KR20240078541A - 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR20240078541A
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송도근
박준용
양수경
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은, 표시 영역 및 상기 표시 영역을 둘러싼 주변 영역을 포함하는 기판; 상기 기판의 상기 표시 영역 상에 배치되는 적어도 하나의 박막 트랜지스터; 및 상기 박막 트랜지스터 상에 배치되고, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극;을 포함하고, 상기 화소전극은 티타늄 나이트라이드(TiN)를 포함하는 하부층, 상기 하부층 상에 배치되고 알루미늄 합금을 포함하는 중간층, 및 상기 중간층 상에 배치되고 티타늄 산화물을 포함하는 상부층을 포함하는, 표시 장치를 제공한다.

Description

표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법{Display device and manufacturing method thereof}
본 발명은 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
표시 장치는 이미지 또는 영상과 같은 시각 정보를 사용자에게 제공하는 장치이다. 컴퓨터, 대형 TV와 같은 각종 전자 기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 다양한 종류의 표시 장치가 개발되고 있다. 최근 이동성을 기반으로 하는 전자 기기가 폭 넓게 사용되고 있으며, 이동용 전자 기기로서 모바일 폰과 같은 소형 전자 기기 이외에도 최근 들어 태블릿 PC가 널리 사용되고 있다.
표시 장치는 표시 영역과 비표시 영역을 포함하며, 표시 영역에는 복수의 발광 소자들이 배치된다. 표시 장치는 복수의 발광 소자들에 의해 방출되는 빛을 통해 이미지를 제공할 수 있다. 이러한 발광 소자들은 화소전극과 대향전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 신뢰성이 향상된 표시 장치 및 표시 장치를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예는, 표시 영역 및 상기 표시 영역을 둘러싼 주변 영역을 포함하는 기판; 상기 기판의 상기 표시 영역 상에 배치되는 적어도 하나의 박막 트랜지스터; 및 상기 박막 트랜지스터 상에 배치되고, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극;을 포함하고, 상기 화소전극은 티타늄 나이트라이드(TiN)를 포함하는 하부층, 상기 하부층 상에 배치되고 알루미늄 합금을 포함하는 중간층, 및 상기 중간층 상에 배치되고 티타늄 산화물을 포함하는 상부층을 포함하는, 표시 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 기판의 상기 주변 영역 상에 배치되고, 제1 패드 전극층 및 상기 제1 패드 전극층 상에 배치되는 제2 패드 전극층을 포함하는 패드부;를 더 포함하고, 상기 제2 패드 전극층은 상기 하부층과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 패드 전극층은 상기 제1 패드 전극층과 접촉할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 박막 트랜지스터는 상기 기판 상의 소스 영역 및 드레인 영역, 게이트 전극, 상기 소스 영역과 전기적으로 연결되는 소스 전극, 상기 드레인 영역과 전기적으로 연결되는 드레인 전극을 포함하고, 상기 제1 패드 전극층은 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 하부층은 상기 소스 전극 또는 상기 드레인 전극과 접촉할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 중간층은 알루미늄-니켈-란타넘 합금(Al-Ni-La alloy) 또는 알루미늄-티타늄 합금(Al-Ti alloy)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 알루미늄-니켈-란타넘 합금(Al-Ni-La alloy)에서, 니켈(Ni) 및 란타넘(La) 각각의 원자 비율의 합은 0.01at% 이상 0.1at% 미만의 범위를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 알루미늄-티타늄 합금(Al-Ti alloy)에서, 티타늄(Ti)의 원자 비율은 0.01 at% 이상 0.1at% 미만의 범위를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 화소전극 상에 배치되는 발광층; 상기 발광층 상에 배치되는 대향전극; 및 상기 대향전극 상에 배치되는 박막봉지층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 박막봉지층 상에 배치되는 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터들을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 발광층은 상기 기판 상에 일체로 구비될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 기판은 반도체 기판일 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 표시 영역 및 상기 표시 영역을 둘러싼 주변 영역을 포함하는 기판; 상기 기판의 상기 표시 영역 상에 배치되는 적어도 하나의 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터 상에 배치되고, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극; 및 상기 기판의 상기 주변 영역 상에 배치되는 패드부;를 포함하고, 상기 화소전극은 티타늄 나이트라이드(TiN)를 포함하는 하부층, 상기 하부층 상에 배치되고 알루미늄 합금을 포함하는 중간층, 및 상기 중간층 상에 배치되고 티타늄 산화물을 포함하는 상부층을 포함하고, 상기 패드부의 적어도 일부는 상기 하부층과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 패드부는 제1 패드 전극층 및 상기 제1 패드 전극층 상에 배치되는 제2 패드 전극층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 박막 트랜지스터는 상기 기판 상의 소스 영역 및 드레인 영역, 게이트 전극, 상기 소스 영역과 전기적으로 연결되는 소스 전극 및 상기 드레인 영역과 전기적으로 연결되는 드레인 전극을 포함하고, 상기 제1 패드 전극층은 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 동일한 물질을 포함하고, 상기 제2 패드 전극층은 상기 하부층과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 패드 전극층은 상기 제1 패드 전극층과 접촉할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 중간층은 알루미늄-니켈-란타넘 합금(Al-Ni-La alloy) 또는 알루미늄-티타늄 합금(Al-Ti alloy)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 알루미늄-니켈-란타넘 합금(Al-Ni-La alloy)에서, 니켈(Ni) 및 란타넘(La) 각각의 원자비율의 합은 0.01at% 이상 0.1at% 미만의 범위를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 알루미늄-티타늄 합금(Al-Ti alloy)에서, 티타늄(Ti)의 원자비율은 0.01 at% 이상 0.1at% 미만의 범위를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 기판은 반도체 기판일 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 기판의 표시 영역 상에 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 박막 트랜지스터 상에 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되고 티타늄 나이트라이드(TiN)를 포함하는 하부 도전층을 형성하는 단계; 상기 하부 도전층 상에 알루미늄 합금을 포함하는 중간 도전층을 형성하는 단계; 상기 중간 도전층 상에 티타늄 산화물을 포함하는 상부 도전층을 형성하는 단계; 및 상기 하부 도전층, 상기 중간 도전층, 및 상기 상부 도전층을 건식 식각하여 화소전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 기판의 주변 영역 상에 제1 패드 전극층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 패드 전극층 상에 제2 패드 전극층을 형성하는 단계;를 더 포함하고, 상기 하부 도전층, 상기 중간 도전층, 및 상기 상부 도전층은 상기 표시 영역 및 상기 주변 영역에 전체적으로 형성되어 상기 제1 패드 전극층 상에 배치되고, 상기 제2 패드 전극층은, 상기 주변 영역에서, 상기 하부 도전층의 일부를 제거하고, 상기 중간 도전층 및 상기 상부 도전층의 전부를 제거하여 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 중간 도전층은 알루미늄-니켈-란타넘 합금(Al-Ni-La alloy) 또는 알루미늄-티타늄 합금(Al-Ti alloy)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 화소전극은 티타늄 나이트라이드(TiN)를 포함하는 하부층, 알루미늄 합금을 포함하는 중간층, 티타늄 산화물을 포함하는 상부층을 포함하는 상부층을 포함함에 따라 표시 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 다만, 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 변형 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 알루미늄 합금 및 알루미늄으로 형성한 중간층의 표면을 현미경으로 관찰한 사진이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
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 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.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(1)는 이미지를 표시하는 표시 영역(DA)과 표시 영역(DA) 주변에 배치되는 주변 영역(PA)을 포함한다. 표시 장치(1)는 표시 영역(DA)에서 방출되는 빛을 이용하여 외부로 이미지를 제공할 수 있다. 물론 표시 장치(1)는 기판(100)을 포함하므로, 기판(100)이 그러한 표시 영역(DA) 및 주변 영역(PA)을 갖는다고 할 수도 있다.
표시 장치(1)는 표시 영역(DA)에서 복수의 화소(PX)들의 어레이를 통해 이미지를 제공할 수 있다. 화소(PX)는 화소 회로에 의해 구동되는 발광 소자(Light-emitting element)가 빛을 방출하는 발광영역으로 정의될 수 있다. 즉, 발광 소자가 화소(PX)를 통해 방출하는 빛에 의해 이미지가 제공될 수 있다. 표시 영역(DA)에는 발광 소자들 및 화소 회로들뿐만 아니라 화소 회로들에 전기적으로 연결되는 각종 신호배선들 및 전원배선들 등이 배치될 수 있다.
주변 영역(PA)은 이미지를 제공하지 않는 영역으로서, 표시 영역(DA)을 전체적으로 또는 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 주변 영역(PA)에는 표시 영역(DA)에 인가할 전기적 신호를 전달하는 다양한 배선들, 인쇄 회로 기판이나 드라이버 IC칩이 부착되는 패드부(PAD)가 위치할 수 있다.
표시 장치(1)는 그 일 면에 수직인 방향으로 바라볼 시, 대략적으로 직사각형 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 표시 장치(1)는 도 1에 도시된 것과 같이 예컨대, x 방향으로 연장된 단변과 예컨대, y 방향으로 연장된 장변을 갖는, 전체적으로 직사각형의 평면 형상을 가질 수 있다. x 방향의 단변과 y 방향의 장변이 만나는 코너(corner)는 직각 형상을 갖거나, 소정의 곡률을 갖는 둥근 형상을 가질 수 있다. 물론 표시 장치(1)의 평면 형상은 직사각형에 한정되지 않으며, 삼각형 등의 다각형, 원형, 타원형, 비정형 형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 1에서는 플랫한 표시면을 구비한 표시 장치(1)를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예로, 표시 장치(1)는 입체형 표시면 또는 커브드 표시면을 포함할 수도 있다. 표시 장치(1)가 입체형 표시면을 포함하는 경우, 표시 장치(1)는 서로 다른 방향을 지시하는 복수 개의 표시 영역들을 포함하고, 예컨대, 다각 기둥형 표시면을 포함할 수도 있다. 다른 실시예로, 표시 장치(1)가 커브드 표시면을 포함하는 경우, 표시 장치(1)는 플렉서블, 폴더블, 롤러블 표시 장치 등 다양한 형태로 구현될 수 있음은 물론이다.
표시 장치(1)는 모바일 폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 통신 단말기, 전자 수첩, 전자 책, PMP(portable multimedia player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC) 등과 같은 휴대용 전자 기기뿐만 아니라, 텔레비전, 노트북, 모니터, 광고판, 사물 인터넷(internet of things, IOT) 등의 다양한 제품의 표시 화면으로 이용될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 스마트 워치(smart watch), 워치 폰(watch phone), 안경형 디스플레이, 및 헤드 장착형 디스플레이(head mounted display, HMD)와 같이 웨어러블 장치(wearable device)에 이용될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 자동차의 계기판, 및 자동차의 센터페시아(center fascia) 또는 대쉬보드에 배치된 CID(Center Information Display), 자동차의 사이드 미러를 대신하는 룸 미러 디스플레이(room mirror display), 자동차의 뒷좌석용 엔터테인먼트로, 앞좌석의 배면에 배치되는 표시 화면으로 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 취한 표시 장치의 단면도를 도시한다.
도 2를 참조하면, 표시 장치(1)는 표시 영역(DA)에 대응하는 기판(100) 상에 배치되는 박막 트랜지스터(TFT) 및 박막 트랜지스터(TFT) 상에 배치되는 발광 소자(200)를 포함할 수 있다. 또한, 표시 장치(1)는 주변 영역(PA)에 대응하는 기판(100) 상에 배치되는 패드부(PAD)를 포함할 수 있다.
기판(100)은 x 방향과 y 방향으로 연장되는 상면을 가질 수 있다. 기판(100)은 반도체 물질, 예컨대 Ⅳ족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 또는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 기판(100)은 실리콘 층을 포함할 수 있다. 즉, 기판(100)은 반도체 물질을 포함하는 반도체 기판일 수 있다. 다만 기판(100)의 종류는 반도체 기판으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 기판(100)은 유리 또는 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리에테르 이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 셀룰로오스 트리 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 등과 같은 고분자 수지를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 기판(100)은 전술한 고분자 수지를 포함하는 베이스층 및 배리어층(미도시)을 포함하는 다층 구조일 수 있다. 이하에서는 기판(100)이 반도체 물질을 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
층간절연층(111)은, 표시 영역(DA) 및 주변 영역(PA)에서 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 층간절연층(111)은 표시 영역(DA)에서, 기판(100) 상에 배치되고 박막 트랜지스터(TFT)를 덮을 수 있다. 층간절연층(111)은 산화물, 질화물 및 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 층간절연층(111)은 단일층 또는 다층 구조로 이루어질 수 있다.
표시 영역(DA)에서, 기판(100) 상에 화소회로층(110)이 배치될 수 있다. 화소회로층(110)은 발광 소자(200)와 연결된 화소회로와 적어도 하나 이상의 절연층을 포함할 수 있다. 화소회로층(110)은 기판(100) 상에 배치된 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TFT) 및 층간절연층(111)을 포함할 수 있다.
박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 유전층(GI), 게이트 전극(GE) 및 활성 영역(Act)을 포함할 수 있다. 또한, 박막 트랜지스터(TFT)는 드레인 전극(DE) 및 소스 전극(SE)을 더 포함할 수 있다.
활성 영역(Act)은 기판(100) 내에 배치될 수 있다. 활성 영역(Act)은 기판(100)의 일부로 이루어질 수 있다. 활성 영역(Act)은 기판(100) 내에서 제1 방향, 예를 들어, x 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 기판(100)의 일부가 리세스되며, 리세스 된 기판(100) 상에 활성 영역(Act)이 배치될 수 있다. 활성 영역(Act)은 채널 영역(C) 및 채널 영역(C)의 양측에 각각 배치된 드레인 영역(D) 및 소스 영역(S)을 포함할 수 있다. 즉, 기판(100) 상에 소스 영역(S) 및 드레인 영역(D)이 배치될 수 있다. 드레인 영역(D) 및 소스 영역(S) 각각은 반도체 물질을 포함하는 기판(100) 상에 불순물을 도핑한 영역일 수 있다. 채널 영역(C)은 게이트 전극(GE)과 중첩할 수 있다.
게이트 유전층(GI)은 게이트 전극(GE) 및 활성 영역(Act) 사이에 배치될 수 있다. 게이트 유전층(GI)은, 예를 들어, 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNX), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2), 또는 아연산화물(ZnO2)등과 같은 무기 절연물을 포함할 수 있다.
게이트 전극(GE)은 활성 영역(Act) 상에 배치될 수 있다. 게이트 전극(GE) 활성 영역(Act)과 교차하여 일 방향, 예를 들어 y 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 게이트 전극(GE)과 교차되는 활성 영역(Act)에는 박막 트랜지스터(TFT)의 채널 영역(C)이 형성될 수 있다. 게이트 전극(GE)은 게이트 유전층(GI) 상에 배치될 수 있다. 게이트 전극(GE)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극(GE)은 티타늄 질화막(TiN), 탄탈륨 질화막(TaN), 또는 텅스텐 질화막(WN)과 같은 금속 질화물, 및/또는 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 구리(Cu), 또는 몰리브덴(Mo) 등의 금속 물질 또는 도핑된(doped) 폴리실리콘과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있다. 게이트 전극(GE)은 상기의 재료를 포함하는 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다.
드레인 전극(DE) 및 소스 전극(SE)은 층간절연층(111) 상에 위치할 수 있다. 드레인 전극(DE) 및 소스 전극(SE)은 각각 층간절연층(111)에 구비된 컨택홀을 통해 활성 영역(Act)의 드레인 영역(D) 및 소스 영역(S)에 연결될 수 있다. 드레인 전극(DE)은 드레인 영역(D)에 전기적으로 연결되고, 소스 전극(SE)은 소스 영역(S)에 전기적으로 연결될 수 있다. 드레인 전극(DE) 및 소스 전극(SE)은 전도성이 좋은 재료를 포함할 수 있다. 드레인 전극(DE) 및 소스 전극(SE)은, 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 또는 티타늄(Ti) 등을 포함하는 도전 물질을 포함할 수 있고, 상기의 재료를 포함하는 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다.
화소회로층(110) 상에 비아절연층(120)이 배치될 수 있다. 발광 소자(200)는 비아절연층(120)에 구비된 컨택홀을 통해 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결될 수 있다. 발광 소자(200)의 화소전극(210)은 비아절연층(120)에 구비된 컨택홀을 통해 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결될 수 있다.
발광 소자(200)는 비아절연층(120) 상에 배치될 수 있다. 발광 소자(200)는 화소전극(210), 발광층(220), 및 대향전극(230)의 적층 구조를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 발광 소자(200)는 백색의 빛을 방출할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 예를 들어, 발광 소자(200)는 적색, 녹색, 또는 청색 빛을 방출하거나, 적색, 녹색, 청색, 또는 백색의 빛을 방출할 수 있다. 발광 소자(200)에서 발광한 광은 도시되지 않은 복수의 컬러 필터들을 통과하여 각각 적색 광, 녹색 광, 청색 광으로 방출될 수 있다. 상기 컬러 필터들은 발광 소자(200)와 기판(100)의 상면과 수직한 방향에서 중첩하는 영역에 배치될 수 있다.
본 발명의 표시 장치(1)의 발광 소자(200)는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예로서, 표시 장치(1)는 무기 발광 다이오드를 포함하는 발광 표시 장치, 즉 무기 발광 표시 장치(Inorganic Light Emitting Display)일 수 있다. 또 다른 실시예로서, 표시 장치(1)는 양자점 발광 표시 장치(Quantum dot Light Emitting Display)일 수 있다.
화소전극(210)은 하부층(211), 하부층(211) 상에 배치되는 중간층(212), 및 중간층(212) 상에 배치되는 상부층(213)을 포함할 수 있다. 화소전극(210)은, 미세 패턴 형성을 위하여, 건식 식각이 용이한 물질로 형성될 수 있다. 화소전극(210)은 비아절연층(120) 상에 배치될 수 있다. 화소전극(210)은 화소회로층(110) 상에 배치되고, 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결될 수 있다. 화소전극(210)은 소스 전극(SE)에 연결된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하지 않으며, 실시예들에 따라 드레인 전극(DE)에 연결될 수 있다.
하부층(211)은 비아절연층(120) 상에 배치될 수 있다. 하부층(211)은 하부층(211)은 소스 전극(SE) 또는 드레인 전극(DE)과 접촉할 수 있다. 중간층(212)을 사이에 두고 상부층(213)으로부터 이격될 수 있다. 하부층(211)의 화소전극(210)의 최하부에 배치될 수 있다.
하부층(211)은 건식 식각이 용이한 도전성 물질을 포함할 수 있다. 하부층(211)은 접촉저항 특성이 우수한, 예를 들어, 컨택 저항이 1Ω 이하인 도전성 물질을 포함할 수 있다. 하부층(211)은, 예를 들어, 티타늄 나이트라이드(TiN)를 포함할 수 있다. 하부층(211)은 패드부(PAD)의 제2 패드 전극층(320)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 하부층(211)은 도 8 내지 도 10를 참조하여 설명하는 것과 같이, 제2 패드 전극층(320)과 동일한 공정 단계에 의하여 형성되므로, 동일한 물질을 포함하는 층일 수 있다. 티타늄 나이트라이드(TiN)는 접촉하는 도전층의 표면의 산화막 생성을 방지하여 접촉저항을 개선할 수 있다.
중간층(212)은 빛을 반사하는 반사층일 수 있다. 중간층(212)은 하부층(211) 상에 배치될 수 있다. 중간층(212)은 하부층(211) 및 상부층(213) 사이에 배치될 수 있다.
중간층(212)은 건식 식각이 용이하고 표면 평탄성이 높은 물질을 포함할 수 있다. 중간층(212)은, 예를 들어, 알루미늄 합금을 포함할 수 있다. 중간층(212)은, 예를 들어, 알루미늄-니켈-란타넘 합금(Al-Ni-La alloy) 또는 알루미늄-티타늄 합금(Al-Ti alloy)을 포함할 수 있다. 상기 알루미늄-니켈-란타넘 합금(Al-Ni-La alloy)에서, 니켈(Ni) 및 란타넘(La) 각각의 원자 비율의 합은 0.01at% 이상 0.1at% 미만의 범위를 가질 수 있다. 상기 알루미늄-티타늄 합금에서, 티타늄(Ti)의 원자 비율은 0.01 at% 이상 0.1at% 미만의 범위를 가질 수 있다. 도 5의 (a)에 도시된 것과 같이, 니켈(Ni) 및 란타넘(La) 각각의 원자 비율의 합이 0.01at% 이상의 범위를 갖는 알루미늄-니켈-란타넘 합금(Al-Ni-La alloy)은 후속 열처리 공정에서 힐락(hillock) 불량이 발생하는 것을 방지 또는 감소시킬 수 있다. 도 5의 (b)에 도시된 것과 같이, 티타늄(Ti)의 원자 비율이 0.01at% 이상의 범위를 갖는 알루미늄-티타늄 합금(Al-Ti alloy)은, 후속 열처리 공정에서 힐락(hillock) 불량이 발생하는 것을 방지 또는 감소시킬 수 있다. 알루미늄-니켈-란타넘 합금(Al-Ni-La alloy)의 니켈(Ni) 및 란타넘(La) 각각의 원자 비율의 합이 0.1at% 미만인 경우 및 알루미늄-티타늄 합금(Al-Ti alloy)의 티타늄 원자 비율이 0.1at% 미만인 경우에, 순수한 알루미늄과 유사하게 높은 반사율 특성을 갖는다. 따라서, 알루미늄-니켈-란타넘 합금(Al-Ni-La alloy)의 니켈(Ni) 및 란타넘(La) 각각의 원자 비율의 합이 0.1at% 이상인 경우 및 알루미늄-티타늄 합금(Al-Ti alloy)의 티타늄 원자 비율이 0.1at% 이상인 경우에, 반사층으로서의 기능이 어려울 수 있다.
상부층(213)은 중간층(212) 상에 배치될 수 있다. 상부층(213)은 화소전극(210)의 최상부 에 배치될 수 있다. 상부층(213)은 정공을 주입하는 층일 수 있다. 상부층(213)은 티타늄 산화물(TiOx)을 포함할 수 있다. 티타늄 산화물(TiOx)은 약 5.8eV의 일함수 값을 가져 정공을 주입하는 층으로 기능할 수 있다. 상부층(213)의 두께는 약 20Å 내지 약 50Å 범위를 가질 수 있다. 상부층(213)의 두께가 약 50Å을 초과하는 경우, 저항이 커져 화소전극(210)의 전기적 특성이 저하될 수 있고, 약 20Å 미만인 경우, 정공 주입 기능이 저하될 수 있다.
패드부(PAD)는 기판(100)의 주변 영역(PA) 상에 배치될 수 있다. 패드부(PAD)는 주변 영역(PA)에서 층간절연층(111) 상에 배치될 수 있다. 패드부(PAD)는 제1 패드 전극층(310) 및 제1 패드 전극층(310) 상에 배치되는 제2 패드 전극층(320)을 포함할 수 있다. 패드부(PAD)의 적어도 일부는 화소전극(210)의 하부층(211)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 패드부(PAD)의 적어도 일부 층은, 티타늄 나이트라이드(TiN)를 포함할 수 있다.
제1 패드 전극층(310)은 층간절연층(111) 상에 배치될 수 있다. 제1 패드 전극층(310)은 층간절연층(111) 및 제2 패드 전극층(320) 사이에 배치될 수 있다. 제1 패드 전극층(310)의 상면은 제2 패드 전극층(320)에 의하여 노출되지 않을 수 있다. 제1 패드 전극층(310)은 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 제1 패드 전극층(310)은 도 6 및 도 7에 도시된 것과 같이, 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)과 동일한 공정 단계에 의하여 형성되므로, 동일한 도전성 물질을 포함할 수 있다. 제1 패드 전극층(310)은 전도성이 좋은 재료를 포함할 수 있다. 제1 패드 전극층(310)은, 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 또는 티타늄(Ti) 등을 포함하는 도전 물질을 포함할 수 있고, 상기의 재료를 포함하는 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다.
제2 패드 전극층(320)은 패드부(PAD)의 최상부에 배치될 수 있다. 제2 패드 전극층(320)은 제1 패드 전극층(310) 상에 배치되어 제1 패드 전극층(310)과 접촉할 수 있다. 제2 패드 전극층(320)은 제1 패드 전극층(310)의 상면을 덮을 수 있다. 제2 패드 전극층(320)은 제1 패드 전극층(310)의 산화를 방지하는 층일 수 있다. 제2 패드 전극층(320)은 하부층(211)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 패드 전극층(320)은 티타늄 나이트라이드(TiN)를 포함할 수 있다. 제2 패드 전극층(320)은 제1 패드 전극층(310)의 표면의 산화를 방지하여 패드부(PAD)의 접촉 저항을 개선하여 표시 장치(1)의 전기적 신뢰성을 높일 수 있다.
도 3은 본 발명의 변형 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 3은 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 취한 표시 장치의 변형 실시예의 단면도를 도시한다. 도 3에서, 도 2와 동일한 참조부호는 동일부재를 의미하는 바 중복된 설명은 생략하고, 변경된 부분만 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 패드부(PAD)는 제1 패드 전극층(310) 및 제1 패드 전극층(310) 상에서 제1 패드 전극층(310)을 덮는 제2 패드 전극층(320a)을 포함할 수 있다.
패드부(PAD)는 기판(100)의 주변 영역(PA) 상에 배치될 수 있다. 패드부(PAD)는 주변 영역(PA)에서 층간절연층(111) 상에 배치될 수 있다. 패드부(PAD)는 제1 패드 전극층(310) 및 제1 패드 전극층(310) 상에 배치되는 제2 패드 전극층(320a)을 포함할 수 있다. 패드부(PAD)의 적어도 일부는 화소전극(210)의 하부층(211)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 패드부(PAD)의 적어도 일부 층은, 티타늄 나이트라이드(TiN)를 포함할 수 있다.
제1 패드 전극층(310)은 층간절연층(111) 상에 배치될 수 있다. 제1 패드 전극층(310)은 층간절연층(111) 및 제2 패드 전극층(320a) 사이에 배치될 수 있다. 제1 패드 전극층(310)의 표면은 제2 패드 전극층(320a)에 의하여 둘러싸일 수 있다. 제1 패드 전극층(310)은 제2 패드 전극층(320a)에 의하여 외부로 노출되지 않을 수 있다. 제1 패드 전극층(310)의 상면은 제2 패드 전극층(320a)에 의하여 외부로 노출되지 않을 수 있다. 제1 패드 전극층(310)의 측면은 제2 패드 전극층(320a)에 의하여 외부로 노출되지 않을 수 있다.
제1 패드 전극층(310)은 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 제1 패드 전극층(310)은 전도성이 좋은 재료를 포함할 수 있다. 제1 패드 전극층(310)은, 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 또는 티타늄(Ti) 등을 포함하는 도전 물질을 포함할 수 있고, 상기의 재료를 포함하는 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 패드 전극층(320a)은 제1 패드 전극층(310)의 측면 및 상면을 덮을 수 있다. 제2 패드 전극층(320a)은 패드부(PAD)의 최상부에 배치될 수 있다. 제2 패드 전극층(320a)은 제1 패드 전극층(310) 상에 배치되어 제1 패드 전극층(310)과 접촉할 수 있다. 제2 패드 전극층(320a)은 제1 패드 전극층(310)의 산화를 방지하는 층일 수 있다. 제2 패드 전극층(320a)은 하부층(211)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 패드 전극층(320a)은 티타늄 나이트라이드(TiN)를 포함할 수 있다. 제2 패드 전극층(320a)은 제1 패드 전극층(310)의 표면의 산화를 방지하여 패드부(PAD)의 접촉 저항을 개선하여 표시 장치(1)의 전기적 신뢰성을 높일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 영역(DA)에서의 표시 장치(1)를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 4에서, 도 2와 동일한 참조부호는 동일부재를 의미하는 바 중복된 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 표시 영역(DA)에서 표시 장치(1)는 복수의 발광 소자(200a, 200b, 200c)들, 복수의 발광 소자(200a, 200b, 200c)들 상에 배치되는 박막봉지층(400) 및 박막봉지층(400) 상에 배치된 컬러 필터층(500)을 더 포함할 수 있다.
표시 장치(1)은 복수의 발광 소자(200a, 200b, 200c)들을 포함하며, 복수의 발광 소자(200a, 200b, 200c)들은 발광영역(EA1, EA2, EA3)을 통해 빛을 방출함으로써 이미지를 제공할 수 있다. 비아절연층(120) 상에는 복수의 발광 소자(200a, 200b, 200c)들이 배치될 수 있다. 복수의 발광 소자(200a, 200b, 200c)들 각각은 화소전극(210), 발광층(220), 및 대향전극(230)의 적층 구조를 포함할 수 있다.
복수의 발광 소자(200a, 200b, 200c)들은 제1 발광 소자(200a), 제2 발광 소자(200b), 및 제3 발광 소자(200c)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 발광 소자(200a, 200b, 200c)들은 백색의 빛을 방출할 수 있다. 다른 실시예에서, 복수의 발광 소자(200a, 200b, 200c)들은 각각, 예컨대, 적색, 녹색, 또는 청색 빛을 방출하거나, 적색, 녹색, 청색, 또는 백색의 빛을 방출할 수 있다. 복수의 발광 소자(200a, 200b, 200c)들은 빛을 방출하며, 빛이 방출되는 영역은 각각 제1 내지 제3 발광영역(EA1, EA2, EA3)로 정의될 수 있다.
일 실시예에서, 발광층(220)은 기판(100)을 전체적으로 커버하도록 일체로 구비될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 다른 실시예에서, 발광층(220)은, 복수의 화소전극(210)들 각각에 대응하여 서로 이격되어 배치된 복수 개의 층을 포함할 수 있다.
박막봉지층(400)은 대향전극(230) 상에 배치될 수 있다. 박막봉지층(400)은 발광 소자(200a, 200b, 200c)들을 덮도록 배치될 수 있다. 박막봉지층(400)은 적어도 하나의 무기봉지층 및 적어도 하나의 유기봉지층을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 박막봉지층(400)은 제1 무기봉지층(410), 제1 무기봉지층(410) 상의 유기봉지층(420), 및 제2 무기봉지층(430)을 포함할 수 있다.
제1 무기봉지층(410) 및 제2 무기봉지층(430)은 알루미늄산화물, 티타늄산화물, 탄탈륨산화물, 하프늄산화물, 징크산화물, 실리콘산화물, 실리콘질화물, 실리콘산질화물 중 하나 이상의 무기물을 포함할 수 있다. 유기봉지층(420)은 폴리머(polymer)계열의 물질을 포함할 수 있다. 폴리머 계열의 소재로는 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 폴리이미드 및 폴리에틸렌 등을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 유기봉지층(420)은 아크릴레이트(acrylate)를 포함할 수 있다. 유기봉지층(420)은 모노머를 경화하거나, 폴리머를 도포하여 형성할 수 있다. 유기봉지층(420)은 투명성을 가질 수 있다.
컬러 필터층(500)은 박막봉지층(400) 상에 배치될 수 있다. 컬러 필터층(500)은 제1 컬러 필터(500A), 제2 컬러 필터(500B), 및 제3 컬러 필터(500C)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 컬러 필터(500A, 500B, 500C) 각각은 복수의 발광 소자(200a, 200b, 200c)들의 화소전극(210)들 각각에 대응되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 컬러 필터(500A)는 제1 발광 소자(200a)의 화소전극(210)과 기판(100)의 수직한 방향, 예를 들어 z 방향에서, 중첩하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 컬러 필터(500B)는 제2 발광 소자(200b)의 화소전극(210)과 기판(100)의 수직한 방향, 예를 들어 z 방향에서, 중첩하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제3 컬러 필터(500C)는 제3 발광 소자(200c)의 화소전극(210)과 기판(100)의 수직한 방향, 예를 들어 z 방향에서, 중첩하도록 배치될 수 있다.
제1 내지 제3 컬러 필터(500A, 500B, 500C)는 감광성 수지를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 컬러 필터(500A, 500B, 500C)는 각각 고유의 색을 나타내는 안료 또는 염료를 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 컬러 필터(500A, 500B, 500C) 각각은 적색, 녹색, 또는 청색의 빛을 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 컬러 필터(500A)는 발광층(220)에서 발광되는 빛 중 적색 광을 선택적으로 투과시키는 적색 컬러 필터일 수 있다. 예를 들어, 제1 컬러 필터(500A)는 630nm 내지 780nm에 속하는 파장의 광만을 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 컬러 필터(500B)는 발광층(220)에서 발광되는 빛 중 녹색 광을 선택적으로 투과시키는 녹색 컬러 필터일 수 있다. 예를 들어, 제2 컬러 필터(500B)는 495 nm 내지 570 nm에 속하는 파장의 광만을 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 제3 컬러 필터(500C)는 발광층(220)에서 발광되는 빛 중 청색 광을 선택적으로 투과시키는 청색 컬러 필터일 수 있다. 예를 들어, 제3 컬러 필터(500C)는 450nm 내지 495nm에 속하는 파장의 광만을 투과시킬 수 있다.
도 5는 알루미늄 합금 및 알루미늄으로 형성한 중간층의 표면을 현미경으로 관찰한 사진이다. 구체적으로, 도 5는 도 2의 알루미늄 합금 및 알루미늄으로 형성한 화소전극(210)의 중간층(212)의 표면을 약 250℃의 열처리 공정 진행 후, 50배율로 관찰한 사진이다.
도 5의 (a)는, 니켈(Ni) 및 란타넘(La) 각각의 원자 비율의 합이 0.06at%인 알루미늄-니켈-란타넘 합금(Al-Ni-La alloy)을 포함한 중간층의 표면을 나타낸다. 도 5의 (b)는, 티타늄(Ti)의 원자 비율이 0.06at%인 알루미늄-티타늄 합금(Al-Ti alloy) 포함한 중간층의 표면을 나타낸다. 도 5의 (c)는, 순수한 알루미늄(Pure Al)을 포함한 중간층의 표면을 나타낸다.
도 5를 참조하면, (a) 및 (b)의 알루미늄 합금을 포함한 실시예와 달리, 순수한 알루미늄을 포함하고 있는 (c) 비교예의 경우에 힐락(hillock) 불량이 발생한 것을 확인할 수 있다. 즉, 순수한 알루미늄보다 니켈(Ni) 및 란타넘(La)을 포함한 알루미늄-니켈-란타넘 합금(Al-Ni-La alloy) 또는 티타늄(Ti)을 포함한 알루미늄-티타늄 합금(Al-Ti alloy)을 사용한 경우, 힐락(hillock) 불량이 감소 또는 방지할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 단면도들이다. 도 6 내지 도 10은 도 2와 대응하는 단면에서의 표시 장치의 제조방법을 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
도 6을 참조하면, 기판(100), 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 화소회로층(110), 화소회로층(110) 상의 비아절연층(120), 및 비아절연층(120) 상에 예비 전극층(301)을 형성할 수 있다.
기판(100)은 Ⅳ족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 또는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체를를 포함하도록 형성될 수 있다. 기판(100)은, 예를 들어, 실리콘 층으로 이루어질 수 있다. 기판(100)은 표시 영역(DA) 및 표시 영역(DA)을 둘러싸는 주변 영역(PA)을 포함할 수 있다.
기판(100) 상에 게이트 유전층(GI) 및 게이트 전극(GE)을 순차적으로 형성할 수 있다. 게이트 유전층(GI)과 게이트 전극(GE)은 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 또는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)을 이용하여 형성될 수 있다.
게이트 유전층(GI)은, 예를 들어, 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNX), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2), 또는 아연산화물(ZnO2)등과 같은 무기 절연물로 형성될 수 있다. 게이트 전극(GE)은, 예를 들어, 티타늄 질화막(TiN), 탄탈륨 질화막(TaN), 또는 텅스텐 질화막(WN)과 같은 금속 질화물, 및/또는 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 구리(Cu), 또는 몰리브덴(Mo) 등의 금속 물질 또는 도핑된(doped) 폴리실리콘과 같은 반도체 물질로 형성될 수 있다.
다음으로, 이온 주입 공정을 수행하여 드레인 영역(D) 및 소스 영역(S)을 형성할 수 있다. 다음으로, 기판(100) 상에 게이트 유전층(GI) 및 게이트 전극(GE)을 덮는 층간절연층(111)을 형성할 수 있다. 층간절연층(111)은 기판(100)의 표시 영역(DA) 및 주변 영역(PA) 상에 형성될 수 있다.
다음으로, 층간절연층(111)의 일부를 제거하여 드레인 영역(D) 및 소스 영역(S) 각각과 연결되는 컨택홀 형성 후, 층간절연층(111) 상에 예비 전극층(301)을 형성할 수 있다. 예비 전극층(301)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 예비 전극층(301)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 또는 티타늄(Ti) 등을 포함하는 도전 물질을 포함할 수 있고, 상기의 재료를 포함하는 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 예비 전극층(301)을 패터닝하여 기판(100)의 표시 영역(DA) 상에 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 형성하고, 기판(100)의 주변 영역(PA) 상에 제1 패드 전극층(310)을 형성할 수 있다. 소스 전극(SE), 드레인 전극(DE), 및 제1 패드 전극층(310)은 동일한 공정 단계에 의하여 형성되므로, 동일한 물질을 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 표시 영역(DA)에서 층간절연층(111) 상에 배치되고, 박막 트랜지스터(TFT)를 덮는 비아절연층(120)을 형성할 수 있다. 다음으로, 비아절연층(120)에 소스 전극(SE) 또는 드레인 전극(DE)과 연결되는 컨택홀을 형성할 수 있다. 다음으로, 표시 영역(DA) 및 주변 영역(PA)에서 순차적으로 하부 도전층(211P), 중간 도전층(212P), 및 상부 도전층(213P)을 형성할 수 있다.
하부 도전층(211P)은 표시 영역(DA)에서 비아절연층(120) 상에 형성되고, 주변 영역(PA)에서 제1 패드 전극층(310)을 덮도록 층간절연층(111) 상에 형성될 수 있다. 즉, 하부 도전층(211P)은 표시 영역(DA) 및 주변 영역(PA)에 전체적으로 형성되어, 박막 트랜지스터(TFT) 상에 배치되고 제1 패드 전극층(310) 상에 배치될 수 있다. 하부 도전층(211P)은 표시 영역(DA)에서 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 하부 도전층(211p)은 건식 식각이 용이한 도전성로 형성될 수 있다. 하부 도전층(211p)은 티타늄 나이트라이드(TiN)를 포함할 수 있다.
중간 도전층(212P)은 하부 도전층(211P) 상에 형성될 수 있다. 중간 도전층(212P)은 표시 영역(DA) 및 주변 영역(PA) 상에 전체적으로 형성될 수 있다.
중간 도전층(212P)은 건식 식각이 용이하고 표면 평탄성이 높은 물질로 형성될 수 있다. 중간 도전층(212P)은, 예를 들어, 알루미늄 합금을 포함할 수 있다. 중간 도전층(212P)은, 예를 들어, 알루미늄-니켈-란타넘 합금(Al-Ni-La alloy) 또는 알루미늄-티타늄 합금(Al-Ti alloy)을 포함할 수 있다. 중간 도전층(212P)이 포함하는 알루미늄-니켈-란타넘 합금(Al-Ni-La alloy)에서, 니켈(Ni) 및 란타넘(La) 각각의 원자 비율의 합은 0.01at% 이상 0.1at% 미만의 범위를 가질 수 있다. 중간 도전층(212P)이 포함하는 알루미늄-티타늄 합금에서, 티타늄(Ti)의 원자 비율은 0.01 at% 이상 0.1at% 미만의 범위를 가질 수 있다. 중간 도전층(212P)이 알루미늄 합금을 포함하는 경우, 후속 열처리 공정에서 힐락(hillock) 불량이 발생하는 것을 방지 또는 감소시킬 수 있다.
상부 도전층(213P)은 중간 도전층(212P) 상에 형성될 수 있다. 상부 도전층(213P)은 표시 영역(DA) 및 주변 영역(PA) 상에 전체적으로 형성될 수 있다. 상부 도전층(213P)은 티타늄 산화물(TiOx)로 형성될 수 있다. 상부 도전층(213P)은 약 5.8eV의 일함수 값을 갖는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 상부 도전층(213P)의 두께는 약 20Å 내지 약 50Å 범위로 형성될 수 있다.
하부 도전층(211P), 중간 도전층(212P), 및 상부 도전층(213P) 각각은, 예를 들어, 화학기상증착법, 플라즈마 여기 CVD(plasma enhanced CVD, PECVD), 저압 CVD(low pressure CVD, LPCVD), 물리기상증착법(physical vapor deposition, PVD), 스퍼터링(sputtering), 원자층 증착법(atomic layer deposition, ALD) 등의 증착 방법에 의하여 형성될 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 하부 도전층(211P), 중간 도전층(212P), 및 상부 도전층(213P)의 일부를 제거하여 표시 영역(DA)에서 화소전극(210)을 형성하고, 주변 영역(PA)에서 패드부(PAD)를 형성할 수 있다. 하부 도전층(211P), 중간 도전층(212P), 및 상부 도전층(213P)은 건식 식각에 의하여 일부를 제거하므로 미세 패턴 형성이 용이할 수 있다.
도 9를 참조하면, 상부 도전층(213P) 및 중간 도전층(212P)의 일부를 제거하여 화소전극(210)을 이루는 중간층(212) 및 상부층(213)을 형성할 수 있다. 상부 도전층(213P) 및 중간 도전층(212P)은 주변 영역(PA)에서 전체적으로 제거되고, 표시 영역(DA)에서 일부가 제거될 수 있다. 상부 도전층(213P) 및 중간 도전층(212P)은 건식 식각 공정에 의하여 일부가 제거될 수 있다. 상부 도전층(213P) 및 중간 도전층(212P)을 제거하는 건식 식각 공정은, 예를 들어, 염소계 공정 가스를 이용하여 수행될 수 있다.
도 10을 참조하면, 화소전극(210)을 이루는 중간층(212) 및 상부층(213)을 형성한 후, 하부 도전층(211P)의 일부를 제거하여 화소전극(210)을 이루는 하부층(211) 및 제2 패드 전극층(320)을 형성할 수 있다. 하부층(211)은 표시 영역(DA)에서 하부 도전층(211P)의 일부를 제거하여 형성될 수 있다. 제2 패드 전극층(320)은 주변 영역(PA)에서 하부 도전층(211P)의 일부를 제거하여 형성될 수 있다. 하부 도전층(211P)은 건식 식각 공정에 의하여 일부가 제거될 수 있다. 하부 도전층(211P)를 식각하는 공정은, 상부 도전층(213P) 및 중간 도전층(212P)을 식각하는 공정 진행 후, 하부 도전층(211P)에서 식각이 정지된 후에 진행될 수 있다. 하부 도전층(211P)을 제거하는 건식 식각 공정은, 예를 들어, 염소계 공정 가스를 이용하여 수행될 수 있다.
다음으로, 다시 도 2를 함께 참조하면, 비아절연층(120) 상에 화소전극(210)을 덮도록 발광층(220)을 형성하고, 발광층(220) 상에 대향전극(230)을 형성하여 발광 소자(200)을 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 발광층(220)은 백색의 빛을 방출하는 형광 또는 인광 물질을 포함하는 유기물을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 발광층은 적색, 녹색, 청색, 또는 백색의 빛을 방출하는 형광 또는 인광 물질을 포함하는 유기물을 포함할 수 있다. 발광층(220)은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물일 수 있으며, 유기 발광층의 아래 및 위에는, 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 기능층이 선택적으로 더 배치될 수 있다. 발광층(220)은 복수의 화소전극(210)들에 걸쳐서 일체인 층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 예를 들어, 발광층(220)은, 복수의 화소전극(210)들 각각에 대응하여 서로 이격되어 배치될 수 있다.
대향전극(230)은 화학기상증착법, 플라즈마 여기 CVD(plasma enhanced CVD, PECVD), 저압 CVD(low pressure CVD, LPCVD), 물리기상증착법(physical vapor deposition, PVD), 스퍼터링(sputtering), 원자층 증착법(atomic layer deposition, ALD) 등의 증착 방법에 의하여 형성될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 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.
100: 기판
110: 화소회로층
111: 층간절연층
TFT: 박막 트랜지스터
120: 비아절연층
200: 발광 소자
210: 화소전극
211: 하부층
212: 중간층
213: 상부층
220: 발광층
230: 대향전극
PAD: 패드부
310: 제1 패드 전극층
320: 제2 패드 전극층

Claims (20)

  1. 표시 영역 및 상기 표시 영역을 둘러싼 주변 영역을 포함하는 기판;
    상기 기판의 상기 표시 영역 상에 배치되는 적어도 하나의 박막 트랜지스터; 및
    상기 박막 트랜지스터 상에 배치되고, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극;을 포함하고,
    상기 화소전극은 티타늄 나이트라이드(TiN)를 포함하는 하부층, 상기 하부층 상에 배치되고 알루미늄 합금을 포함하는 중간층, 및 상기 중간층 상에 배치되고 티타늄 산화물을 포함하는 상부층을 포함하는, 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 주변 영역 상에 배치되고, 제1 패드 전극층 및 상기 제1 패드 전극층 상에 배치되는 제2 패드 전극층을 포함하는 패드부;를 더 포함하고,
    상기 제2 패드 전극층은 상기 하부층과 동일한 물질을 포함하는, 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 패드 전극층은 상기 제1 패드 전극층과 접촉하는, 표시 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는 상기 기판 상의 소스 영역 및 드레인 영역, 게이트 전극, 상기 소스 영역과 전기적으로 연결되는 소스 전극, 및 상기 드레인 영역과 전기적으로 연결되는 드레인 전극을 포함하고,
    상기 제1 패드 전극층은 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 동일한 물질을 포함하는, 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 하부층은 상기 소스 전극 또는 상기 드레인 전극과 접촉하는, 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 중간층은 알루미늄-니켈-란타넘 합금(Al-Ni-La alloy) 또는 알루미늄-티타늄 합금(Al-Ti alloy)을 포함하는, 표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 알루미늄-니켈-란타넘 합금(Al-Ni-La alloy)에서, 니켈(Ni) 및 란타넘(La) 각각의 원자 비율의 합은 0.01at% 이상 0.1at% 미만의 범위를 갖는, 표시 장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 알루미늄-티타늄 합금(Al-Ti alloy)에서, 티타늄(Ti)의 원자 비율은 0.01at% 이상 0.1at% 미만의 범위를 갖는, 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 화소전극 상에 배치되는 발광층;
    상기 발광층 상에 배치되는 대향전극; 및
    상기 대향전극 상에 배치되는 박막봉지층을 더 포함하는, 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 박막봉지층 상에 배치되는 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터들을 더 포함하는, 표시 장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 발광층은 상기 기판 상에 일체로 구비되는, 표시 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은 반도체 기판인, 표시 장치.
  13. 표시 영역 및 상기 표시 영역을 둘러싼 주변 영역을 포함하는 기판;
    상기 기판의 상기 표시 영역 상에 배치되는 적어도 하나의 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터 상에 배치되고, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극; 및
    상기 기판의 상기 주변 영역 상에 배치되는 패드부;를 포함하고,
    상기 화소전극은 티타늄 나이트라이드(TiN)를 포함하는 하부층, 상기 하부층 상에 배치되고 알루미늄 합금을 포함하는 중간층, 및 상기 중간층 상에 배치되고 티타늄 산화물을 포함하는 상부층을 포함하고,
    상기 패드부의 적어도 일부는 상기 하부층과 동일한 물질을 포함하는, 표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 패드부는 제1 패드 전극층 및 상기 제1 패드 전극층 상에 배치되는 제2 패드 전극층을 포함하는, 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는 상기 기판 상의 소스 영역 및 드레인 영역, 게이트 전극, 상기 소스 영역과 전기적으로 연결되는 소스 전극 및 상기 드레인 영역과 전기적으로 연결되는 드레인 전극을 포함하고,
    상기 제1 패드 전극층은 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 동일한 물질을 포함하고,
    상기 제2 패드 전극층은 상기 하부층과 동일한 물질을 포함하는, 표시 장치.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 중간층은 알루미늄-니켈-란타넘 합금(Al-Ni-La alloy) 또는 알루미늄-티타늄 합금(Al-Ti alloy)을 포함하는, 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 알루미늄-니켈-란타넘 합금(Al-Ni-La alloy)에서, 니켈(Ni) 및 란타넘(La) 각각의 원자비율의 합은 0.01at% 이상 0.1at% 미만의 범위를 갖는, 표시 장치.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 알루미늄-티타늄 합금(Al-Ti alloy)에서, 티타늄(Ti)의 원자비율은 0.01at% 이상 0.1at% 미만의 범위를 갖는, 표시 장치.
  19. 기판의 표시 영역 상에 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 박막 트랜지스터 상에 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되고 티타늄 나이트라이드(TiN)를 포함하는 하부 도전층을 형성하는 단계;
    상기 하부 도전층 상에 알루미늄 합금을 포함하는 중간 도전층을 형성하는 단계;
    상기 중간 도전층 상에 티타늄 산화물을 포함하는 상부 도전층을 형성하는 단계; 및
    상기 하부 도전층, 상기 중간 도전층, 및 상기 상부 도전층을 건식 식각하여 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 기판의 주변 영역 상에 제1 패드 전극층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 패드 전극층 상에 제2 패드 전극층을 형성하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 하부 도전층, 상기 중간 도전층, 및 상기 상부 도전층은 상기 표시 영역 및 상기 주변 영역에 전체적으로 형성되어 상기 제1 패드 전극층 상에 배치되고,
    상기 제2 패드 전극층은, 상기 주변 영역에서, 상기 하부 도전층의 일부를 제거하고, 상기 중간 도전층 및 상기 상부 도전층의 전부를 제거하여 형성되는, 표시 장치의 제조 방법.
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