KR102183378B1 - 박막 트랜지스터와 유기 발광 디스플레이 장치 및 그들의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 박막 트랜지스터는 기판 상에 형성된 차광막; 상기 차광막 상에 형성된 버퍼층; 상기 차광막과 중첩되는 영역이면서 상기 버퍼층 상에 형성된 게이트 전극; 상기 게이트 전극 상에 형성된 게이트 절연막; 및 상기 게이트 전극과 중첩되는 영역이면서 상기 게이트 절연막 상에 형성된 액티브층을 포함하고, 상기 차광막은 바인더(binder), 광개시제, 블랙 착색제, 및 용매로 이루어지는 것을 특징으로 하여, 게이트 전극과 소스 전극 사이 및 게이트 전극과 드레인 전극간에 발생되는 기생 커패시턴스의 발생을 줄일 수 있고, 게이트 전극에 의한 외부광 반사를 억제하기 위한 편광판을 생략할 수 있으므로, 제조비용의 절감 및 생산공정의 단순화로 시장성을 확보할 수 있다.
Description
본 발명은 박막 트랜지스터와 유기 발광 디스플레이 장치 및 그들의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 광신뢰성을 확보할 수 있는 박막 트랜지스터와 유기 발광 디스플레이 장치 및 그들의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 디스플레이 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 유기 발광 디스플레이 장치 등의 평판 디스플레이 장치가 상용화되고 있다. 이러한, 평판 디스플레이 장치 중에서 유기 발광 디스플레이 장치는 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성으로 인하여 노트북 컴퓨터, 텔레비전, 테블릿 컴퓨터, 모니터, 스마트 폰, 휴대용 디스플레이 기기, 휴대용 정보 기기 등의 디스플레이 장치로 널리 사용되고 있다.
상기 유기 발광 디스플레이 장치는 광신뢰성을 확보하기 위해 박막 트랜지스터 기판 하부에 편광판을 포함하고 있다.
이하 도면을 참조로 종래의 박막 트랜지스터에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 박막 트랜지스터의 개략적인 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 박막 트랜지스터는 기판(10) 상에 형성된 게이트 전극(20), 게이트 절연막(30), 액티브층(40), 에치 스톱퍼(50), 소스 전극(60a) 및 드레인 전극(60b), 보호막(70), 및 화소 전극(80)을 포함하여 이루어지고, 상기 기판(10) 하부에 편광판(11)이 형성되어 있다.
상기 기판(10)은 유리가 주로 이용되지만, 구부리거나 휠 수 있는 투명한 플라스틱이 이용될 수도 있다.
상기 게이트 전극(20)은 상기 기판(10) 상에 형성되어 있다.
상기 액티브층(40)에 외부광이 입사되면 문턱 전압의 변화가 발생할 수 있고, 특히, 상기 액티브층(40)이 산화물 반도체로 형성되는 경우에는 그와 같은 문턱 전압의 변화가 심하게 된다. 따라서, 상기 액티브층(40)에 외부광이 입사되는 것을 방지하기 위해서 상기 게이트 전극(20)은 상기 액티브층(40) 보다 넓게 형성할 수 있다.
상기 게이트 절연막(30)은 상기 게이트 전극(20) 상에 형성되어 있다.
상기 액티브층(40)은 상기 게이트 절연막(30) 상에 형성되고, 산화물 반도체로 이루어질 수 있다.
상기 에치 스톱퍼(50)는 액티브층(40) 상에 형성되어, 상기 소스 전극(60a) 및 드레인 전극(60b) 패턴 형성시 액티브층(40)의 채널 영역이 식각되는 것을 방지하기 위한 것으로, 통상 실리콘 질화물이 사용된다.
상기 소스 전극(60a) 및 드레인 전극(60b)은 상기 게이트 절연막(30)과 상기 에치 스톱퍼(50) 상에 상기 액티브층(40)과 연결되도록 형성되어 있다.
상기 보호막(70)은 상기 소스 전극(60a) 및 드레인 전극(60b)을 포함한 기판 전체 면에 형성되어 있다. 다만, 상기 보호막(70)은 소정 영역에 콘택홀(CH)을 구비하고 있어, 상기 콘택홀(CH)에 의해서 상기 드레인 전극(60b)의 소정 영역이 노출된다.
상기 화소 전극(80)은 상기 보호막(70) 상에 형성되어 있다. 특히, 상기 화소 전극(80)은 상기 콘택홀(CH)을 통해서 상기 드레인 전극(60b)의 소정 영역과 연결되어 있다.
상기 편광판(11)은 상기 게이트 전극(20)에 의해 외부광이 반사되어 화면의 콘트라스트(contrast)가 저하되는 문제를 방지하기 위한 용도로 이용될 수 있다. 즉, 박막 트랜지스터 기판이 보텀 에미션(Bottom Emission) 방식의 유기 발광 디스플레이 장치 등에 적용될 경우에 있어서, 외부광이 상기 게이트 전극(20)에서 반사되면 화면의 콘트라스트가 저하되는 문제가 발생하므로, 상기 기판(10) 하부에 편광판(11)이 형성되어 있다.
이와 같은 종래의 박막 트랜지스터는 다음과 같은 문제가 있다.
첫째, 전술한 바와 같이 액티브층(40)에 외부광이 입사되는 것을 방지하기 위해서 상기 게이트 전극(20)을 상기 액티브층(40) 보다 넓게 형성하게 되는데, 그 경우 상기 게이트 전극(20)과 소스 전극(60a) 사이 및 상기 게이트 전극(20)과 드레인 전극(60b)간의 기생 커패시턴스가 발생되는 문제가 있다.
둘째, 외부광이 게이트 전극에 의해 반사되어 야기되는 외광 시인성 저하를 방지하기 위해 편광판 형성 공정이 추가됨으로써, 그만큼 공정이 복잡하고 비용이 증가되는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 상기 게이트 전극(20)과 소스 전극(60a) 사이 및 상기 게이트 전극(20)과 드레인 전극(60b)간의 기생 커패시턴스를 줄일 수 있고, 외광 시인성 저하를 방지하기 위해 형성된 편광판을 제거함으로써 공정이 단순화되는 박막 트랜지스터 및 그 제조방법을 제공함과 더불어 그를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서 기판 상에 형성된 차광막; 상기 차광막 상에 형성된 버퍼층; 상기 차광막과 중첩되는 영역이면서 상기 버퍼층 상에 형성된 게이트 전극; 상기 게이트 전극 상에 형성된 게이트 절연막; 및 상기 게이트 전극과 중첩되는 영역이면서 상기 게이트 절연막 상에 형성된 액티브층을 포함하고, 상기 차광막은 바인더(binder), 광개시제, 블랙 착색제, 및 용매로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터를 제공한다.
본 발명은 또한, 기판 상에 차광막을 형성하는 공정; 상기 차광막 상에 버퍼층을 형성하는 공정; 상기 차광막과 중첩되는 영역이면서 상기 버퍼층 상에 게이트 전극을 형성하는 공정; 상기 게이트 전극 상에 게이트 절연막을 형성하는 공정; 및 상기 게이트 전극과 중첩되는 영역이면서 상기 게이트 절연막 상에 액티브층을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 차광막은 바인더(binder), 광개시제, 블랙 착색제, 및 용매로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 박막 트랜지스터를 포함하여 이루어지고, 상기 박막 트랜지스터는, 기판 상에 형성된 차광막; 상기 차광막 상에 형성된 버퍼층; 상기 차광막과 중첩되는 영역이면서 상기 버퍼층 상에 형성된 게이트 전극; 상기 게이트 전극 상에 형성된 게이트 절연막; 및 상기 게이트 전극과 중첩되는 영역이면서 상기 게이트 절연막 상에 형성된 액티브층을 포함하고, 상기 차광막은 바인더(binder), 광개시제, 블랙 착색제, 및 용매로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 박막 트랜지스터의 제조 방법을 포함하여 이루어지고, 상기 박막 트랜지스터의 제조 방법은, 기판 상에 차광막을 형성하는 공정; 상기 차광막 상에 버퍼층을 형성하는 공정; 상기 차광막과 중첩되는 영역이면서 상기 버퍼층 상에 게이트 전극을 형성하는 공정; 상기 게이트 전극 상에 게이트 절연막을 형성하는 공정; 및 상기 게이트 전극과 중첩되는 영역이면서 상기 게이트 절연막 상에 액티브층을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 차광막은 바인더(binder), 광개시제, 블랙 착색제, 및 용매로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법을 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 기판 상에 차광막을 형성함으로써, 게이트 전극을 액티브층보다 좁게 형성할 수 있어 게이트 전극과 소스 전극 사이 및 게이트 전극과 드레인 전극간에 발생되는 기생 커패시턴스의 발생을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 게이트 전극에 의한 외부광 반사를 억제하기 위한 편광판을 생략할 수 있으므로, 제조비용의 절감 및 생산공정의 단순화로 시장성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 고내열 블랙 차광막을 형성함으로써, 고온에서의 제조공정이 가능할 수 있다.
도 1은 종래의 박막 트랜지스터의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 개략적인 단면도이다.
도 3은 차광막의 고내열 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4a는 종래 박막 트랜지스터의 외부광에 의한 문턱 전압의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4b는 본 발명의 외부광에 의한 문턱 전압의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5a 내지 5g는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 개략적인 제조 공정 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 개략적인 단면도이다.
도 3은 차광막의 고내열 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4a는 종래 박막 트랜지스터의 외부광에 의한 문턱 전압의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4b는 본 발명의 외부광에 의한 문턱 전압의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5a 내지 5g는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 개략적인 제조 공정 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 개략적인 단면도이다.
본 명세서에서 기술되는 "상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 상기 문제점을 해결하기 위해 고안된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 개략적인 단면도이다.
도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터는, 기판(100), 차광막(110), 버퍼층(120), 게이트 전극(200), 게이트 절연막(300), 액티브층(400), 에치 스톱퍼(500), 소스 전극(600a) 및 드레인 전극(600b)을 포함할 수 있다.
상기 기판(100)은 유리가 주로 이용되지만, 구부리거나 휠 수 있는 투명한 플라스틱, 예로서, 폴리이미드가 이용될 수 있다. 폴리이미드를 상기 기판(100)의 재료로 이용할 경우에는, 상기 기판(100) 상에서 고온의 증착 공정이 이루어짐을 감안할 때, 고온에서 견딜 수 있는 내열성이 우수한 폴리이미드가 이용될 수 있다.
상기 차광막(110)은 상기 기판(100) 상에 형성되어 있다. 이때 상기 차광막(110)은 바인더(binder), 광개시제, 블랙 착색제, 및 용매로 이루어질 수 있다.
상기 바인더(binder)는 실록산계 또는 폴리이미드계 화합물로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 바인더는 하기 [화학식 1]의 구조를 가지는 실록산(Siloxane)이거나 하기 [화학식 2]의 구조를 가지는 폴리이미드(polyimide)로 이루어질 수 있다.
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 화학식 1 및 2에서 R은 수소, 메틸기, 또는 카본수가 12 이하의 탄화수소로 이루어 질 수 있고, n은 1이상의 정수이다.
상기 광개시제는 에스테르 화합물로 이루어질 수 있고, 구체적으로 하기 [화학식 3]의 구조를 가지는 옥심 에스테르(Oxime ester)로 이루어질 수 있다.
[화학식 3]
상기 화학식 3에서 R1 ~ R5는 수소, 메틸기, 또는 카본수가 12 이하의 탄화수소로 이루어 질 수 있다.
상기 블랙 착색제는 그래파이트 산화물로 이루어질 수 있고, 구체적으로서, 하기 [화학식 4]의 구조를 가지는 그래파이트 산화물(Graphite oxide)로 이루어질 수 있다.
[화학식 4]
상기 용매는 유기용매로 이루어질 수 있고, 예로서 아세테이트(acetate)일 수 있다.
상기 차광막(110)은 10 내지 30 중량%로 이루어지는 상기 바인더(binder), 0.1 내지 5 중량%로 이루어지는 광개시제, 0.01 내지 5 중량%로 이루어지는 블랙 착색제, 및 60 내지 80 중량%로 이루어지는 용매로 형성될 수 있다.
이와 같은 상기 차광막(110)은 게이트 전극(200)에 의해 반사되는 외부광를 흡수하여 외광 시인성 저하를 방지할 수 있다.
보다 구체적으로, 종래의 경우 외부광이 게이트 전극에 의해 반사될 경우에는 화면의 콘트라스트(contrast)가 저하될 수 있으므로, 일반적으로 이를 방지하기 위해서 편광판을 형성하게 된다. 이러한 편광판은 편광축과 일치하는 광은 통과시키지만 편광축과 일치하지 않는 광은 흡수하기 때문에, 입사하는 외부광 중 편광축과 일치하지 않는 광은 흡수할 뿐만 아니라, 일부 통과되어 게이트 전극에서 반사된 외부광 중 편광축과 일치하지 않는 광을 흡수함으로써 화면의 콘트라스트(contrast)가 저하를 방지할 수 있다.
그러나 본 발명은 편광판을 형성하지 않아도 상기 기판(100) 상에 상기 차광막(110)을 형성함으로써 게이트 전극(200)에 의한 외부광 반사를 억제할 수 있다. 즉, 상기 차광막(110)이 형성되지 않는 경우에는 게이트 전극(200)에 의한 외부광의 반사율이 45% 이상이지만, 상기 차광막(110)이 형성됨으로써 게이트 전극(200)에 의한 외부광의 반사율이 10% 미만으로 감소하게 된다.
결국, 본 발명은 상기 기판(100) 상에 상기 차광막(110)을 형성함으로써, 편광판을 형성하지 않아도 외광 시인성 저하를 방지할 수 있어 제조비용의 절감 및 생산공정의 단순화로 시장성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 차광막(110)은 350℃에서의 열처리 공정에서도 내열성이 확보되는 조성물이다.
도 3은 차광막의 고내열 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 그래프는 수지(Resin)로 이루어진 차광막과 바인더(10 내지 30 중량%), 광개시제(0.1 내지 5 중량%), 흑색 착색제(0.01 내지 5 중량%), 및 용매(60 내지 80 중량%)로 형성된 상기 차광막(110)을 350℃로 1시간 동안 열처리 한 후의 질량 변화를 비교하여 보여준다.
굵은 실선의 그래프 곡선은 수지(Resin)로 이루어진 차광막에 대한 것으로, 350℃로 1시간 동안 열처리 한 후의 질량은 2.64%의 질량이 감소됨을 알 수 있다. 반면에, 가는 점선의 그래프 곡선은 본 발명에서의 상기 차광막(11)에 대한 것으로, 350℃로 1시간 동안 열처리 한 후의 질량은 0.7%의 질량이 감소됨을 알 수 있다. 따라서 본 발명은 고내열 차광막(110)을 형성함으로써, 고온에서의 제조공정이 가능할 수 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 상기 버퍼층(120)은 상기 차광막(110) 상에 형성되어 있다. 상기 버퍼층(120)은 본 발명에 따른 박막 트랜지스터가 유기 발광 장치에 적용될 경우 외부의 수분이나 습기가 유기 발광 장치 내부로 침투하는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 이와 같은 버퍼층(120)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다.
상기 게이트 전극(200)은 상기 차광막과 중첩되는 영역이면서 상기 버퍼층 상에 패턴 형성 되어 있다. 상기 게이트 전극(200)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오듐(Nd), 구리(Cu), 또는 그들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 상기 금속 또는 합금의 단일층 또는 2층 이상의 다중층으로 이루어질 수 있다.
이때 상기 게이트 전극(200)은 후술하는 액티브층(400)보다 좁게 형성되고, 상기 차광막(110)은 후술하는 액티브층(400)보다 넓게 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 일반적으로 게이트 전극이 액티브층보다 좁게 형성되는 경우에는 액티브층에 외부광이 입사되면 문턱 전압의 변화가 야기되는 문제가 발생된다. 그러나 본 발명에서는 상기 차광막(110)이 액티브층(400)보다 넓게 형성됨으로써 상기 차광막(110)에 의해 외부광이 상기 액티브층(400)으로 입사되는 것이 차단되기 때문에 상기 게이트 전극(220)을 액티브층(400)보다 좁게 형성할 수 있게 된다.
도 4a는 종래 박막 트랜지스터의 외부광에 의한 문턱 전압의 변화를 나타내는 그래프이고, 도 4b는 본 발명의 외부광에 의한 문턱 전압의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4a와 4b는 1hr, 60℃, 5Kcd/㎡인 NBTIS 조건 하에서의 문턱 전압의 변화를 나타내는 그래프로서, 가로축은 게이트 전극, 세로축은 드레인 전류를 나타낸 것이다.
도 4a에서 알 수 있듯이, 종래 박막 트랜지스터의 외부광에 의한 문턱 전압의 변화는 4.8V이다. 이에 반하여, 도 4b에서 알 수 있듯이, 본 발명에서는 상기 차광막(110)에 의해 외부광이 차단되기 때문에 상기 게이트 전극(220)을 후술하는 액티브층(400)보다 좁게 형성하여도 외부광에 의한 문턱전압의 변화는 1.5V이다. 이와 같이 본 발명은 외부광에 의한 문턱전압의 변화가 2V 미만으로 광신뢰성을 확보할 수 있는 동시에, 상기 게이트 전극(220)을 후술하는 액티브층(400)보다 좁게 형성할 수 있게 된다.
또한, 상기 게이트 전극(220)을 후술하는 액티브층(400)보다 좁게 형성함으로써, 상기 게이트 전극(220)과 후술하는 소스 전극(600a) 및 드레인 전극(600b)간에 발생되는 기생 커패시턴스의 발생을 줄일 수 있다.
보다 구체적으로, 게이트 전극(220)과 소스 전극(600a) 및 드레인 전극(600b)이 오버랩되는 영역 사이에 기생 커패시턴스가 존재하게 되고, 이러한 기생 커패시턴스는 반도체 장치의 동작 속도에 악영향을 미치는 요인으로 작용된다. 따라서 상기 게이트 전극(220)을 상기 소스 전극(600a) 및 드레인 전극(600b)보다 좁게 형성함으로써, 상기 게이트 전극(220)과 상기 소스 전극(600a) 및 드레인 전극(600b)이 오버랩되는 영역의 길이와 단면적이 감소하게 되어 결국, 기생 커패시턴스의 발생이 감소하게 된다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 게이트 절연막(300)은 상기 게이트 전극(200) 상에 형성되어 있다. 이때 게이트 절연막(300)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 무기계 절연물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 포토아크릴(Photo acryl) 또는 벤조사이클로부텐(BCB) 등과 같은 유기계 절연물질로 이루어질 수 있다. 상기 게이트 절연막(300)은 상기 게이트 전극(200)을 상기 액티브층(400)으로부터 절연시키는 역할을 한다.
상기 액티브층(400)은 상기 게이트 전극(200)과 중첩되는 영역이면서 상기 게이트 절연막(300) 상에 형성되어 있다. 이와 같은 액티브층(400)은 In-Ga-Zn-O(IGZO)와 같은 산화물 반도체로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 에치 스톱퍼(500)는 상기 액티브층(400) 상에 형성되어 있다. 에치 스톱퍼(500)는 후술하는 소스 전극(600a) 및 드레인 전극(600b) 패턴 형성시 상기 액티브층(400)의 채널 영역이 식각되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 통상 실리콘 질화물이 사용된다.
상기 소스 전극(600a) 및 드레인 전극(600b)은 상기 에치 스톱퍼(500) 상에 형성되어 있다. 보다 구체적으로, 상기 게이트 절연막(300)과 상기 에치 스톱퍼(500) 상에 상기 액티브층(400)과 연결되도록 형성되어 있다.
상기 보호막(700)은 상기 소스 전극(600a) 및 드레인 전극(600b) 상에 형성되어 있다. 상기 보호막(700)을 형성할 때 마스크를 이용하여 상기 보호막(700) 내에 콘택홀(CH)을 형성한다.
상기 보호막(700) 상에 화소 전극(800)이 형성되어 있다. 화소 전극(800)은 ITO와 같은 투명한 금속 산화물로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 경우에 따라 불투명한 금속으로 이루어질 수도 있다. 상기 콘택홀(CH)을 통하여 드레인 전극(600b)과 화소 전극(800)이 연결된다.
도 5a 내지 5g는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 개략적인 제조 공정 단면도로서, 이는 전술한 도 2에 따른 박막 트랜지스터의 제조 공정에 관한 것이다.
이하에서는, 각각의 구성의 재료 및 구조 등에 있어서 반복되는 부분에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
우선, 도 5a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 상에 차광막(110)을 패턴 형성한다.
상기 기판(100) 상에 차광막(110)을 스핀 코팅(Sping coating) 기술을 이용하여 증착하고, 증착한 차광막 위에 포토 레지스트 패턴을 형성한 후 노광, 현상 및 식각 공정을 차례로 수행하는 마스크 공정을 이용하여 패턴 형성할 수 있다. 이하에서 설명하는 각각의 구성에 대한 패턴 형성도 상기와 같은 노광, 현상 및 식각 공정을 포함한 마스크 공정을 이용하여 수행할 수 있다.
다음, 도 5b에서 알 수 있듯이, 상기 차광막(110) 상에 버퍼층(120)을 형성하고, 상기 버퍼층(120) 상에 게이트 전극(200)을 패턴 형성한다.
상기 버퍼층(120)은 PECVD법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 형성할 수 있다.
상기 게이트 전극(200)은 상기 차광막(110)과 중첩되는 영역이면서 상기 버퍼층(120) 상에 패턴 형성 되어 있다.
상기 게이트 전극(220)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오듐(Nd), 구리(Cu), 또는 그들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 상기 금속 또는 합금의 단일층 또는 2층 이상의 다중층으로 이루어질 수 있다.
다음, 도 5c에서 알 수 있듯이, 상기 게이트 전극(200) 상에 PECVD법으로 게이트 절연막(300)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(300) 상에 액티브층(400)을 형성한다.
상기 액티브층(400)은 상기 게이트 전극(200)과 중첩되는 영역이면서 상기 게이트 절연막(300) 상에 a-IGZO와 같은 비정질 산화물 반도체를 스퍼터링법(Sputtering) 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 증착하고, 노(furnace) 또는 급속열처리(Rapid Thermal Process:RTP)를 통해서 약 650℃ 이상의 고온 열처리 공정을 수행하여 상기 비정질 산화물 반도체를 결정화하고, 결정화된 산화물 반도체를 마스크 공정으로 패터닝하여 형성할 수 있다.
다음, 도 5d에서 알 수 있듯이, 상기 액티브층(400) 상에 에치 스톱퍼(500)를 패턴 형성한다.
다음, 도 5e에서 알 수 있듯이, 상기 에치 스톱퍼(500) 상에 소스 전극(600a) 및 드레인 전극(600b)을 패턴 형성한다.
다음, 도 5f에서 알 수 있듯이, 상기 소스 전극(600a) 및 드레인 전극(600b) 상에 보호막(700)을 패턴 형성한다. 상기 보호막(700)을 형성할 때 마스크를 이용하여 상기 보호막(700) 내에 콘택홀(CH)을 형성한다.
다음, 도 5g에서 알 수 있듯이, 상기 보호막(700) 상에 화소 전극(800)을 패턴 형성한다.
상기 화소 전극(800)은 상기 콘택홀(CH)을 통해서 상기 드레인 전극(600b)과 연결되도록 마스크 공정으로 패턴 형성한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 개략적인 단면도로서, 이는 전술한 도 2에 따른 박막 트랜지스터 기판이 적용된 유기 발광 디스플레이 장치에 관한 것이다.
도 6에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치는 전술한 도 2에 따른 박막 트랜지스터 기판을 포함하고, 상기 박막 트랜지스터 기판 상에 뱅크층(900), 발광부(910), 및 상부 전극(920)을 추가로 포함하여 이루어진다.
상기 뱅크층(900)은 보호막(700) 상에 형성되어 있다. 구체적으로, 상기 뱅크층(900)은 소스 전극(600a) 및 드레인 전극(600b) 위쪽에 형성되어 있으며, 특히 화소 영역 이외의 영역에 형성되어 있다. 즉, 화상을 표시하는 화소 영역은 상기 뱅크층(900)에 의해 둘러싸여 있다.
이와 같은 뱅크층(900)은 유기절연물질, 예를 들면 리이미드(polyimide), 포토아크릴(Photo acryl), 또는 벤조사이클로부텐(BCB)으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 발광부(910)는 상기 화소 전극(800) 상에 형성되어 있다. 상기 발광부(910)은 도시하지는 않았지만, 정공주입층, 정공수송층, 유기발광층, 전자수송층, 및 전자주입층이 차례로 적층된 구조로 형성될 수 있다. 다만, 상기 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층 및 전자주입층 중 하나 또는 둘 이상의 층은 생략이 가능하다. 상기 발광부(910)는 상기와 같은 층들의 조합 이외에도 당업계에 공지된 다양한 형태로 변경될 수 있다.
상기 상부 전극(920)은 상기 발광부(910) 상에 형성되어 있다. 이와 같은 상부 전극(920)은 공통 전극으로 기능할 수 있고, 그에 따라, 상기 발광부(910) 뿐만 아니라 상기 뱅크층(900)을 포함한 기판 전체 면에 형성될 수 있다.
상기 상부 전극(920)은 은(Ag)과 같은 금속으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
이상과 같은 도 6에 따른 유기 발광 디스플레이 장치는, 전술한 도 5a 내지 도 5g에 따른 공정으로 박막 트랜지스터 기판을 제조한 후, 상기 소스 전극(600a) 및 드레인 전극(600b) 위쪽의 보호막(700) 상에 뱅크층(900)을 패턴 형성하고, 상기 화소 전극(800) 상에 발광부(910)를 패턴 형성하고, 그리고 상기 발광부(910) 상에 상부 전극(920)을 형성하는 공정을 통해 제조한다.
도시하지는 않았지만, 전술한 도 5a 내지 도 5g에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법이 적용된 유기 발광 디스플레이 장치의 제조방법도 본 발명의 범위 내에 있다.
100: 기판 110: 차광막
120: 버퍼층 200: 게이트 전극
300: 게이트 절연막 400: 액티브층
500: 에치 스톱퍼 600a: 소스 전극
600b: 드레인 전극 700: 보호막
800: 화소 전극
120: 버퍼층 200: 게이트 전극
300: 게이트 절연막 400: 액티브층
500: 에치 스톱퍼 600a: 소스 전극
600b: 드레인 전극 700: 보호막
800: 화소 전극
Claims (10)
- 박막 트랜지스터;
상기 박막 트랜지스터를 커버하도록 배치되는 보호막;
상기 보호막의 적어도 일부분에 형성되는 화소 전극;
상기 화소 전극의 적어도 일부분에 형성되는 발광부;
상기 발광부와 비중첩하도록 배치되는 뱅크층; 및
상기 발광부 및 상기 뱅크층을 커버하도록 배치되는 상부 전극을 포함하고,
상기 박막 트랜지스터는,
기판 상에 형성된 차광막;
상기 차광막 상에 형성된 버퍼층;
상기 차광막과 중첩되는 영역이면서 상기 버퍼층 상에 형성된 게이트 전극;
상기 게이트 전극 상에 형성된 게이트 절연막;
상기 게이트 전극과 중첩되는 영역이면서 상기 게이트 절연막 상에 형성된 액티브층; 및
상기 액티브층의 적어도 일부와 연결되도록 형성되는 드레인 전극을 포함하고,
상기 보호막은 상기 드레인 전극 및 상기 화소 전극을 연결시키는 컨택홀을 포함하면,
상기 차광막은 상기 컨택홀과 중첩되고, 상기 차광막은 상기 발광부와 비중첩하고,
상기 차광막은 바인더(binder), 광개시제, 블랙 착색제, 및 용매를 포함하고,
상기 차광막은 상기 바인더(binder)는 실록산(Siloxane)계 또는 폴리이미드(polyimide) 계를 포함하고,
상기 광개시제는 에스테르(ester) 화합물을 포함하고,
상기 블랙 착색제는 그래파이트 산화물(Graphite oxide)을 포함하고,
상기 용매는 유기용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 바인더(binder)는 10 내지 30 중량%로 이루어지고,
상기 광개시제는 0.1 내지 5 중량%로 이루어지고,
상기 블랙 착색제는 0.01 내지 5 중량%로 이루어지고,
상기 용매는 60 내지 80 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치. - 제1항에 있어서,
상기 게이트 전극은 상기 액티브층보다 좁게 형성되고,
상기 차광막은 상기 액티브층보다 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치. - 박막 트랜지스터를 제조하는 공정;
상기 박막 트랜지스터를 커버하도록 보호막을 형성하는 공정;
상기 보호막의 적어도 일부분에 화소 전극을 형성하는 공정;
상기 화소 전극의 적어도 일부분에 발광부를 형성하는 공정;
상기 발광부와 비중첩하도록 뱅크층을 형성하는 공정; 및
상기 발광부 및 상기 뱅크층을 커버하도록 상부 전극을 형성하는 공정을 포함하고,
상기 박막 트랜지스터의 제조하는 공정은,
기판 상에 차광막을 형성하는 공정;
상기 차광막 상에 버퍼층을 형성하는 공정;
상기 차광막과 중첩되는 영역이면서 상기 버퍼층 상에 게이트 전극을 형성하는 공정;
상기 게이트 전극 상에 게이트 절연막을 형성하는 공정;
상기 게이트 전극과 중첩되는 영역이면서 상기 게이트 절연막 상에 액티브층을 형성하는 공정; 및
상기 액티브층의 적어도 일부와 연결되도록 드레인 전극을 형성하는 공정을 포함하고,
상기 보호막은 상기 드레인 전극 및 상기 화소 전극을 연결시키는 컨택홀을 포함하고,
상기 차광막은 상기 컨택홀과 중첩되고, 상기 차광막은 상기 발광부와 비중첩하도록 형성되고,
상기 차광막은 바인더(binder), 광개시제, 블랙 착색제, 및 용매를 포함하고,
상기 바인더(binder)는 실록산(Siloxane)계 또는 폴리이미드(polyimide) 계를 포함하고,
상기 광개시제는 에스테르(ester) 화합물을 포함하고,
상기 블랙 착색제는 그래파이트 산화물(Graphite oxide)을 포함하고,
상기 용매는 유기용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법. - 삭제
- 제5항에 있어서,
상기 바인더(binder)는 10 내지 30 중량%로 이루어지고,
상기 광개시제는 0.1 내지 5 중량%로 이루어지고,
상기 블랙 착색제는 0.01 내지 5 중량%로 이루어지고,
상기 용매는 60 내지 80 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법. - 제5항에 있어서,
상기 게이트 전극은 상기 액티브층보다 좁게 형성되고,
상기 차광막은 상기 액티브층보다 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법. - 삭제
- 삭제
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| KR1020130071921A KR102183378B1 (ko) | 2013-06-21 | 2013-06-21 | 박막 트랜지스터와 유기 발광 디스플레이 장치 및 그들의 제조방법 |
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