JP2006253674A - 有機薄膜トランジスタ表示板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】有機半導体に与える影響を最少化すると同時に有機薄膜トランジスタの特性を改善させることができる有機薄膜トランジスタ表示板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】有機薄膜トランジスタ表示板は、基板、基板上に形成されているデータ線、ゲート線上に形成されていてデータ線を露出する接触孔を有する絶縁膜、絶縁膜上に位置して接触孔を通してデータ線と接続されている第１電極、絶縁膜上の第２電極、第１電極及び第２電極上に位置する有機半導体、有機半導体上に形成されているゲート絶縁体及びゲート絶縁体上に形成されているゲート電極を含んで構成される。
【選択図】図２
【解決手段】有機薄膜トランジスタ表示板は、基板、基板上に形成されているデータ線、ゲート線上に形成されていてデータ線を露出する接触孔を有する絶縁膜、絶縁膜上に位置して接触孔を通してデータ線と接続されている第１電極、絶縁膜上の第２電極、第１電極及び第２電極上に位置する有機半導体、有機半導体上に形成されているゲート絶縁体及びゲート絶縁体上に形成されているゲート電極を含んで構成される。
【選択図】図２
Description
本発明は有機薄膜トランジスタ表示板及びその製造方法に関する。
次世代表示装置の駆動素子として、有機薄膜トランジスタに関する研究が活発に行われている。
有機薄膜トランジスタ（Ｏ-ＴＦＴ）は、薄膜トランジスタを構成する半導体を既存のケイ素のような無機物質の代わりに有機物質に変えて形成したもので、低温でスピンコーティングまたは真空蒸着のような単一工程で製作可能であるため、工程上の利点が大きく、繊維またはフィルムのような形態に製作可能であるため、可撓性表示装置の核心素子として注目されている。
有機薄膜トランジスタ（Ｏ-ＴＦＴ）は、薄膜トランジスタを構成する半導体を既存のケイ素のような無機物質の代わりに有機物質に変えて形成したもので、低温でスピンコーティングまたは真空蒸着のような単一工程で製作可能であるため、工程上の利点が大きく、繊維またはフィルムのような形態に製作可能であるため、可撓性表示装置の核心素子として注目されている。
このような有機薄膜トランジスタがマトリックス形態に配列されている有機薄膜トランジスタ表示板は、既存の薄膜トランジスタ表示板と比較して構造及び製造方法において多くの差異がある。
特に、工程中の有機半導体に与える影響を最小化して、有機薄膜トランジスタの特性を改善することができる新たな方案が要求されている。
特開平１１−８６７５８号公報
特開平０９−２４５５１９公報
応用物理学会1997年春期応用物理関係連合講演会講演予講集第466〜467頁
特に、工程中の有機半導体に与える影響を最小化して、有機薄膜トランジスタの特性を改善することができる新たな方案が要求されている。
本発明の目的は、有機半導体に与える影響を最小化すると同時に、有機薄膜トランジスタの特性を改善することができる有機薄膜トランジスタ表示板及びその製造方法を提供することである。
前記の目的を達成するために、本発明の１つの実施例による薄膜トランジスタ表示板は、基板、前記基板上に形成されているデータ線、前記データ線上に形成されていて前記データ線を露出させる接触孔を有する絶縁膜、前記絶縁膜上に位置して前記接触孔を通して前記データ線と接続されている第１電極、前記絶縁膜上の第２電極、前記第１電極及び前記第２電極上に位置する有機半導体、前記有機半導体上に形成されているゲート絶縁体、そして前記ゲート絶縁体上に形成されているゲート電極を含む。
前記有機薄膜トランジスタ表示板は、前記有機半導体を囲む絶縁物質層をさらに含む構成とすることができる。前記ゲート絶縁体は、前記絶縁物質層で囲むことができ、前記第２絶縁膜は有機絶縁物質で構成できる。前記第２絶縁膜には、前記第２電極の一部を露出させる開口部があってもよい。
前記有機半導体は、ポリチェニレンビニレン（ｐｏｌｙｔｈｉｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）、オリゴチオフェン（ｏｌｉｇｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ポリ-３-ヘキシルチオフェン（ｐｏｌｙ−３-ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）または可溶性ペンタセン（ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｅｎｔａｃｅｎｅ）を含むことができる。
前記有機半導体は、ポリチェニレンビニレン（ｐｏｌｙｔｈｉｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）、オリゴチオフェン（ｏｌｉｇｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ポリ-３-ヘキシルチオフェン（ｐｏｌｙ−３-ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）または可溶性ペンタセン（ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｅｎｔａｃｅｎｅ）を含むことができる。
前記ゲート絶縁体は、フッ素系炭化水素化合物、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）またはポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）を含むことができる。
前記絶縁膜は、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）膜及び／又は有機膜を含むことができる。
前記有機薄膜トランジスタ表示板は、前記有機半導体の下部に位置した導電性遮光部材をさらに含むことができる。
前記絶縁膜は、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）膜及び／又は有機膜を含むことができる。
前記有機薄膜トランジスタ表示板は、前記有機半導体の下部に位置した導電性遮光部材をさらに含むことができる。
前記有機薄膜トランジスタ表示板は、前記ゲート電極上に位置した保護膜をさらに含むことができる。
前記有機薄膜トランジスタ表示板は、前記基板上に形成されている維持電極線連結部、そして前記維持電極線連結部と接続されて、前記ゲート線と同一層に形成されている維持電極線をさらに含むことができる。
前記有機薄膜トランジスタ表示板は、前記基板上に形成されている維持電極線連結部、そして前記維持電極線連結部と接続されて、前記ゲート線と同一層に形成されている維持電極線をさらに含むことができる。
本発明の１つの実施例による有機薄膜トランジスタの製造方法は、データ線を形成する段階、前記データ線上に層間絶縁膜を形成する段階、前記層間絶縁膜に前記データ線の一部を露出させる接触孔を形成する段階、前記接触孔を通して前記データ線と接続されるソース電極及びドレーン電極を含む画素電極を形成する段階、前記ソース電極及び/又は前記ドレーン電極の各一部を露出する第１開口部を有する第２絶縁膜を形成する段階、前記第１開口部に有機半導体を形成する段階、前記第１開口部内の前記有機半導体上にゲート絶縁体を形成する段階、前記ゲート絶縁体上にゲート電極を形成する段階を含む。
前記有機半導体を形成する段階は、インクジェット法で行うことができる。
前記有機半導体を形成する段階は、有機半導体溶液を印刷する段階、前記有機半導体溶液から溶媒を除去する段階を含むことができる。
前記ゲート絶縁体を形成する段階は、インクジェット法で行うことができる。
前記第２絶縁膜は、前記画素電極の一部を露出させる第２開口部を有することができる。
前記有機半導体を形成する段階は、有機半導体溶液を印刷する段階、前記有機半導体溶液から溶媒を除去する段階を含むことができる。
前記ゲート絶縁体を形成する段階は、インクジェット法で行うことができる。
前記第２絶縁膜は、前記画素電極の一部を露出させる第２開口部を有することができる。
前記ソース電極及び画素電極を形成する段階は、透明導電膜を常温で形成する段階、そして前記透明導電膜を写真エッチングでパターニングする段階を含むことができる。
前記透明導電膜を写真エッチングする段階は、塩基性成分を含むエッチング液でエッチングする段階を含むことができる。
前記層間絶縁膜を形成する段階は、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）膜を形成する段階、そして前記窒化ケイ素膜上に有機膜を形成する段階を含むことができる。
前記透明導電膜を写真エッチングする段階は、塩基性成分を含むエッチング液でエッチングする段階を含むことができる。
前記層間絶縁膜を形成する段階は、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）膜を形成する段階、そして前記窒化ケイ素膜上に有機膜を形成する段階を含むことができる。
前記有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法は、前記ゲート電極上に保護膜を形成する段階をさらに含むことができる。
本発明は、液晶表示装置と有機発光表示装置など表示装置全般にわたって適用できる。
前述したように、有機半導体をインクジェット法で形成した後にゲート絶縁体をインクジェット法で形成することによって、薄膜トランジスタのチャンネルで界面特性を極大化すると同時に、有機半導体特性低下を防止することができ、有機半導体下部に別途の光遮断膜を形成することによって有機半導体の光漏れ電流の発生を最小化することができる。
前述したように、有機半導体をインクジェット法で形成した後にゲート絶縁体をインクジェット法で形成することによって、薄膜トランジスタのチャンネルで界面特性を極大化すると同時に、有機半導体特性低下を防止することができ、有機半導体下部に別途の光遮断膜を形成することによって有機半導体の光漏れ電流の発生を最小化することができる。
以下では、添付図を参照し、本発明の実施例に対して、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な形態に実現でき、ここで説明する実施例に限定されない。
図においては、多様な層及び領域を明確に示すために厚さを拡大して示した。明細書において類似する部分については同一図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとする時、これは他の部分の“直上”にある場合だけでなく、それらの間に他の部分がある場合も含む。一方、ある部分が他の部分の“直上”にあるとする時には中央に他の部分がないことを意味する。
図においては、多様な層及び領域を明確に示すために厚さを拡大して示した。明細書において類似する部分については同一図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとする時、これは他の部分の“直上”にある場合だけでなく、それらの間に他の部分がある場合も含む。一方、ある部分が他の部分の“直上”にあるとする時には中央に他の部分がないことを意味する。
本発明の１つの実施例による有機薄膜トランジスタ表示板の構造に対して、図１〜図３を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の１つの実施例による有機薄膜トランジスタ表示板の構造を示した配置図であり、図２及び図３は、各々図１の有機薄膜トランジスタ表示板を２-２'線及び３-３'線に沿って切断した断面図である。
図１は、本発明の１つの実施例による有機薄膜トランジスタ表示板の構造を示した配置図であり、図２及び図３は、各々図１の有機薄膜トランジスタ表示板を２-２'線及び３-３'線に沿って切断した断面図である。
本発明の１つの実施例による有機薄膜トランジスタ表示板は、表示領域（ＤＡ）、表示領域（ＤＡ）周囲のパッド領域（ＰＡ）及び表示領域（ＤＡ）とパッド領域（ＰＡ）の間の中間領域（ＩＡ）を含む。
透明ガラス、シリコン樹脂またはプラスチック素材で構成される絶縁基板１１０上に複数のデータ線１７１、複数の遮光部材１７４及び維持電極線連結部１７８を含む複数のデータ導電体が形成されている。
透明ガラス、シリコン樹脂またはプラスチック素材で構成される絶縁基板１１０上に複数のデータ線１７１、複数の遮光部材１７４及び維持電極線連結部１７８を含む複数のデータ導電体が形成されている。
データ線１７１は、表示領域（ＤＡ）でほぼ縦方向にのびてデータ信号を伝達する。データ線１７１は表示領域（ＤＡ）内にある複数の突出部１７３を含み、一端部分１７９はパッド領域（Ｐ）に配置され、外部回路または他の層との接続のために幅が拡張されている。データ信号を生成するデータ駆動回路（図示せず）は、基板１１０上に付着される可撓性印刷回路膜（図示せず）上に装着されたり、基板１１０上に直接装着されたり、基板１１０に集積することができる。データ駆動回路が基板１１０上に集積される場合、データ線１７１が伸びてこれと直接接続される。
遮光部材１７４は、表示領域（ＤＡ）内に位置する。
維持電極線連結部１７８は、共通電圧などの所定の電圧を伝達し、中間領域（ＩＡ）で縦方向にのびている。
データ導電体１７１、１７４、１７８は、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などアルミニウム系金属、銀（Ａｇ）または銀合金など銀系金属、金（Ａｕ）または金合金など金系金属、銅（Ｃｕ）や銅合金など銅系金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などモリブデン系金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）及びチタン（Ｔｉ）などで構成することができる。しかし、これらは物理的性質が異なる２つの導電膜（図示せず）を含む多重膜構造を有することもできる。このうち１つの導電膜は、信号遅延や電圧降下を減らすことができるように比抵抗が低い金属、例えば、アルミニウム系金属、銀系金属、銅系金属などで構成される。これとは異なって、他の導電膜は、他の物質、特にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）やＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）との物理的、化学的、電気的接触特性に優れた物質、例えばモリブデン系金属、クロム、タンタル、チタンなどで構成される。このような組み合わせが良い例としては、クロム下部膜とアルミニウム（合金）上部膜及びアルミニウム（合金）下部膜とモリブデン（合金）上部膜がある。しかし、データ導電体１７１、１７４、１７８は、その他にも多様な金属または導電体で構成することができる。
維持電極線連結部１７８は、共通電圧などの所定の電圧を伝達し、中間領域（ＩＡ）で縦方向にのびている。
データ導電体１７１、１７４、１７８は、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などアルミニウム系金属、銀（Ａｇ）または銀合金など銀系金属、金（Ａｕ）または金合金など金系金属、銅（Ｃｕ）や銅合金など銅系金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などモリブデン系金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）及びチタン（Ｔｉ）などで構成することができる。しかし、これらは物理的性質が異なる２つの導電膜（図示せず）を含む多重膜構造を有することもできる。このうち１つの導電膜は、信号遅延や電圧降下を減らすことができるように比抵抗が低い金属、例えば、アルミニウム系金属、銀系金属、銅系金属などで構成される。これとは異なって、他の導電膜は、他の物質、特にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）やＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）との物理的、化学的、電気的接触特性に優れた物質、例えばモリブデン系金属、クロム、タンタル、チタンなどで構成される。このような組み合わせが良い例としては、クロム下部膜とアルミニウム（合金）上部膜及びアルミニウム（合金）下部膜とモリブデン（合金）上部膜がある。しかし、データ導電体１７１、１７４、１７８は、その他にも多様な金属または導電体で構成することができる。
データ導電体１７１、１７４、１７８の側面は傾きを持って形成されており、その傾斜角は基板１１０の表面に対して約３０〜８０゜である。
データ導電体１７１、１７４、１７８上には下部及び上部絶縁膜１６０ｐ、１６０ｑを含む層間絶縁膜１６０が形成されている。下部絶縁膜１６０ｐは、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、窒化酸化ケイ素または酸化ケイ素（プラズマ酸化ケイ素またはＳｉＯ2）などの無機絶縁物質で構成され、上部絶縁膜１６０ｑは、耐久性に優れたポリアクリル（ｐｏｌｙａｃｒｙｌ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）及びベンゾサイクロブチン（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｙｎｅ、Ｃ10Ｈ8）などの有機絶縁物質で構成することができる。場合によって、下部絶縁膜１６０ｐ及び上部絶縁膜１６０ｑのうち、いずれか１つを省略することもできる。
データ導電体１７１、１７４、１７８上には下部及び上部絶縁膜１６０ｐ、１６０ｑを含む層間絶縁膜１６０が形成されている。下部絶縁膜１６０ｐは、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、窒化酸化ケイ素または酸化ケイ素（プラズマ酸化ケイ素またはＳｉＯ2）などの無機絶縁物質で構成され、上部絶縁膜１６０ｑは、耐久性に優れたポリアクリル（ｐｏｌｙａｃｒｙｌ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）及びベンゾサイクロブチン（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｙｎｅ、Ｃ10Ｈ8）などの有機絶縁物質で構成することができる。場合によって、下部絶縁膜１６０ｐ及び上部絶縁膜１６０ｑのうち、いずれか１つを省略することもできる。
層間絶縁膜１６０には、データ線１７１の端部１７９を露出させる複数の接触孔１６２、データ線１７１の突出部１７３を露出させる複数の接触孔１６３及び維持電極線連結部１７８を露出させる複数の接触孔１６８が形成されている。
層間絶縁膜１６０上には、複数のソース電極１９３、複数の画素電極１９０及び複数の接触補助部材８２が形成されている。ソース電極１９３と画素電極１９０は表示領域（ＤＡ）に位置し、接触補助部材８２はパッド領域（ＰＡ）に位置する。ソース電極１９３、画素電極１９０及び接触補助部材８２は、ＩＴＯ、特に非晶質ＩＴＯで構成されるのが好ましい。しかし、これらは ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物） などのような他の透明導電物質または、アルミニウム、金またはこれらの合金など反射性導電物質で構成することができる。
層間絶縁膜１６０上には、複数のソース電極１９３、複数の画素電極１９０及び複数の接触補助部材８２が形成されている。ソース電極１９３と画素電極１９０は表示領域（ＤＡ）に位置し、接触補助部材８２はパッド領域（ＰＡ）に位置する。ソース電極１９３、画素電極１９０及び接触補助部材８２は、ＩＴＯ、特に非晶質ＩＴＯで構成されるのが好ましい。しかし、これらは ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物） などのような他の透明導電物質または、アルミニウム、金またはこれらの合金など反射性導電物質で構成することができる。
ソース電極１９３は、接触孔１６３を通してデータ線１７１と電気的に接続されている。
画素電極１９０は、ゲート電極１２４を中心にソース電極１９３と反対側に位置した部分１９５を含み、これを以下ドレーン電極という。ソース電極１９３とドレーン電極１９５は、互いに平行に対向する蛇行形状の境界線を有する。画素電極１９０は、ゲート線１２１及びデータ線１７１と重なって開口率を高める。
画素電極１９０は、ゲート電極１２４を中心にソース電極１９３と反対側に位置した部分１９５を含み、これを以下ドレーン電極という。ソース電極１９３とドレーン電極１９５は、互いに平行に対向する蛇行形状の境界線を有する。画素電極１９０は、ゲート線１２１及びデータ線１７１と重なって開口率を高める。
接触補助部材８２は、接触孔１６２を通してデータ線１７１の端部１７９と接続されている。接触補助部材８２は、データ線１７１の端部１７９と駆動集積回路のような外部装置との接着性を補完してこれらを保護する。
表示領域（ＤＡ）でソース電極１９３及び画素電極１９０上には絶縁物質層１４０が形成されている。絶縁物質層１４０には、ソース電極１９３及びドレーン電極１９５の互いに対向する蛇行の境界をはじめとする一部を露出する開口部１４４及び画素電極１９０のほとんどを露出する開口部１４５が形成されている。
表示領域（ＤＡ）でソース電極１９３及び画素電極１９０上には絶縁物質層１４０が形成されている。絶縁物質層１４０には、ソース電極１９３及びドレーン電極１９５の互いに対向する蛇行の境界をはじめとする一部を露出する開口部１４４及び画素電極１９０のほとんどを露出する開口部１４５が形成されている。
絶縁物質層１４０は、ポリアクリル（ｐｏｌｙａｃｒｙｌ）またはポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）のような感光性有機絶縁物質で構成され、１〜３μｍの厚さに形成されている。
絶縁物質層１４０の開口部１４４には、複数の島型有機半導体１５４が形成されている。有機半導体１５４は、ゲート電極１２４及び遮光部材１７４上に位置してソース電極１９３及びドレーン電極１９５と接触する。
絶縁物質層１４０の開口部１４４には、複数の島型有機半導体１５４が形成されている。有機半導体１５４は、ゲート電極１２４及び遮光部材１７４上に位置してソース電極１９３及びドレーン電極１９５と接触する。
有機半導体１５４は、ポリチェニレンビニレン（ｐｏｌｙｔｈｉｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）、オリゴチオフェン（ｏｌｉｇｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ポリ-３-ヘキシルチオフェン（ｐｏｌｙ−３-ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）または可溶性ペンタセン（ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｅｎｔａｃｅｎｅ）のように溶液状に製造できる有機半導体化合物で構成されることができる。有機半導体１５４は、インクジェット（印刷）法で印刷し形成することができて、約５００〜２０００Åの厚さにできる。
有機半導体１５４上には、複数のゲート絶縁体１４６が膜状に形成されている。ゲート絶縁体１４６は、有機半導体１５４と共に開口部１４４内に限定されている。ゲート絶縁体１４６は高誘電率物質が好ましいが、フッ素系炭化水素化合物、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）またはポリイミド（ｐｏｌｙ ｉｍｉｄｅ）のように有機絶縁物質で構成することができ、インクジェット法を利用して形成できるように、原料が液状であり、有機半導体１５４に損傷を与えずに密着し、加熱または紫外線照射によって無気泡で固化密着する物質が好ましい。
このように有機半導体１５４上部の電界効果形成部分（チャンネル部）が絶縁物質層１４０及びゲート絶縁体１４６によって完全に囲まれているため、後続工程で有機半導体１５４の損傷を減らすことができる。
絶縁物質層１４０及びゲート絶縁体１４６上には、複数のゲート線１２１及び複数の維持電極線１３１を含む複数のゲート導電体が形成されている。
絶縁物質層１４０及びゲート絶縁体１４６上には、複数のゲート線１２１及び複数の維持電極線１３１を含む複数のゲート導電体が形成されている。
ゲート線１２１は、ゲート信号を伝達して、表示領域（Ｄ）でほぼ横方向にのびる。各ゲート線１２１は上に突出した複数のゲート電極１２４を含み、中間領域（ＩＡ）を通過してパッド領域（ＰＡ）に至り、他の層または外部駆動回路との接続のために広い端部１２９を含む。ゲート信号を生成するゲート駆動回路（図示せず）は、基板１１０上に付着される可撓性印刷回路膜（図示せず）上に装着されたり、基板１１０上に直接装着されたり、基板１１０に集積できる。ゲート駆動回路が基板１１０上に集積されている場合、ゲート線１２１が伸びてこれと直接接続される。
維持電極線１３１は、所定の電圧の供給を受け、維持電極線１３１各々は幹線、複数の維持電極１３３及び端部１３８を含む。各維持電極線１３１は隣接した２つのゲート線１２１の間に位置する。
幹線は表示領域（ＤＡ）でゲート線１２１とほとんど並んでのびて中間領域（ＩＡ）に到達する。幹線は２つの隣接したゲート線１２１のうち、上側に近い。
幹線は表示領域（ＤＡ）でゲート線１２１とほとんど並んでのびて中間領域（ＩＡ）に到達する。幹線は２つの隣接したゲート線１２１のうち、上側に近い。
端部１３８は、中間領域（ＩＡ）に位置し、面積が広いので接触孔１６８を通して維持電極線連結部１７８と接続される。
維持電極１３３は、各々表示領域（ＤＡ）で幹線から分かれて幹線と共に長方形で閉められた領域を定義する。
しかし、維持電極線１３１は、多様な模様を有し、多様に配置される。ゲート導電体１２１、１２３、１３１は、データ導電体１７１、１７４、１７８と同一物質で形成することができる。
維持電極１３３は、各々表示領域（ＤＡ）で幹線から分かれて幹線と共に長方形で閉められた領域を定義する。
しかし、維持電極線１３１は、多様な模様を有し、多様に配置される。ゲート導電体１２１、１２３、１３１は、データ導電体１７１、１７４、１７８と同一物質で形成することができる。
ゲート導電体１２１、１２３、１３１の側面は傾いており、その傾斜角は基板１１０の表面に対して約３０〜８０゜である。
ゲート電極１２４は、ソース電極１９３、ドレーン電極１９５及び有機半導体１５４と重なって薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、薄膜トランジスタのチャンネルはソース電極１９３とドレーン電極１９５の間の有機半導体１５４で形成される。
ゲート電極１２４は、ソース電極１９３、ドレーン電極１９５及び有機半導体１５４と重なって薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、薄膜トランジスタのチャンネルはソース電極１９３とドレーン電極１９５の間の有機半導体１５４で形成される。
画素電極１９０は、薄膜トランジスタ（Ｑ）からデータ電圧の印加を受けて、共通電圧の印加を受ける他の表示板（図示せず）の共通電極（図示せず）と共に電場を生成することによって、２つの電極の間の液晶層（図示せず）の液晶分子の方向を決定する。画素電極１９０と共通電極は、液晶層を誘電体とするキャパシタ（以下、“液晶キャパシタ”とする）を構成して薄膜トランジスタが遮断された後にも印加された電圧を維持する。
遮光部材１７４は、有機半導体１５４の下に位置し、入射光を遮断して光漏洩電流を防止する。
ゲート導電体１２１、１３１上には、複数の線状保護部材１８０が形成されている。保護部材１８０は、無機または有機絶縁物で形成されることができる。無機物の例としては窒化ケイ素及び酸化ケイ素があり、有機物の場合には感光性を有することができて誘電定数が約４.０以下の低誘電率物質が好ましい。このような低誘電率物質は、ゲート絶縁体には不適であるが、単純絶縁には一般的に好ましいものである。
ゲート導電体１２１、１３１上には、複数の線状保護部材１８０が形成されている。保護部材１８０は、無機または有機絶縁物で形成されることができる。無機物の例としては窒化ケイ素及び酸化ケイ素があり、有機物の場合には感光性を有することができて誘電定数が約４.０以下の低誘電率物質が好ましい。このような低誘電率物質は、ゲート絶縁体には不適であるが、単純絶縁には一般的に好ましいものである。
以下、図１〜図３に示した前記有機薄膜トランジスタ表示板を本発明の１つの実施例によって製造する方法について、図４〜図１５Ｂを参照して詳細に説明する。
図４、図６、図８、図１０、図１２及び図１４は、本発明の１つの実施例による有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法の中間段階を示した配置図であり、図５Ａ及び図５Ｂは各々図４の５Ａ-５Ａ'線及び５Ｂ-５Ｂ'線による断面図であり、図７Ａ及び図７Ｂは各々図６の７Ａ-７Ａ'線及び７Ｂ-７Ｂ'線による断面図であり、図９Ａ及び図９Ｂは各々図８の９Ａ-９Ａ'線及び９Ｂ-９Ｂ'線による断面図であり、図１１Ａ及び図１１Ｂは各々図１０の１１Ａ-１１Ａ'線及び１１Ｂ-１１Ｂ'線による断面図であり、図１３Ａ及び図１３Ｂは各々図１２の１３Ａ-１３Ａ'線及び１３Ｂ-１３Ｂ'線による断面図であり、図１５Ａ及び図１５Ｂは各々図１４の１５Ａ-１５Ａ'線及び１５Ｂ-１５Ｂ'線による断面図である。
図４、図６、図８、図１０、図１２及び図１４は、本発明の１つの実施例による有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法の中間段階を示した配置図であり、図５Ａ及び図５Ｂは各々図４の５Ａ-５Ａ'線及び５Ｂ-５Ｂ'線による断面図であり、図７Ａ及び図７Ｂは各々図６の７Ａ-７Ａ'線及び７Ｂ-７Ｂ'線による断面図であり、図９Ａ及び図９Ｂは各々図８の９Ａ-９Ａ'線及び９Ｂ-９Ｂ'線による断面図であり、図１１Ａ及び図１１Ｂは各々図１０の１１Ａ-１１Ａ'線及び１１Ｂ-１１Ｂ'線による断面図であり、図１３Ａ及び図１３Ｂは各々図１２の１３Ａ-１３Ａ'線及び１３Ｂ-１３Ｂ'線による断面図であり、図１５Ａ及び図１５Ｂは各々図１４の１５Ａ-１５Ａ'線及び１５Ｂ-１５Ｂ'線による断面図である。
まず、図４〜図５ｂのように、絶縁基板１１０上にスパッタリングなどで金属層を積層した後に、金属層を写真エッチングして、突出部１７３及び端部１７９を含む複数のデータ線１７１、維持電極線連結部１７８及び複数の遮光部材１７４を形成する。
次に、図６〜図７ｂのように、下部絶縁膜１６０ｐと上部絶縁膜１６０ｑを含む層間絶縁膜１６０を積層する。下部絶縁膜１６０ｐは無機物で形成することができ、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法などで積層する。また、上部絶縁膜１６０ｑは感光性有機物で形成することができ、スピンコーティングで積層することができる。
次に、図６〜図７ｂのように、下部絶縁膜１６０ｐと上部絶縁膜１６０ｑを含む層間絶縁膜１６０を積層する。下部絶縁膜１６０ｐは無機物で形成することができ、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法などで積層する。また、上部絶縁膜１６０ｑは感光性有機物で形成することができ、スピンコーティングで積層することができる。
上部絶縁膜１６０ｑを露光及び現像して接触孔１６２、１６３、１６８の上部分を形成した後、上部絶縁膜１６０ｑをマスクとして下部絶縁膜１６０ｐを乾式エッチングすることによって接触孔１６２、１６３、１６８を完成する。
次に、図８〜図９Ｂのように、上部層間絶縁膜１６０ｑ上に非晶質ＩＴＯ膜を積層した後、写真工程及びエッチング液を使用した湿式エッチング工程でパターニングして複数のソース電極１９３、ドレーン電極１９５を含む複数の画素電極１９０及び複数の接触補助部材８２を形成する。
次に、図８〜図９Ｂのように、上部層間絶縁膜１６０ｑ上に非晶質ＩＴＯ膜を積層した後、写真工程及びエッチング液を使用した湿式エッチング工程でパターニングして複数のソース電極１９３、ドレーン電極１９５を含む複数の画素電極１９０及び複数の接触補助部材８２を形成する。
非晶質ＩＴＯ膜は、約８０℃以下の温度、好ましくは常温で積層する。非晶質ＩＴＯ膜のエッチング液としては、アミン（ＮＨ2）成分が含まれている弱塩基性エッチング液を使用することができ、このように下面層間絶縁膜１６０の損傷を減らすことができる。非晶質ＩＴＯを結晶質ＩＴＯに変えるためにアニーリング過程を追加してもよい。
その次に、図１０〜図１１Ｂのように、約１〜３μｍの厚さの感光性絶縁膜を（スピン）コーティングして、露光及び現像してソース電極１９３及びドレーン電極１９５の一部を露出する複数の開口部１４４及び画素電極１９０のほとんどを露出させる複数の開口部１４５を有する絶縁物質層１４０を形成する。
その次に、図１０〜図１１Ｂのように、約１〜３μｍの厚さの感光性絶縁膜を（スピン）コーティングして、露光及び現像してソース電極１９３及びドレーン電極１９５の一部を露出する複数の開口部１４４及び画素電極１９０のほとんどを露出させる複数の開口部１４５を有する絶縁物質層１４０を形成する。
その次に、図１２〜図１３Ｂのように、開口部１４４に複数の島型有機半導体１５４を形成する。この時、有機半導体溶液をインクジェット印刷した後、約５０〜１５０℃で熱処理して溶媒を除去することによって有機半導体１５４が形成される。
その次に、開口部１４４内の有機半導体１５４の上に、絶縁物溶液を気泡を生ずることなくインクジェット印刷し、約１００〜２５０℃で熱処理して溶媒を除去することによって、ゲート絶縁体１４６を形成する。この方法では、絶縁物溶液が有機半導体１５４に損傷（特に界面の荒れ）を与えないように注意する必要があるが、他方、インクジェット印刷後の熱処理により、画素電極１９０などの前記非晶質ＩＴＯをアニールする副次的効果もある。また、気泡を生じさせないために、加熱は真空容器内部で徐々に昇温して実施することが望ましい。
その次に、開口部１４４内の有機半導体１５４の上に、絶縁物溶液を気泡を生ずることなくインクジェット印刷し、約１００〜２５０℃で熱処理して溶媒を除去することによって、ゲート絶縁体１４６を形成する。この方法では、絶縁物溶液が有機半導体１５４に損傷（特に界面の荒れ）を与えないように注意する必要があるが、他方、インクジェット印刷後の熱処理により、画素電極１９０などの前記非晶質ＩＴＯをアニールする副次的効果もある。また、気泡を生じさせないために、加熱は真空容器内部で徐々に昇温して実施することが望ましい。
このようにすると、有機半導体１５４上部が絶縁物質層１４０及びゲート絶縁体１４６によって完全に囲まれ、また層間絶縁膜１６０で下部を覆われているため、後続工程による有機半導体１５４の損傷を減らすことができる。また、有機半導体１５４及びゲート絶縁体１４６をインクジェット印刷することによって、有機薄膜トランジスタチャンネルの界面特性を改善することができる。
その次に、図１４〜図１５Ｂのように、絶縁物質層１４０及びゲート絶縁体１４６上に金属層を積層して写真エッチングし、ゲート電極１２４及び端部１２９を含む複数のゲート線１２１、そして維持電極１３３及び端部１３８を含む複数の維持電極線１３１を形成する。この時、維持電極線端部１３８は、接触孔１６８を通して維持電極線連結部１７８と接触しないように構成する。
最後に、図１〜図３のように、絶縁膜を積層してパターニングして複数の保護部材１８０を形成する。
以上で本発明の好ましい実施例に対して詳細に説明しましたが、本発明の権利範囲はこれに限定されることはなく、請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。
以上で本発明の好ましい実施例に対して詳細に説明しましたが、本発明の権利範囲はこれに限定されることはなく、請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。
８１、８２ 接触補助部材
１１０ 絶縁基板
１２１、１２９ ゲート線
１２４ ゲート電極
１３１、１３８ 維持電極線
１３３ 維持電極
１４０ 絶縁物質層
１４４、１４５ 開口部
１４６ ゲート絶縁体
１５４ 有機半導体
１６０、１６０ｐ、１６０ｑ 層間絶縁膜
１６２、１６３、１６８ 接触孔
１７１、１７３、１７９ データ線
１７４ 遮光部材
１７８ 維持電極線連結部
１８０ 保護部材
１８１ 接触孔
１９０ 画素電極
１９３ ソース電極
１９５ ドレーン電極
ＤＡ 表示領域
ＩＡ 中間領域
ＰＡ パッド領域
Ｑ 有機薄膜トランジスタ
１１０ 絶縁基板
１２１、１２９ ゲート線
１２４ ゲート電極
１３１、１３８ 維持電極線
１３３ 維持電極
１４０ 絶縁物質層
１４４、１４５ 開口部
１４６ ゲート絶縁体
１５４ 有機半導体
１６０、１６０ｐ、１６０ｑ 層間絶縁膜
１６２、１６３、１６８ 接触孔
１７１、１７３、１７９ データ線
１７４ 遮光部材
１７８ 維持電極線連結部
１８０ 保護部材
１８１ 接触孔
１９０ 画素電極
１９３ ソース電極
１９５ ドレーン電極
ＤＡ 表示領域
ＩＡ 中間領域
ＰＡ パッド領域
Ｑ 有機薄膜トランジスタ
Claims (30)
- 基板と、
前記基板上に形成されているデータ線と、
前記データ線上に形成され、前記データ線を露出させる接触孔を有する絶縁膜と、
前記絶縁膜上に位置して前記接触孔を通して前記データ線と接続されている第１電極と、
前記絶縁膜上に形成されている第２電極と、
前記第１電極及び前記第２電極上に位置する有機半導体と、
前記有機半導体上に形成されているゲート絶縁体と、
前記ゲート絶縁体上に形成されているゲート電極と、
を含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタ表示板。 - 前記有機半導体を囲む絶縁物質をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 前記ゲート絶縁体は、前記絶縁物質で囲まれていることを特徴とする請求項２に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 前記絶縁物質は、有機絶縁物質で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 前記絶縁物質は、前記第２電極の一部を露出する開口部を有することを特徴とする請求項３に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 前記有機半導体は、ポリチェニレンビニレン（ｐｏｌｙｔｈｉｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）、オリゴチオフェン（ｏｌｉｇｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ポリ-３-ヘキシルチオフェン（ｐｏｌｙ−３-ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）または可溶性ペンタセン（ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｅｎｔａｃｅｎｅ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 前記ゲート絶縁体は、フッ素系炭化水素化合物、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）またはポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 前記絶縁膜は、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）膜及び/又は有機膜を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 前記有機半導体の下部に位置した遮光部材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 前記遮光部材は、導電性であることを特徴とする請求項９に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 前記ゲート電極上に位置した保護膜をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 前記基板上に形成されている維持電極線連結部と、
前記維持電極線連結部と接続されて、前記ゲート線と同一層に形成されている維持電極線と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。 - データ線を形成する段階と、
前記データ線上に第１絶縁膜を形成する段階と、
前記第１絶縁膜に前記データ線の一部を露出させる接触孔を形成する段階と、
前記接触孔を通して前記データ線と接続するソース電極を形成する段階と、
ドレーン電極を含む画素電極を形成する段階と、
前記ソース電極及び前記ドレーン電極を露出させる第１開口部を有する第２絶縁膜を形成する段階と、
前記第１開口部に有機半導体を形成する段階と、
前記第１開口部内の前記有機半導体上にゲート絶縁体を形成する段階と、
前記ゲート絶縁体上にゲート電極を形成する段階と、
を含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法。 - 前記有機半導体を形成する段階は、インクジェット法で遂行することを特徴とする請求項１３に記載の有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記有機半導体を形成する段階は、
有機半導体溶液を印刷する段階と、
前記有機半導体溶液から溶媒を除去する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１４に記載の有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法。 - 前記ゲート絶縁体を形成する段階は、インクジェット法で遂行することを特徴とする請求項１４に記載の有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記第２絶縁膜は、前記画素電極の一部を露出させる第２開口部を有することを特徴とする請求項１３に記載の有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記ソース電極及び画素電極を形成する段階は、
透明導電膜を常温で形成する段階と、
前記透明導電膜を写真エッチングでパターニングする段階と、
を含むことを特徴とする請求項１３に記載の有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法。 - 前記透明導電膜を写真エッチングする段階は、塩基性成分を含むエッチング液でエッチングする段階を含むことを特徴とする請求項１８に記載の有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記第１絶縁膜を形成する段階は、
窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）膜を形成する段階と、
前記窒化ケイ素膜上に有機膜を形成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１３に記載の有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法。 - 前記ゲート電極上に保護膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 基板と、
前記基板上に形成されている導電体と、
前記基板及び前記導電体上に形成されて前記導電体の一部を露出させる開口部を有する第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜の開口部により露出された前記導電体部分と接続されている第１電極と、
前記第１絶縁膜上に形成されている第２電極と、
前記第１電極及び前記第２電極と接触する有機半導体と、
前記有機半導体上に形成されている絶縁体と、
前記有機半導体上の前記絶縁体上に形成されている第３電極と、
を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ。 - 前記第１電極はソース電極であり、前記第２電極はドレーン電極であり、前記有機半導体上の絶縁体はゲート絶縁体であり、前記第３電極はゲート電極であることを特徴とする請求項２２に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記有機半導体を囲む第２絶縁膜をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第２絶縁膜は、前記有機半導体上の前記絶縁体を囲むことを特徴とする請求項２４に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記絶縁物質は、有機絶縁物質で構成されていることを特徴とする請求項２４に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第１電極及び前記第２電極は、互いに離れていて実質的に同一距離を維持する境界線を有することを特徴とする請求項２２に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記境界線は、曲線であることを特徴とする請求項２７に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記境界線は、蛇行形状であることを特徴とする請求項２８に記載の薄膜トランジスタ。
- 複数のトランジスタを含む有機薄膜トランジスタ表示板であって、
前記各トランジスタは、請求項２２に記載の薄膜トランジスタであり、
前記各薄膜トランジスタの導電体は、データ線であることを特徴とする有機薄膜トランジスタ表示板。
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