KR20160124979A - 박막 트랜지스터 어레이 기판, 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치 - Google Patents

박막 트랜지스터 어레이 기판, 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치 Download PDF

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KR20160124979A
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 기판, 상기 기판 상에 구비되는 게이트 하부 단차층, 상기 게이트 하부 단차층 상에 구비되는 게이트 전극, 상기 게이트 전극의 상부에 형성되는 반도체층 및 상기 반도체층 상에 구비되는 에치 스토퍼를 포함하며, 상기 게이트 하부 단차층은 게이트 전극의 하부에서 게이트 전극의 폭보다 넓은 폭을 갖도록 형성되어 게이트 전극의 단차를 완화시키는 박막 트랜지스터 어레이 기판을 개시한다.

Description

박막 트랜지스터 어레이 기판, 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치{Thin film transistor array substrate and organic light-emitting display including the same}
본 발명의 실시예들은 박막 트랜지스터 어레이 기판, 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치는 정공 주입 전극과 전자 주입 전극 그리고 이들 사이에 형성되어 있는 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 소자를 구비하며, 정공 주입 전극에서 주입되는 정공과 전자 주입 전극에서 주입되는 전자가 유기 발광층에서 결합하여 생성된 엑시톤(exciton)이 여기 상태(exited state)로부터 기저 상태(ground state)로 떨어지면서 빛을 발생시키는 자발광형 표시 장치이다.
자발광형 표시장치인 유기 발광 표시 장치는 별도의 광원이 불필요하므로 저전압으로 구동이 가능하고 경량의 박형으로 구성할 수 있으며, 넓은 시야각, 높은 콘트라스트(contrast) 및 빠른 응답 속도 등의 고품위 특성으로 인해 차세대 표시 장치로 주목 받고 있다.
본 발명의 목적은, 박막 트랜지스터 어레이 기판, 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예는 기판, 상기 기판 상에 구비되는 게이트 하부 단차층, 상기 게이트 하부 단차층 상에 구비되는 게이트 전극, 상기 게이트 전극의 상부에 형성되는 반도체층 및 상기 반도체층 상에 구비되는 에치 스토퍼를 포함하며, 상기 게이트 하부 단차층은 게이트 전극의 하부에서 게이트 전극의 폭보다 넓은 폭을 갖도록 형성되어 게이트 전극의 단차를 완화시키는 박막 트랜지스터 어레이 기판을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 에치 스토퍼의 폭이 상기 게이트 하부 단차층의 폭과 같거나 상기 게이트 하부 단차층의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 에치 스토퍼의 끝단은 상기 게이트 하부 단차층의 끝단에 대응되는 위치에 형성되어 상기 게이트 하부 단차층 및 상기 게이트 전극의 단차를 커버할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 에치 스토퍼 상부에 소스 전극 및 드레인 전극을 더 포함하고, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 상기 게이트 하부 단차층의 양단에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 에치 스토퍼 상부에 소스 전극 및 드레인 전극을 더 포함하고, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 사이의 간격은 상기 게이트 하부 단차층의 폭에 대응되도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 게이트 전극과 상기 산화물 반도체층 사이에 구비되는 게이트 절연막을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 상부에 기판 전면을 덮도록 형성되는 비아층을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 비아층은 상기 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 노출시키는 콘택홀을 포함하며, 상기 비아층과 상기 콘택홀은 하나의 마스크를 이용하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 기판, 상기 기판 상에 구비되는 게이트 하부 단차층, 상기 게이트 하부 단차층 상에 구비되는 게이트 전극, 상기 게이트 전극의 상부에 형성되는 산화물 반도체층 및 상기 산화물 반도체층 상에 구비되는 에치 스토퍼를 포함하고, 상기 에치 스토퍼의 폭은 상기 게이트 하부 단차층과 같거나 상기 게이트 하부 단차층의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 게이트 하부 단차층은 상기 게이트 전극의 하부에 구비되며 상기 게이트 전극의 폭과 같거나 상기 게이트 전극의 폭보다 큰 폭을 갖도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 에치 스토퍼 상부에 소스 전극 및 드레인 전극을 더 포함하고, 상기 소스 전극 및 드레인 전극은 상기 게이트 하부 단차층의 양단에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 에치 스토퍼 상부에 소스 전극 및 드레인 전극을 더 포함하고, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 사이의 간격은 상기 게이트 하부 단차층의 폭에 대응되도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 상부에 기판 전면을 덮도록 형성되는 비아층을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 비아층은 상기 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 노출시키는 콘택홀을 포함하며, 상기 비아층과 상기 콘택홀은 하나의 마스크를 이용하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 기판, 상기 기판 상에 구비되는 게이트 하부 단차층, 상기 게이트 하부 단차층 상에 구비되는 게이트 전극, 상기 게이트 전극의 상부에 형성되는 산화물 반도체층 및 상기 산화물 반도체층 상에 구비되는 에치 스토퍼를 포함하고, 상기 에치 스토퍼의 끝단은 상기 게이트 하부 단차층의 끝단에 대응되는 위치에 형성되어 상기 게이트 하부 단차층 및 상기 게이트 전극의 단차를 커버할 수 있는 박막 트랜지스터 어레이 기판을 개시한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 복수의 화소를 포함하는 표시 영역과 상기 표시 영역의 주변에 배치된 비표시 영역을 포함하는 유기 발광 표시 장치에 있어서, 각 화소는, 기판, 상기 기판 상에 구비되는 게이트 하부 단차층, 상기 게이트 하부 단차층 상에 구비되는 게이트 전극, 상기 게이트 전극의 상부에 형성되는 산화물 반도체층 및 상기 산화물 반도체층 상에 구비되는 에치 스토퍼를 포함하고, 상기 게이트 하부 단차층은 게이트 전극의 하부에서 게이트 전극의 폭보다 넓은 폭을 갖도록 형성되어 게이트 전극의 단차를 완화시키는 유기 발광 표시 장치를 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 에치 스토퍼의 폭이 상기 게이트 하부 단차층의 폭과 같거나 상기 게이트 하부 단차층의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 에치 스토퍼의 끝단은 상기 게이트 하부 단차층의 끝단에 대응되는 위치에 형성되어 상기 게이트 하부 단차층 및 상기 게이트 전극의 단차를 커버할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 에치 스토퍼 상부에 소스 전극 및 드레인 전극을 더 포함하고, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 상기 게이트 하부 단차층의 양단에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 에치 스토퍼 상부에 소스 전극 및 드레인 전극을 더 포함하고, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 사이의 간격은 상기 게이트 하부 단차층의 폭에 대응되도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 게이트 전극과 상기 산화물 반도체층 사이에 구비되는 게이트 절연막을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 상부에 기판 전면을 덮도록 형성되는 비아층을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 비아층은 상기 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 노출시키는 콘택홀을 포함하며, 상기 비아층과 상기 콘택홀은 하나의 마스크를 이용하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 또다른 실시예는, 복수의 화소를 포함하는 표시 영역과 상기 표시 영역의 주변에 배치된 비표시 영역을 포함하는 유기 발광 표시 장치에 있어서, 각 화소는, 기판, 상기 기판 상에 구비되는 게이트 하부 단차층, 상기 게이트 하부 단차층 상에 구비되는 게이트 전극, 상기 게이트 전극의 상부에 형성되는 산화물 반도체층 및 상기 산화물 반도체층 상에 구비되는 에치 스토퍼 를 포함하고, 상기 에치 스토퍼의 폭은 상기 게이트 하부 단차층과 같거나 상기 게이트 하부 단차층의 폭보다 크게 형성되는 유기 발광 표시 장치를 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 게이트 하부 단차층이 형성되어 단차에 의해 발생하는 스텝 커버리지 문제를 해소할 수 있는 유리한 효과가 있다.
또한, 에치 스토퍼가 게이트 하부 단차층의 폭까지 연장되어 형성됨에 따라 배선 부하가 감소되는 유리한 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상술한 내용 이외에도, 도면을 참조하여 이하에서 설명할 내용으로부터도 도출될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판에서 비아층과 콘택홀을 형성하는 과정을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 평면을 표시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 유기 발광 표시 장치의 단면을 표시한 단면도이다.
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 사용된다.
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 "위"에 또는 "상"에 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.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판은 기판(100), 기판 상에 구비되는 게이트 하부 단차층(110), 게이트 전극(G), 반도체층(130) 및 에치 스토퍼(150)를 포함할 수 있다.
기판(10)은 유리와 같은 투명한 소재로 구비될 수 있으며 물론 이에 한정되는 것은 아니다.
기판(10)의 상부에는 게이트 하부 단차층(110)이 구비되며 상기 게이트 하부 단차층(110)은 게이트 전극(G)의 하부에 위치할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 게이트 전극(G)의 폭보다 소정 간격 넓게 형성될 수 있다.
게이트 하부 단차층(110)은 단순히 게이트 전극(G)만이 기판(100)의 상부에 형성될 때 발생하던 스텝 커버리지(step coverage) 문제를 해소하는 유리한 효과가 있다.
즉, 게이트 전극(G)만이 형성될 때 게이트 전극(G)의 양단에서 기판(100)과의 단차가 크게 발생하여 상부로 적층될수록 커지는 단차에 의해 스텝 커버리지 문제가 발생하는 우려가 있었다.
이에 본 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판은 게이트 전극(G)의 하부에 게이트 하부 단차층(110)을 형성하여 게이트 전극(G)의 양단과 기판(100) 사이에 게이트 하부 단차층(110)이라는 하나의 단차를 더 형성하여 단차를 줄여 스텝 커버리지 문제를 줄일 수 있다.
게이트 전극(G)의 물질은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 니켈(Li), 칼슘(Ca), 타이타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 가운데 선택된 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다.
게이트 전극(G)의 상부에는 게이트 절연막(GI)이 기판(100) 전면(全面)에 형성될 수 있다. 게이트 절연막(GI)은 실리콘산화물 또는 실리콘질화물 등의 무기 물질로 이루어진 막이 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다. 게이트 절연막(GI)은 게이트 전극(G)과 상부에 위치하는 반도체층(130)을 절연하는 역할을 한다.
게이트 절연막(GI)의 상부에는 반도체층(130)이 구비될 수 있다.
반도체층(130)은 투명 도전성 산화물을 포함한다. 투명 도전성 산화물은 갈륨(Ga), 인(In), 아연(Zn), 하프늄(Hf) 및 주석(Sn) 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 투명 도전성 산화물은 InGaZnO, ZnSnO, InZnO, InGaO, ZnO, TiO, 및 HIZO(hafnium-indium-zinc oxide)에서 선택될 수 있다. 실리콘 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터는 고온 공정을 통해 형성되며, 결정화 공정을 실시해야 하므로 대면적화할수록 결정화 공정시 균일도가 떨어져 대면적화에 불리할 우려가 있다.
반면 활성층으로 투명 도전성 산화물을 포함하는 산화물 반도체 TFT는 소자 특성이 우수하고, 저온에서 공정 진행이 가능하여 평판 표시용 백플레인에 최적인 소자로 평가되고 있다. 뿐만 아니라 산화물 반도체 TFT는 가사광선 영역에서 투명한 특성을 가질 뿐 아니라 유연하기 때문에, 투명 표시 장치나 플렉서블 표시 장치에도 적용될 수 있다.
반도체층(130)의 상부에는 도 1에 도시된 바와 같이 에치 스토퍼(150)층이 형성될 수 있다. 에치 스토퍼(150)는 게이트 전극(G)과 상부에 위치하는 소스 전극(S) 및/또는 드레인 전극(D)의 사이에 형성될 수 있으며 반도체층(130)을 보호하는 역할을 할 수 있다.
즉, 반도체층(130)이 상술한 바와 같은 산화물로 형성되는 경우에는 소자의 안정성을 확보하기 위해 상부 표면에 식각액으로부터 보호를 위한 에치 스토퍼(150)를 포함하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이의 분리된 부분을 통해 유입되는 식각액으로부터 반도체층(130)을 보호하도록 에치 스토퍼(150)를 형성하는 것이 바람직하다.
본 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판은 에치 스토퍼(150)가 게이트 하부 단차층(110)에 대응되는 폭을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 에치 스토퍼(150)의 양단을 게이트 하부 단차층(110)의 양단까지 연장되도록 형성할 수 있다.
에치 스토퍼(150)가 게이트 전극(G)의 단차부까지 연장되어 형성됨에 따라 게이트 전극(G)과 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D) 사이에는 결과적으로 절연층이 이중으로 형성되는 구조를 가질 수 있다.
즉, 게이트 전극(G)과 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D) 사이에는 게이트 절연막(GI) 및 에치 스토퍼(150)가 이중 절연층으로 개재되어 게이트 전극(G)과 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D) 사이의 기생 용량을 최소화할 수 있다. 그 결과 게이트 배선 및 데이터 배선에서의 배선 부하가 감소하여, 양질의 화질을 구현할 수 있는 유리한 효과가 있다.
에치 스토퍼(150)는 상술한 바와 같이 게이트 전극(G)과 게이트 하부 단차층(110)에 의해 생기는 단차를 모두 커버하도록 형성될 수 있다.
종래에 에치 스토퍼(150)는 게이트 전극(G)의 폭에 대응하는 폭을 갖도록 형성되었다. 이 경우 반도체층(130)이 노출되지 않도록 하기 위하여 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이의 간격이 좁아질 수 밖에 없었다.
이 경우에는 소스 전극(S)과 드레인 전극(D)이 서로 가깝게 형성되어 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)이 게이트 전극(G)과 오버랩되는 부분이 발생할 수 있고, 이 부분에서 트랜지스터의 기생 용량이 발생하여 커플링 현상이 일어나는 문제가 있었다.
반면, 본 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판은 에치 스토퍼(150)를 게이트 하부 단차층(110)의 폭에 대응하는 폭을 갖도록 형성함에 따라 소스 전극(S)과 드레인 전극(D)은 반도체층(130)의 손상 우려 없이 일정한 간격을 갖도록 형성될 수 있다.
즉, 에치 스토퍼(150)가 게이트 전극(G) 및 게이트 하부 단차층(110)의 단차를 모두 커버할 수 있어 결과적으로 기생 용량을 최소화할 수 있는 유리한 효과가 있다.
상술한 바와 같이 에치 스토퍼(150)가 게이트 하부 단차층(110)의 단차를 모두 커버할 수 있도록 형성됨에 따라 소스 전극(S)과 드레인 전극(D)은 일정한 간격을 갖도록 형성될 수 있다.
특히, 상기 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이의 간격은 게이트 하부 단차층(110)의 폭에 대응되도록 유지될 수 있다. 즉, 소스 전극(S)과 드레인 전극(D)은 게이트 하부 단차층(110)의 양단에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
종래의 박막 트랜지스터 어레이 기판(100)은 게이트 하부 단차층(110)이 형성되지 않아 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 일정 간격을 갖도록 형성되면 오프셋 영역이 발생하는 문제가 있었다.
반면, 본 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판(100)은 게이트 전극(G)의 하부에 게이트 하부 단차층(110)이 형성되고 게이트 하부 단차층(110)의 폭에 대응하는 간격을 갖도록 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)이 형성됨에 따라 오프셋 영역이 발생하는 문제 없이 넓은 간격으로 형성되어 기생 용량을 최소화할 수 있는 유리한 효과가 있다.
상기 에치스토퍼(150) 과 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)의 상부에는 비아층(170)이 기판 전면(全面)에 형성될 수 있다.
비아층(170)은 무기물 또는 유기물로 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 비아층(170)은 유기물로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 비아층(170)은 아크릴계 수지(polyacrylates resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드계 수지(polyamides resin), 폴리이미드계 수지(polyimides rein), 불포화 폴리에스테르계 수지(unsaturated polyesters resin), 폴리페닐렌계 수지(poly phenylenethers resin), 폴리페닐렌설파이드계 수지(poly phenylenesulfides resin), 및 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene, BCB) 중 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 비아층(170)에는 콘택홀(CNT)이 형성될 수 있다.
상기 콘택홀(CNT)을 통해 소스 전극(S) 및/또는 드레인 전극(D)이 노출될 수 있다. 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D) 중 하나는 후술할 화소 전극(191)과 콘택홀(CNT)을 통해 접속할 수 있다.
본 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판은 비아층(170)과 콘택홀(CNT)이 별개의 마스크를 통해 형성되는 것이 아니라 하나의 마스크를 이용해 형성될 수 있다.
이에 따라 종래보다 하나의 마스크를 줄여 박막 트랜지스터 어레이 기판을 형성할 수 있는 유리한 효과가 있다. 공정에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
비아층(170)의 상부에는 콘택홀(CNT)을 통해 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D) 중 어느 하나와 접속하는 화소 전극(191)이 형성될 수 있다.
화소 전극(191)은 반투과 금속층(191b)을 포함할 수 있다. 또한, 화소 전극(191)은 반투과 금속층(191b)의 하부에 형성된 제1 투명 도전성 산화물층(191a)과, 반투과 금속층(191b)의 상부에 형성된 제2 투명 도전성 산화물층(191c)을 포함할 수 있다.
반투과 금속층(191b)은 은(Ag) 또는 은 합금으로 형성될 수 있다. 반투과 금속층(191b)은 후술할 반사 전극인 대향 전극(195)과 함께 마이크로 캐비티(micro-cavity) 구조를 형성함으로써 본 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판을 포함하는 유기 발광 표시 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
제1 및 제2 투명 도전성 산화물층(191a, 191c)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. 제1 투명 도전성 산화물층(191a)은 비아층(170)과 반투과 금속층(191b)의 접착력을 강화하고, 제2 투명 도전성 산화물층(191c)은 반투과 금속층(191b)을 보호하는 배리어층으로 기능할 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 본 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판에서 비아층(170)과 콘택홀(CNT)을 형성하는 과정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예로 메탈 마스킹(metal masking) 공법에 의해 하나의 마스크로 비아층(170)과 콘택홀(CNT)을 형성할 수 있다. 물론 비아층(170)과 콘택홀(CNT)을 형성하는 방법은 이에 한정되는 것은 아니며, Multi PR을 적용하여 하나의 마스크를 이용하여 비아층(170)과 콘택홀(CNT)을 형성할 수도 있다.
도 2a 내지 도 2d에 도시된 바와 같이 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판은 비아층(170)과 콘택홀(CNT)을 메탈 마스킹(metal masking) 공법에 하나의 마스크를 이용하여 형성할 수 있다.
도 2a를 참조하면, 먼저 소스 전극 및/또는 드레인 전극(S/D)을 덮도록 기판(100)의 전면에 비아층(170)을 형성할 수 있다.
이후, 도 2b를 참조하면, 비아층(170)의 상부에 메탈층(180)을 추가적으로 증착할 수 있다. 이는 이후 식각 공정에서 한 번에 비아층(170)과 게이트 절연막(GI)을 에칭하기 위함이다.
이후, 도 2c를 참조하면, 하나의 마스크를 이용하여 노광을 하게 되고 도 2d에 도시된 바와 같이 비아층(170)과 게이트 절연막(GI)이 에칭되어 콘택홀(CNT)이 한 번에 형성될 수 있다.
도시되지는 않았으나 이후 공정에 의해 남은 메탈층(180) 또한 제거할 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판은 비아층(170)과 콘택홀(CNT)을 하나의 마스크를 이용하여 형성할 수 있으므로 시간 및 비용을 절감할 수 있는 유리한 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1000)의 평면을 표시한 평면도이고, 도 4는 도 3의 유기 발광 표시 장치(1000)의 단면을 표시한 단면도이다. 도 3 및 도 4에 있어서 도 1 및 도 2에서와 동일한 참조 부호는 동일 부재를 나타내며, 여기서는 설명의 간략화를 위하여 이들의 중복 설명은 생략한다.
도 3에 도시된 바와 같이 유기 발광 표시 장치(1000)는 화상이 표시되는 표시 영역(DA)과 표시 영역(DA) 주변의 비표시 영역으로 구획될 수 있다. 비표시 영역은 밀봉 영역(SA) 및 패드 영역(PA)를 포함한다.
밀봉 영역(SA)에는 밀봉 기판(미도시) 및/또는 밀봉재(미도시)가 표시 영역(DA)을 둘러싸도록 배치될 수 있으며 표시 영역(DA)을 밀봉하는 것이면 한정되지 않는다.
밀봉 기판은 박막 봉지 형태로 구비될 수도 있으며 이러한 경우 밀봉재는 생략될 수 있다. 밀봉 기판은 기판에 구비된 복수의 박막 트랜지스터 및 유기 발광 소자 등을 외부 수분, 공기 등으로부터 차단하는 역할을 할 수 있다. 밀봉 기판 상에는 경우에 따라서 편광 필름 또는 컬러 필터 등이 더 구비될 수 있다.
밀봉재는 무기물일 수 있으며, 예를 들면, 프릿(frit)일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 밀봉재는 에폭시일 수 있다. 밀봉재는 디스펜서 또는 스크린 인쇄법으로 도포하여 형성할 수 있다. 프릿은 일반적으로 파우더 형태의 유리 원료를 의미하지만, 본 개시에서 프릿은 SiO2 등의 주재료에 레이저 또는 적외선 흡수재, 유기 바인더, 열팽창 계수를 감소시키기 위한 필러(filler) 등이 포함된 페이스트 상태도 포함한다. 페이스트 상태의 프릿은 건조 또는 소성 과정을 거쳐 유기 바인더와 수분이 제거되어 경화될 수 있다. 레이저 또는 적외선 흡수재는 전이금속 화합물을 포함할 수 있다. 밀봉재를 경화시켜 기판(100)과 밀봉 기판을 합착하기 위한 열원으로는 레이저광을 사용할 수 있다. 레이저광을 이용한 경화시 밀봉재 하부에는 레이저광의 흡수를 돕는 광흡수층(미도시) 더 배치될 수 있다. 광흡수층은 열전달율이 높은 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
패드 영역(PA)은 표시 영역(DA)에 구비된 화소들의 구동을 위한 각종 부재 및 그 밖의 다른 모듈들이 장착되는 영역을 말한다.
유기 발광 표시 장치(1000)의 표시 영역(DA)에는 박막 트랜지스터 어레이 기판(100)에 유기 발광 소자(OLED)가 구비된다. 유기 발광 소자(OLED)는 화소 전극(191), 유기 발광층을 포함하는 중간층(193), 및 대향 전극(195)을 포함한다. 또한, 유기 발광 표시 장치(1000)는 화소 정의막(200) 및 스페이서(210)를 더 포함할 수 있다.
화소 전극(191)은 비아층(170)의 컨택홀(CNT)을 채우면서 소스 전극(S) 또는 드레인 전극(D)과 전기적으로 연결될 수 있다.
물론, 이에 한정되지 않으며 별도의 컨택 메탈(미도시)이 구비되어 소스 전극(S) 또는 드레인 전극(D)이 컨택 메탈과 접촉하고 화소 전극(191)이 컨택 메탈에 전기적으로 연결될 수도 있다.
화소 전극(191) 및/또는 대향 전극(195)은 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있다. 투명 전극으로 구비될 때에는 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3로 구비될 수 있고, 반사형 전극으로 구비될 때에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 또는 이들의 화합물 등으로 형성된 반사막과, ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3로 형성된 투명막을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 화소 전극(191) 또는 대향 전극(195)은 ITO/Ag/ITO 구조를 가질 수 있다.
화소 정의막(200)은 화소 영역과 비화소 영역을 정의하는 역할을 할 수 있다. 화소 정의막(200)은 화소 전극(191)을 노출하는 개구(200a)를 포함하며 박막 트랜지스터 어레이 기판(100)을 전면적으로 덮도록 형성될 수 있다. 상기 개구(200a)에 후술할 중간층(193)이 형성되어, 개구(200a)가 실질적인 화소 영역이 될 수 있다.
화소 전극(191), 중간층(193), 대향 전극(195)은 유기 발광 소자(OLED, organic light emitting device)를 이루게 된다. 유기 발광 소자(OLED)의 화소 전극(191)과 대향 전극(195)에서 주입되는 정공과 전자는 중간층(193)의 유기 발광층에서 결합하면서 빛이 발생할 수 있다.
중간층(193)은 유기 발광층을 구비할 수 있다. 선택적인 다른 예로서, 중간층(193)은 유기 발광층(emission layer)을 구비하고, 그 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 하나를 더 구비할 수 있다. 본 실시예는 이에 한정되지 아니하고, 중간층(193)은 유기 발광층을 구비하고, 기타 다양한 기능층을 더 구비할 수 있다.
중간층(193) 상에는 대향 전극(195)이 형성된다. 대향 전극(195)는 화소 전극(191)과 전계를 형성하여, 중간층(193)에서 광이 방출될 수 있게 한다. 화소 전극(191)은 화소 마다 패터닝될 수 있으며, 대향 전극(195)은 모든 화소에 걸쳐 공통된 전압이 인가되도록 형성될 수 있다.
화소 전극(191) 및 대향 전극(195)은 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있다. 화소 전극(191)은 애노드 전극, 대향 전극(195)은 캐소드 전극으로 기능할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 화소 전극(191)이 캐소드 전극, 대향 전극(195)이 애노드 전극으로 기능할 수 있다.
도면에서는 하나의 유기 발광 소자(OLED)만을 도시하였으나, 표시 패널은 복수의 유기 발광 소자(OLED)를 포함할 수 있다. 각 유기 발광 소자(OLED) 마다 하나의 화소를 형성할 수 있으며, 각 화소별로 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 색을 구현할 수 있다.
그러나, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 중간층(193)은 화소의 위치에 관계없이 화소 전극(191) 전체에 공통으로 형성될 수 있다. 이때, 유기 발광층은 예를 들어, 적색, 녹색 및 청색의 빛을 방출하는 발광 물질을 포함하는 층이 수직으로 적층되거나 혼합되어 형성될 수 있다. 물론, 백색광을 방출할 수 있다면 다른 색의 조합이 가능함은 물론이다. 또한, 상기 방출된 백색광을 소정의 컬러로 변환하는 색변환층이나, 컬러 필터를 더 구비할 수 있다.
보호층(미도시)은 대향 전극(195) 상에 배치될 수 있으며, 유기 발광 소자(OLED)를 덮어 보호하는 역할을 할 수 있다. 보호층(미도시)은 무기 절연막 및/또는 유기 절연막을 사용할 수 있다.
스페이서(210)는 표시 영역(DA)에서 화소 영역들 사이에 배치될 수 있다. 스페이서(210)는 기판(100)과 밀봉 기판(미도시) 사이의 간격을 유지하며, 외부 충격에 의해 표시 특성이 저하되지 않게 하기 위해 마련된 것일 수 있다.
스페이서(210)는 화소 정의막(200) 상에 마련될 수 있다. 스페이서(210)는 화소 정의막(200)으로부터 밀봉 기판 방향으로 돌출되어 마련될 수 있다.
일부 실시예에서, 스페이서(210)는 화소 정의막(200)과 동일한 물질로 동일한 공정에 의해 형성될 수 있다. 즉, 하프톤 마스크를 사용하여 노광 공정을 통해 노광량을 조절하여 화소 정의막(200) 및 스페이서(210)를 동시에 형성할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 화소 정의막(200)과 스페이서(210)는 순차적으로 또는 별개로 형성될 수 있으며, 서로 다른 소재를 사용하여 만들어진 독자의 구조물 일 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치(1000)는 게이트 전극(G)의 하부에 게이트 하부 단차층(110)이 형성되어 게이트 전극(G)의 단차를 완화시킴에 따라 스텝 커버리지 문제가 해소되는 유리한 효과가 있다. 뿐만 아니라, 에치 스토퍼(150)가 게이트 하부 단차층(110)의 양단을 모두 커버할 수 있도록 연장되어 형성됨에 따라 배선 부하를 감소시키고 기생 용량을 최소화할 수 있는 유리한 효과가 있다. 추가적으로, 비아층(170)과 콘택홀(CNT)을 하나의 마스크를 이용하여 형성함에 따라 마스크 공정을 줄일 수 있어 시간과 비용을 절감할 수 있어 경쟁력 있는 유기 발광 표시 장치를 제조할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
100: 기판
110: 게이트 하부 단차층
G: 게이트 전극
GI: 게이트 절연막
130: 반도체층
150: 에치 스토퍼
S: 소스 전극
D: 드레인 전극
170: 비아층
CNT: 컨택홀
191: 화소 전극
191a: 제1 투명 도전성 산화물층
191b:반투과 금속층
191c: 제2 투명 도전성 산화물층
200: 화소 정의막
193: 중간층
195: 대향 전극
210: 스페이서
1000: 유기 발광 표시 장치

Claims (24)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 구비되는 게이트 하부 단차층;
    상기 게이트 하부 단차층 상에 구비되는 게이트 전극;
    상기 게이트 전극의 상부에 형성되는 반도체층; 및
    상기 반도체층 상에 구비되는 에치 스토퍼; 를 포함하며,
    상기 게이트 하부 단차층은 게이트 전극의 하부에서 게이트 전극의 폭보다 넓은 폭을 갖도록 형성되어 게이트 전극의 단차를 완화시키는 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에치 스토퍼의 폭이 상기 게이트 하부 단차층의 폭과 같거나 상기 게이트 하부 단차층의 폭보다 크게 형성되는 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 에치 스토퍼의 끝단은 상기 게이트 하부 단차층의 끝단에 대응되는 위치에 형성되어 상기 게이트 하부 단차층 및 상기 게이트 전극의 단차를 커버할 수 있는 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 에치 스토퍼 상부에 소스 전극 및 드레인 전극을 더 포함하고,
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 상기 게이트 하부 단차층의 양단에 대응되는 위치에 형성되는 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에치 스토퍼 상부에 소스 전극 및 드레인 전극을 더 포함하고,
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 사이의 간격은 상기 게이트 하부 단차층의 폭에 대응되도록 형성되는 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 전극과 상기 산화물 반도체층 사이에 구비되는 게이트 절연막;을 더 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  7. 제4항 또는 제5항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 상부에 기판 전면을 덮도록 형성되는 비아층;을 더 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 비아층은 상기 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 노출시키는 콘택홀;을 포함하며,
    상기 비아층과 상기 콘택홀은 하나의 마스크를 이용하여 형성되는 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  9. 기판;
    상기 기판 상에 구비되는 게이트 하부 단차층;
    상기 게이트 하부 단차층 상에 구비되는 게이트 전극;
    상기 게이트 전극의 상부에 형성되는 산화물 반도체층; 및
    상기 산화물 반도체층 상에 구비되는 에치 스토퍼; 를 포함하고,
    상기 에치 스토퍼의 폭은 상기 게이트 하부 단차층과 같거나 상기 게이트 하부 단차층의 폭보다 크게 형성되는 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 게이트 하부 단차층은 상기 게이트 전극의 하부에 구비되며 상기 게이트 전극의 폭과 같거나 상기 게이트 전극의 폭보다 큰 폭을 갖도록 형성되는 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 에치 스토퍼 상부에 소스 전극 및 드레인 전극을 더 포함하고,
    상기 소스 전극 및 드레인 전극은 상기 게이트 하부 단차층의 양단에 대응되는 위치에 형성되는 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 에치 스토퍼 상부에 소스 전극 및 드레인 전극을 더 포함하고,
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 사이의 간격은 상기 게이트 하부 단차층의 폭에 대응되도록 형성되는 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  13. 제10항 또는 제11항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 상부에 기판 전면을 덮도록 형성되는 비아층;을 더 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 비아층은 상기 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 노출시키는 콘택홀;을 포함하며,
    상기 비아층과 상기 콘택홀은 하나의 마스크를 이용하여 형성되는 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  15. 기판;
    상기 기판 상에 구비되는 게이트 하부 단차층;
    상기 게이트 하부 단차층 상에 구비되는 게이트 전극;
    상기 게이트 전극의 상부에 형성되는 산화물 반도체층; 및
    상기 산화물 반도체층 상에 구비되는 에치 스토퍼; 를 포함하고,
    상기 에치 스토퍼의 끝단은 상기 게이트 하부 단차층의 끝단에 대응되는 위치에 형성되어 상기 게이트 하부 단차층 및 상기 게이트 전극의 단차를 커버할 수 있는 박막 트랜지스터 어레이 기판.
  16. 복수의 화소를 포함하는 표시 영역과 상기 표시 영역의 주변에 배치된 비표시 영역을 포함하는 유기 발광 표시 장치에 있어서, 각 화소는,
    기판;
    상기 기판 상에 구비되는 게이트 하부 단차층;
    상기 게이트 하부 단차층 상에 구비되는 게이트 전극;
    상기 게이트 전극의 상부에 형성되는 산화물 반도체층; 및
    상기 산화물 반도체층 상에 구비되는 에치 스토퍼;를 포함하고,
    상기 게이트 하부 단차층은 게이트 전극의 하부에서 게이트 전극의 폭보다 넓은 폭을 갖도록 형성되어 게이트 전극의 단차를 완화시키는 유기 발광 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 에치 스토퍼의 폭이 상기 게이트 하부 단차층의 폭과 같거나 상기 게이트 하부 단차층의 폭보다 크게 형성되는 유기 발광 표시 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 에치 스토퍼의 끝단은 상기 게이트 하부 단차층의 끝단에 대응되는 위치에 형성되어 상기 게이트 하부 단차층 및 상기 게이트 전극의 단차를 커버할 수 있는 유기 발광 표시 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 에치 스토퍼 상부에 소스 전극 및 드레인 전극을 더 포함하고,
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 상기 게이트 하부 단차층의 양단에 대응되는 위치에 형성되는 유기 발광 표시 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 에치 스토퍼 상부에 소스 전극 및 드레인 전극을 더 포함하고,
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 사이의 간격은 상기 게이트 하부 단차층의 폭에 대응되도록 형성되는 유기 발광 표시 장치.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 게이트 전극과 상기 산화물 반도체층 사이에 구비되는 게이트 절연막;을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  22. 제19항 또는 제20항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 상부에 기판 전면을 덮도록 형성되는 비아층;을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 비아층은 상기 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 노출시키는 콘택홀;을 포함하며,
    상기 비아층과 상기 콘택홀은 하나의 마스크를 이용하여 형성되는 유기 발광 표시 장치.
  24. 복수의 화소를 포함하는 표시 영역과 상기 표시 영역의 주변에 배치된 비표시 영역을 포함하는 유기 발광 표시 장치에 있어서, 각 화소는,
    기판;
    상기 기판 상에 구비되는 게이트 하부 단차층;
    상기 게이트 하부 단차층 상에 구비되는 게이트 전극;
    상기 게이트 전극의 상부에 형성되는 산화물 반도체층; 및
    상기 산화물 반도체층 상에 구비되는 에치 스토퍼; 를 포함하고,
    상기 에치 스토퍼의 폭은 상기 게이트 하부 단차층과 같거나 상기 게이트 하부 단차층의 폭보다 크게 형성되는 유기 발광 표시 장치.
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