KR102441558B1 - 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는, 기판; 상기 기판 상에 배치되며, 각각 광이 방출되는 제1 영역과 외광이 투과되는 제2 영역을 포함하는 복수의 픽셀들; 상기 복수의 픽셀들 각각의 상기 제1 영역에 배치되며, 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 포함하는 픽셀 회로부; 상기 픽셀 회로부를 덮으며, 상기 제2 영역에 대응되는 제1 개구를 포함하는 블랙 매트릭스; 상기 블랙 매트릭스 상에 배치되며, 상기 제2 영역에 대응되는 제2 개구를 포함하는 비아 절연막; 및 상기 비아 절연막 상의 상기 제1 영역에 배치된 발광 소자;를 포함하는, 유기 발광 표시 장치를 개시한다.
Description
본 발명의 실시예들은 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 유기 발광 표시 장치에 의해 구현되는 화상뿐만 아니라 외부 배경까지 인식할 수 있는 시-쓰루(see-through) 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치는 정공 주입 전극과 전자 주입 전극 그리고 이들 사이에 형성되어 있는 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 소자를 구비하며, 정공 주입 전극에서 주입되는 정공과 전자 주입 전극에서 주입되는 전자가 유기 발광층에서 결합하여 생성된 엑시톤(exciton)이 여기 상태(excited state)로부터 기저 상태(ground state)로 떨어지면서 빛을 발생시키는 자발광형 표시 장치이다.
자발광형 표시 장치인 유기 발광 표시 장치는 별도의 광원이 불필요하므로 저전압으로 구동이 가능하고 경량의 박형으로 구성할 수 있으며, 시야각, 콘트라스트(contrast), 응답 속도 등의 특성이 우수하기 때문에 MP3 플레이어나 휴대폰 등과 같은 개인용 휴대기기에서 텔레비전(TV)에 이르기까지 응용 범위가 확대되고 있다.
이러한 유기 발광 표시 장치에 있어서, 사용자가 유기 발광 표시 장치에 의해 구현되는 화상뿐만 아니라 외부 배경까지 인식할 수 있는 시-쓰루(see-though) 유기 발광 표시 장치에 대한 연구가 이루어지고 있다.
본 발명의 실시예들은 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 기판; 상기 기판 상에 배치되며, 각각 광이 방출되는 제1 영역과 외광이 투과되는 제2 영역을 포함하는 복수의 픽셀들; 상기 복수의 픽셀들 각각의 상기 제1 영역에 배치되며, 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 포함하는 픽셀 회로부; 상기 픽셀 회로부를 덮으며, 상기 제2 영역에 대응되는 제1 개구를 포함하는 블랙 매트릭스; 상기 블랙 매트릭스 상에 배치되며, 상기 제2 영역에 대응되는 제2 개구를 포함하는 비아 절연막; 및 상기 비아 절연막 상의 상기 제1 영역에 배치된 발광 소자;를 포함하는, 유기 발광 표시 장치를 개시한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 개구의 제1 식각면과 상기 제2 개구의 제2 식각면은 단차없이 서로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 박막 트랜지스터는, 상기 기판 상에 배치된 활성층; 상기 활성층 상에 상기 활성층과 절연되도록 배치된 게이트 전극; 상기 활성층과 상기 게이트 전극의 사이에 배치된 제1 게이트 절연막; 상기 게이트 전극 상에 배치된 층간 절연막; 및 상기 층간 절연막 상에 배치되며, 상기 활성층과 각각 전기적으로 연결된 소스 전극 및 드레인 전극;을 포함하며, 상기 블랙 매트릭스 및 상기 비아 절연막은 상기 소스 전극 및 드레인 전극을 덮을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 게이트 절연막 및 상기 층간 절연막은 각각 상기 제1 영역 및 제2 영역에 배치되며, 서로 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 단일막일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 층간 절연막은, 상기 블랙 매트릭스에 포함된 제1 개구 및 상기 비아 절연막에 형성된 제2 개구에 의해 상면이 노출될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 게이트 절연막 및 상기 층간 절연막 사이에 배치된 제2 게이트 절연막을 더 포함하며, 상기 제2 게이트 절연막은 상기 제1 게이트 절연막 및 상기 층간 절연막과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 단일막일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 게이트 절연막 상에 배치된 제1 전극, 상기 제2 게이트 절연막 상에 배치된 제2 전극 및 상기 층간 절연막 상에 배치된 제3 전극을 포함하는 커패시터를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 발광 소자는, 상기 복수의 픽셀들 각각의 상기 제1 영역에 배치되며, 상기 픽셀 회로부와 전기적으로 연결된 화소 전극; 상기 화소 전극의 적어도 일부를 덮는 화소 정의막; 상기 화소 전극에 대향되고, 상기 복수의 픽셀들에 걸쳐 전기적으로 연결되도록 구비되며, 상기 복수의 픽셀들 각각의 적어도 상기 제1 영역에 배치된 대향 전극; 및 상기 화소 전극과 상기 대향 전극의 사이에 배치되며 유기 발광층을 포함하는 중간층;을 포함하며, 상기 화소 정의막은, 상기 제2 영역에 대응되는 제3 개구를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 대향 전극은 상기 제2 영역에 대응되는 제4 개구를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제3 개구는 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구보다 넓은 면적을 갖으며, 상기 제2 개구와 상기 제3 개구의 사이에는 상기 비아 절연막의 상면의 일부가 노출될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제3 개구는, 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구보다 좁은 면적을 갖으며, 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구의 안쪽면을 따라 연장된 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 광이 방출되는 제1 영역과 외광이 투과되는 제2 영역으로 구획된 기판 상에 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 포함하는 픽셀 회로부를 형성하는 단계; 상기 픽셀 회로부 상에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계; 상기 블랙 매트릭스 상에 비아 절연막을 형성하는 단계; 상기 블랙 매트릭스 및 상기 비아 절연막을 동시에 패터닝함으로써, 상기 블랙 매트릭스 및 상기 비아 절연막에 각각 상기 제2 영역에 대응되는 제1 개구 및 제2 개구를 형성하는 단계; 및 상기 비아 절연막 상의 상기 제1 영역에 발광 소자를 형성하는 단계;를 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법를 개시한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구를 형성하는 단계는, 상기 비아 절연막의 상기 제2 영역에 대응되는 영역에 광을 조사하는 단계; 및 상기 비아 절연막의 광이 조사된 영역 및 및 상기 비아 절연막의 광이 조사된 영역의 하부에 배치된 상기 블랙 매트릭스의 일 영역을 제거함으로써, 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 픽셀 회로부를 형성하는 단계는, 상기 기판 상의 상기 제1 영역에 활성층을 형성하는 단계; 상기 활성층을 덮도록 제1 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 제1 게이트 절연막 상에 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극을 덮도록 층간 절연막을 형성하는 단계; 및 상기 층간 절연막 상에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 게이트 절연막 및 상기 층간 절연막은 상기 제1 영역으로부터 상기 제2 영역까지 연장될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 게이트 절연막 및 상기 층간 절연막은 서로 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 단일막으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 게이트 전극을 형성하는 단계 후에, 상기 게이트 전극을 덮도록 제2 게이트 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 제2 게이트 절연막은, 제1 게이트 절연막 및 상기 층간 절연막과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 단일막으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 발광 소자를 형성하는 단계는, 상기 비아 절연막 상의 상기 제1 영역에 상기 픽셀 회로부와 전기적으로 연결된 화소 전극을 형성하는 단계; 상기 화소 전극 상에 화소 정의막을 형성하는 단계; 상기 화소 정의막을 패터닝함으로써, 상기 제2 영역에 대응되는 제3 개구 및 상기 화소 전극의 일부를 노출하는 제5 개구를 형성하는 단계; 상기 제5 개구에 의해 노출된 상기 화소 전극 상에 유기 발광층을 포함하는 중간층을 형성하는 단계; 및 상기 중간층 상에 대향 전극을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 대향 전극을 형성하는 단계 후에, 상기 대향 전극을 패터닝하여 상기 제2 영역에 대응되는 제4 개구를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제3 개구는, 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구보다 넓은 면적을 갖으며 상기 제2 개구와 상기 제3 개구의 사이에는 상기 비아 절연막의 상면의 일부가 노출되도록 형성될 수 있다
일 실시예에 따르면, 상기 제3 개구는, 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구보다 좁은 면적을 갖으며, 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구의 안쪽면을 따라 연장된 영역을 포함하도록 형성될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 특허청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 투과도가 개선된 시-쓰루(see-through) 유기 발광 표시 장치 및 이를 제조하는 과정에서 사용되는 마스크 수를 줄여 비용을 절감한 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 포함된 일 픽셀을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 포함된 일 픽셀을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4 및 도 5는 다른 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치에 포함된 일 픽셀을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 6a 내지 도 6j는 도 3의 유기 발광 표시 장치를 제조하기 위한 방법으르 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
도 2는 도 1의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 포함된 일 픽셀을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 포함된 일 픽셀을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4 및 도 5는 다른 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치에 포함된 일 픽셀을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 6a 내지 도 6j는 도 3의 유기 발광 표시 장치를 제조하기 위한 방법으르 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 기판(10) 및 기판(10) 상에 배치되며 광이 방출되는 제1 영역(100)과 외광이 투과되는 제2 영역(200)을 포함하는 복수의 픽셀들(P1, P2)을 포함하는 디스플레이부(20)를 포함한다. 상기 유기 발광 표시 장치에서 외광은 기판(10) 및 디스플레이부(20)를 투과하여 입사된다.
상기 디스플레이부(20)는 후술하는 바와 같이 외광이 투과 가능하도록 구성되며, 화상이 구현되는 측에 위치한 사용자가 기판(10)의 외측의 이미지를 관찰할 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서는, 디스플레이부(20)의 화상은 디스플레이부(20)로부터 기판(10)의 반대 방향으로 구현되는 전면 발광형일 수 있다.
도 1에서는 본 발명의 유기 발광 표시 장치의 서로 인접한 두 개의 픽셀들인 제1 픽셀(P1)과 제2 픽셀(P2)을 도시하였다. 복수의 픽셀들(P1, P2) 각각은 제1 영역(100)과 제2 영역(200)을 포함하며, 제1 영역(100)을 통해서는 디스플레이부(20)로부터 화상이 구현되고, 제2 영역(200)을 통해서는 외광이 투과된다.
즉, 본 발명은 복수의 픽셀들(P1, P2) 각각이 모두 화상을 구현하는 제1 영역(100)과 외광이 투과되는 제2 영역(200)을 구비하고 있어, 사용자는 유기 발광 표시 장치를 통해 디스플레이부(20)로부터 구현되는 화상 및/또는 외부 이미지를 볼 수 있다.
상기 제2 영역(200)에 박막 트랜지스터, 커패시터 및 유기 발광 소자 등을 배치하지 않음으로써, 제2 영역(200)에서의 외광 투과도를 높일 수 있으며 결과적으로 유기 발광 표시 장치의 외광 투과도를 높일 수 있고, 투과 이미지가 박막 트랜지스터, 커패시터, 유기 발광 소자 등에 의해 간섭을 받아 왜곡이 일어나는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 도 1의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 포함된 일 픽셀을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2를 참조하면, 디스플레이부(20, 도 1)에 포함된 일 픽셀(P1)은 광이 방출되는 제1 영역(100)과 외광이 투과되는 제2 영역(200)을 포함하며, 사용자는 제2 영역(200)을 통해 외부의 이미지를 볼 수 있다. 즉, 유기 발광 표시 장치는 투명한 디스플레이로 구현될 수 있다.
상기 제1 영역(100)에는 서로 다른 색상의 광을 방출하는 제1 서브 픽셀(SPr), 제2 서브 픽셀(SPg) 및 제3 서브 픽셀(SPb)이 배치될 수 있으며, 제1 서브 픽셀(SPr), 제2 서브 픽셀(SPg) 및 제3 서브 픽셀(SPb)은 각각 적색광, 녹색광 및 청색광을 방출할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 결합에 의해 백색광을 구현할 수 있다면 어떠한 색의 조합도 가능하다.
제1 서브 픽셀(SPr), 제2 서브 픽셀(SPg) 및 제3 서브 픽셀(SPb)는 각각 제1픽셀 회로부(PCr), 제2 픽셀 회로부(PCg) 및 제3 픽셀 회로부(PCb)에 의해 구동될 수 있다.
제1 픽셀 회로부(PCr), 제2 픽셀 회로부(PCg) 및 제3 픽셀 회로부(PCb)는 제1 서브 픽셀(SPr), 제2 서브 픽셀(SPg) 및 제3 서브 픽셀(SPb)에 각각 포함된 화소 전극(23, 도 3)과 평면상 중첩되도록 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 전면 발광형일 수 있으며, 픽셀 회로부(PCr, PCg, PCb)를 기판(10, 도 3)과 화소 전극(23, 도 3)의 사이에 배치함으로써 픽셀 회로부(PCr, PCg, PCb)를 배치하기 위한 별도의 공간을 확보할 필요가 없어 개구율을 높일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 다른 실시예에 따르면 픽셀 회로부(PCr, PCg, PCb)는 화소 전극(23, 도 3)과 평면상 일부만 중첩될 수도 있고, 중첩되지 않을 수도 있다.
상기 제2 영역(200)에는, 반사 전극, 배선 등 불투명한 물질을 포함하는 소자는 배치되지 않으며 투명한 절연막 등만 배치될 수 있으며, 유기 발광 표시 장치 외부의 이미지를 그대로 투과시킬 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 포함된 일 픽셀을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)는 기판(10), 기판(10) 상에 배치되며, 각각 광이 방출되는 제1 영역(100)과 외광이 투과되는 제2 영역(200)을 포함하는 복수의 픽셀들(P1, P2, 도 1), 복수의 픽셀들(P1, P2) 각각의 제1 영역(100)에 배치되며 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 픽셀 회로부(PC), 픽셀 회로부(PC)를 덮으며 제2 영역(200)에 대응되는 제1 개구(H1)를 포함하는 블랙 매트릭스(21) 및 블랙 매트릭스(21) 상에 배치되며 제2 영역(200)에 대응되는 제2 개구(H2)를 포함하는 비아 절연막(22) 및 비아 절연막(22) 상의 제1 영역(100)에 배치된 발광 소자(OLED)를 포함한다.
상기 기판(10)은 유리 또는 플라스틱 등으로 구성되며, 기판(10) 상에는 버퍼층(12)이 배치될 수 있다. 버퍼층(12)은 기판(10)을 통해 불순 원소가 침투하는 것을 차단하고, 표면을 평탄화하는 기능을 수행하며 실리콘질화물(SiNx) 및/또는 실리콘산화물(SiOx)과 같은 무기물로 단층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
버퍼층(12) 상의 제1 영역(100)에는 박막 트랜지스터(TFT)가 배치되며, 박막 트랜지스터(TFT)는 활성층(13), 활성층(13)과 절연되도록 배치된 게이트 전극(15), 활성층(13)과 각각 전기적으로 연결된 소스 전극(19S) 및 드레인 전극(19D)을 포함하며, 활성층(13)과 게이트 전극(15) 사이에는 제1 게이트 절연막(14)이 배치되고, 게이트 전극(15)과 소스 전극(19S) 및 드레인 전극(19D) 사이에는 층간 절연막(18)이 배치될 수 있다. 상기 활성층(13)은 채널 영역(13C), 채널 영역(13C)의 양 방향에 각각 배치된 소스 영역(13S) 및 드레인 영역(13D)을 포함할 수 있다.
상기 소스 전극(19S) 및 드레인 전극(19D)은 각각 제1 및 제2 게이트 절연막(14, 16) 및 층간 절연막(18)에 형성된 제1 콘택홀(CT1) 및 제2 콘택홀(CT2)을 통해 소스 영역(13S) 및 드레인 영역(13D)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 게이트 절연막(14) 및 상기 층간 절연막(18)은 각각 제1 영역(100) 및 제2 영역(200)에 배치될 수 있다. 즉, 제1 게이트 절연막(14) 및 층간 절연막(18)은 외부의 배경 이미지가 그대로 투과하는 제2 영역(200)에도 배치될 수 있으며, 투명한 절연 물질로 구성될 수 있다.
상기 소스 전극(19S) 및 드레인 전극(19D) 상에는 블랙 매트릭스(21) 및 비아 절연막(22)이 배치될 수 있으며, 블랙 매트릭스(21) 및 비아 절연막(22)은 각각 제2 영역(200)에 대응되는 제1 개구(H1) 및 제2 개구(H2)를 포함할 수 있다. 즉, 블랙 매트릭스(21) 및 비아 절연막(22)은 제2 영역(200)에는 배치되지 않을 수 있다.
따라서, 층간 절연막(18)의 제2 영역(200)에 대응되는 영역의 상면은 블랙 매트릭스(21) 및 비아 절연막(22)에 형성된 제1 개구(H1) 및 제2 개구(H2)에 의해 노출될 수 있다.
상기 제1 게이트 절연막(14)과 층간 절연막(18) 사이에는, 제2 게이트 절연막(16)이 배치될 수 있으며, 제2 게이트 절연막(16)은 제1 영역(100) 및 제2 영역(200)에 배치될 수 있다.
외부의 배경 이미지로부터의 광은 유기 발광 표시 장치(1)의 제2 영역(200)을을 투과하여 사용자에게 인식된다. 따라서, 제2 영역(200)에는 투명한 절연막 등만이 배치될 수 있으며, 제2 영역(200)에 배치된 막들의 경계면에서 발생하는 반사를 최소화함으로써 제2 영역(200)의 투과도를 높일 수 있다.
상기 계면 반사는 서로 접하는 막들 사이의 굴절률 차이가 클수록 커질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 게이트 절연막(14), 제2 게이트 절연막(16) 및 층간 절연막(18)이 모두 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 단일막일 수 있다. 제2 영역(200)에 배치된 제1 게이트 절연막(14), 제2 게이트 절연막(16) 및 층간 절연막(18)의 굴절률을 모두 동일하게 구성함으로써, 막들 사이에서 발생하는 계면 반사를 최소화하여 외부의 배경 이미지로부터의 광에 대한 제2 영역(200)의 투과도를 높일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 게이트 절연막(14), 제2 게이트 절연막(16) 및 층간 절연막(18)은 이산화규소(SiO2, silicon dioxide)로 구성된 단일막일 수 있다. 마찬가지로, 제1 게이트 절연막(14)의 하부에 배치된 버퍼층(12) 또한 이산화규소(SiO2)로 구성된 단일막일 수 있다. 이산화규소(SiO2)의 굴절률은 약 1.45일 수 있으며, 기판(10)이 유리로 구성된 경우 제2 영역(200)에 배치된 모든 구성 요소의 굴절률이 실질적으로 동일하여, 막들 사이의 계면 반사를 최소화할 수 있다.
상기 활성층(13)은 다양한 물질을 함유할 수 있다. 예를 들면, 활성층(13)은 비정질 실리콘 또는 결정질 실리콘과 같은 무기 반도체 물질을 함유할 수 있다. 다른 예로서 활성층(13)은 산화물 반도체를 함유하거나 유기 반도체 물질을 함유할 수 있다.
상기 게이트 전극(15)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 예를 들면 Mo/Al/Mo 또는 Ti/Al/Ti의 3층으로 구성될 수 있다.
상기 소스 전극(19S) 및 드레인 전극(19D)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 니켈(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 이들의 합금 가운데 선택된 금속층이 2층 이상으로 형성된 것일 수 있다.
버퍼층(12) 상의 제1 영역(100)에는 커패시터(Cst)가 더 배치될 수 있으며, 커패시터(Cst)는 제1 게이트 절연막(14) 상에 배치된 제1 전극(C1), 제2 게이트 절연막(16) 상에 배치된 제2 전극(C2) 및 층간 절연막(18) 상에 배치된 제3 전극(C3)을 포함할 수 있다. 즉, 커패시터(Cst)는 멀티 커패시터 구조로 형성될 수 있으며 이에 따라 픽셀 회로부(PC)가 픽셀 내에서 차지하는 면적을 최소화하면서 고용량의 커패시터를 구현할 수 있다.
상기 소스 전극(19S), 드레인 전극(19D) 및 커패시터(Cst)의 제3 전극(C3) 상에는 각각 제1 패드 도전막(22a), 제2 패드 도전막(22b) 및 제3 패드 도전막(22c)이 배치될 수 있으며, 제1 내지 제3 패드 도전막(22a, 22b, 22c)은 인듐 틴 옥사이드(ITO; indium tin oxide) 등의 투명한 도전 물질로 구성될 수 있다.
도시하진 않았지만, 데이터 패드부(미도시)는 소스 전극(19S) 및 드레인 전극(19D)과 동일층에 동일한 물질로 구성된 데이터 전극(미도시)을 포함할 수 있으며, 데이터 전극(미도시)이 외부로 노출되어 손상되는 것을 방지하기 위해 데이터 전극(미도시) 상에 보호층(미도시)을 형성할 수 있다.
상기 보호층(미도시)은 인듐 틴 옥사이드(ITO; indium tin oxide) 등의 투명한 도전 물질로 구성될 수 있으며, 상기 제1 내지 제3 패드 도전막(22a, 22b, 22c)는 보호층(미도시)과 동일한 물질로 동일한 공정을 통해 형성될 수 있다.
이때, 제1 내지 제3 패드 도전막(22a, 22b, 22c)은 소스 전극(19S) 및 드레인 전극(19D)과 함께 하나의 마스크로 패터닝할 수 있어, 마스크 수를 저감할 수 있다.
상기 층간 절연막(18) 상에는 소스 전극(19S) 및 드레인 전극(19D)을 덮는 블랙 매트릭스(21) 및 비아 절연막(22)이 배치될 수 있으며, 비아 절연막(22) 상에는 드레인 전극(19D)과 전기적으로 연결된 화소 전극(23)과, 화소 전극(23)과 대향되도록 배치된 대향 전극(26)과, 화소 전극(23)과 대향 전극(26) 사이에 개재되며 광을 방출하는 유기 발광층을 포함하는 중간층(25)이 배치될 수 있다. 상기 화소 전극(23)의 양 가장자리는 화소 정의막(24)에 의해 덮여있을 수 있다.
상기 화소 전극(23)은 비아 절연막(22) 및 블랙 매트릭스(21)에 에 형성된 비아홀(VIA)을 통해 드레인 전극(19D)과 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 블랙 매트릭스(21)는 유기 절연 물질 및 유기 절연 물질에 포함된 흑색 안료를 포함할 수 있으며, 입사되는 광을 흡수하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 비아 절연막(22)은 폴리이미드(PI; polyimide) 등의 유기물로 구성될 수 있으며, 박막 트랜지스터(TFT) 등의 소자들을 덮어 평탄화시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기 블랙 매트릭스(21) 및 비아 절연막(22)은 각각 제2 영역(200)에 대응되는 제1 개구(H1) 및 제2 개구(H2)를 포함하며, 블랙 매트릭스(21)와 비아 절연막(22)은 동시에 패터닝되므로 제1 개구(H1)의 제1 식각면(S1)과 제2 개구(H2)의 제2 식각면(S2)은 단차없이 서로 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 블랙 매트릭스(21)와 비아 절연막(22)을 동시에 패터닝함에 따라 마스크 공정 수를 줄일 수 있다.
블랙 매트릭스(21)가 밀봉 기판 등의 다른 부재에 형성되어 있는 경우는 블랙 매틀릭스(21)가 제2 영역(200)으로 확보할 수 있는 공간의 일부를 차지하여 제2 영역(200)이 차지하는 면적이 줄어들 수 있다. 그러나, 일 실시예에 따르면, 블랙 매트릭스(21)에 의한 제2 영역(200)으로 확보할 수 있는 공간의 감소 현상을 줄일 수 있으므로 제2 영역(200)의 면적을 증가시킬 수 있다. 즉, 투과 영역의 개구율을 높여 유기 발광 표시 장치(1)의 투과도를 개선할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 영역(200)의 면적의 비율은 일 픽셀 전체 면적의 약 60 % 이상일 수 있다.
상기 화소 정의막(24) 및 대향 전극(26)은 각각 제2 영역(200)에 대응되는 제3 개구(H3) 및 제4 개구(H4)를 포함할 수 있다.
상기 제3 개구(H3)는 제1 개구(H1) 및 제2 개구(H2)보다 넓은 면적을 갖으며, 제2 개구(H2)와 제3 개구(H3)의 사이에는 비아 절연막(22)의 상면의 일부(S22)가 노출될 수 있다.
상기 제2 영역(200)에는 블랙 매트릭스(21), 비아 절연막(22), 화소 정의막(24) 및 대향 전극(26)이 배치되지 않으므로, 제2 영역(200)의 투과도를 향상시킬 수 있으며, 제3 개구(H3)의 면적을 제1 개구(H1) 및 제2 개구(H2)가 넓게함으로써 제2 영역(200)의 개구율을 높일 수 있다.
상기 화소 전극(23)은 반사 전극으로 구성될 수 있으며, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등을 포함하는 반사층과, 반사층의 상부 및/또는 하부에 형성된 투명 또는 반투명 전극층을 포함할 수 있다. 화소 전극(23)은 각 서브 픽셀마다 서로 독립된 아일랜드 형태로 형성되며, 각 서브 픽셀의 제1 영역(100)에 배치될 수 있다.
상기 대향 전극(26)은 투명 또는 반투명 전극으로 구성될 수 있으며, Ag, Al, Mg, Li, Ca, Cu, LiF/Ca, LiF/Al, MgAg 및 CaAg에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으며, 중간층(25)으로부터 방출된 광을 외부로 투과시킬 수 있도록 수 내지 수십 nm의 두께를 갖는 박막 형태로 형성될 수 있다. 대향 전극(26)은 유기 발광 표시 장치(1)에 포함된 모든 픽셀들에 걸쳐 전기적으로 연결되도록 구비될 수 있다.
상기 화소 정의막(24)에 포함된 제5 개구(H5)에 의해 노출된 화소 전극(23) 상에는 중간층(25)이 배치될 수 있다. 상기 중간층(25)은 광을 방출하는 유기 발광층을 구비하며, 그 외에 정공 주입층(HIL: hole injection layer), 정공 수송층(HTL: hole transport layer), 전자 수송층(ETL: electron transport layer) 및 전자 주입층(EIL: electron injection layer) 중 적어도 하나가 더 배치될 수 있다. 그러나, 본 실시예는 이에 한정되지 아니하고, 화소 전극(23)과 대향 전극(26)의 사이에는 다양한 기능층이 더 배치될 수 있다.
상기 유기 발광층은 적색광, 녹색광 또는 청색광을 방출할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 유기 발광층은 백색광을 방출할 수도 있다. 이 경우, 유기 발광층은 적색광을 방출하는 발광 물질, 녹색광을 방출하는 발광 물질 및 청색광을 방출하는 발광 물질이 적층된 구조를 포함하거나, 적색광을 방출하는 발광 물질, 녹색광을 방출하는 발광 물질 및 청색광을 방출하는 발광 물질이 혼합된 구조를 포함할 수 있다.
상기 적색, 녹색, 청색은 하나의 예시이며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 백색의 광을 방출할 수 있다면 적색, 녹색 및 청색의 조합 외에 기타 다양한 색의 조합을 이용할 수 있다.
일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1)는 대향 전극(123) 방향으로 화상을 구현하는 전면 발광형(top emission type)일 수 있으며, 박막 트랜지스터(TFT) 등을 포함하는 픽셀 회로부(PC)는 기판(10)과 화소 전극(23)의 사이에 배치될 수 있다.
도 4 및 도 5는 다른 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치에 포함된 일 픽셀을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(2)는 기판(10), 기판(10) 상에 배치되며, 각각 광이 방출되는 제1 영역(100)과 외광이 투과되는 제2 영역(200)을 포함하는 복수의 픽셀들(P1, P2, 도 1), 복수의 픽셀들(P1, P2) 각각의 제1 영역(100)에 배치되며 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 픽셀 회로부(PC), 픽셀 회로부(PC)를 덮으며 제2 영역(200)에 대응되는 제1 개구(H1)를 포함하는 블랙 매트릭스(21) 및 블랙 매트릭스(21) 상에 배치되며 제2 영역(200)에 대응되는 제2 개구(H2)를 포함하는 비아 절연막(22) 및 비아 절연막(22) 상의 제1 영역(100)에 배치된 발광 소자(OLED)를 포함한다.
상기 제2 영역(200)에는 기판(10), 기판(10) 상에 버퍼층(12), 제1 게이트 절연막(14), 제2 게이트 절연막(16) 및 층간 절연막(18)이 순차적으로 배치되며, 블랙 매트릭스(21) 및 비아 절연막(22)은 각각 제2 영역(200)에 대응되는 제1 개구(H1) 및 제2 개구(H2)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 게이트 절연막(14), 제2 게이트 절연막(16) 및 층간 절연막(18)이 모두 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 단일막일 수 있다. 제2 영역(200)에 배치된 제1 게이트 절연막(14), 제2 게이트 절연막(16) 및 층간 절연막(18)의 굴절률을 모두 동일하게 구성함으로써, 막들 사이에서 발생하는 계면 반사를 최소화하여 외부의 배경 이미지로부터의 광에 대한 제2 영역(200)의 투과도를 높일 수 있다.
상기 층간 절연막(18) 상에는 소스 전극(19S) 및 드레인 전극(19D)을 덮는 블랙 매트릭스(21) 및 비아 절연막(22)이 배치될 수 있으며, 비아 절연막(22) 상에는 드레인 전극(19D)과 전기적으로 연결된 화소 전극(23)과, 화소 전극(23)과 대향되도록 배치된 대향 전극(26)과, 화소 전극(23)과 대향 전극(26) 사이에 개재되며 광을 방출하는 유기 발광층을 포함하는 중간층(25)이 배치될 수 있다. 상기 화소 전극(23)의 양 가장자리는 화소 정의막(24)에 의해 덮여있을 수 있다.
상기 블랙 매트릭스(21) 및 비아 절연막(22)은 각각 제2 영역(200)에 대응되는 제1 개구(H1) 및 제2 개구(H2)를 포함하며, 블랙 매트릭스(21)와 비아 절연막(22)은 동시에 패터닝되므로 제1 개구(H1)의 제1 식각면(S1)과 제2 개구(H2)의 제2 식각면(S2)은 단차없이 서로 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 블랙 매트릭스(21)와 비아 절연막(22)을 동시에 패터닝함에 따라 마스크 공정 수를 줄일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 비아 절연막(22) 상에 배치된 화소 정의막(24)은 제2 영역(200)에 대응되는 제3 개구(H3)를 포함하며, 제3 개구(H3)는 제1 개구(H1) 및 제2 개구(H2)보다 좁은 면적을 갖으며, 제1 개구(H1) 및 제2 개구(H2)의 안쪽면을 따라 연장된 영역(24a)을 포함할 수 있다.
즉, 제1 식각면(S1) 및 제2 식각면(S2)은 화소 정의막(24)에 의해 덮여 외부로 노출되지 않을 수 있으며, 따라서 블랙 매트릭스(21)에 의해 발생할 수 있는 아웃개싱(outgassing)을 방지할 수 있다.
상기 대향 전극(26)은 중간층(25) 및 화소 정의막(24)의 상면 상에 배치될 수 있으며, 대향 전극(26)에 포함된 제4 개구(H4)는 화소 정의막(24)에 포함된 제3 개구(H3)보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 즉, 대향 전극(26)은 화소 정의막(24)에 포함된 제3 개구(H3)의 안쪽까지 연장되지 않을 수 있다.
도 4의 유기 발광 표시 장치(2)는, 도 3의 유기 발광 표시 장치(1)에 포함된 제1 내지 제3 패드 도전막(22a, 22b, 22c)을 포함하지 않을 수 있으며, 이상에서 언급하지 않은 도 4의 유기 발광 표시 장치(2)의 다른 구성은 도 3의 유기 발광 표시 장치(1)와 동일할 수 있다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(2)는 기판(10), 기판(10) 상에 배치되며, 각각 광이 방출되는 제1 영역(100)과 외광이 투과되는 제2 영역(200)을 포함하는 복수의 픽셀들(P1, P2, 도 1), 복수의 픽셀들(P1, P2) 각각의 제1 영역(100)에 배치되며 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 픽셀 회로부(PC), 픽셀 회로부(PC)를 덮으며 제2 영역(200)에 대응되는 제1 개구(H1)를 포함하는 블랙 매트릭스(21) 및 블랙 매트릭스(21) 상에 배치되며 제2 영역(200)에 대응되는 제2 개구(H2)를 포함하는 비아 절연막(22) 및 비아 절연막(22) 상의 제1 영역(100)에 배치된 발광 소자(OLED)를 포함한다.
상기 제2 영역(200)에는 기판(10), 기판(10) 상에 버퍼층(12), 제1 게이트 절연막(14), 제2 게이트 절연막(16) 및 층간 절연막(18)이 순차적으로 배치되며, 블랙 매트릭스(21) 및 비아 절연막(22)은 각각 제2 영역(200)에 대응되는 제1 개구(H1) 및 제2 개구(H2)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 게이트 절연막(14), 제2 게이트 절연막(16) 및 층간 절연막(18)이 모두 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 단일막일 수 있다. 제2 영역(200)에 배치된 제1 게이트 절연막(14), 제2 게이트 절연막(16) 및 층간 절연막(18)의 굴절률을 모두 동일하게 구성함으로써, 막들 사이에서 발생하는 계면 반사를 최소화하여 외부의 배경 이미지로부터의 광에 대한 제2 영역(200)의 투과도를 높일 수 있다.
상기 층간 절연막(18) 상에는 소스 전극(19S) 및 드레인 전극(19D)을 덮는 블랙 매트릭스(21) 및 비아 절연막(22)이 배치될 수 있으며, 비아 절연막(22) 상에는 드레인 전극(19D)과 전기적으로 연결된 화소 전극(23)과, 화소 전극(23)과 대향되도록 배치된 대향 전극(26)과, 화소 전극(23)과 대향 전극(26) 사이에 개재되며 광을 방출하는 유기 발광층을 포함하는 중간층(25)이 배치될 수 있다. 상기 화소 전극(23)의 양 가장자리는 화소 정의막(24)에 의해 덮여있을 수 있다.
상기 블랙 매트릭스(21) 및 비아 절연막(22)은 각각 제2 영역(200)에 대응되는 제1 개구(H1) 및 제2 개구(H2)를 포함하며, 블랙 매트릭스(21)와 비아 절연막(22)은 동시에 패터닝되므로 제1 개구(H1)의 제1 식각면(S1)과 제2 개구(H2)의 제2 식각면(S2)은 단차없이 서로 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 블랙 매트릭스(21)와 비아 절연막(22)을 동시에 패터닝함에 따라 마스크 공정 수를 줄일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 비아 절연막(22) 상에 배치된 화소 정의막(24)은 제2 영역(200)에 대응되는 제3 개구(H3)를 포함하며, 제3 개구(H3)는 제1 개구(H1) 및 제2 개구(H2)보다 넓은 면적을 갖으며, 제2 개구(H2)와 제3 개구(H3)의 사이에는 비아 절연막(22)의 상면의 일부(S22)가 노출될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 대향 전극(26)은 제1 영역(100)으로부터 제2 영역(200)까지 연장될 수 있으며, 제1 내지 제3 개구(H1, H2, H3)의 안쪽면을 따라 연장되어 제1 내지 제3 개구(H1, H2, H3)에 의해 노출된 층간 절연막(18)의 상면까지 덮을 수 있다. 도 5의 실시예는, 모든 픽셀에 공통되도록 배치된 대향 전극(26)을 패터닝할 필요가 없어 공정수를 줄일 수 있다.
이상에서 언급하지 않은 도 5의 유기 발광 표시 장치(3)의 다른 구성은 도 3의 유기 발광 표시 장치(1)와 동일할 수 있다.
도 6a 내지 도 6k는 도 3의 유기 발광 표시 장치를 제조하기 위한 방법으르 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
도 6a 내지 도 6e를 참조하면, 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법은, 광이 방출되는 제1 영역(100)과 외광이 투과되는 제2 영역(200)으로 구획된 기판(10) 상에 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TFT)을 포함하는 픽셀 회로부(PC)를 형성할 수 있다.
도 6a를 기판(10)의 전면에 버퍼층(12)을 형성한 후, 버퍼층(12) 상의 제1 영역(100)에 반도체 물질을 형성한 후 패터닝하여 활성층(13)을 형성할 수 있다. 버퍼층(12)은 실리콘질화물(SiNx) 및/또는 실리콘산화물(SiOx)와 같은 무기물로 단층 또는 복수층으로 형성될 수 있으며, 활성층(13)은 비정질 실리콘 또는 결정질 실리콘과 같은 무기 반도체 물질을 함유할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 버퍼층(12)은 이산화규소(SiO2)로 구성된 단일막일 수 있다.
도 6b를 참조하면, 버퍼층(12) 상에 활성층(13)을 덮도록 제1 게이트 절연막(14)을 형성한 후, 제1 게이트 절연막(14) 상에 게이트 전극(15) 및 제1 전극(C1)을 형성한 후, 게이트 전극(15)을 마스크로 이용하여 활성층(13)의 양 가장자리 영역에 도핑을 수행함으로서 소스 영역(13S) 및 드레인 영역(13D)을 형성할 수 있다. 활성층(13)의 도핑되지 않은 영역은 소스 영역(13S)과 드레인 영역(13D)을 연결하는 채널 영역(13C)에 대응될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 게이트 절연막(14)은 제1 영역(100) 및 제2 영역(200)에 형성될 수 있으며, 이산화규소(SiO2)로 구성된 단일막일 수 있으며, 상기 게이트 전극(15) 및 제1 전극(C1)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
도 6c를 참조하면, 제1 게이트 절연막 상에 게이트 전극(C1) 및 제1 전극(C1)을 덮도록 제2 게이트 절연막(16)을 형성한 후, 제2 게이트 절연막(16) 상에 제1 전극(C1)과 적어도 일부가 평면상 중첩되도록 제2 전극(C2)을 형성할 수 있다.
상기 제2 게이트 절연막(16)은 제1 영역(100) 및 제2 영역(200)에 형성될 수 있으며, 이산화규소(SiO2)로 구성된 단일막일 수 있으며, 상기 제2 전극(C2)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
도 6d를 참조하면, 제2 게이트 절연막(16) 상에 제2 전극(C2)을 덮도록 층간 절연막(18)을 형성한 후, 층간 절연막(18), 제2 게이트 절연막(16) 및 제1 게이트 절연막(14)에 활성층(13)의 소스 영역(13S) 및 드레인 영역(13D)을 노출하는 제1 및 제2 콘택홀(CT1, CT2)을 형성할 수 있다.
상기 제2 게이트 절연막(16)은 제1 영역(100) 및 제2 영역(200)에 형성될 수 있으며, 이산화규소(SiO2)로 구성된 단일막일 수 있다.
도 6e를 참조하면, 층간 절연막(18) 상에 소스 전극(19S), 드레인 전극(19D) 및 제3 전극(C3)을 형성할 수 있다. 소스 전극(19S) 및 드레인 전극(19D)은 각각 활성층(13)의 소스 영역(13S) 및 드레인 영역(13D)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 소스 전극(19S), 드레인 전극(19D) 및 제3 전극(C3)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 니켈(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 이들의 합금 가운데 선택된 금속층이 2층 이상으로 형성된 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 소스 전극(19S), 드레인 전극(19D) 및 제3 전극(C3) 상에는 각각 투명 한 도전 물질로 구성된 제1 패드 도전막(22a), 제2 패드 도전막(22b) 및 제3 패드 도전막(22c)이 형성될 수 있으며, 제1 내지 제3 패드 도전막(22a, 22b, 22c)는 소스 전극(19S), 드레인 전극(19D) 및 제3 전극(C3)과 동시에 패터닝될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제3 패드 도전막(22a, 22b, 22c)은 생략될 수 있다.
도 6f를 참조하면, 픽셀 회로부(PC) 상의 제1 영역(100) 및 제2 영역(200)에 블랙 매트릭스(21, 도 6h)를 형성하기 위한 물질(21') 및 비아 절연막(22, 도 6h)을 형성하기 위한 물질(22')을 도포할 수 있다.
상기 블랙 매트릭스(21)를 형성하기 위한 물질(21')은 유기 절연 물질 및 유기 절연 물질에 포함된 흑색 안료를 포함하며, 입사되는 광의 약 90% 이상을 흡수하는 물질일 수 있으며, 상기 비아 절연막(22)을 형성하기 위한 물질(22')은 폴리이미드(PI; polyimide) 등의 유기물일 수 있다.
도 6g를 참조하면, 제2 영역(200)에 대응되는 제1 광 투과부(MC1)와 드레인 전극(19D)의 일 영역에 대응되는 제2 광 투과부(MC2)를 포함하는 마스크(M)를 이용하여, 비아 절연막(22)을 형성하기 위한 물질(22')에 광을 조사할 수 있다.
비아 절연막(22)을 형성하기 위한 물질(22')에 조사되는 광은, 블랙 매트릭스(21)를 형성하기 위한 물질(21')까지 도달하지 않도록 적절히 조정되어야 한다. 비아 절연막(22)을 형성하기 위한 물질(22')은 포지티브 포토레지스트로 기능하고, 블랙 매트릭스(21)를 형성하기 위한 물질(21')은 네가티브 포토레지스트로 기능할 수 있다. 즉, 비아 절연막(22)을 형성하기 위한 물질(22')은 광이 조사된 영역이 현상(developing) 과정에서 제거되나 블랙 매트릭스(21)를 형성하기 위한 물질(21')는 광이 조사되지 않은 영역이 현상(developing) 과정에서 제거될 수 있으므로, 광은 비아 절연막(22)을 형성하기 위한 물질(22')에만 조사될 수 있다.
도 6h를 참조하면, 현상을 통해 비아 절연막(22)을 형성하기 위한 물질(22')의 광이 조사된 영역 및 비아 절연막(22)을 형성하기 위한 물질(22')의 광이 조사된 영역의 하부에 배치된 블랙 매트릭스(21)를 형성하기 위한 물질(21')의 일 영역을 제거함으로써 제1 개구(H1) 및 제2 개구(H2)를 형성할 수 있다.
따라서, 하나의 마스크 공정을 통해 제1 개구(H1)와 제2 개구(H2)를 동시에 형성할 수 있으며, 제1 개구(H1) 및 제2 개구(H2)가 동시에 형성되므로 제1 개구(H1)의 제1 식각면(S1)과 제2 개구(H2)의 제2 식각면(S2)은 단차없이 서로 연결될 수 있다.
마찬가지로, 비아 절연막(22)을 형성하기 위한 물질(22')과 블랙 매트릭스(21)를 형성하기 위한 물질(21')의 드레인 전극(19D)에 대응되는 영역 또한 동시에 제거되어 비아홀(VIA)을 형성할 수 있다.
도 6i 내지 도 6k를 참조하면, 비아 절연막(22) 상의 제1 영역(100)에 발광 소자(OLED)를 형성할 수 있다.
도 6i를 참조하면, 비아 절연막(22) 상의 제1 영역(100)에 비아홀(VIA)을 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(19D)과 전기적으로 연결된 화소 전극(23)을 형성할 수 있다.
상기 화소 전극(23)은 반사 전극으로 구성될 수 있으며, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등을 포함하는 반사층과, 반사층의 상부 및/또는 하부에 형성된 투명 또는 반투명 전극층을 포함할 수 있다. 화소 전극(23)은 각 서브 픽셀마다 서로 독립된 아일랜드 형태로 형성되며, 각 서브 픽셀의 제1 영역(100)에 형성될 수 있다.
도 6j를 참조하면, 화소 전극(23) 상에 화소 정의막(24)을 형성하기 위한 물질을 기판(10) 상의 전면에 도포한 후, 이를 패터닝하여 제2 영역(200)에 대응되는 제3 개구(H3)와 화소 전극(23)의 일부를 노출하는 제5 개구(H5)를 형성할 수 있다.
상기 제3 개구(H3)는, 제1 개구(H1) 및 제2 개구(H2)보다 넓은 면적을 갖으며 제2 개구(H2)와 제3 개구(H3)의 사이에는 비아 절연막(22) 상면의 일부(S22)가 노출될 수 있다.
그러나, 다른 실시예에 따르면, 상기 제3 개구(H3)는 제1 개구(H1) 및 제2 개구(H2)보다 좁은 면적을 갖으며, 제1 개구(H1) 및 제2 개구(H2)의 안쪽면을 따라 연장된 영역을 포함하도록 형성될 수 있다.
도 6k를 참조하면, 제5 개구(H5)에 의해 노출된 화소 전극(23) 상에 유기 발광층을 포함하는 중간층(25)을 형성한 후, 중간층(25) 상에 대향 전극(26)을 형성할 수 있다.
상기 중간층(25)은 광을 방출하는 유기 발광층을 구비하며, 그 외에 정공 주입층(HIL: hole injection layer), 정공 수송층(HTL: hole transport layer), 전자 수송층(ETL: electron transport layer) 및 전자 주입층(EIL: electron injection layer) 중 적어도 하나가 더 배치될 수 있다. 그러나, 본 실시예는 이에 한정되지 아니하고, 화소 전극(23)과 대향 전극(26)의 사이에는 다양한 기능층이 더 배치될 수 있다.
상기 대향 전극(26)은 투명 또는 반투명 전극으로 구성될 수 있으며, Ag, Al, Mg, Li, Ca, Cu, LiF/Ca, LiF/Al, MgAg 및 CaAg에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으며, 중간층(25)으로부터 방출된 광을 외부로 투과시킬 수 있도록 수 내지 수십 nm의 두께를 갖는 박막 형태로 형성될 수 있다. 대향 전극(26)은 유기 발광 표시 장치(1)에 포함된 모든 픽셀들에 걸쳐 전기적으로 연결되도록 구비될 수 있다.
상기 대향 전극(26)은 대향 전극(26)을 형성하기 위한 물질을 도포한 후 패터닝 공정을 통해 형성된 제4 개구(H4)를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에 따르면, 대향 전극(26)은 제4 개구(H4)를 포함하지 않을 수 있으며 제1 내지 제3 개구(H1, H2, H3)의 안쪽면을 따라 연장되어 제1 내지 제3 개구(H1, H2, H3)에 의해 노출된 층간 절연막(18)의 상면까지 덮을 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 영역(200)의 개구율을 향상시키고 투과도를 개선하며, 마스크 수를 저감할 수 있는 시-쓰루(see-through) 유기 발광 표시 장치(1, 2, 3) 및 이를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1, 2, 3: 유기 발광 표시 장치 100: 제1 영역
200: 제2 영역 10: 기판
12: 버퍼층 13: 활성층
14: 제1 게이트 절연막 15: 게이트 전극
16: 제2 게이트 절연막 18: 층간 절연막
19S: 소스 전극 19D: 드레인 전극
21: 블랙 매트릭스 22: 비아 절연막
23: 화소 전극 24: 화소 정의막
25: 중간층 26: 대향 전극
C1: 제1 전극 C2: 제2 전극
C3: 제3 전극 H1: 제1 개구
H2: 제2 개구 H3: 제3 개구
H4: 제4 개구
200: 제2 영역 10: 기판
12: 버퍼층 13: 활성층
14: 제1 게이트 절연막 15: 게이트 전극
16: 제2 게이트 절연막 18: 층간 절연막
19S: 소스 전극 19D: 드레인 전극
21: 블랙 매트릭스 22: 비아 절연막
23: 화소 전극 24: 화소 정의막
25: 중간층 26: 대향 전극
C1: 제1 전극 C2: 제2 전극
C3: 제3 전극 H1: 제1 개구
H2: 제2 개구 H3: 제3 개구
H4: 제4 개구
Claims (20)
- 기판;
상기 기판 상에 배치되며, 각각 광이 방출되는 제1 영역과 외광이 투과되는 제2 영역을 포함하는 복수의 픽셀들;
상기 복수의 픽셀들 각각의 상기 제1 영역에 배치되며, 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 포함하는 픽셀 회로부;
상기 픽셀 회로부를 덮으며, 상기 제2 영역에 대응되는 제1 개구를 포함하는 블랙 매트릭스;
상기 블랙 매트릭스 상에 배치되며, 상기 제2 영역에 대응되는 제2 개구를 포함하는 비아 절연막; 및
상기 비아 절연막 상의 상기 제1 영역에 배치된 발광 소자;를 포함하며,
상기 기판과 상기 블랙 매트릭스 사이에 배치된 제1 게이트 절연막과, 상기 제1 게이트 절연막과 상기 블랙 매트릭스 사이에 배치된 층간 절연막을 더 포함하고,
상기 제1 게이트 절연막 및 상기 층간 절연막은 각각 상기 제1 영역에서 상기 제2 영역으로 연장되어 배치되며, 서로 동일한 굴절률을 갖는, 유기 발광 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 개구의 제1 식각면과 상기 제2 개구의 제2 식각면은 단차없이 서로 연결된, 유기 발광 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 박막 트랜지스터는, 상기 기판 상에 배치된 활성층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극;을 포함하며,
상기 제1 게이트 절연막은 상기 활성층과 상기 게이트 전극 사이에 배치되고,
상기 층간 절연막은 상기 제1 게이트 절연막과 상기 소스 전극 및 드레인 전극 사이에 배치되며,
상기 블랙 매트릭스 및 상기 비아 절연막은 상기 소스 전극 및 드레인 전극을 덮는, 유기 발광 표시 장치. - 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 층간 절연막은, 상기 블랙 매트릭스에 포함된 제1 개구 및 상기 비아 절연막에 형성된 제2 개구에 의해 상면이 노출되는, 유기 발광 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 게이트 절연막 및 상기 층간 절연막 사이에 배치된 제2 게이트 절연막을 더 포함하며, 상기 제2 게이트 절연막은 상기 제1 게이트 절연막 및 상기 층간 절연막과 동일한 굴절률을 갖는 단일막인, 유기 발광 표시 장치. - 제6 항에 있어서,
상기 제1 게이트 절연막 상에 배치된 제1 전극, 상기 제2 게이트 절연막 상에 배치된 제2 전극 및 상기 층간 절연막 상에 배치된 제3 전극을 포함하는 커패시터를 더 포함하는, 유기 발광 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 발광 소자는,
상기 복수의 픽셀들 각각의 상기 제1 영역에 배치되며, 상기 픽셀 회로부와 전기적으로 연결된 화소 전극;
상기 화소 전극의 적어도 일부를 덮는 화소 정의막;
상기 화소 전극에 대향되고, 상기 복수의 픽셀들에 걸쳐 전기적으로 연결되도록 구비되며, 상기 복수의 픽셀들 각각의 적어도 상기 제1 영역에 배치된 대향 전극; 및
상기 화소 전극과 상기 대향 전극의 사이에 배치되며 유기 발광층을 포함하는 중간층;을 포함하며,
상기 화소 정의막은, 상기 제2 영역에 대응되는 제3 개구를 포함하는, 유기 발광 표시 장치. - 제8 항에 있어서,
상기 대향 전극은 상기 제2 영역에 대응되는 제4 개구를 포함하는, 유기 발광 표시 장치. - 제8 항에 있어서,
상기 제3 개구는 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구보다 넓은 면적을 갖으며, 상기 제2 개구와 상기 제3 개구의 사이에는 상기 비아 절연막의 상면의 일부가 노출되는, 유기 발광 표시 장치. - 제8 항에 있어서,
상기 제3 개구는,
상기 제1 개구 및 상기 제2 개구보다 좁은 면적을 갖으며, 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구의 안쪽면을 따라 연장된 영역을 포함하는, 유기 발광 표시 장치. - 광이 방출되는 제1 영역과 외광이 투과되는 제2 영역으로 구획된 기판 상에 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 포함하는 픽셀 회로부를 형성하는 단계;
상기 픽셀 회로부 상에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계;
상기 블랙 매트릭스 상에 비아 절연막을 형성하는 단계;
상기 블랙 매트릭스 및 상기 비아 절연막을 동시에 패터닝함으로써, 상기 블랙 매트릭스 및 상기 비아 절연막에 각각 상기 제2 영역에 대응되는 제1 개구 및 제2 개구를 형성하는 단계; 및
상기 비아 절연막 상의 상기 제1 영역에 발광 소자를 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 기판과 상기 블랙 매트릭스 사이에 제1 게이트 절연막이 배치되도록 형성하고, 상기 제1 게이트 절연막과 상기 블랙 매트릭스 사이에 층간 절연막이 더 배치되도록 형성하며,
상기 제1 게이트 절연막 및 상기 층간 절연막을 상기 제1 영역으로부터 상기 제2 영역까지 연장되도록 형성하며, 서로 동일한 굴절률을 갖도록 형성하는, 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제12 항에 있어서,
상기 제1 개구 및 상기 제2 개구를 형성하는 단계는,
상기 비아 절연막의 상기 제2 영역에 대응되는 영역에 광을 조사하는 단계; 및
상기 비아 절연막의 광이 조사된 영역 및 상기 비아 절연막의 광이 조사된 영역의 하부에 배치된 상기 블랙 매트릭스의 일 영역을 제거함으로써, 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구를 형성하는 단계;를 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제12 항에 있어서,
상기 픽셀 회로부를 형성하는 단계는, 상기 기판 상의 상기 제1 영역에 활성층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 제1 게이트 절연막은 상기 활성층과 상기 게이트 전극 상에 배치되도록 형성하고,
상기 층간 절연막은 상기 제1 게이트 절연막과 상기 소스 전극 및 드레인 전극 사이에 배치되도록 형성하는, 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 삭제
- 제14 항에 있어서,
상기 게이트 전극을 형성하는 단계 후에,
상기 게이트 전극을 덮도록 제2 게이트 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하며,
상기 제2 게이트 절연막은, 제1 게이트 절연막 및 상기 층간 절연막과 동일한 굴절률을 갖는 단일막으로 형성되는, 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제12 항에 있어서,
상기 발광 소자를 형성하는 단계는,
상기 비아 절연막 상의 상기 제1 영역에 상기 픽셀 회로부와 전기적으로 연결된 화소 전극을 형성하는 단계;
상기 화소 전극 상에 화소 정의막을 형성하는 단계;
상기 화소 정의막을 패터닝함으로써, 상기 제2 영역에 대응되는 제3 개구 및 상기 화소 전극의 일부를 노출하는 제5 개구를 형성하는 단계;
상기 제5 개구에 의해 노출된 상기 화소 전극 상에 유기 발광층을 포함하는 중간층을 형성하는 단계; 및
상기 중간층 상에 대향 전극을 형성하는 단계;를 포함하는, 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제17 항에 있어서,
상기 대향 전극을 형성하는 단계 후에,
상기 대향 전극을 패터닝하여 상기 제2 영역에 대응되는 제4 개구를 형성하는 단계를 더 포함하는, 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제17 항에 있어서,
상기 제3 개구는,
상기 제1 개구 및 상기 제2 개구보다 넓은 면적을 갖으며 상기 제2 개구와 상기 제3 개구의 사이에는 상기 비아 절연막의 상면의 일부가 노출되도록 형성되는, 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제17 항에 있어서,
상기 제3 개구는,
상기 제1 개구 및 상기 제2 개구보다 좁은 면적을 갖으며, 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구의 안쪽면을 따라 연장된 영역을 포함하도록 형성되는, 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
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