KR20040094056A - 박막 트랜지스터를 구비한 평판표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 TFT의 활성층의 크기를 변경하지 않고, 동일 구동전압을 가한 상태에서도 구동 TFT의 온 커런트를 낮춰, 스위칭 TFT의 높은 특성은 그대로 유지함과 동시에, 구동 TFT에 의한 휘도 균일도를 만족시키며, 발광 소자의 수명을 단축시키지 않도록 하기 위한 것으로, 발광 소자와, 적어도 채널 영역을 갖는 반도체 활성층을 구비하고, 상기 발광 소자에 데이터 신호를 전달하기 위한 스위칭 박막 트랜지스터와, 적어도 채널 영역을 갖는 반도체 활성층을 구비하고, 상기 데이터신호에 따라서 상기 발광 소자에 소정의 전류가 흐르도록 상기 발광 소자를 구동하는 구동 박막 트랜지스터를 포함하며, 적어도 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역과 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역은 서로 다른 방향을 갖도록 구비된 것을 특징으로 하는 평판 표시장치에 관한 것이다.

Description

박막 트랜지스터를 구비한 평판표시장치{Flat panel display with TFT}
본 발명은 박막 트랜지스터를 구비한 액티브 매트릭스형 평판표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다결정질 실리콘을 활성층으로 구비하고, 스위칭 박막 트랜지스터와 구동 박막 트랜지스터의 활성층 채널영역의 방향을 달리한 박막 트랜지스터를 구비한 평판 표시장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이 소자나 유기 전계 발광 디스플레이 소자 또는 무기 전계 발광 디스플레이 소자 등 평판 표시장치에 사용되는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)는 각 화소의 동작을 제어하는 스위칭 소자 및 픽셀을 구동시키는 구동 소자로 사용된다.
이러한 박막 트랜지스터는 기판 상에 고농도의 불순물로 도핑된 드레인 영역과 소스 영역 및 상기 드래인 영역과 소스 영역의 사이에 형성된 채널 영역을 갖는 반도체 활성층을 가지며, 이 반도체 활성층 상에 형성된 게이트 절연막 및 활성층의 채널영역 상부의 게이트 절연막 상에 형성된 게이트 전극으로 구성되는 데, 상기 반도체 활성층은 실리콘의 결정 상태에 따라 비정질 실리콘과 다결정질 실리콘으로 구분된다.
비정질 실리콘을 이용한 박막 트랜지스터는 저온 증착이 가능하다는 장점이 있으나, 전기적 특성과 신뢰성이 저하되고, 표시소자의 대면적화가 어려워 최근에는 다결정질 실리콘을 많이 사용하고 있다. 다결정질 실리콘은 수십 내지 수백㎠/V.s의 높은 전류 이동도를 갖고, 고주파 동작 특성 및 누설 전류치가 낮아 고정세 및 대면적의 평판표시장치에 사용하기에 매우 적합하다.
한편, 상기와 같은 박막 트랜지스터는 전술한 바와 같이, 평판 표시장치에 있어 스위칭 소자나 화소의 구동소자로 사용되는 데, 능동 구동방식의 액티브 매트릭스(Active Matrix: AM)형 유기 전계 발광 표시장치는 각 화소당 적어도 2개의 박막 트랜지스터(이하, "TFT"라 함)를 구비한다.
상기 유기 전계 발광 소자는 애노우드 전극과 캐소오드 전극의 사이에 유기물로 이루어진 발광층을 갖는다. 이 유기 전계 발광 소자는 이들 전극들에 양극 및 음극 전압이 각각 인가됨에 따라 애노우드 전극으로부터 주입된 정공(hole)이 정공 수송층을 경유하여 발광층으로 이동되고, 전자는 캐소오드 전극으로부터 전자 수송층을 경유하여 발광층으로 주입되어, 이 발광층에서 전자와 홀이 재결합하여 여기자(exiton)를 생성하고, 이 여기자가 여기상태에서 기저상태로 변화됨에 따라, 발광층의 형광성 분자가 발광함으로써 화상을 형성한다. 풀컬러 유기 전계 발광 표시장치의 경우에는 상기 유기 전계 발광 소자로서 적(R), 녹(G), 청(B)의 삼색을 발광하는 화소를 구비토록 함으로써 풀컬러를 구현한다.
이러한 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 표시장치(AMOLED)에 있어서, 점차 고해상도 패널이 요구되고 있는데, 이 때는 전술한 바와 같은 고 성능의 다결정질 실리콘으로 형성한 박막 트랜지스터가 오히려 문제를 야기시키게 된다.
즉, 종래의 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 표시장치 등 액티브 매트릭스형 평판표시장치에서는 동일한 다결정질 실리콘으로 스위칭 박막 트랜지스터와 구동 박막 트랜지스터가 제조되어 구동 박막 트랜지스터와 스위칭 박막 트랜지스터가 동일한 전류 이동도를 가지므로, 스위칭 박막 트랜지스터의 스위칭 특성과 구동 박막 트랜지스터의 저전류 구동특성을 동시에 만족할 수 없었다. 즉, 고해상도 표시소자의 구동 박막 트랜지스터와 스위칭 박막 트랜지스터를 전류 이동도가 큰 다결정질 실리콘막을 이용하여 제조하는 경우에는 스위칭 박막 트랜지스터의 높은 스위칭 특성은 얻을 수는 있지만, 구동 박막 트랜지스터를 통해 EL소자로 흐르는 전류량이 증가하여 휘도가 지나지게 높아지게 되고, 결국 단위면적당 전류밀도가 높아져서 EL소자의 수명이 감소하는 문제점이 있었다.
한편, 전류 이동도가 낮은 비정질 실리콘막 등을 이용하여 표시소자의 스위칭 트랜지스터와 구동 트랜지스터를 제조하는 경우에는, 구동 트랜지스터는 전류가 감소되는 방향으로, 스위칭 트랜지스터는 전류가 증가되는 방향으로 박막 트랜지스터를 제조해야 한다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 구동 트랜지스터를 통해 흐르는 전류량을 제한하는 방법이 제안되었다. 그 방법으로는 구동 트랜지스터의 폭에 대한 길이의 비(W/L)를 감소시켜 채널영역의 저항을 증가시키는 방법, 또는 구동 트랜지스터의 소오스/드레인영역에 저도핑영역을 형성하여 저항을 증가시키는 방법 등이 있었다.
그러나, 길이를 증가시켜 W/L을 감소시키는 방법은 채널길이가 길어져서 엑시머 레이저 어닐링(ELA: Excimer Laser Annealing)방법 등을 이용하여 결정화할 때 채널영역에 줄무늬가 형성되고, 개구면적이 감소하는 문제점이 있었다. 폭을 감소시켜 W/L을 감소시키는 방법은 포토리소그래피 공정의 디자인 룰에 제약을 받으며, 트랜지스터의 신뢰성을 확보하기 어려운 문제점이 있었다.
또한, 저도핑영역을 형성하여 저항을 증가시키는 방법은 추가의 도핑공정이 수행되어야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, TFT의 활성층의 크기를 변경하지 않고, 동일 구동전압을 가한 상태에서도 구동 TFT의 온 커런트를 낮출 수 있는 평판표시장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 스위칭 TFT의 높은 특성은 그대로 유지하고, 구동 TFT에 의한 휘도 균일도를 만족시키며, 발광 소자의 수명을 단축시키지 않는 평판표시장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 표시장치의 박막 트랜지스터 활성층 구조를 설명하기 위한 평면도,
도 2는 박막 트랜지스터의 활성층을 이루는 다결정질 실리콘 박막의 이방성 결정 구조를 나타내는 평면도,
도 3은 채널 영역의 전류방향에 대한 제 1 결정입계의 각도와 채널 영역에서의 전류 이동도와의 관계를 나타내는 그래프,
도 4는 채널 영역의 전류방향에 대한 제 1 결정입계의 각도와 채널 영역에서의 전류 이동도 산포와의 관계를 나타내는 그래프,
도 5는 채널 영역의 전류방향에 대한 제 1 결정입계의 각도와 Vth 산포와의 관계를 나타내는 그래프
도 6은 도 2에 따른 다결정질 실리콘 박막에 있어 이방성 결정 구조에 따라 활성층의 방향이 서로 다르게 형성되도록 한 상태를 나타내는 평면도,
도 7은 도 1에서 어느 하나의 부화소를 나타내는 부분 확대 평면도,
도 8은 도 7의 단위화소에 대한 등가회로도,
도 9는 도 7의 Ⅰ-Ⅰ에 대한 단면도,
도 10은 도 7의 Ⅱ-Ⅱ에 대한 단면도.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 발광 소자와, 적어도 채널 영역을 갖는 반도체 활성층을 구비하고, 상기 발광 소자에 데이터 신호를 전달하기 위한 스위칭 박막 트랜지스터와, 적어도 채널 영역을 갖는 반도체 활성층을 구비하고, 상기 데이터신호에 따라서 상기 발광 소자에 소정의 전류가 흐르도록 상기 발광 소자를 구동하는 구동 박막 트랜지스터를 포함하며, 적어도 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역과 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역은 서로 다른 방향을 갖도록 구비된 것을 특징으로 하는 평판 표시장치를 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 각 채널 영역의 방향은 상기 스위칭 박막 트랜지스터와 구동 박막 트랜지스터의 각 채널 영역의 전류 이동도가 서로 다르게 되도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 각 채널 영역의 방향은 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 이동도가 상기 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 이동도보다 크게 되도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 활성층은 다결정질 실리콘으로 구비될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 다결정질 실리콘은 이방성 결정립을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 다결정질 실리콘의 결정립은 어느 한 방향의 길이가 이에 수직한 방향의 길이에 비해 적어도 1.5배가 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 각 채널 영역의 전류방향에 대해 상기 스위칭 박막 트랜지스터와 구동 박막 트랜지스터의 각 채널 영역에서의 다결정질 실리콘의 결정립의 길이 방향이 이루는 각도가 서로 다를 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 각 채널 영역의 방향은 상기 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 결정립의 길이 방향이 이루는 각도가 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류방향에 대해 이 채널영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 결정립의 길이 방향이 이루는 각도보다 크게 되도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 다결정질 실리콘은 평행하게 배열된 제1결정입계와, 상기 제 1결정입계의 사이에 상기 제1결정입계에 대략 수직하도록연장된 것으로, 그 입계간 거리가 상기 제1결정입계의 입계간 거리보다 큰 제2결정입계로 구비될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 각 채널 영역의 전류방향에 대해 상기 스위칭 박막 트랜지스터와 구동 박막 트랜지스터의 각 채널 영역에서의 다결정질 실리콘의 제1결정입계가 이루는 각도가 서로 다를 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제1결정입계가 이루는 각도가 상기 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역의 길이 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제1결정입계가 이루는 각도보다 클 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제1결정입계가 이루는 각도가 대략 90°일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제1결정입계가 이루는 각도가 대략 0°일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제2결정입계가 이루는 각도가 -45°내지 45°일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제2결정입계가 이루는 각도가 45°내지 135°일 수 있다.
본 발명은 또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 발광 소자와, 다결정질 실리콘으로 형성된 것으로, 적어도 채널 영역을 갖는 반도체 활성층을 구비하고, 상기 발광 소자에 데이터 신호를 전달하기 위한 스위칭 박막 트랜지스터와, 다결정질 실리콘으로 형성된 것으로, 적어도 채널 영역을 갖는 반도체 활성층을 구비하고, 상기 데이터신호에 따라서 상기 발광 소자에 소정의 전류가 흐르도록 상기 발광 소자를 구동하는 구동 박막 트랜지스터를 포함하며, 적어도 상기 각 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 결정립의 길이방향이 이루는 각도가 상기 스위칭 박막 트랜지스터와 구동 박막 트랜지스터가 서로 다르게 구비된 것을 특징으로 하는 평판표시장치를 제공한다.
이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 각 채널 영역의 전류방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 결정립의 길이방향이 이루는 각도는 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 이동도가 상기 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 이동도보다 크게 되도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 다결정질 실리콘은 이방성 결정립을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 다결정질 실리콘의 결정립은 어느 한 방향의 길이가 이에 수직한 방향의 길이에 비해 적어도 1.5배가 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 결정립의 길이 방향이 이루는 각도가 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류방향에 대해 이 채널영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 결정립의 길이 방향이 이루는 각도보다 클 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 다결정질 실리콘은 평행하게 배열된 제1결정입계와, 상기 제 1결정입계의 사이에 상기 제1결정입계에 대략 수직하도록 연장된 것으로, 그 입계간 거리가 상기 제1결정입계의 입계간 거리보다 큰 제2결정입계로 구비될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 다결정질 실리콘은 평행하게 배열된 제1결정입계와, 상기 제 1결정입계의 사이에 상기 제1결정입계에 대략 수직하도록 연장된 제2결정입계로 구비될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 각 채널 영역의 전류방향에 대해 상기 스위칭 박막 트랜지스터와 구동 박막 트랜지스터의 각 채널 영역에서의 다결정질 실리콘의 제1결정입계가 이루는 각도가 서로 다를 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제1결정입계가 이루는 각도가 상기 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역의 길이 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제1결정입계가 이루는 각도보다 클 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제1결정입계가 이루는 각도가 대략 90°일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제1결정입계가 이루는 각도가 대략 0°일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제2결정입계가 이루는 각도가 -45°내지 45°일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제2결정입계가 이루는 각도가 45°내지 135°일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 평판표시장치 중 그 바람직한 일 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 표시장치의 박막 트랜지스터 활성층 구조를 설명하기 위한 평면도이다. 도 1에서 볼 때, 상기 유기 전계 발광 표시장치의 각 화소들은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 부화소들이 종방향(도 1에서 상하방향)으로 반복하여 배치되도록 구비되어 있다. 그러나, 이러한 화소들의 구성은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 각 색상의 부화소들이 모자이크, 격자상 등 다양한 패턴으로 배열되어 화소를 구성할 수 있으며, 도 1에서 볼 수 있는 풀 칼라 평판표시장치가 아닌 단일 칼라 평판표시장치여도 무방하다.
이러한 유기 전계 발광 표시장치는 복수개의 게이트 라인(51)이 횡방향(도 1에서 좌우방향)으로 배설되고, 복수개의 데이터 라인(52)이 종방향으로 배설되어 있다. 그리고, 구동전압(Vdd)을 공급하기 위한 구동 라인(53)이 역시 종방향으로 배설되어 있다. 이들 게이트 라인(51), 데이터 라인(52) 및 구동 라인(53)은 하나의 부화소를 둘러싸도록 구비된다.
한편, 상기와 같은 구성에 있어서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 화소들의 부화소들은 각각 스위칭 박막 트랜지스터(이하, "스위칭 TFT"라 함)와, 구동 박막 트랜지스터(이하, "구동 TFT"라 함)의 적어도 두 개의 박막 트랜지스터를 구비하는 데, 상기 스위칭 TFT(10)는 게이트 라인(51)의 신호에 따라 발광 소자에 데이터 신호를 전달하여 그 동작을 제어하고, 상기 구동 TFT(20)는 상기 데어터 신호에 따라 상기 발광 소자에 소정의 전류가 흐르도록 상기 발광 소자를 구동한다. 물론 이러한 스위칭 TFT와 구동 TFT 등 박막 트랜지스터의 수와 배치는 디스플레이의 특성 및 구동 방법 등에 따라 다양한 수가 존재할 수 있으며, 그 배치 방법도 다양하게 존재할 수 있음은 물론이다.
이들 스위칭 TFT(10) 및 구동 TFT(20)는 각각 반도체 활성층인 제 1 활성층(11) 및 제 2 활성층(21)을 갖는 데, 이들 활성층들은 비록 도면에 나타내지는 않았지만 각각 후술하는 바와 같은 채널 영역을 갖는다. 상기 채널 영역은 전류가 흐르는 전류방향으로 대략 중앙부에 위치한 영역으로, 그 상부를 통해 게이트 전극이 절연되어 형성된 영역에 해당한다.
도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 적(R), 녹(G), 청(B)색의 화소를 이루는 부화소들에서, 상기 스위칭 TFT(10)를 이루는 제 1 활성층(11)들과 상기 구동 TFT(20)를 이루는 제 2 활성층(21)들은 서로 다른 방향을 갖도록 배치될 수 있다. 이들 제 1 활성층(11)과 제 2 활성층(21)은 도 1에서 볼 수 있는 것처럼 적(R), 녹(G), 청(B)색의 화소에 상관없이 모두 공통되게 형성할 수도 있으나, 이와는 달리, 비록 도면으로 나타내지는 않았지만 구동 TFT(20)를 이루는 제 2 활성층(21)들이 각 색상별로 다른 방향을 갖도록 배치되도록 하여 화이트 밸런스를 맞출 수 있음은 물론이다.
한편, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 활성층(11) 및 제 2 활성층(21)은 다결정질 실리콘 박막에 의해 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 다결정질 실리콘 박막으로 형성된 제 1 활성층(11)과 제 2 활성층(21)은 전술한 바와 같이, 서로 다른 방향을 갖도록 배치된다. 이 때, 이 제 1 활성층(11) 및 제 2 활성층(21) 중 그 중앙부분인 채널 영역이 이렇게 서로 다른 방향을 갖도록 하면 충분하나, 구조 설계의 복잡성으로 인하여 제 1 활성층(11) 및 제 2 활성층(21) 전체가 다른 방향을 갖도록 한 것이다. 따라서, 이하에서는 박막 트랜지스터의 활성층의 채널 영역의 방향에 대하여 활성층의 방향으로 설명하며, 이는 채널 영역의 방향만으로 충분한 것을 의미하며, 이러한 사실은 후술하는 모든 실시예에서 마찬가지로 동일하게 적용되는 것이다.
본 발명에 의하면, 이처럼 스위칭 TFT의 활성층의 채널영역과 구동 TFT의 활성층의 채널영역이 서로 다른 방향이 되도록 함에 따라 활성층의 크기를 동일하게하면서도 구동 TFT로부터 발광 소자에 전달되는 전류량을 감소시켜 고해상도를 실현할 수 있다. 이하에서는 이러한 원리를 보다 상세히 설명한다.
전술한 바와 같이, 유기 전계 발광표시장치에 있어서, 고해상도, 특히, 소형 고해상도에 적합한 TFT를 형성하기 위해서는 스위칭 TFT의 온 커런트(on-current)는 높이고, 구동 TFT의 온 커런트는 낮추는 방향으로 해야 한다. 본 발명에서는 이러한 TFT의 온 커런트 조절을 각 TFT의 활성층의 방향을 서로 다르게 함으로써 실현되도록 하였다. 즉, 스위칭 TFT의 활성층의 방향과 구동 TFT의 활성층의 방향을 조절함으로써 스위칭 TFT의 온 커런트는 높이고, 구동 TFT의 온 커런트는 낮추는 것이다.
따라서, 상기와 같은 스위칭 TFT의 활성층의 방향과 구동 TFT의 활성층의 방향은 각 활성층의 채널 영역의 전류 이동도에 따라 결정될 수 있다. 이는 활성층의 채널 영역에서의 전류 이동도가 크면 온 커런트 크게 되고, 채널 영역에서의 전류 이동도가 작으면 온 커런트가 작게 되기 때문이다. 결국, 전술한 바와 같이, 구동 TFT의 온 커런트를 낮춰 고해상도를 실현하도록 하기 위해서는 구동 TFT의 활성층의 채널 영역에서의 전류 이동도가 스위칭 TFT의 활성층의 채널 영역에서의 전류 이동도에 비해 낮게 되도록 구동 TFT의 활성층의 방향과 스위칭 TFT의 활성층의 방향을 조정해야 하는 것이다.
이러한 전류 이동도의 차이는 활성층을 형성하는 다결정질 실리콘 박막의 결정 구조에 따라서 변화될 수 있는 데, 즉, 다결정질 실리콘 박막의 결정 구조에 따라 각 TFT의 활성층이 서로 다른 방향을 갖도록 함으로써 전술한 바와 같은 전류이동도 차이의 효과를 얻을 수 있는 것이다. 이하에서는 이를 보다 상세히 설명한다.
도 2는 박막 트랜지스터의 활성층을 이루는 다결정질 실리콘 박막의 이방성 결정 구조를 나타낸 것이다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같은 이방성 결정구조를 갖는 다결정질 실리콘 박막은 비정질 실리콘 박막을 공지의 연속 측면 결정화법(SLS: Sequential Lateral Solidification, 이하, "SLS법"이라 함)에 의해 결정화한 것이나, 상기와 같은 이방성 결정구조는 반드시 SLS법에 의해 형성된 결정구조에 한정되는 것은 아니며, 다결정질 실리콘 박막의 결정구조가 이방성을 띤다면 어떠한 결정화방법이라도 적용할 수 있고, 바람직하게는 레이저에 의한 결정화법이 사용될 수 있다.
상기 SLS법은 실리콘의 결정립(Grain)이 액상과 고상의 경계면에서 그 경계면에 대하여 수직한 방향으로 성장한다는 사실을 이용한 것으로, 마스크를 이용하여 레이저 빔을 투과시켜 비정질 실리콘의 일부를 용융시키고, 이 용융된 실리콘의 부분과 용융되지 않은 실리콘의 부분의 경계로부터 용융된 실리콘의 부분으로 결정성장이 이루어지도록 함으로써 결정화를 이루는 것이다.
이러한 SLS법에 의해 형성된 결정구조는 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 서로 소정 간격 이격된 복수개의 제 1 결정입계(61: primary grain boundary)와, 이 제 1 결정입계(61)의 사이에 제 1 결정입계(61)에 대략 수직한 방향으로 연장된 제 2 결정입계(62: secondary grain boundary)로 구비되어 있다. 상기 제 1 결정입계(61)는 마스크에 의해 용융되어 성장되는 제 2 결정입계(62)들이 서로 만나서 형성된 것으로, 제 1 결정입계(61)의 입계간 거리는 제 2 결정입계(62)의 입계간 거리보다 길게 형성되어 있다. 따라서, 이러한 실리콘 박막은 이 제 1 결정입계(61)의 사이에 길이방향으로 형성된 제 2 결정입계(62)를 갖는다. 그리고, 이러한 결정입계의 구조를 갖는 결정립들은 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 길이방향으로 형성되어 어느 한 방향으로의 길이가 이에 수직한 방향으로의 길이에 비해 길게 형성되어 있다. 이렇게 길게 형성된 길이는 이에 수직한 짧게 형성된 길이에 대해 대략 1.5 배 이상이 될 수 있다.
이러한 제 1 및 제 2 결정입계(61)(62)를 갖는 실리콘 박막(60)은 이처럼 이방성 결정 구조를 가지므로, 이 실리콘 박막으로 형성될 활성층의 채널 영역의 방향에 따라 TFT 특성에 이방성을 띌 수 있게 된다. 즉, 상기와 같은 결정구조를 갖는 실리콘 박막(60)에 활성층의 채널 영역을 어떠한 방향으로 형성하느냐에 따라 채널 영역에서의 전류 이동도가 달라지게 된다.
도 3은 제 1 결정입계(61)와 활성층의 채널 영역의 전류방향이 이루는 각도에 따라 채널 영역에서의 전류 이동도가 어떻게 달라지는지를 나타낸 것이다.
먼저, 도 3에서 P형은 소스 영역과 드레인 영역에 P형 불순물이 첨가된 소자에서 측정된 TFT의 전류 이동도를 나타낸 것이고, N형은 소스 영역과 드레인 영역에 N형 불순물이 첨가되어 측정된 TFT의 전류 이동도를 나타낸 것이다. 도 3에서 볼 수 있듯이, TFT의 채널 영역에서의 전류 이동도는 활성층의 채널 영역의 길이방향과 제 1 결정입계(61)가 이루는 각도가 커질수록 증대된다. 따라서, 상기 전류 이동도는 활성층의 채널 영역의 길이방향과 제 1 결정입계(61)가 이루는 각도가 0°에서 90°로 갈수록 증대된다.
이러한 현상은 캐리어의 이동에 대한 저항 성분이 얼마나 많은가로 설명될 수 있다. 활성층의 채널 영역의 전류방향이 제 1 결정입계(61)와 대략 0°를 이루는 경우에는 많은 수의 제 2 결정입계(62)와 대략 수직하게 배치되어 캐리어(carrier)의 이동 시 제 2 결정입계(62)와 캐리어의 이동 방향이 수직하므로 캐리어의 이동에 대한 저항 성분이크게 되고, 이에 따라 전류 이동도가 떨어지게 된다.
반대로, 활성층의 채널 영역의 전류방향이 제 1 결정입계(61)와 90°를 이루는 경우에는 많은 수의 제 2 결정입계(62)와 대략 평행하게 배치되어 캐리어(carrier)의 이동 시 제 2 결정입계(62)와 캐리어의 이동 방향이 평행하므로 캐리어의 이동에 대한 저항 성분이 적어 전류 이동도가 큰 값을 나타낸다.
즉, 캐리어의 이동 방향에 저항 성분으로 작용하는 결정입계가 얼마나 많이 포함되어 있는가 하는 것이 전류 이동도의 차이를 가져오는 것으로 볼 수 있다. 이러한 전류 이동도의 차이는 전술한 바와 같이, 온 커런트의 차이로서 나타난다. 즉, 전류 이동도가 작은 값을 나타내게 되면 온 커런트는 떨어지고, 전류 이동도가 커지면 온 커런트는 증대된다.
즉, 활성층의 채널 영역의 전류방향에 대해 제 2 결정입계가 이루는 각도가 작아됨에 따라 전류 이동도가 커지고, 이에 따라 온 커런트는 증대되고, 활성층의 채널 영역의 전류방향에 대해 제 2 결정입계가 이루는 각도가 증대됨에 따라 전류 이동도가 작아지고, 이에 따라 온 커런트는 감소하는 것이다. 이는 곧, 활성층의채널 영역의 전류방향에 대해 제 1 결정입계가 이루는 각도가 커짐에 따라 전류 이동도가 커지고, 이에 따라 온 커런트는 증대되며, 활성층의 채널 영역의 전류방향에 대해 제 1 결정입계가 이루는 각도가 감소함에 따라 전류 이동도가 작아지고, 이에 따라 온 커런트는 감소하는 것을 의미한다.
따라서, 낮은 온 커런트값을 필요로 하는 상기 구동 TFT의 채널 영역의 전류방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 결정립의 길이 방향이 이루는 각도가 보다 높은 온 커런트값을 필요로 하는 상기 스위칭 TFT의 채널 영역의 전류방향에 대해 이 채널영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 결정립의 길이 방향이 이루는 각도보다 크게 되도록 하는 것이 바람직하다.
이 때, 이 결정립의 결정입계 중 제 2 결정입계는 도 2에서 볼 수 있듯이, 약간 사선방향으로 형성될 수도 있으므로, 스위칭 TFT에 있어, 그 채널 영역의 전류 방향에 대해 제2결정입계가 이루는 각도가 -45°내지 45°인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 스위칭 TFT는 그 채널 영역의 전류 방향에 대해 제1결정입계가 이루는 각도가 대략 90°인 것이 바람직하다.
그리고, 구동 TFT에 있어, 그 채널 영역의 전류 방향에 대해 제2결정입계가 이루는 각도가 -45°내지 45°인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 스위칭 TFT는 그 채널 영역의 전류 방향에 대해 제1결정입계가 이루는 각도가 대략 90°인 것이 바람직하다.
한편, TFT의 활성층은 그 폭에 비해 전류가 흐르는 방향의 길이가 더 길게 형성되는 것이 일반적인 데, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같은 실리콘 박막에 이렇게 전류방향으로 길게 형성된 활성층을 형성할 경우, 그 전류방향이 제 1 결정입계(61)에 수직한 경우보다 수평한 경우가 그 채널 영역 내에 포함되는 제 1 결정입계(61)의 수가 더 적을 수 있게 된다. 이렇게 채널 영역 내에 포함되는 제 1 결정입계(61)의 수는 TFT 특성의 산포에 영향을 주게 되는 데, 이는 도 4에서 보다 명확히 나타나 있다.
도 4는 채널 영역의 전류방향에 대한 제 1 결정입계의 각도가 0°, 90°였을 때에 P형 불순물이 도핑된 활성층과, N형 불순물이 도핑된 활성층의 전류 이동도의 평균값과 그 산포를 나타낸 것이다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 채널 영역의 전류방향에 대해 제 1 결정입계가 이루는 각도가 90°가 되는 경우에는 그 전류 이동도가 큰 값을 나타내나, 그 채널 영역에 제 1 결정입계가 많이 포함되어 있기 때문에 전류 이동도의 산포도 크다. 반면, 채널 영역의 전류방향에 대해 제 1 결정입계가 이루는 각도가 0°가 되는 경우에는 그 전류 이동도가 작은 값을 나타내나, 그 채널 영역에 제 1 결정입계가 적게 포함되어 있기 때문에 전류 이동도의 산포도 작다. 즉, 채널 영역의 전류방향에 대해 제 1 결정입계가 이루는 각도가 0°가 되는 경우가 채널 영역의 전류방향에 대해 제 1 결정입계가 이루는 각도가 90°가 되는 경우에 비해 전류 이동도는 작으나 산포 역시 작아 더 균일한 특성을 나타낼 수 있게 되는 것이다. 따라서, 이렇게 산포가 작은 경우가 보다 균일한 특성이 요구되는 구동 TFT에 보다 적합하게 된다.
이는 또한, 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, Vth값의 평균값과 산포를 통해서도 알 수 있는 데, 도 5는 채널 영역의 전류방향에 대한 제 1 결정입계의 각도가 0°, 90°였을 때에 P형 불순물이 도핑된 활성층과, N형 불순물이 도핑된 활성층의 Vth값의 평균값과 그 산포를 나타낸 것이다. 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, Vth의 평균 절대값은 P형과 N형 모두 채널 영역의 전류방향에 대해 제 1 결정입계가 이루는 각도가 90°가 되는 경우에 더 작은 값을 나타내지만, 그 산포는 0°의 경우가 더 작다. 따라서, 화상의 균일성에 영향을 주는 Vth산포나 전류 이동도 산포의 경우 채널 영역의 전류방향에 대해 제 1 결정입계가 이루는 각도가 0°가 되는 경우가 더 균일한 특성을 보이게 된다.
한편, 상기 Vth 값은 전류가 (Vg-Vth)2에 비례한다는 turn-on voltage 효과에 의해 그 채널 영역의 전류방향에 대해 제 1 결정입계가 이루는 각도가 0°인 경우가 90°인 경우에 비해 훨씬 적은 온 커런트 값을 보이게 된다.
이상 살펴본 바와 같이, 채널 영역의 전류방향에 대해 제 1 결정입계가 이루는 각도가 0°가 되는 경우가 채널 영역의 전류방향에 대해 제 1 결정입계가 이루는 각도가 90°가 되는 경우에 비해 전류 이동도가 더 작고, Vth값이 더 크게 되며, 아울러, 전류 이동도 산포나, Vth 산포가 더 균일하다. 따라서, 동일 구동조건에서 온 커런트 값이 작고, 균일한 특성을 얻어야 하는 구동 TFT의 채널 영역으로는 그 채널 영역의 전류방향에 대해 제 1 결정입계가 이루는 각도가 0°가 되는 경우가 더 적합하게 되는 것이며, 스위칭 TFT의 채널 영역은 그 채널 영역의 전류방향에 대해 제 1 결정입계가 이루는 각도가 0°이외, 바람직하게는 90°가 되도록 설계하면, 고해상도 제품을 제작 시 더욱 우수한 휘도 균일성과 낮은 온 커런트 특성을 동시에 만족시킬 수 있다.
도 6은 이처럼 도 2에서 볼 수 있는 바와 같은 실리콘 박막에 그 제 2 결정입계(62)의 방향에 대하여 서로 다른 방향을 갖도록 제 1 활성층(11) 및 제 2 활성층(21)을 형성하는 것을 개념적으로 나타낸 것이다.
도 6에서 볼 수 있듯이, 스위칭 TFT의 제 1 활성층(11)은 그 채널 영역(C1)이 제 2 결정입계(62)에 대략 평행한 방향, 즉, 제 1 결정입계(61)와 90°를 이루는 방향으로 배치하고, 구동 TFT의 제 2 활성층(21)은 그 채널 영역(C2)이 제 2 결정입계(62)에 수직한 방향, 즉, 초기 결정입계(61)와 0°를 이루는 방향으로 배치한다. 그리고, 이러한 방법에 의해 도 1과 같은 유기 전계 발광 표시장치를 형성하는 것이다. 즉, 도 1에서 도면에 직접 나타나지는 않았지만, 도 6과 같은 제 2 결정입계(62)는 그림의 종방향(상하방향)으로 형성되어 있으며, 제 1 결정입계(61)는 그림의 횡방향(좌우방향)으로 형성되어 있는 것으로 볼 수 있다. 따라서, 각 부화소들의 스위칭 TFT(10)들의 제 1 활성층(11)은 모두 제 1 결정입계에 수직이 되는 방향으로 배치되고, 구동 TFT(20)들의 제 2활성층(21)은 모두 제 1 결정입계에 평행이 되는 방향으로 배치되어, 전술한 바와 같이, 동일한 구동 조건에서 구동 TFT의 온 커런트를 낮추고, 균일도를 높여 고해상도를 실현하며, 동시에 발광 소자의 수명 특성도 향상시킬 수 있게 된다.
이상 설명한 것은 단일의 결정화 방법으로 비정질 실리콘 박막을 다결정질 실리콘 박막으로 결정화한 후, 결정화한 실리콘 박막에 스위칭 TFT와 구동 TFT의 채널 영역의 방향이 서로 다르게 이루어지도록 스위칭 TFT와 구동 TFT의 활성층들을 패터닝함으로써 얻을 수 있으나, 본 발명은 반드시 이에 국한되는 것은 아니며, 스위칭 TFT와 구동 TFT의 활성층들을 동일한 방향으로 한 체, 그 결정입계의 방향이 다르게 되도록 함으로써 구현될 수도 있음은 물론이다.
한편, 상기한 바와 같은 스위칭 TFT 및 구동 TFT를 갖는 유기 전계 발광 표시장치의 각 부화소는 도 7 내지 도 10에서 볼 수 있는 바와 같은 구조를 갖는다.
먼저, 도 7은 도 1의 부화소들 중 어느 한 화소의 부화소에 대한 부분확대 평면도이고, 도 8은 도 7에서 볼 수 있는 부화소에 대한 등가회로도를 도시한 것이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액티브 매트릭스 유기전계 발광표시장치의 각 부화소는 스위칭용인 스위칭 TFT(10)와, 구동용인 구동 TFT(20)의 2개의 박막 트랜지스터와, 캐패시터(30) 및 하나의 유기 전계 발광 소자(이하, "EL소자"라 함, 40)로 이루어진다. 상기와 같은 박막 트랜지스터 및 캐패시터의 개수는 반드시 이에 하정되는 것은 아니며, 원하는 소자의 설계에 따라 이보다 더 많은 수의 박막 트랜지스터 및 캐패시터를 구비할 수 있음은 물론이다.
상기 스위칭 TFT(10)는 게이트 라인(51)에 인가되는 스캔(Scan) 신호에 구동되어 데이터 라인(52)에 인가되는 데이터(data) 신호를 전달하는 역할을 한다. 상기 구동 TFT(20)는 상기 스위칭 TFT(10)를 통해 전달되는 데이터 신호에 따라서, 즉, 게이트와 소오스 간의 전압차(Vgs)에 의해서 EL소자(40)로 유입되는 전류량을 결정한다. 상기 캐패시터(30)는 상기 스위칭 TFT(10)를 통해 전달되는 데이터 신호를 한 프레임동안 저장하는 역할을 한다.
이러한 회로를 구현하기 위하여, 도 7, 도 9 및 도 10과 같은 구조를 갖는유기 전계 발광 표시장치를 형성하는 데, 이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 7, 도 9 및 도 10에서 볼 수 있듯이, 글라스재의 절연기판(1)에 버퍼층(2)이 형성되어 있고, 이 버퍼층(2) 상부로 스위칭 TFT(10), 구동 TFT(20), 캐패시터(30) 및 EL 소자(40)가 구비된다.
도 7 및 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이 상기 스위칭 TFT(10)는 게이트 라인(51)에 접속되어 TFT 온/오프 신호를 인가하는 게이트 전극(13)과, 게이트 전극(13)의 상부에 형성되고 데이터 라인(52)과 접속되어 제 1 활성층(11)에 데이터 신호를 공급하는 소스 전극(14)과, 스위칭 TFT(10)와 캐패시터(30)를 연결시켜 캐패시터(30)에 전원을 공급하는 드레인 전극(15)으로 구성된다. 제 1 활성층(11)과 게이트 전극(13)의 사이에는 게이트 절연막(3)이 구비되어 있다.
충전용 캐패시터(30)는 스위칭 TFT(10)와 구동 TFT(20) 사이에 위치되어 한 프레임 동안 구동 TFT(20)를 구동시키는 데 필요한 구동전압을 저장하는 것으로, 도 7 및 도 9에서 볼 수 있듯이, 스위칭 TFT(10)의 드레인 전극(15)과 접속되는 제 1 전극(31), 제 1 전극(31)의 상부에 제 1 전극(31)과 오버랩되도록 형성되고, 전원 인가선인 구동라인(53)과 전기적으로 연결되는 제 2 전극(32) 및 제 1 전극(31)과 제 2 전극(32)의 사이에 형성되어 유전체로서 사용되는 층간 절연막(4)으로 구비될 수 있다. 물론 이러한 충전용 캐패시터(30)의 구조는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, TFT의 실리콘 박막과 게이트 전극의 도전층이 제 1 및 제 2 전극으로 사용되고, 게이트 절연층이 유전층으로 사용될 수도 있으며, 이 외에도 다양한 방법에 의해 형성 가능하다.
구동 TFT(20)는 도 7 및 도 10에서 볼 수 있듯이, 캐패시터(30)의 제 1 전극(31)과 연결되어 TFT 온/오프 신호를 공급하는 게이트 전극(23)과, 게이트 전극(23)의 상부에 형성되고 구동 라인(53)과 접속되어 제 2 활성층(21)에 구동을 위한 레퍼런스 공통전압을 공급하는 소스 전극(24)과, 구동 TFT(20)와 EL 소자(40)를 연결시켜 EL 소자(40)에 구동 전원을 인가하는 드레인 전극(25)으로 구성된다. 제 2 활성층(21)과 게이트 전극(23)의 사이에는 게이트 절연막(3)이 구비되어 있다. 여기서, 제 2 활성층(21)의 채널 영역은 부화소의 색상에 따라 그 결정입계와 평행, 수직, 또는 경사지게 배열되어 있다.
한편, EL 소자(40)는 전류의 흐름에 따라 적, 녹, 청색의 빛을 발광하여 소정의 화상 정보를 표시하는 것으로, 도 7 및 도 10에서 볼 수 있듯이, 구동 TFT(20)의 드레인 전극(25)에 연결되어 이로부터 플러스 전원을 공급받는 애노우드 전극(41)과, 전체 화소를 덮도록 구비되어 마이너스 전원을 공급하는 캐소오드 전극(43)과, 이들 애노우드 전극(41) 및 캐소오드 전극(43)의 사이에 배치되어 발광하는 유기 발광막(42)으로 구성된다. 도면에서 미설명부호 5는 SiO2등으로 이루어진 절연성 패시베이션막이고, 6은 아크릴 등으로 이루어진 절연성 평탄화막이다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명의 바람직하 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시장치의 층상 구조는 반드시 상술한 바에 한정되는 것은 아니고, 이와 다른 어떠한 구조도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.
상술한 바와 같은 구조를 가진 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기전계 발광 표시장치는 다음과 같이 제조될 수 있다.
먼저, 도 9 및 도 10에서 볼 수 있듯이, 글라스(Glass)재의 절연 기판(1) 상에 버퍼층(2)을 형성한다. 상기 버퍼층(2)은 SiO2로 형성할 수 있으며, PECVD법, APCVD법, LPCVD법, ECR법 등에 의해 증착될 수 있다. 그리고, 이 버퍼층(2)은 대략 3000Å 정도로 증착 가능하다.
상기 버퍼층(2)의 상부에는 비정질 실리콘 박막이 증착되는 데, 대략 500Å 정도로 증착시킬 수 있다. 상기와 같은 비정질 실리콘 박막은 다양한 방법에 의해 다결정질 실리콘 박막으로 결정화시킬 수 있다. 이 때, 결정화된 다결정질 실리콘 박막은 도 2에서 볼 수 있는 바와 같은 길이방향으로 연장된 결정입계를 갖는 이방성 결정구조를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서는 전술한 바와 같이 이러한 이방성 결정구조를 얻기 위하여 SLS법을 사용하였으나, 이 외에도 이방성 결정구조를 얻을 수 있는 결정화법이면 어떠한 결정화법이든 사용 가능하다.
이방성 결정구조를 갖는 다결정질 실리콘 박막을 형성한 후에는 그 위로 도 1에서 볼 수 있듯이, 스위칭 TFT(10)의 제 1 활성층(11)과 구동 TFT(20)의 제 2 활성층(21)이 결정입계의 방향에 대해 서로 다른 방향을 갖도록 패터닝한다.
이렇게 활성층의 패터닝을 행한 후에는 그 위로 SiO2등에 의해 게이트 절연막을 PECVD법, APCVD법, LPCVD법, ECR법 등에 의해 증착하여 형성하고, MoW, Al/Cu 등으로 도전막을 성막한 후 패터닝하여 게이트 전극을 형성한다. 상기 활성층, 게이트 절연막, 게이트 전극은 다양한 순서 및 방법에 의해 패터닝이 가능하다.
활성층, 게이트 절연막, 게이트 전극의 패터닝이 끝난 후에는 그 소스 및 드레인 영역에 N형 또는 P형 불순물을 도핑한다.
이렇게 도핑 공정이 끝난 후에는 도 9 및 도 10에서 볼 수 있듯이, 층간 절연막(4) 및 패시베이션막(5)을 형성한 후 컨택 홀을 통해 소스 전극(14)(24) 및 드레인 전극(15)(25)을 활성층(11)(21)에 접속하고, 평탄화막(6)을 형성한다. 이러한 막 구조는 소자 설계에 따라 다양한 구조를 체용할 수 있음은 물론이다.
한편, 구동 TFT(20)에 접속하는 EL 소자(40)는 다양한 방법에 의해 형성될 수 있는 데, 먼저, ITO에 의해 구동 TFT(20)의 드레인 전극(25)에 접속하는 애노우드 전극(41)을 형성한 후 패터닝하고, 그 위로 유기막(42)을 형성한다. 이 때, 상기 유기막(42)은 저분자 또는 고분자 유기막이 사용될 수 있는 데, 저분자 유기막을 사용할 경우 홀 주입층, 홀 수송층, 유기 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있으며, 사용 가능한 유기 재료도 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다. 이들 저분자 유기막은 진공증착의 방법으로 형성된다.
고분자 유기막의 경우에는 홀 수송층(HTL) 및 발광층(EML)으로 구비된 구조를 가질 수 있으며, 이 때, 상기 홀 수송층으로 PEDOT를 사용하고, 발광층으로PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등 고분자 유기물질을 사용하며, 이를 스크린 인쇄나 잉크젯 인쇄방법으로 형성한다.
이렇게 유기막을 형성한 후에는 Al/Ca 등으로 캐소오드 전극(43)을 전면 증착하거나, 패터닝하여 형성할 수 있다. 그리고, 캐소오드 전극(43)의 상부는 글라스 또는 메탈 캡에 의해 밀봉된다.
이상 설명한 것은 본 발명을 유기 전계 발광 표시장치에 적용한 경우이나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 액정 표시장치나, 무기 전계 발광 표시장치 등 TFT를 이용할 수 있는 어떠한 구조에든 적용될 수 있음은 물론이다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, TFT의 활성층의 크기나, 구동전압을 변경하지 않고 동일 크기의 활성층을 갖고도 구동 TFT로부터 발광 소자로 전달되는 전류량을 감소시키고, 이에 따라 고해상도에 적합한 구조를 얻을 수 있다.
둘째, 다결정질 실리콘의 특성을 활용하여 우수한 스위칭 특성을 갖는 스위칭 TFT를 얻고, 동시에, 고해상도를 실현할 수 있는 구동 TFT를 얻을 수 있다.
셋째, TFT의 배치만으로, 휘도의 균일성을 얻을 수 있고, 수명 열화를 방지할 수 있다.
넷째, 구동 TFT의 전류방향의 길이(L)를 증대시킬 필요가 없어 개구율 감소 문제가 없다.
다섯째, 구동 TFT의 폭(W)을 감소시킬 필요가 없어 신뢰성을 향상시킬 수가있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (28)

  1. 발광 소자;
    적어도 채널 영역을 갖는 반도체 활성층을 구비하고, 상기 발광 소자에 데이터 신호를 전달하기 위한 스위칭 박막 트랜지스터; 및
    적어도 채널 영역을 갖는 반도체 활성층을 구비하고, 상기 데이터신호에 따라서 상기 발광 소자에 소정의 전류가 흐르도록 상기 발광 소자를 구동하는 구동 박막 트랜지스터;를 포함하며,
    적어도 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역과 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역은 서로 다른 방향을 갖도록 구비된 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 채널 영역의 방향은 상기 스위칭 박막 트랜지스터와 구동 박막 트랜지스터의 각 채널 영역의 전류 이동도가 서로 다르게 되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 각 채널 영역의 방향은 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 이동도가 상기 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 이동도보다 크게 되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 활성층은 다결정질 실리콘으로 구비된 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 다결정질 실리콘은 이방성 결정립을 갖는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 다결정질 실리콘의 결정립은 어느 한 방향의 길이가 이에 수직한 방향의 길이에 비해 적어도 1.5배가 되는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 채널 영역의 전류방향에 대해 상기 스위칭 박막 트랜지스터와 구동박막 트랜지스터의 각 채널 영역에서의 다결정질 실리콘의 결정립의 길이 방향이 이루는 각도가 서로 다른 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 각 채널 영역의 방향은 상기 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 결정립의 길이 방향이 이루는 각도가 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류방향에 대해 이 채널영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 결정립의 길이 방향이 이루는 각도보다 크게 되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  9. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다결정질 실리콘은 평행하게 배열된 제1결정입계와, 상기 제 1결정입계의 사이에 상기 제1결정입계에 대략 수직하도록 연장된 것으로, 그 입계간 거리가 상기 제1결정입계의 입계간 거리보다 큰 제2결정입계로 구비된 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 각 채널 영역의 전류방향에 대해 상기 스위칭 박막 트랜지스터와 구동 박막 트랜지스터의 각 채널 영역에서의 다결정질 실리콘의 제1결정입계가 이루는 각도가 서로 다른 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제1결정입계가 이루는 각도가 상기 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역의 길이 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제1결정입계가 이루는 각도보다 큰 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제2결정입계가 이루는 각도가 -45°내지 45°인 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제1결정입계가 이루는 각도가 대략 90°인 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제2결정입계가 이루는 각도가 45°내지 135°인 것을특징으로 하는 평판 표시장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제1결정입계가 이루는 각도가 대략 0°인 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  16. 발광 소자;
    다결정질 실리콘으로 형성된 것으로, 적어도 채널 영역을 갖는 반도체 활성층을 구비하고, 상기 발광 소자에 데이터 신호를 전달하기 위한 스위칭 박막 트랜지스터; 및
    다결정질 실리콘으로 형성된 것으로, 적어도 채널 영역을 갖는 반도체 활성층을 구비하고, 상기 데이터신호에 따라서 상기 발광 소자에 소정의 전류가 흐르도록 상기 발광 소자를 구동하는 구동 박막 트랜지스터;를 포함하며,
    적어도 상기 각 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 결정립의 길이방향이 이루는 각도가 상기 스위칭 박막 트랜지스터와 구동 박막 트랜지스터가 서로 다르게 구비된 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 각 채널 영역의 전류방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 결정립의 길이방향이 이루는 각도는 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 이동도가 상기 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 이동도보다 크게 되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 다결정질 실리콘은 이방성 결정립을 갖는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 다결정질 실리콘의 결정립은 어느 한 방향의 길이가 이에 수직한 방향의 길이에 비해 적어도 1.5배가 되는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 결정립의 길이 방향이 이루는 각도가 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류방향에 대해 이 채널영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 결정립의 길이 방향이 이루는 각도보다 큰 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  21. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다결정질 실리콘은 평행하게 배열된 제1결정입계와, 상기 제 1결정입계의 사이에 상기 제1결정입계에 대략 수직하도록 연장된 것으로, 그 입계간 거리가 상기 제1결정입계의 입계간 거리보다 큰 제2결정입계로 구비된 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  22. 제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다결정질 실리콘은 평행하게 배열된 제1결정입계와, 상기 제 1결정입계의 사이에 상기 제1결정입계에 대략 수직하도록 연장된 제2결정입계로 구비된 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 각 채널 영역의 전류방향에 대해 상기 스위칭 박막 트랜지스터와 구동 박막 트랜지스터의 각 채널 영역에서의 다결정질 실리콘의 제1결정입계가 이루는 각도가 서로 다른 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제1결정입계가 이루는 각도가 상기 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역의 길이 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제1결정입계가 이루는 각도보다 큰 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제2결정입계가 이루는 각도가 -45°내지 45°인 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 스위칭 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제1결정입계가 이루는 각도가 대략 90°인 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  27. 제22항에 있어서,
    상기 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제2결정입계가 이루는 각도가 45°내지 135°인 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
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    상기 구동 박막 트랜지스터의 채널 영역의 전류 방향에 대해 이 채널 영역을 형성하는 다결정질 실리콘의 제1결정입계가 이루는 각도가 대략 0°인 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
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