KR20140059576A - 박막 트랜지스터 및 이를 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치 - Google Patents
박막 트랜지스터 및 이를 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 일 측면에 의하면, 기판; 상기 기판 상에 형성된 와이어 그리드 패턴을 포함하는 게이트 전극; 상기 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 형성된 활성층; 및 상기 활성층에 연결되는 소스 전극 및 드레인 전극;을 포함하는 박막 트랜지스터를 제공한다.
Description
본 발명은 박막 트랜지스터, 및 이를 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치에 관한 것이다.
유기 발광 디스플레이 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 적용할 수 있는 최적인 소자로 평가되고 있다. 그러나, 투명 전극의 경우 전도도 향상을 위하여 금속 입자 또는 탄소나노튜브를 혼합하는 과정에서 투명도가 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 우수한 전도도 및 투명도를 확보할 수 있는 박막 트랜지스터 및 유기 발광 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 기판; 상기 기판 상에 형성된 와이어 그리드 패턴을 포함하는 게이트 전극; 상기 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 형성된 활성층; 및 상기 활성층에 연결되는 소스 전극 및 드레인 전극;을 포함하는 박막 트랜지스터를 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 게이트 전극은 전도성 고분자를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 전도성 고분자는 PEDOT-PSS, Polythiophene, Poly(3-alkylthiophene), Polypyrrole(PPY), Poly((2,5 dialkoxy)-p-phenylene vinylene), Poly(p-phenylene vinylene), 또는 Poly(p-phenylene) 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 게이트 전극의 상기 와이어 그리드 패턴은 하나의 결정 성장 방향을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 와이어 그리드 패턴은 10㎚ 내지 100㎚의 선폭을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 게이트 전극의 와이어 그리드 패턴은 스탬프를 이용하여 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은, 와이어 그리드 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 기판; 상기 기판 상에 형성된 활성층; 상기 활성층 상에 형성된 게이트 절연막; 상기 활성층과 절연되도록 상기 게이트 절연막 상에 배치되며, 와이어 그리드 패턴을 포함하는 게이트 전극; 및 상기 게이트 절연막을 관통하여 상기 활성층과 연결되는 소스 전극 및 드레인 전극;을 포함하는 박막 트랜지스터를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은, 하나의 결정 성장 방향을 갖는 와이어 그리드 패턴을 포함하며, 전도성 고분자를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 게이트 전극의 상기 와이어 그리드 패턴은, 하나의 결정 성장 방향을 가지며, 전도성 고분자를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 전도성 고분자는, PEDOT-PSS, Polythiophene, Poly(3-alkylthiophene), Polypyrrole(PPY), Poly((2,5 dialkoxy)-p-phenylene vinylene), Poly(p-phenylene vinylene), 또는 Poly(p-phenylene) 중에서 선택된 적어도 하나의 물질일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 기판; 상기 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터와 접속되고, 와이어 그리드 패턴을 갖는 제1 전극층; 상기 제1 전극층 상에 형성되는 유기 발광층; 및 상기 유기 발광층 상에 형성된 제2 전극층;을 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1 전극층은 전도성 고분자를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 전도성 고분자는, PEDOT-PSS, Polythiophene, Poly(3-alkylthiophene), Polypyrrole(PPY), Poly((2,5 dialkoxy)-p-phenylene vinylene), Poly(p-phenylene vinylene), 또는 Poly(p-phenylene) 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1 전극층의 와이어 그리드 패턴은 하나의 결정 성장 방향을 상기 화소 전극의 제1층은 반투과 금속층 상부에 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제2 전극층은, 일함수가 적은 금속을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1 전극층의 와이어 그리드 패턴은, 10㎚ 내지 100㎚의 선폭을 가질 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 및 이를 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치는 와이어 그리드 패턴을 적용함으로써, 우수한 전도도 및 투명도를 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터(TFT)를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터(TFT)를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 화소영역을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 패턴을 갖는 전극의 제조방법을 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 9 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터(TFT)를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 화소영역을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 패턴을 갖는 전극의 제조방법을 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 9 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함한다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 한편, 하기에서 사용된 "/"는 상황에 따라 "및"으로 해석될 수도 있고 "또는"으로 해석될 수도 있다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 또는 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터(TFT)를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 박막 트랜지스터(100)는 기판(110) 상에 게이트 전극(114), 활성층(116), 소스 전극(118s) 및 드레인 전극(118d)을 포함할 수 있다.
상기 게이트 전극(114)과 상기 활성층(116) 사이에는 이들 간의 절연을 위한 게이트 절연막으로서 제1 절연층(112)이 개재된다. 상기 활성층(116)의 양쪽 가장자리에는 채널 영역(116c)을 가운데 두고 고농도의 불순물이 도핑된 소스 영역(116s) 및 드레인 영역(116d)이 형성되며, 이들은 각각 상기 소스 전극(118s) 및 상기 드레인 전극(118d)에 전기적으로 연결된다.
상기 기판(110)은 유리, 석영, 세라믹, 플라스틱 등으로 이루어진 투명한 절연성 기판으로 형성될 수 있다.
상기 게이트 전극(114)은 와이어 그리드 패턴을 포함할 수 있으며, 상기 와이어 그리드 패턴은 10㎚ 내지 100㎚의 선폭(w)을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 게이트 전극(114)은 하나의 결정 성장 방향(z 방향)으로 연장된 와이어 그리드 패턴을 가질 수 있으며, 이로 인하여, 우수한 전도도 및 투명도를 확보할 수 있다.
와이어 그리드 패턴을 갖는 상기 게이트 전극(114)은 전도성 고분자를 이용하여 형성될 수 있으며, 상기 전도성 고분자는 PEDOT-PSS, Polythiophene, Poly(3-alkylthiophene), Polypyrrole(PPY), Poly((2,5 dialkoxy)-p-phenylene vinylene), Poly(p-phenylene vinylene), 또는 Poly(p-phenylene) 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 게이트 전극(114)은 나노 임프린팅(nano-imprinting), CFL (Capillary Force Lithography) 공정, 또는 나노전사몰딩(nano transfer molding) 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
아래 표 1은 상기 게이트 전극(114)을 와이어 그리드 패턴 없이 박막으로 형성한 경우 및 본 발명의 실시예에 따른 나노와이어 그리드 패턴으로 형성한 경우의 전도도를 나타낸다.
| 박막 | 와이어 그리드 패턴 | |
| 두께(nm) | 180 | 120 |
| Correction factor(CF) | 4.532 | 1 |
| Specific resistance(Ω/㎝) | 0.002979 | 0.00012245 |
| conductivity(S ·㎝) | 355.68 | 8166.67 |
표 1을 참조하면, 상기 게이트 전극(114)이 180nm의 높이를 가지며, 와이어 그리드 패턴이 형성되지 않은 박막으로 형성된 경우, 비저항이 0.002979(Ω/㎝), 전도도가 335.68(S ·㎝)을 나타내며, 나노스케일의 폭(d)과 120nm의 높이(h1)를 갖는 와이어 그리드 패턴으로 형성된 경우, 비저항이 0.00012245(Ω/㎝), 전도도가 8166.67(S ·㎝)을 나타낸다.
따라서, 상기 게이트 전극(114)을 본 발명의 실시예에 따른 와이어 그리드 패턴의 형태로 형성하는 경우, 박막 형태의 게이트 전극과 비교하여 24배 이상 전도도가 향상되는 것을 알 수 있으며, 전도도 향상을 위하여 금속 입자 또는 탄소나노튜브 재료를 혼합할 필요가 없으므로 투명도가 떨어지는 문제점을 동시에 해결할 수 있다.
상기 게이트 전극(114)을 덮고, 게이트 절연막으로 기능하는 제1 절연층(112) 상에 박막 트랜지스터의 활성층(116)이 구비된다.
상기 활성층(116)은 비정질 실리콘(amorphous silicon) 또는 다결정 실리콘(poly silicon)과 같은 반도체 물질일 수 있다. 또는, 상기 활성층(116)은 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다. 투명 도전성 산화물은 Zn(아연), Ga(갈륨), Hf(하프늄), In(인듐), 및 Sn(주석)에서 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. 상기 활성층(116)으로 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 플렉시블 표시 장치에도 적용될 수 있다.
상기 활성층(116)의 소스 영역(116s)과 드레인 영역(116d) 상에 각각 전기적으로 연결되는 소스 전극(118s) 및 드레인 전극(118d)이 형성되며, 상기 활성층(116) 상에 보호층(120)이 형성된다.
상기 소스 전극(118s) 및 상기 드레인 전극(118d)은 와이어 그리드 패턴을 포함할 수 있으며, 상기 와이어 그리드 패턴은 10㎚ 내지 100㎚의 선폭을 가질 수 있다. 상기 소스 전극(118s) 및 상기 드레인 전극(118d)은 하나의 결정 성장 방향(z 방향)으로 연장된 와이어 그리드 패턴을 가질 수 있으므로, 우수한 전도도 및 투명도를 확보할 수 있다.
상기 소스 전극(118s) 및 상기 드레인 전극(118d)은 전도성 고분자를 이용하여 형성될 수 있으며, 상기 전도성 고분자는 PEDOT-PSS, Polythiophene, Poly(3-alkylthiophene), Polypyrrole(PPY), Poly((2,5 dialkoxy)-p-phenylene vinylene), Poly(p-phenylene vinylene), 또는 Poly(p-phenylene) 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 소스 전극(118s) 및 상기 드레인 전극(118d)은 나노전사몰딩(nano transfer molding) 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터(TFT)를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 박막 트랜지스터(200)는 기판(210), 상기 기판(210)상에 형성된 활성층(216), 상기 활성층 상에 형성된 게이트 절연막(212), 상기 활성층(216)과 절연되도록 배치된 게이트 전극(214)과, 절연층(220) 및 상기 게이트 절연막(212)을 관통하며 상기 활성층(216)과 전기적으로 연결되는 소스 전극(218s) 및 드레인 전극(218d)이 배치된다.
또한, 상기 박막 트랜지스터(200)는 상기 기판(210) 상에 보조층(222)을 더 포함할 수 있다.
상기 활성층(216)은 비정질 실리콘(amorphous silicon) 또는 다결정 실리콘(poly silicon)과 같은 반도체 물질일 수 있다. 또는, 상기 활성층(216)은 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다. 투명 도전성 산화물은 Zn(아연), Ga(갈륨), Hf(하프늄), In(인듐), 및 Sn(주석)에서 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.
상기 게이트 전극(214)은 와이어 그리드 패턴을 포함할 수 있으며, 상기 와이어 그리드 패턴은 10㎚ 내지 100㎚의 선폭을 가질 수 있다. 상기 게이트 전극(214)은 하나의 결정 성장 방향(z 방향)으로 연장된 와이어 그리드 패턴을 가질 수 있으며, 이로 인하여, 우수한 전도도 및 투명도를 확보할 수 있다.
와이드 그리드 패턴을 갖는 상기 게이트 전극(214)은 전도성 고분자를 이용하여 형성될 수 있으며, 상기 전도성 고분자는 PEDOT-PSS, Polythiophene, Poly(3-alkylthiophene), Polypyrrole(PPY), Poly((2,5 dialkoxy)-p-phenylene vinylene), Poly(p-phenylene vinylene), 또는 Poly(p-phenylene) 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 게이트 전극(214)은 나노 임프린팅(nano-imprinting), CFL (Capillary Force Lithography) 공정, 또는 나노전사몰딩(nano transfer molding) 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 게이트 전극(214)을 본 발명의 실시예에 따른 와이어 그리드 패턴의 형태로 형성하는 경우, 와이어 그리드 패턴이 형성되지 않은 박막 형태의 게이트 전극과 비교하여 24배 이상 전도도가 향상되는 것을 알 수 있으며(표1 참조), 전도도 향상을 위하여 금속 입자 또는 탄소나노튜브 재료를 혼합할 필요가 없으므로 투명도가 떨어지는 문제점을 동시에 해결할 수 있다.
또한, 도 1에서는 하부 게이트 타입(bottom gate type)의 박막트랜지스터(TFT)가 도시되고, 도 2에서는 상부 게이트 타입(top gate type)의 박막트랜지스터(TFT)가 도시되었으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 패턴의 전극은 이에 한정되지 않으며 다양한 타입의 박막트랜지스터에 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 화소영역(300)을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 화소영역(300)에는 기판(310)상에 보조층(312), 제1 절연층(314)이 순차적으로 형성되고, 상기 제1 절연층(314)의 바로 위에 제1 전극층(318)이 형성된다. 상기 제1 전극층(318)은 상기 기판(310) 상에 형성된 박막 트랜지스터(미도시)와 접속된다.
상기 제1 전극층(318)은 와이어 그리드 패턴을 포함할 수 있으며, 상기 와이어 그리드 패턴은 10㎚ 내지 100㎚의 선폭을 가질 수 있다. 상기 제1 전극층(318)은 하나의 결정 성장 방향(z 방향)으로 연장된 와이어 그리드 패턴을 가질 수 있다.
와이어 그리드 패턴을 갖는 상기 제1 전극층(318)은 전도성 고분자를 이용하여 형성될 수 있으며, 상기 전도성 고분자는 PEDOT-PSS, Polythiophene, Poly(3-alkylthiophene), Polypyrrole(PPY), Poly((2,5 dialkoxy)-p-phenylene vinylene), Poly(p-phenylene vinylene), 또는 Poly(p-phenylene) 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 전극층(318)은 나노 임프린팅(nano-imprinting), CFL (Capillary Force Lithography) 공정, 또는 나노전사몰딩(nano transfer molding) 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 전극층(318)은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 구동 박막트랜지스터(TFT)의 소스 전극(118s, 218s)/드레인 전극(118d, 218d) 중 하나와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 전극층(318)과 대향 배치된 제2 전극층(322) 및, 상기 제1 및 제2 전극층(318, 322) 사이에 개재된 유기발광층(320)을 포함한다.
상기 제2 전극층(322)은 일함수가 적은 금속, 예를 들자면, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, 또는 이들의 화합물을 얇게 증착하여 형성될 수 있다.
상기 제1 전극층(318)은 유기발광소자(EL)의 화소 전극으로 광투광성을 가지며, 상기 제2 전극층(322)은 유기발광소자(EL)의 대향전극으로서 광반사 전극으로 형성될 수 있다. 이 경우, 유기 발광 디스플레이 장치는 상기 기판(310)의 배면 쪽으로 광을 방출하는 배면 발광 타입(bottom emission type)이 된다.
반대로, 상기 제2 전극층(322)이 유기발광소자(EL)의 화소 전극으로서 광투광성을 가지며, 상기 제1 전극층(318)이 유기발광소자(EL)의 대향전극으로서 광반사 전극으로 형성되는 경우, 상기 기판(310)의 전면쪽으로 광을 방출하는 전면 발광 타입(top emission type)이 될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 전극층(318)은 일함수가 적은 금속, 예를 들자면, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, 또는 이들의 화합물을 얇게 증착하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 전극층(322)은 전도성 고분자를 이용하여 와이어 그리드 패턴을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 제2 전극층(322)은 나노전사몰딩(nano transfer molding) 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 유기발광층(320)은 저분자 또는 고분자 유기물을 포함할 수 있다. 상기 유기발광층(320)이 저분자 유기물을 포함하는 경우, 상기 유기발광층(320)은 저분자 유기물을 중심으로 상기 제1 전극층(318) 방향으로 형성되는 정공 수송층 및 정공 주입층을 더 포함할 수 있고, 상기 제2 전극층(322) 방향으로 형성되는 전자 수송층 및 전자 주입층을 더 포함할 수 있다. 이외에도 필요에 따라 다양한 층들이 더 포함될 수 있음은 물론이다. 한편, 상기 유기발광층(320)이 고분자 유기물을 포함하는 경우, 상기 유기발광층(320)은 상기 제1 전극층(318) 방향으로 전공 수송층만 더 포함할 수 있다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 그리드 패턴을 갖는 전극의 제조방법을 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 4는 와이어 그리드 패턴을 형성하기 위한 스탬프(400)를 개략적으로 도시하는 평면도이고, 도 5는 도 4의 A-A'선을 절단한 단면도이다.
도 4 및 도 5를 함께 참조하면, 복수의 홈(400h)이 주기적으로 형성된 스트라이프 패턴을 갖는 스탬프(400)를 준비한다. 상기 스탬프(400)의 복수의 홈(100h)은 100nm 이하의 선폭(d)을 가질 수 있다.
상기 스트라이프 패턴의 스탬프(400)는 레이저 간섭 리소그래피(Laser Interference Lithography), E-빔 리소그래피(E-beam Lithography) 또는 나노 임프린트 리소그래피(Nano Imprint Lithography) 등의 공정에 의해 형성될 수 있으며, 상기 스탬프(400)의 형성공정은 이미 널리 알려져 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 스탬프(400)의 재질은 폴리머 또는 금속 재질로 형성될 수 있다. 다만, 상기 스탬프(400)가 금속 재질로 형성될 경우, 상기 금속의 열전도성이 우수하므로, 상기 열에너지에 의한 와이어 그리드(510, 도 8 참조)의 경화시에 상기 와이어 그리드(510, 도 8 참조)에 보다 원활한 열전달이 가능할 수 있어 경화속도가 빨라질 수 있다.
도 6을 참조하면, 기판(500) 상에 전도성 고분자를 스핀 코팅하여, 전도성 고분자층(510')을 형성한다. 상기 기판(500)은 광투과성의 저온폴리실리콘(LTPS) 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전도성 고분자층(510')은 예를 들어, PEDOT-PSS, Polythiophene, Poly(3-alkylthiophene), Polypyrrole(PPY), Poly((2,5 dialkoxy)-p-phenylene vinylene), Poly(p-phenylene vinylene), 또는 Poly(p-phenylene) 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 도 7 및 도 8을 함께 참조하면, 복수의 홈(400h)이 주기적으로 형성되어 스트라이프 패턴을 갖는 스탬프(400)를 상기 전도성 고분자층(510') 위에 정렬시킨다.
다음으로, 상기 스탬프(400)를 상기 전도성 고분자층(510') 상에 압착 및 탈착하여 상기 스트라이프 패턴을 상기 전도성 고분자층(510')에 전사시킨다. 그 결과, 상기 전도성 고분자층(510')으로부터 스트라이프 패턴을 포함하는 전극(510)을 형성할 수 있다.
상기 스탬프(400)의 압착상태에서 상기 전극(510)에 UV를 조사하거나 또는 열에너지를 가하여 상기 전극(510)을 경화시킬 수 있다. 또는, 상기 스탬프(400)를 탈착한 후, 상기 전극(510)에 UV를 조사하거나 또는 열에너지를 가하여 상기 전극(510)을 경화시킬 수 있다.
상기 스탬프(400)는 일방향으로 연장된 스트라이프 패턴을 가지므로, 와이어 그리드가 하나의 결정 성장 방향(z 방향)으로 연장된 형태의 상기 전극(510)을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 전극(510)은 우수한 전도도 및 투명도를 확보할 수 있다. 상기 전극(510)은 10㎚ 내지 100㎚의 폭(w)을 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 폭(w)이 작으면 작을수록 더 높은 전도도를 가질 수 있다.
또한, 위에서는 나노 임프린팅 공정을 이용하여 상기 전극(510)을 형성하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 전극(510)의 형상에 따라서 CFL (Capillary Force Lithography) 공정, 또는 나노전사몰딩(nano transfer molding) 공정 등을 이용하여 형성될 수 있다.
도 9 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
먼저 도 9를 참조하면, 기판(600) 상에 보조층(610)을 형성한다. 상기 기판(600)은 광투과성의 저온폴리실리콘(LTPS) 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 보조층(610)은 불순물 이온이 확산되는 것을 방지하고, 수분이나 외기의 침투를 방지하며, 표면을 평탄화하기 위한 베리어층, 블록킹층, 및/또는 배리어층을 포함할 수 있다. 상기 보조층(610)은 SiO2 및/또는 SiNx 등을 사용하여, PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)법, APCVD(atmospheric pressure CVD)법, LPCVD(low pressure CVD)법 등 다양한 증착 방법에 의해 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 보조층(610) 상에 반도체층을 형성한다.
다음으로, 박막트랜지스터 영역(20)에는 상기 반도체층을 패터닝하여 활성 영역(614')을 형성하고, 저장 영역(30)에는 커패시터 하부전극 영역(612a')을 형성하는 마스크 공정을 수행한다. 상기 마스크 공정의 일 실시예는 다음과 같다.
상기 보조층(610) 상부에 비정질실리콘층(미도시)을 먼저 증착한 후, 이를 결정화함으로써 다결정실리콘층(미도시)을 형성한다. 비정질 실리콘은 RTA(rapid thermal annealing)법, SPC(solid phase crystallization)법, ELA(excimer laser annealing)법, MIC(metal induced crystallization)법, MILC(metal induced lateral crystallization)법, SLS(sequential lateral solidification)법 등 다양한 방법에 의해 결정화될 수 있다.
상기 다결정실리콘층은 마스크 공정에 의하여, 활성 영역(614') 및 커패시터 하부전극 영역(612a')으로 패터닝된다. 상기 활성 영역(614') 및 상기 커패시터 하부전극 영역(612a')은 각각 불순물이 도핑되어 박막트랜지스터(TFT)의 활성층(614, 도 11참조) 및 커패시터 하부전극(612a, 도 11 참조)이 형성되기 전의 상태를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 상기 활성 영역(614')과 상기 커패시터 하부전극 영역(612a')이 형성된 기판(600)의 전면(前面)에 제1 절연막(616)을 형성한다.
상기 제1 절연층(616)은 SiNx 또는 SiOx 등과 같은 무기 절연막을 PECVD법, APCVD법, LPCVD법 등의 방법에 의해 상기 기판(600)의 전면에 증착될 수 있다. 상기 제1 절연층(616)은 활성층(614, 도 11 참조)과 게이트 전극(620, 도 11 참조) 사이에 개재되어 박막트랜지스터(TFT)의 게이트 절연막으로서의 역할을 수행하며, 후술할 커패시터 상부전극(612b)과 커패시터 하부전극(612a) 사이에 개재되어 커패시터(Cst)의 유전체층의 역할을 한다.
다음으로, 화소 영역(10)에 화소전극인 제1 전극층(618)과 저장 영역 (30)에 커패시터의 상부전극(612b)을 형성한다. 상기 제1 전극층(618)은 와이어 그리드 패턴을 포함하는 전도성 고분자를 이용하여 형성될 수 있다. 상기 제1 전극층(618)은 나노전사몰딩 공정 등을 이용하여 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 전도성 고분자는 예를 들어, PEDOT-PSS, Polythiophene, Poly(3-alkylthiophene), Polypyrrole(PPY), Poly((2,5 dialkoxy)-p-phenylene vinylene), Poly(p-phenylene vinylene), 또는 Poly(p-phenylene) 중에서 선택된 적어도 하나의 물질일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 커패시터의 상부전극(612b)은 와이어 그리드 패턴을 포함하는 전도성 고분자를 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 상부전극(612b)은 나노전사몰딩(nano transfer molding) 공정 등을 이용하여 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전도성 고분자는 예를 들어, PEDOT-PSS, Polythiophene, Poly(3-alkylthiophene), Polypyrrole(PPY), Poly((2,5 dialkoxy)-p-phenylene vinylene), Poly(p-phenylene vinylene), 또는 Poly(p-phenylene) 중에서 선택된 적어도 하나의 물질일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 11을 참조하면, 박막트랜지스터의 활성 영역(614')의 상부에 게이트 전극(620)을 형성한다.
상기 게이트 전극(620)은 와이어 그리드 패턴을 포함하는 전도성 고분자를 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 게이트 전극(620)은 나노전사몰딩(nano transfer molding) 공정 등을 이용하여 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전도성 고분자는 예를 들어, PEDOT-PSS, Polythiophene, Poly(3-alkylthiophene), Polypyrrole(PPY), Poly((2,5 dialkoxy)-p-phenylene vinylene), Poly(p-phenylene vinylene), 또는 Poly(p-phenylene) 중에서 선택된 적어도 하나의 물질일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 상기 활성 영역(614')과 상기 하부전극 영역(612a')에 도핑공정을 진행한다.
활성 영역(614')의 중앙에 대응되도록 형성된 상기 게이트 전극(620)의 양측에 대응하는 활성 영역(614')이 소스 영역(614s)과 드레인 영역(614d)이 되도록, 상기 게이트 전극(620)을 셀프 얼라인(self align) 마스크로 하여 상기 활성 영역(614')을 n 형 또는 p 형 불순물로 도핑한다. 이로써, 소스 영역(614s)과 드레인 영역(614d), 및 이들 사이에 형성된 채널 영역(614c)을 포함하는 활성층(614)이 형성된다.
상기 활성 영역(614')이 도핑될 때, 저장 영역(30)에 구비된 커패시터 하부전극 영역(612a')도 함께 도핑됨으로써, 커패시터 하부전극(612a)이 형성될 수 있다. 주입되는 n형 또는 p형의 불순물에 의해 커패시터 하부전극 영역(612a')의 전체가 도핑될 수 있다. 상기 활성 영역(614')과 상기 커패시터 하부전극 영역(612a')이 함께 도핑되므로, 상기 활성층(614)과 상기 커패시터 하부전극(612a)은 동일한 불순물에 의하여 도핑된 상태일 수 있다.
도 12를 참조하면, 도 11의 결과물에 제2 절연층(622)을 증착한 후, 마스크(미도시)를 사용하여 패터닝함으로써 개구(OP1, OP2, OP3, OP4)를 형성할 수 있다.
상기 제2 절연층(622)은 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유기 절연 물질로 스핀 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다. 또는, 상기 제2 절연층(622)은 상기 제1 절연층(616)과 같은 무기 절연 물질로 형성될 수 있으며, 유기 절연 물질과 무기 절연 물질을 교번하여 형성할 수도 있다.
상기 제2 절연층(622)은 충분한 두께로 형성되어, 상기 게이트 전극(620)과 상기 소스/드레인 전극(624, 626, 도 12 참조) 사이의 층간 절연막으로서의 역할을 수행할 수 있다.
상기 제1 개구(OP1)와 상기 제4 개구(OP4)는 상기 제2 절연층(622)을 패터닝함으로써 형성되며, 상기 제2 개구(OP2)와 상기 제3 개구(OP3)는 상기 제1 및 제2 절연막(616, 622)을 모두 패터닝함으로써 형성된다. 상기 제1 개구(OP1)의 크기는 상기 제1 전극층(618)의 크기 보다 작도록 형성될 수 있다. 상기 제2 개구(OP2)와 상기 제3 개구(OP3)는 컨택홀로서, 각각 상기 소스 영역(614s)과 상기 드레인 영역(614d)의 일부를 노출시킨다.
도 13을 참조하면, 소스 전극(624)과 드레인 전극(626)을 형성한다.
먼저, 상기 기판(600) 전면에 도전막(미도시)을 적층한 후, 마스크 공정에 의해 소스 전극(624)과 드레인 전극(626)을 형성한다.
다음으로 마스크 공정에 의해, 상기 도전막(미도시)을 선택적으로 식각하여 상기 소스 전극(624) 및 드레인 전극(626)을 형성한다.
도 14를 참조하면, 상기 기판(600) 상에 화소 정의막(628)을 형성한다.
먼저, 도 13의 결과물에 전체적으로 제3 절연층(628)을 형성한다. 상기 제3 절연층(628)은 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유기 절연 물질로 스핀 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다. 한편, 상기 제3 절연층(628)은 상기와 같은 유기 절연 물질뿐만 아니라, SiO2, SiNx, Al2O3, CuOx, Tb4O7, Y2O3, Nb2O5, Pr2O3 등에서 선택된 무기 절연 물질로 형성될 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 제3 절연층(628)은 유기 절연 물질과 무기 절연 물질이 교번하는 다층 구조로 형성될 수도 있다.
상기 제3 절연층(628)은 커패시터(Cst)의 양측을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 이 때, 상기 제3 절연층(628)이 유기 절연 물질로 형성되는 경우, 상기 제3 절연층(628)은 커패시터 하부전극(612a)과 커패시터 상부전극(612b) 사이에 발생할 수 있는 쇼트를 방지할 수 있다.
다음으로, 상기 제3 절연층(628)은 마스크 공정에 의해 패터닝되어 상기 제1 전극층(618)의 중앙부가 노출되도록 제5 개구(OP5)가 형성되면서 픽셀을 정의하게 된다. 이 때, 상기 제5 개구(OP5)는 상기 제1 전극층(618)의 크기보다 작게 형성될 수 있다.
도 15를 참조하면, 상기 제1 전극층(618)이 노출되는 상기 제5 개구(OP5)에 유기발광층(630) 및 제2 전극층(632)이 형성될 수 있다.
상기 제2 전극층(632)는 일함수가 적은 금속, 예를 들자면, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, 또는 이들의 화합물을 얇게 증착하여 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치는 배면 발광 타입으로서, 상기 제1 전극층(618)은 전도성 고분자를 이용하여 와이어 그리드 패턴을 형성하고, 상기 제2 전극층(632)은 일함수가 적은 금속을 이용하여 형성하였다. 그러나, 상기 유기 발광 디스플레이 장치가 전면 발광 타입인 경우, 상기 제1 전극층(618)은 일함수가 적은 금속으로 형성하고, 상기 제2 전극층(632)은 와이어 고분자를 이용하여 와이어 그리드 패턴을 형성할 수 있다.
한편, 상술한 설명들은 유기 발광 디스플레이 장치를 중심으로 기술되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은 발광층에 액정이 구비된 액정 디스플레이 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.
10: 화소 영역 20: 박막트랜지스터 영역 30: 저장 영역
100, 200: 박막 트랜지스터 110, 210, 500, 600: 기판 112: 제1 절연층
114: 게이트 전극 116d: 드레인 영역 116s: 소스 영역
116c: 채널 영역 116: 활성층 118d, 218d: 드레인 전극
118s, 218s: 소스 전극 120: 보호층 210: 기판
214: 게이트 전극 216: 활성층 218d: 드레인 전극
218s: 소스 전극 220: 절연층 222, 312, 610: 보조층
300: 화소영역 310: 기판 312: 보조층
314: 제1 절연층 318: 제1 전극층 320: 유기발광층
322: 제2 전극층 400: 스탬프 501': 전도성 고분자층
510: 전극 510: 와이어 그리드 612a': 하부전극 영역
612a: 하부전극 612b: 상부전극 614d: 드레인 영역
614c: 채널 영역 614s: 소스 영역 614': 활성 영역
614: 활성층 616: 제1 절연층 618: 제1 전극층
620: 게이트 전극 622: 제2 절연층 624: 소스 전극
626: 드레인 전극 628: 제3 절연층 630: 유기발광층
632: 제2 전극층
100, 200: 박막 트랜지스터 110, 210, 500, 600: 기판 112: 제1 절연층
114: 게이트 전극 116d: 드레인 영역 116s: 소스 영역
116c: 채널 영역 116: 활성층 118d, 218d: 드레인 전극
118s, 218s: 소스 전극 120: 보호층 210: 기판
214: 게이트 전극 216: 활성층 218d: 드레인 전극
218s: 소스 전극 220: 절연층 222, 312, 610: 보조층
300: 화소영역 310: 기판 312: 보조층
314: 제1 절연층 318: 제1 전극층 320: 유기발광층
322: 제2 전극층 400: 스탬프 501': 전도성 고분자층
510: 전극 510: 와이어 그리드 612a': 하부전극 영역
612a: 하부전극 612b: 상부전극 614d: 드레인 영역
614c: 채널 영역 614s: 소스 영역 614': 활성 영역
614: 활성층 616: 제1 절연층 618: 제1 전극층
620: 게이트 전극 622: 제2 절연층 624: 소스 전극
626: 드레인 전극 628: 제3 절연층 630: 유기발광층
632: 제2 전극층
Claims (17)
- 기판;
상기 기판 상에 형성된 와이어 그리드 패턴을 포함하는 게이트 전극;
상기 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막;
상기 게이트 절연막 상에 형성된 활성층; 및
상기 활성층에 연결되는 소스 전극 및 드레인 전극;
을 포함하는 박막 트랜지스터. - 제1항에 있어서,
상기 게이트 전극은 전도성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터. - 제1항에 있어서,
상기 전도성 고분자는
PEDOT-PSS, Polythiophene, Poly(3-alkylthiophene), Polypyrrole(PPY), Poly((2,5 dialkoxy)-p-phenylene vinylene), Poly(p-phenylene vinylene), 또는 Poly(p-phenylene) 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터. - 제1항에 있어서,
상기 게이트 전극의 상기 와이어 그리드 패턴은 하나의 결정 성장 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터. - 제1항에 있어서,
상기 와이어 그리드 패턴은 10㎚ 내지 100㎚의 선폭을 갖는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터. - 제1항에 있어서,
상기 게이트 전극의 와이어 그리드 패턴은 스탬프를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터. - 제1항에 있어서,
상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은,
와이어 그리드 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터. - 기판;
상기 기판 상에 형성된 활성층;
상기 활성층 상에 형성된 게이트 절연막;
상기 활성층과 절연되도록 상기 게이트 절연막 상에 배치되며, 와이어 그리드 패턴을 포함하는 게이트 전극; 및
상기 게이트 절연막을 관통하여 상기 활성층과 연결되는 소스 전극 및 드레인 전극;
을 포함하는 박막 트랜지스터. - 제8항에 있어서,
상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은,
하나의 결정 성장 방향을 갖는 와이어 그리드 패턴을 포함하며, 전도성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터. - 제8항에 있어서,
상기 게이트 전극의 상기 와이어 그리드 패턴은,
하나의 결정 성장 방향을 가지며, 전도성 고분자를 포함하는 특징으로 하는 박막 트랜지스터. - 제10항에 있어서,
상기 전도성 고분자는,
PEDOT-PSS, Polythiophene, Poly(3-alkylthiophene), Polypyrrole(PPY), Poly((2,5 dialkoxy)-p-phenylene vinylene), Poly(p-phenylene vinylene), 또는 Poly(p-phenylene) 중에서 선택된 적어도 하나의 물질인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터. - 기판;
상기 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터;
상기 박막 트랜지스터와 접속되고, 와이어 그리드 패턴을 갖는 제1 전극층;
상기 제1 전극층 상에 형성되는 유기 발광층; 및
상기 유기 발광층 상에 형성된 제2 전극층;
을 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치. - 제12항에 있어서,
상기 제1 전극층은 전도성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치. - 제13항에 있어서,
상기 전도성 고분자는,
PEDOT-PSS, Polythiophene, Poly(3-alkylthiophene), Polypyrrole(PPY), Poly((2,5 dialkoxy)-p-phenylene vinylene), Poly(p-phenylene vinylene), 또는 Poly(p-phenylene) 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치. - 제12항에 있어서,
상기 제1 전극층의 와이어 그리드 패턴은 하나의 결정 성장 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치. - 제12항에 있어서,
상기 제2 전극층은,
일함수가 적은 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치. - 제12항에 있어서,
상기 제1 전극층의 와이어 그리드 패턴은, 10㎚ 내지 100㎚의 선폭을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |