KR20210022206A - 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 기판; 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 평탄화층; 상기 평탄화층 위에 위치하며, 투명 전도성 산화물을 포함하는 상부층 및 하부층, 그리고 은(Ag)을 포함하는 중간층으로 이루어진 화소 전극; 상기 화소 전극 위에서, 상기 화소 전극의 상면의 일부가 노출되도록 위치하는 에칭 방지층; 상기 화소 전극의 상면이 노출되도록 상기 에칭 방지층 위에 위치하는 격벽; 상기 격벽에 의해 노출된 상기 화소 전극의 상면에 위치하는 유기 발광층; 및 상기 유기 발광층 및 상기 격벽 위에 위치하는 공통 전극을 포함하고, 상기 에칭 방지층은 상기 화소 전극의 가장자리 및 측면을 덮는다.
Description
본 개시는 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무기 물질로 이루어진 격벽을 포함하는 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
표시 장치는 이미지를 표시하는 장치로서, 최근 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display)가 주목 받고 있다.
유기 발광 표시 장치는 자체 발광 특성을 가지며, 액정 표시 장치(liquid crystal display device)와 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 두께와 무게를 줄일 수 있다. 또한, 유기 발광 표시 장치는 낮은 소비 전력, 높은 휘도 및 높은 반응 속도 등의 고품위 특성을 나타낸다.
유기 발광 표시 장치에서 하나의 화소는 박막 트랜지스터 및 유기 발광 소자로 구성되는데, 박막 트랜지스터는 평탄화층에 의해 보호될 수 있고, 유기 발광 소자는 격벽에 의해 하나의 화소로 구획될 수 있다. 통상적으로 평탄화층 및 격벽은 폴리 이미드, 폴리아마이드 등과 같은 유기 물질로 이루어진다.
그러나, 유기 물질이 장시간 태양광에 노출되는 경우, 유기 물질에서 탄소, 산소 등의 가스를 발생시켜, 유기 발광 소자를 열화시키는 경우가 발생한다.
실시예들은 유기 발광 소자가 열화되고, 유기 발광 표시 장치의 특성이 저하되는 것을 방지하기 위한 것이다.
일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 기판; 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 평탄화층; 상기 평탄화층 위에 위치하며, 투명 전도성 산화물을 포함하는 상부층 및 하부층, 그리고 은(Ag)을 포함하는 중간층으로 이루어진 화소 전극; 상기 화소 전극 위에서, 상기 화소 전극의 상면의 일부가 노출되도록 위치하는 에칭 방지층; 상기 화소 전극의 상면이 노출되도록 상기 에칭 방지층 위에 위치하는 격벽; 상기 격벽에 의해 노출된 상기 화소 전극의 상면에 위치하는 유기 발광층; 및 상기 유기 발광층 및 상기 격벽 위에 위치하는 공통 전극을 포함하고, 상기 에칭 방지층은 상기 화소 전극의 가장자리 및 측면을 덮는다.
상기 격벽은 무기 물질을 포함할 수 있다.
상기 상부층 및 상기 하부층은 폴리(poly)-ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함할 수 있다.
상기 상부층의 두께는 70Å 내지 120 Å일 수 있다.
상기 에칭 방지층은 불소(F)계 가스와 반응성이 낮은 화합물을 포함할 수 있다.
상기 에칭 방지층은 IZO(Indium Gallium Zinc Oxide)를 포함할 수 있다.
상기 평탄화층은 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터는 반도체층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하고, 상기 드레인 전극은 상기 화소 전극과 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 기판; 상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 평탄화층; 상기 평탄화층 위에 위치하며, 상부층, 중간층 및 하부층을 포함하는 삼중층으로 이루어진 화소 전극; 상기 화소 전극 위에서, 상기 화소 전극의 상면의 일부가 노출되도록 위치하는 에칭 방지층; 상기 화소 전극의 상면이 노출되도록 상기 에칭 방지층 위에 위치하는 격벽; 상기 격벽에 의해 노출된 상기 화소 전극의 상면에 위치하는 유기 발광층; 및 상기 유기 발광층 및 상기 격벽 위에 위치하는 공통 전극을 포함하고, 상기 화소 전극의 중간층은 은(Ag)을 포함하며, 상기 에칭 방지층은 상기 화소 전극의 상면의 일부가 노출된 부분을 제외한 상기 화소 전극의 가장자리에 위치한다.
상기 상부층 및 상기 하부층은 폴리(poly)-ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함할 수 있다.
상기 격벽은 무기 물질을 포함할 수 있다.
상기 에칭 방지층은 불소(F)계 가스와 반응성이 낮은 화합물을 포함할 수 있다.
상기 에칭 방지층은 상기 화소 전극 보다 식각비가 높은 물질을 포함할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터는 반도체층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하고, 상기 드레인 전극은 상기 화소 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치 제조 방법은 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터 위에 평탄화층이 형성된 기판을 제공하는 단계; 상기 평탄화층 위에 상부 물질층, 은(Ag)을 포함하는 중간 물질층 및 하부 물질층을 포함하는 화소 전극 물질층 및 상기 상부 물질층 위에 불소(F)계 가스와 반응성이 낮은 화합물을 포함하는 에칭 방지 물질층을 형성하는 단계; 상기 에칭 방지 물질층을 1차 패터닝하여 에칭 방지층을 형성하는 단계; 상기 화소 전극 물질층을 패터닝하여 상부층, 중간층 및 하부층을 포함하는 화소 전극을 형성하는 단계; 상기 에칭 방지층 위에 격벽용 무기 물질층을 형성하는 단계; 상기 격벽용 무기 물질층을 패터닝하여 상기 에칭 방지층의 상면 일부가 노출되도록 격벽을 형성하는 단계; 상기 에칭 방지층을 2차 패터닝하여 상기 화소 전극의 상면 일부가 노출되도록 상기 에칭 방지층을 형성하는 단계; 및 노출된 상기 화소 전극의 상면 일부에 유기 발광층을 형성하고, 상기 유기 발광층 및 상기 격벽 위에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 상부층 및 상기 하부층은 폴리(poly)-ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함할 수 있다.
상기 격벽을 형성하는 단계는 건식 식각을 이용할 수 있다.
상기 에칭 방지층은 상기 화소 전극의 상면의 일부가 노출된 부분을 제외한 상기 화소 전극의 가장자리에 형성될 수 있다.
상기 에칭 방지층을 형성하는 단계는 습식 식각을 이용할 수 있다.
상기 에칭 방지 물질층은 상기 화소 전극 보다 식각비가 높은 물질을 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 격벽은 무기 물질을 포함함으로써, 표시 장치가 장시간 태양광에 노출되더라도 유기 물질로 이루어진 평탄화층에서 발생되는 가스가 유기 발광층으로 유입됨에 따라, 유기 발광 소자가 열화되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 에칭 방지층을 포함함으로써, 격벽을 형성하는 건식 식각 공정에서 화소 전극에 손상이 발생하는 것을 방지하고, 유기 발광 표시 장치의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2 내지 도 8은 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 10 내지 도 17은 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2 내지 도 8은 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 10 내지 도 17은 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
이하에서는 도 1을 참고하여 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참고하면, 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 기판(100), 버퍼층(110), 반도체층(121), 게이트 절연막(130), 게이트 전극(140), 층간 절연막(150), 소스 전극(161), 드레인 전극(162), 평탄화층(180), 화소 전극(190), 에칭 방지층(210), 유기 발광층(350), 격벽(370) 및 공통 전극(270)을 포함한다. 여기서, 화소 전극(190), 유기 발광층(350) 및 공통 전극(270)은 유기 발광 다이오드(OLED)를 구성한다.
기판(100)은 유리 또는 플라스틱이나 폴리 이미드(PI)로 이루어질 수 있다.
버퍼층(110)은 기판(100) 상에 위치한다. 버퍼층(110)은 기판(100)의 표면을 평탄하게 하고 불순 원소의 침투를 차단하기 위한 것으로, 산질화 규소(SiOx) 또는 질화 규소(SiNx) 등을 포함할 수 있다.
버퍼층(110) 위에는 반도체층(121)이 위치한다. 반도체층(121)은 산화물 반도체로 형성될 수 있으며, 불순물이 도핑되지 여부에 따라 구분되는 채널 영역, 소스 영역 및 드레인 영역을 포함한다. 채널 영역은 불순물이 도핑되지 않는 영역이고, 소스 영역 및 드레인 영역은 붕소(B) 또는 인(P)의 불순물이 도핑되는 영역이다.
게이트 절연막(130)은 반도체층(121) 및 버퍼층(110)을 덮도록 기판(100) 상에 형성되어 있다. 게이트 절연막(130)은 무기 절연막으로 형성되며, 산질화 규소(SiOx) 또는 질화 규소(SiNx) 등을 포함할 수 있다.
게이트 절연막(130) 위에는 게이트 전극(140)이 위치한다. 게이트 전극(140)은 금속 물질로 형성되며, 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu) 등을 포함할 수 있다.
층간 절연막(150)은 게이트 전극(140) 및 게이트 절연막(130)을 덮도록 기판(100) 상에 형성되어 있다. 층간 절연막(150)은 산질화 규소(SiOx) 또는 질화 규소(SiNx)을 포함하는 무기 절연막으로 이루어질 수 있다.
층간 절연막(150) 및 게이트 절연막(130)에는 반도체층(121)의 소스 영역 및 드레인 영역을 노출시키는 오프닝(61, 62)이 형성되어 있다. 층간 절연막(150) 위에 위치하는 소스 전극(161) 및 드레인 전극(162)은 상기 오프닝(61, 62)에 의해 반도체층(121)의 소스 영역 및 드레인 영역에 각각 연결되어 있다. 이에 따라, 전술한 반도체층(121), 게이트 전극(140), 소스 전극(161) 및 드레인 전극(162)은 하나의 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)를 구성한다.
소스 전극(161) 및 드레인 전극(162) 위에는 평탄화층(180)이 위치한다. 평탄화층(180)은 소스 전극(161), 드레인 전극(162) 및 층간 절연막(150)을 덮도록 기판(100) 상에 형성되어 있다. 평탄화층(180)은 박막 트랜지스터가 구비된 기판(100)의 표면을 평탄화하기 위한 것으로, 평탄화층(180)은 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는 유기 절연막으로 이루어질 수 있다.
평탄화층(180) 위에는 화소 전극(190)이 위치한다. 화소 전극(190)은 투명 전도성 산화막, 금속 물질 및 투명 전도성 산화막으로 이루어진 다중층 구조를 포함한다.
본 실시예에 따른 화소 전극(190)은 투명 전도성 산화막으로 이루어진 상부층(191) 및 하부층(193), 금속 물질로 이루어진 중간층(192)을 포함한다. 상부층(191)은 투명 전도성 물질로써, 유기 발광 소자(OLED)에서 발생한 빛을 투과시키고, 중간층(192) 및 하부층(193)은 반사막 역할을 할 수 있다. 상부층(191)의 두께는 100Å 이하로 형성되고, 중간층(192)의 두께는 700Å 내지 1000Å 으로 형성되며, 하부층(193)의 두께는 70 Å 내지 100Å 으로 형성될 수 있다.
투명 전도성 산화막은 ITO(Indium Tin Oxide), 폴리(poly)-ITO, IZO(Indium Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide) 및 ITZO(Indium Tin Zinc Oxide) 등을 포함할 수 있고, 금속 물질은 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 금(Au) 및 알루미늄(Al) 등을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 화소 전극(190)의 상부층(191)은 ITO 또는 폴리(poly)-ITO를 포함하고, 중간층(192)은 은(Ag)을 포함하며, 하부층(193)은 ITO 또는 폴리(poly)-ITO를 포함하나, 실시예에 따라 상부층(191), 하부층(193)은 다양한 투명 전도성 산화물을 포함할 수 있고, 중간층(192)은 다양한 금속 물질을 포함할 수 있다.
평탄화층(180)에는 드레인 전극(162)을 노출시키는 오프닝(81)이 형성되어 있고, 오프닝(81)을 통해 드레인 전극(162)과 화소 전극(190)이 연결되어 있다. 구체적으로, 화소 전극(190)의 하부층(193)은 오프닝(81)을 통해 드레인 전극(162)에 연결되어 있다.
에칭 방지층(210)은 화소 전극(190) 및 평탄화층(180) 위에 위치하고, 구체적으로 화소 전극(190)의 상면 일부가 노출되도록 화소 전극(190)의 가장자리 및 측면을 덮도록 위치한다. 에칭 방지층(210)의 두께는 400Å 내지 800Å 로 형성될 수 있다.
에칭 방지층(210)은 화소 전극(190)의 가장자리 및 측면을 덮도록 형성됨으로써, 건식 식각 가스가 화소 전극(190)의 은(Ag)과 반응하는 것을 방지하고, 화소 전극(190)을 보호할 수 있다. 에칭 방지층(210)의 특징은 후술하는 도 6 및 도 14에서 격벽을 형성하는 건식 식각 공정에서 상세히 살펴본다.
에칭 방지층(210)은 불소(F)계 가스와 반응성이 낮은 화합물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 에칭 방지층(210)은 IZO(Indium Zinc Oxide), ZrCl4, ZrBr4, HfCl4, HfBr4, HgCl2, HgBr2, Al2Cl6, Al2Br6, (GaCl3))2, GaBr3, Ybr2, FeBr6, Li, Na, Ka, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, La, Mn, Co, Rh, Ni, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, In, Ti, Bi 등의 화합물을 포함할 수 있다.
에칭 방지층(210) 위에는 격벽(370)이 위치한다. 격벽(370)은 화소 전극(190)의 상면 일부가 노출되도록 에칭 방지층(210)의 가장자리 및 측면을 덮고, 평탄화층(180)을 덮도록 위치한다. 격벽(370)은 화소 전극(190)의 상면 일부가 노출된 부분에 유기 발광층(350)이 형성될 수 있도록, 유기 발광층(350) 형성 위치를 구획할 수 있다.
본 실시예에 따른 격벽(370)은 질화 규소(SiNx) 등을 포함하는 무기 물질로 이루어진다. 격벽(370)은 무기 물질로 이루어짐으로써, 표시 장치가 태양광에 장시간 노출됨에 따라 유기 물질로 이루어진 평탄화층(180)에서 발생되는 가스(예를 들면, 탄소(C), 산소(O2), 일산화 탄소(CO))가 유기 발광층(350)에 유입되는 경로를 차단한다. 이에 따라, 무기 물질로 이루어진 격벽(370)은 유기 발광 소자가 열화되는 것을 방지할 수 있다.
유기 발광층(350)은 격벽(370)에 의하여 구획된 개구부 내에 위치한다. 도 1에서는 유기 발광층(350)을 단일층과 같이 도시하고 있지만, 실제로는 유기 발광층(350)의 상하에 전자 주입층, 전자 전달층, 정공 전달층, 및 정공 주입층과 같은 보조층도 포함될 수 있다.
격벽(370) 및 유기 발광층(350) 위에는 공통 전극(270)이 위치한다. 공통 전극(270)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide) 및 ITZO(Indium Tin Zinc Oxide) 등을 포함하여, 투명 도전층으로 형성될 수 있다.
이하에서는, 도 2 내지 도 8을 참고하여 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 살펴본다.
도 2 내지 도 8은 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2를 참고하면, 기판(100) 위에 박막 트랜지스터, 평탄화층(180) 및 삼중층(191, 192, 193)으로 이루어진 화소 전극(190)이 형성되어 있고, 화소 전극(190) 및 평탄화층(180) 위에는 에칭 방지 물질층(210')이 형성되어 있다.
화소 전극(190)의 상부층(191)은 ITO 또는 폴리(poly)-ITO를 포함하고, 중간층(192)은 은(Ag)을 포함하며, 하부층(193)은 ITO 또는 폴리(poly)-ITO를 포함하도록 형성되어 있다. 실시예에 따라 상부층(191), 하부층(193)은 다양한 투명 전도성 산화물로 형성될 수 있고, 중간층(192)은 다양한 금속 물질로 형성될 수 있다.
에칭 방지 물질층(210')은 불소(F)계 가스와 반응성이 낮은 화합물, 즉, IZO(Indium Zinc Oxide), ZrCl4, ZrBr4, HfCl4, HfBr4, HgCl2, HgBr2, Al2Cl6, Al2Br6, (GaCl3))2, GaBr3, Ybr2, FeBr6, Li, Na, Ka, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, La, Mn, Co, Rh, Ni, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, In, Ti, Bi 등의 화합물을 포함하도록 형성되어 있다. 에칭 방지 물질층(210')은 이후 식각 과정에 의해 에칭 방지층(210)으로 형성될 수 있다.
도 3을 참고하면, 에칭 방지 물질층(210') 위에 포토 레지스트(PR) 패턴이 형성되어 있다.
포토 레지스트(PR) 패턴은 기판(100)에 수직인 방향으로 볼 때, 화소 전극(190)과 중첩하는 영역 보다 넓은 영역에 걸쳐 형성되어 있으며, 포토 리소그래피 공정 등에 의해 에칭 방지 물질층(210')을 1차 패터닝한다. 1차 패터닝은 습식 식각(Wet etch) 공정에 의해, 에칭 방지 물질층의 양 단을 패터닝하는 것이다.
도 4를 참고하면, 포토 레지스트(PR) 패턴이 제거되고, 화소 전극(190)의 상면 및 측면을 모두 덮도록 에칭 방지층(210)이 형성되어 있다.
화소 전극(190)의 하부층(193)은 평탄화층(180)의 상면과 접촉하고 있다. 이후 형성된 유기 발광 표시 장치에서, 화소 전극(190) 및 평탄화층(180)이 접촉하는 부분은 유기 발광 표시 장치의 전기적 특성 및 발광 특성에 영향을 미칠 수 있다. 이를 방지 하기 위해, 본 실시예에서는 에칭 방지층(210)을 1차로 패터닝 한 후, 열처리 공정을 하여 화소 전극(190)의 상부층 및 하부층을 폴리(poly)-ITO로 변형시키고, 평탄화층(180) 및 화소 전극(190)이 접촉하는 부분의 접합 특성을 향상시킬 수 있다.
도 5를 참고하면, 에칭 방지층(210) 및 평탄화층(180) 위에는 격벽용 무기 물질층(370')이 형성되어 있다.
무기 물질층(370')은 질화 규소(SiNx) 등으로 이루어질 수 있다. 이후 형성되는 격벽(370)은 무기 물질을 포함함으로써, 유기 물질로 이루어진 평탄화층(180)에서 발생되는 가스(예를 들어, 산소(O2), 탄소(C), 일산화 탄소(CO) 등)가 유기 발광층(350)으로 유입됨에 따라, 유기 발광 소자가 열화되는 것을 방지할 수 있다.
도 6을 참고하면, 격벽용 무기 물질층(370') 위에 포토 레지스트(PR) 패턴이 형성되어 있다. 포토 레지스트(PR) 패턴은 에칭 방지층(210)의 가장자리 부분과 중첩하는 위치에 형성되어 있다.
격벽(370)은 포토 레지스트(PR) 패턴에 따라 격벽용 무기 물질층(370')을 건식 식각(Dry etch)하여 형성된다. 건식 식각 공정은 진공 챔버 내에서 수행될 수 있으며, 육불화황(SF6), 삼불화질소(NF3) 또는 아르곤(Ar)등 식각용 가스를 사용할 수 있다.
에칭 방지층을 포함하지 않는 비교예에 따른 유기 발광 표시 장치에서, 화소 전극의 상부층의 두께는 70Å 내지 120 Å으로 얇게 형성되므로, 상부층에는 파티클 또는 미세한 틈이 생길 수 있다. 이 때, 파티클 등이 건식 식각용 가스에 노출되면, 중간층의 은(Ag)과 식각용 가스는 반응하여 산화은(Ag20) 또는 플루오르화은(AgF) 등을 형성하고, 화소 전극의 중간층에는 산화은(Ag20) 또는 플루오르화은(AgF) 등이 포함되게 된다. 따라서, 비교예에 따른 유기 발광 표시 장치는 전기적 특성 및 발광 특성이 저하되게 된다.
그러나, 본 실시예에 따른 화소 전극(190)은 에칭 방지층(210)에 의해 덮여 있으므로, 식각용 가스에 영향을 받지 않는다. 또한, 에칭 방지층(210)은 식각용 가스와 반응성이 낮은 화합물로 이루어져 있으므로, 건식 식각 공정에 의한 영향을 받지 않는다.
따라서, 본 실시예에서는 에칭 방지층(210)을 포함함으로써, 건식 식각 공정에서 화소 전극(190)에 손상이 발생하는 것을 방지하고, 유기 발광 표시 장치의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 7을 참고하면, 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에는 에칭 방지층(210) 상면의 일부가 노출되도록 격벽(370)이 형성되어 있다.
이후, 에칭 방지층(210)을 2차 패터닝 하기 위하여 습식 식각(Wet etch) 공정을 한다. 에칭 방지층(210)은 화소 전극(190)의 상면 일부가 노출되도록 패터닝 된다. 에칭 방지층(210)은 화소 전극(190)보다 식각 선택비가 높은 물질을 포함함으로써, 식각액(Ehant)에 의해 에칭 방지층(210) 상면 일부만 식각될 수 있다. 또한, 전술한 도 4 단계 이후, 열처리 공정에 의해 폴리(poly)-ITO를 포함하는 화소 전극(190)도 에칭 방지층(210)보다 식각 선택비가 낮은 물질로 형성되므로, 습식 식각 공정에 의해 에칭 방지층(210)만 식각된다.
습식 식각 공정에서 화소 전극(190)이 식각되지 않음은 하기의 표 1을 통해 확인할 수 있다.
하기의 표 1은 45℃ 에서 금속 물질의 식각비를 나타낸 것이다.
식각액 | Temp(℃) | IGZO(A/sec) | IZO(A/sec) | a-ITO(A/sec) | 폴리(poly)-ITO(A/sec) | Ag (A/sec) |
A | 45 | 20 | 75 | 15 | 0 | 0 |
표 1을 참고하면, A 식각액을 이용하여, 45℃에서 이루어지는 습식 식각 공정에서, IGZO, IZO, 비정질(a-ITO)는 일부 식각되나, 폴리(poly)-ITO, Ag는 식각률이 0으로 유지된다. 즉, 본 실시예에 따른 화소 전극은 상부층 및 하부층에 폴리(poly)-ITO을 포함하고, 중간층에 은(Ag)을 포함함으로써, 식각액에 의해 식각되지 않음을 확인할 수 있다.
도 8을 참고하면, 에칭 방지층(210)이 식각됨에 따라 노출된 화소 전극(190)의 상면에 유기 발광층(350)이 형성되어 있고, 유기 발광층(350) 및 격벽(370) 위에 공통 전극(270)이 형성되어 있다.
도 7의 에칭 방지층(210)이 식각되는 과정에서, 격벽(370)의 가장자리는 에칭 방지층(210) 보다 돌출되도록 식각된다. 격벽(370)의 가장자리 일 단과 에칭 방지층(210)의 일 단의 거리(d)는 0.2μm 로 형성될 수 있다. 이는, 격벽(370)의 가장자리가 에칭 방지층(210) 보다 돌출되도록 형성될 때, 유기 발광층(350)이 평탄하게 증착될 수 있기 때문이다.
이하에서는, 도 9를 참고하여 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 살펴본다.
도 9는 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 9를 참고하면, 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 기판(100), 버퍼층(110), 반도체층(121), 게이트 절연막(130), 게이트 전극(140), 층간 절연막(150), 소스 전극(161), 드레인 전극(162), 평탄화층(180), 화소 전극(190), 에칭 방지층(210), 유기 발광층(350), 격벽(370) 및 공통 전극(270)을 포함한다. 여기서, 화소 전극(190), 유기 발광층(350) 및 공통 전극(270)은 유기 발광 다이오드(OLED)를 구성한다.
도 9에 도시된 다른 실시예에 따른 표시 장치는 도 1에 도시된 일 실시예에 따른 표시 장치와 대부분의 구성이 유사하고, 에칭 방지층(210)의 형성 위치만 상이한바, 이하에서는 에칭 방지층(210)을 중심으로 살펴본다.
에칭 방지층(210)은 화소 전극(190)의 상면 일부가 노출된 부분을 제외한 화소 전극(190)의 가장자리 위에 위치한다. 즉, 화소 전극(190)의 일 단과 에칭 방지층(210)의 일 단은 동일한 면에 위치할 수 있다. 에칭 방지층(210)의 두께는 400Å 내지 800Å 로 형성될 수 있다.
에칭 방지층(210)의 식각면은 화소 전극(190)의 상부층(191), 중간층(192), 및 하부층(193)의 식각면과 경계가 일치하도록 형성될 수 있고, 에칭 방지층(210)의 식각면은 화소 전극(190)의 식각면의 경계 보다 내측에 위치하도록 되도록 형성될 수도 있다.
에칭 방지층(210)은 불소(F)계 가스와 반응성이 낮은 화합물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 에칭 방지층(210)은 IZO(Indium Zinc Oxide), ZrCl4, ZrBr4, HfCl4, HfBr4, HgCl2, HgBr2, Al2Cl6, Al2Br6, (GaCl3))2, GaBr3, Ybr2, FeBr6, Li, Na, Ka, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, La, Mn, Co, Rh, Ni, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, In, Ti, Bi 등의 화합물을 포함할 수 있다.
따라서, 에칭 방지층(210)은 화소 전극(190)의 가장자리에 위치하고, 불소(F)계 가스와 반응성이 낮은 화합물을 포함함으로써, 건식 식각 공정에서 식각용 가스가 화소 전극(190)의 은(Ag)과 반응하는 것을 방지하고, 화소 전극(190)을 보호할 수 있다.
이하에서는, 도 10 내지 도 17을 참고하여 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 살펴본다.
도 10 내지 도 17은 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 10을 참고하면, 기판(100) 위에 박막 트랜지스터, 평탄화층(180)이 형성되어 있고, 평탄화층(180) 위에는 화소 전극 물질층(190') 및 에칭 방지 물질층(210')이 형성되어 있다.
화소 전극 물질층(190')의 상부 물질층(191')은 ITO 또는 폴리(poly)-ITO를 포함하고, 중간 물질층(192')은 은(Ag)을 포함하며, 하부 물질층(193')은 ITO 또는 폴리(poly)-ITO를 포함하도록 형성되어 있다. 실시예에 따라, 상부 물질층(191'), 하부 물질층(193')은 다양한 투명 전도성 산화물로 형성될 수 있고, 중간 물질층(192')은 다양한 금속 물질로 형성될 수 있다.
에칭 방지 물질층(210')은 불소(F)계 가스와 반응성이 낮은 화합물, 즉, IZO(Indium Zinc Oxide), ZrCl4, ZrBr4, HfCl4, HfBr4, HgCl2, HgBr2, Al2Cl6, Al2Br6, (GaCl3))2, GaBr3, Ybr2, FeBr6, Li, Na, Ka, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, La, Mn, Co, Rh, Ni, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, In, Ti, Bi 등의 화합물을 포함하도록 형성되어 있다. 에칭 방지 물질층(210')은 이후 식각 과정에 의해 에칭 방지층(210)으로 형성될 수 있다.
상부 물질층(191'), 중간 물질층(192') 및 하부 물질층(193')은 이후 식각 과정에 의해 하나의 화소 전극(190)으로 구현될 수 있고, 에칭 방지 물질층(210')은 이후 식각 과정에 의해 에칭 방지층(210)으로 구현될 수 있다.
도 11을 참고하면, 에칭 방지 물질층(210')은 패터닝 되어 에칭 방지층(210)으로 형성되어 있고, 에칭 방지층(210) 위에는 화소 전극(190)을 패터닝 하기 위한 포토 레지스트(PR) 패턴이 형성되어 있다.
도 11에 도시되지 않았으나, 에칭 방지층(210)은 에칭 방지 물질층(210') 상에 포토 레지스트(PR) 패턴이 형성되고, 습식 식각 공정에 의해 형성될 수 있다.
도 12를 참고하면, 포토 레지스트(PR) 패턴에 의해 화소 전극(190)이 패터닝 되어 있다. 이에 따라, 화소 전극(190)의 상부층(191)은 ITO(Indium Tin Oxide)을 포함하고, 중간층(192)은 은(Ag)을 포함하며, 하부층(193)은 ITO(Indium Tin Oxide)을 포함하도록 형성될 수 있다.
실시예에 따라, 상부층(191), 중간층(192) 및 하부층(193)을 동시에 식각하는 경우에는, 각 층 식각면의 경계가 일치하도록 형성될 수 있다. 어느 하나의 층이 더 많이 식각되는 경우에는, 식각면에 언더컷(under cut)이 형성될 수 있으나, 각 층의 식각 정도는 차이가 크지 않으므로, 최종적으로 화소 전극(190)은 거의 비슷한 식각면의 경계를 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 각 층의 식각면의 경계(가장자리)간의 거리는 인접하여 위치할 수 있다.
또한, 에칭 방지층(210)의 식각면은 화소 전극(190)의 상부층(191), 중간층(192), 및 하부층(193)의 식각면과 경계가 일치하도록 형성될 수 있고, 에칭 방지층(210)의 식각면은 화소 전극(190)의 식각면의 경계 보다 내측에 위치하도록 되도록 형성될 수도 있다.
도 13을 참고하면, 포토 레지스트 패턴이 제거되고, 평탄화층(180) 위에 패터닝된 화소 전극(190) 및 에칭 방지층(210)이 위치하고 있다.
에칭 방지층(210)은 화소 전극(190)과 동일한 크기 및 면적으로 중첩되도록 형성되어 있으며, 에칭 방지층(210)의 일 단은 화소 전극(190)의 일 단과 동일한 면에 위치하도록 형성되어 있다.
화소 전극(190)의 하부층(193)은 평탄화층(180)의 상면과 접촉하고 있다. 이후 유기 발광 표시 장치에서, 화소 전극(190) 및 평탄화층(180)이 접촉하는 부분은 유기 발광 표시 장치의 전기적 특성 및 발광 특성에 영향을 미칠 수 있다. 이를 방지 하기 위해, 본 실시예에서는 에칭 방지층(210)을 1차로 패터닝 한 후, 열처리 공정을 하여 화소 전극(190)의 상부층 및 하부층을 폴리(poly)-ITO로 변형시키고, 평탄화층(180) 및 화소 전극(190)이 접촉하는 부분의 접합 특성을 향상시킬 수 있다.
도 14를 참고하면, 에칭 방지층(210) 및 평탄화층(180) 위에는 격벽용 무기 물질층(370')이 형성되고, 격벽용 무기 물질층(370') 위에는 포토 레지스트(PR) 패턴이 형성되어 있다. 포토 레지스트(PR) 패턴은 에칭 방지층(210)의 가장자리 부분과 중첩하는 위치에 형성되어 있다.
격벽(370)은 포토 레지스트 패턴에 따라 격벽용 무기 물질층(370')을 건식 식각(Dry etch)하여 형성된다. 건식 식각 공정은 진공 챔버 내에서 수행될 수 있으며, 육불화황(SF6), 삼불화질소(NF3) 또는 아르곤(Ar)등 식각용 가스를 사용할 수 있다.
에칭 방지층(210)을 포함하지 않는 비교예에 따른 유기 발광 표시 장치에서, 화소 전극(190)의 상부층의 두께는 70Å 내지 120 Å으로 얇게 형성되므로, 상부층에는 파티클 또는 미세한 틈이 생길 수 있다. 이 때, 파티클 등이 건식 식각용 가스에 노출되면, 중간층의 은(Ag)과 식각용 가스는 반응하여 산화은(Ag20), 플루오르화은(AgF) 등을 형성하고, 화소 전극(190)의 중간층에는 산화은(Ag20), 플루오르화은(AgF) 등이 포함되게 된다. 따라서, 비교예에 따른 유기 발광 표시 장치는 전기적 특성 및 발광 특성이 저하되게 된다.
그러나, 본 실시예에 따른 화소 전극(190)은 에칭 방지층(210)이 가장자리 상부에 위치함으로 의해, 식각용 가스에 영향을 받지 않는다. 또한, 에칭 방지층(210)은 식각용 가스와 반응성이 낮은 화합물로 이루어져 있으므로, 건식 식각 공정에 의한 영향을 받지 않는다.
따라서, 본 실시예에서는 에칭 방지층(210)을 포함함으로써, 건식 식각 공정에서 화소 전극(190)에 손상이 발생하는 것을 방지하고, 유기 발광 표시 장치의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 15를 참고하면, 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에는 에칭 방지층(210) 상면의 일부가 노출되도록 격벽(370)이 형성되어 있다. 이후, 에칭 방지층(210)을 패터닝 하기 위하여 습식 식각(Wet etch) 공정을 한다.
도 16을 참고하면, 에칭 방지층(210)은 습식 식각 공정에 의해 화소 전극(190)의 상면 일부가 노출되도록 패터닝 된다.
에칭 방지층(210)은 화소 전극(190)보다 식각 선택비가 높은 물질을 포함함으로써, 식각액(Ehant)에 의해 에칭 방지층(210) 상면 일부만 식각될 수 있다. 또한, 전술한 도 13에서 살펴본 바와 같이, 열처리 공정에 의해 폴리(poly)-ITO를 포함하는 화소 전극(190)도 에칭 방지층(210)보다 식각 선택비가 낮은 물질로 형성되므로, 습식 식각 공정에 의해 에칭 방지층(210)만 식각된다.
또한, 격벽(370)의 가장자리는 에칭 방지층(210) 보다 돌출되도록 식각되어 있다. 격벽(370)의 가장자리 일 단과 에칭 방지층(210)의 일 단의 거리(d)는 0.2μm 로 형성될 수 있다. 이는, 격벽(370)의 가장자리가 에칭 방지층(210) 보다 돌출되도록 형성될 때, 유기 발광층(350)이 평탄하게 증착될 수 있기 때문이다.
도 17을 참고하면, 에칭 방지층(210)이 식각됨에 따라 노출된 화소 전극(190)의 상면에 유기 발광층(350)이 형성되어 있고, 유기 발광층(350) 및 격벽(370) 위에 공통 전극(270)이 형성되어 있다.
따라서, 본 실시예에서는 에칭 방지층(210)을 포함함으로써, 건식 식각 공정에서 화소 전극(190)에 손상이 발생하는 것을 방지하고, 유기 발광 표시 장치의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 기판
110: 버퍼층
121: 반도체층 130: 게이트 절연막
140: 게이트 전극 150: 층간 절연막
161: 소스 전극 162: 드레인 전극
180: 평탄화층 190: 화소 전극
360: 유기 발광층 210: 에칭 방지층
370: 격벽 270: 공통 전극
121: 반도체층 130: 게이트 절연막
140: 게이트 전극 150: 층간 절연막
161: 소스 전극 162: 드레인 전극
180: 평탄화층 190: 화소 전극
360: 유기 발광층 210: 에칭 방지층
370: 격벽 270: 공통 전극
Claims (20)
- 기판;
상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터;
상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 평탄화층;
상기 평탄화층 위에 위치하며, 투명 전도성 산화물을 포함하는 상부층 및 하부층, 그리고 은(Ag)을 포함하는 중간층으로 이루어진 화소 전극;
상기 화소 전극 위에서, 상기 화소 전극의 상면의 일부가 노출되도록 위치하는 에칭 방지층;
상기 화소 전극의 상면이 노출되도록 상기 에칭 방지층 위에 위치하는 격벽;
상기 격벽에 의해 노출된 상기 화소 전극의 상면에 위치하는 유기 발광층; 및
상기 유기 발광층 및 상기 격벽 위에 위치하는 공통 전극을 포함하고,
상기 에칭 방지층은 상기 화소 전극의 가장자리 및 측면을 덮는 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 격벽은 무기 물질을 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 상부층 및 상기 하부층은 폴리(poly)-ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 상부층의 두께는 70Å 내지 120 Å인 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 에칭 방지층은 불소(F)계 가스와 반응성이 낮은 화합물을 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제5항에 있어서,
상기 에칭 방지층은 IZO(Indium Gallium Zinc Oxide)를 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 평탄화층은 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 박막 트랜지스터는 반도체층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하고,
상기 드레인 전극은 상기 화소 전극과 전기적으로 연결되어 있는 유기 발광 표시 장치. - 기판;
상기 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터;
상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 평탄화층;
상기 평탄화층 위에 위치하며, 상부층, 중간층 및 하부층을 포함하는 삼중층으로 이루어진 화소 전극;
상기 화소 전극 위에서, 상기 화소 전극의 상면의 일부가 노출되도록 위치하는 에칭 방지층;
상기 화소 전극의 상면이 노출되도록 상기 에칭 방지층 위에 위치하는 격벽;
상기 격벽에 의해 노출된 상기 화소 전극의 상면에 위치하는 유기 발광층; 및
상기 유기 발광층 및 상기 격벽 위에 위치하는 공통 전극을 포함하고,
상기 화소 전극의 중간층은 은(Ag)을 포함하며,
상기 에칭 방지층은 상기 화소 전극의 상면의 일부가 노출된 부분을 제외한 상기 화소 전극의 가장자리에 위치하는 유기 발광 표시 장치. - 제9항에 있어서,
상기 상부층 및 상기 하부층은 폴리(poly)-ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제9항에 있어서,
상기 격벽은 무기 물질을 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제9항에 있어서,
상기 에칭 방지층은 불소(F)계 가스와 반응성이 낮은 화합물을 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제9항에 있어서,
상기 에칭 방지층은 상기 화소 전극 보다 식각비가 높은 물질을 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제9항에 있어서,
상기 박막 트랜지스터는 반도체층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하고,
상기 드레인 전극은 상기 화소 전극과 전기적으로 연결되어 있는 유기 발광 표시 장치. - 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터 위에 평탄화층이 형성된 기판을 제공하는 단계;
상기 평탄화층 위에 상부 물질층, 은(Ag)을 포함하는 중간 물질층 및 하부 물질층을 포함하는 화소 전극 물질층 및 상기 상부 물질층 위에 불소(F)계 가스와 반응성이 낮은 화합물을 포함하는 에칭 방지 물질층을 형성하는 단계;
상기 에칭 방지 물질층을 1차 패터닝하여 에칭 방지층을 형성하는 단계;
상기 화소 전극 물질층을 패터닝하여 상부층, 중간층 및 하부층을 포함하는 화소 전극을 형성하는 단계;
상기 에칭 방지층 위에 격벽용 무기 물질층을 형성하는 단계;
상기 격벽용 무기 물질층을 패터닝하여 상기 에칭 방지층의 상면 일부가 노출되도록 격벽을 형성하는 단계;
상기 에칭 방지층을 2차 패터닝하여 상기 화소 전극의 상면 일부가 노출되도록 상기 에칭 방지층을 형성하는 단계; 및
노출된 상기 화소 전극의 상면 일부에 유기 발광층을 형성하고, 상기 유기 발광층 및 상기 격벽 위에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하는 유기 발광 표시 장치 제조 방법. - 제15항에서,
상기 상부층 및 상기 하부층은 폴리(poly)-ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함하는 유기 발광 표시 제조 방법. - 제15항에서,
상기 격벽을 형성하는 단계는 건식 식각을 이용하는 유기 발광 표시 장치 제조 방법. - 제17항에서,
상기 에칭 방지층은 상기 화소 전극의 상면의 일부가 노출된 부분을 제외한 상기 화소 전극의 가장자리에 형성되는 유기 발광 표시 장치 제조 방법. - 제15항에서,
상기 에칭 방지층을 형성하는 단계는 습식 식각을 이용하는 유기 발광 표시 장치 제조 방법. - 제19항에서,
상기 에칭 방지 물질층은 상기 화소 전극 보다 식각비가 높은 물질을 포함하는 유기 발광 표시 장치 제조 방법.
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