KR100354638B1

KR100354638B1 - Ｅｌ 표시 장치

Info

Publication number: KR100354638B1
Application number: KR1020000057596A
Authority: KR
Inventors: 야마다쯔또무; 오꾸야마마사히로
Original assignee: 산요 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 2000-09-30
Publication date: 2002-09-30
Also published as: TW541850B; US6690110B1; JP2001109395A; KR20010067268A

Abstract

음극에 인가되는 전압의 저감을 방지하고 표시 품위의 악화를 방지한다.

음극(25)에는 광폭부 WD4를 설치하고 캐소드 단자 TN2로부터 연장되는 배선 HS2에도 광폭부 WD3을 설치한다. 그리고 여기에 사이즈가 큰 컨택트 CN1을 형성한다. 또한 표시 화소 영역 HG의 주변에는 제5 배선 HS5와 제2 컨택트 CN2를 설치한다. 이 컨택트 CN1, CN2에서 산화물로 이루어지는 도전 재료(100)를 통하여 음극(25)과 접속한다.

Description

ＥＬ 표시 장치{ELECTRO LUMINESCENCE DISPLAY DEVICE}

본 발명은 일렉트로 루미네센스 소자 및 박막 트랜지스터를 포함한 일렉트로 루미네센스 표시 장치에 관한 것이다.

최근, 일렉트로 루미네센스(Electro Luminescence : 이하, 「EL」이라고 칭한다) 소자를 이용한 EL 표시 장치가 CRT나 LCD 대신에 표시 장치로서 주목받고 있고, 예를 들면 그 EL 소자를 구동시키는 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하, 「TFT」라고 칭한다)를 포함한 EL 표시 장치의 연구 개발도 진행되고 있다.

도 8에 유기 EL 표시 장치의 표시 화소를 나타내고, 도 9에 도 8의 A-A선에 따른 단면도를 나타내고, 도 10에 도 8의 B-B선에 따른 단면도를 나타낸다.

도면에 도시한 바와 같이, 게이트 라인 GL과 드레인 라인 DL으로 둘러싸인 영역에 표시 화소가 형성되어 있다. 양 신호선의 교점 부근에는 스위칭 소자인 제1 TFT(1)가 포함되어 있으며, 그 TFT(1)의 소스는 유지 용량 전극(2)과 용량을 구성하는 용량 전극(3)을 겸함과 함께, 유기 EL 소자를 구동하는 제2 TFT(4)의 게이트(15)에 접속되어 있다. 제2 TFT(4)의 소스는 유기 EL 소자의 양극(6)에 접속되며 다른쪽의 드레인은 유기 EL 소자를 구동하는 구동 라인 VL에 접속되어 있다.

또한, 상기 유지 용량 전극(2)은 크롬 등으로 이루어져 있으며 상층의 게이트 절연막(7)을 통하여 제1 TFT(1)의 소스와 한 라인의 용량 전극(3)과 중첩하고, 상기 게이트 절연막(7)을 유전체층으로서 전하를 축적하고 있다. 이 유지 용량(8)은 제2 TFT(4)의 게이트(5)에 인가되는 전압을 유지하고 있다.

계속해서, 스위칭용 제1 TFT(1)에 대하여 도 9와 도 10을 참조하면서 설명한다.

우선, 석영 유리, 무알카리 유리 등으로 이루어지는 투명한 절연성 기판(10) 상에 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 등의 고융점 금속으로 이루어지는 제1 게이트전극(11)이 설치되어 있다. 이 제1 게이트 전극(11)은 도 8과 같이 게이트 라인 GL과 일체로 예를 들면 좌우에 복수 라인 병행하게 연장되어 있다. 또한 도 9의 제1 게이트 전극(11)의 우측 옆에는 제1 게이트 전극(11)과 동일 공정으로 만들어진 유지 용량 전극(2)이 형성되고 있다. 이 유지 용량 전극(2)은 도 8과 같이 용량을 구성하기 위해서 제1 TFT(1)와 제2 TFT(4) 간에서 확대된 부분을 포함하고 이들은 좌우에 연장된 유지 용량 라인 CL과 한 라인으로 구성되어 있다.

계속해서, 게이트 절연막(7)을 통하여 다결정 실리콘(p-Si라고 칭한다) 막으로 이루어지는 제1 능동층(12)이 형성되어 있다. 이 능동층(12)은 LDD(Lightly Doped Drain) 구조가 채용되고 있다. 즉, 게이트의 양측에 저농도 영역이 설치되며, 외측에는 고농도의 소스 영역 및 드레인 영역이 설치되어 있다. 상기 능동층(12) 상에는 스토퍼 절연막(13)이 설치되어 있다. 이 스토퍼 절연막(13)은 능동층(12)으로의 이온 주입 저지막으로, 여기서는 Si 산화막으로 이루어진다.

그리고, 게이트 절연막(7), 능동층(12) 및 스토퍼 절연막(13) 상에는 예를 들면, 순서대로 SiO₂막, SiN막 및 SiO₂막이 적층된 층간 절연막(14)이 설치되며, 드레인에 설치한 컨택트홀 C1을 통하여 드레인 전극으로 이루어지는 드레인 라인 DL이 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 전면에는 표면의 요철을 평탄하게 하기 위해서 예를 들면 유기 수지로 이루어지는 평탄화막 PLN이 형성되어 있다. EL 표시 장치는 전류 구동이므로, EL층이 균일한 막 두께가 아니면 안된다. 막 두께가 얇은 부분으로 전류 집중이 발생하기 때문이다. 따라서 적어도 이 형성 영역은 상당한평탄성이 요구되기 때문에 상기 평탄화막 PLN이 채용된다.

다음에, 유기 EL 소자를 구동하는 제2 TFT(4)에 대하여 도 8와 도 10을 참조하여 설명한다.

전술한 절연성 기판(10) 상에는 상기 제1 게이트(11)와 동일 재료의 제2 게이트 전극(15)이 설치되어 있으며, 게이트 절연막(7)을 통하여 제2 능동층(16)이 설치되어 있다. 전술한 바와 마찬가지로 능동층 상에는 스토퍼 절연막(17)이 설치되어 있다.

상기 능동층(16)에는 게이트 전극(15) 상측에 진성 또는 실질적으로 진성인 채널과, 이 채널의 양측에 p형 불순물의 소스 영역 및 드레인 영역이 설치되며 p형 채널 TFT를 구성하고 있다.

그리고 전면에는 전술한 층간 절연막(14)이 형성되어 있다. 그리고 컨택트홀 C2를 통하여 구동 라인 VL이 전기적으로 접속되어 있다. 또한 전면에는 전술한 평탄화막 PLN이 형성되며, 컨택트홀 C3에 의해 소스가 노출되어 있다. 그리고 이 컨택트홀을 통하여 ITO(Indium Thin Oxide)로 이루어지는 투명 전극(유기 EL 소자의 양극 ; 6)이 형성되어 있다.

유기 EL 소자(20)는 상기 양극(6), MTDATA [4, 4-bis(3-methylphenylphenylamino)biphenyl]로 이루어지는 제1 홀 수송층(21) 및 TPD[4, 4, 4-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylanine]로 이루어지는 제2 홀 수송층(22), 퀴나크리돈(Quinacridone) 유도체를 포함하는 Bebq2(10-벤조〔h〕퀴놀리놀-베릴륨착체)로 이루어지는 발광층(23) 및 Bebq2로 이루어지는 전자수송층(24)으로 이루어지는 발광 소자층 EM, 마그네슘·인듐 합금으로 이루어지는 음극(25)이 이 순서로 적층 형성된 구조로, 유기 EL 소자의 실질 전면에 설치되어 있다.

유기 EL 소자의 발광 원리 및 동작은, 양극(6)으로부터 주입된 홀과 음극(25)으로부터 주입된 전자가 발광층 EM의 내부에서 재결합하고, 발광층 EM을 형성하는 유기 분자를 여기하여 여기자를 발생시킨다. 이 여기자가 방사 에니저를 잃고 얻는 과정에서 발광층에서부터 광을 내고, 이 광이 투명한 양극에서부터 투명 절연 기판을 통하여 외부로 방출되어 발광한다.

이와 같이, 제1 TFT(1)의 소스 S에서 공급된 전하가 유지 용량(8)에 축적되며, 제2 TFT(4)의 게이트(15)에 인가되고, 그 전압에 따라서 유기 EL 소자를 전류 구동하고 발광한다.

그런데, 도 10에 도시한 바와 같이 유기 EL 소자를 구동하기 위한 음극(25)은 표시 화소 영역의 전면에 형성되고, 투명 기판(10)의 일단에 배치된 단자와 전기적으로 접속되어 있었다.

특히, 음극(25)은 외부에서부터 DC 또는 AC의 전위가 제공되며, 양극(6)과 음극(25) 간에 전류가 흐른다. 따라서 음극(25)이나 음극과 접속되는 배선의 컨택트 저항, 배선 저항이 크면 음극에 제공하는 바이어스가 저하하고 표시 품위를 저하시키는 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 과제에 감안하여 이루어지며, 제1에, 상층 전극은 표시 화소 영역의 주변에서 기판의 측변에 형성된 단자와 전기적으로 접속되어 있음으로써 해결하는 것이다.

제2에, 상층 전극은 표시 화소 영역의 주변에서 기판의 측변에 형성된 단자와 전기적으로 접속되며 상층 전극의 하층에는 산화물로 이루어지는 전극이 설치되어 있음으로써 해결하는 것이다.

제3에, 산화물로 이루어지는 전극은 EL 소자의 양극과 동일 재료로 됨으로써 해결하는 것이다.

제4에, 단자로부터 표시 화소 영역의 주변에 연장된 배선과, 음극과 중첩하는 상기 배선의 상층에 산화물로 이루어지는 도전 재료가 노출되는 제1 컨택트가 형성되며 상기 제1 컨택트로부터 노출된 산화물로 이루어지는 도전 재료를 통하여 음극과 상기 배선이 접속됨으로써 해결하는 것이다.

제5에, 제1 컨택트는 음극의 네 모퉁이에 적어도 형성됨으로써 해결하는 것이다.

제6에, 배선에 따라서 상기 배선의 상층에도 산화물로 이루어지는 도전 재료가 형성되고, 이 도전 재료가 노출되는 개구부를 통하여 배선과 음극이 접속됨으로써 해결하는 것이다.

표시 화소 영역의 주변에서부터 외측에 상기 음극이 중첩되는 영역에 컨택트를 설치하면, 음극과 배선과의 접속 면적이 증대하기 때문에, 음극과 배선과의 컨택트 저항이 감소한다. 또한, 배선은 Al을 주재료로 하기 때문에, 표면에 산화물이 생성되기 쉽지만, 음극과 배선 간에 산화물로 이루어지는 도전 재료를 설치함으로써, 컨택트 저항의 증가를 억제할 수 있을 뿐만 아니라 컨택트 저항의 저감을 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 EL 표시 장치를 설명하는 도면.

도 2는 도 1의 A-A선의 단면도.

도 3은 도 1의 컨택트 CN2를 설명하는 도면.

도 4는 본 발명의 EL 표시 장치를 설명하는 도면.

도 5는 본 발명의 EL 표시 장치의 표시 화소를 설명하는 평면도.

도 6은 도 5의 A-A선의 단면도.

도 7은 도 5의 B-B선의 단면도.

도 8은 종래의 EL 표시 장치를 설명하는 평면도.

도 9는 도 8의 A-A선의 단면도.

도 10은 도 8의 B-B선의 단면도.

도 11은 도 5의 A-A선에 상당하는 톱 게이트형 TFT를 채용한 EL 표시 장치의 단면도.

도 12는 도 5의 B-B선에 상당하는 톱 게이트형 TFT를 채용한 EL 표시 장치의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 제1 TFT

2 : 유지 용량 전극

3 : 용량 전극

4 : 제2 TFT

6 : 양극

8 : 유지 용량

14 : 층간 절연막

20 : EL 소자

GL : 게이트 라인

DL : 드레인 라인

CL : 유지 용량 라인

VL : 구동 라인 VL

CN1 : 컨택트

CN2 : 컨택트

TN1 ∼ TN5 : 단자

본 발명의 EL 표시 장치를 설명하기 전에 도 1의 점선으로 나타내는 표시 화소 영역 HG를 구성하는 표시 화소에 대하여 설명한다. 도 5는 EL 표시 장치를 평면도로 나타낸 것으로, 점선으로 둘러싸여 점으로 해칭된 영역은 게이트 재료로 형성된 영역, 실선으로 둘러싸여 해칭되어 있지 않은 부분은 P-Si층, 실선으로 둘러싸여 점으로 된 사선으로 해칭된 부분은 투명 전극 재료로 이루어지는 부분이다. 또한 실선으로 둘러싸여 사선으로 해칭된 부분이 Al을 주재료로 하는 금속 재료로 형성된 부분이다.

도 6은 도 5의 A-A선 단면도이고, 도 7은 도 5의 B-B선 단면도이다.

또한, 본 실시예에서는 제1, 제2 TFT(1, 4) 모두, 하부 게이트형의 TFT를 채용하고 있고, 능동층으로서 p-Si막을 이용하고 있다. 또한, 게이트 전극(11, 15)은 싱글 게이트 구조이다.

또한, 도 5에서는 게이트 라인 GL, 드레인 라인 DL 및 전원 라인(구동 라인 VL)으로 둘러싸여 이루어지는 것을 표시 화소라고 부른다.

그러면, 도 5 ∼ 도 7을 참조하여 유기 EL 표시 장치를 구체적으로 설명한다.

우선, 적어도 표면이 절연성을 갖는 투명 기판(10)이 있다. 본 실시예에서는 EL 소자를 수분으로부터 보호하기 위해서, 메탈 캡(캔) CAP가 EL 재료를 밀봉하도록 상면에 설치되어 있다. 또한, 메탈 캡 CAP은 도 4에 도시되어 후술한다. 이 메탈 캡 CAP이 설치되어 있어서 발광광은 상기 투명 기판(10)으로부터 추출하기 때문에 기판(10)은 투명할 필요가 있지만, 발광광을 상측으로부터 추출하는 경우에는 투명할 필요는 없다. 여기서는, 유리나 합성 수지 등으로 이루어지는 투명 기판(10)을 채용하고 있다.

이 투명 기판(10) 상에는 도 5의 일 표시 화소의 상측변을 따라 좌우에 게이트 라인 GL이 설치되어 있다. 또한 유지 용량(8)의 하층 전극으로서 작용하는 유지 용량 전극(2)이 설치됨과 함께, 이 유지 용량 전극(2)을 서로 연결하기 때문에, 유지 용량 라인 CL이 좌우에 연장되어 있다. 이들 양 라인 GL, CL은 동층이 되기 때문에 점으로 해칭되어 있다. 또한 재료로서는 상층에 P-Si를 채용하는 이유로부터 Cr이나 Ta 등의 고융점 금속이 채용된다. 여기서는 약 1000 ∼ 2000Å의 Cr이 스퍼터링으로써 형성되어 있다. 또한 패터닝 시에는 스텝 커버리지가 고려되고 측변은 테이퍼 형상으로 가공되어 있다.

계속해서, 전면에는 게이트 절연막(7)과 반도체층이 적층되어 형성되고 있다. 여기서는, 상기 게이트 절연막(7), 제1 능동층(12), 제2 능동층(16)및 유지 용량(8)의 상층 전극인 용량 전극(3)의 재료인 a-Si도 포함하여 플라즈마 CVD에서 형성되어 있다. 구체적으로는, 하층에서부터 약 500Å의 Si 질화막, 약 1300Å의 Si 산화막 및 약500Å의 a-Si가 연속 플라즈마 CVD에서 형성된다.

이 a-Si는 약 400도의 질소 분위기 중에서 탈수소 어닐링이 행해지며, 그 후 엑시머 레이저에 의해 P-Si화된다. 또한 참조 부호 13, 17은 Si 산화막으로 이루어지는 스토퍼 절연막으로, 능동층(12, 16)의 이온 주입 시의 마스크가 된다. 제1 TFT(1)는 제1 스토퍼 절연막(13)을 마스크로 하여 P(인) 이온이 주입되며, N 채널형의 소스, 드레인이 형성되고, 제2 TFT(4)는 제2 스토퍼 절연막(17)을 마스크로 하여 B(붕소) 이온이 주입되어 P 채널형의 소스, 드레인이 형성되어 있다.

또한 도 5와 같이, 포토리소그래피 기술에 의해 P-Si층이 패터닝되어 있다. 즉 제1 TFT(1)의 P-Si층은 게이트 라인 GL과 드레인 라인 DL의 좌측 상부 교차부의 하측에서 드레인 라인 DL과 중첩하고, 게이트 전극(11)의 상층을 연장한 후, 유지 용량 전극(2)과 중첩하는 용량 전극(3)으로서 연장되어 있다. 또한 이 용량 전극(3)은, 제2 TFT(4)의 게이트 전극(15)과 전기적으로 접속하기 위해서 이용되는 접속 배선(30)의 우단 하층으로 연장된다. 한편, 제2 TFT(4)의 P-Si층은 우측 구동 라인 VL의 하층에서부터 제2 게이트 전극(15)의 상층을 연장하여 투명 전극으로 이루어지는 양극(6)의 하층으로 연장되어 있다.

그리고 전면에는 층간 절연막(14)이 형성되어 있다. 이 층간 절연막(14)은 하부로부터 약 1000Å의 Si 산화막, 약 3000Å의 Si 질화막, 1000Å의 Si 산화막의 3층 구조가 연속 CVD에서 형성되어 있다. 이 층간 절연막은 적어도 한층 있으면 좋다. 막 두께도 이것에 한하지 않는다.

다음에, 층간 절연막(14)의 상층에는 도 5의 사선으로 해칭된 드레인 라인 DL, 구동 라인 VL 및 접속 배선(30)이 형성된다. 당연 컨택트가 형성되며 드레인 라인 DL과 제1 TFT(1)의 반도체층(12)과의 컨택트홀 C1, 구동 라인 VL과 제2 TFT(4)의 반도체층(16)과의 컨택트홀 C2, 접속 배선(30)과 용량 전극(3)과의 컨택트홀 C4는 각각의 반도체층이 노출되어 있다. 또한 접속 배선(30)과 제2 게이트 전극(15)의 컨택트홀 C5는 전술한 컨택트홀과는 달리, 게이트 절연막이 여분으로 적층되어 있기 때문에 더 에칭되어 Cr이 노출되어 있다. 이 라인 재료는 하층에 1000Å의 Mo, 상층에 7000Å의 Al 또한 그 위에 Mo가 적층된 구조이고, Mo는 배리어층이다. 또한 컨택트홀 C3은 후술한다.

또한 약 2 ∼ 3㎛의 평탄화막 PLN1이 전면에 형성되어 있다. 이 평탄화막 PLN1은 후술하는 평탄화막 PLN2의 채용과 함께 표면을 평탄하게 한다. 그 이유는 종래예에서도 진술한 유기 EL용 막에 있다. 이 막은 제1 홀 수송층(21), 제2 홀 수송층(22), 발광층(23) 및 전자 수송층(24)으로 이루어진다. 또한 홀 수송층은 한층으로 구성되어도 된다. 따라서, 유기층이 매우 얇은 막의 적층체이다. 또한 EL 소자는 전류 구동이기 때문에, 이들의 막 두께가 매우 균일하게 형성되지 않으면, 막두께가 얇은 부분을 통하여 전류가 대량으로 흐르고, 그 부분에 한층 빛나는 휘점이 발생함과 동시에, 이 포인트는 유기막의 열화를 발생하고, 최악의 경우 파괴에 이른다. 따라서, 이 파괴를 방지하기 위해서는 양극(6)을 포함하는 전면이 가능한 한 평탄할 필요가 있다. 따라서, 예를 들면 아크릴계의 액형 수지가 도포되고 유동성을 갖기 때문에, 평탄하게 되고나서 경화된다. 물론 이 평탄화막 PLN의 재료는 이것에 한하지 않는 것은 물론이다.

여기서는 양극(6)과 제2 TFT(4)의 소스가 접속되기 때문에, 평탄화막 PLN1및 층간 절연막(14)이 개구되며, 제2 능동층(16)이 노출된 컨택트홀 C3이 형성되어 있다.

또한 양극(6)이 형성된데다가 더 평탄화막 PLN2가 형성된다. 그리고 양극(6)에 대응하는 평탄화막 PLN2가 제거되고, 그 위에는 EL 소자를 구성하는 유기막이 형성되어 있다. 우선 양극(6) 상에는,

MTDATA[4, 4-bis(3-methylphenylphenylamino)biphenyl]로 이루어지는 제1 홀 수송층(21),

및 TPD[4, 4, 4-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylanine]로 이루어지는 제2 홀 수송층(22),

퀴나크리돈(Quinacridone) 유도체를 포함하는 Bebq2(10-벤조〔h〕퀴놀리놀- 베릴륨착체)로 이루어지는 발광층(23) 및 Bebq2로 이루어지는 전자 수송층(24)으로 이루어지는 발광 소자층 EM,

마그네슘·은(Ag) 합금, Al과 Li의 합금 또는 Al/LiF 등으로 이루어지는 음극(25)이 적층 형성된 구조이다. 유기층의 막 두께는 전술하고 있는 것으로 그것을 참조한다. 또한, 음극(25)은 Al/LiF의 합금을 채용하고 그 막 두께는 1000 ∼ 2000Å이다.

여기서 양극(6)은 화소마다 패터닝될 필요가 있지만, 양극(6)의 상측 막은 구조에 의해 구별된다.

① : 양극(6)으로부터 음극(25)까지 화소마다 패터닝되는 제1 구조

② : ①에서 음극(25)은 패터닝되지 않고 실질적으로 표시 영역 전역에 베타로 형성되는 제2 구조.

③ : 양극(6)만이 도 1과 같이 화소마다 패터닝되며, 양극의 상층에서부터음극까지는, 표시 영역 전역에 여정된 상기 베타 구조의 제3 구조.

다만, 음극(6)은 일부러 패터닝하지도 않기 때문에 일반적으로는 전면 베타 구조를 채용하고 있다.

또한, 표시 영역의 EL층 또는 모든 EL층을 커버하는 메탈 캡이 형성되어 있다. EL층은 물을 흡습하면 열화하고, 물의 침입에 대하여 보호가 필요해지기 때문이다. 따라서 EL층을 열화시키지 않고 내습성이 높은 막 예를 들면 수지막으로 캡 대용으로 해도 되며 또한 이 위에 메탈 캡을 형성해도 된다.

유기 EL 소자의 발광 원리 및 동작은 양극(6)으로부터 주입된 홀과, 음극(25)으로부터 주입된 전자가 발광층 EM의 내부에서 재결합하고, 발광층 EM을 형성하는 유기 분자를 여기하여 여기자를 발생시킨다. 여기의 여기자가 방사실활하는 과정에서 발광층에서 광을 내고, 이 광이 투명한 양극에서부터 투명 절연 기판을 통하여 외부로 방출되어 발광한다.

계속해서 도 1 내지 도 4를 참조하여 표시 화소 영역 HG의 주변도 포함시켜서 설명한다. 우선 도 4에서 가장 외측의 실선은 투명 기판(10)이다. 점선으로 나타내는 구형 영역은 표시 화소 영역 HG, 일점차선으로 나타내는 구형 영역은 제1 홀 수송층(21), 제2 홀 수송층(22), 발광 소자층 EM이 형성되는 유기막 영역 OR이다. 또한 표시 화소 영역 HG에 세로 방향으로 형성된 굵은 실선은 구동 라인 VL이며, 유기막 영역 OR의 외측에 나타내는 구형의 굵은 실선은 음극(25)이다. 또한 가장 외측의 2개의 굵은 실선으로 둘러싸여, 점으로 해칭되어 있는 영역은 아랫표에 나타내는 메탈 캡(캔) CAP의 시일 영역 CLL로, 이 시일 영역 CLL의 외측과 내측에 점선으로 나타내는 영역은 제1 평탄화막 PLN1, 제2 평탄화막 PLN2가 피복된 영역이다. 또한 메탈 캡(캔) CAP에서 노출하고 있는 것은 단자 TN과 배선 HS이다. 또한 음극(25) 주변과 시일 영역 CLL 간에는 좌우에 게이트 라인 GL과 접속되는 수직 구동 회로(VERTICAL DRIVER) VD가 형성되며, 상측변에는 드레인 라인 DL과 접속되는 수평 구동 회로(HORIZONTAL DRIVER) HD가 형성되어 있다. 이들 구동 회로 VD, HD는 EL 소자를 구성하는 박막 트랜지스터의 형성과 동시에 만든 박막 트랜지스터 등으로 구성된다. 그리고 좌우의 수직 구동 회로 VD는 4개의 배선으로 접속되어 있다.

TN1은 구동 전원 입력 단자로, 구동 라인 VL에 전압을 제공하기 위한 단자로, 이 2개의 단자 TN1은 상측에 연장된 제1 배선 HS1과 전기적으로 접속되며, 이 제1 배선 HS1이 일체가 되어 형성된 제1 광폭부 WD1, 제2 광폭부 WD2를 통하여 구동 라인 VL로서 연장되어 있다. 여기서 배선은 구동 라인 VL이나 드레인 라인 DL과 동일 재료로 이루어진다.

또한 TN2는 캐소드 단자로, 이 3개의 단자 TN2는 상측에 연장된 제2 배선 HS2와 전기적으로 접속되며, 이 제2 배선 HS2가 한 라인으로 형성된 제3 광폭부 WD3를 통하여 음극(25)의 제4 광폭부 WD4와 접속되어 있다.

또한 TN3은 제3 배선 HS3을 통하여 좌우의 수직 구동 회로 VD를 연결하는 4개의 배선 내, 상측 2개와 접속되는 단자이고, TN4는 제4 배선 HS4을 통하여 상기 4개의 배선 내, 하측 2개와 접속되는 단자이다. 여기서 좌우의 수직 구동 회로 VD를 연결하는 4개의 배선은 제1 광폭부 WD1과 교차하기 때문에, 점선의 부분에서 하층에 형성된 배선을 사용하여 교차를 회피하고 있다. 여기서 하층의 배선은 게이트가 형성된 층에 형성되며, 재료는 게이트와 동일 재료로 이루어진다.

음극(25)은 ×표시로 나타낸 바와 같이, 제2 배선 HS2의 제3 광폭부 WD3에 설치된 컨택트 CN1을 통하여 캐소드 단자 TN2와 접속되어 있다.

캐소드 컨택트 CN1의 폭은 캐소드 단자 TN2가 배치된 갯수분의 폭으로 설정할 수 있다. 또한 제2 배선 HS2로부터 연장되는 제3 광폭부 WD3, 음극(25)으로부터 컨택트 CN1로 연장되는 제4 광폭부 WD4도 실질 캐소드 단자 TN2의 갯수분의 폭으로 설정할 수 있다.

따라서 캐소드 컨택트 CN1에서부터 음극(25)으로 연결하는 제4 광폭부 WD4,캐소드 컨택트 CN1로부터 캐소드 단자 TN2로 연결하는 제3 광폭부 WD3의 폭을 넓게 설정할 수 있음으로써 배선 저항을 저하시킬 수 있다. 더구나, 캐소드 컨택트 CN1의 옆폭도 캐소드 단자 TN2의 갯수분만큼 실질적으로 폭넓게 형성할 수 있어, 컨택트 저항의 감소도 가능해진다. 여기서 캐소드 단자 TN2를 3개로 나타내었지만, 적어도 2개 배치되면 그 폭을 확대할 수 있어 컨택트 저항의 감소를 실현할 수 있다.

또한 도 2는 A-A선에 따른 캐소드 컨택트 CN1의 단면도이다. 화살표는 주된 배치 영역을 세개 나타내고 우측에서부터 캐소드 단자 TN2가 형성되어 있는 영역을 나타내는 단자부, 제2 배선 HS2가 형성되는 영역을 나타내는 배선부 게다가 컨택트홀 CN1이 형성되어 있는 영역을 나타내는 컨택트부로 나누어진다.

단자는 3층으로 나누어, 하층은 게이트나 게이트 라인과 동일 재료이고, 가운데 층은 드레인 라인 DL이나 구동 라인 VL과 동일 재료이고, 또한 상층은양극(6) 즉 투명 전극을 구성하는 ITO와 동일 재료로 구성되어 있다.

또한 컨택트 구멍 CN1은 적어도 제3 광폭부 WD3에 있어서, 배선 상에 산화물로 이루어지는 도전 재료가 형성되며, 이 도전 재료를 통하여 음극(25)과 접속되어 있다. 이 산화물로 이루어지는 도전 재료는 산화물로 구성되기 때문에, 산화 분위기 내에서 산화막이 형성되지 않는다. 예를 들면, 제1 평탄화막 PLN1, 제2 평탄화막 PLN2는 경화 시에 열이 가해지기 때문에 컨택트홀 CN1에 형성되는 배선은 산화 분위기에 노출되며 또한 컨택트홀 CN1을 개구할 때, 산화 분위기에 노출된다. 그러나 노출하는 부분은 산화되기 쉬운 Al이 아니라 산화된 도전막이기 때문에, 이 이상의 산화는 진행되지 않는다. 여기서 산화물로 구성되는 재료의 일례로서는 ITO를 들 수 있다.

실험에 따르면, 배선으로서 상층과 하층에 Mo가 형성되고, 중앙에 Al을 낀 약 8000Å의 도전막, 약 2000Å의 Al/LiF의 합금으로 이루어지는 음극, 그리고 사이에 850Å의 ITO를 채용하면 ITO를 채용하지 않은 경우에 비하여, 그 컨택트 저항은 약 10%나 저하하였다.

또한 컨택트부의 제3 광폭부 WD3의 하층에는, 단자부에 형성된 게이트 재료로 이루어지는 전극을 설치해도 된다. 또한 단자부에서 게이트 재료로 이루어지는 가장 하층의 전극을 생략해도 된다.

계속해서, 도 1을 참조하여 또 다른 컨택트 저항의 저감을 실현한 구조를 설명한다. 구조는 도 4과 실질 동일하기 때문에, 여기서는 다른 부분만을 설명한다.

즉, 일점 쇄선으로 나타내는 유기막 영역 OR(또는 표시 화소 영역 HG)의 외측에서 음극(25)이 중첩되는 중첩 영역 TD에 형성되어 있는 제5 배선 HS5, 그것에 제2 컨택트 CN2가 다른 부분이다. 제5 배선 HS5는 제2 컨택트 CN2와 접속되며, 표시 화소 영역 HG의 3변에 형성되어 있다. 여기서는 전체 둘레를 둘러싸도 된다. 그리고 제3 광폭부 WD3과 한 라인이 되며, 도 4와 마찬가지로 제1 컨택트 CN1을 통하여 캐소드 단자 TN2와 접속되어 있다. 제5 배선 HS5는 제1 광폭부 WD1과 교차하고, 수직 구동 회로 VD를 연결하는 4개의 배선도 제1 광폭부 WD1 및 제3 광폭부 WD3과 교차하기 때문에, 점선으로 나타내는 부분에서 크로스 오버 구조를 채용하고 있다. 점선의 부분에서 한단 게이트가 형성되어 있는 층으로 게이트 재료로 구성된 배선과 접속되며 교차부가 끝난 곳에서 또한 상층으로 되돌아가고 있다.

본 발명의 포인트는 이 컨택트 CN2와 제5 배선 HS5에 있다.

컨택트 CN2는 이 중첩 영역 TD에 적어도 하나 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 네 모퉁이에 각 1개 형성되어 있다. 그리고 이 컨택트 CN2를 통하여 제5 배선 HS5와 음극(25)이 접속된다. 제5 배선 HS5는 제2 배선 HS2와 일체로 이루어지기 때문에, 음극(25)과 캐소드 단자 TN2는 전기적으로 접속된 구조가 된다.

그리고 컨택트 CN2의 단면도를 도 3에 도시한다. 여기서는 도 2의 단자부와 동일한 구조의 3층 구조로, 이 상층에 음극(25)이 접속되어 있다. 또한 제5 배선 HS5는 중첩 영역 TD 중 적어도 3측변에 연장되며, 컨택트 CN2로 하층에 설치된 게이트 라인 GL과 동일 재료로 이루어지는 막 및 상층에 설치된 산화물로 이루어지는 도전 재료(100)에 끼워져 있다.

상술한 바와 같이, 음극(25)과 제5 배선 HS5 간에 산화물로 이루어지는 도전재료(100)를 삽입하고 있으므로, 하층에 형성된 드레인 라인 DL 또는 구동 라인 VL과 동일 재료로 이루어지는 제5 배선 HS5(101)의 산화를 방지하고 또한 산화물로 이루어지는 도전 재료로 이루어지는 전극(100)의 산화도 방지할 수 있어, 컨택트 저항의 감소를 실현할 수 있는 구성으로 되어 있다. 또한 제5 배선 HS5는 드레인 라인 DL 또는 구동 라인 VL과 동일 재료로 이루어지는 Al으로 구성되지만, 도 3에 나타낸 적층 구조과 같이 하층에 게이트 재료로 이루어지는 전극(102)을 설치해도 되며, 제5 배선 HS5에 따라서 배선으로 하여 설치해도 된다. 다만 이 경우, 제5 배선 HS5과 게이트 재료로 이루어지는 배선은 접합되어 있다.

여기서, 도 1에서는 컨택트 CN2의 부분만큼 제2 평탄화막 PLN2로부터 산화물로 이루어지는 도전 재료(100)를 노출시키고 있지만, 제5 배선 HS5에 따라서, 그 상층에 상기 도전 재료(100)를 적층하고, 이 제5 배선 HS5에 따라서 도전 재료(100)가 노출되는 바와 같이 제2 평탄화막 PLN2를 제거하고, 이 제거한 부분을 통하여 음극과 접속해도 된다. 이에 따라 또 다른 컨택트 저항의 저감을 실현할 수 있다.

이상, 하부 게이트형 구조로 설명하고 있지만, 본 발명은 톱 게이트형 구조라도 채용할 수 있어 제2 실시예로서 이하에 설명한다.

톱 게이트형 구조의 평면 패턴은 하부 게이트형 구조와 실질 동일하므로 도 5를 대용한다. 또한 도 5의 A-A선에 대응하는 단면도를, 도 11에 B-B선에 대응하는 단면도를 도 12에 도시하였다. 이에 의해 톱 게이트형의 도면은 부호의 아래 두자릿수를 전 실시예와 동일 숫자로 하고 있다.

간단히 설명하면, 전면에는 절연층 IL이 형성된다. 이 절연층 IL은 하층에 500Å의 Si 질화막, 상층에 1000Å의 Si 산화막이 적층된 것이다. 또한, Si 질화막은 유리로부터 용출하는 불순물의 스토퍼로서 기능한다.

계속해서, 제1 TFT(101)의 능동층(112), 이 능동층(112)이 연장되어 이루어지는 유지 용량(8)의 하층 전극, 제2 TFT(104)의 제2 능동층(116)의 형성 부분에 반도체층(P-Si 또는 a-Si)이 형성되어 있다.

또한, 전면에 게이트 절연막(107)이 적층되며, 이 상측에 게이트 전극(111), 게이트 전극(111)과 한 라인의 게이트 라인 GL이 형성됨과 동시에, 유지 용량(108)의 상층 전극이 상기 게이트 전극과 동일 재료로 동층에 형성되어 있다. 이 유지 용량(108)의 상층 전극은 도 1의 유지 용량 전극(2)에 상당하고, 유지 용량 라인 CL도 포함시켜 한 라인으로 좌우에 연장하여 형성된다. 여기서 게이트 전극 재료는, 전술한 고융점 금속 재료 외에 Al을 주성분으로 한 재료를 이용해도 된다. Al이 사용할 수 있는 이유로서 층간 절연막(114)이 플라즈마 CVD 등으로 저온성막할 수 있기 때문이다.

또한 능동층인 반도체층은 상기 게이트 전극 재료로 형성된 패턴을 마스크로 하여 불순물이 주입된다. 물론 P 채널과 N 채널의 TFT가 있기 때문에, 한쪽은 레지스트로써 마스크된다(이것은 하부 게이트형 구조라도 마찬가지이다). 그리고 불순물이 주입된 후에 반도체층이 패터닝된다. 또한 유지 용량 전극(102)의 하층의 반도체층은 불순물이 주입되지 않는다. 그러나 여기에 상기 제1 게이트 전극(111)에 가해지는 전압 혹은 그 이상의 전압을 가하여 반도체층에 채널을 발생시킴으로서 전극으로서 활용하고 있다.

또한 층간 절연막(114)이 형성된 후, 드레인 라인 DL, 구동 라인 VL이 형성되고, 그 위에 제1 평탄화막 PLN1이 형성된 후에 양극(106)으로서 투명 전극이 형성된다. 이 양극(106)과 제2 TFT(104)와의 컨택트 C3은 구동 라인 VL과 동층에 소스 전극 SE가 형성된다. 또한 직접 컨택트해도 된다. 또한 양극(106)이 형성된 후, 제1 평탄화막 PLN1과 양극(106)의 요철을 완만히 하기 위해서, 제2 평탄화막 PLN2가 형성되며, 이 양극(106)에 대응하는 제2 평탄화막 PLN2가 제거되고 있다.

또한 EL 소자(20)는 전 실시예와 마찬가지이므로 설명은 생략한다. 여기서도 게이트(111, 115)의 상층에 드레인 라인과 동일 재료로 이루어지는 층 또한 투명 전극 재료로 이루어지는 층의 3층 구조로 이루어지기 때문에, 컨택트 CN1, CN2는 도 2, 도 3과 동일 구성의 적층 구조가 가능해진다. 배선 HS도 마찬가지이다.

상술한 실시예에서는 반도체막으로서 p-Si막을 이용하였지만, 미결정 실리콘막 또는 비정질 실리콘막 등의 반도체막을 이용해도 된다. 또한 싱글 게이트형으로 설명하였지만 더블 게이트형 TFT라도 좋다.

또한, 상술한 실시예에서는 유기 EL 표시 장치에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 그에 한정되지는 않고, 발광층이 무기 재료로 이루어지는 무기 EL 표시 장치에도 적용이 가능하며 마찬가지의 효과가 얻어진다.

이상의 설명에서도 알 수 있듯이, 음극과 중첩되는 중첩 영역 TD에 제5 배선을 연장하고, 이 제5 배선의 임의의 장소에 제2 컨택트를 설치하고, 제2 컨택트를통하여 제5 배선과 음극을 접속하고 있기 때문에, 음극과의 접합 면적이 증대하고 컨택트 저항을 감소할 수 있다.

또한 배선은 Al을 주재료로 하기 때문에, 표면에 산화물이 생성되기 쉽지만, 이 Al을 주재료로 하는 제5 배선 상에는 산화물로 이루어지는 도전 재료가 형성되기 때문에 또 다른 컨택트 저항의 저감을 실현할 수 있다.

따라서, 음극에 인가되는 바이어스의 강하를 방지할 수 있어 본래 공급되어야 할 전류를 각 표시 화소의 EL 소자에 공급할 수 있어 표시 품위를 향상한 EL 표시 장치를 얻을 수 있다.

Claims

절연성을 갖는 기판 상에 형성된 복수의 EL 소자로 이루어지는 표시 화소 영역, 및 상기 복수의 EL 소자의 한쪽의 전극이 되는 상층 전극을 포함하고, 상기 상층 전극은 상기 표시 화소 영역의 주변에서 상기 기판의 측변에 형성된 단자와 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 EL 표시 장치.
절연성을 갖는 기판 상에 형성된 복수의 EL 소자로 이루어지는 표시 화소 영역, 및 상기 복수의 EL 소자 한쪽의 전극이 되는 상층 전극을 포함하고, 상기 상층 전극은 상기 표시 화소 영역의 주변에서 상기 기판의 측변에 형성된 단자와 전기적으로 접속되며, 상기 상층 전극의 하층에는 산화물로 이루어지는 전극이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 EL 표시 장치.
제2항에 있어서, 상기 산화물로 이루어지는 전극은 EL 소자의 양극과 동일한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 EL 표시 장치.
절연성을 갖는 투명 기판의 일측변에 형성된 단자, 상기 투명 기판 상에 형성된 복수의 EL 소자로 이루어지는 표시 화소 영역, 상기 표시 화소 영역보다도 큰 사이즈로 상기 표시 화소 영역을 덮는 상기 EL 소자의 음극, 상기 단자로부터 상기 표시 화소 영역의 주변으로 연장된 배선, 및 상기 음극과 중첩하는 상기 배선의 상층에 산화물로 이루어지는 도전 재료가 노출되는 제1 컨택트가 형성되며, 상기 제1 컨택트로부터 노출된 산화물로 이루어지는 도전 재료를 통하여 상기 음극과 상기 배선이 접속되는 것을 특징으로 하는 EL 표시 장치.
제4항에 있어서, 상기 제1 컨택트는 상기 음극의 네 모퉁이에 적어도 형성되는 것을 특징으로 하는 EL 표시 장치.
제4항에 있어서, 상기 배선을 따라 상기 배선의 상층에도 상기 산화물로 이루어지는 도전 재료가 형성되며, 상기 도전 재료가 노출되는 개구부를 통하여 상기 배선과 상기 음극이 접속되는 것을 특징으로 하는 EL 표시 장치.