KR20040062068A - active matrix display device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 능동행렬 표시장치(active matrix display device)에 관한 것으로, 좀더 자세하게는 각 화소에 적어도 두 개 이상의 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)를 포함하는 능동행렬 유기전기발광소자(organic electroluminescence display)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active matrix display device, and more particularly, to an active matrix organic electroluminescence display including at least two thin film transistors (TFTs) in each pixel. It is about.
근래에 들어 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 보유한 다양한 방식의 평판표시장치(flat panel display)가 개발됨에 따라, 기존의음극선관(Cathode Ray Tube: CRT)을 대체하는 새로운 디스플레이 장치(display device)의 주류를 형성하고 있다.Recently, various flat panel displays having excellent characteristics such as thinness, light weight, and low power consumption have been developed, and thus, new display devices (Cathode Ray Tube (CRT)) are replaced. It is forming the mainstream of display devices.
이러한 평판표시장치로는 액정표시장치(liquid crystal display), 플라즈마 표시장치(plasma display panel), 전계방출표시장치(field emission display), 전기발광표시장치(electroluminescence display : ELD) 등이 소개된 바 있는데, 이중 전기발광소자는 형광체에 일정 이상의 전기장이 인가되면 빛을 발하는 전기발광(electroluminescence) 현상을 이용한다.Such flat panel displays include liquid crystal displays, plasma display panels, field emission displays, and electroluminescence displays (ELDs). The dual electroluminescent device uses an electroluminescence phenomenon that emits light when a predetermined electric field is applied to the phosphor.
유기전기발광소자는 캐리어(carrier)들의 여기를 일으키는 소스(source)에 따라 무기(inorganic), 또는 유기전기발광소자(organic electroluminescence display : OELD 또는 유기 ELD)로 구분될 수 있는데, 특히 유기전기발광소자는 청색을 비롯한 모든 가시광선 영역의 빛을 발하므로 천연색 표시에 유리하고, 높은 휘도와, 직류 5V 내지 15V 정도의 낮은 전압으로 구동 가능한 장점이 있다.Organic electroluminescent devices may be classified into inorganic or organic electroluminescence displays (OELDs or organic ELDs) according to sources that cause excitation of carriers. In particular, organic electroluminescent devices Since it emits light in all visible light regions including blue, it is advantageous for natural colors, and has advantages of high luminance and low voltage of about 5V to 15V DC.
또한 구동회로의 제작 및 설계가 용이하여 초박형 디스플레이 장치의 구현이 가능하고, 자체 발광이므로 명암대비가 크며, 응답시간이 수 마이크로 초(㎲) 정도로 동화상 구현에 뛰어나다. 또 시야각 제한이 없는 특징이 있다.In addition, it is easy to manufacture and design a driving circuit, so that an ultra-thin display device can be realized, and because of self-luminous, high contrast and a response time of several microseconds are excellent for moving picture. In addition, there is no characteristic of viewing angle limitation.
이 유기전기발광소자의 발광원리는 전자(electron)와 정공(hole)의 재결합에 의하므로 유기 LED(organic light emitting diode : OLED) 라 불리기도 한다.The emission principle of the organic electroluminescent device is referred to as an organic light emitting diode (OLED) because of the recombination of electrons and holes.
한편, 현재에는 평판표시장치의 화상표현 기본단위인 화소(pixel)를 매트릭스(matrix) 형태로 배열하고, 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)를 사용하여 각각을 독립적으로 제어하는 능동행렬방식(active matrix)이 널리 이용되는바, 이하 도면을 참조하여 능동행렬방식의 유기전기발광소자에 대해 설명한다.On the other hand, the active matrix method which currently arranges pixels, which are the basic units of image representation of a flat panel display, in a matrix form, and independently controls each other using a thin film transistor (TFT). The matrix) is widely used. Hereinafter, an organic electroluminescent device of an active matrix type will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 일반적인 능동행렬 유기전기발광소자의 한 화소(P)에 대한 회로도로서, 교차되는 게이트라인(1)과 데이터라인(3)에 의해 각 화소(P)가 정의되고, 데이터라인(3)과 평행한 파워라인(5)이 지나고 있다.FIG. 1 is a circuit diagram of one pixel P of a general active matrix organic electroluminescent device, wherein each pixel P is defined by an intersecting gate line 1 and a data line 3, and the data line 3. Parallel to the power line 5 is passing.
또, 각 화소(P)에는 스위칭 박막트랜지스터(Tsw)와, 드라이빙 박막트랜지스터(Tdr)와, 스토리지캐패시터(Cst)와, 발광다이오드(D)가 포함되는데, 스위칭 박막트랜지스터(Tsw)는 게이트라인(1)에 연결된 게이트전극과, 데이터라인(3)에 연결된 소스전극과, 드라이빙 박막트랜지스터(Tdr) 게이트전극과 연결된 드레인전극을 포함한다.In addition, each pixel P includes a switching thin film transistor Tsw, a driving thin film transistor Tdr, a storage capacitor Cst, and a light emitting diode D. The switching thin film transistor Tsw includes a gate line. A gate electrode connected to 1), a source electrode connected to the data line 3, and a drain electrode connected to the driving thin film transistor (Tdr) gate electrode are included.
그리고 드라이빙 박막트랜지스터(Tdr)는 파워라인(5)에 연결된 소스전극과, 발광다이오드(D)에 연결된 드레인전극을 포함한다. 이때 발광다이오드(D)는 유기발광층을 사이에 두고 대향하는 애노드전극(anode electrode)과 캐소드전극(cathode electrode)을 포함하는 바, 이중 애노드전극은 드라이빙 박막트랜지스터(Tdr) 드레인전극에 연결되고, 캐소드전극은 접지(ground)된다. 또, 스토리지캐패시터(Cst)는 드라이빙 박막트랜지스터(Tdr) 게이트전극 및 소스전극에 연결된다.The driving thin film transistor Tdr includes a source electrode connected to the power line 5 and a drain electrode connected to the light emitting diode D. In this case, the light emitting diode D includes an anode electrode and a cathode electrode facing each other with an organic light emitting layer interposed therebetween, wherein the anode electrode is connected to a driving thin film transistor (Tdr) drain electrode, and the cathode The electrode is grounded. In addition, the storage capacitor Cst is connected to the driving thin film transistor Tdr gate electrode and the source electrode.
따라서, 게이트라인(1)을 통해 게이트신호가 인가되면 스위칭 박막트랜지스터(Tsw)가 온(on) 되고, 데이터라인(3)으로부터 데이터신호가 스위칭 박막트랜지스터(Tsw)를 통해 스토리지캐패시터(Cst)에 저장된다.Therefore, when the gate signal is applied through the gate line 1, the switching thin film transistor Tsw is turned on, and the data signal from the data line 3 is transferred to the storage capacitor Cst through the switching thin film transistor Tsw. Stored.
그리고 이 데이터신호는 드라이빙 박막트랜지스터(Tdr)의 게이트전극에 전달되어 드라이빙 박막트랜지스터(Tdr)를 온 시키고, 파워라인(5)으로부터 공급된 파워전압(VDD)을 발광다이오드(D)로 접속시켜 빛을 발하게 한다. 이때 발광다이오드(D)는 전류에 의해 휘도가 조절되는 전류구동방식이다.The data signal is transmitted to the gate electrode of the driving thin film transistor Tdr to turn on the driving thin film transistor Tdr, and connect the power voltage V DD supplied from the power line 5 to the light emitting diode D. Let it shine In this case, the light emitting diode D is a current driving method in which the luminance is controlled by a current.
그리고 스위칭 박막트랜지스터(Tsw)가 오프 되더라도 스토리지캐패시터(Cst)에 저장된 전압 값에 의해 드라이빙 박막트랜지스터(Tdr)가 온 상태를 유지한다. 따라서 발광다이오드(D)는 다음 프레임(frame)의 화상신호가 들어올 때까지 계속적으로 빛을 발한다.Even when the switching thin film transistor Tsw is turned off, the driving thin film transistor Tdr is kept on by the voltage value stored in the storage capacitor Cst. Therefore, the light emitting diode D continuously emits light until an image signal of the next frame is received.
도 2는 전술한 일반적인 능동행렬 유기전기발광소자의 한 화소(P)에 대한 평면도로서, 게이트라인(10)과 데이터라인(30)이 교차하여 화소(P)를 정의하고, 파워라인(50)이 데이터라인(30)과 나란하도록 배열되어 있음은 앞서 설명한 바와 같다.FIG. 2 is a plan view of one pixel P of the general active matrix organic electroluminescent device described above. The gate line 10 and the data line 30 cross each other to define the pixel P, and the power line 50. It is arranged to be parallel to the data line 30 as described above.
그리고 게이트라인(10)과 데이터라인(30)이 교차하는 부분에는 스위칭 박막트랜지스터(Tsw)가, 그리고 화소(P) 내에는 드라이빙 박막트랜지스터(Tdr)가 형성되어 있다.The switching thin film transistor Tsw is formed at the intersection of the gate line 10 and the data line 30, and the driving thin film transistor Tdr is formed in the pixel P.
좀더 자세히, 스위칭 박막트랜지스터(Tsw) 게이트전극(12)은 게이트라인(10)과 이어져 있고, 이의 소스전극(32)은 데이터라인(30)과 이어져 있으며, 이의 드레인전극(42)은 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 게이트전극(62)과 전기적으로 연결되어 있다. 또 스위칭 박막트랜지스터(Tsw) 반도체층(66)은 이의 소스전극(32)과 제 1 콘택홀(72)을 통해서, 그리고 이의 드레인전극(42)과는 제 2 콘택홀(74)을 통해서 각각 연결된다.More specifically, the switching thin film transistor (Tsw) gate electrode 12 is connected to the gate line 10, the source electrode 32 thereof is connected to the data line 30, and the drain electrode 42 thereof is a driving thin film transistor. (Tdr) is electrically connected to the gate electrode 62. The switching thin film transistor (Tsw) semiconductor layer 66 is connected through its source electrode 32 and the first contact hole 72, and its drain electrode 42 through the second contact hole 74, respectively. do.
그리고 드라이빙 박막트랜지스터(Tdr) 게이트전극(62)은 스위칭 박막트랜지스터(Tsw) 드레인전극(42)과 전기적으로 연결된 상태로 제 1 캐패시터전극(60)과 이어져 있고, 이의 소스전극(52)은 제 2 커패시터 전극(54) 및 파워라인(50)과 이어져 있다. 또 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 반도체층(68)은 이의 소스전극(52)과 제 3 콘택홀(76)을 통해서, 그리고 화소전극(80)과 제 4 콘택홀(78)을 통해서 각각 연결되어 있다.The driving thin film transistor (Tdr) gate electrode 62 is connected to the first capacitor electrode 60 in an electrically connected state with the switching thin film transistor (Tsw) drain electrode 42. The source electrode 52 thereof is connected to the second capacitor electrode 60. It is connected to the capacitor electrode 54 and the power line 50. The driving thin film transistor (Tdr) semiconductor layer 68 is connected through the source electrode 52 and the third contact hole 76, and the pixel electrode 80 and the fourth contact hole 78, respectively. .
따라서 화소전극(80)은 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 드레인전극이 된다.Accordingly, the pixel electrode 80 becomes a driving thin film transistor (Tdr) drain electrode.
도 3a와 도 3b는 각각 도 2의 III-III 선과, III'-III' 선을 따라 절단한 단면을 도시한 단면도로서, 전술한 도 2를 함께 참조하여 능동행렬 유기전기발광소자의 제조방법을 간단히 설명한다.3A and 3B are cross-sectional views illustrating a cross section taken along a line III-III and a line III'-III 'of FIG. 2, respectively. FIG. 3A and FIG. 3B illustrate a method of manufacturing an active matrix organic electroluminescent device with reference to FIG. Briefly explain.
먼저, 투명 절연기판(90) 전면으로 완충막(92)이 형성된다. 이는 절연기판(90)으로부터의 불순물 침투를 방지한다.First, the buffer film 92 is formed over the transparent insulating substrate 90. This prevents impurity penetration from the insulating substrate 90.
그리고 이 완충막(92) 상부 전면에 걸쳐 다결정 실리콘 박막이 형성된 후 패턴(pattern)되어 각각, 아일랜드(island) 모양의 스위칭 박막트랜지스터(Tsw) 반도체층(66)과, 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 반도체층(68)을 형성한다.After the polycrystalline silicon thin film is formed on the entire upper surface of the buffer film 92, the pattern is patterned to form an island-shaped switching thin film transistor (Tsw) semiconductor layer 66 and a driving thin film transistor (Tdr) semiconductor, respectively. Form layer 68.
이때 각각의 반도체층(66, 68)은 해당 소스 및 드레인 전극과 연결되는 부분으로 불순물이 도핑(dopping)되어 각각 소스 및 드레인 영역(32a 및 42a, 52a 및 80a)을 이루고, 해당 게이트전극(12, 62)과 오버랩되는 부분은 각각 제 1 및 제 2 액티브채널층(12a, 62a)을 이룬다.At this time, each of the semiconductor layers 66 and 68 is doped with impurities to be connected to the corresponding source and drain electrodes to form source and drain regions 32a and 42a, 52a and 80a, respectively, and the corresponding gate electrode 12 And 62 overlap the first and second active channel layers 12a and 62a, respectively.
이어, 각각의 반도체층(66, 68)이 형성된 절연기판(90) 전면으로 게이트절연막(94)이 형성된다.Subsequently, a gate insulating film 94 is formed over the entire surface of the insulating substrate 90 on which the semiconductor layers 66 and 68 are formed.
그리고 이 게이트절연막(94) 상부로 제 1 금속 박막을 증착한 후 패턴하여 게이트라인(10)과, 스위칭박막트랜지스터(Tsw) 게이트전극(12)과, 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 게이터전극(62)과, 제 1 커패시터전극(60)을 형성한다.The first metal thin film is deposited on the gate insulating film 94 and then patterned to form a gate line 10, a switching thin film transistor (Tsw) gate electrode 12, and a driving thin film transistor (Tdr) gator electrode 62. And a first capacitor electrode 60.
다음으로 기판 전면에 걸쳐 층간절연막(96)이 형성된다.Next, an interlayer insulating film 96 is formed over the entire substrate.
이어 층간절연막(96)과 게이트절연막(94)을 각각 부분적으로 제거하여 스위칭박막트랜지스터(Tsw) 반도체층(66)의 소스 및 드레인영역(32a, 42a)을 각각 드러내는 제 1 및 제 2 콘택홀(72, 74)과, 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 소스영역(52a)을 드러내는 제 3 콘택홀(76)을 형성한다.The first and second contact holes exposing the source and drain regions 32a and 42a of the switching thin film transistor (Tsw) semiconductor layer 66 may be partially removed by partially removing the interlayer insulating layer 96 and the gate insulating layer 94. 72 and 74, and a third contact hole 76 exposing the driving thin film transistor (Tdr) source region 52a.
그리고 이 층간절연막(94) 상부로 제 2 금속 박막을 증착한 후 패턴하여 데이터라인(30)과, 스위칭박막트랜지스터(Tsw) 소스 및 드레인전극(32, 42)과, 파워라인(50)과, 제 2 캐패시터전극(54)과, 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 소스전극(52)을 형성한다.The second metal thin film is deposited on the interlayer insulating film 94 and then patterned to form a data line 30, a switching thin film transistor (Tsw) source and drain electrodes 32 and 42, a power line 50, The second capacitor electrode 54 and the driving thin film transistor (Tdr) source electrode 52 are formed.
따라서 스위칭박막트랜지스터(Tsw) 소스 및 드레인전극(32, 42)은 각각 제 1 및 제 2 콘택홀(72, 74)을 통해 해당 반도체층(66)의 소스 및 드레인 영역(32a, 42a)에 각각 연결되고, 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 소스전극(52)은 제 3 콘택홀(76)을 통해 해당 반도체층(68) 소스영역(52a)에 연결된다.Therefore, the switching thin film transistor Tsw source and drain electrodes 32 and 42 are respectively formed in the source and drain regions 32a and 42a of the semiconductor layer 66 through the first and second contact holes 72 and 74, respectively. The driving thin film transistor (Tdr) source electrode 52 is connected to the source region 52a of the semiconductor layer 68 through the third contact hole 76.
이어 보호층(98)이 기판 전면에 형성된다.A protective layer 98 is then formed on the front of the substrate.
그리고 이 보호층(98), 층간절연막(96), 게이트절연막(94)을 각각 부분적으로 제거하여 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 반도체층(68)의 드레인영역(80a)을 드러내는 제 4 콘택홀(78)을 형성한다.The fourth contact hole 78 exposing the drain region 80a of the driving thin film transistor (Tdr) semiconductor layer 68 by partially removing the protective layer 98, the interlayer insulating film 96, and the gate insulating film 94, respectively. ).
다음으로 이 보호층(98) 상에 투명 도전성 금속박막을 증착한 후 패턴하여 화소전극(80)을 형성하는데, 이는 제 4 콘택홀(78)을 통해 드라이빙박막트랜지터(Tdr) 드레인영역(80a)과 연결된다.Next, a transparent conductive metal thin film is deposited on the protective layer 98 and then patterned to form the pixel electrode 80, which is a driving thin film transistor (Tdr) drain region 80a through the fourth contact hole 78. ).
이 화소전극(80)은 발광다이오드의 애노드전극이 되고, 비록 도시되지는 않았지만, 화소전극(80) 상에 유기발광층이 형성된 후 그 상부로 캐소드전극이 형성된다. 이때 캐소드전극은 불투명한 도전물질로 이루어질 수 있는 바, 이상의 설명에 따른 능동행렬 유기발광소자는 절연기판(90) 배면으로 빛을 발하는 배면발광방식이 된다.The pixel electrode 80 becomes an anode electrode of the light emitting diode, and although not shown, an organic light emitting layer is formed on the pixel electrode 80 and then a cathode electrode is formed thereon. At this time, the cathode electrode can be made of an opaque conductive material, the active matrix organic light emitting device according to the above description is a back light emitting method that emits light to the back of the insulating substrate (90).
한편, 전술한 구성의 일반적인 능동행렬 유기전기발광소자에 있어서, 특히 도 2의 스위칭박막트랜지스터(Tsw)와 드라이빙박막트랜지스터(Tdr)의 연결구조를 좀 더 자세히 살펴보면, 스위칭박막트랜지스터(Tsw)의 드레인전극(42)이 연장되어 데이터라인(30)과 실질적으로 수평하게 배열되고, 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 게이트전극(62) 말단 또한 연장되어 게이트라인(10)과 수평하게 배열된다.Meanwhile, in the general active matrix organic electroluminescent device having the above-described configuration, in particular, the connection structure of the switching thin film transistor Tsw and the driving thin film transistor Tdr of FIG. 2 will be described in more detail, and the drain of the switching thin film transistor Tsw will be described. The electrode 42 extends to be arranged substantially horizontally with the data line 30, and the terminal of the driving thin film transistor Tdr gate electrode 62 also extends to be arranged horizontally with the gate line 10.
그리고 이들의 교차점에서 제 5 콘택홀(75)을 통해 비로서 연결된다.And it is connected as a ratio through the 5th contact hole 75 at the intersection of these.
즉, 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 게이트전극(62)은 말단이 길게 연장되어 연결부(K)를 형성하고, 스위칭박막트랜지스터(Tsw) 드레인전극(42)은 이 연결부(K)와 제 5 콘택홀(75)을 통해 연결되는 바, 상기 연결부(K)는 스위칭박막트랜지스터(Tsw) 드레인전극(42)과의 전기적 연결기능 이외에는 아무런 역할을 하지 못한다.That is, the driving thin film transistor (Tdr) gate electrode 62 has a long end extending to form a connecting portion (K), and the switching thin film transistor (Tsw) drain electrode 42 has the connecting portion (K) and the fifth contact hole ( The connection part K plays no role other than an electrical connection function with the switching thin film transistor Tsw drain electrode 42.
따라서 필요이상으로 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 게이트전극(12)으로부터연결부(K)가 길게 연장됨으로서, 오히려 화소(P)의 개구율을 떨어뜨리는 단점이 있다.Therefore, since the connection portion K extends from the driving thin film transistor Tdr gate electrode 12 longer than necessary, the opening ratio of the pixel P may be lowered.
즉, 유기전기발광소자의 스위칭박막트랜지스터와 드라이빙박막트랜지스터의 연결에 있어서, 어느 하나의 전극이 길게 연장되어 연결됨에 따라 오히려 화소의 개구율을 떨어뜨리는 단점을 나타낸다.That is, in the connection of the switching thin film transistor and the driving thin film transistor of the organic electroluminescent device, as one of the electrodes is extended and connected, the opening ratio of the pixel is rather reduced.
이는 비단 전술한 유기전기발광소자에 국한된 것은 아니며, 적어도 두 개 이상의 박막트랜지스터 간의 전기적 연결을 위해서 어느 하나의 전극이 연장되어 연결부를 구성하고, 이 연결부를 통해 비로서 전기적 접속되는 경우가 흔히 있다. 그러나 이는 오히려 설계를 복합하게 하고, 특히 표시장치의 구동소자로 작동할 경우 화면의 개구율을 해치는 경우가 빈번하다.This is not limited to the above-described organic electroluminescent device, and any one electrode extends to form a connection portion for electrical connection between at least two thin film transistors, and is often electrically connected through the connection portion. However, this is rather complex design, especially when operating as a drive element of the display device often hurts the aperture ratio of the screen.
도 1은 일반적인 능동행렬 유기전기발광소자의 한 화소의 회로도1 is a circuit diagram of one pixel of a typical active matrix organic electroluminescent device
도 2는 일반적인 능동행렬 유기전기발광소자의 한 화소의 평면도2 is a plan view of one pixel of a typical active matrix organic electroluminescent device
도 3a 와 도 3b는 각각 도 2의 III-III 선과, III'-III' 선을 따라 절단한 단면을 도시한 단면도3A and 3B are cross-sectional views showing sections taken along the line III-III and line III'-III 'of FIG. 2, respectively.
도 4는 본 발명에 따른 능동행렬 유기전기발광소자의 한 화소의 회로도4 is a circuit diagram of one pixel of an active matrix organic electroluminescent device according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 능동행렬 유기전기발광소자의 한 화소의 평면도5 is a plan view of one pixel of an active matrix organic electroluminescent device according to the present invention;
도 6a 와 도 6b는 각각 도 5의 VI-VI 선과, VI'-VI' 선을 따라 절단한 단면을 도시한 단면도6A and 6B are cross-sectional views illustrating a section taken along the line VI-VI and VI′-VI ′ of FIG. 5, respectively.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
110 : 게이트라인110: gate line
112 : 스위칭박막트랜지스터 게이트전극112: switching thin film transistor gate electrode
132 : 스위칭박막트랜지스터 소스전극132: switching thin film transistor source electrode
142 : 스위칭박막트랜지스터 드레인전극142: switching thin film transistor drain electrode
150 : 파워라인150 power line
152 : 드라이빙박막트랜지스터 소스전극152: driving thin film transistor source electrode
154 : 제 2 캐패시터전극 160 : 제 1 캐패시터전극154: second capacitor electrode 160: first capacitor electrode
162 : 드라이빙박막트랜지스터 게이트전극162: driving thin film transistor gate electrode
166 : 스위칭박막트랜지스터 반도체층166: switching thin film transistor semiconductor layer
172 : 제 1 콘택홀 174 : 제 2 콘택홀172: first contact hole 174: second contact hole
175 : 제 5 콘택홀 176 : 제 3 콘택홀175: fifth contact hole 176: third contact hole
178 : 제 4 콘택홀 180 : 화소전극178: fourth contact hole 180: pixel electrode
p : 화소p: pixel
Tdr : 드라이빙박막트랜지스터Tdr: Driving Thin Film Transistor
Tsw :스위칭박막트랜지스터Tsw: Switching Thin Film Transistor
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 다수의 화소가 매트릭스 형상으로 배열되고, 서로 연결되어 상기 각 화소를 제어하는 적어도 두 개 이상의 박막트랜지스터를 포함하는 능동행렬 표시장치로서, 상기 각 박막트랜지스터는 게이트전극과, 소스전극과, 드레인전극을 포함하고, 상기 어느 하나의 제 1 박막트랜지스터 게이트전극은, 상기 제 1 박막트랜지스터 게이트전극 상부에 형성된 콘택홀을 통해서, 상기 적어도 다른 하나의 박막트랜지스터 게이트전극, 소스전극 또는 드레인전극과 연결되는 능동행렬 표시장치를 제공한다. 이때 상기 능동행렬 표시장치의 각 화소에 형성되는 박막트랜지스터는 상기 제 1 박막트랜지스터와, 다른 하나의 제 2 박막트랜지스터 두 개이고, 상기 제 2 박막트랜지스터의 드레인전극이 상기 제 1 박막트랜지스터 게이트전극과 연결되는 능동행렬 표시장치인 것을 특징으로 한다. 또한 상기 능동행렬 표시장치는, 기판과; 상기 기판 상부에 형성된 화소영역을 정의하는 게이트라인 및 데이터라인과; 상기 각 화소영역에 형성되는 적어도 하나 이상의 스위칭 박막트랜지스터와; 상기 각 화소영역에 형성되는 적어도 하나 이상의 드라이빙 박막트랜지스터를 포함하는 유기전기발광소자인 것을 특징으로 한다.The present invention provides an active matrix display device including at least two thin film transistors in which a plurality of pixels are arranged in a matrix shape and connected to each other to control each pixel. And a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode, wherein any one of the first thin film transistor gate electrodes is formed through the contact hole formed on the first thin film transistor gate electrode. An active matrix display device connected to an electrode, a source electrode, or a drain electrode is provided. In this case, a thin film transistor formed in each pixel of the active matrix display device includes the first thin film transistor and another second thin film transistor, and the drain electrode of the second thin film transistor is connected to the first thin film transistor gate electrode. It is characterized in that the active matrix display device. The active matrix display device further comprises: a substrate; A gate line and a data line defining a pixel area formed on the substrate; At least one switching thin film transistor formed in each pixel area; An organic electroluminescent device comprising at least one driving thin film transistor formed in each pixel area.
또한 본 발명은 기판 상에 화소를 형성하는 단계와; 상기 화소내에 적어도 두 개 이상의 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터 상부로 기판 전면에 절연막을 형성하는 단계와; 상기 어느 하나의 제 1 박막트랜지스터 게이트전극 상에 콘택홀을 형성하는 단계와; 상기 콘택홀을 통해서 상기 제 1 박막트랜지스터 게이트전극과 연결되는, 다른 적어도 하나의 제 2 박막트랜지스터 소스전극, 드레인전극 또는 게이트전극을 형성하는 단계를 포함하는 능동행렬 표시장치의 제조방법을 제공한다. 이때 상기 제 1 박막트랜지스터는 하나의 스위칭박막트랜지스터이고, 상기 다른 적어도 하나의 제 2 박막트랜지스터는 하나의 드라이빙박막트랜지스터이며, 상기 제 1 박막트랜지스터 게이트전극과 연결되는 것은 상기 드라이빙박막트랜지스터의 드레인전극인 것을 특징으로 하는 바, 이하 본 발명을 설명하기 위한 일례로 유기전기발광소자에 대해 설명한다.The present invention also provides a method for forming a pixel on a substrate; Forming at least two thin film transistors in said pixel; Forming an insulating film on an entire surface of the substrate above the thin film transistor; Forming a contact hole on the first thin film transistor gate electrode; And forming at least one second thin film transistor source electrode, a drain electrode, or a gate electrode connected to the first thin film transistor gate electrode through the contact hole. In this case, the first thin film transistor is one switching thin film transistor, and the other at least one second thin film transistor is one driving thin film transistor, and the first thin film transistor connected to the gate electrode is a drain electrode of the driving thin film transistor. The organic electroluminescent device will be described as an example for explaining the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 유기전기발광소자의 한 화소(P)에 대한 회로도로서, 게이트라인(101)과 데이터라인(103)이 교차하며 화소(P)를 정의하고, 이 화소(P)에는 파워라인(105)이 지나고 있다. 또, 각 화소(P)에는 스위칭 박막트랜지스터(Tsw)와, 드라이빙 박막트랜지스터(Tdr)와, 스토리지캐패시터(Cst)와, 발광다이오드(D)가 형성된다.FIG. 4 is a circuit diagram of one pixel P of the organic electroluminescent device according to the present invention, in which the gate line 101 and the data line 103 cross each other to define the pixel P. Powerline 105 is passing. In each pixel P, a switching thin film transistor Tsw, a driving thin film transistor Tdr, a storage capacitor Cst, and a light emitting diode D are formed.
이중 스위칭 박막트랜지스터(Tsw)는 게이트라인(101)과 연결된 게이트전극과, 데이터라인(103)과 연결된 소스전극과, 드라이빙 박막트랜지스터(Tdr) 게이트전극과 연결된 드레인전극을 포함하고, 드라이빙 박막트랜지스터(Tdr)는 파워라인(105)에 연결된 소스전극과, 발광다이오드(D)에 연결된 드레인전극을 포함한다.The dual switching thin film transistor Tsw includes a gate electrode connected to the gate line 101, a source electrode connected to the data line 103, a drain electrode connected to the driving thin film transistor Tdr, and a driving thin film transistor (Tsw). Tdr includes a source electrode connected to the power line 105 and a drain electrode connected to the light emitting diode D.
또 발광다이오드(D)는 유기발광층을 사이에 두고 대향하는 애노드전극과 캐소드전극을 포함하는데, 이중 애노드전극은 드라이빙 박막트랜지스터(Tdr) 드레인전극에 연결되고, 캐소드전극은 접지된다. 그리고 스토리지캐패시터(Cst)는 드라이빙 박막트랜지스터(Tdr) 게이트전극 및 소스전극에 연결되어 있음은 일반적인 경우와 전기적으로 동일하다.The light emitting diode D includes an anode electrode and a cathode electrode facing each other with an organic light emitting layer interposed therebetween, the anode electrode of which is connected to the driving thin film transistor Tdr drain electrode and the cathode electrode is grounded. The storage capacitor Cst is electrically connected to the driving thin film transistor Tdr gate electrode and the source electrode.
그러나 실제 설계상에 있어서는 상이한 것을 특징으로 하는데, 도 5는 본 발명에 따른 능동행렬 유기전기발광소자의 한 화소(P)에 대한 평면도이다.However, the present invention is characterized by a different design. FIG. 5 is a plan view of one pixel P of the active matrix organic electroluminescent device according to the present invention.
먼저 스위칭박막트랜지스터(Tsw) 게이트전극(112)은 게이트라인(110)과 이어져 있고, 스위칭 박막트랜지스터(Tsw) 소스전극(132)은 데이터라인(130)과 이어져 있으며, 스위칭 박막트랜지스터(Tsw) 드레인전극(142)은 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 게이트전극(162)과 전기적으로 연결될 수 있다.First, the switching thin film transistor (Tsw) gate electrode 112 is connected to the gate line 110, and the switching thin film transistor (Tsw) source electrode 132 is connected to the data line 130, and the switching thin film transistor (Tsw) drain is formed. The electrode 142 may be electrically connected to the driving thin film transistor (Tdr) gate electrode 162.
이때 스위칭박막트랜지스터(Tsw) 드레인전극(142) 말단은 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 게이트전극(162) 상에 오버랩되어 있으며, 후술하겠지만, 특히 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 반도체층(168)에 대응되는 영역에서 제 5 콘택홀(175)을 통해 상기 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 게이트전극(162)과 직접 연결되는 것을 특징으로 한다.At this time, the terminal of the switching thin film transistor (Tsw) drain electrode 142 is overlapped on the driving thin film transistor (Tdr) gate electrode 162 and, as will be described later, in particular, a region corresponding to the driving thin film transistor (Tdr) semiconductor layer 168. In this case, the driving thin film transistor (Tdr) is directly connected to the gate electrode 162 through the fifth contact hole 175.
그리고 스위칭 박막트랜지스터(Tsw)의 반도체층(166)은 스위칭 박막트랜지스터(Tsw) 소스전극(132)과 제 1 콘택홀(172)을 통해서, 그리고 스위칭 박막트랜지스터(Tsw) 드레인전극(142)과 제 2 콘택홀(174)을 통해서 각각 연결될 수 있다.The semiconductor layer 166 of the switching thin film transistor Tsw is formed through the switching thin film transistor Tsw source electrode 132 and the first contact hole 172, and the switching thin film transistor Tsw drain electrode 142 and the first thin film transistor Tsw. Each of the two contact holes 174 may be connected.
또 드라이빙 박막트랜지스터(Tdr) 게이트전극(162)은 스위칭 박막트랜지스터(Tsw) 드레인전극(142)과 전기적으로 연결된 상태로 제 1 캐패시터 전극(160)과 이어져 있고, 드라이빙 박막트랜지스터(Tdr) 소스전극(152)은 제 2 커패시터 전극(154) 및 파워라인(150)과 이어진다. 또 드라이빙박막트랜지스터 반도체층(168)은 드라이빙 박막트랜지스터(Tdr) 소스전극(152)과 제 3 콘택홀(176)을 통해서, 그리고 화소전극(180)과 제 4 콘택홀(178)을 통해 연결될 수 있다. 따라서 이 경우 화소전극(180)은 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 드레인전극이 된다.The driving thin film transistor (Tdr) gate electrode 162 is connected to the first capacitor electrode 160 in an electrically connected state with the switching thin film transistor (Tsw) drain electrode 142, and the driving thin film transistor (Tdr) source electrode ( 152 connects to the second capacitor electrode 154 and the power line 150. In addition, the driving thin film transistor semiconductor layer 168 may be connected through the driving thin film transistor (Tdr) source electrode 152 and the third contact hole 176 and through the pixel electrode 180 and the fourth contact hole 178. have. Therefore, in this case, the pixel electrode 180 becomes a drain thin film transistor (Tdr) drain electrode.
즉, 이상의 설명에 따른 본 발명의 특징은, 스위칭박막트랜지스터(Tsw) 드레인전극(142)이 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 게이트전극(162)에 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 바, 일반적인 경우와 비교하면 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 게이트전극(162)이 필요 이상으로 연장될 필요가 없고, 상기드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 반도체층(168)과 대응되는 부분에서 제 5 콘택홀(178)을 통해 연결된다.That is, a feature of the present invention according to the above description is that the switching thin film transistor (Tsw) drain electrode 142 is directly connected to the driving thin film transistor (Tdr) gate electrode 162, compared with the general case. The driving thin film transistor (Tdr) gate electrode 162 does not need to extend more than necessary, and is connected to the driving thin film transistor (Tdr) semiconductor layer 168 through a fifth contact hole 178.
한편, 도 6a와 도 6b는 각각 도 5의 VI-VI 선과, VI'-VI' 선을 따라 절단한 단면을 도시한 단면도로서, 전술한 도 5를 함께 참조하여 본 발명에 따른 능동행렬 유기전기발광소자의 제조방법을 설명한다.6A and 6B are cross-sectional views illustrating a cross section taken along a line VI-VI and a line VI′-VI ′ of FIG. 5, respectively. Referring to FIG. 5, the active matrix organic electric cell according to the present invention is described. The manufacturing method of a light emitting element is demonstrated.
먼저, 투명 절연기판(190) 전면으로 불순물 침투를 방지하는 완충막(192)을 형성한다.First, a buffer film 192 is formed over the transparent insulating substrate 190 to prevent impurity penetration.
그리고 이 완충막(192) 상부 전면에 걸쳐 다결정 실리콘 박막을 형성한 후 패턴하여 각각 아일랜드(island) 모양의 스위칭 박막트랜지스터(Tsw) 반도체층(166)과, 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 반도체층(168)을 형성한다.The polycrystalline silicon thin film is formed on the entire upper surface of the buffer film 192 and then patterned to form an island-shaped switching thin film transistor (Tsw) semiconductor layer 166 and a driving thin film transistor (Tdr) semiconductor layer 168. ).
이때 스위칭 박막트랜지스터(Tsw) 반도체층(166)은 스위칭 박막트랜지스터(Tsw) 소스 및 드레인 전극과 연결되는 부분으로 각각 불순물이 도핑되어 각각 소스 및 드레인 영역(132a, 142a)을 이루고, 이들 사이로 스위칭 박막트랜지스터(Tsw) 게이트전극(112)과 오버랩되는 제 1 액티브채널층(112a)이 형성된다. 또 드라이빙 박막트랜지스터(Tdr) 반도체층(168)은 드라이빙 박막트랜지스터(Tdr) 소스 및 드레인 전극과 연결되는 부분으로 각각 불순물이 도핑되어 소스 및 드레인 영역(152a, 80a)을 이루고, 이들 사이로 드라이빙 박막트랜지스터(Tsw) 게이트전극(162)과 오버랩되는 제 2 액티브채널층(162a)을 이루게 된다.At this time, the switching thin film transistor (Tsw) semiconductor layer 166 is a portion connected to the switching thin film transistor (Tsw) source and drain electrodes, respectively, and is doped with impurities to form source and drain regions 132a and 142a, respectively. A first active channel layer 112a overlapping the transistor Tsw gate electrode 112 is formed. In addition, the driving thin film transistor (Tdr) semiconductor layer 168 is connected to the driving thin film transistor (Tdr) source and drain electrodes and is doped with impurities to form source and drain regions 152a and 80a, respectively. A second active channel layer 162a overlapping the (Tsw) gate electrode 162 is formed.
이어, 이들 스위칭박막트랜지스터(Tsw) 및 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 반도체층(166, 168)이 형성된 절연기판(190) 전면으로 게이트절연막(194)이 형성된다.Subsequently, a gate insulating film 194 is formed on the entire surface of the insulating substrate 190 on which the switching thin film transistor Tsw and the driving thin film transistor Tdr semiconductor layers 166 and 168 are formed.
그리고 이 게이트절연막(194) 상부로 제 1 금속 박막을 증착한 후 패턴하여 게이트라인(110)과, 스위칭박막트랜지스터(Tsw)의 게이트전극(112)과, 드라이빙박막트랜지스터(Tdr)의 게이터전극(162)과, 제 1 커패시터전극(160)을 형성한다.The first metal thin film is deposited on the gate insulating film 194 and then patterned to form the gate line 110, the gate electrode 112 of the switching thin film transistor Tsw, and the gator electrode of the driving thin film transistor Tdr. 162 and the first capacitor electrode 160.
다음으로 기판 전면에 걸쳐 층간절연막(196)이 형성된다.Next, an interlayer insulating film 196 is formed over the entire substrate.
그리고 층간절연막(196)과 게이트절연막(194)을 각각 부분적으로 제거하여 스위칭박막트랜지스터(Tsw) 반도체층(166)의 소스 및 드레인영역(132a, 142a)을 각각 드러내는 제 1 및 제 2 콘택홀(172, 174)과, 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 소스영역(152a)을 드러내는 제 3 콘택홀(176)을 형성한다.The first and second contact holes exposing the source and drain regions 132a and 142a of the switching thin film transistor (Tsw) semiconductor layer 166 by partially removing the interlayer insulating layer 196 and the gate insulating layer 194 respectively. 172 and 174 and a third contact hole 176 exposing the driving thin film transistor (Tdr) source region 152a.
이때 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 게이트전극(162) 상부의 층간절연막(196) 부분 역시 동시에 제거되어, 상기 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 게이트전극(162) 일부를 드러내는 제 5 콘택홀(175)을 형성한다.At this time, the portion of the interlayer insulating film 196 on the driving thin film transistor (Tdr) gate electrode 162 is also simultaneously removed to form a fifth contact hole 175 exposing a part of the driving thin film transistor (Tdr) gate electrode 162. .
이어 이 층간절연막(194) 상부로 제 2 금속 박막을 증착한 후 패턴하여 데이터라인(130)과, 스위칭박막트랜지스터(Tsw)의 소스 및 드레인전극(132, 142)과, 파워라인(150)과, 제 2 캐패시터전극(54)과, 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 소스전극(152)을 형성한다.Subsequently, a second metal thin film is deposited on the interlayer insulating layer 194 and then patterned to form the data line 130, the source and drain electrodes 132 and 142 of the switching thin film transistor Tsw, the power line 150, and the like. The second capacitor electrode 54 and the driving thin film transistor (Tdr) source electrode 152 are formed.
따라서 스위칭박막트랜지스터(Tsw) 소스 및 드레인전극(132, 142)은 각각 제 1 및 제 2 콘택홀(172, 174)을 통해 해당 반도체층(166)의 소스 및 드레인 영역(132a, 142a)에 각각 연결되고, 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 소스전극(152)은제 3 콘택홀(176)을 통해 해당 반도체층(168) 소스영역(152a)에 연결된다.Therefore, the switching thin film transistor (Tsw) source and drain electrodes 132 and 142 are respectively formed in the source and drain regions 132a and 142a of the semiconductor layer 166 through the first and second contact holes 172 and 174, respectively. The driving thin film transistor (Tdr) source electrode 152 is connected to the source region 152a of the semiconductor layer 168 through the third contact hole 176.
그리고 이때 특히 스위칭박막트랜지스터(Tsw) 드레인전극(142)은 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 게이트전극(162)과 제 5 콘택홀(175)을 통해 연결된다. 이 연결부분은 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 반도체영역(168)에 대응된다.In this case, the switching thin film transistor (Tsw) drain electrode 142 is connected to the driving thin film transistor (Tdr) gate electrode 162 and the fifth contact hole 175. This connection portion corresponds to the driving thin film transistor (Tdr) semiconductor region 168.
이어 보호층(198)이 기판 전면에 형성된다.A protective layer 198 is then formed over the substrate.
그리고 이 보호층(198), 층간절연막(196), 게이트절연막(194)을 각각 부분적으로 제거하여 드라이빙박막트랜지스터(Tdr) 반도체층(168) 드레인영역(180a)을 드러내는 제 4 콘택홀(78)을 형성한다.The fourth contact hole 78 exposing the drain region 180a of the driving thin film transistor (Tdr) semiconductor layer 168 by partially removing the protective layer 198, the interlayer insulating layer 196, and the gate insulating layer 194. To form.
다음으로 이 보호층(98) 상에 투명 도전성 금속박막을 증착한 후 패턴하여 화소전극(180)을 형성하는데, 이는 제 4 콘택홀(178)을 통해 드라이빙박막트랜지터(Tdr) 드레인영역(80a)과 연결된 상태로 각 화소(P)에 대응된다.Next, a transparent conductive metal thin film is deposited on the protective layer 98 and then patterned to form a pixel electrode 180, which is a driving thin film transistor (Tdr) drain region 80a through the fourth contact hole 178. Corresponding to each pixel P.
이 화소전극(180)은 발광다이오드의 애노드전극이 되고, 비록 도시되지는 않았지만, 화소전극(180) 상에 유기발광층이 형성된 후 그 상부로 캐소드전극이 형성된다.The pixel electrode 180 becomes an anode electrode of the light emitting diode, and although not shown, an organic light emitting layer is formed on the pixel electrode 180 and then a cathode electrode is formed thereon.
이때 캐소드전극은 불투명한 도전물질로 이루어질 수 있는데, 따라서 이상의 설명에 따른 본 발명에 따른 능동행렬 유기발광소자 역시 절연기판(190) 배면으로 빛을 발하는 배면발광방식이 된다.In this case, the cathode electrode may be made of an opaque conductive material. Therefore, the active matrix organic light emitting diode according to the present invention according to the above description also becomes a back light emitting method that emits light toward the back surface of the insulating substrate 190.
정리하면, 본 발명에 따른 능동행렬 유기전기발광소자에 포함되는 두 개의 박막트랜지스터는 서로 전기적으로 연결되는데, 특히 어느 하나의 게이트전극 상부에 형성된 콘택홀을 통해 다른 박막트랜지스터와 연결되는 것을 특징으로 한다.In summary, the two thin film transistors included in the active matrix organic electroluminescent device according to the present invention are electrically connected to each other. In particular, the thin film transistors may be connected to other thin film transistors through a contact hole formed on one of the gate electrodes. .
이를 통해 불필요한 연결부 및 연결전극을 줄일 수 있어, 화면개구율을 향상시키는 장점이 있다.As a result, unnecessary connection parts and connection electrodes can be reduced, thereby improving the screen opening ratio.
비록 이상에서 편의상 유기전기발광소자를 일례로 설명하였으나, 이는 본 발명의 일례에 지나지 않는다.Although the organic electroluminescent device has been described above as an example for convenience, this is only an example of the present invention.
즉, 본 발명은 서로 연결되는 적어도 두 개 이상의 박막트랜지스터의 연결구조를 제공하는 바, 이 연결구조가 능동행렬 표시장치에 적용될 경우 불필요한 면적을 줄여 개구율을 향상시키는 장점이 있다.That is, the present invention provides a connection structure of at least two thin film transistors which are connected to each other. When the connection structure is applied to an active matrix display device, an unnecessary area is reduced to improve an aperture ratio.
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2002
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