KR20210009487A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20210009487A
KR20210009487A KR1020190085965A KR20190085965A KR20210009487A KR 20210009487 A KR20210009487 A KR 20210009487A KR 1020190085965 A KR1020190085965 A KR 1020190085965A KR 20190085965 A KR20190085965 A KR 20190085965A KR 20210009487 A KR20210009487 A KR 20210009487A
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유춘기
허성권
유은영
홍현진
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

일 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 기판 위에 위치하는 트랜지스터, 트랜지스터 위에 위치하는 제1 절연층, 제1 절연층 위에 위치하며 서로 인접하는 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극을 포함한다. 제1 절연층은 제1 화소 전극과 제2 화소 전극 사이에 위치하는 제1 개구를 포함한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
발광 표시 장치는 화소들에 대응하는 발광 다이오드들(light emitting diodes)을 포함하고, 각각의 발광 다이오드의 휘도를 제어하여 영상을 표시할 수 있다. 발광 표시 장치는 액정 표시 장치 같은 수광형 표시 장치와 달리 백라이트 같은 광원을 요하지 않으므로 두께와 무게를 줄일 수 있다. 또한, 발광 표시 장치는 높은 휘도, 높은 명암비, 높은 색 재현, 높은 반응 속도 등의 특성이 있어, 고품질의 영상을 표시할 수 있다.
이러한 장점으로 인해, 발광 표시 장치는 스마트폰, 태블릿 같은 모바일 장치, 모니터, 텔레비전 등의 다양한 전자 장치에 적용되고 있고, 자동차용 표시 장치로서 각광받고 있다.
실시예들은 신뢰성이 향상된 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 트랜지스터, 상기 트랜지스터 위에 위치하는 제1 절연층, 상기 제1 절연층 위에 위치하며 서로 인접하는 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극을 포함한다. 상기 제1 절연층은 상기 제1 화소 전극과 상기 제2 화소 전극 사이에 위치하는 제1 개구를 포함한다.
상기 제1 화소 전극은 상기 제1 개구와 중첩하지 않을 수 있고, 상기 제2 화소 전극은 상기 제1 개구와 중첩하지 않을 수 있다
상기 제1 절연층은 상기 트랜지스터의 소스 전극 또는 드레인 전극과 중첩하는 접촉 구멍을 포함할 수 있고, 상기 제1 개구는 상기 접촉 구멍과 이격될 수 있다.
상기 제1 절연층은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 개구는 상기 제1 화소 전극 및 상기 제2 화소 전극 중 적어도 하나를 완전히 둘러쌀 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제1 절연층 위에 위치하며 상기 제1 화소 전극 및 상기 제2 화소 전극과 인접하는 제3 화소 전극을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 개구는 상기 제1 화소 전극과 상기 제3 화소 전극 사이에 위치하지 않을 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 트랜지스터와 상기 제1 절연층 사이에 위치하는 제2 절연층을 더 포함할 수 있고, 상기 제2 절연층은 상기 제1 개구와 중첩하는 부분을 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제1 절연층 위에 위치하며 상기 제1 화소 전극 및 상기 제2 화소 전극과 중첩하는 제2 개구를 포함하는 제3 절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 제3 절연층은 상기 제2 절연층과 접하는 부분을 포함할 수 있다.
상기 제3 절연층은 상기 제1 개구와 중첩하는 홈을 포함할 수 있다.
제3 절연층은 상기 제1 개구와 중첩하는 제2 개구를 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제1 화소 전극 및 상기 제2 화소 전극 위에 위치하는 발광 부재, 그리고 상기 발광 부재 위에 위치하는 공통 전극을 더 포함할 수 있다. 상기 공통 전극은 상기 제2 개구를 통해 상기 제2 절연층과 접하는 부분을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 트랜지스터,
상기 트랜지스터 위에 위치하는 제1 절연층 상기 제1 절연층 위에 위치하며, 서로 인접하는 제1 발광 다이오드 및 제2 발광 다이오드를 포함한다. 상기 제1 절연층은 상기 제1 발광 다이오드의 발광 부재 및 상기 제2 발광 다이오드의 발광 부재 사이에 위치하는 개구를 포함한다.
상기 표시 장치는 상기 트랜지스터와 상기 제1 절연층 사이에 위치하는 제2 절연층을 더 포함할 수 있고, 상기 제2 절연층은 상기 개구와 중첩하는 부분을 포함할 수 있다.
상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층은 상기 트랜지스터의 소스 전극 또는 드레인 전극과 중첩하는 접촉 구멍을 포함할 수 있고, 상기 개구는 상기 접촉 구멍과 이격될 수 있다.
상기 제1 발광 다이오드는 상기 제1 절연층 위에 위치하는 제1 전극, 상기 제2 전극 위에 위치하는 상기 발광 부재, 그리고 상기 발광 부재 위에 위치하는 제2 전극을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극은 상기 접촉 구멍을 통해, 상기 소스 전극 또는 상기 드레인 전극에 연결될 수 있다.
상기 제1 전극은 상기 개구와 상기 개구와 중첩하지 않을 수 있다.
상기 개구는 상기 제1 전극을 완전히 둘러쌀 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제1 절연층 위에 위치하며 상기 제1 발광 다이오드 및 상기 제2 발광 다이오드와 인접하는 제3 발광 다이오드를 더 포함할 수 있다. 상기 개구는 상기 제1 발광 다이오드의 상기 발광 부재와 상기 제3 발광 다이오드의 발광 부재 사이에 위치하지 않을 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제1 절연층 위에 위치하는 제3 절연층을 더 포함할 수 있다. 상기 제3 절연층은 상기 제2 절연층과 접하는 부분을 포함할 수 있다.
상기 제3 절연층은 상기 제1 개구와 중첩하는 홈 또는 개구를 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 신뢰성이 향상된 표시 장치를 제공할 수 있다. 특히, 표시 장치의 유기 절연 물질을 포함하는 절연층에서 발생할 수 있는 아웃개싱으로 인해 화소가 손상되거나 발광 면적이 줄어드는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 표시 영역을 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2에서 A-A'선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 도 2에서 B-B'선을 따라 취한 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 장치와 비교예에 따른 표시 장치의 색 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6, 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10은 각각 일 실시예에 따른 표시 장치의 표시 영역을 나타낸 평면도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 표시 장치의 화소 영역을 나타낸 평면도이다.
도 12는 도 11에서 C-C'선을 따라 취한 단면도이다.
도 13은 도 11에서 C-C'선을 따라 취한 단면도이다.
도 14는 절연층의 두께 감소에 따른 발광 면적비 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
도면에서 나타난 각각의 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도면에서, 방향을 나타내는데 사용되는 부호 x는 제1 방향이고, y는 제1 방향과 수직인 제2 방향이고, z는 제1 방향 및 제2 방향과 수직인 제3 방향이다. 제1 방향(x), 제2 방향(y) 및 제3 방향(z)은 각각 표시 장치의 가로 방향, 세로 방향 및 두께 방향에 대응할 수 있다.
명세서에서 특별한 언급이 없으면 "중첩"은 평면도에서 중첩을 의미하고, 제3 방향(z)으로 중첩을 의미한다.
도면을 참고하여 실시예들에 따른 표시 장치에 대해 발광 표시 장치를 예로 들어 설명한다,
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 1을 참고하면, 표시 장치는 표시 패널(10), 표시 패널(10)에 접합되어 있는 연성 인쇄 회로막(20), 그리고 집적회로 칩(30) 등을 포함하는 구동 장치를 포함한다.
표시 패널(10)은 영상이 표시되는 화면에 해당하는 표시 영역(display area)(DA), 그리고 표시 영역(DA)에 인가되는 각종 신호들을 생성 및/또는 전달하기 위한 회로들 및/또는 신호선들이 배치되어 있는 비표시 영역(non-display area)(NA)을 포함한다. 비표시 영역(NA)은 표시 영역(DA)을 둘러쌀 수 있다. 도 1에서 점선 사각형 안쪽과 바깥쪽이 각각 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NA)에 해당한다.
표시 패널(10)의 표시 영역(DA)에는 화소들(PX)이 행렬로 배치될 수 있다. 표시 영역(DA)에는 게이트선(스캔선이라고도 함), 데이터선, 구동 전압선 같은 신호선들이 또한 배치될 수 있다. 각각의 화소(PX)에는 게이트선, 데이터선, 구동 전압선 등이 연결되어, 각각의 화소(PX)는 이들 신호선으로부터 게이트 신호(스캔 신호라고도 함), 데이터 신호, 구동 전압(ELVDD) 등을 인가받을 수 있다.
표시 영역(DA)에는 사용자의 접촉 및/또는 비접촉 터치를 감지하기 위한 터치 센서가 배치될 수 있다. 대체로 사각형인 표시 영역(DA)이 도시되어 있지만, 표시 영역(DA)은 사각형 외의 다각형, 원형, 타원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
표시 패널(10)의 비표시 영역(NA)에는 표시 패널(10)의 외부로부터 신호들을 전달받기 위한 패드들이 배열되어 있는 패드부(pad portion)(PP)가 위치할 수 있다. 패드부(PP)는 표시 패널(10)의 한 가장자리를 따라 제1 방향(x)으로 길게 위치할 수 있다. 패드부(PP)에는 연성 인쇄 회로막(20)이 접합(bonding)될 수 있고, 연성 인쇄 회로막(20)의 패드들은 패드부(PP)의 패드들에 전기적으로 연결될 수 있다.
표시 패널(10)의 비표시 영역(NA)에는 표시 패널(10)을 구동하기 위한 각종 신호를 생성 및/또는 처리하는 구동 장치(driving unit)가 위치할 수 있다. 구동 장치는 데이터선들에 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동부(data driver), 게이트선들에 게이트 신호를 인가하는 게이트 구동부(gate driver), 그리고 데이터 구동부 및 게이트 구동부를 제어하는 신호 제어부(signal controller)를 포함할 수 있다. 화소들(PX)은 게이트 구동부에서 생성되는 게이트 신호에 따라 소정 타이밍에 데이터 신호를 인가받을 수 있다. 게이트 구동부는 표시 패널(10)에 집적될 수 있고, 표시 영역(DA)의 적어도 일측에 위치할 수 있다. 데이터 구동부 및 신호 제어부는 집적회로 칩(구동 IC 칩이라고도 함)(30)으로 제공될 수 있고, 집적회로 칩(30)은 표시 패널(10)의 비표시 영역(NA)에 실장될 수 있다. 집적회로 칩(30)은 연성 인쇄 회로막(20) 등에 실장되어 표시 패널(10)에 전기적으로 연결될 수도 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 표시 영역(DA)을 중심으로 도 2 내지 도 4를 참고하여 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 표시 영역을 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 2에서 A-A'선을 따라 취한 단면도이고, 도 4는 도 2에서 B-B'선을 따라 취한 단면도이다.
도 2를 참고하면, 대략 12개의 화소(PX1, PX2, PX3)가 위치하는 영역이 도시된다. 도 1에 도시된 표시 영역(DA)에는 이러한 화소들(PX1, PX2, PX3)이 제1 방향(x) 및 제2 방향(y)으로 반복적으로 배치될 수 있다. 인접하는 3개의 화소(PX1, PX2, PX3)는 서로 다른 기본 색(primary color)을 표시할 수 있고, 이들 3개의 화소(PX1, PX2, PX3)는 하나의 화소 유닛(PU)을 이룰 수 있다. 기본색은 적색, 녹색 및 청색일 수 있고, 각각의 화소(PX1, PX2, PX3)는 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나를 표시할 수 있다. 일례로, 화소(PX1)는 적색 화소이고, 화소(PX2)는 녹색 화소이고, 화소(PX3)는 청색 화소일 수 있다. 화소 유닛(PU)은 표시 영역(DA)에서 행렬로 반복적으로 배치될 수 있다.
화소 유닛(PU)은 3개보다 많은 화소를 포함할 수도 있다. 화소 유닛(PU)은 3개의 화소(PX1, PX2, PX3)와 다른 색을 표시할 수 있는 화소를 더 포함할 수 있고, 3개의 화소(PX1, PX2, PX3) 중 어느 하나와 동일 또는 유사한 색을 표시할 수 있는 화소를 더 포함할 수도 있다. 화소 유닛(PU)은 3개의 화소(PX1, PX2, PX3) 중 어느 하나를 포함하지 않을 수도 있다.
각각의 화소(PX1, PX2, PX3)를 부화소라고 부르고, 화소 유닛(PU)을 화소로 부를 수도 있지만, 여기서는 전술한 바와 같이, 화소 및 화소 유닛으로 부르기로 한다.
도 2 내지 도 4를 참고하면, 표시 패널(10)은 화소(PX1, PX2, PX3)를 구성 및 구동하기 위해 기판(110) 위에 여러 층, 배선, 소자가 적층된 구조를 가질 수 있다.
기판(110)은 유리, 플라스틱 등의 절연 물질로 이루어질 수 있다. 기판(110)은 외부에서 수분 등의 침투를 방지하기 위한 하나 이상의 배리어층을 포함할 수도 있고, 배리어층은 규소 산화물(SiOx), 규소 질화물(SiNx) 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
기판(110) 위에는 버퍼층(120)이 위치할 수 있다. 버퍼층(120)은 반도체층(A)을 형성하는 과정에서 기판(110)으로부터 반도체층(A)으로 확산될 수 있는 불순물을 차단하고 기판(110)이 받는 스트레스를 줄이는 역할을 할 수 있다. 버퍼층(120)은 규소 산화물, 규소 질화물 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
버퍼층(120) 위에는 트랜지스터(TR)의 반도체층(A)이 위치할 수 있다. 반도체층(A)은 트랜지스터(TR)의 게이트 전극(G)과 중첩하는 채널 영역, 그리고 채널 영역 양측의 소스 영역 및 드레인 영역을 포함할 수 있다. 반도체층(A)은 다결정 규소, 비정질 규소 또는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
반도체층(A) 위에는 제1 게이트 절연층으로 불릴 수 있는 절연층(141)이 위치할 수 있다. 절연층(141)은 규소 산화물, 규소 질화물 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
절연층(141) 위에는 게이트선(121), 게이트 전극(G), 축전기(CS)의 제1 전극(C1) 등을 포함할 수 있는 제1 게이트 도전체가 위치할 수 있다.
절연층(141) 및 제1 게이트 도전체 위에는 제2 게이트 절연층으로 불릴 수 있는 절연층(142)이 위치할 수 있다. 절연층(142)은 규소 산화물, 규소 질화물 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
절연층(142) 위에는 축전기(CS)의 제2 전극(C2) 등을 포함할 수 있는 제2 게이트 도전체가 위치할 수 있다. 제1 게이트 도전체 및/또는 제2 게이트 도전체는 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti) 등의 금속이나 금속 합금을 포함할 수 있다. 제1 게이트 도전체 및/또는 제2 게이트 도전체는 단층 또는 복층일 수 있다.
절연층(142) 및 제2 게이트 도전체 위에는 층간 절연층으로 불릴 수 있는 절연층(160)이 위치할 수 있다. 절연층(160)은 규소 산화물, 규소 질화물 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
절연층(160) 위에는 데이터선(171), 구동 전압선(172), 트랜지스터(TR)의 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)을 포함할 수 있는 데이터 도전체가 위치할 수 있다. 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)은 절연층들(141, 142, 160)에 형성된 접촉 구멍들을 통해 반도체층(A)의 소스 영역 및 드레인 영역에 각각 연결될 수 있다. 데이터 도전체는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 등의 금속이나 금속 합금을 포함할 수 있다. 데이터 도전체는 단층 또는 복층일 수 있다..
게이트 전극(G), 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)은 반도체층(A)과 함께 트랜지스터(TR)를 이룬다. 회로 관점에서 게이트 전극(G)은 트랜지스터(TR)의 제어 단자를 나타낼 수 있고, 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D) 중 어느 하나는 입력 단자, 그리고 다른 하나는 출력 단자를 나타낼 수 있다. 트랜지스터(TR)는 게이트 전극(G)이 반도체층(A)보다 위에 위치하므로 탑 게이트형(top-gate) 트랜지스터로 불릴 수 있다. 트랜지스터(TR)는 게이트 전극이 반도체 아래 위치하는 바텀 게이트형(bottom-gate) 트랜지스터일 수 있고, 소스 전극과 드레인 전극이 중첩하는 수직형(vertical) 트랜지스터일 수도 있다.
절연층(160) 및 데이터 도전체 위에는 패시베인션층(passivation)으로 불릴 수 있는 절연층(181)이 위치할 수 있다. 절연층(181)은 규소 산화물, 규소 질화물 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
절연층(181) 위에는 절연층(182)이 위치할 수 있다. 절연층(182)은 그 위에 형성될 발광 다이오드(LED)의 발광 효율을 높이기 위해, 발광 다이오드(LED)가 형성될 표면을 평탄하게 만드는 역할을 할 수 있다. 절연층(182)은 평탄화층으로 불릴 수 있다. 절연층(182)은 폴리이미드, 아크릴계 폴리머, 실록산계 폴리머 등의 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
절연층(182)은 인접하는 화소들(PX1, PX2, PX3) 사이에 개구(80)를 포함한다. 개구(80)는 절연층(182)이 제거된 부분을 의미하고, 도 2에서 빗금 친 영역에 해당할 수 있다. 개구(80)는 화소들(PX1, PX2, PX3), 특히 제1 전극(EL1)이나 발광 부재(EM)과 중첩하지 않는 영역에 형성될 수 있다. 개구(80)는 발광 부재(EM)와 약 1 마이크로미터 이상 떨어지게 위치할 수 있다. 개구(80)는 화소 유닛(PU)에서 적어도 하나의 화소(PX1) 완전히 둘러싸도록 형성될 수 있다. 특히, 화소(PX1)를 구성하는 제1 전극(E1) 및 발광 부재(EM)를 완전히 둘러쌀 수 있다.
절연층(182)은 용매, 개시제, 바인더 등의 물질을 포함하는 폴리머 용액을 코팅하고 큐어링(curing)하여 형성될 수 있다. 절연층(182)을 형성한 후 후속 공정에서 및/또는 표시 장치의 사용 중에 절연층(182) 내에 잔존하는 물질 또는 분해된 물질이 가스로 배출될 수 있다. 이러한 현상을 아웃개싱(outgasing)이라고 한다. 배출된 가스는 화소(PX1, PX2, PX3)로 전파되어 화소(PX1, PX2, PX3)의 발광 부재(EM) 및/또는 제2 전극(E2)을 변성시키거나 열화시켜 화소(PX1, PX2, PX3)의 발광 영역을 축소시키는 쉬링키지(shrinkage)를 일으킬 수 있다. 절연층(182)에 개구(80)를 형성함으로써 가스가 화소(PX1, PX2, PX3)로 전파되지 않고 개구(80)를 통해 빠져날 수 있다. 절연층(182)의 형성 후 개구(80)에 의해 가스 배출을 원활하게 할 수 있으므로, 아웃개싱에 의한 쉬링키지를 억제할 수 있다. 또한, 개구(80)에 의해 절연층(182)이 형성된 영역이 줄어들고, 절연층(182)의 부피(volume)가 줄어들므로 절연층(182)의 아웃개싱 자체를 줄일 수 있다.
데이터 도전체와 절연층(182) 사이의 절연층(181)은 절연층(182)의 개구(80)로 데이터 도전체가 노출되어 손상되거나 다른 도전체와 쇼트되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
절연층(182) 위에는 발광 다이오드(LED)의 제1 전극(E1)이 위치한다. 화소 관점에서 제1 전극(E1)은 화소 전극으로 불릴 수 있다. 제1 전극(E1)은 절연층들(181, 182) 형성된 접촉 구멍(81)을 통해 소스 전극(S) 또는 드레인 전극(D)에 연결될 수 있다. 접촉 구멍(81)은 절연층(182)의 개구(80)와 떨어져서 위치할 수 있다. 절연층(182)의 개구(80)는 접촉 구멍(81)의 형성 시 함께 형성될 수 있다. 즉, 하나의 마스크를 사용하는 포토리소그래피 공정을 통해 절연층(182)에 개구(80)와 접촉 구멍(81)을 함께 형성할 수 있다. 따라서 절연층(182)에 개구(80)를 형성하더라도 추가 공정을 요하지 않는다. 다만, 접촉 구멍(81)은 절연층(181)도 관통하므로, 절연층(181)에 접촉 구멍(81)을 형성하기 위한 공정(포토리소그래피)이 필요할 수 있다. 제1 전극(E1)은 접촉 구멍(81)과 중첩하는 부분을 포함할 수 있지만, 개구(80)와는 중첩하지 않을 수 있다.
제1 전극(E1)이 연결되는 트랜지스터(TR)는 구동 트랜지스터(driving transistor)이거나 구동 트랜지스터와 전기적으로 연결된 발광 제어 트랜지스터(emission control transistor)일 수 있다. 제1 전극(E1)은 은(Ag), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 알루미늄네오듐(AlNd), 알루미늄니켈란타늄(AlNiLa) 등의 금속이나 금속 합금을 포함할 수 있다. 제1 전극(E1)은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 같은 투명 도전 물질을 포함할 수 있다.
절연층(182) 위에는 제1 전극(E1)과 중첩하는 개구(90)를 가지는 절연층(190)이 위치할 수 있다. 절연층(190)의 개구(90)는 각각의 화소(PX1, PX2, PX3)의 발광 영역에 대응하는 영역을 정의할 수 있고, 화소 정의층으로 불릴 수 있다. 도 2에서 회색 음영 영역은 절연층(190)이 제거된 영역으로 개구(90)에 대응할 수 있다. 절연층(190)은 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리아미드 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 절연층(182)의 개구(80)로 인해 절연층(190)은 절연층(181)과 접하는 부분을 포함할 수 있다.
제1 전극(E1) 위에는 발광 부재(EM)가 위치할 수 있다. 발광 부재(EM)는 발광 부재(EM)는 차례대로 적층된 제1 유기 공통층, 발광층 및 제2 유기 공통층 포함할 수 있다. 제1 유기 공통층은 정공 주입층 및 정공 수송층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 발광층은 적색, 녹색, 청색 등의 기본색의 광을 고유하게 내는 유기 물질을 포함할 수 있고, 서로 다른 색의 광을 내는 유기 물질층들이 적층된 구조를 가질 수도 있다. 발광층은 청색 광을 방출하는 청색 발광층일 수 있고, 이 경우 표시 장치는 각각의 발광층과 중첩하는 색 변환층 및/또는 색 필터를 포함할 수 있다. 제2 유기 공통층은 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
발광 부재(EM) 위에는 제2 전극(E2)이 위치할 수 있다. 제2 전극(E2)은 여러 화소에 걸쳐 위치할 수 있고, 화소 관점에서 제2 전극(E2)은 공통 전극으로 불릴 수 있다. 제2 전극(E2)은 공통 전압(ELVSS)을 전달하는 공통 전압 전달성과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전극(E2)은 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 은(Ag) 등의 일함수가 낮은 금속으로 얇게 층을 형성함으로써 광 투과성을 가지도록 할 수 있다. 제2 전극(E2)은 ITO, IZO 같은 투명 도전 물질로 형성될 수도 있다.
각각의 화소(PX1, PX2, PX3)의 제1 전극(E1), 발광 부재(EM) 및 제2 전극(E2)은 유기 발광 다이오드(OLED)일 수 있는 발광 다이오드(LED)를 이룰 수 있다. 각각의 화소(PX1, PX2, PX3)는 대응하는 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 제1 전극(E1)은 정공 주입 전극인 애노드일 수 있고, 제2 전극(E2)은 전자 주입 전극인 캐소드일 수 있으며, 그 반대일 수도 있다. 제1 전극(E1) 및 제2 전극(E2)으로부터 정공 및 전자가 발광 부재(EM) 내부로 주입되고, 주입된 정공과 전자가 결합한 엑시톤(exiton)이 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발광하게 된다.
제2 전극(E2) 위에는 봉지층이 위치할 수 있다. 봉지층은 발광 다이오드(LED)를 밀봉하여 외부로부터 수분이나 산소가 침투하는 것을 방지할 수 있다. 봉지층은 제2 전극(E2) 위에 적층되거나 기판 형태로 제공될 수도 있다.
유기 절연 물질을 포함하는 절연층(182)의 아웃개싱은 표시 장치를 제조하는 동안뿐만 아니라, 표시 장치의 제조 후 사용 중에도 발생할 수 있다. 특히, 자동차와 같이 표시 장치가 태양광 같은 외광에 장시간 노출될 수 있는 환경에 있으면, 자외선에 의한 분해물이 가스로 배출될 수 있다. 도 5를 참고하면, 절연층(182)에 개구를 형성하지 않은 표시 장치(비교예)의 경우, 고온(85℃)에서 자외선에 노출하는 평가에서 약 280 시간까지 신뢰성을 확보할 수 있었고, 약 320 시간 경과 후에는 화면에 얼룩이 강하게 나타났다. 실시예와 같이 절연층(182)에 개구(80)를 형성한 표시 장치는 동일 조건에서 약 400 시간 자외선에 노출되어도 색 변화(ΔTc)가 허용 가능한 수준이었고, 화면에 얼룩이 나타나지 않았다. 이러한 결과로부터, 실시예에 따르면 절연층(182)의 아웃개싱으로 인한 화소의 손상(특히, 쉬링키지)이 방지됨을 알 수 있다. 따라서 실시예에 따른 표시 장치는 신뢰성, 특히 태양(solar) 신뢰성이 크게 개선될 수 있다.
하나의 화소 유닛(PU)에서 절연층(182)의 개구(80)는 도 2에 도시된 것과 다르게 형성될 수 있다. 몇몇 예에 대해 도 6 내지 도 10을 참고하여 설명한다.
도 6, 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10은 각각 일 실시예에 따른 표시 장치의 표시 영역을 나타낸 평면도이다. 각각의 도면에서 빗금 친 영역은 절연층(182)의 개구(80)에 해당한다.
도 6을 참고하면, 절연층(182)의 개구(80)는 각각의 화소(PX1, PX2, PX3)를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 따라서 각각의 화소(PX1, PX2, PX3)는 개구(80)에 의해 분할될 수 있다. 각각의 화소(PX1, PX2, PX3)의 제1 전극(E1) 또한 개구(80)에 의해 둘러싸일 수 있다. 이와 같이, 제1 전극(E1)과 중첩하지 않은 대부분의 영역에서 절연층(182)을 제거하여 개구(80)를 형성함으로써 절연층(182)의 아웃개싱을 줄일 수 있고, 가스 배출을 향상시킬 수 있다. 절연층(182) 아래에 데이터 도전체를 덮는 절연층(181)이 형성되어 있으면, 절연층(182)에 개구(80)가 어디에 형성되더라도 데이터 도전체가 다른 도전체와 쇼트되거나 데이터 도전체가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 7을 참고하면, 절연층(182)의 개구(80)는 두 화소(PX1, PX2)를 동시에 둘러싸고 한 화소(PX3)를 별개로 둘러쌀 수 있다. 화소들(PX1, PX2)은 개구(80)에 의해 분할되지 않고, 절연층(182)은 화소들(PX1, PX2)에서 연속적으로 형성될 수 있다. 화소(PX3)는 개구(80)에 의해 화소들(PX1, PX2)과 분할될 수 있다.
도 8을 참고하면, 절연층(182)의 개구(80)는 두 화소(PX1, PX3)를 동시에 둘러싸고 한 화소(PX2)를 별개로 둘러쌀 수 있다. 화소들(PX1, PX3)은 개구(80)에 의해 분할되지 않지만, 화소(PX2)는 개구(80)에 의해 화소들(PX1, PX3)과 분할될 수 있다.
도 9를 참고하면, 절연층(182)의 개구(80)는 두 화소(PX2, PX3)를 동시에 둘러싸고 한 화소(PX1)를 별개로 둘러쌀 수 있다. 화소들(PX2, PX3)은 개구(80)에 의해 분할되지 않지만, 화소(PX1)는 개구(80)에 의해 화소들(PX2, PX3)과 분할될 수 있다.
도 10을 참고하면, 절연층(182)의 개구(80)는 세 화소(PX1, PX2, PX3)를 한꺼번에 모두 둘러쌀 수 있다. 따라서 세 화소(PX1, PX2, PX3)는 개구(80)에 의해 분할되지 않고, 이웃하는 화소 유닛들(PU)이 개구(80)에 의해 분할될 수 있다.
절연층(182)에서 개구(80)가 형성되는 영역은 하나의 화소 유닛(PU)이 포함하는 화소의 개수, 배치, 형상 같은 화소 디자인에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 표시 장치의 화소 영역을 나타낸 평면도이고, 도 11 및 도 12는 각각 도 11에서 C-C'선을 따라 취한 단면도이다. 도 11에서 회색 음영 영역은 절연층(190)이 제거된 영역에 대응할 수 있다.
도 11 및 도 12를 참고하면, 표시 장치는 절연층(190)의 형상에 있어 전술한 실시예들과 차이가 있다. 절연층(190)은 절연층(182)의 개구(80)와 중첩하는 영역에 트렌치(trench) 같은 홈(groove)(91)을 포함할 수 있다. 절연층(190)은 홈(91)에 의해 완전히 분리되지 않을 수 있고, 홈(91)의 하단은 절연층(181)으로부터 약간 떨어져 있을 수 있다. 제2 전극(E2)은 홈(91)에 위치하지만, 절연층(181)이나 절연층(182)과 접하지 않을 수 있다.
이와 같이, 절연층(190)에 홈(91)을 형성하면, 절연층(182)의 개구(80)를 통해 배출되는 가스가 외부로 배출되지 않고 절연층(190)을 통해 화소(PX1, PX2, PX3)로 전파되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 홈(91)에 의해 절연층(190)의 부피가 줄어들므로, 유기 절연 물질로 형성될 수 있는 절연층(190)의 아웃개싱을 줄일 수 있다.
도 13을 참고하면, 절연층(190)은 절연층(182)의 개구(80)와 중첩하는 영역에 개구(92)를 포함할 수 있다. 도 12에 도시된 홈(91)과 달리, 개구(92)는 절연층(190)의 두께 방향으로 완전히 가로질러 절연층(190)을 관통하도록 형성될 수 있다. 평면도에서 개구(92)는 개구(80) 내에 위치할 수 있다. 절연층(190)의 개구(92)로 인해 제2 전극(E2)은 절연층(181)과 접하는 부분을 포함할 수 있다. 이와 같이, 절연층(190)에 개구(92)를 형성하면, 절연층(182)의 개구(80)를 통해 배출되는 가스가 절연층(190)을 통해 화소(PX1, PX2, PX3)로 전파되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 개구(92)에 의해 절연층(190)의 부피가 줄어들므로, 유기 절연 물질로 형성될 수 있는 절연층(190)의 아웃개싱 발생을 줄일 수 있다.
도 14는 절연층의 두께 감소에 따른 발광 면적비 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14의 그래프는 일 실시예에 따른 표시 장치에서 유기 절연 물질을 포함하는 절연층(182) 및/또는 절연층(190)의 두께를 감소시킬 때, 청색 화소의 발광 면적이 어느 정도 감소했는지를 보여준다. 그래프에서 발광 면적비는 쉬링키지가 발생하지 않은 경우를 100%로 하여 나타내었다.
REF는 평탄화층인 절연층(182)을 2.15㎛ 두께로 형성하고, 화소 정의층인 절연층(190)을 4.05㎛ 두께로 형성한 경우로서, 발명 면적비가 평균 약 79%이다. 이것은 쉬리키지가 발생하여 발광 면적이 약 21% 줄어든 것을 의미한다.
T1은 절연층(182)의 두께는 유지(즉, 2.15㎛)하고 절연층(190)의 두께를 3.0㎛로 감소시킨 경우로서, 발광 면적비가 평균 약 86%이다. T2는 절연층(190)의 두께는 유지(즉, 4.05㎛)하고 절연층(182)의 두께를 1.5㎛로 감소시킨 경우로서, 발광 면적비가 평균 약 89%이다. 절연층(190)이 절연층(182)보다 두껍지만, 절연층(190)에는 제1 전극(E1)과 중첩하는 개구(90)가 형성되어 있다. 따라서 두께 감소에 의한 부피 감소 및 이로 인한 아웃개싱 억제가 절연층(190)보다 절연층(182)에서 클 수 있다. 이로 인해, 절연층(182)의 두께 감소에 따른 발광 면적비가 절연층(190)의 두께 감소에 따른 발광 면적비보다 높게 나타난 것으로 믿어진다.
T3는 절연층(190)의 두께를 3.0㎛로 감소시키고 절연층(182)의 두께를 1.5㎛로 감소시킨 경우로서, 발광 면적비가 평균 약 96%이다. 두 절연층(182, 190)의 두께를 모두 감소시킨 경우, 어느 한 절연층의 두께를 감소시킨 경우보다 발광 면적이 줄어드는 것을 더욱 억제할 수 있다. 이러한 결과로부터, 절연층(182) 및/또는 절연층(190)에 개구(80, 92) 및/또는 홈(91)을 형성함으로써 절연층(182) 및/또는 절연층(190)의 부피를 줄임으로써 아웃개싱 및 쉬링키지를 억제할 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 표시 패널(display panel)
110: 기판(substrate)
141, 142, 160, 181, 182, 190: 절연층(insulating layer)
80, 90, 92: 개구(opening)
81: 접촉 구멍(contact hole)
91: 홈(groove)
DA: 표시 영역(display area)
E1: 제1 전극(first electrode), 화소 전극
E2: 제2 전극(second electrode), 공통 전극
EM: 발광 부재(emission member)
LED: 발광 다이오드(light emitting diode)
PU: 화소 유닛(pixel unit)
PX, PX1, PX2, PX3: 화소(pixel)
TR: 트랜지스터(transistor)

Claims (20)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 위치하는 트랜지스터,
    상기 트랜지스터 위에 위치하는 제1 절연층,
    상기 제1 절연층 위에 위치하며, 서로 인접하는 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극
    을 포함하며,
    상기 제1 절연층은 상기 제1 화소 전극과 상기 제2 화소 전극 사이에 위치하는 제1 개구를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 화소 전극은 상기 제1 개구와 중첩하지 않고, 상기 제2 화소 전극은 상기 제1 개구와 중첩하지 않는 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 절연층은 상기 트랜지스터의 소스 전극 또는 드레인 전극과 중첩하는 접촉 구멍을 포함하고, 상기 제1 개구는 상기 접촉 구멍과 이격되어 있는 표시 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 제1 절연층은 유기 절연 물질을 포함하는 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 제1 개구는 상기 제1 화소 전극 및 상기 제2 화소 전극 중 적어도 하나를 완전히 둘러싸는 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 절연층 위에 위치하며, 상기 제1 화소 전극 및 상기 제2 화소 전극과 인접하는 제3 화소 전극을 더 포함하며,
    상기 제1 개구는 상기 제1 화소 전극과 상기 제3 화소 전극 사이에 위치하지 않는 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 트랜지스터와 상기 제1 절연층 사이에 위치하는 제2 절연층을 더 포함하고, 상기 제2 절연층은 상기 제1 개구와 중첩하는 부분을 포함하는 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 절연층 위에 위치하며, 상기 제1 화소 전극 및 상기 제2 화소 전극과 중첩하는 제2 개구를 포함하는 제3 절연층을 더 포함하며,
    상기 제3 절연층은 상기 제2 절연층과 접하는 부분을 포함하는 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제3 절연층은 상기 제1 개구와 중첩하는 홈을 포함하는 표시 장치.
  10. 제7항에서,
    상기 제1 절연층 위에 위치하며, 상기 제1 화소 전극 및 상기 제2 화소 전극과 중첩하는 제2 개구를 포함하는 제3 절연층을 더 포함하며,
    상기 제3 절연층은 상기 제1 개구와 중첩하는 제2 개구를 포함하는 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 제1 화소 전극 및 상기 제2 화소 전극 위에 위치하는 발광 부재, 그리고
    상기 발광 부재 위에 위치하는 공통 전극을 더 포함하며,
    상기 공통 전극은 상기 제2 개구를 통해 상기 제2 절연층과 접하는 부분을 포함하는 표시 장치.
  12. 기판,
    상기 기판 위에 위치하는 트랜지스터,
    상기 트랜지스터 위에 위치하는 제1 절연층,
    상기 제1 절연층 위에 위치하며, 서로 인접하는 제1 발광 다이오드 및 제2 발광 다이오드
    을 포함하며,
    상기 제1 절연층은 상기 제1 발광 다이오드의 발광 부재 및 상기 제2 발광 다이오드의 발광 부재 사이에 위치하는 개구를 포함하는 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 트랜지스터와 상기 제1 절연층 사이에 위치하는 제2 절연층을 더 포함하고, 상기 제2 절연층은 상기 개구와 중첩하는 부분을 포함하는 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층은 상기 트랜지스터의 소스 전극 또는 드레인 전극과 중첩하는 접촉 구멍을 포함하고, 상기 개구는 상기 접촉 구멍과 이격되어 있는 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 제1 발광 다이오드는 상기 제1 절연층 위에 위치하는 제1 전극, 상기 제2 전극 위에 위치하는 상기 발광 부재, 그리고 상기 발광 부재 위에 위치하는 제2 전극을 포함하고,
    상기 제1 전극은 상기 접촉 구멍을 통해, 상기 소스 전극 또는 상기 드레인 전극에 연결되어 있는 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 제1 전극은 상기 개구와 중첩하지 않는 표시 장치.
  17. 제15항에서,
    상기 개구는 상기 제1 전극을 완전히 둘러싸는 표시 장치.
  18. 제12항에서,
    상기 제1 절연층 위에 위치하며, 상기 제1 발광 다이오드 및 상기 제2 발광 다이오드와 인접하는 제3 발광 다이오드를 더 포함하며,
    상기 개구는 상기 제1 발광 다이오드의 상기 발광 부재와 상기 제3 발광 다이오드의 발광 부재 사이에 위치하지 않는 표시 장치.
  19. 제13항에서,
    상기 제1 절연층 위에 위치하는 제3 절연층을 더 포함하며,
    상기 제3 절연층은 상기 제2 절연층과 접하는 부분을 포함하는 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 제3 절연층은 상기 개구와 중첩하는 홈 또는 개구를 포함하는 표시 장치.
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