專利名稱：顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種包括基片上的圖像電極陣列的顯示裝置，其圖像電極經轉換元件連接以驅動提供驅動信號的電極。
這種有源陣列顯示器被用在膝上型或臺式計算機中，如用在TV或視頻應用中。
為了使用這些顯示器，已進行了一段時間的利用有機材料的可行性研究。例如，上述類型的顯示裝置可由美國專利USP5,854,139獲知。在該專利所述的顯示裝置中，對每個單個的圖像電極可采用轉換元件的有機材料的分離結構層。因此，必須經帶有開孔的掩膜在晶體管的位置處沉積有機材料，或提供均勻的有機材料層并接著蝕刻它。在這兩種情況下，需要一附加的掩膜步驟。而且，有機半導體材料的蝕刻通常進行的非常快以致于蝕刻不可能以可復制的方式進行。
特別是，本發明的目的是盡可能消除上述提到的不足。因此，根據本發明的顯示裝置的特征在于該顯示裝置包括容納多個轉換元件的有機材料層。
根據本發明，轉換元件可制作在一個或相同的有機材料層中，且轉換元件至少在操作狀態下是相互隔絕的。由于該層不需要被分開構造，所以可進行較簡單的制造。另外，這種層可易于提供在合成材料基片(塑料)上，使得不必使用較重的玻璃基片。之所以可使用塑料基片，是因為所有工藝步驟都在溫度近似150℃的條件下進行、使得其實際上無尺寸變化。
根據本發明的顯示裝置的第一實施例的特征在于基片包括至少在轉換元件和圖像電極區域的有機半導體材料層，且顯示裝置包括有一從垂直于基片方向觀看的提供至少一個電極的裝置，且它基本上完全包圍圖像電極，該電極帶有一個使轉換元件區域處的有機半導體材料層和相關的圖像電極基本上彼此完全絕緣的電壓。例如，以導電的方式將多個象素的圖像電極(保護線)連接到一個電極，該電極包圍了整個圖像面并提供有在使用中使圖像電極下(或上)的半導體區域絕緣的電壓。該電極也連接到陣列顯示器中的TFT晶體管的柵極。由于在象素陣列中，一次只選擇一行，所以柵極下的半導體區域在相關行的非選擇期間是非導電的并形成所需要的絕緣器。對于相鄰行的象素，通過將該電極連接到場效應管的柵極，可獲得較大的有效象素面。
如果需要，則所述電極可具有位于半導體層下面的保護線模式，例如具有部分地與柵極的模式一致的模式。在這種情況下，基本上完全消除漏電流。如果必要，則所述模式可作為黑掩膜。漏電流也可通過使柵極和所述電極與梳狀結構結合來減少。同樣也可使用相反的結構(半導體層上的保護線和半導體層下的柵極)。
根據本發明的顯示裝置的另一實施例的特征在于有機材料層包括至少在轉換元件區域由絕緣有機材料包圍的有機半導體材料。在這種情況下，絕緣有機材料通過掩膜用局部的UV輻射選擇性地照射聚合物半導體材料(例如，聚噻吩甲基亞乙烯基(PTV))來獲得，以便變成絕緣有機材料。在這一方面，應注意單個TFT晶體管的通道部分的隔絕在USP5,854,139的示例11中描述。
由于在使用塑料基片時可發生消偏振，所以偏振器最好被用作基片。另一種選擇是可在不使用如PDLC的外加偏振器處選擇電-光效應。
本發明的這些和其它方面可通過參考下述實施例的說明變得更加清楚。
附圖中

圖1是根據本發明的顯示裝置的平面圖；圖2是圖1中沿H-H線的剖面圖；圖3和4示出了礦化模式的可能配置；圖5示出了圖2、3變的細節體；圖6示出了礦化模式的其它可能配置；圖7是具有圖6所示礦化模式的顯示裝置的剖面圖；圖8示出了圖7的變體；圖9是根據本發明的另一個顯示裝置的平面圖；圖10是圖9中沿Ⅺ-Ⅺ線的在其制造期間的剖面圖；和圖11是圖9中沿Ⅺ-Ⅺ線的顯示裝置的剖面圖。
這些附圖只是示意性的并未按比例繪制。相應的元件一般用相同的標號表示。
圖1是象素陣列的一部分的平面圖且圖2是基于其的液晶顯示裝置1的剖面圖。例如，鋁或其它如聚苯胺(polyaniline)(PANI)的合適的導電材料的導電模式3、4被提供在(塑性)基片2上。在該示例中，模式3包括行電極及在晶體管5的位置處的柵極3′。導電模式3、4用絕緣層6涂敷，該絕緣層6在本示例中被平面化。在本示例中，有機絕緣層上使用了如聚乙烯酚(polyvinyphenol)(PVP)，與光學透明的六甲氧基甲基蜜胺(hexamethoxymethylmelamine)(HMMM)橫向連接。列電極7放置在有機絕緣層6上，該列電極7包括源極觸點7′和接觸圖象電極的漏極觸點8(圖像電極9的邊沿在圖1中用點劃線示出)。在組件上具有一個連續的有機半導體材料層10。特別是有機半導體材料可以為聚吡咯(polypyrroles)、聚亞苯(polyphenylenes)、聚噻吩類(polypthioptenes)、聚(二)乙炔(poly(di)acetylenes)和聚苯胺(polyanilines)。TFT晶體管(圖1、2中用標號5表示)經柵極3′驅區動并形成在并列的源極和漏極觸點7、8的區域。半導體材料層10用絕緣層12涂敷。如可通過首先提供雙層銦錫氧化物和金屬并構造該雙層來得到觸點7、8和電極9，使得該雙層保持在這些觸點7、8和電極9的區域內。接著，金屬被有選擇地蝕刻，使得圖像電極9為游離的。
在TFT晶體管中，柵極上的電壓決定了源極和漏極之間是否導電。在該示例中，根據半導體材料的導電形式，用與源極或漏極相關的柵極處的正電壓消耗柵極區。
根據本發明，每個象素基本上由電極4完全包圍，該電極4在半導體材料的上覆部分中以與源/漏相關的柵極的充足的正電壓被消耗。因此，圖2的最終裝置可以提供專用電源。由此可見，不同的象素可以相互隔絕而不必蝕刻半導體結構。
在該示例中，抵消入射到晶體管作用的光的影響的黑掩膜13被提供在絕緣層12上。而且，液晶顯示裝置包括提供有對電極17的第二基片16，同時在本示例中，顯示裝置通常以公知的方式提供有定向層14和液晶材料15，如果必要，則該液晶材料15可以是聚合物。
在該示例中，圖像電極用其覆蓋(前面的)地址線(柵極線)并按通常的公知方式用中間絕緣材料形成存儲電容Cst，它甚至可通過提供該上述掩膜4來增加。
盡管對該裝置提供了通常的一個或多個偏振器，但偏振器最好是用作一個基片以便防止出現消偏振效應，或出現無外部偏振器的LC效應(或其它的電-光效應)。
圖3示意性地示出了礦化模式(保護線)4基本上完全包圍了圖像電極9，并減少了有效象素面積。圖4示出了兩個掩膜3、4象是被集成的另一種選擇。之后，每個保護線被連接到前一柵極線。在這種情況下，象素的第一行必須連接到一附加(虛)線。當寫一行時，可有一小的漏電流在某時間流到要選擇的下一行的圖像電極。由于其后該行被立即寫入，所以前一行上的電壓具有充足的阻塞電壓，可忽略經幀周期平均的該效應。在這兩種情況下，泄漏路徑(列3和示意性示出的區域18的圖像電極之間的可能電流通路)可通過給出柵極線和連接結構的保護線而被延伸，如圖5所示。
圖6示出了基本上完全包圍示意性示出的圖像電極9的導體模式(保護線)4的平面圖。保護線4直接顯示在基片2上。在源極和漏極觸點7、9區域的TFT晶體管經柵極3驅動并表示在附加絕緣層19上且遮擋入射光。其它標號具有與圖1相同的含義。與圖2的裝置相比，附加的掩膜步驟現在是必須的。但是，通過以形成黑掩膜13的方式計算本示例中的保護線4的尺寸，可再次忽略掩膜步驟。
在圖6、7的示例中，兩個絕緣層6、19處于導體模式(保護線)4和有機半導體材料的層10之間，使得需要一附加高電壓來產生半導體材料上覆部分的耗盡。在圖8的變體中，通過將電極結構6、8、9(源極、漏極、圖像電極)直接提供在絕緣層19上來阻止并提供該層一個有機半導體材料層10，并隨后通過提供絕緣層6和柵極3來阻止。這一“頂部-柵極結構”也可用在圖2的裝置中以代替該圖中所示的“底部-柵極結構”；在這種情況下，導體模式3、4位于有機半導體材料層10的頂部。
圖9是一部分象素陣列的另一平面圖，而圖11是基于其的液晶顯示裝置1的剖面圖。例如，聚苯胺(polyaniline)(PANI)、鋁、鉻或其它合適的材料的導電模式3被提供在(塑性)基片2上。在該示例中，模式3包括行電極及在晶體管5的位置處的柵極3′。導電模式3再次用如聚乙烯酚(polyvinyphenol)(PVP)的絕緣層6涂敷，與光學透明的六甲氧基甲基蜜胺(hexamethoxy methylmelamine)(HMMM)橫向連接。還有，列電極7放置在有機絕緣層6上，該列電極7包括源極觸點7′和接觸圖象電極9的漏極觸點8(圖像電極9的邊沿在圖9中用點劃線11示出)。在組件上具有一個連續的有機半導體材料層10，使得TFT晶體管(用大括弧5表示)經柵極3′驅動并形成在并列的源極和漏極觸點7、8的區域。有機半導體材料10的層接著被部分地轉換成有機絕緣材料21。最終，層10用UV輻射22經掩膜20(圖10)被照射，且有機半導體材料10在照射區域變成絕緣的。所使用的掩膜20的輪廓在圖9中用點劃線20表示。在這種情況下，僅有靠近TFT晶體管的區域仍是半導體的，而且只要不同的TFT晶體管用絕緣部分相互絕緣其就不是嚴格必要的。圖11中的其它標號與圖2中的含義相同。
本發明當然并不限于所示的示例。例如，反射式顯示裝置也可通過從非透明基片開始和通過將圖像電極形成為反射電極來實現。例如，可選擇鋁作為圖像電極的材料。雙層則不必提供列電極7(和源極、漏極7′、8)和圖像電極9。
總之，本發明涉及一種基于有源陣列的顯示裝置，其中轉換元件形成在有機半導體材料層中，轉換元件經耗盡區或有機半導體材料相同層中的絕緣區相互絕緣。
權利要求
1.一種顯示裝置，它包括一基片上的圖像電極陣列，其圖像電極經轉換元件連接以驅動提供驅動信號的電極，其特征在于該顯示裝置包括一容納多個轉換元件的有機材料層。
2.一種如權利要求1所述的顯示裝置，其中該基片包括一至少在轉換元件區域的有機半導體材料層和圖像電極，且顯示裝置包括有一從垂直于基片方向觀看的提供至少一個電極的裝置，基本上完全包圍圖像電極，帶有一個使轉換元件區域處的有機半導體材料層和相關的圖像電極基本上彼此完全絕緣的電壓。
3.一種如權利要求2所述的顯示裝置，其中電極包括在相鄰行連接象素的場效應管的柵極。
4.一種如權利要求2或3所述的顯示裝置，其中電極完全包圍圖像電極。
5.一種如權利要求4所述的顯示裝置，其中電極形成一黑掩膜。
6.一種如權利要求1所述的顯示裝置，其中有機材料層包括至少在轉換元件區域用絕緣有機材料絕緣的有機半導體材料。
7.一種如權利要求1所述的顯示裝置，其特征在于該基片具有偏振效應。
全文摘要
一種顯示裝置,其轉換元件(5)制作在有機半導體層中。元件和象素間的相互絕緣既可用電學方式通過對保護線(4)經電壓進行耗盡來進行,也可用物理方式通過使有機半導體層部分絕緣來進行。
文檔編號G02F1/1368GK1321338SQ00801778
公開日2001年11月7日 申請日期2000年8月9日 優先權日1999年8月24日
發明者K·E·庫伊基, M·馬特斯, P·T·赫爾維希, T·C·T·格昂斯 申請人:皇家菲利浦電子有限公司