KR102407521B1 - 유기전계발광 표시소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자는 제1기판 상의 박막트랜지스터 배치영역에 광차단층과 식각저지층을 배치한 후, 그 상부에 박막트랜지스터를 배치되고 상기 박막트랜지스터는 산화물반도체층, 제1절연층, 게이트전극, 제2절연층, 소스전극 및 드레인전극으로 구성되며, 제1절연층과 제2절연층에는 컨택홀이 구비되어 상기 소스전극이 식각저지층과 전기적으로 접속되어 상기 소스전극과 광차단층의 전위가 동일하게 된다.

Description

유기전계발광 표시소자{ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE}
본 발명은 유기전계발광 표시소자에 관한 것으로, 특히 광차단층 상부에 식각저지층을 구비하여 식각공정시 의해 광차단층이 식각되어 광차단층과 소스전극 사이의 접촉불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 유기전계발광 표시소자에 관한 것이다.
최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판표시소자들이 개발되고 있다. 이러한 평판표시소자는 액정표시소자, 전계방출 표시소자, 플라즈마 디스플레이패널 및 유기전계발광 표시소자 등이 있다.
이러한 평판표시소자들 중 플라즈마 디스플레이는 구조와 제조공정이 단순하기 때문에 경박 단소하면서도 대화면화에 가장 유리한 표시장치로 주목받고 있지만 발광효율과 휘도가 낮고 소비전력이 큰 단점이 있다. 이에 비하여, 애정표시소자는 반도체 공정을 이용하기 때문에 대화면화에 어렵고 백라이트 유닛으로 인하여 소비전력이 큰 단점이 있다. 또한, 액정표시소자는 편광필터, 프리즘시트, 확산판 등의 광학 소자들에 의해 광 손실이 많고 시야각이 좁은 특성이 있다.
이에 비하여, 유기전계발광 표시소자는 발광층의 재료에 따라 무기전계발광 표시소자와 유기전계발광 표시소자로 대별되며 스스로 발광하는 자발광소자로서 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. 무기전계발광 표시소자는 유기전계발광 표시소자에 비하여 전력소모가 크고 고휘도를 얻을 수 없으며 R(Red), G(Green), B(Blue)의 다양한 색을 발광시킬 수 없다. 반면에, 유기전계발광 표시소자는 수십 볼트의 낮은 직류 전압에서 구동됨과 아울러, 빠른 응답속도를 가지고, 고휘도를 얻을 수 있으며 R, G, B의 다양한 색을 발광시킬 수 있어 현재 활발하게 연구되고 있다.
특히, 근래에 전자이동도가 높고 누설전류가 적은 IGZO(Indium Galium Zinc Oxide)와 같은 산화물반도체로 박막트랜지스터를 구성하여 대면적 고해상도의 유기전계발광 표시소자를 제작하고 있다. 그러나, 상기와 같은 산화물반도체를 포함하는 박막트랜지스터는 광에 민감하므로, 산화물반도체에 광이 조사되는 경우 누설전류가 발생하여 박막트랜지스터의 전기특성이 저하되며, 특히 고해상도 유기전계발광 표시소자를 제작하는 경우 품질에 결함이 발생하게 된다.
특히, 근래 핸드폰이나 태블릿 PC와 같이 이동형 전자장치에 유기전계발광 표시소자가 많이 채용되는데, 이러한 고이동도의 유기전계발광 표시소자의 경우 산화물반도체층으로 조사되는 광의 양이 많기 때문에 품질에 치명적인 결함이 발생하게 된다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 기판상에 광차단층을 배치하여 박막트랜지스터로 조사되는 광을 차단하여 광조사에 의해 박막트랜지스터에 누설전류가 발생하는 것을 방지할 수 있는 유기전계발광 표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 광차단층 상부에 식각저지층을 구비하여 식각공정에 의해 광차단층이 식각되어 광차단층과 소스전극 사이의 접촉불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 유기전계발광 표시소자를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자는 제1기판 상의 박막트랜지스터 배치영역에 광차단층과 식각저지층을 배치한 후, 그 상부에 박막트랜지스터를 배치한다. 상기 박막트랜지스터는 산화물반도체층, 제1절연층, 게이트전극, 제2절연층, 소스전극 및 드레인전극으로 구성되며, 제1절연층과 제2절연층에는 컨택홀이 구비되어 상기 소스전극이 식각저지층과 전기적으로 접속되어 상기 소스전극과 광차단층의 전위가 동일하게 된다.
광차단층은 MoTi로 이루어지고 식각저지층은 박막트랜지터에 구비되는 절연층에 비해 식각속도가 1/15인 물질이 사용될 수 있는데, 예를 들면 ITO, IZO, CuOx, Si 등이 사용될 수 있다.
박막트랜지스터의 반도체층은 IGZO(Indium Galium Zinc Oxide)와 같은 산화물반도체로 이루어진다.
본 발명에서는 박막트랜지스터로 조사되는 광을 차단하는 광차단층을 식각저지층이 포함되는 이중의 층으로 형성하여, 광차단층 상부의 버퍼층의 식각시 광차단층이 식각되는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 소스전극과 광차단층을 전기적으로 접속하여 소스전극과 광차단층의 전위를 동일하게 하여 소스전극과 광차단층 사이에 기생용량이 발생하는 것을 방지하는 경우, 광차단층의 과식각에 의해 소스전극과 광차단층의 전기적접속이 불량으로 되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명과 같이 광차단층을 ITO/MoTi의 이중의 층으로 형성함에 따라 광차단층이 반사율을 감소시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자의 구조를 나타내는 도면.
도 2a-도 2h는 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자의 제조방법을 나타내는 도면.
도 3a-도 3e는 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자의 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 방법을 나타내는 도면.
도 4a 및 도 4b는 광차단층이 단일층일 경우 식각가스에 의해 광차단층이 식각되는 것을 나타내는 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 일반적으로 유기전계발광 표시소자는 적색광, 녹색광 및 청색광, 백색광을 발광하는 R,G,B,W의 복수의 화소로 이루어져 있지만, 도면에서는 설명의 편의를 위해 하나의 화소를 도시하였다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자(101)는 유리나 플라스틱과 같은 투명물질로 이루어진 제1기판(110)의 박막트랜지스터 형성영역에 광차단층(121)이 구비되며, 상기 광차단층(121)이 구비된 제1기판(110) 전체에 걸쳐 버퍼층(122)이 구비된다.
상기 광차단층(121)은 MoTi와 같이 박막형성이 용이하고 절연물질과의 계면특성이 좋은 금속화합물로 이루어진 제1층(121a)과 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 금속산화물, CuOx와 같은 구리산화물, Si와 같이 식각 선택비가 작아 건식식각에 의해 식각되지 않고 박막형성이 용이하고 계면특성이 좋은 제2층(121b)으로 이루어진다.
즉, 광차단층(121)의 제1층(121a)은 광을 차단하기 위한 차광막이고 제2층(121b)은 컨택홀(119)의 형성시 제1층(121a)의 식각되는 것을 방지하기 위한 식각저지층이다. 따라서, 상술한 설명에서는 광차단층(121)이 제1층(121a)과 제2층(121b)의 이중의 층으로 이루어진다고 설명하고 있지만, 광차단층은 MoTi의 단일층으로 형성되고 그 위에 식각저지층이 형성된다고 간주할 수도 있을 것이다. 이러한 광차단층(121)에 대해서는 이후 더욱 상세히 설명한다.
또한, 상기 버퍼층(122)은 유기절연물질 및/또는 무기절연물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 층으로 구성된다.
상기 광차단층(121)에 대응하는 영역의 버퍼층(122) 위에는 구동박막트랜지스터가 배치된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 구동박막트랜지스터는 R,G,B,W화소에 각각 배치되며, 각각의 구동박막트랜지스터는 버퍼층(122) 위에 R,G,B,W 화소에 배치된 반도체층(112)과, 상기 반도체층(112)이 배치된 기판(110) 전체에 걸쳐 적층된 제1절연층(123)과, 상기 제1절연층(123) 위에 배치된 게이트전극(111)과, 상기 게이트전극(111)을 덮도록 기판(110) 전체에 걸쳐 적층된 제2절연층(124)과, 상기 제1절연층(123) 및 제2절연층(124)에 형성된 컨택홀을 통해 반도체층(112)과 접촉하는 드레인전극(114) 및 소스전극(115)으로 구성된다.
상기 반도체층(112)은 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)와 같은 투명한 산화물반도체로 구성될 수 있으며, 중앙영역의 채널층과 양측면의 도핑층으로 이루어져 드레인전극(114) 및 소스전극(115)이 상기 도핑층과 접촉한다.
상기 게이트전극(111)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속으로 구성될 수 있으며, 제1절연층(123) 및 제2절연층(124)은 SiO2나 SiNx와 같은 무기절연물질로 이루어진 단일층 또는 SiO2 및 SiNx으로 이루어진 이중의 층으로 이루어질 수 있다. 또한, 드레인전극(114) 및 소스전극(115)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금으로 구성될 수 있다.
상기 버퍼층(122), 제2절연층(123) 및 제2절연층(124)에는 컨택홀(119)이 구비되어 상기 소스전극(115)과 광차단층(121)이 전기적으로 접속된다. 소스전극(115)과 광차단층(121)이 전기적으로 접속됨에 따라 소스전극(115)과 광차단층(121)이 동일 전위가 되므로, 소스전극(115)과 광차단층(121) 사이에 전위차에 의한 기생정전용량이 발생하지 않게 된다. 그 결과, 기생정전용량에 의한 박막트랜지스터의 불량을 방지할 수 있게 된다.
상기 구동박막트랜지스터가 배치된 기판(110)에는 평탄화층(126)이 적층된다. 상기 평탄화층(126)은 SiO2와 같은 무기절연물질로 형성될 수 있다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 외곽영역에는 구동박막트랜지스터의 게이터전극(111)에 주사신호를 인가하는 게이트패드와 화소전극에 신호를 인가하는 데이터패드가 배치된다.
구동박막트랜지스터의 소스전극(115)의 상부 평탄화층(126)에는 컨택홀(129)이 구비되어, 상기 평탄화층(126)에 배치되는 화소전극(120)이 상기 컨택홀(129)을 통해 구동박막트랜지스터의 소스전극(115)과 전기적으로 접속된다.
복수의 화소 사이의 경계에는 뱅크층(128)이 배치된다. 상기 뱅크층(128)은 일종의 격벽으로서, 각 화소영역을 구획하여 인접하는 화소영역에서 출력되는 특정 컬러의 광이 혼합되어 출력되는 것을 방지하기 위한 것이다. 또한, 상기 뱅크층(128)은 컨택홀(129)의 일부를 채우기 때문에 단차를 감소시키며, 그 결과 유기발광부의 형성시 과도한 단차에 의한 유기발광부에 불량이 발생하는 것을 방지한다.
표시영역에는 화소전극(120)이 배치된다. 상기 화소전극(120)은 Ca, Ba, Mg, Al, Ag 등과 같은 금속으로 이루어지고 구동박막트랜지스터의 소스전극(115)과 접속되어 외부로부터 화상신호가 인가된다.
도면에 도시된 바와 같이, 뱅크층(128)은 화소 사이의 경계의 화소전극(120) 위에 배치되지만, 상기 화소전극(120)의 뱅크층(128)의 측면 및 상면 일부 영역으로 연장될 수도 있다.
유기발광부(125)는 뱅크층(128) 사이의 화소전극(120) 위에 배치된다. 상기 유기발광부(125)는 각각 적색광을 발광하는 R-유기발광층, 녹색광을 발광하는 G-유기발광층, 청색광을 발광하는 B-유기발광층을 포함한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 유기발광부(125)는 유기발광층 뿐만 아니라 유기발광층에 전자 및 정공을 각각 주입하는 전자주입층 및 정공주입층과 주입된 전자 및 정공을 유기발광층으로 각각 수송하는 전자수송층 및 정공수송층이 포함될 수도 있을 것이다.
또한, 유기발광층은 백색광을 발광하는 백색 유기발광층으로 구비될 수도 있다. 이 경우, 백색 유기발광층의 상부에는 R,G,B 화소에는 각각 R,G,B 컬러필터층이 배치되어 백색 유기발광층에서 발광되는 백색광을 적색광, 녹색광, 청색광으로 변환시킨다. 이러한 백색 유기발광층은 R,G,B의 단색광을 각각 발광하는 복수의 유기물질이 혼합되어 배치되거나 R,G,B의 단색광을 각각 발광하는 복수의 발광층이 적층되어 배치될 수 있다.
상기 표시영역의 유기발광부(125) 위에는 공통전극(130)이 배치된다. 상기 공통전극(130)은 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 산화금속물질로 이루어진다.
이때, 상기 공통전극(130)이 유기발광부(125)의 캐소드이고 화소전극(120)이 애노드로서, 공통전극(130)과 화소전극(120)에 전압이 인가되면, 상기 공통전극(130)으로부터 전자가 유기발광부(125)로 주입되고 화소전극(120)으로부터는 정공이 유기발광부(125)로 주입되어, 유기발광층내에는 여기자(exciton)가 생성되며, 이 여기자가 소멸(decay)함에 따라 발광층의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)와 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)의 에너지 차이에 해당하는 광이 발생하게 되어 외부(도면에서 공통전극(130)의 상부방향)로 출사하게 된다.
또한, 화소전극(120)을 ITO나 IZO로 구성하고 공통전극(130)을 Ca, Ba, Mg, Al, Ag 등과 같은 금속으로 구성할 수도 있다. 이때, 공통전극(130)이 유기발광부(125)의 애노드이고 화소전극(120)이 캐소드로서, 공통전극(130)과 화소전극(120)에 전압이 인가되면, 광이 화소전극(120)의 하부방향으로 출사된다. 이러한 하부발광구조에서는 유기발광층이 백색광을 발광하는 백색 유기발광층인 경우, 유기발광부(125) 하부에 R,G,B 컬러필터층이 형성되어 백색 유기발광층에서 발광되는 백색광을 적색광, 녹색광, 청색광으로 변환시킨다.
평탄화층(126) 상부, 공통전극(130)과 뱅크층(128) 상부에는 기판(110) 전체에 걸쳐서 제1보호층(passivation layer;141)이 배치된다. 상기 제1보호층(141)은 SiO2나 SiNx와 같은 무기물질로 구성된다.
또한, 상기 제1보호층(141) 위에는 폴리머 등의 유기물질로 이루어진 유기층(143)이 구비되고 그 위에 SiO2나 SiNx와 같은 무기물질로 이루어진 제2보호층(144)이 구비된다.
상기 제2보호층(144) 위에는 접착제가 도포되어 접착층(146)이 배치되며, 그 위에 제2기판(148)이 배치되어, 상기 접착층(146)에 의해 제2기판(148)이 부착된다.
상기 접착제로는 부착력이 좋고 내열성 및 내수성이 좋은 물질이라면 어떠한 물질을 사용할 수 있지만, 본 발명에서는 주로 에폭시계 화합물, 아크릴레이트계 화합물 또는 아크릴계 러버과 같은 열경화성 수지를 사용한다. 이때, 상기 접착층(146)은 약 5-100㎛의 두께로 도포되며, 약 80-170도의 온도에서 경화된다. 또한, 상기 접착제로서 광경화성 수지를 사용할 수도 있으며, 이 경우 접착층에 자외선과 같은 광을 조사함으로써 접착층(146)을 경화시킨다.
상기 접착층(146)은 제1기판(110) 및 제2기판(148)을 합착할 뿐만 아니라 상기 유기전계발광 표시소자 내부로 수분이 침투하는 것을 방지하기 위한 봉지제의 역할도 한다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에서 도면부호 146의 용어를 접착제라고 표현하고 있지만, 이는 편의를 위한 것이며, 이 접착층을 봉지제라고 표현할 수도 있을 것이다.
상기 제2기판(148)은 유리나 플라스틱 뿐만 아니라 PS(Polystyrene)필름, PE(Polyethylene)필름, PEN(Polyethylene Naphthalate)필름 또는 PI(Polyimide)필름 등과 같은 보호필름으로 이루어질 수 있다.
상기 제2기판(148) 상부에는 편광판(149)이 부착될 수 있다. 상기 편광판(149)은 유기전계발광 표시소자로부터 발광된 광은 투과하고 외부로부터 입사되는 광은 반사하지 않도록 하여, 화질을 향상시킨다.
도 2a-도 2h는 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자의 제조방법을 나타내는 도면이다.
우선, 도 2a에 도시된 바와 같이, 유리 또는 폴리이미드(PI)와 같은 플라스틱물질로 이루어진 제1기판(110) 위에 MoTi와 같은 금속층을 적층한 후, ITO나 IZO와 같은 투명한 금속산화물, CuOx와 같은 구리산화물, Si 등을 적층하고 식각하여 제1층(121a) 및 제2층(121b)로 구성된 광차단층(121)을 형성한다. 이때, 상기 제1층(121a) 및 제2층(121b)은 각각 450-550Å의 두께로 형성될 수 있다.
이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 광차단층(121)이 형성된 제1기판(110) 위에 무기물질 등으로 이루어진 버퍼층(122)을 형성한다. 이때, 상기 버퍼층(122)을 단일층 또는 복수의 층으로 형성할 수 있으며, 약 2500-3500Å의 두께로 형성될 수 있다. 이어서, 기판(110) 전체에 걸쳐 IGZO와 같은 투명산화물반도체를 CVD법에 의해 적층한 후 식각하여 버퍼층(122)위에 반도체층(112)을 형성한다. 이때, 반도체층의 양측면에는 n+ 또는 p+형 불순물을 도핑하여 도핑층을 형성한다.
그 후, 상기 반도체층(112) 위에 CVD(Chemical Vapor Deposition)에 의해 SiO2나 SiOx와 같은 무기절연물질을 적층하여 제1절연층(123)을 형성한 후, 그 위에 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금과 같이 도전성이 좋은 불투명 금속을 스퍼터링법(sputtering process)에 의해 적층하고 사진식각방법(photolithography process)에 의해 식각하여 표시영역의 각 화소영역에 게이트전극(111)을 형성한다. 이어서, 상기 게이트전극(111)이 형성된 기판(110) 전체에 걸쳐 CVD법에 의해 무기절연물질을 적층하여 제2절연층(123)을 형성한 후, 상기 버퍼층(122), 제1절연층(123)과 제2절연층(124)을 식각하여 반도체층(112)이 노출되는 제1컨택홀(116) 및 광차단층(121)이 노출되는 제2컨택홀(119)을 형성한다.
그 후, 도 2c에 도시된 바와 같이, 제2절연층(124) 위에 제1컨택홀(116)을 통해 반도체층(112)과 전기적으로 접속하는 드레인전극(114) 및 소스전극(115)을 형성한다. 이때, 소스전극(115)은 제2컨택홀(119)을 통해 광차단층(121)의 제2층(121b)과 전기적으로 접속된다.
상기 컨택홀(116,119), 드레인전극(114) 및 소스전극(115)의 형성과정을 도 3a-도 3e를 참조하여 좀더 자세히 설명한다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 게이트전극(111)이 배치된 제1기판(110)에 제2절연층(124)을 형성한 후, 상기 제2절연층(124) 위에 포토레지스트층(210)을 적층하고 그 상부에 마스크(220)를 위치시킨다. 이때, 상기 마스크(220)는 하프톤마스크(half-tone mask)로서, 광이 완전히 투과되는 투과영역(220a), 광의 일부분이 투과되는 반투과영역(220b) 및 광이 차단되는 차광영역(220c)으로 이루어진다.
상기와 같이, 마스크(220)를 배치시킨 상태에서 상기 포토레지스트층(210)에 광을 조사하면, 마스크(220)의 반투과영역(220b)에 대응하는 반도체층(112)의 도핑층 위의 포토레지스트가 반노광상태가 되고 투과영역(220a)에 대응하는 광차단층(121) 상부의 포토레지스트가 완전 노광상태로 된다.
이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 노광된 포토레지스트층(210)을 현상액에 의해 현상하여 제1포토레지스트패턴(210a)을 형성한다. 이때, 현상에 의해 광차단층(121) 위의 완전 노광된 포토레지스트가 제거되어 제2절연층(124)이 외부로 노출되고 반도체층(112)의 도핑층 위의 반노광된 포토레지스트는 그 일부만이 제거된다.
이어서, 상기 제1포토레지스트패턴(210a)에 의해 제1기판(110)을 블로킹한 상태에서 식각가스 또는 식각액을 작용하면, 도 3c에 도시된 바와 같이, 광차단층(121) 상부의 노출된 제1절연층(123) 및 제2절연층(124)이 식각된다. 이어서, 상기 제1포토레지스트패턴(210a)을 에이싱(ashing)하여 반도체층(112)의 도핑영역이 노출되는 제2포토레지스트패턴(210b)을 형성한다.
그 후, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 제2포토레지스트패턴(210b)으로 제1기판(110)을 블로킹한 상태에서 식각가스를 작용하면, 도 3e에 도시된 바와 같이 반도체층(112)의 도핑영역 상부의 노출된 제2절연층(124) 및 제1절연층(123)이 식각됨과 동시에 광차단층(121) 상부의 버퍼층(122)이 식각되어, 반도체층(112)의 도핑영역 및 광차단층(121)이 외부로 노출되는 제1컨택홀(116) 및 제2컨택홀(119)이 형성된다. 이어서, 제1기판(110) 전체에 걸쳐서 금속을 적층하고 식각함으로써 드레인전극(114) 및 소스전극(115)을 형성한다. 이때, 상기 드레인전극(114) 및 소스전극(115)은 제1컨택홀(116)을 통해 반도체층(112)의 도핑영역과 접속되고, 소스전 극(115)은 제2컨택홀(119)을 통해 광차단층(121)과 전기적으로 접속된다.
상기와 같은 식각가스에 의한 버퍼층(122)의 식각시, 광차단층(121)의 제2층(121b)은 식각저지층으로 작용하여 식각가스에 의해 하부의 제1층(121a)이 식각되는 것을 방지한다.
이러한 식각저지층을 구비하는 이유를 좀더 상세히 설명한다. 도 4a 및 도 4b는 본 발명과는 달리 광차단층(121)에 식각을 저지하는 층이 형성되지 않고 광차단층(121)이 단지 MoTi의 1층으로 이루어진 경우의 식각을 나타내는 도면이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 반도체층(312) 상부의 제2절연층(324) 및 광차단층(321) 상부의 버퍼층(322)를 노출시키는 제2포토레지스트패턴(210b)에 의해 제1기판(310)을 블로킹한 상태에서 식각가스를 작용하면, 반도체층(312) 상부의 제1절연층(323) 및 제2절연층(324)과 광차단층(321) 상부의 버퍼층(322)이 식각된다.
이때, 제1절연층(323) 및 제2절연층(324)은 SiO2와 같은 무기물질로 형성되는데, 상기 SiO2가 식각가스에 의해 식각될 때 식각속도(etching rate)는 약 3000Å/min이 된다. 한편, 버퍼층(322)은 절연물질로 형성되므로, 버퍼층(322)의 식각속도는 제1절연층(323) 및 제2절연층(324)의 식각속도와 거의 유사하며, 따라서 버퍼층(322)은 제1절연층(323) 및 제2절연층(324)과 거의 동일한 속도로 식각가스에 의해 식각된다.
한편, MoTi는 주로 식각액에 의해서 식각되지만, 식각가스에 의해서도 식각된다. 이때, 식각가스에 의한 MoTi의 식각속도는 약 1500Å/min이다. 즉, 식각가스에 의한 MoTi의 식각속도는 제1절연층(323) 및 제2절연층(324)의 식각속도의 약 1/2로서, 식각속도에 큰 차이가 나지 않는다. 따라서, 식각가스에 의해 반도체층(312) 상부의 제1절연층(323) 및 제2절연층(324)이 식각될 때, 광차단층(321) 상부의 버퍼층(322) 뿐만 아니라 광차단층(321) 자체도 식각된다.
상기 제1절연층(323) 및 제2절연층(324)은 각각 4000-4500Å의 두께로 적층되고 광차단층(321)은 약 1000Å의 두께로 적층되므로, 광차단층(321)인 MoTi의 식각비가 SiO2의 식각비의 1/2이지만, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1절연층(323) 및 제2절연층(324)이 완전히 식각될 때 버퍼층(322)뿐만 아니라 광차단층(321)도 완전히 식각되어 광차단층(321)에 컨택홀이 형성된다.
따라서, 소스전극을 형성할 때, 소스전극과 광차단층(321)의 접촉이 광차단층(321)의 표면에서 이루어지는 것이 아니라 식각된 광차단층(321)의 단면에서 이루어지므로, 소스전극과 광차단층(321)의 접촉면적이 저하되어 소스전극과 광차단층(321)의 전기적인 접속이 불량으로 된다.
반면에, 본 발명에서는 MoTi 상부에 ITO나 IZO, CuOx, Si와 같이 식각속도가 낮은 식각저지층을 배치함으로써 광차단층(121)이 식각가스에 의해 식각되는 것을 방지한다. 예를 들어, 식각가스에 의한 ITO의 식각비는 100Å/min 이하이므로, 제1절연층(123) 및 제2절연층(124)의 SiO2의 식각비에 비해 약 1/30 이하이다. 따라서, 제1절연층(123) 및 제2절연층(124)의 식각시 ITO는 거의 식각되지 않으므로, 식각가스에 의해 광차단층(121)이 식각되지 않게 되며, 그 결과 광차단층(121)의 식각에 의한 소스전극(115)과 광차단층(121)의 전기적인 접속이 불량으로 되는 것을 방지할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 제2층(121b), 즉 식각저지층이 ITO나 IZO, CuOx, Si 등의 물질에만 한정되는 것은 아니다. 상기 식각저지층의 두께가 약 450-550Å이고 식각저지층 상부의 버퍼층(122)의 두께가 약 2500-3500Å이며, 제1절연층(123) 및 제2절연층(124)의 두께는 각각 4000-4500Å이다. 따라서, 반도체층(112) 상부의 제1절연층(123) 및 제2절연층(124)이 식각될 때 식각저지층 상부의 버퍼층(122)과 시각저지층도 식각된다. 제1절연층(123) 및 제2절연층(124)의 식각속도가 버퍼층(122)의 식각 속도와 유사하다고 가정할 때, 버퍼층(122)이 모두 식각되는 시점에서 제2절연층(124)은 약 1500-2000Å이 남아 있게 된다. 따라서, 제2층(121b)이 식각을 저지하여 하부의 제1층(121a)이 식각되지 않도록 하기 위해서는 제2절연층(124)의 1500-2000Å과 제1절연층(123)의 4000-4500Å의 합 약 5500-6500Å이 완전히 식각될 때까지 제2층(121b)이 모두 식각되지 않아야만 한다.
제2층(121b)의 두께가 약 450-550Å으로, 남아 있는 식각대상 절연층의 두께 5500-6500Å에 비해 약 1/12-1/13이므로, 제2층(121b)의 식각속도가 제1절연층(123) 및 제2절연층(124)의 식각속도에 비해 약 1/15 이하이면, 남아 있는 식각대상 절연층이 모두 식각되어도 제2층(121b)이 식각되지 않게 된다.
따라서, 본 발명의 제2층(121b)은 식각속도가 제1절연층(123) 및 제2절연층(124)의 식각속도에 비해 약 1/15 이하이면, 어떠한 물질도 사용할 수 있으며, 이러한 제2층(121b)의 물질은 제1절연층(123) 및 제2절연층(124)에 따라 달라질 수 있다.
다시 도면을 참조하여 본 발명의 유기전계발광 표시소자의 제조방법을 설명하면, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 드레인전극(114) 및 소스전극(115)을 형성한 후, 기판(110) 전체에 걸쳐 절연물질을 적층하여 평탄화층(126)을 형성한다. 이때, 상기 평탄화층(126)은 SiNx나 SiO2와 같은 무기절연물질 또는 포토아크릴과 같은 유기절연물질을 적층함으로써 형성할 수 있다. 그 후, 상기 평탄화층(126)을 식각하여 소스전극(115)을 외부로 노출시키는 컨택홀(129)을 형성한다.
이어서, 상기 기판(110) 전체에 걸쳐 ITO나 IZO와 같은 투명한 도전물질을 적층하고 식각하여 표시영역의 평탄화층(126) 위에 컨택홀(129)을 통해 구동박막트랜지스터의 소스전극(115)과 접속되는 화소전극(120)을 형성한다.
이어서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 표시영역에 뱅크층(128)을 형성한다. 상기 뱅크층(128)은 각 화소를 구획하여 인접하는 화소에서 출력되는 특정 컬러의 광이 혼합되어 출력되는 것을 방지하며 컨택홀(129)의 일부를 채워 단차를 감소시키는 역할을 한다. 이때, 상기 뱅크층(128)은 유기절연물질을 적층한 후 식각하여 형성하지만, 무기절연물질 CVD법에 적층하고 식각하여 형성할 수도 있다.
그 후, 상기 뱅크층(128) 사이에 노출된 화소전극(120) 위에 유기발광부(125)를 형성하고 상기 뱅크층(128)과 유기발광부(125) 위에 Al,Ag,Mg 등의 금속을 스퍼터링법에 의해 적층하고 식각하여 공통전극(130)을 형성한다. 이때, 금속 대신에 ITO나 IZO와 같은 투명도전물질을 적층하고 식각하여 공통전극(130)을 형성할 수도 있다. 유기발광부(125)는 유기발광층, 전자주입층, 전자수송층, 정공주입층, 정공수송층 등의 다층 구조로 이루어지며, 유기발광물질 등의 유기물질을 적층함으로써 형성한다.
그 후, 도 2f에 도시된 바와 같이, 상기 공통전극(130) 및 뱅크층(128) 위에 무기절연물질을 적층하여 제1보호층(141)을 형성한다.
그 후, 도 2g에 도시된 바와 같이, 상기 제1보호층(141) 위에 폴리머 등의 유기물질을 적층하여 유기층(142)을 형성한다. 이때, 상기 유기층(142)은 스크린프린팅법에 의해 형성된다. 즉, 도면에는 도시하지 않았지만 스크린을 기판(110) 위에 배치하고 폴리머를 스크린 위에 충진한 후, 닥터블레이드나 롤에 의해 압력을 인가함으로써 유기층(142)을 형성한다. 상기 유기층(142)은 약 8-10㎛의 두께로 형성된다. 이어서, 유기층(142) 위에 SiO2나 SiOx와 같은 무기물질을 적층하여 상기 유기층(142) 위에 제2보호층(144)을 형성한다.
그 후, 도 2h에 도시된 바와 같이, 상기 제2보호층(144) 위에 접착제를 적층하여 접착층(146)을 형성하며 그 위에 유리기판이나 플라스틱, 보호필름과 같은 제2기판(148)을 위치시키고 압력을 인가하여 제2기판(148)을 접착시킨다. 이때, 상기 접착제를 열경화성 수지 또는 광경화성 수지를 사용할 수 있다. 열경화성 수지를 사용하는 경우 제2기판(148)의 접착후 열을 인가하고, 광경화성 수지를 사용하는 경우 제2기판(148)의 접착후 광을 조사하여 접착층(146)을 경화시킨다.
이어서, 상기 제2기판(148) 위에 편광판(149)을 부착하여 유기전계발광 표시소자를 형성한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 박막트랜지스터로 조사되는 광을 차단하는 광차단층을 ITO/MoTi의 이중의 층으로 형성하여, 광차단층 상부의 버퍼층의 식각시 광차단층이 식각되는 것을 방지할 수 있게 된다. 즉, ITO층이 식각저지층으로 작용하여, 광차단층이 식각되는 것을 방지함으로써 소스전극과 광차단층 사이에 접촉불량이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명과 같이 광차단층을 ITO/MoTi의 이중의 층으로 형성함에 따라 광차단층이 반사율을 감소시킬 수 있게 된다. 광차단층을 MoTi 단일층으로 형성하는 경우, 광차단층에서의 반사율이 약 60.7%인데 반해, 광차단층을 ITO/MoTi의 이중의 층으로 형성하는 경우 반사율이 약 32.3%로 감소하게 된다. 따라서, 유기발광부로부터 발광된 광이 하부방향으로 출력되는 유기전계발광 표시소자의 경우, 화면 전면에 배치되는 광차단층으로 저반사율로 인해 시인성이 향상되는 효과를 얻을 수 있게 된다.
한편, 상술한 상세한 설명에서는 특정 구조의 유기전계발광 표시소자가 개시되어 있지만, 본 발명이 이러한 특정한 구조의 유기전계발광 표시소자에 한정되는 것이 아니다.
다시 말해서, 상세한 설명에서는 구동박막트랜지스터의 구조, 전극구조 및 유기발광부의 구조가 특정 구조로 개시되어 있지만, 본 발명이 이러한 특정 구조에만 한정되는 것이 아니라 다양한 구조에 적용되는 것이다.
110,148 : 기판 120 : 화소전극
121 : 광차단층 122 : 버퍼층
123,124 : 절연층 125 : 유기발광부
128 : 뱅크층 130 : 공통전극
141,144 : 보호층 142 : 유기층
180 : 모기판

Claims (9)

  1. 복수의 화소영역을 포함하는 제1기판;
    상기 제1기판에 배치된 광차단층 및 상기 광차단층 상에 구비되는 식각저지층;
    상기 식각저지층 상에 구비되며, 상기 복수의 화소영역 각각에 배치된 산화물 박막트랜지스터;
    상기 산화물 박막트랜지스터 상에 구비되는 평탄화층;
    상기 평탄화층 상에 구비되는 화소전극;
    상기 평탄화층 상에 구비되어 상기 화소전극의 적어도 일부를 노출시키는 뱅크층;
    상기 뱅크층으로부터 노출된 화소전극 상에 구비되는 유기발광부; 및
    상기 유기발광부 상에 배치되는 공통전극을 포함하고,
    상기 식각저지층은 ITO(Indium Tin Oxide), 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)로 구성된 유기전계발광 표시소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 산화물 박막트랜지스터는,
    상기 제1기판 위에 배치된 산화물 반도체층;
    상기 반도체층 위에 배치된 제1절연층;
    상기 제1절연층 위에 배치된 게이트전극;
    상기 게이트전극 위에 배치된 제2절연층; 및
    상기 제2절연층 위에 배치된 소스전극 및 드레인전극을 포함하는 유기전계발광 표시소자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 산화물 반도체층은 IGZO(Indium Galium Zinc Oxide)을 포함하는 유기전계발광 표시소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광차단층은 MoTi로 이루어진 유기전계발광 표시소자.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제2항에 있어서, 상기 소스전극은 컨택홀을 통해 식각저지층과 전기적으로 접속되는 유기전계발광 표시소자.
  8. 제2항에 있어서, 상기 광차단층 및 식각저지층이 배치된 기판 전체에 걸쳐서 배치된 버퍼층을 추가로 포함하는 유기전계발광 표시소자.
  9. 제1항에 있어서,
    제1기판에 배치된 적어도 한층의 보호층;
    상기 보호층 위에 배치된 접착층; 및
    상기 접착층에 의해 보호층에 접착되는 제2기판을 추가로 포함하는 유기전계발광 표시소자.
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