KR20120119791A - 유기 발광 표시 장치와 그 제조방법 - Google Patents

유기 발광 표시 장치와 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

개구율이 향상된 유기 발광 표시 장치가 개시된다. 개시된 유기 발광 표시 장치는 대향전극과 반대편에서 화소전극과 대면하는 배면전극 및, 화소전극과 배면전극 사이에 개재된 절연층을 포함하여, 화소전극과 절연층 및 배면전극이 커패시터의 기능을 수행하게 되는 구조를 갖는다. 이러한 구조에 의하면, 커패시터를 화소전극이 있는 발광영역 안에 둘 수 있어서 커패시터를 위한 별도의 공간을 차지할 필요가 없어지므로 개구율을 향상시킬 수 있다.

Description

유기 발광 표시 장치와 그 제조방법 {An organic light emitting display device and the manufacturing method thereof}
본 발명은 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개구율이 향상된 유기 발광 표시 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 각광받고 있는 액티브 매트릭스형 유기 발광 표시 장치는 각 화소마다 박막트랜지스터와 커패시터 및 이들에 연결된 유기발광소자를 구비하고 있다. 유기발광소자는 상기 박막트랜지스터와 커패시터로부터 적절한 구동 신호를 인가 받아서 발광하며 원하는 화상을 구현하게 된다.
한편, 유기 발광 표시 장치의 화상을 보다 안정적으로 구현하기 위해서는 커패시터의 용량이 충분할 필요가 있다. 즉, 커패시터의 충전 용량이 충분해야 보다 자연스러운 화상이 구현될 수 있다. 그러나, 이렇게 충전 용량을 늘리기 위해 커패시터를 크게 만들다 보면 유기발광소자의 발광 영역 즉 개구율이 상대적으로 작아지게 되어 휘도가 저하될 수 있다. 따라서, 이러한 문제가 생기지 않는 적절한 개선이 요구된다.
본 발명의 실시예는 커패시터에 의한 개구율 감소를 억제할 수 있도록 개선된 유기 발광 표시 장치 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는, 화소전극; 상기 화소전극과 대면하는 대향전극; 상기 화소전극과 상기 대향전극 사이에 개재된 유기발광층; 상기 대향전극과 반대편에서 상기 화소전극과 대면하는 배면전극; 및, 상기 화소전극과 상기 배면전극 사이에 개재된 절연층;을 포함하며, 상기 화소전극과 상기 절연층 및 상기 배면전극이 커패시터의 기능을 한다.
상기 화소전극과 상기 배면전극은 반투명전극일 수 있다.
상기 반투명전극은 ITO층 사이에 은합금층이 개재된 구조일 수 있다.
상기 화소전극과 연결된 소스드레인전극과, 상기 소스드레인전극과 연결된 활성층 및, 상기 활성층과 대면하도록 배치된 게이트전극을 더 포함할 수 있다.
상기 게이트전극은 상기 배면전극과 동일층으로 형성되는 반투명전극층과, 그 반투명전극층 위에 형성된 저저항전극층을 포함할 수 있다.
상기 배면전극과 연결된 커패시터배선이 더 구비되며, 상기 커패시터배선은 상기 저저항전극층과 동일층으로 형성되어 상기 배면전극과 연결되는 제1배선층과, 상기 소스드레인전극과 동일층으로 형성되어 상기 제1배선층과 연결되는 제2배선층을 포함할 수 있다.
상기 배면전극이 복수 개로 나뉘어서 각각 별도의 커패시터를 형성하는 분할체일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치 제조방법은, 기판 상에 활성층을 형성하는 단계; 상기 활성층 위에 제1절연층을 개재하여 게이트전극을 형성하고, 그 게이트전극과 동일층으로 배면전극을 형성하는 단계; 상기 게이트전극과 상기 배면전극 위에 컨택홀이 형성된 제2절연층을 형성하는 단계; 상기 컨택홀을 통해 상기 활성층과 연결되는 소스드레인전극 및 상기 배면전극과 연결되는 커패시터배선을 형성하는 단계; 상기 제2절연층을 사이에 두고 상기 배면전극과 대면하는 화소전극을 상기 소스드레인전극과 연결되도록 형성하는 단계; 상기 화소전극 위에 유기발광층을 형성하는 단계; 및, 상기 유기발광층을 사이에 두고 상기 화소전극과 대면하는 대향전극을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 화소전극과 상기 배면전극은 반투명전극일 수 있다.
상기 반투명전극은 ITO층 사이에 은합금층이 개재된 구조일 수 있다.
상기 게이트전극은 상기 배면전극과 동일층으로 형성되는 반투명전극층과, 그 반투명전극층 위에 형성된 저저항전극층을 포함할 수 있다.
상기 커패시터배선은 상기 저저항전극층과 동일층으로 형성되어 상기 배면전극과 연결되는 제1배선층과, 상기 소스드레인전극과 동일층으로 형성되어 상기 제1배선층과 연결되는 제2배선층을 포함할 수 있다.
상기 배면전극을 각각 별도의 커패시터를 형성하는 분할체로 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에서는 커패시터를 줄이지 않고도 개구율을 확보할 수 있으므로, 이를 사용할 경우 안정적인 고해상도 화상을 구현할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2f는 도 1에 도시된 유기 발광 표시 장치의 제조과정을 차례로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 도시한 것으로, 배면 발광형을 예시한 것이다. 그리고, 도 1은 유기 발광 표시 장치 중에서 한 화소 부위를 도시한 것으로, 본 발명의 유기 발광 표시 장치에는 이러한 화소가 복수 개 존재한다고 보면 된다.
도면을 참조하면, 본 실시예의 유기 발광 표시 장치는 기판(100) 상에 박막트랜지스터 유닛(TFT) 및 픽셀/커패시터 유닛(Pixel/Cap)이 각각 마련되어 서로 전기적으로 연결된 구조를 가지고 있다. 상기 박막트랜지스터 유닛(TFT)은 픽셀/커패시터 유닛(Pixel/Cap)의 화소전극(160)에 연결되어 발광을 위한 적절한 전류를 공급하는 기능을 수행하며, 상기 픽셀/커패시터 유닛(Pixel/Cap)은 상기 박막트랜지스터 유닛(TFT)으로부터 공급된 전류에 의해 유기발광층(180)을 발광시키면서 화상을 구현하고 동시에 커패시터로서 충전도 진행하는 기능을 수행한다. 즉, 본 실시예에서는 상기 픽셀/커패시터 유닛(Pixel/Cap)의 화소전극(160)이 유기발광층(180)을 발광시키기 위한 전극으로도 사용되고, 커패시터로서 충전을 수행하기 위한 전극으로도 사용된다. 이렇게 되면 커패시터를 별도의 공간에 마련할 필요가 없기 때문에 그만큼 개구율 확보에 유리해지고, 따라서 고해상도를 구현하는데 매우 유리해지기 때문이다.
이하에는 이러한 특징을 가진 유기 발광 표시 장치의 세부 구조를 살펴보기로 한다.
먼저, 상기 박막트랜지스터 유닛(TFT)은, 기판(100) 상에 형성된 활성층(110)과, 제1절연층(120)을 개재하여 활성층(110)과 대면하도록 형성된 게이트전극(130) 및, 상기 활성층(110)을 경유하여 상기 픽셀/커패시터 유닛(Pixel/Cap)의 화소전극(160)에 연결되는 소스드레인전극(140)을 구비하고 있다. 따라서, 게이트전극(130)에 적정 전압이 인가되면 상기 활성층(110)이 통전이 가능한 상태가 되고, 이에 따라 소스드레인전극(140)과 연결된 상기 화소전극(160)에 전류가 공급된다.
여기서, 상기 게이트전극(130)은 예컨대 ITO층 사이에 은합금층이 개재된 구조의 반투명전극층(130a) 위에, 몰리브덴 같은 저저항전극층(130b)이 적층된 복층 구조로 형성될 수 있다. 상기 반투명전극층(130a)은 이하에 설명될 커패시터용 배면전극(131)과 같은 재질로 동일 층에 형성되는 층이고, 저저항전극층(130b)은 게이트신호의 원활한 전송을 위해 상대적으로 저항이 낮은 재질로 형성되는 층이다.
다음으로, 상기 픽셀/커패시터 유닛(Pixel/Cap)은 상기 제1절연층(120) 위에 상기 게이트전극(130)의 반투명전극층(130a)과 같은 재질로 동일 층에 형성되는 배면전극(131)과, 제2절연층(150)을 사이에 두고 배면전극(131)과 대면하면서 상기 소스드레인전극(140)과 연결된 화소전극(160), 그리고 그 화소전극(160)과 대면하는 대향전극(190) 및, 화소전극(160)과 대향전극(190) 사이에 개재된 유기발광층(180) 등을 구비하고 있다. 따라서, 상기 박막트랜지스터 유닛(TFT)의 소스드레인전극(140)을 통해 화소전극(160)에 전류가 공급되면, 유기발광층(180)에서 발광이 일어나면서 화상이 구현된다. 또한, 상기 화소전극(160)과 배면전극(131)은 커패시터로서의 기능도 수행한다. 즉, 절연층인 제2절연층(150)을 사이에 두고 두 전극(160)(131)이 대면하고 있는 커패시터의 구조를 구성하고 있으므로, 이 발광영역 안에서 커패시터의 기능도 구현될 수 있는 것이다. 그리고, 본 실시예에서는 상기 화소전극(160)도 예컨대 ITO층 사이에 은합금층이 개재된 반투명전극으로 형성된다. 이렇게 화소전극(160)과 배면전극(131)을 반투명전극으로 형성하게 되면, 유기발광층(180)에서 발광된 빛이 화소전극(160)과 대향전극(190)과의 사이에서 미세 공진(micro cavity)을 일으켜서 더 강화된 빛을 얻을 수 있게 된다. 즉, 유기발광층(180)에서 발광된 빛이 반투명전극인 두 전극(160)(131) 사이를 왕복하면서 보강간섭 또는 상쇄간섭을 일으켜 빛의 세기가 강화되거나 소멸되는데, 해당 빛의 보강간섭이 가능하도록 두 전극 간의 간격만 적절히 설정하면 강화된 빛을 구현할 수 있게 된다.
참조부호 132와 141은 배면전극(131)과 연결된 커패시터배선으로서, 각각 상기 게이트전극(130)의 저저항전극층(130b)과 동일층으로 형성되는 제1배선층(132) 및, 상기 소스드레인전극(140)과 동일층으로 형성되는 제2배선층(141)을 나타낸다. 그리고, 참조부호 170은 화소정의막을 나타낸다.
이와 같은 구조의 유기 발광 표시 장치는 도 2a 내지 도 2f와 같은 과정을 통해 제조될 수 있다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상의 박막트랜지스터 유닛(TFT)에 활성층(110)을 형성하고, 그 위에 제1절연층(120)을 형성한다.
그리고는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 박막트랜지스터 유닛(TFT)의 활성층(110) 위에 그와 대면하도록 게이트전극(130)을 형성하고, 동시에 그와 같은 층으로 픽셀/커패시터 유닛(Pixel/Cap)에 배면전극(131)과 커패시터배선의 제1배선층(132)을 형성한다. 즉, 게이트전극(130)의 반투명전극층(130a)과 배면전극(131)을 같은 층으로 형성하고, 그 위에 게이트전극(130)의 저저항전극층(130b)과 커패시터배선의 제1배선층(132)을 같은 층으로 형성한다.
이어서, 도 2c와 같이 제2절연층(150)을 형성하고, 상기 활성층(110) 및 상기 제1배선층(132)과 통하는 컨택홀(151)을 형성한다.
다음으로, 도 2d에 도시된 바와 같이 상기 컨택홀(151)을 통해 활성층(110)과 접속하는 소스드레인전극(140) 및, 상기 제1배선층(132)과 접속하는 제2배선층(141)을 각각 형성한다.
그리고, 도 2e와 같이 소스드레인전극(140)과 연결된 화소전극(160)을 상기 배면전극(131)과 대면하도록 형성한다. 이렇게 되면, 일단 화소전극(160)과 배면전극(131)을 두 전극으로 하는 커패시터의 구조가 만들어진다.
그리고 나서, 도 2f와 같이 화소정의막(170)에 의해 화소 단위로 구획된 화소전극(160) 위에 유기발광층(180)을 형성하고, 다시 그 위에 대향전극(190;도 1 참조)을 형성하면, 박막트랜지스터 유닛(TFT)의 신호에 따라 발광과 충전을 수행하는 유기 발광 표시 장치의 기본 구조가 만들어진다. 즉, 화소전극(160)과 대향전극(190) 사이에서는 유기발광층(180)의 발광이 진행되고, 화소전극(160)과 배면전극(131) 사이에서는 커패시터의 충전이 진행된다.
그러므로, 이와 같이 제조된 유기 발광 표시 장치에서는, 화소전극(160)이 설치된 화소 영역안에 커패시터가 같이 들어가 있는 셈이므로, 별도로 커패시터의 영역을 확보할 필요가 없게 되어 그만큼 개구율을 높일 수 있게 된다. 따라서 고해상도를 구현하는데 매우 유리한 유기 발광 표시 장치를 구현할 수 있게 된다. 또한, 상기 화소전극(160)과 배면전극(131)이 반투명전극으로 되어 있어서, 미세 공진을 이용한 광의 보강간섭 효과를 이용하는 데에도 매우 효과적인 구조가 된다.
다음으로, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배면발광형 유기 발광 표시 장치를 도시한 것이다.
본 실시예는 커패시터의 개수를 늘일 수 있는 변형예를 보인 것으로, 기본적으로 화소전극(260)을 발광과 충전에 다 이용하도록 구성한 점은 전술한 실시예와 같다.
박막트랜지스터 유닛(TFT)을 먼저 보면, 기판(200) 상에 활성층(210)과, 제1절연층(220)과, 게이트전극(230) 및, 소스드레인전극(240a)(240b)(240c)이 형성되어 있고, 게이트전극(230)은 반투명전극층(230a) 위에, 저저항전극층(230b)이 적층된 복층 구조로 형성되어 있다.
여기서는 한 단면을 도시한 도면이라 활성층(210)에 연결된 소스드레인전극 부위(240c)와 화소전극(260)에 연결된 소스드레인전극 부위(240b)가 전기적으로 분리되어 있는 것처럼 보이지만, 실제로는 서로 연결되어 있다고 보면 된다.
다음으로, 상기 픽셀/커패시터 유닛(Pixel/Cap)은 상기 제1절연층(220) 위에 상기 게이트전극(230)의 반투명전극층(230a)과 같은 재질로 동일 층에 형성되는 한 쌍의 배면전극(231a)(231b)과, 제2절연층(250)을 사이에 두고 한 쌍의 배면전극(231a)(231b)과 대면하면서 상기 소스드레인전극(240c)과 연결된 화소전극(260), 그리고 그 화소전극(260)과 대면하는 대향전극(290) 및, 화소전극(260)과 대향전극(290) 사이에 개재된 유기발광층(280) 등을 구비하고 있다.
따라서, 상기 박막트랜지스터 유닛(TFT)의 소스드레인전극(240a)(240b)(240c)을 통해 화소전극(260)에 전류가 공급되면, 유기발광층(280)에서 발광이 일어나면서 화상이 구현되고, 또한, 상기 화소전극(260)과 한 쌍의 배면전극(231)은 커패시터로서의 기능도 수행한다. 즉, 절연층인 제2절연층(250)을 사이에 두고 두 전극(260)(231a)(231b)이 대면하고 있는 커패시터의 구조를 구성하고 있으므로, 이 발광영역 안에서 커패시터의 기능도 구현될 수 있는 것이다.
그리고, 본 실시예에서도 화소전극(260)과 배면전극(231a)(231b)은 예컨대 ITO층 사이에 은합금층이 개재된 반투명전극으로 형성하여, 유기발광층(180)에서 발광된 빛이 화소전극(160)과 대향전극(190)과의 사이에서 미세 공진(micro cavity)을 일으켜서 더 강화된 빛을 얻을 수 있게 한다.
참조부호 232a와 232b, 241a와 241b는 배면전극(131)과 연결된 커패시터배선으로서, 각각 상기 게이트전극(230)의 저저항전극층(230b)과 동일층으로 형성되는 제1배선층(232a)(232b) 및, 상기 소스드레인전극(240a)(240b)(240c)과 동일층으로 형성되는 제2배선층(241a)(241b)을 나타낸다. 그리고, 참조부호 270은 화소정의막을 나타낸다.
따라서, 본 실시예의 유기 발광 표시 장치는 한 쌍의 배면전극(231a)(231b)을 배치하여 커패시터를 두 개 형성할 수 있으면서도, 그 두 개의 커패시터를 화소전극(260) 하부의 화소영역 안에 배치함으로써 개구율을 향상시킬 수 있다.
또한, 전술한 실시예와 마찬가지로 상기 화소전극(260)과 배면전극(231a)(231b)이 반투명전극으로 되어 있어서, 미세 공진을 이용한 광의 보강간섭 효과를 이용하는 데에도 유용하다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100,200:기판 110,210:활성층
120,220:제1절연층 130,230:게이트전극
130a,230a:반투명전극층 130b,230b:저저항전극층
131,231a,b:배면전극 132,232a,b:제1배선층
141,241a,241b:제2배선층 140,240a,b,c:소스드레인전극
150,250:제2절연층 160,260:화소전극
170,270:화소정의막 180,280:유기발광층
190,290:대향전극

Claims (13)

  1. 화소전극;
    상기 화소전극과 대면하는 대향전극;
    상기 화소전극과 상기 대향전극 사이에 개재된 유기발광층;
    상기 대향전극과 반대편에서 상기 화소전극과 대면하는 배면전극; 및,
    상기 화소전극과 상기 배면전극 사이에 개재된 절연층;을 포함하며,
    상기 화소전극과 상기 절연층 및 상기 배면전극이 커패시터의 기능을 하는 유기 발광 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화소전극과 상기 배면전극은 반투명전극인 유기 발광 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반투명전극은 ITO층 사이에 은합금층이 개재된 구조인 유기 발광 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화소전극과 연결된 소스드레인전극과, 상기 소스드레인전극과 연결된 활성층 및, 상기 활성층과 대면하도록 배치된 게이트전극을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 게이트전극은 상기 배면전극과 동일층으로 형성되는 반투명전극층과, 그 반투명전극층 위에 형성된 저저항전극층을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배면전극과 연결된 커패시터배선이 더 구비되며,
    상기 커패시터배선은 상기 저저항전극층과 동일층으로 형성되어 상기 배면전극과 연결되는 제1배선층과, 상기 소스드레인전극과 동일층으로 형성되어 상기 제1배선층과 연결되는 제2배선층을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배면전극이 복수 개로 나뉘어서 각각 별도의 커패시터를 형성하는 분할체인 유기 발광 표시 장치.
  8. 기판 상에 활성층을 형성하는 단계;
    상기 활성층 위에 제1절연층을 개재하여 게이트전극을 형성하고, 그 게이트전극과 동일층으로 배면전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트전극과 상기 배면전극 위에 컨택홀이 형성된 제2절연층을 형성하는 단계;
    상기 컨택홀을 통해 상기 활성층과 연결되는 소스드레인전극 및 상기 배면전극과 연결되는 커패시터배선을 형성하는 단계;
    상기 제2절연층을 사이에 두고 상기 배면전극과 대면하는 화소전극을 상기 소스드레인전극과 연결되도록 형성하는 단계;
    상기 화소전극 위에 유기발광층을 형성하는 단계; 및,
    상기 유기발광층을 사이에 두고 상기 화소전극과 대면하는 대향전극을 형성하는 단계;를 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 화소전극과 상기 배면전극은 반투명전극인 유기 발광 표시 장치 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 반투명전극은 ITO층 사이에 은합금층이 개재된 구조인 유기 발광 표시 장치 제조방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 게이트전극은 상기 배면전극과 동일층으로 형성되는 반투명전극층과, 그 반투명전극층 위에 형성된 저저항전극층을 포함하는 유기 발광 표시 장치 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 커패시터배선은 상기 저저항전극층과 동일층으로 형성되어 상기 배면전극과 연결되는 제1배선층과, 상기 소스드레인전극과 동일층으로 형성되어 상기 제1배선층과 연결되는 제2배선층을 포함하는 유기 발광 표시 장치 제조방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 배면전극을 각각 별도의 커패시터를 형성하는 분할체로 형성하는 유기 발광 표시 장치 제조방법.
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