KR20180071538A - 표시 장치용 기판과 그를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저소비전력 및 대면적화를 구현할 수 있는, 표시 장치용 기판과 그를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 표시 장치용 기판은 서로 이격되어 배치되는 제1 및 제2 박막트랜지스터와 스토리지 커패시터를 구비하며, 제1 박막트랜지스터는 산화물 반도체층을 가지며, 제2 박막트랜지스터는 다결정 반도체층을 가지며, 스토리지 커패시터에 포함된 상기 적어도 2개의 스토리지 전극 중 1개의 스토리지 전극은 상기 제1 및 제2 박막트랜지스터의 게이트 전극과 동일 평면 상에 동일 재질로 이루어지며, 상기 적어도 2개의 스토리지 전극 중 다른 1개의 스토리지 전극은 상기 제1 및 제2 박막트랜지스터의 소스 및 드레인 전극과 동일 평면 상에 동일 재질로 이루어진다.

Description

표시 장치용 기판과 그를 포함하는 표시 장치{SUBSTRATE FOR DISPLAY AND DISPLAY INCLUDING THE SAME}
본 발명은 표시 장치용 기판과 그를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 특히 저소비전력 및 대면적화를 구현할 수 있는 표시 장치용 기판과 그를 포함하는 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.
이 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 화소들에 박막트랜지스터가 형성된다. 이러한 표시 장치를 휴대용 기기에 적용하기 위해서는 저소비전력이 요구되고 있다. 그러나, 현재까지 개발된 표시 장치에 관련된 기술로는 저소비전력을 구현하는 데 어려움이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 저소비전력 및 대면적화를 구현할 수 있는 표시 장치용 기판과 그를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 표시 장치용 기판은 서로 이격되어 배치되는 제1 및 제2 박막트랜지스터와 스토리지 커패시터를 구비하며, 제1 박막트랜지스터는 산화물 반도체층을 가지며, 제2 박막트랜지스터는 다결정 반도체층을 가지며, 스토리지 커패시터에 포함된 상기 적어도 2개의 스토리지 전극 중 1개의 스토리지 전극은 상기 제1 및 제2 박막트랜지스터의 게이트 전극과 동일 평면 상에 동일 재질로 이루어지며, 상기 적어도 2개의 스토리지 전극 중 다른 1개의 스토리지 전극은 상기 제1 및 제2 박막트랜지스터의 소스 및 드레인 전극과 동일 평면 상에 동일 재질로 이루어진다.
본 발명은 표시 영역에 위치하는 박막트랜지스터를 산화물 반도체층을 가지는 박막트랜지스터로 적용함으로써 저소비전력 및 저전압화 효과를 얻을 수 있으며, 비표시 영역에 위치하는 게이트 구동부 및 멀티플렉서를 다결정 반도체층을 가지는 박막트랜지스터로 적용함으로써 구동 집적 회로 수를 저감하고 베젤 영역을 줄일 수 있다. 또한, 본 발명에서는 적어도 2개의 스토리지 전극 중 1개의 스토리지 전극이 게이트 전극과 동일한 하나의 마스크 공정으로 형성하고, 적어도 2개의 스토리지 전극 중 다른 1개의 스토리지 전극이 소스 및 드레인 전극과 동일한 하나의 마스크 공정으로 형성한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치는 종래보다 적어도 1회의 마스크 공정 수를 저감할 수 있어 구조 및 제조 공정을 단순화할 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 표시 장치용 기판을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 표시 장치용 기판의 다른 실시 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 표시 장치용 기판을 포함하는 표시 장치를 나타내는 블럭도이다.
도 4는 도 1에 도시된 제1 및 제2 박막트랜지스터와 스토리지 커패시터를 유기 발광 다이오드 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 스토리지 커패시터를 나타내는 평면도이다.
도 6a 내지 도 6j는 도 4에 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 장치용 기판을 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 표시 장치용 기판은 제1 및 제2 박막트랜지스터(100,150)와, 스토리지 커패시터(140)를 구비한다.
버텀(Bottom) 게이트 구조의 제1 박막트랜지스터(100)는 제1 게이트 전극(106)과, 산화물 반도체층(104)과, 제1 소스 전극(108)과, 제1 드레인 전극(110)을 구비한다.
제1 게이트 전극(106)은 도 1에 도시된 바와 같이 제1 게이트 절연막(112) 상에 형성되며, 제1 및 제2 층간 절연막(114,116) 및 제2 게이트 절연막(152)을 사이에 두고 산화물 반도체층(104)과 중첩될 수도 있다. 이 경우, 제1 게이트 전극(106)은 제2 게이트 전극(156)과 동일 평면인 제1 게이트 절연막(112) 상에서 제2 게이트 전극(156)과 동일 재질로 형성된다. 이에 따라, 제1 및 제2 게이트 전극(106,156)은 동일 마스크 공정으로 형성 가능하므로 마스크 공정을 저감할 수 있다.
산화물 반도체층(104)은 제2 게이트 절연막(152) 상에 제1 게이트 전극(106)과 중첩되게 형성되어 제1 소스 및 제1 드레인 전극(108,110) 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 제1 박막 트랜지스터(100)는 다결정 반도체층(154)을 포함하는 제2 박막 트랜지스터(150)보다 높은 전하 이동도 및 낮은 누설 전류 특성의 장점을 가지므로 온(On) 시간이 짧고 오프(Off) 시간을 길게 유지하는 스위칭 박막트랜지스터에 적용하는 것이 바람직하다. 이러한 산화물 반도체층(104)은 소자의 안정성을 효과적으로 확보할 수 있도록 제1 게이트 전극(106)보다 상부에 위치하는 것이 바람직하다.
이러한 산화물 반도체층(104)과 제2 층간 절연막(116) 사이에는 산화물 반도체층(104)과 동일 형상의 제2 게이트 절연막(152)이 형성된다. 이 때, 제2 게이트 절연막(152)은 제1 게이트 절연막(112), 제1 및 제2 층간 절연막(114,116)과 선택 식각비가 다른 재질로 형성된다. 예를 들어, 제2 게이트 절연막(152)은 질화막인 SiNx로 형성되고, 제1 게이트 절연막(112)과 제1 및 제2 층간 절연막(114,116)은 산화막인 SiOx로 형성된다. 이에 따라, 제2 게이트 절연막(152)과 산화 반도체층(104) 형성을 위한 건식 식각 공정시 노출되는 제2 층간 절연막(116)이 그 건식 식각 공정시 이용되는 건식 가스에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 제1 게이트 절연막(112)과 제1 및 제2 층간 절연막(114,116)을 관통하는 소스 및 드레인 컨택홀(164S,164D) 형성을 위한 건식 식각 공정시 노출되는 제2 게이트 절연막(152)과 산화물 반도체층(104)이 그 건식 식각 공정시 이용되는 건식 식각 가스에 의해 손상되는 것이 방지된다.
또한, 제2 게이트 절연막(152)은 제1 게이트 절연막(112)에 비해 수소 입자 함유량이 낮은 무기 절연막, 예를 들어 산화 실리콘(SiOx)로 형성된다. 이에 따라, 산화물 반도체층(104)의 열처리 공정시 제2 게이트 절연막(152) 내의 수소 및 다결정 반도체층(154)의 수소들이 산화물 반도체층(104)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
제1 소스 및 제1 드레인 전극(108,110)은 제2 층간 절연막(116) 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. 제1 소스 및 제1 드레인 전극(108,110)은 산화물 반도체층(104)의 채널을 사이에 두고 서로 마주보도록 형성된다. 한편, 제1 소스 및 제1 드레인 전극(108,110) 사이로 노출되는 산화물 반도체층(104) 상에는 에치 스토퍼(도시하지 않음)가 형성될 수도 있다. 이 에치 스토퍼는 제1 소스 및 제1 드레인 전극(108,110) 사이로 노출되는 산화물 반도체층(104)이 산소 및 수분 등에 영향을 받지 않도록 하여 산화물 반도체층(104)의 손상을 방지한다.
탑(Top) 게이트 구조의 제2 박막트랜지스터(150)는 제1 박막트랜지스터(100)와 이격되도록 기판(101) 상에 배치된다. 이러한 제2 박막트랜지스터(150)는 다결정 반도체층(154)과, 제2 게이트 전극(156)과, 제2 소스 전극(158)과, 제2 드레인 전극(160)을 구비한다.
다결정 반도체층(154)은 기판(101)을 덮는 버퍼층(102) 상에 형성된다. 이러한 다결정 반도체층(154)은 채널 영역(154C), 소스 영역(154S) 및 드레인 영역(154D)를 구비한다. 채널 영역(154C)은 제1 게이트 절연막(112)을 사이에 두고 제2 게이트 전극(156)과 중첩되어 제2 소스 및 제2 드레인 전극(158,160) 사이의 채널을 형성한다. 소스 영역(154S)은 제2 소스 전극(158)과 소스 컨택홀(164S)을 통해 전기적으로 접속된다. 드레인 영역(154D)은 제2 드레인 전극(160)과 드레인 컨택홀(164D)을 통해 전기적으로 접속된다. 이러한 다결정 반도체층(154)은 이동도가 높아, 에너지 소비 전력이 낮고 신뢰성이 우수하므로, 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동부 및/또는 멀티플렉서(MUX)에 적용기에 적합하다.
제2 게이트 전극(156)은 제1 게이트 절연막(112)을 사이에 두고 다결정 반도체층의 채널 영역(154C)과 중첩된다. 이러한 제2 게이트 전극(156)은 제1 게이트 전극(106)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. 그리고, 제1 게이트 절연막(112)은 다결정 반도체층(154) 상에 위치하며, 제2 게이트 절연막(152)에 비해 수소 입자 함유량이 높은 무기 절연막, 예를 들어 질화 실리콘(SiNx)로 형성된다. 제1 게이트 절연막(112)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 제2 박막트랜지스터(150)의 특성 저하를 방지할 수 있다.
제2 소스 전극(158)은 제1 게이트 절연막(112), 제1 및 제2 층간 절연막(114,116)을 관통하는 소스 컨택홀(164S)을 통해 다결정 반도체층(154)의 소스 영역(154S)과 접속된다.
제2 드레인 전극(160)은 제2 소스 전극(158)과 마주하며, 제1 게이트 절연막(112), 제1 및 제2 층간 절연막(114,116)을 관통하는 드레인 컨택홀(164D)을 통해 다결정 반도체층(154)의 드레인 영역(154D)과 접속된다. 이러한 제2 소스 전극(158)은 제1 소스 전극(108)과 동일 평면 상에 위치하며, 제2 드레인 전극(160)은 제1 드레인 전극(110)과 동일 평면 상에 동일 재질로 형성되므로, 제1 및 제2 소스 전극(108,158)과, 제1 및 제2 드레인 전극(110,160)은 동일 마스크 공정으로 동시에 형성 가능하다.
이러한 제2 박막트랜지스터(150)의 다결정 반도체층(154)의 활성화 및 수소화 공정 이후에 제1 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.
스토리지 커패시터(140)는 병렬로 연결된 제1 및 제2 스토리지 커패시터를 구비한다.
제1 스토리지 커패시터는 제1 게이트 절연막(112)을 사이에 두고 스토리지 하부 전극(142)과 스토리지 중간 전극(144)이 중첩됨으로써 형성되며, 제2 스토리지 커패시터는 제1 및 제2 층간 절연막(114,116)을 사이에 두고 스토리지 중간 전극(144)과 스토리지 상부 전극(142)이 중첩됨으로써 형성된다.
스토리지 하부 전극(142)은 버퍼막(102) 상에 위치하며, 다결정 반도체층(154)과 동일층에 동일 재질로 형성된다. 스토리지 중간 전극(144)은 제1 게이트 절연막(112) 상에 위치하며, 제2 게이트 전극(156)과 동일층에 동일 재질로 형성된다. 스토리지 상부 전극(146)은 제2 층간 절연막(116) 상에 위치하며, 소스 및 드레인 전극(108,158,110,160)과 동일층에 동일 재질로 형성된다. 이 때, 제1 게이트 절연막(112), 제1 및 제2 층간 절연막(114,116)은 SiOx 또는 SiNx와 같은 무기 절연 물질로 형성된다. 제1 게이트 절연막(112), 제1 및 제2 층간 절연막(114,116) 중 적어도 어느 하나는 SiOx보다 유전율이 높은 SiNx로 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 스토리지 중간 전극(144)은 유전율이 높은 SiNx로 형성되는 제1 게이트 절연막(112)을 사이에 두고 스토리지 하부 전극(142)과 중첩됨으로써 유전율에 비례하는 제1 스토리지 커패시터의 용량값은 증가하게 된다. 스토리지 상부 전극(146) 역시 유전율이 높은 SiNx로 형성되는 제1 및 제2 층간 절연막(114,116)을 사이에 두고 스토리지 중간 전극(144)과 중첩됨으로써 유전율에 비례하는 제2 스토리지 커패시터의 용량값은 증가하게 된다. 한편, 제2 스토리지 커패시터의 용량값을 증가시키기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이 스토리지 상부 전극(146)과 스토리지 중간 전극(144) 사이에는 제2 층간 절연막(116)없이 SiNx로 형성되는 제1 층간 절연막(114)만이 배치될 수도 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 표시 장치용 기판은 도 3에 도시된 바와 같이 표시 장치에 적용될 수 있다.
도 3에 도시된 표시 장치는 표시 패널(180)과, 표시 패널(180)의 게이트 라인(GL)을 구동하는 게이트 구동부(182)와, 표시 패널(180)의 데이터 라인(DL)을 구동하는 데이터 구동부(184)를 구비한다.
표시 패널(180)은 표시 영역(AA)과, 표시 영역(AA)을 둘러싸는 비표시 영역(NA)을 구비한다.
표시 패널(180)의 표시 영역(AA)에는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)의 교차부에 위치하는 다수의 화소들이 매트릭스 형태로 배치된다. 다수의 화소들 각각은 제1 및 제2 박막트랜지스터(100,150) 중 적어도 어느 하나와, 스토리지 커패시터(140)를 가진다.
비표시 영역(NA)에는 게이트 구동부(182)가 배치된다. 이 게이트 구동부(182)는 다결정 반도체층(154)을 가지는 제2 박막트랜지스터(150)를 이용하여 구성된다. 이 때, 게이트 구동부(182)의 제2 박막트랜지스터(150)는 표시 영역(AA)의 제1 및 제2 박막트랜지스터(100,150)와 동일 공정으로 동시에 형성된다.
한편, 데이터 구동부(184)와 데이터 라인(DL) 사이에는 멀티 플렉서(186)가 배치될 수 있다. 이 멀티 플렉서(186)는 데이터 구동부(184)로부터의 데이터 전압을 다수의 데이터 라인(DL)으로 시분할 분배함으로서 데이터 구동부(184)의 출력 채널 수를 줄일 수 있어 데이터 구동부를 이루는 데이터 구동 집적 회로의 개수를 저감할 수 있다. 이러한 멀티 플렉서(186)는 다결정 반도체층(154)을 가지는 제2 박막트랜지스터(150)를 이용하여 구성된다. 이 때, 멀티 플렉서(186)의 제2 박막트랜지스터(150)는 게이트 구동부(182)의 제2 박막트랜지스터(150) 및 표시 영역(AA)의 제1 및 제2 박막트랜지스터(100,150)와 함께 표시 장치용 기판(101) 상에 직접 형성될 수 있다.
이와 같은 표시 장치는 도 4에 도시된 유기 발광 표시 장치 또는 액정 표시 장치 등 박막트랜지스터가 필요한 표시 장치에 적용될 수 있다.
도 4에 도시된 유기 발광 표시 장치는 제1 및 제2 박막트랜지스터(100,150)와, 제2 박막트랜지스터(150)와 접속된 발광소자(130)와, 스토리지 커패시터(140)를 구비한다.
산화물 반도체층(104)을 가지는 제1 박막트랜지스터(100)는 표시 영역(AA)에 위치하는 각 화소들의 스위칭 트랜지스터에 적용되고, 다결정 반도체층(154)을 가지는 제2 박막트랜지스터(150)는 표시 영역(AA)에 위치하는 각 화소들의 구동 트랜지스터에 적용된다. 이외에도 산화물 반도체층(104)을 가지는 제1 박막트랜지스터(100)는 표시 영역(AA)에 위치하는 각 화소들에 기입되는 데이터 전압을 스위칭하는 스위칭 트랜지스터와, 각 발광소자(130)에 접속된 구동 트랜지스터로 적용될 수도 있다.
다결정 반도체층(154)을 가지는 제2 박막트랜지스터(150)는 비표시 영역(NA)에 위치하는 게이트 구동부(182) 및 멀티 플렉서(186) 중 적어도 어느 하나의 구동 회로의 트랜지스터로 적용된다.
스토리지 커패시터(140)는 버퍼막(102) 상에 위치하는 스토리지 하부 전극(142)과, 제1 게이트 절연막(112)을 사이에 두고 스토리지 하부 전극(142)과 중첩되는 스토리지 상부 전극(144)을 구비한다. 이 때, 스토리지 하부 전극(142)은 다결정 반도체층(154)과 동일층에 동일 재질로 형성되며, 스토리지 상부 전극(144)은 제2 게이트 전극(156)과 동일층에 동일 재질로 형성된다. 여기서, 스토리지 중간 전극(144)은 도 5에 도시된 바와 같이 제1 스토리지 컨택홀(148a)을 통해 스위칭 트랜지스터 및 구동 트랜지스터 중 어느 하나의 드레인 전극(110)과 접속되며, 스토리지 하부 전극(142) 및 스토리지 상부 전극(146)은 제2 스토리지 컨택홀(148b)을 통해 스위칭 트랜지스터 및 구동 트랜지스터 중 나머지 하나의 드레인 전극(160)과 접속된다.
발광 소자(130)는 제2 박막 트랜지스터(150)의 제2 드레인 전극(160)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(120)을 통해 노출된 화소 연결 전극(124)과 접속된다. 여기서, 화소 연결 전극(124)은 제1 및 제2 보호막(118,126)을 관통하는 제1 화소 컨택홀(122)을 통해 노출된 제2 드레인 전극(160)과 접속된다. 이 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 스위칭 및 구동 트랜지스터(100,150)와 스토리지 커패시터(140)가 배치된 회로 영역과 중첩되도록 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. 이러한 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.
이와 같이, 본 발명에서는 산화물 반도체층(104)을 가지는 제1 박막트랜지스터(100)를 각 화소의 스위칭 소자에 적용한다. 이러한 산화물 반도체층(104)을 가지는 제1 박막트랜지스터(100)는 다결정 반도체층(154)을 가지는 제2 박막트랜지스터(150)에 비해 오프 전류가 낮다. 이에 따라, 본원 발명은 정지 영상이나 데이터의 업데이트의 주기가 늦은 영상에서 프레임 주파수를 낮추는 저속 구동이 가능하므로, 소비전력을 줄일 수 있다. 또한, 제1 박막트랜지스터(100)의 산화물 반도체층(104)은 포화(Saturation) 특성이 우수하므로 저전압화가 용이하다.
또한, 본 발명에서는 다결정 반도체층(154)을 가지는 제2 박막트랜지스터(150)를 각 화소의 구동 소자 및 구동 회로의 구동 소자에 적용한다. 이러한 다결정 반도체층(154)은 산화물 반도체층(104)에 비해 이동도가 높아 (100㎠/Vs 이상), 에너지 소비 전력이 낮고 신뢰성이 우수하므로, 게이트 구동부(182) 및/또는 멀티플렉서(MUX;186)에 적용할 수 있다.
도 6a 내지 도 6j는 도 4에 도시된 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6a를 참조하면, 기판(101) 상에 버퍼층(102)이 형성되고, 그 버퍼층(102) 상에 다결정 반도체층(154) 및 스토리지 하부 전극(142)이 형성된다.
구체적으로, 기판(101) 상에 상에 SiOx 또는 SiNx 등과 같은 무기 절연 물질이 전면 증착됨으로써 단층 또는 다층 구조의 버퍼층(102)이 형성된다. 그런 다음, 버퍼층(102)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) 및 스토리지 하부 전극(142)이 형성된다. 그런 다음, 제2 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 통해 다결정 반도체층(154)을 제외한 스토리지 하부 전극(142)에 선택적으로 불순물이 도핑됨으로써 도전성을 가지는 스토리지 하부 전극(142)이 형성된다.
도 6b를 참조하면, 다결정 반도체층(154) 및 스토리지 하부 전극(142)이 형성된 기판(101) 상에 제1 게이트 절연막(112)이 형성되고, 그 제1 게이트 절연막(112) 상에 제1 및 제2 게이트 전극(106,156)과 스토리지 중간 전극(144)이 형성된다.
구체적으로, 다결정 반도체층(154) 및 스토리지 하부 전극(142)이 형성된 기판(101) 상에 SiOx와 같은 무기 절연 물질이 전면 증착됨으로써 제1 게이트 절연막(112)이 형성된다. 그런 다음, 제1 게이트 절연막(112) 상에 제1 도전층이 전면 증착된 후 제3 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 제1 도전층이 패터닝됨으로써 제1 및 제2 게이트 전극(106,156)과 스토리지 중간 전극(144)이 형성된다.
도 6c를 참조하면, 제1 및 제2 게이트 전극(106,156)과 스토리지 중간 전극(144)이 형성된 기판(101) 상에 제1 및 제2 층간 절연막(114,116)이 형성되고, 그 제2 층간 절연막(116) 상에 제2 게이트 절연막(152)과 산화물 반도체층(104)이 동일 패턴으로 형성된다.
구체적으로, 제1 및 제2 게이트 전극(106,156)과 스토리지 중간 전극(144)이 형성된 기판 상에 SiNx와 같은 무기 절연 물질이 전면 증착됨으로써 제1 및 제2 층간 절연막(114,116)이 형성된다. 그런 다음, 제2 층간 절연막(116) 상에 SiOx와 같은 무기 절연 물질의 제2 게이트 절연막(152)과 산화물 반도체층(104)이 전면 증착된 후 제4 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 동시에 패터닝됨으로써 제2 게이트 절연막(152)과 산화물 반도체층(104)이 동일 패턴으로 형성된다.
도 6d를 참조하면, 제2 게이트 절연막(152)과 산화물 반도체층(104)이 형성된 기판(101) 상에 소스 및 드레인 컨택홀(164S,164D)이 형성된다.
구체적으로, 제2 게이트 절연막(152)과 산화물 반도체층(104)이 형성된 기판(101) 상에 배치된 제1 게이트 절연막(112)과 제1 및 제2 층간 절연막(114,116)이 제5 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 패터닝됨으로써 소스 및 드레인 컨택홀(164S,164D)이 형성된다.
도 6e를 참조하면, 소스 및 드레인 컨택홀(164S,164D)이 형성된 기판(101) 상에 제1 및 제2 소스 전극(108,158), 제1 및 제2 드레인 전극(110,160)과 스토리지 상부 전극(146)이 형성된다.
구체적으로, 소스 및 드레인 컨택홀(164S,164D)이 형성된 기판(101) 상에 제2 도전층이 전면 증착된 후, 제6 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 제2 도전층이 패터닝됨으로써 제1 및 제2 소스 전극(108,158), 제1 및 제2 드레인 전극(110,160)과 스토리지 상부 전극(146)이 형성된다.
도 6f를 참조하면, 제1 및 제2 소스 전극(108,158), 제1 및 제2 드레인 전극(110,160)과 스토리지 상부 전극(146)이 형성된 기판(101) 상에 제1 화소 컨택홀(122)을 가지는 제1 및 제2 보호막(118,126)이 형성된다.
구체적으로, 제1 및 제2 소스 전극(108,158), 제1 및 제2 드레인 전극(110,160)과 스토리지 상부 전극(146)이 형성된 기판(101) 상에 증착 공정을 통해 제1 및 제2 보호막(118,126)이 순차적으로 형성된다. 여기서, 제1 및 제2 보호막(118,126)은 SiOx 또는 SiNx 등과 같은 무기 절연 물질 또는 아크릴계 수지와 같은 유기 절연 물질이 이용된다. 그런 다음, 제7 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 제1 및 제2 보호막(118,126)이 패터닝됨으로써 제1 화소 컨택홀(122)이 형성된다.
도 6g를 참조하면, 제1 화소 컨택홀(122)을 가지는 제1 및 제2 보호막(118,126)이 형성된 기판(101) 상에 화소 연결 전극(124)이 형성된다.
구체적으로, 제1 화소 컨택홀(122)을 가지는 제1 및 제2 보호막(118,126)이 형성된 기판(101) 상에 제3 도전층이 전면 증착된 후, 제8 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 제3 도전층이 패터닝됨으로써 화소 연결 전극(124)이 형성된다.
도 6h를 참조하면, 화소 연결 전극(124)이 형성된 기판(101) 상에 제2 화소 컨택홀(120)을 가지는 평탄화층(128)이 형성된다.
구체적으로, 화소 연결 전극(124)이 형성된 기판(101) 상에 아크릴계 수지와 같은 유기 절연 물질이 전면 증착됨으로써 평탄화층(128)이 형성된다. 그런 다음, 제9 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 평탄화층(128)이 패터닝됨으로써 제2 화소 컨택홀(120)이 형성된다.
도 6i를 참조하면, 제2 화소 컨택홀(120)을 가지는 평탄화층(128)이 형성된 기판(101) 상에 애노드 전극(132)이 형성된다.
구체적으로, 제2 화소 컨택홀(120)을 가지는 평탄화층(128)이 형성된 기판(101) 상에 제4 도전층이 전면 증착된다. 제4 도전층으로는 투명 도전막 및 불투명 도전막이 이용된다. 그런 다음, 포토리소그래피 공정과 식각 공정을 통해 제4 도전층이 패터닝됨으로써 애노드 전극(132)이 형성된다.
도 6j를 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 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 스토리지 중간 전극(144)이 게이트 전극(106,156)과 동일한 하나의 마스크 공정으로 형성하고, 스토리지 상부 전극(146)이 소스 및 드레인 전극(108,158,110,160)과 동일한 하나의 마스크 공정으로 형성한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치는 종래보다 적어도 1회의 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.
100,150 : 박막트랜지스터 104,154 : 반도체층
106,156 : 게이트 전극 108,158 : 소스 전극
140 : 스토리지 커패시터 142 : 스토리지 하부 전극
144 : 스토리지 중간 전극 146 : 스토리지 상부 전극

Claims (14)

  1. 기판 상에 배치되며, 산화물 반도체층을 가지는 제1 박막트랜지스터와;
    상기 제1 박막트랜지스터와 이격되도록 상기 기판 상에 배치되며, 다결정 반도체층을 가지는 제2 박막트랜지스터와;
    상기 기판 상에 배치되며 각기 다른 층에 배치되는 적어도 2개의 스토리지 전극을 가지는 스토리지 커패시터를 구비하며,
    상기 적어도 2개의 스토리지 전극 중 1개의 스토리지 전극은 상기 제1 및 제2 박막트랜지스터의 게이트 전극과 동일 평면 상에 동일 재질로 이루어지며, 상기 적어도 2개의 스토리지 전극 중 다른 1개의 스토리지 전극은 상기 제1 및 제2 박막트랜지스터의 소스 및 드레인 전극과 동일 평면 상에 동일 재질로 이루어지는 표시 장치용 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 박막트랜지스터는
    상기 산화물 반도체층 하부에 위치하는 제1 게이트 전극과, 상기 산화물 반도체층 상에 위치하는 제1 소스 및 제1 드레인 전극을 구비하며,
    상기 제2 박막트랜지스터는
    상기 다결정 반도체층 상부에 위치하는 제2 게이트 전극과, 상기 제1 소스 및 제1 드레인 전극과 동일 평면 상에 위치하는 제2 소스 및 제2 드레인 전극을 구비하는 표시 장치용 기판.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 스토리지 전극은
    상기 제1 및 제2 게이트 전극과 동일 평면 상에 동일 재질로 이루어지는 스토리지 중간 전극과;
    상기 제1 및 제2 소스 및 드레인 전극과 동일 평면 상에 동일 재질로 이루어지는 스토리지 상부 전극을 구비하며,
    상기 스토리지 중간 전극과 상기 스토리지 상부 전극 사이에는 적어도 1층의 층간 절연막이 배치되는 표시 장치용 기판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 스토리지 전극은
    상기 다결정 반도체층과 동일 평면 상에 동일 재질로 이루어지는 스토리지 하부 전극을 추가로 구비하며,
    상기 스토리지 중간 전극과 상기 스토리지 하부 전극 사이에는 제1 게이트 절연막이 배치되는 표시 장치용 기판.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 산화물 반도체층과 상기 층간 절연막 사이에 배치되며 상기 산화물 반도체층과 동일 형상의 제2 게이트 절연막을 추가로 구비하는 표시 장치용 기판.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 층간 절연막은 질화막 및 산화막 중 어느 하나로 이루어지며, 상기 제2 게이트 절연막은 질화막 및 산화막 중 나머지 하나로 이루어지는 표시 장치용 기판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화물 반도체층은 상기 다결정 반도체층보다 상부에 위치하는 표시 장치용 기판.
  8. 기판 상에 배치되며, 산화물 반도체층을 가지는 제1 박막트랜지스터와;
    상기 제1 박막트랜지스터와 이격되도록 상기 기판 상에 배치되며, 다결정 반도체층을 가지는 제2 박막트랜지스터와;
    상기 제1 및 제2 박막트랜지스터 중 어느 하나와 접속되는 발광 소자와;
    상기 기판 상에 배치되며 각기 다른 층에 배치되는 적어도 2개의 스토리지 전극을 가지는 스토리지 커패시터를 구비하며,
    상기 적어도 2개의 스토리지 전극 중 1개의 스토리지 전극은 상기 제1 및 제2 박막트랜지스터의 게이트 전극과 동일 평면 상에 동일 재질로 이루어지며, 상기 적어도 2개의 스토리지 전극 중 다른 1개의 스토리지 전극은 상기 제1 및 제2 박막트랜지스터의 소스 및 드레인 전극과 동일 평면 상에 동일 재질로 이루어지는 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 박막트랜지스터는
    상기 산화물 반도체층 하부에 위치하는 제1 게이트 전극과, 상기 산화물 반도체층 상에 위치하는 제1 소스 및 제1 드레인 전극을 구비하며,
    상기 제2 박막트랜지스터는
    상기 다결정 반도체층 상부에 위치하는 제2 게이트 전극과, 상기 제1 소스 및 제1 드레인 전극과 동일 평면 상에 위치하는 제2 소스 및 제2 드레인 전극을 구비하는 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 스토리지 전극은
    상기 제1 및 제2 게이트 전극과 동일 평면 상에 동일 재질로 이루어지는 스토리지 중간 전극과;
    상기 제1 및 제2 소스 및 드레인 전극과 동일 평면 상에 동일 재질로 이루어지는 스토리지 상부 전극을 구비하며,
    상기 스토리지 중간 전극과 상기 스토리지 상부 전극 사이에는 적어도 1층의 층간 절연막이 배치되는 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 스토리지 전극은
    상기 다결정 반도체층과 동일 평면 상에 동일 재질로 이루어지는 스토리지 하부 전극을 추가로 구비하며,
    상기 스토리지 중간 전극과 상기 스토리지 하부 전극 사이에는 제1 게이트 절연막이 배치되는 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 산화물 반도체층과 상기 층간 절연막 사이에 배치되며 상기 산화물 반도체층과 동일 형상의 제2 게이트 절연막을 추가로 구비하는 표시 장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 박막트랜지스터 중 적어도 어느 하나와 상기 스토리지 커패시터는 다수의 화소들이 배치되는 표시 영역에 위치하며,
    상기 제2 박막트랜지스터는 상기 표시 영역을 둘러싸는 비표시 영역에 위치하는 표시 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 비표시 영역에 위치하며 상기 표시 영역의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동부와;
    상기 표시 영역의 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동부와;
    상기 데이터 구동부로부터의 데이터 전압을 상기 데이터 라인으로 분배하는 멀티플렉서를 더 구비하며,
    상기 제2 박막트랜지스터는 상기 멀티플렉서 및 상기 게이트 구동부 중 적어도 어느 하나에 포함되는 표시 장치.
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