KR20030054798A - 엠아이에이치엘을 이용한 평판표시장치 및 그의 제조방법 - Google Patents

엠아이에이치엘을 이용한 평판표시장치 및 그의 제조방법 Download PDF

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KR20030054798A
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Abstract

본 발명은 MIHL을 화소전극과 블랙매트릭스로 이용한 평판표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 평판표시장치는 절연기판상에 형성되고, 소오스/드레인 전극을 구비한 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터를 포함한 기판상에 형성되고, 상기 소오스/드레인 전극중 하나를 노출시키는 비어홀을 구비한 보호막과; 상기 보호막상에 형성되고, 상기 비어홀을 통해 상기 노출된 소오스/드레인 전극중 하나에 연결되는, 화소전극과 블랙매트릭스의 역할을 동시에 하는 반사 방지막을 포함한다.

Description

엠아이에이치엘을 이용한 평판표시장치 및 그의 제조방법{Flat Panel Display Device using MIHL and Fabrication Method thereof}
본 발명은 평판표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 HIML층을 양극과 블랙매트릭스로 이용한 전면발광형 유기전계 발광표시소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
도 1a는 종래의 전면발광형 유기전계 발광표시소자의 단면구조를 도시한 것이다. 도 1b는 종래의 유기전계 발광표시소자의 평면구조를 도시한 것으로서, 도 1a는 도 1b의 I-I 선에 따른 단면구조이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 투명한 절연기판(10)은 화소전극이 형성되는 제1영역(11)과 박막 트랜지스터(TFT)와 캐패시터가 형성되는 제2영역(12)으로 구분된다. 상기 제2영역(12)에는 소오스/드레인 영역(21), (22)이 형성된 반도체층(20), 게이트 전극(31) 그리고 소오스/드레인 전극(51), (52)을 구비한 박막 트랜지스터와, 제1전극(32)과 제2전극(53)을 구비한 캐패시가 형성된다.
그리고, 반도체층(20), 게이트 전극(31) 및 제1전극(32) 그리고 소오스/드레인 전극(51), (52) 및 제2전극(53)사이에는 절연막, 즉 게이트 절연막(30), 층간 절연막(40)이 형성된다.
기판전면에 보호막(60)이 형성되고, 상기 보호막(60)상에는 비어홀(61)을 통해 상기 소오스/드레인 전극(51), (52)중 하나, 예를 들면 드레인 전극(52)과 연결되는 화소전극(70)이 애노드전극으로서 형성되고, 상기 화소전극(70)을 포함한 보호막(60)상에는 상기 화소전극(70)의 일부분을 노출시키는 개구부(81)를 구비한 평탄화막(80)이 형성된다. 상기 개구부(81)에는 유기 EL층(90)이 형성되고, 그위에투명전극(95)이 캐소드전극으로서 형성된다.
도 1b의 도면부호 35, 55 및 56은 게이트 라인, 데이터 라인 및 전원공급선을 각각 나타낸다.
상기한 바와 같은 전면발광형 유기전계 발광표시소자에 있어서, 금속배선 물질은 반사율이 높은 물질이 사용된다. 그러므로, 외부광이 금속배선 물질 특히 소오스/전극용 금속물질을 통해 반사되므로, 발광표시소자가 발광할 때 휘도가 저하되는 문제점이 있었다.
종래에는 전면에 편광판(polarizer)을 부착하여 외부광의 반사에 의한 콘트라스트 저하를 방지하였으나, 이러한 편광판 부착방법은 고가일 뿐만 아니라, 유기 EL층으로부터 발광되는 광의 투과도를 저하시키기 때문에 휘도가 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 휘도를 향상시키기 위하여 소자를 통해 흐르는 전류량을 증가시키면 유기 EL층의 수명이 짧아지게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, MIHL 층을 이용하여 외부광의 반사를 방지할 수 있는 평판표시장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 소오스/드레인 전극과 화소전극간의 접촉저항을 감소시킬 수 있는 평판표시장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 추가의 공정없이 블랙매트릭스를 형성하여 공정을 단순화한 평판표시장치의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 블랙매트릭스 형성에 따른 단차 발생을 방지할 수 있는 평판표시장치의 제조방법을 제공하는 데 있다.
도 1a는 종래의 유기전계 발광표시소자의 단면구조도,
도 1b는 종래의 유기전계 발광표시소자의 평면구조도,
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광표시소자의 단면구조도,
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광표시소자의 평면구조도,
도 3은 본 발명의 MIHL 의 투명도전막과 금속성분의 분포를 나타낸 도면,
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 절연기판 115 : 버퍼층
120 : 반도체층 121, 122 : 소오스/드레인 영역
131 : 게이트 132, 143 : 캐패시터의 전극
135 : 게이트 절연막 145 : 층간 절연막
141, 142 : 소오스/드레인 전극 150 : 보호막
160 : 반사방지막 175 : 개구부
180 : 유기 EL층 190 : 음극
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 절연기판상에 형성되고, 소오스/드레인 전극을 구비한 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터를 포함한 기판상에 형성되고, 상기 소오스/드레인 전극중 하나를 노출시키는 비어홀을 구비한 보호막과; 상기 보호막상에 형성되고, 상기 비어홀을 통해 상기 노출된 소오스/드레인 전극중 하나에 연결되는 반사 방지막을 포함하는 평판표시장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 반사 방지막중 박막 트랜지스터에 대응하는 부분은 블랙 매트릭스로 작용하고, 나머지 부분은 화소전극으로 작용하며, 상기 반사방지막은 금속성분과 ITO의 성분을 포함하는 MIHL ITO막 또는 IZO 성분을 포함하는 MIHL IZO 막으로 이루어지고, 포함되어 있는 금속성분은 Al, Cr, Mo, Ti, Ag, Au, W, Cu 등이다. 상기 반사방지용 MIHL ITO 또는 MIHL IZO 막은 그의 증착두께에 따라 ITO 또는 IZO 성분이 증가하고 금속성분이 감소하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 절연기판과; 상기 절연기판상에 배열된 다수의 신호선과; 상기 다수의 신호선에 의해 한정되는, 개구부를 포함하는 복수개의 화소영역과; 상기 다수의 신호중 해당하는 신호선에 연결되어, 각 화소영역에 배열된 복수개의 박막 트랜지스터와; 각 화소영역에 전면 형성되어, 이웃하는 화소영역간에 서로 전기적으로 분리된 반사방지막을 포함하는 평판표시장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 절연기판상에 소오스/드레인 전극을 구비한 박막 트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막 트랜지스터를 포함한 기판상에 보호막을 형성하는 단계와; 상기 소오스/드레인 전극중 하나를 노출시키는 비어홀을 형성하는 단계와; 상기 비어홀을 통해 상기 소오스/드레인 전극중 노출된 전극과 연결되는 반사방지막을 형성하는 단계를 포함하는 평판표시장치의 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 반사방지막은 투명도전막과 Al, Cr, Mo, Ti, Ag, Au, W, Cu 중 하나를 코스퍼터링 또는 코이베포레이팅하여 증착하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광표시소자의 단면구조를 도시한 것이고, 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광표시소자의 평면구조를 도시한 것이다. 이때, 도 2a는 도 2b의 II-II 선에 따른 단면구조를 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 화소전극이 형성될 제1영역(101)과, 박막 트랜지스터와 캐패시터가 형성될 제2영역(102)을 구비한 절연기판(100)이 제공된다. 상기 절연기판(100)상에 버퍼층(115)이 형성된다. 절연기판(100)중 제2영역(102)에는 소오스/드레인 영역(121), (122)을 구비한 반도체층(120)과, 게이트전극(131) 및 콘택홀(136), (137)을 통해 상기 소오스/드레인 영역(121), (122)과 각각 연결되는 소오스/드레인 전극(141), (142)을 포함하는 박막 트랜지스터가 형성된다.
또한, 제2영역(102)에는 제1전극(132)과 상기 소오스전극(141)과 연결되는 제2전극(143)을 구비한 캐패시터가 형성된다. 상기 반도체층(120)과 게이트전극(131) 및 제1전극(132) 그리고 소오스/드레인 전극(141), (142)사이에는 각각 절연막들, 예를 들면 게이트 절연막(135)과 층간 절연막(145)이 형성된다. 상기 층간 절연막(145)중 제1전극(132)과 제2전극(143)사이의 부분은 캐패시터 유전체막으로 작용한다.
상기 박막 트랜지스터 및 캐패시터를 구비한 층간 절연막(145)에 보호막(150)이 형성되는데, 상기 보호막(150)은 상기 소오스/드레인 전극(141), (142)중 하나, 예를 들면 드레인 전극(142)의 일부분을 노출시키는 비어홀(155)을 구비한다.
상기 보호막(150)상에는 상기 비어홀(155)을 통해 상기 드레인 전극(142)에 연결되는 반사방지막(160)이 형성되며, 상기 반사방지막(160)상에는 상기 반사방지막(160)중 제1영역에 대응하는 부분을 노출시키는 개구부(175)를 구비한 평탄화막(170)이 형성된다. 상기 개구부(175)에는 유기 EL층(180)이 형성되며, 그위에는 투명전극(190)으로서 캐소드전극이 형성된다.
이때, 상기 투명전극(190)이 캐소드전극으로 사용되므로, 투명전극을 위한 물질로는 화소전극으로 작용하는 반사방지막(160)에 비하여 일함수가 작은 물질을 사용한다.
상기 반사방지막(160)은 상기 제1영역(101)에 대응하는 부분은 유기 EL소자의 화소전극인 애노드 전극으로서 작용하고, 제2영역(102)에 대응하는 부분은 블랙매트릭스로서 작용한다.
상기 반사방지막(160)은 MIHL층으로 이루어지는데, 본 발명의 실시예에서는 상기 반사방지막(160)을 위한 MIHL층으로서 투명도전막과 금속을 코-스터터링(co-sputtering) 또는 코-이베포레이팅(co-evaporating)으로 동시에 증착하여 MIHL ITO막을 형성한다. 상기 MIHL ITO막을 형성하기 위한 금속으로는 Al, Cr, Ti, Ag, Au, W, Cu 등이 사용된다. 상기 반사방지막(160)으로 MIHL ITO 막 뿐만 아니라 MIHL IZO막을 사용할 수도 있다.
이때, MIHL ITO막(160)은 그의 증착두께(d)에 따라 금속성분의 조성이 점진적으로 낮아지도록 형성되는데, 도 3에 도시된 바와같이 비어홀(155)을 통해 상기 드레인 영역(142)과 콘택되는 부분은 금속성분의 조성이 상대적으로 높으며, 상기 유기 EL층(180)과 콘택되는 부분은 상대적으로 투명도전막의 조성이 높게 되도록 형성한다.
즉, ITO의 성분은 외부광이 입사하는 방향으로 광의 입사깊이(r)에 따라 그의 조성이 점진적으로 감소되도록 분포하고, 금속성분은 점진적으로 증가하도록 분포하여, 반사방지막(160)의 증착 두께의 약 1/2영역에서는 ITO 성분과 금속성분이 거의 동일하게 존재하도록 한다.
따라서, MIHL ITO 막(160)은 ITO와 금속의 반비례적인 조성비의 분포가 점진적으로 서서히 변화되므로, 입사되는 외부광의 반사보다 흡수가 일어나 외부광의 반사를 억제되고, 이에 따라 제2영역(102)에서는 상기 MIHL ITO 막(160)이 외부광의 반사를 방지하기 위한 블랙 매트릭스로서의 기능을 수행하게 된다.
그리고, 종래에는 Al 과 투명도전막인 ITO 간의 확산문제로 인하여 소오스/드레인 전극으로 비저항이 낮은 Al을 사용하는 것이 어려웠으나, 본 발명에서는 화소전극으로 MIHL ITO막이 사용되고, 이 MIHL ITO막(160)이 상기 드레인 전극과 콘택되는 부분에서는 ITO 의 조성이 낮고 상대적으로 금속성분이 높으므로, 소오스/드레인 전극으로 Al을 사용하더라도 Al과 화소전극으로 사용되는 투명도전막간의 확산문제를 발생되지 않게 된다. 따라서, 소오스/드레인 전극으로 Al을 사용하므로써, 화소전극과 소오스/드레인 전극간의 콘택저항을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
상기 반사방지막(160)은 화소전극과 블랙매트릭스의 역할을 동시에 수행하게 되므로 도전성을 갖게 된다. 그러므로, 상기 반사방지막(160)은 유기전계 발광표시소자의 각 화소마다 분리되어 형성되어야 한다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 도 2b의 평면구조에서 처럼, 게이트 라인(130)과 데이터 라인(140) 및 전원공급선(147)에 의해 한정되는 화소영역의 전면상에 반사방지막(160)이 형성되는 구조를 갖는다.
그러나, 반사방지막의 형성예는 반드시 도 2b와 같이 한정되는 것이 아니라, 각 화소간에 전기적으로 분리되도록 형성되면 된다. 본 발명의 MIHL ITO막을 양극과 블랙 매트릭스로서 동시에 이용하는 기술을 전면발광형 유기전계 발광표시소자에 국한시켜 설명하였으나, 이러한 기술은 반사형 액정표시소자에 적용가능하다.
상기한 바와같은 본 발명에 따르면, MIHL층을 이용하여 화소전극과 블랙매트릭스를 동시에 형성하여 줌으로써 블랙매트릭스를 형성하기 위한 추가의 공정이 필요없어 공정을 단순화할 수 있다.
또한, 고가의 편광판을 사용하지 않고 외부광에 의한 반사를 방지하여 휘도를 향상시켜 줄 수 있을 뿐만 아니라 블랙매트릭스 형성에 따른 단차의 발생을 방지하여 배선간의 쇼트의 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 화소전극으로 소오스/드레인 전극과 콘택되는 부분이 ITO 막의 성분은 낮고 금속성분의 조성이 높은 MIHL ITO막을 사용함으로써, 소오스/드레인 전극으로 비저항이 낮은 Al을 사용하는 것이 가능하므로, 소오스/드레인 전극과 화소전극간의 콘택저항을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 절연기판상에 형성되고, 소오스/드레인 전극을 구비한 박막 트랜지스터와;
    상기 박막 트랜지스터를 포함한 기판상에 형성되고, 상기 소오스/드레인 전극중 하나를 노출시키는 비어홀을 구비한 보호막과;
    상기 보호막상에 형성되고, 상기 비어홀을 통해 상기 노출된 소오스/드레인 전극중 하나에 연결되는 반사 방지막을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 반사 방지막중 박막 트랜지스터에 대응하는 부분은 블랙 매트릭스로 작용하고, 나머지 부분은 화소전극으로 작용하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 반사방지막은 MIHL 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 반사방지용 MIHL 층은 금속성분과 ITO 성분을 포함하는 MIHL ITO막 또는 IZO 의 성분을 포함하는 MIHL TZO 막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 반사방지용 MIHL층은 그의 증착두께에 따라 ITO 성분또는 IZO 성분이 증가하고 금속성분이 감소하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 반사방지용 MIHL ITO 막 또는 MIHL IZO 막에 포함되어 있는 금속성분은 Al, Cr, Mo, Ti, Ag, Au, W, Cu 중 하나인 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 보호막상에 형성되고, 상기 반사방지막중 상기 제1영역에 대응하는 부분을 노출시키는 개구부를 포함한 평탄화막과;
    상기 개구부에 형성된 유기 EL 층과;
    상기 유기 EL층상에 형성된 전극을 더 포함하는 평판표시장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전극은 투명전극으로, 상기 반사방지막 보다 일함수가 작은 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  9. 절연기판과;
    상기 절연기판상에 배열된 다수의 신호선과;
    상기 다수의 신호선에 의해 한정되는, 개구부를 포함하는 복수개의 화소영역과;
    상기 다수의 신호중 해당하는 신호선에 연결되어, 각 화소영역에 배열된 복수개의 박막 트랜지스터와;
    각 화소영역에 전면 형성되어, 이웃하는 화소영역간에 서로 전기적으로 분리된 반사방지막을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 반사 방지막중 개구부에 대응하는 부분은 평판표시장치의 화소전극으로 작용하고, 나머지 부분은 블랙 매트릭스로 작용하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 반사방지막은 MIHL ITO 막 또는 MIHL IZO 막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  12. 절연기판상에 소오스/드레인 전극을 구비한 박막 트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 박막 트랜지스터를 포함한 기판상에 보호막을 형성하는 단계와;
    상기 소오스/드레인 전극중 하나를 노출시키는 비어홀을 형성하는 단계와;
    상기 비어홀을 통해 상기 소오스/드레인 전극중 노출된 전극과 연결되는 반사방지막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 반사방지막은 투명도전막과 Al, Cr, Mo, Ti, Ag, Au,W, Cu 중 하나를 코스퍼터링 또는 코이베포레이팅하여 증착하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 반사방지막중 상기 박막 트랜지스터에 대응하는 부분은 블랙 매트릭스로 작용하고, 나머지 부분은 화소전극으로 작용하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조방법.
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