KR20150029207A - 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는 활성층, 게이트 전극, 소스 전극과 드레인 전극, 상기 활성층과 게이트 전극 사이에 배치된 제1 절연층, 및 상기 게이트 전극과 상기 소스 전극 및 드레인 전극 사이에 배치된 제2 절연층을 포함하는 박막 트랜지스터; 상기 활성층과 동일층에 배치된 제1전극과, 상기 게이트 전극과 동일층에 배치된 제2전극을 포함하는 커패시터; 상기 제2 전극과 동일 물질로 형성된 제1 콘택층; 상기 제1 콘택층 상에 위치하고, 상기 게이트 전극과 동일 물질로 형성된 제2 콘택층; 상기 제1 콘택층의 단부와 접속하고, 상기 제2 절연층에 형성된 개구에 배치된 화소 전극; 상기 화소 전극 상에 배치된 유기 발광층; 및 상기 유기 발광층 상에 배치된 대향 전극;을 포함하는 유기 발광 표시 장치를 개시한다.
Description
본 발명의 실시예들은 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치(organic light-emitting display apparatus)는 정공 주입 전극과 전자 주입 전극, 그리고 정공 주입 전극과 전자 주입 전극 사이에 형성되어 있는 유기 발광층을 포함하고, 정공 주입 전극에서 주입되는 정공과 전자 주입 전극에서 주입되는 전자가 유기 발광층에서 재결합하고 소멸하면서 빛을 내는 자발광형 표시 장치이다. 유기 발광 표시 장치는 낮은 소비 전력, 높은 휘도 및 높은 반응 속도 등의 고품위 특성을 나타내므로 차세대 표시 장치로 주목 받고 있다.
본 발명의 실시예들은 광 효율이 높고 수율이 향상된 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 활성층, 게이트 전극, 소스 전극과 드레인 전극, 상기 활성층과 게이트 전극 사이에 배치된 제1 절연층, 및 상기 게이트 전극과 상기 소스 전극 및 드레인 전극 사이에 배치된 제2 절연층을 포함하는 박막 트랜지스터; 상기 활성층과 동일층에 배치된 제1전극과, 상기 게이트 전극과 동일층에 배치된 제2전극을 포함하는 커패시터; 상기 제2 전극과 동일 물질로 형성된 제1 콘택층; 상기 제1 콘택층 상에 위치하고, 상기 게이트 전극과 동일 물질로 형성된 제2 콘택층; 상기 제1 콘택층의 단부와 접속하고, 상기 제2 절연층에 형성된 개구에 배치된 화소 전극; 상기 화소 전극 상에 배치된 유기 발광층; 및 상기 유기 발광층 상에 배치된 대향 전극;을 포함하는 유기 발광 표시 장치를 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 화소 전극은 반투과 금속층을 포함한다.
본 실시예에 있어서, 상기 반투과 금속층은 은(Ag) 또는 은 합금을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 대향 전극은 반사 금속층을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 콘택층과 상기 제2 콘택층은 상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층 사이에 위치할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 콘택층은 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 콘택층의 단부는 상기 제2 콘택층의 단부보다 돌출될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 소스 전극 및 드레인 전극 중 하나는 상기 제2 절연층에 형성된 콘택홀을 통하여 상기 제2 콘택층에 접속할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 소스 전극 및 드레인 전극은 전자 이동도가 다른 이종의 금속이 복수층 적층 될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 소스 전극 및 드레인 전극은 몰리브덴을 포함하는 층과 알루미늄을 포함하는 층을 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 커패시터의 제1 전극은 이온 불순물이 도핑된 반도체 물질을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 커패시터의 제2 전극은 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 커패시터는 상기 소스 전극 및 드레인 전극과 동일층에 배치된 제3 전극을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 화소 전극의 단부, 및 상기 소스 전극 및 드레인 전극을 덮는 제3 절연층이 더 구비될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제3 절연층은 유기 절연막일 수 있다.
본 발명의 다른 실시에는 기판 상에 반도체층을 형성하고, 상기 반도체층을 패터닝하여 박막 트랜지스터의 활성층과 커패시터의 제1 전극을 형성함; 제1 절연층을 형성하고, 상기 제1 절연층 상에 투명 도전성 산화물을 형성하고, 상기 투명 도전성 산화물을 패터닝하여 커패시터의 제2 전극 및 상기 제1 콘택층을 형성함. 제1 금속층을 형성하고, 상기 제1 금속층을 패터닝하여, 상기 제2 전극과 동일층에 박막 트랜지스터의 게이트 전극, 및 상기 제1 콘택층 상에 제2 콘택층을 형성함; 제2 절연층을 형성하고, 상기 제2 절연층에 상기 활성층의 일부를 노출시키는 콘택홀 및 상기 제2 콘택층을 노출시키는 개구를 형성함; 제2 금속층을 형성하고, 상기 제2 금속층을 패터닝하여, 박막 트랜지스트의 소스 전극과 드레인 전극을 형성하고, 상기 제1 콘택층의 단부가 노출되도록 상기 제2 콘택층을 패터닝함; 반투과 금속층을 형성하고, 상기 반투과 금속층을 패터닝하여, 상기 제1 콘택층의 단부에 접속하는 화소 전극을 형성함; 제3 절연층을 형성하고, 상기 제3 절연층을 패터닝하여 상기 화소 전극의 상면을 노출시키는 개구를 형성함; 상기 화소 전극 상에 유기 발광층을 형성함; 및 상기 유기 발광층 상에 대향 전극을 형성함;을 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 반투과 금속의 패터닝 시, 상기 화소 전극이 형성되는 영역 상에 포토 레지스터를 잔존 시키고, 상기 제3 절연의 패터닝 시, 상기 포토 레지스터를 제거할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 포토 레지스터와 상기 제3 절연층은 동일한 재료의 유기 절연막으로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 게이트 전극의 형성 후, 1회의 도핑 공정으로, 상기 활성층과 상기 커패시터의 제1 전극에 이온 불순물을 도핑 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 금속층은 전자 이동도가 다른 복수의 이종 금속을 복수층으로 적층 할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법은 광효율이 높고 수율이 우수하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 제조 방법을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 2 내지 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 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. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 기판(10) 상에 적어도 하나의 유기 발광층(121)이 구비된 픽셀 영역(PXL1), 적어도 하나의 박막 트랜지스터가 구비된 트랜지스터 영역(TR1), 및 적어도 하나의 커패시터가 구비된 커패시터 영역(CAP1)이 구비된다.
트랜지스터 영역(TR1)에는 기판(10) 상에 버퍼층(11)이 위치하고, 버퍼층(11) 상에 박막 트랜지스터(thin film transistor)가 구비된다.
기판(10)은 유리 기판뿐만 아니라, PET(Polyethylen terephthalate), PEN(Polyethylen naphthalate), 폴리이미드(Polyimide) 등을 포함하는 플라스틱 기판 등이 구비될 수 있다.
기판(10)의 상부에 평활한 면을 형성하고 불순 원소가 침투하는 것을 차단하기 위한 버퍼층(11)이 더 구비될 수 있다. 버퍼층(11)은 실리콘질화물 및/또는 실리콘산화물 등을 포함하는 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
박막 트랜지스터는 활성층(212), 게이트 전극(215), 소스 전극(217a) 및 드레인 전극(217b)을 포함한다.
활성층(212)은 채널 영역(212c)과, 채널 영역(212c) 외측에 이온 불순물이 도핑된 소스 영역(212a)과 드레인 영역(212b)을 포함할 수 있다. 활성층(212)은 다양한 물질을 포함하도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 활성층(212)은 비정질 실리콘 또는 결정질 실리콘과 같은 무기 반도체 물질을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 활성층(212)은 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 활성층(212)은 유기 반도체 물질을 포함할 수 있다.
활성층(212) 상에는 게이트 절연막인 제1 절연층(13)이 형성되고, 제1 절연층(13) 상에는 채널 영역(212c)에 대응되는 위치에 게이트 전극(215)이 구비된다.
게이트 전극(215)은, 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 니켈(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 가운데 선택된 하나 이상의 금속이 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(215) 상에는 층간 절연막인 제2 절연층(16)이 형성되고, 제2 절연층(16) 상에는 소스 전극(217a)과 드레인 전극(217b)이 구비된다.
소스 전극(217a)과 드레인 전극(217b)은, 제2 절연층(16)에 형성된 개구(미도시)를 통하여 각각 활성층(212)의 소스 영역(212a)과 드레인 영역(212b)에 접속한다. 소스 전극(217a)과 드레인 전극(217b)은, 전자 이동도가 다른 이종의 금속이 2층 이상 적층된 것일 수 있다. 예를 들어, 소스 전극(217a)과 드레인 전극(217b)은, 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 니켈(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 가운데 선택된 하나 이상의 금속층이 2층이상 적층된 것일 수 있다.
도 1에는 도시되지 않았지만, 소스 전극(217a) 및 드레인 전극(217b)과 동일한 재료로 형성된, 데이터 배선(미도시) 및 전극전원 공급배선(미도시) 등의 배선이 소스 전극(217a)과 드레인 전극(217b)과 동일층에 형성될 수 있다.
제1 절연층(13) 및 제2 절연층(16)은 무기 절연막으로 구비될 수 있다. 제1 절연층(13) 및 제2 절연층(16)은 SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, Ta2O5, HfO2, ZrO2, BST, PZT 가운데 선택된 하나 이상의 절연막이 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
제2 절연층(16) 상에는 소스 전극(217a)과 드레인 전극(217b)을 커버하도록 제3 절연층(20)이 형성된다.
제3 절연층(20)은 유기 절연막이 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있다. 제3 절연층(20)은 일반 범용고분자(PMMA, PS), phenol그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제3 절연층(20)으로 아웃 개싱(out-gassing)이 적은 폴리이미드(polyimide)를 사용하였다.
픽셀 영역(PXL1)에는 화소 전극(118), 화소 전극(118)에 대향하여 위치하는 대향 전극(122), 및 화소 전극(118)과 대향 전극(122) 사이에 위치하는 유기 발광층(121)을 포함하는 유기 발광 소자(organic light-emitting device)(OLED)가 형성된다.
도 1에 도시된 박막 트랜지스터는 유기 발광 소자(OLED)를 구동시키는 구동 트랜지스터를 도시한 것이다. 도 1에는 구동 트랜지스터가 도시되어 있으나, 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)는 스위칭 트랜지스터(미도시) 또는 보상 트랜지스터(미도시)를 더 포함할 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 박막 트랜지스터의 구조는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)가 적용될 수 있는 하나의 예시이며, 본 발명은 도 1에 도시된 박막 트랜지스터의 구조에 한정되지 않는다.
본 실시예에서 화소 전극(118)은 반투과 물질을 포함한다. 상세히, 화소 전극(118)은 반투과 금속층(118b)을 포함한다. 반투과 금속층(118b)의 상부 및 하부에는 각각 투명 도전성 산화물을 포함하는 층(118a, 118c)이 더 위치할 수 있다.
반투과 금속층(118b)은 은(Ag) 또는 은(Ag) 합금으로 형성될 수 있다. 반투과 금속층(118b)은 후술할 반사 전극인 대향 전극(122)과 함께 마이크로 캐비티(micro-cavity) 구조를 형성함으로써 유기 발광 표시 장치(1)의 광 효율을 향상시킬 수 있다. 투명 도전성 산화물을 포함하는 층(118a, 118c)은 인듐틴옥사이드(indium tin oxide: ITO), 인듐징크옥사이드(indium zinc oxide: IZO), 징크옥사이드(zinc oxide: ZnO), 인듐옥사이드(indium oxide: In2O3), 인듐갈륨옥사이드(indium gallium oxide: IGO), 및 알루미늄징크옥사이드(aluminum zinc oxide: AZO)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
반투과 금속층(118b) 하부에 위치하는 투명 도전성 산화물층(118a)은 화소 전극(118)과 제1 절연층(13) 사이의 접착력을 강화할 수 있다.
반투과 금속층(118b) 상부에 위치하는 투명 도전성 산화물층(118c)은 반투과 금속층(118b)을 보호하는 배리어층으로 기능할 수 있다.
반투과 금속층(118b)을 형성하는 은(Ag)과 같이 환원성이 강한 금속은, 화소 전극(118)의 패터닝을 위한 에칭 공정 중, 전자를 공급받게 되면 에천트에서 이온 상태로 존재하던 은(Ag) 이온이 다시 은(Ag)으로 석출되는 문제가 발생할 수 있다. 이렇게 석출된 은(Ag)은 화소 전극(118) 형성의 후속 공정에서 암점을 발생시키는 파티클성 불량 요인이 될 수 있다.
만약, 은(Ag)을 포함하는 화소 전극(118)을 에칭하는 공정에서, 소스 전극(217a)이나 드레인 전극(217b), 또는 소스 전극(217a) 및 드레인 전극(217b)과 동일한 재료로 형성된, 데이터 배선(미도시) 및 전극전원 공급배선(미도시) 등의 배선이 에천트에 노출될 경우, 환원성이 강한 은(Ag) 이온은 이들 금속 재료로부터 전자를 전달받아 은(Ag)으로 재석출 될 수 있다. 예를 들어, 이들 금속이 몰리브덴이나 알루미늄을 포함하고 있을 경우, 몰리브덴은 알루미늄으로부터 전달받은 전자를 다시 은(Ag) 이온에 제공함으로써 은(Ag)이 재석출 될 수 있다. 재석출된 은(Ag) 입자는 후속 공정에서 화소 전극(118)에 재부착되어 파티클성 오염원이 된다. 따라서 암점 불량 등의 불량요인이 될 수 있다.
그러나, 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)는 화소 전극(118)이 패터닝되는 동안, 후술할 제3 절연층(20)과 동일 재료를 포함하는 포토 레지스터(19R, 도 7a 및 7b 참조)로 덮인 상태로 보호된다. 따라서, 화소 전극(118)을 에칭하는 동안 재석출된 은(Ag) 입자가 화소 전극(120)에 재부착되는 것을 방지하기 때문에, 암점 불량을 방지하여 수율을 높일 수 있다.
화소 전극(118)은 제2 절연층(16)에 형성된 개구(C1)에 배치된다.
화소 전극(118)의 단부는 제3 절연층(20)으로 덮이고, 화소 전극(118)의 상면은 제3 절연층(20)에 형성된 개구(C5)에 노출된다. 제3 절연층(20)은 화소 정의막(pixel define layer)으로 기능한다.
제2 절연층(16)에 형성된 개구(C1)는 제3 절연층(20)에 형성된 개구(C5)보다 작게 형성되고, 제2 절연층(16)에 형성된 개구(C1)는 제3 절연층(20)에 형성된 개구(C5)와 중첩적으로 형성된다.
화소 전극(118)의 단부는 제1 절연층(13) 상에 형성된 제1 콘택층(114)의 단부(A)에 접속한다. 제1 콘택층(114)은 인듐틴옥사이드(indium tin oxide: ITO), 인듐징크옥사이드(indium zinc oxide: IZO), 징크옥사이드(zinc oxide: ZnO), 인듐옥사이드(indium oxide: In2O3), 인듐갈륨옥사이드(indium gallium oxide: IGO), 및 알루미늄징크옥사이드(aluminum zinc oxide: AZO)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 투명 도전성 산화물로 형성될 수 있다.
제1 콘택층(114) 상에 제1 콘택층(114)과 접속된 제2 콘택층(115)이 위치한다. 제2 콘택층(115)은 게이트 전극(215)과 동일한 재료를 포함할 수 있다.
제1 콘택층(114)의 단부(A)는 제2 콘택층(115)의 단부보다 돌출되어 형성되기 때문에, 화소 전극(118)은 제1 콘택층(114)의 단부(A)에 접속한다. 제1 콘택층(114)은 제2 콘택층(115)에 접속하고, 제2 콘택층(115)은 제2 절연층(16)에 형성된 콘택홀(C2)을 통하여, 박막 트랜지스터의 드레인 전극(217b)에 접속된다.
반투과 금속층으로 사용되는 화소 전극(118)은 두께가 얇아 스텝 커버리지가 불량하기 때문에, 화소 전극(118)의 단부가 제2 절연층(16)에 형성된 개구(C1)의 식각면을 따라 제2 절연층(16) 상에 형성된 드레인 전극(217b)에 직접 접촉하기 어렵다. 그러나, 본 실시예에 따르면, 화소 전극(118)과 구동 소자를 전기적으로 연결하는 방법에 있어서, 화소 전극(118)의 단부가 제2 절연층(16)에 형성된 개구(C1)의 식각면을 따라 제2 절연층(16) 상에 형성된 드레인 전극(217b)에 직접 접촉하지 않고, 제1 절연층(13) 상에 직접 형성된 제1 콘택층(114)에 접속하기 때문에 안정적으로 접속할 수 있기 때문에 구동 소자로부터의 신호를 정상적으로 받을 수 있는 장점이 있다.
제3 절연층(20)에 형성된 개구(C5)에 유기 발광층(121)이 위치한다. 유기 발광층(121)은 저분자 유기물, 고분자 유기물, 또는 저분자 유기물과 고분자 유기물이 혼합된 하이브리드 유기물을 포함할 수 있다.
도 1에는 도시되지 않았지만, 화소 전극(118)과 대향 전극(122) 사이에 유기 발광층(118) 외에 정공 주입층(HIL:hole injection layer), 정공 수송층(hole transport layer), 전자 수송층(electron transport layer) 및 전자 주입층(electron injection layer) 중 적어도 하나가 더 구비될 수 있다. 본 실시예는 이에 한정되지 아니하고, 기타 다양한 기능층을 더 구비될 수 있다.
도 1에 도시된 유기 발광 소자(OLED)는 단위 화소(unit pixel)를 구성하는 하나의 부화소(sub-pixel)의 일 예를 도시한 것으로서, 부화소는 다양한 색의 빛을 방출할 수 있다. 예를 들어, 부화소는 적색, 녹색 또는 청색의 빛을 방출할 수 있다.
또 다른 예로서, 부화소는 백색의 빛을 방출할 수 있다. 부화소가 백색의 빛을 방출하는 경우, 유기 발광 표시 장치(1)는 백색의 빛을 컬러의 빛으로 변환하는 색변환층(color converting layer)이나, 컬러 필터(color filter)를 더 포함할 수 있다. 백색의 빛을 방출하는 부화소는 다양한 구조를 가질 수 있는데, 예를 들면 적어도 적색 빛을 방출하는 발광 물질, 녹색 빛을 방출하는 발광 물질 및 청색 빛을 방출하는 발광 물질의 적층된 구조를 포함할 수 있다.
백색의 빛을 방출는 부화소의 또 다른 예로서, 적어도 적색 빛을 방출하는 발광 물질, 녹색 빛을 방출하는 발광 물질 및 청색 빛을 방출하는 발광 물질의 혼합된 구조를 포함할 수 있다.
상기 적색, 녹색 및 청색은 하나의 예시로서, 본 실시예는 이에 한정되지 아니한다. 즉, 백색의 빛을 방출할 수 있다면 적색, 녹색 및 청색의 조합외에 기타 다양한 색의 조합을 이용할 수 있음은 물론이다.
유기 발광층(121) 상에는 전체 화소에 공통으로 형성되는 공통 전극으로서 대향 전극(122)이 위치한다. 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 경우, 화소 전극(118)은 애노드로 사용되고, 대향 전극(122)은 캐소드로 사용되었다. 물론 전극의 극성은 반대로 적용될 수 있음은 물론이다.
대향 전극(122)은 반사 물질을 포함하는 반사 전극이다. 대향 전극(122)은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 니켈(Li), 칼슘(Ca), 및 불화니켈(LiF) 등에서 선택된 하나 이상의 금속층이 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
커패시터 영역(CAP1)에는 제1 전극(312), 제2 전극(314) 및 제3 전극(317)을 구비한 커패시터가 구비될 수 있다.
커패시터의 제1 전극(312)은 박막 트랜지스터의 활성층(212)과 동일층에 위치한다. 커패시터의 제1 전극(312)은 활성층(212)의 소스 영역(212a) 및 드레인 영역(212b)과 같이 이온 불순물이 도핑된 반도체로 형성될 수 있다.
커패시터의 제2 전극(314)은 게이트 전극(215)과 동일층에 위치한다. 그러나, 제2 전극(314)의 재료는 게이트 전극(215)과 상이하며, 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다. 제2 전극(314)의 재료는 전술한 제1 콘택층(114)과 동일한 재료를 포함할 수 있다. 후술하겠지만, 제2 전극(314)을 통하여 1 전극(312)에 이온 불순물이 도핑된 반도체를 형성함으로써 커패시터를 MIM(Metal-insulator-Metal) 구조로 형성할 수 있다.
커패시터의 제1 전극(312)과 제2 전극(314) 사이에는 제1 절연층(13)이 위치하고, 제1 절연층(13)은 커패시터의 제1 유전막으로 기능할 수 있다.
커패시터의 제3 전극(317)은 소스 전극(217a) 및 드레인 전극(217b)과 동일한 재료로 형성될 수 있다.
제2 전극(314)과 제3 전극(317) 사이에는 제2 절연층(16)이 위치하고, 제2 절연층(16)은 커패시터의 제2 유전막으로 기능할 수 있다.
커패시터의 제1 전극고(312), 제2 전극(314) 및 제3 전극(317)을 병렬 연결함으로써, 커패시터가 기판(10) 상에서 차지하는 면적의 증가 없이 유기 발광 표시 장치(1)의 정전 용량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 증가된 정전 용량만큼 커패시터의 면적을 줄일 수 있으므로 유기 발광 표시 장치(1)의 개구율을 증가시킬 수 있다.
한편, 도 1에는 도시되어 있지 않으나, 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)는 픽셀 영역(PXL1), 커패시터 영역(CAP1), 및 박막 트랜지스터 영역(TR1)을 포함하는 표시 영역을 봉지하는 봉지 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 봉지 부재는 글라스재를 포함하는 기판, 금속 필름, 또는 유기 절연막 및 무기 절연막이 교번하여 배치된 봉지 박막 등으로 형성될 수 있다.
이하, 도 2 내지 8b를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 제조 방법을 설명한다.
도 2는 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 제1 마스크 공정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 기판(10) 상에 버퍼층(11)을 형성하고, 버퍼층(11) 상에 반도체층(미도시)을 형성한 후, 반도체층(미도시)을 패터닝하여 박막 트랜지스터의 활성층(212)과 커패시터의 제1 전극(312)을 형성한다.
상기 도면에는 도시되어 있지 않지만, 반도체층(미도시) 상에 포토레지스터(미도시)가 도포된 후, 포토마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피 공정에 의해 반도체층(미도시)을 패터닝하여, 전술한 활성층(212)과 제1 전극(312)이 형성된다. 포토리소그라피에 의한 제1 마스크 공정은 제1 포토마스크(미도시)에 노광 장치(미도시)로 노광 후, 현상(developing), 식각(etching), 및 스트립핑(stripping) 또는 애싱(ashing) 등과 같은 일련의 공정을 거쳐 진행된다.
반도체층(미도시)은 비정질 실리콘(amorphous silicon) 또는 결정질 실리콘(poly silicon)으로 구비될 수 있다. 이때, 결정질 실리콘은 비정질 실리콘을 결정화하여 형성될 수도 있다. 비정질 실리콘을 결정화하는 방법은 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. 한편, 반도체층(미도시)은 비정질 실리콘 또는 결정질 실리콘에만 한정되지는 않으며, 산화물 반도체 또는 유기 반도체를 포함할 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 제2 마스크 공정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2의 제1 마스크 공정의 결과물 상에 제1 절연층(13)을 형성하고, 제1 절연층(13) 상에 투명도전성 산화물층(미도시)을 형성한 후 이를 패터닝한다.
패터닝 결과, 제1 절연층(13) 상에 제1 콘택층(114)과 커패시터의 제2 전극(314)이 형성된다.
도 4는 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 제3 마스크 공정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3의 제2 마스크 공정의 결과물 상에 제1 금속층(미도시)을 적층한 후 이를 패터닝한다. 이때, 제1 금속층(미도시)은 전술한 바와 같이, 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 니켈(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 타이타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 가운데 선택된 하나 이상의 금속으로 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
패터닝 결과, 제1 절연층(13) 상에 게이트 전극(215)과 제2 콘택층(115)이 형성된다.
제3 마스크 공정의 결과물 상에 이온 불순물을 도핑 한다. 이온 불순물은 B 또는 P 이온을 도핑할 수 있는데, 1×1015 atoms/㎠ 이상의 농도로 박막 트랜지스터의 활성층(212) 및 커패시터의 제1 전극(312)을 타겟으로 하여 도핑한다.
게이트 전극(215)을 셀프-얼라인(self-align) 마스크로 사용하여 활성층(212)에 이온 불순물을 도핑한다. 활성층(212)은 이온불순물이 도핑된 소스 영역(212a) 및 드레인 영역(212b)과, 소스 영역(212a)과 드레인 영역(212b) 사이에 위치하는 채널 영역(212c)을 구비하게 된다.
한편, 제1 전극(312) 상에 위치한 제2 전극(312)은 1000Å 이하의 두께로 얇게 형성되기 때문에, 이온 불순물은 제1 전극(312)에 도핑 된다. 그 결과 이온 불순물이 도핑된 제1 전극(312)은 투명 도전성 산화물을 포함하는 제2 전극(314)과 함께 MIM(metal-insulator-metal) CAP 구조를 형성하므로 회로 설계 시 전압 설계 마진을 향상시킬 수 있다.
또한 1 회의 도핑 공정으로 활성층(212) 뿐만 아니라, 커패시터의 제1 전극(312)도 동시에 도핑함으로써 도핑 공정의 감소에 대한 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
도 5는 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 제4 마스크 공정의 결과를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 도 4의 도핑 공정의 결과물 상에 제2 절연층(16)을 형성하고, 제2 절연층(16)을 패터닝하여, 제2 콘택층(115)을 노출시키는 개구(C1), 제1 콘택층(114)에 대응되는 영역을 노출시키는 개구(C2), 및 활성층(212)의 소스 영역(212a) 및 드레인 영역(212b)을 노출시키는 개구(C3, C4)를 형성한다.
도 6은 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 제5 마스크 공정의 결과를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 도 5의 제4 마스크 공정의 결과물 상에 제2 금속층(미도시)을 형성하고, 제2 금속층(미도시)을 패터닝하여 소스 전극(217a)과 드레인 전극(217b), 및 커패시터의 제3 전극(317)을 동시에 형성한다.
제2 금속층(미도시)은 전자 이동도가 다른 이종의 금속층이 2층 이상 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 니켈(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 이들의 합금 가운데 선택된 금속층이 2층 이상 형성된 것일 수 있다.
제2 금속층(미도시)의 구성을 예시적으로 나타내기 위하여 드레인 전극(217b)의 구성을 상세히 도시하였다. 예를 들어, 본 실시예의 제2 금속층(미도시)은 몰리브덴(Mo)을 포함하는 제1 층(217b1), 알루미늄(Al)을 포함하는 제2 층(217b2), 및 몰리브덴(Mo)을 포함하는 제3층(217b3)으로 형성될 수 있다.
알루미늄(Al)을 포함하는 제2 층(217b2)은 저항이 작고 전기적 특성이 우수한 금속층이고, 제2 층(217b2)의 하부에 위치한 몰리브덴(Mo)을 포함하는 제1 층(217b1)은 제2 절연층(16) 간의 접착력을 강화하고, 제2 층(217b2)의 상부에 위치한 몰리브덴(Mo)을 포함하는 제3 층(217b3)는 제2 층(217b2)에 포함된 알루미늄의 힐락(heel lock) 방지, 산화 방지, 및 확산을 방지하는 배리어층으로서 기능할 수 있다.
한편, 도 6에는 도시되지 않았지만, 제5 마스크 공정에서 제2 금속층(미도시)을 패터닝하여, 데이터 배선(미도시) 및 전극전원 공급배선(미도시) 등의 배선이 형성될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 제6 마스크 공정의 결과를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7a을 참조하면, 도 6의 제5 마스크 공정의 결과물 상에 반투과 금속을 포함하는 제3 금속층(18)을 형성하고, 상기 제3 금속층(18) 상에 포토레지스터(19)를 형성한다. 이때, 포토레지스터(19)의 재료는 후술할 제3 절연층(20)과 같은 재료를 사용한다.
노광장치(미도시)로, 광차단부(M1)와 광투과부(M2)가 형성된 포토마스크(M)를 통하여 포토레지스터(19)를 노광하고, 현상(developing), 식각(etching), 및 스트립핑(stripping) 또는 애싱(ashing) 등과 같은 일련의 공정을 진행한다. 단, 이때, 광차단부(M1)에 대응되는 포토레지스터 부분(19R, 도 7b 참조), 즉 화소 전극(118, 도 7b 참조) 상부의 포토레지스터 부분(19R, 도 7b 참조)은 제거하지 않고 잔존시킨다.
도 7b를 참조하면, 제6 마스크 공정의 결과가 도시되어 있다. 광차단부(M1)에 대응되는 영역에는 화소 전극(118)이 형성되고, 화소 전극(118)의 단부는 제1 콘택층(114)의 단부(A)에 접촉된다. 화소 전극(118) 상부에는 포토레지스터(19R)가 제거되지 않고 잔존한다.
전술한 바와 같이, 화소 전극(118)은 반투과 금속층(118b), 반투과 금속층(118b)의 상부 및 하부에 각각 투명 도전성 산화물을 포함하는 층(118a, 118c)을 더 포함할 수 있다.
화소 전극(118)은 반투과 금속층(118b)을 포함하도록 형성된다. 또한, 화소 전극(118)은 반투과 금속층(118b)의 상부 및 하부에 각각 형성되어 반투과 금속층(118b)을 보호하는 투명 도전성 산화물을 포함하는 층(118a, 118c)를 더 포함할 수 있다. 반투과 금속층(118b)은 반사 전극인 대향 전극(122)과 함께 마이크로 캐비티(micro-cavity) 구조를 형성함으로써 유기 발광 표시 장치(1)의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
화소 전극(118)을 형성하는 반투과 금속층(118b)은 은(Ag) 또는 은(Ag) 합금으로 형성될 수 있다.
반투과 금속층(118b)을 형성하는 은(Ag)과 같이 환원성이 강한 금속은, 화소 전극(118)의 패터닝을 위한 에칭 공정 중, 전자를 공급받게 되면 에천트에서 이온 상태로 존재하던 은(Ag) 이온이 다시 은(Ag)으로 석출되는 문제가 발생할 수 있다. 이렇게 석출된 은(Ag)은 화소 전극(118) 형성의 후속 공정에서 암점을 발생시키는 파티클성 불량 요인이 될 수 있다.
만약, 은(Ag)을 포함하는 화소 전극(118)을 에칭하는 제6 마스크 공정에서, 제5 마스크 공정에서 형성된 소스 전극(217a)이나 드레인 전극(217b), 또는 소스 전극(217a) 및 드레인 전극(217b)과 동일한 재료로 형성된, 데이터 배선(미도시) 및 전극전원 공급배선(미도시) 등의 배선이 에천트에 노출될 경우, 환원성이 강한 은(Ag) 이온은 이들 금속 재료로부터 전자를 전달받아 은(Ag)으로 재석출 될 수 있다. 예를 들어, 이들 금속이 몰리브덴이나 알루미늄을 포함하고 있을 경우, 몰리브덴은 알루미늄으로부터 전달받은 전자를 다시 은(Ag) 이온에 제공함으로써 은(Ag)이 재석출 될 수 있다. 재석출된 은(Ag) 입자는 후속 공정에서 화소 전극(118)에 재부착되어 파티클성 오염원이 된다. 따라서 암점 불량 등의 불량요인이 될 수 있다.
그러나, 본 실시예에 따르면, 제6 마스크 공정에서 화소 전극(118)이 패터닝되는 동안, 화소 전극(118) 상부는 포토 레지스터(19R)로 덮인 상태로 보호된다. 따라서, 화소 전극(118)을 에칭하는 동안 재석출된 은(Ag) 입자가 화소 전극(118)에 재부착되는 것을 방지하기 때문에, 암점 불량을 방지할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 제7 마스크 공정의 결과를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8a를 참조하면, 도 7b의 제6 마스크 공정의 결과물 상에 제3 절연층(20)을 형성한다.
제3 절연층(20)은 전술한 포토레지스터(19)와 동일한 재료로 형성될 수 있다. 제3 절연층(20)은 유기 절연막이 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있다. 제3 절연층(20)은 일반 범용고분자(PMMA, PS), phenol그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제3 절연층(20)으로 아웃 개싱(out-gassing)이 적은 폴리이미드(polyimide)를 사용하였다.
도 8b를 참조하면, 제3 절연층(20)을 패터닝 하여, 화소 전극(118) 상부를 노출시키는 개구(C5)를 형성하는 제7 마스크 공정을 실시한다.
제3 절연층(20)은 화소 전극(118)의 단부를 덮도록 형성하여 화소 정의막(pixel define layer)으로 기능한다. 또한, 제3 절연층(20)의 패터닝 시, 제6 마스크 공정에서 제거하지 않고 화소 전극(118) 상에 잔존 시킨 포토레지스터(19R)를 제3 절연층(20)과 함께 제거한다. 따라서, 화소 전극(118)을 보호하기 위한 별도의 보호막을 만들기 위해 마스크 공정을 더 추가할 필요가 없다.
따라서, 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)의 제조 방법에 따르면, 추가적인 마스크 공정 없이 광 효율 및 수율이 우수한 유기 발광 표시 장치를 제공할 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
11: 버퍼층 13: 제1 절연층
16: 제2 절연층 20: 제3 절연층
114: 제1 콘택층 115: 제2 콘택층
118: 화소 전극 121: 유기 발광층
122: 대향 전극 212: 활성층
215: 게이트 전극 217a: 소스 전극
217b: 드레인 전극 312: 커패시터의 제1 전극
314: 커패시터의 제2 전극 317: 커패시터의 제2 전극
OLED: 유기 발광 소자
11: 버퍼층 13: 제1 절연층
16: 제2 절연층 20: 제3 절연층
114: 제1 콘택층 115: 제2 콘택층
118: 화소 전극 121: 유기 발광층
122: 대향 전극 212: 활성층
215: 게이트 전극 217a: 소스 전극
217b: 드레인 전극 312: 커패시터의 제1 전극
314: 커패시터의 제2 전극 317: 커패시터의 제2 전극
OLED: 유기 발광 소자
Claims (20)
- 활성층, 게이트 전극, 소스 전극과 드레인 전극, 상기 활성층과 게이트 전극 사이에 배치된 제1 절연층, 및 상기 게이트 전극과 상기 소스 전극 및 드레인 전극 사이에 배치된 제2 절연층을 포함하는 박막 트랜지스터;
상기 활성층과 동일층에 배치된 제1전극과, 상기 게이트 전극과 동일층에 배치된 제2전극을 포함하는 커패시터;
상기 제2 전극과 동일 물질로 형성된 제1 콘택층;
상기 제1 콘택층 상에 위치하고, 상기 게이트 전극과 동일 물질로 형성된 제2 콘택층;
상기 제1 콘택층의 단부와 접속하고, 상기 제2 절연층에 형성된 개구에 배치된 화소 전극;
상기 화소 전극 상에 배치된 유기 발광층; 및
상기 유기 발광층 상에 배치된 대향 전극;을 포함하는 유기 발광 표시 장치 - 제 1 항에 있어서,
상기 화소 전극은 반투과 금속층을 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 반투과 금속층은 은(Ag) 또는 은 합금으로 이루어진 유기 발광 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 대향 전극은 반사 금속층을 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 콘택층과 상기 제2 콘택층은 상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층 사이에 위치하는 유기 발광 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 콘택층은 투명 도전성 산화물을 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 콘택층의 단부는 상기 제2 콘택층의 단부보다 돌출된 유기 발광 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 소스 전극 및 드레인 전극 중 하나는 상기 제2 절연층에 형성된 콘택홀을 통하여 상기 제2 콘택층에 접속하는 유기 발광 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 소스 전극 및 드레인 전극은 전자 이동도가 다른 이종의 금속이 복수층 적층된 유기 발광 표시 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 소스 전극 및 드레인 전극은 몰리브덴을 포함하는 층과 알루미늄을 포함하는 층을 갖는 유기 발광 표시 장치 - 제 1 항에 있어서,
상기 커패시터의 제1 전극은 이온 불순물이 도핑된 반도체 물질을 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 커패시터의 제2 전극은 투명 도전성 산화물을 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 커패시터는 상기 소스 전극 및 드레인 전극과 동일층에 배치된 제3 전극을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치 - 제1 항에 있어서,
상기 화소 전극의 단부, 및 상기 소스 전극 및 드레인 전극을 덮는 제3 절연층이 더 구비된 유기 발광 표시 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 제3 절연층은 유기 절연막인 유기 발광 표시 장치. - 기판 상에 반도체층을 형성하고, 상기 반도체층을 패터닝하여 박막 트랜지스터의 활성층과 커패시터의 제1 전극을 형성함;
제1 절연층을 형성하고, 상기 제1 절연층 상에 투명 도전성 산화물을 형성하고, 상기 투명 도전성 산화물을 패터닝하여 커패시터의 제2 전극 및 상기 제1 콘택층을 형성함.
제1 금속층을 형성하고, 상기 제1 금속층을 패터닝하여, 상기 제2 전극과 동일층에 박막 트랜지스터의 게이트 전극, 및 상기 제1 콘택층 상에 제2 콘택층을 형성함;
제2 절연층을 형성하고, 상기 제2 절연층에 상기 활성층의 일부를 노출시키는 콘택홀 및 상기 제2 콘택층을 노출시키는 개구를 형성함;
제2 금속층을 형성하고, 상기 제2 금속층을 패터닝하여, 박막 트랜지스트의 소스 전극과 드레인 전극을 형성하고, 상기 제1 콘택층의 단부가 노출되도록 상기 제2 콘택층을 패터닝함;
반투과 금속층을 형성하고, 상기 반투과 금속층을 패터닝하여, 상기 제1 콘택층의 단부에 접속하는 화소 전극을 형성함;
제3 절연층을 형성하고, 상기 제3 절연층을 패터닝하여 상기 화소 전극의 상면을 노출시키는 개구를 형성함;
상기 화소 전극 상에 유기 발광층을 형성함;
상기 유기 발광층 상에 대향 전극을 형성함;을 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 반투과 금속의 패터닝 시, 상기 화소 전극이 형성되는 영역 상에 포토 레지스터를 잔존 시키고,
상기 제3 절연의 패터닝 시, 상기 포토 레지스터를 제거하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법 - 제 17 항에 있어서,
상기 포토 레지스터와 상기 제3 절연층은 동일한 재료의 유기 절연막으로 형성되는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법 - 제 16 항에 있어서,
상기 게이트 전극의 형성 후, 1회의 도핑 공정으로, 상기 활성층과 상기 커패시터의 제1 전극에 이온 불순물을 도핑하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 제2 금속층은 전자 이동도가 다른 복수의 이종 금속을 복수층으로 적층하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
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