KR102309846B1 - Display Device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표시패널 및 구동부를 포함하는 표시장치를 제공한다. 표시패널은 데이터배선과 게이트배선의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터를 갖는 서브 픽셀들을 포함한다. 구동부는 표시패널을 구동한다. 서브 픽셀들은 데이터배선을 구성하는 데이터금속과 박막 트랜지스터를 구성하는 산화물 반도체층의 제1영역이 하부전극에 의해 간접적으로 접촉한다.The present invention provides a display device including a display panel and a driving unit. The display panel includes sub-pixels having thin film transistors formed at intersections of data lines and gate lines. The driving unit drives the display panel. In the sub-pixels, the data metal constituting the data line and the first region of the oxide semiconductor layer constituting the thin film transistor are indirectly contacted by the lower electrode.
Description
본 발명은 표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a display device.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Display: OLED), 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD) 및 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel: PDP) 등과 같은 표시장치의 사용이 증가하고 있다.As information technology develops, the market for display devices, which is a connection medium between users and information, is growing. Accordingly, the use of display devices such as an organic light emitting display (OLED), a liquid crystal display (LCD), and a plasma display panel (PDP) is increasing.
통상 액정표시장치나 유기전계발광표시장치에서 사용되는 표시패널은 실리콘 계열, 유기 반도체 계열 또는 산화물 계열의 반도체층을 갖는 박막 트랜지스터로 구현된다. 표시패널의 구현에 사용되는 박막 트랜지스터는 재료 및 공정 방식(전극 등의 위치 및 형태)에 따라 크게 코플라나(Coplanar) 구조와 스태거드(Staggered) 구조로 분류된다. 스태거드 구조의 하나인 역 스태거드 구조에는 백채널에치드(Back Channel Etched; BCE) 구조와 에치스토퍼(Etch Stopper; ES) 구조가 있다.In general, a display panel used in a liquid crystal display device or an organic light emitting display device is implemented as a thin film transistor having a silicon-based, organic semiconductor-based, or oxide-based semiconductor layer. A thin film transistor used to implement a display panel is largely classified into a coplanar structure and a staggered structure according to materials and process methods (position and shape of electrodes, etc.). The reverse staggered structure, which is one of the staggered structures, includes a Back Channel Etched (BCE) structure and an Etch Stopper (ES) structure.
그런데, 종래에 제안된 백채널에치드 트랜지스터 구조의 경우 소오스 드레인전극 재료의 이온이 산화물 반도체층으로 확산(Diffusion) 됨에 따라 소자의 특성이 저하 또는 열화 되는 문제가 있어 이의 개선이 요구된다.However, in the case of the conventionally proposed back-channel etch transistor structure, as ions of the source-drain electrode material are diffused into the oxide semiconductor layer, there is a problem in that the characteristics of the device are deteriorated or deteriorated, so improvement thereof is required.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 소자의 특성이 저하 또는 열화 되는 문제를 개선할 수 있는 트랜지스터로 구현된 표시장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention for solving the problems of the above-described background technology is to provide a display device implemented with a transistor capable of improving the problem of deterioration or deterioration of device characteristics.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은 표시패널 및 구동부를 포함하는 표시장치를 제공한다. 표시패널은 데이터배선과 게이트배선의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터를 갖는 서브 픽셀들을 포함한다. 구동부는 표시패널을 구동한다. 서브 픽셀들은 데이터배선을 구성하는 데이터금속과 박막 트랜지스터를 구성하는 산화물 반도체층의 제1영역이 하부전극에 의해 간접적으로 접촉한다.As a means for solving the above problems, the present invention provides a display device including a display panel and a driving unit. The display panel includes sub-pixels having thin film transistors formed at intersections of data lines and gate lines. The driving unit drives the display panel. In the sub-pixels, the data metal constituting the data line and the first region of the oxide semiconductor layer constituting the thin film transistor are indirectly contacted by the lower electrode.
데이터금속과 상기 산화물 반도체층은 동일한 절연막 상에 형성되고, 상기 하부전극은 상기 데이터금속 및 상기 산화물 반도체층을 덮는 절연막 상에 형성될 수 있다.The data metal and the oxide semiconductor layer may be formed on the same insulating layer, and the lower electrode may be formed on the insulating layer covering the data metal and the oxide semiconductor layer.
상기 하부전극은 상기 데이터금속과 상기 산화물 반도체층의 제1영역을 전기적으로 연결하는 제1하부전극과, 상기 산화물 반도체층의 제2영역과 상부전극을 전기적으로 연결하는 제2하부전극을 포함할 수 있다.The lower electrode may include a first lower electrode electrically connecting the data metal and the first region of the oxide semiconductor layer, and a second lower electrode electrically connecting the second region of the oxide semiconductor layer and the upper electrode. can
상기 산화물 반도체층의 제1영역은 상기 하부전극에 연결되고, 상기 산화물 반도체층의 제2영역은 상기 하부전극을 덮는 절연막 상에 형성된 상부전극에 연결될 수 있다.A first region of the oxide semiconductor layer may be connected to the lower electrode, and a second region of the oxide semiconductor layer may be connected to an upper electrode formed on an insulating layer covering the lower electrode.
상기 상부전극은 상기 산화물 반도체층의 제2영역에 연결됨과 더불어 서브 픽셀의 개구영역 내부로 확장될 수 있다.The upper electrode may be connected to the second region of the oxide semiconductor layer and extend into the opening region of the sub-pixel.
상기 서브 픽셀들은 하부기판 상에 형성된 게이트금속과, 상기 하부기판 상에 형성되고 상기 게이트금속을 덮는 제1절연막과, 상기 제1절연막 상에 형성되고 상기 게이트금속과 중첩하는 영역에 형성된 상기 산화물 반도체층과, 상기 제1절연막 상에 형성되고 상기 산화물 반도체층과 일정 간격 이격된 상기 데이터금속과, 상기 제1절연막 상에 형성되고 상기 산화물 반도체층과 상기 데이터금속을 덮는 제2절연막과, 상기 제2절연막 상에 형성되고 상기 데이터금속과 상기 산화물 반도체층의 제1 및 제2영역을 노출하는 제1 및 제2콘택홀을 갖는 제3절연막과, 상기 제3절연막 상에 형성되고 상기 데이터금속과 상기 산화물 반도체층의 제1영역을 전기적으로 연결하는 제1하부전극을 각각 포함할 수 있다.The sub-pixels include a gate metal formed on a lower substrate, a first insulating layer formed on the lower substrate and covering the gate metal, and the oxide semiconductor formed on the first insulating layer and formed in a region overlapping the gate metal. a layer; the data metal formed on the first insulating layer and spaced apart from the oxide semiconductor layer by a predetermined distance; a second insulating layer formed on the first insulating layer and covering the oxide semiconductor layer and the data metal; a third insulating layer formed on the second insulating layer and having first and second contact holes exposing the data metal and the first and second regions of the oxide semiconductor layer; Each of the first lower electrodes electrically connecting the first region of the oxide semiconductor layer may be included.
상기 서브 픽셀들은 상기 제3절연막 상에 형성되고 상기 산화물 반도체층의 제2영역에 연결된 제2하부전극을 각각 더 포함할 수 있다.Each of the sub-pixels may further include a second lower electrode formed on the third insulating layer and connected to the second region of the oxide semiconductor layer.
상기 서브 픽셀들은 상기 제3절연막 상에 형성되고 상기 제1하부전극을 덮고 상기 산화물 반도체층의 제2영역을 노출하는 제3콘택홀을 갖는 제4절연막과, 상기 제4절연막 상에 형성되고 상기 산화물 반도체층의 제2영역에 연결된 상부전극을 각각 더 포함할 수 있다.The sub-pixels are formed on the third insulating layer and include a fourth insulating layer covering the first lower electrode and having a third contact hole exposing a second region of the oxide semiconductor layer; Each of the upper electrodes connected to the second region of the oxide semiconductor layer may be further included.
다른 측면에서 본 발명은 표시패널 및 구동부를 포함하는 표시장치를 제공한다. 표시패널은 데이터배선과 게이트배선의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터를 갖는 서브 픽셀들을 포함한다. 구동부는 표시패널을 구동한다. 서브 픽셀들은 데이터배선을 구성하는 데이터금속 상에 위치하는 금속화된 반도체층과 박막 트랜지스터를 구성하는 산화물 반도체층의 제1영역이 하부전극에 의해 간접적으로 접촉한다.In another aspect, the present invention provides a display device including a display panel and a driving unit. The display panel includes sub-pixels having thin film transistors formed at intersections of data lines and gate lines. The driving unit drives the display panel. In the sub-pixels, the metallized semiconductor layer positioned on the data metal constituting the data line and the first region of the oxide semiconductor layer constituting the thin film transistor are indirectly contacted by the lower electrode.
산화물 반도체층은 채널영역보다 소오스영역 및 드레인영역이 더 큰 형상을 가질 수 있다.The oxide semiconductor layer may have a shape in which the source region and the drain region are larger than the channel region.
서브 픽셀들은 하부기판 상에 형성된 게이트금속과, 하부기판 상에 형성되고 게이트금속을 덮는 제1절연막과, 제1절연막 상에 형성된 데이터금속과, 제1절연막 상에 형성되고 게이트금속과 중첩하는 영역에 제1방향으로 형성된 산화물 반도체층과 산화물 반도체층과 이격하며 제1방향과 교차하는 제2방향으로 형성되고 데이터금속 상에 형성된 금속화된 반도체층과, 제1절연막 상에 형성되고 산화물 반도체층, 금속화된 반도체층 및 데이터금속을 덮는 제2절연막과, 제2절연막 상에 형성되고 금속화된 반도체층을 노출하는 제1콘택홀과 산화물 반도체층의 제1영역을 노출하는 제2콘택홀을 갖는 제3절연막과, 제3절연막 상에 형성되고 금속화된 반도체층과 산화물 반도체층의 제1영역을 전기적으로 연결하는 제1하부전극을 각각 포함할 수 있다.The sub-pixels include a gate metal formed on the lower substrate, a first insulating film formed on the lower substrate and covering the gate metal, a data metal formed on the first insulating film, and a region formed on the first insulating film and overlapping the gate metal. an oxide semiconductor layer formed in a first direction, a metallized semiconductor layer formed on the data metal and spaced apart from the oxide semiconductor layer in a second direction intersecting the first direction, and an oxide semiconductor layer formed on the first insulating film , a second insulating layer covering the metallized semiconductor layer and the data metal, a first contact hole formed on the second insulating layer and exposing the metallized semiconductor layer, and a second contact hole exposing a first region of the oxide semiconductor layer and a first lower electrode formed on the third insulating layer and electrically connecting the metallized semiconductor layer and the first region of the oxide semiconductor layer.
서브 픽셀들은 제3절연막 상에 형성되고 공통전압라인에 연결된 제2하부전극과, 제3절연막 상에 형성되고 제1 및 제2하부전극을 덮고 산화물 반도체층의 제2영역을 노출하는 제3콘택홀을 갖는 제4절연막과, 제4절연막 상에 형성되고 산화물 반도체층의 제2영역에 연결된 상부전극을 각각 더 포함할 수 있다.The sub-pixels include a second lower electrode formed on the third insulating film and connected to the common voltage line, and a third contact formed on the third insulating film and covering the first and second lower electrodes and exposing the second region of the oxide semiconductor layer. It may further include a fourth insulating layer having a hole, and an upper electrode formed on the fourth insulating layer and connected to the second region of the oxide semiconductor layer, respectively.
본 발명은 소자의 특성이 저하 또는 열화 되는 문제를 개선할 수 있는 트랜지스터로 구현된 표시장치를 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 트랜지스터를 구성하는 전극의 구조를 변경하여 표시패널의 개구율을 향상할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of providing a display device implemented with a transistor capable of improving the problem of deterioration or deterioration of device characteristics. In addition, the present invention has the effect of improving the aperture ratio of the display panel by changing the structure of the electrodes constituting the transistor.
도 1은 표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 3은 도 1에 도시된 표시패널의 평면을 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 종래에 제안된 백채널에치드 트랜지스터 구조의 단면도.
도 5는 도 4의 구조에서 산화물 반도체층과 소오스 드레인전극 간의 접촉시 야기되는 문제를 설명하기 위한 도면.
도 6 내지 도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 표시장치의 공정 흐름도를 나타낸 평면도.
도 12는 도 11의 A1-A2 영역을 나타낸 단면도.
도 13 내지 도 18은 본 발명의 제2실시예에 따른 표시장치의 공정 흐름도를 나타낸 평면도.
도 19는 도 18의 B1-B2 영역을 나타낸 단면도.
도 20은 본 발명의 제3실시예에 따른 표시장치의 단면도.
도 21은 본 발명의 제4실시예에 따른 표시장치의 단면도.
도 22 내지 도 29는 본 발명의 제5실시예에 따른 표시장치의 공정 흐름도를 나타낸 평면도.
도 30은 도 29의 B1-B2 영역을 나타낸 단면도.
도 31은 아령 형태의 반도체층의 이점을 설명하기 위한 도면.
도 32는 아령 형태의 반도체층의 다른 예시도.1 is a block diagram schematically showing a display device;
FIG. 2 is a configuration diagram schematically illustrating a sub-pixel shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a plan view of the display panel shown in FIG. 1 ;
4 is a cross-sectional view of a structure of a conventionally proposed back-channel etched transistor;
FIG. 5 is a view for explaining a problem caused when a contact between an oxide semiconductor layer and a source-drain electrode in the structure of FIG. 4;
6 to 11 are plan views illustrating a process flow diagram of a display device according to a first embodiment of the present invention.
12 is a cross-sectional view illustrating areas A1-A2 of FIG. 11;
13 to 18 are plan views illustrating a process flow diagram of a display device according to a second exemplary embodiment of the present invention.
19 is a cross-sectional view illustrating a region B1-B2 of FIG. 18;
20 is a cross-sectional view of a display device according to a third embodiment of the present invention;
21 is a cross-sectional view of a display device according to a fourth embodiment of the present invention;
22 to 29 are plan views illustrating a process flow diagram of a display device according to a fifth embodiment of the present invention.
30 is a cross-sectional view illustrating a region B1-B2 of FIG. 29;
31 is a view for explaining the advantages of a dumbbell-shaped semiconductor layer.
32 is another exemplary view of a semiconductor layer in the form of a dumbbell.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, specific details for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀을 개략적으로 나타낸 구성도이며, 도 3은 도 1에 도시된 표시패널의 평면을 개략적으로 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a display device, FIG. 2 is a configuration diagram schematically illustrating a sub-pixel illustrated in FIG. 1 , and FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a plan view of the display panel illustrated in FIG. 1 .
도 1에 도시된 바와 같이, 표시장치에는 영상공급부(110), 타이밍제어부(120), 게이트구동부(130), 데이터구동부(140) 및 표시패널(150)이 포함된다.As shown in FIG. 1 , the display device includes an
영상공급부(110)는 데이터신호를 영상처리하고 수직 동기신호, 수평 동기신호, 데이터 인에이블 신호 및 클럭신호 등과 함께 출력한다. 영상공급부(110)는 수직 동기신호, 수평 동기신호, 데이터 인에이블 신호, 클럭신호 및 데이터신호 등을 타이밍제어부(120)에 공급한다. The
타이밍제어부(120)는 영상공급부(110)로부터 데이터신호 등을 공급받고, 게이트구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 데이터구동부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC)를 출력한다. 타이밍제어부(120)는 데이터 타이밍 제어신호(DDC)와 함께 데이터신호(DATA)를 데이터구동부(140)에 공급한다.The
게이트구동부(130)는 타이밍제어부(120)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에 응답하여 게이트전압의 레벨을 시프트시키면서 게이트신호(또는 스캔신호)를 출력한다. 게이트구동부(130)에는 레벨 시프터와 시프트 레지스터가 포함된다. 게이트구동부(130)는 게이트배선들(GL1 ~ GLm)을 통해 표시패널(150)에 포함된 서브 픽셀들(SP)에 게이트신호를 공급한다. 게이트구동부(130)는 집적회로(Integrated Circuit; IC) 형태로 형성되거나 표시패널(150)에 게이트인패널(Gate In Panel) 방식으로 형성된다. 게이트구동부(130)에서 게이트인패널 방식으로 형성되는 부분은 시프트 레지스터이다.The
데이터구동부(140)은 타이밍제어부(120)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 데이터신호(DATA)를 샘플링하고 래치하며 감마 기준전압에 대응하여 아날로그신호를 디지털신호로 변환하여 출력한다. 데이터구동부(140)는 데이터배선들(DL1 ~ DLn)을 통해 표시패널(150)에 포함된 서브 픽셀들(SP)에 데이터신호(DATA)를 공급한다. 데이터구동부(140)는 집적회로(Integrated Circuit; IC) 형태로 형성된다.The
표시패널(150)은 게이트구동부(130)로부터 공급된 게이트신호와 데이터구동부(140)로부터 공급된 데이터신호(DATA)에 대응하여 영상을 표시한다. 표시패널(150)에는 영상을 표시하기 위해 자체적으로 빛을 발광하거나 외부의 빛을 제어하는 서브 픽셀들(SP)이 포함된다.The
도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 서브 픽셀에는 게이트배선(GL1)과 데이터배선(DL1)에 연결(또는 교차부에 형성된)된 스위칭 박막 트랜지스터(SW)와 스위칭 박막 트랜지스터(SW)를 통해 공급된 데이터신호(DATA)에 대응하여 동작하는 픽셀회로(PC)가 포함된다. 서브 픽셀들(SP)은 픽셀회로(PC)의 구성에 따라 액정소자를 포함하는 액정표시패널로 구성되거나 유기발광소자를 포함하는 유기발광표시패널로 구성된다.As shown in FIG. 2 , one sub-pixel is supplied through the switching thin film transistor SW and the switching thin film transistor SW connected to (or formed at the intersection of) the gate line GL1 and the data line DL1. A pixel circuit PC operating in response to the data signal DATA is included. The sub-pixels SP are composed of a liquid crystal display panel including a liquid crystal element or an organic light emitting display panel including an organic light emitting element according to the configuration of the pixel circuit PC.
표시패널(150)이 액정표시패널로 구성된 경우, 이는 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 또는 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드로 구현된다. 표시패널(150)이 유기발광표시패널로 구성된 경우, 이는 전면발광(Top-Emission) 방식, 배면발광(Bottom-Emission) 방식 또는 양면발광(Dual-Emission) 방식으로 구현된다.When the
도 3에 도시된 바와 같이, 표시패널(150)에는 표시영역(AA), 게이트구동부(130a, 130b), 데이터구동부(140) 및 신호패드들(180)이 형성된다. 도 1을 참조하여 설명한 영상공급부(110) 및 타이밍제어부(120)는 외부기판에 형성되므로 이는 미도시한 상태이다.As shown in FIG. 3 , a display area AA,
표시영역(AA)에는 서브 픽셀들(SP)이 포함된다. 그리고 표시영역(AA)을 제외한 외부 영역에는 비표시영역(NAx, NAy1, NAy2)이 되는 베젤(Bezel) 영역이 정의된다. 제1 및 제2비표시영역(NAy1, NAy2)은 측면 베젤 영역으로 정의되고, 제3비표시영역(NAx)은 하부 베젤 영역(이는 보는 방향에 따라 상부 베젤 영역으로 정의되기도 하나 본 발명에서는 하부 베젤 영역으로 함)으로 정의된다.The display area AA includes sub-pixels SP. In addition, a bezel area that becomes the non-display areas NAx, NAy1, and NAy2 is defined in an external area except for the display area AA. The first and second non-display areas NAy1 and NAy2 are defined as side bezel areas, and the third non-display area NAx is defined as a lower bezel area (this is sometimes defined as an upper bezel area depending on the viewing direction, but in the present invention, the lower bezel area). bezel area).
게이트구동부(130a, 130b)는 표시패널(150)의 측면 베젤 영역에 형성되거나 외부기판 상에 형성된다. 게이트구동부(130a, 130b)가 게이트인패널(Gate In Panel) 방식으로 형성된 경우, 이는 도면과 같이 표시영역(AA)의 좌측 및 우측이 되는 제1 및 제2비표시영역(NAy1, NAy2)에 형성된다. 이때, 게이트구동부(130a, 130b)는 표시패널(150)의 해상도나 크기에 따라 제1 및 제2비표시영역(NAy1, NAy2)에 형성되거나 이들 중 하나의 비표시영역(NAy1 또는 NAy2)에만 형성될 수 있다.The
신호패드들(180)은 표시패널(150)의 최 외곽에 형성된다. 신호패드들(180)은 다수의 패드들로 구성되며, 이는 표시패널(150)의 해상도나 크기에 따라 제3비표시영역(NAx)에 위치하는 최 외곽의 한 부분에 형성되거나 제1 및 제2비표시영역(NAy1, NAy2)에 위치하는 최 외곽의 한 부분에 형성될 수 있다.The
통상 타이밍제어부(120)는 물론 전원공급부 등은 외부기판(예컨대, 인쇄회로기판) 상에 집적회로 형태로 실장된다. 따라서, 신호패드들(180)은 타이밍제어부(120) 등이 형성된 외부기판과 연결되는 부분이 되며, 외부기판으로부터 출력되는 각종 신호나 전원을 표시패널(150)에 전달 및 공급하는 역할을 하게 된다.In general, the
데이터구동부(140)는 표시패널(150)에 형성된 신호패드들(180)과 표시영역(AA) 사이에 위치하는 제3비표시영역(NAx)에 형성될 수 있다. 이 경우, 데이터구동부(140)는 집적회로 형태로 구성되어 표시패널(150)에 형성된 범프패드들 상에 실장된다. 그러나, 표시패널(150)의 해상도나 크기가 큰 경우, 데이터구동부(140)는 제3비표시영역(NAx)에 형성되지 아니하고 외부기판 상에 실장된다.The
한편, 액정표시장치나 유기전계발광표시장치에서 사용되는 표시패널(150)은 실리콘 계열, 유기 반도체 계열 또는 산화물 계열의 반도체층을 갖는 박막 트랜지스터로 구현된다.Meanwhile, the
표시패널(150)의 구현에 사용되는 박막 트랜지스터는 재료 및 공정 방식(전극 등의 위치 및 형태)에 따라 크게 코플라나(Coplanar) 구조와 스태거드(Staggered) 구조로 분류된다. 스태거드 구조의 하나인 역 스태거드 구조에는 백채널에치드(Back Channel Etched; BCE) 구조와 에치스토퍼(Etch Stopper; ES) 구조가 있다. 코플라나(Coplanar) 구조와 스태거드(Staggered) 구조 등의 박막 트랜지스터는 표시패널(150) 및 게이트구동부(130a, 130b) 중 적어도 하나에 사용된다.The thin film transistor used to implement the
그런데, 종래에 제안된 백채널에치드 트랜지스터 구조의 경우 소오스 드레인전극 재료의 이온이 산화물 반도체층으로 확산(Diffusion) 됨에 따라 소자의 특성이 저하 또는 열화 되는 문제가 있어 이의 개선이 요구된다.However, in the case of the conventionally proposed back-channel etch transistor structure, as ions of the source-drain electrode material are diffused into the oxide semiconductor layer, there is a problem in that the characteristics of the device are deteriorated or deteriorated, so improvement thereof is required.
본 발명에서는 앞서 언급한 문제를 해결하기 위해 산화물 반도체층과 소오스 드레인전극을 접촉 구조를 변경하는데, 이하 이에 대한 이해를 돕기 위해 종래 구조와 본 발명의 실시예를 비교하여 설명한다.In the present invention, the contact structure between the oxide semiconductor layer and the source and drain electrodes is changed in order to solve the above-mentioned problem. Hereinafter, the conventional structure and the embodiment of the present invention will be compared and described for better understanding.
-종래의 구조--Conventional structure-
도 4는 종래에 제안된 백채널에치드 트랜지스터 구조의 단면도이고, 도 5는 도 4의 구조에서 산화물 반도체층과 소오스 드레인전극 간의 접촉시 야기되는 문제를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventionally proposed structure of a back channel etched transistor, and FIG. 5 is a view for explaining a problem caused when the oxide semiconductor layer and the source and drain electrodes contact each other in the structure of FIG. 4 .
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 하부기판(150a) 상에는 게이트전극(151), 제1절연막(152), 반도체층(153), 소오스전극(154a), 드레인전극(154b), 제2절연막(155), 제3절연막(156), 공통전극(157), 제4절연막(158) 및 화소전극(159)이 적층된다.4 and 5, on the
반도체층(153)은 IGZO(indium gallium zinc oxide)와 같은 산화물로 이루어진다. 그리고 반도체층(153)과 직접 접촉하고 있는 소오스 드레인전극(154a, 154b)은 Cu/MoTi와 같은 이종 복층 금속으로 이루어진다. 예컨대, 소오스전극(154a)의 제1층(154a1)은 몰리브덴 티타늄(MoTi)으로 이루어지고, 제2층(154a2)은 구리(Cu)로 이루어진다.The
종래에 제안된 백채널에치드 트랜지스터 구조는 소오스 드레인전극(154a, 154b)의 재료에 구리(Cu)가 포함되어 있어 저항과 커패시터에 의한 RC 지연이 감소하는 장점이 있다.The conventionally proposed structure of the back-channel etched transistor has an advantage in that copper (Cu) is included in the material of the source and
그런데, 종래에 제안된 백채널에치드 트랜지스터 구조는 소오스 드레인전극(154a, 154b)의 재료에 포함된 구리 이온(Cu ion)이 산화물 반도체층으로 확산(Diffusion) 됨에 따라 소자의 특성이 저하 또는 열화 되는 문제가 있었다.However, in the conventionally proposed back-channel etch transistor structure, as copper ions contained in the material of the source and
이하, 종래에 제안된 백채널에치드 트랜지스터 구조의 문제점을 개선할 수 있는 구조에 대한 실시예에 대해 설명하되, 개선된 구조를 액정표시장치에 적용한 것을 예로 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a structure capable of improving the problems of the conventionally proposed back-channel etched transistor structure will be described, but an example in which the improved structure is applied to a liquid crystal display device will be described.
<제1실시예><First embodiment>
도 6 내지 도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 표시장치의 공정 흐름도를 나타낸 평면도이고, 도 12는 도 11의 A1-A2 영역을 나타낸 단면도이다.6 to 11 are plan views illustrating a process flow diagram of a display device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating areas A1 - A2 of FIG. 11 .
도 6에 도시된 바와 같이, 하부기판(평면 구조의 특성상 미도시) 상에 게이트금속(또는 게이트전극)(151)을 형성한다. 게이트금속(151)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 이들의 합금일 수 있으며, 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 게이트금속(151)은 제1방향(도면의 가로방향)으로 형성된다. 게이트금속(151)은 영역에 따라 게이트배선 또는 게이트전극으로 정의된다.As shown in FIG. 6 , a gate metal (or gate electrode) 151 is formed on the lower substrate (not shown due to the characteristics of the planar structure). The
게이트금속(151) 상에 제1절연막(152)을 형성한다. 제1절연막(152)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층으로 이루어질 수 있다. 제1절연막(152)은 게이트절연막으로 정의될 수 있다.A first insulating
제1절연막(152) 상에 반도체층(153)을 형성한다. 반도체층(153)은 IGZO(indium gallium zinc oxide)나 TiO2, ZnO, WO3, SnO2 등과 같은 산화물로 이루어진다. 반도체층(153)은 게이트전극(151)과 중첩하도록 형성된다.A
도 7에 도시된 바와 같이, 제1절연막(152) 상에 데이터금속(160)을 형성한다. 데이터금속(160)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 이들의 합금일 수 있으며, 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 데이터금속(160)은 제2방향(도면의 세로방향)으로 형성된다. 데이터금속(160)은 반도체층(153)과 동일하게 제1절연막(152) 상에 형성되되, 반도체층(153)과 일정 간격 이격하도록 형성된다. 데이터금속(160)은 데이터배선으로 정의된다.As shown in FIG. 7 , a
도 8에 도시된 바와 같이, 반도체층(153) 및 데이터금속(160) 상에 제2절연막(155)을 형성한다. 제2절연막(155)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층으로 이루어질 수 있다. 제2절연막(155)은 제1보호막으로 정의될 수 있다.As shown in FIG. 8 , a second insulating
제2절연막(155) 상에 제3절연막(156)을 형성한다. 제3절연막(156)은 폴리이미드(polyimide), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene series resin), 아크릴레이트(acrylate), 포토아크릴(Photoacrylate) 등의 유기물로 이루어질 수 있다. 제3절연막(156)은 표면을 평탄화하는 평탄화막으로 정의될 수 있다.A third insulating
제2절연막(155) 및 제3절연막(156)에는 데이터금속(160)을 노출하는 제1콘택홀(CH1)이 포함된다. 그리고 제3절연막(156)에는 반도체층(153)의 제1영역과 제2영역(이하 소오스영역과 드레인영역으로 정의함)을 노출하는 제2콘택홀(CH2)이 포함된다. 한편, 제3절연막(156)의 제2콘택홀(CH2)을 통해 노출된 반도체층(153)의 소오스영역과 드레인영역은 건식 식각(dry etch)이나 열처리 방법 등에 의해 금속화(Metalization)된다. 건식 식각(dry etch) 등에 의해 금속화된 반도체층(153)의 소오스영역과 드레인영역은 저항이 감소(타 금속과의 접촉 저항을 감소할 수 있음)된다.The second
도 9에 도시된 바와 같이, 제3절연막(156) 상에 하부전극(157a, 157b, 157c)(이하 하부투명전극으로 기재함)을 형성한다. 하부투명전극(157a, 157b, 157c)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 산화물 전극으로 이루어질 수 있다. 하부투명전극(157a, 157b, 157c)은 데이터금속(160)과 반도체층(153)의 소오스영역에 연결(또는 접촉)되는 제1하부투명전극(157a), 반도체층(153)의 드레인영역에 연결되는 제2하부투명전극(157b) 및 공통전압라인에 연결되는 제3하부투명전극(157c)으로 구분(또는 분리)된다. 제1하부투명전극(157a)은 소오스전극으로 정의되고, 제2하부투명전극(157b)은 드레인전극으로 정의되고, 제3하부투명전극(157c)은 공통전극으로 정의된다.As shown in FIG. 9 ,
도 10에 도시된 바와 같이, 하부투명전극(157a, 157b, 157c) 상에 제4절연막(158)을 형성한다. 제4절연막(158)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층으로 이루어질 수 있다. 제4절연막(158)은 제2보호막으로 정의될 수 있다. 제4절연막(158)에는 반도체층(153)의 드레인영역에 연결된 제2하부투명전극(157b)을 노출하는 제3콘택홀(CH3)이 포함된다.As shown in FIG. 10 , a fourth insulating
도 11에 도시된 바와 같이, 제4절연막(158) 상에 상부전극(159)(이하 상부투명전극으로 기재함)을 형성한다. 상부투명전극(159)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 산화물 전극으로 이루어질 수 있다. 상부투명전극(159)은 제2하부투명전극(157b)을 통해 반도체층(153)의 드레인영역에 연결된다. 상부투명전극(159)은 화소전극으로 정의된다.11 , an upper electrode 159 (hereinafter referred to as an upper transparent electrode) is formed on the fourth insulating
상부투명전극(159)은 게이트금속(151)과 데이터금속(160)의 교차부에 형성된 개구영역(또는 투과영역)에서 다수로 분리된 핑거 형상을 가질 수 있다. 상부투명전극(159)은 개구영역(또는 투과영역)의 중앙 영역을 기준으로 기울어진 부등호(<) 형상을 가질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상부투명전극(159)이 부등호(<) 형상을 갖는 경우, 데이터금속(160) 또한 상부투명전극(159)의 형상과 같이 부등호(<) 형상을 갖는 영역이 포함될 수 있다.The upper
이상의 공정으로 하부기판 상에는 스위칭 박막 트랜지스터, 스토리지 커패시터, 공통전극 및 화소전극을 포함하는 다수의 서브 픽셀들이 형성된다. 도시하진 않았지만, 이후 상부투명전극(159) 상에는 하부배향막, 액정층, 상부배향막 및 상부기판 등이 위치하게 된다.Through the above process, a plurality of sub-pixels including a switching thin film transistor, a storage capacitor, a common electrode, and a pixel electrode are formed on the lower substrate. Although not shown, thereafter, a lower alignment layer, a liquid crystal layer, an upper alignment layer, and an upper substrate are positioned on the upper
도 12에 도시된 바와 같이, 하부기판(150a) 상에는 게이트전극(151), 제1절연막(152), 반도체층(153), 제2절연막(155), 제3절연막(156), 하부투명전극(157a ~ 157c), 제4절연막(158) 및 상부투명전극(159)이 적층된다.12, on the
반도체층(153)은 IGZO(indium gallium zinc oxide)와 같은 산화물로 이루어진다. 그리고 반도체층(153)과 이격하고 있는 데이터금속(160)은 Cu/MoTi와 같은 이종 복층 금속으로 이루어진다. 예컨대, 데이터금속(160)의 제1층은 몰리브덴 티타늄(MoTi)으로 이루어지고, 제2층은 구리(Cu)로 이루어진다.The
이로 인하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 백채널에치드 트랜지스터 구조는 데이터금속(160)의 재료에 구리(Cu)가 포함되어 있어 저항과 커패시터에 의한 RC 지연이 감소하는 장점이 있다.For this reason, in the structure of the back channel etched transistor according to the first embodiment of the present invention, copper (Cu) is included in the material of the
한편, 앞서 언급하였듯이 종래에 제안된 백채널에치드 트랜지스터 구조는 소오스 드레인전극의 재료에 포함된 구리 이온이 산화물 반도체층으로 확산 됨에 따라 소자의 특성이 저하 또는 열화 되는 문제가 있었다.On the other hand, as mentioned above, the conventionally proposed back channel etch transistor structure has a problem in that the characteristics of the device are deteriorated or deteriorated as copper ions contained in the material of the source and drain electrodes diffuse into the oxide semiconductor layer.
그러나, 본 발명의 제1실시예에 따른 백채널에치드 트랜지스터 구조는 데이터금속(160)과 반도체층(153)이 직접 접촉하지 않고 제1하부투명전극(157a)에 의해 간접적으로 접촉하게 된다. 또한, 구리(Cu)가 포함된 데이터금속(160)과 IGZO의 반도체층(153)은 이들을 덮고 있는 제2절연막(155)에 의해 상호 분리(Isolation)된다. 그 결과, 데이터금속(160)의 구리 이온이 산화물 반도체층으로 확산(Diffusion) 되는 문제가 방지(또는 억제)되므로, 소자의 특성이 저하 또는 열화 되는 문제는 해소된다.However, in the structure of the back channel etched transistor according to the first embodiment of the present invention, the
<제2실시예><Second embodiment>
도 13 내지 도 18은 본 발명의 제2실시예에 따른 표시장치의 공정 흐름도를 나타낸 평면도이고, 도 19는 도 18의 B1-B2 영역을 나타낸 단면도이다.13 to 18 are plan views illustrating a process flow diagram of a display device according to a second exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 19 is a cross-sectional view illustrating a region B1-B2 of FIG. 18 .
도 13에 도시된 바와 같이, 하부기판(평면 구조의 특성상 미도시) 상에 게이트금속(또는 게이트전극)(151)을 형성한다. 게이트금속(151)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 이들의 합금일 수 있으며, 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 게이트금속(151)은 제1방향(도면의 가로방향)으로 형성된다. 게이트금속(151)은 영역에 따라 게이트배선 또는 게이트전극으로 정의된다.As shown in FIG. 13 , a gate metal (or gate electrode) 151 is formed on the lower substrate (not shown due to the characteristics of the planar structure). The
게이트금속(151) 상에 제1절연막(152)을 형성한다. 제1절연막(152)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층으로 이루어질 수 있다. 제1절연막(152)은 게이트절연막으로 정의될 수 있다.A first insulating
제1절연막(152) 상에 반도체층(153)을 형성한다. 반도체층(153)은 IGZO(indium gallium zinc oxide)나 TiO2, ZnO, WO3, SnO2 등과 같은 산화물로 이루어진다. 반도체층(153)은 게이트전극(151)과 중첩하도록 형성된다.A
도 14에 도시된 바와 같이, 제1절연막(152) 상에 데이터금속(160)을 형성한다. 데이터금속(160)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 이들의 합금일 수 있으며, 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 데이터금속(160)은 제2방향(도면의 세로방향)으로 형성된다. 데이터금속(160)은 반도체층(153)과 동일하게 제1절연막(152) 상에 형성되되, 반도체층(153)과 일정 간격 이격하도록 형성된다. 데이터금속(160)은 데이터배선으로 정의된다.As shown in FIG. 14 , a
도 15에 도시된 바와 같이, 반도체층(153) 및 데이터금속(160) 상에 제2절연막(155)을 형성한다. 제2절연막(155)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층으로 이루어질 수 있다. 제2절연막(155)은 제1보호막으로 정의될 수 있다.15 , a second insulating
제2절연막(155) 상에 제3절연막(156)을 형성한다. 제3절연막(156)은 폴리이미드(polyimide), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene series resin), 아크릴레이트(acrylate), 포토아크릴(Photoacrylate) 등의 유기물로 이루어질 수 있다. 제3절연막(156)은 표면을 평탄화하는 평탄화막으로 정의될 수 있다.A third insulating
제2절연막(155) 및 제3절연막(156)에는 데이터금속(160)을 노출하는 제1콘택홀(CH1)이 포함된다. 그리고 제3절연막(156)에는 반도체층(153)의 소오스영역과 드레인영역을 노출하는 제2콘택홀(CH2)이 포함된다. 한편, 제3절연막(156)의 제2콘택홀(CH2)을 통해 노출된 반도체층(153)의 소오스영역과 드레인영역은 건식 식각(dry etch)이나 열처리 방법 등에 의해 금속화(Metalization)된다. 건식 식각(dry etch) 등에 의해 금속화된 반도체층(153)의 소오스영역과 드레인영역은 저항이 감소(타 금속과의 접촉 저항을 감소할 수 있음)된다.The second
도 16에 도시된 바와 같이, 제3절연막(156) 상에 하부투명전극(157a, 157c)을 형성한다. 하부투명전극(157a, 157c)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 산화물 전극으로 이루어질 수 있다. 하부투명전극(157a, 157c)은 데이터금속(160)과 반도체층(153)의 소오스영역에 연결(또는 접촉)되는 제1하부투명전극(157a)과 공통전압라인에 연결되는 제3하부투명전극(157c)으로 구분(또는 분리)된다. 제1하부투명전극(157a)은 소오스전극으로 정의되고, 제3하부투명전극(157c)은 공통전극으로 정의된다.As shown in FIG. 16 , lower
도 17에 도시된 바와 같이, 하부투명전극(157a, 157c) 상에 제4절연막(158)을 형성한다. 제4절연막(158)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층으로 이루어질 수 있다. 제4절연막(158)은 제2보호막으로 정의될 수 있다. 제4절연막(158)에는 반도체층(153)의 드레인영역을 노출하는 제3콘택홀(CH3)이 포함된다. 제3콘택홀(CH3)은 게이트금속(151)과 중첩하는 영역에 위치한다.17 , a fourth insulating
도 18에 도시된 바와 같이, 제4절연막(158) 상에 상부투명전극(159)을 형성한다. 상부투명전극(159)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 산화물 전극으로 이루어질 수 있다. 상부투명전극(159)은 제4절연막(158)을 통해 반도체층(153)의 드레인영역에 연결된다. 상부투명전극(159)은 드레인전극이 되면서 화소전극으로도 정의된다. 즉, 제1실시예는 드레인전극과 화소전극이 구분된 구조를 갖지만, 제2실시예는 드레인전극과 화소전극이 하나로 통합된 구조를 갖는다.18 , an upper
상부투명전극(159)은 게이트금속(151)과 데이터금속(160)의 교차부에 형성된 개구영역(또는 투과영역)에서 다수로 분리된 핑거 형상을 가질 수 있다. 상부투명전극(159)은 개구영역(또는 투과영역)의 중앙 영역을 기준으로 기울어진 부등호(<) 형상을 가질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상부투명전극(159)이 부등호(<) 형상을 갖는 경우, 데이터금속(160) 또한 상부투명전극(159)의 형상과 같이 부등호(<) 형상을 갖는 영역이 포함될 수 있다.The upper
이상의 공정으로 하부기판 상에는 스위칭 박막 트랜지스터, 스토리지 커패시터, 공통전극 및 화소전극을 포함하는 다수의 서브 픽셀들이 형성된다. 도시하진 않았지만, 이후 상부투명전극(159) 상에는 하부배향막, 액정층, 상부배향막 및 상부기판 등이 위치하게 된다.Through the above process, a plurality of sub-pixels including a switching thin film transistor, a storage capacitor, a common electrode, and a pixel electrode are formed on the lower substrate. Although not shown, thereafter, a lower alignment layer, a liquid crystal layer, an upper alignment layer, and an upper substrate are positioned on the upper
도 19에 도시된 바와 같이, 하부기판(150a) 상에는 게이트전극(151), 제1절연막(152), 반도체층(153), 제2절연막(155), 제3절연막(156), 하부투명전극(157a, 157c), 제4절연막(158) 및 상부투명전극(159)이 적층된다.19, on the
반도체층(153)은 IGZO(indium gallium zinc oxide)와 같은 산화물로 이루어진다. 그리고 반도체층(153)과 이격하고 있는 데이터금속(160)은 Cu/MoTi와 같은 이종 복층 금속으로 이루어진다. 예컨대, 데이터금속(160)의 제1층은 몰리브덴 티타늄(MoTi)으로 이루어지고, 제2층은 구리(Cu)로 이루어진다.The
이로 인하여, 본 발명의 제2실시예에 따른 백채널에치드 트랜지스터 구조는 데이터금속(160)의 재료에 구리(Cu)가 포함되어 있어 저항과 커패시터에 의한 RC 지연이 감소하는 장점이 있다.For this reason, in the structure of the back channel etched transistor according to the second embodiment of the present invention, copper (Cu) is included in the material of the
한편, 앞서 언급하였듯이 종래에 제안된 백채널에치드 트랜지스터 구조는 소오스 드레인전극의 재료에 포함된 구리 이온이 산화물 반도체층으로 확산 됨에 따라 소자의 특성이 저하 또는 열화 되는 문제가 있었다.On the other hand, as mentioned above, the conventionally proposed back channel etch transistor structure has a problem in that the characteristics of the device are deteriorated or deteriorated as copper ions contained in the material of the source and drain electrodes diffuse into the oxide semiconductor layer.
그러나, 본 발명의 제2실시예에 따른 백채널에치드 트랜지스터 구조는 데이터금속(160)과 반도체층(153)이 직접 접촉하지 않고 제1하부투명전극(157a)에 의해 간접적으로 접촉하게 된다. 또한, 구리(Cu)가 포함된 데이터금속(160)과 IGZO의 반도체층(153)은 이들을 덮고 있는 제2절연막(155)에 의해 상호 분리(Isolation)된다. 그 결과, 데이터금속(160)의 구리 이온이 산화물 반도체층으로 확산(Diffusion) 되는 문제가 방지(또는 억제)되므로, 소자의 특성이 저하 또는 열화 되는 문제는 해소된다. 또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 백채널에치드 트랜지스터 구조는 드레인전극과 화소전극이 하나로 통합된 구조를 가지므로, 개구율을 향상시킬 수 있다.However, in the structure of the back channel etched transistor according to the second embodiment of the present invention, the
이상의 설명과 같이 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 백채널에치드 트랜지스터 구조를 이용하면, 총 8개의 마스크 공정을 통해 액정표시장치를 제조할 수 있다.As described above, if the back channel etched transistor structure according to the first and second embodiments of the present invention is used, a liquid crystal display device can be manufactured through a total of eight mask processes.
총 8개의 마스크 공정이 사용되는 예에 대해 설명을 구체화하면 다음과 같다. 제1마스크는 게이트금속을 형성하는 공정, 제2마스크는 반도체층을 형성하는 공정, 제3마스크는 게이트패드부의 콘택홀을 형성하는 공정, 제4마스크는 데이터금속을 형성하는 공정, 제5마스크는 제3절연막을 형성하고 콘택홀을 형성하는 공정, 제6마스크는 하부투명전극을 형성하는 공정, 제7마스크는 제4절연막을 형성하고 콘택홀을 형성하는 공정, 제8마스크는 상부투명전극을 형성하는 공정에 사용된다.A detailed description of an example in which a total of eight mask processes are used is as follows. A first mask is a process of forming a gate metal, a second mask is a process of forming a semiconductor layer, a third mask is a process of forming a contact hole of the gate pad part, a fourth mask is a process of forming a data metal, and a fifth mask is a process of forming a third insulating film and forming a contact hole, a sixth mask is a process of forming a lower transparent electrode, a seventh mask is a process of forming a fourth insulating film and forming a contact hole, and an eighth mask is an upper transparent electrode used in the process of forming
한편, 본 발명에서 제안된 백채널에치드 트랜지스터 구조는 액정표시장치뿐만 아니라 유기전계발광표시장치에도 적용이 가능한 바, 개선된 구조를 유기전계발광표시장치에 적용한 것에 대해서도 간략히 설명한다.Meanwhile, since the structure of the back-channel etch transistor proposed in the present invention can be applied not only to the liquid crystal display but also to the organic light emitting display, the application of the improved structure to the organic light emitting display will also be briefly described.
<제3실시예><Third embodiment>
도 20은 본 발명의 제3실시예에 따른 표시장치의 단면도이다.20 is a cross-sectional view of a display device according to a third embodiment of the present invention.
도 20에 도시된 바와 같이, 하부기판(평면 구조의 특성상 미도시) 상에는 게이트금속(또는 게이트전극)(151)이 형성된다. 게이트금속(151)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 이들의 합금일 수 있으며, 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 게이트금속(151)은 제1방향(도면의 가로방향)으로 형성된다. 게이트금속(151)은 영역에 따라 게이트배선 또는 게이트전극으로 정의된다.As shown in FIG. 20 , a gate metal (or gate electrode) 151 is formed on the lower substrate (not shown due to the characteristics of the planar structure). The
게이트금속(151) 상에는 제1절연막(152)이 형성된다. 제1절연막(152)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층으로 이루어질 수 있다. 제1절연막(152)은 게이트절연막으로 정의될 수 있다.A first insulating
제1절연막(152) 상에는 반도체층(153)이 형성된다. 반도체층(153)은 IGZO(indium gallium zinc oxide)나 TiO2, ZnO, WO3, SnO2 등과 같은 산화물로 이루어진다. 반도체층(153)은 게이트전극(151)과 중첩하도록 형성된다.A
제1절연막(152) 상에는 데이터금속(160)이 형성된다. 데이터금속(160)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 이들의 합금일 수 있으며, 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 데이터금속(160)은 제2방향(도면의 세로방향)으로 형성된다. 데이터금속(160)은 반도체층(153)과 동일하게 제1절연막(152) 상에 형성되되, 제1절연막(152)과 일정 간격 이격하도록 형성된다. 데이터금속(160)은 데이터배선으로 정의된다.A
반도체층(153) 및 데이터금속(160) 상에는 제2절연막(155)이 형성된다. 제2절연막(155)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층으로 이루어질 수 있다. 제2절연막(155)은 제1보호막으로 정의될 수 있다.A second insulating
제2절연막(155) 상에는 제3절연막(156)이 형성된다. 제3절연막(156)은 폴리이미드(polyimide), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene series resin), 아크릴레이트(acrylate), 포토아크릴(Photoacrylate) 등의 유기물로 이루어질 수 있다. 제3절연막(156)은 표면을 평탄화하는 평탄화막으로 정의될 수 있다.A third insulating
제2절연막(155) 및 제3절연막(156)에는 데이터금속(160)을 노출하는 제1콘택홀(CH1)이 포함된다. 그리고 제3절연막(156)에는 반도체층(153)의 소오스영역과 드레인영역을 노출하는 제2콘택홀(CH2)이 포함된다. 한편, 제3절연막(156)의 제2콘택홀(CH2)을 통해 노출된 반도체층(153)의 소오스영역과 드레인영역은 건식 식각(dry etch)이나 열처리 방법 등에 의해 금속화(Metalization)된다. 건식 식각(dry etch) 등에 의해 금속화된 반도체층(153)의 소오스영역과 드레인영역은 저항이 감소(타 금속과의 접촉 저항을 감소할 수 있음)된다.The second
제3절연막(156) 상에는 하부투명전극(157a, 157b)이 형성된다. 하부투명전극(157a, 157b)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 산화물 전극으로 이루어질 수 있다. 하부투명전극(157a, 157b)은 데이터금속(160)과 반도체층(153)의 소오스영역에 연결(또는 접촉)되는 제1하부투명전극(157a)과 반도체층(153)의 드레인영역에 연결되는 제2하부투명전극(157b)으로 구분(또는 분리)된다. 제1하부투명전극(157a)은 소오스전극으로 정의되고, 제2하부투명전극(157b)은 드레인전극으로 정의된다.Lower
하부투명전극(157a, 157b) 상에는 제4절연막(158)이 형성된다. 제4절연막(158)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층으로 이루어질 수 있다. 제4절연막(158)은 제2보호막으로 정의될 수 있다. 제4절연막(158)에는 반도체층(153)의 드레인영역에 연결된 제2하부투명전극(157b)을 노출하는 제3콘택홀(CH3)이 포함된다.A fourth insulating
제4절연막(158) 상에는 상부투명전극(159)이 형성된다. 상부투명전극(159)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 산화물 전극으로 이루어질 수 있다. 상부투명전극(159)은 제2하부투명전극(157b)을 통해 반도체층(153)의 드레인영역에 연결된다.An upper
상부투명전극(159)은 발광 방향과 유기발광다이오드의 구조에 따라 투명전극이 아닌 불투명전극으로 변경될 수도 있다. 예컨대, 유기발광다이오드가 하부기판 방향으로 발광을 할 경우, 상부투명전극(159)은 유기발광다이오드의 애노드전극으로 정의되고 투명전극으로 형성된다. 이와 달리, 유기발광다이오드가 상부기판 방향으로 발광을 할 경우, 상부투명전극(159)은 불투명전극으로 변경되고 이는 유기발광다이오드의 캐소드전극으로 정의된다.The upper
제4절연막(158) 상에는 뱅크층(161)이 형성된다. 뱅크층(161)은 폴리이미드(polyimide), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene series resin), 아크릴레이트(acrylate), 포토아크릴(Photoacrylate) 등의 유기물로 이루어질 수 있다. 뱅크층(161)은 상부투명전극(159)의 일부를 덮고 남은 일부를 노출하며 개구영역을 정의하는 역할을 한다.A
상부투명전극(159) 상에는 발광층(162)이 형성된다. 발광층(162)에는 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층이 포함될 수 있다. 그러나, 발광층(162)은 이에 한정되지 않고 이들 중 적어도 하나의 층이 생략되거나 기타 다른 기능층이 더 포함될 수 있다.A
발광층(162) 상에는 상부공통전극(163)이 형성된다. 상부공통전극(163)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘은 합금(MgAg) 등의 불투명한 금속 전극으로 이루어질 수 있다. 상부공통전극(163)은 서브 픽셀의 전 영역(또는 표시영역의 전 영역)을 모두 덮도록 형성된다.An upper
상부공통전극(163)은 발광 방향과 유기발광다이오드의 구조에 따라 불투명전극이 아닌 투명전극으로 변경될 수도 있다. 예컨대, 유기발광다이오드가 하부기판 방향으로 발광을 할 경우, 상부공통전극(163)은 유기발광다이오드의 캐소드전극으로 정의되고 불투명전극으로 형성된다. 이와 달리, 유기발광다이오드가 상부기판 방향으로 발광을 할 경우, 상부공통전극(163)은 투명전극으로 변경되고 이는 유기발광다이오드의 애노드전극으로 정의된다.The upper
이상의 공정으로 하부기판 상에는 스위칭 박막 트랜지스터, 구동 박막 트랜지스터, 스토리지 커패시터, 유기발광다이오드를 포함하는 다수의 서브 픽셀들이 형성된다. 도시하진 않았지만, 이후 상부공통전극(163) 상에는 상부기판 등이 위치하게 된다.Through the above process, a plurality of sub-pixels including a switching thin film transistor, a driving thin film transistor, a storage capacitor, and an organic light emitting diode are formed on the lower substrate. Although not shown, an upper substrate, etc. is then positioned on the upper
본 발명의 제3실시예에 따른 백채널에치드 트랜지스터 구조의 반도체층(153)은 IGZO(indium gallium zinc oxide)와 같은 산화물로 이루어진다. 그리고 반도체층(153)과 이격하고 있는 데이터금속(160)은 Cu/MoTi와 같은 이종 복층 금속으로 이루어진다. 예컨대, 데이터금속(160)의 제1층은 몰리브덴 티타늄(MoTi)으로 이루어지고, 제2층은 구리(Cu)로 이루어진다.The
이로 인하여, 본 발명의 제3실시예에 따른 백채널에치드 트랜지스터 구조는 데이터금속(160)의 재료에 구리(Cu)가 포함되어 있어 저항과 커패시터에 의한 RC 지연이 감소하는 장점이 있다.For this reason, in the structure of the back channel etched transistor according to the third embodiment of the present invention, copper (Cu) is included in the material of the
한편, 앞서 언급하였듯이 종래에 제안된 백채널에치드 트랜지스터 구조는 소오스 드레인전극의 재료에 포함된 구리 이온이 산화물 반도체층으로 확산 됨에 따라 소자의 특성이 저하 또는 열화 되는 문제가 있었다.On the other hand, as mentioned above, the conventionally proposed back channel etch transistor structure has a problem in that the characteristics of the device are deteriorated or deteriorated as copper ions contained in the material of the source and drain electrodes diffuse into the oxide semiconductor layer.
그러나, 본 발명의 제3실시예에 따른 백채널에치드 트랜지스터 구조는 데이터금속(160)과 반도체층(153)이 직접 접촉하지 않고 제1하부투명전극(157a)에 의해 간접적으로 접촉하게 된다. 또한, 구리(Cu)가 포함된 데이터금속(160)과 IGZO의 반도체층(153)은 이들을 덮고 있는 제2절연막(155)에 의해 상호 분리(Isolation)된다. 그 결과, 데이터금속(160)의 구리 이온이 산화물 반도체층으로 확산(Diffusion) 되는 문제가 방지(또는 억제)되므로, 소자의 특성이 저하 또는 열화 되는 문제는 해소된다.However, in the back channel etch transistor structure according to the third embodiment of the present invention, the
<제4실시예><Fourth embodiment>
도 21은 본 발명의 제4실시예에 따른 표시장치의 단면도이다.21 is a cross-sectional view of a display device according to a fourth embodiment of the present invention.
도 21에 도시된 바와 같이, 하부기판(평면 구조의 특성상 미도시) 상에는 게이트금속(또는 게이트전극)(151)이 형성된다. 게이트금속(151)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 이들의 합금일 수 있으며, 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 게이트금속(151)은 제1방향(도면의 가로방향)으로 형성된다. 게이트금속(151)은 영역에 따라 게이트배선 또는 게이트전극으로 정의된다.As shown in FIG. 21 , a gate metal (or gate electrode) 151 is formed on the lower substrate (not shown due to the characteristics of the planar structure). The
게이트금속(151) 상에는 제1절연막(152)이 형성된다. 제1절연막(152)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층으로 이루어질 수 있다. 제1절연막(152)은 게이트절연막으로 정의될 수 있다.A first insulating
제1절연막(152) 상에는 반도체층(153)이 형성된다. 반도체층(153)은 IGZO(indium gallium zinc oxide)나 TiO2, ZnO, WO3, SnO2 등과 같은 산화물로 이루어진다. 반도체층(153)은 게이트전극(151)과 중첩하도록 형성된다.A
제1절연막(152) 상에는 데이터금속(160)이 형성된다. 데이터금속(160)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 이들의 합금일 수 있으며, 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 데이터금속(160)은 제2방향(도면의 세로방향)으로 형성된다. 데이터금속(160)은 반도체층(153)과 동일하게 제1절연막(152) 상에 형성되되, 제1절연막(152)과 일정 간격 이격하도록 형성된다. 데이터금속(160)은 데이터배선으로 정의된다.A
반도체층(153) 및 데이터금속(160) 상에는 제2절연막(155)이 형성된다. 제2절연막(155)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층으로 이루어질 수 있다. 제2절연막(155)은 제1보호막으로 정의될 수 있다.A second insulating
제2절연막(155) 상에는 제3절연막(156)이 형성된다. 제3절연막(156)은 폴리이미드(polyimide), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene series resin), 아크릴레이트(acrylate), 포토아크릴(Photoacrylate) 등의 유기물로 이루어질 수 있다. 제3절연막(156)은 표면을 평탄화하는 평탄화막으로 정의될 수 있다.A third insulating
제2절연막(155) 및 제3절연막(156)에는 데이터금속(160)을 노출하는 제1콘택홀(CH1)이 포함된다. 그리고 제3절연막(156)에는 반도체층(153)의 소오스영역과 드레인영역을 노출하는 제2콘택홀(CH2)이 포함된다. 한편, 제3절연막(156)의 제2콘택홀(CH2)을 통해 노출된 반도체층(153)의 소오스영역과 드레인영역은 건식 식각(dry etch)이나 열처리 방법 등에 의해 금속화(Metalization)된다. 건식 식각(dry etch) 등에 의해 금속화된 반도체층(153)의 소오스영역과 드레인영역은 저항이 감소(타 금속과의 접촉 저항을 감소할 수 있음)된다.The second
제3절연막(156) 상에는 하부투명전극(157a)이 형성된다. 하부투명전극(157a)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 산화물 전극으로 이루어질 수 있다. 하부투명전극(157a)은 데이터금속(160)과 반도체층(153)의 소오스영역에 연결(또는 접촉)된다. 하부투명전극(157a)은 소오스전극으로 정의된다.A lower
하부투명전극(157a) 상에는 제4절연막(158)이 형성된다. 제4절연막(158)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층으로 이루어질 수 있다. 제4절연막(158)은 제2보호막으로 정의될 수 있다. 제4절연막(158)에는 반도체층(153)의 드레인영역을 노출하는 제3콘택홀(CH3)이 포함된다. 제3콘택홀(CH3)은 게이트금속(151)과 중첩하는 영역에 위치한다.A fourth insulating
제4절연막(158) 상에는 상부투명전극(159)이 형성된다. 상부투명전극(159)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 산화물 전극으로 이루어질 수 있다. 상부투명전극(159)은 제4절연막(158)을 통해 반도체층(153)의 드레인영역에 연결된다. 상부투명전극(159)은 드레인전극이 되면서 유기발광다이오드의 애노드전극으로도 정의된다. 즉, 제3실시예는 드레인전극과 애노드전극이 구분된 구조를 갖지만, 제4실시예는 드레인전극과 애노드전극이 하나로 통합된 구조를 갖는다.An upper
상부투명전극(159)은 발광 방향과 유기발광다이오드의 구조에 따라 투명전극이 아닌 불투명전극으로 변경될 수도 있다. 예컨대, 유기발광다이오드가 하부기판 방향으로 발광을 할 경우, 상부투명전극(159)은 유기발광다이오드의 애노드전극으로 정의되고 투명전극으로 형성된다. 이와 달리, 유기발광다이오드가 상부기판 방향으로 발광을 할 경우, 상부투명전극(159)은 불투명전극으로 변경되고 이는 유기발광다이오드의 캐소드전극으로 정의된다.The upper
제4절연막(158) 상에는 뱅크층(161)이 형성된다. 뱅크층(161)은 폴리이미드(polyimide), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene series resin), 아크릴레이트(acrylate), 포토아크릴(Photoacrylate) 등의 유기물로 이루어질 수 있다. 뱅크층(161)은 상부투명전극(159)의 일부를 덮고 남은 일부를 노출하며 개구영역을 정의하는 역할을 한다.A
상부투명전극(159) 상에는 발광층(162)이 형성된다. 발광층(162)에는 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층이 포함될 수 있다. 그러나, 발광층(162)은 이에 한정되지 않고 이들 중 적어도 하나의 층이 생략되거나 기타 다른 기능층이 더 포함될 수 있다.A
발광층(162) 상에는 상부공통전극(163)이 형성된다. 상부공통전극(163)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘은 합금(MgAg) 등의 불투명한 금속 전극으로 이루어질 수 있다. 상부공통전극(163)은 서브 픽셀의 전 영역(또는 표시영역의 전 영역)을 모두 덮도록 형성된다.An upper
상부공통전극(163)은 발광 방향과 유기발광다이오드의 구조에 따라 불투명전극이 아닌 투명전극으로 변경될 수도 있다. 예컨대, 유기발광다이오드가 하부기판 방향으로 발광을 할 경우, 상부공통전극(163)은 유기발광다이오드의 캐소드전극으로 정의되고 불투명전극으로 형성된다. 이와 달리, 유기발광다이오드가 상부기판 방향으로 발광을 할 경우, 상부공통전극(163)은 투명전극으로 변경되고 이는 유기발광다이오드의 애노드전극으로 정의된다.The upper
이상의 공정으로 하부기판 상에는 스위칭 박막 트랜지스터, 구동 박막 트랜지스터, 스토리지 커패시터, 유기발광다이오드를 포함하는 다수의 서브 픽셀들이 형성된다. 도시하진 않았지만, 이후 상부공통전극(163) 상에는 상부기판 등이 위치하게 된다.Through the above process, a plurality of sub-pixels including a switching thin film transistor, a driving thin film transistor, a storage capacitor, and an organic light emitting diode are formed on the lower substrate. Although not shown, an upper substrate, etc. is then positioned on the upper
본 발명의 제4실시예에 따른 백채널에치드 트랜지스터 구조의 반도체층(153)은 IGZO(indium gallium zinc oxide)와 같은 산화물로 이루어진다. 그리고 반도체층(153)과 이격하고 있는 데이터금속(160)은 Cu/MoTi와 같은 이종 복층 금속으로 이루어진다. 예컨대, 데이터금속(160)의 제1층은 몰리브덴 티타늄(MoTi)으로 이루어지고, 제2층은 구리(Cu)로 이루어진다.The
이로 인하여, 본 발명의 제4실시예에 따른 백채널에치드 트랜지스터 구조는 데이터금속(160)의 재료에 구리(Cu)가 포함되어 있어 저항과 커패시터에 의한 RC 지연이 감소하는 장점이 있다.For this reason, in the structure of the back channel etched transistor according to the fourth embodiment of the present invention, copper (Cu) is included in the material of the
한편, 앞서 언급하였듯이 종래에 제안된 백채널에치드 트랜지스터 구조는 소오스 드레인전극의 재료에 포함된 구리 이온이 산화물 반도체층으로 확산 됨에 따라 소자의 특성이 저하 또는 열화 되는 문제가 있었다.On the other hand, as mentioned above, the conventionally proposed back channel etch transistor structure has a problem in that the characteristics of the device are deteriorated or deteriorated as copper ions contained in the material of the source and drain electrodes diffuse into the oxide semiconductor layer.
그러나, 본 발명의 제4실시예에 따른 백채널에치드 트랜지스터 구조는 데이터금속(160)과 반도체층(153)이 직접 접촉하지 않고 제1하부투명전극(157a)에 의해 간접적으로 접촉하게 된다. 또한, 구리(Cu)가 포함된 데이터금속(160)과 IGZO의 반도체층(153)은 이들을 덮고 있는 제2절연막(155)에 의해 상호 분리(Isolation)된다. 그 결과, 데이터금속(160)의 구리 이온이 산화물 반도체층으로 확산(Diffusion) 되는 문제가 방지(또는 억제)되므로, 소자의 특성이 저하 또는 열화 되는 문제는 해소된다. 또한, 본 발명의 제4실시예에 따른 백채널에치드 트랜지스터 구조는 드레인전극과 화소전극이 하나로 통합된 구조를 가지므로, 개구율을 향상시킬 수 있다.However, in the back channel etched transistor structure according to the fourth embodiment of the present invention, the
<제5실시예><Fifth embodiment>
도 22 내지 도 29는 본 발명의 제5실시예에 따른 표시장치의 공정 흐름도를 나타낸 평면도이고, 도 30은 도 29의 B1-B2 영역을 나타낸 단면도이며, 도 31은 아령 형태의 반도체층의 이점을 설명하기 위한 도면이고, 도 32는 아령 형태의 반도체층의 다른 예시도이다.22 to 29 are plan views illustrating a process flow diagram of a display device according to a fifth embodiment of the present invention, FIG. 30 is a cross-sectional view illustrating region B1-B2 of FIG. 29, and FIG. 31 is an advantage of a dumbbell-shaped semiconductor layer. is a view for explaining the, and FIG. 32 is another exemplary diagram of a dumbbell-shaped semiconductor layer.
도 22에 도시된 바와 같이, 하부기판(평면 구조의 특성상 미도시) 상에 게이트금속(또는 게이트전극)(151)을 형성한다. 게이트금속(151)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 이들의 합금일 수 있으며, 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 게이트금속(151)은 제1방향(도면의 가로방향)으로 형성된다. 게이트금속(151)은 영역에 따라 게이트배선 또는 게이트전극으로 정의된다.As shown in FIG. 22 , a gate metal (or gate electrode) 151 is formed on the lower substrate (not shown due to the characteristics of the planar structure). The
도 23에 도시된 바와 같이, 게이트금속(151) 상에 제1절연막(152)을 형성한다. 제1절연막(152)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층으로 이루어질 수 있다. 제1절연막(152)은 게이트절연막으로 정의될 수 있다.23 , a first insulating
제1절연막(152) 상에 데이터금속(160)을 형성한다. 데이터금속(160)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 이들의 합금일 수 있으며, 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 데이터금속(160)은 제2방향(도면의 세로방향)으로 형성된다. 데이터금속(160)은 데이터배선으로 정의된다.A
도 24에 도시된 바와 같이, 제1절연막(152) 상에 반도체층(153)을 형성한다. 반도체층(153)은 IGZO(indium gallium zinc oxide)나 TiO2, ZnO, WO3, SnO2 등과 같은 산화물로 이루어진다. 반도체층(153)은 제1방향(도면의 가로방향)에서 게이트전극(151)과 중첩하도록 형성되고, 데이터금속(160)은 반도체층(153)과 동일하게 제1절연막(152) 상에 형성되되, 제1절연막(152)과 일정 간격 이격하도록 형성된다. 데이터금속(160)은 데이터배선으로 정의된다.24 , a
반도체층(153)은 채널영역보다 소오스영역 및 드레인영역이 더 큰 형상을 가질 수 있다. 반도체층(153)은 채널영역이 차지하는 면적보다 소오스영역 및 드레인영역이 차지하는 면적이 더 클 수 있다. 반도체층(153)은 채널영역이 차지하는 세로 길이보다 소오스영역 및 드레인영역이 차지하는 세로 길이가 더 클 수 있다. 예컨대, 반도체층(153)은 채널영역보다 소오스영역 및 드레인영역이 더 큰 아령 형상을 취할 수 있다.The
도 25에 도시된 바와 같이, 반도체층(153) 및 데이터금속(160) 상에 제2절연막(155)을 형성한다. 제2절연막(155)은 반도체층(153) 및 데이터금속(160)을 덮는다. 제2절연막(155)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층으로 이루어질 수 있다. 제2절연막(155)은 제1보호막으로 정의될 수 있다. 도시되어 있진 않지만, 제2절연막(155)은 게이트금속(151)의 게이트배선과 연결되는 게이트패드를 노출하는 콘택홀을 갖는다.25 , a second insulating
도 26에 도시된 바와 같이, 제2절연막(155) 상에 제3절연막(156)을 형성한다. 제3절연막(156)은 폴리이미드(polyimide), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene series resin), 아크릴레이트(acrylate), 포토아크릴(Photoacrylate) 등의 유기물로 이루어질 수 있다. 제3절연막(156)은 표면을 평탄화하는 평탄화막으로 정의될 수 있다.26 , a third
제2절연막(155) 및 제3절연막(156)에는 데이터금속(160)을 노출하는 제1콘택홀(CH1)이 포함된다. 그리고 제3절연막(156)에는 반도체층(153)의 제1영역(이하 소오스영역으로 정의함)을 노출하는 제2콘택홀(CH2)이 포함된다. 한편, 제3절연막(156)의 제2콘택홀(CH2)을 통해 노출된 반도체층(153)의 소오스영역은 건식 식각(dry etch)이나 열처리 방법 등에 의해 금속화(Metalization)된다. 건식 식각(dry etch) 등에 의해 금속화된 반도체층(153)의 드레인영역은 저항이 감소(타 금속과의 접촉 저항을 감소할 수 있음)된다.The second
도 27에 도시된 바와 같이, 제3절연막(156) 상에 하부전극(157a, 157b)(이하 하부투명전극으로 기재함)을 형성한다. 하부투명전극(157a, 157b)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 산화물 전극으로 이루어질 수 있다. 하부투명전극(157a, 157b)은 데이터금속(160)과 반도체층(153)의 소오스영역에 연결(또는 접촉)되는 제1하부투명전극(157a)과 공통전압라인에 연결되는 제2하부투명전극(157b)으로 구분(또는 분리)된다. 제1하부투명전극(157a)은 소오스전극으로 정의되고, 제2하부투명전극(157b)은 공통전극으로 정의된다.27 ,
도 28에 도시된 바와 같이, 하부투명전극(157a, 157b) 상에 제4절연막(158)을 형성한다. 제4절연막(158)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층으로 이루어질 수 있다. 제4절연막(158)은 제2보호막으로 정의될 수 있다. 제4절연막(158), 제3절연막(156) 및 제2절연막(155)에는 반도체층(153)의 드레인영역을 노출하는 제3콘택홀(CH3)이 포함된다.28 , a fourth insulating
도 29에 도시된 바와 같이, 제4절연막(158) 상에 상부전극(159)(이하 상부투명전극으로 기재함)을 형성한다. 상부투명전극(159)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 산화물 전극으로 이루어질 수 있다. 상부투명전극(159)은 제3콘택홀(CH3)을 통해 반도체층(153)의 드레인영역에 연결된다. 상부투명전극(159)은 화소전극으로 정의된다.29 , an upper electrode 159 (hereinafter referred to as an upper transparent electrode) is formed on the fourth insulating
상부투명전극(159)은 게이트금속(151)과 데이터금속(160)의 교차부에 형성된 개구영역(또는 투과영역)에서 다수로 분리된 핑거 형상을 가질 수 있다. 상부투명전극(159)은 개구영역(또는 투과영역)의 중앙 영역을 기준으로 기울어진 부등호(<) 형상을 가질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상부투명전극(159)이 부등호(<) 형상을 갖는 경우, 데이터금속(160) 또한 상부투명전극(159)의 형상과 같이 부등호(<) 형상을 갖는 영역이 포함될 수 있다.The upper
이상의 공정으로 하부기판 상에는 스위칭 박막 트랜지스터, 스토리지 커패시터, 공통전극 및 화소전극을 포함하는 다수의 서브 픽셀들이 형성된다. 도시하진 않았지만, 이후 상부투명전극(159) 상에는 하부배향막, 액정층, 상부배향막 및 상부기판 등이 위치하게 된다.Through the above process, a plurality of sub-pixels including a switching thin film transistor, a storage capacitor, a common electrode, and a pixel electrode are formed on the lower substrate. Although not shown, thereafter, a lower alignment layer, a liquid crystal layer, an upper alignment layer, and an upper substrate are positioned on the upper
도 30에 도시된 바와 같이, 하부기판(150a) 상에는 게이트전극(151), 제1절연막(152), 반도체층(153a, 153b), 제2절연막(155), 제3절연막(156), 하부투명전극(157a, 157b), 제4절연막(158) 및 상부투명전극(159)이 적층된다.30, on the
반도체층(153a, 153b)은 IGZO(indium gallium zinc oxide)와 같은 산화물로 이루어진다. 그리고 금속화된 반도체층(153a)의 아래에 위치하는 데이터금속(160)은 Cu/MoTi와 같은 이종 복층 금속으로 이루어진다. 예컨대, 데이터금속(160)의 제1층은 몰리브덴 티타늄(MoTi)으로 이루어지고, 제2층은 구리(Cu)로 이루어진다.The semiconductor layers 153a and 153b are made of an oxide such as indium gallium zinc oxide (IGZO). In addition, the
이로 인하여, 본 발명의 제5실시예에 따른 백채널에치드 트랜지스터 구조는 데이터금속(160)의 재료에 구리(Cu)가 포함되어 있어 저항과 커패시터에 의한 RC 지연이 감소하는 장점이 있다.For this reason, in the structure of the back channel etched transistor according to the fifth embodiment of the present invention, copper (Cu) is included in the material of the
도 31에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5실시예에 따른 백채널에치드 트랜지스터 구조는 반도체층의 채널영역(153b)보다 소오스영역 및 드레인영역(153b1, 153b2)이 더 큰 아령 형상을 취할 수 있다.31, in the back channel etch transistor structure according to the fifth embodiment of the present invention, the source and drain regions 153b1 and 153b2 are larger than the
도 31의 (a)와 같이 채널영역(153b), 소오스영역 및 드레인영역이 모두 동일한 크기를 갖도록 반도체층을 형성할 수 있다. 도 31의 (a)는 건식 식각 방법으로 제2 및 제3콘택홀(CH2, CH3) 형성시, 홀의 크기가 CH2', CH3'와 같이 증가할 경우 게이트금속(151)과 데이터금속 간의 쇼트 발생 가능성이 매우 크다.As shown in FIG. 31A , the semiconductor layer may be formed such that the
반면, 도 31의 (b)와 같이 채널영역(153b)보다 소오스영역 및 드레인영역(153b1, 153b2)이 더 큰 아령 형상을 갖도록 반도체층을 형성할 수 있다. 도 31의 (b)는 건식 식각 방법으로 제2 및 제3콘택홀(CH2, CH3) 형성시, 홀의 크기가 CH2', CH3'와 같이 증가하더라도 소오스영역 및 드레인영역(153b1, 153b2)이 충분한 크기를 가지므로 게이트금속(151)과 데이터금속 간의 쇼트 발생 가능성을 방지할 수 있다. 또한, 제2 및 제3콘택홀(CH2, CH3)의 면적 증가로 인하여 콘택저항을 개선할 수 있고 그 결과 소자의 특성(전류 이동도 증가)을 향상하게 된다.On the other hand, as shown in FIG. 31B , the semiconductor layer may be formed so that the source and drain regions 153b1 and 153b2 have a larger dumbbell shape than the
도 32에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5실시예에 따른 백채널에치드 트랜지스터 구조는 반도체층의 채널영역(153b)보다 소오스영역 및 드레인영역(153b1, 153b2)이 더 큰 아령 형상을 갖되, 소오스영역 및 드레인영역(153b1, 153b2)이 다각형 형상(도 32의 (a))을 갖거나 세로 방향의 길이가 긴 타원형 형상(도 32의 (b))을 가질 수 있다.32, the back channel etch transistor structure according to the fifth embodiment of the present invention has a dumbbell shape in which the source and drain regions 153b1 and 153b2 are larger than the
한편, 본 발명에서 제안된 백채널에치드 트랜지스터 구조는 액정표시장치뿐만 아니라 유기전계발광표시장치에도 적용이 가능하다. 이에 대한 설명은 도 20 또는 도 21과 도 30을 참조하면 명확해 질 것이다.Meanwhile, the structure of the back-channel etched transistor proposed in the present invention can be applied not only to a liquid crystal display but also to an organic light emitting display. A description thereof will be made clear with reference to FIGS. 20 or 21 and 30 .
이상 본 발명은 소자의 특성이 저하 또는 열화 되는 문제를 개선할 수 있는 트랜지스터로 구현된 표시장치를 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 트랜지스터를 구성하는 전극의 구조를 변경하여 표시패널의 개구율을 향상할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention has an effect of providing a display device implemented with a transistor capable of improving the problem of deterioration or deterioration of device characteristics. In addition, the present invention has the effect of improving the aperture ratio of the display panel by changing the structure of the electrodes constituting the transistor.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the technical configuration of the present invention can be changed to other specific forms by those skilled in the art to which the present invention pertains without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be appreciated that this may be practiced. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. In addition, the scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the above detailed description. In addition, all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.
110: 영상공급부 120: 타이밍제어부
130: 게이트구동부 140: 데이터구동부
150: 표시패널 150a: 하부기판
151: 게이트전극 152: 제1절연막
153: 반도체층 155: 제2절연막
156: 제3절연막 157a ~ 157c: 하부투명전극
158: 제4절연막 159: 상부투명전극
160: 데이터금속110: image supply unit 120: timing control unit
130: gate driving unit 140: data driving unit
150:
151: gate electrode 152: first insulating film
153: semiconductor layer 155: second insulating film
156: third insulating
158: fourth insulating layer 159: upper transparent electrode
160: data metal
Claims (15)
상기 박막 트랜지스터를 갖는 서브 픽셀들을 포함하는 표시패널; 및
상기 표시패널을 구동하는 구동부를 포함하며,
상기 서브 픽셀들은 상기 데이터배선을 구성하는 데이터금속 상에 위치하는 금속화된 반도체층과 상기 박막 트랜지스터를 구성하는 산화물 반도체층의 제1영역이 하부전극에 의해 간접적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 표시장치.a thin film transistor formed at the intersection of the data line and the gate line;
a display panel including sub-pixels having the thin film transistor; and
a driving unit for driving the display panel;
In the sub-pixels, a metallized semiconductor layer positioned on the data metal constituting the data line and a first region of the oxide semiconductor layer constituting the thin film transistor indirectly contact by a lower electrode. .
상기 산화물 반도체층은
채널영역보다 소오스영역 및 드레인영역이 더 큰 형상을 갖는 표시장치.10. The method of claim 9,
The oxide semiconductor layer is
A display device having a shape in which the source region and the drain region are larger than the channel region.
상기 서브 픽셀들은
하부기판 상에 형성된 게이트금속과,
상기 하부기판 상에 형성되고 상기 게이트금속을 덮는 제1절연막과,
상기 제1절연막 상에 형성된 상기 데이터금속과,
상기 제1절연막 상에 형성되고 상기 게이트금속과 중첩하는 영역에 제1방향으로 형성된 상기 산화물 반도체층과 상기 산화물 반도체층과 이격하며 제1방향과 교차하는 제2방향으로 형성되고 상기 데이터금속 상에 형성된 상기 금속화된 반도체층과,
상기 제1절연막 상에 형성되고 상기 산화물 반도체층, 상기 금속화된 반도체층 및 상기 데이터금속을 덮는 제2절연막과,
상기 제2절연막 상에 형성되고 상기 금속화된 반도체층을 노출하는 제1콘택홀과 상기 산화물 반도체층의 제1영역을 노출하는 제2콘택홀을 갖는 제3절연막과,
상기 제3절연막 상에 형성되고 상기 금속화된 반도체층과 상기 산화물 반도체층의 제1영역을 전기적으로 연결하는 제1하부전극을 각각 포함하는 표시장치.10. The method of claim 9,
The sub-pixels are
a gate metal formed on the lower substrate;
a first insulating film formed on the lower substrate and covering the gate metal;
the data metal formed on the first insulating layer;
The oxide semiconductor layer formed on the first insulating layer and formed in a first direction in a region overlapping the gate metal and the oxide semiconductor layer formed in a second direction spaced apart from the oxide semiconductor layer and intersecting the first direction and formed on the data metal the formed metallized semiconductor layer;
a second insulating layer formed on the first insulating layer and covering the oxide semiconductor layer, the metalized semiconductor layer, and the data metal;
a third insulating layer formed on the second insulating layer and having a first contact hole exposing the metallized semiconductor layer and a second contact hole exposing the first region of the oxide semiconductor layer;
and a first lower electrode formed on the third insulating layer and electrically connecting the metallized semiconductor layer and a first region of the oxide semiconductor layer.
상기 서브 픽셀들은
상기 제3절연막 상에 형성되고 공통전압라인에 연결된 제2하부전극과,
상기 제3절연막 상에 형성되고 상기 제1 및 제2하부전극을 덮고 상기 산화물 반도체층의 제2영역을 노출하는 제3콘택홀을 갖는 제4절연막과,
상기 제4절연막 상에 형성되고 상기 산화물 반도체층의 제2영역에 연결된 상부전극을 각각 더 포함하는 표시장치.12. The method of claim 11,
The sub-pixels are
a second lower electrode formed on the third insulating film and connected to a common voltage line;
a fourth insulating layer formed on the third insulating layer, covering the first and second lower electrodes, and having a third contact hole exposing a second region of the oxide semiconductor layer;
and an upper electrode formed on the fourth insulating layer and connected to the second region of the oxide semiconductor layer, respectively.
상기 하부전극은
투명한 산화물 전극으로 선택된 표시장치.10. The method of claim 9,
The lower electrode is
A display device selected with a transparent oxide electrode.
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