KR102482990B1 - 상부 발광형 유기발광 다이오드 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상부 발광형 유기발광 다이오드 표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치는, 기판, 보조 배선, 절연막, 보조 캐소드 전극, 보호막, 평탄화 막, 언더-컷 개구부, 언더 영역, 뱅크, 연결 단자, 유기발광 층 및 캐소드 전극을 포함한다. 보조 캐소드 전극은, 절연막 위에 배치되며, 보조 배선과 연결된다. 보호막은, 보조 캐소드 전극을 덮는다. 평탄화 막은, 보호막 위에 적층된다. 언더-컷 개구부는, 보조 캐소드 전극의 일측 단부를 노출한다. 연결 단자는, 평탄화 막 위에서 언더-컷 개구부로 연장되어, 노출된 보조 캐소드 전극과 접촉한다. 유기발광 층은, 보조 캐소드 전극 표면 위에 적층되되, 언더-컷 개구부에서 언더 영역에는 미 도포되어 보조 캐소드와 접촉하는 연결 단자의 측면을 노출한다. 캐소드 전극은, 유기발광 층 위에 적층되며, 언더-컷 개구부에서 유기발광 층에 노출된 연결 단자의 측면과 접촉한다.

Description

상부 발광형 유기발광 다이오드 표시장치{Top Emission Type Organic Light Emitting Diode Display}
본 발명은 상부 발광형 유기발광 다이오드 표시장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 캐소드 전극의 면 저항을 낮추기 위한 보조 캐소드를 구비하며, 보조 캐소드와 캐소드 전극을 직접 연결하도록 구성된 언더 컷(Under-Cut) 구조물을 구비한 상부 발광형 유기발광 다이오드 표시장치에 관한 것이다.
최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판 표시장치에는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP) 및 전계발광장치(Electro-Luminescence device, EL) 등이 있다.
전계발광 표시장치는 발광층의 재료에 따라 무기 전계발광 표시장치와 유기발광 다이오드 표시장치로 대별되며, 스스로 발광하는 자발광소자로서 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. 특히, 에너지 효율이 우수하고, 누설 전류가 적고, 전류 조절로 계조 표현이 용이한, 유기발광 다이오드 표시장치에 대한 요구가 급증하고 있다.
유기발광 다이오드 표시장치에서, 기본적인 전압을 갖는 캐소드 전극이 표시 패널의 기판 전체 표면에 걸쳐 도포되는 구조를 갖는다. 캐소드 전극을 비 저항 값이 낮은 금속 물질로 형성할 경우에는 큰 문제가 없지만, 투과도를 확보하기 위해 투명 도전물질로 형성하는 경우, 면 저항이 커져서 화질에 문제가 발생할 수 있다.
예를 들어, 상부 발광형과 같이 캐소드 전극에 투명한 도전물질이나 금속보다 비 저항이 큰 물질인 인듐-주석 산화물 혹은 인듐-아연 산화물을 포함할 경우, 면 저항이 커진다. 그 결과, 캐소드 전극이 표시 패널 전체 면적에 걸쳐 일정한 전압 값을 갖지 못하는 문제가 발생한다. 특히, 대면적 유기발광 다이오드 표시장치로 개발할 경우, 전체 화면에 걸쳐서 표시장치의 휘도가 불균일 해지는 현상이 더욱 중요한 문제로 대두될 수 있다.
본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 안출 된 발명으로써, 캐소드 전극과 보조 캐소드 전극을 직접 접촉하여 면 저항을 낮춤으로써 양질의 표시 품질을 갖는 대면적 유기발광 다이오드 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 보조 캐소드 전극을 구비하면서 제조 공정을 단순화할 수 있는 대면적 유기발광 다이오드 표시장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치는, 기판, 보조 배선, 절연막, 보조 캐소드 전극, 보호막, 평탄화 막, 언더-컷 개구부, 언더 영역, 연결 단자, 유기발광 층 및 캐소드 전극을 포함한다. 보조 배선은, 기판 위에 배치된다. 절연막은, 보조 배선을 덮는다. 보조 캐소드 전극은, 절연막 위에 배치되며, 보조 배선과 연결된다. 보호막은, 보조 캐소드 전극을 덮는다. 평탄화 막은, 보호막 위에 적층된다. 언더-컷 개구부는, 보조 캐소드 전극의 일측 단부를 노출한다. 언더 영역은, 언더-컷 개구부 내측에서, 노출된 보조 캐소드 전극의 일측 단부의 하층부에 배치된 절연막을 제거하여 형성된다. 연결 단자는, 평탄화 막 위에서 언더-컷 개구부로 연장되어, 노출된 보조 캐소드 전극과 접촉한다. 유기발광 층은, 보조 캐소드 전극 표면 위에 적층되되, 언더-컷 개구부에서 언더 영역에는 미 도포되어 보조 캐소드와 접촉하는 연결 단자의 측면을 노출한다. 캐소드 전극은, 유기발광 층 위에 적층되며, 언더-컷 개구부에서 유기발광 층에 노출된 연결 단자의 측면과 접촉한다.
일례로, 언터-컷 개구부는. 일측부와 타측부를 포함한다. 일측부는, 평탄화 막, 보호막 및 절연막의 식각 측면을 갖는다. 타측부는, 보조 캐소드 전극의 일측 단부를 노출하며, 노출된 일측 단부 하부에 형성된 상기 언더 영역을 갖는다.
일례로, 언더 영역에 배치되고, 캐소드 전극과 직접 접촉하는 더미 연결 단자를 더 포함한다.
일례로, 차광층, 박막 트랜지스터, 화소 콘택홀, 뱅크 및 애노드 전극을 더 포함한다. 차광층은, 기판 위에서 보조 배선과 동일층에 배치된다. 박막 트랜지스터는, 차광층 위에서 보호막 아래에 배치된다. 화소 콘택홀은, 평탄화 막에 형성되어, 박막 트랜지스터의 일부를 노출한다. 뱅크는, 언더-컷 개구부보다 큰 크기로 언더-컷 개구부 전체를 노출하며, 애노드 전극의 중앙부를 노출하는 발광 영역을 개방한다. 애노드 전극은, 평탄화 막 위에서 화소 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터와 연결된다. 유기발광 층은, 발광 영역 전체에 도포된다. 캐소드 전극은, 발광 영역에서는 유기발광 층 위에 적층된다. 발광 영역에는, 애노드 전극, 유기발광 층 및 캐소드 전극이 중첩되어 유기발광 다이오드가 형성된다.
일례로, 연결 단자는, 애노드 전극과 동일한 물질을 포함한다.
일례로, 버퍼 층 및 드레인 전극을 더 포함한다. 버퍼 층은, 차광층 및 보조 배선을 덮으며 절연막 아래에 적층된다. 드레인 전극은, 절연막 위에 배치된 박막 트랜지스터를 구성한다. 보조 캐소드 전극은, 중간 절연막 위에서 드레인 전극과 동일한 물질로 이루어진다.
일례로, 언더-컷 개구부에서, 보조 캐소드 전극의 일측 단부와, 연결 단자의 측면과, 캐소드 전극은 직접 접촉하여 물리적 및 전기적으로 연결된다.
본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치는, 금속 산화물 반도체 물질을 외부에서 유입되는 광으로부터 보호하기 위한 차단층을 이용하여 보조 캐소드 전극을 형성한 대면적 유기발광 다이오드 표시장치를 제공하는 데 있다. 보호막 패턴 공정에서 언더-컷 구조를 형성함으로써, 추가 마스크 공정 없이 보조 캐소드 전극과 캐소드 전극을 물리적 및 전기적으로 연결할 수 있다. 본 발명은, 캐소드 전극의 저항을 줄일 수 있는 구조를 가져 대면적 유기발광 다이오드 표시장치를 제공할 수 있다. 또한, 마스크 공정 수를 줄여, 제조 시간을 단축하고 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치의 구조를 나타내는 평면도.
도 2는 도 1에서 절취선 I-I'로 자른 단면으로, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 유기발광 다이오드 표시장치의 구조를 나타내는 단면도.
도 3은 도 2에서 캐소드 전극과 보조 캐소드 전극이 연결되는 언더-컷 개구부의 구조를 나타내는 확대 단면도.
도 4a 내지 도 4k는 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치의 제조 공정 중 일부 과정을 나타내는 단면도들.
본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부한 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공한 것이다.
본 발명의 실시 예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 ' ~ 만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다. 위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 구성 요소가 위치할 수도 있다.
실시 예들의 설명에서, '제1', '제2' 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되지만, 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.
본 발명의 여러 실시 예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하다. 또한, 각 실시 예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 이하의 실시예들에서, 전계 발광 표시장치는 유기 발광 물질을 포함한 유기 발광 표시장치를 중심으로 설명한다. 하지만, 본 발명의 기술적 사상은 유기 발광 표시장치에 국한되지 않고, 무기발광 물질을 포함한 무기 발광 표시장치에도 적용될 수 있음을 주지하여야 한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 의한 유기발광 다이오드 표시장치의 구조에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 2는 도 1에서 절취선 I-I'로 자른 단면으로, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 유기발광 다이오드 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치는, 기판(SUB) 위에 매트릭스 방식으로 배치된 다수 개의 화소 영역들을 포함한다. 기판(SUB) 위에서 가로 방향으로 진행하는 스캔 배선(SL) 그리고 세로 방향으로 진행하는 데이터 배선(DL) 및 구동 전류 배선(VDD)을 포함한다. 스캔 배선(SL), 데이터 배선(DL) 및 구동 전류 배선(VDD)의 교차 구조에 의해 화소 영역이 정의된다.
각 화소 영역에는 유기발광 다이오드(OLE)와 이를 구동하기 위한 구동 소자인 박막 트랜지스터가 배치되어 있다. 박막 트랜지스터는 스위칭 박막 트랜지스터(ST)와 구동 박막 트랜지스터(DT)를 포함한다. 스위칭 박막 트랜지스터(ST)는, 스위칭 게이트 전극(SG), 스위칭 반도체 층(SA), 스위칭 소스 전극(SS) 및 스위칭 드레인 전극(SD)을 포함한다. 스위칭 게이트 전극(SG)은 스캔 배선(SL)에 연결되어 있다. 스위칭 반도체 층(SA)은 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 스위칭 게이트 전극(SG)의 중앙 영역과 중첩되어 있다. 스위칭 소스 전극(SS)과 스위칭 드레인 전극(SD)은 스위칭 게이트 전극(SG)을 중심으로 양측변에 배치되며, 스위칭 반도체 층(SA)의 일측변과 타측변에 각각 연결되어 있다.
구동 박막 트랜지스터(DT)는, 구동 게이트 전극(DG), 구동 반도체 층(DA), 구동 소스 전극(DS) 및 구동 드레인 전극(DD)을 포함한다. 구동 게이트 전극(DG)은 스위칭 드레인 전극(SD)에 연결되어 있다. 구동 반도체 층(DA)은, 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 구동 게이트 전극(DG)의 중앙 영역과 중첩되어 있다. 구동 소스 전극(DS)과 구동 드레인 전극(DD)은 구동 게이트 전극(DG)을 중심으로 양측변에 배치되며, 구동 반도체 층(DA)의 일측변과 타측변에 각각 연결되어 있다.
유기발광 다이오드(OLE)는 애노드 전극(ANO), 유기발광 층(OL) 및 캐소드 전극(CAT)을 포함한다. 애노드 전극(ANO)은 구동 박막 트랜지스터(DT)에 연결되어 있다. 유기발광 층(OL)은 애노드 전극(ANO) 위에 적층된다. 특히, 애노드 전극(ANO)은 뱅크(BN)에 의해 발광 영역(EA)이 개구된다. 유기발광 층(OL)은 기판(SUB) 전체 표면에 도포되는데, 발광 영역(EA)에서 애노드 전극(ANO)과 접촉되어 있다. 캐소드 전극(CAT)은 유기발광 층(OL) 위에 적층된다. 캐소드 전극(CAT)도 기판(SUB) 전체 표면 위에 도포된다. 발광 영역(EA)에서는 애노드 전극(ANO), 유기발광 층(OL) 및 캐소드 전극(CAT)이 순차 적층되어 유기발광 다이오드(OLE)를 형성한다.
상부 발광형 유기발광 다이오드 표시장치의 경우, 도 2에서 애노드 전극(ANO)에서 캐소드 전극(CAT) 방향으로 빛이 출광된다. 따라서, 애노드 전극(ANO)은 불투명한 금속 물질을, 캐소드 전극(CAT)은 투명한 도전 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 캐소드 전극(CAT)은 유기발광 다이오드(OLE)에서 기저 전압을 유지하는 전극으로, 일정한 전압을 유지하는 것이 바람직하다. 캐소드 전극(CAT)이 비 저항이 금속보다 훨씬 높은 인듐-주석 산화물 혹은 인듐-아연 산화물과 같은 투명 도전 물질을 포함하는 경우, 대면적 유기발광 다이오드 표시장치에서는 일정한 기저 전압을 유지하기가 어렵다. 따라서, 금속 물질로 보조 배선(AC) 및/또는 보조 캐소드 전극(ACT)을 형성하고, 캐소드 전극(CAT)과 연결하여, 면 저항을 낮추는 것이 바람직하다.
이를 위해, 본 발명에서는, 발광 영역(EA)을 둘러싸는 비 발광 영역에 배치된 보조 배선(AC), 보조 캐소드 전극(ACT) 및 연결 단자(CT)를 더 포함한다. 보조 배선(AC)은 박막 트랜지스터(ST, DT)의 하층부에 배치되는 차광층(LS)과 동일한 층에서 동일한 금속 물질로 형성할 수 있다. 보조 캐소드 전극(ACT)은 박막 트랜지스터들(ST, DT)의 소스-드레인 전극과 동일한 층에 동일한 물질로 형성할 수 있다. 연결 단자(CT)는 애노드 전극(ANO)과 동일한 층에 동일한 물질로 형성할 수 있다.
보조 배선(AC)은 차광층(LS)과 분리되어 형성될 수도 있고, 연결되어 기판(SUB) 상에서 메쉬 형상을 이룰 수도 있다. 보조 배선(AC) 위에는 버퍼 층(BUF)을 도포한다. 보조 캐소드 전극(ACT)은 버퍼 층(BUF) 위에 형성된 박막 트랜지스터(ST, DT)의 소스-드레인 전극과 동일한 층에 동일한 물질로, 단 분리되어 형성할 수 있다. 이 경우, 보조 캐소드 전극(ACT)은 소스-드레인 전극 하부에 적층된 중간 절연막(ILD) 및 버퍼 층(BUF)을 관통하는 보조 배선 콘택홀(AH)을 통해 보조 배선(AC)과 연결된다.
보조 캐소드 전극(ACT) 위에는 보호막(PAS)이 증착된다. 보호막(PAS) 위에는 평탄화 막(OC)이 증착된다. 그리고, 평탄화 막(OC) 위에는 애노드 전극(ANO)과 연결 단자(CT)가 형성된다. 보조 캐소드 전극(ACT)과 연결 단자(CT)는 서로 직접 물리적으로 연결될 수도 있고, 간접적으로 연결될 수 있다. 여기서는, 직접 연결된 구조를 설명한다. 연결 단자(CT)는 평탄화 막(OC), 보호막(PAS) 및 중간 절연막(ILD)을 일부 식각하여 형성한 언더-컷 개구부(OH)를 통해 보조 캐소드 전극(ACT)과 연결된다.
또한, 평탄화 막(OC), 보호막(PAS) 및 중간 절연막(ILD)을 관통하는 언더-컷 개구부(OH)는 보조 캐소드 전극(ACT)의 일부를 노출하도록 형성되어 있다. 언더-컷 개구부(OH)는 일측변은 평탄화 막(OC), 보호막(PAS) 및 중간 절연막(ILD)의 측벽이 노출되어 있다. 언더-컷 개구부(OH)의 타측변에는 연결 단자(CT)의 끝단이 노출되어 있다. 이와 같이 타측변에 연결 단자(CT)를 노출 시킨 것은, 연결 단자(CT)를 이용하여 연결 단자(CT)의 하부에 적층된 중간 절연막(ILD)을 과식각하여, 언더 영역(UA)을 형성하기 위함이다.
언더-컷 개구부(OH)는, 다각형의 형상을 가질 수 있다. 도 1에서는 편의상 사각형으로 도시하였으나, 이에 국한하지는 않는다. 예를 들어, 언더-컷 개구부(OH)는, 일측부 그리고 일측부와 대향하는 타측부를 가질 수 있다. 일측부는, 평탄화 막(OC)의 식각된 측벽, 보호막(PAS)의 식각된 측벽 및 중간 절연막(ILD)의 식각된 측벽을 노출하는 부분이다. 타측부는 일측부와 대향하며, 연결 단자(CT)가 노출되고, 연결 단자(CT) 하층에 중간 절연막(ILD)이 과식각되어 언더 영역(UA)가 형성된 부분이다.
언더-컷 개구부(OH) 내에서 보호막(PAS) 및 중간 절연막(ILD)은 제거되어 있다. 특히, 언더-컷 개구부(OH)의 타측부에서는 연결 단자(CT) 하층에 적층된 중간 절연막(ILD)의 일부가 과식각되어 연결 단자(CT)의 일부 하면이 노출되어 있다. 언더-컷 개구부(OH)에서 연결 단자(CT)의 하층부에서 중간 절연막(ILD)이 과식각되어 형성된 동굴 형상의 공간을 언더 영역(UA)으로 정의한다.
언더 영역(UA)은 중간 절연막(ILD)을 제거하여 보조 캐소드 전극(ACT)의 일부를 노출하되, 상부를 보조 캐소드 전극(ACT) 및 연결 단자(CT)로 가려서, 유기발광 층(OL)이 언더 영역(UA)에는 도포되지 않도록 하기 위한 것이다. 반면에, 애노드 전극(ANO)을 증착하여 연결 단자(CT)를 형성할 때, 언더 영역(UA) 내부까지 연결 단자(CT)가 증착된다. 또한 캐소드 전극(CAT)을 증착할 때에도, 언더 영역(UA) 내부까지 증착되어, 캐소드 전극(CAT)은 보조 캐소드 전극(ACT) 및 연결 단자(CT)와 직접 접촉된다. 이러한 언더 영역(UA)에 의한 캐소드 전극(CAT)과 보조 캐소드 전극(ACT)의 연결 구조는 도 3에 확대하여 도시하였다. 도 3은 도 2에서 캐소드 전극과 보조 캐소드 전극이 연결되는 언더-컷 개구부의 구조를 나타내는 확대 단면도이다.
유기발광 층(OL)은 열 증착 공법으로 유기물질을 가열 증착하므로, 연결 단자(CT)에 의해 가려진 언더 영역(UA)에는 도포되지 않는다. 반면에, ITO나 IZO와 같은 금속 산화물질은 스퍼터링 공법으로 증착하는 데, 연결 단자(CT)에 의해 가려진 언더 영역(UA)까지 연장되어 증착된다.
또한, 유기발광 층(OL)은 연결 단자(CT)의 상부 표면에만 도포된다. 반면, 언더 영역(UA)을 덮는 연결 단자(CT)의 하면에는 캐소드 전극(CAT)가 연장 증착되어 연결 단자(CT) 자체도 캐소드 전극(CAT)과 물리적 전기적으로 연결된다.
즉, 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치는 언더-컷 개구부에서, 캐소드 전극(CAT)은 보조 캐소드 전극(ACT) 및 연결 단자(CT)와 연결된다. 또한, 보조 캐소드 전극(ACT)은 보조 배선(AC)과 연결된다. 따라서, 비 저항이 높은 투명 도전 물질로 이루어진 캐소드 전극(CAT)은 비 저항이 현저히 낮은 금속 물질로 이루어진 보조 캐소드 전극(ACT) 및 보조 배선(AC)에 의해 면 저항을 낮출 수 있다.
이하, 도 4a 내지 4k를 더 참조하여, 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치의 제조 공정을 설명한다. 도 4a 내지 도 4k는 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치의 제조 공정을 나타내는 단면도들이다.
기판(SUB) 위에 불투명 금속 물질을 도포한다. 제1 마스크 공정으로, 금속 물질을 패턴하여, 차광층(LS) 및 보조 배선(AC)을 형성한다. 차광층(LS)과 보조 배선(AC)이 형성된 기판(SUB)의 전체 표면 위에 버퍼 층(BUF)을 적층한다. 차광층(LS)은 박막 트랜지스터들이 형성될 위치에 배치한다. 예를 들어, 차광층(LS)은 기판(SUB)의 가로 방향을 가로 질러 진행하는 띠 형상을 가질 수 있다. 보조 배선(AC)은 기판(SUB)의 가로 방향 혹은 세로 방향을 가로 질러 진행하는 띠 형상을 가질 수 있다. 보조 배선(AC)은 차광층(LS)과 분리되어 있을 수도 있고, 연결되어 있을 수도 있다. 여기서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 보조 배선(AC)이 차광층(LS)과 연결되며, 기판(SUB)의 세로 방향으로 진행하는 배선 형상으로 설명한다. (도 4a)
버퍼 층(BUF) 위에 반도체 물질을 도포한다. 제2 마스크 공정으로, 반도체 물질을 패턴하여, 반도체 층을 형성한다. 반도체 층은, 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 스위칭 반도체 층(SA)과 구동 박막 트랜지스터(DT)의 구동 박막 트랜지스터(DA)를 포함한다. (도 4b)
반도체 층(SA, DA)이 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에 절연 물질층과 금속 물질층을 연속으로 증착한다. 제3 마스크 공정으로, 금속 물질층과 절연 물질층을 동시에 패턴하여 게이트 절연막(GI), 스캔 배선(SL), 스캔 패드(GP), 제1 보조 용량 전극(ST1) 및 게이트 전극을 형성한다. 게이트 전극은, 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 스위칭 게이트 전극(SG)과 구동 박막 트랜지스터(DT)의 구동 게이트 전극(DG)을 포함한다. 스위칭 게이트 전극(SG)은 스위칭 박막 트랜지스터(SA)의 중앙부에서 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 중첩한다. 구동 게이트 전극(DG)은 구동 박막 트랜지스터(DA)의 중앙부에서 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 중첩한다. 구동 게이트 전극(DG)는 일측부가 스캔 게이트 전극(SG) 근처로 연장되어 버퍼층(BUF) 표면과 직접 접촉되어 있다. (도 4c)
스캔 배선(SL), 게이트 패드(GP) 및 게이트 전극(SG, DG)들이 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에 중간 절연막(ILD)을 도포한다. 제4 마스크 공정으로, 중간 절연막(ILD)을 패턴하여, 콘택홀들을 형성한다. 콘택홀은, 스위칭 박막 트랜지스터(ST) 및 구동 박막 트랜지스터(DT)의 일측부와 타측부를 각각 노출한다. 일측부와 타측부는 반도체 층(SA, DA)에서 게이트 전극(SG, DG)을 중심으로 한 양측부들이다. 또한, 구동 게이트 전극(DG)의 일부를 노출한다. 그리고, 중간 절연막(ILD)과 버퍼 층(BUF)을 관통하여 보조 배선(AC)의 일부를 노출하는 보조 배선 콘택홀(AH)를 형성한다. (도 4d)
보조 배선 콘택홀(AH)을 포함하는 콘택홀들이 형성된 중간 절연막(ILD) 위에 금속 물질을 도포한다. 제5 마스크 공정으로, 금속 물질을 패턴하여, 데이터 배선(DL), 구동 전류 배선(VDD), 보노 캐소드 전극(ACT), 제2 보조 용량 전극(ST2) 및 소스-드레인 전극들을 형성한다. 소스-드레인 전극들은, 스캔 소스 전극(SS), 스캔 드레인 전극(SD), 구동 소스 전극(DS) 및 구동 드레인 전극(DD)을 포함한다. 스캔 소스 전극(SS)은 데이터 배선(DL)에서 분기한다. 구동 소스 전극(DS)은 구동 전류 배선(VDD)에서 분기한다. 데이터 배선(DL)의 단부에는 데이터 패드(DP)가, 구동 전류 배선(VDD)의 단부에는 구동 패드(VDP)가 배치된다. 또한, 게이트 패드(GP)에는 게이트 패드 연결 단자(GP1)가 형성되어 있다. 제2 보조 용량 전극(ST2)은 구동 드레이 전극(DD)에서 연장되며, 중간 절연막(ILD)을 사이에 두고 제1 보조 용량 전극(ST1)과 중첩된다. (도 4e)
소스-드레인 전극들이 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에 보호막(PAS)을 도포한다. 연속하여 보호막(PAS) 위에 평탄화 막(OC)을 도포한다. 제6 마스크 공정으로, 평탄화 막(OC)을 패턴하여, 제1 화소 콘택홀(PH1)과 제1 언더-컷 개구부(OH1)를 형성한다. 이 때, 스캔 패드(GP) 및 데이터 패드(DP)의 상부 영역에도 평탄화 막(OC)을 제거하는 것이 바람직하다. 제1 언더-컷 개구부(OH1)는 보조 캐소드 전극(ACT)을 노출하기 위한 부분으로 유기발광 다이오드가 배치되지 않는 비 발광부에 형성하는 것이 바람직하다. (도 4f)
제7 마스크 공정으로, 노출된 보호막(PAS)을 패턴하여, 게이트 패드 콘택홀(GPH), 데이터 패드 콘택홀(DPH), 화소 콘택홀(PH), 그리고 제2 언더-컷 개구부(OH2)를 형성한다. 게이트 패드 콘택홀(GPH)은 게이트 패드 연결 단자(GP1)를 노출한다. 데이터 패드 콘택홀(DPH)은 데이터 패드 단자(DP)를 노출한다. 화소 콘택홀(PH)은 구동 드레인 전극(DD)의 일부를 노출한다. 제2 언더-컷 개구부(OH2)는 보조 캐소드 전극(ACT)의 일부를 노출한다. 제2 언더-컷 개구부(OH2)는 제1 언더-컷 개구부(OH)와 동일한 크기로 형성될 수 있다. 여기서는, 편의상 제2 언더-컷 개구부(OH2)가 제1 언더-컷 개구부(OH1) 내부에 포함되는 작은 크기로 형성된 경우로 설명한다. (도 4g)
상기 제7 마스크 공정에서, 콘택홀들(GPH, DPH, PH)과 제2 언더-컷 개구부(OH2)가 형성된 이후에, 추가로 제2 언더-컷 개구부(OH2)에 노출된 중간 절연막(ILD)을 식각하여, 언더-컷 개구부(OH)를 완성한다. 이 때, 콘택홀들(GPH, DPH, PH)에는 중간 절연막(ILD)이 노출되어 있지 않으므로, 제2 언더-컷 개구부(OH2)에서만 과식각이 진행된다. 특히, 제2 언더-컷 개구부(OH2)에는 보조 캐소드(ACT) 끝단 일부가 노출되어 있으므로, 그 하부에 있는 중간 절연막(ILD)만이 과식각이 이루어져 언더 영역(UA)이 형성된다. 즉, 언더 영역(UA)이 형성된 언더-컷 개구부(OH)는 보호막(PAS) 패턴 공정인 제7 마스크 공정에서 이루어진다. (도 4h)
콘택홀들(GPH, DPH, PH)과 언더-컷 개구부(OH)를 포함하는 평탄화 막(OC)이 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에 금속 물질을 증착한다. 제8 마스크 공정으로 금속 물질을 패턴하여, 애노드 전극(ANO) 및 연결 단자(CT)를 형성한다. 애노드 전극(ANO)은 화소 영역 내에서 중앙부 대부분을 차지하는 형상을 갖는다. 연결 단자(CT)는, 언더-컷 개구부(OH)를 통해 보조 캐소드(ACT)의 노출된 일측부와 접촉한다. 또한, 언더 영역(UA)에도 금속 물질이 증착되고 패턴 과정에서 남아서 더미 연결 단자(CTD)를 형성한다. 더미 연결 단자(CTD)는 언더 영역(UA)의 측벽에도 형성될 수 있고, 보조 캐소드(ACT)의 노출된 끝단을 감싸는 연결 단자(CT)와 연결될 수 있다. 경우에 따라서, 더미 연결 단자(CTD)는 연결 단자(CT)와 연결되지 않을 수도 있다. 언더-컷 개구부(OH)에서 보조 캐소드(ACT)가 형성되지 않은 부분에는 연결 단자(CT)가 배치되지 않고 평탄화 막(OC), 보호막(PAS) 및 중간 절연막(ILD)의 식각된 측벽들이 노출되어 있다. 연결 단자(CT)는 언더-컷 개구부(OH)에 노출된 보조 캐소드 전극(ACT)과 직접 접촉하면서 연결된 구조를 갖는다. 연결 단자(CT) 및 더미 연결 단자(CTD)는 애노드 전극(ANO)과 동일한 물질로 형성되어 있다. (도 4i)
애노드 전극(ANO)과 연결 단자(CT)가 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에 유기물질을 도포한다. 제9 마스크 공정으로 유기물질을 패턴하여 뱅크(BN)를 형성한다. 뱅크(BN)는 애노드 전극(ANO)의 대부분을 노출하여 발광 영역(EA)을 정의한다. 또한, 언더-컷 개구부(OH) 전체를 노출한다. 즉, 애노드 전극(ANO)보다 작은 개구 영역과, 언더-컷 개구부(OH)보다 큰 개구 영역을 갖는다. (도 4j)
뱅크(BN)가 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에 유기발광 층(OL)을 도포한다. 유기발광 층(OL)은 유기 물질로서 열 증착 공정으로 도포한다. 유기발광 층(OL)은 도포될 때, 뱅크(BN)의 표면과 애노드 전극(ANO) 위를 덮도록 도포된다. 단, 언더-컷 개구부(OH)에서는 노출된 보조 캐소드 전극(ACT) 표면의 일부 위에만 도포된다. 특히, 언더 영역(UA)에는, 유기발광 층(OL)이 도포되지 않고, 보조 캐소드 전극(ACT)의 측면이 그대로 노출된 상태를 이룬다. 특히, 보조 캐소드(ACT)의 노출된 부분을 감싸듯이 형성된 연결 전극(CT)의 측면부는 유기발광 층(OL)이 덮지 못하고 노출된 상태가 된다. 또한, 유기발광 층(OL)은 언더 영역(UA)에 형성된 더미 연결 단자(CTD) 상부에도 적층되지 않는다.
유기발광 층(OL)을 도포한 후에, 투명 도전 물질을 연속으로 도포하여 캐소드 전극(CAT)을 형성한다. 투명 도전 물질은, 인듐-주석 산화물(Indium-Tin Oxide: ITO) 혹은 인듐-아연 산화물(Indium-Zinc Oxide: IZO)을 포함한다. 이들 투명 도전 물질은 스퍼터링 공법으로 형성한다. 발광 영역(EA)에서는 애노드 전극(ANO) 및 유기발광 층(OL) 위에 순차적으로 적층됨으로써, 유기발광 다이오드(OLE)가 형성된다.
스퍼터링 공법으로 증착하는 캐소드 전극(CAT)은 표면의 굴곡 형상을 그대로 따라서 증착되는 특징이 있다. 또한, 스퍼터링 공법으로 형성되는 금속 물질들은 적층되는 입자들이 성장하듯이 차곡차곡 쌓이는 특징이 있다. 따라서, 유기발광 층(OL)의 표면 위 뿐만 아니라, 유기발광 층(OL)이 도포되지 않은 영역에까지 증착된다. 즉, 언더-컷 개구부(OH)에서는 연결 단자(CT)가 형성되지 않은 일측부에서 경사면을 따라 연결되어 증착되고, 언더 영역(UA)까지 연장되어 증착된다. 그 결과, 유기발광 층(OL)이 미 도포된 언더 영역(UA)까지 침투하여, 더미 연결 단자(CTD)를 덮는다. 또한, 언더-컷 개구부(OH)에서 유기발광 층(OL)이 덮지 못한, 연결 단자(CT)의 노출된 측면과도 직접 접촉된다. 특히, 연결 단자(CT)가 보조 캐소드 전극(ACT)의 노출부분을 감싸듯이 형성된 것과 마찬가지로, 캐소드 전극(CAT)도 연결 단자(CT)가 유기발광 층(OL)에서 노출된 부분을 감싸듯이 연결된다. (도 4k)
언더-컷 개구부(OH)에서는 보조 캐소드(ACT)와 연결 단자(CT) 그리고 캐소드 전극(CAT)들이 순차적으로 직접 접촉하는 구조를 갖는다. 보조 캐소드(ACT)는 보조 콘택홀(AH)을 통해 보조 배선(AC)와 연결되어 있다. 결과적으로, 캐소드 전극(CAT)은 저 저항 물질로 형성된 보조 배선(AC)과 연결됨으로써, 낮은 면 저항을 유지할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
SL: 스캔 배선 DL: 데이터 배선
VDD: 구동 전류 배선 AC: 보조 배선
LS: 차광층 ACT: 보조 캐소드 전극
ST: 스위칭 박막 트랜지스터 DT: 구동 박막 트랜지스터
OLE: 유기발광 다이오드 ANO: 애노드 전극
OL: 유기발광 층 CAT: 캐소드 전극
OH: 언더-컷 개구부 EA: 발광 영역
CT: 연결 단자 UA: 언더 영역
OC: 평탄화 막 BN: 뱅크

Claims (7)

  1. 기판 위에 배치된 보조 배선;
    상기 보조 배선을 덮는 절연막;
    상기 절연막 위에 배치되며, 상기 보조 배선과 연결된 보조 캐소드 전극;
    상기 보조 캐소드 전극을 덮는 보호막;
    상기 보호막 위에 적층된 평탄화 막;
    상기 보조 캐소드 전극의 일측 단부를 노출하는 언더-컷 개구부;
    상기 언더-컷 개구부 내측에서, 상기 노출된 보조 캐소드 전극의 상기 일측 단부의 하층부에 배치된 상기 절연막을 제거하여 형성된 언더 영역;
    상기 평탄화 막 위에서 상기 언더-컷 개구부로 연장되어, 상기 노출된 보조 캐소드 전극과 접촉하는 연결 단자;
    상기 보조 캐소드 전극 표면 위에 적층되되, 상기 언더-컷 개구부에서 상기 언더 영역에는 미 도포되어 상기 보조 캐소드 전극과 접촉하는 상기 연결 단자의 측면을 노출하는 유기발광 층; 그리고
    상기 유기발광 층 위에 적층되며, 언더-컷 개구부에서 상기 유기발광 층에 노출된 상기 연결 단자의 측면과 접촉하는 캐소드 전극을 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 언더-컷 개구부는.
    상기 평탄화 막, 상기 보호막 및 상기 절연막의 식각 측면을 갖는 일측부; 그리고
    상기 보조 캐소드 전극의 상기 일측 단부를 노출하며, 상기 노출된 일측 단부 하부에 형성된 상기 언더 영역을 갖는 타측부를 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 언더 영역에 배치되고, 상기 캐소드 전극과 직접 접촉하는 더미 연결 단자를 더 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 위에서 상기 보조 배선과 동일층에 배치된 차광층;
    상기 차광층 위에서 상기 보호막 아래에 배치된 박막 트랜지스터;
    상기 평탄화 막에 형성된, 상기 박막 트랜지스터의 일부를 노출하는 화소 콘택홀;
    상기 평탄화 막 위에서 상기 화소 콘택홀을 통해 상기 박막 트랜지스터와 연결되는 애노드 전극; 및
    상기 언더-컷 개구부보다 큰 크기로 상기 언더-컷 개구부 전체를 노출하며, 상기 애노드 전극의 중앙부를 노출하는 발광 영역을 개방하는 뱅크를 더 포함하며,
    상기 유기발광 층은, 상기 발광 영역 위에는 전체 도포되며,
    상기 캐소드 전극은, 상기 발광 영역에서는 상기 유기발광 층 위에 적층되어,
    상기 발광 영역에는, 상기 애노드 전극, 상기 유기발광 층 및 상기 캐소드 전극이 중첩되어 유기발광 다이오드가 형성되는 유기발광 다이오드 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연결 단자는 상기 애노드 전극과 동일한 물질을 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 차광층 및 상기 보조 배선을 덮으며 상기 절연막 아래에 적층된 버퍼 층; 그리고
    상기 절연막 위에 배치된 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 더 포함하며,
    상기 보조 캐소드 전극은 상기 절연막 위에서 상기 드레인 전극과 동일한 물질을 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 언더-컷 개구부에서,
    상기 보조 캐소드 전극의 상기 일측 단부와, 상기 연결 단자의 상기 측면과, 상기 캐소드 전극은 직접 접촉하여 물리적 및 전기적으로 연결된 유기발광 다이오드 표시장치.
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