KR20210083011A - 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

발광 표시 장치 및 이의 제조 방법 Download PDF

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이현기
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Abstract

발광 표시 장치 및 이의 제조 방법은 발광 소자 형성 후 검사 공정에서 파티클이 발생된 영역을 판별하여 이의 커버 패턴을 형성한 것으로, 파티클이 불순물 투습 경로가 됨을 방지하며 이를 통해 장치의 신뢰성을 개선할 수 있다.

Description

발광 표시 장치 및 이의 제조 방법{Emitting Display Device and Method for Manufacturing the Same}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 특히 구성을 변경하여 이물로 인한 이온 침투로 유기층의 손상을 방지한 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube: CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이 같은 평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출 표시장치(Field Emission Display device: FED), 유기 발광 표시장치(Organic Light Emitting Device: OLED) 등을 들 수 있다.
이 중, 별도의 광원을 요구하지 않으며 장치의 컴팩트화 및 선명한 컬러 표시를 위해 유기 발광 표시 장치가 경쟁력 있는 어플리케이션(application)으로 고려되고 있다.
그런데, 유기 발광 표시 장치는 유기층을 포함하는데, 유기층 상부에 전극 및 보호층 등이 형성되어도 이후 공정에서 발생된 파티클에 의해 영향을 받아 손상이 발생되는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 특히, 발광 소자 형성 후 검사 공정에서 파티클이 발생된 영역을 판별하여 이의 커버 패턴을 형성함으로써, 장치의 신뢰성을 개선한 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법은 발광 소자 형성 후 검사 공정에서 파티클이 발생된 영역을 판별하여 이의 커버 패턴을 형성한 것이다. 파티클이 발생된 영역에 선택적으로 커버 패턴이 형성되어 파티클이 불순물 투습 경로가 됨을 방지하며 이를 통해 장치의 신뢰성을 개선할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 표시 장치는 기판 상에 구비되며, 복수개의 서브 화소의 발광부를 정의하는 뱅크와, 상기 기판 상에, 상기 복수개의 서브 화소 각각에 구비되며, 제 1 전극, 유기층 및 제 2 전극의 적층으로 이루어진 발광 소자와, 상기 뱅크 상의 파티클을 덮는 파티클 커버 패턴 및 상기 파티클 커버 패턴을 포함한 상기 기판 전면에 봉지층을 포함할 수 있다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발광 표시 장치의 제조 방법은 기판 상에 복수개의 서브 화소의 발광부를 정의하는 뱅크를 구비하고, 상기 복수개의 서브 화소 각각에, 제 1 전극, 유기층 및 제 2 전극의 적층으로 이루어진 발광 소자를 구비하는 제 1 단계와, 상기 기판 상의 파티클을 판단하는 제 2 단계와, 상기 파티클을 덮는 파티클 커버 패턴을 형성하는 제 3 단계 및 상기 파티클 커버 패턴을 포함한 상기 기판 전면에, 봉지층을 구비하는 제 4 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 공정 중에 발생된 파티클이 기판 상에 남아있을 때, 이를 검사하여 그 상부를 덮는 파티클 커버 패턴을 형성하여, 파티클이 내부 발광 소자에 영향을 주는 것을 방지한다.
둘째, 파티클 혹은 파티클 상에 형성된 구성물이 갖는 테이퍼로 인해 상부 봉지층에 크랙이 발생되어 투습 경로가 되는 현상을 파티클 커버 패턴이 방지하며, 내부 유기층을 보호할 수 있다. 따라서, 각 서브 화소 내의 소자 보호가 가능하며 흑점화를 방지할 수 있다. 궁극적으로 장치의 신뢰성을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 발광 표시 장치의 평면도
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 1의 I~I' 선상의 단면도
도 3은 도 2의 B 영역을 나타낸 단면도
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 표시 장치의 단면도
도 5는 파티클 커버 패턴을 갖지 않는 구조에서 불순물 이온의 전달을 나타낸 단면도
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제 2 실시예의 발광 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
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.
본 발명의 다양한 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예에 포함된 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, 위치 관계에 대하여 설명하는 경우에, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, 시간 관계에 대한 설명하는 경우에, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어, '제 1~', '제 2~' 등이 다양한 구성 요소를 서술하기 위해서 사용될 수 있지만, 이러한 용어들은 서로 동일 유사한 구성 요소 간에 구별을 하기 위하여 사용될 따름이다. 따라서, 본 명세서에서 '제 1~'로 수식되는 구성 요소는 별도의 언급이 없는 한, 본 발명의 기술적 사상 내에서 '제 2~' 로 수식되는 구성 요소와 동일할 수 있다.
본 발명의 여러 다양한 실시예의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 다양한 실시예가 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 본 발명의 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법에 대해 설명한다.
본 발명의 발광 표시 장치는 별도의 광원 유닛없이 표시 장치 내에 구성된 어레이에 자발광이 가능한 발광 소자를 포함한 것으로, 예를 들어, 이러한 표시 장치는 유기 발광 표시 장치, 마이크로 LED 표시 장치, 전기 영동 표시 장치, 양자점 발광 표시 장치 등을 고려할 수 있다. 그러한, 열거된 예는 일 예이며, 자발광이 가능한 표시 장치라면 다른 어플리케이션으로 확장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 발광 표시 장치의 평면도이며, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 1의 I~I' 선상의 단면도이다. 또한, 도 3은 도 2의 B 영역을 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2와 같이, 본 발명의 발광 표시 장치는 기판(100) 상에 구비되며, 복수개의 서브 화소(SP)의 발광부(G_EM, B_EM, R_EM)를 정의하는 뱅크(240)와, 상기 기판(100) 상에, 상기 복수개의 서브 화소(SP) 각각에 구비되며, 제 1 전극(210), 유기 스택(220) 및 제 2 전극(230)의 적층으로 이루어진 발광 소자(OLED)와, 상기 뱅크(240) 상의 파티클을 덮는 파티클 커버 패턴(260) 및 상기 파티클 커버 패턴(260)을 포함한 상기 기판(100) 전면에 봉지층(300)을 포함할 수 있다.
본 발명의 발광 표시 장치에서, 뱅크(240)는 오픈 영역에 발광부(G_EM, B_EM, R_EM)를 갖는 것으로, 매트릭스 상으로 연속적으로 형성된다.
그리고, 각 서브 화소의 발광부(G_EM, B_EM, R_EM)는 동일한 크기로 도시되어 있지만 경우에 따라 장치가 요구하는 표시 특성에 따라 그 크기가 달라질 수 있다. 예를 들어, 청색 서브 화소의 발광부(B_EM)이 가장 크고, 이어 녹색 서브 화소의 발광부(G_EM) 및 적색 서브 화소의 발광부(R_EM)의 순서를 가질 수 있다. 이는 청색 발광 재료의 효율이 가장 낮기 때문에, 타색과의 발광 효율을 대응시키기 위해 그 크기를 가장 크게 한 것이며, 녹색 서브 화소의 발광부(G_EM)의 크기가 적색 서브 화소의 발광부(R_EM)보다 큰 이유는 백색 표현시 녹색 발광의 의존성이 가장 크기 때문에 녹색 서브 화소의 발광부(G_EM)의 크기를 적색 서브 화소 발광부(R_EM)보다 크게 할 수 있다. 그러나, 재료적 개발이 수반된다면 발광부(G_EM, B_EM, R_EM)의 크기는 다른 방식으로도 변경될 수 있다.
여기서, 발광부 (G_EM, B_EM, R_EM)의 크기를 좌우하는 것은 뱅크(240) 형상에 따른 것으로, 뱅크(240)의 오픈 영역을 조절하여 서브 화소들의 발광부(G_EM, B_EM, R_EM)를 정의한다. 해당 서브 화소에서 뱅크가 차지하는 면적이 크면 발광부의 크기가 줄어든다.
발광부(G_EM, B_EM, R_EM)는 도시된 직사각형 외에도 다른 다각형 혹은 원형 혹은 타원형일 수 있으며, 경우에 따라 코너만 라운드된 형태로 형성될 수 있다.
한편, 뱅크(240)의 오픈 영역, 평탄화막(197)즉, 발광부(G_EM, B_EM, R_EM)는 서로 이격되어 있으며, 뱅크(240) 전체로 볼 때 소정의 면적을 갖는 발광부(G_EM, B_EM, R_EM)들이 홀의 형태로, 규칙적으로 뚫려있는 형태이다.
서브 화소(SP)는 중앙에 발광부(G_EM 또는 B_EM 또는 R_EM)와 발광부를 둘러싼 뱅크(240)의 일부를 포함하고 있는 가상의 영역이며, 발광부(G_EM, B_EM, R_EM)의 크기가 다른 경우 각 서브 화소(SP)의 크기는 달라질 수 있다.
각 서브 화소에는 발광부(G_EM, B_EM, R_EM)에 발광 소자(OLED)를 포함한다.
발광 소자(OLED)는 서로 대향된 제 1, 제 2 전극(210, 230)과 상기 제 1, 제 2 전극(210, 230) 사이의 유기 스택(220)을 포함하여 이루어지는데, 여기서 유기 스택(220)은 발광층을 포함하여 복수개의 유기층들이 적층되어 있다. 소정의 서브 화소에 해당하는 색의 발광층을 구비하기 위해, 해당 발광부에 상당하여 개구부를 갖는 미세 금속 마스크(FMM: Fine Metal Mask)를 통해 증착이 이루어질 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 예는 뱅크(240)의 일부분에 파티클 커버 패턴(260)이 형성된 상태를 나타낸다.
상기 뱅크(240)는 발광부 (G_EM, B_EM, R_EM) 외를 차지하는 뱅크 패턴(242)과 상기 뱅크 패턴(242) 위에 섬상으로 일부 형성된 스페이서(243)을 포함한다. 스페이서(243)는 발광 소자(OLED)의 유기 스택(220)을 형성하는 과정에서 미세 금속 마스크(FMM)가 이용될 때 중량으로 미세 금속 마스크가 쳐짐 등으로 직접적으로 뱅크 패턴(242)으로 닿아 뱅크 패턴(242)을 변형시키거나 손상시킴을 방지하기 위해 구비되는 것이다. 뱅크 패턴(242)과 스페이서(243)는 동일 물질로 이루어질 수 있으며, 투과부 및 반투과부를 함께 구비한 회절 노광 마스크 혹은 하프톤 마스크를 구비하여, 단일 마스크로 순차적 패턴 형성으로 형성될 수 있다. 상기 스페이서(243)는 미세 금속 마스크(FMM)가 뱅크 패턴(242)과 닿는 것을 방지하기 위해 구비되는 것으로, 뱅크 패턴(242)의 상부 일부분에만 형성될 수 있다.
그런데, 이러한 스페이서(243)는 그 목적 상 유기 스택의 각 증착 공정에서 미세 금속 마스크와 닿을 수 있다. 미세 금속 마스크는 하나의 챔버 내에 위치하여, 여러 패널에 대해 동일한 증착 공정을 반복하는데, 이전 패널의 증착 공정에서 챔버 내에 잔류한 파티클(particle) 성분이 미세 금속 마스크에 남아있다가 다음 패널의 증착 공정에서 미세 금속 마스크와 접하며 다음 패널의 스페이서(243)로 전사되며, 기판(100) 상의 이물로 작용할 수 있다. 파티클은 유기층들의 증착 과정에서 이용된 유기 물질일 수 있다. 따라서, 발광 소자의 제 1, 제 2 전극(210, 230) 사이의 유기 스택(220) 중 적어도 어느 하나와 동일 물질을 포함할 수 있다.
챔버 내에서 미세 금속 마스크는 수회 내지 수십회의 증착 공정에서 이용될 수 있는 것으로, 미세 금속 마스크에 쌓이는 파티클은 일회의 증착 공정에서 형성되는 단일 유기층의 두께보다 두꺼울 수 있다. 예를 들어 상기 파티클은 0.1 ㎛ 내지 5.0㎛의 높이를 가질 수 있다. 또한, 파티클은 한 과정에서 형성될 수도 있으나, 대개의 경우 여러 번의 유기물 증착 공정을 거쳐 파티클이 일정 수준 이상의 크기로 커져, 그 성분이 기판(100) 상측에 전사되어 관찰되는 것이다. 챔버 내에 비산된 이물 등의 물질이 미세 금속 마스크에 일부 잔존하다가, 미세 금속 마스크가 스페이서(243)와 접하는 과정에서 일부 기판(100) 상으로 전사될 수 있는 것으로, 실질적으로 기판(100) 상에 발생된 파티클(250)은 정형성을 갖지 않으며, 불규칙한 분포로 기판(100) 상에 산포될 수 있다.
이와 같이, 미세 금속 마스크와 접촉하는 대상물이 주로 스페이서(243)의 상면이고, 주로 파티클(250)은 미세 금속 마스크와 스페이서(243)와의 접하는 과정에서 전사로 발생되는 것으로, 스페이서(243) 상면에서 파티클(250)이 주로 관찰된다.
만일 뱅크(240) 구조에 스페이서를 생략하고 뱅크 패턴(242) 단일로 형성할 경우는, 뱅크 패턴(242) 상에 상기 파티클(250)이 남아있을 수 있으며, 본 발명의 파티클 커버 패턴(260)은 역시 파티클(250)을 완전히 덮도록 뱅크 패턴(242) 상에 형성될 수 있다.
또한, 미세 금속 마스크를 적용하여 유기층 형성 공정에서 주로 파티클(250)이 스페이서(243) 상에 형성된다.
한편, 파티클(250)의 높이는 유기 스택(220)의 단일 유기층보다 두꺼워 일단 스페이서(243) 상에 전사된 이후에는 파티클(250)이 형성된 부위와 주변부와 고단차 발생으로, 유기 스택(220) 공정에서 형성되는 유기층(220) 및 제 2 전극(230)은 상기 파티클(250) 상부의 유기층 물질(220a) 및 제 2 전극 물질(230a)과 분리될 수 있다.
파티클 커버 패턴(260)은 상술한 파티클(250)을 덮는 섬상의 패턴으로, 발광 소자(OLED)의 형성 후 파티클(250)의 검사 후 그 위치와 크기를 판별하여 구비된다.
따라서, 파티클 커버 패턴(260)은 파티클(250)의 형상과 위치를 따른다. 즉, 파티클(250)이 1㎛의 높이를 갖는다면, 파티클 커버 패턴(260)은 상기 파티클(250)보다 1㎛의 높이를 넘으며 상기 파티클(250)보다는 넓게 분포되도록 잉크젯 제팅 방식을 통해 파티클(250) 상에 형성하고, 이를 경화시켜 파티클 커버 패턴(260)을 형성한다.
파티클 커버 패턴(260)은 예를 들어, 아크릴 수지 물질(acryl resin material)로 형성하며, 이는 주로 유기물 성분인 파티클(260)을 유동없이 보호하며, 외부 불순물 이온 투입을 방지하기 위함이다.
상기 파티클 커버 패턴(260)의 측부는 상기 파티클(250)이 갖는 급격한 경사보다 상대적으로 완만하여 형성하여 상기 파티클(250)을 상기 파티클 커버 패턴(260)이 충분히 덮는다.
또한, 파티클 커버 패턴(260)은 층상이 아닌 비정형 혹은 랜덤 배치된 파티클(250)을 덮으며 파티클(250)보다 넓은 분포를 갖는 것으로 평면적이 상기 파티클(250)보다 크다.
한편, 상기 파티클 커버 패턴(260)은 기판(100) 상에 봉지를 위해 구비된 무기 봉지층(310)에 덮여지며, 상기 무기 봉지층(310)은 유기 봉지층(320)에 의해 덮여진다.
봉지층(300)은 한 쌍 이상의 무기 봉지층(310)과 유기 봉지층(320)을 포함하며, 도 2에 도시된 예에 추가로 무기 봉지층 및/또는 유기 봉지층이 더 구비될 수 있다.
본 발명의 발광 표시 장치에 있어서, 상기 파티클 커버 패턴(260)은 그 형상이 연속적이지 않으며 상기 파티클(250)이 형성된 영역 상부에만 대응되어 구비될 수 있다. 상기 파티클 커버 패턴(260)은 여러 개의 파티클(250)에 개별 대응될 수도 있고, 혹은 도 1과 같이, 하나의 스페이서(243)에 집합화된 파티클(250)들이 있을 때 해당 스페이서(243) 내의 집합된 복수개의 파티클(250)에 대응되어 하나의 파티클 커버 패턴(260)이 대응될 수도 있다.
파티클 커버 패턴(260)은 그 측부가 완만하게 형성되고 파티클(250)의 측부가 노출되지 않게 보호하고 있어, 이어 형성되는 봉지층(300) 내의 불순물 이온이 있을 때에도, 불순물 이온이 파티클(250) 주변을 통해 침투됨을 방지하며, 발광 표시 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 2 및 도 3에서 설명하지 않은 구성에 대해 설명한다.
발광 표시 장치가 예를 들어, 플렉서블 표시 장치로 이용될 때, 기판(100)은 단일 폴리머로 이루어지거나 혹은 도 2와 같이, 제 1 폴리머층(101), 무기 층간 절연막(105) 및 제 2 폴리머층(102)의 적층으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 층간 무기 절연막(105)이 유기 재질인 폴리머층(101, 102) 사이에 구비되어, 상대적으로 유기 재질에서 수직 방향으로 가질 수 있는 투습 경로를 상기 층간 무기 절연막(105)이 끊어주는 이점이 있다. 기판(100)은 단일 유기 폴리머층 혹은 글래스로도 형성될 수도 있으며, 이 경우, 그 성분이나 두께를 조절하여 투습 경로를 방지할 수 있다.
상기 제 1 폴리머층(101), 제 2 폴리머층(102)은 예를 들어, 폴리 이미드, 폴리 아미드 등의 유기 수지로 이루어진다. 제 3 실시예에 있어서, 남겨진 제 2 폴리머층(102)은 투명한 유기 수지인 것이 바람직하다. 제 1 폴리머층(102)은 투명 유기 수지일 수도 있고, 유색 유기 수지일 수도 있다.
상기 층간 무기 절연막(105)은 예를 들어, SiOx, SiOxNy, SiNx 등의 실리콘 무기막일 수 있다.
기판(100) 상에 일층 이상의 버퍼층(110) 및 액티브 버퍼층(130)이 형성될 수 있다. 버퍼층(110)은 외부 투습을 방지하기 위해 구비되고, 액티브 버퍼층(130)은 상부에 형성할 제 1, 제 2 액티브층(140, 145)에 불순물이 침투됨을 방지하기 위함이다.
상기 액티브 버퍼층(130) 상의 소정 영역에 제 1 액티브층(140)과, 상기 제 1 액티브층(140)의 채널과 중첩된 게이트 전극(150)과 상기 제 1 액티브층(140) 양측과 접속된 소스 전극(191) 및 드레인 전극(192)을 포함한 박막 트랜지스터가 구비될 수 있다.
여기서, 박막 트랜지스터의 제 1 액티브층(140)과 게이트 전극(150) 사이에는 게이트 절연막(147)을 포함할 수 있고, 상기 게이트 전극(150)과 소스/드레인 전극(191, 192)의 층간 사이에는 제 1 층간 절연막(160) 및 제 2 층간 절연막(180)이 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극(192) 혹은 소스 전극(191) 노드에서 일정 전압을 유지해주시기 위해 스토리지 캐패시터가 더 구비될 수 있고, 스토리지 캐패시터는 예를 들어, 상기 제 1 층간 절연막(160) 상에 형성된 제 1 스토리지 전극(170)과 상기 소스/드레인 전극(191/192)과 동일 층 상의 제 2 스토리지 전극(193)과 그 사이의 제 2 층간 절연막(180)으로 정의될 수 있다. 도 2에 도시된 예에서는 한정된 영역의 스토리지 캐패시터의 용량을 증가시키기 위해, 상기 제 1, 제 2 스토리지 전극(170, 193)과 중첩하도록, 게이트 전극(150)과 동일층의 제 3 전극층(155)을 더 구비하였다. 구조적으로, 3중 이상의 스토리지 전극 중첩으로, 스토리지 캐패시터의 병렬 연결 효과를 가해 스토리지 캐패시턴스를 늘릴 수 있다.
또한, 상기 버퍼층(110) 상에는 하부 차광 패턴(120)이 더 형성되며, 상기 제 3 스토리지 전극(155)과 게이트 절연막(147) 및 액티브 버퍼층(130)을 관통한 콘택홀을 통해 서로 전기적 연결을 가질 수 있다. 상기 제 1 액티브층(140)과 동일층의 제 2 액티브층(145)을 상기 하부 차광 패턴(120)과 제 3 스토리지 전극(155)과의 사이에 더 포함시킬 수 있다.
한편, 상기 소스/드레인 전극(191/192)을 덮으며, 무기 보호막(195)이 형성되고, 그 상부에 표면 평탄화를 위해, 평탄화막(197)이 더 형성되며, 상기 평탄화막(197)은 상기 드레인 전극(192)을 일부 노출한 콘택홀을 구비하여, 상기 평탄화막(195) 상에 형성되는 제 1 전극(210)은 평탄화막(197)의 콘택홀을 통해 드레인 전극(192)과 접속될 수 있다. 경우에 따라, 상기 무기 보호막(195)은 생략될 수 있다.
그리고, 발광부(도 1의 R_EM 또는 G_EM 또는 B_EM)를 노출하며 뱅크 패턴(242)이 상기 제 1 전극(210)의 가장 자리를 중첩하며 형성된다.
발광 소자(OLED)의 제 1 전극(210)과 제 2 전극(230) 사이에 형성되는 유기 스택(220)은 도 2에 단일층으로 표시되어 있으나 도 3과 같이, 일 예로, 전하 생성층(225)으로 구분되는 복수개의 스택이 적층되어 이루어질 수 있다. 또한, 복수층의 유기층들은 일부 층은 서브 화소들에 공통적으로 형성되고 색 발광층과 같이 해당 서브 화소에만 구비되는 층이 포함될 수 있다. 따라서, 유기 스택(220)은 서브 화소들에 공통적으로 형성되는 층과 서브 화소별로 이격되는 층을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 예는 2개의 스택(221~224, 226~228)이 적층된 예를 나타내지만 이에 한하지 않으며 3개 이상의 스택으로 유기 스택(220)이 이루어질 수도 있고 혹은 단일 스택으로 이루어질 수도 있다. 복수 스택일 경우 장점은 단일 스택에 비해 동일 휘도에 대해 장수명이 확보되는 점이다. 장수명이 요구되는 차량 등의 발광 표시 장치에서 복수 스택의 이점이 있다.
한편 하측 스택은 제 1 전극(210)과의 계면을 통해 정공의 주입을 용이하게 하기 p형 도펀트를 포함한 정공 주입층(221)과, 제 1 정공 수송층(222), 제 1 발광층(223a, 223b, 223c), 제 1 전자 수송층(224)을 포함할 수 있다.
전하 생성층(225)은 n형 전하 생성층(225a) 및 p형 전하 생성층(225b)이 적층되어 이루어질 수도 있고, 혹은 이를 단일층으로 형성할 수도 있다.
상측 스택은 제 2 정공 주입층(226), 제 2 발광층(227a, 227b, 227c), 제 2 전자 수송층(228) 및 전자 주입층(229)을 포함할 수 있다.
각 서브 화소(R_SP, G_SP, B_SP)를 살펴보면 다음과 같다.
적색 서브 화소(R_SP)의 제 1 적색 발광층(223a)이 하측 스택에 구비되고, 상측 스택에는 제 2 정공 수송층(226) 상부에 정공 보조 수송층(226a)가 더 구비되고, 상기 정공 보조 수송층(226a) 상에 제 2 적색 발광층(227a)이 형성된다.
녹색 서브 화소(G_SP)의 제 1 녹색 발광층(223b)이 하측 스택에 구비되고, 상측 스택에는 제 2 정공 수송층(226) 상부에 제 2 녹색 발광층(227b)이 형성된다.
청색 서브 화소(B_SP)의 제 1 청색 발광층(223c)이 하측 스택에 구비되고, 상측 스택에는 제 2 정공 수송층(226) 상부에 제 2 청색 발광층(227c)이 형성된다.
같은 하측 스택 내에 있는 제 1 적색 발광층(223a), 제 1 녹색 발광층(223b) 및 제 1 청색 발광층(223c)과, 같은 상측 스택 내에 있는 제 2 적색 발광층(227a), 제 2 녹색 발광층(227b) 및 제 2 청색 발광층(227c)은 색 파장별 서로 다른 공진 효과에 의해 제 1 전극(210)으로 다른 수직적 거리의 있으며, 이를 위해 서로의 높이를 달리한다. 또한, 적색 서브 화소(SP)에서 상측 스택에 있어, 인접 서브 화소들과 공통으로 형성되는 제 2 정공 수송층(226)의 공정적인 요건과 제 2 적색 발광층(227a)이 갖는 발광 영역을 고려하여, 제 2 정공 수송층(226)과 제 2 적색 발광층(227a) 사이에 정공 보조 수송층(226a)을 더 구비할 수 있다. 정공 보조 수송층(226a)은 경우에 따라 생략될 수 있다.
한편, 도시된 예에서는 제 1, 제 2 적색 발광층(223a, 227a)이 인광 발광할 수 있고, 제 1, 제 2 녹색 발광층(223b, 227b) 및 제 1, 제 2 청색 발광층(223a, 223b)이 형광 발광할 수 있다. 그러나, 이는 일예이며, 적색 외에도 녹색 혹은 청색 또한 인광 발광층으로 형성될 수 있다.
단, 이와 같이, 각 색의 서브 화소별로 색 발광층을 나누는 구조에 있어서는, 각 색 발광층을 형성하기 위해 소정 서브 화소의 발광부에 상당하여 개구부를 갖는 미세 금속 마스크를 사용하여 색 발광층 증착 공정이 이루어져야 한다. 이 경우, 색 발광층 형성하기 위한 미세 금속 마스크를 사용하는 과정에서 챔버 또는 미세 금속 마스크의 파티클(250)이 기판(100) 상의 스페이서(243)로 전사될 수 있으며, 본 발명은 이러한 파티클(250)이 갖는 측부의 급격한 경사로 갖는 공정 중에 발생된 불순물 이온의 침투의 경로가 됨을 방지한 것이다.
한편, 상대적으로 인광 도펀트를 포함한 인광 발광층이 불순물 이온에 취약한 경향이 있다. 이는 인광 도펀트가 중금속과 리간드의 결합으로 이루어지는데, F- 이온과 같은 불순물 이온이 중금속과 리간드 결합을 깨뜨리는 원인이 되기 때문이다.
한편, 제 2 전극(230)은 그 상부에 발광 소자(OLED)를 보호하고 광추출 효과를 높이기 위한 캐핑층(235)을 더 구비하기도 한다. 캐핑층(235)은 굴절률 차로 광 추출 효과를 높이기 위해 유기 캐핑층(235a) 및 무기 캐핑층(235b)의 적층으로 이루어지기도 한다.
상기 캐핑층(235) 상부에 무기 봉지층(310) 및 유기 봉지층(320)을 포함한 봉지층(300)이 적용된다.
상술한 본 발명의 발광 표시 장치는 공정 중에 발생된 파티클이 기판 상에 남아있을 때, 이를 검사하여 그 상부를 덮는 파티클 커버 패턴을 형성하여, 파티클이 내부 발광 소자에 영향을 주는 것을 방지한다.
또한, 파티클 혹은 파티클 상에 형성된 구성물이 갖는 테이퍼로 인해 상부 봉지층에 크랙이 발생되어 투습 경로가 되는 현상을 파티클 커버 패턴이 방지하며, 내부 유기층을 보호할 수 있다. 따라서, 각 서브 화소 내의 소자 보호가 가능하며 흑점화를 방지할 수 있다. 궁극적으로 장치의 신뢰성을 개선할 수 있다.
이하, 본 발명의 발광 표시 장치의 제 2 실시예에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 표시 장치의 단면도이다.
도 4와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 표시 장치는 뱅크 패턴 및 스페이서를 단일화하여 뱅크(2400)가 형성된 형태에서만 상술한 제 1 실시예와 차이가 있다.
도 4에서는 발명의 특징을 살펴보기 위해, 상술한 도 2의 기판(100)에서부터 평탄화막(197)까지의 형성을 기판(200)으로 표현하였으며, 그 상부의 발광 소자와, 파티클 검출 후 형성된 파티클 커버 패턴(260)까지 형성된 상태를 나타내었다.
이 경우, 파티클(250)은 발광층 증착 공정 뿐만 아니라 유기 스택을 형성하는 챔버 내에 있다면 평탄화막(197) 상의 어느 부위에도 대응될 수 있지만 뱅크(2400)가 구조적으로 발광부 대비 높기 때문에, 뱅크(2400) 상부면의 일부가 발광층 형성 시 미세 금속 마스크가 접하는 영역이 되며, 파티클(250)은 주로 뱅크(2400)의 최상면 혹은 그 주변에 가까이에서 검출된다.
파티클(250) 검사 후 파티클(250)을 덮는 형상으로 파티클 커버 패턴(260)을 섬상으로 형성한다.
상술한 제 1 실시예와 마찬가지로 파티클(250)은 비규칙적으로 무정형으로 형성될 수 있으며, 파티클 커버 패턴(260)은 검출된 파티클(250)의 형상보다 큰 폭과 두꺼운 높이를 갖도록 하여 충분히 파티클(250)을 덮도록 형성한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 표시 장치에 있어서는, 공정 중에 발생된 파티클이 기판 상에 남아있을 때, 이를 검사하여 그 상부를 덮는 파티클 커버 패턴을 형성하여, 파티클이 내부 발광 소자에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다.
또한, 파티클 혹은 파티클 상에 형성된 구성물이 갖는 테이퍼로 인해 상부 봉지층에 크랙이 발생되어 투습 경로가 되는 현상을 파티클 커버 패턴이 방지하며, 내부 유기층을 보호할 수 있다. 따라서, 각 서브 화소 내의 소자 보호가 가능하며 흑점화를 방지할 수 있다. 궁극적으로 장치의 신뢰성을 개선할 수 있다.
도 5는 파티클 커버 패턴을 갖지 않는 구조에서 불순물 이온의 전달을 나타낸 단면도이다.
파티클은 복수 패널에 대해 증착 공정을 진행하는 증착 마스크에 남아있거나 챔버 내에 있는 파티클들이 기판에 접하며 전사되는 것으로, 탄소를 포함한 유기 성분이다. 또한, 수회 혹은 수십 회 증착 과정에서 쌓이거나 비산된 물질이 집합화될 수 있는 물질로 비정형성을 갖는다.
도 5와 같이, 이러한 파티클(25)은 그 자체가 문제를 일으킨다기 보다, 발광 소자의 구성보다 두께가 두꺼워 발광 소자의 유기 스택(22) 및 제 2 전극(23)이 파티클(25)을 만나며 그 표면 상에 구조적인 결락을 만들며, 이어 형성되는 무기 봉지층(31)에서 파티클(25) 측부에서 크랙(crack)을 유발한다. 또한, 상기 크랙은 유기 봉지층(32)에 남아있던 F-이온 등의 불순물들이 침투되는 경로가 되어 얇은 두께의 제 2 전극(23)을 통과해 유기 스택(22)에 영향을 미치고, 특히 불순물 이온에 민감도가 큰 인광 발광층을 손상시킬 수 있다. 인광 발광층은 이리듐과 같은 중금속과 리간드간의 결합을 갖는 인광 도펀트를 포함하는데 F-이온은 인광 도펀트의 결합을 깨뜨려 불순물의 영향을 받은 인광 발광층은 열화가 촉진되며, 이는 휘도 및 수명 등에 직접적인 영향을 미칠 수 있는 것이다.
본 발명의 발광 표시 장치는 이러한 불순물 이온 경로가 될 수 있는 파티클을 검출한 후 파티클을 덮는 파티클 커버 패턴을 구비함으로써 파티클이 내부 발광 소자에 미치는 영향을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 발광 표시 장치의 제조 방법을 도면을 참조하여 설명한다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제 2 실시예의 발광 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
본 발명의 발광 표시 장치의 제조 방법은, 도 6a와 같이, 기판(200) 상에 복수개의 서브 화소의 발광부를 정의하는 뱅크(2400)를 구비하고, 상기 복수개의 서브 화소 각각에, 제 1 전극(210), 유기층(220) 및 제 2 전극(230)의 적층으로 이루어진 발광 소자(OLED)를 구비한다.
상기 뱅크(2400)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 오픈 영역에 복수개의 서브 화소의 발광부를 정의하는 뱅크 패턴(242)과, 상기 뱅크 패턴(242) 상부에 스페이서(243)를 구비하는 방식으로 대체될 수 있다.
이어, 도 6b와 같이, 유기층(220) 혹은 제 2 전극(230)의 공정 중에 발생된 상기 기판(200) 상의 파티클(250)의 위치와 파티클(250)의 크기를 판단한다.
상기 파티클(250)의 크기는 상기 파티클의 수평 직경 및 높이를 판단하여 이루어질 수 있다.
경우에 따라 도시된 바와 같이, 뱅크(2400)가 아닌 타 영역에 파티클이 발생될 수도 있으며, 예를 들어, 서브 화소의 발광부 내에 발생할 경우 이의 리페어 공정을 진행할 수 있다.
파티클(250)의 위치는 도 1 및 도 2와 같이, 스페이서(243)에 한해 발생될 수도 있다.
이어, 도 6c와 같이, 상기 파티클(250)을 덮는 파티클 커버 패턴(260)을 형성한다. 이 경우, 상기 파티클 커버 패턴(260)은 상기 파티클(250)을 완전히 덮도록 액상 아크릴 수지를 도포하고 이를 경화시킴을 포함할 수 있다. 도포 방식은 잉크젯 코팅, 슬릿 코팅 등의 액상 재료의 선택적 코팅 방식을 이용할 수 있다.
그리고, 파티클 커버 패턴(260)의 형상은 상기 파티클(250)이 갖는 수평 직경 및 높이보다 모두 크게 형성하며, 상기 파티클의 테이퍼보다 경사가 완만하도록 상기 파티클 커버 패턴을 형성함으로써, 측벽 부위를 완만히 하여, 이후 형성될 무기 봉지층(도 6d의 310 참조)이 상기 파티클 커버 패턴(260)의 완만한 테이퍼를 따라 형성되도록 한다.
이어, 도 6d와 같이, 상기 파티클 커버 패턴(260)을 포함한 상기 기판 (200)전면에, 무기 봉지층(310) 및 유기 봉지층(320)을 차례로 형성한다.
이를 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 표시 장치는 기판 상에 구비되며, 복수개의 서브 화소의 발광부를 정의하는 뱅크와, 상기 기판 상에, 상기 복수개의 서브 화소 각각에 구비되며, 제 1 전극, 유기층 및 제 2 전극의 적층으로 이루어진 발광 소자와, 상기 뱅크 상의 파티클을 덮는 파티클 커버 패턴 및 상기 파티클 커버 패턴을 포함한 상기 기판 전면에 봉지층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 파티클은 상기 유기층과 동일한 성분을 포함할 수 있다.
상기 파티클 커버 패턴은 아크릴 수지일 수 있다.
상기 뱅크 상에 스페이서를 더 포함할 수 있다.
상기 파티클 커버 패턴은 상기 스페이서 상부에 위치할 수 있다.
상기 봉지층은 무기 봉지층과 유기 봉지층을 포함하며, 상기 무기 봉지층은 상기 파티클 커버 패턴과 접할 수 있다.
상기 파티클 상부에, 상기 파티클과 접하여, 유기층 패턴 및 제 2 전극 패턴을 더 포함하며, 상기 파티클 커버 패턴은 상기 파티클과 함께 상기 유기층 패턴 및 제 2 전극 패턴을 덮을 수 있다.
상기 유기층은, 각각 발광층 및 상기 발광층 하부와 상부에 하부 공통층 및 상부 공통층을 갖는 복수개의 유기 스택과, 상기 유기 스택들 사이에 전하 생성층을 포함하며, 상기 유기 스택의 하부 공통층 및 상부 공통층은 인접한 서브 화소들에서 연속되며, 상기 유기 스택의 발광층은 인접한 서브 화소들에서 서로 이격되어 있다.
상기 유기 스택의 발광층 중 적어도 어느 하나는 인광 발광 물질을 포함할 수 있다.
상기 파티클 커버 패턴은 상기 파티클보다 직경 및 높이가 모두 클 수 있다.
상기 발광 소자는 상기 제 2 전극 상에 캐핑층을 더 포함하며, 상기 파티클 커버 패턴은 상기 캐핑층과 접할 수 있다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발광 표시 장치의 제조 방법은 기판 상에 복수개의 서브 화소의 발광부를 정의하는 뱅크를 구비하고, 상기 복수개의 서브 화소 각각에, 제 1 전극, 유기층 및 제 2 전극의 적층으로 이루어진 발광 소자를 구비하는 제 1 단계와, 상기 기판 상의 파티클을 판단하는 제 2 단계와, 상기 파티클을 덮는 파티클 커버 패턴을 형성하는 제 3 단계 및 상기 파티클 커버 패턴을 포함한 상기 기판 전면에, 봉지층을 구비하는 제 4 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 1 단계에서, 상기 뱅크를 구비함과 동시에, 상기 뱅크 상부에 스페이서를 구비하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 2 단계에서, 상기 파티클의 직경 및 높이와 상기 파티클의 위치를 판단할 수 있다.
상기 제 3 단계는, 상기 파티클을 완전히 덮도록 액상 아크릴 수지를 도포하고 이를 경화시킴을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 3 단계는 상기 파티클의 테이퍼보다 경사가 완만하도록 상기 파티클 커버 패턴을 형성할 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100, 200: 기판 210: 제 1 전극
220: 유기 스택 220a: 유기층 패턴
230: 제 2 전극 230a: 제 2 전극 패턴
235: 캐핑층 240, 2400: 뱅크
242: 뱅크 패턴 243: 스페이서
250: 파티클 260: 파티클 커버 패턴

Claims (16)

  1. 기판 상에 구비되며, 복수개의 서브 화소의 발광부를 정의하는 뱅크;
    상기 기판 상에, 상기 복수개의 서브 화소 각각에 구비되며, 제 1 전극, 유기층 및 제 2 전극의 적층으로 이루어진 발광 소자;
    상기 뱅크 상의 파티클을 덮는 파티클 커버 패턴; 및
    상기 파티클 커버 패턴을 포함한 상기 기판 전면에 봉지층을 포함한 발광 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 파티클은 상기 유기층과 동일한 성분을 포함한 발광 표시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 파티클 커버 패턴은 아크릴 수지인 발광 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 뱅크 상에 스페이서를 더 포함한 발광 표시 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 파티클 커버 패턴은 상기 스페이서 상부에 위치한 발광 표시 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 봉지층은 무기 봉지층과 유기 봉지층을 포함하며,
    상기 무기 봉지층은 상기 파티클 커버 패턴과 접한 발광 표시 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 파티클 상부에, 상기 파티클과 접하여, 유기층 패턴 및 제 2 전극 패턴을 더 포함하며,
    상기 파티클 커버 패턴은 상기 파티클과 함께 상기 유기층 패턴 및 제 2 전극 패턴을 덮는 발광 표시 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 유기층은, 각각 발광층 및 상기 발광층 하부와 상부에 하부 공통층 및 상부 공통층을 갖는 복수개의 유기 스택과, 상기 유기 스택들 사이에 전하 생성층을 포함하며,
    상기 유기 스택의 하부 공통층 및 상부 공통층은 인접한 서브 화소들에서 연속되며,
    상기 유기 스택의 발광층은 인접한 서브 화소들에서 서로 이격되어 있는 발광 표시 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 유기 스택의 발광층 중 적어도 어느 하나는 인광 발광 물질을 포함한 발광 표시 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 파티클 커버 패턴은 상기 파티클보다 직경 및 높이가 모두 큰 발광 표시 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 파티클 커버 패턴은 측부가 상기 파티클의 측부보다 경사가 완만한 발광 표시 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 소자는 상기 제 2 전극 상에 캐핑층을 더 포함하며,
    상기 파티클 커버 패턴은 상기 캐핑층과 접한 발광 표시 장치.
  13. 기판 상에 복수개의 서브 화소의 발광부를 정의하는 뱅크를 구비하고, 상기 복수개의 서브 화소 각각에, 제 1 전극, 유기층 및 제 2 전극의 적층으로 이루어진 발광 소자를 구비하는 제 1 단계;
    상기 기판 상의 파티클을 판단하는 제 2 단계;
    상기 파티클을 덮는 파티클 커버 패턴을 형성하는 제 3 단계; 및
    상기 파티클 커버 패턴을 포함한 상기 기판 전면에, 봉지층을 구비하는 제 4 단계를 포함한 발광 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1 단계에서, 상기 뱅크를 구비함과 동시에, 상기 뱅크 상부에 스페이서를 구비하는 단계를 포함한 발광 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 제 2 단계에서,
    상기 파티클의 직경 및 높이와 상기 파티클의 위치를 판단하는 발광 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제 3 단계는, 상기 파티클을 완전히 덮도록 액상 아크릴 수지를 도포하고 이를 경화시킴을 포함하는 발광 표시 장치의 제조 방법.
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