KR100763171B1

KR100763171B1 - 액티브 매트릭스 유기전계발광소자 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100763171B1
Application number: KR1020010069197A
Authority: KR
Inventors: 박재용
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2001-11-07
Filing date: 2001-11-07
Publication date: 2007-10-08
Also published as: CN1210995C; KR20030037654A; US6835951B2; US20030085405A1; CN1418044A

Abstract

본 발명의 액티브 매트릭스 유기전계발광소자에서는 화소에 여기신호를 인가하는 파워라인에 연결된 파워공급라인을 이중으로 형성하여 파워공급라인에 단선이 발생하여 소자가 불량으로 되는 것을 방지한다. 이중의 파워공급라인은 일반적인 파워공급라인과 리던던시용 파워공급라인으로 이루어지며, 각각의 파워공급라인은 절연층을 사이에 두고 형성된다. 파워공급라인과 리던던시용 파워공급라인은 유기전계발광소자 제작시 미리 복수의 특정 영역을 전기적으로 접속시킬 수도 있으며, 제작된 유기전계발광소자의 테스트시 파워공급라인에 단선이 발견되는 단선 부분의 전후를 레이저로 가공하여 파워공급라인과 리던던시용 파워공급라인을 강제로 접속시킨다.

유기전계발광소자, 파워공급라인, 리던던시, 단선, 레이저

Description

액티브 매트릭스 유기전계발광소자 및 그 제조방법{AN ACTIVE MATRIX ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE AND A METHOD OF FABRICATING THEREOF}

도 1은 종래의 액티브 매트릭스 유기전계발광소자의 구조를 나타내는 평면도.

도 2는 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 유기전계발광소자의 구조를 나타내는 부분 단면도.

도 3은 본 발명의 액티브 매트릭스 유기전계발광소자에서 제1파워공급라인과 제2파워공급라인이 접속된 모습을 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 액티브 매트릭스 유기전계발광소자에서 레이저에 의해 제1파워공급라인과 제2파워공급라인이 접속시키는 방법을 나타내는 도면.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

100 : 기판 102 : 게이트절연층

104,106 : 반도체층 108 : 중간층

112 : 게이트전극 113 : 리던던시용 파워공급라인

116 : 소스/드레인전극 117 : 파워공급라인

130 : 보호층 131 : 양극

132 : 유기발광층 134 : 음극

본 발명은 액티브 매트릭스형 유기전계발광소자에 관한 것으로, 특히 파워라인에 전원을 공급하는 파워공급라인에 리던던시용 파워공급라인을 형성하여 파워공급라인에 단선이 발생하는 경우에도 리던던시용 파워공급라인에 의해 전원을 공급함으로써 유기전계발광소자의 불량을 방지할 수 있는 액티브 매트릭스형 유기전계발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

근래, 공액고분자(conjugate polymer)의 하나인 폴리(p-페닐린비닐린)(PPV)을 이용한 유기전계발광소자가 개발된 이래 전도성을 지닌 공액고분자와 같은 유기물에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이러한 유기물을 박막트랜지스터(Thin Film Transistor), 센서, 레이저, 광전소자 등에 응용하기 위한 연구도 계속 진행되고 있으며, 그 중에서도 유기전계발광소자에 대한 연구가 가장 활발하게 진행되고 있다.

인광물질(phosphors) 계통의 무기물로 이루어진 전계발광소자의 경우 작동전압이 교류 200V 이상 필요하고 소자의 제작 공정이 진공증착으로 이루어지기 때문에 대형화가 어렵고 특히 청색발광이 어려울 뿐만 아니라 제조가격이 높다는 단점이 있다. 그러나, 유기물로 이루어진 전계발광소자는 뛰어난 발광효율, 대면적화의 용이화, 공정의 간편성, 특히 청색발광을 용이하게 얻을 수 있다는 장점과 함께 휠 수 있는 전계발광소자의 개발이 가능하다는 점등에 의하여 차세대 표시장치로서 각 광받고 있다.

특히, 현재에는 액정표시장치와 마찬가지로 각 화소(pixel)에 능동형 구동소자를 구비한 액티브 매트릭스(Active Matrix) 전계발광소자가 평판표시장치(Flat Panel Display)로서 활발히 연구되고 있다.

도 1에 이러한 액티브 매트릭스 유기전계발광소자가 도시되어 있다. 도면에 도시된 유기전계발광소자는 2-TFT방식 유기전계발광소자로서 각 화소 내부에 스위칭용 TFT와 구동용 TFT가 하나씩 배치되어 유기발광부에 전압이 인가되는 전압구동방식 유기전계발광소자이다. 도면에 도시된 바와 같이, 액티브 매트릭스 유기전계발광소자(10)는 복수의 게이트라인(11)과 데이터라인(13)에 의해 정의되는 N×M개의 화소가 매트릭스형식으로 배열되어 있다. 각 화소내에는 상기 게이트라인(11)으로부터 주사신호가 인가됨에 따라 스위칭되어 데이터라인(13)의 데이터신호가 입력되는 스위칭용 TFT(17)와, 상기 스위칭용 TFT(17)가 온됨에 따라 작동하는 구동용 TFT(18)와, 상기 구동용 TFT(18)가 온됨에 따라 발광하는 유기발광부(19)가 형성되어 있다. 또한, 상기 화소내에는 상기 데이터라인(13)과 실질적으로 평행하게 배열되어 상기 구동용 TFT(18)가 작동함에 따라 여기신호를 유기발광부(19)에 인가하는 파워라인(15)이 배치되어 있다. 도면에서, 도면부호 20은 축적캐패시터(storage capacitor)로서, 해당 셀의 유기발광부(18)가 여기상태를 일정 시간 동안 유지하도록 한다.

상기와 같은 구성된 유기전계발광소자(10)의 외부에는 도면표시하지 않은 외부구동회로가 장착되어, 게이트라인(11) 및 데이터라인(13)의 종단에 형성된 본딩 패드(bonding pad;21,22)를 통해 상기 유기전계발광소자(10)와 전기적으로 접속된다.

한편, 상기 파워라인(15) 역시 외부구동소자(예를 들면, 파워공급장치)와 접속된다. 이때, 게이트라인(11)이나 데이터라인(13)의 각의 라인들이 외부구동회로에 직접 접속되는데 비해, 상기 파워라인(15)은 도면에 도시된 바와 같이 파워공급라인(23)을 통해 외부구동회로와 접속된다. 상기 파워공급라인(23)은 일반적으로 구동용 TFT(18)의 소스/드레인전극과 동일한 층에 동일한 금속으로 형성되며, 모든 파워라인(15)이 접속되어 각각의 파워라인(15)에 여기신호를 제공한다. 상기 파워공급라인(23)에 전원(전압, 즉 여기신호)이 인가된 상태에서 스위칭용 TFT(17)의 스위칭에 의해 구동용 TFT(18)에 신호가 인가되어 상기 구동용 TFT(18)가 온되면 상기 파워공급라인(23)에 인가된 전원이 상기 파워라인(15)을 통해 유기발광부(19)로 인가되어 유기발광부(19)가 발광되고 그 결과 유기전계발광소자의 화면상에 화상이 표시된다.

도면에 도시된 바와 같이, 파워공급라인(23)은 패널(10)의 횡방향(또는 종방향)의 첫번째 화소에서 마지막 화소까지 연장 형성되어, 각 화소에 여기신호를 제공한다. 그런데, 상기 파워공급라인(23)은 구동용 TFT(18)의 소스/드레인전극의 형성시 동일한 금속을 증착, 에칭함으로써 형성된다. 따라서, 상기 파워공급라인(23)은 증착이나 에칭시의 내부 공정조건이나 외부 공정조건, 혹은 외부로부터의 충격에 의해 파손되는 가능성이 상존하게 되는데, 이 경우 상기 파워공급라인(23)에는 도면에 도시된 바와 같이 단선이 발생하게 된다. 이러한 단선이 발생하는 경우, 구 동용 TFT(18)가 온되는 경우에도 여기신호가 단선발생지점 이후의 화소에는 도달하지 않기 때문에 유기전계발광소자의 해당 화소에는 화상이 형성되지 않게 되며, 그 결과 유기전계발광소자가 불량으로 되는 문제가 있었다.

근래에, 상기 파워공급라인(23)을 길이방향으로 구획하여 복수개로 형성함으로써, 단선시 전체 유기전계발광소자의 작동불량과 유기전계발광소자의 온도상승을 방지하는 구조가 제안되고 있다. 이 구조에서는 복수개의 파워공급라인(23) 각각에 좀 더 적은 파워라인(15)을 접속함으로써 하나의 파워공급라인(23)에 단선이 발생하는 경우에도 그 영향을 해당 파워공급라인(23)에 관계된 화소에만 국한시키며, 하나의 파워공급라인(23)에 인가되는 전원(예를 들면, 전류)의 크기를 작게 하여 파워공급라인(23)의 전류로 인한 온도상승을 방지하고자 하는 것이다. 그러나, 이러한 구조에서는 하나의 파워공급라인(23)에 단선이 발생하게 되면, 해당 화소가 작동하지 않게 되어 화면상에는 띠형상의 불량이 발생하는 등 근본적으로 문제를 해결할 수는 없었다.

더욱이, 상기한 구조에서는 파워공급라인(23)과 데이터라인(13)과 단락되는 경에도 해당 라인의 화소가 작동하지 않게 되어 띠형상의 불량이 발생하는 문제도 있었다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 유기발광층을 구동시키는 구동용 박막트랜지스터에 전원을 인가하는 파워라인에 연결된 파워공급라인에 리던던시용 파워공급라인을 형성하여 파워공급라인이 단선되는 경우에도 상기 리던던시 용 파워공급라인에 의해 상기 단선된 파워공급라인을 연결시킴으로써 불량을 방지할 수 있는 액티브 매트릭스 유기전계발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 리던던시용 파워공급라인에 의해 액티브 매트릭스 유기전계발광소자의 불량을 방지할 수 있는 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 유기전계발광소자는 종횡으로 배열되어 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인과 데이터라인과, 상기 데이터라인과 실질적으로 평행하게 배열된 복수의 파워라인과, 각각의 화소 내부에 형성되어 신호가 인가됨에 따라 스위칭되는 스위칭용 박막트랜지스터와, 각각의 화소 내부에 형성되어 스위치용 박막트랜지스터가 스위칭됨에 따라 온되는 구동용 박막트랜지스터와, 각각의 화소 내부에 형성되어 상기 구동용 박막트랜지스터가 온됨에 따라 파워라인으로부터 신호가 인가되어 광을 발산하는 유기발광부과, 복수의 파워라인이 접속되어 각각의 파워라인에 신호를 공급하는 서로 접속된 적어도 이중으로 이루어진 파워공급라인으로 구성된다.

상기 이중의 파워공급라인은 일반적인 파워공급라인과 상기 파워공급라인에 단선이 발생하는 경우 단선된 부위를 연결시키기 위한 리던던시용 파워공급라인으로 구성된다. 파워공급라인은 구동용 박막트랜지스터의 소스/드레인전극과 동일 공정에 의해 형성되는 것이 바람직하며 리던던시용 파워공급라인은 구동용 박막트랜지스터의 소스/드레인전극과 동일 공정에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

상기 파워공급라인과 리던던시용 파워공급라인은 서로 동일한 폭 또는 다른 폭으로 형성된다. 또한, 상기 파워공급라인과 리던던시용 파워공급라인은 동일한 길이 또는 다른 길이로 형성될 수 있지만, 횡방향 또는 종방향의 첫번째 화소부터 마지막 화소까지 연장되어 모든 파워라인이 접속되는 것이 바람직하다.

유기발광부는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같이 일함수가 높은 투명한 금속으로 이루어진 투명한 양극과, 상기 양극 위에 형성되어 신호가 인가됨에 따라 발광하는 유기물질로 이루어진 발광층과, 상기 발광층 위에 형성된 일함수가 낮은 음극으로 구성된다.

또한, 본 발명에 일관점에 따른 액티브 매트릭스 유기전계발광소자 제조방법은 화소부 및 파워공급라인부로 이루어진 기판 위의 화소부에 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 반도체층이 형성된 기판 전체에 걸쳐서 게이트절연층을 형성하는 단계와, 상기 게이트절연층 위의 화소부 및 파워공급라인부에 게이트전극 및 리던던시용 파워공급라인을 형성하는 단계와, 상기 게이트전극 및 리던던시용 파워공급라인이 형성된 게이트절연층 위에 중간층을 적층하는 단계와, 상기 보호층 위의 화소부 및 파워공급라인부에 반도체층과 접속되는 소스/드레인전극 및 리던던시용 파워공급라인과 접속되는 파워공급라인을 각각 형성하는 단계와, 상기 화소부에 보호층을 형성하는 단계와, 상기 보호층 위에 유기발광부를 형성하는 단계로 구성된다.

상기 파워공급라인은 중간층에 컨택홀을 형성한 후 소스/드레인전극 형성시 동시에 형성하여 리던던시용 파워공급라인과 전기적으로 접속된다.

또한 본 발명의 다른 관점에 따른 액티브 매트릭스 유기전계발광소자는 종횡으로 배열된 복수의 게이트라인과 데이터라인에 의해 정의된 복수의 화소로 구성되고 상기 데이터라인과 실질적으로 평행하게 배열된 복수의 파워라인이 배치되며, 상기 화소내에는 신호가 인가됨에 따라 동작하는 구동소자와 상기 구동소자가 동작함에 따라 상기 파워라인으로부터 신호가 입력되어 발광하는 유기발광부로 이루어진 어레이와, 상기 어레이의 외부에 형성되어 상기 복수의 파워라인에 신호를 공급하는 파워공급라인과, 상기 어레이의 외부에 상기 파워공급라인과 접속되도록 형성되어 상기 파워공급라인이 단선되는 경우 단선된 파워공급라인을 전기적으로 접속시키는 리던던시용 파워공급라인으로 구성된다.

또한, 본 발명의 액티브 매트릭스 유기전계발광소자에서는 파워공급라인과 리던던시용 파워공급라인을 중간층을 사이에 두고 형성한 후, 유기전계발광소자의 테스트시 파워공급라인에 단선이 발견되는 경우 단선 부위의 전후를 야그레이저로 가공하여 상기 파워공급라인과 리던던시용 파워공급라인을 전기적으로 접속한다. 레이저가 파워공급라인에 조사됨에 따라 해당 부위의 파워공급라인이 용해되고, 레이저 조사를 계속 진행함에 따라 해당 영역의 중간층이 제거됨과 동시에 용해된 파워공급라인이 상기 제거된 부위로 흘러 들어가 상기 파워공급라인과 리던던시용 파워공급라인이 전기적으로 연결되는 것이다.

본 발명에서는 파워공급라인을 복수의 층으로 형성함으로써 파워공급라인의 단선에 의한 유기전계발광소자의 불량을 방지한다. 상기 이중의 파워공급라인중 하나의 파워공급라인은 종래의 일반적인 파워공급라인과 동일한 역할을 수행하며, 다른 하나의 파워공급라인은 리던던시(redundancy)용 파워공급라인의 역할을 한다. 따라서, 파워공급라인이 단선되는 경우, 상기 단선된 부분이 리던던시용 파워공급 라인에 의해 접속되기 때문에 유기전계발광소자에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

파워공급라인은 구동용 TFT의 소스/드레인전극과 동일 공정에 의해 형성되는 것이 바람직하며, 리던던시용 파워공급라인은 구동용 TFT의 게이트전극과 동일 공정에 의해 형성되는 것이 바람직하지만, 이와는 다른 금속으로 형성될 수도 있다.

상기 파워공급라인과 리던던시용 파워공급라인은 파워공급라인 형성 공정시 기 설정된 위치에 형성된 컨택홀에 의해 전기적으로 접속될 수도 있으며, 유기전계발광소자의 완성 후 패널의 테스트시 단선이 발견되는 경우 레이저 등과 같은 가공장치로 해당 영역을 가공하여 접속시킬 수도 있다.

복수의 층으로 구성된 파워공급라인이라는 본 발명의 특징은 모든 구조의 유기전계발광소자에 적용될 수 있다. 예를 들면, 2-TFT구조로 이루어진 전압구동방식 유기전계발광소자나 4-TFT구조로 이루어진 전류구동방식 유기전계발광소자에서도 파워공급라인을 복수의 층으로 형성함으로써 파워공급라인의 단선에 의한 불량을 방지할 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유기전계발광소자에 대해 더욱 자세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 유기발광소자의 부분 단면도로서, 설명의 편의를 위해 도면에서는 이를 화소부와 파워공급라인부로 나누어 도시하였다. 이때, 화소부와 파워공급라인부에는 각각 구동용 TFT 및 파워공급라인이 형성되어 있다. 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 도면에 도시된 바와 같이 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 기판(100)의 화소부에는 반도체층(104)과 그 양측면에 배치된 불순물반도체층(106)이 형성되어 있으며, 기판(100) 전체에 걸쳐 SiNx나 SiOx와 같은 무기물질이 적층되어 게이트절연층(102)이 형성되어 상기 반도체층(104)과 불순물반도체층(106)을 덮고 있다. 상기 반도체층(104) 및 불순물반도체층(106)은 각각 다결정(poly-crystalline) 반도체물질로 이루어진 것으로, 다결정 반도체를 직접 적층하여 형성하거나 비정질(amorphous) 반도체를 적층한 후 레이저 등으로 어닐링(annealing)함으로써 형성된다.

상기 게이트절연층(102)위 화소부의 반도체층 영역 및 파워공급라인부에는 각각 게이트전극(112) 및 제1파워공급라인(113)이 형성된다. 게이트전극(112)은 통상적인 사진식각공정(photolithography process)에 의해 형성되는 것으로, Al이나 Al합금, Cu 또는 Mo 등과 같은 금속으로 단일층이나 이들의 복수층으로 이루어진다. 상기 제1파워공급라인(113)은 원래의 파워공급라인이 단선되었을 때를 대비하기 위한 리던던시용 파워공급라인으로서, 상기 게이트전극(112)과는 다른 금속으로 형성하는 것도 가능하지만 상기 게이트전극(112)과 동일한 금속으로 상기 게이트전극(112) 형성 공정시 동시에 형성하는 것이 바람직할 것이다.

게이트전극(112) 및 제1파워공급라인(113)이 형성된 게이트절연층(102) 위에는 SiOx와 같은 무기물질로 이루어진 중간층(108)이 형성되어 있으며, 그 위의 화소부 및 파워공급라인부에 각각 소스/드레인전극(116) 및 제2파워공급라인(113)이 형성되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 소스/드레인전극(116) 하부의 게이 트절연층(102)과 중간층(108)에는 컨택홀(contact hole)이 형성되어 상기 소스/드레인전극(116)이 상기 불순물반도체층(106)과 전기적으로 접속된다.

소스/드레인전극(116)은 Al이나 Al합금, Cr, MO, Cu로 이루어진 단일층이나 이것들의 복수층으로 형성될 수 있는데, 통상적인 사진식각공정에 의해 형성된다. 제2파워공급라인(117)은 종래의 유기전계발광소자에서 형성되던 일반적인 파워공급라인과 동일한 금속층이다. 이 제2파워공급라인(117)은 제1파워공급라인(113)과 마찬가지로 소스/드레인전극(116)과 다른 금속으로 형성될 수도 있지만 공정상의 편의를 위해 동일한 금속으로 형성하는 것이 바람직할 것이다.

상기 제1파워공급라인(113)과 제2파워공급라인(117)은 거의 동일한 폭을 형성할 수도 있지만 서로 다른 폭으로 형성할 수도 있다. 그러나, 서로 다른 폭으로 형성하는 경우에도, 상기 제1파워공급라인(113)과 제2파워공급라인(117)은 서로 정렬(align)되어야만 한다. 또한, 상기 제1파워공급라인(113)과 제2파워공급라인(117)은 서로 다른 길이로 형성될 수도 있지만, 두 공급라인(113,117) 모두 유기전계발광소자의 횡방향(또는 종방향)의 첫번째 화소에서 마지막 화소까지 연장 형성되어야만 한다.

화소부의 중간층(108) 위에는 보호층(130)이 형성되어 있다. 상기 보호층(130)은 SiNx등과 같은 무기물질을 증착하여 형성하거나 BCB(Benzocyclobutane)와 같은 유기물질을 도포하여 형성할 수도 있으며, 무기물질과 유기물질을 적층하여 2층으로 형성할 수도 있다.

화소영역의 보호층(130) 위에는 투명한 물질로 이루어진 양극(anode;131)이 형성되어 보호층(130)에 형성된 컨택홀을 통해 소스/드레인전극(116)과 접속된다. 상기 양극(131)은 통상적으로 ITO(Indium Tin Oxide)와 같이 일함수(work function)가 높은 투명한 금속을 증착이나 스퍼터링공정(sputtering process)에 의해 적층함으로써 이루어진다. 상기 양극(131) 위에는 유기물이 적층되어 발광층(132)이 형성되며, 그 위에 일함수가 낮은 음극(134)이 형성된다.

상기와 같이 구성된 유기전계발광소자에서는 게이트전극(112)에 전압이 인가되어 상기 파워공급라인(113,117)을 거쳐 파워라인으로 공급된 여기신호가 상기 소스/드레인전극(116)을 통해 양극(131) 및 음극(134)에 인가되면, 상기 양극(131) 및 음극(134)으로부터 각각 정공(hole) 및 전자가 발광층(132)내로 주입되어 발광층(132)내에는 여기자(exciton)가 생성되며, 이 여기자가 소멸(decay)함에 따라 발광층(132)의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)와 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)의 에너지 차이에 해당하는 광이 발생하게 되어 외부(도면에서 양극쪽)로 발산하게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 유기전계발광소자에서는 파워공급라인이 2중으로 형성되어 있다. 제2파워공급라인(117)은 종래 유기전계발광소자에 형성되던 파워공급라인과 동일한 라인이며, 제1파워공급라인(113)은 본 발명에서 채용된 리던던시용 파워공급라인이다.

상기 제1 및 제2파워공급라인(113,117)은 서로 전기적으로 접속되어 있다. 이러한 전기적인 접속은 최초의 패널제작시 이루어질 수 있다. 다시 말해서, 도 3에 도시된 바와 같이 제2파워공급라인(117)을 형성하기 전, 그 하부 중간층(108)의 설정된 영역에 복수의 컨택홀을 형성하여 상기 제1파워공급라인(113)과 제2파워공급라인(117)을 접속시킨 것이다 이때, 상기 컨택홀이 형성되는 지점(즉, 파워공급라인의 전기적 접속지점)은 제1파워공급라인(113)의 전기전도도를 감안하여 적절한 지점에 복수개 형성해야만 한다. 상기와 같이, 제1 및 제2파워공급라인(113,117)을 소자 제작시 접속시킨 경우, 제2파워공급라인(117)에 단선이 발생하는 경우 상기 여기신호가 상기 단선발생지역의 양측의 접속지점을 통해 제1파워공급라인(113)으로 흐르기 때문에, 유기전계발광소자의 화소가 작동하지 못하게 되는 불량을 제거할 수 있게 된다.

그런데, 실제 유기전계발광소자를 제작했을 때 파워공급라인(117)의 단선이 자주 발생하는 것은 아니다. 이러한 단선은 예기치 못한 공정상의 문제점이나 외부로부터의 충격에 의해 발생하기 때문에, 전체적인 유기전계발광소자 공정에서 자주 발생하는 것은 아니다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 모든 소자의 제작시 컨택홀을 형성하여 제1 및 제2파워공급라인(113,117)을 접속시키는 것은 컨택홀 형성 공정이 추가되는 등 효율면에서 문제가 있었다.

이러한 비효율을 해결하기 위해서는 파워공급라인(117)에 단선이 발생했을 경우에만 제1 및 제2파워공급라인(113,117)을 접속시켜야만 한다. 도 4에 이러한 방법이 도시되어 있다. 이 방법은 패널을 제작하여 테스트단계를 거친 후 실행된다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이, 패널의 테스트시 특정 영역 이하의 화소 혹은 특정 영역의 화소가 작동하지 않아 상기 영역의 파워공급라인(117)에 단선이 발생하였음이 확인되면, 상기 단선영역 전후의 파워공급라인(117)을 레이저로 가공한 다. 일반적으로 레이저는 금속과 절연물질을 모두 가공할 수 있는 파장대를 갖는 레이저라면 어떠한 레이저도 가능하지만 본 발명에서는 주로 야그(YAG)레이저를 사용한다.

야그레이저를 조사함에 따라 제2파워공급라인(117)이 용해되며, 계속 야그레이저를 조사함에 따라 중간층(108)이 제거된다. 이러한 중간층(108)이 제거에 의해 상기 제2파워공급라인(117)의 용해된 금속이 중간층(108)이 제거된 부분으로 흘러 들어가게 되며, 결국 이 용해된 금속에 의해 상기 제1파워공급라인(113)과 제2파워공급라인(117)이 전기적으로 접속하게 된다. 도면에서, 좌측의 가공영역은 레이저의 조사에 의해 제2파워공급라인(117)과 중간층(108)이 완전히 가공되어 제1파워공급라인(113)과 제2파워공급라인(117)이 접속된 형상을 나타내는 것이고 우측의 가공영역은 레이저가 계속 조사되고 있는 상태에서 제2파워공급라인(117)이 용해되고 있는 것을 나타낸다.

상기와 같이, 유기전계발광소자의 테스트 후 제1 및 제2파워공급라인(113,117)을 접속하는 방법은 제2파워공급라인(117)이 단선되었을 때에만 가공을 진행하기 때문에, 정상적인 유기전계발광소자의 불필요한 가공을 없앨 수 있을 뿐만 아니라 가공도 단선이 발생한 영역에만 진행하면 되므로 공정을 간단하게 할 수 있게 된다.

또한, 도면에는 도시하지 않았지만 상기와 같은 레이저가공은 유기전계발광소자의 제2파워공급라인(117)과 데이터라인이 단락(short)되는 경우에도 유용하게 사용될 수 있다. 즉, 제2파워공급라인(117)과 데이터라인이 단락되는 경우 상기 단 락지점 양측의 제2파워공급라인(117)을 가공하여 단선시킨 후, 2개의 단선된 영역의 전후의 제2파워공급라인(117)과 중간층(108)을 가공하여 제1파워공급라인(113)과 제2파워공급라인(117)을 접속시킨다. 따라서, 데이터라인과 단락된 영역의 제2파워공급라인(117)은 전체 파워공급라인(즉, 접속된 제1 및 제2파워공급라인)과는 전기적으로 완전히 절연되어 있으며, 이 절연된 영역의 신호 흐름은 리던던시용 파워공급라인인 제1파워공급라인이 담당할 수 있게 되므로 유기전계발광소자의 불량을 방지할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 이중의 파워공급라인을 형성함으로써 파워공급라인의 단선에 의한 소자불량을 방지할 수 있게 된다. 이때, 파워공급라인은 상기한 바와 같이 이중으로 형성할 수도 있지만, 물론 삼중 이상의 복수의 층으로 형성할 수도 있다. 또한, 파워공급라인의 재질이나 형성위치도 다양하게 설정할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명에 따른 이중의 파워공급라인은 전압구동방식의 유기전계발광소자나 전류구동방식의 유기전계발광소자에도 동일하게 적용될 수 있다.

전압구동방식의 유기전계발광소자는 도 1에 도시된 바와 같이 화소내에 스위칭용 TFT와 구동용 TFT가 하나씩 배치되어 발광부에 전압이 인가되는 방식이며, 전류구동방식은 화소내에 스위칭용 TFT와 구동용 TFT가 2개씩 배치되어 발광부에 전류를 인가하는 방식이다. 이러한 전류구동방식 유기전계발광소자(즉, 4-TFT구조의 유기발광소자)는 이미 잘 알려진 구조의 유기전계발광소자로서, 2개의 구동용 TFT가 전류미러(current mirror)로서 작용하여 각각의 구동용 TFT에 동일한 양의 전류 를 흐르게 함으로써, 파워라인에 공급되는 전류를 항상 일정하게 제어할 수 있게 되는 장점이 있다.

상기 전압구동방식(2-TFT구조)나 전류구동방식(4-TFT구조)과 같이 어떠한 구조를 갖는 유기전계발광소자도 파워공급라인을 복수의 층으로 형성함으로써 파워공급라인의 단선으로 인한 불량을 제거할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 특정한 구조의 유기전계발광소자에 한정되는 것이 아니다. 본 발명의 기본적인 개념, 즉 리던던시용 파워공급라인이라는 개념에 기초한 변형들은 본 발명이 속하는 기술분야에 종사하는 사람이라면 누구나 창안할 수 있으며, ㄸ라서 본 발명의 권리범위는 실질적으로 이러한 모든 변형을 포함할 것이다. 다시 말해, 본 발명의 권리범위는 단순히 상술한 상세한 설명에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부한 특허청구범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 유기전계발광소자에서는 구동용 TFT에 전원(여기신호)를 공급하는 파워공급라인에 적어도 한층의 리던던시용 파워공급라인을 형성함으로써 파워공급라인이 단선되는 경우에도 상기 리던던시용 파워공급라인에 의해 유기전계발광소자에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 파워공급라인과 리던던시용 파워공급라인의 접속을 유기전계발광소자의 테스트후 불량이 발생한 경우에만 실행함으로써 불필요한 공정을 제거할 수 있게 되며, 그 결과 제조비용과 제조시간을 절감할 수 있게 된다.

Claims

종횡으로 배열되어 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인;

상기 데이터라인과 실질적으로 평행하게 배열된 복수의 파워라인;

각각의 화소 내부에 형성되어 신호가 인가됨에 따라 스위칭되는 적어도 하나의 스위칭용 박막트랜지스터;

각각의 화소 내부에 형성되어 스위치용 박막트랜지스터가 온됨에 따라 동작하는 적어도 하나의 구동용 박막트랜지스터;

각각의 화소 내부에 형성되어 상기 구동용 박막트랜지스터가 온됨에 따라 파워라인으로부터 신호가 인가되어 광을 발산하는 유기발광부; 및

복수의 파워라인에 접속되어 각각의 파워라인에 신호를 공급하는 서로 전기적으로 연결된 적어도 이중의 층으로 이루어진 파워공급라인으로 구성된 액티브 매트릭스 유기전계발광소자.
제1항에 있어서, 상기 화소내에 배치되는 스위칭용 박막트랜지스터와 구동용 박막트랜지스터는 각각 2개씩 형성되어 상기 2개의 구동용 박막트랜지스터가 전류미러(current mirror)로서 작용하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제1항에 있어서, 상기 파워공급라인은,

상기 파워라인에 신호를 공급하는 제1파워공급라인; 및

상기 제1파워공급라인과 접속된 적어도 하나로 이루어져 제1파워공급라인에 단선이 발생하는 경우 신호가 흐르는 제2파워공급라인으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제3항에 있어서, 상기 제1파워공급라인과 제2파워공급라인은 적어도 동일한 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제3항에 있어서, 상기 제1파워공급라인과 제2파워공급라인은 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제3항에 있어서, 상기 제1파워공급라인과 제2파워공급라인은 적어도 동일한 길이로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제3항에 있어서, 상기 제1파워공급라인과 제2파워공급라인은 횡방향 또는 종방향으로 첫번째 화소에서 마지막 화소까지 연장된 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제1항에 있어서, 상기 제1파워공급라인과 제2파워공급라인은 각각 복수의 파워공급라인으로 구획되어 접속되는 파워라인의 수를 감소시키는 것을 특징으로 하 는 유기전계발광소자.
종횡으로 배열된 복수의 게이트라인과 데이터라인에 의해 정의된 복수의 화소로 구성되고 상기 데이터라인과 실질적으로 평행하게 배열된 복수의 파워라인이 배치되며, 상기 화소내에는 신호가 인가됨에 따라 동작하는 구동소자와 상기 구동소자가 동작함에 따라 상기 파워라인으로부터 신호가 입력되어 발광하는 유기발광부로 이루어진 어레이;

상기 어레이의 외부에 형성되어 상기 복수의 파워라인에 신호를 공급하는 파워공급라인; 및

상기 어레이의 외부에 상기 파워공급라인과 접속되도록 형성되어 상기 파워공급라인이 단선되는 경우 단선된 파워공급라인을 전기적으로 접속시키는 리던던시용 파워공급라인으로 구성된 액티브매트릭스 유기전계발광소자.
화소부와 파워구동라인부로 구획된 기판의 화소부에 형성된 반도체층;

반도체층이 형성된 기판 전체에 걸쳐 적층된 게이트절연층;

상기 게이트절연층위의 화소부 및 파워공급라인부에 각각 형성된 게이트전극 및 제1파워공급라인;

상기 게이트전극 및 제1파워구동라인이 형성된 게이트절연층 위에 형성된 중간층;

상기 중간층 위의 화소부에 형성된 소스/드레인전극

상기 중간층 위의 파워공급라인부에 형성되어 상기 제1파워공급라인과 접속된 제2파워공급라인;

상기 화소부에 적층된 보호층; 및

상기 보호층 위에 형성되어 상기 제2파워공급라인을 통해 신호가 인가됨에 따라 발광하는 유기발광부로 구성된 액티브 매트릭스 유기전계발광소자.
제10항에 있어서, 상기 제1파워공급라인은 제2파워공급라인이 단선되는 경우 상기 단선부위의 제1공급라인을 전기적으로 연결하는 리던던시용 파워공급라인인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제10항에 있어서, 상기 제1파워공급라인은 게이트전극과 동일한 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제10항에 있어서, 상기 제2파워공급라인은 소스/드레인전극과 동일한 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제10항에 있어서, 상기 유기발광부는,

상기 보호층위에 형성되어 소스/드레인전극과 접속되는 투명한 양극;

상기 양극 위에 형성되어 신호가 인가됨에 따라 발광하는 유기물질로 이루어진 발광층; 및

상기 발광8층 위에 형성된 음극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제14항에 있어서, 상기 양극은 ITO(Indium Tin Oxide)인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제10항에 있어서, 상기 보호층은 무기물질로 이루어진 무기 보호층인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제10항에 있어서, 상기 보호층은 유기물질로 이루어진 유기 보호층인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제10항에 있어서, 상기 보호층은,

무기물질로 이루어진 무기 보호층; 및

유기물질로 이루어진 유기 보호층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 유기물질은 BCB(Benzocyclobutane)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
화소부 및 파워공급라인부로 이루어진 기판 위의 화소부에 반도체층을 형성하는 단계;

상기 반도체층이 형성된 기판 전체에 걸쳐서 게이트절연층을 형성하는 단계;

상기 게이트절연층 위의 화소부 및 파워공급라인부에 게이트전극 및 제1파워공급라인을 형성하는 단계;

상기 게이트전극 및 제1파워공급라인이 형성된 게이트절연층 위에 중간층을 적층하는 단계;

상기 보호층 위의 화소부 및 파워공급라인부에 반도체층과 접속되는 소스/드레인전극 및 제1파워공급라인과 접속되는 제2파워공급라인을 각각 형성하는 단계;

상기 화소부에 보호층을 형성하는 단계; 및

상기 보호층 위에 유기발광부를 형성하는 단계로 구성된 액티브 매트릭스 유기전계발광소자 제조방법.
제20항에 있어서, 상기 제1파워공급라인은 게이트전극과 동일 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제21항에 있어서, 상기 제1파워공급라인은 게이트전극과 동일한 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제20항에 있어서, 상기 소스/드레인전극과 제2파워공급라인을 형성하는 단계 는,

화소부의 게이트절연층과 중간층을 가공하여 제1컨택홀을 형성하는 단계;

상기 중간층 위의 화소부에 제1컨택홀을 통해 반도체층과 접속되는 소스/드레인전극을 형성하는 단계;

파워공급라인부의 중간층을 가공하여 복수의 제2컨택홀을 형성하는 단계; 및

상기 중간층 위의 파워공급라인부에 상기 제2컨택홀을 통해 제1파워공급라인과 접속되는 제2파워공급라인을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
제20항에 있어서, 상기 소스/드레인전극과 제2파워공급라인을 형성하는 단계는,

화소부의 게이트절연층과 중간층 및 파워공급라인부의 중간층을 가공하여 상기 화소부 및 파워공급라인부 각각에 컨택홀을 형성하는 단계; 및

상기 중간층 위에 금속을 적층하고 에칭하여 상기 화소부 및 파워공급라인부에 각각 소스/드레인전극과 제2파워공급라인을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
제20항에 있어서, 상기 유기발광부를 형성하는 단계는,

상기 보호층위에 소스/드레인전극과 접속되는 투명한 양극을 형성하는 단계;

상기 양극 위에 유기물질을 적층하여 신호가 인가됨에 따라 발광하는 발광층 을 형성하는 단계; 및

상기 발광층 위에 음극을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
화소부 및 파워공급라인부로 이루어진 기판 위의 화소부에 반도체층을 형성하는 단계;

상기 반도체층이 형성된 기판 전체에 걸쳐서 게이트절연층을 형성하는 단계;

상기 게이트절연층 위의 화소부 및 파워공급라인부에 게이트전극 및 리던던시용 파워공급라인을 형성하는 단계;

상기 게이트전극 및 리던던시용 파워공급라인이 형성된 게이트절연층 위에 중간층을 적층하는 단계;

상기 보호층 위의 화소부 및 파워공급라인부에 반도체층과 접속되는 소스/드레인전극 및 파워공급라인을 각각 형성하는 단계;

상기 화소부에 보호층을 형성하는 단계;

상기 보호층 위에 유기발광부를 형성하는 단계; 및

상기 파워공급라인에 단선이 발생하는 경우 단선이 발생한 영역 전후의 파워공급라인을 레이저로 가공하여 상기 파워공급라인과 리던던시용 파워공급라인을 접속시키는 단계로 구성된 액티브 매트릭스 유기전계발광소자 제조방법.
제26항에 있어서, 상기 파워공급라인의 단선은 테스트에 의해 확인되는 것을 특징으로 하는 방법.
제26항에 있어서, 상기 파워공급라인과 리던던시용 파워공급라인을 접속시키는 단계는,

접속 부분의 파워공급라인에 레이저를 조사하여 해당 영역의 파워공급라인을 용해하는 단계; 및

레이저를 조사하여 해당 영역의 중간층을 제거하고 제거된 영역에 용해된 파워공급라인을 채워 상기 단선된 파워공급라인을 전기적으로 연결시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
제28항에 있어서, 상기 레이저는 야그레이저(YAG LASER)인 것을 특징으로 하는 방법.