JP3203749U - 表示パネル - Google Patents

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Abstract

【課題】能動層への光線の照射を効果的に遮断でき、TFTの電気特性を改善又は維持することが可能な表示パネルを提供する。【解決手段】表示パネルは、基板100と、基板100上に配置される第1遮光層102aと、第1遮光層102a上に配置される半導体層106と、半導体層106上に配置される絶縁層108と、絶縁層108上に配置されるゲート線110と、半導体層106を露出させるように絶縁層108を貫通する接触孔113と、絶縁層108上に配置され、接触孔113を通じて半導体層106に電気的に接続される金属層114bと、を含み、第1遮光層102aは、金属層114bと重なり、ゲート線110の延伸方向に対して実質的に垂直な第1方向に第1の幅を有する重畳領域を有し、第1方向において、金属層114bのゲート線110に近いエッジ114’と接触孔113の底部との間の最短距離を第2の幅とし、第1の幅と第2の幅との比の値が0.2〜0.8の範囲にある。【選択図】図2

Description

本考案は、表示パネルに関し、特に、画素セルを有する表示パネルに関するものである。
表示装置(例えば、液晶ディスプレイ(liquid crystal display,LCD)、アクティブマトリクス有機ELディスプレイ(active matrix organic light−emitting display,AMOLED))は、通常、例えば、ノートパソコン、携帯情報端末(personal digital assistants,PDA)、電子ブックリーダー(e−book reader)、プロジェクタ、携帯電話などの電子装置に搭載される。
一般に、表示パネルでは、画素領域のスイッチ素子として、薄膜トランジスタ(thin film transistor,TFT)を用いたものが知られている。また、周辺回路領域(即ち、駆動回路領域)もTFTにより構成されたCMOS回路を用いる必要がある。能動層として用いられる材料に基づいて、アモルファスシリコン(a−Si)TFTとポリシリコン(poly−Si)TFTに分類される。アモルファスシリコンTFTに比べ、ポリシリコンTFTは、高キャリア移動度、駆動回路の高集積化の利点を有し、高速化が求められる製品によく用いられる。そのため、低温ポリシリコン(low temperature polysilicon,LTPS)は、ディスプレイ技術の新しい応用となっている。
画素領域のスイッチ素子として用いられる薄膜トランジスタは、通常、トップゲート(top gate)構造又はボトムゲート(bottom gate)構造を有している。トップゲート型薄膜トランジスタを有する表示パネルにおいて、バックライトモジュールからの光線が、表示装置の下基板(例えば、TFT基板)を通過してゲートの下方の能動層を照射するため、能動層にリーク電流が生じ、薄膜トランジスタの電気特性が低下するという問題があった。この問題を解決するために、能動層の下方に遮光層を配置することが考えられる。しかし、この場合、遮光層は、バックライトモジュールからの散乱光を効果的に遮断できず、薄膜トランジスタの電気特性を維持することができない。
したがって、ゲートの下方の能動層への光線の照射を効果的に遮断することができ、TFTの電気特性を改善又は維持することが可能な表示パネルの開発が強く望まれている。
本考案の一実施形態に係る表示パネルは、基板と、基板上に配置される第1遮光層と、第1遮光層上に配置される半導体層と、半導体層上に配置される絶縁層と、絶縁層上に配置されるゲート線と、半導体層を露出させるように絶縁層を貫通する接触孔と、絶縁層上に配置され、接触孔を通じて半導体層に電気的に接続される金属層と、を含み、第1遮光層は、金属層と重なり、ゲート線の延伸方向に対して実質的に垂直な第1方向に第1の幅を有する重畳領域を有し、第1方向において、金属層のゲート線に近いエッジと接触孔の底部との間の最短距離を第2の幅とし、第1の幅と第2の幅との比の値が0.2〜0.8の範囲にある。
本考案の他の実施形態に係る表示パネルは、基板と、基板上に配置される第1遮光層と、第1遮光層上に配置される半導体層と、半導体層上に配置される絶縁層と、絶縁層上に配置されるゲート線と、半導体層を露出させるように絶縁層を貫通する接触孔と、絶縁層上に配置され、接触孔を通じて半導体層に電気的に接続される金属層と、を含み、ゲート線は、半導体層と重なり、ゲート線の延伸方向に対して実質的に垂直な第1方向に延びる突出部を有し、第1遮光層は、金属層と重なり、ゲート線の延伸方向に対して実質的に平行な第2方向に第1の幅を有する重畳領域を有し、第2方向において、金属層の突出部に近いエッジと、接触孔の底部との間の最短距離を第2の幅とし、第1の幅と第2の幅との比の値が0.2〜0.8の範囲にある。
本考案の一実施例に係る表示パネルに用いられる画素セルを示す概略平面図である。 図1の2−2’線の概略断面図である。 本考案の一実施例に係る表示パネルに用いられる画素セルを示す概略底面図である。 本考案の一実施例に係る表示パネルに用いられる画素セルを示す概略底面図である。 本考案の一実施例に係る表示パネルに用いられる画素セルを示す概略底面図である。
本考案の目的、特徴並びに考案の効果をより詳細に理解させるため、以下、好適な実施例及び添付の図面により、本考案の技術的事項をより詳細に説明する。なお、本考案は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
図1及び図2を参照する。図1は、本考案の一実施例に係る表示パネルに用いられる画素セル10を示す概略平面図である。図2は、図1の2−2’線の概略断面図である。一実施例において、画素セル10は、液晶表示パネルに適用可能である。画素セル10は、基板100と、第1遮光層102aと、第2遮光層102bと、半導体層106と、絶縁層108と、接触孔113と、一対のゲート線110と、一対のデータ線114aと、金属層114bとを含んでいる。基板100は、一対のゲート線110及び一対のデータ線114aによって定義された画素領域Pを有している。ここで、図面を簡単にするために、図1には、一対のデータ線114a及び一本のゲート線110のみが示されている。なお、基板100は、表示パネルのTFT基板として用いられ、例えばガラス、石英、プラスチックなどの透明材料により構成されてもよい。
第1遮光層102a及び第2遮光層102b(図2には示されていない)は、基板100上に配置されている。第1遮光層102aは、ゲート線110と重なる重畳領域を有し、第2遮光層102bの一部は、データ線114aとゲート線110とが互いに交差する領域と重なっている。本実施例において、第1遮光層102a及び第2遮光層102bは、表示パネルにおけるバックライトモジュール(図示せず)からの光線を遮蔽するために用いられ、金属材料や他の非透光性材料で形成されてもよい。
本実施例において、画素セル10は、基板100上に配置されるとともに第1遮光層102a及び第2遮光層102bを覆う緩衝層104(図1には示されていない)をさらに含んでいる。本実施例において、緩衝層104は、単一層又は多重層構造であってもよく、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素又はこれら材料の組合せを含んでいる。
半導体層106は、緩衝層104上に配置され、薄膜トランジスタ(即ち、画素セル10のスイッチ素子)の能動層として用いられる。また、半導体層106の一部は、第1遮光層102aと重なり、半導体層106の他の一部は、第2遮光層102bと重なっている。一実施例において、半導体層106は、低温ポリシリコン(low temperature polysilicon,LTPS)を含んでもよい。
絶縁層108は、緩衝層104上に配置され、半導体層106を覆い、薄膜トランジスタのゲート誘電体層として用いられる。本実施例において、絶縁層108は、単一層又は多重層構造であってもよく、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ハフニウム酸窒化物(HfON)、又はこれらの組合せを含んでもよい。
ゲート線110は、絶縁層108上に配置され、薄膜トランジスタのゲート電極として用いられる。また、ゲート線110の一部は、半導体層106及び第1遮光層102aと重なり、ゲート線110の他の一部は、半導体層106及び第2遮光層102bと重なっている。一実施例において、ゲート線110は、モリブデン、アルミニウム、銅、チタン又はこれらの組合せ、或いは他の適切な電極材料により構成されてもよい。
本実施例において、画素セル10は、絶縁層108上に配置されるとともに、ゲート線110を覆うように配置される層間誘電体(interlayer dielectric,ILD)層112(図1には示されていない)をさらに含んでいる。本実施例において、接触孔113は、半導体層106を露出させるように、層間誘電体層112及び絶縁層108を貫通する。また、本実施例において、層間誘電体層112は、単一層又は多重層構造であってもよく、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、又はこれらの組合せを含んでいる。
データ線114aは、層間誘電体層112上に配置され、ゲート線110の上方に位置している。各データ線114aは、各ゲート線110と交差する領域を有している。また、図1に示すように、第2遮光層102bの一部は、データ線114aとゲート線110とが互いに交差する領域と重なっている。
金属層114bは、層間誘電体層112及び絶縁層108上に配置され、接触孔113の側壁及び底部にコンフォーマルに延びている。これにより、金属層114bは、接触孔113を通じて接触孔113から露出された半導体層106に電気的に接続されている。一実施例において、金属層114bは、データ線114aと同一材料層で構成されてもよく、例えば、モリブデン、アルミニウム、銅、チタン又はこれらの組合せが挙げられる。
本実施例において、図1及び図2に示すように、第1遮光層102aは、金属層114bと重なる重畳領域を有している。この重畳領域によって、第1遮光層102aが半導体層106へのバックライトモジュール(図示せず)からの散乱光の照射を遮断することに寄与し、さらに、散乱光に起因する半導体層106内に形成されたリーク電流を改善又は低減することができる。ただし、この重畳領域が小さすぎる場合、金属層114bによって、第1遮光層102aが半導体層106へのバックライトモジュール(図示せず)からの散乱光の照射を遮断することに効果的に寄与することができなくなる。一方、この重畳領域が大きすぎる場合、あまりに大きい寄生容量(parasitic capacitor)が生じてしまう。
本実施例において、図1に示すように、金属層114bは、ゲート線110のエッジ110’の近くに位置するエッジ114’を有している。また、上述した重畳領域は、第1方向D1(第1方向D1は、ゲート線110の延伸方向に対して実質的に垂直となり、延伸方向は、第2方向D2に実質的に平行となる)に第1の幅Aを有している。また、第1方向D1において、金属層114bのエッジ114’と、接触孔113の底部との間の最短距離を第2の幅Bとする場合には、第1の幅Aと第2の幅Bとの比の値が0.2〜0.8の範囲にある。
本実施例において、画素セル10は、平坦化層116及び接触孔117(図1には示されていない)をさらに含んでいる。平坦化層116は、層間誘電体層112上に配置され、データ線114a及び金属層114bを覆い、接触孔113内に埋め込まれている。また、接触孔117は、金属層114bを露出させるように平坦化層116を貫通している。一実施例において、平坦化層116は、例えば、パーフルオロアルコキシポリマー樹脂(perfluoroalkoxy(PFA) polymer resin)の絶縁材料を含んでもよい。
本実施例において、画素セル10は、下層透明電極118と、上層透明電極124と、下層透明電極118と上層透明電極124との間に位置するパッシベーション層120(図1には示されていない)をさらに含んでいる。本実施例において、下層透明電極118は、平坦化層116上に配置され、画素セル10の共通電極として用いられている。また、パッシベーション層120は、平坦化層116上に配置され、接触孔117内に金属層114bを露出させる接触孔121が形成されるように、下層透明電極118及び接触孔117の側壁を覆っている。上層透明電極124は、パッシベーション層120上に配置され、接触孔121を通じて接触孔121の底部から露出された金属層114bに電気的に接続され、且つ、パッシベーション層120によって下層透明電極118から電気的に隔離されている。上層透明電極124は、画素セル10の画素電極として用いられている。本実施例において、下層透明電極118及び上層透明電極124は、透明導電材料(例えば、インジウムスズ酸化物(ITO)又はインジウム亜鉛酸化物(IZO))で構成されてもよい。また、パッシベーション層120は、窒化ケイ素で構成されてもよい。
他の実施例において、下層透明電極118は、平坦化層116上に配置され、接触孔117を通じて接触孔117の底部から露出された金属層114bに電気的に接続され、画素セル10の画素電極として用いられている。そして、パッシベーション層120は、下層透明電極118を覆っている。上層透明電極124は、パッシベーション層120上に配置され、画素セル10の共通電極とし、パッシベーション層120によって下層透明電極118から電気的に隔離されている。
図3Aは、本考案の一実施例に係る表示パネルに用いられる画素セルを示す概略底面図であり、図1の構成と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。本実施例において、画素セル10’の構造は、図1に示す画素セル10の構造に類似している。その相違点は、第1遮光層102aの面積を小さくするために、画素セル10’の第1遮光層102aが互いに対向して内向き凹入状の2つのエッジを有する点である。例えば、第1遮光層102aは、ゲート線110と重な重畳領域を有し、重畳領域は、ゲート線110の互いに対向するエッジ110’と重なる2つの重畳線分111a’(点線で示している)と、2つの重畳線分111a’間に位置する第1中央領域111aとを有している。第1遮光層102aの2つの重畳線分111a’のうち一方は、第2方向D2に第1の長さL1を有し、第1中央領域111aは、第2方向D2に第2の長さL2を有し、第1の長さL1が第2の長さL2より大きい。そうすると、第1遮光層102aとゲート線110との間の寄生容量を効果的に低減することができる。他の実施例において、第2遮光層102b(図示せず)は、第1遮光層102aと同一又は類似の外形や輪郭を有してもよい。
図3Bは、本考案の一実施例に係る表示パネルに用いられる画素セルを示す概略底面図であり、図1の構成と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。本実施例において、画素セル10”の構造は、図1に示す画素セル10の構造に類似している。その相違点は、第1遮光層102aの面積を小さくするために、画素セル10”の第1遮光層102aが互いに対向して内向き凹入状の2つのエッジを有する点である。例えば、第1遮光層102aは、半導体層106と重な重畳領域を有し、重畳領域は、半導体層106の互いに対向するエッジ106’と重なる2つの重畳線分111b’(点線で示す)と、2つの重畳線分111b’間に位置する第2中央領域111bとを有している。第1遮光層102aの2つの重畳線分111b’のうちの一方は、第1方向D1に第3の長さL3を有し、第2中央領域111bは、第1方向D1に第4の長さL4を有し、第3の長さL3が第4の長さL4より大きい。そうすると、第1遮光層102aと半導体層106との間の寄生容量を効果的に低減することができる。他の実施例において、第2遮光層102b(図示せず)は、第1遮光層102aと同一又は類似な外形を有してもよい。
特に、図1に示す画素セル10において、第1遮光層102a及び/又は第2遮光層102bは、重畳線分111a’、第1中央領域111a(図3Aに示す)、重畳線分111b’及び第2中央領域111b(図3Bに示す)を有してもよい。この場合、第1の長さL1が第2の長さL2より大きく、第3の長さL3が第4の長さL4より大きい。
図4は、本考案の一実施例に係る表示パネルに用いられる画素セルを示す概略底面図であり、図1の構成と同一又は類似の構成については同一又は類似の符号を付し、説明を省略する。本実施例において、画素セル20の構造は、図1に示す画素セル10の構造に類似しており、基板と、第1遮光層202aと、第2遮光層202bと、半導体層と、絶縁層と、接触孔113と、一対のゲート線210と、一対のデータ線114aと、金属層とを含んでいる。基板(図示せず)は、一対のゲート線210及び一対のデータ線114aによって定義された画素領域Pを有している。ここで、図面を簡単にするために、図4には、一対のデータ線114a及び一本のゲート線210のみが示されている。
本実施例において、ゲート線210は、半導体層206と重なる突出部220(ゲート電極ともいう)を有している点で、図1に示すゲート線110と相違している。突出部220は、第1方向D1(ゲート線210の延伸方向に対して実質的に垂直となる)に延びている。
また、図4に示すように、第1遮光層202aは、突出部220と部分的に重なっており、且つ金属層114cと重なる重畳領域を含んでいる。同様に、この重畳領域によって、第1遮光層202aが半導体層206へのバックライトモジュール(図示せず)からの散乱光の照射を遮断することに寄与し、さらに、散乱光に起因する半導体層206内に形成されたリーク電流を改善又は低減することができる。本実施例において、金属層114cは、突出部220のエッジ220’に近いエッジ214’を有している。そして、重畳領域は、第2方向D2(ゲート線210の延伸方向に対して実質的に平行となる)に第1の幅Cを有している。また、第2方向D2において、金属層114cのエッジ214’と、接触孔113の底部との間の最短距離を第2の幅Dとする場合には、第1の幅Cと第2の幅Dとの比の値が0.2〜0.8の範囲にある。
本実施例において、第2遮光層202bの一部は、データ線114a及びゲート線210と重なる領域を有している。図1に示す第1遮光層102a及び第2遮光層102bと比較して、第1遮光層202aは、半導体層206と重なる第1円弧縁203を有し、第2遮光層202bは、半導体層206と重なる第2円弧縁204を有し、第1円弧縁203及び第2円弧縁204は、隣り合って配置されている点において相違している。第1遮光層202a及び第2遮光層202bは、第1円弧縁203と第2円弧縁204とを有するため、第1遮光層202aと第2遮光層202bとの間の距離を縮めることができ、画素セル20の開口率を向上させることができる。
特に、画素セル20の構造は、図2に示す画素セル10の構造に類似の緩衝層と、絶縁層と、層間誘電体層と、平坦化層と、接触孔と、下層透明電極と、パッシベーション層と、上層透明電極とをさらに含んでいる。ここで、説明を簡単にするために省略する。
上記実施例によれば、表示パネルに用いられる画素セルにおいて、金属層と第1遮光層は適切な重畳領域を有することにより、あまりに大きい寄生容量が生じないうえ、半導体層へのバックライトモジュールからの散乱光の照射を効果的に遮断でき、リーク電流を改善又は低減することができる。また、第1遮光層及び/又は第2遮光層は、互いに対向して内向き凹入状の少なくとも2つのエッジを有することにより、さらに遮光層とゲート線との間の寄生容量、及び/又は遮光層と半導体層との間の寄生容量を効果的に低減することができる。また、ゲート線が突出部を有する場合、第1遮光層及び第2遮光層は、互いに対向して隣り合って配置される円弧縁を有することにより、第1遮光層と第2遮光層との間の距離を縮めることができ、画素セルの開口率を向上させることができる。
以上は本考案の好ましい具体的な実施例であるが、本考案の実用新案登録請求の範囲を限定するものではなく、本考案の内容を利用して変更した等価なものはいずれも本考案の範囲内に含まれる。
10、10’、10”、20 画素セル
100 基板
102a、202a 第1遮光層
102b、202b 第2遮光層
104 緩衝層
106、206 半導体層
108 絶縁層
110、210 ゲート線
110’、106’、114’、214’、220’ エッジ
111a 第1中央領域
111a’、111b’ 重畳線分
111b 第2中央領域
112 層間誘電体層
113、117、121 接触孔
114a データ線
114b、114c 金属層
116 平坦化層
118 下層透明電極
120 パッシベーション層
124 上層透明電極
203 第1円弧縁
204 第2円弧縁
220 突出部
A、C 第1の幅
B、D 第2の幅
D1 第1方向
D2 第2方向
L1 第1の長さ
L2 第2の長さ
L3 第3の長さ
L4 第4の長さ
P 画素領域

Claims (10)

  1. 基板と、
    前記基板上に配置される第1遮光層と、
    前記第1遮光層上に配置される半導体層と、
    前記半導体層上に配置される絶縁層と、
    前記絶縁層上に配置されるゲート線と、
    前記半導体層を露出させるように前記絶縁層を貫通する接触孔と、
    前記絶縁層上に配置され、前記接触孔を通じて前記半導体層に電気的に接続される金属層と、を含み、
    前記第1遮光層は、前記金属層と重なり、前記ゲート線の延伸方向に対して実質的に垂直な第1方向に第1の幅を有する重畳領域を有し、
    前記第1方向において、前記金属層の前記ゲート線に近いエッジと、前記接触孔の底部との間の最短距離を第2の幅とし、
    前記第1の幅と前記第2の幅との比の値が0.2〜0.8の範囲にあることを特徴とする表示パネル。
  2. 前記第1遮光層は、前記ゲート線と重なり、前記ゲート線の互いに対向するエッジと重なる2つの重畳線分と当該2つの重畳線分間に位置する第1中央領域とを有する重畳領域を有し、
    前記第1遮光層の前記2つの重畳線分のうち一方は、前記ゲート線の延伸方向に対して実質的に平行な第2方向に第1の長さを有し、
    前記第1中央領域は、前記第2方向に第2の長さを有し、
    前記第1の長さが前記第2の長さより大きいことを特徴とする請求項1に記載の表示パネル。
  3. 前記第1遮光層は、前記半導体層と重なり、前記半導体層の互いに対向するエッジと重なる2つの重畳線分と当該2つの重畳線分間に位置する第2中央領域とを有する重畳領域を有し、
    前記第1遮光層の前記2つの重畳線分のうち一方は、前記第1方向に第3の長さを有し、
    前記第2中央領域は、前記第1方向に第4の長さを有し、
    前記第3の長さが前記第4の長さより大きいことを特徴とする請求項1に記載の表示パネル。
  4. 前記基板と前記半導体層との間に配置される第2遮光層をさらに含み、
    前記第2遮光層の一部は、前記半導体層及び前記ゲート線と重なることを特徴とする請求項1に記載の表示パネル。
  5. 前記第1遮光層と前記半導体層との間に配置される緩衝層をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の表示パネル。
  6. 基板と、
    前記基板上に配置される第1遮光層と、
    前記第1遮光層上に配置される半導体層と、
    前記半導体層上に配置される絶縁層と、
    前記絶縁層上に配置されるゲート線と、
    前記半導体層を露出させるように前記絶縁層を貫通する接触孔と、
    前記絶縁層上に配置され、前記接触孔を通じて前記半導体層に電気的に接続される金属層と、を含み、
    前記ゲート線は、前記半導体層と重なり、前記ゲート線の延伸方向に対して実質的に垂直な第1方向に延びる突出部を有し、
    前記第1遮光層は、前記金属層と重なり、前記ゲート線の延伸方向に対して実質的に平行な第2方向に第1の幅を有する重畳領域を有し、
    前記第2方向において、前記金属層の前記突出部に近いエッジと、前記接触孔の底部との間の最短距離を第2の幅とし、
    前記第1の幅と前記第2の幅との比の値が0.2〜0.8の範囲にあることを特徴とする表示パネル。
  7. 前記基板と前記半導体層との間に配置される第2遮光層をさらに含み、
    前記第1遮光層は、前記半導体層と重なる第1円弧縁を有し、
    前記第2遮光層は、前記半導体層と重なる第2円弧縁を有し、
    前記第1円弧縁及び前記第2円弧縁は、隣り合って配置されることを特徴とする請求項6に記載の表示パネル。
  8. 前記第1遮光層の一部は、前記半導体層と前記ゲート線とが互いに交差する領域と重なることを特徴とする請求項7に記載の表示パネル。
  9. 前記第1遮光層の一部は、前記突出部と重なり、
    前記第2遮光層の一部は、前記半導体層と前記ゲート線とが互いに交差する他の領域と重なることを特徴とする請求項8に記載の表示パネル。
  10. 前記第1遮光層と前記半導体層との間に配置される緩衝層をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の表示パネル。
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