JP2007103931A - 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
【解決手段】基板、基板上に形成されているデータ線、データ線に接続されているソース電極、ソース電極と対向する部分を含むドレーン電極、ソース電極及びドレーン電極上に形成されており、開口部及び接触孔を有する隔壁、開口部に位置し、ソース電極及びドレーン電極と少なくとも一部重なる有機半導体、有機半導体上に形成されているゲート絶縁部材、ゲート絶縁部材上に形成されている遮断部材、データ線と交差し、遮断部材上に形成されているゲート電極を含むゲート線、接触孔を介してドレーン電極に接続されている画素電極を含む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。
【選択図】図2
Description
一対を成す電場生成電極のうちの1つは、通常、スイッチング素子に接続されて電気信号の印加を受け、電気光学活性層は、この電気信号を光学信号に変換することによって映像を表示する。
このような薄膜トランジスタの中で、ケイ素(Si)のような無機半導体の代わりに、有機半導体を使用する有機薄膜トランジスタ(OTFT)に関する研究が活発に行われている。
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、従来の薄膜トランジスタと比較すれば、構造及び製造方法において多くの差がある。
前記遮断部材及び前記画素電極は、IZO又はITOを含むことができる。
前記遮断部材と前記画素電極は異なる層に形成されることができる。
また、前記ソース電極及び前記ドレーン電極はITO又はIZOを含むことができる。
前記ゲート電極は前記遮断部材を完全に覆うことができる。
前記ドレーン電極は、前記維持電極と少なくとも一部重なる部分を含むことができる。
前記ドレーン電極と前記維持電極との間に層間絶縁膜が形成されることができる。
前記有機半導体の下部に位置し、前記データ線と同一層に形成される光遮断膜をさらに含むことができる。
前記隔壁は有機物質を含むことができる。
前記ゲート絶縁部材は有機物質を含むことができる。
前記ゲート電極を覆う保護部材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表示板の製造方法は、基板上に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、前記層間絶縁膜上にソース電極及びドレーン電極を形成する段階、前記ソース電極及び前記ドレーン電極上に開口部及び接触孔を有する隔壁を形成する段階、前記開口部に有機半導体を形成する段階、前記有機半導体上にゲート絶縁部材を形成する段階、前記ゲート絶縁部材上に遮断部材を形成する段階、前記遮断部材及び前記隔壁上にゲート線を形成する段階、前記ゲート線上に、前記接触孔を介して前記ドレーン電極に接続される画素電極を形成する段階を含む。
前記隔壁を表面改質する段階は、前記隔壁が形成された部分と前記隔壁が形成されていない部分での水に対する親和度を異なるようにすることができる。
前記隔壁を表面改質する段階は、前記隔壁上にフッ素含有気体を供給して前記隔壁表面にフッ素化処理をすることができる。
前記ゲート絶縁部材を形成する段階は、ゲート絶縁部材層を塗布する段階、前記表面改質によって前記隔壁が形成されていない部分にのみゲート絶縁部材を残す段階を含むことができる。
前記隔壁を形成する段階は、有機膜を塗布する段階及びパターニングする段階を含み、前記有機膜を塗布する段階において、前記有機膜は、前記乾式エッチングする段階の後の隔壁の厚さより厚く形成することができる。
前記有機半導体を形成する段階及び前記ゲート絶縁部材を形成する段階のうちの少なくとも1つは、インクジェット印刷方法で形成することができる。
図面においては、いろいろな層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体を通じて類似な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”とする場合、これは他の部分の直上にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の“直上にある”とする場合には中間に他の部分がないことを意味する。
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配置図であり、図2は、図1の薄膜トランジスタ表示板のII-II線による断面図である。
透明なガラス、シリコン又はプラスチックなどで形成された絶縁基板110上に、複数のデータ線171、複数の維持電極線172及び光遮断膜174が形成されている。
データ線171、維持電極線172、及び光遮断膜174は、アルミニウム(Al)やアルミニウム合金などのアルミニウム系金属、銀(Ag)や銀合金などの銀系金属、金(Ag)や金合金などの金系金属、銅(Cu)や銅合金などの銅系金属、モリブデン(Mo)やモリブデン合金などのモリブデン系金属、クロム(Cr)、タンタル(Ta)及びチタニウム(Ti)などで形成することができる。また、これらは物理的性質の異なる2つの導電膜(示せず)を含む多重膜構造で構成することもできる。このうちの1つの導電膜は、信号遅延や電圧降下を減少できるように比抵抗の低い金属、例えば、アルミニウム系金属、銀系金属、銅系金属などで形成することができる。他の導電膜は、基板110との接着性が優れており、他の物質、特に、ITO(インジウム錫酸化物)及び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金属、例えば、モリブデン系金属、クロム、タンタル、チタニウムなどで形成される。このような組み合わせの例としては、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。データ線171及び維持電極線172は、その他にも多様な金属又は導電体で形成することができる。
データ線171、維持電極線172、及び光遮断膜174上には層間絶縁膜160が形成されている。層間絶縁膜160は、窒化ケイ素(SiNx)又は酸化ケイ素(SiO2)などの無機絶縁物で形成することができ、その厚さを約200〜500nmに形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133、複数のドレーン電極135、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133及びドレーン電極135は有機半導体と直接接触するため、有機半導体と仕事関数の差の大きくない導電物質で形成され、したがって、有機半導体と電極との間にショットキー障壁(schottky barrier)を低くして、キャリア注入及び移動を容易に行うことができる。このような物質にはIZO又はITOが挙げられる。これらの厚さは約30〜100nmとすることができる。
ドレーン電極135は、光遮断膜174上でソース電極133と対向する部分(以下、‘電極部’という)136、及び維持電極線172と少なくとも一部重なる部分(以下、‘容量部’という)137を含む。電極部136はソース電極133と対向して薄膜トランジスタの一部を成し、容量部137は維持電極線172と重なって、電圧維持能力を強化するためのストレージキャパシタを形成する。
ソース電極133、ドレーン電極135、及び層間絶縁膜160を含んだ基板の前面には隔壁140が形成されている。隔壁140は、溶解工程が可能な感光性有機物質で形成することができ、その厚さは約0.5〜4μmとすることができる。
隔壁140の開口部147内には、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、ソース電極133及びドレーン電極135と接し、その高さが隔壁140より低いために隔壁140で完全に囲まれている。このように有機半導体154が隔壁140によって完全に囲まれて側面が露出されないので、後続工程で有機半導体154の側面から化学液などが浸透することを防止できる。
有機半導体154は、水溶液や有機溶媒に溶解する高分子化合物や低分子化合物を含むことができる。
有機半導体154は、ポリチニレンビニレン(polythienylenevinylene)、ポリ−3−ヘキシルチオフェン(poly 3-hexylthiophene)、ポリチオフェン(polythiophene)、フタロシアニン(phthalocyanine)、金属化フタロシアニン又はそのハロゲン化誘導体を含むことができる。有機半導体154はまた、ペリレンテトラカルボン酸二無水物、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物又はこれらのイミド誘導体を含むことができる。有機半導体154は、ペリレン又はコロネンとこれらの置換基を含む誘導体を含むこともできる。
有機半導体154上にはゲート絶縁部材146が形成されている。ゲート絶縁部材146もまた、隔壁140より高さが低いため、隔壁140で完全に囲まれている。
ゲート絶縁部材146は、比較的に高い誘電定数を有する有機物質又は無機物質で形成される。このような有機物質の例としては、ポリイミド系化合物、ポリビニルアルコール系化合物、ポリフルオラン系化合物、パリレンなどの溶解性高分子化合物が挙げられ、無機物質の例としては、オクタデシルトリクロロシランで表面処理された酸化ケイ素などが挙げられる。
遮断部材126及び隔壁140上には、複数のゲート線121が形成されている。
ゲート線121はゲート信号を伝達し、主に図の横方向に延びてデータ線171及び維持電極線172と交差する。各ゲート線121は、上に突出した複数のゲート電極124と、他の層又は外部駆動回路との接続のための広い端部129とを含む。ゲート信号を生成するゲート駆動回路(示せず)は、基板110上に付着される可撓性印刷回路膜(示せず)上に装着することができ、基板110上に直接装着することもでき、基板110に集積することも可能である。ゲート駆動回路が基板110上に集積する場合、ゲート線121を延長してゲート駆動回路と直接接続することができる。
ゲート線121は、データ線171及び維持電極線172と同一の材料で形成することができる。ゲート線121及びストレージキャパシタ用導電体127の側面もまた、基板110面に対して傾いており、その傾斜角は約30°〜約80°であることが好ましい。
ゲート線121及び隔壁140上には、複数の画素電極191及び複数の接触補助部材81が形成されている。これらはIZO又はITOなどのような透明な導電物質で形成され、その厚さは約30〜約80nmであることができる。
画素電極191は、薄膜トランジスタ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(示せず)の共通電極(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(示せず)の液晶分子の方向を決定する。画素電極191と共通電極は、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ターンオフした後にも印加された電圧を維持する。
画素電極191上には保護部材180が形成されている。保護部材180は有機薄膜トランジスタを保護するためのものであって、基板の一部分又は全面に形成することができ、場合によって省略することもできる。
図3、図5、図7、図9、図12、及び図14は、図1及び図2の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の中間段階での配置図であり、図4は、図3の有機薄膜トランジスタ表示板のIV-IV線による断面図であり、図6は、図5の有機薄膜トランジスタ表示板のVI-VI線による断面図であり、図8は、図7の有機薄膜トランジスタ表示板のVIII-VIII線による断面図であり、図10は、図9の有機薄膜トランジスタ表示板のX-X線による断面図であり、図11は、図10の有機薄膜トランジスタ表示板の連続工程を示した断面図であり、図13は、図12の有機薄膜トランジスタ表示板のXIII-XIII線による断面図であり、図15は、図14の有機薄膜トランジスタ表示板のXV-XV線による断面図である。
次に、図5及び図6に示したように、窒化ケイ素を化学気相蒸着して層間絶縁膜160を形成し、層間絶縁膜160上に感光膜を塗布し、写真エッチングして、接触孔162、163を形成する。
次に、図9及び図10に示したように、基板全面に感光性有機膜を塗布し現像して、複数の開口部147及び複数の接触孔145を有する隔壁140を形成する。この時、隔壁140は所望の厚さより厚く形成し、例えば、2〜30μmの厚さに形成する。
第1に、インクジェット印刷方法を利用する。
まず、開口部147内に有機半導体溶液を滴下した後、乾燥して、島型の有機半導体154を形成する。次いで、有機半導体154上にゲート絶縁部材溶液を滴下した後、乾燥して、所定の厚さのゲート絶縁部材146を形成する。
まず、隔壁140を表面改質する。表面改質とは、プラズマを利用して物質の表面を親水性(hydrophilic)又は疏水性(hydrophobic)に変える技術である。
本実施例では、隔壁140をプラズマ雰囲気でフッ素化処理する。例えば、乾式エッチングチャンバーで、CF4、C2F6又はSF6のようなフッ素含有気体を酸素気体(O2)及び/又は不活性気体と共に供給する。この場合、有機物質で形成された隔壁140は、表面で炭素(C)−フッ素(F)結合が行われてフッ素化処理され、開口部147及び接触孔145を介して露出されているソース電極133、ドレーン電極135、及び層間絶縁膜160は無機物質で形成されるため、フッ素化処理されない。このようにフッ素化処理することによって、隔壁140の表面は疏水性に改質され、開口部147及び接触孔145を介して露出された部分は相対的に親水性を有する。
次に、乾燥過程などによって溶媒を除去すれば、開口部147内に島型の有機半導体154が形成され、接触孔145内にも有機半導体残留物154aが残る。
このように表面改質を通じて基板上に親水性領域及び疏水性領域を定義し、これを利用して有機半導体154及びゲート絶縁部材146を形成する場合、印刷方法やシャドーマスクを使用する場合より簡単であり、しかも作業時間及び費用を節減することができる。
次に、基板前面を乾式エッチングして、接触孔145内に残っている有機半導体残留物154a及びゲート絶縁部材残留物146aを除去する。この時、有機半導体154及びゲート絶縁部材146は、遮断部材126により覆われているので除去されない。また、この時に隔壁140も共にエッチングされて、有機半導体残留物154aとゲート絶縁部材残留物146aの厚さの合計の分だけ、隔壁140の高さもまた低くなる。
まず、前述の方法に従って隔壁140を表面改質し、開口部147内に有機半導体154、及び接触孔145内に有機半導体残留物154aを形成する。
次に、ゲート絶縁部材溶液を、スピンコーティング又はスリットコーティングなどによって基板全面に形成する。
このような3種類の方法で、有機半導体154及びゲート絶縁部材146を形成することができる。
この時、ゲート電極124は、遮断部材126を完全に覆うことのできる大きさで形成する。このようにゲート電極124が遮断部材126を完全に覆うことによって、写真エッチング工程で使用するエッチング液などが、ITO又はIZOのように耐薬品性の弱い物質で形成された遮断部材126に流入することを防止でき、下部のゲート絶縁部材146及び有機半導体154を保護することができる。
一方、遮断部材126及び画素電極191はIZO又はITOなどの同一物質で形成することができるが、異なる層に形成する必要がある。つまり、遮断部材126はゲート線121を形成する前に、画素電極191はゲート線121を形成した後に、各々形成しなければならない。ITO又はIZOは耐薬品性が弱いため、後続工程で使用される金属用エッチング液などにより損傷しやすい。前述のように、遮断部材126はゲート電極124で完全に覆うことによってエッチング液などから保護できるが、画素電極191はそのまま露出されているため、金属用エッチング液などにより損傷しやすい。したがって、画素電極191をゲート線121形成の後に形成することによってこれを防止することができる。
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の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いろいろな変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。
110 絶縁基板
121 ゲート線
124 ゲート電極
126 遮断部材
129 ゲート線の端部
133 ソース電極
135 ドレーン電極
136 電極部
137 容量部
145 接触孔
146 ゲート絶縁部材
147 開口部
154 有機半導体
160 層間絶縁膜
162、163 接触孔
171 データ線
172 維持電極線
173 データ線の突出部
174 光遮断膜
177 維持電極
179 データ線の端部
191 画素電極
Claims (25)
- 基板と、
前記基板上に形成されているデータ線と、
前記データ線に接続されているソース電極と、
前記ソース電極と対向する部分を含むドレーン電極と、
前記ソース電極及び前記ドレーン電極上に形成されており、開口部及び接触孔を有する隔壁と、
前記開口部に位置し、前記ソース電極及び前記ドレーン電極と少なくとも一部重なる有機半導体と、
前記有機半導体上に形成されているゲート絶縁部材と、
前記ゲート絶縁部材上に形成された遮断部材と、
前記データ線と交差し、前記遮断部材上に形成されているゲート電極を含むゲート線と、
前記接触孔を介して前記ドレーン電極に接続されている画素電極と、
を含む、有機薄膜トランジスタ表示板。 - 前記遮断部材及び前記画素電極は同一物質を含む、請求項1に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 前記遮断部材及び前記画素電極はIZO又はITOを含む、請求項2に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 前記遮断部材と前記画素電極は異なる層に形成されている、請求項2又は3に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 前記ソース電極及び前記ドレーン電極はIZO又はITOを含む、請求項1に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 前記ゲート電極は前記遮断部材を完全に覆う、請求項1に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 前記データ線と同一層に形成されている維持電極をさらに含む、請求項1に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 前記ドレーン電極は、前記維持電極と少なくとも一部重なる部分を含む、請求項7に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 前記ドレーン電極と前記維持電極との間に層間絶縁膜が形成されている、請求項8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、前記データ線と同一層に形成される光遮断膜をさらに含む、請求項1に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 前記隔壁は、前記開口部及び前記接触孔を除いた基板全面に形成されている、請求項1に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 前記隔壁は有機物質を含む、請求項1に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 前記ゲート絶縁部材は有機物質を含む、請求項1に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 前記ゲート電極を覆う保護部材をさらに含む、請求項1に記載の有機薄膜トランジスタ表示板。
- 基板上にデータ線を形成する段階と、
前記データ線上に層間絶縁膜を形成する段階と、
前記層間絶縁膜上にソース電極及びドレーン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上に、開口部及び接触孔を有する隔壁を形成する段階と、
前記開口部に有機半導体を形成する段階と、
前記有機半導体上にゲート絶縁部材を形成する段階と、
前記ゲート絶縁部材上に遮断部材を形成する段階と、
前記遮断部材及び前記隔壁上にゲート線を形成する段階と、
前記ゲート線上に、前記接触孔を介して前記ドレーン電極に接続される画素電極を形成する段階と、
を含む、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、
前記隔壁を表面改質する段階と、
有機半導体層を塗布する段階と、
前記表面改質によって前記隔壁が形成されてない部分にのみ有機半導体を残す段階と、
を含む、請求項15に記載の有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法。 - 前記隔壁を表面改質する段階は、前記隔壁が形成された部分と前記隔壁が形成されていない部分での水に対する親和度を異なるようにする、請求項16に記載の有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記隔壁が形成された部分は、前記隔壁が形成されていない部分より水に対する親和度が小さい、請求項17に記載の有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記隔壁を表面改質する段階は、前記隔壁上にフッ素含有気体を供給して前記隔壁表面にフッ素化処理をする、請求項16に記載の有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記ゲート絶縁部材を形成する段階は、
ゲート絶縁部材層を塗布する段階と、
前記表面改質によって前記隔壁が形成されていない部分にのみゲート絶縁部材を残す段階と、
を含む、請求項16に記載の有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法。 - 前記遮断部材を形成する段階の後に、乾式エッチングする段階をさらに含む、請求項15に記載の有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記隔壁を形成する段階は、有機膜を塗布する段階及びパターニングする段階を含み、
前記有機膜を塗布する段階において、前記有機膜は、前記乾式エッチングする段階の後の隔壁の厚さより厚く形成する、請求項21に記載の有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法。 - 前記ゲート絶縁部材を形成する段階及び前記遮断部材を形成する段階は、
ゲート絶縁膜を塗布する段階と、
前記遮断部材を形成する段階と、
前記遮断部材をマスクとして前記ゲート絶縁膜をパターニングする段階と、
を含む、請求項15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及び前記ゲート絶縁部材を形成する段階のうちの少なくとも1つはインクジェット印刷方法で形成する、請求項15に記載の有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記画素電極を形成する段階の後に、保護部材を形成する段階をさらに含む、請求項15に記載の有機薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
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