KR20040078560A - 일렉트로 루미네센스 표시 장치 - Google Patents

일렉트로 루미네센스 표시 장치 Download PDF

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Abstract

유기 EL 소자가 약간 발광하여, 미세 휘도로서 표시로 나타난다고 하는 문제를 해소한다. 유리 기판 등의 투명한 절연성 기판(100) 상에 형성된 폴리실리콘층으로 이루어지는 능동층(101) 상에 게이트 절연층(102)이 형성되어 있다. 게이트 절연층(102) 상에 게이트(13g)가 연장되어 있다. 능동층(101)에는 LDD 구조의 소스·드레인이 형성되어 있다. 소스(13s)는 상호 인접하여 접촉된 P-층과 P+층으로 구성되어 있다. P+층은 붕소의 불순물 농도가 1×1020/㏄ 정도의 고농도층이다. P-층은 P+층으로부터 게이트(13g)의 방향으로 연장되어 있으며, 그 붕소의 불순물 농도는 1×1018/㏄ 정도의 저농도층이다. 또한, 드레인(13d)도 상호 인접하여 접촉된 P-층과 P+층으로 구성되어 있다.

Description

일렉트로 루미네센스 표시 장치{ELECTRO LUMINESCENCE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 일렉트로 루미네센스 표시 장치에 관한 것으로, 각 화소마다, 화소 선택용 트랜지스터와, 일렉트로 루미네센스 소자를 전류 구동하기 위한 구동용트랜지스터를 갖는 일렉트로 루미네센스 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 유기일렉트로 루미네센스(Organic Electro Luminescence: 이하 「유기 EL」이라고 약칭함) 소자를 이용한 유기 EL 표시 장치는, CRT나 LCD로 대신하는 표시 장치로서 주목받고 있다. 특히, 유기 EL 소자를 구동시키는 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: 이하, 「TFT」라고 약칭함)를 구비한 유기 EL 표시 장치가 개발되어 있다.
도 4에, 유기 EL 표시 패널 내의 일 화소의 등가 회로도를 도시한다. 실제의 유기 EL 표시 패널에서는 이 화소가 n행 m열의 매트릭스로 다수 배치되어 있다. 게이트 신호 Gn을 공급하는 게이트 신호선(10)과, 표시 신호 Dm을 공급하는 드레인 신호선(11)이 서로 교차하고 있다.
이들 양 신호선의 교차점 부근에는 유기 EL 소자(12) 및 이 유기 EL 소자(12)를 구동하는 구동용 TFT(13), 화소를 선택하기 위한 화소 선택용 TFT(14)가 배치되어 있다.
구동용 TFT(13)의 소스(13s)에는 전원 라인(15)으로부터 플러스 전원 전압 PVdd가 공급되고 있다. 또한, 그 드레인(13d)은 유기 EL 소자(12)의 애노드(양극)에 접속되어 있다. 유기 EL 소자(12)의 캐소드(음극)에는 마이너스 전원 전압 CV가 공급되고 있다.
화소 선택용 TFT(14)의 게이트에는 게이트 신호선(10)이 접속됨으로써 게이트 신호 Gn이 공급되고, 그 드레인(14d)에는 드레인 신호선(11)이 접속되어, 표시 신호 Dm이 공급된다. 화소 선택용 TFT(14)의 소스(14s)는 구동용 TFT(13)의 게이트(13g)에 접속되어 있다. 여기서, 게이트 신호 Gn은 도시하지 않은 수직 드라이버 회로로부터 출력된다. 표시 신호 Dm은 도시하지 않은 수평 드라이버 회로로부터 출력된다.
또한, 구동용 TFT(13)의 게이트(13g)에는 유지 용량 Cs가 접속되어 있다. 유지 용량 Cs는 표시 신호 Dm에 따른 전하를 유지함으로써, 1필드 기간, 표시 화소의 표시 신호를 유지하기 위해서 형성되어 있다.
상술한 구성의 EL 표시 장치의 동작을 설명한다. 게이트 신호 Gn이 1수평 기간 하이 레벨이 되면, 화소 선택용 TFT(14)가 온 상태로 된다. 그러면, 드레인 신호선(11)으로부터 표시 신호 Dm이 화소 선택용 TFT(14)를 통해서, 구동용 TFT(13)의 게이트(13g)에 인가된다.
그리고, 그 게이트(13g)에 공급된 표시 신호 Dm에 따라, 구동용 TFT(13)의 컨덕턴스가 변화하고, 그에 따른 구동 전류가 구동용 TFT(13)를 통해서 유기 EL 소자(12)에 공급되어, 유기 EL 소자(12)가 점등한다. 그 게이트(13g)에 공급된 표시 신호 Dm에 따라, 구동용 TFT(13)가 오프 상태인 경우에는 구동용 TFT(13)에는 전류가 흐르지 않으므로, 유기 EL 소자(12)도 소등한다.
종래, 화소 선택용 TFT(14)는 N 채널형으로 구성되고, 구동용 TFT(13)는 P 채널형으로 구성되어 있었다.
또, 관련된 선행 기술 문헌에는, 예를 들면 이하의 특허 문헌 1이 있다.
[특허 문헌 1]
일본 특개2002-175029호 공보
종래, 화소 선택용 TFT(14)에 대해서는 오프 시에 흐르는 누설 전류에 의해 게이트(13g)의 레벨이 변동하는 것을 방지하기 위해서, 이러한 누설 전류를 저감하기 위해서 LDD(Lightly Doped Drain) 구조가 채용되고 있었다. 그러나, 구동용 TFT(13)에 대해서는 통상의 고농도의 소스·드레인 구조가 채용되고 있었다.
이 때문에, 구동용 TFT(13)가 그 게이트 전압에 의해 오프 상태로 설정되어 있어도, 전원 라인(15)으로부터 약간의 구동 전류(누설 전류)가 흐르고, 유기 EL 소자(12)가 약간 발광하여, 미세 휘도로서 표시로 나타난다고 하는 문제가 있었다. 이 누설 전류는 본 발명자의 검토에 따르면, 게이트(13g)와 드레인(13d) 사이 또는 게이트(13g)와 소스(13s) 사이에서 발생하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 일렉트로 루미네센스 표시 장치의 패턴 레이아웃도.
도 2는 구동용 TFT의 구조를 도시하는 단면도.
도 3은 구동용 TFT의 구조를 도시하는 단면도.
도 4는 종래예에 따른 일렉트로 루미네센스 표시 장치의 등가 회로도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 게이트 신호선
11 : 드레인 신호선
12 : 유기 EL 소자
13 : 구동용 TFT
13g : 게이트
13s : 소스
13d : 드레인
14 : 화소 선택용 TFT
15 : 전원 라인
20 : 능동층
21, 22 : 게이트
22 : 컨택트
23 : 유지 용량선
24 : 알루미늄 배선
25, 26 : 컨택트홀
30 : 애노드
31 : 홀 수송층
32 : 발광층
33 : 전자 수송층
34 : 캐소드
100 : 절연성 기판
101 : 능동층
102 : 게이트 절연층
103 : 층간 절연층
104 : 평탄화 절연막
본 발명은 상술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 복수의 화소를 구비하고, 각 화소는 게이트 신호에 따라 각 화소를 선택하기 위한 화소 선택용 트랜지스터와, 일렉트로 루미네센스 소자와, 상기 화소 선택용 트랜지스터를 통해서 공급되는 표시 신호에 따라 상기 일렉트로 루미네센스 소자를 구동하는 구동용 트랜지스터를 갖고, 상기 구동용 트랜지스터를 LDD 구조로 형성한 것을 특징으로 한다.
〈실시예〉
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 유기 EL 표시 장치에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 이 유기 EL 표시 장치의 일 화소의 패턴 레이아웃예를 나타내는 도면(평면도)이다. 또한, 도 2 및 도 3은 도 1의 X-X선을 따라취한 단면도이다. 이 유기 EL 장치의 등가 회로는 도 4와 마찬가지이다.
게이트 신호 Gn을 공급하는 게이트 신호선(10)이 행 방향으로 연장되고, 표시 신호 Dm을 공급하는 드레인 신호선(11)이 행 방향으로 연장되어, 이들 신호선이 서로 입체적으로 교차하고 있다. 게이트 신호선(10)은 크롬층 또는 몰리브덴층 등으로 이루어지고, 드레인 신호선(11)은 그 상층의 알루미늄층 등으로 이루어진다.
화소 선택용 TFT(14)는 N 채널형의 폴리실리콘 TFT이다. 이 화소 선택용 TFT(14)는 유리 기판 등의 투명한 절연성 기판(100) 상에 형성된 폴리실리콘층으로 이루어지는 능동층(20) 상에 게이트 절연층이 형성되고, 그 게이트 절연층 상에 게이트 신호선(10)으로부터 연장된 2개의 게이트(21, 22)가 형성되어, 더블 게이트 구조를 이루고 있다.
또한, 이 화소 선택용 TFT(14)의 소스(14d)는 드레인 신호선(11)과 컨택트(22)를 통하여 접속되어 있다. 화소 선택용 TFT(14)의 드레인(14s)을 구성하고 있는 폴리실리콘층은 유지 용량 영역으로 연장되고, 그 상층의 유지 용량선(23)은 용량 절연막을 통하여 오버랩하고 있으며, 이 오버랩 부분에서 유지 용량 Cs가 형성되어 있다.
그리고, 화소 선택용 TFT(14)의 소스(14s)로부터 연장된 폴리실리콘층은 구동용 TFT(13)의 게이트(13g)에 알루미늄 배선(24)을 통하여 접속되어 있다.
구동용 TFT(13)는 P 채널형의 폴리실리콘 TFT로서, LDD 구조를 갖고 있다. 이 구동용 TFT(13)의 구조에 대하여 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명한다. 우선, 도 2에 도시한 구동용 TFT(13)의 구조에 대하여 설명한다.
유리 기판 등의 투명한 절연성 기판(100) 상에 형성된 폴리실리콘층으로 이루어지는 능동층(101) 상에, 게이트 절연층(102)이 형성되어 있다. 게이트 절연층(102)은 능동층(101) 상에 실리콘 산화막(SiO2)과 실리콘 질화막(SiNx)이 이 순서로 적층하여 형성되어 있다. 예를 들면, 실리콘 산화막(SiO2)의 막 두께는 80㎚, 실리콘 질화막(SiNx)의 막 두께는 40㎚이다.
그 게이트 절연층(102) 상에, 크롬층 또는 몰리브덴층 등으로 이루어지는 게이트(13g)가 연장되어 있다. 이 게이트(13g) 상에는 층간 절연막(103)이 형성되어 있다. 또한, 이 층간 절연막(103) 상에는 평탄화 절연막(104)이 형성되어 있다.
여기서, 능동층(101)에는 LDD 구조의 소스 및 드레인이 형성되어 있다. 즉, 소스(13s)는 상호 인접하여 접촉된 P-층과 P+층으로 구성되어 있다. P+층은, 예를 들면 붕소의 불순물 농도가 1×1020/㏄ 정도의 고농도층으로, 이 P+층은 그 위에 형성된 컨택트홀(25)을 통해서 플러스 전원 전압 PVdd가 공급된 전원 라인(15)에 접속되어 있다. 이와 같이 P+층은 컨택트 영역에 형성되어 있다.
한편, P-층은 P+층으로부터 게이트(13g)의 방향으로 연장되어 있으며, 그 붕소의 불순물 농도는 1×1018/㏄ 정도의 저농도층이다. P-층은 게이트(13g)의 에지에 대하여, 게이트(13g)의 에지로부터 떨어진 위치(도면에서의 오프셋 길이 OF만큼 떨어짐)에 형성되어 있다. 이 오프셋 영역은 불순물의 비도핑 영역이다. 이에 의해, 게이트(13g)와 소스(13s) 사이의 누설 전류를 더욱 저감할 수 있다.
또한, 드레인(13d)도 상호 인접하여 접촉된 P-층과 P+층으로 구성되어 있다. P+층은, 예를 들면 붕소의 불순물 농도가 1×1020/㏄ 정도의 고농도층으로, 이 P+층은 그 위에 형성된 컨택트홀(26)을 통해서 유기 EL 소자(12)의 애노드(30)(양극)에 접속되어 있다. 이와 같이 P+층은 컨택트 영역에 형성되어 있다.
한편, P-층은 P+층으로부터 게이트(13g)의 방향으로 연장되어 있으며, 그 붕소의 불순물 농도는 1×1018/㏄ 정도의 저농도층이다. P-층은 소스(13s)와 마찬가지로 게이트(13g)의 에지로부터 떨어진 위치(도면에서의 오프셋 길이 OF만큼 떨어짐)에 형성되어 있다. 이 오프셋 영역은 마찬가지로 불순물의 비도핑 영역이다. 이에 의해, 게이트(13g)와 드레인(13d) 사이의 누설 전류를 더욱 저감할 수 있다.
또한, 유기 EL 소자(13)의 애노드(30)의 위에, 홀 수송층(31), 발광층(32), 전자 수송층(33)이 적층되고, 또한 이 위에 캐소드(34)가 형성되어 있다.
상기한 바와 같이 도 2의 구동용 TFT(13) 구조는 오프셋 영역을 가진 LDD 구조이다. 이에 대하여, 도 3에 도시한 구동용 TFT(13) 구조는 오프셋 영역을 갖고 있지 않다. 이러한 구동용 TFT(13의) 구조에서, P-층은 이온 주입에 의해 게이트(13g)의 에지에 대하여 자기 정합적으로 형성된다.
본 발명의 유기 EL 장치에 따르면, 각 화소 내에 형성된 유기 EL 소자를 구동하기 위한 구동용 트랜지스터를 LDD 구조로 형성했기 때문에, 해당 구동용 트랜지스터가 오프 상태일 때의 누설 전류가 저감되어, 유기 EL 소자가 약간 발광하여, 미세 휘도로서 표시로 나타난다고 하는 문제를 해소할 수 있다.

Claims (3)

  1. 복수의 화소를 구비하고, 각 화소는 게이트 신호에 따라 각 화소를 선택하기 위한 화소 선택용 트랜지스터와, 일렉트로 루미네센스 소자와, 상기 화소 선택용 트랜지스터를 통해서 공급되는 표시 신호에 따라 상기 일렉트로 루미네센스 소자를 구동하는 구동용 트랜지스터를 갖고, 상기 구동용 트랜지스터가 P 채널형임과 함께, LDD 구조로 형성한 것을 특징으로 하는 일렉트로 루미네센스 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동용 트랜지스터의 능동층에 오프셋 영역을 형성한 것을 특징으로 하는 일렉트로 루미네센스 표시 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구동용 트랜지스터는 1×1020/㏄ 이상의 P형 불순물을 포함하고, 전극이 형성되는 고농도 영역과, 1×1018/㏄ 이하의 P형 불순물을 포함하고, 상기 고농도 영역 및 채널 영역 사이에 배치되는 저농도 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 일렉트로 루미네센스 표시 장치.
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