KR20150011868A

KR20150011868A - 유기발광다이오드소자 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20150011868A
Application number: KR1020130086635A
Authority: KR
Inventors: 박상훈; 김정오
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2015-02-03
Also published as: KR102082366B1

Abstract

본 발명은 광차단패턴을 이용하여 액티브영역의 빛 차단 뿐만 아니라 보조전극과 제1소스전극을 한 공정으로 형성하는 것으로, 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 몰리브덴합금(MoTi)중 어느 하나 선택된 것과 구리를 증착하고, 하프톤 마스크를 이용하여 광차단패턴은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 몰리브덴합금(MoTi)중 어느 것 하나 선택하여 형성하고, 보조전극과 제1소스전극은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 몰리브덴합금(MoTi)중 어느 하나 선택한 것과 구리의 이중층으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
이후 버퍼층과 반도체층, 게이트전극, 소스 및 드레인전극, 층간절연막을 형성하고 층간절연막에 콘택홀을 구비하여 제1소스전극과 소스전극을 접촉시켜 배선의 저항을 줄이는 것을 특징으로 한다.
층간절연막에 다른 콘택홀을 구비하여 보조전극과 전원배선을 접촉시켜 전압강하를 최소화 하고, 소비전력을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

Description

유기발광다이오드소자 및 이의 제조방법{Organic light emiiting diode device and method of fabricating the same}

본 발명은 유기발광다이오드소자에 관한 것으로, 전원배선의 저항을 감소시키고 전압 강하를 최소화하는 유기발광다이오드소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD : liquid crystal display), 플라즈마표시장치(PDP : plasma display panel), 유기발광다이오드소자(organic electro-luminescent device)와 같은 여러가지 평판표시장치(flat display device)가 활용되고 있다.

유기발광다이오드소자는 전자(electron) 주입전극(cathode)과 정공(hole) 주입전극(anode)으로부터 각 각 전자(electron)와 정공(hole)을 발광층 내부로 주입시켜, 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 결합한 엑시톤(exciton)이 여기 상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.

이러한 원리로 인해, 종래의 액정표시장치(LCD)와 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 소자의 부피와 무게를 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 유기발광다이오드소자는 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 유기발광다이오드소자를 구동하는 방식은 수동 매트릭스형(passive matrix type)과 능동 매트릭스형(active matrix type)으로 나눌 수 있다.

수동 매트릭스형 유기발광다이오드소자는 그 구성이 단순하여 제조방법 또한 단순 하나 높은 소비전력과 표시소자의 대면적화에 어려움이 있으며, 배선의 수가 증가하면 할수록 개구율이 저하되는 단점이 있다.

반면, 능동 매트릭스형 유기발광다이오드소자는 높은 발광효율과 고화질을 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 이러한 유기발광다이오드소자에서는 빛을 방출하는 방향에 따라 상부발광형과 하부발광형으로 나뉠 수 있다.

도 1a는 능동 매트릭스 유기발광다이오드소자의 한 화소에 해당하는 등가회로도이고, 도 1b는 전원배선에 흐르는 전압의 전압강하를 간략하게 나타낸 그래프이다. 단 설명의 편의를 위해 도 1a는 한 화소에 대해서 나타냈지만, 도 1b의 전압강하가 나타나는 그래프는 다수의 화소가 연결된 패널에서 일어나는 전압강하를 예시로 한 것이다.

도시한 바와 같이, 기판(10)의 일 방향으로 게이트 배선(12)과 이와는 수직하게 교차하는 데이터 배선(14)이 구성된다.

데이터 배선(14)과 게이트 배선(12)의 교차점에는 스위칭소자(Ts)가 구성되고, 스위칭소자(Ts)와 전기적으로 연결된 구동소자(Td)가 구성된다.

이때, 구동소자(Td)의 소스전극(24)과 게이트전극(26)사이에 스토리지 커패시터(Cst)가 구성되고, 구동소자(Td)의 드레인 전극(22)은 유기발광다이오드(E)의 양극전극(미도시)과 접촉하여 구성된다.

또한, 구동소자(Td)의 소스전극(24)은 전원배선(16)에 연결된다.

전술한 바와 같이 구성된 유기발광다이오드소자의 동작특성을 간략히 설명한다.

먼저, 스위칭소자(Ts)의 게이트전극(36)에 게이트 신호가 인가되면 데이터 배선(14)을 흐르는 신호가 스위칭소자(Ts)를 통해 전압 신호로 바뀌어 구동소자(Td)의 게이트전극(26)에 인가된다.

이와 같이 하면, 구동소자(Td)가 동작되어 전원배선(16)으로부터 유기 발광다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨이 정해지며 이로 인해 유기발광다이오드(E)는 그레이 스케일(grey scale)을 구현할 수 있게 된다.

이때, 스토리지 캐패시터(Cst)에 저장된 신호는 구동소자(Td)의 게이트 전극(26)의 신호를 유지하는 역할을 하기 때문에, 스위칭소자(Ts)가 오프 상태(off state)가 되더라도 다음 신호가 인가될 때까지, 유기 발광부(E)에 흐르는 전류의 레벨을 일정하게 유지할 수 있게 된다.

그런데, 전원배선(16)에서 시작점(SP)과 끝점(EP)에 전압강하(V_drop)가 발생하게 된다. 이는 배선저항에 의한 전압강하(V_drop)로 휘도나 화상 특성의 불균일을 일으킬 수 있으며, 소비 전력이 상승하는 문제점이 발생한다.

특히, 표시패널의 크기가 증가할수록 전압강하가 심화되어 중대형 크기의 유기발광다이오드소자에 적용하기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 전원배선의 선폭을 증가시켜 배선저항을 낮추는 방법이 사용된다.

그러나 전원배선의 선폭을 증가하는 경우 선폭에 의해 발광영역이 감소하여 개구율이 감소되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전원배선의 선폭 증가 없이 전원배선의 전압 강하를 최소화시킬 수 있는 유기발광다이오드소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기발광다이오드소자는 기판과; 상기 기판 일면에 선택적으로 형성된 광차단패턴 및 제1소스전극 및 보조전극과; 상기 기판 일면에 형성되어 상기 광차단패턴, 상기 제1소스전극, 상기 보조전극을 덮고 상기 제1소스전극을 노출하는 제1콘택홀을 갖는 버퍼층과; 상기 버퍼층 상부의 전원배선과; 상기 버퍼층 상부에 형성되며, 상기 제1콘택홀을 통해 상기 제1소스전극에 연결되고 상기 전원배선으로부터 연장되는 제2소스전극을 포함하는 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 연결되며, 상기 버퍼층 상부에 형성되는 유기발광다이오드 포함한다.

상기 광차단패턴은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 몰리브덴합금(MoTi) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징한다.

상기 제1소스전극과 상기 보조전극은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 몰리브덴합금(MoTi)중 어느 것 하나로 선택한 것과 구리(Cu)의 이중층으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 박막트랜지스터는, 상기 광차단패턴에 대응하여 형성된 산화물 반도체층과; 상기 산화물 반도체층을 덮는 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막 상에서, 상기 산화물 반도체층에 대응되는 게이트 전극과; 상기 게이트 전극을 덮고, 상기 산화물 반도체층의 양측을 노출하는 층간절연막과; 상기 층간절연막상에 형성되며, 상기 산화물 반도체층의 양측에 각각 형성되는 상기 제2소스 및 상기 제2소스전극과 이격하는 드레인전극을 포함한다.

상기 산화물 반도체층은 상기 광차단패턴의 면적과 같거나 이보다 작은 것을 특징으로 하고, 상기 보조전극은 상기 기판의 표시영역을 둘러싸는 형태인 것을 특징으로 한다.

상기 버퍼층은 상기 보조전극을 노출하는 제2콘택홀을 갖고, 상기 전원배선의 양단은 상기 제2콘택홀을 통해 상기 보조전극에 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징에 따른 유기발광다이오드 소자의 제조방법은 기판 일면에 광차단패턴과 보조전극, 제1소스전극을 형성하는 단계와; 상기 광차단패턴과 상기 보조전극, 상기 제1소스전극을 덮는 버퍼층을 형성하는 단계와; 상기 버퍼층 상부에 상기 제1소스전극과 연결되는 제2소스전극을 포함하는 박막트랜지스터와 상기 제2소스전극으로부터 연장되는 전원배선을 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터와 연결되는 유기발광다이오드를 형성하는 단계를 포함한다.

상기 광차단패턴은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 몰리브덴합금(MoTi)중 어느 하나 선택하여 단일층으로 형성되고, 상기 제1소스전극과 상기 보조전극은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 몰리브덴합금(MoTi)중 어느 하나 선택하여 구리와 이중층으로 형성되는 것을 포함한다.

상기 광차단패턴과, 상기 제1소스전극과 상기 보조전극은 하프톤 마스크를 이용하여 형성되는 것을 포함한다.

상기 박막트랜지스터의 형성단계는, 상기 버퍼층 일면에 산화물 반도체를 이용한 산화물 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 산화물 반도체층 일면에 게이트절연막 및 게이트전극을 형성하는 단계와; 상기 산화물 반도체층과 게이트 절연막 및 게이트전극을 덮는 층간절연막을 형성하는 단계와; 상기 층간절연막을 선택적으로 식각하여 상기 보조전극과, 상기 제1소스전극을 노출시키는 다수의 콘택홀을 형성하는 단계와; 상기 제1소스전극과 연결되는 상기 제2소스전극과, 상기 제2소스전극으로부터 이격된 드레인전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 전원배선은 상기 제2소스전극 및 상기 드레인 전극과 동시에 형성되는 것을 포함한다.

상기 전원배선의 양단은 상기 제1보조전극과 연결되는 것을 포함한다.

본 발명의 특징은 마스크 공정 추가 없이 보조전극, 제1소스전극, 광차단패턴을 형성할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 보조전극과 전원배선을 연결함으로써 전압강하를 최소화할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 제1소스전극과 제2소스전극을 연결시킴으로써 배선의 두께가 증가하여 배선저항을 감소할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 최소화된 전압강하와 줄어든 배선저항으로 인하여 유기발광다이오드의 소비전력이 줄어드는 효과를 갖는다.

또한, 광차단패턴을 통해 산화물반도체를 이용한 박막트랜지스터의 특성 저하를 방지하는 효과를 갖는다.

도 1a는 종래의 능동매트릭스 유기발광다이오드소자의 한 화소에 해당하는 등가회로도이다.
도 1b는 종래의 유기발광다이오드소자의 전원배선에 흐르는 전압의 전압강하를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하부발광형 산화물반도체 유기발광다이오드소자 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 3j는 본 발명의 실시예에 따른 하부발광형 산화물반도체 유기발광다이오드소자의 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광차단패턴과 제1소스전극과 제1보조전극이 형성된 제1기판의 평면도를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하부발광(Bottom emission)형 산화물반도체 유기발광다이오드소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기발광다이오드소자(300)는 구동박막트랜지스터(Td)와 제1소스전극(317)과 유기발광다이오드(337)가 형성된 제1기판(301)이 제2기판(345)과 점착필름(343)을 통해 인캡슐레이션(Encapsulation)된다.

이에 좀더 자세히 살펴보면, 제1기판(301)상에는 광차단패턴(315)과, 제1소스전극(317) 그리고 보조전극(313)이 형성되어 있다.

제1기판에(301)에는 다수의 화소영역을 포함하는 표시영역(350a)과 표시영역(350a) 외측의 비표시영역(350b)이 정의되어 있으며, 광차단패턴(315)을 각 화소영역에 위치하고, 제1소스전극(317)은 표시영역(350a)에서 일방향을 따라 연장된다.

또한 보조전극(313)은 비표시영역(350b)에 형성되며, 표시영역(350a)을 둘러 싸도록 구성된다.

그리고, 광차단패턴(315), 제1소스전극(317), 보조전극(313)이 형성된 제1기판(301)상으로 버퍼층(303)이 형성된다.

버퍼층(303)은 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화실리콘(SiN_X)으로 형성될 수 있다.

광차단패턴(315)상부로는 반도체층(319)이 형성되는데, 반도체층(319)은 산화물 반도체로 이루어지며, 채널을 이루는 액티브영역(319a)과 액티브영역(319a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(319b, 319c)으로 구성된다.

반도체층(319)을 이루는 산화물 반도체물질은 Zn, Cd, Ga,In, Sn, Hf 및 Zr 중 적어도 하나와 산소(O)를 포함하는 결정질 또는 비정질의 물질이다. 예를들면, ZnO, InGaZnO4, ZnInO, ZnSnO, InZnHfO, SnInO 및 SnO 중에서 선택될 수 있으나, 본 발명은 이에 국한되지 않는다.

이러한 반도체층(319)상부에는 게이트절연막(320a)이 형성되고, 게이트절연막(320a)상부에는 반도체층(319)의 액티브영역(319a)에 대응하여 게이트전극(320b)이 형성된다.

도면에 나타나지 않았지만 일방향으로 연장하는 게이트배선이 형성된다.

또한, 게이트 전극(320b)과 게이트배선(미도시) 상부에 층간절연막(305)이 형성되어 있으며, 이 때 층간절연막(305)은 액티브영역(319a)양측에 위치한 소스 및 드레인영역(319a, 319b)을 각각 노출시키는 제2콘택홀(CH2)을 구비한다.

다음으로, 제2콘택홀(CH2)을 포함하는 층간절연막(305) 상부에는 서로 이격하며 제2콘택홀(CH2)을 통해 노출된 제2소스 및 드레인 영역(319b, 319c)과 각각 접촉하는 제2소스 및 드레인 전극(323a, 323b)이 형성되어 있다.

제2소스 및 드레인전극(323a, 323b)은 도전성을 갖는 금속으로 이루어질수 있다. 예를 들어 Al, Cu, Mo, Nd, Ti, Pt, Ag, Nb, Cr, W, Ta 과 이들의 합금 중 적어도 하나의 단일층 또는 적어도 둘 이상의 이중층 구조일 수 있다.

이때, 제2소스 및 드레인 전극(323a, 323b)과 이들 전극과 각각 접속하는 제2소스 및 드레인영역(319b, 319c)을 포함하는 반도체층(319)과, 반도체층(319)상부에 형성된 게이트 절연막(320a) 및 게이트전극(320b)은 구동박막트랜지스터(Td)를 이루게 된다.

한편, 도시하지는 않았지만, 게이트배선(미도시)과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선(미도시)이 형성되어 있으며, 데이터배선(미도시)과 이격하며 전원전압을 인가하기 위한 전원배선(325a)이 형성되어 구비된다.

그리고, 각 화소영역에는 게이트배선(미도시)과 데이터배선(미도시)이 교차하는 부분에 이들 두 배선과 연결되는 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 형성되며, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동박막트랜지스터(Td) 및 스토리지 커패시터(미도시)와 연결되고, 구동 박막트랜지스터(Td)는 전원배선(325a)과 연결된다.

제2소스 및 드레인전극(323a, 323b)상부에는 평탄화막(Over Coat)(330)이 형성되어 있고, 평탄화막(330)상부에는 보호막(333)이 형성되어 있다.

이어서, 발광영역(350)의 평탄화막(330)상부에는 드레인전극(323b)과 연결되는 제1전극(337a)이 발광영역(350)으로 연장되어 형성되어 있다.

제1전극(337a)은 애노드 전극의 역할을 하도록 일함수 값이 비교적 큰 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어질 수 있다.

그리고 제1전극(337a)의 가장자리에 뱅크(353)가 형성되어 제1전극(337a)의 중앙부를 노출시키고, 노출된 제1전극(337a)의 중앙부에는 유기발광층(337)이 형성된다.

유기발광층(337b)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수 있다.

한편, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(Hole injection layer), 전공수송층(Hole transport layer), 발광층(Emitting material layer), 전자수송층(electron transport layer), 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다.

유기발광층(337b)의 상부에는 제2전극(337c)이 형성되어 있다. 제2전극(337c)은 일함수 값이 비교적 낮은 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 알루미늄마그네슘 합금(AlMg) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어지고 있다.

이때, 제1, 제2전극(337a, 337c)과 그 사이에 형성된 유기발광층(337b)은 유기발광다이오드(337)를 이루게 된다.

그리고, 제2전극(337c)상부에는 보호절연막(340)이 형성된다.

보호절연막(340)은 수분과 산소로부터 유기발광층(337b)을 보호하는 역할을 하며, 특히 게터(Getter)로 이루어질 수 있다.

보호절연막(340)상부에는 점착필름(343)이 형성되고, 점착필름(343)을 통해 제1기판(301)과 제2기판(345)이 인캡슐레이션 된다.

발광영역(350a)외측의 비표시영역(350b)에 형성된 보조전극(313)상부에는 보조전극(313)을 노출시키는 제3콘택홀(CH3)이 구비된다.

제3콘택홀(CH3)을 통해 노출된 보조전극(313)에는 전원배선(325a)이 형성되어 있다. 전원배선(325a)은 제2소스 및 드레인전극(323a)과 동일한 물질로 구성되고, 전원배선(325a) 상부에는 일함수 값이 비교적 큰 투명 도전성 물질 예를 들면 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 투명전극(325b)이 형성된다.

전원배선(325a)과 투명전극(325b)은 제2소스전극(319b)과 전기적으로 연결되며, 구동박막트랜지스터(Td)를 통해 전원배선(325a)의 전원이 제1전극(337a)에 공급된다. 그리고 전원배선(325a)은 표시영역(350a)을 둘러 싸도록 구성된 보조전극(313)과 양단으로 연결된다.

이러한 구성을 갖는 유기발광다이오드소자(300)은 광차단패턴(315)의 특성에 의해 외부에서 입사되는 외부광이 반도체층(319)에 입사되는 것을 차단함으로써 산화물 반도체로 이루어진 반도체층(319)의 특성이 저하되는 것을 방지하는 효과를 갖는다.

즉, 본 발명의 유기발광다이오드소자는 발광층의 빛이 제1전극(337a)을 통해 외부로 표시되는 하부발광형 유기발광다이오드소자이기 때문에 외부광이 제1기판(301)을 통해 반도체층(319)에 입사가 가능하며, 이 경우 반도체층(319)의 특성이 저하되는 문제점을 광차단패턴(315)을 형성하므로서 방지 할 수 있다.

또한, 제1소스전극(317)과 제2소스전극(323a)이 중첩되어 연결됨으로써 실질적으로 두께가 증가하게 되어 전극의 저항이 저감되는 효과를 갖는다.

또한, 보조전극(313)과 투명전극(325b)이 전원배선(325a)과 양단에서 연결됨으로써 전압강하가 최소화 되는 효과를 갖는다.

결과적으로 배선저항이 줄어들며 전압강하가 저감되어 유기발광다이오드소자(300)의 소비전력이 줄어드는 효과를 갖는다.

이러한 구성과 효과를 갖는 본 발명의 실시예의 따른 유기발광다이오드소자의 제조방법에 대해 설명한다.

도 3a 내지 3j는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드소자의 제조방법을 나타낸 도면이다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드소자의 제1기판(301)상에 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 몰리브덴합금(MoTi)중 어느 하나 선택하여 증착하고, 그 상부에 구리(Cu)를 순차 증착하여 몰리브덴층(203a)과 구리층(203b)을 형성한다.

이후, 구리층(203b)상에 포토레지스트(미도시)를 도포하고, 하프톤 마스크(M)를 포토 레지스트 상부에 위치시킨다.

이 때, 포토레지스트는 네가티브 포토레지스트를 이용한 노광법과, 포지티브 포토레지스트를 이용한 노광법 중 어느 하나를 선택하여 이용할 수 있다. 본 실시예에서는 네가티브 포토레지스트를 이용한 노광법을 예로써 설명한다.

다음, 하프톤 마스크(M)에 광(237)을 조사하여 노광을 실시한다.

이 때, 하프톤 마스크(M)는 광투과량을 조절할 수 있는 투과영역(TA), 반투과영역(HTA), 차단영역(BA)을 포함하고, 이를 이용한 노광, 노광된 포토레지스트의 현상을 진행하여 두께가 다른 제1포토레지스트패턴(207)과 제2포토레지스트패턴(209)을 형성한다.

이 때, 반투과영역(HTA)는 슬릿으로 이루어져 노광을 진행하게 되는데, 슬릿은 모자이크 형상의 슬릿, 수직형상의 슬릿 및 수평형상의 슬릿 중 어느 하나 중 선택하여 사용하는 것이 특징이다.

다음, 도 3b에 도시된 바와 같이, 각 포토레지스트패턴을 이용하여 구리층(203b)과 몰리브덴층(203a)를 식각하여, 제1구리패턴(217b)과 제1몰리브덴패턴(217a)으로 이루어지는 제1소스전극(317), 제2구리패턴(213b)과 제2몰리브덴패턴(213a)으로 이루어지는 보조전극(313)과 제3구리패턴(215)과 제3몰리브덴패턴(221)을 형성한다.

이후, 도 3c에 도시된 바와 같이 각 제1, 2포토레지스트패턴(207, 209)에 대해 에싱(Ashing)공정을 진행함으로써, 제2포토레지스트패턴(209)을 제거하고 제3구리패턴(221)을 노출시킨다.

이 상태에서 제3구리패턴(221)을 식각하여 광차단패턴(315)을 형성한다.

이후, 도 3d에 도시된 바와 같이, 제1포토레지스트패턴(207)을 제거한다.

이러한 공정을 거쳐 결과적으로 도 3d에 도시한 바와 같이, 제1기판(301) 상에 광차단패턴(315), 제1소스전극(317), 보조전극(313)이 구비된다.

제1기판(301)상에 형성된 제1소스전극(317), 광차단패턴(315), 보조전극(313)의 평면을 도시한 평면도인 도 4를 참조하면, 제1기판(301)의 테두리를 따라 보조전극(313)이 형성되고, 그리고 그 내부로 매트릭스형태로 광차단패턴(315)이 형성되고, 광차단패턴(315)과 열방향으로 연장되어 제1소스전극(317)이 형성된다.

다시 도 3e를 참고하여 설명한다. 도시한 바와 같이, 광차단패턴(315), 제1소스전극(317), 보조전극(313)이 형성된 제1기판(301)전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화실리콘(SiN_X)을 적층하여, 광차단패턴(315), 제1소스전극(317), 보조전극(313)을 덮는 버퍼층(303)을 형성한다.

도 3f에 도시한 바와 같이, 버퍼층(303)의 전면에 산화물 반도체(Oxide Semiconductor)물질을 적층하여, 산화물 반도체층(미도시)을 형성하고, 마스크 공정을 통해 선택적으로 패터닝함으로써 광차단패턴(315)에 대응되는 상부에 반도체층(319)을 형성한다.

이 때, 반도체층(319)은 광차단패턴(315)보다 형성되는 면적이 같거나 작게 형성하는 것이 특징이다. 다시 말해, 반도체층(319)으로 입사되는 외광을 방지하기 위해 광차단패턴(315)이 반도체층(319)을 가릴 수 있을 정도로 형성로 형성할 수 있다.

여기서 반도체층(319)을 이루는 산화물 반도체물질는 Zn, Cd, Ga,In, Sn, Hf 및 Zr 중 적어도 하나와 산소(O)를 포함하는 결정질 또는 비정질의 물질이다. 예를 들어, ZnO, InGaZnO4, ZnInO, ZnSnO, InZnHfO, SnInO 및 SnO 중에서 선택될 수 있으나, 본 발명은 이에 국한되지 않는다.

이어서 도 3g에 도시한 바와 같이, 반도체층(319)를 포함한 제1기판(301)전면에 절연물질과 금속박막을 차례대로 적층하고, 이를 반도체층(319)의 액티브영역(319a)에 대응되도록 패터닝 하여 게이트절연막(320a)과 게이트전극(320b)을 형성한다.

한편, 도시하지는 않았지만 게이트 전극(320b)과 연결되는 게이트배선(미도시)이 형성되어 있고, 게이트배선과(미도시) 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선(미도시)을 형성한다.

이후 게이트전극 및 게이트절연막(320b, 320a)을 도핑 마스크로 하여, 반도체층(319)에 불순물을 도핑하여, 액티브영역(319a), 소스 및 드레인영역(319b, 319c)을 형성한다.

이어서 도 3h에 도시한 바와 같이, 게이트전극(320b)이 형성된 제1기판 전면에 절연물질을 적층하여, 게이트전극(320b)을 덮는 층간절연막(305)을 형성한다.

도 3i에 도시한 바와 같이 층간절연막(305)을 형성 한 후, 마스크 공정을 통해 층간절연막(305)을 패터닝함으로써 제1소스전극(317), 소스 및 드레인영역(319b, 319c) 그리고 보조전극(313)을 노출시키는 제1콘택홀, 제2콘택홀, 제3콘택홀(CH1, CH2, CH3)을 형성한다.

이어서 도 3j에 도시한 바와 같이, 제1콘택홀(CH1)을 통해 제1소스전극(317)과 접촉하고 제2콘택홀(CH2)를 통해 소스영역(319b)과 접촉하는 제2소스전극(323a), 제2콘택홀(CH2)을 통해 드레인영역(319c)과 접촉하는 드레인전극(323b), 제3콘택홀(CH3)을 통해 보조전극(313)과 접촉하는 전원배선(325)을 형성한다.

소스 및 드레인전극(323a, 323b) 그리고 전원배선(325)은 도전성을 갖는 금속으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, Al, Cu, Mo, Nd, Ti, Pt, Ag, Nb, Cr, W 및 Ta 이들의 합금 중 적어도 하나의 단일층 또는 적어도 둘 이상의 이중층 구조 일 수 있다.

다시 도 4로 참조하여 설명하면 제1기판(301) 테두리를 따라 형성된 보조전극(313)이 데이터라인(미도시)과 이격하여 형성되는 전원배선(도 2의 325a)과 양측으로 연결된 형상을 갖게 되고, 이에 보조전극(313)에 의해 전원을 양측에서 각 화소영역으로 인가할 수 있게 되어 전압강하를 감소시킬 수 있는 효과를 갖는다.

또한 제1기판(301)의 보조전극(313)내측으로 형성된 제1소스전극(317)에 제1콘택홀(도 3i의 CH1)이 구비되고, 제1콘택홀에 의해 제1소스전극(317)과 제2소스전극(323a)이 접촉되어 연결됨으로써, 전극의 길이는 일정하지만 단면적이 줄어들게 되어 전극의 저항이 감소하는 효과를 갖는다.

또한, 제2소스전극(323a)은 전원배선(도 2의 325a)으로부터 연장되므로, 전원배선(325a)의 저항이 감소되는 효과를 갖는다.

이후 도 2에 도시한 바와 같이, 소스 및 드레인전극(323a, 323b)상부와 발광영역(350)에 평탄화막(Over Coat)(330)이 형성한다.

소스 및 드레인전극(322a, 323b)상부의 평탄화막(330)의 상부에 보호막(333)을 형성하고, 이를 패터닝하여 드레인전극(323b)를 노출시킨다.

이어서, 발광영역(350)의 평탄화막(330)상부에 드레인전극(323b)과 연결되는 제1전극(337a)을 형성한다.

이후, 제1전극(337a)의 가장자리에 뱅크(353)을 형성하고 제1전극(337a)의 상부에 유기발광층(337b)을 형성한다.

유기발광층(337b)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(Hole injection layer), 전공수송층(Hole transport layer), 발광층(Emitting material layer), 전자수송층(electron transport layer), 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다.

이 때, 유기발광층(337b)이 백색 발광하는 경우 평탄화막(330)은 컬러필터 일수 있다. 즉 발광영역(350)에는 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러필터(Color Filter)중 어느 하나가 형성될 수 있다.그리고, 유기발광층(337b)의 상부로 제2전극(337c)이 형성한다. 이러한 제2전극(337c)은 도시하지는 않았지만, 이중층 구조로서 하부층(제1기판측)은 캐소드 전극의 역할을 하며, 상부층(제2기판측)은 반사판의 역할을 하도록 형성된다.

그리고, 제2전극(337c)상부에 보호절연막(340)을 형성하고, 보호절연막(340)상부에 점착필름(343)을 형성하여 제2기판(345)을 합착시킨다. 이로써 유기발광다이오드 표시장치를 이룬다.

본 발명은 전술한 실시예 및 변형예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

301 : 제1기판 303 : 버퍼층
305 : 층간절연막 313 : 보조전극
315 : 광차단패턴 317 : 제1소스전극
319 : 반도체층 319a : 액티브영역
319b : 소스영역 319c : 드레인영역
320 : 게이트전극 323a : 제2소스전극
323b : 드레인전극 325a : 전원배선

Claims

기판과;
상기 기판 일면에 선택적으로 형성된 광차단패턴 및 제1소스전극 및 보조전극과;
상기 기판 일면에 형성되어 상기 광차단패턴, 상기 제1소스전극, 상기 보조전극을 덮고 상기 제1소스전극을 노출하는 제1콘택홀을 갖는 버퍼층과;
상기 버퍼층 상부의 전원배선과;
상기 버퍼층 상부에 형성되며, 상기 제1콘택홀을 통해 상기 제1소스전극에 연결되고 상기 전원배선으로부터 연장되는 제2소스전극을 포함하는 박막트랜지스터와;
상기 박막트랜지스터와 연결되며, 상기 버퍼층 상부에 형성되는 유기발광다이오드를 포함하는 유기발광다이오드소자.
제 1 항에 있어서,
상기 광차단패턴은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 몰리브덴합금(MoTi)중 어느 하나로 선택적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드소자.
제 1 항에 있어서,
상기 제1소스전극과 상기 보조전극은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 몰리브덴합금(MoTi)중 어느 하나와 구리(Cu)의 이중층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드소자.
제 1 항에 있어서,
상기 박막트랜지스터는,
상기 광차단패턴에 대응하여 형성된 산화물 반도체층과;
상기 산화물 반도체층을 덮는 게이트 절연막과;
상기 게이트 절연막 상에서, 상기 산화물 반도체층에 대응되는 게이트 전극과;
상기 게이트 전극을 덮고, 상기 산화물 반도체층의 양측을 노출하는 층간절연막과;
상기 층간절연막상에 형성되며, 상기 산화물 반도체층의 양측에 각각 형성되는 상기 제2소스 및 상기 제2소스전극과 이격하는 드레인전극을 포함하는 유기발광다이오드소자.
제 4 항에 있어서,
상기 산화물 반도체층은 상기 광차단패턴의 면적과 같거나 이보다 작은 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드소자.
제 1 항에 있어서,
상기 보조전극은 상기 기판의 표시영역을 둘러싸는 형태인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드소자.
제 6 항에 있어서,
상기 버퍼층은 상기 보조전극을 노출하는 제2콘택홀을 갖고, 상기 전원배선의 양단은 상기 제2콘택홀을 통해 상기 보조전극에 연결되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드소자.
기판 일면에 광차단패턴과 보조전극, 제1소스전극을 형성하는 단계와;
상기 광차단패턴과 상기 보조전극, 상기 제1소스전극을 덮는 버퍼층을 형성하는 단계와;
상기 버퍼층 상부에 상기 제1소스전극과 연결되는 제2소스전극을 포함하는 박막트랜지스터와 상기 제2소스전극으로부터 연장되는 전원배선을 형성하는 단계와;
상기 박막트랜지스터와 연결되는 유기발광다이오드를 형성하는 단계를 포함하는 유기발광다이오드소자의 제조방법.
제 8 항에 있어서,
상기 광차단패턴은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 몰리브덴합금(MoTi)중 어느 하나 선택하여 단일층으로 형성되고, 상기 제1소스전극과 상기 보조전극은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 몰리브덴합금(MoTi)중 어느 하나와 구리의 이중층으로 형성되는 유기발광다이오드소자의 제조방법.
제 9 항에 있어서,
상기 광차단패턴과, 상기 제1소스전극과 상기 보조전극은 하프톤 마스크를 이용하여 형성되는 유기발광다이오드소자의 제조방법.
제 8 항에 있어서,
상기 박막트랜지스터의 형성단계는,
상기 버퍼층 일면에 산화물 반도체를 이용한 산화물 반도체층을 형성하는 단계와;
상기 산화물 반도체층 일면에 게이트절연막 및 게이트전극을 형성하는 단계와;
상기 산화물 반도체층과 게이트 절연막 및 게이트전극을 덮는 층간절연막을 형성하는 단계와;
상기 층간절연막을 선택적으로 식각하여 상기 보조전극과, 상기 제1소스전극을 노출시키는 다수의 콘택홀을 형성하는 단계와;
상기 제1소스전극과 연결되는 상기 제2소스전극과, 상기 제2소스전극으로부터 이격된 드레인전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 전원배선은 상기 제2소스전극 및 상기 드레인 전극과 동시에 형성되는 유기발광다이오드소자의 제조방법.
제 11 항에 있어서,
상기 전원배선의 양단은 상기 제1보조전극과 연결되는 유기발광다이오드소자의 제조방법.