KR20070050541A - 유기 전계 발광 표시 장치와 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쇼트 불량 화소를 암점화하여 리페어할 수 있는 유기 전계 발광 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 유기 전계 발광 표시 장치는 서브 화소 단위로 형성된 화소 전극과; 상기 화소 전극을 독립적으로 구동하는 셀 구동부와; 상기 화소 전극 위에 형성되고 발광층을 포함하는 유기층과; 상기 유기층 위에 형성되어 상기 화소 전극과 마주하는 상기 서브 화소 단위의 메인 음극과; 상기 메인 음극을 인접한 서브 화소의 메인 음극과 연결시키는 보조 음극을 구비한다.

AMOLED, 음극, 패터닝, 리페어, 암점화

Description

유기 전계 발광 표시 장치와 그의 제조 방법{ORGANCIC ELECTRO-LUMINESCENCE DISPALY AND FABRICATING METHOD TEREROF}

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치의 한 화소에 대한 수직 단면도.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치의 음극 구조를 도시한 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

10 : 셀 구동부 20 : 절연 기판

22 : 게이트 전극 24 : 게이트 절연막

26 : 반도체층 26C : 채널 영역

26S : 소스 영역 26D : 드레인 영역

28 : 층간 절연막 30, 32, 40 : 컨택홀

34 : 소스 전극 36 : 드레인 전극

38 : 보호막 42 : 화소 전극

44 : 뱅크 절연막 46 : 화소홀

48 : 유기층 50 : 메인 음극

52 : 보조 음극 54 : 쇼트 불량

56 : 오픈부

본 발명은 유기 전계 발광 표시 장치에 관한 것으로, 특히 불량 화소를 암점화하여 리페어할 수 있는 유기 전계 발광 표시 장치와 그 제조 방법 및 리페어 방법에 관한 것이다.

다양한 정보를 화면으로 구현해 주는 영상 표시 장치는 정보 통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가볍고 휴대가 가능하면서도 고성능의 방향으로 발전하고 있다. 이에 음극선관(CRT)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 평판 표시 장치로 불활성 가스의 방전 횟수를 조절하여 영상을 표시하는 플라즈마 표시 패널(이하, PDP), 유전 이방성을 갖는 액정의 광투과율을 제어하여 영상을 표시하는 액정 표시 장치(이하, LCD), 유기 발광층의 발광량을 제어하여 영상을 표시하는 유기 전계 발광 표시 장치(OLED) 등이 각광 받고 있다. 이들 중 PDP는 대형 TV로만 응용되고 반면에 LCD 및 OLED는 휴대폰, 노트북, 모니터, TV 등과 같이 소형부터 대형까지 다양한 크기로 많은 분야의 영상 표시 장치로 응용되고 있다. 여기서 OLED는 전극 사이의 얇은 발광층을 이용한 자발광 소자로 종이와 같이 박막화가 가능하다는 장점을 갖고 있다.

액티브 매트릭스 OLED(이하, AMOLED)는 3색(R, G, B) 서브 화소로 구성된 화소들이 매트릭스 형태로 배열되어 화상을 표시하게 되고, 각 서브 화소는 유기 전계 발광(이하, OEL) 셀과 그 OEL 셀을 독립적으로 구동하는 셀 구동부를 구비한다. OEL 셀은 셀 구동부와 접속된 화소 전극 및 그라운드와 접속된 공통 음극과, 화소 전극과 공통 음극 사이에 형성된 발광층으로 구성된다. 셀 구동부는 스캔 신호를 공급하는 게이트 라인과, 비디오 데이터 신호를 공급하는 데이터 라인과, 공통 전원 신호를 공급하는 공통 전원 라인 사이에 접속된 적어도 2개의 박막 트랜지스터와 스토리지 캐패시터로 구성되어 OEL 셀의 화소 전극을 구동한다.

여기서 화소 전극과 공통 음극은 사이의 발광층은 약 1000Å 정도의 얇은 박막으로 형성되므로 핀홀(Pin hole)이나 파티클(Particle) 등으로 인하여 화소 전극과 공통 음극의 쇼트 불량이 발생하게 된다. 그런데, 이러한 화소 전극과 공통 음극의 쇼트 불량은 전면 증착 구조의 공통 음극에 의해 리페어가 불가능하고 단일 서브 화소의 쇼트 불량이 아닌 라인성 불량으로 진전되기 때문에 OLED의 수율 및 품질에 막대한 영향을 미치게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 쇼트 불량 화소를 암점화하여 리페어할 수 있는 OLED 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 OLED는 서브 화소 단위로 형성된 화소 전극과; 상기 화소 전극을 독립적으로 구동하는 셀 구동부와; 상기 화소 전극 위에 형성되고 발광층을 포함하는 유기층과; 상기 유기층 위에 형성되어 상기 화소 전극과 마주하는 상기 서브 화소 단위의 메인 음극과; 상기 메인 음극을 인접한 서브 화소의 메인 음극과 연결시키는 보조 음극을 구비한다.

상기 메인 음극 및 보조 음극은 일체화되어 형성된다.

상기 화소 전극과 메인 음극간의 쇼트 불량이 발생한 경우 그 메인 음극과 접속된 보조 음극의 오픈으로 해당 서브 화소가 암점화된다.

본 발명에 따른 OLED 제조 방법은 절연 기판 상에 다수의 신호 라인과 접속된 셀 구동부를 형성하는 단계와; 상기 셀 구동부와 접속되고 서브 화소 단위로 형성된 화소 전극을 형성하는 단계와; 상기 화소 전극 노출시키는 화소홀을 갖는 뱅크 절연막을 형성하는 단계와; 상기 뱅크 절연막의 화소홀 내에 형성되고 발광층을 포함하는 유기층을 형성하는 단계와; 상기 유기층 위에 상기 서브 화소 단위의 메인 음극과 그 메인 음극을 연결시키는 보조 음극을 포함하는 음극 패턴을 마스크를 이용한 증착 공정으로 형성하는 단계를 포함한다.

그리고, 본 발명의 OLED 제조 방법은 검사 공정을 통해 상기 화소 전극과 메인 전극간의 쇼트 불량이 검출된 경우 그 메인 전극과 접속된 보조 전극을 오픈시켜 상기 쇼트 불량이 발생된 서브 화소만 암점화시켜 리페어하는 단계를 추가로 포 함한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 OLED의 한 서브 화소의 등가 회로도이고, 도 2는 도 1에 도시된 한 서브 화소 중 구동용 박막 트랜지스터(T2) 및 OEL 셀의 수직 구조를 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 한 서브 화소는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL) 및 전원 라인(PL)과 접속된 셀 구동부(10)와, 셀 구동부(10)와 그라운드 사이에 접속되어 등가적으로는 다이오드로 표현되는 0EL 셀을 구비한다.

셀 구동부(10)는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 접속된 스위치 박막 트랜지스터(T1)와, 스위치 박막 트랜지스터(T1) 및 전원 라인(PL)과 OEL 셀의 양극 사이에 접속된 구동 박막 트랜지스터(T2)와, 전원 라인(PL)과 스위치 박막 트랜지스터(T1)의 드레인 전극 사이에 접속된 스토리지 캐패시터(C)를 구비한다.

스위치 박막 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 게이트 라인(GL)과 접속되고 소스 전극은 데이터 라인(DL)과 접속되며 드레인 전극은 구동 박막 트랜지스터(T2)의 게이트 전극 및 스토리지 캐패시터(C)와 접속된다. 구동 박막 트랜지스터(T2)의 소스 전극은 전원 라인(PL)과 접속되고 드레인 전극은 OEL 셀의 양극 역할을 하는 화소 전극과 접속된다. 스토리지 캐패시터(C)는 전원 라인(PL)과 구동 박막 트 랜지스터(T2)의 게이트 전극 사이에 접속된다.

스위치 박막 트랜지스터(T1)는 게이트 라인(GL)에 스캔 펄스가 공급되면 턴-온되어 데이터 라인(DL)에 공급된 데이터 신호를 스토리지 캐패시터(C) 및 구동 박막 트랜지스터(T2)의 게이트 전극으로 공급한다. 구동 박막 트랜지스터(T2)는 게이트 전극으로 공급되는 데이터 신호에 응답하여 전원 라인(PL)으로부터 OEL 셀로 공급되는 전류(I)을 제어함으로써 OEL 셀의 발광량을 조절하게 된다. 그리고, 스위치 박막 트랜지스터(T1)가 턴-오프되더라도 스토리지 캐패시터D(C)에 충전된 전압에 의해 구동 박막 트랜지스터(T2)는 다음 프레임의 데이터 신호가 공급될 때까지 일정한 전류(I)를 공급하여 OEL 셀이 발광을 유지하게 한다.

도 2를 참조하면, 구동 박막 트랜지스터(T2)는 절연 기판(20) 위에 형성된 게이트 전극(22)과, 게이트 전극(22)을 덮는 게이트 절연막(24)과, 게이트 절연막(24) 위에 형성된 반도체층(26)과, 반도체층(26)을 덮는 층간 절연막(28)과, 층간 절연막(28)을 관통하는 제1 및 제2 컨택홀(30, 32)을 통해 반도체층(26)의 소스 영역(26S) 및 드레인 영역(26D)과 각각 접속된 소스 전극(34) 및 드레인 전극(36)을 구비한다. 반도체층(26)은 LTPS 박막으로 형성되고 게이트 전극(22)과 중첩된 채널 영역(26C)과, 채널 영역(26C)을 사이에 두고 게이트 전극(22)과 비중첩되며 불순물이 주입된 소스 영역(26S) 및 드레인 영역(26D)으로 구성된다.

OEL 셀은 구동 박막 트랜지스터(T2)를 덮는 보호막(38) 위에 형성된 투명 도전 물질의 화소 전극(42)과, 화소 전극(42)을 노출시키는 화소홀(46)이 형성된 뱅크 절연막(44)과, 화소홀(46)을 통해 노출된 화소 전극(42) 위에 형성된 발광층을 포함하는 유기층(46)과, 유기층(46) 위에 형성된 메인 음극(50)으로 구성된다. 유기층(46)은 화소 전극(42)으로부터 적층된 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층으로 구성된다. 이러한 유기층(46)에 포함된 발광층은 화소 전극(42)에 공급된 전류량에 따라 발광하여 화소 전극(42)을 경유하여 절연 기판(20) 쪽으로 빛을 방출하게 된다.

여기서, 메인 음극(50)은 도 3에 도시된 바와 같이 서브 화소 단위의 패턴으로 형성되어 서브 화소 단위로 형성된 유기층(46)을 사이에 두고 화소 전극(42)과 마주하게 된다. 그리고, 메인 음극(50)은 선폭이 작은 보조 음극(52)을 통해 상하좌우로 이웃한 서브 화소의 메인 음극(50)과 공통으로 접속된다. 이러한 메인 음극(50) 및 보조 음극(52)을 포함하는 음극 패턴은 마스크를 이용한 증착 공정으로 유기층(46)을 열화시키는 포토 공정 및 식각 공정이 필요없이 형성된다.

이에 따라, 화소 전극(42) 위에 잔존하는 파티클(54)이나 유기층(46)에 형성된 핀홀을 통해 화소 전극(42)과 메인 음극(50)이 쇼트되는 불량이 발생한 경우 도 3에 도시된 바와 같이 메인 음극(50)과 접속된 보조 음극(52)을 레이저 절단 등의 방법을 통해 오픈시킴으로써 암점화되게 한다. 이 결과, 쇼트 불량이 발생된 서브 화소만 메인 음극(50)과 접속된 보조 음극(52)의 오픈부(56)를 통해 암점화시킬 수 있게 됨으로써 단일 서브 화소의 불량이 라인성 불량으로까지 진전되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 OLED를 리페어할 수 있게 된다.

이하, 도 2에 도시된 서브 화소의 제조 방법을 단계적으로 설명하기로 한다.

먼저, 절연 기판(20) 위에 게이트 전극(22)이 게이트 라인과 함께 형성된다. 게이트 전극(22)은 절연 기판(20) 위에 게이트 금속층을 전면 증착한 다음 마스크를 이용한 포토 공정 및 식각 공정으로 패터닝함으로써 형성된다. 이때 게이트 금속층으로는 Mo, Ti, Cu, AlNd, Al, Cr, Mo 합금, Cu 합금, Al 합금 등과 같이 금속 물질이 단일층 또는 이중 이상의 복층 구조로 이용된다.

이어서, 게이트 전극(22)을 덮는 게이트 절연막(24)을 전면 증착한다. 게이트 절연막(24)으로는 SiOx, SiNx 등과 같은 무기 절연 물질이 이용된다.

그 다음, 게이트 절연막(24) 위에 반도체층(26)이 형성된다. 구체적으로, 게이트 절연막(24) 위에 아몰퍼스 실리콘 박막을 형성한 다음, 결정화하여 LTPS 박막을 형성한다. 이때, 아몰퍼스 실리콘 박막을 결정화하기 이전에 아몰퍼스 실리콘 박막 내에 존재하는 수소 원자를 제거하기 위한 탈수소화(Dehydrogenation) 공정을 진행하기도 한다. 아몰퍼스 실리콘 박막 박막을 결정화하는 방법으로는 엑시머 레이저 어닐링 방법 중에 하나로, 라인 빔(Line beam)을 수평 방향으로 스캔하여 그레인을 수평 방향으로 성장시킴으로써 그레인 크기를 향상시킨 순차적 수평 결정화(SLS) 방법이 주로 이용된다. 그리고, LTPS 박막을 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 패터닝하여 반도체층(26)을 형성하게 된다. 이어서, 마스크를 이용한 포토 공정으로 반도체층(26)의 일부를 노출시키는 포토레지스트 패턴을 형성하고 불순물을 주입하여 반도체층(26)의 소스 영역(26S) 및 드레인 영역(26D)을 형성하게 된다.

그리고, 반도체층(26)이 형성된 게이트 절연막(24) 위에 층간 절연막(28)이 형성된다. 층간 절연막(28)으로는 SiOx, SiNx 등과 같은 무기 절연 물질이 이용된 다. 그리고 마스크를 이용한 포토 공정 및 식각 공정으로 층간 절연막(28)을 관통하는 제1 및 제2 컨택홀(30, 32)이 형성된다.

이어서, 층간 절연막(28) 위에 제1 및 제2 컨택홀(30, 32)을 통해 반도체층(26)의 소스 영역(26S) 및 드레인 영역(26D)에 각각 접속된 소스 전극(34) 및 드레인 전극(36)이 데이터 라인과 함께 형성된다. 소스 전극(34) 및 드레인 전극(36)은 층간 절연막(28) 위에 소스/드레인 금속층을 전면 증착한 다음 포토 공정 및 식각 공정으로 패터닝함으로써 형성된다. 소스/드레인 금속층으로는 Mo, Ti, Cu, AlNd, Al, Cr, Mo 합금, Cu 합금, Al 합금 등과 같이 금속 물질이 단일층 또는 이중 이상의 복층 구조로 이용된다.

그 다음, 소스 전극(34) 및 드레인 전극(36)을 덮는 보호막(38)이 형성되고, 마스크를 이용한 포토 공정 및 식각 공정으로 제3 컨택홀(40)이 형성된다. 보호막(38)으로는 SiOx, SiNx 등과 같은 무기 절연 물질이나, 유기 절연 물질이 이용된다.

그리고, 보호막(38) 위에 제3 컨택홀(40)을 통해 드레인 전극(36)과 접속된 화소 전극(42)이 서브 화소 단위로 형성된다. 화소 전극(42)은 보호막(38) 위에 투명 도전 물질을 전면 증착한 다음 마스크를 이용한 포토 공정 및 식각 공정으로 패터닝함으로써 형성된다. 투명 도전 물질로는 ITO(Indium Tin Oxide), TO(Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO 등이 이용된다.

이어서, 화소 전극(42)이 형성된 보호막(38) 위에 뱅크 절연막(44)이 형성되고 마스크를 이용한 포토 공정 및 식각 공정으로 패터닝되어 화소 전극(42)을 노출 시키는 화소홀(42)이 형성된다. 뱅크 절연막(44)으로는 유기 절연 물질이 이용된다. 여기서 뱅크 절연막(44)으로 감광성 유기 절연 물질을 이용하는 경우 포토 공정으로만 화소홀(46)을 형성할 수 있다.

그 다음, 마스크를 이용한 증착 공정으로 화소홀(46) 내에 발광층을 포함하는 유기층(48)이 형성된다. 유기층(48)은 R, G, B 각 마스크를 이용한 순차적인 증착 공정으로 색 순차적으로 해당색의 화소홀(46)에 형성된다.

그리고, 마스크를 이용한 증착 공정으로 유기층(48)을 사이에 두고 화소 전극(42)과 마주하는 메인 음극(50)과, 메인 음극(50)을 연결하는 보조 음극(52)을 포함하는 음극 패턴이 도 3에 도시된 바와 같이 형성된다. 이때 마스크의 개구부는 도 3에 도시된 음극 패턴과 동일한 형상을 갖는다. 이러한 마스크 증착 공정으로 유기층(48)의 열화없이 음극 패턴을 형성할 수 있게 된다.

그 다음, 신호 검사 공정을 통해 화소 전극(42)과 메인 음극(50)간의 쇼트 불량이 검출된 경우 그 메인 음극(50)과 접속된 보조 음극(52)을 레이저 절단 공정으로 오픈시킴으로써 리페어하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 OLED 및 그 제조 방법은 마스크 증착 공정으로 유기층의 열화 없이 음극 패턴을 형성함으로써 화소 전극과 메인 음극과의 쇼트 불량이 발생한 경우 그 메인 음극과 접속된 보조 음극의 오픈으로 서스 화소 단위로 암점화하여 리페어할 수 있게 된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (5)

1. 서브 화소 단위로 형성된 화소 전극과;

   상기 화소 전극을 독립적으로 구동하는 셀 구동부와;

   상기 화소 전극 위에 형성되고 발광층을 포함하는 유기층과;

   상기 유기층 위에 형성되어 상기 화소 전극과 마주하는 상기 서브 화소 단위의 메인 음극과;

   상기 메인 음극을 인접한 서브 화소의 메인 음극과 연결시키는 보조 음극을 구비하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 메인 음극 및 보조 음극은 일체화되어 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 화소 전극과 메인 음극간의 쇼트 불량이 발생한 경우 그 메인 음극과 접속된 보조 음극의 오픈으로 해당 서브 화소가 암점화된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 장치.
4. 절연 기판 상에 다수의 신호 라인과 접속된 셀 구동부를 형성하는 단계와;

   상기 셀 구동부와 접속되고 서브 화소 단위로 형성된 화소 전극을 형성하는 단계와;

   상기 화소 전극 노출시키는 화소홀을 갖는 뱅크 절연막을 형성하는 단계와;

   상기 뱅크 절연막의 화소홀 내에 형성되고 발광층을 포함하는 유기층을 형성하는 단계와;

   상기 유기층 위에 상기 서브 화소 단위의 메인 음극과 그 메인 음극을 연결시키는 보조 음극을 포함하는 음극 패턴을 마스크를 이용한 증착 공정으로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   검사 공정을 통해 상기 화소 전극과 메인 전극간의 쇼트 불량이 검출된 경우 그 메인 전극과 접속된 보조 전극을 오픈시켜 상기 쇼트 불량이 발생된 서브 화소만 암점화시켜 리페어하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방법.

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