KR20100020167A - 유기발광 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기발광 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상부 기판과, 상기 상부 기판 상에 형성된 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 전계를 이루는 제 2 전극과, 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 형성된 유기 발광층과, 상기 상부 기판과 마주보는 하부 기판과, 상기 상부 기판 상에 상기 하부 기판과의 접속을 위한 콘택 스페이서와, 상기 하부 기판 상에 형성된 적어도 하나의 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터 상에 형성된 보호막과, 상기 보호막을 관통하여 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키며 상기 콘택 스페이서가 삽입되도록 형성된 콘택홀과, 상기 콘택홀을 따라 형성되며 상기 드레인 전극과 접속되는 화소 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
유기발광 표시장치, DOD, 콘택 스페이서

Description

유기발광 표시장치 및 그 제조방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 유기발광 표시장치에 관한 것으로, 특히 상,하부 기판의 콘택부에서의 콘택 불량 및 열화를 방지할 수 있는 유기발광 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 다양한 정보를 화면으로 구현해 주는 다양한 표시 장치들 중 종이와 같이 박막화가 가능한 유기 전계발광(Electro-Luminescence) 표시장치가 주목받고 있다. 유기 전계발광 표시장치는 전극 사이의 얇은 유기 발광층을 이용한 자발광 소자로 유기 EL 또는 OLED(Organic Light Emitting Diode) 표시장치라고 부르며 이하에서는 OLED 표시장치를 사용한다. OLED 표시장치는 액정 표시장치와 비교하여 저소비전력, 박형, 자발광 등의 장점을 갖지만, 수명이 짧다는 단점을 갖는다.
OLED 표시장치는 한 화소를 구성하는 3색(R, G, B) 서브 화소 각각을 독립적으로 구동하여 동영상을 표시하기에 적합한 액티브 매트릭스 타입을 중심으로 발전되고 있다. 액티브 매트릭스 OLED(이하, AMOLED) 표시장치의 각 서브 화소는 양극 및 음극 사이의 유기 발광층으로 구성된 OLED와, OLED를 독립적으로 구동하는 서브 화소 구동부를 구비한다. 서브 화소 구동부는 적어도 2개의 박막 트랜지스터와 스토리지 커패시터를 포함하여 데이터 신호에 따라 OLED로 공급되는 전류량을 제어하여 OLED의 밝기를 제어한다. OLED는 양극과 음극 사이에 유기물로 적층된 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층을 포함한다. 양극과 음극 사이에 순방향 전압이 인가되면 음극으로부터의 전자가 전자 주입층 및 전자 수송층을 통해 발광층으로 이동하고, 양극으로부터의 정공이 정공 주입층 및 정공 수송층을 통해 발광층으로 이동한다. 발광층은 전자 수송층으로부터의 전자와 정공 수송층으로부터의 정공의 재결합으로 빛을 방출하고, 밝기는 양극과 음극 사이에 흐르는 전류량에 비례한다.
AMOLED 표시장치는 서브화소 구동부 어레이와 OLED 어레이가 형성된 기판에 패키징판이 합착된 인캡슐레이션(Encapsulation) 구조로 그 기판을 통해 빛을 방출한다. 패키징 판에는 수분 및 가스를 흡착하는 게터가 형성되어 유기 발광층의 열화를 방지한다. 그러나, 종래의 AMOLED 표시장치는 서브화소 구동부의 공정이 완료된 다음 OLED 어레이의 공정에서 불량이 발생하면 기판 전체를 모두 불량 처리해야 하므로 전체 공정 수율이 낮은 문제점이 있다. 또한, 패키징판은 개구율을 제한하고 고해상도 표시장치에 적용되기 어려운 문제점이 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위한 방안으로 최근에는 서브 화소 구동부 어레이와 OLED 어레이가 서로 다른 기판에 분리 형성되어 합착된 듀얼 플레이트 타입(Dual Plate Type)의 AMOLED가 제안되었다. 듀얼 플레이트 타입의 AMOLED 표시장치는 상하판 합착시 콘택 스페이서에 의해 각 서브 화소의 서브 화소 구동부와 OLED가 단순하게 콘택되면서 전기적으로 연결된다.
이와 같은 듀얼 플레이트 타입의 유기발광 표시장치에 있어서, 외부 충격시 스페이서는 콘택 불량이 발생하거나, 콘택 스페이서 상부의 전극에서 크랙 발생과, 이로 인한 콘택 불량 및 콘택 스페이서 측면에서의 전극의 두께가 얇아짐에 따른 저항 문제 등이 발생한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 유기발광 표시장치에 있어서 특히 상,하부 기판의 콘택 부에서의 콘택 불량 및 열화를 방지할 수 있는 유기발광 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 특징에 따른 유기발광 표시장치는 상부 기판과, 상기 상부 기판 상에 형성된 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 전계를 이루는 제 2 전극과, 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 형성된 유기 발광층과, 상기 상부 기판과 마주보는 하부 기판과, 상기 상부 기판 상에 상기 하부 기판과의 접속을 위한 콘택 스페이서와, 상기 하부 기판 상에 형성된 적어도 하나의 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터 상에 형성된 보호막과, 상기 보호막을 관통하여 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키며 상기 콘택 스페이서가 삽입되도록 형성된 콘택홀과, 상기 콘택홀을 따라 형성되며 상기 드레인 전극과 접속되는 화소 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 유기발광 표시장치의 제조방법은 상부 기판을 마련하는 단계와, 상기 상부 기판 상에 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 전계를 이루는 제 2 전극과, 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 형성된 유기 발광층을 형성하는 단계와, 상기 상부 기판과 마주보는 하부 기판을 마련하는 단계와, 상기 상부 기판 상에 상기 하부 기판과의 접속을 위한 콘택 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 하 부 기판 상에 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 박막 트랜지스터 상에 보호막을 형성하는 단계와, 상기 보호막을 관통하여 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키며 상기 콘택 스페이서가 삽입될 수 있는 콘택홀을 형성하는 단계와, 상기 콘택홀을 따라 형성되며 상기 드레인 전극과 접속되는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기발광 표시장치 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
콘택 스페이서 및 콘택 스페이서 상부에 형성된 제 2 전극이 삽입될 수 있도록 하부 기판에 콘택 스페이서 모양과같은 오목한 라운드 형상의 콘택홀을 형성함으로써, 외부 충격시 콘택 스페이서와 하부 기판의 콘택 불량을 방지할 수 있다.
또한, 제 2 전극이 콘택 스페이서 상부에서 동일한 두께로 형성됨으로써 사다리꼴 형태의 콘택 스페이서 측면에서 제 2 전극이 얇게 형성됨으로써 발생되는 저항 문제와, 콘택 부분에서 전계가 집중되어 발생되는 제 2 전극의 열화 및 크랙 문제 등을 해결하여 듀얼 플레이트 타입의 유기발광 표시장치의 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유기발광 표시장치의 기본 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 1에 도시된 유기발광 표시장치 한 화소는 게이트 라인(GL)과 수직하게 교 차하는 데이터 라인(DL)과, 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 접속된 스위칭 박막 트랜지스터(T1), 스위칭 박막 트랜지스터(T1)와 전원 라인(PL) 사이에서 유기발광 다이오드(E)와 접속된 구동 박막 트랜지스터(T2)와, 구동 박막 트랜지스터(T2)의 게이트 전극과 전원 라인(PL) 사이에 접속된 스토리지 캐패시터(C)를 구비한다.
스위칭 박막 트랜지스터(T1)는 게이트 라인(GL)의 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인(DL)의 데이터 신호를 구동 박막 트랜지스터(T2)의 게이트 전극 및 스토리지 캐패시터(C)에 공급한다. 구동 박막 트랜지스터(T2)는 스위칭 박막 트랜지스터(T1)로부터 데이터 신호에 응답하여 전원 라인(PL)으로부터 유기발광 다이오드(E)로 공급되는 전류를 조절하여 유기발광 다이오드(E)의 밝기를 제어한다. 스토리지 캐패시터(C)는 스위칭 박막 트랜지스터(T1)로부터의 데이터 신호를 충전하고, 충전된 전압을 구동 박막 트랜지스터(T2)에 공급하여 스위칭 박막 트랜지스터(T1)가 오프(OFF)되더라도 구동 박막 트랜지스터(T2)가 일정한 전류를 공급할 수 있다.
이와 같은 유기발광 표시장치는 한 화소를 구성하는 3색(R, G, B) 서브 화소 각각을 독립적으로 구동하여 동영상을 표시하기에 적합한 액티브 매트릭스 타입을 중심으로 발전되고 있다. 액티브 매트릭스 OLED(이하, AMOLED) 표시장치의 각 서브 화소는 양극 및 음극 사이의 유기 발광층으로 구성된 OLED와, OLED를 독립적으로 구동하는 서브 화소 구동부를 구비한다. 서브 화소 구동부는 적어도 2개의 박막 트랜지스터와 스토리지 캐패시터를 포함하여 데이터 신호에 따라 OLED로 공급되 는 전류량을 제어하여 OLED의 밝기를 제어한다. OLED는 양극과 음극 사이에 유기물로 적층된 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층을 포함한다. 양극과 음극 사이에 순방향 전압이 인가되면 음극으로부터의 전자가 전자 주입층 및 전자 수송층을 통해 발광층으로 이동하고, 양극으로부터의 정공이 정공 주입층 및 정공 수송층을 통해 발광층으로 이동한다. 발광층은 전자 수송층으로부터의 전자와 정공 수송층으로부터의 정공의 재결합으로 빛을 방출하고, 밝기는 양극과 음극 사이에 흐르는 전류량에 비례한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 플레이트 타입의 유기발광 표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 2에 도시된 유기발광 표시장치는 서브 화소 구동부 어레이가 형성된 하부 기판(102)과, OLED 어레이가 형성된 상부 기판(202)이 실링재(210)에 의해 합착된 구조를 갖는다.
여기서 서브 화소 구동부 어레이는 화상 표시부를 구성하는 다수의 서브 화소의 서브 화소 구동부들을 포함하고, OLED 어레이는 다수의 서브 화소의 OLED들을 포함한다.
하부 기판(102)은 제 1 절연 기판(100)에 형성된 다수의 신호 라인과 박막 트랜지스터를 포함하는 서브 화소 구동부 어레이를 포함한다.
각 서브 화소에 형성된 서브 화소 구동부는 주로 2개의 박막 트랜지스터와 하나의 커패시터를 포함한다. 예를 들면, 게이트 라인의 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인으로부터의 데이터 신호를 공급하는 스위칭 박막 트랜지스터와, 스위칭 박막 트랜지스터로부터의 데이터 신호에 응답하여 OLED를 흐르는 전류량을 제어하는 구동 박막 트랜지스터와, 스위칭 박막 트랜지스터가 턴-오프되더라도 구동 박막 트랜지스터를 통해 일정한 전류가 흐르게 하는 스토리지 커패시터를 포함한다.
스토리지 캐패시터는 스위칭 박막 트랜지스터로부터의 데이터 신호를 충전하고, 충전된 전압을 구동 박막 트랜지스터에 공급하여 스위칭 박막 트랜지스터가 오프(OFF)되더라도 구동 박막 트랜지스터가 일정한 전류를 공급할 수 있도록 한다.
스위칭 박막 트랜지스터는 게이트 라인의 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인의 데이터 신호를 구동 박막 트랜지스터의 게이트 전극 및 스토리지 캐패시터에 공급한다.
도 2에서는 구동 박막 트랜지스터를 도시하였다.
구동 박막 트랜지스터는 스위칭 박막 트랜지스터와 접속된 게이트 전극(104), 게이트 절연막(112)을 사이에 두고 게이트 전극(104)과 중첩되게 형성된 반도체층(108)과, 반도체층(108)을 채널로 이용하며, 반도체층(108) 상에 형성된 소스 전극(110a), 소스 전극(110a)과 채널을 사이에 두고 마주하며 제 1 콘택홀(170)을 통해 화소 전극(133)과 접속된 드레인 전극(110b)으로 구성된다. 제 1 콘택홀(170)은 상부 기판(202)의 콘택 스페이서(184)가 삽입될 수 있도록 콘택 스페이서(184)보다 큰 폭으로 오목 라운드하게 형성된다. 제 1 콘택홀(170)을 통해 드레인 전극(110b)과 접속되는 화소 전극(133) 또한 제 1 콘택홀(170)을 따라 라운드 형태로 형성된다. 여기서, 제 1 콘택홀(170)의 높이는 2∼3㎛로 형성된다.
화소 전극(133)은 투명 도전층의 단일층으로 형성되거나, 투명 도전층 및 불 투명 금속층의 복수층으로 형성할 수도 있다. 복수층으로 형성할 경우, 최하층(133b)은 전도도가 좋은 투명 도전층으로 형성하고, 최상층(133a)은 투명 도전층의 저항 성분을 보상하기 위한 저 저항 금속 물질인 불투명 금속층으로 형성한다. 투명 도전층으로는 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 주석산화물(Tin Oxide : TO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO) 또는 인듐주석아연산화물(Indium Tin Zinc Oxide : ITZO) 등으로 형성된다. 저 저항 금속 물질로는 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 은(Ag), 구리 합금 중 적어도 하나의 금속물질로 형성된다.
반도체층(108)은 오믹 콘택층(108a) 및 활성층(108b)으로 구성된다.
이러한 구동 박막 트랜지스터는 스위칭 박막 트랜지스터로부터 데이터 신호에 응답하여 전원 라인(106)으로부터 유기발광 다이오드(OLED)로 공급되는 전류를 조절한다.
전원 라인(106)은 게이트 전극(104)과 함께 형성된 하부 전원 패드(106a)와, 화소 전극(133)과 함께 형성된 상부 전원 패드(106b)로 이루어진다. 게이트 절연막(112) 및 보호막(130)을 관통하여 하부 전원 패드(106a)의 일측 부분을 노출시키는 제 3 콘택홀(165) 및 보호막(130)을 관통하여 소스 전극(110a)을 노출시키는 제 2 콘택홀(160)을 통해 각각 접속된 연결 전극(157)을 더 포함하며, 연결 전극(157)은 전원 라인(106)으로부터 구동 박막 트랜지스터에 전압을 공급한다.
이러한 전원 라인(106)은 서브 화소 구동부 어레이의 주변부에서 구동 박막 트랜지스터를 거쳐 흘러들어온 전류를 안정적으로 외부로 빠져나갈 수 있도록 통로 역할을 한다.
상부 기판(202)은 하부 기판(102)의 서브 화소 구동부와 접속된 제 2 전극(190)과, 발광부를 노출시키는 뱅크 절연막(177)과, 뱅크 절연막(177)을 사이에 두고 제 2 전극(190)과 접속된 유기 발광층(187) 및 제 1 전극(175)을 포함하는 OLED 어레이가 제 2 절연 기판(200)에 형성된 구조를 구비한다.
OLED의 제 1 전극(175)은 제 2 절연 기판(200) 상에 유기 발광층(187)으로부터의 빛을 투과시키기 위하여 투명 도전층으로 형성되고, 제 2 전극(190)은 일함수가 낮으며 불투명하면서도 빛의 반사성이 높은 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 은(Ag), 리튬(Li) 등의 금속과 이들의 합금이 어느 하나의 물질로 단층으로 형성되거나 복수층 구조로 형성된다. 또한, 제 2 전극(190)을 하부 기판(102)과 접속시키기 위한 콘택 스페이서(184)가 형성되며 제 2 전극(190)은 콘택 스페이서(184)를 감싸도록 유기 발광층(187) 상에 형성된다.
도시하지 않았지만, 제 2 전극(175)의 하부로 화상을 표시하는 액티브 영역에 각 서브 화소 단위로 분리시키는 격벽을 더 포함한다.
격벽(도시하지 않음)은 각 서브 화소를 감싸도록 형성되며, 격벽(도시하지 않음)으로 둘러싸인 내부에는 각 서브 화소별로 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 발광하는 유기 발광층(187)이 형성되어 있다. 또한, 격벽(도시하지 않음)의 측면은 그 위에 형성되는 유기 발광층(187)과 제 1 전극(190)의 분리를 위하여 역테이퍼 형상을 갖는다.
콘택 스페이서(184)는 상부 및 하부 기판(202, 102)의 셀갭 높이로 형성되며 상부 및 하부 기판(202, 102)에서 전기적인 접속이 필요한 부분, 즉 각 서브 화소 구동부와 OLED의 접속 부분에만 정렬되어 반원 형태로 형성된다. 여기서, 콘택 스페이서(184)는 뱅크 절연막(177)과 접촉하는 밑면으로부터 위로 갈수록 폭이 점진적으로 감소하여 순방향의 경사면을 갖는 사다리꼴 형태로 형성하여도 무방하나, 콘택 스페이서(184)를 반원 형태로 형성하게 되면 콘택 스페이서(184) 상에서 제 2 전극(190)이 균일한 두께로 형성되므로 반원 형태로 형성하는 것이 바람직하다. 여기서, 콘택 스페이서(184)는 포지티브 포토 레지스트 물질로 형성되거나, 스탬핑(stamping) 또는 잉크젯(ink jet) 방식을 이용하여 형성한다.
이와 같이 형성된 콘택 스페이서(184)는 하부 기판(102)의 오목 라운드 형태의 제 1 콘택홀(170)에 삽입되어 콘택 스페이서(184) 상부에 형성된 제 2 전극(190)과 하부 기판(102)의 화소 전극(133)을 접속시킨다.
그리고, 유기 발광층(187)은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층을 포함한다.
여기서, OLED의 제 1 전극(175)은 양극 및 음극 중 어느 하나의 전극으로 이용되고, 제 2 전극(190)은 나머지 전극으로 이용된다.
이와 같이, 서브 화소 구동부 어레이가 형성된 하부 기판(102)과 OLED 어레이가 형성된 상부 기판(202)은 실링재(210)를 통해 합착되고, 이에 따라 상부 기판(202)의 콘택 스페이서(184) 상의 제 2 전극(190)이 하부 기판(102)의 제 1 콘택홀(170)에 삽입되어 화소 전극(133)과 전기적으로 연결된다.
따라서, 콘택 스페이서(184) 및 콘택 스페이서(184) 상부에 형성된 제 2 전 극(190)이 하부 기판(102)에 삽입됨으로써 외부 충격시 콘택 스페이서(184)와 하부 기판(102)의 콘택 불량을 방지할 수 있으며, 화소 전극(133)이 보호막(130)의 오목 라운드 형상의 제 1 콘택홀(170)을 따라 라운드하게 형성됨으로써 콘택 면적이 넓어지므로 화소 전극(133)이 평면적으로 형성될 경우 콘택 스페이서와의 콘택 면적이 작고, 콘택 부분에서 전계가 집중되어 도 3과 같이 제 2 전극(190)에 크랙이 발생하게 되는 문제점 등을 해결할 수 있다.
또한, 제 2 전극(190)이 반원 형상의 콘택 스페이서(184) 상부에서 동일한 두께로 형성됨으로써 사다리꼴 형태의 콘택 스페이서 측면에서 제 2 전극이 얇게 형성됨으로써 발생되는 저항 문제를 해결할 수 있다.
도 4a 내지 도 4f는 도 2에 도시된 유기발광 표시장치의 하부 기판의 제조공정을 나타낸 단면도들이다.
도 4a를 참조하면, 제 1 절연 기판(100) 상에 게이트 전극(104) 및 하부 전원 패드(106a)를 포함하는 게이트 패턴을 형성한다.
구체적으로, 제 1 절연 기판(100) 상에 게이트 금속층을 스퍼터링 등의 증착 방법으로 형성한다. 이어서, 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각 공정으로 게이트 금속층이 패터닝하여 게이트 라인(도시하지 않음), 게이트 전극(104) 및 하부 전원 패드(106a)를 포함하는 게이트 패턴을 형성한다.
게이트 금속층은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디미늄(Al-Nd), 구리(Cu), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 등의 금속과 이들의 합금이 단일층 또는 복수층 구조로 형성된다.
도 4b를 참조하면, 게이트 패턴 상에 게이트 절연막(112)과, 활성층(108b) 및 오믹 콘택층(108a)으로 이루어진 반도체층(108)을 포함하는 반도체 패턴과, 데이터 라인(도시하지 않음), 드레인 전극(110b) 및 소스 전극(110a)을 포함하는 소스/드레인 패턴이 순차적으로 형성된다.
구체적으로, 게이트 패턴을 포함하는 제 1 절연 기판(100) 전면에 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)등의 증착 방법으로 게이트 절연막(112), 비정질실리콘(a-Si)층 및 불순물(n+)이 도핑된 비정질 실리콘층을 순차적으로 증착한 후, 포토리쏘그래피 공정 및 식각 공정으로 비정질 실리콘(a-Si)층 및 불순물(n+)이 도핑된 비정질 실리콘층을 패터닝하여 활성층(108b) 및 오믹 콘택층(108a)으로 이루어진 반도체층(108)을 포함하는 반도체 패턴이 형성된다.
반도체층(108)은 게이트 전극(104)과 중첩되어 형성된다.
이어서, 반도체 패턴을 포함하는 게이트 절연막(112) 상에 소스/드레인 금속층을 스퍼터링 등의 증착 방법으로 증착한 후, 포토리쏘그래피 공정 및 식각 공정으로 소스/드레인 금속층을 패터닝 하여 데이터 라인(도시하지 않음), 드레인 전극(110b) 및 소스 전극(110a)을 포함하는 소스/드레인 패턴을 형성한다.
이어서, 건식 식각 공정을 통해 소스 전극(110a) 및 드레인 전극(110b) 사이로 노출된 오믹 콘택층(108a)이 제거된다.
게이트 절연막(112)의 재료로는 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기 절연물질이 이용된다.
소스/드레인 금속층은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디미 늄(Al-Nd), 구리(Cu), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 몰리티타늄 합금(MoTi), 몰리니오븀 합금(MoNb), 타이아늄니오븀 합금(TiNb) 등의 금속과 이들의 합금이 단일층 또는 복수층 구조로 형성된다.
이어서, 도 4c와 같이, 소스/드레인 패턴을 포함한 게이트 절연막(112) 상에 보호막(130)이 형성된다.
보호막(130)은 유전상수가 작은 아크릴(acryl)계 유기화합물, BCB(Benzocyclobuten), PFCB(Perfluorocyclobutane), 테프론(teflon), 사이토프(Cytop) 등과 같은 유기 절연물질이 스핀 또는 스핀리스 등의 코팅 방법으로 코팅되어 형성된다.
도 4d를 참조하면, 보호막(130) 상에 제 1 내지 제 4 콘택홀(170, 160, 165, 166)을 형성한다.
구체적으로, 데이터 라인(도시하지 않음), 소스 전극(110a) 및 드레인 전극(110b)을 포함하는 소스/드레인 패턴 상에 형성된 보호막(130) 상에 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각 공정에 의해 패터닝하여 드레인 전극(110b)을 노출하는 제 1 콘택홀(170)과, 소스 전극(110a)을 노출하는 제 2 콘택홀(160)과, 하부 전원 라인(106) 양측을 노출하는 제 3 및 제 4 콘택홀(165, 166)이 형성된다. 여기서, 제 1 콘택홀(170)의 높이는 2∼3㎛로 형성된다.
도 4e를 참조하면, 보호막(130) 상에 화소 전극(133), 연결 전극(157) 및 상부 전원 패드(106b)가 형성된다.
구체적으로, 보호막(130) 상에 투명 도전층의 단일층이나, 투명 도전층 및 불투명 금속층의 복수층을 증착한 후 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각 공정에 의해 패터닝하여 제 1 콘택홀(170)을 통해 노출된 드레인 전극(110b)은 화소 전극(133)과 전기적으로 연결되며, 제 2 콘택홀(160)을 통해 노출된 소스 전극(110a)과 제 3 콘택홀(165)을 통해 노출된 하부 전원 패드(106a)의 일측 부분은 연결 전극(157)을 통해 접속된다. 제 4 콘택홀(166)을 통해 노출된 하부 전원 패드(106a)의 타측 부분은 상부 전원 패드(106b)와 접속된다. 이러한 전원 라인(106)은 서브 화소 구동부 어레이의 주변부에서 구동 박막 트랜지스터를 거쳐 흘러들어온 전류를 안정적으로 외부로 빠져나갈 수 있도록 통로 역할을 한다.
여기서, 화소 전극(133)은 투명 도전층 및 불투명 도전층의 복수층으로 형성되거나, 연결 전극(157) 및 상부 전원 패드(106b)와 같이 투명 도전층의 단일층으로 형성될 수도 있다.
복수층으로 형성할 경우, 최하층(133b)은 전도도가 좋은 투명 도전층으로 형성하고, 최상층(133a)은 투명 도전층의 저항 성분을 보상하기 위한 저 저항 금속 물질인 불투명 금속층으로 형성한다.
투명 도전층으로는 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 주석산화물(Tin Oxide : TO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO) 또는 인듐주석아연산화물(Indium Tin Zinc Oxide : ITZO) 등으로 형성된다. 저 저항 금속 물질로는 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 은(Ag), 구리 합금 중 적어도 하나의 금속물질로 형성된다.
이와 같이 형성된 하부 기판(102)은 도 4f와 같이, OLED 어레이가 형성된 상 부 기판(202)과 실패턴(210)을 통해 합착된다. 이에 따라 상부 기판(202)의 콘택 스페이서(184) 및 콘택 스페이서(184) 상의 제 2 전극(190)이 하부 기판(102)의 제 1 콘택홀(170)에 삽입되므로 화소 전극(133)과 접속되어 전기적으로 연결된다.
여기서, 상부 기판(202)의 콘택 스페이서(184)는 상부 및 하부 기판(202, 102)의 셀갭 높이로 형성되며 상부 및 하부 기판(202, 102)에서 전기적인 접속이 필요한 부분, 즉 각 서브 화소 구동부와 OLED의 접속 부분에만 정렬되어 반원 형태로 형성된다. 여기서, 콘택 스페이서(184)는 뱅크 절연막(177)과 접촉하는 밑면으로부터 위로 갈수록 폭이 점진적으로 감소하여 순방향의 경사면을 갖는 사다리꼴 형태로 형성하여도 무방하나, 콘택 스페이서(184)를 반원 형태로 형성하게 되면 콘택 스페이서 상부에서 제 2 전극(190)이 균일한 두께로 형성됨으로 반원 형태로 형성하는 것이 바람직하다. 콘택 스페이서(184)는 포지티브 포토 레지스트 물질로 형성되거나, 스탬핑(stamping) 또는 잉크젯(ink jet) 방식을 이용하여 형성한다.
또한, 도시하지 않았지만 상부 기판(202)은 제 2 절연 기판(200) 상에 제 1 전극(175)을 형성하고, 제 1 전극(175) 상에 발광부를 노출시키는 뱅크 절연막(177)을 형성한 후, 뱅크 절연막(177)을 사이에 두고 제 1 전극(175)과 접속된 유기 발광층(187) 및 제 2 전극(190)을 형성하는 단계를 포함하는 OLED 어레이가 제 2 절연 기판(200)에 형성된다.
OLED의 제 1 전극(175)은 제 2 절연 기판(200) 상에 유기 발광층(187)으로부터의 빛을 투과시키기 위하여 투명 도전층으로 형성되고, 제 2 전극(190)은 일함수가 낮으며 불투명하면서도 빛의 반사성이 높은 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 마그네 슘(Mg), 은(Ag), 리튬(Li) 등의 금속과 이들의 합금이 어느 하나의 물질로 단층으로 형성되거나 복수층 구조로 형성된다. 또한, 제 2 전극(190)을 하부 기판(102)과 접속시키기 위한 콘택 스페이서(184)가 형성되며 제 2 전극(190)은 콘택 스페이서(184)를 감싸도록 유기 발광층(187) 상에 형성된다.
이와 같이, 형성된 상부 기판(202)의 콘택 스페이서(184) 및 콘택 스페이서(184) 상부에 형성된 제 2 전극(190)이 삽입될 수 있도록 하부 기판(102)에 콘택 스페이서(184) 모양과 같은 오목한 라운드 형상의 제 1 콘택홀(170)을 형성함으로써, 외부 충격시 콘택 스페이서(184)와 하부 기판(202)의 콘택 불량을 방지할 수 있다.
또한, 제 2 전극(190)이 콘택 스페이서(184) 상부에서 동일한 두께로 형성됨으로써 사다리꼴 형태의 콘택 스페이서 측면에서 제 2 전극이 얇게 형성됨으로써 발생되는 저항 문제와, 콘택 부분에서 전계가 집중되어 발생되는 제 2 전극(190)의 열화 및 크랙 문제 등을 해결하여 듀얼 플레이트 타입의 유기발광 표시장치의 수율을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 유기발광 표시장치의 기본 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 플레이트 타입의 유기발광 표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 3은 종래의 콘택 스페이서의 문제점을 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4f는 도 2에 도시된 유기발광 표시장치의 하부 기판의 제조공정을 나타낸 단면도들이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100, 200 : 절연 기판 104 : 게이트 전극
106 : 전원 라인 108 : 반도체층
110a, 110b : 소스 및 드레인 전극 112 : 게이트 절연막
130 : 보호막 133 : 화소 전극
157 : 연결 전극 170, 160, 165, 166 : 콘택홀
184 : 콘택 스페이서

Claims (10)

  1. 상부 기판과,
    상기 상부 기판 상에 형성된 제 1 전극과,
    상기 제 1 전극과 전계를 이루는 제 2 전극과,
    상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 형성된 유기 발광층과,
    상기 상부 기판과 마주보는 하부 기판과,
    상기 상부 기판 상에 상기 하부 기판과의 접속을 위한 콘택 스페이서와,
    상기 하부 기판 상에 형성된 적어도 하나의 박막 트랜지스터와,
    상기 박막 트랜지스터 상에 형성된 보호막과,
    상기 보호막을 관통하여 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키며 상기 콘택 스페이서가 삽입되도록 형성된 콘택홀과,
    상기 콘택홀을 따라 형성되며 상기 드레인 전극과 접속되는 화소 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘택 스페이서는 반원 형상으로 형성되며,
    상기 콘택홀은 상기 콘택 스페이서를 따라 오목 라운드 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 투명 도전층의 단일층으로 형성되거나, 상기 투명 도전층 및 불투명 금속층의 복수층으로 형성되며,
    상기 보호막은 유기 절연물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 투명 도전층은 인듐주석산화물, 주석산화물, 인듐아연산화물 또는 인듐주석아연산화물 중 적어도 하나로 형성되며,
    상기 불투명 금속층은 몰리브덴, 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 은, 구리 합금 중 적어도 하나의 금속물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘택 스페이서는 포지티브 포토 레지스트 물질로 형성되거나, 스탬핑(stamping) 또는 잉크젯(ink jet) 방식을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘택홀의 높이는 2∼3㎛로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시 장치.
  7. 상부 기판을 마련하는 단계와,
    상기 상부 기판 상에 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 전계를 이루는 제 2 전극과, 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 형성된 유기 발광층을 형성하는 단계와,
    상기 상부 기판과 마주보는 하부 기판을 마련하는 단계와,
    상기 상부 기판 상에 상기 하부 기판과의 접속을 위한 콘택 스페이서를 형성하는 단계와,
    상기 하부 기판 상에 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 형성하는 단계와,
    상기 박막 트랜지스터 상에 보호막을 형성하는 단계와,
    상기 보호막을 관통하여 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키며 상기 콘택 스페이서가 삽입될 수 있는 콘택홀을 형성하는 단계와,
    상기 콘택홀을 따라 형성되며 상기 드레인 전극과 접속되는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 콘택 스페이서는 반원 형상으로 형성되고,
    상기 콘택홀은 상기 콘택 스페이서를 따라 오목 라운드 형상으로 형성되며,
    상기 콘택 스페이서는 포지티브 포토 레지스트 물질로 형성되거나, 스탬핑(stamping) 또는 잉크젯(ink jet) 방식을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 투명 도전층의 단일층으로 형성되거나, 상기 투명 도전층 및 불투명 금속층의 복수층으로 형성되며,
    상기 보호막은 유기 절연물질로 형성되며,
    상기 투명 도전층은 인듐주석산화물, 주석산화물, 인듐아연산화물 또는 인듐주석아연산화물 중 적어도 하나로 형성되고,
    상기 불투명 금속층은 몰리브덴, 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 은, 구리 합금 중 적어도 하나의 금속물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치의 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 콘택홀의 높이는 2∼3㎛로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치의 제조방법.
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