KR100603836B1 - 유기전계발광 소자 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

듀얼패널 타입의 유기전계 발광소자에 있어서, 제조 특성상 비표시영역에 형성된 외부로부터 신호를 인가받기 위한 게이트 및 데이터 패드부의 게이트 및 데이터 패드전극 또는 유기전계 발광 다이오드의 제 2 전극과 동일 계열의 금속물질로 이루어진 데이터 및 게이트 보조패드전극은 외부 즉, 공기중에 노출된 상태가 되며, 이때, 공기와 접촉하여 상기 노출된 상태의 게이트 및 데이터 보조 패드전극에 부식이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 어레이 소자가 형성되는 제 1 기판의 패드부에 있어서, 내부식성을 갖는 투명도전성 물질로 이루어진 게이트 패드 및 데이터 패드전극을 노출시키는 구조를 갖는 유기전계 발광소자를 제공함으로써 효과적으로 상기 패드부의 부식을 방지할 수 있다.
DOD, 패드부 부식, 듀얼패널타입, 유기전계발광소자

Description

유기전계발광 소자 및 그의 제조방법{Organic electro-luminescent device and method for fabricating the same}
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본 픽셀 구조를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드가 각각 서로 다른 기판에 구성된 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자를 화소영역을 포함한 비표시영역의 게이트 패드부를 개략적으로 도시한 단면도.
도 3은 도 2에 도시한 종래의 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자의 비표시영역의 데이터 패드부에 대한 단면도.
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 액티브영역 내의 서브픽셀 및 비표시영역 일부를 도시한 단면도이며, 도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비표시영역의 데이터 패드부를 도시한 단면도.
도 5a는 본 발명의 제 1 실시예의 변형예 따른 유기전계 발광소자의 액티브영역내의 서브픽셀(SP) 및 비표시영역 일부를 도시한 단면도이며, 도 5b는 본 발명의 제 1 실시예의 변형예에 따른 비표시영역의 데이터 패드부를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 일부를 개략적으 로 도시한 평면도.
도 7은 도 6을 Ⅶ-Ⅶ를 따라 절단한 단면도.
도 8은 도 6을 Ⅷ-Ⅷ를 따라 절단한 단면도.
도 9a 내지 도 9h는 도 6을 Ⅶ-Ⅶ를 따라 절단한 제조 공정 단면도.
도 10a 내지 10h는 도 6을 Ⅷ-Ⅷ를 따라 절단한 제조 공정 단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
301 : 제 1 기판 307 : 데이터 연결배선
307a : (데이터 연결배선) 하부층 307b : (데이터 연결배선) 상부층
314 : 게이트 절연막 330 : 데이터 배선
338 : 데이터 패드전극 338a : (데이터 패드전극) 하부층
338b : (데이터 패드전극) 상부층 345 : 보호층
351 : 데이터 패드 콘택홀 352 : 제 1 연결 콘택홀
353 : 제 2 연결 콘택홀 356 : 연결패턴
371 : 제 2 기판 375 : 제 1 전극
393 : 씰패턴
AA : 액티브 영역 DPA : 데이터 패드부
NA : 비표시영역
본 발명은 유기전계발광 소자(Organic Electroluminescent Device)에 관한 것으로, 특히 액티브 매트릭스형(Active Matrix type) 유기전계발광 소자에 관한 것이다.
새로운 평판 디스플레이(FPD ; Flat Panel Display)중 하나인 유기전계발광 소자는 자체발광형이기 때문에 액정표시장치에 비해 시야각, 콘트라스트 등이 우수하며 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하며, 직류저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 전부 고체이기 때문에 외부충격에 강하고 사용온도범위도 넓으며 특히 제조비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있으므로 소형 크기의 평판디스플레이 소자로서 활용되고 있다.
이하, 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본적인 구조 및 동작특성에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본 픽셀 구조를 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, 제 1 방향으로 게이트 배선이 형성되어 있고, 이 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성되며, 서로 일정간격 이격된 데이터 배선 및 전력공급배선(powersupply line, PSL)이 형성되어 있어, 하나의 서브픽셀 영역(SP)을 정의한다.
상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에는 어드레싱 엘리먼트(addressing element)인 스위칭 박막트랜지스터(switching TFT, SwT)가 형성되어 있고, 이 스위칭 박막트랜지스터(SwT) 및 전력 공급배선과 연결되어 스토리지 캐패시터(CST)가 형성되어 있으며, 이 스토리지 커패시터(CST) 및 전력 공급배선과 연결되어, 전류원 엘리먼트(current source element)인 구동 박막트랜지스터(DrT)가 형성되어 있고, 이 구동 박막트랜지스터(DrT)와 연결되어 유기전계발광 다이오드(Electroluminescent Diode, E)가 구성되어 있다.
이때, 상기 유기전계발광 다이오드(E)는 유기발광물질에 순방향으로 전류를 공급하면, 정공 제공층인 양극(anode electrode)과 전자 제공층인 음극(cathode electrode)간의 P(positive)-N(negative) 접합(Junction)부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하여, 상기 전자와 정공이 떨어져 있을 때보다 작은 에너지를 가지게 되므로, 이때 발생하는 에너지 차로 인해 빛을 방출하는 원리를 이용하는 것이다.
이러한 유기전계발광 소자는 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드가 동일 기판 상에 적층된 구조의 유기전계발광 소자는 어레이 소자 및 유기전계발광 다이오드가 형성된 기판과 별도의 인캡슐레이션용 기판의 합착을 통해 소자를 제작하게 되는데 이 경우, 어레이 소자의 수율과 유기전계발광 다이오드의 수율의 곱이 유기전계발광 소자의 수율을 결정하기 때문에 후반 공정에 해당되는 유기전계발광 다이오드 공정에 의해 전체 공정 수율이 크게 제한되는 문제점이 있다.
따라서 이러한 문제점을 해결하고자 어레이 소자 및 유기전계발광 다이오드를 서로 다른 기판에 형성하고, 상기 두 기판을 전기적으로 도통되도록 합착하여 구성한 유기전계발광 소자가 제안되었다.
도 2는 종래의 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드가 각각 서로 다른 기판에 구성된 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자를 화소영역을 포함한 비표시영역의 게이트 패드부를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시한 종래의 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자의 비표시영역의 데이터 패드부에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 제 1, 2 기판(1, 71)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(1, 71)의 화상을 표시하는 영역인 액티브영역(AA) 외측의 비표시영역(NA)에는 상기 액티브 영역을 둘러싸며 상기 두 기판(1, 71) 사이에 형성된 씰패턴(93)에 의해 봉지되어 있다.
상기 제 1 기판(1)의 상부에는 각 서브픽셀(SP)별로 구동 박막트랜지스터(Tr) 및 스위칭 박막 트랜지스터(미도시)를 포함하는 어레이 소자가 형성되어 있고, 제 2 기판(71)의 하부에는 상기 제 1 기판(1)의 각 서브픽셀(SP)에 대응하여 유기전계발광 다이오드(E)가 형성되어 있다. 이때, 상기 유기전계발광 다이오드(E)는 공통전극으로 이용되는 제 1 전극(75)과 상기 제 1 전극(75) 하부에 상기 각 서브픽셀별로 적, 녹, 청색이 순차 반복되는 유기전계 발광층(87)과, 상기 유기전계 발광층(87) 하부에 서브픽셀(SP) 별로 독립적으로 형성된 제 2 전극(90)으로 형성되고 있다. 이때, 상기 제 1 기판(1) 상에 각 서브픽셀(SP)별로 형성된 어레이 소자 내의 상기 구동 박막트랜지스터(Tr)는 그 일전극(드레인 전극(35))이 상기 구동 박막트랜지스터(Tr)를 덮으며 보호층(45) 상부에 각 서브픽셀(SP) 별로 형성된 연결전극(55)과 드레인 콘택홀(47)을 통해 접촉하고 있다.
또한, 상기 제 2 기판(71)에 형성된 상기 제 2 전극(90)과 상기 제 1 기판(1)에 형성된 연결전극(55) 사이 구간에는 각 서브픽셀(SP)별로 상기 제 2 전극(90)과 구동 박막트랜지스터(Tr)를 전기적으로 도통시키는 전기적 연결패턴(91)이 형성되어 있다.
또한, 비표시영역(NA)인 게이트 패드부(GPA)에 있어서는 상기 구동 박막트랜지스터(Tr)의 게이트 전극(9) 또는 게이트 배선(미도시)을 형성한 동일한 층에 동일한 물질로 게이트 패드전극(11)이 형성되어 있으며, 데이터 패드부(DPA)에 있어서는, 게이트 절연막(14) 상부에 상기 구동 박막트랜지스터(Tr)의 소스 및 드레인 전극(33, 35) 또는 데이터 배선(미도시)을 형성한 것과 동일한 금속물질로 데이터 패드전극(38)이 형성되어 있으며, 이들 게이트 패드전극(11) 및 데이터 패드전극(38) 상부로 형성된 보호층(45) 위로 게이트 및 데이터 패드 콘택홀(49, 51)을 통해 상기 게이트 및 데이터 패드전극(11, 38)과 각각 접촉하며 상기 연결전극(55)과 동일한 물질로써 게이트 보조패드전극(57) 및 데이터 보조패드전극(60)이 형성되어 있다.
이때, 상기 구동 박막트랜지스터(Tr)의 일전극(드레인 전극)과 접촉하며 보호층(45) 상부에 형성된 연결전극(55)은 상기 제 2 기판(71)의 하부에 형성된 제 2 전극(90)과 상기 제 2 전극(90) 및 상기 연결전극(55)과 동시에 접촉하여 전기적으로 도통시키는 전기적 연결패턴(91)과의 계면 특성 향상 및 접촉 저항 특성 향상을 위해 상기 제 2 전극(90)과 동일한 물질 또는 동일 계열의 물질로 형성되고 있다. 즉, 상기 제 2 전극(90)과 전기전 연결패턴(91)과 연결전극(55)은 동일 계열의 물질로 이루어지고 있는데, 이 경우, 특히 상기 제 2 전극(90)을 음극(cathode)으로 형성할 경우, 일함수 값이 비교적 낮은 물질인 알루미늄(Al)으로 형성되게 되는데, 상기 알루미늄(Al)은 공기 중에 노출시 부식이 쉽게 발생하게 된다.
따라서, 상기 제 1, 2 기판(1, 71) 내의 씰패턴(93)에 의해 봉지된 액티브영역(AA) 내부에서 노출된 전기적 연결패턴(91) 및 연결전극(55)은 불활성 기체 또는 진공의 상태를 유지하게 되므로 문제되지 않지만, 비표시영역(NA)에 형성된 외부로부터 신호를 인가받기 위한 게이트 및 데이터 패드부(GPA, DPA)의 상기 게이트 및 데이터 보조 패드전극(57, 60)은 외부 즉 공기중에 노출된 상태가 되며, 따라서 상기 노출된 상태의 게이트 및 데이터 보조 패드전극(57, 60)에 부식이 발생하는 문제가 있다.
또한, 상기 게이트 및 데이터 보조패드전극을 형성하지 않을 경우에도 상기 게이트 및 데이터 패드전극이 노출되며, 상기 게이트 및 데이터 패드 전극 또한 신호지연을 방지하기 위해 저저항 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd) 또는 알루미늄(Al)/몰리브덴(Mo), 알루미늄합금(AlNd)/몰리브덴(Mo) 등의 금속물질로 이루어진 게이트 배선 및 데이터 배선과 동일한 물질로 이루어지는 바, 이들 금속 또한 부식이 쉽게 발생하고, 상기 몰리브덴(Mo)의 경우 패드 콘택홀 형성 시 상기 보호층과 같이 식각되어 부식에 약한 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd)의 게이트 또는 데이터 패드전극이 노출되므로 전술한 바와 같은 부식이 발 생하게 된다.
본 발명에서는 포토 공정의 추가없이 부식에 강한 금속을 이용하여 게이트 및 데이터 패드 전극을 형성함으로써 공기중에 노출된 패드부에서 부식의 발생을 억제시키는 구조의 유기전계발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 하고 있으며, 나아가 상기 부식 방지를 통해 접촉 불량을 방지하여 생산성을 향상시키는 것을 또 다른 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기전계발광 소자는 화상을 표시하는 액티브영역과 상기 액티브영역을 둘러싸는 비표시영역이 정의된 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상의 액티브영역과 상기 비표시영역내의 게이트 패드부까지 연장하는 게이트 배선과, 상기 게이트 배선 일끝단에 도전성 물질층을 최하부층으로 하는 다중층 구조를 가지며 형성되며, 상기 최하부층을 노출시키는 것을 특징으로 하는 게이트 패드전극과; 상기 제 1 기판 상의 비표시영역 내의 데이터 패드부에 상기 게이트 패드전극과 동일한 층에 동일한 구조로 형성되며, 도전성 물질층인 최하부층을 노출시키는 데이터 패드전극과; 상기 제 1 기판 상의 액티브영역 내에 상기 게이트 배선이 교차하여 서브픽셀을 정의하는 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하는 지점에 형성된 어레이 소자와; 상기 어레이 소자의 일 전극과 접촉하며, 서브픽셀별로 형성된 연결전극과; 상기 제 1 기판과 소정간격을 가지며 대향되게 배치된 제 2 기판과; 상기 제 2 기판 내에 구비되며 상기 연결전극과 전기적으로 연결된 유기전계발광 다이오드와; 상기 제 1, 2 기판을 테두리하는 씰패턴을 포함한다.
상기 어레이 소자는 하나 이상의 스위칭 박막트랜지스터와 구동 박막트랜지스터를 포함하며, 이때, 상기 연결전극은 상기 구동 박막트랜지스터의 일전극과 접촉하며 연결된 것이 특징이다.
상기 다중층은 이중층 또는 삼중층인 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 전극은 일함수 값이 상기 제 2 전극보다 크며, 투명한 도전성 물질 중에서 선택되는 물질로 형성되며, 상기 제 2 전극은 상기 제 1 전극보다 작은 일함수 값을 갖는 금속물질 중에서 선택되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기전계 발광층은 적, 녹, 청색을 띠는 발광물질이 순차대로 반복 배열된 발광층과; 상기 발광층 상부 또는 하부로 전자, 정공 중 어느 하나를 수송 또는 주입하는 유기물질층을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 데이터 패드전극 연결되며, 상기 액티브 영역까지 연장된 데이터 연결배선을 더욱 포함한다.
또한, 상기 데이터 패드전극과 데이터 연결배선은 연결패턴에 의해 전기적으로 연결되며, 이때, 상기 연결패턴은 액티브영역 내부에 위치하거나 또는 상기 씰패턴과 중첩하여 형성되어 공기중에 노출되지 않는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1, 2 기판을 테두리한 씰패턴의 내측 영역은 진공 또는 불활 성 기체의 분위기인 것이 바람직하다.
또한, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 사이에는 전면에 게이트 절연막이 더욱 구성되며, 상기 데이터 배선과 어레이 소자를 덮으며 전면에 보호층이 더욱 구성된다. 이때, 상기 보호층에는 상기 어레이 소자의 일전극을 노출시키는 드레인 콘택홀과; 상기 데이터 배선과 데이터 연결배선을 각각 노출시키는 제 1, 2 연결 콘택홀과; 상기 게이트 패드전극 및 데이터 패드전극을 각각 노출시키는 게이트 패드 콘택홀과 데이트 패드 콘택홀이 형성되며, 이때, 상기 보호층의 상부에는 상기 제 1, 2 콘택홀을 통해 상기 데이터 배선과 데이터 배선을 전기적으로 연결하는 연결패턴이 구비된다.
또한, 상기 유기전계 발광다이오드는 상기 제 2 기판 하부 전면에 구성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 하부로 서브픽셀별로 구성된 유기전계 발광층과; 상기 유기전계 발광층 하부에 각 서브픽셀별로 독립적으로 구성되며, 상부에 구성된 제 1 높이를 갖는 스페이서를 덮으며 형성되어 상기 스페이서 하부면이 상기 제 1 기판의 어레이 소자와 접촉하며 구성된 제 2 전극을 포함한다.
또한, 상기 도전성 물질층은 투명도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)층인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 제조 방법은 화상을 표시하는 액티브영역과 상기 액티브영역을 둘러싸는 비표시영역이 정의된 제 1 기판 상에 상기 액티브영역으로부터 상기 비표시영역의 게이트 패드부까지 연장하며 최하층이 도전성 물질층인 다중층 구조의 게이트 배선과, 상기 게이트 배선 일끝단에 게이트 패드전 극과, 비표시영역의 데이터 패드부에 다중층의 데이터 패드전극과, 상기 데이터 패드전극에서 액티브영역까지 연장하는 데이터 연결배선을 형성하는 단계와; 상기 액티브영역에 상기 게이트 배선과 교차하여 서브픽셀을 정의하는 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선이 교차하는 지점에 어레이 소자를 형성하는 단계와; 상기 각 서브픽셀별로 어레이 소자와 연결되는 연결전극과, 상기 데이터 배선과 상기 데이터 연결배선을 연결하는 연결패턴을 형성하는 단계와; 상기 다중층 구조의 게이트 패드 전극과 데이터 패드전극 중 최하부층을 노출시키는 단계와; 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판에 유기전계발광 다이오드를 형성하는 단계와; 상기 제 1, 2 기판 중 어느 하나의 기판 테두리에 씰패턴을 형성하고, 상기 제 1 기판의 연결전극과 상기 제 2 기판의 상기 유기전계 발광다이오드가 각 서브픽셀별로 각각 접촉하도록 합착하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 게이트 배선과, 상기 게이트 배선 일끝단에 게이트 패드전극과, 비표시영역의 데이터 패드부에 다중층의 데이터 패드전극을 형성하는 단계는 상기 제 1 기판 전면에 도전성 물질층을 형성하는 단계와; 상기 도전성물질층 위로 일층 이상의 금속층을 형성하는 단계와; 상기 금속층과 그 하부의 내부식성의 도전성 물질층을 패터닝하는 단계를 더욱 포함한다.
또한, 상기 게이트 배선과 게이트 패드전극과 데이터 패드전극 위로 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 연결전극과 연결패턴 형성 이전에 상기 어레이 소자 및 데이터 배선 위로 전면에 형성되며, 상기 어레이 소자의 일전극을 노출시키는 드레인 콘택 홀과, 상기 게이트 및 데이터 패드전극을 각각 노출시키는 드레인 콘택홀과 게이트 및 데이터 패드 콘택홀과, 상기 데이터 배선과 데이터 연결배선의 일끝단을 노출시키는 제 1, 2 연결 콘택홀을 갖는 보호층을 형성하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 연결전극과 연결패턴을 형성하는 단계는 상기 각 콘택홀을 형성한 보호층 위로 전면에 금속층을 형성하는 단계와; 상기 금속층 중 상기 연결전극 및 연결패턴이 형성될 영역에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 금속층을 식각하여 상기 보호층과 상기 보호층 하부의 게이트 패드전극 및 데이터 패드전극의 상부층을 노출시키는 단계와; 식각을 더욱 진행하여 상기 노출된 게이트 및 데이터 패드전극의 상부층을 제거하여 도전성물질층인 하부층을 노출시키는 단계 를 포함한다.
또한, 상기 어레이 소자는 스위칭 박막트랜지터와 구동 박막트랜지스터인 것이 특징이며, 이때, 상기 연결전극은 구동 박막트랜지스터의 일전극과 접촉하는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 2 기판에 유기전계발광 다이오드를 형성하는 단계는 상기 제 2 기판에 제 1 전극을 전면에 형성하는 단계와; 상기 제 1 전극 위로 각 서브픽셀에 대응하여 노출된 상부면이 평탄한 형태의 스페이서를 형성하는 단계와; 상기 제 1 전극 위로 상기 각 서브픽셀에 대응하여 적, 녹, 청색이 순차 반복하도록 유기 발광층을 형성하는 단계와; 상기 유기 발광층 위로 상기 스페이서의 상부면 및 측면부를 포함하여 각 서브픽셀별로 각각 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 제 1 전극을 형성한 이후에는 각 서브픽셀의 경계에 상기 스페이서의 높 이보다 낮은 높이를 갖는 격벽을 형성하는 단계를 포함하며, 또한, 상기 스페이서의 형성 이전에는 상기 제 1 전극 위로 절연막 패턴을 형성하는 단계를 더욱 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
<제 1 실시예>
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 액티브영역 내의 서브픽셀 및 비표시영역 일부를 도시한 단면도이며, 도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비표시영역의 데이터 패드부를 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 어레이 소자(Tr)를 포함하는 제 1 기판(101)과, 유기전계발광 다이오드(E)를 포함하는 제 2 기판(171)이 상기 두 기판의 테두리를 따라 형성된 씰패턴에 의해 합착된 구조의 듀얼패턴 타입 유기전계 발광소자를 구성하고 있다.
우선, 유기전계 발광 다이오드(E)가 구비된 제 2 기판(171)에 대해 설명한다.
도시한 바와 같이, 상기 제 2 기판(171)에는 전면에 제 1 전극(175)이 형성되어 있고, 상기 제 1 전극(175)의 하부로 화상을 표시하는 액티브영역(AA)에는 각 서브픽셀(SP)의 경계에 대응하여 격벽(181)이 형성되어 있으며, 상기 격벽(181)으로 둘러싸인 내부에는 각 서브픽셀(SP)별로 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광층(187(187a, 187b, 187c))이 형성되어 있으며, 상기 유기 발광층(187) 하부로 각 서 브픽셀(SP)별로 분리된 형태의 제 2 전극(190)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 2 전극(190)은 음극(cathode electrode)을 형성할 수 있으며, 일함수 값이 비교적 낮은 금속물질인 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있고, 상기 제 1 전극(175)은 양극(anode electrode)을 형성할 수 있으며, 일함수 값이 비교적 높은 투명도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어진 것이 특징이다. 물론, 상기 제 2 전극을 양극(anode electrode), 제 1 전극을 음극(cathode electrode)으로 형성할 수도 있다.
또한, 각 서브픽셀(SP) 내부에는 하부의 제 1 기판(101)상의 어레이 소자 더욱 정확히는 상기 어레이 소자를 구성하는 구동 박막트랜지스터(Tr)와 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 중 구동 박막 트랜지스터(Tr)의 일전극(드레인 전극)(135)과 연결시키기 위한 기둥형태의 스페이서(184)가 상기 격벽(181)보다 더 높은 높이를 가지며 형성되어 있으며, 조금 더 상세히 설명하면, 상기 스페이서(184)는 각 서브픽셀(SP)별로 형성된 제 2 전극(190)이 상기 스페이서(184)의 하부면 및 측면 일부를 감싸며 상기 서브픽셀(SP) 내부에서 끊김없이 형성됨으로써 상기 스페이서(184)의 일끝단에 형성된 제 2 전극(190)이 상기 제 1 기판(101) 내의 구동 박막 트랜지스터(Tr)의 일전극(135)과 접촉하여 보호층(145) 상부에 형성된 연결전극(155)과 접촉하도록 구성되어 있다.
다음, 어레이 소자가 구비된 제 1 기판(101)의 단면구조에 대해 설명한다.
도시한 바와 같이, 제 1 기판(101) 상의 액티브영역(AA)에는 도면에 나타나지 않았지만, 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)이 교차하여 정의되는 각 서브픽셀(SP)별로 스위칭 박막트랜지스터(미도시)와 구동 박막트랜지스터(Tr)를 포함하는 어레이 소자(Tr)가 형성되어 있고, 상기 어레이 소자(Tr) 및 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)을 덮으며 보호층(145)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(145) 상부로 상기 어레이 소자 중 구동 박막트랜지스터(Tr)의 일전극(135)과 접촉하는 연결전극(155)이 형성되어 있다. 또한, 비표시영역(NA)에는 상기 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)의 일끝단이 연장되어 각각 게이트 패드 및 데이터 패드전극(111, 138)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 패드전극(111) 상부에는 게이트 절연막(114)과 보호층(145)이, 상기 데이터 패드전극(138) 상부에는 보호층(145)이 형성되어 있으며, 이때, 상기 게이트 패드전극(111) 및 데이터 패드전극(138)은 보호층(145)과 게이트 절연막(114) 또는 보호층(145)에 구비된 게이트 패드 콘택홀(149) 및 데이터 패드 콘택홀(151)을 통해 상기 게이트 및 데이터 패드전극(111, 138)과 각각 접촉하는 게이트 및 데이터 보조패드전극(157, 160)이 형성되어 있다.
이때, 상기 각 서브픽셀(SP)마다 형성된 하부의 구동 박막트랜지스터(Tr)의 일전극(135)과 접촉하며 형성된 연결전극(155)은 상기 제 2 기판(171) 하부에 형성된 제 2 전극(190)과 동일물질 또는 동일계열의 물질로 형성되며, 비표시영역(NA)의 상기 게이트 및 데이터 보조패드전극(157, 160)은 내부식성을 갖는 도전성 물질 즉, 부식에 강한 도전성물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 형성됨으로써 부식을 방지하는 구조가 되고 있는 것이 특징이다.
도 5a는 본 발명의 제 1 실시예의 변형예 따른 유기전계 발광소자의 액티브 영역내의 서브픽셀(SP) 및 비표시영역 일부를 도시한 단면도이며, 도 5b는 본 발명의 제 1 실시예의 변형예에 따른 비표시영역의 데이터 패드부를 도시한 단면도이다.
상기 도 5a와 도5b에 도시한 제 1 실시예의 변형예는 게이트 및 데이터 패드부를 제외한 모든 구성이 도 4a와 도 4b에 도시한 제 1 실시예와 동일하므로 차이가 있는 부분에 대해서만 간단히 설명한다.
비표시영역(NA)에 있어, 게이트 및 데이터 보조패드전극(257, 260)이 제 1 실시예와는 달리 이중층 구조로 형성된 것이 특징이다. 이때, 하부층(257a, 260a)은 연결전극(255) 또는 제 2 전극(290)을 형성한 물질 즉, 일함수 값이 비교적 낮은 값을 갖는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd)으로 형성되고 있으며, 상부층(257b, 260b)은 부식에 강한 도전성물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 형성되고 있다. 따라서, 상기 부식에 강한 인듐-틴-옥사이드(ITO)로의 상부층(257b, 260b)이 부식에 약한 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd)으로 이루어지며 게이트 및 데이터 패드전극(211, 238)과 접촉하는 하부층(257a, 260b)을 덮으며 형성됨으로써 부식을 방지하는 구조가 되고 있다.
<제 2 실시예>
전술한 제 1 실시예 및 변형예에 의한 유기전계 발광소자는 특히, 어레이 소자가 형성된 제 1 기판을 제조함에 있어서는 부식에 강한 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로써 패드부의 게이트 및 데이터 보조패드전극을 형성하고 있는 바, 이를 형성하기 위해서는 상기 부식에 강한 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 증착하고 패터닝하는 마스크 공정을 1회 더욱 진행하여야 한다.
본 발명의 제 2 실시예에서는 마스크 공정의 증가없이 패드부의 부식을 방지할 수 있는 유기전계 발광소자를 제공한다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 유기전계 발광소자는 화상을 표시하는 액티브영역(AA)과 신호등을 입력받기 위한 패드부를 포함하는 비표시영역(NA)으로 형성되고 있으며, 상기 액티브영역(AA)에는 데이터 배선(330)과 게이트 배선(305)이 서로 교차하여 다수의 서브픽셀(SP)을 정의하고 있다.
또한, 도면에 표시하지 않았지만, 상기 각 서브픽셀(SP)에는 스위칭 박막트랜지스터 및 구동 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자가 형성되어 있으며, 상기 각 어레이 소자 더욱 정확히는 상기 구동 박막트랜지스터의 일전극과 전기적으로 연결되며, 적, 녹, 청색의 유기전계 발광층과 제 1, 2 전극을 포함하는 유기전계발광 다이오드가 형성되어 있다.
또한, 상기 게이트 배선(305)은 그 일끝이 비표시영역(NA)에 위치한 게이트 패드부(GPA)로 연장하고 있으며, 또한, 데이터 패드부(DPA)에 있어서는 일끝이 상기 액티브영역(AA)의 경계부분까지 연장되는 데이터 연결배선(307) 및 데이터 패드전극(338)이 형성되어 있다. 즉, 상기 데이터 배선(330)의 일끝단에서 소정간격 이격하여 상기 게이트 배선(305)이 형성된 층에 상기 게이트 배선(305)을 형성한 동 일한 물질로써 상기 데이터 패드부(DPA)까지 연장되며, 데이터 연결배선(307) 및 데이터 패드전극(338)이 형성되어 있다.
이때, 상기 데이터 배선(330)의 일끝단과 데이터 연결배선(307)의 일끝단은 제 1, 2 연결 콘택홀(352, 353)을 통해 연결패턴(356)에 의해 연결되어 있는 것이 특징이다. 이때, 상기 연결패턴(356)은 액티브영역(AA) 최외각부 일부를 포함하여 씰패턴(393)의 내측 또는 상기 씰패턴(393)의 하부에 위치하도록 형성함으로써 공기중에 노출되지 않는 것이 특징이다. 씰패턴과 접촉하는 이외의 액티브영역 내부에서 노출된 영역은 상기 액티브영역 즉 씰패턴의 내측은 진공상태이거나 또는 불활성 기체 분위기를 형성함으로 노출되어도 부식이 발생하지 않는다.
다음, 도 6을 각각 Ⅶ-Ⅶ과, Ⅷ-Ⅷ를 따라 절단한 단면을 도시한 도 7과 도 8을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 단면구조에 대해 설명한다. 이때, 상기 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자에 있어 유기전계 발광 다이오드가 형성되는 제 2 기판의 단면구조는 상기 제 1 실시예와 동일하므로 그 설명은 생략하고, 어레이 소자를 구비한 제 1 기판에 대해서만 설명한다.
도시한 바와 같이, 제 1 기판의 액티브영역(AA)에는 각 서브픽셀(SP)별로 게이트 전극(309)과 게이트 절연막과 반도체층과 소스 및 드레인 전극을 포함하는 구성을 갖는 구동 박막트랜지스터(Tr)와 스위칭 박막트랜지스터(미도시)를 포함하는 어레이 소자(Tr)가 형성되어 있으며, 도면에 나타낸 상기 어레이 소자(Tr) 중 구동 박막 트랜지스터(Tr)를 덮으며 보호층(345)이 전면에 형성되어 있다.
또한, 비표시영역(NA)인 게이트 패드부(GPA)에 있어서는 게이트 배선(미도 시)이 상기 액티브영역(AA)으로부터 연장하여 그 일끝단이 게이트 패드전극(311)을 형성하고 있으며, 데이터 패드부(DPA)에 있어서는 상기 게이트 패드전극(311)이 형성된 동일한 층에 데이터 연결배선(307) 및 데이터 패드전극(338)이 상기 게이트 배선(미도시) 및 게이트 패드전극(311)을 형성한 동일한 물질로 형성되어 있다.
이때, 상기 게이트 배선(미도시)과 게이트 패드전극(311)과 데이터 연결배선(307) 및 데이터 패드전극(338)의 구조에 대해 좀 더 상세히 설명하면, 상기 각 배선(미도시, 307) 및 패드전극(311, 338)은 이중층 또는 삼중층 구조로 구성된 것이 특징이다. 하부층(미도시, 307a, 311a, 338a)은 내부식성이 강한 투명 도전성물질로 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO)로써 이루어지고, 상부층(미도시, 307b, 311b, 338b)은 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를들면, 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd)의 단일층 또는 알루미늄(Al)/몰리브덴(Mo) 또는 알루미늄합금(AlNd)/몰리브덴(Mo)의 이중층으로 형성된 것이 특징이다. 도면에서는 하부층(미도시, 307a, 311a, 338a)과 단일층의 상부층(미도시, 307b, 311b, 338b)을 갖는 구조를 도시하였다.
다음, 상기 게이트 배선(미도시)과 게이트 패드전극(311)과 데이터 연결배선 (307)및 데이터 패드전극(338) 위로는 게이트 절연막(314)과 보호층(345)이 순차적으로 형성되어 있으며, 상기 게이트 패드부(GPA)에 있어서는 상기 게이트 절연막(314)과 보호층(345)이 제거된 게이트 패드 콘택홀(349)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 패드 콘택홀(349)을 통해 노출된 게이트 패드전극(311) 중 저저항 물질로 이루어진 상부층(311b)이 더욱 제거되어 내부식성을 갖는 하부층(311a)이 노출되며 형성되어 있다.
또한, 데이터 패드부(DPA) 및 상기 데이터 패드부(DPA)에 인접한 액티브영역(AA)에 있어서는 상기 게이트 배선(미도시) 또는 게이트 패드전극(311)이 형성된 층에 형성된 데이터 연결배선(307)의 일끝단과 상기 게이트 절연막(314) 상부에 형성된 데이터 배선(330)의 일끝단을 전기적으로 연결시키기 위한 연결패턴(356)이 상기 보호층(345) 위로, 상기 데이터 배선(330)의 타끝단 및 데이터 연결배선(307) 일끝단을 노출시키며 형성된 제 1, 2 연결 콘택홀(352, 353)을 통해 상기 데이터 배선(330)과 데이터 연결배선(307)과 동시에 접촉하여 형성되어 있다.
이때, 상기 연결패턴(356)은 상기 제 1, 2 기판(301, 371)을 합착시키기 위해 액티브영역(AA)을 둘러싸며 형성하는 씰패턴(393)의 내측 또는 그 일부가 상기 씰패턴(393)과 접촉하도록 형성되는 것이 특징이다.
액티브영역(AA) 내부에서 상기 씰패턴(393) 외부로 노출된 연결패턴(356)은 상기 액티브영역(AA) 내부는 불활성 기체 또는 진공의 분위기가 되므로 노출되어도 부식이 발생하지 않으며, 상기 씰패턴(393)에 의해 덮혀진 부분은 상기 씰패턴(393)에 의해 공기와의 접촉이 차단되므로 부식이 발생하지 않는다. 따라서, 상기 연결패턴(356)은 공기 중에 직접 노출되지 않으므로, 비교적 부식에 약한 저저항 금속물질로 형성하여도 문제되지 않는다.
다음, 도면을 참조하여 전술한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자용 어레이 기판의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 9a 내지 도 9h는 도 6을 Ⅶ-Ⅶ를 따라 절단한 제조 공정 단면도이며, 도 10a 내지 10h는 도 6을 Ⅷ-Ⅷ를 따라 절단한 제조 공정 단면도이다.
우선, 도 9a와 도 10a에 도시한 바와 같이, 제 1 기판 상에 내부식성이 강한 투명도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 전면에 증착하여 제 1 금속층(미도시)을 형성하고, 연속하여 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 크롬(Cr), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 물질을 순차적으로 증착하여 단일층의 제 2 금속층(미도시) 또는 이중층의 제 2 금속층(미도시)을 형성한다. 도면에 있어서는 상기 제 2 금속층이 단일층으로 구성된 것을 보이고 있다.
이후, 상기 제 1, 2 금속층(미도시) 위로 포토레지스트를 전면에 도포하고, 마스크를 이용한 노광 및 상기 포토레지스트의 현상을 통한 상기 제 1, 2 금속층(미도시)의 노출, 상기 노출된 제 1, 2 금속층(미도시)의 식각과, 남아있는 포토레지스트의 스트립(strip) 또는 애싱(ashing) 등 일련의 사진식각공정(이하 마스크 공정이라 칭함)을 실시하여 상기 제 1, 2 금속층(미도시)을 패터닝함으로써 액티브영역(AA)에는 이중층(또는 삼중층, 이하 이중층으로만 표시함) 구조의 게이트 배선(미도시)과 상기 게이트 배선(미도시)에서 분기한 게이트 전극(309)과, 게이트 패드부(GPA)에 있어서는, 상기 액티브영역(AA)으로부터 연장되는 게이트 배선(미도시) 및 게이트 패드전극(311)을 형성하고, 동시에 데이터 패드부(DPA)에 있어서는 그 일끝이 액티브영역(AA)의 일부 또는 그 경계까지 연장하는 데이터 연결배선(307)과, 상기 데이터 연결배선(307) 타끝과 연결된 데이터 패드전극(338)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 배선(미도시) 및 게이트 패드전극(311)과 데이터 연결배 선(307) 및 데이터 패드전극(338)은 모두 내부식성의 도전성물질로 이루어진 하부층(미도시, 311a, 307a, 338a)과 저저항 금속물질로 이루어진 단일층(또는 이중층 구조)의 상부층(미도시, 311b, 307b, 338b)으로 이루어진 이중층을 형성하는 것이 특징이다.
다음, 도 9b와 도 10b에 도시한 바와 같이, 상기 이중층 구조의 게이트 배선(미도시) 및 게이트 전극(309)과, 게이트 패드전극(311)과, 데이터 연결배선(307) 및 데이터 패드전극(338) 위로 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 게이트 절연막(314)을 형성한다.
다음, 도 9c와 도 10c에 도시한 바와 같이, 액티브영역(AA)에 있어서 상기 게이트 절연막(311) 위로 비정질 실리콘(a-Si) 및 불순물 비정질 실리콘(n+ a-Si)을 전면에 증착하고, 마스크 공정을 통해 패터닝함으로써 비정질 실리콘(a-Si)의 액티브층(320a)과 불순물 비정질 실리콘(n+ a-Si)의 오믹콘택층(320b)을 포함하는 반도체층(320)을 형성한다.
다음, 도 9d와 도 10d에 도시한 바와 같이, 상기 반도체층(320)을 포함하는 상기 노출된 게이트 절연막(314) 위로 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 구리(Cu)합금 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 연속 증착하고 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 단일층(또는 이중층) 구조를 가지며, 상기 게이트 절연막(314) 하부에 형성된 게이트 배선(미도시)과 교차하여 서브픽셀(SP)을 정의하는 데이터 배선(330)을 액티브영역(AA) 에 형성하고, 동시에 상기 데이터 배선(330)에서 분기하며 상기 오믹콘택층(320b)과 접촉하는 소스 전극(333)과, 상기 소스 전극(333)에서 이격하여 오믹콘택층(320b)과 접촉하는 드레인 전극(335)을 형성한다. 이렇게 게이트 전극(309)과, 게이트 절연막(314)과, 반도체층(320)과 소스 및 드레인 전극(333, 335)을 하나의 구동 박막트랜지스터(Tr)를 형성하게 된다. 도면에서는 어레이 소자 중 구동 박막트랜지스터(Tr)를 형성하는 것만을 나타내었지만, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)도 상기 구동 박막트랜지스터(Tr)와 마찬가지로 형성되게 된다.
다음, 도 9e와 도 10e에 도시한 바와 같이, 상기 구동 박막트랜지스터(Tr)를 포함하여 데이터 배선(330) 및 노출된 게이트 절연막(314) 위로 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하거나 또는 유기절연물질 예를들면 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)을 도포하여 보호층(345)을 형성하고, 마스크 공정을 진행하여 상기 보호층(345)을 패터닝함으로써 상기 구동 박막트랜지스터의 일전극(도면에서는 드레인 전극(335))을 노출시키는 드레인 콘택홀(347)과 상기 데이터 배선(330)의 일끝단을 노출시키는 제 1 연결 콘택홀(352)과 상기 데이터 연결배선(307)의 일끝단을 노출시키는 제 2 연결 콘택홀(353)과, 상기 게이트 패드전극(351)과 데이터 패드전극(338)을 각각 노출시키는 게이트 패드 콘택홀(349)과 데이터 패드 콘택홀(351)을 형성한다.
다음, 도 9f와 도 10f에 도시한 바와 같이, 상기 각 콘택홀(347, 352, 353, 349, 351)이 형성된 보호층(345) 위로 상기 제 2 기판(도 7의 371)에 구성된 제 2 전극(도 7의 390)을 형성한 금속물질 예를들면, 상기 제 2 전극(도 7의 390)을 음극(cathode electrode)으로 구성할 경우 일함수 값이 비교적 낮은 특성을 갖는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd)을 전면에 증착하여 금속층(미도시)을 형성하고, 상기 금속층(미도시) 위로 포토레지스트를 전면에 도포하고, 마스크를 이용하여 노광을 실시 한 후, 상기 포토레지스트를 현상함으로써 포토레지스패턴(359)을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴(359) 외부로 노출된 금속층(미도시)을 식각함으로써 액티브영역(AA)에서는 상기 드레인 콘택홀(347)을 통해 상기 드레인 전극(335)과 접촉하는 연결전극(355)을 형성하고, 동시에 상기 제 1, 2 연결 콘택홀(352, 353)을 통해 상기 데이터 배선(330) 및 데이터 연결배선(307)과 동시에 접촉하는 연결패턴(356)을 형성한다. 이때, 상기 연결전극(355)과 상기 연결패턴(356) 상부에는 포토레지스트 패턴(359)이 남아있게 된다.
다음, 도 9g와 도 10g에 도시한 바와 같이, 상기 연결전극(355)과 상기 연결패턴(356) 상부에 포토레지스트 패턴(359)이 남아있는 상태에서 건식각(dry etching) 또는 습식각(wet etching)을 실시함으로써 상기 게이트 패드 콘택홀(349) 및 데이터 패드 콘택홀(351)을 노출된 이중층 구조의 게이트 및 데이터 패드전극(311, 338) 중 신호지연을 방지하기 위해 저저항 물질로 형성되는 상부층(311b, 338b)을 제거하여 하부의 내부식성을 투명도전성 물질로 이루어진 하부층(311a, 338a)을 노출시킨다.
다음, 도 9h와 도 10h에 도시한 바와 같이, 상기 연결전극(355) 및 연결패턴(356) 상부에 남아있는 상기 포토레지스트 패턴(도 9g와 도 10g의 359)을 스트립 또는(strip) 애싱(ashing)을 실시하여 제거함으로서 유기전계 발광소자용 제 1 기판을 완성한다.
다음, 간단히 도 7과 도8을 참조하여, 유기전계 발광 다이오드가 형성된 제 2 기판의 제조 방법에 대해 간단히 설명한다. 도면에 있어서는 상기 제 2 기판이 하부의 제 1 기판과 마주보도록 위치한 상태이지만 제조 공정에서는 상기 제 2 기판의 상부면이 제조 장치의 스테이지 위에 위치하도록 하여 진행하므로 상기 제 2 기판의 상면이 지면에 놓인 상태라는 가정하에서 설명한다.
우선, 제 2 기판(371)의 전면에 제 1 전극(375)을 형성한다. 이때, 상기 제 1 전극(375)을 구성하는 물질은 투명 도전성 물질 중 일함수가 높은 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO)로서 형성하는 것이 바람직하다. 이렇게 제 1 전극(375)을 상기 일함수가 높은 도전 성물질로 형성할 경우 상기 제 1 전극(375)은 양극(anode electrode)을 형성하게 된다.
다음, 상기 제 1 전극(375) 위로 무기절연물질을 증착하고 패터닝함으로써 상기 제 1 기판의 각 서브픽셀(SP)의 경계 및 각 서브픽셀(SP) 내부에 소정 면적에 대응하여 절연막 패턴(377, 378)을 형성한다.
이후, 상기 절연막 패턴(377, 378) 및 노출된 제 1 전극(375) 상부로 유기절연물질을 도포하고 패터닝함으로써 상기 각 서브픽셀의 경계영역에 형성된 제 1 절연막 패턴(377) 위로는 격벽(381)을 형성하고, 상기 서브픽셀(SP) 내부에 형성된 제 2 절연막 패턴(378) 상부에는 상기 격벽(381)보다 높은 높이를 갖는 스페이서(384)를 형성한다. 이 경우, 회절노광법 또는 하프톤 노광법을 이용하여 그 높이를 달리하는 격벽과 스페이서(384)를 형성할 수 있다. 즉, 유기절연물질을 도포하여 유기절연물질층을 형성하고, 그 위로 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층을 형성하고, 회절노광 또는 하프톤 노광을 실시하여 두께가 다른 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 두께를 달리하는 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 유기절연물질층을 식각함으로써 높은 스페이서(384) 및 격벽을 형성할 이외의 영역에서 상기 유기절연물질층을 제거한다. 이후, 낮은 두께의 포토레지스트 패턴을 스트립(strip) 또는 애싱(ashing)하여 제거하고, 상기 낮은 두께의 포토레지스트 패턴이 제거됨으로써 노출된 유기절연물질층을 소정 두께가 되도록 식각하고, 남아있는 포토레지스트 패턴을 제거함으로써 낮은 높이를 갖는 격벽(381)과 높은 높이를 갖는 스페이서(384)를 형성한다.
다음, 상기 격벽(381) 및 스페이서(384)가 형성된 제 2 기판(371)상에 유기전계 발광물질을 코팅함으로써 상기 격벽(381)에 의해 각 서브픽셀(SP)별로 분리된 적, 녹, 청색의 유기전계 발광층(387a, 387b, 387c)을 형성한다. 이때, 상기 적, 녹, 청색의 유기전계 발광층(387a, 387b, 387c)의 상부 및 하부에는 발광효율을 높이기 위해 특정 기능성의 유기물질을 더욱 코팅함으로써 전자 및 정공 수송층과 전자 및 정공 주입층을 더욱 형성할 수도 있다.
상기 유기전계 발광층(387)은 코팅방법이 아닌 쉐도우 마스크를 이용한 이베퍼레이션(evaporation)을 이용하여 형성할 경우, 상기 격벽(381) 및 그 하부이 절연막 패턴(377)의 형성은 생략될 수 있다.
다음, 상기 유기전계 발광층(387) 위로 각 서브픽셀(SP)별로 분리되며, 상기 각 서브픽셀(SP) 내에 형성된 스페이서(384)의 상부면 및 측면을 포함하여 각 서브픽셀(SP)에 상기 서브픽셀(SP)별로 분리된 형태의 제 2 전극(390)을 형성한다. 이때, 상기 제 2 전극(390)을 음극(cathode electrode)으로 형성할 경우, 일함수 값이 상기 제 1 전극(375)보다 낮은 금속물질 예를들면 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd)을 증착함으로써 유기전계 발광소자용 제 2 기판을 완성한다.
전술한 바와 같이, 어레이 소자를 포함하는 제 1 기판과, 유기전계 발광다이오드가 형성된 제 2 기판을 상기 두 기판 중 어느 하나의 기판에 테두리를 따라 씰패턴을 형성하고, 진공의 분위기 또는 불활성 기체의 분위기에서 상기 제 2 기판에 형성되어 제 2 전극이 덮혀진 스페이서의 끝단이 상기 제 1 기판의 어레이 소자 더욱 정확히는 구동 박막트랜지스터의 일전극과 연결된 연결전극과 접촉하도록 상기 제 1, 2 기판을 합착함으로써 유기전계 발광소자를 완성한다.
본 발명은 상기 실시예들로 한정되지 않고, 본 발명의 취지에 어긋나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 유기전계발광 소자는 유기전계발광 다이오드와 어레이 소자를 각각 다른 기판에 구성함으로써 어레이 소자 제조 단계와 유기전계발광 다이오드 제조 단계 중 어느 공정에서 불량이 발생하더라도 불량이 발생한 기판을 제거하고 양품의 두 기판을 합착하므로 제품불량률을 낮춤으로써 생산수율을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 어레이 소자가 형성되는 제 1 기판의 패드부에 있어서, 내부식성을 갖는 투명도전성 물질로 이루어진 게이트 패드 및 데이터 패드전극을 노출시키는 구조를 제안함으로써 효과적으로 상기 패드부의 부식을 방지할 수 있다.

Claims (27)

  1. 화상을 표시하는 액티브영역과 상기 액티브영역을 둘러싸는 비표시영역이 정의된 제 1 기판과;
    상기 제 1 기판 상의 액티브영역과 상기 비표시영역내의 게이트 패드부까지 연장하는 게이트 배선과, 상기 게이트 배선 일끝단에 도전성 물질층을 최하부층으로 하는 다중층 구조를 가지며 형성되며, 상기 최하부층을 노출시키는 것을 특징으로 하는 게이트 패드전극과;
    상기 제 1 기판 상의 비표시영역 내의 데이터 패드부에 상기 게이트 패드전극과 동일한 층에 동일한 구조로 형성되며, 도전성 물질층인 최하부층을 노출시키는 데이터 패드전극과;
    상기 제 1 기판 상의 액티브영역 내에 상기 게이트 배선이 교차하여 서브픽셀을 정의하는 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하는 지점에 형성된 어레이 소자와;
    상기 어레이 소자의 일전극과 접촉하며, 서브픽셀별로 형성된 연결전극과;
    상기 제 1 기판과 소정간격을 가지며 대향되게 배치된 제 2 기판과;
    상기 제 2 기판 내에 구비되며 상기 연결전극과 전기적으로 연결된 유기전계발광 다이오드와;
    상기 제 1, 2 기판을 테두리하는 씰패턴
    을 포함하는 유기전계발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 어레이 소자는 하나 이상의 스위칭 박막트랜지스터와 구동 박막트랜지스터를 포함하는 유기전계발광 소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연결전극은 상기 구동 박막트랜지스터의 일전극과 접촉하며 연결된 유기전계발광 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중층은 이중층 또는 삼중층인 유기전계발광 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 일함수 값이 상기 제 2 전극보다 크며, 투명한 도전성 물질 중에서 선택되는 물질로 형성되는 유기전계발광 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 상기 제 1 전극보다 작은 일함수 값을 갖는 금속물질 중에서 선택된 유기전계발광 소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기전계 발광층은 적, 녹, 청색을 띠는 발광물질이 순차대로 반복 배열된 발광층과;
    상기 발광층 상부 또는 하부로 전자, 정공 중 어느 하나를 수송 또는 주입하는 유기물질층
    을 포함하여 구성되는 유기전계발광 소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 패드전극 연결되며, 상기 액티브 영역까지 연장된 데이터 연결배선을 더욱 포함하는 유기전계발광 소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 패드전극과 데이터 연결배선은 연결패턴에 의해 전기적으로 연결된 유기전계발광 소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 연결패턴은 액티브영역 내부에 위치하거나 또는 상기 씰패턴과 중첩하여 형성되어 공기중에 노출되지 않는 것이 특징인 유기전계발광 소자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 2 기판을 테두리한 씰패턴의 내측 영역은 진공 또는 불활성 기체의 분위기인 유기전계발광 소자.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 사이에는 전면에 게이트 절연막이 더욱 구성된 유기전계발광 소자.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 배선과 어레이 소자를 덮으며 전면에 보호층이 더욱 구성된 유기전계발광 소자.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 보호층에는 상기 어레이 소자의 일전극을 노출시키는 드레인 콘택홀과;
    상기 데이터 배선과 데이터 연결배선을 각각 노출시키는 제 1, 2 연결 콘택홀과;
    상기 게이트 패드전극 및 데이터 패드전극을 각각 노출시키는 게이트 패드 콘택홀과 데이트 패드 콘택홀
    이 형성된 유기전계발광 소자.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 보호층의 상부에는 상기 제 1, 2 콘택홀을 통해 상기 데이터 배선과 데이터 배선을 전기적으로 연결하는 연결패턴이 구비된 유기전계발광 소자.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기전계 발광다이오드는
    상기 제 2 기판 하부 전면에 구성된 제 1 전극과;
    상기 제 1 전극 하부로 서브픽셀별로 구성된 유기전계 발광층과;
    상기 유기전계 발광층 하부에 각 서브픽셀별로 독립적으로 구성되며, 상부에 구성된 제 1 높이를 갖는 스페이서를 덮으며 형성되어 상기 스페이서 하부면이 상기 제 1 기판의 어레이 소자와 접촉하며 구성된 제 2 전극
    을 포함하는 유기전계발광 소자.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 물질층은 투명도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)층인 유기전계 발광소자.
  18. 화상을 표시하는 액티브영역과 상기 액티브영역을 둘러싸는 비표시영역이 정의된 제 1 기판 상에 상기 액티브영역으로부터 상기 비표시영역의 게이트 패드부까지 연장하며 최하층이 도전성 물질층인 다중층 구조의 게이트 배선과, 상기 게이트 배선 일끝단에 게이트 패드전극과, 비표시영역의 데이터 패드부에 다중층의 데이터 패드전극과, 상기 데이터 패드전극에서 액티브영역까지 연장하는 데이터 연결배선을 형성하는 단계와;
    상기 액티브영역에 상기 게이트 배선과 교차하여 서브픽셀을 정의하는 데이 터 배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선이 교차하는 지점에 어레이 소자를 형성하는 단계와;
    상기 각 서브픽셀별로 어레이 소자와 연결되는 연결전극과, 상기 데이터 배선과 상기 데이터 연결배선을 연결하는 연결패턴을 형성하는 단계와;
    상기 다중층 구조의 게이트 패드 전극과 데이터 패드전극 중 최하부층을 노출시키는 단계와;
    상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판에 유기전계발광 다이오드를 형성하는 단계와;
    상기 제 1, 2 기판 중 어느 하나의 기판 테두리에 씰패턴을 형성하고, 상기 제 1 기판의 연결전극과 상기 제 2 기판의 상기 유기전계 발광다이오드가 각 서브픽셀별로 각각 접촉하도록 합착하는 단계
    를 포함하는 유기전계 발광소자의 제조 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 게이트 배선과, 상기 게이트 배선 일끝단에 게이트 패드전극과, 비표시영역의 데이터 패드부에 다중층의 데이터 패드전극을 형성하는 단계는
    상기 제 1 기판 전면에 도전성 물질층을 형성하는 단계와;
    상기 도전성물질층 위로 일층 이상의 금속층을 형성하는 단계와;
    상기 금속층과 그 하부의 내부식성의 도전성 물질층을 패터닝하는 단계
    를 더욱 포함하는 유기전계 발광소자의 제조 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 게이트 배선과 게이트 패드전극과 데이터 패드전극 위로 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계를 포함하는 유기전계 발광소자의 제조 방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 연결전극과 연결패턴 형성 이전에 상기 어레이 소자 및 데이터 배선 위로 전면에 형성되며, 상기 어레이 소자의 일전극을 노출시키는 드레인 콘택홀과, 상기 게이트 및 데이터 패드전극을 각각 노출시키는 드레인 콘택홀과 게이트 및 데이터 패드 콘택홀과, 상기 데이터 배선과 데이터 연결배선의 일끝단을 노출시키는 제 1, 2 연결 콘택홀을 갖는 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 유기전계 발광소자의 제조 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 연결전극과 연결패턴을 형성하는 단계는
    상기 각 콘택홀을 형성한 보호층 위로 전면에 금속층을 형성하는 단계와;
    상기 금속층 중 상기 연결전극 및 연결패턴이 형성될 영역에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 금속층을 식각하여 상기 보호층과 상기 보호층 하부의 게이트 패드전극 및 데이터 패드전극의 상부층을 노출시키는 단계와;
    식각을 더욱 진행하여 상기 노출된 게이트 및 데이터 패드전극의 상부층을 제거하여 도전성물질층인 하부층을 노출시키는 단계
    를 포함하는 유기전계 발광소자의 제조 방법.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 어레이 소자는 스위칭 박막트랜지터와 구동 박막트랜지스터인 유기전계 발광소자의 제조 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 연결전극은 구동 박막트랜지스터의 일전극과 접촉하는 유기전계 발광소자의 제조 방법.
  25. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 기판에 유기전계발광 다이오드를 형성하는 단계는
    상기 제 2 기판에 제 1 전극을 전면에 형성하는 단계와;
    상기 제 1 전극 위로 각 서브픽셀에 대응하여 노출된 상부면이 평탄한 형태의 스페이서를 형성하는 단계와;
    상기 제 1 전극 위로 상기 각 서브픽셀에 대응하여 적, 녹, 청색이 순차 반복하도록 유기 발광층을 형성하는 단계와;
    상기 유기 발광층 위로 상기 스페이서의 상부면 및 측면부를 포함하여 각 서브픽셀별로 각각 제 2 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 유기전계 발광소자의 제조 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 전극을 형성한 이후에는 각 서브픽셀의 경계에 상기 스페이서의 높이보다 낮은 높이를 갖는 격벽을 형성하는 단계를 포함하는 유기전계 발광소자의 제조 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 스페이서의 형성 이전에는 상기 제 1 전극 위로 절연막 패턴을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 유기전계 발광소자의 제조 방법.
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