JP2015056664A - 表示パネルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高分子基板又は超薄膜ガラス基板と支持基板とを分離させる際にレーザを使用せずとも、分離工程を容易に実施可能であり、工程費用を低くしつつ大面積を短時間で分離可能な、表示パネルの製造方法を提供すること。【解決手段】本発明に係る表示パネルの製造方法は、支持基板上に離型層を形成するステップと、前記離型層上に薄膜基板を形成するステップと、前記薄膜基板上に画素及び封止部材を形成するステップと、前記薄膜基板から前記支持基板を分離するステップと、を含み、前記離型層は、シロキサンとポリイミドシランとを混合して形成される。【選択図】図1
Description
本発明は、表示パネルの製造方法に関する。
近年の表示装置市場は、大面積化が容易で、かつ、薄形化及び軽量化が可能な平板表示装置(Flat Panel Display:FPD)を中心として、急速に変化している。様々な平板表示装置の中で、有機発光表示装置(Organic Light Emitting diode Display:OLED)は、別途の光源が不要な自体発光型であるため、薄形化及び軽量化に更に有利である。
通常の平板表示装置は、ガラス基板を使用するため、柔軟性に劣り、応用範囲に限界がある。そこで、最近、ガラス基板の代わりに高分子基板を使用して、屈曲可能なように製造された可撓性表示装置が開発されている。また、表示装置の厚さを減らすために、超薄膜ガラス基板に表示部を形成した表示装置が開発されている。
ここで、高分子基板又は超薄膜ガラス基板上に薄膜トランジスタを製造及びハンドリングする工程は、重要な核心工程である。しかしながら、既存のガラス基板に適合するように設定された製造設備に、薄くて曲げることが可能な高分子基板又は超薄膜ガラス基板を代替投入して表示装置を製造するには、多くの工程上の困難がある。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、高分子基板又は超薄膜ガラス基板と支持基板とを分離させる際にレーザを使用せずとも、分離工程を容易に実施可能であり、工程費用を低くしつつ大面積を短時間で分離可能な、表示パネルの製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、支持基板上に離型層を形成するステップと、離型層上に薄膜基板を形成するステップと、薄膜基板上に画素及び封止部材を形成するステップと、薄膜基板から支持基板を分離するステップとを含み、離型層が、シロキサンとポリイミドシランとを混合して形成される、表示パネルの製造方法が提供される。
前記シロキサンとポリイミドシランとは、シロキサン:ポリイミドシラン=8:2〜98:2の質量比で混合されてもよい。
前記シロキサンは、ガラス状シリコーンであってもよい。
前記画素を形成するステップは、前記薄膜基板上に非晶質ケイ素膜を形成するステップと、前記非晶質ケイ素膜を結晶化して多結晶ケイ素膜を形成するステップと、前記多結晶ケイ素膜をパターニングして半導体を形成するステップと、前記半導体上にゲート絶縁膜を形成するステップと、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するステップと、前記ゲート電極をマスクとして前記半導体に導電型不純物をドーピングし、ソース領域及びドレイン領域を形成するステップと、前記ゲート電極上に、前記ソース領域及びドレイン領域をそれぞれ露出する接触孔を有する層間絶縁膜を形成するステップと、前記層間絶縁膜上に、前記接触孔を介して前記ソース領域及びドレイン領域とそれぞれ連結するソース電極及びドレイン電極を形成するステップと、を含んでもよい。
前記ソース領域及びドレイン領域を形成するステップは、前記導電型不純物を活性化するステップを含み、前記導電型不純物を活性化するステップは、300℃以上の温度で実施されてもよい。
前記導電型不純物を活性化するステップは、450℃の温度で1時間実施されてもよい。
前記画素を形成するステップは、前記ドレイン電極と連結する有機発光素子を形成するステップを更に含んでもよい。
前記薄膜基板を形成するステップにおいて、前記薄膜基板は、前記離型層及び前記支持基板と接触するように形成されてもよい。
前記支持基板を分離するステップでは、前記薄膜基板と前記離型層とが接触する領域の前記封止部材及び前記薄膜基板を切断することで分離してもよい。
前記薄膜基板は、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートの少なくとも何れか一つを含む高分子基板と、超薄膜ガラス基板と、の少なくとも何れか一つを含んでもよい。
前記超薄膜ガラス基板は、50μm〜200μmの厚さであってもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、支持基板上に行列をなすように複数の離型層を形成するステップと、離型層を含む支持基板上に薄膜基板を形成するステップと、離型層と対応する前記薄膜基板上に画素及び封止部材を形成するステップと、封止部材及び薄膜基板を切断して複数の表示パネルを形成するステップと、支持基板から前記表示パネルを分離するステップとを含み、離型層は、ガラス状シリコーンとポリイミドシランとを混合して形成される、表示パネルの製造方法が提供される。
前記シロキサンとポリイミドシランとは、シロキサン:ポリイミドシラン=8:2〜98:2の質量比で混合されてもよい。
前記シロキサンは、ガラス状シリコーンであってもよい。
前記薄膜基板を形成するステップにおいて、前記薄膜基板は、前記離型層及び前記支持基板と接触するように形成されてもよい。
前記表示パネルを形成するステップでは、前記表示パネルが、前記薄膜基板と前記離型層とが接触する領域の前記封止部材及び前記薄膜基板を切断することで形成されてもよい。
前記画素を形成するステップは、薄膜基板上に非晶質ケイ素膜を形成するステップと、非晶質ケイ素膜を結晶化して多結晶ケイ素膜を形成するステップと、多結晶ケイ素膜をパターニングして半導体を形成するステップと、半導体上にゲート絶縁膜を形成するステップと、ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するステップと、ゲート電極をマスクとして前記半導体に導電型不純物をドーピングし、ソース領域及びドレイン領域を形成するステップと、ゲート電極上に、前記ソース領域及びドレイン領域をそれぞれ露出する接触孔を有する層間絶縁膜を形成するステップと、層間絶縁膜上に、前記接触孔を介して前記ソース領域及びドレイン領域とそれぞれ連結するソース電極及びドレイン電極を形成するステップと、を含んでもよい。
前記ソース領域及びドレイン領域を形成するステップは、導電型不純物を活性化するステップを含み、導電型不純物を活性化するステップは、300℃以上の温度で実施されてもよい。
前記導電型不純物を活性化するステップは、450℃の温度で1時間実施されてもよい。
前記画素を形成するステップは、前記ドレイン電極と連結する有機発光素子を形成するステップを更に含んでもよい。
前記薄膜基板は、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートの少なくとも何れか一つを含む高分子基板と、超薄膜ガラス基板と、の少なくとも何れか一つを含んでもよい。
前記超薄膜ガラス基板は、50μm〜200μmの厚さであってもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の更に別の観点によれば、上記表示パネルの製造方法によって製造される表示パネルが提供される。
以上説明したように本発明によれば、支持基板と表示パネルを分離する過程で、表示パネルの薄膜トランジスタ及び発光素子等に如何なる熱的、機械的損傷も残さずに、分離工程を容易に実施可能であり、工程費用を低くしつつ大面積を短時間で分離可能となる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
なお、本図面では、図面において様々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。また、明細書全体において、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるという場合、他の部分の「直上に」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。反対に、ある部分が他の部分の「直上に」あるという場合は、中間に他の部分がないことを意味する。
図1は、本発明の一実施形態に係る表示パネルの製造方法を示すフローチャートである。
図1に示すように、本実施形態に係る表示パネルの製造方法は、支持基板上に離型層を形成するステップ(S100)と、離型層上に薄膜基板を形成するステップ(S102)と、薄膜基板上に薄膜トランジスタを含む画素を形成するステップ(S104)と、表示パネルに切断するステップ(S106)と、支持基板から表示パネルを分離させるステップ(S108)と、を含む。
図1に示すように、本実施形態に係る表示パネルの製造方法は、支持基板上に離型層を形成するステップ(S100)と、離型層上に薄膜基板を形成するステップ(S102)と、薄膜基板上に薄膜トランジスタを含む画素を形成するステップ(S104)と、表示パネルに切断するステップ(S106)と、支持基板から表示パネルを分離させるステップ(S108)と、を含む。
以下、図1のフローチャートに従って表示パネルを製造する方法を図2〜図7を参照して具体的に説明する。
図2〜図5は、本発明の一実施形態に係る表示パネルの製造方法を説明するための概略的な断面図であり、図6は、本発明の一実施形態に係るガラス状シリコーンとポリイミドシランの比率による接着力を測定したグラフであり、図7は、本発明の一実施形態に係る母基板上に形成された表示パネルの概略的な配置図である。
図2に示すように、本実施形態に係る表示パネルの製造方法では、まず、支持基板500を準備し、かかる支持基板500上に離型層10を形成する(S100)。
支持基板500は、薄膜基板が薄いために曲がってしまうことを防止し、かかる薄膜基板を支持するためのものであり、固いガラス基板であってもよい。
離型層10は、薄膜基板の分離を容易にするための層であり、溶液工程で塗布した後、硬化させることで、形成することができる。
離型層10は、シロキサン:ポリイミドシラン(polyimide silane)が、例えば8:2〜98:2の質量比率で混合された溶液を塗布し、硬化させることで、形成される。
シロキサンは、酸素とケイ素とが結合した物質である。かかるシロキサンとして、例えば、ガラス状シリコーン(glassy silicone)を挙げることができる。
図6を参照すると、ガラス状シリコーンとポリイミドシランとを、質量比が8:2未満の量で混合すると、母基板とPI(ポリイミド)基板との間の接着力が87gf/cm超過となり、母基板とPI基板の分離が容易でなく、質量比が98:2超過の量で混合すれば、接着力が0.5gf/cm未満となり、PI基板と母基板とが工程中に分離してしまう可能性がある。ここで、1gfは、約9.8×10−3Nである。
離型層10は、100Å〜10,000Å(10nm〜1,000nm)の厚さで形成される。離型層の厚さが100Å未満であれば分離が容易でなく、10,000Å超過であれば生産性に劣るため、離型層の厚さは、100Å〜10,000Åの範囲で形成される。
溶液工程時に塗布を容易にするために、ガラス状シリコーン(glassy silicone)とポリイミドシラン(polyimide silane)の他に、溶媒が追加されてもよい。
溶媒は、PGMEA(Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate)、PGME(Propylene Glycol Monomethyl Ether)、MMP(methyl beta methoxypropionate)、EEP(ethyl ethoxylpropionate)であってもよい。
次に、図3に示すように、離型層10の上に薄膜基板100を配設させる。
この際、薄膜基板100は、離型層10及び支持基板500と接触するように形成することが好ましい。このように、離型層10及び支持基板500と接触するように薄膜基板100を形成することで、支持基板500と薄膜基板100との接着力が、離型層10と薄膜基板100との接着力よりも強くなり、工程中に薄膜基板が分離しないようにすることができる。
この際、薄膜基板100は、離型層10及び支持基板500と接触するように形成することが好ましい。このように、離型層10及び支持基板500と接触するように薄膜基板100を形成することで、支持基板500と薄膜基板100との接着力が、離型層10と薄膜基板100との接着力よりも強くなり、工程中に薄膜基板が分離しないようにすることができる。
薄膜基板100は、高分子物質からなる高分子基板、又は、超薄膜のガラス基板であってもよい。
ここで、高分子基板は、熱によって曲がったり伸びたりする性質があるため、かかる高分子基板上に、薄膜トランジスタ、発光素子及び導電配線などの薄膜パターンを精密に形成することに困難がある。また、超薄膜ガラス基板は、厚さが50μm〜200μmと薄く、曲げることが可能であるが、移動中に破損する可能性がある。従って、薄膜基板100を支持基板500上に設けた状態で、後続工程を実施する。
薄膜基板100は、図7に示すように、有機発光表示パネル又は液晶表示パネルのような、画素を含む複数の表示パネル300が同時に形成される母基板である。この際、表示パネル300は、母基板に複数で形成された後、それぞれの表示パネルに分離される。この時、離型層10が基板全体に形成される場合、基板剥離現象が発生する可能性があるため、表示パネル300が形成される領域のみに離型層を形成することが好ましい。
従って、母基板上には、形成しようとする表示パネルの数だけ、複数の離型層を形成することが好ましい。離型層10は、支持基板500上に行列をなし、表示パネルは、離型層の境界線内に形成される。
薄膜基板100を高分子基板とする場合、離型層10上に液状の高分子物質を塗布した後、熱硬化する方法で、薄膜基板100を形成することができる。
高分子基板の形成に用いる高分子物質は、スピンコーティング又はノズルプリンティングなどの方法で塗布することができ、必要に応じて塗布及び硬化工程を繰り返し実施することができる。また、高分子基板間に、酸化ケイ素又は窒化ケイ素のようなバッファー層を更に形成することができる。
高分子物質としては、例えば、ポリイミド(polyimide)、ポリカーボネート(polycarbonate)、ポリアクリレート(polyacrilate)、ポリエーテルイミド(polyetherimide)、ポリエーテルスルホン(polyethersulfone)、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terphthalate)、及び、ポリエチレンナフタレート(polyethylene naphthalate)等を使用することができる。上記高分子物質の中で、ポリイミドは、450℃という高い工程温度で使用可能であるため、薄膜トランジスタの製造時に薄膜トランジスタの特性低下を最小化することができる。
次の図4に示すように、薄膜基板100上に複数の画素120を形成する。
画素120は、図8のように薄膜基板100上に形成されており、行列をなしてアレイ(array)状に複数配置される。
画素120は、図8のように薄膜基板100上に形成されており、行列をなしてアレイ(array)状に複数配置される。
図8は、本発明の一実施形態に係る一有機発光パネルの概略的な配置図である。
図8を参照すると、有機発光パネルは、薄膜基板100上に形成されており、複数の画素を含む表示部PAと、画素120と連結した駆動回路を含む駆動部PBと、を含む。
図8を参照すると、有機発光パネルは、薄膜基板100上に形成されており、複数の画素を含む表示部PAと、画素120と連結した駆動回路を含む駆動部PBと、を含む。
表示部PAは、一方向に形成され、走査信号を伝達する第1信号線121と、第1信号線121と交差して映像信号を伝達する第2信号線171と、第1信号線121及び第2信号線171と連結されて映像を表示し、行列をなしてアレイ状に配設された画素120と、を含む。画素120は、第1信号線121及び第2信号線171以外にも、他の信号が印加される多様な信号線と更に連結されていてもよい。
画素120は、第1信号線121及び第2信号線171から信号の伝達を受けて映像を表示するための薄膜トランジスタ及び有機発光素子を含む。
有機発光素子は、駆動部PBによって制御され、駆動信号によって光を放出して画像を表示する。
駆動部PBは、第1信号線121又は第2信号線171と連結されて外部信号をそれぞれ伝達する駆動部400を含む。駆動部400は、ICチップで薄膜基板上に実装されてもよいし、表示部の薄膜トランジスタと共に薄膜基板上に集積されてもよい。
図9を参照して、有機発光表示パネルの画素について更に具体的に説明する。
図9は、本発明の一実施形態に係る有機発光基板の一画素を示す等価回路図である。
図9は、本発明の一実施形態に係る有機発光基板の一画素を示す等価回路図である。
図9に示すように、本実施形態の一実施例に係る表示パネルは、複数の信号線121、171、172と、これらの信号線121、171、172に連結され、行列(matrix)のような形態で(すなわち、マトリックス状に)配列された複数の画素120と、を含む。
第1信号線121は、ゲート信号(又は走査信号)を伝達するゲート線であってもよく、第2信号線171は、データ信号を伝達するデータ線であってもよく、第3信号線172は、駆動電圧Vddを伝達する駆動電圧線であってもよい。
第1信号線121は、第1の方向(図9における横方向)に伸びており、各第1信号線121は互いに略平行である。また、第1信号線121は、第2信号線171及び第3信号線172と交差する。
各画素120は、スイッチング薄膜トランジスタ(switching thin film transistor)Qs、駆動薄膜トランジスタ(driving thin film transistor)Qd、ストレージキャパシタ(storage capacitor)Cst、及び、有機発光素子(Organic Light Emitting Diode)OLED70を含む。
スイッチング薄膜トランジスタQsは、制御端子、入力端子及び出力端子を有しており、制御端子は第1信号線121に連結され、入力端子は第2信号線171に連結され、出力端子は駆動薄膜トランジスタQdに連結されている。スイッチング薄膜トランジスタQsは、第1信号線121に印加される走査信号に応答して、第2信号線171に印加されるデータ信号を駆動薄膜トランジスタQdに伝達する。
駆動薄膜トランジスタQdは、制御端子、入力端子及び出力端子を有しており、制御端子はスイッチング薄膜トランジスタQsに連結され、入力端子は第3信号線172に連結され、出力端子は有機発光素子70に連結されている。駆動薄膜トランジスタQdは、制御端子と出力端子との間にかかる電圧に応じて大きさが異なる出力電流Idを流す。
キャパシタCstは、駆動薄膜トランジスタQdの制御端子と入力端子との間に連結されている。このキャパシタCstは、駆動薄膜トランジスタQdの制御端子に印加されるデータ信号を充電し、スイッチング薄膜トランジスタQsがターンオフ(turn−off)された後もこれを維持する。
有機発光素子70は、駆動薄膜トランジスタQdの出力端子に連結されているアノード(anode)、共通電圧(Vss)に連結されているカソード(cathode)を有する。有機発光素子70は、駆動薄膜トランジスタQdの出力電流Idに応じて強度を変えて発光することで、映像を表示する。
また、薄膜トランジスタQs、Qd、キャパシタCst及び有機発光ダイオードLDの連結関係は、図10のように異なっていてもよく、図9に示した例に限定されるものではない。
図10は、本実施形態の他の実施例に係る有機発光表示パネルの一画素に対する等価回路図である。
図10に示すように、本実施形態の他の実施例に係る有機発光表示パネルの一つの画素120は、複数の信号線121、122、123、124、171、172と、これら複数の信号線に連結されている複数の薄膜トランジスタT1、T2、T3、T4、T5、T6と、ストレージキャパシタ(storage capacitor)Cstと、有機発光素子70と、を含む。
図10に示すように、本実施形態の他の実施例に係る有機発光表示パネルの一つの画素120は、複数の信号線121、122、123、124、171、172と、これら複数の信号線に連結されている複数の薄膜トランジスタT1、T2、T3、T4、T5、T6と、ストレージキャパシタ(storage capacitor)Cstと、有機発光素子70と、を含む。
トランジスタは、駆動トランジスタ(driving thin film transistor)、スイッチングトランジスタ(switching thin film transistor)、補償トランジスタ、初期化トランジスタ、動作制御トランジスタ及び発光制御トランジスタを含む。
以下、説明を容易にするために、説明順に、駆動トランジスタを第1トランジスタT1、スイッチングトランジスタを第2トランジスタT2、補償トランジスタを第3トランジスタT3、初期化トランジスタを第4トランジスタT4、動作制御トランジスタを第5トランジスタT5、発光制御トランジスタを第6トランジスタT6という。
信号線は、走査信号Snを伝達するゲート線121と、第4トランジスタT4に事前走査信号(prior scan signal)Sn−1を伝達する事前ゲート線122と、第5薄膜トランジスタT5及び第6薄膜トランジスタT6に発光制御信号Enを伝達する発光制御線123と、ゲート線121と交差し、データ信号Dmを伝達するデータ線171と、駆動電圧ELVDDを伝達し、データ線171と略平行に形成されている駆動電圧線172と、第1トランジスタT1を初期化する初期化電圧Vintを伝達する初期化電圧線124と、を含む。
第1トランジスタT1の第1ゲート電極G1は、ストレージキャパシタ80の一端Cst1と連結され、第1ソース電極S1は、第5トランジスタT5を経由して駆動電圧線172と連結され、ドレイン電極D1は、第6トランジスタT6を経由して有機発光素子70のアノード(anode)と電気的に連結されている。第1トランジスタT1は、第2トランジスタT2のスイッチング動作によりデータ信号Dmの伝達を受けて、有機発光素子70に駆動電流Idを供給する。
第2トランジスタT2の第2ゲート電極G2はゲート線121と連結され、第2ソース電極S2はデータ線171と連結され、第2ドレイン電極D2は第1トランジスタT1の第1ソース電極S1と連結され、第5トランジスタT5を経由して駆動電圧線172と連結されている。このような第2トランジスタT2は、ゲート線121を通じて伝達を受けた走査信号Snによってターンオン(turn on)して、データ線171に伝達されたデータ信号Dmを第1トランジスタT1の第1ソース電極S1に伝達するスイッチング動作を行う。
第3トランジスタT3の第3ゲート電極G3はゲート線121に連結され、第3ソース電極S3は第1トランジスタT1の第1ドレイン電極D1と連結され、第6トランジスタT6を経由して有機発光素子70のアノード(anode)と連結されている。第3ドレイン電極D3は、ストレージキャパシタ80の一端Cst1、第4トランジスタT4の第4ドレイン電極D4及び第1トランジスタT1の第1ゲート電極G1と共に連結されている。このような第3トランジスタT3は、ゲート線121を通じて伝達された走査信号Snによってターンオンして、第1トランジスタT1のゲート電極G1とドレイン電極D1とを互いに連結して、第1トランジスタT1をダイオード連結させる。
第4トランジスタT4の第4ゲート電極G4は事前ゲート線122と連結され、第4ソース電極S4は初期化電圧線124と連結され、第4ドレイン電極D4はストレージキャパシタ80の一端Cst1、第3トランジスタT3の第3ドレイン電極D3及び第1トランジスタT1の第1ゲート電極G1と共に連結されている。このような第4トランジスタT4は、事前ゲート線122を通じて伝達された事前走査信号Sn−1によってターンオンして、初期化電圧Vintを第1トランジスタT1の第1ゲート電極G1に伝達して第1トランジスタT1の第1ゲート電極G1の電圧を初期化させる初期化動作を行う。
第5トランジスタT5の第5ゲート電極G5は、発光制御線123と連結され、第5トランジスタT5の第5ソース電極S5は、駆動電圧線172と連結され、第5トランジスタT5の第5ドレイン電極D5は、第1トランジスタT1の第1ソース電極S1及び第2トランジスタT2の第2ドレイン電極D2と連結されている。
第6トランジスタT6の第6ゲート電極G6は、発光制御線123と連結され、第6トランジスタT6の第6ソース電極S6は、第1トランジスタT1の第1ドレイン電極D1及び第3トランジスタT3の第3ソース電極S3と連結され、第6トランジスタT6の第6ドレイン電極D6は、有機発光素子70のアノード(anode)と電気的に連結されている。このような第5トランジスタT5及び第6トランジスタT6は、発光制御線123を通じて伝達された発光制御信号Enにより同時にターンオンして、駆動電圧ELVDDを有機発光素子70に伝達して、有機発光素子70に駆動電流Idが流れる。
ストレージキャパシタCstの他端Cst2は、駆動電圧線172と連結され、有機発光素子70のカソード(cathode)は、共通電圧ELVSSと連結されている。これにより、有機発光素子70は、第1トランジスタT1から駆動電流Idの伝達を受けて発光することで、画像を表示する。
このように構成された画素回路において、第1トランジスタT1は、走査信号Snによってデータ信号Dmに対応する電圧をストレージキャパシタCstに充電し、ストレージキャパシタCstに充電された電圧に対応する電流を有機発光素子70に提供する。この時、第1トランジスタT1は、時間が経過するにつれて閾値電圧(threshold voltage)が変化し得る。そのため、第3トランジスタT3は、走査信号Snによって第1トランジスタT1をダイオード構造で連結することで、閾値電圧Vthが補償されるようにする。
以下、本発明の図9の一実施例に係る有機発光表示パネルの一画素回路の具体的な動作過程を、詳しく説明する。
まず、初期化期間の間に以前ゲート線122を通じてローレベル(low level)の事前走査信号Sn−1が供給される。以下、ローレベルの事前走査信号Sn−1に対応して第4トランジスタT4がターンオンし、初期化電圧線124から第4トランジスタT4を通じて初期化電圧Vintが第1トランジスタT1の第1ゲート電極に連結され、初期化電圧Vintによって第1トランジスタT1が初期化される。
まず、初期化期間の間に以前ゲート線122を通じてローレベル(low level)の事前走査信号Sn−1が供給される。以下、ローレベルの事前走査信号Sn−1に対応して第4トランジスタT4がターンオンし、初期化電圧線124から第4トランジスタT4を通じて初期化電圧Vintが第1トランジスタT1の第1ゲート電極に連結され、初期化電圧Vintによって第1トランジスタT1が初期化される。
この後、データプログラミング期間中にゲート線121を通じてローレベルの走査信号Snが供給される。すると、ローレベルの走査信号Snに対応して、第2トランジスタT2及び第3トランジスタT3がターンオンされる。
この時、第1トランジスタT1は、ターンオンされた第3トランジスタT3によってダイオード連結され、順方向にバイアスされる。
すると、データ線171から供給されたデータ信号Dmで駆動トランジスタT1の閾値電圧Vthほど減少した補償電圧Dm+Vth(Vthは(−)の値)が、第1トランジスタT1の第1ゲート電極に印加される。
ストレージキャパシタCstの両端には、駆動電圧ELVDDと補償電圧Dm+Vthが印加され、ストレージキャパシタCstには、両端電圧差に対応する電荷が貯蔵される。この後、発光期間の間に発光制御線123から供給される発光制御信号Enが、ハイレバルからローレベルに変更される。すると、発光期間の間にローレベルの発光制御信号Enによって、第5トランジスタT5及び第6トランジスタT6がターンオンされる。
すると、第1トランジスタT1の第1ゲート電極G1の電圧と駆動電圧ELVDDとの間の電圧差による駆動電流Idが発生し、第6トランジスタT6を通じて駆動電流Idが有機発光素子70に供給される。発光期間の間にストレージキャパシタCstによって第1トランジスタT1のゲート−ソース電圧Vgsは、「(Dm+Vth)−ELVDD」に維持され、第1トランジスタT1の電流−電圧の関係によると、駆動電流Idは、ソース−ゲート電圧で閾値電圧を差し引いた値の自乗「(Dm−ELVDD)2」に比例する。従って、駆動電流Idは、駆動トランジスタT1の閾値電圧Vthに関係なく決定される。
以下、このような等価回路を有する一画素の層間構成について、図11を参照して具体的に説明する。図11は、図9に示した有機発光表示パネルの一画素の断面図である。
本発明の一実施例に係る有機発光表示パネルの一画素のスイッチングトランジスタと駆動薄膜トランジスタは、層間構成が類似しているので、駆動トランジスタを中心として説明する。
本発明の一実施形態に係る有機発光表示パネルの一画素は、薄膜基板100上に位置するバッファー層120と、バッファー層120上に位置する半導体135と、を含む。
バッファー層120は、酸化ケイ素SiO2もしくは窒化ケイ素SiNxの単層、又は、窒化ケイ素SiNxと酸化ケイ素SiO2とが積層された複数層の構造で、形成されることができる。バッファー層120は、不純物又は水分のように不要な成分の浸透を防止すると同時に、表面を平坦化する役割を有する。
バッファー層120上には、多結晶ケイ素からなる半導体135が形成されている。半導体135は、例えば450Å(45nm)以上の厚さである。
半導体135は、チャンネル領域1355と、チャンネル領域1355の両側にそれぞれ形成されたソース領域1356及びドレイン領域1357と、に区分される。半導体135のチャンネル領域1355は、不純物がドーピングされない多結晶ケイ素、つまり、真性半導体(intrinsic semiconductor)である。半導体135のソース領域1356及びドレイン領域1357は、導電性不純物がドーピングされた多結晶ケイ素、つまり、不純物半導体(impurity semiconductor)である。
ソース領域1356及びドレイン領域1357にドーピングされる不純物は、p型不純物及びn型不純物のいずれか一つである。
半導体135上には、ゲート絶縁膜140が形成されている。ゲート絶縁膜140は、テトラエトキシシラン(tetra ethyl ortho silicate)TEOS、窒化ケイ素及び酸化ケイ素の少なくともいずれか一つを含む単層又は複数層である。
ゲート絶縁膜140上には、ゲート電極155が形成されている。
ゲート電極155は、Al、Ti、Mo、Cu、Ni又はこれらの合金のように、低抵抗物質又は腐食に強い物質を、単層又は複数層で形成する。ゲート電極155は、例えば、Ti/Cu/Ti、Ti/Ag/Ti、Mo/Al/Moの三重層である。
ゲート電極155は、Al、Ti、Mo、Cu、Ni又はこれらの合金のように、低抵抗物質又は腐食に強い物質を、単層又は複数層で形成する。ゲート電極155は、例えば、Ti/Cu/Ti、Ti/Ag/Ti、Mo/Al/Moの三重層である。
ゲート電極155上には、第1層間絶縁膜160が形成されている。
第1層間絶縁膜160は、ゲート絶縁膜140と同様に、テトラエトキシシラン(tetra ethyl ortho silicate)TEOS、窒化ケイ素又は酸化ケイ素などにより、単層又は複数層で形成される。
第1層間絶縁膜160は、ゲート絶縁膜140と同様に、テトラエトキシシラン(tetra ethyl ortho silicate)TEOS、窒化ケイ素又は酸化ケイ素などにより、単層又は複数層で形成される。
第1層間絶縁膜160上には、ソース電極176及びドレイン電極177が形成され、ソース電極176及びドレイン電極177は、接触孔166、167を介してソース領域1356及びドレイン領域1357とそれぞれ連結されている。
ソース電極176及びドレイン電極177は、Al、Ti、Mo、Cu、Ni又はこれらの合金のように、低抵抗物質又は腐食に強い物質を、単層又は複数層で形成する。ソース電極176及びドレイン電極177は、例えば、Ti/Cu/Ti、Ti/Ag/Ti、Mo/Al/Moの三重層である。
ゲート電極155、ソース電極176及びドレイン電極177は、半導体135と共にそれぞれ薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)をなす。薄膜トランジスタのチャンネル(channel)は、それぞれソース電極176とドレイン電極177との間の半導体135に形成される。
ソース電極176及びドレイン電極177上には、第2層間絶縁膜180が形成されている。
第2層間絶縁膜180は、第1層間絶縁膜と同様に、テトラエトキシシラン(tetra ethyl ortho silicate)TEOS、窒化ケイ素又は酸化ケイ素などにより、単層又は複数層で形成される。
第2層間絶縁膜180は、第1層間絶縁膜と同様に、テトラエトキシシラン(tetra ethyl ortho silicate)TEOS、窒化ケイ素又は酸化ケイ素などにより、単層又は複数層で形成される。
第2層間絶縁膜180上には、第1電極710が形成されている。第1電極710は、図9の有機発光素子のアノード電極である。
本発明の一実施形態では、第2層間絶縁膜180を挟んで、ドレイン電極177と第1電極710とが接触孔を介して連結されているが、ドレイン電極177と第1電極710は、一体形で形成されてもよい。
第2層間絶縁膜180上には、第1電極710を露出する開口部195を有する画素定義膜190が形成されている。
画素定義膜190は、第1電極710を露出する開口部195を有する。画素定義膜190は、ポリアクリール系(polyacrylates)又はポリイミド系(polyimides)等の樹脂と、シリカ系の無機物などを含んで構成されてもよい。
開口部195の第1電極710上には、有機発光層720が形成されている。
有機発光層720は、低分子有機物又はPEDOT(Poly 3,4−ethylenedioxythiophene)等の高分子有機物からなる。また、有機発光層720は、正孔注入層(Hole Injection Layer:HIL)、正孔輸送層(Hole Transporting Layer:HTL)、電子輸送層(Electron Transporting Layer:ETL)、及び、電子注入層(Electron Injection Layer:EIL)のいずれか一つ以上と、発光層と、を含む多重膜で形成される。これらを全て含む場合、正孔注入層が正極の第1電極710上に配置され、かかる正孔注入層上に、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層が順次積層される。
有機発光層720は、低分子有機物又はPEDOT(Poly 3,4−ethylenedioxythiophene)等の高分子有機物からなる。また、有機発光層720は、正孔注入層(Hole Injection Layer:HIL)、正孔輸送層(Hole Transporting Layer:HTL)、電子輸送層(Electron Transporting Layer:ETL)、及び、電子注入層(Electron Injection Layer:EIL)のいずれか一つ以上と、発光層と、を含む多重膜で形成される。これらを全て含む場合、正孔注入層が正極の第1電極710上に配置され、かかる正孔注入層上に、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層が順次積層される。
有機発光層720は、赤色有機発光層、緑色有機発光層及び青色有機発光層が、赤色画素、緑色画素及び青色画素のそれぞれに積層されており、各画素に、赤色色フィルタ、緑色色フィルタ及び青色色フィルタを形成することで、カラー画像を実現することができる。他の例として、白色を発光する白色有機発光層を赤色画素、緑色画素及び青色画素の全てに形成し、各画素に、それぞれ赤色色フィルタ、緑色色フィルタ及び青色色フィルタを形成して、カラー画像を実現することもできる。
本発明の実施形態に係る有機発光層720は、赤色画素、青色画素及び緑色画素の積層構造が同一であるため、それぞれの個別画素、つまり、赤色画素、緑色画素及び青色画素に有機発光層を蒸着するための蒸着マスクを使用しなくても良い。
他の例で説明した白色有機発光層は、一つの有機発光層で形成できることは当然のことであり、複数個の有機発光層を積層して白色を発光するようにした構成も含む。例として、少なくとも一つのイエロー有機発光層と少なくとも一つの青色有機発光層とを組み合わせて白色発光を可能にした構成や、少なくとも一つのシアン有機発光層と少なくとも一つの赤色有機発光層とを組み合わせて白色発光を可能にした構成や、少なくとも一つのマゼンタ有機発光層と少なくとも一つの緑色有機発光層とを組み合わせて白色発光を可能にした構成なども含むことができる。
以下、上記の有機発光表示パネルを製造する方法について、図12〜図16と、先だって説明した図11とを参照して、具体的に説明する。
図12〜図16は、本発明の一実施形態に係る一有機発光表示パネルの一画素を製造する方法を順に示した断面図である。
まず、図12に示すように、薄膜基板100上にバッファー層120を形成する。バッファー層120は、窒化ケイ素又は酸化ケイ素で形成される。
バッファー層120上に非晶質ケイ素膜を形成した後、脱水素化工程を進行する。
脱水素化工程は、非晶質ケイ素膜内に含まれている水素の量を減少させて、後続工程時に水素による膜破れ現象などを防止するためのもので、450℃の温度で1時間実施される。
脱水素化工程は、非晶質ケイ素膜内に含まれている水素の量を減少させて、後続工程時に水素による膜破れ現象などを防止するためのもので、450℃の温度で1時間実施される。
以後、非晶質ケイ素膜をエキシマレーザアニーリング(Eximer Laser Annealing:ELA)工程で結晶化して、多結晶ケイ素膜を形成する。
次いで、多結晶ケイ素膜をパターニングして、半導体135を形成する。
次に、図13に示すように、半導体135上にゲート絶縁膜140を形成する。ゲート絶縁膜140は、窒化ケイ素又は酸化ケイ素で形成される。
そして、ゲート絶縁膜140上に金属膜を積層した後、パターニングしてゲート電極155を形成する。
ゲート電極155をマスクとして半導体135に導電型不純物をドーピングし、ソース領域、ドレイン領域及びチャンネル領域を形成する。導電型不純物は、インジウム(In)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、ガリウム(Ga)等のP型半導体物質、又は、リン(P)、砒素(As)、アンチモン(Sb)等のN型半導体物質である。
以後、導電型不純物を活性化するために、450℃の温度で1時間の間、活性化工程を実施する。
次、図14に示すように、ゲート電極155上に第1層間絶縁膜160を形成した後、ソース領域及びドレイン領域を露出する接触孔166、167を形成する。
次に、図15に示すように、第1層間絶縁膜160上に金属膜を形成した後パターニングして、接触孔166、167を介してソース領域及びドレイン領域と連結するソース電極176及びドレイン電極177を形成する。
以後、350℃で30分間の間熱処理を実施する。この時、第1層間絶縁膜160の水素によって多結晶ケイ素膜に水素パッシベーションが実施される。
次に、図16に示すように、ソース電極及びドレイン電極上に、第2層間絶縁膜180を形成し、第2層間絶縁膜上にITO/Ag/ITOを蒸着した後、パターニングして第1電極710を形成する。
そして、第1電極710上に、第1電極710を露出する開口部195を有する画素定義膜190を形成する。
次に、図11に示すように、開口部195内に有機発光層720を形成し、有機発光層720上に第2電極730を形成する。
再び、図1及び図4に示すように、画素上に封止部材130を形成する。図4では、説明の便宜上、画素120を含む有機発光表示パネルを一つの層に概略化して示した。
封止部材130は、複数の層からなり、無機膜及び有機膜の少なくともいずれか一つを含んでもよく、交互に繰り返し積層されてもよい。無機膜は、アルミニウム酸化物又はシリコーン酸化物を含んでもよく、有機膜は、エポキシ系高分子、アクリレート系高分子、ウレタンアクリレート系高分子などを含んでもよい。
無機膜は、外部の水分と酸素とが発光素子に浸透することを防止する。有機膜は、無機膜の内部ストレスを緩和させたり、無機膜の微細クラック及びピンホールなどを満たしたりする役割を有する。前述した無機膜と有機膜の構成物質は、単なる例示であり、前述した物質に限定されず、本技術分野に従事する者に公知の多様な種類の無機膜と有機膜を使用することができる。
封止部材130は、画素120を覆って有機発光素子が外部に露出しないようにする。
画素120を含む有機発光基板と薄膜基板100との間には、バリア膜(図示せず)が位置してもよい。バリア膜は、外部から水分や酸素のような不要な成分が画素120に流入することを遮断する。バリア膜は、有機膜及び無機膜の少なくともいずれか一つを含んでもよく、交互に繰り返し積層されたものであってもよい。
画素120を含む有機発光基板と薄膜基板100との間には、バリア膜(図示せず)が位置してもよい。バリア膜は、外部から水分や酸素のような不要な成分が画素120に流入することを遮断する。バリア膜は、有機膜及び無機膜の少なくともいずれか一つを含んでもよく、交互に繰り返し積層されたものであってもよい。
以後、図5に示すように、レーザ又はホイールスクライビング(wheel scribing)工程を利用して、封止部材及び薄膜基板を切断した後、支持基板500から薄膜基板100を含む表示パネル300を分離する。一方、図8のように、薄膜基板上に複数の離型層を形成する場合、複数の表示パネルに分離される。
この時、隣接する離型層間Kの薄膜基板と支持基板は、強力に結合しているので、離型層上に位置する薄膜基板と支持基板を切断する。
本発明の一実施形態のように離型層を形成すると、従来、支持基板を分離するために薄膜基板にレーザを照射する工程を実施せずとも、支持基板500から薄膜基板100を容易に分離することができる。
つまり、本発明の一実施形態では、離型層が表示パネルに対応する部分のみに形成され、隣接する表示パネルと表示パネルとの間には離型層が位置しない。このように離型層が位置しない部分には、母基板と支持基板が接触して強く結合されるので、高温工程でも母基板と支持基板が分離しない。
また、画素の薄膜トランジスタを形成する工程は、脱水素化工程、導電型不純物活性化工程及び結晶化工程などのように少なくとも300℃以上の高温工程を多数回実施されることがあるが、本発明のように離型層を形成すれば、高温工程を多数回実施しても、母基板と支持基板が分離しない。
従って、工程中に薄膜基板と支持基板の剥離なしに表示パネルを製造することができ、各表示パネルの分離時には表示パネル下に離型層が位置するので、支持基板と表示パネルの薄膜基板が容易に分離されることができる。
一方、従来は、ガラス基板のような剛性を有する支持基板上に高分子基板又は超薄膜ガラス基板を付着し、薄膜トランジスタを含む表示パネルを形成する。そして、最終ステップにおいて、高分子基板又は超薄膜ガラス基板と支持基板とを、レーザを利用して分離させる。この時、アブレーション(ablation)を利用することで、レーザによりアブレーションが発生した部分の基板透明度が、発生しなかった基板より劣る。
しかし、本発明では、レーザのアブレーションを利用して分離しないため、表示パネルの薄膜基板の透明度が劣ったりしない。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
10 離型層
70 有機発光素子
100 薄膜基板
120 画素
121 第1信号線
171 第2信号線
172 第3信号線
200 有機発光基板
300 表示パネル
400 駆動部
500 支持基板
70 有機発光素子
100 薄膜基板
120 画素
121 第1信号線
171 第2信号線
172 第3信号線
200 有機発光基板
300 表示パネル
400 駆動部
500 支持基板
Claims (10)
- 支持基板上に離型層を形成するステップと、
前記離型層上に薄膜基板を形成するステップと、
前記薄膜基板上に画素及び封止部材を形成するステップと、
前記薄膜基板から前記支持基板を分離するステップと、
を含み、
前記離型層は、シロキサンとポリイミドシランとを混合して形成される、表示パネルの製造方法。 - 前記シロキサンとポリイミドシランとは、シロキサン:ポリイミドシラン=8:2〜98:2の質量比で混合される、請求項1に記載の表示パネルの製造方法。
- 前記シロキサンは、ガラス状シリコーンである、請求項1又は2に記載の表示パネルの製造方法。
- 前記画素を形成するステップは、
前記薄膜基板上に非晶質ケイ素膜を形成するステップと、
前記非晶質ケイ素膜を結晶化して多結晶ケイ素膜を形成するステップと、
前記多結晶ケイ素膜をパターニングして半導体を形成するステップと、
前記半導体上にゲート絶縁膜を形成するステップと、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するステップと、
前記ゲート電極をマスクとして前記半導体に導電型不純物をドーピングし、ソース領域及びドレイン領域を形成するステップと、
前記ゲート電極上に、前記ソース領域及びドレイン領域をそれぞれ露出する接触孔を有する層間絶縁膜を形成するステップと、
前記層間絶縁膜上に、前記接触孔を介して前記ソース領域及びドレイン領域とそれぞれ連結するソース電極及びドレイン電極を形成するステップと、
を含む、請求項1〜3の何れか1項に記載の表示パネルの製造方法。 - 前記ソース領域及びドレイン領域を形成するステップは、前記導電型不純物を活性化するステップを含み、
前記導電型不純物を活性化するステップは、300℃以上の温度で実施される、請求項4に記載の表示パネルの製造方法。 - 前記導電型不純物を活性化するステップは、450℃の温度で1時間実施される、請求項5に記載の表示パネルの製造方法。
- 前記画素を形成するステップは、前記ドレイン電極と連結する有機発光素子を形成するステップを更に含む、請求項4〜6の何れか1項に記載の表示パネルの製造方法。
- 前記薄膜基板を形成するステップにおいて、
前記薄膜基板は、前記離型層及び前記支持基板と接触するように形成される、請求項1〜7の何れか1項に記載の表示パネルの製造方法。 - 前記支持基板を分離するステップでは、
前記薄膜基板と前記離型層とが接触する領域の前記封止部材及び前記薄膜基板を切断することで分離する、請求項1〜8の何れか1項に記載の表示パネルの製造方法。 - 前記薄膜基板は、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートの少なくとも何れか一つを含む高分子基板と、超薄膜ガラス基板と、の少なくとも何れか一つを含む、請求項1〜9の何れか1項に記載の表示パネルの製造方法。
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