KR20160027562A - 유기 발광 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는 발광 영역, 센서 영역 및 개구 영역을 포함하는 기판과, 기판 상에 형성되며, 활성층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터; 기판의 발광 영역 상에 형성되며, 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 하나와 연결된 화소 전극, 화소 전극 상에 형성되며 유기발광층을 포함하는 중간층, 및 중간층 상에 형성되고 중간층에서 방출된 빛이 발광 영역과 인접한 기판의 개구 영역을 통해 외부로 방출되도록 중간층에서 방출된 빛을 반사시키는 대향 전극을 포함하는 유기발광소자, 기판의 센서 영역 상에 형성된 광센서, 및 광센서를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 광센서와 인접하게 배치된 격벽을 포함하며, 대향 전극에서 반사된 빛의 일부는 격벽에 반사되어 광센서에 흡수되는, 유기 발광 표시 장치를 제공한다.
Description
본 발명의 실시예들은 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 이미지를 표시하는 장치로서, 최근 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display)가 주목받고 있다.
유기 발광 표시 장치는 자체 발광 특성을 가지며, 액정 표시 장치(liquid crystal display device)와 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 두께와 무게를 줄일 수 있다. 또한, 유기 발광 표시 장치는 낮은 소비 전력, 높은 휘도 및 높은 반응 속도 등의 고품위 특성을 나타낸다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들은 유기 발광 표시 장치, 보다 구체적으로 배면 발광형 유기 발광 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 발광 영역, 센서 영역 및 개구 영역을 포함하는 기판; 상기 기판 상에 형성되며, 활성층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터; 상기 기판의 발광 영역 상에 형성되며, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 중 어느 하나와 연결된 화소 전극, 상기 화소 전극 상에 형성되며 유기발광층을 포함하는 중간층, 및 상기 중간층 상에 형성되고 상기 중간층에서 방출된 빛이 상기 발광 영역과 인접한 상기 기판의 개구 영역을 통해 외부로 방출되도록 상기 중간층에서 방출된 빛을 반사시키는 대향 전극을 포함하는 유기발광소자; 상기 기판의 센서 영역 상에 형성된 광센서; 및 상기 광센서를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 상기 광센서와 인접하게 배치된 격벽;을 포함하며, 상기 대향 전극에서 반사된 빛의 일부는 상기 격벽에 반사되어 상기 광센서에 흡수되는 유기 발광 표시 장치를 제공한다.
본 실시예에 있어서, 상기 발광 영역과 상기 개구 영역은 서로 중첩되지 않을 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 화소 전극과 상기 대향 전극은 모두 반사 전극일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 광센서는 게이트 절연막 하부에 위치할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 광센서는, 하부 전극; 상기 하부 전극 상에 형성된 광 흡수층; 및 상기 광 흡수층 상에 형성된 상부 전극;을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 하부 전극은 상기 광 흡수층 보다 큰 면적을 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 하부 전극은 상기 광센서로 진행하는 빛의 일부가 반사되어 상기 광 흡수층을 향해 진행하도록 반사성 금속재를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 상부 전극은 상기 박막 트랜지스터의 상기 활성층과 동일층에 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 활성층은 채널 영역 및 상기 채널 영역의 양측에 배치되고 불순물로 도핑된 소스 영역 및 드레인 영역을 포함하고, 상기 상부 전극은 상기 활성층의 소스 영역 및 드레인 영역과 동일물질을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 하부 전극은 상기 게이트 전극과 동일층에 동일물질로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 격벽은, 제1 격벽층; 및 상기 제1 격벽층 상에 형성된 제2 격벽층;을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 격벽층은 상기 박막 트랜지스터의 상기 게이트 전극과 동일층에 동일물질로 형성되고, 상기 제2 격벽층은 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 동일층에 동일물질로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 센서 영역은 상기 개구 영역과 인접하게 위치할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 센서 영역은 상기 발광 영역을 가운데 두고 상기 개구 영역과 반대편에 위치할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 관한 유기 발광 표시 장치는 광센서의 센싱 효율을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 2a는 도 1의 평면도이고, 도 2b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일부를 나타낸 평면도이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 공정에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 2a는 도 1의 평면도이고, 도 2b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일부를 나타낸 평면도이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 공정에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
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, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
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 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 발광 기판(10), 박막 트랜지스터(100), 유기발광소자(200), 광센서(300), 및 격벽(400)을 포함할 수 있다.
기판(10)은 광투광성을 가지며, 유리재, 또는 플라스틱재로 형성될 수 있다. 플라스틱재는 PET(Polyethylen terephthalate), PEN(Polyethylen naphthalate), 폴리이미드(Polyimide) 와 같은 다양한 재료로 형성될 수 있다.
기판(10)은 자발광의 유기발광소자(200)가 위치하는 발광 영역(EA), 유기발광소자(200)의 빛이 외부로 방출되는 개구 영역(OA) 및 유기발광소자(200)의 빛의 일부를 측정하는 광센서(300)가 위치하는 센서 영역(SA)을 포함할 수 있다.
기판(10) 상에는 평활한 면을 형성하고 불순 원소가 침투하는 것을 차단하도록 버퍼층(20)이 구비될 수 있다. 버퍼층(20)은 실리콘질화물 및/또는 실리콘산화물과 같은 무기물로 단층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
발광 영역(EA)에는, 유기발광소자(200) 및 유기발광소자(200)와 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터(100)가 구비된다. 박막 트랜지스터(100)는 발광 영역(EA)에서 유기발광소자(200)의 하부에 형성될 수 있다.
박막 트랜지스터(100)는 활성층(110), 게이트 전극(120), 소스 전극(130S) 및 드레인 전극(130D)을 포함할 수 있다.
활성층(110)은 비정질 실리콘 또는 결정질 실리콘을 포함하는 반도체로 형성될 수 있다. 활성층(110)은 채널 영역(110C)과, 채널 영역(110C)을 가운데 두고 양측에 배치되는 소스 영역(110S) 및 드레인 영역(110D)을 포함한다. 소스 영역(110S) 및 드레인 영역(110D)은 이온 불순물이 도핑된 상태이다. 활성층(110)은 비정질 실리콘 또는 결정질 실리콘에 한정되지 않으며, 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
활성층(110) 상에는 게이트 절연막인 제1 절연층(30)을 사이에 두고 활성층(110)의 채널 영역에 대응되는 위치에 게이트 전극(120)이 구비된다. 게이트 전극(120)은 예를 들어, 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 가운데 선택된 하나 이상의 금속으로 단층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(120) 상에는 층간 절연막인 제2 절연층(40)을 사이에 두고 소스 영역(110S) 및 드레인 영역(110D)과 각각 접속하는 소스 전극(130S) 및 드레인 전극(130D)이 구비된다. 소스 전극(130S) 및 드레인 전극(130D)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 가운데 선택된 하나 이상의 금속으로 단층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
소스 전극(130S) 및 드레인 전극(130D) 상에 형성된 제3 절연층(50)에는 소스 전극(130S) 및 드레인 전극(130D) 중 어느 하나를 노출시키는 컨택홀이 구비되어, 컨택홀을 통해 소스 전극(130S) 및 드레인 전극(130D) 중 어느 하나는 유기발광소자(200)와 전기적으로 연결될 수 있다.
유기발광소자(200)는 화소 전극(210), 유기발광층을 포함하는 중간층(220), 및 대향 전극(230)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자(200)의 화소 전극(210)과 대향 전극(230)은 모두 반사 전극으로, 유기발광층에서 생성된 빛은 측 방향(또는, 제1 방향, D1 방향, 격벽 400 의 높이에 대하여 수직인 방향)으로 진행하여, 기판(10)의 개구 영역(OA)을 통해 외부로 방출된다.
일반적으로 유기 발광 표시 장치의 유기발광층에서 발생된 빛의 약 20%만이 기판(10)에 수직인 제3 방향(D3 방향)으로 진행하고, 대부분은 전반사에 의하여 측 방향으로 진행하다가 소멸된다. 즉, 일반적인 유기 발광 표시 장치에서 방출되는 빛은 유기발광층에서 발생된 빛의 일부에 지나지 않는다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 화소 전극(210)과 대향 전극(230)을 모두 반사전극으로 형성하여 유기발광소자(200)에서 발생된 빛을 측 방향으로 이동시킨 후 외부로 방출함으로써, 빛의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
화소 전극(210)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr. AlNiLa 또는 이들의 화합물 등으로 반사막을 형성하고, 이 반사막 상에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3로 형성된 막을 형성할 수 있다. 화소 전극(210) 상에는 화소 전극(210)의 상부면을 노출시키는 개구를 포함하는 제4 절연층(60)이 형성되고, 제4 절연층(60)의 개구에는 중간층(220)이 형성된다.
중간층(220)은 적색 녹색, 청색의 빛을 방출하는 유기물을 포함하는 유기발광층을 포함한다. 유기물은 저분자 또는 고분자 유기물일 수 있으며, 유기발광층에 포함되는 유기물에 따라 중간층(220)은 정공 수송층, 정공 주입층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
대향 전극(230)은 예컨대 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag 및 Mg 중 하나 이상의 물질을 포함하는 층을 형성하여 반사전극으로 형성할 수 있다. 대향 전극(230)은 중간층(220)뿐만 아니라 제4 절연층(60) 상에 형성된다. 제4 절연층(60)은 중간층(220)에서 발생된 빛이 이동하는 측 방향에 대하여 소정의 각도를 갖는 경사면을 구비하도록 볼록하게 형성될 수 있다. 제4 절연층(60)의 볼록한 면 상에 대향 전극(230)이 형성되어 있으므로, 중간층(220)에서 발생된 빛은 화소 전극(210)과 대향 전극(230)에 의해 반사되어 측 방향으로 이동하다가, 제4 절연층(60)의 볼록면 상에 형성된 대향 전극(230)에 반사되어 기판(10)을 향해 진행한다. 기판(10)을 향해 진행한 빛은 개구 영역(OA)을 통해 외부로 방출되며, 기판(10)을 향해 진행하던 빛의 일부는 광센서(300)에 흡수된다.
개구 영역(OA)은 발광 영역(EA)과 인접하게 배치되며, 발광 영역(EA)과 개구 영역(OA)은 서로 중첩되지 않는다. 따라서, 빛은 유기발광소자(200)가 위치하는 발광 영역(EA)에서 발생되지만 발광 영역(EA)과 인접한 개구 영역(OA)을 통해 빛이 외부로 방출된다.
센서 영역(SA)에는 광센서(300) 및 광센서(300)를 적어도 부분적으로 둘러싸는 격벽(400)을 포함한다.
유기 발광 표시 장치는 시간이 많이 지남에 따라 박막 트랜지스터(100) 또는/및 유기발광층이 열화되면서 휘도가 변하게 되는데, 이와 같은 현상에 의해 잔상이 남는 문제가 발생할 수 있다. 이와 같은 문제는 유기 발광 표시 장치의 크기가 커질수록, 텔레비전이나 모니터와 같이 고정된 이미지를 장시간 표현할수록 심해질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광 영역(EA)과 인접하게 광센서(300)를 배치하고 광센서(300)에서 감지된 휘도의 변화에 기초하여 휘도 변화를 보상함으로써 전술한 문제를 해소할 수 있다.
광센서(300)는 게이트 절연막인 제1 절연층(30) 아래에 배치될 수 있다. 중간층(220)에서 발생된 빛은 유기 발광 표시 장치의 내부, 예컨대 제1~제4 절연층(30, 40, 50, 60)을 통과하면서 일부 손실될 수 있으며, 최종적으로는 기판(10)을 통과하여 외부로 방출된다. 광센서(300)는 제1 절연층(30) 아래에서 버퍼층(20)만 개재한 채로 기판(10)과 매우 인접하게 배치되므로, 광센서(300)는 출광 직전의 빛을 센싱할 수 있다..
광센서(300)는 하부 전극(310), 광 흡수층(320), 및 상부 전극(330)을 포함할 수 있다. 광 흡수층(320)은 예를 들어, 비정질 실리콘으로 형성될 수 있다. 광 흡수층(320)에 입사한 빛에 의해 전기적 신호가 발생하며, 발생된 전기적 신호는 상부 전극(330)과 하부 전극(310)을 통해 보상 회로(미도시) 등으로 전달될 수 있다.
하부 전극(310)은 반사성을 갖는 금속재로 형성될 수 있다. 예컨대, 하부 전극(310)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Ti, Cu 와 같은 금속을 포함할 수 있다. 하부 전극(310)은 하부 전극(310)의 크기는 광 흡수층(320)의 크기 보다 더 크게 형성될 수 있다. 하부 전극(310)이 반사성 금속으로 형성되고 그리고/또는 광 흡수층(320) 보다 크게 형성됨에 따라, 광 흡수층(320)의 흡수 효율이 향상 될 수 있다.
상부 전극(330)은 박막 트랜지스터(100)의 활성층(110)과 동일층에 형성될 수 있다. 예컨대, 상부 전극(330)은 소스 영역 및 드레인 영역이 불순물로 도핑될 때 함께 도핑될 수 있다. 따라서, 상부 전극(330)은 활성층(110)의 소스 영역 및 드레인 영역과 동일 물질을 포함할 수 있다.
격벽(400)은 광센서(300)와 인접하게 배치되어 광센서(300)를 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 광센서(300)에 도달하는 빛의 양이 작은 경우 정확도가 떨어질 뿐 아니라 센싱 효율이 저하되는 문제가 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광센서(300)와 인접하게 배치된 격벽(400)에 의해 빛이 반사되어 광센서(300)로 진행하므로, 센싱에 필요한 충분한 광량을 확보할 수 있으며 정확도 및 센싱 효율을 향상시킬 수 있다.
격벽(400)은 제1 격벽층(410)과 제2 격벽층(420)을 포함할 수 있다. 제1 격벽층(410)은 박막 트랜지스터(100)의 게이트 전극(120)과 동일층에 동일물질로 형성될 수 있고, 제2 격벽층(420)은 박막 트랜지스터(100)의 소스 전극(130S) 및 드레인 전극(130D)과 동일층에 동일물질로 형성될 수 있다. 제1 격벽층(410)과 제2 격벽층(420)은 서로 접촉되어 D3 방향을 따라 연장된 격벽(400)을 형성할 수 있다. 제1 격벽층(410)과 제2 격벽층(420)은 박막 트랜지스터(100)의 형성 공정에서 함께 형성될 수 있으므로, 별도의 마스크 증가 없이 형성될 수 있다. 이에 대한 구체적 방법은 도 3a 내지 도 3f를 참조하여 해당 부분에서 후술한다.
도 2a는 도 1의 평면도이고, 도 2b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일부를 나타낸 평면도이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에서 개구 영역(OA)은 발광 영역(EA)과 인접하게 배치되고, 센서 영역(SA)은 개구 영역(OA)과 인접하되 개구 영역(OA)을 중심으로 발광 영역(EA)의 반대편에 배치될 수 있다.
또 다른 실시예로서 도 2b를 참조하면, 유기 발광 표시 장치에서 개구 영역(OA)과 발광 영역(EA)이 인접하게 배치되고, 발광 영역(EA)을 가운데 두고 개구 영역(OA)과 센서 영역(SA)이 서로 반대편에 배치될 수 있다.
도 2a및 도 2b에서는 격벽(400)이 센서 영역(SA)의 가장자리 중 일부를 따라 서로 평행하게 형성된 경우를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또 다른 실시예로서, 격벽(400)은 센서 영역(SA)의 가장자리를 전체적으로 둘러싸도록 형성되어 폐곡선을 이룰 수도 있다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 공정에 따른 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제1 마스크 공정 및 제2 마스크 공정을 나타낸 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 기판(10) 상에 버퍼층(20)을 형성한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 기판(10)에 형성된 개구 영역(OA)을 통해 빛이 방출되므로, 기판(10)은 광투광성을 갖는 유리재 또는 플라스틱재로 형성된다. 버퍼층(20)은 SiNx 및/또는 SiOx와 같은 무기물로 단층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
이 후, 금속층(미도시)을 형성한 후 이를 패터닝하여 센서 영역(SA) 상에 광센서(300)의 하부 전극(310)을 형성한다(제1 마스크 공정). 버퍼층(20) 상에 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Ti, Cu와 같은 반사성을 갖는 금속층을 형성하고 패터닝하여 광센서(300)의 하부 전극(310)을 형성할 수 있다. 하부 전극(310)이 전극으로서의 기능과 동시에 반사층으로의 기능을 수행할 수 있도록 하부 전극(310)은 후술할 광 흡수층(320) 보다 크게 형성할 수 있다.
다음으로, 비정질 실리콘층을 형성한 후 이를 패터닝하여 광 흡수층(320)을 형성한다(제2 마스크 공정).
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제3 마스크 공정을 나타낸 단면도이다.
도 3b를 참조하면, 기판(10) 상에 반도체층을 형성하고 패터닝하여 활성층(110)을 형성한다. 활성층(110)은 결정질 실리콘으로 형성될 수 있다. 또 다른 실시예로서, 활성층(110)은 비정질 실리콘 또는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
이 후, 광센서(300)의 상부 전극(330)과 활성층(110)을 덮도록 게이트 절연층인 제1 절연층(30)을 형성한다. 제1 절연층(30)은 예를 들어, SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, Ta2O5, HfO2, ZrO2, BST, PZT 와 같은 무기물로 형성할 수 있다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제4 마스크 공정, 제5 마스크 공정, 및 제6 마스크 공정을 나타낸 단면도이다.
도 3c를 참조하면, 금속층(미도시)을 적층한 후 이를 패터닝하여 게이트 전극(120) 및 제1 격벽층(410)을 형성한다(제4 마스크 공정). 게이트 전극(120)과 제1 격벽층(410)은 Al, Pt, Pd, Ag, Mg, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Ca, Mo, Ti, W, Cu 가운데 선택된 하나 이상의 금속으로 단층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
상기의 구조물 위에 이온 불순물이 도핑된다. 이온 불순물은 P 이온 또는 B 이온을 도핑할 수 있다. 게이트 전극(120)을 셀프 얼라인 마스크로 사용하여 이온 불순물을 도핑함으로써 활성층(110)은 이온 불순물이 도핑된 소스 영역(110S) 및 드레인 영역(110D)을 포함하며, 이들 사이에는 미도핑 영역인 채널 영역(110C)이 구비된다.
활성층(110)이 도핑될 때, 광센서(300)의 상부 전극(330)도 함께 도핑될 수 있다. 상부 전극(330)은 활성층(110)의 소스 및 드레인 영역(110S, 110D)과 동일물질을 포함할 수 있다. 1회의 도핑 공정을 통해 활성층(110)뿐만 아니라 광센서(300)의 상부 전극(330)도 동시에 도핑되므로, 도핑 공정을 감소시킬 수 있다. 또한, 광센서(300)의 상부 전극(330)은 박막 트랜지스터(100)의 활성층(110)과 동일 공정에서 패터닝되고, 동일 공정에서 도핑되므로, 공정의 수를 줄일 수 있다.
이 후, 층간 절연막인 제2 절연층(40)을 형성하고 제2 절연층(40)을 패터닝 하여 활성층(110)의 소스 영역(110S) 및 드레인 영역(110D)을 노출시키는 개구, 및 제1 격벽층(410)을 노출시키는 개구를 형성한다(제5 마스크 공정). 제2 절연층(40)은 예를 들어, SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, Ta2O5, HfO2, ZrO2, BST, PZT 와 같은 무기물로 형성할 수 있다.
다음으로, 금속층(미도시)을 형성하고 이를 패터닝하여 소스 전극(130S)과 드레인 전극(130D), 및 제2 격벽층(420)을 형성한다(제6 마스크 공정). 소스 전극(130S)과 드레인 전극(130D), 및 제2 격벽층(420)은 Al, Pt, Pd, Ag, Mg, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Ca, Mo, Ti, W, Cu 가운데 선택된 하나 이상의 금속으로 단층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제7 마스크 공정 및 제8 마스크 공정을 나타낸 단면도이다.
도 3d를 참조하면, 제3 절연층(50)을 형성한 후 이를 패터닝 하여 소스 전극(130S) 및 드레인 전극(130D) 중 어느 하나를 노출시킨다(제7 마스크 공정). 제3 절연층(50)은 일반 범용고분자(PMMA, PS), phenol그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등이 사용될 수 있다.
이 후, 반사 금속층(미도시)을 형성하고, 반사 금속층을 패터닝 하여 화소 전극(210)을 형성한다(제8 마스크 공정). 반사 금속층은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr. AlNiLa 또는 이들의 화합물을 금속층을 포함할 수 있다. 또한, 금속층은 상에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3로 형성된 막이 형성될 수 있다.
도 3d에서는 제3 절연층(50) 중 개구 영역(OA)과 센서 영역(SA)과 대응되는 위치에 개구가 형성된 경우를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또 다른 실시예로서 개구 영역(OA)과 센서 영역(SA)과 대응되는 위치에는 개구가 형성되지 않을 수 있다.
도 3e는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제9 마스크 공정을 나타낸 단면도이다.
도 3e를 참조하면, 제4 절연층(60)을 형성한 후, 화소 전극(210)의 상부를 노출시키는 개구를 형성한다. 제4 절연층(60)은 일반 범용고분자(PMMA, PS), phenol그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등을 포함하는 유기 절연층으로 형성될 수 있다.
도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 중간층(220) 및 대향 전극(230)이 형성되는 공정을 나타낸 단면도이다.
도 3f를 참조하면, 화소 전극(210)의 상부를 노출시키는 제4 절연층(60)의 개구에 유기발광층을 포함하는 중간층(220)을 형성한 후, 중간층(220) 및 제4 절연층(60)을 덮도록 대향 전극(230)을 형성한다. 대향 전극(230)은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag 및 Mg 중 하나 이상의 물질을 포함하는 층을 형성하여 반사성을 가질 수 있다.
제9 마스크 공정에서 제4 절연층(60)은 화소 전극(210)의 수평 방향인 제1 방향(D1)에 대하여 소정의 각도를 갖는 경사면을 구비하도록 볼록하게 형성되고, 제4 절연층(60)의 볼록한 면 상에 대향 전극(230)이 형성되어 있으므로, 중간층(220)에서 발생된 빛은 화소 전극(210)과 대향 전극(230) 사이에서 반사되어 측 방향으로 이동하다가 제4 절연층(60)의 볼록면 상에 형성된 대향 전극(230)에 반사되어 기판(10)을 향해 진행한다.
기판(10)을 향해 진행한 빛의 대부분은 개구 영역(OA)을 통해 외부로 방출되며, 기판(10)을 향해 진행하던 빛의 일부는 광센서(300)에 직접 흡수되거나 광센서(300)와 인접하게 배치된 격벽(400)에 반사되어 광센서(300)에 흡수된다. 격벽(400)에 의해 반사된 빛이 광센서(300)에 입사되므로, 광센서(300)는 센싱에 필요한 충분한 광량을 확보할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광센서(300)의 상부 전극(330), 격벽(400)의 제1,2 격벽층(410, 420)을 박막 트랜지스터(100)의 형성 공정 중에서 형성하므로, 마스크의 수를 줄이면서 광센서(300)와 격벽(400)을 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 박막 트랜지스터(100)가 탑 게이트형(top gate type)의 인 경우를 설명하였으나, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 박막 트랜지스터(100 ')는 바텀 게이트형(bottom gate type)일 수 있다.
도 4를 참조하면, 게이트 전극(120 ')이 활성층(110 ')의 하부에 형성된 박막 트랜지스터(100 ')를 구비하는 경우, 광센서(300 ')의 하부 전극(310 ')과 제1 격벽층(410)은 게이트 전극(120 ')과 동일층에 동일물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 광센서(300 ')의 하부 전극(310 '), 제1 격벽층(410), 게이트 전극(120 ')은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr. AlNiLa 또는 이들의 화합물을 금속층을 포함할 수 있다. 한편, 광센서(300 ')의 상부 전극(330 ')은 도 1을 참조하여 설명한 유기 발광 표시 장치와 달리 얇은 금속층으로 형성될 수 있다.
도 4를 참조하여 설명한 유기 발광 표시 장치에서도 광센서(300 ')를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 격벽(400)이 형성되므로, 광센서(300 ')에 흡수되는 광량을 충분히 확보할 수 있다. 뿐만 아니라, 하부 전극(310 ')은 금속성을 갖는 반사 전극이고 광 흡수층(320 ') 보다 크게 형성되므로, 하부 전극(310 ')에 의한 반사를 통해 광 흡수층(320 ')의 빛 흡수 효율을 증가시킬 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.
10: 기판
20: 버퍼층
30: 제1 절연층
40: 제2 절연층
50: 제3 절연층
60: 제4 절연층
110: 활성층
120: 게이트 전극
130S: 소스 전극
130D: 드레인 전극
200: 유기발광소자
210: 화소 전극
220 : 중간층
230: 대향 전극
300: 광센서
310: 하부 전극
320: 광 흡수층
330: 상부 전극
400: 격벽
410: 제1 격벽층
420: 제2 격벽층
20: 버퍼층
30: 제1 절연층
40: 제2 절연층
50: 제3 절연층
60: 제4 절연층
110: 활성층
120: 게이트 전극
130S: 소스 전극
130D: 드레인 전극
200: 유기발광소자
210: 화소 전극
220 : 중간층
230: 대향 전극
300: 광센서
310: 하부 전극
320: 광 흡수층
330: 상부 전극
400: 격벽
410: 제1 격벽층
420: 제2 격벽층
Claims (14)
- 발광 영역, 센서 영역 및 개구 영역을 포함하는 기판;
상기 기판 상에 형성되며, 활성층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터;
상기 기판의 발광 영역 상에 형성되며, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 중 어느 하나와 연결된 화소 전극, 상기 화소 전극 상에 형성되며 유기발광층을 포함하는 중간층, 및 상기 중간층 상에 형성되고 상기 중간층에서 방출된 빛이 상기 발광 영역과 인접한 상기 기판의 개구 영역을 통해 외부로 방출되도록 상기 중간층에서 방출된 빛을 반사시키는 대향 전극을 포함하는 유기발광소자;
상기 기판의 센서 영역 상에 형성된 광센서; 및
상기 광센서를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 상기 광센서와 인접하게 배치된 격벽;을 포함하며,
상기 대향 전극에서 반사된 빛의 일부는 상기 격벽에 반사되어 상기 광센서에 흡수되는, 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 발광 영역과 상기 개구 영역은 서로 중첩되지 않는, 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 화소 전극과 상기 대향 전극은 모두 반사 전극인, 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 광센서는 게이트 절연막 하부에 위치하는, 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 광센서는,
하부 전극;
상기 하부 전극 상에 형성된 광 흡수층; 및
상기 광 흡수층 상에 형성된 상부 전극;을 포함하는, 유기 발광 표시 장치. - 제5항에 있어서,
상기 하부 전극은 상기 광 흡수층 보다 큰 면적을 가지는, 유기 발광 표시 장치. - 제6항에 있어서,
상기 하부 전극은 상기 광센서로 진행하는 빛의 일부가 반사되어 상기 광 흡수층을 향해 진행하도록 반사성 금속재를 포함하는, 유기 발광 표시 장치. - 제5항에 있어서,
상기 상부 전극은 상기 박막 트랜지스터의 상기 활성층과 동일층에 형성된, 유기 발광 표시 장치. - 제8항에 있어서,
상기 활성층은 채널 영역 및 상기 채널 영역의 양측에 배치되고 불순물로 도핑된 소스 영역 및 드레인 영역을 포함하고,
상기 상부 전극은 상기 활성층의 소스 영역 및 드레인 영역과 동일물질을 포함하는, 유기 발광 표시 장치. - 제5항에 있어서,
상기 하부 전극은 상기 게이트 전극과 동일층에 동일물질로 형성된, 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 격벽은,
제1 격벽층; 및
상기 제1 격벽층 상에 형성된 제2 격벽층;을 포함하는, 유기 발광 표시 장치. - 제11항에 있어서,
상기 제1 격벽층은 상기 박막 트랜지스터의 상기 게이트 전극과 동일층에 동일물질로 형성되고,
상기 제2 격벽층은 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 동일층에 동일물질로 형성된, 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 센서 영역은 상기 개구 영역과 인접하게 위치하는, 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 센서 영역은 상기 발광 영역을 가운데 두고 상기 개구 영역과 반대편에 위치하는, 유기 발광 표시 장치.
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