專利名稱：有機薄膜晶體管陣列板及其制作方法
技術領域：
本發明涉及有機薄膜晶體管陣列板和制作這種陣列板的方法。
背景技術：
有機薄膜晶體管(OTFT)被廣泛用作下一代顯示設備中的驅動單元。
OTFT包括有機有源層而不是例如硅的無機半導體。具體地，因為可以容易地在低溫下、通過旋涂或真空蒸發、以纖維或膜的形式沉積有機絕緣材料，OTFT被認為是柔性顯示設備中的重要組件。
然而，有機有源層對于處理條件非常敏感，并且OTFT具有需要改進的其它特征。
發明內容
根據本發明實施例的有機薄膜晶體管陣列板包括襯底；數據線，位于襯底之上；絕緣層，位于數據線之上，并且具有露出數據線的接觸孔；第一電極，位于絕緣層之上，并且通過接觸孔與數據線相連；第二電極，位于絕緣層之上；有機半導體，位于第一和第二電極之上；柵極絕緣體，位于有機半導體之上；以及柵極電極，位于柵極絕緣體之上。
有機薄膜晶體管陣列板還包括包圍有機半導體的絕緣材料層。絕緣材料層還包圍柵極絕緣體，并且包括絕緣有機材料。該層具有露出第二電極一部分的開口。
有機半導體包括聚噻吩乙烯(polythienylenevinylene)、低聚噻吩、聚3-己基噻吩或可溶的并五苯。
柵極絕緣體包括碳氫化合物，包括氟、聚乙烯醇或聚酰亞胺。
中間絕緣層包括氮化硅膜和有機膜。
有機薄膜晶體管陣列板還包括位于半導體之下的導電性的光阻擋構件。
有機薄膜晶體管陣列板還包括位于柵極電極之上的鈍化構件。
有機薄膜晶體管陣列板還包括存儲連接，位于襯底之上；以及存儲電極線，位于與柵極線相同的層上，并且與存儲連接相連。
根據本發明實施例的制作有機薄膜晶體管陣列板的方法包括形成數據線；在數據線上沉積中間絕緣層；在中間絕緣層中形成露出一部分數據線的接觸孔；形成通過接觸孔與數據線電連接的源極電極以及包括漏極電極的像素電極；形成第二絕緣層，第二絕緣層具有露出一部分源極電極和漏極電極的第一開口；在第一開口中形成有機半導體；在第一開口中的有機半導體之上形成柵極絕緣體；以及在柵極絕緣體之上形成柵極電極。
可以通過噴墨式印刷形成有機半導體。
可以通過噴墨印刷在溶劑中溶解的有機參導體材料、并且去除溶劑來形成有機半導體。
柵極電極的形成包括噴墨式印刷。
第二絕緣層還具有露出一部分像素電極的第二開口。
源極電極和像素電極的形成包括在室溫下沉積氧化銦錫(ITO)層；以及通過平版印刷和蝕刻使ITO層形成圖樣。
使ITO層形成圖樣可以使用包含堿性成分的蝕刻劑。
中間絕緣層的形成包括形成氮化硅膜；以及在氮化硅膜之上形成有機膜。
該方法還包括在柵極電極之上形成鈍化構件。
通過結合附圖來詳細說明本發明的實施例，本發明將變得顯而易見，圖中圖1是根據本發明實施例的有機TFT陣列板的布置視圖；圖2是圖1所示的有機TFT陣列板沿線2-2’截取的截面圖；圖3是圖1所示的有機TFT陣列板沿線3-3’截取的截面圖；圖4、6、8、10、12和14是圖1-3所示的有機TFT陣列板在根據本發明實施例的陣列板制作方法的中間步驟期間的布置視圖；
圖5A和5B是圖4所示的TFT陣列板沿線5A-5A’和5B-5B’截取的截面圖；圖7A和7B是圖6所示的TFT陣列板沿線7A-7A’和7B-7B’截取的截面圖；圖9A和9B是圖8所示的TFT陣列板沿線9A-9A’和9B-9B’截取的截面圖；圖11A和11B是圖10所示的TFT陣列板沿線11A-11A’和11B-11B’截取的截面圖；圖13A和13B是圖12所示的TFT陣列板沿線13A-13A’和13B-13B’截取的截面圖；以及圖15A和15B是圖14所示的TFT陣列板沿線15A-15A’和15B-15B’截取的截面圖；具體實施方式
現在結合附圖詳細說明本發明，在附圖中示出了本發明的優選實施例。然而，可以按照多種不同方式實現本發明，并且不應該認為本發明局限于在此提出的實施例。全文中，類似的數字表示類似的元件。
在附圖中，為了清楚，放大了層和區域的厚度。全部附圖中，類似的數字表示類似的元件。當表示例如層、區域和襯底的單元在另一個元件“之上”時，其可以直接地在另一個單元之上或者還可以存在中間元件。相反地，當表示元件“直接在”另一個單元“之上”時，不存在中間元件。
下面結合附圖1、2和3，詳細說明根據本發明實施例的液晶顯示器的有機TFT陣列板。
圖1是根據本發明實施例的有機TFT陣列板的布置視圖。圖2是圖1所示的有機TFT陣列板沿線2-2’截取的截面圖。圖3是圖1所示的有機TFT陣列板沿線3-3’截取的截面圖。
有機TFT陣列板包括顯示區域DA、位于顯示區域DA周圍的襯墊區域DA以及位于顯示區域DA和襯墊區域PA之間的中間區域IA。
在例如透明玻璃、硅或塑料的絕緣襯底110之上形成多個數據導體，包括多個數據線171、多個光阻擋構件174以及存儲連接178。
數據線171發送數據信號，并且實質上在顯示區域DA中以縱向延伸。每一個數據線171包括顯示區域DA中的多個突出物173，并且延伸襯墊區域PA，以便包括末端部分179，末端部分179具有用于與另一層或外部驅動電路相接觸的較大區域。可以將用于產生數據信號的數據驅動電路(未示出)安裝在柔性印刷電路(FPC)膜(未示出)上，所述柔性印刷電路膜可以附加在襯底10上、直接安裝在襯底10上或集成在襯底10上。數據線171可以延伸以便與集成在襯底10上的驅動電路相連。
光阻擋構件174位于顯示區域DA中。
存儲連接178發送例如公共電壓的預定電壓，并且在中間區域IA中以縱向延伸。
優選地，數據導體171、光阻擋構件174以及存儲連接178由包括鋁或鋁合金、銀或銀合金、金或金合金、銅或銅合金、鉬或鉬合金、鉻、鉭或鈦的材料制成。導體具有多層結構，包括具有不同物理特性的兩個導電膜(未示出)。優選地，兩個膜之一包括低電阻率金屬，例如鋁、銀或銅，來減少信號延遲或壓降。優選地，另一個膜包括例如鉬、鉻、鉭或鈦的材料，具有良好的物理、化學和與例如氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)等其它材料的良好電接觸特性、或者與襯底10的良好附著性。兩個膜的組合的示例是下鉻膜與上鋁(合金)膜、以及下鋁(合金)膜與上鉬(合金)膜。注意，導體171、174和178可以由各種其它金屬或導體制成。
導體171、174和178具有傾斜的邊緣外形，并且傾斜角在約30-80度之間。
在導體171、174和178之上形成包括下和上絕緣膜160p和160q的中間絕緣層160。下絕緣膜160p由例如氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiOx)的無機絕緣體制成。上絕緣膜160q可以由具有良好耐用性的有機絕緣體制成，例如聚丙烯酸(polyacryl)、聚酰亞胺和苯并環丁烷(BCB、C10H8)。可以省略下或上絕緣膜160p或160q。
中間絕緣層160具有露出數據線171的末端部分179的多個接觸孔162、露出數據線171的突出物173的多個接觸孔163、以及露出存儲連接178的多個接觸孔168。
在中間絕緣層160之上形成多個源極電極193、多個像素電極190以及多個接觸輔助物82。源極電極193和像素電極190位于顯示區域DA上，以及接觸輔助物82位于襯墊區域PA上。優選地，他們由ITO制成，尤其是由非結晶ITO制成。然而，他們可以是例如IZO的其它透明導體，或者例如銀、鋁、金或其合金的反射導體。
源極電極193通過接觸孔163與數據線171電連接。
每一個像素電極190包括相對于柵極電極124與源極電極193相對設置的部分195。像素電極的此部分被稱為漏極電極。漏極電極195和源極電極193具有彼此面對面的彎曲邊緣。可以使邊緣互相分離一段距離，該距離對于每一對漏極-源極電極本質上保持恒定。像素電極190與柵極線121和數據線171交迭，以便增加孔徑比。
接觸輔助物82通過接觸孔162與數據線171的末端部分179相連。接觸輔助物82保護末端部分179，并且提高末端部分179和外部設備之間的附著性。
在顯示區域DA中的源極電極193和像素電極190之上形成材料140的絕緣層。材料140的絕緣層具有多個開口144，開口露出源極電極193和漏極電極195的一部分，包括源極電極193和漏極電極195的相對的彎曲邊緣。材料140的絕緣層還具有露出像素電極190的大部分的多個開口145。
優選地，材料140的絕緣層由光敏有機材料制成，例如聚丙烯酸或聚酰亞胺，并且具有大約1-3微米的厚度。
多個有機半導體島狀物154被放置于材料140的絕緣層的開口144中。柵極電極124位于光阻擋構件174上的有機半導體島狀物154之上。島狀物154與源極電極193和漏極電極195相接觸。
有機半導體島狀物154包括可溶的有機化合物，例如聚噻吩乙烯(polythienylenevinylene)、低聚噻吩、聚3-己基噻吩或可溶的并五苯。可以通過噴墨式印刷來形成有機半導體島狀物154。有機半導體島狀物154的厚度范圍從大約500到2000。
在有機半導體島狀物154之上形成多個柵極絕緣體146，并且利用有機半導體島狀物154將其限制在開口144中。優選地，柵極絕緣體146由有機絕緣體制成，例如包括氟、聚乙烯醇或聚酰亞胺的碳氫化合物。可以通過噴墨式印刷來形成絕緣體。
因為有機半導體島狀物154完全由材料140的絕緣層和柵極絕緣體146包圍，所以保護有機半導體島狀物154，避免在下面的制作處理步驟中受損。
在絕緣層140和柵極絕緣體146之上形成多個柵極電極，包括柵極線121、存儲電極線131。
柵極線121發送柵極信號，并且實質上在顯示區域DA中以橫向延伸。每一個柵極線121包括向著漏極和源極電極突出的多個柵極電極124。柵極線121通過中間區域IA延伸至襯墊區域PA，并且包括末端部分129，末端部分129具有用于與另一層或外部驅動電路相接觸的較大區域。可以將用于產生柵極信號的柵極驅動電路(未示出)安裝在FPC膜(未示出)上，所述FPC膜可以附加在襯底110之上、直接安裝在襯底110上、或者集成在襯底110之上。柵極線121可以延伸，以便連接集成在襯底110之上的驅動電路。
給存儲電極線121提供預定電壓。每一個存儲電極線131包括芯柱(stem)、多個存儲電極133以及末端部分138。每一個存儲電極線131位于兩個相鄰柵極線121之間。
芯柱實質上與柵極線121平行地從顯示區域DA延伸到中間區域IA。芯柱靠近兩個相鄰柵極線121的上面。
末端部分138位于中間區域IA中，并且具有較大的露出區域，以便通過接觸孔168與存儲連接178相連。
每一個存儲電極133在顯示區域DA中從芯柱產生分支。每一個存儲電極133具有三個面，與芯柱一起包圍矩形區域。注意，存儲電極線131具有各種形狀和排列。
柵極線121和存儲電極線131由與導體171、174和178相同的材料制成。
柵極線121和存儲電極線131的側面相對于襯底10的表面傾斜，并且他們的傾斜角范圍從大約30到大約80度。
柵極電極124、源極電極193、漏極電極195以及有機半導體島狀物154形成有機TFT Q。TFT Q具有在位于源極電極193和漏極電極195之間的有機半導體島狀物154中形成的溝道。
像素電極190從有機TFT Q接收數據電壓，并且與提供了公共電壓的相對顯示板(未示出)的公共電極(未示出)一起產生電場，確定位于兩個電極之間的液晶層(未示出)中的液晶分子(未示出)的朝向。像素電極190和公共電極形成被稱為“液晶電容器”的電容器，其在有機TFT截止之后存儲施加電壓。
位于有機半導體島狀物154之下的光阻擋構件174阻擋入射光，來避免由光引起的電流泄漏。
在柵極導體121和存儲電極線131之上以帶狀形式形成多個鈍化構件180。鈍化構件180延伸到中間區域IA，并且具有平坦的頂部表面。優選地，鈍化構件180由無機或有機絕緣體制成。無機絕緣體的示例包括氮化硅和氧化硅。有機絕緣體可以是光敏的，并且具有小于大約4.0的介電常數。
現在，結合圖4-15B和圖1-3，詳細說明根據本發明實施例、用于制作圖1-3所示的TFT陣列板的方法。
圖4、6、8、10、12和14是圖1-3所示的有機TFT陣列板在根據本發明實施例的中間制作步驟期間的布置視圖。圖5A和5B是圖4所示的TFT陣列板沿線5A-5A’和5B-5B’的截面圖。圖7A和7B是圖6所示的TFT陣列板沿線7A-7A’和7B-7B’的截面圖。圖9A和9B是圖8所示的TFT陣列板沿線9A-9A’和9B-9B’的截面圖。圖11A和11B是圖10所示的TFT陣列板沿線11A-11A’和11B-11B’的截面圖。圖13A和13B是圖12所示的TFT陣列板沿線13A-13A’和13B-13B’的截面圖。圖15A和15B是圖14所示的TFT陣列板沿線15A-15A’和15B-15B’的截面圖。
參考圖4-5B，通過使用濺射等在襯底110上沉積導電層，并且通過平板印刷術和蝕刻形成圖樣，以便形成包括突出物173和末端部分179的多個數據線171、多個光阻擋構件174和存儲連接178。
參考圖6-7B，沉積包括下和上絕緣膜160p和160q的中間絕緣層160。下絕緣膜160p由無機材料制成，并且通過化學氣相沉積(CVD)等來進行沉積。上絕緣膜160q由光敏有機材料制成，并且通過例如旋涂來進行沉積。
然后上絕緣膜160q經歷曝光和顯影，形成多個接觸孔162、163和168的上壁。其后，使用上絕緣膜160q作為蝕刻掩膜，干蝕刻下絕緣層160q，來完成接觸孔162、163和168。
參考圖8-9B，在上絕緣膜160q上沉積非結晶ITO層，并且通過平板印刷術和利用蝕刻劑的濕蝕刻，形成圖樣，從而形成多個源極電極193、包括漏極電極195的多個像素電極190以及多個接觸輔助物82。
可以在低于80°的溫度下執行非結晶ITO層的沉積，優選地在室溫下執行。非結晶ITO層的蝕刻劑包括包含胺(NH2)的弱堿蝕刻劑，以便減少對中間絕緣層160的損壞。可選地，可以執行退火來將非結晶ITO轉換為結晶ITO。
參考圖10-11B，(旋轉)涂覆具有大約1-3微米厚的光敏絕緣層，并且曝光并顯影，以便形成材料140的絕緣層，該絕緣層具有露出一部分源極電極193、漏極電極195的多個開口144以及露出大部分像素電極190的多個開口145。
參考圖12-13B，通過噴墨式印刷在溶劑中溶解的有機半導體材料、緊接著通過在大約50-150°溫度下的熱處理去除溶劑，來在開口144中形成多個有機半導體島狀物154。
接下來，通過噴墨式印刷在溶劑中溶解的有機絕緣材料、緊接著通過在大約100-250°溫度下的熱處理去除溶劑，在有機半導體島狀物154之上、在開口144中形成多個柵極絕緣體146。
按照這種方式，有機半導體島狀物154由材料140的絕緣層和柵極絕緣體146完全包圍，從而保護有機半導體島狀物154避免在下面的處理步驟中受損。此外，柵極絕緣體146和有機半導體島狀物154的噴墨沉積提高了有機TFT中溝道的表面特性。
參考圖14-15B，在材料140的絕緣層和柵極絕緣體146之上沉積導電層。通過平板印刷術和蝕刻使導電層形成圖樣，以便形成具有柵極電極124和末端部分129的多個柵極線121、以及具有存儲電極133和末端部分138的多個存儲電極線131。存儲電極線131的末端部分138通過接觸孔168與存儲連接178相連。
最后，沉積絕緣層，并形成圖樣，以便形成如圖1-3所示的多個鈍化構件180。
可以在包括LCD或OLED顯示器的任何顯示設備中應用本發明。
盡管上面詳細說明了本發明的優選實施例，應該清楚地理解，對于本領域技術人員顯而易見的是在此教導的基本發明概念的多個變體和/或修改仍然在所附權利要求所定義的本發明精神和范圍內。
權利要求
1.一種有機薄膜晶體管陣列板，包括襯底；數據線，位于襯底之上；絕緣層，位于數據線之上，并且具有露出數據線的接觸孔；第一電極，位于絕緣層之上，并且通過接觸孔與數據線相連；第二電極，位于絕緣層之上；有機半導體，位于第一和第二電極之上；柵極絕緣體，位于有機半導體之上；以及柵極電極，位于柵極絕緣體之上。
2.根據權利要求1所述的有機薄膜晶體管陣列板，還包括包圍有機半導體的電絕緣材料。
3.根據權利要求2所述的有機薄膜晶體管陣列板，其中，電絕緣材料包圍柵極絕緣體。
4.根據權利要求3所述的有機薄膜晶體管陣列板，其中，電絕緣材料包括絕緣有機材料。
5.根據權利要求3所述的有機薄膜晶體管陣列板，其中，電絕緣材料具有露出第二電極一部分的開口。
6.根據權利要求1所述的有機薄膜晶體管陣列板，其中，有機半導體包括聚噻吩乙烯、低聚噻吩、聚3-己基噻吩或可溶的并五苯。
7.根據權利要求1所述的有機薄膜晶體管陣列板，其中，柵極絕緣體包括碳氫化合物，所述碳氫化合物包括氟、聚乙烯醇或聚酰亞胺。
8.根據權利要求1所述的有機薄膜晶體管陣列板，其中，中間絕緣層包括氮化硅膜和有機膜。
9.根據權利要求1所述的有機薄膜晶體管陣列板，還包括位于有機半導體之下的光阻擋構件。
10.根據權利要求9所述的有機薄膜晶體管陣列板，其中，光阻擋構件是導電性的。
11.根據權利要求1所述的有機薄膜晶體管陣列板，還包括位于柵極電極之上的鈍化構件。
12.根據權利要求1所述的有機薄膜晶體管陣列板，還包括存儲連接，位于襯底之上；以及存儲電極線，位于與柵極線相同的層上，并且與存儲連接相連。
13.一種制作有機薄膜晶體管陣列板的方法，包括形成數據線；在數據線上形成第一絕緣層；在第一絕緣層中形成露出一部分數據線的接觸孔；形成通過接觸孔與數據線電連接的源極電極；形成包括漏極電極的像素電極；形成第二絕緣層，第二絕緣層具有露出一部分源極電極和漏極電極的第一開口；將有機半導體置于第一開口中；在第一開口中的有機半導體之上形成柵極絕緣體；以及在柵極絕緣體之上形成柵極電極。
14.根據權利要求13所述的方法，其中，可以通過噴墨式印刷執行將有機半導體置于第一開口中。
15.根據權利要求14所述的方法，其中，將有機半導體置于第一開口中包括在開口中印刷在溶劑中溶解的有機半導體材料；以及去除溶劑。
16.根據權利要求14所述的方法，其中，形成柵極絕緣體包括噴墨式印刷。
17.根據權利要求13所述的方法，其中，第二絕緣層包括露出一部分像素電極的第二開口。
18.根據權利要求13所述的方法，其中，形成源極電極和像素電極包括在室溫下沉積氧化銦錫(ITO)層；以及通過平版印刷和蝕刻使氧化銦錫層形成圖樣。
19.根據權利要求18所述的方法，其中，使氧化銦錫層形成圖樣包括使用包含堿性成分的蝕刻劑。
20.根據權利要求13所述的方法，其中，形成第一絕緣層包括形成氮化硅膜；以及在氮化硅膜之上形成有機膜。
21.根據權利要求13所述的方法，還包括在柵極電極之上形成鈍化構件。
22.一種薄膜晶體管，包括襯底；導體，位于襯底之上；第一絕緣層，在導體和襯底之上，其中，絕緣層露出一部分導體；第一電極，與被絕緣層露出的導體的一部分相連；第二電極，位于絕緣層之上；有機半導體，與第一和第二電極相接觸；絕緣體，位于有機半導體之上；以及第三電極，位于有機半導體上的絕緣體之上。
23.根據權利要求22所述的薄膜晶體管，其中，第一電極是源極電極，第二電極是漏極電極，有機半導體之上的絕緣體是柵極絕緣體，以及第三電極是柵極電極。
24.根據權利要求22所述的薄膜晶體管，還包括包圍有機半導體的第二絕緣層。
25.根據權利要求24所述的薄膜晶體管，其中，第二絕緣層還包圍有機半導體之上的絕緣體。
26.根據權利要求24所述的薄膜晶體管，其中，第二絕緣層包括有機材料。
27.根據權利要求22所述的薄膜晶體管，其中，第一電極和第二電極具有以實質上一致的距離互相分離的邊緣。
28.根據權利要求27所述的薄膜晶體管，其中，邊緣形狀為曲線。
29.根據權利要求28所述的薄膜晶體管，其中，邊緣形狀是彎曲的。
30.一種有機薄膜晶體管陣列板，包括多個晶體管，其中，每一個晶體管是根據權利要求22所述的薄膜晶體管，以及每一個薄膜晶體管的導體是數據線。
全文摘要
根據本發明實施例的一種有機薄膜晶體管陣列板，包括襯底；數據線，位于襯底之上；絕緣層，位于數據線之上，并且具有露出數據線的接觸孔；第一電極，位于絕緣層之上，并且通過接觸孔與數據線相連；第二電極，位于絕緣層之上；有機半導體，位于第一和第二電極之上；柵極絕緣體，位于有機半導體之上；以及柵極電極，位于柵極絕緣體之上。
文檔編號H01L51/05GK1832191SQ200610006490
公開日2006年9月13日 申請日期2006年2月6日 優先權日2005年3月9日
發明者金保成, 李容旭, 洪雯杓 申請人:三星電子株式會社