JP2007201476A - 表示装置とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜トランジスタの特性が向上した表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置は、絶縁基板と；絶縁基板上に形成され、導電膜を含むデータ配線と；導電膜と電気的に接続されている少なくとも１つのソース電極と、ソース電極と離間するようにソース電極の周縁に沿って形成されているドレイン電極とを含む薄膜トランジスタと；導電膜と電気的に接続されている画素電極とを含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置とその製造方法に関し、より詳しくは、薄膜トランジスタの特性が向上した表示装置とその製造方法に関する。

最近、表示装置の中で小型、軽量化の長所を有する平板表示装置（ｆｌａｔ ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ）が脚光を浴びている。このような平板表示装置は、液晶表示装置（ＬＣＤ）と有機電界発光装置（ＯＬＥＤ）などを含み、薄膜トランジスタが形成された基板を含む点で共通している。例えば、液晶表示装置は、薄膜トランジスタが形成されている薄膜トランジスタ基板、カラーフィルタが形成されているカラーフィルタ基板、及び両基板の間に液晶層が位置している液晶表示パネルを含む。

ここで、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）は、ゲート電極と、このゲート電極を中心に相互分離しているソース電極及びドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極の間の空間に形成されている半導体層とを有する。そして、ソース電極とドレイン電極とが離間している空間をチャネル領域と定義している。一般的な薄膜トランジスタでは、チャネル領域の幅（Ｗ）が大きく、チャネル領域の長さ（Ｌ）が短いほど、オン電流（ｏｎ−ｃｕｒｒｅｎｔ）値が上昇して薄膜トランジスタの特性が向上する。

しかし、従来のチャネル領域は、ほぼ直線またはＪ字状の形状であって、少なくとも一方向が開放された形状に製造された。このようなチャネル領域の形状は、チャネル領域の幅（Ｗ）／チャネル領域の長さ（Ｌ）の値を相対的に最大化することができないという問題点がある。

そこで、本発明の目的は、薄膜トランジスタの特性が向上した表示装置とその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、絶縁基板と；絶縁基板上に形成され、導電膜を含むデータ配線と；導電膜と電気的に接続されている少なくとも１つのソース電極と、ソース電極と離間するようにソース電極の周縁に沿って形成されているドレイン電極とを含む薄膜トランジスタと；導電膜と電気的に接続されている画素電極とを含むことを特徴とする表示装置を提案する。

ここで、ドレイン電極は、ソース電極を取り囲むように構成することができる。
そして、ソース電極とドレイン電極とが離間している空間をチャネル領域と定義し、薄膜トランジスタはチャネル領域に形成されている有機半導体層を含むように構成できる。
また、チャネル領域を取り囲みながらチャネル領域の少なくとも一部を露出させる隔壁をさらに有し、有機半導体層は隔壁の内部に位置するように構成できる。

ここで、データ配線と絶縁状態で交差して画素領域を定義するゲート線と、ゲート線から分岐して有機半導体層上に位置するゲート電極とを含むゲート配線をさらに含むように構成できる。
そして、ソース電極、ドレイン電極及び画素電極は、ＩＴＯ(ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ)及びＩＺＯ(ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ)のうちのいずれか１つを含むように構成できる。

また、導電膜とソース電極の間、及び導電膜とドレイン電極の間には層間絶縁膜が介在しており、層間絶縁膜には、ソース電極と導電膜を相互に接続するソース接触孔と、画素電極と導電膜を相互に接続する画素接触孔とを備えるように構成できる。
ここで、データ配線はゲート線と絶縁状態で交差するデータ線を含み、層間絶縁膜にはデータ線とドレイン電極を相互接続させるドレイン接触孔を形成することができる。

そして、層間絶縁膜は１〜５の誘電率を有するように構成できる。
また、ドレイン電極は、円、楕円及び多角形のうちのいずれか１つの形状でなる環状であり、ソース電極は島状でドレイン電極の内部に位置するように構成できる。
そして、導電膜は、チャネル領域に入射する光を遮断するように構成できる。
また、本発明に係る表示装置は、絶縁基板と；絶縁基板上に形成されているデータ配線と；データ配線と電気的に接続されているドレイン電極と；ドレイン電極と離間するように形成され、ドレイン電極によって取り囲まれた島状のソース電極と；ソース電極と電気的に接続されている導電膜と；導電膜と電気的に接続されている画素電極とを含む。

ここで、ドレイン電極は、開放した区間のない複数個の環状に形成されており、ソース電極は各々のドレイン電極の内部に位置するように構成できる。
そして、導電膜はデータ配線と同時に形成され、ドレイン電極とソース電極とが離間する空間を覆うように構成できる。
本発明に係る表示装置の製造方法は、絶縁基板上に導電膜を含むデータ配線を形成する段階と；データ配線上にソース接触孔、ドレイン接触孔及び画素接触孔を有するように層間絶縁膜を形成する段階と；層間絶縁膜上に前記ソース接触孔を通じて前記導電膜と接続されている少なくとも１つのソース電極、ソース電極と離間するようにソース電極の周縁に沿って形成されているドレイン電極、及び画素接触孔を通じて導電膜と接続されている画素電極を形成する段階とを含むことを特徴とする。

ここで、ドレイン電極は、ソース電極を取り囲みながらソース電極を露出させるように形成することができる。
そして、ソース電極、ドレイン電極及び画素電極を形成する段階は、層間絶縁膜上に金属層を形成した後、金属層をパターニングしてソース電極と前記ドレイン電極を形成する段階と；層間絶縁膜上にＩＴＯ(ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ)及びＩＺＯ(ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ)のうちのいずれか１つを含む電極物質層を形成した後、電極物質層をパターニングして画素電極を形成する段階とを含むように構成できる。

また、ソース電極、ドレイン電極及び前記画素電極を形成する段階は、層間絶縁膜上に電極物質層を形成する段階と；電極物質層をパターニングしてソース電極、ドレイン電極及び画素電極を形成する段階とを含むように構成できる。
ここで、電極物質層は、ＩＴＯ(ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ)及びＩＺＯ(ｉｎｄｉｕｍｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ)のうちのいずれか１つを含むように構成できる。

そして、層間絶縁膜は、１〜５の誘電率を有する有機膜を含むように構成できる。
また、データ配線と絶縁状態で交差して画素領域を定義するゲート線と、ゲート線から分岐して有機半導体層上に位置するゲート電極とを含むゲート配線を形成する段階をさらに含むように構成できる。

本発明によれば、薄膜トランジスタの特性が向上した表示装置とその製造方法が提供される。

以下、添付された図面を参照しながら本発明についてさらに詳細に説明する。
説明に先立って、本発明の説明において、色々な種類の表示装置の中で液晶表示装置を一例として挙げて説明する。また、以下において、ある膜（層）が他の膜（層）の‘上に’形成されて（位置して）いるということは、２つの膜（層）が接している場合だけでなく、２つの膜（層）の間に他の膜（層）が存在する場合も含む。そして、以下の説明においては、液晶表示装置を構成するさまざまな構成要素の中で、従来の技術と区別される特徴の薄膜トランジスタ基板について詳細に説明し、それ以外の構成要素は従来の技術による。

図１は本発明による薄膜トランジスタ基板の配置図を概略的に示したものであり、図２は図１のII-II線に沿った断面図である。
本発明による薄膜トランジスタ基板１００は、絶縁基板１１０と；絶縁基板１１０上に形成され、一方向に延長されているデータ線１２１と、データ線１２１から分離されている導電膜１２３を含むデータ配線１２１、１２３と；データ配線１２１、１２３を覆っている層間絶縁膜１３０と；層間絶縁膜１３０上に形成されているドレイン電極１４１、ソース電極１４３及び画素電極１４５と；ドレイン電極１４１とソース電極１４３とが離間している空間に形成されている有機半導体層１５０と；データ線１２１と絶縁状態で交差するゲート線１６１と、ゲート線１６１から分岐して有機半導体層１５０上に形成されているゲート電極１６３とを含むゲート配線１６１、１６３とを含む。

絶縁基板１１０はガラスまたはプラスチックで形成することができる。絶縁基板１１０をプラスチックで形成する場合、薄膜トランジスタ基板１００に柔軟性を付与することができる長所があるが、熱に弱い短所がある。有機半導体層１５０が適用された場合には、半導体層の形成を常温及び常圧で遂行することができるため、プラスチック素材の絶縁基板１１０を用いることが容易であるという長所がある。ここで、プラスチック種類としては、ポリカーボン（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリエーテルサルホン(ＰＥＳ)、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などを用いることが可能である。

絶縁基板１１０上にはデータ配線１２１、１２３が形成されている。データ配線１２１、１２３は、絶縁基板１１０上に一方向に延長されているデータ線１２１と、データ線１２１の端部に設けられ、外部から駆動または制御信号の伝達を受けるデータパッド（図示せず）と、後述するゲート電極１６３に対応する部分に形成されている導電膜１２３とを含む。ここで、導電膜１２３は、有機半導体層１５０を覆う光遮断膜であり得る。データパッド（図示せず）は、外部から駆動及び制御信号の伝達を受け、データ線１２１に駆動及び制御信号を印加する。そして、導電膜１２３は、有機半導体層１５０に入射する光を遮断し、ソース電極１４３と画素電極１４５を相互接続させる役割を果たす。導電膜データ配線１２１、１２３の材料としては、安価で伝導度の良いＡｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｄ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのうちの少なくともいずれか１つを含むように構成できる。そして、データ配線１２１、１２３は、前述の材料のうちの少なくともいずれか１つを含む単一層または複数層で形成することができる。

本発明の実施形態においては、データ配線１２１、１２３の形成過程で用いられる化学物質から有機半導体層１５０を保護して有機半導体層１５０の特性が劣化することを防止するために、データ配線１２１、１２３を先に形成し、データ配線１２１、１２３上に層間絶縁膜１３０を形成する構造を採用している。
絶縁基板１１０上には層間絶縁膜１３０がデータ配線１２１、１２３を覆っている。層間絶縁膜１３０には、データ線１２１とドレイン電極１４１の間、ソース電極１４３と導電膜１２３の間、及び画素電極１４５と導電膜１２３の間をそれぞれ接続するためのドレイン接触孔１３１、ソース接触孔１３３、及び画素接触孔１３５が形成されている。導電膜１２３上に位置する層間絶縁膜１３０は、導電膜１２３がフローティング電極として作用することを防止し、導電膜１２３を平坦化する。そして、導電膜１２３は、ソース電極１４３と接続されてソース電極１４３の役割を果たすので、上部のゲート電極１６３と導電膜１２３の間にキャパシタンス（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）Ｃが形成される。このようなキャパシタンスは寄生容量として作用し、薄膜トランジスタの特性を低下させる。これを最小化するために、本発明に適用される層間絶縁膜１３０は誘電率の低いものを用いることが好ましい。より詳しくは、１〜５の誘電率を有する層間絶縁膜１３０を用いることができる。

層間絶縁膜１２３は、光透過率が良くなければならず、また、以後の工程で安定的でなければならない。一例として、層間絶縁膜１２３は、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）のような有機膜と、アクリル系の感光膜、または有機膜と無機膜の二重層で構成することもできる。有機膜と無機膜の二重層の場合、無機膜としては数百Å厚さの窒化ケイ素層を用いることができ、有機膜から有機半導体層１５０への不純物の流入を防止する。

層間絶縁膜１３０上には、ドレイン電極１４１、ソース電極１４３及び画素電極１４５が形成されている。ドレイン電極１４１は、ドレイン接触孔１３１を通じてデータ線１２１と接続されており、ソース電極１４３を取り囲んでいる。より詳しくは、ドレイン電極１４１は、少なくとも１つのソース電極１４３と所定の間隔だけ離間して、ソース電極１４３の周縁に沿って形成されている。ドレイン電極１４１は開放した区間のない環状であって、円形、多角形及び楕円形などの形状または略閉ループ（ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ）の形状をなすことができる。そして、ソース電極１４３は、ドレイン電極１４１の内部に島状で形成されている。ソース電極１４３は、１つまたは互いに分離された複数個に形成することができ、ソース電極１４３が複数個形成する場合に、ドレイン電極１４１は各々のソース電極１４３を取り囲んでいる。一例として、図１に示すように、略四角環状を有する２つのドレイン電極１４１が相互接続されており、２つのドレイン電極１４１の内部にソース電極１４３が位置している。そして、ソース電極１４３は、ソース接触孔１３３を通じて導電膜１２３と電気的に接続されている。

ここで、ドレイン電極１４１とソース電極１４３とが離間している空間をチャネル領域（Ｃ）と定義し、ドレイン電極１４１とソース電極１４３との間の距離はチャネル領域（Ｃ）の長さ（Ｌ）であり、ソース電極１４３と対応するドレイン電極１４１の内側面に沿った長さはチャネル領域（Ｃ）の幅（Ｗ）である。チャネル領域（Ｃ）はソース電極１４３を取り囲んでおり、開放した区間のない環状であって、略円形、多角形及び楕円形のうちのいずれか１つの形状に形成することができる。一般的に、薄膜トランジスタのオン電流（ｏｎ−ｃｕｒｒｅｎｔ）は、チャネル領域（Ｃ）の幅（Ｗ）／チャネル領域の距離（Ｌ）の値に比例する。本発明による薄膜トランジスタは、ソース電極１４３がドレイン電極１４１によって取り囲まれているため、従来の直線またはＪ字形状のチャネル領域（Ｃ）と比べて相対的にチャネル領域の幅（Ｗ）が増加する。これによって、薄膜トランジスタのオン電流値が増加するので、薄膜トランジスタの特性が向上する。また、このような構造を採用することによって、従来のチャネル領域（Ｃ）と比べてソース電極１４３の面積が相対的に減少するようになり、そのためゲート電極１６３とソース電極１４３の間に形成できる寄生容量も減少するようになって、薄膜トランジスタの特性が向上する。

画素電極１４５は、画素接触孔１３５を通じて導電膜１２３と電気的に接続されており、データ線１２１とゲート線１６１によって定義される画素領域の一部を満たしている。画素電極１４５は、導電膜１２３を通じてソース電極１４３から制御または画像信号の印加を受ける。
ドレイン電極１４１、ソース電極１４３及び画素電極１４５は、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などの透明な導電物質を含むことができる。一方、他の実施形態として、ドレイン電極１４１とソース電極１４３は、仕事関数が高いＡｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、ＡｌＮｄのうちの少なくともいずれか１つを利用して形成することができ、画素電極１４５はＩＴＯまたはＩＺＯからなることができる。

一方、図示していないが、他の実施形態として、チャネル領域（Ｃ）と、ドレイン電極１４１及びソース電極１４３の少なくとも一部を露出させる隔壁（図示せず）を層間絶縁膜１３０上に形成することができる。隔壁は、後述する有機半導体層１５０をインクジェット法を通じて形成する場合、有機半導体溶液がチャネル領域（Ｃ）に位置するようにする。

チャネル領域（Ｃ）には有機半導体層（ｏｒｇａｎｉｃ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｌａｙｅｒ）１５０が形成されている。有機半導体層１５０は、露出しているソース電極１４３とドレイン電極１４１も覆っている。有機半導体層１５０は、テトラセンまたはペンタセンの置換基を含む誘導体、またはチオフェンリングの２、５位置を通じて４〜８個が連結されたオリゴチオフェンで構成することができる。そして、有機半導体層１５０は、ペリレンテトラカルボキシリックジアンハイドライド（ｐｅｒｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｌｉｃ ｄｉａｎｈｉｄｒｉｄｅ，ＰＴＣＤＡ) またはこのイミド（ｉｍｉｄｅ）誘導体であるか、或いはナフタレンテトラカルボキシリックジアンハイドライド（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ， ＮＴＣＤＡ）またはこのイミド誘導体で構成し得る。また、有機半導体層１５０は、金属化フタロシアニン（ｍｅｔａｌｌｉｚｅｄ ｐｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）またはそれのハロゲン化誘導体であるか、或いはペリレンまたはコロレンとそれの置換基を含む誘導体であり得る。ここで金属化フタロシアニンに添加される金属としては、銅、コバルト、亜鉛などが好ましい。そして、有機半導体層１５０はチエニレン（ｔｈｉｅｎｙｌｅｎｅ）及びビニレン（ｖｉｎｙｌｅｎｅ）のコオリゴマ（ｃｏ−ｏｌｉｇｏｍｅｒ）またはコポリマー（ｃｏ−ｐｏｌｙｍｅｒ）を用いることができ、チエニレンまたはコロレン（ｃｏｒｏｅｎｅ）とそれらの置換基を含む誘導体を用いることもでき、このような誘導体のアロマティック（ａｒｏｍａｔｉｃ）またはヘテロアロマティックリング（ｈｅｔｅｒｏａｒｏｍａｔｉｃ ｒｉｎｇ）に炭素数１〜３０個のハイドロカーボンチェーン（ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ ｃｈａｉｎ）を１つ以上含む誘導体で構成することもできる。

一方、他の実施形態として、有機半導体層１５０の代りに非晶質シリコンやポリシリコンを半導体層として用いることもできる。
有機半導体層１５０の上部には有機物質からなるゲート絶縁膜１５５が形成されている。有機半導体層１５０とゲート電極１６３とが直接接触するか、またはその間に無機絶縁膜が介在するように位置している場合、有機半導体層１５０の特性が劣化するおそれがある。ゲート絶縁膜１５５は、有機半導体層１５０とゲート電極１６３の直接接触を防止しながら、有機半導体層１５０の特性が維持されるようにする。ゲート絶縁膜１５５は、有機膜の単一層であるか、または有機膜と無機膜を含む複層構造とすることができる。

ゲート絶縁膜１５５上にはゲート配線１６１、１６３が形成されている。ゲート配線１６１、１６３は、上述したデータ線１２１と絶縁状態で交差して画素を定義するゲート線１６１、このゲート線１６１の端部に設けられ、外部から駆動または制御信号の印加を受けるゲートパッド（図示せず）、及びゲート線１４１の分岐であり、後述する有機半導体層１５０と対応する所に形成されているゲート電極１６３を含む。ゲートパッド（図示せず）は、外部から薄膜トランジスタをオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）させるための駆動及び制御信号の印加を受け、ゲート線１６１を通じてゲート電極１６３で伝達する。ゲート配線１６１、１６３もデータ配線１２１、１２３と同様に、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｄ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのうちの少なくともいずれか１つを含むことができ、単一層または複数層で構成することができる。

ゲート配線１６１、１６３と外部に露出したドレイン電極１４１の上部には保護膜１７０が形成されている。保護膜１７０は、アクリル系の感光性有機膜やシリコン窒化膜で形成することができ、ゲート配線１６１、１６３とドレイン電極１４１が外部に露出して不良が発生することを防止する。
以下、図３ａ〜図６ｂを参照して本発明による表示装置の製造方法について説明する。図３ａ〜図６ｂは本発明による薄膜トランジスタ基板の製造方法を順に説明するための平面図と断面図である。

まず、図３ａ及び図３ｂに示すように、絶縁基板１０上にデータ配線物質を加えてデータ配線物質層を形成し、このデータ配線物質層をパターニングしてデータ線１２１、データパッド（図示せず）及び導電膜１２３を形成する。絶縁基板１０としてはガラス、シリコンまたはプラスチックを用いることが可能であり、データ線１２１、データパッド（図示せず）及び導電膜１２３は、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｄ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのうちの少なくとも１つを含むデータ配線物質層をスパッタリングなどの方法によって絶縁基板１０上に蒸着した後、写真蝕刻（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）工程を通じて形成することができる。

次に、図４ａ及び図４ｂに示すように、データ配線１２１、１２３を覆う層間絶縁膜１３０を形成した後、層間絶縁膜１３０上にドレイン電極１４１、ソース電極１４３及び画素電極１４５を形成する。
層間絶縁膜１３０が有機膜の場合には、スピンコーティングまたはスリットコーティング方法によって形成することができ、無機膜の場合には、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ強化化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）法によって形成することができる。本発明においては、導電膜１２３とゲート電極１６３の間に発生する寄生容量を最小化するために、低誘電率の有機膜で形成することが好ましく、必要に応じて無機膜をさらに含むように構成できる。そして、本発明による層間絶縁膜１３０は１〜５の誘電率を有するように構成できる。そして、層間絶縁膜１３０上に所定のパターンを有する感光性有機膜を形成し、この感光性有機膜を遮断膜として利用したエッチング工程を通じてデータ線１２１と導電膜１２３の一部を露出させるドレイン接触孔１３１、ソース接触孔１３３及び画素接触孔１３５を形成する。

ドレイン電極１４１、ソース電極１４３及び画素電極１４５の形成方法は次の通りである。先に、ＩＴＯ(ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ(ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ)のような透明の導電性金属酸化物をスパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）法を通じて層間絶縁膜１３０上に電極物質層を形成する。その後、写真蝕刻工程またはエッチング工程を利用して、電極物質層をパターニングし、ソース接触孔１３３を通じて導電膜１２３と接続されている少なくとも１つのソース電極１４３、ソース電極１４３と離間するようにソース電極１４３を取り囲んでいて、ドレイン接触孔１４１を通じてデータ線１２１と接続されているドレイン電極１４１、及び画素領域の一部を満たしていて、画素接触孔１３５を通じて導電膜１２３と接続されている画素電極１４５を形成することができる。ここで、ドレイン電極１４１とソース電極１４３とが離間している空間はチャネル領域（Ｃ）と定義される。

他の実施形態として、スパッタリング法を通じて層間絶縁膜１３０上に金属層を蒸着した後、写真蝕刻工程によってこの金属層をパターニングしてドレイン電極１４１とソース電極１４３を先に形成する。形成されるソース電極１４３とドレイン電極１４１は相互に分離されてチャネル領域（Ｃ）を定義し、金属層はデータ配線１２１、１２３またはゲート配線１６１、１６３と同一の金属物質を含むように構成できる。その後、ＩＴＯまたはＩＺＯのような透明の導電性金属酸化物をスパッタリング法を通じて金属物質層を形成した後、金属物質層をパターニングして画素電極１４５を形成することもできる。

前者の方法は、１つの材料及び１つの工程によって電極１４１、１４３、１４５を形成することができるので、工程が容易であり、有機半導体層１５０が適用された場合に、ＩＴＯまたはＩＺＯからなるドレイン電極１４１及びソース電極１４３は、他の金属材料で構成されるソース電極１４３及びドレイン電極１４１に比べて有機半導体層１５０との仕事関数が類似しており、薄膜トランジスタの特性が良いという長所がある。後者の方法は、有機半導体層１５０の代りに非晶質シリコンやポリシリコンが半導体層として適用された場合に、金属物質がＩＴＯまたはＩＺＯより仕事関数が大きいため、薄膜トランジスタの特性が良いという長所がある。しかし、上述した工程の長短所は、工程条件と異なる付加的な処理によって無視することができ、ドレイン電極１４１、ソース電極１４３及び画素電極１４５の製造方法は上述した方法に限定されない。

ここで、ドレイン電極１４１とソース電極１４３とが離間している空間はチャネル領域（Ｃ）と定義され、ドレイン電極１４１とソース電極１４３の間の距離はチャネル領域（Ｃ）の長さ（Ｌ）であり、ソース電極１４３と対応するドレイン電極１４１の内側面に沿う長さはチャネル領域（Ｃ）の幅（Ｗ）である。一般的に、薄膜トランジスタのオン電流（ｏｎ−ｃｕｒｒｅｎｔ）は、チャネル領域（Ｃ）の幅（Ｗ）／チャネル領域の距離（Ｌ）の値に比例する。本発明による薄膜トランジスタは、ソース電極１４３がドレイン電極１４１によって取り囲まれているので、従来の直線またはＪタイプのチャネル領域（Ｃ）と比べて相対的にチャネル領域の幅（Ｗ）が増加する。これによって、薄膜トランジスタのオン電流値が増加するので、薄膜トランジスタの特性が向上する。また、このような構造を採用するによって、従来のチャネル領域（Ｃ）と比べてソース電極１４３の面積が相対的に減少するようになることで、ゲート電極１６３とソース電極１４３の間に形成可能な寄生容量も減少するようになって、薄膜トランジスタの特性が向上する。

以後、図５ａ及び図５ｂに示すように、チャネル領域（Ｃ）に蒸発法（ＥＶＡＰＯＲＡＴＩＯＮ）を通じて有機半導体層１５０を形成する。他の方法として、チャネル領域（Ｃ）に有機半導体溶液をインクジェット方式によってドロッピング（ｄｒｏｐｐｉｎｇ）して有機半導体層１５０を形成することもできる。この場合、ドロッピングされた有機半導体溶液がチャネル領域（Ｃ）に位置するようにするために、隔壁（図示せず）を用いることができる。このように製造された有機半導体層１５０はチャネル領域（Ｃ）を覆いながら、ソース電極１４３及びドレイン電極１４１と少なくとも一部が接している。有機半導体溶液としては、ペリレンテトラカルボキシリックジアンハイドライド（ｐｅｒｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｌｉｃ ｄｉａｎｈｉｄｒｉｄｅ，ＰＴＣＤＡ) またはそのイミド（ｉｍｉｄｅ）誘導体であるか、或いはナフタレンテトラカルボキシリックジアンハイドライド（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ， ＮＴＣＤＡ）またはそのイミド誘導体で形成することができる。また、有機半導体層１５０は、金属化フタロシアニン（ｍｅｔａｌｌｉｚｅｄ ｐｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）またはそのハロゲン化誘導体であるか、或いはペリレンまたはコロレンとその置換基を含む誘導体であり得る。ここで金属化フタロシアニンに添加される金属としては、銅、コバルト、亜鉛などが好ましい。そして、有機半導体層１５０はチエニレン（ｔｈｉｅｎｙｌｅｎｅ）及びビニレン（ｖｉｎｙｌｅｎｅ）のコオリゴマ（ｃｏ−ｏｌｉｇｏｍｅｒ）またはコポリマー（ｃｏ−ｐｏｌｙｍｅｒ）を用いることができ、チエニレンまたはコロレン（ｃｏｒｏｅｎｅ）とそれらの置換基を含む誘導体を用いることもでき、このような誘導体のアロマティック（ａｒｏｍａｔｉｃ）またはヘテロアロマティックリング（ｈｅｔｅｒｏａｒｏｍａｔｉｃ ｒｉｎｇ）に炭素数１〜３０個のハイドロカーボンチェーン（ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ ｃｈａｉｎ）を１つ以上含む誘導体を含むように構成できる。

一方、他の実施形態として、本発明は、半導体層が有機物の場合だけでなく、非晶質シリコンまたはポリシリコンの場合にも適用することができる。次に、図６ａ及び６ｂに示すように、有機半導体層１５０上にゲート絶縁膜１５５を形成した後、データ線１２１と絶縁状態で交差してゲート線１６１とこのゲート絶縁膜１５５上に位置するようにゲート電極１６３を含むゲート配線１６１、１６３を形成する。

ゲート絶縁膜１５５が感光性有機膜からなる場合、ゲート絶縁膜１５５はコーティング、露光及び現像を通じて形成することができ、シリコン窒化物のような無機膜からなる場合、蒸着と写真蝕刻工程を通じて形成することができる。ゲート絶縁膜１５５は、有機半導体層１５０とゲート電極１６３の直接接触を防止しながら有機半導体層１５０の特性が維持されるようにする。

ゲート配線１６１、１６３は、金属物質を含むゲート配線物質層をスパッタリングなどの方法によってゲート絶縁膜１５５上に蒸着する。その後、写真蝕刻工程を通じてデータ線１２１と絶縁交差するゲート線１６１、ゲート線１６１の端部に設けられたゲートパッド（図示せず）、及びゲート線１６１から分岐してゲート絶縁膜１５５上に位置するゲート電極１６３を含むゲート配線１６１、１６３に形成することができる。ゲート配線１６１、１６３は、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｄ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのうちの少なくとも１つを含むことができ、金属単一層または金属多重層であっても良い。

次いで、ゲート配線１６１、１６３と外部に露出したドレイン電極１４１を覆うように、図２に図示した保護膜１７０を形成することによって、薄膜トランジスタ基板１００が完成する。
本発明は、液晶表示装置またはＯＬＥＤ（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、電気泳動表示装置（ｅｌｅｃｔｒｏ ｐｈｏｒｅｔｉｃ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙ）などの表示装置に用いることができる。なお、本発明のいくつかの実施形態においては、ゲート電極が半導体層の上部に形成されている構造について説明したが、本発明はゲート電極が半導体層の下部に形成されている構造にも適用できることは勿論である。この場合、上述した導電膜の役割を果たす別途の構成要素が付加され得る。

本発明のいくつかの実施形態を図示して説明したが、本発明が属する技術分野の通常の知識を有する当業者であれば、本発明の原則や精神から逸脱せずに本実施形態を変形できることが分かる。本発明の範囲は添付された請求項とその均等物によって決められなければならない。

本発明による薄膜トランジスタ基板の配置図である。 図１のII-II線に沿った断面図である。 本発明による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するための図面である。 本発明による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するための図面である。 本発明による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するための図面である。 本発明による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するための図面である。 本発明による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するための図面である。 本発明による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するための図面である。 本発明による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するための図面である。 本発明による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するための図面である。

符号の説明

１００ 薄膜トランジスタ基板
１１０ 絶縁基板
１２１ データ線
１２３ 導電膜
１３０ 層間絶縁膜
１３１ ドレイン接触孔
１３３ ソース接触孔
１３５ 画素接触孔
１４１ ドレイン電極
１４３ ソース電極
１４５ 画素電極
１５０ 有機半導体層
１５５ ゲート絶縁膜
１６１ ゲート線
１６３ ゲート電極
１７０ 保護膜

Claims (21)

1. 絶縁基板と、
   前記絶縁基板上に形成され、導電膜を含むデータ配線と、
   前記導電膜と電気的に接続されている少なくとも１つのソース電極と、前記ソース電極と離間するように前記ソース電極の周縁に沿って形成されているドレイン電極とを含む薄膜トランジスタと、
   前記導電膜と電気的に接続されている画素電極と、
   を含むことを特徴とする表示装置。
2. 前記ドレイン電極は、前記ソース電極を取り囲んでいることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記ソース電極と前記ドレイン電極とが離間している空間をチャネル領域と定義し、
   前記薄膜トランジスタは、前記チャネル領域に形成されている有機半導体層を含むことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記チャネル領域を取り囲みながら前記チャネル領域の少なくとも一部を露出させる隔壁をさらに含み、
   前記有機半導体層は、前記隔壁の内部に位置していることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記データ配線と絶縁状態で交差して画素領域を定義するゲート線と、前記ゲート線から分岐して前記有機半導体層上に位置するゲート電極とを含むゲート配線をさらに含むことを特徴とする請求項３または４に記載の表示装置。
6. 前記ソース電極、前記ドレイン電極及び前記画素電極は、ＩＴＯ(ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）及びＩＺＯ(ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ)のうちのいずれか１つを含むことを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 前記導電膜と前記ソース電極との間及び前記導電膜と前記ドレイン電極との間には層間絶縁膜が介在しており、
   前記層間絶縁膜には、前記ソース電極と前記導電膜とを相互に接続するソース接触孔と、前記画素電極と前記導電膜とを相互に接続する画素接触孔とが設けられていることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
8. 前記データ配線は前記ゲート線と絶縁交差するデータ線を含み、
   前記層間絶縁膜には、前記データ線と前記ドレイン電極を相互接触させるドレイン接触孔が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
9. 前記層間絶縁膜は、１〜５の誘電率を有することを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
10. 前記ドレイン電極は、円、楕円及び多角形のうちのいずれか１つの形状でなる環状であり、前記ソース電極は島（ｉｓｌａｎｄ）状で前記ドレイン電極の内部に位置していることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
11. 前記導電膜は、前記チャネル領域に入射する光を遮断することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
12. 絶縁基板と、
    前記絶縁基板上に形成されているデータ配線と、
    前記データ配線と電気的に接続されているドレイン電極と、
    前記ドレイン電極と離間するように形成され、前記ドレイ電極によって取り囲まれた島状のソース電極と、
    前記ソース電極と電気的に接続されている導電膜と、
    前記導電膜と電気的に接続されている画素電極と、
    を含むことを特徴とする表示装置。
13. 前記ドレイン電極は開放する区間のない複数個の環状に形成されており、前記ソース電極は各々の前記ドレイン電極の内部に位置していることを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
14. 前記導電膜は、前記データ配線と同時に形成され、前記ドレイン電極と前記ソース電極とが離間している空間を覆うことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
15. 絶縁基板上に導電膜を含むデータ配線を形成する段階と、
    前記データ配線上にソース接触孔、ドレイン接触孔及び画素接触孔を有するように層間絶縁膜を形成する段階と、
    前記層間絶縁膜上に前記ソース接触孔を通じて前記導電膜と接続されている少なくとも１つのソース電極、前記ソース電極と離間するように前記ソース電極の周縁に沿って形成されているドレイン電極、及び前記画素接触孔を通じて前記導電膜と接続されている画素電極を形成する段階と、
    を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
16. 前記ドレイン電極は、前記ソース電極を取り囲みながら前記ソース電極を露出させるように形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の表示装置の製造方法。
17. 前記ソース電極、前記ドレイン電極及び前記画素電極を形成する段階は、
    前記層間絶縁膜上に金属層を形成した後、前記金属層をパターニングして前記ソース電極と前記ドレイン電極を形成する段階と、
    前記層間絶縁膜上にＩＴＯ(ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ)及びＩＺＯ(ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ)のうちのいずれか１つを含む電極物質層を形成した後、前記電極物質層をパターニングして前記画素電極を形成する段階と、
    を含むことを特徴とする請求項１６に記載の表示装置の製造方法。
18. 前記ソース電極、前記ドレイン電極及び前記画素電極を形成する段階は、
    前記層間絶縁膜上に電極物質層を形成する段階と、
    前記電極物質層をパターニングして前記ソース電極、前記ドレイン電極及び前記画素電極を形成する段階と、
    を含むことを特徴とする請求項１６に記載の表示装置の製造方法。
19. 前記電極物質層は、ＩＴＯ(ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ)及びＩＺＯ(ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ)のうちのいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１８に記載の表示装置の製造方法。
20. 前記層間絶縁膜は、１〜５の誘電率を有する有機膜を含むことを特徴とする請求項１８に記載の表示装置の製造方法。
21. 前記データ配線と絶縁交差して画素領域を定義するゲート線と、前記ゲート線から分岐して前記有機半導体層上に位置するゲート電極とを含むゲート配線を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１７または１８に記載の表示装置の製造方法。

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