KR101155903B1 - 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전극 구조를 개선한 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는, 기판과, 박막 트랜지스터와, 화소 전극을 포함한다. 박막 트랜지스터는 기판 상에 형성되며, 반도체층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함한다. 화소 전극은, 박막 트랜지스터에 전기적으로 연결되며, 소스 전극 및 드레인 전극과 동일한 층에 형성된다. 이때, 소스 전극 및 드레인 전극은 제1 도전층을 포함하고, 화소 전극은 제1 도전층 및 이에 적층되는 제2 도전층을 포함한다.
Description
본 발명은 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 전극 구조를 개선한 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
통상적으로 능동형 유기 발광 표시 장치는, 광을 방출하는 유기 발광 소자(organic light emitting diode)와, 이 유기 발광 소자를 구동하는 박막 트랜지스터 등을 구비한다. 이러한 유기 발광 소자, 박막 트랜지스터를 구성하는 전극들, 및 이들을 연결하는 배선들을 기판 위에 형성하기 위해서 마스크를 이용한 여러 차례의 공정을 거쳐야 한다.
마스크는 형성되어야 할 대상물(예를 들어, 유기 발광 소자)을 위한 패턴을 가지고 있으며 이러한 마스크를 이용하는 공정은 제조 비용에서 큰 비중을 차지하는 공정이므로, 전체 공정에 있어 사용하는 마스크의 개수가 증가할 수록 제조 비용이 상승되고 생산성이 저하된다. 최근 유기 발광 표시 장치의 특성 향상을 전극 및 배선을 위한 좀더 복잡한 구조가 채용됨에 따라 마스크의 개수를 줄일 수 있는 제조 방법이 요구되고 있다.
그러나 전체 마스크의 개수를 줄이기 위하여 여러 전극을 하나의 마스크로 형성하게 되면, 각 전극에서 요구되는 특성이 서로 다름에도 각 전극 및 배선이 동일한 구조 및 물질로만 구성되어 각 전극에 필요한 특성을 각기 부여하는 데 어려움이 있다. 이에 따라 마스크의 개수를 줄인 공정에 의해 제조된 유기 발광 표시 장치는 발광 효율이 낮고 구동 전압이 높은 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단순화된 제조 공정에 의해 제조되며 각 전극에 필요한 특성이 부여되는 구조의 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는, 기판과, 박막 트랜지스터와, 화소 전극을 포함한다. 박막 트랜지스터는 기판 상에 형성되며, 반도체층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함한다. 화소 전극은, 박막 트랜지스터에 전기적으로 연결되며, 소스 전극 및 드레인 전극과 동일한 층에 형성된다. 이때, 소스 전극 및 드레인 전극은 제1 도전층을 포함하고, 화소 전극은 제1 도전층 및 이에 적층되는 제2 도전층을 포함한다.
기판에 반도체층이 형성되고, 반도체층을 덮으면서 게이트 절연층이 형성되고, 게이트 절연층을 사이에 두고 반도체층의 채널 영역 상에 게이트 전극이 형성된다. 게이트 전극을 덮으면서 층간 절연층이 형성되고, 이 층간 절연층 상에 소스 전극, 드레인 전극 및 화소 전극이 형성될 수 있다.
소스 전극 및 드레인 전극은 제1 도전층만으로 이루어질 수 있다.
제1 도전층은, 알루미늄, 구리, 몰리브덴, 티타늄, 질화 티타늄, 및 이를 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다. 이때, 제1 도전층은, 제1 티타늄 막, 알루미늄 막, 제2 티타늄 막이 차례로 적층되어 형성될 수 있다.
제2 도전층은, 투명 전도성 물질, 은, 알루미늄, 티타늄, 니켈, 및 이를 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다. 이때, 제2 도전층은, 제1 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide, ITO) 막, 은 막, 제2 인듐 틴 옥사이드 막이 차례로 적층되어 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법은, 소스 전극, 드레인 전극, 및 화소 전극을 형성하는 단계에서, 기판 상에 제1 도전층으로 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하면서, 제1 도전층과 이 위에 적층되는 제2 도전층으로 화소 전극을 형성한다.
소스 전극, 상기 드레인 전극, 및 화소 전극을 형성하는 단계 이전에, 기판에 반도체층을 형성하는 단계, 반도체층을 덮으면서 게이트 절연층을 형성하는 단계, 게이트 절연층을 사이에 두고 반도체층의 채널 영역 상에 게이트 전극을 형성하는 단계, 게이트 전극을 덮으면서 층간 절연층을 형성하는 단계, 및 층간 절연층 및 게이트 절연층에 반도체층의 소스 영역 및 드레인 영역을 드러내는 컨택홀을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 소스 전극 및 드레인 전극, 및 화소 전극을 형성하는 단계는, 컨택홀들을 통해 반도체층의 소스 영역 및 드레인 영역과 접촉되도록 층간 절연층 상에 상기 제1 도전층을 형성하는 단계, 제1 도전층 상에 제2 도전층을 형성하는 단계, 및 제1 도전층 및 제2 도전층을 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 도전층 및 제2 도전층을 패터닝하는 단계에서는, 하프톤(halftone) 노광으로 형성된 감광막 패턴을 이용할 수 있다.
감광막 패턴은, 소스 전극 및 드레인 전극이 형성될 부분에 대응하며 제1 두께를 가지는 제1 부분, 화소 전극이 형성될 부분에 대응하며 제1 부분보다 얇은 제2 두께를 가지는 제2 부분, 및 제2 도전층이 노출되는 제3 부분을 포함할 수 있다.
제1 도전층 및 제2 도전층을 패터닝하는 단계는, 제2 도전층 상에 상기 감광막 패턴을 형성하는 단계, 제3 부분에 대응하는 제1 도전층 및 제2 도전층 부분을 식각하여 제거하는 단계, 제2 부분의 감광막 패턴을 제거하는 단계, 및 제2 부분에 대응하는 제2 도전층 부분을 식각하여 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 도전층은, 알루미늄, 구리, 몰리브덴, 티타늄, 질화 티타늄, 및 이를 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다. 이때, 제1 도전층은, 제1 티타늄 막, 알루미늄 막, 제2 티타늄 막이 차례로 적층되어 형성될 수 있다.
상기 제2 도전층은, 투명 전도성 물질, 은, 알루미늄, 티타늄, 니켈, 및 이를 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다. 이때, 제2 도전층은, 제1 인듐 틴 옥사이드 막, 은 막, 제2 인듐 틴 옥사이드 막이 차례로 적층되어 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는, 동일한 층에 형성되는 소스 및 드레인 전극과 화소 전극의 적층 구조를 서로 다르게 하여 각 전극이 필요한 특성을 지닐 수 있다. 즉, 화소 전극은 제1 도전층 및 제2 도전층의 적층 구조로 형성되어 발광 특성을 향상시키고, 소스 및 드레인 전극은 제1 도전층만으로 형성되어 패드부에서의 부식을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법은, 서로 다른 적층 구조를 가지는 소스 및 드레인 전극과 화소 전극을 하나의 마스크를 이용한 하프톤 노광 공정으로 형성하므로, 제조 비용에서 큰 비중을 차지하는 마스크 공정의 개수를 늘리지 않으면서도 각 전극에 필요한 특성을 부여할 수 있다.
또한, 소스 및 드레인 전극과 화소 전극을 동일한 층에 형성하여, 전체 공정에서 사용되는 마스크의 개수를 줄이는 간단한 공정으로 유기 발광 표시 장치를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 배치도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 단면도이다.
도 3 내지 도 8은 도 2의 유기 발광 표시 장치의 제조 공정을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 단면도이다.
도 3 내지 도 8은 도 2의 유기 발광 표시 장치의 제조 공정을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분은 생략하였으며, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 각 구성의 크기 및 두께를 임의로 도시하였으므로 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 그 중간에 다른 부분이 없는 것을 의미한다.
또한, 이하에서는 하나의 화소에 두 개의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)와 하나의 축전 소자(capacitor)를 구비하는 구조의 능동 구동(active matrix, AM)형 유기 발광 표시 장치를 기본으로 하고 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 유기 발광 표시 장치가 하나의 화소에 셋 이상의 박막 트랜지스터와 둘 이상의 축전 소자를 구비하는 것도 가능하다. 여기서 화소는 화상을 표시하는 최소 단위를 말하며, 유기 발광 표시 장치는 복수의 화소를 구비하여 화상을 표시한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 배치도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)는, 각 화소에 스위칭 박막 트랜지스터(10), 구동 박막 트랜지스터(20), 축전 소자(80) 및 유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)(70)를 포함한다. 그리고 일 방향을 따라 배치되는 게이트 라인(151), 이 게이트 라인(151)과 절연 교차되는 데이터 라인(171) 및 공통 전원 라인(172)를 더 포함한다. 일반적으로 하나의 화소는 게이트 라인(151), 데이터 라인(171) 및 공통 전원 라인(172)의 경계로 정의될 수 있으나, 화소가 반드시 전술한 정의에 한정되는 것은 아니다.
유기 발광 소자(70)는 화소 전극(710)과, 이 화소 전극(710) 상에 형성된 유기 발광층(720)과, 이 유기 발광층(720) 상에 형성된 공통 전극(730)을 포함한다. 여기서, 화소 전극(710)이 정공 주입 전극인 양극이며, 공통 전극(730)이 전자 주입 전극인 음극이 된다. 그러나 본 발명에 따른 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 유기 발광 표시 장치(100)의 구동 방법에 따라 화소 전극(710)이 음극이 되고, 공통 전극(730)이 양극이 될 수도 있다. 화소 전극(710)으로부터 정공이, 공통 전극(730)으로부터 전자가, 유기발광층(720) 내로 주입된다. 주입된 정공과 전자가 결합한 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광이 이루어진다. 여기서, 화소 전극(710)은 각 화소마다 하나 이상씩 형성되므로 유기 발광 표시 장치(100)는 서로 이격된 복수의 화소 전극들(710)을 가진다.
본 실시예에서 축전 소자(80)는 게이트 절연층(140)을 사이에 두고 배치된 제1 축전판(158)과 제2 축전판(178)을 포함한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
스위칭 박막 트랜지스터(10)는, 스위칭 반도체층(131), 스위칭 게이트 전극(152) 및 스위칭 소스 전극(173) 및 스위칭 드레인 전극(174)을 포함한다. 그리고 구동 박막 트랜지스터(20)는 구동 반도체층(132), 구동 게이트 전극(155), 구동 소스 전극(176) 및 구동 드레인 전극(177)을 포함한다.
스위칭 박막 트랜지스터(10)는 발광시키고자 하는 화소를 선택하는 스위칭 소자로 사용된다. 스위칭 게이트 전극(152)은 게이트 라인(151)에 연결되고, 스위칭 소스 전극(173)은 데이터 라인(171)에 연결되며, 스위칭 드레인 전극(174)은 스위칭 소스 전극(173)으로부터 이격 배치되며 제1 축전판(158)과 연결된다.
구동 박막 트랜지스터(20)는 선택된 화소 내의 유기 발광 소자(70)의 유기 발광층(720)을 발광시키기 위한 구동 전원을 화소 전극(710)에 인가한다. 구동 게이트 전극(155)는 제1 축전판(158)과 연결되고, 구동 소스 전극(176) 및 제2 축전판(178)은 각기 공통 전원 라인(172)에 연결된다. 화소 전극(710)은 구동 드레인 전극(177)으로부터 연장되어 구동 트랜지스터(20)에 전기적으로 연결되며, 구동 소스 전극(176) 및 구동 드레인 전극(177)과 동일한 층에 형성된다.
이와 같은 구조에 의하여, 스위칭 박막 트랜지스터(10)는 게이트 라인(151)에 인가되는 게이트 전압에 의해 작동하여, 데이터 라인(171)에 인가되는 데이터 전압을 구동 박막 트랜지스터(20)로 전달하는 역할을 한다. 공통 전원 라인(172)으로부터 구동 박막 트랜지스터(20)에 인가되는 공통 전압과 스위칭 박막 트랜지스터(10)로부터 전달된 데이터 전압의 차에 해당하는 전압이 축전 소자(80)에 저장되고, 축전 소자(80)에 저장된 전압에 대응하는 전류가 구동 박막 트랜지스터(20)를 통해 유기 발광 소자(70)로 흘러 유기 발광 소자(70)가 발광하게 된다.
본 실시예에서는, 스위칭 반도체층(131), 구동 반도체층(132) 및 제1 축전판(158)이 동일한 층에 형성되고, 스위칭 게이트 전극(152), 구동 게이트 전극(155), 제2 축전판(178), 게이트 라인(151) 등을 포함하는 게이트 배선이 게이트 절연층(140) 위에 형성되며, 스위칭 소스 및 드레인 전극(173, 174), 구동 소스 및 드레인 전극(176, 177), 데이터 라인(170) 등을 포함하는 데이터 배선이 층간 절연층(160) 위에 형성된다. 여기서, 제1 및 제2 축전판(158, 178)의 위치는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 게이트 절연층(140) 및/또는 층간 절연층(160)을 사이에 두고 자유롭게 위치할 수 있다.
이때, 본 실시예에서는 층간 절연층(160) 위에 형성되는 화소 전극(710)과, 이 화소 전극(710)을 제외한 스위칭 소스 및 드레인 전극(173, 174), 구동 소스 및 드레인 전극(176, 177) 등이 서로 다른 적층 구조를 가지면서 형성된다. 이에 대해서는 도 2를 참조하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 2에는 화소 전극(710)을 포함하는 유기 발광 소자(70)와, 구동 소스 및 드레인 전극(176, 177) 등을 포함하는 구동 박막 트랜지스터(20)와, 데이터 라인(171)이 도시되어 있으므로, 이를 중심으로 설명한다. 스위칭 박막 트랜지스터(10)의 스위칭 반도체층(131), 스위칭 게이트 전극(152), 스위칭 소스 및 드레인 전극(173, 174)은 각기 구동 박막 트랜지스터(20)의 구동 반도체층(132), 구동 게이트 전극(155), 구동 소스 및 드레인 전극(176, 177)과 동일 또는 극히 유사한 구조를 가지므로 이에 대한 설명은 생략한다. 또한, 층간 절연층(160) 상에 형성된 데이터 라인(170) 등도 구동 소스 및 드레인 전극(176, 177)과 동일한 적층 구조를 가지므로 이에 대한 설명을 생략한다.
본 실시예에서 기판 본체(111)는 유리, 석영, 세라믹, 플라스틱 등으로 이루어진 절연성 기판으로 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니므로, 기판 본체(111)가 스테인리스 강 등으로 이루어진 금속성 기판으로 형성될 수도 있다.
기판 본체(111) 위에 버퍼층(120)이 형성된다. 버퍼층(120)은 불순 원소의 침투를 방지하며 표면을 평탄화하는 역할을 하는 것으로, 이 역할을 수행할 수 있는 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 일례로, 버퍼층(120)은 실리콘나이트라이드(SiNx) 막, 실리콘옥사이드(SiO2) 막, 실리콘옥시나이트라이드(SiOxNy) 막 등으로 이루어질 수 있다. 그러나 이러한 버퍼층(120)은 반드시 필요한 것은 아니며, 기판 본체(111)의 종류 및 공정 조건 등을 고려하여 형성하지 않을 수도 있다.
버퍼층(120) 위에는 구동 반도체층(132)이 형성된다. 구동 반도체층(132)은 다결정 규소막으로 이루어질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되지 않으며, 구동 반도체층(132)이 비정질 규소막으로 이루어질 수도 있다.
이러한 구동 반도체층(132)은 불순물이 도핑되지 않은 채널 영역(135)과, 이 채널 영역(135)의 양 옆으로 p+ 도핑되어 형성된 소스 영역(136) 및 드레인 영역(137)을 포함한다.
일례로, p+ 도핑되는 이온 물질은 붕소(B) 등일 수 있고, 이 경우 B2H6가 이용된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 물질로 소스 영역(136) 및 드레인 영역(137)을 도핑할 수 있다. 또한 본 실시예에서는 구동 박막 트랜지스터(20)로 P형 불순물을 사용한 PMOS 구조의 박막 트랜지스터가 사용되었으나, NMOS 또는 CMOS 구조의 박막 트랜지스터를 사용할 수도 있다.
구동 반도체층(132) 위에는 실리콘나이트라이드 또는 실리콘옥사이드 등으로 이루어진 게이트 절연층(140)이 형성된다. 게이트 절연층(140) 위에 구동 게이트 전극(155)을 포함하는 게이트 배선이 형성된다. 본 실시예에서 게이트 배선은 게이트 라인(도 1의 참조부호 151), 제1 축전판(도 1의 참조부호 158) 등을 포함할 수 있다. 이때, 구동 게이트 전극(155)은 구동 반도체층(132)의 적어도 일부, 구체적으로 채널 영역(135)와 중첩 형성된다.
게이트 절연층(140) 상에는 구동 게이트 전극(155)을 덮는 층간 절연층(160)이 형성된다. 층간 절연층(160)은 게이트 절연층(140)과 마찬가지로 실리콘나이트라이드 또는 실리콘옥사이드 등으로 형성된다. 게이트 절연층(140)과 층간 절연층(160)은 구동 반도체층(132)의 소스 영역(136) 및 드레인 영역(137)을 드러내는 컨택홀들을 구비한다.
층간 절연층(160) 위에 데이터 라인(171), 그리고 구동 소스 및 드레인 전극(176, 177)을 포함하는 데이터 배선이 형성된다. 본 실시예에서 이 데이터 배선은 데이터 라인(171), 공통 전원 라인(172), 제2 축전판(도 1의 참조부호 178), 화소 전극(170) 등을 포함할 수 있다.
구동 소스 전극(176) 및 구동 드레인 전극(177)은 각각 컨택홀들을 통해 구동 반도체층(132)의 소스 영역(136) 및 드레인 영역(137)과 연결된다.
이에 의해, 구동 반도체층(132), 구동 게이트 전극(155), 구동 소스 전극(176) 및 구동 드레인 전극(177)을 포함한 구동 박막 트랜지스터(20)가 형성된다. 그러나 구동 박막 트랜지스터(20)의 구성은 전술한 예에 한정되지 않으며, 다양한 구조로 변형 가능하다.
본 실시예에서 층간 절연층(160) 상에 형성된 화소 전극(710)과, 이 화소 전극(710)을 제외한 다른 데이터 배선(구동 소스 및 드레인 전극(176, 177), 데이터 라인(171) 등)은 유기 발광 표시 장치(100)에서 필요한 서로 다른 특성이 부여될 수 있도록 서로 다른 구조를 가진다. 이하에서는 화소 전극(710)을 제외한 다른 데이터 배선으로 데이터 라인(171), 그리고 구동 소스 및 드레인 전극(176, 177)을 예로 들어 설명한다.
좀더 구체적으로, 데이터 라인(171), 그리고 구동 소스 및 드레인 전극(176, 177)은 제1 도전층(271)으로 구성되며, 화소 전극(710)은 제1 도전층(271) 및 이에 적층되는 제2 도전층(272)을 포함한다.
본 실시예에서 구동 소스 및 드레인 전극(176, 177)과 화소 전극(710) 등을 포함하는 모든 데이터 배선에 구비되는 제1 도전층(271)은 우수한 전기적 특성을 가지면서 부식에 강한 물질로 이루어질 수 있다. 이는 유기 발광 표시 장치(100)의 발광에 필요한 전류 등이 원활히 흐르도록 하면서, 외부 회로(도시하지 않음)와의 연결 부분인 패드부에서 부식이 발생하지 않도록 하기 위함이다.
그리고 화소 전극(710) 부분에만 형성되는 제2 도전층(272)은 제1 도전층(271)보다 우수한 전기적 특성을 가져 유기 발광층(720)의 발광 특성을 향상할 수 있는 물질로 이루어질 수 있다.
즉, 본 실시예에서는, 구동 소스 전극(176) 및 구동 드레인 전극(177) 등은 제1 도전층(271)만으로 형성하여 패드부에서의 부식을 방지하고, 발광에 관여하는 화소 전극(710)은 제1 도전층(271)에 제2 도전층(272)을 적층하여 형성하여 유기 발광 표시 장치(100)가 우수한 발광 특성을 가질 수 있도록 한다.
본 실시예에서, 제1 도전층(271)은, 알루미늄, 구리, 몰리브덴, 티타늄, 질화 티나늄, 또는 이를 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다. 그리고 제2 도전층(272)은, 투명 전도성 물질, 은, 알루미늄, 티타늄, 니켈, 또는 이를 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다. 투명 전도성 물질로는 다양한 물질이 이용될 수 있으며, 일례로, 인듐 옥사이드(indium oxide), 인듐-틴 옥사이드(indium tin oxide, ITO), 인듐-징크 옥사이드(indium zinc oxide, IZO) 또는 징크 옥사이드(zinc oxide)이 이용될 수 있다.
일례로, 제1 도전층(271)은 제1 티타늄 막, 알루미늄 막, 제2 티타늄 막이 적층된 삼중막으로 구성될 수 있고, 제2 도전층(272)은 제1 인듐-틴 옥사이드 막, 은 막, 제2 인듐-틴 옥사이드 막이 적층된 삼중막으로 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 도전층(271)만으로 구성된 구동 소스 및 드레인 전극(176, 177)이 제1 티타늄 막, 알루미늄 막, 제2 티타늄 막이 적층되어 형성되고, 제1 도전층(271)과 제2 도전층(272)을 포함하는 화소 전극(710)은 제1 티타늄 막, 알루미늄 막, 제2 티타늄 막, 제1 인듐-틴 옥사이드 막, 은 막, 제2 인듐-틴 옥사이드 막이 차례로 적층되어 형성된다.
여기서, 인듐-틴 옥사이드 막과 은 막은 우수한 접촉 특성을 지니며 은 막은 우수한 반사 특성을 가지므로, 제1 인듐-틴 옥사이드 막, 은 막, 제2 인듐-틴 옥사이드 막으로 구성된 제2 도전층(272)은, 제1 티타늄 막, 알루미늄 막, 제2 티타늄 막으로 구성된 제1 도전층(271)에 비하여 우수한 전기적 특성을 가진다. 이에 따라 제1 도전층(271) 및 제2 도전층(272)이 적층된 화소 전극(710)에 의해 유기 발광 표시 장치(100)의 구동 전압을 저감시키고 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 티타늄 막, 알루미늄 막, 제2 티타늄 막으로 구성된 제1 도전층(271)은, 제1 인듐-틴 옥사이드 막, 은 막, 제2 인듐-틴 옥사이드 막으로 구성된 제2 도전층(272)에 비하여 우수한 내식성을 가지므로 패드부에서의 부식 현상을 방지할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에서는 구동 소스 및 드레인 전극(176, 177)과 화소 전극(710)의 적층 구조를 서로 다르게 함으로써, 여러 전극에 필요한 서로 다른 특성을 각기 부여할 수 있다. 본 실시예에서는 이렇게 다른 적층 구조를 가지는 구동 소스 및 드레인 전극(176, 177) 및 화소 전극(710)을 하나의 마스크로 형성하여, 제조 공정을 단순화하고 제조 비용을 절감할 수 있는 바, 이에 대해서는 추후에 도 3 내지 도 8을 참조하여 좀더 상세하게 설명한다.
한편, 층간 절연층(160) 상에는 화소 전극(710)을 제외한 데이터 배선, 즉 데이터 라인(171), 공통 전원 라인(172), 구동 소스 및 드레인 전극(176, 177) 등을 덮는 화소 정의막(190)이 형성된다. 즉, 화소 정의막(190)은 화소 전극(710)을 드러내는 개구부(199)을 구비하여, 이 개구부(199) 이외의 데이터 배선을 덮는다. 화소 정의막(190)은 폴리아크릴계 또는 폴리이미드계 등의 수지로 이루어질 수 있다.
화소 정의막(190)의 개구부(199) 내에서 화소 전극(710) 위에 유기 발광층(720)이 형성되고, 화소 정의막(190)과 유기 발광층(720) 상에 공통 전극(730)이 형성된다. 이러한 화소 전극(710), 유기 발광층(720) 및 공통 전극(730)이 유기 발광 소자(70)을 구성한다.
유기 발광층(720)은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물로 이루어진다. 이러한 유기 발광층(720)은 발광층과, 정공 주입층(hole injection layer, HIL), 정공 수송층(hole transporting layer, HTL), 전자 수송층(electron transporting layer, ETL) 및 전자 주입층(electron injection layer, EIL) 중 어느 하나 이상을 포함하는 다중막으로 형성될 수 있다. 일례로 이들 모두를 포함할 경우, 정공 주입층이 양극인 화소 전극(710) 상에 배치되고, 그 위로 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층이 차례로 적층된다.
본 실시예에서는 유기 발광층(720)이 화소 정의막(190)의 개구부(199) 내에만 형성되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 유기 발광층(720)중 적어도 하나 이상의 막이, 화소 정의막(190)의 개구부(199) 내에서 화소 전극(710) 위에서 뿐만 아니라 화소 정의막(190)과 공통 전극(730) 사이에도 배치될 수 있다. 좀더 구체적으로, 유기 발광층(720)의 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 등이 오픈 마스크(open) 마스크에 의해 개구부(199) 이외의 부분에도 형성되고, 유기 발광층(720)의 발광층이 파인 메탈 마스크(fine metal mask, FMM)를 통해 각각의 개구부(199)마다 형성될수 있다.
공통 전극(730)은 리튬(Li), 칼슘(Ca), 플루오르화리튬/칼슘(LiF/Ca), 플루오르화리튬/알루미늄(LiF/Al), 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 및 금(Au) 중 하나 이상의 물질을 포함하는 금속성 반사막으로 형성될 수 있다. 이에 따라 본 실시예의 유기 발광 표시 장치(100)는, 유기 발광층(720)이 화소 전극(710) 방향으로 빛을 방출하는 배면 발광형으로 이루어진다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에서는 서로 다른 적층 구조를 가지는 구동 소스 및 드레인 전극(176, 177)과 화소 전극(710)을 하나의 마스크를 이용하여 형성하는바, 이에 대하여 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 도 2과 관련된 설명에서와 마찬가지로, 구동 박막 트랜지스터(20)와 화소 전극(710)을 중심으로 설명한다.
도 3 내지 도 8은 도 2의 유기 발광 표시 장치의 제조 공정을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
먼저, 도 3에 도시한 바와 같이, 기판 본체(111) 상에 버퍼층(120)을 형성하고, 버퍼층(120) 상에 구동 박막 트랜지스터(20)의 반도체층(132)을 구성하게 될 비정질 실리콘층(미도시)을 도포한 후 패터닝한다. 그리고 비정질 실리콘층을 덮는 게이트 절연층(140)을 형성한 후, 게이트 절연층(140)을 사이에 두고 비정질 규소층 상에 구동 게이트 전극(155)을 형성한다. 비정질 규소층을 결정화 한 후 구동 게이트 전극(155)을 마스크로 하여 규소층을 도핑하여, 구동 게이트 전극(155) 하부에 형성되는 채널 영역(135), 및 이 채널 영역(135)의 양측에 위치하는 소스 영역(136) 및 드레인 영역(137)을 포함하는 반도체층(132)을 형성한다.
이어서, 구동 게이트 전극(155)을 덮는 층간 절연층(160)을 형성한 후, 층간 절연층(160) 및 게이트 절연층(140)에 반도체층(132)의 소스 영역(136) 및 드레인 영역(137)을 드러내는 컨택홀들을 형성한다. 그리고 컨택홀들은 통해 반도체층(132)의 소스 영역(136) 및 드레인 영역(137)과 접촉되도록 층간 절연층(160) 상에 제1 도전층(271) 및 제2 도전층(272)을 차례로 형성한다.
이어서, 제2 도전층(272) 상에 감광 물질층(801)을 형성한 후 마스크(901)를 이용하여 하프톤(halftone) 노광한다. 즉 마스크(901)는 차광 구간(MB), 투광 구간(MT) 및 반투광 구간(MS)를 가진다. 차광 구간(MB)은 광을 막는 구간이며, 투광 구간(MT)은 광을 투과하는 구간이며, 반투광 구간(MS)은 광의 일부를 막고 일부를 투과하는 구간이다. 본 실시예에서 반투광 구간(MS)은 슬릿 패턴으로 형성되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 도 4에 도시한 바와 같이, 하프톤 노광된 감광 물질층(도 3의 참조부호 801, 이하 동일)을 현상하여 감광막 패턴(810)을 형성한다. 감광막 패턴(810)은 제1 두께를 가지는 제1 부분(PA), 제1 두께보다 얇은 제2 두께를 가지는 제2 부분(PB), 그리고 실질적으로 두께를 가지지 않는 제3 부분(PC)를 포함한다. 여기서, 제3 부분(PC)이 실질적으로 두께를 가지지 않는다는 것은, 감광 물질층(801)을 전부 제거하고자 하였으나 이후 공정을 미치지 않는 범위 내에서 미세하게나마 감광 물질층(801)이 남아 있을 경우를 고려한 것이다.
감광막 패턴(810)의 제1 부분(PA)은 마스크(도 3의 참조부호 901, 이하 동일)의 차광 구간(MB)과 대응하고, 강광막 패턴(810)의 제2 부분(PB)은 마스크(901)의 반투광 구간(MS)과 대응하며, 감광막 패턴(810)의 제3 부분(PC)은 마스크(901)의 투광 구간(MT)과 대응한다. 즉, 본 실시예에서는 감광성 패턴(810) 중 광에 노출된 부분이 제거되고, 광에 일부 노출된 부분이 상대적으로 얇은 두께를 가지면서 남고, 광에 노출되지 않은 부분이 상대적으로 두꺼운 두께를 가지면서 남게 된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 광에 노출된 부분이 남는 감광 물질층을 사용하는 것도 가능하며, 이 경우 도 3의 마스크(901)에서 투광 구간, 차광 구간이 서로 바뀐 마스크를 사용하여야 한다.
이어서, 도 5에 도시한 바와 같이, 감광막 패턴(810)을 이용하여 제3 부분(PC)에 대응하는 제2 도전층(272) 및 제1 도전층(271)을 차례로 식각하여 제거한다. 즉, 제2 도전층(272) 및 제1 도전층(271)에서 화소 전극(710), 구동 소스 및 드레인 전극(176, 177) 등을 포함하는 데이터 배선에 대응하는 부분만을 남기고, 그 외의 부분을 제거한다.
이어서, 도 6에 도시한 바와 같이, 박리(ashing) 공정 등을 이용하여 감광막 패턴(도 5의 참조부호 810)을 상면에서부터 제거한다. 이에 의해 제2 부분(PB)이 제거되고 두께가 감소된 제1 부분(PA)만이 남은 감광막 패턴(810a)이 형성된다.
이어서, 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 부분(PA)만이 남은 감광막 패턴(810a)을 이용하여 제2 부분(PB)에 대응하는 제2 도전층(272)을 식각하여 제거된다. 제2 부분(PB)에 대응하는 부분은, 데이터 배선 중 화소 전극(710)을 제외한 부분으로, 구동 소스 및 드레인 전극(176, 177), 데이터 라인(171) 등을 포함한다.
즉, 본 실시예에서는 하나의 마스크(901)을 이용하여, 제1 도전층(271)만으로 구성된 구동 소스 및 드레인 전극(176, 177) 등과 함께, 제1 도전층(271) 및 제2 도전층(272)으로 구성된 화소 전극(710)을 형성할 수 있다. 이에 따라 제조 비용에서 큰 비중을 차지하는 마스크를 이용한 공정의 개수를 증가시키지 않으면서, 서로 다른 적층 구조를 가져 각 부분에 필요한 특성을 지니는 구동 소스 및 드레인 전극(176, 177) 및 화소 전극(710)을 형성할 수 있다.
제1 부분(PA)에 남은 감광막 패턴(810a)을 제거한 후, 도 8에 도시한 바와 같이, 화소 전극(710)을 드러내는 개구부(199)를 가지는 화소 정의막(190)을 형성하고, 그 위로 유기 발광층(720)와 공통 전극(730)을 차례로 형성하여, 도 2에 도시한 바와 같은, 유기 발광 표시 장치(100)를 형성한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
176: 소스 전극 177: 드레인 전극
271: 제2 도전층 272: 제2 도전층
710: 화소 전극 720: 유기 발광층
730: 공통 전극 801: 감광 물질층
810, 810a: 감광막 패턴 901: 마스크
271: 제2 도전층 272: 제2 도전층
710: 화소 전극 720: 유기 발광층
730: 공통 전극 801: 감광 물질층
810, 810a: 감광막 패턴 901: 마스크
Claims (16)
- 기판;
상기 기판 상에 형성되며, 반도체층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터; 및
상기 박막 트랜지스터에 전기적으로 연결되며, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 동일한 층에 형성되는 화소 전극;
을 포함하며,
상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 제1 도전층을 포함하고, 상기 화소 전극은 상기 제1 도전층 및 상기 제1 도전층 위에 적층되는 제2 도전층을 포함하고,
상기 기판에 상기 반도체층이 형성되고,
상기 반도체층을 덮으면서 게이트 절연층이 형성되고,
상기 게이트 절연층을 사이에 두고 상기 반도체층의 채널 영역 상에 상기 게이트 전극이 형성되고,
상기 게이트 전극을 덮으면서 층간 절연층이 형성되고,
상기 층간 절연층 상에 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 화소 전극이 형성되는 유기 발광 표시 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 상기 제1 도전층만으로 이루어지는 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서.
상기 제1 도전층은, 알루미늄, 구리, 몰리브덴, 티타늄, 질화 티타늄, 및 이를 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제4항에 있어서.
상기 제1 도전층은, 제1 티타늄 막, 알루미늄 막, 제2 티타늄 막이 차례로 적층되어 형성되는 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2 도전층은, 투명 전도성 물질, 은, 알루미늄, 티타늄, 니켈, 및 이를 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제6항에 있어서,
상기 제2 도전층은, 제1 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide, ITO) 막, 은 막, 제2 인듐 틴 옥사이드 막이 차례로 적층되어 형성되는 유기 발광 표시 장치. - 기판; 상기 기판 상에 형성되며, 반도체층, 소스 전극, 게이트 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터; 및 상기 박막 트랜지스터에 전기적으로 연결되며, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 동일한 층에 형성되는 화소 전극을 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법으로서,
상기 기판에 상기 반도체층을 형성하는 단계;
상기 반도체층을 덮으면서 게이트 절연층을 형성하는 단계;
상기 게이트 절연층을 사이에 두고 상기 반도체층의 채널 영역 상에 상기 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 게이트 전극을 덮으면서 층간 절연층을 형성하는 단계;
상기 층간 절연층 및 상기 게이트 절연층에 상기 반도체층의 소스 영역 및 드레인 영역을 드러내는 컨택홀을 형성하는 단계; 및
상기 소스 전극, 상기 드레인 전극, 및 상기 화소 전극을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 소스 전극, 상기 드레인 전극, 및 상기 화소 전극을 형성하는 단계는,
상기 컨택홀들을 통해 상기 반도체층의 소스 영역 및 드레인 영역과 접촉되도록 상기 층간 절연층 상에 제1 도전층을 형성하는 단계;
상기 제1 도전층 상에 제2 도전층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 도전층 및 상기 제2 도전층을 패터닝하는 단계를 포함하여,
상기 기판 상에 상기 제1 도전층으로 상기 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하고, 상기 제1 도전층 및 상기 제1 도전층 위에 적층되는 상기 제2 도전층으로 화소 전극을 형성하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 삭제
- 제8항에 있어서,
상기 제1 도전층 및 상기 제2 도전층을 패터닝하는 단계에서는, 하프톤(halftone) 노광으로 형성된 감광막 패턴을 이용하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 감광막 패턴은, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극이 형성될 부분에 대응하며 제1 두께를 가지는 제1 부분, 상기 화소 전극이 형성될 부분에 대응하며 상기 제1 부분보다 얇은 제2 두께를 가지는 제2 부분, 및 상기 제2 도전층이 노출되는 제3 부분을 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제11항에 있어서,
상기 제1 도전층 및 상기 제2 도전층을 패터닝하는 단계는,
상기 제2 도전층 상에 상기 감광막 패턴을 형성하는 단계;
상기 제3 부분에 대응하는 상기 제1 도전층 및 상기 제2 도전층 부분을 식각하여 제거하는 단계;
상기 제2 부분의 감광막 패턴을 제거하는 단계; 및
상기 제2 부분에 대응하는 상기 제2 도전층 부분을 식각하여 제거하는 단계
를 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제8항에 있어서.
상기 제1 도전층은, 알루미늄, 구리, 몰리브덴, 티타늄, 질화 티타늄, 및 이를 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제13항에 있어서.
상기 제1 도전층은, 제1 티타늄 막, 알루미늄 막, 제2 티타늄 막이 차례로 적층되어 형성되는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제8항에 있어서,
상기 제2 도전층은, 투명 전도성 물질, 은, 알루미늄, 티타늄, 니켈, 및 이를 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제15항에 있어서,
상기 제2 도전층은, 제1 인듐 틴 옥사이드 막, 은 막, 제2 인듐 틴 옥사이드 막이 차례로 적층되어 형성되는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
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