KR100708841B1

KR100708841B1 - 평판 표시 장치 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100708841B1
Application number: KR1020040095012A
Authority: KR
Inventors: 이근수
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2007-04-17
Also published as: KR20060055846A

Abstract

본 발명은 애노드 전극과 반사막 사이의 콘택 저항 증가 및 소오스 또는 드레인 전극 손상을 방지할 수 있는 평판 표시 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 평판 표시 장치는 박막 트랜지스터로 이루어진 화소 구동부, 화소 구동부의 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되고 제 1 전극, 유기 발광층 및 제 2 전극이 순차적으로 적층된 구조로 이루어진 표시부, 및 제 1 전극 하부에 형성된 반사막을 포함하고, 반사막이 박막 트랜지스터와의 연결 부분에 위치하는 부분의 제 1 영역에서는 단일층으로 형성되고, 제 1 영역을 제외한 제 2 영역에서는 다층으로 형성된다.

평판 표시 장치, 유기 EL, 반사막, 전면 발광형

Description

평판 표시 장치 및 그 제조방법{FLAT PANEL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 평판 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도.

도 2는 도 1의 평판 표시 장치의 화소부를 나타낸 단면도.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 평판 표시 장치의 제조방법을 설명하기 위한 순차적 공정 단면도.

본 발명은 평판 표시 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전면 발광형 유기 전계 발광 표시 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

평판 표시 장치 중 유기 전계 발광(Electro Luminescent; EL, 이하 EL 이라 칭함) 표시 장치는 유기 화합물을 전기적으로 여기시켜 발광시키는 자별광형 표시 장치로서, 별도의 광원을 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 다른 평판 표시 장치에 비해 사용 온도 범위가 넓고 넓은 시야각 확보가 가능하며 응답 속도가 빨라 고해상도 구현에 적합한 장점을 갖는다.

이러한 유기 EL 표시 장치의 발광셀은 정공 주입 전극인 애노드 전극과, 발광층인 유기 박막과 전자 주입 전극인 캐소드 전극의 구조로 이루어져, 각 전극으로부터 각각 정공과 전자를 유기박막 내부로 주입시켜 주입된 정공과 전자가 결합한 엑시톤(exiton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광이 이루어진다.

이 중 발광층은 전자와 정공의 균형을 좋게 하여 발광 효율을 향상시키기 위해 발광층(emitting layer; EML)에 전자 수송층(Electron Transport Layer; ETL), 정공 수송층(Hole Transport Layer; HTL)을 포함한 다층 구조로 이루어지고, 때로는 별도의 전자 주입층(Electron Injection Layer; EIL)과 홀주입층(Hole Injection Layer; HIL)을 더 포함할 수 있다.

또한, 유기 EL 표시 장치는 기판의 아래쪽 방향으로 빛을 발광하는 배면 발광형과 기판의 위쪽 방향으로 빛을 발광하는 전면 발광형으로 구분되는데, 배면 발광형 유기 EL 표시 장치는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT, 이하 TFT라 칭함) 회로가 내장된 경우 TFT 회로가 기판을 차지하는 넓은 면적으로 인하여 빛이 나올 수 있는 면적, 즉 개구율에 심각한 제약을 받지만, 전면 발광형 유기 EL 표시 장치는 TFT 회로가 차지하는 면적에 관계없이 넓은 면적을 발광영역으로 사용할 수 있어 개구율이 우수한 장점이 있다.

한편, 전면 발광형 유기 EL 표시 장치에서는 TFT의 소오스 전극 또는 드레인 전극과 전기적으로 연결되는 애노드 전극 하부에 발광효율 향상을 위해 AlNd와 같이 반사율이 높은 금속 물질로 반사막을 형성하여야 하는데, 이 경우 애노드 전극의 콘택 저항 증가 내지는 AlNd 반사막의 패터닝으로 인한 소오스 또는 드레인 전 극 손상 등의 문제가 발생한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 애노드 전극과 반사막 사이의 콘택 저항 증가 및 소오스 또는 드레인 전극 손상을 방지할 수 있는 평판 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상술한 평판 표시 장치의 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 평판 표시 장치는 박막 트랜지스터로 이루어진 화소 구동부, 화소 구동부의 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되고 제 1 전극, 유기 발광층 및 제 2 전극이 순차적으로 적층된 구조로 이루어진 표시부, 및 제 1 전극 하부에 형성된 반사막을 포함하고, 반사막이 박막 트랜지스터와의 연결 부분에 위치하는 부분의 적어도 어느 부분에서는 단일층으로 형성되고, 적어도 어느 부분을 제외한 다른 부분에서는 다층으로 형성된다.

여기서, 반사막은 적어도 어느 부분에 형성되는 제 1 금속막과, 다른 부분에 형성되는 제 1 금속막과 이 제 1 금속막과 적층 형성되는 제 2 금속막을 포함하고, 제 1 금속막 상부에 제 2 금속막이 적층된다.

또한, 제 1 금속막이 Mo 또는 Mo 합금으로 이루어지고, 제 2 금속막이 AlNd로 이루어진다.

상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 평판 표시 장치의 제조방법은 상부에 게이트 전극, 소오스 및 드레인 전극으로 이루어진 박막 트랜지스터가 형성된 기판을 준비하고, 박막 트랜지스터를 덮도록 기판 전면 상에 제 1 절연막을 형성하고, 제 1 절연막에 드레인 전극을 노출시키는 비아홀을 형성하고, 비아홀 및 제 1 절연막 상에 반사 물질로 다층의 금속막들을 형성하고, 드레인 전극 위에 있는 금속막들을 선택적으로 제거하여 단일층의 금속막이 드레인 전극에 콘택되도록 하고, 기판 전면 상에 제 1 전극 물질막을 형성하고, 제 1 전극 물질과 금속막들을 패터닝하여 제 1 전극과 반사막을 형성하고, 그리고 제 1 전극 상부에 유기 발광층과 제 2 전극을 순차적으로 형성하는 단계들을 포함한다.

여기서, 다층의 금속막들은 제 1 금속막 상부에 제 2 금속막이 적층된 구조로 이루어지고, 단일층의 금속막이 제 1 금속막으로 이루어진다.

또한, 금속막들의 선택적 제거는 건식식각 또는 습식식각으로 수행한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 평판 표시 장치를 설명한다. 본 실시예에서는 평판 표시 장치의 일 예로서 전면 발광형 유기 EL 표시 장치에 대하여 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 유기 EL 표시 장치(100)는 제 1 기판(30)과 제 2 기판(50)이 실런트(60)를 통해 합착되어 서로 대향하여 배치되고, 제 1 기판(30) 상부에는 TFT 어레이로 이루어진 화소 구동부(T)와, 이 화소 구동부(T)에 전기적으로 연결되고 제 1 전극(34)과, 적(R), 녹(G), 청(B)의 빛을 발광하는 유기 발광층(36)과, 제 2 전극(40)으로 이루어진 표시부(L)로 구성된 화소부(P)가 형성되며, 제 2 기판(50)에는 테이프(52)에 의해 고정되어 흡습제(54)가 형성된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 화소부(P)는 제 1 기판(30) 상에 불순물이 도핑된 소오스 및 드레인 영역(12a, 12b)과 소오스 및 드레인 영역(12a, 12b) 사이의 채널영역(12c)으로 이루어진 액티브층(12)이 형성되며, 액티브층(14)을 덮으면서 기판(10) 전면 상에 소오스 및 드레인 영역(12a, 12b)을 노출시키는 비아홀(14a, 14b)이 구비된 게이트 절연막(14)이 형성된다. 액티브층(12)의 채널영역(12c)에 대응하여 게이트 절연막(14) 상에 게이트 전극(16)이 형성되고, 게이트 전극(16)을 덮으면서 게이트 절연막(14) 상에 게이트 절연막(14)의 비아홀(14a, 14b)을 관통하여 소오스 및 드레인 영역(12a, 12b)을 노출시키는 비아홀(18a, 18b)이 구비된 제 1 절연막(18)이 형성된다. 제 1 절연막(18) 상에는 제 1 절연막(18)의 비아홀(18a, 18b)과 게이트 절연막(14)의 비아홀(14a, 14b)을 통하여 소오스 및 드레인 영역(12a, 12b)과 전기적으로 연결되는 소오스 및 드레인 전극(20a, 20b)이 형성되어 TFT를 이룸으로써 화소 구동부(T)를 구성한다.

그리고, 화소 구동부(T)를 보호하도록 제 1 절연막(18) 상에 드레인 전극(20b)을 노출시키는 비아홀(30a)이 구비된 제 2 절연막(30)이 형성되고, 제 2 절연막(30) 상에는 비아홀(30a)을 통하여 드레인 전극(20b)과 전기적으로 연결되는 애노드 전극으로서의 제 1 전극(34)이 형성되며, 제 1 전극(34) 상에는 특정한 색의 빛을 발광하는 유기 발광층(36)과 캐소드 전극으로서의 제 2 전극(40)이 순차적으로 형성되어 표시부(L)를 구성한다. 제 1 전극(34) 하부에는 드레인 전극(20b)과 의 콘택 부분의 제 1 영역에서는 제 1 금속막(32a)의 단일막으로 이루어지고, 상기 제 1 영역을 제외한 제 2 영역에서는 제 1 금속막(32a)과 제 2 금속막(32b)이 순차적으로 적층된 다층 구조로 이루어진 반사막(32)이 형성되어, 유기 발광층(36)으로부터 발광된 빛을 상부로 반사시킨다. 그리고, 제 2 절연막(30) 상에는 화소부(P)와 화소부(P) 사이를 절연하고 표면을 평탄화하면서 제 1 전극(34)을 노출시키는 개구부(38a)를 구비한 제 3 절연막(38)이 형성된다.

여기서, 기판(30)은 투명한 절연 기판으로 이루어지고 그 재질로는 유리나 플라스틱이 사용될 수 있으며, 액티브층(12)은 폴리실리콘으로 이루어지는데, 이때 기판(30)과 액티브층(12) 사이에 버퍼 절연막(미도시)이 더 형성될 수 있다.

반사막(32)의 제 1 금속막(32a)은 Mo 또는 MoW와 같은 Mo 합금으로 이루어지고, 제 2 금속막(32b)은 AlNd로 이루어진다. 제 1 금속막(32a)인 Mo 또는 Mo 합금은 AlNd에 대하여 높은 식각 선택비를 가질 뿐만 아니라 AlNd와 달리 증착 후 표면이 노출되더라도 표면에 산화막 등이 형성되지 않기 때문에, 제 2 금속막(32b)의 식각 시 드레인 전극(20b)의 손상을 방지할 수 있고 제 2 전극(40)과 드레인 전극(20b)과의 콘택 저항 증가 등을 방지할 수 있다.

표시부(L)의 제 1 전극(34)은 ITO, Pt, Au, Pd 또는 Ni로 이루어지고, 제 2 전극(40)은 IZO로 이루어진다.

유기 발광층(36)은 코퍼 프탈로시아닌(copper phthalocyanine; CuPc), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페틸-벤지딘(N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N' -diphenyl -benzidine; NPB), 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등과 같은 저분자 유기물로 이루어지거나 고분자 유기물로 이루어진다.

예컨대, 유기 발광층(36)이 저분자 유기물로 이루어지는 경우에는 홀 주입층(Hole Injection layer; HIL), 홀 수송층(Hole Transport Layer; HTL), 발광층(Emitting Layer; EML) 및 전자 수송층(Electron Transport Layer; ETL)을 포함한 다층 구조로 이루어진다.

또한, 유기 발광층(36)이 고분자 유기물로 이루어지는 경우에는 홀 수송층(Hole Transport Layer; HTL) 및 발광층(Emitting Layer; EML)으로 이루어지며, 이때 HTL은 PEDOT 물질로 이루어지고 EML은 폴리-페닐렌비닐렌(Poly-Phenylenevinylene; PPV)계 또는 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 물질로 이루어진다.

다음으로, 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 상술한 평판 표시 장치의 제조 방법을 설명한다.

도 3a를 참조하면, 유리 또는 플라스틱으로 이루어진 투명한 절연 기판(30) 상에 비정질 실리콘막을 증착하고 이 비정질 실리콘막에 엑시머 레이저를 조사하여 결정화시켜 폴리실리콘막을 형성한 후 패터닝하여 액티브층(12)을 형성한다. 이때, 비정질 실리콘막을 증착하기 전에 기판(30) 상에 상기 레이저 조사 시 그 열에 의해 기판(30)의 표면에 존재하는 알칼리계 금속 불순물들이 국부적으로 용출되어 상기 비정질 실리콘막으로 확산하는 것을 방지하도록 버퍼 절연막을 더 형성할 수도 있다. 그 다음, 액티브층(12)을 덮도록 기판(30) 전면 상에 게이트 절연막(14)을 형성하고, 게이트 절연막(14) 상에 MoW, Al, Cr, Al/Cr 등의 게이트 금속물질을 증착하고 패터닝하여 액티브층(12)의 중앙에 대응하여 게이트 절연막(14) 상에 게이트 전극(16)을 형성한다. 여기서, 게이트 전극(12)과 대응하는 액티브층(12)의 중앙은 실질적으로 채널영역(12c)으로 작용한다. 이어서, 액티브층(12)으로 n형 또는 p형의 불순물을 도핑하여 게이트 전극(16) 양측으로 대응하는 액티브층(12)의 가장자리에 소오스 및 드레인 영역(12a, 12b)을 형성한다.

그 후, 게이트 전극(16)을 덮도록 게이트 절연막(14) 상에 제 1 절연막(18)을 형성하고, 소오스 및 드레인 영역(12a, 12b) 위의 게이트 절연막(14)과 제 1 절연막(18)을 패터닝하여 게이트 절연막(14)에 소오스 및 드레인 영역(12a, 12b)을 노출시키는 비아홀(14a, 14b)을 형성하고 제 1 절연막(18)에 게이트 절연막(14)의 비아홀(14a, 14b)과 관통하여 소오스 및 드레인 영역(12a, 12b)을 노출시키는 비아홀(18a, 18b)을 형성한다. 그 다음, 비아홀(14a, 14b)(18a, 18b) 및 제 1 절연막(18) 상에 소오스 및 드레인 금속 물질을 증착하고 패터닝하여 소오스 및 드레인 영역(12a, 12b)과 콘택하는 소오스 및 드레인 전극(20a, 20b)을 형성하여 화소 구동부(T)를 형성한다.

도 3b를 참조하면, 화소 구동부(T)를 보호하도록 제 1 절연막(18) 상에 제 2 절연막(30)을 형성하고, 드레인 전극(20b) 위의 제 2 절연막(30)을 패터닝하여 드 레인 전극(20b)을 노출시키는 비아홀(30a)을 형성한다. 그 다음, 비아홀(30a) 및 제 2 절연막(30) 상에 반사 물질로 Mo 또는 MoW와 같은 Mo 합금으로 이루어진 제 1 금속막(32a)과 AlNd로 이루어진 제 2 금속막(32b')을 순차적으로 증착한다.

도 3c를 참조하면, 증착 후 AlNd로 이루어진 제 2 금속막(32b) 표면에 형성될 수 있는 산화막에 의해 콘택 저항이 증가하는 것을 방지하도록, 드레인 전극(20b) 위에 있는 제 2 금속막(32b)을 건식식각 또는 습식식각에 의해 선택적으로 제거하여, 제 1 금속막(32a) 만이 드레인 전극(20b)과 실질적으로 콘택되도록 한다. 이때, Mo 또는 Mo 합금으로 이루어진 제 1 금속막(32a)이 AlNd에 대하여 높은 식각 선택비를 가지기 때문에, 제 2 금속막(32b)의 식각을 과도하게 수행하더라도 제 1 금속막(32a)에 의해 드레인 전극(20b)의 손상이 발생되지 않는다. 또한, Mo 또는 Mo 합금으로 이루어진 제 1 금속막(32a)은 AlNd로 이루어진 제 2 금속막(32b)과 달리 증착 후 또는 식각 후에 표면이 노출되더라도 표면에 산화막 등이 형성되지 않으므로 콘택 저항을 증가시키지 않는다.

도 3d를 참조하면, 식각된 제 2 금속막(32b) 및 노출된 제 1 금속막(32a) 상에 ITO, Pt, Au, Pd 또는 Ni 등의 제 1 전극 물질을 증착하고, 이 제 1 전극 물질과 제 2 금속막(32b) 및 제 1 금속막(32a)을 패터닝하여 제 1 전극(34)과 다층 구조의 반사막(32)을 형성한다. 그 후, 제 1 전극(34)을 덮도록 제 2 절연막(30) 상에 평탄화막으로 제 3 절연막(38)을 형성하고 제 3 절연막(38)에 제 1 전극(34)을 노출시키는 개구부(38a) 상에 유기 발광층(36)을 형성한 다음, 기판(30) 전면 상에 IZO 등의 제 2 전극 물질을 증착하고 패터닝하여 제 2 전극(40)을 형성하여 표시부 (L)를 형성한다(도 2 참조).

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

상술한 본 발명에 의하면, 전면 발광형 유기 EL 표시 장치와 같은 평판 표시 장치의 반사막을 Mo 또는 MoW로 이루어진 제 1 금속막과 AlNd로 이루어진 제 2 금속막의 다층 구조로 형성한다.

이에 따라, 반사막 하부에 위치하는 드레인 전극의 손상을 방지할 수 있고 반사막 상부에 위치하는 표시부의 제 1 전극의 콘택 저항 증가를 방지할 수 있다.

그 결과, 평판 표시 장치의 화면 표시 품질을 개선할 수 있다.

Claims

박막 트랜지스터로 이루어진 화소 구동부;

상기 화소 구동부의 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되고 제 1 전극, 유기 발광층 및 제 2 전극이 순차적으로 적층된 구조로 이루어진 표시부; 및

상기 제 1 전극 하부에 형성된 반사막을 포함하고,

상기 반사막이 상기 박막 트랜지스터와의 연결 부분에 위치하는 부분의 제 1 영역에서는 단일층으로 형성되고, 상기 제 1 영역을 제외한 제 2 영역에서는 다층으로 형성되는 평판 표시 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 반사막은

상기 제 1 영역에 형성되는 제 1 금속막; 및

상기 제 2 영역에 형성되는 상기 제 1 금속막과 이 제 1 금속막과 적층 형성되는 제 2 금속막을 포함하는 평판 표시 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 금속막 상부에 상기 제 2 금속막이 적층되는 평판 표시 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 제 1 금속막이 Mo 또는 Mo 합금으로 이루어지는 평판 표시 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 제 2 금속막이 AlNd로 이루어지는 평판 표시 장치.
상부에 게이트 전극, 소오스 및 드레인 전극으로 이루어진 박막 트랜지스터가 형성된 기판을 준비하고;

상기 박막 트랜지스터를 덮도록 상기 기판 전면 상에 제 1 절연막을 형성하고;

상기 제 1 절연막에 상기 드레인 전극을 노출시키는 비아홀을 형성하고;

상기 비아홀 및 상기 제 1 절연막 상에 반사 물질로 다층의 금속막들을 형성하고;

상기 드레인 전극 위에 있는 금속막들을 선택적으로 제거하여 단일층의 금속막이 상기 드레인 전극에 콘택되도록 하고;

상기 기판 전면 상에 제 1 전극 물질막을 형성하고;

상기 제 1 전극 물질과 상기 금속막들을 패터닝하여 제 1 전극과 반사막을 형성하고; 그리고

상기 제 1 전극 상부에 유기 발광층과 제 2 전극을 순차적으로 형성하는 단계들을 포함하는 평판 표시 장치의 제조방법.
제 6 항에 있어서,

상기 다층의 금속막들은 제 1 금속막 상부에 제 2 금속막이 적층된 구조로 이루어지는 평판 표시 장치의 제조방법.
제 7 항에 있어서,

상기 단일층의 금속막이 상기 제 1 금속막으로 이루어지는 평판 표시 장치의 제조방법.
제 8 항에 있어서,

상기 제 1 금속막이 Mo 또는 Mo 합금으로 이루어지는 평판 표시 장치의 제조방법.
제 9 항에 있어서,

상기 제 2 금속막이 AlNd로 이루어지는 평판 표시 장치의 제조방법.
제 6 항에 있어서,

상기 금속막들의 선택적 제거는 건식식각 또는 습식식각으로 수행하는 평판 표시 장치의 제조방법.