KR20100034436A - Organic electro-luminescent device and the method for fabricating thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기패널 내부에 터치스크린 기능을 포함하는 유기전계 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a display device, and more particularly, to an organic light emitting device including a touch screen function in an organic panel and a method of manufacturing the same.
일반적으로, 평판 표시장치 중 하나인 유기전계 발광소자는 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 갖는다. 또한 스스로 빛을 내는 자체발광형이기 때문에 명암대비(contrast ratio)가 크고, 초박형 디스플레이의 구현이 가능하며, 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없으며 저온에서도 안정적이고, 직류의 5V 내지 15V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하다.In general, organic light emitting diodes, which are one of flat panel displays, have high luminance and low operating voltage characteristics. In addition, the self-luminous self-illuminating type provides high contrast ratio, enables ultra-thin display, easy response time with several microsecond response time, no restriction on viewing angle, and stable at low temperatures. Since it is driven at a low voltage of 5V to 15V of DC, it is easy to manufacture and design a driving circuit.
이러한 특성을 갖는 유기전계 발광소자는 수동 매트릭스 방식과 능동 매트릭스 방식으로 구분된다. 상기 수동 매트릭스 방식에서는 주사선(scan line)과 신호선(signal line)이 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하므로, 각각의 픽셀을 구동하기 위하여 주사선을 시간에 따라 순차적으로 구동하므로, 요구되는 평균 휘도를 나타내기 위해서는 평균 휘도에 라인수를 곱한 것 만큼의 순간 휘도를 내야만 한다.The organic light emitting diode having such characteristics is classified into a passive matrix type and an active matrix type. In the passive matrix method, since a scan line and a signal line cross each other to form a device in a matrix form, the scan lines are sequentially driven over time in order to drive each pixel. In order to make a payment, the instantaneous luminance must be produced as much as the average luminance multiplied by the number of lines.
그러나, 능동 매트릭스 방식에서는, 화소를 온/오프(on/off)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)가 화소 별로 위치하고, 이 박막트랜지스터와 연결된 제 1 전극은 화소 단위로 온/오프되고, 상기 제 1 전극과 대향하는 제 2 전극은 전면에 형성되어 공통전극이 된다.However, in the active matrix method, a thin film transistor, which is a switching element for turning on / off pixels, is positioned for each pixel, and the first electrode connected to the thin film transistor is turned on and off in units of pixels. The second electrode facing the first electrode is formed on the entire surface to become a common electrode.
상기 능동 매트릭스 방식에서는 픽셀에 인가된 전압이 스토리지 커패시터(storage capacitor: Cst)에 충전되어 있어, 그 다음 프레임(frame)의 신호가 인가될 때까지 전원을 인가해 주도록 함으로써, 주사선의 수에 관계없이 한 화면동안 계속해서 구동한다. 따라서, 낮은 전류를 인가하더라도 동일한 휘도를 나타내므로 저소비전력, 고정세, 대형화가 가능한 장점으로 최근에는 능동 매트릭스 방식의 유기전계 발광소자가 주로 이용되고 있다.In the active matrix method, a voltage applied to a pixel is charged in a storage capacitor (Cst), and the power is applied until the next frame signal is applied, thereby irrespective of the number of scan lines. Run continuously for one screen. Therefore, even when a low current is applied, the same luminance is achieved, and thus, low power consumption, high definition, and large size can be obtained. Recently, an active matrix type organic light emitting diode is mainly used.
이러한 능동 매트릭스 방식의 유기전계 발광소자의 기본적인 구조 및 동작특성에 대해서는 이하 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.Basic structure and operation characteristics of the organic light emitting diode of the active matrix method will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 일반적인 능동 매트릭스 방식의 유기전계 발광소자의 단위 화소를 나타낸 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating a unit pixel of an organic light emitting diode of a general active matrix type.
도시한 바와 같이, 종래에 따른 능동 매트릭스 방식의 유기전계 발광소자의 단위 화소는 스위칭 트랜지스터(Ts), 구동 트랜지스터(Td), 스토리지 캐패시터(Cst) 및 유기발광 다이오드(E)로 이루어진다.As illustrated, the unit pixel of the active matrix organic light emitting diode according to the related art includes a switching transistor Ts, a driving transistor Td, a storage capacitor Cst, and an organic light emitting diode E.
즉, 일 방향으로 형성된 게이트 배선(GL)과, 상기 게이트 배선(GL)과 수직 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 데이터 배선(DL)과, 상기 데이터 배선(DL)과 이격하며 전원전압을 인가하기 위한 전원배선(PL)이 각각 형성된다.That is, the gate line GL formed in one direction, the data line DL defining the pixel region P by crossing the gate line GL perpendicularly, and the power line voltage are spaced apart from the data line DL. Power wirings PL for application are respectively formed.
또한, 상기 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)의 교차지점에는 스위칭 트랜지스터(Ts)가 형성되고, 상기 스위칭 트랜지스터(Ts)와 전기적으로 연결된 구동 트랜지스터(Td)가 형성된다.In addition, a switching transistor Ts is formed at an intersection point of the gate line GL and the data line DL, and a driving transistor Td electrically connected to the switching transistor Ts is formed.
이 때, 상기 구동 트랜지스터(Td)는 유기발광 다이오드(E)와 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 유기발광 다이오드(E)의 일측 단자인 제 1 전극은 상기 구동 트랜지스터(Td)의 드레인 전극과 연결되고, 타측 단자인 제 2 전극은 전원배선(PL)과 연결된다. 상기 전원배선(PL)은 전원전압을 유기발광 다이오드(E)로 전달하는 기능을 한다. 또한, 상기 구동 트랜지스터(Td)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에는 스토리지 커패시터(Cst)가 형성된다.In this case, the driving transistor Td is electrically connected to the organic light emitting diode E. That is, the first electrode, which is one terminal of the organic light emitting diode E, is connected to the drain electrode of the driving transistor Td, and the second electrode, which is the other terminal, is connected to the power supply wiring PL. The power wiring PL serves to transfer the power voltage to the organic light emitting diode E. In addition, a storage capacitor Cst is formed between the gate electrode and the source electrode of the driving transistor Td.
따라서, 상기 게이트 배선(GL)을 통해 신호가 인가되면 스위칭 트랜지스터(Ts)가 턴-온(turn-on) 되고, 상기 데이터 배선(DL)의 신호가 구동 트랜지스터(Td)의 게이트 전극에 전달되어 구동 트랜지스터(Td)의 턴-온으로 이에 연결된 유기발광 다이오드(E)의 전계-전공쌍에 의해 빛이 출력된다. 이 때, 상기 구동 트랜지스터(Td)가 턴-온 상태가 되면, 전원배선(PL)으로부터 유기발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨이 정해지며 이로 인해 유기발광 다이오드(E)는 그레이 스케일(gray scale)을 구현할 수 있게 된다.Therefore, when a signal is applied through the gate line GL, the switching transistor Ts is turned on, and the signal of the data line DL is transferred to the gate electrode of the driving transistor Td. Light is output by the electric field-pole pair of the organic light emitting diode E connected thereto at the turn-on of the driving transistor Td. At this time, when the driving transistor Td is turned on, the level of the current flowing from the power supply line PL to the organic light emitting diode E is determined, which causes the organic light emitting diode E to have a gray scale (gray). scale).
또한, 상기 스토리지 커패시터(Cst)는 스위칭 트랜지스터(Ts)가 오프(off) 되었을 때, 상기 구동 트랜지스터(Td)의 게이트 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 함으로써 상기 스위칭 트랜지스터(Ts)가 오프(off) 상태가 되더라도 다음 프레임(frame)까지 상기 유기발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨을 일정하게 유지할 수 있게 된다.In addition, the storage capacitor Cst serves to maintain a constant gate voltage of the driving transistor Td when the switching transistor Ts is turned off, thereby turning off the switching transistor Ts. Even in the state, the level of the current flowing through the organic light emitting diode E can be kept constant until the next frame.
도 2는 종래에 따른 유기전계 발광소자를 개략적으로 나타낸 단면도로, 이를 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.2 is a cross-sectional view schematically showing an organic light emitting diode according to the related art, which will be described in more detail with reference to this.
도시한 바와 같이, 종래에 따른 유기전계 발광소자(1)는 구동 신호를 인가하기 위한 구동회로부(미도시)와 유기패널(50)을 포함한다. 상기 유기패널(50)은 게이트 배선(도 1의 GL)과 데이터 배선(도 1의 DL)이 교차하여 정의되는 화소 영역(P)과, 구동 트랜지스터(Td)가 형성되는 구동 영역(Dr)으로 구분되며 서로 대향 합착된 제 1 기판(5)과 제 2 기판(10)을 포함한다.As illustrated, the organic
상기 화소 영역(P) 및 구동 영역(Dr)이 정의된 제 1 기판(5) 상에는 게이트 절연막(45)을 사이에 두고 서로 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 위치하는 스위칭 트랜지스터(도 1의 Ts) 및, 상기 스위칭 트랜지스터에 연결된 구동 트랜지스터(Td)와, 상기 스위칭 트랜지스터와 구동 트랜지스터(Td)를 덮으며, 상기 구동 트랜지스터(Td)의 드레인 전극(34)을 노출하는 드레인 콘택홀(DCH)을 포함하는 보호막(55)과, 상기 보호막(55)의 상부로 드레인 콘택홀(DCH)을 통해 드레인 전극(34)과 연결된 제 1 전극(70)과, 상기 제 1 전극(70) 상의 유기 발광층(75)과, 상기 유기 발광층(75) 상의 제 2 전극(80)이 차례로 적층 구성된다.On the
이 때, 상기 제 1 전극(70)의 상부 양측을 덮는 뱅크층(65)이 더욱 구성되는 바, 이러한 뱅크층(65)은 화소 영역(P)에 대응된 부분이 패턴된 개구부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 뱅크층(65)은 벤조싸이클로부텐(benzocyclobutene)과 포토 아크릴(photo acryl)을 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 구성될 수 있다.In this case, a
상기 구동 트랜지스터(Td)는 게이트 전극(25), 액티브층(40) 및 오믹 콘택층(41)으로 이루어진 반도체층(42)과, 소스 전극(32) 및 드레인 전극(34)을 포함한다. 이 때, 상기 제 1 전극(70)과 유기 발광층(75)과 제 2 전극(80)을 포함하여 유기발광 다이오드(E)라 한다.The driving transistor Td includes a semiconductor layer 42 including a
상기 제 1 기판(5)과 제 2 기판(10)은 화상을 구현하지 않는 최외곽 가장자리를 따라 구성된 씰 패턴(미도시)에 의해 대향 합착된다.The first and
전술한 구성을 가지는 유기전계 발광소자용 제 2 기판(10)은 오로지 제 1 기판(5)과의 합착으로 제 1 및 제 2 기판(5, 10)을 밀봉하기 위한 목적으로 사용될 뿐이다. 이러한 제 2 기판(10)은 비용적인 측면에서 큰 비중을 차지하고 있으나, 그 용도의 확장성이 제한되고 있는 상황이다.The
이와 같이, 종래의 유기전계 발광소자에서는 유기패널의 외부로 터치 기능을 추가하기 위해서는 부가적인 회로부품을 필요로 하기 때문에 추가 비용이 기하급수적으로 발생되는 문제가 있다.As described above, the conventional organic EL device requires an additional circuit component to add a touch function to the outside of the organic panel, so that an additional cost is exponentially generated.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 유기패널의 외부로 부가적인 회로부품을 추가 설계하는 방식에서 벗어나 유기패널의 내부에 터치스크린 기능을 구현할 수 있는 센서 트랜지스터의 설계로 유기전계 발광소자의 제조단가를 절감하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-described problem, and the organic electroluminescent light emission by the design of the sensor transistor that can implement the touch screen function in the interior of the organic panel away from the way of additional design of additional circuit components to the outside of the organic panel An object is to reduce the manufacturing cost of the device.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 서로 대향 합착된 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판의 상부 면으로 수직 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 위치하는 스위칭 트랜지스터 및, 상기 스위칭 트랜지스터에 연결된 구동 트랜지스터와; 상기 구동 트랜지스터와 연결된 제 1 전극, 유기 발광층 및 제 2 전극을 포함하는 유기발광 다이오드와; 상기 제 2 기판의 하부 면으로 수직 교차하여 센서 화소 영역을 정의하는 센서 게이트 배선 및 센서 데이터 배선과; 상기 센서 게이트 배선 및 센서 데이터 배선과 전기적으로 절연된 보조배선과; 상기 센서 게이트 배선 및 센서 데이터 배선의 교차지점에 위치하는 센서 트랜지스터와; 상기 센서 트랜지스터와 보조배선의 하부 면을 덮는 센서 보호막과; 상기 센서 보호막의 하부 면으로 제 1 높이를 가지는 제 1 스페이서와, 상기 제 1 스페이서와 이격된 일측으로 상기 제 1 높이 보다 낮은 제 2 높이를 가지는 제 2 스페이 서와; 상기 제 1 스페이서의 측면과 하부면을 덮으며 상기 화소 영역 별로 대응하여 상기 제 2 전극 및 보조배선과 연결된 투명 연결전극과, 상기 투명 연결전극과 전기적으로 절연되고, 상기 제 2 스페이서의 측면과 하부면을 덮으며 상기 제 2 전극과는 터치 갭으로 이격된 상태에서 상기 센서 트랜지스터와 연결된 센서 투명전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.The organic light emitting device according to the present invention for achieving the above object comprises a first substrate and a second substrate that is opposed to each other; Gate wiring and data wiring vertically crossing the upper surface of the first substrate to define a pixel region; A switching transistor positioned at an intersection point of the gate wiring and the data wiring, and a driving transistor connected to the switching transistor; An organic light emitting diode comprising a first electrode, an organic light emitting layer, and a second electrode connected to the driving transistor; Sensor gate wirings and sensor data wirings vertically crossing the lower surface of the second substrate to define a sensor pixel region; An auxiliary wiring electrically insulated from the sensor gate wiring and sensor data wiring; A sensor transistor positioned at an intersection of the sensor gate wiring and the sensor data wiring; A sensor passivation layer covering a bottom surface of the sensor transistor and the auxiliary line; A first spacer having a first height as a lower surface of the sensor passivation layer, and a second spacer having a second height lower than the first height to one side spaced apart from the first spacer; A transparent connection electrode covering the side surface and the bottom surface of the first spacer and connected to the second electrode and the auxiliary line in correspondence with each pixel region, and electrically insulated from the transparent connection electrode, and side and bottom surfaces of the second spacer. And a sensor transparent electrode connected to the sensor transistor in a state of covering a surface and spaced apart from the second electrode by a touch gap.
이 때, 상기 터치 갭은 1 ~ 2μm의 범위로 설계된다. 상기 센서 트랜지스터는 세 개, 여섯 개 또는 아홉 개의 센서 화소 영역 당 하나가 설계된 것을 특징으로 한다.At this time, the touch gap is designed in the range of 1 ~ 2μm. One sensor transistor is designed for every three, six or nine sensor pixel regions.
상기 터치 갭에 의해 전기적으로 분리된 상기 센서 투명전극과 제 2 전극에 있어서, 어느 특정한 센서 화소 영역에 위치하는 상기 센서 투명전극과 제 2 전극이 외력에 의해 접촉하는 순간, 상기 센서 트랜지스터와 연결된 센서 데이터 배선을 통해 해당 센서 화소 영역의 위치를 검출하여 터치스크린 기능을 구현하는 것을 특징으로 한다.In the sensor transparent electrode and the second electrode electrically separated by the touch gap, a sensor connected to the sensor transistor at the moment when the sensor transparent electrode and the second electrode located in a specific sensor pixel region is contacted by an external force The touch screen function may be implemented by detecting a position of a corresponding pixel area of the sensor through a data line.
또한, 상기 제 1 스페이서는 상기 보조배선과, 상기 제 2 스페이서는 상기 센서 게이트 배선 또는 센서 트랜지스터와 각각 중첩된 상부에 구성된다. 상기 제 1 전극은 칼슘, 마그네슘 및 알루미늄을 포함하는 불투명한 도전성 물질 그룹 중에서, 상기 제 2 전극은 인듐-틴-옥사이드와 인듐-징크-옥사이드를 포함하는 투명한 도전성 물질 그룹 중에서 각각 선택된 하나로 구성된다.In addition, the first spacer is configured on the auxiliary wiring, and the second spacer is formed on the upper part of the sensor gate wiring or the sensor transistor, respectively. The first electrode is one selected from the group of opaque conductive materials including calcium, magnesium and aluminum, and the second electrode is one selected from the group of transparent conductive materials including indium tin oxide and indium zinc oxide.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기전계 발광소자용 제 2 기판은 기판 상의 일 방향으로 구성된 센서 게이트 배선 및 센서 게이트 전극과; 상 기 센서 게이트 배선과 전기적으로 절연되도록 이격 구성된 보조배선과; 상기 센서 게이트 전극 및 배선과 보조배선을 덮는 센서 게이트 절연막과; 상기 센서 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 센서 게이트 전극과 중첩된 센서 반도체층과; 상기 센서 게이트 절연막 상에 상기 센서 게이트 배선과 교차하여 센서 화소 영역을 정의하는 센서 데이터 배선과, 상기 센서 데이터 배선에서 연장되고 양측으로 이격된 센서 소스 및 드레인 전극과; 상기 센서 데이터 배선과 센서 소스 및 드레인 전극을 덮으며, 상기 보조배선과 센서 드레인 전극을 노출하는 제 1 및 제 2 콘택홀을 포함하는 센서 보호막과; 상기 센서 보호막 상의 상기 센서 화소 영역에 대응하여 제 1 높이로 구성된 제 1 스페이서와, 상기 제 1 스페이서와 이격된 일측으로 상기 제 1 높이 보다 낮은 제 2 높이를 가지는 제 2 스페이서와; 상기 제 1 스페이서의 측면과 상부면을 덮으며 상기 센서 화소 영역 별로 대응하여 상기 제 2 전극 및 보조배선과 연결된 투명 연결전극과, 상기 투명 연결전극과 전기적으로 절연되고, 상기 제 2 스페이서의 측면과 상부면을 덮으며 상기 센서 트랜지스터와 연결된 센서 투명전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a second substrate for an organic light emitting device, including: a sensor gate wiring and a sensor gate electrode configured in one direction on a substrate; An auxiliary wiring configured to be electrically spaced apart from the sensor gate wiring; A sensor gate insulating film covering the sensor gate electrode, the wiring, and the auxiliary wiring; A sensor semiconductor layer overlapping the sensor gate electrode with the sensor gate insulating layer interposed therebetween; Sensor data wirings on the sensor gate insulating film to define a sensor pixel region crossing the sensor gate wirings, and sensor source and drain electrodes extending from the sensor data wirings and spaced apart from each other; A sensor passivation layer covering the sensor data line, the sensor source and drain electrodes, and including first and second contact holes exposing the auxiliary line and the sensor drain electrode; A first spacer having a first height corresponding to the sensor pixel region on the sensor passivation layer, and a second spacer having a second height lower than the first height to one side spaced apart from the first spacer; A transparent connection electrode covering the side surface and the upper surface of the first spacer and connected to the second electrode and the auxiliary line in correspondence with each sensor pixel region, and electrically insulated from the transparent connection electrode, It covers a top surface and comprises a sensor transparent electrode connected to the sensor transistor.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 예에 따른 유기전계 발광소자용 제 2 기판의 제조방법은 기판 상의 일 방향으로 센서 게이트 배선 및 센서 게이트 전극과, 상기 센서 게이트 배선과 이격 구성된 보조배선을 형성하는 단계와; 상기 센서 게이트 전극 및 배선과 보조배선을 덮는 센서 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 센서 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 센서 게이트 전극과 중첩된 센서 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 센서 게이트 절연막 상에 상기 센서 게이 트 배선과 교차하여 센서 화소 영역을 정의하는 센서 데이터 배선과, 상기 센서 데이터 배선에서 연장되고 양측으로 이격된 센서 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계와; 상기 센서 데이터 배선과 센서 소스 및 드레인 전극을 덮으며, 상기 보조배선과 센서 드레인 전극을 노출하는 제 1 및 제 2 콘택홀을 포함하는 센서 보호막을 형성하는 단계와; 상기 센서 보호막 상의 상기 센서 화소 영역에 대응하여 제 1 높이로 구성된 제 1 스페이서와, 상기 제 1 스페이서와 이격된 일측으로 상기 제 1 높이 보다 낮은 제 2 높이를 가지는 제 2 스페이서를 형성하는 단계와; 상기 제 1 스페이서의 측면과 상부면을 덮으며 상기 센서 화소 영역 별로 대응하여 상기 제 2 전극 및 보조배선과 연결된 투명 연결전극과, 상기 투명 연결전극과 전기적으로 절연되고, 상기 제 2 스페이서의 측면과 상부면을 덮으며 상기 센서 트랜지스터와 연결된 센서 투명전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a second substrate for an organic light emitting device according to a first example of the present invention for achieving the above object is a secondary wiring spaced apart from the sensor gate wiring and the sensor gate electrode, and the sensor gate wiring in one direction on the substrate. Forming a; Forming a sensor gate insulating film covering the sensor gate electrode and the wiring and the auxiliary wiring; Forming a sensor semiconductor layer overlapping the sensor gate electrode with the sensor gate insulating layer interposed therebetween; Forming sensor data wirings on the sensor gate insulating film to define a sensor pixel region crossing the sensor gate wirings, and sensor source and drain electrodes extending from the sensor data wirings and spaced apart from each other; Forming a sensor passivation layer covering the sensor data line, the sensor source and the drain electrode, and including first and second contact holes exposing the auxiliary line and the sensor drain electrode; Forming a first spacer having a first height corresponding to the sensor pixel region on the sensor passivation layer, and a second spacer having a second height lower than the first height to one side spaced apart from the first spacer; A transparent connection electrode covering the side surface and the upper surface of the first spacer and connected to the second electrode and the auxiliary line in correspondence with each sensor pixel region, and electrically insulated from the transparent connection electrode, Covering the upper surface and forming a sensor transparent electrode connected to the sensor transistor.
이 때, 상기 보조배선은 알루미늄, 알루미늄 합금, 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 구리, 티타늄과 탄탈늄을 포함하는 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로 형성된다.At this time, the auxiliary wiring is formed of one selected from the group of conductive materials including aluminum, aluminum alloy, molybdenum, molybdenum alloy, copper, titanium and tantalum.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 예에 따른 유기전계 발광소자용 제 2 기판의 제조방법은 기판 상의 일 방향으로 센서 게이트 배선 및 센서 게이트 전극과, 상기 센서 게이트 배선과 이격 구성된 보조배선을 형성하는 단계와; 상기 센서 게이트 전극 및 배선과 보조배선을 덮는 센서 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 센서 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 센서 게이트 전극과 중첩된 센서 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 센서 게이트 절연막 상에 상기 센서 게이 트 배선과 교차하여 센서 화소 영역을 정의하는 센서 데이터 배선과, 상기 센서 데이터 배선에서 연장되고 양측으로 이격된 센서 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계와; 상기 센서 화소 영역에 대응하여 제 1 높이로 구성된 제 1 스페이서와, 상기 제 1 스페이서와 이격된 일측으로 상기 제 1 높이 보다 낮은 제 2 높이를 가지는 제 2 스페이서를 형성하는 단계와; 상기 센서 데이터 배선, 센서 소스 및 드레인 전과 제 1 및 제 2 스페이서를 덮으며, 상기 보조배선과 센서 드레인 전극을 노출하는 제 1 및 제 2 콘택홀을 포함하는 센서 보호막을 형성하는 단계와; 상기 센서 보호막 상의 상기 제 1 스페이서의 측면과 상부면을 덮으며 상기 센서 화소 영역 별로 대응하여 상기 제 2 전극 및 보조배선과 연결된 투명 연결전극과, 상기 투명 연결전극과 전기적으로 절연되고, 상기 제 2 스페이서의 측면과 상부면을 덮으며 상기 센서 트랜지스터와 연결된 센서 투명전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a second substrate for an organic light emitting device, wherein the auxiliary wiring is configured to be separated from the sensor gate wiring and the sensor gate electrode in one direction on the substrate and the sensor gate wiring. Forming a; Forming a sensor gate insulating film covering the sensor gate electrode and the wiring and the auxiliary wiring; Forming a sensor semiconductor layer overlapping the sensor gate electrode with the sensor gate insulating layer interposed therebetween; Forming sensor data wirings on the sensor gate insulating film to define a sensor pixel region crossing the sensor gate wirings, and sensor source and drain electrodes extending from the sensor data wirings and spaced apart from each other; Forming a first spacer having a first height corresponding to the sensor pixel region, and a second spacer having a second height lower than the first height to one side spaced apart from the first spacer; Forming a sensor passivation layer covering the sensor data line, the sensor source and the drain, and the first and second spacers, the first and second contact holes exposing the auxiliary line and the sensor drain electrode; A transparent connection electrode covering the side surface and the top surface of the first spacer on the sensor passivation layer and corresponding to the sensor pixel region and electrically insulated from the transparent connection electrode; Forming a sensor transparent electrode connected to the sensor transistor and covering side and top surfaces of the spacer.
본 발명은 유기패널에 터치 센서 구조를 삽입하는 것을 통해 터치스크린 기능을 포함하는 유기전계 발광소자의 제조 단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of reducing the manufacturing cost of the organic light emitting device having a touch screen function by inserting a touch sensor structure into the organic panel.
--- 실시예 ------ Example ---
본 발명은 유기패널 내부에 터치스크린 기능을 위한 센서 트랜지스터가 구성 된 유기전계 발광소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized by providing an organic light emitting device having a sensor transistor for a touch screen function inside the organic panel and a method of manufacturing the same.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 터치스크린 기능을 포함하는 유기전계 발광소자에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, an organic light emitting display device having a touch screen function according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 터치스크린 기능을 포함하는 유기전계 발광소자를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating an organic light emitting display device having a touch screen function according to the present invention.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자(100)는 구동 신호를 인가하기 위한 구동회로부(미도시)와 유기패널(150)을 포함한다. 상기 유기패널(150)은 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하여 정의되는 화소 영역(P)과, 구동 트랜지스터(Td)가 형성되는 구동 영역(Dr)과, 센서 트랜지스터가 형성되는 센서 영역(S)으로 구분되며 서로 대향 합착된 제 1 기판(105) 및 제 2 기판(110)과, 상기 제 1 기판(105) 및 제 2 기판(110)의 이격된 사이 공간에 대응된 진공층(115)을 포함한다.As illustrated, the organic
상기 화소 영역(P) 및 구동 영역(Dr)이 정의된 제 1 기판(105)의 투명기판(101) 상부면에는 게이트 절연막(145)을 사이에 두고 서로 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)과, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 위치하는 스위칭 트랜지스터(미도시) 및, 상기 스위칭 트랜지스터에 연결된 구동 트랜지스터(Td)와, 상기 스위칭 트랜지스터와 구동 트랜지스터(Td)를 덮으며 구동 트랜지스터(Td)의 드레인 전극(134)을 노출하는 드레인 콘택홀(DCH)을 포함하는 보호막(155)과, 상기 보호막(155)의 상부로 드레인 콘택홀(DCH)을 통해 드레인 전극(134)과 연결된 제 1 전극(170)과, 상기 제 1 전 극(170)과 접촉된 상부면에 구성된 유기 발광층(175)과, 상기 유기 발광층(175)의 상부로 유기 발광층(175)과 연결된 제 2 전극(180)을 포함한다.On the upper surface of the
이 때, 상기 제 1 전극(170)과 유기 발광층(175)과 제 2 전극(180)을 포함하여 유기발광 다이오드(E)라 한다.In this case, the
또한, 상기 제 1 전극(170)의 상부 양측을 덮는 뱅크층(165)이 더욱 구성되는 바, 이러한 뱅크층(165)은 화소 영역(P)에 대응된 부분이 패턴된 개구부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 뱅크층(165)은 벤조싸이클로부텐(benzocyclobutene)과 포토 아크릴(photo acryl)을 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 구성될 수 있다.In addition, a
또한, 상기 보호막(155)은 산화 실리콘(SiO2)과 질화 실리콘(SiNx)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 구성되며, 필요에 따라서는 전술한 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 구성될 수 있다.In addition, the
특히, 본 발명에 따른 터치스크린 기능을 포함하는 유기전계 발광소자는 바텀-이미션(bottom emission) 방식에 적용하는 것은 불가능하고, 탑-이미션 (top emission) 방식에 적용하는 것만이 가능하다.In particular, the organic light emitting device including the touch screen function according to the present invention cannot be applied to a bottom emission method, but only to a top emission method.
따라서, 상기 제 1 전극(170)은 반사율이 우수하고 비교적 일함수가 낮은 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg) 및 알루미늄(Al)을 포함하는 불투명한 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로, 상기 제 2 전극(180)은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 물질 그룹 중에서 선택된 하나로 각각 형성해야 한다. 이 때, 상기 제 1 전극(170)은 애노드 또는 캐소드 전극, 제 2 전극(180)은 캐소드 또는 애노드 전극일 수 있다.Accordingly, the
상기 유기 발광층(175)은 발광층(173)과 제 1 및 제 2 공통층(172, 174)을 포함한다. 이 때, 상기 발광층(173)과 제 1 전극(170)의 사이 공간으로는 정공수송층(hole transporting layer) 또는 정공주입층(hole injection layer)으로 이루어진 제 1 공통층(172)이, 상기 발광층(173)과 제 2 전극(180)의 사이 공간으로는 전자주입층(electron injection layer) 또는 전자수송층(electron transporting layer)으로 이루어진 제 2 공통층(174)이 구성된다.The organic
도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 상기 유기 발광층(175)은 화소 영역(P)별로 적색, 녹색, 청색을 발광하는 유기물질로 이루어지도록 설계하여 풀 컬러를 구현할 수 있다.Although not shown in detail in the drawing, the organic
상기 구동 트랜지스터(Td)는 게이트 전극(125), 게이트 절연막(145), 반도체층(140)과 소스 전극(132) 및 드레인 전극(134)을 포함한다. 상기 반도체층(140)은 결정질 실리콘(p-Si)으로 이루어진 단일층이나, 순수한 비정질 실리콘(a-Si:H)과 불순물을 포함하는 비정질 실리콘(n+ a-Si:H)으로 이루어진 이중층으로 구성될 수 있다.The driving transistor Td includes a
한편, 상기 제 2 기판(110)의 투명기판(102) 하부면에는 일 방향으로 구성된 센서 게이트 배선(미도시) 및, 상기 센서 게이트 배선에서 연장된 센서 게이트 전극(152)과, 상기 센서 게이트 배선과 전기적으로 절연되도록 일 측으로 이격 구성된 보조배선(160)과, 상기 센서 게이트 배선 및 센서 게이트 전극(152)을 덮는 센 서 게이트 절연막(135)과, 상기 센서 게이트 절연막(135)의 하부로 센서 게이트 전극(152)과 중첩된 센서 반도체층(154)과, 상기 센서 반도체층(154)의 하부로 센서 게이트 배선과 수직 교차하는 방향에 구성된 센서 데이터 배선(미도시)과, 상기 센서 데이터 배선에서 연장되고 센서 반도체층(154)과 접촉하는 센서 소스 전극(142)과, 상기 센서 소스 전극(142)과 이격된 센서 드레인 전극(144)을 구성한다.The lower surface of the
이 때, 상기 센서 게이트 전극(152), 센서 게이트 절연막(135), 센서 반도체층(154)과 센서 소스 및 드레인 전극(142, 144)을 포함하여 센서 트랜지스터(Tss)라 한다.In this case, the
또한, 상기 센서 데이터 배선과 센서 소스 및 드레인 전극(142, 144)을 덮으며, 상기 보조배선(160)의 일 측과 센서 드레인 전극(144)의 일 측을 각각 노출하는 제 1 및 제 2 콘택홀(CH1, CH2)을 포함하는 센서 보호층(185)과, 상기 센서 보호층(185)의 하부로 보조배선(160)과 인접한 일 측으로 제 1 기판(105)과 제 2 기판(110)의 셀갭(G1)을 유지하는 갭 스페이서(190)와, 상기 센서 트랜지스터(Tss)와 중첩된 하부로 제 2 전극(180)과 일정한 거리인 터치 갭(G2) 만큼 이격된 터치 스페이서(192)와, 상기 갭 스페이서(190)의 측면과 하부면을 덮으며 화소 영역(P)에 대응하여 일단은 제 2 전극(180)과 직접 연결되고, 타단은 제 1 콘택홀(CH1)을 통해 보조배선(160)과 연결되는 투명 연결전극(196)과, 상기 투명 연결전극(196)과 전기적으로 절연되고, 상기 터치 스페이서(192)의 측면과 하부면을 덮으며 제 2 콘택홀(CH2)을 통해 센서 드레인 전극(144)과 연결 구성된 센서 투명전극(198)을 포함한다.In addition, first and second contacts covering the sensor data line, the sensor source and drain
상기 센서 게이트 배선과 센서 데이터 배선은 제 1 기판(105)에 구성된 게이트 배선 및 데이터 배선과 평행 또는 수직한 방향으로 설계하는 것이 바람직하며, 임의의 방향으로 설계해도 무관하다. 이 때, 상기 센서 게이트 배선과 센서 데이터 배선은 서로 수직 교차하도록 설계하는 것이 바람직하다.The sensor gate wiring and the sensor data wiring are preferably designed in a direction parallel or perpendicular to the gate wiring and the data wiring formed on the
상기 센서 게이트 배선과 보조배선(160)은 동일층에서 동일 물질로 형성된다. 이 때, 상기 보조배선(160)은 비교적 저항이 큰 물질로 이루어진 제 2 전극(180)의 저항값을 낮추기 위해 형성하는 것으로, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(MoNd), 구리(Cu), 티타늄(Ti)과 탄탈늄(Ta)을 포함하는 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로 형성하는 것이 바람직하며, 필요에 따라서는 생략하는 것도 가능하다.The sensor gate wiring and the
이 때, 상기 갭 스페이서(190)는 제 1 기판(105)과 제 2 기판(110) 간의 셀갭(G1)을 일정하게 유지시켜주는 기능을 한다. 상기 터치 스페이서(192)는 터치스크린 기능을 발휘하기 위해 추가적으로 설계한 것으로, 어느 특정 위치에 외력이나 터치펜에 의한 힘이 작용하지 않을 경우에는 터치 스페이서(192)의 측면과 하부면을 덮는 센서 투명전극(196)이 제 1 기판(105)과 터치 갭(G2) 만큼 일정한 거리로 이격된 상태를 유지하게 된다.In this case, the
이러한 터치 갭(G2)은 제 1 기판(105)과 제 2 기판(110) 간의 셀갭(G1)의 높이에 따라 달라질 수 있으며, 그 이격 거리는 1 ~ 2μm의 범위로 설계하는 것이 바람직하다.The touch gap G2 may vary depending on the height of the cell gap G1 between the
이러한 갭 스페이서(190)와 터치 스페이서(192) 간의 높이가 상이하도록 형 성하는 방법으로는 투과부, 차단부 및 반투과부로 이루어진 하프톤 마스크(half-tone mask)를 이용하는 방법이 적용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니고 투과부와 차단부 만으로 이루어진 일반적인 마스크를 이용하여 형성할 수도 있다. 특히, 일반적인 마스크를 이용할 경우에는 갭 스페이서(190)의 폭(W1) 대비 터치 스페이서(192)의 폭(W2)을 좁게 설계하는 것을 통해 갭 스페이서(190)의 제 1 높이(L1)와 터치 스페이서(192)의 제 2 높이(L2)를 상이하게 제작하는 것이 가능해진다.As a method of forming the height between the
이 때, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자(100)의 동작 원리에 대해 설명하면 다음과 같다. 어느 특정 위치에 외력이나 터치펜에 의한 힘이 제 1 또는 제 2 기판(105, 110)에 작용하게 되면, 갭 스페이서(190)에 의해 일정한 셀갭(G1)을 유지하고 있던 유기패널(150)에 힘이 전달되어 제 1 또는 제 2 기판(105, 110)에 휨이 발생하게 된다.At this time, the operation principle of the organic
따라서, 선택적으로 가해지는 힘에 의해 특정 위치의 유기패널(150)에 휨이 발생하게 되면, 그 특정 위치에 대응하여 터치 갭(G2) 만큼 이격되어 있던 터치 스페이서(192)의 측면과 하부면을 덮는 센서 투명전극(198)과 제 2 전극(180)이 접촉하게 된다. 그 결과, 상기 센서 투명전극(198)과 연결되는 센서 트랜지스터(Tss)가 턴-온(turn-on) 상태로 스위칭된다. 이 때, 터치에 의한 신호가 센서 트랜지스터(Tss)와 연결된 센서 데이터 배선을 통해 외부의 센서 회로부(미도시)로 인가되고, 상기 센서 회로부는 터치가 가해진 해당 센서 화소 영역의 위치정보를 검출하는 것을 통해 터치스크린 기능을 구현할 수 있게 된다.Therefore, when bending occurs in the
따라서, 본 발명에서는 유기패널(150)의 외부로 시스템을 추가 설계하여 터치스크린 기능을 구현하는 방식에서 벗어나 유기패널(150)의 내부, 즉 제 2 기판(110)에 터치 센서 구조를 삽입하는 것을 통해 종래의 외부 시스템에 비해 생산 단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.Therefore, in the present invention, the system is additionally designed outside the
도 4는 본 발명에 따른 터치스크린 기능을 포함하는 유기전계 발광소자의 화소 회로를 설명하기 위한 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating a pixel circuit of an organic light emitting diode having a touch screen function according to the present invention.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 터치스크린 기능을 가지는 유기전계 발광소자는 스위칭 트랜지스터(Ts), 스토리지 커패시터(미도시), 구동 트랜지스터(Td), 유기발광 다이오드(E) 및 센서 트랜지스터(Tss)로 이루어진다.As shown, the organic light emitting diode having the touch screen function according to the present invention includes a switching transistor (Ts), a storage capacitor (not shown), a driving transistor (Td), an organic light emitting diode (E), and a sensor transistor (Tss). Is made of.
즉, 제 1 기판(105) 상의 일 방향으로 형성된 게이트 배선(GL)과, 상기 게이트 배선(GL)과 수직 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 데이터 배선(DL)과, 상기 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)의 교차지점에 위치하는 스위칭 트랜지스터(Ts)와, 상기 스위칭 트랜지스터(Ts)와 전기적으로 연결된 구동 트랜지스터(Td)와, 상기 구동 트랜지스터(Td)에 연결된 유기발광 다이오드(E)가 형성된다.That is, the gate wiring GL formed in one direction on the
또한, 상기 제 1 기판(105)과 대향 합착되는 제 2 기판(110) 상의 일 방향으로는 센서 게이트 배선(SGL)과, 상기 센서 게이트 배선(SGL)과 수직 교차하여 센서 화소 영역(SP)을 정의하는 센서 데이터 배선(SDL)과, 상기 센서 게이트 배선(SGL)과 센서 데이터 배선(SDL)의 교차지점에 위치하는 센서 트랜지스터(Tss)가 형성된다.In addition, in one direction on the
이 때, 상기 유기발광 다이오드(E)의 일측 단자인 제 1 전극은 상기 구동 트 랜지스터(Td)의 드레인 전극과 연결되고, 타측 단자인 제 2 전극은 제 1 전원배선(Vdd)과 연결된다.In this case, the first electrode, which is one terminal of the organic light emitting diode E, is connected to the drain electrode of the driving transistor Td, and the second electrode, which is the other terminal, is connected to the first power line Vdd. .
상기 구동 트랜지스터(Td)의 게이트 전극은 스위칭 트랜지스터(Ts)의 드레인 전극에 연결되어 데이터 신호를 공급받게 되며, 상기 구동 트랜지스터(Td)는 소스 전극에 연결된 제 2 전원배선(Vss)과 데이터 신호 차이에 해당하는 구동전류를 발생시켜 드레인 전극에 연결된 유기발광 다이오드(E)로 공급하게 된다.The gate electrode of the driving transistor Td is connected to the drain electrode of the switching transistor Ts to receive a data signal, and the driving transistor Td is different from the data signal of the second power line Vss connected to the source electrode. The driving current corresponding to the driving current is generated and supplied to the organic light emitting diode E connected to the drain electrode.
따라서, 상기 게이트 배선(GL)을 통해 신호가 인가되면 스위칭 트랜지스터(Ts)가 턴-온(turn-on)되고, 상기 데이터 배선(DL)의 신호가 구동 트랜지스터(Td)의 게이트 전극에 전달되어 구동 트랜지스터(Td)의 턴-온으로 이에 연결된 유기발광 다이오드(E)의 전계-전공쌍에 의해 빛이 출력된다. 이 때, 상기 구동 트랜지스터(Td)가 턴-온 상태가 되면, 제 1 전원배선(Vdd)으로부터 유기발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨이 정해지며 이로 인해 유기발광 다이오드(E)는 그레이 스케일(gray scale)을 구현할 수 있게 된다.Therefore, when a signal is applied through the gate line GL, the switching transistor Ts is turned on, and the signal of the data line DL is transferred to the gate electrode of the driving transistor Td. Light is output by the electric field-pole pair of the organic light emitting diode E connected thereto at the turn-on of the driving transistor Td. At this time, when the driving transistor Td is turned on, the level of the current flowing from the first power supply line Vdd to the organic light emitting diode E is determined, which causes the organic light emitting diode E to have a gray scale. (gray scale) can be implemented.
이 때, 상기 제 2 기판(110) 상에 위치하는 센서 트랜지스터(Td)는 이와 연결된 스위치(SW)에 의해 온/오프 구동된다. 즉, 상기 스위치(SW)가 오프 상태이면, 센서 트랜지스터(Tss)는 오프 상태를 유지하게 된다. 한편, 상기 스위치(SW)가 온 상태이면, 선택된 센서 트랜지스터(Tss)가 온 상태로 바뀌고, 상기 센서 트랜지스터(Tss)를 통해 센서 데이터 배선(SDL)으로 흐르는 전류를 상기 센서 데이터 배선(SDL)과 연결된 센서 회로부(미도시)를 통해 해당 센서 화소 영역(SP)의 위치정보를 검출할 수 있게 되는 바, 이를 통해 터치스크린을 구현할 수 있게 된다.In this case, the sensor transistor Td positioned on the
도 5는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자용 제 2 기판을 나타낸 평면도로, 보다 상세하게는 센서 트랜지스터가 설계되는 단위 센서 화소를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하도록 한다.FIG. 5 is a plan view illustrating a second substrate for an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention. In detail, FIG. 5 illustrates a unit sensor pixel in which a sensor transistor is designed.
도시한 바와 같이, 제 2 기판(110) 상의 일 방향으로는 센서 게이트 배선(SGL)을 구성하고, 상기 센서 게이트 배선(SGL)과 수직 교차하는 방향으로는 센서 데이터 배선(SDL)을 구성한다.As illustrated, the sensor gate wiring SGL is configured in one direction on the
또한, 상기 센서 게이트 배선(SGL) 및 센서 데이터 배선(SDL)과 교차하여 센서 화소 영역(PS)를 정의하는 보조배선(160)을 구성한다. 상기 보조배선(160)은 센서 게이트 배선(SGL) 및 센서 데이터 배선(SDL)과 각각 전기적으로 절연되며, 센서 게이트 배선(SGL)과 평행하게 이격된 수평부(160a)와, 상기 수평부(160a)에서 수직하게 분기된 수직부(160b)를 포함한다.In addition, the
상기 센서 게이트 배선(SGL)과 센서 데이터 배선(SDL)의 교차지점에는 센서 트랜지스터(Tss)를 구성한다. 상기 센서 트랜지스터(Tss)는 센서 게이트 배선(SGL)에서 연장된 센서 게이트 전극(152)과, 상기 센서 게이트 전극(152)과 센서 게이트 절연막(미도시)을 사이에 두고 중첩 구성된 센서 반도체층(154)과, 상기 센서 반도체층(154)의 상부로 센서 데이터 배선(SDL)에서 연장된 센서 소스 전극(142)과, 상기 센서 소스 전극(142)과 이격된 센서 드레인 전극(144)을 포함한다.A sensor transistor Tss is formed at the intersection of the sensor gate wiring SGL and the sensor data wiring SDL. The sensor transistor Tss overlaps the
이 때, 상기 센서 반도체층(154)은 결정질 실리콘(p-Si)으로 이루어진 단일층이나, 순수한 비정질 실리콘(a-Si:H)과 불순물을 포함하는 비정질 실리콘(n+ a-Si:H)으로 이루어진 이중층으로 구성될 수 있다. 도면에서는 센서 게이트 전 극(152)이 최 하측에 위치하는 바텀 게이트 방식을 일예로 도시하였으나 이에 국한되는 것은 아니며, 센서 게이트 전극(152)이 최 상측에 위치하는 탑 게이트 방식 등 트랜지스터의 기능을 할 수 있는 공지된 기술이라면 모두 적용 가능하다.In this case, the
상기 센서 트랜지스터(Tss)의 상부에는 보조배선(160)을 노출하는 다수의 제 1 콘택홀(CH1)과, 상기 센서 드레인 전극(144)을 노출하는 제 2 콘택홀(CH2)을 포함하는 센서 보호막(185)을 구성한다. 또한, 상기 센서 보호막(185)의 상부로는 보조배선(160)과 인접한 일 측 상부에 제 1 높이(도 3의 L1)를 가지는 갭 스페이서(190)를 구성하고, 상기 갭 스페이서(190)와 이격되고 센서 드레인 전극(144)과 인접한 일 측에 제 2 높이(도 3의 L2)를 가지는 터치 스페이서(192)를 구성한다.A sensor passivation layer including a plurality of first contact holes CH1 exposing the
상기 센서 보호막(185)의 상부로는 다수의 제 1 콘택홀(CH1)을 통해 보조배선(160)과 각각 접촉하는 투명 연결전극(196)과, 상기 제 2 콘택홀(CH2)을 통해 센서 드레인 전극(144)과 연결되는 센서 투명전극(198)을 구성한다.An upper portion of the
이 때, 상기 다수의 제 1 콘택홀(CH1)이 보조배선(160)의 수평부(160a)와 수직부(160b)에 각각 형성된 것으로 도시하였으나, 이는 일예에 불과한 것으로 공간상의 제약을 받지 않는 한도 내에서 그 수는 다양하게 적용할 수 있다.In this case, the plurality of first contact holes CH1 are illustrated as being formed in the
도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 전술한 구성을 가지는 센서 화소의 경우 제 1 기판(도 3의 105)의 화소 영역(도 3의 P)과 대응되는 면적으로 설계할 수 있으며, 상기 센서 트랜지스터(Tss)는 모델 마다 상이할 수는 있으나, 세 개, 여섯 개 또는 아홉 개의 센서 화소 영역(SP) 당 하나를 설계하는 것이 바람직하다.Although not shown in detail in the drawings, in the case of the sensor pixel having the above-described configuration, an area corresponding to the pixel area P of FIG. 3 of the
또한, 상기 센서 화소는 일 방향으로 동일한 형태로 배치되는 스트라이프 타 입으로 설계하거나, 인접한 센서 화소 간에 서로 대칭을 이루는 구조 등 다양한 형태로 배치할 수 있다.In addition, the sensor pixel may be designed in a stripe type that is disposed in the same shape in one direction, or may be disposed in various forms such as a structure in which adjacent sensor pixels are symmetrical with each other.
본 발명에 따른 유기전계 발광소자용 제 2 기판은 두 가지 방법으로 제작할 수 있다.The second substrate for an organic light emitting device according to the present invention can be manufactured by two methods.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 예에 따른 유기전계 발광소자용 제 2 기판의 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a second substrate for an organic light emitting diode according to a first example of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 6a 내지 도 6d는 도 5의 Ⅵ-Ⅵ'선을 따라 절단하여 공정 순서에 따라 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.6A through 6D are cross-sectional views sequentially illustrating the process sequence by cutting along the line VI-VI ′ of FIG. 5.
도 6a에 도시한 바와 같이, 제 2 기판(110, 이하 기판이라 약칭함) 상에 보조영역(SA), 센서 데이터 영역(SD), 센서 영역(S) 및 센서 화소 영역(SP)을 정의하는 단계를 진행한다. 이 때, 상기 보조영역(SA)은 보조배선, 상기 센서 데이터 영역(SD)은 센서 데이터 배선, 상기 센서 영역(S)은 센서 트랜지스터가 각각 형성될 영역이고, 상기 센서 화소 영역(SP)은 센서 게이트 배선과 센서 데이터 배선이 교차하여 정의하는 영역이다.As shown in FIG. 6A, the auxiliary area SA, the sensor data area SD, the sensor area S, and the sensor pixel area SP are defined on the second substrate 110 (hereinafter, abbreviated as substrate). Proceed with the steps. In this case, the auxiliary area SA is an auxiliary line, the sensor data area SD is a sensor data line, the sensor area S is an area where a sensor transistor is to be formed, and the sensor pixel area SP is a sensor. This area is defined by crossing the gate wiring and the sensor data wiring.
상기 센서 데이터 영역(SD), 보조영역(SA), 센서 영역(S) 및 센서 화소 영역(SP)이 정의된 기판(110) 상에 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(MoNd), 구리(Cu), 티타늄(Ti)과 탄탈늄(Ta)을 포함하는 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로 게이트 금속층(미도시)을 형성하고 이를 패턴하여, 일 방향으로 센서 게이트 배선(SGL)과, 상기 센서 게이트 배선(SGL)에서 연장 된 센서 게이트 전극(152)을 형성한다. 이와 동시에, 상기 센서 게이트 배선(SGL)과 전기적으로 절연되고, 보조영역(SA)에 대응된 보조배선(160)을 형성한다. 상기 보조배선(160)은 센서 게이트 배선(SGL)과 평행하게 이격된 수평부(160a)와, 상기 수평부(160a)에서 수직한 방향으로 분기된 수직부(도 5의 160b)를 포함한다.Aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), molybdenum (Mo) on the
다음으로, 상기 센서 게이트 배선(SGL), 센서 게이트 전극(152) 및 보조배선(160)이 형성된 기판(110) 상에 산화 실리콘(SiO2)과 질화 실리콘(SiNx)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 센서 게이트 절연막(135)을 형성한다.Next, an inorganic insulating material group including silicon oxide (SiO 2 ) and silicon nitride (SiNx) on the
도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 센서 게이트 절연막(135)이 형성된 기판(110) 상부로 상기 센서 게이트 전극(152)과 일부의 면적이 중첩 구성되는 센서 반도체층(154)을 형성한다. 상기 센서 반도체층(154)은 결정질 실리콘(p-Si)으로 이루어진 단일층이나, 순수한 비정질 실리콘(a-Si:H)과 불순물을 포함하는 비정질 실리콘(n+ a-Si:H)으로 이루어진 이중층으로 형성할 수 있다. 도면에서는 센서 게이트 전극(152)이 최 하측에 위치하는 바텀 게이트 방식을 일예로 도시하였으나 이에 국한되는 것은 아니며, 센서 게이트 전극(152)이 최 상측에 위치하는 탑 게이트 방식 등 트랜지스터의 기능을 할 수 있는 공지된 기술이라면 모두 적용할 수 있다.As illustrated in FIG. 6B, a
다음으로, 상기 센서 반도체층(154)이 형성된 기판(110) 상부로 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(MoNd), 구리(Cu), 티타늄(Ti)과 탄탈늄(Ta)을 포함하는 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로 소스 및 드레인 금속층(미도시)을 형성하고 이를 패턴하여, 상기 센서 게이트 배선(SGL)과 수 직 교차하는 센서 데이터 배선(SDL)과, 상기 센서 데이터 배선(SDL)에서 연장된 센서 소스 전극(142)과, 상기 센서 소스 전극(142)과 이격된 센서 드레인 전극(144)을 형성한다.Next, aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), molybdenum (Mo), molybdenum alloy (MoNd), copper (Cu), titanium (Ti) and the like on the
이 때, 상기 센서 게이트 전극(152), 센서 게이트 절연막(135), 센서 반도체층(154)과 센서 소스 및 드레인 전극(142, 144)을 포함하여 센서 트랜지스터(Tss)라 한다.In this case, the
도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 센서 트랜지스터(Tss)가 형성된 기판(110) 상에 산화 실리콘(SiO2)과 질화 실리콘(SiNx)을 포함하는 무기절연물질이나 벤조싸이클로부텐(benzocyclobutene)과 포토 아크릴(photo acryl)을 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 센서 보호막(185)을 형성한다.As illustrated in FIG. 6C, an inorganic insulating material including silicon oxide (SiO 2 ) and silicon nitride (SiNx), benzocyclobutene, and photoacryl are formed on the
다음으로, 상기 보조배선(160)과 센서 드레인 전극(144)에 대응된 센서 보호막(185)과 센서 게이트 절연막(135)을 선택적으로 패턴하여, 상기 보조배선(160)을 노출하는 다수의 제 1 콘택홀(CH1)과, 센서 드레인 전극(144)을 노출하는 제 2 콘택홀(CH2)을 각각 형성한다.Next, a plurality of first patterns exposing the
도 6d에 도시한 바와 같이, 상기 다수의 제 1 콘택홀(CH1)과 제 2 콘택홀(CH2)을 포함하는 센서 보호막(185)의 상부로 상기 보조배선(160)과 중첩된 일 측 상부로 제 1 높이(L1)를 가지는 갭 스페이서(190)와, 상기 갭 스페이서(190)와 이격되고, 상기 센서 드레인 전극(144)과 인접한 일 측으로 제 1 높이(L1) 보다 낮은 제 2 높이(L2)를 가지는 터치 스페이서(192)를 형성한다. 이 때, 상기 터치 스 페이서(192)가 센서 게이트 배선(GL)과 중첩된 상부에 형성된 것으로 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니고, 센서 트랜지스터(Tss)와 중첩된 상부에 형성하는 것도 무방하다.As shown in FIG. 6D, an upper portion of the
다음으로, 상기 갭 스페이서(190)와 터치 스페이서(192)가 형성된 기판(110) 상부로 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로 투명 금속층(미도시)을 형성하고 이를 패턴하여, 상기 다수의 제 1 콘택홀(CH1)을 통해 보조배선(160)과 각각 접촉하고, 갭 스페이서(190)의 측면과 상부면을 덮으며 센서 화소 영역(PA)으로 연장된 투명 연결전극(196)을 형성한다. 이와 동시에, 상기 투명 연결전극(196)과 전기적으로 절연되도록 이격되고, 상기 제 2 콘택홀(CH2)을 통해 센서 드레인 전극(144)과 연결되며, 상기 터치 스페이서(192)의 측면과 상부면을 덮는 센서 투명전극(198)을 형성한다.Next, one selected from the group of transparent conductive materials including indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO) on the
이상으로, 본 발명의 제 1 예에 따른 유기전계 발광소자용 제 2 기판을 제작할 수 있다.As mentioned above, the 2nd board | substrate for organic electroluminescent elements which concerns on the 1st example of this invention can be manufactured.
본 발명의 제 2 예에 따른 유기전계 발광소자용 제 2 기판의 제조방법은 제 1 예와 센서 트랜지스터를 형성하는 공정까지는 동일한 바, 중복 설명은 생략하도록 한다.Since the method of manufacturing the second substrate for an organic light emitting device according to the second example of the present invention is the same until the process of forming the first example and the sensor transistor, duplicate description thereof will be omitted.
도 7a와 도 7b는 본 발명의 제 2 예에 따른 유기전계 발광소자용 제 2 기판의 제조방법을 공정 순서에 따라 순차적으로 나타낸 공정 단면도로, 제 1 예와 동일한 도 5의 Ⅵ-Ⅵ'선을 따라 절단하여 나타낸 것이다.7A and 7B are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a second substrate for an organic light emitting diode according to a second example of the present invention, in the order of a process. FIG. VI-VI ′ line of FIG. 5 is the same as that of the first example. It is shown by cutting along.
도 7a에 도시한 바와 같이, 센서 트랜지스터(Tss)가 형성된 기판(110) 상에 제 1 높이(L1)를 가지는 갭 스페이서(190)와, 상기 갭 스페이서(190)와 이격되고, 상기 센서 드레인 전극(144)과 인접한 일 측으로 제 1 높이(L1) 보다 낮은 제 2 높이(L2)를 가지는 터치 스페이서(192)를 형성한다.As shown in FIG. 7A, a
다음으로, 상기 갭 스페이서(190)와 터치 스페이서(192)가 형성된 기판(110) 상에 산화 실리콘(SiO2)과 질화 실리콘(SiNx)을 포함하는 무기절연물질이나 벤조싸이클로부텐(benzocyclobutene)과 포토 아크릴(photo acryl)을 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 센서 보호막(185)을 형성한다.Next, on the
다음으로, 상기 보조배선(160)과 센서 드레인 전극(144)에 대응된 센서 보호막(185)과 센서 게이트 절연막(135)을 선택적으로 패턴하여, 상기 보조배선(160)을 노출하는 다수의 제 1 콘택홀(CH1)과, 센서 드레인 전극(144)을 노출하는 제 2 콘택홀(CH2)을 각각 형성한다.Next, a plurality of first patterns exposing the
도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 다수의 제 1 콘택홀(CH1)과 제 2 콘택홀(CH2)을 포함하는 센서 보호막(185)의 상부로 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로 투명 금속층(미도시)을 형성하고 이를 패턴하여, 상기 다수의 제 1 콘택홀(CH1)을 통해 보조배선(160)과 각각 접촉하고, 갭 스페이서(190)의 측면과 상부면을 덮으며 센서 화소 영역(SP)으로 연장 구성된 투명 연결전극(196)을 형성한다. 이와 동시에, 상기 투명 연결전극(196)과 전기적으로 절연되도록 이격되고, 상기 제 2 콘택홀(CH2) 을 통해 센서 드레인 전극(144)과 연결되며, 상기 터치 스페이서(192)의 측면과 상부면을 덮는 센서 투명전극(198)을 형성한다.As shown in FIG. 7B, an indium-tin-oxide (ITO) and an indium-zink- are formed on the
이 때, 본 발명의 제 2 예에서는 제 1 예와 달리 갭 스페이서(190)와 터치 스페이서(192)가 센서 보호막(185)에 의해 덮여지는 바, 유기패널 내부로 침투한 수분이나 산소에 의해 갭 스페이서 및 터치 스페이서가 부식되는 것을 방지할 수 있는 바, 제 1 예에 비해 신뢰성이 우수한 장점이 있다.At this time, in the second example of the present invention, unlike the first example, the
그러나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 정신 및 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형 및 변경할 수 있다는 것은 자명한 사실일 것이다.However, the present invention is not limited to the above embodiments, and it will be apparent that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and the spirit of the present invention.
도 1은 일반적인 능동 매트릭스 방식의 유기전계 발광소자의 단위 화소를 나타낸 회로도.1 is a circuit diagram showing a unit pixel of a conventional active matrix organic light emitting device.
도 2는 종래에 따른 유기전계 발광소자를 개략적으로 나타낸 단면도.2 is a schematic cross-sectional view of an organic light emitting diode according to the related art.
도 3은 본 발명에 따른 터치스크린 기능을 포함하는 유기전계 발광소자를 나타낸 단면도.3 is a cross-sectional view showing an organic light emitting display device having a touch screen function according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 터치스크린 기능을 포함하는 유기전계 발광소자의 단위 센서 화소를 나타낸 회로도.4 is a circuit diagram illustrating a unit sensor pixel of an organic light emitting diode having a touch screen function according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자용 제 2 기판을 나타낸 평면도.5 is a plan view showing a second substrate for an organic light emitting device according to the present invention.
도 6a 내지 도 6d는 도 5의 Ⅵ-Ⅵ'선을 따라 절단하여 공정 순서에 따라 순차적으로 나타낸 공정 단면도.6A through 6D are cross-sectional views sequentially illustrating the process sequence by cutting along line VI-VI ′ of FIG. 5.
도 7a와 도 7b는 본 발명의 제 2 예에 따른 유기전계 발광소자용 제 2 기판의 제조방법을 공정 순서에 따라 순차적으로 나타낸 공정 단면도.7A and 7B are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a second substrate for an organic light emitting diode according to a second example of the present invention, in the order of processes;
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for the main parts of the drawings *
105 : 제 1 기판 110 : 제 2 기판105: first substrate 110: second substrate
135 : 센서 게이트 절연막 145 : 게이트 절연막135 sensor
150 : 유기패널 155 : 보호막150: organic panel 155: protective film
160 : 보조배선 165 : 뱅크층160: auxiliary wiring 165: bank layer
170 : 제 1 전극 175 : 유기 발광층170: first electrode 175: organic light emitting layer
180 : 제 2 전극 185 : 센서 보호막180: second electrode 185: sensor protective film
190 : 갭 스페이서 192 : 터치 스페이서190: gap spacer 192: touch spacer
196 : 투명 연결전극 198 : 센서 투명전극196: transparent connection electrode 198: sensor transparent electrode
Td : 구동 트랜지스터 Tss : 센서 트랜지스터Td: driving transistor Tss: sensor transistor
G1 : 셀갭 G2 : 터치 갭G1: cell gap G2: touch gap
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