JP2008197614A - 表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】短絡のような不良の発生を抑制すると共に、全体的な比抵抗を低くすることによって電気的特性を向上させた表示装置を提供する。
【解決手段】駆動ソース電極138及び駆動ドレイン電極139を含む第1導電層と、前記第1導電層と絶縁して配置され、駆動ゲート電極157、スイッチングゲート電極154及びゲートライン151を含む第2導電層と、前記第1導電層及び前記第2導電層と絶縁して配置され、スイッチングソース電極185、スイッチングドレイン電極186、データライン181及び共通電源ラインを含む第3導電層とを含む。
【選択図】図1
【解決手段】駆動ソース電極138及び駆動ドレイン電極139を含む第1導電層と、前記第1導電層と絶縁して配置され、駆動ゲート電極157、スイッチングゲート電極154及びゲートライン151を含む第2導電層と、前記第1導電層及び前記第2導電層と絶縁して配置され、スイッチングソース電極185、スイッチングドレイン電極186、データライン181及び共通電源ラインを含む第3導電層とを含む。
【選択図】図1
Description
本発明は、表示装置及びその製造方法に関し、より詳しくは、不良の発生を抑制して電気的特性を向上させた表示装置及びその製造方法に関する。
表示装置には多くの種類がある。その中でも、急速に発展している半導体技術を中心に、小型化及び軽量化がなされ、さらに性能の向上した液晶表示(liquid crystal display、LCD)装置及び有機発光表示装置(organic light emitting display、OLED)が代表的な表示装置として位置づけられている。
液晶表示装置及び有機発光表示装置は、一般に、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有する薄膜トランジスタ(thin film transistor、TFT)が形成された表示板を用いている。ここで、表示板は、多数の画素(画素は画面を表示する最小単位を言う)を通じて画像を表示する。
有機発光表示装置は一つの画素に二つ以上の薄膜トランジスタが形成され、共通電源ライン、ゲートライン及びデータラインを含む複数のラインがそれぞれ薄膜トランジスタの電極と接続される。
薄膜トランジスタは、種々の導電膜、半導体層及び絶縁膜が積層して作られる。したがって、薄膜トランジスタは構造的に屈曲及び段差を有する。このように、導電膜によって屈曲及び段差が形成された部分を覆う絶縁膜は薄く形成されやすい。このように薄く形成された絶縁膜は、動作電圧によって破壊されやすく短絡が発生するという問題点がある。
また、導電膜に用いられた金属の種類によっては、ヒルロック(hillock)の発生のような現象が生じ得る。導電膜に発生したヒルロックは絶縁膜の薄い部分を破るようになる。したがって、導電膜に発生したヒルロックは他の層の導電膜との短絡に直結する。
このような問題点を改善するために、絶縁膜の下に配置された導電膜は熱的安定性に優れた金属を用いて厚さを薄く形成する方法を使用することができる。
しかし、熱的安定性に優れた金属は相対的に比抵抗が大きくなる傾向があるので、このような金属で導電膜を形成すれば、電気的特性が悪くなって深刻な電圧降下が生じる。したがって、表示装置は全ての画素にわたって一定の電圧を印加することができないという問題点がある。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、短絡のような不良の発生を抑制すると共に、全体的な比抵抗を低くすることによって電気的特性を向上させた表示装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、上記表示装置の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明による表示装置は、駆動ソース電極及び駆動ドレイン電極を含む第1導電層と、前記第1導電層と絶縁して配置され、駆動ゲート電極、スイッチングゲート電極及びゲートラインを含む第2導電層と、前記第1導電層及び前記第2導電層と絶縁して配置され、スイッチングソース電極、スイッチングドレイン電極、データライン及び共通電源ラインを含む第3導電層とを含む。
前記第1導電層は、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、チタン(Ti)またはタンタル(Ta)のように前記第3導電層に比べて相対的に熱的安定性に優れた金属を含み、前記第3導電層は、銅(Cu)、アルミニウム(Al)または銀(Ag)のように前記第1導電層に比べて相対的に比抵抗の低い金属を含むことができる。
前記第2導電層は、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、及び銀(Ag)のうちの一つ以上の金属を含むことができる。
前記スイッチングゲート電極は前記ゲートラインから分岐され、前記スイッチングソース電極は前記データラインから分岐され、前記スイッチングドレイン電極は前記駆動ゲート電極と電気的に接続され、前記駆動ソース電極は前記共通電源ラインと電気的に接続され得る。
前記駆動ソース電極から延長して形成された第1保持電極と、前記駆動ゲート電極から分岐し、前記第1保持電極に積層した第2保持電極とをさらに含み、前記第1保持電極と前記第2保持電極とは蓄電素子を形成することができる。
前記第1導電層、前記第2導電層及び前記第3導電層は異なる層に形成された第1接続部材及び第2接続部材をさらに含み、前記第1接続部材は前記スイッチングドレイン電極と前記駆動ゲート電極とを電気的に接続し、前記第2接続部材は前記共通電源ラインと前記駆動ソース電極とを電気的に接続することができる。
前記第1導電層は、前記駆動ソース電極から延長形成された補助共通電源ラインをさらに含み、前記補助共通電源ラインは前記共通電源ラインに沿って積層して配置できる。
前記表示装置において、前記駆動ドレイン電極と電気的に接続された有機発光素子をさらに含むことができる。
前記有機発光素子は、前記第3導電層上に絶縁して配置され、前記駆動ドレイン電極と電気的に接続された画素電極と、前記第1画素電極上に形成された有機層と、前記有機層上に形成された共通電極とを含むことができる。
前記画素電極は、ITO(Indium Tin Oxide)系列及びIZO(Indium Zinc Oxide)系列のうちの一つ以上を含むことができる。
前記駆動ゲート電極、前記駆動ソース電極及び前記駆動ドレイン電極は駆動薄膜トランジスタを形成し、前記スイッチングゲート電極、前記スイッチングソース電極及び前記スイッチングドレイン電極はスイッチング薄膜トランジスタを形成することができる。
前記駆動薄膜トランジスタは多結晶ケイ素を含む駆動半導体層をさらに含み、前記スイッチング薄膜トランジスタは非晶質ケイ素を含むスイッチング半導体層をさらに含むことができる。
前記駆動半導体層は、前記駆動ソース電極、前記駆動ドレイン電極及び前記駆動ゲート電極の下に積層し、前記駆動薄膜トランジスタは、前記駆動ソース電極と前記駆動半導体層との間、及び前記駆動ドレイン電極と前記駆動半導体層との間にそれぞれ配置された駆動抵抗性接触層をさらに含むことができる。
前記駆動半導体層は、前記ゲート電極と前記駆動ソース電極及び前記駆動ドレイン電極との間に配置され、前記駆動薄膜トランジスタは、前記駆動ソース電極と前記駆動半導体層との間、及び前記駆動ドレイン電極と前記駆動半導体層との間にそれぞれ配置された駆動抵抗性接触層をさらに含むことができる。
また、前述した目的を達成するために、本発明による表示装置の製造方法は、基板部材を備える段階と、前記基板部材上に駆動ソース電極及び駆動ドレイン電極を含む第1導電層を形成する段階と、前記基板部材上に駆動ゲート電極、スイッチングゲート電極及びゲートラインを含む第2導電層を形成する段階と、前記基板部材上にスイッチングソース電極、スイッチングドレイン電極、データライン及び共通電源ラインを含む第3導電層を形成する段階とを含む。
前記第1導電層は、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、チタン(Ti)またはタンタル(Ta)のように前記第3導電層に比べて相対的に熱的安定性に優れた金属を含み、前記第3導電層は、銅(Cu)、アルミニウム(Al)または銀(Ag)のように前記第1導電層に比べて相対的に比抵抗の低い金属を含むことができる。
前記第1導電層、前記第2導電層及び前記第3導電層はそれぞれ互いに絶縁して配置され、前記駆動ソース電極と前記共通電極ラインと電気的に接続され、前記スイッチングドレイン電極は前記駆動ゲート電極と電気的に接続できる。
前記駆動ドレイン電極と電気的に接続された画素電極と、前記画素電極上に形成された有機層と、前記有機層上に形成された共通電極とをさらに含むことができる。
前記駆動ゲート電極、前記駆動ソース電極及び前記駆動ドレイン電極は駆動薄膜トランジスタを形成し、前記駆動薄膜トランジスタは多結晶ケイ素を含む駆動半導体層をさらに含み、前記スイッチングゲート電極、前記スイッチングソース電極及び前記スイッチングドレイン電極はスイッチング薄膜トランジスタを形成し、前記スイッチング薄膜トランジスタは非晶質ケイ素を含むスイッチング半導体層をさらに含むことができる。
これによって、表示装置は、短絡のような不良の発生を抑制すると共に、全体的な比抵抗を低くすることができる。また、上記表示装置を製造することができる。
本発明による表示装置は、短絡のような不良の発生を抑制すると共に、全体的な比抵抗を低くすることによって電気的特性を向上させることができる。
つまり、熱的安定性が要求される駆動薄膜トランジスタの駆動ソース電極及び駆動ドレイン電極が含まれた第1導電層を、相対的に熱的安定性に優れた金属を用いて形成する。したがって、駆動ソース電極及び駆動ドレイン電極でヒルロック(hillock)の発生のような現象が生じることを抑制することができる。これによって、駆動ソース電極及び駆動ドレイン電極が駆動ゲート電極のような他の層の導電膜と不必要に接触して短絡することを效果的に防止することができる。
また、第1導電層は、他の導電層に比べて相対的に熱的安定性に優れた金属を用いて薄い厚さを有するように形成する。つまり、第1導電層は、熱的安定性に優れた金属を用いるので、ヒルロックが発生し難い。したがって、第1導電層は単一膜に形成できるので、多重膜に形成された構造よりも厚さを減らすことができる。したがって、駆動ソース電極及び駆動ドレイン電極による段差を最小化することができる。これによって、駆動ソース電極及び駆動ドレイン電極を覆う第1絶縁膜が薄くなることを抑制することができる。結果的に、駆動ソース電極及び駆動ドレイン電極が駆動ゲート電極のような他の導電層と短絡することを效果的に防止することができる。
また、駆動ソース電極と電気的に接続された共通電源ラインは、相対的に比抵抗の低い金属を用いて作られた第3導電層に含まれる。したがって、低抵抗金属で作られた共通電源ラインを通じて電流が流れるので、抵抗による電圧降下を抑制することができる。つまり、電流は主に共通電源ラインを通じて流れ、再び駆動ソース電極に伝達されるので、表示装置の電気的特性を向上させることができる。これによって、各画素の有機発光素子に一定の電圧を印加することができる。また、共通電源ラインが二重に形成されるので、いずれか一つの共通電源ラインが断線されても他の一つの共通電源ラインによって作動不良が発生することを防止することができるという長所もある。
また、表示装置の全体的な抵抗が低くなるので、共通電源ライン及び補助共通電源の配線ラインの幅を減らすことができる。したがって、表示装置は向上した開口率を有することができる。
また、上記表示装置の製造方法を提供することができる。
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。本発明は種々の相異する形態で実現でき、ここで説明する実施形態に限定されるものではない。
添付図面においては、表示装置として有機発光表示装置(organic light emitting display、OLED)を図示している。
また、添付図面においては、1つの画素(画面を表示する最小単位を言う)に2つの薄膜トランジスタ(thin film transistor、TFT)と1つの蓄電素子(capacitor)とを備える2Tr−1Cap構造の能動駆動(active matrix、AM)型有機発光表示装置を図示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。したがって、表示装置は1つの画素に3つ以上の薄膜トランジスタと2つ以上の蓄電素子とを備えることができ、別途の配線がさらに形成されて多様な構造を有するように形成することもできる。
本発明を明確に説明するために説明と関係のない部分は省略し、明細書の全体にわって同一または類似する構成要素については同一の参照符号を付ける。
また、種々の実施形態において、同一の構成を有する構成要素については同一の符号を使用して代表的に第1実施形態で説明し、その他の第2実施形態では第1実施形態と異なる構成についてのみ説明する。
また、図面において、多くの層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書の全体にわたって類似する部分については同一の図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上に”あるという時、これは他の部分の“すぐ上に”ある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上に”あるという時には、中間に他の部分がないことを意味する。
図1は本発明の第1実施形態による表示装置の一部を示す配置図である。図2は図1のII−II線及びII'−II'線による断面図である。
図1に示すように、表示装置100は、一つの画素にスイッチング薄膜トランジスタ10、駆動薄膜トランジスタ20、蓄電素子40、及び有機発光素子(organic light emitting diode、OLED)30を含む。そして、表示装置100は、一方向に沿って配置されるゲートライン151、ゲートライン151と絶縁交差するデータライン181、及び共通電源ライン182をさらに含む。また、表示装置100は補助共通電源ライン131をさらに含む。しかし、本発明による第1実施形態は必ずこれに限定されるわけではない。したがって、補助共通電源ライン131は省略することもできる。
有機発光素子30は、画素電極310、画素電極310上に形成された有機層320(図2に図示)、及び有機層320上に形成された共通電極330(図2に図示)を含む。ここで、画素電極310は正孔注入電極の正(+)極であり、共通電極330は電子注入電極の負(−)極となる。正孔と電子がそれぞれ画素電極310及び共通電極330から有機層320の内部に注入される。注入された正孔と電子とが結合したエキシトン(exiton)が励起状態から基底状態に落ちる際に発光が行われる。
スイッチング薄膜トランジスタ10は、スイッチングゲート電極154、スイッチングソース電極185、及びスイッチングドレイン電極186を含み、駆動薄膜トランジスタ20は、駆動ゲート電極157、駆動ソース電極138、及び駆動ドレイン電極139を含む。
蓄電素子40は、第1絶縁膜140(図2に図示)を間にして配置された第1保持電極133と第2保持電極153とを含む。
駆動ソース電極138、駆動ドレイン電極139、第1保持電極133、及び補助共通電源ライン131は第1導電層に形成される。駆動ゲート電極157、スイッチングゲート電極154、第2保持電極153、及びゲートライン151は第2導電層に形成される。スイッチングソース電極185、スイッチングドレイン電極186、データライン181、及び共通電源ライン182は第3導電層に形成される。ここで、第2導電層は第1導電層上に絶縁して配置され、第3導電層は第2導電層上に絶縁して配置される。
補助共通電源ライン131は共通電源ライン182に沿って積層して配置され、補助共通電源ライン131と共通電源ライン182とは電気的に接続される。また、第1保持電極133及び補助共通電源ライン131は駆動ソース電極138から延長して形成される。
スイッチング薄膜トランジスタ10は、発光させようとする画素を選択するスイッチング素子として用いられる。スイッチングゲート電極154はゲートライン151から分岐する。スイッチングソース電極185はデータライン181から分岐する。スイッチングドレイン電極186は独立的に配置され、第2保持電極153と電気的に接続される。ここで、第2保持電極153は駆動ゲート電極157から延長して形成される。
また、スイッチング薄膜トランジスタ10はスイッチング半導体層174をさらに含む。スイッチング半導体層174は、スイッチングゲート電極154とスイッチングソース電極185及びスイッチングドレイン電極156との間に配置される。スイッチング半導体層174はスイッチングゲート電極154上に積層され、スイッチングソース電極185及びスイッチングドレイン電極186は少なくとも一部がスイッチング半導体層174上に積層される。
また、スイッチング薄膜トランジスタ10は、スイッチング半導体層174とスイッチングソース電極185との間、及びスイッチング半導体層174とスイッチングドレイン電極186との間にそれぞれ配置されたスイッチング抵抗性接触層175、176をさらに含む。スイッチング抵抗性接触層175、176は、それぞれスイッチング半導体層174、スイッチングソース電極185、及びスイッチングドレイン電極186と接する。
駆動薄膜トランジスタ20は、選択された有機発光素子30の有機層320(図2に図示)を発光させるための駆動電源を画素電極310に接続する。
駆動薄膜トランジスタ20の駆動ゲート電極157は延長されて第2保持電極153を形成するので、結果的に駆動ゲート電極157はスイッチングドレイン電極186と電気的に接続される。駆動ソース電極138は共通電源ライン182と電気的に接続される。駆動ドレイン電極139は有機発光素子30の画素電極310と電気的に接続される。ここで、画素電極310は第1接触孔191を通じて駆動ドレイン電極139と接続される。
また、駆動薄膜トランジスタ20は駆動半導体層127を含む。駆動半導体層127は駆動ゲート電極157、駆動ソース電極138、及び駆動ドレイン電極139の下に積層して配置される。
また、駆動薄膜トランジスタ20は、駆動ソース電極138と駆動半導体層127との間、及び駆動ドレイン電極139と駆動半導体層127との間にそれぞれ配置された駆動抵抗性接触層128、129をさらに含む。駆動抵抗性接触層128、129は、それぞれ駆動半導体層127、駆動ソース電極138、及び駆動ドレイン電極139と接する。
また、表示装置100は、画素電極310と同一の層に形成された第1接続部材311及び第2接続部材312をさらに含む。
第1接続部材311は、互いに異なる層に形成されたスイッチングドレイン電極186と駆動ゲート電極157、具体的には、駆動ゲート電極157から延長して形成された第2保持電極153を電気的に接続させる。ここで、第1接続部材311は、第2接触孔192及び第3接触孔193を通じてそれぞれスイッチングドレイン電極186及び第2保持電極153と接続される。
第2接続部材312は、互いに異なる層に形成された駆動ソース電極138と共通電源ライン182とを電気的に接続させる。ここで、第2接続部材312は第4接触孔194及び第5接触孔195を通じてそれぞれ駆動ソース電極138及び共通電源ライン182と接続される。したがって、補助共通電源ライン131は共通電源ライン182とも電気的に接続される。
第1導電層は、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、チタン(Ti)及びタンタル(Ta)のうちの一つ以上の金属を含む。具体的には、第1導電層はモリブデン(Mo)及びクロム(Cr)とのように相対的に熱的安定性に優れた金属を用いて単一膜に形成することが好ましい。
第2導電層は、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)及び銀(Ag)のうちの一つ以上の金属を含む。第2導電層は、必要に応じて多様な金属及び合金などを用いて単一層または多重層に形成できる。
第3導電層は、アルミニウム(Al)、銅(Cu)及び銀(Ag)などの低抵抗金属を一つ以上含む。具体的には、第3導電層は、アルミニウム(Al)で作られた単一層、またはモリブデン(Mo)/アルミニウム(Al)/モリブデン(Mo)で作られた多重層のように、相対的に比抵抗の低い金属を含んだ構造で形成されることが好ましい。
つまり、第1導電層は、第3導電層と比べて相対的に熱的安定性に優れ、第3導電層は、第1導電層と比べて相対的に比抵抗が低い。
このような構成によって、短絡のような不良の発生を抑制すると共に、表示装置100の全体的な比抵抗を低くして電気的特性を向上させることができる。
つまり、熱的安定性が要求される駆動薄膜トランジスタ20の駆動ソース電極138及び駆動ドレイン電極139が含まれた第1導電層を、相対的に熱的安定性に優れた金属を用いて形成する。したがって、駆動ソース電極138及び駆動ドレイン電極139でヒルロック(hillock)の発生のような現象が生じることを抑制することができる。これによって、駆動ソース電極138及び駆動ドレイン電極139が駆動ゲート電極157のような他の層の導電膜と不必要に接触して短絡することが防止できる。
また、第1導電層は、他の導電層に比べて相対的に熱的安定性に優れた金属を用いて薄い厚さを有するように形成する。つまり、第1導電層は熱的安定性に優れた金属を用いるので、ヒルロックが発生し難い。したがって、第1導電層は単一膜に形成できるので、多重膜に形成された構造よりも厚さを減らすことができる。したがって、駆動ソース電極138及び駆動ドレイン電極139による段差を最小化することができる。これによって、駆動ソース電極138及び駆動ドレイン電極139を覆う第1絶縁膜140が薄くなることを抑制することができる。結果的に、駆動ソース電極138及び駆動ドレイン電極139が駆動ゲート電極157のような他の導電層と短絡することを效果的に防止することができる。
一方、第1導電層に含まれた補助共通電源ライン131は、駆動ソース電極138及び駆動ドレイン電極139と同様に熱的安定性に優れる一方、相対的に比抵抗の高い金属で作られる。したがって、電流が補助共通電源ライン131のみを通じて流れれば、深刻な電圧降下が予想される。
しかし、補助共通電源ライン131に沿って積層して配置され、補助共通電源ライン131及び駆動ソース電極138と電気的に接続された共通電源ライン182は、相対的に比抵抗の低い金属を用いて作られた第3導電層に含まれる。したがって、電流は共通電源ライン182を通じて流れることができるので、抵抗による電圧降下を抑制することができる。つまり、電流は、主に共通電源ライン182を通じて流れ、再び駆動ソース電極138に伝達されるので、表示装置100の電気的特性を向上させることができる。これにより、各画素の有機発光素子30に一定の電圧を印加することができる。
また、共通電源ライン131、182が二重に形成されるので、いずれか一つの共通電源ライン131、182が断線しても、他の一つの共通電源ライン131、182によって作動不良が発生することを防止することができるという長所もある。
また、表示装置100の全体的な抵抗が低くなるので、共通電源ライン182及び補助共通電源ライン131の幅を減らすことができる。したがって、表示装置100は開口率を向上させることができる。
図2を参照して、本発明の第1実施形態による表示装置100の構造について詳細に説明する。
基板部材110は、ガラス、石英、セラミックス、プラスチックで構成される絶縁性基板、またはステンレス鋼で構成される金属性基板で形成される。基板部材110を、柔軟性を有する素材で形成すれば表示装置100の活用範囲が広くなるので、表示装置100の有用性をさらに上げることができる。
基板部材110上にはバッファー層115が形成される。ここで、バッファー層115は不純元素の浸透を防止して表面を平坦化する役割を果たす。しかし、バッファー層115は基板部材110の種類及び半導体層127の種類によって省略され得る。
バッファー層115上には駆動半導体層127が形成される。駆動半導体層127は多結晶ケイ素で作られる。バッファー層115及び駆動半導体層127上には、補助共通電源ライン131、第1保持電極133、駆動ソース電極138及び駆動ドレイン電極139を含む第1導電層が形成される。ここで、第1保持電極133及び共通電源ライン131は補助駆動ソース電極138から延長形成され、駆動ドレイン電極139は独立的に形成される。また、第1導電層は他の導電層、特に、第3導電層に比べて相対的に熱的安定性に優れた金属を用いて薄い厚さを有するように形成される。そして、駆動ソース電極138及び駆動ドレイン電極139の少なくとも一部は駆動半導体層127と積層される。
また、駆動半導体層127と駆動ソース電極138との間、及び駆動半導体層127と駆動ドレイン電極139との間には駆動抵抗性接触層128、129が形成される。駆動抵抗性接触層128、129はn型不純物が高濃度ドーピングされたn+多結晶ケイ素で作られる。駆動抵抗性接触層128、129は駆動半導体層127と駆動ソース電極138及び駆動ドレイン電極139との間の接触抵抗を減少させる。
第1導電層上には第1絶縁膜140が形成される。そして、第1絶縁膜140上にはゲートライン151、駆動ゲート電極157、スイッチングゲート電極154及び第2保持電極153を含む第2導電層が形成される。ここで、スイッチングゲート電極154はゲートライン151から分岐し、駆動ゲート電極157は独立的に形成される。第2保持電極153は駆動ゲート電極157から延長して形成され、第1保持電極133と積層される。
第2導電層上には第2絶縁膜160が形成される。そして、第2絶縁膜160上にはスイッチング半導体層174が形成される。スイッチング半導体層174は非晶質ケイ素層で作られる。
第2絶縁膜160及びスイッチング半導体層174上には、共通電源ライン182、データライン181、スイッチングソース電極185、スイッチングドレイン電極186を含む第3導電層を形成する。ここで、スイッチングソース電極185はデータライン181から分岐し、スイッチングドレイン電極186は独立的に形成される。そして、スイッチングソース電極185及びスイッチングドレイン電極186の少なくとも一部はスイッチング半導体層174と積層される。共通電源ライン182は補助共通電源ライン131に沿って積層される。
スイッチング半導体層174とスイッチングソース電極185との間、及びスイッチング半導体層174とスイッチングドレイン電極186との間にはスイッチング抵抗性接触層175、176が形成される。スイッチング抵抗性接触層175、176は、n型不純物が高濃度ドーピングされたn+非晶質ケイ素で作られる。スイッチング抵抗性接触層175、176は、駆動半導体層174とスイッチングソース電極185及びスイッチングドレイン電極186との間の接触抵抗を減少させる。
第3導電層上には保護膜190が形成される。保護膜190は平坦化特性を有する方が良い。保護膜190は、第1接触孔191、第2接触孔192、第3接触孔193、第4接触孔194及び第5接触孔195を含む多数の接触孔を有する。
第1接触孔191は、保護膜190だけでなく、第1絶縁膜140及び第2絶縁膜160に共に形成されて駆動ドレイン電極139の一部を露出する。第2接触孔192は、スイッチングドレイン電極186の一部を露出する。第3接触孔193は、保護膜190だけでなく、第2絶縁膜160に共に形成されて第2保持電極153の一部を露出する。第4接触孔194は、保護膜190だけでなく、第1絶縁膜140及び第2絶縁膜160に共に形成されて第1共通電源ライン131の一部を露出する。第5接触孔195は第2共通電源ライン182の一部を露出する。
保護膜190上には、画素電極310、第1接続部材311及び第2接続部材312が形成される。画素電極310は、第1接触孔191を通じて駆動ドレイン電極139と電気的に接続される。第1接続部材311は、第2接触孔192及び第3接触孔193を通じてそれぞれスイッチングドレイン電極186と第2保持電極153とを互いに接続する。第2接触部材312は、第4接触孔194及び第5接触孔195を通じて駆動ソース電極138と共通電源ライン182とを互いに接続する。したがって、共通電源ライン182と補助共通電源ライン131も互いに接続される。
画素電極310、第1接続部材311及び第2接続部材312は、ITO(Indium Tin oxide)系列及びIZO(Indium Zinc oxide)系列のうちの一つ以上の素材を用いて透明な導電膜で形成される。
画素電極310、第1接続部材311及び第2接続部材312上には画素定義膜350が形成される。画素定義膜350は画素電極310を露出する開口部を有する。つまり、画素定義膜350は、実質的に表示装置100でそれぞれの画素を定義する。
そして、画素定義膜350の開口部の内で画素電極310上には有機層320が形成され、画素定義膜350及び有機層320を覆う共通電極330が形成される。ここで、画素電極310、有機層320及び共通電極330は有機発光素子30を形成する。また、保護膜190が平坦に形成されるので、保護膜190上に形成された画素電極310及び有機層320も平坦に形成される。このように有機層320が均一な厚さを有するように平坦に形成されれば、有機発光素子30が均一な輝度を有することができる。有機層320は、低分子有機物または高分子有機物で作られる。また、有機層320は、正孔注入層(hole−injection layer、HIL)、正孔輸送層(hole−transporting layer、HTL)、発光層、電子輸送層(electron−transportiong layer、ETL)、及び電子注入層(electron−injection layer、EIL)を含む多重層に作られる。つまり、正孔注入層は正極の画素電極310上に配置され、その上に正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層が順次に積層される。
正孔注入層及び正孔輸送層は、強い蛍光を有するアミン(amine)誘導体、一例としてトリフェニルジアミン誘導体、スチリルアミン誘導体、芳香族縮合環を有するアミン誘導体を用いることができる。
電子輸送層としては、キノリン(quinoline)誘導体、特にアルミニウムトリス(8−ヒドロキシキノリン(aluminumtris(8−hydroxyquinoline)、Alq3)を用いることができる。また、フェニルアントラセン(phenyl anthracene)誘導体、テトラアリルエテン誘導体も用いることができる。電子注入層は、バリウム(Ba)またはカルシウム(Ca)で形成できる。
発光層は光を発生する。また、本発明による第1実施形態において、表示装置100は保護膜190下に有機層320と重畳するように配置されたカラーフィルタ250をさらに含む。したがって、有機層320で発光した光が色を有するようになる。カラーフィルタ250はそれぞれ赤色、緑色及び青色の3原色を有する。しかし、本発明が必ずこれに限定されるわけではない。したがって、カラーフィルタ250は3原色以外の色を有することができる。
また、一部の有機層320はカラーフィルタ250とは積層されない。このように、カラーフィルタ250が形成されない画素は白色を表示する。
また、白色、赤色、青色及び緑色をそれぞれ発光する4つの画素が1つのグループとなる。そして、1つのグループに属した画素は同じ共通電源ライン182及び補助共通電源ライン131と接続される。
しかし、本発明による第1実施形態が必ずこれに限定されるわけではない。したがって、発光層320はそれぞれ3原色及び白色の光を直接発光することも可能である。
一方、有機層320が高分子物質で構成される場合、有機層320はインクジェット方式によって形成できる。この時、正孔注入層は、ポリ(3、4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)とポリスチレンスルホン酸(PSS)のような正孔注入物質で構成できる。そして、発光層は、ポリフルオレン誘導体、(ポリ)パラフェニレンビニレン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、またはこれらの高分子材料に、ペリレン系色素、ローダミン系色素、ルブレン、ペリレン、9、10−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン6、キナクリドンなどをドーピングして用いることができる。
また、本発明による第1実施形態において、画素電極310が正極であり、共通電極330が負極であるが、本発明が必ずこれに限定されるわけではない。つまり、画素電極310が電子注入電極の負極となり、共通電極330が正孔注入電極の正極になることもできる。この時には、画素電極310の上に電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、及び正孔注入層の順に有機層320が形成される。
また、本発明による第1実施形態において、スイッチング薄膜トランジスタ10は、スイッチング半導体層174が非晶質ケイ素で作られた非晶質ケイ素薄膜トランジスタである。そして、駆動薄膜トランジスタ20は、駆動半導体層127が多結晶ケイ素で作られた多結晶ケイ素薄膜トランジスタである。
非晶質ケイ素薄膜トランジスタは、漏洩電流(leakage current)が少ない一方、長時間の使用時に品質が不安定になるという問題がある。一方、多結晶ケイ素薄膜トランジスタは、品質は安定的であるが、漏洩電流が比較的に大きいという問題がある。
多結晶ケイ素薄膜トランジスタを駆動薄膜トランジスタ20として用いれば、オフ状態で数nA水準の漏洩電流では有機発光素子がターンオンされないので、漏洩電流が問題にならない。一方、多結晶ケイ素薄膜トランジスタをスイッチング薄膜トランジスタ10として用いれば、漏洩電流によってクロストーク(cross talk)のような不良が発生する。
したがって、漏洩電流が問題にならない駆動薄膜トランジスタ20は多結晶ケイ素薄膜トランジスタで形成することで、表示装置100の品質を安定的に保持し、スイッチング薄膜トランジスタ10は非晶質ケイ素薄膜トランジスタで形成することで、クロスドークのような不良を防止する。
また、図2には図示していないが、表示装置100は共通電極330を保護し、有機層320に水分及び空気が浸透することを防止するための封止部材をさらに含むことができる。封止部材は密封樹脂と密封カンとを含むことができる。
このような構成によって、短絡のような不良の発生を抑制すると共に、表示装置100の全体的な比抵抗を低くして電気的特性を向上させることができる。
また、本発明による第1実施形態において、第1導電層上に第2導電層を形成し、第2導電層上に第3導電層を形成したが、必ずこれに限定されるわけではない。第1導電層、第2導電層及び第3導電層の配置構造は多様に形成できる。
また、補助共通電極131は必ずしも必要な構成ではなく、省略されても差し支えない。
本発明の第1実施形態による表示装置100の製造方法について、図3乃至図9を参照して詳細に説明する。
まず、図3及び図4に示すように、基板部材110上にバッファー層115を形成する。バッファー層115は酸化ケイ素などで作ることができる。次に、バッファー層115上に駆動半導体層127を形成する。駆動半導体層127は多結晶ケイ素層で作られる。駆動半導体層127は、一般に、非晶質ケイ素層を蒸着した後これを多結晶化する方法によって形成する。非晶質ケイ素層を結晶化する方法としては、SPC(solid phase crystallization)、ELC(excimer laser crystallization)、MIC(metal induced crystallization)、MILC(metal induced lateral crystallization)、SLS(sequential lateral solidfication)及びその以外の多様な方法がある。
次に、駆動半導体層127上に駆動抵抗性接触層128、129を形成する。駆動抵抗性接触層128、129は多結晶ケイ素層にn型不純物を高濃度にドーピングして形成する。
次に、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、チタン(Ti)及びタンタル(Ta)のように相対的に熱的安定性に優れた金属をスパッタリングなどの方法で蒸着して形成された単一層の金属膜をパターニングして、第1導電層を形成する。第1導電層は、第1共通電源ライン131、第1保持電極133、駆動ソース電極138及び駆動ドレイン電極139を含む。
次に、図5及び図6に示すように、第1導電層上に窒化ケイ素または酸化ケイ素などをプラズマ化学気相蒸着(PECVD)法などによって蒸着して第1絶縁膜140を形成する。
そして、第1絶縁膜140上に、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)及び銀(Ag)のうちの一つ以上の金属を含む単一層または多重層の金属膜をパターニングして第2導電層を形成する。第2導電層は、ゲートライン151、駆動ゲート電極157、第2保持電極153及びスイッチングゲート154電極を含む。
次に、図7及び図8に示すように、第2導電層上に第1絶縁膜140と同様の方法によって第2絶縁膜160を形成する。そして第2絶縁膜160上にスイッチング半導体層174を形成する。ここで、スイッチング半導体層174はスイッチングゲート電極154と積層される。スイッチング半導体層174は非晶質ケイ素層で作られる。次に、スイッチング半導体層174上にスイッチング抵抗性接触層175、176を形成する。スイッチング抵抗性接触層128、129は非晶質ケイ素層にn型不純物を高濃度にドーピングして形成する。
次に、アルミニウム(Al)、銅(Cu)及び銀(Ag)などの低抵抗金属を一つ以上含む単一層または多重層の金属膜をパターニングして第3導電層を形成する。第3導電層は、スイッチングソース電極185、スイッチングドレイン電極186、データライン181及び第2共通電源ライン182を含む。
次に、カラーフィルタ250を有機層320に対応する位置に形成する。カラーフィルタ250は全ての有機層320に対応して形成されるわけではなく、白色を実現しようとする画素ではカラーフィルタ250を省略する。
次に、図9に示すように、第3導電層及びカラーフィルタ250上に感光性物質で作られた保護膜190を形成する。保護膜190は、窒化ケイ素(SiNx)、PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)法によって蒸着されたa−Si:C:O膜またはa−Si:C:F膜(低誘電率CVD膜)、及びアクリル系の有機膜などで作ることができる。
そして、保護膜190、第1絶縁膜140及び第2絶縁膜160を貫通する第1接触孔191及び第4接触孔194を形成する。また、保護膜190及び第2絶縁膜160を貫通する第3接触孔193を形成する。また、保護膜190を貫通する第2接触孔192及び第5接触孔195を形成する。接触孔191、192、193、194、195はフォトエッチング工程を通じて形成できる。
そして、保護膜190上に画素電極310、第1接続部材311及び第2接続部材312を形成する。ここで、画素電極310、第1接続部材311及び第2接続部材312はITOまたはIZOを用いて透明に作られる。この時、画素電極310は、第1接触孔191を通じて駆動ドレイン電極139と接続される。第1接続部材311は、第2接触孔192及び第3接触孔193を通じてそれぞれスイッチングドレイン電極186及び第2保持電極153と接続される。第2接続部材312は、第4接触孔194及び第5接触孔195を通じてそれぞれ共通電源ライン182及び補助共通電源ライン131と接続される。
次に、先に図1及び図2に示したように、画素電極310、第1接続部材311及び第2接続部材322上に画素定義膜350を形成する。ここで、画素定義膜350は、画素電極310を露出する開口部を有する。
最後に、画素定義膜350の開口部で画素電極310上に有機層320を形成した後、画素定義膜350と有機層320とを覆う共通電極330を形成することによって有機発光素子30を形成する。
このような製造方法によって、短絡のような不良の発生を抑制すると共に、全体的な比抵抗を低くして電気的特性を向上させた表示装置100を製造することができる。
図10を参照して本発明の第2実施形態について説明する。
図10に示すように、駆動薄膜トランジスタ20において、駆動半導体層127が駆動ソース電極138及び駆動ドレイン電極139上に形成される。つまり、駆動半導体層127の一部が駆動ソース電極138及び駆動ドレイン電極139と積層するように形成される。
また、駆動抵抗性接触層128、129は、駆動半導体層127と駆動ソース電極138及び駆動ドレイン電極139との間にそれぞれ配置されるので、駆動抵抗性接触層128、129は駆動半導体層127の下にそれぞれ配置される。このような構成によって、駆動ソース電極138及び駆動ドレイン電極139が、駆動ゲート電極157を含んだ第2導電層とさらに距離を置くようになる。
したがって、表示装置200は、駆動ソース電極138及び駆動ドレイン電極139が駆動ゲート電極157のような第2導電層に不必要に接触して短絡することをさらに效果的に防止することができる。
本発明を前述のことによって説明したが、次に記載する特許請求の範囲の概念と範囲から逸脱しない限り、多様な修正及び変形が可能であることを本発明が属する技術分野に携わる者であれば容易に理解できる。
本発明は、表示装置に適用することができる。
10 スイッチング薄膜トランジスタ、
20 駆動薄膜トランジスタ、
30 有機発光素子、
40 蓄電素子、
110 基板部材、
127 駆動半導体層、
131 第1共通電源ライン、
133 第1保持電極、
138 駆動ソース電極、
139 駆動ドレイン電極、
140 第1絶縁膜、
151 ゲートライン、
153 第2保持電極、
154 スイッチングゲート電極、
157 駆動ゲート電極、
160 第2絶縁膜、
174 スイッチング半導体層、
181 データライン、
182 第2共通電源ライン、
185 スイッチングソース電極、
186 スイッチングドレイン電極、
190 保護膜、
191 第1接触孔、
192 第2接触孔、
193 第3接触孔、
194 第4接触孔、
195 第5接触孔、
310 画素電極、
311 第1接続部材、
312 第2接続部材、
320 有機層、
330 共通電極、
350 画素定義膜。
20 駆動薄膜トランジスタ、
30 有機発光素子、
40 蓄電素子、
110 基板部材、
127 駆動半導体層、
131 第1共通電源ライン、
133 第1保持電極、
138 駆動ソース電極、
139 駆動ドレイン電極、
140 第1絶縁膜、
151 ゲートライン、
153 第2保持電極、
154 スイッチングゲート電極、
157 駆動ゲート電極、
160 第2絶縁膜、
174 スイッチング半導体層、
181 データライン、
182 第2共通電源ライン、
185 スイッチングソース電極、
186 スイッチングドレイン電極、
190 保護膜、
191 第1接触孔、
192 第2接触孔、
193 第3接触孔、
194 第4接触孔、
195 第5接触孔、
310 画素電極、
311 第1接続部材、
312 第2接続部材、
320 有機層、
330 共通電極、
350 画素定義膜。
Claims (19)
- 表示装置において、
駆動ソース電極及び駆動ドレイン電極を含む第1導電層と、
前記第1導電層と絶縁して配置され、駆動ゲート電極、スイッチングゲート電極及びゲートラインを含む第2導電層と、
前記第1導電層及び前記第2導電層と絶縁して配置され、スイッチングソース電極、スイッチングドレイン電極、データライン及び共通電源ラインを含む第3導電層とを含むことを特徴とする表示装置。 - 前記第1導電層は、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、チタン(Ti)またはタンタル(Ta)のように前記第3導電層に比べて相対的に熱的安定性に優れた金属を含み、
前記第3導電層は、銅(Cu)、アルミニウム(Al)または銀(Ag)のように前記第1導電層に比べて相対的に比抵抗の低い金属を含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 前記第2導電層は、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)及び銀(Ag)のうちの一つ以上の金属を含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記スイッチングゲート電極は前記ゲートラインから分岐され、
前記スイッチングソース電極は前記データラインから分岐され、
前記スイッチングドレイン電極は前記駆動ゲート電極と電気的に接続され、
前記駆動ソース電極は前記共通電源ラインと電気的に接続されることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 前記駆動ソース電極から延長して形成された第1保持電極と、
前記駆動ゲート電極から分岐され、前記第1保持電極に積層した第2保持電極をさらに含み、
前記第1保持電極と前記第2保持電極とは蓄電素子を形成することを特徴とする請求項4に記載の表示装置。 - 前記第1導電層、前記第2導電層及び前記第3導電層は異なる層に形成された第1接続部材及び第2接続部材をさらに含み、
前記第1接続部材は前記スイッチングドレイン電極と前記駆動ゲート電極とを電気的に接続し、
前記第2接続部材は前記共通電源ラインと前記駆動ソース電極とを電気的に接続することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 前記第1導電層は、前記駆動ソース電極から延長形成された補助共通電源ラインをさらに含み、
前記補助共通電源ラインは、前記共通電源ラインに沿って積層して配置されることを特徴とする請求項1、2、6のうちのいずれか一項に記載の表示装置。 - 前記駆動ドレイン電極と電気的に接続された有機発光素子をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記有機発光素子は、
前記第3導電層の上に絶縁して配置され、前記駆動ドレイン電極と電気的に接続された画素電極と、
前記第1画素電極の上に形成された有機層と、
前記有機層の上に形成された共通電極と、
を含むことを特徴とする請求項8に記載の表示装置。 - 前記画素電極は、ITO(Indium Tin oxide)系列及びIZO(IndiumZinc Oxide)系列のうちの一つ以上を含むことを特徴とする請求項9に記載の表示装置。
- 前記駆動ゲート電極、前記駆動ソース電極及び前記駆動ドレイン電極は駆動薄膜トランジスタを形成し、
前記スイッチングゲート電極、前記スイッチングソース電極及び前記スイッチングドレイン電極はスイッチング薄膜トランジスタを形成することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 前記駆動薄膜トランジスタは、多結晶ケイ素を含む駆動半導体層をさらに含み、
前記スイッチング薄膜トランジスタは、非晶質ケイ素を含むスイッチング半導体層をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の表示装置。 - 前記駆動半導体層は、前記駆動ソース電極、前記駆動ドレイン電極及び前記駆動ゲート電極の下に積層し、
前記駆動薄膜トランジスタは、前記駆動ソース電極と前記駆動半導体層との間、及び前記駆動ドレイン電極と前記駆動半導体層との間にそれぞれ配置された駆動抵抗性接触層をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の表示装置。 - 前記駆動半導体層は、前記ゲート電極と前記駆動ソース電極及び前記駆動ドレイン電極との間に配置され、
前記駆動薄膜トランジスタは、前記駆動ソース電極と前記駆動半導体層との間、及び前記駆動ドレイン電極と前記駆動半導体層との間にそれぞれ配置された駆動抵抗性接触層をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の表示装置。 - 表示装置の製造方法において、
基板部材を備える段階と、
前記基板部材上に駆動ソース電極及び駆動ドレイン電極を含む第1導電層を形成する段階と、
前記基板部材上に駆動ゲート電極、スイッチングゲート電極及びゲートラインを含む第2導電層を形成する段階と、
前記基板部材上にスイッチングソース電極、スイッチングドレイン電極、データライン及び共通電源ラインを含む第3導電層を形成する段階と、
を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。 - 前記第1導電層は、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、チタン(Ti)またはタンタル(Ta)のように前記第3導電層に比べて相対的に熱的安定性に優れた金属を含み、
前記第3導電層は、銅(Cu)、アルミニウム(Al)または銀(Ag)のように前記第1導電層に比べて相対的に比抵抗の低い金属を含むことを特徴とする請求項15に記載の表示装置の製造方法。 - 前記第1導電層、前記第2導電層及び前記第3導電層はそれぞれ互いに絶縁して配置され、
前記駆動ソース電極と前記共通電極ラインとは電気的に接続され、
前記スイッチングドレイン電極は前記駆動ゲート電極と電気的に接続されることを特徴とする請求項15に記載の表示装置の製造方法。 - 前記駆動ドレイン電極と電気的に接続された画素電極と、
前記画素電極上に形成された有機層と、
前記有機層上に形成された共通電極と、
をさらに含むことを特徴とする請求項15に記載の表示装置の製造方法。 - 前記駆動ゲート電極、前記駆動ソース電極及び前記駆動ドレイン電極は駆動薄膜トランジスタを形成し、
前記駆動薄膜トランジスタは多結晶ケイ素を含む駆動半導体層をさらに含み、
前記スイッチングゲート電極、前記スイッチングソース電極及び前記スイッチングドレイン電極はスイッチング薄膜トランジスタを形成し、
前記スイッチング薄膜トランジスタは、非晶質ケイ素を含むスイッチング半導体層をさらに含むことを特徴とする請求項15に記載の表示装置の製造方法。
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