KR20080014328A - 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
박막의 손상을 줄일 수 있도록, 본 발명은 기판을 준비하는 단계, 상기 기판상에 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 전극 상에 절연막을 형성하는 단계, 상기 제1 전극이 노출되도록 상기 절연막에 소정의 개구부를 형성하는 단계, 상기 절연막 상의 상기 개구부 외의 영역에 도전체 스페이서를 형성하는 단계, 상기 개구부로 노출된 제1 전극상에 유기 발광층을 형성하는 단계, 상기 유기 발광층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 스페이서는 제2 전극과 전기적으로 연결되는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 제공한다.
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 유기 발광 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 유기 발광 표시 장치의 제조 공정 중 일부 과정을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 관한 유기 발광 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 관한 유기 발광 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
100: 기판 110: 반도체층
120: 게이트 절연막 130: 게이트 전극
140; 층간 절연막 150: 소스 전극
160: 드레인 전극 170: 패시베이션막
180: 제1 전극 190: 화소 정의막
195: 개구부 200: 스페이서
210: 유기 발광층 220: 제2 전극
본 발명은 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로 더 상세하게는 박막의 손상을 줄일 수 있는 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
평판 디스플레이 장치 중에서도 전계 발광 표시장치는 자발광형 디스플레이 장치로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐 만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어서 차세대 디스플레이 장치로 주목 받고 있다. 또한 발광층의 형성 물질이 유기물로 구성되는 유기 발광 표시 장치는 무기 발광 표시 장치에 비해 휘도, 구동 전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 점을 가지고 있다.
한편 유기 발광 표시 장치는 구동 방식에 따라 수동 구동 방식의 패시브 매트릭스(passive matrix:PM)형과 능동 구동 방식의 액티브 매트릭스(active matrix:AM)형으로 구분된다. PM형은 양극과 음극이 컬럼(column)과 로우(row)로 배열되어 음극에는 로우 구동 회로로부터 스캐닝 신호가 공급되고 이때, 복수의 로우중 하나의 로우만이 선택된다. 또한 컬럼 구동회로에는 각 화소로 데이터 신호가 입력된다. 한편, AM형은 박막 트랜지스터(thin film transistor:TFT)를 이용해 각 화소 당 입력되는 신호를 제어하는 것으로 방대한 양의 신호를 처리하기에 적합하 여 동영상을 구현하기 위한 디스플레이 장치로 각광 받고 있다.
유기 발광 장치에서 유기 발광층의 상부에 전극이 놓이고 그 위로 유기 발광 소자 등을 보호하기 위해 봉지층 또는 밀봉 기판을 형성한다.
종래에는 유기 발광 표시 장치에서 유기 발광층의 상부의 전극 및 기타 박막이 얇아 외부의 힘이 가해 질 경우 쉽게 상부의 전극 및 박막이 손상이 가는 문제가 있었다. 특히 화상이 구현되는 부위의 전극이 손상되는 경우에는 화질에 영향을 주게 된다. 또한 전극이 얇게 형성되어 저항이 증가해 전압이 감소하는 IR drop현상이 있었다. 그 결과 전력 소모가 늘어나 유기 발광 표시 장치의 전체적인 화질이 불균일하게 되는 문제가 있었다.
본 발명은 박막의 손상을 줄일 수 있는 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 기판을 준비하는 단계, 상기 기판상에 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 전극상에 절연막을 형성하는 단계, 상기 제1 전극이 노출되도록 상기 절연막에 소정의 개구부를 형성하는 단계, 상기 절연막 상의 상기 개구부 외의 영역에 도전체 스페이서를 형성하는 단계, 상기 개구부로 노출된 제1 전극상에 유기 발광층을 형성하는 단계 및 상기 유기 발광층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 스페이서는 제2 전극과 전기적으로 연결되는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 개시한다.
본 발명에 있어서 상기 절연막과 스페이서 사이에 유기막 또는 무기막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 스페이서는 금속을 포함하는 재질로 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 본 발명은 기판상에 형성되는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 형성되는 절연막, 상기 제1 전극이 노출되도록 상기 절연막에 형성된 소정의 개구부, 상기 절연막 상의 상기 개구부 외의 영역에 형성된 도전체 스페이서, 상기 개구부로 노출된 제1 전극상에 형성된 유기 발광층 및 상기 유기 발광층 상에 형성되고 상기 스페이서에 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하는 유기 발광 표시 장치를 개시한다.
본 발명에 있어서 상기 스페이서는 상기 유기 발광층의 외곽을 둘러싸도록 격자 형으로 형성될 수 있다.
이하 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 유기 발광 표시 장치의 개략적인 단면도이다. 도 2 및 도 3은 도 1의 유기 발광 표시 장치의 제조 공정 중 일부 과정을 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 관한 유기 발광 표시장치는 기판(100), 박막 트랜지스터(TFT), 제1 전극(180) , 유기 발광층(210), 제2 전극(220) 및 스페이서(200)를 포함한다.
제1 전극(180), 유기 발광층(210), 제2 전극(220)은 유기 발광 소자(organic light emitting diode:OLED)를 형성한다. 도 1은 능동형(active matrix:AM)을 도시하였으나 수동형(passive matrix:PM)에도 본 발명은 적용할 수 있다.
기판(100)은 투명한 글라스재가 사용될 수 있는 데, 이 외에도, 아크릴, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 미라르(mylar) 기타 플라스틱 재료가 사용될 수 있다. 그 외에 플렉시블한 재질인 플라스틱 재일 수도 있다.
기판(100)상에는 박막 트랜지스터가 형성된다. 박막 트랜지스터는 반도체층(110), 게이트 전극(130) 및 반도체층(110)에 전기적으로 연결 되는 소스 전극(150) 및 드레인 전극(160)을 포함한다.
기판(100) 상에 반도체층(110)이 형성된다. 이 때 반도체층(110)을 형성하기 전에 절연층으로 이루어진 버퍼층을 형성할 수 도 있다. 반도체층(110)은 비정질 실리콘 박막 또는 다결정질 실리콘 박막으로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 유기 반도체도 사용 가능하다. 이 반도체층(110)은 N형 또는 P형 불순물이 고농도로 도핑된 소스 및 드레인 영역과 그 사이에 채널 영역을 포함한다.
반도체층(110)의 상부에는 SiO2 등에 의해 게이트 절연막 (120)이 형성된다. 게이트 절연막 (120)은 후속 공정에서 형성될 층들과의 절연을 목적으로 한다. 게이트 절연막 (120)은 CVD(chemical vapor deposition)법이나 스퍼터링(sputtering)법을 이용해 SiO2, SiNx, Al2O3, Ta2O5, BST, PZT 등과 같은 무기 절연층으로 구성될 수도 있고, 일반 범용 고분자로서의 PMMA(poly methylmethacrylate), PS(polystyrene), 페놀계 고분자, 아크릴 계 고분자, 폴리이미드(polyimide)와 같 은 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계 고분자, p-자일리렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자, 파릴렌(parylene) 및 이들의 하나 이상을 포함하는 화합물 등과 같은 고분자 재료에 의한 유기 절연층으로 구성될 수도 있으며, 경우에 따라서는 복수의 층으로 형성될 수도 있는 등 다양한 구성이 가능하다.
게이트 절연막(120)상부의 소정 영역에는 게이트 전극(130)이 형성된다. 게이트 전극(130)으로는 MoW, Al, Cr, Al/Cr 등과 같은 도전성 금속이나, 도전성 폴리아닐린(polyaniline), 도전성 폴리 피롤(poly pirrole), 도전성 폴리티오펜(polythiopene), 폴리에틸렌 디옥시티오펜(polyethylene dioxythiophene:PEDOT)과 폴리스티렌 술폰산(PSS) 등 다양한 도전성 폴리머가 사용될 수도 있다.
게이트 전극(130)은 TFT 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인과 연결되어 있다. 그리고, 게이트 전극(130)이 형성되는 영역은 반도체층(110)의 채널 영역에 대응된다.
게이트 전극(130)의 상부로는 층간 절연막(140)이 형성되고, 컨택홀을 통해 소스 전극(150)과 드레인 전극(160)이 각각 반도체층(110)의 소스 영역 및 드레인 영역에 접하도록 형성된다.
소스 전극(150)및 드레인 전극(160)상부로는 SiO2 등으로 이루어진 패시베이션막(170)이 형성되고, 이 패시베이션막(170)의 상부에는 화소 정의막(190)이 형성되어 있다. 화소 정의막(190)은 유기 절연막으로 형성할 수 있는데 일반 범용고분자(PMMA, PS), phenol그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴 계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일리렌계 고분 자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등이 가능하다.
비록 도면으로 도시하지는 않았지만, TFT에는 적어도 하나의 커패시터가 연결된다. 그리고, 이러한 TFT는 도 1에 도시한 대로 탑게이트 구조에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조가 적용 가능하다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 유기 발광 표시 장치의 제조 공정 중 일부 단계를 나타낸 도면이다. 이를 참조하면 우선 드레인 전극(160)에 연결되는 제1 전극(180)을 형성하고 그 상부에 화소 정의막(190)을 형성한다. 그리고 제1 전극(180) 이 노출되도록 개구부(195)를 형성한다.
개구부(195)를 형성한 후 화소 정의막(190)상부에 금속 재질의 스페이서(200)를 형성한다. 이 때 화소 정의막(190)상에 일부분에만 위치하도록 패터닝한다. 즉 도 3을 참조하면 후술할 유기 발광층(210)이 형성되는 개구부(195)를 제외한 영역의 일부에 스페이서(200)를 형성한다. 스페이서(200)는 도전성이 좋은 금속을 포함하는 재질로 형성한다. 스페이서(200)로 인해 하부의 박막을 보호하는 것이 가능하다. 특히 화상이 구현될 개구부(195)에 형성되는 박막을 보호할 수 있는데 그러기 위해 스페이서(200)는 일정한 두께 이상으로 형성해야 할 것이다. 그래서 상부에서 외압이 가해질 때 스페이서(200)에 먼저 전달되어 박막에 직접 영향을 끼치지 않을 수 있다. 스페이서(200)는 전도도와 후속의 식각 공정을 고려해 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo)을 포함하는 금속 재질로 이루어질 수 있다.
스페이서(200)를 형성한 후에 유기 발광층(210)을 제1 전극(180)상에 형성한다. 그리고 유기 발광층(210) 상에 제2 전극(220)을 형성한다. 제2 전극(220)은 스 페이서(200)와 전기적으로 연결되도록 접촉 할 수 있게 형성한다. 제2 전극(220)을 전면 증착하여 스페이서(200)상으로도 형성되게 하여 전기적으로 연결되게 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 관한 유기 발광 표시 장치의 개략적인 단면도이다. 이 경우에는 전술한 실시예와 다르게 스페이서(200)와 화소 정의막(190)사이에 하나 이상의 유기막 또는 무기막(205)을 포함한다. 금속재질의 스페이서(200)를 형성한 후에 진행하는 후속의 유기 발광 표시 장치의 제조 공정에서 고온 공정이 요구된다. 이 과정에서 스페이서(200)는 열을 받고 금속재질의 스페이서(200)가 스트레스로 인해 변형이 생길 수 있다. 그 결과 하부의 기판(100)에 영향을 주는 경우가 생기고 나아가 유리 재질의 기판(100)이 깨지는 경우도 생긴다. 이러한 기판(100)의 손상을 방지하기 위해 스페이서(200)와 화소 정의막(190)사이에 별도의 유기막 또는 무기막을 형성한다.
무기막은 나이트라이드계 또는 옥사이드계를 포함하는 재질로 형성할 수 있다. 유기막은 감광성의 아크릴계 또는 폴리 이미드계를 포함하는 재질로 형성할 수 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 관한 유기 발광 표시 장치의 개략적인 평면도이다. 도 5를 참조하면 스페이서(200)는 유기 발광층(210)을 포함하는 각 화소의 외곽을 둘러 싸도록 격자 무늬로 형성할 수 있다.
이는 우선 스페이서(200)로 인한 개구율을 감소시키지 않으면서 박막의 제2 전극(220)의 저항이 높아지는 것을 감소시켜 IR drop현상을 방지하기 위함이다. 스페이서(200)가 도 5와 같이 격자무늬 같이 서로 겹쳐지는 무늬로 형성되면 저항이 줄어들므로 더 효과적이다. 도 5를 참조하면 적색 유기 발광층(210), 녹색 유기 발광층(210G )및 청색 유기 발광층(210B)으로 이루어지는 1화소의 외곽의 경계를 이루는 격자무늬로 형성되는데 그 형상은 개구울을 확보하는 한도에서 다양하게 형성될 수 있다.
드레인 전극(160)에 유기 발광 소자(OLED)가 연결 된다. 유기 발광 소자(OLED)의 애노우드 전극이 되는 제1 전극(180)에 드레인 전극(160)이 연결된다. 제1 전극(180)은 패시베이션막(170)의 상부에 형성되어 있고, 그 상부로는 절연성 화소정의막(190)이 형성되어 있으며, 화소정의막(190)에 소정의 개구부(195)를 형성한 후, 유기 발광 소자(OLED)를 형성한다.
유기 발광 소자(OLED)는 전류의 흐름에 따라 적, 녹, 청색의 빛을 발광하여 소정의 화상 정보를 표시하는 것으로, TFT의 드레인 전극(160)에 연결되어 이로부터 플러스 전원을 공급받는 제1 전극(180) 과, 전체 화소를 덮도록 구비되어 마이너스 전원을 공급하는 제2 전극(220) 및 이들 제1 전극(180) 과 제2 전극(220)의 사이에 배치되어 발광하는 유기 발광층(210)으로 구성된다. 여기서 전극의 극성은 서로 반대로 되어도 무방하다.
유기 발광층(210)은 저분자 또는 고분자 유기층이 사용될 수 있는 데, 저분자 유기층을 사용할 경우 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 홀 수송층(HTL: Hole Transport Layer), 발광층(EML: Emission Layer), 전자 수송층(ETL: Electron Transport Layer), 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있으며, 사용 가능한 유기 재료도 구리 프탈로 시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N, N-디(나프탈렌-1-일)-N, N'-디페닐-벤지딘 (N, N'-Di(naphthalene-1-yl)-N, N'-diphenyl-benzidine: NPB), 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다. 이들 저분자 유기층은 진공증착의 방법으로 형성된다.
고분자 유기층의 경우에는 대개 홀 수송층(HTL) 및 발광층(EML)으로 구비된 구조를 가질 수 있으며, 이 때, 상기 홀 수송층으로 PEDOT를 사용하고, 발광층으로 PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등 고분자 유기물질을 사용하며, 이를 스크린 인쇄나 잉크젯 인쇄방법 등으로 형성할 수 있다.
제1 전극(180) 은 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있다. 투명전극으로 사용될 때에는 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3로 구비될 수 있고, 반사형 전극으로 사용될 때에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, 및 이들의 화합물 등으로 반사막을 형성한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3를 형성할 수 있다.
제2 전극(220)도 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있는데, 투명전극으로 사용될 때에는 이 제 2전극이 캐소드 전극으로 사용되므로, 일함수가 작은 금속 즉, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg, 및 이들의 화합물이 유기 발광층(210)의 방향을 향하도록 증착한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등의 투명 전극 형성용 물질로 보조 전극층이나 버스 전극 라인을 형성할 수 있다. 그리고, 반사형 전극으로 사용될 때에는 위 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg, 및 이들의 화합물을 전면 증착하여 형성한다. 도 1을 참조하면 평판 표시 장치의 발광 형태는 기 판(100)의 반대 방향으로 화상이 구현되는 전면 발광형이다. 이 경우 제1 전극(180) 은 투명 전극 또는 반사형 전극일 수 있으나 제2 전극(220)은 투명 전극이어야 한다. 도 1에서는 전면 발광형을 예로 들었으나 이는 설명의 편의를 위한 일 예일 뿐이고 본 발명은 배면 발광형에도 적용할 수 있음은 물론이다. 그 경우 제1 전극(180) 과 제2 전극(220)의 재질은 상술한 전면 발광형과 반대가 되어야 한다.
기판(100) 상에 형성된 유기 발광 소자는 대향 부재(미도시)에 의하여 밀봉 된다. 대향 부재는 기판(100)과 동일하게 글라스 또는 플라스틱재로 형성될 수 있는데 이외에도 메탈캡 등으로 형성될 수도 있다.
본 발명에 의하면 유기 발광 표시 장치에 일정한 정도 이상의 외력이 가해지더라도 스페이서(200)가 존재함으로 인해 외력에 의한 박막의 손상, 특히 화상이 구현되는 부위에서의 제2 전극(220)의 손상을 방지할 수 있다.
제2 전극(220)은 통상 얇은 박막으로 형성하여 유기 발광 표시 장치가 대형화할수록 제2 전극(220)의 저항은 증가한다. 그것을 통해 IR drop현상이 일어나 전압이 감소하고 그 결과 소비 전력이 증가한다. 그러나 본 발명에 의하면 제2 전극(220)에 금속 재질의 스페이서(200)가 격자무늬로 전기적으로 연결되어 저항을 낮추어 전력 소모를 줄일 수 있고 그 결과 휘도 불균일 문제도 해결할 수 있다.
본 발명에 관한 유기 발광 표시 장치는 박막의 손상을 줄일 수 있는 유기 발광 표시 장치를 제공할 수 있다.
도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
Claims (9)
- 기판을 준비하는 단계;상기 기판상에 제1 전극을 형성하는 단계;상기 제1 전극 상에 절연막을 형성하는 단계;상기 제1 전극이 노출되도록 상기 절연막에 소정의 개구부를 형성하는 단계;상기 절연막 상의 상기 개구부 외의 영역에 도전체 스페이서를 형성하는 단계;상기 개구부로 노출된 제1 전극상에 유기 발광층을 형성하는 단계 및상기 유기 발광층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고,상기 스페이서는 제2 전극과 전기적으로 연결되는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,상기 절연막과 스페이서 사이에 유기막을 형성하는 단계를 더 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,상기 절연막과 스페이서 사이에 무기막을 형성하는 단계를 더 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
- 제1 항에 있어서,상기 스페이서는 금속을 포함하는 재질로 형성하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
- 기판상에 형성되는 제1 전극;상기 제1 전극 상에 형성되는 절연막;상기 제1 전극이 노출되도록 상기 절연막에 형성된 소정의 개구부;상기 절연막 상의 상기 개구부 외의 영역에 형성된 도전체 스페이서;상기 개구부로 노출된 제1 전극상에 형성된 유기 발광층 및상기 유기 발광층 상에 형성되고 상기 스페이서에 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
- 제5 항에 있어서,상기 절연막과 스페이서 사이에 형성된 무기막을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
- 제5 항에 있어서,상기 절연막과 스페이서 사이에 형성된 유기막을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
- 제5 항에 있어서,상기 스페이서는 상기 유기 발광층의 외곽을 둘러싸도록 격자형으로 형성되는 유기 발광 표시 장치.
- 제5 항에 있어서,상기 스페이서는 금속을 포함하는 재질로 형성하는 유기 발광 표시 장치.
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