有源层、包括其的薄膜晶体管阵列基板以及显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了有源层、包括其的薄膜晶体管阵列基板以及显示装置。该薄膜晶体管阵列基板包括：基板；在基板上的栅电极；在栅电极上的栅绝缘膜；有源层，其位于栅极绝缘膜上并且包括半导体材料和多个碳同素异形体；以及与有源层接触的源电极和漏电极。

Active layer, thin film transistor array substrate including the same, and display device

The invention discloses an active layer, a thin film transistor array substrate including the same, and a display device. The thin film transistor array substrate includes: a substrate; a gate electrode on the substrate; the gate electrode on the gate insulating film; active layer, the gate insulating film and semiconductor material and a plurality of carbon allotropes; and a source electrode in contact with the active layer and a drain electrode.

【技术实现步骤摘要】
有源层、包括其的薄膜晶体管阵列基板以及显示装置
本公开涉及一种显示装置，更具体地，涉及一种有源层、包括该有源层的薄膜晶体管阵列基板以及包括该薄膜晶体管阵列基板的显示装置。尽管本公开适用于宽范围的应用，但是其特别适合于通过实现包括碳同素异形体的有源层来改进显示设备的装置特性。
技术介绍
随着多媒体的发展，平板显示器(FDP)如今变得越来越重要。与此相伴，各种平板显示器(例如，液晶显示器(LCD)、等离子体显示面板(PDP)、场致发射显示器(FED)、有机发光显示器(OLED)等)正在投入实际使用。利用无源矩阵寻址方案或使用薄膜晶体管的有源矩阵寻址方案来寻址显示装置。在无源矩阵寻址方案中，阳极和阴极彼此相交，并且选定的线被寻址。相比之下，在有源矩阵寻址方案中，每个像素电极附接到薄膜晶体管并且接通或关断。对于薄膜晶体管，基本特性(例如，电子迁移率和漏电流等)以及确保长寿命所需的耐久性和电可靠性是非常重要的。薄膜晶体管的有源层是非晶硅、多晶硅和氧化物半导体中的一种。非晶硅的主要优点是简化的沉积工艺和低的制造成本，但是其具有0.5cm2/Vs的低电子迁移率。氧化物半导体具有约108的导通/关断比和低的漏电流，但是具有比多晶硅低的10cm2/Vs的电子迁移率。多晶硅具有约100cm2/Vs的高电子迁移率，但是与氧化物半导体相比具有较低的导通/关断比，并且在大面积电子器件中应用多晶硅成本高。在这方面，正在进行研究以改进薄膜晶体管的特性，包括电子迁移率、漏电流和导通/关断比等。
技术实现思路
本公开的一方面提供一种可以通过包括碳同素异形体来改进装置特性的有源层、包括该有源层的薄膜晶体管阵列基板、以及包括该薄膜晶体管阵列基板的显示装置。在一个方面，提供了包括半导体材料和多个碳同素异形体的有源层。碳同素异形体分散在半导体材料内并且形成多个畴。每个畴通过碳同素异形体中的碳原子之间的化学键合形成。碳同素异形体具有一维或二维结构。碳同素异形体是还原的氧化石墨烯(rGO)、未氧化的石墨烯、石墨烯纳米带及其混合物中之一。半导体材料是陶瓷半导体或有机半导体。基于100wt％的半导体材料含量，碳同素异形体含量为0.05wt％至0.1wt％。在一个方面，提供了一种薄膜晶体管阵列基板，其包括：基板；在基板上的栅电极；在栅电极上的栅极绝缘膜；有源层，其位于栅极绝缘膜上并且包括半导体材料和多个碳同素异形体；以及与有源层接触的源电极和漏电极。碳同素异形体分散在半导体材料内并且形成多个畴。畴位于有源层中的沟道处。每个畴通过碳同素异形体中的碳原子之间的化学键合形成。碳同素异形体具有一维或二维结构。碳同素异形体是还原的氧化石墨烯(rGO)、未氧化的石墨烯、石墨烯纳米带或其混合物。半导体材料是陶瓷半导体材料或有机半导体材料。基于100wt％的半导体材料含量，碳同素异形体含量为0.05wt％至0.1wt％。在一个方面，提供了一种显示装置，其包括：薄膜晶体管阵列基板、薄膜晶体管阵列基板上的有机绝缘膜、以及有机绝缘膜上的像素电极。显示装置还包括电连接到像素电极的有机发光二极管、有机发光二极管上的封装层、以及封装层上的盖窗。显示装置还包括位于与像素电极相同平面中的或位于像素电极下方的与像素电极间隔开的公共电极、以及位于公共电极上的液晶层。应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本公开的进一步解释。附图说明附图被包括以提供对本公开的进一步理解，并且附图被并入且构成本说明书的一部分，附图示出了本公开的各方面，并且与说明书一起用于说明本公开的原理。在附图中：图1和图2是示出根据本公开的制造碳同素异形半导体组合物的过程的视图；图3是根据本公开的一个方面的薄膜晶体管阵列基板的截面图；图4是根据本公开的一个方面的有源层的顶视图；图5是示出根据本公开的一个方面的薄膜晶体管中的电子和空穴的移动的示意图；图6和图7是根据本公开的一个方面的显示装置的截面图；图8是根据本公开的有源层的原子力显微镜(AFM)图像；图9是用于测量图8的区域A的X射线光电子能谱(XPS)光谱；图10是用于图8的区域B的测量的XPS光谱；以及图11是示出具有比较例和本公开的薄膜晶体管的电流-电压曲线的曲线图。具体实施方式在下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性方面。在整个说明书中，相同的附图标记表示基本相同的元件。在下面的描述中，如果认为与本公开相关的公知功能或配置的详细描述被认为不必要地模糊本公开的主题，则省略与本公开相关联的公知功能或配置的详细描述。在以下描述中使用的元件的名称可以被选择以便于描述说明书，并且可以不同于实际产品中的部件的名称。以下公开的根据本公开的显示装置可以是有机发光显示器、液晶显示器、电泳显示器等。将针对液晶显示器描述本公开。液晶显示器由具有形成在薄膜晶体管上的像素电极和公共电极的薄膜晶体管阵列基板，滤色器基板以及插入在这两个基板之间的液晶层构成。对于这样的液晶显示器，通过垂直或水平施加到公共电极和像素电极的电场来驱动液晶。根据本公开的显示装置还可应用于有机发光显示器。例如，有机发光显示器包括连接到薄膜晶体管的第一电极和第二电极、以及位于这两个电极之间的有机材料的发光层。因此，来自第一电极的空穴和来自第二电极的电子在发光层内复合，形成激子(即空穴-电子对)。然后，当激子恢复基态时产生能量，从而使有机发光显示器发光。将在后面描述的包括根据本公开的碳同素异形体的有源层可以用于上述显示装置的薄膜晶体管。在下文中，将参考附图描述本公开的各方面。本公开公开了包括碳同素异形体和半导体材料的薄膜晶体管，更具体地，公开了具有包括碳同素异形体和半导体材料的有源层的薄膜晶体管。薄膜晶体管用作显示装置的开关元件或驱动元件。碳同素异形体在本公开中公开的碳同素异形体是指共价键合的碳原子的多环芳香族分子。共价键合的碳原子在可以形成6个原子的环的重复单元中。此外，共价键合的碳原子可以包含5个C原子的环或6个C原子的环或它们两者。碳同素异形体可以是单层，或者可以包括彼此堆叠的多层碳同素异形体。碳同素异形体具有一维或二维结构。碳同素异形体具有约100nm的最大厚度，具体地，约10nm至90nm，或约20nm至80nm。碳同素异形体可以通过以下四种方法制造：物理剥离、化学气相沉积，化学剥离和外延生长。物理剥离是通过将胶带(Scotchtape)施加到石墨样品上然后将其剥离而产生碳同素异形体片的方法。在化学气相沉积中，具有高动能的气态或气态碳前体吸附在要生长碳同素异形体的基底的表面上，然后分解成碳原子。这些碳原子被封装在一起，从而生长碳的结晶同素异形体。化学剥离使用石墨的氧化还原性，其中石墨用硫酸和硝酸的酸性混合物处理以产生在其边缘具有羧基的碳同素异形体板。通过用亚硫酰氯处理将它们转化为酰氯(acidchlorides)；接着，通过用十八烷胺处理将其转化成相应的碳同素异形酰胺。在溶剂(例如四氢呋喃)中回流所得材料导致碳同素异形片的单片的尺寸减小和折叠。在外延生长中，碳化硅(SiC)被加热到1500℃的高温以去除硅(Si)，剩余的碳原子C形成碳同素异形体。本公开的碳同素异形体可以包括还原的氧化石墨烯(rGO)、未氧化的石墨烯和石墨烯纳米带中的一种。还原的石墨烯氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子装置的有源层，所述有源层包括：半导体材料和碳同素异形体。

【技术特征摘要】
2015.12.28 KR 10-2015-01877041.一种电子装置的有源层，所述有源层包括：半导体材料和碳同素异形体。2.根据权利要求1所述的有源层，其中所述碳同素异形体分散在所述半导体材料内并且形成多个畴。3.根据权利要求2所述的有源层，其中每个畴通过所述碳同素异形体中的碳原子之间的化学键合形成。4.根据权利要求1所述的有源层，其中所述碳同素异形体具有一维或二维结构。5.根据权利要求1所述的有源层，其中所述碳同素异形体包括还原的石墨烯氧化物(rGO)、未氧化的石墨烯、及其混合物中的至少之一。6.根据权利要求1所述的有源层，其中所述碳同素异形体包括石墨烯纳米带。7.根据权利要求1所述的有源层，其中所述半导体材料包括陶瓷半导体材料或有机半导体材料。8.根据权利要求1所述的有源层，其中基于100wt％的所述半导体材料的含量，所述碳同素异形体的含量为约0.05wt％至0.1wt％。9.根据权利要求1所述的有源层，其中所述碳同素异形体包括在5个C原子的环或6个C原子的环或两者的重复单元中的共价键合的碳原子。10.根据权利要求1所述的有源层，其中所述碳同素异形体具有不大于约100nm的厚度。11.一种显示装置的薄膜晶体管阵列基板，所述薄膜晶体管阵列基板包括：基板；在所述基板上的栅电极；在所述栅电极上的栅极绝缘膜；有源层，所述有源层位于所述栅极绝缘膜上并且包括半导体材料和碳同素异形体；以及接触所述有源层的源电极和漏电极。12.根据权利要求11所述的薄膜晶体管阵列基板，其中所述碳同素异形体分散在所述半导体材料内并且形成多个畴。13.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜知延，金昌垠，白贞恩，金成真，
申请(专利权)人：乐金显示有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR