KR20160083366A

KR20160083366A - 표시장치

Info

Publication number: KR20160083366A
Application number: KR1020140194420A
Authority: KR
Inventors: 김중철
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2016-07-12
Also published as: KR102261994B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 표시패널, 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터 및 데이터 검사 패드를 포함한다. 표시패널은 다수의 게이트라인들과 다수의 데이터라인들이 교차되고, 이 교차로 이루어진 영역마다 화소가 구비된다. 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터는 데이터라인에 점등용 데이터신호를 인가한다. 데이터 검사 패드는 신호 배선을 통해 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터에 접속되며, 외부의 검사장치와 콘택된다. 점등용 스위칭 트랜지스터는 반도체층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하고, 반도체층은 서로 길이가 다른 제1 채널과 제2 채널을 포함한다.

Description

표시장치 {DISPLAY DEVICE}

본 발명은 평판표시장치에 관한 것으로 특히, 점등 검사시 사용되는 점등용 스위칭 트랜지스터들의 오프 특성을 개선시킬 수 있는 표시장치에 관한 것이다.

표시장치에는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP) 및 유기발광다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display, OLED) 등이 있고 이들 대부분이 실용화되어 시판되고 있다.

이러한 표시장치에서 최종적으로 드라이브 IC(Integrated Circuit) 및 FPC(Flexible Printed Circuit) 본딩(Bonding)을 수행하는 모듈 작업 전에 점등 평가가 실시된다. 이 점등 검사를 위해 표시장치의 비 표시영역에는 점등용 데이터신호가 인가되는 점등용 스위칭 트랜지스터들이 형성된다.

도 1은 점등용 스위칭 트랜지스터들이 형성된 종래 표시장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 점등용 스위칭 트랜지스터의 고온 및 장기간 구동 시 드레인 전류를 나타낸 그래프이고, 도 3은 표시장치의 불량을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래 표시장치의 표시패널(10)에는 다수의 화소(P)들과, 화소(P)들로 구동용 데이터신호를 인가하기 위한 데이터 IC칩(11)과, 화소(P)들로 구동용 게이트신호를 인가하기 위한 게이트 드라이버(12)와, 화소(P)들로 점등용 데이터신호를 인가하기 위한 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터들(13)이 형성된다. 게이트 드라이버(12) 내에는 화소(P)들로 점등용 게이트신호를 인가하기 위한 게이트 점등용 스위칭 트랜지스터들이 내장된다. 도 1에서, 'A'는 점등용 스위칭 트랜지스터들(13)로 점등용 신호들을 인가하기 위한 검사 패드들을 나타낸다. 검사 패드들(A)에는 게이트 드라이버(12) 내에 내장된 게이트 검사 패드들(VEN_GATE,V_GATE)과 데이터 검사 패드들(VEN_DATA,V_DATA(R),V_DATA(G),V_DATA(B))이 포함된다. 이러한 검사 패드들(A)은 점등 검사를 위한 프로브 검사장치 또는 에이징 공정을 위한 에이징 장치에 전기적으로 접속되어 이들로부터의 검사 신호를 각각의 신호 배선들을 통해 점등용 스위칭 트랜지스터들(13)에 인가한다.

그런데, 종래 표시장치는 점등용 스위칭 트랜지스터는 회로부품이 실장 된 후에는 오프시키기 위해 오프 조건의 전압(Vgs=0V)을 인가하게 된다. 도 2를 참조하면, 이렇게 Vgs=0V가 인가될 경우 고온 및 장기간 구동 시 트랜지스터의 문턱전압 변동으로 인하여 누설전류가 증가하게 된다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 누설전류 증가는 패널의 불량을 야기시키는 문제가 있다.

본 발명은 점등 검사시 사용되는 점등용 스위칭 트랜지스터들의 오프 특성을 개선시킬 수 있는 표시장치를 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 표시패널, 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터 및 데이터 검사 패드를 포함한다. 표시패널은 다수의 게이트라인들과 다수의 데이터라인들이 교차되고, 이 교차로 이루어진 영역마다 화소가 구비된다. 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터는 데이터라인에 점등용 데이터신호를 인가한다. 데이터 검사 패드는 신호 배선을 통해 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터에 접속되며, 외부의 검사장치와 콘택된다. 점등용 스위칭 트랜지스터는 반도체층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하고, 반도체층은 서로 길이가 다른 제1 채널과 제2 채널을 포함한다.

게이트 전극은 제1 게이트 전극과 제2 게이트 전극을 포함하고, 제1 채널은 상기 제1 게이트 전극과 대응되고 제2 채널은 상기 제2 게이트 전극과 대응된다.

제2 게이트 전극의 폭은 상기 제1 게이트 전극의 폭보다 크게 이루어진다.

제2 채널은 상기 드레인 전극과 인접하며, 상기 제2 채널의 길이는 상기 제1 채널의 길이보다 길게 이루어진다.

표시패널은 유기발광표시패널 또는 액정표시패널이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터를 듀얼 게이트 구조로 형성하여, 트랜지스터의 오프 시 누설전류를 감소시킬 수 있다. 또한, 드레인 전극에 인접한 제2 채널의 길이를 제1 채널의 길이보다 길게 형성하여, 트랜지스터의 오프 시 누설전류를 감소시킬 수 있다. 특히, 드레인 전극에 인접한 제2 채널에는 제1 채널보다 캐리어들이 많이 분포하기 때문에 제2 채널의 길이를 길게 형성하면 저항이 더 크게 증가하는 효과를 나타내기 때문에 누설전류를 감소시키는데 큰 기여를 할 수 있다.

도 1은 점등용 스위칭 트랜지스터들이 형성된 종래 표시장치를 나타낸 도면.
도 2는 점등용 스위칭 트랜지스터의 고온 및 장기간 구동 시 드레인 전류를 나타낸 그래프.
도 3은 표시장치의 불량을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 화소를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터를 나타낸 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들을 자세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 도면이다. 하기에서는 표시장치에 구비된 표시패널의 예로 유기발광 다이오드를 포함하는 유기발광표시패널을 예로 설명하지만 이에 한정되지 않으며 액정표시패널 등의 표시패널도 적용가능하다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 표시패널(100)에는 다수의 화소(P)들과, 화소(P)들로 구동용 데이터신호를 인가하기 위한 데이터 IC칩(110)과, 화소(P)들로 구동용 게이트신호 및 검사용 게이트신호를 인가하기 위한 게이트 드라이버(120)와, 화소(P)들로 검사용 데이터신호를 인가하기 위한 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터들(130)이 형성된다. 화소(P)들 각각은 유기발광다이오드, 구동TFT, 적어도 하나 이상의 스위치TFT, 및 스토리지 커패시터를 포함하고, 구동TFT를 통해 유기발광다이오드에 흐르는 전류량을 제어하여 계조를 표시한다.

데이터 IC칩(110)은 COG(Chip On Glass) 방식으로 표시패널(100)의 유효표시영역 바깥의 비 표시영역에 실장된다. 이 데이터 IC칩(110)에는 데이터라인들(DL)을 구동하기 위한 데이터 드라이버와, 게이트 드라이버(120) 및 데이터 드라이버의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 콘트롤러가 집적화된다.

게이트 드라이버(120)는 GIP(Gate In Panel) 방식으로 화소(P)내의 TFT들과 동일한 공정을 통해 표시패널(100)의 비 표시영역에 형성된다. 게이트 드라이버(120)는 모듈 조립 전의 점등 검사 시에 검사용 게이트신호를 화소(P)들로 인가하고, 모듈 조립 후의 정상 구동시에 구동용 게이트신호를 화소(P)들로 인가한다. 이를 위해, 게이트 드라이버(120)는 다수의 TFT들과 커패시터들을 각각 갖는 다수의 스테이지들로 구성된 쉬프트 레지스터 어레이로 이루어진다. 쉬프트 레지스터 어레이를 구성하는 스테이지들 각각은 다수의 전원 입력단자들, 다수의 클럭 입력단자들등을 구비하고, 정상 구동시에 외부로부터 인가되는 신호에 응답하여 구동용 게이트신호를 생성한다. 특히, 이 스테이지들 각각은 점등 검사시에 상기 입력단자들 중 일부가 프로브 검사장치 또는 에이징 장치가 접속될 수 있도록 구성됨으로써, 이들 장치로부터 공급되는 신호에 응답하여 점등용 게이트신호를 생성할 수 있다. 그 결과, 본 발명에서는 점등용 게이트신호를 생성하기 위한 별도의 게이트 검사 패드들과 게이트 점등용 스위칭 트랜지스터들이 요구되지 않는다.

데이터 점등용 스위칭 트랜지스터들(130)은 표시패널(100)의 비 표시영역에 형성되어 화소(P)들로 점등용 데이터신호를 인가한다. 이를 위해, 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터들(130)은 신호 배선을 통해 데이터 검사 패드들(A)에 접속된다. 데이터 검사 패드들(A)에는 'VEN_DATA'패드, 'V_DATA(R)'패드, 'V_DATA(G)'패드, 및 'V_DATA(B)'패드등이 포함될 수 있다. 데이터 검사 패드들(A)은 점등 검사를 위한 프로브 검사장치 또는 에이징 공정을 위한 에이징 장치에 전기적으로 접속되어 이들로부터의 검사 신호를 각각의 신호 배선들을 통해 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터들(130)에 인가한다.

이하, 본 발명의 화소들의 구조와 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터의 구조에 대해 자세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 화소를 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터를 나타낸 단면도이다.

도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(200)의 화소의 구조를 살펴보면, 기판(210) 상에 반도체층(215)이 위치한다. 반도체층(215)은 비정질 실리콘을 사용할 수 있으며, 비정질 실리콘을 결정화한 다결정 실리콘을 사용할 수도 있다. 이와는 달리, 반도체층(215)은 아연 산화물(ZnO), 인듐 아연 산화물(InZnO), 인듐 갈륨 아연 산화물(InGaZnO) 또는 아연 주석 산화물(ZnSnO) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 반도체층(215)은 멜로시아닌, 프탈로시아닌, 펜타센, 티오펜폴리머 등의 저분자계 또는 고분자계 유기물로 이루어질 수도 있다. 반도체층(215) 상에 반도체층(215)을 절연시키는 게이트 절연막(220)이 위치한다. 게이트 절연막(220)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층으로 이루어질 수 있다.

게이트 절연막(220) 상에 상기 반도체층(215)과 대응되도록 게이트 전극(225)이 위치한다. 게이트 전극(225)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금일 수 있으며, 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 게이트 전극(225) 상에 게이트 전극(225)을 절연시키는 층간 절연막(230)이 위치한다. 게이트 절연막(230)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층으로 이루어질 수 있다. 게이트 절연막(220)과 층간 절연막(230)은 반도체층(215)의 양측 일부를 노출하는 콘택홀들(235a, 235b)이 구비된다.

층간 절연막(230) 상에 반도체층(215)과 전기적으로 연결되는 소스 전극(240a) 및 드레인 전극(240b)이 위치한다. 소스 전극(240a) 및 드레인 전극(240b)은 게이트 절연막(220)과 층간 절연막(230)에 구비된 콘택홀들(235a, 235b)을 통해 반도체층(215)의 양측에 각각 접속된다. 소스 전극(240a) 및 드레인 전극(240b)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 소스 전극(240a) 및 드레인 전극(240b)은 2중층으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게 상기 2중층은 몰리브덴(Mo)/알루미늄-네오디뮴(Al-Nd), 몰리브덴(Mo)/알루미늄(Al) 또는 티타늄(Ti)/알루미늄(Al)일 수 있다. 그리고, 소스 전극(240a) 및 드레인 전극(240b)은 다중층으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게 상기 다중층은 몰리브덴(Mo)/알루미늄-네오디뮴(Al-Nd)/몰리브덴(Mo) 또는 티타늄(Ti)/알루미늄(Al)/티타늄(Ti)의 3층일 수 있다.

따라서, 반도체층(215), 게이트 전극(225), 소스 전극(240a) 및 드레인 전극(240b)을 포함하는 박막 트랜지스터(TFT)가 구성된다. 본 발명에서는 반도체층(215) 상에 게이트 전극(255)이 위치하는 탑 게이트형 박막 트랜지스터를 예로 설명하였지만 이에 한정되지 않으며 반도체층 하부에 게이트 전극이 위치하는 바텀 게이트형 박막 트랜지스터도 적용가능하다.

상기 박막 트랜지스터(TFT) 상에 유기 절연막(250)이 위치한다. 유기 절연막(250)은 하부 구조의 단차를 완화시키면서 하부 구조를 보호하는 평탄화막일 수 있다. 유기 절연막(250)은 폴리이미드(polyimide), 포토아크릴(photoacryl) 등의 투명한 수지들로 이루어진다. 유기 절연막(250)에는 소스 전극(240a) 또는 드레인 전극(240b)의 일부를 노출시키는 비어홀(255)이 위치한다. 유기 절연막(250) 상에 상기 소스 전극(240a) 또는 드레인 전극(240b)과 전기적으로 연결된 화소 전극(260)이 위치한다. 화소 전극(260)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide) 및 그래핀(graphene)과 같은 광이 투과할 수 있는 투명도전막으로 이루어질 수 있다.

화소 전극(260) 상에 화소 전극(260)을 노출시키는 개구부(265)가 구비되는 뱅크층(270)이 위치한다. 뱅크층(270)은 하부 구조의 단차를 완화시키며 발광영역을 정의하는 화소정의막일 수 있다. 뱅크층(270)은 전술한 유기 절연막(250)과 동일한 물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 화소 전극(260) 상에 발광층(275)이 위치한다. 발광층(275)은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 발광하는 유기물로 이루어져 풀 컬러를 구현할 수 있다. 또한, 발광층(275)은 흰색을 발광하는 유기물로 이루어져 흰색을 발광할 수 있다. 이 경우 발광층(275)에서 발광된 흰색 광은 컬러필터를 통과하여 적색, 녹색 및 청색으로 구현될 수 있다. 또한, 발광층(275)과 화소 전극(260) 사이에는 발광층(275)으로의 전자의 이동이 용이하도록 전자주입층(electron injection layer; EIL) 및 전자수송층(electron transportation layer; ETL) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 또한, 발광층(275)과 제2 전극(280) 사이에는 발광층(275)으로의 정공의 이동이 용이하도록 정공주입층(hole injection layer; HIL) 및 정공수송층(hole transportation layer; HTL) 중 하나 이상을 더 포함할 수도 있다. 발광층(275)을 포함하는 기판(210) 상에 제2 전극(280)이 위치한다. 제2 전극(280)은 일함수가 낮은 금속들로 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 또는 이들의 합금 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 전극(280)은 발광층(275)으로부터 방출되는 광을 반사할 수 있도록 500 내지 2000Å의 두께로 이루어질 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 화소는 박막트랜지스터(TFT), 제1 전극(260), 발광층(275) 및 제2 전극(280)으로 구성된다. 그리고, 화소에 구비된 박막트랜지스터(TFT)는 하나의 게이트 전극을 구비하는 단일 게이트 구조의 박막트랜지스터를 포함한다. 반면, 본 발명의 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터는 듀얼 게이트 구조의 박막트랜지스터를 구비한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터(130)는 듀얼 게이트 박막 트랜지스터의 구조를 가진다. 보다 자세하게, 기판(210) 상에 반도체층(290)이 위치하고 반도체층(290) 상에 게이트 절연막(220)이 위치하며 게이트 절연막(220) 상에 제1 게이트 전극(295a)과 제2 게이트 전극(295b)이 위치한다. 그리고, 제1 게이트 전극(295a)과 제2 게이트 전극(295b) 상에 층간 절연막(230)이 위치하고, 층간 절연막(230) 상에 소스 전극(240a)과 드레인 전극(240b)이 위치하여 콘택홀들(235a, 235b)을 통해 반도체층(290)에 각각 접속된다.

본 발명의 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터(130)는 제1 게이트 전극(295a)과 제2 게이트 전극(295b)의 2개의 게이트 전극을 구비한 듀얼 게이트의 구조를 가지고, 반도체층(290)은 제1 게이트 전극(295a)과 대응되는 제1 채널(CH1)과 제2 게이트 전극(295b)과 대응되는 제2 채널(CH2)을 포함한다. 제1 게이트 전극(295a)과 제2 게이트 전극(295b)은 서로 다른 폭으로 이루어지고, 제1 게이트 전극(295a)에 대응되는 제1 채널(CH1)과 제2 게이트 전극(295b)에 대응되는 제2 채널(CH2)은 서로 다른 길이로 이루어진다. 제1 게이트 전극(295a)과 제1 채널(CH1)은 소스 전극(240a)과 인접하고 제2 게이트 전극(295b)과 제2 채널(CH2)은 드레인 전극과 인접하게 위치한다.

제1 게이트 전극(295a)과 제2 게이트 전극(295b)은 동일한 전위를 가지도록 서로 연결되며, 제2 게이트 전극(295b)의 폭(W2)은 제1 게이트 전극(295a)의 폭(W1)보다 넓게 이루어진다. 따라서, 제2 게이트 전극(295b)에 대응되는 제2 채널(CH2)의 길이(L2)는 제1 게이트 전극(295a)에 대응되는 제1 채널(CH1)의 길이(L1)보다 길게 이루어진다. 종래 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터는 단일 게이트 구조로 이루어져 오프 시 누설전류가 발생하였다. 이에 본 발명자들은 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터를 듀얼 게이트 구조로 형성하여, 트랜지스터의 오프 시 누설전류를 감소시킬 수 있다. 또한, 드레인 전극(240b)에 인접한 제2 채널(CH2)의 길이(L2)를 제1 채널(CH1)의 길이(L1)보다 길게 형성하여, 트랜지스터의 오프 시 누설전류를 감소시킬 수 있다. 특히, 드레인 전극(240b)에 인접한 제2 채널(CH2)에는 제1 채널(CH1)보다 캐리어들이 많이 분포하기 때문에 제2 채널(CH2)의 길이(L2)를 길게 형성하면 저항이 더 크게 증가하는 효과를 나타내기 때문에 누설전류를 감소시키는데 큰 기여를 할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 듀얼 게이트 구조를 가지며 드레인 전극에 인접한 제2 채널의 길이를 길게 형성한 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터를 구비함으로써, 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터의 오프 시 누설전류를 감소시키고 패널의 불량을 개선할 수 있는 이점이 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 표시장치 110 : 데이터 IC칩
120 : 게이트 드라이버 130 : 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터

Claims

다수의 게이트라인들과 다수의 데이터라인들이 교차되고, 이 교차로 이루어진 영역마다 화소가 구비되는 표시패널;
상기 데이터라인에 점등용 데이터신호를 인가하기 위한 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터; 및
신호 배선을 통해 상기 데이터 점등용 스위칭 트랜지스터에 접속되며, 외부의 검사장치와 콘택되는 데이터 검사 패드를 포함하며,
상기 점등용 스위칭 트랜지스터는 반도체층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하고, 상기 반도체층은 서로 길이가 다른 제1 채널과 제2 채널을 포함하는 표시장치.
제1 항에 있어서,
상기 게이트 전극은 제1 게이트 전극과 제2 게이트 전극을 포함하고, 상기 제1 채널은 상기 제1 게이트 전극과 대응되고 상기 제2 채널은 상기 제2 게이트 전극과 대응되는 표시장치.
제2 항에 있어서,
상기 제2 게이트 전극의 폭은 상기 제1 게이트 전극의 폭보다 큰 표시장치.
제3 항에 있어서,
상기 제2 채널은 상기 드레인 전극과 인접하며, 상기 제2 채널의 길이는 상기 제1 채널의 길이보다 긴 표시장치.
제1 항에 있어서,
상기 표시패널은 유기발광표시패널 또는 액정표시패널인 표시장치.