KR20180062284A - 유기 발광 표시 장치 - Google Patents

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임종혁
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Abstract

본 발명은 보조 전극의 언더컷 형상을 개선하고, 상기 보조 전극과 제 2 전극이 콘택되는 영역을 무기막으로 완전히 채움으로써 공극의 발생을 방지하고, 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 유기 발광 표시 장치는, 발광 영역 및 비발광 영역으로 정의되는 기판 상에 위치하는 제 1 전극과, 제 1 전극 상에 위치하는 발광층을 포함하는 유기층과, 상기 발광층을 포함하는 유기층 상에 위치하는 제 2 전극과, 상기 비발광 영역에 위치하는 보조 전극 및 상기 보조 전극 상에 위치하여 역 테이퍼 형상의 단부를 가짐으로써 상기 보조 전극의 측면으로 노출하는 보호층을 포함한다. 이 때 제 2 전극을 비발광 영역까지 연장되어 노출된 보조 전극과 전기적으로 접속되는 특징을 갖는다. 또한 상기 보조 전극은 보호층의 하부에서 정 테이퍼 형상의 단부를 갖는다.

Description

유기 발광 표시 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY}
본 발명은 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로, 특히 언더컷(Undercut) 구조를 이용하여 보조 전극의 콘택을 형성하는 유기 발광 표시 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
다양한 정보를 화면으로 구현해 주는 영상 표시 장치는 정보 통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가벼우며, 휴대가 가능하면서도 고성능의 방향으로 발전하고 있다. 이에 음극선관(CRT)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 평판 표시 장치로 유기 발광층의 발광량을 제어하여 영상을 표시하는 유기 발광 표시 장치 등이 각광받고 있다.
유기 발광 표시 장치는 다수의 화소들이 매트릭스 형태로 배열되어 화상을 표시하게 된다. 여기서, 각 화소는 발광 소자와, 그 발광 소자를 독립적으로 구동하는 다수의 트랜지스터 및 스토리지 커패시터 등을 포함하는 화소 구동 회로를 구비한다. 이 때 각 발광 소자는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 발광층을 포함한다.
근래에는, 유기 발광 표시 장치의 개구율 확보 및 투명 디스플레이 구현 등을 위한 상부 발광(Top Emittion)하는 유기 발광 표시 장치에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 상부 발광 유기 발광 표시 장치의 발광층은, 상부 전극, 즉 제 2 전극을 투과하여 발광함으로써 영상을 표시하여야 하므로, 상기 제 2 전극은 투명 도전성 물질을 이용하여 형성된다. 이같은 투명 도전성 물질은 금속에 비해 높은 저항을 갖기 때문에 저항 성분의 보상을 위해 보조 전극을 사용한다.
종래의 보조 전극은 역 테이퍼 형상을 갖는 격벽을 이용하여 보조 전극과 제 2 전극 간의 콘택을 형성하였다. 그러나, 마스크 저감 및 재료 비용의 저감을 위해 격벽 재료를 사용하지 않는 대체 구조의 개발이 요구되었다. 이같은 대체 구조 중 하나로서, 보조 전극 상에 보호층을 구비하고, 보호층의 하부가 식각되는 언더컷(undercut) 형상을 가지며, 식각된 보호층의 하부에서 상기 보조 전극의 측면을 노출하고, 노출된 보조 전극의 측면에서 제 2 전극과 콘택이 일어나는 구조가 제안되었다. 그러나 상기 언더컷 형상의 보호층을 갖는 유기 발광 표시 장치는, 발광층을 포함하는 유기층 형성 후 무기막을 형성하는 과정에서 상기 언더컷 구조의 보호층 하부를 무기막이 완전히 채우지 못함으로써 공극이 발생하게 된다. 이같은 공극은 외부로부터의 수분, 산소 또는 수소 등의 불순물이 침투하는 경로로서 기능하며, 상기 불순물은 상기 유기층에 손상을 가하여 얼룩 발생 또는 기계적 특성이 저하되는 등의 유기 발광 표시 장치의 신뢰성을 저하시키는 원인이 된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 보조 전극의 언더컷 형상을 개선하고, 상기 보조 전극과 제 2 전극이 콘택되는 영역을 무기막으로 완전히 채움으로써 공극의 발생을 방지하고, 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유기 발광 표시 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 의한 유기 발광 표시 장치는 발광 영역 및 비발광 영역으로 정의되는 기판 상에 위치하는 제 1 전극과, 제 1 전극 상에 위치하는 발광층을 포함하는 유기층과, 상기 발광층을 포함하는 유기층 상에 위치하는 제 2 전극과, 상기 비발광 영역에 위치하는 보조 전극 및 상기 보조 전극 상에 위치하여 역 테이퍼 형상의 단부를 가짐으로써 상기 보조 전극의 측면으로 노출하는 보호층을 포함한다. 이 때 제 2 전극을 비발광 영역까지 연장되어 노출된 보조 전극과 전기적으로 접속되는 특징을 갖는다. 또한 상기 보조 전극은 보호층의 하부에서 정 테이퍼 형상의 단부를 갖는다.
본 발명에 의한 유기 발광 표시 장치는, 역 테이퍼 형상을 갖는 보호층의 단부 하측에 보조 전극이 위치하고, 제 2 전극과 접속되는 특징을 갖는다. 이같이 역 테이퍼 형상을 갖는 보호층을 구비한 본 발명에 의한 유기 발광 표시 장치는, 밀봉층이 보호층의 하부를 완전히 채울 수 있으므로, 공극이 발생하지 않음으로써, 발광 소자의 불량 발생이 방지되고 유기 발광 표시 장치의 기계적 특성 또한 향상된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3a는 종래의 언더컷(undercut) 형태의 보호층의 하부에 보조 전극이 형성된 경우의 공극이 발생하는 현상을 도시한 것이고, 도 3b는 본 발명의 역 테이퍼(reversed taper) 형상을 갖는 보호층의 하부에 테이퍼(taper) 형상을 갖는 보조 전극을 구비한 경우 공극 발생이 방지 효과를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4a 내지 도 4d 는 본 발명에 의한 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로, 실제 제품의 부품 명칭과 상이할 수 있다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어 '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명될 경우, '바로' 또는 '직접' 이 사용되지 않은 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
비록 제 1, 제 2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위해서 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 구성요소일 수도 있다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
기판(10)은 발광 영역(A/A)과 비발광 영역(N/A)으로 정의된다. 기판(10) 상에는 버퍼층(11)이 형성된다. 버퍼층(110)은 기판(10)을 통한 수분 또는 불순물의 침투를 방지하며, 기판(10) 상부를 평탄화하는 역할을 한다. 버퍼층(10)은 SiNx 또는 SiOx 등의 무기 절연 물질로 형성될 수 있다. 버퍼층(110) 상에는 박막 트랜지스터(T)와, 유기 발광 소자가 구비된다.
이를 도 1을 참조하여 보다 상세히 설명하면, 버퍼층(110) 상에는 반도체, 예를 들어 실리콘 또는 산화물 반도체 등으로 이루어진 활성층(21)이 형성된다.
활성층(21) 상에는 게이트 절연막(12)이 구비되고, 게이트 절연막(12) 의 상부에는 게이트 전극(22)이 위치한다. 게이트 전극(22)은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), Al/Cu 등의 도전성 물질을 이용하여 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다.
활성층(21)은 실리콘(Silicon), 비정질 실리콘(amorphous silicon), 폴리 실리콘(poly-silycon) 및 저온 폴리 실리콘(Low Temperature poly silicon:LTPS)으로 형성될 수 있다. 그리고 활성층(21)의 게이트 전극(22)이 형성되지 않은 영역은 N형 도펀트 또는 P형 도펀트 등의 물질이 도핑되어 도체화될 수 있다.
또한, 활성층(21)은 산화물 반도체로 이루어질 수 있다. 산화물 반도체로는 인듐 갈륨 아연 산화물(InGaZnO), 인듐 주석 아연 산화물(InSnZnO), 인듐 아연 산화물(InZnO), 주석 아연 산화물(SnZnO) 등이 사용될 수 있다. 그리고 게이트 전극(22) 및 게이트 라인(GL)을 마스크로 하여 플라즈마 처리 등을 통해 활성층(21)을 도체화할 수 있다.
게이트 전극(22) 및 활성층(21)의 상부에는 층간 절연막(13)이 위치한다. 층간 절연막(13)은 활성층(21)이 도체화되어 형성된 소스 영역(211) 및 드레인 영역(212)을 각각 노출하는 복수의 콘택홀(H1, H2)이 형성된다. 상시 콘택홀(H1, H2)을 통해 소스 전극(23) 및 드레인 전극(24)이 형성된다. 소스 전극(23)은 제 1 층(231) 및 제 2 층(232)의 2층으로 이루어질 수 있으며, 드레인 전극(24) 또한 제 1 층(241) 및 제 2 층(242)의 2층으로 이루어질 수 있다. 한편, 소스 전극(23) 및 드레인 전극(24)은 제 1 내지 제 3 층의 3층 구조를 갖도록 이루어질 수도 있다.
박막 트랜지스터가 n 형 트랜지스터인지 또는 p 형 트랜지스터인지에 따라 소스 전극(23) 과 드레인 전극(24)의 위치는 서로 바뀔 수 있다.
상기 소스 전극(23) 및 드레인 전극(24)의 제 1 층(231, 241) 및 제 3층(미도시)은 몰리브덴-티타늄 합금(MoTi) 또는 ITO, IGZO, IZO, ZnO 등의 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 소스 전극(23) 및 드레인 전극(24)의 제 2 층(232, 242)은 구리(Cu) 등의 저저항 물질로 형성될 수 있다. 상기 MoTi 또는 ITO 와 같은 금속들은 상기 소스/드레인 전극(23, 24)의 제 2층(232, 242)에 구비된 구리(Cu)와 같은 물질들이 외부 환경에 의해 산화 등의 변형이 일어나는 것을 방지한다.
기판(10)과 버퍼층(11) 사이에는 차광층(8)이 더 구비될 수 있다. 차광층(8)은 활성층(20)으로 입사되는 빛을 차단하고, 박막 트랜지스터(T)와 각종 배선(미도시) 사이에 발생하는 기생 캐패시턴스를 감소시키는 역할을 수행할 수 있다.
차광층(8)은 은(Ag), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 네오듐(Nd)등의 금속 중 단일 물질 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다.
한편, 층간 절연막(13)은 비표시 영역을 포함한 기판(10)의 전면에 구비된다. 비표시 영역(N/A)의 층간 절연막(13) 상부, 즉 소스/드레인 전극(23, 24)과 동일한 층에는 보조 전극(31)이 형성된다. 상부 발광(Top Emission)하는 유기 발광 표시 장치에서, 유기 발광 소자의 상부에 위치하는 전극은 일반적으로 캐소드(cathode)전극인데, 높은 저항을 갖는 투명 도전성 물질로 형성되거나, 낮은 저항을 갖는 물질을 빛을 투과할 수 있을 정도로 얇게 형성한다. 이로 인해, 상부 발광식 유기 발광 표시 장치의 유기 발광 소자 상부에 위치하는 캐소드 전극의 저항이 충분히 낮게 형성되지 못함으로써, 유기 발광 소자에 가해지는 저전위 전압이 상승하는 현상이 발생한다. 보조 전극(31)은 낮은 저항을 갖는 물질로 형성되어 상기 유기 발광 소자의 상부에 위치하는 전극과 접속되어 저항을 낮추는 역할을 한다.
보조 전극(31)은 소스/드레인 전극(23, 24)과 같이 복수 개의 층으로 형성된다. 특히, 보조 전극(31)의 제 1 층(311)은 보조 전극(31)의 제 2 층(312)보다 길게 연장되도록 형성된다. 또한 보조 전극(31)의 제 2층(312)은 전술한 유기 발광 소자의 상부에 위치한 전극과의 콘택을 좀더 원활하게 하기 위해 테이퍼(Taper) 형상을 갖도록 형성된다.
보조 전극의 제 1 층(311)은 소스/드레인 전극(23, 24)의 제 1 층(231, 241)과 동일한 물질로 동시에 형성된다. 또한 보조 전극(31)의 제 2 층(312)은 소스/드레인 전극(23, 24)의 제 2 층(242)과 동일한 물질로 동시에 형성된다.
한편, 소스/드레인 전극(23, 24)과 같이 보조 전극(31)도 3층으로 형성될 수 있으며, 이 때 제 1 층 및 제 3 층은 몰리브덴-티타늄 합금(MoTi) 또는 ITO, IGZO, IZO, ZnO 등의 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 보조 전극(31)의 제 2 층(232, 242)은 소스/드레인 전극(23, 24)에서와 마찬가지로 구리(Cu) 등의 저저항 물질로 형성될 수 있다.
박막 트랜지스터(T) 및 보조 전극(31) 상에는 보호층(14)이 형성된다. 보호층(14)은 SiNx 또는 SiOx 중 적어도 어느 하나의 무기물로 단층, 또는 복수층으로 형성될 수 있다. 이 때 보호층(14)은 보조 전극(31)의 상부에서 단부(155)를 갖는다. 이 때 보호층(14)은 상기 보조 전극(31)의 상부를 덮도록 위치하며, 그 단부(155)는 역 테이퍼(Reversed Taper) 형상을 갖는다. 그리고, 보호층(14)이 상기와 같이 보조 전극(31)의 상부에서 단부(155)를 가짐으로써, 보조 전극(31)의 측면은 보호층(14)이 형성되지 않고 보조 전극(31)의 제 2 층(312)의 측면은 노출되는 특징을 갖는다.
그에 따라 보조 전극(31)의 측면은 테이퍼(Taper) 형상을 가지는 반면, 보호층(13)은 보조 전극(31)의 상부에서 역 테이퍼 형상의 단부(155)를 가짐으로써, 서로 다른 방향의 테이퍼 형상을 갖는다. 즉, 보호층(14)과 보조 전극(31)의 계면 단부는 그 상측 또는 하측에 비해 안쪽으로 함몰된 구조를 갖는다.
보호층(14)의 상부에는 평탄화막(15)이 형성된다. 평탄화막(15)은 발광 소자가 위치할 영역의 단차를 제거하는 역할을 한다. 이 때 평탄화막은 유기 절연물질, 예를 들어 폴리이미드(Polyimide), 포토아크릴(Photoacryl), 벤조사이클로뷰텐(BCB) 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다. 평탄화막은 단수 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다.
평탄화막(15)은 보호층(14)의 단부와, 보조 전극(31)을 노출하도록 평탄화막(15)의 일부가 제거된 유기 홀(37)을 포함한다.
그리고, 평탄화막(15)과 보호층(14)에는 상기 드레인 전극(24)을 노출하도록 콘택홀(H3)이 형성된다. 한편 소스 전극(23)과 드레인 전극(24)의 위치가 서로 바뀔 경우에는 콘택홀(H3)은 소스 전극을 노출하도록 형성될 수 있다.
또한, 평탄화막(15) 상에는 제 1 전극(40)이 위치한다. 이 때 제 1 전극(40)은 콘택홀(H3)을 통해 소스 전극(23) 또는 드레인 전극(24)과 접속된다.
제 1 전극(40)과 동일한 층, 특히 평탄화막(15)의 단부에는 제 1 전극(40)과 동일한 물질로 더미 전극(45)이 더 형성될 수 있다. 이같은 더미 전극은, 유기 절연물질인 평탄화막(15)으로부터 발생하는 아웃개스 등의 불순물이 유기층(40)에 영향을 가하는 것을 차단하는 배리어로서 기능할 수 있다.
제 1 전극(40)과 더미 전극(45)은 금속 또는 투명 도전성 물질로 단층 또는 복수 개의 층으로 형성될 수 있다. 특히, 상부 발광(Top Emission)하는 유기 발광 표시 장치에 있어서, 제 1 전극(40)은 은(Ag)과 같은 반사율이 높은 금속으로 형성됨으로써 하부쪽으로 발광하는 빛을 반사하여 다시 상부로 전달하는 반사판 역할을 할 수 있다. 이같이 제 1 전극(40)이 반사판 역할을 수행할 경우 유기 발광 소자의 수명 및 효율이 증가한다. 또한 은(Ag)과 같은 물질은 외부 환경으로 인한 산화 등이 발생하므로, 그 상층 및 하층을 ITO, IZO, IGZO, ZnO 로 이루어진 투명 도전성 물질로 형성할 수 있다. 즉 제 1 전극(40)은 투명 도전성 물질로 이루어진 하층과, 은(Ag) 등의 고반사율을 갖는 금속으로 이루어진 중층 및 투명 도전성 물질로 이루어진 상층을 포함하는 3층 구조로 형성될 수 있다.
그리고, 제 1 전극(40)의 일부 영역을 덮으며 화소 영역을 정의하도록 뱅크 절연막(43)이 구비된다. 뱅크 절연막(43)은 폴리이미드(polyimide), 아크릴(acryl) 등이 포함되도록 구비될 수 있다.
뱅크 절연막(43) 및 제 1 전극(40) 상에는 발광층을 포함하는 유기층(41)이 구비된다. 유기층(41)은 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 발광층(EML), 전자 수송층(ETL), 및 전자 주입층(EIL)을 포함하도록 형성될 수 있다.
유기층(41)은 기판(10)의 일면 전체에 형성될 수 있다. 이 때 유기층(41)은 상기 보호층(14)의 단부의 역 테이퍼 형상으로 인해 보호층(14)의 상부에서 불연속되는 지점(D)이 존재한다. 즉, 보조 전극(31)의 제 1 층(311)의 일부 및 제 2 층(312)의 측면에는 유기층(41)이 형성되지 않는다.
유기층(41) 상에는 제 2 전극(42)이 형성된다. 제 2 전극(42)은 기판(10)의 일면 전체에 형성된다. 제 2 전극(42)은 ITO, IZO, IGZO, ZnO 등의 투명 도전성 물질 또는 은(Ag), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 등의 단일 물질 도는 이들의 합금으로 형성될 수 있다.
상부 발광을 위한 유기 발광 표시 장치를 구현하기 위해, 제 2 전극(42)은 투명 도전성 물질로 형성됨으로써 유기층(41)으로부터의 광을 투과시키도록 형성될 수 있다. 한편, 제 2 전극(42)은 불투명한 금속 물질로 형성하되, 광을 투과시키기 위해 10~1000Å 사이의 얇은 두께로 형성될 수 있다. 이 때 제 1 전극(40)은 애노드(Anode)로, 제 2 전극(42)은 캐소드(Cathode)일 수 있다.
제 2 전극(42)은 유기 홀(37)의 상부까지 연장되어, 낮은 저항을 갖는 보조 전극(31)과 콘택된다. 이 때 제 2 전극(42)은 유기층(41)이 불연속되는 지점(D)에서 보조 전극(31)의 제 1 층(311)에 접속되거나, 제 1 층(311)에 접속됨과 아울러, 제 2 층(312)의 측면의 일부 또는 전부와 접속된다. 전술한 바와 같이, 제 2 전극(42)은 투명 도전성 물질로 형성되거나, 불투명한 금속 물질을 빛을 투과할 수 있을 정도로 매우 얇게 형성되어 캐소드로서 충분히 낮은 저항을 갖지 못한다. 그런데, 보조 전극(31)은 저저항의 금속 물질을 포함하도록 형성된다. 이같은 보조 전극(31)과 제 2 전극(42)이 접속되면 제 2 전극(42)의 저항이 낮아지는 효과가 있다. 제 2 전극(42)은 캐소드로서 유기 발광 소자에 저전위 전압(VSS)을 공급할 수 있다. 이 때 제 2 전극(42)의 저항이 높아지면 상기 저전위 전압(VSS)이 상승하는 문제점이 발생하나, 보조 전극(31)과 제 2 전극(42)이 콘택됨으로써 상기 제 2 전극(42)의 저항이 낮아지고, 따라서 유기 발광 소자에 공급되는 저전위 전압(VSS)의 상승이 방지된다.
제 2 전극(42)상의 기판(10) 전면에는 밀봉층(51)이 형성된다. 밀봉층(51)은 SiOx, SiNx 와 같은 무기 절연막이 단층으로, 또는 서로 다른 무기 절연막이 서로 교차하여 적층된 복층 구조로 형성될 수 있다. 밀봉층(51)은 수분 및 산소 등을 포함하는 외부 공기가 유기층(41) 내로 침투하는 것을 방지하여 발광층을 포함한 유기층(41)을 보호하는 역할을 한다.
도 2는 중간 전극을 포함하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 설명하기 위한 개략도이다. 도 2에 의한 유기 발광 표시 장치의 박막 트랜지스터(T), 보조 전극(31), 보호층(14)을 포함하는 구조는 도 1에 의한 유기 발광 표시 장치와 동일하다.
도 2에 의한 유기 발광 표시 장치는, 평탄화막(15)이 두 층으로 형성되고, 그 사이에는 연결 전극(39)이 위치한다. 다시 말하면, 보호층(15) 상에는 제 1 평탄화막(15a)이 위치하고, 상기 제 1 평탄화막(15a) 상에는 콘택홀(H4)을 통해 소스 전극 또는 드레인 전극(23, 24)과 접속된 연결 전극(39)이 위치하며, 연결 전극(39) 상에는 제 2 평탄화막(15b)이 위치한다. 그리고, 제 2 평탄화막(15b) 상에는 콘택홀(H5)을 통해 연결 전극(39)과 접속된 제 1 전극(40)이 위치한다. 그리고, 더미 전극(45)은 상기 제 1 평탄화막(15a) 및 제 2 평탄화막(15b)의 측면 단부를 덮도록 형성된다.
뱅크 절연막(43), 발광층을 포함하는 유기층(41), 제 2 전극(42) 및 밀봉층(51)의 구성은 도 1에 의한 유기 발광 표시 장치와 동일하다. 여기서도, 제 2 전극(42)은 제 1 평탄화막(15a) 및 제 2 평탄화막(15b) 일부가 제거되어 보조 전근(31)을 노출하는 유기 홀(37)을 통해 보조 전극(31)의 제 1 층(311)에 접속되거나, 제 1 층(311)에 접속됨과 아울러 제 2 층(312)의 측면의 일부 또는 전부와 접속된다.
도 3a는 종래의 언더컷(undercut) 형태의 보호층의 하부에 보조 전극이 형성된 경우의 공극이 발생하는 현상을 도시한 것이고, 도 3b는 본 발명의 역 테이퍼(reversed taper) 형상을 갖는 보호층의 하부에 테이퍼(taper) 형상을 갖는 보조 전극을 구비한 경우 공극 발생이 방지 효과를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3a와 같이, 종래의 언더컷 형태의 보호층(64) 단부(164)의 하측에 보조 전극(61)이 위치하고, 제 2 전극(62)과 보조 전극(61)이 보호층(64)의 하부에서 접속되는 유기 발광 표시 장치는, 밀봉층(51)이 보호층(64)의 하부를 완전히 채우지 못함으로써 공극(V)이 발생한다. 이같은 공극(V)은 유기 발광 표시 장치로 수분 또는 아웃가스(outgas)가 침투하는 경로가 됨으로써, 발광 소자에 얼룩 등의 불량을 야기하는 원인이 된다. 또한 공극(V)이 형성되는 경우 유기 발광 표시 장치의 기계적 특성을 저하시킬 위험도 존재한다.
반면 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 유기 발광 표시 장치는, 역 테이퍼 형상을 갖는 보호층(14)의 단부 하측에 보조 전극(31)이 위치하고, 제 2 전극과 접속되는 특징을 갖는다. 이같이 역 테이퍼 형상을 갖는 보호층(14)을 구비한 본 발명에 의한 유기 발광 표시 장치는, 밀봉층(51)이 보호층(14)의 하부를 완전히 채울 수 있으므로, 공극이 발생하지 않음으로써, 발광 소자의 불량 발생이 방지되고 유기 발광 표시 장치의 기계적 특성 또한 향상된다.
이하로는, 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 본 발명에 의한 유기 발광 표시 장치의 제조방법을 설명한다. 도 1 및 도 2에 의한 유기 발광 표시 장치의 제조방법은 거의 동일하므로, 도 1에 도시된 유기 발광 표시 장치의 제조방법을 예시로 들어 설명한다.
먼저 도 4a에 도시된 박막 트랜지스터(T)와 보조 전극용 금속층(333)까지의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 기판(10) 상에 차광층(8)을 형성한다. 차광층(8)은 은(Ag), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 네오듐(Nd)등의 금속 중 단일 물질 또는 이들의 합금을 증착한 후 패터닝함으로써 형성될 수 있다.
그 다음, 차광층(8)을 포함하는 기판(10) 전면에 버퍼층(11)을 형성한다. 버퍼층(10)은 SiNx 또는 SiOx 등의 무기 절연 물질을 증착하여 형성될 수 있다.
그 다음,버퍼층 상에는 박막 트랜지스터(T)가 형성된다. 이를 보다 상세하 설명하면, 활성층(21)을 형성한 다음, 무기 절연막 및 금속층을 증착하고 패터닝함으로써 게이트 절연막(12) 및 게이트 전극(22)을 형성할 수 있다. 이 때 게이트 절연막(12)과 게이트 전극(22)은 동시에 패터닝되어 형성되거나, 서로 다른 패터닝 공정을 통해 형성될 수도 있다.
그 다음 게이트 전극(22)을 마스크로 하여 활성층(21)에 불순물을 도핑함으로서 소스 영역(211) 및 드레인 영역(212)을 형성한다. 활성층(21)이 산화물 반도체로 이루어진 경우는, 플라즈마 처리 등을 통해 활성층(21)을 도체화할 수 있다.
그 다음, 게이트 전극(22)을 포함하는 기판(10) 상에 층간 절연막(13)을 형성한다. 층간 절연막은 소스 영역(211) 및 드레인 영역(212)을 노출하는 콘택홀(H1, H2)을 포함한다. 이 때 층간 절연막은 버퍼층(10)과 동일하게 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다.
그 다음, 상기 콘택홀(H1, H2)을 통해 소스 영역(211) 및 드레인 영역(212)과 접속되는 소스 전극(23) 및 드레인 전극(24)을 형성함과 아울러, 보조 전극을 형성할 보조 전극용 금속층(333)을 형성한다. 상기 소스 전극(23), 드레인 전극(24) 및 보조 전극용 금속층(333)은, 몰리브덴-티타늄 합금(MoTi) 또는 ITO, IGZO, IZO, ZnO 등의 투명 도전성 물질과, 구리(Cu) 등의 저저항 물질을 증착하여 금속층을 형성한 후 동시에 패터닝함으로써 형성될 수 있다.
그 다음, 도 4b에 도시된 것과 같이, 보조 전극용 금속층(333) 및 박막 트랜지스터(T) 상에 보호층 형성을 위한 무기막층(144)과, 평탄화막 형성을 위한 유기막층(157)을 형성한다. 그리고 상기 유기막층(157) 상에 포토레지스트(PR)을 도포한 후 마스크 등을 이용하여 드레인 전극(24)의 상측의 포토레지스트 및 유기홀(37)이 이 형성될 영역의 포토레지스트를 제거하고, 식각 공정 등을 통해 보호층(14) 및 평탄화층(15)을 형성한다. 이 때 보호층(14) 및 평탄화층(15) 일부가 식각되어 드레인 전극(24)을 노출하는 콘택홀(H3)과, 보조 전극용 금속층(333)을 노출하는 유기 홀(37)을 형성한다.
그 다음, 도 4c 에 도시된 것과 같이, 애노드 전극용 금속층을 적층한 후 포토 리소그래피 및 식각 공정을 이용하여 패터닝함으로써 제 1 전극(40) 및 더미 전극(45)을 형성한다. 이 때 포토 리소그래피에 이용한 제 1 전극(40) 및 더미 전극(45)상의 포토레지스트(408)는 제거하지 않고 남겨둔다.
그 다음, 습식 식각 공정을 이용하여 보호층(14) 하부의 보조 전극용 금속층(333)을 선택적으로 식각한다. (1st W/E) 이 때 상기 보조 전극용 금속층(333)은 테이퍼(taper) 형상을 갖도록 식각 공정이 조절된다. 그러면, 도 4d와 같이 보호층(14) 하부가 언더컷 형상을 가지며, 보조 전극(31)의 제 2 층(312)이 보호층(14) 안쪽에만 위치하며, 테이퍼(Taper) 형상을 갖는다.
그 다음, 습식 식각 공정을 이용하여 보호층(14)이 평탄화층(15) 외부로 노출된 단부를 선택적으로 식각한다. 이 때 상기 보호층(14)의 단부(155)는 역 테이퍼 형상을 갖도록 상기 식각 공정이 조절된다.
그 결과, 도 4d에 도시된 것과 같이, 상기 보호층(14)의 단부는 역 테이퍼 형상을 가지며, 그 하층에 위치한 보조 전극(31)의 제 2 층(312)은 테이퍼 형상으로 형성된다. 그리고 보조 전극(31)의 제 1 층(311)은 식각되지 않음으로써, 제 2 층(312)의 외곽으로 연장된 형상을 갖는다.
한편, 설계에 따라서는 보조 전극용 금속층(333)과 보호층(14)을 형성한 다음, 보조 전극용 금속층(333)을 선택적으로 식각하여 보조 전극을 먼저 형성하고, 그 다음 평탄화층(15), 제 1 전극(40) 및 더미 전극(45)을 형성한 다음, 이 때 남은 PR 을 이용하여 상기 평탄화층(15)의 단부(155)가 역 테이퍼 형상을 갖도록 형성될 수도 있다.
이같이 평탄화층(155)의 단부(155)를 형성한 다음에는 남아있는 포토레지스트를 제거한다.
그 다음, 화소 영역의 정의되도록 뱅크 절연막(43)을 형성한다. 뱅크 절연막(43)은 폴리이미드(polyimide), 아크릴(acryl) 등이 포함되도록 구비될 수 있다.
그리고, 상기 뱅크 절연막 및 제 1 전극(40) 상에 발광층을 포함하는 유기층(41) 및 제 2 전극을 순차적으로 증착한다. 유기층(41)은 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 발광층(EML), 전자 수송층(ETL), 및 전자 주입층(EIL)을 포함하도록 형성될 수 있다.
제 2 전극(42)은 기판(10)의 일면 전체에 형성된다. 제 2 전극(42)은 ITO, IZO, IGZO, ZnO 등의 투명 도전성 물질 또는 은(Ag), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 등의 단일 물질 도는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 제 2 전극(42)은 앞서 설명한 것과 같이 보호층(15)의 단부(155) 하층에서 보조 전극(31)의 제 1 층(311) 에 콘택되거나, 보조 전극(31)의 제 1 층(311)에 콘택됨과 아울러 제 2 층(312)의 측면에 콘택될 수 있다.
그리고, 상기 하부 기판(10) 전면에 봉지층(51)을 형성한다. 봉지층(51)은 SiOx 또는 SiNx 중 적어도 하나 또는 이들이 교차하여 복층 구조로 형성될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
8: 차광층 10: 기판
11: 버퍼층 13: 층간 절연막
21: 활성층 12: 게이트 절연막
22: 게이트 전극 23: 소스 전극
24: 드레인 전극 14: 보호층
15: 평탄화막 155: 보호층 단부
37: 유기 홀 40: 제 1 전극
45: 더미 전극 41: 유기층
43: 뱅크 절연막 32: 제 2 전극
31: 보조 전극 311: 보조 전극 제 1 층
312: 보조 전극 제 2 층

Claims (13)

  1. 발광영역 및 비발광영역으로 정의되는 유기 발광 표시장치에 있어서,
    기판 상에 위치하는 제 1 전극,
    상기 제 1 전극 상에 위치하는 발광층을 포함하는 유기층,
    상기 발광층을 포함하는 유기층 상에 위치하는 제 2 전극,
    상기 비발광영역에 위치하는 보조 전극 및
    상기 보조 전극 상에 위치하며, 상기 보조 전극 상에 역 테이퍼(reversed taper) 형상의 단부를 갖는 보호층을 포함하고,
    상기 제 2 전극은 상기 보조 전극과 전기적으로 접속되는 유기 발광 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 전극은 상기 비발광영역까지 연장되어 상기 보조 전극과 전기적으로 접속되는 유기 발광 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 전극은 상기 보호층의 하부에서 정 테이퍼(Taper) 형상의 단부를 갖는 유기 발광 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 역 테이퍼 형상의 단부를 노출하도록 상기 보호층 상에 위치하는 적어도 하나의 평탄화막 및
    상기 평탄화막 및 상기 역 테이퍼 형상의 단부의 상측에 구비된 더미 전극을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 평탄화막 상에 위치하고, 상기 상기 제 1 전극과 상기 더미 전극은 동일한 층에 위치하며, 동일한 물질로 이루어진 유기 발광 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판 상에 위치하는 박막 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 박막 트랜지스터 상에는 상기 보호층 및 상기 평탄화막이 구비되고,
    상기 제 1 전극은, 상기 평탄화막 및 상기 보호층 일부가 제거되여 상기 박막 트랜지스터의 소스 전극 또는 드레인 전극 중 어느 하나를 노출하는 콘택홀을 통해 상기 박막 트랜지스터와 접속되고,
    상기 보조 전극은 상기 박막 트랜지스터의 소스, 드레인 전극과 동일한 층에 위치하며, 동일한 물질로 이루어진 유기 발광 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 보조 전극은 상기 기판 상에 상기 금속 전극, 상기 보호층을 순차적으로 형성한 후 제 1 습식 식각 공정을 통해 상기 금속 전극을 선택적으로 식각함으로써 테이퍼 형상의 단부를 갖도록 형성되는 유기 발광 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 보호층은,
    상기 보조 전극이 형성된 후, 상기 보호층 상에 적어도 하나의 평탄화막 및 더미 전극이 순차적으로 형성된 다음 제 2 습식 식각 공정을 통해 상기 보호층을 선택적으로 식각함으로써 상기 보호층이 상기 역 테이퍼 형상의 단부를 갖도록 형성되는 유기 발광 표시 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 보조 전극은 상기 기판 상에 상기 금속 전극, 상기 보호층, 상기 평탄화막 및 상기 더미 전극을 형성한 후, 제 1 습식 식각 공정을 통해 상기 금속 전극을 선택적으로 식각하여 상기 보조 전극이 상기 보호층 하부의 일부 영역에만 테이퍼 형상을 가지도록 형성되고,
    상기 보호층은, 상기 보조 전극이 형성된 후 제 2 습식 식각 공정을 통해 상기 보호층을 선택적으로 식각함으로써 역 테이퍼 형상의 단부를 갖도록 형성되는 유기 발광 표시 장치.
  10. 제 8 항 및 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 습식 식각 공정 및 상기 제 2 습식 식각 공정은 상기 더미 전극이 형성된 후, 상기 더미 전극 상에 남은 포토레지스트를 이용하여 실시하는 유기 발광 표시 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 전극은 복수 개의 층으로 이루어지고,
    상기 보조 전극의 제 1 층은 ITO 또는 MoTi 중 어느 하나로 이루어지고,
    상기 보조 전극의 제 2 층은 Cu 로 이루어지는 유기 발광 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 보조 전극의 제 2 층 상에는 제 3 층이 더 위치하고,
    상기 보조 전극의 제 3 층은 ITO 또는 MoTi 중 어느 하나로 이루어지는 유기 발광 표시 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 보조 전극의 제 1 층은, 상기 보호층의 단부보다 길게 연장되어 상기 제 2 전극과 직접 접속되는 유기 발광 표시 장치.
KR1020160162362A 2016-11-30 2016-11-30 유기 발광 표시 장치 KR20180062284A (ko)

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