KR20110078067A - 유기전계발광표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기전계발광표시장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 유기전계발광표시장치는 서브픽셀별로 박막트랜지스터가 형성된 제1 기판과, 상기 제1 기판과 대향 배치된 제2 기판과, 상기 제2 기판 상에 형성되는 제1 전극과, 상기 제1 전극 상에 형성되며, 상기 제1 기판과 전기적으로 연결시키는 스페이서와, 상기 스페이서 상에 형성되는 제2 전극과, 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 콘택전극을 포함하고, 상기 콘택전극은 투명한 도전층으로 형성된다.
스페이서
Description
본 발명은 유기전계발광표시장치에 관한 것이다.
최근 다양한 정보를 화면으로 구현해 주는 다양한 표시장치들 중 종이와 같이 박막화가 가능한 유기전계발광(electro-luminescence) 표시장치가 주목받고 있다. 유기전계발광표시장치는 전극 사이의 얇은 유기 발광층을 이용한 자발광 소자로 유기 EL 또는 OLED(Organic light emitting diode) 표시장치라고 부르며 이하에서는 OLED표시장치를 사용한다.
OLED 표시장치는 액정표시장치와 비교하여 저소비전력, 박형, 자발광 등의 장점을 갖지만, 수명이 짧다는 단점을 갖는다. OLED 표시장치의 수명은 여러 가지 요인이 있지만, 주로 수분 및 가스에 의한 유기 발광층의 열화가 가장 큰 문제로 지적되고 있다.
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 음 극 사이의 유기 발광층으로 구성된 OLED와, OLED를 독립적으로 구동하는 서브화소 구동부를 구비한다. 서브 화소구동부는 적어도 2개의 박막트랜지스터와 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.
종래의 AMOLED 표시장치는 접착필름을 사이에 두고 진공합착방식을 통해 서브화소 구동부 어레이가 형성된 하부기판과 유기물인 OLED 어레이가 형성된 상부기판을 합착한 인캡슐레이션(encapsulation) 구조를 갖는다.
이와 같이 접착필름을 사이에 두고 상부기판 및 하부기판을 진공 합착하게 되면, 접착필름은 상부기판과 하부기판의 콘택특성을 우수하게 하기 위해, 상부기판에 형성되어 하부기판과 콘택하는 스페이서 사이에 잔존하지 않도록 해야 한다.
그러나, 스페이서가 형성된 영역에는 하부기판에 형성된 불투명 금속막 등으로 인해 스페이서의 콘택유무를 확인하기 어렵다.
따라서, 스페이서가 형성된 영역에서 스페이서의 콘택유무를 판단하기 위해서는 SEM 측정등의 공정을 거쳐야 하는 데, 이는 SEM 측정을 위한 패턴 제작 등의 공정단계가 증가하는 등의 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 스페이서가 형성된 영역에서 스페이서의 콘택유무를 판단할 수 있도록 하는 유기전계발광표시장치를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기전계발광표시장치는 서브픽셀별로 박막트랜지스터가 형성된 제1 기판과, 상기 제1 기판과 대향 배치된 제2 기판과, 상기 제2 기판 상에 형성되는 제1 전극과, 상기 제1 전극 상에 형성되며, 상기 제1 기판과 전기적으로 연결시키는 스페이서와, 상기 스페이서 상에 형성되는 제2 전극과, 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 콘택전극을 포함하고, 상기 콘택전극은 투명한 도전층으로 형성된다.
상기 투명한 도전층은 ITO(indium thin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)으로 형성된다.
상기 콘택전극은 상기 박막트랜지스터 상에 형성된 보호막을 관통하여 상기 드레인 전극을 노출하는 콘택홀 내부에 형성된다.
상기 콘택전극은 상기 콘택홀에 내부에 형성되어 상기 드레인 전극과 접촉하는 제1 콘택전극과, 상기 일부는 제1 콘택전극과 접촉하고, 다른 일부는 상기 제2 전극과 접촉하도록 형성되는 제2 콘택전극을 포함한다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 유기발광층을 포함한 유기막층을 더 포함한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 유기전계발광표시장치는 투명한 도전층을 통해 콘택전극을 형성함으로써, 콘택전극과 접촉하는 제2 전극(380) 및 스페이서(350)의 콘택유무를 SEM 측정을 위한 패턴 제작없이 현미경 등을 통해 표시장치에서 직접 확인할 수 있게 된다. 이로써, 종래의 하부기판에 형성되어 제2 전극 및 스페이서와 접촉하는 불투명 금속막으로 인해 SEM 측정등을 통해 확인할 수 있었던 스페이서의 콘택유무를 현미경을 통해 표시장치에 직접 확인할 수 있게 되어, SEM 공정을 생략할 수 있게 되어 공정을 단축시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
이하는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유기전계발광표시장치에 대해 설명하고자 한다.
도 1a은 본 발명의 제1 실시예에 따른 듀얼 플레이트 타입(dual plate type)의 유기전계발광표시장치의 단면도이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 상, 하부 기판(300, 500)이 서로 대향되게 배치되고, 상, 하부 기판(300, 500)의 가장자리부는 씰패턴(600;seal pattern)에 의해 봉지되어 있는 구조에 있어서, 상기 상부 기판(300)에는 유리로 형성된 제 1 기판(310) 하부에 제1 전극(320)이 패터닝되어 형성된다. 상기 제 1 전극(320)은 일 함수가 높은(4.5eV이상) 투명도전성 물질인 애노드 전극(anode electrode)으로 형성되며, ITO 또는 IZO인 투명전극으로 형성된다.
상기 제 1 전극(320)은 애노드 전극으로서 후속 공정에서 유기발광층에 정공을 주입하는 역할을 한다.
상기 제 1 전극(320) 하부의 소정 영역에는 상기 제 1 전극(320)의 저항 성분을 보상하기 위하여 보조 전극(330')이 패터닝되어 형성된다. 상기 보조 전극(330')은 계면특성이 우수하고, 비저항이 낮아 도전성이 크고 좋은 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 텅스텐(W) 또는 티타늄(Ti) 중 선택되는 1종으로 형성된다.
이때, 상기 보조 전극(330')은 후속 공정에서 적어도 유기발광층을 포함하는 유기막층(370) 증착 시 상기 보조 전극(330')의 단차로 인해 유기막층(370)이 단락(short)되는 것을 방지하기 위해 상기 유기막층(370)의 두께보다 얇게 형성된다.
다음으로, 상기 보조 전극(330') 하부에는 각 서브픽셀 영역마다 발광 영역을 구획하는 뱅크(340')이 패터닝되어 형성된다. 상기 뱅크(340')은 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층(SiNx/SiO2,SiO2/SiNx)으로 형성된다.
다음으로, 상기 뱅크(340') 하부의 소정 영역에는 패터닝된 스페이서(350)가 형성된다. 상기 스페이서(350)는 유기막 또는 무기막으로 형성되며, 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 질화막(SiNx), 아크릴 수지, 폴리이미드(PI) 및 폴리아미드(PA;Polyamide), 벤조싸이클로부텐(BCB;Benzocyclobutene) 등으로 이루어진 군에 서 선택되는 1종으로 형성된다.
상기 스페이서(350)는 일반적인 액정표시장치용 스페이서와 달리, 셀 갭(cell gap) 유지 기능보다 두 기판(300, 500)을 전기적으로 연결시키는 것을 주목적으로 하는 것으로, 두 기판(300, 500) 간의 사이 구간에서 기둥 형상으로 일정 높이를 가지는 특성을 갖는다. 즉, 후속 공정에서 상기 스페이서(350) 상에 형성되는 캐소드 전극인 제 2 전극(380)과 하부 기판(500)상에 형성될 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(560)을 전기적으로 연결시켜주는 역할을 한다.
또한, 상기 스페이서(350)와 일정 간격 이격된 뱅크(340') 상에 상기 각각의 서브픽셀이 분리되도록 각 서브픽셀을 구획하는 외곽에 격벽(360; separator)이 형성된다. 즉, 상기 격벽(360)은 상기 제1 전극(320)과 후속 공정에서 형성되는 제 2 전극(380)을 분리하는 역할을 수행하여 각각의 서브픽셀을 정의한다.
상기 격벽(360)은 아크릴계 수지 또는 폴리이미드와 같은 감광물 물질로 형성된다. 본 발명에서는 상기 격벽(360)이 캐소드 전극인 제 2 전극(380)의 분리를 위하여 역사다리꼴 형상으로 형성되므로 네거티브형 포토레지스트(PR)로 형성된다.
이때, 상기 뱅크(340')과 접하는 격벽(360)의 양 가장자리부는 예각을 갖게 되며, 이 영역은 후속 공정에서 제 2 전극(380) 증착 시 제 2 전극(380)이 증착되지 않는 영역이 되므로 추가 공정 없이 제 2 전극(380)을 분리할 수 있게 된다.
다음으로, 상기 스페이서(350) 및 격벽(360)을 포함하며 상기 격벽(360)에 의해 구획된 제 1 전극(320) 하부에는 적어도 유기발광층(EML)을 포함한 유기막층(370)이 형성된다. 상기 유기발광층으로는 저분자 물질 또는 고분자 물질 모두 가능하다.
또한, 상기 유기발광층은 적(Red), 녹(Green), 청(Blue) 컬러를 띠는 발광물질을 포함하여 형성되며, 이때, 상기 유기발광층은 서브픽셀별로 적, 녹, 청 컬러를 구현하는 발광물질이 차례대로 배치된 구조를 가진다.
상기 유기막층(370)은 유기발광층 외에 정공과 전자의 주입을 원활하게 하여 소자 특성을 개선하기 위한 캐리어 전달층인 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 전자수송층(ETL) 및 전자주입층(EIL) 중 1층 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 캐리어 전달층은 애노드 전극 및 캐소드 전극의 배치구조에 따라 정해지는 것으로, 제 1 전극(320)을 애노드 전극으로 형성하는 경우, 상기 제 1 전극(320)과 연접하는 순서대로 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층 및 전자주입층이 차례대로 적층된 구조로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 유기막층(370) 하부에는 제2 전극(380)이 형성된다. 상기 제 2 전극(380)은 상기 제 1 전극(320)보다 일함수가 낮은(4.2eV이하) 도전성 금속인 캐소드 전극으로 형성되며, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 은(Ag) 및 이들의 합금(예, AlNd)으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질로서 반사전극으로 형성된다.
이로써, 상기 제 1 전극(320), 유기막층(370) 및 제 2 전극(380)으로 이루어진 유기전계발광소자(E)가 형성된다.
상기 유기전계발광소자(E)에는 공통전극으로 이용되는 제 1 전극(320), 제 1 전극(320) 하부에서 서브픽셀별 경계부에 위치하는 격벽(360), 상기 격벽(360) 내 영역에서 적어도 유기발광층을 포함하는 유기막층(370)과 제 2 전극(380)이 차례대로 서브픽셀 단위로 분리된 패턴으로 형성된다.
여기서, 상기 제 1, 2 전극(320, 380)은 유기발광층에 전계를 인가해주는 역할을 한다.
상기한 바와 같이, 상기 제 1 기판(310) 상에 상기 제 2 전극(380)까지 형성함으로써 듀얼 플레이트 타입의 유기전계발광표시장치의 상부 기판이 완성된다.
그리고, 상기 하부 기판(500)의 제 2 기판(510) 상부에는 각각의 서브픽셀별로 박막트랜지스터(T)가 형성된다.
상기 박막트랜지스터(T)는 제 2 기판(510) 상에 패터닝되어 형성된 게이트 전극(520)과, 상기 게이트 전극(520)과 대응되는 영역 상부에 패터닝되어 형성되며, 채널층(540a) 및 오믹콘택층(540b)으로 형성된 액티브층(540)과, 상기 액티브층(540)과 콘택되며 일정 간격 이격되어 형성된 소스 전극(550) 및 드레인 전극(560)을 포함한다.
여기서, 상기 게이트 전극(520)은 도전성 금속으로 형성되며, 알루미늄(Al), 알루미늄합금(Ag alloy), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 및 티타늄(Ti) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종일 수 있다.
상기 액티브층(540)은 순수 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 형성된 채널층(540a)과 불순물이 포함된 비정질 실리콘(예,n+a-Si:H)으로 형성된 오믹콘택층(540b)이 차례로 적층 후 패터닝되어 형성되며, 상기 오믹콘택층(540b)이 일부분 식각되어 채널층(540a)의 표면 일부가 노출된다.
상기 소스 전극(550) 및 드레인 전극(560)은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 텅스텐몰리브덴(MoW), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al) 및 알루미늄합금(Ag alloy) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 형성된다.
상기 표면 일부가 노출된 채널층(540a)과 소스 전극(550) 및 드레인 전극(560) 사이에는 채널(Channel)이 형성되며, 상기 소스 전극(550)에 공급된 전압을 채널을 통해 드레인 전극(560)으로 공급하는 역할을 한다.
또한, 상기 상부 기판(500)의 게이트 전극(520)과 액티브층(540) 사이에는 게이트 절연막(530)이 형성되고, 상기 박막트랜지스터(T)의 상부에는 보호층(570)이 형성된다.
상기 게이트 절연막(530)은 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층으로 형성되고, 상기 보호층(570)은 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 질화막(SiNx), 벤조싸이클로부텐(BCB;Benzocyclobutene), 아크릴 수지, 폴리이미드(PI) 및 폴리아이드(PA;Polyamide) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종으로 형성된다.
상기 보호층(570)은 식각 공정을 통해 상기 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(560)의 표면 일부가 노출되도록 콘택홀(575)이 형성된다.
그리고, 보호막(570)을 관통하는 콘택홀(575)을 통해 드레인 전극(560)과 접속하는 제1 콘택 전극(580a)이 형성되고, 제1 콘택전극(580a)와 연결되며, 상판(300)에 형성된 제2 전극(380)과 접촉하여 전기적으로 연결되는 제2 콘택전극(580b)이 형성된다.
이때, 스페이서(350) 상부에 형성되는 제2 전극(380)과 전기적으로 연결되는 제2 콘택전극(580a)은 ITO(indium thin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)등과 같은 투명한 도전층을 이용하여 형성한다.
이로써, 박막트랜지스터(T)를 포함하는 듀얼 패널 타입의 유기전계발광표시장치의 하부 기판(500)이 완성된다.
이와 같이, 투명한 도전층을 통해 제2 콘택전극(580a)을 형성함으로써, 제2 콘택전극(580a)과 접촉하는 제2 전극(380) 및 스페이서(350)의 콘택유무를 현미경 등을 통해 표시장치에서 직접 확인할 수 있게 된다. 이로써, 종래의 하부기판에 형성되어 제2 전극 및 스페이서와 접촉하는 불투명 금속막으로 인해 SEM 측정등을 통해 확인할 수 있었던 스페이서의 콘택유무를 현미경을 통해 표시장치에 직접 확인할 수 있게 되어, SEM 공정을 생략할 수 있게 되어 공정을 단축시킬 수 있게 된다.
다음은 본 발명의 또 다른 듀얼 플레이트 타입(dual plate type)의 유기전계발광표시장치에 대해 설명하고자 한다.
도 1b은 본 발명의 제2 실시예에 따른 듀얼 플레이트 타입(dual plate type)의 유기전계발광표시장치의 단면도이다.
도 1b에 도시된 듀얼 플레이트 타입의 유기전계발광표시장치의 상부기판(300)은 도 1a에 도시된 듀얼 플레이트 타입의 유기전계발광표시장치의 상부기판(300)과 모두 동일하므로, 중복되는 구성에 대한 설명은 생략하도록 한다.
그리고, 도 1b에 도시된 듀얼 플레이트 타입의 유기전계발광표시장치의 하부기판(500) 중 박막트랜지스터(T), 보호막(570) 및 콘택홀(575)는 도 1a에 도시된 듀얼 플레이트 타입의 유기전계발광표시장치의 하부기판(500) 중 박막트랜지스터(T), 보호막(570) 및 콘택홀(575)와 동일하므로, 중복되는 구성에 대한 설명은 생략하도록 한다.
그리고, 도 1b에 도시된 바와 같이, 보호막(570)을 관통하는 콘택홀(575)을 통해 드레인 전극(560)과 접속하며, 상판(300)에 형성된 제2 전극(380)과 접촉하여 전기적으로 연결되는 콘택전극(580)이 형성된다.
이때, 스페이서(350) 상부에 형성되는 제2 전극(380)과 전기적으로 연결되는 콘택전극(580)은 ITO(indium thin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)등과 같은 투명한 도전층을 이용하여 형성한다.
이로써, 박막트랜지스터(T)를 포함하는 듀얼 패널 타입의 유기전계발광표시장치의 하부 기판(500)이 완성된다.
이와 같이, 투명한 도전층을 통해 콘택전극(580)을 형성함으로써, 콘택전극(580)과 접촉하는 제2 전극(380) 및 스페이서(350)의 콘택유무를 현미경 등을 통해 표시장치에서 직접 확인할 수 있게 된다. 이로써, 종래의 하부기판에 형성되어 제2 전극 및 스페이서와 접촉하는 불투명 금속막으로 인해 SEM 측정등을 통해 확인할 수 있었던 스페이서의 콘택유무를 현미경을 통해 표시장치에 직접 확인할 수 있게 되어, SEM 공정을 생략할 수 있게 되어 공정을 단축시킬 수 있게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진 다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1a은 본 발명의 제1 실시예에 따른 듀얼 플레이트 타입(dual plate type)의 유기전계발광표시장치의 단면도
도 1b은 본 발명의 제2 실시예에 따른 듀얼 플레이트 타입(dual plate type)의 유기전계발광표시장치의 단면도
Claims (5)
- 서브픽셀별로 박막트랜지스터가 형성된 제1 기판과,상기 제1 기판과 대향 배치된 제2 기판과,상기 제2 기판 상에 형성되는 제1 전극과,상기 제1 전극 상에 형성되며, 상기 제1 기판과 전기적으로 연결시키는 스페이서와,상기 스페이서 상에 형성되는 제2 전극과,상기 제2 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 콘택전극을 포함하고,상기 콘택전극은 투명한 도전층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치.
- 제1 항에 있어서, 상기 투명한 도전층은ITO(indium thin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치.
- 제1 항에 있어서, 상기 콘택전극은상기 박막트랜지스터 상에 형성된 보호막을 관통하여 상기 드레인 전극을 노출하는 콘택홀 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치.
- 제3 항에 있어서, 상기 콘택전극은상기 콘택홀에 내부에 형성되어 상기 드레인 전극과 접촉하는 제1 콘택전극과,일부는 상기 제1 콘택전극과 접촉하고, 다른 일부는 상기 제2 전극과 접촉하도록 형성되는 제2 콘택전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치.
- 제1 항에 있어서,상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 유기발광층을 포함한 유기막층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시장치.
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