KR102673957B1 - 식각액 조성물, 이를 이용한 배선 패턴 형성 방법 및 유기발광 표시장치의 제조방법 - Google Patents

식각액 조성물, 이를 이용한 배선 패턴 형성 방법 및 유기발광 표시장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 전체 중량에 대하여 50 내지 70 중량%의 인산, 0.5 내지 5 중량%의 질산, 0.1 내지 1 중량% 염소 화합물, 0.5 내지 5 중량%의 술폰산 화합물 및 20 내지 40 중량%의 물을 포함하는 식각액 조성물을 제공한다.

Description

식각액 조성물, 이를 이용한 배선 패턴 형성 방법 및 유기발광 표시장치의 제조방법{ETCHING COMPOSITION AND MANUFACTURING METHOD OF WIRE PATTER AND ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 식각액 조성물, 이를 이용한 배선 패턴 형성 방법 및 유기발광 표시장치의 제조방법에 대한 것이다.
유기발광 표시장치(organic light emitting display device)는 빛을 방출하는 유기발광소자(organic light emitting diode)를 가지고 화상을 표시하는 자발광형 표시장치이다. 유기발광 표시장치는 낮은 소비전력, 높은 휘도 및 높은 반응속도 등의 특성을 가지므로 현재 표시장치로 주목받고 있다.
유기발광 표시장치는 발광 방향에 따라 전면 발광형(Top emission type)와 배면 발광형(Bottom emission type)으로 구분될 수 있다. 이 중 전면 발광형 유기발광 표시장치는 유기 발광층에서 발생된 빛을 외부로 방출하기 위한 반사 전극을 포함한다. 반사 전극은 반사층을 포함하는 도전막의 식각에 의해 만들어질 수 있다. 또한, 이러한 도전막의 식각에는 식각액 조성물이 사용된다.
본 발명의 일 실시예는 금속을 포함하는 제1 도전막과 투명 도전성 산화물을 포함하는 제2 도전막으로 된 다중막 식각에 사용될 수 있는 식각액 조성물을 제공하고자 한다. 본 발명의 일 실시예는 특히, 알루미늄을 포함하는 제1 도전막과 인듐을 포함하는 제2 도전막으로 된 다중막 식각에 사용될 수 있는 식각액 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 일 실시예는 이러한 식각액 조성물을 이용한 도전 패턴 형성 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 이러한 식각액 조성물을 이용한 전극 형성 단계를 포함하는 유기발광 표시장치의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는, 전체 중량에 대하여 50 내지 70 중량%의 인산; 0.5 내지 5 중량%의 질산; 0.1 내지 1 중량% 염소 화합물; 0.5 내지 5 중량%의 술폰산 화합물; 및 20 내지 40 중량%의 물;을 포함하는 식각액 조성물을 제공한다.
상기 식각액 조성물은 초산(CH3COOH)을 포함하지 않는다.
상기 염소 화합물은 물에서 해리되어 염소이온(Cl-)을 형성한다.
상기 염소 화합물은 HCl, NaCl, NH4Cl, KCl, LiCl, ZnCl2, MgCl2 및 FeCl3 중에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.
상기 술폰산 화합물은 고리형술폰산 화합물 및 탄화수소계술폰산 화합물 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 술폰산 화합물은 메탄술폰산, 벤젠술폰산, p-톨루엔술폰산, 암모늄술폰산 및 아미도술폰산 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 식각액 조성물은 금속을 포함하는 제1 도전막 및 투명 도전성 산화물을 포함하는 제2 도전막을 포함하는 다중막 식각용이다.
상기 제1 도전막은 알루미늄을 포함한다.
상기 투명 도전성 산화물은 인듐(In)을 포함한다.
본 발명의 다른 일 실시예는, 기판 상에 금속을 포함하는 제1 도전막 및 투명 도전성 산화물을 포함하는 제2 도전막을 형성하는 단계; 및 식각액 조성물을 이용하여, 상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막을 식각하는 단계;를 포함하며, 상기 식각액 조성물은 전체 중량에 대하여 50 내지 70 중량%의 인산; 0.5 내지 5 중량%의 질산; 0.1 내지 1 중량% 염소 화합물; 0.5 내지 5 중량%의 술폰산 화합물; 및 20 내지 40 중량%의 물;을 포함하는 도전 패턴 형성 방법을 제공한다.
상기 식각액 조성물은 초산을 포함하지 않는다.
상기 제1 도전막은 알루미늄을 포함한다.
상기 제1 도전막은 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 및 란타늄(La)을 포함한다.
상기 투명 도전성 산화물은 인듐(In)을 포함한다.
상기 투명 도전성 산화물은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide) 및 In2O3(Indium Oxide) 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는, 기판 상에 금속을 포함하는 제1 도전막 및 투명 도전성 산화물을 포함하는 제2 도전막을 형성하는 단계; 및 식각액 조성물을 이용하여, 상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막을 식각하여 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 유기 발광층을 형성하는 단계; 및 상기 유기 발광층 상에 제2 전극을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 식각액 조성물은 전체 중량에 대하여 50 내지 70 중량%의 인산; 0.5 내지 5 중량%의 질산; 0.1 내지 1 중량% 염소 화합물; 0.5 내지 5 중량%의 술폰산 화합물; 및 20 내지 40 중량%의 물;을 포함하는 유기발광 표시장치의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물은 알루미늄을 포함하는 제1 도전막과 인듐을 포함하는 제2 도전막을 갖는 다중막에 대하여 우수한 식각 특성을 가진다.
도 1a 내지 도 1e는 본 발명이 다른 일 실시예에 따른 도전 패턴 형성 방법에 대한 단면도이다.
도 2는 시험예에 따른 식각액 조성물에 의해 식각된 도전막의 주사전자 현미경 사진이다.
도 3은 비교예에 따른 식각액 조성물에 의해 식각된 도전막의 주사전자 현미경 사진이다.
도 4a 및 4b는 도전막의 임계치수(Critical Dimension, CD) 경사(skew) 변화에 대한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 평면도이다.
도 6은 도 5의 I-I'에 따른 단면도이다.
도 7a 내지 7d는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 제조 공정에 대한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경이 가능하고, 여러 가지 형태로 실시될 수 있는 바, 특정의 실시예만을 예시하고 이를 주로 설명한다. 그렇다고 하여 본 발명의 범위가 이러한 특정한 실시예로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 또는 대체물은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
도면에서, 각 구성 요소와 그 형상 등이 간략하게 그려지거나 또는 과장되어 그려지기도 하며, 실제 제품에 있는 구성 요소가 표현되지 않고 생략되기도 한다. 따라서, 도면은 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 한다. 또한, 동일한 기능을 하는 구성 요소는 동일한 부호로 표시된다.
어떤 층이나 구성 요소가 다른 층이나 구성 요소의 '상'에 있다 라고 기재되는 것은 어떤 층이나 구성 요소가 다른 층이나 구성 요소와 직접 접촉하여 배치된 경우뿐만 아니라, 그 사이에 제3의 층이 개재되어 배치된 경우까지 모두 포함하는 의미이다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성 요소를 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제1, 제2, 제3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제1 구성 요소가 제2 또는 제3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제2 또는 제3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략되었으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호가 붙여진다.
본 발명의 일 실시예는 인산, 질산, 염소 화합물, 술폰산 화합물 및 물을 포함하며, 초산을 포함하지 않는 식각액 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 식각액 조성물은 금속을 포함하는 제1 도전막 및 투명 도전성 산화물을 포함하는 제2 도전막을 포함하는 다중막 식각에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 식각액 조성물은 특히, 알루미늄을 포함하는 제1 도전막 및 인듐(In)을 포함하는 제2 도전막을 갖는 다중막의 식각에 사용될 수 있다.
여기서, 제1 도전막은 알루미늄을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 도전막은 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 및 란타늄(La)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 도전막은 Al96-xNi6Lax (여기서, 4 ≤ x ≤ 7)로 이루어질 수 있다. 이러한 제1 도전막은 반사막으로 사용될 수 있다.
제2 도전막은 투명 도전성 산화물을 포함한다. 또한, 투명 도전성 산화물은 인듐(In)을 포함한다. 즉, 제2 도전막은 인듐(In)을 포함하는 투명 도전성 산화물로 이루어질 수 있다. 인듐(In)을 포함하는 투명 도전성 산화물의 예로, ITO(Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), In2O3(Indium Oxide) 등이 있다.
전면 발광형(Top Emission Type) 유기발광 표시장치는 유기 발광층에서 발생된 빛을 외부로 방출하기 위한 반사 전극을 포함한다. 반사 전극 형성을 위해, 종래, 반사율이 매우 높은 은(Ag, silver)이 사용되었다. 은(Ag)을 포함하는 반사 전극은, 예를 들어, ITO층/은(Ag)층/ITO층이 적층된 구조를 가진다. 그런데, 은(Ag)은 고가이고, 에칭액에 대한 식각 속도가 빨라 에칭 공정의 안정성이 저하시키는 문제가 있다.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 은(Ag)을 대체하여 반사 전극에 알루미늄(Al)이 사용되며, 알루미늄을 포함하는 반사 전극 형성에 적용될 수 있는 식각액 조성물이 제공된다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물은 알루미늄을 포함하는 반사 전극 형성에 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 제1 도전막 및 인듐을 포함하는 제2 도전막을 갖는 다중막의 식각에 사용될 수 있다.
이하, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 제1 도전막을 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막이라고도 한다. 또한, 인듐을 포함하는 제2 도전막을 인듐 산화막이라고도 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물은, 조성물 전체 중량에 대하여, 50 내지 70 중량%의 인산, 0.5 내지 5 중량%의 질산, 0.1 내지 1 중량% 염소 화합물, 0.5 내지 5 중량%의 술폰산 화합물 및 20 내지 40 중량%의 물을 포함한다.
인산(H3PO4)은 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막에 대한 식각 능력이 우수하다. 즉, 인산(H3PO4)은 제1 도전막에 대한 식각 능력이 우수하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물은, 전체 중량에 대하여, 50 내지 70 중량%의 인산(H3PO4)을 포함한다. 인산의 함량이 50 중량% 미만일 경우 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막의 식각 속도가 느려지며, 70 중량%를 초과할 경우 점도가 상승되어 식각액 분사에 어려움이 발생한다.
질산(HNO3)은 알루미늄막 혹은 알루미늄 합금막에 산화막을 형성하는 기능을 한다. 즉, 질산(HNO3)은 산화제로 작용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물은, 전체 중량에 대하여, 0.5 내지 5중량%의 질산(HNO3)을 포함한다.
질산 함량이 0.5 중량% 미만일 경우, 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막에 대한 식각 속도가 저하되며, 인듐을 포함하는 제2 도전막, 즉, 인듐 산화막에 팁(Tip)이 발생할 수 있다. 팁(Tip)은 인듐 산화막의 말단에서 인듐 산화막이 알루니미늄막 또는 알루미늄 합금막쪽으로 식각되어 발생될 수 있다.
질산 함량이 5 중량%를 초과하는 경우, 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막의 식각 속도가 지나치게 빨라져서 인듐을 포함하는 제2 도전막에 팁(Tip)이 발생할 수 있으며, 질산이 염소 화합물과 반응하여 식각액 조성물의 보관 안정성이 저하될 수 있다.
염소 화합물(Chloride)은 물(H2O)에서 해리되어 염소 이온(Cl-)를 생성할 수 있는 화합물로, 인듐을 포함하는 제2 도전막에 대한 산화제로 작용한다. 여기서, 물(H2O)은 용매이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물은 전체 중량에 대하여 0.1 내지 1 중량%의 염소 화합물을 포함한다. 염소 화합물 함량이 0.1 중량% 미만인 경우, 인듐을 포함하는 제2 도전막의 식각 속도가 저하되어 제2 도전막에 팁(Tip)이 발생할 수 있다. 염소 화합물 함량이 1 중량%를 초과 하는 경우, 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막의 식각 속도가 지나치게 빨라져 제2 도전막에 팁(Tip)이 발생할 수 있으며, 보관 안정성이 저하될 수 있다.
염소 화합물은 HCl, NaCl, NH4Cl, KCl, LiCl, ZnCl2, MgCl2 및 FeCl3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 염소 화합물의 종류가 이에 한정되는 것은 아니며, 물(H2O)에서 해리되어 염소 이온(Cl-)을 발생할 수 있는 물질이라면 본 발명의 일 실시예에 따른 염소 화합물로 사용될 수 있다.
술폰산 화합물(Sulfonic acid)은 보조산화제로서 작용한다. 술폰산 화합물은 인듐을 포함하는 제2 도전막의 식각률을 증가시키는 역할을 하며, 용해된 제2 도전막 성분의 용출을 방지하는 역할을 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물은 전체 중량에 대하여 0.5 내지 5 중량%의 술폰산 화합물을 포함한다. 술폰산 화합물의 함량이 0.5 중량% 미만인 경우, 식각 후 인듐을 포함하는 제2 도전막에 잔막이 발생할 수 있으며, 술폰산 화합물의 함량이 5 중량%를 초과하는 경우 식각 속도가 빨라져 팁(Tip)이 발생할 수 있다.
술폰산 화합물의 종류에 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 술폰산 화합물로 고리형 술폰산 화합물 및 탄화수소계 술폰산 화합물 등이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 술폰산 화합물은 메탄술폰산, 벤젠술폰산, p-톨루엔술폰산, 암모늄술폰산 및 아미도술폰산 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
물(DI Water)은 용매로 사용된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물은 전체 중량에 대하여 20 내지 40 중량%의 물을 포함한다.
물의 함량은 각 성분의 반응 안정성과 관계가 있다. 예를 들어, 질산과 염소 화합물은 서로 반응하여 질소 가스 혹은 염소 가스를 생성할 수 있다. 이 때, 물의 함량이 식각액 조성물 전체 중량에 대하여 20 중량% 미만인 경우 질소 가스 또는 염소 가스에 의해 식각 특성이 저하되며, 물의 함량이 40 중량%를 초과하는 경우 이들의 반응성이 감소되어 식각액 조성물의 안정성이 보장될 수 있지만, 식각 대상물의 경시 변화가 빨라져서 식각량을 일정하게 유지하기 어려워진다.
식각액 조성물이 초산을 포함하는 경우, 인듐을 포함하는 제2 도전막의 식각 속도가 저하되어 팁(Tip)이 발생될 수 있다. 반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물은 종래의 알루미늄 식각액과 달리 초산(CH3COOH)을 포함하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물은, 인산과 질산을 이용하여 알류미늄막 또는 알루미늄 합금막을 식각하고, 염소 화합물을 이용하여 인듐을 포함하는 제2 도전막을 식각한다. 또한, 물의 함량이 20 내지 40 중량%로 조정되어 질산과 염소 화합물의 안정성이 상승되며, 술폰산 화합물에 의하여 인듐을 포함하는 제2 도전막의 식각 속도가 증가되고 용해도가 상승된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물이 사용되는 경우, 종래의 은(Ag) 에칭액(Etchant)이 사용되는 경우와 비교하여, 공정 안정성이 향상되고 공정당 에칭 처리 수가 증가되어 에칭 공정의 비용이 감소될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 반사 전극에 고가의 은(Ag) 대신 가격이 저렴한 알루미늄(Al)이 사용됨으로써, 유기발광 표시장치의 제조비용이 감소된다.
이하, 도 1a 내지 도 1e을 참조하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 도전 패턴 형성 방법을 설명한다.
도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 도전 패턴 형성 방법에 대한 단면도이다.
도 1a를 참조하면, 먼저, 기판(111) 상에 층간 절연막(112)이 형성된다.
기판(111)은 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어질 수 있다.
층간 절연막(112)은 생략될 수 있다. 층간 절연막(112) 대신 기판(111) 상에 배선부가 배치될 수 있으며, 버퍼층이 배치될 수도 있다.
도 1b를 참조하면, 기판(111) 상에 금속을 포함하는 제1 도전막(113) 및 투명 도전성 산화물을 포함하는 제2 도전막(114)이 형성된다.
제1 도전막(113)은 알루미늄을 포함한다. 즉, 제1 도전막(113)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 도전막(113)은 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 및 란타늄(La)을 포함할 수 있다. 제1 도전막(113)은, 예를 들어, Al96-xNi6Lax (여기서, 4 ≤ x ≤ 7)로 만들어질 수 있다. 이러한 제1 도전막(113)은 반사막 기능을 할 수 있다.
제2 도전막(114)은 인듐(In)을 포함한다. 인듐(In)을 포함하는 투명 도전성 산화물에 의해 제2 도전막(114)이 형성될 수 있다. 여기서, 투명 도전성 산화물은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide) 및 In2O3(Indium Oxide) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 도전막(113) 및 제2 도전막(114)은, 예를 들어, CVD 공정, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition: ALD) 공정, 스퍼터링(sputtering) 공정 또는 물리 기상 증착(Physical Layer Deposition: PVD) 공정을 통해 형성될 수 있다.
도 1c를 참조하면, 제2 도전막(114) 상에 제2 도전막(114) 상면을 부분적으로 노출시키는 마스크 패턴(310)이 배치된다.
마스크 패턴(310)은, 예를 들어, 포토레지스트 물질이 제2 도전막(114) 상에 도포된 후, 포토레지스트 물질이 노광 및 현상되어 형성될 수 있다. 이와 달리, 마스크 패턴(310)은 실리콘 혹은 탄소 계열의 스핀-온 하드마스크(Spin-On Hardmask: SOH) 물질로 형성될 수도 있다.
도 1d를 참조하면, 마스크 패턴(310)을 사용하여 제2 도전막(114) 및 제1 도전막(113)이 식각되어 제2 도전막 패턴(114p) 및 제1 도전막 패턴(113p)을 포함하는 도전 패턴(115)이 형성된다. 도전 패턴(115)은, 배선일 수도 있고, 전극일 수도 있고, 도전 패드일 수도 있다. 그러나, 도전 패턴(115)의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 도전막 패턴(113p) 및 제2 도전막 패턴(114p)은 제1 도전막(113)과 제2 도전막(114)에 대한 습식 식각 공정에 의해 만들어질 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 식각액 조성물이 사용되는 식각 공정은 습식 식각 공정이다.
이미 설명한 바와 같이, 식각액 조성물은 전체 중량에 대하여, 50 내지 70 중량%의 인산, 0.5 내지 5 중량%의 질산, 0.1 내지 1 중량% 염소 화합물, 0.5 내지 5 중량%의 술폰산 화합물 및 20 내지 40 중량%의 물을 포함한다. 또한, 식각액 조성물은 초산을 포함하지 않는다.
이하, 중복을 피하기 위해 식각액 조성물에 대한 상세한 설명은 생략된다.
도 1e를 참조하면, 마스크 패턴(310)이 제거되어 도전 패턴(115)이 완성된다. 이와 같이 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 도전 패턴(115)은 2층으로 된 다중막 구조를 갖는다. 그러나 본 발명의 다른 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 도전 패턴(115)은 3층 이상으로 이루어진 다중막 구조를 가질 수도 있다.
<시험예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 11>
아래 표 1의 함량에 따라 식각액 조성물을 제조하여 식각 성능을 비교하였다. 시험예 1 내지 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 식각액 조성물이다. 비교예 1 내지 11은 비교를 위해 제조된 식각액 조성물이다. 비교예 1 내지 11의 각 성분 중 적어도 하나의 함량은 본 발명의 일 실시예에 따른 함량 범위를 벗어난다. 표 1에서 각 성분의 함량은 중량%이다.
실험예 인산
질산 염소
화합물
(NaCl)
술폰산
(Methane
sulfonic acid)
초산
(Acetic acid)
시험예 1 70 2 1 1 - 25
시험예 2 50 5 1 4 - 40
시험예 3 68 0.5 0.5 5 - 26
시험예 4 55 5 1 0.5 - 38.5
시험예 5 68 1 0.1 0.5 - 30.4
시험예 6 55 5 1 2 - 37
시험예 7 65 5 1 0.5 - 28.5
시험예 8 70 3 0.5 5 - 21.5
비교예 1 49 5 1 5 - 40
비교예 2 75 2 0.5 2 - 21.5
비교예 3 65 0.3 1 3 - 30.7
비교예 4 50 7 1 3 - 39
비교예 5 55 4 0.05 3 - 37.95
비교예 6 60 2 1.5 2 - 34.5
비교예 7 62 4 1 0.2 - 32.8
비교예 8 55 1 1 8 - 35
비교예 9 70 5 1 5 - 19
비교예 10 50 2 0.5 2 - 45.5
비교예 11 55 5 1 0.5 5 33.5
유기 기판 상에 된 제1 도전막으로 1000Å 두께 알루미늄 합금막을 형성하였다. 알루미늄 합금막은 Al96 - xNi6Lax (여기서, x = 5)로 이루어졌다. 다음, 인듐을 포함하는 제2 도전막으로 150Å 두께의 ITO 막을 제1 도전막 상에 형성하였다. 이하 제1 도전막을 알루미늄 합금막이라고 하고, 제2 도전막을 ITO 막이라 한다.
이와 같이 형성된 이중막 구조를 갖는 도전막(이하 "도전막"이라 한다)을 식각하여 식각 특성을 평가하였다. 식각에 의한 패턴 형성 후, EPD(End Point Detection) 기준으로 제1 도전막인 알루미늄 합금막이 50% 과식각될 때까지 식각을 진행하였다. 제2 도전막인 ITO 막에서의 팁(tip) 발생 유무(표 2의 Tip), 12시간 식각량 유지 수준(표 2의 식각량 유지 수준), 상온 4주 보관 후의 식각 특성 변화(표 2의 보관 안정성)를 평가하였다. 평가를 위해 전자주사 현미경으로 촬영된 측단면 사진이 사용되었다. 또한, 인듐 잔사가 측정되었다(표 2의 인듐 잔사).
결과는 아래 표 2에 개시되었다. 표 2에서 양호 판정 기준은 다음과 같다.
팁(Tip): 팁(Tip) 발생이 없으면 양호(O), 팁(Tip)이 발생되면 불량(X).
식각량 유지 수준: 임계치수(Critical Dimension, CD) 경사(skew)의 변화가 0.1㎛ 이하이면 양호(O), 0.1㎛ 초과 0.2㎛ 미만이면 보통(Δ), 0.2㎛ 이상이면 불량(X).
보관 안정성: 4주 보관 후 임계치수(Critical Dimension, CD) 경사(skew)의 변화가 0.1㎛ 이하이면 양호(O), 0.1㎛ 초과 0.15㎛ 미만이면 보통(Δ), 0.15㎛ 이상이면 불량(X).
인듐 잔사: 잔사가 없으면 양호(O), 발생되면 불량(X).
실험예 Tip 식각량 유지 수준 보관 안정성 인듐 잔사
시험예 1 O O Δ O
시험예 2 O O O O
시험예 3 O O Δ O
시험예 4 O O O O
시험예 5 O O O O
시험예 6 O O O O
시험예 7 O O O O
시험예 8 O O Δ O
비교예 1 X O O O
비교예 2 X O O O
비교예 3 X O O O
비교예 4 X Δ Δ O
비교예 5 X O O O
비교예 6 O X Δ O
비교예 7 O O O X
비교예 8 X O Δ O
비교예 9 X Δ X O
비교예 10 O X O O
비교예 11 X O O O
표 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시험예 1 내지 8의 경우, 팁(Tip) 발생 및 인듐 잔사 발생이 없으며, 식각량 유지 수준 및 보관 안정성이 우수하다.
비교예 1 내지 11의 경우, 팁(Tip) 발생, 식각량 유지 수준, 보관 안정성 및 인듐 잔사 항목 중 적어도 하나에서 불량을 가진다. 예를 들어, 비교예 11은 시험예 4와 비교하여 5 중량%의 초산을 포함한다. 비교예 11에 따르면, ITO 식각 속도가 늦어져 팁(Tip)이 발생된다.
도 2는 시험예에 따른 식각액 조성물에 의해 식각된 도전막의 주사전자 현미경 사진이고, 도 3은 비교예에 따른 식각액 조성물에 의해 식각된 도전막의 주사전자 현미경 사진이다.
구체적으로, 도 2는 시험예 1 내지 8에 따른 식각액 조성물에 의해 식각된 도전막을 도시한다. 도 2를 참조하면, 시험예 1 내지 8에 따른 식각액 조성물에 의해 식각된 도전막은 팁(Tip) 발생, 식각량 유지 수준, 보관 안정성, 인듐 잔사의 항목에 있어서 양호한 수준의 식각 특성을 갖는다.
도 3는 비교예 1 내지 11에 따른 식각액 조성물에 의해 식각된 도전막을 도시한다. 도 3을 참조하면, 비교예 1 내지 11에 따른 식각액 조성물에 의해 식각된 도전막은 팁(Tip) 발생, 식각량 유지 수준, 보관 안정성 및 인듐 잔사 항목 중 적어도 하나에 있어서 양호하지 못한 특성을 갖는다.
도 4a 및 4b는 도전막의 임계치수(Critical Dimension, CD) 경사(skew) 변화에 대한 그래프이다.
구체적으로, 도 4a는 시험예 1 내지 8에 따른 식각액 조성물로 식각된 도전막의 식각량 유지 수준을 임계치수(Critical Dimension, CD) 경사(skew) 변화(CD 변화)로 나타낸 그래프이고, 도 4b는 비교예 1 내지 11에 따른 식각액 조성물로 식각된 도전막의 식각량 유지 수준을 계치수(Critical Dimension, CD) 경사(skew) 변화(CD 변화)로 나타낸 그래프이다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 유기발광 표시장치(101)를 제공한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치(101)의 평면도이고, 도 6은 도 5의 I-I'를 따라 자른 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치(101)는 기판(110), 배선부(130) 및 유기발광소자(organic light emitting diode, OLED) (210)를 포함한다.
기판(110)은 유리, 석영, 세라믹, 및 플라스틱 등으로 이루어진 군에서 선택된 절연성 재료로 만들어질 수 있다. 그러나, 본 발명의 또 다른 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(110)이 스테인리스강 등의 금속성 재료로 만들어질 수도 있다.
기판(110) 상에 버퍼층(120)이 배치된다. 버퍼층(120)은 다양한 무기막들 및 유기막들 중에서 선택된 하나 이상의 막을 포함할 수 있다. 버퍼층(120)은 불순 원소 또는 수분과 같이 불필요한 성분이 배선부(130)나 유기발광소자(210)로 침투하는 것을 방지하면서 동시에 표면을 평탄화하는 역할을 한다. 하지만, 버퍼층(120)은 반드시 필요한 것은 아니며, 생략될 수도 있다.
배선부(130)는 버퍼층(120) 상에 배치된다. 배선부(130)는 스위칭 박막 트랜지스터(10), 구동 박막 트랜지스터(20) 및 축전 소자(80)를 포함하는 부분으로, 유기발광소자(210)를 구동한다. 유기발광소자(210)는 배선부(130)로부터 전달받은 구동 신호에 따라 빛을 방출하여 화상을 표시한다.
도 5 및 6에, 하나의 화소에 두 개의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(10, 20)와 하나의 축전 소자(capacitor)(80)가 구비된 2Tr-1Cap 구조의 능동 구동(active matrix, AM)형 유기발광 표시장치(101)가 도시되어 있다. 그러나, 본 발명의 또 다른 일 실시예가 이러한 구조로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 유기발광 표시장치(101)는 하나의 화소에 셋 이상의 박막 트랜지스터와 둘 이상의 축전 소자를 포함할 수 있으며, 별도의 배선을 더 포함하는 다양한 구조를 가질 수 있다. 여기서, 화소는 화상을 표시하는 최소 단위를 말하며, 유기발광 표시장치(101)는 복수의 화소들을 통해 화상을 표시한다.
하나의 화소마다 각각 스위칭 박막 트랜지스터(10), 구동 박막 트랜지스터(20), 축전 소자(80), 및 유기발광소자(210)가 구비된다. 또한 일 방향을 따라 배치되는 게이트 라인(151), 게이트 라인(151)과 절연 교차되는 데이터 라인(171) 및 공통 전원 라인(172)도 배선부(130)에 포함된다. 하나의 화소는 게이트 라인(151), 데이터 라인(171) 및 공통 전원 라인(172)을 경계로 정의될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 화소 정의막(190)에 의하여 화소가 정의될 수도 있다.
축전 소자(80)는 층간 절연막(145)을 사이에 두고 배치된 한 쌍의 축전판(158, 178)을 포함한다. 여기서, 층간 절연막(145)은 유전체가 된다. 축전 소자(80)에서 축전된 전하와 두 축전판(158, 178) 사이의 전압에 의해 축전용량이 결정된다.
스위칭 박막 트랜지스터(10)는 스위칭 반도체층(131), 스위칭 게이트 전극(152), 스위칭 소스 전극(173), 및 스위칭 드레인 전극(174)을 포함한다. 구동 박막 트랜지스터(20)는 구동 반도체층(132), 구동 게이트 전극(155), 구동 소스 전극(176), 및 구동 드레인 전극(177)을 포함한다. 반도체층(131, 132)과 게이트 전극(152, 155)은 게이트 절연막(140)에 의하여 절연된다.
스위칭 박막 트랜지스터(10)는 발광시키고자 하는 화소를 선택하는 스위칭 소자로 사용된다. 스위칭 게이트 전극(152)은 게이트 라인(151)에 연결된다. 스위칭 소스 전극(173)은 데이터 라인(171)에 연결된다. 스위칭 드레인 전극(174)은 스위칭 소스 전극(173)으로부터 이격 배치되며 어느 한 축전판(158)과 연결된다.
구동 박막 트랜지스터(20)는 선택된 화소 내의 유기발광소자(210)의 유기 발광층(212)을 발광시키기 위한 구동 전원을 제1 전극(211)에 인가한다. 구동 게이트 전극(155)은 스위칭 드레인 전극(174)과 연결된 축전판(158)과 연결된다. 구동 소스 전극(176) 및 다른 한 축전판(178)은 각각 공통 전원 라인(172)과 연결된다. 구동 드레인 전극(177)은 콘택홀(contact hole)을 통해 유기발광소자(210)의 화소 전극인 제1 전극(211)과 연결된다.
스위칭 박막 트랜지스터(10)는 게이트 라인(151)에 인가되는 게이트 전압에 의해 작동되어 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 유기발광소자(210)로 흘러 유기발광소자(210)가 발광한다.
평탄화막(146)은 층간 절연막(145) 상에 배치된다. 평탄화막(146)은 절연 재료로 만들어지며, 배선부(130)를 보호한다.
평탄화막(146) 상에 유기발광소자(210)가 배치된다. 유기발광소자(210)는 제1 전극(211), 제1 전극(211) 상에 배치된 유기 발광층(212) 및 유기 발광층(212) 상에 배치된 제2 전극(213)을 포함한다. 제1 전극(211) 및 제2 전극(213)으로부터 각각 정공과 전자가 유기 발광층(212) 내부로 주입된다. 이렇게 주입된 정공과 전자가 결합되어 형성된 엑시톤(exiton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광이 이루어진다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에서 제1 전극(211)은 정공을 주입하는 애노드(anode)이며, 제2 전극(213)은 전자를 주입하는 캐소드(cathode)이다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 제1 전극(211)은 반사막(211a)을 포함하고, 제2 전극(213)은 반투과막으로 이루어진다. 따라서, 유기 발광층(212)에서 발생된 빛은 제2 전극(213)을 통과해 방출된다. 즉, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치(101)는 전면 발광형(top emission type)의 구조를 갖는다.
제1 전극(211)은 반사막(211a) 및 광투과성 도전막(211b)이 적층된 구조를 가진다. 반사막(211a)은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금을 포함한다.
광투과성 도전막(211b)은 투명 도전성 산화물(Transparent Conductive Oxide; TCO)로 만들어질 수 있다. 투명 도전성 산화물(TCO)의 예로, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), 및 In2O3(Indium Oxide) 등이 있다. 이러한 광투과성 도전막(211b)은 높은 일함수를 갖기 때문에, 제1 전극(211)을 통한 정공 주입이 원활해지도록 한다.
화소 정의막(190)은 복수개의 제1 전극(211)들을 서로 구분하는 역할을 한다. 화소 정의막(190)은 개구부(195)를 갖는다(도 7c 참조). 화소 정의막(190)의 개구부(195)는 제1 전극(211)의 일부를 드러낸다. 개구부(195)에 의해 노출된 제1 전극(211) 상에 유기 발광층(212) 및 제2 전극(213)이 차례로 적층된다.
유기 발광층(212)은 제1 전극(211) 상에 배치된다. 유기 발광층(212)은 단분자 또는 고분자 유기물로 만들어질 수 있다.
제2 전극(213)은 유기 발광층(212) 상에 배치된다. 도 6을 참조하면, 제2 전극(213)은 유기 발광층(212)뿐만 아니라 화소 정의막(190) 위에도 배치된다.
제2 전극(213)은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au), 칼슘(Ca), 리튬(Li), 크롬(Cr), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상의 금속을 포함하는 반투과막으로 만들어진다. 일반적으로 반투과막은 200nm 미만의 두께를 가질 수 있다. 반투과막의 두께가 얇아질수록 빛의 투과율이 높아지고, 두께가 두꺼워질수록 빛의 투과율이 낮아진다.
도시되지 않았지만, 유기발광 표시장치(101)는 제1 전극(211)과 유기 발광층(212) 사이에 배치된 정공 주입층(hole injection layer; HIL) 및 정공 수송층(hole transporting layer; HTL) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 또한, 유기발광 표시장치(101)는 유기 발광층(212)과 제2 전극(213) 사이에 배치된 전자 수송층(electron transport layer; ETL) 및 전자 주입층(electron injection layer, EIL) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
또한, 유기발광 표시장치(101)는 유기발광소자(210) 상에 배치된 캡핑층을 더 포함할 수 있다. 캡핑층은 유기발광소자(210)를 보호하면서 동시에 유기 발광층(212)에서 발생된 빛이 효율적으로 외부를 향해 방출될 수 있도록 돕는 역할을 한다.
유기발광소자(210)를 보호하기 위해, 유기발광소자(210) 상에 박막 봉지층이 배치되거나 봉지 기판이 배치될 수도 있다.
이하, 도 7a 내지 7e를 참조하여, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치(101)의 제조방법을 설명한다.
도 7a 내지 7e는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치(101)의 제조 공정에 대한 단면도이다.
도 7a를 참조하면, 기판(110) 상에 금속을 포함하는 제1 도전막(201a)과 투명 도전성 산화물을 포함하는 제2 도전막(201b)이 형성된다.
보다 구체적으로, 기판(110) 상에 버퍼층(120) 및 배선부(130)가 형성되고, 그 위에 제1 도전막(201a)과 제2 도전막(201b)이 순차적으로 형성된다. 제1 도전막(201a)은 배선부(130)에 배치된 구동 박막 트랜지스터(20)와 연결된다.
도 7b를 참조하면, 식각액 조성물에 의해 제1 도전막(201a) 및 제2 도전막(201b)이 식각되어 제1 전극(211)이 형성된다.
구체적으로, 제1 도전막(201a)이 식각되어 반사막(211a)이 되고, 제2 도전막(201b)이 식각되어 광투과성 도전막(211b)이 된다. 이와 같이, 제1 전극(211)은 반사막(211a) 및 광투과성 도전막(211b)을 포함하며, 배선부(130)에 배치된 구동 박막 트랜지스터(20)와 연결된다.
식각액 조성물로 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물이 사용된다. 식각액 조성물은 전체 중량에 대하여, 50 내지 70 중량%의 인산, 0.5 내지 5 중량%의 질산, 0.1 내지 1 중량% 염소 화합물, 0.5 내지 5 중량%의 술폰산 화합물 및 20 내지 40 중량%의 물을 포함한다.
도 7c를 참조하면, 기판(110) 상에 화소 정의막(190)이 형성된다.
화소 정의막(190)은 복수개의 제1 전극(211)들을 서로 구분하는 역할을 한다. 화소 정의막(190)은 개구부(195)를 갖는다. 화소 정의막(190)의 개구부(195)는 제1 전극(211)의 일부를 드러낸다.
도 7d를 참조하면, 제1 전극(211) 상에 유기 발광층(212)이 형성된다. 유기 발광층(212)은 제1 전극(211)과 중첩한다. 유기 발광층(212)은 유기 발광 물질의 증착에 의하여 만들어질 수 있다. 즉, 호스트 및 발광성 도펀트 물질의 증착에 의하여 유기 발광층(212)이 만들어질 수 있다.
도 7e를 참조하면, 유기 발광층(212) 상에 제2 전극(213)이 형성된다. 그에 따라 유기발광소자(210)가 만들어진다.
제2 전극(213)은 반투과막으로 만들어질 수 있으며, 10 내지 20nm의 두께를 가질 수 있다.
이상에서 도면 및 실시예를 중심으로 본 발명을 설명하였다. 상기 설명된 도면과 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
101: 유기발광 표시장치 110, 111: 기판
120: 버퍼층 130: 배선부
210: 유기발광소자 211: 제1 전극
113, 201a: 제1 도전막 114, 201b: 제2 도전막
212: 유기 발광층 213: 제2 전극

Claims (16)

  1. 금속을 포함하는 제1 도전막 및 투명 도전성 산화물을 포함하는 제2 도전막을 포함하는 다중막 식각용 식각액 조성물로서,
    상기 제1 도전막은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하고,
    상기 투명 도전성 산화물은 인듐을 포함하며,
    상기 식각액 조성물은 전체 중량에 대하여,
    50 내지 70 중량%의 인산;
    0.5 내지 5 중량%의 질산;
    0.1 내지 1 중량% 염소 화합물;
    0.5 내지 5 중량%의 술폰산 화합물; 및
    20 내지 40 중량%의 물;
    을 포함하는 식각액 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 초산을 포함하지 않는 식각액 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 염소 화합물은 물에서 해리되어 염소이온(Cl-)을 형성하는 식각액 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 염소 화합물은 HCl, NaCl, NH4Cl, KCl, LiCl, ZnCl2, MgCl2 및 FeCl3 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 식각액 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 술폰산 화합물은 고리형술폰산 화합물 및 탄화수소계술폰산 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 식각액 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 술폰산 화합물은 메탄술폰산, 벤젠술폰산, p-톨루엔술폰산, 암모늄술폰산 및 아미도술폰산 중 적어도 하나를 포함하는 식각액 조성물.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 기판 상에 금속을 포함하는 제1 도전막 및 투명 도전성 산화물을 포함하는 제2 도전막을 형성하는 단계; 및
    식각액 조성물을 이용하여, 상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막을 식각하는 단계;를 포함하며,
    상기 제1 도전막은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하고,
    상기 투명 도전성 산화물은 인듐을 포함하며,
    상기 식각액 조성물은 전체 중량에 대하여,
    50 내지 70 중량%의 인산;
    0.5 내지 5 중량%의 질산;
    0.1 내지 1 중량% 염소 화합물;
    0.5 내지 5 중량%의 술폰산 화합물; 및
    20 내지 40 중량%의 물;
    을 포함하는 도전 패턴 형성 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 식각액 조성물은 초산을 포함하지 않는 도전 패턴 형성 방법.
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서, 상기 제1 도전막은 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 및 란타늄(La)을 포함하는 도전 패턴 형성 방법.
  14. 삭제
  15. 제10항에 있어서, 상기 투명 도전성 산화물은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide) 및 In2O3(Indium Oxide) 중 적어도 하나를 포함하는 도전 패턴 형성 방법.
  16. 기판 상에 금속을 포함하는 제1 도전막 및 투명 도전성 산화물을 포함하는 제2 도전막을 형성하는 단계; 및
    식각액 조성물을 이용하여, 상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막을 식각하여 제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극 상에 유기 발광층을 형성하는 단계; 및
    상기 유기 발광층 상에 제2 전극을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 제1 도전막은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하고,
    상기 투명 도전성 산화물은 인듐을 포함하며,
    상기 식각액 조성물은 전체 중량에 대하여,
    50 내지 70 중량%의 인산;
    0.5 내지 5 중량%의 질산;
    0.1 내지 1 중량% 염소 화합물;
    0.5 내지 5 중량%의 술폰산 화합물; 및
    20 내지 40 중량%의 물;
    을 포함하는 유기발광 표시장치의 제조방법.
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