KR102462527B1 - 컬러 필터를 가지는 표시 장치용 기판과 그를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저소비전력 및 대면적화를 구현할 수 있는, 컬러 필터를 가지는 표시 장치용 기판과 그를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 컬러 필터를 가지는 표시 장치용 기판은 서로 이격되어 배치되는 제1 및 제2 박막트랜지스터와, 제1 및 제2 박막트랜지스터 사이에 배치되는 컬러 필터를 구비한다. 본 발명의 제1 박막트랜지스터는 산화물 반도체층을 가지며, 제2 박막트랜지스터는 다결정 반도체층을 가지며, 컬러 필터는 제2 박막트랜지스터의 다결정 반도체층 보다 상부에 위치한다.

Description

컬러 필터를 가지는 표시 장치용 기판과 그를 포함하는 표시 장치{SUBSTRATE FOR DISPLAY HAVING COLOR FILTER AND DISPLAY INCLUDING THE SAME}
본 발명은 컬러 필터를 가지는 표시 장치용 기판과 그를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 특히 저소비전력 및 대면적화를 구현할 수 있는, 컬러 필터를 가지는 표시 장치용 기판과 그를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
다양한 정보를 화면으로 구현해 주는 영상 표시 장치는 정보 통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가볍고 휴대가 가능하면서도 고성능의 방향으로 발전하고 있다. 이에 음극선관(CRT)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 평판 표시 장치가 각광받고 있다.
이러한 평판표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display Device: OLED), 그리고 전기영동 표시장치(Electrophoretic Display Device:ED) 등이 있다.
이러한 평판 표시 장치는 화소들에 박막트랜지스터가 형성된다. 이러한 표시 장치를 휴대용 기기에 적용하기 위해서는 저소비전력이 요구되고 있다. 그러나, 현재까지 개발된 표시 장치에 관련된 기술로는 저소비전력을 구현하는 데 어려움이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 저소비전력 및 대면적화를 구현할 수 있는, 컬러 필터를 가지는 표시 장치용 기판과 그를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 컬러 필터를 가지는 표시 장치용 기판은 산화물 반도체층을 가지는 제1 박막트랜지스터와, 다결정 반도체층을 가지는 제2 박막트랜지스터 사이에 컬러 필터를 배치하며, 그 컬러 필터는 다결정 반도체층보다 상부에 위치한다.
본 발명은 표시 영역에 위치하는 박막트랜지스터를 산화물 반도체층을 가지는 박막트랜지스터로 적용함으로써 저소비전력 및 저전압화 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본원 발명은 비표시 영역에 위치하는 게이트 구동부 및 멀티플렉서를 다결정 반도체층을 가지는 박막트랜지스터로 적용함으로써 구동 집적 회로 수를 저감하고 베젤 영역을 줄일 수 있다. 뿐만 아니라, 본원 발명은 고온 분위기에서 이루어지는 다결정 반도체층의 활성화 및 수소화 공정 후 컬러 필터를 형성하므로, 고온에 의한 컬러 필터의 손상 및 박막트랜지스터의 열화를 방지할 수 있어 신뢰성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 컬러 필터를 가지는 표시 장치용 기판을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 게이트 전극의 다른 실시 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 컬러 필터를 가지는 표시 장치용 기판을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 컬러 필터를 가지는 표시 장치용 기판을 포함하는 표시 장치를 나타내는 블럭도이다.
도 5는 도 1에 도시된 제1 및 제2 박막트랜지스터와 컬러 필터를 가지는 유기 발광 다이오드 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 3에 도시된 제1 및 제2 박막트랜지스터와 컬러 필터를 가지는 유기 발광 다이오드 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 3에 도시된 제1 및 제2 박막트랜지스터와 컬러 필터를 가지는 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 컬러 필터를 가지는 표시 장치용 기판을 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 컬러 필터를 가지는 표시 장치용 기판은 제1 및 제2 박막트랜지스터(100,150)와, 컬러 필터(152)를 구비한다.
버텀 게이트 구조의 제1 박막트랜지스터(100)는 제1 게이트 전극(106)과, 산화물 반도체층(104)과, 제1 소스 전극(108)과, 제1 드레인 전극(110)을 구비한다.
제1 게이트 전극(106)은 도 1에 도시된 바와 같이 층간 절연막(114) 상에 형성되며, 제2 게이트 절연막(116)을 사이에 두고 산화물 반도체층(104)과 중첩된다. 이 경우, 제1 게이트 전극(106)은 산화물 반도체층(104)과 제2 게이트 절연막(116)만을 사이에 두고 중첩되므로 제1 박막트랜지스터(100)의 온/오프 특성이 향상된다.
이외에도, 제1 게이트 전극(106)은 도 2에 도시된 바와 같이 제1 게이트 절연막(112) 상에 형성되며, 층간 절연막(114) 및 제2 게이트 절연막(116)을 사이에 두고 산화물 반도체층(104)과 중첩될 수도 있다. 이 경우, 제1 게이트 전극(106)은 제2 게이트 전극(156)과 동일 평면인 제1 게이트 절연막(112) 상에 동일 재질로 형성된다. 이에 따라, 제1 및 제2 게이트 전극(106,156)은 동일 마스크 공정으로 형성 가능하므로 마스크 공정을 저감할 수 있다.
산화물 반도체층(104)은 제2 게이트 절연막(116) 상에 제1 게이트 전극(106)과 중첩되게 형성되어 제1 소스 및 제1 드레인 전극(108,110) 사이에 채널을 형성한다. 이 산화물 반도체층(104)은 Zn, Cd, Ga, In, Sn, Hf, Zr 중 선택된 적어도 하나 이상의 금속을 포함하는 산화물로 형성된다. 이러한 산화물 반도체층(104)을 포함하는 제1 박막 트랜지스터(100)는 다결정 반도체층(154)을 포함하는 제2 박막 트랜지스터(150)보다 높은 전하 이동도 및 낮은 누설 전류 특성의 장점을 가지므로 온(On) 시간이 짧고 오프(Off) 시간을 길게 유지하는 스위칭 박막트랜지스터에 적용하는 것이 바람직하다. 이러한 산화물 반도체층(104)은 소자의 안정성을 효과적으로 확보할 수 있도록 제1 게이트 전극(106)보다 상부에 위치하는 것이 바람직하다.
제1 소스 및 제1 드레인 전극(108,110)은 제2 게이트 절연막(112) 상에 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 소스 및 제1 드레인 전극(108,110)은 산화물 반도체층(104)의 채널을 사이에 두고 서로 마주보도록 형성된다. 한편, 제1 소스 및 제1 드레인 전극(108,110) 사이로 노출되는 산화물 반도체층(104) 상에는 에치 스토퍼(도시하지 않음)가 형성될 수도 있다. 이 에치 스토퍼는 제1 소스 및 제1 드레인 전극(108,110) 사이로 노출되는 산화물 반도체층(104)이 산소 및 수분 등에 영향을 받지 않도록 하여 산화물 반도체층(104)의 손상을 방지한다.
탑 게이트 구조의 제2 박막트랜지스터(150)는 제1 박막트랜지스터(100)와 이격되도록 기판(101) 상에 배치된다. 이러한 제2 박막트랜지스터(150)는 다결정 반도체층(154)과, 제2 게이트 전극(156)과, 제2 소스 전극(158)과, 제2 드레인 전극(160)을 구비한다.
다결정 반도체층(154)은 기판(101)을 덮는 버퍼층(102) 상에 형성된다. 이러한 다결정 반도체층(154)은 채널 영역(154C), 소스 영역(154S) 및 드레인 영역(154D)를 구비한다. 채널 영역(154C)은 제1 게이트 절연막(112)을 사이에 두고 제2 게이트 전극(156)과 중첩되어 제2 소스 및 제2 드레인 전극(158,160) 사이의 채널을 형성한다. 소스 영역(154S)은 제2 소스 전극(158)과 소스 컨택홀(164S)을 통해 전기적으로 접속된다. 드레인 영역(154D)은 제2 드레인 전극(160)과 드레인 컨택홀(164D)을 통해 전기적으로 접속된다. 이러한 다결정 반도체층(154)은 이동도가 높아, 에너지 소비 전력이 낮고 신뢰성이 우수하므로, 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동부 및/또는 멀티플렉서(MUX)에 적용기에 적합하다.
제2 게이트 전극(156)은 제1 게이트 절연막(112)을 사이에 두고 다결정 반도체층의 채널 영역(154C)과 중첩된다. 이러한 제2 게이트 전극(156)은 제1 게이트 전극(106)과 동일 재질, 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 소스 전극(158)은 제1 게이트 절연막(112), 층간 절연막(114) 및 제2 게이트 절연막(116)을 관통하는 소스 컨택홀(164S)을 통해 다결정 반도체층(154)의 소스 영역(154S)과 접속된다.
제2 드레인 전극(160)은 제2 소스 전극(158)과 마주하며, 제1 게이트 절연막(112), 층간 절연막(114) 및 제2 게이트 절연막(116)을 관통하는 드레인 컨택홀(164D)을 통해 다결정 반도체층(154)의 드레인 영역(154D)과 접속된다.
컬러 필터(152)는 제1 및 제2 박막트랜지스터(100,150)를 덮도록 배치된 보호막(118) 상에 형성된다. 이러한 컬러 필터(152)는 제2 박막트랜지스터(150)의 다결정 반도체층(154)과 이격되도록 제2 박막트랜지스터(150)의 다결정 반도체층(154) 상부에 위치한다. 구체적으로, 제2 게이트 전극(156)보다 상부에 위치하도록 기판(101)과의 이격거리가 제2 게이트 전극(156)보다 멀게 배치된다. 이에 따라, 컬러 필터(152)는 그 컬러 필터(152)의 경화 온도보다 높은 고온에서 진행되는 제2 박막트랜지스터(150)의 다결정 반도체층(154)의 활성화 및 수소화 공정 이후에 형성된다. 즉, 컬러 필터(152)를 형성한 이후, 제2 박막트랜지스터(150)의 다결정 반도체층(154)의 활성화 및 수소화 공정을 진행하면, 컬러 필터(152)는 다결정 반도체층(154)의 활성화 및 수소화 공정의 고온 분위기에 노출된다. 이에 따라, 경화 온도보다 높은 고온 분위기에 의해 컬러 필터(152)로부터 가스(fume)가 배출되면, 그 배출된 가스에 의해 제1 및 제2 박막트랜지스터(100,150)의 열화 발생 및 컬러 필터(152)의 색특성이 변화되는 문제점이 있다. 반면에, 본원 발명과 같이 제2 박막트랜지스터(150)의 다결정 반도체층(154)의 활성화 및 수소화 공정 이후 컬러 필터(152)를 형성하면, 컬러 필터(152)는 다결정 반도체층(154)이 활성화 및 수소화 공정의 고온 분위기에 노출되지 않는다. 이에 따라, 컬러 필터(152)로부터 가스가 배출되는 것을 방지할 수 있어, 컬러 필터(152)에서 발생하는 가스에 의한 제1 및 제2 박막트랜지스터(100,150)의 열화 발생 방지 및 컬러 필터(152)의 색 특성 변화를 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 컬러 필터를 가지는 표시 장치용 기판을 나타내는 단면도이다.
도 3에 도시된 표시 장치용 기판은 도 1에 도시된 표시 장치용 기판과 대비하여 컬러 필터(152) 및 제1 게이트 전극(106) 사이에 순차적으로 적층되는 오버코트층(122), 질화 버퍼막(124) 및 산화 버퍼막(126)을 더 구비하며, 컬러 필터(152)가 제1 박막트랜지스터(100)보다 하부에 위치하도록 제2 게이트 전극(156)을 덮도록 배치된 층간 절연막(114) 상에 위치하는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다. 이에 따라, 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
오버코트층(122)은 제1 및 제2 박막트랜지스터(100,150) 사이에 제1 및 제2 게이트 절연막(112,116)과 층간 절연막(114) 중 적어도 어느 하나보다 유전율이 낮은 재질로 형성된다. 예를 들어, 오버코트층(122)은 층간 절연막(114) 상에 유전율이 낮은 아크릴 수지 등의 투명한 유기 절연물질로 형성된다. 이에 따라, 제1 및 제2 박막트랜지스터(100,150) 사이의 기생 커패시터의 용량값은 오버코트층(122)의 유전율에 비례하여 감소되므로, 제1 및 제2 박막트랜지스터(100,150) 간의 신호 간섭을 최소화할 수 있다.
산화 버퍼막(126)은 컬러 필터(152) 및 오버코트층(122)을 덮도록 질화 버퍼막(124) 상에 SiOx로 형성된다. 이 산화 버퍼막(126)은 컬러 필터(152) 및 오버코트층(122) 각각에서 발생하는 가스(fume)에 의한 제1 및 제2 박막트랜지스터(100,150)의 열화 등을 방지한다.
질화 버퍼막(124)은 오버코트층(122) 및 산화 버퍼막(126) 사이에 SiNx로 형성되어 이들(122,126) 사이의 스트레스 차이를 저감하여 이들(122,126) 사이의 접착력을 향상시킨다. 즉, 오버코트층(122)은 열팽창 계수가 질화 버퍼막(124) 및 산화 버퍼막(126)보다 크므로, 오버코트층(122)의 소성 공정 후 수축량이 커 압축 응력을 갖게 되는 반면에 산화 버퍼막(126)은 오버코트층(122) 대비 인장 응력을 갖는다. 이러한 압축 응력을 갖는 오버코트층(122) 상에 인장 응력을 갖는 산화 버퍼막(126)을 형성하면, 강성이 약한 산화 버퍼막(126)은 오버코트층(122)을 따라 압축 방향으로 휘게 된다. 이 후, 산화 버퍼막(126) 상에 다수의 박막을 형성하게 되면, 압축 응력을 갖는 오버코트층(122) 및 인장 응력을 갖는 산화 버퍼막(126) 간의 스트레스 차이로 인해 오버코트층(122)과 산화 버퍼막(126) 사이의 계면에서 필-오프(peel off) 불량이 발생된다. 이를 방지하기 위해, 질소(N)의 함량비가 실리콘(Si)의 함량비보다 높은 질화 버퍼막(124)을 오버코트층(122) 및 산화 버퍼막(126) 사이에 형성한다. 이 때, 질화 버퍼막(124)은 NH3 가스와 SiH4가스를 포함하는 반응 가스를 반응시켜 형성한다. NH3가스의 유량 비율이 SiH4 가스의 유량 비율이 높아 질소(N)와 실리콘(Si)의 본딩율(bonding ratio=N/Si)이 1이상이 되므로, 질화 버퍼막(124)은 인장 응력을 가지게 된다. 이에 따라, 질화 버퍼막(124) 및 산화 버퍼막(126)에 의한 인장 응력과, 오버코트층(122)에 의한 압축 응력 사이의 스트레스 차이가 저감되어 이들 사이의 접착력을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시 예에서는 본 발명의 제1 실시 예와 대비하여 오버코트층(122), 질화버퍼막(124) 및 산화 버퍼막(126)을 더 구비하므로, 제2 소스 및 드레인 전극(158,160) 각각은 소스 및 드레인 컨택홀(164S,164D) 각각을 통해 소스 및 드레인 영역(154S,154D) 각각과 접속된다. 여기서, 소스 및 드레인 컨택홀(164S,164D) 각각은 제1 게이트 절연막(112), 층간 절연막(114), 오버코트층(122), 질화 버퍼막(124), 산화버퍼막(126), 제2 게이트 절연막(116)을 관통하도록 형성된다.
이와 같은 본 발명의 제1 및 제2 실시 예에 따른 컬러 필터를 가지는 표시 장치용 기판은 도 4에 도시된 바와 같이 표시 장치에 적용될 수 있다.
도 4에 도시된 표시 장치는 표시 패널(180)과, 표시 패널(180)의 게이트 라인(GL)을 구동하는 게이트 구동부(182)와, 표시 패널(180)의 데이터 라인(DL)을 구동하는 데이터 구동부(184)를 구비한다.
표시 패널(180)은 표시 영역(AA)과, 표시 영역(AA)을 둘러싸는 비표시 영역(NA)을 구비한다.
표시 패널(180)의 표시 영역(AA)에는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)의 교차부에 위치하는 다수의 화소들이 매트릭스 형태로 배치된다. 다수의 화소들 각각은 제1 및 제2 박막트랜지스터(100,150) 중 적어도 어느 하나와, 컬러 필터(152)를 가진다.
비표시 영역(NA)에는 게이트 구동부(182)가 배치된다. 이 게이트 구동부(182)는 다결정 반도체층(154)을 가지는 제2 박막트랜지스터(150)를 이용하여 구성된다. 이 때, 게이트 구동부(182)의 제2 박막트랜지스터(150)는 표시 영역(AA)의 제1 및 제2 박막트랜지스터(100,150)와 동일 공정으로 동시에 형성된다.
한편, 데이터 구동부(184)와 데이터 라인(DL) 사이에는 멀티 플렉서(186)가 배치될 수 있다. 이 멀티 플렉서(186)는 데이터 구동부(184)로부터의 데이터 전압을 다수의 데이터 라인(DL)으로 시분할 분배함으로서 데이터 구동부(184)의 출력 채널 수를 줄일 수 있어 데이터 구동부를 이루는 데이터 구동 집적 회로의 개수를 저감할 수 있다. 이러한 멀티 플렉서(186)는 다결정 반도체층(154)을 가지는 제2 박막트랜지스터(150)를 이용하여 구성된다. 이 때, 멀티 플렉서(186)의 제2 박막트랜지스터(150)는 게이트 구동부(182)의 제2 박막트랜지스터(150) 및 표시 영역(AA)의 제1 및 제2 박막트랜지스터(100,150)와 함께 표시 장치용 기판 상에 직접 형성될 수 있다.
이와 같은 표시 장치는 도 5 및 도 6에 도시된 유기 발광 다이오드 표시 장치와, 도 7에 도시된 액정 표시 장치 등 박막트랜지스터가 필요한 표시 장치에 적용될 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 유기 발광 다이오드 표시 장치는 제1 및 제2 박막트랜지스터(100,150)와, 제1 박막트랜지스터(100)와 접속된 발광소자(130)와, 스토리지 커패시터(140)와, 컬러 필터(152)를 구비한다.
산화물 반도체층(104)을 가지는 제1 박막트랜지스터(100)는 표시 영역(AA)에 위치하는 각 화소들에 기입되는 데이터 전압을 스위칭하는 스위칭 트랜지스터와, 각 발광소자(130)에 접속된 구동 트랜지스터로 적용된다. 이외에도 산화물 반도체층(104)을 가지는 제1 박막트랜지스터(100)는 표시 영역(AA)에 위치하는 각 화소들의 스위칭 트랜지스터에 적용되고, 다결정 반도체층(154)을 가지는 제2 박막트랜지스터(150)는 표시 영역(AA)에 위치하는 각 화소들의 구동 트랜지스터에 적용될 수도 있다.
다결정 반도체층(154)을 가지는 제2 박막트랜지스터(150)는 비표시 영역(NA)에 위치하는 게이트 구동부 및 멀티 플렉서 중 적어도 어느 하나의 구동 회로의 트랜지스터로 적용된다.
스토리지 커패시터(140)는 버퍼막(102) 상에 위치하는 스토리지 하부 전극(142)과, 제1 게이트 절연막(112)을 사이에 두고 스토리지 하부 전극(142)과 중첩되는 스토리지 상부 전극(144)을 구비한다. 이 때, 스토리지 하부 전극(142)은 다결정 반도체층(154)과 동일층에 동일 재질로 형성되며, 스토리지 상부 전극(144)은 제2 게이트 전극(156)과 동일층에 동일 재질로 형성된다.
발광 소자(130)는 제1 박막 트랜지스터(100)의 제1 드레인 전극(110)과 접속된 제1 전극(132)과, 제1 전극(132) 상에 형성되는 유기 발광층(134)과, 유기 발광층(134) 위에 형성된 제2 전극(136)을 구비한다.
제1 전극(132)은 보호막(118) 및 평탄화층(128)을 관통하는 화소 컨택홀(120)을 통해 노출된 제1 드레인 전극(110)과 접속된다. 이 제1 전극(132)은 배면 발광형 유기 발광 표시 장치인 경우, 투명 전도성 산화막(Transparent Conductive Oxide; TCO)으로 형성된다. 예를 들어, 제1 전극(132)은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)과 같은 투명 도전층으로 형성된다.
유기 발광층(134)은 뱅크(138)에 의해 마련된 발광 영역의 제1 전극(132) 상에 형성된다. 유기 발광층(134)은 제1 전극(132) 상에 정공 관련층, 발광층, 전자 관련층 순으로 또는 역순으로 적층되어 형성된다.
제2 전극(136)은 유기 발광층(134) 상에서 표시 영역의 전면을 모두 덮도록 하나의 몸체로 형성된다. 이러한 제2 전극(136)은 배면 발광형 유기 발광 표시 장치인 경우, 반사효율이 높은 금속물질을 포함하도록 형성된다. 예를 들어, 제2 전극(152)은 알루미늄(Al), 은(Ag), APC(Ag;Pb;Cu) 등을 포함하는 금속층으로 형성된다. 이 경우, 제2 전극(136)이 고저항의 투명 도전막으로 형성되는 전면 발광형 구조에 비해 제2 전극(136)이 저저항의 불투명 금속 물질로 형성되는 배면 발광형 구조는 제2 전극(136)의 저항 성분을 줄일 수 있어 유기 발광 표시 장치의 대면적화가 용이하다.
컬러 필터(152)는 뱅크(138)에 의해 마련된 발광영역과 중첩되도록 보호막(118) 상에 배치된다. 이에 따라, 발광 소자(130)인 광제어 소자에서 생성된 백색광은 컬러 필터(152)를 통과함으로써 컬러 필터(152)는 그 컬러 필터(152)에 해당하는 색의 광을 구현한다. 한편, 컬러필터(152)는 제1 및 제2 박막트랜지스터(100,150) 중 적어도 어느 하나를 덮도록 연장되어 형성될 수도 있다.
도 7에 도시된 액정 표시 장치는 제1 및 제2 박막트랜지스터(100,150)와, 제1 박막트랜지스터(100)와 접속된 화소 전극(172)과, 화소 전극(172)과 전계를 이루는 공통 전극(174)과, 스토리지 커패시터(140)와, 컬러 필터(152)를 구비한다.
산화물 반도체층(104)을 가지는 제1 박막트랜지스터(100)는 표시 영역(AA)에 위치하는 화소 전극(122)과 접속된 박막 트랜지스터에 적용된다.
다결정 반도체층(154)을 가지는 제2 박막트랜지스터(150)는 비표시 영역(NA)에 위치하는 게이트 구동부 및 멀티 플렉서 중 적어도 어느 하나의 구동 회로의 트랜지스터에 적용된다.
스토리지 커패시터(140)는 버퍼막(102) 상에 위치하는 스토리지 하부 전극(142)과, 제1 게이트 절연막(112)을 사이에 두고 스토리지 하부 전극(142)과 중첩되는 스토리지 상부 전극(144)을 구비한다. 이 때, 스토리지 하부 전극(142)은 다결정 반도체층(154)과 동일층에 동일 재질로 형성되며, 스토리지 상부 전극(144)은 제2 게이트 전극(156)과 동일층에 동일 재질로 형성된다.
화소 전극(172)은 제1 박막트랜지스터(100)의 제1 드레인 전극(110)과 화소 콘택홀(120)을 통해 접속된다. 이에 따라, 화소 전극(172)은 제1 박막트랜지스터(100)를 통해 데이터 라인(DL)으로부터의 데이터 신호가 공급된다.
공통 전극(174)은 화소 전극(172)을 덮도록 형성된 제2 보호막(138) 상에 다수의 슬릿을 가지도록 형성된다. 이 공통 전극(174)에 공통 전압이 공급되면, 공통 전극(174)은 화소 전극(172)과 프린지 전계를 형성함으로써 그 프린지 전계에 의해 액정층의 액정분자들이 유전 이방성에 의해 회전하게 된다. 그리고, 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 계조를 구현하게 된다.
컬러 필터(152)는 백라이트 유닛(도시하지 않음)으로부터 출사되는 광을 이용하여 그 컬러 필터(152)의 해당 색을 구현한다. 컬러 필터(152)에서 출사되는 광은 광제어 소자인 액정층에 의해 투과율이 제어된다.
이와 같이, 본 발명에서는 산화물 반도체층(104)을 가지는 제1 박막트랜지스터(100)를 각 화소의 스위칭 소자에 적용한다. 이러한 산화물 반도체층(104)을 가지는 제1 박막트랜지스터(100)는 다결정 반도체층(154)을 가지는 제2 박막트랜지스터(150)에 비해 오프 전류가 낮다. 이에 따라, 본원 발명은 정지 영상이나 데이터의 업데이트의 주기가 늦은 영상에서 프레임 주파수를 낮추는 저속 구동이 가능하므로, 소비전력을 줄일 수 있다. 또한, 제1 박막트랜지스터의 산화물 반도체층(104)은 포화(Saturation) 특성이 우수하므로 저전압화가 용이하다.
또한, 본 발명에서는 다결정 반도체층(154)을 가지는 제2 박막트랜지스터(150)를 각 화소의 구동 소자 및 구동 회로의 구동 소자에 적용한다. 이러한 다결정 반도체층은 산화물 반도체층에 비해 이동도가 높아 (100㎠/Vs 이상), 에너지 소비 전력이 낮고 신뢰성이 우수하므로, 게이트 구동부 및/또는 멀티플렉서(MUX)에 적용할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
100,150 : 박막트랜지스터 104,154 : 반도체층
106,156 : 게이트 전극 108,158 : 소스 전극
122 : 오버코트층 124 : 질화버퍼막
126 : 산화버퍼막

Claims (10)

  1. 기판 상에 배치되며, 산화물 반도체층을 가지는 제1 박막트랜지스터와;
    상기 제1 박막트랜지스터와 이격되도록 상기 기판 상에 배치되며, 다결정 반도체층을 가지는 제2 박막트랜지스터와;
    상기 제2 박막트랜지스터의 상기 다결정 반도체층보다 상부에 위치하는 컬러 필터를 구비하고,
    상기 제1 박막트랜지스터는 상기 산화물 반도체층 하부에 위치하는 제1 게이트 전극과, 상기 산화물 반도체층 상에 위치하는 제1 소스 및 제1 드레인 전극을 구비하며,
    상기 제2 박막트랜지스터는 상기 다결정 반도체층 상부에 위치하는 제2 게이트 전극과, 상기 제1 소스 및 제1 드레인 전극과 동일 평면 상에 위치하는 제2 소스 및 제2 드레인 전극을 구비하며,
    상기 컬러 필터는 상기 제2 게이트 전극보다 상기 기판으로부터의 이격 거리가 멀어지도록 상기 제2 게이트 전극을 덮는 층간 절연막 상에 위치하고,
    상기 컬러 필터 및 제1 게이트 전극 사이에 순차적으로 적층되는 오버코트층, 질화버퍼막 및 산화버퍼막을 더 구비하는 표시 장치용 기판.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러 필터는 상기 제1 및 제2 소스 전극과, 제1 및 제2 드레인 전극을 덮도록 배치된 보호막 상에 위치하는 표시 장치용 기판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 게이트 전극은 동일 평면 상에 위치하는 표시 장치용 기판.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 기재된 표시 장치용 기판과;
    상기 제1 및 제2 박막트랜지스터 중 어느 하나와 접속되며, 상기 컬러 필터로 입사되는 광 또는 상기 컬러 필터를 통해 출사되는 광을 제어하는 광 제어 소자를 구비는 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 박막트랜지스터 및 컬러 필터는 다수의 화소들이 배치되는 표시 영역에 위치하며,
    상기 제2 박막트랜지스터는 상기 표시 영역을 둘러싸는 비표시 영역에 위치하는 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 비표시 영역에 위치하며 상기 표시 영역의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동부와;
    상기 표시 영역의 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동부와;
    상기 데이터 구동부로부터의 데이터 전압을 상기 데이터 라인으로 분배하는 멀티플렉서를 더 구비하며,
    상기 제2 박막트랜지스터는 상기 멀티플렉서 및 상기 게이트 구동부 중 적어도 어느 하나에 포함되는 표시 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 광 제어 소자는 상기 표시 영역 내에 위치하는 발광 소자 및 액정층 중 어느 하나인 표시 장치.
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