KR20210104225A - 표시 장치 - Google Patents

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권세명
김영국
이현정
정우호
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

실시예에 따른 표시 장치는 게이트선과 데이터선에 연결되어 있는 스위칭 트랜지스터, 스위칭 트랜지스터와 구동 전압선에 연결되어 있으며, 산화물 반도체를 포함하는 제1 구동 트랜지스터와 제2 구동 트랜지스터, 상기 제1 구동 트랜지스터와 상기 제2 구동 트랜지스터에 병렬로 연결되어 있는 발광 소자를 포함하고, 상기 제1 구동 트랜지스터의 제1 채널 길이와 상기 제2 구동 트랜지스터의 제2 채널 길이는 서로 다를 수 있다.

Description

표시 장치 {DISPLAY DEVICE}
본 개시는 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 산화물 반도체를 포함하는 트랜지스터를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD), 플라즈마 표시 장치(plasma display panel: PDP), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode device: OLED device), 전계 효과 표시 장치(field effect display: FED), 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display device) 등이 알려져 있다.
이 중 유기 발광 표시 장치는 자체 발광 특성을 가지며, 액정 표시 장치(liquid crystal display device)와 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 두께와 무게를 줄일 수 있다. 또한, 유기 발광 표시 장치는 낮은 소비 전력, 높은 휘도 및 높은 반응 속도 등의 고품위 특성을 나타낸다.
한편, 산화물 반도체는 낮은 공정 온도에서 형성할 수 있고, 이동도 특성이 좋기 때문에 표시 장치의 각 화소를 구동하기 위한 구동 트랜지스터에 채널 층으로 이용되고 있다. 또한, 특히 유기 발광 소자에 구동 전압을 전달하는 구동 트랜지스터의 구동 범위(driving range)가 넓을수록 구동 전압에 따른 전류의 변화 범위가 크고, 계조 표현이 용이한 바, 큰 구동 범위를 가지는 구동 트랜지스터를 구현하는 것이 필요하다. 따라서, 산화물 반도체층을 채널 층으로 이용하는 구동 트랜지스터의 구동 범위를 조절하여 원하는 계조 표현을 하는 것이 필요하다.
실시예들은 산화물 반도체를 포함하고, 큰 구동 범위를 가지는 구동 트랜지스터를 포함하는 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.
실시예에 따른 표시 장치는 게이트선과 데이터선에 연결되어 있는 스위칭 트랜지스터, 스위칭 트랜지스터와 구동 전압선에 연결되어 있으며, 산화물 반도체를 포함하는 제1 구동 트랜지스터와 제2 구동 트랜지스터, 상기 제1 구동 트랜지스터와 상기 제2 구동 트랜지스터에 병렬로 연결되어 있는 발광 소자를 포함하고, 상기 제1 구동 트랜지스터의 제1 채널 길이와 상기 제2 구동 트랜지스터의 제2 채널 길이는 서로 다를 수 있다.
상기 제1 채널 길이와 상기 제2 채널 길이는 서로 약 10% 이상 차이가 날 수 있다.
상기 제1 구동 트랜지스터의 제1 채널과 상기 제2 구동 트랜지스터의 제2 채 널은 서로 같은 물성을 가지는 상기 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
상기 제1 구동 트랜지스터의 제1 구동 전압에 따른 제1 전류 값은 상기 제2 구동 트랜지스터의 상기 제1 구동 전압에 따른 제2 전류 값과 서로 다를 수 있다.
다른 한 실시예에 따른 표시 장치는 게이트선과 데이터선에 연결되어 있는 스위칭 트랜지스터, 스위칭 트랜지스터와 구동 전압선에 연결되어 있으며, 산화물 반도체를 포함하는 구동 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터에 연결되어 있는 발광 소자를 포함하고, 상기 구동 트랜지스터의 채널 영역은 상기 채널 영역의 채널 폭 방향과 나란한 제1 방향을 따라 일정한 제1 채널 폭을 가지는 적어도 3개의 부영역을 포함하고, 상기 적어도 3개의 부영역 각각의 평균 채널 길이는 서로 다를 수 있다.
상기 제1 채널 폭은 상기 구동 트랜지스터의 상기 채널 영역의 전체 채널 폭의 20% 이상일 수 있다.
상기 적어도 3개의 부영역 각각의 상기 평균 채널 길이는 서로 10% 이상 차이가 날 수 있다.
상기 구동 트랜지스터의 반도체층은 상기 채널 영역의 양 옆에 위치하는 소스 영역과 드레인 영역을 포함하고, 상기 제1 방향을 따라, 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역 중 어느 하나의 폭은 일정하고, 나머지 하나의 폭은 변화할 수 있다.
상기 제1 방향을 따라, 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역의 폭은 각기 변화할 수 있다.
실시예들에 따르면, 표시 장치의 구동 트랜지스터는 산화물 반도체를 포함하고 큰 구동 범위를 가질 수 있어, 표시 장치의 성능을 높일 수 있다.
도 1은 한 실시예에 따른 표시 장치의 하나의 화소의 등가 회로도이다.
도 2는 한 실시예에 따른 표시 장치의 배치도이다.
도 3은 도 2의 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 표시 장치를 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 5는 도 2의 표시 장치를 V-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7은 트랜지스터들의 일부를 확대한 도면이다.
도 8은 다른 한 실시예에 따른 표시 장치의 하나의 화소의 등가 회로도이다.
도 9는 다른 한 실시예에 따른 표시 장치의 배치도이다.
도 10 내지 도 16은 실시예에 따른 표시 장치의 구동 트랜지스터의 반도체층의 채널 영역과 소스 영역 및 드레인 영역의 예를 도시하는 도면이다.
도 17은 실험 결과를 도시한 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
먼저, 도 1을 참고하여, 한 실시예에 따른 표시 장치의 신호선과 화소의 연결관계에 대하여 설명한다. 도 1은 한 실시예에 따른 표시 장치의 하나의 화소의 등가 회로도이다.
도 1을 참고하면, 한 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 신호선(121, 171, 172)과 이들에 연결되어 있는 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 여기서, 화소(PX)는 이미지(image)를 표시하는 최소 단위를 말하며, 표시 장치는 복수의 화소(PX)를 통해 이미지를 표시한다.
신호선(121, 171, 172)은 게이트 신호(또는 주사 신호)를 전달하는 게이트선(gate line)(121), 데이터 신호를 전달하는 데이터선(data line)(171), 구동 전압을 전달하는 구동 전압선(driving voltage line)(172)을 포함한다. 게이트선(121)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(171)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다. 구동 전압선(172)은 대략 열 방향으로 뻗어 있는 것으로 도시되어 있으나, 행 방향 또는 열 방향으로 뻗거나 그물 모양을 가질 수 있다.
한 화소(PX)는 스위칭 트랜지스터(switching transistor)(Qs), 병렬로 연결되어 있는 두 개의 구동 트랜지스터(driving transitor)(Qd1, Qd2), 유지 축전기(storage capacitor)(Cst) 및 유기 발광 소자(organic light emitting element)(LD)를 포함한다.
스위칭 트랜지스터(Qs)는 제어 단자(control terminal), 입력 단자(input terminal) 및 출력 단자(output terminal)를 가지는데, 제어 단자는 게이트선(121)에 연결되고, 입력 단자는 데이터선(171)에 연결되며, 출력 단자는 구동 트랜지스터(Qd)에 연결된다. 스위칭 트랜지스터(Qs)는 게이트선(121)으로부터 받은 주사 신호에 응답하여 데이터선(171)으로부터 받은 데이터 신호를 구동 트랜지스터(Qd)에 전달한다.
구동 트랜지스터들(Qd1, Qd2)도 제어 단자, 입력 단자 및 출력 단자를 가지는데, 제어 단자는 스위칭 트랜지스터(Qs)에 연결되고, 입력 단자는 구동 전압선(172)에 연결되며, 출력 단자는 유기 발광 소자(LD)에 연결된다. 구동 트랜지스터들(Qd1, Qd2)은 제어 단자와 출력 단자 사이에 걸리는 전압에 따라 그 크기가 달라지는 출력 전류(ILD)를 전달한다.
유지 축전기(Cst)는 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자와 입력 단자 사이에 연결된다. 유지 축전기(Cst)는 구동 트랜지스터(Qd)의 제어 단자에 인가되는 데이터 신호를 충전하고 스위칭 트랜지스터(Qs)가 턴 오프(turn-off)된 뒤에도 이를 유지한다.
유기 발광 소자(LD)는 예를 들면 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED)로서, 구동 트랜지스터(Qd)의 출력 단자에 연결된 애노드(anode)와 공통 전압(Vss)에 연결되어 있는 캐소드(cathode)를 가진다. 유기 발광 소자(LD)는 구동 트랜지스터(Qd)의 출력 전류(ILD)에 따라 세기를 달리하여 발광함으로써 영상을 표시한다. 유기 발광 소자(LD)는 적색, 녹색, 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 어느 하나 또는 하나 이상의 빛을 고유하게 내는 유기 물질을 포함할 수 있으며, 유기 발광 표시 장치는 이들 색의 공간적인 합으로 원하는 영상을 표시한다. 또한, 유기 발광 소자(LD)는 삼원색 등 기본색의 합으로 이루어진 백색을 발할 수도 있으며, 이 경우, 각 화소에는 삼원색 중 기본색 중 어느 하나를 표시하는 색필터가 형성될 수 있다. 또한, 각 화소는 기본색 중의 하나를 표시하는 화소와 백색을 표시하는 화소를 포함할 수도 있고, 이 경우, 백색을 표시하는 화소에만 색필터가 형성되지 않을 수도 있다.
스위칭 트랜지스터(Qs) 및 구동 트랜지스터들(Qd1, Qd2)은 n-채널 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor, FET)이지만, 이들 중 적어도 하나는 p-채널 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 또한, 트랜지스터(Qs, Qd1, Qd2), 유지 축전기(Cst) 및 유기 발광 소자(LD)의 연결 관계가 바뀔 수 있다.
그러면, 도 2 내지 도 5를 참고하여, 한 실시예에 따른 표시 장치의 구체적인 구조에 대하여 설명한다. 도 2는 한 실시예에 따른 표시 장치의 배치도이고, 도 3은 도 2의 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 4는 도 2의 표시 장치를 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 5는 도 2의 표시 장치를 V-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
기판(100) 위에 버퍼층(120)이 위치한다.
기판(100)은 유리, 석영, 세라믹 또는 플라스틱 등으로 이루어진 절연성 기판 일 수 있으며, 기판(100)은 스테인리스 강 등으로 이루어진 금속성 기판일 수 있다.
버퍼층(120)은 질화 규소(SiNx)의 단일막 또는 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(SiO2)가 적층된 이중막 구조를 가질 수 있다. 버퍼층(120)은 불순물 또는 수분과 같이 불필요한 성분의 침투를 방지하면서 동시에 표면을 평탄화하는 역할을 한다.
버퍼층(120) 위에는 산화물 반도체를 포함하는 제1 반도체(135a) 및 제2 반도체(135b), 제3 반도체(135c), 제1 축전기 전극(138)이 위치한다.
산화물 반도체는 아연(Zn), 갈륨(Ga), 주석(Sn) 또는 인듐(In)을 기본으로 하는 산화물, 또는 이들의 복합 산화물인 산화아연(ZnO), 인듐-갈륨-아연 산화물(InGaZnO4), 인듐-아연 산화물(Zn-In-O), 또는 아연-주석 산화물(Zn-Sn-O)을 포함할 수 있고, IGZO, GZO, IZO, 또는 HIZO과 같은 산화물 반도체일 수 있다.
제1 반도체(135a)는 제1 채널 영역(1355a)과 제1 채널 영역(1355a)의 양측에 형성된 제1 소스 영역(1356a) 및 제1 드레인 영역(1357a)으로 구분된다.
제2 반도체(135b)는 제2 채널 영역(1355b)과 제2 채널 영역(1355b)의 양측에 형성된 제2 소스 영역(1356b) 및 제2 드레인 영역(1357b)으로 구분된다.
제3 반도체(135c)는 제3 채널 영역(1355c)과 제3 채널 영역(1355c)의 양측에 형성된 제3 소스 영역(1356c) 및 제3 드레인 영역(1357c)으로 구분된다.
제1 반도체(135a), 제2 반도체(135b), 제3 반도체(135c)의 제1 채널 영역(1355a), 제2 채널 영역(1355b), 제3 채널 영역(1355c)은 불순물이 도핑되지 않은 다결정 규소, 즉 진성 반도체(intrinsic semiconductor)다. 제1 반도체(135a), 제2 반도체(135b), 제3 반도체(135c)의 제1 소스 영역(1356a) 및 제1 드레인 영역(1357a), 제2 소스 영역(1356b) 및 제2 드레인 영역(1357b), 그리고 제3 소스 영역(1356c) 및 제3 드레인 영역(1357c)은 도전성 불순물이 도핑된 다결정 규소, 즉 불순물 반도체(impurity semiconductor)다.
제1 축전기 전극(138)은 제2 반도체(135b)의 제2 소스 영역(1356b)으로부터 확장되어 있다. 따라서, 제1 축전기 전극(138)은 제2 소스 영역(1356b)과 동일한 층으로 이루어져, 도전성 불순물이 도핑된 다결정 규소, 즉 불순물 반도체(impurity semiconductor)다.
제1 소스 영역(1356a) 및 제1 드레인 영역(1357a), 제2 소스 영역(1356b) 및 제2 드레인 영역(1357b), 제3 소스 영역(1356c) 및 제3 드레인 영역(1357c), 그리고 제1 축전기 전극(138)에 도핑되는 불순물은 p형 불순물 및 n형 불순물 중 어느 하나 일 수 있다.
제1 반도체(135a), 제2 반도체(135b), 제3 반도체(135c), 그리고 제1 축전기 전극(138) 위에는 게이트 절연막(140)이 위치한다.
게이트 절연막(140)은 테트라에톡시실란(tetra ethyl ortho silicate, TEOS), 질화 규소 및 산화 규소 중 적어도 하나를 포함한 단층 또는 복수층일 수 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 게이트선(121), 제1 게이트 전극(154a), 제2 게이트 전극(154b), 제3 게이트 전극(154c), 그리고 제2 축전기 전극(158)이 위치한다.
게이트선(121)은 가로 방향으로 길게 뻗어 게이트 신호를 전달하고, 제1 게이트 전극(154a)은 게이트선(121)으로부터 제1 반도체(135a)를 향해 돌출되어 있다.
게이트선(121), 제1 게이트 전극(154a), 제2 게이트 전극(154b), 그리고 제3 게이트 전극(154c)은 투명한 도전체로 이루어진 하부막(154ap, 154bp, 154cp)과 텅스텐, 몰리브덴, 알루미늄 또는 이들의 합금 등의 저저항성 도전체를 포함하는 불투명한 도전체로 이루어진 상부막(154aq, 154bq, 154cq)을 포함할 수 있다.
제2 축전기 전극(158)은 제2 게이트 전극(154b)과 연결되어 있으며 제1 축전기 전극(138)과 중첩한다. 제2 축전기 전극(158)은 게이트선(121), 제1 게이트 전극(154a), 제2 게이트 전극(154b), 제3 게이트 전극(154c)의 하부막(154ap, 154bp, 154cp)과 동일한 층으로 이루어질 수 있다. 즉, 제2 축전기 전극(158)은 투명한 도전체로 이루어질 수 있다.
제1 축전기 전극(138)과 제2 축전기 전극(158)은 게이트 절연막(140)을 유전체로 하여 제1 유지 축전기(80)를 이룬다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1 축전기 전극(138)은 반도체층으로 이루어지고, 제2 축전기 전극(158)은 투명한 도전체로 이루어진다. 따라서, 제1 유지 축전기(80)는 투명한 층으로 이루어져, 제1 유지 축전기(80)의 형성에 따른 표시 장치의 개구율 저하를 방지할 수 있다.
게이트선(121), 제1 게이트 전극(154a), 제2 게이트 전극(154b), 그리고 제2 축전기 전극(158) 위에는 제1 층간 절연막(160)이 위치한다. 제1 층간 절연막(160)은 게이트 절연막(140)과 마찬가지로 테트라에톡시실란(tetra ethyl ortho silicate, TEOS), 질화 규소 또는 산화 규소 등으로 포함할 수 있다.
제1 층간 절연막(160)과 게이트 절연막(140)은 제1 반도체(135a)의 제1 소스 영역(1356a)을 노출하는 제1 소스 접촉 구멍(166a), 제1 반도체(135a)의 제1 드레인 영역(1357a)을 노출하는 제1 드레인 접촉 구멍(167a), 제2 반도체(135b)의 제2 소스 영역(1356b)을 노출하는 제2 소스 접촉 구멍(166b), 제2 반도체(135b)의 제2 드레인 영역(1357b)을 노출하는 제2 드레인 접촉 구멍(167b), 제3 반도체(135c)의 제3 소스 영역(1356c)을 노출하는 제3 소스 접촉 구멍(166c), 제3 반도체(135c)의 제3 드레인 영역(1357c)을 노출하는 제3 드레인 접촉 구멍(167c)을 가진다. 제1 층간 절연막(160)은 제2 게이트 전극(154b)과 제3 게이트 전극(154c)을 노출하는 제1 접촉 구멍(81a) 및 제2 접촉 구멍(81b)을 가진다.
제1 층간 절연막(160) 위에는 제1 소스 전극(176a)을 포함하는 데이터선(171), 제2 소스 전극(176b) 및 제3 소스 전극(176c)을 포함하는 구동 전압선(172), 제1 드레인 전극(177a), 제2 드레인 전극(177b), 제3 드레인 전극(177c)이 위치한다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 게이트선(121)과 교차하는 방향으로 뻗어 있다.
구동 전압선(172)은 일정 전압을 전달하며 데이터선(171)과 나란하게 뻗을 수 있다.
제1 소스 전극(176a)은 데이터선(171)으로부터 제1 반도체(135a)를 향해서 돌출되어 있으며, 제2 소스 전극(176b)은 구동 전압선(172)으로부터 제2 반도체(135b)를 향해서 돌출되어 있고, 제3 소스 전극(176c)은 구동 전압선(172)으로부터 제3 반도체(135c)를 향해서 돌출되어 있다.
제1 소스 전극(176a)은 제1 소스 접촉 구멍(166a)을 통해서 제1 소스 영역(1356a)과 연결되고, 제2 소스 전극(176b)은 제2 소스 접촉 구멍(166b)을 통해서 제2 소스 영역(1356b)과 연결되고, 제3 소스 전극(176c)은 제3 소스 접촉 구멍(166c)을 통해서 제3 소스 영역(1356c)과 연결된다.
제1 드레인 전극(177a)은 제1 소스 전극(176a)과 마주하고, 제1 드레인 전극(177a)은 제1 드레인 접촉 구멍(167a)을 통해서 제1 드레인 영역(1357a)과 연결된다. 이와 유사하게, 제2 드레인 전극(177b)은 제2 소스 전극(176b)과 마주하며, 제2 드레인 전극(177b)은 제2 드레인 접촉 구멍(167b)을 통해서 제2 드레인 영역(1357b)과 연결되고, 제3 드레인 전극(177c)은 제3 소스 전극(176c)과 마주하며, 제3 드레인 전극(177c)은 제3 드레인 접촉 구멍(167c)을 통해서 제3 드레인 영역(1357c)과 연결된다.
제1 드레인 전극(177a)은 게이트선을 따라 연장되어 있으며, 제1 접촉 구멍(81a) 및 제2 접촉 구멍(81b)을 통해서 제2 게이트 전극(154b) 및 제3 게이트 전극(154c)과 전기적으로 연결된다.
제1 소스 전극(176a)을 포함하는 데이터선(171), 제2 소스 전극(176b) 및 제3 소스 전극(176c)을 포함하는 구동 전압선(172), 그리고 제1 드레인 전극(177a), 제2 드레인 전극(177b) 및 제3 드레인 전극(177c) 위에는 제2 층간 절연막(180)이 위치한다.
제2 층간 절연막(180)은 제1 층간 절연막(160)과 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 제2 층간 절연막(180)은 제2 드레인 전극(177b)을 노출하는 제3 접촉 구멍(82a)과 제3 드레인 전극(177c)을 노출하는 제4 접촉 구멍(82b)을 가진다.
제2 층간 절연막(180) 위에는 제1 전극(191)이 위치한다. 제1 전극(191)은 애노드 전극일 수 있다.
제1 전극(191)은 제3 접촉 구멍(82a) 및 제4 접촉 구멍(82b)을 통해 제2 드레인 전극(177b) 및 제3 드레인 전극(177c)과 연결된다.
제1 전극(191) 위에는 화소 정의막(195)이 위치한다. 화소 정의막(195)은 폴리아크릴계(polyacrylates) 또는 폴리이미드계(polyimides) 등의 수지와 실리카 계열의 무기물 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
화소 정의막(195)으로 덮여 있지 않은 제1 전극(191) 위에는 유기 발광층(370)이 위치한다.
유기 발광층(370)은 발광층을 포함하고, 정공 수송층(hole-injection layer, HIL), 정공 수송층(hole-transporting layer, HTL), 전자 수송층(electron-transporting layer, ETL) 및 전자 주입층(electron-injection layer, EIL) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
유기 발광층(370)이 이들 모두를 포함할 경우 정공 주입층이 애노드 전극인 제1 전극(191) 위에 위치하고 그 위로 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층이 차례로 적층될 수 있다.
유기 발광층(370)은 적색, 녹색, 청색 등 삼원색의 빛 중 어느 하나의 빛을 낼 수 있다.
화소 정의막(195) 및 유기 발광층(370) 위에는 제2 전극(270)이 위치한다.
제2 전극(270)은 유기 발광 소자의 캐소드 전극이 된다. 따라서 제1 전극(191), 유기 발광층(370) 및 제2 전극(270)은 유기 발광 소자(LD)를 이룬다.
제2 전극(270)은 반사막, 투명막 또는 반투과막으로 형성될 수 있다.
반사막 및 반투과막은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au), 칼슘(Ca), 리튬(Li), 크롬(Cr) 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상의 금속 또는 이들의 합금을 사용하여 만들어진다. 반사막과 반투과막은 두께로 결정되며, 반투과막은 200nm 이하의 두께로 형성될 수 있다. 투명막은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(산화 아연) 등의 물질로 이루어진다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 표시 장치는 유기 발광 소자(LD)에 병렬로 연결되어 있는 두 개의 구동 트랜지스터들(Qd1, Qd2)을 포함한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 두 개의 구동 트랜지스터들(Qd1, Qd2)의 채널 길이(L1, L2)는 서로 다를 수 있다. 이에 대하여, 도 6 및 도 7을 참고로 보다 구체적으로 설명한다. 도 6 및 도 7은 트랜지스터들의 일부를 확대한 도면이다.
도 6은 제1 구동 트랜지스터(Qd1)의 제2 반도체(135b), 제2 소스 전극(176b) 및 제2 드레인 전극(177b)을 도시하고, 도 7은 제2 구동 트랜지스터(Qd2)의 제3 반도체(135c), 제3 소스 전극(176c) 및 제3 드레인 전극(177c)을 도시한다.
제1 구동 트랜지스터(Qd1)의 제2 반도체(135b)와 제2 구동 트랜지스터(Qd2)의 제3 반도체(135c)는 산화물 반도체를 포함한다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1 구동 트랜지스터(Qd1)의 제2 반도체(135b)는 제2 채널 영역(1355b)과 제2 채널 영역(1355b)의 양측에 형성된 제2 소스 영역(1356b) 및 제2 드레인 영역(1357b)으로 구분되고, 제2 구동 트랜지스터(Qd2)의 제3 반도체(135c)는 제3 채널 영역(1355c)과 제3 채널 영역(1355c)의 양측에 형성된 제3 소스 영역(1356c) 및 제3 드레인 영역(1357c)으로 구분된다.
제1 구동 트랜지스터(Qd1)의 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)의 제1 채널 길이(L1)는 제2 구동 트랜지스터(Qd2)의 제3 반도체(135c)의 제3 채널 영역(1355c) 제2 채널 길이(L2)와 다르다. 보다 구체적으로, 제1 채널 길이(L1)보다 제2 채널 길이(L2)가 더 클 수 있다. 제1 채널 길이(L1)와 제2 채널 길이(L2)는 서로 약 10% 이상 차이가 날 수 있다. 도시하지는 않았지만, 제1 구동 트랜지스터(Qd1)의 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)의 채널 폭과 제3 반도체(135c)의 제3 채널 영역(1355c)의 채널 폭도 서로 다를 수 있다.
이처럼, 산화물 반도체를 포함하고 유기 발광 소자에 병렬로 연결되어 있는 두 개의 구동 트랜지스터들(Qd1, Qd2)의 채널 길이를 서로 다르게 형성함으로써, 구동 전압에 대한 전류 값이 서로 다른 두 개의 구동 트랜지스터들(Qd1, Qd2)에 의해 유기 발광 소자가 구동되게 된다. 따라서, 하나의 구동 트랜지스터에 의해 구동되는 경우에 비하여, 구동 전압에 따른 전류의 값이 서로 다른 두 개의 구동 트랜지스터에 의해 구동되는 경우, 구동 전압에 따라 전류의 값이 변화 범위가 더 커질 수 있다.
트랜지스터에 흐르는 전류는 아래의 식1에 의해 정의될 수 있다.
Figure pat00001
……………………(식1)
트랜지스터의 반도체층이 같은 물질을 포함하여 물성이 같을 경우, 트랜지스터의 채널 폭(W)과 채널 길이(L)를 서로 다르게 형성함으로써, 구동 전압에 따른 전류량이 달라지게 된다. 이에 의해 구동 트랜지스터의 구동 범위(driving range)가 넓어질 수 있고, 유기 발광 소자의 계조 표현이 더욱 용이해질 수 있다.
본 실시예에 따른 표시 장치에 따르면, 유기 발광 소자에 두 개의 구동 트랜지스터(Qd1, Qd2)를 병렬로 연결하고, 두 개의 구동 트랜지스터(Qd1, Qd2)의 채널 길이(L1, L2)를 서로 다르게 형성함으로써, 구동 전압에 따른 전류량이 다른 두 개의 구동 트랜지스터(Qd1, Qd2)에 의해 유기 발광 소자가 발광한다. 따라서, 구동 트랜지스터의 구동 범위(driving range)가 넓어지고, 유기 발광 소자의 계조 표현 범위가 넓어질 수 있다.
그러면, 도 8 및 도 9를 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 8은 다른 한 실시예에 따른 표시 장치의 하나의 화소의 등가 회로도이고, 도 9는 다른 한 실시예에 따른 표시 장치의 배치도이다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 본 실시예에 따른 표시 장치는 앞서 도 1 및 도 2 내지 도 5를 참고로 설명한 실시예에 따른 표시 장치와 유사하다. 유사한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
그러나, 본 실시예에 따른 표시 장치는 앞서 도 1 및 도 2 내지 도 5를 참고로 설명한 실시예에 따른 표시 장치와는 다르게, 유기 발광 소자(LD)는 하나의 구동 트랜지스터(Qd)에 연결되어 있다.
구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체층(135b)은 산화물 반도체를 포함하고, 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)는 제2 채널 영역(1355b)과 제2 채널 영역(1355b)의 양측에 형성된 제2 소스 영역(1356b) 및 제2 드레인 영역(1357b)으로 구분된다.
구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체층(135b)의 제2 채널 영역(1355b)의 길이는 위치에 따라 일정하지 않고, 제2 채널 영역(1355b)을 전체 채널 폭의 약 20% 이상인 일정한 채널 폭을 가지는 복수의 부영역으로 구분하는 경우, 제2 채널 영역(1355b)의 부영역의 평균 채널 길이는 각기 다를 수 있고, 서로 다른 평균 채널 길이를 가지는 부영역이 적어도 3개일 수 있다.
또한, 평균 채널 길이를 가지는 3개의 부영역의 채널 길이는 서로 10% 이상 차이가 날 수 있고, 평균 채널 길이가 서로 10% 이상 차이가 나는 각 부영역들의 채널 폭은 전체 채널 폭의 약 20% 이상일 수 있다.
이처럼, 하나의 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체층(135b)의 제2 채널 영역(1355b)이 일정한 채널 폭을 가지고 서로 다른 평균 채널 길이를 가지는 적어도 3개의 부영역으로 이루어지도록 함으로써, 각 부영역에서 구동 전압에 따른 전류량이 달라지게 된다. 이에 의해 구동 전압에 따른 전류량이 다른 복수의 부영역을 포함하는 구동 트랜지스터의 구동 범위(driving range)가 넓어질 수 있고, 유기 발광 소자의 계조 표현이 더욱 용이해질 수 있다.
그러면, 도 10 내지 도 16을 참고하여, 구동 트랜지스터의 반도체층의 채널 영역과 소스 영역 및 드레인 영역에 대하여 설명한다. 도 10 내지 도 16은 실시예에 따른 표시 장치의 구동 트랜지스터의 반도체층의 채널 영역과 소스 영역 및 드레인 영역의 예를 도시하는 도면이다.
먼저 도 9와 함께 도 10을 참고하면, 데이터선(171) 및 구동 전압선(172)과 나란한 제1 방향을 따라, 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)은 일정한 채널 폭(W1)을 가지는 복수의 부영역으로 구분될 수 있다. 제1 방향은 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)의 채널 폭 방향과 나란한 방향이다.
예를 들어, 도 10에 도시한 바와 같이, 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)은 일정한 채널 폭(W1)을 가지는 5개의 부영역으로 구분될 수 있고 이 경우 각 부영역의 채널 폭은 전체 채널 폭의 20%일 수 있다. 5개의 부영역의 평균 채널 길이(L1, L2, L3, L4, L5)는 서로 다를 수 있고, 부영역의 채널 길이는 서로 10% 이상 차이가 날 수 있다. 평면상 볼 때, 아래에서 위로 갈수록 제2 채널 영역(1355b)의 5개의 부영역의 채널 길이는 점차 작아질 수 있다.
구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 드레인 영역(1357b)은 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)의 채널 폭 방향과 나란한 제1 방향을 따라 일정한 폭을 가지지만, 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 소스 영역(1356b)은 제1 방향을 따라 폭이 다르고, 이에 따라, 제2 소스 영역(1356b)과 제2 드레인 영역(1357b) 사이에 위치하는 제2 채널 영역(1355b)의 채널 길이는 제1 방향을 따라 달라질 수 있다.
또한, 평균 채널 길이를 가지는 부영역의 채널 길이는 서로 10% 이상 차이가 날 수 있고, 평균 채널 길이가 서로 10% 이상 차이가 나는 각 부영역들의 채널 폭은 전체 채널 폭의 약 20% 이상일 수 있다.
이처럼, 하나의 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체층(135b)의 제2 채널 영역(1355b)이 일정한 채널 폭을 가지고 서로 다른 평균 채널 길이를 가지는 5개의 부영역으로 이루어지도록 함으로써, 각 부영역에서 구동 전압에 따른 전류량이 달라지게 되고, 이에 따라 구동 전압에 따른 전류량이 다른 복수의 부영역을 포함하는 구동 트랜지스터의 구동 범위(driving range)가 넓어질 수 있고, 유기 발광 소자의 계조 표현이 더욱 용이해질 수 있다.
다음으로, 도 11을 참고하면, 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)의 채널 폭 방향과 나란한 제1 방향을 따라 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)은 일정한 채널 폭(W1)을 가지는 4개의 부영역으로 구분될 수 있고, 각 부영역의 채널 폭은 전체 채널 폭의 25%일 수 있다. 4개의 부영역의 평균 채널 길이(L1, L2, L3, L4)는 서로 다를 수 있다.
구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 드레인 영역(1357b)과 제2 반도체(135b)의 제2 소스 영역(1356b)은 제1 방향을 따라 폭이 다르고, 이에 따라, 제2 소스 영역(1356b)과 제2 드레인 영역(1357b) 사이에 위치하는 제2 채널 영역(1355b)의 채널 길이는 제1 방향을 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 평면상 볼 때, 아래에서 위로 갈수록 제2 채널 영역(1355b)의 4개의 부영역의 채널 길이는 점차 작아질 수 있다.
또한, 평균 채널 길이를 가지는 부영역의 채널 길이는 서로 10% 이상 차이가 날 수 있고, 평균 채널 길이가 서로 10% 이상 차이가 나는 각 부영역들의 채널 폭은 전체 채널 폭의 약 20% 이상일 수 있다.
이처럼, 하나의 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체층(135b)의 제2 채널 영역(1355b)이 일정한 채널 폭을 가지고 서로 다른 평균 채널 길이를 가지는 5개의 부영역으로 이루어지도록 함으로써, 각 부영역에서 구동 전압에 따른 전류량이 달라지게 되고, 이에 따라 구동 전압에 따른 전류량이 다른 복수의 부영역을 포함하는 구동 트랜지스터의 구동 범위(driving range)가 넓어질 수 있고, 유기 발광 소자의 계조 표현이 더욱 용이해질 수 있다.
도 12에 도시한 바와 같이, 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)은 일정한 채널 폭(W1)을 가지는 5개의 부영역으로 구분될 수 있고, 각 부영역의 채널 폭은 전체 채널 폭의 20%일 수 있다. 5개의 부영역의 평균 채널 길이(L1, L2, L3, L4, L5)가 서로 다를 수 있고, 예를 들어, 5개의 부영역의 각 평균 채널 길이(L1, L2, L3, L4, L5) 중 제3 채널 길이(L3)가 가장 짧고, 제2 채널 길이(L2)와 제4 채널 길이(L4)는 서로 거의 같고, 제1 채널 길이(L1)와 제5 채널 길이(L5)는 서로 거의 같을 수 있다. 이처럼, 도 12에 도시한 실시예에 따르면, 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)은 일정한 채널 폭(W1)을 가지는 5개의 부영역으로 구분되지만, 각 부영역의 채널 길이는 서로 다른 3개의 값을 가질 수 있다. 즉, 서로 다른 평균 채널 폭을 가지는 적어도 3개의 부영역을 포함할 수 있다.
평면상 볼 때, 아래에서 위로 갈수록 제2 채널 영역(1355b)의 5개의 부영역의 채널 길이는 점차 늘었다가 중앙 부분에서 가장 작고, 다시 늘었다가 줄 수 있다.
구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 드레인 영역(1357b)은 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)의 채널 폭 방향과 나란한 제1 방향을 따라 일정한 폭을 가지지만, 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 소스 영역(1356b)은 제1 방향을 따라 두 개의 반원 형태의 홈이 겹쳐진 것과 같은 형태의 가장자리를 가짐으로써, 이에 따라, 제2 소스 영역(1356b)과 제2 드레인 영역(1357b) 사이에 위치하는 제2 채널 영역(1355b)의 채널 길이는 제1 방향을 따라 달라질 수 있다.
또한, 평균 채널 길이를 가지는 부영역의 채널 길이는 서로 10% 이상 차이가 날 수 있고, 평균 채널 길이가 서로 10% 이상 차이가 나는 각 부영역들의 채널 폭은 전체 채널 폭의 약 20% 이상일 수 있다.
이처럼, 하나의 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체층(135b)의 제2 채널 영역(1355b)이 일정한 채널 폭을 가지고 서로 다른 평균 채널 길이를 가지는 5개의 부영역으로 이루어지도록 함으로써, 각 부영역에서 구동 전압에 따른 전류량이 달라지게 되고, 이에 따라 구동 전압에 따른 전류량이 다른 복수의 부영역을 포함하는 구동 트랜지스터의 구동 범위(driving range)가 넓어질 수 있고, 유기 발광 소자의 계조 표현이 더욱 용이해질 수 있다.
도 13을 참고하면, 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)은 일정한 채널 폭(W1)을 가지는 5개의 부영역으로 구분될 수 있고, 각 부영역의 채널 폭은 전체 채널 폭의 20%일 수 있다. 5개의 부영역의 평균 채널 길이(L1, L2, L3, L4, L5)가 서로 다를 수 있고, 예를 들어, 5개의 부영역의 각 평균 채널 길이(L1, L2, L3, L4, L5) 중 제3 채널 길이(L3)가 가장 길고, 제2 채널 길이(L2)와 제4 채널 길이(L4)는 서로 거의 같고, 제1 채널 길이(L1)와 제5 채널 길이(L5)는 서로 거의 같을 수 있다. 이처럼, 도 13에 도시한 실시예에 따르면, 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)은 일정한 채널 폭(W1)을 가지는 5개의 부영역으로 구분되지만, 각 부영역의 채널 길이는 서로 다른 3개의 값을 가질 수 있다. 즉, 서로 다른 평균 채널 폭을 가지는 적어도 3개의 부영역을 포함할 수 있다.
평면상 볼 때, 아래에서 위로 갈수록 제2 채널 영역(1355b)의 5개의 부영역의 채널 길이는 점차 늘었다가 중앙 부분에서 가장 길고, 다시 줄 수 있다.
구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 드레인 영역(1357b)과 제2 소스 영역(1356b)은 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)의 채널 폭 방향과 나란한 제1 방향을 따라 하나의 반원 형태의 홈이 형성된 것과 같은 형태의 가장자리를 가짐으로써, 이에 따라, 제2 소스 영역(1356b)과 제2 드레인 영역(1357b) 사이에 위치하는 제2 채널 영역(1355b)의 채널 길이는 제1 방향을 따라 달라질 수 있다.
또한, 평균 채널 길이를 가지는 부영역의 채널 길이는 서로 10% 이상 차이가 날 수 있고, 평균 채널 길이가 서로 10% 이상 차이가 나는 각 부영역들의 채널 폭은 전체 채널 폭의 약 20% 이상일 수 있다.
이처럼, 하나의 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체층(135b)의 제2 채널 영역(1355b)이 일정한 채널 폭을 가지고 서로 다른 평균 채널 길이를 가지는 5개의 부영역으로 이루어지도록 함으로써, 각 부영역에서 구동 전압에 따른 전류량이 달라지게 되고, 이에 따라 구동 전압에 따른 전류량이 다른 복수의 부영역을 포함하는 구동 트랜지스터의 구동 범위(driving range)가 넓어질 수 있고, 유기 발광 소자의 계조 표현이 더욱 용이해질 수 있다.
도 14를 참고하면, 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)은 일정한 채널 폭(W1)을 가지는 5개의 부영역으로 구분될 수 있고, 각 부영역의 채널 폭은 전체 채널 폭의 20%일 수 있다. 5개의 부영역의 평균 채널 길이(L1, L2, L3, L4, L5)가 서로 다를 수 있고, 예를 들어, 5개의 부영역의 각 평균 채널 길이(L1, L2, L3, L4, L5) 중 제3 채널 길이(L3)가 가장 길고, 제2 채널 길이(L2)와 제4 채널 길이(L4)는 서로 거의 같고, 제1 채널 길이(L1)와 제5 채널 길이(L5)는 서로 거의 같을 수 있다. 이처럼, 도 14에 도시한 실시예에 따르면, 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)은 일정한 채널 폭(W1)을 가지는 5개의 부영역으로 구분되지만, 각 부영역의 채널 길이는 서로 다른 3개의 값을 가질 수 있다. 즉, 서로 다른 평균 채널 폭을 가지는 적어도 3개의 부영역을 포함할 수 있다.
평면상 볼 때, 아래에서 위로 갈수록 제2 채널 영역(1355b)의 5개의 부영역의 채널 길이는 줄었다가 중앙 부분에서 가장 크고, 다시 줄었다가 늘 수 있다.
구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 드레인 영역(1357b)은 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)의 채널 폭 방향과 나란한 제1 방향을 따라 일정한 폭을 가지지만, 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 소스 영역(1356b)은 제1 방향을 따라 두 개의 모서리를 가지는 확장부가 겹쳐진 것과 같은 형태의 가장자리를 가짐으로써, 이에 따라, 제2 소스 영역(1356b)과 제2 드레인 영역(1357b) 사이에 위치하는 제2 채널 영역(1355b)의 채널 길이는 제1 방향을 따라 달라질 수 있다.
또한, 평균 채널 길이를 가지는 부영역의 채널 길이는 서로 10% 이상 차이가 날 수 있고, 평균 채널 길이가 서로 10% 이상 차이가 나는 각 부영역들의 채널 폭은 전체 채널 폭의 약 20% 이상일 수 있다.
이처럼, 하나의 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체층(135b)의 제2 채널 영역(1355b)이 일정한 채널 폭을 가지고 서로 다른 평균 채널 길이를 가지는 5개의 부영역으로 이루어지도록 함으로써, 각 부영역에서 구동 전압에 따른 전류량이 달라지게 되고, 이에 따라 구동 전압에 따른 전류량이 다른 복수의 부영역을 포함하는 구동 트랜지스터의 구동 범위(driving range)가 넓어질 수 있고, 유기 발광 소자의 계조 표현이 더욱 용이해질 수 있다.
도 15에 도시한 바와 같이, 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)은 일정한 채널 폭(W1)을 가지는 5개의 부영역으로 구분될 수 있고, 각 부영역의 채널 폭은 전체 채널 폭의 20%일 수 있다. 5개의 부영역의 평균 채널 길이(L1, L2, L3, L4, L5)가 서로 다를 수 있고, 평면으로 볼 때 아래에서 위로 갈수록 5개의 부영역의 평균 채널 길이는 점차 작아질 수 있고, 5개의 부영역의 각 평균 채널 길이(L1, L2, L3, L4, L5) 중 제1 채널 길이(L1)와 제2 채널 길이(L2)가 거의 같고, 제4 채널 길이(L4)와 제5 채널 기이(L5)가 거의 같을 수 있다. 이처럼, 도 15에 도시한 실시예에 따르면, 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)은 일정한 채널 폭(W1)을 가지는 5개의 부영역으로 구분되지만, 각 부영역의 채널 길이는 서로 다른 3개의 값을 가질 수 있다. 즉, 서로 다른 평균 채널 폭을 가지는 적어도 3개의 부영역을 포함할 수 있다.
구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 드레인 영역(1357b)은 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)의 채널 폭 방향과 나란한 제1 방향을 따라 일정한 폭을 가지지만, 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 소스 영역(1356b)은 제1 방향을 따라 두 개의 반원 형태의 홈과 볼록부가 겹쳐진 것과 같은 형태의 가장자리를 가짐으로써, 이에 따라, 제2 소스 영역(1356b)과 제2 드레인 영역(1357b) 사이에 위치하는 제2 채널 영역(1355b)의 채널 길이는 제1 방향을 따라 달라질 수 있다.
또한, 평균 채널 길이를 가지는 부영역의 채널 길이는 서로 10% 이상 차이가 날 수 있고, 평균 채널 길이가 서로 10% 이상 차이가 나는 각 부영역들의 채널 폭은 전체 채널 폭의 약 20% 이상일 수 있다.
이처럼, 하나의 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체층(135b)의 제2 채널 영역(1355b)이 일정한 채널 폭을 가지고 서로 다른 평균 채널 길이를 가지는 5개의 부영역으로 이루어지도록 함으로써, 각 부영역에서 구동 전압에 따른 전류량이 달라지게 되고, 이에 따라 구동 전압에 따른 전류량이 다른 복수의 부영역을 포함하는 구동 트랜지스터의 구동 범위(driving range)가 넓어질 수 있고, 유기 발광 소자의 계조 표현이 더욱 용이해질 수 있다.
도 16을 참고하면, 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)은 일정한 채널 폭(W1)을 가지는 5개의 부영역으로 구분될 수 있고, 각 부영역의 채널 폭은 전체 채널 폭의 20%일 수 있다. 5개의 부영역의 평균 채널 길이(L1, L2, L3, L4, L5)가 서로 다를 수 있고, 예를 들어, 5개의 부영역의 각 평균 채널 길이(L1, L2, L3, L4, L5) 중 제3 채널 길이(L3)가 가장 길고, 제2 채널 길이(L2)와 제4 채널 길이(L4)는 서로 거의 같고, 제1 채널 길이(L1)와 제5 채널 길이(L5)는 서로 거의 같을 수 있다. 이처럼, 도 16에 도시한 실시예에 따르면, 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)은 일정한 채널 폭(W1)을 가지는 5개의 부영역으로 구분되지만, 각 부영역의 채널 길이는 서로 다른 3개의 값을 가질 수 있다. 즉, 서로 다른 평균 채널 폭을 가지는 적어도 3개의 부영역을 포함할 수 있다.
평면상 볼 때, 아래에서 위로 갈수록 제2 채널 영역(1355b)의 5개의 부영역의 채널 길이는 점차 늘었다가 중앙 부분에서 가장 길고, 다시 줄 수 있다.
구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체(135b)의 제2 드레인 영역(1357b)은 제2 반도체(135b)의 제2 채널 영역(1355b)의 채널 폭 방향과 나란한 제1 방향을 따라 일정한 폭을 가지지만, 제2 소스 영역(1356b)은 제1 방향을 따라 하나의 반원 형태의 홈이 형성된 것과 같은 형태의 가장자리를 가짐으로써, 이에 따라, 제2 소스 영역(1356b)과 제2 드레인 영역(1357b) 사이에 위치하는 제2 채널 영역(1355b)의 채널 길이는 제1 방향을 따라 달라질 수 있다.
또한, 평균 채널 길이를 가지는 부영역의 채널 길이는 서로 10% 이상 차이가 날 수 있고, 평균 채널 길이가 서로 10% 이상 차이가 나는 각 부영역들의 채널 폭은 전체 채널 폭의 약 20% 이상일 수 있다.
이처럼, 하나의 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체층(135b)의 제2 채널 영역(1355b)이 일정한 채널 폭을 가지고 서로 다른 평균 채널 길이를 가지는 5개의 부영역으로 이루어지도록 함으로써, 각 부영역에서 구동 전압에 따른 전류량이 달라지게 되고, 이에 따라 구동 전압에 따른 전류량이 다른 복수의 부영역을 포함하는 구동 트랜지스터의 구동 범위(driving range)가 넓어질 수 있고, 유기 발광 소자의 계조 표현이 더욱 용이해질 수 있다.
그러면, 도 17을 참고하여, 실험 결과에 대하여 설명한다. 도 17은 실험 결과를 도시한 그래프이다.
본 실험예에서는 산화물 반도체를 포함하는 트랜지스터의 채널 영역의 채널 폭은 약 30㎛로 형성하고, 트랜지스터의 채널 영역을 각기 채널 폭이 약 7.5㎛인 네 개의 부영역으로 구분하였으며, 각 부영역의 채널 길이를 약 25㎛, 30㎛, 35㎛, 40㎛로 다르게 형성하였고, 각 부영역의 구동 범위와 전체 채널 영역의 구동 범위를 측정하여, 표 1에 나타내었고, 각 부영역과 전체 채널 영역의 구동 전압에 따른 전류를 측정하여 그 그래프를 도 17에 나타내었다.
구분 구동 범위 (nA)
X1 (채널 길이 25㎛) 3.75
X2 (채널 길이 30㎛) 2.5
X3 (채널 길이 35㎛) 2
X4 (채널 길이 40㎛) 2
X5 (전체 채널 영역) 4.750
도 17을 참고하면, 구동 트랜지스터를 서로 같은 채널 폭과 서로 다른 채널 길이를 가지는 4개의 부영역으로 구분함으로써, 전류의 최소 값과 최대 값에 대응하는 구동 전압의 차이가 커졌음을 알 수 있었고, 표 1을 참고하면, 구동 트랜지스터를 서로 같은 채널 폭과 서로 다른 채널 길이를 가지는 4개의 부영역으로 구분함으로써, 구동 트랜지스터의 구동 범위가 넓어짐을 알 수 있었다.이처럼, 실시예에 따른 표시 장치와 같이, 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체층(135b)의 제2 채널 영역(1355b)의 길이는 위치에 따라 일정하지 않고, 제2 채널 영역(1355b)을 일정한 채널 폭을 가지는 복수의 부영역으로 구분하는 경우, 제2 채널 영역(1355b)의 부영역의 평균 채널 길이는 각기 다를 수 있고, 서로 다른 평균 채널 길이를 가지는 부영역이 적어도 3개이고, 평균 채널 길이를 가지는 부영역의 채널 길이는 서로 10% 이상 차이가 날 수 있고, 평균 채널 길이가 서로 10% 이상 차이가 나는 각 부영역들의 채널 폭은 전체 채널 폭의 약 20% 이상으로 형성함으로써, 구동 트랜지스터의 구동 범위가 넓어짐을 알 수 있었다.
이처럼, 하나의 구동 트랜지스터(Qd)의 제2 반도체층(135b)의 제2 채널 영역(1355b)이 일정한 채널 폭을 가지고 서로 다른 평균 채널 길이를 가지는 적어도 3개의 부영역으로 이루어지도록 함으로써, 각 부영역에서 구동 전압에 따른 전류량이 달라지게 된다. 이에 의해 구동 전압에 따른 전류량이 다른 복수의 부영역을 포함하는 구동 트랜지스터의 구동 범위(driving range)가 넓어질 수 있고, 유기 발광 소자의 계조 표현이 더욱 용이해질 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 기판
120: 버퍼층
121: 게이트선
135a, 135b, 135c: 반도체층
1355a, 1355b, 1355c: 채널 영역
1356a, 1356b, 1356c: 소스 영역
1357a, 1357b, 1357c: 드레인 영역
154a, 154b, 154c: 게이트 전극
160, 180: 층간 절연막
171: 데이터선
172: 구동 전압선
176a, 176b, 176c: 소스 전극
177a, 177b, 177c: 드레인 전극 191: 제1 전극
270: 제2 전극
370: 유기 발광층

Claims (19)

  1. 게이트선과 데이터선에 연결되어 있는 스위칭 트랜지스터,
    스위칭 트랜지스터와 구동 전압선에 연결되어 있으며, 산화물 반도체를 포함하는 제1 구동 트랜지스터와 제2 구동 트랜지스터,
    상기 제1 구동 트랜지스터와 상기 제2 구동 트랜지스터에 병렬로 연결되어 있는 발광 소자를 포함하고,
    상기 제1 구동 트랜지스터의 제1 채널 길이와 상기 제2 구동 트랜지스터의 제2 채널 길이는 서로 다른 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 채널 길이와 상기 제2 채널 길이는 서로 약 10% 이상 차이가 나는 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 구동 트랜지스터의 제1 채널과 상기 제2 구동 트랜지스터의 제2 채 널은 서로 같은 물성을 가지는 상기 산화물 반도체를 포함하는 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 구동 트랜지스터의 제1 구동 전압에 따른 제1 전류 값은 상기 제2 구동 트랜지스터의 상기 제1 구동 전압에 따른 제2 전류 값과 서로 다른 표시 장치.
  5. 게이트선과 데이터선에 연결되어 있는 스위칭 트랜지스터,
    스위칭 트랜지스터와 구동 전압선에 연결되어 있으며, 산화물 반도체를 포함하는 구동 트랜지스터,
    상기 구동 트랜지스터에 연결되어 있는 발광 소자를 포함하고,
    상기 구동 트랜지스터의 채널 영역은 상기 채널 영역의 채널 폭 방향과 나란한 제1 방향을 따라 일정한 제1 채널 폭을 가지는 적어도 3개의 부영역을 포함하고,
    상기 적어도 3개의 부영역 각각의 평균 채널 길이는 서로 다른 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 채널 폭은 상기 구동 트랜지스터의 상기 채널 영역의 전체 채널 폭의 20% 이상인 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 적어도 3개의 부영역 각각의 상기 평균 채널 길이는 서로 10% 이상 차이가 나는 표시 장치.
  8. 제5항에서,
    상기 적어도 3개의 부영역 각각의 상기 평균 채널 길이는 서로 10% 이상 차이가 나는 표시 장치.
  9. 제5항에서,
    상기 구동 트랜지스터의 반도체층은 상기 채널 영역의 양 옆에 위치하는 소스 영역과 드레인 영역을 포함하고,
    상기 제1 방향을 따라, 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역 중 어느 하나의 폭은 일정하고, 나머지 하나의 폭은 변화하는 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 구동 트랜지스터의 반도체층은 상기 채널 영역의 양 옆에 위치하는 소스 영역과 드레인 영역을 포함하고,
    상기 제1 방향을 따라, 상기 드레인 영역의 폭은 일정하고, 상기 소스 전극의 폭은 점차 증가하거나 감소하는 표시 장치.
  11. 제9항에서,
    상기 구동 트랜지스터의 반도체층은 상기 채널 영역의 양 옆에 위치하는 소스 영역과 드레인 영역을 포함하고,
    상기 제1 방향을 따라, 상기 드레인 영역의 폭은 일정하고, 상기 소스 전극의 폭은 점차 감소하다가 다시 증가하고 다시 감소하는 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 제1 방향을 따라, 상기 구동 트랜지스터의 상기 반도체층의 중앙 부분에서 상기 평균 채널 길이가 가장 짧은 표시 장치.
  13. 제9항에서,
    상기 구동 트랜지스터의 반도체층은 상기 채널 영역의 양 옆에 위치하는 소스 영역과 드레인 영역을 포함하고,
    상기 제1 방향을 따라, 상기 드레인 영역의 폭은 일정하고, 상기 소스 전극의 폭은 점차 증가하다가 감소하고 다시 증가하다가 다시 감소하는 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 제1 방향을 따라, 상기 구동 트랜지스터의 상기 반도체층의 중앙 부분에서 상기 평균 채널 길이가 가장 긴 표시 장치.
  15. 제9항에서,
    상기 구동 트랜지스터의 반도체층은 상기 채널 영역의 양 옆에 위치하는 소스 영역과 드레인 영역을 포함하고,
    상기 제1 방향을 따라, 상기 드레인 영역의 폭은 일정하고, 상기 소스 전극의 폭은 점차 감소하다가 다시 증가하는 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 제1 방향을 따라, 상기 구동 트랜지스터의 상기 반도체층의 중앙 부분에서 상기 평균 채널 길이가 가장 긴 표시 장치.
  17. 제5항에서,
    상기 구동 트랜지스터의 반도체층은 상기 채널 영역의 양 옆에 위치하는 소스 영역과 드레인 영역을 포함하고,
    상기 제1 방향을 따라, 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역의 폭은 각기 변화하는 표시 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 제1 방향을 따라, 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역의 상기 폭은 각기 점차로 증가하거나 감소하는 표시 장치.
  19. 제17항에서,
    상기 제1 방향을 따라, 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역의 상기 폭은 각기 점차로 증가하다가 다시 감소하는 표시 장치.
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