KR100669720B1 - 평판 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 크로스 토크가 최소화된 트랜지스터를 구비한 평판 디스플레이 장치를 위하여, 기판과, 상기 기판의 상부에 구비된 제 1 게이트 전극과, 상기 제 1 게이트 전극과 절연되는 제 1 전극과, 상기 제 1 게이트 전극과 절연되고 상기 제 1 전극을 동일 평면에서 감싸는 제 2 전극과, 상기 제 1 게이트 전극과 절연되고 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극에 접하는 반도체층, 그리고 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 중 어느 한 전극에 전기적으로 연결된 화소 전극을 구비하는 디스플레이 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치를 제공한다.

Description

평판 디스플레이 장치 {Flat panel display device}
도 1은 종래의 인버티드 코플래나형(inverted coplanar type) 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치의 회로를 개략적으로 도시하는 회로도.
도 3은 도 2의 A부분을 도시하는 회로도.
도 4는 도 2 및 도 3의 A부분을 개략적으로 도시하는 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치의 평면도.
도 5는 상기 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치의 부화소부를 도 4의 P1 내지 P8을 따라 취하여 개략적으로 도시하는 단면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치의 부화소부를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 7은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치의 부화소부를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 8은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치의 부화소부를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 9는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디 스플레이 장치의 부화소부를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 10은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치의 부화소부를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 11은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 평면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
311 : 제 2 게이트 전극 312 : 제 3 전극
313 : 제 4 전극 340 : 스토리지 커패시터
341 : 제 1 커패시터 전극 342 : 제 2 커패시터 전극
351 : 제 1 게이트 전극 352 : 제 1 전극
353 : 제 2 전극 360 : 표시부
361 : 화소 전극 362 : 대향 전극
381 : 기판 383 : 게이트 절연막
380 : 반도체층 385 : 보호막
385a : 컨택홀 385b : 제 1 컨택홀
385c : 제 2 컨택홀 386 : 화소 정의막
387 : 중간층
본 발명은 평판 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 크로스 토크가 최소화된 트랜지스터를 구비한 평판 디스플레이 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 인버티드 코플래나형(inverted coplanar type) 박막 트랜지스터를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판(81) 상에 게이트 전극(11, 51)이 구비되어 있고, 그 상부에 소스 전극(12, 52) 및 드레인 전극(13, 53)이 구비되어 있으며, 상기 소스 전극(12, 52) 및 드레인 전극(13, 53)을 상기 게이트 전극(11, 51)으로부터 절연시키기 위해 그 사이에 게이트 절연막(83)이 개재되어 있다. 그리고 상기 소스 전극(12, 52) 및 드레인 전극(13, 53)에 각각 접하는 반도체층(80)이 구비되어 있다. 물론 상기 소스 전극(12, 52)과 드레인 전극(13, 53)은 서로 뒤바뀔 수도 있다.
상기와 같은 구조에 있어서, 상기 반도체층(80)이 패터닝되어 있지 않고 인접한 두 개의 박막 트랜지스터들(10, 50)에 있어서 일체로 구비되어 있다. 이러한 경우 누설 전류 등으로 인해 인접한 박막 트랜지스터들이 서로 영향을 줄 수 있는 등 소위 크로스 토크가 발생할 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 상기 반도체층을 각 박막 트랜지스터 단위로 패터닝하는 것이 좋다. 그러나 상기 반도체층(80)으로 유기 반도체층(organic semiconductor layer)을 이용한 유기 박막 트랜지스터의 경우, 상기 유기 반도체층을 패터닝하는 것은 매우 어려우며, 상기 유기 반도체층이 패터닝되더라도 상기 유기 반도체층의 전기적 특성이 매우 좋지 않게 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 크로스 토크가 최소화된 트랜지스터를 구비한 평판 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적 및 그 밖의 여러 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판과, 상기 기판의 상부에 구비된 제 1 게이트 전극과, 상기 제 1 게이트 전극과 절연되는 제 1 전극과, 상기 제 1 게이트 전극과 절연되고 상기 제 1 전극을 동일 평면에서 감싸는 제 2 전극과, 상기 제 1 게이트 전극과 절연되고 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극에 접하는 반도체층, 그리고 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 중 어느 한 전극에 전기적으로 연결된 화소 전극을 구비하는 디스플레이 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치를 제공한다.
이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 상기 제 1 게이트 전극의 상부에 구비되는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 게이트 전극은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이의 영역에 대응되도록 구비되는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 전극은 제 1 드레인 전극이고 상기 제 2 전극은 제 1 소스 전극이며, 상기 화소 전극에 연결된 전극은 상기 제 1 전극인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 게이트 전극에 연결되는 제 1 커패시터 전극과, 상기 제 2 전극에 연결되는 제 2 커패시터 전극을 더 구비하는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 커패시터 전극과 상기 제 1 게이트 전극은 일체로 구비되며, 상기 제 2 커패시터 전극과 상기 제 2 전극은 일체로 구비되는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 제 2 게이트 전극과, 상기 제 2 게이트 전극과 절연되는 제 3 전극과, 상기 제 2 게이트 전극과 절연되고 상기 제 3 전극을 감싸는 제 4 전극, 그리고 상기 제 2 게이트 전극과 절연되고 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극에 접하는 반도체층을 더 구비하고, 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극 중 어느 한 전극이 상기 제 1 게이트 전극에 전기적으로 연결된 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극은 상기 제 2 게이트 전극의 상부에 구비되는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 2 게이트 전극은 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극 사이의 영역에 대응되도록 구비되는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 3 전극이 제 2 드레인 전극이고, 상기 제 4 전극이 제 2 소스 전극이며, 상기 제 1 게이트 전극에 전기적으로 연결된 전극은 상기 제 3 전극인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 게이트 전극, 상기 제 2 게이트 전극 및 상기 제 1 커패시터 전극을 덮도록 상기 기판의 전면에 게이트 절연막 이 더 구비되고, 상기 제 1 전극 내지 상기 제 4 전극, 상기 제 2 커패시터 전극 및 상기 반도체층을 덮도록 상기 기판의 전면에 보호막이 더 구비되는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 반도체층은 상기 제 1 전극 내지 상기 제 4 전극의 상부에 구비되고, 상기 제 3 전극과 상기 제 1 커패시터 전극은, 상기 제 3 전극의 일부가 노출되도록 상기 보호막 및 상기 반도체층에 구비된 제 1 컨택홀과, 상기 제 1 커패시터 전극의 일부가 노출되도록 상기 보호막과 상기 반도체층과 상기 게이트 절연막에 구비된 제 2 컨택홀과, 상기 보호막 상부에 걸쳐 구비된 배선으로 연결된 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 3 전극과 상기 제 1 커패시터 전극을 연결하는 배선은, 상기 게이트 절연막에 구비되는 제 2 컨택홀을 통해 상기 제 1 커패시터 전극에 연결되고 상기 게이트 절연막 상에 구비되며 상기 제 4 전극과 동일한 재료로 형성되는 금속층을 더 구비하는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 전극 내지 상기 제 4 전극은 상기 반도체층의 상부에 구비되고, 상기 제 3 전극과 상기 제 1 커패시터 전극은, 상기 제 3 전극의 일부가 노출되도록 상기 보호막에 구비된 제 1 컨택홀과, 상기 제 1 커패시터 전극의 일부가 노출되도록 상기 보호막과 상기 반도체층과 상기 게이트 절연막에 구비된 제 2 컨택홀과, 상기 보호막 상부에 걸쳐 구비된 배선으로 연결된 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 3 전극과 상기 제 1 커패시터 전 극을 연결하는 배선은, 상기 게이트 절연막 및 상기 반도체층에 구비되는 제 2 컨택홀을 통해 상기 제 1 커패시터 전극에 연결되고 상기 반도체층 상에 구비되며 상기 제 4 전극과 동일한 재료로 형성되는 금속층을 더 구비하는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 화소 전극은 상기 보호막 상에 구비되며, 상기 제 3 전극과 상기 제 1 커패시터 전극을 연결하는 배선은 상기 화소 전극과 동일한 재료로 형성된 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 3 전극이 제 2 소스 전극이고, 상기 제 4 전극이 제 2 드레인 전극이며, 상기 제 1 게이트 전극에 전기적으로 연결된 전극은 상기 제 4 전극인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 게이트 전극, 상기 제 2 게이트 전극, 상기 제 1 전극 내지 제 4 전극, 상기 제 1 커패시터 전극, 상기 제 2 커패시터 전극 및 상기 반도체층을 덮도록 상기 기판의 전면에 보호막을 더 구비하고, 상기 화소 전극은 상기 보호막 상에 구비되는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 제 2 게이트 전극과, 상기 제 2 게이트 전극과 절연되는 제 3 전극과, 상기 제 2 게이트 전극과 절연되고 상기 제 3 전극을 감싸는 제 4 전극, 그리고 상기 제 2 게이트 전극과 절연되고 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극에 접하는 반도체층을 더 구비하고, 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극 중 어느 한 전극이 상기 제 1 게이트 전극에 전기적으로 연결된 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극은 상 기 제 2 게이트 전극의 상부에 구비되는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 2 게이트 전극은 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극 사이의 영역에 대응되도록 구비되는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 3 전극이 제 2 드레인 전극이고, 상기 제 4 전극이 제 2 소스 전극이며, 상기 제 1 게이트 전극에 전기적으로 연결된 전극은 상기 제 3 전극인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 3 전극이 제 2 소스 전극이고, 상기 제 4 전극이 제 2 드레인 전극이며, 상기 제 1 게이트 전극에 전기적으로 연결된 전극은 상기 제 4 전극인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 반도체층은 유기 반도체층인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 디스플레이 소자에서 방출되는 광은 상기 기판의 반대 방향으로 출사되는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 디스플레이 소자는 전계발광 소자인 것으로 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
전술한 바와 같이, 반도체층, 특히 유기 반도체층이 패터닝되어 있지 않고 인접한 두 개 이상의 박막 트랜지스터들에 있어서 일체로 구비될 경우, 누설 전류 등으로 인해 인접한 박막 트랜지스터들이 서로 영향을 줄 수 있는 등 소위 크로스 토크가 발생할 수 있다는 문제점이 있다. 본 발명에서는 이를 방지하기 위하여, 각각의 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극의 구조에 있어서, 일 전극이 타 전극을 동일 평면에서 감싸는 구조의 박막 트랜지스터를 구비한 평판 디스플레이 장치를 제안한다.
이러한 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 평판 디스플레이 장치를 보다 상세히 설명하자면, 먼저 기판 상부에 제 1 게이트 전극이 구비되고, 상기 제 1 게이트 전극과 절연되는 제 1 전극과, 상기 제 1 게이트 전극과 절연되고 상기 제 1 전극을 동일 평면에서 감싸는 제 2 전극이 구비된다. 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 각각 드레인 전극 또는 소스 전극이 될 수 있다. 그리고 상기 제 1 게이트 전극과 절연되고 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극에 접하는 반도체층, 그리고 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 중 어느 한 전극에 전기적으로 연결된 화소 전극을 구비하는 디스플레이 소자가 구비된다. 특히 상기 반도체층은 유기 반도체층으로 구비될 수 있다. 이때, 상기 게이트 전극은, 상기 제 1 전극과, 상기 제 1 전극을 동일 평면에서 감싸는 상기 제 2 전극 사이의 공간에 대응되도록 구비될 수 있다.
상기와 같은 구조에 있어서, 상기 게이트 전극에 의한 채널은 상기 제 1 전극 및 동일 평면에서 이를 감싸고 있는 제 2 전극 사이에만 형성되며, 더욱이 상기 제 1 전극 및 이를 동일 평면에서 감싸고 있는 제 2 전극 사이에서만 전류가 흐르기 때문에, 상기 반도체층이 패터닝되어 있지 않더라도 인접한 박막 트랜지스터들간의 크로스 토크를 방지할 수 있다.
한편, 상기와 같은 구조의 박막 트랜지스터에 있어서, 상기 반도체층이 상기 제 1 전극 및 이를 동일 평면에서 감싸는 제 2 전극의 상부에 구비된 인버티드 코플래나형 박막 트랜지스터가 될 수도 있고, 이와 달리 상기 반도체층이 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극의 하부에 구비된 인버티드 스태거드형 박막 트랜지스터가 구비될 수도 있는 등, 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극 중 일 전극이 타 전극을 동일 평면에서 감싸는 구조를 취하고만 있다면, 어떠한 구조의 박막 트랜지스터도 될 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 제 1 게이트 전극은, 상기 제 1 전극 및 상기 제 1 전극을 동일 평면에서 감싸고 있는 상기 제 2 전극 사이에 대응하는 부분에만 구비되도록, 즉 상기 제 1 게이트 전극의 가운데 부분이 비어있는 도넛 형태로 구비되도록 할 수 있다. 이는 상기 제 1 게이트 전극이 도넛 형태가 아니라, 상기 제 1 전극 및 동일 평면에서 상기 제 1 전극을 감싸고 있는 상기 제 2 전극 사이에 대응하는 부분 외에, 상기 제 1 전극에 대응하는 부분에도 구비된다면, 상기 제 1 전극과 상기 제 1 게이트 전극 간에 기생 커패시턴스가 발생할 수도 있기 때문이다. 따라서, 상기 제 1 게이트 전극은 상기 제 1 전극 및 동일 평면에서 상기 제 1 전극을 감싸고 있는 상기 제 2 전극 사이에 대응하는 부분에만 구비되도록, 즉 상기 제 1 게이트 전극의 가운데 부분이 비어있는 도넛 형태로 구비되도록 하는 것이 좋다.
상기와 같은 구조의 박막 트랜지스터 및 이에 연결된 디스플레이 소자를 구비한 평판 디스플레이 장치에 있어서, 상기 디스플레이 소자는 박막 트랜지스터에 연결되어 구동되는 것이라면 어떠한 디스플레이 소자도 될 수 있는바, 예컨대 전계 발광 소자 또는 액정 소자 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 평판 디스플레이 장치는 특히 전계발광 디스플레이 장치가 될 수 있는 바, 그와 같은 구조의 평판 디스플레이 장치를 설명하자면 다음과 같다.
전계발광 디스플레이 장치는 발광층에서의 발광 색상에 따라 다양한 화소 패턴을 구비하는데, 예컨대 적색, 녹색 및 청색의 화소를 구비한다. 상기 적색, 녹색 및 청색으로 형성되는 각 부화소는 자발광 소자인 전계발광 소자 및 상기 전계발광 소자에 연결되는 적어도 하나 이상의 박막 트랜지스터를 구비하게 되는데, 상기 박막 트랜지스터는 전술한 바와 같이, 소스 전극 및 드레인 전극 중 일 전극이 타 전극을 동일 평면에서 감싸는 구조의 박막 트랜지스터가 될 수 있으며, 그 경우 전술한 바와 같은 구조로 상기 전계발광 소자에 연결된다.
상기 전계발광 소자는 전류구동 방식의 발광 소자로서, 상기 소자를 구성하는 양 전극간의 전류 흐름에 따라 적색, 녹색 또는 청색의 빛을 발광하여 소정의 화상을 구현한다. 상기 전계발광 소자의 구성을 간략히 설명하자면, 상기 전계발광 소자는 전술한 바와 같이 박막 트랜지스터의 제 1 전극 또는 제 2 전극 중 어느 한 전극에 연결된 화소 전극과, 전체 화소들을 덮도록 또는 각 화소에 대응되도록 구비된 대향 전극 및 이들 화소 전극과 대향 전극의 사이에 배치되는 적어도 발광층을 포함하는 중간층으로 구성된다. 본 발명은 반드시 상기와 같은 구조로 한정되는 것은 아니며, 다양한 전계발광 디스플레이 장치의 구조가 그대로 적용될 수 있음은 물론이다.
상기 화소 전극은 애노드 전극의 기능을 하고, 상기 대향 전극은 캐소드 전극의 기능을 하는 데, 물론, 이들 화소 전극과 대향 전극의 극성은 반대로 되어도 무방하다.
상기 화소 전극은 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있는 데, 투명전극으로 사용될 때에는 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3로 구비될 수 있다. 반사형 전극으로 사용될 때에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 또는 이들의 화합물 등으로 반사막을 형성한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3로 구비될 수 있다.
상기 대향 전극도 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있는데, 투명전극으로 사용될 때에는 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 또는 이들의 화합물이 상기 중간층을 향하도록 증착한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 투명 전극 형성용 물질로 보조 전극층이나 버스 전극 라인이 구비되도록 할 수 있다. 그리고 반사형 전극으로 사용될 때에는 상기 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 또는 이들의 화합물을 전면 증착하여 형성한다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 화소 전극 및 대향 전극으로 전도성 폴러머 등 유기물을 사용할 수도 있다.
한편, 상기 중간층이 무기막으로 형성되었는가 유기막으로 형성되었는가에 따라 무기 전계발광 소자와 유기 전계발광 소자로 나뉜다. 후자의 경우, 유기막으로 구비된 중간층으로는 저분자 유기막 또는 고분자 유기막으로 구비될 수 있다.
저분자 유기막을 사용할 경우, 상기 중간층은 홀 주입층(HIL: hole injection layer), 홀 수송층(HTL: hole transport layer), 발광층(EML: emission layer), 전자 수송층(ETL: electron transport layer) 및 전자 주입층(EIL: electron injection layer) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있으며, 사용 가능한 유기 재료도 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다. 이러한 저분자 유기막은 진공 중에서 유기물을 가열하여 증착하는 방식으로 형성될 수 있다. 물론 상기 중간층의 구조는 반드시 위에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 다양한 층으로서 구성할 수 있다.
고분자 유기막을 사용할 경우에는 상기 중간층은 대개 홀 수송층(HTL) 및 발광층(EML)으로 구비될 수 있다. 상기 고분자 홀 수송층은 폴리에틸렌 디히드록시티오펜(PEDOT : poly-(2,4)-ethylene-dihydroxy thiophene)이나, 폴리아닐린(PANI : polyaniline) 등을 사용하여 잉크젯 프린팅이나 스핀 코팅의 방법에 의해 형성될 수 있다. 상기 고분자 유기 발광층은 PPV, Soluble PPV's, Cyano-PPV, 폴리플루오렌(Polyfluorene) 등으로 구비될 수 있으며, 잉크젯 프린팅이나 스핀 코팅 또는 레이저를 이용한 열전사방식 등의 통상의 방법으로 컬러 패턴을 형성할 수 있다. 물론 이러한 고분자 유기층의 경우에도 상기 중간층의 구조는 반드시 위에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 다양한 층으로서 구성할 수 있다.
무기 전계발광 소자의 경우에는 상기 중간층은 무기막으로 구비되며, 이는 발광층 및 상기 발광층과 전극 사이에 개재된 절연층으로 구비될 수 있다. 물론 상기 중간층의 구조는 반드시 위에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 다양한 층으로서 구성할 수 있다.
상기 발광층은 ZnS, SrS, CaS 등과 같은 금속황화물 또는 CaGa2S4, SrGa2 S4 등과 같은 알카리 토류 칼륨 황화물, 및 Mn, Ce, Tb, Eu, Tm, Er, Pr, Pb 등을 포함하는 천이 금속 또는 알카리 희토류 금속들과 같은 발광중심원자들로 구비될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 전계발광 디스플레이 장치는, 상기 전계발광 소자의 화소 전극에, 전술한 것과 같이, 소스 전극 및 드레인 전극 중 일 전극이 타 전극을 동일 평면에서 감싸는 구조의 박막 트랜지스터의 드레인 전극이 연결되어 상기 화소 전극에 유입되는 전류의 흐름을 제어함으로써 각 화소의 발광여부를 제어하게 된다.
한편 전술한 바와 같이 액정 디스플레이 패널에도 상기 유기 박막 트랜지스터가 구비될 수 있는 바, 상기 액정 디스플레이 패널의 구조를 간략히 설명하자면 다음과 같다.
서로 대향된 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 액정층을 배향하는 배양층들이 구비되고, 상기 배양층과 상기 제 1 기판 사이에는 화소 전극이, 상기 배양층과 제 2 기판 사이에는 대향 전극이 구비되며, 상기 제 2 기판과 상기 대향 전극 사이에는 칼라 필터층이 구비된다.
상기 제 1 기판의 상기 제 2 기판 방향의 면 반대측 면에는 제 1 편광층이, 상기 제 2 기판의 상기 제 1 기판 방향의 면 반대측 면에는 제 2 편광층이 구비되고, 상기 제 2 편광층의 상면에는 보호필름이 구비된다.
상기와 같은 구조의 액정 패널에 있어서, 상기 화소 전극이, 전술한 바와 같은 소스 전극 및 드레인 전극 중 일 전극이 타 전극을 동일 평면에서 감싸는 구조의 박막 트랜지스터의 드레인 전극에 연결됨으로써, 상기 박막 트랜지스터에 의해 제어된 외부신호에 의해 상기 화소 전극과 상기 대향 전극 사이에 전위차가 형성되고, 상기 전위차에 의해 상기 액정층의 배열이 결정되며, 상기 액정층의 배열에 따라서 상기 액정 패널의 제 1 기판 하부에 구비되는 백라이트 유니트(BLU : back light unit)에서 공급되는 가시광선이 차폐 또는 통과되고, 통과된 광이 상기 칼라 필터층을 통과하면서 색을 띠게 되어 화상을 구현하게 된다.
물론 전술한 본 발명에 따른 박막 트랜지스터는 상기 전계발광 디스플레이 장치나 액정 디스플레이 장치 이외의 다양한 평판 디스플레이 장치에도 구비될 수 있음은 물론이며, 평판 디스플레이 장치 외의 전자 종이(electronic sheet), 스마트 카드(smart card), 상품 태그 또는 RFID 용 플라스틱 칩(smart tag, RFID) 등 박막 트랜지스터를 구비하는 모든 장치에 구비될 수 있음은 물론이다. 이하 후술할 실시예들에 있어서는, 편의상 소스 전극 및 드레인 전극 중 일 전극이 타 전극을 동일 평면에서 감싸는 구조의 박막 트랜지스터에 연결된 디스플레이 소자가 전계발광 소자인 경우에 대해 설명하겠다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스 플레이 장치의 회로를 개략적으로 도시하는 회로도이고, 도 3은 도 2의 A부분을 도시하는 회로도이며, 도 4는 도 2 및 도 3의 A부분을 개략적으로 도시하는 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치의 평면도이고, 도 5는 상기 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치의 부화소부를 도 3의 P1 내지 P8을 따라 취하여 개략적으로 도시하는 단면도이다.
상기 도면들을 참조하면, 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 평판 디스플레이 장치는 디스플레이 소자를 구동하는, 소스 전극 및 드레인 전극 중 일 전극이 타 전극을 동일 평면에서 감싸는 구조의 제 1 박막 트랜지스터(250), 상기 제 1 박막 트랜지스터(250)에 전기적으로 연결된 커패시터(240), 그리고 상기 제 1 박막 트랜지스터(250)를 구동하는, 소스 전극 및 드레인 전극 중 일 전극이 타 전극을 동일 평면에서 감싸는 구조의 제 2 박막 트랜지스터(210)를 구비한다.
상기 제 1 박막 트랜지스터(250)는, 기판(281)의 상부에 제 1 게이트 전극(251)을 구비하고, 상기 제 1 게이트 전극(251)과 절연되는 제 1 전극(253)을 구비하며, 상기 제 1 게이트 전극(251)과 절연되고 상기 제 1 전극(253)을 동일 평면에서 감싸는 제 2 전극(252)을 구비한다. 그리고 상기 제 1 게이트 전극(251)과 절연되고 상기 제 1 전극(253) 및 상기 제 2 전극(252)에 접하는 반도체층(280)을 구비한다. 이때 상기 제 1 전극(253) 및 상기 제 2 전극(252) 중 어느 한 전극에 디스플레이 소자의 화소 전극(261)이 연결되며, 도 4 및 도 5에서는 상기 제 1 전극(253)에 상기 화소 전극(261)이 연결되어 있다. 이때 상기 박막 트랜지스터의 제 1 전극(253)은 드레인 전극이 될 수 있고 상기 제 1 전극(253)을 감싸고 있는 상기 제 2 전극(252)은 소스 전극이 될 수 있다. 이하 후술할 실시예들에 있어서는 상기 제 1 전극(253)이 드레인 전극인 경우에 대해 설명한다.
도 4를 참조하면, 상기 화소 전극(261)이 상기 제 1 박막 트랜지스터(250), 상기 제 2 박막 트랜지스터(210) 및 상기 스토리지 커패시터(240)가 구비되지 않은 부화소 영역에 구비되어 있는, 즉, 상기 화소 전극(261)에 연결되는 디스플레이 소자에서 발생한 광이 상기 기판(281) 방향으로 취출되는 소위 배면 발광형의 디스플레이 장치에 해당하는 구조를 취하고 있으나, 이는 편의상 상기와 같이 도시한 것이다. 즉, 상기 화소 전극(261)은 도 4에 도시된 것과 달리 상기 제 1 박막 트랜지스터(250), 상기 스토리지 커패시터(240) 및 상기 제 2 박막 트랜지스터(210)의 상부에까지 구비될 수도 있으며, 이는 후술할 실시예들에 있어서도 동일하다.
도 4 및 도 5에서는 반도체층(280)이 제 1 전극(253) 및 제 2 전극(251)의 상부에 구비된 인버티드 코플래나형(inverted coplanar type)의 박막 트랜지스터가 도시되어 있으나, 이와 달리 반도체층(280)이 제 1 전극(253) 및 제 2 전극(251)의 하부에 구비된 인버티드 스태거드형(inverted staggered type) 박막 트랜지스터가 구비될 수도 있다. 후자의 박막 트랜지스터가 구비된 구조에 대해서는 별도의 실시예로서 후술한다.
한편, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 제 1 게이트 전극(251)은 상기 제 1 전극(253) 및 상기 제 1 전극(253)을 동일 평면에서 감싸고 있는 상기 제 2 전극(252) 사이에 대응하는 부분에만 구비되도록, 즉 상기 제 1 게이트 전극(251)의 가운데 부분이 비어있는 형태로 구비되어 있다. 이는 상기 제 1 게이트 전극(251)이 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 도넛 형태가 아니라, 상기 제 1 전극(253) 및 상기 제 1 전극(253)을 동일 평면에서 감싸고 있는 상기 제 2 전극(252) 사이에 대응하는 부분 외에, 상기 제 1 전극(253)에 대응하는 부분에도 구비된다면, 상기 제 1 전극(253)과 상기 제 1 게이트 전극(251) 간에 기생 커패시턴스가 발생할 수도 있기 때문이다. 따라서, 상기 제 1 게이트 전극(251)은 상기 제 1 전극(253) 및 상기 제 1 전극(253)을 동일 평면에서 감싸고 있는 상기 제 2 전극(252) 사이에 대응하는 부분에만 구비되도록, 즉 상기 제 1 게이트 전극(251)의 가운데 부분이 비어있는 형태로 구비되도록 하는 것이 좋다.
한편, 도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 제 1 박막 트랜지스터(250)에는 스토리지 커패시터(240)가 더 구비될 수 있다. 이에 대해 더 자세히 설명하자면, 상기 스토리지 커패시터(240)는 제 1 커패시터 전극(241) 및 제 2 커패시터 전극(242)으로 구비되는데, 상기 제 1 커패시터 전극(241)은 상기 제 1 게이트 전극(251)에 연결되며, 상기 제 2 커패시터 전극(242)은 상기 제 2 전극(252) 및 제 3 도선(270)에 연결된다.
이때 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 커패시터 전극(241)과 상기 제 1 게이트 전극(251)은 일체로 구비될 수 있으며, 상기 제 2 커패시터 전극(242)과 상기 제 2 전극(252)은 일체로 구비될 수 있다.
한편, 상기 도면들을 참조하면, 전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 소자를 구비한 평판 디스플레이 장치는 또 하나의 박막 트랜지스터, 특히 소스 전극 및 드레인 전극 중 일 전극이 타 전극을 동일 평면에서 감싸는 구조의 제 2 박막 트랜지스터(210)를 더 구비할 수 있다. 이에 대해 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하자면, 제 2 게이트 전극(211)이 구비되고, 상기 제 2 게이트 전극(211)과 절연되는 제 3 전극(213)이 구비되며, 상기 제 2 게이트 전극(211)과 절연되고 상기 제 3 전극(213)을 동일 평면에서 감싸는 제 4 전극(212)을 구비하고, 상기 제 2 게이트 전극(211)과 절연되고 상기 제 3 전극(213) 및 상기 제 4 전극(212)에 접하는 반도체층(280)이 구비된다. 이때 상기 제 3 전극(213) 및 상기 제 4 전극(212) 중 어느 한 전극이 상기 제 1 게이트 전극(251)에 전기적으로 연결되는 바, 도 4 및 도 5에서는 상기 제 3 전극(213)에 연결되어 있다.
상기와 같은 구조에 있어서, 상기 제 3 전극(213) 및 상기 제 4 전극(212)은 상기 제 2 게이트 전극(211)의 상부에 구비되면 되는 바, 이 경우에도 인버티드 코플래나형 또는 인버티드 스태거드형이 될 수 있는 바, 도 5에 도시된 평판 디스플레이 장치에 있어서는 인버티드 코플래나형으로 구비되어 있다. 이는 전술한 제 1 박막 트랜지스터(250)와 동일한 구조를 취하도록 하기 위함이며, 후술하는 실시예에서와 같이 상기 제 1 박막 트랜지스터(250)와 상기 제 2 박막 트랜지스터(210)가 인버티드 스태거드형으로 구비되도록 할 수 있음은 물론이다. 이는 후술한다.
상술한 바와 같은 구조의 제 2 박막트랜지스터(210)에 있어서도, 전술한 것과 동일한 이유로, 상기 제 2 게이트 전극(211)은 상기 제 3 전극(213) 및 상기 제 4 전극(212) 사이의 영역에 대응되도록 구비될 수 있음은 물론이다. 그리고 상기 제 3 전극(213)과 상기 제 4 전극(212) 중 하나의 전극은 소스 전극이 되고 다른 전극은 드레인 전극이 되는 바, 도 4 및 도 5에는 상기 제 3 전극(213)이 제 2 드 레인 전극이 되고 상기 제 4 전극(212)이 제 2 소스 전극이 되는 구조를 도시하고 있다. 이와 달리, 상기 제 3 전극(213)이 제 2 소스 전극이 되고 상기 제 4 전극(212)이 제 2 드레인 전극이 되는 구조는, 별도의 실시예로서 후술한다.
상기와 같은 구조에 있어서, 상기 제 1 게이트 전극(251), 상기 제 2 게이트 전극(211) 및 상기 제 1 커패시터(241) 전극을 덮도록 상기 기판(281)의 전면에 게이트 절연막(283)이 더 구비되고, 상기 제 1 전극(253) 내지 상기 제 4 전극(212), 상기 제 2 커패시터 전극(242) 및 상기 반도체층(280)을 덮도록 상기 기판(281)의 전면에 보호막(285)이 더 구비되도록 할 수 있다. 이 경우 상기 스토리지 커패시터(240)가 상기 제 1 박막 트랜지스터(250) 및 상기 제 2 박막 트랜지스터(210)에 연결되어 구비되도록 하기 위해서는 컨택홀이 구비되어야 하는 바, 이에 대해 설명한다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 평판 표시장치의 박막트랜지스터는, 상기 반도체층(280)이 상기 제 1 전극(253) 내지 상기 제 4 전극(212)의 상부에 구비되는 인버티드 코플래나형 박막 트랜지스터인 경우이다. 이때 전술한 바와 같이 상기 제 3 전극(213)과 상기 제 1 커패시터 전극(241)이 서로 연결되는 바, 이를 위해 상기 제 3 전극(213)의 일부가 노출되도록 상기 보호막(285) 및 상기 반도체층(280)에 제 1 컨택홀(285b)이 구비되고, 상기 제 1 커패시터 전극(241)의 일부가 노출되도록 상기 보호막(285), 상기 반도체층(280) 및 상기 게이트 절연막(283)에 제 2 컨택홀(285c)이 구비된다. 상기 제 3 전극(213)과 상기 제 1 커패시터 전극(241)은, 상기 제 1 컨택홀(285b), 상기 제 2 컨택홀(285c), 그리고 상기 보호막 (285) 상부에 걸쳐 구비된 배선으로 연결된다. 이때 상기 제 3 전극(213)과 상기 제 1 커패시터 전극(241)을 연결하는 상기 배선은, 상기 제 1 박막 트랜지스터(250)의 제 1 전극(253), 즉 제 1 드레인 전극에 연결되는 화소 전극(261)을 형성할 때, 상기 화소 전극(261)과 동일 재료로 동시에 형성되도록 할 수 있다.
상기와 같은 구조에 있어서, 도 2 내지 도 5를 참조하여 각 구조의 상호관계를 유기적으로 설명한다. 상기 제 2 박막 트랜지스터(210)의 제 4 전극(212)은 제 1 도선(220)에 의하여 구동 회로에 연결되고, 제 2 박막 트랜지스터의 제 2 게이트 전극(211)은 제 2 도선(230)에 의하여 구동 회로에 연결되며, 제 2 박막 트랜지스터의 제 3 전극(213)은 스토리지 커패시터(240)의 제 1 커패시터 전극(241) 및 제 1 박막 트랜지스터(250)의 제 1 게이트 전극(251)에 연결된다. 상기와 같은 구조에 있어서 상기 제 4 전극(212)은 상기 제 2 박막 트랜지스터(210)의 소스 전극이 되며, 상기 제 3 전극(213)은 상기 제 2 박막 트랜지스터(210)의 드레인 전극이 된다. 또한, 상기 제 1 도선(220)이 데이터를 전송하는 데이터 라인(data line), 제 2 도선(130)이 스캔 라인(scan line)에 해당하는 것으로 할 수 있으며, 이 경우 상기 제 2 트랜지스터(210)가 스위칭 트랜지스터(switching TR) 역할을, 상기 제 1 트랜지스터(250)가 드라이빙 트랜지스터(driving TR) 역할을 하게 된다. 물론 상기 선택 구동 회로에 있어서 두 개 이상의 트랜지스터를 사용할 수도 있다. 본 실시예 및 후술할 실시예들에 있어서는 스위칭 트랜지스터와 드라이빙 트랜지스터 두 개의 트랜지스터가 사용된 경우에 대해 설명하겠다.
상기 스토리지 커패시터(240)의 제 2 커패시터 전극(242)과 상기 제 1 박막 트랜지스터(250)의 제 2 전극(252)은 제 3 도선(270)에 연결되고, 상기 제 1 박막 트랜지스터(250)의 제 1 전극(253)은 표시부(260)의 화소 전극(261)에 연결된다. 상기와 같은 구조에 있어서, 상기 제 2 전극(252)은 상기 제 1 박막 트랜지스터(250)의 소스 전극이 되며, 상기 제 1 전극(253)은 상기 제 1 박막 트랜지스터(250)의 드레인 전극이 된다.
전술한 바와 같이 상기 표시부(260)는 전계발광 소자가 될 수 있는 바, 이 경우 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 디스플레이 부의 대향 전극(262)은 상기 화소 전극(261)과 소정의 간극을 두고 대향 배치되고, 상기 화소 전극(261)과 상기 대향 전극(262) 사이에는 적어도 발광층을 포함하는 중간층(287)이 구비된다. 상기 화소 전극(261), 대향전극(262), 그리고 그 사이에 개재되는 적어도 발광층을 포함하는 중간층(287)의 구조 및 재료는 전술한 바와 같다.
상기와 같은 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치의 작동원리를 간략히 살펴보면 다음과 같다.
구동회로에 의하여 제 2 게이트 전극(211)에 전압이 인가되면 제 4 전극, 즉 제 2 소스 전극(212)과 제 3 전극, 즉 제 2 드레인 전극(213)을 연결하는 반도체층(280)에 도전 채널이 형성되는데, 이 때 제 1 도선(220)에 의하여, 발광층을 포함하는 중간층(287)에서 발생하는 광량을 결정하는 데이터를 가진 전하가 상기 제 2 소스 전극(212)에 공급되면, 상기 전하가 상기 제 2 드레인 전극(213)으로 이동된다. 그리고 상기 전하는 상기 제 2 드레인 전극(213)을 거쳐 제 1 커패시터 전극(241)에 축적되게 되고, 또한 제 3 도선(270)을 통해 공급된 소정의 전하가 제 2 커패시터 전극(242)에 축적되게 되어, 상기 제 1 커패시터 전극(241)과 상기 제 2 커패시터 전극(242) 양단에, 발광층을 포함하는 중간층(287)에서 발생하는 광량을 결정하는 데이터를 가진 전압이 형성된다. 그리고 상기 전압이 제 1 게이트 전극(251)과 제 2 전극, 즉 제 1 소스 전극(252) 간의 전압이 되어, 상기 제 3 도선(270)을 통해 상기 제 1 소스 전극(252)에 공급된 전하 중 제 1 드레인 전극(253)을 거쳐 표시부, 즉 전계발광 소자(260)의 화소 전극(261)으로 이동하는 전하량, 즉 발광층을 포함하는 중간층(287)에서 발생하는 광량을 결정하는 전하량을 조절하게 된다.
상술한 바와 같은 구조의 능동 구동형 전계발광 소자에 있어서는 각 부화소별로 드라이빙 트랜지스터 및 스위칭 트랜지스터 등의 복수개의 박막 트랜지스터들이 사용되는 바, 상기와 같은 박막 트랜지스터들에 있어서 크로스 토크가 발생하면 표시부(260)에서의 광량 조절이 제대로 이루어지지 않게 되며, 그 결과 올바른 상을 표현하지 못하게 된다.
따라서 전술한 바와 같은, 소스 전극 및 드레인 전극 중 일 전극이 타 전극을 동일 평면에서 감싸는 구조의 박막 트랜지스터를 사용하면, 반도체층을 패터닝하지 않고도 그와 같은 크로스 토크를 방지함으로써, 보다 선명하고 정확한 상을 나타낼 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치의 부화소부를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
본 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치가 전술한 제 2 실 시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치와 다른 점은, 제 2 박막 트랜지스터(310)의 제 3 전극(313)과, 스토리지 커패시터(340)의 제 1 커패시터 전극(341)을 연결함에 있어서, 금속층(343)이 더 구비되어 있다는 점이다.
전술한 바와 같이 상기 제 3 전극(313)과 상기 제 1 커패시터 전극(341)을 연결하기 위해, 상기 제 3 전극(313)의 일부가 노출되도록 보호막(385) 및 반도체층(380)에 제 1 컨택홀(385b)이 구비되고, 상기 제 1 커패시터 전극(341)의 일부가 노출되도록 상기 보호막(385), 상기 반도체층(380) 및 게이트 절연막(383)에 제 2 컨택홀(385c)이 구비된다. 상기 제 3 전극(313)과 상기 제 1 커패시터 전극(341)은, 상기 제 1 컨택홀(385b), 상기 제 2 컨택홀(385c), 그리고 상기 보호막(385) 상부에 걸쳐 구비된 배선으로 연결된다. 물론 전술한 바와 같이 상기 제 3 전극(313)과 상기 제 1 커패시터 전극(341)을 연결하는 상기 배선은, 제 1 박막 트랜지스터(350)의 제 1 전극(353), 즉 제 1 드레인 전극에 연결되는 화소 전극(361)을 형성할 때, 상기 화소 전극(361)과 동일 재료로 동시에 형성되도록 할 수 있음은 물론이다. 이는 후술할 실시예들에 있어서도 동일하다.
상기와 같은 형태의 배선으로 상기 제 3 전극(313)과 상기 제 1 커패시터 전극(341)을 연결함에 있어서, 상기 배선과 상기 제 1 커패시터 전극(341)과의 접촉을 확실히 하기 위해, 상기 제 1 커패시터 전극(341)을 덮고 있는 게이트 절연막(383) 상에 구비되며 상기 게이트 절연막(383)에 구비된 제 2 컨택홀(385c)을 통해 상기 제 1 커패시터 전극(341)에 연결되는 금속층(343)이 상기 형태의 배선에 더 구비되도록 할 수 있다. 이 경우 상기 금속층(343)은 제 1 전극(353) 내지 제 4 전 극(312), 그리고 제 2 커패시터 전극(342)을 형성할 때 동시에 동일한 재료로 형성되도록 할 수 있다.
상기와 같은 구조를 취함으로써, 상기 제 3 전극(313)과 상기 제 1 커패시터 전극(341)을 연결함에 있어서, 제 2 컨택홀(385c) 내에서 상기 배선이 상기 제 1 커패시터 전극(341)에 접촉되지 않을 수 있는 불량을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 제 4 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치의 부화소부를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 본 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치가, 전술한 제 2 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치와 다른 점은, 제 1 박막 트랜지스터(450) 및 제 2 박막 트랜지스터(410)가 인버티드 코플래나형이 아닌, 인버티드 스태거드형이라는 것이다. 즉 제 1 전극(453) 내지 제 4 전극(412)이 반도체층(480)의 상부에 구비되어 있다.
상기와 같이, 반도체층(480)이 각 박막 트랜지스터별로 패터닝되어 있지 않은 인버티드 스태거드형의 박막 트랜지스터를 사용하더라도, 소스 전극 및 드레인 전극 중 일 전극이 타 전극을 동일 평면에서 감싸는 구조의 박막 트랜지스터를 사용하여 도 7에 도시된 바와 같은 구조를 갖도록 함으로써, 크로스 토크를 방지하여 보다 선명하고 정확한 상을 나타낼 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 제 5 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치의 부화소부를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 본 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치는 전술한 제 4 실시예에 따른 능동 구동형 전 계발광 디스플레이 장치와 동일하게 인버티드 스태거드형 박막 트랜지스터를 구비하고 있다. 본 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치가 전술한 제 4 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치와 다른 점은, 제 2 박막 트랜지스터(510)의 제 3 전극(513)과, 스토리지 커패시터(540)의 제 1 커패시터 전극(541)을 연결함에 있어서, 금속층(543)이 더 구비되어 있다는 점이다.
본 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치에 있어서도, 상기 제 3 전극(513)과 상기 제 1 커패시터 전극(541)을 연결하기 위해, 상기 제 3 전극(513)의 일부가 노출되도록 보호막(585) 및 반도체층(580)에 제 1 컨택홀(585b)이 구비되고, 상기 제 1 커패시터 전극(541)의 일부가 노출되도록 상기 보호막(585), 상기 반도체층(580) 및 게이트 절연막(583)에 제 2 컨택홀(585c)이 구비된다.
상기 제 3 전극(513)과 상기 제 1 커패시터 전극(541)은, 상기 제 1 컨택홀(585b), 상기 제 2 컨택홀(585c), 그리고 상기 보호막(585) 상부에 걸쳐 구비된 배선으로 연결되는 것은 전술한 제 4 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 소자와 동일하다.
본 실시예에서는, 상기와 같은 형태의 배선으로 상기 제 3 전극(513)과 상기 제 1 커패시터 전극(541)을 연결함에 있어서, 상기 배선과 상기 제 1 커패시터 전극(541)과의 접촉을 확실히 하기 위해, 상기 제 1 커패시터 전극(541)을 덮고 있는 반도체층(480) 상에 구비되며, 상기 반도체층(480) 및 그 하부의 게이트 절연막(583)에 구비된 제 2 컨택홀(585c)을 통해 상기 제 1 커패시터 전극(541)에 연결되는 금속층(543)이 상기 형태의 배선에 더 구비되도록 할 수 있다. 이 경우 상기 금 속층(543)은 제 1 전극(553) 내지 제 4 전극(512), 그리고 제 2 커패시터 전극(542)을 형성할 때 동시에 동일한 재료로 형성되도록 할 수 있다.
상기와 같은 구조를 취함으로써, 상기 제 3 전극(513)과 상기 제 1 커패시터 전극(541)을 연결함에 있어서, 제 2 컨택홀(585c) 내에서 상기 배선이 상기 제 1 커패시터 전극(541)에 접촉되지 않을 수 있는 불량을 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 바람직한 제 6 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치의 부화소부를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
본 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치가 전술한 제 2 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치와 다른 점은, 제 2 박막 트랜지스터(610)의 소스 전극 및 드레인 전극의 위치가 다르다는 것이다.
즉 전술한 제 2 실시예에 있어서는 제 3 전극(213)을 제 4 전극(212)이 감싸고 있으며, 상기 제 3 전극(213)이 드레인 전극, 상기 제 4 전극(212)이 소스 전극이 되어, 상기 제 3 전극(213)이 스토리지 커패시터(240)의 제 1 커패시터 전극(241)에 연결되어 있었다. 그러나 본 실시예에 있어서는, 제 3 전극(613)을 제 4 전극(612)이 감싸고 있는 것은 동일하나, 상기 제 2 실시예와 달리, 상기 제 3 전극(613)이 소스 전극이 되고, 상기 제 4 전극(612)이 드레인 전극이 되며, 상기 제 4 전극(612)이 스토리지 커패시터(640)의 제 1 커패시터 전극(641)에 연결되어 제 1 게이트 전극(651)에 전기적으로 연결되어 있고, 상기 제 3 전극(513)은 제 2 배선(620)에 연결되어 있다.
상기와 같은 구조에 있어서, 상기 제 4 전극(612)과 상기 제 1 커패시터 전 극(641)이 연결되는 바, 전술한 실시예들과 달리 보호막(685) 상부를 거치는 형태의 배선을 사용하지 않고도 상기 제 4 전극(612)과 상기 제 1 커패시터 전극(641)을 연결할 수 있다는 장점이 있다. 또한 전술한 제 3 실시예 및 제 5 실시예에 따른 전계발광 디스플레이 장치들과 달리, 상기 제 4 전극(612)과 상기 제 1 커패시터 전극(641)의 연결에 있어서, 상기 제 1 커패시터 전극(641)에의 연결을 확실하게 하기 위해 금속층을 더 구비할 필요가 없다는 장점이 있다.
한편, 본 실시예에 다른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치에서는 반도체층(680)이 제 1 전극(653) 및 제 4 전극(612)의 상부에 구비된 인버티드 코플래나형 박막 트랜지스터를 구비한 디스플레이 장치이나, 물론 도 10에 도시된 본 발명의 바람직한 제 7 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치와 같이, 반도체층(780)이 제 1 전극(753) 및 제 4 전극(712)의 하부에 구비된 인버티드 스태거드형 박막 트랜지스터를 구비한 디스플레이 장치에도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 제 8 실시예에 따른 능동 구동형 전계발광 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
전술한 바와 같이, 반도체층이 패터닝되어 있지 않고 박막 트랜지스터들에 있어서 일체로 구비되어 있을 경우, 누설 전류 등으로 인해 인접한 박막 트랜지스터들이 서로 영향을 줄 수 있는 등 소위 크로스 토크가 발생할 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 상기 반도체층을 각 박막 트랜지스터 단위로 패터닝하는 것이 좋다. 그러나 상기 반도체층으로 유기 반도체층(organic semiconductor layer)을 이용한 유기 박막 트랜지스터의 경우, 상기 유기 반도체층을 패터닝하는 것은 매우 어려우며, 상기 유기 반도체층이 패터닝되더라도 상기 유기 반도체층의 전기적 특성이 매우 좋지 않게 된다는 문제점이 있다.
따라서 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 크로스 토크를 방지할 수 있는, 소스 전극 및 드레인 전극 중 일 전극이 타 전극을 동일 평면에서 감싸는 구조의 박막 트랜지스터를 도입한 평판 디스플레이 장치를 게시하고 있는 바, 이러한 구조의 박막 트랜지스터들간의 크로스 토크 발생 가능성을 더욱 최소화하기 위해, 도 11에 도시된 바와 같이, 제 1 박막 트랜지스터(850)와 제 2 박막 트랜지스터(810)가 더 멀리 떨어져 있도록 할 수 있다. 상기와 같은 구조를 취함으로써, 인접한 박막 트랜지스터들간의 크로스 토크 발생 가능성을 더욱 최소화할 수 있으며, 이를 통해 더욱 정확하고 선명한 상을 구현할 수 있다.
한편, 도 4 내지 도 11을 참조하면, 소스 전극 및 드레인 전극 중 일 전극이 타 전극을 동일 평면에서 감싸는 구조의 박막 트랜지스터는 종래의 박막 트랜지스터에 비해 차지하는 면적이 크기 때문에, 상기와 같은 구조의 박막 트랜지스터에 연결된 디스플레이 소자에서 발생된 광이 상기 박막 트랜지스터가 구비된 기판의 반대 방향으로 취출되는 전면 발광형일 경우에 그 효용성이 크다고 할 것이나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 배면 발광형 또는 양면 발광형에도 적용될 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 제 2 실시예 내지 제 8 실시예에 있어서, 디스플레이 소자로서 전계발광 소자가 구비되고, 상기 전계발광 소자에 전기적으로 연결되어 상기 전계 발광 소자를 구동시키는 것으로서 두 개의 박막 트랜지스터 및 커패시터가 구비된 구조를 예를 들어 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 전술한 바와 같이 디스플레이 소자로서 액정 소자가 구비될 수도 있으며, 그러한 경우에는 하나의 박막 트랜지스터와 하나의 커패시터, 또는 그 이상의 박막 트랜지스터들이 구비될 수도 있고, 커패시터 없이 두 개 또는 그 이상의 박막 트랜지스터들만이 구비될 수도 있는 등, 여러 변형예가 가능함은 물론이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 평판 디스플레이 장치에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 소스 전극 및 드레인 전극 중 일 전극이 타 전극을 동일 평면에서 감싸는 구조의 박막 트랜지스터를 구비한 평판 디스플레이 장치를 통해, 반도체층이 패터닝되지 않은 박막 트랜지스터들간의 크로스 토크를 방지할 수 있다.
둘째, 소스 전극 및 드레인 전극 중 일 전극이 타 전극을 동일 평면에서 감싸는 구조의 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 커패시터의 일 전극을 컨택홀들 및 보호막 상부에 걸쳐 구비된 배선으로 연결함에 있어서, 상기 배선에, 상기 커패시터의 일 전극에 연결되는 금속층이 구비되도록 함으로써, 상기 배선과 상기 커패시터의 일 전극과의 접촉을 확실히 할 수 있다.
셋째, 박막 트랜지스터의 드레인 전극이 소스 전극을 동일 평면에서 감싸는 구조를 취하도록 함으로써, 상기 드레인 전극과 커패시터의 일 전극과의 연결을 더욱 간단하고 확실하게 할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (26)

  1. 기판;
    상기 기판의 상부에 구비된 제 1 게이트 전극;
    상기 제 1 게이트 전극과 절연되는, 제 1 드레인 전극인 제 1 전극;
    상기 제 1 게이트 전극과 절연되고, 상기 제 1 전극을 동일 평면에서 감싸는, 제 1 소스 전극인 제 2 전극;
    상기 제 1 게이트 전극과 절연되고, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극에 접하는 반도체층;
    상기 제 1 전극에 전기적으로 연결된 화소 전극을 구비하는 디스플레이 소자;
    상기 제 1 게이트 전극에 연결되는 제 1 커패시터 전극;
    상기 제 2 전극에 연결되는 제 2 커패시터 전극;
    제 2 게이트 전극;
    상기 제 2 게이트 전극과 절연되는 제 3 전극;
    상기 제 2 게이트 전극과 절연되고, 상기 제 3 전극을 감싸는 제 4 전극; 및
    상기 제 2 게이트 전극과 절연되고, 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극에 접하는 반도체층;을 구비하고,
    상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극 중 어느 한 전극이 상기 제 1 게이트 전극에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 상기 제 1 게이트 전극의 상부에 구비 되는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 게이트 전극은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이의 영역에 대응되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 커패시터 전극과 상기 제 1 게이트 전극은 일체로 구비되며, 상기 제 2 커패시터 전극과 상기 제 2 전극은 일체로 구비되는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극은 상기 제 2 게이트 전극의 상부에 구비되는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 게이트 전극은 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극 사이의 영역에 대응되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제 3 전극이 제 2 드레인 전극이고, 상기 제 4 전극이 제 2 소스 전극이며, 상기 제 1 게이트 전극에 전기적으로 연결된 전극은 상기 제 3 전극인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1 게이트 전극, 상기 제 2 게이트 전극 및 상기 제 1 커패시터 전극을 덮도록 상기 기판의 전면에 게이트 절연막이 더 구비되고, 상기 제 1 전극 내지 상기 제 4 전극, 상기 제 2 커패시터 전극 및 상기 반도체층을 덮도록 상기 기판의 전면에 보호막이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 반도체층은 상기 제 1 전극 내지 상기 제 4 전극의 상부에 구비되고,
    상기 제 3 전극과 상기 제 1 커패시터 전극은,
    상기 제 3 전극의 일부가 노출되도록 상기 보호막 및 상기 반도체층에 구비된 제 1 컨택홀;
    상기 제 1 커패시터 전극의 일부가 노출되도록 상기 보호막, 상기 반도체층 및 상기 게이트 절연막에 구비된 제 2 컨택홀; 및
    상기 보호막 상부;에 걸쳐 구비된 배선으로 연결된 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 3 전극과 상기 제 1 커패시터 전극을 연결하는 배선은, 상기 게이트 절연막에 구비되는 제 2 컨택홀을 통해 상기 제 1 커패시터 전극에 연결되고 상기 게이트 절연막 상에 구비되며 상기 제 4 전극과 동일한 재료로 형성되는 금속층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 전극 내지 상기 제 4 전극은 상기 반도체층의 상부에 구비되고,
    상기 제 3 전극과 상기 제 1 커패시터 전극은,
    상기 제 3 전극의 일부가 노출되도록 상기 보호막에 구비된 제 1 컨택홀;
    상기 제 1 커패시터 전극의 일부가 노출되도록 상기 보호막, 상기 반도체층 및 상기 게이트 절연막에 구비된 제 2 컨택홀; 및
    상기 보호막 상부;에 걸쳐 구비된 배선으로 연결된 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제 3 전극과 상기 제 1 커패시터 전극을 연결하는 배선은, 상기 게이트 절연막 및 상기 반도체층에 구비되는 제 2 컨택홀을 통해 상기 제 1 커패시터 전극에 연결되고 상기 반도체층 상에 구비되며 상기 제 4 전극과 동일한 재료로 형성되는 금속층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  16. 제 12항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 상기 보호막 상에 구비되며,
    상기 제 3 전극과 상기 제 1 커패시터 전극을 연결하는 배선은 상기 화소 전극과 동일한 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 제 3 전극이 제 2 소스 전극이고, 상기 제 4 전극이 제 2 드레인 전극이며, 상기 제 1 게이트 전극에 전기적으로 연결된 전극은 상기 제 4 전극인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제 1 게이트 전극, 상기 제 2 게이트 전극, 상기 제 1 전극 내지 제 4 전극, 상기 제 1 커패시터 전극, 상기 제 2 커패시터 전극 및 상기 반도체층을 덮도록 상기 기판의 전면에 보호막을 더 구비하고, 상기 화소 전극은 상기 보호막 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  19. 기판;
    상기 기판의 상부에 구비된 제 1 게이트 전극;
    상기 제 1 게이트 전극과 절연되는, 제 1 드레인 전극인 제 1 전극;
    상기 제 1 게이트 전극과 절연되고, 상기 제 1 전극을 동일 평면에서 감싸는, 제 1 소스 전극인 제 2 전극;
    상기 제 1 게이트 전극과 절연되고, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극에 접하는 반도체층;
    상기 제 1 전극에 전기적으로 연결된 화소 전극을 구비하는 디스플레이 소자;
    제 2 게이트 전극;
    상기 제 2 게이트 전극과 절연되는 제 3 전극;
    상기 제 2 게이트 전극과 절연되고, 상기 제 3 전극을 감싸는 제 4 전극; 및
    상기 제 2 게이트 전극과 절연되고, 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극에 접하는 반도체층;을 더 구비하고,
    상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극 중 어느 한 전극이 상기 제 1 게이트 전극에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극은 상기 제 2 게이트 전극의 상부에 구비되는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 제 2 게이트 전극은 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극 사이의 영역에 대응되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  22. 제 19항에 있어서,
    상기 제 3 전극이 제 2 드레인 전극이고, 상기 제 4 전극이 제 2 소스 전극이며, 상기 제 1 게이트 전극에 전기적으로 연결된 전극은 상기 제 3 전극인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  23. 제 19항에 있어서,
    상기 제 3 전극이 제 2 소스 전극이고, 상기 제 4 전극이 제 2 드레인 전극 이며, 상기 제 1 게이트 전극에 전기적으로 연결된 전극은 상기 제 4 전극인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  24. 제 1항 내지 제 3항, 제 6항, 제 8항 내지 제 15항 및 제 17항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체층은 유기 반도체층인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  25. 제 1항 내지 제 3항, 제 6항, 제 8항 내지 제 15항 및 제 17항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이 소자에서 방출되는 광은 상기 기판의 반대 방향으로 출사되는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
  26. 제 1항 내지 제 3항, 제 6항, 제 8항 내지 제 15항 및 제 17항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이 소자는 전계발광 소자인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 장치.
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