专利名称：一类反射式有源矩阵液晶显示装置及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一类反射式有源矩阵液晶显示装置(以下简称反射式OTFT AM-LCD)，特别是象素开关元件采用有机薄膜晶体管(以下称为OTFT)。
本发明还涉及这种显示装置的加工方法。
背景技术：
传统反射式液晶显示装置中的象素开关元件一般是以非晶硅(a-Si)和多晶硅(p-Si)材料作为薄膜晶体管的有源半导体层。非晶硅(a-Si)和多晶硅(p-Si)薄膜晶体管的不足是加工温度和制备成本高，不适宜廉价或柔性的显示。而OTFT是采用有机高分子材料作为有源层的薄膜晶体管。其特点是材料来源广泛，加工温度低，对衬底的选择范围宽(如塑料等柔性衬底)。在器件性能方面(如场效应迁移率、开关电流比、阈值电压)已经达到a-Si薄膜晶体管的水平，完全可以替代传统液晶显示阵列中的a-Si薄膜晶体管并实现液晶显示的柔性化。
发明内容
本发明的目的是提供一类反射式有源矩阵液晶显示装置及其制作方法，特别是采用OTFT为象素开关元件的显示装置及其制作方法。本发明装置具有兼容柔性基板的优点。本发明还提供了这种显示装置的制备方法。
本发明提供的制备上述液晶显示装置的主要步骤为1、在玻璃和塑料基板上制备OTFT矩阵板。含象素反射电极。
第一步，在基板上形成栅电极；第二步，在基板和栅电极上形成栅绝缘层；第三步，在栅绝缘层上形成反射电极；第四步，在栅绝缘层上形成第一半导体层；第五步，在栅绝缘层、第一半导体层和反射电极上形成源/漏电极；第六步，在源/漏电极和第一半导体层上形成第二半导体层；第七步，旋涂并固化PI保护层。该层兼有液晶取向诱导作用。
2、封装矩阵基板与对电极基板形成液晶盒。
上述各步骤中所涉及到的形成方法，可以采用如中国发明专利公告号CN1372336A(下称“含黑膜有机晶体管”)、公告号CN1398004A(下称“夹心型有机晶体管”)、公告号CN1409417A(下称“双绝缘栅有机晶体管”)和申请号03105024.7(下称“含包含层有机晶体管”)发明专利所叙述的加工方法，也可以采用其他OTFT的加工方法。
本发明不限于单色显示，也可以采用含有彩色虑光膜的对电极基板实现彩色显示。
本发明中的OTFT在室温下工作特征是在室温下场致载流子迁移率在10-3平方厘米每伏每秒(cm2/Vs)以上，开关电流比在105以上，阈值电压绝对值20伏以下。
本发明中液晶可以是现有技术中的TN型液晶，也可以是聚合物包裹型液晶(Polymer Cell-Wall Type Liquid Crystal，PCW-LC，TadahiroAsada，Science and Technology of Polymers and Advanced Materials，Edited by P.N.Prasad et al，Plenum Press，New York，1998.)或光致层化液晶(PES-LC，Roel Penterman et al，Nature 417，55(2002).)。采用聚合物包裹型液晶可以不需要对电极基板上的偏振片，同时在显示屏弯曲情况下能够保持显示效果。在对电极基板上需要偏振片。
具体实施例方式
实施例1采用p类型有机半导体材料酞菁铜/酞菁锌作为开关元件的有缘层，O-TFT器件I-V转移特性曲线如图1所示。场致迁移率达到0.043cm2/Vs，开关电流比接近105和阈值电压为-5V。根据上述O-TFT的典型特性和3英寸视频显示区含160×200像素的要求，选择开关元件O-TFT结构参数。沟道长度为18μm，沟道宽度为180μm，栅电极与源/漏电极的交叠为6μm；栅引线及信号引线的宽度分别为15μm和12μm，存贮电容引线宽度为30μm；半导体有源层的长度与宽度分别为40μm和190μm。
单元像素多层结构的示意图如图2所示栅电极和存储电容示意图如图2(a)、半导体有源层示意图如图2(b)、像素反射电极和源/漏电极示意图如图2(c)。其单元像素结构整体示意图如图3所示。上述单元像素单元重复排列200行和160列，构成了160×200像素阵列的显示区。栅引线宽度为95μm，间隔(pitch值)为65μm；信号引线宽度为182μm，间隔为91μm。阵列基板电路简图如图4所示。
采用含有透明电极的玻璃或塑料基板为对电极基板，封装矩阵板与对电极基板形成液晶盒，灌装现有技术采用的TN液晶，显示装置的剖面示意图见图5(a)。采用含有透明电极和偏振片的玻璃或塑料基板为对电极基板，封装矩阵板与对电极基板形成液晶盒，灌装现有技术采用的TN液晶，显示装置的剖面示意图见图5(b)。
实施例2OTFT阵列基板同实施例1。
采用含有透明电极的玻璃或塑料基板为对电极基板，封装矩阵板与对电极基板形成液晶盒，灌装预聚物与液晶的混合物，经过紫外光处理后形成聚合物包裹型液晶。
本发明不限于单色显示，也可以采用含有彩色虑光膜的对电极基板实现彩色显示。
附图1、酞菁铜/酞菁锌夹心型OTFT的转移特性曲线。
附图2、单元像素结构多层示意图。
附图3、单元像素结构整体示意图附图4、阵列基板电路简图。其中，11-扫描驱动器，12-信号驱动器。
附图5、显示装置的剖面示意图。其中，1-基板，2-栅极，3-反射电极，4-栅绝缘层，5-第一半导体层，6-源/漏电极，7-第二半导体层，8-保护层，9-对电极基板，10-对电极，11-液晶，12-偏振片。
权利要求
1.一类反射式有源矩阵液晶显示装置，其特征是驱动像素的开关元件为有机薄膜晶体管。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述有机薄膜晶体管室温下场致载流子迁移率在10-3平方厘米每伏每秒以上，开关电流比在105以上，阈值电压绝对值20伏以下。
3.如权利要求1和2所述的显示装置，其特征在于，所述有机薄膜晶体管采用夹心型有机晶体管。
4.如权利要求1和2所述的显示装置，其特征在于，所述有机薄膜晶体管采用含黑膜有机晶体管。
5.如权利要求1和2所述的显示装置，其特征在于，所述有机薄膜晶体管采用含保护层有机晶体管。
6.如权利要求1和2所述的显示装置，其特征在于，所述有机薄膜晶体管采用双绝缘栅有机晶体管。
7.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，液晶采用有源矩阵液晶显示技术使用的向列液晶。
8.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，液晶采用聚合物包裹型液晶。
9.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，液晶采用光致层化液晶。
10.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，采用玻璃基板或柔性塑料基板。
11.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，开口率大于50％。
12.如权利要求11所述的反射式有机薄膜晶体管有源矩阵液晶显示装置，其加工方法主要由下列步骤组成1)、在玻璃和塑料基板上制备有机薄膜晶体管矩阵板。第一步，在基板上形成栅电极；第二步，在基板和栅电极上形成栅绝缘层；第三步，在栅绝缘层上形成反射电极；第四步，在栅绝缘层上形成第一半导体层；第五步，在栅绝缘层、第一半导体层和反射电极上形成源/漏电极；第六步，在源/漏电极和第一半导体层上形成第二半导体层；第七步，制备保护层。该层兼有液晶取向诱导作用。2)、封装矩阵板与对电极基板形成液晶盒。
全文摘要
本发明公开了一类反射式有源矩阵液晶显示装置及其制作方法，其象素矩阵的开关是有机薄膜晶体管。液晶可以是现有TFT－LCD技术中采用的TN液晶，也可以是光致层化液晶或聚合物包裹型液晶。本发明装置的优点是兼容柔性基板。
文档编号H01L29/786GK1460884SQ0314859
公开日2003年12月10日 申请日期2003年7月7日 优先权日2003年7月7日
发明者阎东航, 王刚, 张坚 申请人:中国科学院长春应用化学研究所