KR20140106049A - 유기발광표시장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 제1 영역 및 제2 영역을 구비하는 기판, 기판 상의 제1 영역에 형성되는 화소전극, 기판 상의 제2 영역에 형성되는 보조전극, 제1 영역에 형성된 화소전극 및 제2 영역에 형성된 상기 보조전극 상에 형성되며 유기발광층을 포함하는 중간층, 중간층 상에 형성되는 제1 공통전극, 및 제1 공통전극 상에 형성되는 제2 공통전극을 포함하며, 제2 공통전극과 보조전극은, 보조전극 상에 형성된 유기발광층 및 제1 공통전극을 관통하는 콘택홀을 통해 서로 접촉하고 있는 유기발광표시장치 및 그 제조 방법을 제공한다.

Description

유기발광표시장치 및 그 제조 방법{Organic light emitting display device and manufacturing method of the same}
본 발명은 유기발광표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치는 정공 주입 전극과 전자 주입 전극 그리고 이들 사이에 형성되어 있는 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 소자를 구비하며, 정공 주입 전극에서 주입되는 정공과 전자 주입 전극에서 주입되는 전자가 유기 발광층에서 결합하여 생성된 엑시톤(exiton)이 여기 상태(exited state)로부터 기저 상태(ground state)로 떨어지면서 빛을 발생시키는 자발광형 표시 장치이다.
자발광형 표시 장치인 유기 발광 표시 장치는 별도의 광원이 불필요하므로 저전압으로 구동이 가능하고 경량의 박형으로 구성할 수 있으며, 넓은 시야각, 높은 콘트라스트(contrast) 및 빠른 응답 속도 등의 고품위 특성으로 인해 차세대 표시 장치로 주목받고 있다.
특히, 전면 발광(top emission) 구조의 능동형(active) 유기 발광 표시 장치는, 유기 발광층에서 방출된 광이 공통전극 쪽으로 방출된다. 이때, 공통전극의 두께를 최대한 얇게 형성하여야 하는데, 공통전극의 두께를 얇게 할수록 저항이 증가하고, 전압 강하 문제가 발생한다.
본 발명의 일실시예는, 고품질의 유기발광표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 영역 및 제2 영역을 구비하는 기판: 상기 기판 상의 제1 영역에 형성되는 화소전극; 상기 기판 상의 제2 영역에 형성되는 보조전극; 상기 제1 영역에 형성된 상기 화소전극 및 상기 제2 영역에 형성된 상기 보조전극 상에 형성되며, 유기발광층을 포함하는 중간층; 상기 중간층 상에 형성되는 제1 공통전극; 및 상기 제1 공통전극 상에 형성되는 제2 공통전극;을 포함하며, 상기 제2 공통전극과 상기 보조전극은, 상기 보조전극 상에 형성된 상기 유기발광층 및 상기 제1 공통전극을 관통하는 콘택홀을 통해 서로 접촉하고 있는, 유기발광표시장치를 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 제2 영역 상에 형성된 상기 중간층은 상기 보조전극을 노출시키는 제1 콘택홀을 포함하고, 상기 제2 영역 상에 형성된 상기 제1 공통전극은 상기 보조전극을 노출시키는 제2 콘택홀을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 콘택홀과 상기 제2 콘택홀은 실질적으로 동일한 크기로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 공통전극의 두께는 상기 제1 공통전극의 두께 보다 두꺼울 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 보조전극은 상기 화소전극과 동일한 층에 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 보조전극은 상기 화소전극과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 공통전극 및 상기 제2 공통전극은 광투광성을 가지며, 마그네슘 및 은을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 화소전극은 반사전극일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 형성되고, 활성층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터; 상기 박막트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 하나와 전기적으로 접속된 화소전극, 유기발광층을 포함하는 중간층, 및 상기 화소전극과 마주보도록 배치되며 제1 공통전극과 제2 공통전극을 구비하는 공통전극이 적층된 유기발광소자; 및 상기 화소전극과 동일한 층에 형성되는 보조전극;을 포함하며, 상기 제2 공통전극과 상기 보조전극은, 상기 보조전극 상에 형성된 상기 유기발광층 및 상기 제1 공통전극을 관통하는 콘택홀을 통해 서로 접촉하고 있는, 유기발광표시장치를 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 제2 공통전극의 두께는 상기 제1 공통전극의 두께 보다 두꺼울 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 보조전극과 상기 화소전극은 동일한 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 유기발광소자에서 방출된 광은 상기 공통전극 측으로 방출될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 제1 영역 및 제2 영역을 구비하는 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상의 제1 영역에 화소전극을 형성하는 단계; 상기 기판 상의 제2 영역에 보조전극을 형성하는 단계; 상기 제1 영역에 형성된 상기 화소전극 및 상기 제2 영역상에 형성된 상기 보조전극 상에 유기발광층을 포함하는 중간층을 형성하는 단계; 상기 중간층 상에 제1 공통전극을 형성하는 단계; 상기 보조전극이 노출되도록 상기 제2 영역과 대응되는 위치에 콘택홀을 형성하는 단계; 및 상기 콘택홀을 통해 상기 보조전극과 접촉하도록 상기 제1 공통전극 상에 제2 공통전극을 형성하는 단계;를 포함하는, 유기발광표시장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 콘택홀을 형성하는 단계는, 상기 보조전극 상에 형성된 상기 중간층을 관통하는 제1 콘택홀 및 상기 제1 공통전극을 관통하는 제2 콘택홀을 동시에 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 콘택홀 및 상기 제2 콘택홀은 실질적으로 동일한 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 콘택홀을 형성하는 단계는, 불활성 가스의 분위기 하에서 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 콘택홀을 형성하는 단계는, 레이저 드릴링에 의해 상기 보조전극 상에 형성된 상기 중간층 및 상기 제1 공통전극을 관통하는 콘택홀을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 화소전극을 형성하는 단계와 상기 보조전극을 형성하는 단계는 동시에 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 보조전극은 상기 화소전극과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 보조전극 및 상기 화소전극은 반사성을 갖는 금속을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 공통전극을 형성하는 단계 및 상기 제2 공통전극을 형성하는 단계는, 진공에서 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 공통전극을 형성하는 단계는, 상기 제1 공통전극 보다 두꺼운 제2 공통전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 공통전극을 형성하는 단계는, 마그네슘 및 은을 포함하는 제1 공통전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 공통전극을 형성하는 단계는, 마그네슘 및 은을 포함하는 제2 공통전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따르면, 보조전극 및 제2 공통전극을 접촉시킴으로써, 개구율이 높으면서도 동시에 IR 드롭을 최소화한 전면 발광의 유기발광표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 유기발광층 및 제1 공통전극을 형성한 후 보조전극과 제2 공통전극을 접촉시키기 위한 콘택홀을 형성함으로써, 누설전류를 최소화하고, 고품질의 화상을 구현하는 유기발광표시장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 실시예예 따른 유기발광표시장치의 제조 방법의 공정에 따른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 비교예에 따른 유기발광표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치의 누설전류밀도-전압 (J-V) 특성을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 비교예에 따른 유기발광표시장치의 누설전류밀도-전압 (J-V) 특성을 나타낸 그래프이다.
도 11은 실시예 및 비교예에 따른 유기발광표시장치의 누설전류밀도-전압 (J-V) 특성을 함께 나타낸 그래프이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 한편, 하기에서 사용된 "/"는 상황에 따라 "및"으로 해석될 수도 있고 "또는"으로 해석될 수도 있다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 또는 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 유기발광표시장치는 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)을 포함하는 기판(110) 상에 형성된 소자/배선층(DL)이 형성될 수 있다. 그리고, 기판(110)의 제1 영역(A1)과 대응되는 위치에는 화소전극(171)과 유기발광층을 포함하는 중간층(172), 및 공통전극(173)을 포함하는 유기발광소자(170)가 위치하며, 제2 영역(A2)과 대응되는 위치에는 보조전극(190)이 위치할 수 있다. 보조전극(199)은 하나의 서브 픽셀당, 혹은 하나의 픽셀당 구비될 수 있다. 공통전극(173)은 제1 공통전극(173a), 및 제2 공통전극(173b)을 포함한다. 유기발광소자(170)의 화소전극(171)과 보조전극(190) 상에는 유기발광층 및 제1,2 공통전극(173a, 173b)이 배치되되, 보조전극(190)은 제2 공통전극(173b)과 접촉할 수 있다.
기판(110)은 가요성 기판(110)일 수 있으며, 내열성 및 내구성이 우수한 플라스틱으로 구성될 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 기판(110)은 금속이나 유리 등 다양한 소재로 구성될 수 있다.
기판(110) 상에는 버퍼층(120)이 구비될 수 있다. 버퍼층(120)은 기판(110) 상부에 평활한 면을 형성하고 불순원소가 침투하는 것을 차단하기 위한 것으로, 실리콘질화물 및/또는 실리콘산화물 등으로 단층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
소자/배선층((DL)은 유기발광소자(170)를 구동시키는 구동 박막트랜지스터(130), 커패시터(140), 커패시터(140)와 전기적으로 연결되는 스위칭 박막트랜지스터(미도시), 박막트랜지스터나 커패시터(140)에 연결되는 배선들이 포함될 수 있다. 도 1에는 유기발광소자(170)와 전기적으로 연결되어 전류를 공급하는 구동 박막트랜지스터(130)만 도시하였으나, 유기발광표시장치는 커패시터(140)와 전기적으로 연결되는 스위칭 박막트랜지스터를 포함할 수 있다.
박막트랜지스터는 활성층(131), 게이트 전극(132), 소스 전극(133s) 및 드레인 전극(133d)을 포함할 수 있다. 게이트 전극(132)과 활성층(131) 사이에는 이들 간의 절연을 위한 게이트 절연막(150)이 개재된다. 활성층(131)의 양쪽 가장자리에는 채널 영역(131c)을 가운데 두고 고농도의 불순물이 도핑된 소스 영역(131s) 및 드레인 영역(131d)이 형성되며, 이들 사이에는 채널 영역(131c)이 형성된다. 활성층(131)은 비정질 실리콘 또는 결정질 실리콘을 포함하거나, 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
게이트 전극(132) 상에는 제1 층간 절연막(151)을 사이에 두고 활성층(131)의 소스 영역(131s) 및 드레인 영역(131d)과 각각 전기적으로 연결된 소스 전극(133s) 및 드레인 전극(133d)이 구비된다. 소스 전극(133s) 및 드레인 전극(133d) 상에는 제2 층간 절연막(152)이 형성될 수 있다. 한편, 배선층(160)을 형성하기 위한 별도의 공정 추가 없이, 소스 전극(133s) 및 드레인 전극(133d)이 형성될 때 배선층(160)이 함께 형성될 수 있다.
도 1에서는 탑 게이트 타입(top gate type)의 박막트랜지스터가 도시되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 또 다른 실시예로 바텀 게이트 타입(bottom gate type)의 박막트랜지스터가 적용될 수 있다.
커패시터(140)는 스위칭 박막트랜지스터가 오프된 뒤에도 구동 박막트랜지스터(130)로 인가되는 신호를 충전한다. 커패시터(140)는 제1 전극(141)과 제2 전극(142)을 포함하며, 이들 사이에는 유전층으로서 제1 층간 절연막(151)이 개재된다. 커패시터(140)의 제1 전극(141)은 게이트 전극(132)과 동일한 층에, 제2 전극(142)은 소스 전극(133s)/드레인 전극(133d)과 동일한 층에 형성될 수 있다. 제1 전극(141)은 게이트 전극(132)과 함께 형성되고, 제2 전극(142)은 소스 전극(133s)/드레인 전극(133d) 함께 형성되어 공정 수를 줄일 수 있다.
유기발광소자(170)는 기판(110)의 제1 영역(A1)상에 배치되며, 구동 박막트랜지스터(130)의 소스 전극(133s)/드레인 전극(133d) 중 하나와 전기적으로 연결된 화소전극(171), 화소전극(171)과 대향 배치된 공통전극(173) 및 이들 사이에는 유기발광층을 포함하는 중간층(172)이 개재된다.
유기발광층은 저분자 또는 고분자 유기물을 포함할 수 있다. 유기발광층이 저분자 유기물을 포함하는 경우, 중간층(172)은 저분자 유기물을 중심으로 화소전극(171) 방향으로 형성되는 정공 수송층 및 정공 주입층을 더 포함할 수 있고, 공통전극(173) 방향으로 형성되는 전자 수송층 및 전자 주입층을 더 포함할 수 있다. 이외에도 필요에 따라 다양한 층들이 더 포함될 수 있음은 물론이다. 한편, 유기발광층이 고분자 유기물을 포함하는 경우, 중간층(172)은 화소전극(171) 방향으로 전공 수송층만 더 포함할 수 있다. 이와 같은 유기 발광층은 적색, 녹색, 청색의 빛을 방출하는 서브 픽셀로 하나의 단위 픽셀을 이룰 수 있다. 또는 적색, 녹색, 청색, 백색의 빛을 방출하는 서브 픽셀로 하나의 단위 픽셀을 이룰 수 있다.
화소전극(171)은 광반사성을 갖는 금속을 포함함으로써, 반사 전극으로 형성될 수 있으며, 공통전극(173)은 광투과성을 가짐으로써, 유기발광표시장치는 전면 발광형(top emission type)으로 형성될 수 있다. 반사 전극은 일함수가 적은 금속, 예를 들자면, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, 또는 이들의 화합물을 증착하여 형성할 수 있다.
공통전극(173)은 알루미늄(Al)을 얇게 증착하여 형성하거나, 은(Ag)과 마그네슘(Mg)의 화합물을 얇게 증착하여 형성할 수 있다. 공통전극(173)은 광투광성을 갖도록 그 두께는 약 100 이하의 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 공통전극(173)은 제1 공통전극(173a)과 제2 공통전극(173b)을 포함할 수 있다. 제1,2 공통전극(173a, 173b)은 동일한 물질을 포함할 수 있으나, 제1 공통전극(173a)의 두께는 제2 공통전극(173b)의 두께 보다 얇게 형성되어 후술할 콘택홀(H1, H2)을 형성할 때 가공성을 향상시킬 수 있다.
유기발광표시장치는 화상이 구현되는 방향에 따라, 화소전극(171)에서 공통전극(173)을 향하는 방향으로 화상이 구현되는 전면 발광형과, 공통전극(173)에서 화소전극(171)을 향하는 방향으로 화상이 구형되는 배면 발광형(bottom emission type)으로 분류할 수 있다. 전면 발광형의 경우 배면 발광형에 비해 더 높은 개구율을 가진다는 장점을 가진다. 반면, 화상이 전면으로 구현되기 위해서는 공통전극(173)이 ITO와 같은 투명 전극을 사용하여야 하는데, 이와 같은 투명 전극은 대체로 저항이 높기 때문에 IR 드롭 (IR drop) 현상이 발생한다는 문제가 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서의 공통전극(173)은 광투광성을 가지며, 은(Ag), 및 마스네슘(Mg) 등과 같이 비교적 저항이 작은 금속을 포함할 수 있다. 다만, 공통전극(173)은 기판(110)의 전면(全面)에 형성되며, 광투과율을 높이기 위해서는 앞서 설명한 바와 같이 그 두께를 비교적 얇게 형성되어야 하므로, 역시 저항에 의해 IR 드롭(IR drop) 현상이 발생할 수 있다.
따라서, 개구율이 더 높은 전면 발광을 구현하는 동시에, 공통전극(173)의 높은 저항을 낮추기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광표시장치는 기판(110)의 제 2영역에 형성된 보조전극(190)이 공통전극(173), 보다 구체적으로 제2 공통전극(173b)과 접촉하는 콘택 영역을 형성한다.
보조전극(190)은 화소전극(171)과 동일한 층에 형성되며, 화소전극(171)과 동일한 재료로 형성될 수 있다. 보조전극(190)은 화소전극(171)과 동일한 공정에 의하여 형성되므로 전체의 공정 수를 증가시키지 않을 수 있다. 보조전극(190)과 공통전극(173)의 접촉을 위해서는 보조전극(190)을 노출시키는 콘택홀(H1, H2)을 형성하게 되는데, 콘택홀(H1, H2)은 유기 발광층을 포함하는 중간층(172) 및 제1 공통전극(173a)을 형성한 이후에 형성된다. 이와 같은 콘택홀(H1, H2)을 통해 노출된 보조전극(190)과 제2 공통전극(173b)을 접촉시킴으로써 IR 드롭을 개선할 수 있다.
제2 공통전극(173b)은 광투광성을 저해하지 않는 범위에서 제1 공통전극(173a) 보다 비교적 두껍게 형성될 수 있으며, 이와 같은 구성을 통해 보조전극(190)과 접촉하는 제2 공통전극(173b)의 저항을 최소화하여, IR 드롭을 효과적으로 개선할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예예 따른 유기발광표시장치의 콘택홀(H1, H2)은 중간층(172) 및 제1 공통전극(173a)을 형성한 이후에 형성되므로, 콘택홀(H1, H2) 형성시 야기되는 중간층(173)의 불안정한 계면의 발생 및 파티클 생성에 따른 누설 전류의 발생을 최소화할 수 있다. 이에 관한 구체적 설명은 도 8 내지 도 11을 참조하여 해당 부분에서 자세하게 후술하며, 이하에서는 도 2 내지 도 7을 참조하여, 콘택홀(H1, H2)의 형성과 보조전극(190) 및 제2 공통층(173b)의 접촉을 포함하는 본 발명의 실시예예 따른 유기발광표시장치의 제조 방법을 구체적으로 살펴본다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 실시예예 따른 유기발광표시장치의 제조 방법의 공정에 따른 단면도이다.
도 2를 참조하면, 제1 영역과 제2 영역을 구비하는 기판(110)을 준비한다. 그 후 기판(110) 상에 버퍼층(120), 및 소자/배선층((DL)을 형성한다.
보다 구체적으로, 기판(110) 상에 버퍼층(120), 활성층(131)을 형성하기 위한 반도체층, 게이트 절연막(150) 및 제1 금속층(미도시)을 순차적으로 형성하고, 제1 금속층(미도시)을 패터닝하여 게이트 전극(132), 및 커패시터(140)의 제1 전극(141)을 형성한다.
반도체층은 비정질 실리콘(amorphous silicon) 또는 결정질 실리콘(poly silicon)으로 구비될 수 있다. 이때, 결정질 실리콘은 비정질 실리콘을 결정화하여 형성될 수도 있다. 비정질 실리콘을 결정화하는 방법은 RTA(rapid thermal annealing)법, SPC(solid phase crystallzation)법, ELA(excimer laser annealing)법, MIC(metal induced crystallzation)법, MILC(metal induced lateral crystallzation)법, SLS(sequential lateral solidification)법 등 다양한 방법에 의해 결정화될 수 있다. 또 다른 실시예로서, 반도체층은 산화물 반도체를 포함할 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다. 게이트 절연막(150)은 SiNx 또는 SiOx 등과 같은 무기 절연막을 PECVD법, APCVD법, LPCVD법 등의 방법으로 증착할 수 있다.
제1 금속층을 패터닝하여 게이트 전극(132)을 형성한 후, 게이트 전극(132)을 셀프 얼라인(self align) 마스크로 하여 반도체층을 n 형 또는 p 형 불순물로 도핑하여, 소스 영역(131s)과 드레인 영역(131d) 및 이들 사이에 구비된 채널 영역(131c)을 포함하는 활성층(131)을 형성한다.
제1 층간 절연막(151)을 증착한 후, 제2 금속층(미도시)을 형성하고 패터닝함으로써 소스 전극(133s) 및 드레인 전극(133d)과 커패시터(140)의 제2 전극(142) 및 배선층(160)을 형성할 수 있다.
제1 층간 절연막(151)은 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유기 절연 물질로 스핀 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다. 또는 제1 층간 절연막(151)은 SiNx 또는 SiOx 등과 같은 무기 절연 물질로 PECVD법, APCVD법, LPCVD법 등의 방법으로 형성될 수 있다. 또는, 유기 절연 물질과 무기 절연 물질을 교번하여 형성할 수도 있다.
이 후, 제2 층간 절연막(152)을 증착한 후, 제3 금속층(미도시)을 형성하고 패터닝함으로써 제1 영역과 대응되는 위치에 화소전극(171)을, 제2 영역과 대응되는 위치에 보조전극(190)을 형성한다. 화소전극(171)은 제2 층간 절연막(152)에 형성된 개구를 통하여 드레인 전극(133d)에 전기적으로 접속될 수 있다.
제2 층간 절연막(152)은 제1 층간 절연막(151)과 마찬가지로 유기 절연 물질 및/또는 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 제3 금속층은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, 또는 이들의 화합물을 증착하여 형성될 수 있다. 제3 금속층을 패터닝하여 화소전극(171)과 보조전극(190)이 동시에 형성하므로, 별도의 공정의 추가가 없으며, 보조전극(190)과 화소전극(171)은 동일한 층에, 동일한 물질을 포함할 수 있다.
화소전극(171)과 보조전극(190) 사이에는 화소정의막(180)을 형성한다.
폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유기 절연 물질로 스핀 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다. 한편, 화소정의막(180)은 상기와 같은 유기 절연 물질뿐만 아니라, SiO2, SiNx, Al2O3, CuOx, Tb4O7, Y2O3, Nb2O5, Pr2O3 등에서 선택된 무기 절연 물질로 형성될 수 있음은 물론이다. 또는, 화소정의막(180)은 유기 절연 물질과 무기 절연 물질이 교번하는 다층 구조로 형성될 수도 있다.
화소정의막(180)을 전체적으로 형성한 후, 마스크 공정을 수행하여 개구를 형성함으로써, 보조전극(190)과 화소전극(171)을 노출시킬 수 있다. 화소정의막(180)은 소정의 두께를 가짐으로써, 화소전극(171)의 가장자리와 공통전극(도 1의 173) 사이의 간격을 넓혀, 화소전극(171)의 가장자리에 전계가 집중되는 것을 방지함으로써 화소전극(171)과 공통전극(173) 사이의 단락을 방지할 수 있다.
도 3을 참조하면, 화소전극(171) 및 보조전극(190) 상에 전체적으로 유기발광층을 포함하는 중간층(172)을 형성한다. 중간층(172)은 화소전극(171) 및 보조전극(190)을 노출하는 개구에 형성되며, 진공에서 저분자 또는 고분자 유기물을 이용하여 이베포레이션(Evaporation)법에 의하여 증착될 수 있다.
유기발광층이 저분자 유기물을 포함하는 경우, 중간층(172)은 저분자 유기물을 중심으로 화소전극(171) 방향으로 형성되는 정공 수송층 및 정공 주입층을 더 포함할 수 있고, 공통전극(173) 방향으로 형성되는 전자 수송층 및 전자 주입층을 더 포함할 수 있다. 이외에도 필요에 따라 다양한 층들이 더 포함될 수 있음은 물론이다. 유기발광층이 고분자 유기물을 포함하는 경우, 중간층(172)은 화소전극(171) 방향으로 전공 수송층만 더 포함할 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.
도 4를 참조하면, 중간층(172) 상에 제1 공통전극(173a)을 형성한다.
제1 공통전극(173a)은 알루미늄(Al)으로 형성하거나, 은(Ag)과 마그네슘(Mg)을 포함하도록 형성될 수 있다. 예컨대, 진공하에서 알루미늄을 증착하여 제1 공통전극(173a)을 형성할 수 있다. 또 다른 실시예로서, 진공하에서 은과 마그네슘을 동시에 증착시켜 제1 공통전극(173a)을 형성할 수 있다. 제1 공통전극(173a)은 제2 공통전극(173b) 보다 얇은 두께로 형성함으로써, 제2 콘택홀(H2) 형성시 가공성을 향상시킬 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 보조전극(190)이 노출되도록 콘택홀(H1, H2)을 형성한다.
레이저 드릴링(Laser Drilling)법에 의하여, 보조전극(190)의 상부에 형성된 유기발광층을 포함하는 중간층(172) 및 제1 공통전극(173a)에 각각 이들을 관통하는 콘택홀(H1, H2)을 형성할 수 있다. 콘택홀(H1, H2)의 형성시 발생하는 파티클의 제어를 위하여 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스의 분위기 하에서, 레이저(L)를 이용하여 중간층(172)을 관통하는 제1 콘택홀(H2) 및 제1 공통전극(173a)을 관통하는 제2 콘택홀(H2)을 형성할 수 있다. 이 때, 제1,2 콘택홀(H1, H2)은 동일한 레이저(L)를 이용하여 동시에 형성되므로, 제1,2 콘택홀(H1, H2)의 크기는 실질적으로 동일할 수 있다.
레이저(L)를 이용하여 콘택홀(H1, H2) 형성할 때에 진공의 분위기 하에서 수행하는 경우, 콘택홀(H1, H2)을 형성하면서 발생하는 파티클의 제어가 어려우므로 불활성 가스의 분위기에서 수행하는 것이 좋다. 그러나, 유기발광층이 불활성 가스에 많이 노출될수록 유기발광층의 계면, 즉 불활성 가스와 접촉한 유기발광층의 계면이 불안정해지면서 누설 전류가 발생되고, 유기발광표시장치의 수명 및 효율특성이 저하된다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 공통전극(173a)을 형성하고 콘택홀(H1, H2)을 형성하므로, 불활성 가스에 노출되는 유기발광층의 면적은 콘택홀(H1, H2)을 통해 노출되는 정도에 불과하다. 따라서, 유기발광층의 계면이 불안정해지는 것을 최소화할 수 있고, 누설전류의 발생을 최소화할 수 있다.
도 7을 참조하면, 콘택홀(H1, H2)을 통해 상기 보조전극(190)과 접촉하도록 상기 제1 공통전극(173a) 상에 제2 공통전극(173b)을 형성한다.
제2 공통전극(173b)은 알루미늄(Al)으로 형성하거나, 은(Ag)과 마그네슘(Mg)을 포함하도록 형성될 수 있다. 예컨대, 진공하에서 알루미늄을 증착하여 제2 공통전극(173b)을 형성할 수 있다. 또 다른 실시예로서, 진공하에서 은과 마그네슘을 동시에 증착시켜 제2 공통전극(173b)을 형성할 수 있다.
제1 공통전극(173a)과 제2 공통전극(173b)을 포함하는 공통전극(173)은, 광투광성을 가져야 하므로 그 두께를 증가시키는데 제한이 있다. 다만, 광투광성을 저해하지 않는 범위 내에서, 보조전극(190)과 접촉하는 제2 공통전극(173b)을 제1 공통전극(173a) 보다 비교적 두껍게 형성함으로써, 전기적 저항이 증가되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 도 8 및 도 9 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 실시예예 다른 유기발광표시장치와 비교예에 따른 유기발광표시장치의 특성을 살펴본다.
도 8은 본 발명의 비교예에 따른 유기발광표시장치 중 제2 영역에 해당하는 부분을 발췌하여 나타낸 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 비교예에 따른 유기발광표시장치는, 진공하에서 보조전극(90) 상에 유기발광층(72)을 형성하고, 불활성 가스의 분위기 하에서 레이저 드릴링에 의하여 유기발광층(72)을 관통하는 콘택홀(H)을 형성한 후, 다시 진공하에서 공통전극(73)을 형성되는 점에서, 본 발명의 실시예예 다른 유기발광표시장치와 차이가 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치의 누설전류밀도-전압 (J-V) 특성을 나타낸 그래프이고, 도 10은 본 발명의 비교예에 따른 유기발광표시장치의 누설전류밀도-전압 (J-V) 특성을 나타낸 그래프이며, 도 11은 실시예 및 비교예에 따른 유기발광표시장치의 누설전류밀도-전압 (J-V) 특성을 함께 나타낸 그래프이다. 그래프에서 전압의 단위는 [V], 누설전류밀도의 단위는 [A/cm2]이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치의 경우 누설 전류없이 비교적 안정적인 특성을 보이는 것을 확인할 수 있다.
반면에, 도 10 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 비교예에 따른 유기발광표시장치의 경우, 그래프가 전체적으로 V 자형을 띄면서, 전압이 0~3 V인 구간에서 누설전류밀도가 크게 변하고 있음을 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광표시장치의 경우 유기발광층을 포함하는 중간층(172) 및 제1 공통전극(173a)을 형성한 후, 콘택홀(H1, H2)을 형성하기 때문에 유기발광층의 계면의 특성이 저하되는 것을 최소화할 수 있기 때문이다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
110: 기판 120: 버퍼층
130: 구동 박막트랜지스터 131: 활성층
131c: 채널 영역 131s: 소스 영역
131d: 드레인 영역 132: 게이트 전극
133s: 소스 전극 133d: 드레인 전극
140: 커패시터 141: 커패시터의 제1 전극
142: 커패시터의 제2 전극 150: 게이트 절연막
151: 제1 층간 절연막 152: 제2 층간 절연막
160: 배선층 170: 유기발광소자
171: 화소전극 172: 유기발광층
173: 공통전극 173a: 제1 공통전극
173b: 제2 공통전극 180: 화소정의막
190: 보조전극

Claims (24)

  1. 제1 영역 및 제2 영역을 구비하는 기판:
    상기 기판 상의 제1 영역에 형성되는 화소전극;
    상기 기판 상의 제2 영역에 형성되는 보조전극;
    상기 제1 영역에 형성된 상기 화소전극 및 상기 제2 영역에 형성된 상기 보조전극 상에 형성되며, 유기발광층을 포함하는 중간층;
    상기 중간층 상에 형성되는 제1 공통전극; 및
    상기 제1 공통전극 상에 형성되는 제2 공통전극;을 포함하며,
    상기 제2 공통전극과 상기 보조전극은, 상기 보조전극 상에 형성된 상기 유기발광층 및 상기 제1 공통전극을 관통하는 콘택홀을 통해 서로 접촉하고 있는, 유기발광표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 영역 상에 형성된 상기 중간층은 상기 보조전극을 노출시키는 제1 콘택홀을 포함하고,
    상기 제2 영역 상에 형성된 상기 제1 공통전극은 상기 보조전극을 노출시키는 제2 콘택홀을 포함하는, 유기발광표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 콘택홀과 상기 제2 콘택홀은 실질적으로 동일한 크기로 형성된, 유기발광표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 공통전극의 두께는 상기 제1 공통전극의 두께 보다 두꺼운, 유기발광표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보조전극은 상기 화소전극과 동일한 층에 형성된, 유기발광표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보조전극은 상기 화소전극과 동일한 물질을 포함하는, 유기발광표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공통전극 및 상기 제2 공통전극은 광투광성을 가지며, 마그네슘 및 은을 포함하는, 유기발광표시장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 화소전극은 반사전극인, 유기발광표시장치.
  9. 기판;
    상기 기판 상에 형성되고, 활성층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터;
    상기 박막트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 하나와 전기적으로 접속된 화소전극, 유기발광층을 포함하는 중간층, 및 상기 화소전극과 마주보도록 배치되며 제1 공통전극과 제2 공통전극을 구비하는 공통전극이 적층된 유기발광소자; 및
    상기 화소전극과 동일한 층에 형성되는 보조전극;을 포함하며,
    상기 제2 공통전극과 상기 보조전극은, 상기 보조전극 상에 형성된 상기 유기발광층 및 상기 제1 공통전극을 관통하는 콘택홀을 통해 서로 접촉하고 있는, 유기발광표시장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 공통전극의 두께는 상기 제1 공통전극의 두께 보다 두꺼운, 유기발광표시장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 보조전극과 상기 화소전극은 동일한 물질을 포함하는, 유기발광표시장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 유기발광소자에서 방출된 광은 상기 공통전극 측으로 방출되는, 유기발광표시장치.
  13. 제1 영역 및 제2 영역을 구비하는 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상의 제1 영역에 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 기판 상의 제2 영역에 보조전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 영역에 형성된 상기 화소전극 및 상기 제2 영역상에 형성된 상기 보조전극 상에 유기발광층을 포함하는 중간층을 형성하는 단계;
    상기 중간층 상에 제1 공통전극을 형성하는 단계;
    상기 보조전극이 노출되도록 상기 제2 영역과 대응되는 위치에 콘택홀을 형성하는 단계; 및
    상기 콘택홀을 통해 상기 보조전극과 접촉하도록 상기 제1 공통전극 상에 제2 공통전극을 형성하는 단계;를 포함하는, 유기발광표시장치의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 콘택홀을 형성하는 단계는,
    상기 보조전극 상에 형성된 상기 중간층을 관통하는 제1 콘택홀 및 상기 제1 공통전극을 관통하는 제2 콘택홀을 동시에 형성하는 단계를 포함하는 유기발광표시장치의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 콘택홀 및 상기 제2 콘택홀은 실질적으로 동일한 크기를 갖는, 유기발광표시장치의 제조 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 콘택홀을 형성하는 단계는, 불활성 가스의 분위기 하에서 이루어지는, 유기발광표시장치의 제조 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 콘택홀을 형성하는 단계는, 레이저 드릴링에 의해 상기 보조전극 상에 형성된 상기 중간층 및 상기 제1 공통전극을 관통하는 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하는, 유기발광표시장치의 제조 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 화소전극을 형성하는 단계와 상기 보조전극을 형성하는 단계는 동시에 수행되는, 유기발광표시장치의 제조 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 보조전극은 상기 화소전극과 동일한 물질을 포함하는, 유기발광표시장치의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 보조전극 및 상기 화소전극은 반사성을 갖는 금속을 포함하는, 유기발광표시장치의 제조 방법.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 제1 공통전극을 형성하는 단계 및 상기 제2 공통전극을 형성하는 단계는, 진공에서 수행되는, 유기발광표시장치의 제조 방법.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 제2 공통전극을 형성하는 단계는,
    상기 제1 공통전극 보다 두꺼운 제2 공통전극을 형성하는 단계를 포함하는, 유기발광표시장치의 제조 방법.
  23. 제13항에 있어서,
    상기 제1 공통전극을 형성하는 단계는, 마그네슘 및 은을 포함하는 제1 공통전극을 형성하는 단계를 포함하는, 유기발광표시장치의 제조 방법.
  24. 제13항에 있어서,
    상기 제2 공통전극을 형성하는 단계는, 마그네슘 및 은을 포함하는 제2 공통전극을 형성하는 단계를 포함하는, 유기발광표시장치의 제조 방법.
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