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KR102670023B1 - 유기발광 표시장치 및 제조방법 - Google Patents

유기발광 표시장치 및 제조방법 Download PDF

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KR102670023B1
KR102670023B1 KR1020200026948A KR20200026948A KR102670023B1 KR 102670023 B1 KR102670023 B1 KR 102670023B1 KR 1020200026948 A KR1020200026948 A KR 1020200026948A KR 20200026948 A KR20200026948 A KR 20200026948A KR 102670023 B1 KR102670023 B1 KR 102670023B1
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Abstract

본 발명은 유기발광 표시장치(100)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 청색 화소영역(B)에 형성되는 반사 메탈의 측벽을 무기막으로 커버함으로써, 반사 메탈 상측에 형성되는 애노드 전극 형성을 위한 식각 및 세정 등 후속 공정 시 상기 반사 메탈 소실 또는 결함 발생을 방지 가능하도록 하는 유기발광 표시장치(100)에 관한 것이다.

Description

유기발광 표시장치 및 제조방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 유기발광 표시장치(100)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 청색 화소영역(B)에 형성되는 반사 메탈의 측벽을 무기막으로 커버함으로써, 반사 메탈 상측에 형성되는 애노드 전극 형성을 위한 식각 및 세정 등 후속 공정 시 상기 반사 메탈 소실 또는 결함 발생을 방지 가능하도록 하는 유기발광 표시장치(100)에 관한 것이다.
최근 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전했으며, 박형화, 경량화, 저소비 전력화 등의 우수한 성능을 가지는 다양한 다양한 평판 디스플레이 장치(Flat Display Device)가 개발되었다. 평판 디스플레이 장치의 구체적인 예로는 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마 디스플레이 장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출 디스플레이 장치(Field Emission Display device: FED), 유기 발광 디스플레이 장치(Organic Light Emitting Display Device: OLED) 등을 들 수 있다.
특히, 유기 발광 디스플레이 장치는 자발광 소자로서 다른 평판 디스플레이 장치에 비해 응답속도가 빠르며, 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있고, 고해상도 및 대화면을 구현할 수 있어 차세대 디스플레이 장치로 주목 받고 있다. 유기 발광 디스플레이 소자는 두 개의 전극(애노드 전극, 캐소드 전극) 사이에 유기 발광층이 형성되어 있다.
두 개의 전극으로부터 각각 전자(electron)와 정공(hole)을 유기 발광층 내로 주입시켜 전자와 정공의 결합에 따른 여기자(exciton)를 생성한다. 그리고, 생성된 여기자가 여기 상태(excited state)로부터 기저 상태(ground state)로 떨어질 때 광이 발생하는 원리를 이용한 소자이다.
도 1 및 도 2는 종래의 유기발광 표시장치 제작단계에서의 청색 화소영역의 반사메탈 소실을 설명하기 위한 참고도이다.
종래의 유기발광 다이오드(900)는 제작단계에서 적색 화소영역(R)의 제1 반사 메탈(910)과, 녹색 화소영역(G)의 제2 반사 메탈(920)과, 청색 화소영역(B)의 제3 반사 메탈(930)을 그 높이를 달리하여 형성한다. 즉, 제1 반사 메탈(910)이 먼저 형성되고, 제2 반사 메탈(920)이 제1 반사 메탈(910)보다 높은 위치에 형성된다. 그 후, 절연막(940)을 통해 제2 반사 메탈(920)이 커버된 이후, 청색 화소영역(B)에서 절연막(940) 상에 제3 반사 메탈(930)이 형성된다.
상세하게는 제3 반사 메탈(930) 형성을 위하여, 예를 들어 알루미늄 금속층을 절연막(940) 상에 증착시킨 후 패터닝 및 식각 공정을 수행하고, 이후 세정을 수행한다. 그 후, 제3 반사 메탈(930)의 저부를 제외한 측이 완전 개방된 상태에서 상기 제3 반사 메탈(930)의 상부에 애노드 전극(940) 형성을 위한 질화 티타늄(TiN)을 증착시킨 이후, 제3 반사 메탈(930)과 동일한 크기로 패터딩 및 식각 공정을 수행하며, 그 후 세정을 수행한다. 이 때, 질화 티타늄 식각 시 사용되는 Cl2와, 제3 반사 메탈(930) 및 질화 티타늄 세정 시 사용되는 H2O가 상호 반응하게 되면 HCl이 생성되어 제3 반사 메탈(930)에 소실이 발생할 수 있다. 이는 곧 장치 자체의 발광 효율을 저해시키는 요인이 될 수 있다.
이와 같은 문제점들을 해결하고자, 본 발명의 발명자들은 개선된 구조를 가지는 유기발광 표시장치 및 제조방법에 대하여 제시하고자 한다.
한국공개특허 제10-2015-0038982호 '유기발광표시장치 및 그의 제조방법'
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,
본 발명은 청색 화소 영역의 반사 메탈층 형성 시 해당 반사메탈층의 상면에 보호층을 함께 형성함으로써, 애노드 전극 형성을 위한 식각 공정 시 사용되는 Cl2와 해당 반사메탈층 등에 대한 세정 공정 시 사용되는 H2O가 화학반응하여 생성되는 HCl에 의하여 해당 반사메탈층이 소실되는 것을 방지하도록 하는 유기발광 표시장치 및 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 청색 반사메탈층 상면에 형성되는 보호층이 애노드 전극과 동일 재질로 형성되도록 함으로써, 해당 보호층 제거를 위한 별도의 공정 없이 해당 보호층 상에서 애노드 전극을 형성 가능하도록 하는 유기발광 표시장치 및 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 청색 반사메탈층 상면 보호층을 형성한 이후 상측 절연막, 해당 반사메탈층 및 보호층의 개방된 측을 따라, 예를 들어 실리콘 질화막과 같은 무기막을 증착한 이후 식각함으로써, 해당 반사메탈층의 측벽을 커버한 이후 애노드 전극을 형성하여 후속 공정 수행 시 청색 반사메탈층의 전면이 모두 커버되어 화학물질에 대해 보호되도록 하는 유기발광 표시장치 및 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 보호층이 애노드 전극보다 상대적으로 얇게 형성되도록 함으로써, 해당 보호층 제거 단계 없이 애노드 전극을 곧바로 형성 가능하도록 하는 유기발광 표시장치 및 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 미세 공진길이에 따라 적색 반사메탈층, 녹색 반사메탈층 및 청색 반사메탈층에 각각 단차를 두어 발광 효율이 상승되도록 하는 유기발광 표시장치 및 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 적색 화소영역 및 녹색 화소영역에 각각 형성되는 제2 돌출부가 상호 이격되도록 하여 인접한 화소영역 간섭을 방지하도록 하는 유기발광 표시장치 및 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 앞서 상술한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의하여 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 유기발광 표시장치는 하부 절연층 상에서 상부 메탈을 커버하는 층간 절연막; 적색 화소영역과 대응되는 위치에서, 상기 층간 절연막의 상측에 위치하는 제1 반사메탈층; 상기 제1 반사메탈층 및 층간절연막의 개방된 측을 따라 위치하는 제1 절연층; 녹색 화소영역과 대응되는 위치에서, 상기 제1 절연층의 상측에 위치하는 제2 반사메탈층; 상기 제2 반사메탈층 및 제1 절연층의 개방된 측을 따라 위치하는 제2 절연층; 청색 화소영역과 대응되는 위치에서, 상기 제2 절연층의 상측에 위치하는 제3 반사메탈층; 및 상기 제3 반사메탈층의 측벽을 커버하는 커버막;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 유기발광 표시장치에 구비되는 상기 제1 절연층은 적색 화소영역에서 상기 제1 반사메탈층 상으로부터 상방 돌출되는 제1 돌출부;를 포함하고, 상기 제2 절연층은 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 반사메탈층 상으로부터 상방 돌출되는 제2 돌출부들;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 유기발광 표시장치에 구비되는 상기 제2 돌출부들 및 제3 반사메탈층의 상면에는 애노드 전극이 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 유기발광 표시장치에 구비되는 상기 제1 반사메탈층 내지 제3 반사메탈층은 각각, 버퍼 전극 및 상기 버퍼 전극의 상측에 배치되는 금속층을 포함하고, 상기 제3 반사메탈층은 알루미늄 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 유기발광 표시장치에 구비되는 상기 제1 반사메탈층 내지 제3 반사메탈층은 상호 간에 상이한 높이에 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치 제조방법은 하부 절연막 상에서 각 화소 영역마다 형성되는 상부 메탈을 커버하도록 층간 절연막이 증착되는 단계; 적색 화소영역에서 상기 층간 절연막의 상 측에 제1 반사메탈층을 형성하는 단계; 상기 제1 반사메탈층 및 개방된 측 층간 절연막 상에 제1 절연층을 형성하는 단계; 녹색 화소영역에서 상기 제1 절연층의 상 측에 제2 반사메탈층을 형성하는 단계; 상기 제2 반사메탈층 및 개방된 측 제1 절연층 상에 제2 절연층을 형성하는 단계; 청색 화소영역에서 상기 제2 절연층의 상 측에 제3 반사메탈층을 형성하는 단계; 및 상기 제3 반사메탈층의 개방된 측을 부분 또는 전부 커버하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 표시장치 제조방법의 상기 제3 반사메탈층 커버단계는 상기 제3 반사메탈층의 상면을 금속 재질의 보호층으로 커버하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기발광 표시장치 제조방법은 상기 제3 반사메탈층 상면의 보호층 상에 애노드 전극을 형성하는 단계;를 추가로 포함하며, 상기 보호층과 애노드 전극은 동일 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기발광 표시장치 제조방법의 상기 반사메탈층 커버단계는 상기 제3 반사메탈층의 측벽을 보호막으로 커버하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기발광 표시장치 제조방법에서, 상기 보호막은 상기 제3 반사메탈층의 측벽 및 제2 절연층의 개방된 측을 따라 무기막층을 증착한 이후, 반응성 이온 식각 공정에 의하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기발광 표시장치 제조방법은 하부 절연막 상에서 각 화소 영역마다 형성되는 상부 메탈을 커버하도록 절연막이 증착되는 단계; 적색 화소영역에서의 제1 반사메탈층, 녹색 화소영역에서의 제2 반사메탈층 및 청색 화소영역에서의 제3 반사메탈층을 층간절연막을 통해 단차를 두어 형성하는 단계; 상기 제1 반사메탈층 및 제2 반사메탈층 대비 상대적으로 높은 위치에 배치되는 상기 제3 반사메탈층의 상면에 보호층으로 커버하는 단계; 상측의 개방된 층간절연막, 제3 반사메탈층 및 보호층을 따라 무기막층을 증착하는 단계; 및 상기 무기막층을 식각하여 상기 제3 반사메탈층의 측벽을 따라 보호막이 형성되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기발광 표시장치 제조방법은 상기 보호막 형성 이후 상기 보호층 상에 상기 보호층과 동일 재질의 애노드 전극 형성을 위한 금속층을 증착시키는 단계; 및 상기 금속층을 패터닝 및 식각하여 애노드 전극을 형성하는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기발광 표시장치 제조방법에서, 상기 보호층은 상기 애노드 전극 대비 얇은 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기발광 표시장치 제조방법의 상기 애노드 전극 형성단계는 금속층 식각 후 세정공정을 추가로 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기발광 표시장치 제조방법은 하부 절연막 상에서 각 화소 영역마다 형성되는 상부 메탈을 커버하도록 층간 절연막이 증착되는 단계; 적색 화소영역에서 상기 층간 절연막의 상 측에 제1 반사메탈층을 형성하는 단계; 상기 제1 반사메탈층 상에서 상방 돌출되는 제1 돌출부를 가지도록, 상기 제1 반사메탈층 및 개방된 측 층간 절연막 상에 제1 절연층을 형성하는 단계; 녹색 화소영역에서 상기 제1 절연층의 상 측에 제2 반사메탈층을 형성하는 단계; 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 반사메탈층 상에서 각각 상방 돌출되는 제2 돌출부들을 가지도록, 상기 제2 반사메탈층 및 개방된 측 제1 절연층 상에 제2 절연층을 형성하는 단계; 청색 화소영역에서 상기 제2 절연층의 상 측에 제3 반사메탈층을 형성하는 단계; 및 상기 제3 반사메탈층의 개방된 측을 일부 또는 전부 커버하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기발광 표시장치 제조방법에서 상기 제1 돌출부는 상기 제2 반사메탈층과 수평 이격 형성되고, 상기 인접한 한 쌍의 제2 돌출부들은 상호 수평 이격 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기발광 표시장치 제조방법의 상기 제3 반사메탈층 커버단계는 상기 제3 반사메탈층의 상면에 금속층인 보호층을 형성하는 단계; 상기 제2 절연막, 상기 제3 반사메탈층 및 금속층의 개방된 측을 따라 보호막 형성을 위한 절연층을 증착하는 단계; 및 상기 보호막 형성을 위한 절연층을 식각하여 상기 제3 반사메탈층의 측벽을 커버하는 보호막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기발광 표시장치 제조방법은 상기 보호막 형성 이후 상기 보호층 상에 상기 보호층과 동일 재질로 이루어지는 애노드 전극을 형성하는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 구성에 의하여 다음과 같은 효과를 가진다.
본 발명은 청색 화소 영역의 반사 메탈층 형성 시 해당 반사메탈층의 상면에 보호층을 함께 형성함으로써, 애노드 전극 형성을 위한 식각 공정 시 사용되는 Cl2와 해당 반사메탈층 등에 대한 세정 공정 시 사용되는 H2O가 화학반응하여 생성되는 HCl에 의하여 해당 반사메탈층이 소실되는 것을 방지하도록 하는 효과가 도출될 수 있다.
또한, 본 발명은 청색 반사메탈층 상면에 형성되는 보호층이 애노드 전극과 동일 재질로 형성되도록 함으로써, 해당 보호층 제거를 위한 별도의 공정 없이 해당 보호층 상에서 애노드 전극을 형성 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 청색 반사메탈층 상면 보호층을 형성한 이후 상측 절연막, 해당 반사메탈층 및 보호층의 개방된 측을 따라, 예를 들어 실리콘 질화막과 같은 무기막을 증착한 이후 식각함으로써, 해당 반사메탈층의 측벽을 커버한 이후 애노드 전극을 형성하여 후속 공정 수행 시 청색 반사메탈층의 전면이 모두 커버되어 화학물질에 대해 보호되도록 하는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 보호층이 애노드 전극보다 상대적으로 얇게 형성되도록 함으로써, 해당 보호층 제거 단계 없이 애노드 전극을 곧바로 형성 가능하도록 하는 유기발광 표시장치 및 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 미세 공진길이에 따라 적색 반사메탈층, 녹색 반사메탈층 및 청색 반사메탈층에 각각 단차를 두어 발광 효율이 상승되도록 하는 효과를 보인다.
또한, 본 발명은 적색 화소영역 및 녹색 화소영역에 각각 형성되는 제2 돌출부가 상호 이격되도록 하여 인접한 화소영역 간섭을 방지하도록 하는 효과를 나타낸다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1 및 도 2는 종래의 유기발광 표시장치 제작단계에서의 청색 화소영역의 반사메탈 소실을 설명하기 위한 참고도이고;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 단면도이고;
도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치 제조방법에 대한 단면도이다.
발명의 실시예는 다양한 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되며 청구범위에 기재된 사항을 기준으로 해석되어야 한다. 또한, 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 참고적으로 제공되는 것일 뿐이다.
이하 명세서 내용에 있어서, 일 구성요소가 타 구성요소의 "위(On)", "상", "상측" 또는 "상부"에 배치 또는 위치한다고 지칭하는 것은, 일 구성요소가 타 구성요소의 상부 표면에 접촉되어 위치하는 것과 아울러, 타 구성요소 층과 일정 거리 이격되어 배치되는 것을 모두 포함하는 개념이다. 그리고 일 구성요소가 타 구성요소와 이격되어 배치되는 경우에는 양 구성요소들 사이에 또 다른 구성요소가 더 배치될 수 있다. 또한, 일 구성요소가 "타 구성요소 상에 직접" 배치되는 경우 또는 "바로 위"에 배치되는 경우에는 양 구성요소들 사이에 또 다른 구성요소가 배치될 수 없다.
그리고 다양한 요소들, 영역들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목을 설명하기 위하여 제1, 제2 등의 용어가 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어에 의하여 한정되는 것은 아니며, 제2의 구성이 제1의 구성을 전제로 하는 것이 아님에 유의하여야 한다.
또한, 이하에서 설명하는 유기발광 표시장치는 반도체 공정을 통해 형성된 웨이퍼 기판 상에 유기발광소자를 형성하는 OLEDoS(Organic Light Emitting Diode on Silicon)인 것으로 설명하나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아님에 유의하여야 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치(100)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 3을 참고하면, 본 발명은 유기발광 표시장치(100)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 청색 화소영역(B)에 형성되는 반사 메탈의 측벽을 무기막으로 커버함으로써, 반사 메탈 상측에 형성되는 애노드 전극 형성을 위한 식각 및 세정 등 후속 공정 시 상기 반사 메탈 소실 또는 결함 발생을 방지 가능하도록 하는 유기발광 표시장치(100)에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치(100)는 복수의 화소 영역들로, 예를 들어 적색 화소영역(R), 녹색 화소영역(G), 청색 화소영역(B)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치(100)에는, 예를 들어 웨이퍼 기판(미도시) 상에 하부 절연막(미도시)이 형성된다. 웨이퍼 기판 상에는 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극 등이 형성되며, 상기 전극들은 하부 절연막에 의하여 절연된다. 하부 절연막 상에는 상부 메탈(110)이 형성되고, 상기 상부 메탈(110)을 커버하도록 층간 절연막(120)이 상기 하부 절연막 상에 형성된다. 층간 절연막(120)은 무기막으로, 예를 들어 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 또는 이들의 다중막으로 이루어질 수 있다. 상부 메탈(110)은 층간 절연막(120)에 의하여 절연된다.
또한, 적색 화소영역(R)과 대응되는 위치에서, 층간 절연막(120)의 상측에 제1 반사메탈층(130)이 형성될 수 있다. 이러한 제1 반사메탈층(130)은 제1 버퍼 전극(131)과, 상기 제1 버퍼 전극(131)의 상 측에 형성되는 제1 금속층(133)을 포함할 수 있다. 제1 버퍼 전극(131)은 층간 절연막(120)과 제1 금속층(133) 사이에 배치되며, 질화 티타늄(TiN), 또는 질화 티타늄(TiN)과 티타늄(Ti)의 복층 구조로 형성될 수 있으나, 본 발명의 필수 구성요소는 아님에 유의하여야 한다.
그리고, 제1 금속층(133)은 적색 파장대의 광에 대한 반사율이 높은 은(Ag)으로 형성되어 출사광을 보강간섭함으로써 적색 화소영역(R)에서의 발광 효율을 최적화시킬 수 있다. 하기에서 상세히 설명하겠지만, 적색 화소영역(R)의 미세 공진 길이가 가장 길기 때문에, 후술할 제2 반사메탈층(140)의 제2 금속층(143) 및 제3 반사메탈층(150)의 제3 금속층(153) 대비 캐소드 전극과의 거리가 가장 길게 형성된다. 상세하게는 제1 반사메탈층(130)과 캐소드 전극 사이의 거리는 적색광의 평균 파장의 정수배가 되도록 한다.
또한, 제1 반사메탈층(130) 상에는 제1 절연층(171)이 상기 제1 반사메탈층(130)을 커버하도록, 층간 절연막(120) 상에 배치된다.
그리고, 녹색 화소영역(G)과 대응되는 위치에서, 제1 절연층(171)의 상측에 제2 반사메탈층(140)이 형성될 수 있다. 이러한 제2 반사메탈층(140)은 제2 버퍼 전극(141)과, 상기 제2 버퍼 전극(141)의 상 측에 형성되는 제2 금속층(143)을 포함할 수 있다. 제2 버퍼 전극(141)은 제1 절연층(171)과 제2 금속층(143) 사이에 배치되며, 제1 버퍼 전극(131)과 동일 재질로 형성될 수 있다.
그리고, 제2 금속층(143)은 역시 녹색 파장대의 광에 대한 반사율이 높은 은(Ag)으로 형성되어 출사광을 보강간섭함으로써 녹색 화소영역(G)에서의 발광 효율을 최적화시킬 수 있다. 제2 금속층(143)은 녹색 파장대의 광에 대한 반사율이 높은 은(Ag)으로 형성되어 출사광을 보강간섭함으로써 녹색 화소영역(G)에서의 발광 효율을 최적화시킬 수 있다. 녹색 화소영역(G)의 미세 공진 길이가 적색 화소영역(R)보다 짧고 청색 화소영역(B)보다는 길기 때문에, 제2 반사메탈층(140)은 제1 반사메탈층(130)과 캐소드 전극과의 거리보다는 짧게, 그리고 제3 반사메탈층(150)과 캐소드 전극과의 거리보다는 길게 형성된다.
또한, 제2 반사메탈층(140) 상에는 제2 절연층(173)이 상기 제2 반사메탈층(140)을 커버하도록, 제1 절연층(171) 상에 배치된다. 제2 절연층(173)은 제1 절연층(171) 및 후술할 제3 절연층(175)과 마찬가지로 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 또는 이들의 다중막으로 형성될 수 있다.
청색 화소영역(B)과 대응되는 위치에서, 제2 절연층(173)의 상측에 제3 반사메탈층(150)이 형성될 수 있다. 제3 반사메탈층(150)은 제3 버퍼 전극(151)과, 상기 제3 버퍼 전극(151)의 상 측에 형성되는 제3 금속층(153)을 포함할 수 있다. 제3 버퍼 전극(151)은 제2 절연층(173)과 제3 금속층(153) 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
그리고, 제3 금속층(153)은 청색 파장대의 광에 대한 반사율이 높은 알루미늄(Al)으로 형성되어 출사광을 보강간섭함으로써 청색 화소영역(B)에서의 발광 효율을 최적화시킬 수 있다. 청색 화소영역(B)의 미세 공진 길이가 가장 짧기 때문에, 제3 반사메탈층(150)은, 제1 반사메탈층(130) 및 제2 반사메탈층(140)과 캐소드 전극과의 거리보다는 짧게 형성된다. 즉, 제1 내지 제3 반사메탈층(130, 140, 150)은 상호 단차가 발생하도록 각각 상이한 높이에 위치한다.
제3 반사메탈층(150)의 상면에는 각각 애노드 전극(160)이 형성된다. 애노드 전극(160)은 투명 도전성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 여기에서, 제3 반사메탈층(150)의 개방된 측벽에는 보호막(190)이 형성되고, 예를 들어 실리콘 질화막으로 이루어지는 무기막에 의하여 둘러쌓인다.
또한, 제2 절연층(173)은 적색 화소영역(R) 및 녹색 화소영역(G)과 대응되는 위치에서, 제3 반사메탈층(150)과 실질적으로 동일한 형상을 가지도록 상방 돌출되는 제2 돌출부(173a)가 각 화소 영역(R, G)마다 형성된다. 이러한 개별 돌출부(173a) 및 제3 금속층(131)의 상면에는 정공을 공급하기 위한 애노드 전극(160)이 배치된다. 애노드 전극(160)은 투명 도전성 물질로 이루어지는 것이 바람직하나 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다. 상기 애노드 전극(160)은 기판 상에 수평 방향으로 상호 이격 형성되어 개별 화소 영역들을 규정할 수 있다. 기판 상의 개별 트랜지스터들은 게이트 라인으로부터 게이트 신호가 입력되는 경우 데이터 라인의 데이터 전압에 따라 제1 전극(180)에 소정의 전압을 공급한다.
그리고 제2 절연막(173) 상에는 유기발광층, 공통전극인 캐소드 전극(미도시)이 순차적으로 형성될 수도 있으나 발명의 설명의 편의를 위하여 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이하에서는 종래의 유기발광 다이오드(900)의 제조방법에서의 문제점 및 이를 해결하기 위한 본 발명의 구조 및 효과에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 종래의 유기발광 다이오드(900)는 제작단계에서 적색 화소영역(R)의 제1 반사 메탈(910)과, 녹색 화소영역(G)의 제2 반사 메탈(920)과, 청색 화소영역(B)의 제3 반사 메탈(930)을 그 높이를 달리하여 형성한다. 즉, 제1 반사 메탈(910)이 먼저 형성되고, 제2 반사 메탈(920)이 제1 반사 메탈(910)보다 높은 위치에 형성된다. 그 후, 절연막(950)을 통해 제2 반사 메탈(920)이 커버된 이후, 청색 화소영역(B)에서 절연막(950) 상에 제3 반사 메탈(930)이 형성된다.
상세하게는 제3 반사 메탈(930) 형성을 위하여, 예를 들어 알루미늄 금속층을 절연막(940) 상에 증착시킨 후 패터닝 및 식각 공정을 수행하고, 이후 세정을 수행한다. 그 후, 제3 반사 메탈(930)의 저부를 제외한 측이 완전 개방된 상태에서 상기 제3 반사 메탈(930)의 상부에 애노드 전극(950) 형성을 위한 질화 티타늄(TiN)을 증착시킨 이후, 제3 반사 메탈(930)과 동일한 크기로 패터닝 및 식각 공정을 수행하며, 그 후 세정 작업을 수행한다. 이 때, 질화 티타늄 식각 시 사용되는 Cl2와, 제3 반사 메탈(930) 및 질화 티타늄 세정 시 사용되는 H2O가 상호 반응하게 되면 HCl이 생성되어 제3 반사 메탈(930)에 소실 또는 결함이 발생할 수 있다. 이는 곧 장치 자체의 발광 효율을 저해시키는 요인이 될 수 있다.
도 3을 참고하면, 이와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명에 따른 유기발광 표시장치(100)는 제3 반사메탈층(150)의 개방된 측부에는 보호막(191)이 형성되어 제작 과정에서 제3 반사메탈층(150)이 H2O 등과 직접적으로 접촉하는 것을 방지 가능한 것에 이점이 있다. 더욱 상세한 내용은 유기발광 표시장치 제조방법에서 설명하도록 한다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치 제조방법에 대한 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치 제조방법에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
먼저, 도 4를 참고하면, 하부 절연막 상에서 각 화소 영역마다 형성되는 상부 메탈(110)을 커버하도록 층간 절연막(120)이 상기 하부 절연막 상에 증착된다. 층간 절연막(120)은 무기막으로, 예를 들어 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 또는 이들의 다중막으로 이루어질 수 있다. 또한, 층간 절연막(120)을 증착한 이후 그 상면을 평탄화시키는 평탄화 공정을 수행할 수 있다. 평탄화 공정은 예를 들어 CMP(Chemical-Mechanicl Planarization) 공정일 수 있다.
이후, 적색 화소영역(R)과 대응되는 위치에서, 층간 절연막(120)의 상 측에 제1 반사메탈층(130) 형성을 위한 메탈 층을 증착한 이후 패터닝 및 식각공정을 수행한다. 예를 들어, 층간 절연막(120)의 상 측에 티타늄, 또는 질화 티타늄과 티타늄의 복층 구조로 형성되는 금속층을 증착한 이후, 예를 들어 은으로 이루어지는 금속층을 증착하여, 패터닝 및 식각공정을 수행하여 제1 버퍼 전극(131) 및 제1 금속층(133)을 형성한다. 제1 버퍼 전극(131) 및 후술할 제2 및 제3 버퍼 전극(141, 151)은 필수 구성요소는 아니고, 상기 버퍼 전극들이 존재하지 않는 경우 금속층들(133, 143, 153)은 하측의 절연막 상에 직접적으로 형성될 수 있음에 유의하여야 한다.
그리고 나서, 제1 반사메탈층(130) 및 개방된 층간 절연막(120) 상에 절연층을 증착시킨 후 패터닝 및 식각하여 제1 절연층(171)을 형성한다. 제1 절연층(171)은, 도시된 바와 같이, 적색 화소영역(R)에서 예를 들어 상기 제1 반사메탈층(130)과 실질적으로 동일 크기로 상방 돌출되는 제1 돌출부(171a)를 가질 수 있다. 이러한 돌출부(171a)는 후속 공정에서 형성될 인접한 제2 반사메탈층(140)과 소정 거리 이격된다. 제1 돌출부(171a)를 제외한 측 제1 절연층(171)은 상기 돌출부(171a)의 저부로부터 실질적으로 수평 연장 형성되는 것이 바람직하다.
그 후, 도 5를 참고하면, 녹색 화소영역(G)과 대응되는 위치에서, 제1 절연층(171)의 상 측에 제2 반사메탈층(140) 형성을 위한 메탈 층을 증착한 이후 패터닝 및 식각공정을 수행한다. 제2 반사메탈층(140)은 제1 반사메탈층(130)과 동일 방식으로 형성될 수 있으므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
그리고, 제2 반사메탈층(140) 및 개방된 제1 절연층(171)의 상 측에 절연층을 증착시킨 후 패터닝 및 식각하여 제2 절연층(173)을 형성한다. 제2 절연층(173)은, 도시된 바와 같이, 적색 화소영역(R) 및 녹색 화소영역(G)에서 예를 들어 상기 제1 반사메탈층(130) 또는 제2 반사메탈층(140)과 실질적으로 동일 크기로 상방 돌출되는 제2 돌출부들(173a)이 형성될 수 있다. 상기 인접한 제2 돌출부들(173a)은 수평 방향으로 상호 이격되어 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 나서, 도 6을 참고하면, 청색 화소영역(B)과 대응되는 위치에서, 제2 절연층(173) 상에 제3 반사메탈층(150)을 형성한다. 제3 반사메탈층(150)의 제3 금속층(153)은 알루미늄 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 먼저, 제2 절연층(173) 상에 예를 들어 티타늄, 또는 질화 티타늄과 티타늄의 복층 구조로 형성되는 금속층을 증착한 이후, 예를 들어 알루미늄으로 이루어지는 금속층을 증착한다. 또한, 제2 금속층(153)을 형성할 금속층 상에 예를 들어 질화티타늄으로 이루어지는 층을 형성한다.
또한, 패터닝 및 식각공정을 수행하여 제3 반사메탈층(150) 및 상기 제3 반사메탈층(150)의 상면을 따라 형성될 보호층(181)이 형성될 수 있다. 이러한 보호층(181)은 예를 들어 애노드 전극(160)과 동일 재질로, 질화티타늄으로 형성될 수 있다. 이와 같이 제3 금속층(153)의 상면이 보호층(181)을 통해 커버됨으로써 제3 반사메탈층(150)의 식각공정 후 수행할 세정 공정 시 제3 금속층(153)의 상면이 H2O 등과 직접적으로 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 보호층(181)은 애노드 전극(160)과 동일 재질로, 상기 애노드 전극(160)보다 상대적으로 얇은 두께로 형성되기 때문에, 추후 애노드 전극(160) 형성 공정 시 보호층(181)을 제거할 필요 없이 상기 보호층(181) 상에 애노드 전극(160)을 형성하면 된다. 따라서, 공정 상의 번거로움을 방지할 수 있다.
그리고, 도 7을 참고하면, 제3 금속층(153)의 개방된 측벽이 후속 세정 공정 시 H2O 등과 직접적으로 접촉되는 것을 방지하기 위하여, 및 제3 금속층(153)의 측벽 및 보호층(181)을 따라 보호막(191)을 증착시킨다. 보호막(191)은 예를 들어 실리콘 질화막과 같은 무기물로 이루어질 수 있다.
도 8을 참고하면, 보호막(191)은 후속 식각 공정을 통해 제3 금속층(153)의 측벽을 커버하도록 할 수 있다. 보호막(191)의 식각 공정은 Blanket RIE(Reactive Ion Etching) 공정을 통해 수행될 수 있다.
그 후, 도 9를 참고하면, 제2 돌출부들(173a) 및 보호층(181)의 상측을 따라 애노드 전극(160)을 형성한다. 여기에서, 보호층(181)은 제1 전극과 동일 재질로 형성되므로, 보호층(181)을 제거할 별도의 공정이 필요없다. 따라서, 공정 수행의 편의가 도모될 수 있는 이점이 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다.
100 : 유기발광 표시장치
110 : 상부 메탈 120 : 층간 절연막
130 : 제1 반사메탈층
131 : 제1 버퍼 전극 133 : 제1 금속층
140 : 제2 반사메탈층
141 : 제2 버퍼 전극 143 : 제2 금속층
150 : 제3 반사메탈층
151 : 제3 버퍼 전극 153 : 제3 금속층
160 : 애노드 전극
171 : 제1 절연층 171a : 제1 돌출부
173 : 제2 절연층 173a : 제2 돌출부
181 : 보호층
191 : 보호막
900 : 종래의 유기발광 다이오드
910 : 제1 반사 메탈 920 : 제2 반사 메탈
930 : 제3 반사 메탈
R : 적색 화소영역 G : 녹색 화소영역
B : 청색 화소영역

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 하부 절연막 상에서 각 화소 영역마다 형성되는 상부 메탈을 커버하도록 층간 절연막이 증착되는 단계;
    적색 화소영역에서 상기 층간 절연막의 상 측에 제1 반사메탈층을 형성하는 단계;
    상기 제1 반사메탈층 및 개방된 측 층간 절연막 상에 제1 절연층을 형성하는 단계;
    녹색 화소영역에서 상기 제1 절연층의 상 측에 제2 반사메탈층을 형성하는 단계;
    상기 제2 반사메탈층 및 개방된 측 제1 절연층 상에 제2 절연층을 형성하는 단계;
    청색 화소영역에서 상기 제2 절연층의 상 측에 제3 반사메탈층을 형성하는 단계;
    상기 제3 반사메탈층의 상면을 금속 재질의 보호층으로 커버하는 단계;
    상기 제3 반사메탈층의 측벽을 커버하도록 보호막을 형성하는 단계; 및
    상기 보호층 상에 애노드 전극을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 보호층과 애노드 전극은
    동일 재질로 이루어지고,
    상기 보호층의 두께는
    상기 애노드 전극 대비 얇은 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치 제조방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제6항에 있어서, 상기 보호막은
    상기 제3 반사메탈층의 측벽 및 제2 절연층의 개방된 측을 따라 무기막층을 증착한 이후, 반응성 이온 식각 공정에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치 제조방법.
  11. 하부 절연막 상에서 각 화소 영역마다 형성되는 상부 메탈을 커버하도록 절연막이 증착되는 단계;
    적색 화소영역에서의 제1 반사메탈층, 녹색 화소영역에서의 제2 반사메탈층 및 청색 화소영역에서의 제3 반사메탈층을 층간절연막을 통해 단차를 두어 형성하는 단계;
    상기 제1 반사메탈층 및 제2 반사메탈층 대비 상대적으로 높은 위치에 배치되는 상기 제3 반사메탈층의 상면을 보호층으로 커버하는 단계;
    상측의 개방된 층간절연막, 제3 반사메탈층 및 보호층을 따라 무기막층을 증착하는 단계;
    상기 무기막층을 식각하여 상기 제3 반사메탈층의 측벽을 따라 보호막이 형성되도록 하는 단계;
    상기 보호막 형성 이후 상기 보호층 상에 상기 보호층과 동일 재질의 애노드 전극 형성을 위한 금속층을 증착시키는 단계; 및
    상기 금속층을 패터닝 및 식각하여 애노드 전극을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 보호층의 두께는
    상기 애노드 전극 대비 얇은 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치 제조방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서, 상기 애노드 전극 형성단계는
    금속층 식각 후 세정공정을 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치 제조방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
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