專(zhuān)利名稱(chēng)：薄膜晶體管器件、液晶顯示裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶體管器件、顯示裝置以及制造顯示裝置的方法，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及薄膜晶體管器件、液晶顯示(LCD)裝置以及制造LCD裝置的方法。
背景技術(shù)：
通常，LCD裝置包括薄膜晶體管(TFT)陣列基板、一個(gè)相對(duì)的基板以及在該TFT陣列基板和該相對(duì)基板之間的液晶層。該TFT陣列基板包括在LCD裝置中用作開(kāi)關(guān)元件的TFT。這些TFT通常用在筆記本電腦的有源矩陣型液晶顯示(AMLCD)裝置中。在AMLCD裝置中，每個(gè)TFT都形成在選通線和數(shù)據(jù)線的交叉點(diǎn)處，其中選通線和數(shù)據(jù)線彼此交叉以限定多個(gè)像素區(qū)。據(jù)此，這些TFT用作用于導(dǎo)通或者截止到達(dá)像素區(qū)的電流的開(kāi)關(guān)。更具體地說(shuō)，在導(dǎo)通狀態(tài)中，通過(guò)電流使像素區(qū)的電容器充電到預(yù)定電壓電平。同時(shí)，在截止?fàn)顟B(tài)中，保持像素區(qū)的充電狀態(tài)，直到單元像素區(qū)被尋址到下一狀態(tài)。在該狀態(tài)，該電壓電平確定通過(guò)與該單元像素區(qū)對(duì)應(yīng)的液晶的透光率，從而確定一灰度級(jí)。
圖1A至1G是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的TFT陣列基板的制造工藝的平面圖和剖面圖。在圖1A中，通過(guò)光刻工藝在下基板上形成多個(gè)選通線12和柵極12a，所述光刻工藝包括以高溫在高耐熱性的透明玻璃基板上淀積低電阻的金屬層，并且在其上淀積光刻膠。然后，在該光刻膠上定位具有預(yù)定圖案的掩模，選擇性地向其照射光，由此在光刻膠上形成與掩模圖案相同的圖案。接著，利用蝕刻劑去除和構(gòu)圖被光照射的光刻膠的一些部分，并且蝕刻其上沒(méi)有光刻膠的金屬層，由此得到該光刻膠的理想圖案。例如，將該蝕刻方法分為利用等離子體的干蝕刻方法和利用化學(xué)溶液的濕蝕刻方法。
在圖1B和1C中，在高溫下沿包括選通線12的下基板11的整個(gè)表面淀積氮化硅SiNx或者氧化硅SiOx的無(wú)機(jī)層，由此形成柵絕緣層13。接著，在柵電極12a上的柵絕緣層13上形成島狀半導(dǎo)體層14。此時(shí)，利用在高溫下淀積非晶硅(a-Si:H)并且通過(guò)光刻來(lái)構(gòu)圖該非晶硅的方法來(lái)形成該半導(dǎo)體層14。
在圖1D和1E中，沿包括半導(dǎo)體層14的下基板11的整個(gè)表面淀積一金屬層，并且通過(guò)光刻工藝來(lái)構(gòu)圖該金屬層，由此形成一數(shù)據(jù)線層。該數(shù)據(jù)線層包括垂直于選通線12以限定像素區(qū)的數(shù)據(jù)線15，以及，與半導(dǎo)體層14的兩側(cè)交疊的源電極15a和漏電極15b。此時(shí)，選通線12、柵電極12a、數(shù)據(jù)線15以及源電極15a和漏電極15b都由低電阻金屬材料制成，例如鋁Al、鋁釹AlNd、鉬Mo或者鉻Cr。所淀積的柵電極12a、柵絕緣層13、半導(dǎo)體層14以及源電極15a和漏電極15b形成一薄膜晶體管。
在圖1F和1G中，沿包括數(shù)據(jù)線15的下基板11的整個(gè)表面淀積一BCB(苯并環(huán)丁烯(BenzoCycloButene))的有機(jī)絕緣層，由此形成鈍化層16。接著，選擇性地去除鈍化層16，使得能夠形成暴露漏電極15b的接觸孔。然后，沿包括鈍化層16的下基板11的整個(gè)表面形成ITO(銦錫氧化物)或者IZO(銦鋅氧化物)的透明導(dǎo)電層，接著通過(guò)光刻工藝對(duì)透明導(dǎo)電層構(gòu)圖以在像素區(qū)形成接觸漏電極15b的像素電極17，由此得到TFT陣列基板。
圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的LCD裝置的剖面圖。在圖2中，將具有TFT的下基板11與上基板21接合。上基板21包括R/G/B濾色器層23，與各像素區(qū)對(duì)應(yīng)以顯示各種顏色；黑底層22，阻止在限定像素區(qū)的部分中發(fā)生光泄漏；以及，與該像素電極相對(duì)的公共電極24。與下基板11相同，由于在高溫下進(jìn)行圖案形成的工藝，因此上基板21由具有高耐熱性的透明玻璃基板制成。
盡管未示出，在下基板11和上基板21之間均勻地形成了各具有預(yù)定直徑的塑料或者二氧化硅的球形間隔件(未示出)，以維持兩個(gè)基板11和21之間的單元間隙(cell gap)。此外，沿有源區(qū)的周?chē)∷⒚芊鈩?未示出)，以防止液晶材料的泄漏并且將兩個(gè)基板接合到一起。例如，利用具有預(yù)定圖案的絲網(wǎng)掩模來(lái)印刷密封劑，其中，不將該密封劑印刷在與用于注入液晶材料的入口對(duì)應(yīng)的部分中。然后，將兩個(gè)基板的內(nèi)部維持在真空狀態(tài)，并且利用毛細(xì)管現(xiàn)象和壓力差將液晶材料注入到兩個(gè)基板11和21之間，由此形成液晶層31。此后，密封該入口，以便能夠完成該LCD裝置。
為了形成上述LCD裝置，必須在250EC至400EC之間的溫度下進(jìn)行該工藝。例如，利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積(PECVD)法來(lái)淀積柵絕緣層13和半導(dǎo)體層14。在這種情況下，在250EC或者更高的溫度下進(jìn)行上述淀積工藝。因此，將具有高耐熱性的玻璃基板用于LCD裝置。然而，玻璃基板較重，需要復(fù)雜的制造工藝，并且靈活性低。
為了解決這些問(wèn)題，已經(jīng)積極研究了撓性基板來(lái)形成重量輕、具有強(qiáng)減震性和撓性的顯示裝置。近來(lái)，使用塑料基板來(lái)代替LCD裝置的玻璃基板正呈上升趨勢(shì)。然而，塑料基板的熱膨脹系數(shù)(CTE)是玻璃基板的十倍，所以需要低溫工藝(如在150EC或者更低溫度下的工藝)。這樣，由于有機(jī)材料適合于低溫工藝，因此必須利用有機(jī)材料來(lái)形成布線層(line layer)、半導(dǎo)體層和各種絕緣層。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，為了形成選通線層、半導(dǎo)體層、數(shù)據(jù)線層、鈍化層的接觸孔、像素電極、黑底層和濾色器層，需要7個(gè)掩模。因此，由于掩模數(shù)量的增加使制造工藝復(fù)雜。結(jié)果，由于制造成本和制造時(shí)間的增加使制造效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
據(jù)此，本發(fā)明旨在提供一種薄膜晶體管器件、液晶顯示(LCD)裝置及其制造方法，其基本上避免了由于現(xiàn)有技術(shù)的限制和缺點(diǎn)而導(dǎo)致的一個(gè)或者多個(gè)問(wèn)題。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有有機(jī)材料的薄膜晶體管器件，其具有改進(jìn)的粘性接合。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有塑料基板的LCD裝置。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種利用塑料基板來(lái)制造LCD裝置的方法。通過(guò)在低溫下進(jìn)行形成半導(dǎo)體層的工藝，并且通過(guò)低掩模(low-mask)技術(shù)來(lái)形成有機(jī)薄膜晶體管TFT以降低掩模的使用計(jì)數(shù)，從而簡(jiǎn)化制造工藝，由此降低制造成本。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有有機(jī)TFT的LCD裝置。
本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點(diǎn)部分地將在以下說(shuō)明中給予說(shuō)明，并且部分地將通過(guò)該說(shuō)明變得明了，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中獲知。通過(guò)在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求、以及附圖中所具體指出的結(jié)構(gòu)將實(shí)現(xiàn)和獲得本發(fā)明的這些目的和其他優(yōu)點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)這些目的和其他優(yōu)點(diǎn)并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如所實(shí)施和廣義描述的，液晶顯示裝置包括設(shè)置在下基板上的數(shù)據(jù)線、源極、漏極和像素電極；與源極和漏極交疊的島狀半導(dǎo)體層；沿包括半導(dǎo)體層的下基板的整個(gè)表面的柵絕緣層；柵絕緣層上的選通線和柵極；沿包括選通線的下基板的整個(gè)表面的鈍化層；面對(duì)下基板的上基板；以及，下基板和上基板之間的液晶層。
在另一方面中，一種制造液晶顯示裝置的方法包括在下基板上形成數(shù)據(jù)線和像素電極；形成與數(shù)據(jù)線和像素電極的部分交疊的半導(dǎo)體層；沿包括該半導(dǎo)體層的下基板的整個(gè)表面形成柵絕緣層；在柵絕緣層上形成垂直于數(shù)據(jù)線的選通線；沿包括選通線的下基板的整個(gè)表面形成鈍化層；將下基板和上基板彼此接合；以及在下基板和上基板之間形成液晶層。
在另一方面中，一種制造液晶顯示裝置的方法包括在下基板上形成數(shù)據(jù)線和像素電極；在數(shù)據(jù)線和像素電極的側(cè)部之間形成絕緣層；形成與數(shù)據(jù)線和像素電極交疊的半導(dǎo)體層；沿包括半導(dǎo)體層的下基板的整個(gè)表面形成柵絕緣層；在柵絕緣層上形成垂直于數(shù)據(jù)線的選通線；沿包括選通線的基板的整個(gè)表面形成鈍化層；將下基板與上基板接合；以及，在下基板和上基板之間形成液晶層。
在另一方面中，薄膜晶體管器件包括基板；基板上的源極和漏極；與源極和漏極交疊的島狀半導(dǎo)體層；沿包括半導(dǎo)體層的基板的整個(gè)表面的柵絕緣層；柵絕緣層上的選通線和柵極；以及，沿包括選通線的基板的整個(gè)表面的鈍化層。
應(yīng)該理解本發(fā)明的上述總體說(shuō)明以及以下的詳細(xì)說(shuō)明都是示例性和說(shuō)明性的，旨在為所要求保護(hù)的本發(fā)明提供進(jìn)一步的解釋。


本文所包括的附圖用于提供對(duì)于本發(fā)明的進(jìn)一步理解，將附圖并入說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成該說(shuō)明書(shū)的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且這些附圖和說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1A是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的TFT陣列基板的選通線的平面圖；圖1B是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的TFT陣列基板的選通線的平面圖；圖1C是沿根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的圖1B中的線I-I’所截取的剖面圖；圖1D是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的TFT陣列基板的平面圖；圖1E是沿根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的圖1D中的線I-I’所截取的剖面圖；圖1F是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的TFT陣列基板的平面圖；圖1G是沿根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的圖1F中的線I-I’線所截取的剖面圖；圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的LCD裝置的剖面圖；圖3A是根據(jù)本發(fā)明的示例性的TFT陣列基板的平面圖；圖3B是沿根據(jù)本發(fā)明的圖3A中的線II-II’所截取的剖面圖；圖3C是根據(jù)本發(fā)明的示例性的TFT陣列基板的平面圖；圖3D是沿根據(jù)本發(fā)明的圖3C中的線II-II’所截取的剖面圖；圖3E是根據(jù)本發(fā)明的示例性的TFT陣列基板的平面圖；圖3F是沿根據(jù)本發(fā)明的圖3E中的線II-II’所截取的剖面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的示例性的LCD裝置的剖面圖；圖5A是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性的TFT陣列基板的平面圖；圖5B是沿根據(jù)本發(fā)明的圖5A中的線II-II’所截取的剖面圖；圖5C是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性的TFT陣列基板的平面圖；圖5D是沿根據(jù)本發(fā)明的圖5C中的線II-II’所截取的剖面圖；圖5E是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性的TFT陣列基板的平面圖；
圖5F是沿根據(jù)本發(fā)明的圖5E中的線II-II’所截取的剖面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性的LCD裝置的剖面圖；圖7A是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性的TFT陣列基板的平面圖；圖7B是沿根據(jù)本發(fā)明的圖7A中的線IV-IV’所截取的剖面圖；圖7C是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性的TFT陣列基板的平面圖；圖7D是沿根據(jù)本發(fā)明的圖7C中的線IV-IV’所截取的剖面圖；圖7E是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性的TFT陣列基板的平面圖；圖7F是沿根據(jù)本發(fā)明的圖7E中的線IV-IV’所截取的剖面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性的LCD裝置的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面將詳細(xì)參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中示出其示例。
圖3A至3F是根據(jù)本發(fā)明的示例性的制造TFT陣列基板的方法的平面圖和剖面圖。在圖3A和3B中，可以在真空狀態(tài)下在玻璃或者透明塑料下基板111上淀積例如銦錫氧化物(ITO)的透明導(dǎo)電材料，并且可以在其上淀積光刻膠(未示出)。在光刻膠上定位具有預(yù)定圖案的掩模之后，可以向其照射UV射線或者X射線，并且可以顯影該光刻膠，由此使光刻膠構(gòu)圖。接著，可以對(duì)光刻膠進(jìn)行烘焙、離子注入和UV固化處理，以得到具有高抗溶解性的交聯(lián)光刻膠聚合物。
然后，通過(guò)使用所構(gòu)圖的光刻膠作為掩模，選擇性地蝕刻暴露的ITO層，由此同時(shí)地形成數(shù)據(jù)線115、源極115a、漏極115b和像素電極117。據(jù)此，數(shù)據(jù)線115可以和源極115a一起形成，像素電極117可以和漏極115b一起形成。
然后，可以對(duì)數(shù)據(jù)線115、源極115a、漏極115b和像素電極117的表面進(jìn)行等離子體處理，其中ITO層可以具有對(duì)于有機(jī)材料的親水/疏水性。例如，可以使用CF4或者O2的混合氣體來(lái)進(jìn)行等離子體處理。如果該混合氣體具有較大量的O2，則可以增加ITO對(duì)于有機(jī)材料的親水性。相反，如果該混合氣體具有較大量的CF4，則該ITO層可以具有對(duì)于有機(jī)材料的疏水性。據(jù)此，增加混合氣體中O2的量會(huì)使ITO層具有對(duì)于有機(jī)材料的親水性。
由于對(duì)ITO層的表面進(jìn)行了等離子體處理，可以改變ITO層的功函以控制對(duì)有機(jī)材料的粘附性。此外，清潔ITO層的表面也會(huì)增加用于進(jìn)行化學(xué)鍵聯(lián)的ITO層表面的面積。
如圖3C和3D所示，在定位例如金屬掩模的絲網(wǎng)掩模之后，可以在涂覆過(guò)程中形成半導(dǎo)體層114，使其與源極115a和漏極115b交疊。另選地，可以利用注入印刷(inject-printing)方法來(lái)形成半導(dǎo)體層114。據(jù)此，由于源極和漏極115a和115b的表面因經(jīng)過(guò)等離子體處理而可以具有親水性，因此可以容易地將該半導(dǎo)體層114粘附到源極115a和漏極115b上。因此，可以利用包括絲網(wǎng)掩模的涂覆法來(lái)形成半導(dǎo)體層114，或者可以利用注入印刷方法來(lái)形成該半導(dǎo)體層114。此外，可以利用低溫工藝形成具有改進(jìn)的粘附性的半導(dǎo)體層114，而不需要利用掩模的光刻工藝。例如，根據(jù)半導(dǎo)體層114的圖案，絲網(wǎng)掩模可以具有開(kāi)口區(qū)域，并且半導(dǎo)體層114可以由例如LCPBC(液晶聚芴嵌段共聚物(LCPBC))或者并五苯(Pentacene)的有機(jī)材料形成。
在圖3E和3F中，可以利用低溫工藝沿包括半導(dǎo)體層114的基板111的整個(gè)表面淀積例如BCB或者丙烯酸材料的有機(jī)材料，由此形成柵絕緣層113。在柵絕緣層113上定位例如金屬掩模的絲網(wǎng)掩模之后，可以利用涂覆法來(lái)涂覆、或者可以利用注入印刷方法來(lái)印刷導(dǎo)電的有機(jī)聚合物(例如聚乙二醇噻吩(polyethylene dioxythiophene)(PEDOT))，由此形成選通線112和柵極112a。例如，有機(jī)TFT可以包括基于ITO的源極115a和漏極115b、基于LCPBC或者并五苯的半導(dǎo)體層114、基于有機(jī)絕緣材料的柵絕緣層113和基于有機(jī)聚合物的柵極112a。接著，可以沿包括選通線112的基板111的整個(gè)表面淀積例如BCB或者丙烯酸材料的有機(jī)材料，并且在其上形成鈍化層116。據(jù)此，可以將包括有機(jī)TFT的TFT陣列基板用作開(kāi)關(guān)器件。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的示例性的LCD裝置的剖面圖。在圖4中，LCD裝置可以包括下基板111、上基板121和液晶層113。如圖3A-3F所示，下基板111可以包括數(shù)據(jù)線115、源極115a、漏極115b、像素電極117、島狀半導(dǎo)體層114、柵絕緣層113、選通線112、柵極112a和鈍化層116。島狀半導(dǎo)體層114可以與源極115a和漏極115b交疊，并且可以沿包括半導(dǎo)體層114的下基板111的整個(gè)表面形成柵絕緣層113。選通線112和柵極112a可以形成在柵絕緣層113上，可以沿包括選通線112的下基板111的整個(gè)表面形成鈍化層116。接著，可以將上基板121定位成與下基板111相對(duì)，并且可以在兩個(gè)基板111和121之間形成例如液晶共聚物的液晶層131。
例如，半導(dǎo)體層114可以由例如液晶聚芴嵌段共聚物(LCPBC)或者并五苯的有機(jī)材料制成，柵絕緣層113可以由例如苯并環(huán)丁烯(BCB)或者丙烯酸材料的有機(jī)材料制成。此外，選通線112和柵極115a可以由例如聚乙二醇噻吩(PEDOT)的有機(jī)聚合物制成，鈍化層116可以由例如BCB或者丙烯酸材料的有機(jī)材料制成。
在由交叉的選通線112和數(shù)據(jù)線115所限定的單元像素區(qū)內(nèi)，可以將有機(jī)薄膜晶體管(TFT)形成為源極115a、漏極115b、半導(dǎo)體層114、柵絕緣層113和柵極115a的淀積層。在有機(jī)TFT中，半導(dǎo)體層114、柵絕緣層113和柵極115a可以由有機(jī)材料制成。由于半導(dǎo)體層114可以由有機(jī)材料制成，因此可以利用親水性等離子體處理源極115a和漏極115b的表面，由此提高半導(dǎo)體層114與源極115a和漏極115b的粘附性。此外，在對(duì)于源極115a和漏極115b的親水性等離子體處理過(guò)程中，可以利用親水性等離子體一起處理數(shù)據(jù)線115和像素電極117，由此提高與柵絕緣層113的粘附性。
在圖4中，除了在具有有機(jī)TFT的下基板111和具有例如基于ITO的公共電極124的透明導(dǎo)電材料的上基板121中的任意一個(gè)上的液晶注入口之外，可以將密封劑(未示出)形成為框架圖案。然后，可以將下基板111和上基板121彼此接合。據(jù)此，可以與下基板111的像素電極117對(duì)應(yīng)地沿上基板121的整個(gè)表面形成公共電極124。
然后，可以利用散布液晶滴132的方法在兩個(gè)基板111和121之間形成PDLC層131，并且可以密封液晶注入口，由此完成LCD裝置。除了PDLC層131，可以使用例如NCAP或者PNLC的聚合物散布型液晶材料。此外，上基板121可以由撓性塑料或者膜制成。
當(dāng)沒(méi)有對(duì)LCD裝置的ITO層施加電壓時(shí)，隨機(jī)地處于液晶材料中的液晶方向子(director)可以具有預(yù)定的方向角，從而可以散射入射到液晶層上的光。當(dāng)對(duì)ITO層施加電壓時(shí)，可以沿與電場(chǎng)相同的方向定位液晶方向子，由此可以使光透過(guò)液晶材料。根據(jù)本發(fā)明，用于對(duì)數(shù)據(jù)線和像素電極構(gòu)圖的工藝可以使用一掩模，從而允許使用低掩模技術(shù)并且減少掩模的總數(shù)量。
圖5A至5F是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性的制造TFT陣列基板的方法的平面圖和剖面圖。在圖5A和5B中，可以在真空狀態(tài)下將例如ITO的透明導(dǎo)電材料淀積到玻璃或者透明塑料下基板211上，并且在其上淀積光刻膠(未示出)。在光刻膠上定位具有預(yù)定圖案的掩模之后，可以進(jìn)行曝光和顯影工序，從而使光刻膠構(gòu)圖。然后，可以通過(guò)使用所構(gòu)圖的光刻膠作為掩模選擇性地蝕刻暴露的ITO層，從而同時(shí)地形成數(shù)據(jù)線215、源極215a、漏極215b和像素電極217。此外，可以將數(shù)據(jù)線215與源極215a一起形成，可以將像素電極217與漏極215b一起形成。
然后，可以對(duì)數(shù)據(jù)線215、源極215a、漏極215b和像素電極217的表面進(jìn)行等離子體處理，從而使ITO層可以具于對(duì)于有機(jī)材料的疏水/親水性。例如，可以使用CF4或者O2的混合氣體來(lái)進(jìn)行等離子體處理。如果混合氣體具有較大量的CF4，那么ITO層可以具有對(duì)于有機(jī)材料的疏水性。
在圖5C和5D中，可以使用例如BCB或者丙烯酸材料的有機(jī)聚合物通過(guò)旋涂法或者注入印刷方法來(lái)形成有機(jī)絕緣層218。可以將該機(jī)絕緣層218填充在選通線層和像素電極217之間的間隙。據(jù)此，可以使數(shù)據(jù)線215、源極215a、漏極215b和像素電極217(都可以由ITO制成)具有疏水性。因此，可以使有機(jī)材料的絕緣層218不粘附于數(shù)據(jù)線215、源極215a、漏極215b和像素電極217的表面。
接著，可以利用包括絲網(wǎng)掩模的印刷方法來(lái)形成島狀半導(dǎo)體層214，使其與源極215a和漏極215b交疊。通過(guò)利用印刷方法形成半導(dǎo)體層214，可以使半導(dǎo)體層214具有改進(jìn)的粘附性，而不需在低溫下使用具有掩模的光刻工藝。例如，根據(jù)半導(dǎo)體層214的圖案，絲網(wǎng)掩模可以具有開(kāi)口區(qū)域。此外，半導(dǎo)體層214可以由例如LCPBC或者并五苯的有機(jī)材料形成。因此，可以使半導(dǎo)體層214粘附于有機(jī)材料的絕緣層218。
在圖5E和5F中，可以通過(guò)在低溫下沿包括半導(dǎo)體層214的基板211的整個(gè)表面淀積例如BCB或者丙烯酸材料的有機(jī)材料的方法來(lái)形成柵絕緣層213。然后，可以通過(guò)印刷例如PEDOT的導(dǎo)電有機(jī)聚合物的方法、通過(guò)使用絲網(wǎng)掩模的涂覆方法或者注入印刷方法來(lái)形成選通線212和柵極212a。據(jù)此，可以形成源極215a和漏極215b、半導(dǎo)體層214、柵絕緣層213和柵極212a的淀積層作為有機(jī)TFT。然后，可以通過(guò)沿包括選通線212的基板211的整個(gè)表面淀積例如BCB或者丙烯酸材料的有機(jī)材料的方法來(lái)形成鈍化層216。因此，可以形成具有有機(jī)TFT的TFT陣列基板，其中可以將該有機(jī)TFT用作開(kāi)關(guān)器件。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性的LCD裝置的剖面圖。在圖6中，LCD裝置可以包括下基板211、上基板221和液晶層231。如圖5A至5F所示，數(shù)據(jù)線215、源極215a、漏極215b和像素電極217可以由下基板211上的同一層來(lái)形成。此外，在數(shù)據(jù)線215和源極215a之間、源極215a和漏極215b之間以及漏極215b和像素電極217之間夾有一有機(jī)絕緣層。此外，可以對(duì)數(shù)據(jù)線215、源極215a、漏極215b和像素電極217的表面進(jìn)行處理，以使其具有疏水性。然后，可以形成島狀半導(dǎo)體層214，使其與源極215a和漏極215b交疊，并且可以沿包括半導(dǎo)體層214的下基板211的整個(gè)表面形成柵絕緣層213。接著，可以在柵絕緣層213上形成選通線212和柵極215a，并且可以沿包括選通線212的下基板211的整個(gè)表面形成鈍化層216。然后，可以將上基板221定位為與下基板211相對(duì)，并且可以在下基板211和上基板221之間形成例如液晶共聚物的液晶層231。
例如，半導(dǎo)體層214可以由例如LCPBC或者并五苯的有機(jī)材料制成，柵絕緣層213和鈍化層216可以由例如BCB或者丙烯酸材料的有機(jī)材料制成。此外，選通線212和柵極215a可以由有機(jī)材料例如PEDOT形成。據(jù)此，用于形成源極215a、漏極215b、半導(dǎo)體層214、柵絕緣層213和柵極215a的淀積層可以用作有機(jī)薄膜晶體管TFT。
據(jù)此，由于半導(dǎo)體層214可以由有機(jī)材料形成，因此該半導(dǎo)體層214不會(huì)粘附于源極215a和漏極215b(可以由ITO制成)。然而，由于可以將有機(jī)絕緣層218形成在源極215a和漏極215b之間，因此半導(dǎo)體層214可以粘附于有機(jī)絕緣層218。
此外，由于可以對(duì)數(shù)據(jù)線215、源極215a、漏極215b和像素電極217的表面進(jìn)行處理使其變?yōu)槭杷缘?，因此?dāng)涂覆絕緣層218時(shí)，不會(huì)在源極215a和漏極215b的表面上留有殘余物。因此，可以防止源/漏極215a/215b和半導(dǎo)體層214之間的粘附性的惡化。
在圖6中，除了在具有有機(jī)TFT的下基板211和具有透明導(dǎo)電材料(例如基于ITO的公共電極234)的上基板221中的任意一個(gè)基板上的液晶注入口位置以外，可以將密封劑(未示出)形成為框架圖案。然后，可以將下基板211和上基板221彼此接合。然后，可以通過(guò)分散液晶滴232的方法在兩個(gè)基板211和221之間形成PDLC層231，并且可以密封液晶注入口。除了PDLC層231以外，還可以使用其它類(lèi)型的液晶共聚物材料。例如，上基板221可以由撓性塑料基板或者膜制成，其中數(shù)據(jù)線和像素電極的構(gòu)圖工序可以使用一掩模，從而使其適合于減少制造LCD所需的掩模的總數(shù)量。
圖7A至7F是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性的制造TFT陣列基板的方法的平面圖和剖面圖。在圖7A和7B中，可以沿下基板311的整個(gè)表面形成緩沖層318，其中下基板311可以由玻璃或者透明塑料形成。緩沖層318可以在后續(xù)的構(gòu)圖工序過(guò)程中保護(hù)下基板311，并且可以提高對(duì)后來(lái)形成的半導(dǎo)體314(如圖7D所示)的粘附性。可以通過(guò)淀積例如SiO2的無(wú)機(jī)材料的方法或者淀積有機(jī)材料的方法來(lái)形成緩沖層318。然后，可以在真空狀態(tài)中在緩沖層318上淀積透明的導(dǎo)電材料例如ITO，并且通過(guò)利用掩模的光刻工藝對(duì)其構(gòu)圖，從而同時(shí)地形成數(shù)據(jù)線315、源極315a、漏極315b和像素電極317。此外，可以與源極315a一起形成數(shù)據(jù)線315，可以與像素電極317一起形成漏極315b。
然后，可以通過(guò)等離子體處理使緩沖層318的無(wú)機(jī)材料、數(shù)據(jù)線315、源極315a、漏極315b和像素電極317具有對(duì)于有機(jī)材料的親水性。例如，可以使用CF4或者O2的混合氣體來(lái)進(jìn)行等離子體處理。如果混合氣體具有較大量的O2，那么該ITO層可以具有對(duì)于有機(jī)材料的改進(jìn)的親水性。另選地，如果混合氣體具有較大量的CF4，那么該ITO層可以具有對(duì)于有機(jī)材料的疏水性。此外，如果混合氣體具有較大量的SiO2，那么緩沖層318可以具有對(duì)于有機(jī)材料的親水性。另選地，如果混合氣體具有較大量的CF4，那么緩沖層可以具有對(duì)于有機(jī)材料的疏水性。
在圖7C和7D中，可以通過(guò)使用絲網(wǎng)掩模的涂覆方法或者通過(guò)注入印刷方法來(lái)形成半導(dǎo)體層314，使其與源極315a和漏極315b交疊。例如，半導(dǎo)體層314可以由LCPBC或者并五苯制成。然后，可以對(duì)緩沖層318、源極315a、漏極315b進(jìn)行等離子體處理，使其具有對(duì)于有機(jī)材料的親水性，由此提高對(duì)于有機(jī)材料的半導(dǎo)體層314的粘附性。通過(guò)注入印刷方法來(lái)形成半導(dǎo)體層314，該半導(dǎo)體層314可以具有改進(jìn)的粘附性，而不需使用在低溫下利用掩模的光刻工藝。
在圖7E和7F中，可以通過(guò)沿包括半導(dǎo)體層314的基板311的整個(gè)表面上淀積例如BCB或者丙烯酸材料的有機(jī)材料的方法來(lái)形成柵絕緣層313。然后，可以通過(guò)利用絲網(wǎng)掩模印刷例如PEDOT的導(dǎo)電有機(jī)聚合物的方法或者印刷方法來(lái)形成選通線312和柵極312a。據(jù)此，可以將源極315a、漏極315b、半導(dǎo)體層314、柵絕緣層313和柵極312a的淀積層形成為有機(jī)TFT。然后，可以通過(guò)沿包括選通線312的基板311的整個(gè)表面淀積例如BCB或者丙烯酸材料的有機(jī)材料的方法來(lái)形成鈍化層316，從而形成具有作為開(kāi)關(guān)元件的有機(jī)TFT的TFT陣列基板。
在圖8中，LCD裝置可以包括下基板311、上基板321和液晶層331。如圖7A-7F所示，可以沿下基板311的整個(gè)表面形成緩沖層318。然后可以在下基板311的同一層上形成數(shù)據(jù)線315、源極315a、漏極315b和像素電極317，并且形成島狀半導(dǎo)體層314，使其與源極315a和漏極315b交疊。接著，可以沿包括半導(dǎo)體層314的下基板311的整個(gè)表面形成柵絕緣層313，并且可以在柵絕緣層313上形成選通線312和柵極312a。然后，可以沿包括選通線313的下基板311的整個(gè)表面形成鈍化層316。接著，可以使上基板321與下基板311相對(duì)地定位，并且可以在下基板311和上基板321之間形成例如液晶共聚物的液晶層331。
例如，半導(dǎo)體層314可以由例如LCPBC或者并五苯的有機(jī)材料制成，柵絕緣層313和鈍化層316可以由例如BCB或者丙烯酸材料的有機(jī)材料形成。此外，選通線321和柵極315a可以由例如PEDOT的有機(jī)聚合物形成。結(jié)果，有機(jī)薄膜晶體管TFT可以由源極315a、漏極315b、半導(dǎo)體層314、柵絕緣層313和柵極312a的淀積層來(lái)形成。
由于半導(dǎo)體層314和柵絕緣層313可以由有機(jī)材料形成，所以可以利用親水等離子體來(lái)處理數(shù)據(jù)線315、源極315a、漏極315b和像素電極317(可以由ITO層制成)的表面，從而使半導(dǎo)體層314和柵絕緣層313可以粘附于數(shù)據(jù)線315、源極315a、漏極315b和像素電極317的表面。
此外，緩沖層318可以由例如SiO2的無(wú)機(jī)材料或者有機(jī)材料來(lái)制成。當(dāng)緩沖層由無(wú)機(jī)材料制成時(shí)，可以在緩沖層318上以及在數(shù)據(jù)線315、源極315a、漏極315b和像素電極317的表面上進(jìn)行親水等離子體處理，從而改進(jìn)對(duì)有機(jī)材料的半導(dǎo)體層314的粘附性。
在圖8中，可以將密封劑(未示出)形成在具有有機(jī)TFT的下基板311和具有透明導(dǎo)電材料(如基于ITO的公共電極324)的上基板321中的任何一個(gè)基板上。然后將下基板311和上基板321彼此接合。然后，可以通過(guò)在兩個(gè)基板311和321之間散布液晶滴332的方法來(lái)形成PDLC層331，并且可以密封液晶注入口，從而形成LCD裝置。此外，下基板311或者上基板321可以由例如玻璃的透明材料制成。另選地，下基板或者上基板可以由撓性塑料基板或者膜形成。
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)數(shù)據(jù)線和像素電極構(gòu)圖的工藝可需要使用一掩模，從而減少用來(lái)制造LCD裝置所使用的掩?？倲?shù)，并且降低制造成本和時(shí)間。此外，由于可以對(duì)ITO層的表面進(jìn)行等離子體處理，因此可以改變ITO層的功函，以控制對(duì)于有機(jī)材料的粘附性。此外，由于可以清潔ITO層的表面，因此可以增加ITO層用于化學(xué)鍵聯(lián)的表面面積。
根據(jù)本發(fā)明，可以通過(guò)注入印刷方法或者通過(guò)利用金屬掩模的涂覆方法來(lái)形成半導(dǎo)體層和選通線層，從而通過(guò)簡(jiǎn)化制造工藝提高生產(chǎn)率。此外，通過(guò)使用由PDLC制成的液晶材料，可以省略用于形成偏光器的工序和摩擦(rubbing)工序，從而降低制造成本。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明的薄膜晶體管器件、LCD裝置和制造LCD裝置的方法進(jìn)行各種修改和變型。因此，本發(fā)明旨在涵蓋落入后附權(quán)利要求以及他們的等同物的范圍內(nèi)的那些修改和變型。
本發(fā)明要求于2003年12月30日提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.P2003-100056的優(yōu)先權(quán)，通過(guò)引用將其并入本文。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，包括設(shè)置在下基板上的數(shù)據(jù)線、源極、漏極和像素電極；與所述源極和所述漏極交疊的島狀半導(dǎo)體層；沿包括所述半導(dǎo)體層的所述下基板的整個(gè)表面的柵絕緣層；在所述柵絕緣層上的選通線和柵極；沿包括所述選通線的所述下基板的整個(gè)表面的鈍化層；與所述下基板面對(duì)的上基板；以及所述下基板和所述上基板之間的液晶層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述數(shù)據(jù)線、所述源極、所述漏極和所述像素電極形成在同一層上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述數(shù)據(jù)線、所述源極、所述漏極和所述像素電極具有對(duì)于有機(jī)材料的親水性。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述數(shù)據(jù)線、所述源極、所述漏極和所述像素電極被進(jìn)行了等離子體處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括沿所述下基板的整個(gè)表面的緩沖層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述緩沖層包括無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料中的一種材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述緩沖層包括無(wú)機(jī)材料，并且所述緩沖層、所述數(shù)據(jù)線、所述源極、所述漏極和所述像素電極被進(jìn)行了等離子體處理，以具有對(duì)于有機(jī)材料的親水性。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述緩沖層包括有機(jī)材料，并且所述數(shù)據(jù)線、所述源極、所述漏極和所述像素電極被進(jìn)行了等離子體處理，以具有對(duì)于有機(jī)材料的疏水性。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中在所述數(shù)據(jù)線和所述源極之間、在所述源極和所述漏極之間、以及在所述漏極和所述像素電極之間填充有有機(jī)材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括由所述源極和所述漏極、所述半導(dǎo)體層、所述柵絕緣層和所述柵極所構(gòu)成的有機(jī)薄膜晶體管。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述半導(dǎo)體層、所述柵絕緣層和所述柵極包括有機(jī)材料。
12.一種制造液晶顯示裝置的方法，包括以下步驟在下基板上形成數(shù)據(jù)線和像素電極；形成與所述數(shù)據(jù)線和所述像素電極的部分交疊的半導(dǎo)體層；沿包括所述半導(dǎo)體層的所述下基板的整個(gè)表面形成柵絕緣層；在所述柵絕緣層上形成與所述數(shù)據(jù)線垂直的選通線；沿包括所述選通線的所述下基板的整個(gè)表面形成鈍化層；將所述下基板和所述上基板彼此接合；以及在所述下基板和所述上基板之間形成液晶層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中對(duì)所述數(shù)據(jù)線和所述像素電極的表面進(jìn)行處理，以使其具有親水性。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中利用等離子體對(duì)所述數(shù)據(jù)線和所述像素電極的所述表面進(jìn)行處理。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述等離子體包括O2或者CF4的混合氣體。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括在所述下基板上形成一緩沖層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述緩沖層包括無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料中的一種材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述緩沖層包括SiO2。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述半導(dǎo)體層包括液晶聚芴嵌段共聚物和并五苯中的一種。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述形成所述半導(dǎo)體層的步驟包括印刷方法和使用絲網(wǎng)掩模的方法中的一種方法。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述下基板和所述上基板包括玻璃材料、塑料材料和薄膜中的一種。
22.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述形成所述數(shù)據(jù)線和所述像素電極的步驟是通過(guò)使用透明導(dǎo)電材料而同時(shí)地進(jìn)行的。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述透明導(dǎo)電材料包括銦錫氧化物和銦鋅氧化物中的一種。
24.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述液晶層包括PDLC。
25.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述柵絕緣層包括有機(jī)材料。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述有機(jī)材料包括苯并環(huán)丁烯和丙烯酸材料中的一種。
27.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述選通線包括聚乙二醇噻吩。
28.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述形成所述選通線的步驟包括印刷方法和使用絲網(wǎng)掩模的方法中的一種方法。
29.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述形成所述數(shù)據(jù)線和所述源極的步驟包括一單層，并且所述形成所述像素電極和所述漏極的步驟包括一單層。
30.一種制造液晶顯示裝置的方法，包括以下步驟在下基板上形成數(shù)據(jù)線和像素電極；在所述數(shù)據(jù)線和所述像素電極的側(cè)部之間形成絕緣層；形成與所述數(shù)據(jù)線和所述像素電極交疊的半導(dǎo)體層；沿包括所述半導(dǎo)體層的所述下基板的整個(gè)表面形成柵絕緣層；在所述柵絕緣層上形成與所述數(shù)據(jù)線垂直的選通線；沿包括所述選通線的所述下基板的整個(gè)表面形成鈍化層；將所述下基板與上基板接合；以及在所述下基板和所述上基板之間形成液晶層。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，進(jìn)一步包括對(duì)所述數(shù)據(jù)線和所述像素電極的表面進(jìn)行處理，以使其具有疏水性。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中利用等離子體對(duì)所述數(shù)據(jù)線和所述像素電極進(jìn)行處理。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述等離子體包括O2或者CF4的混合氣體。
34.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述絕緣層包括有機(jī)材料。
35.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述絕緣層包括BCB和丙烯酸材料中的一種。
36.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述形成所述絕緣層的步驟包括旋涂法和印刷方法中的一種方法。
37.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述半導(dǎo)體層包括液晶聚芴嵌段共聚物和并五苯中的一種。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述形成所述半導(dǎo)體層的步驟包括印刷方法和使用絲網(wǎng)掩模的方法中的一種方法。
39.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述下基板和所述上基板包括玻璃材料、塑料材料和薄膜。
40.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)線和所述像素電極包括透明導(dǎo)電材料。
41.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述液晶層包括PDLC。
42.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述柵絕緣層包括BCB和丙烯酸材料中的一種。
43.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述選通線包括聚乙二醇噻吩。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中所述形成所述選通線的步驟包括印刷方法和使用絲網(wǎng)掩模的方法中的一種方法。
45.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述形成所述數(shù)據(jù)線和所述源極的步驟包括一單層，所述形成所述像素電極和所述漏極的步驟包括一單層。
46.一種薄膜晶體管器件，包括基板；所述基板上的源極和漏極；與所述源極和所述漏極交疊的島狀半導(dǎo)體層；沿包括所述半導(dǎo)體層的所述基板的整個(gè)表面的柵絕緣層；所述柵絕緣層上的選通線和柵極；和沿包括所述選通線的所述基板的整個(gè)表面的鈍化層。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的器件，其中所述源極和所述漏極被進(jìn)行了處理，以具有對(duì)于有機(jī)材料的親水性。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的器件，其中所述源極和所述漏極被進(jìn)行了等離子體處理。
49.根據(jù)權(quán)利要求46所述的器件，進(jìn)一步包括沿所述基板的整個(gè)表面的緩沖層。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的器件，其中所述緩沖層包括無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料中的一種材料。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的器件，其中所述緩沖層包括無(wú)機(jī)材料，并且所述緩沖層、所述源極和所述漏極被進(jìn)行了等離子體處理，以具有對(duì)于有機(jī)材料的親水性。
52.根據(jù)權(quán)利要求50所述的器件，其中所述緩沖層包括有機(jī)材料，并且所述源極和所述漏極被進(jìn)行了等離子體處理，以具有對(duì)于有機(jī)材料的疏水性。
53.根據(jù)權(quán)利要求46所述的器件，其中在所述源極和所述漏極之間填充有有機(jī)材料。
全文摘要
薄膜晶體管器件、液晶顯示裝置及其制造方法。一種液晶顯示裝置包括設(shè)置在下基板上的數(shù)據(jù)線、源極、漏極和像素電極；與源極和漏極交疊的島狀半導(dǎo)體層；沿包括該半導(dǎo)體層的下基板的整個(gè)表面的柵絕緣層；在該柵絕緣層上的選通線和柵極；沿包括該選通線的下基板的整個(gè)表面的鈍化層；與下基板面對(duì)的上基板；以及，下基板和上基板之間的液晶層。
文檔編號(hào)H01L27/12GK1637538SQ20041006254
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月30日
發(fā)明者金鐘一, 南承熙, 吳載映 申請(qǐng)人:Lg.菲利浦Lcd株式會(huì)社