JP6525524B2 - 表示パネル及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は表示パネル及びその製造方法に関し、より詳細には開口率が増加された表示パネル及びその製造方法に関する。
表示パネルはベース基板上に配置された複数個の画素を含む。前記ベース基板は複数個の画素領域とそれに隣接する周辺領域とに定義され得る。前記複数個の画素は前記複数個の画素領域に対応するように配置される。
前記複数個の画素の各々は表示素子及び表示素子を制御する回路部を含む。いずれか1つの画素の前記表示素子及び前記回路部は前記複数個の画素領域の中で対応する画素領域に配置される。
表示パネルの平面上で、前記対応する画素領域の面積に対する前記表示素子の面積によって前記対応する画素領域の開口率が決定される。前記回路部が複雑化するほど、開口率が低くなる。また、回路部の構成が複雑化するほど、製造工程が増加する。
米国特許第8,158,466号明細書
したがって、本発明の目的は開口率が増加された表示パネルを提供することである。
本発明のその他の目的は製造工程が単純である表示パネルの製造方法を提供することである。
本発明の一実施形態による表示パネルは画素領域と周辺領域とを含むベース基板と、前記ベース基板上に配置された半導体パターンと、前記画素領域に配置された表示素子と、前記表示素子を制御する第1薄膜トランジスターと、を含み、前記第1薄膜トランジスターは、前記半導体パターンの第1部分上に配置された入力電極と、前記半導体パターンの第2部分上に配置された出力電極と、前記第1部分と前記2部分とを連結する前記半導体パターンの第3部分と、前記第3部分上に絶縁されるように配置された制御電極と、を含む。
前記半導体パターンは、金属酸化物半導体を含んでいてもよい。また、前記第3部分は、前記第1部分に隣接し、金属酸化物半導体から還元された金属を含む入力領域と、前記第2部分に隣接し、前記金属酸化物半導体から還元された金属を含む出力領域と、前記入力領域と前記出力領域との間に配置されたチャンネル領域と、を含んでいてもよい。さらに、前記入力領域及び前記出力領域は、前記第3部分の上面から所定の厚さを有する前記還元された金属を含む金属層を含んでいてもよい。
また、本発明の一実施形態による表示パネルは、前記周辺領域に配置され、前記第1薄膜トランジスターの前記入力電極に連結されたデータライン及び前記第1薄膜トランジスターの前記制御電極に連結されたゲートラインをさらに含み、前記データラインは、前記半導体パターン上に配置されてもよい。
さらに、前記表示素子の駆動電流を制御する第2薄膜トランジスター、並びに前記第1薄膜トランジスターの前記出力電極に連結された下部電極及び前記第2薄膜トランジスターの制御電極に連結された上部電極を含むキャパシターをさらに含んでもよく、前記表示素子は、有機発光イオードを含んでもよい。その際、前記第1薄膜トランジスターの前記出力電極と前記下部電極とは、同じ物質で形成されてもよく、前記第2薄膜トランジスターの前記制御電極と前記上部電極とは、同じ物質で形成されてもよい。
また、前記第1薄膜トランジスターの前記出力電極と前記下部電極とは、同じ層上に配置されてもよく、前記第2薄膜トランジスターの前記制御電極と前記上部電極とは、同じ層上に配置されてもよい。
前記有機発光ダイオードは、前記第2薄膜トランジスターの出力電極に連結された第1電極と、前記第1電極上に配置された有機発光層と、前記有機発光層上に配置された第2電極と、を含んでもよい。その際、前記第2薄膜トランジスターの前記制御電極と前記有機発光ダイオードの前記第1電極とは、同じ物質で形成されてもよい。
本発明の他の実施形態による表示パネルの製造方法は、ベース基板上に半導体層と導電層とを順次形成する段階と、前記導電層をパターニングして、前記半導体層の一部を露出させるとともに薄膜トランジスターの入力電極及び出力電極を形成する段階と、前記露出させた半導体層の一部の上に絶縁層を介して制御電極を形成する段階と、前記出力電極に連結された表示素子を形成する段階と、を含む。
前記半導体層をパターニングして、第1部分、第2部分、及び前記第1部分と前記第2部分とに隣接する第3部分を含む半導体パターンを形成する段階をさらに含んでもよい。その際、前記入力電極は前記第1部分上に配置され、前記出力電極は前記第2部分上に配置される。また、前記制御電極は前記第3部分上に配置される。
また、前記導電層をパターニングするにあたり、前記導電層上にフォトレジスト層を形成する段階と、前記フォトレジスト層に対して二段階のアッシングを施す段階と、をさらに含んでもよい。その際、前記二段階のアッシングのうち、第1次のアッシングにおいて、前記第3部分に重畳する前記フォトレジスト層の一部分を除去し、第2次のアッシングにおいて、前記第3部分を露出させる。
さらに、前記制御電極を形成した後に、前記露出させた半導体層の一部に還元処理を施す段階を含んでもよい。
上述した本発明によれば、前記第1薄膜トランジスターの入力電極と前記出力電極とは前記半導体パターン部分上に直接配置される。前記半導体パターンの部分と前記入力電極及び前記出力電極とを接続するためのコンタクトホールが省略される。前記表示素子を制御する前記第1薄膜トランジスターの構造が単純になることによって開口率が高くなる。
前記回路部に含まれた複数の構成は同じ工程で形成され得る。例えば、前記第1薄膜トランジスターの一部分と前記キャパシターの一部分とが同じ工程で形成される。したがって、製造工程が単純になり、製造時間が短縮される。
本発明の一実施形態による表示パネルの平面図である。 本発明の一実施形態による画素の等価回路図である。 本発明の一実施形態による画素のレイアウトである。 本発明の一実施形態による表示パネルの第1断面図である。 本発明の一実施形態による表示パネルの第2断面図である。 本発明の一実施形態による表示パネルの断面図である。 本発明の一実施形態による表示パネルの断面図である。 本発明の一実施形態による表示パネルの部分斜視図である。 本発明の一実施形態による画素の等価回路図である。 本発明の一実施形態による画素のレイアウトである。 本発明の一実施形態による表示パネルの断面図である。 本発明の一実施形態による表示パネルの製造工程を示した図面である。 本発明の一実施形態による表示パネルの製造工程を示した図面である。 本発明の一実施形態による表示パネルの製造工程を示した図面である。 本発明の一実施形態による表示パネルの製造工程を示した図面である。 本発明の一実施形態による表示パネルの製造工程を示した図面である。 本発明の一実施形態による表示パネルの製造工程を示した図面である。 本発明の一実施形態による表示パネルの製造工程を示した図面である。 本発明の一実施形態による表示パネルの製造工程を示した図面である。 図11Bに図示された表示パネルの製造工程を示した断面図である。 図11Bに図示された表示パネルの製造工程を示した断面図である。 図11Bに図示された表示パネルの製造工程を示した断面図である。 図11Bに図示された表示パネルの製造工程を示した断面図である。 図11Bに図示された表示パネルの製造工程を示した断面図である。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による表示パネルを説明する。図面では様々な層及び領域を明確に表現するために一部構成要素のスケールを誇張するか、或いは縮小して示した。明細書の全体に掛けて類似な参照符号は類似な構成要素を称する。そして、いずれかの層が他の層の‘上に’形成される(配置される)ということは、2つの層が接している場合のみならず、2つの層の間に他の層が存在する場合も含む。また、図面である層の一面が平らに図示されたが、必ず平面であることを要求せず、積層工程で下部層の表面形状によって上部層の表面に段差が発生することもあり得る。
図1は本発明の一実施形態による表示パネルの平面図であり、図2は本発明の一実施形態による画素の等価回路図である。
図1に図示されたように、表示パネルDPは複数個の画素領域PXA(i、j)〜PXA(i+1、j+2)と前記複数個の画素領域PXA(i、j)〜PXA(i+1、j+2)に隣接する周辺領域PAとに定義される。前記複数個の画素領域PXA(i、j)〜PXA(i+1、j+2)はマトリックス形態に配列され得る。図1には6つの画素領域PXA(i、j)〜PXA(i+1、j+2)が例示的に図示されている。
前記複数個の画素領域PXA(i、j)〜PXA(i+1、j+2)の中で同じ行に配列された3つの画素領域から互いに異なるカラーが表示され得る。例えば、前記3つの画素領域PXA(i、j)〜PXA(i、j+2)からレッド、グリーン、ブルーが各々表示され得る。
前記表示パネルDPは前記複数個の画素領域PXA(i、j)〜PXA(i+1、j+2)に配置された画素(未図示)及び前記周辺領域PAに配置された信号配線(未図示)を含む。前記信号配線は前記画素に信号を提供する。前記信号配線は第1方向DR1に延長されたゲートライン及び第2方向DR2に延長されたデータラインを包含することができる。その他に信号配線は前記第2方向DR2に延長された電源ラインをさらに包含することができる。
本実施形態で前記画素は有機発光画素であり得る。前記有機発光画素は表示素子として有機発光ダイオードを含む。また、前記有機発光画素は前記有機発光ダイオーを制御する少なくとも1つの薄膜トランジスターを含む。一方、前記画素は前記有機発光画素に制限されない。
図2に図示されたように、前記画素PX(i、j)は第1薄膜トランジスターTFT1、キャパシターCap、第2薄膜トランジスターTFT2、及び有機発光ダイオードOLED(i、j)を包含することができる。前記第1薄膜トランジスターTFT1、前記キャパシターCap、及び前記第2薄膜ランジスターTFT2は前記有機発光ダイオードOLED(i、j)を制御するための回路部を構成する。
前記画素PX(i、j)はi番目のゲートラインGLi及びj番目のデータラインDLjに連結される。前記i番目のゲートラインGLi及び前記j番目のデータラインDLjは上述した前記周辺領域PAに配置された信号配線(未図示)に包含される。
前記第1薄膜トランジスターTFT1は前記i番目のゲートラインGLiに印加されたゲート信号に応答して前記j番目のデータラインDLjに印加されたデータ信号を出力する。前記第2薄膜トランジスターTFT2は前記キャパシターCapに格納された電荷量に対応して有機発光ダイオードOLED(i、j)に流れる駆動電流を制御する。前記画素PX(i、j)は互いに異なるレベルの第1電圧ELVDDと第2電圧ELVSSとを受信する。
前記有機発光ダイオードOLED(i、j)の第1電極は前記第2薄膜トランジスターTFT2から前記第1電圧ELVDDに対応する電圧を受信し、前記有機発光ダイオードOLED(i、j)の第2電極は前記第2電圧ELVSSを受信する。
前記有機発光ダイオードOLED(i、j)は前記第2薄膜トランジスターTFT2のターンオン区間の間に発光する。前記画素PX(i、j)の構成は図2の構成に限定されず、適宜変更することができる。
図3は本発明の一実施形態による画素のレイアウトである。図3において有機発光ダイオードの一部構成と、前記表示パネル上に共通的に配置された幾つかの層は図示を省略している。
図4は本発明の一実施形態による表示パネルの第1断面図であり、図5は本発明の一実施形態による表示パネルの第2断面図である。図4は図3のII−II’に対応する断面を、図5は図3のII−II’に対応する断面を各々図示した。
前記表示パネルDPはベース基板SUBを含む。前記ベース基板SUBはガラス基板、プラスチック基板、ステンレススチール基板等であり得る。
前記ベース基板SUBは平面上で前記複数個の画素領域PXA(i、j)〜PXA(i+1、j+2)(図1参照)と前記複数個の画素領域PXA(i、j)〜PXA(i+1、j+2)に隣接する周辺領域(PA、図1参照)とに定義される。図3は1つの画素領域PXA(i、j)とそれに隣接する周辺領域PAとを図示している。
前記表示パネルDPは前記ベース基板SUBの一面上に配置された半導体パターンSCPを含む。前記半導体パターンSCPの一部分は前記第1薄膜トランジスターTFT1及び前記第2薄膜トランジスターTFT2を構成することができる。また、前記半導体パターンSCPは前記j番目のデータラインDLj及び前記電源ラインKLと重畳するように配置される。図示しないが、前記半導体パターンSCPは前記ベース基板SUBの一面上に配置されたバッファ層上に配置され得る。
図3及び図4に図示されたように、前記第1薄膜トランジスターTFT1は入力電極SE1(以下、第1入力電極)、出力電極DE1(以下、第1出力電極)、活性層AL1(以下、第1活性層)、及び制御電極GE1(以下、第1制御電極)を含む。前記第1入力電極SE1は前記j番目のデータラインDLjから分岐される。前記第1入力電極SE1と前記j番目のデータラインDLjとは前記半導体パターンSCP上に配置される。前記半導体パターンSCPの前記第1入力電極SE1と重畳する部分を第1部分PP1と定義する。
前記第1出力電極DE1は平面上で前記第1入力電極SE1と離隔されて配置される。前記第1出力電極DE1も前記半導体パターンSCP上に配置される。前記半導体パターンSCPの前記第1出力電極DE1と重畳する部分を第2部分PP2と定義する。
前記半導体パターンと前記第1入力電極及び前記第1出力電極は、後述するように、積層した半導体層と導電層をそれぞれエッチングして形成するため、第1入力電極と第1出力電極の下面(半導体パターンとの境界面)は、全面が半導体パターンに接している。したがって、前記半導体パターンと前記第1入力電極及び前記第1出力電極は、コンタクトホールを介することなく良好な電気的接続を確保することができる。
前記半導体パターンSCPは前記第1部分PP1と前記第2部分PP2とを連結する部分(以下、第3部分)PP3を含む。前記半導体パターンSCPの前記第3部分PP3は前記薄膜トランジスターTFT1の前記第1活性層AL1を構成する。前記第1活性層AL1は前記第1薄膜トランジスターTFT1のチャンネルに該当する。
前記第1制御電極GE1は前記第3部分PP3上に第1絶縁層10によって絶縁されるように配置される。第1絶縁層10は、前記ベース基板SUB上に前記第1入力電極SE1、前記第1出力電極DE1、及び第3部分PP3の一部をカバーするように配置される。前記第1制御電極GE1は前記第3部分PP3の前記一部と重畳するように前記第1絶縁層10上に配置される。また、前記第1絶縁層10に前記第3部分PP3の他の一部を露出させる開口部10−OP1、10−OP2が定義される。
前記第1絶縁層10は無機物及び有機物の中で少なくともいずれか1つを包含することができる。前記第1絶縁層10は有機膜であるか、或いは無機膜であり得る。前記第1絶縁層10は多層構造を有してもよい。前記第1絶縁層10は多層の有機膜を包含するか、多層の無機膜を包含するか、或いは少なくとも1つの有機膜と少なくとも1つの無機膜を包含することができる。
前記半導体パターンSCPは金属酸化物半導体を包含することができる。例えば、前記金属酸化物半導体は、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、錫(Sn)、チタニウム(Ti)等の金属酸化物又は亜鉛(Zn)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、錫(Sn)、チタニウム(Ti)等の金属とこれらの酸化物の混合物を包含することができる。
前記第3部分PP3は3つの領域に区分され得る。前記3つの領域は製造工程によって区分され得る。前記第3部分PP3は前記第1部分PP1に隣接し、1つの開口部10−OP1(以下、第1開口部)によって露出された入力領域IA、前記第2部分PP2に隣接し、他の1つの開口部10−OP2(以下、第2開口部)によって露出された出力領域OA、及び前記入力領域IAと前記出力領域OAとの間に配置されたチャンネル領域CAを含む。
前記表示パネルDPの製造工程の中で前記入力領域IAと前記出力領域OAとは還元処理され得る。したがって、前記入力領域IAと前記出力領域OAとは前記金属酸化物半導体から還元された金属を含む。
前記還元された金属は前記第3部分PP3の上面から所定の厚さを有する金属層を構成する。前記金属層は前記入力領域IA及び前記出力領域OAに各々配置され得る。また、還元の程度にしたがって前記入力領域IAと前記出力領域OAとがそれぞれ金属層となっていてもよい。このように入力領域IAと出力領域OAに導電性の金属層を設けることにより、チャンネル領域CAと第1部分PP1もしくは第2部分PP2との電気的接続を良好なものとすることができる。
前記チャンネル領域CAが前記第1薄膜トランジスターTFT1の実質的なチャンネルに該当する。第1薄膜トランジスターTFT1の前記第1入力電極SE1と前記第1出力電極DE1が前記第1活性層AL1上にコンタクトホールを介することなく直接配置されるので、前記第1活性層AL1と前記第1入力電極SE1及び前記第1出力電極DE1とを接続するためのコンタクトホールが省略され得る。
したがって、前記第1薄膜トランジスターTFT1の構造が単純になることによって、前記画素PX(i、j)の開口率が増加される。
前記キャパシターCapは下部電極LEと上部電極UEとを含む。前記下部電極LEは前記第1出力電極DE1と連結され、前記半導体パターンSCP上に配置される。言い換えれば、前記下部電極LEと前記第1出力電極DE1とは同じ層上に配置される。前記下部電極LEと前記第1出力電極DE1とは一体の形状を有することができる。
前記下部電極LE上に前記第1絶縁層10が配置される。前記第1絶縁層10上に前記上部電極UEが配置される。前記上部電極UEは前記第2薄膜トランジスターTFT2の制御電極GE2(以下、第2制御電極)に連結される。前記互いに連結された前記上部電極UEと前記第2制御電極GE2とは同じ層、即ち前記第1絶縁層10上に配置される。
前記下部電極LE及び前記第1出力電極DE1は互いに同じ物質で形成することができ、前記上部電極UE及び前記第2制御電極GE2も互いに同じ物質で形成することができる。前記下部電極LEと前記上部電極UEとの各々はアルミニウム(Al)、銀(Ag)、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、チタニウム(Ti)等の金属又はこれらの合金等から形成される。また、前記下部電極LE及び前記上部電極UEは多層構造を有することもあり得る。
図3及び図5に図示されたように、前記第2薄膜トランジスターTFT2は入力電極SE2(以下、第2入力電極)、出力電極DE2(以下、第2出力電極)、活性層AL2(以下、第2活性層)、及び前記第2制御電極GE2を含む。前記第2入力電極SE2は前記電源ラインKLから分岐される。前記第2入力電極SE2は前記半導体パターンSCP上に配置される。前記半導体パターンSCPの前記第2入力電極SE2と重畳する部分を第1部分PP10と定義する。図示しないが、前記電源ラインKLも前記半導体パターンSCP上に配置され得る。
前記第2出力電極DE2は平面上で前記第2入力電極SE2と離隔されて配置される。前記第2出力電極DE2も前記半導体パターンSCP上に配置される。前記半導体パターンSCPの前記第2出力電極DE2と重畳する部分を第2部分PP20と定義する。
前記半導体パターンSCPは前記第1部分PP10と前記第2部分PP20とを連結する部分(以下、第3部分)PP30を含む。前記半導体パターンSCPの前記第3部分PP30は前記第2薄膜トランジスターTFT2の前記第2活性層AL2である。本発明の他の実施形態で前記第3部分PP30は図4に図示された前記第3部分PP3のように3つの領域IA、CA、OAを包含することもあり得る。
前記第1絶縁層10は前記第2入力電極SE2、前記第2出力電極DE2、及び前記第3部分PP30をカバーする。前記第2制御電極GE2は前記第3部分PP30上に前記第1絶縁層10によって絶縁されるように配置される。前記第2制御電極GE2は前記第3部分PP30の一部と重畳し、前記第1絶縁層10上に配置される。
図4及び図5に図示されたように、前記第1絶縁層10上に第2絶縁層20が配置される。前記第2絶縁層20は無機物及び有機物の中で少なくともいずれか1つを包含することができる。前記第2絶縁層20として有機膜を用いた場合、前記第2絶縁層20は平坦面を提供することができる。
前記第2絶縁層20は無機膜であり得る。この場合、前記表示パネルDPは平坦面を提供するために前記無機膜上に有機膜をさらに配置して第2絶縁層20とすることができる。即ち、前記第2絶縁層20は多層構造を有することができる。
前記有機膜は画素領域PXA(i、j)の一部分と重畳する。その他に前記第2絶縁層20は多層の有機膜を包含するか、多層の無機膜を包含するか、或いは少なくとも1つの有機膜と少なくとも1つの無機膜を包含することができる。
前記第2絶縁層20上に前記有機発光ダイオードOLED(i、j)が配置される。前記有機発光ダイオードOLED(i、j)は第1電極OE1、第2電極OE2、及び前記第1電極OE1と第2電極OE2との間に配置された有機発光層EMLを含む。
前記第2絶縁層20上に前記第1電極OE1が配置される。前記第1電極OE1は前記第1絶縁層10及び前記第2絶縁層20を連続して貫通するコンタクトホールCHを通じて前記第2出力電極DE2に連結される。本実施形態で前記第1電極OE1はアノードとして、前記第2電極OE2はカソードとして説明される。前記第1電極OE1としては発光方向に沿って透明な導電性物質又は金属を用いることができる。
前記第2絶縁層20上に画素定義膜(pixel definition layer)PDLが配置される。前記画素定義膜PDLは前記画素領域PXA(i、j)及び前記周辺領域PAと重畳することができる。前記画素定義膜PDLに開口部PDL−OPが定義される。前記開口部PDL−OPは前記第1電極OE1を露出させる。すなわち、画素定義膜PDLは、表示素子として機能する領域を区画するものであり、該領域は、後述する表示領域TAにほぼ対応する。
前記開口部PDL−OPと重畳するように前記第1電極OE1上に前記有機発光層EMLが配置される。前記有機発光層EML上に前記第2電極OE2が配置される。前記第1電極OE1と前記有機発光層EMLとの間に配置された第1共通層CHLをさらに包含することができる。前記有機発光層EMLと前記第2電極OE2との間に配置された第2共通層CELをさらに包含することができる。前記第1共通層CHLと前記第2共通層CELとは1つの画素領域PXA(i、j)及びその周辺領域PAのみでなく、他の画素領域にも共通的に配置され得る。前記第2電極OE2もやはりすべての画素領域に共通的に配置され得る。
前記第1共通層CHLは少なくとも正孔注入層を含み、前記第2共通層CELは少なくとも電子注入層を含むことができる。前記第1共通層CHLは前記正孔注入層と前記有機発光層EMLとの間に配置された正孔輸送層をさらに含み、前記前記第2共通層CELは前記電子注層と前記有機発光層EMLとの間に配置された電子輸送層をさらに含むことができる。
前記第2電極OE2上に前記有機発光ダイオードOLED(i、j)をカバーする封止層ECLが配置される。前記封止層ECLは前記ベース基板SUBに共通的に配置される。例えば、前記封止層ECLは図1に図示された前記複数個の画素領域PXA(i、j)〜PXA(i+1、j+2)とそれに隣接する周辺領域PAとを共通的にカバーすることができる。前記封止層ECLは前記ベース基板SUB上に配置されたすべての画素領域をカバーすることができる。
図示しないが、前記表示パネルDPは前記ベース基板SUBに対向する対向基板をさらに包含することができる。前記対向基板は前記封止層ECL上に配置され得る。前記対向基板はカラーフィルターを包含することができる。また、本発明の他の実施形態による表示パネルは前記封止層ECLを省略することができる。また、前記対向基板は封止基板としての機能を有することができる。
図6A及び図6Bは本発明の一実施形態による表示パネルの断面図である。図6A及び図6Bは図5に対応する断面を図示した。以下、図6A及び図6Bを参照して本発明の一実施形態による表示パネルを説明する。但し、図1乃至図5を参照して説明した構成と重複される構成に対する詳細な説明は省略する。
図6Aに図示されたように、本実施形態による表示パネルDP10の前記第1電極OE1は前記第1絶縁層10上に配置される。前記第1電極OE1は前記第1絶縁層10を貫通するコンタクトホールCH10を通じて前記第2出力電極DE2に連結される。本実施形態による表示パネルDP10では図3乃至図5を参照して説明した表示パネルの前記第2絶縁層20が省略されている。
前記第1電極OE1は前記第2制御電極GE2と同じ層、例えば前記第1絶縁層10上に配置される。前記第1電極OE1と前記第2制御電極GE2とは同じ物質で形成することができる。前記第1電極OE1はアルミニウム(Al)、銀(Ag)、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、チタニウム(Ti)等の金属又はこれらの合金を包含することができる。この場合、表示素子で生成された光は前記第1電極OE1で反射されるため、前記有機発光ダイオードOLED(i、j)は表示パネルDP10の前面(図6Aに向かって上方)に発光することができる。
図6Bに図示されたように、本実施形態による表示パネルDP20の前記第2薄膜トランジスターTFT20は第2入力電極SE20、第2出力電極DE20、第2活性層AL20、及び前記第2制御電極GE20を含む。前記第2入力電極SE20は前記電源ラインKLから分岐される。前記第2入力電極SE20は前記半導体パターンSCP上に配置される。前記半導体パターンSCPの前記第2入力電極SE20と重畳する部分を第1部分PP100と定義する。
前記半導体パターンSCPは前記第1部分PP100と離隔された第2部分PP200及び前記第1部分PP100と前記第2部分PP200とを連結する第3部分PP300を含む。前記半導体パターンSCPの前記第3部分PP300は前記第2薄膜トランジスターTFT20の活性層AL20である。
前記第3部分PP300は製造工程によって2つの領域に区分され得る。前記第3部分PP300は前記第1部分PP100に隣接する入力領域IA、前記第2制御電極GE20と重畳するチャンネル領域CAを含む。
前記入力領域IAと前記第2部分PP200とは前記第1絶縁層10から露出される。これにより前記第1絶縁層10に前記入力領域IAを露出させる第1開口部10−OP10及び前記第2部分PP200を露出させる第2開口部10−OP20が定義される。
前記入力領域IAと前記第2部分PP200は前記表示パネルDP20の製造工程の中で還元処理される。したがって、前記入力領域IAと前記第2部分PP200とは前記金属酸化物半導体から還元された金属層を含むことができる。前記第2部分PP200は前記第2薄膜トランジスターTFT20の第2出力電極DE20に該当する。
前記第1絶縁層10上に前記第2制御電極GE20をカバーする第2絶縁層20が配置される。前記第2絶縁層20上に前記有機発光ダイオードOLED(i、j)が配置される。前記第1電極OE1は前記第2絶縁層20を貫通するコンタクトホールCH20を通じて前記第2出力電極DE20に連結される。本発明の他の実施形態で、前記第2絶縁層20は省略されることもあり得る。
図7は本発明の他の実施形態による表示パネルの部分斜視図である。具体的には、本実施形態による表示パネルは、表示素子として液晶素子を用いた液晶表示パネルの例である。図8は本発明の一実施形態による画素の等価回路図である。図9は本発明の一実施形態による画素のレイアウトである。図10は本発明の他の実施形態による表示パネルの断面図である。図10は図9のIII−III’に対応する断面を各々図示した。
以下、図7乃至図10を参照して本実施形態による表示パネルを説明する。但し、図1乃至図6を参照して説明した構成と同じ構成に対する詳細な説明は省略する。
図7に図示されたように、本実施形態による表示パネルDP30は第1表示基板DS1と第2表示基板DS2とを含む。前記第1表示基板DS1と前記第2表示基板DS2とは厚さ方向DR3(以下、第3方向)に互いに離隔されて配置される。前記第1表示基板DS1と前記第2表示基板DS2との間に液晶層LCLが配置される。
前記表示パネルDP30は映像を表示する表示領域TAと前記表示領域TAに隣接する非表示領域LSAとに区分される。前記表示領域TAはバックライトユニット(未図示)から生成された光を通過させる。前記非表示領域LSAは前記バックライトユニットから生成された光を遮断させる。
前記表示パネルDP30は画素と前記画素に信号を提供する信号配線とを含む。前記画素は前記表示領域TAに対応するように配置される。前記画素の各々は表示素子及び前記表示素子を制御する回路部を含む。前記表示素子は前記表示領域TAと重畳する。前記信号配線は前記非表示領域LSAと重畳する。
図7に図示されたように、画素領域PXAはそれに対応する1つの表示領域TAより広い面積の領域として定義され得る。前記画素領域PXAは前記回路部が占める面積ぐらい前記表示領域TAより広い面積を有することができる。
前記画素の各々は図8に図示された画素PX10(i、j)と同一である等価回路を有することができる。前記画素PX10(i、j)は前記表示素子として液晶キャパシターClcを含み、前記回路部として薄膜トランジスターTFT含む。また、前記画素PX10(i、j)は前記液晶キャパシターClcに並列連結されたストレージキャパシターCstを含む。前記ストレージキャパシターCstは省略され得る。
前記薄膜トランジスターTFTは対応するゲートラインGLiと対応するデータラインDLjに連結される。前記薄膜トランジスターTFTは前記対応するゲートラインGLiに印加されたゲート信号に応答して前記対応するデータラインDLjに印加されたデータ信号を出力する。
前記液晶キャパシターClcは前記データ信号に対応する電圧を充電する。前記液晶キャパシターClcは2つの電極と液晶層とを含む。前記ストレージキャパシターCstは1つの電極、その他の電極に該当する共通ライン、及びその間に配置された絶縁層を含む。
前記対応するゲートラインGLiと前記対応するデータラインDLjは前記第1表示基板DS1と前記第2表示基板DS2との中でいずれか1つの表示基板上に配置され得る。また、前記液晶キャパシターClcの前記2つの電極は前記表示パネルDP30の動作モードにしたがって前記第1表示基板DS1と前記第2表示基板DS2との中でいずれか1つの表示基板上に配置されるか、或いは前記第1表示基板DS1と前記第2表示基板DS2とに各々配置され得る。これに対する詳細な説明は後述する。
図9及び図10は図8に図示された等価回路の画素PX10(i、j)を例示的に図示したものである。また、図9及び図10はVA(Vertical Alignment)モードの表示パネルを例示的に図示している。
前記第1表示基板DS1は第1ベース基板SUB1、i番目のゲートラインGLi、j番目のデータラインDLj、薄膜トランジスターTFT、複数個の絶縁層10、20、及び画素電極PEを含む。前記第1表示基板DS1は基準電圧が印加された共通ラインCLiを含む。前記基準電圧は後述する共通電極CEに印加された電圧と同じ電圧であり得る。前記共通ラインCLiは省略されることもあり得る。
前記第1表示基板DS1は前記第1ベース基板SUB1の一面上に配置された半導体パターンSCPを含む。前記半導体パターンSCPの一部分は前記薄膜トランジスターTFTを構成することができる。また、前記半導体パターンSCPは前記j番目のデータラインDLj及び前記共通ラインCLiと重畳するように配置され得る。
前記薄膜トランジスターTFTは入力電極SE、出力電極DE、活性層AL、及び制御電極GEを含む。図9及び図10に図示されたように、前記薄膜トランジスターTFTは図6Bに図示された前記第2薄膜トランジスターTFT20と同じ構造を有することができる。前記薄膜トランジスターTFTの前記入力電極SE、前記出力電極DE、前記活性層AL、及び前記制御電極GEは図6Bに図示された前記第2薄膜トランジスターTFT20の第2入力電極SE20、第2出力電極DE20、第2活性層AL20、及び前記第2制御電極GE20に各々対応する。
図示しないが、前記薄膜トランジスターTFTは図4及び図5に図示された薄膜トランジスターTFT1、TFT2の中でいずれか1つと同じ構造を有することもあり得る。前記薄膜トランジスターTFTが上述した構造を有することによって、前記半導体パターンSCPの一部分と前記入力電極SE、前記出力電極DEとを接続するためのコンタクトホールが省略される。したがって、前記薄膜トランジスターTFTの構造が単純になり、前記画素PX10(i、j)の開口率が高くなる。
前記第1絶縁層10は前記共通ラインCLiをカバーする。前記第2絶縁層20は前記第1絶縁層10及び前記薄膜トランジスターTFTをカバーする。前記第2絶縁層20は平坦面を提供することができる。前記画素電極PEは前記平坦面上に配置される。前記画素電極PEは前記第2絶縁層20を貫通するコンタクトホールCH20を通じて前記出力電極DEに連結される。
前記第2表示基板DS2は第2ベース基板SUB2、ブラックマトリックスBM、カラーフィルターCF、及び共通電極CEを含む。前記ブラックマトリックスBMが配置された領域は前記非表示領域LSAと定義され、前記ブラックマトリックスBMが配置されない領域が前記表示領域TAと定義され得る。前記カラーフィルターCFは前記表示領域TAと重畳することができる。前記第2表示基板DS2は互いに異なるカラーを有するカラーフィルターを包含することができる。例えば、前記カラーフィルターの中で一部はレッド、他の一部はグリーン、その他の一部はブルーカラーを有することができる。
前記共通電極CEは前記ブラックマトリックスBMと前記カラーフィルターCFとの上に配置される。図示しないが、前記第2表示基板DS2は前記ブラックマトリックスBMと前記カラーフィルターCFとをカバーする平坦化層をさらに包含することができる。その場合、前記共通電極CEは前記平坦化層上に配置され得る。
前記共通電極CEは透明な導電性物質を含む。例えば前記共通電極CEは透明な導電性無機物を包含することができる。透明導電性無機物としては、インジウム錫酸化物(ITO)、又はインジウム亜鉛酸化物(IZO)等を包含することができる。
前記表示パネルDP30の動作モードにしたがって、例えばIPS(In−Plane Switching)モード又はFFS(Fringe−Field Switching)モード、及びPLS(Plane to Line Switching)モードの表示パネルの前記共通電極CEは前記第1ベース基板SUB1上に配置されることもあり得る。
図11A乃至図11Hは本発明の一実施形態による表示パネルの製造工程を示した図面である。図12A乃至図12Eは図11Bに図示された表示パネルの製造工程を示した断面図である。以下、図11A乃至図12Eを参照して本発明の一実施形態による表示パネルの製造方法を説明する。なお、図11A乃至図12Eは図3及び図4を基準に図示した。図3及び図4と重複する構成に対する詳細な説明は省略する。
図11A及び図11Bに図示されたように、ベース基板SUB上に半導体パターンSCPと第1薄膜トランジスターTFT1(図3参照)の一部分を形成する。
前記半導体パターンSCPの第1部分PP1上に前記第1薄膜トランジスターTFT1の入力電極SE1(以下、第1入力電極)及び前記半導体パターンSCPの第2部分PP2上に前記第1薄膜トランジスターTFT1の出力電極DE1(以下、第1出力電極)を形成する。前記第1部分PP1と前記第2部分PP2との間に配置された第3部分PP3は外部に露出される。
この時、キャパシターCap(図3参照)の一部分、第2薄膜トランジスターTFT2(図3参照)の一部分、及び電源ラインKLも同じ工程を通じて前記第1薄膜トランジスターTFT1の前記一部分と同時に形成することができる。
前記キャパシターCapの下部電極LEは前記第1出力電極DE1と同じ工程で形成される。前記第1出力電極DE1に連結された前記キャパシターCapの前記下部電極LEは同じエッチング工程で同時にパターニングされる。したがって、前記下部電極LEも前記半導体パターンSCP上に形成される。
前記第2薄膜トランジスターTFT2(図3参照)の入力電極SE2(以下、第2入力電極)、出力電極DE2(以下、第2出力電極)、及び前記電源ラインKLは前記第1入力電極SE1及び前記第1出力電極DE1と同時に形成される。前記第2入力電極SE2、前記第2出力電極DE2、及び前記電源ラインKLは前記半導体パターンSCP上に形成される。前記第2薄膜トランジスターTFT2の活性層AL2(以下、第2活性層)を構成する前記半導体パターンSCPのその他の第3部分PP30(図5参照)も外部に露出される。
図12A乃至図12Eを参照して半導体パターンSCPを構成する半導体層と各電極を構成する導電層のパターニング工程をより詳細に検討する。図12A乃至図12Eは図4を基準に図示されている。
先ず、図12Aに図示されたように、前記ベース基板SUB上に半導体層SCLと導電層CCLを順に積層する。前記半導体層SCLは金属酸化物半導体を含む。前記導電層CCLはアルミニウム(Al)、銀(Ag)、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、タンタル(TA)、チタニウム(Ti)等の金属又はこれらの合金等を包含することができる。前記導電層CCLは多層構造を有することができる。
前記半導体層SCLと導電層CCLとの上にフォトレジスト層PRLを形成する。フォトリソグラフィー工程とエッチング工程とを通じて前記半導体層SCLと導電層CCLとをパターニングする。
図12Bに図示されたように、マスクMMを使用して前記フォトレジスト層PRLを露光及び現像することができる。前記マスクMMは前記第3部分PP3上と重畳する半透過領域HTA及び少なくとも前記第1部分PP1と前記第2部分PP2と重畳する非透過領域NTAを含む。例えば、前記マスクMMはハーフトーンマスクであり得る。
前記フォトレジスト層PRLの前記第3部分PP3と重畳する部分が露光される。前記フォトレジスト層PRLの前記第3部分PP3と重畳する部分が除去されるように前記フォトレジスト層PRLに第1次のアッシングを施す。
図12Cに図示されたように、前記第1次のアッシングによって前記フォトレジスト層PRLに溝部PRL−C10が形成される。以後、前記溝部PRL−C10が形成されたフォトレジスト層PRLに第2次のアッシングを施すことにより前記溝部PRL−C10が形成されたフォトレジスト層PRLをさらに全体的にアッシングする。
図12Dに図示されたように、前記第2次のアッシングによって前記フォトレジスト層PRLの厚さは全体的に減少される。前記溝部PRL−C10は変形されて開口部PRL−C20をなす。前記開口部PRL−C20は第3部分PP3と重畳する前記導電層CCLの一部分を露出させる。次に、前記導電層CCLをエッチングする。
図12Eに図示されたように、前記フォトレジスト層PRLによって保護されない前記導電層CCLの一部分が除去される。したがって、前記導電層CCLから前記第3部分PP3が露出される。以後、残余のフォトレジスト層PRLを除去する。
上述した工程によって前記第3部分PP3が露出された半導体パターンSCPが形成される。
前記半導体層SCL及び前記導電層CCLをパターニングした後に、前記第3部分PP3の少なくとも一部と重畳し、前記第3部分PP3と絶縁された前記第1薄膜トランジスターTFT1の制御電極GE1(以下、第1制御電極)を形成する。
図11C及び図11Dに図示されたように、前記ベース基板SUB上に絶縁層を形成することにより、少なくとも前記第1入力電極SE1及び前記第1出力電極DE1をカバーする第1絶縁層10を形成することができる。図11Cに図示されたように、前記第1絶縁層10は前記入力領域IAと前記出力領域OAとを各々露出させる第1開口部10−OP1及び第2開口部10−OP2を包含することができる。アッシング工程を通じて前記第1開口部10−OP1及び前記第2開口部10−OP2を形成することができる。図示しないが、前記ベース基板SUB上に複数個の絶縁層を形成することもあり得る。
以後、図11E及び図11Fに図示されたように、前記第1絶縁層10上に前記第3部分PP3の少なくとも一部と重畳する前記第1制御電極GE1を形成する。前記第1絶縁層10上に導電層を形成した後、フォトリソグラフィー工程とエッチング工程とを通じて前記第1制御電極GE1を形成することができる。また、前記第1制御電極GE1と共に前記i番目のゲートラインGLiを形成することができる。さらに、前記上部電極UE及び前記上部電極UEに連結された前記第2薄膜トランジスターTFT2の制御電極GE2(以下、第2制御電極)を前記第1制御電極GE1と同時に形成することができる。
図11G及び図11Hに図示されたように、前記第1絶縁層10上に前記第1制御電極GE1及び前記上部電極UEカバーする第2絶縁層20を形成する。また、前記第1絶縁層10と前記第2絶縁層20とを貫通するコンタクトホールCHを形成する。前記コンタクトホールCHはアッシング工程又はレーザードリリング工程を通じて形成され得る。
図示しないが、コンタクトホールCHを形成した後、表示素子を形成する。図3及び図5に図示された有機発光ダイオードD(i、j)は通常の有機膜/無機膜蒸着と導電層パターニング工程を通じて形成することができる。また、前記有機発光ダイオードOLED(i、j)上に有機膜/無機膜蒸着工程を反複した後、封止層ECLを形成することによって、図3及び図5に図示された表示パネルを形成することができる。
また、図7に示した液晶表示パネルを作製する場合、図9及び図10に図示された画素電極PEは通常の導電層パターニング工程を通じて形成することができる。それと共に第2表示基板DS2を形成した後、前記第1表示基板DS1と前記第2表示基板DS2とを接着する。前記第1表示基板DS1と前記第2表示基板DS2を接着した後、液晶層LCLを注入すれば、図9及び10に図示された表示パネルが製造され得る。
以上では本発明の望ましい実施形態を参照して説明したが、該当技術分野の熟練された当業者又は該当技術分野に通常の知識を有する者であれば、後述される特許請求の範囲に記載された本発明の要旨から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変形できる。
したがって、本発明の技術的範囲は、明細書の発明の詳細な説明に記載された内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって定まるものである。
DP・・・表示パネル
SCP・・・半導体パターン
SE・・・入力電極
DE・・・出力電極
AL・・・活性層
GE・・・制御電極
OLED(i、j)・・・有機発光ダイオード
Clc・・・液晶キャパシター

Claims (8)

  1. 画素領域と周辺領域とを含むベース基板と、
    前記ベース基板上に配置された半導体パターンと、
    前記画素領域に配置された表示素子と、
    前記表示素子を制御する第1薄膜トランジスターと、を含み、
    前記第1薄膜トランジスターは、
    前記半導体パターンの第1部分上に配置され、前記第1部分と接続された入力電極と、
    前記半導体パターンの第2部分上に配置され、前記第2部分と接続された出力電極と、
    前記第1部分と前記第2部分とを連結する前記半導体パターンの第3部分と、
    前記第3部分上に絶縁されるように配置された制御電極と、を含み、
    前記半導体パターンは、金属酸化物半導体を含み、
    前記第3部分は、
    前記制御電極と重なるチャンネル領域と、
    前記チャンネル領域と前記第1部分との間に設けられ、前記入力電極及び前記制御電極とは重畳していない入力領域と、
    前記チャンネル領域と前記第2部分との間に設けられ、前記出力電極及び前記制御電極とは重畳していない出力領域とを含み、
    前記金属酸化物半導体から還元された金属が、前記入力領域及び前記出力領域に含まれ、
    前記入力電極は前記第1部分とコンタクトホールを介さず直接接続され、前記出力電極は前記第2部分とコンタクトホールを介さず直接接続されていることを特徴とする表示パネル。
  2. 前記入力領域及び前記出力領域は、前記第3部分の上面から所定の厚さを有する前記還元された金属を含む金属層を含む請求項1に記載の表示パネル。
  3. 前記周辺領域に配置され、前記第1薄膜トランジスターの前記入力電極に連結されたデータライン及び前記第1薄膜トランジスターの前記制御電極に連結されたゲートラインをさらに含み、
    前記データラインは、前記半導体パターン上に配置されたことを特徴とする請求項1に記載の表示パネル。
  4. 前記表示素子の駆動電流を制御する第2薄膜トランジスター、並びに前記第1薄膜トランジスターの前記出力電極に連結された下部電極及び前記第2薄膜トランジスターの制御電極に連結された上部電極を含むキャパシターをさらに含み、
    前記表示素子は、有機発光ダイオードを含む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薄膜トランジスターの前記出力電極と前記下部電極とは、同じ物質で形成され、
    前記第2薄膜トランジスターの前記制御電極と前記上部電極とは、同じ物質で形成されたことを特徴とする請求項4に記載の表示パネル。
  6. 前記第1薄膜トランジスターの前記出力電極と前記下部電極とは、同じ層上に配置され、
    前記第2薄膜トランジスターの前記制御電極と前記上部電極とは、同じ層上に配置されたことを特徴とする請求項4に記載の表示パネル。
  7. 前記有機発光ダイオードは、
    前記第2薄膜トランジスターの出力電極に連結された第1電極と、
    前記第1電極上に配置された有機発光層と、
    前記有機発光層上に配置された第2電極と、
    を含むことを特徴とする請求項4に記載の表示パネル。
  8. 前記第2薄膜トランジスターの前記制御電極と前記有機発光ダイオードの前記第1電極とは、同じ物質で形成されたことを特徴とする請求項7に記載の表示パネル。
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