KR20120129592A - 평판 표시 장치용 백플레인, 이를 포함하는 평판 표시 장치, 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 의하면, 기판 상에 투명 도전물을 포함하는 화소 전극과, 상기 화소 전극과 동일층에 형성된 커패시터 제1전극; 상기 화소 전극의 상부 가장자리 및 커패시터 제1전극을 덮는 제1보호층; 상기 제1보호층 상에 형성된 박막 트랜지스터의 게이트 전극과, 상기 게이트 전극과 동일층에 동일 물질로 형성된 커패시터 제2전극; 상기 게이트 전극과 상기 커패시터 제2전극을 덮는 제1절연층; 상기 제1절연층 상에 형성되고 투명 도전성 산화물을 포함하는 반도체층; 상기 반도체층을 덮는 제2절연층; 상기 제2절연층 상에 형성되고 상기 제2절연층을 관통하여 상기 반도체층에 연결되며, 적어도 하나는 상기 화소 전극에 연결되는 박막 트랜지스터의 소스 및 드레인 전극; 및 상기 소스 및 드레인 전극을 덮고 상기 화소 전극을 노출시키는 제3절연층;을 포함하는 평판 표시 장치용 백플레인을 제공한다.

Description

평판 표시 장치용 백플레인, 이를 포함하는 평판 표시 장치, 및 그 제조 방법{Backplane for flat panel display apparatus, flat panel display apparatus comprising the same, and manufacturing method of the backplane for flat panel display apparatus}
본 발명은 평판 표시 장치용 백플레인, 이를 포함하는 평판 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치 및 액정 표시 장치 등을 포함하는 평판 표시 장치는 고해상도의 디스플레이 구현을 위해 각 픽셀마다 박막 트랜지스터(Thin Fiml Transistor: TFT)와 커패시터 등이 포함된 능동 구동형 백플레인(backplane) 상에 제작된다.
특히 산화물 반도체 TFT는 소자 특성이 우수하고, 저온에서 공정 진행이 가능하여 평판 표시용 백플레인에 최적인 소자로 평가되고 있다. 그런데, 이와 같은 산화물 반도체 TFT를 포함하는 평판 표시 장치용 백플레인을 제작하는 과정은 복수의 마스크 공정을 거치기 때문에 제조 비용이 증가하는 문제가 있다.
본 발명은 제조 공정이 단순하고, 표시 품질이 우수한 평판 표시 장치용 백플레인, 이를 포함하는 평판 표시 장치, 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 기판 상에 투명 도전물을 포함하는 화소 전극과, 상기 화소 전극과 동일층에 형성된 커패시터 제1전극; 상기 화소 전극의 상부 가장자리 및 커패시터 제1전극을 덮는 제1보호층; 상기 제1보호층 상에 형성된 박막 트랜지스터의 게이트 전극과, 상기 게이트 전극과 동일층에 동일 물질로 형성된 커패시터 제2전극; 상기 게이트 전극과 상기 커패시터 제2전극을 덮는 제1절연층; 상기 제1절연층 상에 형성되고 투명 도전성 산화물을 포함하는 반도체층; 상기 반도체층을 덮는 제2절연층; 상기 제2절연층 상에 형성되고 상기 제2절연층을 관통하여 상기 반도체층에 연결되며, 적어도 하나는 상기 화소 전극에 연결되는 박막 트랜지스터의 소스 및 드레인 전극; 및 상기 소스 및 드레인 전극을 덮고 상기 화소 전극을 노출시키는 제3절연층;을 포함하는 평판 표시 장치용 백플레인을 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 커패시터 제1전극은 상기 화소 전극과 동일 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 투명 도전물은 인듐틴옥사이드(indium tin oxide: ITO), 인듐징크옥사이드(indium zink oxide: IZO), 징크옥사이드(zink oxide: ZnO), 인듐옥사이드(indium oxide: In2O3), 인듐갈륨옥사이드(indium galium oxide: IGO), 및 알루미늄징크옥사이드(aluminium zink oxide: AZO)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 화소 전극은 반투과 금속층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 반투과 금속층은 은(Ag)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1보호층은 절연층일 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 커패시터 제2전극은 상기 게이트 전극과 동일 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 반도체층은 갈륨(Ga), 인(In), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 하프늄(Hf) 군에서 선택된 하나 이상의 원소, 및 산소(O)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 소스 및 드레인 전극 중 하나는 상기 제1보호층, 제1절연층, 및 제2절연층을 동시에 관통하는 비아홀을 통해서 상기 화소 전극에 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1보호층, 제1절연층, 및 제2절연층은 상기 화소 전극 상부를 노출시키는 개구를 형성하고, 상기 제1보호층이 형성하는 개구의 식각면과 상기 제1절연층 및 제2절연층이 형성하는 개구의 식각면은 갭(gap)을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1보호층과 제1절연층 사이에 상기 게이트 전극과 동일 물질로 형성된 제2보호층이 구비되고, 상기 제2보호층, 제1절연층, 및 제2절연층이 형성하는 개구의 식각면은 동일하게 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1보호층, 제1절연층, 및 제2절연층은 상기 화소 전극 상부를 노출시키는 개구를 형성하고, 상기 제1보호층, 제1절연층 및 제2절연층이 형성하는 개구의 식각면은 동일한 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1보호층과 제1절연층 사이에 상기 게이트 전극과 동일 물질로 형성된 제2보호층이 구비되고, 상기 제1보호층, 제2보호층, 제1절연층, 및 제2절연층이 형성하는 개구의 식각면은 동일하게 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제2절연층 상에 커패시터 제3전극이 더 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 평판 표시 장치용 백플레인; 상기 화소 전극에 대향하는 대향 전극; 및 상기 화소 전극과 대향 전극 사이에 구비된 발광부;를 더 포함하는 평판 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 대향 전극은 상기 발광부에서 방출된 광을 반사하는 반사 전극일 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 발광부는 유기 발광층을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 기판 상에 화소 전극 및 커패시터 제1전극을 형성하는 제1마스크 공정; 상기 화소 전극 및 커패시터 제1전극을 덮는 제1보호층을 형성하고, 상기 제1보호층 상에 박막 트랜지스터의 게이트 전극, 및 커패시터 제2전극을 형성하는 제2마스크 공정; 상기 게이트 전극 및 커패시터 제2전극을 덮는 제1절연층을 형성하고, 상기 게이트 전극에 대응하는 위치에 투명 도전성 산화물을 포함하는 반도체층을 형성하는 제3마스크 공정; 상기 반도체층을 덮는 제2절연층을 형성하고, 제2절연층을 관통하며 상기 반도체층의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성하고, 상기 제1보호층, 제1절연층 및 제2절연층을 관통하며 상기 화소 전극의 일부를 노출시키는 비아홀을 형성하는 제4마스크 공정; 상기 콘택홀 및 비아홀을 덮는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 제5마스크 공정; 및 상기 소스 및 드레인 전극을 덮는 제3절연층을 형성하고, 제3절연층에 상기 화소 전극 상부를 노출시키는 개구를 형성하는 제6마스크 공정;을 포함하는 평판 표시 장치용 백플레인의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 화소 전극 및 커패시터 제1전극은 동일물질로 동일층에 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극, 및 커패시터 제2전극은 동일물질로 동일층에 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제2마스크 공정에서, 상기 제1보호층 상에 화소 전극보다 작은 면적의 제2보호층을 더 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제2보호층은 상기 게이트 전극 및 커패시터 제2전극과 동일물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 4마스크 공정에서, 상기 제1절연층 및 제2절연층을 제거하여 상기 제2보호층을 노출시키는 개구를 형성하고, 상기 제5마스크 공정에서 상기 제2보호층을 제거하고, 상기 제6마스크 공정에서 상기 제1보호층을 제거할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 4마스크 공정에서, 상기 제1절연층 및 제2절연층을 제거하여 상기 제2보호층을 노출시키는 개구를 형성하고, 상기 제5마스크 공정에서 상기 제1보호층 및 제2보호층을 동시에 제거할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제5마스크 공정에서, 상기 소스 및 드레인 전극과 동일층에 커패시터 제3전극을 더 형성할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 백플레인, 이를 포함하는 평판 표시 장치 및 그 제조 방법에 따르면, 마스크 사용 회수를 줄여 제조 공정을 간단히 하고 이에 따른 제조 공정을 줄일 수 있다.
또한, 화소 전극 상에 제1보호층을 형성함으로써 제조 과정에서 화소 전극의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 커패시터를 병렬로 형성함으로써 커패시터의 면적을 늘이지 않고 정전용량을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2a 내지 2f는 도 1의 유기 발광 표시 장치의 제조 과정을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4a 및 4b는 도 3의 유기 발광 표시 장치의 제조 과정 일부를 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 비교예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6a 내지 6g는 도 5의 유기 발광 표시 장치의 제조 과정을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2a 내지 2f는 도 1의 유기 발광 표시 장치의 제조 과정을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 기판(10) 상에는 발광층(19)이 구비된 픽셀 영역(PXL1), 박막 트랜지스터가 구비된 박막 트랜지스터 영역(TFT1), 및 커패시터가 구비된 커패시터 영역(CAP1)이 형성된다.
본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 영역(TFT1)에는 기판(10) 및 제1보호층(12)이 구비된다. 기판(10)은 투명 소재로 구비될 수 있으며, 제1보호층(12)은 절연막으로 구비될 수 있다.
제1보호층(12) 상에 박막 트랜지스터의 게이트 전극(213)이 구비된다. 게이트 전극(213) 상에는 게이트 절연막으로 기능하는 제1절연층(14)이 구비되고, 제1절연층(14) 상에는 반도체층(215)이 구비된다.
반도체층(215)은 투명 도전성 산화물을 포함한다. 투명 도전성 산화물은 갈륨(Ga), 인(In), 아연(Zn), 하프늄(Hf) 및 주석(Sn) 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 투명 도전성 산화물은 InGaZnO, ZnSnO, InZnO, InGaO, ZnO, TiO, 및 HIZO(hafnium-indium-zinc oxide)에서 선택될 수 있다. 전술한 바와 같이, 활성층으로 투명 도전성 산화물을 포함하는 산화물 반도체 TFT는 소자 특성이 우수하고, 저온에서 공정 진행이 가능하여 평판 표시용 백플레인에 최적인 소자로 평가되고 있다. 뿐만 아니라 산화물 반도체 TFT는 가사광선 영역에서 투명한 특성을 가질 뿐 아니라 유연하기 때문에, 투명 표시 장치나 플렉스블 표시 장치에도 적용될 수 있다.
반도체층(215)을 덮도록 제2절연층(16)이 구비되고, 제2절연층(16) 상에는 제2절연층(16)을 관통하는 콘택홀(C1)을 통해 반도체층(215)에 연결된 소스 및 드레인 전극(217)이 구비되어 있다. 또한, 소스 및 드레인 전극(217) 중 하나는 제1보호층(12), 제1절연층(14) 및 제2절연층(16)을 동시에 관통하는 비아홀(C2)을 통해 픽셀 영역(PXL1)의 화소 전극(111)의 상부 가장자리에 연결된다.
픽셀 영역(PXL1)에는 기판(10) 상에 투명 도전물을 포함하는 화소 전극(111)이 구비된다. 화소 전극(111)은 인듐틴옥사이드(indium tin oxide: ITO), 인듐징크옥사이드(indium zink oxide: IZO), 징크옥사이드(zink oxide: ZnO), 인듐옥사이드(indium oxide: In2O3), 인듐갈륨옥사이드(indium galium oxide: IGO), 및 알루미늄징크옥사이드(aluminium zink oxide: AZO)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 화소 전극(111)은 은(Ag)을 포함하는 반투과 금속층(111a)을 더 포함하는 복수층으로 구비될 수 있다. 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이, 화소 전극(111)은 은을 포함하는 반투과 금속층(111a)과 그 상하부에 ITO와 같은 투명 도전물을 포함하는 층(111b)를 더 포함할 수 있다. 반투과 금속층(111a)은, 후술할 반사 거울로 기능하는 대향 전극(120)과 함께, 반투과 거울로 기능하여 공진 구조를 형성함으로써 표시 장치의 광 추출 효율을 높일 수 있다.
화소 전극(111)의 상부 가장자리에는 제1보호층(12)이 구비된다. 제1보호층(12)은 제조 공정 중 화소 전극(111)의 열화를 방지하기 위한 보호막으로 기능하고, 커패시터의 유전막으로 기능할 수 있다. 제1보호층(12)은 SiNx, SiOx, 및 SiON에서 선택된 다양한 절연막으로 구비될 수 있다.
화소 전극(111) 상부 가장자리에 게이트 전극(213)과 동일물질로 형성된 제2보호층(113)이 구비되고, 제2보호층(113) 상부로 제1절연층(14)과 제2절연층(16)이 차례로 적층되며, 상기 제2보호층(113), 제1절연층(14) 및 제2절연층(16)은 화소 전극(111)을 개구시키고, 이때 형성된 개구의 식각면(S1)은 동일 평면상에 형성된다. 후술하겠지만, 상기 제2보호층(113)은 제조 공정 중 화소 전극(111)의 열화를 방지하기 위한 보호막으로 기능할 수 있다.
제2절연층(16) 상에 제3절연층(18)이 구비되고, 제3절연층(18)에는 화소 전극(111)을 노출시키는 개구(C4)가 형성된다. 이때 제3절연층(18)과 제1보호층(12)은 동일한 식각면(S2)을 형성한다. 따라서, 본 실시예에서 화소 전극(111)을 개구시키는 제1보호층(12)과 제2보호층(113)의 식각면(S2)은 갭(G)을 형성할 수 있다.
화소 전극(113) 상에는 발광층(119)이 형성되고, 발광층(119)에서 방출된 광은 투명도전물로 형성된 화소 전극(113)을 통하여 기판(10) 측으로 방출된다.
발광층(119)은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물일 수 있다. 발광층(118)이 저분자 유기물일 경우, 발광층(119)을 중심으로 홀 수송층(hole transport layer: HTL), 홀 주입층(hole injection layer: HIL), 전자 수송층(electron transport layer: ETL) 및 전자 주입층(electron injection layer: EIL) 등이 적층될 수 있다. 이외에도 필요에 따라 다양한 층들이 적층 될 수 있다. 이때, 사용 가능한 유기 재료로 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N'디(나프탈렌-1-일)-N(N'-Di(naphthalene-1-yl)-N), N'-디페닐-벤지딘(N'-diphenyl-benzidine: NPB), 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯하여 다양하게 적용 가능하다. 한편, 발광층(119)이 고분자 유기물일 경우, 발광층(119) 외에 홀 수송층(HTL)이 포함될 수 있다. 홀 수송층은 폴리에틸렌 디히드록시티오펜 (PEDOT: poly-(2,4)-ethylene-dihydroxy thiophene)이나, 폴리아닐린(PANI: polyaniline) 등을 사용할 수 있다. 이때, 사용 가능한 유기 재료로 PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등의 고분자 유기물을 사용할 수 있다.
발광층(119) 상에는 공통 전극으로 대향 전극(120)이 증착된다. 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 경우, 화소 전극(111)은 애노드로 사용되고, 대향 전극(120)은 캐소드로 사용된다. 물론 전극의 극성은 반대로 적용될 수 있음은 물론이다.
대향 전극(120)은 반사 물질을 포함하는 반사 전극으로 구성될 수 있다. 이때 상기 대향 전극(120)은 Al, Mg, Li, Ca, LiF/Ca, 및 LiF/Al에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 대향 전극(120)이 반사 전극으로 구비됨으로써, 발광층(119)에서 방출된 빛은 대향 전극(120)에 반사되어 투명도전물로 구성된 화소 전극(111)을 투과하여 기판(10) 측으로 방출된다. 이때, 화소 전극(111)이 전술한 바와 같이 은과 같은 반투과 금속층(111a)을 더 포함할 경우, 반투과 금속층(111a)은, 반사 거울로 기능하는 대향 전극(120)과 함께, 반투과 거울로 기능하여 공진 구조를 형성함으로써 표시 장치의 광 추출 효율을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 커패시터 영역(CAP1)에는 기판(10) 상에, 제1보호층(12)을 사이에 두고 커패시터 제1전극(311)과 커패시터 제2전극(313)이 구비된다.
커패시터 제1전극(311)은 화소 전극(111)과 동일층에 동일 재료로 형성되고, 커패시터 제2전극(313)은 게이트 전극(213)과 동일층에 동일 재료로 형성된다. 여기서 제1보호층(12)은 유전막으로 기능한다. 본 실시예에서 커패시터 제1전극(311)과 커패시터 제2전극(313)은 각각 화소 전극(111)과 게이트 전극(213)과 동일 마스크 공정에서 형성되기 때문에 제조 공정을 간단히 할 수 있다.
커패시터 제2전극(313) 상에 제1절연층(14) 및 제2절연층(16)이 차례로 적층되고, 그 위에 소스 및 드레인 전극(217)과 동일층에 동일 재료로 커패시터 제3전극(317)이 구비된다. 커패시터 제1전극(311)과 커패시터 제2전극(313)은 MIM(metal-insulator-metal) Cap을 구성하므로 정전용량을 크게 하기 위하여 커패시터 면적을 크게 할 경우, 표시 장치의 개구율을 감소시킬 수 있다. 그러나 본 실시예와 같이 커패시터 제3전극(317)을 추가로 구성할 경우, 커패시터 제1전극(311) 및 커패시터 제2전극(313)에 병렬 연결되어 정전용량이 증가하므로, 커패시터의 면적을 줄이더라도 감소된 정전 용량을 보상할 수 있다.
소스 및 드레인 전극(217)과 커패시터 제3전극(317)을 덮는 제3절연층(18)이 형성되고, 제3절연층(18)에는 전술한 바와 같이 화소 전극(111)을 노출시키는 개구(C4)가 형성된다.
이하, 도 2a 내지 2f를 참조하여 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 제조 방법을 설명한다.
도 2a는 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 제1마스크 공정의 결과를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2a를 참조하면, 기판(10)에 화소 전극(111) 및 커패시터 제1전극(311)이 제1마스크 공정에서 동시 형성된다. 이때 기판(10) 상에는 기판(10)의 평활성과 불순 원소의 침투를 차단하기 위하여 SiO2 및/또는 SiNx 등을 포함하는 버퍼층(미도시)이 더 구비될 수 있다.
상기 도면에는 제조 과정이 상세히 도시되어 있지 않지만, 기판(10) 상에는 투명 도전물이 증착되고, 투명 도전물 상에 포토레지스터(미도시)가 도포된 후, 제1마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피 공정에 의해 화소 전극(111)과 커패시터 제1전극(311)이 동시에 패터닝 된 것이다. 포토리소그라피에 의한 제1마스크 공정은 제1마스크(미도시)에 노광장치(미도시)로 노광 후, 현상(developing), 식각(etching), 및 스트립핑(stripping) 또는 에싱(ashing) 등과 같은 일련의 공정을 거쳐 진행된 것이다. 이하, 후속 마스크 공정에서 동일 내용에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 2b는 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 제2마스크 공정의 결과를 개략적으로 도시한 단면도이다.
제1마스크 공정의 결과물 상에 제1보호층(12)을 형성하고, 제1보호층(12) 상에 제2보호층(113), 게이트 전극(213) 및 커패시터 제2전극(313)을 동시에 형성한다. 이때 제2보호층(113)은 전술한 바와 같이, 비아홀(C2)이 화소 전극(111)에 연결되는 영역에는 형성되지 않도록 한다. 따라서, 제2보호층(113)은 화소 전극(111)보다 작은 면적을 갖게 된다.
도 2c는 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 제3마스크 공정의 결과를 개략적으로 도시한 단면도이다.
제2마스크 공정의 결과물 상에 제1절연층(14)을 형성하고, 제1절연층(14) 상에 반도체층(215)을 형성한다. 반도체층(215)은 전술한 투명 도전성 산화물을 포함한다.
도 2d는 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 제4마스크 공정의 결과를 개략적으로 도시한 단면도이다.
제3마스크 공정의 결과물 상에 제2절연층(16)을 형성하고, 전술한 콘택홀(C1) 및 비아홀(C2)을 형성한다. 이때, 화소 전극(111) 상부에 대응되는 영역에서는 제1절연층(14) 및 제2절연층(16)을 제거하여 제2보호층(113)의 상부를 노출시키는 개구(C3)를 함께 형성한다. 이때, 제2보호층(113)은 제거되지 않고 화소 전극(111) 상부에 남아있기 때문에, 콘택홀(C1), 비아홀(C2) 및 개구(C3)를 형성하는 동안 하부의 제1보호층(12) 및 화소 전극(111)을 보호한다.
도 2e는 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 제5마스크 공정의 결과를 개략적으로 도시한 단면도이다.
제4마스크 공정에서 형성된 콘택홀(C1), 비아홀(C2) 및 개구(C3)을 덮도록 소스 및 드레인 전극(217) 재료를 증착하고 패터닝하여, 소스 및 드레인 전극(217) 및 커패시터 제3전극(317)을 형성한다.
이때, 소스 및 드레인 전극(217)을 형성하는 금속재료는 제4마스크 공정에서 형성된 개구(C3)에도 증착되는데, 이를 제2보호층(113)과 함께 제거한다. 이때, 제2보호층(113)이 소스 및 드레인 전극(217)을 형성하는 재료와 동일 재료일 경우에는 한번의 식각 공정으로 제거될 수 있다. 만약 제2보호층(113)이 소스 및 드레인 전극(217)을 형성하는 재료와 동일 재료가 아닐 경우에는 복수의 식각 공정을 거칠 수 있다.
본 실시예에서, 소스 및 드레인 전극(217)을 형성하는 재료들이 화소 전극(111) 상부에 형성된 개구(C3)에서 제거되는 동안 제1보호층(12)은 화소 전극(111)을 보호한다.
도 2f는 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 제6마스크 공정의 결과를 개략적으로 도시한 단면도이다.
제5마스크 공정의 결과물 상에 제3절연층(18)을 형성하고, 제3절연층(18)의 일부를 제거하여 화소 전극(111) 상부를 노출시키는 개구(C4)를 형성한다. 이때, 화소 전극(111) 상부에 형성된 제1보호층(12)을 함께 제거한다. 따라서, 제3절연층(18)과 제1보호층(12)은 동일한 식각면(S2)을 형성할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(2)를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 4a 및 4b는 도 3의 유기 발광 표시 장치의 제조 과정 일부를 개략적으로 도시한 단면도들이다. 이하, 전술한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)와의 차이점을 중심으로 설명한다.
4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(2)의 제5마스크 공정을 개략적으로 도시한 것이고, 4b는 제6마스크 공정을 개략적으로 도시한 것이다. 즉, 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(2)의 제1마스크 공정에서 제4마스크 공정까지는 전술한 실시에에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 제조 공정과 동일하게 진행된다.
도 4a를 참조하면, 제4마스크 공정에서 형성된 콘택홀(C1), 비아홀(C2) 및 개구(C3)을 덮도록 소스 및 드레인 전극(217) 재료를 증착하고 패터닝하여, 소스 및 드레인 전극(217) 및 커패시터 제3전극(317)을 형성한다.
이때, 소스 및 드레인 전극(217)을 형성하는 금속재료는 제4마스크 공정에서 형성된 개구(C3)에도 증착되는데, 이를 제2보호층(113) 및 제1보호층(12)과 함께 제거한다. 따라서, 제2보호층(113) 및 제1보호층(12)이 동일한 마스크 공정에서 식각되기 때문에 동일한 식각면(S3)을 형성한다.
도 4b를 참조하면, 제5마스크 공정의 결과물 상에 제3절연층(18)을 형성하고, 제3절연층(18)의 일부를 제거하여 화소 전극(111) 상부를 노출시키는 개구(C4)를 형성한다.
따라서, 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(2)는 제1보호층(12)을 제5마스크 공정에서 제2보호층(113)과 함께 제거하기 때문에 동일한 식각면(S3)을 가지게 된다.
이하, 도 5 및 도 6a 내지 6g를 참조하여 본 발명의 비교예를 설명한다. 도 5는 본 발명의 비교예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 6a 내지 6g는 도 5의 유기 발광 표시 장치의 제조 과정을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 6a는 비교예에 따른 유기 발광 표시 장치(3)의 제1마스크 공정의 결과를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 6a를 참조하면, 기판(10)에 박막 트랜지스터의 게이트 전극(41) 및 커패시터 제1전극(311)이 제1마스크 공정에서 동시 형성된다.
도 6b는 비교예에 따른 유기 발광 표시 장치(3)의 제2마스크 공정의 결과를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 6b를 참조하면, 제1마스크 공정의 결과물 상에 제1절연층(42)을 형성하고, 제1절연층(42) 상에 투명 도전성 산화물을 포함하는 반도체층(43)을 형성한다.
도 6c는 비교예에 따른 유기 발광 표시 장치(3)의 제3마스크 공정의 결과를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 6c를 참조하면, 제2마스크 공정의 결과물 상에 제2절연층(44)을 형성하고, 반도체층(43)을 일부를 노출시키는 콘택홀(C5)을 형성한다.
도 6d는 비교예에 따른 유기 발광 표시 장치(3)의 제4마스크 공정의 결과를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 6d를 참조하면, 제3마스크 공정에서 형성된 콘택홀(C5)을 덮도록 소스 및 드레인 전극(45) 재료를 증착하고 패터닝하여 소스 및 드레인 전극(45)을 형성한다. 이때 커패시터 제3전극(55)도 동시에 형성한다.
도 6e는 비교예에 따른 유기 발광 표시 장치(3)의 제5마스크 공정의 결과를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 6e를 참조하면, 제4마스크 공정의 결과물 상에 제3절연층(46)을 형성하고, 소스 및 드레인 전극(45) 중 하나를 노출시키는 비아홀(C6)을 형성한다.
도 6f는 비교예에 따른 유기 발광 표시 장치(3)의 제6마스크 공정의 결과를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 6f를 참조하면, 제5마스크 공정에서 형성된 비아홀(C6)을 덮도록 화소 전극(47)의 재료를 증착하고 패터닝하여, 화소 전극(47)을 형성한다.
도 6g는 비교예에 따른 유기 발광 표시 장치(3)의 제7마스크 공정의 결과를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 6g를 참조하면, 제6마스크 공정의 결과물 상에 제4절연층(46)을 형성하고, 제4절연층(48)의 일부를 제거하여 화소 전극(47) 상부를 노출시키는 개구(C7)를 형성한다.
도 5를 참조하면, 제7마스크 공정에서 형성된 개구(C7)에 발광층(49) 및 대향전극(50)을 형성한다.
상기 비교예에 따른 유기 발광 표시 장치(3)의 경우, 바텀 게이트(bottom gate) 타입의 산화물 반도체를 포함하는 백플레인을 제작하기 위하여 모두 7회의 마스크 공정이 진행되었다. 반면 본 실시에에 따른 유기 발광 표시 장치(1, 2)의 경우, 바텀 게이트 타입의 산화물 반도체를 포함하는 백플레인 제작하는데 화소 전극(111)을 형성하는 제5 마스크 공정을 포함하여 총 5회, 또는 제3절연층(18)을 패터닝하여 화소 전극(111)을 노출시키는 개구(C4)를 형성하는 제6 마스크 공정을 포함하여 총 6회의 마스크 공정으로 진행할 수 있다. 따라서, 마스크 공정의 감소에 따른 제조 비용을 획기적으로 줄일 수 있다.
한편, 상술한 설명들은 유기 발광 표시 장치를 중심으로 기술되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은 발광층에 액정이 구비된 액정 표시 장치에 적용될 수 있음은 물론이다. 이외 다른 표시 장치에도 적용될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 유기 발광 표시 장치
10: 기판 12: 제1보호층
14: 제1절연층 16: 제2절연층
18: 제3절연층 111: 화소 전극
113: 제2보호층 119: 발광층
120: 대향전극 213: 게이트 전극
215: 반도체층 217: 소스 및 드레인 전극
311: 커패시터 제1전극 313: 커패시터 제2전극
317: 커패시터 제3전극 C1: 콘택홀
C2: 비아홀 C3, C4: 개구

Claims (25)

  1. 기판 상에 투명 도전물을 포함하는 화소 전극과, 상기 화소 전극과 동일층에 형성된 커패시터 제1전극;
    상기 화소 전극의 상부 가장자리 및 커패시터 제1전극을 덮는 제1보호층;
    상기 제1보호층 상에 형성된 박막 트랜지스터의 게이트 전극과, 상기 게이트 전극과 동일층에 동일 물질로 형성된 커패시터 제2전극;
    상기 게이트 전극과 상기 커패시터 제2전극을 덮는 제1절연층;
    상기 제1절연층 상에 형성되고 투명 도전성 산화물을 포함하는 반도체층;
    상기 반도체층을 덮는 제2절연층;
    상기 제2절연층 상에 형성되고 상기 제2절연층을 관통하여 상기 반도체층에 연결되며, 적어도 하나는 상기 화소 전극에 연결되는 박막 트랜지스터의 소스 및 드레인 전극;
    상기 소스 및 드레인 전극을 덮고 상기 화소 전극을 노출시키는 제3절연층;을 포함하는 평판 표시 장치용 백플레인.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 커패시터 제1전극은 상기 화소 전극과 동일 물질로 형성된 평판 표시 장치용 백플레인.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 도전물은 인듐틴옥사이드(indium tin oxide: ITO), 인듐징크옥사이드(indium zink oxide: IZO), 징크옥사이드(zink oxide: ZnO), 인듐옥사이드(indium oxide: In2O3), 인듐갈륨옥사이드(indium galium oxide: IGO), 및 알루미늄징크옥사이드(aluminium zink oxide: AZO)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 평판 표시 장치용 백플레인.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 반투과 금속층을 더 포함하는 평판 표시 장치용 백플레인.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 반투과 금속층은 은(Ag)을 포함하는 평판 표시 장치용 백플레인.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1보호층은 절연층인 평판 표시 장치용 백플레인.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 커패시터 제2전극은 상기 게이트 전극과 동일 물질로 형성된 평판 표시 장치용 백플레인.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체층은 갈륨(Ga), 인(In), 아연(Zn), 하프늄(Hf) 및 주석(Sn) 군에서 선택된 하나 이상의 원소, 및 산소(O)를 포함하는 평판 표시 장치용 백플레인.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 및 드레인 전극 중 하나는 상기 제1보호층, 제1절연층, 및 제2절연층을 동시에 관통하는 비아홀을 통해서 상기 화소 전극에 연결된 평판 표시 장치용 백플레인.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1보호층, 제1절연층, 및 제2절연층은 상기 화소 전극 상부를 노출시키는 개구를 형성하고, 상기 제1보호층이 형성하는 개구의 식각면과 상기 제1절연층 및 제2절연층이 형성하는 개구의 식각면은 갭(gap)을 형성하는 평판 표시 장치용 백플레인.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1보호층과 제1절연층 사이에 상기 게이트 전극과 동일 물질로 형성된 제2보호층이 구비되고, 상기 제2보호층, 제1절연층, 및 제2절연층이 형성하는 개구의 식각면은 동일하게 형성된 평판 표시 장치용 백플레인.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1보호층, 제1절연층, 및 제2절연층은 상기 화소 전극 상부를 노출시키는 개구를 형성하고, 상기 제1보호층, 제1절연층 및 제2절연층이 형성하는 개구의 식각면은 동일한 형성하는 평판 표시 장치용 백플레인.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1보호층과 제1절연층 사이에 상기 게이트 전극과 동일 물질로 형성된 제2보호층이 구비되고, 상기 제1보호층, 제2보호층, 제1절연층, 및 제2절연층이 형성하는 개구의 식각면은 동일하게 형성된 평판 표시 장치용 백플레인.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제2절연층 상에 커패시터 제3전극이 더 구비된 평판 표시 장치용 백플레인.
  15. 제1항의 평판 표시 장치용 백플레인;
    상기 화소 전극에 대향하는 대향 전극; 및
    상기 화소 전극과 대향 전극 사이에 구비된 발광부;를 더 포함하는 평판 표시 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 대향 전극은 상기 발광부에서 방출된 광을 반사하는 반사 전극인 평판 표시 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 발광부는 유기 발광층을 포함하는 평판 표시 장치.
  18. 기판 상에 화소 전극 및 커패시터 제1전극을 형성하는 제1마스크 공정;
    상기 화소 전극 및 커패시터 제1전극을 덮는 제1보호층을 형성하고, 상기 제1보호층 상에 박막 트랜지스터의 게이트 전극, 및 커패시터 제2전극을 형성하는 제2마스크 공정;
    상기 게이트 전극 및 커패시터 제2전극을 덮는 제1절연층을 형성하고, 상기 게이트 전극에 대응하는 위치에 투명 도전성 산화물을 포함하는 반도체층을 형성하는 제3마스크 공정;
    상기 반도체층을 덮는 제2절연층을 형성하고, 제2절연층을 관통하며 상기 반도체층의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성하고, 상기 제1보호층, 제1절연층 및 제2절연층을 관통하며 상기 화소 전극의 일부를 노출시키는 비아홀을 형성하는 제4마스크 공정;
    상기 콘택홀 및 비아홀을 덮는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 제5마스크 공정; 및
    상기 소스 및 드레인 전극을 덮는 제3절연층을 형성하고, 제3절연층에 상기 화소 전극 상부를 노출시키는 개구를 형성하는 제6마스크 공정;을 포함하는 평판 표시 장치용 백플레인의 제조 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 화소 전극 및 커패시터 제1전극은 동일물질로 동일층에 형성되는 평판 표시 장치용 백플레인의 제조 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극, 및 커패시터 제2전극은 동일물질로 동일층에 형성되는 평판 표시 장치용 백플레인의 제조 방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 제2마스크 공정에서, 상기 제1보호층 상에 화소 전극보다 작은 면적의 제2보호층을 더 형성하는 평판 표시 장치용 백플레인의 제조 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제2보호층은 상기 게이트 전극 및 커패시터 제2전극과 동일물질로 형성되는 평판 표시 장치용 백플레인의 제조 방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 4마스크 공정에서, 상기 제1절연층 및 제2절연층을 제거하여 상기 제2보호층을 노출시키는 개구를 형성하고, 상기 제5마스크 공정에서 상기 제2보호층을 제거하고, 상기 제6마스크 공정에서 상기 제1보호층을 제거하는 평판 표시 장치용 백플레인의 제조 방법.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 4마스크 공정에서, 상기 제1절연층 및 제2절연층을 제거하여 상기 제2보호층을 노출시키는 개구를 형성하고, 상기 제5마스크 공정에서 상기 제1보호층 및 제2보호층을 동시에 제거하는 평판 표시 장치용 백플레인의 제조 방법.
  25. 제 18 항에 있어서,
    상기 제5마스크 공정에서, 상기 소스 및 드레인 전극과 동일층에 커패시터 제3전극을 더 형성하는 평판 표시 장치용 백플레인의 제조 방법.
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