KR102468510B1 - Thin film trnasistor substrate, method for manufacturing the same and display device comprising the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는, 기판, 상기 기판 상의 광차단층, 상기 광차단층 상의 버퍼층, 상기 버퍼층 상의 반도체층 및 상기 반도체층과 이격되어, 상기 반도체층과 적어도 일부 충첩하는 게이트 전극을 포함하며, 상기 반도체층은 채널부 및 도체화부를 포함하고, 상기 도체화부 중 일부는 소스 영역이고, 다른 일부는 드레인 영역이고, 상기 광차단층은 상기 반도체층의 상기 채널부와 중첩하고, 상기 도체화부와 중첩하지 않는, 박막 트랜지스터 기판을 제공한다.One embodiment of the present invention includes a substrate, a light blocking layer on the substrate, a buffer layer on the light blocking layer, a semiconductor layer on the buffer layer, and a gate electrode spaced apart from the semiconductor layer and at least partially overlapping the semiconductor layer, wherein the The semiconductor layer includes a channel portion and a conductor portion, a portion of the conductor portion is a source region and another portion is a drain region, and the light blocking layer overlaps the channel portion of the semiconductor layer and does not overlap the conductor portion. However, a thin film transistor substrate is provided.
Description
본 발명은 박막 트랜지스터 기판, 그 제조방법 및 이러한 박막 트랜지스터 기판을 포함하는 표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor substrate, a manufacturing method thereof, and a display device including the thin film transistor substrate.
트랜지스터는 전자 기기 분야에서 스위칭 소자(switching device)나 구동 소자(driving device)로 널리 사용되고 있다. 특히, 박막 트랜지스터(thin film transistor)는 유리 기판이나 플라스틱 기판 상에 제조될 수 있기 때문에, 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device) 또는 유기 발광장치(Organic Light Emitting Device) 등과 같은 표시장치의 스위칭 소자로서 널리 이용되고 있다.Transistors are widely used as switching devices or driving devices in the field of electronic devices. In particular, since a thin film transistor can be manufactured on a glass substrate or a plastic substrate, it is used as a switching element of a display device such as a liquid crystal display device or an organic light emitting device. It is widely used.
박막 트랜지스터는, 액티브층을 구성하는 물질을 기준으로 하여, 비정질 실리콘이 액티브층으로 사용되는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터, 다결정 실리콘이 액티브층으로 사용되는 다결정 실리콘 박막 트랜지스터, 및 산화물 반도체가 액티브층으로 사용되는 산화물 반도체 박막 트랜지스터로 구분될 수 있다.Based on the material constituting the active layer, the thin film transistor is an amorphous silicon thin film transistor in which amorphous silicon is used as an active layer, a polycrystalline silicon thin film transistor in which polycrystalline silicon is used as an active layer, and an oxide semiconductor used as an active layer. It can be classified as an oxide semiconductor thin film transistor.
짧은 시간에 비정질 실리콘이 증착되어 액티브층이 형성될 수 있으므로, 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(a-Si TFT)는 제조 공정 시간이 짧고 생산 비용이 적게 드는 장점을 가지고 있다. 반면, 이동도(mobility)가 낮아 전류 구동 능력이 좋지 않고, 문턱전압의 변화가 발생하기 때문에, 비정질 실리콘 박막 트랜지스터는 능동 매트릭스 유기 발광 소자(AMOLED) 등에는 사용이 제한되는 단점을 가지고 있다.Since amorphous silicon can be deposited in a short time to form an active layer, the amorphous silicon thin film transistor (a-Si TFT) has a short manufacturing process time and low production cost. On the other hand, since mobility is low, current driving capability is poor, and threshold voltage changes occur, amorphous silicon thin film transistors have disadvantages in that their use is limited in active matrix organic light emitting diodes (AMOLEDs).
다결정 실리콘 박막 트랜지스터(poly-Si TFT)는, 비정질 실리콘이 증착된 후 비정질 실리콘이 결정화되어 만들어진다. 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 제조 과정에서 비정질 실리콘이 결정화되는 공정이 필요하기 때문에, 공정 수가 증가하여 제조비용이 상승하며, 높은 공정 온도에서 결정화 공정이 수행되기 때문에, 다결정 실리콘 박막 트랜지스터는 대면적 장치에 적용되는 데에 어려움이 있다. 또한, 다결정 특성으로 인해, 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 균일도(Uniformity)를 확보하는 데 어려움이 있다.A poly-Si TFT is made by depositing amorphous silicon and then crystallizing the amorphous silicon. Since a process in which amorphous silicon is crystallized is required during the manufacturing process of a polycrystalline silicon thin film transistor, the number of processes increases and manufacturing cost increases, and since the crystallization process is performed at a high process temperature, polycrystalline silicon thin film transistors are applied to large-area devices. It is difficult to become In addition, due to polycrystalline characteristics, it is difficult to secure uniformity of the polycrystalline silicon thin film transistor.
비교적 낮은 온도에서 액티브층을 구성하는 산화물이 성막될 수 있고, 높은 이동도(mobility)를 가지며, 산소의 함량에 따라 큰 저항 변화를 가지기 때문에, 산화물 반도체 박막 트랜지스터(Oxide semiconductor TFT)는 원하는 물성이 용이하게 얻어질 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한, 산화물의 특성상, 산화물 반도체는 투명하기 때문에, 투명 디스플레이를 구현하는 데도 유리하다. Since the oxide constituting the active layer can be formed at a relatively low temperature, has high mobility, and has a large resistance change according to the content of oxygen, an oxide semiconductor thin film transistor has desired physical properties. It has the advantage of being easily obtainable. In addition, since the oxide semiconductor is transparent due to the nature of the oxide, it is also advantageous for realizing a transparent display.
산화물 반도체를 박막 트랜지스터에 적용하기 위해, 산화물 반도체로 이루어진 산화물 반도체층의 일부를 도체화시킬 필요가 있다. 도체화는 플라즈마 처리, 자외선 처리 등 다양한 방법으로 이루어진다. 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 제조 공정 비용을 저감하기 위해서는, 도체화 공정이 단순화되는 것이 필요하다.In order to apply an oxide semiconductor to a thin film transistor, it is necessary to conduct a part of the oxide semiconductor layer made of the oxide semiconductor. Conductorization is performed by various methods such as plasma treatment and ultraviolet treatment. In order to reduce the manufacturing process cost of an oxide semiconductor thin film transistor, it is necessary to simplify the conductorization process.
본 발명의 일 실시예는, 광차단층을 마스크로 사용하는 광 조사에 의하여 도체화된 도체화부를 갖는 산화물 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터 기판을 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention is to provide a thin film transistor substrate including an oxide semiconductor layer having a conductor portion made conductive by light irradiation using a light blocking layer as a mask.
본 발명의 다른 일 실시예는, 광차단층을 마스크로 사용하는 광 조사에 의하여 산화물 반도체층의 일부를 도체화하는 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 제공하고자 한다.Another embodiment of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film transistor substrate in which a portion of an oxide semiconductor layer is conductive by light irradiation using a light blocking layer as a mask.
본 발명의 또 다른 일 실시예는, 광차단층을 마스크로 사용하는 광 조사에 의하여 도체화된 도체화부를 갖는 산화물 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터를 구비하는 표시장치를 제공하고자 한다.Another embodiment of the present invention is to provide a display device having a thin film transistor including an oxide semiconductor layer having a conductorized portion made conductive by light irradiation using a light blocking layer as a mask.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 기판, 상기 기판 상의 광차단층, 상기 광차단층 상의 버퍼층, 상기 버퍼층 상의 반도체층 및 상기 반도체층과 이격되어 상기 반도체층과 적어도 일부 충첩하는 게이트 전극을 포함하며, 상기 반도체층은 채널부 및 도체화부를 포함하고, 상기 도체화부 중 일부는 소스 영역이고, 다른 일부는 드레인 영역이고, 상기 광차단층은 상기 반도체층의 상기 채널부와 중첩하고, 상기 도체화부와 중첩하지 않는, 박막 트랜지스터 기판을 제공한다.One embodiment of the present invention for achieving the above-described technical problem is a substrate, a light blocking layer on the substrate, a buffer layer on the light blocking layer, a semiconductor layer on the buffer layer, and spaced apart from the semiconductor layer to at least partially overlap the semiconductor layer a gate electrode, wherein the semiconductor layer includes a channel portion and a conductor portion, wherein a portion of the conductor portion is a source region and another portion is a drain region, and the light blocking layer overlaps the channel portion of the semiconductor layer; , It provides a thin film transistor substrate that does not overlap with the conductive portion.
상기 반도체층은 산화물 반도체 물질 포함한다. The semiconductor layer includes an oxide semiconductor material.
상기 게이트 전극은 상기 반도체층의 상기 채널부와 중첩하고, 상기 도체화부 중 적어도 일부와도 중첩한다. The gate electrode overlaps the channel portion of the semiconductor layer and also overlaps at least a part of the conductive portion.
상기 게이트 전극은 상기 반도체층의 상기 도체화부와 중첩하여 커패시터를 형성한다. The gate electrode overlaps the conductive portion of the semiconductor layer to form a capacitor.
상기 반도체층은, 상기 기판 상의 제1 반도체층 및 상기 제1 반도체층 상의 제2 반도체층을 포함한다. The semiconductor layer includes a first semiconductor layer on the substrate and a second semiconductor layer on the first semiconductor layer.
본 발명의 다른 일 실시에는, 기판, 상기 기판 상의 광차단층, 상기 광차단층 상의 버퍼층, 상기 버퍼층 상에 배치되며 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 포함하는 화소 구동부 및 상기 화소 구동부와 연결된 발광소자를 포함하며, 상기 박막 트랜지스터는 버퍼층 상의 반도체층 및 상기 반도체층과 이격되어 상기 반도체층과 적어도 일부 충첩하는 게이트 전극을 포함하며, 상기 반도체층은 채널부 및 도체화부를 포함하고, 도체화부 중 일부는 소스 영역이고, 다른 일부는 드레인 영역이고, 상기 광차단층은 상기 반도체층의 상기 채널부와 중첩하고, 상기 도체화부와 중첩하지 않는, 표시장치를 제공한다.In another embodiment of the present invention, a substrate, a light blocking layer on the substrate, a buffer layer on the light blocking layer, a pixel driver disposed on the buffer layer and including at least one thin film transistor, and a light emitting element connected to the pixel driver, The thin film transistor includes a semiconductor layer on a buffer layer and a gate electrode spaced apart from the semiconductor layer and at least partially overlapping the semiconductor layer, wherein the semiconductor layer includes a channel portion and a conductor portion, and a portion of the conductor portion is a source region. , the other part is a drain region, and the light blocking layer overlaps the channel portion of the semiconductor layer and does not overlap the conductive portion.
상기 반도체층은 산화물 반도체 물질 포함한다. The semiconductor layer includes an oxide semiconductor material.
상기 게이트 전극은 상기 반도체층의 상기 채널부와 중첩하고, 상기 도체화부 중 적어도 일부와도 중첩한다. The gate electrode overlaps the channel portion of the semiconductor layer and also overlaps at least a part of the conductive portion.
서로 중첩된 상기 도체화부와 상기 게이트 전극은 캐패시터를 형성한다. The conductive portion and the gate electrode overlapping each other form a capacitor.
상기 반도체층은, 상기 기판 상의 제1 반도체층 및 상기 제1 반도체층 상의 제2 반도체층을 포함한다. The semiconductor layer includes a first semiconductor layer on the substrate and a second semiconductor layer on the first semiconductor layer.
상기 발광소자는 유기발광 다이오드이다.The light emitting device is an organic light emitting diode.
본 발명의 또 다른 일 실시예는, 기판 상에 광차단층을 형성하는 단계, 상기 광차단층 상에 버퍼층을 형성하는 단계, 상기 버퍼층 상에 상기 광차단층과 중첩하는 영역 및 중첩하지 않는 영역을 갖는 반도체층을 형성하는 단계, 상기 반도체층과 이격되어 적어도 일부가 상기 반도체층과 충첩하는 게이트 전극을 형성하는 단계 및 상기 광차단층 쪽의 상기 기판에 대하여 광을 조사하여 상기 반도체층 중 상기 광차단층과 중첩하지 않는 영역을 도체화하는 단계를 포함하는, 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention is a semiconductor having a light blocking layer on a substrate, forming a buffer layer on the light blocking layer, and a region overlapping the light blocking layer and a non-overlapping region on the buffer layer. Forming a layer, forming a gate electrode spaced apart from the semiconductor layer and at least partially overlapping the semiconductor layer, and irradiating light to the substrate on the light blocking layer side to overlap the light blocking layer of the semiconductor layer. It provides a method for manufacturing a thin film transistor substrate, including the step of conducting a non-conductive region.
상기 반도체층은 산화물 반도체 물질을 포함한다. The semiconductor layer includes an oxide semiconductor material.
상기 광 조사는 상기 게이트 전극을 형성하는 단계 전 또는 후에 이루어질 수 있다. The light irradiation may be performed before or after forming the gate electrode.
상기 광은 자외선이다. The light is ultraviolet.
상기 게이트 전극은, 상기 반도체층 중, 상기 광차단층과 중첩하는 영역과 중첩하고, 상기 광차단층과 중첩하지 않는 영역의 적어도 일부와도 중첩한다.The gate electrode overlaps with a region of the semiconductor layer overlapping with the light blocking layer, and also overlaps with at least a part of a region that does not overlap with the light blocking layer.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광차단층을 마스크로 사용하는 광 조사에 의하여 반도체층의 일부가 용이하게 도체화될 수 있기 때문에, 반도체층의 도체화 공정이 단순해지고 도체화 비용이 감소된다.According to one embodiment of the present invention, since a portion of the semiconductor layer can be easily conducted by light irradiation using the light blocking layer as a mask, the conductorization process of the semiconductor layer is simplified and the cost of conductorization is reduced.
게이트 전극이 반도체층의 도체화를 위한 마스크로 사용되는 종래의 셀프 얼라인(Self-Align) 구조에 있어서, 게이트 전극과 연결된 캐패시터 전극을 형성하고자 하는 경우, 게이트 전극을 형성한 후 별도의 캐패시터용 전극을 형성하고, 별도의 브리지를 이용하여 게이트 전극과 캐패시터용 전극을 연결하였다. 반면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 차광층이 도체화를 위한 마스크로 사용되기 때문에, 박막 트랜지스터의 게이트 전극이 마스크로 사용되지 않아도 되며, 게이트 전극의 면적이 확장되어 게이트 전극의 일부가 직접 캐패시터의 한 전극이 될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예 따르는 경우, 캐패시터 형성 공정이 단순해지고, 캐패시터 형성 비용이 저감될 수 있다.In a conventional self-align structure in which a gate electrode is used as a mask for conductorization of a semiconductor layer, when forming a capacitor electrode connected to the gate electrode, after forming the gate electrode, a separate capacitor for An electrode was formed, and the gate electrode and the capacitor electrode were connected using a separate bridge. On the other hand, according to one embodiment of the present invention, since the light blocking layer is used as a mask for conductorization, the gate electrode of the thin film transistor does not have to be used as a mask, and the area of the gate electrode is expanded so that a part of the gate electrode can be directly It can be one electrode of a capacitor. Therefore, according to an embodiment of the present invention, the capacitor formation process is simplified and the capacitor formation cost can be reduced.
위에서 언급된 효과 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition to the effects mentioned above, other features and advantages of the present invention will be described below, or will be clearly understood by those skilled in the art from such description and description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 단면도이다.
도 5는 비교예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치의 개략도이다.
도 7은 도 6의 어느 한 화소에 대한 회로도이다.
도 8은 도 7의 화소에 대한 평면도이다.
도 9는 도 8의 I-I'를 따라 자른 단면도이다.
도 10은 도 8의 II-II'를 따라 자른 단면도이다.
도 11은 도 8의 III-III'를 따라 자른 단면도이다.
도 12a는 비교예에 따른 표시장치의 화소에 대한 평면도이다.
도 12b는 도 12a의 IV-IV'를 따라 자른 단면도이다.
도 13a 및 13g는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정도이다.
도 14a 및 14b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정도이다.1 is a cross-sectional view of a thin film transistor substrate according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a thin film transistor substrate according to another embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a thin film transistor substrate according to another embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a thin film transistor substrate according to another embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a thin film transistor substrate according to a comparative example.
6 is a schematic diagram of a display device according to another exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram of one pixel of FIG. 6 .
FIG. 8 is a plan view of the pixel of FIG. 7 .
9 is a cross-sectional view taken along line II′ of FIG. 8 .
FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line II-II' of FIG. 8 .
FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line III-III' of FIG. 8 .
12A is a plan view of a pixel of a display device according to a comparative example.
FIG. 12B is a cross-sectional view taken along line IV-IV' of FIG. 12A.
13a and 13g are manufacturing process diagrams of a thin film transistor substrate according to an embodiment of the present invention.
14a and 14b are manufacturing process diagrams of a thin film transistor substrate according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various forms different from each other, only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to inform those who have the scope of the invention. The invention is only defined by the scope of the claims.
본 발명의 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로, 본 발명이 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 구성 요소는 동일 참조 부호로 지칭될 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명은 생략된다. Since the shape, size, ratio, angle, number, etc. disclosed in the drawings for explaining the embodiments of the present invention are exemplary, the present invention is not limited to those shown in the drawings. Like elements may be referred to by like reference numerals throughout the specification. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.
본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소가 단수로 표현된 경우, 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함한다. When 'includes', 'has', 'consists of', etc. mentioned in this specification is used, other parts may be added unless the expression 'only' is used. When a component is expressed in the singular, the plural is included unless specifically stated otherwise.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In interpreting the components, even if there is no separate explicit description, it is interpreted as including the error range.
예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수 있다.For example, when the positional relationship of two parts is described as 'on ~', 'upon ~', 'on ~ below', 'beside ~', etc., the expression 'immediately' or 'directly' is used. Unless otherwise specified, one or more other parts may be located between the two parts.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below, beneath)", "하부 (lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해 되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 마찬가지로, 예시적인 용어인 "위" 또는 "상"은 위와 아래의 방향을 모두 포함할 수 있다.The spatially relative terms "below, beneath", "lower", "above", "upper", etc., refer to one element or component as shown in the drawing. It can be used to easily describe the correlation between and other elements or components. Spatially relative terms should be understood as terms that include different orientations of elements in use or operation in addition to the directions shown in the figures. For example, when flipping elements shown in the figures, elements described as “below” or “beneath” other elements may be placed “above” the other elements. Thus, the exemplary term “below” may include directions of both below and above. Likewise, the exemplary terms "above" or "above" can include both directions of up and down.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.In the case of a description of a temporal relationship, for example, 'immediately' or 'directly' when a temporal precedence relationship is described in terms of 'after', 'following', 'next to', 'before', etc. Unless the expression is used, non-continuous cases may also be included.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.Although first, second, etc. are used to describe various components, these components are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Therefore, the first component mentioned below may also be the second component within the technical spirit of the present invention.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다. The term “at least one” should be understood to include all possible combinations from one or more related items. For example, "at least one of the first item, the second item, and the third item" means not only the first item, the second item, or the third item, respectively, but also two of the first item, the second item, and the third item. It may mean a combination of all items that can be presented from one or more.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시될 수도 있다.Each feature of the various embodiments of the present invention can be partially or entirely combined or combined with each other, technically various interlocking and driving are possible, and each embodiment can be implemented independently of each other or can be implemented together in a related relationship. may be
본 발명의 실시예들에 있어서, 소스 전극과 드레인 전극은 설명의 편의를 위하여 구별한 것일 뿐, 소스 전극과 드레인 전극은 서로 바뀔 수 있다. 구체적으로, 어느 한 실시예의 소스 전극은 드레인 전극으로 사용될 수 있고, 드레인 전극은 소스 전극으로 사용될 수 있다. 또한, 어느 한 실시예의 소스 전극은 다른 실시에에서 드레인 전극이 될 수 있고, 어느 한 실시예의 드레인 전극은 다른 실시예에서 소스 전극이 될 수 있다.In the embodiments of the present invention, the source electrode and the drain electrode are only distinguished for convenience of description, and the source electrode and the drain electrode may be interchanged. Specifically, the source electrode of one embodiment may be used as a drain electrode, and the drain electrode may be used as a source electrode. Also, a source electrode of one embodiment may be a drain electrode in another embodiment, and a drain electrode of one embodiment may be a source electrode in another embodiment.
본 발명의 실시예들에 있어서, 설명의 편의를 위해 소스 영역과 소스 전극을 구별하고 드레인 영역과 드레인 전극을 구별하였지만, 본 발명의 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니다. 소스 영역이 소스 전극이 될 수 있고, 드레인 영역이 드레인 전극이 될 수 있다. 또한, 소스 영역이 드레인 전극이 될 수도 있고, 드레인 영역이 소스 전극이 될 수도 있다.In the embodiments of the present invention, the source region and the source electrode are distinguished and the drain region and the drain electrode are distinguished for convenience of explanation, but the embodiments of the present invention are not limited thereto. The source region may serve as a source electrode, and the drain region may serve as a drain electrode. Also, the source region may serve as the drain electrode, and the drain region may serve as the source electrode.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터, 그 제조방법 및 표시장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. Hereinafter, a thin film transistor, a manufacturing method thereof, and a display device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, the same components may have the same numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(100)의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a thin
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(100)은, 기판(110), 기판(110) 상의 광차단층(LS), 광차단층(LS) 상의 버퍼층 (120), 버퍼층(120) 상의 반도체층(130) 및 반도체층(130)과 이격되어 반도체층(130)과 적어도 일부 충첩하는 게이트 전극(160)을 포함한다. 반도체층(130)은 채널부(131) 및 도체화부(132, 233))를 포함하고, 도체화부(132, 133) 중 일부는 소스 영역(132)이고, 다른 일부는 드레인 영역(133)이다. 광차단층(LS)은 반도체층(130)의 채널부(131)와 중첩하고, 도체화부(132, 133)와 중첩하지 않는다. The thin
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(100)의 구성 요소들을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, components of the thin
기판(110)으로 유리 또는 플라스틱이 이용될 수 있다. 플라스틱으로 플렉서블 특성을 갖는 투명 플라스틱, 예를 들어, 폴리이미드가 이용될 수 있다. 폴리이미드가 기판(110)으로 사용되는 경우, 기판(110) 상에서 고온 증착 공정이 이루어짐을 고려할 때, 고온에서 견딜 수 있는 내열성 폴리이미드가 사용될 수 있다.Glass or plastic may be used as the
기판(110) 상에 광차단층(LS)이 배치된다. 본 발명의 일 실시에에 따르면, 광차단층(LS)은 반도체층(130)의 채널부(131)와 중첩한다. 광차단층(LS)은 박막 트랜지스터 기판(100)으로 입사되는 광을 차단하여 반도체층(130)을 보호하며, 특히 채널부(131)를 보호한다. A light blocking layer LS is disposed on the
또한, 광차단층(LS)은, 박막 트랜지스터 기판(100)의 제조 과정 중 광조사에 의한 반도체층(130)에 대한 도체화 과정에서, 마스크로 작용하여, 반도체층(130) 중 광차단층(LS)과 중첩하는 영역이 도체화 되는 것을 방지한다. 그 결과, 반도체층(130) 중 광차단층(LS)과 중첩하는 영역은 도체화되지 않아, 채널부(131)가 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시에에 따르면, 광차단층(LS)은 반도체층(130)의 도체화부(132, 133)와 중첩하지 않는다.In addition, the light blocking layer LS acts as a mask in the process of conducting the
광을 차단할 수 있는 재료라면 제한없이 광차단층(LS)의 재료로 사용될 수 있다. 예를 들어, 광차단층(LS)은 금속으로 만들어질 수 있다.Any material capable of blocking light may be used as the material of the light blocking layer LS without limitation. For example, the light blocking layer LS may be made of metal.
도 1을 참조하면, 기판(110) 상에 버퍼층(120)이 배치된다. 버퍼층(120)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물과 같은 절연 물질을 포함한다. 버퍼층(120)은 반도체층(130)을 보호한다. 또한, 버퍼층(120)은 광차단층(LS)이 배치된 기판(110)의 상부를 평탄화하는 역할을 한다. 버퍼층(120)을 보호층 또는 절연층이라고도 한다.Referring to FIG. 1 , a
반도체층(130)은 버퍼층(120)상에 배치된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 반도체층(130)은 산화물 반도체 물질을 포함한다. 예를 들어, 반도체층(130)은 IZO(InZnO)계, IGO(InGaO)계, ITO(InSnO)계, IGZO(InGaZnO)계, IGZTO (InGaZnSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계, GZO(GaZnO)계 및 ITZO(InSnZnO)계 산화물 반도체 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 반도체층(130)은 당업계에 알려진 다른 산화물 반도체 물질을 포함할 수 있다. The
도 1을 참조하면, 반도체층(130)은 광차단층(LS)과 중첩하는 채널부(131) 및 광차단층(LS)과 중첩하지 않는 도체화부(132, 133)를 포함한다. 반도체층(130)은, 채널부(131)를 사이에 두고 이격된, 적어도 두 개의 도체화부(132, 133)를 갖는다.Referring to FIG. 1 , the
도체화부(132, 133) 중 일부는 소스 영역(132)이 되고, 다른 일부는 드레인 영역(133)이 된다. 소스 영역(132)과 드레인 영역(133)은 채널부(131)를 사이에 두고 서로 이격되어 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 소스 영역(132)을 소스 전극이라고 하고, 드레인 영역(133)을 드레인 전극이라고 할 수도 있다.Some of the
반도체층(130) 상에 게이트 절연막(140)이 배치된다. 게이트 절연막(140)은 반도체층(130)을 보호한다. 게이트 절연막(140)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 금속계 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 게이트 절연막(140)은 다른 절연성 물질을 포함할 수도 있다. 게이트 절연막(140)은 단일막 구조를 가질 수도 있고, 다층막 구조를 가질 수도 있다.A
도 1을 참조하면, 게이트 절연막(140)이 반도체층(130)의 상부 전체를 포함하는 기판(110)상의 전면에 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 게이트 절연막(140)은 반도체층(130)의 일부분 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 게이트 절연막(140)은 반도체층(130)의 채널부(131) 상에만 배치될 수도 있다. Referring to FIG. 1 , a
게이트 전극(160)은 게이트 절연막(140) 상에 배치된다. The
게이트 전극(160)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금과 같은 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)이나 은 합금과 같은 은 계열의 금속, 구리(Cu)나 구리 합금과 같은 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금과 같은 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 네오듐(Nd) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 게이트 전극(160)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다.The
게이트 전극(160)은 반도체층(130)과 적어도 일부 중첩한다. 도 1을 참조하면, 게이트 전극(160)은 반도체층(130)의 채널부(131)와 중첩한다. The
그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 게이트 전극(160)은 반도체층(130)의 채널부(131)와 중첩할 뿐만 아니라, 반도체층(130)의 도체화부(132, 133) 중 적어도 일부와도 중첩할 수 있다(도 4 참조). 이 경우, 반도체층(130)의 채널부(131)와 중첩하는 게이트 전극(160)의 일부는 박막 트랜지스터(TR)를 온/오프 시키는 역할을 하며, 반도체층(130)의 도체화부(132, 133)와 중첩하는 게이트 전극(160)의 일부는 반도체층(130)의 도체화부(132, 133)와 함께 캐패시터(Capacitor)를 형성한다.However, one embodiment of the present invention is not limited thereto, and the
게이트 전극(160) 상에 층간 절연막(150)이 배치된다. 층간 절연막(150)은 절연물질로 이루어진다. 층간 절연막(150)은 유기물로 이루어질 수도 있고, 무기물로 이루어질 수도 있으며, 유기물층과 무기물층의 적층체로 이루어질 수도 있다. An interlayer insulating
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(100)은 소스 영역(132)과 연결된 소스 전극(170) 및 드레인 영역(133)과 연결된 드레인 전극(180)을 포함한다. 도 1을 참조하면, 소스 전극(170) 및 드레인 전극(180)은 층간 절연막(150) 상에 배치된다. The thin
소스 전극(170)은 소스 영역(132)을 통해 반도체층(130)의 채널부(131)와 연결되고, 드레인 전극(180)은 드레인 영역(133)을 통하여 반도체층(130)의 채널부(131)와 연결된다. 도 1을 참조하면, 소스 전극(170)과 드레인 전극(180)은 층간 절연막(150)에 형성된 콘택홀을 통하여 반도체층(130)의 소스 영역(132) 및 드레인 영역(133)과 각각 연결됨으로써 채널부(131)와 각각 연결된다. The
그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 별도의 소스 전극(170) 및 드레인 전극(180) 없이, 소스 영역(132)이 소스 전극이 되고, 드레인 영역(133)이 드레인 전극이 될 수도 있다.However, one embodiment of the present invention is not limited thereto, and the
소스 전극(170) 및 드레인 전극(180)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오듐(Nd), 구리(Cu), 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 소스 전극(170) 및 드레인 전극(180)은 각각 금속 또는 금속의 합금으로 만들어진 단일층으로 이루어질 수도 있고, 2층 이상의 다중층으로 이루어질 수도 있다. The
본 발명의 일 실시예에 있어서, 박막 트랜지스터 기판(100) 중 기판(110)을 제외한 부분을 박막 트랜지스터(TR)라고 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(100)은, 광차단층(LS), 반도체층(130), 게이트 전극(160), 소스 전극(170) 및 드레인 전극(130)을 갖는 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TR)를 포함한다.In one embodiment of the present invention, a portion of the thin
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(200)의 단면도이다. 이하, 중복을 피하기 위해, 이미 설명된 구성요소에 대한 설명은 생략된다. 2 is a cross-sectional view of a thin
도 2의 박막 트랜지스터 기판(200)는, 도 1의 박막 트랜지스터 기판(100)과 비교하여, 반도체층(130)이 다층 구조를 갖는다. 구체적으로, 반도체층(130)은 기판(110) 상의 제1 반도체층(130a) 및 제1 반도체층(130a) 상의 제2 반도체층(130b)을 포함한다. 제1 반도체층(130a)과 제2 반도체층(130b)은 동일한 반도체 물질을 포함할 수도 서로 다른 반도체 물질을 포함할 수도 있다. 제1 반도체층(130a)과 제2 반도체층(130b)이 동일한 금속 물질을 포함하는 경우, 산소 농도가 서로 다를 수 있다.Compared to the thin
제1 반도체층(130a)은 제2 반도체층(130b)을 지지한다. 따라서, 제1 반도체층(130a)을 "지지층"이라고도 한다. 채널부(131)는 제2 반도체층(130b)에 형성된다. 따라서, 제2 반도체층(130b)을 "채널층"이라고도 한다. 그러나 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 채널부(131)는 제1 반도체층(130a)에도 형성될 수 있다.The first semiconductor layer 130a supports the second semiconductor layer 130b. Therefore, the first semiconductor layer 130a is also referred to as a “support layer”. The
제1 반도체층(130a)과 제2 반도체층(130b)은 증착(deposition)에 의하여 형성될 수 있다. 제1 반도체층(130a)과 제2 반도체층(130b)은 연속 공정에 의하여 형성될 수 있다.The first semiconductor layer 130a and the second semiconductor layer 130b may be formed by deposition. The first semiconductor layer 130a and the second semiconductor layer 130b may be formed through a continuous process.
반도체층(130)이 제1 반도체층(130a)과 제2 반도체층(130b)으로 이루어진 구조를 바이 레이어(bi-layer) 구조 라고도 한다.A structure in which the
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(300)의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a thin
도 3의 박막 트랜지스터 기판(300)는, 도 1의 박막 트랜지스터 기판(100)과 비교하여, 층간 절연막(150) 상에 배치되어 게이트 전극(160)과 연결된 연결 전극(185)을 더 포함한다. 연결 전극(185)은 박막 트랜지스터 기판(300)에 배치되는 다른 소자 또는 배선과 연결될 수 있다(도 8 및 도 10 참조). 도시 되지 않았지만, 연결 전극(185)은 기판(110) 상의 다른 소자와 연결되어, 게이트 전극(160)이 다른 소자와 연결될 수 있도록 한다. 또는, 연결 전극(185)은 박막 트랜지스터 기판(300)에 형성된 배선(미도시)과 연결되어, 게이트 전극(160)이 배선(미도시)과 연결되도록 한다. Compared to the thin
또한, 도면에 도시되지 않았지만, 드레인 전극(180)은 반도체층(130)의 채널부(131)뿐만 아니라 광차단층(LS)과도 연결될 수 있다(도 9 및 도 11 참조). 그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 광차단층(LS)은 소스 전극(170)과 연결될 수도 있다.Also, although not shown in the drawings, the
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(400)의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a thin
도 4를 참조하면, 게이트 전극(160)이 반도체층(130)의 채널부(131)의 상부 및 도체화부(132, 133)의 상부에 걸쳐 연장되어 있다. Referring to FIG. 4 , the
구체적으로, 게이트 전극(160)은 반도체층(130)의 채널부(131)와 중첩하고, 반도체층(130)의 도체화부(132, 133) 중 적어도 일부와도 중첩한다. 게이트 전극(160)은 반도체층(130)의 도체화부(132, 133)와 중첩하여 캐패시터(Cap)를 형성할 수 있다.Specifically, the
이 경우, 채널부(131)와 중첩하는 게이트 전극(160)의 일부는 박막 트랜지스터(TR)를 온/오프 시키는 역할을 하며, 도체화부(132, 133)와 중첩하는 게이트 전극(160)의 다른 일부는 반도체층(130)의 도체화부(132, 133)와 함께 캐패시턴스(Capacitance)를 형성할 수 있다.In this case, a portion of the
도 4를 참조하면, 반도체층(130)의 도체화부(132, 133) 중 게이트 전극(160)과 중첩하는 드레인 영역(133)은 캐패시터(Cap)의 제1 전극(511)이 되고, 드레인 영역(133)과 중첩하는 게이트 전극(160)의 일부는 캐패시터(Cap)의 제2 전극(512)이 되어, 드레인 영역(133)과 게이트 전극(160)의 일부에 의하여 캐패시터(Cap)가 형성된다. Referring to FIG. 4 , the
또한, 도 4에 도시된 박막 트랜지스터 기판(400)에 있어서, 반도체층(130)의 소스 영역(132)이 소스 전극이고, 드레인 영역(133)이 드레인 전극이다.In addition, in the thin
층간 절연막(150) 상에 연결 전극(185)이 배치된다.A
연결 전극(185)은 게이트 전극(160)과 연결되어, 게이트 전극(160)에 게이트 신호 또는 전압을 인가한다.The
연결 전극(185)의 상부에는 보호막(155)이 배치된다. 보호막(155)은 절연물질로 이루어지며, 박막 트랜지스터(TR)를 보호한다. 보호막(155)은 유기물로 이루어질 수도 있고, 무기물로 이루어질 수도 있고, 유기물층과 무기물층의 적층체로 이루어질 수도 있다. 보호막(155)에 의하여 박막 트랜지스터(TR)의 상부가 평탄해진다. 따라서, 보호막(155)을 평탄화막 이라고도 한다.A
도 5는 비교예에 따른 박막 트랜지스터 기판(501)의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of a thin
도 5에 도시된 박막 트랜지스터 기판(501)은, 게이트 전극(160)을 패터닝 한 후, 패터닝된 게이트 전극(160)을 마스크로 사용하여 반도체층(130)의 채널부(131) 이외의 영역을 도체화하는 셀프 얼라인(Self-Align) 구조를 갖는다. 셀프 얼라인(Self-Align) 구조에서는, 게이트 전극(160)이 반도체층(130)의 도체화하기 위한 마스크로 사용되기 때문에, 게이트 전극(160)이 채널부(131)에 대응되도록 패터닝되며, 반도체층(130) 중 게이트 전극(160)과 중첩하는 영역이 채널부(131)가 된다.In the thin
도 5에 도시된 셀프 얼라인(Self-Align) 구조에 있어서, 커패시터(Cap) 형성을 위해 별도의 캐패시터용 전극(513)이 형성된다. 또한, 별도의 캐패시터용 전극(513)은 별도의 브리지(165)를 통해 게이트 전극(160)과 연결된다.In the self-align structure shown in FIG. 5 , a
구체적으로, 게이트 전극(160) 상에 중간 보호막(145)이 형성된 후, 반도체층(130)의 도체화부(132, 133)와 적어도 일부 중첩하는 별도의 캐패시터용 전극(513)이 중간 보호막(145) 상에 형성되고, 별도의 브리지(165)를 형성하여 게이트 전극(160)과 별도의 캐패시터용 전극(513)을 연결한다. 따라서, 비교예에 따르면 캐패시터(Cap) 형성을 위해 별도의 캐패시터용 전극(513)을 형성하는 공정과 별도의 브리지(165)를 형성 공정이 필요하다.Specifically, after the intermediate
반면, 도 4에 도시된 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 차광층(LS)이 도체화를 위한 마스크로 사용되기 때문에, 게이트 전극(160)이 채널부(131)를 위한 마스크로 사용되지 않는다. 따라서, 게이트 전극(160)의 면적을 확장하여 게이트 전극(160)의 일부가 도체화부(132, 133)의 적어도 일부와 중첩되도록 할 수 있다. 그 결과, 도체화부(132, 133)의 일부(드레인 영역, 133)가 캐패시터(Cap)의 한 전극(511)(제1 전극)이 되어 게이트 전극(160)의 일부가 캐패시터(Cap)의 다른 한 전극(512)(제2 전극)이 되어, 캐패시터(Cap)가 형성된다. 이와 같이, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따를 경우, 비교예와 비교하여 캐패시터(Cap) 형성 공정이 단순해진다. 그 결과, 캐패시터(Cap) 형성 비용이 저감될 수 있다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention shown in FIG. 4, since the light blocking layer LS is used as a mask for conductorization, the
이하, 이상에 설명된 박막 트랜지스터 기판들(100, 200, 300, 400)이 적용될 수 있는 표시장치를 설명한다.Hereinafter, a display device to which the thin
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치(600)의 개략도이고, 도 7은 도 6의 어느 한 화소(601)에 대한 회로도이고, 도 8은 도 7의 화소(601)에 대한 평면도이고, 도 9는 도 8의 I-I'를 따라 자른 단면도이고, 도 10은 도 8의 II-II'를 따라 자른 단면도이고, 도 11은 도 8의 III-III'를 따라 자른 단면도이다.6 is a schematic diagram of a
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치(600)는 기판(110), 기판(100) 상의 광차단층(LS1, LS2, LS3, LS4), 광차단층(LS1, LS2, LS3, LS4) 상의 버퍼층(120), 버퍼층(120) 상의 화소 구동부(PDC) 및 화소 구동부(PDC)와 연결된 발광소자를 포함한다. 화소 구동부(PDC)는 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TR1, TR2, TR3, TR4)를 포함한다. A
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치(600)는 발광 소자로 유기발광 다이오드(OLED)를 포함한다. 따라서, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치(600)는 유기발광 표시장치이며, 게이트 라인(GL)들, 데이터 라인(DL)들 및 게이트 라인(GL)들과 데이터 라인(DL)들에 의해 정의되는 복수의 화소(601)들을 갖는 유기발광 표시패널(610)을 포함한다. The
구체적으로, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치(600)는, 영상이 출력되는 유기발광 표시패널(610), 유기발광 표시패널(610)에 구비된 게이트 라인(GL)들에 순차적으로 게이트 펄스(GP)를 공급하는 게이트 드라이버(620), 유기발광 표시패널(610)에 구비된 상기 데이터 라인(DL)들에 데이터 전압을 공급하는 데이터 드라이버(630) 및 게이트 드라이버(620)와 데이터 드라이버(630)를 제어하는 제어부(640)를 포함한다. Specifically, in the
제어부(640)는 외부 시스템으로부터 공급되는 타이밍 신호, 예를 들어, 수직 동기신호, 수평 동기신호 및 클럭 등을 이용하여, 게이트 드라이버(620)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS)와, 데이터 드라이버(630)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)를 출력한다. 제어부(640)는 외부 시스템으로부터 입력되는 입력 영상데이터를 샘플링한 후 이를 재정렬하여, 재정렬된 디지털 영상데이터(Data)를 데이터 드라이버(630)에 공급한다.The
데이터 드라이버(630)는 제어부(640)로부터 입력된 영상데이터(Data)를 아날로그 데이터 전압으로 변환하여, 게이트 라인(GL)으로 게이트 펄스(GP)가 공급되는 1 수평기간마다 1 수평라인분의 데이터 전압(Vdata)들을 데이터 라인(DL)들로 전송한다. The
게이트 드라이버(620)는 제어부(640)로부터 입력되는 게이트 제어신호(GCS)에 응답하여 유기발광 표시패널(610)의 게이트 라인(GL)들로 게이트 펄스(GP)를 순차적으로 공급한다. 이에 따라, 게이트 펄스(GP)가 입력되는 각각의 화소(601)에 배치된 트랜지스터들이 턴온되어, 각 화소(601)로 영상이 출력될 수 있다. 게이트 드라이버(620)는, 유기발광 표시패널(610)과 독립적으로 형성되어 다양한 방식으로 유기발광 표시패널(610)과 전기적으로 연결된 구성을 가질 수도 있고, 유기발광 표시패널(610) 내에 실장된 게이트 인 패널(Gate In Panel: GIP) 방식의 구성을 가질 수도 있다. The
데이터 드라이버(630) 또는 게이트 드라이버(620)들 중 적어도 어느 하나는 제어부(640)와 일체로 구성될 수도 있다. At least one of the
유기발광 표시패널(610)은 게이트 펄스(GP)가 인가되는 게이트 라인(GL)들, 데이터 전압이 인가되는 데이터 라인(DL)들 및 게이트 라인(GL)들과 데이터 라인(DL)들에 의해 정의되는 화소(601)들을 포함한다. 화소(601)들 각각에는 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TR1, TR2, TR3, TR4)가 구비된다. 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 박막 트랜지스터(TR1, TR2, TR3, TR4)로 코플라나 형태의 산화물 박막 트랜지스터가 사용된다.The organic light emitting
유기발광 표시패널(610)에 구비된 화소(601)들 각각은, 도 7에 도시된 바와 같이, 광을 출력하는 유기발광 다이오드(OLED) 및 유기발광 다이오드(OLED)를 구동하는 화소 구동부(PDC)를 포함한다. 화소(601)들 각각에는, 화소 구동부(PDC)에 구동 신호를 공급하는 신호 라인들(DL, EL, GL[GLn, GLn -1], PLA, PLB, SL, SPL)이 배치되어 있다. As shown in FIG. 7 , each of the
데이터 라인(DL)으로 데이터 전압(Vdata)이 공급되고, 게이트 라인(GL)으로 게이트 펄스(GP)가 공급되고, 전원공급라인(PLA)으로 제1 구동 전원(ELVDD)이 공급되고, 구동전원라인(PLB)으로 제2 구동 전원(EVSS)이 공급되고, 센싱 라인(SL)으로는 기준전압(Vref)이 공급되고, 센싱 펄스 라인(SPL)으로 센싱 펄스(SP)가 공급되며, 에미션라인(EL)으로 에미션 제어 신호(EM)가 공급된다. 도 7 및 도 8을 참조하면, n번째 화소(601)의 게이트 라인을 "GLn"이라 할 때, 이웃한 n-1번째 화소(601)의 게이트 라인은 "GLn -1"이며, n-1번째 화소(601)의 게이트 라인인 "GLn -1"은 n번째 화소(601)의 센싱 펄스 라인(SPL) 역할을 한다.The data voltage Vdata is supplied to the data line DL, the gate pulse GP is supplied to the gate line GL, the first driving power ELVDD is supplied to the power supply line PLA, and the driving power The second driving power source EVSS is supplied to the line PLB, the reference voltage Vref is supplied to the sensing line SL, the sensing pulse SP is supplied to the sensing pulse line SPL, and the emission The emission control signal EM is supplied to the line EL. Referring to FIGS. 7 and 8 , when the gate line of the n-
화소 구동부(PDC)는, 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 게이트 라인(GLn) 및 데이터 라인(DL)과 연결된 제1 박막 트랜지스터(TR1)(스위칭 트랜지스터), 제1 박막 트랜지스터(TR1)(스위칭 트랜지스터)를 통해 전송된 데이터 전압(Vdata)에 따라, 유기발광 다이오드(OLED)로 출력되는 전류의 크기를 제어하는 제2 박막 트랜지스터(TR2)(구동 트랜지스터), 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 발광 시점을 제어하기 위한 제3 박막 트랜지스터(TR3)(에미션 트랜지스터) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2의 특성을 감지하기 위한 제4 박막 트랜지스터(TR4)(센싱 트랜지스터)를 포함한다. As shown in FIG. 7 , for example, the pixel driver PDC includes a first thin film transistor TR1 (switching transistor) connected to the gate line GLn and the data line DL, and the first thin film transistor TR1. ) (switching transistor), the second thin film transistor TR2 (driving transistor) and the second thin film transistor TR2 control the amount of current output to the organic light emitting diode (OLED) according to the data voltage Vdata transmitted through the switching transistor. ) and a fourth thin film transistor TR4 (sensing transistor) for sensing characteristics of the third thin film transistor TR3 (emission transistor) and the second thin film transistor TR2.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 제1 박막 트랜지스터(TR1)를 "스위칭 트랜지스터"라고 하고, 제2 박막 트랜지스터(TR2)를 "구동 트랜지스터", 제3 박막 트랜지스터(TR3)를 "에미션 트랜지스터", 4 박막 트랜지스터(TR4)를 "센싱 트랜지스터"라고도 한다. 그러나, 본 발명의 또 다른 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 화소 구동부(PDC)는, 도 7에 도시된 구조 이외에 다른 다양한 구조로 형성될 수 있다. 화소 구동부(PDC)는, 예를 들어, 3개 이하의 박막 트랜지스터를 포함할 수도 있고, 5개 이상의 박막 트랜지스터를 포함할 수도 있다.According to another embodiment of the present invention, the first thin film transistor TR1 is referred to as a "switching transistor", the second thin film transistor TR2 is referred to as a "driving transistor", and the third thin film transistor TR3 is referred to as an "emission transistor". Transistor", 4 The thin film transistor TR4 is also referred to as a "sensing transistor". However, another embodiment of the present invention is not limited thereto. The pixel driver PDC may be formed in various structures other than the structure shown in FIG. 7 . The pixel driver PDC may include, for example, three or fewer thin film transistors or five or more thin film transistors.
제2 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극과 유기발광 다이오드(OLED)의 화소 전극 사이에 제1 캐패시터(C1)가 위치한다. 제1 캐패시터(C1)를 스토리지 캐패시터(Cst)라고도 한다. A first capacitor C1 is positioned between the gate electrode of the second thin film transistor TR2 and the pixel electrode of the organic light emitting diode OLED. The first capacitor C1 is also referred to as a storage capacitor Cst.
제3 박막 트랜지스터(TR3)의 단자들 중 제1 구동전원(ELVDD)이 공급되는 단자와, 유기발광 다이오드(OLED)의 화소 전극(710) 사이에 제2 캐패시터(C2)가 위치한다. The second capacitor C2 is positioned between a terminal of the third thin film transistor TR3 to which the first driving power supply ELVDD is supplied and the
제1 박막 트랜지스터(TR1)는 게이트 라인(GLn)으로 공급되는 게이트 펄스(GP)에 의해 턴온되어, 데이터 라인(DL)으로 공급되는 데이터 전압(Vdata)을 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극으로 전송한다. The first thin film transistor TR1 is turned on by the gate pulse GP supplied to the gate line GLn and applies the data voltage Vdata supplied to the data line DL to the gate electrode of the second thin film transistor TR2. send to
제4 박막 트랜지스터(TR4)는 제2 박막 트랜지스터(TR2)와 유기발광 다이오드(OLED) 사이의 제1노드(n1) 및 센싱 라인(SL)에 연결되어, 센싱 펄스(SP)에 의해 턴온 또는 턴오프되며, 센싱 기간에 구동 트랜지스터인 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 특성을 감지한다. The fourth thin film transistor TR4 is connected to the first node n1 between the second thin film transistor TR2 and the organic light emitting diode OLED and to the sensing line SL, and is turned on or turned on by the sensing pulse SP. It is turned off, and the characteristic of the second thin film transistor TR2 serving as a driving transistor is sensed during the sensing period.
제2 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극과 연결된 제2 노드(n2)는 제1 박막 트랜지스터(TR1)와 연결된다. 제2 노드(n2)와 제1 노드(n1) 사이에 제1 캐패시터(C1)가 위치된다. The second node n2 connected to the gate electrode of the second thin film transistor TR2 is connected to the first thin film transistor TR1. A first capacitor C1 is positioned between the second node n2 and the first node n1.
제3 박막 트랜지스터(TR3)는 에미젼 제어 신호(EM)에 따라, 제1 구동 전원(ELVDD)을 제2 박막 트랜지스터(TR2)로 전달하거나, 제1 구동 전원(ELVDD)을 차단한다. 제3 박막 트랜지스터(TR3)가 턴온될 때, 제2 박막 트랜지스터(TR2)로 전류가 공급되어, 유기발광 다이오드(OLED)로부터 광이 출력된다. The third thin film transistor TR3 transmits the first driving power ELVDD to the second thin film transistor TR2 or blocks the first driving power ELVDD according to the emission control signal EM. When the third thin film transistor TR3 is turned on, current is supplied to the second thin film transistor TR2 and light is output from the organic light emitting diode OLED.
도 7 내지 도 11를 참조하면, 화소 구동부(PDC)는 버퍼층(120) 상에 배치되며, 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TR1, TR2, TR3, TR4)를 포함한다.Referring to FIGS. 7 to 11 , the pixel driver PDC is disposed on the
도 8 및 도 9를 참조하면, 박막 트랜지스터(TR1, TR2, TR3, TR4)는, 버퍼층(120) 상의 반도체층(130)(A1, A2, A3, A4) 및 반도체층(130)(A1, A2, A3, A4)과 이격되어 반도체층(130)(A1, A2, A3, A4)과 적어도 일부 충첩하는 게이트 전극(G1, G2, G3, G4)을 포함한다. 반도체층(130)(A1, A2, A3, A4)은 채널부(131) 및 도체화부(132, 133)를 포함하고, 도체화부(132, 133) 중 일부는 소스 영역(132)(S1, S2, S3, S4)이고, 다른 일부는 드레인 영역(133)(D1, D2, D3, D4)이다. 광차단층(LS1, LS2, LS3, LS4)은 반도체층(130)(A1, A2, A3, A4)의 채널부(131)와 중첩하고, 도체화부(132, 133)와 중첩하지 않는다. Referring to FIGS. 8 and 9 , the thin film transistors TR1 , TR2 , TR3 , and TR4 are semiconductor layers 130 ( A1 , A2 , A3 , and A4 ) and semiconductor layers 130 ( A1 , A1 , A4 ) on the
도 7 및 도 8을 참조하면, n-1번째의 제1 광차단층(LS1)이 n번째 화소의 제4 광차단층(LS4)이 될 수 있다.Referring to FIGS. 7 and 8 , the n−1 th first light blocking layer LS1 may be the fourth light blocking layer LS4 of the n th pixel.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 박막 트랜지스터(TR1, TR2, TR3, TR4)의 반도체층(130)의 소스 영역(132)이 소스 전극(S1, S2, S3, S4)의 역할을 하고, 드레인 영역(133)이 드레인 전극(D1, D2, D3, D4)의 역할을 할 수 있다. 또한, 소스 영역(132)과 별도로 소스 전극(S1, S2, S3, S4)이 형성될 수도 있고, 드레인 영역(133)과 별도로 드레인 전극(D1, D2, D3, D4)이 형성될 수도 있다.8 to 11, the
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 반도체층(130)(A1, A2, A3, A4)은 산화물 반도체 물질을 포함한다. 예를 들어, 반도체층(130)(A1, A2, A3, A4)은 IZO (InZnO)계, IGO(InGaO)계, ITO(InSnO)계, IGZO(InGaZnO)계, IGZTO (InGaZnSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계, GZO(GaZnO)계 및 ITZO(InSnZnO)계 산화물 반도체 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 당업계에 알려진 다른 산화물 반도체 물질로 반도체층(130)(A1, A2, A3, A4)이 만들어질 수도 있다. 또한, 반도체층들(A1, A2, A3, A4) 중 어느 하나는 비정질 실리콘 또는 다정질 실리콘으로 만들어질 수도 있다.According to another embodiment of the present invention, the semiconductor layer 130 (A1, A2, A3, A4) includes an oxide semiconductor material. For example, the semiconductor layers 130 (A1, A2, A3, A4) may be IZO (InZnO), IGO (InGaO), ITO (InSnO), IGZO (InGaZnO), IGZTO (InGaZnSnO), or GZTO. It may include at least one of (GaZnSnO)-based, GZO (GaZnO)-based, and ITZO (InSnZnO)-based oxide semiconductor materials. However, one embodiment of the present invention is not limited thereto, and the semiconductor layers 130 (A1, A2, A3, A4) may be made of other oxide semiconductor materials known in the art. Also, any one of the semiconductor layers A1, A2, A3, and A4 may be made of amorphous silicon or polycrystalline silicon.
또한, 반도체층(130)(A1, A2, A3, A4)은 기판(110) 상의 제1 반도체층(130a) 및 제1 반도체층(130a) 상의 제2 반도체층(130b)을 포함할 수 있다(도 2 참조). 이 때, 제1 반도체층(130a)은 제2 반도체층(130b)을 지지한다. 채널부(131)는 제2 반도체층(130b)에 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명이 또 다른 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 채널부(131)는 제1 반도체층(130a)에도 형성될 수 있다.In addition, the semiconductor layers 130 (A1, A2, A3, and A4) may include a first semiconductor layer 130a on the
반도체층(130)(A1, A2, A3, A4) 상에 게이트 절연막(140)이 배치된다. 게이트 절연막(140)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 금속계 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 게이트 절연막(140)은 단일막 구조를 가질 수도 있고, 다층막 구조를 가질 수도 있다. A
게이트 전극(160)은 게이트 절연막(140) 상에 배치된다. 게이트 전극(160)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금과 같은 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)이나 은 합금과 같은 은 계열의 금속, 구리(Cu)나 구리 합금과 같은 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금과 같은 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 네오듐(Nd) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 게이트 전극(160)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다.The
도 8 및 도 9를 참조하면, 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극(G2)은 반도체층(130)(A2)의 채널부(131)와 중첩하고, 도체화부(132, 133) 중 적어도 일부와도 중첩한다. 서로 중첩된 도체화부(132, 133)와 게이트 전극(G2)은 캐패시터를 형성한다. 이와 같이 형성된 커패시터를 제1 커패시터(C1)라 한다.8 and 9, the gate electrode G2 of the second thin film transistor TR2 overlaps the
구체적으로, 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극(G2)은 반도체층(130) (A2)의 채널부(131)와 중첩할 뿐만 아니라, 도체화부(132, 133) 중 드레인 영역(133)과 중첩한다. 게이트 전극(G2)과 중첩하는 드레인 영역(133)은 제1 캐패시터(C1)의 제1 전극(C11)이 되고, 드레인 영역(133)과 중첩하는 게이트 전극(G2)의 일부는 제1 캐패시터(C1)의 제2 전극(C12)이 되어, 드레인 영역(133)과 게이트 전극(G2)의 일부에 의하여 제1 캐패시터(C1)가 형성된다.Specifically, the gate electrode G2 of the second thin film transistor TR2 not only overlaps the
이와 같이, 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극(G2)의 일부 및 반도체층(130)(A2)의 도체화부(132, 133) 중 일부가 제1 캐패시터(C1)를 형성하기 때문에, 제1 캐패시터(C1) 형성을 위한 별도의 추가 공정이 필요하지 않게 된다. 그에 따라 공정 효율이 향상되고, 공정 비용이 감소될 수 있다.As such, since a portion of the gate electrode G2 of the second thin film transistor TR2 and a portion of the
도 8을 참조하면, 제2 커패시터(C2)는 전원공급라인(PLA)과 중첩하여 배치된다. 제2 커패시터(C2)는 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 드레인 영역(133)으로부터 연장되어 이루어진 제1 전극(C21) 및 전원공급라인(PLA)과 연결된 제2 전극(C22)을 포함한다.Referring to FIG. 8 , the second capacitor C2 is disposed overlapping the power supply line PLA. The second capacitor C2 includes a first electrode C21 extending from the
도 9를 참조하면, 게이트 전극(G1, G2, G3, G4)) 및 에미션라인(EL)의 상부를 포함하는 기판(110) 상의 전면에 층간 절연막(150)이 배치된다. Referring to FIG. 9 , an
층간 절연막(150)은 절연물질로 이루어진다. 구체적으로, 층간 절연막(150)은 유기물로 이루어질 수도 있고, 무기물로 이루어질 수도 있으며, 유기물층과 무기물층의 적층체로 이루어질 수도 있다. The
연결 전극(185)은 층간 절연막(150) 상에 배치된다. 도 8 내지 도 10을 참조하면, 연결 전극(185)은 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 드레인 전극(D1)과 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극(G2)을 연결한다. 그에 따라, 데이터 라인(DL)으로 공급되는 데이터 전압(Vdata)이 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극(D2)으로 전송될 수 있다.The
또한, 소스 전극(S1, S2, S3, S4) 및 드레인 전극(D1, D2, D3, D4) 중 적어도 하나가 층간 절연막(150) 상에 배치될 수 있다. 소스 영역(132)이 소스 전극 역할을 하는 경우 별도의 소스 전극이 형성되지 않을 수 있고, 드레인 영역(133)이 드레인 전극 역할을 하는 경우에도 별도의 드레인 전극이 형성되지 않을 수 있다.In addition, at least one of the source electrodes S1 , S2 , S3 , and S4 and the drain electrodes D1 , D2 , D3 , and D4 may be disposed on the
도 8, 도 9 및 도 11을 참조하면, 층간 절연막(150) 상에 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 드레인 전극(D2)이 형성된다. 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 드레인 전극(D2)은 층간 절연막(150)에 형성된 어느 하나의 콘택홀(H2)을 통해 반도체층(130)의 드레인 영역(133)과 연결된다.Referring to FIGS. 8, 9, and 11 , the drain electrode D2 of the second thin film transistor TR2 is formed on the
또한, 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 드레인 전극(D2)은 콘택홀 연결부(125) 및 층간 절연막(150)에 형성된 다른 콘택홀(H3)을 통해 광차단층(LS2)과 연결된다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 드레인 전극(D2)의 일부가 차광층 연결부(125)가 될 수 있다.In addition, the drain electrode D2 of the second thin film transistor TR2 is connected to the light blocking layer LS2 through the contact
연결 전극(185) 및 차광층 연결부(125) 상에 보호막(155)이 배치된다. 보호막(155)은 박막 트랜지스터들(TR1, TR2, TR3, TR4)을 커버하여 보호하며, 박막 트랜지스터들(TR1, TR2, TR3, TR4)의 상부를 평탄화한다. 보호막(155)은 유기물 또는 무기물로 된 적어도 하나의 막으로 형성될 수 있다. 보호막(155)을 평탄화막이라고도 한다.A
발광소자인 유기발광 다이오드(OLED)는 보호막(155) 상에 배치된다. 유기발광 다이오드(OLED)는 화소 전극(710), 발광층(720) 및 공통 전극(730)을 포함한다. An organic light emitting diode (OLED), which is a light emitting device, is disposed on the
유기발광 다이오드(OLED)의 화소 전극(710)은 제2 박막 트랜지스터(TR2)와 연결된다. 유기발광 다이오드(OLED)의 화소 전극(710)은 보호막(155)에 형성된 콘택홀(H1)을 통해 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 드레인 전극(D2)과 연결된다.The
유기발광 다이오드(OLED)는 뱅크(750)에 의해 둘러싸여 있다. 뱅크(750)에 의해 화소(601)들 각각이 구분될 수 있다. An organic light emitting diode (OLED) is surrounded by a
도 12a는 비교예에 따른 표시장치(801)의 화소에 대한 평면도이고, 도 12b는 도 12a의 IV-IV'를 따라 자른 단면도이다.12A is a plan view of a pixel of a display device 801 according to a comparative example, and FIG. 12B is a cross-sectional view taken along line IV-IV′ of FIG. 12A.
도 12a에 도시된 표시장치(801)는, 스위칭 트랜지스터인 제1 박막 트랜지스터(T1), 구동 트랜지스터인 제2 박막 트랜지스터(T2), 에미션 트랜지스터인 제3 박막 트랜지스터(T3), 센싱 트랜지스터인 4 박막 트랜지스터(T4)를 포함한다.The display device 801 shown in FIG. 12A includes a first thin film transistor T1 as a switching transistor, a second thin film transistor T2 as a driving transistor, a third thin film transistor T3 as an emission transistor, and 4 sensing transistors. A thin film transistor T4 is included.
제2 박막 트랜지스터(TR2)는, 게이트 전극(G2)을 패터닝 한 후, 패터닝된 게이트 전극(G2)을 마스크로 사용하여 반도체층(130)의 채널부(131) 이외의 영역을 도체화하는 셀프 얼라인(Self-Align) 구조를 갖는다. 반도체층(130)의 도체화 과정에서 게이트 전극(G2)이 마스크로 사용되도록 하기 위해, 게이트 전극(G2)은 채널부(131)에 대응되도록 패터닝된다. 그 결과, 반도체층(130) 중 게이트 전극(G2)과 중첩하는 영역이 채널부(131)가 된다.After the gate electrode G2 is patterned, the second thin film transistor TR2 conducts a region other than the
도 12a 및 12b를 참조하면, 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 반도체층(A2) 중 드레인 영역(133)이 제1 캐패시터(C1)의 제1 전극(C11)이 되고, 게이트 전극(G2)과 별도로 형성된 도체 패턴이 제1 캐패시터(C1)의 제2 전극(C12)이 된다.12A and 12B, the
비교예에 따르면, 제1 캐패시터(C1)의 제2 전극(C12)을 형성하기 위해, 게이트 전극(G2)이 형성된 후, 반도체층(A2)의 드레인 영역(133)과 중첩하는 도체 패턴이 별도로 형성된다. 이와 같이 형성된 제1 캐패시터(C1)의 제2 전극(C12)은 브리지(165)를 통하여 게이트 전극(G2)과 연결된다. 따라서, 비교예에 따른 표시장치(801)의 제조 공정에 있어서, 제1 캐패시터(C1)를 형성하기 위해, 제2 전극(C12)을 형성하는 공정 및 브리지(165)를 형성하는 공정이 별도로 필요하다. According to the comparative example, after the gate electrode G2 is formed to form the second electrode C12 of the first capacitor C1, a conductive pattern overlapping the
도 12a 및 12b를 참조하면, 세 개의 콘택홀(CH1, CH2, CH3) 및 브리지(165)를 통하여 제1 박막 트랜지스터(T1)의 드레인 전극(D1)과, 제2 박막 트랜지스터(T2)의 게이트 전극과 제1 캐패시터(C1)의 제2 전극(C12)이 서로 연결된다.Referring to FIGS. 12A and 12B , the drain electrode D1 of the first thin film transistor T1 and the gate of the second thin film transistor T2 are provided through the three contact holes CH1 , CH2 , and CH3 and the
반면, 도 8에 도시된 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 제2 박막 트랜지스터(TR2) 하부의 차광층(LS2)이 도체화를 위한 마스크로 사용되며, 게이트 전극(G2)은 마스크로 사용되지 않는다. 따라서, 게이트 전극(G2)의 면적을 확장하여 게이트 전극(G2)의 일부가 드레인 영역(133)의 적어도 일부와 중첩하도록 함으로써 제1 캐패시터(C1)가 형성될 수 있다. On the other hand, according to another embodiment of the present invention shown in FIG. 8, the light blocking layer LS2 under the second thin film transistor TR2 is used as a mask for conducting, and the gate electrode G2 is used as a mask. Not used. Accordingly, the first capacitor C1 may be formed by extending the area of the gate electrode G2 such that a portion of the gate electrode G2 overlaps at least a portion of the
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 드레인 전극(D1)과 제1 캐패시터의 제2 전극(C12)을 연결하기 위한 콘택홀(CH3)이 필요하지 않게 된다. 대신, 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 드레인 전극(D1)과 제1 캐패시터의 한 전극(C12)을 연결하기 위한 콘택홀(CH3)이 있던 자리에 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 드레인 전극(D1)과 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극(G2)을 연결하기 위한 콘택홀을 형성할 수 있다. 그 결과, 콘택홀 형성 가능 영역의 범위가 넓어져 콘택홀 형성 공정의 효율 및 공정의 정확도가 향상된다.In addition, according to another embodiment of the present invention, a contact hole CH3 for connecting the drain electrode D1 of the first thin film transistor TR1 and the second electrode C12 of the first capacitor is not required. do. Instead, the drain electrode D1 of the first thin film transistor TR1 is located where the contact hole CH3 for connecting the drain electrode D1 of the first thin film transistor TR1 and one electrode C12 of the first capacitor was located. ) and the gate electrode G2 of the second thin film transistor TR2 may be formed. As a result, the range of the contact hole forming area is widened, thereby improving the efficiency and accuracy of the contact hole forming process.
이와 같이, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 캐패시터 형성 공정이 단순해지고, 공정의 정확도가 향상될 수 있다.In this way, according to another embodiment of the present invention, the process of forming the capacitor can be simplified and the accuracy of the process can be improved.
이하, 도 13a 내지 13g를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(100)의 제조방법을 설명한다. 도 13a 내지 13g는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(100)의 제조 공정도이다.Hereinafter, a method of manufacturing the thin
도 13a를 참조하면, 기판(110) 상에 광차단층(LS)이 형성된다. Referring to FIG. 13A , a light blocking layer LS is formed on the
기판(110)으로 유리가 사용될 수 있고, 구부리거나 휠 수 있는 플라스틱이 사용될 수도 있다. 기판(110)으로 사용되는 플라스틱의 예로, 폴리이미드가 있다.Glass may be used as the
플라스틱이 기판(110)으로 사용되는 경우, 플라스틱 기판이 유리와 같은 고 내구성 재료로 이루어진 캐리어 기판상에 배치된 상태에서, 증착, 식각 등의 공정이 진행될 수 있다.When plastic is used as the
광차단층(LS)은 빛을 반사하거나 흡수하는 물질로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 광차단층(LS)은 금속과 같은 전기 전도성 물질로 만들어질 수 있다.The light blocking layer LS may be made of a material that reflects or absorbs light. For example, the light blocking layer LS may be made of an electrically conductive material such as metal.
도 13b를 참조하면, 광차단층(LS)이 형성된 기판(110) 상에 버퍼층(120)이 형성되고, 버퍼층(120) 상에 광차단층(LS)과 중첩하는 영역 및 중첩하지 않는 영역을 갖는 반도체층(130)이 형성된다.Referring to FIG. 13B , a
반도체층(130)은 IZO(InZnO)계, IGO(InGaO)계, ITO(InSnO)계, IGZO (InGaZnO)계, IGZTO(InGaZnSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계, GZO(GaZnO)계 및 ITZO(InSnZnO)계 산화물 반도체 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 반도체층(130)은 증착 또는 스퍼터닝에 의하여 형성될 수 있다. 도 13b에 단층 구조의 반도체층(130)이 도시되어 있지만, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 반도체층(130)은 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 반도체층(130)은 2층의 bi-layer 구조를 가질 수 있다(도 2 참조).The
다음, 도 13c를 참조하면, 반도체층(130) 상에 게이트 절연막(140)이 형성되고, 그 위에 반도체층(130)과 이격되어 적어도 일부가 반도체층(130)과 충첩하는 게이트 전극(160)이 형성된다.Next, referring to FIG. 13C, a
도 13d를 참조하면, 광차단층(LS) 쪽의 기판(110)에 대하여 광(L)이 조사된다. 이 때, 광차단층(LS)은 광(L)을 차단하는 마스크 역할을 한다. 그에 따라, 반도체층(130) 중 광차단층(LS)과 중첩하는 영역에는 광(L)이 조사되지 않고, 광차단층(LS)과 중첩하지 않는 영역에만 광(L)이 조사된다. 이러한 광(L) 조사에 의하여, 반도체층(130)의 일부에 대한 도체화가 이루어진다. 그 결과, 반도체층(130) 중 광차단층(LS)과 중첩하지 않는 영역이 도체화된다.Referring to FIG. 13D , light L is irradiated to the
광(L)으로, 예를 들어, 자외선이 사용될 수 있다.As the light L, for example, ultraviolet light may be used.
그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 광(L) 조사는 게이트 전극(160)을 형성하는 단계 전에도 이루어질 수 있다. 구체적으로, 광(L) 조사는 게이트 전극(160)을 형성하는 단계 전 또는 후에 이루어질 수 있다.However, an embodiment of the present invention is not limited thereto, and light L may be irradiated even before forming the
도 13e은 도체화부(132, 133)가 형성된 것을 도시하고 있다. 도체화부(132, 133) 중 하나는 소스 영역(132)이고, 다른 하나는 드레인 영역(133)이다.FIG. 13E shows that the
게이트 전극(160)은, 반도체층(130) 중, 광차단층(LS)과 중첩하는 영역인 채널부(131)과 중첩하고, 광차단층(LS)과 중첩하지 않는 영역인 도체화부(132, 133)의 적어도 일부와 중첩한다.The
반도체층(130)의 도체화부(132, 133) 중 게이트 전극(160)과 중첩하는 드레인 영역(133)은 캐패시터(Cap)의 제1 전극(511)이 되고, 드레인 영역(133)과 중첩하는 게이트 전극(160)의 일부는 캐패시터(Cap)의 제2 전극(512)이 되어, 캐패시터(Cap)가 형성된다.Among the
도 13f를 참조하면, 게이트 전극(160) 상에 층간 절연막(150)이 형성된다. 이 때, 층간 절연막(150)에 콘택홀(CH)이 형성된다.Referring to FIG. 13F , an
도 13g를 참조하면, 층간 절연막(150) 상에 연결 전극(185)이 형성된다. 연결 전극(185)은 게이트 전극(160)과 연결된다. 이러한 과정에 의하여 본 발명의 일 실시예 따른 박막 트랜지스터 기판(100)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 13G , a
도 14a 및 14b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정도이다.14a and 14b are manufacturing process diagrams of a thin film transistor substrate according to another embodiment of the present invention.
도 14a를 참조하면, 기판(110) 상에 광차단층(LS)이 형성되고, 광차단층(LS) 상에 반도체층(130)이 형성된 후, 광(L) 조사가 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 14A , light L may be irradiated after the light blocking layer LS is formed on the
도 14b를 참조하면, 광(L) 조사에 의하여 반도체층(130)의 도체화부(132, 133)이 형성되고, 채널부(131)가 정의된다. 다음 게이트 절연막(140) 및 게이트 전극(160)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 14B ,
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is in the technical field to which the present invention belongs that various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope without departing from the technical details of the present invention. It will be clear to those skilled in the art. Therefore, the scope of the present invention is indicated by the claims to be described later, and all changes or modifications derived from the meaning, scope and equivalent concepts of the claims should be construed as being included in the scope of the present invention.
100, 200, 300, 400: 박막 트랜지스터 기판
600: 표시장치
110: 기판 120: 버퍼층
130: 반도체층 131: 채널부
132: 소스 영역 133: 드레인 영역
140: 게이트 절연막 150: 층간 절연막
155: 보호막 160: 게이트 전극
170: 소스 전극 180: 드레인 전극
710: 화소 전극 720: 발광층
730: 공통 전극 750: 뱅크
OLED: 유기발광 다이오드100, 200, 300, 400: thin film transistor substrate
600: display device
110: substrate 120: buffer layer
130: semiconductor layer 131: channel portion
132
140: gate insulating film 150: interlayer insulating film
155: protective film 160: gate electrode
170: source electrode 180: drain electrode
710: pixel electrode 720: light emitting layer
730: common electrode 750: bank
OLED: organic light emitting diode
Claims (16)
상기 기판 상의 광차단층;
상기 광차단층 상의 버퍼층;
상기 버퍼층 상의 반도체층; 및
상기 반도체층과 이격되어, 상기 반도체층과 적어도 일부 충첩하는 게이트 전극;을 포함하며,
상기 반도체층은 채널부 및 도체화부를 포함하고,
상기 도체화부 중 일부는 소스 영역이고, 다른 일부는 드레인 영역이고,
상기 광차단층은 상기 반도체층의 상기 채널부와 중첩하고, 상기 도체화부와 중첩하지 않고,
상기 반도체층 중 상기 광차단층과 중첩하는 영역은 상기 채널부이고, 상기 광차단층과 중첩하지 않는 영역은 상기 도체화부인,
박막 트랜지스터 기판.Board;
a light blocking layer on the substrate;
a buffer layer on the light blocking layer;
a semiconductor layer on the buffer layer; and
A gate electrode spaced apart from the semiconductor layer and at least partially overlapping the semiconductor layer; includes,
The semiconductor layer includes a channel portion and a conductor portion,
Some of the conductive parts are source regions and others are drain regions;
the light blocking layer overlaps the channel portion of the semiconductor layer and does not overlap the conductive portion;
Of the semiconductor layer, a region overlapping the light blocking layer is the channel portion, and a region not overlapping the light blocking layer is the conducting portion.
thin film transistor substrate.
상기 반도체층은 산화물 반도체 물질 포함하는, 박막 트랜지스터 기판. According to claim 1,
The thin film transistor substrate of claim 1 , wherein the semiconductor layer includes an oxide semiconductor material.
상기 게이트 전극은 상기 반도체층의 상기 채널부와 중첩하고, 상기 도체화부 중 적어도 일부와도 중첩하는, 박막 트랜지스터 기판.According to claim 1,
The thin film transistor substrate of claim 1 , wherein the gate electrode overlaps the channel portion of the semiconductor layer and also overlaps at least a part of the conductive portion.
상기 게이트 전극은 상기 반도체층의 상기 도체화부와 중첩하여 커패시터를 형성하는, 박막 트랜지스터 기판.According to claim 1,
The gate electrode overlaps the conductive portion of the semiconductor layer to form a capacitor.
상기 반도체층은, 상기 기판 상의 제1 반도체층 및 상기 제1 반도체층 상의 제2 반도체층을 포함하는, 박막 트랜지스터 기판. According to claim 1,
The thin film transistor substrate, wherein the semiconductor layer includes a first semiconductor layer on the substrate and a second semiconductor layer on the first semiconductor layer.
상기 기판 상의 광차단층;
상기 광차단층 상의 버퍼층;
상기 버퍼층 상에 배치되며, 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 포함하는 화소 구동부; 및
상기 화소 구동부와 연결된 발광소자;를 포함하며,
상기 박막 트랜지스터는,
버퍼층 상의 반도체층; 및
상기 반도체층과 이격되어, 상기 반도체층과 적어도 일부 충첩하는 게이트 전극;을 포함하며,
상기 반도체층은 채널부 및 도체화부를 포함하고,
도체화부 중 일부는 소스 영역이고, 다른 일부는 드레인 영역이고,
상기 광차단층은 상기 반도체층의 상기 채널부와 중첩하고, 상기 도체화부와 중첩하지 않고,
상기 반도체층 중 상기 광차단층과 중첩하는 영역은 상기 채널부이고, 상기 광차단층과 중첩하지 않는 영역은 상기 도체화부인,
표시장치.Board;
a light blocking layer on the substrate;
a buffer layer on the light blocking layer;
a pixel driver disposed on the buffer layer and including at least one thin film transistor; and
It includes; a light emitting element connected to the pixel driver,
The thin film transistor,
a semiconductor layer on the buffer layer; and
A gate electrode spaced apart from the semiconductor layer and at least partially overlapping the semiconductor layer; includes,
The semiconductor layer includes a channel portion and a conductor portion,
Some of the conductive parts are source regions, others are drain regions,
The light blocking layer overlaps the channel portion of the semiconductor layer and does not overlap the conductive portion,
Of the semiconductor layer, a region overlapping the light blocking layer is the channel portion, and a region not overlapping the light blocking layer is the conducting portion.
display device.
상기 반도체층은 산화물 반도체 물질 포함하는, 표시장치. According to claim 6,
The semiconductor layer includes an oxide semiconductor material, the display device.
상기 게이트 전극은 상기 반도체층의 상기 채널부와 중첩하고, 상기 도체화부 중 적어도 일부와도 중첩하는, 표시장치.According to claim 6,
The display device according to claim 1 , wherein the gate electrode overlaps the channel portion of the semiconductor layer and also overlaps at least a part of the conductive portion.
서로 중첩된 상기 도체화부와 상기 게이트 전극은 캐패시터를 형성하는, 표시장치. According to claim 8,
The conductive portion and the gate electrode overlapping each other form a capacitor.
상기 반도체층은, 상기 기판 상의 제1 반도체층 및 상기 제1 반도체층 상의 제2 반도체층을 포함하는, 표시장치. According to claim 6,
The semiconductor layer includes a first semiconductor layer on the substrate and a second semiconductor layer on the first semiconductor layer.
상기 발광소자는 유기발광 다이오드인, 표시장치.According to claim 6,
The light emitting element is an organic light emitting diode, a display device.
상기 광차단층 상에 버퍼층을 형성하는 단계;
상기 버퍼층 상에, 상기 광차단층과 중첩하는 영역 및 중첩하지 않는 영역을 갖는 반도체층을 형성하는 단계;
상기 반도체층과 이격되어, 적어도 일부가 상기 반도체층과 충첩하는 게이트 전극을 형성하는 단계; 및
상기 광차단층 쪽의 상기 기판에 대하여 광을 조사하여, 상기 반도체층 중 상기 광차단층과 중첩하지 않는 영역을 도체화하는 단계;를 포함하는,
박막 트랜지스터 기판의 제조방법.forming a light blocking layer on the substrate;
forming a buffer layer on the light blocking layer;
forming a semiconductor layer having an overlapping region and a non-overlapping region with the light blocking layer on the buffer layer;
Forming a gate electrode spaced apart from the semiconductor layer and at least partially overlapping the semiconductor layer; and
Conducting a region of the semiconductor layer that does not overlap with the light blocking layer by irradiating light to the substrate on the side of the light blocking layer;
A method for manufacturing a thin film transistor substrate.
상기 반도체층은 산화물 반도체 물질을 포함하는, 박막 트랜지스터 기판의 제조방법. According to claim 12,
The method of manufacturing a thin film transistor substrate, wherein the semiconductor layer includes an oxide semiconductor material.
상기 광 조사는 상기 게이트 전극을 형성하는 단계 전 또는 후에 이루어지는, 박막 트랜지스터 기판의 제조방법.According to claim 12,
The light irradiation is performed before or after the step of forming the gate electrode, a method of manufacturing a thin film transistor substrate.
상기 광은 자외선인, 박막 트랜지스터 기판의 제조방법.According to claim 12,
The method of manufacturing a thin film transistor substrate in which the light is ultraviolet light.
상기 게이트 전극은, 상기 반도체층 중, 상기 광차단층과 중첩하는 영역과 중첩하고, 상기 광차단층과 중첩하지 않는 영역의 적어도 일부와도 중첩하는, 박막 트랜지스터 기판의 제조방법.According to claim 12,
The method of manufacturing a thin film transistor substrate, wherein the gate electrode overlaps with a region overlapping the light blocking layer and also overlaps at least a part of a region that does not overlap the light blocking layer in the semiconductor layer.
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