(57)【要約】【課題】酸化物半導体の電気的特性変化を防止できる有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】  基板上に形成されたゲート電極、ゲート電極を含む上部に形成された第１絶縁層と、ゲート電極を含む第１絶縁層上に酸化物半導体で形成された活性層と、活性層を含む上部に形成された第２絶縁層と、第２絶縁層上に活性層と連結されるように形成されたソース電極及びドレイン電極、ソース電極及びドレイン電極を含む上部に有機物で形成された第３絶縁層と、第３絶縁層上にソース電極又はドレイン電極と連結されるように形成されたアノード電極と、アノード電極を含む上部に形成されて発光領域のアノード電極が露出するようにパターングされた画素定義膜と、露出したアノード電極上に形成された有機発光層、及び有機発光層上に形成されたカソード電極を含み、アノード電極が活性層と重ならないように配置される。【選択図】図１
2011100092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極を含む上部に形成された第１絶縁層と、
前記ゲート電極を含む前記第１絶縁層上に酸化物半導体で形成された活性層と、
前記活性層を含む上部に形成された第２絶縁層と、
前記第２絶縁層上に前記活性層と連結されるように形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極及びドレイン電極を含む上部に有機物で形成された第３絶縁層と、
前記第３絶縁層上に前記ソース電極又はドレイン電極と連結されるように形成されたアノード電極と、
前記アノード電極を含む上部に形成され、発光領域の前記アノード電極が露出するようにパターングされた画素定義膜と、
露出した前記アノード電極上に形成された有機発光層と、
前記有機発光層上に形成されたカソード電極を含み、
前記アノード電極が前記活性層と重ならないように配置された、有機電界発光表示装置。
【請求項２】
前記酸化物半導体は酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項３】
前記酸化物半導体にガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）及び錫（Ｓｎ）のうちの少なくとも１つのイオンがドーピングされたことを特徴とする、請求項２に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項４】
前記有機物はアクリル（ａｃｒｙｌｉｃ）又はポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄ）を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項５】
基板上にゲート電極を形成する段階と、
前記ゲート電極を含む上部に第１絶縁層を形成する段階と、
前記ゲート電極を含む前記第１絶縁層上に酸化物半導体で活性層を形成する段階と、
前記活性層を含む上部に第２絶縁層を形成する段階と、
前記第２絶縁層上に前記活性層と連結されるソース電極及びドレイン電極を形成する段階と、
前記ソース電極及びドレイン電極を含む上部に有機物で第３絶縁層を形成する段階と、
前記第３絶縁層をパターニングして前記ソース電極又はドレイン電極を露出させる段階と、
洗浄する段階と、
前記第３絶縁層上に前記ソース電極又はドレイン電極と連結され、前記活性層と重ならないように配置されるアノード電極を形成する段階と、
前記アノード電極を含む上部に画素定義膜を形成した後、発光領域の前記アノード電極を露出させる段階と、
露出した前記アノード電極上に有機発光層を形成する段階と、
前記有機発光層上にカソード電極を形成する段階と
を含む、有機電界発光表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記酸化物半導体は酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含むことを特徴とする、請求項５に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記酸化物半導体にガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）及び錫（Ｓｎ）のうちの少なくとも１つのイオンがドーピングされたことを特徴とする、請求項６に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
【請求項８】
前記有機物はアクリル（ａｃｒｙｌｉｃ）又はポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄ）を含むことを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記洗浄段階で水（Ｈ２Ｏ）を用いて洗浄することを特徴とする、請求項５〜８のいずれか１項に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記画素定義膜を形成した後、熱処理する段階を更に含むことを特徴とする、請求項５〜９のいずれか１項に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機電界発光表示装置及びその製造方法に関し、より詳しくは、酸化物半導体を活性層とする薄膜トランジスタを備える有機電界発光表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、薄膜トランジスタはチャネル領域、ソース領域及びドレイン領域を提供する活性層と、ゲート絶縁層によりチャネル領域の活性層と絶縁されるように配置されるゲート電極を含む。
【０００３】
薄膜トランジスタの活性層は、主に非晶質シリコン（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ
ｓｉｌｉｃｏｎ）やポリシリコン（ｐｏｌｙ-ｓｉｌｉｃｏｎ）のような半導体で形成されるが、活性層が非晶質シリコンで形成されれば、移動度が低いため、高速で動作される駆動回路の実現が難しく、ポリシリコンで形成されれば、移動度は高いが、閾値電圧が不均一であり、別途の補償回路が付加されなければならないという問題がある。
【０００４】
また、低温ポリシリコン（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｐｏｌｙ-Ｓｉｌｉｃｏｎ;ＬＴＰＳ）を用いた従来の薄膜トランジスタの製造方法はレーザ熱処理などのような高価の工程が含まれ、特性の制御が難しいため、大面積の基板に適用し難いという問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するために、最近は酸化物半導体を活性層として用いる研究が進められている。
【０００６】
下記の特許文献１には酸化亜鉛（Ｚｉｎｃ
Ｏｘｉｄｅ;ＺｎＯ）又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とする酸化物半導体を活性層として用いた薄膜トランジスタが開示されている。
【０００７】
酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とする酸化物半導体は非晶質形態であり、Ｎ型の半導体特性を有しているため、既存の低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）工程で薄膜トランジスタを製造でき、イオン注入工程が省略され得るため、製造工程及び費用の側面で効果的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４-２７３６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、酸化物半導体は素子構造及び工程条件に応じて電気的特性が容易に変化されるという短所がある。特に、酸化物半導体の特性変化による閾値電圧（Ｖｔｈ）の変動は表示装置の画質及び信頼性を低下させるため、これを解決できる方案が必要である。
【００１０】
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、酸化物半導体の電気的特性変化を防止できる有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的とするところは、画質及び信頼性を向上させることができる有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するための本発明の一側面による有機電界発光表示装置は、基板と、前記基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極を含む上部に形成された第１絶縁層と、前記ゲート電極を含む前記第１絶縁層上に酸化物半導体で形成された活性層と、前記活性層を含む上部に形成された第２絶縁層と、前記第２絶縁層上に前記活性層と連結されるように形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極及びドレイン電極を含む上部に有機物で形成された第３絶縁層と、前記第３絶縁層上に前記ソース電極又はドレイン電極と連結されるように形成されたアノード電極と、前記アノード電極を含む上部に形成され、発光領域の前記アノード電極が露出するようにパターングされた画素定義膜と、露出した前記アノード電極上に形成された有機発光層と、前記有機発光層上に形成されたカソード電極を含み、前記アノード電極が前記活性層と重ならないように配置される。
【００１３】
前記目的を達成するための本発明の他の側面による有機電界発光表示装置の製造方法は、基板上にゲート電極を形成する段階と、前記ゲート電極を含む上部に第１絶縁層を形成する段階と、前記ゲート電極を含む前記第１絶縁層上に酸化物半導体で活性層を形成する段階と、前記活性層を含む上部に第２絶縁層を形成する段階と、前記第２絶縁層上に前記活性層と連結されるソース電極及びドレイン電極を形成する段階と、前記ソース電極及びドレイン電極を含む上部に有機物で第３絶縁層を形成する段階と、前記第３絶縁層をパターニングして前記ソース電極又はドレイン電極を露出させる段階と、洗浄する段階と、前記第３絶縁層上に前記ソース電極又はドレイン電極と連結され、前記活性層と重ならないように配置されるアノード電極を形成する段階と、前記アノード電極を含む上部に画素定義膜を形成した後、発光領域の前記アノード電極を露出させる段階と、露出した前記アノード電極上に有機発光層を形成する段階と、前記有機発光層上にカソード電極を形成する段階とを含む。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、酸化物半導体からなる活性層とアノード電極が互いに重ならない。洗浄過程で有機物からなる絶縁層に浸透した水素が後続工程で外部に十分に広がることができる経路が形成されるため、水素の浸透による酸化物半導体の特性変化が発生しない。従って、薄膜トランジスタの閾値電圧が安定して維持されるため、画質及び信頼性に優れた表示装置を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る有機電界発光表示装置を説明する断面図である。
【図２Ａ】同実施形態に係る有機電界発光表示装置の製造方法を説明する断面図である。
【図２Ｂ】同実施形態に係る有機電界発光表示装置の製造方法を説明する断面図である。
【図２Ｃ】同実施形態に係る有機電界発光表示装置の製造方法を説明する断面図である。
【図２Ｄ】同実施形態に係る有機電界発光表示装置の製造方法を説明する断面図である。
【図２Ｅ】同実施形態に係る有機電界発光表示装置の製造方法を説明する断面図である。
【図３Ａ】同実施形態に係る有機電界発光表示装置のゲート電圧（Ｖｇ）によるドレイン電流（Ｉｄ）の変化を測定したグラフである。
【図３Ｂ】同実施形態に係る有機電界発光表示装置のゲート電圧（Ｖｇ）によるドレイン電流（Ｉｄ）の変化を測定したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明に係る有機電界発光表示装置を説明する断面図である。
【００１８】
図１を参照すれば、基板１０上にバッファ層１２が形成され、バッファ層１２上にゲート電極１４が形成される。ゲート電極１４を含むバッファ層１２上には第１絶縁層１６が形成され、ゲート電極１４を含む第１絶縁層１６上には酸化物半導体からなる活性層１８が形成される。活性層１８を含む第１絶縁層１６上には第２絶縁層２０が形成され、第２絶縁層２０上には活性層１８と連結されるようにソース電極２２ａ及びドレイン電極２２ｂが形成される。
【００１９】
ソース電極２２ａ及びドレイン電極２２ｂを含む第２絶縁層２０上には有機物からなる第３絶縁層２４が形成され、第３絶縁層２４上にはソース電極２２ａ又はドレイン電極２２ｂと連結され、活性層１８と重ならないようにアノード電極２６が形成される。
【００２０】
アノード電極２６を含む第３絶縁層２４上には発光領域のアノード電極２６が露出するようにパターングされた画素定義膜２８が形成され、露出したアノード電極２６上には有機発光層３０が形成され、有機発光層３０を含む画素定義膜２８上にはカソード電極３２が形成される。
【００２１】
すると、前記のように構成された有機電界発光表示装置の製造過程を通じて本発明を更に詳細に説明する。
【００２２】
図２Ａ〜図２Ｅは、本発明に係る有機電界発光表示装置の製造方法を説明する断面図である。
【００２３】
図２Ａを参照すれば、ガラスやプラスチックからなる絶縁基板１０上にバッファ層１２及び金属層を形成し、金属層をパターニングしてゲート電極１４を形成する。ゲート電極１４を含むバッファ層１２上に第１絶縁層１６及び酸化物半導体層を形成し、酸化物半導体層をパターニングしてゲート電極１４ａを含む第１絶縁層１６上に活性層１８を形成する。
【００２４】
金属層は、タングステン（Ｗ）、チタニウム（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）及びニオビウム（Ｎｂ）などの金属や前記金属の合金で形成し、酸化物半導体層は酸化亜鉛（ＺｎＯ）で形成するか、酸化亜鉛（ＺｎＯ）にインジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、錫（Ｓｎ）などがドーピングされた、例えば、ＩｎＺｎＯ（ＩＺＯ）、ＧａＩｎＺｎＯ（ＧＩＺＯ）、ＨｆＩｎＺｎＯなどで形成する。
【００２５】
図２Ｂを参照すれば、活性層１８を含む第１絶縁層１６上に第２絶縁層２０を形成し、活性層１８の一部領域（ソース領域及びドレイン領域）が露出するようにコンタクトホールを形成する。コンタクトホールが埋め込まれるように第２絶縁層２０上に金属層を形成した後、パターニングしてソース領域及びドレイン領域の活性層１８と連結されるソース電極２２ａ及びドレイン電極２２ｂを形成する。金属層は、タングステン（Ｗ）、チタニウム（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）及びニオビウム（Ｎｂ）などの金属や前記金属の合金で形成する。
【００２６】
ソース電極２２ａ及びドレイン電極２２ｂを形成するために金属層をパターニングする過程で第２絶縁層２０をエッチング停止層として用いる。パターニング過程は乾式エッチングを含むが、チャネル領域の活性層１８上に第２絶縁層２０が形成されているので、活性層１８のダメージによる電気的特性の変化が防止され得る。
【００２７】
図２Ｃを参照すれば、ソース電極２２ａ及びドレイン電極２２ｂを含む第２絶縁層２０上に絶縁及び平坦化のために第３絶縁層２４を形成する。第３絶縁層２４はアクリル（ａｃｒｙｌｉｃ）及びポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄ）のような有機物で形成する。このとき、工程条件に応じて無機物絶縁層（図示せず）を形成し、無機物絶縁層上に第３絶縁層２４を形成することもできる。
【００２８】
第３絶縁層２４をパターニングしてソース電極２２ａ又はドレイン電極２２ｂが露出するようにビアホール２４ａを形成し、洗浄工程を進めてエッチング副産物及び汚染物質を除去する。このとき、洗浄液に水（Ｈ２Ｏ）が含まれる場合、有機物からなる第３絶縁層２４に水素（Ｈ）が浸透し得る。
【００２９】
図２Ｄを参照すれば、ビアホール２４ａが埋め込まれるように第３絶縁層２４上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ
Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）及びＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）のような透明な導電層を形成した後、パターニングしてソース電極２２ａ又はドレイン電極２２ｂと連結されるアノード電極２６を形成する。このとき、活性層１８上に第２絶縁層、ドレイン電極２２ｂ、及び第３絶縁層が形成された上で、アノード電極２６が形成されることとなるので、アノード電極２６は活性層１８と重ならないように形成される。
【００３０】
アノード電極２６を含む第３絶縁層２４上に画素定義膜２８を形成した後、パターニングして発光領域のアノード電極２６を露出させる。画素定義膜２８はコーティング及び熱処理工程を通じて形成され得る。
【００３１】
熱処理過程で第３絶縁層２４に浸透した水素（Ｈ）は外部に広がるが、アノード電極２６の下部では外部に広がらないが、アノード電極２６以外の部分では外部に広がりやすいため、活性層１８に浸透しない。
【００３２】
もし、酸化物半導体層１８に水素（Ｈ）が浸透すれば、キャリア濃度が増加して伝導性を有するようになるため、閾値電圧（Ｖｔｈ）が変化したり、薄膜トランジスタとして使用できなくなる。
【００３３】
従って、水素（Ｈ）の外部拡散を促進させるために後続する製造過程に熱処理が含まれることが好ましい。
【００３４】
図３Ａは、活性層１８の上部にアノード電極２６が配置されない本発明の構造を有する薄膜トランジスタの閾値電圧特性を測定したグラフであり、図３Ｂは、活性層の上部にアノード電極が配置された構造を有する薄膜トランジスタの閾値電圧特性を測定したグラフである。
【００３５】
ゲート電圧（Ｖｇ）によるドレイン電流（Ｉｄ）の変化を測定した結果、本発明の構造を有する薄膜トランジスタは安定した閾値電圧特性を示す反面、活性層の上部にアノード電極が配置された構造を有する薄膜トランジスタは閾値電圧が不安定に変化するか、伝導性を示した。
【００３６】
図２Ｅを参照すれば、発光領域の露出したアノード電極２６上に有機発光層３０を形成し、有機発光層３０を含む画素定義膜２８上にカソード電極３２を形成する。
【００３７】
本発明の有機電界発光表示装置は、外部から提供される信号が薄膜トランジスタによりアノード電極２６に提供される。従って、アノード電極２６及びカソード電極３２に所定の電圧が印加されると、アノード電極２６を介して注入される正孔とカソード電極３２を介して注入される電子が有機発光層３０で再結合するようになり、この過程で発生するエネルギー差により有機発光層３０から放出した光が外部に出射されることで、文字や画像を表示する。
【００３８】
本発明の有機電界発光表示装置は、製造過程で酸化物半導体層の電気的特性変化が発生しないため、安定した閾値電圧特性を維持でき、これにより、画質及び信頼性に優れた表示装置の実現が可能になる。
【００３９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４０】
１０    絶縁基板
１２    金属層
１４ａ    ゲート電極
１６    第１絶縁層
１８    活性層
【図１】
2011100092.tif 000003
【図２Ａ】
2011100092.tif 000004
【図２Ｂ】
2011100092.tif 000005
【図２Ｃ】
2011100092.tif 000006
【図２Ｄ】
2011100092.tif 000007
【図２Ｅ】
2011100092.tif 000008
【図３Ａ】
2011100092.tif 000009
【図３Ｂ】
2011100092.tif 000010