KR20210085643A - Thin film transistors and display apparatus comprising thin film transistor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터를 포함하는 표시장치에 대한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 광 필터층을 포함하는 박막 트랜지스터 및 이러한 박막 트랜지스터를 포함하는 표시장치에 대한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor and a display device including the thin film transistor. More specifically, the present invention relates to a thin film transistor including an optical filter layer and a display device including the thin film transistor.
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 소자 또는 구동 소자로 널리 이용되고 있다.Since the thin film transistor may be manufactured on a glass substrate or a plastic substrate, a switching element or driving element of a display device such as a liquid crystal display device or an organic light emitting device. is widely used as
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.The thin film transistor, based on the material constituting the active layer, is an amorphous silicon thin film transistor in which amorphous silicon is used as an active layer, a polysilicon thin film transistor in which polycrystalline silicon is used as an active layer, and an oxide semiconductor as an active layer. It may be classified as an oxide semiconductor thin film transistor.
높은 이동도(mobility)를 가지며, 산소의 함량에 따라 큰 저항 변화를 갖는 산화물 반도체 박막 트랜지스터(Oxide semiconductor TFT)는 원하는 물성을 용이하게 얻을 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한, 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 제조 과정에서 비교적 낮은 온도에서 액티브층을 구성하는 산화물이 성막될 수 있기 때문에 제조비용이 저렴하다. 산화물의 특성상, 산화물 반도체는 투명하기 때문에, 투명 디스플레이를 구현하는 데도 유리하다. An oxide semiconductor TFT having high mobility and a large resistance change according to oxygen content has an advantage in that desired physical properties can be easily obtained. In addition, since the oxide constituting the active layer can be formed at a relatively low temperature during the manufacturing process of the oxide semiconductor thin film transistor, the manufacturing cost is low. Since the oxide semiconductor is transparent due to the nature of the oxide, it is also advantageous for realizing a transparent display.
그런데, 산화물 반도체층에 광이 조사되는 경우, 문턱전압에 변화가 생기는 등, 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 구동이 불안정해질 수 있다. 따라서, 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 구동 안정성 및 신뢰성 향상을 위하여 산화물 반도체층으로 입사되는 광을 차단할 필요가 있다.However, when light is irradiated to the oxide semiconductor layer, the driving of the oxide semiconductor thin film transistor may become unstable, such as a change in threshold voltage. Accordingly, it is necessary to block light incident to the oxide semiconductor layer in order to improve driving stability and reliability of the oxide semiconductor thin film transistor.
본 발명의 일 실시예는, 개구율을 저하시키지 않으면서, 산화물 반도체층으로 입사되는 광을 선택적으로 차단할 수 있는 광 필터층을 포함하는 박막 트랜지스터를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a thin film transistor including an optical filter layer capable of selectively blocking light incident to an oxide semiconductor layer without reducing an aperture ratio.
본 발명의 일 실시예는, 게이트 전극의 크기를 증가시키지 않으면서도, 산화물 반도체층으로 입사되는 광을 선택적으로 차단할 수 있는, 박막 트랜지스터를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a thin film transistor capable of selectively blocking light incident to an oxide semiconductor layer without increasing the size of the gate electrode.
본 발명의 다른 일 실시예는, 소스/드레인 전극과 게이트 전극 사이의 기생 캡(Capacitance)을 증가시키지 않으면서, 산화물 반도체층으로 입사되는 광을 선택적으로 차단할 수 있는, 박막 트랜지스터를 제공하고자 한다. Another embodiment of the present invention is to provide a thin film transistor capable of selectively blocking light incident to an oxide semiconductor layer without increasing a parasitic cap between a source/drain electrode and a gate electrode.
본 발명의 일 실시예는, 상기와 같은 박막 트랜지스터를 포함하는 표시장치 및 상기와 같은 박막 트랜지스터의 제조방법을 제공하고자 한다. An embodiment of the present invention is to provide a display device including the thin film transistor as described above and a method of manufacturing the thin film transistor as described above.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 기판 상의 광 필터층, 상기 광 필터층과 중첩하는 상기 기판 상의 차광층 및 상기 차광층과 이격되어 상기 차광층과 적어도 일부 중첩하는 액티브층을 포함하고, 상기 차광층은 상기 기판과 상기 액티브층 사이에 배치되고, 상기 광 필터층은 상기 차광층보다 큰 면적을 가지며, 상기 기판과 상기 차광층 사이에 배치된, 박막 트랜지스터를 제공한다.An embodiment of the present invention for achieving the above-described technical problem includes an optical filter layer on a substrate, a light blocking layer on the substrate overlapping the optical filter layer, and an active layer spaced apart from the light blocking layer and overlapping at least in part with the light blocking layer and wherein the light blocking layer is disposed between the substrate and the active layer, the optical filter layer has a larger area than the light blocking layer, and is disposed between the substrate and the light blocking layer.
상기 광 필터층은 산화물 반도체 물질을 포함할 수 있다. The light filter layer may include an oxide semiconductor material.
상기 광 필터층은 IGZO(InGaZnO)계, IGZTO(InGaZnSnO)계, IZO(InZnO)계, IGO(InGaO)계, ITO(InSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계, GZO(GaZnO)계, ITZO (InSnZnO)계, IGTO(InGaSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계 및 GO(GaO)계 산화물 반도체 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The optical filter layer is IGZO (InGaZnO) based, IGZTO (InGaZnSnO) based, IZO (InZnO) based, IGO (InGaO) based, ITO (InSnO) based, GZTO (GaZnSnO) based, GZO (GaZnO) based, ITZO (InSnZnO) based At least one of an IGTO (InGaSnO)-based, GZTO (GaZnSnO)-based, and GO (GaO)-based oxide semiconductor material may be included.
상기 광 필터층은, 평면상으로 상기 차광층으로부터 돌출된 돌출부를 가질 수 있다. The light filter layer may have a protrusion protruding from the light blocking layer in a plan view.
상기 광 필터층은 500nm 이하의 파장을 갖는 광을 차단할 수 있다. The light filter layer may block light having a wavelength of 500 nm or less.
상기 광 필터층은 3.1 eV 이하의 에너지 밴드갭을 가질 수 있다. The optical filter layer may have an energy bandgap of 3.1 eV or less.
상기 광 필터층은 30nm 이상의 두께를 가질 수 있다. The optical filter layer may have a thickness of 30 nm or more.
상기 광 필터층은 30nm 내지 150nm의 두께를 가질 수 있다. The optical filter layer may have a thickness of 30 nm to 150 nm.
상기 광 필터층은 1 x 1018개/cm3 이하의 캐리어 밀도를 가질 수 있다. The optical filter layer may have a carrier density of 1×10 18 pieces/cm 3 or less.
상기 액티브층은 산화물 반도체 물질을 포함한다. The active layer includes an oxide semiconductor material.
상기 액티브층은 상기 차광층 상의 제1 산화물 반도체층 및 상기 제1 산화물 반도체층 상의 제2 산화물 반도체층을 포함할 수 있다. The active layer may include a first oxide semiconductor layer on the light blocking layer and a second oxide semiconductor layer on the first oxide semiconductor layer.
상기 차광층은 상기 광 필터층과 접촉할 수 있다. The light blocking layer may be in contact with the light filter layer.
상기 차광층은 상기 광 필터층과 이격되어 배치될 수 있다. The light blocking layer may be disposed to be spaced apart from the light filter layer.
상기 차광층은 상기 기판의 일면에 배치되고, 상기 광 필터층은 상기 기판의 타면에 배치될 수 있다. The light blocking layer may be disposed on one surface of the substrate, and the light filter layer may be disposed on the other surface of the substrate.
상기 차광층은 게이트 전극일 수 있다. The light blocking layer may be a gate electrode.
상기 박막 트랜지스터는 상기 액티브층과 중첩하는 게이트 전극을 포함하며, 상기 액티브층은 상기 게이트 전극과 상기 차광층 사이에 배치될 수 있다.The thin film transistor may include a gate electrode overlapping the active layer, and the active layer may be disposed between the gate electrode and the light blocking layer.
본 발명의 다른 일 실시예는, 상기의 박막 트랜지스터를 포함하는 표시장치를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a display device including the thin film transistor.
본 발명의 또 다른 일 실시예는, 기판 상에 광 필터층 형성용 산화물층 및 금속층을 순차적으로 형성하는 단계, 하프톤 마스크를 이용하는 패터닝에 의하여 광 필터층 및 차광층을 형성하는 단계 및 상기 차광층과 이격되어 상기 차광층과 중첩하는 액티브층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 광 필터층은 상기 차광층보다 큰 면적을 갖는 박막 트랜지스터의 제조방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention includes the steps of sequentially forming an oxide layer and a metal layer for forming an optical filter layer on a substrate, forming an optical filter layer and a light blocking layer by patterning using a halftone mask, and the light blocking layer and and forming an active layer spaced apart and overlapping the light blocking layer, wherein the optical filter layer has a larger area than the light blocking layer.
상기 광 필터층은 IGZO(InGaZnO)계, IGZTO(InGaZnSnO)계, IZO(InZnO)계, IGO(InGaO)계, ITO(InSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계, GZO(GaZnO)계, ITZO (InSnZnO)계, IGTO(InGaSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계 및 GO(GaO)계 산화물 반도체 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The optical filter layer is IGZO (InGaZnO) based, IGZTO (InGaZnSnO) based, IZO (InZnO) based, IGO (InGaO) based, ITO (InSnO) based, GZTO (GaZnSnO) based, GZO (GaZnO) based, ITZO (InSnZnO) based At least one of an IGTO (InGaSnO)-based, GZTO (GaZnSnO)-based, and GO (GaO)-based oxide semiconductor material may be included.
상기 광 필터층은 3.1 eV 이하의 에너지 밴드갭을 가질 수 있다.The optical filter layer may have an energy bandgap of 3.1 eV or less.
상기 광 필터층은 30nm 이상의 두께를 가질 수 있다.The optical filter layer may have a thickness of 30 nm or more.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터는, 광투과성을 갖는 갖는 광 필터층을 포함하기 때문에, 개구율 저하없이 산화물 반도체층으로 입사되는 광을 선택적으로 차단할 수 있다. 그 결과, 박막 트랜지스터의 문턱접압 변화가 억제되어, 박막 트랜지스터가 우수한 신뢰성을 가질 수 있다.Since the thin film transistor according to an embodiment of the present invention includes an optical filter layer having light transmittance, it is possible to selectively block light incident to the oxide semiconductor layer without lowering the aperture ratio. As a result, the threshold voltage change of the thin film transistor is suppressed, and the thin film transistor can have excellent reliability.
또한, 본 발명의 일 실시예 따르면, 게이트 전극과 접촉하여 배치되는 광 필터층이 저파장대의 광을 차단하기 때문에, 게이트 전극의 크기를 확대하지 않고도, 산화물 반도체층으로 입사되는 광을 선택적으로 차단할 수 있다. 그 결과, 박막 트랜지스터의 크기가 실질적으로 증가하지 않아, 박막 트랜지스터가 사용되는 표시장치의 개구율 확보가 용이하다.In addition, according to an embodiment of the present invention, since the light filter layer disposed in contact with the gate electrode blocks light of a low wavelength band, it is possible to selectively block light incident to the oxide semiconductor layer without increasing the size of the gate electrode. have. As a result, since the size of the thin film transistor does not substantially increase, it is easy to secure an aperture ratio of a display device using the thin film transistor.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 게이트 전극의 면적을 증가시키지 않고도, 산화물 반도체층으로 입사되는 광을 선택적으로 차단할 수 있기 때문에, 소스/드레인 전극과 게이트 전극 사이의 기생 캡(Capacitance) 증가가 방지될 수 있다. 그 결과, 기생 캡에 의한 불필요한 전력 소모가 방지될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, since light incident to the oxide semiconductor layer can be selectively blocked without increasing the area of the gate electrode, an increase in parasitic cap between the source/drain electrode and the gate electrode is prevented. can be As a result, unnecessary power consumption by the parasitic cap can be prevented.
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 above-mentioned effects, 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 트랜지스터의 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'를 따라 자른 단면도이다.
도 3은 박막 트랜지스터로 입사된 광의 경로에 대한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도이다.
도 10a, 10b 및 10c는 박막 트랜지스터의 NBTIS 열화 메커니즘을 설명하는 에너지 밴드 다이어그램이다.
도 11a 및 11b는 광조사에 의한 박막 트랜지스터의 문턱전압 변화 그래프이다.
도 12a와 12b는 각각, 파장(wavelength)에 따른, 유리(glass), IGZO(InGaZnO), IGZTO(InGaZnSnO) 및 IZO(InZnO)의 광투과율(transmittance) 그래프 및 광 흡수율 그래프이다.
도 13a 및 도 13b는 각각, 두께별 IZO(InZnO)의 광 투과율 그래프 및 광 흡수율 그래프이다.
도 14a, 도 14b 및 도 14c는 각각 IZO(InZnO)로 된 액티브층을 갖는 산화물 박막 트랜지스터의 문턱전압 변화 그래프이다.
도 15은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치의 개략도이다.
도 16은 쉬프트 레지스트에 대한 개략도이다.
도 17는 도 16의 쉬프트 레지스트에 구비된 스테이지에 대한 회로도이다.
도 18은 도 15의 어느 한 화소에 대한 회로도이다.
도 19는 도 18의 화소에 대한 평면도이다.
도 20는 도 19의 II-II'를 따라 자른 단면도이다.
도 21은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치의 어느 한 화소에 대한 회로도이다.
도 22은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치의 어느 한 화소에 대한 회로도이다.
도 23은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치의 어느 한 화소에 대한 회로도이다.
도 24는 도 23의 화소에 대한 평면도이다.
도 25은 도 24의 III-III'를 따라 자른 단면도이다.
도 26a 내지 26h는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 제조 공정에 대한 단면도이다.1 is a plan view of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line I-I' of FIG. 1 .
3 is a schematic diagram of a path of light incident to a thin film transistor.
4 is a cross-sectional view of a thin film transistor according to another embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a thin film transistor according to another embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of a thin film transistor according to another embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view of a thin film transistor according to another embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view of a thin film transistor according to another embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view of a thin film transistor according to another embodiment of the present invention.
10A, 10B, and 10C are energy band diagrams illustrating the NBTIS degradation mechanism of a thin film transistor.
11A and 11B are graphs of a threshold voltage change of a thin film transistor by light irradiation.
12A and 12B are, respectively, a light transmittance graph and a light absorption rate graph of glass, IGZO (InGaZnO), IGZTO (InGaZnSnO), and IZO (InZnO) according to wavelength.
13A and 13B are a light transmittance graph and a light absorption rate graph of IZO (InZnO) for each thickness, respectively.
14A, 14B, and 14C are graphs of a threshold voltage change of an oxide thin film transistor having an active layer made of IZO (InZnO), respectively.
15 is a schematic diagram of a display device according to another embodiment of the present invention.
16 is a schematic diagram of a shift resist.
17 is a circuit diagram of a stage provided in the shift resist of FIG. 16 .
18 is a circuit diagram of one pixel of FIG. 15 .
19 is a plan view of the pixel of FIG. 18 .
20 is a cross-sectional view taken along II-II' of FIG. 19 .
21 is a circuit diagram of one pixel of a display device according to another embodiment of the present invention.
22 is a circuit diagram of one pixel of a display device according to still another exemplary embodiment of the present invention.
23 is a circuit diagram of one pixel of a display device according to another exemplary embodiment of the present invention.
24 is a plan view of the pixel of FIG. 23 .
FIG. 25 is a cross-sectional view taken along line III-III' of FIG. 24 .
26A to 26H are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a display device according to an exemplary embodiment.
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 apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be 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 shapes, sizes, proportions, angles, numbers, etc. disclosed in the drawings for explaining the embodiments of the present invention are exemplary, the present invention is not limited to the matters shown in the drawings. Like elements may be referred to by the same reference numerals throughout the specification. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof 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 'including', 'having', 'consisting', etc. mentioned in this specification are 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, it is interpreted as including an error range even if there is no separate explicit description.
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', 'on', 'on', 'beside', etc., the expression 'directly' or 'directly' is used. One or more other parts may be positioned between the two parts unless otherwise specified.
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.Spatially relative terms "below, beneath", "lower", "above", "upper", etc. are one element or component as shown in the drawings. and can be used to easily describe the correlation with other devices or components. The spatially relative terms should be understood as terms including different orientations of the device during use or operation in addition to the orientation shown in the drawings. For example, if an element shown in the figures is turned over, an element described as "beneath" or "beneath" another element may be placed "above" the other element. Accordingly, the exemplary term “below” may include both directions below and above. Likewise, the exemplary terms “above” or “on” may include both directions above and below.
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 relationship is described with 'after', 'following', 'after', 'before', etc. It may include cases that are not continuous unless the expression "
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 the 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. Accordingly, the first component mentioned below may be the second component within the 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, the meaning of "at least one of the first, second, and third items" means 2 of the first, second, and third items as well as each of the first, second, or third items. It may mean a combination of all items that can be presented from more than one.
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 may be partially or wholly combined or combined with each other, technically various interlocking and driving are possible, and each of the embodiments may be implemented independently of each other or may be implemented together in a related relationship. may be
본 발명의 실시예들을 설명하는 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다.In adding reference numerals to components of each drawing describing embodiments of the present invention, the same components may have the same reference numerals as much as possible even though they are indicated in different drawings.
본 발명의 실시예들에 있어서, 소스 전극과 드레인 전극은 설명의 편의를 위하여 구별한 것일 뿐, 소스 전극과 드레인 전극은 서로 바뀔 수 있다. 소스 전극이 드레인 전극이 되고, 드레인 전극이 소스 전극이 될 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 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. The source electrode may be the drain electrode, and the drain electrode may be the source electrode. Also, the source electrode of one embodiment may be a drain electrode in another embodiment, and the drain electrode of one embodiment may be a source electrode in another embodiment.
본 발명의 어떤 실시예에서는, 설명의 편의를 위해 소스 영역과 소스 전극을 구별하고 드레인 영역과 드레인 전극을 구별하기도 하지만, 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 some embodiments of the present invention, for convenience of description, a source region and a source electrode are distinguished and a drain region and a drain electrode are distinguished, but embodiments of the present invention are not limited thereto. The source region may be a source electrode, and the drain region may be a drain electrode. Also, the source region may be the drain electrode, and the drain region may be the source electrode.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터(100)의 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I'를 따라 자른 단면도이다.1 is a plan view of a
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터(100)는 기판(110) 상의 광 필터층(120), 광 필터층(120) 상의 게이트 전극(130) 및 게이트 전극(130) 상의 액티브층(150)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터(100)에서 게이트 전극(130)이 차광층 역할을 한다. 따라서, 도 1 및 도 2에 따른 실시예에서, 차광층은 게이트 전극(130)이다. 이와 같이 도 1 및 도 2에 따른 실시예에서 게이트 전극(130)은 차광층과 동일하므로, 설명의 편의를 위해, "차광층"이라는 표현 대신 "게이트 전극(130)"이라는 표현을 사용하여 박막 트랜지스터(100)의 구조를 설명한다. 1 and 2 , the
기판(110)으로 유리 또는 플라스틱이 이용될 수 있다. 플라스틱으로 플렉서블 특성을 갖는 투명 플라스틱, 예를 들어, 폴리이미드가 이용될 수 있다.Glass or plastic may be used as the
기판(110) 상에 광 필터층(120)이 배치된다. The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 필터층(120)은, 산화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, IGZO(InGaZnO)계, IGZTO(InGaZnSnO)계, IZO(InZnO)계, IGO(InGaO)계, ITO(InSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계, GZO(GaZnO)계, ITZO (InSnZnO)계, IGTO(InGaSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계 및 GO(GaO)계 산화물 반도체 물질 중 적어도 하나에 의하여 광 필터층(120)이 만들어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
도 1 및 도 2를 참조하면, 광 필터층(120)은 차광층인 게이트 전극(130)보다 큰 면적을 가지며, 기판(110)과 게이트 전극(130) 사이에 배치된다. 1 and 2 , the
광 필터층(120) 상에, 광 필터층(120)과 중첩하여 게이트 전극(130)이 배치된다. 게이트 전극(130)은 기판(110)으로부터 입사되는 광을 차단하여, 액티브층(130)을 보호한다. 게이트 전극(130)은 차광층 역할을 한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 게이트 전극(130)은 광 필터층(120)과 접촉하며, 기판(110)과 액티브층(150) 사이에 배치된다. 그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 게이트 전극(130)은 광 필터층(120)과 이격되어 배치될 수도 있다.The
게이트 전극(130)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(130)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다.The
게이트 전극(130) 상에 게이트 절연막(140)이 배치된다. 게이트 절연막(140)은 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 금속 산화몰 또는 금속 질화물을 포함할 수도 있다. 게이트 절연막(140)은 단일막 구조를 가질 수도 있고, 다층막 구조를 가질 수도 있다. A
게이트 절연막(140) 상에 액티브층(150)이 배치된다. 액티브층(150)은 게이트 전극(130)과 이격되어, 게이트 전극(130)과 적어도 일부 중첩한다. An
본 발명의 일 실시예에 따르면, 액티브층(150)은 산화물 반도체 물질을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브층(150)은 산화물 반도체층이다.According to an embodiment of the present invention, the
액티브층(150), 예를 들어, IZO(InZnO)계, IGO(InGaO)계, ITO(InSnO)계, IGZO(InGaZnO)계, IGZTO(InGaZnSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계, GZO(GaZnO)계, GO(GaO)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 물질에 의하여 액티브층(150)이 만들어질 수도 있다.
액티브층(150) 상에 소스 전극(161) 및 드레인 전극(162)이 배치된다. 소스 전극(161)과 드레인 전극(162)은 서로 이격되어 각각 액티브층(150)과 연결된다. 소스 전극(161)과 드레인 전극(162)은 각각 액티브층(150)과 직접 접촉할 수 있다.A
소스 전극(161) 및 드레인 전극(162)은 각각 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(161) 및 드레인 전극(162)은 각각 금속 또는 금속의 합금으로 된 단일층으로 이루어질 수도 있고, 2층 이상의 다중층으로 이루어질 수도 있다. The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 액티브층(150)의 하부에 게이트 전극(130)이 배치되어, 기판(110)쪽에서 입사되는 광으로부터 액티브층(150)을 보호한다. According to an embodiment of the present invention, the
그러나, 액티브층(150)의 전체가 게이트 전극(130)과 중첩하여 배치되더라도, 소스 전극(161)과 드레인 전극(162)에서 반사되는 광 및 게이트 전극(130)에서 재반사 되는 빛이 액티브층(150)에 도달할 수 있다.However, even when the entire
도 3은 박막 트랜지스터(100)로 입사된 광(L1, L2, L3)의 경로에 대한 개략도이다.FIG. 3 is a schematic diagram of paths of light L1 , L2 , and L3 incident to the
도 3을 참조하면, 차광층인 게이트 전극(130)이 광(L1, L2, L3)이 입사되는 방향에 대하여 액티브층(150)과 중첩하여 배치되더라도, 게이트 전극(130)의 측면으로 입사된 광(L1, L3)가 소스 전극(161)과 드레인 전극(162)에서 반사된 후 게이트 전극(130)에서 재반사 되어 액티브층(150)에 도달할 수 있다.Referring to FIG. 3 , even if the light blocking layer, the
게이트 전극(130)의 측면으로 입사되어, 소스 전극(161)과 드레인 전극(162)에서 반사된 후, 게이트 전극(130)에서 재반사 되어 액티브층(150)으로 입사되는 광(L1, L3)을 차단하기 위해, 게이트 전극(130)을 크게 만드는 경우, 소스 전극(161)과 게이트 전극(130) 사이 및 드레인 전극과 게이트 전극(130) 사이에 기생 캡(Capacitance) 증가될 수 있다. 기생 캡이 증가하면, 박막 트랜지스터(100)의 구동을 위해 불필요한 전력 소모가 발생될 수 있다.Lights L1 and L3 that are incident on the side surface of the
또한, 게이트 전극(130)이 커지는 경우 박막 트랜지스터(100)의 면적이 증가하여, 박막 트랜지스터(100)의 집적화에 불리하며, 고해상도의 표시장치의 제조에도 한계가 있다. 뿐만 아니라, 게이트 전극(130)이 커지는 경우, 표시장치의 개구율ㅇ이 저하될 수도 있다.In addition, when the
따라서, 게이트 전극(130)의 크기를 증가시키는 데 한계가 있다.Therefore, there is a limit in increasing the size of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 게이트 전극(130)의 크기를 증가시키는 대신, 게이트 전극(130)의 하부에 광 필터층(120)을 배치하여, 게이트 전극(130)의 측면을 통해 액티브층(150)으로 입사되는 광을 필터링한다.According to an embodiment of the present invention, instead of increasing the size of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 필터층(120)은 게이트 전극(130)보다 큰 면적을 가지기 때문에, 광 필터층(120) 일부는 평면상으로 게이트 전극(130)으로부터 돌출되어 돌출부(121)가 된다. According to an embodiment of the present invention, since the
도 1 및 도 2를 참조하면, 광 필터층(120)은, 평면상으로 차광층인 게이트 전극(130)으로부터 돌출된 돌출부(121)를 갖는다. 1 and 2 , the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 필터층(120)은 선택적으로 광을 차단한다. 따라서, 돌출부(121)를 통과한 광(L1, L3)의 에너지가 감소된다. 그에 따라, 게이트 전극(130)의 측면을 통해 액티브층(150)으로 입사되는 광의 에너지가 낮아져, 액티브층(150)에 대한 전기적 스트레스가 감소될 수 있으며, 광 조사 및 그에 따른 열로 인한 전기적 특성의 열화가 방지될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
게이트 전극(130)의 측면을 통해 액티브층(150)으로 입사되는 광을 필터링하는, 돌출부(121)의 크기에 특별한 제한이 있는 것은 아니다. The size of the
돌출부(121)는 0㎛를 초과하는 폭(w1, w2)을 가질 수 있으며, 경우에 따라 화소 크기에 대응되는 폭(w1,w2)을 가질 수도 있다. 돌출부(121)는 1㎛ 이상의 폭을 가질 수도 있고, 5㎛ 이상의 폭을 가질 수도 있다. 또한, 돌출부(121)는 10㎛ 이하의 폭을 가질 수도 있고, 5㎛ 이하의 폭을 가질 수도 있다. 돌출부(121)의 폭은 화소의 구조 및 화소의 크기에 따라 적절하게 설계될 수 있다. The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 필터층(120)은 청색 계열의 광을 차단한다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 필터층(120)은 500nm 이하의 파장을 갖는 광을 차단할 수 있다. 광 필터층(120)이 500nm 이하의 파장을 갖는 비교적 높은 에너지의 가시광선을 차단함으로써, 액티브층(150)의 손상이 방지될 수 있고, 광조사로 인한 박막 트랜지스터(100)의 문턱 전압 변화가 방지될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 필터층(120)은 200 내지 500nm의 파장을 갖는 광을 차단할 수 있으며, 보다 구체적으로, 300 내지 500nm의 파장을 갖는 광을 차단할 수 있다. 그 결과, 청색 계열의 광이 차단되어, 박막 트랜지스터(100)의 액티브층(150)이 효과적으로 보호될 수 있다.For example, the
본 발명의 일 실시예에 따른 광 필터층(120)은 450nm 이하의 파장을 갖는 광을 차단할 수 있으며, 350 내지 450nm의 파장을 갖는 광을 차단할 수 있다. The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 필터층(120)이 모든 파장의 광을 차단하는 것이 아니라, 가시광선 영역 중 낮은 주파수대의 광을 차단한다. 그에 따라, 액티브층(150)을 손상시키는 광이 선택적으로 차단될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시예에 따른 광 필터층(120)은 청색 계열 이외의 광을 통과시킬 수 있기 때문에, 박막 트랜지스터(100)가 사용되는 표시장치의 광투과도를 크게 저하시키기지 않는다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터(100)가 액정 표시장치에 사용되는 경우, 백라이트로부터 입사되는 광을 필요이상으로 차단하지 않아, 액정 표시장치의 표시 성능을 저하시키기 않는다. Since the
선택적인 광 차단을 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 필터층(120)은 3.1 eV 이하의 에너지 밴드갭을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 에너지 밴드갭은 전도대(conduction band)(CB)와 가전자대(valence band)(VB) 사이의 에너지 차이를 의미한다. For selective light blocking, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 필터층(120)으로 광이 입사되는 경우, 가전자대(VB)의 전자가 광 에너지를 흡수하여 전도대(CB)로 여기되며, 이 때 광 흡수가 이루어진다. 광 필터층(120)에 흡수된 광 에너지는, 예를 들어 열 에너지로 방출될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when light is incident on the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 필터층(120)은 2.5 내지 3.1 eV 범위의 에너지 밴드갭을 가져, 청색 계열의 빛을 흡수할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 필터층(120)은 산화물 반도체 물질을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
일반적으로, 산화물 반도체 물질의 에너지 밴드갭은 조성에 따라 달라질 수 있고, 제조방법에 따라 달라질 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 필터층(120)을 구성하는 산화물 반도체 물질이 2.5 내지 3.1 eV 범위의 에너지 밴드갭을 가지도록 하기 위해, 광 필터층(120)의 증착 조건, 열처리 조건 또는 결정화 조건을 제어할 수 있다.In general, the energy bandgap of the oxide semiconductor material may vary depending on the composition and may also vary depending on the manufacturing method. According to an embodiment of the present invention, in order for the oxide semiconductor material constituting the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 필터층(120)은, 예를 들어, IGZO(InGaZnO)계, IGZTO(InGaZnSnO)계, IZO(InZnO)계, IGO(InGaO)계, ITO(InSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계, GZO(GaZnO)계, ITZO (InSnZnO)계, IGTO(InGaSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계 및 GO(GaO)계 산화물 반도체 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
IGZO(InGaZnO)계, IGZTO(InGaZnSnO)계, IZO(InZnO)계, IGO(InGaO)계, ITO(InSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계, GZO(GaZnO)계, ITZO (InSnZnO)계, IGTO(InGaSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계 및 GO(GaO)계 산화물 반도체 물질에 의하여 2.5 내지 3.1 eV 범위의 에너지 밴드갭을 갖는 광 필터층(120)이 제조될 수 있다. 예를 들어, IGZO(InGaZnO)계, IGZTO(InGaZnSnO)계 및 IZO(InZnO)계 산화물 반도체 물질을 이용하는 경우, 2.5 내지 3.1 eV 범위의 에너지 밴드갭을 갖는 광 필터층(120)이 용이하게 제조될 수 있다.IGZO (InGaZnO), IGZTO (InGaZnSnO), IZO (InZnO), IGO (InGaO), ITO (InSnO), GZTO (GaZnSnO), GZO (GaZnO), ITZO (InSnZnO), IGTO ( The
광 필터층(120)의 두께가 너무 얇으면 광 필터층(120)에 의한 광차단 효과가 거의 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 필터층(120)은 30nm 이상의 두께를 가질 수 있다. 광 필터층(120)의 두께가 30nm 미만인 경우, 광차단 효과가 미미하다.When the thickness of the
광 필터층(120)이 두꺼울수록 광차단 효과가 증가되는 것일 일반적이지만, 일정 두께 이상인 경우, 광 필터층(120)의 두께가 증가하더라도 광 필터층(120)에 의한 광차단 효과가 더 이상 증가하지 않는다. 이러한 현상을 고려하여, 광 필터층(120)은 150nm 이하의 두께를 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 필터층(120)의 두께가 150nm를 초과하더라도, 광 필터층(120)의 두께가 150nm인 경우와 비교하여, 광차단 효과의 증가는 미미하다.As the
본 발명의 일 일시예에 따르면, 광 필터층(120)은 도전성을 가질 수 있다. 광 필터층(120)이 도전성을 가지는 경우, 소스 전극(161)과 광 필터층(120) 사이 및 드레인 전극과 광 필터층(120) 사이에 기생 캡(Capacitance) 발생될 수 있다. 이러한 기생 캡의 발생을 방지하거나 최소화하기 위해, 낮은 전기 전도성을 갖는 광 필터층(120)이 사용될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 소스 전극(161)과 광 필터층(120) 사이 및 드레인 전극과 광 필터층(120) 사이에서 발생될 수 있는 기생 캡(Capacitance)을 최소화하기 위해, 광 필터층(120)은 1 x 1018개/cm3 이하의 캐리어 밀도를 가질 수 있다. 광 필터층(120)의 캐리어 밀도가 1 x 1018개/cm3 이하인 경우, 소스 전극(161)과 광 필터층(120) 사이 및 드레인 전극과 광 필터층(120) 사이에서 매우 적은 적도의 기생 캡(Capacitance)이 발생되거나, 기생 캡이 무시될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in order to minimize a parasitic cap that may be generated between the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 소스 전극(161)과 광 필터층(120) 사이 및 드레인 전극과 광 필터층(120) 사이에서 기생 캡(Capacitance)이 발생되는 것을 방지하기 위해, 광 필터층(120)은 1 x 1017개/cm3 이하의 캐리어 밀도를 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in order to prevent a parasitic cap from being generated between the
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터(200)의 단면도이다. 도 4에 따른 박막 트랜지스터(200)에서 게이트 전극(130)이 차광층 역할을 한다. 따라서, 도 4에 따른 실시예에서, 차광층은 게이트 전극(130)이다.4 is a cross-sectional view of a
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 액티브층(150)은 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 액티브층(150)은 게이트 전극(130) 상의 제1 산화물 반도체층(151) 및 제1 산화물 반도체층(151) 상의 제2 산화물 반도체층(152)을 포함할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 제1 산화물 반도체층(151)이 메인 채널층 역할을 하고, 제2 산화물 반도체층(152)은 채널층 역할 외에 제1 산화물 반도체층(151)을 보호하는 보호막 역할을 할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the first
제1 산화물 반도체층(151)은, 예를 들어, 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 물질에 의해 제1 산화물 반도체층(151)이 만들어질 수도 있다. The first
제2 산화물 반도체층(152)은, 우수한 막 안정성을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 산화물 반도체층(152) 은 IGZO (InGaZnO)계, IGO(InGaO)계, IGTO(InGaSnO)계, IGZTO(InGaZnSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계, GO(GaO)계 및 GZO(GaZnO)계 산화물 반도체 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 당업계에 알려진 다른 산화물 반도체 물질에 의해 제2 산화물 반도체층(152)이 만들어질 수도 있다.The second
제1 산화물 반도체층(151)과 제2 산화물 반도체층(152)의 식각률을 조정하여, 액티브층(150)이 각각 안정적인 정테이퍼 형상을 가지도록 할 수 있다.By adjusting the etch rates of the first
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터(300)의 단면도이다. 도 5에 따른 박막 트랜지스터(300)에서 게이트 전극(130)이 차광층 역할을 한다. 따라서, 도 5에 따른 실시예에서, 차광층은 게이트 전극(130)이다.5 is a cross-sectional view of a
도 5를 참조하면, 광 필터층(120) 상에 버퍼층(181)이 배치되고, 버퍼층(181) 상에 차광층인 게이트 전극(130)이 배치된다. 이와 같이, 광 필터층(120)과 차광층은 서로 이격되어 배치될 수 있다.Referring to FIG. 5 , a
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터(400)의 단면도이다. 도 6에 따른 박막 트랜지스터(400)에서 게이트 전극(130)이 차광층 역할을 한다. 따라서, 도 6에 따른 실시예에서, 차광층은 게이트 전극(130)이다.6 is a cross-sectional view of a
도 6을 참조하면, 차광층인 게이트 전극(130)은 기판(110)의 일면에 배치되고, 광 필터층(120)은 기판(110)의 타면에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 6 , the light blocking layer, the
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터(500)의 단면도이다. 도 7의 박막 트랜지스터(500)는 게이트전극(130)과 구별되는 별도의 차광층(180)을 갖는다.7 is a cross-sectional view of a
도 7를 참조하면, 기판(110) 상에 광 필터층(120)이 배치되고, 광 필터층(120) 상에 차광층(180)이 배치된다. 차광층(180)은 기판(110)으로부터 입사되는 광을 차단하여, 액티브층(130)을 보호한다.Referring to FIG. 7 , the
차광층(180) 상에 패시베이션층(182)이 배치된다. 패시베이션층(182)은 차광층(180)과 액티브층(150)을 절연시키며, 액티브층(150)을 보호한다.A
패시베이션층(182) 상에 액티브층(150)이 배치된다, 액티브층(150)은 산화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 액티브층(150)은 단일막 구조를 가질 수도 있고, 복수개의 산화물 반도체층이 적층된 다층막 구조를 가질 수도 있다.The
액티브층(150) 상에 게이트 절연막(140)이 배치되고, 게이트 절연막(140) 상에 게이트 전극(130)이 배치된다. 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 게이트 전극(130)은 차광층(180)과 구별된다.The
액티브층(130) 중 게이트 전극(160)과 중첩하는 영역은 채널부(131)가 되고, 액티브층(130) 중 게이트 전극(160)과 중첩하지 않는 영역은 도체화되어 도체화부(132, 133)가 된다. 도체화부(132, 133)는 채널부(131)의 양쪽에 형성된다. 도체화부(132, 133) 중 어느 하나는 소스 영역(132)이 되고, 다른 하나는 드레인 영역(133)이 된다.A region of the
게이트 전극(130) 상에 층간 절연막(170)이 배치되고, 층간 절연막(170) 상에 소스 전극(161) 및 드레인 전극(162)이 배치된다.An interlayer insulating
층간 절연막(170)은 절연 물질로 이루어진 절연층이다. 소스 전극(161)과 드레인 전극(162)은 서로 이격되어 각각 액티브층(130)과 연결된다. 소스 전극(161)과 드레인 전극(162)은 층간 절연막(170)에 형성된 콘택홀을 통하여 각각 액티브층(130)과 연결된다.The interlayer insulating
도 7에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(130)이 액티브층(150)의 상부에 배치된 구조를 탑 게이트 구조라고도 한다. 광 필터층(120)은 탑 게이트 구조의 박막 트랜지스터(500)에도 적용될 수 있다.As shown in FIG. 7 , a structure in which the
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터(600)의 단면도이다. 도 8의 박막 트랜지스터(600)는 게이트전극(130)과 구별되는 별도의 차광층(180)을 갖는다.8 is a cross-sectional view of a
도 8을 참조하면, 광 필터층(120) 상에 버퍼층(181)이 배치되고, 버퍼층(181) 상에 차광층(180)이 배치된다. 이와 같이, 광 필터층(120)과 차광층(180)은 서로 이격되어 배치될 수 있다.Referring to FIG. 8 , the
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도(700)이다. 도 9의 박막 트랜지스터(700)는 게이트전극(130)과 구별되는 별도의 차광층(180)을 갖는다.9 is a
도 9를 참조하면, 차광층(180)은 기판(110)의 일면에 배치되고, 광 필터층(120)은 기판(110)의 타면에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 9 , the
도 10a, 10b 및 10c는 박막 트랜지스터의 NBTIS 열화 메커니즘을 설명하는 에너지 밴드 다이어그램이다.10A, 10B, and 10C are energy band diagrams illustrating the NBTIS degradation mechanism of a thin film transistor.
NBTIS(Negative Bias Temperature Illuminance Stress)는, 박막 트랜지스터에 일정 온도 및 일정 조도의 광 조사되는 스트레스 조건에서, 문턱전압이 네거티브(-) 방향으로 이동하는 현상이다. 도 10a를 참조하면, 액티브층(150)에 조사된 광에 의하여 가전자대(VB)의 전자가 광 에너지를 흡수하여 전도대(CB)로 여기되어 전류 흐름에 기여함으로써, NBTIS가 발생할 수 있다.NBTIS (Negative Bias Temperature Illuminance Stress) is a phenomenon in which a threshold voltage moves in a negative (-) direction under a stress condition in which a thin film transistor is irradiated with light at a constant temperature and a constant illuminance. Referring to FIG. 10A , electrons in the valence band VB absorb light energy by light irradiated to the
도 10b를 참조하면, 액티브층(150)에 조사된 광에 의하여 액티브층(150)의 산소 결함(Oxygen Vacancy, Vo)에 변화가 생겨, NBTIS가 발생할 수 있다.Referring to FIG. 10B , oxygen vacancies (Vo) of the
도 10c를 참조하면, 액티브층(150)에 포함된 과량의 산소(Excess Oxygen)에 광이 조사되어, 과량의 산소(Excess Oxygen)에서 전자가 방출됨으로써, NBTIS가 발생될 수 있다.Referring to FIG. 10C , light is irradiated to excess oxygen included in the
박막트랜지스터에 NBTIS 열화가 발생하는 경우, 박막 트랜지스터의 문턱전압이 변하게 되어, 박막 트랜지스터의 신뢰성이 저하된다.When NBTIS degradation occurs in the thin film transistor, the threshold voltage of the thin film transistor is changed, and the reliability of the thin film transistor is deteriorated.
도 11a 및 11b는 광조사에 의한 박막 트랜지스터의 문턱전압 변화 그래프이다.11A and 11B are graphs of a threshold voltage change of a thin film transistor by light irradiation.
도 11a는 IGO(InGaO)(In:Ga = 9:1) 산화물 반도체 물질로 이루어진 액티브층(150)을 가지며, 도 1과 같은 구조를 갖는 박막 트랜지스터에, 60℃의 온도에서 4500 nit의 가시광(백색광)을 조사하기 전(before)과 후(after), 박막 트랜지스터의 문턱전압을 측정한 결과이다. 11a is a thin film transistor having the same structure as in FIG. 1 and having an
도 11b는 ITZO(InSnZnO)(In:Sn:Zn = 2.6:1:3) 산화물 반도체 물질로 이루어진 액티브층(150)을 갖는 박막 트랜지스터에, 60℃의 온도에서 4500 nit의 가시광(백색광)을 조사하기 전과 후, 박막 트랜지스터의 문턱전압을 측정한 결과이다. 11b is a thin film transistor having an
문턱전압(Vth) 측정을 위해, -20V 에서 +20V 범위에서 게이트 전압(Vgs)이 인가될 때, 드레인-소스 전류(Ids)가 측정되었다. 도 11a 및 11b에서 "before stress"는 온도 및 광이 인가되기 전의 문전전압 그래프이고, "after stress"는 온도 및 광이 인가된 후의 문전전압 그래프이다. To measure the threshold voltage (Vth), when the gate voltage (Vgs) was applied in the range of -20V to +20V, the drain-source current (Ids) was measured. 11A and 11B , “before stress” is a graph of gate voltage before temperature and light are applied, and “after stress” is a graph of gate voltage after application of temperature and light.
도 11a를 참조하면, 박막 트랜지스터에 60℃의 온도에서 4500 nit의 가시광(백색광)을 조사된 후, 문턱전압이 네거티브(-) 방향으로 12V 정도 이동하였다. 도 11a의 경우 NBTIS는 -12V라고 할 수 있다.Referring to FIG. 11A , after the thin film transistor was irradiated with visible light (white light) of 4500 nits at a temperature of 60° C., the threshold voltage shifted about 12V in the negative (-) direction. In the case of Figure 11a, NBTIS can be said to be -12V.
도 11b를 참조하면, 박막 트랜지스터에 60℃의 온도에서 4500 nit의 가시광(백색광)을 조사된 후, 문턱전압이 네거티브(-) 방향으로 9V 정도 이동하였다. 도 11b의 경우 NBTIS는 -9V라고 할 수 있다.Referring to FIG. 11B , after the thin film transistor was irradiated with visible light (white light) of 4500 nits at a temperature of 60° C., the threshold voltage shifted about 9V in the negative (-) direction. In the case of Figure 11b, NBTIS can be said to be -9V.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 필터층(120)에 의하여 박막 트랜지스터(100)의 액티브층(150)으로 입사되는 광이 광이 효과적으로 차단될 수 있다. 그 결과, 광조사에 의해 발생되는 문턱전압 변화가 감소되고, 박막 트랜지스터(100)에서 NTBIS가 감소되어, 박막 트랜지스터가 안정적으로 스위칭 특성을 유지할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 우수한 신뢰성을 가질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, light incident to the
도 12a와 도 12b는 각각, 파장(wavelength)에 따른, 유리(glass), IGZO(InGaZnO), IGZTO(InGaZnSnO) 및 IZO(InZnO)의 광 투과율(Transmittance) 그래프 및 광 흡수율(Absorbance) 그래프이다. 도 12a와 도 12b에 있어서, IGZO(InGaZnO), IGZTO(InGaZnSnO) 및 IZO(InZnO)의 두께는 각각 100nm 이다. 도 12a 및 도 12b에서 "GLS"는 유리의 광 투과율 및 광 흡수율을 나타낸다.12A and 12B are, respectively, a light transmittance graph and a light absorption rate graph of glass, IGZO (InGaZnO), IGZTO (InGaZnSnO), and IZO (InZnO) according to a wavelength. 12A and 12B, the thickness of IGZO (InGaZnO), IGZTO (InGaZnSnO), and IZO (InZnO) is 100 nm, respectively. 12A and 12B, "GLS" indicates the light transmittance and light absorption rate of the glass.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 50nm 이하의 파장에서, IGZO(InGaZnO), IGZTO(InGaZnSnO) 및 IZO(InZnO)의 광 투과율이 저하되고, 광 흡수율이 증가됨을 확인할 수 있다. 따라서, IGZO(InGaZnO), IGZTO(InGaZnSnO) 및 IZO(InZnO)는 500nm 이하의 파장을 갖는 광을 광을 선택적으로 흡수한다는 것을 확인할 수 있다.12A and 12B, at a wavelength of 50 nm or less, it can be seen that the light transmittance of IGZO (InGaZnO), IGZTO (InGaZnSnO), and IZO (InZnO) is decreased and the light absorption is increased. Therefore, it can be confirmed that IGZO (InGaZnO), IGZTO (InGaZnSnO), and IZO (InZnO) selectively absorb light having a wavelength of 500 nm or less.
보다 구체적으로, IGZO, IGZTO 및 IZO는 200 내지 500nm의 파장을 갖는 광을 차단할 수 있으며, 특히, 300 내지 500nm의 파장을 갖는 광을 효과적으로 차단할 수 있다. IGZO, IGZTO 및 IZO는 청색 계열의 광을 차단할 수 있다.More specifically, IGZO, IGZTO and IZO may block light having a wavelength of 200 to 500 nm, and in particular, may effectively block light having a wavelength of 300 to 500 nm. IGZO, IGZTO and IZO can block blue-based light.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, IGZO, IGZTO 및 IZO는 특히, 450nm 이하의 파장을 갖는 광을 용이하게 차단할 수 있으며, 350 내지 450nm의 파장을 갖는 광 차단에 유용하다는 것을 확인할 수 있다.12A and 12B, IGZO, IGZTO and IZO can easily block light having a wavelength of 450 nm or less, in particular, it can be confirmed that it is useful for blocking light having a wavelength of 350 to 450 nm.
도 13a 및 도 13b는 각각, 파장(wavelength)에 따른, IZO(InZnO)의 두께별 광 투과율(Transmittance) 그래프 및 광 흡수율(Absorbance) 그래프이다. 도 13a 및 도 13b에서 "GLS"는 유리의 광 투과율 및 광 흡수율을 나타낸다.13A and 13B are a light transmittance graph and a light absorbance graph for each thickness of IZO (InZnO) according to a wavelength, respectively. 13A and 13B, "GLS" indicates the light transmittance and light absorption rate of the glass.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 두께가 두꺼워질수록 IZO(InZnO)의 광 투과율이 저하되고, 광 흡수율이 증가된다는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIGS. 13A and 13B , it can be seen that the light transmittance of IZO (InZnO) decreases and the light absorption rate increases as the thickness increases.
구체적으로, IZO(InZnO)의 두께가 10nm 정도로 얇으면 광 필터층(120)에 의한 광차단 효과가 크지 않으며, 두께가 30nm 이상인 경우, 비교적 큰 광차단 효과가 발생됨을 확인할 수 있다. Specifically, when the thickness of IZO (InZnO) is as thin as 10 nm, the light blocking effect by the
IZO(InZnO)의 두께가 클수록 광차단 효과가 증가하지만, 두께가 150nm를 초과하더라도, IZO(InZnO)의 두께가 150nm인 경우와 비교하여, 광차단 효과가 크게 증가하지 않는다는 것을 확인할 수 있다.As the thickness of IZO (InZnO) increases, the light blocking effect increases, but even if the thickness exceeds 150 nm, it can be confirmed that the light blocking effect does not significantly increase compared to the case where the thickness of IZO (InZnO) is 150 nm.
도 14a, 도 14b 및 도 14c는 각각 IZO(InZnO)로 된 액티브층을 갖는 산화물 박막 트랜지스터의 문턱전압 변화 그래프이다.14A, 14B, and 14C are graphs of a threshold voltage change of an oxide thin film transistor having an active layer made of IZO (InZnO), respectively.
구체적으로, 도 14a는 IZO(InZnO)(In:Zn = 1:1) 산화물 반도체 물질로 이루어진 액티브층(150)을 갖는, 도 1과 같은 구조의 박막 트랜지스터에, 60℃의 온도에서 4500 nit의 가시광(백색광)을 조사하기 전(before)과 후(after), 박막 트랜지스터의 문턱전압을 측정한 결과이다. 도 14a의 박막 트랜지스터에는 광 필터층(120)이 배치되지 않았다.Specifically, FIG. 14a shows a thin film transistor having the same structure as in FIG. 1 having an
문턱전압(Vth) 측정을 위해, -20V 에서 +20V 범위에서 게이트 전압(Vgs)이 인가될 때, 드레인-소스 전류(Ids)가 측정되었다. 도 14a에서 "before"는 온도 및 광이 인가되기 전의 문전전압 그래프이고, "after"는 온도 및 광이 인가된 후의 문전전압 그래프이다. To measure the threshold voltage (Vth), when the gate voltage (Vgs) was applied in the range of -20V to +20V, the drain-source current (Ids) was measured. In FIG. 14A , “before” is a graph of gate voltage before temperature and light are applied, and “after” is a graph of gate voltage after temperature and light are applied.
도 14a를 참조하면, 박막 트랜지스터에 60℃의 온도에서 4500 nit의 가시광(백색광)을 조사된 후, 문턱전압이 네거티브(-) 방향으로 3.5V 정도 이동하였다. 도 14a의 경우 NBTIS는 -3.5V라고 할 수 있다.Referring to FIG. 14A , after the thin film transistor was irradiated with visible light (white light) of 4500 nits at a temperature of 60° C., the threshold voltage shifted about 3.5V in the negative (-) direction. In the case of Figure 14a, NBTIS can be said to be -3.5V.
도 14b는 광 필터층(120)으로 100nm 두께의 IGZTO(InGaZnSnO)층이 게이트 전극(130)의 하부에 배치된 경우에 대한 문턱전압 변화 그래프이다. 14B is a graph showing a change in threshold voltage when an InGaZnSnO (IGZTO) layer with a thickness of 100 nm is disposed under the
도 14b를 참조하면, 박막 트랜지스터에 60℃의 온도에서 4500 nit의 가시광(백색광)을 조사된 후, 문턱전압이 네거티브(-) 방향으로 2.8V 정도 이동하였다. 도 14b의 경우 NBTIS는 -2.8V라고 할 수 있다.Referring to FIG. 14B , after the thin film transistor was irradiated with visible light (white light) of 4500 nits at a temperature of 60° C., the threshold voltage shifted about 2.8V in the negative (-) direction. In the case of FIG. 14B , it can be said that NBTIS is -2.8V.
도 14c는 광 필터층(120)으로 100nm 두께의 IZO(InZnO)층이 게이트 전극(130)의 하부에 배치된 경우에 대한 문턱전압 변화 그래프이다. 14C is a graph showing a change in threshold voltage when an IZO (InZnO) layer having a thickness of 100 nm is disposed under the
도 14c를 참조하면, 박막 트랜지스터에 60℃의 온도에서 4500 nit의 가시광(백색광)을 조사된 후, 문턱전압이 네거티브(-) 방향으로 2.4V 정도 이동하였다. 도 14c의 경우 NBTIS는 -2.8V라고 할 수 있다.Referring to FIG. 14C , after the thin film transistor was irradiated with visible light (white light) of 4500 nits at a temperature of 60° C., the threshold voltage shifted about 2.4V in the negative (-) direction. In the case of Figure 14c, NBTIS can be said to be -2.8V.
도 14a와 도 14b 및 14c를 비교하면, 게이트 전극(130)의 하부에 광 필터층(120)이 배치되는 경우, 문턱전압 변화의 크기가 감소되고, NBTIS의 크기가 감소되는 것을 확인할 수 있다.Comparing FIGS. 14A, 14B, and 14C, when the
도 15은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치(800)의 개략도이다.15 is a schematic diagram of a
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(800)는, 도 15에 도시된 바와 같이, 표시 패널(210), 게이트 드라이버(220), 데이터 드라이버(230) 및 제어부(240)를 포함한다.As shown in FIG. 15 , the
표시 패널(210)은 게이트 라인(GL)들, 데이터 라인(DL)들 및 게이트 라인(GL)들과 데이터 라인(DL)들의 교차 영역에 배치된 화소(P)를 포함한다. 화소(P)의 구동에 의해 표시 패널(210)에 영상이 표시된다. The
제어부(240)는 게이트 드라이버(220)와 데이터 드라이버(230)를 제어한다.The
제어부(240)는 외부 시스템(미도시)으로부터 공급되는 수직/수평 동기신호와 클럭 신호를 이용하여, 게이트 드라이버(220)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS) 및 데이터 드라이버(230)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)를 출력한다. 또한, 제어부(240)는 외부 시스템으로부터 입력되는 입력영상데이터를 샘플링한 후 이를 재정렬하여, 영상데이터(RGB)를 데이터 드라이버(230)에 공급한다. The
게이트 제어신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트 쉬프트 클럭(GSC), 게이트 출력 인에이블 신호(GOE), 스타트 신호(Vst) 및 게이트 클럭(GCLK) 등을 포함한다. 또한, 게이트 제어신호(GCS)에는 쉬프트 레지스터를 제어하기 위한 제어신호들이 포함될 수 있다.The gate control signal GCS includes a gate start pulse GSP, a gate shift clock GSC, a gate output enable signal GOE, a start signal Vst, and a gate clock GCLK. Also, the gate control signal GCS may include control signals for controlling the shift register.
데이터 제어신호(DCS)는 소스 스타트 펄스(SSP), 소스 쉬프트 클럭신호(SSC), 소스 출력 이네이블 신호(SOE), 극성제어신호(POL) 등을 포함한다. The data control signal DCS includes a source start pulse SSP, a source shift clock signal SSC, a source output enable signal SOE, and a polarity control signal POL.
데이터 드라이버(230)는 표시 패널(210)의 데이터 라인(DL)들로 데이터 전압을 공급한다. 구체적으로, 데이터 드라이버(230)는 제어부(240)로부터 입력된 영상데이터(RGB)를 데이터 전압으로 변환하여, 데이터 전압을 데이터 라인(DL)들에 공급한다. The
게이트 드라이버(220)는 1 프레임 동안 게이트 라인(GL)들에 게이트 펄스(GP)를 순차적으로 공급한다. 여기서, 1 프레임이란, 표시 패널(210)을 통해 하나의 이미지가 출력되는 기간을 말한다. 또한, 게이트 드라이버(220)는 1 프레임 중 게이트 펄스(GP)가 공급되지 않는 나머지 기간 동안에는, 스위칭 소자를 턴오프시킬 수 있는 게이트 오프 신호(Goff)를 게이트 라인(GL)에 공급한다. The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 게이트 드라이버(220)는 표시 패널(210)에 실장된다. 이와 같이, 게이트 드라이버(220)가 표시 패널(210)에 직접 실장되어 있는 구조를 게이트 인 패널(Gate In Panel: GIP) 구조라고 한다.According to an embodiment of the present invention, the
도 15을 참조하면, 표시 패널(210)에 실장된 게이트 드라이버(220)는 쉬프트 레지스터(250)를 포함한다. 쉬프트 레지스터(250)가 게이트 펄스(GP)를 생성 및 공급한다.Referring to FIG. 15 , the
쉬프트 레지스터(250)는, 제어부(240)로부터 전송된 스타트 신호(Vst) 및 게이트 클럭(CLK) 신호 등을 이용하여, 1 프레임 동안 게이트 라인(GL)들에 게이트 펄스(GP)를 순차적으로 공급한다. 게이트 펄스(GP)는, 화소(P)에 형성되어 있는 스위칭 소자(박막 트랜지스터)를 턴온시킬 수 있는 턴온 전압을 가지고 있다. The
쉬프트 레지스터(250)는, 1 프레임 중, 게이트 펄스(GP)가 공급되지 않는 나머지 기간 동안에는, 게이트 라인(GL)에, 스위칭 소자를 턴오프시킬 수 있는 게이트 오프 신호(Goff)를 공급한다. 이하, 게이트 펄스(GP)와 게이트 오프 신호(Goff)를 총칭하여 스캔신호(SS)라 한다. The
도 16은 쉬프트 레지스터(250)에 대한 개략도이고, 도 17는 도 16의 쉬프트 레지스터(250)에 구비된 스테이지(251)에 대한 회로도이다.FIG. 16 is a schematic diagram of the
본 발명의 일 실시예에 따른 쉬프트 레지스터(250)는 도 16에 도시된 바와 같이, g개의 스테이지(251)들(ST1 내지 STg)을 포함할 수 있다. As shown in FIG. 16 , the
쉬프트 레지스터(250)는, 하나의 게이트 라인(GL)을 통해, 하나의 스캔신호(SS)를 하나의 게이트 라인(GL)과 연결되어 있는 화소(P)들로 전송한다. 스테이지(251)들 각각은 하나의 게이트 라인(GL)과 연결될 수 있다. 표시 패널(210)에, g개의 게이트 라인(GL)들이 형성되어 있는 경우, 쉬프트 레지스터(250)는 g개의 스테이지(251)들(ST1 내지 STg)을 포함하며, g개의 스캔신호(SS1 내지 SSg)를 생성한다.The
일반적으로, 각 스테이지(251)는, 1 프레임 중 게이트 펄스(GP)를 한번 출력하며, 게이트 펄스(GP)는 각 스테이지(251)에서 순차적으로 출력된다.In general, each
게이트 펄스(GP)를 순차적으로 출력하는 스테이지(251)들 각각은, 도 17에 도시된 바와 같이, 풀업 트랜지스터(Pu), 풀다운 트랜지스터(Pd), 스타트 트랜지스터(Tst), 리셋 트랜지스터(Trs) 및 인버터(I)를 포함한다.Each of the
풀업 트랜지스터(Pu)는 Q노드의 논리상태에 따라 턴온 또는 턴오프되며, 턴온시 클럭신호(CLK)을 공급받아 게이트 펄스(GP)를 출력한다[Vout(SS)]. The pull-up transistor Pu is turned on or off according to the logic state of the Q node, and when turned on, receives the clock signal CLK and outputs the gate pulse GP [Vout(SS)].
풀다운 트랜지스터(Pd)는 풀업 트랜지스터(Pu)와 턴오프 전압(VSS1) 사이에 연결되어 있으며, 풀업 트랜지스터(Pu)가 턴온될 때 턴오프되고, 풀업 트랜지스터(Pu)가 턴오프될 때 턴온되어 게이트 오프 신호(Goff)를 출력한다. The pull-down transistor Pd is connected between the pull-up transistor Pu and the turn-off voltage VSS1, is turned off when the pull-up transistor Pu is turned on, and is turned on and gated when the pull-up transistor Pu is turned off An off signal Goff is output.
이와 같이, 스테이지(251)의 출력(Vout)은 게이트 펄스(GP)와 게이트 오프 신호(Goff)를 포함한다. 게이트 펄스(GP)는 하이 레벨의 전압을 가지며, 게이트 오프 신호(Goff)는 로우 레벨의 전압을 갖는다.As such, the output Vout of the
스타트 트랜지스터(Tst)는 이전 스테이지로부터의 전단 출력(PRE)에 응답하여 하이 레벨 전압(VD)으로 Q노드를 충전시킨다. 해당 스테이지(251)가 제1 스테이지(ST1)일 때, 전단 출력(PRE) 대신 스타트 펄스(Vst)가 공급된다.The start transistor Tst charges the Q node with the high level voltage VD in response to the previous stage output PRE from the previous stage. When the
리셋 트랜지스터(Trs)는 다음 스테이지로부터의 후단 출력(NXT)에 응답하여 리셋용 전압인 저전위 전압(VSS)으로 Q노드를 방전시킨다. 해당 스테이지(251)가 마지막 스테이지(STg)일 때, 후단 출력(NXT) 대신 리셋 펄스(Rest)가 공급된다.The reset transistor Trs discharges the Q node to the low potential voltage VSS, which is the reset voltage, in response to the output NXT from the next stage. When the
리셋 트랜지스터(Trs)의 게이트 단자로 입력되는 제어신호는, 일반적으로, 상기 Q노드가 하이일 때, 로우 상태를 유지한다.The control signal input to the gate terminal of the reset transistor Trs generally maintains a low state when the Q node is high.
Q노드에 하이 레벨의 신호가 입력되면, 풀업 트랜지스터(Pu)가 턴온되어, 게이트 펄스(GP)가 출력된다. 이 때, 리셋 트랜지스터(Trs)가 턴오프되어야, 저전위 전압(VSS)이 리셋 트랜지스터(Trs)로 공급되지 않는다.When a high level signal is input to the Q node, the pull-up transistor Pu is turned on, and a gate pulse GP is output. At this time, when the reset transistor Trs is turned off, the low potential voltage VSS is not supplied to the reset transistor Trs.
게이트 펄스(GP)가 출력되면, 리셋 트랜지스터(Trs)의 게이트 단자로 하이 레벨의 제어신호가 입력되어, 리셋 트랜지스터(Trs)가 턴온되고, 풀업 트랜지스터(Pu)가 턴오프된다. 그 결과, 풀업 트랜지스터(Pu)를 통해, 게이트 펄스(GP)가 출력되지 않는다.When the gate pulse GP is output, a high-level control signal is input to the gate terminal of the reset transistor Trs, the reset transistor Trs is turned on, and the pull-up transistor Pu is turned off. As a result, the gate pulse GP is not output through the pull-up transistor Pu.
인버터(I)는, 게이트 펄스(GP)가 발생되지 않을 때, 게이트 오프 신호(Goff)를 발생시키기 위한 Qb노드 제어신호를 Qb노드를 통해 풀다운 트랜지스터(Pd)로 전송하는 기능을 수행한다.The inverter I performs a function of transmitting a Qb node control signal for generating the gate-off signal Goff to the pull-down transistor Pd through the Qb node when the gate pulse GP is not generated.
게이트 라인(GL)에 연결되어 있는 각 화소(P)들의 스위칭 소자를 턴온시킬 수 있는 턴온 전압에 의해, 데이터 전압이 1 수평기간마다 데이터 라인(DL)들로 출력되며, 1 프레임 중 1 수평기간을 제외한 나머지 기간 동안에는 스위칭 소자를 턴오프 상태로 유지시키기 위한 게이트 오프 신호(Goff)가 게이트 라인(GL)으로 출력되어야 한다. The data voltage is output to the data lines DL every one horizontal period by a turn-on voltage capable of turning on the switching element of each pixel P connected to the gate line GL, and one horizontal period in one frame. During the remaining period except for , the gate-off signal Goff for maintaining the switching device in the turned-off state should be output to the gate line GL.
이를 위해, 인버터(I)는 1 프레임 중 1 수평기간을 제외한 나머지 기간 동안, Qb노드 제어신호를 Qb노드를 통해 풀다운 트랜지스터(Pd)로 전송한다.To this end, the inverter I transmits the Qb node control signal to the pull-down transistor Pd through the Qb node during the remaining period except for one horizontal period of one frame.
인버터(I)로부터 공급되는 Qb노드 제어신호에 의해, 풀다운 트랜지스터(Pd)가 턴온되어, 게이트 라인(GL)으로 게이트 오프 신호(Goff)가 출력된다.The pull-down transistor Pd is turned on by the Qb node control signal supplied from the inverter I, and the gate-off signal Goff is output to the gate line GL.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 게이트 드라이버(220) 및 데이터 드라이버(230)에 배치된 박막 트랜지스터들은 도 2, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8 및 도 9에 도시된 박막 트랜지스터(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700) 중 어느 하나와 동일한 구조를 가질 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the thin film transistors disposed in the
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 쉬프트 레지스터(250)에 배치된 박막 트랜지스터들은 도 2, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8 및 도 9에 도시된 박막 트랜지스터(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700) 중 어느 하나와 동일한 구조를 가질 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the thin film transistors disposed in the
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 스테이지(251)에 배치된 박막 트랜지스터들은 도 2, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8 및 도 9에 도시된 박막 트랜지스터(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700) 중 어느 하나와 동일한 구조를 가질 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the thin film transistors disposed on the
도 18은 도 15의 어느 한 화소(P)에 대한 회로도이고, 도 19은 도 18의 화소(P)에 대한 평면도이고, 도 20는 도 19의 II-II'를 따라 자른 단면도이다.18 is a circuit diagram of one pixel P of FIG. 15 , FIG. 19 is a plan view of the pixel P of FIG. 18 , and FIG. 20 is a cross-sectional view taken along II-II′ of FIG. 19 .
도 18, 도 19 및 도 20를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(800)의 화소(P)는 화소 구동부(PDC) 및 화소 구동부(PDC)와 연결된 표시소자(710)를 포함한다. 18, 19 and 20 , the pixel P of the
도 18의 회로도는 표시소자(710)로 유기발광 다이오드(OLED)를 포함하는 표시장치(800)의 한 화소(P)에 대한 등가 회로도이다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(800)는 유기발광 표시장치이다.The circuit diagram of FIG. 18 is an equivalent circuit diagram of one pixel P of the
도 18의 화소 구동부(PDC)는 스위칭 트랜지스터인 제1 박막 트랜지스터(TR1) 및 구동 트랜지스터인 제2 박막 트랜지스터(TR2)를 포함한다.The pixel driver PDC of FIG. 18 includes a first thin film transistor TR1 serving as a switching transistor and a second thin film transistor TR2 serving as a driving transistor.
도 18, 도 19 및 도 20의 제1 박막 트랜지스터(TR1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2)는 바텀 게이트 구조를 갖는다. The first thin film transistor TR1 and the second thin film transistor TR2 of FIGS. 18, 19 and 20 have a bottom gate structure.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 제1 박막 트랜지스터(TR1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2) 중 적어도 하나는 도 2, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8 및 도 9 에 도시된 박막 트랜지스터(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700) 중 어느 하나와 동일한 구조를 가질 수 있다.According to another embodiment of the present invention, at least one of the first thin film transistor TR1 and the second thin film transistor TR2 is shown in FIGS. 2 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 and 9 . It may have the same structure as any one of the
도 18을 참조하면, 제1 박막 트랜지스터(TR1)는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)에 연결되어 있으며, 게이트 라인(GL)을 통해 공급되는 스캔신호(SS)에 의해 턴온 또는 턴오프된다. Referring to FIG. 18 , the first thin film transistor TR1 is connected to the gate line GL and the data line DL, and is turned on or off by the scan signal SS supplied through the gate line GL. do.
데이터 라인(DL)은 화소 구동부(PDC)로 데이터 전압(Vdata)을 제공하며, 제1박막 트랜지스터(TR1)는 데이터 전압(Vdata)의 인가를 제어한다. The data line DL provides the data voltage Vdata to the pixel driver PDC, and the first thin film transistor TR1 controls the application of the data voltage Vdata.
구동 전원 라인(PL)은 표시소자(710)로 구동 전압(Vdd)을 제공하며, 제2 박막 트랜지스터(TR2)는 구동 전압(Vdd)을 제어한다. 여기서, 구동 전압(Vdd)은 표시소자(710)인 유기발광 다이오드(OLED)를 구동하기 위한 화소 구동 전압이다.The driving power line PL provides the driving voltage Vdd to the
제1 박막 트랜지스터(TR1)가 턴온될 때, 데이터 라인(DL)을 통해 공급된 데이터 전압(Vdata)이, 표시소자(710)와 연결된 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극(G2)으로 공급된다. 데이터 전압(Vdata)은 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극(G2)과 소스 전극(S2) 사이에 형성된 제1 커패시터(C1)에 충전된다. 제1 커패시터(C1)는 스토리지 캐패시터(Cst)이다. When the first thin film transistor TR1 is turned on, the data voltage Vdata supplied through the data line DL is supplied to the gate electrode G2 of the second thin film transistor TR2 connected to the
데이터 전압(Vdata)에 따라 제2 박막 트랜지스터(TR2)를 통해 표시소자(710)인 유기발광 다이오드(OLED)로 공급되는 전류의 양이 제어되며, 이에 따라, 표시소자(710)로부터 출력되는 광의 계조가 제어될 수 있다.The amount of current supplied to the organic light emitting diode OLED as the
도 19 및 도 20를 참조하면, 제1 박막 트랜지스터(TR1)는 기판(110) 상의 광 필터층(120), 제1 게이트 전극(G1) 및 제1 액티브층(A1)을 포함한다. 19 and 20 , the first thin film transistor TR1 includes an
제2 박막 트랜지스터(TR2)는 기판(110) 상의 광 필터층(120), 제2 게이트 전극(G2) 및 제2 액티브층(A2)을 포함한다.The second thin film transistor TR2 includes an
기판(110)은 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 기판(110)으로, 플렉스블 특성을 갖는 플라스틱, 예를 들어, 폴리이미드(PI)가 사용될 수 있다.The
도 19 및 도 20를 참조하면, 기판(110) 상에 광 필터층(120)이 배치된다. 광 필터층(120)은 선택적으로 광을 차단한다. 광 필터층(120)은 이미 설명되었으므로, 중복을 피하기 위하여, 이하, 광 필터층(120)에 대한 상세한 설명은 생략된다.19 and 20 , the
광 필터층(120) 상에, 광 필터층(120)과 중첩하여 제1 게이트 전극(G1), 제2 게이트 전극(G2) 및 제1 커패시터(C1)의 제1 커패시터 전극(C11)이 배치된다. 제1 게이트 전극(G1) 하부의 광 필터층(120)과 제2 게이트 전극(G2) 하부의 광 필터층(120)은 서로 이격된다.A first gate electrode G1 , a second gate electrode G2 , and a first capacitor electrode C11 of the first capacitor C1 are disposed on the
제1 게이트 전극(G1) 하부의 광 필터층(120)은 제1 게이트 전극(G1)보다 큰 면적을 가지며, 제2 게이트 전극(G2) 하부의 광 필터층(120)은 제2 게이트 전극(G2)보다 큰 면적을 가진다.The
도 19 및 도 20를 참조하면, 제1 게이트 전극(G1)은 게이트 라인(GL)과 일체로 형성되며, 게이트 라인(GL) 으로부터 연장되어 있다. 게이트 라인(GL)의 하부에도 광 필터층(120)이 배치된다.19 and 20 , the first gate electrode G1 is integrally formed with the gate line GL and extends from the gate line GL. The
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 제2 게이트 전극(G2)은 제1 커패시터(C1)의 제1 커패시터 전극(C11)과 연결된다. 제2 게이트 전극(G2)은 제1 커패시터(C1)의 제1 커패시터 전극(C11)과 일체로 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the second gate electrode G2 is connected to the first capacitor electrode C11 of the first capacitor C1. The second gate electrode G2 may be integrally formed with the first capacitor electrode C11 of the first capacitor C1 .
게이트 라인(GL), 제1 게이트 전극(G1), 제2 게이트 전극(G2) 및 제1 커패시터 전극(C11) 상에 게이트 절연막(140)이 배치된다. 게이트 절연막(140)은 절연성 물질로 이루어진다. 게이트 절연막(140)은, 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등과 같은 절연 물질에 의해 형성될 수 있다.A
게이트 절연막(140) 상에 제1 액티브층(A1) 및 제2 액티브층(A2)이 배치된다. A first active layer A1 and a second active layer A2 are disposed on the
도 20를 참조하면, 제1 액티브층(A1)과 제2 액티브층(A2)은 동일층에 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 액티브층(A1)과 제2 액티브층(A2)은 동일 재료를 이용하는 동일 공정에 의하여 함께 패터닝될 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 액티브층(A1)과 제2 액티브층(A2)은 서로 다른 층에 배치될 수도 있고, 서로 다른 재료에 의하여 만들어질 수도 있다. Referring to FIG. 20 , the first active layer A1 and the second active layer A2 may be disposed on the same layer. In this case, the first active layer A1 and the second active layer A2 may be patterned together by the same process using the same material. However, the exemplary embodiment is not limited thereto, and the first active layer A1 and the second active layer A2 may be disposed on different layers or may be made of different materials.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 액티브층(A1) 및 제2 액티브층(A2)은 산화물 반도체 물질을 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the first active layer A1 and the second active layer A2 include an oxide semiconductor material.
제1 액티브층(A1)은 다층 구조를 가질 수 있다. 도 4를 참조하면, 제1 액티브층(A1)은 제1 산화물 반도체층(151) 및 제1 산화물 반도체층(151) 상의 제2 산화물 반도체층(152)을 포함할 수 있다. The first active layer A1 may have a multilayer structure. Referring to FIG. 4 , the first active layer A1 may include a first
제2 액티브층(A2) 역시 다층 구조를 가질 수 있다. 도 4를 참조하면, 제2 액티브층(A2)은 제1 산화물 반도체층(151) 및 제1 산화물 반도체층(151) 상의 제2 산화물 반도체층(152)을 포함할 수 있다.The second active layer A2 may also have a multilayer structure. Referring to FIG. 4 , the second active layer A2 may include a first
제1 액티브층(A1)의 적어도 일부에 제1 소스 전극(S1) 및 제1 드레인 전극(D1)이 배치된다. 제1 소스 전극(S1)과 제1 드레인 전극(D1)은 서로 이격되어, 각각 제1 액티브층(A1)과 연결된다.A first source electrode S1 and a first drain electrode D1 are disposed on at least a portion of the first active layer A1 . The first source electrode S1 and the first drain electrode D1 are spaced apart from each other and connected to the first active layer A1, respectively.
제1 소스 전극(S1) 및 제1 드레인 전극(D1) 중 적어도 하나는 데이터 라인(DL)과 연결될 수 있다. 도 19을 참조하면, 제1 소스 전극(S1)은 데이터 라인(DL)으로부터 연장되어 데이터 라인(DL)과 일체로 이루어진다.At least one of the first source electrode S1 and the first drain electrode D1 may be connected to the data line DL. Referring to FIG. 19 , the first source electrode S1 extends from the data line DL and is integrally formed with the data line DL.
제2 액티브층(A2)의 적어도 일부에 제2 소스 전극(S2) 및 제2 드레인 전극(D2)이 배치된다. 제2 소스 전극(S2)과 제2 드레인 전극(D2)은 서로 이격되어, 각각 제2 액티브층(A2)과 연결된다.A second source electrode S2 and a second drain electrode D2 are disposed on at least a portion of the second active layer A2 . The second source electrode S2 and the second drain electrode D2 are spaced apart from each other and connected to the second active layer A2, respectively.
도 19 및 도 20를 참조하면, 제1 드레인 전극(D1)이 제1 커패시터 전극(C11)과 연결된다. 구체적으로, 게이트 절연막(140)에 형성된 제1 콘택홀(H1)을 통하여, 제1 드레인 전극(D1)이 제1 커패시터 전극(C11)과 접촉한다. 19 and 20 , the first drain electrode D1 is connected to the first capacitor electrode C11. Specifically, the first drain electrode D1 contacts the first capacitor electrode C11 through the first contact hole H1 formed in the
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 제2 드레인 전극(D2)은 구동 전원 라인(PL)과 일체로 형성된다. 제2 드레인 전극(D2)은 구동 전원 라인(PL)으로부터 연장된 부분일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the second drain electrode D2 is integrally formed with the driving power line PL. The second drain electrode D2 may extend from the driving power line PL.
도 19 및 도 20를 참조하면, 제2 소스 전극(S2)은 게이트 절연막(140) 상으로 연장되어, 제2 커패시터 전극(C12)이 될 수 있다. 제2 소스 전극(S2)의 일부가 제2 커패시터 전극(C12)이 될 수 있다. 제1 커패시터 전극(C11)과 제2 커패시터 전극(C12)은 서로 중첩하며, 제1 커패시터(C1)를 구성한다.19 and 20 , the second source electrode S2 may extend on the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 소스 전극(S1), 제1 드레인 전극(D1), 제2 소스 전극(S2), 제2 드레인 전극(D2), 데이터 라인(DL), 구동 전원 라인(PL) 및 제2 커패시터 전극(C12)은 동일한 재료를 이용하는 동일 공정에 의하여 함께 만들어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first source electrode S1 , the first drain electrode D1 , the second source electrode S2 , the second drain electrode D2 , the data line DL, and the driving power line (PL) and the second capacitor electrode C12 may be made together by the same process using the same material.
이러한 구성에 의하여, 제1 박막 트랜지스터(TR1)와 제2 박막 트랜지스터(TR2)가 형성된다. With this configuration, the first thin film transistor TR1 and the second thin film transistor TR2 are formed.
제1 박막 트랜지스터(TR1)와 제2 박막 트랜지스터(TR2) 상에 보호층(170)이 배치된다. 보호층(170)은 제1 박막 트랜지스터(TR1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 상부를 평탄화하며, 화소 구동부(PDC)를 보호한다. 보호층(170)을 평탄화층이라고도 한다.A
보호층(170) 상에 표시소자(710)가 배치된다. 구체적으로, 보호층(170) 상에 제1 전극(711), 발광층(712) 및 제2 전극(713)이 순차적으로 배치되어 표시소자(710)가 형성된다. 표시소자(710)는 화소 구동부(PDC)와 연결된다. A
표시소자(710)의 제1 전극(711)은 보호층(170) 상에 배치된다. 제1 전극(711)은 제2 콘택홀(H2)을 통하여 제2 박막 트랜지스터(TR2)와 연결될 수 있다. 제2 콘택홀(H2)은 보호층(170)에 형성될 수 있다. The
도 20를 참조하면, 제1 전극(711)은 제2 콘택홀(H2)을 통하여 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 소스 전극(S2)과 연결되며, 그 결과, 제1 전극(711)은 제2 커패시터 전극(C12)과도 전기적으로 연결될 수 있다. Referring to FIG. 20 , the
제1 전극(711)의 가장자리에 뱅크층(750)이 배치된다. 뱅크층(750)은 표시소자(710)의 발광 영역을 정의한다. A
제1 전극(711) 상에 발광층(712)이 배치된다. 여기서, 발광층(712)은 유기물을 포함하는 유기 발광층이다, 발광층(712) 상에 제2 전극(713)이 배치된다. 그에 따라, 표시소자(710)가 완성된다. A
도 20에 도시된 표시소자(710)는 유기발광 다이오드(OLED)이다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(800)는 유기발광 표시장치이다.The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 박막 트랜지스터(TR1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2)는 바텀 게이트 구조를 가진다. 바텀 게이트 구조의 박막 트랜지스터는 탑 게이트 구조의 박막 트랜지스터에 비하여 상대적으로 작은 면적을 가지기 때문에, 제1 박막 트랜지스터(TR1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2)는 표시장치에 고밀도로 집적화될 수 있다. 그 결과, 고해상도 표시장치(800)가 제조될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first thin film transistor TR1 and the second thin film transistor TR2 have a bottom gate structure. Since the thin film transistor having the bottom gate structure has a relatively small area compared to the thin film transistor having the top gate structure, the first thin film transistor TR1 and the second thin film transistor TR2 may be integrated in the display device with high density. As a result, the high-
도 21은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치(900)의 어느 한 화소(P)에 대한 회로도이다. 도 21은 유기발광 표시장치의 화소(P)에 대한 등가 회로도이다.21 is a circuit diagram of any one pixel P of the
도 21에 도시된 표시장치(900)의 화소(P)는, 표시소자(710)인 유기발광 다이오드(OLED) 및 표시소자(710)를 구동하는 화소 구동부(PDC)를 포함한다. 표시소자(710)는 화소 구동부 (PDC)와 연결된다.The pixel P of the
화소(P)에는, 화소 구동부(PDC)에 신호를 공급하는 신호 라인들(DL, GL, PL, RL, SCL)이 배치되어 있다. Signal lines DL, GL, PL, RL, and SCL for supplying signals to the pixel driver PDC are disposed in the pixel P.
데이터 라인(DL)으로 데이터 전압(Vdata)이 공급되고, 게이트 라인(GL)으로 스캔신호(SS)가 공급되고, 구동 전원 라인(PL)으로 화소를 구동하는 구동 전압(Vdd)이 공급되고, 레퍼런스 라인(RL)으로는 레퍼런스 전압(Vref)이 공급되고, 센싱 제어 라인(SCL)으로 센싱 제어 신호(SCS)가 공급된다. The data voltage Vdata is supplied to the data line DL, the scan signal SS is supplied to the gate line GL, and the driving voltage Vdd for driving the pixel is supplied to the driving power line PL. The reference voltage Vref is supplied to the reference line RL, and the sensing control signal SCS is supplied to the sensing control line SCL.
도 21을 참조하면, n번째 화소(P)의 게이트 라인을 "GLn"이라 할 때, 이웃한 n-1번째 화소(P)의 게이트 라인은 "GLn-1"이며, n-1번째 화소(P)의 게이트 라인 "GLn-1"은 n번째 화소(P)의 센싱 제어 라인(SCL) 역할을 한다.Referring to FIG. 21 , when the gate line of the n-th pixel P is referred to as “GL n ”, the gate line of the neighboring n-th pixel P is “GL n-1 ”, and the n-th pixel P is “GL n-1 ”. The gate line “GL n-1 ” of the pixel P serves as the sensing control line SCL of the n-th pixel P.
화소 구동부(PDC)는, 예를 들어, 도 21에 도시된 바와 같이, 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 연결된 제1 박막 트랜지스터(TR1)(스위칭 트랜지스터), 제1 박막 트랜지스터(TR1)를 통해 전송된 데이터 전압(Vdata)에 따라 표시소자(710)로 출력되는 전류의 크기를 제어하는 제2 박막 트랜지스터(TR2)(구동 트랜지스터), 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 특성을 감지하기 위한 제3 박막 트랜지스터(TR3)(레퍼런스 트랜지스터)를 포함한다. 제1 박막 트랜지스터(TR1), 제2 박막 트랜지스터(TR2) 및 제3 박막 트랜지스터(TR3) 중 적어도 하나는 도 2, 및 도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8 및 도 9 에 도시된 박막 트랜지스터(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700) 중 어느 하나와 동일한 구조를 가질 수 있다.The pixel driver PDC includes, for example, a first thin film transistor TR1 (switching transistor) connected to the gate line GL and the data line DL, and a first thin film transistor TR1 as shown in FIG. 21 . ) to detect the characteristics of the second thin film transistor TR2 (driving transistor) and the second thin film transistor TR2 that control the magnitude of the current output to the
제2 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극(G2)과 표시소자(710) 사이에 제1 커패시터(C1)가 위치한다. 제1 커패시터(C1)를 스토리지 커패시터(Cst)라고도 한다. A first capacitor C1 is positioned between the gate electrode G2 of the second thin film transistor TR2 and the
제1 박막 트랜지스터(TR1)는 게이트 라인(GL)으로 공급되는 스캔신호(SS)에 의해 턴온되어, 데이터 라인(DL)으로 공급되는 데이터 전압(Vdata)을 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극(G2)으로 전송한다. The first thin film transistor TR1 is turned on by the scan signal SS supplied to the gate line GL, and the data voltage Vdata supplied to the data line DL is applied to the gate electrode of the second thin film transistor TR2. (G2).
제3 박막 트랜지스터(TR3)는 제2 박막 트랜지스터(TR2)와 표시소자(710) 사이의 제1 노드(n1) 및 레퍼런스 라인(RL)에 연결되어, 센싱 제어 신호(SCS)에 의해 턴온 또는 턴오프되며, 센싱 기간에 구동 트랜지스터인 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 특성을 감지한다. The third thin film transistor TR3 is connected to the first node n1 between the second thin film transistor TR2 and the
제2 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극(G2)과 연결된 제2 노드(n2)는 제1 박막 트랜지스터(TR1)와 연결된다. 제2 노드(n2)와 제1 노드(n1) 사이에 제1 커패시터(C1)가 형성된다. The second node n2 connected to the gate electrode G2 of the second thin film transistor TR2 is connected to the first thin film transistor TR1 . A first capacitor C1 is formed between the second node n2 and the first node n1 .
제1 박막 트랜지스터(TR1)가 턴온될 때 데이터 라인(DL)을 통해 공급된 데이터 전압(Vdata)이 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극(G2)으로 공급된다. 데이터 전압(Vdata)은 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극(G2)과 소스 전극(S2) 사이에 형성된 제1 캐패시터(C1)에 충전된다. When the first thin film transistor TR1 is turned on, the data voltage Vdata supplied through the data line DL is supplied to the gate electrode G2 of the second thin film transistor TR2 . The data voltage Vdata is charged in the first capacitor C1 formed between the gate electrode G2 and the source electrode S2 of the second thin film transistor TR2.
제2 박막 트랜지스터(TR2)가 턴온되면, 화소를 구동하는 구동 전압(Vdd)에 의해, 전류가 제2 박막 트랜지스터(TR2)를 통하여 표시소자(710)로 공급되어, 표시소자(710)에서 광이 출력된다. When the second thin film transistor TR2 is turned on, a current is supplied to the
도 22은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치(1000)의 어느 한 화소(P)에 대한 회로도이다. 22 is a circuit diagram of one pixel P of the
도 22에 도시된 표시장치(1000)의 화소(P)는, 표시소자(710)인 유기발광 다이오드(OLED) 및 표시소자(710)를 구동하는 화소 구동부(PDC)를 포함한다. 표시소자(710)는 화소 구동부 (PDC)와 연결된다.The pixel P of the
화소 구동부 (PDC)는 박막 트랜지스터(TR1, TR2, TR3, TR4)를 포함한다. 제1 박막 트랜지스터(TR1), 제2 박막 트랜지스터(TR2), 제3 박막 트랜지스터(TR3) 및 제4 박막 트랜지스터(TR4) 중 적어도 하나는 도 2, 및 도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8 및 도 9 에 도시된 박막 트랜지스터(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700) 중 어느 하나와 동일한 구조를 가질 수 있다.The pixel driver PDC includes thin film transistors TR1 , TR2 , TR3 , and TR4 . At least one of the first thin film transistor TR1 , the second thin film transistor TR2 , the third thin film transistor TR3 , and the fourth thin film transistor TR4 is shown in FIGS. 2 and 4 , 5 , 6 and 7 . , may have the same structure as any one of the
화소(P)에는, 화소 구동부(PDC)에 구동 신호를 공급하는 신호 라인들(DL, EL, GL, PL, SCL, RL)이 배치되어 있다. Signal lines DL, EL, GL, PL, SCL, and RL for supplying driving signals to the pixel driver PDC are disposed in the pixel P.
도 22의 화소(P)는 도 21의 화소(P)와 비교하여, 발광 제어 라인(EL)을 더 포함한다. 발광 제어 라인(EL)으로 발광 제어 신호(EM)가 공급된다. Compared to the pixel P of FIG. 21 , the pixel P of FIG. 22 further includes a light emission control line EL. The light emission control signal EM is supplied to the light emission control line EL.
또한, 도 22의 화소 구동부(PDC)는 도 21의 화소 구동부(PDC)와 비교하여, 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 발광 시점을 제어하기 위한 발광 제어 트랜지스터인 제4 박막 트랜지스터(TR4)를 더 포함한다. In addition, compared to the pixel driver PDC of FIG. 21 , the pixel driver PDC of FIG. 22 further includes a fourth thin film transistor TR4 which is an emission control transistor for controlling the emission timing of the second thin film transistor TR2 . include
도 22을 참조하면, n번째 화소(P)의 게이트 라인을 "GLn"이라 할 때, 이웃한 n-1번째 화소(P)의 게이트 라인은 "GLn-1"이며, n-1번째 화소(P)의 게이트 라인 "GLn-1"은 n번째 화소(P)의 센싱 제어 라인(SCL) 역할을 한다.Referring to Figure 22, the gate lines of the n-th pixel (P) to as a gate line "GL n", adjacent n-1-th pixel (P) of the are "GL n-1", n-1 th The gate line “GL n-1 ” of the pixel P serves as the sensing control line SCL of the n-th pixel P.
제2 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극(G2)과 표시소자(710) 사이에 제1 커패시터(C1)가 위치한다. 또한, 제4 박막 트랜지스터(TR4)의 단자들 중 구동 전압(Vdd)이 공급되는 단자와, 표시소자(710)의 한 전극 사이에 제2 커패시터(C2)가 위치한다. A first capacitor C1 is positioned between the gate electrode G2 of the second thin film transistor TR2 and the
제1 박막 트랜지스터(TR1)는 게이트 라인(GL)으로 공급되는 스캔신호(SS)에 의해 턴온되어, 데이터 라인(DL)으로 공급되는 데이터 전압(Vdata)을 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극(G2)으로 전송한다. The first thin film transistor TR1 is turned on by the scan signal SS supplied to the gate line GL, and the data voltage Vdata supplied to the data line DL is applied to the gate electrode of the second thin film transistor TR2. (G2).
제3 박막 트랜지스터(TR3)는 레퍼런스 라인(RL)에 연결되어, 센싱 제어 신호(SCS)에 의해 턴온 또는 턴오프되며, 센싱 기간에 구동 트랜지스터인 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 특성을 감지한다. The third thin film transistor TR3 is connected to the reference line RL, is turned on or turned off by the sensing control signal SCS, and senses characteristics of the second thin film transistor TR2 serving as the driving transistor during the sensing period.
제4 박막 트랜지스터(TR4)는 발광 제어 신호(EM)에 따라, 구동 전압(Vdd)을 제2 박막 트랜지스터(TR2)로 전달하거나, 구동 전압(Vdd)을 차단한다. 제4 박막 트랜지스터(TR4)가 턴온될 때, 제2 박막 트랜지스터(TR2)로 전류가 공급되어, 표시소자(710)로부터 광이 출력된다. The fourth thin film transistor TR4 transmits the driving voltage Vdd to the second thin film transistor TR2 or blocks the driving voltage Vdd according to the emission control signal EM. When the fourth thin film transistor TR4 is turned on, current is supplied to the second thin film transistor TR2 , and light is output from the
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 화소 구동부(PDC)는, 이상에서 설명된 구조 이외의 다른 다양한 구조로 형성될 수 있다. 화소 구동부(PDC)는, 예를 들어, 5개 이상의 박막 트랜지스터를 포함할 수도 있다.The pixel driver PDC according to another embodiment of the present invention may be formed in various structures other than those described above. The pixel driver PDC may include, for example, five or more thin film transistors.
도 23은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치(1100)의 어느 한 화소(P)에 대한 회로도이고, 도 24는 도 23의 화소(P)에 대한 평면도이고, 도 25은 도 24의 III-III'를 따라 자른 단면도이다.23 is a circuit diagram of one pixel P of a
도 23의 회로도는 표시소자로 액정(LC)을 포함하는 액정 표시장치의 한 화소(P)에 대한 등가 회로도이다. 화소(P)는 표시부(DA)에 배치된다.The circuit diagram of FIG. 23 is an equivalent circuit diagram of one pixel P of a liquid crystal display including a liquid crystal LC as a display element. The pixel P is disposed on the display unit DA.
도 23, 도 24 및 도 25을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치(1100)는 기판(310), 기판(310) 상의 화소 구동부(PDC) 및 화소 구동부(PDC)와 연결된 액정 커패시터(Clc)를 포함한다. 액정 커패시터(Clc)는 표시소자에 해당된다. 23 , 24 and 25 , a
화소 구동부(PDC)는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 접속된 박막 트랜지스터(TR), 박막 트랜지스터(TR)와 표시소자의 제2 전극(372) 사이에 접속된 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다. 액정 커패시터(Clc)는 박막 트랜지스터(TR)와 제2 전극(372) 사이에서, 스토리지 커패시터(Cst)와 병렬로 접속된다. The pixel driver PDC includes a thin film transistor TR connected to the gate line GL and the data line DL, and a storage capacitor Cst connected between the thin film transistor TR and the
액정 커패시터(Clc)는 박막 트랜지스터(TR)를 통해 화소 전극인 제1 전극(371)에 공급된 데이터 신호와, 공통 전극인 제2 전극(372)에 공급된 공통 전압(Vcom)과의 차전압을 충전하고, 충전된 전압에 따라 액정을 구동하여 광투과량을 제어한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압을 안정적으로 유지시킨다.The liquid crystal capacitor Clc is a voltage difference between the data signal supplied to the
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 박막 트랜지스터(TR)는 도 2, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8 및 도 9 에 도시된 박막 트랜지스터(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700) 중 어느 하나와 동일한 구조를 가질 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the thin film transistor TR is the
도 25을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치(1100)는, 기판(310), 기판(310) 상의 광 필터층(120), 광 필터층(120) 상의 게이트 전극(G), 게이트 전극(G) 상의 액티브층(A), 액티브층(A)과 연결된 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 및 드레인 전극(D)과 연결된 제1 전극(371)을 포함한다. Referring to FIG. 25 , a
기판(310)은 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 기판(310)으로, 플렉스블 특성을 갖는 플라스틱, 예를 들어, 폴리이미드(PI)가 사용될 수 있다.The
기판(310) 상에 광 필터층(120)이 배치된다;A
광 필터층(120) 상에 게이트 라인(GL) 및 게이트 전극(G)이 배치된다. 광 필터층(120)은 게이트 전극(G)보다 큰 면적을 갖는다.A gate line GL and a gate electrode G are disposed on the
도 24를 참조하면, 게이트 전극(G)은 게이트 라인(GL)으로부터 연장되며, 게이트 라인(GL)과 일체로 형성된다. 게이트 전극(G)과 광 필터층(120)은 액티브층(A)으로 입사되는 외부 광을 차단한다.Referring to FIG. 24 , the gate electrode G extends from the gate line GL and is integrally formed with the gate line GL. The gate electrode G and the
게이트 전극(G1) 상에 게이트 절연막(320)이 배치된다. 게이트 절연막(320)은 절연성 물질로 이루어지며, 게이트 전극(G1)과 액티브층(A)을 절연시킨다.A
게이트 절연막(320) 상에 액티브층(A)이 배치된다. 액티브층(A1)은 게이트 전극(G)과 적어도 일부 중첩한다. An active layer A is disposed on the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 액티브층(A1)은 산화물 반도체 물질을 포함한다. 액티브층(A)은 다층 구조를 가질 수 있다. 액티브층(A1)은 게이트 절연막(320) 상의 제1 산화물 반도체층(151) 및 제1 산화물 반도체층(151) 상의 제2 산화물 반도체층(152)을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the active layer A1 includes an oxide semiconductor material. The active layer (A) may have a multilayer structure. The active layer A1 may include a first
액티브층(A) 상에 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)이 배치된다. 소스 전극(S)과 드레인 전극(D)은 서로 이격되어, 각각 액티브층(A)과 연결된다.A source electrode (S) and a drain electrode (D) are disposed on the active layer (A). The source electrode S and the drain electrode D are spaced apart from each other and connected to the active layer A, respectively.
소스 전극(S) 및 드레인 전극(D) 중 적어도 하나는 데이터 라인(DL)과 연결될 수 있다. 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D) 중 적어도 하나는 데이터 라인(DL)으로부터 연장되어 이루어질 수도 있다. 도 24를 참조하면, 데이터 라인(DL)은 소스 전극(S)과 일체로 형성된다.At least one of the source electrode S and the drain electrode D may be connected to the data line DL. At least one of the source electrode S and the drain electrode D may extend from the data line DL. Referring to FIG. 24 , the data line DL is integrally formed with the source electrode S.
게이트 전극(G), 액티브층(A), 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)에 의하여 박막 트랜지스터(TR)가 구성된다.The thin film transistor TR is constituted by the gate electrode G, the active layer A, the source electrode S, and the drain electrode D.
도 25을 참조하면, 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)상에 패시베이션층(340)이 배치된다. 패시베이션층(340)은 박막 트랜지스터(TR)를 보호한다.Referring to FIG. 25 , a
패시베이션층(240) 상에 보호층(350)이 배치된다. 보호층(350)은 박막 트랜지스터(TR1)의 상부를 평탄화하며, 화소 구동부(PDC)를 보호한다. 보호층(350)을 평탄화층이라고도 한다.A
도 25을 참조하면, 보호층(350) 상에 제2 전극(372)이 배치된다. 제2 전극(372)에 공통 전압이 인가된다. 따라서, 제2 전극(372)를 공통 전극이라고도 한다.Referring to FIG. 25 , a
제2 전극(372) 상에 층간 절연막(360)이 배치되고, 층간 절연막(360) 상에 제1 전극(371)이 배치된다. 제1 전극(371)은 콘택홀(CH1)을 통하여 박막 트랜지스터(TR)와 연결된다. 구체적으로, 제1 전극(371)은, 층간 절연막(360), 보호층(350) 및 패시베이션층(340)에 형성된 콘택홀(CH1)을 통하여, 박막 트랜지스터(TR)의 드레인 전극(D1)과 접촉한다.The interlayer insulating
도 24 및 도 25을 참조하면, 제1 전극(371)은 선(line) 전극 형태를 가지며, 제2 전극(372)은 면전극 형태를 가지지만, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 전극(371)이 면 전극 형태를 가지고, 제2 전극(372)이 선 전극 형태를 가질 수도 있고, 제1 전극(371)과 제2 전극(372)이 모두 선 전극 형태를 가질 수도 있고, 제1 전극(371)과 제2 전극(372)이 모두 면 전극 형태를 가질 수도 있다.24 and 25 , the
제1 전극(371) 상에 액정층(450)이 배치된다. 구체적으로, 액정층(450)은 기판(310)과 대향 기판(410) 사이에 배치된다.A
도 25을 참조하면, 대향 기판(410) 상에 컬러 필터(420)이 배치되며, 컬러 필터들 사이에 블랙 매트릭스(430)이 배치된다. 블랙 매트릭스(430)는 화소 영역이 서로 구별되도록 한다.Referring to FIG. 25 , a
도 25에, 컬러 필터(420)가 대향 기판(410)에 배치된 실시예가 개시되어 있지만, 본 발명의 또 다른 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 컬러 필터(420)는 기판(310) 상에 배치될 수도 있다.Although an embodiment in which the
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 바텀 게이트 구조를 갖는 박막 트랜지스터(TR)는 작은 면적을 가지기 때문에 박막 트랜지스터의 고집적화에 유리하다. 따라서, 본 발명의 일 싱시예에 따르면, 고해상도 표시장치(1100)가 제조될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, since the thin film transistor TR having a bottom gate structure has a small area, it is advantageous for high integration of the thin film transistor. Accordingly, according to an exemplary embodiment of the present invention, a high-
이하, 도 26a 내지 26h를 참조하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(800)의 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the
도 26a 내지 26h는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터(100)의 제조 공정에 대한 단면도이다.26A to 26H are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the
도 26a를 참조하면, 기판(110) 상에 광 필터층 형성용 산화물층(OXL) 및 금속층(ML)이 순차적으로 형성된다. 금속층(ML)은 차광층 형성에 사용된다. 게이트 전극(130)이 차광층이 경우, 금속층(ML)은 게이트 전극 형성에 사용될 수 있다.Referring to FIG. 26A , an oxide layer OXL and a metal layer ML for forming an optical filter layer are sequentially formed on a
본 발명의 일 실시예에 따르면, 게이트 전극(130)이 차광층 역할을 하며, 게이트 전극(130)이 차광층이 될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 게이트 전극(130)은 차광층과 동일하므로, 설명의 편의를 위해, "차광층"이라는 표현 대신 "게이트 전극(130)"이라는 표현을 사용하여 박막 트랜지스터(100)의 제조방법을 설명한다.According to an embodiment of the present invention, the
광 필터층 형성용 산화물층(OXL)은 3.1 eV 이하의 에너지 밴드갭을 가질 수 있다. 광 필터층 형성용 산화물층(OXL)은 산화물 반도체 물질에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들어, IGZO(InGaZnO)계, IGZTO(InGaZnSnO)계, IZO(InZnO)계, IGO(InGaO)계, ITO(InSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계, GZO(GaZnO)계, ITZO (InSnZnO)계, IGTO(InGaSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계 및 GO(GaO)계 산화물 반도체 물질 중 적어도 하나에 의하여 광 필터층 형성용 산화물층(OXL)이 만들어질 수 있다. The oxide layer OXL for forming the optical filter layer may have an energy bandgap of 3.1 eV or less. The oxide layer OXL for forming the optical filter layer may be formed of an oxide semiconductor material. For example, IGZO (InGaZnO), IGZTO (InGaZnSnO), IZO (InZnO), IGO (InGaO), ITO (InSnO), GZTO (GaZnSnO), GZO (GaZnO), ITZO (InSnZnO) The oxide layer OXL for forming the optical filter layer may be made of at least one of an IGTO (InGaSnO)-based, GZTO (GaZnSnO)-based, and GO (GaO)-based oxide semiconductor material.
금속층(ML)은 광 필터층 형성용 산화물층(OXL) 상에 형성된다. 금속층(ML)은 금속을 포함할 수 있다. 금속층(ML)은, 예를 들어, 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. 금속층(ML)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다.The metal layer ML is formed on the oxide layer OXL for forming the optical filter layer. The metal layer ML may include a metal. The metal layer ML is, for example, an aluminum-based metal such as aluminum (Al) or an aluminum alloy, a silver-based metal such as silver (Ag) or a silver alloy, or a copper-based metal such as copper (Cu) or a copper alloy. It may include at least one of a metal, a molybdenum-based metal such as molybdenum (Mo) or a molybdenum alloy, chromium (Cr), tantalum (Ta), neodium (Nd), and titanium (Ti). The metal layer ML may have a multilayer structure including at least two conductive layers having different physical properties.
본 발명의 일 실시예를 참조하면, 하프톤 마스크(610)를 이용하는 패터닝에 의하여, 광 필터층(120) 및 차광층인 게이트 전극(130)이 형성된다. Referring to an embodiment of the present invention, the
도 26a 내지 도 26f에 하프톤 마스크(610)를 이용하는 패터닝 공정이 단계별로 도시되어 있다. A patterning process using the
도 26a를 참조하면, 금속층(ML) 상에 포토레지스트층(510)이 배치되고, 포토레지스트층(510) 상에 하프톤 마스크(610)가 배치된다. Referring to FIG. 26A , a
하프톤 마스크(610)는 포토레지스트층(510)과 이격되어 배치되며, 하프톤 마스크(610)를 통하여 광(L)이 조사되어 포토레지스트층(510)에 대한 선택적 노광이 이루어진다.The
도 26a를 참조하면, 하프톤 마스크(610)는 차광부(611), 투광부(612) 및 반투광부(613)를 포함한다. Referring to FIG. 26A , the
하프톤 마스크(610)를 이용하는 노광에 의하여 포토레지스트층(510)이 선택적으로 노광된다.The
도 26b를 참조하면, 선택적으로 노광된 포토레지스트층(510)이 현상되어 포토레지스트 패턴(511)이 형성된다. Referring to FIG. 26B , the selectively exposed
도 26c를 참조하면, 포토레지스트 패턴(511)을 마스크로 이용하는 식각에 의해, 광 필터층 형성용 산화물층(OXL) 및 금속층(ML)이 패터닝되어 광 필터층(120) 및 게이트 전극(130)이 각각 형성된다. Referring to FIG. 26C , the oxide layer OXL and the metal layer ML for forming the optical filter layer are patterned by etching using the
도 26d를 참조하면, 포토레지스트 패턴(511)이 추가 애싱(ashing)되어, 새로운 포토레지스트 패턴(512)이 만들어진다. 그 결과, 게이트 전극(130)의 일부가 포토레지스트 패턴(512)으로부터 노출된다.Referring to FIG. 26D , the
도 26e를 참조하면, 포토레지스트 패턴(512)을 마스크로 이용하는 식각에 의하여, 게이트 전극(130)의 가장자리 부분이 제거된다. 그에 따라, 광 필터층(120)의 일부가 게이트 전극(130)으로부터 노출된다. 게이트 전극(130)으로부터 노출된 광 필터층(120)의 일부는 돌출부(121)가 된다.Referring to FIG. 26E , an edge portion of the
도 26f를 참조하면, 잔존하던 포토레지스트 패턴(512)이 제거되어, 데이터 라인(DL), 광 필터층(120) 및 게이트 전극(130)이 완성된다.Referring to FIG. 26F , the remaining
도 26g를 참조하면, 광 필터층(120) 및 게이트 전극(130) 상에 게이트 절연막(140)이 형성되고, 게이트 절연막(140) 상에 액티브층(150)이 형성된다. 액티브층(150)은 게이트 전극(130)과 적어도 일부 중첩한다.Referring to FIG. 26G , the
도 26h를 참조하면, 액티브층(150)의 적어도 일부에 소스 전극(161) 및 드레인 전극(162)이 형성된다. 그 결과, 박막 트랜지스터가 만들어진다.Referring to FIG. 26H , a
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 pertains that various substitutions, modifications and changes are possible without departing from the technical matters of the present invention. It will be clear to those of ordinary skill in the art. Therefore, the scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning, scope, and equivalent concept of the claims should be construed as being included in the scope of the present invention.
110: 기판
120: 광 필터층
130: 게이트 전극
140: 게이트 절연막
150: 액티브층
161: 소스 전극
162: 드레인 전극
180: 차광층
710: 표시소자
711: 제1 전극
712: 발광층
713: 제2 전극
DL: 데이터 라인
PL: 구동 전원 라인
A1, A2: 액티브층
G1, G2: 게이트 전극
S1, S2: 소스 전극
D1, D2: 드레인 전극110: substrate 120: light filter layer
130: gate electrode 140: gate insulating film
150: active layer 161: source electrode
162: drain electrode 180: light blocking layer
710: display element 711: first electrode
712: light emitting layer 713: second electrode
DL: data line
PL: drive power line
A1, A2: active layer
G1, G2: gate electrode
S1, S2: source electrode
D1, D2: drain electrode
Claims (21)
상기 광 필터층과 중첩하는, 상기 기판 상의 차광층; 및
상기 차광층과 이격되어 상기 차광층과 중첩하는 액티브층;을 포함하고,
상기 차광층은 상기 기판과 상기 액티브층 사이에 배치되고,
상기 광 필터층은 상기 차광층보다 큰 면적을 가지며, 상기 기판과 상기 차광층 사이에 배치된, 박막 트랜지스터.an optical filter layer on the substrate;
a light blocking layer on the substrate overlapping the light filter layer; and
and an active layer spaced apart from the light blocking layer and overlapping the light blocking layer;
The light blocking layer is disposed between the substrate and the active layer,
The light filter layer has a larger area than the light blocking layer, and is disposed between the substrate and the light blocking layer.
상기 광 필터층은 산화물 반도체 물질을 포함하는, 박막 트랜지스터.According to claim 1,
wherein the optical filter layer comprises an oxide semiconductor material.
상기 광 필터층은 IGZO(InGaZnO)계, IGZTO(InGaZnSnO)계, IZO(InZnO)계, IGO(InGaO)계, ITO(InSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계, GZO(GaZnO)계, ITZO (InSnZnO)계, IGTO(InGaSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계 및 GO(GaO)계 산화물 반도체 물질 중 적어도 하나를 포함하는, 박막 트랜지스터.According to claim 1,
The optical filter layer is IGZO (InGaZnO) based, IGZTO (InGaZnSnO) based, IZO (InZnO) based, IGO (InGaO) based, ITO (InSnO) based, GZTO (GaZnSnO) based, GZO (GaZnO) based, ITZO (InSnZnO) based A thin film transistor comprising at least one of an oxide semiconductor material based on, IGTO (InGaSnO) based, GZTO (GaZnSnO) based and GO (GaO) based oxide semiconductor material.
상기 광 필터층은, 평면상으로 상기 차광층으로부터 돌출된 돌출부를 갖는, 박막 트랜지스터.According to claim 1,
wherein the light filter layer has a protrusion protruding from the light blocking layer in a planar view.
상기 광 필터층은 500nm 이하의 파장을 갖는 광을 차단하는, 박막 트랜지스터.According to claim 1,
The light filter layer blocks light having a wavelength of 500 nm or less, a thin film transistor.
상기 광 필터층은 3.1 eV 이하의 에너지 밴드갭을 갖는, 박막 트랜지스터.According to claim 1,
The light filter layer has an energy bandgap of 3.1 eV or less, a thin film transistor.
상기 광 필터층은 30nm 이상의 두께를 갖는, 박막 트랜지스터.According to claim 1,
The light filter layer has a thickness of 30 nm or more, a thin film transistor.
상기 광 필터층은 30nm 내지 150nm의 두께를 갖는, 박막 트랜지스터.According to claim 1,
The light filter layer has a thickness of 30 nm to 150 nm, a thin film transistor.
상기 광 필터층은 1 x 1018개/cm3 이하의 캐리어 밀도를 갖는, 박막 트랜지스터.According to claim 1,
The light filter layer has a carrier density of 1 x 10 18 pieces/cm 3 or less, a thin film transistor.
상기 액티브층은 산화물 반도체 물질을 포함하는, 박막 트랜지스터.According to claim 1,
wherein the active layer comprises an oxide semiconductor material.
상기 차광층 상의 제1 산화물 반도체층; 및
상기 제1 산화물 반도체층 상의 제2 산화물 반도체층;을 포함하는, 박막 트랜지스터.According to claim 1, wherein the active layer,
a first oxide semiconductor layer on the light blocking layer; and
A thin film transistor comprising a; a second oxide semiconductor layer on the first oxide semiconductor layer.
상기 차광층은 상기 광 필터층과 접촉하는, 박막 트랜지스터.According to claim 1,
The light blocking layer is in contact with the light filter layer, thin film transistor.
상기 차광층은 상기 광 필터층과 이격된, 박막 트랜지스터.According to claim 1,
The light blocking layer is spaced apart from the light filter layer, the thin film transistor.
상기 차광층은 상기 기판의 일면에 배치되고,
상기 광 필터층은 상기 기판의 타면에 배치되는, 박막 트랜지스터.According to claim 1,
The light blocking layer is disposed on one surface of the substrate,
and the optical filter layer is disposed on the other surface of the substrate.
상기 차광층은 게이트 전극인, 박막 트랜지스터.According to claim 1,
The light blocking layer is a gate electrode, a thin film transistor.
상기 액티브층과 중첩하는 게이트 전극을 포함하며,
상기 액티브층은 상기 게이트 전극과 상기 차광층 사이에 배치된, 박막 트랜지스터.According to claim 1,
a gate electrode overlapping the active layer;
wherein the active layer is disposed between the gate electrode and the light blocking layer.
하프톤 마스크를 이용하는 패터닝에 의하여, 광 필터층 및 차광층을 형성하는 단계; 및
상기 차광층과 이격되어 상기 차광층과 중첩하는 액티브층을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 광 필터층은 상기 차광층보다 큰 면적을 갖는, 박막 트랜지스터의 제조방법.sequentially forming an oxide layer and a metal layer for forming an optical filter layer on a substrate;
forming a light filter layer and a light blocking layer by patterning using a halftone mask; and
and forming an active layer spaced apart from the light blocking layer and overlapping the light blocking layer;
The method of claim 1, wherein the light filter layer has a larger area than the light blocking layer.
상기 광 필터층은 IGZO(InGaZnO)계, IGZTO(InGaZnSnO)계, IZO(InZnO)계, IGO(InGaO)계, ITO(InSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계, GZO(GaZnO)계, ITZO (InSnZnO)계, IGTO(InGaSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계 및 GO(GaO)계 산화물 반도체 물질 중 적어도 하나를 포함하는, 박막 트랜지스터의 제조방법.19. The method of claim 18,
The optical filter layer is IGZO (InGaZnO) based, IGZTO (InGaZnSnO) based, IZO (InZnO) based, IGO (InGaO) based, ITO (InSnO) based, GZTO (GaZnSnO) based, GZO (GaZnO) based, ITZO (InSnZnO) based A method of manufacturing a thin film transistor, comprising at least one of an IGTO (InGaSnO)-based, GZTO (GaZnSnO)-based, and GO (GaO)-based oxide semiconductor material.
상기 광 필터층은 3.1 eV 이하의 에너지 밴드갭을 갖는, 박막 트랜지스터의 제조방법.19. The method of claim 18,
The optical filter layer has an energy bandgap of 3.1 eV or less, a method of manufacturing a thin film transistor.
상기 광 필터층은 30nm 이상의 두께를 갖는, 박막 트랜지스터의 제조방법.
19. The method of claim 18,
The optical filter layer has a thickness of 30 nm or more, a method of manufacturing a thin film transistor.
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