KR102306600B1 - 박막 트랜지스터 기판 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치 - Google Patents
박막 트랜지스터 기판 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치 Download PDFInfo
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Abstract
유기 발광 표시 장치는 복수의 화소 영역을 갖는 기판 상에 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극, 및 산화물 반도체층를 포함하는 박막 트랜지스터를 포함하며, 상기 산화물 반도체층은 평면상에서 볼 때, 일단의 폭과 타단의 폭이 다르게 형성될 수 있다.
Description
본 발명은 박막 트랜지스터 기판 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로, 상세하게는 박막 트랜지스터의 특성이 향상된 박막 트랜지스터 기판 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
박막 트랜지스터는 액정 표시 장치 또는 유기 발광 표시 장치 등과 같은 평판 표시 장치에서 스위칭 소자로 사용된다. 박막 트랜지스터의 이동도(mobility) 또는 누설전류 등은 전하 운반자(캐리어)가 이동하는 경로인 채널층의 재질 및 상태에 크게 좌우된다.
현재 상용화되어 있는 표시장치의 경우, 박막 트랜지스터의 채널층은 대부분 비정질 실리콘층이다. 비정질 실리콘 박막트랜지스터는 저가의 비용으로 대형 기판에 균일하게 형성될 수 있는 장점이 있으나, 전하의 이동도가 낮은 단점이 있다.
이에, 비정질 실리콘층 보다 전하 이동도가 높아 구동 속도가 빠르며 박막 트랜지스터의 특성이 향상된 박막 트랜지스터가 연구되고 있다.
본 발명의 목적은 균일도가 향상된 박막 트랜지스터 기판 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 소스 전극, 상기 소스 전극과 이격되어 배치된 드레인 전극, 상기 소스 전극과 중첩되는 소스 영역, 상기 드레인 전극과 중첩되는 드레인 영역, 및 상기 소스 영역과 상기 드레인 전극 사이에 제공된 채널 영역을 포함하는 산화물 반도체층, 및 상기 산화물 반도체층과 절연되게 배치되는 게이트 전극을 포함하며,상기 산화물 반도체층은 평면상에서 볼 때, 일단의 제1 폭과 타단의 제2 폭이 다른 것을 특징으로 하고,상기 드레인 영역의 폭은 상기 채널 영역으로부터 상기 타단으로 갈수록 일정하게 증가하고,상기 산화물 반도체층의 상기 소스 영역은 상기 채널 영역으로부터 돌출된 복수의 가지부들을 포함할 수 있다.
상기 산화물 반도체층은 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn), 주석(Sn) 중에서 적어도 하나의 원소를 포함하는 산화물을 포함할 수 있다.
상기 산화물 반도체층의 일단은 상기 소스 영역에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 산화물 반도체층의 타단은 상기 드레인 영역에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 폭은 상기 제2 폭보다 작은 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 산화물 반도체층의 폭은 상기 소스 영역에서 상기 드레인 영역으로 갈수록 커지는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 산화물 반도체층의 상기 채널 영역은 일정한 폭을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 산화물 반도체층의 상기 채널 영역 상에 배치되며, 상기 산화물 반도체층과 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 사이에 배치되는 에치 스톱퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 에치 스톱퍼는 절연물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 박막 트랜지스터에 흐르는 전류의 양을 조절하여 박막 트랜지스터의 특성이 개선된 박막 트랜지스터 기판을 제공하며, 표시 품질이 향상된 유기 발광 표기 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 화소의 평면도이다.
도 3은 도 2의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 4는 박막 트랜지스터를 확대 도시한 평면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 산화물 반도체층을 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명과 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도이다.
도 9는 본 발명과 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 화소의 평면도이다.
도 3은 도 2의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 4는 박막 트랜지스터를 확대 도시한 평면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 산화물 반도체층을 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명과 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도이다.
도 9는 본 발명과 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 평면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 회로도이고, 도 2는 도 1에 도시된 화소의 평면도이며, 도 3은 도 2의 I-I'선에 따른 단면도이다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 영상을 제공하는 적어도 하나의 화소(PXL)를 포함한다. 상기 화소(PXL)는 화소 영역(PA) 내에 제공된다. 상기 화소(PXL)는 복수 개 제공되어 매트릭스 형태로 배열될 수 있으나, 본 실시예에서는 설명의 편의상 하나의 화소(PXL)만 도시하였다. 여기서, 상기 각 화소(PXL)는 직사각형 모양을 갖는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 또한, 상기 화소들(PXL)은 서로 다른 면적을 가지도록 제공될 수 있다.
상기 화소(PXL)는 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 및 구동 전압 라인(DVL)으로 이루어진 배선부와, 상기 배선부에 연결된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 연결된 유기 발광 소자(EL), 및 커패시터(Cst)를 포함한다.
상기 게이트 라인(GL)은 일 방향으로 연장된다. 상기 데이터 라인(DL)은 상기 게이트 라인(GL)과 교차하는 타 방향으로 연장된다. 상기 구동 전압 라인(DVL)은 상기 데이터 라인(DL)과 실질적으로 동일한 방향으로 연장된다. 상기 게이트 라인(GL)은 상기 박막 트랜지스터에 주사 신호를 전달하고, 상기 데이터 라인(DL)은 상기 박막 트랜지스터에 데이터 신호를 전달하며, 상기 구동 전압 라인(DVL)은 상기 박막 트랜지스터에 구동 전압을 제공한다.
상기 박막 트랜지스터는 상기 유기 발광 소자를 제어하기 위한 구동 박막 트랜지스터(TR2)와, 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)를 스위칭 하는 스위칭 박막 트랜지스터(TR1)를 포함할 수 있다. 본 발명이 일 실시예에서는 한 화소(PXL)가 두 개의 박막 트랜지스터(TR1, TR2)를 포함하는 것을 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 화소(PXL)에 하나의 박막 트랜지스터와 커패시터, 또는 하나의 화소(PXL)에 셋 이상의 박막 트랜지스터와 둘 이상의 커패시터를 구비할 수 있다.
상기 스위칭 박막 트랜지스터(TR1)는 제1 게이트 전극(GE1)과 제1 소스 전극(SE1), 및 제1 드레인 전극(DE1)을 포함한다. 상기 제1 게이트 전극(GE1)은 상기 게이트 라인(GL)에 연결되며, 상기 제1 소스 전극(SE1)은 상기 데이터 라인(DL)에 연결된다. 상기 제1 드레인 전극(DE1)은 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극(즉, 제2 게이트 전극(GE2))에 연결된다. 상기 스위칭 박막 트랜지스터(TR1)는 상기 게이트 라인(GL)에 인가되는 주사 신호에 따라 상기 데이터 라인(DL)에 인가되는 데이터 신호를 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)에 전달한다.
상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)는 제2 게이트 전극(GE2)과, 제2 소스 전극(SE2) 및 제2 드레인 전극(DE2)을 포함한다. 상기 제2 게이트 전극(GE2)은 상기 스위칭 박막 트랜지스터(TR1)에 연결되고 상기 제2 소스 전극(SE2)은 상기 구동 전압 라인(DVL)에 연결되며, 상기 제2 드레인 전극(DE2)은 상기 유기 발광 소자(EL)에 연결된다.
상기 유기 발광 소자(EL)는 발광층(EML)과, 상기 발광층(EML)을 사이에 두고 서로 대향하는 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2)을 포함한다. 상기 제1 전극(EL1)은 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 드레인 전극(DE2)과 연결된다. 상기 제2 전극(EL2)에는 공통 전압이 인가되며, 상기 발광층(EML)은 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 출력 신호에 따라 발광함으로써 영상을 표시한다.
상기 커패시터(Cst)는 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 상기 제2 게이트 전극(GE2)과 상기 제2 소스 전극(SE2) 사이에 연결되며, 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 상기 제2 게이트 전극(GE2)에 입력되는 데이터 신호를 충전하고 유지한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 적층 순서에 따라 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 있어서 기판(SUB)은 이후 화소들(PXL)이 제공되는 화소 영역들(PA)을 포함한다. 상기 기판(SUB)은 유리, 플라스틱, 수정 등으로 이루어진 절연성 기판일 수 있다.
상기 기판(SUB) 상에는 상기 게이트 라인(GL)과 연결된 제1 게이트 전극(GE1)과 제2 게이트 전극(GE2)이 제공된다.
상기 제1 게이트 전극(GE1) 및 상기 제2 게이트 전극(GE2)은 도전성 물질, 예컨대 금속 및/또는 금속 산화물으로 이루어질 수 있다. 상기 제1 게이트 전극(GE1) 및 상기 제2 게이트 전극(GE2)은 단일 금속 또는 단일 금속 산화물로 형성될 수도 있으나, 두 종 이상의 금속 및/또는 금속 산화물, 또는 두 종 이상 금속의 합금 등으로 이루어질 수 있다. 또한 상기 제1 게이트 전극(GE1) 및 상기 제2 게이트 전극(GE2)은 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 게이트 전극(GE1) 및 상기 제2 게이트 전극(GE2)는 구리막과, 상기 구리막의 상부 또는 하부에 제공된 금속 산화물막으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 금속 산화물막은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide), 갈륨 아연 산화물(gallium zinc oxide), 아연 알루미늄 산화물(zinc aluminum oxide) 등을 포함할 수 있다.
상기 제1 게이트 전극(GE1) 및 상기 제2 게이트 전극(GE2) 상에는 상기 제1 게이트 전극(GE1) 및 상기 제2 게이트 전극(GE2)을 덮도록 게이트 절연막(GI)이 제공된다. 상기 게이트 절연막(GI)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 등으로 형성될 수 있다.
상기 제1 게이트 전극(GE1) 및 상기 제2 게이트 전극(GE2) 상에는 상기 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 제1 산화물 반도체층(SM1)과 제2 산화물 반도체층(SM2)이 각각 제공된다.
상기 제1 산화물 반도체층(SM1)과 상기 제2 산화물 반도체층(SM2)은 반도체 소재로 형성되며, 각각 스위칭 박막 트랜지스터(TR1)와 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 활성층으로 동작한다. 상기 제1 산화물 반도체층(SM1)과 제2 산화물 반도체층(SM2)은 각각 후술할 소스 전극(SE)과 중첩되는 소스 영역(SA), 후술할 드레인 전극(DE)과 중첩되는 드레인 영역(DA), 및 상기 소스 영역(SA)과 상기 드레인 영역(DA) 사이에 제공된 채널 영역(CA)을 포함한다.
상기 제1 산화물 반도체층(SM1)과 상기 제2 산화물 반도체층(SM2)은 산화물 반도체로 이루어질 수 있다. 상기 산화물 반도체는 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn), 주석(Sn) 중에서 적어도 하나의 원소를 포함하는 산화물로 이루질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 산화물 반도체층(SM1) 및 상기 제2 산화물 반도체층(SM2)은 아연 산화물(Zinc Oxide), 주석 산화물(TinOxide), 인듐 산화물(Indume oxide), 인듐-아연 산화물(In-Zn Oxide), 인듐-주석 산화물(In-Sn Oxide), 인듐-갈륨-아연 산화물(In-Ga-Zn Oxide), 인듐-아연-주석 산화물(In-Zn-Sn Oxide), 인듐-갈륨-아연-주석 산화물(In-Ga-Zn-Sn Oxide) 등과 같은 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
상기 제1 산화물 반도체층(SM1)과 상기 제2 산화물 반도체층(SM2)은 평면상에서 볼 때, 일단의 폭과 타단의 폭이 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 산화물 반도체층(SM1)과 상기 제2 산화물 반도체층(SM2)은 일단에서 타단으로 갈수록 폭이 넓어질 수 있다.
상기 제1 산화물 반도체층(SM1)과 상기 제2 산화물 반도체층(SM2)의 상기 채널 영역(CA) 상에는 절연물질로 형성된 에치 스톱퍼(ES)가 제공될 수 있다.
상기 제1 산화물 반도체층(SM1) 상에는 상기 에치 스톱퍼(ES)를 사이에 두고 각각 제1 소스 전극(SE1)과 상기 제1 소스 전극(SE1)에서 이격되어 있는 제1 드레인 전극(DE1)이 제공된다.
상기 제2 산화물 반도체층(SM2) 상에는 상기 에치 스톱퍼(ES)를 사이에 두고 각각 제2 소스 전극(SE2)과 상기 제2 소스 전극(SE2)에서 이격되어 있는 제2 드레인 전극(DE2)이 제공된다.
상기 제1 소스 전극(SE1)과 상기 제1 드레인 전극(DE1), 상기 제2 소스 전극(SE2)과 상기 제2 드레인 전극(DE2), 및 상기 게이트 절연막(GI) 상에는 컬러 필터들(CF)이 제공된다.
상기 컬러 필터들(CF)은 각 화소 영역(PA)에 일대일 대응하여 제공된다. 상기 컬러 필터들(CF)은 서로 다른 복수의 컬러들을 나타내는 컬러 필터들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 컬러 필터들(CF)은 서로 다른 컬러를 나타내는 제1 컬러 필터, 제2 컬러 필터, 및 제3 컬러 필터를 포함할 수 있다. 상기 제1 컬러 필터, 상기 제2 컬러 필터, 및 상기 제3 컬러 필터는 각각 적색, 녹색, 및 청색을 나타내는 적색 컬러 필터(R_CF), 녹색 컬러 필터(G_CF), 및 청색 컬러 필터(B_CF)일 수 있다. 또는 상기 컬러 필터들(CF)은 상기한 컬러들 이외의 컬러, 예를 들어, 시안, 마젠타, 옐로우, 화이트 등을 나타내는 컬러 필터들을 더 포함할 수 있다.
도 3에서는 일 예로서 서로 인접한 두 화소 영역(PA)에 녹색 컬러 필터(G_CF)와 청색 컬러 필터(B_CF)가 제공된 것을 도시하였다.
상기 컬러 필터들(CF) 상에는 패시베이션막(PSV)이 제공된다. 상기 패시베이션막(PSV)은 무기 절연물질, 예를 들어 실리콘 질화물이나 실리콘 산화물 등을 포함할 수 있다.
상기 패시베이션막(PSV)은 상기 스위칭 박막 트랜지스터(TR1) 및 구동 박막 트랜지스터(TR2)를 보호하는 보호막의 역할을 할 수도 있고, 상기 컬러 필터들(CF)의 상면을 평탄화시키는 평탄화막의 역할을 할 수도 있다.
상기 패시베이션막(PSV) 상에는 유기 발광 소자의 애노드로서 제1 전극(EL1)이 제공된다. 상기 제1 전극(EL1)은 상기 패시베이션막(PSV)에 형성된 콘택홀을 통해 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 드레인 전극(DE2)에 연결된다. 여기서, 상기 제1 전극(EL1)은 캐소드로 사용될 수 있으나, 이하 실시예에서는 애노드인 경우를 일 예로서 설명한다.
상기 제1 전극(EL1)은, 높은 일함수를 갖는 물질로 형성될 수 있으며, 상기 도면에 있어서 상기 기판(SUB)의 하부 방향으로 영상을 제공하고자 하는 경우, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등의 투명 도전성막으로 형성될 수 있다.
상기 제1 전극(EL1) 등이 형성된 기판(SUB) 상에는 상기 각 화소(PXL)에 대응하도록 상기 화소 영역(PA)을 구획하는 화소 정의막(PDL)이 제공된다. 상기 화소 정의막(PDL)은 상기 제1 전극(EL1)의 상면을 노출하며 상기 화소(PXL)의 둘레를 따라 상기 기판(SUB)으로부터 돌출된다.
상기 화소 정의막(PDL)에 의해 둘러싸인 화소 영역(PA)에는 발광층(EML)이 제공되며, 상기 발광층(EML) 상에는 제2 전극(EL2)이 제공된다.
상기 발광층(EML)은 백색광을 방출한다. 상기 발광층(EML)은 호스트 및 도펀트를 포함하는 다양한 발광 물질을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 도펀트의 경우 형광 도펀트 및 인광 도펀트를 모두 사용할 수 있다. 예를 들어, 호스트로서는 Alq3C CBP(4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐), 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(ADN), 또는 DSA(디스티릴아릴렌) 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 전극(EL2)은 낮은 일함수를 갖는 물질, 예를 들어, 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 구체적인 예로서는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등이 있다.
여기서, 상기 제1 전극(EL1)과 상기 발광층(EML) 사이에는 정공 주입층(HIL)(hole injection layer)과 정공 수송층(HTL)(hole transport layer)이 제공될 수 있으며, 상기 발광층(EML)과 상기 제2 전극(EL2) 사이에는 전자 주입층(EIL)(electron injection layer) 및 전자 수송층(ETL)(electron transport layer)이 제공될 수 있다. 여기서, 상기 제1 전극(EL1)이 애노드인 경우 상기 하부 공통층, 상기 상부 공통층, 및 상기 발광층(EML)은 상기 제1 전극(EL1) 상에 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 발광층(EML), 전자 수송층(ETL), 및 전자 주입층(EIL), 제2 전극(EL2)의 순으로 순차적으로 적층된다.
상기 제2 전극(EL2) 상에는 상기 제2 전극(EL2)을 커버하는 봉지막(SL)이 제공된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 제1 산화물 반도체층 및 제2 산화물 반도체층(이하, 산화물 반도체층)에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 박막 트랜지스터를 확대 도시한 평면도이다.
도 4를 참조하면, 평면상에서 볼 때, 게이트 전극(GE)과 중첩되게 배치된 산화물 반도체층(SM)은 소스 전극(SE)과 중첩되는 소스 영역(SA), 드레인 전극(DE)과 중첩되는 드레인 영역(DA), 및 상기 소스 영역(SA)과 상기 드레인 영역(DA) 사이에 제공된 채널 영역(CA)을 포함한다.
상기 산화물 반도체층(SM)은 평면상에서 볼 때, 일단의 폭과 타단의 폭이 다를 수 있다. 여기서, 상기 폭은 상기 산화물 반도체층(SM)이 일 방향으로 연장되어 형성된 길이 방향에 대해 수직한 방향의 길이 일 수 있다.
상기 산화물 반도체층(SM)의 상기 소스 영역(SA)의 폭은 제1 폭(W1), 상기 산화물 반도체층(SM)의 상기 드레인 영역(DA)은 제2 폭(W2)을 갖는다. 상기 산화물 반도체층(SM)의 상기 제1 폭(W1)은 상기 제2 폭(W2) 보다 작을 수 있다.
상기 채널 영역(CA)은 상기 소스 영역(SA)에 인접한 부분의 폭과 상기 드레인 영역(DA)에 인접한 부분의 폭이 다를 수 있다. 여기서, 상기 채널 영역(CA)은 상기 소스 영역(SA)에 인접한 부분의 폭은 상기 드레인 영역(DA)에 인접한 부분의 폭보다 더 작다. 상기 산화물 반도체층(SM)의 폭은 상기 채널 영역(CA)에서 상기 드레인 영역(DA)으로 갈수록 점차적으로 넓어지는 형상일 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 산화물 반도체층(SM)의 상기 소스 영역(SA)의 폭을 상기 드레인 영역(DA)의 폭에 비해 작게 형성을 함에 따라, 상기 채널 영역(CA)에 흐르는 포화 전류(saturation current, Idast)의 양을 조절할 수 있다. 즉, 구동 전압에 따라 상기 채널 영역(CA)에 흐르는 포화 전류의 양은 상기 산화물 반도체층(SM)의 폭에 비례한다. 이에 반해, 상기 포화 전류의 양은 채널 길이(Channel Length)에 반비례한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 상기 산화물 반도체층(SM)은 채널 길이(L)와 폭(W)의 비율(W/L) 변화를 제거함으로써, 상기 채널 영역(CA)에 흐르는 상기 포화 전류의 양을 균일하게 유지할 수 있다.
또한, 상기 제1 폭(W1)을 상기 제2 폭(W2) 보다 작게 형성함으로써, 상기 드레인 영역(DA)에서 상기 소스 영역(SA)으로 흐르는 전류 유입을 제한하여, 상기 박막 트랜지스터(TR)의 특성을 향상시킬 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 산화물 반도체층을 도시한 평면도이다.
이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 산화물 반도체층의 형상을 설명한다.
도 5를 참조하면, 산화물 반도체층(SM)은 일단의 제1 폭(W1)에서 타단의 제2 폭(W2)까지 연속적으로 넓어지는 형상일 수 있다.
도 6을 참조하면, 산화물 반도체층(SM)은 평면상에서 볼 때, 일단의 제1 폭(W1)에서 타단의 제2 폭(W2)까지 점차적으로 확대되는데 있어서, 단차부를 가질 수 있다.
도 7을 참조하면, 산화물 반도체층(SM)은 소스 영역(SA), 드레인 영역(DA), 및 상기 소스 영역(SA)과 상기 드레인 영역(DA) 사이의 채널 영역(CA)을 포함한다. 상기 채널 영역(CA)과 상기 드레인 영역(DA)의 경계부분은 평면상에서 볼 때, 단차를 가지며 상기 채널 영역(CA)의 폭보다 상기 드레인 영역(DA)의 폭이 더 넓어지는 형상일 수 있다.
또한, 상기 소스 영역(SA)은 상기 채널 영역(CA)에서 분지되어 세 가닥으로 이루어진 형상을 갖는다. 상기 세 가닥으로 이루어진 소스 영역(SA)의 제1 폭(W1)은 상기 드레인 영역(DA)의 제2 폭(W2)보다 작다. 여기서, 상기 소스 영역(SA)은 세 가닥으로 이루어진 형상으로 하였으나, 이에 한정되지 않으며, 이는 두 가닥 이상으로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 에치 스톱퍼를 갖는 바텀 게이트형 박막 트랜지스터를 포함하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 구조를 갖는 박막 트랜지스터에 쓰일 수 있다.
도 8은 본 발명과 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도이다.
도 9는 본 발명과 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 평면도이다.
이하에서는, 도 8 및 도 9를 참조하여, 코플레이너(coplanar) 구조를 갖는 박막 트랜지스터를 포함하는 유기 발광 표시 장치를 적층 순서에 따라 설명한다
본 발명과 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 있어서, 설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시예와 다른 점을 위주로 설명하며, 생략된 부분은 본 발명의 일 실시예에 따른다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명과 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 표시 소자(미도시)가 배치되는 기판(SUB) 및 상기 표시 소자(미도시)에 구동 신호를 제공하는 박막 트랜지스터(TR)를 포함한다. 상기 기판(SUB)은 유리, 플라스틱, 수정 등으로 이루어진 절연성 기판일 수 있다.
상기 기판(SUB) 상에는 버퍼층(BFL)이 형성된다. 상기 버퍼층(BFL)은 상기 박막 트랜지스터(TR)에 불순물이 확산되는 것을 막는다. 상기 버퍼층(BFL)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 등으로 형성될 수 있으며, 상기 기판(SUB)의 재료 및 공정 조건에 따라 생략될 수도 있다.
상기 버퍼층(BFL) 상에는 산화물 반도체층(SM)이 제공된다. 상기 산화물 반도체층(SM)은 후술할 소스 전극(SE)과 중첩되는 소스 영역(SA), 후술할 드레인 전극(DE)과 중첩되는 드레인 영역(DA), 및 상기 소스 영역(SA)과 상기 드레인 영역(DA) 사이에 제공된 채널 영역(CA)을 포함한다.
상기 산화물 반도체층(SM)은 산화물 반도체로 이루어질 수 있다. 상기 산화물 반도체는 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn), 주석(Sn) 중에서 적어도 하나의 원소를 포함하는 산화물로 이루질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 산화물 반도체층(SM1) 및 상기 제2 산화물 반도체층(SM2)은 아연 산화물(Zinc Oxide), 주석 산화물(TinOxide), 인듐 산화물(Indume oxide), 인듐-아연 산화물(In-Zn Oxide), 인듐-주석 산화물(In-Sn Oxide), 인듐-갈륨-아연 산화물(In-Ga-Zn Oxide), 인듐-아연-주석 산화물(In-Zn-Sn Oxide), 인듐-갈륨-아연-주석 산화물(In-Ga-Zn-Sn Oxide) 등과 같은 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
상기 산화물 반도체층(SM)은 평면상에서 볼 때, 일단의 폭과 타단의 폭이 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 산화물 반도체층(SM)은 일단에서 타단으로 갈수록 폭이 넓어질 수 있다.
상기 산화물 반도체층(SM)의 상기 채널 영역(CA) 상에는 게이트 절연막(GI) 및 상기 게이트 절연막(GI) 상에 배치되는 게이트 전극(GE)이 제공된다.
상기 산화물 반도체층(SM) 및 상기 게이트 전극(GE) 상에는 상기 산화물 반도체층(SM) 및 상기 게이트 전극(GE)을 덮도록 패시베이션막(PSV)이 제공된다.
상기 패시베이션막(PSV) 상에는 상기 패시베이션막(PSV)을 관통하여 상기 산화물 반도체층(SM)의 상기 소스 영역(SA)에 연결되는 소스 전극(SE), 및 상기 패시베이션막(PSV)을 관통하여 상기 산화물 반도체층(SM)의 상기 드레인 영역(DA)에 연결되는 드레인 전극(DE)이 제공된다.
다시 도 9를 참조하면, 상기 산화물 반도체층(SM)은 평면상에서 볼 때, 일단의 폭과 타단의 폭이 다를 수 있다. 여기서, 상기 폭은 상기 산화물 반도체층(SM)이 일 방향으로 연장되어 형성된 길이 방향에 대해 수직한 방향의 길이 일 수 있다.
상기 산화물 반도체층(SM)의 상기 소스 영역(SA)은 제1 폭(W1)을 가지며, 상기 산화물 반도체층(SM)의 상기 드레인 영역(DA)은 제2 폭(W2)을 갖는다. 상기 산화물 반도체층(SM)의 상기 제1 폭(W1)은 상기 제2 폭(W2) 보다 작을 수 있다.
상기 채널 영역(CA)은 상기 소스 영역(SA)에 인접한 부분의 폭과 상기 드레인 영역(DA)에 인접한 부분의 폭이 다를 수 있다. 여기서, 상기 채널 영역(CA)은 상기 소스 영역(SA)에 인접한 부분의 폭은 상기 드레인 영역(DA)에 인접한 부분의 폭보다 더 작다. 상기 산화물 반도체층(SM)의 폭은 상기 채널 영역(CA)에서 상기 드레인 영역(DA)으로 갈수록 점차적으로 넓어지는 형상일 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 산화물 반도체층(SM)의 상기 소스 영역(SA)의 폭을 상기 드레인 영역(DA)의 폭에 비해 작게 형성을 함에 따라, 상기 채널 영역(CA)에 흐르는 포화 전류(saturation current, Idast)의 양을 조절할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 에치 스톱퍼를 갖는 바텀 게이트형 박막 트랜지스터 구조 및, 탑 게이트형 코플레이너 구조를 도시하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, BCE(back channel etch)형 박막 트랜지스터 구조, 탑 게이트형 박막 트랜지스터 구조 등에 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 유기 발광 표시 장치를 예로서 제시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 종류의 표시 장치, 예를 들어, 액정 표시 장치, 전기 영동 표시 장치, 전자 습윤 표시 장치 등에도 사용될 수 있음은 물론이다. 상기 전기 영동 표시 장치는 전기 영동 현상을 이용한 것으로, 영상 표시층에 대응하는 전기 영동층을 포함한다. 상기 전자 습윤 표시 장치는 두 유체 간의 젖음 현상을 이용한 것으로, 영상 표시층에 대응하는 전기습윤층을 포함한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
예를 들어, 본 발명의 각 실시예는 서로 다른 구조를 갖도록 제시되었으나, 각 구성 요소 중 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 구성 요소들이 서로 조합되거나 치환된 형태를 가질 수 있음은 물론이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
SM : 산화물 반도체층 SA : 소스 영역
DA : 드레인 영역 CA : 채널 영역
W1 : 제1 폭 W2 : 제2 폭
TR1 : 스위칭 박막 트랜지스터 TR2 : 구동 박막 트랜지스터
EML : 발광층 EL1 : 제1 전극
EL2 : 제2 전극 GE : 게이트 전극
PSV: 패시베이션막 BFL : 버퍼층
DA : 드레인 영역 CA : 채널 영역
W1 : 제1 폭 W2 : 제2 폭
TR1 : 스위칭 박막 트랜지스터 TR2 : 구동 박막 트랜지스터
EML : 발광층 EL1 : 제1 전극
EL2 : 제2 전극 GE : 게이트 전극
PSV: 패시베이션막 BFL : 버퍼층
Claims (9)
- 표시 소자; 및
상기 표시 소자에 구동 신호를 제공하는 박막 트랜지스터;를 포함하고,
상기 박막 트랜지스터는,
소스 전극;
상기 소스 전극과 제1 방향으로 이격되어 배치된 드레인 전극;
상기 소스 전극과 중첩되는 소스 영역, 상기 드레인 전극과 중첩되는 드레인 영역, 및 상기 소스 영역과 상기 드레인 전극 사이에 제공된 채널 영역을 포함하는 산화물 반도체층; 및
상기 산화물 반도체층과 절연되게 배치되는 게이트 전극을 포함하며,
상기 산화물 반도체층은 평면상에서 볼 때, 일단의 제1 폭과 타단의 제2 폭이 다른 것을 특징으로 하고,
상기 드레인 영역의 폭은 상기 채널 영역으로부터 상기 타단으로 갈수록 일정하게 증가하고,
상기 산화물 반도체층의 상기 소스 영역은 상기 채널 영역으로부터 상기 제1 방향으로 돌출된 복수의 가지부들을 포함하고,
평면 상에서 보았을 때, 상기 복수의 가지부들은 상기 소스 전극과 중첩하는 유기 발광 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 산화물 반도체층은 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn), 주석(Sn) 중에서 적어도 하나의 원소를 포함하는 산화물을 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 산화물 반도체층의 일단은 상기 소스 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치. - 제3 항에 있어서,
상기 산화물 반도체층의 타단은 상기 드레인 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치. - 제4 항에 있어서,
상기 제1 폭은 상기 제2 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치. - 제5 항에 있어서,
상기 산화물 반도체층의 폭은 상기 소스 영역에서 상기 드레인 영역으로 갈수록 커지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치. - 제2 항에 있어서,
상기 산화물 반도체층의 상기 채널 영역은 일정한 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 박막 트랜지스터는 상기 산화물 반도체층의 상기 채널 영역 상에 배치되며, 상기 산화물 반도체층과 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 사이에 배치되는 에치 스톱퍼를 더 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제8 항에 있어서,
상기 에치 스톱퍼는 절연물질로 형성된 유기 발광 표시 장치.
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-
2020
- 2020-11-19 KR KR1020200155769A patent/KR102306600B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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