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KR20180024909A - driving transistor and Organic light emitting diode display device having the driving transistor, and Method for manufacturing the same - Google Patents

driving transistor and Organic light emitting diode display device having the driving transistor, and Method for manufacturing the same Download PDF

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KR20180024909A
KR20180024909A KR1020160111945A KR20160111945A KR20180024909A KR 20180024909 A KR20180024909 A KR 20180024909A KR 1020160111945 A KR1020160111945 A KR 1020160111945A KR 20160111945 A KR20160111945 A KR 20160111945A KR 20180024909 A KR20180024909 A KR 20180024909A
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KR
South Korea
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gate insulating
forming
insulating film
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gate electrode
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KR1020160111945A
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Inventor
이경언
윤민성
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a driving transistor and an organic light emitting diode display device having the same, and a manufacturing method thereof to adjust gradation with a wide range of an input voltage value even if a pixel size is small. A driving transistor according to the present invention comprises a gate electrode, an active layer, a back bias gate electrode, a first gate insulating film between the gate electrode and the active layer, and a second gate insulating film between the back bias gate electrode and the active layer. The thickness of the first gate insulating layer is greater than or equal to the thickness of the second gate insulating layer.

Description

구동 트랜지스터와 이를 구비한 유기 발광 다이오드 표시 장치 및 그들의 제조 방법 {driving transistor and Organic light emitting diode display device having the driving transistor, and Method for manufacturing the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a driving transistor and an organic light emitting diode (OLED) display device having the same,

본 발명은 구동 트랜지스터와 이를 구비한 유기 발광 다이오드 표시 장치 및 그들의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 데이터 입력 전압의 폭을 넓게하여 더 세분화된 계조를 표현할 수 있는 구동 트랜지스터와 이를 구비한 유기 발광 다이오드 표시 장치 및 그들의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a driving transistor, an organic light emitting diode display device having the driving transistor, and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a driving transistor capable of expressing a finer gradation by enlarging a width of a data input voltage and an organic light emitting diode And a process for their preparation.

최근, 멀티미디어의 발달과 함께 평판 표시 장치의 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 유기 발광 표시 장치 등의 평판 표시 장치가 상용화되고 있다.Recently, with the development of multimedia, the importance of flat panel display devices is increasing. In response to this, flat panel display devices such as liquid crystal display devices, plasma display devices, and organic light emitting display devices have been commercialized.

이러한, 평판 표시 장치 중에서 유기 발광 다이오드(OLED) 표시 장치는 전자와 정공의 재결합으로 유기 발광층을 발광시키는 자발광 소자로 휘도가 높고 구동 전압이 낮으며 고속의 응답속도를 가지며, 초박막화가 가능하고 시야각에 문제가 없어 차세대 평판 표시 장치로 주목 받고 있다.Among such flat panel display devices, an organic light emitting diode (OLED) display device is a self light emitting device that emits an organic light emitting layer by recombination of electrons and holes, has a high luminance, a low driving voltage, a high response speed, There is no problem in the next generation flat panel display device.

유기 발광 다이오드 표시 장치는 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 서브 픽셀(Sub-Pixel)를 하나의 단위 픽셀(Unit Pixel)로 구성하고, 3개의 서브 픽셀들을 통해 다양한 색상으로 구성된 하나의 영상을 표시한다.The organic light emitting diode display device includes subpixels of red (R), green (G), and blue (B) as one unit pixel (Unit Pixel) As shown in FIG.

OLED 표시 장치를 구성하는 다수의 서브 픽셀 각각은 애노드 및 캐소드와 이들 사이의 유기 발광층으로 구성된 OLED 소자와, 상기 OLED 소자를 독립적으로 구동하는 픽셀 회로를 구비한다.Each of the plurality of subpixels constituting the OLED display device includes an OLED element composed of an anode and a cathode and an organic light emitting layer therebetween, and a pixel circuit for independently driving the OLED element.

상기 픽셀 회로는 데이터 전압을 공급하여 스토리지 커패시터에 데이터 전압에 상응하는 전압이 충전되게 하는 스위칭 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)와, 상기 스토리지 커패시터에 충전된 전압에 따라 전류를 제어하여 상기 OLED 소자로 공급하는 구동 박막 트랜지스터(TFT) 등을 포함하고, 상기 OLED 소자는 전류에 비례하는 광을 발생한다.The pixel circuit comprises a switching thin film transistor (TFT) for supplying a data voltage to the storage capacitor to charge a voltage corresponding to the data voltage, and a current control circuit for controlling the current according to the voltage charged in the storage capacitor, A thin film transistor (TFT) that supplies a current to the OLED element, and the OLED element generates light proportional to the current.

최근에는, 해상도가 증가함에 따라 서브 화소의 사이즈가 작아지게 되었다. 즉, 서브 화소가 63㎛×31.5㎛ (403ppi) 사이즈에서 16.9㎛×8.45㎛ (1500ppi) 사이즈로 작아지게 되었다. 이와 같이 서브 화소의 사이즈가 감소함에 따라 OLED 소자에 흐르는 전류도 사이즈의 감소 비만큼 작게 된다. 더구나 VR에 이용할 경우 외부 반사를 막기 위해 사용하는 pol이 필요 없기 때문에 같은 전류가 흐른다면 TV나 스마트폰에 적용할 경우보다 밝기가 2배 이상 밝다. VR 제품의 경우 밝기의 화면이면 OLED 소자에 흐르는 전류는 다른 제품보다 절반으로 줄어들 것이다.In recent years, as the resolution increases, the size of the sub-pixel becomes smaller. That is, the size of the sub-pixel is reduced from the size of 63 μm × 31.5 μm (403 ppi) to the size of 16.9 μm × 8.45 μm (1500 ppi). As the size of the sub-pixel is reduced, the current flowing in the OLED element is also reduced by a reduction ratio of the size. Moreover, when used for VR, it is unnecessary to use pol to prevent external reflection, so if the same current flows, the brightness is twice as bright as when applied to a TV or a smart phone. In the case of the VR product, the current flowing through the OLED device will be reduced to half of that of the other products when the brightness is on the screen.

WOLED를 사용할 경우, 1500ppi 사이즈의 경우 하나의 서브 픽셀에 흐르는 전류의 최대치는 5×10-9 이하로 예상된다. 이럴 경우 LTPS(Low Temperature Polycrystaline Silicon) TFT(Thin Film Transistor)의 특성을 고려하면 OLED 계조를 표현하기 위하여 사용할 수 있는 데이터 전압의 폭이 넓지 않게 된다. 따라서, 계조 표현에 어려움이 있다.When WOLED is used, the maximum value of current flowing in one subpixel is expected to be 5 x 10 < -9 > In this case, considering the characteristics of LTPS (Low Temperature Polycrystaline Silicon) TFT (Thin Film Transistor), the width of the data voltage usable for expressing the OLED gradation is not wide. Therefore, there is a difficulty in expressing the gradation.

도 1a는 서브 픽셀 사이즈가 403ppi일 때의 구동 박막트랜지스터의 게이트 전압(Vg)의 범위를 나타낸 그래프이고, 도 1b는 서브 픽셀 사이즈가 1500ppi일 때의 구동 박막트랜지스터의 게이트 전압(Vg)의 범위를 나타낸 그래프이다.1A is a graph showing the range of the gate voltage Vg of the driving thin film transistor when the subpixel size is 403 ppi, and FIG. 1B is a graph showing the range of the gate voltage Vg of the driving thin film transistor when the subpixel size is 1500 ppi. Fig.

도 1a 및 도 1b에서 알 수 있는 바와 같이, 고해상도로 발전하면서 서브 픽셀의 사이즈가 403ppi에서 1500ppi로 작아지게 되면, 구동 박막트랜지스터의 게이트 전압 범위가 좁아지게 되고, 더불어 데이터 전압의 폭이 좁아지므로 계조를 표현하는데 어려움이 있다.As can be seen from FIGS. 1A and 1B, when the size of the subpixel is reduced from 403 ppi to 1500 ppi as the resolution increases, the gate voltage range of the driving thin film transistor becomes narrow and the width of the data voltage becomes narrow. Is difficult to express.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 픽셀 사이즈가 작아지더라도 계조를 넓은 범위의 입력 전압 값으로 조절이 가능하여 더 세분화된 계조를 표현할 수 있는 구동 트랜지스터와 이를 구비한 유기 발광 표시 장치 및 그들의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems and it is an object of the present invention to provide a driving transistor capable of adjusting gradation to a wide range of input voltage values, And to provide a manufacturing method thereof.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구동 트랜지스터는, 게이트 전극, 활성층, 백 바이어스 게이트 전극, 상기 게이트 전극과 상기 활성층 사이에 제 1 게이트 절연막 및 상기 백 바이어스 게이트 전극과 상기 활성층 사이에 제 2 게이트 절연막을 구비하고, 상기 제 1 게이트 절연막의 두께는 상기 제 2 게이트 절연막의 두께보다 더 두껍거나 같음에 그 특징이 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a driving transistor including a gate electrode, an active layer, a back bias gate electrode, a first gate insulating film between the gate electrode and the active layer, and a first gate insulating film between the back bias gate electrode and the active layer. And a second gate insulating film, wherein the first gate insulating film is thicker than or equal to the thickness of the second gate insulating film.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 표시 장치는, 서브 픽셀에 구동 트랜지스터 및 OLED를 구비한 유기 발광 다이오드 표시 장치에 있어서, 상기 구동 트랜지스터는 게이트 전극, 활성층, 백 바이어스 게이트 전극, 상기 게이트 전극과 상기 활성층 사이에 제 1 게이트 절연막 및 상기 백 바이어스 게이트 전극과 상기 활성층 사이에 제 2 게이트 절연막을 구비하고, 상기 제 1 게이트 절연막의 두께는 상기 제 2 게이트 절연막의 두께보다 더 두껍거나 같음에 그 특징이 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an organic light emitting diode (OLED) display device including a driving transistor and an OLED in a sub-pixel, the driving transistor including a gate electrode, an active layer, A gate electrode, a first gate insulating film between the gate electrode and the active layer, and a second gate insulating film between the back bias gate electrode and the active layer, wherein a thickness of the first gate insulating film is greater than a thickness of the second gate insulating film It is characterized by thicker or equal.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구동 트랜지스터의 제조 방법은, 기판상에 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극을 포함한 기판 전면에 제 1 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 제 1 게이트 절연막상에 활성층을 형성하는 단계; 상기 활성층을 포함한 기판 전면에 상기 제 1 게이트 절연막보다 더 얇거나 같은 두께로 제 2 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 제 2 게이트 절연막상에 백 바이어스 게이트 전극을 형상하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a driving transistor including: forming a gate electrode on a substrate; Forming a first gate insulating film on the entire surface of the substrate including the gate electrode; Forming an active layer on the first gate insulating film; Forming a second gate insulating film on the entire surface of the substrate including the active layer to a thickness thinner than or equal to that of the first gate insulating film; And forming a back bias gate electrode on the second gate insulating film.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법은, 기판상에 스토리지 커패시터의 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 제 1 전극이 형성된 기판 전면에 유전체막을 형성하는 단계; 상기 유전체막위에 상기 제 1 전극에 중첩되도록 구동 트랜지스터의 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극을 포함한 기판 전면에 제 1 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 제 1 게이트 절연막위에 스위칭 트랜지스터, 센싱 트랜지스터용 및 상기 구동 트랜지스터용 활성층들을 형성하는 단계; 상기 활성층을 포함한 기판 전면에 제 2 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 각 활성층에 대응하여 상기 제 2 게이트 절연막위에 스캔 라인 및 백 바이어스 게이트 전극을 포함한 백 바이어스 라인을 형성하는 단계; 그리고 상기 활성층에 선택적으로 불순물 이온 주입하여 상기 스위칭 트랜지스터, 센싱 트랜지스터 및 상기 구동 트랜지스터용 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계를 구비하여 이루어짐에 그 특징이 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an organic light emitting diode display, including: forming a first electrode of a storage capacitor on a substrate; Forming a dielectric film on the entire surface of the substrate on which the first electrode is formed; Forming a gate electrode of the driving transistor so as to overlap the first electrode on the dielectric film; Forming a first gate insulating film on the entire surface of the substrate including the gate electrode; Forming active layers for a switching transistor, a sensing transistor, and the driving transistor on the first gate insulating layer; Forming a second gate insulating film on the entire surface of the substrate including the active layer; Forming a back bias line including a scan line and a back bias gate electrode on the second gate insulating film in correspondence with each active layer; And selectively implanting impurity ions into the active layer to form the source / drain regions for the switching transistor, the sensing transistor, and the driving transistor.

여기서, 상기 유기 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법은, 상기 스캔 라인 및 백 바이어스 라인을 포함한 기판 전면에 층간 절연막을 형성하고, 상기 스위칭 트랜지스터의 소오스/드레인 영역, 상기 센싱 트랜지스터의 소오스/드레인 영역 및 상기 구동 트랜지스터의 소오스/드레인 영역에 각각 제 1 내지 제 3 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 제 1 콘택홀을 상기 스위칭 트랜지스터의 소오스/드레인 영역과 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극을 연결하는 제 1 금속 플러그, 상기 제 2 콘택홀을 통해 상기 센싱 트랜지스터 및 구동 트랜지스터의 소오스/드레인 영역과 상기 스토리지 커패시터의 제 1 전극이 연결하는 상기 제 2 금속 플러그, 및 상기 제 3 콘택홀을 통해 상기 구동 트랜지스터의 소오스/드레인 영역에 연결되는 고전위 구동 전압 공급 라인을 형성하는 단계; 상기 기판 전면에 제 1 보호막을 형성하고, 상기 스위칭 트랜지스터의 소오스/드레인 영역, 상기 센싱 트랜지스터의 소오스/드레인 영역 및 상기 제 2 금속 플러그상에 각각 제 4 내지 제 6 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 제 4 콘택홀을 통해 상기 스위칭 트랜지스터의 소오스/드레인 영역에 연결되는 데이터 라인, 상기 제 5 콘택홀을 통해 상기 센싱 트랜지스터의 소오스/드레인 영역에 연결되는 기준 전압 라인, 및 상기 제 2 금속 플러그에 연결되는 제 4 금속 플러그를 형성하는 단계; 상기 기판 전면에 제 2 보호막 및 평탄화막을 형성하고, 상기 제 4 금속 플러그상에 제 7 콘택홀을 형성하는 단계; 그리고 상기 콘택홀(27)을 통해 상기 제 4 금속 플러그와 연결되도록 상기 평탄화막위에 OLED의 애노드 전극을 형성하고, 발광층 및 상기 OLED의 캐소드 전극을 차례로 형성하는 단계를 더 포함함을 특징으로 한다.Here, the manufacturing method of the organic light emitting diode display device may include forming an interlayer insulating film on the entire surface of the substrate including the scan line and the back bias line, inspecting a source / drain region of the switching transistor, a source / Forming first to third contact holes in a source / drain region of a driving transistor, respectively; Wherein the first contact hole connects the source / drain region of the switching transistor and the gate electrode of the driving transistor, the source / drain region of the sensing transistor and the driving transistor through the second contact hole, Forming a high potential driving voltage supply line connected to a source / drain region of the driving transistor through the second metal plug to which the first electrode of the capacitor is connected and the third contact hole; Forming a first protective film on the entire surface of the substrate, forming fourth to sixth contact holes on the source / drain region of the switching transistor, the source / drain region of the sensing transistor, and the second metal plug, respectively; A data line connected to the source / drain region of the switching transistor through the fourth contact hole, a reference voltage line connected to the source / drain region of the sensing transistor through the fifth contact hole, Forming a fourth metal plug to be connected; Forming a second protective film and a planarizing film on the entire surface of the substrate and forming a seventh contact hole on the fourth metal plug; The anode electrode of the OLED is formed on the planarization layer to be connected to the fourth metal plug through the contact hole 27, and the cathode electrode of the OLED is formed in order.

상기 제 1 게이트 절연막은 1000Å 내지 4500Å의 두께로 형성되고, 상기 활성층은 300Å 내지 800Å의 두께로 형성되며, 상기 제 2 게이트 절연막은 500Å 내지 1500Å의 두께로 형성됨을 특징으로 한다.The first gate insulating layer is formed to a thickness of 1000 Å to 4500 Å, the active layer is formed to a thickness of 300 Å to 800 Å, and the second gate insulating layer is formed to a thickness of 500 Å to 1500 Å.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 구동 트랜지스터와 이를 구비한 유기 발광 다이오드 표시 장치 및 그들의 제조 방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.The driving transistor according to the present invention having the above characteristics, the organic light emitting diode display device having the same, and the method of manufacturing the same have the following effects.

첫째, 구동 박막트랜지스터에 백 바이어스 게이트 전극을 형성하고 상기 백 바이어스 게이트 전극에 일정한 전위의 백 바이어스를 인가하므로, 픽셀 사이즈가 작아지더라도 계조를 넓은 범위의 입력 전압 값으로 조절이 가능하여 더 세분화된 계조를 표현할 수 있다.First, since a back bias gate electrode is formed in the driving thin film transistor and a back bias of a constant potential is applied to the back bias gate electrode, even if the pixel size is small, the gray level can be adjusted to a wide range of input voltage values, The gradation can be expressed.

둘째, 상기 백 바이어스 게이트 전극에 일정한 전위의 백 바이어스를 인가하기 위한 백 바이어스 라인이 데이터 라인과 넓은 영역에서 중첩 되도록 하여 백 바이어스 라인이 데이터 라인의 전위를 차폐하므로 데이터 라인이 구동 트랜지스터에 미치는 영향을 줄일 수 있다.Second, a back bias line for applying a back bias of a constant potential to the back bias gate electrode is overlapped with the data line in a wide region so that the back bias line shields the potential of the data line, Can be reduced.

셋째, 구동 트랜지스터의 게이트 절연막과 백 바이어스용 게이트 절연막의 두께를 조절하므로 계조를 표현할 수 있는 범위를 증가시킬 수 있다.Third, since the thickness of the gate insulating film of the driving transistor and the gate insulating film of the back bias is controlled, the range of expressing the gray level can be increased.

도 1a는 서브 픽셀 사이즈가 403ppi일 때의 구동 박막트랜지스터의 게이트 전압(Vg)의 범위를 나타낸 그래프
도 1b는 서브 픽셀 사이즈가 1500ppi일 때의 구동 박막트랜지스터의 게이트 전압(Vg)의 범위를 나타낸 그래프
도 2는 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 표시 장치의 단위 서브 픽셀의 회로적 구성도
도 3은 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 표시 장치의 단위 서브 픽셀의 레이아웃 구성도
도 4는 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 표시 장치의 단위 서브 픽셀의 단면 구성도
도 5a 내지 5i는 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 레이 아웃도
도 6a 내지 6i는 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도
도 7은 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치의 스캔 라인과 백 바이어스 라인을 도시한 레이 아웃도
도 8a는 종래 구조의 구동 박막트랜지스터의 게이트 전압의 범위를 나타낸 그래프
도 8b는 본 발명에 따른 구동 박막트랜지스터의 게이트 전압의 범위를 나타낸 그래프
도 9는 본 발명에 따른 입력 데이터 범위가 증가하는 이유를 설명하기 위한 커패시터 모델을 도시한 도면
1A is a graph showing the range of the gate voltage (Vg) of the driving thin film transistor when the subpixel size is 403 ppi
1B is a graph showing the range of the gate voltage (Vg) of the driving thin film transistor when the subpixel size is 1500 ppi
2 is a circuit configuration diagram of unit subpixels of the organic light emitting diode display device according to the present invention
3 is a layout diagram of unit subpixels of an organic light emitting diode display device according to the present invention
4 is a cross-sectional view of a unit subpixel of an organic light emitting diode display device according to the present invention
5A to 5I are process layouts for explaining a method of manufacturing an organic light emitting diode display device according to the present invention
6A to 6I are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an organic light emitting diode display according to an embodiment of the present invention.
7 is a layout view showing scan lines and back bias lines of the organic light emitting diode display device according to the present invention.
8A is a graph showing the range of the gate voltage of the driving thin film transistor of the conventional structure
8B is a graph showing the range of the gate voltage of the driving thin film transistor according to the present invention
9 is a diagram showing a capacitor model for explaining the reason why an input data range according to the present invention increases;

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 구동 트랜지스터 및 이를 구비한 유기 발광 다이오드 표시 장치 및 그들의 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.The driving transistor according to the present invention having the above characteristics, the organic light emitting diode display device having the same, and the manufacturing method thereof will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드(OLED) 표시 장치의 단위 서브 픽셀의 회로적 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 표시 장치의 단위 서브 픽셀의 레이아웃 구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 표시 장치의 단위 서브 픽셀의 단면 구성도이다.FIG. 2 is a circuit configuration diagram of unit subpixels of an organic light emitting diode (OLED) display device according to the present invention, FIG. 3 is a layout diagram of unit subpixels of the organic light emitting diode display device according to the present invention, Sectional view of a unit sub-pixel of an organic light emitting diode display device according to the present invention.

본 발명에 따른 OLED 표시 장치의 단위 서브 픽셀은, 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 발광 소자(OLED)와, 이를 구동하는 다수의 트랜지스터를 포함하는 화소 구동 회로를 구비한다. 화소 구동 회로는 구동 트랜지스터(D-TFT), 스위칭 트랜지스터(SW1), 센싱 트랜지스터(SW2) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다.The unit sub-pixel of the OLED display according to the present invention includes a pixel driving circuit including a light emitting device OLED and a plurality of transistors for driving the unit OLED, as shown in FIGS. The pixel driving circuit includes a driving transistor (D-TFT), a switching transistor SW1, a sensing transistor SW2, and a storage capacitor Cst.

본 발명의 실시예에서는 3T1C 구조를 가지는 화소 구동 회로를 예를 들어 설명하고 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니며, 통상의 기술자가 필요에 따라 그 구조를 변경할 수 있다.In the embodiment of the present invention, a pixel driving circuit having a 3T1C structure is described by way of example, but it is not necessarily limited thereto, and the structure of the pixel driving circuit can be changed by an ordinary technician as needed.

상기 스위칭 트랜지스터(SW1)는 각 서브 픽셀의 스캔 라인(Scan)에 게이트 전극이 접속되고, 데이터 라인(Vdata)에 소오스 전극이 접속되고, 스토리지 커패시터(Cst)의 제 1 단자인 제 1 노드(N)에 드레인 전극이 접속된다.The switching transistor SW1 has a gate electrode connected to a scan line Scan of each subpixel, a source electrode connected to a data line Vdata, a first node N 1, which is a first terminal of the storage capacitor Cst, ) Is connected to the drain electrode.

이에 따라, 상기 스위칭 트랜지스터(SW1)는 각 서브 픽셀의 스캔 라인(Scan)으로부터의 제 1 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인(Vdata)의 데이터 전압(Vdata)을 제 1 노드(N)에 공급한다.The switching transistor SW1 supplies the data voltage Vdata of the data line Vdata to the first node N in response to the first scan signal from the scan line Scan of each subpixel.

상기 구동 트랜지스터(D-TFT)는 상기 제 1 노드(N)에 게이트 전극(3)이 접속되고, 고전위 구동 전압원(Vdd)에 드레인 전극이 접속되고, 발광 소자(OLED)의 애노드 전극(28)에 소오스 전극(15, 24)이 접속된다.The gate electrode 3 is connected to the first node N, the drain electrode is connected to the high potential driving voltage source Vdd, and the anode electrode 28 of the light emitting element OLED The source electrodes 15 and 24 are connected.

이에 따라, 구동 트랜지스터(D-TFT)는 자신의 소오스-게이트간 전압(Vgs) 즉, 고전위 전압원(Vdd)과 제 1 노드(N)사이에 걸리는 전압에 따라 발광 소자(OLED)에 흐르는 전류량을 조절한다.Accordingly, the driving transistor D-TFT changes the amount of current flowing to the light emitting element OLED according to the source-gate voltage Vgs of the driving transistor D-TFT, that is, the voltage applied between the high potential voltage source Vdd and the first node N. [ .

상기 센싱 트랜지스터(SW2)는 각 서브 픽셀의 센싱 제어 라인(Sense)에 게이트 전극이 접속되고, 제 2 노드(S)에 소오스 전극이 접속되고, 기준 전압 라인(Vref)에 드레인 전극이 접속된다. 여기서, 상기 센싱 트랜지스터(SW2)는 상기 센싱 제어 라인(Sense) 대신에 상기 스캔 라인(Scan)에 의해 제어되어도 무방하다.The sensing transistor SW2 has a gate electrode connected to the sensing control line Sense of each subpixel, a source electrode connected to the second node S, and a drain electrode connected to the reference voltage line Vref. Here, the sensing transistor SW2 may be controlled by the scan line Scan instead of the sensing control line Sense.

이에 따라, 상기 센싱 트랜지스터(SW2)는 상기 센싱 제어 라인(Sense) 또는 스캔 라인으로부터의 제 2 스캔 신호에 응답하여 기준 전압 라인(Vref)으로부터의 프리차징 전압을 제 2 노드(S)에 공급하거나, 센싱 기간 동안 발광 소자(OLED)의 애노드 전극(28)의 전압을 기준 전압 라인(Vref)에 공급한다.Accordingly, the sensing transistor SW2 supplies a precharging voltage from the reference voltage line Vref to the second node S in response to the second scan signal from the sensing control line Sense or the scan line , And supplies the voltage of the anode electrode 28 of the light emitting element OLED to the reference voltage line Vref during the sensing period.

상기 스토리지 커패시터(Cst)는 제 1 노드(N)에 제 1 단자가 접속되고, 제 2 노드(S)에 제 2 단자가 접속된다. 상기 스토리지 커패시터(Cst)는 제 1 및 제 2 노드(N, S) 각각에 공급되는 전압들 간의 차 전압을 충전하여 상기 구동 트랜지스터(D-TFT)의 구동 전압(Vgs)으로 공급한다. 예를 들어, 상기 스토리지 커패시터(Cst)는 제 1 및 제 2 노드(N, S) 각각에 공급되는 데이터 전압(Vdata)과 프리차징(Vpre) 간의 차 전압을 충전한다.The storage capacitor Cst has a first terminal connected to the first node N and a second terminal connected to the second node S. The storage capacitor Cst charges the difference voltage between the voltages supplied to the first and second nodes N and S and supplies the difference voltage to the driving voltage Vgs of the driving transistor D-TFT. For example, the storage capacitor Cst charges the difference voltage between the data voltage Vdata and the precharge voltage Vpre supplied to the first and second nodes N and S, respectively.

여기서, 상기 구동 트랜지스터(D-TFT)에는 백 바이어스 게이트 전극이 형성되어 바이어스 라인(Vbias)에 연결된다.Here, a back bias gate electrode is formed in the driving transistor (D-TFT) and is connected to the bias line (Vbias).

상기 바이어스 라인(Vbias)을 통해 일정한 전위를 제공하므로, 픽셀 사이즈가 작아지더라도 계조를 넓은 범위의 입력 전압 값으로 조절이 가능하여 더 세분화된 계조를 표현할 수 있다.Since a constant potential is provided through the bias line Vbias, even if the pixel size is small, the gradation can be adjusted to a wide range of input voltage values, so that more detailed gradation can be expressed.

상기 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 백 바이어스 게이트 전극에 일정한 전위의 백 바이어스를 인가하기 위한 바이어스 라인(Vbias)이 데이터 라인(Vdata)과 넓은 영역에서 중첩 되도록 하여 바이어스 라인(Vbias)이 데이터 라인(Vdata)의 전위를 차폐하므로 데이터 라인(Vdata)이 구동 트랜지스터(D-TFT)에 미치는 영향을 줄일 수 있다.3, a bias line Vbias for applying a back bias of a constant potential to the back bias gate electrode is overlapped with a data line Vdata in a wide region so that a bias line Vbias is overlapped with the data line Vdata, (Vdata), the influence of the data line (Vdata) on the driving transistor (D-TFT) can be reduced.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 구동 트랜지스터는 게이트 전극(3), 활성층(5c) 및 백 바이어스 게이트 전극(7a)로 구성된다. 이와 같은 구조에서, 상기 게이트 전극(3)과 활성층(5c) 사이의 게이트 절연막(4)은 약 3000Å 정도의 두께로 형성하고, 상기 백 바이어스 게이트 전극(7a)과 상기 활성층(5c) 사이의 게이트 절연막(6)을 약 1000Å 정도의 두께로 형성하면, 계조를 표현할 수 있는 범위를 증가시킬 수 있다. 도 4의 나머지 구성은 6a 내지 6i에서 설명된다.As shown in Fig. 4, the driving transistor is composed of the gate electrode 3, the active layer 5c and the back bias gate electrode 7a. In this structure, the gate insulating film 4 between the gate electrode 3 and the active layer 5c is formed to a thickness of about 3000 Å, and the gate between the back bias gate electrode 7a and the active layer 5c If the insulating film 6 is formed to have a thickness of about 1000 angstroms, the range in which gradation can be expressed can be increased. The remaining configuration of Fig. 4 is described in 6a to 6i.

물론, 상기와 같이, 상기 게이트 절연막(4)의 두께를 상기 게이트 절연막(6)의 두께보다 더 크게 형성하는 것이 계조 표현의 범위를 더 증가시킬 수 있지만, 상기 게이트 절연막(4)과 상기 게이트 절연막(6)의 두께를 동일하게 하여도 계조 표현의 범위를 증가시킬 수 있다. 즉, 상기 게이트 절연막(4)의 두께가 상기 게이트 절연막(6)의 두께보다 더 크거나 같을 수 있다.Although it is possible to further increase the range of gradation representation by forming the gate insulating film 4 to have a thickness larger than the thickness of the gate insulating film 6 as described above, The range of the gradation representation can be increased even if the thickness of the liquid crystal layer 6 is made equal. That is, the thickness of the gate insulating film 4 may be greater than or equal to the thickness of the gate insulating film 6.

이와 같은 구성을 갖는 단위 서브 픽셀의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.A method of manufacturing unit subpixels having such a structure will be described below.

도 5a 내지 5i는 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 레이아웃도이고, 도 6a 내지 6i는 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.5A to 5I are process layout diagrams for explaining a method of manufacturing an organic light emitting diode display device according to the present invention, and FIGS. 6A to 6I are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an organic light emitting diode display device according to the present invention .

즉, 상기 도 5a 내지 5i는 본 발명에 따른 단위 서브 픽셀의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 레이아웃도이고, 도 6a 내지 6i는 본 발명에 따른 단위 서브 픽셀 중 구동 트랜지스터의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.5A to 5I are process layout diagrams for explaining a method of manufacturing a unit pixel according to the present invention, and FIGS. 6A to 6I illustrate a method of manufacturing a driving transistor of a unit pixel according to the present invention Sectional view.

도 5a 및 도 6a에 도시한 바와 같이, 기판(100)상에 약 3000Å 정도의 버퍼층(99)을 형성하고, 상기 버퍼층(99)상에 금속층(Mo)을 약 500Å 정도의 두께로 증착하고 선택적으로 제거하여 스토리지 커패시터(Cst)의 제 1 전극(1)을 형성한다.5A and 6A, a buffer layer 99 of about 3000 Å is formed on the substrate 100, a metal layer Mo is deposited on the buffer layer 99 to a thickness of about 500 Å, To form the first electrode 1 of the storage capacitor Cst.

도 5b 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 전극(1)이 형성된 기판(100) 전면에 스토리지 커패시터(Cst)용 유전체막(2, SiNx)을 약 1000Å 정도의 두께로 형성한다. 그리고, 상기 유전체막(2)위에 금속층(Mo)을 약 500Å 정도의 두께로 증착하고 선택적으로 제거하여 상기 제 1 전극(1)에 중첩되도록 상기 유전체막(2)위에 구동 트랜지스터(D-TFT)의 게이트 전극(3)을 형성한다. 이 때, 상기 게이트 전극(3)은 상기 스토리지 커패시터(Cst)의 제 2 전극 역할도 한다.5B and 6B, a dielectric film 2 (SiNx) for the storage capacitor Cst is formed to a thickness of about 1000 Å on the entire surface of the substrate 100 on which the first electrode 1 is formed. A metal layer Mo is deposited on the dielectric film 2 to a thickness of about 500 Å and selectively removed to form a driving transistor D-TFT on the dielectric film 2 so as to overlap the first electrode 1, The gate electrode 3 is formed. At this time, the gate electrode 3 also serves as a second electrode of the storage capacitor Cst.

도 5c 및 도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 전극(3)을 포함한 기판 전면에 게이트 절연막(SiO2)(4) 및 반도체층(a-Si)을 순차적으로 적층한다. 상기 반도체층을 선택적으로 제거하여 상기 스위칭 트랜지스터(SW1)의 활성층(5a), 상기 센싱 트랜지스터(SW2)의 활성층(5b) 및 상기 구동 트랜지스터(D-TFT)의 활성층(5c)을 형성한다. 여기서, 상기 게이트 절연막(4)은 약 1000Å 내지 4500Å (예를들면 3000Å)의 두께로 형성하고, 상기 활성층(5a, 5b, 5c)는 300Å 내지 800Å (예를들면 500Å)의 두께로 형성한다.A gate insulating film (SiO 2 ) 4 and a semiconductor layer (a-Si) are sequentially formed on the entire surface of the substrate including the gate electrode 3, as shown in FIGS. 5C and 6C. The semiconductor layer is selectively removed to form the active layer 5a of the switching transistor SW1, the active layer 5b of the sensing transistor SW2, and the active layer 5c of the driving transistor D-TFT. Here, the gate insulating layer 4 is formed to a thickness of about 1000 Å to 4500 Å (for example, 3000 Å), and the active layers 5a, 5b and 5c are formed to have a thickness of 300 Å to 800 Å (for example, 500 Å).

도 5d 및 도 6d에 도시한 바와 같이, 상기 활성층(5a, 5b, 5c)을 포함한 기판 전면에 백 바이어스용, 상기 스위칭 트랜지스터(SW1) 및 센싱 트랜지스터(SW2)용 게이트 절연막(6)을 500Å 내지 1500Å (예를들면 1000Å)의 두께로 형성한다. 그리고, 금속층(Mo)을 증착하고 선택적으로 제거하여, 상기 활성층(5a, 5b, 5c)을 가로지르도록 스캔 라인(8) 그리고 백 바이어스 라인(7) 및 백 바이어스 게이트 전극(7a)를 형성한다.The gate insulating film 6 for the back-bias, the switching transistor SW1 and the sensing transistor SW2 is formed on the entire surface of the substrate including the active layers 5a, 5b and 5c as shown in FIG. 5D and FIG. (For example, 1000 ANGSTROM). Then, a metal layer Mo is deposited and selectively removed to form a scan line 8, a back bias line 7, and a back bias gate electrode 7a so as to cross the active layers 5a, 5b, and 5c .

즉, 상기 스캔 라인(8)은 상기 활성층(5a, 5b)를 가로지르도록 형성되어 상기 스위칭 트랜지스터(SW1) 및 상기 센싱 트랜지스터9SW2)를 형성하고, 상기 백 바이어스 라인(7) 및 백 바이어스 게이트 전극(7a)는 상기 활성층(5c)를 가로지르도록 형성하여 구동 트랜지스터(D-TFT)의 백 바이어스 게이트 전극(7a) 및 백 바이어스 라인(7, Vbias)을 형성한다.That is, the scan line 8 is formed to cross the active layers 5a and 5b to form the switching transistor SW1 and the sensing transistor 9SW2. The back bias line 7 and the back bias gate electrode The gate electrode 7a is formed to cross the active layer 5c to form a back bias gate electrode 7a and a back bias line 7 and Vbias of the driving transistor D-TFT.

도 5e 및 도 6e에 도시한 바와 같이, 상기 스캔 라인(8) 그리고 백 바이어스 라인(7) 및 백 바이어스 게이트 전극(7a)이 형성된 기판상의 상기 활성층(5a, 5b, 5c)의 채널 부분이 커버되도록 감광막 패턴(9)을 형성하고, 상기 감광막 패턴(9)을 마스크로 이용하여 상기 활성층(5a, 5b, 5c)에 N형 불순물을 고농도로 주입한다. 그리고, 상기 감광막 패턴(9)을 제거하고, 상기 스캔 라인(8) 그리고 백 바이어스 라인(7) 및 백 바이어스 게이트 전극(7a)를 마스크로 이용하여 상기 활성층(5a, 5b, 5c)에 N형 불순물을 저농도로 주입하여 각 트랜지스터(SW1, SW2, D-TFT)의 LDD 구조의 소오스/드레인 영역(N+)(10a, 10b)을 형성한다.The channel portions of the active layers 5a, 5b, and 5c on the substrate on which the scan line 8, the back bias line 7, and the back bias gate electrode 7a are formed, And the N-type impurity is implanted at a high concentration into the active layers 5a, 5b, and 5c using the photoresist pattern 9 as a mask. Then, the photoresist pattern 9 is removed and the active layer 5a, 5b, 5c is patterned by using the scan line 8, the back bias line 7, and the back bias gate electrode 7a as a mask, The source / drain regions (N +) 10a and 10b of the LDD structure of each of the transistors SW1, SW2 and D-TFT are formed by injecting impurities at a low concentration.

도 5f 및 도 6f에 도시한 바와 같이, 상기 스캔 라인(8) 그리고 백 바이어스 라인(7) 및 백 바이어스 게이트 전극(7a)이 형성된 기판 전면에 층간 절연막(11, SiNx)을 약 2000Å 정도의 두께로 형성한다. 그리고, 상기 스위칭 트랜지스터(SW1)의 소오스/드레인 영역, 상기 센싱 트랜지스터(SW2)의 소오스/드레인 영역 및 상기 구동 트랜지스터(D-TFT)의 소오스/드레인 영역에 각각 콘택홀(11, 12, 13)을 형성한다.5F and 6F, an interlayer insulating film 11 (SiNx) is formed on the entire surface of the substrate on which the scan line 8, the back bias line 7 and the back bias gate electrode 7a are formed, . The contact holes 11, 12, and 13 are formed in the source / drain regions of the switching transistor SW1, the source / drain regions of the sensing transistor SW2, and the source / drain regions of the driving transistor D- .

그리고, 상기 각각 콘택홀(11, 12, 13)이 채워지도록 상기 층간 절연막(11)상에 금속층을 증착하고 패터닝하여 제 1 내지 제 3 금속 플러그(제 1 금속 플러그는 도시되지 않음, 15, 16) 및 고전위 구동 전압 공급 라인(17, 도 2의 Vdd 참조)을 형성한다.Then, a metal layer is deposited and patterned on the interlayer insulating film 11 so that the contact holes 11, 12, and 13 are filled with the first to third metal plugs (the first metal plug is not shown, 15 and 16 ) And a high-potential driving voltage supply line 17 (see Vdd in Fig. 2).

상기 제 1 금속 플러그(도면에는 도시되지 않음)는 상기 스위칭 트랜지스터(SW1)의 소오스/드레인 영역과 상기 구동 트랜지스터(D-TFT)의 게이트 전극(3)을 연결하고, 상기 제 2 금속 플러그(15)는 상기 센싱 트랜지스터(SW2) 및 구동 트랜지스터(D-TFT)의 소오스/드레인 영역(10b)과 상기 스토리지 커패시터(Cst)의 제 1 전극(1)을 연결하며, 상기 제 3 금속 플러그(16)는 상기 구동 트랜지스터(D-TFT)의 소오스/드레인 영역(10a)과 상기 고전위 구동 전압 공급 라인(17)을 연결한다.The first metal plug (not shown in the figure) connects the source / drain region of the switching transistor SW1 and the gate electrode 3 of the driving transistor D-TFT, and the second metal plug 15 Drain region 10b of the sensing transistor SW2 and the driving transistor D-TFT to the first electrode 1 of the storage capacitor Cst and the third metal plug 16, Drain region 10a of the driving transistor D-TFT and the high-potential driving voltage supply line 17. The source /

여기서, 상기 제 1 금속 플러그(14)가 도 2의 제 1 노드(N)에 해당되고, 상기 제 2 금속 플러그(15)가 도 2의 제 2 노드(S)에 해당된다.Here, the first metal plug 14 corresponds to the first node N in FIG. 2, and the second metal plug 15 corresponds to the second node S in FIG.

또한, 상기 제 2 금속 플러그(15)는 상기 백 바이어스 게이트 전극(7a)쪽으로 연장되어 형성된다.In addition, the second metal plug 15 is formed extending toward the back bias gate electrode 7a.

도 5g 및 도 6g에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 내지 제 3 금속 플러그(14, 15, 16) 및 고전위 구동 전압 공급 라인(17)이 형성된 기판 전면에 제 1 보호막(18)을 형성하고, 상기 스위칭 트랜지스터(SW1)의 소오스/드레인 영역, 상기 센싱 트랜지스터(SW2)의 소오스/드레인 영역 및 상기 제 2 금속 플러그(15)상에 각각 콘택홀(19, 20, 21)을 형성한다.The first protective film 18 is formed on the entire surface of the substrate on which the first to third metal plugs 14, 15 and 16 and the high potential driving voltage supply line 17 are formed, as shown in FIGS. 5G and 6G Contact holes 19, 20 and 21 are formed on the source / drain regions of the switching transistor SW1, the source and drain regions of the sensing transistor SW2, and on the second metal plug 15, respectively.

그리고, 전면에 금속층을 증착하고 선택적으로 제거하여, 상기 스위칭 트랜지스터(SW1)의 소오스/드레인 영역에 연결되도록 데이터 라인(22, 도 2의 Vdata 참조)을 형성하고, 상기 센싱 트랜지스터(SW2)의 소오스/드레인 영역에 연결되도록 기준 전압 라인(23, 도 2의 Vref 참조)을 형성하며, 상기 제 2 금속 플러그(15)에 연결되도록 제 4 금속 플러그(24)를 형성한다.A metal layer is deposited on the entire surface and selectively removed to form a data line 22 (refer to Vdata in FIG. 2) to be connected to a source / drain region of the switching transistor SW1. A source of the sensing transistor SW2 A reference voltage line 23 (see Vref in FIG. 2) is formed so as to be connected to the second metal plug 15, and a fourth metal plug 24 is formed to be connected to the second metal plug 15.

도 5h 및 도 6h에 도시한 바와 같이, 상기와 같이 형성된 기판 전면에 제 2 보호막(25) 및 평탄화막(26)을 형성하고, 상기 제 4 금속 플러그(24)상에 콘택홀(27)을 형성한다.5H and 6H, a second protective film 25 and a planarization film 26 are formed on the entire surface of the substrate thus formed, and a contact hole 27 is formed on the fourth metal plug 24 .

도 5i 및 도 6i에 도시한 바와 같이, 상기 평탄화막(26)위에 금속층을 증착하고 선택적으로 제거하여 상기 콘택홀(27)을 통해 상기 제 4 금속 플러그(24)와 전기적으로 연결되도록 OLED의 애노드 전극(28)을 형성하고, 도면에도는 도시되지 않았지만, 상기 애노드 전극(28)상에 발광층 및 상기 OLED의 캐소드 전극을 차례로 형성한다.5I and 6I, a metal layer is deposited and selectively removed on the planarization layer 26 to be electrically connected to the fourth metal plug 24 through the contact hole 27, An electrode 28 is formed and a light emitting layer and a cathode electrode of the OLED are sequentially formed on the anode electrode 28, though not shown in the drawings.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치를 제조한다.As described above, the organic light emitting diode display device according to the present invention is manufactured.

도 7은 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치의 스캔 라인과 백 바이어스 라인을 도시한 레이 아웃도이다.7 is a layout diagram illustrating scan lines and back bias lines of an organic light emitting diode display device according to the present invention.

도 7에 도시한 바와 같이, 단위 서브 픽셀이 상하좌우 대칭되도록 어레이가 배치되는 경우, 복수개의 스캔 라인(Scan n, Scan (n+1)과 복수개의 백 바이어스 라인(Back Bias)은 서로 평행하게 배치되고, 상기 복수개의 백 바이어스 라인은 외곽 영역에서 콘택홀을 통해 별도의 금속 라인(Metal line)에 연결되어 백 바이어스 전류를 공급할 수 있다.7, when the array is arranged such that the unit subpixels are symmetrical in the up, down, left, and right directions, the plurality of scan lines Scan n, Scan (n + 1) and the plurality of back bias lines And the plurality of back bias lines may be connected to a separate metal line through the contact holes in the outer area to supply a back bias current.

도 8a는 종래 구조의 구동 박막트랜지스터의 게이트 전압(Vgs)의 범위를 나타낸 그래프이고, 도 8b는 본 발명에 따른 구동 박막트랜지스터의 게이트 전압(Vgs)의 범위를 나타낸 그래프이다.FIG. 8A is a graph showing the range of the gate voltage (Vgs) of the driving thin film transistor of the conventional structure, and FIG. 8B is a graph showing the range of the gate voltage (Vgs) of the driving thin film transistor according to the present invention.

도 8a 및 8b에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 구동 트랜지스터에 백 바이어스 게이트 전극을 형성하고 상기 백 바이어스 게이트 전극에 일정한 바이어스 전류를 인가한다. 따라서, 종래에는 픽셀 사이즈가 1500ppi 정도로 작아짐에 따라 계조를 표현할 수 있는 입력 데이터 범위가 1.2V에 불과하였으나, 본 발명에서는 픽셀 사이즈가 1500ppi 정도로 작아지더라도 계조를 표현할 수 있는 입력 데이터 범위가 3V 정도로 크게 증가 하였다.8A and 8B, the present invention forms a back bias gate electrode in the driving transistor and applies a constant bias current to the back bias gate electrode. Therefore, although the input data range capable of expressing the gradation is 1.2V as the pixel size is reduced to about 1500ppi, in the present invention, even if the pixel size is as small as about 1500ppi, the input data range capable of expressing the gradation is about 3V Respectively.

이와 같이, 본 발명에서는 계조를 표현할 수 있는 입력 데이터 범위가 3V 정도로 크게 증가하는 이유를 설명하면 다음과 같다.As described above, the reason why the input data range capable of expressing the gray level is greatly increased to about 3V will be described as follows.

도 9는 본 발명에 따른 입력 데이터 범위가 증가하는 이유를 설명하기 위한 커패시터 모델을 도시한 것이다.FIG. 9 illustrates a capacitor model for explaining why the input data range increases according to the present invention.

박막트랜지스터의 게이트 전압의 기울기의 역수를 S-팩터(factor)로 표현한다.The reciprocal of the slope of the gate voltage of the thin film transistor is represented by an S-factor.

상기 S-팩터는 다음의 [수학식 1]과 같이 근사될 수 있다.The S-factor can be approximated as the following equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

본 발명의 구동 트랜지스터(D-TFT)는 활성층(5c) 양쪽에 각각 게이트 절연막(4) 및 게이트 절연막(6)을 사이에 두고 게이트 전극(3) 및 백 바이어스 게이트 전극(7a)이 형성된다.In the driving transistor (D-TFT) of the present invention, the gate electrode 3 and the back bias gate electrode 7a are formed on both sides of the active layer 5c with the gate insulating film 4 and the gate insulating film 6 interposed therebetween.

이와 같은 구조에서, 상기 게이트 전극(3)과 활성층(5c) 사이의 게이트 절연막(4)과 상기 백 바이어스 게이트 전극(7a)과 상기 활성층(5c) 사이의 게이트 절연막(6)의 두께를 조정하여 상기 S-팩터를 바꿀 수 있는 특징을 가지고 있다.In this structure, the thickness of the gate insulating film 4 between the gate electrode 3 and the active layer 5c, the thickness of the gate insulating film 6 between the back bias gate electrode 7a and the active layer 5c is adjusted The S-factor can be changed.

상기 활성층(5c)이 완전 결핍(Fully depletion) 조건을 만족하도록 상기 백 바이어스 전압을 인가하여 상기 구동 트랜지스터를 작동시킬 경우, 본 발명에 따른 구동 트랜지스터에 따른 커패시터 모델은 도 9와 같다.A capacitor model according to the driving transistor according to the present invention is shown in FIG. 9 when the driving transistor is operated by applying the back bias voltage so that the active layer 5c satisfies the Fully depletion condition.

도 9에서, Vg1은 백 바이어스 게이트 전극(7a)에 인가되는 게이트 전압이고, Vg2은 게이트 전극(3)에 인가되는 게이트 전압이며, ?s1은 상기 활성층(5c)의 탑(Top) 부분의 채널 전위이고, ?s2는 상기 활성층(5c)의 바텀(Bottom) 부분의 채널 전위이다.9, Vg1 denotes a gate voltage applied to the back bias gate electrode 7a, Vg2 denotes a gate voltage applied to the gate electrode 3, and? S1 denotes a channel of the top portion of the active layer 5c And? S2 is the channel potential of the bottom portion of the active layer 5c.

상기 백 바이어스 게이트 전극(7a)에 인가되는 게이트 전압(Vg1)을 가변 시켰을 때 상기 활성층(5c)의 탑(Top) 부분의 채널 전위( ?s1)은 다음의 [수학식 2]와 같다.The channel potential (? S1) of the top portion of the active layer 5c when the gate voltage Vg1 applied to the back bias gate electrode 7a is varied is shown in Equation (2).

Figure pat00002
Figure pat00002

또한, 상기 게이트 전극(3)에 인가되는 게이트 전압(Vg2)을 가변 시켰을 때 상기 활성층(5c)의 바텀 부분의 채널 전위( ?s2)은 다음의 [수학식 3]와 같다.The channel potential (? S2) of the bottom portion of the active layer 5c when the gate voltage Vg2 applied to the gate electrode 3 is varied is expressed by the following Equation (3).

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 [수학식 2] 및 [수학식 3]에서 게이트 전압(Vg1, Vg2)에 따라 채널의 전위가 변하는 것을 살펴보면, 상대적으로 백 바이어스가 걸리는 게이트 절연막(6)의 영향을 크게 받는 것으로 나타난다. 즉, 백 바이어스 게이트 전극(7a)로 구동했을 때 S-팩터(St)와, 게이트 전극(3)으로 구동했을 때 S-팩터(Sb)의 비율을 구하면 다음과 같다.When the potential of the channel changes according to the gate voltages Vg1 and Vg2 in the above-mentioned equations (2) and (3), it is seen that the influence of the gate insulating film 6 which is relatively back-biased is greatly exerted. That is, the ratio of the S-factor St when driven by the back bias gate electrode 7a and the S-factor Sb when driven by the gate electrode 3 is obtained as follows.

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서, 상술한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(6)의 두께를 1000Å 로 형성하고, 상기 게이트 절연막(4)의 두께를 3000Å 로 형성한 경우에, 상기 S-팩터의 비율을 유추해 보면 다음과 같다.Here, as described above, when the thickness of the gate insulating film 6 is 1000 Å and the thickness of the gate insulating film 4 is 3000 Å, the ratio of the S-factor can be estimated as follows .

편의상 상기 게이트 절연막(6)의 두께가 1000Å 이었을 때의 상기 게이트 절연막(6)의 커패시턴스 값을 Cox라고 가정 하면, For convenience, assuming that the capacitance value of the gate insulating film 6 is Cox when the thickness of the gate insulating film 6 is 1000 angstroms,

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 게이트 절연막(4)의 두께가 상기 게이트 절연막(6)의 두께보다 약 3배 두꺼울 경우, S-팩터가 약 2.7배 커짐을 알 수 있다.When the thickness of the gate insulating film 4 is about three times larger than the thickness of the gate insulating film 6, the S-factor is about 2.7 times larger.

상기 [수학식 5]은, 상기 활성층(5c)이 완전 결핍(Fully depletion) 조건을 만족하도록 상기 백 바이어스 전압을 인가할 경우의 수학식이기 때문에,Equation (5) is a formula for applying the back bias voltage so that the active layer 5c satisfies the Fully depletion condition,

게이트 절연막이 두꺼운 쪽을 게이트 전극으로 하고 게이트 절연막이 얇은 쪽을 백 바이어스 게이트 전극으로 하여 상기 백 바이어스 게이트 전극에 바이어스 전압을 가하면 S-팩터가 큰 박막트랜지스터를 형성할 수 있다.A thin film transistor having a thick gate insulating film as a gate electrode and a thin gate insulating film as a back bias gate electrode and applying a bias voltage to the back bias gate electrode can form a thin film transistor having a large S-factor.

일 예로, 상기 게이트 절연막(6)과 게이트 절연막(4)의 두께 비가 1000Å/1500Å 였을 때는 S-팩터 비(Sb/St )는 Sb/St = (1/6 + 1.5) / ( 1/6 + 1) = 1.4이고, 상기 게이트 절연막(6)과 게이트 절연막(4)의 두께 비가 1000Å/2000Å 였을 때 S-패터 비(Sb/St )는 Sb/St = (1/6 + 2) / ( 1/6 + 1) = 1.9 정도이다.For example, when the thickness ratio of the gate insulating film 6 and the gate insulating film 4 is 1000 Å / 1500 Å, the S-factor ratio Sb / St is Sb / St = (1/6 + 1.5) / (Sb / St) = Sb / St = (1/6 + 2) / (1) where Sb and Sb are the thicknesses of the gate insulating film 6 and the gate insulating film 4, / 6 + 1) = 1.9.

지금까지의 설명에서는 구동 트랜지스터가 바텀 게이트형 구조임을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 상기 구동 트랜지스터가 탑 게이트형 구조를 갖고, 백 바이어스 게이트 전극이 구동 트랜지스터의 바텀에 형성되어도 무방하다.In the above description, the driving transistor has a bottom gate structure. However, the present invention is not limited to this, and the driving transistor may have a top gate structure and the back bias gate electrode may be formed at the bottom of the driving transistor.

이와 같은 구조에서도, 활성층과 게이트 전극 간의 게이트 절연막의 두께가 상기 활성층과 상기 백 바이어스 게이트 전극 간의 게이트 절연막의 두께보다 크거나 같으면 된다.Also in this structure, the thickness of the gate insulating film between the active layer and the gate electrode may be equal to or greater than the thickness of the gate insulating film between the active layer and the back bias gate electrode.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents. Will be clear to those who have knowledge of.

1: 제 1 전극 2: 유전체막
3: 게이트 전극 4: 게이트 절연막
5a, 5b, 5c: 활성층 6: 게이트 절연막
7: 바이어스 라인 7a: 백 바이어스 게이트 전극
8: 스캔 라인 9: 감광막 패턴
10a, 10b: 소오스/드레인 영역 11, 12, 13, 19, 20, 21, 27: 콘택홀
15, 16, 24: 금속 플러그 17: 고전위 구동 전압 공급 라인
18, 25: 보호막 22: 데이터 라인
23: 기준 전압 라인 26: 평탄화막
28: 애노드 전극 30: 층간 절연막
1: first electrode 2: dielectric film
3: gate electrode 4: gate insulating film
5a, 5b, 5c: active layer 6: gate insulating film
7: bias line 7a: back bias gate electrode
8: scan line 9: photosensitive film pattern
10a, 10b: source / drain regions 11, 12, 13, 19, 20, 21, 27:
15, 16, 24: metal plug 17: high potential drive voltage supply line
18, 25: protective film 22: data line
23: reference voltage line 26: planarization film
28: anode electrode 30: interlayer insulating film

Claims (9)

게이트 전극, 활성층, 백 바이어스 게이트 전극, 상기 게이트 전극과 상기 활성층 사이에 제 1 게이트 절연막 및 상기 백 바이어스 게이트 전극과 상기 활성층 사이에 제 2 게이트 절연막을 구비하고, 상기 제 1 게이트 절연막의 두께는 상기 제 2 게이트 절연막의 두께보다 두껍거나 같은 구동 트랜지스터.A gate electrode, an active layer, a back bias gate electrode, a first gate insulating film between the gate electrode and the active layer, and a second gate insulating film between the back bias gate electrode and the active layer, And the second gate insulating film is thicker than or equal to the thickness of the second gate insulating film. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 게이트 절연막의 두께는 1000Å 내지 4500Å이고, 상기 활성층의 두께는 300Å 내지 800Å이며, 상기 제 2 게이트 절연막의 두께는 500Å 내지 1500Å인 구동 트랜지스터.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the first gate insulating layer is 1000 ANGSTROM to 4500 ANGSTROM, the thickness of the active layer is 300 ANGSTROM to 800 ANGSTROM, and the thickness of the second gate insulating layer is 500 ANGSTROM to 1500 ANGSTROM.
서브 픽셀에 구동 트랜지스터 및 OLED를 구비한 유기 발광 다이오드 표시 장치에 있어서,
상기 구동 트랜지스터는 게이트 전극, 활성층, 백 바이어스 게이트 전극, 상기 게이트 전극과 상기 활성층 사이에 제 1 게이트 절연막 및 상기 백 바이어스 게이트 전극과 상기 활성층 사이에 제 2 게이트 절연막을 구비하고, 상기 제 1 게이트 절연막의 두께는 상기 제 2 게이트 절연막의 두께보다 더 두껍거나 같음을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 표시 장치.
An organic light emitting diode display device having a driving transistor and an OLED in a sub-pixel,
The driving transistor includes a gate electrode, an active layer, a back bias gate electrode, a first gate insulating film between the gate electrode and the active layer, and a second gate insulating film between the back bias gate electrode and the active layer, Wherein the thickness of the second gate insulating layer is greater than or equal to the thickness of the second gate insulating layer.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 게이트 절연막의 두께는 1000Å 내지 4500Å이고, 상기 활성층의 두께는 300Å 내지 800Å이며, 상기 제 2 게이트 절연막의 두께는 500Å 내지 1500Å인 유기 발광 다이오드 표시 장치.
The method of claim 3,
Wherein the thickness of the first gate insulating layer is 1000 ANGSTROM to 4500 ANGSTROM, the thickness of the active layer is 300 ANGSTROM to 800 ANGSTROM, and the thickness of the second gate insulating layer is 500 ANGSTROM to 1500 ANGSTROM.
기판상에 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 게이트 전극을 포함한 기판 전면에 제 1 게이트 절연막을 형성하는 단계;
상기 제 1 게이트 절연막상에 활성층을 형성하는 단계;
상기 활성층을 포함한 기판 전면에 상기 제 1 게이트 절연막보다 더 얇거나 같은 두께로 제 2 게이트 절연막을 형성하는 단계;
상기 제 2 게이트 절연막상에 백 바이어스 게이트 전극을 형상하는 단계를 포함하여 이루어지는 구동 트랜지스터의 제조 방법.
Forming a gate electrode on the substrate;
Forming a first gate insulating film on the entire surface of the substrate including the gate electrode;
Forming an active layer on the first gate insulating film;
Forming a second gate insulating film on the entire surface of the substrate including the active layer to a thickness thinner than or equal to that of the first gate insulating film;
And forming a back bias gate electrode on the second gate insulating film.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 게이트 절연막은 1000Å 내지 4500Å의 두께로 형성하고, 상기 활성층은 300Å 내지 800Å의 두께로 형성하며, 상기 제 2 게이트 절연막은 500Å 내지 1500Å의 두께로 형성하는 구동 트랜지스터의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the first gate insulating layer is formed to a thickness of 1000 Å to 4500 Å, the active layer is formed to a thickness of 300 Å to 800 Å, and the second gate insulating layer is formed to a thickness of 500 Å to 1500 Å.
기판상에 스토리지 커패시터의 제 1 전극을 형성하는 단계;
상기 제 1 전극이 형성된 기판 전면에 유전체막을 형성하는 단계;
상기 유전체막위에 상기 제 1 전극에 중첩되도록 구동 트랜지스터의 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 게이트 전극을 포함한 기판 전면에 제 1 게이트 절연막을 형성하는 단계;
상기 제 1 게이트 절연막위에 스위칭 트랜지스터, 센싱 트랜지스터용 및 상기 구동 트랜지스터용 활성층들을 형성하는 단계;
상기 활성층을 포함한 기판 전면에 제 2 게이트 절연막을 형성하는 단계;
상기 각 활성층에 대응하여 상기 제 2 게이트 절연막위에 스캔 라인 및 백 바이어스 게이트 전극을 포함한 백 바이어스 라인을 형성하는 단계; 그리고
상기 활성층에 선택적으로 불순물 이온 주입하여 상기 스위칭 트랜지스터, 센싱 트랜지스터 및 상기 구동 트랜지스터용 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계를 구비하여 이루어지는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법.
Forming a first electrode of the storage capacitor on the substrate;
Forming a dielectric film on the entire surface of the substrate on which the first electrode is formed;
Forming a gate electrode of the driving transistor so as to overlap the first electrode on the dielectric film;
Forming a first gate insulating film on the entire surface of the substrate including the gate electrode;
Forming active layers for a switching transistor, a sensing transistor, and the driving transistor on the first gate insulating layer;
Forming a second gate insulating film on the entire surface of the substrate including the active layer;
Forming a back bias line including a scan line and a back bias gate electrode on the second gate insulating film in correspondence with each active layer; And
And selectively implanting impurity ions into the active layer to form the source / drain regions for the switching transistor, the sensing transistor, and the driving transistor.
제 7 항에 있어서,
상기 스캔 라인 및 백 바이어스 라인을 포함한 기판 전면에 층간 절연막을 형성하고, 상기 스위칭 트랜지스터의 소오스/드레인 영역, 상기 센싱 트랜지스터의 소오스/드레인 영역 및 상기 구동 트랜지스터의 소오스/드레인 영역에 각각 제 1 내지 제 3 콘택홀을 형성하는 단계;
상기 제 1 콘택홀을 상기 스위칭 트랜지스터의 소오스/드레인 영역과 상기 구동 트랜지스터의 게이트 전극을 연결하는 제 1 금속 플러그, 상기 제 2 콘택홀을 통해 상기 센싱 트랜지스터 및 구동 트랜지스터의 소오스/드레인 영역과 상기 스토리지 커패시터의 제 1 전극이 연결하는 상기 제 2 금속 플러그, 및 상기 제 3 콘택홀을 통해 상기 구동 트랜지스터의 소오스/드레인 영역에 연결되는 고전위 구동 전압 공급 라인을 형성하는 단계;
상기 기판 전면에 제 1 보호막을 형성하고, 상기 스위칭 트랜지스터의 소오스/드레인 영역, 상기 센싱 트랜지스터의 소오스/드레인 영역 및 상기 제 2 금속 플러그상에 각각 제 4 내지 제 6 콘택홀을 형성하는 단계;
상기 제 4 콘택홀을 통해 상기 스위칭 트랜지스터의 소오스/드레인 영역에 연결되는 데이터 라인, 상기 제 5 콘택홀을 통해 상기 센싱 트랜지스터의 소오스/드레인 영역에 연결되는 기준 전압 라인, 및 상기 제 2 금속 플러그에 연결되는 제 4 금속 플러그를 형성하는 단계;
상기 기판 전면에 제 2 보호막 및 평탄화막을 형성하고, 상기 제 4 금속 플러그상에 제 7 콘택홀을 형성하는 단계; 그리고
상기 콘택홀(27)을 통해 상기 제 4 금속 플러그와 연결되도록 상기 평탄화막위에 OLED의 애노드 전극을 형성하고, 발광층 및 상기 OLED의 캐소드 전극을 차례로 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
An interlayer insulating film is formed on the entire surface of the substrate including the scan line and the back bias line, and a source / drain region of the switching transistor, a source / drain region of the sensing transistor, 3 forming a contact hole;
Wherein the first contact hole connects the source / drain region of the switching transistor and the gate electrode of the driving transistor, the source / drain region of the sensing transistor and the driving transistor through the second contact hole, Forming a high potential driving voltage supply line connected to a source / drain region of the driving transistor through the second metal plug to which the first electrode of the capacitor is connected and the third contact hole;
Forming a first protective film on the entire surface of the substrate, forming fourth to sixth contact holes on the source / drain region of the switching transistor, the source / drain region of the sensing transistor, and the second metal plug, respectively;
A data line connected to the source / drain region of the switching transistor through the fourth contact hole, a reference voltage line connected to the source / drain region of the sensing transistor through the fifth contact hole, Forming a fourth metal plug to be connected;
Forming a second protective film and a planarizing film on the entire surface of the substrate and forming a seventh contact hole on the fourth metal plug; And
Forming an anode electrode of an OLED on the planarization layer so as to be connected to the fourth metal plug through the contact hole 27 and sequentially forming a light emitting layer and a cathode electrode of the OLED, ≪ / RTI >
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 게이트 절연막은 1000Å 내지 4500Å의 두께로 형성하고, 상기 활성층은 300Å 내지 800Å의 두께로 형성하며, 상기 제 2 게이트 절연막은 500Å 내지 1500Å의 두께로 형성하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the first gate insulating layer is formed to a thickness of 1000 A to 4500 ANGSTROM, the active layer is formed to a thickness of 300 ANGSTROM to 800 ANGSTROM, and the second gate insulating layer is formed to a thickness of 500 ANGSTROM to 1500 ANGSTROM.
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