KR20050069313A - 듀얼패널타입 유기전계발광 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자 및 그 제조방법에 의하면,첫째, 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 서로 다른 기판 상에 형성하기 때문에 생산수율 및 생산성을 향상시킬 수 있고, 제품수명을 효과적으로 늘릴 수 있으며, 둘째, 상부발광방식이기 때문에 박막트랜지스터 설계가 용이해지고 고개구율/고해상도 구현 및 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 세째, 격벽에 의해 별도의 섀도우 마스크(shadow mask)없이 자동 패터닝된 구조로 유기발광층 및 제 2 전극을 형성할 수 있으므로 공정 효율을 높일 수 있으며, 네째, 진공도를 높이고, 수분을 제거할 수 있는 게터 물질인 흡습성 금속물질을 이용하여 제 1 기판 상의 스토리지 캐패시터부 상에 흡습막을 형성함으로써, 별도의 흡습제 실장 공간을 생략하면서도 수분에 의한 제품 불량을 방지할 수 있고, 패널의 공간 효율성을 높일 수 있다.

Description

듀얼패널타입 유기전계발광 소자{Dual Panel Type Organic Electroluminescent Device}

본 발명은 유기전계발광 소자(Organic Electroluminescent Device)에 관한 것이며, 특히 픽셀 구동부(박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자층)와 발광부(발광층을 포함하는 유기전계발광 다이오드 소자)가 서로 다른 기판에 형성되고, 두 소자는 별도의 전기적 연결패턴을 통해 연결되는 방식의 듀얼패널타입 유기전계발광 소자(Active-Matrix Organic Electroluminescent Device) 및 그 제조방법에 관한 것이다.

새로운 평판디스플레이 중 하나인 유기전계발광 소자는 자체발광형이기 때문에 액정표시장치에 비해 시야각, 대조비 등이 우수하며 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다. 그리고 직류저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 전부 고체이기 때문에 외부충격에 강하고 사용온도범위도 넓으며 특히 제조비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있다.

특히, 상기 유기전계발광 소자는 액정표시장치나 PDP(Plasma Display Panel)와 달리 공정이 매우 단순하기 때문에 증착 및 봉지(encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있다.

이하, 도 1은 종래의 유기전계발광 소자 패널에 대한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 제 1, 2 기판(10, 60)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1 기판(10) 상에는 화면을 구현하는 최소 단위인 화소 영역(P)별로 박막트랜지스터(T)를 포함하는 어레이 소자층(AL)이 형성되어 있으며, 상기 어레이 소자층(AL) 상부에는 제 1 전극(48), 유기발광층(54), 제 2 전극(56)이 차례대로 적층된 구조의 유기전계발광 다이오드 소자(E)가 형성되어 있다. 유기발광층(54)으로부터 발광된 빛은 제 1, 2 전극(48, 56) 중 투광성을 가지는 전극 쪽으로 발광되어, 상부발광 또는 하부발광 방식으로 분류할 수 있으며, 한 예로 제 1 전극(48)이 투광성 물질에서 선택되어 유기발광층(54)에서 발광된 빛이 제 1 전극(48)쪽으로 발광되는 하부발광 방식 구조를 제시하였다.

그리고, 상기 제 2 기판(60)은 일종의 인캡슐레이션 기판으로서, 그 내부에는 오목부(62)가 형성되어 있고, 오목부(62) 내에는 외부로부터의 수분흡수를 차단하여 유기전계발광 다이오드 소자(E)를 보호하기 위한 흡습제(64)가 봉입되어 있다.

상기 제 1, 2 기판(10, 60)의 가장자리부는 씰패턴(70)에 의해 봉지되어 있다.

이하, 도 2a, 2b는 종래의 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 한 화소 영역에 대한 도면으로서, 도 2a는 평면도이고, 도 2b는 상기 도 2a의 절단선 "IIb-IIb"에 따라 절단된 단면을 도시한 단면도이며, 주요 구성요소를 중심으로 간략하게 설명한다.

도시한 바와 같이, 제 1 기판(10) 상에 버퍼층(12)이 형성되어 있고, 버퍼층(12) 상부에는 반도체층(14)과 커패시터 전극(16)이 서로 이격되게 형성되어 있으며, 상기 반도체층(14) 중앙부에는 게이트 절연막(18), 게이트 전극(20)이 차례대로 형성되어 있다. 상기 반도체층(14)은 게이트 전극(20)과 대응되는 활성 영역(IIc)과, 활성 영역(IIc)의 좌, 우 양측 영역은 드레인 영역(IId) 및 소스 영역(IIe)으로 각각 정의된다.

상기 게이트 전극(20) 및 커패시터 전극(16)을 덮는 영역에는 제 1 보호층(24)이 형성되어 있으며, 제 1 보호층(24) 상부의 커패시터 전극(16)과 대응된 위치에는 파워 전극(26)을 포함하고, 상기 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성된 전력공급 배선(28)에서 분기되어 있다.

상기 파워 전극(26)을 덮는 기판 전면에는 제 2 보호층(30)이 형성되어 있고, 상기 제 1, 2 보호층(24, 30)에는 공통적으로 반도체층(14)의 드레인 영역(IId)과 소스 영역(IIe)을 노출시키는 제 1, 2 콘택홀(32, 34)을 가지고 있고, 제 2 보호층(30)은 파워 전극(26)을 일부 노출시키는 제 3 콘택홀(36)을 가지고 있다.

상기 제 2 보호층(30) 상부에는, 제 1 콘택홀(32)을 통해 반도체층(14)의 드레인 영역(IId)과 연결되는 드레인 전극(40)과, 일측에서는 제 2 콘택홀(34)을 통해 반도체층(14)의 소스 영역(IIe)과 연결되고, 또 다른 일측에서는 제 3 콘택홀(36)을 통해 파워 전극(26)과 연결되는 소스 전극(38)이 형성되어 있다.

상기 드레인 전극(40) 및 소스 전극(38)을 덮는 영역에는, 드레인 전극(40)을 일부 노출시키는 드레인 콘택홀(46)을 가지는 제 3 보호층(44)이 형성되어 있다.

상기 제 3 보호층(44) 상부에는 발광부(EA)가 정의되어 있고, 발광부(EA)에는 드레인 콘택홀(46)을 통해 드레인 전극(40)과 연결되는 제 1 전극(48)이 형성되어 있으며, 제 1 전극(48) 상부에는 제 1 전극(48)의 주 영역을 노출시키며 그외 영역을 덮는 위치에 층간 절연막(50)이 형성되어 있고, 상기 층간 절연막(50) 상부의 발광부(EA)에는 유기발광층(54)이 형성되어 있고, 유기발광층(54) 상부 전면에는 제 2 전극(56)이 형성되어 있다.

상기 반도체층(14), 게이트 전극(20), 소스 전극(38) 및 드레인 전극(40)은 박막트랜지스터(T)를 이루며, 상기 박막트랜지스터(T)는 상기 게이트 배선(22) 및 데이터 배선(42)이 교차되는 지점에 위치하는 스위칭 박막트랜지스터(Ts)와, 상기 스위칭 박막트랜지스터(Ts)와 전력공급 배선(28)이 교차되는 지점에 위치하는 구동 박막트랜지스터(Td)로 이루어진다.

상기 도 2b에서 제시한 박막트랜지스터(T)는 구동 박막트랜지스터(Td)에 해당된다.

즉, 전술한 게이트 전극(20)은 스위칭 박막트랜지스터(Ts)과 연결되고, 전술한 드레인 전극(40)은 아일랜드 패턴 구조로 이루어지며, 상기 게이트 배선(22) 및 데이터 배선(42)에서 분기되는 게이트 전극(20) 및 소스 전극(38)은 스위칭 박막트랜지스터(Ts)를 이룬다.

상기 파워 전극(26)을 포함하여 전력공급 배선(28)과 커패시터 전극(16)이 중첩되는 영역은 스토리지 커패시터(Cst)를 이룬다.

상기 도 1, 도 2a, 2b를 통해 살펴본 바와 같이, 기존의 하부발광방식 유기전계발광 소자는 어레이 소자 및 유기전계발광 다이오드가 형성된 기판과 별도의 인캡슐레이션용 기판의 합착을 통해 소자를 제작하였다. 이런 경우, 어레이 소자의 수율과 유기전계발광 다이오드의 수율의 곱이 유기전계발광 소자의 수율을 결정하기 때문에, 기존의 유기전계발광 소자 구조에서는 후반 공정에 해당되는 유기전계발광 다이오드 공정에 의해 전체 공정 수율이 크게 제한되는 문제점이 있었다. 예를 들어, 어레이 소자가 양호하게 형성되었다 하더라도, 1,000 Å 정도의 박막을 사용하는 유기발광층의 형성시 이물이나 기타 다른 요소에 의해 불량이 발생하게 되면, 유기전계발광 소자는 불량 등급으로 판정된다.

이로 인하여, 양품의 어레이 소자를 제조하는데 소요되었던 제반 경비 및 재료비 손실이 초래되고, 생산수율이 저하되는 문제점이 있었다.

그리고, 하부발광방식은 인캡슐레이션에 의한 안정성 및 공정이 자유도가 높은 반면 개구율의 제한이 있어 고해상도 제품에 적용하기 어려운 문제점이 있고, 상부발광방식은 박막트랜지스터 설계가 용이하고 개구율 향상이 가능하기 때문에 제품수명 측면에서 유리하지만, 기존의 상부발광방식 구조에서는 유기발광층 상부에 통상적으로 음극이 위치함에 따라 재료선택폭이 좁기 때문에 투과도가 제한되어 광효율이 저하되는 점과, 광투과도의 저하를 최소화하기 위해 박막형 보호막을 구성해야 하는 경우 외기를 충분히 차단하지 못하는 문제점이 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 생산수율이 향상된 고해상도/고개구율 구조 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자를 제공하고자 한다.

이를 위하여, 본 발명에서는 픽셀 구동부(박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자층)와 발광부(발광층을 포함하는 유기전계발광 다이오드 소자)가 서로 다른 기판에 형성되고, 두 소자는 별도의 전기적 연결패턴을 통해 연결되는 방식의 듀얼패널타입 유기전계발광 소자를 제공하고자 한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 소자 내부의 수분을 제거하기 위한 흡습 수단을 구성함에 있어서, 별도의 흡습제 실장 공간을 생략할 수 있는 구조 및 제조 방법을 제공하는 것이다.

이를 위하여, 본 발명에서는 패널 내부의 진공도를 높이기 위한 금속물질인 게터 물질을 이용하여, 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자가 형성된 기판 상의 박막트랜지스터와 배선 형성부 이외의 영역에 흡습막으로 형성함으로써, 상기 목적을 달성하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 특징에서는, 제 1 기판 상에 형성되며, 교차되는 영역은 화소 영역으로 정의되는 다수 개의 게이트 배선, 데이터 배선, 파워 배선과; 상기 게이트 배선, 데이터 배선, 파워 배선에서 인가되는 전압을 제어하는 스위칭 소자 및 구동 소자로 이용되는 박막트랜지스터와; 상기 화소 영역별로, 상기 배선 들 및 박막트랜지스터 형성부 이외의 영역에 형성된 스토리지 커패시터와; 상기 구동 소자로 이용되는 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되며, 일정 두께를 갖는 전기적 연결패턴과; 상기 스토리지 커패시터와 대응된 상부에 형성되며, 흡습성 금속물질로 이루어진 흡습막과; 상기 제 1 기판과 대향되는 제 2 기판 하부에 위치하며, 제 1 전극, 유기발광층, 제 2 전극이 차례대로 형성되어 이루어진 유기전계발광 다이오드 소자를 포함하며, 상기 제 2 전극은 전기적 연결패턴과 전기적으로 연결되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자를 제공한다.

본 발명의 제 2 특징에서는, 제 1 기판 상에 제 1 방향으로 형성된 다수 개의 게이트 배선과; 상기 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성된 다수 개의 데이터 배선과; 상기 제 2 방향으로 데이터 배선과 이격되게 형성된 다수 개의 파워 배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선에서 인가되는 전압을 제어하는 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자의 어느 한 구동 전극과 파워 배선에서 인가되는 전압을 이용하여 발광휘도를 조절하는 구동 소자로 이루어지며, 각각의 소자는 게이트 전극, 반도체층, 소스 전극, 드레인 전극으로 이루어지는 박막트랜지스터와; 상기 스위칭 소자용 드레인 전극과 연결되는 제 1 커패시터 전극과, 상기 파워 배선과 연결되는 제 2 커패시터 전극과, 상기 제 1, 2 커패시터 전극 간에 절연체가 개재된 상태에서 이루어지는 스토리지 커패시터와; 상기 구동 소자로 이용되는 박막트랜지스터와 연결되며, 일정 두께를 갖는 전기적 연결패턴과; 상기 제 1 기판과 대향되는 제 2 기판 하부에 위치하며, 제 1 전극, 유기발광층, 제 2 전극이 차례대로 형성되어 이루어진 유기전계발광 다이오드 소자를 포함하며, 상기 제 2 전극은 전기적 연결패턴과 전기적으로 연결되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자를 제공한다.

본 발명의 제 3 특징에서는, 제 1 기판에 형성되며, 다수 개의 게이트 배선, 데이터 배선, 파워 배선으로 이루어진 금속 배선 그룹과, 상기 금속 배선에서 인가되는 전압을 제어하는 다수 개의 박막트랜지스터로 이루어진 픽셀 구동부와; 상기 픽셀 구동부 상에 위치하며, 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되며 일정 두께를 갖는 전기적 연결패턴과; 상기 제 1 기판과 대향되는 제 2 기판 상에 위치하며, 상기 전기적 연결패턴을 통해 픽셀 구동부로부터 전류를 인가받는 유기발광층을 포함하는 발광부와; 상기 픽셀 구동부에서, 상기 금속 배선 그룹과 다수 개의 박막트랜지스터 이외의 영역에 위치하며, 흡습성 금속물질로 이루어진 흡습막을 포함하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자를 제공한다.

상기 제 1 내지 3 특징에 따른 상기 흡습성 금속물질은, 진공도를 높이고 수분을 제거하기 위한 게터(gatter) 물질에서 선택되고, 상기 게터 물질은, 원소주기율표 기준으로 지르코늄(Zr), 티탄(Ti), 하프늄(Hf)을 포함하는 IVA족 물질과, 바나듐(V), 니오브(Nb), 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W)을 포함하는 VA족 물질과, 철(Fe), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os)을 포함하는 VIIA족 물질과, 니켈(Ni), 코발트(Co)를 포함하는 VIIIA족 물질 중 어느 하나에서 선택되고, 상기 게터 물질은, IB족, IIIB족, IA족, VB족, VIB족, VIIB족, VIIIB족, IB족 물질 중 어느 하나에서 선택되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 내지 제 3 특징에 따른 상기 흡습막은 증착 공정을 통해 이루어지고, 상기 증착 공정은 스퍼터링(sputtering) 또는 진공증착(evaporation) 중 어느 하나에서 선택되며, 상기 유기발광층은, 상기 화소 영역별로 적, 녹, 청 발광층이 차례대로 형성된 구조로 이루어지고, 상기 유기발광층은 단색 발광물질로 이루어지고, 상기 제 2 기판과 유기전계발광 다이오드 소자 사이에는 컬러필터층 단일 구조 또는 컬러필터층과 색변환층인 CCM(color-changing mediums) 이중 구조 중 어느 하나가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 내지 제 3 특징에 따른 상기 제 1 전극은 기판 전면에 형성되고, 상기 제 1 전극 하부의 비화소 영역에는 층간절연막과, 역테이퍼 구조로 일정 두께를 갖는 격벽이 형성되고, 상기 격벽에 의해 자동 패터닝되어 유기발광층 및 제 2 전극은 화소 영역별로 분리된 구조로 이루어져 있으며, 상기 제 1 전극은, 투광성을 가져 상부발광방식으로 구동되고, 상기 제 1 전극은 양극(anode electrode)이고, 상기 제 2 전극은 음극(cathode electrode)이며, 상기 제 1 전극은 투명 도전성 물질에서 선택되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 하나의 실시예는, 독립적인 발광방식의 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대한 실시예이다.

-- 제 1 실시예 --

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대한 대한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 제 1, 2 기판(110, 130)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1 기판(110) 상부에는 박막트랜지스터(T)를 포함하는 어레이 소자층(A)이 형성되어 있으며, 어레이 소자층(A) 상부에는 박막트랜지스터(T)와 연결되는 일정 두께를 갖는 전기적 연결패턴(120)이 형성되어 있다.

상기 전기적 연결패턴(120)이 갖는 일정 두께는, 상기 전기적 연결패턴(120)에 의해 서로 다른 기판 상에 형성되는 픽셀 구동부와 발광부를 전기적으로 연결시킬 수 있는 두께범위에서 선택된다. 즉, 상기 전기적 연결패턴(120)의 두께는 두 기판 간의 셀 갭과 대응되는 값에서 선택될 수 있다.

그리고, 상기 박막트랜지스터(T)는 유기전계발광 소자의 발광 휘도를 조절하는 구동 박막트랜지스터에 해당되며, 비정질 실리콘 물질을 이용한 역스태거형 박막트랜지스터 구조를 이루고 있다.

상기 제 2 기판(130) 하부 전면에는 제 1 전극(132)이 형성되어 있고, 제 1 전극(132) 하부의 화소 영역(P)간 경계부에 위치하는 비화소 영역(NP ; non-pixel area)에는 층간절연막(138)과, 역테이퍼 구조로 일정 두께를 갖는 격벽(140)이 차례대로 형성되어 있으며, 격벽(140) 간 사이 구간에는 격벽(140)에 의해 자동패터닝된 구조로 유기발광층(142), 제 2 전극(144)이 차례대로 형성되어 있다.

상기 격벽(140)이 가지는 일정 두께는, 상기 격벽(140)에 의해 유기발광층(142) 및 제 2 전극(144)을 화소 영역(P)별로 분리시킬 수 있는 두께범위에서 선택된다.

상기 유기발광층(142)은, 적, 녹, 청 발광층(142a, 142b, 142c)이 화소 영역(P) 단위로 차례대로 형성된 구조로 이루어지고, 상기 제 1, 2 전극(136, 144)과, 제 1, 2 전극(136, 144) 사이에 개재된 유기발광층(142)은 유기전계발광 다이오드 소자(E)를 이룬다.

그리고, 상기 제 1 전극(132)은 투광성을 가지는 물질에서 선택되어, 유기발광층(142)에서 발광된 빛은 제 1 전극(132)쪽으로 발광되는 상부발광 방식으로 화면을 구현하는 것을 특징으로 한다. 한 예로, 상기 제 1 전극(132)이 양극(anode electrode), 제 2 전극(144)이 음극(cathode electrode)에 해당될 경우, 제 1 전극(132)은 투명 도전성 물질에서 선택되고, 한 예로 ITO(indium tin oxide)로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 제 1, 2 기판(110, 130)은, 두 기판의 가장자리부에 위치하는 씰패턴(150)에 의해 합착되어 있다.

본 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자 구조에 의하면, 첫째, 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 서로 다른 기판 상에 형성하기 때문에 생산수율 및 생산성을 향상시킬 수 있고, 제품수명을 효과적으로 늘릴 수 있으며, 둘째, 상부발광방식이기 때문에 박막트랜지스터 설계가 용이해지고 고개구율/고해상도 구현 및 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 세째, 격벽에 의해 별도의 섀도우 마스크(shadow mask)없이 자동 패터닝된 구조로 유기발광층 및 제 2 전극을 형성할 수 있으므로 공정 효율을 높일 수 있는 장점을 가진다.

도면으로 제시하지 않았지만, 풀컬러 구현을 위해서는 본 실시예에 따른 독립발광방식 이외에, 컬러필터층 단일 구조 또는, 컬러필터층 및 색변환층인 CCM(Color-changing Mediums) 이중 구조로 이루어진 풀컬러 구현소자를 구비하는 구조를 포함할 수 있다. 상기 별도의 풀컬러 구현소자가 구비되는 경우, 유기발광층은 단색발광물질로 이루어진다.

그러나, 종래의 유기전계발광 소자와 비교해서, 듀얼패널타입 유기전계발광 소자 패널의 단점은 패널 내부의 수분을 흡수하는 흡습패턴을 실장할 공간을 별도로 구비할 수 없다는 것이다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 종래의 유기전계발광 소자에서는 상부 기판에 별도의 소자가 형성되지 않기 때문에, 상부 기판의 내부면에 흡습제를 인입하는 구조로 흡습 기능이 갖추어졌으나, 듀얼패널의 경우 두 기판에 각각 픽셀 구동부 및 발광부가 형성되기 때문에, 별도로 흡습제를 구비할 여유 공간을 갖추지 못하는 단점이 있다.

이하, 본 발명의 또 하나의 실시예에서는, 별도의 흡습제 실장 공간없이 흡습제를 구비하는 구조의 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대한 실시예이다.

-- 제 2 실시예 --

도 4a, 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대한 도면으로서, 도 4a는 제 1 기판의 어느 한 화소부에 대한 평면도이고, 도 4b는 상기 도 4a의 절단선 "IVb-IVb"에 따라 절단된 단면을 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 제 1 기판(210) 상에 제 1 방향으로 스위칭용 게이트 전극(212)을 가지는 게이트 배선(214)이 형성되어 있고, 상기 스위칭용 게이트 전극(212) 및 게이트 배선(214)과 이격되게, 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향을 주 방향으로 하여 아일랜드 패턴 구조로 스위칭용 게이트 전극(212)과 인접한 위치의 연결 배선(216)과, 상기 연결 배선(216)에서 연장형성되어 게이트 전극(218)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 스위칭용 게이트 전극(212), 게이트 배선(214), 연결 배선(216), 게이트 전극(218)을 덮는 영역에는 게이트 절연막(220)이 형성되어 있고, 게이트 절연막(220) 상부의 스위칭용 게이트 전극(212) 및 게이트 전극(218)을 각각 덮는 위치에는 아일랜드 패턴구조의 스위치용 반도체층(222) 및 반도체층(224)이 각각 형성되어 있다.

상기 반도체층(224)은, 순수 비정질 실리콘 물질로 이루어진 액티브층(224a)과, 불순물 비정질 실리콘 물질로 이루어진 오믹콘택층(224b)으로 이루어지며, 도면으로 상세히 제시하지 않았지만, 상기 스위칭용 반도체층(222)도 반도체층(224)과 동일한 단면구조를 가진다.

상기 게이트 절연막(220)은 연결 배선(216)을 일부 노출시키는 제 1 콘택홀(230)을 가진다.

상기 스위칭용 반도체층(222) 및 반도체층(224) 상부에는, 상기 제 2 방향으로 위치하며, 스위칭용 소스 전극(234)을 가지는 데이터 배선(232)과, 상기 스위칭용 소스 전극(234)과 일정간격 이격되며 제 1 콘택홀(230)을 통해 연결 배선(216)과 연결되는 스위칭용 드레인 전극(236)과, 상기 스위칭용 드레인 전극(236)에서 연장형성된 제 1 커패시터 전극(238)이 형성되어 있다.

또한, 상기 반도체층(224)의 양측과 중첩된 위치에는 아일랜드 패턴 구조의 소스 전극(240) 및 드레인 전극(242)이 각각 형성되어 있다.

상기 스위칭용 게이트 전극(212), 스위칭용 반도체층(222), 스위칭용 소스 전극(234), 스위칭용 드레인 전극(236)은 스위칭용 박막트랜지스터(Ts)를 이루고, 상기 게이트 전극(218), 반도체층(224), 소스 전극(240), 드레인 전극(242)은 구동용 박막트랜지스터(Td)를 이룬다.

도면으로 상세히 제시하지 않았지만, 상기 스위칭용 박막트랜지스터는 게이트 배선 및 데이터 배선에서 인가되는 전압을 제어하는 역할을 하고, 상기 구동용 박막트랜지스터는 스위칭용 박막트랜지스터와 파워 배선에서 인가되는 전압을 이용하여 발광휘도를 조절하는 역할을 한다.

상기 스위칭용 박막트랜지스터(Ts) 및 구동용 박막트랜지스터(Td)를 덮는 영역에는, 상기 소스 전극(240)을 일부 노출시키는 제 2 콘택홀(244)을 가지는 제 1 보호층(246)이 형성되어 있고, 제 1 보호층(246) 상부에는 제 2 방향으로 데이터 배선(232)과 이격되게 위치하며, 상기 제 2 콘택홀(244)을 통해 소스 전극(240)과 연결되는 파워 전극(248)과, 상기 제 1 커패시터 전극(238)과 중첩되게 위치하는 제 2 커패시터 전극(250)을 가지는 파워 배선(252)이 형성되어 있다.

상기 제 1, 2 커패시터 전극(238, 250)이 중첩된 영역은 제 1 보호층(246)이 개재된 상태에서 스토리지 커패시터(Cst)를 이룬다.

상기 게이트 배선(214), 데이터 배선(232), 파워 배선(252)이 교차되는 영역은 화소 영역(P)으로 정의된다.

그리고, 상기 파워 배선(252), 파워 전극(248), 제 2 커패시터 전극(250)을 덮는 영역에는, 상기 제 1 보호층(246)과 공통적으로 드레인 전극(242)을 일부 노출시키는 제 3 콘택홀(254)을 가지는 제 2 보호층(256)이 형성되어 있고, 제 3 콘택홀(254)과 인접한 화소 영역(P)에는 일정두께를 갖는 돌출 패턴(258)이 형성되어 있고, 돌출 패턴(258)을 덮는 영역에는 제 3 콘택홀(254)을 통해 드레인 전극(242)과 연결되는 연결 전극(260)이 형성되어 있다.

상기 돌출 패턴(258) 및 연결 전극(260)은 전기적 연결패턴(262)을 구성한다.

그리고, 상기 제 2 보호층(256) 상부의 스토리지 커패시터부(Cst)를 덮는 영역에는 소자의 수분을 제거할 수 있는 흡습성 금속물질로 이루어진 흡습막(264)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에 따른 흡습막(264)을 이루는 물질은 증착 공정을 통해 박막 형태로 형성할 수 있는 금속물질로 이루어지기 때문에, 박막트랜지스터 및 금속 배선(게이트 배선, 데이터 배선, 파워 배선) 형성부 이외의 영역에 속하는 스토리지 커패시터(Cst) 영역에 형성할 수 있다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 흡습막(264)은 전도성을 가지기 때문에 박막트랜지스터나 금속 배선과 중첩된 영역에 위치하게 되면, 절연체가 개재된 상태에서 신호 지연 및 화질 불량을 초래하는 기생용량을 발생시킬 수 있으므로, 박막트랜지스터나 금속 배선 형성부 이외의 영역에 형성하는 것이 공정 상 중요하다.

상기 흡습성 금속물질은 일종의 진공도를 낮추고, 수분을 제거할 수 있는 물질로 정의되는 게터(gatter) 물질로서, 이러한 게터 물질로는 원소주기율표 기준으로 봤을 때 지르코늄(Zr), 티탄(Ti), 하프늄(Hf)과 같은 IVA족 물질과, 바나듐(V), 니오브(Nb), 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W)과 같은 VA족 물질과, 철(Fe), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os)과 같은 VIIA족 물질과, 니켈(Ni), 코발트(Co)와 같은 VIIIA족 물질과, 이밖에도 IB족, IIIB족, IA족, IB족에서 VB족 물질을 이용할 수 있다.

이러한 물질에서 선택되는 흡습성 금속물질의 형성방법은 스퍼터링(sputtering)이나 진공증착(evaporation)등 모든 증착가능한 방법을 이용할 수 있다.

이하, 본 발명의 또 다른 실시예는 상기 제 2 실시예에 따른 기판 구조를 포함하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대한 실시예이다.

-- 제 3 실시예 --

도 5는 본 발명의 제 3 실시에에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 한 화소부 영역에 대한 단면도로서, 상기 제 2 실시예와 중복되는 부분에 대한 설명은 간략히 한다.

도시한 바와 같이, 제 1, 2 기판(310, 370)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1 기판(310) 상부에는 게이트 전극(318), 반도체층(324), 소스 전극(340), 드레인 전극(342)으로 이루어진 박막트랜지스터(T)와, 소스 전극(340) 및 드레인 전극(342)과 동일 공정에서 동일 물질로 이루어진 제 1 커패시터 전극(338)과, 소스 전극(340)과 연결되는 파워 전극(348)과, 상기 파워 전극(348)을 포함하며, 제 1 커패시터 전극(338)과 중첩된 위치에서 제 2 커패시터 전극(350)을 포함하는 파워 배선(352) 형성되어 있다.

상기 제 1, 2 커패시터 전극(338, 350)은 제 1 보호층(346)이 개재된 상태에서 스토리지 커패시터(Cst)를 이루고 있다.

그리고, 상기 박막트랜지스터(T)와 연결되어 전기적 연결패턴(362)이 형성되어 있고, 제 2 보호층(356) 상부의 스토리지 커패시터(Cst)와 대응된 위치에는 흡습막(364)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 제 2 기판(370) 하부 전면에는 제 1 전극(372)이 형성되어 있고, 제 1 전극(372) 하부의 비화소 영역(NP)에는 층간절연막(374)과, 역테이퍼 구조(제 2 기판면 기준)로 일정 두께를 갖는 격벽(376)이 차례대로 형성되어 있고, 격벽(376) 하부에는, 격벽(376)에 의해 자동패터닝된 구조로 유기발광층(378) 및 제 2 전극(380)이 차례대로 형성되어 있다.

이때, 상기 제 2 전극(380)은, 전술한 전기적 연결패턴(362)과 접촉되게 위치한다.

상기 제 1 전극(372), 유기발광층(378), 제 2 전극(380)은 유기전계발광 소자(E)를 이루며, 상기 제 1 전극(372)은 투광성을 가지는 물질에서 선택되어 상부발광방식으로 구동되는 것을 특징으로 한다.

한 예로, 상기 제 1 전극(372)은 양극, 제 2 전극(380)은 음극으로 이루어져, 상기 제 1 전극(372)을 이루는 물질은 투명도전성 물질에서 선택될 수 있으며, 한 예로 ITO를 예로 들 수 있다.

도면으로 제시하지 않았지만, 상기 유기발광층(378)은 화소 영역별로 적, 녹, 청 발광층이 차례대로 형성된 독립발광방식을 이루고 있다.

그러나, 본 발명에서는 유기발광층을 단색 발광층으로 구성하고, 별도로 컬러필터층 단일 구조 또는, 컬러필터층과 색변화층인 CCM(color-changing mediums) 이중 구조로 이루어진 풀컬러 구현소자를 구비하여 풀컬러를 구현하는 방식도 포함한다.

그러나, 본 발명은 상기 실시예 들로 한정되지 않고, 본 발명의 취지에 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자 및 그 제조방법에 의하면,첫째, 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 서로 다른 기판 상에 형성하기 때문에 생산수율 및 생산성을 향상시킬 수 있고, 제품수명을 효과적으로 늘릴 수 있으며, 둘째, 상부발광방식이기 때문에 박막트랜지스터 설계가 용이해지고 고개구율/고해상도 구현 및 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 세째, 격벽에 의해 별도의 섀도우 마스크(shadow mask)없이 자동 패터닝된 구조로 유기발광층 및 제 2 전극을 형성할 수 있으므로 공정 효율을 높일 수 있으며, 네째, 진공도를 높이고, 수분을 제거할 수 있는 게터 물질인 흡습성 금속물질을 이용하여 제 1 기판 상의 스토리지 캐패시터부 상에 흡습막을 형성함으로써, 별도의 흡습제 실장 공간을 생략하면서도 수분에 의한 제품 불량을 방지할 수 있고, 패널의 공간 효율성을 높일 수 있다.

도 1은 종래의 유기전계발광 소자 패널에 대한 단면도.

도 2a, 2b는 종래의 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 한 화소 영역에 대한 도면으로서, 도 2a는 평면도이고, 도 2b는 상기 도 2a의 절단선 "IIb-IIb"에 따라 절단된 단면을 도시한 단면도.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대한 대한 단면도.

도 4a, 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대한 도면으로서, 도 4a는 제 1 기판의 어느 한 화소부에 대한 평면도이고, 도 4b는 상기 도 4a의 절단선 "IVb-IVb"에 따라 절단된 단면을 도시한 단면도.

도 5는 본 발명의 제 3 실시에에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 한 화소부 영역에 대한 단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

제 1 기판 : 210 게이트 전극 : 218

게이트 절연막 : 220 반도체층 : 224

액티브층, 오믹콘택층 : 224a, 224b

제 1 커패시터 전극 : 238 소스 전극 : 240

드레인 전극 : 242 제 2 콘택홀 : 244

제 1 보호층 : 246 파워 전극 : 248

제 2 커패시터 전극 : 250 파워 배선 : 252

제 3 콘택홀 : 254 제 2 보호층 : 256

돌출 패턴 : 258 연결 전극 : 260

전기적 연결패턴 : 262

구동용 박막트랜지스터 : Td 스토리지 커패시터 : Cst

화소 영역 : P

Claims (13)

1. 제 1 기판 상에 형성되며, 교차되는 영역은 화소 영역으로 정의되는 다수 개의 게이트 배선, 데이터 배선, 파워 배선과;

   상기 게이트 배선, 데이터 배선, 파워 배선에서 인가되는 전압을 제어하는 스위칭 소자 및 구동 소자로 이용되는 박막트랜지스터와;

   상기 화소 영역별로, 상기 배선 들 및 박막트랜지스터 형성부 이외의 영역에 형성된 스토리지 커패시터와;

   상기 구동 소자로 이용되는 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되며, 일정 두께를 갖는 전기적 연결패턴과;

   상기 스토리지 커패시터와 대응된 상부에 형성되며, 흡습성 금속물질로 이루어진 흡습막과;

   상기 제 1 기판과 대향되는 제 2 기판 하부에 위치하며, 제 1 전극, 유기발광층, 제 2 전극이 차례대로 형성되어 이루어진 유기전계발광 다이오드 소자

   를 포함하며, 상기 제 2 전극은 전기적 연결패턴과 전기적으로 연결되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
2. 제 1 기판 상에 제 1 방향으로 형성된 다수 개의 게이트 배선과;

   상기 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성된 다수 개의 데이터 배선과;

   상기 제 2 방향으로 데이터 배선과 이격되게 형성된 다수 개의 파워 배선과;

   상기 게이트 배선 및 데이터 배선에서 인가되는 전압을 제어하는 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자의 어느 한 구동 전극과 파워 배선에서 인가되는 전압을 이용하여 발광휘도를 조절하는 구동 소자로 이루어지며, 각각의 소자는 게이트 전극, 반도체층, 소스 전극, 드레인 전극으로 이루어지는 박막트랜지스터와;

   상기 스위칭 소자용 드레인 전극과 연결되는 제 1 커패시터 전극과, 상기 파워 배선과 연결되는 제 2 커패시터 전극과, 상기 제 1, 2 커패시터 전극 간에 절연체가 개재된 상태에서 이루어지는 스토리지 커패시터와;

   상기 구동 소자로 이용되는 박막트랜지스터와 연결되며, 일정 두께를 갖는 전기적 연결패턴과;

   상기 제 1 기판과 대향되는 제 2 기판 하부에 위치하며, 제 1 전극, 유기발광층, 제 2 전극이 차례대로 형성되어 이루어진 유기전계발광 다이오드 소자

   를 포함하며, 상기 제 2 전극은 전기적 연결패턴과 전기적으로 연결되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
3. 제 1 기판에 형성되며, 다수 개의 게이트 배선, 데이터 배선, 파워 배선으로 이루어진 금속 배선 그룹과, 상기 금속 배선에서 인가되는 전압을 제어하는 다수 개의 박막트랜지스터로 이루어진 픽셀 구동부와;

   상기 픽셀 구동부 상에 위치하며, 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되며 일정 두께를 갖는 전기적 연결패턴과;

   상기 제 1 기판과 대향되는 제 2 기판 상에 위치하며, 상기 전기적 연결패턴을 통해 픽셀 구동부로부터 전류를 인가받는 유기발광층을 포함하는 발광부와;

   상기 픽셀 구동부에서, 상기 금속 배선 그룹과 다수 개의 박막트랜지스터 이외의 영역에 위치하며, 흡습성 금속물질로 이루어진 흡습막

   을 포함하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 흡습성 금속물질은, 진공도를 높이고 수분을 제거하기 위한 게터(gatter) 물질에서 선택되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 게터 물질은, 원소주기율표 기준으로 지르코늄(Zr), 티탄(Ti), 하프늄(Hf)을 포함하는 IVA족 물질과, 바나듐(V), 니오브(Nb), 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W)을 포함하는 VA족 물질과, 철(Fe), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os)을 포함하는 VIIA족 물질과, 니켈(Ni), 코발트(Co)를 포함하는 VIIIA족 물질 중 어느 하나에서 선택되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 게터 물질은, IB족, IIIB족, IA족, VB족, VIB족, VIIB족, VIIIB족, IB족 물질 중 어느 하나에서 선택되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 흡습막은 증착 공정을 통해 이루어지는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 증착 공정은 스퍼터링(sputtering) 또는 진공증착(evaporation) 중 어느 하나에서 선택되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 유기발광층은, 상기 화소 영역별로 적, 녹, 청 발광층이 차례대로 형성된 구조로 이루어지는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

    상기 유기발광층은 단색 발광물질로 이루어지고, 상기 제 2 기판과 유기전계발광 다이오드 소자 사이에는 컬러필터층 단일 구조 또는 컬러필터층과 색변환층인 CCM(color-changing mediums) 이중 구조 중 어느 하나가 더 포함되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

    상기 제 1 전극은 기판 전면에 형성되고, 상기 제 1 전극 하부의 비화소 영역에는 층간절연막과, 역테이퍼 구조로 일정 두께를 갖는 격벽이 형성되고, 상기 격벽에 의해 자동 패터닝되어 유기발광층 및 제 2 전극은 화소 영역별로 분리된 구조로 이루어져 있는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

    상기 제 1 전극은, 투광성을 가져 상부발광방식으로 구동되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 제 1 전극은 양극(anode electrode)이고, 상기 제 2 전극은 음극(cathode electrode)이며, 상기 제 1 전극은 투명 도전성 물질에서 선택되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.