JP2007300116A - 表示装置とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜トランジスタ特性に優れた表示装置を提供する。
【解決手段】本発明による表示装置は、絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成されておりチャンネル領域を介して離隔配置されているソース電極およびドレイン電極と；前記ソース電極および前記ドレイン電極を少なくとも一部分露出させながら、前記チャンネル領域を囲んでいる開口領域を定義する隔壁と、前記チャンネル領域を覆っており、結晶粒の大きさが互いに異なる第１サブ層と第２サブ層を有する有機半導体層と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は表示装置とその製造方法に関する。より詳しくは、有機半導体層を含む表示装置とその製造方法に関する。

最近、表示装置のなかでも小型、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の例としては、液晶表示装置（ＬＣＤ）、有機電界発光装置（ＯＬＥＤ）等がある。このような平板表示装置は、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を含む。
薄膜トランジスタは、各ピクセルの動作を制御および駆動するスイッチングおよび駆動素子である。薄膜トランジスタは半導体層を含み、半導体層は非晶質シリコンやポリシリコンが使用されるが、最近では有機半導体の適用が進められている。有機半導体（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：ＯＳＣ）は、常温常圧で形成されることができるため、工程単価を下げることができ、熱に弱いプラスチック絶縁基板に適用することができるという長所がある。有機半導体が適用された薄膜トランジスタは、大面積と大量に生産可能な次世代表示装置の駆動素子として評価されている。

有機半導体は、スピンコーティング、露光、現像などの工程を経ずに簡単なインクジェット法で形成されることができる。しかし、インクジェット法で形成された有機半導体は結晶化が十分に行われていないため結晶粒の大きさが比較的に小さい。結晶粒の大きさが小さいと、結晶粒界に水分のような不純物がトラップされてホール注入（ｈｏｌｅ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）を妨害する。これによって、薄膜トランジスタのｏｎ／ｏｆｆ特性と移動度（ｍｏｂｉｌｉｔｙ）が不良になるという問題がある。

したがって、本発明の目的は、薄膜トランジスタの性能が向上した表示装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、薄膜トランジスタの性能が向上した表示装置の製造方法を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明１は、以下の構成を含む表示装置を提供する。
・絶縁基板と、
・前記絶縁基板の上に形成されておりチャンネル領域を介して離隔配置されているソース電極およびドレイン電極と、
・前記ソース電極および前記ドレイン電極を少なくとも一部分を露出させながら、前記チャンネル領域を囲んでいる開口領域を定義する隔壁と、
・前記チャンネル領域を覆っており、結晶粒の大きさが互いに異なる第１サブ層と第２サブ層とを有する有機半導体層。

本発明２は、前記発明１において、前記第２サブ層は、前記第１サブ層の上に形成されており、前記第２サブ層は前記第１サブ層より結晶粒の大きさが大きい、表示装置を提供する。
本発明３は、前記発明２において、前記第１サブ層は、前記開口領域に部分的に形成されており、前記第２サブ層は、前記開口領域の全体に渡って形成されている、表示装置を提供する。

本発明４は、前記発明１または２において、前記開口領域には、陥没部が設けられている、表示装置を提供する。
本発明５は、前記発明４において、前記第１サブ層の少なくとも一部は、前記陥没部に形成されている、表示装置を提供する。
本発明６は、前記発明４において、前記開口領域は外部に拡張された突出領域を有し、前記突出領域は、前記陥没部のうちの少なくとも一部に形成されている、表示装置を提供する。

本発明７は、前記発明４において、前記ソース電極は前記ドレイン電極を囲んでおり、前記チャンネル領域はＣ字形状である、表示装置を提供する。
本発明８は、前記発明７において、前記陥没部のうちの少なくとも一部は、前記ソース電極を囲んでいる、表示装置を提供する。
本発明９は、前記発明７において、前記ドレイン電極は閉ループ部分を有し、前記陥没部のうちの少なくとも一部は、前記閉ループ部分の内部に形成されている、表示装置を提供する。

本発明１０は、前記発明４において、前記ソース電極およびドレイン電極の下部に位置している金属層をさらに含み、前記金属層は、前記陥没部と重ならないように形成されている、表示装置を提供する。
本発明１１は、前記発明１０において、前記金属層を覆っており、前記ソース電極およびドレイン電極の下部に位置した絶縁膜をさらに含み、前記陥没部は、前記絶縁膜に形成されている、表示装置を提供する。

本発明１２は、前記発明４において、前記ソース電極およびドレイン電極はＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）からなる、表示装置を提供する。
本発明１３は、以下の構成を含む表示装置を提供する。
・絶縁基板と、
・前記絶縁基板の上に形成されており陥没部が形成されている絶縁膜と、
・前記絶縁膜の上で前記陥没部に隣接配置されており、チャンネル領域を介して離隔配置されているソース電極およびドレイン電極と、
・少なくとも一部が前記陥没部に形成されている有機層と、
・前記有機層の上に形成されており前記チャンネル領域を覆っている有機半導体層。

本発明１４は、前記発明１３において、前記有機層は有機半導体物質を有する、表示装置を提供する。
本発明１５は、前記発明１４において、前記有機半導体層の結晶粒の大きさは前記有機層の結晶粒の大きさより大きい、表示装置を提供する。
本発明１６は、前記発明１５において、前記絶縁膜の下部に位置した金属層をさらに含み、前記金属層は前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記チャンネル領域と互いに重なるように形成されている、表示装置を提供する。

本発明１７は、以下の段階を含む表示装置の製造方法を提供する。
・絶縁基板の上にチャンネル領域を介して離隔配置されるようにソース電極およびドレイン電極を形成する段階と、
・前記ソース電極および前記ドレイン電極をそれぞれ少なくとも一部分露出させながら、前記チャンネル領域を有する開口領域を定義する隔壁を形成する段階と、
・前記開口領域の少なくとも一部分に第１有機半導体層を形成する段階と、
・前記第１有機半導体層と前記チャンネル領域を覆っている第２有機半導体層を形成する段階。

本発明１８は、前記発明１７において、前記開口領域には陥没部が設けられており、前記第１有機半導体層の少なくとも一部は前記陥没部に形成される、表示装置の製造方法を提供する。
本発明１９は、前記発明１７または１８において、前記第１有機半導体層の形成は、第１有機半導体物質と第１溶媒を含む第１インクを前記開口領域に噴出する段階と、前記第１溶媒を乾燥して除去する段階と、を有する、表示装置の製造方法を提供する。

本発明２０は、前記発明１９において、前記第２有機半導体層の形成は、第２有機半導体物質と第２溶媒を備える前記第２インクを前記開口領域に噴出する段階と、前記第２溶媒を乾燥して除去する段階とを含む、表示装置の製造方法を提供する。
本発明２１は、前記発明２０において、前記第１インクと前記第２インクは同一の組成である、表示装置の製造方法を提供する。

本発明２２は、前記発明２０において、前記第１溶媒と前記第２溶媒は互いに異なる極性を有する、表示装置の製造方法を提供する。
本発明２３は、前記発明２１において、滴下される前記第１インクの体積は、滴下される前記第２インク体積の１５〜３０％である、表示装置の製造方法を提供する。
本発明２４は、前記発明１８において、前記ソース電極およびドレイン電極の形成前に、前記絶縁基板の上に金属層を形成する段階をさらに含み、前記金属層は前記陥没部と重ならないように形成される、表示装置の製造方法を提供する。

本発明によれば薄膜トランジスタの性能が向上した表示装置が提供される。
また、薄膜トランジスタの性能が向上した表示装置の製造方法が提供される。

以下、添付図面を参照して本発明について説明する。
いろいろな実施形態において、同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付与し、同一の構成要素については第１実施形態で代表的に説明し、他の実施形態では省略する。
以下の実施形態では、表示装置のうちの薄膜トランジスタ基板について説明する。実施形態で説明した薄膜トランジスタ基板は、液晶表示装置とＯＬＥＤなどの表示装置に使用される。

図１乃至図４を参照して本発明の第１実施形態による表示装置を説明する。図１は、本発明の第１実施形態による表示装置の配置図である。図２は、本発明の第１実施形態による表示装置におけるゲート電極を説明するための図面である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図である。図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。
絶縁基板１００は、ガラスまたはプラスチックで形成されることができる。絶縁基板１００がプラスチックで形成される場合、表示装置に柔軟性を付与できるという長所がある。有機半導体層８０の形成は、常温、常圧で行われるためプラスチック素材の絶縁基板１００を使用するのに容易であるという長所がある。プラスチックの種類としては、ポリカーボン（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリエーテルスルホン（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）等が可能である。

絶縁基板１００の上には、第１金属配線層１０、２０が形成されている。第１金属配線層１０、２０は、絶縁基板１００の上に一方向に延長されているデータ線１０と画素電極７０を介してデータ線１０と平行して形成されている維持電極線２０をと含む。
図示されていないが、第１金属配線層１０、２０はデータ線１０の端部に設けられて外部から駆動信号または制御信号の伝達を受けるデータパッドをさらに含むことができる。

第１金属配線層１０、２０は、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｄ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのうちの少なくともいずれか一つまたはこれらの合金を含むことができ、単一層または複数の層で設けられることができる。
維持電極線２０は、データ線１０と並んで形成されており、データ線１０と同一の材質で同時に形成される。維持電極線２０は、後述する第１絶縁膜１１０、第２絶縁膜１２０およびドレイン電極６０と共に維持容量（ｓｔｏｒａｇｅ ｃａｐａｃｉｔｙ）を形成する。

第１金属配線層１０、２０の上部には、第１絶縁膜１１０が形成されている。第１絶縁膜１１０は、第１金属配線層１０、２０と第２金属配線層３０、４０の間の電気的絶縁のための層であって、工程性に優れた窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）または酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）等のような無機物質からなる無機膜であり得る。第１絶縁膜１１０には、データ線１０を露出させる接触孔５１が形成されている。接触孔５１では、第２絶縁膜１２０も除去されている。第１絶縁膜１１０は、第１金属配線層１０、２０の形成時に使用される化学物質またはプラズマが残存して接触孔５１のスキ間または界面の間に流入して耐化学性および耐プラズマ性にぜい弱な有機半導体層８０を損傷させる問題を防止する役割も果たす。

第１絶縁膜１１０の上には、第２金属配線層３０、４０が形成されている。第２金属配線層３０、４０は、データ線１０と絶縁交差して画素領域を定義するゲート線３０と、ゲート線３０の分枝のゲート電極４０を含む。ここで、ゲート電極４０は、中央部Ａが空いているドーナツ形状であり、チャンネル領域Ｂを覆っている。ゲート電極４０は、下部からの光がチャンネル領域Ｂに流入することを防止して有機半導体層８０の性能を維持させる。表示装置が液晶表示装置である場合、下部からの光はバックライトで生成された光であり得る。

第２金属配線層３０、４０は、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ、ＡｌまたはＡｌ合金などのような材質からなる金属単一層であるか金属多重層であり得る。ゲート電極４０の厚さｄ１は１５００Å〜３０００Åであり得る。
第２金属配線層３０、４０の上には、第２絶縁膜１２０が形成されている。第２絶縁膜１２０は、シリコン窒化物などで形成されており、下部のゲート電極４０の配置により陥没部５２、５３が形成されている。即ち、下部にゲート電極４０が位置しない部分に周囲より高さが低くなって陥没部５２、５３を形成する。第２絶縁膜１２０の厚さｄ２は、１５００Å〜３０００Åであり得る。

第２絶縁膜１２０は、耐化学性および耐プラズマ性がぜい弱な有機半導体層８０に不純物が流入することを防止する。このような第２絶縁膜１２０は、半導体工程で安定的でなければならず、光透過率の良い材料であるのが好ましい。
第２絶縁膜１２０の上には、透明導電層５０、６０、７０が形成されている。透明導電層５０、６０、７０は、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）からなることができる。透明導電層５０、６０、７０は、接触孔５１を通じてデータ線１０と接続されているソース電極５０、ソース電極５０とチャンネル領域Ｂを介して離隔配置されているドレイン電極６０およびドレイン電極６０と一体をなしている画素電極７０を含む。

ドレイン電極６０は、中央部Ａが空いているドーナツ形状の第１部分６１と、第１部分６１と画素電極７０を連結する第２部分６２を含む。第２部分６２のうちの一部は維持電極線２０と重なって維持容量Ｃを形成する。
ゲート電極４０は、ソース電極５０、ドレイン電極６０およびチャンネル領域Ｂにのみ対応するように形成されている。このように形成されたゲート電極４０によって下部からの光がチャンネル領域Ｂに直接照射されない。

ソース電極５０がドレイン電極６０の第１部分６１を囲んでおり、チャンネル領域Ｂは全体的に‘Ｃ’形状である。
第２絶縁膜１２０と透明導電層５０、６０、７０の上には、隔壁１３０が形成されている。隔壁１３０は、一部が除去されて開口領域１３１を定義しており、開口領域１３１はチャンネル領域Ｂを囲んでいる。開口領域１３１は、ソース電極５０およびドレイン電極６０を一部露出させており、ゲート電極４０より広く形成されている。これによって、開口領域１３１内にはゲート電極４０が位置しなくて周辺より高さの低い陥没部５２、５３が位置するようになる。陥没部５２、５３は、ソース電極５０の周りに沿って形成されている第１陥没部５２とドレイン電極６０の第１部分６１で囲まれている第２部分５３を含む。

隔壁１３０は、有機半導体層８０を形成するための枠の役割を果たす。隔壁１３０は、有機半導体インクが滴下される場合に有機半導体インクの滴下大きさ（ｄｒｏｐ ｓｉｚｅ）が大きかったり正確な位置に落ちない場合、そして滴下大きさが互いに異なる場合などにおいて、有機半導体インクが周囲に拡散する程度が異なって有機半導体層８０が均一に形成されないことを防止するために形成する。つまり、インクジェット法においてインクを落とす位置を予め決めて、インクジェット工程が正確に行われるようにするものである。

隔壁１３０はフッ素系高分子からなり得る。隔壁１３０に滴下されるインクが親水性の場合には隔壁１３０は疎水性、そして滴下されるインクが疎水性の場合には隔壁１３０は親水性であるのがインクを所望の位置に形成させるのに有利である。フッ素系高分子は、発水性（ｗａｔｅｒ ｒｅｐｅｌｌｅｎｃｙ）および発油性（ｏｉｌ ｒｅｐｅｌｌｅｎｃｙ）を同時に有する特性がある。フッ素系高分子としては、これに限定されないが、ＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙ Ｔｅｔｒａ Ｆｌｕｏｒｏ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＦＥＰ（Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＰＦＡ（Ｐｏｌｙ Ｆｌｕｏｒｏ Ａｌｋｏｘｙ）、ＥＴＦＥ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｔｒａ Ｆｌｕｏｒｏ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＶＤＦ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ）などが可能である。

隔壁１３０の内には、有機半導体層（ｏｒｇａｎｉｃ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｌａｙｅｒ）８０が位置している。有機半導体層８０は、チャンネル領域Ｂを覆っており、開口領域１３１によって露出されているソース電極５０とドレイン電極６０を覆っている。有機半導体層８０は、インクジェット法で形成され、水溶液や有機溶媒に溶解される高分子有機半導体物質や低分子有機半導体物質が利用される。高分子有機半導体物質は、一般に溶媒によく溶解されるのでインクジェット工程に適合する。しかし、低分子有機半導体物質のなかにも有機溶媒によく溶解される物質があるのでこれを利用することができる。

一方、有機半導体層８０は、テトラセン（ｔｅｔｒａｃｅｎｅ）またはペンタセン（ｐｅｎｔａｃｅｎｅ）の置換基を含む誘導体であるか、チオフェン環（ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ ｒｉｎｇ）の２、５位置を通して４〜８個が連結されたオリゴチオフェン（ｏｌｉｇｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）であり得る。
有機半導体層８０は、ペリレンテトラカルボキシリックジアンヒドリド（ｐｅｒｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｌｉｃ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ、ＰＴＣＤＡ）またはそのイミド（ｉｍｉｄｅ）誘導体であるかナフタレンテトラカルボキシリックジアンヒドリド（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｌｉｃ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ、ＮＴＣＤＡ）またはそのイミド（ｉｍｉｄｅ）誘導体であり得る。

有機半導体層８０は、金属化フタロシアニン（ｍｅｔａｌｌｉｚｅｄ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）またはそのハロゲン化誘導体とかペリレンまたはコロネ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（ｍｅｔａｌｌｉｚｅｄ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）に添加される金属には銅、コバルト、亜鉛などが好ましい。
有機半導体層８０は、チエニレン（ｔｈｉｅｎｙｌｅｎｅ）およびビニレン（ｖｉｎｙｌｅｎｅ）のコ−オリゴマー（ｃｏ−ｏｌｉｇｏｍｅｒ）またはコ−ポリマー（ｃｏ−ｐｏｌｙｍｅｒ）であり得る。

有機半導体層８０は、チエニレン（ｔｈｉｅｎｙｌｅｎｅ）またはコロネン（ｃｏｒｏｎｅｎｅ）とこれらの置換基を含む誘導体であることもでき、このような誘導体の芳香族（ａｒｏｍａｔｉｃ）またはヘテロ芳香族環（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あり得る。

有機半導体層８０は、下部に形成されている第１サブ層８１と、第１サブ層８１の上部に形成されている第２サブ層８２を含む。第１サブ層８１は主に陥没部５２、５３に形成されており、一部はチャンネル領域Ｂに形成されている。また、第１サブ層８１は、陥没部５２、５３の内でもソース電極５０およびドレイン電極６０の上にはほとんど形成されていない。第２サブ層８２は、開口領域１３１の全体にかけて形成されている。

第１サブ層８１と第２サブ層８２ともインクジェット法で形成され、第１サブ層８１が先に形成された後、第２サブ層８２が形成される。第１サブ層８１と第２サブ層８２は互いに同じ物質からなるか、異なる物質からなることができる。また、第１サブ層８１は有機半導体物質でない有機物からなることができる。
第１サブ層８１が第２サブ層８２と異なる物質であるか有機半導体物質でない場合にも、第１サブ層８１と第２サブ層８２をなす物質は類似の構造を有するのが好ましい。例えば、第１サブ層８１と第２サブ層８２は、炭素骨格は同一であり、炭素骨格に連結されている官能基（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｇｒｏｕｐ）が異なる物質からなることができる。

有機半導体層８０の上部には、第３絶縁膜１４０が形成されている。第３絶縁膜１４０は、有機半導体層８０の劣化を防止し、有機半導体層８０の特性が維持されるようにする。第３絶縁膜１４０もインクジェット法で形成されることができる。第３絶縁膜１４０の上部に他の無機物質を含む追加的な絶縁膜または保護膜を含むことができる。
以下では、図５を参照して有機半導体層８０のサブ層８１、８２の役割を説明する。図５は、図４の‘Ｄ’部分を拡大した図面である。

ゲート電極４０にゲートオン電圧が印加されると薄膜トランジスタＴがオンされながら、正孔がソース電極５０からドレイン電極６０に移動するようになる。図示したように、第１サブ層８１はチャンネル領域Ｂに少量存在し、その大部分は陥没部５２、５３に位置する。第２サブ層８２は、第１サブ層８１とチャンネル領域Ｂを覆っている。
先に形成された第１サブ層８１の結晶粒（グレイン）８１ａの大きさは比較的に小さいのに比べて、後に形成された第２サブ層８２は結晶粒の大きさは非常に大きく、実質的に単一結晶（ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ）状態である。結晶粒８１ａの大きさが比較的に小さい第１サブ層８１には、結晶粒８１ａの間の境界である結晶粒界が形成されている。

第１サブ層８１のようにチャンネル領域Ｂに結晶粒界が存在すれば、結晶粒界に湿気などをトラップすることができる。トラップされた湿気は、薄膜トランジスタのオン／オフ特性と移動度を低下させ、薄膜トランジスタのヒステリシス（ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ）を増加させる。これによって薄膜トランジスタの特性が全般的に不良になる。
一方、第２サブ層８２のように結晶粒が非常に大きい場合、チャンネル領域Ｂに実質的に結晶粒界が存在しない。結晶粒界が存在しないので、湿気などがトラップされる問題が減少して、薄膜トランジスタの特性が向上する。

以上の第１実施形態では、陥没部５２、５３をゲート電極４０の段差を利用して形成した。実施形態とは異なりパターニングによって陥没部が形成されている別途の絶縁膜をさらに含むことも可能である。また、別途の陥没部を形成しないこともでき、この場合には第１サブ層８１はチャンネル領域Ｂにのみ形成される。
図６ａ乃至６ｇは、本発明の第１実施形態による表示装置の製造方法を説明するための図面である。図６ａ乃至図６ｇは図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図である。

まず、図６ａのように絶縁基板１００の上に第１金属層を形成しパターニングしてデータ線１０と維持電極線２０を形成する。その後、化学気相蒸着などの方法で第１絶縁膜１１０を形成する。
次に、図６ｂのように第２金属層を形成しパターニングしてゲート電極４０を形成する。図示していないが、この過程でゲート線３０も共に形成される。ゲート電極４０は、以後に形成されるソース電極５０、ドレイン電極６０およびチャンネル領域Ｂの内に位置するように形成される。その後、化学気相蒸着などの方法で第２絶縁膜１２０を形成する。

次に、図６ｃのように第１絶縁膜１１０と第２絶縁膜１２０をパターニングしてデータ線１０を露出させる接触孔５１を形成する。その後、透明導電物質層を形成しパターニングしてソース電極５０、ドレイン電極６０および画素電極７０を形成する。
ソース電極５０とドレイン電極６０の形成によって‘Ｃ’形状のチャンネル領域Ｂが形成される。

次に、図６ｄのようにチャンネル領域Ｂを囲む隔壁１３０を形成する。隔壁１３０は、ソース電極５０およびドレイン電極６０の一部分とチャンネル領域Ｂを露出させる開口領域１３１を定義する。
開口領域１３１は、ゲート電極４０より大きく設けられている。ゲート電極４０が位置しない第２絶縁膜１２０は、周囲より低くて陥没部５２、５３が形成される。また、チャンネル領域Ｂも両側のソース電極５０およびドレイン電極６０で囲まれて周囲より低くなる。

次に、図６ｅのように開口領域１３１に第１インク２１０を滴下する。第１インク２１０は、第１有機半導体物質と第１溶媒からなっており、インクジェット法で滴下される。第１インク２１０は比較的に少量が滴下され、主に陥没部５２、５３に位置し、一部はチャンネル領域Ｂに位置する。第１インク２１０は、陥没部５２、５３のなかでもソース電極５０およびドレイン電極６０の上にはほとんど位置せず、位置しても少量である。これは、ソース電極５０およびドレイン電極６０をなすＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）と第１インク２１０の間の反発（ｒｅｐｕｌｓｉｏｎ）のためである。

図６ｆを参照すると、滴下された第１インク２１０を乾燥させて第１溶媒を除去すると、第１サブ層８１が形成される。第１サブ層８１は結晶粒の大きさが小さくて、チャンネル領域Ｂに多数の結晶粒界が形成される。
その後、第１サブ層８１が形成された開口領域１３１に第２インク２２０を滴下する。
第２インク２２０は第２有機半導体物質と第２溶媒からなっており、インクジェット法で滴下される。第２インク２２０は第１インク２１０より多量に滴下される。第１インク２１０と第２インク２２０の組成が同一である場合、第１インク２１０のドロッピング量は第２インク２２０の滴下量の１５％〜３０％であり得る。

第２インク２２０は、開口領域１３１の全体を覆うように滴下された後、乾燥される。第２インク２２０の乾燥、即ち、第２サブ層１８２の形成は、第２インク２２０が第１サブ層８１と部分的に接触した状態で行われる。
第２インク２２０の乾燥過程で既に形成されている第１サブ層８１はシード（ｓｅｅｄ）役割を果たす。第１サブ層８１のシード機能によって、第２インク２２０は乾燥時に核生成（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ）と成長（ｇｒｏｗｔｈ）が円滑に行われる。つまり、第１サブ層８１は第２インク２２０の乾燥時に核生成サイト（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ ｓｉｔｅ）を増加させる。

第２インク２２０から形成される第２サブ層８２は、結晶化度（ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｃｒｙｓｔａｌｉｎｉｔｙ）が増加し結晶粒の大きさが増加する。結晶粒の大きさの大きい第２サブ層８２には結晶粒界が実質的に存在しないので、水分などがトラップされて薄膜トランジスタの性能を低下させる問題が減少する。一方、第１サブ層８１によって第２サブ層８２は比較的に一定の特性を有するようになるので薄膜トランジスタの間に品質が不均一になる問題も減少する。

第２サブ層８２の形成過程で、第１サブ層８１が第２インク２２０に溶けてシードの役割を充分に果たしないこともある。第１サブ層８１の溶解を防止するために第１サブ層８１の形成時に第１インク２１０は十分に乾燥されるのが好ましい。第１サブ層８１が部分的に溶解されても、残った部分がシード役割を果たすように第１サブ層８１は一定量以上に形成されるのが好ましい。例えば、第１インク２１０と第２インク２２０が同一の組成である場合、第１インク２１０は第２インク２２０の約１５％以上の量で滴下されるのが好ましい。第１インク２１０の滴下量が第２インク２２０の滴下量の１５％より小さくなれば、第２インク２２０の形成時に第１サブ層８１の大部分が溶解されてシード役割を果たすことができないためである。一方、第１インク２１０の滴下量が第２インク２２０の滴下量の３０％より大きくなれば、チャンネル領域Ｂに第１サブ層８１が過度に多く形成される問題がある。

第１サブ層８１の溶解を防止するために、第２インク２２０の溶媒に第１サブ層８１をよく溶かさない溶媒を使用するのが好ましい。例えば、第１インク２１０の第１溶媒の極性と第２インク２２０の第２溶媒の極性が互いに異なるようにすることができる。
図６ｇは、第２インク２２０を乾燥させて第２サブ層８２を形成した状態を示したものである。第２サブ層８２は開口領域１３１に全面的に形成されている。

その後、インクジェット法で第３絶縁膜１４０を形成すると図３に示す表示装置が完成される。
図７および図８を参照して、本発明の第２実施形態による表示装置を説明する。図７は、本発明の第２実施形態による表示装置における薄膜トランジスタの概略図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による断面図である。

第２実施形態では、隔壁１３０は追加的に除去されて、開口領域１３１から突出している突出領域１３２をさらに定義している。突出領域１３２は、開口領域１３１と連結されている。
突出領域１３２は２つの作用を有する。一つは、第１陥没部５２の面積を広くして第１サブ層８１が形成される面積を広げる。他の一つは、いわゆるコーヒーステイン（ｃｏｆｆｅｅ ｓｔａｉｎ）の影響を減らして比較的に均一な厚さの第１サブ層８１を提供することである。

インクジェットにおいて滴下されたインクは、中央部分と縁部分が均一な厚さを有するように乾燥されない問題がある。中央部分は溶媒の濃度が高くて乾燥が遅い反面、縁部分は溶媒の濃度が低くて乾燥が比較的に速く行われる。インクに溶解されている有機物は乾燥が速く行われる縁部分に移動する。このような過程を経て形成される有機層は、縁の厚さが中央部位より大きい形状を有するようになり、これをコーヒーステインという。

コーヒーステイン現象によって‘Ｅ’部分のように第１サブ層８１は隔壁１３０の周りに沿って厚く形成される。このように第１サブ層８１の厚さが位置によって変わると、第２サブ層８２の品質を均一に形成しにくい。第２実施形態のように突出領域１３２を設ければ、コーヒーステインが発生しても‘Ｆ’のように均一な厚さを有する第１サブ層８１を確保することができる。均一な厚さの第１サブ層８１は第２サブ層８２の品質を均一にする。

図９乃至図１１を参照して、本発明の第３実施形態による表示装置を説明する。図９は、本発明の第３実施形態による表示装置における薄膜トランジスタの概略図である。図１０は、本発明の第３実施形態による表示装置におけるゲート電極を説明するための図面である。図１１は、図９のＸＩ−ＸＩ線による断面図である。
第３実施形態では、チャンネル領域Ｂはほぼ‘Ｕ’字形状であり、ドレイン電極６０に閉ループ部分は形成されていない。ゲート電極４０は第１実施形態のように、ソース電極５０、ドレイン電極６０およびチャンネル領域Ｂの内に位置している。ソース電極５０、ドレイン電極６０およびゲート電極４０の形状変化によって陥没部５２は隔壁１３０の周りに沿ってのみ形成されている。

図１２および図１３を参照して、本発明の第４実施形態による表示装置を説明する。図１２は、本発明の第４実施形態による表示装置における薄膜トランジスタの概略図である。図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線による断面図である。
第４実施形態では、チャンネル領域Ｂはほぼ一字形状であり、ドレイン電極６０に閉ループ部分は形成されていない。ゲート電極４０は第１実施形態とは異なり、ソース電極５０、ドレイン電極６０およびチャンネル領域Ｂの内に限定されていない。陥没部５２は隔壁１３０の周りに沿ってのみ形成されており、ゲート電極４０と多少離隔している。

図１４は、本発明の第５実施形態による表示装置の断面図であって、図１のＩＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面に該当する。
第５実施形態では、チャンネル領域Ｂの下部には光遮断層１１が形成されている。光遮断層１１は、データ線１０と同一の金属層からなっている。
隔壁１３０が定義する開口領域１３１は光遮断層１１より大きく形成されている。光遮断層１１の段差によって隔壁１３０の周りに沿って陥没部５２が形成されており、陥没部５２およびチャンネル領域Ｂには第１サブ層８１が形成されている。

有機半導体層８０の上部には、有機半導体層８０を保護するための有機絶縁膜１５０が形成されている。有機絶縁膜１５０の上にはゲート電極４０が形成されており、ゲート電極４０の上部には第３絶縁膜１４０が形成されている。有機半導体層８０とゲート電極４０が直接接触したり無機絶縁膜を介して位置すると、有機半導体層８０の特性が劣化することがある。有機絶縁膜１５０は、有機半導体層８０とゲート電極４０の直接的な接触を防止しながら有機半導体層８０の特性が維持されるようにする。有機絶縁膜１５０は、インクジェット法で形成されることができる。

ここで、隔壁１３０と第３絶縁膜１４０は画素電極７０の領域まで形成されている。隔壁１３０と第３絶縁膜１４０には、ドレイン電極６０を露出させる接触孔５４が形成されている。画素電極７０は接触孔５４を通じてドレイン電極６０と接続される。
ソース電極５０、ドレイン電極６０および画素電極７０は全てＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）からなることができる。但し、第５実施形態で、画素電極７０はソース電極５０およびドレイン電極６０と同時に形成されない。

第５実施形態によれば、画素電極７０とデータ線１０の間には隔壁１３０および第３絶縁膜１４０が位置していて、画素電極７０とデータ線１０の間の距離が増加される。画素電極７０とデータ線１０の間の距離が増加されると、互いの干渉および容量形成が抑制される。これによって画素電極７０をデータ線１０に近くまたは重なるように形成することができて、開口率（ａｐｅｒｔｕｒｅｒａｔｉｏ）が増加する。このような関係は画素電極７０とゲート線３０も同様であって、画素電極７０をゲート線３０の近くに形成することができる。

図１５は、本発明の第６実施形態による表示装置の断面図である。
第６実施形態では、ソース電極５０とドレイン電極６０が透明導電物質でない金属層からなっている。透明導電物質からなる画素電極７０は、隔壁１３０に形成された接触孔５４を通じてドレイン電極６０と接続されている。
本発明のいくつかの実施形態が図示され説明されたが、本発明の属する技術分野における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外れずに本実施形態を変形できるのが分かる。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る。

本発明の第１実施形態による表示装置の配置図である。 本発明の第１実施形態による表示装置におけるゲート電極を説明するための図面である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。 図４の‘Ｄ’部分を拡大した図面である。 本発明の第１実施形態による表示装置の製造方法を説明するための図面である。 本発明の第１実施形態による表示装置の製造方法を説明するための図面である。 本発明の第１実施形態による表示装置の製造方法を説明するための図面である。 本発明の第１実施形態による表示装置の製造方法を説明するための図面である。 本発明の第１実施形態による表示装置の製造方法を説明するための図面である。 本発明の第１実施形態による表示装置の製造方法を説明するための図面である。 本発明の第１実施形態による表示装置の製造方法を説明するための図面である。 本発明の第２実施形態による表示装置における薄膜トランジスタの概略図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による断面図である。 本発明の第３実施形態による表示装置における薄膜トランジスタの概略図である。 本発明の第３実施形態による表示装置におけるゲート電極を説明するための図面である。 図９のＸＩ−ＸＩ線による断面図である。 本発明の第４実施形態による表示装置における薄膜トランジスタの概略図である。 図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線による断面図である。 本発明の第５実施形態による表示装置の断面図である。 本発明の第６実施形態による表示装置の断面図である。

符号の説明

１０ データ線
２０ 維持電極線
３０ ゲート線
４０ ゲート電極
５０ ソース電極
６０ ドレイン電極
７０ 画素電極
８０ 有機層
１１０、１２０、１４０ 絶縁膜
１３０ 隔壁
２１０、２２０ インク

Claims (24)

1. 絶縁基板と、
   前記絶縁基板の上に形成されておりチャンネル領域を介して離隔配置されているソース電極およびドレイン電極と、
   前記ソース電極および前記ドレイン電極を少なくとも一部分を露出させながら、前記チャンネル領域を囲んでいる開口領域を定義する隔壁と、
   前記チャンネル領域を覆っており、結晶粒の大きさが互いに異なる第１サブ層と第２サブ層とを有する有機半導体層と、
   を含む表示装置。
2. 前記第２サブ層は、前記第１サブ層の上に形成されており、前記第２サブ層は前記第１サブ層より結晶粒の大きさが大きい、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１サブ層は、前記開口領域に部分的に形成されており、前記第２サブ層は、前記開口領域の全体に渡って形成されている、請求項２に記載の表示装置。
4. 前記開口領域には、陥没部が設けられている、請求項１または２に記載の表示装置。
5. 前記第１サブ層の少なくとも一部は、前記陥没部に形成されている、請求項４に記載の表示装置。
6. 前記開口領域は外部に拡張された突出領域を有し、
   前記突出領域は、前記陥没部のうちの少なくとも一部に形成されている、請求項４に記載の表示装置。
7. 前記ソース電極は前記ドレイン電極を囲んでおり、前記チャンネル領域はＣ字形状である、請求項４に記載の表示装置。
8. 前記陥没部のうちの少なくとも一部は、前記ソース電極を囲んでいる、請求項７に記載の表示装置。
9. 前記ドレイン電極は閉ループ部分を有し、
   前記陥没部のうちの少なくとも一部は、前記閉ループ部分の内部に形成されている、請求項７に記載の表示装置。
10. 前記ソース電極およびドレイン電極の下部に位置している金属層をさらに含み、
    前記金属層は、前記陥没部と重ならないように形成されている、請求項４に記載の表示装置。
11. 前記金属層を覆っており、前記ソース電極およびドレイン電極の下部に位置した絶縁膜をさらに含み、
    前記陥没部は、前記絶縁膜に形成されている、請求項１０に記載の表示装置。
12. 前記ソース電極およびドレイン電極はＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）からなる、請求項４に記載の表示装置。
13. 絶縁基板と、
    前記絶縁基板の上に形成されており陥没部が形成されている絶縁膜と、
    前記絶縁膜の上で前記陥没部に隣接配置されており、チャンネル領域を介して離隔配置されているソース電極およびドレイン電極と、
    少なくとも一部が前記陥没部に形成されている有機層と、
    前記有機層の上に形成されており前記チャンネル領域を覆っている有機半導体層と、 を含む表示装置。
14. 前記有機層は有機半導体物質を有する、請求項１３に記載の表示装置。
15. 前記有機半導体層の結晶粒の大きさは前記有機層の結晶粒の大きさより大きい、請求項１４に記載の表示装置。
16. 前記絶縁膜の下部に位置した金属層をさらに含み、
    前記金属層は前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記チャンネル領域と互いに重なるように形成されている、請求項１５に記載の表示装置。
17. 絶縁基板の上にチャンネル領域を介して離隔配置されるようにソース電極およびドレイン電極を形成する段階と、
    前記ソース電極および前記ドレイン電極をそれぞれ少なくとも一部分露出させながら、前記チャンネル領域を有する開口領域を定義する隔壁を形成する段階と、
    前記開口領域の少なくとも一部分に第１有機半導体層を形成する段階と、
    前記第１有機半導体層と前記チャンネル領域を覆っている第２有機半導体層を形成する段階と、
    を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
18. 前記開口領域には陥没部が設けられており、前記第１有機半導体層の少なくとも一部は前記陥没部に形成される、請求項１７に記載の表示装置の製造方法。
19. 前記第１有機半導体層の形成は、
    第１有機半導体物質と第１溶媒を含む第１インクを前記開口領域に噴出する段階と、
    前記第１溶媒を乾燥して除去する段階と、
    を有する、請求項１７または１８に記載の表示装置の製造方法。
20. 前記第２有機半導体層の形成は、
    第２有機半導体物質と第２溶媒を含む前記第２インクを前記開口領域に噴出する段階と、
    前記第２溶媒を乾燥して除去する段階と、
    を含む、請求項１９に記載の表示装置の製造方法。
21. 前記第１インクと前記第２インクは同一の組成である、請求項２０に記載の表示装置の製造方法。
22. 前記第１溶媒と前記第２溶媒は互いに異なる極性を有する、請求項２０に記載の表示装置の製造方法。
23. 滴下される前記第１インクの体積は、滴下される前記第２インク体積の１５〜３０％である、請求項２１に記載の表示装置の製造方法。
24. 前記ソース電極およびドレイン電極の形成前に、前記絶縁基板の上に金属層を形成する段階をさらに含み、
    前記金属層は前記陥没部と重ならないように形成される、請求項１８に記載の表示装置の製造方法。
    

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