KR102442616B1 - 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판; 상기 기판 상에 배치되는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터를 덮도록 상기 기판 상에 배치되고, 홀(hole)을 포함하는 보호막; 상기 홀의 내면을 덮도록 상기 보호막 상에 배치되어 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극; 상기 화소전극 및 상기 보호막 상에 배치되고, 상기 화소전극의 일부를 노출시키는 개구부를 갖는 화소 정의막; 및 상기 화소 정의막 상에 배치되는 제1 스페이서 및 제2 스페이서;를 구비하며, 상기 제1 스페이서는 상기 홀에 대응하도록 배치되고, 상기 제2 스페이서의 높이는 상기 제1 스페이서의 높이보다 높은 유기 발광 표시 장치를 개시한다.
Description
본 발명의 실시예들은 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치는 정공 주입 전극과 전자 주입 전극 그리고 이들 사이에 형성되어 있는 유기 발광층을 구비한 유기 발광 소자를 포함하며, 정공 주입 전극에서 주입되는 정공과 전자 주입 전극에서 주입되는 전자가 유기 발광층에서 결합하여 생성된 엑시톤(exiton)이 여기 상태(exited 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, 넓은 시야각, 높은 콘트라스트(contrast) 및 빠른 응답 속도 등의 고품위 특성으로 인해 차세대 표시 장치로 주목 받고 있다.
유기 발광 표시 장치는 유기 발광 소자를 갖는 표시 기판과, 표시 기판과 대향하도록 배치되는 봉지 기판을 포함한다. 이때, 표시 기판 및 봉지 기판의 간격이 너무 좁아지면 외부의 충격에 취약해질 뿐만 아니라, 표시 품질을 저하시키는 다양한 문제들이 발생하게 된다.
본 발명의 실시예들은 외부 충격으로 인한 표시 품질의 저하를 방지하는 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 실시예는, 기판; 상기 기판 상에 배치되는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터를 덮도록 상기 기판 상에 배치되고, 홀(hole)을 포함하는 보호막; 상기 홀의 내면을 덮도록 상기 보호막 상에 배치되어 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극; 상기 화소전극 및 상기 보호막 상에 배치되고, 상기 화소전극의 일부를 노출시키는 개구부를 갖는 화소 정의막; 및 상기 화소 정의막 상에 배치되는 제1 스페이서 및 제2 스페이서;를 구비하며, 상기 제1 스페이서는 상기 홀에 대응하도록 배치되고, 상기 제2 스페이서의 높이는 상기 제1 스페이서의 높이보다 높은 유기 발광 표시 장치를 제공한다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 스페이서는 상기 홀의 직상부에 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 스페이서는 아일랜드(island) 형태를 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 스페이서 및 상기 제2 스페이서는 상기 화소 정의막과 동일한 물질을 포함하며 상기 제1 스페이서 및 상기 제2 스페이서와 상기 화소 정의막은 일체(一體)일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 화소 정의막, 제1 스페이서 및 상기 제2 스페이서는 포토 레지스트를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 화소 정의막, 제1 스페이서, 및 상기 제2 스페이서는 유기물을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 실시예는 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 박막 트랜지스터를 덮도록 상기 기판 상에 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막에 상기 박막 트랜지스터의 일부를 노출하도록 홀(hole)을 형성하는 단계; 상기 홀의 내면을 덮도록 상기 보호막 상에 배치되고, 상기 홀을 통하여 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극을 형성하는 단계; 상기 화소전극 및 상기 보호막을 덮도록 상기 기판 상에 화소 정의막용 형성층을 형성하는 단계; 상기 화소 정의막용 형성층을 하프톤(halftone) 마스크를 이용하여 노광하는 단계; 및 상기 노광된 상기 화소 정의막용 형성층을 현상하여, 상기 화소전극의 일부를 노출시키는 개구부를 갖는 화소 정의막 및 상기 화소 정의막 상에 배치되는 제1 스페이서 및 제2 스페이서를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제1 스페이서 및 상기 제2 스페이서를 형성하는 단계는, 상기 제1 스페이서를 상기 홀에 대응하는 영역에 형성하고, 상기 제2 스페이서의 높이를 상기 제1 스페이서의 높이보다 높게 형성하는 단계인, 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 스페이서는 상기 홀의 직상부에 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 스페이서는 아일랜드(island) 형태로 형성될 수 있다.
본 실싱예에 있어서, 상기 화소 정의막용 형성층은 표면이 움푹 패인 함몰부를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 함몰부는 상기 홀의 직상부에 위치할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 화소 정의막용 형성층은 유기물을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치는 외부의 충격에 대한 기구 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치는 증착물의 일부가 봉지 기판에 전사됨에 따라 표시 화상에 얼룩이 발생하는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치는 단일 마스크 공정으로 다양한 두께의 층을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 일 화소를 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 3 내지 도 8은 도 2의 일 화소의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도들이다.
도 2는 도 1의 일 화소를 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 3 내지 도 8은 도 2의 일 화소의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도들이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분"위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명함에 있어 실질적으로 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 일 화소를 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1000)는 제1 기판(100), 박막 트랜지스터(TFT), 홀(230)을 포함하는 보호막(215), 화소전극(231), 화소 정의막(240), 및 복수 개의 스페이서(251, 252)를 구비한다.
유기 발광 표시 장치(1000)가 표시 화상이 제1 기판(100)을 통해서 외부에서 인식되도록 하는 배면발광형일 경우, 제1 기판(100)은 SiO2를 주성분으로 하는 투명한 유리 재질로 형성될 수 있다. 그러나, 제1 기판(100)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 투명한 플라스틱 재로 형성될 수도 있다. 제1 기판(100)을 형성하는 플라스틱 재는 절연성 유기물일 수 있는데, 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(PPS, polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(PI, polyimide), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP, cellulose acetate propionate)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 유기물일 수 있다.
이와 반대로, 유기 발광 표시 장치(1000)가 표시 화상이 제1 기판(100)의 반대 방향으로 구현되는 전면 발광형(top emission type)인 경우, 제1 기판(100)은 반드시 투명한 재질로 형성될 필요는 없다. 예를 들면, 금속으로 제1 기판(100)을 형성할 수도 있다. 금속으로 제1 기판(100)을 형성할 경우, 제1 기판(100)은 C, Fe, Cr, Mn, Ni, Ti, Mo, 스테인레스 스틸(SUS), Invar 합금, Inconel 합금 및 Kovar 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유기 발광 표시 장치(1000)는 제1 기판(100)에 대향하도록 배치되는 제2 기판(110)을 더 포함할 수 있다. 제2 기판(110)은 제1 기판(100) 상에 형성된 표시부(200)를 덮음으로써 외부의 충격으로부터 표시부(200)를 보호하는 기능을 한다. 제2 기판(110)은, 상술한 제1 기판(100)과 마찬가지로 발광 방향에 따라 다양한 재질로 형성될 수 있다. 또는, 유기발광 표시장치(1000)는 제2 기판(110) 대신에, 제1 기판(100) 상의 소자들을 덮는 봉지막으로서 유기막과 무기막이 교번하여 배치된 봉지막을 구비할 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
제1 기판(100)과 제2 기판(110)은 씰링부(120)에 의해 접합될 수 있다. 씰링부(120)는 제1 기판(100)과 제2 기판(110) 사이에서 표시부(200)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 씰링부(120)에 의해 제1 기판(100)과 제2 기판(110) 사이의 공간이 밀봉됨으로써, 상기의 공간 내에 배치된 표시부(200)로 외부의 수분, 공기 기타 불순물이 침투되는 것을 방지할 수 있다.
제1 기판(100) 상에는 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된다. 박막 트랜지스터(TFT)는 유기 발광 소자(OLED)와 전기적으로 연결되어 사용자가 인식할 수 있는 화상을 제공한다. 박막 트랜지스터(TFT)에 대한 구체적인 내용은 도 3을 참조하면서 후술하기로 한다.
제1 기판(100) 상에는 박막 트랜지스터(TFT)를 덮도록 보호막(215)이 배치된다. 보호막(215)은 홀(230)을 포함하는데, 이 홀(230)을 통해 박막 트랜지스터(TFT)가 유기 발광 소자(OLED)의 화소전극(231)과 전기적으로 연결되어 유기 발광 소자(OLED)에 전기적 신호를 인가하게 된다. 도 1에는 화소전극(231)이 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(224)과 연결된 것으로 도시되어 있으나, 드레인 전극(224) 대신에 소스 전극(223)과 연결될 수도 있다. 따라서, 홀(230)은 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(224) 또는 소스 전극(223)의 일부를 노출시키도록 보호막(215)의 내부에 형성된다.
보호막(215)은 무기 절연막 및/또는 유기 절연막을 포함할 수 있다. 무기 절연막으로는 SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, Ta2O5, HfO2, ZrO2, BST, PZT 등이 포함될 수 있고, 유기 절연막으로는 일반 범용고분자(PMMA, PS), 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등이 포함될 수 있다. 또한, 보호막(215)은 무기 절연막과 유기 절연막의 복합 적층체로도 형성될 수 있다.
보호막(215)은 박막 트랜지스터(TFT)를 보호하는 기능을 할 뿐만 아니라, 상부에 박막 트랜지스터(TFT)가 형성됨으로써 요철이 발생한 제1 기판(100)의 일 면을 평탄하게 하는 기능을 할 수 있다.
보호막(215) 상에는 화소전극(231)이 배치되는데, 화소전극(231)은 보호막(215)에 포함된 홀(230)의 내면을 덮도록 형성된다. 화소전극(231)은 홀(230)의 내면의 전체를 덮을 수 있으나, 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(224) 또는 소스 전극(223)과 원활하게 연결될 수 있을 정도라면 홀의 내면의 일부를 덮을 수도 있다.
화소전극(210)은 (반)투명 전극 또는 반사형 전극으로 형성될 수 있다. 화소전극(231)이 (반)투명 전극으로 형성되는 경우, 화소전극(231)은 인듐틴옥사이드(ITO; indium tin oxide), 인듐징크옥사이드(IZO; indium zinc oxide), 징크옥사이드(ZnO; zinc oxide), 인듐옥사이드(In2O3; indium oxide), 인듐갈륨옥사이드(IGO; indium gallium oxide) 및 알루미늄징크옥사이드(AZO; aluminum zinc oxide)를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 화소전극(231)이 반사 전극으로 형성되는 경우, 화소전극(231)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 형성된 반사막과, 반사막 상에 형성된 상술한 (반)투명 전극층을 포함할 수 있다.
화소전극(231) 및 보호막(215) 상에는 화소 정의막(240)이 배치된다. 화소 정의막(240)은 화소전극(231)의 일부를 노출시키는 개구부(241)를 포함한다. 개구부(241) 상에는 중간층(232) 및 대향전극(233)이 배치될 수 있고, 중간층(232) 및 대향전극(233)은 화소전극(231)과 함께 유기 발광 소자(OLED)를 구성하게 된다.
따라서, 화소 정의막(240)은 개구부(241)에 대응하는 영역을 발광 영역(EA)으로, 개구부(241)의 주위를 둘러싸는 영역을 비발광 영역(NEA)으로 정의하게 된다. 즉, 화소 정의막(240)이 형성된 부분은 비발광 영역(NEA)이 되고, 화소 정의막(240)의 개구부(241)가 형성되어 화소전극(231)이 노출된 부분은 발광 영역(EA)이 된다. 화소 정의막(240)은 발광 영역(EA)과 비발광 영역(NEA)을 구분하는 기능을 하므로, 0.5 내지 2㎛ 정도의 높이로 형성될 수 있다.
화소 정의막(240) 상에는 복수 개의 스페이서(251, 252)가 배치되는데, 구체적으로는 화소 정의막(240)이 형성된 비발광 영역(NEA)에 배치된다.
복수 개의 스페이서(251, 252)는 유기물을 증착하기 위해 화소 정의막(240)의 상부에 설치되는 미세 금속 마스크(FMM, fine metal mask)(미도시)가 화소 정의막(240)과 접촉하는 것을 방지하는 기능을 한다. 구체적으로는, 중간층(232)에 포함되는 유기 발광 물질을 미세 금속 마스크를 통해 개구부(241) 상에 증착하는 과정에서 미세 금속 마스크가 증착된 결과물에 접촉하는 것을 방지하기 위해, 미세 금속 마스크를 화소 정의막(240)으로부터 이격시키는 것이다. 이로써 유기 발광 물질은 개구부(241) 상에 안정적으로 증착될 수 있고, 유기 발광 물질이 증착된 영역은 발광 영역(EA)이 되어 제2 기판(110)을 향하는 방향 또는 그 반대 방향으로 빛을 방출하게 된다.
또한, 복수 개의 스페이서(251, 252)는 제1 기판(100)과 제2 기판(110)의 간격을 일정하게 유지하여 제2 기판(110)이 제1 기판(100) 상의 유기 발광 소자(OLED)와 접촉되는 것을 방지하는 기능을 할 수 있다. 이때, 복수 개의 스페이서(251, 252)는 제2 기판(110)에 접촉할 수도 있고, 접촉하지 않을 수도 있다.
그런데, 동일한 높이의 스페이서들이 여러 개 배치되는 경우, 외부의 강한 충격에 의해 일부 스페이서가 무너지게 되면 제2 기판(110)이 제1 기판(100) 상으로 순간적으로 내려 앉게 된다. 이로써 제2 기판(110)이 유기 발광 소자(OLED)와 접촉함에 따라 유기 발광 소자(OLED)의 유기 증착물 중 일부가 제2 기판(110)에 전사될 수 있다. 이후 외부의 충격이 제거되면 제2 기판(110)은 유기 발광 소자(OLED)와의 간격을 다시 회복하게 되나, 이미 무너진 일부 스페이서로 인해 제2 기판(110)의 위치가 원래의 위치로부터 다소 틀어지게 된다. 예를 들어, 외부의 충격을 받기 전 제2 기판(110) 상의 일 점의 평면 좌표를 (X, Y)라 하면, 외부의 충격이 제거된 후 상기 일 점의 평면 좌표는 (X', Y')로 바뀌게 된다. 따라서, 이에 따라 제2 기판(110)에 전사된 유기 증착물이 발광 영역(EA) 상에 위치하거나 발광 영역(EA) 인근에 위치하게 될 경우, 유기발광 디스플레이 장치(1000)를 이용하여 이미지를 구현할 시 이미지에 얼룩이 발생하게 된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 실시예에 따른 유기발광 디스플레이 장치(1000)에서는 복수 개의 스페이서(251, 252)들의 높이를 서로 다르게 형성한다. 이하에서는 편의상 복수 개의 스페이서(251, 252)들 중 상대적으로 높이가 낮은 스페이서를 제1 스페이서(251)라 하고, 상대적으로 높이가 높은 스페이서를 제2 스페이서(252)라 한다.
제1 스페이서(251)는 홀(230)에 대응하도록 비발광 영역(NEA)에 배치되는데, 구체적으로는 홀(230)의 직상부에 배치된다. 제1 스페이서(251)는 보호막(215)에 형성된 홀(230)의 형상 및 크기와 유사하므로, 제1 스페이서는 홀(230)과 마찬가지로 아일랜드(island) 형으로 형성될 수 있다.
제2 스페이서(252) 또한 비발광 영역(NEA)에 배치되는데, 제2 스페이서(252)는 제1 스페이서(251)와 이격되어 배치되고 제1 스페이서(251)보다 높게 형성된다.
상기와 같이 비발광 영역(NEA) 중 발광 영역(EA)에 가까운 영역에 상대적으로 높이가 낮은 제1 스페이서(251)를 배치함으로써, 전술한 외부의 충격이 가해지는 경우에도 제2 기판(110)이 순간적으로 유기 발광 소자(OLED)와 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 동일한 높이의 스페이서들을 여러 개 배치하는 경우 일부 스페이서가 무너지게 되면 제2 기판(110)의 순간적인 처짐을 지탱하지 못하게 되는데 반하여, 상대적으로 낮은 높이의 제1 스페이서(251)를 유기 발광 소자(OLED)의 인접 영역에 배치하는 경우 상대적으로 높은 높이의 제2 스페이서(252)가 무너지더라도 제2 기판(110)이 유기 발광 소자(OLED) 상으로 처지는 것을 보충적으로 지탱하게 된다.
제2 스페이서(252)는 미세 금속 마스크가 개구부(241) 상의 증착물과 접촉하는 것을 방지하는 기능을 하므로, 개구부(241)로부터 2 내지 5㎛ 정도의 높이로 형성될 수 있다. 제1 스페이서(251)는 제2 기판(110)의 처짐 등을 고려할 때 개구부(241)로부터 1 내지 3㎛ 정도의 높이로 형성될 수 있다.
상술한 바와 같은 높이의 차이 외에도, 제1 스페이서(251)와 제2 스페이서(252)는 폭에 있어서 차이가 날 수 있다. 또한, 제1 스페이서(251)와는 달리, 제2 스페이서(252)는 아일랜드 형이 아닌 스트립(strip) 형으로 형성될 수도 있다. 즉, 제1 스페이서(251) 및 제2 스페이서(252)의 형상, 개수, 배열 등은 도 2에 도시된 형태에 한정되는 것은 아니고, 설계에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
화소 정의막(240)과 복수 개의 스페이서(251, 252)는 동일한 물질을 사용하여 일체(一體)로 형성될 수 있다. 이때, 화소 정의막(240)과 복수 개의 스페이서(251, 252)는 사진 공정 또는 사진 식각 공정을 통해 형성될 수 있다. 즉, 하프톤(halftone) 마스크를 이용하는 노광 공정을 통해 노광량을 조절하여 화소 정의막(240) 및 복수 개의 스페이서(251, 252)를 함께 형성할 수 있다. 따라서, 화소 정의막(240) 및 복수 개의 스페이서(251, 252)는 포토 레지스트(PR, photo resist) 물질로 형성될 수 있는데, 구체적으로는, 폴리이미드계, 폴리아크릴계, 벤조사이클로부텐계 수지 등과 같은 유기물로 형성될 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 전술한 구성요소에 대한 중복된 내용은 간략히 설명하거나 생략한다.
도 3 내지 도 8은 도 2의 일 화소의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도들이다.
도 3을 참조하면, 먼저 박막 트랜지스터(TFT) 및 유기 발광 소자(OLED)가 형성될 제1 기판(100)을 준비한다.
제1 기판(100) 상에는 버퍼층(212)이 형성될 수 있다. 버퍼층(212)은 제1 기판(100)을 통한 불순 원소의 침투를 방지하고, 제1 기판(100) 상부에 평탄한 면을 제공하는 층으로서, 버퍼층(212)은 이러한 역할을 수행할 수 있는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(212)은 실리콘 옥사이드(SiOx; silicon oxide), 실리콘 나이트라이드(SiNx; silicon nitride), 실리콘 옥시나이트라이드(SiOxNy; silicon oxynitride), 알루미늄옥사이드(aluminium oxide), 알루미늄나이트라이드(aluminium nitride), 티타늄옥사이드(titanium oxide) 또는 티타늄나이트라이드(titanium nitride) 등의 무기물이나, 폴리이미드(PI, polyimide), 폴리에스테르(polyester), 아크릴(acrylic) 등의 유기물을 함유할 수 있고, 예시한 재료들 중 복수의 적층체로 형성될 수 있다.
활성층(221)은 버퍼층(212) 상에서 실리콘과 같은 무기질 반도체나, 유기 반도체에 의해 형성될 수 있다. 활성층(221)은 소스 영역, 드레인 영역과 이들 사이의 채널 영역을 갖는다. 예를 들어, 비정질 실리콘을 사용하여 활성층(221)을 형성하는 경우, 비정질 실리콘층을 제1 기판(100) 전면에 형성한 후 이를 결정화하여 다결정 실리콘층을 형성하고, 패터닝한 후 가장자리의 소스 영역 및 드레인 영역에 불순물을 도핑하여 소스 영역, 드레인 영역 및 그 사이의 채널 영역을 포함하는 활성층(221)을 형성할 수 있다.
활성층(221) 상에는 게이트 절연막(213)이 형성된다. 게이트 절연막(213)은 활성층(221)과 게이트 전극(222)을 절연하기 위한 것으로 SiNx, SiO2 등과 같은 무기물로 형성될 수 있다.
게이트 절연막(213) 상의 소정 영역에는 게이트 전극(222)이 형성된다. 게이트 전극(222)은 박막 트랜지스터(TFT)의 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결되어 있다.
게이트 전극(222)은 Au, Ag, Cu, Ni, Pt, Pd, Al, Mo를 함유할 수 있고, Al:Nd, Mo:W 합금 등과 같은 합금을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않고 설계 조건을 고려하여 다양한 재질로 형성될 수 있다.
게이트 전극(222) 상에 형성되는 층간 절연막(214)은 게이트 전극(222)과 소스 전극(223) 및 드레인 전극(224)을 절연하기 위한 것으로, SiNx, SiO2 등과 같은 무기물로 형성될 수 있다.
층간 절연막(214) 상에는 소스 전극(223) 및 드레인 전극(224)이 형성된다. 구체적으로, 층간 절연막(214) 및 게이트 절연막(213)은 활성층(221)의 소스 영역 및 드레인 영역을 노출하도록 형성되고, 이러한 활성층(221)의 노출된 소스 영역 및 드레인 영역과 접하도록 소스 전극(223) 및 드레인 전극(224)이 형성된다.
한편, 도 2는 활성층(221)과, 게이트 전극(222)과, 소스 전극(223) 및 드레인 전극(224)을 순차적으로 포함하는 탑 게이트 방식(top gate type)의 박막 트랜지스터(TFT)를 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 게이트 전극(222)이 활성층(221)의 하부에 배치될 수도 있다.
도 4를 참조하면, 박막 트랜지스터(TFT)를 덮도록 제1 기판(100) 상에 보호막(215)이 형성된다. 보호막(215)에는 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(224) 또는 소스 전극(223)의 일부를 노출하도록 홀(230)을 형성한다
보호막(215) 상에는 홀(230)의 내면의 전체 또는 일부를 덮도록 화소전극(231)이 형성된다. 화소전극(231)은 보호막(215)에 형성된 홀(230)을 통하여 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(224) 또는 소스 전극(223)과 전기적으로 연결됨으로써 박막 트랜지스터(TFT)로부터 인가된 구동 전류가 유기 발광 소자(OLED)에 흐르게 된다.
도 5를 참조하면, 화소전극(231) 및 보호막(215)을 덮도록 제1 기판(100) 상에 화소 정의막용 형성층(239)이 형성된다. 화소 정의막용 형성층(239)은 일체로 형성되는 화소 정의막(240) 및 복수 개의 스페이서(251, 252)를 형성하기 위한 포토 레지스트층일 수 있다. 따라서, 화소 정의막(240) 및 제2 스페이서(252)의 높이를 고려할 때, 4 내지 5㎛ 정도의 높이로 형성될 수 있다.
화소 정의막용 형성층(239)은 폴리이미드계, 폴리아크릴계, 벤조사이클로부텐계 수지 등과 같은 유기물로 형성될 수 있다. 화소 정의막용 형성층(239)은 스핀 코팅 방법이나 노즐 분사 방법 등에 의해 제1 기판(100)의 전면(全面)에 형성될 수 있다.
화소 정의막용 형성층(239)은 함몰부(DA)를 포함할 수 있는데, 이 함몰부(DA)는 보호막(215)에 형성된 홀(230)의 직상부에 위치하게 된다. 일반적으로 화소 정의막용 형성층(239)을 제1 기판(100)의 전면(全面)에 형성하고 나서 평탄화 작업을 거치게 되는데, 화소 정의막용 형성층(239)의 하부에 홀(230)이 형성되어 있는 부분은 평탄화 작업에도 불구하고 움푹 패여 있을 수 있다. 이와 같이 화소 정의막용 형성층(239)의 움푹 패인 부분인 함몰부(DA)는 화소 정의막용 형성층(239)의 평균적인 높이보다 낮은 높이를 가지므로, 이 함몰부(DA)를 이용하면 동일한 노광량 하에서 두 가지 높이의 층을 형성할 수 있게 된다.
도 6을 참조하면, 하프톤 마스크(300)가 화소 정의막용 형성층(239)의 직상부에 정렬된 후 노광 공정을 수행한다..
하프톤 마스크(300)는 세 가지의 서브 마스크, 즉 완전노광부(310), 부분노광부(320), 및 미노광부(330)를 포함할 수 있다. 하프톤 마스크(300)를 사용함으로써 단일 마스크 공정으로 다양한 두께의 층을 형성할 수 있다.
상기와 같이 세 가지로 노광량을 조절하는 하프톤 마스크(300)의 경우, 기본적으로 세 가지의 층을 형성할 수 있다. 본 실시예의 경우, 완전노광부(310)와 대응하는 영역은 개구부(241)가 형성되고, 부분노광부(320)와 대응하는 영역은 화소 정의막(240)이 형성되며, 미노광부(330)와 대응하는 영역은 제2 스페이서(252)가 형성된다. 또한, 미노광부(330)는 함몰부(DA)의 상부에도 배치되는데, 함몰부(DA)의 높이는 화소 정의막용 형성층(239)의 평균적인 높이보다 낮으므로, 제2 스페이서(252)가 형성되는 것과 동일한 미노광 조건에서 제2 스페이서(252)보다 낮은 제1 스페이서(251)가 형성될 수 있다. 이로써 본 실시예에서는 개구부(241), 화소 정의막(240), 제1 스페이서(251), 및 제2 스페이서(252)의 네 가지의 높이의 층을 형성하게 된다.
노광 공정은 하프톤 마스크(300)가 정렬된 제1 기판(100)의 전면(全面)에 자외선(UV) 등과 같은 빛을 조사함으로써 수행된다. 이와 같은 노광 공정을 통해서 화소 정의막용 형성층(239) 중 완전노광부(310)의 직하부에 위치하는 영역은 전체적으로 재질의 특성이 변하게 되고, 화소 정의막용 형성층(239) 중 부분노광부(320)의 직하부에 위치하는 영역은 일정 깊이까지만 재질의 특성이 변하게 된다. 한편, 도 6에서는 화소 정의막용 형성층(239)이 노광부가 현상액에 대하여 가용성을 갖는 포지티브(positive) 레지스트의 형태로 도시되어 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 화소 정의막용 형성층(239)은 노광부가 현상액에 대하여 불용성을 갖는 네거티브(negative) 레지스트일 수도 있다.
도 7을 참조하면, 노광된 화소 정의막용 형성층(239)을 현상하는 공정을 수행한다. 상술한 노광 공정에 의해 재질 특성이 변화된 영역은 현상 공정을 거침으로써 제1 기판(100)으로부터 제거되거나 제1 기판(100) 상에 남게 된다. 화소 정의막용 형성층(239)이 포지티브 레지스트인 경우, 화소 정의막용 형성층(239) 중 도 6의 완전노광부(310)에 대응하는 영역은 전부 제거되어 개구부(241)를 형성한다. 전술한 바와 같이 개구부(241) 상에는 유기 발광층이 배치됨으로써 발광 영역(EA)이 정의된다. 또한, 화소 정의막용 형성층(239) 중 도 6의 부분노광부(320)에 대응하는 영역은 일정 깊이까지만 제거되어 제1 기판(100) 상에 화소 정의막(240)으로 남게 되는데, 화소 정의막(240)은 발광 영역(EA)을 둘러싸는 비발광 영역(NEA)에 형성된다.
한편, 도 6의 미노광부(330)에 대응하는 영역 중 함몰부(DA)의 직하부 영역은 제1 기판(100) 상에 그대로 남아 제1 스페이서(251)를 형성한다. 또한, 도 6의 미노광부(330)에 대응하는 영역 중 함몰부(DA)의 직하부를 제외한 나머지 영역은 제1 스페이서(251)보다 높은 제2 스페이서(252)를 형성하게 된다. 제1 스페이서(251) 및 제2 스페이서(252)는, 화소 정의막(240)과 마찬가지로 비발광 영역(EA)에 형성된다.
도 8을 참조하면, 화소전극(231) 상에 중간층(232) 및 대향전극(233)이 순차적으로 형성된다. 이로써 화소전극(231), 중간층(232) 및 대향전극(233)을 포함하는 유기 발광 소자(OLED)가 형성된다. 도 8에 도시되지는 않았으나, 대향전극(233)을 보호하기 위해 대향전극(233) 상에 캡핑층(capping layer)이 추가로 형성될 수 있다.
화소전극(231)과 대향하도록 배치되는 대향전극(233)은 투명 또는 반투명 전극일 수 있으며, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 및 이들의 화합물을 포함하는 일함수가 작은 금속 박막으로 형성될 수 있다. 다른 예로, 금속 박막 상에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 투명 전극 형성용 물질로 보조 전극층이나 버스 전극을 더 형성할 수 있다. 또한, 대향전극(233)은 기판 전체에 걸쳐 형성될 수 있고, 소정의 반사율을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
따라서, 대향전극(233)은 중간층(232)에 포함된 유기 발광층(미도시)에서 발생된 광을 도 1에 도시된 제2 기판(110)을 향하는 방향으로 투과시킬 수 있다. 즉, 유기 발광층(미도시)에서 발생한 광은 직접 또는 반사 전극으로 구성된 화소전극(231)에 의해 반사되어, 대향전극(233) 측으로 방출될 수 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1000)는 전면 발광형으로 제한되지 않으며, 유기 발광층(미도시)에서 발생한 광이 제1 기판(100) 측으로 방출되는 배면 발광형일 수도 있다. 이 경우, 화소전극(231)은 투명 또는 반투명 전극으로 구성되고, 대향전극(233)은 반사 전극으로 구성될 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(1000)는 전면 및 배면의 양 방향으로 빛을 방출하는 양면 발광형일 수도 있다.
한편, 화소전극(231) 및 보호막(215) 상에는 화소 정의막(240)이 형성되고, 화소 정의막(240) 상에는 서로 높이가 다른 제1 스페이서(251) 및 제2 스페이서(252)가 형성된다. 화소 정의막(240)은 화소전극(231)의 소정의 영역을 노출하며, 노출된 영역에 유기 발광층을 포함하는 중간층(232)이 배치된다.
중간층(232)에 포함된 유기 발광층(미도시)은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물일 수 있으며, 중간층(232)은 유기 발광층(EML) 이외에 홀 수송층(HTL, hole transport layer), 홀 주입층(HIL, hole injection layer), 전자 수송층(ETL, electron transport layer) 및 전자 주입층(EIL, electron injection layer) 등과 같은 기능층을 선택적으로 더 포함할 수 있다.
이때, 사용 가능한 저분자 유기물로는 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘(NPB, N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine), 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(Alq3: tris-8-hydroxyquinoline aluminum) 등이 있으며, 이들 저분자 유기물은 마스크를 이용한 진공 증착의 방법으로 형성될 수 있다.
중간층(232)이 고분자 유기물을 포함하는 경우, 홀 수송층(HTL) 및 유기 발광층(EML)으로 구성되는 구조를 가질 수 있으며, 이때, 홀 수송층이 폴리에틸렌디옥시티오펜을 포함하고, 유기 발광층이 폴리-페닐렌비닐렌(PPV, Poly-Phenylenevinylene)계 또는 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 물질을 포함할 수 있다.
유기 발광층은 적색, 녹색, 및 청색 중에서 선택된 색상의 광을 방출할 수 있다. 다른 예에 따르면, 유기 발광층은 백색광을 방출할 수 있으며, 유기 발광 표시 장치는 다양한 컬러의 화상을 출력하기 위해, 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터층을 더 포함할 수 있다.
도 2 내지 도 8에 도시된 단면도는 예시적이며, 본 발명의 실시예들에 따른 표시부(200)의 구조는 설계에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치는 외부의 충격에 대한 기구 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치는 증착물의 일부가 봉지 기판에 전사됨에 따라 표시 화상에 얼룩이 발생하는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치는 단일 마스크 공정으로 다양한 두께의 층을 형성할 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 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1000: 유기 발광 표시 장치
100: 기판
200: 표시부
TFT: 박막 트랜지스터
231; 화소전극
240: 화소 정의막
251, 252: 제1 및 제2 스페이서
100: 기판
200: 표시부
TFT: 박막 트랜지스터
231; 화소전극
240: 화소 정의막
251, 252: 제1 및 제2 스페이서
Claims (12)
- 기판;
상기 기판 상에 배치되는 박막 트랜지스터;
상기 박막 트랜지스터를 덮도록 상기 기판 상에 배치되고, 홀(hole)을 포함하는 보호막;
상기 홀의 내면을 덮도록 상기 보호막 상에 배치되어 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극;
상기 화소전극 및 상기 보호막 상에 배치되고, 상기 화소전극의 일부를 노출시키는 개구부를 갖는 화소 정의막; 및
상기 화소 정의막 상에 서로 이격되어 배치되는 제1 스페이서 및 제2 스페이서;
를 구비하며, 상기 제1 스페이서는 상기 홀에 대응하도록 배치되고, 상기 제2 스페이서의 높이는 상기 제1 스페이서의 높이보다 높은 유기 발광 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 스페이서는 상기 홀의 직상부에 배치되는 유기 발광 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 스페이서는 아일랜드(island) 형태를 갖는 유기 발광 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 스페이서 및 상기 제2 스페이서는 상기 화소 정의막과 동일한 물질을 포함하며 상기 제1 스페이서 및 상기 제2 스페이서와 상기 화소 정의막은 일체(一體)인 유기 발광 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 화소 정의막, 제1 스페이서 및 상기 제2 스페이서는 포토 레지스트를 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 화소 정의막, 제1 스페이서, 및 상기 제2 스페이서는 유기물을 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 기판을 준비하는 단계;
상기 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
상기 박막 트랜지스터를 덮도록 상기 기판 상에 보호막을 형성하는 단계;
상기 보호막에 상기 박막 트랜지스터의 일부를 노출하도록 홀(hole)을 형성하는 단계;
상기 홀의 내면을 덮도록 상기 보호막 상에 배치되고, 상기 홀을 통하여 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극을 형성하는 단계;
상기 화소전극 및 상기 보호막을 덮도록 상기 기판 상에 화소 정의막용 형성층을 형성하는 단계;
상기 화소 정의막용 형성층을 하프톤(halftone) 마스크를 이용하여 노광하는 단계; 및
상기 노광된 상기 화소 정의막용 형성층을 현상하여, 상기 화소전극의 일부를 노출시키는 개구부를 갖는 화소 정의막 및 상기 화소 정의막 상에 서로 이격되어 배치되는 제1 스페이서 및 제2 스페이서를 형성하는 단계를 포함하며,
상기 제1 스페이서 및 상기 제2 스페이서를 형성하는 단계는, 상기 제1 스페이서를 상기 홀에 대응하는 영역에 형성하고, 상기 제2 스페이서의 높이를 상기 제1 스페이서의 높이보다 높게 형성하는 단계인, 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제7 항에 있어서,
상기 제1 스페이서는 상기 홀의 직상부에 형성되는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제7 항에 있어서,
상기 제1 스페이서는 아일랜드(island) 형태로 형성되는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제7 항에 있어서,
상기 화소 정의막용 형성층은 표면이 움푹 패인 함몰부를 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제10 항에 있어서,
상기 함몰부는 상기 홀의 직상부에 위치하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법 - 제7 항에 있어서,
상기 화소 정의막용 형성층은 유기물을 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |