KR20130128940A - 유기 발광 표시 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

대향전극 컨택부의 구조가 개선된 유기 발광 표시 장치 및 그 제조방법이 개시된다. 개시된 유기 발광 표시 장치의 대향전극 컨택부에는 대향전극과 전원배선이 접촉하는 접속영역 및, 대향전극과 전원배선 사이에 절연층이 개재된 절연영역이 각각 구비되며, 절연영역에서는 절연층의 일부가 전원배선의 속으로 침투하며 형성된다. 이러한 구조에 따라 절연층의 결합력을 증가시킬 수 있어서 대향전극 컨택부에서의 막분리 현상을 억제할 수 있다.

Description

유기 발광 표시 장치 및 그 제조방법{Organic light emitting display apparatus and the manufacturing method thereof}
본 발명은 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 대향전극이 배선과 컨택하는 영역의 구조가 개선된 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 표시 장치는 박막트랜지스터 및 유기발광소자 등을 구비하여, 유기발광소자가 박막트랜지스터로부터 적절한 구동 신호를 인가 받아서 발광하며 원하는 화상을 구현하는 구조로 이루어져 있다.
여기서 상기 박막트랜지스터는 활성층과 게이트전극 및 소스드레인전극 등이 기판 상에 적층된 구조로 이루어진다. 따라서, 기판에 형성된 배선을 통해 게이트전극에 전류가 공급되면, 상기 활성층을 경유하여 소스드레인전극에 전류가 흐르게 되고, 동시에 이 소스드레인전극과 연결된 유기발광소자의 화소전극에 전류가 흐르게 된다.
그리고, 상기 유기발광소자는 상기 화소전극과, 그와 대면하는 대향전극 및 두 전극 사이에 개재된 발광층을 구비한다. 이와 같은 구조에서 상기한 대로 박막트랜지스터를 통해 화소전극에 전류가 흐르게 되면, 상기 대향전극과 화소전극 사이에 적정 전압이 형성되고, 이에 따라 상기 발광층에서 발광이 일어나면서 화상이 구현된다.
한편, 상기와 같이 발광층에 적정 전압을 형성하기 위해서는 상기 대향전극도 전원배선과 연결되어 일정 전압을 유지하게 되는데, 이 배선과 연결되는 대향전극의 컨택부에서 막분리 현상이 빈번하게 발생하는 문제가 있다. 즉, 통상 대향전극과 연결되는 전원배선은, 복수의 배선층이 적층되고, 그 복수 배선층의 단부 사이에 절연층이 개재된 구조로 이루어져 있다. 그러다 보니 절연층이 개재된 전원배선의 단부는 중심부에 비해 위로 더 돌출되면서 단차를 형성하게 되며, 이에 따라 전원배선의 단부를 덮어주는 또 다른 절연층 및 상기 전원배선과 컨택하도록 상기 또 다른 절연층 위에 형성되는 대향전극이 그 단차 때문에 전원배선에 완전히 밀착 형성되지 못하고 들뜨게 되는 막분리 현상이 생기는 것이다.
이렇게 막분리 현상이 생기면 상기 대향전극으로의 전원 연결이 불안정해질 수 있으며, 그로 인해 발열이 생기면서 제품 불량을 유발할 수 있다.
따라서, 보다 안정적인 유기 발광 표시 장치를 구현하기 위해서는 상기 대향전극 컨택부에서의 막분리 현상을 억제할 수 있도록 개선된 구조가 요구되고 있다.
본 발명의 실시예는 대향전극 컨택부에서의 막분리 현상을 억제할 수 있도록 개선된 유기 발광 표시 장치 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는, 활성층과, 게이트전극 및, 소스드레인전극이 구비된 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소전극과, 발광층을 포함하는 중간층 및, 대향전극이 구비된 유기발광소자; 상기 대향전극과 전원배선이 접촉하는 접속영역 및, 상기 대향전극과 상기 전원배선 사이에 절연층이 개재된 절연영역이 구비된 대향전극 컨택부;를 포함하며, 상기 절연영역에서 상기 절연층의 일부가 상기 전원배선의 속으로 침투하며 형성된다.
상기 전원배선은 상기 게이트전극과 동일층으로 형성되는 제1배선층과, 상기 제1배선층 위에 상기 소스드레인전극과 동일층으로 형성되는 제2배선층을 포함할 수 있다.
상기 전원배선에 복수의 침투홀이 형성될 수 있고, 상기 절연층의 일부가 그 침투홀 속으로 스며들 수 있다.
상기 침투홀은 제2배선층에서 제1배선층까지 연통될 수 있다.
상기 유기발광소자의 화소영역을 구획하는 화소정의막이 더 구비될 수 있으며, 상기 절연층은 상기 화소정의막과 동일층으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조방법은, 기판 상의 대향전극 컨택부에 침투홀이 마련된 전원배선을 형성하는 단계; 상기 전원배선 위에 일부가 상기 침투홀로 스며들면서 절연영역을 형성하는 절연층을 형성하는 단계; 및, 상기 절연층 위에 대향전극을 형성하여, 상기 절연층이 없는 상기 전원배선 상의 접속영역을 통해 상기 대향전극과 상기 전원배선이 컨택되게 하는 단계;를 포함한다.
박막 트랜지스터의 활성층과, 게이트전극 및, 소스드레인전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 전원배선을 형성하는 단계는, 상기 게이트전극과 같은 층에 같은 재질로 제1배선층을 형성하는 단계와, 상기 소스드레인전극과 같은 층에 같은 재질로 상기 제2배선층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전원배선에 상기 침투홀을 복수 개 형성할 수 있다.
상기 침투홀을 제2배선층에서 제1배선층까지 연통되도록 형성할 수 있다.
상기 유기발광소자의 화소영역을 구획하는 화소정의막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 절연층을 상기 화소정의막과 동일층으로 형성할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 유기 발광 표시 장치에 의하면, 대향전극 컨택부에서의 막분리 현상을 억제할 수 있으므로 대향전극으로의 안정적인 전원 연결을 보장할 수 있게 되며, 결과적으로 제품 불량을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2h는 도 1에 도시된 유기 발광 표시 장치의 제조과정을 순차적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 유기 발광 표시 장치에서 대향전극 컨택부의 침투홀 배치 구조를 개략적으로 보인 평면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 실시예를 설명하는 도면에 있어서, 어떤 층이나 영역들은 명세서의 명확성을 위해 두께를 확대하여 나타내었다. 또한 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배면 발광형 유기 발광 표시 장치의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 유기 발광 표시 장치는 박막 트랜지스터(TFT)와 유기발광소자(EL), 그리고 이 유기발광소자(EL)의 대향전극(35)과 전원배선(40)이 연결되는 대향전극 컨택부(CNT) 등을 구비하고 있다.
먼저, 상기 박막트랜지스터(TFT)는 활성층(21), 게이트전극(20) 및 소스드레인전극(27)(29) 등으로 구성된다. 상기 게이트전극(20)은 게이트 하부전극(23)과 게이트 상부전극(25)으로 구성되고, 상기 게이트 하부전극(23)은 투명한 전도성 물질로, 게이트 상부전극(25)은 금속 물질로 각각 형성된다. 상기 게이트전극(20)과 활성층(21) 사이에는 이들 간의 절연을 위한 게이트절연막(15)이 개재되어 있다. 또한, 상기 활성층(21)의 양쪽 가장자리에는 고농도의 불순물이 주입된 소스/드레인 영역이 형성되어 있어서 이곳에 상기 소스드레인전극(27)(29)이 연결된다.
상기 유기발광소자(EL)는 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 소스드레인전극(27)(29) 중 하나와 접속된 화소전극(31), 캐소드 역할을 하는 대향전극(35) 및, 그 화소전극(31)과 대향전극(35) 사이에 개재된 중간층(33)으로 구성된다. 여기서, 참조부호 50은 층간절연막(이하 제1절연층이라 함)을 나타내며, 참조부호 55는 화소 영역을 구획하는 화소정의막(이하 제2절연층이라 함)을 나타낸다.
그리고, 상기 대향전극 컨택부(CNT)에는 상기 대향전극(35)과 접촉하는 전원배선(40)으로서 제1배선층(41)과 제2배선층(42)이 구비되어 있다. 상기 제1배선층(41)은 상기 게이트전극(20)과 같은 층에 같은 재질로 형성되며, 상기 제2배선층(42)은 상기 소스드레인전극(27)(29)과 같은 층에 같은 재질로 형성된다. 상기 대향전극(35)과 전원배선(40)이 직접 접촉하는 영역이 접속영역(CNT2)이 되며, 상기 제2절연층(55)이 대향전극(35)과 전원배선(40) 사이에 개재된 영역이 절연영역(CNT1)이 된다.
여기서, 상기 배선전극(40)에는 상기 제2배선층(42)을 관통하여 제1배선층(41)의 일부 깊이까지 파고 들어간 침투홀(40a)이 형성되어 있다. 그리고, 이 침투홀(40a)에 상기 제2절연층(55)이 스며들면서 상기 절연영역(CNT1)을 형성하고 있다.
즉, 상기 절연영역(CNT1)에서의 상기 제2절연층(55)은 상기 대향전극(35)과 배선전극(40) 사이를 전기적으로 분리시키는 역할을 하는 것인데, 본 실시예에서는 이 제2절연층(55)의 일부를 상기 침투홀(40a)에 스며들게 함으로써 접합면적을 늘여 결합력을 증가시킨 것이다. 이렇게 하면 제2절연층(55)과 그 하부의 배선전극(40) 간의 결합력이 상당히 증가되기 때문에 막분리 현상이 충분히 억제될 수 있다.
다시 말하면, 상기 절연영역(CNT1)에는 도면에 도시된 것처럼 제1절연층(50)이 제1,2배선층(41)(42)의 단부 사이에 개재되어 있어서 단차가 형성되는데, 이 단차에 응력이 집중되기 쉽고, 집중된 응력은 그 위의 제2절연층(55)이 들뜨게 하는 막분리 현상을 유발하기 쉽다. 그러나, 본 구조와 같이 제2절연층(55)이 전원배선(40)의 침투홀(40a) 속으로 스며들면서 형성되게 하면, 그만큼 접합하는 면적이 늘어나게 되고 그에 따라 하부 층과의 결합력도 강해지기 때문에, 결과적으로 응력이 집중되더라도 막분리 현상이 잘 일어나지 않게 된다.
따라서, 막분리 현상이 억제됨에 따라 대향전극 컨택부(CNT)의 전원 연결 상태가 매우 안정적으로 개선될 수 있다.
이하, 도면을 참조하면서 이와 같은 구조의 유기 발광 표시 장치를 제조하는 과정을 설명하기로 한다.
도 2a 내지 도 2f는 도 1에 도시된 유기 발광 표시 장치의 제조 공정을 순차적으로 도시한 단면도이다.
먼저 도 2a를 참조하면, 먼저 기판(10) 상부에 기판(10)의 평활성과 불순 원소의 침투를 차단하기 위한 버퍼층(11)을 형성한다.
기판(10)은 SiO2를 주성분으로 하는 투명 재질의 글라스재로 형성될 수 있다. 기판(10)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 투명한 플라스틱 재 또는 금속 재 등, 다양한 재질의 기판을 이용할 수 있다.
그리고, 상기 버퍼층(11) 상부에 박막 트랜지스터(TFT)의 활성층(21)을 형성한다. 상기 활성층(21)은 다결정 실리콘 재질로 형성할 수 있으며 마스크 공정에 의해 패터닝된다. 이후, 패터닝된 활성층(21) 위에 게이트절연막(15)을 형성한다. 게이트절연막(15)은 SiNx 또는 SiOx 등과 같은 무기 절연막을 PECVD법, APCVD법, LPCVD법 등의 방법으로 증착할 수 있다.
이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 게이트절연막(15) 위에 제1도전층(17) 및 제2도전층(19)을 순차로 증착한 후 유기발광소자(EL)의 화소전극(31)과 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트전극(20), 그리고 대향전극 컨택부(CNT)의 전원배선(40)을 형성하는 제1배선층(41)을 패터닝한다.
여기서, 상기 제1도전층(17)은 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3와 같은 투명 물질 가운데 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으며, 상기 제2도전층(19)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, Mo, Ti, W, MoW, Al/Cu 가운데 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
이 제1도전층(17) 및 상기 제2도전층(19)을 기판(10) 전면에 차례로 적층한 후, 마스크 공정으로 패터닝하여 게이트전극(20)과 화소전극(31) 및 제1배선층(41)을 형성한다.
게이트전극(20)은 활성층(21)의 중앙에 대응하며, 이 상태에서 게이트전극(20)을 마스크로 하여 활성층(21)으로 n형 또는 p형의 불순물을 도핑하면 게이트전극(20)에 가려진 활성층(21) 영역에는 채널부가, 가려지지 않은 가장자리에는 소스드레인부가 각각 형성된다.
계속해서 도 2c를 참조하면, 기판(10)의 전면에 제1절연층(50)을 증착하고, 마스크 공정을 통해 개구들(H1, H2, H3, H4)을 형성한다.
상기 제1절연층(50)은 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유기 절연 물질을 스핀 코팅하여 형성할 수 있으며, 전술한 게이트절연막(15)보다 두껍게 형성하여 박막 트랜지스터의 게이트전극(20)과 소스드레인전극(27)(29) 사이의 층간 절연막 역할을 수행하게 한다. 한편, 제1절연층(50)은 상기와 같은 유기 절연 물질뿐 아니라, 전술한 게이트절연막(15)과 같은 무기 절연 물질로 형성될 수 있으며, 유기 절연 물질과 무기 절연 물질을 교번하여 형성할 수도 있다.
이 제1절연층(50)을 패터닝하여 화소전극(31)과 상기 활성층(21)의 가장자리인 소스드레인부 및, 상기 제1배선층(41)을 노출시키는 개구들(H1, H2, H3, H4)을 형성한다.
이어서, 도 2d를 참조하면, 상기 제1절연층(50) 위의 기판(10) 전면에 제3도전층을 증착하고 패터닝하여 박막 트랜지스터(TFT)의 소스드레인전극(27)(29) 및 전원배선(40)의 제2배선층(42)을 형성한다. 상기 제3도전층은 전술한 제1 또는 제2도전층(17)(19)과 동일한 도전 물질 가운데 선택할 수도 있고, Mo/Al/Mo 재질로 형성할 수도 있다. 이 제3배선층을 패터닝하여 소스드레인전극(27)(29)과 제2배선층(42)을 형성한다. 그리고 이때 상기 화소전극(31)은 제1배선층(17)이 노출되도록 식각되며, 상기 전원배선(40)에는 제1,2배선층(41)(42)을 파고 들어간 침투홀(40a)이 형성된다. 한편, 본 단면도에는 도시되지 않지만 상기 소스드레인전극(27)(29) 중 하나의 전극(29)은 화소전극(31)과 접속된다.
다음으로, 도 2e를 참조하면, 기판(10) 상에 제2절연층(55)을 형성한다. 제2절연층(55)은 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유기 절연 물질로 스핀 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 침투홀(40a)에도 제2절연층(55)이 스며들게 된다. 이 상태에서 제2절연층(55)을 패터닝하여 화소전극(31)의 중앙부와 상기 제2배선층(42)이 노출되는 개구(H5, H6)를 각각 형성한다.
이후, 도 2f에 도시된 바와 같이, 상기 화소전극(31)을 노출하는 개구(H5)에 유기 발광층을 포함하는 중간층(33)을 형성하고, 이어서 대향전극(35)을 형성한다.
상기 중간층(33)은 유기 발광층(emissive layer: EML)과, 그 외에 정공 수송층(hole transport layer: HTL), 정공 주입층(hole injection layer: HIL), 전자 수송층(electron transport layer: ETL), 및 전자 주입층(electron injection layer: EIL) 등의 기능층 중 어느 하나 이상의 층이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있다.
상기 대향전극(35)은 기판(10) 전면에 증착되며, 이때 H6 개구를 통해 대향전극(35)과 상기 전원배선(40)의 제2배선층(42)이 접속된다.
이와 같은 공정을 통해, 대향전극 컨택부(CNT)의 제2절연층(55)이 전원배선(40)의 침투홀(40a)로 스며들면서 형성된 구조를 만들 수 있게 되며, 이에 따라 전원배선(40) 위에 적층되는 제2절연층(55)이나 대향전극(35)이 들뜨는 막분리 현상을 억제할 수 있게 된다.
한편, 상기 침투홀(40a)은, 도 3에 개략적으로 평면 구조를 도시된 바와 같이 전원배선(40)의 복수 개소에 형성할 수 있다. 침투홀(40a)의 개수가 많을수록 제2절연층(55)과의 접촉면적이 늘어나서 상기한 막분리 현상을 억제하는 효과가 더 향상될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치와 그 제조방법에 의하면, 대향전극 컨택부에서의 막분리 현상을 억제할 수 있으므로 대향전극으로의 안정적인 전원 연결을 보장할 수 있게 된다.
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.
10...기판 11...버퍼층
20...게이트전극 31...화소전극
33...중간층 35...대향전극
40...전원배선 40a...침투홀
41...제1배선층 42,43...제2배선층
50...제1절연층(층간절연막) 55...제2절연층(화소정의막)

Claims (10)

  1. 활성층과, 게이트전극 및, 소스드레인전극이 구비된 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소전극과, 발광층을 포함하는 중간층 및, 대향전극이 구비된 유기발광소자; 상기 대향전극과 전원배선이 접촉하는 접속영역 및, 상기 대향전극과 상기 전원배선 사이에 절연층이 개재된 절연영역이 구비된 대향전극 컨택부;를 포함하며,
    상기 절연영역에서 상기 절연층의 일부가 상기 전원배선의 속으로 침투하며 형성된 유기 발광 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전원배선은 상기 게이트전극과 동일층으로 형성되는 제1배선층과, 상기 제1배선층 위에 상기 소스드레인전극과 동일층으로 형성되는 제2배선층을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전원배선에 복수의 침투홀이 형성되고, 상기 절연층의 일부가 그 침투홀 속으로 스며든 유기 발광 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 침투홀은 제2배선층에서 제1배선층까지 연통된 유기 발광 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유기발광소자의 화소영역을 구획하는 화소정의막이 더 구비되며,
    상기 절연층은 상기 화소정의막과 동일층으로 형성되는 유기 발광 표시 장치.
  6. 기판 상의 대향전극 컨택부에 침투홀이 마련된 전원배선을 형성하는 단계;
    상기 전원배선 위에 일부가 상기 침투홀로 스며들면서 절연영역을 형성하는 절연층을 형성하는 단계; 및,
    상기 절연층 위에 대향전극을 형성하여, 상기 절연층이 없는 상기 전원배선 상의 접속영역을 통해 상기 대향전극과 상기 전원배선이 컨택되게 하는 단계;를 포함하는 유기 발광 표시 장치 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    박막 트랜지스터의 활성층과, 게이트전극 및, 소스드레인전극을 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 전원배선을 형성하는 단계는, 상기 게이트전극과 같은 층에 같은 재질로 제1배선층을 형성하는 단계와, 상기 소스드레인전극과 같은 층에 같은 재질로 상기 제2배선층을 형성하는 단계를 포함하는 유기 발광 표시 장치 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전원배선에 상기 침투홀을 복수 개 형성하는 유기 발광 표시 장치 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 침투홀을 제2배선층에서 제1배선층까지 연통되도록 형성하는 유기 발광 표시 장치 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유기발광소자의 화소영역을 구획하는 화소정의막을 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 절연층을 상기 화소정의막과 동일층으로 형성하는 유기 발광 표시 장치 제조 방법.
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