KR20190073849A - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저소비전력을 구현할 수 있는 표시 장치에 관한 것으로서, 본 발명은 액티브 영역에 다결정 반도체층을 가지는 제1 박막트랜지스터와; 산화물 반도체층을 가지는 제2 박막트랜지스터가 배치되므로 저소비전력을 구현할 수 있으며, 벤딩 영역에 배치되는 적어도 어느 하나의 개구부와 깊이가 액티브 영역에 배치되는 다수의 컨택홀 중 어느 하나는 동일하므로, 개구부와 컨택홀을 동일 공정으로 형성할 수 있어 공정을 단순화할 수 있으며, 제2 박막트랜지스터의 제2 소스 전극과 상기 제2 박막트랜지스터의 제2 게이트 전극이 상부 층간 절연막을 사이에 두고 중첩되어 제1 스토리지 커패시터를 이룬다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 특히 저소비전력을 구현할 수 있는 표시 장치에 관한 것이다.
다양한 정보를 화면으로 구현해 주는 영상 표시 장치는 정보 통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가볍고 휴대가 가능하면서도 고성능의 방향으로 발전하고 있다. 이에 음극선관(CRT)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 평판 표시 장치가 각광받고 있다.
이러한 평판표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display Device: OLED), 그리고 전기영동 표시장치(Electrophoretic Display Device:ED) 등이 있다.
이러한 평판 표시 장치는 개인용 전자기기의 개발이 활발해짐에 따라, 휴대성 및/또는 착용성이 우수한 제품으로 개발이 되고 있다. 이와 같이, 휴대용 혹은 웨어러블 장치에 적용하기 위해서는 저 소비 전력을 구현할 수 있는 표시장치가 필요하다. 그러나, 현재까지 개발된 표시 장치에 관련된 기술로는 저소비전력을 구현하는 데 어려움이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 저소비전력을 구현할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 액티브 영역에 다결정 반도체층을 가지는 제1 박막트랜지스터와; 산화물 반도체층을 가지는 제2 박막트랜지스터가 배치되므로 저소비전력을 구현할 수 있으며, 벤딩 영역에 배치되는 적어도 어느 하나의 개구부와 깊이가 액티브 영역에 배치되는 다수의 컨택홀 중 어느 하나는 동일하므로, 개구부와 컨택홀을 동일 공정으로 형성할 수 있어 공정을 단순화할 수 있으며, 제2 박막트랜지스터의 제2 소스 전극과 상기 제2 박막트랜지스터의 제2 게이트 전극이 상부 층간 절연막을 사이에 두고 중첩되어 제1 스토리지 커패시터를 이룬다.
본 발명에서는 산화물 반도체층을 가지는 제2 박막트랜지스터를 각 서브화소의 구동 트랜지스터에 적용하고, 다결정 반도체층을 가지는 제1 박막트랜지스터를 각 서브 화소의 스위칭 소자로 적용함으로써 소비전력을 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서는 벤딩 영역에 배치되는 개구부를 액티브 영역에 배치되는 다수의 컨택홀과 동일 마스크 공정으로 형성되므로 개구부와 컨택홀이 동일 깊이로 형성된다. 이에 따라, 본 발명은 구조 및 제조 공정을 단순화할 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서는 고전위 공급 라인과 저전위 공급 라인 사이에는 무기 절연 재질의 보호막과, 유기 절연 재질의 제1 평탄화층이 배치된다. 이에 따라, 본 발명은 제1 평탄화층에 핀홀이 발생되더라도 보호막에 의해 고전위 공급 라인과 저전위 공급 라인이 쇼트되는 것을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명에서는 제2 박막트랜지스터의 제2 소스 전극과 상기 제2 박막트랜지스터의 제2 게이트 전극이 상부 층간 절연막을 사이에 두고 중첩됨으로써 제1 스토리지 커패시터를 이루거나, 2개 또는 3개의 스토리지 커패시터가 병렬로 연결되어 스토리지 커패시터의 용량값을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 표시 장치를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 도 1에서 선"I-I'"를 따라 절취한 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 액티브 영역에 배치되는 서브 화소들을 나타내는 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 벤딩 영역에 배치되는 신호 링크의 실시예들을 나타내는 평면도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 1에 도시된 표시 장치의 각 서브 화소를 설명하기 위한 회로도들이다.
도 6은 도 5b에 도시된 서브 화소를 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6에서 선 Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ', Ⅳ-Ⅳ', Ⅴ-Ⅴ', Ⅵ-Ⅵ'를 따라 절취한 유기 발광 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 도 7에 도시된 스토리지 커패시터의 다른 실시예들을 나타내는 단면도들이다.
도 9a 및 도 9b는 도 7에 도시된 벤딩 영역의 다른 실시예들을 나타내는 단면도들이다.
도 10a 내지 도 10m은 도 7에 도시된 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 표시 장치를 나타내는 평면도이며, 도 2는 본 발명에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 표시 장치는 표시 패널(200)과, 게이트 구동부(202) 및 데이터 구동부(204)를 구비한다.
표시 패널(200)은 기판(101) 상에 마련되는 액티브 영역(AA)과, 액티브 영역(AA)의 주변에 배치되는 비액티브 영역(NA)으로 구분된다. 기판(101)은 벤딩이 가능하도록 가요성(flexibility)을 가지는 플라스틱 재질로 형성된다. 예를 들어, 기판은 PI(Polyimide), PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PAR(polyarylate), PSF(polysulfone), COC(ciclic-olefin copolymer) 등의 재질로 형성된다.
액티브 영역(AA)은 매트릭스 형태로 배열된 단위 화소를 통해 영상을 표시한다. 단위 화소는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소로 구성되거나, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W) 서브 화소로 구성된다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소가 가상의 동일 수평 라인에 일렬로 배열되거나, 도 3b에 도시된 바와 같이 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소가 서로 이격되게 배치되어 가상의 삼각형 구조로 배열된다.
각 서브 화소는 산화물 반도체층을 가지는 박막트랜지스터 및 다결정 반도체층을 가지는 박막트랜지스터 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 이러한 산화물 반도체층을 가지는 박막트랜지스터 및 다결정 반도체층을 가지는 박막트랜지스터는 비정질 반도체층을 가지는 박막트랜지스터보다 전자 이동도가 높아 고해상도 및 저전력 구현이 가능해진다.
비표시 영역(NA)에는 데이터 구동부(204) 및 게이트 구동부(202) 중 적어도 어느 하나가 배치될 수도 있다.
스캔 구동부(202)는 표시 패널(200)의 스캔 라인을 구동한다. 이 스캔 구동부(202)는 산화물 반도체층을 가지는 박막트랜지스터 및 다결정 반도체층을 가지는 박막트랜지스터 중 적어도 어느 하나를 이용하여 구성된다. 이 때, 스캔 구동부(202)의 박막트랜지스터는 액티브 영역(AA)의 각 서브 화소에 배치된 적어도 하나의 박막트랜지스터와 동일 공정으로 동시에 형성된다.
데이터 구동부(204)는 표시 패널(200)의 데이터 라인을 구동한다. 이 데이터 구동부(204)는 칩 형태로 기판(101) 상에 실장되거나, 신호 전송 필름(206) 상에 칩 형태로 실장되어 표시 패널(200)의 비액티브 영역(NA)에 부착된다. 이 신호 전송 필름(206)과 전기적으로 접속되기 위해 비액티브 영역(NA)에는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 다수의 신호 패드(PAD)가 배치된다. 이 신호 패드(PAD)를 통해 데이터 구동부(204), 스캔 구동부(202), 전원부(도시하지 않음) 및 타이밍 제어부(도시하지 않음)에서 생성된 구동 신호가 액티브 영역(AA)에 배치되는 신호 라인에 공급된다.
이러한 비액티브 영역(NA)은 표시 패널(200)을 구부리거나 접을 수 있는 벤딩 영역(BA)을 포함한다. 벤딩 영역(BA)은 신호 패드(PAD), 스캔 구동부(202) 및 데이터 구동부(204)와 같이 표시 기능을 하지 않는 영역을 액티브 영역(AA)의 배면으로 위치시키기 위해 벤딩되는 영역에 해당한다. 이 벤딩 영역(BA)은 도 1에 도시된 바와 같이 액티브 영역(AA)과 데이터 구동부(204) 사이에 해당하는 비액티브 영역(NA)의 상측 내에 배치된다. 이외에도 벤딩 영역(BA)은 비액티브 영역(NA)의 상하좌우측 중 적어도 한측 내에 배치될 수도 있다. 이에 따라, 표시 장치의 전체 화면에서 액티브 영역(AA)이 차지하는 면적이 최대화되고 비액티브 영역(NA)에 해당하는 면적이 최소화된다.
이러한 벤딩 영역(BA)에 배치되는 신호 링크(LK)는 신호 패드(PAD)와 액티브 영역(AA)에 배치되는 신호 라인을 접속시킨다. 이러한 신호 링크(LK)는 벤딩 방향(BD)을 따라 직선 형태로 형성되는 경우, 가장 큰 벤딩 스트레스를 받아 신호 링크(LK)에는 크랙 또는 단선이 발생될 수 있다. 따라서, 본 발명의 신호 링크(LK)는 벤딩 방향(BD)에 교차하는 방향으로 면적을 넓혀 벤딩 스트레스를 최소화하도록 한다. 이를 위해, 신호 링크(LK)는 도 4a에 도시된 바와 같이 지그재그 형태 또는 정현파 형태로 형성되거나, 도 4b에 도시된 바와 같이 중앙 영역이 빈 다수개의 마름모 형상이 일렬로 서로 연결된 형태로 형성된다.
이러한 벤딩 영역(BA)에 배치되는 신호 링크(LK)는 신호 패드(PAD)와 액티브 영역(AA)에 배치되는 신호 라인을 접속시킨다. 이러한 신호 링크(LK)는 벤딩 방향(BD)을 따라 직선 형태로 형성되는 경우, 가장 큰 벤딩 스트레스를 받아 신호 링크(LK)에는 크랙 또는 단선이 발생될 수 있다. 따라서, 본 발명의 신호 링크(LK)는 벤딩 방향(BD)에 교차하는 방향으로 면적을 넓혀 벤딩 스트레스를 최소화하도록 한다. 이를 위해, 신호 링크(LK)는 도 4a에 도시된 바와 같이 지그재그 형태 또는 정현파 형태로 형성되거나, 도 4b에 도시된 바와 같이 중앙 영역이 빈 다수개의 마름모 형상이 일렬로 서로 연결된 형태로 형성된다.
또한, 벤딩 영역(BA)에는 도 2에 도시된 바와 같이 벤딩 영역(BA)이 쉽게 벤딩되도록 적어도 하나의 개구부(212)가 배치된다. 이 개구부(212)는 벤딩 영역(BA)에 배치되는 크랙을 유발하는 다수의 무기 절연층(210)을 제거함으로써 형성된다. 구체적으로, 기판(101)이 벤딩되면, 벤딩 영역(BA)에 배치되는 무기 절연층(210)에는 지속적인 벤딩 스트레스가 가해지게 된다. 이 무기 절연층(210)은 유기 절연 재질에 비해 탄성력이 낮으므로, 무기 절연층(210)에는 크랙이 발생되기 쉽다. 무기 절연층(210)에 발생된 크랙은 무기 절연층(210)을 따라 액티브 영역(AA)으로 전파되어 라인 결함 및 소자 구동 불량이 발생된다. 따라서, 벤딩 영역(BA)에는 무기 절연층(210)보다 탄성력이 높은 유기 절연 재질로 이루어진 적어도 한 층의 평탄화층(208)이 배치된다. 이 평탄화층(208)은 기판(101)이 벤딩되면서 발생되는 벤딩 스트레스를 완화시키므로 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 벤딩 영역(BA)의 개구부(212)는 액티브 영역(AA)에 배치되는 다수의 컨택홀 중 적어도 어느 하나의 컨택홀과 동일한 마스크 공정을 통해 형성되므로 구조 및 공정을 단순화할 수 있다.
이와 같이 구조 및 공정을 단순화할 수 있는 표시 장치는 액정 표시 장치 또는 유기 발광 표시 장치 등 박막트랜지스터가 필요한 표시 장치에 적용될 수 있다. 이하에서는, 구조 및 공정을 단순화할 수 있는 표시 장치를 유기 발광 표시 장치에 적용한 본 발명의 실시 예를 설명하기로 한다.
유기 발광 표시 장치의 각 서브 화소들(SP) 각각은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 화소 구동 회로와, 화소 구동 회로와 접속되는 발광 소자(130)를 구비한다.
화소 구동 회로는 도 5a에 도시된 바와 같이 2개의 박막트랜지스터(ST,DT)와, 1개의 스토리지 커패시터(Cst)를 가지는 2T1C구조로 이루어지나, 도 5b및 도 6에 도시된 바와 같이 4개의 박막트랜지스터(ST1,ST2,ST3,DT)와, 1개의 스토리지 커패시터(Cst)를 가지는 4T1C 구조로 이루어진다. 여기서, 화소 구동 회로는 도 5a 및 도 5b의 구조에 한정되지 않고 다양한 구성의 화소 구동 회로가 이용될 수 있다.
도 5a에 도시된 화소 구동 회로의 스토리지 커패시터(Cst)는 게이트 노드(Ng)와 소스 노드(Ns) 사이에 접속되어 발광 기간 동안 게이트 노드(Ng)와 소스 노드(Ns) 간 전압을 일정하게 유지시킨다. 구동 트랜지스터(DT)는 게이트 노드(Ng)에 접속된 게이트 전극과, 드레인 노드(Nd)에 접속된 드레인 전극과, 발광 소자(130)에 접속된 소스 전극을 구비한다. 이 구동 트랜지스터(DT)는 게이트 노드(Ng)와 소스 노드(Ns) 간 전압에 따라 구동 전류의 크기를 제어한다. 스위칭 트랜지스터(ST)는 스캔 라인(SL)에 접속된 게이트 전극과, 데이터 라인(DL)에 접속된 드레인 전극과, 게이트 노드(Ng)에 접속된 소스 전극을 구비한다. 이 스위칭 트랜지스터(ST1)는 스캔 라인(SL1)으로부터의 스캔 제어 신호(SC)에 응답하여 턴온되어 데이터 라인(DL)으로부터의 데이터 전압(Vdata)을 게이트 노드(Ng)에 공급한다. 발광 소자(130)는 구동 트랜지스터(DT)의 소스 전극에 연결된 소스 노드(Ns)와 저전위 공급 라인(162) 사이에 접속되어 구동 전류에 따라 발광한다.
도 5b에 도시된 화소 구동 회로는 도 5a에 도시된 화소 구동 회로와 대비하여, 데이터 라인(DL)과 접속된 제1 스위칭 트랜지스터(ST1)의 소스 전극이 소스 노드(Ns)에 연결되고, 제2 및 제3 스위칭 트랜지스터(ST2,ST3)를 더 구비하는 것을 제외하고는 실질적으로 동일한 구성을 구비한다. 따라서, 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5b 및 도 6에 도시된 제1 스위칭 트랜지스터(ST1)은 제1 스캔 라인(SL1)에 접속된 게이트 전극(152)과, 데이터 라인(DL)에 접속된 드레인 전극(158)과, 소스 노드(Ns)에 접속된 소스 전극(156)과, 소스 및 드레인 전극(156,158) 사이에 채널을 형성하는 반도체층(154)을 구비한다. 이 제1 스위칭 트랜지스터(ST1)는 제1 스캔 라인(SL1)으로부터의 스캔 제어 신호(SC1)에 응답하여 턴온되어 데이터 라인(DL)으로부터의 데이터 전압(Vdata)을 소스 노드(Ns)에 공급한다.
제2 스위칭 트랜지스터(ST2)는 제2 스캔 라인(SL2)에 접속된 게이트 전극(GE)과, 레퍼런스 라인(RL)에 접속된 드레인 전극(DE)과, 게이트 노드(Ng)에 접속된 소스 전극(SE)과, 소스 및 드레인 전극(SE,DE) 사이에 채널을 형성하는 반도체층(ACT)을 구비한다. 이 제2 스위칭 트랜지스터(ST2)는 제2 스캔 라인(SL2)으로부터의 스캔 제어 신호(SC2)에 응답하여 턴온되어 레퍼런스 라인(RL)으로부터의 레퍼런스 전압(Vref)을 게이트 노드(Ng)에 공급한다.
제3 스위칭 트랜지스터(ST3)은 발광 제어 라인(EL)에 접속된 게이트 전극(GE)과, 고전위 공급 라인(172)에 접속된 드레인 전극(DE)과, 드레인 노드(Nd)에 접속된 소스 전극(SE), 소스 및 드레인 전극(SE,DE) 사이에 채널을 형성하는 반도체층(ACT)을 구비한다. 이 제3 스위칭 트랜지스터(ST3)는 발광 제어 라인(EL)으로부터의 발광 제어 신호(EN)에 응답하여 턴온되어, 고전위 공급 라인(172)으로부터의 고전위 전압(VDD)을 드레인 노드(Nd)에 공급한다.
이와 같은 화소 구동 회로에 포함되는 고전위 공급 라인(172) 및 저전위 공급 라인(162) 각각은 적어도 2개의 서브 화소들이 공유하도록 메쉬 형태로 형성된다. 이를 위해, 고전위 공급 라인(172)은 서로 교차하는 제1 및 제2 고전위 공급 라인(172a,172b)을 구비하며, 저전위 공급 라인(162)은 서로 교차하는 제1 및 제2 저전위 공급 라인(162a,162b)을 구비한다.
제2 고전위 공급 라인(172b) 및 제2 저전위 공급 라인(162b) 각각은 데이터 라인(DL)과 나란하게 배치되며 적어도 2개의 서브 화소 당 하나씩 형성된다. 이 제2 고전위 공급 라인(172b) 및 제2 저전위 공급 라인(162b)은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 좌우로 나란하게 배치되거나, 도 6에 도시된 바와 같이 서로 중첩되도록 상하로 나란하게 배치된다.
제1 고전위 공급 라인(172a)은 제2 고전위 공급 라인(172b)과 전기적으로 접속되며 스캔 라인(SL)과 나란하게 배치된다. 이 제1 고전위 공급 라인(172a)은 제2 고전위 공급 라인들(172b) 사이에서 제2 고전위 공급 라인(172b) 과 교차하도록 제2 고전위 공급 라인(172b) 에서 분기되어 형성된다. 이에 따라, 제1 고전위 공급 라인(172a)은 제2 고전위 공급 라인(172b)의 저항을 보상함으로써 고전위 공급 라인(172)의 전압 강하(IR drop)를 최소화할 수 있다.
제1 저전위 공급 라인(162a)은 제2 저전위 공급 라인(162b) 과 전기적으로 접속되며 스캔 라인(SL)과 나란하게 배치된다. 이 제1 저전위 공급 라인(162a)은 제2 저전위 공급 라인들(162b) 사이에서 제2 저전위 공급 라인(162b) 과 교차하도록 제2 저전위 공급 라인(162b) 에서 분기되어 형성된다. 이에 따라, 제1 저전위 공급 라인(162a)은 제2 저전위 공급 라인(162b)의 저항을 보상함으로써 저전위 공급 라인(162)의 전압 강하(IR drop)를 최소화할 수 있다.
이와 같이 고전위 공급 라인(172) 및 저전위 공급 라인(162)은 메쉬 형태로 형성되므로 수직 방향으로 배치되는 제2 고전위 공급 라인(172b) 및 제2 저전위 공급 라인(162b)의 개수를 저감할 수 있으며, 개수가 저감 된 만큼 더 많은 서브 화소를 배치할 수 있으므로 개구율 및 해상도가 높아진다.
이와 같은 화소 구동 회로에 포함된 다수의 트랜지스터 중 어느 하나의 트랜지스터는 다결정 반도체층을 포함하고, 나머지 트랜지스터는 산화물 반도체층을 포함한다. 도 5a에 도시된 화소 구동 회로의 스위칭 트랜지스터(ST)는 도 7에 도시된 바와 같이 다결정 반도체층(154)을 가지는 제1 박막트랜지스터(150)로 형성되고, 구동트랜지스터(DT)는 산화물 반도체층(104)을 가지는 제2 박막트랜지스터(100)로 형성된다. 그리고, 도 5b 및 도 6에 도시된 화소 구동 회로의 제 1 및 제3 스위칭 트랜지스터(ST1,ST3)는 다결정 반도체층(154)을 가지는 1 박막트랜지스터(150)로 형성되고, 제2 스위칭 트랜지스터(ST2) 및 구동트랜지스터(DT)는 산화물 반도체층(104)을 가지는 제2 박막트랜지스터(100)로 형성된다. 이와 같이, 본 발명에서는 산화물 반도체층(104)을 가지는 제2 박막트랜지스터(100)를 각 서브화소의 구동 트랜지스터(DT)에 적용하고, 다결정 반도체층(154)을 가지는 제1 박막트랜지스터(150)를 각 서브 화소의 스위칭 소자(ST)로 적용함으로써 소비전력을 감소시킬 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 제1 박막트랜지스터(150)는 다결정 반도체층(154)과, 제1 게이트 전극(152)과, 제1 소스 전극(156)과, 제1 드레인 전극(158)을 구비한다.
다결정 반도체층(154)은 하부 버퍼층(112) 상에 형성된다. 이러한 다결정 반도체층(154)은 채널 영역, 소스 영역 및 드레인 영역를 구비한다. 채널 영역은 하부 게이트 절연막(114)을 사이에 두고 제1 게이트 전극(152)과 중첩되어 제1 소스 및 제1 드레인 전극(156,158) 사이의 채널영역을 형성한다. 소스 영역은 제1 소스 전극(156)과 제1 소스 컨택홀(160S)을 통해 전기적으로 접속된다. 드레인 영역은 제1 드레인 전극(158)과 제1 드레인 컨택홀(160D)을 통해 전기적으로 접속된다. 다결정 반도체층(154)은 비정질 반도체층 및 산화물 반도체층(104)보다 이동도가 높아, 에너지 소비 전력이 낮고 신뢰성이 우수하므로, 각 서브 화소의 스위칭 트랜지스터(ST), 스캔 라인(SL)을 구동하는 게이트 구동부(202)에 적용하기에 적합하다. 이러한 다결정 반도체층(154)과 기판(101) 사이에는 멀티 버퍼층(140)과, 하부 버퍼층(112)이 배치된다. 멀티 버퍼층(140)은 기판(101)에 침투한 수분 및/또는 산소가 확산되는 것을 지연시킨다. 이 멀티 버퍼층(140)은 질화실리콘(SiNx) 및 산화실리콘(SiOx)이 적어도 1회 교대로 적층되어 이루어진다. 하부 버퍼층(112)은 다결정 반도체층(154)을 보호하며, 기판(101)으로부터 유입되는 다양한 종류의 결함을 차단하는 기능을 수행한다. 이 하부 버퍼층(112)는 a-Si, 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiOx) 등으로 형성될 수 있다.
제1 게이트 전극(152)은 하부 게이트 절연막(114) 상에 형성된다. 이 제1 게이트 전극(152)은 하부 게이트 절연막(114)을 사이에 두고 다결정 반도체층(154)의 채널 영역과 중첩된다. 제1 게이트 전극(152)은 스토리지 하부 전극(182)과 동일 재질, 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다결정 반도체층(154) 상에 위치하는 제1 및 제2 하부 층간 절연막(116,118)은 상부 층간 절연막(124)에 비해 수소 입자 함유량이 높은 무기막으로 형성된다. 예를 들어, 제1 및 제2 하부 층간 절연막(116,118)은 NH3가스를 이용한 증착 공정으로 형성되는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어지고, 상부 층간 절연막(124)은 산화 실리콘(SiOx)로 형성된다. 제1 및 제2 하부 층간 절연막(116,118)에 포함된 수소 입자는 수소화 공정시 다결정 반도체층(154)으로 확산되어 다결정 반도체층(154) 내의 공극을 수소로 채워준다. 이에 따라, 다결정 반도체층(154)은 안정화를 이룰 수 있어 제1 박막트랜지스터(150)의 특성 저하를 방지할 수 있다.
제1 소스 전극(156)은 하부 게이트 절연막(114), 제1 및 제2 하부 층간 절연막(116,118), 상부 버퍼층(122) 및 상부 층간 절연막(124)을 관통하는 제1 소스 컨택홀(160S)을 통해 다결정 반도체층(154)의 소스 영역과 접속된다. 제1 드레인 전극(158)은 제1 소스 전극(156)과 마주하며, 하부 게이트 절연막(114), 제1 및 제2 하부 층간 절연막(116,118), 상부 버퍼층(122) 및 상부 층간 절연막(124)을 관통하는 제1 드레인 컨택홀(160D)을 통해 다결정 반도체층(154)의 드레인 영역과 접속된다. 이러한 제1 소스 및 제1 드레인 전극(156,158)은 스토리지 공급 라인(186)과 동일 평면 상에 동일 재질로 형성되므로, 제1 소스 및 제1 드레인 전극(156,158)은 스토리지 공급 라인(186)과 동일 마스크 공정으로 동시에 형성 가능하다.
이러한 제1 박막트랜지스터(150)의 다결정 반도체층(154)의 활성화 및 수소화 공정 이후에 제2 박막트랜지스터(100)의 산화물 반도체층(104)이 형성된다. 즉, 산화물 반도체층(104)은 다결정 반도체층(154) 상부에 위치한다. 이에 따라, 산화물 반도체층(104)은 다결정 반도체층(154)의 활성화 및 수소화 공정의 고온 분위기에 노출되지 않으므로 산화물 반도체층(104)의 손상을 방지할 수 있어 신뢰성이 향상된다.
제2 박막트랜지스터(150)는 제1 박막트랜지스터(100)와 이격되도록 기판(101) 상에 배치된다. 이러한 제2 박막트랜지스터(100)는 제2 게이트 전극(102)과, 산화물 반도체층(104)과, 제2 소스 전극(106)과, 제2 드레인 전극(108)을 구비한다.
제2 게이트 전극(102)은 상부 게이트 절연 패턴(146)을 사이에 두고 산화물 반도체층(104)과 중첩된다. 이러한 제2 게이트 전극(102)은 제1 고전압 공급 라인(172a)과 동일 평면인 상부 게이트 절연 패턴(146) 상에서 제1 고전압 공급 라인(172a) 동일 재질로 형성된다. 이에 따라, 제2 게이트 전극(102) 및 제1 고전압 공급 라인(172a)은 동일 마스크 공정으로 형성 가능하므로 마스크 공정을 저감할 수 있다.
산화물 반도체층(104)은 상부 버퍼층(122) 상에 제2 게이트 전극(102)과 중첩되게 형성되어 제2 소스 및 제2 드레인 전극(106,108) 사이에 채널을 형성한다. 이 산화물 반도체층(104)은 Zn, Cd, Ga, In, Sn, Hf, Zr 중 선택된 적어도 하나 이상의 금속을 포함하는 산화물로 형성된다. 이러한 산화물 반도체층(104)을 포함하는 제2 박막 트랜지스터(100)는 다결정 반도체층(154)을 포함하는 제1 박막 트랜지스터(150)보다 높은 전하 이동도 및 낮은 누설 전류 특성의 장점을 가지므로 온(On) 시간이 짧고 오프(Off) 시간을 길게 유지하는 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(ST,DT)에 적용하는 것이 바람직하다.
이러한 산화물 반도체층(104)의 상부 및 하부와 인접한 상부 층간 절연막(124) 및 상부 버퍼층(122)은 하부 층간 절연막(116,118)에 비해 수소 입자 함유량이 낮은 무기막으로 형성된다. 예를 들어, 상부 층간 절연막(124) 및 상부 버퍼층(122)은 산화 실리콘(SiOx)로 형성되고 하부 층간 절연막(116,118)은 질화실리콘(SiNx)로 형성된다. 이에 따라, 산화물 반도체층(104)의 열처리 공정시 하부 층간 절연막(116,118) 내의 수소 및 다결정 반도체층(154)의 수소들이 산화물 반도체층(104)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
제2 소스 및 제2 드레인 전극(106,108)은 상부 층간 절연막(124) 상에 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 소스 전극(106)은 상부 층간 절연막(124)을 관통하는 제2 소스 컨택홀(110S)을 통해 산화물 반도체층(104)의 소스 영역과 접속되며, 제2 드레인 전극(108)은 상부 층간 절연막(124)을 관통하는 제2 드레인 컨택홀(110D)을 통해 산화물 반도체층(104)의 드레인 영역과 접속된다. 그리고, 제2 소스 및 제2 드레인 전극(106,108)은 산화물 반도체층(104)의 채널영역을 사이에 두고 서로 마주보도록 형성된다.
스토리지 커패시터(Cst)는 도 7에 도시된 바와 같이 상부 층간 절연막(124)을 사이에 두고 구동 트랜지스터의 게이트 전극(102)과, 구동 트랜지스터의 소스 전극(106)이 중첩됨으로써 형성된다.
이외에도 스토리지 커패시터(Cst)는 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이 병렬로 연결된 2개 이상의 스토리지 커패시터를 구비할 수도 있다.
도 8a에 도시된 스토리지 커패시터(Cst)는 병렬로 연결된 제1 및 제2 스토리지 커패시터(Cst1,Cst2)를 구비한다.
제1 스토리지 커패시터(Cst1)는 상부 층간 절연막(124)을 사이에 두고 구동 트랜지스터의 게이트 전극(102)과, 구동 트랜지스터의 소스 전극(106)이 중첩됨으로써 형성된다.
제2 스토리지 커패시터(Cst2)는 제1 및 제2 하부 층간 절연막(116,118) 및 상부 버퍼층(122)을 사이에 두고 차광층(178) 및 구동 트랜지스터의 게이트 전극(102)이 중첩됨으로써 형성된다. 이 때, 차광층(178)은 구동 트랜지스터의 소스 전극(106)과 전기적으로 연결된다.
이에 따라, 제1 및 제2 스토리지 커패시터(Cst1,Cst2)의 일단은 구동 트랜지스터의 게이트 전극(102)에 접속되고, 타단은 구동 트랜지스터의 소스 전극(106)에 접속됨으로써 제1 및 제2 스토리지 커패시터(Cst1,Cst2)는 병렬로 접속된다. 이에 따라, 도 8a에 도시된 스토리지 커패시터의 총 용량값은 도 7에 도시된 스토리지 커패시터의 총용량값에 비해 증가시킬수 있다.
도 8b에 도시된 스토리지 커패시터는 병렬로 연결된 제1 및 제2 스토리지 커패시터(Cst1,Cst2)를 구비한다.
제1 스토리지 커패시터(Cst1)는 상부 층간 절연막(124)을 사이에 두고 제2 게이트 전극(102)과, 제2 소스 전극(106)이 중첩됨으로써 형성된다.
제2 스토리지 커패시터(Cst2)는 보호막(166)을 사이에 두고 스토리지 전극(170) 및 제2 소스 전극(102)이 중첩됨으로써 형성된다. 이 때, 스토리지 전극(170)은 제2 게이트 전극(102)과 전기적으로 연결된다.
스토리지 전극(170)은 스토리지 홀(168)에 의해 노출된 보호막(166) 상에 배치됨으로써 스토리지 전극(170)은 보호막(166)만을 사이에 두고 제2 소스 전극(106)과 중첩된다. 이 스토리지 전극(170)은 화소 연결 전극(142)과 동일 재질로 이루어진다. 이러한 스토리지 전극(170)과 제2 소스 전극(106)이 한 층의 보호막(166)을 사이에 두고 중첩되는 도 8b에 도시된 제2 스토리지 커패시터(Cst2)는 도 8a에 도시된 제2 게이트 전극(102) 및 차광층(178)이 2층 이상의 절연막(116,118,122)을 사이에 두고 중첩되는 제2 스토리지 커패시터(Cst2)에 비해 용량값이 증가된다.
이에 따라, 도 8b에 도시된 스토리지 커패시터의 총용량값은 도 8a에 도시된 스토리지 커패시터의 총용량값에 비해 증가된다.
도 8c에 도시된 스토리지 커패시터는 병렬로 연결된 제1 내지 제3 스토리지 커패시터(Cst1,Cst2,Cst3)를 구비한다.
제1 스토리지 커패시터(Cst1)는 상부 층간 절연막(124)을 사이에 두고 제2 게이트 전극(102)과, 제2 소스 전극(106)이 중첩됨으로써 형성된다.
제2 스토리지 커패시터(Cst2)는 보호막(166)을 사이에 두고 스토리지 전극(170) 및 제2 소스 전극(102)이 중첩됨으로써 형성된다. 이 때, 스토리지 전극(170)은 제2 게이트 전극(102)과 전기적으로 연결된다. 스토리지 전극(170)은 스토리지 홀(168)에 의해 노출된 보호막(166) 상에 배치됨으로써 스토리지 전극(170)은 보호막(166)만을 사이에 두고 제2 소스 전극(106)과 중첩된다.
제3 스토리지 커패시터(Cst3)는 제1 및 제2 하부 층간 절연막(116,118)과 상부 버퍼층(122)을 사이에 두고 차광층(178) 및 제2 게이트 전극(102)이 중첩됨으로써 형성된다. 이 때, 차광층(178)은 제2 소스 전극(106)과 전기적으로 연결된다.
이에 따라, 제1 내지 제3 스토리지 커패시터(Cst1,Cst2,Cst3)의 일단은 제2 게이트 전극(102)에 접속되고, 타단은 제2 소스 전극(106)에 접속됨으로써 제1 내지 제3 스토리지 커패시터(Cst1,Cst2,Cst3)는 병렬로 접속된다. 이에 따라, 도 8c에 도시된 스토리지 커패시터의 총 용량값은 도 7에 도시된 스토리지 커패시터의 총용량값에 비해 증가시킬 수 있다.
발광 소자(130)는 제2 박막 트랜지스터(150)의 제2 소스 전극(106)과 접속된 애노드 전극(132)과, 애노드 전극(132) 상에 형성되는 적어도 하나의 발광 스택(134)과, 발광 스택(134) 위에 형성된 캐소드 전극(136)을 구비한다.
애노드 전극(132)은 평탄화층(128)을 관통하는 제2 화소 컨택홀(144)을 통해 노출된 화소 연결 전극(142)과 접속된다. 여기서, 화소 연결 전극(142)은 보호막(166) 및 제1 평탄화층(126)을 관통하는 제1 화소 컨택홀(120)을 통해 노출된 제2 소스 전극(106)과 접속된다.
애노드 전극(132)은 투명 도전막 및 반사효율이 높은 불투명 도전막을 포함하는 다층 구조로 형성된다. 투명 도전막으로는 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)과 같은 일함수 값이 비교적 큰 재질로 이루어지고, 불투명 도전막으로는 Al, Ag, Cu, Pb, Mo, Ti 또는 이들의 합금을 포함하는 단층 또는 다층 구조로 이루어진다. 예를 들어, 애노드 전극(132)은 투명 도전막, 불투명 도전막 및 투명 도전막이 순차적으로 적층된 구조로 형성되거나, 투명 도전막 및 불투명 도전막이 순차적으로 적층된 구조로 형성된다. 이러한 애노드 전극(132)은 뱅크(138)에 의해 마련된 발광 영역뿐만 아니라 제1 및 제2 트랜지스터(150,100)와 스토리지 커패시터(180,Cst)가 배치된 회로 영역과 중첩되도록 제2 평탄화층(128) 상에 배치됨으로써 발광 면적이 증가된다.
발광 스택(134)은 애노드 전극(132) 상에 정공 관련층, 유기 발광층, 전자 관련층 순으로 또는 역순으로 적층되어 형성된다. 이외에도 발광 스택(134)은 전하 생성층을 사이에 두고 대향하는 제1 및 제2 발광 스택들을 구비할 수도 있다. 이 경우, 제1 및 제2 발광 스택 중 어느 하나의 유기 발광층은 청색광을 생성하고, 제1 및 제2 발광 스택 중 나머지 하나의 유기 발광층은 노란색-녹색광을 생성함으로써 제1 및 제2 발광 스택을 통해 백색광이 생성된다. 이 발광스택(134)에서 생성된 백색광은 발광 스택(134) 상부에 위치하는 컬러 필터(도시하지 않음)에 입사되므로 컬러 영상을 구현할 수 있다. 이외에도 별도의 컬러 필터 없이 각 발광 스택(134)에서 각 서브 화소에 해당하는 컬러광을 생성하여 컬러 영상을 구현할 수도 있다. 즉, 적색(R) 서브 화소의 발광 스택(134)은 적색광을, 녹색(G) 서브 화소의 발광 스택(134)은 녹색광을, 청색(B) 서브 화소의 발광 스택(134)은 청색광을 생성할 수도 있다.
뱅크(138)는 애노드 전극(132)을 노출시키도록 형성된다. 이러한 뱅크(138)는 인접한 서브 화소 간 광 간섭을 방지하도록 불투명 재질(예를 들어, 블랙)로 형성될 수도 있다. 이 경우, 뱅크(138)는 칼라 안료, 유기 블랙 및 카본 중 적어도 어느 하나로 이루어진 차광재질을 포함한다.
캐소드 전극(136)은 발광 스택(134)을 사이에 두고 애노드 전극(132)과 대향하도록 발광 스택(134)의 상부면 및 측면 상에 형성된다. 이 캐소드 전극(136)은 전면 발광형 유기 발광 표시 장치에 적용되는 경우, 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)과 같은 투명 도전막으로 이루어진다.
이러한 캐소드 전극(136)은 저전압 공급 라인(162)과 전기적으로 접속된다. 저전압 공급 라인(162)은 도 5b 및 도 6에 도시된 바와 같이 서로 교차하는 제1 및 제2 저전위 공급 라인(162a,162b)을 구비한다. 제1 저전위 공급 라인(162a)은 도 7에 도시된 바와 같이 제2 게이트 전극(102)과 동일층인 상부 게이트 절연 패턴(146) 상에, 제2 게이트 전극(102)과 동일 재질로 형성된다. 제2 저전위 공급 라인(162b)은 화소 연결 전극(142)과 동일층인 제1 평탄화층(126) 상에, 화소 연결 전극(142)과 동일 재질로 형성된다. 이 제2 저전위 공급 라인(162b)은 상부 층간 절연막(124), 보호막(166) 및 제1 평탄화층(126)을 관통하도록 형성된 제1 라인 컨택홀(164)을 통해 노출된 제1 저전위 공급 라인(162a)과 전기적으로 접속된다.
이러한 저전압 공급 라인(162)을 통해 공급되는 저전위 전압(VSS)보다 높은 고전위 전압(VDD)을 공급하는 고전압 공급 라인(172)은 도 5b 및 도 6에 도시된 바와 같이 서로 교차하는 제1 및 제2 고전위 공급 라인(172a,172b)을 구비한다. 제1 고전위 공급 라인(172a)은 도 7에 도시된 바와 같이 제2 게이트 전극(102)과 동일층인 상부 게이트 절연 패턴(146) 상에, 제2 게이트 전극(102)과 동일 재질로 형성된다. 제2 고전위 공급 라인(172b)은 제2 소스 및 드레인 전극(106,108)과 동일층인 상부 층간 절연막(124) 상에, 제2 소스 및 드레인 전극(106,108)과 동일 재질로 형성된다. 이 제2 고전위 공급 라인(172b)은 상부 층간 절연막(124)을 관통하도록 형성된 제2 라인 컨택홀(174)을 통해 노출된 제1 고전위 공급 라인(172a)과 전기적으로 접속된다. 이러한 제2 고전위 공급 라인(172b)은 보호막(166) 및 제1 평탄화층(126)을 사이에 두고 제1 저전위 공급 라인(162b)와 중첩된다. 이 때, 유기 절연 재질의 제1 평탄화층(126) 내에 핀홀이 형성되더라도 무기 절연 재질의 보호막(166)에 의해 제2 고전위 공급 라인(172b)과 제1 저전위 공급 라인(162b)이 쇼트되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은 저전위 공급 라인(162), 고전위 공급 라인(172), 데이터 라인(DL), 스캔 라인(SL) 및 발광 제어 라인(EL) 중 적어도 어느 하나와 접속된 신호 링크(176)는 도 7에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 개구부(192,194)가 형성된 벤딩 영역(BA)을 가로지르도록 배치된다. 제1 개구부(192)는 상부 층간 절연막(124)의 측면과 상부 버퍼층(122)의 상부면을 노출시킨다. 이 제1 개구부(192)는 제2 소스 컨택홀(110S) 및 제2 드레인 컨택홀(110D) 중 적어도 어느 하나와 동일한 깊이(d1)를 가지도록 형성된다. 제2 개구부(194)는 멀티 버퍼층(140), 하부 버퍼층(112), 하부 게이트 절연막(114), 제1 및 제2 하부 층간 절연막(116,118), 상부 버퍼층(122) 각각의 측면을 노출시키도록 형성된다. 이 제2 개구부(194)는 제1 소스 컨택홀(160S) 및 제1 드레인 컨택홀(160D) 중 적어도 어느 하나보다 더 깊은 깊이(d2)를 가지도록 형성되거나, 동일한 깊이(d2)를 가지도록 형성된다. 이에 따라, 벤딩 영역(BA)에는 제1 및 제2 개구부(192,194)에 의해 멀티 버퍼층(140), 하부 버퍼층(112), 하부 게이트 절연막(114), 제1 및 제2 하부 층간 절연막(116,118), 상부 버퍼층(122) 및 상부 층간 절연막(124)이 제거된다. 즉, 벤딩 영역(BA)에는 크랙을 유발하는 다수의 무기 절연층(140,112,114,116,118,122,124)이 제거됨으로써 크랙 발생없이 기판(101)을 쉽게 벤딩할 수 있다.
벤딩 영역(BA)에 배치되는 신호 링크(176)는 도 7에 도시된 바와 같이 화소 연결 전극(142)와 동일 마스크 공정으로 화소 연결 전극(142)과 함께 형성될 수 있다. 이 경우, 신호 링크(176)는 화소 연결 전극(142)과 동일 재질로 동일 평면, 즉 제1 평탄화층(126) 및 기판(101) 상에 형성된다. 이러한 제1 평탄화층(126) 및 기판(101) 상에 형성된 신호 링크(176)를 덮도록 신호 링크(176) 상에 제2 평탄화층(128)이 배치되거나, 제2 평탄화층(128)없이 봉지 필름, 또는 무기 및 유기 봉지층의 조합으로 이루어진 봉지 스택의 무기 봉지층이 배치된다.
이외에도, 신호 링크(176)는 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 소스 및 드레인 전극(106,156,108,158)과 동일 마스크 공정으로 소스 및 드레인 전극(106,156,108,158)과 함께 형성될 수 있다. 이 경우, 신호 링크(176)는 소스 및 드레인 전극(106,156,108,158)과 동일 재질로 동일 평면, 즉 상부 층간 절연막(124) 상에 형성됨과 아울러 기판(101)과 접촉하도록 기판(101) 상에 형성된다. 이 때, 신호 링크(176)는 제1 개구부(192)에 의해 노출된 상부 층간 절연막(124)의 측면과 상부 버퍼층(122)의 상부면에 형성됨과 아울러 제2 개구부(194)에 의해 노출된 멀티 버퍼층(140), 하부 버퍼층(112), 하부 게이트 절연막(114), 제1 및 제2 하부 층간 절연막(116,118), 상부 버퍼층(122)의 측면 상에 형성되므로 계단 형상으로 형성된다. 계단 형상으로 형성된 신호 링크(176)를 덮도록, 신호 링크(176) 상에 제1 및 제2 평탄화층(126,128) 중 적어도 하나가 배치되거나, 제1 및 제2 평탄화층(126,128)없이 봉지 필름 또는 무기 및 유기 봉지층의 조합으로 이루어진 봉지 스택의 무기 봉지층이 배치된다.
이외에도 신호 링크(176)는 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 멀티 버퍼층(140) 상에 배치될 수도 있다. 이 때, 신호 링크들(176) 사이에 배치되는 멀티 버퍼층(140)은 크랙 발생없이 벤딩이 용이해지도록 제거됨으로써 신호 링크들(176) 사이에는 기판(101)을 노출시키는 트렌치(196)가 형성된다.
도 9a에 도시된 트렌치(196)는 신호 링크들(176) 사이의 멀티 버퍼층(140) 및 기판(101)의 일부를 관통하도록 형성된다. 이러한 신호 링크들(176) 상에는 제1 및 제2 평탄화층(126,128)이 배치된다. 도 9b에 도시된 트렌치(196)는 신호 링크들(176) 사이의 보호막(166), 멀티 버퍼층(140) 및 기판(101)의 일부를 관통하도록 형성된다. 이러한 신호 링크들(176) 상에는 보호막(166), 제1 및 제2 평탄화층(126,128)이 배치된다. 한편, 벤딩 영역(BA)에는 제1 및 제2 평탄화층(126,128)을 관통하는 적어도 하나의 수분 차단홀(도시하지 않음)이 배치될 수도 있다. 이 수분 차단홀은 신호 링크들(176) 사이, 및 신호 링크들(176) 상부 중 적어도 어느 하나에 형성된다. 이 수분 차단홀은 외부로부터의 수분이 신호 링크(176) 상에 배치되는 제1 및 제2 평탄화층(126,128) 중 적어도 어느 하나를 통해 액티브 영역(AA) 내부로 침투하는 것을 방지한다. 또한, 검사 공정시 이용되는 검사 라인(도시하지 않음)은 벤딩 영역(BA)에서 도 7, 도 9a 및 도 9b에 도시된 신호 링크(176) 중 어느 하나와 동일 구조로 형성된다.
이와 같이, 벤딩 영역(BA)에는 제1 및 제2 개구부(192,194)에 의해 멀티 버퍼층(140), 하부 버퍼층(112), 하부 게이트 절연막(114), 제1 및 제2 하부 층간 절연막(116,118), 상부 버퍼층(122) 및 상부 층간 절연막(124)이 제거된다. 즉, 벤딩 영역(BA)에는 크랙을 유발하는 다수의 무기 절연층(140,112,114,116,118,122,124)이 제거됨으로써 벤딩 영역(BA)은 크랙 발생없이 기판(101)을 쉽게 벤딩할 수 있다.
도 10a 내지 도 10m은 도 7에 도시된 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10a를 참조하면, 기판(101) 상에 멀티 버퍼층(140), 하부 버퍼층(112) 및 다결정 반도체층(154)이 순차적으로 형성된다.
구체적으로, 기판(101) 상에 SiOx 및 SiNx이 적어도 1회 교번적으로 적층됨으로써 멀티 버퍼층(140)이 형성된다. 그런 다음, 멀티 버퍼층(140) 상에 SiOx 또는 SiNx이 전면 증착됨으로써 하부 버퍼층(112)이 형성된다. 그런 다음, 하부 버퍼층(112)이 형성된 기판(101) 상에 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition), PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등의 방법을 통해 비정질 실리콘 박막이 형성된다. 그런 다음, 비정질 실리콘 박막을 결정화함으로써 다결정 실리콘 박막으로 형성된다. 그리고, 다결정 실리콘 박막을 제1 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 패터닝함으로써 다결정 반도체층(154)이 형성된다.
도 10b를 참조하면, 다결정 반도체층(154)이 형성된 기판(101) 상에 게이트 절연막(114)이 형성되고, 그 게이트 절연막(114) 상에 제1 게이트 전극(152) 및 차광층(178)이 형성된다.
구체적으로, 다결정 반도체층(154)이 형성된 기판(101) 상에 SiNx 또는 SiOx와 같은 무기 절연 물질이 전면 증착됨으로써 게이트 절연막(114)이 형성된다. 그런 다음, 게이트 절연막(114) 상에 제1 도전층이 전면 증착된 후 제2 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 제1 도전층이 패터닝됨으로써 제1 게이트 전극(152) 및 차광층(178)이 형성된다. 그런 다음, 제1 게이트 전극(152)을 마스크로 이용한 도핑 공정을 통해 다결정 반도체층(154)에 불순물이 도핑됨으로써 제1 게이트 전극(152)과 비중첩되는 소스 및 드레인 영역과, 제1 게이트 전극(152)과 중첩되는 채널 영역이 형성된다.
도 10c를 참조하면, 제1 게이트 전극(152) 및 차광층(178)이 형성된 기판(101) 상에 적어도 1층의 제1 하부 층간 절연막(116), 적어도 1층의 제2 하부 층간 절연막(118), 상부 버퍼층(122)이 순차적으로 형성되고, 그 상부 버퍼층(122) 상에 산화물 반도체층(104)이 형성된다.
구체적으로, 제1 게이트 전극(152) 및 차광층(178)이 형성된 기판(101) 상에 SiNx 또는 SiOx와 같은 무기 절연 물질이 전면 증착됨으로써 제1 하부 층간 절연막(116)이 형성된다. 그 제1 하부 층간 절연막(116) 상에 SiNx 또는 SiOx와 같은 무기 절연 물질이 전면 증착됨으로써 제2 하부 층간 절연막(118)이 형성된다. 그런 다음, 제2 하부 층간 절연막(118) 상에 SiNx 또는 SiOx와 같은 무기 절연 물질이 전면 증착됨으로써 상부 버퍼층(122)이 형성된다. 그런 다음, 상부 버퍼층(122) 상에 산화물 반도체층(104)이 전면 증착된 후 제3 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 패터닝됨으로써 차광층(178)과 중첩되는 산화물 반도체층(104)이 형성된다.
도 10d를 참조하면, 산화물 반도체층(104)이 형성된 기판(101) 상에 상부 게이트 절연 패턴(146), 제2 게이트 전극(102), 제1 저전위 공급 라인(162a) 및 제1 고전위 공급 라인(172a)이 형성된다.
구체적으로, 산화물 반도체층(104)이 형성된 기판(101) 상에 상부 게이트 절연막이 형성되고, 그 위에 스퍼터링 등의 증착 방법으로 제3 도전층이 형성된다. 상부 게이트 절연막으로는 SiOx 또는 SiNx 등과 같은 무기 절연 물질이 이용된다. 제3 도전층으로는 Mo, Ti, Cu, AlNd, Al 또는 Cr 또는 이들의 합금과 같이 금속 물질이 단일층으로 이용되거나, 또는 이들을 이용하여 다층 구조로 이용된다. 그런 다음, 제4 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 제3 도전층 및 상부 게이트 절연막을 동시에 패터닝함으로써 제2 게이트 전극(102), 제1 저전위 공급 라인(162a) 및 제1 고전위 공급 라인(172a) 각각과, 그들 각각의 하부에 상부 게이트 절연 패턴(146)이 동일 패턴으로 형성된다. 이 때, 상부 게이트 절연막의 건식 식각시 제2 게이트 전극(102)과 비중첩되는 산화물 반도체층(104)은 플라즈마에 의해 노출되며, 플라즈마에 의해 노출된 산화물 반도체층(104) 내의 산소는 플라즈마 가스와 반응하여 제거된다. 이에 따라, 제2 게이트 전극(102)과 비중첩되는 산화물 반도체층(104)은 도체화되어 소스 및 드레인 영역으로 형성된다.
도 10e를 참조하면, 상부 게이트 절연 패턴(146), 제2 게이트 전극(102), 제1 저전위 공급 라인(162a) 및 제1 고전위 공급 라인(172a)이 형성된 기판(101) 상에 제1 개구부(192) 및 제1 및 제2 소스 컨택홀(160S,110S), 제1 및 제2 드레인 컨택홀(160D,110D), 제1 및 제2 라인 컨택홀(164,174)을 가지는 상부 층간 절연막(124)이 형성된다.
구체적으로, 상부 게이트 절연 패턴(146), 제2 게이트 전극(102) 및 제1 고전위 공급 라인(172)이 형성된 기판(101) 상에 SiNx 또는 SiOx와 같은 무기 절연 물질이 전면 증착됨으로써 상부 층간 절연막(124)이 형성된다. 그런 다음, 상부 층간 절연막(124)이 제5 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 패터닝됨으로써 제1 및 제2 소스 컨택홀(160S,110S), 제1 및 제2 드레인 컨택홀(160D,110D), 제1 및 제2 라인 컨택홀(164,174)이 형성됨과 아울러 벤딩 영역(BA)의 상부 층간 절연막(124)이 제거됨으로써 제1 개구부(192)가 형성된다. 이 때, 제1 및 제2 소스 컨택홀(160S,110S), 제1 및 제2 드레인 컨택홀(160D,110D), 제1 및 제2 라인 컨택홀(164,174) 및 제1 개구부(192)는 상부 층간 절연막(124)을 관통하도록 형성된다. 이에 따라, 제1 개구부(192)는 제1 및 제2 소스 컨택홀(160S,110S), 제1 및 제2 드레인 컨택홀(160D,110D), 제1 및 제2 라인 컨택홀(164,174) 중 적어도 어느 하나와 동일한 깊이를 가진다.
도 10f를 참조하면, 상부 층간 절연막(124)이 형성된 기판(101) 상에서 벤딩 영역(BA)에 제2 개구부(194)가 형성됨과 아울러 제1 소스 컨택홀(160S), 제1 드레인 컨택홀(160D) 내의 게이트 절연막(114), 제1 및 제2 하부 층간 절연막(116,118), 상부 버퍼층(122)이 제거된다.
구체적으로, 상부 층간 절연막(124)이 형성된 기판(101) 상에 제6 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 형성된 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용한 식각 공정을 통해 제1 소스 컨택홀(160S), 제1 드레인 컨택홀(160D) 내의 하부 게이트 절연막(114), 제1 및 제2 하부 층간 절연막(116,118), 상부 버퍼층(122)이 제거된다. 이와 동시에, 벤딩 영역(BA)의 멀티 버퍼층(140), 하부 버퍼층(112), 하부 게이트 절연막(114), 제1 및 제2 하부 층간 절연막(116,118), 상부 버퍼층(122)이 제거됨으로써 제2 개구부(194)가 형성된다. 한편, 제2 개구부(194) 형성시 기판(101)의 일부도 제거될 수 있다.
도 10g를 참조하면, 제2 개구부(194)가 형성된 기판(101) 상에 제1 및 제2 소스 전극(156,106), 제1 및 제2 드레인 전극(158,108) 및 제2 고전위 공급 라인(172b)이 형성된다.
구체적으로, 제2 개구부(194)가 형성된 기판(101) 상에 Mo, Ti, Cu, AlNd, Al 또는 Cr 또는 이들의 합금과 같은 제4 도전층이 전면 증착된다. 그런 다음, 제7 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 제4 도전층이 패터닝됨으로써 제1 및 제2 소스 전극(156,106), 제1 및 제2 드레인 전극(158,108), 및 제2 고전위 공급 라인(172b)이 형성된다.
도 10h를 참조하면, 제1 및 제2 소스 전극(156,106), 제1 및 제2 드레인 전극(158,108) 및 제2 고전위 공급 라인(172b)이 형성된 기판(101) 상에 제1 화소 컨택홀(120)을 가지는 보호막(166)이 형성된다.
구체적으로, 제1 및 제2 소스 전극(156,106), 제1 및 제2 드레인 전극(158,108) 및 제2 고전위 공급 라인(172b)이 형성된 기판(101) 상에 SiNx 또는 SiOx와 같은 무기 절연 물질이 전면 증착됨으로써 보호막(166)이 형성된다. 그런 다음, 보호막(166)이 제8 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 패터닝됨으로써 화소 컨택홀(120)이 형성됨과 아울러 제1 라인 컨택홀(164) 내의 보호막(166)이 제거된다.
도 10i를 참조하면, 보호막(166)이 형성된 기판(101) 상에 제1 평탄화층(126)이 형성된다.
구체적으로, 보호막(166)이 형성된 기판(101) 상에 아크릴계 수지와 같은 유기 절연 물질이 전면 증착됨으로써 제1 평탄화층(126)이 형성된다. 그런 다음, 제9 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 통해 제1 화소 컨택홀(120) 및 제1 라인 컨택홀(164) 내의 제1 평탄화층(126)이 제거됨으로써 제1 화소 컨택홀(120) 및 제1 라인 컨택홀(164)은 제1 평탄화층(126)을 관통하도록 형성된다.
도 10j를 참조하면, 제1 평탄화층(126)이 형성된 기판(101) 상에 화소 연결 전극(142), 제2 저전위 공급 라인(162b), 및 신호 링크(176)가 형성된다.
구체적으로, 제1 평탄화층(126)이 형성된 기판(101) 상에 Mo, Ti, Cu, AlNd, Al 또는 Cr 또는 이들의 합금과 같은 제5 도전층이 전면 증착된다. 그런 다음, 제10 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 제5 도전층이 패터닝됨으로써 화소 연결 전극(142), 제2 저전위 공급 라인(162b), 및 신호 링크(176)가 형성된다.
도 10k를 참조하면, 화소 연결 전극(142), 제2 저전위 공급 라인(162b), 및 신호 링크(176)가 형성된 기판(101) 상에 제2 화소 컨택홀(144)을 가지는 제2 평탄화층(128)이 형성된다.
구체적으로, 화소 연결 전극(142), 제2 저전위 공급 라인(162b), 및 신호 링크(176)가 형성된 기판(101) 상에 아크릴계 수지와 같은 유기 절연 물질이 전면 증착됨으로써 제2 평탄화층(128)이 형성된다. 그런 다음, 제11 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 통해 제2 평탄화층(128)이 패터닝됨으로써 제2 화소 컨택홀(144)이 형성된다.
도 10l을 참조하면, 제2 화소 컨택홀(144)을 가지는 제2 평탄화층(128)이 형성된 기판(101) 상에 애노드 전극(132)이 형성된다.
구체적으로, 제2 화소 컨택홀(144)을 가지는 제2 평탄화층(128)이 형성된 기판(101) 상에 제5 도전층이 전면 증착된다. 제5 도전층으로는 투명 도전막 및 불투명 도전막이 이용된다. 그런 다음, 제12 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정과 식각 공정을 통해 제6 도전층이 패터닝됨으로써 애노드 전극(132)이 형성된다.
도 10m을 참조하면, 애노드 전극(132)이 형성된 기판(101) 상에 뱅크(138), 유기 발광 스택(134) 및 캐소드 전극(136)이 순차적으로 형성된다.
구체적으로, 애노드 전극(132)이 형성된 기판(101) 상에 뱅크용 감광막을 전면 도포한 다음, 그 뱅크용 감광막을 제13 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 통해 패터닝함으로써 뱅크(138)가 형성된다. 그런 다음, 새도우마스크를 이용한 증착 공정을 통해 비표시 영역(NA)을 제외한 표시 영역(AA)에 발광 스택(134) 및 캐소드 전극(136)이 순차적으로 형성된다.
이와 같이, 본 발명에서는 벤딩 영역의 제1 개구부(192)와, 제2 소스 및 드레인 컨택홀(110S,110D)이 동일한 하나의 마스크 공정을 통해 형성되고, 벤딩 영역의 제2 개구부(194)와, 제1 소스 및 드레인 컨택홀(160S,160D)이 동일한 하나의 마스크 공정을 통해 형성되고, 제1 소스 및 제1 드레인 전극(156,158)과, 제2 소스 및 제2 드레인 전극(106,108)이 동일한 하나의 마스크 공정을 통해 형성되고, 스토리지 컨택홀(188)을 제1 소스 및 드레인 컨택홀(160S,160D)과 동일한 하나의 마스크 공정을 통해 형성되므로 종래에 비해 최소 4마스크 공정을 줄일 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치는 종래보다 적어도 4회의 마스크 공정 수를 저감할 수 있어 구조 및 제조 공정을 단순화할 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
102, 152 : 게이트 전극 104 : 산화물 반도체층
106,156 : 소스 전극 108,110 : 드레인 전극
130 : 발광 소자 154 : 다결정 반도체층
162 : 저전위 공급 라인 172 : 고전위 공급 라인
176, LK : 신호 링크 180 : 스토리지 커패시터
192,194 : 개구부

Claims (17)

  1. 액티브 영역과 벤딩 영역을 가지는 기판과;
    상기 액티브 영역에 배치되며, 다결정 반도체층, 제1 게이트 전극, 제1 소스 전극 및 제1 드레인 전극을 가지는 제1 박막트랜지스터와;
    상기 액티브 영역에 배치되며, 산화물 반도체층, 제2 게이트 전극, 제2 소스 전극 및 제2 드레인 전극을 가지는 제2 박막트랜지스터와;
    상기 액티브 영역에 배치되는 다수의 컨택홀과;
    상기 벤딩 영역에 배치되며, 상기 다수의 컨택홀 중 적어도 어느 하나와 깊이가 동일한 적어도 하나의 개구부를 구비하며,
    상기 제2 박막트랜지스터의 제2 소스 전극은 상기 제2 박막트랜지스터의 제2 게이트 전극과 상부 층간 절연막을 사이에 두고 중첩되어 제1 스토리지 커패시터를 이루는 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 소스 및 제2 드레인 전극 각각과 상기 산화물 반도체층 사이에 배치되는 상부 층간 절연막과;
    상기 다결정 반도체층과 상기 산화물 반도체층 사이에 순차적으로 적층되는 하부 게이트 절연막, 하부 층간 절연막 및 상부 버퍼층과;
    상기 제1 소스 및 제1 드레인 전극과, 제2 소스 및 제2 드레인 전극을 덮도록 배치되는 보호막을 더 구비하는 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 산화물 반도체층과 중첩되며, 상기 하부 층간 절연막 및 상부 버퍼층을 사이에 두고 상기 제2 게이트 전극과 중첩되어 제2 스토리지 커패시터를 이루는 차광층을 더 구비하며,
    상기 제1 및 제2 스토리지 커패시터는 병렬로 접속되는 표시 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 소스 전극과 보호막을 사이에 두고 중첩되어 제2 스토리지 커패시터를 이루는 스토리지 전극을 더 구비하며,
    상기 제1 및 제2 스토리지 커패시터는 병렬로 접속되는 표시 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 소스 전극과, 보호막을 사이에 두고 중첩되어 제2 스토리지 커패시터를 이루는 스토리지 전극와;
    상기 제2 게이트 전극과, 하부 층간 절연막 및 상부 버퍼층을 사이에 두고 중첩되어 제3 스토리지 커패시터를 이루는 차광층을 더 구비하며,
    상기 제1 내지 제3 스토리지 커패시터는 병렬로 접속되는 표시 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 상부 층간 절연막 상에 배치되는 제1 평탄화층과;
    상기 제1 평탄화층 상에 배치되며 상기 제2 소스 전극과 접촉하는 화소 연결 전극과;
    상기 화소 연결 전극을 덮도록 배치되는 제2 평탄화층을 더 구비하는 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스토리지 전극은 상기 제1 평탄화층을 관통하는 스토리지 홀에 의해 노출된 상기 보호막 상에 배치되며,
    상기 스토리지 전극은 상기 화소 연결 전극과 동일 재질로 이루어진 표시 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 다수의 컨택홀은
    상기 하부 게이트 절연막, 상기 하부 층간 절연막, 상기 상부 버퍼층 및 상기 상부 층간 절연막을 관통하여 상기 다결정 반도체층을 노출시키는 제1 소스 및 제1 드레인 컨택홀과;
    상기 상부 층간 절연막을 관통하여 상기 산화물 반도체층을 노출시키는 제2 소스 및 제2 드레인 컨택홀을 구비하며,
    상기 적어도 하나의 개구부는
    상기 제2 소스 및 제2 드레인 컨택홀과 동일 깊이의 제1 개구부와;
    상기 제1 소스 및 제1 드레인 컨택홀보다 깊은 깊이의 제2 개구부를 구비하는 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판 상에 배치되는 멀티 버퍼층과;
    상기 멀티 버퍼층 상에 배치되는 하부 버퍼층을 더 구비하며,
    상기 제1 개구부는 상기 벤딩 영역에 배치되는 상기 상부 층간 절연막을 관통하며,
    상기 제2 개구부는 상기 벤딩 영역에 배치되는 상기 멀티 버퍼층, 상기 하부 버퍼층, 상기 하부 게이트 절연막, 상기 하부 층간 절연막 및 상기 상부 버퍼층을 관통하며,
    상기 벤딩 영역의 기판은 상기 제1 및 제2 개구부에 의해 노출되는 표시 장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 소스 전극은 상기 제1 및 제2 드레인 전극과 동일 평면인 상기 상부 층간 절연막 상에, 상기 제1 및 제2 드레인 전극과 동일 재질로 이루어진 표시 장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 박막트랜지스터와 접속된 유기 발광 소자와;
    상기 유기 발광 소자의 캐소드 전극과 접속되는 저전위 공급 라인과;
    상기 저전위 공급 라인과 중첩되게 배치되는 고전위 공급 라인을 더 구비하며,
    상기 저전위 공급 라인 및 상기 고전위 공급 라인 중 적어도 어느 하나는 메쉬 형태로 배치되는 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 저전위 공급 라인은
    서로 교차하는 제1 및 제2 저전위 공급 라인을 구비하며,
    상기 고전위 공급 라인은
    상기 제1 저전위 공급 라인과 나란한 제1 고전위 공급 라인과,
    상기 제1 평탄화층 및 상기 보호막을 사이에 두고 상기 상기 제2 저전위 공급 라인과 중첩되는 제2 고전위 공급 라인을 구비하는 표시 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제2 저전위 공급 라인은 상기 화소 연결 전극과 동일 평면 상에 동일 재질로 이루어지며,
    상기 제2 고전위 공급 라인은 상기 제2 소스 및 제2 드레인 전극과 동일 평면 상에 동일 재질로 이루어지는 표시 장치.
  14. 제 6 항에 있어서,
    상기 개구부에 의해 노출된 상기 벤딩 영역의 상기 기판 상에, 상기 기판과 접촉하도록 배치되며 상기 제1 및 제2 소스 전극과 동일 재질로 이루어진 신호 링크를 더 구비하며,
    상기 제1 및 제2 평탄화층은 상기 신호 링크를 덮도록 배치되는 표시 장치.
  15. 제 6 항에 있어서,
    상기 개구부에 의해 노출된 상기 벤딩 영역의 상기 제1 평탄화층 상에 배치되며 상기 화소 연결 전극과 동일 재질로 이루어진 신호 링크를 더 구비하며,
    상기 제2 평탄화층은 상기 신호 링크를 덮도록 배치되는 표시 장치.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 유기 발광 소자를 구동하는 화소 구동회로를 더 구비하며,
    상기 화소 구동 회로는
    상기 제2 박막트랜지스터로 이루어진 구동 트랜지스터와;
    상기 구동 트랜지스터와 접속되며 상기 제1 박막트랜지스터로 이루어진 스위칭 트랜지스터를 구비하는 표시 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 화소 회로 구동 회로는
    상기 제2 박막트랜지스터로 이루어지며 상기 스위칭 트랜지스터와 접속된 제2 스위칭 트랜지스터와;
    상기 제1 박막트랜지스터로 이루어지며 상기 구동 트랜지스터와 접속된 제3 스위칭 트랜지스터를 더 구비하는 표시 장치.
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