KR20150061076A - A array substrate and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 산화물 반도체층을 포함하는 어레이기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an array substrate including an oxide semiconductor layer and a method of manufacturing the same.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다. In recent years, as the society has become a full-fledged information age, a display field for processing and displaying a large amount of information has rapidly developed, and various flat panel display devices have been developed in response to this.
이 같은 평판표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device : ELD), 유기발광소자(organic light emitting diodes : OLED) 등을 들 수 있는데, 이들 평판표시장치는 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 보여 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.Specific examples of such flat panel display devices include a liquid crystal display device (LCD), a plasma display panel (PDP), a field emission display (FED) (ELD), organic light emitting diodes (OLED), and the like. These flat panel display devices are excellent in performance of thinning, light weight, and low power consumption, and can be applied to a conventional cathode ray tube ).
이러한 평판표시장치는 화소를 온/오프(on/off)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 화소 별로 위치하는 어레이기판을 포함한다. Such a flat panel display device includes an array substrate on which a thin film transistor, which is a switching device for turning on / off a pixel, is located on a pixel-by-pixel basis.
어레이기판 상에 형성되는 박막트랜지스터는 게이트전극, 게이트절연막, 소스 및 드레인전극 그리고 반도체층으로 이루어지는데, 최근에는 비정질실리콘을 이용한 박막트랜지스터에 비하여 전계 효과 이동도가 수배 내지 수백 배 큰 산화물 반도체 물질을 이용한 산화물 반도체층을 구비한 박막트랜지스터에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.A thin film transistor formed on an array substrate is composed of a gate electrode, a gate insulating film, a source and a drain electrode, and a semiconductor layer. Recently, an oxide semiconductor material having a field effect mobility several times to several hundred times larger than a thin film transistor using amorphous silicon Studies on a thin film transistor including an oxide semiconductor layer used have been actively conducted.
이러한 산화물 반도체층은 오믹콘택층을 형성하지 않아도 되므로 오믹콘택층을 형성하기 위한 건식식각에 노출될 필요가 없으므로 박막트랜지스터의 특성이 저하되는 것을 방지할 수도 있다.Since the oxide semiconductor layer does not need to form the ohmic contact layer, it is not necessary to be exposed to the dry etching for forming the ohmic contact layer, so that the characteristics of the thin film transistor can be prevented from deteriorating.
한편, 이러한 산화물 반도체층은 수소(H2) 가스와의 반응에 의해서 수소(H2)원자가 반도체 박막내에서 캐리어(carrier)로 역할을 하게되어 산화물 반도체층을 열화시켜 수명을 저감시키게 되며, 또한 산화물 반도체층을 도전체로 변하게 하는 문제점이 존재한다. On the other hand, in the oxide semiconductor layer, a hydrogen (H 2 ) atom acts as a carrier in a semiconductor thin film by reaction with hydrogen (H 2 ) gas to deteriorate the oxide semiconductor layer, There is a problem that the oxide semiconductor layer is changed into a conductor.
산화물 반도체층이 도전체로 변함으로서, 반도체층으로서의 역할 수행력을 저감시키게 되므로, 이러한 산화물 반도체층을 구비한 박막트랜지스터의 특성을 저하시키는 동시에 시간이 지남에 따라 박막트랜지스터의 전류-전압 특성을 네가티브 방향으로 쉬프트 시키는 문제가 발생되고 있는 실정이다. Since the oxide semiconductor layer is changed to a conductor to reduce the role of the semiconductor layer, the characteristics of the thin film transistor including such an oxide semiconductor layer are lowered and the current-voltage characteristic of the thin film transistor is reduced in the negative direction There is a problem of shifting.
이렇게 산화물 반도체층을 구비한 박막트랜지스터가 네가티브 방향으로 쉬프트 되면 특히 이러한 박막트랜지스터를 구동소자로 이용할 경우 표시장치 내의 위치별 발광 휘도 특성이 변경됨으로서 휘도 불균일에 의한 표시품질 또한 저감되고 있다.
When the thin film transistor having the oxide semiconductor layer is shifted in the negative direction, particularly, when the thin film transistor is used as the driving element, the emission luminance characteristic is changed according to the position in the display device, and the display quality due to the luminance unevenness is also reduced.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 산화물 반도체층을 포함하는 박막트랜지스터의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 어레이기판을 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is a first object of the present invention to provide an array substrate capable of preventing deterioration of characteristics of a thin film transistor including an oxide semiconductor layer.
이를 통해, 휘도 불균일이 발생하는 것을 방지하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다. A second object of the present invention is to prevent the occurrence of luminance unevenness.
또한, 산화물 반도체층을 포함하는 박막트랜지스터가 구비된 OLED의 네로우베젤을 구현하고자 하는 것을 제 3 목적으로 한다.
A third object of the present invention is to realize a narrow bezel of an OLED including a thin film transistor including an oxide semiconductor layer.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다수의 화소영역이 정의된 기판과; 상기 기판 상의 각 화소영역에 형성되며, 게이트전극과, 상기 게이트전극 상부에 위치하는 게이트절연막과 상기 게이트절연막 상부에 위치하는 산화물 반도체층과, 상기 산화물 반도체층 상부로 서로 이격하여 위치하는 소스 및 드레인전극을 포함하는 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터 상부로 상기 드레인전극을 노출하는 제 1 보호층과; 상기 기판 상에서 상기 산화물 반도체층의 상부 또는 하부에 위치하는 제 1 버퍼층과; 기 드레인전극과 접촉하는 제 1 전극을 포함하는 어레이기판을 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display comprising: a substrate having a plurality of pixel regions defined therein; A gate electrode, a gate insulating film located above the gate electrode, an oxide semiconductor layer located above the gate insulating film, and source and drain regions spaced apart from each other above the oxide semiconductor layer, A thin film transistor including an electrode; A first passivation layer exposing the drain electrode over the thin film transistor; A first buffer layer located above or below the oxide semiconductor layer on the substrate; And a first electrode in contact with the base electrode.
이때, 상기 제 1 버퍼층은 상기 제 1 보호층 상부에 위치하며, 상기 제 1 보호층 상부로는 제 2 보호층이 위치하며, 상기 제 1 버퍼층은 상기 제 2 보호층 상부로 위치한다. At this time, the first buffer layer is located on the first protective layer, the second protective layer is located on the first protective layer, and the first buffer layer is located on the second protective layer.
그리고, 상기 제 2 보호층 상부로 제 2 전극이 형성되며, 상기 제 2 전극 상부로 제 3 보호층이 형성되며, 상기 제 1 내지 제 3 보호층은 상기 드레인전극을 노출하는 드레인콘택홀을 포함하며, 상기 제 1 전극은 상기 제 3 보호층 상부로 위치하며, 상기 제 1 버퍼층은 상기 게이트절연막 상부에 위치한다. A second electrode is formed on the second protection layer, a third protection layer is formed on the second electrode, and the first, second, and third protection layers include a drain contact hole exposing the drain electrode. The first electrode is located above the third passivation layer, and the first buffer layer is located above the gate insulating layer.
또한, 상기 산화물 반도체층의 상부로 제 2 버퍼층이 위치하며, 상기 제 1 버퍼층은 Al2O3, AlON, TiO2, ZrO2, HfO2, Ta2O5, Nb2O5, Y2O3, MbO, CeO2, La2O3, Ln2O3, PrAlO3, Er2O3, HfAlO, HfSiO, ZrSiO, ZrAlO, HfON, HfSiON, SrTiO3, BaTiO3, SiN, SiBN 중 선택된 하나로 이루어진다. The second buffer layer is located on the oxide semiconductor layer, and the first buffer layer is formed of Al 2 O 3, AlON, TiO 2, ZrO 2, HfO 2, Ta 2 O 5, Nb 2 O 5, Y 2 O 3, MbO, CeO 2, La 2 O 3, Ln 2 O 3, PrAlO 3, Er 2 O 3, HfAlO , HfSiO, ZrSiO, ZrAlO, HfON, HfSiON, SrTiO3, BaTiO3, SiN and SiBN.
이때, 상기 제 1 버퍼층이 Al2O3로 이루어질 경우 상기 제 1 버퍼층은 500 ~ 1000㎛의 두께를 가지며, 상기 제 1 버퍼층이 AlON로 이루어질 경우 상기 제 1 버퍼층은 500 ~ 2000㎛의 두께를 가지며, 상기 산화물 반도체층 상부로 에치스토퍼가 위치하며, 상기 에치스토퍼는 상기 산화물 반도체층 상의 중앙부에 아일랜드 형태로 형성되거나, 또는 상기 기판 전면에 형성되며 상기 산화물 반도체층의 양끝단 표면을 노출시키는 반도층 콘택홀이 구비된 것이 특징이다. When the first buffer layer is made of Al2O3, the first buffer layer has a thickness of 500 to 1000 mu m. When the first buffer layer is made of AlON, the first buffer layer has a thickness of 500 to 2000 mu m, The etch stopper may be formed in an island shape at the center of the oxide semiconductor layer or may be formed on the entire surface of the substrate and includes a semiconducting layer contact hole exposing both end surfaces of the oxide semiconductor layer .
또한, 상기 제 1 전극 상부로 상기 제 1 전극의 가장자리와 중첩하며 상기 각 화소영역의 경계에 형성된 뱅크와; 상기 제 1 전극 상부로 형성된 유기발광층과; 상기 유기발광층 위로 형성된 애노드전극과; 상기 애노드전극을 덮는 보호필름을 포함한다. A bank formed on the boundary of the pixel regions and overlapping the edge of the first electrode above the first electrode; An organic light emitting layer formed above the first electrode; An anode electrode formed on the organic light emitting layer; And a protective film covering the anode electrode.
이때, 상기 보호필름 상부로 접착층을 통해 인캡기판이 합착된다. At this time, the in-cap substrate is bonded to the top of the protective film through the adhesive layer.
또한, 본 발명은 다수의 화소영역이 정의된 기판 상의 각 화소영역에 게이트전극과, 산화물 반도체층과, 서로 이격하는 소스 및 드레인전극을 포함하는 구성을 가지며, 상기 산화물 반도체층의 상부 또는 하부에 제 1 버퍼층이 구비된 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터의 드레인전극과 접촉하는 제 1 전극을 형성하는 단계를 포함하는 어레이기판 제조방법을 제공한다. According to the present invention, there is provided a semiconductor device, comprising a gate electrode, an oxide semiconductor layer, and source and drain electrodes spaced apart from each other in each pixel region on a substrate on which a plurality of pixel regions are defined, Forming a thin film transistor having a first buffer layer; And forming a first electrode in contact with a drain electrode of the thin film transistor.
이때, 상기 게이트전극 상부로 게이트절연막이 형성되며, 상기 제 1 버퍼층은 상기 게이트절연막 상부에 형성되며, 상기 산화물 반도체층의 상부로 제 2 버퍼층이 형성된다. At this time, a gate insulating layer is formed on the gate electrode, the first buffer layer is formed on the gate insulating layer, and the second buffer layer is formed on the oxide semiconductor layer.
또한, 상기 소스 및 드레인전극 상부로 상기 드레인전극을 노출하는 제 1 보호층이 형성되며, 상기 제 1 버퍼층은 상기 제 1 보호층 상부로 형성되며, 상기 제 1 보호층 상부로 제 2 보호층을 형성하며, 상기 제 1 버퍼층은 상기 제 2 보호층 상부로 형성된다. A first passivation layer is formed on the source and drain electrodes to expose the drain electrode. The first buffer layer is formed on the first passivation layer, and the second passivation layer is formed on the first passivation layer. And the first buffer layer is formed on the second protective layer.
이때, 상기 제 1 버퍼층은 Al2O3 또는 AlON 중 선택된 하나로 이루어지며, 스퍼터링공정 또는 ALD(Atomic Layer Deposition)공정을 통해 형성하며, 상기 Al2O3로 이루어지는 제 1 버퍼층은 챔버 내부로 O2가스를 주입하여 스퍼터링공정으로 형성한다. In this case, the first buffer layer is formed of one selected from Al 2 O 3 and AlON, and is formed through a sputtering process or an ALD (Atomic Layer Deposition) process. The first buffer layer made of Al 2 O 3 injects O 2 gas into the chamber and is subjected to a sputtering process .
또한, 상기 AlON으로 이루어지는 제 1 버퍼층은 챔버 내부로 O2가스와 N2가스를 주입하여 스퍼터링공정으로 형성하며, 상기 제 1 버퍼층은 H2O와 O3가스를 주입하거나 또는 O2 플라즈마를 주입하여 ALD공정으로 형성한다.
The first buffer layer made of AlON is formed by a sputtering process by injecting O2 gas and N2 gas into the chamber, and the first buffer layer is formed by ALD process by injecting H2O and O3 gas or injecting O2 plasma .
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 박막트랜지스터를 덮는 제 1 보호층 또는 제 2 보호층 상부로 버퍼층을 형성하여, 버퍼층이 산화물 반도체층을 완전히 감싸도록 형성함으로서, 수소(H2)가 산화물 반도체층으로 침투하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, the buffer layer is formed on the first passivation layer or the second passivation layer covering the TFT according to the present invention, and the buffer layer is formed so as to completely surround the oxide semiconductor layer, so that hydrogen (H 2 ) It is possible to prevent penetration into the layer.
이를 통해, 산화물 반도체층의 수명이 단축되거나 산화물 반도체층이 도전체로 변하는 문제를 방지할 수 있어, 박막트랜지스터의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. Accordingly, the lifetime of the oxide semiconductor layer can be shortened, or the oxide semiconductor layer can be prevented from being changed into a conductive material, and the characteristics of the thin film transistor can be prevented from deteriorating.
이를 통해, 박막트랜지스터의 전류 전압 특성이 네가티브 방향으로 쉬프트되는 현상을 억제함으로서 휘도 불균일 현상에 기인한 표시품질 저하를 방지하는 효과가 있으며, 최종적으로 박막트랜지스터의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
Accordingly, the phenomenon that the current-voltage characteristic of the thin film transistor is shifted in the negative direction is suppressed, thereby preventing display quality deterioration due to the luminance non-uniformity phenomenon, and finally improving the reliability of the thin film transistor.
도 1 ~ 4는 본 발명의 실시예에 따른 어레이기판에 있어 하나의 화소영역을 박막트랜지스터를 포함하여 절단한 부분에 대한 단면도.
도 5a ~ 5g는 본 발명의 실시예에 따른 박막트랜지스터를 포함하는 어레이기판의 하나의 화소영역 일부에 대한 제조 단계별 공정 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 어레이기판을 포함하는 OLED를 개략적으로 도시한 단면도.FIGS. 1 to 4 are cross-sectional views of a portion of a pixel substrate including a thin film transistor, which is cut in an array substrate according to an embodiment of the present invention. FIG.
5A to 5G are cross-sectional views illustrating steps of manufacturing a portion of one pixel region of an array substrate including a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view schematically illustrating an OLED including an array substrate according to an embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1 ~ 4는 본 발명의 실시예에 따른 어레이기판에 있어 하나의 화소영역을 박막트랜지스터를 포함하여 절단한 부분에 대한 단면도이다. FIGS. 1 to 4 are cross-sectional views of a pixel substrate in an array substrate according to an embodiment of the present invention, including a thin film transistor. FIG.
도 1에 도시한 바와 같이, 어레이기판(100)은 기판(101) 상에 소정간격 이격되어 평행하게 구성된 다수의 게이트배선(미도시)과 게이트배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(117)을 포함한다. 1, the
이때, 각 화소영역(P)의 게이트배선(미도시)과 데이터배선(117)의 교차지점 근방의 스위칭영역(TrA)에는 박막트랜지스터(T)가 형성되며, 실질적으로 화상이 구현되는 표시영역에는 화소전극(125)이 형성되어 있다. At this time, the thin film transistor T is formed in the switching region TrA near the intersection of the gate wiring (not shown) and the data wiring 117 of each pixel region P, and a display region A
여기서, 박막트랜지스터(T)에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 어레이기판(100)의 스위칭영역(TrA)에는 게이트전극(103)이 형성되어 있으며, 게이트전극(103) 상부로 기판(101)의 전면에 게이트절연막(105)이 형성되어 있다. A
그리고, 게이트절연막(105) 상부로 산화물 반도체층(107)이 형성되어 있으며, 산화물 반도체층(107) 상부로는 에치스토퍼(115)가 형성되고 있으며, 에치스토퍼(115) 상부로 게이트전극(103)에 대응하여 서로 이격하는 소스 및 드레인전극(111, 113)이 형성되어 있다. An
게이트전극(103), 게이트절연막(105), 산화물 반도체층(107), 소스 및 드레인전극(111, 113)이 박막트랜지스터(T)를 이루게 된다. The
여기서, 산화물 반도체층(107)을 포함하는 박막트랜지스터(T)는 비정질실리콘을 이용하여 제작된 박막트랜지스터에 비하여 전계 효과 이동도가 수 배 내지 수백 배 크다. Here, the thin film transistor T including the
예를 들어, 비정질구조를 가진 Zinc oxide, Tin oxide, Ga-In-Zn oxide, In-Sn oxide 및 이들 물질에 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 탄탈늄(Ta), 몰리브덴(Mo), 불화수소(Hf) 또는 티타늄(Ti)를 도핑한 물질로 이루어지는 산화물 반도체를 사용하면, 비정질실리콘의 전계 효과 이동도와 비교하여, 전계 이동도가 20배 이상 향상될 수 있다. (Al), nickel (Ni), copper (Cu), tantalum (Ta), and tantalum (Ta) The use of an oxide semiconductor made of a material doped with molybdenum (Mo), hydrogen fluoride (Hf), or titanium (Ti) can improve the electric field mobility by 20 times or more as compared with the field effect mobility of amorphous silicon.
그리고, 산화물 반도체층(107)은 낮은 온도에서 성막하여도 높은 이동도를 얻을 수 있어, 신뢰성 또한 우수하다. Further, the
박막트랜지스터(T)를 포함하는 기판(101)의 전면에는 산화실리콘(SiO2)으로 이루어지는 제 1 보호층(119a)이 형성되어 있다. A first
여기서, 본 발명은 제 1 보호층(119a) 상부로 버퍼층(200)을 형성하는 것을 특징으로 한다. Here, the
버퍼층(200)은 제 1 보호층(119a) 상부에 형성됨에 따라 버퍼층(200)이 산화물 반도체층(107)을 완전히 감싸는 형태를 갖게 된다. 이러한 버퍼층(200)은 산화물 반도체층(107)을 보호하는 역할을 하게 되는데, 따라서 본 발명의 어레이기판(100)은 산화물 반도체층(107)으로 외부로부터의 수분과 수소(H2)가 침투하는 것을 방지할 수 있다. The
이를 통해, 산화물 반도체층(107)의 수명이 단축되거나 산화물 반도체층(107)이 도전체로 변하는 문제를 방지할 수 있어, 박막트랜지스터(T)의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. Thus, the life of the
또한, 박막트랜지스터(T)의 전류 전압 특성이 네가티브 방향으로 쉬프트되는 현상을 억제함으로서 휘도 불균일 현상에 기인한 표시품질 저하를 방지하는 효과가 있으며, 최종적으로 박막트랜지스터(T)의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다. 이에 대해 추후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다. In addition, since the phenomenon that the current-voltage characteristic of the thin film transistor T is shifted in the negative direction is suppressed, the display quality deterioration due to the luminance non-uniformity phenomenon is prevented, and the effect of improving the reliability of the thin film transistor T . Let's take a closer look at this later.
그리고 버퍼층(200) 상부로는 평탄한 표면을 갖는 제 2 보호층(119b)이 형성된다. A
제 2 보호층(119b) 상부로는 표시영역 전면에 대응하여 투명한 도전성 물질로 이루어진 공통전극(121)이 형성되는데, 이때, 공통전극(121)은 각 스위칭영역(TrA)에 대응해서는 일부가 제거됨으로서 소스 및 드레인전극(111, 113)과 중첩함에 기인하는 기생용량을 저감시키는 구성을 이룰 수 있다.A
그리고, 공통전극(121) 상부로 제 3 보호층(119c)이 구비되고 있으며, 제 3 보호층(119c)과 더불어 이의 하부에 위치하는 제 1 및 제 2 보호층(119a, 119b)은 각 스위칭영역(TrA)에 있어 각 드레인전극(113)을 노출시키는 드레인콘택홀(114a, 114b, 114c)을 포함한다. The third
또한, 제 3 보호층(119c) 상부로 드레인콘택홀(114a, 114b, 114c)을 통해 드레인전극(113)과 접촉하는 화소전극(125)이 각 화소영역(P)별로 형성된다. A
이때, 각 화소전극(125)에는 각 화소영역(P) 별로 바(bar) 형태를 갖는 다수의 개구(op)가 구비된다. 이러한 구성을 갖는 어레이기판(100)은 프린지 필드 스위칭 모드를 이룬다.At this time, each
여기서, 버퍼층(200)은 도 2에 도시한 바와 같이 제 2 보호층(119b) 상부로 형성하여, 산화물 반도체층(107)으로 외부로부터의 수분과 수소(H2)가 침투하는 것을 방지할 수도 있다. Here, the
전술한 바와 같이, 본 발명의 어레이기판(100)은 제 1 보호층(119a) 또는 제 2 보호층(119b) 상부로 버퍼층(200)을 더욱 형성함으로서, 산화물 반도체층(107)으로 외부로부터의 수분이나 수소(H2)가 침투하는 것을 방지할 수 있다. The
이를 통해, 박막트랜지스터(T)의 특성이 저하되지 않게 된다. As a result, the characteristics of the thin film transistor T are not degraded.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 산화물 반도체층(107)은 수소(H2) 가스와의 반응에 의해서 수소(H2)원자가 반도체 박막내에서 캐리어(carrier)로 역할을 하게되어 산화물 반도체층(107)이 열화되어 수명이 저감되거나 도전체로 변하는 문제점이 존재한다. On the other hand Looking in more detail, the
따라서, 본 발명은 제 1 보호층(119a) 또는 제 2 보호층(119b) 상부로 버퍼층(200)을 더욱 형성함으로서, 외부로부터의 수분이나 수소(H2)가스가 산화물 반도체층(107)으로 침투되는 것을 방지함으로서, 위와 같은 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다. Accordingly, the present invention includes a first protective layer (119a) or the second protective layer (119b) by further forming the
이를 통해, 산화물 반도체층(107)의 수명이 단축되거나 산화물 반도체층(107)이 도전체로 변하는 문제를 방지할 수 있어, 박막트랜지스터(T)의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. Thus, the life of the
또한, 박막트랜지스터(T)의 전류 전압 특성이 네가티브 방향으로 쉬프트되는 현상을 억제함으로서 휘도 불균일 현상에 기인한 표시품질 저하를 방지하는 효과가 있으며, 최종적으로 박막트랜지스터(T)의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.In addition, since the phenomenon that the current-voltage characteristic of the thin film transistor T is shifted in the negative direction is suppressed, the display quality deterioration due to the luminance non-uniformity phenomenon is prevented, and the effect of improving the reliability of the thin film transistor T .
여기서, 버퍼층(200)은 금속산화막 또는 무기막으로 이루어질 수 있는데, Al2O3, AlON, TiO2, ZrO2, HfO2, Ta2O5, Nb2O5, Y2O3, MbO, CeO2, La2O3, Ln2O3, PrAlO3, Er2O3, HfAlO, HfSiO, ZrSiO, ZrAlO, HfON, HfSiON, SrTiO3, BaTiO3, SiN, SiBN 중 선택된 하나로 이루어질 수 있다. Here, the
이때, 버퍼층(200)은 형성과정에서 수소(H2)계열의 가스가 주입되지 않는 Al2O3, AlON를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 버퍼층(200)을 제 1 보호층(119a) 또는 제 2 보호층(119b) 상부로 형성하는 과정에서 챔버 내부로 주입되는 수소(H2)가스에 의해 산화물 반도체층(107)이 반응할 수도 있기 때문에, 수소(H2)계열의 가스가 주입되지 않고도 버퍼층(200)을 형성할 수 있는 Al2O3, AlON를 사용하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable to use Al 2 O 3 or AlON which does not inject hydrogen (H 2 ) gas during the formation of the
이러한 Al2O3나 AlON로 이루어지는 버퍼층(200)은 투명한 특성 및 높은 절연성을 갖고 있으며, 낮은 두께로도 수소(H2) 및 수분 차단효과가 매우 높다. The
여기서, 버퍼층(200)이 Al2O3로 이루어질 경우, Al2O3버퍼층은 500 ~ 1000㎛의 두께로 형성하는데, Al2O3버퍼층은 500Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하며, 버퍼층(200)이 AlON으로 이루어질 경우 AlON버퍼층은 500 ~ 2000㎛의 두께로 형성하는데, AlON버퍼층의 두께는 1000Å으로 형성하는 것이 바람직하다. Here, if the
여기서, 산화물 반도체층(107)을 포함하는 박막트랜지스터(T)의 수분 투습 차단 능력 (water vapor transmission rate : WVTR)은 10-2 g/㎠ㆍday 수준일 경우 매우 우수하여, 산화물 반도체층(107)으로 수분이나 수소(H2)가 침투하지 않게 된다. Here, the water vapor transmission rate (WVTR) of the thin film transistor T including the
Al 2 O 3
Alon
위의 표(1)을 참조하면, Al2O3는 두께가 500Å일 경우 박막트랜지스터(T)의 수분 투습 차단 능력을 만족하는 것을 확인할 수 있다. 그리고 ALON은 두께가 1000Å일 경우 박막트랜지스터(T)의 수분 투습 차단 능력을 만족하는 것을 확인할 수 있다. Referring to the above table (1), it can be seen that Al 2 O 3 satisfies the moisture barrier function of the thin film transistor (T) when the thickness is 500 Å. It can be seen that the ALON satisfies moisture blocking ability of the thin film transistor (T) when the thickness is 1000 ANGSTROM.
아래 표(2)는 본 발명의 실시예에 따른 버퍼층(200)을 포함하는 어레이기판(100)의 박막트랜지스터(T)의 문턱전압을 측정한 실험결과이다. Table 2 below shows the experimental results of measuring the threshold voltage of the thin film transistor T of the
여기서, 실험은 제 1 보호층(119a) 상부에 버퍼층(200)이 형성된 본원발명과 버퍼층이 형성되지 않은 경우를 비교하여 측정한 결과이며, 제 1 보호층(119a) 상부로 수소소스(H2 source)를 이용하여 실리콘나이트라이드(SiNx)막을 형성하는 과정에서, 산화물 반도체층(107)을 포함하는 박막트랜지스터(T)의 문턱전압을 측정한 실험결과이다. Here, the experiment was performed by comparing the present invention in which the
표(2)를 참조하면, 버퍼층이 없는 박막트랜지스터는 고온 챔버 내에서 15시간이 경과하게 되면, 초기 박막트랜지스터의 문턱전압에 비해 문턱전압이 14.1 상승하게 되는 것을 확인할 수 있는데, 이는 박막트랜지스터 상부로 실리콘나이트라이드(SiNx)을 형성하는 과정에서 수소(H2)가 박막트랜지스터의 산화물 반도체층으로 침투하여, 산화물 반도체층이 수소(H2)와의 반응에 의해서 수소(H2)원자가 반도체 박막내에서 캐리어(carrier)로 역할을 하게 되기 때문이다. Referring to Table 2, it can be seen that the threshold voltage of the thin film transistor without a buffer layer increases by 14.1 when the time passes within 15 hours in the high temperature chamber, compared to the threshold voltage of the initial thin film transistor. in the process of forming a silicon nitride (SiNx) hydrogen (H 2) it is to penetrate into the oxide semiconductor layer of the thin-film transistor, an oxide semiconductor layer is in the hydrogen (H 2) atom is a semiconductor thin film by the reaction of hydrogen (H 2) This is because it serves as a carrier.
이러한 박막트랜지스터(T)는 60시간이 경과하게 되면, 산화물 반도체층(107)이 도체화되는 것을 확인할 수 있다. It is confirmed that the
이와 같이, 산화물 반도체층(107)이 도체화되면, 박막트랜지스터(T)의 특성을 저하시키는 동시에 시간이 지남에 따라 박막트랜지스터(T)의 전류-전압 특성을 네가티브 방향으로 쉬프트 시키는 문제가 발생되게 된다. When the
이렇게 산화물 반도체층(107)을 구비한 박막트랜지스터(T)가 네가티브 방향으로 쉬프트 되면 특히 이러한 박막트랜지스터(T)를 구동소자로 이용할 경우 표시장치 내의 위치별 발광 휘도 특성이 변경됨으로서 휘도 불균일에 의한 표시품질 또한 저감되고 있다.When the thin film transistor T having the
이에 반해 본 발명의 실시예와 같이 제 1 보호층(119a) 상부로 버퍼층(200)을 형성한 박막트랜지스터(T)는 고온 챔버 내에서 15시간이 경과하더라도 문턱전압이 -2.6만 상승할 뿐, 버퍼층이 없는 경우에 비해 매우 적은 변화량을 갖는 것을 확인할 수 있다. On the contrary, the thin film transistor T having the
또한, 60시간이 경과하더라도 산화물 반도체층(107)이 도체화되지 않는 것을 확인할 수 있으며, 시간이 더욱 경과하더라도 박막트랜지스터(T)의 문턱전압이 더 이상 변화하지 않는 것을 확인할 수 있다. It is also confirmed that the
이는, 제 1 보호층(119a) 상부로 형성되는 버퍼층(200)이 산화물 반도체층(107)으로의 수소(H2)의 침투를 차단하기 때문이다. This is because the
이와 같이, 수소(H2)가 산화물 반도체층(107)으로 침투하는 것을 차단함으로서, 산화물 반도체층(107)이 열화되어 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있으며, 산화물 반도체층(107)이 도전체로 변하는 문제를 방지할 수 있어, 박막트랜지스터(T)의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.By blocking the penetration of the hydrogen (H 2 ) into the
또한, 박막트랜지스터(T)의 전류 전압 특성이 네가티브 방향으로 쉬프트되는 현상을 억제함으로서 휘도 불균일 현상에 기인한 표시품질 저하를 방지하는 효과가 있으며, 최종적으로 박막트랜지스터(T)의 신뢰성을 향상시키게 된다.Further, by suppressing the phenomenon that the current-voltage characteristic of the thin-film transistor T is shifted in the negative direction, there is an effect of preventing the deterioration of the display quality due to the luminance unevenness phenomenon, and finally the reliability of the thin-film transistor T is improved .
전술한 바와 같이, 본 발명의 어레이기판(100)은 제 1 보호층(119a) 또는 제 2 보호층(119b) 상부로 버퍼층(200)을 더욱 형성함으로서, 박막트랜지스터(T)의 산화물 반도체층(107)으로 외부로부터의 산소나 수소(H2)가 침투하는 것을 방지할 수 있어, 이를 통해, 산화물 반도체층(107)이 열화되어 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있으며, 산화물 반도체층(107)이 도전체로 변하는 문제를 방지할 수 있어, 박막트랜지스터(T)의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.The
또한, 박막트랜지스터(T)의 전류 전압 특성이 네가티브 방향으로 쉬프트되는 현상을 억제함으로서 휘도 불균일 현상에 기인한 표시품질 저하를 방지하는 효과가 있으며, 최종적으로 박막트랜지스터(T)의 신뢰성을 향상시키게 된다. Further, by suppressing the phenomenon that the current-voltage characteristic of the thin-film transistor T is shifted in the negative direction, there is an effect of preventing the deterioration of the display quality due to the luminance unevenness phenomenon, and finally the reliability of the thin-film transistor T is improved .
한편, 본 발명의 어레이기판(100)은 도 3에 도시한 바와 같이 게이트절연막(105) 상부로 버퍼층(200)을 형성하여, 버퍼층(200)이 산화물 반도체층(107)의 하부를 감싸도록 형성할 수 있는데, 이는 산화실리콘(SiO2) 또는 실리콘나이트라이드(SiNx)으로 이루어지는 게이트절연막(105)으로부터 수소(H2)가 산화물 반도체층(107)으로 침투하는 것을 방지하기 위함이다. 3, the
그리고, 도 4에 도시한 바와 같이 제1 버퍼층(200a)을 게이트절연막(105) 상부에 형성하고, 제 2 버퍼층(200b)을 산화물 반도체층(107)의 상부 즉, 제 1 보호층(119a) 또는 제 2 보호층(119b) 상부에 형성하여, 산화물 반도체층(107)으로 외부로부터와 게이트절연막(105)으로부터 수소(H2)가 침투하는 것을 방지할 수도 있다. 4, the
한편, Al2O3로 이루어지는 버퍼층과, AlON으로 이루어지는 버퍼층은 스퍼터링공정을 통해 형성하거나, ALD(Atomic Layer Deposition)공정을 통해 형성할 수 있는데, 스퍼터링공정을 통해 Al2O3 또는 AlON으로 이루어지는 버퍼층을 형성하는 경우, 공정 중 수소(H2)계열의 가스가 주입되지 않아 수소프리(H2 free) 공정을 진행할 수 있다. 따라서, 박막트랜지스터(T) 내 수소 함량을 매우 낮게 형성할 수 있다.Meanwhile, a buffer layer made of Al 2 O 3 and a buffer layer made of AlON can be formed through a sputtering process or an ALD (Atomic Layer Deposition) process. Through a sputtering process, a buffer layer made of Al 2 O 3 or AlON (H 2 ) -free gas is not injected during the process, so that the hydrogen-free (H 2 ) free process can be performed. Therefore, the hydrogen content in the thin film transistor T can be made very low.
그리고, ALD공정을 통해 Al2O3 또는 AlON으로 이루어지는 버퍼층을 형성하는 경우, 매우 균질한 버퍼층을 형성할 수 있어 수분 투습 차단 능력이 매우 높은 버퍼층을 형성할 수 있다. When a buffer layer made of Al 2 O 3 or AlON is formed through an ALD process, a very homogeneous buffer layer can be formed, and a buffer layer having a very high moisture permeability can be formed.
도 5a ~ 5g는 본 발명의 실시예에 따른 박막트랜지스터(T)를 포함하는 어레이기판의 하나의 화소영역 일부에 대한 제조 단계별 공정 단면도이다.5A to 5G are cross-sectional views illustrating steps of manufacturing a portion of one pixel region of an array substrate including a thin film transistor (T) according to an embodiment of the present invention.
이때, 설명의 편의를 위하여 각 화소영역(P) 내의 박막트랜지스터(도 1의 T)가 형성될 부분을 스위칭영역(TrA)이라 정의하도록 하겠다. Here, for convenience of description, a portion where the thin film transistor (T in FIG. 1) in each pixel region P is to be formed will be defined as a switching region TrA.
우선, 도 5a에 도시한 바와 같이, 투명한 기판(101) 상에 게이트전극(103), 게이트배선(미도시), 게이트절연막(105), 산화물 반도체층(107), 에치스토퍼(115), 소스 및 드레인전극(111, 113)과 데이터배선(117)을 형성한다. First, as shown in Fig. 5A, a
여기서, 게이트전극(103), 게이트절연막(105), 산화물 반도체층(107), 소스 및 드레인전극(111, 113)은 박막트랜지스터(Thin film transistor : T)를 이룬다. Here, the
산화물 반도체층(107)은 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 탄탈늄(Ta), 몰리브덴(Mo), 불화수소(Hf) 또는 티타늄(Ti)이 도핑된 비정질구조를 가진 Zinc oxide, Tin oxide, Ga-In-Zn oxide, In-Sn oxide를 스퍼터링(sputtering)을 통해 증착하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로서 스위칭영역(TrA)에 구비된 게이트전극(103)에 대응하여 이와 중첩하도록 아일랜드 형상의 산화물 반도체층(107)을 형성한다. The
여기서, 도면상으로 에치스토퍼(115)가 산화물 반도체층(107) 상의 중앙부에 아일랜드 형태로 형성됨을 도시하였으나, 에치스토퍼(115)는 기판(101) 전면에 형성되어 산화물 반도체층(107)의 양끝단 표면을 노출시키는 반도층 콘택홀이 구비될 수도 있다. Although the
다음으로 도 5b에 도시한 바와 같이, 소스 및 드레인전극(111, 113) 상부로 플라즈마 화학기상증착(PECVD)법을 통해 증착하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로서 드레인전극(113)을 노출하는 제 1 드레인콘택홀(114a)을 포함하는 제 1 보호층(119a)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 5B, the source and drain
다음으로, 도 5c에 도시한 바와 같이 제 1 보호층(119a) 상부로 스퍼터링공정 또는 ALD공정을 통해 Al2O3 또는 AlON으로 이루어지는 버퍼층(200)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 5C, a
이때, 버퍼층(200)을 Al2O3로 형성할 경우 챔버 내부로 O2가스를 주입하여 스퍼터링공정으로 제 1 보호층(119a) 상부로 Al2O3 버퍼층을 형성하며, 버퍼층(200)을 AlON으로 형성할 경우 챔버 내부로 O2가스와 N2 가스를 주입하여 스퍼터링공정으로 제 1 보호층(119a) 상부로 AlON 버퍼층을 형성한다. In this case, when the
이때, 버퍼층(200)을 형성하는 과정에서 수소(H2)계열의 가스가 주입되지 않아 수소프리(H2 free) 공정을 진행할 수 있다. 따라서, 박막트랜지스터(T) 내 수소(H2) 함량을 매우 낮게 형성할 수 있다.At this time, in the process of forming the
그리고, ALD공정을 통해 Al2O3 또는 AlON으로 이루어지는 버퍼층(200)을 형성하는 경우, H2O와 O3가스를 주입하거나 또는 O2 플라즈마를 주입하여, 매우 균질한 버퍼층(200)을 형성할 수 있다. In the case of forming the
다음으로 도 5d에 도시한 바와 같이 버퍼층(200) 상부로 기판(101)의 전면에 포토아크릴을 도포하여 유기절연막(미도시)을 형성하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로서 제 1 보호층(119a)의 제 1 드레인콘택홀(114a)에 대응하여 드레인전극(113)을 노출시키는 제 2 드레인콘택홀(114b)을 포함하는 제 2 보호층(119b)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 5D, an organic insulating layer (not shown) is formed by coating photoacryl on the entire surface of the
이때, 버퍼층(200)은 제 2 드레인콘택홀(114b)을 마스크로 건식식각 공정을 통해 패터닝하여, 드레인전극(113)을 노출한다. At this time, the
그리고, 제 1 및 제 2 드레인콘택홀(114a, 114b)은, 기판(101) 상에 제 1 보호층(119a)과 제 2 보호층(119b)을 순차적으로 적층하여 형성한 후, 일괄적으로 형성할 수도 있다. The first and second
다음으로 도 5e에 도시한 바와 같이, 제 2 보호층(119b) 상부로 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하고 이를 마스크 공정을 통해 패터닝함으로서 표시영역의 전면에 대응하여 연결된 형태를 가지며 각 스위칭영역(TrA)을 노출시키는 형태의 공통전극(121)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 5E, a transparent conductive material such as indium-tin-oxide (ITO) or indium-zinc-oxide (IZO) is deposited on the
다음으로 도 5f에 도시한 바와 같이, 공통전극(121) 상부로 무기절연물질 예를들어 산화실리콘(SiO2) 또는 실리콘나이트라이드(SiNx)을 증착함으로서, 제 3 보호층(119c)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 5F, an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiNx) is deposited on the
이후, 제 3 보호층(119c)을 패터닝함으로서, 제 1 및 제 2 드레인콘택홀(114a, 114b)에 대응하여 드레인전극(113)을 노출시키는 제 3 드레인콘택홀(114c)을 형성한다. The
다음으로 도 5g에 도시한 바와 같이, 제 3 보호층(119c) 상부로 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하고 이를 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로서 각 화소영역(P)에 있어서는 제 1 내지 제 3 드레인콘택홀(114a, 114b, 114c)을 통해 드레인전극(113)과 접촉하며 바(bar) 형태의 다수의 개구(op)를 갖는 화소전극(125)을 형성함으로서 본 발명의 실시예에 따른 어레이기판(100)을 완성한다.Next, as shown in FIG. 5G, a transparent conductive material such as indium-tin-oxide (ITO) or indium-zinc-oxide (IZO) is deposited on the
이렇게 제조되는 어레이기판(100)의 경우 프린지 필드 스위칭 모드를 이루게 된다.The
한편, 변형예로서 화소전극(125)은 판 형태로 각 화소영역(P) 별로 형성될 수도 있다. 이때 화소전극(125)의 일부는 게이트배선(미도시)과 중첩되어 형성되어, 스토리지 커패시터를 이루도록 구성될 수도 있다.Alternatively, the
그리고, 각 화소영역(P) 내에 다수의 화소전극(125)과 공통전극(121)이 동일 층 상에서 이격하는 형태로 구성될 경우 IPS모드로 동작할 수도 있다.If the plurality of
그리고, 버퍼층(200)을 제 1 보호층(119a) 상부에 형성하는 것을 일예로 하였으나, 버퍼층(200)을 제 2 보호층(119b) 상부에 형성하는 것도 가능하다. 이때, 버퍼층(200)은 제 3 드레인콘택홀(114c)을 마스크로 하여 건식식각을 통해 패터닝하여 드레인전극(113)을 노출할 수 있다. Although the
한편, 본 발명의 어레이기판(100)은 OLED(300, 도 6 참조)에 적용할 경우 OLED(300, 도 6 참조)의 베젤을 줄일 수 있는 효과를 갖는데, 이에 대해 도 6을 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다. Meanwhile, the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 어레이기판을 포함하는 OLED를 개략적으로 도시한 단면도이다. 6 is a cross-sectional view schematically showing an OLED including an array substrate according to an embodiment of the present invention.
여기서, 설명의 편의를 위하여 화소영역(P) 내의 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)가 형성되는 영역을 소자영역(A)이라 정의하도록 하겠다. Here, for convenience of description, a region in which the driving TFT and the switching thin film transistor DTr (not shown) are formed in the pixel region P will be defined as the element region A. [
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 어레이기판(도 5g의 100)을 포함하는 OLED(300)는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 발광다이오드(E)가 형성된 어레이기판(301)과, 인캡슐레이션을 위한 인캡기판(302)으로 구성된다. As shown in the drawing, the
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 어레이기판(301) 상의 화소영역(P) 내에는 스위칭 또는 구동소자로서 산화물 반도체층(303)이 구비된 박막트랜지스터(DTr, 미도시)가 구비된다. A thin film transistor DTr (not shown) having an
그리고, 도면에 도시하지는 않았지만 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)가 구비되는 각 화소영역(P)을 정의하며 서로 교차하는 게이트배선 및 데이터배선이 구비되고 있다.Although not shown in the figure, gate lines and data lines which define the pixel regions P in which the driving and switching thin film transistors DTr (not shown) are provided and which intersect with each other are provided.
여기서, 구동 박막트랜지스터(DTr)에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 어레이기판(301)의 소자영역(A)에는 게이트전극(303)이 형성되어 있으며, 게이트전극(303) 상부로 기판(301)의 전면에 게이트절연막(305)이 형성되어 있다. A
그리고, 게이트절연막(305) 상부로 산화물 반도체층(307)이 형성되어 있으며, 산화물 반도체층(307) 상부로는 에치스토퍼(315)가 형성되고 있으며, 에치스토퍼(315) 상부로 게이트전극(303)에 대응하여 서로 이격하는 소스 및 드레인전극(311, 313)이 형성되어 있다. An
이때, 게이트전극(301), 소스 및 드레인 전극(313, 315)과 산화물 반도체층(307)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이루게 된다. At this time, the
한편, 도면에 나타나지 않았지만, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된다. Though not shown in the figure, the switching thin film transistor (not shown) has the same structure as the driving thin film transistor DTr and is connected to the driving thin film transistor DTr.
소스 및 드레인전극(311, 313) 상부로 어레이기판(301)의 전면에는 제 1 층간절연막(319a)이 형성되어 있으며, 이때 제 1 층간절연막(319a)에는 드레인전극(313)을 노출시키는 제 1드레인콘택홀(314a)이 구비된다. A first
그리고, 제 1드레인콘택홀(314a)을 포함하는 제 1 층간절연막(319a) 상부로는 Al2O3 또는 AlON 으로 이루어지는 버퍼층(200)이 형성되어 있다. A
버퍼층(200)은 산화물 반도체층(307)을 보호하는 역할을 하게 되는데, 따라서 본 발명의 어레이기판(301)은 산화물 반도체층(307)으로 외부로부터의 수분과 수소(H2)가 침투하는 것을 방지할 수 있다. The
이를 통해, 산화물 반도체층(307)이 열화되어 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있으며, 산화물 반도체층(307)이 도전체로 변하는 문제를 방지할 수 있어, 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.As a result, the
또한, 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)의 전류 전압 특성이 네가티브 방향으로 쉬프트되는 현상을 억제함으로서 휘도 불균일 현상에 기인한 표시품질 저하를 방지하는 효과가 있으며, 최종적으로 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)의 신뢰성을 향상시키게 된다. Further, the phenomenon that the current-voltage characteristics of the driving and switching thin-film transistor (DTr, not shown) is shifted in the negative direction is suppressed, and the display quality deterioration due to the luminance non-uniformity phenomenon is prevented. (DTr, not shown).
그리고, 버퍼층(200) 상부로는 평탄한 표면을 갖는 제 2 층간절연막(319b)이 형성되며, 제 2 층간절연막(319b)에는 제 1 드레인콘택홀(314a)에 대응되는 제 2 드레인콘택홀(314b)이 구비된다. A second
또한, 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)의 드레인전극(313)과 연결되며, 제 2 층간절연막(319b) 상부의 실질적으로 화상을 표시하는 영역에는 양극(anode)을 이루는 애노드전극(321)이 형성되어 있는데, 애노드전극(321)은 예를 들어 일함수 값이 비교적 높은 물질로 이루어져, 발광다이오드(E)를 구성하는 일 구성요소로써 작용한다. An anode electrode 321 (anode) is formed in a region where the image is substantially displayed on the second
이러한 애노드전극(323)은 각 화소영역(P) 별로 형성되는데, 각 화소영역(P) 별로 형성된 애노드전극(321) 사이에는 뱅크(bank : 327)가 위치한다. The
즉, 뱅크(327)를 각 화소영역(P) 별 경계부로 하여 애노드전극(321)이 화소영역(P) 별로 분리된 구조로 형성되어 있다. That is, the
그리고 애노드전극(321)의 상부에 유기발광층(323)이 형성되어 있다. An
여기서, 유기발광층(323)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입막(hole injection layer), 정공수송막(hole transport layer), 발광막(emitting material layer), 전자수송막(electron transport layer) 및 전자주입막(electron injection layer)의 다중막으로 구성될 수도 있다. Here, the organic
이러한 유기발광층(323)은 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 각 화소영역(P) 마다 적(R), 녹(G), 청(B)색을 발광하는 별도의 유기물질을 패턴하여 사용한다. In general, the organic
그리고, 유기발광층(323)의 상부로는 음극(cathode)을 이루는 캐소드전극(325)이 형성되어 있다. A
이때, 캐소드전극(325)은 불투명한 도전성물질로 이루어질 수 있는데, 일함수 값이 비교적 낮은 금속물질인 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 알루미늄 마그네슘 합금(AlMg) 중에서 선택된 하나의 물질로 형성하는 것이 바람직하다. At this time, the
이러한 OLED(300)는 선택된 색 신호에 따라 애노드전극(321)과 캐소드전극(325)으로 소정의 전압이 인가되면, 애노드전극(321)으로부터 주입된 정공과 캐소드전극(325)으로부터 제공된 전자가 유기발광층(323)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다. When a predetermined voltage is applied to the
이때, 발광된 빛은 캐소드전극(321)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, OLED(300)는 임의의 화상을 구현하게 된다. At this time, the emitted light passes through the
그리고, 이러한 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 발광다이오드(E) 상부에는 얇은 박막필름 형태인 보호필름(329)이 형성되며, 보호필름(329) 상부에는 인캡기판(302)이 구비된다. A
어레이기판(301)과 인캡기판(302)은 접착특성을 갖는 접착층(303)을 통해 서로 이격되어 합착된다. The
이를 통해, OLED(300)는 인캡슐레이션(encapsulation)된다.Thereby, the
이때, 보호필름(329)은 외부 산소 및 수분이 OLED(300) 내부로 침투하는 것을 방지하는 역할을 하는데, 보호필름(329)이 단일막으로 이루어질 경우 보호필름(329)은 실리콘나이트라이드(SiNx) 또는 실리콘산화질화막(SiON)으로 이루어진다. When the
또는 보호필름(329)이 다층막으로 이루어질 경우 보호필름(329)은 유기막/무기막 또는 무기막/유기막의 구성으로 이루어질 수 있으며, 이때 각 무기막과 유기막은 2장 이상 적층되어 구성될 수 있다. Or the
이때, 무기막으로는 실리콘산화막(SiO2), 실리콘나이트라이드(SiNx), 실리콘산화질화막(SiON), 알루미늄 산화물(AlOx), 질화알루미늄(Alon), TIO, ZnO 등으로 이루어질 수 있으며, 유기막은 모노머(monomer) 또는 고분자 박막을 이용할 수 있는데, 모노머로는 아크릴레이트 모노머(acrylate monomer), 페닐아세틸렌(phenylacetylene), 디아민(diamine) 및 디안하이드라이드(dianhydride), 실롯산(siloxane), 실란(silane), 파릴렌(parylene) 등이 사용될 수 있다. The inorganic film may be formed of a silicon oxide film (SiO2), silicon nitride (SiNx), silicon oxide nitride film (SiON), aluminum oxide (AlOx), aluminum nitride (AlO), TIO, ZnO, a monomer or a polymer thin film may be used. Examples of the monomer include acrylate monomer, phenylacetylene, diamine and dianhydride, siloxane, silane, , Parylene, etc. may be used.
또한, 고분자 박막으로는 올레핀계 고분자(polyethylene, polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 플루오르수지(fluororesin), 폴리실록산(polysiloxane) 등이 사용될 수 있다. As the polymer thin film, an olefin-based polymer (polyethylene, polypropylene), polyethylene terephthalate (PET), fluororesin, polysiloxane, or the like can be used.
한편, 이러한 보호필름(329)을 형성하는 과정에서 수소(H2)가스가 주입됨에 따라 수소(H2)와 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)의 산화물 반도체층(307)이 반응하게 되는 문제점이 발생할 수 있으나, 본 발명의 OLED(300)는 제 1층간절연막(319a) 상부로 버퍼층(200)을 형성함으로서 수소(H2)가 산화물 반도체층(307)으로 침투하는 것을 방지할 수 있다.Meanwhile, as the hydrogen (H 2 ) gas is injected in the process of forming the
이를 통해, 산화물 반도체층(307)이 열화되어 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있으며, 산화물 반도체층(307)이 도전체로 변하는 문제를 방지할 수 있어, 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.As a result, the
또한, 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)의 전류 전압 특성이 네가티브 방향으로 쉬프트되는 현상을 억제함으로서 휘도 불균일 현상에 기인한 표시품질 저하를 방지하는 효과가 있으며, 최종적으로 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)의 신뢰성을 향상시키게 된다. Further, the phenomenon that the current-voltage characteristics of the driving and switching thin-film transistor (DTr, not shown) is shifted in the negative direction is suppressed, and the display quality deterioration due to the luminance non-uniformity phenomenon is prevented. (DTr, not shown).
그리고 최근 OLED(300)가 화상이 표시되는 유효발광영역을 제외한 비발광영역인 외곽 가장자리의 베젤 영역을 가능한 작게 형성하는 것이 요구되어지고 있는 추세에서, 좁은 베젤을 통해 외부로부터 산소 및 수분이 OLED(300) 내부로 침투할 수 있어, 이를 통해서도 산화물 반도체층(307)이 열화되어 수명이 단축하게 되며, 산화물 반도체층(307)이 도전체로 변하는 문제가 발생할 수 있는데, 본 발명의 OLED(300)는 제 1 층간절연막(319a) 상부로 버퍼층(200)을 형성하여, 버퍼층(200)이 산화물 반도체층(307)을 완전히 감싸도록 형성함으로서, 수소(H2)가 산화물 반도체층(307)으로 침투하는 것을 방지할 수 있다.In recent trends, it is required that the
이를 통해, 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.This makes it possible to prevent the characteristics of the switching and driving thin film transistors (not shown) (DTr) from deteriorating.
즉, 본 발명의 OLED(300)는 좁은 베젤을 구현하면서도 외부로부터의 산소나 수분이 산화물 반도체층(307)으로 침투하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 산화물 반도체층(307)이 열화되어 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있으며, 산화물 반도체층(307)이 도전체로 변하는 문제를 방지할 수 있어, 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.That is, the
또한, 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)의 전류 전압 특성이 네가티브 방향으로 쉬프트되는 현상을 억제함으로서 휘도 불균일 현상에 기인한 표시품질 저하를 방지하는 효과가 있으며, 최종적으로 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)의 신뢰성을 향상시키게 된다. In addition, by suppressing the phenomenon that the current-voltage characteristics of the switching and driving thin film transistors (not shown, DTr) are shifted in the negative direction, there is an effect of preventing display quality deterioration due to the luminance non-uniformity phenomenon. Finally, (Not shown, DTr).
한편, 지금까지의 설명에서 본 발명은 게이트전극(301)이 산화물 반도체층(307)의 하부에 위치하는 보텀 게이트(bottom gate) 타입을 예로써 보이고 있으며, 이의 변형예로써 산화물 반도체층(307)이 게이트전극(301)의 하부에 위치하는 탑 게이트(top gate) 타입으로 형성될 수도 있다. In the above description, the bottom gate type in which the
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.
100 : 어레이기판
101 : 기판
103 : 게이트전극, 105 : 게이트절연막, 107 : 산화물 반도체층
111, 113 : 소스 및 드레인전극, 115 : 에치스토퍼
114a, 114b, 114c : 제 1 내지 제 3 드레인콘택홀
117 : 데이터배선, 119a, 119b, 119c : 제 1 내지 제 3 보호층
121 : 공통전극, 125 : 화소전극
200 : 버퍼층100: array substrate
101: substrate
103: gate electrode, 105: gate insulating film, 107: oxide semiconductor layer
111, 113: source and drain electrodes, 115: etch stopper
114a, 114b and 114c: first to third drain contact holes
117: data line, 119a, 119b, 119c: first to third protective layers
121: common electrode, 125: pixel electrode
200: buffer layer
Claims (20)
상기 기판 상의 각 화소영역에 형성되며, 게이트전극과, 상기 게이트전극 상부에 위치하는 게이트절연막과 상기 게이트절연막 상부에 위치하는 산화물 반도체층과, 상기 산화물 반도체층 상부로 서로 이격하여 위치하는 소스 및 드레인전극을 포함하는 박막트랜지스터와;
상기 박막트랜지스터 상부로 상기 드레인전극을 노출하는 제 1 보호층과;
상기 기판 상에서 상기 산화물 반도체층의 상부 또는 하부에 위치하는 제 1 버퍼층과;
상기 드레인전극과 접촉하는 제 1 전극
을 포함하는 어레이기판.
A substrate on which a plurality of pixel regions are defined;
A gate electrode, a gate insulating film located above the gate electrode, an oxide semiconductor layer located above the gate insulating film, and source and drain regions spaced apart from each other above the oxide semiconductor layer, A thin film transistor including an electrode;
A first passivation layer exposing the drain electrode over the thin film transistor;
A first buffer layer located above or below the oxide semiconductor layer on the substrate;
The first electrode contacting the drain electrode
≪ / RTI >
상기 제 1 버퍼층은 상기 제 1 보호층 상부에 위치하는 어레이기판.
The method according to claim 1,
Wherein the first buffer layer is located above the first passivation layer.
상기 제 1 보호층 상부로는 제 2 보호층이 위치하며, 상기 제 1 버퍼층은 상기 제 2 보호층 상부로 위치하는 어레이기판.
The method according to claim 1,
A second protective layer is disposed on the first protective layer, and the first buffer layer is located on the second protective layer.
상기 제 2 보호층 상부로 제 2 전극이 형성되며, 상기 제 2 전극 상부로 제 3 보호층이 형성되며, 상기 제 1 내지 제 3 보호층은 상기 드레인전극을 노출하는 드레인콘택홀을 포함하며, 상기 제 1 전극은 상기 제 3 보호층 상부로 위치하는 어레이기판.
The method of claim 3,
A second electrode is formed on the second protection layer, a third protection layer is formed on the second electrode, and the first to third protection layers include a drain contact hole exposing the drain electrode, Wherein the first electrode is located above the third passivation layer.
상기 제 1 버퍼층은 상기 게이트절연막 상부에 위치하는 어레이기판.
The method according to claim 1,
Wherein the first buffer layer is located above the gate insulating film.
상기 산화물 반도체층의 상부로 제 2 버퍼층이 위치하는 어레이기판.
5. The method of claim 4,
And a second buffer layer is located above the oxide semiconductor layer.
상기 제 1 버퍼층은 Al2O3, AlON, TiO2, ZrO2, HfO2, Ta2O5, Nb2O5, Y2O3, MbO, CeO2, La2O3, Ln2O3, PrAlO3, Er2O3, HfAlO, HfSiO, ZrSiO, ZrAlO, HfON, HfSiON, SrTiO3, BaTiO3, SiN, SiBN 중 선택된 하나로 이루어지는 어레이기판.
The method according to claim 1,
The first buffer layer is Al 2 O 3, AlON, TiO 2, ZrO 2, HfO 2, Ta 2 O5, Nb 2 O 5, Y 2 O 3, MbO, CeO 2, La 2 O 3, Ln 2 O 3, Wherein the substrate is made of one selected from the group consisting of PrAlO 3 , Er 2 O 3 , HfAlO, HfSiO, ZrSiO, ZrAlO, HfON, HfSiON, SrTiO 3 , BaTiO 3 , SiN and SiBN.
상기 제 1 버퍼층이 Al2O3로 이루어질 경우 상기 제 1 버퍼층은 500 ~ 1000㎛의 두께를 가지며, 상기 제 1 버퍼층이 AlON로 이루어질 경우 상기 제 1 버퍼층은 500 ~ 2000㎛의 두께를 갖는 어레이기판.
8. The method of claim 7,
When the first buffer layer is made of Al 2 O 3 , the first buffer layer has a thickness of 500 to 1000 μm, and when the first buffer layer is made of AlON, the first buffer layer has a thickness of 500 to 2000 μm. .
상기 산화물 반도체층 상부로 에치스토퍼가 위치하며, 상기 에치스토퍼는 상기 산화물 반도체층 상의 중앙부에 아일랜드 형태로 형성되거나, 또는 상기 기판 전면에 형성되며 상기 산화물 반도체층의 양끝단 표면을 노출시키는 반도층 콘택홀이 구비된 것이 특징인 어레이 기판.
The method according to claim 1,
And an etch stopper is disposed on the oxide semiconductor layer, wherein the etch stopper is formed in an island shape at a central portion of the oxide semiconductor layer, or formed on the entire surface of the substrate, And a hole is provided on the substrate.
상기 제 1 전극 상부로 상기 제 1 전극의 가장자리와 중첩하며 상기 각 화소영역의 경계에 형성된 뱅크와;
상기 제 1 전극 상부로 형성된 유기발광층과;
상기 유기발광층 위로 형성된 애노드전극과;
상기 애노드전극을 덮는 보호필름을 포함하는 어레이기판.
The method according to claim 1,
A bank formed on an edge of the first electrode above the first electrode and formed at a boundary between the pixel regions;
An organic light emitting layer formed above the first electrode;
An anode electrode formed on the organic light emitting layer;
And a protective film covering the anode electrode.
상기 보호필름 상부로 접착층을 통해 인캡기판이 합착되는 어레이기판.
11. The method of claim 10,
And an in-cap substrate is bonded to an upper portion of the protective film through an adhesive layer.
상기 박막트랜지스터의 드레인전극과 접촉하는 제 1 전극을 형성하는 단계
를 포함하는 어레이기판 제조방법.
A gate electrode, an oxide semiconductor layer, and source and drain electrodes spaced apart from each other in each pixel region on a substrate on which a plurality of pixel regions are defined, wherein a first buffer layer is provided on an upper portion or a lower portion of the oxide semiconductor layer Thereby forming a thin film transistor;
Forming a first electrode in contact with a drain electrode of the thin film transistor
≪ / RTI >
상기 게이트전극 상부로 게이트절연막이 형성되며, 상기 제 1 버퍼층은 상기 게이트절연막 상부에 형성되는 어레이기판 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein a gate insulating film is formed on the gate electrode, and the first buffer layer is formed on the gate insulating film.
상기 산화물 반도체층의 상부로 제 2 버퍼층이 형성되는 어레이기판 제조방법.
14. The method of claim 13,
And a second buffer layer is formed on the oxide semiconductor layer.
상기 소스 및 드레인전극 상부로 상기 드레인전극을 노출하는 제 1 보호층이 형성되며, 상기 제 1 버퍼층은 상기 제 1 보호층 상부로 형성되는 어레이기판 제조방법.
13. The method of claim 12,
A first passivation layer is formed on the source and drain electrodes to expose the drain electrode, and the first buffer layer is formed on the first passivation layer.
상기 제 1 보호층 상부로 제 2 보호층을 형성하며, 상기 제 1 버퍼층은 상기 제 2 보호층 상부로 형성되는 어레이기판 제조방법.
16. The method of claim 15,
A second protective layer is formed on the first protective layer, and the first buffer layer is formed on the second protective layer.
상기 제 1 버퍼층은 Al2O3 또는 AlON 중 선택된 하나로 이루어지며, 스퍼터링공정 또는 ALD(Atomic Layer Deposition)공정을 통해 형성하는 어레이기판 제조방법.
13. The method of claim 12,
The first buffer layer may include Al 2 O 3 Or AlON, and is formed through a sputtering process or an ALD (Atomic Layer Deposition) process.
상기 Al2O3로 이루어지는 제 1 버퍼층은 챔버 내부로 O2가스를 주입하여 스퍼터링공정으로 형성하는 어레이기판 제조방법.
18. The method of claim 17,
Wherein the first buffer layer made of Al 2 O 3 is formed by a sputtering process by injecting O 2 gas into the chamber.
상기 AlON으로 이루어지는 제 1 버퍼층은 챔버 내부로 O2가스와 N2가스를 주입하여 스퍼터링공정으로 형성하는 어레이기판 제조방법.
18. The method of claim 17,
Wherein the first buffer layer made of AlON is formed by a sputtering process by injecting O 2 gas and N 2 gas into the chamber.
상기 제 1 버퍼층은 H2O와 O3가스를 주입하거나 또는 O2 플라즈마를 주입하여 ALD공정으로 형성하는 어레이기판 제조방법. 18. The method of claim 17,
The first buffer layer is implanted with H 2 O and O 3 gas or O 2 Wherein the plasma is injected to form an ALD process.
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