KR20130137455A - 유기전계발광 표시소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보호층에 형성되는 크랙에 의한 이물질의 침투를 방지하기 위한 것으로, 스페이서를 돌기형태로 형성하거나 평탄화 성질을 갖는 유기 절연층이 단차를 야기하는 뱅크층과 스페이서를 완전히 덮도록 형성하여 유기 절연층에 형성되는 보호층에 단차가 발생하는 것을 방지함으로써 크랙의 발생을 방지한다.

Description

유기전계발광 표시소자{ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE}

본 발명은 유기전계발광 표시소자에 관한 것으로, 공기나 수분 등의 침투에 열화나 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 유기전계발광 표시소자에 관한 것이다.

최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판표시소자들이 개발되고 있다. 이러한 평판표시소자는 액정표시소자, 전계방출 표시소자, 플라즈마 디스플레이패널 및 유기전계발광 표시소자 등이있다.

이러한 평판표시소자들 중 플라즈마 디스플레이는 구조와 제조공정이 단순하기 때문에 경박 단소하면서도 대화면화에 가장 유리한 표시장치로 주목받고 있지만 발광효율과 휘도가 낮고 소비전력이 큰 단점이 있다. 이에 비하여, 애정표시소자는 반도체 공정을 이용하기 때문에 대화면화에 어렵고 백라이트 유닛으로 인하여 소비전력이 큰 단점이 있다. 또한, 액정표시소자는 편광필터, 프리즘시트, 확산판 등의 광학 소자들에 의해광 손실이 많고 시야각이 좁은 특성이 있다.

이에 비하여, 유기전계발광 표시소자는 발광층의 재료에 따라 무기전계발광 표시소자와 유기전계발광 표시소자로 대별되며 스스로 발광하는 자발광소자로서 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. 무기전계발광 표시소자는 유기전계발광 표시소자에 비하여 전력소모가 크고 고휘도를 얻을 수 없으며 R(Red), G(Green), B(Blue)의 다양한 색을 발광시킬 수 없다. 반면에, 유기전계발광 표시소자는 수십 볼트의 낮은 직류 전압에서 구동됨과 아울러, 빠른 응답속도를 가지고, 고휘도를 얻을 수 있으며 R, G, B의 다양한 색을 발광시킬 수 있어 현재 활발하게 연구되고 있다.

한편, 근래 휴대성 및 사용상이 편의를 위해 플라스틱 기판과 같은 연성기판을 사용하여 연성 표시소자가 제안되고 있다. 그러나, 이러한 연성 기판을 유기전계발광 표시소자에 적용하는 경우, 표시소자의 상부기판 역시 연성의 보호필름 등으로 이루어지기 때문에 유기전계발광 표시소자의 상부방향으로부터 수분이나 공기 등의 불순물이 용이하게 침투하는 문제가 있었다. 이러한 수분이나 공기와 같은 불순물이 침투하게 되면, 유기전계발광 표시소자에 불량이 발생하고 수명이 단축되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 무기 보호층에 단차를 제거하여 단차에 의해 보호층에 크랙이 발생하여 이 영역을 통해 외부로부터 불순물이 침투하는 것을 방지할 수 있는 유기전계발광 표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자는 외곽부 및 표시부를 포함하는 기판; 상기 기판의 표시부의 복수의 화소영역 각각에 형성된 박막트랜지스터; 상기 표시부의 화소영역에 형성된 화소전극; 상기 표시부의 화소영역에 형성되어 광을 발광하는 유기발광부; 상기 표시부의 유기발광부 사이 및 외곽부에 형성된 뱅크층; 상기 유기발광부 및 뱅크층 위에 형성되어 유기발광층에 신호를 인가하는 공통전극; 상기 외곽부에 형성되는 스페이서; 외곽부 및 표시부에 형성된 제1보호층, 유기절연층 및 제2보호층; 상기 제2보호층 위에 형성된 접착층; 및 상기 접착층에 의해 제2보호층에 접착되는 보호필름으로 이루어지며, 상기 스페이서는 외곽부의 뱅크층의 단부로부터 일정 거리 이격된 돌기형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 제1 및 제2보호층은 무기물질로 이루어지며, 뱅크층은 유기물질로 형성된다. 이때, 상기 스페이서는 뱅크층과 일체로 형성될 수도 있고 별개로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 유기절연층은 외곽부의 뱅크층을 완전히 덮도록 형성되어 유기절연층의 표면이 평편하게 형성될 수도 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전계발광 표시소자는 외곽부 및 표시부를 포함하는 기판; 상기 기판의 표시부의 복수의 화소영역 각각에 형성된 박막트랜지스터; 상기 표시부의 화소영역에 형성된 화소전극; 상기 표시부의 화소영역에 형성되어 광을 발광하는 유기발광부; 상기 표시부의 유기발광부 사이 및 외곽부에 형성된 뱅크층; 상기 유기발광부 및 뱅크층 위에 형성되어 유기발광층에 신호를 인가하는 공통전극; 상기 외곽부의 뱅크층 위에 형성된 스페이서; 외곽부 및 표시부에 형성된 제1보호층, 유기절연층 및 제2보호층; 상기 제2보호층 위에 형성된 접착층; 및 상기 접착층에 의해 제2보호층에 접착되는 보호필름으로 이루어지며, 상기 유기절연층은 외곽부의 뱅크층을 완전히 덮도록 형성되어 유기절연층의 표면이 평편한 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 보호층에 단차를 야기하는 스페이서를 돌기 형태로 형성하여 뱅크층의 단부로부터 일정 거리 이격하여 배치하고나 유기절연층이 뱅크층의 단부를 완전히 덮도록 형성함으로써, 단차에 의해 보호층에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다. 그 결과, 크랙을 통해 수분이나 공기와 같은 이물질이 유기발광부로 침투하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시소자의 구조를 나타내는 도면.
도 2는 스페이서가 뱅크층의 단부까지 연장되어 형성될 경우의 단차를 나타내는 도면.
도 3a-도 3f는 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시소자의 제조방법을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 유기전계발광 표시소자의 구조를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 유기전계발광 표시소자의 구조를 나타내는 도면.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자에서는 연성의 플라스틱기판 위에 각종 전극 및 유기발광층이 형성되며, 이 형성된 전극 및 유기발광층 위에 복수의 유기절연층 및 무기절연층이 형성되어 하부의 전극 및 유기발광층으로 수분 및 공기 등의 이물질이 침투하는 것을 방지한다.

일반적인 유기전계발광 표시소자, 즉 휘지 않는 표시소자의 경우, 전극 및 유기발광층이 형성되는 하부기판 뿐만 아니라 상부기판까지 유리와 같은 단단한 물질을 사용하기 때문에, 유기전계발광 표시소자의 상부를 통해 수분이나 공기와 같은 이물질이 침투할 수 없다.

그러나, 연성 유기전계발광 표시소자의 경우, 하부기판으로는 연성의 플라스틱기판을 사용하고 상부기판으로는 보호필름 등을 연성물질을 사용하기 때문에, 외부로부터 수분이나 공기 등의 이물질 침투가 가능하게 된다. 따라서, 연성 유기전계발광 표시소자에서는 복수의 무기절연층과 유기절연층을 적층하여 이물질이 내부로 침투하는 것을 차단하는 구조로 이루어진다.

본 발명에서는 복수의 무기절연층 및 유기절연층을 적층할 때 무기절연막의 단차를 최소화하여 단차에 의해 무기절연막이 파손되어, 이 파손된 영역으로 수분이나 공기 등이 침투하는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1실시례에 따른 유기전계발광 표시소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 일반적으로 유기전계발광 표시소자는 적색광, 녹색광 및 청색광을 발광하는 R,G,B의 복수의 화소로 이루어져 있지만, 도면에서는 설명의 편의를 위해 최외각 영역의 화소와 외곽부만을 도시하였다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시소자(101)는 복수의 화소영역이 형성되어 실제 화상을 구현하는 표시부와 표시부의 외곽에 형성되어 외부로부터 인가되는 신호를 표시부 내에 전달하는 패드가 형성되는 패드부(또는 외곽부)으로 이루어진다.

플라스틱과 같은 연성 무질로 이루어진 기판(110)의 표시부에는 구동박막트랜지스터가 형성된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 구동박막트랜지스터는 R,G,B화소영역에 각각 형성되며, 기판(110) 위에 형성된 버퍼층(122)과, 상기 버퍼층(122) 위에 R,G,B 화소영역에 형성된 반도체층(112)과, 상기 반도체층(112)이 형성된 기판(110) 전체에 걸쳐 형성된 제1절연층(123)과, 상기 제1절연층(123) 위에 형성된 게이트전극(111)과, 상기 게이트전극(111)을 덮도록 기판(110) 전체에 걸쳐 형성된 제2절연층(124)과, 상기 제1절연층(123) 및 제2절연층(124)에 형성된 컨택홀을 통해 반도체층(112)과 접촉하는 소스전극(114) 및 드레인전극(115)으로 구성된다.

버퍼층(122)은 단일층 또는 복수의 층으로 이루어질 수 있으며, 상기 반도체층(112)은 결정질 실리콘 또는 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)와 같은 투명산화물반도체로 형성할 수 있으며, 중앙영역의 채널층과 양측면의 도핑층으로 이루어져 소스전극(114) 및 드레인전극(115)이 상기 도핑층과 접촉한다.

상기 게이트전극(111)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속으로 형성될 수 있으며, 제1절연층(123) 및 제2절연층(124)은 SiO₂나 SiNx와 같은 무기절연물질로 이루어진 단일층 또는 SiO₂ 및 SiNx으로 이루어진 이중의 층으로 이루어질 수 있다. 또한, 소스전극(114) 및 드레인전극(115)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금으로 형성할 있다.

상기 구동박막트랜지스터가 형성된 기판(110)에는 제3절연층(126)이 형성된다. 상기 제3절연층(126)은 SiO₂와 같은 무기절연물질로 형성될 수 있다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제3절연층(126) 위에는 기판(110)을 평탄화시키기 위한 오버코트층(overcoat layer)이 형성될 수도 있다.

또한, 패드부 또는 외곽부의 기판(110)의 제2절연층(124) 위에는 공통패드(117)가 형성된다. 이 공통패드(117)는 외부의 신호를 표시부내의 공통전극에 인가하기 위한 것으로, 구동박막트랜지스터의 소스전극(114) 및 드레인전극(115)과 동일한 공정에 의해 형성될 수 있다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 외곽부에는 구동박막트랜지스터의 게이터전극(111)에 주사신호를 인가하는 게이트패드와 화소전극에 신호를 인가하는 데이터패드가 형성된다.

표시부내의 화소영역에 각각 형성되는 구동박막트랜지스터의 드레인전극(115)의 상부 제3절연층(126)에는 제1컨택홀(129a)이 형성되어, 상기 제3절연층(126) 위에 형성되는 화소전극(120)이 상기 제1컨택홀(129a)을 통해 구동박막트랜지스터의 드레인전극(115)과 전기적으로 접속된다.

또한, 외곽부의 공통패드(117) 상부의 제3절연층(126)에도 제2컨택홀(129b)이 형성되어 상기 공통패드(117)가 외부로 노출된다.

표시부내의 상기 제3절연층(126) 위의 각 화소영역의 경계에는 뱅크층(128)이 형성된다. 상기 뱅크층(128)은 일종의 격벽으로서, 각 화소영역을 구획하여 인접하는 화소영역에서 출력되는 특정 컬러의 광이 혼합되어 출력되는 것을 방지하기 위한 것이다. 또한, 상기 뱅크층(128)은 컨택홀(1291)의 일부를 채우기 때문에 단차를 감소시키며, 그 결과 유기발광부의 형성시 과도한 단차에 의한 유기발광부에 불량이 발생하는 것을 방지한다.

상기 뱅크층(128)은 외곽부로 연장되어 형성된다. 이때, 외곽부에의 패드(117) 위에 뱅크층(128)에도 컨택홀이 형성되어 상기 패드(117)가 뱅크층(128)을 통해 외부로 노출된다. 한편, 상기 뱅크층(128)의 외곽부 단부는 제3절연층(126)의 단부와 거의 동일 선상으로 형성되어 상기 제3절연층(126)과 뱅크층(128) 사이에 단차가 발생하지 않는다.

또한, 상기 뱅크층(128)에는 돌출부(162)가 형성된다. 상기 돌출부(162)는 일종의 스페이서(spacer)로서, 유기전계발광 표시소자의 제조시 스크린을 지지하기 위한 것으로서, 기판(110) 전체에 걸쳐서 복수개가 돌기형상으로 형성된다. 도면에서는 상기 돌출부(162)가 뱅크층(128)과 동일한 물질로 일체로 형성되지만, 상기 돌출부(162)가 뱅크층(128)과는 다른 물질로 다른 공정에 의해 형성될 수도 있을 것이다. 상기 뱅크층(128) 및 돌출부(162)은 유기물질로 형성될 수 있다.

표시부에는 화소전극(120)이 형성되고 외곽부에는 금속층(121)이 형성된다. 상기 화소전극(120)은 Ca, Ba, Mg, Al, Ag 등과 같은 금속으로 이루어지고 구동박막트랜지스터의 드레인전극(115)과 접속되어 외부로부터 화상신호가 인가된다. 상기 금속층(121)은 화소전극(120)과 마찬가지로 Ca, Ba, Mg, Al, Ag 등과 같은 금속으로 이루어지고, 이후 형성되는 공통전극과 공통패드(117) 사이의 컨택저항을 감소시켜 신호가 공통전극으로 지연없이 전달되도록 한다.

상기 화소전극(120)과 금속층(121)은 동일한 금속으로 동일한 공정에 의해 형성될 수도 있지만, 다른 공정에 의해 서로 다른 종류의 금속으로 형성될 수도 있다.

유기발광부(125)는 뱅크층(128) 사이의 화소전극(120) 위에 형성된다. 상기 유기발광부(125)는 각각 적색광을 발광하는 R-유기발광층, 녹색광을 발광하는 G-유기발광층, 청색광을 발광하는 B-유기발광층을 포함한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 유기발광부(125)에는 유기발광층 뿐만 아니라 유기발광층에 전자 및 정공을 각각 주입하는 전자주입층 및 정공주입층과 주입된 전자 및 정공을 유기발광층으로 각각 수송하는 전자수송층 및 정공수송층이 형성될 수도 있을 것이다.

또한, 유기발광층은 백색광을 발광하는 백색 유기발광층으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 백색 유기발광층의 하부, 예를 들어 절연층(124) 위의 R,G,B 서브화소영역에는 각각 R,G,B 컬러필터층이 형성되어 백색 유기발광층에서 발광되는 백색광을 적색광, 녹색광, 청색광으로 변환시킨다. 이러한 백색 유기발광층은 R,G,B의 단색광을 각각 발광하는 복수의 유기물질이 혼합되어 형성되거나 R,G,B의 단색광을 각각 발광하는 복수의 발광층이 적층되어 형성될 수 있다.

상기 표시부의 유기발광부(125) 위에는 공통전극(130)이 형성된다. 상기 공통전극(130)은 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oixde)와 같은 투명한 산화금속물질로 이루어진다.

이때, 상기 공통전극(130)이 유기발광부(125)의 애노드이고 화소전극(120)이 캐소드로서, 공통전극(130)과 화소전극(120)에 전압이 인가되면, 상기 화소전극(120)으로부터 전자가 유기발광부(125)로 주입되고 공통전극(130)으로부터는 정공이 유기발광부(125)로 주입되어, 유기발광층내에는 여기자(exciton)가 생성되며, 이 여기자가 소멸(decay)함에 따라 발광층의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)와 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)의 에너지 차이에 해당하는 광이 발생하게 되어 외부(도면에서 공통전극(130)의 상부방향)로 출사하게 된다.

또한, 외곽부의 제2컨택홀(129b)에도 공통전극(130)이 형성된다. 외곽부의 공통전극(130)은 제2컨택홀(129b) 내부에서 금속층(121)을 통해 공통패드(117)와 접속되고 표시부의 공통전극(130)과 연결되어 외부의 신호가 공통패드(117)를 통해 공통전극(130)으로 인가된다.

외곽부와 표시부의 공통전극(130) 상부 및 뱅크층(128) 상부에는 기판(110) 전체에 걸쳐서 제1보호막(passivation layer;141)이 형성된다. 상기 제1보호막(141)은 SiO₂나 SiNx와 같은 무기물질로 형성된다.

또한, 상기 제1보호막(141) 위에는 폴리머 등의 유기물질로 이루어진 유기층(143)이 형성되고 그 위에 SiO₂나 SiNx와 같은 무기물질로 이루어진 제2보호막(144)이 형성된다.

상기 제2보호막(144) 위에는 접착제가 도포되어 접착층(146)이 형성되며, 그 위에 보호필름(148)이 배치되어, 상기 접착층(146)에 의해 보호필름(148)이 부착된다.

상기 접착제로는 부착력이 좋고 내열성 및 내수성이 좋은 물질이라면 어떠한 물질을 사용할 수 있지만, 본 발명에서는 주로 에폭시계 화합물, 아크릴레이트계 화합물 또는 아크릴계 러버과 같은 열경화성 수지를 사용한다. 이때, 상기 접착층(146)은 약 5-100㎛의 두께로 도포되며, 약 80-170도의 온도에서 경화된다. 또한, 상기 접착제로서 광경화성 수지를 사용할 수도 있으며, 이 경우 접착층에 자외선과 같은 광을 조사함으로써 접착층(146)을 경화시킨다.

상기 접착층(146)은 기판(110) 및 보호필름(148)을 합착할 뿐만 아니라 상기 유기전계발광 표시소자 내부로 수분이 침투하는 것을 방지하기 위한 봉지제의 역할도 한다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에서 도면부호 146의 용어를 접착제라고 표현하고 있지만, 이는 편의를 위한 것이며, 이 접착층을 봉지제라고 표현할 수도 있을 것이다.

상기 보호필름(148)은 접착층(146)을 봉지하기 위한 봉지캡(encapsulation cap)으로서, PS(Polystyrene)필름, PE(Polyethylene)필름, PEN(Polyethylene Naphthalate)필름 또는 PI(Polyimide)필름 등과 같은 보호필름으로 이루어질 수 있다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 보호필름(148) 상부에는 편광판이 부착될 수 있다. 상기 편광판은 유기전계발광 표시소자로부터 발광된 광은 투과하고 외부로부터 입사되는 광은 반사하지 않도록 하여, 화질을 향상시킨다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에서는 상부기판으로서 보호필름을 사용하기 때문에, 유리 등을 사용하는 종래의 유기전계발광 표시소자에 비해 수분이나 공기 등의 이물질의 침투에 취약하게 된다. 따라서, 본 발명의 제1실시예에서는 이러한 취약점을 보완하기 위해, 뱅크층(128)과 공통전극(130)의 상부에 무기보호층(141), 유기 절연층(142), 무기보호층(144)을 순차적으로 적층하여 외부로부터 이물질이 침투하는 것을 방지하게 된다.

또한, 스페이서(162)를 뱅크층(128)으로부터 돌출된 형태로 형성하는데, 그 이유는 제1보호층(141)과 제2보호층(144)에 단차를 제거하여 단차에 의한 무기층의 파손으로 인해 수분이나 공기와 같은 이물질이 침투하는 것을 방지하기 위한 것인데, 이를 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 스페이서(163)를 뱅크층(128)으로부터 돌출된 형태로 형성된 것이 아니라 외곽영역 전체에 걸쳐 형성했을 때의 구조를 나타내는 도면이다. 이때, 뱅크층(128)의 형상을 제외하고는 모두 동일한 형상으로 이루어져 있으므로, 다른 구성에 대해서는 설명을 생략한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 스페이서(163)는 외곽부의 뱅크층(129) 위에 형성된다. 이때, 상기 스페이서(163)는 그 단부가 뱅크층(129)과 제3절연층(126)의 단부와 인접하도록 형성된다. 이러한 구조에서 제1보호층(141)이 형성될 때 상기 뱅크층(129)과 제3절연층(126)의 단부영역에서 상기 스페이서(163)로 인해, 도 2의 B에 도시된 바와 같이 상기 제1보호층(141)에 단차가 발생하게 된다.

또한, 유기절연층(142) 위에 형성되는 제2보호층(144)에도 상기 스페이서(163)로 인해 단차가 발생하게 된다. 이러한 단차가 도 2의 B영역에 도시되어 있다. 상기 B영역의 구조를 도 1에 도시된 A영역의 구조와 비교하면, 본 발명에 비해 단차가 발생하는 것을 명확하게 알 수 있다.

상기와 같은 단차로 인해, 제1보호층(141) 및 제2보호층(144)에는 크랙이 발생하게 되며, 이 크랙을 통해 수분이나 공기와 같은 불순물이 유기전계발광 표시소자의 내부로 침투하게 된다.

일반적으로 유기물질은 수분을 흡수하는 특성이 있다고 알려져 있는데, 상기와 같은 제1보호층(141) 및 제2보호층(144)에 크랙이 발생하여 이물질, 특히 수분이 침투하는 경우 유기층을 통해 수분이 유기발광층(125)으로 침투하게 되어 불량이 발생하게 된다. 유기전계발광 표시소자에서 유기절연층(142), 뱅크층(128) 및 스페이서(163)는 모두 유기물질로 형성되기 때문에, 제1보호층(141) 및 제2보호층(144)에 크랙이 발생하는 경우 상기 유기절연층(142), 뱅크층(128) 및 스페이서(163)가 모두 수분의 침투경로가 되어 수분이 유기발광층(125)으로 용이하게 침투하게 된다.

반면에, 본 발명에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 스페이서(162)를 제3절연층(126)과 뱅크층(128)의 단부로부터 일정 거리(l) 이격된 상태로 돌출형태로 형성함으로써, 상기 스페이서(162)에 의해 제3절연층(126)과 뱅크층(128)의 단부에서 무기층인 제1보호층(141)과 제2보호층(144)에 단차가 발생하는 것을 방지할 수 있게 되며, 그 결과 단차에 의한 크랙의 발생 역시 방지할 수 있게 되어 수분이나 공기와 같은 이물질이 유기발광층(125)으로 침투하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

도 3a-도 3f는 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광 표시소자의 제조방법을 나타내는 도면이다.

우선, 도 3a에 도시된 바와 같이 플라스틱과 같은 연성물질로 이루어지고 외곽부와 표시부를 포함하는 기판(110)을 준비한 후, 그 위에 무기물질 등으로 이루어진 버퍼층(122)을 형성한다. 이때, 상기 버퍼층(122)을 단일층 또는 복수의 층으로 형성할 수 있다.

이어서, 기판(110) 전체에 걸쳐 투명산화물반도체 또는 결정질 실리콘 등을 CVD법에 의해 적층한 후 식각하여 버퍼층(122)위에 반도체층(112)을 형성한다. 이때, 결정질실리콘층은 결정질 실리콘을 적층하여 형성할 수도 있고, 비정질실리콘을 적층한 후 레이저결정법 등과 같은 다양한 결정법에 의해 비정질물질을 결정화함으로써 형성할 수도 있다. 상기 결정질실콘층의 양측면에는 n⁺ 또는 p⁺형 불순물을 도핑하여 도핑층을 형성한다.

그 후, 상기 반도체층(112) 위에 CVD(Chemical Vapor Deposition)에 의해 SiO₂나 SiOx와 같은 무기절연물질을 적층하여 제1절연층(123)을 형성한 후, 그 위에 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금과 같이 도전성이 좋은 불투명 금속을 스퍼터링법(sputtering process)에 의해 적층하고 사진식각방법(photolithography process)에 의해 식각하여 표시부의 각 화소영역에 게이트전극(111)을 형성한다. 이어서, 상기 게이트전극(111)이 형성된 기판(110) 전체에 걸쳐 CVD법에 의해 무기절연물질을 적층하여 제2절연층(124)을 형성한다.

이어서, 상기 제1절연층(123)과 제2절연층(124)을 식각하여 반도체층이 노출되는 컨택홀을 형성한 후, 기판(110) 전체에 걸쳐 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금과 같이 도전성이 좋은 불투명 금속을 스퍼터링법에 의해 적층한 후 식각하여 표시부에 컨택홀을 통해 반도체층(112)과 전기적으로 접속하는 소스전극(114) 및 드레인전극(115)을 형성하고 외곽부에 패드(117)를 형성한다.

이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 소스전극(114) 및 드레인전극(115)과 패드(117)가 형성된 기판(110) 전체에 걸쳐 무기절연물질을 적층하여 제3절연층(126)을 형성하고 일부 영역을 식각하여 표시영역 및 외곽영역에 각각 제1컨택홀(129a) 및 제2컨택홀(129a)을 형성한다. 이때, 상기 제3절연층(126)은 SiO₂를 적층함으로써 형성할 수 있으며 상기 제1컨택홀(129a)에 의해 박막트랜지스터의 드레인전극(115)이 외부로 노출되고 제2컨택홀(129b)에 의해 패드(117)가 외부로 노출된다. 그 후, 상기 기판(110) 전체에 걸쳐 Ca, Ba, Mg, Al, Ag와 같은 금속을 적층하고 식각하여 표시부에 제1컨택홀(129a)를 통해 구동박막트랜지스터의 드레인전극(115)과 접속되는 화소전극(120)을 형성하고 외곽영역에 금속층(121)을 형성한다.

이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 표시부 및 외곽영역에 뱅크층(128)을 형성한다. 표시부내의 뱅크층(128)은 각 화소를 구획하여 인접하는 화소에서 출력되는 특정 컬러의 광이 혼합되어 출력되는 것을 방지하며 제1컨택홀(129a)의 일부를 채워 단차를 감소시키는 역할을 한다. 이때, 상기 뱅크층(128)은 유기절연물질을 적층한 후 식각하여 형성하지만, 무기절연물질 CVD법에 적층하고 식각하여 형성할 수도 있다.

상기 뱅크층(128)의 형성시 스페이서(162)도 형성된다. 즉, 유기층을 적층한 후 2회의 마스크공정을 거쳐 뱅크층(128)을 형성하고 돌기형태의 스페이서(162)를 형성한다. 또한, 하프톤마스크나 슬릿마스크를 이용하여 1회의 마스크공정에 의해 뱅크층(128) 및 스페이서(162)를 형성할 수도 있다.

물론, 상기 스페이서(162)는 뱅크층(128)과 다른 물질로 형성될 수도 있다. 즉, 뱅크층(128)을 형성한 후, 유기물질 또는 무기물질을 기판(110) 전체에 걸쳐 적층하고 식각하여 돌기 형태의 스페이서(162)를 형성할 수도 있다.

그 후, 도 3d에 도시된 바와 같이, 뱅크층(128)과 유기발광부(125) 위에 ITO나 IZO와 같은 투명한 도전물질을 스퍼터링법에 의해 적층하고 식각하여 공통전극(121)을 형성한다. 이때, 외곽부의 공통전극(121)은 제2컨택홀(129b)을 통해 금속층(121)을 거쳐 패드(117)와 접속되어 표시부 내의 공통전극(121)에 신호를 인가한다. 이어서, 공통전극(121) 상부와 뱅크층(128) 및 스페이서(162) 위에 무기물질을 적층하여 제1보호층(141)을 형성한다.

그 후, 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 제1보호층(141) 위에 폴리머 등의 유기물질을 적층하여 유기층(142)을 형성한다. 이때, 상기 유기층(142)은 스크린프린팅법에 의해 형성된다. 즉, 도면에는 도시하지 않았지만 스크린을 스페이서(162)에 지지되도록 기판(110) 위에 배치하고 폴리머를 스크린 위에 충진한 후, 닥터블레이드나 롤에 의해 압력을 인가함으로써 유기층(142)을 형성한다.

상기 유기층(142)은 약 8-10㎛의 두께로 형성되어 스페이서(162)를 완전히 덮게 되며, 그 단부는 뱅크층(128)의 단부와 인접한 곳에 위치한다.

이어서, 유기층(142) 위에 SiO²나 SiOx와 같은 무기물질을 적층하여 상기 유기층(142) 위에 제2보호층(144)을 형성한다. 이때, 상기 제2보호층(144)은 유기층(142)의 단부, 뱅크층(128) 및 절연층(124)의 단부, 즉 측벽 위에도 형성된다. 상기 유기층(142)은 층을 평탄화하는 성질이 있고 스페이서(162)은 뱅크층(128)의 단부에서 일정 거리 이격되어 형성되므로, 상기 유기층(142)에 의해 단차가 발생하지 않게 되며 그 결과 제2보호층(144)에는 단차가 발생하지 않게 된다.

그 후, 도 2f에 도시된 바와 같이, 상기 제2보호층(144) 위에 접착제를 적층하여 접착층(146)을 형성하며 그 위에 보호필름(148)을 위치시키고 압력을 인가하여 보호필름(148)을 접착시킨다. 이때, 상기 접착제를 열경화성 수지 또는 광경화성 수지를 사용할 수 있다. 열경화성 수지를 사용하는 경우 보호필름(148)의 접착후 열을 인가하고, 광경화성 수지를 사용하는 경우 보호필름(148)의 접착후 광을 조사하여 접착층(146)을 경화시킨다.

이어서, 상기 보호필름(148) 위에 편광판(149)을 부착하여 유기전계발광 표시소자를 완성한다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 유기전계발광 표시소자를 나타내는 도면이다. 이 실시예의 구조는 도 1에 도시된 제1실시예의 구조와 유사하므로, 유사한 구조에 대해서는 설명을 생략 또는 간략하게 하고 그 차이점에 대해서만 자세히 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 유기전계발광 표시소자에서는 화상이 구현되는 표시부과 공통패드와 같은 각종 패드가 형성되는 외곽부로 이루어지며, 표시부의 복수의 화소영역의 각각에는 구동박막트랜스터가 형성되어 있고 기판(210) 전체에 걸쳐 제3절연층(226) 및 뱅크층(228)이 형성된다. 상기 뱅크층(228)의 상부에는 돌기 형태의 스페이서(262)가 형성되는데, 상기 스페이서(262)는 제3절연층(226)과 뱅크층(228)의 단부로부터 일정 거리 이격되어 형성된다.

이때, 상기 스페이서(262)는 뱅크층(228)과 별개로 형성될 수도 있고, 동일한 물질로 동일한 공정에 의해 형성될 수도 있다. 상기 스페이서(262)는 유기물질로 형성되지만, 무기물질로 형성될 수도 있다.

기판(210)의 뱅크층(228) 및 화소전극(220) 위에는 무기물질로 이루어진 제1보호층(241)이 형성되며, 그 위에 폴리머와 같은 유기물질로 이루어진 유기 절연층(242)이 형성된다. 이때, 상기 유기 절연층(242)은 뱅크층(228)을 완전히 덮도록 단부영역의 기판(210) 위까지 적층되어, 제3절연층(226) 및 뱅크층(228)의 단부가 상기 유기 절연층(242)에 의해 완전히 덮히게 된다.

상기 유기 절연층(242) 위에는 제2보호층(244)이 형성되며, 그 위에 접착층(246)이 형성되어 보호필름(248)이 부착된다.

유기 절연층(242)이 제3절연6(224) 및 뱅크층(228)의 단부를 덮도록 외곽부의 기판(210) 위에까지 형성되면, 유기물질은 적층했을 때 표면이 편평하게 형성되는 특성을 갖고 있으므로 상기 유기층(242)에는 제3절연층(226)이나 뱅크층(228)에 의한 단차가 발생하지 않게 되며, 따라서 유기층(242) 위에 형성되는 제2보호층(244)에도 단차가 발생하지 않게 된다.

이와 같이, 이 실시예에서도 유기층(242) 및 제2보호층(244)에 단차가 발생하지 않게 되어, 제2보호층(244)에 크랙이 발생하지 않게 되므로, 크랙을 통한 이물질의 침투를 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명이 제3실시예에 따른 유기전계발광 표시소자의 구조를 나타내는 도면이다. 이 실시예의 구조도 도 1에 도시된 제1실시예의 구조와 유사하므로, 유사한 구조에 대해서는 설명을 생략 또는 간략하게 하고 그 차이점에 대해서만 자세히 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서는 스페이서(363)가 뱅크층(328) 위에 일정 면적으로 형성되어, 스페이서(363)의 단부가 제3절연층(326) 및 뱅크층(328)의 단부와 유사한 위치에 형성된다.

제1보호층(341)은 스페이서(363), 뱅크층(328) 및 화소전극(325) 위에 형성되며, 그 위에 유기 절연층(342)이 형성된다. 이때, 상기 유기 절연층(342)은 뱅크층(328)을 완전히 덮도록 기판(310)의 단부영역에서 기판(310) 위에 적층되어, 제3절연층(326) 및 뱅크층(328), 스페이서(363)의 단부가 상기 유기 절연층(342)에 의해 완전히 덮히게 된다.

상기 유기층(342) 위에는 제2보호층(344)이 형성되며, 그 위에 접착층(346)이 형성되어 보호필름(348)이 부착된다. 상기 유기층(342)은 스페이서(362), 제3절연층(326) 및 뱅크층(328)을 완전히 덮고 외곽부의 기판(310) 일부 영역 위에도 형성되어, 스페이서(362), 제3절연층(326), 뱅크층(328)을 완전히 덮고 그 표면이 평탄하게(smooth) 형성된다. 따라서, 유기층(342)에는 단차가 발생하지 않고, 그 결과 그 위에 형성되는 제2보호층(344)에도 단차가 발생하지 않게 된다.

따라서, 이 실시예에서도 단차에 의한 크랙을 따라 이물질이 침투하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 연성 유기전계발광 표시소자에서 보호층에 형성되는 단차를 제거하여 단차에 의해 보호층에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있게 되어, 크랙을 통한 이물질의 침투를 방지할 수 있게 된다.

한편, 상술한 상세한 설명에서는 특정 구조의 유기전계발광 표시소자가 개시되어 있지만, 본 발명이 이러한 특정한 구조의 유기전계발광 표시소자에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 상술한 유기전계발광 표시소자에서는 광이 상부방향, 즉 보호필름을 통해 출사되는 구조가 개시되어 있지만, 본 발명이 이러한 구조에만 한정되는 것이 아니라 광이 하부방향, 즉 기판을 통해 출사되는 구조도 적용될 수 있을 것이다. 이 경우, 화소전극으로는 투명한 도전물질이 사용되고 공통전극으로는 불투명한 금속이 사용될 수 있다.

또한, 상세한 설명에서는 구동박막트랜지스터의 구조 역시 탑게이트(top gate)구조로 이루어져 있지만, 바텀게이트(bottom gate)구조도 가능하며, 다른 다양한 구조의 박막트랜지스터를 적용할 수 있다.

다시 말해서, 상세한 설명에서는 구동박막트랜지스터의 구조, 전극구조 및 유기발광부의 구조가 특정 구조로 개시되어 있지만, 본 발명이 이러한 특정 구조에만 한정되는 것이 아니라 다양한 구조에 적용되는 것이다. 즉, 본 발명에서는 무기 보호층에 형성되는 단차를 제거할 수만 있다면, 다시 말해서 스페이서를 돌기형태로 형성하여 뱅크층의 단부로부터 일정거리 이격하여 형성하거나 유기절연층이 뱅크층 및 절연층의 단부를 완전히 덮도록 형성할 수만 있다면, 현재 알려진 모든 구동박막트랜지스터의 구조, 전극구조 및 유기발광부의 구조가 적용될 수 있을 것이다.

110 : 기판 120 : 화소전극
122 : 버퍼층 123,124,126 : 절연층
125 : 유기발광부 128 : 뱅크층
130 : 공통전극 141,144 : 보호층
142 : 유기절연층 162 : 스페이서

Claims (11)

1. 외곽부 및 표시부를 포함하는 기판;
   상기 기판의 표시부의 복수의 화소영역 각각에 형성된 박막트랜지스터;
   상기 표시부의 화소영역에 형성된 화소전극;
   상기 표시부의 화소영역에 형성되어 광을 발광하는 유기발광부;
   상기 표시부의 유기발광부 사이 및 외곽부에 형성된 뱅크층;
   상기 유기발광부 및 뱅크층 위에 형성되어 유기발광층에 신호를 인가하는 공통전극;
   상기 외곽부에 형성되는 스페이서; 및
   외곽부 및 표시부에 형성된 제1보호층, 유기절연층 및 제2보호층으로 구성되며,
   상기 스페이서는 외곽부의 뱅크층의 단부로부터 일정 거리 이격된 돌기형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2보호층은 무기물질로 형성된 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
3. 제1항에 있어서, 상기 뱅크층은 유기물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
4. 제1항에 있어서, 상기 스페이서는 뱅크층과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
5. 제1항에 있어서, 상기 스페이서는 뱅크층과 별개로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
6. 제1항에 있어서, 상기 유기절연층은 외곽부의 뱅크층을 완전히 덮도록 형성되어 유기절연층의 표면이 평편한 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제2보호층 위에 형성된 접착층; 및
   상기 접착층에 의해 제2보호층에 접착되는 보호필름을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
8. 외곽부 및 표시부를 포함하는 기판;
   상기 기판의 표시부의 복수의 화소영역 각각에 형성된 박막트랜지스터;
   상기 표시부의 화소영역에 형성된 화소전극;
   상기 표시부의 화소영역에 형성되어 광을 발광하는 유기발광부;
   상기 표시부의 유기발광부 사이 및 외곽부에 형성된 뱅크층;
   상기 유기발광부 및 뱅크층 위에 형성되어 유기발광층에 신호를 인가하는 공통전극; 및
   외곽부 및 표시부에 형성된 제1보호층, 유기절연층 및 제2보호층으로 이루어지면,
   상기 유기절연층은 외곽부의 뱅크층을 완전히 덮도록 형성되어 유기절연층의 표면이 평편한 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1보호층 및 유기절연층 및 제2보호층은 외곽부의 기판 단부까지 연장되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
10. 제8항에 있어서, 상기 외곽부의 뱅크층 위에 형성된 스페이서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
11. 제8항에 있어서,
    상기 제2보호층 위에 형성된 접착층; 및
    상기 접착층에 의해 제2보호층에 접착되는 보호필름을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.

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