KR101984989B1 - 박막 트랜지스터 표시판 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막 트랜지스터 표시판 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이며, 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판은 절연 기판, 상기 절연 기판 위에 위치하며 구동 신호를 전달하는 신호선, 상기 신호선 위에 위치하는 절연층, 그리고 상기 절연층 위에 위치하는 화소 전극 및 접촉 보조 부재를 포함하고, 상기 접촉 보조 부재는 상기 신호선의 끝 부분과 전기적으로 연결되어 있고, 상기 접촉 보조 부재는 인듐(In) 및 아연(Zn) 이외의 금속을 포함하는 금속 산화물로 도핑된 인듐-아연 산화물(IZO)을 포함하고, 상기 금속 산화물은 아연 산화물(ZnO)보다 작은 깁스 자유 에너지를 가진다.
Description
본 발명은 박막 트랜지스터 표시판 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
현재 널리 사용되는 표시 장치로서 액정 표시 장치(liquid crystal display), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display), 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display) 등이 있다.
표시 장치는 복수의 화소와 복수의 표시 신호선을 포함한다. 각 화소는 스위칭 소자 및 이에 연결된 화소 전극을 포함하며, 스위칭 소자는 표시 신호선과 연결되어 있다. 표시 신호선은 게이트 신호를 전달하는 게이트선 및 데이터 신호를 전달하는 데이터선을 포함한다. 화소 전극은 박막 트랜지스터 등의 스위칭 소자를 통해 게이트 신호에 따른 데이터 신호를 인가 받는다. 게이트 신호는 신호 제어부의 제어에 따라 게이트 구동부에서 생성되어 복수의 게이트선으로 출력되며, 데이터 신호는 데이터 구동부가 신호 제어부로부터 디지털 영상 신호를 받아 이를 데이터 전압으로 변환함으로써 얻어질 수 있다.
이러한 화소 전극 및 스위칭 소자 등은 박막 트랜지스터 표시판에 형성될 수 있다. 신호 제어부는 통상 박막 트랜지스터 표시판 바깥에 위치하는 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)에 구비될 수 있다. 또한 게이트 구동부 또는 데이터 구동부는 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 박막 트랜지스터 표시판 위에 직접 장착되거나(chip on glass, COG), 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film, FPC) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 박막 트랜지스터 표시판에 부착될 수 있다(chip on FPC, COF). COF의 경우 가요성 인쇄 회로막은 인쇄 회로 기판(PCB)과 박막 트랜지스터 표시판의 사이에 위치할 수 있다.
박막 트랜지스터 표시판에 직접 장착되는 집적 회로 칩 또는 구동부가 장착된 TCP는 구동부로서 박막 트랜지스터 표시판 위에 형성된 표시 신호선의 패드부와 접촉하는데, 패드부의 접촉 저항이 높을 경우 박막 트랜지스터 표시판에 전달되는 게이트 신호 또는 데이터 신호 등에 왜곡이 생겨 박막 트랜지스터가 정상적으로 동작하지 않을 수 있다. 또한 패드부의 재료에 따라 제조 시간 또는 비용이 증가하거나 수율이 떨어질 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 패드부의 접촉 저항을 낮추고 생산성을 높일 수 있는 박막 트랜지스터 표시판 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판은 절연 기판, 상기 절연 기판 위에 위치하며 구동 신호를 전달하는 신호선, 상기 신호선 위에 위치하는 절연층, 그리고 상기 절연층 위에 위치하는 화소 전극 및 접촉 보조 부재를 포함하고, 상기 접촉 보조 부재는 상기 신호선의 끝 부분과 전기적으로 연결되어 있고, 상기 접촉 보조 부재는 인듐(In) 및 아연(Zn) 이외의 금속을 포함하는 금속 산화물로 도핑된 인듐-아연 산화물(IZO)을 포함하고, 상기 금속 산화물은 아연 산화물(ZnO)보다 작은 깁스 자유 에너지를 가진다.
상기 금속 산화물은 Ga2O3, Cr2O3, MnO, Ta2O5, SiO2, TiO2, ZrO2, BaO, Li2O, La2O3, Nd2O3, BeO, ThO2, Y2O3, CaO, Sc2O3, MgO, Sm2O3, Al2O3, UO2, CaO, B2O3, Na2O, Nb2O5 중에서 선택된 한 개 이상일 수 있다.
상기 신호선은 게이트 신호를 전달하는 게이트선 또는 데이터 전압을 전달하는 데이터선을 포함할 수 있다.
상기 절연층은 상기 신호선의 끝 부분을 드러내는 접촉 구멍을 포함하고, 상기 접촉 보조 부재는 상기 접촉 구멍을 통해 상기 신호선의 끝 부분과 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
상기 접촉 보조 부재와 접촉하는 이방성 도전 필름을 더 포함할 수 있다.
상기 화소 전극과 상기 접촉 보조 부재는 동일한 층에 위치하고 동일한 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 절연 기판, 상기 절연 기판 위에 위치하며 구동 신호를 전달하는 신호선, 상기 신호선 위에 위치하는 절연층, 상기 절연층 위에 위치하는 화소 전극 및 접촉 보조 부재, 그리고 상기 접촉 보조 부재와 접촉하는 구동부를 포함하고, 상기 접촉 보조 부재는 상기 신호선의 끝 부분과 전기적으로 연결되어 있고, 상기 접촉 보조 부재는 인듐(In) 및 아연(Zn) 이외의 금속을 포함하는금속 산화물로 도핑된 인듐-아연 산화물(IZO)을 포함하고, 상기 금속 산화물은 아연 산화물(ZnO)보다 작은 깁스 자유 에너지를 가진다.
상기 금속 산화물은 Ga2O3, Cr2O3, MnO, Ta2O5, SiO2, TiO2, ZrO2, BaO, Li2O, La2O3, Nd2O3, BeO, ThO2, Y2O3, CaO, Sc2O3, MgO, Sm2O3, Al2O3, UO2, CaO, B2O3, Na2O, Nb2O5 중에서 선택된 한 개 이상일 수 있다.
상기 신호선은 게이트 신호를 전달하는 게이트선 또는 데이터 전압을 전달하는 데이터선을 포함할 수 있다.
상기 절연층은 상기 신호선의 끝 부분을 드러내는 접촉 구멍을 포함하고, 상기 접촉 보조 부재는 상기 접촉 구멍을 통해 상기 신호선의 끝 부분과 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
상기 접촉 보조 부재와 접촉하는 이방성 도전 필름을 더 포함하고, 상기 이방성 도전 필름을 통해 상기 접촉 보조 부재와 상기 구동부가 부착되어 있을 수 있다.
상기 화소 전극과 상기 접촉 보조 부재는 동일한 층에 위치하고 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상기 구동부는 집적 회로 칩을 포함할 수 있다.
상기 구동부는 집적 회로 칩이 장착된 가요성 인쇄 회로막 또는 인쇄 회로 기판을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 박막 트랜지스터 표시판의 패드부의 접촉 저항을 낮추고 제조 생산성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 패드부가 포함하는 물질의 예를 도시한 그래프이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판을 포함하는 표시 장치의 배치도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 한 화소에 대한 배치도이고,
도 5는 도 4의 박막 트랜지스터 표시판을 V-V'-V"선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판을 포함하는 표시 장치의 배치도이고,
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 한 화소에 대한 배치도이고,
도 8은 도 7의 박막 트랜지스터 표시판을 VIII-VIII'-VIII"VIII"'선을 따라 잘라도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 패드부가 포함하는 물질의 예를 도시한 그래프이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판을 포함하는 표시 장치의 배치도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 한 화소에 대한 배치도이고,
도 5는 도 4의 박막 트랜지스터 표시판을 V-V'-V"선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판을 포함하는 표시 장치의 배치도이고,
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 한 화소에 대한 배치도이고,
도 8은 도 7의 박막 트랜지스터 표시판을 VIII-VIII'-VIII"VIII"'선을 따라 잘라도시한 단면도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 패드부가 포함하는 물질의 예를 도시한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판은 절연 기판(110) 위에 위치하는 접촉 보조 부재(패드부라고도 함)(contact assistant)(82)를 포함한다.
접촉 보조 부재(82)는 인듐(In) 및 아연(Zn) 이외의 금속 산화물이 도핑된 인듐-아연 산화물(indium zinc oxide, IZO)을 포함한다.
구체적으로 설명하면, 유리 또는 플라스틱 등의 절연 물질로 이루어진 절연 기판(110) 위에 게이트 신호, 데이터 신호 등의 구동 신호를 전달하는 복수의 신호선이 위치한다. 도 1은 신호선의 예로서 데이터 전압을 전달하는 데이터선(171)을 도시하고 있다.
각 데이터선(171)은 구동부 또는 다른 구성 요소와의 접속을 위한 끝 부분(179)를 포함한다.
데이터선(171)은 알루미늄이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리나 구리망간과 같은 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 따위로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 몰리브덴 합금으로 Mo-Nb, Mo-Ti가 있다. 또는 데이터선(171)은 ITO, IZO, AZO 등의 투명성 도전 물질로 만들어질 수도 있다. 데이터선(171)은 두 개 이상의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다. 예를 들어, 데이터선(171)은 Mo/Al/Mo, Mo/Al, Mo/Cu, CuMn/Cu, Ti/Cu 등의 삼중막 구조 또는 이중막 구조를 가질 수 있다.
데이터선(171) 위에는 절연 물질로 이루어진 보호막(도시하지 않음)이 위치할 수 있고, 보호막 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(82)가 형성되어 있다.
화소 전극(191)은 데이터 전압을 인가받아 광학 변환 수단(예를 들어, 액정층 또는 유기 발광층)을 통해 영상을 표시할 수 있다. 화소 전극(191)은 보호막에 형성되어 있는 접촉 구멍(도시하지 않음)을 통하여 하부층에 위치하는 도전층과 연결되어 있을 수 있다. 예를 들어, 화소 전극(191)은 데이터선(171)과 동일한 층에 위치하며 데이터선(171)의 소스 전극(도시하지 않음)과 함께 박막 트랜지스터를 이루는 드레인 전극(도시하지 않음)과 연결되어 데이터 전압을 인가 받을 수 있다.
접촉 보조 부재(82)는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 연결되어 있다. 접촉 보조 부재(82)는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 구동부 등의 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호할 수 있다.
화소 전극(191) 및 접촉 보조 부재(82)는 인듐(In) 및 아연(Zn) 이외의 금속 산화물이 도핑된 인듐-아연 산화물(IZO)을 포함한다. IZO에 도핑된 금속 산화물은 Ga2O3, Cr2O3, MnO, Ta2O5, SiO2, TiO2, ZrO2, BaO, Li2O, La2O3, Nd2O3, BeO, ThO2, Y2O3, CaO, Sc2O3, MgO, Sm2O3, Al2O3, UO2, CaO, B2O3, Na2O, Nb2O5 중에서 선택된 한 개 이상이다.
도 2에 도시한 그래프는 여러 금속 산화물의 깁스 자유 에너지(Gibb’s free energy)를 나타내고 있다. 도 2를 참조하면, IZO에 도핑된 금속 산화물은 B 영역에 위치하며, 이들은 아연 산화물(ZnO)에 비해 열역학적으로 안정된 산화물로서 아연 산화물(ZnO)보다 작은 깁스 자유 에너지를 가지는 금속 산화물일 수 있다.
이와 같이 본 발명의 한 실시예에 따른 접촉 보조 부재(82)는 IZO를 포함하므로 종래에 ITO로 접촉 보조 부재를 형성하는 경우에 비해 화소 전극(191) 및 접촉 보조 부재(82)의 에칭 속도가 빠르므로 제조 시간을 줄일 수 있고, 장시간 플라즈마 노출에 의해서도 불량 입자가 생기지 않으므로 박막 트랜지스터 표시판의 수율을 높이고 제조 비용을 줄일 수 있어 생산성을 높일 수 있다. 또한 IZO에 아연 산화물(ZnO)보다 열역학적으로 안정된 금속 산화물을 도핑하여 접촉 보조 부재(82)를 형성함으로써 IZO를 포함하는 접촉 보조 부재(82)의 표면의 댕글링 본드(dangling bond)를 감소시킬 수 있다. 따라서, 접초 보조 부재(82) 표면에서의 산화 반응을 방지할 수 있어 접촉 보조 부재(82)와 구동부 등의 외부 장치가 접속시 그 접촉 저항을 낮출 수 있어 구동 신호의 왜곡을 막을 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 접촉 보조 부재(82) 위에는 이방성 도전 필름(anisotropic conductive film, ACF)(30)이 더 위치하여 접촉 보조 부재(82)와 접촉할 수 있다. 이방성 도전 필름(30)은 PET 등의 가요성 필름 위에 수지 등의 경화성 접착제 및 그 안에 분산된 도전성 미립자를 코팅하는 방법으로 형성될 수 있다. 이방성 도전 필름(30)은 접착 필름 형태로서 절연 기판(110)의 표면에 평행한 방향으로는 절연성을 지니고 절연 기판(110)의 표면에 수직인 방향으로는 도전성을 가질 수 있다.
이러한 박막 트랜지스터 표시판의 접촉 보조 부재(82) 또는 이방성 도전 필름(30) 위에 구동부가 접착될 수 있다. 구동부는 집적 회로 칩의 형태로 직접 접촉 보조 부재(82) 또는 이방성 도전 필름(30) 위에 부착되거나 집적 회로 칩이 장착된 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film, FPC film) 등의 TCP(tape carrier package) 또는 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB) 등이 부착될 수도 있다.
도 1은 구동부의 예로서 데이터선(171)에 데이터 신호를 전달하는 데이터 구동 회로(540)가 집적 회로 칩의 형태로 박막 트랜지스터 표시판에 직접 부착되는 예를 도시한다. 데이터 구동 회로(540)는 접촉 보조 부재(82) 또는 이방성 도전 필름(30)과 접촉하여 데이터 신호를 전달하는 범프(bump)(560)를 포함할 수 있다.
지금까지 설명한 실시예에서는 구동 신호선의 예로서 데이터선을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 다른 종류의 신호선 및 구동부, 예를 들어 게이트선 및 게이트 구동부에도 동일하게 적용될 수 있다.
그러면, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에 대해 설명한다.
먼저, 절연 기판(110) 위에 스퍼터링 등의 방법으로 도전층을 적층하고 패터닝하여 데이터선(171) 등의 신호선을 형성한다.
다음 신호선 위에 절연 물질을 적층한 후, 그 위에 스퍼터링 등의 방법으로 인듐(In) 및 아연(Zn) 이외의 금속 산화물이 도핑된 인듐-아연 산화물(IZO)로 이루어진 도전층을 적층한다. 이때 스퍼터링의 타겟은 인듐-아연 산화물(IZO)과 함께 Ga2O3, Cr2O3, MnO, Ta2O5, SiO2, TiO2, ZrO2, BaO, Li2O, La2O3, Nd2O3, BeO, ThO2, Y2O3, CaO, Sc2O3, MgO, Sm2O3, Al2O3, UO2, CaO, B2O3, Na2O, Nb2O5 중에서 선택된 한 개 이상을 포함한다. 스퍼터링은 실온에서 수행될 수도 있고 150℃ 이상의 고온에서도 수행될 수도 있다.
다음, 인듐(In) 및 아연(Zn) 이외의 금속 산화물이 도핑된 인듐-아연 산화물(IZO)로 이루어진 도전층을 습식 식각 등의 방법으로 패터닝하여 도 1에 도시한 바와 같이 복수의 화소 전극(191) 및 접촉 보조 부재(82)를 형성한다.
다음, 접촉 보조 부재(82) 위에 이방성 도전 필름(30)을 형성할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면 접촉 보조 부재(82) 형성 시 고온에서 스퍼터링을 하여도 스퍼터링의 타깃에 불량 입자가 생기지 않아 적층된 도전층의 박리가 일어나지 않으므로 수율을 향상할 수 있다. 또한 적층된 IZO 및 금속 산화물로 이루어진 도전층의 습식 식각의 속도가 ITO에 비해 빠르므로 ITO를 사용하는 종래 기술에 비해 제조 시간을 단축할 수 있다.
그러면, 도 3을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터를 포함하는 표시 장치에 대해 좀 더 자세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판을 포함하는 표시 장치의 배치도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판(300), 게이트 구동부(400), 그리고 적어도 하나의 데이터 구동 회로(540)를 포함한다.
박막 트랜지스터 표시판(300)은 영상을 표시하는 표시 영역(DA) 및 그 주변의 주변 영역(PA)을 포함한다.
표시 영역(DA)에는 구동 신호선 및 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)가 형성되어 있다.
구동 신호선은 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트선(121)과 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선(171)을 포함한다. 복수의 게이트선(121)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 복수의 데이터선(171)도 서로가 거의 평행하고 은 게이트선(121)과 교차할 수 있다. 데이터선(171)은 외부 장치와의 접속을 위한 끝 부분(179)을 포함하고 그 위에는 도 1에 도시한 바와 같은 접촉 보조 부재(82)가 위치하여 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 전기적으로 연결되어 있다.
각 화소는 구동 신호선에 연결된 박막 트랜지스터 등의 스위칭 소자와 이에 연결된 화소 전극(도시하지 않음), 그리고 화소 전극과 마주하는 대향 전극(도시하지 않음)을 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판(300)이 유기 발광 표시 장치에 포함되는 경우, 화소 전극과 대향 전극 사이에 발광층이 위치하여 발광 다이오드를 형성할 수 있다. 즉, 화소 전극이 애노드로 기능하고 공통 전극이 캐소드로 기능하여 애노드와 캐소드 사이의 출력 전류에 따라 발광층이 발광하여 영상을 표시할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판(300)이 액정 표시 장치에 포함되는 경우, 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판(300)과 마주하는 대향 표시판(도시하지 않음), 그리고 두 표시판 사이에 위치하는 액정층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 화소 전극과 대향 전극은 함께 박막 트랜지스터 표시판(300)에 위치하거나 서로 다른 표시판에 위치할 수 있다. 화소 전극과 대향 전극은 액정층에 전기정을 생성하여 액정 분자의 배향 방향을 결정하여 액정층을 통과하는 빛의 휘도를 제어할 수 있다.
게이트 구동부(400)는 박막 트랜지스터 표시판(300)의 게이트선(121)과 연결되어 있으며 스위칭 소자를 턴 온시킬 수 있는 게이트 온 전압(Von)과 턴 오프시킬 수 있는 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(121)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 박막 트랜지스터 표시판(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(FPC film) 위에 장착되어 TCP의 형태로 박막 트랜지스터 표시판(300)에 부착될 수 있다. 이와 달리 게이트 구동부(400)는 신호선(121, 171) 및 박막 트랜지스터와 함께 박막 트랜지스터 표시판(300)에 집적될 수도 있다. 도 3은 게이트 구동부(400)가 박막 트랜지스터 표시판(300)에 집적된 예를 도시하며, 이 경우 게이트선(121)은 연장되어 게이트 구동부(400)와 직접 연결될 수 있다.
데이터 구동 회로(540)는 박막 트랜지스터 표시판(300)의 데이터선(171)과 연결되어 있으며, 데이터 전압을 데이터선(171)에 인가한다.
데이터 구동 회로(540)는 집적 회로 칩의 형태로서 박막 트랜지스터 표시판(300) 위에 장착될 수 있다. 데이터 구동 회로(540)는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 연결된 접촉 보조 부재(도시하지 않음)와 접속하여 데이터선(171)에 데이터 전압을 전달할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 구동 전압을 생성하는 구동 전압 생성부(도시하지 않음), 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동 회로(540)를 제어하는 신호 제어부(도시하지 않음) 등의 여러 회로 요소가 구비되어 있는 인쇄 회로 기판(PCB)(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 인쇄 회로 기판(PCB)은 가요성 인쇄 회로막(FPC film)을 통하여 데이터 구동 회로(540)와 연결될 수 있다.
그러면, 앞에서 설명한 도 3과 함께 도 4 및 도 5를 참조하여 표시 영역(DA)에 위치하는 화소(PX) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179) 및 접촉 보조 부재의 구조에 대해 자세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 한 화소에 대한 배치도이고, 도 5는 도 4의 박막 트랜지스터 표시판을 V-V'-V"선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(121)이 형성되어 있다. 각 게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하고 주로 행 방향으로 뻗으며, 위로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)과 다른 층 또는 게이트 구동부(400)와의 접속을 위한 끝 부분(도시하지 않음)을 포함할 수 있다.
게이트선(121)은 하부 도전층(124a)과 상부 도전층(124b)을 포함하는 이중막 구조일 수 있다. 이 경우 하부 도전층(124a)은 상부 도전층(124b)과 절연 기판(110)의 접착성을 향상시킬 수 있는 물질을 포함할 수 있고, 상부 도전층(124b)은 구리(Cu)와 같은 낮은 저항의 도전성 물질을 포함할 수 있다. 그러나 게이트선(121)은 단일막 구조 또는 삼중막 이상의 구조일 수도 있다.
게이트선(121) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어질 수 있는 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나와 있는 복수의 돌출부(154)와 끝 부분(159)을 포함한다.
선형 반도체(151) 위에는 복수의 선형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161) 및 섬형 저항성 접촉 부재(165)가 형성되어 있을 수 있다. 선형 저항성 접촉 부재(161)는 선형 반도체(151)의 돌출부(154)를 따라 뻗은 복수의 돌출부(163)와 끝 부분(169)을 가지고 있으며, 돌출부(163)와 섬형 저항성 접촉 부재(165)는 게이트 전극(124)을 중심으로 서로 마주하며 쌍을 이루어 선형 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 배치되어 있을 수 있다.
저항성 접촉 부재(161, 165)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 그러나, 반도체(151)의 종류에 따라 저항성 접촉 부재(161, 165)는 생략될 수도 있다.
저항성 접촉 부재(161, 165) 위에는 복수의 데이터선(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 전압을 전달하며 주로 열 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)과 데이터 구동 회로(540) 등의 구동부와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(179)을 포함한다.
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며, 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주한다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 하부 도전층(173a, 175a, 179a)과 그 위에 위치하는 상부 도전층(173b, 175b, 179b)을 포함할 수 있다. 그러나, 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 단일막 구조 또는 삼중막 이상의 구조일 수도 있다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Q)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 선형 반도체(151)의 돌출부(154)에 형성된다.
게이트 절연막(140), 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(151)의 돌출부(154) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)에는 드레인 전극(175)을 드러내는 접촉 구멍(contact hole)(185) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)을 드러내는 접촉 구멍(182)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(191) 및 복수의 접촉 보조 부재(82)가 형성되어 있다. 화소 전극(191) 및 접촉 보조 부재(82)는 인듐(In) 및 아연(Zn) 이외의 금속 산화물이 도핑된 인듐-아연 산화물(IZO)을 포함한다. IZO에 도핑된 금속 산화물은 Ga2O3, Cr2O3, MnO, Ta2O5, SiO2, TiO2, ZrO2, BaO, Li2O, La2O3, Nd2O3, BeO, ThO2, Y2O3, CaO, Sc2O3, MgO, Sm2O3, Al2O3, UO2, CaO, B2O3, Na2O, Nb2O5 중에서 선택된 한 개 이상이다. 이들 도핑된 금속 산화물은 아연 산화물(ZnO)에 비해 열역학적으로 안정된 산화물로서, 아연 산화물(ZnO)보다 작은 깁스 자유 에너지를 가지는 금속 산화물일 수 있다.
화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
접촉 보조 부재(82)는 접촉 구멍(182)를 통하여 데이터선(171)의 끝 부분(179)에 각각 전기적으로 연결되어 있다. 접촉 보조 부재(82) 위에는 앞에서 설명한 바와 같이 데이트 구동 회로(540)와 같은 구동부가 부착되어 데이터선(171)으로 데이터 전압을 전달할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 접촉 보조 부재(82)는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 데이터 구동 회로(540)와의 접착성을 보완하고 이들을 보호할 수 있다.
다음, 도 6을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터에 대해 설명한다. 앞에서 설명한 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 생략하며 차이점을 중심으로 설명한다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판을 포함하는 표시 장치의 배치도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 앞에서 설명한 도 3에 도시한 실시예와 대부분 동일하나 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동 회로(540)의 구조가 다를 수 있다.
본 실시예에서 게이트 구동부(400)는 박막 트랜지스터 표시판(300) 위에 장착된 적어도 하나의 게이트 구동 회로(440)를 포함한다. 각 게이트 구동 회로(440)는 적어도 하나의 게이트선(121)과 연결되어 있다. 게이트 구동 회로(440)는 집적 회로 칩의 형태로서 박막 트랜지스터 표시판(300) 위에 장착되어 있을 수 있다. 게이트 구동 회로(440)는 복수의 게이트선(121)의 끝 부분(도시하지 않음)과 연결된 접촉 보조 부재(도시하지 않음)와 접속하여 게이트선(121)에 게이트 신호를 전달할 수 있다.
데이터 구동 회로(540)는 가요성 인쇄 회로막(FPC film)(510) 위에 장착될 수 있다. 가요성 인쇄 회로막(510)은 데이터 구동 회로(540)와 연결되어 있는 복수의 데이터 전달선(도시하지 않음)을 포함할 수 있고, 데이터 전달선은 접촉부를 통해 데이터선(171)과 연결되어 있는 접촉 보조 부재(도시하지 않음)와 접속하여 데이터 구동 회로(540)로부터의 데이터 신호를 데이터선(171)에 전달할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 구동 전압을 생성하는 구동 전압 생성부(도시하지 않음), 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동 회로(540)를 제어하는 신호 제어부(도시하지 않음) 등의 여러 회로 요소가 구비되어 있는 인쇄 회로 기판(PCB)(550)을 더 포함할 수 있다. 인쇄 회로 기판(550)은 가요성 인쇄 회로막(510)을 통하여 박막 트랜지스터 표시판(300)과 전기적으로 연결될 수 있고, 게이트 구동 회로(440) 및 데이트 구동 회로(540)에 여러 구동 신호와 영상 데이터를 전달할 수 있다.
본 실시예와 달리 데이터 구동 회로(540)는 인쇄 회로 기판(550) 위에 장착될 수도 있다. 이 경우 가요성 인쇄 회로막(510)은 생략될 수도 있다.
그러면, 앞에서 설명한 도 6과 함께 도 7 및 도 8을 참조하여 표시 영역(DA)에 위치하는 화소(PX) 및 게이트선(121)과 데이터선(171)의 끝 부분(129, 179) 및 접촉 보조 부재의 구조에 대해 설명한다. 앞에서 설명한 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 생략하며 차이점을 중심으로 설명한다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 한 화소에 대한 배치도이고, 도 8은 도 7의 박막 트랜지스터 표시판을 VIII-VIII'-VIII"VIII"'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(121)이 형성되어 있다. 각 게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하고 주로 행 방향으로 뻗으며, 위로 돌출한 복수의 게이트 전극(124)과 다른 층 또는 게이트 구동 회로(440)와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(129)을 포함한다.
게이트선(121)은 하부 도전층(124a, 129a)과 상부 도전층(124b, 129b)을 포함하는 이중막 구조일 수 있다. 이 경우 하부 도전층(124a, 129a)은 상부 도전층(124b, 129b)과 절연 기판(110)의 접착성을 향상시킬 수 있는 물질을 포함할 수 있고, 상부 도전층(124b, 129b)은 구리(Cu)와 같은 낮은 저항의 도전성 물질을 포함할 수 있다. 그러나 게이트선(121)은 단일막 구조 또는 삼중막 이상의 구조일 수도 있다.
게이트선(121) 위에는 게이트 절연막(140)이 위치한다.
게이트 절연막(140) 위에는 복수의 돌출부(154) 및 끝 부분(159)을 포함하는 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있을 수 있다. 이와 달리 게이트 전극(124) 위에만 섬형 반도체(도시하지 않음)가 위치할 수도 있다.
선형 반도체(151) 위에는 복수의 선형 저항성 접촉 부재(161) 및 섬형 저항성 접촉 부재(165)가 형성되어 있을 수 있다. 선형 저항성 접촉 부재(161)는 선형 반도체(151)의 돌출부(154)를 따라 뻗은 복수의 돌출부(163)와 끝 부분(169)을 가지고 있으며, 돌출부(163)와 섬형 저항성 접촉 부재(165)는 게이트 전극(124)을 중심으로 서로 마주하며 쌍을 이루어 선형 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 배치되어 있을 수 있다.
저항성 접촉 부재(161, 165) 위에는 복수의 데이터선(171)과 복수의 드레인 전극(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 전압을 전달하며 주로 열 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차할 수 있다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(173)과 데이터 구동 회로(540)와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(179)을 포함한다.
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며, 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주한다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 하부 도전층(173a, 175a, 179a)과 그 위에 위치하는 상부 도전층(173b, 175b, 179b)을 포함할 수 있다. 그러나, 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 단일막 구조 또는 삼중막 이상의 구조일 수도 있다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 박막 트랜지스터(Q)를 이룬다.
게이트 절연막(140), 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(151)의 돌출부(154) 부분 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)에는 드레인 전극(175)을 드러내는 접촉 구멍(185) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)을 드러내는 접촉 구멍(182)이 형성되어 있고, 보호막(180) 및 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 접촉 구멍(181)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(191) 및 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)가 형성되어 있다. 화소 전극(191) 및 접촉 보조 부재(82)는 인듐(In) 및 아연(Zn) 이외의 금속 산화물이 도핑된 인듐-아연 산화물(IZO)을 포함한다. IZO에 도핑된 금속 산화물은 Ga2O3, Cr2O3, MnO, Ta2O5, SiO2, TiO2, ZrO2, BaO, Li2O, La2O3, Nd2O3, BeO, ThO2, Y2O3, CaO, Sc2O3, MgO, Sm2O3, Al2O3, UO2, CaO, B2O3, Na2O, Nb2O5 중에서 선택된 한 개 이상이다. 이들 도핑된 금속 산화물은 아연 산화물(ZnO)에 비해 열역학적으로 안정된 산화물로서, 아연 산화물(ZnO)보다 작은 깁스 자유 에너지를 가지는 금속 산화물일 수 있다.
화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
접촉 보조 부재(81, 82)는 접촉 구멍(181, 182)를 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129)과 데이터선(171)의 끝 부분(179)에 각각 연결되어 있다. 게이트선(121)과 연결된 접촉 보조 부재(81) 위에는 앞에서 설명한 바와 같이 게이트 구동 회로(440)가 부착되어 게이트선(121)으로 게이트 신호를 전달할 수 있다. 데이터선(171)과 연결된 접촉 보조 부재(82) 위에는 앞에서 설명한 바와 같이 데이터 구동 회로(540)가 부착되어 있는 가요성 인쇄 회로막(510) 또는 인쇄 회로 기판(도시하지 않음)이 부착되어 데이터선(1710으로 데이터 전압을 전달할 수 있다.
접촉 보조 부재(81)는 게이트선(121)의 끝 부분(129)과 게이트 구동 회로(440)와의 접착성을 보완하고 이들을 보호할 수 있으며, 접촉 보조 부재(82)는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 가요성 인쇄 회로막(510) 등과의 접착성을 보완하고 이들을 보호할 수 있다.
본 실시예와 달리 게이트 구동 회로(440)도 가요성 인쇄 회로막(도시하지 않음) 또는 인쇄 회로 기판(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
30: 이방성 도전 필름 81, 82: 접촉 보조 부재
110: 절연 기판 121: 게이트선
124: 게이트 전극 140: 게이트 절연막
151, 154: 반도체 161, 163, 165: 저항성 접촉 부재 171, 179: 데이터선 173: 소스 전극
175: 드레인 전극 180: 보호막
181, 182, 185: 접촉 구멍 191: 화소 전극
300: 박막 트랜지스터 표시판 400: 게이트 구동부
440: 게이트 구동 회로 510: 가요성 인쇄 회로막
540: 데이터 구동 회로 550: 인쇄 회로 기판
560: 범프
110: 절연 기판 121: 게이트선
124: 게이트 전극 140: 게이트 절연막
151, 154: 반도체 161, 163, 165: 저항성 접촉 부재 171, 179: 데이터선 173: 소스 전극
175: 드레인 전극 180: 보호막
181, 182, 185: 접촉 구멍 191: 화소 전극
300: 박막 트랜지스터 표시판 400: 게이트 구동부
440: 게이트 구동 회로 510: 가요성 인쇄 회로막
540: 데이터 구동 회로 550: 인쇄 회로 기판
560: 범프
Claims (20)
- 절연 기판,
상기 절연 기판 위에 위치하며 구동 신호를 전달하는 신호선,
상기 신호선 위에 위치하는 절연층, 그리고
상기 절연층 위에 위치하는 화소 전극 및 접촉 보조 부재
를 포함하고,
상기 절연층은 상기 신호선의 끝 부분을 드러내는 접촉 구멍을 포함하고,
상기 접촉 보조 부재는 상기 접촉 구멍을 통해 상기 신호선의 끝 부분과 전기적으로 연결되어 있고,
상기 접촉 보조 부재는 인듐(In) 및 아연(Zn) 이외의 금속을 포함하는 금속 산화물로 도핑된 인듐-아연 산화물(IZO)을 포함하고,
상기 금속 산화물은 아연 산화물(ZnO)보다 작은 깁스 자유 에너지를 가지는
박막 트랜지스터 표시판. - 제1항에서,
상기 금속 산화물은 Ga2O3, Cr2O3, MnO, Ta2O5, SiO2, TiO2, ZrO2, BaO, Li2O, La2O3, Nd2O3, BeO, ThO2, Y2O3, CaO, Sc2O3, MgO, Sm2O3, Al2O3, UO2, CaO, B2O3, Na2O, Nb2O5 중에서 선택된 한 개 이상인 박막 트랜지스터 표시판. - 제2항에서,
상기 신호선은 게이트 신호를 전달하는 게이트선 또는 데이터 전압을 전달하는 데이터선을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판. - 삭제
- 제3항에서,
상기 접촉 보조 부재와 접촉하는 이방성 도전 필름을 더 포함하는 박막 트랜지스터 표시판. - 제5항에서,
상기 화소 전극과 상기 접촉 보조 부재는 동일한 층에 위치하고 동일한 물질을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판. - 절연 기판,
상기 절연 기판 위에 위치하며 구동 신호를 전달하는 신호선,
상기 신호선 위에 위치하는 절연층,
상기 절연층 위에 위치하는 화소 전극 및 접촉 보조 부재, 그리고
상기 접촉 보조 부재와 접촉하는 구동부
를 포함하고,
상기 절연층은 상기 신호선의 끝 부분을 드러내는 접촉 구멍을 포함하고,
상기 접촉 보조 부재는 상기 접촉 구멍을 통해 상기 신호선의 끝 부분과 전기적으로 연결되어 있고,
상기 접촉 보조 부재는 인듐(In) 및 아연(Zn) 이외의 금속을 포함하는 금속 산화물로 도핑된 인듐-아연 산화물(IZO)을 포함하고,
상기 금속 산화물은 아연 산화물(ZnO)보다 작은 깁스 자유 에너지를 가지는
표시 장치. - 제7항에서,
상기 금속 산화물은 Ga2O3, Cr2O3, MnO, Ta2O5, SiO2, TiO2, ZrO2, BaO, Li2O, La2O3, Nd2O3, BeO, ThO2, Y2O3, CaO, Sc2O3, MgO, Sm2O3, Al2O3, UO2, CaO, B2O3, Na2O, Nb2O5 중에서 선택된 한 개 이상인 표시 장치. - 제8항에서,
상기 신호선은 게이트 신호를 전달하는 게이트선 또는 데이터 전압을전달하는 데이터선을 포함하는 표시 장치. - 삭제
- 제9항에서,
상기 접촉 보조 부재와 접촉하는 이방성 도전 필름을 더 포함하고,
상기 이방성 도전 필름을 통해 상기 접촉 보조 부재와 상기 구동부가 부착되어 있는
표시 장치. - 제11항에서,
상기 화소 전극과 상기 접촉 보조 부재는 동일한 층에 위치하고 동일한 물질을 포함하는 표시 장치. - 제12항에서,
상기 구동부는 집적 회로 칩을 포함하는 표시 장치. - 제12항에서,
상기 구동부는 집적 회로 칩이 장착된 가요성 인쇄 회로막 또는 인쇄 회로 기판을 포함하는 표시 장치. - 제7항에서,
상기 신호선은 게이트 신호를 전달하는 게이트선 또는 데이터 전압을 전달하는 데이터선을 포함하는 표시 장치. - 삭제
- 제7항에서,
상기 접촉 보조 부재와 접촉하는 이방성 도전 필름을 더 포함하고,
상기 이방성 도전 필름을 통해 상기 접촉 보조 부재와 상기 구동부가 부착되어 있는
표시 장치. - 제7항에서,
상기 화소 전극과 상기 접촉 보조 부재는 동일한 층에 위치하고 동일한 물질을 포함하는 표시 장치. - 제7항에서,
상기 구동부는 집적 회로 칩을 포함하는 표시 장치. - 제7항에서,
상기 구동부는 집적 회로 칩이 장착된 가요성 인쇄 회로막 또는 인쇄 회로 기판을 포함하는 표시 장치.
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