KR20230099873A - 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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김대희
박지영
최혜주
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Abstract

본 명세서에 따른 표시장치는 복수의 서브 화소들을 포함하는 기판; 서브 화소들 각각에 위치한 제1 전극; 복수의 서브 화소 각각을 구분하면서 제1 전극의 일부를 노출시키는 뱅크 홀을 포함하는 뱅크; 노출된 제1 전극 및 뱅크상에 위치하는 복수의 서브화소 패턴들; 및 복수의 서브화소 패턴들 상에 위치하는 제2 전극을 포함하되, 복수의 서브화소 패턴들은 뱅크의 상부면에 위치하면서 이웃하는 서브화소 패턴 방향으로 갈수록 얇아지는 두께를 가지는 테두리부; 및 테두리부의 내측에 위치하고 뱅크 홀과 중첩하는 트렌치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

표시장치 및 그 제조방법 {DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 명세서는 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이중층으로 구성된 언더컷 구조물을 이용하여 유기발광층을 형성할 수 있는 표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유기발광 표시장치는 소자 자체가 발광체가 되는 자발광(self-emissive) 소자로서, 전기적인 신호가 빛으로 변환되는 시간이 짧고 발생된 빛은 방향성이 없이 균일하게 퍼져 나간다. 유기발광 표시장치는 색상구현, 시야각 및 명암 대비비가 우수하고 응답 속도가 빠르다는 장점이 있어 고화질의 동영상을 구현하기 위한 표시장치의 제작이 가능하다. 또한 유기발광 표시장치는 전체적인 두께가 얇고, 특히 액정표시장치(LCD; Liquid crystal display)나 플라즈마 표시장치(PDP; Plasma display panel)보다 더 얇은 표시장치의 제작이 가능함에 따라, 대면적, 고화질의 차세대 디스플레이로서 개발되고 있다.
이러한 유기발광 표시장치의 발광체인 유기물은 파인 메탈 마스크(FMM; Fine metal mask)를 이용하여 기판상의 서브 화소 각각에 형성하고 있다. 그러나 파인 메탈 마스크의 얇은 두께에 의해 마스크 중심 부분에서 처짐 현상이 발생함에 따라, 중소형 크기의 패널에 대한 제작이 가능하고 대면적 패널에는 적용하기 어려운 문제가 있다.
표시장치는 복수의 서브화소 패턴이 매트릭스 형태로 배열되어 있으며, 이러한 서브화소 패턴들을 형성하기 위해, 파인 메탈 마스크(FMM)를 이용하거나 또는 오픈 마스크를 이용하여 백색 발광층을 형성하는 방식을 이용하고 있다. 그러나 파인 메탈 마스크(FMM)는 마스크 처짐 현상이 발생하여 대면적 패널에는 적용하기 어렵고, 미세한 패턴을 형성하는데도 어려운 한계가 있다.
대면적을 가지는 패널에 대한 요구가 지속적으로 증가하고, 영상의 품질을 향상시키기 위해 서브화소 패턴들을 미세 패턴으로 형성하는 것에 대한 필요가 높아지고 있음에 따라, 서브화소 패턴을 형성하는 방법에 대한 연구가 진행되고 있다.
본 명세서는 상술한 과제를 해결하기 위한 것으로서, 이중층으로 구성된 언더컷 구조물을 이용한 패터닝 방식을 이용하여 형성된 서브화소 패턴을 포함하는 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 이중층으로 구성된 언더컷 구조물을 이용한 패터닝 방식을 이용하여 서브화소 패턴들을 형성함으로써 파인 메탈 마스크(FMM)를 이용하여 형성하는 경우보다 더 미세한 패턴을 구현하는 것을 목적으로 한다.
또한, 이중층으로 구성된 언더컷 구조물을 이용한 패터닝 방식을 이용하여 대면적 패널에서도 서브화소 패턴들을 형성하는 것을 목적으로 한다.
본 명세서의 과제들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 표시장치는, 복수의 서브 화소들을 포함하는 기판; 상기 서브 화소들 각각에 위치한 제1 전극; 복수의 상기 서브 화소 각각을 구분하면서 상기 제1 전극의 일부를 노출시키는 뱅크 홀을 포함하는 뱅크; 노출된 상기 제1 전극 및 상기 뱅크상에 위치하는 복수의 서브화소 패턴들; 및 상기 복수의 서브화소 패턴들 상에 위치하는 제2 전극을 포함하되, 상기 복수의 서브화소 패턴들은 상기 뱅크의 상부면에 위치하면서 이웃하는 서브화소 패턴 방향으로 갈수록 얇아지는 두께를 가지는 테두리부; 및 상기 테두리부의 내측에 위치하고 상기 뱅크 홀과 중첩하는 트렌치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서의 다른 실시예에 따른 표시장치는, 복수의 서브 화소들을 포함하는 기판; 상기 서브 화소들 각각에 위치한 제1 전극; 복수의 상기 서브 화소 각각을 구분하면서 상기 제1 전극의 일부를 노출시키는 뱅크 홀을 포함하는 뱅크; 노출된 상기 제1 전극 및 상기 뱅크상에 위치하는 복수의 서브화소 패턴들; 및 상기 복수의 서브화소 패턴들 상에 위치하는 제2 전극을 포함하되, 상기 복수의 서브화소 패턴들은 상기 뱅크의 상부면에 위치하는 테두리부; 상기 테두리부를 둘러싸면서 상기 뱅크의 상부면보다 돌출된 테일부; 및 상기 테두리부의 내측에 위치하고 상기 뱅크 홀과 중첩하는 트렌치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 표시장치의 제조방법은, 기판 상에 박막 트랜지스터과 전기적으로 연결되는 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극을 노출시키는 뱅크 홀이 구비된 뱅크를 형성하는 단계; 상기 뱅크 상에 보호층 및 상기 보호층의 표면 일부를 노출시키는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 보호층을 제거하여 상기 포토레지스트 패턴 아래 언더컷 영역을 형성하면서 상기 보호층 패턴 및 상기 포토레지스트 패턴의 이중층으로 이루어지는 언더컷 구조물을 형성하는 단계; 상기 뱅크 홀과 중첩하면서 상기 언더컷 영역의 상기 뱅크의 상부면으로 연장하는 서브화소 패턴을 형성하는 단계; 상기 언더컷 구조물을 제거하는 단계; 및 상기 서브화소 패턴 상에 위치하는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서의 실시예에 따르면, 이중층으로 구성된 언더컷 구조물을 이용한 패터닝 방식으로 서브화소 패턴들을 형성함으로써 파인 메탈 마스크(FMM)를 이용하여 서브화소 패턴을 형성하는 경우보다 더 미세한 패턴을 구현할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 불소중합체 물질로 구성된 보호층 패턴 및 포토레지스트 패턴의 이중층으로 이루어진 언더컷 구조물 및 리프트-오프 방식을 이용함으로써 대면적 패널에서도 용이하게 복수의 서브화소 패턴을 형성할 수 있는 이점을 제공한다.
또한, 불소중합체 물질로 구성된 보호층 패턴 및 포토레지스트 패턴의 이중층으로 이루어진 언더컷 구조물을 이용한 패터닝 방식을 이용함에 따라, 서브화소 패턴을 구성하는 유기 소재의 손상을 방지할 수 있어 표시장치의 성능 및 신뢰도를 향상시킬 수 있는 이점을 제공한다.
또한, 불소중합체 물질로 구성된 보호층 패턴 및 포토레지스트 패턴의 이중층으로 이루어진 언더컷 구조물을 도입함으로써 서브화소 패턴의 형상을 제어하기 위해 언더컷 영역의 깊이를 조절할 수 있는 이점을 제공한다.
아울러, 언더컷 구조물을 이용한 패터닝 방식을 이용하여 서브화소 패턴을 형성함으로써 서브화소 패턴들에서 테두리부의 외곽 방향으로 갈수록 점점 얇은 두께를 가짐에 따라 누설 전류를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
더불어, 본 명세서의 실시예에 따르면 언더컷 구조물을 이용한 패터닝 과정에서 언더컷 영역의 깊이를 제어하여 서브화소 패턴의 형상을 변형시킴으로써 백색광을 발광시키는 탠덤 구조의 유기발광층에서 전하생성층을 단선시킬 수 있어 누설 전류가 발생하는 것을 방지할 수 있는 이점을 제공한다.
도 1은 표시장치의 표시영역을 개략적으로 나타내보인 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'방향을 따라 잘라내어 나타내보인 단면도이다.
도 3은 하나의 서브화소 패턴을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.
도 4 내지 도 19는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 유기발광 표시장치를 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
도 20 내지 도 27은 본 명세서의 제2 실시예에 따른 유기발광 표시장치를 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
도 28a 내지 도 28c는 본 명세서의 제2 실시예에서 언더컷 영역의 깊이 조절에 따라 발생된 불량을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
도 29 내지 도 36은 본 명세서의 제3 실시예를 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
도 37 내지 도 43은 본 명세서의 제4 실시예에 따른 유기발광 표시장치를 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 명세서는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '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.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 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.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간 적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 명세서의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 명세서의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하에서는, 도면들을 참조하여 본 명세서의 실시예들에 따른 이중층 언더컷 구조를 이용하여 형성된 표시장치 및 그 제조 방법을 설명하도록 한다.
도 1은 표시장치의 표시영역을 개략적으로 나타내보인 평면도이다. 도 2는 도 1의 I-I'방향을 따라 잘라내어 나타내보인 단면도이다. 그리고 도 3은 하나의 화소 패턴을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 표시장치의 표시영역(AA)은 화상을 표시하는 영역으로 복수의 화소(PX)가 구비되어 있다. 복수의 화소(PX, pixel)는 표시영역(AA; active area) 상에 제1 방향(X) 및 제1 방향(X)과 교차하는 제2 방향(Y)을 따라 매트릭스 (PX1??PXm, PXn, m 및 n은 자연수)형태로 배열되어 있다. 하나의 화소(PX)는 각각 복수의 서브 화소(SP, sub pixel)를 포함하여 이루어진다. 서브 화소(SP)는 실제 빛이 발광되는 기본이 되는 색의 요소로 최소 발광 단위 영역으로 이해될 수 있다. 각각의 서브 화소(SP)는 자발광소자인 유기발광소자 및 유기발광소자를 구동하기 위한 박막 트랜지스터(TR)을 포함할 수 있다.
일 예에서, 도 1에서 하나의 화소(PX)를 확대하여 나타낸 부분을 참조하면, 서로 인접하는 서브 화소(SP)는 제1 서브 화소(SP_1), 제2 서브 화소(SP_2), 제3 서브 화소(SP_3) 및 보조 전극용 화소(SUB_E)를 포함하여 하나의 화소(PX)를 구성할 수 있다. 여기서 제1 서브 화소(SP_1), 제2 서브 화소(SP_2) 및 제3 서브 화소(SP_3)는 표시영역(AA)이 컬러 영상을 표시하는 경우, 서로 다른 복수의 색상 중 어느 하나의 색상에 대응하는 파장영역의 광을 방출할 수 있다. 여기서 복수의 색상은 적색, 녹색 및 청색을 포함할 수 있다. 또는 복수의 색상은 백색을 더 포함할 수 있다.
보조 전극용 화소(SUB_E)는 구동 전압의 불균형을 방지하기 위해 복수의 화소(PX) 각각에 배치될 수 있다. 화소(PX)에 구동 전압을 인가하는 배선들은 표시영역(AA)의 외곽에 위치하는 비표시영역에 배치되어 있다. 이에 매트릭스 형태로 배열된 화소(PX)와 비표시영역에 배치된 배선 사이의 이격 거리가 발생함에 따라, 구동 전압이 불균형하게 인가되어 화소(PX)의 위치에 따라 휘도가 불균일해지는 불량이 발생할 수 있다. 이러한 구동 전압의 불균형에 의해 휘도가 불균일해지는 것을 방지하기 위해 각각의 화소(PX)에 보조 전극용 화소(SUB_E)를 포함하여 구성할 수 있다. 보조 전극용 화소(SUB_E)는 도 2에서 도시한 바와 같이, 제2 전극(190)과 제1 전극(122)이 직접 접촉하도록 구성할 수 있다. 보조 전극용 화소(SUB_E)는 평면에서 바라볼 때, 메쉬(mesh) 형상을 가지게 표시영역(AA) 상에 배열될 수 있다. 도 2에는 보조 전극용 화소(SUB_E)의 제1 전극(122)이 표시영역(AA) 내에서 박막 트랜지스터(TR)와 연결되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 보조 전극용 화소(SUB_E)의 제1 전극(122)은 표시영역(AA) 내에서 박막 트랜지스터(TR)와 연결되지 않을 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 본 명세서의 실시예들에 따른 표시장치는 기판(100) 상에 광차단층(102), 버퍼층(104), 박막 트랜지스터(TR), 층간 절연막(112), 평탄화막(116), 제1 전극(122), 뱅크(124), 복수의 화소 패턴(145a, 165a, 185a), 제2 전극(190) 및 봉지층(197)을 포함할 수 있다.
광차단층(102)은 박막 트랜지스터(TR)와 중첩하게 기판(100) 상에 배치되고, 버퍼층(104)은 광차단층(102)을 덮도록 위치한다. 버퍼층(104) 상에는 박막 트랜지스터(TR)가 배치된다. 박막 트랜지스터(TR)는 활성 영역(106), 게이트 전극(110), 소스 전극(114) 및 드레인 전극(115)을 포함할 수 있다. 활성 영역(106)은 게이트 전극(110)과 중첩하는 채널 영역(CH)을 사이에 두고 배치된 소스 영역(SA) 및 드레인 영역(DA)을 포함한다. 게이트 전극(110)은 게이트 절연막(108)을 사이에 두고 활성 영역(106) 상에 배치된다.
층간 절연막(112)은 활성 영역(106) 및 게이트 전극(110)을 모두 덮으며, 활성 영역(106)의 표면 일부를 노출시키는 제1 컨택홀(113)을 포함할 수 있다. 제1 컨택홀(113)을 통해 소스 전극(114) 및 드레인 전극(115)이 각각 소스 영역(SA) 및 드레인 영역(DA)과 접촉하게 배치될 수 있다.
층간 절연막(112) 상에는 드레인 전극(115)의 표면 일부를 노출시키는 제2 컨택홀(120)을 포함하는 평탄화막(116)이 배치될 수 있다. 평탄화막(116) 상에는 제1 전극(122)이 배치되며, 제1 전극(122)은 제2 컨택홀(120)에 의해 노출된 드레인 전극(115)과 접촉하여 게이트 전극(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(122)은 애노드 전극 또는 화소 전극으로도 지칭할 수 있다. 제1 전극(122)은 복수의 서브 화소(SP-1, SP-2, SP-3) 상에 각각 배치될 수 있다.
평탄화막(116) 상에는 복수의 뱅크(124)가 배치되어 복수의 서브 화소(SP-1, SP-2, SP-3) 각각의 발광 영역을 정의하고, 또한 서브 화소(SP-1, SP-2, SP-3)들을 서로 구분한다. 뱅크(124)에 구비된 뱅크 홀(125)에 의해 서브 화소(SP-1, SP-2, SP-3) 각각의 제1 전극(122)의 표면 일부가 노출될 수 있다.
서브화소 패턴들(145a, 165a, 185a)이 복수의 서브 화소(SP-1, SP-2, SP-3)의 제1 전극(122)의 노출면과, 뱅크(124)의 측벽 및 상부면에 배치되어 있다. 서브화소 패턴들(145a, 165a, 185a)은 제1 서브 화소(SP-1)에 배치된 제1 서브화소 패턴(145a), 제2 서브 화소(SP-2)에 배치된 제2 서브화소 패턴(165a) 및 제3 서브 화소(SP-3)에 배치된 제3 서브화소 패턴(185a)을 포함할 수 있다. 여기서 제1 서브화소 패턴(145a) 내지 제3 서브화소 패턴(185a)은 각각 적색, 녹색 및 청색 가운데 하나의 색상에 대응하는 파장영역의 광을 방출할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3을 참조하면, 제1 서브화소 패턴(145a) 내지 제3 서브화소 패턴(185a)은 평면에서 바라볼 때, 테두리부(BD) 및 테두리부(BD) 내측 방향에 배치된 트렌치부(TC)를 포함하는 장방형 형상을 가질 수 있다. 제1 서브화소의 테두리부(BD)는 뱅크(124)의 상부면에 위치할 수 있고, 트렌치부(TC)는 테두리부(BD)의 내측에 위치하면서 인접하는 뱅크(124) 사이에 배치된 뱅크 홀(125)과 중첩하여 위치할 수 있다. 도 3에서는 설명을 위해 제1 서브화소 패턴(145a)에 대해서만 도시하고 있으나, 제2 서브화소 패턴(165a) 및 제3 서브화소 패턴(185a) 또한 동일한 형상을 가질 수 있다.
또한, 서브화소 패턴들(145a, 165a, 185a) 각각은 뱅크 홀(125) 방향으로 갈수록 두께(th1, th2, th3)가 점점 두꺼워지게 형성될 수 있다. 다시 말해, 서브화소 패턴들(145a, 165a, 185a) 각각은 뱅크 홀(125)에 의해 정의된 트렌치부(TC)를 덮으면서 뱅크(124) 상부면으로 연장하여 인접하는 다른 서브화소 패턴 방향으로 갈수록 점점 얇은 두께를 가지게 형성될 수 있다. 이에 따라, 서브화소 패턴들(145a, 165a, 185a)은 트렌치부(TC)로부터 연결된 테두리부(BD)에서 가장 두꺼운 제1 두께(th1)를 가지고, 테두리부(BF)의 최외곽부에서 가장 얇은 제3 두께(th3)를 가질 수 있다.
이러한 서브화소 패턴들(145a, 165a, 185a)의 테두리부(BD) 각각은 평면에서 바라볼 때, 이웃하는 서브화소 패턴 방향으로 고리 형상이 반복하여 배치된 형상을 가진다. 또한, 고리 형상은 이웃하는 서브화소 패턴 방향으로 갈수록 얇은 두께를 가지게 형성됨에 따라, 단차 형상을 가질 수 있다.
이와 같이, 서브화소 패턴들(145a, 165a, 185a)에서 테두리부(BD)의 외곽 방향으로 갈수록 점점 얇은 두께를 가짐에 따라 누설 전류가 감소될 수 있다. 일 예에서, 테두리부(BF)의 최외곽부에 형성된 가장 얇은 제3 두께(th3)는 전하가 이동하기 어려운 얇은 두께를 가짐에 따라, 누설 전류가 감소될 수 있다. 또한, 각각의 서브화소 패턴들(145a, 165a, 185a)의 테두리부(BD)가 평면에서 바라볼 때, 고리 형상이 반복하여 배치된 단차 형상을 가짐에 따라, 저항이 급격하게 증가하는 단차부가 반복하여 배치되어 있어 누설 전류가 더욱 효과적으로 감소될 수 있다.
뱅크(124) 상에 제1 서브화소 패턴(145a), 제2 서브화소 패턴(165a) 및 제3 서브화소 패턴(185a)과 공통적으로 접촉하는 제2 전극(190)이 배치될 수 있다. 제2 전극(190)은 캐소드 전극으로도 지칭할 수 있으며, 각각의 서브화소 패턴들(145a, 165a, 185a)로 전자를 공급한다. 일 예에서, 제2 전극(190)은 보조 전극용 화소(SUB_E) 상에서 제1 전극(122)과 직접적으로 접촉하여 보조전극(195)을 구성할 수 있다. 이에 따라, 제1 서브화소 패턴(145a), 제2 서브화소 패턴(165a), 제3 서브화소 패턴(185a) 및 보조전극(195)이 하나의 그룹을 이룰 수 있다.
제2 전극(190) 상에는 봉지층(197)이 배치될 수 있다. 봉지층(197)은 외부로부터 유입되는 수분 또는 산소의 침투를 차단하여 표시장치의 신뢰성을 향상시키는 역할을 한다. 이를 위해, 봉지층(197)은 적어도 하나 이상의 무기막 또는 유기막의 단일층 또는 무기막 및 유기막이 적층된 다중층으로 형성할 수 있다.
본 명세서의 제1 실시예에 따른 표시장치 상에 배치된 서브화소 패턴들은 평면에서 바라볼 때, 테두리부 및 내부에 트렌치부를 포함하는 장방형 형상을 포함할 수 있다. 또한, 서브화소 패턴들 각각은 뱅크 홀 방향으로 갈수록 두께가 점점 두꺼워지게 형성될 수 있다. 다시 말해, 뱅크 홀의 노출면으로부터 뱅크 상부면으로 연장하여 인접하는 다른 서브화소 패턴이 배치된 외곽 방향으로 갈수록 점점 얇은 두께를 가지게 형성될 수 있다. 이와 같이, 서브화소 패턴의 외곽 방향으로 갈수록 점점 얇은 두께를 가짐에 따라 누설 전류가 감소될 수 있다.
이하 도면을 참조하여, 본 명세서의 실시예들에 따른 제조방법을 설명하기로 한다.
도 4 내지 도 19는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 제조방법을 설명하기 위해 나타낸 도면들이다. 여기서 도 4 내지 도 19는 도 1의 I-I'방향을 따라 잘라내어 나타내었으며, 이하 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 기판(100) 상에 광차단층(102)을 형성하고, 광차단층(102) 위에 기판(100)의 전면을 덮는 버퍼층(104)을 형성한다. 기판(100)은 투광성 기판일 수 있다. 기판(100)은 유리 또는 강화 유리와 같은 단단한 물질로 구성하거나 플라스틱 재질의 플렉서블(flexible)한 재료로 구성될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
광차단층(102)은 상부에 위치하는 활성 영역(106)과 중첩하게 배치되어 외부로부터 입사되는 광으로부터 박막 트랜지스터(Tr)를 보호하여 박막 트랜지스터(TR)에 오프 전류(off current)가 발생하는 것을 방지한다.
버퍼층(104)은 기판(100)으로부터 상부의 유기발광소자 방향으로 수분 또는 산소가 침투하는 것을 차단하고, 이온 또는 불순물로부터 박막 트랜지스터(TR)를 보호한다. 또한, 버퍼층(104)은 광차단층(102)을 절연시키는 역할을 한다. 버퍼층(104)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 또는 실리콘옥시질화물(SiON)을 포함하는 무기 절연막 또는 유기 절연막의 단일층 또는 무기 절연막과 유기 절연막의 다층 구조로 형성할 수 있다.
버퍼층(104)의 상부에는 박막 트랜지스터(TR)가 배치될 수 있다. 본 명세서의 제1 실시예에서 박막 트랜지스터(TR)는 활성 영역(106), 게이트 전극(110), 소스 전극(114) 및 드레인 전극(115)을 포함할 수 있다. 게이트 전극(110)은 활성 영역(106)의 채널 영역(CH)과 중첩하여 위치한다. 게이트 전극(110)과 활성 영역(106)의 채널 영역(CH) 사이에는 게이트 절연막(108)이 배치된다. 게이트 전극(110)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 또는 구리(Cu)로 이루어진 그룹에서 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.
활성 영역(106)은 채널 영역(CH)을 사이에 두고 마주보는 소스 영역(SA) 및 드레인 영역(DA)을 구비한다. 활성 영역(106)은 비정질 실리콘, 다결정 실리콘 또는 산화물 반도체 중 적어도 하나를 포함하여 형성할 수 있다.
박막 트랜지스터(TR) 상에 층간 절연막(112)이 형성될 수 있다. 층간 절연막(112)은 게이트 전극(110) 및 활성 영역(106)을 포함하는 기판(100) 전면에 걸쳐 형성할 수 있으며, 게이트 전극(110)의 상부면을 모두 덮는 두께로 형성할 수 있다. 층간 절연막(112)은 무기 절연막의 단일층으로 이루어지거나 또는 무기 절연막과 유기 절연막으로 구성된 복수의 층으로 형성할 수 있다.
층간 절연막(112)은 층간 절연막(112)을 관통하여 활성 영역(106)의 표면 일부를 노출시키는 제1 컨택홀(113)이 배치되고, 제1 컨택홀(113)은 소스 전극(114) 및 드레인 전극(115)으로 채워질 수 있다.
소스 전극(114)은 활성 영역(106)의 소스 영역(SA)과 전기적으로 접속되고, 드레인 전극(115)은 활성 영역(106)의 드레인 영역(DA)과 전기적으로 접속된다. 소스 전극(114) 및 드레인 전극(115)은 게이트 전극(110)를 사이에 두고 상호 이격하여 배치될 수 있다. 소스 전극(114) 및 드레인 전극(115)은 제1 컨택홀(113)의 오픈 영역을 모두 채우고, 층간 절연막(112)의 상부 표면을 일부 덮도록 연장하여 형성될 수 있다.
층간 절연막(112)의 상에는 제2 컨택홀(120)이 구비된 평탄화막(116)이 배치될 수 있다. 평탄화막(116)은 기판(100)의 전면을 덮으면서 기판(100) 상의 표면이 평평한 표면을 가질 수 있도록 충분한 두께를 가질 수 있다. 평탄화막(116)을 관통하는 제2 컨택홀(120)은 드레인 전극(115)의 표면 일부를 노출하게 형성할 수 있다.
제1 전극(122)이 평탄화막(116) 상에 형성된다. 제1 전극(122)은 제2 컨택홀(120)에 의해 노출된 드레인 전극(115)을 통해 게이트 전극(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(122)은 인듐-주석-산화물(ITO; Indium Tin Oxide) 또는 인듐-아연-산화물(IZO; Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 금속 산화물로 구성될 수 있다. 제1 전극(122)은 애노드 전극 또는 화소 전극으로도 지칭할 수 있다. 제1 전극(122)은 서브 화소별로 상호 이격하여 배치될 수 있다.
평탄화막(116) 상에는 뱅크 홀(125)이 구비된 뱅크(124)가 형성된다. 뱅크(124)는 화소의 발광 영역(126)을 정의하는 경계 영역으로 각각의 서브 화소들을 구분하는 역할을 한다. 또한, 뱅크(124)는 인접하는 화소의 다른 컬러의 광이 서로 혼합되어 출력되는 것을 방지하는 격벽 역할을 한다. 뱅크(124)는 제1 전극(122)을 서브 화소별로 상호 이격하여 배치시킬 수 있다.
뱅크(124)는 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산화물(SiOx)등과 같은 무기 절연물질 또는 폴리이미드 등과 같은 유기 절연물질을 이용하여 형성할 수 있다. 뱅크(124)는 뱅크 홀(125)에 의해 정의된 발광 영역(126)에서 제1 전극(122)의 노출 부분을 제외한 나머지 영역을 덮을 수 있도록 형성할 수 있다. 뱅크 홀(125)은 트렌치 형상을 가질 수 있다.
도 5를 참조하면, 뱅크(124)를 포함하는 기판(100) 전면에 제1 보호층(shielding layer, 130) 및 제1 포토레지스트층(135)을 형성한다. 제1 보호층(130)은 이후 형성될 유기발광층이 공정 단계를 진행하면서 받을 수 있는 손상, 예를 들어 식각 물질에 의한 손상을 방지하는 역할을 한다. 제1 보호층(130)은 뱅크 홀(125)을 모두 채우면서 뱅크(124)의 표면 위에 제1 두께(T1)를 가지게 형성한다.
제1 보호층(130)은 일 예에서, 탄소-탄소의 결합이 사슬구조로 연속적으로 이루어지면서, 작용기(또는 기능기)에 다량의 불소(F)를 함유한 불소중합체(floropolymer) 물질로 구성될 수 있다. 제1 보호층(130)은 다량의 불소(F)를 함유하고 있음에 따라 직교 특성(orthogonality)를 가지게 된다. 직교 특성은 어떤 두 사물이 상호 간에 관계없이 독립적으로 존재하는 특성으로 이해될 수 있다. 이에 따라, 제1 보호층(130)은 물과의 친화력이 적은 소수성(hydrophobic)과 기름과의 친화력이 적은 소유성(oleophobic) 특성을 모두 가진다. 이러한 직교 특성에 의해, 제1 보호층(130)은 수분과 분리 또는 수분을 배척시킬 수 있다. 또한, 공정 단계를 진행하는 과정에서 사용하는 유기용제(organic solvent)를 포함하는 현상제(developer)으로부터 받는 영향이 적다.
제1 보호층(130) 상에 형성된 제1 포토레지스트층(135)은 포지티브 타입 또는 네거티브 타입의 포토레지스트물질 중 하나를 선택하여 형성할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 포지티브 타입의 포토레지스트 물질로 형성할 수 있다. 제1 포토레지스트층(135)은 이후 언더컷 영역을 형성하는 과정에서 하부로 처지거나 무너지는 불량을 방지할 수 있는 제1 두께(P1)로 형성하는 것이 바람직하다.
도 6을 참조하면, 유기발광층의 제1 화소 패턴이 형성될 영역을 정의하는 개구 영역(136)을 포함하는 제1 포토레지스트 패턴(135a)을 형성한다. 이를 위해 개구 영역(136)이 형성될 영역의 제1 포토레지스트층(135, 도 5 참조)을 노출시키는 부분에 개구부가 위치하는 포토마스크를 위치하고, 개구부를 통해 노출된 포토레지스트층(135) 상에 자외선(UV)등과 같은 광에 노출시키는 노광 공정을 진행한다. 다음에 현상액을 이용하여 포토레지스트층(135)을 제거하는 현상 공정을 수행하면, 포토레지스트층(135) 가운데 자외선(UV) 광에 노출된 부분만 선택적으로 제거된다. 그러면 유기발광층의 제1 서브화소 패턴이 형성될 영역을 정의하는 개구 영역(136)을 포함하는 제1 포토레지스트 패턴(135a)이 형성된다. 제1 포토레지스트 패턴(135a)의 개구 영역(136)을 통해 제1 보호층(130)의 표면 일부가 노출될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 포토레지스트 패턴(135a)을 식각마스크로 한 패터닝 공정을 진행하여 제1 언더컷 구조물(UC1)을 형성한다. 제1 언더컷 구조물(UC1)은 제1 보호층 패턴(130a) 및 제1 포토레지스트 패턴(135a)의 이중층으로 이루어진다. 제1 언더컷 영역(140)이 제1 보호층 패턴(130a) 상에 형성될 수 있다.
제1 언더컷 구조물(UC1)은 제1 포토레지스트 패턴(135a)에 대해 언더컷(undercut) 형상을 가질 수 있다. 언더컷은 제1 보호층 패턴(130a)이 제1 포토레지스트 패턴(135)의 모양 아래쪽으로 추가적으로 제거되는 현상으로 이해될 수 있다. 다시 말해, 제1 언더컷 구조물(UC1)은 제1 포토레지스트 패턴(135a)의 끝단부(ed1)와 정렬되어 수직으로 제거되지 않고, 제1 포토레지스트 패턴(135a)의 양 끝단부(ed1)로부터 내측 방향으로 제1 깊이(d1)만큼 추가적으로 제거된다. 이에 따라, 제1 포토레지스트 패턴(135a)의 양 끝단부(ed1) 사이의 제1 폭(W1)보다 인접하는 제1 언더컷 구조물(UC1)의 양 끝단부(ed2) 사이의 제2 폭(W2)이 상대적으로 더 넓은 폭을 가지게 형성된다.
제1 언더컷 구조물(UC1)을 형성하기 위한 패터닝 공정은 리프트-오프(life-off) 방식을 이용하여 진행할 수 있다. 리프트-오프 공정은 불소(F)계 유기 용매를 이용하여 진행할 수 있다. 불소(F)계 유기용매는 탄소-탄소의 결합이 사슬구조로 연속적으로 이루어지면서 작용기(또는 기능기)에 다량의 불소(F)를 함유한 중합체 물질로 구성될 수 있다. 작용기에 다량의 불소(F)를 함유하고 있는 불소(F)계 유기 용매는 역시 다량의 불소(F)를 작용기에 함유한 불소중합체 물질로 이루어진 제1 보호층(130) 내로 침투하여 제1 포토레지스트 패턴(135a)에는 영향을 미치지 않고 제1 보호층(130)만 선택적으로 제거하여 패터닝할 수 있다.
리프트-오프 방식을 이용한 패터닝 공정은 다량의 불소(F)가 작용기에 함유된 불소중합체 물질로 이루어진 제1 보호층(130)이 불소(F)계 유기 용매에 노출되는 시간을 조절하여 제1 보호층(130)이 제거되는 양을 조절할 수 있어, 제1 언더컷 구조물(UC1)의 제1 언더컷 영역(140)의 깊이(d1)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 도 8은 기판(SUB1, SUB2) 상에 보호층(SL1, SL2) 및 포토레지스트패턴(PR1, PR2)이 배치된 상태에서 보호층(SL1, SL2)을 시간을 각각 다르게 불소(F)계 유기 용매에 노출시킨 후 형성된 언더컷 영역을 나타내보인 사진이다.
도 8을 참조하면, 보호층(SL1)을 불소(F)계 유기 용매에 제1 시간(10초) 동안 노출시키는 경우인 도 8의 (a)에서 형성된 언더컷 영역의 깊이(UCW1)는 제1 깊이로 형성되는 반면, 보호층(SL2)을 제1 시간보다 상대적으로 긴 제2 시간(45초)동안 노출시키는 경우인 도 8의 (b)에서 형성된 언더컷 영역의 깊이(UCW2)는 제1 깊이보다 더 큰 크기를 가지는 제2 깊이를 가지게 형성되는 것을 확인할 수 있다. 다시 말해, 보호층(SL1, SL2)이 불소(F)계 유기 용매에 노출되는 시간이 길어질수록 언더컷 영역의 깊이가 더 큰 크기를 가지게 형성된다.
이러한 보호층의 특성을 이용하여 도 7에서 도시한 바와 같이, 제1 언더컷 구조물(UC1)의 제1 언더컷 영역(140)의 제1 깊이(d1)는, 제1 보호층 패턴(130a)의 두께(T1)보다 더 큰 크기(d1>T1)를 가지게 형성한다.
도 9를 참조하면, 기판(100) 상에 제1 서브화소 패턴(145a) 및 제1 유기재료층(145b)을 포함하는 제1 유기발광층(145)을 형성한다.
이를 위해 먼저, 제1 언더컷 영역(140)이 형성된 기판(100) 상에 플라즈마 트리트먼트를 수행한다. 플라즈마 트리트먼트는 이전 공정을 진행하는 과정에서 발생한 이물질 또는 잔여물등을 제거하는 역할을 한다. 일 예에서, 플라즈마 트리트먼트는 질소(N2), 산소(O2) 또는 아르곤(Ar)의 단독 또는 혼합 기체를 플라즈마화시켜 진행할 수 있다.
플라즈마 트리트먼트를 수행한 다음에, 기판(100) 상에 제1 유기발광층(145)을 형성한다. 제1 유기발광층(145)은 제1 전극(122)의 노출면 및 제1 포토레지스트 패턴(135a)의 표면 상에 형성될 수 있다.
제1 서브화소 패턴(145a)은 제1 언더컷 구조물(UC1)의 제1 언더컷 영역(140)을 통과하여 뱅크(124) 상에 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 서브화소 패턴(145a)은 제1 전극(122)의 노출면을 덮으면서 뱅크 홀(125)에 의해 노출된 뱅크(124)의 측벽의 형상을 따라 뱅크(124)의 상부면까지 연장하여 형성할 수 있다. 제1 유기재료층(145b)은 제1 포토레지스트 패턴(135a)의 노출면 상에 형성될 수 있다.
일 예에서, 제1 서브화소 패턴(145a)은 도 10에서 도시한 바와 같이, 뱅크 홀(125) 방향으로 갈수록 두께가 점점 두꺼워지게 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 언더컷 구조물(UC1)이 형성된 상태에서 제1 유기발광층(145)을 형성하기 위한 증착 공정을 수행하면, 제1 언더컷 구조물(UC1)에 의해 유기재료물질이 불균일하게 증착될 수 있다.
예를 들어, 도 10에서 화살표로 표시된 바와 같이, 제1 언더컷 구조물(UC1)의 제1 언더컷 영역(140)에서는 상부에 위치한 제1 포토레지스트 패턴(135a)에 의해 상대적으로 유기 소재가 적게 증착될 수 있다. 이에 따라, 가장 얇은 제3 두께(th3)를 가지게 형성될 수 있다. 또한, 뱅크 홀(125)과 가까운 부분으로 갈수록 증착 공정에서 방해를 받는 구조물이 없음에 따라, 상대적으로 가장 두꺼운 제1 두께(th1)를 가지게 형성될 수 있다. 그리고 제1 언더컷 구조물(UC1)과 상대적으로 가까이에 배치된 부분은 제1 포토레지스트 패턴(135a)의 끝단부에 유기 소재가 쌓이는 부분이 발생함에 따라, 제3 두께(th3)보다는 상대적으로 두껍게 형성되지만, 제1 두께(th1)보다는 상대적으로 얇은 제2 두께(th2)를 가지게 형성될 수 있다.
제1 유기발광층(145)은 비록 도면에 도시하지는 않았지만, 정공수송층(HTL), 발광층(EML) 및 전자수송층(ETL)의 적층 구조를 포함할 수 있다. 제1 유기발광층(145)은 정공수송층(HTL), 발광층(EML) 및 전자수송층(ETL)과 함께, 정공차단층(hole blocking layer, HBL), 정공주입층(hole injecting layer, HIL), 전자 차단층(electron blocking layer, EBL) 및 전자 주입층(electron injecting layer, EIL)을 더 포함하여 구성할 수도 있다. 제1 유기발광층(145)의 발광층(EML)은 제1 전극(122)으로부터 주입된 정공과 이후 형성될 제2 전극으로부터 주입된 전자의 재결합을 통해 빛을 방출하는 층으로, 본 발명의 실시예에서는 적색의 빛을 방출할 수 있다.
도 11을 참조하면, 풀 리프트-오프(full lift-off) 공정을 진행하여 제1 서브화소 패턴(145a)을 제외한 다른 영역의 제1 전극(122)을 노출시킨다. 풀 리프트-오프 공정은 불소(F)계 유기 용매를 이용하여 진행할 수 있다. 불소(F)계 유기 용매는 역시 다량의 불소(F)를 함유한 중합체(polymer) 물질로 구성되어 있는 제1 보호층 패턴(130a) 내부로 침투하여 제1 보호층(130a)을 제거할 수 있다. 그러면 제1 보호층 패턴(130a) 상부에 배치되어 있는 제1 포토레지스트 패턴(135a) 및 제1 포토레지스트 패턴(135a) 표면에 형성된 제1 유기재료층(145b)은 제1 보호층 패턴(130a)이 제거되는 과정에서 함께 제거될 수 있다.
여기서 제1 서브화소 패턴(145a)을 구성하는 유기 소재는 불소(F)계 유기 용매에 대해 내성을 가지고 있음에 따라, 열화되거나 변질되지 않는다. 이에 따라, 풀 리프트-오프 공정을 진행하는 과정에서 제1 서브화소 패턴(145a)은 손상을 받지 않을 수 있다. 상술한 풀 리프트-오프 공정을 진행하면, 제1 서브화소 패턴(145a)을 제외한 다른 영역의 제1 전극(122) 및 뱅크(124) 표면이 노출되고, 제1 서브화소 패턴(145a)이 형성된 부분은 제1 서브 화소(SP-1)로 정의될 수 있다.
제1 서브화소 패턴(145a)은 도 3에서 도시한 바와 같이, 평면에서 바라볼 때, 테두리부(BD) 및 테두리부(BD) 내측 방향에 배치된 트렌치부(TC)를 포함하는 장방형 형상을 가질 수 있다. 또한, 제1 서브화소 패턴들(145a)의 테두리부(BD)는 평면에서 바라볼 때, 고리 형상이 반복하여 배치된 단차 형상을 가질 수 있다.
도 12를 참조하면, 제1 서브화소 패턴(145a)이 형성된 기판(100) 전면에 제2 보호층(150) 및 제2 포토레지스트층(155)을 차례로 형성한다. 제2 보호층(150)은 이후 형성될 유기발광층의 손상을 방지기 위해 제1 서브화소 패턴(145a)의 노출면을 모두 덮을 수 있는 충분한 두께를 가지도록 형성할 수 있다. 제2 보호층(150)은 제1 보호층(130, 도 5 참조)과 동일한 물질 및 동일한 제1 두께(T1)로 형성할 수 있다. 예를 들어, 제2 보호층(150)은 탄소-탄소의 결합이 사슬구조로 연속적으로 이루어지면서, 작용기(또는 기능기)에 다량의 불소(F)를 함유한 불소중합체 물질로 구성될 수 있다. 이에 따라, 제2 보호층(150)은 소수성 및 소유성 특성을 모두 포함하는 직교 특성를 가진다.
제2 보호층(150) 상에 형성된 제2 포토레지스트층(155)은 포지티브 타입 또는 네거티브 타입의 포토레지스트물질 중 하나를 선택하여 형성할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 포지티브 타입의 포토레지스트 물질로 형성할 수 있다. 제2 포토레지스트층(155)은 이후 언더컷 영역을 형성하는 과정에서 하부로 처지거나 무너지는 불량을 방지할 수 있는 제2 두께(P1)로 형성하는 것이 바람직하다.
도 13을 참조하면, 유기발광층의 제2 화소 패턴이 형성될 영역을 정의하는 개구 영역(156)을 포함하는 제2 포토레지스트 패턴(155a)을 형성한다. 이를 위해, 개구 영역(156)이 형성될 영역의 포토레지스트층을 노출시키는 부분에 개구부가 위치하는 포토마스크를 위치하고, 개구부를 통해 노출된 포토레지스트층 상에 자외선(UV)과 같은 광에 노출시키는 노광 공정을 진행한다. 계속해서 현상액을 이용한 현상 공정을 수행하면, 포토레지스트층 가운데 자외선(UV) 광에 노출된 부분만 선택적으로 제거된다. 그러면 유기발광층의 제2 서브화소 패턴이 형성될 영역을 정의하는 개구 영역(156)을 포함하는 제2 포토레지스트 패턴(155a)이 형성된다. 제2 포토레지스트 패턴(155a)의 개구 영역(156)을 통해 제2 보호층(150)의 표면 일부가 노출될 수 있다.
도 14를 참조하면, 제2 포토레지스트 패턴(155a)을 식각마스크로 한 패터닝 공정을 진행하여 제2 언더컷 구조물(UC2)을 형성한다. 제2 언더컷 구조물(UC2)은 제2 보호층 패턴(150a) 및 제2 포토레지스트 패턴(155a)의 이중층으로 이루어진다. 제2 언더컷 영역(160)이 제2 보호층 패턴(150a) 상에 형성될 수 있다.
제2 언더컷 구조물(UC2)은 제2 포토레지스트 패턴(155a)에 대해 언더컷 형상을 가질 수 있다. 제2 언더컷 구조물(UC2)은 제2 포토레지스트 패턴(155a)의 끝단부(ed3)와 정렬되어 수직으로 제거되지 않고, 제2 포토레지스트 패턴(155a)의 양 끝단부(ed3)로부터 내측 방향으로 소정 깊이(d1)만큼 추가적으로 제거된다. 이에 따라, 제2 포토레지스트 패턴(155a)의 양 끝단부(ed3) 사이의 폭(W3)보다 제2 언더컷 구조물(UC2)의 양 끝단부(ed4) 사이의 폭이 상대적으로 더 넓은 폭(W4)을 가지게 형성된다.
제2 언더컷 구조물(UC2)을 형성하기 위한 패터닝 공정은 리프트-오프 방식을 이용하여 진행할 수 있다. 리프트-오프 공정은 불소(F)계 유기 용매를 이용하여 진행할 수 있다. 작용기에 다량의 불소(F)를 함유하고 있는 불소(F)계 유기 용매가 제2 보호층(150) 내로 침투하여 제2 보호층(150)만 선택적으로 제거하여 제2 언더컷 영역(160)을 형성할 수 있다.
제2 언더컷 영역(160)의 깊이(d1)는 불소(F)계 유기 용매에 제2 보호층(150)의 노출되는 시간을 조절하여 제어할 수 있다. 일 예에서, 제2 언더컷 구조물(UC2)의 제2 언더컷 영역(160)의 깊이(d1)는 제1 언더컷 영역(140, 도 7 참조)과 동일한 깊이를 가질 수 있다. 이에 따라, 제2 언더컷 영역(160)의 깊이(d1)는 제2 보호층 패턴(150a)의 두께(T1)보다 더 큰 크기(d1>T1)를 가지게 형성한다.
도 15를 참조하면, 기판(100) 상에 제2 서브화소 패턴(165a) 제2 유기재료층(165b)을 포함하는 제2 유기발광층(165)을 형성한다.
이를 위해 먼저, 제2 언더컷 영역(160)이 형성된 기판(100) 상에 이전 공정을 진행하는 과정에서 발생한 이물질 또는 잔여물등을 제거하는 플라즈마 트리트먼트를 수행한다. 일 예에서, 플라즈마 트리트먼트는 질소(N2), 산소(O2) 또는 아르곤(Ar)의 단독 또는 혼합 기체를 플라즈마화시켜 진행할 수 있다.
플라즈마 트리트먼트를 수행한 다음에, 기판(100) 상에 제2 유기발광층(165)을 형성한다. 제2 유기발광층(165)은 제1 전극(122)의 노출면 및 제2 포토레지스트 패턴(155a)의 표면 상에 형성될 수 있다.
제2 서브화소 패턴(165a)은 제2 언더컷 구조물(UC2)의 제2 언더컷 영역(160)을 통과하여 뱅크(124) 상에 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 서브화소 패턴(165a)은 제1 전극(122)의 노출면을 덮으면서 뱅크 홀(125)에 의해 노출된 뱅크(124)의 측벽의 형상을 따라 뱅크(124)의 상부면까지 연장하도록 형성할 수 있다. 일 예에서, 제2 서브화소 패턴(165a)은 제1 서브화소 패턴(145a)과 마찬가지로 도 3에서 도시한 바와 같이, 뱅크 홀(125) 방향으로 갈수록 두께가 점점 두꺼워지게 형성될 수 있다. 또한, 제2 서브화소 패턴(165a)의 테두리부(BD, 도 3 참조)는 평면에서 바라볼 때, 고리 형상이 반복하여 배치된 단차 형상을 가질 수 있다.
제2 유기발광층(165)은 비록 도면에 도시하지는 않았지만, 정공수송층(HTL), 발광층(EML) 및 전자수송층(ETL)의 적층 구조를 포함할 수 있다. 제2 유기발광층(165)은 정공차단층(HBL), 정공주입층(HIL), 전자 차단층(EBL) 및 전자 주입층(EIL)을 더 포함할 수도 있다.
제2 유기발광층(165)의 발광층(EML)은 제1 전극(122)으로부터 주입된 정공과 이후 형성될 제2 전극으로부터 주입된 전자의 재결합을 통해 빛을 방출하는 층으로, 본 발명의 실시예에서는 녹색의 빛을 방출할 수 있다.
도 16을 참조하면, 풀 리프트-오프 공정을 진행하여 제1 서브화소 패턴(145a) 및 제2 서브화소 패턴(165a)을 제외한 다른 영역의 제1 전극(122)을 노출시킨다. 풀 리프트-오프 공정은 불소(F)계 유기 용매를 이용하여 진행할 수 있다. 불소(F)계 유기 용매는 제2 보호층 패턴(150a) 내부로 침투하여 뱅크(124) 및 제1 전극(122)으로부터 박리시켜 제거할 수 있다. 그러면 제2 보호층 패턴(150a) 상부에 배치되어 있는 제2 포토레지스트 패턴(155a) 및 제2 유기재료층(165b)은 제2 보호층 패턴(150a)이 박리 및 제거되는 과정에서 함께 제거될 수 있다.
여기서 제1 서브화소 패턴(145a) 및 제2 서브화소 패턴(165a)을 구성하는 유기 소재는 불소(F)계 유기 용매에 대해 내성을 가지고 있음에 따라, 열화되거나 변질되지 않는다. 이에 따라, 풀 리프트-오프 공정을 진행하는 과정에서 제1 서브화소 패턴(145a) 및 제2 서브화소 패턴(165a)은 손상을 받지 않는다. 또한, 제1 서브화소 패턴(145a) 및 제2 서브화소 패턴(165a)은 상호 소정 거리(s1)만큼 이격하여 배치될 수 있다. 제2 서브화소 패턴(165a)이 형성된 부분은 제2 서브 화소(SP-2)로 정의될 수 있다.
다음에, 상술한 바와 같이, 제1 서브화소 패턴(145a) 또는 제2 화소 패턴(145a)을 형성하기 위해 언더컷 구조물을 형성하는 공정들을 진행하여 제3 언더컷 구조물(UC3)을 형성한다.
구체적으로, 기판(100) 상에 보호층 및 포토레지스트층을 형성하고, 포토레지스트층 상에 노광 및 현상 공정을 진행하여 도 17에서 도시한 바와 같이, 제3 화소 패턴이 형성될 영역을 정의하는 제3 포토레지스트 패턴(175a)을 형성한다. 그리고 제3 포토레지스트 패턴(175a)을 식각마스크로 한 패터닝 공정을 진행하여 제3 보호층 패턴(170a) 및 제3 포토레지스트 패턴(175a)의 이중층으로 이루어진 제3 언더컷 구조물(UC3)을 형성한다. 여기서 제3 보호층 패턴(170a)은 제1 보호층(130) 또는 제2 보호층(150)과 동일한 물질, 예컨대, 다량의 불소(F)를 함유한 중합체(polymer) 물질로 구성할 수 있다. 또한, 제3 보호층(170a)은 제1 보호층(130) 또는 제2 보호층(150)과 동일한 두께(T1)를 가지게 형성할 수 있고, 제3 포토레지스트 패턴(170a)은 제1 포토레지스트 패턴(135a) 또는 제2 포토레지스트 패턴(155a)과 동일한 두께(P1)를 가질 수 있다.
이에 따라, 제3 언더컷 구조물(UC3)을 형성하기 위한 패터닝 공정은 불소(F)계 유기 용매를 이용한 리프트-오프 방식을 이용하여 진행할 수 있다. 이러한 패터닝 공정에 의해 형성된 제3 언더컷 구조물(UC3)은 제3 보호층 패턴(170a) 및 제3 포토레지스트 패턴(175a)의 이중층으로 이루어진다. 제3 보호층 패턴(170a)은 제3 언더컷 영역(180)을 포함할 수 있다. 제3 언더컷 영역(180)의 깊이(d1)는 제3 보호층 패턴(170a)의 두께(T1)보다 더 큰 크기(d1>T1)를 가지게 형성할 수 있다.
계속해서 제3 유기발광층(185)을 형성하기 이전에, 이물질 또는 잔여물등을 제거하기 위한 플라즈마 트리트먼트를 수행한다. 그리고 다시 도 17에 도시한 바와 같이, 기판(100) 상에 제3 유기발광층(185)을 형성한다. 제3 유기발광층(185)은 제1 전극(122)의 노출면 상에 형성된 제3 서브화소 패턴(185a) 및 제3 포토레지스트 패턴(175a)의 표면 상에 형성된 제3 유기재료층(185b)을 포함할 수 있다.
제3 서브화소 패턴(185a)은 제3 언더컷 구조물(UC3)의 제3 언더컷 영역(180)을 통과하여 뱅크(124) 상에 형성될 수 있다. 이에 따라, 제3 서브화소 패턴(185a)은 제1 전극(122)의 노출면을 덮으면서 뱅크 홀(125)에 의해 노출된 뱅크(124)의 측벽의 형상을 따라 뱅크(124)의 상부면까지 연장하도록 형성할 수 있다. 일 예에서, 제3 서브화소 패턴(185a)은 제1 서브화소 패턴(145a)과 마찬가지로 도 3에서 도시한 바와 같이, 뱅크 홀(125) 방향으로 갈수록 두께가 점점 두꺼워지게 형성될 수 있다. 또한, 제3 서브화소 패턴(185a)의 테두리부(BD)는 평면에서 바라볼 때, 고리 형상이 반복하여 배치된 단차 형상을 가질 수 있다. 제1 내지 제3 서브화소 패턴들(145a, 165a, 185a)의 테두리부(BD)가 평면에서 바라볼 때, 고리 형상이 반복하여 배치된 단차 형상을 가짐에 따라, 저항이 급격하게 증가하는 단차부가 반복하여 배치되어 있어 누설 전류가 더욱 효과적으로 감소될 수 있다.
제3 유기발광층(185)은 정공수송층(HTL), 발광층(EML) 및 전자수송층(ETL)의 적층 구조를 포함할 수 있으며, 정공차단층(HBL), 정공주입층(HIL), 전자 차단층(EBL) 및 전자 주입층(EIL)을 더 포함하여 구성할 수도 있다.
제3 유기발광층(185)의 발광층(EML)은 제1 전극(122)으로부터 주입된 정공과 이후 형성될 제2 전극으로부터 주입된 전자의 재결합을 통해 빛을 방출하는 층으로, 본 발명의 실시예에서는 청색의 빛을 방출할 수 있다.
도 18을 참조하면, 제3 서브화소 패턴(185a)을 포함하는 기판(100) 상에 풀 리프트-오프 공정을 진행한다. 풀 리프트-오프 공정은 불소(F)계 유기 용매를 이용하여 진행하며, 뱅크(124) 및 제1 전극(122)으로부터 제3 보호층 패턴(170a)을 박리시켜 제거할 수 있다. 그러면 제3 보호층 패턴(170a) 상부에 배치되어 있는 제3 포토레지스트 패턴(175a) 및 제3 유기재료층(185b)은 제3 보호층 패턴(170a)이 박리 및 제거되는 과정에서 함께 제거될 수 있다.
여기서 제1 서브화소 패턴(145a), 제2 서브화소 패턴(165a) 및 제3 서브화소 패턴(185a)을 구성하는 유기 소재는 불소(F)계 유기 용매에 대해 내성을 가지고 있음에 따라, 열화되거나 변질되지 않는다. 이에 따라, 풀 리프트-오프 공정을 진행하는 과정에서 제3 서브화소 패턴(185a)은 손상을 받지 않는다. 또한, 제1 서브화소 패턴(145a) 및 제2 서브화소 패턴(165a)를 구성하는 유기 소재 또한 풀 리프트-오프 공정을 진행하는 과정에서 손상을 받지 않는다.
풀 리프트-오프 공정을 진행하여 형성된 제1 서브화소 패턴(145a), 제2 서브화소 패턴(165a) 및 제3 서브화소 패턴(185a)은 각각 소정 거리(s1)만큼 상호 이격하여 배치될 수 있다. 제3 서브화소 패턴(185a)이 형성된 부분은 제3 서브 화소(SP-3)로 정의될 수 있다. 그리고 서브화소 패턴들(145a, 165a, 185a)이 배치되지 않고 제1 전극(122)이 노출되어 있는 부분은 보조 전극용 화소(SUB_E)로 이루어질 수 있다.
도 19를 참조하면, 기판(100) 전면에 제2 전극(190)을 형성한다. 제2 전극(190)은 제1 서브화소 패턴(145a), 제2 서브화소 패턴(165a) 및 제3 서브화소 패턴(185a)과 공통적으로 접촉하여 전압을 인가하는 공통전극으로 형성할 수 있다. 제2 전극(190)은 캐소드 전극으로도 지칭할 수 있으며, 각각의 서브화소 패턴들(145a, 165a, 185a)로 전자를 공급한다.
제2 전극(190)은 광을 투과시킬 수 있는 투명한 금속물질을 포함하여 형성할 수 있다. 일 예에서, 제2 전극(190)은 인듐-주석-산화물(ITO) 또는 인듐-아연-산화물(IZO)와 같은 투명한 금속 산화물로 구성될 수 있다. 또는 제2 전극(190)은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 및 이를 적어도 하나 이상 포함하는 합금으로 구성된 반투과 금속 물질로 형성할 수도 있다. 또한 보조 전극용 화소(SUB_E)에서 제2 전극(190)은 제1 전극(122)이 직접적으로 접촉하여 보조전극(195)으로 형성할 수 있다. 보조전극(195)은 구동 전압의 불균형을 방지하는 역할을 한다.
제1 서브화소 패턴(145a), 제2 서브화소 패턴(165a), 제3 서브화소 패턴(185a) 및 보조전극(195)이 하나의 그룹을 이루어 하나의 화소를 구성할 수 있다. 그리고 화소는 복수의 화소가 매트릭스 형태로 배열되는 구조로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 보조 전극용 화소(SUB_E)는 평면에서 바라볼 때, 메쉬 형상으로 배치될 수 있다.
제2 전극(190)이 형성된 기판(100) 상에 봉지층(197)을 형성한다. 봉지층(197)은 외부로부터 유입되는 수분 또는 산소의 침투를 차단하여 표시장치의 신뢰성을 향상시키는 역할을 한다. 이를 위해, 봉지층(197)은 적어도 하나 이상의 무기막 또는 유기막의 단일층 또는 무기막 및 유기막이 적층된 다중층으로 형성할 수 있다.
본 명세서의 제1 실시예에 따른 표시장치는, 다량의 불소(F)를 함유한 불소중합체 물질로 구성된 보호층 및 포토레지스트 패턴의 이중층으로 이루어진 언더컷 구조물을 이용한 패터닝 방식을 이용하여 복수의 서브화소 패턴을 형성할 수 있다. 패터닝 방식을 이용하여 서브화소 패턴을 형성함에 따라, 파인 메탈 마스크(FMM)를 이용하여 서브화소 패턴을 형성하는 경우보다 더 미세한 패턴을 구현할 수 있다. 또한, 파인 메탈 마스크(FMM)는 마스크 처짐 현상 등에 의해 대면적의 패널에 적용하는 것이 어려운 반면, 패터닝 방식은 대면적 패널에서도 용이하게 복수의 서브화소 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 불소중합체 물질로 구성된 보호층 및 포토레지스트 패턴의 이중층으로 이루어진 언더컷 구조물을 이용한 패터닝 방식을 이용함에 따라, 서브화소 패턴을 구성하는 유기 소재의 손상을 방지할 수 있어 표시장치의 성능 및 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
아울러, 각각의 서브화소 패턴들의 테두리부가 평면에서 바라볼 때, 고리 형상이 반복하여 배치된 단차 형상을 가짐에 따라, 저항이 급격하게 증가하는 단차부가 반복하여 배치되어 있어 누설 전류가 더욱 효과적으로 감소될 수 있다.
한편, 불소중합체 물질로 구성된 보호층 및 포토레지스트 패턴의 이중층으로 이루어진 언더컷 구조물을 도입하고, 언더컷 영역의 깊이를 조절함으로써 서브화소 패턴의 형상을 제어할 수 있다. 이하 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 20 내지 도 27은 본 명세서의 제2 실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다. 그리고 도 28a 내지 도 28c는 본 명세서의 제2 실시예에서 언더컷 영역의 깊이 조절에 따라 발생된 불량을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다. 여기서 도 4 내지 도 19와 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며, 간략하게 설명하기로 한다.
도 20을 참조하면, 기판(100) 상에 광차단층(102), 버퍼층(104), 박막 트랜지스터(TR), 층간 절연막(112), 소스 전극(114), 드레인 전극(115), 평탄화막(116), 제1 전극(122) 및 뱅크(124)가 구비될 수 있다.
광차단층(102)은 박막 트랜지스터(TR)와 중첩되도록 기판(100) 상에 배치되고, 광차단층(102)을 덮는 버퍼층(104)이 형성될 수 있다. 버퍼층(104) 상에는 박막 트랜지스터(TR)가 배치된다. 박막 트랜지스터(TR)는 활성 영역(106), 게이트 전극(110), 소스 전극(114) 및 드레인 전극(115)을 포함할 수 있다.
활성 영역(106) 상에는 게이트 절연막(108)을 사이에 두고 게이트 전극(110)이 배치되고, 소스 전극(114) 및 드레인 전극(115)은 활성 영역(106)의 소스 영역(SA) 및 드레인 영역(DA)에 각각 직접 접촉하게 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
층간 절연막(112)은 활성 영역(106), 게이트 전극(110)을 모두 덮도록 형성할 수 있다. 층간 절연막(112)은 소스 전극(114) 및 드레인 전극(115)을 활성 영역(106)과 접촉시킬 수 있게 활성 영역(106)의 표면 일부를 노출시키는 제1 컨택홀(113)을 포함할 수 있다. 소스 전극(114) 및 드레인 전극(115)은 게이트 전극(110)를 사이에 두고 상호 이격하여 배치될 수 있다. 소스 전극(114) 및 드레인 전극(115)은 층간 절연막(112) 내에 형성된 제1 컨택홀(113)을 모두 채우게 형성되며, 층간 절연막(112)의 상부 표면을 일부 덮도록 연장하여 위치할 수 있다.
층간 절연막(112) 상에는 제2 컨택홀(120)이 구비된 평탄화막(116)이 배치될 수 있다. 평탄화막(116)을 관통하는 제2 컨택홀(120)은 드레인 전극(115)의 표면 일부를 노출시킨다. 평탄화막(116) 상에는 제1 전극(122)이 배치된다. 제1 전극(122)은 드레인 전극(115)을 통해 게이트 전극(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(122)은 애노드 전극 또는 화소 전극으로도 지칭할 수 있다. 제1 전극(122)은 서브 화소별로 상호 이격하여 배치될 수 있다.
평탄화막(116) 상에는 복수의 뱅크(124)가 배치될 수 있다. 뱅크(124)는 화소의 발광 영역을 정의하며, 각각의 서브 화소들을 구분할 수 있다. 뱅크(124)는 상호 이격하여 배치되며, 제1 전극(122)을 각각의 서브 화소별로 분리한다.
상술한 구조물이 형성된 기판(100) 전면에 제1 보호층(200) 및 제1 포토레지스트층(205)을 형성한다. 제1 보호층(200)은 뱅크 홀(125)을 모두 채우면서 뱅크(124)의 표면 위에 제1 두께(T1)를 가지게 형성한다. 제1 보호층(200)은 작용기(또는 기능기)에 다량의 불소(F)를 함유한 불소중합체 물질로 구성되며, 직교 특성을 가진다. 제1 보호층(200) 상에 형성된 제1 포토레지스트층(205)은 이후 언더컷 영역을 형성하는 과정에서 하부로 처지거나 무너지는 불량을 방지할 수 있도록 제1 두께(P1)로 형성하는 것이 바람직하다.
도 21을 참조하면, 제1 포토레지스트층(205, 도 20 참조) 상에 포토마스크를 이용한 노광 공정 및 현상 공정을 진행하여 제1 포토레지스트 패턴(205a)을 형성한다. 노광 공정은 제1 서브화소 패턴이 형성될 영역의 제1 포토레지스트층(205)에 선택적으로 진행하고, 현상 공정을 진행하여 노광 공정이 수행된 부분의 제1 포토레지스트층(205)을 제거한다.
그러면 제1 서브화소 패턴이 형성될 영역을 정의하는 개구 영역(207)에 의해 제1 보호층(200) 표면이 노출되는 제1 포토레지스트 패턴(205a)이 형성된다.
도 22를 참조하면, 제1 포토레지스트 패턴(205a)을 식각마스크로 한 패터닝 공정을 진행하여 제1 언더컷 구조물(UC1)을 형성한다. 제1 언더컷 구조물(UC1)은 제1 보호층 패턴(200a) 및 제1 포토레지스트 패턴(205a)의 이중층으로 이루어진다. 제1 언더컷 영역(210)이 제1 보호층 패턴(200a) 상에 형성될 수 있다.
제1 언더컷 구조물(UC1)은 제1 포토레지스트 패턴(205a)에 대해 언더컷 형상을 가질 수 있다. 일 예에서, 제1 언더컷 구조물(UC1)은 제1 포토레지스트 패턴(205a)의 끝단부(ed1)와 정렬되어 수직으로 제거되지 않고, 제1 포토레지스트 패턴(205a)의 양 끝단부(ed1)로부터 내측 방향으로 소정 깊이(d2)만큼 추가적으로 제거된다.
제1 언더컷 구조물(UC1)을 형성하기 위한 패터닝 공정은 불소(F)계 유기 용매를 이용한 리프트-오프 방식으로 진행할 수 있다. 불소(F)계 유기 용매가 제1 보호층(200, 도 21 참조)의 노출면을 통해 내부로 침투하여 제1 포토레지스트 패턴(205a)에는 영향을 미치지 않고 제1 보호층(200)만 선택적으로 제거하여 언더컷 형상을 이룰 수 있다. 리프트-오프 방식의 패터닝 공정은 불소중합체 물질로 이루어진 제1 보호층(200)이 불소(F)계 유기 용매에 노출되는 시간을 조절하여 제1 보호층(200)이 제거되는 양을 조절함으로써 제1 언더컷 구조물(UC1)의 제1 언더컷 영역(210)의 깊이(d2)를 제어한다.
본 명세서의 제2 실시예에 따른 제1 언더컷 영역(210)의 깊이(d2)는 제1 보호층 패턴(200a)의 두께(T1)보다 더 작은 크기(d2<T1)를 가지게 형성한다.
도 23을 참조하면, 기판(100) 상에 제1 서브화소 패턴(215a) 및 제1 유기재료층(215b)를 포함하는 제1 유기발광층(215)을 형성한다.
이를 위해 먼저, 제1 언더컷 영역(210, 도 22 참조)이 형성된 기판(100) 상에 플라즈마 트리트먼트를 수행한다. 플라즈마 트리트먼트는 유기발광층을 형성하기 전에, 이전 공정을 진행하는 과정에서 발생한 이물질 또는 잔여물등을 제거하는 역할을 한다. 일 예에서, 플라즈마 트리트먼트는 질소(N2), 산소(O2) 또는 아르곤(Ar)의 단독 또는 혼합 기체를 플라즈마화시켜 진행할 수 있다.
다음에, 기판(100) 상에 제1 유기발광층(215)을 형성한다. 제1 유기발광층(215)은 증착 방식을 이용하여 제1 전극(122)의 노출면 및 제1 포토레지스트 패턴(205a)의 표면 상에 형성될 수 있다.
제1 서브화소 패턴(215a)은 제1 언더컷 구조물(UC1)의 제1 언더컷 영역(210)을 통과하여 뱅크(124) 상에 형성될 수 있다. 여기서 제1 언더컷 영역(210)의 깊이(d2)는 제1 보호층 패턴(200a)의 두께(T1)보다 더 작은 크기(d2<T1)를 가지게 형성되어 있다.
이에 따라, 제1 서브화소 패턴(215a)은 제1 전극(122)의 노출면을 덮으면서 뱅크 홀(125)에 의해 노출된 뱅크(124)의 측벽의 형상을 따라 뱅크(124)의 상부면까지 연장된다. 여기서 제1 서브화소 패턴(215a)은 제1 언더컷 구조물(UC1)의 제1 언더컷 영역(210)의 깊이(d2)가 제1 보호층 패턴(200a)의 두께(T1)보다 더 작은 크기로 형성됨에 따라, 제1 보호층 패턴(200a)의 노출된 양 측벽면까지 연장하여 형성된 테일부(215t)를 포함하여 형성할 수 있다. 여기서 제1 서브화소 패턴(215a)은 단면으로 바라볼 때는 양 끝단부에 테일부(215t)가 위치하나, 평면에서 바라볼 때, 테일부(215t)는 도 3에서 도시된 테두리부(BD)를 둘러싸도록 형성할 수 있다.
테일부(215t)는 평면 상에서 제1 서브화소 패턴(215a)이 형성되는 영역을 정의할 수 있다. 이러한 테일부(215t)는 후속 공정에서 제1 서브화소 패턴(215a)에 대한 얼라인 마크 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 서브화소 패턴(215a) 상에 컬러필터가 형성될 경우, 제1 서브화소 패턴(215a)에 대응되는 테일부(215t)를 이용하여 컬러필터 형성 영역을 얼라인할 수 있다.
제1 서브화소 패턴(215a)의 테일부(215t)의 높이(h1)는 제1 보호층 패턴(200a)의 두께(T1)보다 낮은 두께를 가지게 형성됨에 따라, 제1 보호층 패턴(200a)의 측벽면의 일부가 노출될 수 있다. 그리고 제1 유기재료층(215b)은 제1 포토레지스트 패턴(205a)의 노출면 상에 형성될 수 있다.
제1 유기발광층(215)은 비록 도면에 도시하지는 않았지만, 정공수송층(HTL), 발광층(EML) 및 전자수송층(ETL)의 적층 구조를 포함할 수 있으며, 정공차단층(HBL), 정공주입층(HIL), 전자 차단층(EBL) 및 전자 주입층(EIL)을 더 포함하여 구성할 수도 있다. 제1 유기발광층(215)의 발광층(EML)은 제1 전극(122)으로부터 주입된 정공과 이후 형성될 제2 전극으로부터 주입된 전자의 재결합을 통해 빛을 방출하는 층으로, 본 발명의 실시예에서는 적색의 빛을 방출할 수 있다.
도 24를 참조하면, 제1 서브화소 패턴(215a) 및 다른 화소 패턴이 형성될 영역의 제1 전극(122)을 노출시키는 풀 리프트-오프 공정을 진행한다. 풀 리프트-오프 공정은 불소(F)계 유기 용매를 이용하여 진행할 수 있다. 불소(F)계 유기 용매는 불소(F)를 함유한 중합체 물질로 구성되어 있는 제1 보호층 패턴(200a)의 노출면을 통해 내부로 침투하여 제1 보호층 패턴(200a)을 제거할 수 있다. 그러면 제1 언더컷 구조물(UC1)이 풀 리프트 오프 공정에서 제거되어 제1 서브화소 패턴(215a)이 노출된다. 제1 서브화소 패턴(145a)이 형성된 부분은 제1 서브 화소(SP-1)로 정의될 수 있다. 여기서 제1 서브화소 패턴(215a)을 구성하는 유기 소재는 불소(F)계 유기 용매에 대해 내성을 가지고 있음에 따라, 열화되거나 변질되지 않음에 따라, 손상을 받지 않는다.
다음에 제2 서브 화소(SP-1) 상에 도 20 내지 도 24에서 설명한 바와 같이, 언더컷 구조물을 형성하는 공정들을 진행하고, 형성된 언더컷 구조물을 이용하여 도 25에서 도시한 바와 같이, 제2 서브화소 패턴(225a)을 형성한다. 언더컷 구조물의 언더컷 영역의 깊이가 언더컷 구조물의 보호층의 두께보다 더 작은 크기로 형성되고, 이 언더컷 영역 상에 제2 서브화소 패턴(225a)을 형성함에 따라, 제2 서브화소 패턴(225a)은 양 끝단부에 테일부(225t)를 포함할 수 있다. 여기서 제2 서브화소 패턴(225a)은 단면으로 바라볼 때는 양 끝단부에 테일부(225t)가 위치하나, 평면에서 바라볼 때, 테일부(225t)는 도 3에서 도시된 테두리부(BD)를 둘러싸도록 형성할 수 있다. 제2 서브화소 패턴(225a)은 본 발명의 실시예에서는 녹색의 빛을 방출할 수 있다.
계속해서 제3 서브 화소(SP-3) 상에 도 20 내지 도 24에서 설명한 바와 같이, 언더컷 구조물을 형성하는 공정들을 진행하고, 형성된 언더컷 구조물을 이용하여 도 26에서 도시한 바와 같이, 제3 서브화소 패턴(235a)을 형성한다. 언더컷 구조물의 언더컷 영역의 깊이가 언더컷 구조물의 보호층의 두께보다 더 작은 크기로 형성되고, 이 언더컷 영역 상에 제3 서브화소 패턴(235a)을 형성함에 따라, 제3 서브화소 패턴(235a)은 양 끝단부에 테일부(235t)를 포함할 수 있다. 제3 서브화소 패턴(235a)은 본 발명의 실시예에서는 청색의 빛을 방출할 수 있다.
제2 서브화소 패턴(225a) 및 제3 서브화소 패턴(235a) 각각의 양 끝단부에 형성된 테일부(225t, 235t)는 제1 서브화소 패턴(215a)의 테일부(215t)의 높이(h1, 도 23 참조)와 동일한 높이를 가지게 형성할 수 있다.
도 27을 참조하면, 기판(100) 전면에 제2 전극(240)을 형성한다. 제2 전극(240)은 제1 서브화소 패턴(215a), 제2 서브화소 패턴(225a) 및 제3 서브화소 패턴(235a) 과 공통적으로 접촉하여 전압을 인가하는 공통전극으로 형성할 수 있다. 제2 전극(240)은 캐소드 전극으로도 지칭할 수 있으며, 각각의 서브화소 패턴들(215a, 225a, 235a)로 전자를 공급한다.
제2 전극(240)은 서브화소 패턴들(215a, 225a, 235a) 각각의 양 끝단부에 위치하는 테일부(215t, 225t, 235t)를 모두 덮을 수 있는 두께로 형성할 수 있다. 제2 전극(240)은 광을 투과시킬 수 있는 투명한 금속물질 또는 반투과 금속 물질 가운데 선택하여 형성할 수 있다. 또한 보조 전극용 화소(SUB_E)에서 제2 전극(240)은 제1 전극(122)이 직접적으로 접촉하여 보조전극(245)으로 형성할 수 있다. 보조전극(245)은 구동 전압의 불균형을 방지하는 역할을 한다.
제1 서브화소 패턴(215a), 제2 서브화소 패턴(225a), 제3 서브화소 패턴(235a) 및 보조전극(245)이 하나의 화소를 구성할 수 있다. 그리고 화소는 복수의 화소가 매트릭스 형태로 배열되는 구조로 이루어짐에 따라, 보조 전극용 화소(SUB_E)는 평면에서 바라볼 때, 메쉬 형상으로 배치될 수 있다.
제2 전극(240)이 형성된 기판(100) 상에 봉지층(250)을 형성한다. 봉지층(250)은 외부로부터 유입되는 수분 또는 산소의 침투를 차단하여 표시장치의 신뢰성을 향상시키는 역할을 한다. 이를 위해, 봉지층(250)은 적어도 하나 이상의 무기막 또는 유기막의 단일층 또는 무기막 및 유기막이 적층된 다중층으로 형성할 수 있다.
본 명세서의 제2 실시예에 따르면, 복수의 서브화소 패턴(215a, 225a, 235a) 각각의 양 끝단부에 테일부(215t, 225t, 235t)를 포함하여 형성할 수 있다. 이러한 테일부(215t, 225t, 235t)는 상술한 바와 같이, 제1 언더컷 구조물(UC1)에서 제1 언더컷 영역(210)의 깊이(d2)를 제1 보호층 패턴(200a)의 두께(T1)보다 더 작은 크기(d2<T1)를 가지게 제어함으로써 형성할 수 있다. 그리고 이 제1 언더컷 영역(210)의 깊이(d2)는 제1 보호층(200)이 불소(F)계 유기 용매에 노출되는 시간을 조절함으로써 제어하게 된다.
그런데 이 제1 보호층(200)이 불소(F)계 유기 용매에 노출되는 시간을 목표하는 시간보다 짧게 노출되는 경우가 있다. 이하 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 28a 내지 도 28c를 참조하면, 제1 전극(AE)등을 포함하는 하부 구조물(BN1)들이 형성된 기판 상에 보호층(SL) 및 포토레지스트 패턴(PR)의 이중층을 형성하고, 언더컷 구조물을 형성하기 위해 보호층(SL)을 불소(F)계 유기 용매에 노출시키는 과정에서 목표하는 시간보다 짧게 노출되면, 보호층(SL)의 끝단부(eds)가 포토레지스트 패턴(PR)의 끝단부(edp)로부터 돌출되어 보호층(SL)의 표면(a)이 일부 노출될 수 있다.
보호층(SL)의 표면(a)이 일부 노출된 상태에서 유기발광층을 증착하기 전에 진행하는 플라즈마 트리트먼트를 수행하면, 보호층(SL)의 노출된 표면(a)이 플라즈마 트리트먼트 물질에 직접 노출되어 경화될 수 있다. 경화된 보호층(SL)은 이후 진행하는 풀 리프트-오프 공정에서 불소(F)계 유기 용매에 의해 제거되지 않을 수 있다. 그리고 보호층(SL)의 끝단부(eds)가 포토레지스트 패턴(PR)의 끝단부(edp)로부터 돌출된 상태에서 유기발광층을 증착하여 서브화소 패턴(EML)을 형성하면, 서브화소 패턴(EML)은 보호층(SL)의 끝단부(eds)의 측벽면으로 연장하면서 보호층(SL)의 두께보다 더 두꺼운 두께를 가지는 테일부(EML-T)가 형성될 수 있다.
그리고 보호층(SL) 및 포토레지스트 패턴(PR)을 제거하기 위한 풀 리프트-오프 공정을 진행하면, 도 28b의 'Y'부분에서 도시한 바와 같이, 서브화소 패턴(EML)의 테일부(EML-T)의 일 측면에 보호층(SL)이 모두 제거되지 않고 보호층 잔여물(SL-R)이 남게 된다.
이와 같이, 보호층 잔여물(SL-R)이 남아 있는 상태에서 제2 전극(CE)을 서브화소 패턴(EML) 상에 형성하면, 도 28c에서 도시한 바와 같이, 서브화소 패턴(EML)의 테일부(EML-T)에서 제2 전극(CE)이 단선될 수 있다. 제2 전극(CE)은 제1 서브화소 패턴(EML-1), 제2 서브화소 패턴(EML-2) 및 제3 서브화소 패턴(EML-3)과 공통적으로 접촉하여 전압을 인가하는 공통전극임에 따라, 제2 전극(CE)이 단선되면 복수의 서브 화소(SP-1, SP-2, SP-3) 가운데서 적어도 하나 이상의 색상이 발광되지 않는 불량이 발생함에 따라 표시장치의 신뢰도를 저하시킬 수 있다.
이에 따라, 보호층 및 포토레지스트 패턴의 이중층으로 이루어진 언더컷 구조물의 언더컷 영역의 깊이는 적어도 보호층의 두께보다 더 크거나 작은 크기를 가지게 형성하며, 포토레지스트 패턴의 끝단부로부터 보호층이 직접적으로 외부로 노출되지 않도록 리프트-오프 공정을 진행하는 것이 바람직하다.
한편, 언더컷 구조물을 이용한 패터닝 공정을 통해 서브화소 패턴을 형성하는 방법은 백색광을 발광하는 표시장치에서도 적용할 수 있다. 이하 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 29 내지 도 36은 본 명세서의 제3 실시예를 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다. 여기서 도 4 내지 도 19와 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며, 간략하게 설명하기로 한다.
도 29를 참조하면, 기판(100) 상에 광차단층(102), 버퍼층(104), 박막 트랜지스터(Tr), 층간 절연막(112), 소스 전극(114), 드레인 전극(115), 평탄화막(116), 제1 전극(122) 및 뱅크(124)가 구비될 수 있다.
층간 절연막(112) 상에는 컬러 필터(CF)가 배치된다. 컬러 필터(CF)는 뱅크 홀(125)에 의해 정의된 발광 영역과 중첩하는 위치에 배치한다. 유기 발광층이 백색광을 방출하는 유기물질로 이루어지는 경우, 컬러 필터(CF)는 각 서브 화소에 배정된 색상을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터(CF)는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 가운데 하나일 수 있다.
상술한 구성 요소들이 형성된 기판(100) 전면에 보호층(300)을 제1 두께(T1)로 형성하고, 포토레지스트층(305)을 제1 두께(P1)로 형성한다. 보호층(300)은 작용기(또는 기능기)에 다량의 불소(F)를 함유한 불소중합체 물질로 구성되며, 직교 특성을 가진다. 보호층(300) 상에 형성된 포토레지스트층(305)은 이후 언더컷 영역을 형성하는 과정에서 하부로 처지거나 무너지는 불량을 방지할 수 있는 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
도 30을 참조하면, 포토레지스트층(305) 상에 개구부(OA; open area) 및 차광부(NOA; Non open area)가 구비된 포토마스크(M)를 위치시킨다. 포토마스크(M)의 개구부(OA)는 서브화소 패턴들이 형성될 영역의 포토레지스트층(305)의 표면을 노출시키고, 차광부(LSA)는 이후 보조 전극용 화소가 형성될 영역의 포토레지스트층(305)의 표면을 차광한다. 다음에, 포토마스크(M)의 개구부(OA)를 통해 자외선(UV) 등과 같은 광에 포토레지스트층(305)을 노출시키는 노광 공정을 진행한다.
도 31을 참조하면, 포토레지스트층(305) 가운데 자외선(UV) 광에 노출된 부분만 선택적으로 제거하는 현상 공정을 진행하여 포토레지스트 패턴(305a)을 형성한다. 포토레지스트 패턴(305a)은 유기발광층의 서브화소 패턴들이 형성될 영역을 정의하는 개구 영역(310)을 포함한다. 포토레지스트 패턴(305a)의 개구 영역(310)을 통해 보호층(300)의 표면 일부가 노출될 수 있다. 그리고 이후 보조 전극용 화소가 형성될 영역은 포토레지스트 패턴(305a)으로 덮여 있다.
도 32를 참조하면, 포토레지스트 패턴(305a)을 식각마스크로 한 패터닝 공정을 진행하여 언더컷 구조물(UC)을 형성한다. 언더컷 구조물(UC)은 보호층 패턴(300a) 및 포토레지스트 패턴(305a)의 이중층으로 이루어진다. 언더컷 영역(310)이 포토레지스트 패턴(305a) 하부에 배치될 수 있다.
언더컷 구조물(UC)은 포토레지스트 패턴(305a)에 대해 언더컷 형상을 가질 수 있다. 언더컷 구조물(UC)은 포토레지스트 패턴(305a)의 양 끝단부(ed)로부터 내측 방향으로 소정 깊이(d3)만큼 추가적으로 제거된다. 언더컷 구조물(UC)을 형성하기 위한 패터닝 공정은 불소계 유기 용매를 이용한 리프트-오프 방식을 이용하여 진행할 수 있다. 불소(F)계 유기 용매가 보호층(300) 내로 침투하여 선택적으로 제거하여 보호층 패턴(300a)을 형성할 수 있다.
본 명세서의 제3 실시예에 따른 언더컷 구조물(UC)은 이후 복수의 서브화소 패턴이 형성될 영역을 일괄적으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 서브화소 패턴, 제2 서브화소 패턴 및 제3 서브화소 패턴이 형성될 영역을 노출시킬 수 있다.
도 33을 참조하면, 기판(100) 상에 제1 화소 패턴(320a), 제2 화소 패턴(320b), 제3 화소 패턴(320c) 및 유기재료층(320d)을 포함하는 유기발광층(320)을 형성한다.
이를 위해 먼저, 언더컷 영역(315)이 형성된 기판(100) 상에 플라즈마 트리트먼트를 수행한다. 플라즈마 트리트먼트를 수행한 다음에, 기판(100) 상에 유기발광층(320)을 형성한다. 유기발광층(320)은 제1 전극(122)의 노출면 및 포토레지스트 패턴(305a)의 표면 상에 형성될 수 있다. 서브화소 패턴들(320a, 320b, 320c) 각각은 언더컷 구조물(UC)의 언더컷 영역(315)을 통과하여 뱅크(124) 상에 형성될 수 있다. 이에 따라, 복수의 서브화소 패턴(320a, 320b, 320c) 각각은 제1 전극(122)의 노출면을 덮으면서 뱅크 홀(125)에 의해 노출된 뱅크(124)의 측벽의 형상을 따라 뱅크(124)의 상부면까지 연장하여 형성할 수 있다. 화소 패턴들(320a, 320b, 320c, 320d)은 보호층(300a)의 측벽과 접촉되는 위치까지 연장하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 유기재료층(340d)은 포토레지스트 패턴(305a)의 노출면 상에 형성될 수 있다.
도 34를 참조하면, 본 명세서의 제3 실시예에 따른 유기발광층(320)은 백색광을 발광하기 위한 복수의 발광층 스택(ST1, ST2)이 적층된 탠덤(tandem) 구조로서, 멀티 스택 구조로 형성될 수 있다. 유기발광층(320)은 정공수송층(HTL), 발광층(EML) 및 전자수송층(ETL)이 차례로 적층된 구조를 하나의 스택(stack)으로 구성할 수 있다. 일 예에서, 유기발광층(320)은 제1 정공수송층(HTL1), 제1 발광층(EML1) 및 제1 전자수송층(ETL1)이 적층된 구조로 이루어진 제1 발광층 스택(ST1) 및 제2 정공수송층(HTL2), 제2 발광층(EML2) 및 제2 전자수송층(ETL2)이 적층된 구조로 이루어진 제2 발광층 스택(ST1)이 적층된 구조를 포함할 수 있다. 여기서 제1 발광층 스택(ST1)에는 제1 색상을 방출하는 제1 발광층(EML1)을 포함하고, 제2 발광층 스택(ST2)에는 제1 색상과 다른 제2 색상을 방출하는 제2 발광층(EML2)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예에서, 발광층 스택이 3개의 스택이 적층된 구조로 이루어지는 경우, 2개의 청색 발광층(B-EML)과 1개의 오렌지색 발광층(OR-EML)을 각각 발광층으로 포함할 수 있다.
여기서 제1 발광층 스택(ST1)과 제2 발광층 스택(ST2) 사이에 전하 생성층(CGL)이 배치될 수 있다. 전하 생성층(CGL)은 제1 발광층 스택(ST1) 및 제2 발광층 스택(ST2) 각각에 전하를 공급하는 역할을 한다.
도 35를 참조하면, 기판(100) 상에서 언더컷 구조물(UC)을 제거하는 풀 리프트-오프 공정을 진행한다. 풀 리프트-오프 공정은 불소(F)계 유기 용매를 이용하여 진행할 수 있다. 불소(F)계 유기 용매는 보호층 패턴(300a) 내부로 침투하여 뱅크(124) 및 제1 전극(122)으로부터 보호층 패턴(300a)을 박리시켜 제거할 수 있다. 그러면 보호층 패턴(300a) 상부에 배치되어 있는 포토레지스트 패턴(305a) 및 유기재료층(320d)은 보호층(300a)이 박리 및 제거되는 과정에서 함께 제거될 수 있다.
풀 리프트- 오프 공정을 진행하는 과정에서 제1 서브화소 패턴(320a), 제2 서브화소 패턴(320b) 및 제3 서브화소 패턴(320c)을 구성하는 유기 소재는 불소(F)계 유기 용매에 대해 내성을 가지고 있음에 따라, 열화되거나 변질되지 않음에 따라, 손상을 받지 않는다.
제1 서브화소 패턴(320a), 제2 서브화소 패턴(320b) 및 제3 서브화소 패턴(320c)은 각각 소정 거리(S2)만큼 상호 이격하여 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 서브화소 패턴(320a, 320b, 320c)이 형성된 부분은 각각 제1 내지 제3 서브 화소(SP-1, SP-2, SP-3)로 정의될 수 있다.
제1 내지 제3 서브화소 패턴(320a, 320b, 320c)은 평면에서 바라볼 때, 도 3에서 도시한 바와 같이, 테두리부(BD) 및 테두리부(BD) 내측 방향에 배치된 트렌치부(TC)를 포함하는 장방형 형상을 가질 수 있다. 또한, 각각의 서브화소 패턴들(320a, 320b, 320c)의 테두리부(BD)가 평면에서 바라볼 때, 고리 형상이 반복하여 배치된 단차 형상을 가짐에 따라, 저항이 급격하게 증가하는 단차부가 반복하여 배치되어 있어 누설 전류가 더욱 효과적으로 감소될 수 있다.
또한, 제1 내지 제3 서브화소 패턴(320a, 320b, 320c) 각각은 뱅크 홀(125) 방향으로 갈수록 두께가 점점 두꺼워지게 형성될 수 있다. 이와 같이, 제1 내지 제3 서브화소 패턴(320a, 320b, 320c)에서 테두리부의 외곽 방향으로 갈수록 점점 얇은 두께를 가짐에 따라 누설 전류가 감소될 수 있다.
도 36을 참조하면, 기판(100) 전면에 제2 전극(325)을 형성한다. 제2 전극(325)은 제1 내지 제3 서브화소 패턴(320a, 320b, 320c)과 공통적으로 접촉하여 전압을 인가하는 공통전극으로 형성할 수 있다. 제2 전극(325)은 캐소드 전극으로도 지칭할 수 있으며, 각각의 서브화소 패턴들(320a, 320b, 320c, 320d)로 전자를 공급한다.
일 예에서, 제2 전극(325)은 보조 전극용 화소(SUB_E) 상에서 제1 전극(122)과 직접적으로 접촉하여 보조전극(330)을 구성할 수 있다. 이에 따라, 제1 내지 제3 서브화소 패턴(320a, 320b, 320c) 및 보조전극(330)이 하나의 그룹을 이루어 하나의 화소를 이룰 수 있다. 그리고 화소는 복수의 화소가 매트릭스 형태로 배열되는 구조로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 보조 전극용 화소(SUB_E)는 평면에서 바라볼 때, 메쉬 형상으로 배치될 수 있다.
제2 전극(325) 상에는 봉지층(340)이 배치될 수 있다. 봉지층(340)은 외부로부터 유입되는 수분 또는 산소의 침투를 차단하여 표시장치의 신뢰성을 향상시키는 역할을 한다. 이를 위해, 봉지층(340)은 적어도 하나 이상의 무기막 또는 유기막의 단일층 또는 무기막 및 유기막이 적층된 다중층으로 형성할 수 있다.
본 명세서의 제3 실시예에 따른 표시장치는, 유기발광층을 백색광을 발광하기 위한 복수의 발광층이 적층된 탠덤 구조로 멀티 스택 구조로 형성하며, 전하 생성층(CGL)을 포함하여 구성할 수 있다. 여기서 전하 생성층(CGL)은 전자와 정공을 생성하여 전자수송층(ETL) 및 정공수송층(HTL)에 안정적으로 공급하기 위한 층으로 전하 생성층(CGL)으로부터 누설 전류가 발생하는 것을 방지하는 것이 중요한 이슈가 될 수 있다.
이에 따라, 본 명세서의 제4 실시예에서는 전하 생성층(CGL)에 의한 누설 전류 발생을 방지할 수 있는 구조를 설명하고자 한다. 이하 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 37 내지 도 43은 본 명세서의 제4 실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 37를 참조하면, 기판(100) 상에 광차단층(102), 버퍼층(104), 박막 트랜지스터(TR), 층간 절연막(112), 컬러 필터(CF), 소스 전극(114), 드레인 전극(115), 평탄화막(116), 제1 전극(122) 및 뱅크(124)가 구비될 수 있다.
상술한 구성 요소들이 형성된 기판(100) 전면에 보호층(300)을 제1 두께(T1)로 형성하고, 포토레지스트층(305)을 제1 두께(P1)로 형성한다. 보호층(300)은 작용기(또는 기능기)에 다량의 불소(F)를 함유한 불소중합체 물질로 구성되며, 직교 특성을 가진다.
도 38을 참조하면, 포토레지스트층 상에 노광 공정 및 현상 공정을 진행하여 포토레지스트 패턴(305a)을 형성한다. 포토레지스트 패턴(305a)은 유기발광층의 서브화소 패턴들이 형성될 영역을 정의하는 개구 영역(310)을 포함한다. 개구 영역(310)을 통해 보호층(300)의 표면이 일부 노출될 수 있다. 그리고 이후 보조 전극용 화소가 형성될 영역은 포토레지스트 패턴(305a)으로 덮여 있다.
도 39를 참조하면, 포토레지스트 패턴(305a)을 식각마스크로 한 패터닝 공정을 진행하여 몰드 구조물(306)을 형성한다. 패터닝 공정은 보호층(300)을 불소(F)계 유기 용매에 노출시키는 리프트-오프 공정 방식을 이용할 수 있다.
몰드 구조물(306) 은 보호층 패턴(300a) 및 포토레지스트 패턴(305a)의 이중층으로 이루어진다. 여기서 보호층 패턴(300a)은 포토레지스트 패턴(305a)의 끝단부로부터 돌출하여 소정 면적(E)만큼 돌출하게 형성할 수 있다. 이를 위해, 리프트-오프 공정시 보호층(300)을 불소(F)계 유기 용매에 노출시키는 시간을 조절하여 보호층 패턴(300a)의 표면이 노출되는 지점을 설정하여 진행할 수 있다.
그러면 포토레지스트 패턴(305a)의 개구 영역(310)인 이웃하는 포토레지스트 패턴(305a)의 양 끝단부 사이의 폭은 이웃하는 보호층 패턴(300a)의 양 끝단부 사이의 폭보다 넓은 폭을 가지게 형성될 수 있다.
도 40을 참조하면, 기판(100)의 제1 내지 제3 서브 화소(SP-1, SP-2, SP-3) 상에 제1 발광층 스택(315) 및 유기재료층(315d)을 형성한다.
이를 위해 먼저, 몰드 구조물(306)이 형성된 기판(100) 상에 플라즈마 트리트먼트를 수행한다. 플라즈마 트리트먼트를 수행하면, 보호층 패턴(300a)의 노출된 표면이 플라즈마 트리트먼트 물질에 직접 노출되어 경화될 수 있다. 그리고 보호층 패턴(300a)의 끝단부가 포토레지스트 패턴(305a)의 끝단부로부터 돌출된 상태에서 유기발광층을 증착하면, 제1 내지 제3 서브 화소(SP-1, SP-2, SP-3) 상에 각각 형성되는 제1 발광층 스택(315)은 보호층 패턴(300a)의 끝단부의 측벽면으로 연장하면서 보호층 패턴(300a)의 두께보다 더 두꺼운 높이를 가지는 테일부(315t)를 포함하여 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 34에서 도시하고 있는 탠덤 구조를 형성하기 위해, 먼저 제1 정공수송층(HTL1), 제1 발광층(EML1) 및 제1 전자수송층(ETL1)이 적층된 구조로 이루어진 제1 발광층 스택(315)을 몰드 구조물(306)이 형성된 기판(100) 상에 형성한다. 그러면 보호층 패턴(300a)의 끝단부의 측벽면으로 연장되면서 테일부(315t)를 포함하게 형성될 수 있다.
도 41을 참조하면, 몰드 구조물(306)을 제거하기 위한 풀 리프트-오프 공정을 수행한다. 풀 리프트-오프 공정은 불소(F)계 유기 용매를 이용하여 진행할 수 있다. 풀 리프트-오프 공정을 진행하면 보호층 패턴(300a)의 경화된 부분은 제거되지 않음에 따라, 제1 발광층 스택(315)의 각각의 테일부(315t)의 일 측면에 보호층 패턴(300a)의 잔여 패턴이 테일부 측면 지지부(300r)로 남게 된다. 여기서 테일부 측면 지지부(300r)는 제1 발광층 스택(315)의 테일부(315t)의 높이보다 낮은 높이를 가진다.
도 42를 참조하면, 제1 발광층 스택(315) 상에 전하생성층(315G) 및 제2 발광층 스택(317)을 형성한다. 전하생성층(315G)은 제1 발광층 스택(315)의 테일부(315t, 도 41t 참조)의 두께보다 작은 두께를 가지게 형성될 수 있다. 이에 따라, 전하생성층(315G)은 제1 내지 제3 서브 화소(SP-1, SP-2, SP-3)에서 각각 분리된 형상을 가지게 배치될 수 있다.
제2 발광층 스택(317)은 제1 발광층 스택(315)의 테일부(315t)에 의해 분리된 전하생성층(315G) 상에 형성되며, 제1 서브 화소(SP-1)로부터 제2 서브 화소(SP-2), 제3 서브 화소(SP-3) 및 보조 전극용 화소(SUB_E)까지 연장되어 끊김 없이 연결된 구조를 가질 수 있다. 제2 발광층 스택(317)은 도 34에서 도시한 바와 같이, 제2 정공수송층(HTL2), 제1 발광층(EML1)과 다른 색상인 제2 발광층(EML2) 및 제2 전자수송층(ETL2)을 포함할 수 있다. 전하 생성층(CGL)은 제1 발광층 스택(315) 및 제2 발광층 스택(317) 각각에 전하를 공급하는 역할을 한다.
이에 따라, 제1 내지 제3 서브 화소(SP-1, SP-2, SP-3)에서 각각 제1 발광층 스택(315), 전하생성층(315G) 및 제2 발광층 스택(317)을 포함하는 제1 서브화소 패턴(320a), 제2 서브화소 패턴(320b) 및 제3 서브화소 패턴(320c)이 형성될 수 있다.
유기 발광층이 백색광을 방출하는 유기물질로 이루어지는 경우, 유기 발광층은 끊김 없이 제1 서브화소 패턴으로부터 제3 서브화소 패턴까지 연장되는 구조로 형성된다. 이 경우, 전하생성층 또한 제1 서브화소 패턴으로부터 제3 서브화소 패턴까지 끊김 없이 형성됨에 따라, 인접하는 서브 화소 패턴으로 누설 전류가 흐르면서, 의도하지 않은 서브화소가 구동하는 문제가 발생할 수 있다. 의도하지 않은 서브화소가 구동하게 되면 영상 화질이 저하되는 불량이 발생할 수 있다.
이에 대하여 본 명세서의 제4 실시예에 따르면, 각각의 서브 화소(SP-1, SP-2, SP-3)에 형성된 제1 발광층 스택(315)이 테일부(315t)를 포함하여 형성됨에 따라, 테일부(315t)보다 작은 두께를 가지는 전하생성층(315G)은 제1 내지 제3 서브 화소(SP-1, SP-2, SP-3)에서 각각 분리된 형상을 가지게 배치될 수 있다. 이에 따라, 인접하는 서브 화소 패턴 사이에서 제1 발광층 스택(315) 및 제2 발광층 스택(317) 사이에 배치된 전하생성층(315G)은 테일부(315t)에 의해 물리적으로 단선시킬 수 있다. 즉, 전하생성층(315G)으로부터 유발되는 누설 전류의 통로를 물리적으로 단선시킴으로써 누설 전류를 방지하여 영상 품질을 향상시킬 수 있다.
도 43을 참조하면, 기판(100) 전면에 제2 전극(325)을 형성한다. 제2 전극(325)은 제1 서브화소 패턴(320a), 제2 서브화소 패턴(320b) 및 제3 서브화소 패턴(320c)과 공통적으로 접촉하여 전압을 인가하는 공통전극으로 형성할 수 있다. 제2 전극(325)은 캐소드 전극으로도 지칭할 수 있으며, 각각의 서브화소 패턴들(320a, 320b, 320c)로 전자를 공급한다.
또한 제2 전극(325)은 보조 전극용 화소(SUB_E)에서 제1 전극(122)과 직접적으로 접촉하여 보조전극으로 형성할 수 있다. 보조전극은 구동 전압의 불균형을 방지하는 역할을 한다.
제2 전극(325)이 형성된 기판(100) 상에 봉지층(340)을 형성한다. 봉지층(340)은 외부로부터 유입되는 수분 또는 산소의 침투를 차단하여 표시장치의 신뢰성을 향상시키는 역할을 한다. 이를 위해, 봉지층(340)은 적어도 하나 이상의 무기막 또는 유기막의 단일층 또는 무기막 및 유기막이 적층된 다중층으로 형성할 수 있다.
본 명세서의 제4 실시예에 따른 표시장치의 제조방법은 유기발광층을 백색광을 발광하기 위한 복수의 발광층이 적층된 탠덤 구조로 형성시, 전하 생성층(CGL)을 물리적으로 단선시켜 누설 전류가 발생하는 것을 방지하여 영상 품질을 향상시킬 수 있다.
100: 기판 102: 광차단층
104: 버퍼층 T: 박막 트랜지스터
106: 활성 영역 110: 게이트 전극
112: 층간 절연막 114: 소스 전극
115: 드레인 전극 116: 평탄화막
122: 제1 전극 124: 뱅크
145a, 215a, 320a: 제1 서브화소 패턴
165a, 225a, 320b: 제2 서브화소 패턴
185a, 235a, 320c: 제3 서브화소 패턴
215t, 225t, 235t, 315t: 테일부
190, 240, 325: 제2 전극
195, 245, 330: 보조 전극
197, 250, 340: 봉지층

Claims (20)

  1. 복수의 서브 화소들을 포함하는 기판;
    상기 서브 화소들 각각에 위치한 제1 전극;
    복수의 상기 서브 화소 각각을 구분하면서 상기 제1 전극의 일부를 노출시키는 뱅크 홀을 포함하는 뱅크;
    노출된 상기 제1 전극 및 상기 뱅크상에 위치하는 복수의 서브화소 패턴들; 및
    상기 복수의 서브화소 패턴들 상에 위치하는 제2 전극을 포함하되,
    상기 복수의 서브화소 패턴들은 상기 뱅크의 상부면에 위치하면서 이웃하는 서브화소 패턴 방향으로 갈수록 얇아지는 두께를 가지는 테두리부; 및 상기 테두리부의 내측에 위치하고 상기 뱅크 홀과 중첩하는 트렌치부를 포함하는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 서브 화소들은 제1 서브 화소, 제2 서브 화소, 제3 서브 및 보조 전극용 화소를 포함하여 하나의 그룹을 구성하고, 상기 보조 전극용 화소는 상기 제2 전극과 상기 제1 전극이 직접 접촉하는 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 서브화소 패턴들은 상기 뱅크 홀과 가까워질수록 두꺼운 두께를 가지는 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 테두리부는 평면에서 바라볼 때, 상기 이웃하는 서브화소 패턴 방향으로 고리 형상이 반복하여 배치되고 상기 고리 형상은 상기 이웃하는 서브화소 패턴 방향으로 갈수록 단차를 가지는 표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 서브화소 패턴들은 상기 테두리부를 둘러싸면서 상기 뱅크의 상부면보다 돌출된 테일부를 더 포함하고, 상기 테일부는 상기 테두리부보다 두꺼운 두께를 가지는 표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 서브화소 패턴들은 각각 적색, 녹색 또는 청색 가운데 하나의 색상에 대응하는 파장영역의 광을 방출하는 표시장치.
  7. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 테일부는 일 측면에 테일부 측면 지지부를 더 포함하는 표시장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 서브화소 패턴들은 각각 제1 정공수송층, 제1 발광층 및 제1 전자수송층을 포함하는 제1 발광층 스택;
    상기 제1 발광층 스택 상에 위치하면서 상기 테일부보다 낮은 두께를 가지는 전하생성층; 및
    상기 전하생성층 상에 위치하는 제2 정공수송층, 상기 제1 발광층과 다른 색상을 방출하는 제2 발광층 및 제2 전자수송층을 포함하는 제2 발광층 스택을 포함하되,
    상기 전하생성층은 상기 테일부의 높이보다 낮게 위치하여 인접하는 서브화소 패턴들 각각의 상기 전하생성층을 분리하는 표시장치.
  9. 복수의 서브 화소들을 포함하는 기판;
    상기 서브 화소들 각각에 위치한 제1 전극;
    복수의 상기 서브 화소 각각을 구분하면서 상기 제1 전극의 일부를 노출시키는 뱅크 홀을 포함하는 뱅크;
    노출된 상기 제1 전극 및 상기 뱅크상에 위치하는 복수의 서브화소 패턴들; 및
    상기 복수의 서브화소 패턴들 상에 위치하는 제2 전극을 포함하되,
    상기 복수의 서브화소 패턴들은 상기 뱅크의 상부면에 위치하는 테두리부;
    상기 테두리부를 둘러싸면서 상기 뱅크의 상부면보다 돌출된 테일부; 및
    상기 테두리부의 내측에 위치하고 상기 뱅크 홀과 중첩하는 트렌치부를 포함하는 표시장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 테일부는 일 측면에 테일부 측면 지지부를 더 포함하는 표시장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 서브화소 패턴들은 각각 적색, 녹색 또는 청색 가운데 하나의 색상에 대응하는 파장영역의 광을 방출하는 표시장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 서브화소 패턴들은 각각 제1 정공수송층, 제1 발광층 및 제1 전자수송층을 포함하는 제1 발광층 스택;
    상기 제1 발광층 스택 상에 위치하면서 상기 테일부보다 낮은 두께를 가지는 전하생성층; 및
    상기 전하생성층 상에 위치하는 제2 정공수송층, 상기 제1 발광층과 다른 색상을 방출하는 제2 발광층 및 제2 전자수송층을 포함하는 제2 발광층 스택을 포함하되,
    상기 전하생성층은 상기 테일부의 높이보다 낮게 위치하여 인접하는 서브화소 패턴들 각각의 상기 전하생성층을 분리하는 표시장치.
  13. 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극을 노출시키는 뱅크 홀이 구비된 뱅크를 형성하는 단계;
    상기 뱅크 상에 보호층 및 상기 보호층의 표면 일부를 노출시키는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 보호층 일부를 제거하여 상기 포토레지스트 패턴 아래 언더컷 영역을 형성하는 보호층 패턴 및 상기 포토레지스트 패턴의 이중층으로 이루어지는 언더컷 구조물을 형성하는 단계;
    상기 뱅크 홀과 중첩하면서 상기 언더컷 영역의 상기 뱅크의 상부면으로 연장하는 서브화소 패턴을 형성하는 단계;
    상기 언더컷 구조물을 제거하는 단계; 및
    상기 서브화소 패턴 상에 위치하는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 표시장치의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 보호층은 탄소-탄소의 결합이 사슬구조로 연속적으로 이루어지면서, 작용기(또는 기능기)에 다량의 불소(F)를 함유한 불소중합체 물질을 포함하는 표시장치의 제조방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 언더컷 구조물을 형성하는 단계는, 상기 보호층의 노출면 상에 불소(F)계 유기 용매를 공급하여 상기 포토레지스트 패턴을 제외한 상기 보호층을 선택적으로 제거하여 상기 언더컷 영역을 형성하는 표시장치의 제조방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 서브화소 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 언더컷 영역을 상기 보호층 패턴의 두께보다 더 큰 크기를 가지는 깊이로 형성하여 상기 뱅크의 상부면에 위치하는 테두리부; 및 상기 테두리부의 내측에 위치하고 상기 뱅크 홀과 중첩하는 트렌치부를 포함하는 서브화소 패턴을 형성하는 표시장치의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 서브화소 패턴들은 상기 뱅크 홀과 가까워질수록 두꺼운 두께를 가지고 상기 언더컷 구조물에 가까워질수록 얇은 두께를 가지는 표시장치의 제조방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 테두리부는 평면에서 바라볼 때, 상기 이웃하는 서브화소 패턴 방향으로 고리 형상이 반복하여 배치되고 상기 고리 형상은 상기 이웃하는 서브화소 패턴 방향으로 갈수록 단차를 가지는 표시장치의 제조방법.
  19. 제11항에 있어서, 상기 서브화소 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 언더컷 영역을 상기 보호층 패턴의 두께보다 더 작은 크기를 가지는 깊이로 형성하여 상기 뱅크의 상부면에 위치하는 테두리부;
    상기 테두리부를 둘러싸면서 상기 뱅크의 상부면보다 돌출된 테일부; 및
    상기 테두리부의 내측에 위치하고 상기 뱅크 홀과 중첩하는 트렌치부를 포함하는 서브화소 패턴을 형성하는 표시장치의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 테일부는 상기 뱅크의 상부면보다 돌출하면서 상기 언더컷 구조물의 상기 보호층 패턴보다 낮은 높이로 형성하는 표시장치의 제조방법.
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