JP5288706B2 - 薄膜トランジスタ表示板 - Google Patents
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Description
本発明は、薄膜トランジスタ表示板及びその製造方法に関する。
一般に、液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）、有機発光表示装置（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ ｄｉｓｐｌａｙ、ＯＬＥＤ ｄｉｓｐｌａｙ）、電気泳動表示装置（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ）などの平板表示装置は、複数対の電場生成電極と、その間に入っている電気光学（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃａｌ）活性層とを含む。液晶表示装置の場合に電気光学活性層として液晶層を含み、有機発光表示装置の場合に電気光学活性層として有機発光層を含む。
一対をなす電場生成電極のうちの一つは、通常、スイッチング素子に連結されて電気信号の印加を受け、電気光学活性層はこの電気信号を光学信号に変換することによって映像を表示する。
平板表示装置においては、スイッチング素子として三端子素子である薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＴＦＴ）を用い、この薄膜トランジスタを制御するための走査信号を伝達するゲート線と、画素電極に印加される信号を伝達するデータ線とが平板表示装置に備えられる。
このような薄膜トランジスタの中で、ケイ素（Ｓｉ）のような無機半導体の代わりに有機半導体を用いる有機薄膜トランジスタ（ｏｒｇａｎｉｃ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＯＴＦＴ）に対する研究が活発に行われている。
このような有機薄膜トランジスタがマトリックス（ｍａｔｒｉｘ）状に配列されている有機薄膜トランジスタ表示板は、既存の薄膜トランジスタと比較して構造及び製造方法において多くの差がある。
そのうちの一つが、有機薄膜トランジスタはインクジェット印刷（ｉｎｋｊｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）方法のような溶液工程（ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）によって製作できることである。
インクジェット印刷方法は、隔壁（ｐａｒｔｉｔｉｏｎ）によって定義されている所定領域に有機溶液を滴下し、有機半導体または絶縁膜のような有機薄膜を容易に形成することができる。
特開2002-117756号公報
しかし、インクジェット印刷方法によって形成された有機薄膜は、厚さが不均一に形成され得る。特に、有機半導体の場合、チャネルが形成される部分に厚さの差が生じる場合に薄膜トランジスタの特性に影響を与えることがある。
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、有機薄膜を均一に形成することによって薄膜トランジスタの特性を改善することにある。
発明１は、基板と、前記基板上に形成され、互いに交差する第１及び第２信号線と、前記第１信号線と連結されているソース電極と、前記ソース電極と対向するドレイン電極と、前記ドレイン電極と連結されている画素電極と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極上に形成され、下部が上部より広い第１開口部を有する第１隔壁と、前記第１開口部に位置し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極と少なくとも一部重畳する有機半導体と、前記第２信号線と連結され、前記有機半導体と一部重畳するゲート電極と、を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ表示板を提供する。
有機半導体溶液は第１隔壁との親和性により第１隔壁に沿って密着して満たされるので、有機半導体は第１開口部と実質的に同一の形状に形成される。また、第１隔壁は下部が上部より広い第１開口部を有するため、第１開口部の下部方向にソース及びドレイン電極と第１隔壁との間に鋭角をなすエッジ（ｅｄｇｅ）部分Ａが形成される。ここで、有機半導体のうちの厚く形成される部分は第１開口部のエッジ部分Ａに満たされるため、チャネルが形成される中心部分は均一な厚さに形成できる。したがって、インクジェット方法のような溶液工程によって有機半導体を形成する場合にも、チャネルが形成される部分は均一な厚さに形成することができるので、薄膜トランジスタの特性に影響を与えず、性能よく形成することができる。
発明２は、発明１において、前記第１隔壁は、逆テーパ（ｉｎｖｅｒｓｅ−ｔａｐｅｒ）部分を含むことを特徴とする。
発明３は、発明２において、前記第１隔壁は、ネガティブ型の感光物質（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）を含むことを特徴とする。
発明４は、発明２において、前記有機半導体と前記ゲート電極との間に有機物質を含むゲート絶縁部材をさらに含むことを特徴とする。
発明５は、発明４において、前記ゲート絶縁部材は、前記第１隔壁によって取り囲まれていることを特徴とする。
前記ゲート電極の下部に遮断部材をさらに含むことを特徴とすると好ましい。
前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、ＩＴＯまたはＩＺＯを含むことを特徴とすると好ましい。
前記第１信号線と同一層に形成され、前記画素電極と一部重畳する維持電極をさらに含むことを特徴とすると好ましい。
発明６は、発明１において、前記有機半導体の下部に位置する光遮断膜をさらに含むことを特徴とする。
発明７は、発明１において、前記ゲート電極を覆う保護部材をさらに含むことを特徴とする。
発明８は、発明２において、前記第１隔壁の下部に形成され、下部が上部より大きい第２開口部を有する第２隔壁をさらに含むことを特徴とする。
発明９は、発明８において、前記第２開口部は、前記第１開口部より大きいことを特徴とする。よって、第１開口部は、第２開口部内に位置する。
発明１０は、発明８において、前記第２開口部にはゲート絶縁部材が形成されていることを特徴とする。
発明１１は、発明１０において、前記第２隔壁は逆テーパ部分を含むことを特徴とする。
基板上に第１信号線を形成する段階と、前記第１信号線上に複数のコンタクトホールを有する層間絶縁膜を形成する段階と、前記層間絶縁膜上に、前記コンタクトホールを通じて前記第１信号線と連結されているソース電極、及びこれと対向するドレイン電極を含む画素電極を形成する段階と、前記ソース電極及び前記画素電極上に有機膜を形成する段階と、前記有機膜を一部除去して下部が上部より広い開口部を形成する段階と、前記開口部に有機半導体を形成する段階と、前記有機半導体上にゲート絶縁部材を形成する段階と、前記ゲート絶縁部材上にゲート電極を含む第２信号線を形成する段階と、を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供すると好ましい。
前記有機半導体を形成する段階及び前記ゲート絶縁部材を形成する段階のうちの少なくとも一つは、前記開口部に溶液を滴下する段階及び前記溶液を乾燥する段階を含むことを特徴とする。
前記有機膜は、ネガティブ型の感光物質を塗布して形成することを特徴とする。
前記開口部は、前記有機膜をドライエッチングして形成することを特徴とする。
前記開口部を形成する段階は、前記有機膜上に金属層を形成する段階と、前記金属層をフォトエッチングして金属パターンを形成する段階と、前記金属パターンをマスクとして前記有機膜をドライエッチングする段階と、前記金属パターンを除去する段階と、を含むことを特徴とする。
このとき、金属パターンはエッチングされない。また、金属パターンに近い有機膜ほど、金属パターンによりエッチングの影響から保護される。逆に、金属パターンから遠い有機膜ほど、よりエッチングの影響を受ける。よって、開口部は、その底部ほどエッチング量が多くなるように形成される。
前記金属層は、前記ソース電極及び前記ドレイン電極とは異なる物質から形成することを特徴とする。
基板上にデータ線を形成する段階と、前記データ線上に第１コンタクトホールを有する層間絶縁膜を形成する段階と、前記層間絶縁膜上にゲート線を形成する段階と、前記ゲート線上に第１開口部を有し、逆テーパ状である第１隔壁を形成する段階と、前記第１開口部にゲート絶縁部材を形成する段階と、前記ゲート絶縁部材及び前記第１隔壁上にソース電極及び画素電極を形成する段階と、前記ソース電極及び前記画素電極上に第２開口部を有し、逆テーパ状である第２隔壁を形成する段階と、前記第２開口部に有機半導体を形成する段階と、を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供する。
本発明によれば、有機半導体におけるチャネルが形成される部分を均一な厚さに形成することによって、薄膜トランジスタの特性を改善することができる。
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な相異な形態で実現でき、ここに説明する実施形態に限定されない。
図面において、いろいろな層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似な部分については同一の図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとする時、これは他の部分の“すぐ上”にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上”にあるとする時には、中間に他の部分がないことを意味する。
以下、図１及び図２を参照して本発明の一実施形態による有機薄膜トランジスタ表示板について詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態による有機薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図２は図１の薄膜トランジスタ表示板のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
透明なガラス、シリコン（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）またはプラスチック（ｐｌａｓｔｉｃ）などで作られた絶縁基板（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）１１０上に、複数のデータ線１７１、複数の維持電極線（ｓｔｏｒａｇｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｌｉｎｅ）１３１、及び光遮断膜１７４が形成されている。
データ線１７１はデータ信号を伝達し、図１中、主に縦方向に延在している。各データ線１７１は、縦方向に延在する部分から横に突出した複数の突出部（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）１７３と、他の層または外部駆動回路との接続のための広い端部１７９とを含む。データ信号を生成するデータ駆動回路（図示せず）は、基板１１０上に付着される可撓性印刷回路膜（図示せず）上に装着されたり、基板１１０上に直接装着されたり、基板１１０に集積できる。データ駆動回路が基板１１０上に集積されている場合、データ線１７１が延長されてこれと直接連結されることができる。
維持電極線１３１は、所定の電圧の印加を受け、データ線１７１とほとんど平行に延在している。各維持電極線１３１は二つのデータ線１７１の間に位置し、二つのデータ線１７１のうちの右側に近い。維持電極線１３１は、図１に示すように、分岐しており、環状をなす維持電極（ｓｔｏｒａｇｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１３７を含む。しかし、維持電極線１３１の形状及び配置は多様に変更できる。
光遮断膜１７４は、データ線１７１及び維持電極線１３１と分離されている。
データ線１７１、維持電極線１３１及び光遮断膜１７４は、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などアルミニウム系金属、銀（Ａｇ）や銀合金など銀系金属、金（Ａｇ）や金合金など金系金属、銅（Ｃｕ）や銅合金など銅系金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などモリブデン系金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）及びチタニウム（Ｔｉ）などで作られることができる。しかし、これらは、物理的性質が異なる二つの導電膜（図示せず）を含む多重膜構造を有することもできる。このうちの一つの導電膜は、信号遅延や電圧降下を減らすことができるように比抵抗（ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）が低い金属、例えば、アルミニウム系金属、銀系金属、銅系金属などで作られる。しかし、データ線１７１及び維持電極線１３１はその他にも多様な金属または導電体で作られることができる。
データ線１７１、維持電極線１３１及び光遮断膜１７４は、その上部膜の段差塗布性を向上するため、その側面が基板１１０面に対して３０°〜８０°程度の傾斜角で傾斜していることが好ましい。
データ線１７１、維持電極線１３１及び光遮断膜１７４上には層間絶縁膜１６０が形成されている。層間絶縁膜１６０は、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）または酸化ケイ素（ＳｉＯ２）などの無機絶縁物からなることができ、その厚さは約２０００Å〜５０００Åであり得る。
層間絶縁膜１６０は、データ線１７１の突出部１７３及び端部１７９を各々露出する複数のコンタクトホール１６３、１６２を有する。
層間絶縁膜１６０上には、複数のソース電極（ｓｏｕｒｃｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１９３、複数の画素電極（ｐｉｘｅｌ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１９１、及び複数のコンタクト補助部材（ｃｏｎｔａｃｔ ａｓｓｉｓｔａｎｔ）８２が形成されている。
ソース電極１９３は島（ｉｓｌａｎｄ）状であり得、コンタクトホール１６３を通じてデータ線１７１と連結されている。
画素電極１９１のうちのソース電極１９３と対向する部分はドレイン電極１９５をなし、データ信号の印加を受ける。画素電極１９１は維持電極線１３１と少なくとも一部重畳する部分を含み、これらは電圧維持能力を強化するためのストレージキャパシタ（ｓｔｏｒａｇｅ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）を形成する。
コンタクト補助部材８２は、コンタクトホール１６２を通じてデータ線１７１の端部１７９と連結されている。コンタクト補助部材８２は、データ線１７１の端部１７９と駆動集積回路のような外部装置との接着性を補完し、これらを保護する役割を果たすものであって、必須なものではなく、これらを適用するか否かは選択的である。
ソース電極１９３、画素電極１９１及びコンタクト補助部材８２は、ＩＺＯまたはＩＴＯなどのような透明な導電物質または反射度の高い導電物質からなることができる。
特に、ソース電極１９３及びドレイン電極１９５は有機半導体と直接接触するため、有機半導体と仕事関数（ｗｏｒｋ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）差の大きくない導電物質からなり、そのため有機半導体と電極との間にショットキー障壁（ｓｃｈｏｔｔｋｙ ｂａｒｒｉｅｒ）を低くしてキャリア注入及び移動を容易にすることができる。このような物質としてはＩＺＯまたはＩＴＯがある。
ソース電極１９３、画素電極１９１及び層間絶縁膜１６０を含んだ基板の全面には隔壁１４０が形成されている。隔壁１４０は、溶液工程が可能な感光性有機物質で作られることができ、その厚さは約５０００Å乃至４μｍであり得る。
隔壁１４０は、ソース電極１９３及びドレイン電極１９５と、これらの間の層間絶縁膜１６０と、を露出する複数の開口部１４４を有する。
隔壁１４０は開口部１４４を中心に逆テーパ（ｉｎｖｅｒｓｅ ｔａｐｅｒ）構造で形成されている。したがって、図２に示したように、開口部１４４は下部が上部より広く、開口部１４４の下部方向にソース及びドレイン電極１９３、１９５と隔壁１４０との間に鋭角をなすエッジ（ｅｄｇｅ）部分Ａが形成される。
隔壁１４０の開口部１４４には、複数の島状有機半導体（ｏｒｇａｎｉｃ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｉｓｌａｎｄ）１５４が形成されている。
有機半導体１５４は、インクジェット印刷方法などの溶液工程によって形成されることができる。溶液工程は、開口部１４４に有機半導体溶液を供給する段階及び溶液を乾燥する段階を経る。この時、有機半導体溶液は隔壁１４０との親和性により隔壁１４０に沿って密着して満たされるので、有機半導体１５４は開口部１４４と実質的に同一の形状に形成される。一方、乾燥段階においては、隔壁１４０の周辺部分と中心部分で溶媒の揮発速度が異なるので、隔壁１４０の周辺部分と中心部分とで、有機半導体１５４の厚さが異なって形成され得る。
この時、隔壁１４０は逆テーパ構造に形成されているので、有機半導体１５４のうちの厚く形成される部分は開口部１４４のエッジ部分Ａに満たされるため、チャネルが形成される中心部分は均一な厚さに形成できる。したがって、インクジェット方法のような溶液工程によって有機半導体１５４を形成する場合にも、チャネルが形成される部分は均一な厚さに形成することができるので、薄膜トランジスタの特性に影響を与えない。
有機半導体１５４は、ソース電極１９３及びドレイン電極１９５と接し、その高さが隔壁１４０より低いため、隔壁１４０によって完全に取り囲まれている。このように、有機半導体１５４が隔壁１４０によって完全に取り囲まれて側面が露出されないので、後続工程において有機半導体１５４の側面に化学液などが浸透することを防止することができる。
また、有機半導体１５４は光遮断膜１７４の上部に形成されている。光遮断膜１７４は、バックライト（ｂａｃｋ ｌｉｇｈｔ）から供給される光が有機半導体１５４に直接流入することを遮断することによって、有機半導体１５４で光漏洩電流（ｐｈｏｔｏｌｅａｋａｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）が急激に増加することを防止する。
有機半導体１５４は、水溶液や有機溶媒に溶解される高分子化合物や低分子化合物を含むことができる。
有機半導体１５４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を含むことができる。有機半導体１５４は、また、チオフェン環（ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ ｒｉｎｇ）の２、５位置で連結された４〜８個のチオフェンを含むオリゴチオフェン（ｏｌｉｇｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）を含むことができる。
有機半導体１５４は、ポリチエニレンビニレン（ｐｏｌｙｔｈｉｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）、ポリ−３−ヘキシルチオフェン（ｐｏｌｙ３−ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ポリチオフェン（ｐｏｌｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、フタロシアニン（ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、金属化フタロシアニン（ｍｅｔａｌｌｉｚｅｄ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）またはそれのハロゲン化誘導体を含むことができる。有機半導体１５４は、また、ペリレンテトラカルボン酸２無水化物（ｐｅｒｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ、ＰＴＣＤＡ）、ナフタレンテトラカルボン酸２無水物（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ、ＮＴＣＤＡ）またはそれらのイミド（ｉｍｉｄｅ）誘導体を含むことができる。有機半導体１５４は、ペリレン（ｐｅｒｙｌｅｎｅ）またはコロネン（ｃｏｒｏｎｅｎｅ）とそれらの置換基を含む誘導体を含むことができる。
有機半導体１５４の厚さは、約３００Å〜３、０００Åであり得る。
有機半導体１５４上にはゲート絶縁部材１４６が形成されている。ゲート絶縁部材１４６も隔壁１４０より高さが低いため、隔壁１４０によって完全に取り囲まれている。
ゲート絶縁部材１４６は有機物質または無機物質からなる。このような有機物質の例としては、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）系化合物、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）系化合物、ポリフルオラン（ｐｏｌｙｆｌｕｏｒａｎｅ）系化合物、パリレン（ｐａｒｙｌｅｎｅ）などの溶解性高分子化合物があり、無機物質の例としては、オクタデシルトリクロロシラン（ｏｃｔａｄｅｃｙｌ ｔｒｉｃｈｌｏｒｏ ｓｉｌａｎｅ、ＯＴＳ）で表面処理された酸化ケイ素などがある。
ゲート絶縁部材１４６上には遮断部材１２６が形成されている。遮断部材１２６はゲート絶縁部材１４６及び有機半導体１５４を保護し、ＩＺＯまたはＩＴＯで作られることができる。
遮断部材１２６及び隔壁１４０上には複数のゲート線１２１が形成されている。
ゲート線１２１はゲート信号を伝達し、図１中、主に横方向に延在してデータ線１７１及び維持電極線１３１と交差する。各ゲート線１２１は、上に突出した複数のゲート電極（ｇａｔｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１２４と、他の層または外部駆動回路との接続のための広い端部１２９とを含む。ゲート信号を生成するゲート駆動回路（図示せず）は、基板１１０上に付着される可撓性印刷回路膜（図示せず）上に装着されたり、基板１１０上に直接装着されたり、基板１１０に集積できる。ゲート駆動回路が基板１１０上に集積されている場合、ゲート線１２１が延長されてゲート駆動回路と直接連結されることができる。
ゲート電極１２４は、ゲート絶縁部材１４６を間に置いて有機半導体１５４と重畳しており、遮断部材１２６上で遮断部材１２６を完全に覆う大きさに形成されている。遮断部材１２６は、ゲート電極１２４とゲート絶縁部材１４６との間の接着性（ａｄｈｅｓｉｏｎ）を強化して、ゲート電極１２４が浮き上がることを（ｌｉｆｔｉｎｇ）を防止することができる。
ゲート線１２１は、データ線１７１及び維持電極線１３１と同一材料で作られることができる。
ゲート線１２１の側面も基板１１０面に対して傾斜しており、その傾斜角は約３０°〜約８０°であることが好ましい。
一つのゲート電極１２４、一つのソース電極１９３及び一つのドレイン電極１９５は、有機半導体１５４と共に一つの薄膜トランジスタをなし、薄膜トランジスタのチャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）は、ソース電極１９３とドレイン電極１９５との間の有機半導体１５４に形成される。
画素電極１９１は、薄膜トランジスタからデータ電圧の印加を受け、共通電圧（ｃｏｍｍｏｎ ｖｏｌｔａｇｅ）の印加を受ける他の表示板（図示せず）の共通電極（ｃｏｍｍｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）（図示せず）と共に電場を生成することによって、二つの電極の間の液晶層（図示せず）の液晶分子の方向を決定する。画素電極１９１と共通電極は、キャパシタ（以下、“液晶キャパシタ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）”と言う）を構成し、薄膜トランジスタがターンオフされた後にも印加された電圧を維持する。
ゲート電極１２４上には保護部材１８０が形成されている。保護部材１８０は有機薄膜トランジスタを保護するためのものであって、基板の一部分または全面に形成されることができ、場合によって省略もできる。
次に、図１及び図２に示した有機薄膜トランジスタを製造する方法について、図３乃至図１４を参照して詳細に説明する。
図３、図５、図７、図１１及び図１３は、図１及び図２の有機薄膜トランジスタ表示板を本発明の一実施形態によって製造する方法の中間段階での配置図であり、図４は図３の有機薄膜トランジスタ表示板のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図であり、図６は図５の有機薄膜トランジスタ表示板のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図であり、図８は図７の有機薄膜トランジスタ表示板のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図であり、図９及び図１０は図８の有機薄膜トランジスタ表示板の製造段階における連続工程を示した断面図であり、図１２は図１１の有機薄膜トランジスタ表示板のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図であり、図１４は図１３の有機薄膜トランジスタ表示板のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った断面図である。
先に、基板１１０上にスパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）などの方法によって金属層を積層し、これをフォトエッチングして、図３及び図４に示したように、突出部１７３及び端部１７９を含むデータ線１７１、維持電極１３７を含む維持電極線１３１、及び光遮断膜１７４を形成する。
次に、図５及び図６に示したように、窒化ケイ素を化学気相蒸着（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）して層間絶縁膜１６０を形成し、層間絶縁膜１６０上に感光膜を塗布しフォトエッチングして、コンタクトホール１６２、１６３を形成する。
次に、図７及び図８に示したように、ＩＴＯまたはＩＺＯをスパッタリングした後にフォトエッチングして、ソース電極１９３、ドレイン電極１９５を含む画素電極１９１、及びコンタクト補助部材８２を形成する。
次に、図９に示したように、基板の全面に感光性有機膜を塗布し、その上に金属層を形成し、これをフォトエッチングして金属パターン１０を形成する。この時、金属層はソース電極１９３及び画素電極１９１と異なる種類の金属から形成する。
次いで、金属パターン１０をマスクとして感光性有機膜をドライエッチング（ｄｒｙ ｅｔｃｈｉｎｇ）し、金属パターン１０を除去して、図１０に示したように、開口部１４４を中心に逆テーパ構造が形成された隔壁１４０を完成する。このとき、金属パターン１０はエッチングされない。また、金属パターン１０に近い隔壁１４０ほど、金属パターン１０によりエッチングの影響から保護される。逆に、金属パターン１０から遠い隔壁１４０ほど、よりエッチングの影響を受ける。よって、図１０に示すように、開口部１４４は、その底部ほどエッチング量が多くなるように形成される。
上記では、ドライエッチングによって逆テーパ構造を形成する方法についてのみ説明したが、ネガティブ型の感光性有機物質を塗布して逆テーパ構造の隔壁１４０を形成することもできる。
次に、図１１及び図１２に示したように、開口部１４４内に有機半導体１５４を形成する。有機半導体１５４はインクジェット方法によって形成する。まず、インクジェットノズル（図示せず）を開口部１４４上に配置した後、有機半導体溶液を滴下してこれを乾燥する。
次に、有機半導体１５４上にゲート絶縁部材１４６を形成する。ゲート絶縁部材１４６もインクジェット方法によって形成することができ、上記と同様にゲート絶縁部材溶液を滴下した後にこれを乾燥する。
次に、図１３及び図１４に示したように、有機半導体１５４を覆う大きさの遮断部材１２６を形成する。
次いで、スパッタリングなどの方法によって金属層を積層し、これをフォトエッチングして、ゲート電極１２４及び端部１２９を含むゲート線１２１を形成する。
以下、図１５及び図１６を参照して、本発明の他の一実施形態による薄膜トランジスタ表示板について説明する。前述した実施形態と重複する説明は省略する。
図１５は本発明の他の一実施形態による薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図１６は図１５の薄膜トランジスタ表示板のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿った断面図である。
絶縁基板１１０上に複数のデータ線１７１及び複数の維持電極線１３１が形成されている。
各データ線１７１は、図１中、縦方向に延在するデータ線から横に突出した複数の突出部（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）１７３と、他の層または外部駆動回路との接続のための広い端部１７９とを含む。
維持電極線１３１は、所定の電圧の印加を受け、データ線１７１とほとんど平行に延在している。各維持電極線１３１は、二つのデータ線１７１の間に位置し、二つのデータ線１７１のうちの左側に近い。維持電極線１３１は、幅が広く形成されている維持電極１３７を含む。しかし、維持電極線１３１及び維持電極１３７の形状及び配置は多様に変更できる。
データ線１７１及び維持電極線１３１上には層間絶縁膜１６０が形成されている。
層間絶縁膜１６０は、データ線１７１の突出部１７３及び端部１７９を各々露出する複数のコンタクトホール１６３、１６２を有する。
層間絶縁膜１６０上には、複数のゲート線１２１及び補助部材１２７が形成されている。
各ゲート線１２１は、上に突出した複数のゲート電極１２４と、他の層または外部駆動回路との接続のための広い端部１２９とを含む。
補助部材１２７は、ゲート線１２１と分離され、維持電極１３７と重畳している。
ゲート線１２１及び補助部材１２７を含んだ基板の全面には、下部隔壁１４０ｐが形成されている。下部隔壁１４０ｐは有機物質で作られることができ、その厚さは約５０００Å乃至４μｍであり得る。
下部隔壁１４０ｐは、複数のコンタクトホール１４１、１４３、１４７及び複数の下部開口部１４４ｐを有する。
コンタクトホール１４１、１４７は、ゲート線１２１の端部１２９及び補助部材１２７を各々露出し、コンタクトホール１４３は、コンタクトホール１６３を通じてデータ線１７１の突出部１７３を露出する。下部開口部１４４ｐは、ゲート電極１２４及び層間絶縁膜１６０を露出する。
下部隔壁１４０ｐは、下部開口部１４４ｐを中心に逆テーパ構造に形成されている。したがって、図１６に示したように、下部開口部１４４ｐは、下部が上部より広く、下部開口部１４４ｐの下部側に、下部隔壁１４０ｐと層間絶縁膜１６０との間に鋭角をなすエッジ部分Ｂが形成される。
下部隔壁１４０ｐの下部開口部１４４ｐにはゲート絶縁部材１４６が形成されている。
ゲート絶縁部材１４６は、有機物質または無機物質で作られる。このような有機物質の例としては、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）系化合物、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）系化合物、ポリフルオラン（ｐｏｌｙｆｌｕｏｒａｎｅ）系化合物、パリレン（ｐａｒｙｌｅｎｅ）などの溶解性高分子化合物があり、無機物質の例としては、オクタデシルトリクロロシラン（ｏｃｔａｄｅｃｙｌ ｔｒｉｃｈｌｏｒｏ ｓｉｌａｎｅ、ＯＴＳ）で表面処理された酸化ケイ素などがある。
ゲート絶縁部材１４６は、インクジェット印刷方法などの溶液工程によって形成されることができる。溶液工程は、下部開口部１４４ｐにゲート絶縁溶液を供給する段階、及び溶液を乾燥する段階を経る。この時、ゲート絶縁溶液は、下部隔壁１４０ｐとの親和性により下部隔壁１４０ｐに沿って密着して満たされるので、ゲート絶縁部材１４６は下部開口部１４４ｐと実質的に同一の形状に形成される。一方、乾燥段階においては、ゲート絶縁部材１４６の周辺部分と中心部分で溶媒の揮発速度が異なるので、ゲート絶縁部材１４６の周辺部分が厚く形成され、中心部分が不均一でかつ薄く形成されることがある。
本発明の一実施形態においては、下部隔壁１４０ｐが逆テーパ構造に形成されているので、下部隔壁１４０ｐとの親和性によってゲート絶縁溶液が集中した部分は開口部１４４ｐのエッジ部分Ｂに満たされるため、中心部分が平坦に形成できる。したがって、インクジェット方法のような溶液工程によってゲート絶縁部材１４６を形成する場合にも、中心部には均一な厚さに形成することができる。
ゲート絶縁部材１４６は、下部隔壁１４０ｐより厚さが薄いため、下部隔壁１４０ｐによって完全に取り囲まれている。
ゲート絶縁部材１４６及び下部隔壁１４０ｐ上には、複数のソース電極１９３、複数の画素電極１９１、及び複数のコンタクト補助部材８１、８２が形成されている。
ソース電極１９３は、島状であり得、コンタクトホール１６３、１４３を通じてデータ線１７１と連結されている。
画素電極１９１のうちのソース電極１９３と対向する部分はドレイン電極１９５をなし、データ信号の印加を受ける。画素電極１９１は維持電極線１３１と少なくとも一部重畳する部分を含み、これらは電圧維持能力を強化するためのストレージキャパシタを形成する。
コンタクト補助部材８１、８２は、コンタクトホール１４１、１６２を通じてゲート線１２１の端部１２９及びデータ線１７１の端部１７９と連結されている。
ソース電極１９３、画素電極１９１及び下部隔壁１４０ｐを含んだ基板の全面には、上部隔壁１４０ｑが形成されている。上部隔壁１４０ｑは有機物質で作られることができ、その厚さは約５０００Å乃至４μｍであり得る。
上部隔壁１４０ｑは、ソース電極１９３及びドレイン電極１９５を露出する上部開口部１４４ｑを有する。上部開口部１４４ｑは、下部開口部１４４ｐ内に位置するように、下部開口部１４４ｐよりも小さく形成されている。
上部隔壁１４０ｑは、上部開口部１４４ｑを中心に逆テーパ構造に形成されている。したがって、図１６に示したように、上部開口部１４４ｑは、下部が上部より広く、上部開口部１４４ｑの下部側に、上部隔壁１４０ｑとソース及びドレイン電極１９３、１９５との間に鋭角をなすエッジ部分Ｃが形成されている。
上部開口部１４４ｑには複数の島状有機半導体１５４が形成されている。
有機半導体１５４は、インクジェット印刷方法などの溶液工程によって形成されることができる。溶液工程は、上部開口部１４４ｑに有機半導体溶液を供給する段階、及び溶液を乾燥する段階を経る。この時、有機半導体溶液は、上部隔壁１４０ｑとの親和性により上部隔壁１４０ｑに沿って密着して満たされるので、有機半導体１５４は上部開口部１４４ｑと実質的に同一の形状に形成される。一方、乾燥段階においては、上部隔壁１４０ｑの周辺部分と中心部分で溶媒の揮発速度が異なるので、上部隔壁１４０ｑの周辺部分が中心部分より厚く形成され、中心部分が不均一に形成され得る。
本発明の一実施形態においては、上部隔壁１４０ｑが逆テーパ構造に形成されているので、有機半導体１５４のうちの厚く形成される部分は上部開口部１４４ｑのエッジ部分Ｃに満たされるため、チャネルが形成される中心部分は均一な厚さに形成できる。したがって、インクジェット方法のような溶液工程によって有機半導体１５４を形成する場合にも、チャネルが形成される部分は均一な厚さに形成できるので、薄膜トランジスタの特性が不良になることを防止することができる。
有機半導体１５４は、ソース電極１９３及びドレイン電極１９５と接し、その高さが上部隔壁１４０ｑより低いため、上部隔壁１４０ｑによって完全に取り囲まれている。このように、有機半導体１５４が上部隔壁１４０ｑによって完全に取り囲まれて側面が露出されないので、後続工程において有機半導体１５４の側面に化学液などが浸透することを防止することができる。
一つのゲート電極１２４、一つのソース電極１９３及び一つのドレイン電極１９５は、有機半導体１５４と共に一つの薄膜トランジスタをなし、薄膜トランジスタのチャネルは、ソース電極１９３とドレイン電極１９５との間の有機半導体１５４に形成される。この時、ソース電極１９３とドレイン電極１９５の対向する部分を、図１５に示すように屈曲するように形成する場合、つまり、互いにかみ合わさるように櫛歯状に形成する場合、同一面積でチャネルの幅を大きくすることができるので、電流の特性を改善することができる。
有機半導体１５４及び上部隔壁１４０ｑ上には保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０は、有機薄膜トランジスタを保護するためのものであって、基板の一部分または全面に形成されることができ、場合によって省略もできる。
以下、図１５及び図１６に示した薄膜トランジスタ表示板を製造する方法について、図１７乃至図２９を参照して詳細に説明する。
図１７、図１９、図２２、図２４及び図２８は、図１５及び図１６の薄膜トランジスタ表示板を本発明の他の一実施形態によって製造する方法の中間段階での配置図であり、図１８は図１７の薄膜トランジスタ表示板のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿った断面図であり、図２０は図１９の薄膜トランジスタ表示板のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿った断面図であり、図２１は図１９及び図２０の薄膜トランジスタ表示板の製造段階における連続工程を示した断面図であり、図２３は図２２の薄膜トランジスタ表示板のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線に沿った断面図であり、図２５は図２４の薄膜トランジスタ表示板のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿った断面図であり、図２６及び図２７は図２４及び図２５の薄膜トランジスタ表示板の製造段階における連続工程を示した断面図であり、図２９は図２８の薄膜トランジスタ表示板のＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線に沿った断面図である。
まず、基板１１０上にスパッタリングなどの方法によって金属層を積層し、これをフォトエッチングして、図１７及び図１８に示したように、突出部１７３及び端部１７９を含むデータ線１７１、及び維持電極１３７を含む維持電極線１３１を形成する。
次に、図１９及び図２０に示したように、窒化ケイ素を化学気相蒸着して層間絶縁膜１６０を形成し、層間絶縁膜１６０上に感光膜を塗布し、フォトエッチングして、コンタクトホール１６２、１６３を形成する。
次いで、スパッタリングなどの方法によって金属層を積層し、これをフォトエッチングして、ゲート電極１２４及び端部１２９を含むゲート線１２１を形成する。
次に、図２１に示したように、ゲート線１２１及び層間絶縁膜１６０を含んだ基板の全面に下部有機膜１４０ｐを塗布する。
次いで、下部有機膜１４０ｐ上に金属層を積層し、フォトエッチングして、所定形状の金属パターン１０を形成する。
次に、図２２及び図２３に示したように、金属パターン１０をマスクとして下部有機膜１４０ｐをドライエッチングして、複数のコンタクトホール１４１、１４３、１４７及び複数の下部開口部１４４ｐを有する下部隔壁１４０ｐを形成する。このとき、金属パターン１０に近い下部隔壁１４０ｐほど、金属パターン１０によりエッチングの影響から保護される。逆に、金属パターン１０から遠い下部隔壁１４０ｐほど、よりエッチングの影響を受ける。よって、図２３に示すように、開口部１４４は、その底部ほどエッチング量が多くなるように形成される。
次いで、下部開口部１４４ｐにゲート絶縁部材１４６を形成する。ゲート絶縁部材１４６はインクジェット印刷方法によって形成することができる。
次に、図２４及び図２５に示したように、下部隔壁１４０ｐ上にＩＴＯまたはＩＺＯのような導電層を積層し、フォトエッチングして、ソース電極１９３、ドレイン電極１９５を含む画素電極１９１、及びコンタクト補助部材８１、８２を形成する。
次に、図２６に示したように、ソース電極１９３、画素電極１９１及び下部隔壁１４０ｐ上に上部有機膜１４０ｑを塗布する。
次いで、上部有機膜１４０ｑ上に金属層を積層し、フォトエッチングして、所定形状の金属パターン２０を形成する。
次に、図２７に示したように、金属パターン２０をマスクとして上部有機膜１４０ｑをドライエッチングして、複数の上部開口部１４４ｑを有する上部隔壁１４０ｑを形成する。
次に、図２８及び図２９に示したように、上部開口部１４４ｑに有機半導体１５４を形成する。有機半導体１５４もインクジェット印刷方法によって形成できる。インクジェット印刷方法は、インクジェットノズル（図示せず）を上部開口部１４４ｑ上に配置した後、有機半導体溶液を滴下し、これを乾燥して行うことができる。
上述した実施形態においては、金属パターン１０、２０をマスクとして下部隔壁１４０ｐ及び上部隔壁１４０ｑに開口部１４４ｐ、１４４ｑを形成した。しかし、金属パターン１０、２０の代わりに感光膜パターンを形成し、これをマスクとしてドライエッチングすることで、下部隔壁１４０ｐ及び上部隔壁１４０ｑに開口部１４４ｐ、１４４ｑを形成することもできる。
また、上記のように金属パターンまたは感光膜パターンを用いる代わりに、ネガティブ型の感光物質を含む下部有機膜１４０ｐ及び／または上部有機膜１４０ｑを用いて、エッチング工程なしに露光及び現像だけによって開口部１４４ｐ、１４４ｑを形成することができる。この場合、下部有機膜１４０ｐ及び／または上部有機膜１４０ｑのうちの開口部１４４ｐ、１４４ｑが形成される部分上にマスクを配置して露光することによって、下部が上部より広い開口部を有する逆テーパ状の下部隔壁１４０ｐ及び／または上部隔壁１４０ｑを形成することができる。
最後に、図１５及び図１６に示したように、上部隔壁１４０ｐ及び有機半導体１５４上に保護膜１８０を形成する。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるわけではなく、添付した請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の種々の変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。
８２ コンタクト補助部材
１１０ 絶縁基板
１２１ ゲート線
１２４ ゲート電極
１２６ 遮断部材
１２９ ゲート線の端部
１３１ 維持電極線
１３７ 維持電極
１４６ ゲート絶縁部材
１４４、１４４ｐ、１４４ｑ 開口部
１５４ 有機半導体
１６０ 層間絶縁膜
１７１ データ線
１７３ データ線の突出部
１７４ 光遮断膜
１７９ データ線の端部
１６２、１６３ コンタクトホール
１９１ 画素電極
１９３ ソース電極
１９５ ドレイン電極
１１０ 絶縁基板
１２１ ゲート線
１２４ ゲート電極
１２６ 遮断部材
１２９ ゲート線の端部
１３１ 維持電極線
１３７ 維持電極
１４６ ゲート絶縁部材
１４４、１４４ｐ、１４４ｑ 開口部
１５４ 有機半導体
１６０ 層間絶縁膜
１７１ データ線
１７３ データ線の突出部
１７４ 光遮断膜
１７９ データ線の端部
１６２、１６３ コンタクトホール
１９１ 画素電極
１９３ ソース電極
１９５ ドレイン電極
Claims (10)
- 基板と、
前記基板上に形成され、互いに交差する第１及び第２信号線と、
前記第１信号線と連結されているソース電極と、
前記ソース電極と対向するドレイン電極と、
前記ドレイン電極と連結されている画素電極と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極上に形成され、下部が上部より広い第１開口部を有する第１隔壁と、
前記第１開口部に位置し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極と少なくとも一部重畳する有機半導体と、
前記第２信号線と連結され、前記有機半導体と一部重畳するゲート電極と、
前記第１隔壁の下部に形成され、下部が上部より大きい第２開口部を有する第２隔壁と、
を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ表示板。 - 前記第１隔壁は、逆テーパ（ｉｎｖｅｒｓｅ−ｔａｐｅｒ）部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
- 前記第１隔壁は、ネガティブ型の感光物質（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）を含むことを特徴とする請求項２に記載の薄膜トランジスタ表示板。
- 前記有機半導体と前記ゲート電極との間に有機物質を含むゲート絶縁部材をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の薄膜トランジスタ表示板。
- 前記ゲート絶縁部材は、前記第１隔壁によって取り囲まれていることを特徴とする請求項４に記載の薄膜トランジスタ表示板。
- 前記有機半導体の下部に位置する光遮断膜をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
- 前記ゲート電極を覆う保護部材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
- 前記第２開口部は、前記第１開口部より大きいことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
- 前記第２開口部にはゲート絶縁部材が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
- 前記第２隔壁は逆テーパ部分を含むことを特徴とする請求項９に記載の薄膜トランジスタ表示板。
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