JP4675871B2 - 表示装置とその製造方法 - Google Patents
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Description
また、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ことにある。
絶縁基板上にゲート電極を含むゲート配線を形成する段階と;
前記ゲート配線の形成後に、前記ゲート電極を覆うようにゲート絶縁膜を形成する段階と;
前記ゲート絶縁膜上に、前記ゲート電極を中心に相互離隔してチャネル領域を定義するソース電極及びドレイン電極を含む電極層を形成する段階と;
前記電極層上に前記チャネル領域と、前記ソース電極の一部と、前記ドレイン電極の一部とを露出させる第1開口を有する第1隔壁を形成する段階と;
前記第1開口内部に前記チャネル領域を覆うように遮断膜を形成する段階と;
前記第1隔壁の表面を表面処理する段階と;
前記遮断膜を除去する段階と;
前記第1開口内部に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によって達成される。
発明3は、発明1において、遮断膜の形成は、遮断物質層を形成する段階と、所定パターンの開口部を有するマスクを利用して露光する段階と、遮断物質層を現像する段階とを含むことができる。
発明4は、発明1において、遮断膜はインクジェット法によって形成されることができる。インクジェット方式は、フォトエッチング工程によるパターニング工程が無い。よって、フォトエッチング工程に用いられる化学物質から有機半導体層を保護することができ、有機薄膜トランジスタの特性が損傷することを減少させることができる。
発明7は、発明1において、電極層は、ITO(indium
tin oxide)及びIZO(indium zinc oxide)のうちのいずれか一つを含んでなることができる。
発明8は、発明7において、ゲート絶縁膜は、1.0乃至3.0の誘電率を有することができる。これにより、ソース及びドレイン電極171、173とゲート電極143との間の容量CgdまたはCgsを減少させ、有機薄膜トランジスタ(O−TFT)の特性を向上させることができる。
データ配線を先に形成し、層間絶縁膜で覆うため、データ配線の形成過程で用いられる化学物質またはプラズマからゲート絶縁膜を保護し、有機半導体層の特性が劣化することを防止することができる。
発明12は、発明1において、ゲート絶縁膜の形成は、ゲート電極を露出させる第2開口を有する第2隔壁を層間絶縁膜上に形成する段階と、インクジェット法によって前記第2開口の内部にゲート絶縁膜を形成する段階とを含むことができる。
発明15は、発明14において、電極物質層は透明な導電性物質を含むことができる。
発明18は、発明17において、ゲート絶縁膜の形成は、ゲート電極を露出させる第2開口を有する第2隔壁を層間絶縁膜上に形成する段階と、インクジェット法によって第2開口の内部にゲート絶縁膜を形成する段階とを含むことができる。
発明20は、発明19において、層間絶縁膜の形成後に、層間絶縁膜にデータ線の一部を露出させる絶縁膜接触口を形成する段階と、第2開口の形成と同時に絶縁膜接触口に対応する隔壁接触口を第2隔壁に形成する段階とをさらに含むことができる。
図1は本発明の第1実施形態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線による断面図である。
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は、データ配線121、123とゲート配線141、143、145との間の電気的絶縁のための層であって、耐久性が優れた有機物質を含む有機膜または下部膜との接触性に優れる無機膜であり得る。他の実施形態として、層間絶縁膜130は複数層で構成されることができ、下部には下部膜との接触性に優れる窒化ケイ素(SiNx)または酸化ケイ素(SiOx)などのような無機物質からなる無機膜が位置し、上部には有機膜が位置することができる。つまり、有機膜が下部膜との接触性に優れる場合は、無機膜は省略可能である。層間絶縁膜130には、データ線121の一部を露出させる絶縁膜接触口131と、データパッド123を露出させる接触口(図示せず)が形成されている。このような層間絶縁膜130は、データ配線121、123の形成の際に用いられる化学物質またはプラズマが残存して、絶縁膜接触口131、隔壁接触口153、及び第2開口151の隙間または界面の間に流入して、耐火学性及び耐プラズマ性に脆弱な後述する有機半導体層185の特性が損傷することを減少させるために備えられる。つまり、データ配線121、123を化学物質またはプラズマを用いて形成した後、層間絶縁膜130によりデータ配線121、123を覆うとともに残存する化学物質やプラズマ等も覆う。よって、層間絶縁膜130より上部の層が残存する化学物質やプラズマ等の影響を受けない。
第1開口181には有機半導体層185が形成されている。有機半導体層185はチャネル領域Cを覆っていて、ソース電極171及びドレイン電極173と少なくとも一部が接している。このような有機半導体層185としては、テトラセンまたはペンタセンの置換基を含む誘導体;チオフェン環の2、5位置を通じて4乃至8個が連結されたオリゴチオフェン;ペリレンテトラカルボキシリックジアンハイドライドまたはそのイミド誘導体;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またはそのイミド誘導体;金属化フタロシアニンまたはそのハロゲン化誘導体、ペリレンまたはコロネンとその置換基を含む誘導体;チエニレン及びビニレンのコオリゴマーまたはコポリマー;チオフェン;ペリレンまたはコロネンとそれらの置換基を含む誘導体;または前記物質のアロマチックまたはヘテロアロマチック環に炭素数1乃至30個のハイドロカーボンチェーンを1個以上含む誘導体のうちから選択されたいずれか一つであることができる。その他にも、一般的に用いられる公知の有機半導体物質が用いられても良い。
まず、図3aに示したように、ガラス、石英、セラミックスまたはプラスチックなどの絶縁性材質を含んで作られた絶縁基板110を備える。可撓性(flexible)表示装置の製作にはプラスチック基板を使用することが好ましい。次いで、絶縁基板110上にデータ配線物質をスパッタリング(sputtering)などの方法によって蒸着した後、フォトエッチング(photolithography)工程を通じてデータ配線121とデータパッド(図示せず)とを形成する。
次に、図3dに示したように、ゲート電極143を露出させる第2開口151と、データ線121の一部を露出させて絶縁膜接触口131に対応する隔壁接触口153とを有するように第2隔壁150を形成する。第2隔壁150は感光性有機膜であり得、第2隔壁150の形成方法は次の通りである。まず、層間絶縁膜130上にスピンコーティング法またはスクリーンプリンティング法などによって所定の厚さを有するように有機膜を形成する。そして、所定パターンの開口部を有するマスクを前記有機膜上に整列配置した後に、前記有機膜を露光する。最後に、有機膜を現像して第2開口151と隔壁接触口153とを形成することにより、図3dに示した第2隔壁150が製造される。
その後、図3hに示したように、チャネル領域Cにノズル200を通じて有機半導体溶液186をジェッティングする。有機半導体溶液は溶剤によって水性または油性であり得、有機半導体物質は溶剤除去過程を経て有機半導体層185、(図2参照)が形成される。インクジェット方式は、従来のフォトエッチング工程によるパターニング工程なしに有機半導体物質のパターン形成が可能であるので、フォトエッチング工程に用いられる化学物質から有機半導体層185(図、2参照)を保護することができ、有機薄膜トランジスタの特性が損傷することを減少させることができる。
そして、図示していないが、有機半導体層185の形成方法と同様に、第1保護層溶液を完成された有機半導体層185上にジェッティングして、第1保護層191を形成する。保護層溶液も溶剤によって水性または油性であり得、保護層溶液は溶剤除去過程を経て第1保護層180として形成され、第1保護層180の表面は平坦である。第1保護層溶液はフッ素系高分子を含み、フッ素系高分子としては、PTFE(Poly Tetra fluoro Ethylene)、FEP(Fluorinated Ethylene Propylene)、PFA(Poly Fluoro Alkoxy)、ETFE(Ethylene Tetra Fluoro Ethylene)、PVDF(Polyvinylidene Fluoride)、ペルフルオロ(アルケニルビニルエーテル(Perfluoro(alkenylvinyl ethers))の共重合から得られた環状(cyclized)の透明高分子からなる群のうちのいずれか一つで作られることができる。これとは異なって、第1保護層191は、ポリビニルアルコール(PVA)、ベンゾシクロブテン(BCB)、アクリル系樹脂、シリコン高分子(Si polymer)などの物質のうちの少なくともいずれか一つを含むことができる。次いで、第1保護層191上にスパッタリング法によってITO及びIZOのうちの少なくともいずれか一つを含む第2保護層193を形成する。ここで、第2保護層193はフォトエッチング工程によって同時にパターニングされることができる。
次に、図4cに示したように、エッチング工程によってデータ配線121の一部を露出させ、隔壁接触口153に対応する絶縁膜接触口131を形成する。第1実施形態においては層間絶縁膜130を形成した直後に絶縁膜接触口131を形成したが、第2実施形態においては第2隔壁150を形成した後に絶縁膜接触口131を形成する。
次いで、図4eに示したように、ゲート絶縁膜160と第2隔壁150上に電極物質を加えて電極物質層170を形成する。電極物質層170はオープンされた領域がなく、隔壁接触口153と絶縁膜接触口131を通じてデータ配線121と接続されている。
たとえ本発明のいくつかの実施形態が図示されて説明されたが、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。
110 絶縁基板
121、123 データ配線
130 層間絶縁膜
141、143、145 ゲート配線
150、180 第1、2隔壁
181、151 第1、2開口
153 隔壁接触口
160 ゲート絶縁膜
171 ソース電極
173 ドレイン電極
171、173、175、177、179 電極層
185 有機半導体層
C チャネル領域
Claims (22)
- 絶縁基板上にゲート電極を含むゲート配線を形成する段階と;
前記ゲート配線の形成後に、前記ゲート電極を覆うようにゲート絶縁膜を形成する段階と;
前記ゲート絶縁膜上に、前記ゲート電極を中心に相互離隔してチャネル領域を定義するソース電極及びドレイン電極を含む電極層を形成する段階と;
前記電極層上に前記チャネル領域と、前記ソース電極の一部と、前記ドレイン電極の一部とを露出させる第1開口を有する第1隔壁を形成する段階と;
前記第1開口内部に前記チャネル領域を覆うように遮断膜を形成する段階と;
前記第1隔壁の表面を表面処理する段階と;
前記遮断膜を除去する段階と;
前記第1開口内部に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。 - 前記電極層は透明な導電性物質を含むことを特徴とする、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
- 前記遮断膜の形成は、遮断物質層を形成する段階と、所定パターンの開口部を有するマスクを利用して露光する段階と、前記遮断物質層を現像する段階とを含むことを特徴とする、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
- 前記遮断膜はインクジェット法によって形成されることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
- 前記有機半導体層上に保護膜を形成する段階をさらに含み、
前記有機半導体層及び前記保護膜のうちの少なくとも一つはインクジェット法によって形成されることを特徴とする、請求項4に記載の表示装置の製造方法。 - 前記表面処理は、O2プラズマ処理と、CF4プラズマ処理と、自己組立単層膜(self assembled monolayer;SAM)処理のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
- 前記電極層は、ITO(indium tin oxide)及びIZO(indium zinc oxide)のうちのいずれか一つからなることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
- 前記ゲート絶縁膜は1.0乃至3.0の誘電率を有することを特徴とする、請求項7に記載の表示装置の製造方法。
- 前記有機半導体層は、テトラセンまたはペンタセンの置換基を含む誘導体;チオフェン環の2、5位置を通じて4乃至8個が連結されたオリゴチオフェン;ペリレンテトラカルボキシリックジアンハイドライドまたはそのイミド誘導体;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またはそのイミド誘導体;金属化フタロシアニンまたはそのハロゲン化誘導体、ペリレンまたはコロネンとその置換基を含む誘導体;チエニレン及びビニレンのコオリゴマーまたはコポリマー;チオフェン;ペリレンまたはコロネンとそれらの置換基を含む誘導体;または前記物質のアロマチックまたはヘテロアロマチック環に炭素数1乃至30個のハイドロカーボンチェーンを1個以上含む誘導体のうちから選択されたいずれか一つを含んでなることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
- 前記絶縁基板と前記ゲート配線との間に前記ゲート配線と絶縁交差して画素を定義するデータ配線と、前記データ配線上に層間絶縁膜とを形成する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
- 前記層間絶縁膜は、下部の第1層間絶縁膜と上部の第2層間絶縁膜とを含み、
前記第1層間絶縁膜は酸化ケイ素(SiOx)及び窒化ケイ素(SiNx)のうちのいずれか一つを含む無機膜で形成され、前記第2層間絶縁膜は有機物質を含む有機膜で形成されることを特徴とする、請求項10に記載の表示装置の製造方法。 - 前記ゲート絶縁膜の形成は、前記ゲート電極を露出させる第2開口を有する第2隔壁を前記層間絶縁膜上に形成する段階と、インクジェット法によって前記第2開口の内部にゲート絶縁膜を形成する段階とを含むことを特徴とする、請求項1に記載の表示装置の製造方法。
- 前記保護膜は、下部の第1保護膜と上部の第2保護膜とを含み、
前記第1保護膜は、PTFE(Poly Tetra fluoro Ethylene)、FEP(Fluorinated Ethylene Propylene)、PFA(Poly Fluoro Alkoxy)、ETFE(Ethylene Tetra Fluoro Ethylene)、PVDF(Polyvinylidene Fluoride)、ペルフルオロ(アルケニルビニルエーテル(Perfluoro(alkenylvinyl ethers))の共重合から得られた環状(cyclized)の透明高分子からなる群のうちのいずれか一つを含み、前記第2保護膜はITO及びIZOのうちのいずれか一つを含んでなることを特徴とする、請求項5に記載の表示装置の製造方法。 - 絶縁基板上にゲート電極を含むゲート配線を形成する段階と;
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する段階と;
前記ゲート絶縁膜上に電極物質層を形成する段階と;
前記電極物質層上に前記電極物質層の少なくとも一部を露出させる第1開口を有する第1隔壁を形成する段階と;
前記第1隔壁の表面を表面処理する段階と;
前記電極物質層をパターニングして、前記ゲート電極を中心に相互離隔配置されているソース電極とドレイン電極を含む電極層を形成する段階と;
前記第1開口内部に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。 - 前記電極物質層は透明な導電性物質を含むことを特徴とする、請求項14に記載の表示装置の製造方法。
- 前記電極層の形成は、前記第1隔壁と前記電極物質層上に感光膜を形成する段階と、前記感光膜上に所定パターンの開口部を有するマスクを配置して露光する段階と、前記感光膜を現像して前記電極層として形成される領域に対応する感光膜だけを残す段階と、前記感光膜を利用して前記電極物質層をエッチングする段階と;前記感光膜を除去する段階とを含むことを特徴とする、請求項15に記載の表示装置の製造方法。
- 前記絶縁基板と前記ゲート配線との間に前記ゲート配線と絶縁交差して画素を定義するデータ配線を形成する段階と、前記データ配線を覆うように層間絶縁膜を形成する段階とをさらに含むことを特徴とする、請求項15に記載の表示装置の製造方法。
- 前記ゲート絶縁膜の形成は、前記ゲート電極を露出させる第2開口を有する第2隔壁を前記層間絶縁膜上に形成する段階と、インクジェット法によって前記第2開口の内部にゲート絶縁膜を形成する段階とを含むことを特徴とする、請求項17に記載の表示装置の製造方法。
- 前記データ配線はデータ線を含み、
前記層間絶縁膜の少なくとも一部を露出させる隔壁接触口を前記第2開口と同時に前記第2隔壁に形成する段階と、前記データ線の一部を露出させ、前記隔壁接触口に対応するように絶縁膜接触口を前記層間絶縁膜上に形成する段階とをさらに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。 - 前記層間絶縁膜の形成後に、前記層間絶縁膜に前記データ線の一部を露出させる絶縁膜接触口を形成する段階と、前記第2開口の形成と同時に前記絶縁膜接触口に対応する隔壁接触口を前記第2隔壁に形成する段階とをさらに含むことを特徴とする、請求項19に記載の表示装置の製造方法。
- 絶縁基板上に形成されているゲート電極を含むゲート配線と;
前記ゲート電極上に形成されているゲート絶縁膜と;
前記ゲート絶縁膜上に前記ゲート電極を中心に相互離隔形成されてチャネル領域を定義するソース電極とドレイン電極を含む透明電極層と;
前記チャネル領域に形成されている有機半導体層とを含み、
前記ソース電極と前記ドレイン電極各々の表面は、SAM(self assembled monolayer)処理に対する互いに異なる反応性を有することを特徴とする表示装置。 - 前記ゲート絶縁膜上の互いに対向している前記ソース電極と前記ドレイン電極との端部は、前記端部以外の部分と比べてSAM処理に対する反応性が低いことを特徴とする、請求項21に記載の表示装置。
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