KR20150111005A - 유기 발광 표시 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20150111005A
KR20150111005A KR1020140034134A KR20140034134A KR20150111005A KR 20150111005 A KR20150111005 A KR 20150111005A KR 1020140034134 A KR1020140034134 A KR 1020140034134A KR 20140034134 A KR20140034134 A KR 20140034134A KR 20150111005 A KR20150111005 A KR 20150111005A
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조승연
김화정
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 컨택홀을 통해 서로 연결된 제1배선 및 제2배선과, 제1배선과 제2배선 중 한 배선의 단부 바깥 쪽 영역을 가려주는 쉴드층을 포함하는 유기 발광 표시 장치를 개시한다.

Description

유기 발광 표시 장치 및 그 제조방법{Organic light emitting display apparatus and the manufacturing method thereof}
본 발명의 실시예들은 유기 발광 표시 장치와 그것을 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 표시 장치는 박막 트랜지스터와 유기 발광 소자를 구비한 디스플레이 장치로서, 유기 발광 소자의 애노드와 캐소드에 주입되는 정공과 전자가 그 사이의 발광층에서 재결합하여 발광하는 원리로 화상을 구현한다.
본 발명의 실시예들은 유기 발광 표시 장치 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예는 기판과, 상기 기판 상에 형성된 디스플레이부를 포함하며, 상기 디스플레이부는 절연층을 사이에 두고 다른 층에 배치되며 상기 절연층에 형성된 컨택홀을 통해 서로 연결된 제1배선 및 제2배선과, 상기 제1배선과 제2배선 중 상기 컨택홀 보다 먼저 형성된 배선의 단부 바깥 쪽 영역을 가려주도록 상기 제1배선과 제2배선 사이에 형성된 쉴드층을 포함하는 유기 발광 표시 장치를 제공한다.
상기 쉴드층은 상기 단부의 안쪽 영역 일부와 겹치도록 형성될 수 있다.
상기 쉴드층과 상기 컨택홀은 상기 제1배선 형성 후 및 상기 제2배선 형성 전에 형성되고, 상기 쉴드층은 상기 제1배선의 단부 바깥 쪽 영역을 가려주며, 상기 컨택홀은 상기 쉴드층에 의해 가려지지 않은 상기 제1배선의 단부 안쪽이 노출되도록 상기 절연층을 에칭하여 형성될 수 있다.
상기 쉴드층은 상기 컨택홀의 일측에 형성될 수 있다.
상기 쉴드층은 상기 컨택홀을 둘러싸며 형성될 수 있다.
상기 쉴드층의 재질은 금속과 폴리머 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 쉴드층은 다른 배선들과 접촉되지 않게 격리될 수 있다.
상기 디스플레이부는 상기 기판 상의 서로 다른 층에 형성된 활성층, 게이트전극, 소스전극 및 드레인전극을 가진 박막 트랜지스터를 구비하며, 상기 제1전극은 상기 활성층에, 상기 제2전극은 상기 소스전극 및 드레인전극에 각각 대응할 수 있다.
상기 쉴드층이 상기 게이트전극과 같은 층에 같은 재질로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판 상에 디스플레이부를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 디스플레이부 형성 단계는, 상기 기판 상에 제1배선을 형성하는 단계와, 상기 제1배선 위에 절연층을 형성하는 단계와, 상기 절연층에 상기 제1배선의 단부 바깥 쪽을 가려주는 쉴드층을 형성하는 단계와, 상기 절연층에 상기 제1배선의 단부 안쪽과 연결되는 컨택홀을 형성하는 단계와, 상기 컨택홀을 통해 상기 제1배선과 연결되는 제2배선을 형성하는 단계를 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조방법을 제공한다.
상기 쉴드층을 상기 제1배선의 단부 안쪽 영역 일부와 겹치도록 형성할 수 있다.
상기 쉴드층을 상기 컨택홀의 일측에 형성할 수 있다.
상기 쉴드층을 상기 컨택홀을 둘러싸도록 형성할 수 있다.
상기 쉴드층의 재질은 금속과 폴리머 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 쉴드층을 다른 배선들과 격리되게 형성할 수 있다.
상기 디스플레이부는 상기 기판 상의 서로 다른 층에 형성된 활성층, 게이트전극, 소스전극 및 드레인전극을 가진 박막 트랜지스터를 구비하며, 상기 제1전극은 상기 활성층에, 상기 제2전극은 상기 소스전극 및 드레인전극에 각각 대응할 수 있다.
상기 쉴드층을 상기 게이트전극과 같은 층에 같은 재질로 형성할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치 및 그 제조방법에 의하면 컨택홀 주변의 크랙 발생을 억제할 수 있게 되어 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유기 발광 표시 장치에서 디스플레이부를 확대한 단면도이다.
도 3a는 도 2에 도시된 컨택홀 주변 구조를 도시한 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 변형 가능한 예를 보인 평면도이다.
도 4a 내지 도 4f는 도 2에 도시된 디스플레이부의 제조 과정을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 도시한 것이다.
도시된 바와 같이 본 실시예의 유기 발광 표시 장치는, 폴리이미드 재질의 가요성 기판(110)과, 배리어층(120), 박막 트랜지스터(TFT:도 2 참조)와 유기 발광 소자(EL:도 2 참조) 등이 포함된 디스플레이부(130), 그리고 유기막(141)과 무기막(142)이 교대로 배치된 박막 봉지층(140)이 적층된 구조로 이루어져 있다. 이와 같이 두껍고 단단한 글라스 기판을 대신해서 가요성 기판(110)과 박막 봉지층(140)으로 디스플레이부(130)를 밀봉하면 유연하게 변형이 가능해진다.
그리고, 상기 가요성 기판(110)은 유리전이온도가 500℃ 이상인 내열성 폴리이미드로 구성될 수 있다. 이 가요성 기판(110)이 일반적인 글라스기판을 대신하는 매우 유연한 박막 기판이 되는 것이다.
상기 배리어층(120)은 외부로부터의 수분의 침투를 막는 방습성을 가진 층으로서, 예컨대 SiO/SiN의 다층막으로 구성될 수 있다. 이것은 SiO와 SiN을 다층으로 적층한 것으로, 투습율(water vapor transmission rate)이 10-3 g/㎡·day 이하인 특성을 갖는다.
상기 디스플레이부(130) 위에 형성되는 박막 봉지층(140)은 디스플레이부(130)를 덮어서 보호해주는 층으로, 유기막(141)과 무기막(142)이 교대로 적층된 구조를 갖는다.
그리고, 상기 디스플레이부(130)는 도 2에 도시된 바와 같은 구조로 이루어질 수 있다. 도시된 바와 같이, 디스플레이부(130)는 박막 트랜지스터(TFT)와 유기 발광 소자(EL)를 구비하고 있으며, 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인전극(134)과 유기 발광 소자(EL)의 화소전극(136)은 서로 연결되어 있다.
먼저, 박막 트랜지스터(TFT)부터 자세히 살펴보면, 기판(110) 상의 배리어층(120) 위에 반도체 활성층(131)이 형성되어 있다. 이 활성층(131)은 산화물 반도체로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 산화물 반도체는 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn) 카드뮴(Cd), 게르마늄(Ge), 또는 하프늄(Hf) 과 같은 12, 13, 14족 금속 원소 및 이들의 조합에서 선택된 물질의 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들면 반도체 활성층(212)은 G-I-Z-O[(In2O3)a(Ga2O3)b(ZnO)c](a, b, c는 각각 a≥0, b≥0, c＞0의 조건을 만족시키는 실수)을 포함할 수 있다. 활성층(131)의 상부에는 제1절연막(130a)을 개재하여 게이트 전극(132)이 형성되어 있다. 그리고, 이 게이트 전극(132)과 같은 층에 쉴드층(135)이 형성되어 있다. 이 쉴드층(135)은 나중에 컨택홀(C1)(C2)을 에칭으로 형성할 때 활성층(131)의 단부 바깥 쪽까지 오버 에칭이 되는 현상을 막아주는 역할을 한다. 이 쉴드층(135) 역할에 대해서는 나중에 다시 설명하기로 한다. 그리고, 게이트 전극(132)의 상부에는 제2절연층(130b)을 개재하여 소스 전극(133)과 드레인 전극(134)이 형성되어 있으며, 이 소스 전극(133)과 드레인 전극(134)은 제1,2절연층(130a)(130b)을 관통하는 컨택홀(C1)(C2)을 통해 활성층(131)과 연결된다.
상기 소스전극(133) 및 드레인전극(134) 위에는 제3절연층(130c)이 형성되고, 그 위에 유기 발광 소자(EL)의 화소전극(136)이 형성된다. 상기 드레인전극(134)과 화소전극(136)은 제3절연층(130c)에 형성된 또 다른 컨택홀(C3)을 통해 서로 연결된다.
상기 화소전극(136)의 상부에 각 화소 영역을 구획하는 화소정의막(130d)이 형성되어 있고, 이 화소정의막(130d)으로 구획된 화소 영역 안에 발광층(137)이 형성된다. 이 발광층(137)과 인접하여 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 홀 수송층(HTL: Hole Transport Layer), 전자 수송층(ETL: Electron Transport Layer), 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer) 등이 적층될 수도 있다.
참고로 이 발광층(137)은 적색, 녹색, 청색의 빛을 방출하는 화소들이 모여서 하나의 단위 픽셀을 이루도록 각 화소마다 서로 다른 색으로 분리돼서 형성될 수 있다. 또는, 화소의 위치에 관계없이 전체 화소 영역에 걸쳐서 공통으로 발광층이 형성될 수도 있다. 이때, 발광층은 예컨대 적색, 녹색 및 청색의 빛을 방출하는 발광 물질을 포함하는 층이 수직으로 적층되거나 혼합되어 형성될 수 있다. 물론, 백색광을 방출할 수 있다면 다른 색의 조합이 가능함은 물론이다. 또한, 상기 방출된 백색광을 소정의 컬러로 변환하는 색변환층이나, 컬러 필터를 더 구비할 수 있다.
그리고, 상기 발광층(137) 위에는 대향전극(138)이 형성된다.
여기서, 상기 쉴드층(135)의 구조와 기능에 대해서 다시 살펴보면, 쉴드층(135)은 도 3a에 도시된 바와 같은 구조로 형성될 수 있다. 도면과 같이 쉴드층(135)은 제1절연층(130a) 위에서 활성층(131)의 단부 바깥 쪽 영역을 가려주도록 형성된다. 이때, 활성층(131)의 단부와 쉴드층(135)의 단부 경계선이 정확히 일치하도록 구성할 수도 있겠지만, 그렇게 하면 아무래도 양쪽 단부 사이에 틈새가 생길 가능성이 있기 때문에 도면과 같이 쉴드층(135)이 활성층(131)의 단부 안쪽으로 약간(w) 들어가서 겹치도록 배치한다. 그러면, 도 3a와 같이 평면상에서 볼 때 쉴드층(135)이 활성층(131)의 단부 바깥 쪽을 가려주는 상태가 되며, 이것이 컨택홀(C1)(C2)을 형성할 때 바깥 쪽으로 오버 에칭되는 것을 막아주는 차단벽의 역할을 하게 된다. 즉, 만일 이 쉴드층(135)이 없다면, 상기 컨택홀(C1)(C2)을 에칭으로 형성할 때 에칭액이 상기 활성층(131)의 단부 바깥 쪽까지 파고들어서 제1절연층(130a)은 물론이고 활성층(131) 하부의 배리어층(120)과 기판(110)에 까지 에칭에 의한 틈새를 만들 수 있다. 이렇게 형성된 틈새는 향후 크랙 진행의 시발점이 될 수 있기 때문에 제품 불량의 요인이 된다. 그러나, 본 실시예와 같이 쉴드층(135)을 형성해두면, 이것이 컨택홀(C1)(C2) 형성 시 활성층(131) 단부 바깥 쪽의 오버 에칭을 막아주므로 이러한 크랙 발생의 위험을 충분히 억제할 수 있게 된다. 이러한 쉴드층(135)은 알루미늄, 몰리브덴, 은 등과 같은 금속 재질이나 폴리이미드와 같은 폴리머 재질로 형성할 수 있으며, 다른 배선들과는 접촉되지 않게 격리 배치된다.
그리고, 도 3a에 도시된 바와 같이 활성층(131)의 바깥 쪽인 컨택홀(C1)(C2)의 일측에만 쉴드층(135)을 형성할 수도 있지만, 도 3b에 도시된 바와 같이 컨택홀(C1)(C2)을 둘러싸도록 쉴드층(135)을 형성할 수도 있다.
상기와 같은 구조의 디스플레이부(130)를 구비한 유기 발광 표시 장치는 다음과 같은 공정을 통해 제조될 수 있다.
우선, 도 4a에 도시된 바와 같이 기판(110) 상에 배리어층(120)을 형성하고 그 위에 박막 트랜지스터(TFT)의 활성층(131)을 형성한다.
이어서, 도 4b와 같이 활성층(131) 위에 제1절연층(130a)을 형성하고 그 위에 게이트전극(132)과 쉴드층(135)을 형성한다. 이때, 쉴드층(135)과 게이트전극(132)을 각각 별도의 패터닝 공정으로 형성할 수도 있고, 같은 재질로 같은 층에 동시에 패터닝할 수도 있다. 상기 쉴드층(135)은 도 3a 또는 도 3b와 같이 활성층(131)의 단부 바깥 쪽을 가려주도록 배치된다.
그리고, 도 4c와 같이 제2절연층(130b)을 형성한 후, 상기 활성층(131)과 통하는 컨택홀(C1)(C2)을 에칭으로 형성한다. 이때, 상기 쉴드층(135)이 활성층(131)의 단부 바깥 쪽까지 에칭액이 식각하지 못하도록 막아주고 있기 때문에, 전술한 바와 같은 제품 크랙의 시발점이 될 수 있는 틈새는 생기지 않게 된다.
이어서, 도 4d와 같이 소스전극(133) 및 드레인전극(134)을 형성하여 상기 컨택홀(C1)(C2)을 통해 활성층(131)과 연결시킨다.
다음으로, 도 4e와 같이 제3절연층(130c)을 형성하고 컨택홀(C3)을 형성한 후 유기 발광 소자(EL)의 화소전극(136)을 드레인전극(134)과 연결시킨다.
그리고, 도 4f에 도시된 바와 같이 화소정의막(130d)과 발광층(137) 및 대향전극(138)을 차례로 형성하면 디스플레이부(130)가 완성되며, 이후 디스플레이부(130) 위에 유기막(141)과 무기막(142)의 박막봉지층(140)을 형성하면 도 1에 도시된 바와 같은 유기 발광 표시 장치가 완성된다.
이렇게 제조된 유기 발광 표시 장치에서는, 제품 크랙 발생의 시발점이 될 수 있는 틈새 발생 위험이 쉴드층(135)에 의해 충분히 억제되기 때문에, 제품의 수명과 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 상기한 실시예에서는 활성층(131)과 소스전극(133) 및 드레인전극(134)을 연결하는 컨택홀(C1)(C2) 주변을 쉴드층(135)의 적용 대상으로 예시하였는데, 여기에 한정되는 것이 아니라 예를 들면 화소전극(136)과 드레인전극(134) 사이의 컨택홀(C3) 주변에 상기 쉴드층(135)을 형성해서 오버 에칭을 막을 수도 있다. 즉, 디스플레이부(130) 내에서 절연층을 사이에 두고 서로 다른 층에 배치되어 컨택홀로 연결되는 제1배선과 제2배선이 있으면 어디든지 상기와 같이 쉴드층(135)을 사이에 마련해서 오버 에칭에 의한 틈새 발생 문제를 해소할 수 있다.
그러므로, 이와 같은 구조의 유기 발광 표시 장치 및 제조방법에 의하면 크랙 발생의 문제를 충분히 억제시킬 수 있으며, 따라서 제품의 수명과 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
110: 기판 120: 배리어층
130: 디스플레이부 140: 박막봉지층
135: 쉴드층

Claims (17)

  1. 기판과, 상기 기판 상에 형성된 디스플레이부를 포함하며,
    상기 디스플레이부는,
    절연층을 사이에 두고 다른 층에 배치되며 상기 절연층에 형성된 컨택홀을 통해 서로 연결된 제1배선 및 제2배선과,
    상기 제1배선과 제2배선 중 상기 컨택홀 보다 먼저 형성된 배선의 단부 바깥 쪽 영역을 가려주도록 상기 제1배선과 제2배선 사이에 형성된 쉴드층을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉴드층은 상기 단부의 안쪽 영역 일부와 겹치도록 형성된 유기 발광 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉴드층과 상기 컨택홀은 상기 제1배선 형성 후 및 상기 제2배선 형성 전에 형성되고, 상기 쉴드층은 상기 제1배선의 단부 바깥 쪽 영역을 가려주며, 상기 컨택홀은 상기 쉴드층에 의해 가려지지 않은 상기 제1배선의 단부 안쪽이 노출되도록 상기 절연층을 에칭하여 형성된 유기 발광 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉴드층은 상기 컨택홀의 일측에 형성된 유기 발광 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉴드층은 상기 컨택홀을 둘러싸며 형성된 유기 발광 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉴드층의 재질은 금속과 폴리머 중 어느 하나를 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 쉴드층은 다른 배선들과 접촉되지 않게 격리된 유기 발광 표시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이부는 상기 기판 상의 서로 다른 층에 형성된 활성층, 게이트전극, 소스전극 및 드레인전극을 가진 박막 트랜지스터를 구비하며,
    상기 제1전극은 상기 활성층에, 상기 제2전극은 상기 소스전극 및 드레인전극에 각각 대응하는 유기 발광 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 쉴드층이 상기 게이트전극과 같은 층에 같은 재질로 형성된 유기 발광 표시 장치.
  10. 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판 상에 디스플레이부를 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 디스플레이부 형성 단계는,
    상기 기판 상에 제1배선을 형성하는 단계와,
    상기 제1배선 위에 절연층을 형성하는 단계와,
    상기 절연층에 상기 제1배선의 단부 바깥 쪽을 가려주는 쉴드층을 형성하는 단계와,
    상기 절연층에 상기 제1배선의 단부 안쪽과 연결되는 컨택홀을 형성하는 단계와,
    상기 컨택홀을 통해 상기 제1배선과 연결되는 제2배선을 형성하는 단계를 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 쉴드층을 상기 제1배선의 단부 안쪽 영역 일부와 겹치도록 형성하는 유기 발광 표시 장치의 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 쉴드층을 상기 컨택홀의 일측에 형성하는 유기 발광 표시 장치의 제조방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 쉴드층을 상기 컨택홀을 둘러싸도록 형성하는 유기 발광 표시 장치의 제조방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 쉴드층의 재질은 금속과 폴리머 중 어느 하나를 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 쉴드층을 다른 배선들과 격리되게 형성하는 유기 발광 표시 장치의 제조방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 디스플레이부는 상기 기판 상의 서로 다른 층에 형성된 활성층, 게이트전극, 소스전극 및 드레인전극을 가진 박막 트랜지스터를 구비하며,
    상기 제1전극은 상기 활성층에, 상기 제2전극은 상기 소스전극 및 드레인전극에 각각 대응하는 유기 발광 표시 장치의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 쉴드층을 상기 게이트전극과 같은 층에 같은 재질로 형성하는 유기 발광 표시 장치의 제조방법.
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