KR20120095197A - 유기전계발광 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

유기전계발광 표시장치 및 그 제조방법이 제공된다. 유기전계발광 표시장치는, 화소 영역 및 트랜지스터 영역을 포함하는 기판과, 상기 기판의 화소 영역 및 트랜지스트 영역 상에 형성된 투명 전극과, 상기 투명 전극의 상부에 형성된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극의 상부에 형성된 게이트 절연막과, 상기 게이트 절연막 상부에 형성된 반도체층과, 일단이 상기 반도체층과 연결되고 타단이 상기 화소 영역의 투명 전극과 연결되는 소스 및 드레인 전극과, 상기 소스 및 드레인 전극의 상부를 커버하며 상기 투명 전극이 외부로 개방되도록 오픈부가 형성되어 상기 화소 영역을 정의하는 화소정의막과, 상기 화소정의막과 동일한 패턴으로 상기 화소정의막의 상부에 형성되는 광차단층과, 상기 투명 전극의 상부에 형성되는 유기발광층을 포함한다.

Description

유기전계발광 표시장치 및 그 제조방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 유기전계발광 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광에 의한 신뢰성 저하를 방지할 수 있는 유기전계발광 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
AMOLED(Active Matrix Organic Light-Emitting Diode) 패널은 자발광 소자인 유기발광소자 (OLED; Organic Light-Emitting Diode)에 전류를 흘려 주어 빛을 발생하는 패널이다.
예를 들어, 유기발광소자를 사용하는 유기전계발광 표시장치는 도 1에 도시되어 있다. 즉, 기판 상에 게이트 전극, 반도체층 및 소스 드레인 전극이 차례로 형성되고, 그 상부를 덮는 화소정의막이 형성된다. 이때, 배면발광의 경우에 화소 영역 상부의 유기발광소자가 발광하면 투명 기판을 거쳐 외부로 빛이 발광하게 된다.
하지만, 이러한 유기발광소자가 일정 시간 동안 계속해서 빛을 발광하게 되면, 동일한 전류를 지속적으로 흘려 주어도 시간이 흐름에 따라 발광하는 빛의 양이 줄어들거나, 오작동 횟수가 증가하여 신뢰성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
이는 특히 산화물 반도체를 사용한 유기전계발광 표시장치의 경우에, 수분 및 열에 취약한 산화물 반도체가 유기발광소자의 자발광에 의해 열화되어 광신뢰성이 저하되기 때문에 발생한다.
따라서, 열화에 의한 산화물 반도체의 신뢰성이 저하되는 현상을 개선하는 것이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 광에 의한 열화를 방지하여 산화물 반도체층의 소자 신뢰성이 향상된 유기전계발광 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 화소정의막 상부에 차광효과를 가지는 광차단층을 더 구비하여 산화물 반도체층의 소자 신뢰성이 향상된 유기전계발광 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치는, 화소 영역 및 트랜지스터 영역을 포함하는 기판과, 상기 기판의 화소 영역 및 트랜지스트 영역 상에 형성된 투명 전극과, 상기 투명 전극의 상부에 형성된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극의 상부에 형성된 게이트 절연막과, 상기 게이트 절연막 상부에 형성된 반도체층과, 일단이 상기 반도체층과 연결되고 타단이 상기 화소 영역의 투명 전극과 연결되는 소스 및 드레인 전극과, 상기 소스 및 드레인 전극의 상부를 커버하며 상기 투명 전극이 외부로 개방되도록 오픈부가 형성되어 상기 화소 영역을 정의하는 화소정의막과, 상기 화소정의막과 동일한 패턴으로 상기 화소정의막의 상부에 형성되는 광차단층과, 상기 투명 전극의 상부에 형성되는 유기발광층을 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치는, 화소 영역 및 트랜지스터 영역을 포함하는 기판과, 상기 기판의 화소 영역 및 트랜지스트 영역 상에 형성된 투명 전극과, 상기 투명 전극의 상부에 형성된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극의 상부에 형성된 게이트 절연막과, 상기 게이트 절연막 상부에 형성된 반도체층과, 일단이 상기 반도체층과 연결되고 타단이 상기 화소 영역의 투명 전극과 연결되는 소스 및 드레인 전극과, 상기 소스 및 드레인 전극의 상부를 커버하며 상기 투명 전극이 외부로 개방되도록 오픈부가 형성되어 상기 화소 영역을 정의하는 제1 화소정의막과, 상기 제1 화소정의막과 동일한 패턴으로 상기 제1 화소정의막의 상부에 형성되는 광차단층과, 상기 제1 화소정의막 및 광차단층의 상부에 형성된 제2 화소정의막과, 상기 투명 전극의 상부에 형성되는 유기발광층을 포함하되, 상기 광차단층의 단부는 상기 제1 및 제2 화소정의막에 비해 상기 오픈부의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 인입되어 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 제조방법은, 기판 상부의 화소 영역 및 트랜지스터 영역 상에 투명 전극을 형성하는 단계와, 상기 트랜지스터 영역의 투명 전극 상부에 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 트랜지스터 영역의 상부에 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 반도체층 상부에 일단이 상기 반도체층과 연결되고 타단이 상기 화소 영역 상의 투명 전극과 연결되는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계와, 상기 소스 및 드레인 전극의 상부를 커버하는 화소정의막을 형성하는 단계와, 상기 화소 영역 상의 투명 전극이 외부로 개방되도록 상기 화소정의막에 오픈부를 형성하는 단계와, 상기 화소정의막과 동일한 패턴으로 상기 화소정의막의 상부에 광차단층을 형성하는 단계와, 상기 투명 전극의 상부에 유기발광층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 제조방법은, 기판 상부의 화소 영역 및 트랜지스터 영역 상에 투명 전극을 형성하는 단계와, 상기 트랜지스터 영역의 투명 전극 상부에 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 트랜지스터 영역의 상부에 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 반도체층 상부에 일단이 상기 반도체층과 연결되고 타단이 상기 화소 영역 상의 투명 전극과 연결되는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계와, 상기 소스 및 드레인 전극의 상부를 커버하는 제1 화소정의막을 형성하는 단계와, 상기 화소 영역 상의 투명 전극이 외부로 개방되도록 상기 제1 화소정의막에 오픈부를 형성하는 단계와, 상기 제1 화소정의막과 동일한 패턴으로 상기 제1 화소정의막의 상부에 광차단층을 형성하는 단계와, 상기 제1 화소정의막 및 광차단층의 상부에 제2 화소정의막을 형성하는 단계와, 상기 투명 전극의 상부에 유기발광층을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 광차단층을 형성하는 단계는, 상기 광차단층의 단부가 상기 화소정의막에 비해 상기 오픈부의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 인입되도록 상기 광차단층을 형성한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 종래의 유기전계발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 제조방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치 중 화소정의막과 광차단층의 형성과정을 나타내는 순서도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 제조방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치 중 화소정의막과 광차단층의 형성과정을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 표시된 구성요소의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치에 대해 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치는 화소 영역 및 트랜지스터 영역을 포함하는 기판(10)과, 상기 기판(10)의 화소 영역 및 트랜지스트 영역 상에 형성된 투명 전극(12)과, 상기 투명 전극(12)의 상부에 형성된 게이트 전극(14)과, 상기 게이트 전극(14)의 상부에 형성된 게이트 절연막(16)과, 상기 게이트 절연막(16) 상부에 형성된 반도체층(18)과, 일단이 상기 반도체층(18)과 연결되고 타단이 상기 화소 영역의 투명 전극(12)과 연결되는 소스 및 드레인 전극(24)과, 상기 소스 및 드레인 전극(24)의 상부를 커버하며 상기 투명 전극(12)이 외부로 개방되도록 오픈부(O)가 형성되어 상기 화소 영역을 정의하는 화소정의막(26)과, 상기 화소정의막(26)과 동일한 패턴으로 상기 화소정의막(26)의 상부에 형성되는 광차단층(28)과, 상기 투명 전극(12)의 상부에 형성되는 유기발광층을 포함한다.
먼저, 기판(10)은 SiO2를 주성분으로 하는 투명한 유리 재질로 이루어질 수 있다. 기판(10)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 투명한 플라스틱 재로 형성할 수도 있다. 특히, 유기발광층으로부터 발생된 광이 기판(10)을 통과하여 외부로 출사되는 배면발광 형태의 유기전계발광 표시장치의 경우에는 광이 차단되지 않도록 투명한 재질로 기판(10)이 형성될 필요가 있으나, 전면발광 형태의 유기전계발광 표시장치의 경우에는 이에 한정되는 것은 아니다.
기판(10)을 형성하는 플라스틱 재는 절연성 유기물일 수 있는데, 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 유기물일 수 있다.
본 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치를 구성하는 기판(10)은 유기발광층이 위치하여 광이 출사되는 화소 영역(P)과, 상기 화소 영역(P)으로 흐르는 전압을 제어하는 트랜지스터 영역(T)과, 프레임 신호 사이에 전압이 하강하지 않고 일정하게 유지되도록 하는 캐패시터 영역(C)으로 구획될 수 있다.
기판(10) 위에는 기판(10)의 평활성과 불순물의 침투를 차단하기 위한 버퍼층(미도시)이 더 형성될 수 있다. 버퍼층은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산질화막(SiO2Nx)의 단일층 또는 이들의 복층일 수 있다. 버퍼층은 화학적 기상 증착(Chemical Vapor Deposition)법 또는 물리적 기상 증착(Physical Vapor Deposition)법을 이용하여 형성될 수 있다.
기판(10)의 상부 중 화소 영역(P)에는 투명 전극(12)이 형성된다. 투명 전극(12)은 본 실시예에서와 같이 배면발광형 유기전계발광 표시장치의 경우 전극(12)과 기판(10)을 거쳐서 광이 출사되므로 투명한 재질 즉, 투명 도전성 물질로 형성될 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 투명 도전성 물질은 ITO (Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube), 전도성 폴리머(Conductive Polymer) 및 나노와이어(Nanowire) 중에서 하나 이상을 포함한 혼합 재질로 형성될 수 있다.
투명 전극(12)은 반도체층(18)에 의해 소스 및 드레인 전극(24)으로 인가된 전압이 전달되어, 그 상부에 위치하는 유기발광층이 자발광하도록 한다.
트랜지스터 영역(T) 및 캐패시터 영역(C)에 위치하는 투명 전극(12)의 상부에는 게이트 전극(14)이 형성될 수 있다. 게이트 전극(14)에는 게이트 전압이 인가되며, 게이트 전극(14)은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄-네오디뮴(Al-Nd)과 같은 알루미늄 합금의 단일층일 수 있으며, 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo) 합금 위에 알루미늄 합금이 적층된 다중층일 수 있다.
게이트 전극(14)의 상부에는 게이트 절연막(16)이 위치한다. 게이트 절연막(16)은 앞서 설명한 버퍼층과 마찬가지로 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산질화막(SiO2Nx) 또는 이들의 다중층일 수 있다. 게이트 절연막(16)은 버퍼층과 동일한 재질로 형성될 수 있으나, 다른 재질로 제작되어도 무방하다.
게이트 절연막(16)은 후술하는 바와 같이 기판(10) 전면에 도포되되, 유기발광층이 제공되는 화소 영역(P)의 일부 상에는 외부로 투명 전극(12)을 개방시키는 오픈부(O)를 형성한다.
게이트 절연막(16)의 상부에는 반도체층(18)이 제공된다. 반도체층(18)은 선택적으로 소스 및 드레인 전극(24)에 전류가 흐르도록 하여 이와 연결된 투명 전극(12)에 전달되는 전류를 제어할 수 있다.
반도체층(18)은 실리콘(Si) 즉, 비정질 실리콘(a-Si)으로 구성될 수 있으며, 또는 필요한 전류량에 따라서 폴리 실리콘(p-Si)으로도 구성될 수 있다. 그 외에도 게르마늄(Ge), 갈륨인(GaP), 갈륨비소(GaAs), 알루미늄비소(AlAs) 등으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
특히, 본 실시예에 따른 반도체층(18)은 산화물로 구성된 산화물 반도체층(18) 일 수 있다. 예를 들어, 산화물 반도체층(18)은 Zn, In, Ga, Sn, Hf 및 이들의 조합에서 선택된 물질의 산화물을 포함할 수 있다. 즉, ZnO, InZnO, InGaO, InSnO, ZnSnO, GaSnO, GaZnO, GaZnSnO 또는 GaInZnO 등의 혼합 산화물이 사용될 수 있다. 이러한 산화물 반도체층(40)은 비정질 실리콘에 비하여 전하의 유효 이동도(effective mobility)가 2 내지 100배 정도 크고, 온/오프 전류비가 105 내지 108 의 값을 가짐으로써 뛰어난 반도체 특성을 가지고 있다.
또한 산화물 반도체층(18)의 경우, 밴드갭(band gap)이 약 3.0 내지 3.5eV 이므로 가시광에 대하여 누설 광전류가 발생하지 않는다. 따라서 산화물 박막 트랜지스터의 순간 잔상을 방지할 수 있고, 산화물 박막 트랜지스터 하부에 광차단막을 별도로 형성할 필요가 없다.
산화물 반도체(18)의 특성을 향상시키기 위해 주기율표상의 3족, 4족, 5족 또는 전이원소가 추가로 포함될 수 있다. 또한, 이러한 산화물 반도체층(18)은 대부분 비정질 상태이지만 높은 전하의 유효 이동도(effective mobility)를 가지고 있고, 기존 비정질 실리콘의 제조 공정을 그대로 적용할 수 있어서 대면적 표시 장치에 대하여 적용할 수 있다.
다만, 유기발광층에 의해 발생하는 광에 의해 열화를 입을 우려가 있기 때문에 본 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치는 후술하는 바와 같이 화소정의막(26) 상부에 추가적인 광차단층(28)을 더 구비하여 자발광으로 인한 열화를 방지하고, 산화물 반도체(18)의 소자 신뢰성을 개선할 수 있다.
반도체층(18)의 상부에는 추가적인 절연막(20)이 더 제공될 수 있다.
반도체층(18)의 상부에는 소스 및 드레인 전극(24)이 형성된다. 소스 및 드레인 전극(24)의 일단은 상기 절연막(20)에 형성된 콘택홀에 의해 상기 반도체층(18)과 접촉되어 있고, 타단은 화소 영역(P)의 투명 전극(12)과 콘택홀로 연결될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 반도체층(18)이 도체 상태로 전환될 경우 구동 전압을 투명 전극(12)에 인가하는 역할을 수행한다.
상기 소스 및 드레인 전극(24)은 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 몰리브덴텅스텐(MoW), 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디뮴(Al-Nd), 티타늄(Ti), 질화티타늄(TiN), 구리(Cu), 몰리브덴 합금(Mo alloy), 알루미늄 합금(Al alloy), 및 구리 합금(Cu alloy) 중에서 선택되는 어느 하나로 형성될 수 있다.
화소정의막(26)은 상기 소스 및 드레인 전극(24)의 상부를 커버하여 내부 구성요소를 외부로부터 보호하며, 상기 투명 전극(24)의 중앙부 또는 투명 전극(24) 전체가 외부로 노출되도록 하는 오픈부(O)를 가짐으로써 화소 영역(P) 상에 화소를 정의한다.
화소정의막(26)은 유기물로 형성할 경우 예컨대 감광성 폴리이미드(PSPI) 계열, 아크릴(Acryl) 계열, 실록세인(Siloxane) 계열 및 노볼락(Novolak) 계열 중 하나 이상의 물질로 형성될 수 있으며, 무기물 예를 들어, 실리콘 옥사이드(SiOx) 또는 실리콘 나이트라이드(SiNx) 등으로 구성될 수도 있다.
종래의 유기전계발광 표시장치와 달리 본 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치는 화소정의막(26)의 상부에 화소정의막(26)과 동일한 패턴으로 오픈부(O)를 가지는 광차단층(28)이 위치한다.
앞서 설명한 바와 같이, 반도체층(18) 특히 산화물로 형성된 반도체층(18)이 유기발광층에 의해 열화되어 소자 신뢰성이 저하되며, 품질에 악영향을 미칠 수 있기 때문에, 본 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치는 화소정의막(26) 상부에 광차단층(28)이 더 형성되어 외부로부터 반사된 광 또는 유기발광층에 의해 반사된 광을 차단하고, 반도체층(18)의 열화를 방지하는 역할을 수행한다.
본 실시예에 따른 광차단층(28)은 화소정의막(26)과 동일한 소재로 형성될 수 있고 다른 소재로도 형성될 수 있는데, 다만 화소정의막(26)이 지니는 유전 특성, 내열성 및 내화학성 등의 물성을 만족할 필요가 있다. 즉, 화소정의막(26) 상부에 형성되는 광차단층(28)이 화소정의막(26)의 유전율보다 높을 경우에는 유기발광층의 전기적 특성에 영향을 미칠 수 있기 때문에 불량을 야기시킬 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 광차단층(28)은 유전율이 3.0 이하인 물질로 형성되어 인접한 유기발광층에 가해질 수 있는 전기적 영향을 제거하여 불량을 방지할 수 있다. 또한, 광차단층(28)은 아웃개싱(out-gassing)에 의한 열화를 견딜 수 있는 내열성을 갖춘 물질로 제작될 수 있으며, 공정 과정에서 사용되는 화학 약품 예를 들어 에칭액 등에 영향을 받지 않는 내화학성을 갖춘 물질로 제작될 수 있다.
광차단층(28)은 광을 효과적으로 차단하여 반도체층(18)을 보호할 수 있도록 유색 물질로 형성될 수 있다. 즉, 유색 물질은 해당 파장 영역의 빛을 주로 반사시키기 때문에 광차단층(28)에 선택적으로 광을 차단하는 효과를 부여할 수도 있다. 예를 들어, 광차단층(28)을 광차단 효과가 뛰어난 청색 계열(400nm)로 구성하여 해당 파장 영역(350nm 내지 450nm)의 빛이 주로 차단되도록 할 수 있다. 그 외에도 다양한 색상의 염료 또는 안료로 착색된 광차단층(28)이 형성될 수 있다.
또한, 명도가 낮은 색상 즉 검정색에 가까운 물질일수록 빛을 차단하는 효과가 뛰어나기 때문에, 먼셀표색계를 기준으로 광차단층(28)의 명도가 낮은 것이 효과적이며, 바람직하게 3 이하인 것이 광차단 효과가 뛰어나다.
이와 같이 본 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치는 화소정의막(26)의 상부에 광차단층(28)을 더 형성함으로써 추가적인 광차단 효과를 부여하고, 이로 인해 반도체층(18)이 열화되어 신뢰성이 감소되는 것을 방지할 수 있다.
투명 전극(12)의 상부에는 인가된 전류에 의해 자발광하는 유기발광층(미도시)이 형성된다. 이때, 광차단층(28)이 유기발광층에 직접 접촉하여 미치는 영향을 최소화할 수 있도록, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광차단층(28)의 단부는 상기 화소정의막(26)에 비해 상기 오픈부(O)의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 인입되도록 구성될 수 있다. 즉, 화소정의막(26)이 광차단층(28)에 비해 오픈부(O) 중심 쪽으로 더 돌출되어 상대적으로 소직경의 오픈부(O)를 구성한다. 따라서, 투명 전극(12)의 상부에 제공되는 유기발광층은 광차단층(28)과 이격되어 직접적으로 접촉하지 않도록 구성된다.
이하, 도 3 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 제조방법을 설명한다. 도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 제조방법을 순차적으로 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치 중 화소정의막과 광차단층의 형성과정을 나타내는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 기판(10) 위에 투명 전극(12)을 형성한다. 앞서 설명한 바와 같이, 기판(10) 위에 화소 영역(P)과 트랜지스터 영역(T) 및 캐패시터 영역(C)으로 구획되어 각 영역에 다른 구성요소가 적층되어 각각 화소부, 트랜지스터부 및 캐패시터부를 형성한다.
이어서, 도 4를 참조하면, 트랜지스터 영역(T)과 캐패시터 영역(C)의 상부에 게이트 전극(14)을 형성한다. 트랜지스터 영역(T)에 형성된 게이트 전극(14)은 게이트 전압이 인가되어 트랜지스터의 구동을 제어하며, 캐패시터 영역(C)에 형성된 게이트 전극(14)은 상기 트랜지스터가 게이트 전압이 인가되는 사이에 전압강하가 일어나지 않도록 전압을 유지시켜주는 역할을 수행한다.
이어서, 도 5를 참조하면, 기판(10)의 전 영역에 게이트 절연막(16)을 제공하여 게이트 전극(14)을 보호하며, 트랜지스터 영역(T)의 게이트 절연막(16) 상부에 반도체층(18)을 형성한다. 앞서 설명한 바와 같이, 반도체층(18)은 예를 들어 ZnO, InZnO, InGaO, InSnO, ZnSnO, GaSnO, GaZnO, GaZnSnO 또는 GaInZnO와 같은 산화물로 구성될 수 있다.
이어서, 도 6을 참조하면, 반도체층(18)을 외부로부터 보호하기 위한 절연막(20)을 기판(10) 상에 형성하고, 캐패시터 영역(C)의 상부에 전술한 게이트 전극(12)과 대향하는 대향 전극(22)을 형성하여, 일정한 전압을 유지한다.
이어서, 도 7을 참조하면, 화소 영역(P)의 저부에 위치하는 투명 전극(12)이 외부로 노출될 수 있도록 오픈부(O)를 형성한다. 오픈부(O)를 형성하는데 있어서 일반적인 패터닝 과정인 습식 식각 또는 건식 식각 등이 사용될 수 있다. 또한, 일단이 트랜지스터 영역(T)의 반도체층(18)과 콘택홀로 연결되고 타단이 화소 영역(P)과 콘택홀로 연결되는 소스 및 드레인 전극(24)을 형성한다. 소스 및 드레인 전극(24)의 타단은 화소 영역(P)의 단부와 연결되고 오픈부(O)와 오버랩되지 않기 때문에 화소부에 영향을 미치지 않도록 구성된다.
이어서, 도 8을 참조하면, 기판(10)에 화소정의막(26)이 제공된다. 화소정의막(26)은 앞서 설명한 바와 같이, 투명 전극(12)의 일부 또는 전체를 외부로 노출되도록 형성된 오픈부(O)를 제외한 나머지 전 영역에 형성되어 내부 구성요소를 보호한다. 도 8에서는 캐패시터 영역(C)에서 화소 영역(P) 측으로 점점 하부로 라운딩 처리된 형태인 것으로 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니며, 전술한 바와 같이, 화소정의막(26)이 광차단층(28)에 비해 소직경의 오픈부(O)를 가지는 구성이면 무방하다.
이어서, 도 9를 참조하면, 화소정의막(26)의 상부에 광차단층(28)을 형성한다. 광차단층(28)은 유기발광층과 직접 접촉하지 않도록 화소정의막(26)에 비해 인입된 구성을 가지며, 화소정의막(26)과 동일한 재질로 형성되되 유색의 염료 또는 안료로 착색되어 광을 차단하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.
이어서, 도 10을 참조하면, 화소정의막(26) 및 광차단층(28)이 형성되는 과정이 순차적으로 기재되어 있다. 즉, 화소정의막(26)의 소재를 기판(10) 전면에 코팅한다(S110). 코팅된 화소정의막(26)은 소프트 베이크 공정을 거쳐서 경화되어 고형의 막을 형성한다.
다음으로, 투명 전극(12)이 외부로 노출되도록 하는 오픈부(O)를 형성하기 위해, 포토레지스트를 이용한 일반적인 패터닝 공정(Photo Lithography)이 수행될 수 있으며, 특히 화소정의막(26)이 감광성 소재로 형성된 경우에는 포토레지스트 없이 직접 화소정의막(26)을 노광 및 현상하여 오픈부(O)를 형성할 수도 있다(S120). 현상 공정 후 하드 베이크 공정이 더 수행될 수 있다.
다음으로, 형성된 화소정의막(26) 상부에 광차단층(28)을 형성한다(S130). 염료 또는 안료 등으로 착색된 물질을 화소정의막(26) 상부에 코팅한 후 상기한 바와 동일한 패터닝 과정이 수행될 수 있다. 또한, 코팅 후 노광 및 현상 공정으로 광차단층(28)을 형성하는 이외에도 광차단 효과를 가지는 염료 또는 안료를 잉크젯 프린팅하여 직접 화소정의막(26) 상부에 패터닝된 형태로 광차단층(28)을 형성할 수 있다. 이와 같이 프린팅 기법으로 광차단층(28)을 형성할 경우 착색제 등의 잔사 문제를 해결할 수 있다.
다음으로, 상기와 같은 패터닝에 의해 개방된 화소 영역(P)의 오픈부(O) 상에 유기발광층을 형성한다(S140).
이하, 도 11을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치에 대해 설명한다. 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치는 화소 영역(P) 및 트랜지스터 영역(T)을 포함하는 기판(10)과, 상기 기판(10)의 화소 영역(P) 및 트랜지스트 영역(T) 상에 형성된 투명 전극(12)과, 상기 투명 전극(12)의 상부에 형성된 게이트 전극(14)과, 상기 게이트 전극(14)의 상부에 형성된 게이트 절연막(16)과, 상기 게이트 절연막(16) 상부에 형성된 반도체층(18)과, 일단이 상기 반도체층(18)과 연결되고 타단이 상기 화소 영역(P)의 투명 전극(12)과 연결되는 소스 및 드레인 전극(24)과, 상기 소스 및 드레인 전극(24)의 상부를 커버하며 상기 투명 전극(12)이 외부로 개방되도록 오픈부(O)가 형성되어 상기 화소 영역(P)을 정의하는 제1 화소정의막(26)과, 상기 제1 화소정의막(26)과 동일한 패턴으로 상기 제1 화소정의막(26)의 상부에 형성되는 광차단층(28)과, 상기 제1 화소정의막 및 광차단층(26, 28)의 상부에 형성된 제2 화소정의막(30)과, 상기 투명 전극(12)의 상부에 형성되는 유기발광층을 포함하되, 상기 광차단층(28)의 단부는 상기 제1 및 제2 화소정의막(26, 30)에 비해 상기 오픈부(O)의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 인입되어 있다.
본 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치는 이전 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치와 기본적인 구성은 동일하며, 중복 설명은 생략한다. 다만, 본 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치는 이에 추가로 광차단층(28)의 상부에 제2 화소정의막(30)을 더 포함한다.
제1 화소정의막(26)과 제2 화소정의막(26)은 서로 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같이 감광성 폴리이미드 계열, 아크릴 계열, 실록세인 계열 및 노볼락 계열 중 하나 이상의 물질로 형성될 수 있으며, 이외에도 실리콘 옥사이드(SiOx) 또는 실리콘 나이트라이드(SiNx)와 같은 무기물질로 형성될 수도 있다.
제1 및 제2 화소정의막(26, 30) 사이에 광차단층(28)이 개재되며, 광차단층(28)의 소재는 앞서 설명한 바와 같다. 상기 광차단층(28)의 단부는 상기 제1 및 제2 화소정의막(26, 30)에 비해 상기 오픈부(O)의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 인입되어 있다. 따라서, 광차단층(28)은 투명 전극(12)의 상부에 위치하는 유기발광층과 직접 접촉하지 않도록 구성된다.
이하, 도 12 내지 도 15를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 제조방법을 설명한다. 도 12 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치의 제조방법을 순차적으로 도시한 도면이고, 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전계발광 표시장치 중 화소정의막과 광차단층의 형성과정을 나타내는 순서도이다.
도 12를 참조하면, 소스 및 드레인 전극(24)의 상부에 제1 화소정의막(26)을 형성한다. 이전 단계까지는 이전 실시예와 동일하므로 중복 설명은 생략한다. 이전 실시예에 비해 화소정의막이 이중으로 형성되기 때문에 제1 화소정의막(26)과 제2 화소정의막(30)의 두께는 이전 실시예의 화소정의막 보다 얇게 형성될 수 있다.
이어서, 도 13을 참조하면, 제1 화소정의막(26)의 상부에 광차단층(28)을 더 형성한다. 화소정의막이 이중으로 형성되기 때문에 두께가 과하게 두꺼워지지 않도록 광차단층(28)도 이전 실시예에서 설명한 광차단층(28)에 비해 얇은 두께로 형성될 수 있다. 이때에는 광차단 효과가 극대화 될 수 있도록 유전율은 3.0 이하이고, 내열성 및 내화학성이 뛰어난 검정색 물질로 광차단층(28)을 구성할 수 있다. 광차단층(28)은 앞서 설명한 바와 같이 제1 화소정의막(26)에 비해 오픈부(O)로부터 멀어지는 방향으로 일정한 간격만큼 인입되어 있다. 따라서, 광차단층(28)은 유기발광층과 직접 접촉하지 않으므로 전기적 특성을 저하시키지 않는다.
이어서, 도 14를 참조하면, 광차단층(28)의 상부에 다시 제2 화소정의막(26)을 형성한다. 제2 화소정의막(26)도 마찬가지로 하부의 광차단층(28)에 비해 오픈부(O) 측으로 더 돌출되도록 하여 오픈부(O)에서 광차단층(28)이 외부로 노출되지 않도록 한다.
이어서, 도 15를 참조하면, 제1 화소정의막을 코팅하고(S210), 노광 및 현상 공정을 수행하여 오픈부를 형성하고(S220), 그 상부에 광차단층을 형성한다(S230). 광차단층(28)은 앞서 설명한 바와 같이 포토리소그래피 공정에 의해 전면 코팅 후 패터닝 공정을 수행하여 오픈부가 형성되도록 구성할 수 있고 그 외에도 광차단 염료를 잉크젯 프린팅하여 직접적인 패터닝을 수행할 수 있다.
광차단층(28)을 형성한 후 그 상부에 다시 2차 화소정의막(30)을 형성한다. 2차 화소정의막(30)은 1차 화소정의막(26)과 동일한 과정을 거쳐서 형성될 수 있다(S240, S250). 그 후 형성된 오픈부(O)에 유기발광층을 형성한다(S260).
이와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 유기전계발광 표시장치 및 그 제조방법에 의해, 자발광 또는 외부광에 의한 열화를 방지하여 산화물 반도체층의 소자 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 기판 12: 투명 전극
18: 반도체층 24: 소스 및 드레인 전극
26, 30: 화소정의막 28: 광차단층

Claims (30)

  1. 화소 영역 및 트랜지스터 영역을 포함하는 기판;
    상기 기판의 화소 영역 및 트랜지스트 영역 상에 형성된 투명 전극;
    상기 투명 전극의 상부에 형성된 게이트 전극;
    상기 게이트 전극의 상부에 형성된 게이트 절연막;
    상기 게이트 절연막 상부에 형성된 반도체층;
    일단이 상기 반도체층과 연결되고 타단이 상기 화소 영역의 투명 전극과 연결되는 소스 및 드레인 전극;
    상기 소스 및 드레인 전극의 상부를 커버하며 상기 투명 전극이 외부로 개방되도록 오픈부가 형성되어 상기 화소 영역을 정의하는 화소정의막;
    상기 화소정의막의 상부에 형성되는 광차단층; 및
    상기 투명 전극의 상부에 형성되는 유기발광층을 포함하는 유기전계발광 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광차단층의 단부는 상기 화소정의막에 비해 상기 오픈부의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 인입되어 있는 유기전계발광 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유기발광층은 상기 광차단층과 이격되어 접촉하지 않는 유기전계발광 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화소정의막은 감광성 폴리이미드 계열, 아크릴 계열, 실록세인 계열 및 노볼락 계열 중 하나 이상의 물질로 형성된 유기전계발광 표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광차단층은 유전율이 3.0 이하인 물질로 형성된 유기전계발광 표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광차단층은 유색 물질로 형성된 유기전계발광 표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광차단층은 먼셀표색계를 기준으로 명도가 3 이하인 유기전계발광 표시장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 광차단층은 검정색 물질로 형성된 유기전계발광 표시장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광차단층은 350nm 내지 450nm의 광을 차단하는 유기전계발광 표시장치.
  10. 화소 영역 및 트랜지스터 영역을 포함하는 기판;
    상기 기판의 화소 영역 및 트랜지스트 영역 상에 형성된 투명 전극;
    상기 투명 전극의 상부에 형성된 게이트 전극;
    상기 게이트 전극의 상부에 형성된 게이트 절연막;
    상기 게이트 절연막 상부에 형성된 반도체층;
    일단이 상기 반도체층과 연결되고 타단이 상기 화소 영역의 투명 전극과 연결되는 소스 및 드레인 전극;
    상기 소스 및 드레인 전극의 상부를 커버하며 상기 투명 전극이 외부로 개방되도록 오픈부가 형성되어 상기 화소 영역을 정의하는 제1 화소정의막;
    상기 제1 화소정의막의 상부에 형성되는 광차단층;
    상기 제1 화소정의막 및 광차단층의 상부에 형성된 제2 화소정의막; 및
    상기 투명 전극의 상부에 형성되는 유기발광층을 포함하되,
    상기 광차단층의 단부는 상기 제1 및 제2 화소정의막에 비해 상기 오픈부의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 인입되어 있는 유기전계발광 표시장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 화소정의막은 감광성 폴리이미드 계열, 아크릴 계열, 실록세인 계열 및 노볼락 계열 중 하나 이상의 물질로 형성된 유기전계발광 표시장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 화소정의막은 동일한 물질로 형성되는 유기전계발광 표시장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 광차단층은 유전율이 3.0 이하인 물질로 형성된 유기전계발광 표시장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 광차단층은 먼셀표색계를 기준으로 명도가 3 이하인 유기전계발광 표시장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 광차단층은 검정색 물질로 형성된 유기전계발광 표시장치.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 광차단층은 350nm 내지 450nm의 광을 차단하는 유기전계발광 표시장치.
  17. 기판 상부의 화소 영역 및 트랜지스터 영역 상에 투명 전극을 형성하는 단계;
    상기 트랜지스터 영역의 투명 전극 상부에 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 트랜지스터 영역의 상부에 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 반도체층 상부에 일단이 상기 반도체층과 연결되고 타단이 상기 화소 영역 상의 투명 전극과 연결되는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계;
    상기 소스 및 드레인 전극의 상부를 커버하는 화소정의막을 형성하는 단계;
    상기 화소 영역 상의 투명 전극이 외부로 개방되도록 상기 화소정의막에 오픈부를 형성하는 단계;
    상기 화소정의막의 상부에 광차단층을 형성하는 단계; 및
    상기 투명 전극의 상부에 유기발광층을 형성하는 단계를 포함하는 유기전계발광 표시장치의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 화소정의막에 오픈부를 형성하는 단계는,
    상기 화소정의막의 오픈부를 노광 및 현상하는 단계를 포함하는 유기전계발광 표시장치의 제조방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 광차단층을 형성하는 단계는,
    상기 광차단층의 단부가 상기 화소정의막에 비해 상기 오픈부의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 인입되도록 상기 광차단층을 형성하는 유기전계발광 표시장치의 제조방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 화소정의막은 감광성 폴리이미드 계열, 아크릴 계열, 실록세인 계열 및 노볼락 계열 중 하나 이상의 물질로 형성된 유기전계발광 표시장치의 제조방법.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 광차단층은 유전율이 3.0 이하인 물질로 형성된 유기전계발광 표시장치의 제조방법.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 광차단층은 검정색 물질로 형성된 유기전계발광 표시장치의 제조방법.
  23. 제17항에 있어서,
    상기 광차단층은 350nm 내지 450nm의 광을 차단하는 유기전계발광 표시장치의 제조방법.
  24. 제17항에 있어서,
    상기 광차단층을 형성하는 단계는,
    상기 기판 상의 소정의 영역에 광차단 물질을 잉크젯 프린팅하여 형성하는 유기전계발광 표시장치의 제조방법.
  25. 기판 상부의 화소 영역 및 트랜지스터 영역 상에 투명 전극을 형성하는 단계;
    상기 트랜지스터 영역의 투명 전극 상부에 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 트랜지스터 영역의 상부에 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 반도체층 상부에 일단이 상기 반도체층과 연결되고 타단이 상기 화소 영역 상의 투명 전극과 연결되는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계;
    상기 소스 및 드레인 전극의 상부를 커버하는 제1 화소정의막을 형성하는 단계;
    상기 화소 영역 상의 투명 전극이 외부로 개방되도록 상기 제1 화소정의막에 오픈부를 형성하는 단계;
    상기 제1 화소정의막의 상부에 광차단층을 형성하는 단계;
    상기 제1 화소정의막 및 광차단층의 상부에 제2 화소정의막을 형성하는 단계; 및
    상기 투명 전극의 상부에 유기발광층을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 광차단층을 형성하는 단계는,
    상기 광차단층의 단부가 상기 화소정의막에 비해 상기 오픈부의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 인입되도록 상기 광차단층을 형성하는 유기전계발광 표시장치의 제조방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 화소정의막에 오픈부를 형성하는 단계는,
    상기 화소정의막의 오픈부를 노광 및 현상하는 단계를 포함하는 유기전계발광 표시장치의 제조방법.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 광차단층을 형성하는 단계는,
    상기 기판 상의 소정의 영역에 광차단 물질을 잉크젯 프린팅하여 형성하는 유기전계발광 표시장치의 제조방법.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 화소정의막은 감광성 폴리이미드 계열, 아크릴 계열, 실록세인 계열 및 노볼락 계열 중 하나 이상의 물질로 형성된 유기전계발광 표시장치의 제조방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 화소정의막은 동일한 물질로 형성되는 유기전계발광 표시장치의 제조방법.
  30. 제25항에 있어서,
    상기 광차단층을 형성하는 단계는,
    상기 기판 상의 소정의 영역에 광차단 물질을 잉크젯 프린팅하여 형성하는 유기전계발광 표시장치의 제조방법.
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