KR20110036378A - 어레이 기판 - Google Patents

어레이 기판 Download PDF

Info

Publication number
KR20110036378A
KR20110036378A KR1020090094008A KR20090094008A KR20110036378A KR 20110036378 A KR20110036378 A KR 20110036378A KR 1020090094008 A KR1020090094008 A KR 1020090094008A KR 20090094008 A KR20090094008 A KR 20090094008A KR 20110036378 A KR20110036378 A KR 20110036378A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
gate
electrode
pixel
contact
Prior art date
Application number
KR1020090094008A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101232736B1 (ko
Inventor
최희동
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020090094008A priority Critical patent/KR101232736B1/ko
Priority to US12/890,112 priority patent/US8222638B2/en
Publication of KR20110036378A publication Critical patent/KR20110036378A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101232736B1 publication Critical patent/KR101232736B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H01L27/124—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or layout of the wiring layers specially adapted to the circuit arrangement, e.g. scanning lines in LCD pixel circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H01L27/1255—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs integrated with passive devices, e.g. auxiliary capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78606—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
    • H01L29/78618—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K50/852—Arrangements for extracting light from the devices comprising a resonant cavity structure, e.g. Bragg reflector pair
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/121—Active-matrix OLED [AMOLED] displays characterised by the geometry or disposition of pixel elements
    • H10K59/1213—Active-matrix OLED [AMOLED] displays characterised by the geometry or disposition of pixel elements the pixel elements being TFTs
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/124—Insulating layers formed between TFT elements and OLED elements
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/35—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/301—Details of OLEDs
    • H10K2102/351—Thickness
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/875—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K59/876—Arrangements for extracting light from the devices comprising a resonant cavity structure, e.g. Bragg reflector pair

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

본 발명은, 화소영역과 상기 화소영역 내에 스위칭 영역과 구동 영역 및 스토리지 영역이 정의(定義)된 기판 상의 상기 스위칭 영역과 구동영역에 아일랜드 형태로 불순물 폴리실리콘으로 형성된 제 1 및 제 2 게이트 전극과; 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극 상부에 각각 형성된 게이트 절연막과; 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극에 대응하여 상기 게이트 절연막 상부로 상기 게이트 절연막의 가장자리를 노출시키며 각각 형성된 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층과; 상기 제 1 액티브층을 노출시키며 서로 이격하는 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀과, 상기 제 2 액티브층을 노출시키며 서로 이격하는 제 3 및 제 4 액티브 콘택홀을 가지며, 상기 제 1 및 제 2 액티브층 각각의 중앙부에 대해서는 에치스토퍼의 역할을 하며 상기 기판 전면에 무기절연물질로 형성된 층간절연막과; 상기 스위칭 영역에 상기 층간절연막 위로 각각 상기 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀을 통해 상기 제 1 액티브층과 접촉하며 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 제 1 오믹콘택층과, 상기 구동 영역에 상기 층간절연막 위로 각각 상기 제 3 및 제 4 액티브 콘택홀을 통해 상기 제 2 액티브층과 접촉하며 이격하며 불순물 비정질 실리콘의 제 2 오믹콘택층과; 상기 이격하는 상기 제 1 오믹콘택층 위로 각각 이격하며 형성된 제 1 소스 및 드레인 전극과, 상기 이격하는 상기 제 2 오믹콘택층 위로 각각 이격하며 형성된 제 2 소스 및 드레인 전극과; 상기 층간절연막 위로 상기 화소영역의 경계에 상기 제 1 소스 전극과 연결되며 형성된 데이터 배선과; 상기 데이터 배선 위로 상기 제 1 게이트 전극을 노출시키는 제 1 게이트 콘택홀을 포함하며 무기절연물질로 이루어진 제 1 보호층과; 상기 제 1 보호층 위로 상기 화소영역의 경계에 상기 제 1 게이트 콘택홀을 통해 상기 제 1 게이트 전극과 접촉하며 상기 데이터 배선과 교차하여 상기 화소영역을 정의(定義)하는 게이트 배선 및 상기 게이트 배선과 이격하며 나란하게 형성된 전원배선과; 상기 게이트 배선 위로 상기 제 2 드레인 전극을 노출시키는 제 1 드레인 콘택홀을 가지며 상기 기판 전면에 무기절연물질로 형성된 제 2 보호층과; 상기 각 화소영역에 상기 제 1 드레인 콘택홀을 통해 상기 제 2 드레인 전극과 접촉하며 형성된 화소전극과; 상기 화소전극 위로 각 화소영역별로 순차 반복하는 형태로 형성된 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광층과; 유기 발광층 위로 상기 기판 전면에 형성된 기준전극을 포함하며, 상기 무기절연물질로 이루어진 상기 층간절연막, 제 1 보호층 및 제 2 보호층 중 어느 하나 또는 둘 이상이 패터닝되어 각 화소영역 내에 투과홀이 형성된 것을 특징으로 하는 어레이 기판을 제공한다.
Figure P1020090094008
어레이기판, 폴리실리콘, 액티브층, 표면손상, 발광효율

Description

어레이 기판{Array substrate for organic electroluminescent device}
본 발명은 어레이 기판에 관한 것이며, 특히 건식식각 진행에 의해 액티브층의 표면 손상 발생을 원천적으로 억제하며 이동도 특성이 우수한 액티브층을 갖는 박막트랜지스터를 구비하며, 적, 녹 ,청색을 발광하는 유기 발광층이 구비된 화소영역별로 상기 유기 발광층이 형성되는 영역에 대응하여 무기절연물질로 이루어진 물질층의 개수를 달리하여 마이크로 커비티 효과를 갖도록 함으로써 발광효율을 극대 할 수 있는 어레이 기판에 관한 것이다.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 최근에는 특히 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 평판표시장치로서 액정표시장치 또는 유기전계 발광소자가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 대체하고 있다.
액정표시장치 중에서는 각 화소(pixel)별로 전압의 온(on)/오프(off)를 조절 할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비된 어레이 기판을 포함하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.
또한, 유기전계 발광소자는 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 가지며, 스스로 빛을 내는 자체발광형이기 때문에 명암대비(contrast ratio)가 크고, 초박형 디스플레이의 구현이 가능하며, 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없으며 저온에서도 안정적이고, 직류 5 내지 15V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하므로 최근 평판표시장치로서 주목 받고 있다.
이러한 액정표시장치와 유기전계 발광소자에 있어서 공통적으로 화소영역 각각을 온(on)/오프(off) 제거하기 위해서 필수적으로 스위칭 소자인 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판이 구비되고 있으며, 나아가 상기 유기전계 발광소자에 있어서는 상기 스위칭 박막트랜지스터 이외에 유기전계 발광 다이오드 구동을 위한 구동 박막트랜지스터를 상기 어레이 기판의 각 화소영역에 구비하고 있다.
도 1은 유기전계 발광소자를 구성하는 종래의 어레이 기판에 있어 하나의 화소영역을 구동 박막트랜지스터를 포함하여 절단한 단면을 도시한 것이다. 이때 설명의 편의를 위한 상기 구동 박막트랜지스터가 형성된 영역을 구동영역이라 정의한다.
도시한 바와 같이, 어레이 기판(11)에 있어 다수의 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(33)이 교차하여 정의되는 다수의 화소영역(P) 내의 구동영역(TrA)에는 게이트 전극(15)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 전극(15) 상부로 전면에 게이트 절연막(18)이 형성되어 있으며, 그 위에 순차적으로 순수 비정질 실리콘의 액티브층(22)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(26)으로 구성된 반도체층(28)이 형성되어 있다. 상기 오믹콘택층(26) 위로는 상기 게이트 전극(15)에 대응하여 서로 이격하며 소스 전극(36)과 드레인 전극(38)이 형성되어 있다. 이때 순차 적층 형성된 게이트 전극(15)과 게이트 절연막(18)과 반도체층(28)과 소스 및 드레인 전극(36, 38)은 구동 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다. 이때 도면에 나타내지 않았지만, 상기 화소영역에는 상기 구동 박막트랜지스터(Tr)와 동일한 형태를 가지며, 상기 구동 박막트랜지스터(Tr) 및 상기 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(33)과 연결되며 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 형성되고 있다.
또한, 상기 소스 및 드레인 전극(36, 38)과 노출된 액티브층(22) 위로 전면에 상기 드레인 전극(38)을 노출시키는 드레인 콘택홀(45)을 포함하는 보호층(42)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(42) 상부에는 각 화소영역(P)별로 독립되며, 상기 드레인 콘택홀(45)을 통해 상기 드레인 전극(38)과 접촉하는 화소전극(50)이 형성되어 있다. 이때, 상기 데이터 배선(33) 하부에는 상기 오믹콘택층(26)과 액티브층(22)을 이루는 동일한 물질로 제 1 패턴(27)과 제 2 패턴(23)의 이중층 구조를 갖는 반도체 패턴(29)이 형성되어 있다.
전술한 구조를 갖는 종래의 어레이 기판(11)에 있어서 상기 구동 영역(TrA)에 구성된 박막트랜지스터(Tr)의 반도체층(28)을 살펴보면, 순수 비정질 실리콘의 액티브층(22)은 그 상부로 서로 이격하는 오믹콘택층(26)이 형성된 부분의 제 2 두 께(t2)와 상기 오믹콘택층(26)이 제거되어 노출된 된 부분의 제 1 두께(t1)가 달리 형성됨을 알 수 있다. 이러한 액티브층(22)의 두께 차이(t1 ≠ t2)는 제조 방법에 기인한 것이며, 상기 액티브층(22)의 두께 차이(t1 ≠ t2)에 의해 상기 박막트랜지스터(Tr)의 특성 저하가 발생하고 있다.
도 2는 종래의 어레이 기판의 제조 단계 중 반도체층과 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 도시한 단면도이다. 도면에 있어서는 설명의 편의를 위해 게이트 전극과 게이트 절연막은 생략하였다.
도시한 바와 같이, 기판(11) 상에 순수 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하고 그 상부로 불순물 비정질 실리콘층(미도시)과 금속층(미도시)을 순차적으로 형성하고, 이들을 패터닝함으로써 최상부에 금속물질로서 소스 드레인 패턴(미도시)을 형성하고, 그 하부로 불순물 비정질 실리콘 패턴(미도시)과, 액티브층(미도시)을 형성한다.
이후, 상기 소스 드레인 패턴의 중앙부를 식각하여 제거함으로써 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(36, 38)을 형성한다. 이때 상기 소스 및 드레인 전극(36, 398) 사이로 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(미도시)이 노출되게 된다.
다음, 상기 소스 및 드레인 전극(36, 38) 사이의 이격영역에 노출된 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(미도시)에 대해 건식식각을 실시함으로써 상기 소스 및 드레인 전극(36, 38) 사이로 노출된 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(미도시)을 제거함으로써 서로 이격하는 오믹콘택층(26)을 상기 소스 및 드레인 전극(36, 38) 하부에 형성한다.
이때, 상기 건식식각은 상기 소스 및 드레인 전극(36, 38) 사이로 노출된 불순물 비정질 실리콘 패턴(미도시)을 완전히 없애기 위해 충분히 오랜시간 지속되며, 이러한 과정에서 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(미도시) 하부에 위치한 액티브층(22)까지도 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(미도시)이 제거되는 부분에 대해서는 소정 두께 식각이 발생하게 된다. 따라서 액티브층(22)에 있어 그 상부에 오믹콘택층(26)이 형성된 부분과 노출된 부분에 있어 두께(t1 ≠ t2) 차이가 발생하게 된다. 상기 건식식각을 충분히 오랜시간 실시하지 않으면, 소스 및 드레인 전극(36, 38) 간의 이격영역에 있어 제거되어야 할 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(미도시)이 상기 액티브층(22) 상부에 남아 박막트랜지스터의 특성이 저하되므로 이를 방지하기 위함이다.
따라서, 전술한 종래의 어레이 기판(11)의 제조 방법에 있어서는 필연적으로 액티브층(22)의 두께 차이가 발생하게 되며, 이로 인해 박막트랜지스터(도 1의 Tr)의 특성 저하가 발생하게 된다.
또한, 액티브층(22)이 오믹콘택층(26) 형성을 위한 건식식각 진행 시 식각되어 제거되는 두께까지 고려하여 충분히 두껍게 상기 액티브층(22)을 이루는 순수 비정질 실리콘층(미도시)을 1000Å 이상의 두께를 갖도록 증착해야 하는 바, 증착시간이 늘어나 생산성을 떨어뜨리는 결과를 초래하고 있다.
한편, 어레이 기판에 있어서 가장 중요한 구성요소로는 각 화소영역별로 형성되며, 게이트 배선과 데이터 배선 및 화소전극과 동시에 연결됨으로써 선택적, 주기적으로 신호전압을 상기 화소전극에 인가시키는 역할을 하는 박막트랜지스터를 들 수 있다.
하지만, 종래의 어레이 기판에서 일반적으로 구성하는 박막트랜지스터의 경우, 상기 액티브층은 비정질 실리콘을 이용하고 있음을 알 수 있다. 이러한 비정질 실리콘을 이용하여 액티브층을 형성할 경우, 상기 비정질 실리콘은 원자 배열이 무질서하기 때문에 빛 조사나 전기장 인가 시 준 안정 상태로 변화되어 박막트랜지스터 소자로 활용 시 안정성에 문제가 되고 있으며, 채널 내부에서 캐리어의 이동도가 0.1㎠/Vs～1.0㎠/Vs로 낮아 이를 구동회로용 소자로 사용하는 데는 어려움이 있다.
이러한 문제를 해결하고자 레이저 장치를 이용한 결정화 공정 진행에 의해 비정질 실리콘의 반도체층을 폴리실리콘의 반도체층으로 결정화함으로써 폴리실리콘을 액티브층으로 이용한 박막트랜지스터를 제조하는 방법이 제안되고 있다.
하지만 종래의 폴리실리콘을 반도체층으로 하는 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판에 있어 상기 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 단면도인 도 3을 참조하면, 레이저 결정화 공정을 통한 폴리실리콘을 반도체층(55)으로 이용하는 박막트랜지스터(Tr)를 포함하는 어레이 기판(51) 제조에는 상기 폴리실리콘으로 이루어진 반도체층(55) 내에 제 1 영역(55a)의 양측으로 고농도의 불순물을 포함하는 n+영역(55b) 또는 p+영역(미도시)의 형성을 필요로 한다. 따라서, 이들 n+ 영역(55b) 또는 p+ 형성을 위한 도핑 공정이 요구되며, 이러한 도핑공정 진행을 위해 이온 인플란트 장비가 추가적으로 필요하다. 이 경우, 제조비용 상승을 초래하며, 신규 장비 추가에 의한 어레이 기판(51) 제조를 위해 제조 라인을 새롭게 구 성해야 하는 문제가 발생하고 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 액티브층이 건식식각에 노출되지 않음으로써 그 표면에 손상이 발생하지 않아 박막트랜지스터의 특성이 향상되는 어레이 기판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 반도체층을 폴리실리콘으로 형성하면서도 도핑 공정을 필요로 하지 않으며, 이동도 특성을 향상시킬 수 있는 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 유기전계 발광소자용의 어레이 기판으로 이용되는 경우, 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광층 각각의 특성을 고려하여 각 색의 발광효율을 극대화할 수 있는 구조를 갖는 어레이 기판을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 어레이 기판은, 화소영역과 상기 화소영역 내에 스위칭 영역과 구동 영역 및 스토리지 영역이 정의(定義)된 기판 상의 상기 스위칭 영역과 구동영역에 아일랜드 형태로 불순물 폴리실리콘으로 형성된 제 1 및 제 2 게이트 전극과; 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극 상부에 각각 형성된 게이트 절연막과; 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극에 대응하여 상기 게이트 절연막 상부로 상기 게이트 절연막의 가장자리를 노출시키며 각각 형성된 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층과; 상기 제 1 액티브층을 노출시키며 서로 이격하는 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀과, 상기 제 2 액티브층을 노출시키며 서로 이격하는 제 3 및 제 4 액티브 콘택홀을 가지며, 상기 제 1 및 제 2 액티브층 각각의 중앙부에 대해서는 에치스토퍼의 역할을 하며 상기 기판 전면에 무기절연물질로 형성된 층간절연막과; 상기 스위칭 영역에 상기 층간절연막 위로 각각 상기 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀을 통해 상기 제 1 액티브층과 접촉하며 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 제 1 오믹콘택층과, 상기 구동 영역에 상기 층간절연막 위로 각각 상기 제 3 및 제 4 액티브 콘택홀을 통해 상기 제 2 액티브층과 접촉하며 이격하며 불순물 비정질 실리콘의 제 2 오믹콘택층과; 상기 이격하는 상기 제 1 오믹콘택층 위로 각각 이격하며 형성된 제 1 소스 및 드레인 전극과, 상기 이격하는 상기 제 2 오믹콘택층 위로 각각 이격하며 형성된 제 2 소스 및 드레인 전극과; 상기 층간절연막 위로 상기 화소영역의 경계에 상기 제 1 소스 전극과 연결되며 형성된 데이터 배선과; 상기 데이터 배선 위로 상기 제 1 게이트 전극을 노출시키는 제 1 게이트 콘택홀을 포함하며 무기절연물질로 이루어진 제 1 보호층과; 상기 제 1 보호층 위로 상기 화소영역의 경계에 상기 제 1 게이트 콘택홀을 통해 상기 제 1 게이트 전극과 접촉하며 상기 데이터 배선과 교차하여 상기 화소영역을 정의(定義)하는 게이트 배선 및 상기 게이트 배선과 이격하며 나란하게 형성된 전원배선과; 상기 게이트 배선 위로 상기 제 2 드레인 전극을 노출시키는 제 1 드레인 콘택홀을 가지며 상기 기판 전면에 무기절연물질로 형성된 제 2 보호층과; 상기 각 화소영역에 상기 제 1 드레인 콘택홀을 통해 상기 제 2 드레인 전극과 접촉하며 형성된 화소전극과; 상기 화소전극 위로 각 화소영역별로 순차 반복하는 형태로 형성된 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광층과; 유기 발광층 위로 상기 기판 전면에 형성된 기준전극을 포함하며, 상기 무기절연물질로 이루어진 상기 층간절연막, 제 1 보호층 및 제 2 보호층 중 어느 하나 또는 둘 이상이 패터닝되어 각 화소영역 내에 투과홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광층이 형성된 각 화소영역별로 상기 각 화소영역 내부에 패터닝 되어 제거됨으로써 상기 투과홀을 형성하는 상기 무기절연물질로 이루어진 물질층의 개수를 달리하는 것이 특징이다.
또한, 상기 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광층이 형성된 각 화소영역 중 어느 하나의 색을 발광하는 화소영역이 나머지 두색을 발광하는 화소영역과 상기 투과홀을 형성하는 상기 무기절연물질로 이루어진 물질층의 개수를 달리하는 것이 특징이다.
또한, 상기 기판 상에, 상기 기 제 1 및 제 2 게이트 전극 하부에 위치하며 무기절연물질로 이루어진 버퍼층을 포함한다. 이때, 상기 화소전극은 각 화소영역 내에 상기 투과홀이 형성됨으로써 상기 버퍼층 또는 층간절연막, 제 1 보호층 및 제 2 보호층 3개의 물질층 중 투과홀이 형성되지 않은 어느 하나의 물질층 상부에 형성된 것이 특징이다.
또한, 상기 제 2 게이트 전극은 상기 스토리지 영역까지 연장 형성되어 제 1 스토리지 전극을 이루며, 상기 제 2 소스 전극은 상기 스토리지 영역까지 연장 형 성되어 제 2 스토리지 전극을 이룸으로써 상기 스토리지 영역에 순차 적층된 상기 제 1 스토리지 전극과 상기 게이트 절연막과 상기 층간절연막 및 상기 제 2 스토리지 전극은 스토리지 커패시터를 이루며, 상기 제 2 소스 전극은 상기 스토리지 영역에서 더 연장하여 상기 데이터 배선과 나란하게 형성됨으로써 전원전극을 이루며, 상기 제 1 보호층에는 상기 전원전극을 노출시키는 전원 콘택홀이 구비되며, 상기 전원배선은 상기 전원 콘택홀을 통해 상기 전원전극과 접촉하는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 보호층에는 상기 제 2 게이트 전극을 노출시키는 제 2 게이트 콘택홀이 구비되며, 상기 제 1 보호층 위로 상기 제 2 게이트 콘택홀을 통해 상기 제 2 게이트 전극과 접촉하는 게이트 보조 패턴이 형성되며, 상기 제 2 보호층에는 상기 게이트 보조패턴을 노출시키는 게이트 보조 콘택홀과, 상기 제 1 드레인 전극을 노출시키는 제 2 드레인 콘택홀이 구비되며, 상기 제 2 보호층 상부에는 상기 게이트 보조 콘택홀과 상기 제 2 드레인 콘택홀을 통해 상기 제 1 드레인 전극 및 상기 게이트 보조패턴과 동시에 접촉하는 연결전극이 형성된 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 오믹콘택층 하부에는 이들 오믹콘택층과 동일한 평면적을 가지며 완전 중첩하는 형태로 순수 비정질 실리콘으로 이루어진 배리어층이 형성된 것이 특징이다.
본 발명에 따른 어레이 기판은, 반도체 물질로 이루어진 게이트 전극과 금속 물질로 이루어진 게이트 배선간의 접촉저항을 낮춤으로써 상기 게이트 배선을 통해 박막트랜지스터의 온 전압 인가시 안정적인 박막트랜지스터 특성을 갖도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 어레이 기판은 액티브층이 건식식각에 노출되지 않음으로써 그 표면 손상이 발생하지 않아 박막트랜지스터 특성이 저하되는 것을 방지하는 효과가 있다.
액티브층이 건식식각에 영향을 받지 않게 되므로 식각되어 없어지는 두께를 고려하지 않아도 되므로 상기 액티브층의 두께를 줄임으로써 증착 시간을 단축시켜 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명에 따른 어레이 기판은 비정질 실리콘층을 결정화 공정에 의해 폴리실리콘층으로 결정화하고 이를 반도체층으로 하여 박막트랜지스터를 구성함으로써 비정질 실리콘층의 반도체층을 포함하는 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판 대비 이동도 특성을 수십 내지 수 백배 향상시키는 효과가 있다.
폴리실리콘의 액티브층을 박막트랜지스터의 반도체층으로 이용하면서도 불순물의 도핑은 필요로 하지 않으므로 도핑 공정 진행을 위한 신규 장비 투자를 실시하지 않아도 되므로 초기 투자비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 게이트 전극을 불순물을 포함하는 폴리실리콘으로 형성함으로써 금속물질의 게이트 전극을 형성한 종래의 어레이 기판의 결정화 공정 진행 시 발생되는 게이트 전극의 변형 또는 게이트 전극과 반도체층과의 쇼트 등의 문제를 원천적으로 해결하는 효과가 있다.
또한, 각 화소영역 내의 구동 박막트랜지스터와 연결된 화소전극이 형성되는 영역의 적층 구조를 각 화소영역별로 다양화함으로써 상기 화소전극 상부에 형성되는 적, 녹, 청색의 유기 발광층의 특성을 고려한 마이크로 커비티(micro cavity) 효과를 갖도록 하여 유기 발광층의 발광효율을 극대화하는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 유기전계 발광소자를 구성하는 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판에 있어 하나의 화소영역에 대한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하며 게이트 및 데이터 배선(145, 130)이 형성되고 있으며, 상기 게이트 배선(145)과 이격하며 전원배선(148)이 형성되고 있다. 또한, 상기 전원배선(148)과 전원 콘택홀(154)을 통해 연결되며 전원전극(134)이 상기 데이터 배선(130)과 나란하게 형성되고 있다.
또한, 화소영역(P) 내에는 스위칭 박막트랜지스터(STr)이 구비되고 있으며, 이때 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)의 제 1 게이트 전극(105a)은 제 1 게이트 콘택홀(142a)을 통해 상기 게이트 배선(145)과 연결되고 있으며, 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)의 제 1 소스 전극(133a)은 상기 데이터 배선(130)으로부터 연장되고, 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 연결되며 구동 박막트랜지스터(DTr)가 구비되고 있다. 이때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 제 2 게이트 전극(105b)을 노출시키는 제 2 게이트 콘택홀(142b)을 통해 상기 제 2 게이트 전극(105b)과 접촉 하며 게이트 보조패턴(146)이 형성되고 있으며, 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)의 제 1 드레인 전극(136a)을 노출시키는 제 1 드레인 콘택홀(152a)과 상기 게이트 보조패턴(146)을 노출시키는 보조패턴 콘택홀(153)을 통해 상기 제 1 드레인 전극(136a)과 상기 제 2 게이트 전극(105b)을 전기적으로 연결시키는 게이트 연결전극(172)이 형성됨으로써 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(STr, DTr)가 연결되고 있다.
또한, 상기 화소영역(P) 내에는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 제 2 드레인 전극(136b)과 제 2 드레인 콘택홀(152b)을 통해 연결되며 화소전극(170)이 형성되고 있으며, 상기 전원전극(134)이 연장되어 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 제 2 소스 전극(133b)을 이루고 있으며, 상기 전원전극(134)의 일부인 제 2 스토리지 전극(137)과 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 제 2 게이트 전극(105b)은 게이트 절연막(미도시)과 층간절연막(미도시)을 개재하여 중첩함으로써 스토리지 커패시터(StgC)를 이루고 있다.
한편, 각 화소영역(P)의 일부를 포함하여 상기 화소영역(P)의 경계에는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 제 2 드레인 전극(136b)과 연결된 화소전극(170)의 테두리부와 중첩하며 무기절연물질 또는 유기절연물질로서 뱅크(미도시)가 형성되어 있다. 이러한 뱅크(미도시)는 상기 화소영역(P) 경계에 형성됨으로써 각 색의 유기 발광층(미도시)을 분리 격리시키는 역할을 하는 동시에 상기 화소전극(170)과 기판 전면에 형성되는 기준전극(미도시)과의 쇼트를 방지하는 역할을 한다.
뱅크(미도시)로 둘러싸인 각 화소영역(P)의 내부에는 상기 화소전극(170) 위 로 유기 발광층(미도시)이 형성되어 있다. 이때 상기 유기 발광층(미도시)은 적, 녹 ,청색을 발광하는 유기 발광물질로 순차 반복적으로 형성되고 있는 것이 특징이다.
또한, 상기 뱅크(미도시)와 상기 유기 발광층(미도시)을 덮으며 표시영역 전면에 기준전극(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 화소전극(170)과 유기 발광층(미도시)과 상기 기준전극(미도시)은 유기전계 발광 다이오드(미도시)를 이루며, 상기 화소전극(170)은 상기 유기전계 발광 다이오드(미도시)의 제 1 전극으로서 일함수 값이 비교적 높은 투명 도전성 물질로 이루어짐으로서 애노드 전극의 역할을 하며, 상기 기준전극(미도시)은 유기전계 발광 다이오드(미도시)의 제 2 전극으로서 일함수 값이 비교적 낮은 불투명한 저저항 금속물질로 이루어짐으로써 캐소드 전극의 역할 및 반사판의 역할을 하는 것이 특징이다.
이후에는 이러한 평면 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판의 단면 구조에 대해 설명한다.
도 5는 도 4를 절단선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이며, 도 6a 내지 6c는 본 발명의 실시예(또는 실시예의 변형예)에 따른 어레이 기판에 있어 발광하는 색을 달리하는 다른 화소영역의 도 4에 도시된 절단선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도이다. 설명의 편의를 위해 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하였다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판(101)은 전면에 무기절연물질로 이루어진 버퍼층(102)이 형성되어 있다.
상기 버퍼층(102) 위로 스위칭 영역(SA)에 불순물 폴리실리콘으로 이루어진 제 1 게이트 전극(105a)이 형성되어 있으며, 상기 구동 영역(DA)에는 상기 불순물 폴리실리콘으로 이루어진 제 2 게이트 전극(105b)이 형성되어 있다. 이때 상기 제 2 게이트 전극(105b)은 상기 스토리지 영역(StgA)까지 연장 형성됨으로써 제 1 스토리지 전극(106)을 이루고 있다.
또한, 상기 불순물 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 게이트 전극(105a, 105b) 각각에 대응하여 그 위로는 무기절연물질로써 게이트 절연막(109)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(109) 위로 상기 스위칭 영역(SA) 및 구동 영역(DA)에 위치한 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극(105a, 150b) 각각에 대응하여 순수 폴리실리콘의 제 1 액티브층(115a))과 제 2 액티브층(115b)이 각각 형성되고 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 위로 전면에 상기 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 각각의 중앙부를 기준으로 그 양측으로 각각 상기 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b)을 노출시키는 제 1, 2, 3, 4 액티브 콘택홀(123a, 123b, 123c, 123d)을 갖는 층간절연막(122)이 형성되어 있다.
또한, 상기 층간절연막(122) 위로 상기 스위칭 영역(SA)에 대응하여 상기 제 1, 2 액티브 콘택홀(123a, 123b)을 통해 상기 제 1 액티브층(115a)과 접촉하며 서로 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 제 1 오믹콘택층(127a)이 형성되어 있으며, 이의 상부에 서로 이격하며 제 1 소스 및 드레인 전극(133a, 136a)이 형성되어 있다.
또한, 상기 층간절연막(122) 위로 상기 구동영역(DA)에 대응하여 상기 제 3, 4 액티브 콘택홀(123c, 123d)을 통해 상기 제 2 액티브층(115b)과 접촉하며 서로 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 제 2 오믹콘택층(127b)이 형성되어 있으며, 이의 상부에 서로 이격하며 제 2 소스 및 드레인 전극(133b, 136b)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 2 소스 전극(133b)은 상기 스토리지 영역(StgA)까지 연장되어 제 2 스토리지 전극(137)을 이루며, 일방향으로 더욱 연장하여 전원전극(미도시)을 이루고 있다.
이때, 상기 스위칭 영역(SA)에 순차 적층된 폴리실리콘의 제 1 게이트 전극(105a)과, 게이트 절연막(109)과 순수 비정질 실리콘의 제 1 액티브층(115a)과 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀(123a, 123b)을 갖는 층간절연막(122)과 서로 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 제 1 오믹콘택층(127a)과 서로 이격하는 제 1 소스 및 드레인 전극(133a, 136a)은 스위칭 박막트랜지스터(STr)를 이룬다.
또한, 상기 구동 영역(DA)에 순차 적층된 폴리실리콘의 제 2 게이트 전극(105b)과, 게이트 절연막(109)과 순수 비정질 실리콘의 제 2 액티브층(115b)과 제 3 및 제 4 액티브 콘택홀(123c, 123d)을 갖는 층간절연막(122)과 서로 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 제 2 오믹콘택층(127b)과 서로 이격하는 제 2 소스 및 드레인 전극(133b, 136b)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이룬다.
또한, 도면에 나타나지 않았지만, 상기 층간절연막(122) 위로 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)의 제 1 소스 전극(133a)과 연결되며 일방향으로 연장하는 데이터 배선(미도시)이 형성되고 있다.
다음, 상기 제 1 및 제 2 소스 및 드레인 전극((133a, 133b), (136a, 136b)) 위로 전면에 무기절연물질로 이루어진 제 1 보호층(140)이 형성되어 있다. 이때 상기 제 1 보호층(140)과 그 하부의 층간절연막(122)과 게이트 절연막(109)은 패터닝 됨으로써 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극(105a, 105b)을 각각 노출시키는 제 1 및 제 2 게이트 콘택홀(142a, 142b)이 구비되고 있으며, 도면에 나타나지 않았지만, 상기 제 1 보호층(140)에는 상기 전원전극(미도시)을 노출시키는 전원 콘택홀(미도시)이 구비되고 있다.
다음, 상기 제 1 보호층(140) 위로는 상기 제 1 게이트 콘택홀(142a)을 통해 상기 제 1 게이트 전극(105a)과 연결되며 상기 데이터 배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트 배선(145)이 형성되어 있으며, 상기 제 2 게이트 콘택홀(142b)을 통해 상기 제 2 게이트 전극(105b)과 접촉하며 게이트 보조패턴(146)이 형성되어 있으며, 도면에 나타나지 않았지만, 상기 게이트 배선(145)과 이격하며 나란하게 전원배선(미도시)이 형성되고 있다. 이때, 상기 전원배선(미도시)은 상기 전원 콘택홀(미도시)을 통해 상기 전원전극(미도시)과 연결되고 있다.
다음, 상기 게이트 배선(145)과, 상기 게이트 보조패턴(146) 위로 전면에 무기절연물질로서 제 2 보호층(150)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 2 보호층(150)은 상기 게이트 보조패턴(146)을 노출시키는 보조패턴 콘택홀(153)이 구비되고 있으며, 상기 제 2 보호층(150)과 그 하부의 제 1 보호층(140)은 패터닝되어 상기 제 1 및 2 드레인 전극(136a, 136b)을 각각 노출시키는 제 1 및 제 2 드레인 콘택홀(152a, 152b)이 구비되고 있다.
다음, 상기 제 2 보호층(150) 위로는 투명 도전성 물질로써 상기 제 2 드레 인 콘택홀(152b)을 통해 상기 제 2 드레인 전극(136b)과 접촉하며 화소전극(170)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 드레인 콘택홀(152a)과 상기 보조패턴 콘택홀(153) 통해 상기 제 1 드레인 전극(136a)과 상기 게이트 보조패턴(146)과 동시에 접촉하는 게이트 연결전극(172)이 형성되고 있다.
한편, 전술한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판(101)은 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b)이 형성됨으로써 종래 대비 이동도 특성이 향상되며, 제 1 및 제 2 게이트 전극(105a, 105b)을 금속물질이 아닌 불순물 폴리실리콘으로 구성함으로써 상기 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b)의 결정화 공정 시 고온의 분위기에 노출됨으로써 발생하는 금속성 게이트 전극의 변형 등을 방지할 수 있다.
또한, 상기 채널 영역이 형성되는 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b)의 중앙부에 대해서는 층간절연막(122)이 에치스토퍼의 역할을 함으로써 그 두께 변화가 발생하지 않으므로 액티브층의 채널 영역의 두께 변화에 따른 박막트랜지스터의 특성 저하를 방지할 수 있는 것이 특징이다.
한편, 상기 화소전극(170) 및 게이트 연결전극(172)과 상기 제 2 보호층(150) 위로는 각 화소영역(P)의 경계와 상기 화소영역(P) 내부 일부(스위칭 영역 (SA)및 구동영역(DA))에 대해 상기 각 화소전극(170)의 테두리부와 중첩하며 무기절연물질 또는 유기절연물질로서 뱅크(173)가 형성되어 있으며, 상기 뱅크(173)로 둘러쌓인 화소영역(P) 내부는 상기 화소전극(170)이 노출되고 있다.
또한, 뱅크(173)로 둘러싸인 각 화소영역(P)의 내부에는 상기 화소전극(170) 위로 적, 녹, 청색을 각각 발광하는 유기 발광층(177)이 표시영역에서 순차 반복적으로 형성되어 있으며, 상기 뱅크(173)와 상기 유기 발광층(177)을 덮으며 표시영역 전면에 기준전극(179)이 형성되어 있다. 이때, 상기 각 화소영역(P) 내에 순차 적층된 상기 화소전극과 유기 발광층(177)과 기준전극(179)은 유기전계 발광 다이오드(E)를 이룬다.
한편, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판(101)에 있어서 가장 특징적인 구성으로서 상기 뱅크(173)로 둘러싸인 부분의 기판(101)면으로부터 적층 두께를 달리하고 있다는 것이다.
즉, 도 5에 도시한 화소영역(P)의 내부에는 무기절연물질로 이루어진 버퍼층(102)과, 층간절연막(122)과, 제 1 보호층(140) 및 제 2 보호층(150)이 순차적으로 적층된 상태에서 상기 제 2 보호층(150) 위로 상기 화소전극(170)이 형성됨을 보이고 있지만, 도 6a를 참조하면, 어레이 기판(101) 내의 또 다른 화소영역(P) 내부에 있어서는 무기절연물질로 이루어진 상기 총 4개의 물질층 중 층간절연막(122)이 패터닝되어 제거됨으로써 기판(101)면으로부터 순차적으로 버퍼층(102), 제 1 보호층(140) 및 제 2 보호층(150)이 형성되고 있음을 알 수 있다. 즉, 층간절연막(122)에 대해 화소전극(170)이 형성되는 부분의 대응되는 화소영역(P)을 노출시키는 투과홀(TH)이 형성되고 있다.
또한, 도 6b를 참조하면, 또 다른 화소영역(P)에 대해서는 총 4개의 물질층 중 2개 즉, 층간절연막(122)과 제 1 보호층(140)이 패터닝되어 제거됨으로써 버퍼층(102)과 제 2 보호층(150)이 형성되고 있음을 알 수 있으며, 도 6c를 참조하면, 화소영역(P)의 내부는 총 4개의 물질층 중 3개 즉, 층간절연막(122)과 제 1 및 2 보호층(140, 150)이 패터닝되어 제거됨으로써 버퍼층(102) 위로 화소전극(170)이 형성되고 있다.
본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판(101)의 경우, 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광층(177)을 구비한 각 화소영역(P)별로 무기절연물질로 이루어진 물질층의 개수를 선택적으로 조절함으로써 최종적으로 무기절연물질로 이루어진 물질층의 재료와 두께를 적, 녹 ,청색을 발광하는 유기 발광층(177)이 형성된 화소영역(P)별로 상기 각 색의 유기 발광 물질의 특성에 맞게 조절할 수 있다. 이 경우, 마이크로 커비티(micro cavity) 효과에 의해 각 색의 유기 발광층(177)의 발광 효율을 극대화 할 수 있는 것이 특징이다. 나아가 각 색의 유기 발광층(177)의 두께까지도 조절함으로써 더욱더 발광 효율을 최적화할 수 있는 것이 특징이다.
일례로, 적색을 발광하는 유기 발광물질로 이루어진 유기 발광층(177)이 형성되는 화소영역(P)에 대해서는 도 5에 도시한 바와 같이 버퍼층(122), 층간절연막(122), 제 1 및 제 2 보호층(140, 150)이 모두 형성되도록 하고, 녹색을 발광하는 유기 발광물질로 이루어진 유기 발광층(177)이 형성되는 화소영역(P)에 대해서는 도 6a에 도시한 바와같이, 층간절연막(122) 내에 투과홀(TH)이 구비되도록 함으로써 버퍼층(102), 제 1 및 제 2 보호층(140, 150)이 형성되도록 하고, 청색을 발광하는 유기 발광물질로 이루어진 유기 발광층(177)이 형성되는 화소영역(P)에 대해서는 도 6b에 도시한 바와같이, 층간절연막(122)과 제 1 보호층(140) 내에 투과홀(TH)이 구비되도록 함으로써 버퍼층(102), 제 2 보호층(150)이 형성되도록 구성 할 수 있다.
마이크로 커비티(micro cavity) 효과란 빛이 투과하는 물질층의 두께를 다르게 함으로써 각 파장대별로 각 물질층에 흡수되는 량을 최소화하며, 상기 불투명 금속물질로 이루어진 기준전극(179)과 무기절연물질로 이루어진 각 물질층 사이에서 각 색의 유기 발광층(177)으로부터 나온 빛이 소정의 선택적 반사를 반복하도록 하도록 하는 것을 의미하는데, 최종적으로 원하는 파장대의 빛만을 투과시키게 됨으로써 색재현율 및 발광효율을 극대화할 수 있는 것이다.
적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광 물질은 그 재질이 서로 다르며, 주 파장대의 크기를 달리하므로, 종래와 같이, 표시영역 전면에 동일한 두께를 갖도록 무기절연물질로 이루어진 물질층을 형성하는 경우 전술한 마이크로 커비티 효과를 구현할 수 없다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판(101)의 경우 다른 색을 발광하는 유기 발광층(177)이 형성된 화소영역(P)별로 무기절연물질로 이루어진 물질층의 개수를 하여 최종적으로 무기절연물질로 이루어진 물질층의 두께를 달리함으로써 마이크로 커비티 효과를 구현할 수 있으므로 유기전계 발광소자의 색재현율 및 발광효율을 향상시킬 수 있다.
나아가, 무기절연물질로 이루어진 물질층의 개수를 줄임으로써 총 무기절연물질로 이루어진 물질층의 두께를 줄여 투과도를 향상시키는 효과를 갖는다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판(101) 있어서는 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광층(177)을 포함하는 3개의 화소영역(P) 내의 무기절연물질로 이루어진 물질층의 개수가 모두 달리하는 것을 일례로 보이고 있지만, 반드시 적, 녹, 청색의 유기 발광층(177)이 형성된 화소영역(P)별로 무기절연물질로 이루어진 물질층의 개수가 모두 다르게 구성될 필요는 없으며, 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광층(177)이 형성된 화소영역(P) 중 어느 하나의 색을 발광하는 유기 발광층(177)이 형성된 화소영역(P)에 대해서만 무기절연물질로 이루어진 물질층의 개수를 달리하고 나머지 두 색을 발광하는 유기 발광층(177)이 형성된 화소영역(P)에 대해서는 무기절연물질로 이루어진 물질층이 동일한 개수를 갖도록 구성될 수도 있다.
한편, 도 6a 내지 도 6b에 있어서는, 각각 하부층에서 상부층으로 각각 층간절연막, 제 1 보호층, 제 2 보호층의 순으로 패터닝되어 투과홀이 형성된 것을 보이고 있지만, 이는 일례로 보인 것이다. 도면에 나타나지 않았지만, 상기 4개의 무기절연물질로 이루어진 물질층 중 선택적으로 하나 또는 2이상의 물질층이 화소영역 내부에서 제거되어 투과홀이 형성될 수도 있다. 즉, 일례로 제 1 보호층 내에 투과홀이 형성됨으로써 화소영역 내부에 버퍼층과 층간절연막과 제 2 보호층이 형성되도록 구성될 수도 있으며, 또는 제 1 및 제 2 보호층이 패터닝되어 그 내부에 투과홀이 형성됨으로써 화소영역 내부에 버퍼층과 층간절연막이 형성되도록 구성될 수도 있다. 즉, 상기 무기절연물질로 이루어진 물질층은 그 적층 순서에 관계없이 자유롭게 선택적으로 패터닝되어 그 내부에 투과홀이 구성될 수 있다.
이후에는 간단히 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판의 제조 방법에 대해 도 5, 도 6a 내지 6c를 참조하여 설명한다.
투명한 절연기판(101) 예를들면 유리기판 상에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착함으로써 전면에 버퍼층(102)을 형성한다. 이는 본 발명의 특징상 추후 공정에서 고상 결정화(Solid Phase Crystallization : SPC) 공정을 진행하는데, 이러한 고상 결정화(SPC) 공정은 600℃ 내지 800℃의 고온의 분위기가 요구되고 있으며, 이 경우 상기 기판이 고온의 분위기에 노출됨으로써 기판의 표면으로부터 알카리 이온이 용출되어 폴리실리콘으로 이루어진 구성요소의 특성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 이러한 문제를 방지하기 위해 상기 버퍼층(102)을 형성하는 것이다.
다음, 상기 버퍼층(102) 위로 순차적으로 불순물 비정질 실리콘, 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx), 순수 비정질 실리콘을 연속하여 증착함으로써 제 1 불순물 비정질 실리콘층(미도시)과, 제 1 무기절연층(미도시)과, 순수 비정질 실리콘층(미도시)을 형성한다.
이때, 상기 순수 비정질 실리콘층(미도시)은 채널이 형성되는 부분이, 종래의 경우 서로 이격하는 오믹콘택층 형성을 위해 진행하는 건식식각에 노출됨으로써 식각되어 그 표면으로부터 일부 두께가 제거되는 것을 고려하여 1000Å 이상의 두께로 형성하였지만, 본 발명의 실시예의 경우, 상기 순수 비정질 실리콘층(미도시)을 통해 최종적으로 구현되는 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b)의 채널이 형성되는 영역은 에치스토퍼의 역할을 하는 층간절연막(122)에 의해 건식식각에 노출되지 않으므로 상기 건식식각에 의해 그 두께가 얇아지게 되는 등의 문제는 발생하지 않으므로 추후 액티브층으로서의 역할을 할 수 있는 두께인 300Å 내지 1000Å로 형성한다.
다음, 상기 순수 비정질 실리콘층(미도시)의 이동도 특성 등을 향상시키기 위해 고상 결정화(SPC) 공정을 진행함으로써 상기 순수 비정질 실리콘층(미도시)이 결정화되어 순수 폴리실리콘층(미도시)을 이루도록 한다. 이때, 상기 고상 결정화(SPC) 공정은 일례로 600℃ 내지 800℃의 분위기에서 열처리를 통한 써말 결정화(Thermal Crystallization) 또는 교번자장 결정화 장치를 이용한 600℃ 내지 700℃의 온도 분위기에서의 교번자장 결정화(Alternating Magnetic Field Crystallization) 공정인 것이 바람직하다.
한편, 이러한 고상 결정화(SPC) 공정 진행에 의해 상기 순수 비정질 실리콘층(미도시) 뿐만 아니라 상기 제 1 불순물 비정질 실리콘층(미도시) 또한 결정화되어 불순물 폴리실리콘층(미도시)을 이루게 된다.
다음, 상기 순수 폴리실리콘층(미도시)과 제 1 무기절연층(미도시)과 불순물 비정질 실리콘층(미도시)을 패터닝함으로써 상기 스위칭 영역(SA)에 동일한 평면적을 가지며 완전 중첩하며 순차 적층된 형태로 제 1 게이트 전극(105a)과 게이트 절연막(109)과 제 1 순수 폴리실리콘 패턴(미도시)을 형성하고, 동시에 상기 구동 영역(DA) 및 스토리지 영역(StgA)에 동일한 평면적을 가지며 완전 중첩하며 순차 적층된 형태로 제 2 게이트 전극(105b)과 게이트 절연막(109)과 제 2 순수 폴리실리콘 패턴(미도시)을 형성한다. 이때 상기 제 2 게이트 전극(105b) 중 상기 스토리지 영역(StgA)에 형성된 부분은 제 1 스토리지 전극(106)을 이루게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극(105a, 105b)을 순수 불순물 폴리실리콘으로 형성하는 것은, 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극(105a, 105b) 상부에 각각 위치하는 제 1 및 제 2 순수 폴리실리콘 패턴(미도시) 형성 시 발생하는 문제를 해결하기 위함이다.
보텀 게이트 구조를 갖는 박막트랜지스터를 형성하는 경우, 기판 상에는 저저항 특성을 갖는 금속물질을 증착한 후, 이를 패터닝하여 게이트 배선 및 게이트 전극을 형성하고, 그 상부에 반도체층 형성을 위해 게이트 절연막을 개재하여 순수 비정질 실리콘층을 형성하는데, 상기 순수 비정질 실리콘층을 순수 폴리실리콘층으로 고상 결정화(SPC)하는데 있어 600℃ 이상의 비교적 높은 온도를 필요로 하고 있다. 따라서, 이러한 비교적 높은 온도를 요구하는 고상 결정화(SPC) 공정 진행 시, 금속물질만으로 이루어진 게이트 전극 및 게이트 배선은 변형이 발생하거나 또는 상기 게이트 절연막을 뚫고 상기 결정화된 순수 폴리실리콘층과 접촉하게 되는 스파이크가 발생하는 등의 문제를 일으킨다. 따라서, 본 발명의 실시예에 있어서는 이러한 종래의 금속물질의 게이트 전극을 형성함으로써 결정화 공정 진행시 발생하는 문제를 해결하고자 이러한 고온에서 전술한 문제를 일으키지 않는 불순물 폴리실리콘을 이용하여 제 1 및 제 2 게이트 전극(105a, 105b)을 형성한 것이다.
다음, 상기 제 1 및 제 2 순수 폴리실리콘 패턴(미도시)을 패터닝함으로써 상기 스위칭 영역(SA)의 상기 게이트 절연막(109)의 중앙부에 순수 폴리실리콘의 제 1 액티브층(115a)을 형성하고, 상기 구동 영역(DA)의 상기 게이트 절연막(109)의 중앙부에 순수 폴리실리콘의 제 2 액티브층(115b)을 형성한다. 이때 상기 스토 리지 영역(StgA)에 있어서 상기 제 2 순수 폴리실리콘 패턴(미도시)은 제거한다.
다음, 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 위로 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx) 중 하나를 증착하여 층간절연막(122)을 형성하고, 이를 패터닝함으로써 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 각각의 중앙부를 기준으로 이의 양측으로 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 각각을 노출시키는 제 1, 2, 3, 4 액티브 콘택홀(123a, 123b, 123c, 123d)을 형성한다. 이때, 상기 층간절연막(122)은 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 각각의 중앙부에 대응해서는 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 각각을 덮는 에치스토퍼로서의 역할을 하며, 그 외의 영역에 대응해서는 절연층의 역할을 하는 것이 특징이다.
한편, 상기 층간절연막(122)을 도 6a 내지 6c에 제시한 대로 적, 녹, 청색 중 어느 하나의 색을 발광하는 유기 발광층(177)이 형성된 화소영역(P)에 대해 투과홀(TH)을 갖도록 형성할 경우, 상기 제 1 내지 제 4 액티브 콘택홀(123a, 123b, 123c, 123d) 형성 시 동시에 상기 화소영역(P)에 대응하여 패터닝하여 투과홀(TH)을 형성한다.
다음, 상기 층간절연막(122) 위로 전면에 불순물 비정질 실리콘을 증착하여 제 2 불순물 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하고, 연속하여 상기 제 2 불순물 비정질 실리콘층(미도시) 위로 제 1 금속물질 예를들면, 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 및 몰리티타늄(MoTi) 중 어느 하나를 증착함으로써 제 1 금속층(미도시)을 형성한다.
이후, 상기 제 1 금속층(미도시)과 상기 제 2 불순물 비정질 실리콘층(미도시)을 패터닝함으로써 상기 층간절연막(122) 위로 일방향으로 연장하는 데이터 배선(미도시)을 형성하고, 상기 스위칭 영역(SA)에 상기 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀(123a, 123b)을 통해 각각 상기 제 1 액티브층(115a)과 접촉하며 서로 이격하는 제 1 오믹콘택층(127a)과, 상기 서로 이격하는 제 1 오믹콘택층(127a)과 각각 접촉하며 서로 이격하는 제 1 소스 및 드레인 전극(133a, 136a)을 형성한다. 동시에 상기 구동 영역(DA)에 상기 제 3 및 제 4 액티브 콘택홀(123c, 123d)을 통해 각각 상기 제 2 액티브층(115b)과 접촉하며 서로 이격하는 제 2 오믹콘택층(127b)과, 상기 서로 이격하는 제 2 오믹콘택층(127b)과 각각 접촉하며 서로 이격하는 제 2 소스 및 드레인 전극(133b, 136b)을 형성한다. 이때 상기 제 2 소스 전극(133b)은 상기 스토리지 영역(StgA)까지 연장하여 제 2 스토리지 전극(137)을 이루도록 하며, 동시에 상기 데이터 배선(130)과 나란하게 연장함으로써 전원전극(134)을 이루도록 한다. 이때 상기 데이터 배선(130)과 상기 전원전극(134) 하부에는 상기 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 더미패턴(미도시)이 형성될 수 있다.
한편, 도면에 나타나지 않았지만, 상기 제 1 및 제 2 오믹콘택층(127a, 127b) 각각과 상기 제 1, 2, 3, 4 액티브 콘택홀(123a, 123b, 123c, 123d)을 통해 노출된 상기 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 사이에는 상기 제 1 및 제 2 오믹콘택층(127a, 127b) 각각과 동일한 형태를 가지며 완전 중첩하는 순수 비정질 실리콘의 배리어층(미도시)이 더욱 형성될 수도 있다. 이는 상기 층간절연막(122) 상에 상기 제 2 불순물 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하기 전에 우선적으로 제 2 순수 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하고, 이를 상기 제 2 불순물 비정질 실리콘층(미도시) 및 제 1 금속층(미도시)과 함께 패터닝함으로써 형성할 수 있다. 이때, 순수 비정질 실리콘으로 이루어진 배리어층(미도시)을 형성하는 이유는, 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b)과의 접합력은 불순물 비정질 실리콘보다는 순수 비정질 실리콘이 더욱 우수하기 때문에 상기 배리어층(미도시)을 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b)과 상기 불순물 비정질 실리콘층(미도시)의 사이에 개재되도록 함으로써 이들 두 층((115a, 115b), 미도시)간의 접합력을 향상시키고 나아가 접촉저항을 낮추기 위함이다.
한편, 상기 층간절연막(122) 상에 상기 제 1 및 제 2 오믹콘택층(127a, 127b) 또는 상기 순수 비정질 실리콘의 베리어층(미도시)을 형성하기 전에 BOE(bufferd oxide etchant)를 이용한 세정공정(이하 BOE 세정이라 칭함)을 우선적으로 실시하는 것이 바람직하다. 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b)은, 고상 결정화 전에 순수 비정질 실리콘층 상에 아무런 물질층이 형성되지 않은 상태에서 600℃ 내지 800℃의 온도 분위기를 갖는 상기 고상 결정화(SPC) 공정에 노출됨으로써 그 표면에 자연적으로 열산화막(미도시)이 형성되며, 이러한 열산화막(미도시)은 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b)과 상기 제 1 및 제 2 오믹콘택층(127a, 127b) 또는 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b)과 상기 배리어층(미도시)의 접촉 시 오믹 특성을 저하시키는 요소로 작용한다. 따라서 상기 제 1, 2, 3, 4 액티브 콘택홀(123a, 123b, 123c, 123d)을 통해 노출된 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 표면의 열산화막(미도시)은 제거되는 것이 바람직하며 이를 제거하기 위해 상기 제 1 및 제 2 오믹콘택층(127a, 127b) 또는 상기 베리어층(미도시)을 형성하기 전에 상기 BOE 세정을 실시하는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예의 경우, 상기 데이터 배선(미도시)과 제 1 및 제 2 소스 및 드레인 전극((133a, 133b), (136a, 136b))과 제 1 및 제 2 오믹콘택층(127a, 127b)을 형성하는 과정에서 채널 영역을 이루는 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b)의 중앙부에 대응해서는 에치스토퍼의 역할을 하는 층간절연막(122)이 형성되어 있으므로 상기 제 1 및 제 2 오믹콘택층(127a, 127b)의 패터닝을 위한 식각, 예를들면 건식식간 진행 시 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b)은 전혀 영향을 받지 않게 된다. 따라서 종래기술에서 언급한 문제인 건식식각 진행에 의한 액티브층의 표면 손상 등은 발생하지 않음을 알 수 있다.
이때, 상기 스위칭 영역(SA)에 있어 순차 적층된 상기 불순물 폴리실리콘의 제 1 게이트 전극(105a)과, 게이트 절연막(109)과, 순수 폴리실리콘의 제 1 액티브층(115a)과, 층간절연막(122)과, 불순물 비정질 실리콘의 서로 이격하는 제 1 오믹콘택층(127a)과, 서로 이격하는 제 1 소스 및 드레인 전극(133a, 136a)은 스위칭 박막트랜지스터(STr)를 이루며, 상기 구동 영역(DA)에 있어 순차 적층된 상기 불순물 폴리실리콘의 제 2 게이트 전극(105b)과, 게이트 절연막(109)과, 순수 폴리실리콘의 제 2 액티브층(115b)과, 층간절연막(122)과, 불순물 비정질 실리콘의 서로 이 격하는 제 2 오믹콘택층(127b)과, 서로 이격하는 제 2 소스 및 드레인 전극(133b, 136b)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이루며, 상기 스토리지 영역(StgA)의 순차 적층된 제 1 스토리지 전극(106)과, 게이트 절연막(109)과, 층간절연막(122)과 제 2 스토리지 전극(137)은 스토리지 커패시터(StgC)를 이룬다.
다음, 상기 제 1 및 제 2 소스 및 드레인 전극((133a, 133b), (136a, 136b))과 데이터 배선(130) 및 제 2 스토리지 전극(137) 위로 무기절연물질 예를들어 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착함으로써 제 1 보호층(140)을 형성하고, 마스크 공정을 진행하여 상기 제 1 보호층(140)과 상기 층간절연막(122)과 게이트 절연막(109)을 패터닝함으로써 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 각각의 외측으로 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극(105a, 105b) 각각을 노출시키는 제 1 및 제 2 게이트 콘택홀(142a, 142b)을 형성한다. 또한, 상기 전원전극(134)을 노출시키는 전원전극 콘택홀(154)을 형성한다. 이때, 도 6b 및 6c에 제시한대로 상기 제 1 보호층(140)에 대해 투과홀(TH)을 형성하는 경우, 상기 화소영역(P) 내부에 대해서도 상기 제 1, 2 게이트 콘택홀(142a, 142b) 및 전원전극 콘택홀(154) 형성을 위한 상기 제 1 보호층(140)의 패터닝 시 동시에 패터닝함으로써 상기 화소영역(P) 내부에 버퍼층을 노출시키는 투과홀(TH)을 형성한다.
다음, 상기 제 1 및 제 2 게이트 콘택홀(142a, 142b) 및 전원전극 콘택홀(154)이 구비된 상기 제 1 보호층(140) 위로 제 2 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo) 및 크롬(Cr)을 증착하여 제 2 금속층(미도시)을 형성하고, 이를 패터닝함으로써 상기 제 1 게이트 콘택홀(142a)을 통해 상기 제 1 게이트 전극(105a)과 접촉하며 상기 데이터 배선(미도시)과 교차하는 게이트 배선(145)을 형성하고, 동시에 상기 제 2 게이트 콘택홀(142b)을 통해 상기 제 2 게이트 전극(105b)과 접촉하는 게이트 보조패턴(146)을 형성한다. 또한, 상기 전원전극 콘택홀(154)을 통해 상기 전원전극(134)과 접촉하며 상기 게이트 배선(145)과 이격하며 나란하게 연장하는 전원배선(미도시)을 형성한다.
다음, 상기 게이트 배선(145)과 전원배선(미도시)과 게이트 보조패턴(146) 위로 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착함으로써 제 2 보호층(150)을 형성한다. 이후, 상기 제 2 보호층(150)과 그 하부의 제 1 보호층(140)을 패터닝함으로써 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(DTr)의 제 1 및 2 드레인 전극(136a, 136b)을 각각 노출시키는 제 1 및 2 드레인 콘택홀(152a, 152b)을 형성하고, 동시에 상기 게이트 보조패턴(146)을 노출시키는 게이트 보조 콘택홀(153)을 형성한다. 이때, 도 6c에 제시한대로 상기 제 2 보호층(150)에 대해 투과홀(TH)을 형성하는 경우, 상기 화소영역(P) 내부에 대해서도 상기 제 1 및 제 2 드레인 콘택홀(152a, 152b)을 패터닝 시 동시에 패터닝함으로써 상기 버퍼층(102)을 노출시키는 투과홀(TH)을 형성한다.
다음, 상기 제 1 및 2 드레인 콘택홀(152a, 152b) 및 게이트 보조 콘택홀(153)을 구비한 상기 제 2 보호층(150) 위로 전면에 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하고, 이를 패터닝함으로써 상기 화소영역(P)에 상기 제 2 드레인 콘택홀(152b)을 통해 상기 제 2 드레인 전극(136b)과 접촉하는 화소전극(170)과, 상기 제 1 드레인 콘택홀(152a)과 상기 게이트 보조 콘택홀(153)을 통해 각각 상기 제 1 드레인 전극(136a)과 상기 게이트 보조패턴(146)과 접촉하는 연결전극(172)을 형성한다.
이후, 상기 화소영역(P)의 경계에 상기 각 화소전극(170)의 가장자리와 중첩하는 뱅크(미도시)를 형성하고, 상기 뱅크(미도시)로 둘러싸인 영역의 상기 화소전극(170) 위로 유기 발광층(177)(미도시)을 형성한 후, 상기 유기 발광층(177)(미도시) 위로 전면에 기준전극(179)을 형성함으로써 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판(101)을 완성한다.
도 1은 액정표시장치 또는 유기전계 발광소자를 구성하는 종래의 어레이 기판에 있어 하나의 화소영역을 박막트랜지스터를 포함하여 절단한 단면을 도시한 도면.
도 2는 종래의 어레이 기판의 제조 단계 중 반도체층과 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 도시한 공정 단면도.
도 3은 종래의 폴리실리콘을 반도체층으로 하는 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판에 있어 상기 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 단면도.
도 4는 유기전계 발광소자를 구성하는 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판에 있어 하나의 화소영역에 대한 평면도.
도 5는 도 4를 절단선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
도 6a 내지 6c는 본 발명의 실시예(또는 실시예의 변형예)에 따른 어레이 기판에 있어 발광하는 색을 달리하는 다른 화소영역의 도 4에 도시된 절단선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단한 부분에 대한 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
101 : 어레이 기판 105a, 105b : 제 1 및 제 2 게이트 전극
106 : 제 1 스토리지 전극 109 : 게이트 절연막
115a, 115b : 제 1 및 제 2 액티브층 122 : 층간절연막
123a, 123b, 123c, 123d : 제 1, 2, 3, 4 액티브 콘택홀
127a, 127b : 제 1 및 제 2 오믹콘택층
133a, 133b : 제 1 및 제 2 소스 전극
136a, 136b : 제 1 및 제 2 드레인 전극
137 : 제 2 스토리지 전극 140 : 제 1 보호층
142a, 142b : 제 1 및 제 2 게이트 콘택홀
145 : 게이트 배선 152a, 152b : 제 1 및 제 2 드레인 콘택홀
153 : 게이트 보조 콘택홀 170 : 화소전극
172 : 연결전극 175 : 뱅크
177 : 유기 발광층 179 : 기준전극
DTr : 구동 박막트랜지스터 DA : 구동영역
E : 유기전계 발광 다이오드 SA : 스위칭 영역
StgA : 스토리지 영역 StgC : 스토리지 커패시터
STr : 스위칭 박막트랜지스터

Claims (8)

  1. 화소영역과 상기 화소영역 내에 스위칭 영역과 구동 영역 및 스토리지 영역이 정의(定義)된 기판 상의 상기 스위칭 영역과 구동영역에 아일랜드 형태로 불순물 폴리실리콘으로 형성된 제 1 및 제 2 게이트 전극과;
    상기 제 1 및 제 2 게이트 전극 상부에 각각 형성된 게이트 절연막과;
    상기 제 1 및 제 2 게이트 전극에 대응하여 상기 게이트 절연막 상부로 상기 게이트 절연막의 가장자리를 노출시키며 각각 형성된 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층과;
    상기 제 1 액티브층을 노출시키며 서로 이격하는 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀과, 상기 제 2 액티브층을 노출시키며 서로 이격하는 제 3 및 제 4 액티브 콘택홀을 가지며, 상기 제 1 및 제 2 액티브층 각각의 중앙부에 대해서는 에치스토퍼의 역할을 하며 상기 기판 전면에 무기절연물질로 형성된 층간절연막과;
    상기 스위칭 영역에 상기 층간절연막 위로 각각 상기 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀을 통해 상기 제 1 액티브층과 접촉하며 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 제 1 오믹콘택층과, 상기 구동 영역에 상기 층간절연막 위로 각각 상기 제 3 및 제 4 액티브 콘택홀을 통해 상기 제 2 액티브층과 접촉하며 이격하며 불순물 비정질 실리콘의 제 2 오믹콘택층과;
    상기 이격하는 상기 제 1 오믹콘택층 위로 각각 이격하며 형성된 제 1 소스 및 드레인 전극과, 상기 이격하는 상기 제 2 오믹콘택층 위로 각각 이격하며 형성 된 제 2 소스 및 드레인 전극과;
    상기 층간절연막 위로 상기 화소영역의 경계에 상기 제 1 소스 전극과 연결되며 형성된 데이터 배선과;
    상기 데이터 배선 위로 상기 제 1 게이트 전극을 노출시키는 제 1 게이트 콘택홀을 포함하며 무기절연물질로 이루어진 제 1 보호층과;
    상기 제 1 보호층 위로 상기 화소영역의 경계에 상기 제 1 게이트 콘택홀을 통해 상기 제 1 게이트 전극과 접촉하며 상기 데이터 배선과 교차하여 상기 화소영역을 정의(定義)하는 게이트 배선 및 상기 게이트 배선과 이격하며 나란하게 형성된 전원배선과;
    상기 게이트 배선 위로 상기 제 2 드레인 전극을 노출시키는 제 1 드레인 콘택홀을 가지며 상기 기판 전면에 무기절연물질로 형성된 제 2 보호층과;
    상기 각 화소영역에 상기 제 1 드레인 콘택홀을 통해 상기 제 2 드레인 전극과 접촉하며 형성된 화소전극과;
    상기 화소전극 위로 각 화소영역별로 순차 반복하는 형태로 형성된 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광층과;
    유기 발광층 위로 상기 기판 전면에 형성된 기준전극
    을 포함하며, 상기 무기절연물질로 이루어진 상기 층간절연막, 제 1 보호층 및 제 2 보호층 중 어느 하나 또는 둘 이상이 패터닝되어 각 화소영역 내에 투과홀이 형성된 것을 특징으로 하는 어레이 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광층이 형성된 각 화소영역별로 상기 각 화소영역 내부에 패터닝 되어 제거됨으로써 상기 투과홀을 형성하는 상기 무기절연물질로 이루어진 물질층의 개수를 달리하는 것이 특징인 어레이 기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광층이 형성된 각 화소영역 중 어느 하나의 색을 발광하는 화소영역이 나머지 두색을 발광하는 화소영역과 상기 투과홀을 형성하는 상기 무기절연물질로 이루어진 물질층의 개수를 달리하는 것이 특징인 어레이 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 상에, 상기 기 제 1 및 제 2 게이트 전극 하부에 위치하며 무기절연물질로 이루어진 버퍼층을 포함하는 어레이 기판.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 화소전극은 각 화소영역 내에 상기 투과홀이 형성됨으로써 상기 버퍼층 또는 층간절연막, 제 1 보호층 및 제 2 보호층 3개의 물질층 중 투과홀이 형성되지 않은 어느 하나의 물질층 상부에 형성된 것이 특징인 어레이 기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 게이트 전극은 상기 스토리지 영역까지 연장 형성되어 제 1 스토리지 전극을 이루며,
    상기 제 2 소스 전극은 상기 스토리지 영역까지 연장 형성되어 제 2 스토리지 전극을 이룸으로써 상기 스토리지 영역에 순차 적층된 상기 제 1 스토리지 전극과 상기 게이트 절연막과 상기 층간절연막 및 상기 제 2 스토리지 전극은 스토리지 커패시터를 이루며,
    상기 제 2 소스 전극은 상기 스토리지 영역에서 더 연장하여 상기 데이터 배선과 나란하게 형성됨으로써 전원전극을 이루며, 상기 제 1 보호층에는 상기 전원전극을 노출시키는 전원 콘택홀이 구비되며, 상기 전원배선은 상기 전원 콘택홀을 통해 상기 전원전극과 접촉하는 것이 특징인 어레이 기판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 보호층에는 상기 제 2 게이트 전극을 노출시키는 제 2 게이트 콘 택홀이 구비되며, 상기 제 1 보호층 위로 상기 제 2 게이트 콘택홀을 통해 상기 제 2 게이트 전극과 접촉하는 게이트 보조 패턴이 형성되며,
    상기 제 2 보호층에는 상기 게이트 보조패턴을 노출시키는 게이트 보조 콘택홀과, 상기 제 1 드레인 전극을 노출시키는 제 2 드레인 콘택홀이 구비되며,
    상기 제 2 보호층 상부에는 상기 게이트 보조 콘택홀과 상기 제 2 드레인 콘택홀을 통해 상기 제 1 드레인 전극 및 상기 게이트 보조패턴과 동시에 접촉하는 연결전극이 형성된 어레이 기판.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 오믹콘택층 하부에는 이들 오믹콘택층과 동일한 평면적을 가지며 완전 중첩하는 형태로 순수 비정질 실리콘으로 이루어진 배리어층이 형성된 것이 특징인 어레이 기판.
KR1020090094008A 2009-10-01 2009-10-01 어레이 기판 KR101232736B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090094008A KR101232736B1 (ko) 2009-10-01 2009-10-01 어레이 기판
US12/890,112 US8222638B2 (en) 2009-10-01 2010-09-24 Array substrate for organic electroluminescent device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090094008A KR101232736B1 (ko) 2009-10-01 2009-10-01 어레이 기판

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110036378A true KR20110036378A (ko) 2011-04-07
KR101232736B1 KR101232736B1 (ko) 2013-02-13

Family

ID=43822505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090094008A KR101232736B1 (ko) 2009-10-01 2009-10-01 어레이 기판

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8222638B2 (ko)
KR (1) KR101232736B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140067315A (ko) * 2012-11-26 2014-06-05 엘지디스플레이 주식회사 디스플레이 장치 및 그 제조 방법
US9136316B2 (en) 2012-08-24 2015-09-15 Samsung Display Co., Ltd. Thin-film transistor array substrate with connection node and display device including the same
KR20170062270A (ko) * 2015-11-27 2017-06-07 엘지디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
KR20190044038A (ko) * 2019-04-18 2019-04-29 삼성디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 이를 포함하는 표시 장치
KR20200035251A (ko) * 2020-03-24 2020-04-02 삼성디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 이를 포함하는 표시 장치

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101314787B1 (ko) * 2009-10-01 2013-10-08 엘지디스플레이 주식회사 어레이 기판
KR101853033B1 (ko) * 2011-07-11 2018-04-30 삼성디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법
KR20130101330A (ko) * 2012-03-05 2013-09-13 삼성디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법
TWI471672B (zh) 2012-07-04 2015-02-01 Chunghwa Picture Tubes Ltd 顯示面板的畫素結構及其製造方法
KR102536628B1 (ko) * 2015-08-24 2023-05-26 엘지디스플레이 주식회사 투명표시장치
KR102448325B1 (ko) * 2017-11-16 2022-09-30 삼성디스플레이 주식회사 표시패널 및 이를 포함하는 전자장치
CN108807497A (zh) * 2018-08-06 2018-11-13 京东方科技集团股份有限公司 一种amoled显示面板及其制备方法
KR20210069835A (ko) * 2019-12-04 2021-06-14 엘지디스플레이 주식회사 디스플레이 장치

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001102169A (ja) 1999-10-01 2001-04-13 Sanyo Electric Co Ltd Ｅｌ表示装置
JP2002353245A (ja) 2001-03-23 2002-12-06 Seiko Epson Corp 電気光学基板装置及びその製造方法、電気光学装置、電子機器、並びに基板装置の製造方法
JP2005197009A (ja) * 2003-12-26 2005-07-21 Sanyo Electric Co Ltd 表示装置及びその製造方法及び製造装置
JP4475942B2 (ja) 2003-12-26 2010-06-09 三洋電機株式会社 表示装置及びその製造方法
JP4573672B2 (ja) * 2005-02-28 2010-11-04 三洋電機株式会社 有機ｅｌパネル
KR101219036B1 (ko) * 2005-05-02 2013-01-07 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
KR101167661B1 (ko) * 2005-07-15 2012-07-23 삼성전자주식회사 배선 구조와 배선 형성 방법 및 박막 트랜지스터 기판과 그제조 방법
US8102111B2 (en) * 2005-07-15 2012-01-24 Seiko Epson Corporation Electroluminescence device, method of manufacturing electroluminescence device, and electronic apparatus
JP2008310974A (ja) * 2007-06-12 2008-12-25 Casio Comput Co Ltd 表示装置及びその製造方法
KR101499651B1 (ko) * 2008-08-01 2015-03-06 주식회사 무한 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법 및 제조장치
KR20100030985A (ko) * 2008-09-11 2010-03-19 삼성전자주식회사 유기 발광 표시 장치

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9136316B2 (en) 2012-08-24 2015-09-15 Samsung Display Co., Ltd. Thin-film transistor array substrate with connection node and display device including the same
US9941307B2 (en) 2012-08-24 2018-04-10 Samsung Display Co., Ltd. Thin-film transistor array substrate with connection node and display device including the same
US11264412B2 (en) 2012-08-24 2022-03-01 Samsung Display Co., Ltd. Thin-film transistor array substrate with connection node and display device including the same
KR20140067315A (ko) * 2012-11-26 2014-06-05 엘지디스플레이 주식회사 디스플레이 장치 및 그 제조 방법
KR20170062270A (ko) * 2015-11-27 2017-06-07 엘지디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
KR20190044038A (ko) * 2019-04-18 2019-04-29 삼성디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 이를 포함하는 표시 장치
KR20200035251A (ko) * 2020-03-24 2020-04-02 삼성디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 이를 포함하는 표시 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR101232736B1 (ko) 2013-02-13
US20110079783A1 (en) 2011-04-07
US8222638B2 (en) 2012-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101232736B1 (ko) 어레이 기판
KR101314787B1 (ko) 어레이 기판
KR101106562B1 (ko) 어레이 기판 및 이의 제조방법
KR101272892B1 (ko) 어레이 기판
US11056509B2 (en) Display device having a plurality of thin-film transistors with different semiconductors
KR101019048B1 (ko) 어레이 기판 및 이의 제조방법
KR101128333B1 (ko) 어레이 기판 및 이의 제조방법
KR20130005854A (ko) 유기전계 발광소자용 기판 및 그 제조 방법
KR101246789B1 (ko) 어레이 기판 및 이의 제조방법
KR20090050765A (ko) 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법
KR20120070870A (ko) 유기전계 발광소자용 기판 및 그 제조 방법
KR20070034769A (ko) 양면 발광 유기전계발광표시장치 및 그 제조 방법
KR101134989B1 (ko) 어레이 기판의 제조방법
KR101246790B1 (ko) 어레이 기판 및 이의 제조방법
KR20110058356A (ko) 어레이 기판 및 이의 제조방법
KR101760946B1 (ko) 박막트랜지스터 어레이기판 제조방법
KR20100123535A (ko) 어레이 기판의 제조방법
KR102090458B1 (ko) 어레이 기판 및 이의 제조방법
KR101475313B1 (ko) 어레이 기판의 제조방법
KR20110058355A (ko) 어레이 기판 및 이의 제조방법
KR20110113042A (ko) 어레이 기판 및 이의 제조방법
KR20110028040A (ko) 어레이 기판 및 이의 제조방법
KR20110063022A (ko) 어레이 기판 및 이의 제조 방법
KR20110056899A (ko) 어레이 기판 및 이의 제조방법
KR20100055128A (ko) 어레이 기판의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160128

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170116

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190114

Year of fee payment: 7