KR20230041675A - 식각액 조성물 및 이를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법 - Google Patents

식각액 조성물 및 이를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 조성물 총중량에 대하여, 1 중량% 내지 15 중량%의 황화과산화물, 5 중량% 내지 10 중량%의 질산, 20 중량% 내지 40 중량%의 유기산, 0.05 중량% 내지 5 중량%의 질산제이철, 0.1 중량% 내지 5 중량%의 이온봉쇄제, 0.1 중량% 내지 5 중량%의 부식방지제, 및 잔량의 탈이온수를 포함하는 식각액 조성물을 개시한다.

Description

식각액 조성물 및 이를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법{ETCHANT AND MANUFACTURING METHOD OF DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명의 실시예들은, 식각액 조성물 및 이를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 것이다.
각종 전기적 신호정보를 시각적으로 표현하는 디스플레이 분야가 발전함에 따라, 박형화, 경량화, 저소비 전력화 등의 우수한 특성을 지닌 다양한 평판 디스플레이 장치들이 연구 및 개발되고 있다. 이중, 유기 발광 디스플레이 장치는 경량화 및 박형화가 가능할 뿐만 아니라, 넓은 시야각, 빠른 응답속도 등의 장점으로 인하여 차세대 디스플레이 장치로서 주목 받고 있다.
한편, 디스플레이 장치의 표시 면적이 점점 대형화됨에 따라, 디스플레이 장치에 포함되는 다양한 배선 및 전극은 최대한 낮은 비저항을 가지는 재료로 형성될 필요가 있다. 이를 위해 디스플레이 장치에 포함되는 다양한 배선 및 전극은 은을 포함할 수 있다. 그러나, 은을 포함하는 배선 또는 전극은, 배선 또는 전극의 상부 또는 하부에 위치하는 층 또는 막과의 접합력이 약하므로, 이를 보완하기 위해 배선 또는 전극은 은을 포함하는 막과, 다른 전도막이 적층된 다층막으로 구성될 수 있다.
또한, 디스플레이 장치에 포함되는 다양한 배선 및 전극은 식각 공정을 포함하는 포토 리소그래피법과 같은 패터닝 공정을 이용하여 형성될 수 있는데, 배선 또는 전극이 서로 성질이 상이한 다층막으로 구성된 경우, 동시 식각 공정에 의해 원하는 특성을 갖는 배선 또는 전극을 형성하는데 한계가 있다. 뿐만 아니라, 종래 배선을 식각하는데 사용되는 식각액은 인산이 포함하므로, 식각 과정 중 인산에 의해 디스플레이 장치 내의 다른 배선에 손상의 발생하며, 이와 같은 과정을 통해 은의 이온이 환원되어 석출됨으로써, 은의 파티클에 의한 배선 또는 전극에 불량이 발생할 수 있다. 또한, 은의 파티클의 발생을 방지하기 위하여, 다층막의 은을 포함하는 막과 다른 전도막을 각각 순차적으로 식각할 수 있으나, 제조 공정의 효율이 현저히 떨어지게 된다.
본 발명의 실시예들은, 인산을 포함하지 않으면서 은막을 포함하는 다층막을 동시 식각할 수 있는 식각액 조성물 및 이를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예는, 조성물 총중량에 대하여, 1 중량% 내지 15 중량%의 황화과산화물, 5 중량% 내지 10 중량%의 질산, 20 중량% 내지 40 중량%의 유기산, 0.05 중량% 내지 5 중량%의 질산제이철, 0.1 중량% 내지 5 중량%의 이온봉쇄제, 0.1 중량% 내지 5 중량%의 부식방지제, 및 잔량의 탈이온수를 포함하는 식각액 조성물을 개시한다.
본 실시예에 의하면, 상기 황화과산화물은 과황산암모늄, 과황산나트륨, 과황산칼륨 및 옥손(Oxone) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 상기 유기산은 초산, 구연산, 타르타르산, 말산, 클루콘산, 글리콜산 및 개미산 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 상기 이온봉쇄제는 이미노디아세트산(Iminodiacetic acid), 페니실라민(Penicillamine), 니트릴로트리아세트산(Nitrilotriacetic acid), 에틸렌디아민테트라아세트산(Ethylenediaminetetraacetic acid), N-(하이드록시에틸)-에틸렌디아민트리아세트산(N-(2-Hydroxyethyl)ethylenediaminetriacetic acid), 에틸렌글리콜 비스(베타-아미노에틸에테르)-N,N,N',N'-테트라아세트산(Ethylene glycol-bis(β-aminoethyl ether)-N,N,N',N'-tetraacetic acid), 디에틸렌트리아민 펜타아세트산(Diethylenetriaminepentaacetic acid), 1,2-비스(o-아미노페녹시)에탄-N,N,N',N'-테트라아세트산(1,2-bis(o-aminophenoxy)ethane-N,N,N′,N′-tetraacetic acid), 및 디메르캅토숙신산(Dimercaptosuccinic acid) 중 적어도 어느 하나를 포함 할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 상기 부식방지제는 이미다졸, 피라졸, 벤조트리아졸, 아미노테트라졸, 메틸테트라졸, 옥살산 및 옥살산염 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 상기 옥살산염은 옥살산나트륨, 옥살산칼륨 또는 옥살산암모늄일 수 있다.
본 실시예에 의하면, 상기 식각액 조성물은, 은막과 상기 은막의 상부 및 하부 중 적어도 어느 하나에 적층된 전도성막을 동시에 식각할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 박막 트랜지스터를 덮는 평탄화 층을 형성하는 단계; 및 상기 평탄화 층 상에 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 제1 전극을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 전극은 제1 도전층, 은을 포함하는 제2 도전층 및 제3 도전층의 적층 구조를 가지고, 상기 제1 도전층과 상기 제3 도전층은 투명 또는 반투명 전극층이며, 상기 제1 전극은 식각액 조성물로 식각되어 패터닝되고, 상기 식각액 조성물은, 상기 조성물 총중량에 대하여, 1 중량% 내지 15 중량%의 황화과산화물, 5 중량% 내지 10 중량%의 질산, 20 중량% 내지 40 중량%의 유기산, 0.05 중량% 내지 5 중량%의 질산제이철, 0.1 중량% 내지 5 중량%의 이온봉쇄제, 0.1 중량% 내지 5 중량%의 부식방지제, 및 잔량의 탈이온수를 포함하는 디스플레이 장치의 제조방법을 개시한다.
본 실시예에 의하면, 상기 황화과산화물은 과황산암모늄, 과황산나트륨, 과황산칼륨 및 옥손(Oxone) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 상기 유기산은 초산, 구연산, 타르타르산, 말산, 클루콘산, 글리콜산 및 개미산 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 상기 이온봉쇄제는 이미노디아세트산(Iminodiacetic acid), 페니실라민(Penicillamine), 니트릴로트리아세트산(Nitrilotriacetic acid), 에틸렌디아민테트라아세트산(Ethylenediaminetetraacetic acid), N-(하이드록시에틸)-에틸렌디아민트리아세트산(N-(2-Hydroxyethyl)ethylenediaminetriacetic acid), 에틸렌글리콜 비스(베타-아미노에틸에테르)-N,N,N',N'-테트라아세트산(Ethylene glycol-bis(β-aminoethyl ether)-N,N,N',N'-tetraacetic acid), 디에틸렌트리아민 펜타아세트산(Diethylenetriaminepentaacetic acid), 1,2-비스(o-아미노페녹시)에탄-N,N,N',N'-테트라아세트산(1,2-bis(o-aminophenoxy)ethane-N,N,N′,N′-tetraacetic acid), 및 디메르캅토숙신산(Dimercaptosuccinic acid) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 상기 부식방지제는 이미다졸, 피라졸, 벤조트리아졸, 아미노테트라졸, 메틸테트라졸, 옥살산 및 옥살산염 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 상기 옥살산염은 옥살산나트륨, 옥살산칼륨 또는 옥살산암모늄일 수 있다.
본 실시예에 의하면, 상기 식각액 조성물은 상기 제1 도전층, 상기 제2 도전층, 및 상기 제3 도전층을 동시에 식각할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 상기 평탄화층의 일부를 제거하여 분할영역을 형성하고, 상기 분할영역에는 전기적 신호를 상기 박막 트랜지스터로 인가하는 복수의 배선들이 노출되며, 상기 제1 전극은 상기 복수의 배선들이 노출된 상태로 상기 식각액 조성물에 의해 식각될 수 있다.
본 실시예에 의하면, 상기 배선들은 티타늄을 포함하는 제1 층, 알루미늄을 포함하는 제2 층, 및 티타늄을 포함하는 제3 층의 적층 구조로 형성될 수 있다.
본 실시예에 의하면, 상기 박막 트랜지스터는 활성층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하고, 상기 배선들은 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
본 실시예에 의하면, 상기 제1 전극 상에 중간층과 제2 전극을 형성하고, 상기 제2 전극 상에 박막 봉지층을 형성하고, 상기 박막 봉지층은 유기막과 상기 유기막보다 넓이가 넓은 무기막을 포함할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 상기 분할영역은 상기 평탄화층을 중앙부와 외곽부로 분할하고, 상기 무기막은 상기 외곽부를 덮도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 의하면, 상기 제2 도전층은 합금 원소를 더 포함하고, 상기 합금 원소의 원자 반경은 상기 은의 원자 반경과 동일하거나 작을 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 식각액이 인산을 포함하지 않으며, 은막을 포함하는 다층막의 동시 식각 과정에서 은의 석출 현상을 방지할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I’ 단면의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 디스플레이 장치의 전압선과 평탄화층을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 III-III’ 단면의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 도 2의 제1 전극의 식각 과정 중 배선들 상에 은 입자가 재흡착된 현상을 도시한다.
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.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
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 진행될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 평면도, 도 2는 도 1의 I-I’ 단면의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도, 도 3은 도 1의 디스플레이 장치의 전압선과 평탄화층을 개략적으로 도시한 평면도, 그리고 도 4는 도 3의 III-III’ 단면의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여, 디스플레이 장치(10) 및 이의 제조 과정을 설명한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 평판 디스플레이 장치(10)는 기판(101), 기판(101) 상에 위치하는 표시부(100) 및 표시부(100)를 밀봉하는 박막 봉지층(300)을 포함할 수 있다.
기판(101)은 다양한 소재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(101)은 SiO2를 주성분으로 하는 투명한 유리 재질로 이루어질 수 있다. 그러나, 기판(101)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 투명한 플라스틱 재질로 형성할 수도 있다. 플라스틱 재질은 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP) 등일 수 있다.
한편, 화상이 기판(101)방향으로 구현되는 배면 발광형인 경우에 기판(101)은 투명한 재질로 형성해야 한다. 그러나, 화상이 기판(101)의 반대 방향으로 구현되는 전면 발광형인 경우에 기판(101)은 반드시 투명한 재질로 형성할 필요는 없다. 이 경우 금속으로 기판(101)을 형성할 수 있다. 금속으로 기판(101)을 형성할 경우 기판(101)은 철, 크롬, 망간, 니켈, 티타늄, 몰리브덴, 스테인레스 스틸(SUS), Invar 합금, Inconel 합금, Kovar 합금 등을 포함할 수 있다.
표시부(100)는 기판(101) 상에 형성된다. 표시부(100)는 사용자가 인식할 수 있는 화상을 구현하는 표시 영역(DA)과, 표시 영역(DA)의 외곽에 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다.
표시영역(DA)에는 복수의 화소(P)들이 배치될 수 있다. 복수의 화소(P)들은 데이터 라인(DL)과 스캔 라인(SL)의 교차영역에 위치할 수 있으며, 비표시 영역(NDA)에는 표시 소자(100b) 등으로 전원을 공급하는 전압선(200)이 배치될 수 있다. 또한, 비표시 영역(NDA)에는 전원 공급장치(미도시) 또는 신호 생성장치(미도시)로부터 전기적 신호를 표시 영역(DA)으로 전달하는 패드부(150)가 배치될 수 있다.
기판(101) 상에는 버퍼층(102)이 형성될 수 있다. 버퍼층(102)은 기판(101)의 상부에 평탄면을 제공할 수 있고, 기판(101)을 통하여 침투하는 이물 또는 습기를 차단할 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(102)은 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시나이트라이드, 알루미늄옥사이드, 알루미늄나이트라이드, 티타늄옥사이드 또는 티타늄나이트라이드 등의 무기물이나, 폴리이미드, 폴리에스테르, 아크릴 등의 유기물을 함유할 수 있고, 예시한 재료들 중 복수의 적층체로 형성될 수 있다.
기판(101) 상에는 박막 트랜지스터(100a) 및 박막 트랜지스터(100a)와 전기적으로 연결된 표시 소자(100b)가 위치할 수 있다.
박막 트랜지스터(100a)는 활성층(103), 게이트 전극(105), 소스 전극(107) 및 드레인 전극(108)을 포함할 수 있다. 이하에서는, 박막 트랜지스터(100a)가 활성층(103), 게이트 전극(105), 소스 전극(107) 및 드레인 전극(108)이 순차적으로 형성된 탑 게이트 타입(top gate type)인 경우를 설명한다. 그러나 본 실시예는 이에 한정되지 않고 바텀 게이트 타입(bottom gate type) 등 다양한 타입의 박막 트랜지스터(100a)가 채용될 수 있다.
활성층(103)은 비정질 실리콘(amorphous silicon) 또는 다결정 실리콘(poly crystalline silicon) 등과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있다. 그러나 본 실시예는 이에 한정되지 않고 활성층(103)은 다양한 물질을 함유할 수 있다. 선택적 실시예로서 활성층(103)은 유기 반도체 물질 등을 함유할 수 있다. 또 다른 선택적 실시예로서, 활성층(103)은 산화물 반도체 물질을 함유할 수 있다. 예컨대, 활성층(103)은 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn) 카드뮴(Cd), 게르마늄(Ge) 등과 같은 12, 13, 14족 금속 원소 및 이들의 조합에서 선택된 물질의 산화물을 포함할 수 있다.
게이트 절연막(104:gate insulating layer)은 활성층(103) 상에 형성된다. 게이트 절연막(104)은 실리콘산화물 및/또는 실리콘질화물 등의 무기 물질로 이루어진 막이 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다. 게이트 절연막(104)은 활성층(103)과 게이트 전극(105)을 절연하는 역할을 한다. 게이트 절연막(104)은 표시 영역(DA)뿐만 아니라 비표시영역의 일부에까지 연장되어 형성될 수 있다.
게이트 전극(105)은 게이트 절연막(104)의 상부에 형성된다. 게이트 전극(105)은 박막 트랜지스터(100a)에 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결될 수 있다.
게이트 전극(105)은 저저항 금속 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극(105)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(105)상에는 층간 절연막(106)이 형성된다. 층간 절연막(106)은 소스 전극(107) 및 드레인 전극(108)과 게이트 전극(105)을 절연한다. 층간 절연막(106)은 표시 영역(DA)뿐만 아니라 비표시영역의 일부에까지 연장되어 형성될 수 있다.
층간 절연막(106)은 무기 물질로 이루어진 막이 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다. 예컨대 무기 물질은 금속 산화물 또는 금속 질화물일 수 있으며, 구체적으로 무기 물질은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2), 또는 아연산화물(ZrO2) 등을 포함할 수 있다.
층간 절연막(106) 상에는 소스 전극(107) 및 드레인 전극(108)을 형성할 수 있다. 소스 전극(107) 및 드레인 전극(108)은 활성층(103)의 영역과 접촉하도록 형성된다. 소스 전극(107) 및 드레인 전극(108)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 소스 전극(107) 및 드레인 전극(108)은 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 및 티타늄(Ti)의 3층 적층 구조를 가질 수 있다.
박막트랜지스터(100a) 상에는 평탄화층(109)이 형성된다. 평탄화층(109)은 박막 트랜지스터(100a)로부터 비롯된 단차를 해소하여, 하부 요철에 의해 표시 소자(100b)에 불량이 발생하는 것을 방지한다. 평탄화층(109)은 유기 물질로 이루어진 막이 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 유기 물질은 Polymethylmethacrylate(PMMA)나, Polystylene(PS)과 같은 일반 범용고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등을 포함할 수 있다. 또한, 평탄화층(109)은 무기 절연막과 유기 절연막의 복합 적층체로 형성될 수도 있다.
평탄화층(109)은 비표시 영역(NDA) 내에서 표시 영역(DA)을 에워싸는 분할영역(V)을 포함할 수 있다. 분할영역(V)은 평탄화층(109)의 일부가 제거되어 형성되며, 외부로부터 수분이 유기 물질로 이루어진 평탄화층(109)을 따라 표시영역(DA) 내로 침투하는 것을 방지할 수 있다. 분할영역(V)에 의해 평탄화층(109)은 중앙부(109a)와 외곽부(109b)로 분할될 수 있으며, 중앙부(109a)는 표시 영역(DA)보다 큰 면적을 가질 수 있다.
평탄화층(109)상에는 표시 소자(100b)가 형성된다. 표시 소자(100b)는 일 예로 제1 전극(111), 제1 전극(111)과 대향하는 제2 전극(113), 및 제1 전극(111)과 제2 전극(113) 사이에 개재되는 중간층(112)을 구비한 유기발광소자일 수 있다.
제1 전극(110)은 평탄화층(109)상에 형성되고, 박막 트랜지스터(100a)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(110)은 다양한 형태를 가질 수 있는데, 예를 들면 포토 리소그래피법에 의해 아일랜드 형태로 패터닝되어 형성될 수 있다.
제1 전극(110) 일 예로, 반사 전극일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(110)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 형성된 반사막과, 반사막 상에 형성된 투명 또는 반투명 전극층을 구비할 수 있다. 투명 또는 반투명 전극층은 산화주석인듐(ITO), 산화아연인듐(IZO), 산화주석아연인듐(ITZO), 산화갈륨아연(GZO) 및 산화갈륨아연인듐(IGZO)를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다.
일 예로, 제1 전극(110)은 투명 또는 반투명 전극층인 제1 도전층, 은을 포함하는 제2 도전층 및 투명 또는 반투명 전극층인 제3 도전층의 적층 구조를 가질 수 있다. 또한, 은을 포함하는 제2 도전층은 은의 응집현상을 방지하기 위하여, 은과 동일하거나 작은 원자 반경을 가지는 합금 원소를 더 포함할 수 있다. 합금 원소는 아연(Zn), 니켈(Ni), 코발트(Co), 구리(Cu), 갈륨(Ga), 게르마늄(Ge), 플래티늄(Pt), 안티모니(Sb), 망가니즈(Mn), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
제2 전극(113)은 투명 또는 반투명 전극일 수 있으며, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 및 이들의 화합물을 포함하는 일함수가 작은 금속 박막으로 형성될 수 있다. 또한, 금속 박막 위에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 투명 전극 형성용 물질로 보조 전극층이나 버스 전극을 더 형성할 수 있다. 따라서, 제2 전극(113)은 중간층(112)에 포함된 유기 발광층에서 방출된 광을 투과시킬 수 있다. 즉, 유기 발광층에서 방출되는 광은 직접 또는 반사 전극으로 구성된 제1 전극(110)에 의해 반사되어, 제2 전극(113) 측으로 방출될 수 있다.
그러나, 본 실시예의 표시부(100)는 전면 발광형으로 제한되지 않으며, 유기 발광층에서 방출된 광이 기판(101) 측으로 방출되는 배면 발광형일 수도 있다. 이 경우, 제1 전극(110)은 투명 또는 반투명 전극으로 구성되고, 제2 전극(113)은 반사 전극으로 구성될 수 있다. 또한, 본 실시예의 표시부(100)는 전면 및 배면 양 방향으로 광을 방출하는 양면 발광형일 수도 있다.
한편, 제1 전극(110)상에는 절연물로 화소 정의막(119)이 형성된다. 화소 정의막(119)은 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유기 절연 물질로, 스핀 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다. 화소 정의막(119)은 제1 전극(110)의 소정의 영역을 노출하며, 노출된 영역에 유기 발광층을 포함하는 중간층(112)이 위치한다. 즉, 화소 정의막(119)은 유기발광소자의 화소영역을 정의한다.
중간층(112)에 포함된 유기 발광층은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물일 수 있으며, 중간층(112)은 유기 발광층 이외에 홀 수송층(HTL; hole transport layer), 홀 주입층(HIL; hole injection layer), 전자 수송층(ETL; electron transport layer) 및 전자 주입층(EIL; electron injection layer) 등과 같은 기능층을 선택적으로 더 포함할 수 있다.
한편, 비표시 영역(NDA)에는 전압선(200)과, 평탄화층(109)을 중앙부(109a)와 외곽부(109b)로 분할하는 분할영역(V)이 배치될 수 있다. 전압선(200)은 적어도 일부가 분할영역(V)에 배치될 수 있다. 즉, 전압선(200)은 분할영역(V)에서 일부가 노출될 수 있다.
전압선(200)은 제1 전압선(210)과 제2 전압선(220)을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 전압선(210)은 제1 전원전압(ELVDD)선일 수 있으며, 제2 전압선(220)은 제2 전원전압(ELVSS)선일 수 있다. 제2 전압선(220)은 제2 전극(113)과 연결될 수 있다. 도 2에서는, 제2 전압선(220)과 제2 전극(113)이 배선(116)을 통해 접속된 예를 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한하지 않고 제2 전압선(220)과 제2 전극(113)은 직접 접할 수 있다.
제1 전압선(210)은 표시 영역(DA)의 일측에 대응하도록 배치된 제1 메인 전압선(212)과 제1 연결부(214)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시부(DA)가 장방형인 경우, 제1 메인 전압선(212)은 표시 영역(DA)의 어느 하나의 변과 대응하도록 배치될 수 있다. 제1 전압선(212)은 어느 하나의 변과 나란하고, 어느 하나의 변 이상의 길이를 가질 수 있다. 제1 전압선(212)과 대응하는 어느 하나의 변은 패드부(150)와 인접한 변일 수 있다.
제1 연결부(214)는 제1 메인 전압선(212)으로부터 제1 방향을 따라 돌출되어 분할영역(V)을 가로지를 수 있다. 여기서 제1 방향은 표시 영역(DA)으로부터 패드부(150)를 향하는 방향으로, 제1 연결부(214)는 패드부(150)와 연결될 수 있다. 제1 메인 전압선(212)은 중앙부(109a)에 의해 덮일 수 있으나, 제1 연결부(214)는 적어도 중간층(112)을 형성하는 과정까지 분할영역(V)에서 노출될 수 있다.
제2 전압선(220)은 제1 메인 전압선(212)의 양단부들과 표시 영역(DA)의 나머지 영역들을 에워싸는 제2 메인 전압선(222)과 제2 메인 전압선(222)으로부터 제1 방향을 따라 돌출되어 분할영역(V)을 가로지르는 제2 연결부(224)를 포함할 수 있다. 제2 연결부(224)는 패드부(150)와 연결되며, 적어도 중간층(112)을 형성하는 과정까지 분할영역(V)에서 노출될 수 있다.
한편, 전압선(200)은 소스 전극(107) 및 드레인 전극(108)과 동일한 물질을 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 전압선(200)은 티타늄(Ti)을 포함하는 제1 층, 알루미늄(Al)을 포함하는 제2 층, 및 티타늄(Ti)을 포함하는 제3 층의 적층 구조를 가질 수 있다. 이때, 알루미늄(Al)은 티타늄(Ti)보다 식각률이 크기 때문에, 전압선(200)의 측면이 분할영역(V)에서 노출된 경우는, 공정 과정 중, 예를 들어 제1 전극(111)을 패터닝하는 과정 중, 알루미늄(Al)을 포함하는 제2 층에 손상이 발생할 수 있다. 즉, 종래 인산을 포함하는 식각액을 사용하여 제1 전극(111)을 식각하면, 알루미늄(Al)을 포함하는 제2 층이 과도하게 식각되어 티타늄(Ti)을 포함하는 제3 층에 불량이 발생함으로써, 전압선(200)의 스텝 커버리지가 저하됨에 따라 분할영역(V)에서 이와 접하는 박막 봉지층(300)에 크랙 등의 손상이 발생할 수 있다.
또한, 알루미늄(Al)을 포함하는 제2 층의 식각에 의하여 전자가 발생하고, 발생된 전자와 식각액 내에 존재하는 은 이온이 결합하여, 은 이온이 환원됨으로써 제1 연결부(214) 또는 제2 연결부(224) 상에 은 입자가 흡착될 수 있다. 흡착된 은 입자는 세정 공정 등에 의해 제1 전극(111)으로 전이될 수 있다. 따라서, 제1 전극(111)은 은 파티클에 의한 불량이 발생할 수 있다.
한편, 제1 연결부(214)과 제2 연결부(224)과 노출되는 분할영역(V)에서는 디스플레이영역(DA)으로 전기적 신호를 인가하기 위한 배선들도 함께 노출될 수 있다. 배선들은 전기적 신호를 박막 트랜지스터(100a)로 인가할 수 있다. 예를 들어, 배선들은 패드부(150)와 데이터 라인(DL)을 연결할 수 있으며, 배선들 역시 소스 전극(107) 및 드레인 전극(108)과 동일한 물질을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 배선들은 티타늄(Ti)을 포함하는 제1 층, 알루미늄(Al)을 포함하는 제2 층, 및 티타늄(Ti)을 포함하는 제3 층의 적층 구조를 가질 수 있다. 따라서, 제1 전극(111)을 식각하는 과정 중에, 식각용액에 의해 분할영역(V)에서 노출된 배선들도 손상이 발생하고, 배선들 상에 은 입자가 재흡착될 수 있다.
이를 방지하기 위하여, 본 발명에 의하면 인산 대신 금속산화제 및 황화과산물을 포함하는 식각액을 사용하여 제1 전극(111)의 식각함으로써, 제1 전극(111)의 식각 과정 중에 은 파티클의 발생을 방지 또는 감소시킬 수 있다. 이와 같은 식각액에 대하여서는 후술하기로 한다.
분할영역(V) 내에는 댐부(109c)가 형성될 수 있다. 댐부(109c)는 표시부(100)를 밀봉하기 위한 박막 봉지층(300)의 유기막(330)의 형성시, 유기물이 기판(101)의 가장자리 방향으로 흐르는 것을 차단하여, 유기막(330)의 에지 테일이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
댐부(109c)는 제2 메인 전압선(220)의 외측 가장자리와 중첩하여 접함으로써, 제2 메인 전압선(220)의 외측면을 커버할 수 있다. 또한, 중앙부(109a)는 제2 메인 전압선(220)의 내측 가장자리와 중첩하여 접함으로써, 제2 전압선(220)의 내측면을 커버할 수 있다. 따라서, 제2 메인 전압선(220)의 양측면이 에칭 환경에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
댐부(109c)는 평탄화층(109)과 동일한 층에 동일한 재질로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 댐부(109c)는 두 층 이상으로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 댐부(109c)가 이층 구조를 가지는 경우, 하부층은 평탄화층(109)과 동일한 재질로 이루어질 수 있고, 상부층은 화소 정의막(119)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 댐부(109c)는 두 개 이상의 복수 개로 구성될 수 있다. 댐부(109c)가 복수 개로 구성되는 경우, 기판(101)의 외곽으로 갈수록 댐부(109c)의 높이가 증가할 수 있다.
박막 봉지층(300)은 표시부(100)를 밀봉하여 외부의 산소 및 수분 등이 표시부(100)로 침투하는 것을 방지할 수 있다. 박막 봉지층(300)은 적어도 하나의 무기막(310, 320)과 적어도 하나의 유기막(330)을 포함할 수 있다. 도 2에서는, 박막 봉지층(300)이 서로 교번적으로 적층된 두 개의 무기막들(310, 320)과 한 개의 유기막 (330)을 포함하는 예를 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한하지 않는다. 즉, 박막 봉지층(300)은 교대로 배치된 복수 개의 추가적인 무기 봉지막 및 유기 봉지막을 더 포함할 수 있으며, 무기 봉지막 및 유기 봉지막의 적층 횟수는 제한되지 않는다.
유기막(330)은 예컨대, 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지 및 페릴렌계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
무기막들(310, 320)은 예컨대, 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물 및 실리콘 산화질화물(SiON)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
한편, 댐부(109c)는 유기막(330)의 형성시, 유기물이 기판(101)의 가장자리 방향으로 흐르는 것을 차단하므로, 유기막(330)은 댐부(109c)의 내측에 위치하게 된다. 이에 반해, 무기막들(310, 320)은 유기막(330) 보다 크게 형성되며, 외곽부(109b)를 덮도록 형성될 수 있다. 따라서, 분할영역(V)은 무기막들(310, 320)에 의해 덮이게 된다. 또한, 무기막들(310, 320)은 외곽부(109b)의 외측으로 연장될 수 있고, 외곽부(109b)의 외측에서 무기막들(310, 320)은 서로 접할 수 있다.
이하에서는, 제1 전극(111)을 식각하는데 사용될 수 있는 식각액 조성물에 관하여 보다 자세히 설명하기로 한다. 이하에서는, 설명의 편의상 제1 전극(111)이 투명전도막/은(Ag)막/투명전도막의 전극구조를 가지는 것으로 설명하나, 본 발명에 따른 식각액 조성물은 은(Ag) 또는 은합금으로 이루어진 단일막을 식각 하는데 사용할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물은, 조성물 총중량에 대하여, 1 중량% 내지 15 중량%의 황화과산화물, 5 중량% 내지 10 중량%의 질산, 20 중량% 내지 40 중량%의 유기산, 0.05 중량% 내지 5 중량%의 질산제이철, 0.1 중량% 내지 5 중량%의 이온봉쇄제, 0.1 중량% 내지 5 중량%의 부식방지제, 및 전체 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 잔량의 탈이온수를 포함할 수 있다.
황화과산화물은 주 식각제로 사용되는 성분으로서, 은(Ag)을 산화시켜 습식 식각하는 역할을 수행한다. 황화과산화물은 식각액 조성물 총중량에 대하여 1 중량% 내지 15 중량%으로 포함될 수 있다. 황화과산화물의 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 은의 식각 속도 저하와 식각 프로파일의 불량을 야기시킬 수 있으며 Ag 재흡착이 증가하게 되고, 15 중량%를 초과하는 경우에는 은의 식각 속도는 너무 빨라져 은막의 상부 또는/및 하부에 위치하는 투명전도막의 팁(Tip) 발생 및 은막의 과식각으로 배선 불량이 발생할 수 있다. 상기 황화과산화물은 과황산암모늄, 과황산나트륨, 과황산칼륨 및 옥손(Oxone) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
질산은 산화제로 사용되는 성분으로서, 은막과 투명전도막을 산화시켜 습식 식각하는 역할을 수행한다. 질산의 함량은 식각액 조성물 총중량에 대하여 5 중량% 내지 10 중량%일 수 있다. 질산의 함량이 5 중량% 미만인 경우에는 은막과 투명전도막의 식각 속도 저하가 발생하여 기판(도 1의 101)의 위치에 따라 식각 균일성(Uniformity)이 저하되어 디스플레이 장치(도 1의 10)에 얼룩이 발생할 수 있다. 반면에, 질산의 함량이 10 중량%를 초과하는 경우에는, 투명전도막의 식각 속도가 가속화 되어 은막의 상하부에 위치하는 투명전도막의 언더컷 발생으로 후속 공정에 문제가 발생할 수 있다.
유기산은 보조 산화제 및 버퍼용액으로 pH를 조절하는 성분으로서, 은(Ag)을 산화시켜 습식식각하는 역할 및 식각액 조성물의 pH를 조절하는 역할을 수행한다. 유기산은 식각액 조성물 총중량에 대하여 20 중량% 내지 40 중량%로 포함될 수 있다. 유기산의 함량이 20 중량% 미만인 경우에는, 기판(도 1의 101)의 위치에 따른 식각 속도 불균일로 얼룩이 발생할 수 있다. 반면에, 유기산의 함량이 40 중량%를 초과하는 경우에는 거품이 발생하여 완전한 식각이 이루어지지 않아 후속공정에 문제를 야기할 수 있으며, Ag 재흡착이 발생할 수 있다. 뿐만 아니라 유기산의 함량이 40 중량%를 초과하면 pH의 과도한 저하로 식각 속도 상승에 따른 과식각의 문제가 발생 될 수 있다. 유기산은 초산, 구연산, 타르타르산, 말산, 클루콘산, 글리콜산 및 개미산 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
질산제이철은 보조 산화제 및 은(Ag) 리간드로 사용되는 성분으로서, 습식 식각시, 은의 재흡착을 감소시키고, 또한 균일하게 식각되도록 식각 속도를 조절한다. 질산제이철의 함량은 식각액 조성물 총중량에 대하여 0.05 중량% 내지 5 중량%일 수 있다. 질산제이철 함량이 0.05 중량% 미만인 경우에는 식각 균일성(Uniformity)이 저하되고, 또한 부분적으로 은 잔사가 생길 수 있으며, 5 중량%를 초과하는 경우에는 식각 속도가 빨라져 과식각의 문제가 발생 될 수 있다.
이온봉쇄제는 은(Ag)의 식각 시 균일하게 식각 될 수 있도록 식각 속도를 조절해주는 성분으로서, 그 함량은 식각액 조성물 총중량에 대하여 0.1 중량% 내지 5 중량%일 수 있다. 이온봉쇄제 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 상부 투명전도막과 은막의 식각속도 차에 의한 상부 투명전도막 팁(Tip)이 발생할 수 있으며, 5 중량%를 초과하는 경우에는 은막의 과도한 식각 속도 저하에 따른 은 잔사가 발생 할 수 있다. 이온봉쇄제는 이미노디아세트산(Iminodiacetic acid), 페니실라민(Penicillamine), 니트릴로트리아세트산(Nitrilotriacetic acid), 에틸렌디아민테트라아세트산(Ethylenediaminetetraacetic acid), N-(하이드록시에틸)-에틸렌디아민트리아세트산(N-(2-Hydroxyethyl)ethylenediaminetriacetic acid), 에틸렌글리콜 비스(베타-아미노에틸에테르)-N,N,N',N'-테트라아세트산(Ethylene glycol-bis(β-aminoethyl ether)-N,N,N',N'-tetraacetic acid), 디에틸렌트리아민 펜타아세트산(Diethylenetriaminepentaacetic acid), 1,2-비스(o-아미노페녹시)에탄-N,N,N',N'-테트라아세트산(1,2-bis(o-aminophenoxy)ethane-N,N,N′,N′-tetraacetic acid), 및 디메르캅토숙신산(Dimercaptosuccinic acid) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
부식방지제는 은(Ag)의 식각 시 균일하게 식각 될 수 있도록 식각 속도를 조절해주는 성분으로서, 그 함량은 식각액 조성물 총중량에 대하여 0.1 중량% 내지 5 중량%일 수 있다. 부식방지제 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 은막의 식각 속도가 빨라 과식각이 발생할 수 있으며, 5 중량%를 초과하는 경우에는 은막의 과도한 식각 속도 저하에 따른 은 잔사가 발생 할 수 있다. 부식방지제는 이미다졸, 피라졸, 벤조트리아졸, 아미노테트라졸, 메틸테트라졸, 옥살산 및 옥살산염 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 옥살산염은 옥살산나트륨, 옥살산칼륨 또는 옥살산암모늄 등이 사용 될 수 있다.
하기 표 1은 본 발명에 따른 식각액 조성물을 사용하여 제1 전극(도 1의 111)을 패터닝한 결과를 도시한다. 하기 표 1의 평가항목의 평가 기준은 아래와 같다.
[은(Ag) 식각량 평가 기준]
◎ : 매우 우수 (편측 식각 거리 : ≤ 0.3㎛)
○ : 우수 (편측 식각 거리 : ≤ 0.5㎛, > 0.3㎛)
△ : 양호 (편측 식각 거리 : ≤ 1㎛, > 0.5㎛)
Ⅹ : 불량 (편측 식각 거리 : > 1㎛)
[은(Ag) 재흡착 평가 기준]
◎ : 매우 우수 (25개 이하)
Ⅹ : 불량 (25개 초과)
[상부 투명전도막 팁(Tip) 평가 기준]
◎ : Tip 미발생 - 우수
Ⅹ : Tip 발생 - 불량
[은(Ag) 잔사 평가 기준]
◎ : 잔사 미발생 - 우수
Ⅹ : 잔사 발생 - 불량
Figure pat00001
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 식각액 조성물은 투명전도막/은(Ag)막/투명전도막의 구성을 가지는 제1 전극(도 1의 111)에 대하여 미세 식각 균일성을 나타낸다.
도 5는 제1 전극(도 1의 111)의 식각 과정 중 분할영역(V)에서 노출된 배선들 상에 은 입자가 재흡착된 결과를 도시한다. 구체적으로 도 5의 (a)는 종래 인산을 포함하는 식각액을 사용한 결과이고, 도 5의 (b)는 상기 표 1의 실시예 1의 식각액을 사용한 결과이다.
도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 식각액 조성물을 사용하여 제1 전극(도 1의 111)을 식각하면, 식각액 조성물에 노출된 배선들의 손상이 방지되고, 이에 따라 은의 재흡착이 감소됨으로써, 은 파티클에 의한 제1 전극(도 1의 111)의 불량을 방지할 수 있다.
이상에서는 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 조성물 총중량에 대하여, 1 중량% 내지 15 중량%의 황화과산화물, 5 중량% 내지 10 중량%의 질산, 20 중량% 내지 40 중량%의 유기산, 0.05 중량% 내지 5 중량%의 질산제이철, 0.1 중량% 내지 5 중량%의 이온봉쇄제, 0.1 중량% 내지 5 중량%의 옥살산염, 및 잔량의 탈이온수로 구성되고,
    상기 이온봉쇄제는 페니실라민(Penicillamine), 니트릴로트리아세트산(Nitrilotriacetic acid), 디메르캅토숙신산(Dimercaptosuccinic acid) 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
    상기 유기산은 초산, 구연산, 타르타르산, 말산, 클루콘산, 글리콜산 및 개미산 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 식각액 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 황화과산화물은 과황산암모늄, 과황산나트륨, 과황산칼륨 및 옥손(Oxone) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 식각액 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 옥살산염은 옥살산나트륨, 옥살산칼륨 또는 옥살산암모늄인 식각액 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 식각액 조성물은, 은막과 상기 은막의 상부 및 하부 중 적어도 어느 하나에 적층된 전도성막을 동시에 식각하는 식각액 조성물.
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