储线172、和遮光层174上。层间绝缘层160可以由无机绝缘体制成。适当的无机绝缘体的实例包括氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiOx)。层间绝缘层160的厚度可以在约
至约
层间绝缘层160具有露出数据线171的端部179的多个接触孔162和漏出数据线171的突部173的多个接触孔163。
多个源电极133、多个漏电极135和多个接触辅助件82形成在层间绝缘层160上。
源电极133通过接触孔163连接至数据线171的突部173，且可以具有岛屿形状。
每个漏电极135均包括：电极部136，其在遮光层174上设置成与源电极133相对；以及电容部137，与存储电极线172的至少一部分交叠。设置成与源电极133相对的电极部136构成薄膜晶体管的一部分，并且与存储电极线172交叠的电容部137用来增加存储电容器的电压存储容量。
接触辅助件82通过接触孔162连接至数据线171的端部179。接触辅助件82保护端部179，并增强了端部179与外部装置之间的粘附。
源电极133、漏电极135、和接触辅助件82可以由诸如ITO或IZO的透明导体或诸如Ag、Al、Cr、或其合金的反射导体制成。
有机半导体与ITO层或IZO层之间的功函数差异可以如此之小，以致于电荷载流子可以从源电极133和漏电极135有效地注入到有机半导体内。当功函数的差异小时，有机半导体154与电极133、135之间所产生的肖特基(Schottky)势垒可以使电荷载流子的注入和传输更容易。源电极133和漏电极135的厚度可以在约
至约
隔离件140形成在源电极133、漏电极135、和层间绝缘层160上。隔离件140可以由通过溶解工艺形成的感光有机绝缘体制成。隔离件140的厚度可以在约
至约4微米。
隔离件140具有露出源电极133和漏电极135的部分的多个开口147以及其间的层间绝缘层160。隔离件140具有露出漏电极135的部分的多个接触孔145。
多个有机半导体岛154形成在隔离件140的开口147内。有机半导体岛154接触源电极133和漏电极135。有机半导体岛154的高度小于隔离件140的高度，并且因此，岛154被完全限定在隔离件140内。由于有机半导体岛154的侧表面未露出，避免了在随后处理步骤中使用的化学药品渗入有机半导体岛154。
有机半导体岛154设置在用于阻止来自背光的光入射到有机半导体岛154的遮光层174上，从而防止了光泄漏电流的增加。
有机半导体岛154可以包含可溶解在水溶液或有机溶剂中的高分子化合物或低分子化合物。
有机半导体岛154可以由具有取代基的并四苯或并五苯的衍生物制成或以其为原料制成。可替换地，有机半导体岛154可以由齐聚噻吩制成，在噻吩环的2位和5位上连接由4至8个亚噻吩基构成的齐聚噻吩。
有机半导体岛154可以由聚噻吩乙烯、聚3-己基噻吩、聚噻吩、酞菁、或金属化的酞菁或其卤化衍生物制成。可替换地，有机半导体岛154可以由苝四羧酸二酐(PTCDA)、萘四羧酸二酐(NTCDA)、或它们的酰亚胺衍生物制成。有机半导体岛154也可以由二萘嵌苯、六苯并苯、或其具有取代基的衍生物制成。
有机半导体岛154的厚度可以在约300-3,000埃的范围内。
多个栅极绝缘体146形成在有机半导体岛154上。隔离件140的开口147的侧壁高于栅极绝缘体146和有机半导体岛154，从而隔离件140用作靠着栅极绝缘体146和有机半导体岛154的堤。
栅极绝缘体146可以由无机绝缘体或有机绝缘体制成。有机绝缘体的实例包括诸如聚酰亚胺化合物、聚乙烯醇化合物、和聚对二甲苯的可溶性高分子化合物。无机绝缘体的实例包括可以具有用十八烷基三氯硅烷(OTS)处理的表面的氧化硅。
多条栅极线121形成在栅极绝缘体146和隔离件140上。
栅极线121传输栅极信号，且基本上沿横向方向延伸，以与数据线171和存储电极线172交叉。每条栅极线121均包括向上突出的多个栅电极124以及具有用于与另一层或外部驱动电路相接触的较大面积的端部129。用于产生栅极信号的栅极驱动电路(未示出)可以安装在FPC膜(未示出)上，该栅极驱动电路可以连接至基板110、直接安装在基板110上、或与基板110一体集成。栅极线121可以延伸，以连接至可集成在基板110上的驱动电路。
栅电极124通过栅极绝缘体146与有机半导体岛154交叠，且具有足够大的尺寸，以完全覆盖栅极绝缘体146和有机半导体岛154以及开口147。
栅极线121可以由具有低电阻系数的导体材料(诸如制成数据线171和存储电极线172的导体材料)制成。
栅极线121的侧面相对于基板110的表面倾斜，且其倾斜角度在约30度至约80度的范围内。
钝化层180形成在栅极线121上。钝化层180覆盖端部129，用于防止相邻的端部129彼此短路。
钝化层180具有多个接触孔185、181。
接触孔185露出漏电极135，且设置在隔离件140的接触孔145上，而且接触孔181露出栅电极121的端部129。
钝化层180保护有机半导体岛154和栅极线121，且可以部分地或全部地形成在基板110上。可替换地，钝化层180可以被省去。
多个像素电极191和多个接触辅助件81形成在钝化层180上。
像素电极191通过接触孔185和145连接至漏电极135。
像素电极191与栅极线121和/或数据线171交叠，以最大化像素的孔径比。
像素电极191接收来自有机TFT的数据电压，并与供应有共用电压的相对的显示面板(未示出)的共用电极(未示出)相结合产生电场，该电场确定设置在两电极之间的液晶层(未示出)中的液晶分子(未示出)的取向。像素电极191和共用电极形成称之为“液晶电容器”的电容器，该电容器甚至在有机TFT关闭之后仍存储所施加的电压。
接触辅助件81分别通过接触孔181连接至栅极线121的端部129。接触辅助件81保护端部129，并增强了端部129与外部装置之间的粘附。
栅电极124、源电极133、漏电极135、和有机半导体岛154形成有机TFT。TFT具有形成在设置于源电极133与漏电极135之间的有机半导体岛154内的通道。现在，将参照图3-14以及图1和图2，详细描述根据本发明实施例的制造图1和图2所示的OTFT阵列面板的方法。
图3、5、7、9、11和图13是根据本发明实施例的图1和图2所示OTFT阵列面板在其制造方法的中间步骤中的布局图，图4是是沿线IV-IV截取的图3所示OTFT阵列面板的截面视图，图6是沿线VI-VI截取的图5所示OTFT阵列面板的截面视图，图8是沿线VIII-VIII截取的图7所示TFT阵列面板的截面视图，图10是沿线X-X截取的图9所示OTFT阵列面板的截面视图，图12是沿线XII-XII截取的图11所示OTFT阵列面板的截面视图，以及图14是沿线XIV-XIV截取的图13所示TFT阵列面板的截面视图。
参照图3和图4，通过使用溅射等在基板110上沉积导电层，且通过光刻和蚀刻对导电层进行图案化，以形成包括突部173和端部179的多条数据线171、包括多个存储电极177的多条存储电极线172、以及多个遮光层174。
参照图5和图6，通过沉积和图案化形成包括多个接触孔162和163的层间绝缘层160。层间绝缘层160的沉积通过诸如氮化硅等无机材料的CVD来进行。
参照图7和图8，通过溅射等沉积ITO或IZO层，且通过光刻和蚀刻对其进行图案化，以形成多个源电极133、多个漏电极135、和多个接触辅助件82。
随后，如图9和图10所示，在基板110上涂布有机感光层，并对有机感光层进行显影，以形成具有多个开口147和多个接触孔145的隔离件140。
通过喷墨印刷等在开口147中顺次形成多个有机半导体岛154。为了形成有机半导体岛154，将有机半导体溶液滴注到开口147中，并对溶液进行干燥。
接着，通过喷墨印刷等在有机半导体岛154上形成多个栅极绝缘体146。喷墨印刷包括对栅极绝缘溶液的滴注和干燥。
如上所述，由于有机半导体岛154和栅极绝缘体146被相继形成，所以可以省去光刻过程。因此，可以省去额外的掩膜，且可以简化制造过程，从而可以使制造成本和处理时间最小化。此外，由于半导体岛154被隔离件140完全包围，因此可以使后续处理步骤中的物理和化学损坏最小化。
随后，如图11和图12所示，沉积导电层且通过光刻和蚀刻对其进行图案化，以形成包括栅电极124和端部129的多条栅极线121。此处，栅电极124尺寸足够大可以覆盖开口147。
如图13和图14所示，形成钝化层并通过光刻过程对其进行蚀刻，以形成多个接触孔181和185。
最后，如图1和图2所示，在其上形成分别连接至漏电极135和栅极线121的端部129的多个像素电极191和多个接触辅助件81。
如上所述，无需额外的掩膜，栅极绝缘体和半导体相继且容易地形成，并被隔离件包围，从而可以最小化由后续处理步骤产生的影响，并可以简化制造过程。并且，源电极和漏电极包含与有机半导体具有良好接触特性的材料，因此，可以提高有机TFT的特性。
尽管已经在上文详细描述了本发明的优选实施例，但是，应该清楚地理解，对于本领域技术人员而言很显然，在不背离本发明精神和原则的前提下，这里可以对概念进行各种改变和/或修改。
Claims (20)
1.一种薄膜晶体管阵列面板，包括：
基板；
数据线，其形成在所述基板上；
源电极，其连接至所述数据线；
漏电极，其包括与所述源电极相对的部分；
隔离件，具有露出所述源电极和漏电极的部分的开口；
有机半导体，其形成在所述开口内；
栅极绝缘体，其形成在所述有机半导体上并设置在所述开口中；以及
栅极线，与所述数据线交叉，且具有栅电极。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列面板，其中，所述有机半导体和所述栅极绝缘体包含可溶性材料。
3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列面板，其中，所述隔离件的高度高于所述栅极绝缘体和所述有机半导体。
4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列面板，其中，所述栅电极完全覆盖所述栅极绝缘体和所述有机半导体。
5.根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列面板，其中，所述栅电极的尺寸大于所述开口。
6.根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列面板，其中，所述数据线和所述源电极包含彼此不同的材料。
7.根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列面板，其中，所述源电极和所述漏电极包含导电的氧化物材料。
8.根据权利要求7所述的薄膜晶体管阵列面板，其中，所述源电极和所述漏电极包含ITO或IZO。
9.根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列面板，其中，所述隔离件具有露出所述漏电极的一部分的接触孔，且还包括通过所述接触孔连接至所述漏电极的像素电极。
10.根据权利要求9所述的薄膜晶体管阵列面板，还包括覆盖所述栅极线的钝化层。
11.根据权利要求10所述的薄膜晶体管阵列面板，其中，所述像素电极形成在所述钝化层上。
12.根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列面板，还包括与所述数据线形成在相同层上的存储电极。
13.根据权利要求12所述的薄膜晶体管阵列面板，其中，所述漏电极与所述存储电极的至少一部分交叠。
14.根据权利要求13所述的薄膜晶体管阵列面板，还包括形成在所述漏电极与所述存储电极之间的层间绝缘层。
15.根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列面板，还包括形成在所述有机半导体下方的遮光层。
16.根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列面板，其中，所述栅极绝缘体包含有机材料。
17.一种制造薄膜晶体管阵列面板的方法，所述方法包括：
在基板上形成数据信号线；
形成覆盖所述数据线的层间绝缘层；
形成连接至所述数据线的源电极以及与所述源电极相对的漏电极；
形成具有开口和接触孔的隔离件；
在所述开口内滴注半导体；
在所述半导体上并在所述开口中形成包含有机绝缘材料的栅极绝缘体；
在所述隔离件和所述栅极绝缘体上形成栅极线；以及
形成通过所述接触孔连接至所述漏电极的像素电极。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述半导体和所述栅极绝缘体通过喷墨印刷而形成。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括在滴注有机半导体之后干燥所述有机半导体。
20.根据权利要求17所述的方法，还包括在形成所述栅极线之后形成钝化层。
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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 | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SAMSUNG DISPLAY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: SAMSUNG ELECTRONICS CO., LTD. Effective date: 20121219 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20121219 Address after: Gyeonggi Do, South Korea Patentee after: SAMSUNG DISPLAY Co.,Ltd. Address before: Gyeonggi Do, South Korea Patentee before: Samsung Electronics Co.,Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100929 Termination date: 20211110 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |