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CN1832191A - 有机薄膜晶体管阵列板及其制作方法 - Google Patents

有机薄膜晶体管阵列板及其制作方法 Download PDF

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CN1832191A CNA2006100064901A CN200610006490A CN1832191A CN 1832191 A CN1832191 A CN 1832191A CN A2006100064901 A CNA2006100064901 A CN A2006100064901A CN 200610006490 A CN200610006490 A CN 200610006490A CN 1832191 A CN1832191 A CN 1832191A
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film transistor
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Abstract

根据本发明实施例的一种有机薄膜晶体管阵列板，包括：衬底；数据线，位于衬底之上；绝缘层，位于数据线之上，并且具有露出数据线的接触孔；第一电极，位于绝缘层之上，并且通过接触孔与数据线相连；第二电极，位于绝缘层之上；有机半导体，位于第一和第二电极之上；栅极绝缘体，位于有机半导体之上；以及栅极电极，位于栅极绝缘体之上。

Description

有机薄膜晶体管阵列板及其制作方法
技术领域
本发明涉及有机薄膜晶体管阵列板和制作这种阵列板的方法。
背景技术
有机薄膜晶体管(OTFT)被广泛用作下一代显示设备中的驱动单元。
OTFT包括有机有源层而不是例如硅的无机半导体。具体地，因为可以容易地在低温下、通过旋涂或真空蒸发、以纤维或膜的形式沉积有机绝缘材料，OTFT被认为是柔性显示设备中的重要组件。
然而，有机有源层对于处理条件非常敏感，并且OTFT具有需要改进的其它特征。
发明内容
根据本发明实施例的有机薄膜晶体管阵列板包括：衬底；数据线，位于衬底之上；绝缘层，位于数据线之上，并且具有露出数据线的接触孔；第一电极，位于绝缘层之上，并且通过接触孔与数据线相连；第二电极，位于绝缘层之上；有机半导体，位于第一和第二电极之上；栅极绝缘体，位于有机半导体之上；以及栅极电极，位于栅极绝缘体之上。
有机薄膜晶体管阵列板还包括包围有机半导体的绝缘材料层。绝缘材料层还包围栅极绝缘体，并且包括绝缘有机材料。该层具有露出第二电极一部分的开口。
有机半导体包括聚噻吩乙烯(polythienylenevinylene)、低聚噻吩、聚3-己基噻吩或可溶的并五苯。
栅极绝缘体包括碳氢化合物，包括氟、聚乙烯醇或聚酰亚胺。
中间绝缘层包括氮化硅膜和有机膜。
有机薄膜晶体管阵列板还包括位于半导体之下的导电性的光阻挡构件。
有机薄膜晶体管阵列板还包括位于栅极电极之上的钝化构件。
有机薄膜晶体管阵列板还包括：存储连接，位于衬底之上；以及存储电极线，位于与栅极线相同的层上，并且与存储连接相连。
根据本发明实施例的制作有机薄膜晶体管阵列板的方法包括：形成数据线；在数据线上沉积中间绝缘层；在中间绝缘层中形成露出一部分数据线的接触孔；形成通过接触孔与数据线电连接的源极电极以及包括漏极电极的像素电极；形成第二绝缘层，第二绝缘层具有露出一部分源极电极和漏极电极的第一开口；在第一开口中形成有机半导体；在第一开口中的有机半导体之上形成栅极绝缘体；以及在栅极绝缘体之上形成栅极电极。
可以通过喷墨式印刷形成有机半导体。
可以通过喷墨印刷在溶剂中溶解的有机参导体材料、并且去除溶剂来形成有机半导体。
栅极电极的形成包括喷墨式印刷。
第二绝缘层还具有露出一部分像素电极的第二开口。
源极电极和像素电极的形成包括：在室温下沉积氧化铟锡(ITO)层；以及通过平版印刷和蚀刻使ITO层形成图样。
使ITO层形成图样可以使用包含碱性成分的蚀刻剂。
中间绝缘层的形成包括：形成氮化硅膜；以及在氮化硅膜之上形成有机膜。
该方法还包括：在栅极电极之上形成钝化构件。
附图说明
通过结合附图来详细说明本发明的实施例，本发明将变得显而易见，图中：
图1是根据本发明实施例的有机TFT阵列板的布置视图；
图2是图1所示的有机TFT阵列板沿线2-2’截取的截面图；
图3是图1所示的有机TFT阵列板沿线3-3’截取的截面图；
图4、6、8、10、12和14是图1-3所示的有机TFT阵列板在根据本发明实施例的阵列板制作方法的中间步骤期间的布置视图；
图5A和5B是图4所示的TFT阵列板沿线5A-5A’和5B-5B’截取的截面图；
图7A和7B是图6所示的TFT阵列板沿线7A-7A’和7B-7B’截取的截面图；
图9A和9B是图8所示的TFT阵列板沿线9A-9A’和9B-9B’截取的截面图；
图11A和11B是图10所示的TFT阵列板沿线11A-11A’和11B-11B’截取的截面图；
图13A和13B是图12所示的TFT阵列板沿线13A-13A’和13B-13B’截取的截面图；以及
图15A和15B是图14所示的TFT阵列板沿线15A-15A’和15B-15B’截取的截面图；
具体实施方式
现在结合附图详细说明本发明，在附图中示出了本发明的优选实施例。然而，可以按照多种不同方式实现本发明，并且不应该认为本发明局限于在此提出的实施例。全文中，类似的数字表示类似的元件。
在附图中，为了清楚，放大了层和区域的厚度。全部附图中，类似的数字表示类似的元件。当表示例如层、区域和衬底的单元在另一个元件“之上”时，其可以直接地在另一个单元之上或者还可以存在中间元件。相反地，当表示元件“直接在”另一个单元“之上”时，不存在中间元件。
下面结合附图1、2和3，详细说明根据本发明实施例的液晶显示器的有机TFT阵列板。
图1是根据本发明实施例的有机TFT阵列板的布置视图。图2是图1所示的有机TFT阵列板沿线2-2’截取的截面图。图3是图1所示的有机TFT阵列板沿线3-3’截取的截面图。
有机TFT阵列板包括显示区域DA、位于显示区域DA周围的衬垫区域DA以及位于显示区域DA和衬垫区域PA之间的中间区域IA。
在例如透明玻璃、硅或塑料的绝缘衬底110之上形成多个数据导体，包括多个数据线171、多个光阻挡构件174以及存储连接178。
数据线171发送数据信号，并且实质上在显示区域DA中以纵向延伸。每一个数据线171包括显示区域DA中的多个突出物173，并且延伸衬垫区域PA，以便包括末端部分179，末端部分179具有用于与另一层或外部驱动电路相接触的较大区域。可以将用于产生数据信号的数据驱动电路(未示出)安装在柔性印刷电路(FPC)膜(未示出)上，所述柔性印刷电路膜可以附加在衬底10上、直接安装在衬底10上或集成在衬底10上。数据线171可以延伸以便与集成在衬底10上的驱动电路相连。
光阻挡构件174位于显示区域DA中。
存储连接178发送例如公共电压的预定电压，并且在中间区域IA中以纵向延伸。
优选地，数据导体171、光阻挡构件174以及存储连接178由包括铝或铝合金、银或银合金、金或金合金、铜或铜合金、钼或钼合金、铬、钽或钛的材料制成。导体具有多层结构，包括具有不同物理特性的两个导电膜(未示出)。优选地，两个膜之一包括低电阻率金属，例如铝、银或铜，来减少信号延迟或压降。优选地，另一个膜包括例如钼、铬、钽或钛的材料，具有良好的物理、化学和与例如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)等其它材料的良好电接触特性、或者与衬底10的良好附着性。两个膜的组合的示例是下铬膜与上铝(合金)膜、以及下铝(合金)膜与上钼(合金)膜。注意，导体171、174和178可以由各种其它金属或导体制成。
导体171、174和178具有倾斜的边缘外形，并且倾斜角在约30-80度之间。
在导体171、174和178之上形成包括下和上绝缘膜160p和160q的中间绝缘层160。下绝缘膜160p由例如氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiOx)的无机绝缘体制成。上绝缘膜160q可以由具有良好耐用性的有机绝缘体制成，例如聚丙烯酸(polyacryl)、聚酰亚胺和苯并环丁烷(BCB、C10H8)。可以省略下或上绝缘膜160p或160q。
中间绝缘层160具有露出数据线171的末端部分179的多个接触孔162、露出数据线171的突出物173的多个接触孔163、以及露出存储连接178的多个接触孔168。
在中间绝缘层160之上形成多个源极电极193、多个像素电极190以及多个接触辅助物82。源极电极193和像素电极190位于显示区域DA上，以及接触辅助物82位于衬垫区域PA上。优选地，他们由ITO制成，尤其是由非结晶ITO制成。然而，他们可以是例如IZO的其它透明导体，或者例如银、铝、金或其合金的反射导体。
源极电极193通过接触孔163与数据线171电连接。
每一个像素电极190包括相对于栅极电极124与源极电极193相对设置的部分195。像素电极的此部分被称为漏极电极。漏极电极195和源极电极193具有彼此面对面的弯曲边缘。可以使边缘互相分离一段距离，该距离对于每一对漏极-源极电极本质上保持恒定。像素电极190与栅极线121和数据线171交迭，以便增加孔径比。
接触辅助物82通过接触孔162与数据线171的末端部分179相连。接触辅助物82保护末端部分179，并且提高末端部分179和外部设备之间的附着性。
在显示区域DA中的源极电极193和像素电极190之上形成材料140的绝缘层。材料140的绝缘层具有多个开口144，开口露出源极电极193和漏极电极195的一部分，包括源极电极193和漏极电极195的相对的弯曲边缘。材料140的绝缘层还具有露出像素电极190的大部分的多个开口145。
优选地，材料140的绝缘层由光敏有机材料制成，例如聚丙烯酸或聚酰亚胺，并且具有大约1-3微米的厚度。
多个有机半导体岛状物154被放置于材料140的绝缘层的开口144中。栅极电极124位于光阻挡构件174上的有机半导体岛状物154之上。岛状物154与源极电极193和漏极电极195相接触。
有机半导体岛状物154包括可溶的有机化合物，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。可以通过喷墨式印刷来形成有机半导体岛状物154。有机半导体岛状物154的厚度范围从大约500到2000。
在有机半导体岛状物154之上形成多个栅极绝缘体146，并且利用有机半导体岛状物154将其限制在开口144中。优选地，栅极绝缘体146由有机绝缘体制成，例如包括氟、聚乙烯醇或聚酰亚胺的碳氢化合物。可以通过喷墨式印刷来形成绝缘体。
因为有机半导体岛状物154完全由材料140的绝缘层和栅极绝缘体146包围，所以保护有机半导体岛状物154，避免在下面的制作处理步骤中受损。
在绝缘层140和栅极绝缘体146之上形成多个栅极电极，包括栅极线121、存储电极线131。
栅极线121发送栅极信号，并且实质上在显示区域DA中以横向延伸。每一个栅极线121包括向着漏极和源极电极突出的多个栅极电极124。栅极线121通过中间区域IA延伸至衬垫区域PA，并且包括末端部分129，末端部分129具有用于与另一层或外部驱动电路相接触的较大区域。可以将用于产生栅极信号的栅极驱动电路(未示出)安装在FPC膜(未示出)上，所述FPC膜可以附加在衬底110之上、直接安装在衬底110上、或者集成在衬底110之上。栅极线121可以延伸，以便连接集成在衬底110之上的驱动电路。
给存储电极线121提供预定电压。每一个存储电极线131包括芯柱(stem)、多个存储电极133以及末端部分138。每一个存储电极线131位于两个相邻栅极线121之间。
芯柱实质上与栅极线121平行地从显示区域DA延伸到中间区域IA。芯柱靠近两个相邻栅极线121的上面。
末端部分138位于中间区域IA中，并且具有较大的露出区域，以便通过接触孔168与存储连接178相连。
每一个存储电极133在显示区域DA中从芯柱产生分支。每一个存储电极133具有三个面，与芯柱一起包围矩形区域。注意，存储电极线131具有各种形状和排列。
栅极线121和存储电极线131由与导体171、174和178相同的材料制成。
栅极线121和存储电极线131的侧面相对于衬底10的表面倾斜，并且他们的倾斜角范围从大约30到大约80度。
栅极电极124、源极电极193、漏极电极195以及有机半导体岛状物154形成有机TFT Q。TFT Q具有在位于源极电极193和漏极电极195之间的有机半导体岛状物154中形成的沟道。
像素电极190从有机TFT Q接收数据电压，并且与提供了公共电压的相对显示板(未示出)的公共电极(未示出)一起产生电场，确定位于两个电极之间的液晶层(未示出)中的液晶分子(未示出)的朝向。像素电极190和公共电极形成被称为“液晶电容器”的电容器，其在有机TFT截止之后存储施加电压。
位于有机半导体岛状物154之下的光阻挡构件174阻挡入射光，来避免由光引起的电流泄漏。
在栅极导体121和存储电极线131之上以带状形式形成多个钝化构件180。钝化构件180延伸到中间区域IA，并且具有平坦的顶部表面。优选地，钝化构件180由无机或有机绝缘体制成。无机绝缘体的示例包括氮化硅和氧化硅。有机绝缘体可以是光敏的，并且具有小于大约4.0的介电常数。
现在，结合图4-15B和图1-3，详细说明根据本发明实施例、用于制作图1-3所示的TFT阵列板的方法。
图4、6、8、10、12和14是图1-3所示的有机TFT阵列板在根据本发明实施例的中间制作步骤期间的布置视图。图5A和5B是图4所示的TFT阵列板沿线5A-5A’和5B-5B’的截面图。图7A和7B是图6所示的TFT阵列板沿线7A-7A’和7B-7B’的截面图。图9A和9B是图8所示的TFT阵列板沿线9A-9A’和9B-9B’的截面图。图11A和11B是图10所示的TFT阵列板沿线11A-11A’和11B-11B’的截面图。图13A和13B是图12所示的TFT阵列板沿线13A-13A’和13B-13B’的截面图。图15A和15B是图14所示的TFT阵列板沿线15A-15A’和15B-15B’的截面图。
参考图4-5B，通过使用溅射等在衬底110上沉积导电层，并且通过平板印刷术和蚀刻形成图样，以便形成包括突出物173和末端部分179的多个数据线171、多个光阻挡构件174和存储连接178。
参考图6-7B，沉积包括下和上绝缘膜160p和160q的中间绝缘层160。下绝缘膜160p由无机材料制成，并且通过化学气相沉积(CVD)等来进行沉积。上绝缘膜160q由光敏有机材料制成，并且通过例如旋涂来进行沉积。
然后上绝缘膜160q经历曝光和显影，形成多个接触孔162、163和168的上壁。其后，使用上绝缘膜160q作为蚀刻掩膜，干蚀刻下绝缘层160q，来完成接触孔162、163和168。
参考图8-9B，在上绝缘膜160q上沉积非结晶ITO层，并且通过平板印刷术和利用蚀刻剂的湿蚀刻，形成图样，从而形成多个源极电极193、包括漏极电极195的多个像素电极190以及多个接触辅助物82。
可以在低于80°的温度下执行非结晶ITO层的沉积，优选地在室温下执行。非结晶ITO层的蚀刻剂包括包含胺(NH2)的弱碱蚀刻剂，以便减少对中间绝缘层160的损坏。可选地，可以执行退火来将非结晶ITO转换为结晶ITO。
参考图10-11B，(旋转)涂覆具有大约1-3微米厚的光敏绝缘层，并且曝光并显影，以便形成材料140的绝缘层，该绝缘层具有露出一部分源极电极193、漏极电极195的多个开口144以及露出大部分像素电极190的多个开口145。
参考图12-13B，通过喷墨式印刷在溶剂中溶解的有机半导体材料、紧接着通过在大约50-150°温度下的热处理去除溶剂，来在开口144中形成多个有机半导体岛状物154。
接下来，通过喷墨式印刷在溶剂中溶解的有机绝缘材料、紧接着通过在大约100-250°温度下的热处理去除溶剂，在有机半导体岛状物154之上、在开口144中形成多个栅极绝缘体146。
按照这种方式，有机半导体岛状物154由材料140的绝缘层和栅极绝缘体146完全包围，从而保护有机半导体岛状物154避免在下面的处理步骤中受损。此外，栅极绝缘体146和有机半导体岛状物154的喷墨沉积提高了有机TFT中沟道的表面特性。
参考图14-15B，在材料140的绝缘层和栅极绝缘体146之上沉积导电层。通过平板印刷术和蚀刻使导电层形成图样，以便形成具有栅极电极124和末端部分129的多个栅极线121、以及具有存储电极133和末端部分138的多个存储电极线131。存储电极线131的末端部分138通过接触孔168与存储连接178相连。
最后，沉积绝缘层，并形成图样，以便形成如图1-3所示的多个钝化构件180。
可以在包括LCD或OLED显示器的任何显示设备中应用本发明。
尽管上面详细说明了本发明的优选实施例，应该清楚地理解，对于本领域技术人员显而易见的是在此教导的基本发明概念的多个变体和/或修改仍然在所附权利要求所定义的本发明精神和范围内。

Claims (30)

1、一种有机薄膜晶体管阵列板，包括：
衬底；
数据线，位于衬底之上；
绝缘层，位于数据线之上，并且具有露出数据线的接触孔；
第一电极，位于绝缘层之上，并且通过接触孔与数据线相连；
第二电极，位于绝缘层之上；
有机半导体，位于第一和第二电极之上；
栅极绝缘体，位于有机半导体之上；以及
栅极电极，位于栅极绝缘体之上。
2、根据权利要求1所述的有机薄膜晶体管阵列板，还包括包围有机半导体的电绝缘材料。
3、根据权利要求2所述的有机薄膜晶体管阵列板，其中，电绝缘材料包围栅极绝缘体。
4、根据权利要求3所述的有机薄膜晶体管阵列板，其中，电绝缘材料包括绝缘有机材料。
5、根据权利要求3所述的有机薄膜晶体管阵列板，其中，电绝缘材料具有露出第二电极一部分的开口。
6、根据权利要求1所述的有机薄膜晶体管阵列板，其中，有机半导体包括聚噻吩乙烯、低聚噻吩、聚3-己基噻吩或可溶的并五苯。
7、根据权利要求1所述的有机薄膜晶体管阵列板，其中，栅极绝缘体包括碳氢化合物，所述碳氢化合物包括氟、聚乙烯醇或聚酰亚胺。
8、根据权利要求1所述的有机薄膜晶体管阵列板，其中，中间绝缘层包括氮化硅膜和有机膜。
9、根据权利要求1所述的有机薄膜晶体管阵列板，还包括位于有机半导体之下的光阻挡构件。
10、根据权利要求9所述的有机薄膜晶体管阵列板，其中，光阻挡构件是导电性的。
11、根据权利要求1所述的有机薄膜晶体管阵列板，还包括位于栅极电极之上的钝化构件。
12、根据权利要求1所述的有机薄膜晶体管阵列板，还包括：
存储连接，位于衬底之上；以及
存储电极线，位于与栅极线相同的层上，并且与存储连接相连。
13、一种制作有机薄膜晶体管阵列板的方法，包括：
形成数据线；
在数据线上形成第一绝缘层；
在第一绝缘层中形成露出一部分数据线的接触孔；
形成通过接触孔与数据线电连接的源极电极；
形成包括漏极电极的像素电极；
形成第二绝缘层，第二绝缘层具有露出一部分源极电极和漏极电极的第一开口；
将有机半导体置于第一开口中；
在第一开口中的有机半导体之上形成栅极绝缘体；以及
在栅极绝缘体之上形成栅极电极。
14、根据权利要求13所述的方法，其中，可以通过喷墨式印刷执行将有机半导体置于第一开口中。
15、根据权利要求14所述的方法，其中，将有机半导体置于第一开口中包括：
在开口中印刷在溶剂中溶解的有机半导体材料；以及
去除溶剂。
16、根据权利要求14所述的方法，其中，形成栅极绝缘体包括喷墨式印刷。
17、根据权利要求13所述的方法，其中，第二绝缘层包括露出一部分像素电极的第二开口。
18、根据权利要求13所述的方法，其中，形成源极电极和像素电极包括：
在室温下沉积氧化铟锡(ITO)层；以及
通过平版印刷和蚀刻使氧化铟锡层形成图样。
19、根据权利要求18所述的方法，其中，使氧化铟锡层形成图样包括使用包含碱性成分的蚀刻剂。
20、根据权利要求13所述的方法，其中，形成第一绝缘层包括：
形成氮化硅膜；以及
在氮化硅膜之上形成有机膜。
21、根据权利要求13所述的方法，还包括：在栅极电极之上形成钝化构件。
22、一种薄膜晶体管，包括：
衬底；
导体，位于衬底之上；
第一绝缘层，在导体和衬底之上，其中，绝缘层露出一部分导体；
第一电极，与被绝缘层露出的导体的一部分相连；
第二电极，位于绝缘层之上；
有机半导体，与第一和第二电极相接触；
绝缘体，位于有机半导体之上；以及
第三电极，位于有机半导体上的绝缘体之上。
23、根据权利要求22所述的薄膜晶体管，其中，第一电极是源极电极，第二电极是漏极电极，有机半导体之上的绝缘体是栅极绝缘体，以及第三电极是栅极电极。
24、根据权利要求22所述的薄膜晶体管，还包括包围有机半导体的第二绝缘层。
25、根据权利要求24所述的薄膜晶体管，其中，第二绝缘层还包围有机半导体之上的绝缘体。
26、根据权利要求24所述的薄膜晶体管，其中，第二绝缘层包括有机材料。
27、根据权利要求22所述的薄膜晶体管，其中，第一电极和第二电极具有以实质上一致的距离互相分离的边缘。
28、根据权利要求27所述的薄膜晶体管，其中，边缘形状为曲线。
29、根据权利要求28所述的薄膜晶体管，其中，边缘形状是弯曲的。
30、一种有机薄膜晶体管阵列板，包括多个晶体管，其中，每一个晶体管是根据权利要求22所述的薄膜晶体管，以及每一个薄膜晶体管的导体是数据线。
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