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KR20130110987A - 유기발광다이오드 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

유기발광다이오드 표시장치 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20130110987A
KR20130110987A KR1020120033389A KR20120033389A KR20130110987A KR 20130110987 A KR20130110987 A KR 20130110987A KR 1020120033389 A KR1020120033389 A KR 1020120033389A KR 20120033389 A KR20120033389 A KR 20120033389A KR 20130110987 A KR20130110987 A KR 20130110987A
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electrode
light emitting
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organic light
emitting diode
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김현호
조성필
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 유기발광다이오드 표시장치를 개시한다. 개시된 본 발명의 유기발광다이오드 표시장치 및 그 제조방법은, 절연 기판 상에 형성된 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 형성된 박막 트랜지스터와, 연결전극과, 캐패시터와, 전원부와, 패드부; 상기 박막 트랜지스터 및 상기 캐패시터와 유기층을 사이에 두고 형성되는 유기발광다이오드; 상기 박막 트랜지스터를 구성하는, 상기 버퍼층 상에 형성되는 소스영역, 채널영역 및 드레인영역을 포함하는 반도체층과, 게이트절연막과, 게이트전극과, 상기 반도체층의 소스영역 및 드레인영역과 접속하는 소스전극과 드레인전극; 상기 캐패시터를 구성하는, 캐패시터 제 1, 제 2, 제 3 전극과 제 1, 제 2 전극 사이에 형성되는 게이트절연막과 제 2, 제 3 전극 사이에 형성되는 층간절연막; 상기 전원부를 구성하는, 상기 층간절연막 상에 형성되는 전원배선과 전원콘택부; 상기 패드부 상에 상기 패드부를 감싸도록 형성된 패드 콘택부; 및 상기 유기발광다이오드를 구성하는 하부전극, 유기발광층 및 상부전극;을 포함하며, 상기 연결전극은 상기 게이트 절연막 상에 형성되며, 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 연결전극과 전기적으로 연결되며, 상기 유기발광다이오드와 상기 연결전극은 연결콘택부와 콘택금속층에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광다이오드 표시장치 및 그 제조방법은, 게이트 절연막 상에 제 1 하프톤 마스크를 사용하여 게이트 전극, 연결전극 및 캐패시터 제 2 전극을 형성하고, 제 2 하프톤 마스크를 사용하여 콘택금속층, 유기발광다이오드 하부전극, 전원콘택부 및 패드 콘택부를 형성하여, 반사효율 저감 없이 공정을 단순화하는 유기발광다이오드 표시장치 및 그 제조방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 패드부에 패드 콘택부를 형성하여 패드부가 부식되지 않고, 공정을 안정화시키는 효과가 있다.

Description

유기발광다이오드 표시장치 및 그 제조방법{Organic light emitting diode display device and fabricating method of the same}
본 발명은 유기발광다이오드 표시장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 층간 절연막 하부에 연결전극을 형성하고, 하프톤 마스크를 사용함으로써, 보호막을 생략하고 공정을 단순화하는 유기발광다이오드 표시장치에 관한 것이다.
최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판 표시장치는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display: 이하 "LCD"라 한다), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하 "PDP"라 한다) 및 전계발광장치(Electroluminescence Device) 등이 있다.
PDP는 구조와 제조공정이 단순하기 때문에 경박단소하면서도 대화면화에 가장 유리한 표시장치로 주목받고 있지만 발광효율과 휘도가 낮고 소비전력이 큰 단점이 있다. TFT LCD(Thin Film Transistor LCD)는 가장 널리 사용되고 있는 평판표시소자이지만 시야각이 좁고 응답속도가 낮은 문제점이 있다. 전계발광장치는 발광층의 재료에 따라 무기발광다이오드 표시장치와 유기발광다이오드 표시장치로 대별되며, 이 중 유기발광다이오드 표시장치는 스스로 발광하는 자발광소자로서 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. 이러한 유기발광다이오드 표시장치의 기본적인 구조에 대해 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 유기발광다이오드 표시장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 유기발광다이오드 표시장치는 표시 영역과 패드 영역으로 구분되고, 상기 표시 영역은 복수의 화소 영역이 구획되어 있고, 각 화소 영역에는 박막 트랜지스터와 커패시터 및 유기발광다이오드가 형성된다.
또한, 패드 영역에는 게이트 패드, 데이터 패드 및 전원부 패드 등이 형성된다.
상기 절연 기판(10) 상에 버퍼층(11)이 형성되고, 상기 박막 트랜지스터가 형성되는 영역에는 상기 버퍼층(11) 상에 소스영역(12a), 채널영역(12b), 드레인영역(12c)을 포함하는 반도체층(12), 게이트절연막(14), 게이트 전극(15), 소스전극(19a) 및 드레인 전극(19b)이 형성된다. 상기 소스전극(19a)과 드레인전극(19b)은 상기 반도체층(12)의 소스영역(12a)과 드레인영역(12c)과 접속한다. 상기 캐패시터 영역은 캐패시터 제 1 전극(13), 층간절연막(16), 캐패시터 제 2 전극(17), 보호층(20) 및 커패시터 제 3 전극(22)으로 형성되며, 상기 패드 영역에는 전원부 패드(18)와 전원콘택부(24)로 형성된다.
상기 소스전극(19a), 드레인전극(19b), 캐패시터 제 2 전극(17) 및 전원부 패드(18) 상에는 보호층(20)이 형성되고, 상기 보호층(20)에 상기 드레인전극(19b) 및 상기 전원부 패드(18)가 노출되는 콘택홀이 형성된다. 상기 노출된 드레인전극(19b) 상에 연결전극(21)이 형성되며, 상기 노출된 전원부 패드(18) 상에 전원 콘택부(24)가 형성된다.
상기 표시 영역과 패드 영역을 포함하는 기판(10) 전면에 유기층(23)이 형성되고, 상기 유기층(23)에는 상기 연결전극(21)이 노출되는 콘택홀이 형성된다. 상기 노출된 연결전극(21) 상에 유기발광다이오드(OLED)의 하부전극(25)이 형성된다. 상기 하부전극(25) 상에 화소 영역 단위로 상기 하부전극(25)을 노출하는 격벽층(26)이 형성되며, 상기 노출된 하부전극(25) 상에 유기발광층(27)이 형성되고, 상기 유기발광층(27)을 포함하는 기판(10) 전면에 상부전극(28)이 형성된다.
종래 유기발광다이오드 표시장치의 제조방법을 살펴보면, 버퍼층(11) 상에 반도체층(12)을 형성하는 단계; 게이트 절연막(14) 상에 게이트 전극(15)과 캐패시터 제 1 전극(13)을 형성하는 단계; 층간절연막(16) 상에 상기 반도체층의 소스영역(12a) 또는 드레인영역(12b)과 접속하는 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 층간절연막(16) 상에 소스전극(19a), 드레인전극(19b), 캐패시터 제 2 전극(17) 및 전원부 패드(18)를 형성하는 단계; 보호층(20) 상에 상기 드레인전극(19b)과 접속하는 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 보호층(20) 상에 연결전극(21), 캐패시터 제 3 전극(22) 및 전원콘택부(24)를 형성하는 단계; 유기층(23) 상에 상기 연결전극(21)과 접속하는 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 유기층(23) 상에 유기발광다이오드 하부전극(25)을 형성하는 단계; 및 상기 유기발광다이오드 하부전극(25) 상에 격벽층(26)을 형성하는 단계에서 마스크 공정이 필요하다. 즉, 총 9 마스크 공정이 필요하며, 종래 유기발광다이오드 표시장치는 제조 공정 수가 많은 문제점이 있다.
이와 같은 경우 제조공정이 복잡하여 원가 절감에 한계가 있으므로 제조 공정을 단순화하여 제조 단가를 줄일 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명은 게이트 절연막 상에 하프톤 마스크를 사용하여 게이트 전극, 연결전극, 캐패시터 제 2 전극을 형성하고, 층간절연막 상면에 보호층을 생략함으로써, 공정을 단순화하는 유기발광다이오드 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 하프톤 마스크를 사용하여 콘택금속층, 유기발광다이오드 하부전극, 전원콘택부 및 패드 콘택부를 형성하여 반사효율 저감 없이 공정을 단순화하는 유기발광다이오드 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 패드부에 패드 콘택부를 형성하여 패드부가 부식되지 않고, 공정을 안정화시키는 유기발광다이오드 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 유기발광다이오드 표시장치는, 절연 기판 상에 형성된 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 형성된 박막 트랜지스터와, 연결전극과, 캐패시터와, 전원부와, 패드부; 상기 박막 트랜지스터 및 상기 캐패시터와 유기층을 사이에 두고 형성되는 유기발광다이오드; 상기 박막 트랜지스터를 구성하는, 상기 버퍼층 상에 형성되는 소스영역, 채널영역 및 드레인영역을 포함하는 반도체층과, 게이트절연막과, 게이트전극과, 상기 반도체층의 소스영역 및 드레인영역과 접속하는 소스전극과 드레인전극; 상기 캐패시터를 구성하는, 캐패시터 제 1, 제 2, 제 3 전극과 제 1, 제 2 전극 사이에 형성되는 게이트절연막과 제 2, 제 3 전극 사이에 형성되는 층간절연막; 상기 전원부를 구성하는, 상기 층간절연막 상에 형성되는 전원배선과 전원콘택부; 상기 패드부 상에 상기 패드부를 감싸도록 형성된 패드 콘택부; 및 상기 유기발광다이오드를 구성하는 하부전극, 유기발광층 및 상부전극;을 포함하며, 상기 연결전극은 상기 게이트 절연막 상에 형성되며, 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 연결전극과 전기적으로 연결되며, 상기 유기발광다이오드와 상기 연결전극은 연결콘택부와 콘택금속층에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 유기발광다이오드 표시장치 제조방법은, 절연 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 상기 버퍼층상에 반도체층과 캐패시터 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 반도체층 및 상기 캐패시터 제 1 전극을 포함하는 상기 기판상에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 절연막 상에 게이트 전극, 연결전극 및 캐패시터 제 2 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극의 양측 아래의 반도체층에 소스영역과 드레인영역을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극, 연결전극 및 캐패시터 제 2 전극 상에 층간 절연막을 형성하는 단계; 식각 공정을 통해 상기 층간 절연막에 상기 반도체층의 소스영역, 드레인 영역, 연결전극을 각각 노출시키는 다수의 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 다수의 콘택홀을 통해 상기 반도체층의 소스영역과 접속하는 소스전극, 상기 반도체층의 드레인영역 및 연결전극과 접속하는 드레인전극, 상기 연결전극과 접속하는 연결콘택부를 형성하는 단계; 상기 층간 절연막 상에 캐패시터 제 3 전극, 전원배선 및 패드부를 형성하는 단계; 상기 소스전극, 드레인전극, 연결콘택부, 캐패시터 제 3 전극 및 전원배선을 포함하는 기판 상에 유기층을 형성하는 단계; 식각 공정을 통해 상기 유기층에 상기 연결콘택부 및 상기 전극배선을 노출시키는 제 1, 제 2 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 연결콘택부와 접속하는 콘택금속층 및 유기발광다이오드 하부전극을 형성하고, 상기 제 2 콘택홀을 통해 상기 전원배선과 접속하는 전원콘택부를 형성하고, 상기 패드부를 감싸도록 패드 콘택부를 형성하는 단계; 상기 유기발광다이오드 하부전극 상에 유기발광층을 형성하는 단계; 및 상기 유기발광층 상에 유기발광다이오드 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치 및 그 제조방법은, 게이트 절연막 상에 하프톤 마스크를 사용하여 게이트 전극, 연결전극, 캐패시터 제 2 전극을 형성하고, 층간절연막 상면에 보호층을 생략함으로써, 공정을 단순화하는 제 1 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치 및 그 제조방법은, 하프톤 마스크를 사용하여 콘택금속층, 유기발광다이오드 하부전극, 전원콘택부 및 패드 콘택부를 형성하여 반사효율 저감 없이 공정을 단순화하는 제 2 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치 및 그 제조방법은, 패드부에 패드 콘택부를 형성하여 패드부가 부식되지 않고, 공정을 안정화시키는 제 3 효과가 있다.
도 1은 종래 유기발광다이오드 표시장치를 도시한 도면이다.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 유기발광다이오드 표시장치의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 유기발광다이오드 표시장치의 게이트 전극, 연결전극 및 캐패시터 제 2 전극의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 유기발광다이오드 표시장치의 콘택금속층, 유기발광다이오드 하부전극, 전원콘택부 및 패드 콘택부의 제조방법을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 유기발광다이오드 표시장치의 제조 공정을 도시한 도면이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 유기발광다이오드 표시장치는, 표시영역과 패드영역을 포함하는 절연 기판(100) 상에 버퍼층(110)을 형성한다. 상기 표시영역은 화상을 디스플레이하는 영역으로 발광영역과 비 발광영역으로 구분되고, 상기 패드영역은 외부 시스템으로부터 신호를 공급받는 패드부들이 형성된 영역이다.
상기 기판(100)은 유리, 플라스틱 또는 폴리이미드(PI) 등으로 형성할 수 있고, 상기 버퍼층(110)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막과 같은 절연막을 이용하여 단층 또는 이들의 적층구조로 형성할 수 있다. 이 때, 상기 버퍼층(110)은 상기 기판(100)에서 발생하는 수분 또는 불순물의 확산을 방지하거나 결정화시 열의 전달 속도를 조절함으로써, 비정질 실리콘층의 결정화가 잘 이루어질 수 있도록 하는 역할을 한다.
상기와 같이, 상기 기판(100) 상에 버퍼층(110)이 형성되면, 비정질 실리콘막과 같은 반도체층을 형성한 다음, 상기 반도체층 상에 포토레지스트를 형성한다. 그리고, 투과부와 차단부로 이루어진 제 1 마스크를 이용하여, 노광 및 현상 공정을 진행하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 반도체층을 식각하여 박막 트랜지스터의 반도체층(112)과 캐패시터 제 1 전극(113)을 형성한다.
도 2b를 참조하면, 상기 반도체층(112) 및 캐패시터 제 1 전극(113)을 포함한 기판(100) 전면에 게이트 절연막(114)과 금속막을 순차적으로 형성한 다음, 마스크 공정을 이용하여 상기 게이트 절연막(114) 상에 게이트 전극(Gate), 연결전극(Con) 및 캐패시터 제 2 전극(115c)을 형성한다. 이하, 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 유기발광다이오드 표시장치의 게이트 전극, 연결전극 및 캐패시터 제 2 전극의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 상기 게이트 절연막(114)이 형성된 기판(100) 상에 ITO층(115)과 금속층(116)을 적층 형성한다. 상기 금속층(116)은 알루미늄-네오디뮴(AlNd), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu), 크롬(Cr), 알루미늄(Al) 또는 이들의 조합으로부터 형성되는 합금을 사용하여 형성할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 제 1 하프톤 마스크(150)를 이용한 포토리소그래피기술로 상기 ITO층(115) 및 금속층(116) 상에 단차가 있는 포토레지스트 패턴(300a, 300b, 300c)을 형성한다. 상기 제 1 하프톤 마스크(150)는 회절 마스크로 형성될 수도 있다.
구체적으로 상기 ITO층(115) 및 금속층(116) 상에 감광성 재료인 네거티브 포토레지스트(negative photo resist)를 형성시킨다. 하지만, 포지티브 포토레지스트를 사용하여 공정을 진행할 수도 있다.
이때, 상기 네거티브 포토레지스트는 광이 조사되면 경화되는 물질인 감광성 재료이다. 그리고 상기 네거티브 포토레지스트 상에 제 1 하프톤 마스크(150)를 씌우고 광을 조사한다. 상기 제 1 하프톤 마스크(150)는 차단부(A)와 투과부(B)와 반투과부(c)로 이루어지며, 상기 투과부(B)는 광을 그대로 투과시키고, 상기 반투과부(C)는 서로 다른 투과율을 가지는 반투과 물질을 이용하여 상기 투과부(B)에 비해 광을 적게 통과시키고, 상기 차단부(A)는 광을 완전히 차단시킨다.
따라서, 상기 제 1 하프톤 마스크(150)의 투과부(B)와 대향하는 네거티브 포토레지스트는 조사되어 광에 의해 경화되어 게이트전극과 연결전극 영역에 단차가 높은 제 1 포토레지스트 패턴(300a, 300b)을 형성하고, 상기 반투과부(C)와 대향하는 캐패시터 제 2 전극 영역 상의 네거티브 포토레지스트는 반투과부(C)를 통과하여 투과되는 광에 의해 반경화되므로 단차가 낮은 제 2 포토레지스트 패턴(300c)을 형성한다. 상기 제 1 하프톤 마스크(150)의 차단부(A)와 대향하는 네거티브 포토레지스트는 제거되어 상기 금속층(116)을 노출시킨다.
이어서, 도 3c를 참조하면, 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴(300a,300b,300c)을 마스크로 하여 식각함으로써, 노출된 금속층(116)과 ITO층(115)을 패터닝한다.
상기 패터닝 공정으로 게이트 전극(Gate)은 제 1 ITO층(115a) 및 제 1 금속층(116a)으로 구성되고, 연결전극(Con)은 제 2 ITO층(115b) 및 제 2 금속층(116b)으로 구성되며, 커패시터 전극이 형성되는 영역에는 커패시터 제 2 전극(115 c) 기능을 하는 제 3 ITO층(115c)과 제 3 금속층(116c)이 형성된다.
그리고, 도 3d를 참조하면, 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴(300a,300b,300c)에 대해 애슁(ashing) 공정을 진행하면 단차가 낮은 캐패시터 제 2 전극 영역 상에 형성된 제 2 포토레지스트 패턴(300c)은 제거되어 제 3 금속층(116c)이 노출되고, 게이트전극 및 연결전극 영역 상의 제 1 포토레지스트 패턴(300a,300b)은 남는다.
상기 제 3 금속층(116c)이 식각되면, 캐패시터 제 2 전극(115c)이 형성된다. 이후, 남아있는 포토레지스트 패턴(300a, 300b)을 제거하면 게이트 전극(Gate) 및 연결전극(Con)이 형성된다.
상기 게이트 전극(Gate)을 마스크로 하여, 고농도의 불순물 이온을 도핑하여 소스영역(112a) 및 드레인영역(112e)을 형성한다. 소스영역(112a) 및 드레인영역(112e) 형성 이전에, 저농도의 불순물 이온을 도핑하여, 상기 반도체층(112)의 소스영역(112a), 드레인영역(112e)에 LDD(Lightly Doped Drain) 도핑층을 형성하고, 포토레지스트와 마스크 공정을 통해 LDD층(112b,112d) 영역을 블로킹한 후, 고농도의 불순물 이온을 도핑함으로써, 소스영역(112a) 및 드레인영역(112e)을 형성할 수 있다. 이와 같이, LDD층(112b,112d)을 형성하는 이유는, 그 영역에서의 저항으로 인해 접합부위에 걸리는 전기장을 감소시켜 오프 전류를 줄이고 온 전류의 감소를 최소화 할 수 있도록 하기 위함이다. 도면에 도시하였지만, 설명하지 않은 112c는 채널영역이다.
상기 불순물 이온은 인(P) 등을 이용한 n형 불순물 이온 또는 붕소(B) 등을 이용한 p형 불순물 이온으로 형성될 수 있다.
도 2c를 참조하면, 상기 게이트 전극(Gate), 연결전극(Con) 및 캐패시터 제 2 전극(115c)이 형성된 기판(100) 전면에 층간절연막(118)을 형성한다. 상기 층간절연막(118) 상에 포토레지스트를 형성하고, 투과부와 차단부로 이루어진 제 2 마스크를 이용하여 노광 및 현상 공정으로 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 층간절연막(118)을 식각하여, 상기 반도체층(112)의 소스영역(112a)을 노출시키는 소스콘택홀(200a), 상기 반도체층(112)의 드레인영역(112e)을 노출시키는 드레인콘택홀(200b), 상기 연결전극(Con)을 노출시키는 두 개의 제1,제2 연결콘택홀(200c,200d)을 형성한다.
도 2d를 참조하면, 상기 다수의 콘택홀(200a,200b,200c,200d)이 형성된 층간절연막(118)을 포함하는 기판(100) 전면에 소스/드레인 금속층을 형성한다. 상기 소스/드레인 금속층 상에 포토레지스트를 형성하고, 투과부와 차단부로 이루어진 제 3 마스크를 이용하여 노광 및 현상 공정으로 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 소스/드레인 금속층을 식각하여, 소스전극(119a), 드레인전극(119b), 연결콘택부(119c), 캐패시터 제 3 전극(120), 전원배선(121) 및 패드부(122)를 형성한다. 상기 소스전극(119a)은 상기 소스콘택홀(200a)을 통해 상기 반도체층(112)의 소스영역(112a) 상에 형성되고, 상기 드레인전극(119b)은 상기 드레인콘택홀(200b)과 상기 제1 연결콘택홀(200c)을 통해 상기 반도체층(112)의 드레인영역(112e)과 연결전극(Con) 상에 형성되고, 상기 연결콘택부(119c)는 상기 제2 연결콘택홀(200d)을 통해 상기 연결전극(Con) 상에 형성된다. 따라서, 드레인 전극(119b)은 반도체층(112)의 드레인 영역(112 e)과 연결전극(Con)을 전기적으로 연결하는 기능을 한다.
그런 다음, 도 2e를 참조하면, 상기 소스전극(119a), 드레인전극(119b), 연결콘택부(119c), 캐패시터 제 3 전극(120), 전원배선(121) 및 패드부(122)를 포함하는 상기 기판(100) 전면에 유기층(123)을 형성한다. 상기 유기층(123) 상에 포토레지스트를 형성하고, 투과부와 차단부로 이루어진 제 4 마스크를 이용하여 노광 및 현상 공정으로 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 패드부(122)를 포함하는 패드영역의 유기층(123)을 식각하여 표시영역에만 유기층(123)이 형성되도록 하며, 또한, 상기 유기층(123)을 식각하여 상기 연결콘택부(119c)를 노출하는 제 1 콘택홀(201a)과 상기 전원배선(121)을 노출하는 제 2 콘택홀(201b)을 형성한다. 상기 제 2 콘택홀(201b)이 형성되는 영역은 전원배선(121)의 패드부일 수 있다.
그런 다음, 도 2f를 참조하면, 상기 유기층(123) 및 패드부(122)가 형성된 기판(100) 상에 콘택금속층(124a), 유기발광다이오드 하부전극(125a), 전원콘택부(Po) 및 패드 콘택부(124c)를 형성한다. 도 4a 내지 4d를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 유기발광다이오드 표시장치의 콘택금속층, 유기발광다이오드 하부전극, 전원콘택부 및 패드 콘택부의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 상기 제 1, 제 2 콘택홀(201a,201b)이 형성된 유기층(123) 및 패드부(122)가 형성된 기판(100) 전면에 금속층(124) 및 도전층(125)을 형성한다. 상기 금속층(125)은 알루미늄-네오디뮴(AlNd), 몰리브덴(Mo) 등으로 형성될 수 있으며, 상기 도전층(125)은 ITO/AlNd, ITO/Al 또는 ITO/Ag/ITO 등으로 형성될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 제 2 하프톤 마스크(160)를 이용한 포토리소그래피기술로 상기 금속층(124) 및 도전층(125) 상에 단차가 있는 포토레지스트 패턴(400a,400b,400c)을 형성한다. 상기 제 2 하프톤 마스크(160)은 회절 마스크로 형성될 수도 있다.
구체적으로 상기 금속층(124) 및 도전층(125) 상에 감광성 재료인 네거티브 포토레지스트(negative photo resist)를 형성시킨다. 하지만, 포지티브 포토레지스트를 사용하여 공정을 진행할 수도 있다.
이때, 상기 네거티브 포토레지스트는 광이 조사되면 경화되는 물질인 감광성 재료이다. 그리고 상기 네거티브 포토레지스트 상에 제 2 하프톤 마스크(160)를 씌우고 광을 조사한다. 상기 제 2 하프톤 마스크(160)는 차단부(A)와 투과부(B)와 반투과부(c)로 이루어지며, 상기 투과부(B)는 광을 그대로 투과시키고, 상기 반투과부(C)는 서로 다른 투과율을 가지는 반투과 물질을 이용하여 상기 투과부(B)에 비해 광을 적게 통과시키고, 상기 차단부(A)는 광을 완전히 차단시킨다.
따라서, 상기 제 2 하프톤 마스크(160)의 투과부(B)와 대향하는 네거티브 포토레지스트는 조사되어 광에 의해 경화되어 유기발광다이오드 하부전극 영역과 전원콘택부 영역에 단차가 높은 제 3 포토레지스트 패턴(400a,400b)을 형성하고, 상기 반투과부(C)와 대향하는 패드부 영역 상의 네거티브 포토레지스트는 반투과부(C)를 통과하여 투과되는 광에 의해 반경화되므로 단차가 낮은 제 4 포토레지스트 패턴(400c)을 형성한다. 상기 제 2 하프톤 마스크(160)의 차단부(A)와 대향하는 네거티브 포토레지스트는 제거되어 상기 도전층(125)을 노출시킨다.
도 4c를 참조하면, 상기 제 3 및 제 4 포토레지스트 패턴(400a,400b,400c)을 마스크로 하여 식각함으로써, 노출된 도전층(125)과 금속층(124)을 패터닝한다.
도 4d를 참조하면, 상기 제 3 및 제 4 포토레지스트 패턴(400a,400b,400c)을 애슁(ashing) 공정을 진행하면 단차가 낮은 패드부 영역 상에 형성된 제 4 포토레지스트 패턴(400c)은 제거되어 도전층(125c)이 노출되고, 유기발광다이오드 하부전극 영역 및 전원콘택부 영역 상의 제 3 포토레지스트 패턴(400a,400b)은 남는다.
상기 노출된 도전층(125c)이 식각되면, 패드 콘택부(124c)가 형성된다. 상기 패드부(122)에 패드 콘택부(124c)를 형성함으로써 패드부(122)가 부식되지 않으며 공정을 안정화시킬 수 있다. 이 후, 남아있는 제 3 포토레지스트 패턴(400a,400b)을 제거하면 상기 제 1 콘택홀(201a)을 통해 연결콘택부(119c) 상에 형성되는 콘택금속층(124a)과 상기 콘택금속층(124a) 상에 유기발광다이오드 하부전극(125a)이 형성되고, 상기 제 2 콘택홀(201b)을 통해 전원배선(121) 상에 전원금속층(124b)과 전원도전층(125b)로 구성된 전원콘택부(Po)가 형성된다.
이어서, 도 2g를 참조하면, 상기 유기발광다이오드 하부전극(125a), 전원콘택부(Po) 및 패드 콘택부(124c)가 형성된 기판(100) 전면에 격벽층(126)을 형성한다. 상기 격벽층(126)은 발광영역과 비 발광영역을 정의한다. 상기 격벽층 (126) 상에 포토레지스트를 형성하고, 투과부와 차단부로 이루어진 제 5 마스크를 이용하여 노광 및 현상 공정으로 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 패드부(122)를 포함하는 패드영역과 상기 하부전극(125a)의 발광영역이 노출되도록 상기 격벽층(126)을 식각하여, 표시영역 중 비 발광영역에만 격벽층(126)이 형성되도록 한다.
도 2h를 참조하면, 상기 노출된 유기발광다이오드 하부전극(125a) 상에 유기발광층(127)이 형성되고 상기 유기발광층(127) 및 격벽층(126) 상에 상부전극(128)이 형성된다. 상기 유기발광층(127)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입막(hole injection layer), 정공수송막(hole transporting layer), 발광물질막(emitting material layer), 전자수송막(electron transporting layer) 및 전자주입막(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다.
상기 유기발광다이오드는 상기 유기발광층(127)에서 발광된 빛이 상부전극(128)을 향해 방출되는 상부발광방식으로 구동될 수 있다. 이때, 상기 유기발광다이오드는 선택된 색 신호에 따라 하부전극(125a)과 상부전극(128)으로 소정의 전압이 인가되면, 하부전극(125a)으로부터 제공된 정공과 상부전극(128)으로부터 주입된 전자가 유기발광층(127)으로 수송되어 엑시톤(exiton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 전이될 때, 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다. 발광된 빛은 투명한 상부전극(128)을 통과하여 외부로 나가게 된다. 이 때, 상부전극(128)은 일함수가 낮은 금속 물질을 얇게 증착한 반투명 금속막 상에 투명한 도전성 물질을 두껍게 증착하여 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 유기발광다이오드 표시장치 및 이의 제조방법은, 버퍼층(110) 상에 반도체층(112)과 캐패시터 제 1 전극(113)을 형성하는 단계; 게이트 절연막(114) 상에 게이트 전극(Gate)과 연결전극(Con)과 캐패시터 제 2 전극(115c)을 형성하는 단계; 층간절연막(118) 상에 상기 반도체층(112)의 소스영역(112a)과 드레인영역(112e)과 상기 연결전극(Con)을 노출하는 콘택홀(200a,200b,200c,200d)을 형성하는 단계; 상기 층간절연막(118) 상에 소스전극(119a)과 드레인전극(119b)과 연결콘택부(119c)와 캐패시터 제 3 전극(120)과 전원배선(121)과 패드부(122)를 형성하는 단계; 유기층(123) 상에 상기 연결콘택부(119c) 및 전원배선(121)과 접속하는 제 1, 제 2 콘택홀(201a,201b)을 형성하는 단계; 상기 유기층(123) 상에 콘택금속층(124a)과 유기발광다이오드 하부전극(125a)과 전원콘택부(Po)와 패드 콘택부(124c)를 형성하는 단계; 및 상기 유기발광다이오드 하부전극(125a) 상에 격벽층(126)을 형성하는 단계에서 마스크 공정이 필요하다. 즉, 총 5번의 마스크 공정 및 2번의 하프톤 마스크 공정이 필요하며, 종래보다 공정을 단순화한다.
즉, 본 발명은 소스전극 및 드레인 전극 상에 형성되는 보호층을 생략하여 보호층 상에 콘택홀을 형성하는 단계와 보호층 상에 연결전극을 형성하는데 필요한 공정을 생략한다. 게이트 절연막 상에 제 1 하프톤 마스크를 사용하여 게이트 전극, 연결전극, 캐패시터 제 2 전극을 형성하고, 제 2 하프톤 마스크를 사용하여 콘택금속층, 유기발광다이오드 하부전극, 전원콘택부 및 패드 콘택부를 형성하여, 반사효율 저감 없이 공정을 단순화하는 유기발광다이오드 표시장치 및 그 제조방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 패드부에 패드 콘택부를 형성하여 패드부가 부식되지 않고, 공정을 안정화시키는 효과가 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100: 절연 기판 110: 버퍼층
112: 반도체층 113: 캐패시터 제 1 전극
114: 게이트 절연막 Gate: 게이트전극
Con: 연결전극 115c: 캐패시터 제 2 전극
118: 층간절연막 119a: 소스전극
119b: 드레인전극 120: 캐패시터 제 3 전극
121: 전원배선 122: 패드부
123: 유기층 124a: 콘택금속층
125a: 하부전극 Po: 전원콘택부
124c: 패드 콘택부 126: 격벽층
127: 유기발광층 128: 상부전극

Claims (21)

  1. 절연 기판 상에 형성된 버퍼층;
    상기 버퍼층 상에 형성된 박막 트랜지스터와, 연결전극과, 캐패시터와, 전원부와, 패드부;
    상기 박막 트랜지스터 및 상기 캐패시터와 유기층을 사이에 두고 형성되는 유기발광다이오드;
    상기 박막 트랜지스터를 구성하는, 상기 버퍼층 상에 형성되는 소스영역, 채널영역 및 드레인영역을 포함하는 반도체층과, 게이트절연막과, 게이트전극과, 상기 반도체층의 소스영역 및 드레인영역과 접속하는 소스전극과 드레인전극;
    상기 캐패시터를 구성하는, 캐패시터 제 1, 제 2, 제 3 전극과 제 1, 제 2 전극 사이에 형성되는 게이트절연막과 제 2, 제 3 전극 사이에 형성되는 층간절연막;
    상기 전원부를 구성하는, 상기 층간절연막 상에 형성되는 전원배선과 전원콘택부;
    상기 패드부 상에 상기 패드부를 감싸도록 형성된 패드 콘택부; 및
    상기 유기발광다이오드를 구성하는 하부전극, 유기발광층 및 상부전극;을 포함하며,
    상기 연결전극은 상기 게이트 절연막 상에 형성되며, 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 연결전극과 전기적으로 연결되며, 상기 유기발광다이오드와 상기 연결전극은 연결콘택부와 콘택금속층에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체층의 소스영역 및 드레인영역에는 LDD층이 더 구비되는 것을 특징으로하는 유기발광다이오드 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체층 및 상기 캐패시터 제 1 전극은 같은 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 전극은 ITO 및 금속층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결전극은 ITO 및 금속층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐패시터 제 2 전극은 ITO로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스전극, 상기 드레인전극, 상기 연결콘택부, 상기 캐패시터 제 3 전극, 상기 전원배선 및 상기 패드부는 같은 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원콘택부는 전원금속층과 전원도전층으로 이루어지며, 상기 전원콘택부의 전원금속층은 상기 패드 콘택부 및 상기 콘택금속층과 같은 물질로 이루어지고, 상기 전원콘택부의 전원도전층은 상기 유기발광다이오드 하부전극과 같은 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기발광다이오드 하부전극은 ITO/AlNd, ITO/Al 또는 ITO/Ag/ITO로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기발광다이오드 하부전극 상에 발광영역과 비 발광영역을 정의하는 격벽층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치.
  11. 절연 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계;
    상기 버퍼층상에 반도체층과 캐패시터 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 반도체층 및 상기 캐패시터 제 1 전극을 포함하는 상기 기판상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트 절연막 상에 게이트 전극, 연결전극 및 캐패시터 제 2 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극의 양측 아래의 반도체층에 소스영역과 드레인영역을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극, 연결전극 및 캐패시터 제 2 전극 상에 층간 절연막을 형성하는 단계;
    식각 공정을 통해 상기 층간 절연막에 상기 반도체층의 소스영역, 드레인 영역, 연결전극을 각각 노출시키는 다수의 콘택홀을 형성하는 단계;
    상기 다수의 콘택홀을 통해 상기 반도체층의 소스영역과 접속하는 소스전극, 상기 반도체층의 드레인영역 및 연결전극과 접속하는 드레인전극, 상기 연결전극과 접속하는 연결콘택부를 형성하는 단계;
    상기 층간 절연막 상에 캐패시터 제 3 전극, 전원배선 및 패드부를 형성하는 단계;
    상기 소스전극, 드레인전극, 연결콘택부, 캐패시터 제 3 전극 및 전원배선을 포함하는 기판 상에 유기층을 형성하는 단계;
    식각 공정을 통해 상기 유기층에 상기 연결콘택부 및 상기 전극배선을 노출시키는 제 1, 제 2 콘택홀을 형성하는 단계;
    상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 연결콘택부와 접속하는 콘택금속층 및 유기발광다이오드 하부전극을 형성하고, 상기 제 2 콘택홀을 통해 상기 전원배선과 접속하는 전원콘택부를 형성하고, 상기 패드부를 감싸도록 패드 콘택부를 형성하는 단계;
    상기 유기발광다이오드 하부전극 상에 유기발광층을 형성하는 단계; 및
    상기 유기발광층 상에 유기발광다이오드 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 반도체층에 소스영역 및 드레인영역을 형성하는 단계에 있어서, 상기 소스영역 및 드레인영역의 일정 부분을 저농도로 도핑하여 LDD층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치 제조방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 게이트 전극, 연결전극 및 캐패시터 제 2 전극을 형성하는 단계는,
    상기 게이트 절연막 상에 ITO 및 금속층을 형성하는 단계;
    제 1 하프톤마스크를 이용하여 상기 ITO 및 금속층 상에 상기 게이트 전극 영역 및 연결전극 영역에는 단차가 높은 제 1 포토 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 캐패시터 제 2 전극 영역에는 단차가 낮은 제 2 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 ITO 및 금속층을 식각하는 단계;
    상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴을 애슁하여 상기 캐패시터 제 2 전극 영역의 제 2 포토레지스트 패턴만 제거하여 금속층을 노출하는 단계;
    상기 노출된 캐패시터 제 2 전극 영역의 금속층을 식각하는 단계; 및
    상기 제 1 포토레지스트 패턴을 애슁하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오들 표시장치 제조방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 콘택금속층 및 유기발광다이오드 하부전극, 상기 전원콘택부 및 상기 패드 콘택부를 형성하는 단계는,
    상기 유기층, 상기 제 1, 제 2 콘택홀 및 상기 패드부를 포함하는 기판 상에 금속층과 도전층을 형성하는 단계;
    제 2 하프톤마스크를 이용하여 상기 금속층 및 도전층 상에 상기 유기발광다이오드 하부전극 영역 및 전원콘택부 영역에는 단차가 높은 제 3 포토 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 패드 콘택부 영역에는 단차가 낮은 제 4 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제 3 및 제 4 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 금속층 및 도전층을 식각하는 단계;
    상기 제 3 및 제 4 포토레지스트 패턴을 애슁하여 상기 패드 콘택부 영역의 제 4 포토레지스트 패턴만을 제거하여 도전층을 노출하는 단계;
    상기 노출된 패드 콘택부 영역의 도전층을 식각하는 단계; 및
    상게 제 3 포토레지스트 패턴을 애슁하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오들 표시장치 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 도전층은 ITO/AlNd, ITO/Al 또는 ITO/Ag/ITO로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치 제조방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 유기발광 다이오드 하부전극은 ITO/AlNd, ITO/Al 또는 ITO/Ag/ITO로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치 제조방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 유기발광다이오드 하부전극 상에 유기발광층을 형성하는 단계는,
    상기 유기발광다이오드 하부전극 상에 발광영역과 비 발광영역을 정의하는 격벽층을 형성하는 단계;
    상기 발광영역에 유기발광층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치 제조방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 반도체층 및 상기 캐패시터 제 1 전극은 같은 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치 제조방법.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 소스전극, 상기 드레인전극, 상기 연결콘택부, 상기 캐패시터 제 3 전극, 상기 전원배선 및 상기 패드부는 같은 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치 제조방법.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 게이트 전극과 상기 연결전극은 ITO 및 금속층으로 이루어지고, 상기 캐패시터 제 2 전극은 ITO로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치 제조방법.
  21. 제 11 항에 있어서,
    상기 전원콘택부는 전원금속층과 전원도전층으로 이루어지며, 상기 전원콘택부의 전원금속층은 상기 패드 콘택부 및 상기 콘택금속층과 같은 물질로 이루어지고, 상기 전원콘택부의 전원도전층은 상기 유기발광다이오드 하부전극과 같은 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시장치 제조방법.



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