用于平板显示设备的背板、平板显示设备及背板制造方法

摘要

一种用于平板显示设备的背板包括：像素电极，设在衬底上；薄膜晶体管（TFT）的第一栅电极层，设在衬底上；第二栅电极层，设在第一栅电极层上并包括半导体材料；第三栅电极层，设在第二栅电极层上并包括金属材料；第一绝缘层，设在第三栅电极层上；有源层，设在第一绝缘层上并包括透明传导氧化物半导体；第二绝缘层，设在有源层上；源电极和漏电极，设置为穿过第二绝缘层连接到有源层；以及第三绝缘层，覆盖源电极和漏电极。第一栅电极层和像素电极均包括透明传导氧化物。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年5月26日提交的第10-2011-0050187号韩 国专利申请的权益，该申请的全部内容通过引用由此并入，如同在本 文中完整地提出一样。

技术领域

本发明的示例性实施方式涉及用于平板显示设备的背板、包括所 述背板的平板显示设备以及制造所述背板的方法。

背景技术

包括有机发光显示设备和液晶显示设备的平板显示设备包括有源 背板，有源背板包括形成在每个像素中的薄膜晶体管（TFT）和电容 器，以实现高分辨率的显示器。

具体地，氧化物半导体TFT被认为是用于平板显示设备的背板的 最佳器件，因为其提供极好的电特性并且能够在低温下加工。然而， 制造包括氧化物半导体TFT的背板的过程包括采用多个掩模过程，从 而增加了制造成本。

发明内容

本发明的示例性实施方式提供能够通过简单过程制造并具有高显 示质量的背板、包括该背板的平板显示设备以及制造该背板的方法。

本发明的附加特征将在随后的描述中提出，并且在某种程度上将 通过描述变得显而易见，或者可通过本发明的实践而得知。

本发明的示例性实施方式提供了一种用于平板显示设备的背板， 所述背板包括：像素电极，形成在衬底上并且包括透明传导氧化物； 栅电极，包括形成在所述像素电极的同一层上并且由与所述像素电极 相同的材料形成的薄膜晶体管TFT的第一栅电极层、形成在所述第一 栅电极层上并且包括半导体材料的第二栅电极层、以及形成在所述第 二栅电极层上并且包括金属材料的第三栅电极层；第一绝缘层，覆盖 所述第三栅电极层；有源层，形成在所述第一绝缘层上并且包括透明 传导氧化物；第二绝缘层，覆盖所述有源层；源电极和漏电极，均形 成在所述第二绝缘层上并且穿过所述第二绝缘层连接到所述有源层； 以及第三绝缘层，覆盖所述源电极和漏电极。

根据本发明的示例性实施方式提供了一种平板显示设备，其包括： 如上所述的用于平板显示设备的背板；对置电极，面对像素电极；以 及发光层，形成在所述像素电极与所述对置电极之间。

本发明的示例性实施方式提供了一种制造平板显示设备的背板的 方法，所述方法包括：在衬底上形成第一电极材料层，所述第一电极 材料层包括透明传导材料层、半导体材料层以及金属层；在所述第一 电极材料层上进行第一掩模过程以形成像素电极和栅电极；在所述衬 底上形成第一绝缘层和透明传导氧化物层；在所述透明传导氧化物层 上进行第二掩模过程以在所述栅电极上形成有源层；在所述衬底上形 成第二绝缘层；进行第三掩模过程，以形成穿过第二绝缘层的接触孔 和穿过所述第一和第二绝缘层的通孔以暴露所述像素电极的一部分； 在所述衬底上形成第二电极材料层；在所述第二电极材料层上进行第 四掩模过程，以形成通过所述接触孔接触所述有源层的源电极和漏电 极，以及在所述第一和第二绝缘层中形成暴露所述像素电极的一部分 的开口；在所述衬底上形成第三绝缘层；以及进行第五掩模过程，以 形成暴露所述像素电极的第一层的开口。

根据本发明的各方面的背板、包括该背板的平板显示设备以及制 造该背板的方法提供了以下优势。

首先，背板能够利用五个掩模过程来制造。

其次，由于作为保护层的半导体层形成在透明像素电极上，所以 能够防止在制造过程期间损坏透明像素电极。

第三，能够通过利用半透明金属形成像素电极来增加显示设备的 光学效率。

应该理解，上文中的一般描述以及随后的详细描述均是示例性和 说明性的，并旨在提供如权利要求要求保护的本发明的进一步解释。

附图说明

为提供对本发明进一步理解，本说明书中包含了附图，附图并入 本说明书且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式， 并且连同说明书一起来解释本发明的原理。

图1是根据本发明示例性实施方式的、有机发光显示设备的示意 性截面图；

图2是根据本发明示例性实施方式的、第一掩模过程的产物的示 意性截面图；

图3是根据本发明示例性实施方式的、第二掩模过程的产物的示 意性截面图；

图4是根据本发明示例性实施方式的、第三掩模过程的产物的示 意性截面图；

图5是根据本发明示例性实施方式的、第四掩模过程的产物的示 意性截面图；

图6是根据本发明示例性实施方式的、在第四掩模过程中的湿法 蚀刻过程的产物的示意性截面图；

图7是根据本发明示例性实施方式的、在第四掩模过程中的干法 蚀刻过程的产物的示意性截面图；

图8是根据本发明示例性实施方式的、第五掩模过程的产物的示 意性截面图。

具体实施方式

本发明在下文中参照附图更全面地进行描述，其中示出了本发明 的示例性实施方式。然而，本发明可以以许多不同的形式体现，而且 不应解释为受本文中提出的示例性实施方式限制。相反，这些示例性 实施方式被提供以使本公开是完整的并将本发明的范围完整地传递给 本领域技术人员。在附图中，为了清楚起见，各层和区域的尺寸和相 对尺寸可以被夸大。在附图中相同的参考标号指示相同的元件。

应该理解，当一个元件或一层被称为“在”另一个元件或另一层 “上”或者“连接到”另一个元件或另一层时，其可以直接在另一个 元件或另一层上或者直接连接到另一个元件或另一层，或者在它们之 间可以存在元件或层。相反地，当一个元件被称为“直接在”另一个 元件或另一层上或者“直接连接到”另一个元件或另一层时，在它们 之间不存在元件或层。

图1是根据本发明示例性实施方式的有机发光显示设备1的示意 性截面图。图2至8是根据本发明示例性实施方式的、制造图1的有 机发光显示设备1的方法的示意性截面图。

参见图1，有机发光显示设备1包括衬底10，衬底10具有包括发 光层19的像素区PXL、包括薄膜晶体管的薄膜晶体管区TFT以及包 括电容器的电容器区CAP。在像素区PXL中，在衬底10上形成有包 括透明传导材料的像素电极111。像素电极111可包括透明传导材料， 例如，氧化铟锡（ITO）、氧化铟锌（IZO）、氧化锌（ZnO）、氧化铟（In₂O₃）、 氧化铟镓（IGO）或氧化铝锌（AZO）或者它们的任意组合。

像素电极111可以形成为包括半透明金属层111b的多层结构，半 透明金属层111b包括银（Ag）。例如，如图1所描绘的，像素电极111 可包括半透明金属层111b以及形成在半透明金属层111b之上和之下 的透明层111a和111c。半透明金属层111b可包括Ag，透明层111a 和111c可包括透明传导材料，例如ITO。半透明金属层111b用作半 透明镜并且可以与对置电极（facing electrode）20一起形成共振结构。 该共振结构能够增加有机发光显示设备1的光抽取效率。

第一保护层112可形成在像素电极111的上表面上，例如，像素 电极111的上边缘。第一保护层112是用于在制造像素电极111的过 程中防止像素电极111退化的保护膜。在图1中，第一保护层112被 设在像素电极111的上边缘上。然而，本发明不限于此。也就是说， 第一保护层112可以仅存在于开口C2处。

第一保护层112可包括半导体材料。半导体材料可以是晶化硅或 者高掺杂的非晶硅。半导体材料可以是包括锌（Zn）、镓（Ga）、铪（Hf）、 铟（In）或锡（Sn）或者它们的任意组合的氧化物。

在第一保护层112上可形成包括低电阻金属材料的金属层113。 金属层113可包括用于形成以下所描述的第三栅电极213的相同材料。 为了方便起见，可以将像素电极111、金属层113以及第一保护层112 共同地称为像素电极。

在像素电极111的边缘上相继形成第一绝缘层14和第二绝缘层 16。像素电极111通过形成于第一和第二绝缘层14和16中的开口C3 暴露。在第二绝缘层16上形成第三绝缘层18。在第三绝缘层18中形 成暴露像素电极111的一部分的开口C4。

在被暴露的像素电极111上形成发光层19。发光层19产生的光 可朝向衬底10发射，并且可穿过透明的像素电极111。

发光层19可以由低分子量有机材料或高分子有机材料形成。如果 发光层19由低分子量有机材料形成，那么可以在发光层19周围层叠 空穴传输层（HTL）、空穴注入层（HIL）、电子传输层（ETL）以及电 子注入层（EIL）。低分子量有机材料可以是包括铜酞菁（CuPc）、N,N’- 二（萘-1-基）-N,N’-联苯-联苯胺（NPB）或三-8-羟基喹啉铝（Alq3）的 各种材料。如果发光层19由高分子有机材料形成，那么除发光层19 外可包括HTL。HTL可以由聚-(2,4)-乙烯-二羟基噻吩（PEDOT）或者 聚苯胺（PANI）形成。有机材料可以是聚合有机材料，例如聚亚苯基 乙烯（PPV）和聚芴。

在发光层19上形成作为公共电极的对置电极20。在有机发光显 示设备1中，像素电极111被用作阳极，而对置电极20被用作阴极。 然而，本发明不限于此，像素电极111和对置电极20的极性可以颠倒。

对置电极20可以被形成为包括反射材料的反射电极。对置电极 20可包括Al、Mg、Li、Ca、LiF/Ca或LiF/Al或者它们的任意组合。 发光层19产生的光可以被对置电极20朝向衬底10反射。如果像素电 极111包括半透明金属层111b，那么半透明金属层111b可用作半透明 镜，并且可以与对置电极20一起形成共振结构，从而增加有机发光显 示设备1的光抽取效率。

在薄膜晶体管区TFT中，在衬底10上相继形成有第一栅电极层 211、第二栅电极层212以及第三栅电极层213。第一栅电极层211由 与像素电极111相同层的材料形成。当像素电极111形成为多层结构 时，第一栅电极层211也可以形成为多层结构。

第二栅电极层212由与第一保护层112相同层的材料形成。也就 是说，第二栅电极层212可包括氧化物，该氧化物包括晶化硅或者利 用例如Zn、Ga、Hf、In以及Sn的掺杂物高掺杂的非晶硅。

第三栅电极层213可以由与金属层113相同层的材料形成。虽然 未示出，但是第三栅电极层213可用作栅极线。

在第一绝缘层14上面对第三栅电极层213可形成TFT的有源层 215。有源层215包括传导氧化物半导体并且可以是透明的。传导氧化 物半导体可包括Zn、Ga、Hf、In和/或Sn。例如，传导氧化物半导体 可包括InGaZnO、ZnSnO、InZnO、InGaO、ZnO、TiO和/或铪铟锌氧 化物（HIZO）。

如上所述，氧化物半导体TFT提供了极好的装置特性并且能在低 温下加工。此外，由于氧化物半导体TFT在可见光区可具有透明特性 并且是柔性的，所以氧化物半导体TFT可应用于透明显示设备或者柔 性显示设备。

第二绝缘层16被形成以覆盖有源层215。通过形成于第二绝缘层 16中的开口C1，在第二绝缘层16上形成源电极和漏电极217a和217b， 并且源电极和漏电极217a和217b均连接到有源层215。在像素区PXL 中，漏电极217a通过形成于第一和第二绝缘层14和16中的开口C2 连接到像素电极111的上表面。

在像素电极111上可相继层叠第一保护层112和金属层113，并 且第一保护层112和金属层113可设在开口C2中。漏电极217b可通 过开口C2直接接触金属层113而连接到像素电极111。

在电容器区CAP中，在衬底10上相继形成第一下部电极层311、 第二下部电极层312以及第三下部电极层313。第一下部电极层311 由与像素电极111和第一栅电极层211相同层的材料形成。第二下部 电极层312由与第一保护层112和第二栅电极层212相同层的材料形 成。第三下部电极层313由与金属层113和第三栅电极层213相同层 的材料形成。

也就是说，第一、第二以及第三下部电极层311、312以及313分 别通过形成像素电极111和112、金属层113以及第一、第二和第三 电极层211、212和213所利用的相同掩模过程来形成。因此，制造过 程得到简化。

用作介电层的第一和第二绝缘层14和16均形成在第三下部电极 层313上。在第二绝缘层16上形成电容器上部电极317。电容器上部 电极317由与源电极和漏电极217a和217b相同层的材料形成。电容 器上部电极317在形成源电极和漏电极217a和217b的同一掩模过程 中形成。因此，制造过程可以简化。

第三绝缘层18被形成为覆盖源电极和漏电极217a和217b以及电 容器上部电极317。如上所述，在第三绝缘层18中形成暴露像素电极 111的开口C4。

在下文中，将参照图2至8描述根据本发明的示例性实施方式的 制造有机发光显示设备1的方法。图2是根据本发明的示例性实施方 式的、制造有机发光显示设备1的方法的第一掩模过程的产物的示意 性截面图。

参见图2，利用同一掩模过程，在像素区PXL中形成像素电极111、 第一保护层112以及金属层113；在薄膜晶体管区TFT中形成第一栅 电极层211、第二栅电极层212以及第三栅电极层213；和在电容器区 CAP中形成第一下部电极层311、第二下部电极层312以及第三下部 电极层313。可进一步在衬底上形成包括SiO₂和/或SiN_x的缓冲层（未 示出），以使衬底10平坦化并阻止外来元素渗透进衬底10中。

虽然没有详细地描绘，但是图2的结构在衬底10上相继沉积透明 传导材料、半导体材料以及金属之后形成。在所得产物上涂覆光刻胶 （未示出）。然后利用光刻胶作为掩模进行第一掩模过程以形成图2 的结构。第一掩模过程可以是光刻过程。第一掩模过程可包括一系列 的过程，例如，在利用曝光设备（未示出）曝光第一掩模（未示出） 之后，进行显影、蚀刻以及剥离或者灰化。

如图1所描绘的，当像素电极111还包括半透明金属层111b时， 在半透明金属层111b之上和之下还可包括半透明层111a和111c。第 一栅电极层211和第一下部电极层311也可形成为多层结构。

图3是根据本发明的示例性实施方式的、形成有机发光显示设备 1的方法的第二掩模过程的产物的示意性截面图。在图2的结构上形 成有第一绝缘层14。在第一绝缘层14上形成有源层215。有源层215 包括透明传导氧化物。

图4是根据本发明的示例性实施方式的、形成有机发光显示设备 1的方法的第三掩模过程的产物的示意性截面图。在第二掩模过程的 产物上形成第二绝缘层16。在第二绝缘层16中形成开口C1以暴露有 源层215的一部分。在第一和第二绝缘层14和16中形成暴露金属层 113的上表面的一部分的开口C2和C3。此时，第一保护层112和金 属层113仍留在像素电极111上。因此，在形成开口C1、C2以及C3 的过程中，第一保护层112和金属层113保护像素电极111。

图5是根据本发明的示例性实施方式的、形成有机发光显示设备 1的方法的第四掩模过程的产物的示意性截面图。在第三掩模过程的 产物上沉积电极材料层17，电极材料层17覆盖开口C1、C2以及C3 并包括用于形成源电极和漏电极217a和217b的材料。然后，在电极 材料层17上形成光刻胶P。光刻过程利用具有光阻挡部M1和光透射 部M2的第四光掩模M进行。

当光刻胶是正型光刻胶时，去除与光透射部M2对应的层17的一 部分。在对应于光阻挡部M1的区域上形成源电极和漏电极217a和 217b以及电容器上部电极317。

图6是根据本发明的示例性实施方式的、第四掩模过程中的湿法 蚀刻过程W/E的产物的示意性截面图。当去除了与光透射部M2对应 的层17的一部分时，在形成源电极和漏电极217a和217b时还可以去 除第一保护层112上的金属层113的一部分。具体地，可以通过湿法 蚀刻过程容易地去除金属层113的一部分以及层17的一部分。此时， 第一保护层112在湿法蚀刻过程W/E期间没有去除。因此，像素电极 111得到保护。

图7是根据本发明的示例性实施方式的、第四掩模过程中的干法 蚀刻过程的产物的示意性截面图。第一保护层112的一部分通过例如 干法蚀刻过程D/E被去除。当像素电极111包括透明传导氧化物时， 像素电极111可能在进行湿法蚀刻过程W/E期间被损坏。然而，由于 第一保护层112在进行湿法蚀刻过程W/E之后去除，所以第一保护层 112可保护像素电极111。

当像素电极111被形成为多层结构时，在湿法蚀刻过程W/E期间， 第一保护层112防止半透明金属层111b通过形成于半透明金属层111c 中的针孔被损坏。因此，可防止对半透明金属层111b的损坏，从而防 止显示设备的光学效率降低。

图8是根据本发明的示例性实施方式的、形成有机发光显示设备 1的方法的第五掩模过程的产物的示意性截面图。在第四掩模过程的 产物上形成第三绝缘层18。通过去除第三绝缘层18的一部分形成暴 露像素电极111的上表面的开口C4。

根据本发明的示例性实施方式的包括底栅型氧化物半导体的背板 能够通过总共五个掩模过程制造。因此，能够极大地降低制造成本。

已参照有机发光显示设备描述了本发明；然而，本发明不限于此。 例如，本发明还可以应用于液晶显示设备。而且，本发明可应用于各种 其它类型的显示设备。

对本领域的技术人员明显的是，能够在本发明中作出各种修改和变 化而不偏离本发明的精神或范围。因此，本发明将覆盖在所附权利要求 及其等同的范围内的本发明的修改和变化。