KR20210028780A - 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 전극, 상기 제1 전극과 중첩하는 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 발광층, 상기 제1 전극의 일부와 중첩하는 격벽, 그리고 상기 격벽과 상기 제1 전극 사이에 위치하는 무기층을 포함하고, 상기 무기층은 상기 제1 전극의 끝단을 덮는다.
Description
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 두 개의 전극과 그 사이에 위치하는 발광층을 포함한다. 하나의 전극인 캐소드(cathode)로부터 주입된 전자(electron)와 다른 전극인 애노드(anode)로부터 주입된 정공(hole)이 발광층에서 결합하여 여기자(exciton)를 형성한다. 여기자가 에너지를 방출하면서 발광한다.
표시 장치는 캐소드, 애노드 및 발광층을 포함하는 발광 다이오드(light emitting diode)를 포함하는 복수개의 화소를 포함한다. 각 화소는 발광 다이오드를 구동하기 위한 트랜지스터 및 커패시터(Capacitor)를 포함한다.
본 발명은 무기 물질에 의해 둘러싸인 발광층을 포함하는 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 전극, 상기 제1 전극과 중첩하는 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 발광층, 상기 제1 전극의 일부와 중첩하는 격벽, 그리고 상기 격벽과 상기 제1 전극 사이에 위치하는 무기층을 포함하고, 상기 무기층은 상기 제1 전극의 끝단을 덮는다.
상기 발광층은 단면 상 상기 제1 전극, 상기 무기층 및 상기 제2 전극에 의해 둘러싸일 수 있다.
상기 발광층의 측면은 상기 무기층의 측면과 접촉할 수 있다.
상기 발광층의 두께는 약 2000 옹스트롬 내지 약 4000 옹스트롬일 수 있다.
상기 무기층의 두께는 약 50 내지 5000 옹스트롬일 수 있다.
상기 무기층은 산화규소, 산질화규소 및 질화규소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 무기층은 상기 제2 전극의 적어도 일부와 접촉할 수 있다.
상기 표시 장치는 기판 상에 위치하는 트랜지스터, 그리고 상기 트랜지스터 위에 위치하는 절연층을 더 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 절연층과 접촉할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 기판 상에 위치하는 트랜지스터, 상기 트랜지스터 위에 위치하는 절연층, 상기 절연층 위에 위치하며 상기 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제1 전극, 상기 제1 전극과 중첩하는 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 발광층, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 무기층을 포함하고, 상기 무기층은 상기 발광층과 접촉하며 상기 제1 전극의 끝단을 덮는다.
상기 제2 전극은 상기 제1 전극과 중첩하는 제1 영역, 그리고 나머지 부분에 해당하는 제2 영역을 포함하고, 상기 기판으로부터 상기 제1 영역의 상면까지의 직선 거리는 상기 기판으로부터 상기 제2 영역의 상면까지의 직선 거리보다 클 수 있다.
상기 발광층의 끝단은 상기 무기층의 끝단과 접촉할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 전극, 상기 제1 전극과 중첩하는 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 발광층, 상기 제1 전극의 일부와 중첩하는 격벽, 그리고 상기 격벽과 상기 제1 전극 사이에 위치하는 무기층을 포함하고, 상기 무기층은 상기 격벽과 중첩하는 개구부를 포함한다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 무기 물질에 의해 둘러싸인 발광층을 포함함으로써 격벽이나 절연층과 같이 유기 물질을 포함하는 막에서 배출되는 아웃 가스 또는 불순물에 의한 특성 저하가 개선될 수 있다. 향상된 표시 품질을 가지는 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 일 화소의 등가 회로도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 장치의 트랜지스터 및 커패시터의 배치도이다.
도 6은 도 5의 표시 장치를 VI-VI선을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 도 5의 표시 장치를 VII-VII선 및 VII'-VII'선을 따라 자른 단면도이다.
도 8은 비교예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 9a는 실시예에 따른 발광 영역의 도면이고, 도 9b는 실시예에 따른 발광 영역의 이미지이다.
도 10a는 비교예에 따른 발광 영역의 도면이고, 도 10b는 비교예에 따른 발광 영역의 이미지이다.
도 11은 실시예에 따른 발광 영역의 이미지이고, 도 12는 비교예에 따른 발광 영역의 이미지이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 일 화소의 등가 회로도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 장치의 트랜지스터 및 커패시터의 배치도이다.
도 6은 도 5의 표시 장치를 VI-VI선을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 도 5의 표시 장치를 VII-VII선 및 VII'-VII'선을 따라 자른 단면도이다.
도 8은 비교예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 9a는 실시예에 따른 발광 영역의 도면이고, 도 9b는 실시예에 따른 발광 영역의 이미지이다.
도 10a는 비교예에 따른 발광 영역의 도면이고, 도 10b는 비교예에 따른 발광 영역의 이미지이다.
도 11은 실시예에 따른 발광 영역의 이미지이고, 도 12는 비교예에 따른 발광 영역의 이미지이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 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.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 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.
또한, 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. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 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.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
우선 도 1을 참조하여 일 실시예에 따른 표시 장치에 대해 설명한다. 도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 기판(110) 위에 위치하는 버퍼층(111)을 포함한다. 버퍼층(111)은 기판(110)의 전면과 중첩할 수 있다. 버퍼층(111)은 산화규소(SiOx), 질화규소(SiNx) 등과 같은 무기 물질을 포함할 수 있다. 버퍼층(111)은 단일층이거나 복수층일 수 있다.
버퍼층(111)은 기판(110)의 일면을 평탄하게 하거나 후술할 반도체층(151)의 특성을 열화시키는 불순물의 확산을 방지하고 수분 등의 침투를 방지할 수 있다. 실시예에 따라 버퍼층(111)은 생략될 수 있다.
버퍼층(111) 위에 트랜지스터의 반도체층(151)이 위치한다. 반도체층(151)은 채널 영역(154)과 채널 영역(154)의 양측에 위치하며 도핑되어 있는 소스 영역(153) 및 드레인 영역(155)을 포함한다.
반도체층(151)은 다결정 규소, 비정질 규소, 또는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
반도체층(151) 위에는 게이트 절연층(140)이 위치한다. 게이트 절연층(140)은 기판(110)의 전면과 중첩하며 위치할 수 있다.
게이트 절연층(140)은 산화규소(SiOx), 질화규소(SiNx) 등과 같은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
게이트 절연층(140) 위에는 트랜지스터의 게이트 전극(124)을 포함하는 게이트 도전체가 위치한다. 게이트 전극(124)은 반도체층(151)의 채널 영역(154)과 중첩할 수 있다.
게이트 전극(124) 위에 무기 절연 물질 또는 유기 절연 물질을 포함하는 층간 절연층(160)이 위치한다.
층간 절연층(160) 위에는 트랜지스터의 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175), 데이터선(171), 구동 전압선(도시되지 않음) 등을 포함하는 데이터 도전체가 위치한다. 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175) 각각은 층간 절연층(160) 및 게이트 절연층(140)이 가지는 접촉 구멍(163, 165)들을 통해 반도체층(151)의 소스 영역(153) 및 드레인 영역(155)에 연결될 수 있다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체층(151)과 함께 트랜지스터를 이룬다. 도시된 트랜지스터는 표시 장치의 일 화소에 포함되는 구동 트랜지스터일 수 있다. 도시된 트랜지스터는 게이트 전극(124)이 반도체층(151)보다 위에 위치하므로 탑 게이트형(top-gate) 트랜지스터로 불릴 수 있다. 트랜지스터의 구조는 이에 한정되는 것은 아니고 다양하게 바뀔 수 있으며, 예컨대, 게이트 전극이 반도체층 아래 위치하는 바텀 게이트형(bottom-gate) 트랜지스터일 수도 있다.
층간 절연층(160) 및 데이터 도전체 위에는 절연층(180)이 위치한다. 절연층(180)은 그 위에 형성될 발광 소자의 발광 효율을 높이기 위해 단차를 없애고 평탄화시키는 역할을 할 수 있다. 절연층(180)은 트랜지스터와 중첩하며 트랜지스터를 덮을 수 있다.
절연층(180)은 일 예로 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 유기 절연 물질은 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드(polyamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리페닐렌 에테르(polyphenylene ether), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 불포화 폴리에스터(unsaturated polyester), 에폭시 수지, 페놀 수지 등을 포함할 수 있으며 이에 제한되지 않는다.
절연층(180) 위에는 제1 전극인 제1 전극(191)이 위치한다. 제1 전극(191)은 절연층(180)이 가지는 접촉 구멍(185)을 통해 트랜지스터의 드레인 전극(175)과 연결될 수 있다.
제1 전극(191)은 반사성 도전 물질을 포함하거나 반투과성 도전 물질을 포함하거나 투명한 도전 물질을 포함할 수 있다. 일 예로 제1 전극(191)은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 같은 투명 도전 물질, 리튬(Li), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘(Mg) 및 금(Au) 같은 금속 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 전극(191)은 복수의 층이 적층된 구조를 포함할 수 있으며, 일 예로 ITO/Ag/ITO 가 적층된 구조를 가질 수 있다.
제1 전극(191)의 두께(t1)는 약 500 옹스트롬(Å) 내지 약 1500 옹스트롬일 수 있다.
절연층(180) 및 제1 전극(191) 위에는 격벽(360)이 위치한다. 격벽(360)은 제1 전극(191)의 일부와 중첩할 수 있다. 격벽(360)은 제1 전극(191)의 일부분과 중첩하는 개구부(361)를 가진다. 격벽(360)의 개구부(361)는 화소에 대응하는 영역을 한정할 수 있다.
격벽(360)은 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리아미드 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
격벽(360)과 제1 전극(191) 사이에 무기층(350)이 위치한다. 무기층(350)은 어떠한 무기 재질도 가능하나 일 예로 산화규소(SiOx), 산질화규소(SiONx), 그리고 질화규소(SiNx) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
무기층(350)은 제1 전극(191)의 끝단을 커버할 수 있다. 구체적으로 무기층(350)은 제1 전극(191)의 상부면의 일부와 중첩하면서 제1 전극(191)의 끝단을 향해 연장되어 제1 전극(191)의 끝단의 측면을 덮는 형태를 가질 수 있다.
무기층(350)의 끝단은 발광층(370)과 접촉할 수 있다. 본 명세서는 무기층(350)의 끝단이 발광층(370)과 접촉하는 구성을 도시하였으나, 이에 제한되지 않고 발광층(370)의 끝단의 상면을 덮는 형태를 가질 수도 있다.
무기층(350)의 일부는 제2 전극(270)과 중첩할 수 있다. 일 예로 무기층(350)의 일부는 제1 전극(191)과 제2 전극(270) 사이에 위치할 수 있으며, 제1 전극(191) 및 제2 전극(270) 각각과 접촉할 수 있다.
무기층(350)의 다른 끝단은 격벽(360)과 중첩할 수 있다. 이때 무기층(350)은 격벽(360)과 중첩하는 개구부(351)를 포함할 수 있다.
절연층(180) 및 격벽(360)은 유기 물질을 포함하고, 유기 물질은 열 에너지 및/또는 빛 에너지를 받음에 따라 불순물을 발생시킬 수 있다. 일 예로 상기 불순물은 O- 계열, OH- 계열, F 계열 및 S 계열 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 불순물은 무기층(350)에 의해 발광층(370) 방향으로 확산할 수 없으며, 유기 물질을 포함하는 격벽(360) 방향으로 확산될 수 있다. 무기층(350)이 개구부(351)를 포함하지 않는 경우, 절연층(180)에서 발생되는 상기 불순물은 제1 전극(191) 및 무기층(350)에 의해 차단될 수 있다. 이때 제1 전극(191)과 절연층(180)의 계면, 및/또는 무기층과 절연층(180)의 계면에서 불순물에 의한 막 들뜸이 발생할 수 있다. 그러나 일 실시예에 따라 무기층(350)이 개구부(351)를 포함하는 경우, 상기 불순물은 개구부(351)를 통해 격벽(360) 방향으로 이동할 수 있으며 막 들뜸 현상을 억제할 수 있다.
무기층(350)의 두께(t2)는 약 50 옹스트롬 내지 약 5000 옹스트롬일 수 있다. 무기층(350)의 두께가 약 50 옹스트롬 미만인 경우 얇은 두께로 인해 불순물의 확산을 방지하기 어려울 수 있다. 무기층(350)의 두께가 약 5000 옹스트롬 초과인 경우 무기층(350) 위에 증착되는 제2 전극(270)의 단락을 야기할 수 있다.
제1 전극(191) 및 무기층(350) 위에 발광층(370)이 위치한다. 발광층(370)은 발광 영역을 포함한다. 발광층(370)은 추가적으로 정공 주입 영역, 정공 수송 영역, 전자 주입 영역 및 전자 수송 영역 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
발광층(370)은 적색, 녹색 및 청색 등의 기본 색의 광을 고유하게 내는 유기 물질을 포함할 수 있다. 또는 서로 다른 색의 광을 내는 복수의 유기 물질이 적층된 구조를 가질 수도 있다. 또는 적색, 녹색 및 청색 등의 광을 방출하는 무기 물질을 포함할 수 있다.
발광층(370)은 평면상 격벽(360)과 중첩하지 않는다. 발광층(370)과 격벽(360)은 서로 이격되도록 위치할 수 있다. 발광층(370)의 끝단은 무기층(350)의 끝단과 접촉할 수 있다.
발광층(370) 위에는 공통 전압을 전달하는 제2 전극(270)이 위치한다. 제2 전극(270)은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 같은 투명 도전 물질을 포함할 수 있다. 제2 전극(270)은 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 은(Ag) 등의 금속을 얇게 적층하여 광 투과성을 가지도록 형성될 수도 있다. 도시되지 않았지만, 제2 전극(270) 위에는 적어도 하나의 보호층 또는 기능층이 위치할 수 있다. 제2 전극(270)의 두께는 약 50 옹스트롬 내지 약 200 옹스트롬일 수 있다.
제2 전극(270)은 무기층(350)과 중첩할 수 있다. 구체적으로 제2 전극(270)은 격벽(360) 및 발광층(370) 사이에 이격된 영역에서 노출된 무기층(350)과 접촉할 수 있다. 무기층(350)이 위치하지 않는 경우 제2 전극(270)은 제1 전극(191)과 접촉되는 문제가 발생할 수 있다.
각 화소의 제1 전극(191), 발광층(370) 및 제2 전극(270)은 발광 다이오드인 발광 소자를 이룬다. 제1 전극(191)은 정공 주입 전극인 애노드(anode)일 수 있고, 제2 전극(270)은 전자 주입 전극인 캐소드(cathode)일 수 있다. 이와 반대로, 제1 전극(191)이 캐소드일 수 있고, 제2 전극(270)이 애노드일 수도 있다. 제1 전극(191) 및 제2 전극(270)으로부터 각각 정공과 전자가 발광층(370) 내부로 주입되고, 주입된 정공과 전자가 결합한 엑시톤(exiton)이 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발광하게 된다.
제2 전극(270) 위에 봉지층(390)이 위치할 수 있다. 봉지층(390)은 복수의 무기층을 포함하거나 무기층과 유기층이 교번하여 적층된 구조를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라 봉지층(390)은 유기층/무기층/유기층이 적층된 다층 구조를 포함할 수 있다.
무기층은 금속 산화물 또는 금속 질화물을 포함할 수 있다. 일 예로 무기층은 SiNx, Al2O3, SiO2, TiO2 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 유기층은 고분자를 포함할 수 있으며, 일 예로 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴라카보네이트, 에폭시, 폴리에틸렌 및 폴리아크릴레이트 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 명세서는 제2 전극(270) 바로 위에 봉지층(390)이 위치하는 실시예에 대해 도시하였으나 이에 제한되지 않고 제2 전극(270)과 봉지층(390) 사이에 별도의 충진재, 접착재 등이 위치할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 무기 물질로 둘러싸인 발광층(370)을 포함할 수 있다. 도 1을 참조하면 발광층(370)의 하부면은 제1 전극(191)과 중첩할 수 있다. 발광층(370)의 측면은 무기층(350)과 중첩할 수 있다. 또한 발광층(370)의 상면은 제2 전극(270)과 중첩할 수 있다. 일 실시예에 따른 발광층(370)은 무기 물질을 포함하는 제1 전극(191), 무기층(350) 및 제2 전극(270)으로 둘러싸일 수 있다.
절연층(180) 및/또는 격벽(360)과 같이 유기 물질을 포함하는 막에서는 제조 공정 또는 태양광 등에 의해 기체가 발생될 수 있으며 이를 아웃가스라고 지칭한다. 발생된 아웃가스가 발광층(370)으로 유입되는 경우 발광층(370)이 오염되거나 수축되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 일 실시예에 따른 발광층(370)은 무기 물질에 의해 둘러싸이는 구조를 가지므로 유기 물질을 포함하는 막으로부터 발생되는 기체가 유입되는 현상을 방지할 수 있다. 발광층(370)의 오염 및 수축을 저감시키고 이러한 발광층(370)을 포함하는 표시 장치의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 3을 참조하여 일 실시예에 따른 표시 장치에 대해 설명한다. 도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 전술한 구성요소와 동일 유사한 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
우선 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 무기층(350)은 제1 전극(191) 및 절연층(180) 위에 위치한다. 무기층(350)은 어떠한 무기 재질도 가능하나 일 예로 산화규소(SiOx), 산질화규소(SiONx), 그리고 질화규소(SiNx) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
무기층(350)은 제1 전극(191)의 끝단을 커버할 수 있다. 무기층(350)은 제1 전극(191)의 가장자리와 중첩할 수 있다. 제1 전극(191)은 발광층(370) 및 무기층(350)에 의해 커버될 수 있으며 제2 전극(270)과 접촉하지 않는다.
무기층(350)의 끝단은 발광층(370)과 접촉할 수 있다. 본 명세서는 무기층(350)의 끝단이 발광층(370)과 접촉하는 구성을 도시하였으나, 이에 제한되지 않고 발광층(370)의 끝단을 덮는 형태를 가질 수도 있다.
무기층(350)은 제2 전극(270)과 중첩할 수 있다. 일 예로 무기층(350) 전체는 제2 전극(270)과 중첩할 수 있으며, 무기층(350)의 일부는 제1 전극(191)과 제2 전극(270) 사이에 위치할 수 있다. 무기층(350)은 제1 전극(191) 및 제2 전극(270) 각각과 접촉할 수 있다.
무기층(350)은 격벽(360)과 이격될 수 있다. 무기층(350)은 격벽(360)과 중첩하지 않을 수 있다. 무기층(350)은 격벽(360)과 중첩하는 개구부(351)를 포함할 수 있다.
절연층(180) 및 격벽(360)은 유기 물질을 포함하고, 유기 물질은 열 에너지 및/또는 빛 에너지를 받음에 따라 불순물을 발생시킬 수 있다. 일 예로 상기 불순물은 O- 계열, OH- 계열, F 계열 및 S 계열 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 불순물은 무기층(350)에 의해 발광층(370) 방향으로 확산할 수 없으며, 유기 물질을 포함하는 격벽(360) 등을 향해 확산될 수 있다. 무기층(350)이 개구부(351)를 포함하지 않고 기판(110) 전면과 중첩하도록 형성되는 경우, 절연층(180)에서 발생되는 상기 불순물은 제1 전극(191) 및 무기층(350)에 의해 차단될 수 있다. 이때 제1 전극(191)과 절연층(180)의 계면, 및/또는 무기층(350)과 절연층(180)의 계면에서 불순물에 의한 막 들뜸이 발생할 수 있다. 그러나 일 실시예에 따라 무기층(350)이 개구부(351)를 포함하는 경우, 상기 불순물은 개구부(351)를 통해 격벽(360) 방향으로 이동할 수 있으며 막 들뜸 현상을 억제할 수 있다.
실시예에 따라 격벽(360)은 발광층(370)과 이격될 수 있다. 또한 격벽(360)은 무기층(350)과도 이격될 수 있다. 격벽(360)과 무기층(350) 사이의 이격된 영역에서 절연층(180)이 노출될 수 있다. 상기 이격된 영역에서 절연층(180)은 제2 전극(270)과 접촉할 수 있다.
도 2의 실시예에 따르면 발광층(370)의 상면은 제2 전극(270)에 의해 둘러싸이고 발광층(370)의 측면은 무기층(350)에 의해 둘러싸이고, 발광층(370)의 하면은 제1 전극(191)에 의해 둘러싸인다. 발광층(370)은 무기 물질로 둘러싸이므로 불순물과 같은 아웃가스의 침투에 의한 성능 저하를 방지할 수 있다.
다음 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치는 도 1에 따른 표시 장치에서 격벽(360)이 제거된 형태를 가질 수 있다.
절연층(180) 상에 제1 전극(191) 및 발광층(370)이 차례로 위치할 수 있다. 제1 전극(191)의 끝단과 중첩하는 위치에 무기층(350)이 위치할 수 있다. 구체적으로 무기층(350)은 제1 전극(191)의 상부면의 적어도 일부와 중첩하면서, 제1 전극(191)의 끝단이 가지는 측면을 덮도록 연장될 수 있다. 무기층(350)은 제1 전극(191)에 의해 노출된 절연층(180)과 접촉할 수 있다.
무기층(350)의 끝단은 발광층(370)과 접촉할 수 있다. 본 명세서는 무기층(350)의 끝단이 발광층(370)과 접촉하는 구성을 도시하였으나, 이에 제한되지 않고 발광층(370)의 끝단의 상면을 덮는 형태를 가질 수도 있다.
무기층(350) 전체는 제2 전극(270)과 중첩할 수 있다. 일 예로 무기층(350)의 일부는 제1 전극(191)과 제2 전극(270) 사이에 위치할 수 있으며, 제1 전극(191) 및 제2 전극(270) 각각과 접촉할 수 있다.
무기층(350)은 개구부(351)를 포함할 수 있다. 개구부(351)는 인접한 제1 전극(191) 사이에 위치할 수 있으며, 절연층(180)의 일부를 노출할 수 있다.
도 1 및 도 2에서 설명한 실시예와 달리 도 3의 실시예는 격벽(360)을 포함하지 않을 수 있다. 무기층(350) 및 발광층(370) 바로 위에 제2 전극(270)이 위치할 수 있다.
본 명세서는 도시하지 않았으나 인접한 제1 전극 사이에 스페이서가 추가로 위치할 수도 있다.
일 실시예에 따르면 제1 전극(191) 및 발광층(370)과 중첩하는 제2 전극(270)은 그 외의 영역과 중첩하는 제2 전극(270)에 대해 단차를 가질 수 있다. 구체적으로 제1 전극(191) 및 발광층(370)과 중첩하는 제2 전극(270)의 일부를 제1 영역이라 하고, 제2 전극(270)의 나머지를 제2 영역이라고 한다. 이때 제1 영역에 위치하는 제2 전극(270)의 상부면으로부터 기판(110)까지의 직선 거리는 제2 영역에 위치하는 제2 전극(270)의 상부면으로부터 기판(110)까지의 직선 거리보다 클 수 있다. 발광층9370)과 중첩하는 제2 전극(270)이 그 외의 영역에 해당하는 제2 전극(270) 보다 높게 위치할 수 있다.
이하에서는 도 4 내지 도 7을 참조하여 일 실시예에 따른 표시 장치에 대해 설명한다. 도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 일 화소의 등가 회로도이고, 도 5는 일 실시예에 따른 표시 장치의 트랜지스터 및 커패시터의 배치도이고, 도 6은 도 5의 표시 장치를 VI-VI선을 따라 자른 단면도이고, 도 7은 도 5의 표시 장치를 VII-VII선 및 VII'-VII'선을 따라 자른 단면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이 일 실시예에 따른 표시 장치는 복수개의 신호선(151a, 152, 153a, 158, 171, 172, 192), 복수개의 신호선에 연결되어 있으며 대략 행렬(matrix)의 형태로 배열된 복수개의 화소(PX)를 포함한다.
하나의 화소(PX)는 복수개의 신호선(151a, 152, 153a, 158, 171, 172, 192)에 연결되어 있는 복수개의 트랜지스터(T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7), 스토리지 커패시터(storage capacitor, Cst) 및 발광 다이오드(light emitting diode, OLD)를 포함한다.
트랜지스터(T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7)는 구동 트랜지스터(driving transistor)(T1), 스위칭 트랜지스터(switching transistor)(T2), 보상 트랜지스터(compensation transistor)(T3), 초기화 트랜지스터(initialization transistor)(T4), 동작 제어 트랜지스터(operation control transistor)(T5), 발광 제어 트랜지스터(light emission control transistor)(T6) 및 바이패스 트랜지스터(bypass transistor)(T7)를 포함한다.
신호선(151a, 152, 153a, 158, 171, 172, 192)은 스캔 신호(Sn)를 전달하는 스캔선(151a), 초기화 트랜지스터(T4)에 전단 스캔 신호(Sn-1)를 전달하는 전단 스캔선(152), 동작 제어 트랜지스터(T5) 및 발광 제어 트랜지스터(T6)에 발광 제어 신호(EM)를 전달하는 발광 제어선(153a), 바이패스 트랜지스터(T7)에 바이패스 신호(BP)를 전달하는 바이패스 제어선(158), 스캔선(151a)과 교차하며 데이터 신호(Dm)를 전달하는 데이터선(171), 구동 전압(ELVDD)을 전달하며 데이터선(171)과 거의 평행하게 형성되는 구동 전압선(172), 구동 트랜지스터(T1)를 초기화하는 초기화 전압(Vint)을 전달하는 초기화 전압선(192)을 포함한다.
구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(G1)은 스토리지 커패시터(Cst)의 일단(Cst1)과 연결되어 있다. 구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1)은 동작 제어 트랜지스터(T5)를 경유하여 구동 전압선(172)과 연결된다. 구동 트랜지스터(T1)의 드레인 전극(D1)은 발광 제어 트랜지스터(T6)를 경유하여 발광 다이오드(OLD)의 애노드(anode)와 전기적으로 연결된다. 구동 트랜지스터(T1)는 스위칭 트랜지스터(T2)의 스위칭 동작에 따라 데이터 신호(Dm)를 전달받아 발광 다이오드(OLD)에 구동 전류(Id)를 공급한다.
스위칭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극(G2)은 스캔선(151a)과 연결되어 있다. 스위칭 트랜지스터(T2)의 소스 전극(S2)은 데이터선(171)과 연결되어 있다. 스위칭 트랜지스터(T2)의 드레인 전극(D2)은 구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1)과 연결되어 있으면서 동작 제어 트랜지스터(T5)을 경유하여 구동 전압선(172)과 연결되어 있다. 스위칭 트랜지스터(T2)는 스캔선(151a)을 통해 전달받은 스캔 신호(Sn)에 따라 턴온되어 데이터선(171)으로 전달된 데이터 신호(Dm)를 구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1)으로 전달하는 스위칭 동작을 수행한다.
보상 트랜지스터(T3)의 게이트 전극(G3)은 스캔선(151a)에 연결되어 있다. 보상 트랜지스터(T3)의 소스 전극(S3)은 구동 트랜지스터(T1)의 드레인 전극(D1)과 연결되어 있으면서 발광 제어 트랜지스터(T6)를 경유하여 발광 다이오드(OLD)의 애노드(anode)와 연결되어 있다. 보상 트랜지스터(T3)의 드레인 전극(D3)은 초기화 트랜지스터(T4)의 드레인 전극(D4), 스토리지 커패시터(Cst)의 일단(Cst1) 및 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(G1)에 연결되어 있다. 보상 트랜지스터(T3)는 스캔선(151a)을 통해 전달받은 스캔 신호(Sn)에 따라 턴온되어 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(G1)과 드레인 전극(D1)을 서로 연결하여 구동 트랜지스터(T1)를 연결시킨다.
초기화 트랜지스터(T4)의 게이트 전극(G4)은 전단 스캔선(152)과 연결되어 있다. 초기화 트랜지스터(T4)의 소스 전극(S4)은 초기화 전압선(192)과 연결되어 있다. 초기화 트랜지스터(T4)의 드레인 전극(D4)은 보상 트랜지스터(T3)의 드레인 전극(D3)을 거쳐 스토리지 커패시터(Cst)의 일단(Cst1) 및 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(G1)에 연결되어 있다. 초기화 트랜지스터(T4)는 전단 스캔선(152)을 통해 전달받은 전단 스캔 신호(Sn-1)에 따라 턴온되어 초기화 전압(Vint)을 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(G1)에 전달하여 구동 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(G1)의 게이트 전압을 초기화시킨다.
동작 제어 트랜지스터(T5)의 게이트 전극(G5)은 발광 제어선(153a)과 연결되어 있다. 동작 제어 트랜지스터(T5)의 소스 전극(S5)은 구동 전압선(172)와 연결되어 있다. 동작 제어 트랜지스터(T5)의 드레인 전극(D5)은 구동 트랜지스터(T1)의 소스 전극(S1) 및 스위칭 트랜지스터(T2)의 드레인 전극(D2)에 연결되어 있다.
발광 제어 트랜지스터(T6)의 게이트 전극(G6)은 발광 제어선(153a)과 연결되어 있다. 발광 제어 트랜지스터(T6)의 소스 전극(S6)은 구동 트랜지스터(T1)의 드레인 전극(D1) 및 보상 트랜지스터(T3)의 소스 전극(S3)과 연결되어 있다. 발광 제어 트랜지스터(T6)의 드레인 전극(D6)은 발광 다이오드(OLD)의 애노드(anode)와 전기적으로 연결되어 있다.
동작 제어 트랜지스터(T5) 및 발광 제어 트랜지스터(T6)는 발광 제어선(153a)을 통해 전달받은 발광 제어 신호(EM)에 따라 동시에 턴온된다. 이를 통해 구동 전압(ELVDD)이 다이오드 연결된 구동 트랜지스터(T1)를 통해 보상되어 발광 다이오드(OLD)에 전달된다.
바이패스 트랜지스터(T7)의 게이트 전극(G7)은 바이패스 제어선(158)과 연결되어 있다. 바이패스 트랜지스터(T7)의 소스 전극(S7)은 발광 제어 트랜지스터(T6)의 드레인 전극(D6) 및 발광 다이오드(OLD)의 애노드에 연결되어 있다. 바이패스 트랜지스터(T7)의 드레인 전극(D7)은 초기화 전압선(192) 및 초기화 트랜지스터(T4)의 소스 전극(S4)에 연결되어 있다.
스토리지 커패시터(Cst)의 타단(Cst2)은 구동 전압선(172)과 연결되어 있으며, 발광 다이오드(OLD)의 캐소드(cathode)는 공통 전압(ELVSS)을 전달하는 공통 전압선(741)과 연결되어 있다.
본 명세서는 바이패스 트랜지스터(T7)를 포함하는 7 트랜지스터 1 커패시터 구조를 도시하고 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 트랜지스터의 수와 커패시터의 수는 다양하게 변형 가능하다.
이하에서 전술한 도 4와 함께 도 5를 참고하여 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면상 구조에 대해 우선 상세히 설명한다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 화소에 스캔 신호(Sn), 전단 스캔 신호(Sn-1), 발광 제어 신호(EM) 및 바이패스 신호(BP)를 각각 인가하며 행 방향을 따라 연장되는 스캔선(151a), 전단 스캔선(152), 발광 제어선(153a) 및 바이패스 제어선(158)을 포함한다. 그리고 스캔선(151a), 전단 스캔선(152), 발광 제어선(153a) 및 바이패스 제어선(158)과 교차하고 화소에 데이터 신호(Dm) 및 구동 전압(ELVDD)을 각각 인가하는 데이터선(171) 및 구동 전압선(172)을 포함한다. 초기화 전압(Vint)을 전달하는 초기화 전압선(192)은 행 방향을 따라 복수번 꺽이는 형태를 가질 수 있다. 초기화 전압선(192)에서 전달된 초기화 전압(Vint)은 초기화 트랜지스터(T4)를 경유하여 보상 트랜지스터(T3)로 전달될 수 있다.
화소에는 구동 트랜지스터(T1), 스위칭 트랜지스터(T2), 보상 트랜지스터(T3), 초기화 트랜지스터(T4), 동작 제어 트랜지스터(T5), 발광 제어 트랜지스터(T6), 바이패스 트랜지스터(T7), 스토리지 커패시터(Cst), 그리고 발광 다이오드를 포함한다. 발광 다이오드는 제1 전극(191), 발광층(370) 및 제2 전극(270)으로 이루어진다.
구동 트랜지스터(T1), 스위칭 트랜지스터(T2), 보상 트랜지스터(T3), 초기화 트랜지스터(T4), 동작 제어 트랜지스터(T5), 발광 제어 트랜지스터(T6) 및 바이패스 트랜지스터(T7)의 각각의 채널(channel)은 연결되어 있는 하나의 반도체층(131)에 위치한다. 반도체층(131)은 굴곡된 다양한 형태를 가질 수 있다.
반도체층(131)은 N형 불순물 또는 P형 불순물로 채널 도핑이 되어 있는 채널(channel)과, 채널의 양 옆에 형성되어 있으며 채널에 도핑된 도핑 불순물보다 도핑 농도가 높은 소스 도핑 영역 및 드레인 도핑 영역을 포함한다. 일 실시예에서 소스 도핑 영역 및 드레인 도핑 영역은 각각 소스 전극 및 드레인 전극에 해당한다. 반도체층(131)에 형성되어 있는 소스 전극 및 드레인 전극은 해당 영역만 도핑하여 형성할 수 있다. 또한, 반도체층(131)에서 서로 다른 트랜지스터의 소스 전극과 드레인 전극의 사이 영역도 도핑되어 소스 전극과 드레인 전극이 전기적으로 연결될 수 있다.
반도체층(131)에 포함되는 채널은 구동 트랜지스터(T1)에 포함되는 구동 채널(131a), 스위칭 트랜지스터(T2)에 포함되는 스위칭 채널(131b), 보상 트랜지스터(T3)에 포함되는 보상 채널(131c), 초기화 트랜지스터(T4)에 포함되는 초기화 채널(131d), 동작 제어 트랜지스터(T5)에 포함되는 동작 제어 채널(131e), 발광 제어 트랜지스터(T6)에 포함되는 발광 제어 채널(131f) 및 바이패스 트랜지스터(T7)에 포함되는 바이패스 채널(131g)을 포함할 수 있다.
구동 트랜지스터(T1)는 구동 채널(131a), 구동 게이트 전극(155a), 구동 소스 전극(136a) 및 구동 드레인 전극(137a)을 포함한다. 구동 채널(131a)은 굴곡되어 있으며, 사행 형상 또는 지그재그 형상을 가질 수 있다.
구동 게이트 전극(155a)은 구동 채널(131a)과 중첩하고 있다. 구동 소스 전극(136a) 및 구동 드레인 전극(137a)은 구동 채널(131a)의 양 옆에 인접하게 위치한다. 구동 게이트 전극(155a)은 구동 접촉 구멍(61)을 통해 구동 연결 부재(174)와 연결되어 있다.
스위칭 트랜지스터(T2)는 스위칭 채널(131b), 스위칭 게이트 전극(155b), 스위칭 소스 전극(136b) 및 스위칭 드레인 전극(137b)을 포함한다. 스캔선(151a)에서 아래쪽으로 확장된 일부인 스위칭 게이트 전극(155b)은 스위칭 채널(131b)과 중첩한다. 스위칭 소스 전극(136b) 및 스위칭 드레인 전극(137b)은 스위칭 채널(131b)의 양 옆에 인접하게 위치한다. 스위칭 소스 전극(136b)은 스위칭 접촉 구멍(62)을 통해 데이터선(171)과 연결되어 있다.
보상 트랜지스터(T3)는 보상 채널(131c), 보상 게이트 전극(155c), 보상 소스 전극(136c) 및 보상 드레인 전극(137c)을 포함한다. 보상 게이트 전극(155c)은 스캔선(151a)에서 위쪽으로 연장된 돌출부일 수 있다. 보상 게이트 전극(155c)은 보상 채널(131c)과 중첩하고 있다. 보상 소스 전극(136c) 및 보상 드레인 전극(137c)은 보상 채널(131c)의 양 옆에 위치할 수 있다. 보상 드레인 전극(137c)은 보상 접촉 구멍(63)을 통해 구동 연결 부재(174)와 연결되어 있다.
초기화 트랜지스터(T4)는 초기화 채널(131d), 초기화 게이트 전극(155d), 초기화 소스 전극(136d) 및 초기화 드레인 전극(137d)을 포함한다. 초기화 게이트 전극(155d)은 전단 스캔선(152)에서 아래쪽으로 연장된 돌출부일 수 있다. 초기화 게이트 전극(155d)은 초기화 채널(131d)과 중첩하고 있다. 초기화 소스 전극(136d) 및 초기화 드레인 전극(137d)은 초기화 채널(131d)의 양 옆에 인접하게 위치한다. 초기화 소스 전극(136d)은 초기화 접촉 구멍(64)을 통해 초기화 연결 부재(175a)와 연결되어 있다.
동작 제어 트랜지스터(T5)는 동작 제어 채널(131e), 동작 제어 게이트 전극(155e), 동작 제어 소스 전극(136e) 및 동작 제어 드레인 전극(137e)을 포함한다. 발광 제어선(153a)의 일부인 동작 제어 게이트 전극(155e)은 동작 제어 채널(131e)과 중첩하고 있다. 동작 제어 소스 전극(136e) 및 동작 제어 드레인 전극(137e)은 동작 제어 채널(131e)의 양 옆에 인접하게 위치한다. 동작 제어 소스 전극(136e)은 동작 제어 접촉 구멍(65)을 통해 구동 전압선(172)의 일부와 연결되어 있다.
발광 제어 트랜지스터(T6)는 발광 제어 채널(131f), 발광 제어 게이트 전극(155f), 발광 제어 소스 전극(136f) 및 발광 제어 드레인 전극(137f)을 포함한다. 발광 제어선(153a)의 일부인 발광 제어 게이트 전극(155f)은 발광 제어 채널(131f)과 중첩한다. 발광 제어 소스 전극(136f) 및 발광 제어 드레인 전극(137f)은 발광 제어 채널(131f)의 양 옆에 인접하게 위치한다. 발광 제어 드레인 전극(137f)은 발광 제어 접촉 구멍(66)을 통해 발광 제어 연결 부재(179)와 연결되어 있다.
바이패스 트랜지스터(T7)는 바이패스 채널(131g), 바이패스 게이트 전극(155g), 바이패스 소스 전극(136g) 및 바이패스 드레인 전극(137g)을 포함한다. 바이패스 제어선(158)의 일부인 바이패스 게이트 전극(155g)은 바이패스 채널(131g)과 중첩한다. 바이패스 소스 전극(136g) 및 바이패스 드레인 전극(137g)은 바이패스 채널(131g)의 양 옆에 인접하게 위치한다. 바이패스 소스 전극(136g)은 발광 제어 접촉 구멍(66)을 통해 발광 제어 연결 부재(179)와 연결되어 있다. 바이패스 드레인 전극(137g)은 초기화 소스 전극(136d)과 직접 연결되어 있다.
구동 트랜지스터(T1)의 구동 소스 전극(136a)은 스위칭 드레인 전극(137b) 및 동작 제어 드레인 전극(137e)과 연결되어 있다. 구동 드레인 전극(137a)은 보상 소스 전극(136c) 및 발광 제어 소스 전극(136f)과 연결되어 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제2 게이트 절연층(142)을 사이에 두고 배치되는 제1 스토리지 전극(155a)과 제2 스토리지 전극(156)을 포함한다. 제1 스토리지 전극(155a)은 구동 게이트 전극(155a)에 해당한다. 제2 스토리지 전극(156)은 스토리지선(154a)에서 확장된 부분으로 구동 게이트 전극(155a)보다 넓은 면적을 차지하며 구동 게이트 전극(155a)을 전부 덮는다. 제2 게이트 절연층(142)은 유전체가 되며, 스토리지 커패시터(Cst)에서 축전된 전하와 양 전극(155a, 156) 사이의 전압에 의해 스토리지 커패시턴스(Storage Capacitance)가 결정된다. 구동 게이트 전극(155a)을 제1 스토리지 전극(155a)으로 사용함으로써 화소 내에서 큰 면적을 차지하는 구동 채널(131a)에 의해 좁아진 공간에서 스토리지 커패시터를 형성할 수 있는 공간을 확보할 수 있다.
구동 게이트 전극(155a)인 제1 스토리지 전극(155a)은 구동 접촉 구멍(61) 및 스토리지 개구부(51)를 통하여 구동 연결 부재(174)의 일단과 연결되어 있다. 스토리지 개구부(51)는 제2 스토리지 전극(156)에 형성된 개구부이다.
구동 연결 부재(174)는 데이터선(171)과 실질적으로 평행하며 동일한 층에 위치할 수 있다. 구동 연결 부재(174)의 타단은 보상 접촉 구멍(63)을 통해 보상 트랜지스터(T3)의 보상 드레인 전극(137c) 및 초기화 트랜지스터(T4)의 초기화 드레인 전극(137d)과 연결되어 있다. 구동 연결 부재(174)는 구동 게이트 전극(155a)과 보상 트랜지스터(T3)의 보상 드레인 전극(137c) 및 초기화 트랜지스터(T4)의 초기화 드레인 전극(137d)을 서로 연결한다.
제2 스토리지 전극(156)은 스토리지 접촉 구멍(69)을 통해 구동 전압선(172)과 연결되어 있다. 스토리지 커패시터(Cst)는 구동 전압선(172)을 통해 제2 스토리지 전극(156)에 전달된 구동 전압(ELVDD)과 구동 게이트 전극(155a)의 구동 게이트 전압 간의 차에 대응하는 스토리지 커패시턴스를 저장할 수 있다.
이하 도 4 및 도 5에 도 6 및 도 7을 참고하여 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면 구조에 대해 적층 순서에 따라 구체적으로 설명한다. 동작 제어 트랜지스터(T5)는 발광 제어 트랜지스터(T6)의 적층 구조와 대부분 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
기판(110) 위에는 버퍼층(111)이 위치한다. 버퍼층(111)은 다결정 규소를 형성하는 결정화 공정에서 기판(110)으로부터의 불순물을 차단한다. 또한 기판(110)의 일면을 평탄화시켜 버퍼층(111) 위에 위치하는 반도체층의 스트레스를 완화시킬 수 있다. 버퍼층(111)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 등의 무기 물질을 포함할 수 있다.
버퍼층(111) 위에는 구동 채널(131a), 스위칭 채널(131b), 보상 채널(131c), 초기화 채널(131d), 동작 제어 채널(131e), 발광 제어 채널(131f) 및 바이패스 채널(131g)을 포함하는 반도체층이 위치한다.
구동 채널(131a)의 양 옆에는 구동 소스 전극(136a) 및 구동 드레인 전극(137a)이 위치한다. 스위칭 채널(131b)의 양 옆에는 스위칭 소스 전극(136b) 및 스위칭 드레인 전극(137b)이 위치한다. 보상 채널(131c)의 양 옆에는 보상 소스 전극(136c) 및 보상 드레인 전극(137c)이 위치한다. 초기화 채널(131d)의 양 옆에는 초기화 소스 전극(136d) 및 초기화 드레인 전극(137d)이 위치한다. 동작 제어 채널(131e)의 양 옆에는 동작 제어 소스 전극(136e) 및 동작 제어 드레인 전극(137e)이 위치한다. 발광 제어 채널(131f)의 양 옆에는 발광 제어 소스 전극(136f) 및 발광 제어 드레인 전극(137f)이 위치한다. 바이패스 채널(131g)의 양 옆에는 바이패스 소스 전극(136g) 및 바이패스 드레인 전극(137g)이 위치한다.
반도체층 위에 제1 게이트 절연층(141)이 위치한다.
제1 게이트 절연층(141) 위에는 스위칭 게이트 전극(155b) 및 보상 게이트 전극(155c)을 포함하는 스캔선(151a), 초기화 게이트 전극(155d)을 포함하는 전단 스캔선(152), 동작 제어 게이트 전극(155e) 및 발광 제어 게이트 전극(155f)을 포함하는 발광 제어선(153a), 바이패스 게이트 전극(155g)을 포함하는 바이패스 제어선(158), 그리고 구동 게이트 전극(제1 스토리지 전극)(155a)을 포함하는 제1 게이트 도전체가 위치한다.
제1 게이트 도전체 및 제1 게이트 절연층(141) 위에 제2 게이트 절연층(142)이 위치한다. 제1 게이트 절연층(141) 및 제2 게이트 절연층(142)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화규소(SiO2) 등을 포함할 수 있다.
제2 게이트 절연층(142) 위에는 스캔선(151a)과 평행한 스토리지선(154a), 스토리지선(154a)에서 확장된 부분인 제2 스토리지 전극(156)을 포함하는 제2 게이트 도전체가 위치한다.
제2 게이트 절연층(142) 및 제2 게이트 도전체 위에는 층간 절연층(160)이 위치한다. 층간 절연층(160)은 구동 접촉 구멍(61), 스위칭 접촉 구멍(62), 보상 접촉 구멍(63), 초기화 접촉 구멍(64), 동작 제어 접촉 구멍(65), 발광 제어 접촉 구멍(66), 그리고 스토리지 접촉 구멍(69)을 가질 수 있다.
층간 절연층(160) 위에는 데이터선(171), 구동 전압선(172), 구동 연결 부재(174), 초기화 연결 부재(175a) 및 발광 제어 연결 부재(179)를 포함하는 데이터 도전체가 위치한다.
데이터선(171)은 스위칭 접촉 구멍(62)을 통해 스위칭 소스 전극(136b)와 연결되어 있다. 구동 연결 부재(174)의 일단은 구동 접촉 구멍(61)을 통하여 제1 스토리지 전극(155a)과 연결되어 있다. 구동 연결 부재(174)의 타단은 보상 접촉 구멍(63)을 통해 보상 드레인 전극(137c) 및 초기화 드레인 전극(137d)과 연결되어 있다. 초기화 연결 부재(175a)는 초기화 접촉 구멍(64)을 통해 초기화 소스 전극(136d)과 연결되어 있다. 발광 제어 연결 부재(179)는 발광 제어 접촉 구멍(66)을 통해 발광 제어 드레인 전극(137f)과 연결되어 있다.
데이터 도전체 및 층간 절연층(160) 위에 절연층(180)이 위치한다. 절연층(180)은 데이터 도전체를 덮어 일면을 평탄화시키므로 절연층(180) 위에 제1 전극(191)을 단차 없이 형성할 수 있다. 절연층(180)은 층간 절연층(160)보다 두꺼운 두께를 가질 수 있으며 데이터 도전체와 제1 전극(191)간의 기생 커패시턴스를 최소화할 수 있다.
절연층(180)은 폴리아크릴계 수지(polyacrylates resin), 폴리이미드계 수지(polyimides resin) 등의 유기물 또는 유기물과 무기물의 적층막을 포함할 수 있다.
절연층(180) 위에 제1 전극(191) 및 초기화 전압선(192)이 위치한다. 발광 제어 연결 부재(179)는 화소 접촉 구멍(81)을 통해 제1 전극(191)과 연결된다. 초기화 연결 부재(175a)는 초기화 전압선 접촉 구멍(82)을 통해 초기화 전압선(192)과 연결된다.
제1 전극(191) 위에 격벽(360)이 위치한다. 격벽(360)은 제1 전극(191)을 드러내는 개구부(361)를 가진다.
격벽(360)은 폴리아크릴계 수지(polyacrylates resin), 폴리이미드계 수지(polyimides resin) 등의 유기물 또는 실리카 계열의 무기물을 포함할 수 있다.
제1 전극(191) 위에 발광층(370)이 위치할 수 있다.
격벽(360)과 제1 전극(191) 사이에 무기층(350)이 위치할 수 있다. 일 실시예에 따른 무기층(350)은 도 1에서 설명한 무기층(350)과 동일하므로 이하에서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
본 명세서는 도 1의 실시예에 따른 무기층(350)이 적용된 실시예를 도시하였으나 이에 제한되지 않고 도 2 내지 도 3에서 설명한 제1 전극(191), 무기층(350), 격벽(360) 등에 대한 구성요소가 적용될 수도 있음은 물론이다.
발광층(370) 상에 제2 전극(270)이 위치한다. 제2 전극(270)은 격벽(360) 위에도 위치하며 복수의 화소에 걸쳐 위치한다. 제1 전극(191), 발광층(370) 및 제2 전극(270)을 포함하는 발광 다이오드(OLD)가 형성될 수 있다.
여기서, 제1 전극(191)은 정공 주입 전극인 애노드이며, 제2 전극(270)은 전자 주입 전극인 캐소드일 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며 표시 장치의 구동 방법에 따라 제1 전극(191)이 캐소드가 되고 제2 전극(270)이 애노드가 될 수도 있다. 제1 전극(191) 및 제2 전극(270)으로부터 각각 정공과 전자가 발광층(370) 내부로 주입되고, 주입된 정공과 전자가 결합한 엑시톤(exiton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광이 이루어진다.
전술한 실시예들에 따르면 발광층은 무기 물질로 둘러싸이는 구조를 포함할 수 있으므로 아웃가스의 침투에 의한 발광층의 성능 저하를 방지할 수 있다.
이하에서는 도 8 내지 도 12를 참조하여 실시예 및 비교예에 따른 표시 장치에 대해 살펴본다. 도 8은 비교예에 따른 표시 장치의 단면도이고, 도 9a는 실시예에 따른 발광 영역의 도면이고, 도 9b는 실시예에 따른 발광 영역의 이미지이고, 도 10a는 비교예에 따른 발광 영역의 도면이고, 도 10b는 비교예에 따른 발광 영역의 이미지이고, 도 11은 실시예에 따른 발광 영역의 이미지이고, 도 12는 비교예에 따른 발광 영역의 이미지이다. 본 명세서에서 지칭하는 발광 영역은 발광층에 의한 발광 영역을 의미한다.
우선 도 8을 참조하면, 비교예에 따른 표시 장치는 무기층을 포함하지 않으며, 이에 따라 발광층(370)은 외부 불순물의 침투를 차단하기 어려울 수 있다. 특히 표시 장치에 열 또는/및 빛 에너지가 가해지는 경우 절연층(180) 및 격벽(360) 등으로부터 불순물이 발생하고, 발생된 불순물이 확산할 수 있다(도 8에 점선으로 불순물이 확산하는 개략적인 형태를 도시함). 불순물은 특히 제2 전극(270)과 발광층(370) 사이의 계면을 향해 확산하고 흡착하여 발광층(370)의 수축을 야기한다. 이에 따르면 표시 장치의 발광 면적이 감소하고 휘도가 감소하여 표시 장치의 품질이 저하될 수 있다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 실시예에 따라 점선으로 표시된 발광 영역을 따라 발광됨을 알 수 있다. 반면 도 10a 및 도 10b를 참조하면 비교예에 따라 발광층이 수축하여 실제 제조 공정에서 설계한 발광 영역(점선으로 표시) 대비 감소된 영역에서 발광됨을 알 수 있다.
또한 실시예에 따른 도 11을 살펴보면, 일 발광 영역에서 특정 원소(Oxygen)에 대한 맵핑(mapping) 이미지이다. 도 12는 비교예에 따른 일 발광 영역에서의 특정 원소(Oxygen)에 대한 맵핑 이미지이다. 도 11과 도 12를 비교하면, 도 12에 따른 비교예의 발광층은 가장자리 부근(B)에서 검정색으로 표현되는 산소(O)가 다량 검출됨을 알 수 있다. 이는 절연층 및 격벽 등에서 방출된 불순물이 발광층의 가장자리에 다수 흡착되어 있음을 나타낸다. 이에 따르면 전술한 바와 같이 발광층의 수축이 발생할 수 있다. 그러나 실시예에 따른 도 11의 경우 발광층의 가장자리 부근(A)에서는 도 11 대비 검정색으로 표현되는 산소가 거의 검출되지 않음을 알 수 있으며 이에 따라 불순물이 발광층에 흡착되는 것을 방지할 수 있음을 확인하였다.
일 실시예에 따르면 발광층은 제1 전극, 무기층 및 제2 전극에 의해 둘러싸이는 형태를 가짐으로써, 열 에너지 또는/및 빛 에너지에 의해 발생하는 불순물에 의한 수축 현상을 감소시킬 수 있다. 향상된 발광 면적 및 표시 품질을 가지는 표시 장치를 제공할 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.
180: 절연층
191: 제1 전극
270: 제2 전극
370: 발광층
360: 격벽
350: 무기층
191: 제1 전극
270: 제2 전극
370: 발광층
360: 격벽
350: 무기층
Claims (20)
- 제1 전극,
상기 제1 전극과 중첩하는 제2 전극,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 발광층,
상기 제1 전극의 일부와 중첩하는 격벽, 그리고
상기 격벽과 상기 제1 전극 사이에 위치하는 무기층을 포함하고,
상기 무기층은 상기 제1 전극의 끝단을 덮는 표시 장치. - 제1항에서,
상기 발광층은 단면 상 상기 제1 전극, 상기 무기층 및 상기 제2 전극에 의해 둘러싸이는 표시 장치. - 제1항에서,
상기 발광층의 측면은 상기 무기층의 측면과 접촉하는 표시 장치. - 제1항에서,
상기 발광층의 두께는 약 2000 옹스트롬 내지 약 4000 옹스트롬인 표시 장치. - 제1항에서,
상기 무기층의 두께는 약 50 내지 5000 옹스트롬인 표시 장치. - 제1항에서,
상기 무기층은 산화규소, 산질화규소 및 질화규소 중 적어도 하나를 포함하는 표시 장치. - 제1항에서,
상기 무기층은 상기 제2 전극과 접촉하는 표시 장치. - 제1항에서,
상기 표시 장치는
기판 상에 위치하는 트랜지스터, 그리고
상기 트랜지스터 위에 위치하는 절연층을 더 포함하고
상기 제2 전극은 상기 절연층과 접촉하는 표시 장치. - 기판 상에 위치하는 트랜지스터,
상기 트랜지스터 위에 위치하는 절연층,
상기 절연층 위에 위치하며 상기 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제1 전극,
상기 제1 전극과 중첩하는 제2 전극,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 발광층, 그리고
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 무기층을 포함하고,
상기 무기층은 상기 발광층과 접촉하며 상기 제1 전극의 끝단을 덮는 표시 장치. - 제9항에서,
상기 제2 전극은 상기 제1 전극과 중첩하는 제1 영역, 그리고 나머지 부분에 해당하는 제2 영역을 포함하고,
상기 기판으로부터 상기 제1 영역의 상면까지의 직선 거리는 상기 기판으로부터 상기 제2 영역의 상면까지의 직선 거리보다 큰 표시 장치. - 제9항에서,
상기 발광층은 단면상 상기 제1 전극, 상기 무기층 및 상기 제2 전극에 의해 둘러싸이는 표시 장치. - 제9항에서,
상기 발광층의 끝단은 상기 무기층의 끝단과 접촉하는 표시 장치. - 제9항에서,
상기 발광층의 두께는 약 2000 옹스트롬 내지 약 4000 옹스트롬인 표시 장치. - 제9항에서,
상기 무기층의 두께는 약 50 내지 5000 옹스트롬인 표시 장치. - 제1 전극,
상기 제1 전극과 중첩하는 제2 전극,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 발광층,
상기 제1 전극의 일부와 중첩하는 격벽, 그리고
상기 격벽과 상기 제1 전극 사이에 위치하는 무기층을 포함하고,
상기 무기층은 상기 격벽과 중첩하는 개구부를 포함하는 표시 장치. - 제15항에서,
상기 발광층은 단면상 상기 제1 전극, 상기 무기층 및 상기 제2 전극에 의해 둘러싸이는 표시 장치. - 제15항에서,
상기 발광층의 두께는 약 2000 옹스트롬 내지 약 4000 옹스트롬인 표시 장치. - 제15항에서,
상기 무기층의 두께는 약 50 내지 5000 옹스트롬인 표시 장치. - 제15항에서,
상기 무기층은 산화규소, 산질화규소 및 질화규소 중 적어도 하나를 포함하는 표시 장치. - 제15항에서,
상기 무기층은 상기 제2 전극의 일부와 접촉하는 표시 장치.
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