KR20220090258A - 유기발광 표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기발광 표시장치에 관한 것으로, 암점화를 위한 리페어 공정이 용이한 유기발광 표시장치에 관한 것이다.
본 발명은 센싱 박막트랜지스터의 소스 및 드레인전극을 산화물 반도체 물질로 이루어지는 반도체층과 일체로 형성되도록 함으로써, 콘택홀 생략을 통해 발광영역을 더 확장시킬 수 있으며, 이를 통해, 간단한 픽셀 구조를 구현할 수 있는 동시에 개구율 또한 향상시키게 된다. 이는 또한 공정 단축에 의한 공정의 효율성 또한 향상시키게 된다.
특히, 휘점화된 픽셀을 암점화를 통해 리페어 하기 위한 리페어 공정을 위해, 각 픽셀영역의 센싱 박막트랜지스터의 리페어 영역에 컬러필터층의 개구부를 구비함으로써, 이를 통해, 센싱 박막트랜지스터의 리페어 영역을 용이하게 커팅되도록 할 수 있다.
본 발명은 센싱 박막트랜지스터의 소스 및 드레인전극을 산화물 반도체 물질로 이루어지는 반도체층과 일체로 형성되도록 함으로써, 콘택홀 생략을 통해 발광영역을 더 확장시킬 수 있으며, 이를 통해, 간단한 픽셀 구조를 구현할 수 있는 동시에 개구율 또한 향상시키게 된다. 이는 또한 공정 단축에 의한 공정의 효율성 또한 향상시키게 된다.
특히, 휘점화된 픽셀을 암점화를 통해 리페어 하기 위한 리페어 공정을 위해, 각 픽셀영역의 센싱 박막트랜지스터의 리페어 영역에 컬러필터층의 개구부를 구비함으로써, 이를 통해, 센싱 박막트랜지스터의 리페어 영역을 용이하게 커팅되도록 할 수 있다.
Description
본 발명은 유기발광 표시장치에 관한 것으로, 암점화를 위한 리페어 공정이 용이한 유기발광 표시장치에 관한 것이다.
최근, 표시장치로서 각광받고 있는 유기발광 표시장치는 스스로 발광하는 유기발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode)를 이용함으로써 응답속도가 빠르고, 발광효율, 휘도 및 시야각 등이 큰 장점이 있다.
이러한 유기발광 표시장치는 유기발광 다이오드(OLED)가 포함된 픽셀을 매트릭스 형태로 배열하고 스캔신호에 의해 선택된 픽셀들의 밝기를 데이터의 계조에 따라 제어한다.
따라서, 유기발광 표시장치의 각 픽셀은 유기발광 다이오드(OLED) 이외에도, 서로 교차하는 데이터 라인 및 게이트라인과 이와 연결 구조를 갖는 트랜지스터 및 스토리지 캐패시터 등으로 이루어져 있다.
여기서, 각 픽셀은 각종 기능을 더 수행하기 위하여, 그에 맞는 트랜지스터를 더 포함할 수 있으며, 이로 인해, 트랜지스터들로 각종 신호를 공급하기 위한 신호 라인이 더 많아지고, 픽셀 구조도 복잡해질 수밖에 없다.
예를 들어, 픽셀 간의 휘도 불균일성을 보상하기 위한 내부 또는 외부 보상 회로가 픽셀 구조에 적용되는 경우, 보상을 위한 센싱 동작에 관여하는 트랜지스터가 추가되어야 하고, 이는 필요한 신호 라인의 수를 증가시키고 픽셀 구조를 복잡하게 하는 요인이 된다.
또한, 대면적 또는 고해상도에 대한 요구 증대에 따라, 신호라인의 수도 그만큼 많아질 수 밖에 없으며 픽셀 구조도 더 복잡해지고 있어, 간단한 구조를 갖는 픽셀 구조에 대한 연구가 필요한 실정이다.
또한, 유기발광 표시장치는 픽셀의 유기발광 다이오드(OLED) 및 회로를 제조하는 과정에서 각 트랜지스터들의 특성 저하와, 라인들 및 각 레이어들 간의 쇼트 발생으로 인해 픽셀이 정상적으로 구동되지 않는 불량이 발생될 수 있다.
이와 같이 픽셀에 불량이 발생했을 때, 불량이 발생된 픽셀은 식별이 거의 불가능하도록 픽셀이 항상 어둡게 표시되는 블랙 상태(암점화)로 바꾸어 리페어하는 것이 바람직한데, 현재로서는 암점화를 통한 리페어 공정의 성공률이 낮은 실정이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 간단한 픽셀 구조를 갖는 유기발광 표시장치를 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다. 이를 통해, 개구율이 향상되며, 공정 단축에 의한 공정의 효율성 또한 향상되는 유기발광 표시장치를 제공하는 것을 제 2 목적으로 한다.
또한, 휘점화된 픽셀을 암점화를 통해 리페어하기 위한 리페어 공정을 용이하게 진행할 수 있는 유기발광 표시장치를 제공하는 것을 제 3 목적으로 한다.
전술한 바와 같이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 발광영역 및 픽셀 회로영역을 포함하는 복수의 픽셀영역과, 상기 픽셀 회로영역에 위치하며, 상기 픽셀영역에 형성된 패턴의 일부를 노출시키는 하나 이상의 개구부를 갖는 컬러필터층을 포함하며, 상기 패턴은 산화물 반도체 물질을 포함하며, 상기 개구부는 상기 픽셀영역의 리페어를 위한 레이저 커팅 영역에 대응되는 유기발광 표시장치를 제공한다.
여기서, 상기 개구부는 상기 픽셀영역에 형성된 신호라인, 박막트랜지스터 전극 중 적어도 하나의 일부분을 노출시키며, 상기 패턴은 산화물 반도체 물질과 저저항 금속층으로 이루어진다.
그리고, 상기 저저항 금속층은 구리(Cu), 구리 합금, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo) 및 몰리브덴 합금(MoTi) 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 물질의 단일층 또는 다층 구조이며, 상기 개구부에 대응하여 블랙 절연 재질로 이루어지는 뱅크가 위치한다.
여기서, 상기 픽셀 회로영역에는 구동 박막트랜지스터, 스위칭 박막트랜지스터 그리고 센싱 박막트랜지스터를 포함하며, 상기 패턴은 상기 센싱 박막트랜지스터의 전극 및/또는 배선 중 하나이며, 상기 픽셀영역은 각각 레드픽셀, 화이트픽셀, 블루픽셀, 녹색픽셀로 이루어지며, 상기 화이트픽셀의 리페어를 위한 레이저 커팅 영역에 대응하여 블랙 절연 재질로 이루어지는 뱅크가 위치한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 센싱 박막트랜지스터의 소스 및 드레인전극을 산화물 반도체 물질로 이루어지는 반도체층과 일체로 형성되도록 함으로써, 콘택홀 생략을 통해 발광영역을 더 확장시킬 수 있으며, 이를 통해, 간단한 픽셀 구조를 구현할 수 있는 효과와 개구율 또한 향상시키는 효과가 있다.
이는 또한 공정 단축에 의한 공정의 효율성 또한 향상시키는 효과를 가져온다.
특히, 휘점화된 픽셀을 암점화를 통해 리페어 하기 위한 리페어 공정을 위해, 각 픽셀영역의 센싱 박막트랜지스터의 리페어 영역에 컬러필터층의 개구부를 구비함으로써, 이를 통해, 센싱 박막트랜지스터의 리페어 영역을 용이하게 커팅되도록 할 수 있는 효과 또한 갖는다.
도 1은 일반적인 유기발광 디스플레이 장치의 픽셀 구조를 설명하기 위한 회로도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 다수의 부픽셀들을 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 각 픽셀 별로 위치하는 컬러필터층을 개략적으로 도시한 평면도.
도 4는 도 2에 도시된 D-D'선과 E-E'선을 따라 자른 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 다수의 부픽셀들을 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 각 픽셀 별로 위치하는 컬러필터층을 개략적으로 도시한 평면도.
도 4는 도 2에 도시된 D-D'선과 E-E'선을 따라 자른 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 유기발광 표시장치의 픽셀 구조를 설명하기 위한 회로도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 다수의 부픽셀들 도시한 평면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이 유기발광 표시장치의 각 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4)은 입력되는 데이터 전류(I-oled)에 의해 발광하는 유기발광 다이오드(OLED)와, 유기발광 다이오드(OLED)를 구동시키기 위한 픽셀회로(PC)를 포함한다.
또한, 유기발광 다이오드(OLED)와 픽셀회로(PC)에 구동전원 및 신호를 공급하기 위한 복수의 라인들이 형성되어 있다.
여기서, 픽셀회로(PC)는 스위칭 박막트랜지스터(Tsw), 센싱 박막트랜지스터(Tse), 구동 박막트랜지스터(Tdr) 및 커패시터(Cst)를 포함하며, 그리고 복수의 라인들은 데이터라인(DL), 게이트라인(GL), 구동전원라인(PL), 센스신호라인(SL), 기준전원라인(RL)을 포함한다.
스위칭 박막트랜지스터(Tsw)은 게이트라인(GL)에 공급되는 스캔신호(게이트 구동 신호)에 따라 스위칭된다. 스위칭 박막트랜지스터(Tsw)가 턴온되어 데이터라인(DL)에 공급되는 데이터전압(Vdata)이 구동 박막트랜지스터(Tdr)에 공급된다.
구동 박막트랜지스터(Tdr)는 스위칭 트랜지스터(Tsw)로부터 공급되는 데이터전압(Vdata)에 따라 스위칭된다. 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 스위칭에 의해 유기발광 다이오드(OLED)로 흐르는 데이터 전류(I-oled)를 제어한다.
게이트라인(GL)을 통해 스캔신호가 인가되면 스위칭 박막트랜지스터(Tsw)가 턴온(turn-on) 되고, 이때 스위칭박막트랜지스터(Tsw)로부터의 신호가 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 게이트전극에 입력되어 구동 박막트랜지스터(Tdr)가 턴온된다. 구동 박막트랜지스터(Tdr)가 턴온되면 구동전원라인(PL)을 통해 인가된 구동전류가 유기발광 다이오드(OLED)에 입력되어, 유기발광 다이오드(OLED)가 발광하게 된다.
그리고 외부보상을 위해서, 게이트라인(GL)과 동일 방향으로 형성된 센스신호라인(SL)이 형성되어 있으며, 센스신호라인(SL)에 인가되는 센스신호(sense)에 따라 스위칭되는 센싱 박막트랜지스터(Tse)가 형성되어 있다.
센싱 박막트랜지스터(Tse)의 스위칭에 의해 유기발광 다이오드(OLED)로 공급되는 데이터전류(I-oled)를 데이터 드라이브 IC의 ADC(analog to digital converter)를 이용하여 센싱하게 된다. ADC에서 센싱된 각 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4)의 센싱값에 따라 각 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4)에 공급되는 데이터전압을 보상하여 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 문턱전압(Vth) 및 이동도(mobility) 특성의 변화를 보상하게 된다.
이들 각각에 대해 도 2를 참조하여 좀더 자세히 살펴보면, 도 2에 도시한 바와 같이, 각 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4) 내의 픽셀회로(PC)가 형성된 영역을 픽셀 회로영역(CA)으로 정의하였다. 픽셀회로(PC)는 구동 박막트랜지스터(Tdr), 스위칭 박막트랜지스터(Tsw) 및 센싱 박막트랜지스터(Tse)를 포함한다. 그리고, 유기발광 다이오드(E)가 형성된 영역을 발광영역(EA)으로 정의하였다.
구동전원라인(PL)과 데이터라인(DL)은 수직 방향으로 형성되어 있고, 게이트라인(GL) 및 센스신호라인(SL)은 수평 방향으로 형성되어 있으며, 데이터라인(DL)과 게이트라인(GL)이 교차되어 발광영역(EA)이 정의된다. 발광영역(EA)에는 복수의 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4)이 형성되어 있으며, 레드픽셀(SP1), 화이트픽셀(SP2), 블루픽셀(SP3), 그린픽셀(SP4)이 모여 하나의 단위 픽셀(P)을 구성한다.
각 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4)의 발광영역(EA)에는 유기발광 다이오드(E)가 형성되며, 픽셀 회로영역(CA)에는 구동 박막트랜지스터(Tdr), 스위칭 박막트랜지스터(Tsw), 센싱 박막트랜지스터(Tse)가 형성된다.
구동 박막트랜지스터(Tdr)의 소스전극은 구동전원라인(PL)과 연결되고, 드레인전극은 유기발광 다이오드(E)의 애노드전극과 연결된다. 그리고, 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 게이트전극은 스위칭 박막트랜지스터(Tsw)의 드레인전극과 연결된다. 스위칭 박막트랜지스터(Tsw)의 게이트전극은 게이트라인(GL)과 연결되고, 소스전극은 데이터 라인(DL)과 연결된다.
센싱 박막트랜지스터(Tse)의 게이트전극은 센스신호라인(SL)에 연결되고, 드레인전극은 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 드레인전극에 연결되고, 소스전극은 기준전원라인(RL)에 연결된다.
이러한 각 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4) 내에는 각 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4) 별로 컬러필터층(106, 도 3 참조)이 배치되는데, 예를 들어, 레드픽셀(SP1), 블루픽셀(SP2), 그린픽셀(SP4)에는 각각 적, 청, 녹색 컬러필터패턴(106a, 106b, 106c, 도 3 참조)이 배치되고, 화이트픽셀(SP2)에는 컬러필터패턴이 생략될 수 있다.
여기서, 스위칭 박막트랜지스터(Tsw), 센싱 박막트랜지스터(Tse), 구동 박막트랜지스터(Tdr) 각각의 반도체층은 산화물 반도체 물질로 형성되는데, 이때 본 발명의 실시예에 따른 센싱 박막트랜지스터(Tse)는 센싱소스 및 센싱드레인전극(203, 205)이 산화물 반도체 물질로 이루어지는 반도체층(201)과 일체로 형성된다.
즉, 산화물 반도체 물질은 징크-옥사이드 계열 물질일 수 있으며, 인듐을 포함하는 징크-옥사이드 계열 물질일 수 있다. 구체적으로 산화물 반도체 물질은 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), ZTO(Zinc Tin Oxide), ZIO(ZincIndium Oxide) 등 일 수 있다.
특히, 징크 옥사이드(Zinc-Oxide) 화합물에 인듐(Indium)과 갈륨(gallium)을 도핑한 형태의 화합물인 IGZO로 형성될 수 있다.
이때 센싱 박막트랜지스터(Tse)의 센싱소스 및 센싱드레인전극(203, 205)은 이러한 산화물 반도체 물질 상부로 저저항 금속층이몰리브덴티타늄합금(MoTi alloy)이 위치하도록 함으로써, 산화물 반도체 물질로 이루어지는 반도체층(201)과 일체로 형성될 수 있다.
여기서, 몰리브덴티타늄합금저저항 금속층은 산화물 반도체 물질과 낮은 접촉저항을 가지며, 산화물 반도체 물질의 도전 특성을 향상시키게 된다. 되는데, 저저항 금속층은 저저항 특성을 갖는 금속물질, 예를 들어 구리(Cu), 구리 합금, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo) 및 몰리브덴 합금(MoTi) 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 물질의 단일층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
이와 같이, 센싱 박막트랜지스터(Tse)의 센싱소스 및 센싱드레인전극(203, 205)을 산화물 반도체 물질로 이루어지는 반도체층(201)과 일체로 형성되도록 함으로써, 센싱 박막트랜지스터(Tse)의 센싱소스전극(203)과 기준전원라인(RL)이 연결되기 위하여 형성하였던 콘택홀과, 센싱드레인전극(205)과 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 드레인전극을 연결하기 위하여 형성하였던 콘택홀을 생략할 수 있다.
그리고 콘택홀이 생략됨으로써 픽셀 회로영역(CA)을 줄일 수 있어, 발광영역(EA)을 더 확장시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 간단한 픽셀(P) 구조를 구현할 수 있는 동시에 개구율 또한 향상되게 되는 것이다.
이는 또한 공정 단축에 의한 공정의 효율성 또한 향상시키게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 센싱 박막트랜지스터(Tse)의 센싱소스 및 센싱드레인전극(203, 205)이 산화물 반도체 물질과 저저항 금속층몰리브덴티타늄합금의 이중층으로 이루어짐에도, 휘점화된 픽셀을 암점화되도록 리페어 공정을 용이하게 진행할 수 있다.
즉, 픽셀(P)의 유기발광 다이오드(OLED) 및 픽셀회로(PC)를 제조하는 과정에서 각 박막트랜지스(Tdr, Tsw, Tse)들의 특성 저하와, 라인(GL, DL, PL, RL, SL)들 및 레이어들 간의 쇼트 발생으로 인해 각 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4)들이 정상적으로 구동되지 않는 불량이 발생될 수 있다.
하나의 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4)에 형성된 구동 박막트랜지스터(Tdr), 스캔 박막트랜지스터(Tsw) 또는 센싱 박막트랜지스터(Tse)가 정상적으로 구동되지 않을 경우, 유기발광 다이오드(E)로 전류가 인가되지 않아 암점화 불량이 발생할 수 있다.
또한, 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 소스전극과 드레인전극이 쇼트되는 경우, 구동 박막트랜지스터(Tdr)가 정상적으로 구동되지 않고 소스전극으로 인가된 전압이 바로 드레인전극으로 직접 인가될 수 있는데, 이러한 경우에도 구동 박막트랜지스터(Tdr)가 오프(off)되지 않고 계속 온(on) 상태가 유지되어 유기발광 다이오드(E)가 계속 점등하는 휘점화 불량이 발생할 수 있다.
이와 같이, 특정 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4)에 암점화 또는 휘점화 불량이 발생하는 경우, 암점화된 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4)은 리페어가 불가하므로 암점화된 상태 그대로 둔다.
그리고, 휘점화된 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4)은 휘점화된 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4)을 구동시키는 픽셀회로(PC)의 구동 박막트랜지스터(Tdr)와 유기발광 다이오드(E)의 애노드전극이 연결되는 "A" 지점을 레이저로 커팅하게 된다.
즉, 스토리지 커패시터(Cst)와 유기발광 다이오드(E)의 애노드전극 사이의 개구영역에서, 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 입력단인 "A"지점을 레이저 컷팅을 수행하여 구동 박막트랜지스터(Tdr)와 유기발광 다이오드(E)의 애노드전극의 연결을 끊는 것이다.
또한, 스위칭 박막트랜지스터(Tsw)의 출력단인 "B"지점을 레이저로 컷팅하고, 또한, 센싱 박막트랜지스터(Tse)의 센싱소스전극(203)과 기준전원라인(RL)이 연결되는 "C" 지점 및/또는 센싱 박막트랜지스터(Tse)의 센싱드레인전극(205)과 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 드레인전극이 연결되는 연결되는 "D"지점을 레이저로 커팅한다.
따라서, 불량이 발생된 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4)의 픽셀회로(PC)가 동작하지 않도록 하여, 불량이 발생된 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4)을 암점화되도록 하는 것이다.
또는, 휘점화 불량이 발생한 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4)의 발광영역(EA)에 형성된 유기발광 다이오드(E)에 웰딩(welding)을 진행하여 애노드전극과 캐소드전극을 도통시켜 유기발광 다이오드(E)를 암점화 시킬 수도 있다.
이와 같이, 암점화 불량은 시인성이 낮아 사용자가 암점화 불량을 인지하지 못할 수 있지만, 휘점화 불량은 시인성이 높아 사용자가 휘점화 불량을 바로 인지할 수 있기 때문에 휘점화된 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4)을 암점화 시키게 된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 각 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4)의 센싱 박막트랜지스터(Tse)의 "C"와 "D"지점에 컬러필터층(106, 도 3 참조)의 개구부(OP1, OP2)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
이를 통해 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 센싱 박막트랜지스터(Tse)의 센싱소스 및 센싱드레인전극(203, 205)이 산화물 반도체 물질과 저저항 금속층몰리브덴티타늄합금의 이중층으로 이루어짐에도, 휘점화된 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4)을 암점화되도록 리페어 공정을 용이하게 진행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 각 픽셀 별로 위치하는 컬러필터층을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 각 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4) 의 경계에는 뱅크(115)가 형성되고, 뱅크(115) 내부로 컬러필터패턴(106a, 106b, 106c)이 배치되는데, 컬러필터패턴(106a, 106b, 106c)은 픽셀 회로영역(CA)과 발광영역(EA)을 포함하는 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4) 전면에 배치되어, 컬러필터층(106)을 이루게 된다.
레드픽셀(SP1)에는 적색 컬러필터패턴(106a)이 배치되고, 블루픽셀(SP3)에는 청색 컬러필터패턴(106b) 그리고 그린픽셀(SP4)에는 녹색 컬러필터패턴(106c)이 배치되고, 화이트픽셀(SP2)에는 컬러필터패턴이 생략될 수 있다.
각각의 적, 녹, 청색 컬러필터패턴(106a, 106b, 106c)은 각각 입사광 중 적색광, 녹색광 및 청색광만 통과시키고 나머지 색의 광은 흡수한다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 각 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4)의 센싱 박막트랜지스터(도 2의 Tse)의 "C"와 "D" 지점에 컬러필터패턴(106a, 106b, 106c)의 개구부(OP1, OP2)가 구비되는 것이다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 컬러필터패턴(106a, 106b, 106c)의 개구부(OP1, OP2)에 레이저를 조사하여, 센싱 박막트랜지스터(도 2의 Tse)의 센싱소스전극(203)과 기준전원라인(도 2의 RL)이 연결되는 "C" 지점 및/또는 센싱 박막트랜지스터(도 2의 Tse)의 센싱드레인전극(205)과 구동 박막트랜지스터(도 2의 Tdr)의 드레인전극이 연결되는 "D"지점을 용이하게 레이저로 커팅할 수 있다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 리페어는 발광된 광이 외부로 나오는 면을 통해 이루어지게 되는데, 즉, 하부발광 방식 유기발광 표시장치의 경우 기판(101, 도 4 참조)의 하부에서부터 레이저를 조사하여 커팅을 수행할 수 있다.
여기서, 리페어에 사용되는 레이저 조사 장치는 금속라인의 단선 및 단락을 동시에 수행할 수 있도록 대략 1064nm 또는 532nm의 파장을 발진할 수 있는데, 1064nm의 파장을 발진하는 경우 금속라인의 단선 및 단락 외에도 유기발광 다이오드(E)에도 영향(캐소드전극의 유실 등)을 미칠 수 있어, 532nm의 파장을 발진하는 레이저 조사 장치를 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같은 532nm 파장의 레이저는 구리(Cu)와 같이 금속층으로 이루어지는 라인으로 조사되는 경우, 구리(Cu)로부터 열이 발생하게 되므로 손쉽게 라인이 커팅되도록 할 수 있다.
그러나, 532nm 파장의 레이저를 산화물 반도체 물질과 저저항 금속층몰리브덴티타늄 합금의 이중층으로 이루어지는 센싱 박막트랜지스터(도 2의 Tse)의 센싱소스 및 센싱드레인전극(도 2의 203, 205)으로 조사하게 되면, 저저항 금속층몰리브덴티타늄 합금에서 열이 발생하게 되고 발생된 열 에너지가 산화물 반도체 물질로 전달함으로써, 산화물 반도체 물질과 저저항 금속층몰리브덴티타늄 합금의 이중층으로 이루어지는 센싱 박막트랜지스터(도 2의 Tse)의 센싱소스 및 센싱드레인전극(도 2의 203, 205)이 커팅되도록 하게 된다.
이와 같이, 산화물 반도체 물질과 저저항 금속층몰리브덴티타늄 합금의 이중층으로 이루어지는 센싱 박막트랜지스터(도 2의 Tse)의 센싱소스 및 센싱드레인전극(도 2의 203, 205)의 경우, 조사되는 레이저에 의해 저저항 금속층몰리브덴티타늄 합금으로부터 발생된 열이 산화물 반도체 물질로 효과적으로 전달되는 것이 중요하다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 박막트랜지스터(도 2의 Tdr, Tsw, Tse)와 라인(도 2의 GL, DL, PL, RL, SL)들 상부로 컬러필터층(106)이 위치함에 따라, 532nm 파장의 레이저가 조사되는 "C"지점과 "D"지점에도 컬러필터층(106)이 위치하게 되는데, 이러한 경우, 저저항 금속층몰리브덴티타늄 합금에서 발생된 열이 컬러필터층(106)으로 전달되게 되어, 산화물 반도체 물질로는 열 에너지가 전달되지 않는 현상이 발생하게 되는 것이다.
따라서, 산화물 반도체 물질을 포함하는 센싱 박막트랜지스터(도 2의 Tse)의 센싱소스전극(203)과 기준전원라인(도 2의 RL)이 연결되는 "C" 지점 및/또는 센싱 박막트랜지스터(도 2의 Tse)의 센싱드레인전극(205)과 구동 박막트랜지스터(도 2의 Tdr)의 드레인전극이 연결되는 "D"지점이 레이저 컷팅되지 않는 문제점이 발생하게 되는 것이다.
이에, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 각 픽셀영역(SP1, SP2, SP3, SP4)의 센싱 박막트랜지스터(도 2의 Tse)의 리페어 영역인"C"와 "D" 지점에 컬러필터층(106)의 개구부(OP1, OP2)를 구비함으로써, 레이저 조사에 의한 저저항 금속층몰리브덴티타늄 합금으로부터 발생된 열 에너지가 컬러필터층(106)이 아닌 산화물 반도체 물질로 전달되도록 하는 것이다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 컬러필터층(106)의 개구부(OP1, OP2)에 레이저를 조사하여, 센싱 박막트랜지스터(도 2의 Tse)의 센싱소스전극(203)과 기준전원라인(도 2의 RL)이 연결되는 "C" 지점 및/또는 센싱 박막트랜지스터(도 2의 Tse)의 센싱드레인전극(205)과 구동 박막트랜지스터(도 2의 Tdr)의 드레인전극이 연결되는 "D"지점을 용이하게 레이저로 커팅되도록 할 수 있는 것이다.
도 4는 도 2에 도시된 E-E'선과 F-F'선을 따라 자른 단면도이다.
설명에 앞서, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 발광된 광의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 이하 본 발명에서는 하부 발광방식을 일예로 설명하도록 하겠다.
도시한 바와 같이, 픽셀영역(도 2의 SP1, SP2, SP3, SP4)에 구비되는 픽셀 회로영역(도 2의 CA)은 구동 박막트랜지스터(Tdr)가 구비되는 구동영역(DA)과, 센싱 박막트랜지스터(Tse)가 구비되는 센싱영역(TA)으로 나뉘어 정의될 수 있다.
기판(101) 상의 구동영역(DA)에는 반도체층(103)이 위치하는데, 반도체층(103)은 산화물 반도체 물질로 이루어지며 그 중앙부는 채널을 이루는 액티브영역(103a) 그리고 액티브영역(103a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(103b, 103c)으로 구성된다.
그리고 센싱영역(TA)에는 기판(101) 상에 산화물 반도체 물질과 저저항 금속층몰리브덴티타늄 합금의 이중층으로 이루어지는 반도체층(201)이 위치하게 된다.
센싱영역(TA)에 구비되는 반도체층(201) 또한 중앙부는 채널을 이루는 액티브영역(201a)을 이루게 되며, 액티브영역(201a) 양측으로 소스 및 드레인영역(201b, 201c)이 구성된다.
이러한 반도체층(103, 201)들 상부로는 게이트절연막(105)이 위치한다.
구동영역(DA)에서 게이트절연막(105) 상부로는 반도체층(103)의 액티브영역(103a)에 대응하여 게이트전극(107)과 도면에 도시하지는 않았지만 일방향으로 연장하는 게이트라인(GL)이 구비된다.
센싱영역(TA)에서도 게이트절연막(105) 상부로 반도체층(201)의 액티브영역(201a)에 대응하여 게이트전극(204)이 구비되며, 도면에 도시하지는 않았지만 게이트라인(GL)과 같이 평행하게 일방향으로 연장되는 센스신호라인(SL)이 구비된다.
또한, 게이트전극(105, 204)들과 게이트 및 센스신호라인(GL, SL)을 포함하는 상부로는 제 1 층간절연막(109a)이 위치하며, 이때 제 1 층간절연막(109a)과 그 하부의 게이트절연막(105)은 구동영역(DA)의 반도체층(103)의 액티브영역(103a) 양측면에 위치한 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 각각 노출시키는 제 1, 2 반도체층 콘택홀(116a, 116b)이 구비된다.
다음으로 제 1, 2 반도체층 콘택홀(116a, 116b)을 포함하는 제 1 층간절연막(109a) 상부로는 서로 이격하며 제 1, 2 반도체층 콘택홀(116a, 116b)을 통해 노출된 소스 및 드레인영역(103b, 103c)과 각각 접촉하는 소스 및 드레인전극(111, 113)이 구비된다.
이때, 센싱영역(TA)에서 게이트전극(204)을 중심으로 반도체층(201)의 양 끝단은 각각 센싱소스 및 센싱드레인전극(203, 205) 역할을 하게 된다.
그리고, 구동영역(DA)의 소스 및 드레인전극(111, 113) 상부로 제 2 층간절연막(109b)이 위치한다.
이때, 구동영역(DA)의 소스 및 드레인전극(111, 113)과 이들 전극(111, 113)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 포함하는 반도체층(103)과 반도체층(103) 상부에 위치하는 게이트전극(107)은 구동 박막트랜지스터(Tdr)를 이루게 된다.
그리고, 센싱영역(TA)은 반도체층(201)과 게이트전극(204) 그리고, 센싱소스 및 센싱드레인전극(203, 205)이 센싱 박막트랜지스터(Tse)를 이루게 되는데, 이러한 센싱 박막트랜지스터(Tse)는 센싱소스 및 센싱드레인전극(203, 205)이 산화물 반도체 물질로 이루어지는 반도체층(201)과 일체로 형성되는 것이다.
그리고 제 2 층간절연막(109b) 상부로는 컬러필터층(106)이 위치하는데, 컬러필터층(106)은 각 픽셀영역(도 2의 SP1, SP2, SP3, SP4) 별로 적색, 청색, 녹색 컬러필터패턴(106a, 106b, 106c)을 포함한다.
이러한 컬러필터층(106)에는 센싱 박막트랜지스터(Tse)의 센싱소스 및 센싱드레인전극(203, 205)의 일부를 각각 노출하는 개구부(OP1)를 포함한다.
개구부(OP1)는 센싱 박막트랜지스터(Tse)의 센싱소스전극(203)과 기준전원라인(도 2의 RL)이 연결되는 "C" 지점에 대응되며, 도면상에 도시하지는 않았으나, 센싱 박막트랜지스터(Tse)의 센싱드레인전극(205)과 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 드레인전극(113)이 연결되는 연결되는 "D"지점에 대응해서도 개구부(도 3의 OP2)가 구비된다.
컬러필터층(106) 상부로는 오버코트층(108)이 위치하게 되며, 오버코트층(2108)에는 제2 층간절연막(109b)과 컬러필터층(106)과 함께 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(113)을 노출하는 드레인콘택홀(PH)이 구비된다.
여기서, 제 1 및 제 2 층간절연막(109a, 109b)은 질화 실리콘(SiNx) 또는 산화 실리콘(SiOx) 등을 포함하는 무기절연막으로 이루어지며, 오버코트층(108)은 구동박막트랜지스터(Tdr) 및 데이터라인(도 2의 DL)등에 의한 단차(step)를 보상하여 표면 평탄화를 위하여 포토 아크릴(Photo-acryl)과 같은 유기절연막으로 이루어진다.
오버코팅층(108) 상부로는 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(113)과 연결되어 유기발광 다이오드(E)의 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(121)이 위치한다.
제 1 전극(121)은 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO)와 같은 금속 산화물, ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 혼합물, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube; CNT), 그래핀(graphene), 은 나노와이어(silver nano wire) 등으로 이루어질 수 있다.
이러한 제 1 전극(121)은 각 픽셀영역(도 2의 SP1, SP2, SP3, SP4) 별로 위치하는데, 각 픽셀영역(도 2의 SP1, SP2, SP3, SP4) 별로 위치하는 제 1 전극(121) 사이에는 뱅크(bank : 115)가 위치한다. 즉, 제 1 전극(121)은 뱅크(115)를 각 픽셀영역(도 2의 SP1, SP2, SP3, SP4) 별 경계부로 하여 픽셀영역(도 2의 SP1, SP2, SP3, SP4) 별로 분리된 구조를 갖게 된다.
뱅크(115)는 유기절연물질, 예를 들면 리이미드(polyimide), 포토아크릴(Photo acryl), 또는 벤조 사이클로부텐(BCB)으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
제 1 전극(121)의 상부로는 유기발광층(123)이 위치하며, 유기발광층(123)의 상부로는 전면에 음극(cathode)을 이루는 제 2 전극(125)이 위치한다.
여기서, 유기발광층(123)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transport layer), 발광층(emitting material layer), 전자수송층(electron transport layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다.
그리고 제 2 전극(125)은 캐소드(cathode) 전극의 역할을 하도록 일함수 값이 상대적으로 낮은 금속물질 예를들면 마그네슘-은(MgAg)합금 또는 마그네슘-알루미늄(MgAl)합금으로 이루어지고 있는 것이 특징이다.
이때, 센싱영역(TA)에 있어서 컬러필터층(106)의 개구부(OP1)에 대응하여 뱅크(115a)가 더욱 위치할 수 있다. 센싱영역(TA)에서 컬러필터층(106)의 개구부(OP1)에 대응하여 위치하는 뱅크(115a)는 블랙 절연 재질로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
즉, 컬러필터층(106)의 개구부(OP1)에 대응하여 위치하는 센싱영역(TA)의 "C"와 "D"지점은 픽셀영역(도 2의 SP1, SP2, SP3, SP4)의 불량이 발생하는 경우, 레이저로 커팅하여 암점화하는 영역으로, 레이저를 통해 "C"와 "D"지점을 커팅하는 과정에서, 532nm 파장의 레이저가 유기발광 다이오드(E)의 캐소드전극인 제 2 전극(125)에 영향을 미칠 수 있다.
532nm 파장의 레이저가 유기발광 다이오드(E)의 캐소드전극인 제 2 전극(125)으로 조사되는 경우, 제 2 전극(125)의 유실이 발생할 수 있고, 이는 유기발광 다이오드(E) 내부로 외부로부터 수분 및 산소가 침투되도록 할 수 있다.
따라서, 블랙 절연 재질로 이루어지는 뱅크(115a)를 이의 영역에 위치하도록 함으로써, 리페어 과정에서의 레이저가 유기발광 다이오드(E)의 제 2 전극(125)으로 영향을 미치는 것을 방지하도록 하는 것이다.
여기서, 센싱영역(TA)에 위치하는 뱅크(115a)는 각 픽셀영역(도 2의 SP1, SP2, SP3, SP4) 별로 뱅크(115)와 동일한 물질로 이루어질 수도 있으며, 각 픽셀영역(도 2의 SP1, SP2, SP3, SP4) 별로 위치하는 뱅크(115)는 투명한 물질로 이루어질 수도 있다.
한편, 별도의 컬러필터패턴이 위치하지 않는 화이트픽셀(도 2의 SP2)의 센싱 박막트랜지스터(Tse)의 센싱소스전극(203)과 기준전원라인(RL)이 연결되는 "C" 지점 및/또는 센싱 박막트랜지스터(Tse)의 센싱드레인전극(205)과 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 드레인전극이 연결되는 연결되는 "D"지점에도 블랙 절연 재질로 이루어지는 뱅크(115a)가 위치하도록 함으로써, 리페어 과정에서 화이트픽셀(도 2의 SP2)에 대응되어 위치하는 유기발광 다이오드(E)의 제 2 전극(125)으로 영향이 미치지 않도록 하는 것이 바람직하다.
여기서, 각 픽셀(도 2의 SP1, SP2, SP3, SP4)의 경계에 위치하는 뱅크(115)와 센싱영역(TA)에서 컬러필터층(106)의 개구부(OP1)에 대응하여 위치하는 뱅크(115a)는 서로 다른 물질로 이루어질 수도 있는데, 일예로 각 픽셀(도 2의 SP1, SP2, SP3, SP4)의 경계에 위치하는 뱅크(115)는 투명하게 이루어 질 수도 있다.
그러나, 공정의 편의를 위하여, 각 픽셀(도 2의 SP1, SP2, SP3, SP4)의 경계에 위치하는 뱅크(115)와 센싱영역(TA)에서 컬러필터층(106)의 개구부(OP1)에 대응하여 위치하는 뱅크(115a)가 모두 블랙 절연 재질로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
이러한 유기발광 표시장치는 선택된 신호에 따라 제 1 전극(121)과 제 2 전극(125)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(121)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(125)으로부터 제공된 전자가 유기발광층(123)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 백색광이 발생되어 외부로 방출된다.
이때, 발광된 백색광은 투명한 제 1 전극(121)을 통과한 뒤, 각 픽셀영역(도 2의 SP1, SP2, SP3, SP4) 별로 컬러필터층(106)을 투과하면서 R, G, B컬러로 변환되어 고휘도의 풀컬러를 외부로 출사되도록 함으로써, 유기발광 표시장치는 임의의 화상을 구현하게 된다.
그리고, 이러한 구동 박막트랜지스터(Tdr)와 발광다이오드(E) 상부에는 실재(FS)를 사이에 두고 합착하는 얇은 박막필름 형태인 금속 배리어 필름(102)이 위치하여, 유기발광 표시장치는 금속 배리어 필름(102)을 통해 인캡슐레이션(encapsulation)된다.
따라서, 유기발광 표시장치는 외부로부터 수분 및 산소가 유기발광 표시장치 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 센싱 박막트랜지스터(Tse)의 센싱소스 및 센싱드레인전극(203, 205)을 산화물 반도체 물질로 이루어지는 반도체층(201)과 일체로 형성되도록 함으로써, 콘택홀 생략을 통해 발광영역(도 3의 EA)을 더 확장시킬 수 있으며, 이를 통해, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 간단한 픽셀영역(도 2의 SP1, SP2, SP3, SP4)을 구현할 수 있는 동시에 개구율 또한 향상시키게 된다. 이는 또한 공정 단축에 의한 공정의 효율성 또한 향상시키게 된다.
특히, 각 픽셀영역(도 2의 SP1, SP2, SP3, SP4)의 센싱 박막트랜지스터(Tse)의 리페어 영역인"C"와 "D" 지점에 컬러필터층(106)의 개구부(OP1)를 구비함으로써, 이를 통해, 센싱 박막트랜지스터(Tse)의 센싱소스전극(203)과 기준전원라인(도 2의 RL)이 연결되는 "C" 지점 및/또는 센싱 박막트랜지스터(Tse)의 센싱드레인전극(205)과 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 드레인전극(113)이 연결되는 "D"지점을 용이하게 레이저로 커팅되도록 할 수 있다.
한편, 지금까지의 설명에서 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 표시장치는 센싱 박막트랜지스터(Tse)의 센싱소스 및 센싱드레인전극(203, 205)이 산화물 반도체 물질로 이루어지는 반도체층(201)과 일체로 이루어짐에 따라, 컬러필터층(106)의 개구부(OP1) 또한 이의 영역에 대응되는 센싱 박막트랜지스터(Tse)의 센싱소스전극(203)과 기준전원라인(도 2의 RL) 이 연결되는 "C" 지점 및/또는 센싱 박막트랜지스터(Tse)의 센싱드레인전극(205)과 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 드레인전극(113)이 연결되는 연결되는 "D"지점에 대응하여 형성됨을 설명하였다.
그러나, 컬러필터층(106)의 개구부(OP1)는 이의 영역 외에도, 산화물 반도체 물질을 포함하는 라인이 구비된 리페어 영역에 대응하여 형성될 수 있는데, 일예로 구동 박막트랜지스터(Tdr)와 스위칭 박막트랜지스터(Tsw)의 각 소스 및 드레인전극(111, 113)의 출력단에 대응하여 형성될 수도 있으며, 또는 데이터라인(DL)의 출력단 및 데이터라인(DL)과 다른 라인(GL, DL, PL, RL, SL)과의 연결지점에 대응하여 형성될 수도 있다.
즉, 컬러필터층(106)의 개구부(OP1)는 산화물 반도체 물질을 포함하는 라인(GL, DL, PL, RL, SL)들, 박막트랜지스터전극 중 적어도 하나의 일부분을 노출시킬 수 있으며, 다양하게 존재할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
106 : 컬러필터층(106a, 106b, 106c : 적색, 청색, 녹색 컬러필터패턴)
115 : 뱅크
OP1, OP2 : 개구부
115 : 뱅크
OP1, OP2 : 개구부
Claims (7)
- 발광영역 및 픽셀 회로영역을 포함하는 복수의 픽셀영역과;
상기 픽셀 회로영역에 위치하며, 상기 픽셀영역에 형성된 패턴의 일부를 노출시키는 하나 이상의 개구부를 갖는 컬러필터층
을 포함하며,
상기 패턴은 산화물 반도체 물질을 포함하며,
상기 개구부는 상기 픽셀영역의 리페어를 위한 레이저 커팅 영역에 대응되는 유기발광 표시장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 개구부는 상기 픽셀영역에 형성된 신호라인, 박막트랜지스터 전극 중 적어도 하나의 일부분을 노출시키는 유기발광 표시장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 패턴은 산화물 반도체 물질과 저저항 금속층몰리브덴티타늄 합금으로 이루어지는 유기발광 표시장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 저저항 금속층은 구리(Cu), 구리 합금, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo) 및 몰리브덴 합금(MoTi) 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 물질의 단일층 또는 다층 구조인 유기발광 표시장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 개구부에 대응하여 블랙 절연 재질로 이루어지는 뱅크가 위치하는 유기발광 표시장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 픽셀 회로영역에는 구동 박막트랜지스터, 스위칭 박막트랜지스터 그리고 센싱 박막트랜지스터를 포함하며,
상기 패턴은 상기 센싱 박막트랜지스터의 전극 및/또는 배선 중 하나인 유기발광 표시장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 픽셀영역은 각각 레드픽셀, 화이트픽셀, 블루픽셀, 녹색픽셀로 이루어지며,
상기 화이트픽셀의 리페어를 위한 레이저 커팅 영역에 대응하여 블랙 절연 재질로 이루어지는 뱅크가 위치하는 유기발광 표시장치.
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