KR100579548B1 - 유기전계 발광소자와 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기전계 발광소자에 관한 것으로 특히, 듀얼 플레이트 구조 유기전계 발광소자의 구성과 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 제 1 기판에 박막트랜지스터 어레이부를 구성하고, 제 1 기판과 합착되는 제 2 기판에 유기 발광부를 구성하는 듀얼 플레이트(dual plate) 구조이며, 상기 발광부의 양극 전극에 신호를 인가하는 수단을 상기 제 1 기판에 별도로 구성하지 않고, 제 1 기판에 구성된 게이트 패드 및 데이터 패드 또는 전원 배선에 신호를 인가하는 그라운드 패드에 더미 패드(dummy pad)를 더욱 형성하여, 기판의 두면 또는 네면에서 상기 제 1 전극에 신호가 인가되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 하면, 패널의 크기가 커진다 해도 신호의 지연을 방지할 수 있으므로, 고화질의 대면적 유기전계 발광소자를 제작할 수 있는 효과가 있다.
Description
도 1은 유기전계 발광소자를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 2는 종래의 유기전계 발광소자의 평면형상을 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 3은 유기전계 발광소자의 평면구성을 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 4는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ, 도 3의 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 단면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 듀얼플레이트 유기전계 발광소자의 구성을 도시한 단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 듀얼플레이트 유기전계 발광소자의 구성을 도시한 평면도이고,
도 7은 도 6의 G를 확대한 확대 평면도이고,
도 8a 내지 도 8e와 도 9a 내지 도 9e와 도 10a 내지 도 10e는 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자의 박막트랜지스터 어레이부의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이고,
도 11a 내지 도 11c는 본 발명에 다른 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자 의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 제 1 기판 200 : 제 2 기판
202 : 보조 전극 204 : 양극 전극
206 : 발광층 210 : 음극 전극
300 : 씰패턴 400 : 연결전극
520 : 접촉전극 540 : 더미패드
본 발명은 유기전계 발광소자에 관한 것으로 특히, 별도의 기판에 박막트랜지스터 어레이부와 유기 발광부를 구성한 듀얼플레이트 구조(dual plate structure) 유기전계 발광소자에 관한 것이다.
일반적으로, 유기전계 발광소자는 전자(electron) 주입전극(cathode)과 정공(hole) 주입전극(anode)으로부터 각각 전자(electron)와 정공(hole)을 발광층 내부로 주입시켜, 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 결합한 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.
이러한 원리로 인해 종래의 박막 액정표시소자와는 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 소자의 부피와 무게를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 유기전계 발광소자는 고품위 패널특성(저전력, 고휘도, 고반응속도, 저중량)을 나타낸다. 이러한 특성때문에 OLED는 이동통신 단말기, CNS, PDA Camcorder, Palm PC등 대부분의 consumer전자 응용제품에 사용될 수 있는 강력한 차세대 디스플레이로 여겨지고 있다.
또한 제조 공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 LCD보다 많이 줄일 수 있는 장점이 있다.
이러한 유기전계 발광소자를 구동하는 방식은 수동 매트릭스형(passive matrix type)과 능동 매트릭스형(active matrix type)으로 나눌 수 있다.
상기 수동 매트릭스형 유기전계 발광소자는 그 구성이 단순하여 제조방법 또한 단순 하나 높은 소비전력과 표시소자의 대면적화에 어려움이 있으며, 배선의 수가 증가하면 할 수록 개구율이 저하되는 단점이 있다.
반면 능동 매트릭스형 유기전계 발광소자는 높은 발광효율과 고 화질을 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 유기전계 발광소자의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 유기전계 발광소자(10)는 투명한 제 1 기판(12)의 상부에 박막트랜지스터(T)어레이부(14)와, 박막트랜지스터 어레이부(14)의 상부에 제 1 전극(16)과 유기 발광층(18)과 제 2 전극(20)이 구성된다.
이때, 상기 발광층(18)은 적(R),녹(G),청(B)의 컬러를 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 상기 각 화소(P)마다 적,녹,청색을 발광하는 별도의 유기물질을 패턴하여 사용한다.
상기 제 1 기판(12)이 흡습제(22)가 부착된 제 2 기판(28)과 실런트(26)를 통해 합착됨으로써 캡슐화된 유기전계 발광소자(10)가 완성된다.
이때, 상기 흡습제(22)는 캡슐내부에 침투할 수 있는 수분과 산소를 제거하기 위한 것이며, 기판(28)의 일부를 식각하고 식각된 부분에 흡습제(22)를 채우고 테이프(25)로 고정한다.
도 2는 종래의 유기전계 발광소자에 구성되는 박막트랜지스터 어레이부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
일반적으로, 능동 매트릭스형 박막트랜지스터 어레이부는 기판(12)에 정의된 다수의 화소마다 스위칭 소자(TS)와 구동 소자(TD)와 스토리지 캐패시터(storage capacitor : CST)가 구성되며, 동작의 특성에 따라 상기 스위칭 소자(TS) 또는 구동 소자(TD)는 각각 하나 이상의 박막트랜지스터의 조합으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 기판(12)은 투명한 절연 기판을 사용하며, 그 재질로는 유리나 플라스틱을 예를 들 수 있다.
도시한 바와 같이, 기판(12)상에 서로 소정 간격 이격 하여 일 방향으로 구성된 게이트 배선(32)과, 게이트 배선(32)과 절연막을 사이에 두고 교차하는 데이터 배선(34)이 구성된다.
동시에, 상기 데이터 배선(34)과 평행하게 이격되며 게이트 배선과 교차하는 전원 배선(35)이 구성된다.
상기 스위칭 소자(TS)와 구동 소자(TD)로 각각 게이트 전극(36,38)과 액티브 층(40,42)과 소스 전극(46,48) 및 드레인 전극(50,52)을 포함하는 박막트랜지스터가 사용된다.
전술한 구성에서, 상기 스위칭 소자(TS)의 게이트 전극(36)은 상기 게이트 배선(32)과 연결되고, 상기 소스 전극(46)은 상기 데이터 배선(34)과 연결된다.
상기 스위칭 소자(TS)의 드레인 전극(50)은 상기 구동 소자(TD)의 게이트 전극(38)과 콘택홀(54)을 통해 연결된다.
상기 구동 소자(TD)의 소스 전극(48)은 상기 전원 배선(35)과 콘택홀(56)을 통해 연결된다.
또한, 상기 구동 소자(TD)의 드레인 전극(52)은 화소부(P)에 구성된 제 1 전극(16)과 접촉하도록 구성된다.
이때, 상기 전원 배선(35)과 그 하부의 다결정 실리콘층인 제 1 전극(15)은 절연막을 사이에 두고 겹쳐져 스토리지 캐패시터(CST)를 형성한다.
이하, 도 3은 전술한 바와 같은 어레이구성을 가진 유기전계 발광소자의 평면구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 기판(12)의 제 1 측에는 데이터 패드부(50)가 구성되고, 데이터 패드부와 평행하지 않은 기판의 제 2 측에는 게이트 패드부(60), 게이트 패드부와 평행한 기판의 제 3 측에는 상기 전원 배선(도 2의 35)의 일 끝단인 VDD 패드부(70)가 구성된다.
상기 데이터 패드부(50)와 평행한 기판(12)의 제 4 측에는 상기 유기 발광부의 제 2 전극(도 1의 20)에 신호를 인가하는 그라운드 패드부(ground pad, 80)를 구성한다.
이때, 상기 그라운드 패드부(80)는 상기 제 2 전극(음극 전극)(도 1의 20)에 그라운드 신호를 인가하여 상기 음극 전극(도 1의 20)의 전위를 유지하도록 하는 역할을 한다.
이하, 도 4를 참조하여 종래에 따른 유기전계 발광소자의 단면 구성을 설명한다.
이하, 도 4를 참조하여 종래에 따른 유기전계 발광소자의 단면 구성을 설명한다.
삭제
도 4는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ과 도 3의 Ⅳ-Ⅳ를 절단한 단면도이다.
(도 2의 구성은 도 3의 한 부분이므로 연속하여 절단하였다고 생각하고 이를 도 4의 단면도로 나타낸다.)
도시한 바와 같이, 유기전계 발광소자는 게이트 전극(38)과, 액티브층(42)과 소스 전극(56)과 드레인 전극(52)을 포함하는 구동소자인 박막트랜지스터(TD)가 구성되고, 구동소자(TD)의 상부에는 절연막(57)을 사이에 두고 구동소자(TD)의 드레인 전극(52)과 접촉하는 양극 전극(16)과, 양극 전극(16)의 상부에 특정한 색의 빛을 발광하는 발광층(18)과, 발광층(18)의 상부에는 음극 전극(20)이 구성된다.
상기 구동소자(TD)와는 병렬로 스토리지 캐패시터(CST)가 구성되며, 소스 전극(56)은 스토리지 캐패시터(CST)의 제 2 전극(전원배선)(35)과 접촉하여 구성되며, 상기 제 2 전극(35)의 하부에는 상기 제 1 전극(15)이 구성된다.
상기 구동소자(TD)와 스토리지 캐패시터(CST)와 유기 발광층(18)이 구성된 기판의 전면에는 제 2 전극(20)이 구성된다.
전술한 구성에서, 기판(12)의 외곽에는 상기 음극 전극(20)에 그라운드 신호를 인가하기 위한 그라운드 패드(80)를 상기 구동소자(TD)의 소스 및 드레인 전극(56,52)과 동일층 동일물질로 형성한다.
상기 그라운드 패드(80)는 상부에 구성된 다수의 절연막을 식각한 제 1 콘택홀(CH1)과 제 2 콘택홀(CH2)에 의해 일부가 노출되며, 상기 음극 전극(20)은 제 1 콘택홀(CH1)을 통해 그라운드 패드(80)와 접촉하는 구성이고, 상기 제 2 콘택홀(CH2)은 외부에 구성되는 전원부에서 상기 음극 전극(20)에 전달할 신호를 입력받기 위해, 외부의 전원배선(미도시)과 연결하기 위한 구성이다.
전술한 바와 같은 구성을 통해 종래의 유기전계 발광소자를 제작할 수 있다.
그러나, 종래의 경우와 같이, 단일 기판 상에 박막트랜지스터 어레이부와 발광부를 형성하는 경우, 박막트랜지스터의 수율과 유기 발광층의 수율의 곱이 박막트랜지스터와 유기 발광층을 형성한 패널의 수율을 결정하게 된다.
따라서, 종래의 경우와 같이 구성된 하판은 상기 유기 발광층의 수율에 의해 패널의 수율이 크게 제한되는 문제점을 가지고 있었다.
특히, 박막트랜지스터가 양호하게 형성되었다 하더라도, 1000Å정도의 박막 을 사용하는 유기 발광층의 형성시 이물이나 기타 다른 요소에 의해 불량이 발생하게 되면 패널은 불량등급으로 판정된다.
이로 인하여 양품의 박막트랜지스터를 제조하는데 소요되었던 제반 경비 및 원재료비의 손실로 이어지고, 수율이 저하되는 문제점을 가지고 있었다.
또한, 전술한 바와 같은 하부 발광방식은 인캡슐레이션에 의한 안정성 및 공정이 자유도가 높은 반면 개구율의 제한이 있어 고해상도 제품에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
앞서 설명하지는 않았지만, 상부 발광방식은 빛이 상부로 나오기 때문에 빛이 나아가는 방향이 하부의 박막트랜지스터 어레이부와 무관하여 박막트랜지스터 설계가 용이하고, 개구율 향상이 가능하기 때문에 제품수명 측면에서 유리하지만, 기존의 상부 발광방식 구조에서는 유기전계 발광층 상부에 통상적으로 음극이 위치함에 따라 재료 선택폭이 좁기 때문에 투과도가 제한되어 광효율이 저하되는 점과, 광투과도의 저하를 최소화하기 위해 박막형 보호막을 구성해야 하는 경우 외기를 충분히 차단하지 못하는 문제점이 있었다.
앞서 설명하지는 않았지만, 상부 발광방식은 빛이 상부로 나오기 때문에 빛이 나아가는 방향이 하부의 박막트랜지스터 어레이부와 무관하여 박막트랜지스터 설계가 용이하고, 개구율 향상이 가능하기 때문에 제품수명 측면에서 유리하지만, 기존의 상부 발광방식 구조에서는 유기전계 발광층 상부에 통상적으로 음극이 위치함에 따라 재료 선택폭이 좁기 때문에 투과도가 제한되어 광효율이 저하되는 점과, 광투과도의 저하를 최소화하기 위해 박막형 보호막을 구성해야 하는 경우 외기를 충분히 차단하지 못하는 문제점이 있었다.
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본원 발명은 이를 해결하기 위한 목적으로 제안된 것으로, 상기 박막트랜지스터 어레이부와 발광부를 별도의 기판에 구성한 후 이를 합착한 상부 발광 방식의 유기전계 발광소자와 그 제조방법을 제안한다.
이때, 듀얼플레이트 구조는 상부 발광식이므로, 상기 유기 발광부의 제 1 전극(양극 전극)을 기판의 전면에 형성한 후, 발광층과 제 2 전극(음극 전극)을 화소 영역마다 독립적으로 패턴하여 형성한다.
따라서, 상기 양극 전극 신호를 인가하기 위한 신호 인가 수단을 박막트랜지스터 어레이부가 형성된 기판의 주변에 구성하게 되는데 이때, 별도의 신호 인가수단을 형성하지 않고 데이터 패드부(data pad)와 게이트 패드부(gate pad) 및 그라운드 패드부(ground pad)의 더미 패드(dummy pad)를 통해 인가한다.
이와 같이 하면, 패널의 사방에서 상기 제 1 전극에 신호가 공통으로 인가될 수 있기 때문에, 패널의 면적이 커지더라도 균일한 화질을 얻을 수 있다.
따라서, 고화질의 대면적 듀얼플레이트구조 유기전계 발광소자를 제작할 수 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 특징의 따른 유기전계 발광소자는 다수의 화소 영역이 정의된 제 1 기판과 제 2 기판과; 상기 제 1 기판의 마주보는 일면에 수직하게 교차하여 구성된 다수의 게이트 배선과 데이터 배선과; 상기 다수의 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 각각 구성된 스위칭 소자와 구동 소자와; 상기 구동소자와 연결된 다수의 전원 배선과; 상기 제 1 기판에 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과 전원 배선의 일 끝단에 구성되고, 상기 게이트 배선과 데이터 배선과 전원 배선과 연결되지 않은 더미 패드를 포함하는 제 1 패드부와, 제 2 패드부와, 제 3 패드부와; 상기 제 2 기판의 마주보는 일면에 구성되고, 기판의 일 끝단에서 상기 제 1 , 제 2, 제 3 패드부에 구성된 각 더미패드와 연결된 양극 전극과; 상기 양극 전극의 하부에 구성된 유기 발광층과; 상기 유기 발광 층의 하부에 상기 화소 영역마다 독립적으로 구성되고 상기 구동소자와 연결된 음극 전극을 포함한다.
상기 양극 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)이고, 상기 제 2 전극은 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg)을 포함하는 금속 중 선택된 하나로 구성한다.
상기 제 2 기판과 양극 전극 사이에 상기 양극 전극 보다 저항이 낮은 보조 전극이 더욱 구성된다.
상기 제 1, 제 2 , 제 3 패드부가 형성되지 않은 제 1 기판의 외곽에 상기 양극 전극과 다수의 접촉부를 가지는 금속배선이 더욱 구성된다.
상기 금속배선의 외곽에 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 수단인 실런트(sealant)를 더욱 포함한다.
상기 더미 패드와 양극 전극과 동시에 접촉하는 접촉 전극이 더욱 구성된다.
본 발명의 특징에 따른 유기전계 발광소자 제조방법은 제 1 기판과 제 2 기판에 다수의 화소 영역을 정의하는 단계와; 상기 제 1 기판의 마주보는 일면에 수직하게 교차하여 구성된 다수의 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 다수의 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 스위칭 소자와 이에 연결된 구동소자를 형성하는 단계와; 상기 구동소자와 연결된 다수의 전원 배선을 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판에 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과 전원 배선의 일 끝단에 구성된 다수의 패드와, 상기 게이트 배선과 데이터 배선과 전원 배선과 연결되지 않은 더미 패드를 포함하는 제 1 패드부와, 제 2 패드부와, 제 3 패드부를 형성하는 단계와; 상기 제 2 기판의 마주보는 일면에 구성되고, 기판의 일 끝단에서 상기 제 1 , 제 2, 제 3 패드부에 구성된 각 더미패드와 연결된 양극 전극을 형성하는 단계와; 상기 양극 전극의 하부에 구성된 유기 발광층을 형성하는 단계와; 상기 유기 발광층의 하부에 상기 화소 영역마다 독립적으로 구성되고 상기 구동소자와 연결된 음극 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
-- 실시예 --
본 발명의 실시예의 특징은 제 1 기판에 박막트랜지스터 어레이부와 제 2 기판에 유기 발광부를 별도로 구성한 듀얼플레이트 구조의 유기전계 발광소자에 있어, 제 2 기판의 전면에 구성한 양극 전극에 신호를 인가하는 신호 인가수단으로 제 1 기판에 구성한 패드부의 더미패드(dummy pad)를 사용하는 것을 특징으로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자의 개략적인 구성을 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자(99)는 투명한 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)을 실런트(sealant)(300)를 통해 합착하여 구성한다.
상기 제 1 기판(100)의 상부에는 다수의 화소부(발광부)가 정의되고, 각 화소부의 일측마다 스위칭 소자(Ts)와 구동소자(TD)와 어레이 배선(미도시)이 구성된다.
상기 제 2 기판(200)의 상부에는 보조 전극(202)을 구성하고, 보조 전극(202)이 구성된 기판의(200)의 전면에 투명한 제 1 전극(양극 전극, 204)을 구성한다. 상기 보조 전극(202)은 상기 양극 전극의 저항을 낮추기 위해 구성하는 것이다.
상기 제 1 전극(204)의 상부에는 유기 발광층(206)과, 제 2 전극(음극 전극, 208)을 차례로 구성한다.
상기 제 2 전극(208)과 구동 소자(TD)는 별도의 연결전극(400)을 통해 연결된다.
즉, 상기 연결전극(400)을 제 1 기판(100)에 구성하고 제 1 및 제 2 기판(100,200)을 합착 하면 제 1 연결전극(400)이 발광층(208)의 하부에 구성된 제 2 전극(210)과 접촉하게 된다.
전술한 구성에서, 상기 제 2 기판(200)의 외곽에는 상기 제 1 전극(202)과 직접 접촉하는 전극(저항이 낮을 물질 사용, 500)을 구성하고, 상기 제 1 기판의 외곽에는 더미 패드(dummy pad,540)와 연결된 접촉전극(520)을 구성하여 상기 보조 전극(500)과 접촉 전극(520)의 접촉을 통해 더미패드(540)로부터 제 1 전극(204, 양극전극)에 신호가 인가되도록 한다.
따라서, 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자는 상기 제 1 전극(204)에 신호를 인가하기 위한 별도의 신호인가 수단 즉, TCP 또는 FPC와 직접 연결되는 패드부를 구비하지 않아도 된다.
이에 대해 이하, 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 듀얼플레이트 유기전계 발광소자의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 듀얼플레이트(dual plate) 구조의 유기전계 발광소자는 박막트랜지스터 어레이부가 형성된 제 1 기판(100)과, 양극 전극(anode electrode)과 발광층과 음극 전극(cathode electrode)으로 구성된 유기 발광부가 형성된 제 2 기판(미도시)을 실런트(300)를 통해 합착하여 구성한다.
상기 제 1 및 제 2 기판(100, 미도시)이 합착된 듀얼플레이트 유기전계 발광소자를 크게 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA)으로 정의하면, 제 1 기판(100)의 표시영역(DA)에 대응하여 게이트 배선(602)과 데이터 배선(612)과 전원 배선(618)을 구성하고, 비 표시 영역(NDA)에는 상기 게이트 배선(602)의 일 끝단에 구성된 게이트 패드부(604)와, 상기 데이터 배선(612)의 일 끝단에 구성된 데이터 패드부(614)와, 상기 전원 배선(618)의 일 끝단에 구성된 그라운드 패드부(620)가 구성된다.
상기 각 전원 및 이에 연결된 패드부를 제작하는 공정 중, 상기 각 배선과 연결되지 않는 더미 패드(DP)를 더욱 형성하고, 상기 더미 패드(DP)는 상기 제 2 기판(200)의 제 1 전극(도 5의 204)과 연결되도록 구성한다.
앞서, 도 5에서 설명한 바와 같이, 상기 더미패드(DP)와 제 1 전극(도 5의 204)은 접촉전극(도 5의 520)을 통해 연결하면 된다.
그리고, 상기 나머지 제 1 기판(100)의 일측에는 상기 제 1 전극(도 5의 204)과 다수의 콘택홀(CH)을 통해 접촉하는 하판 콘택부(700)를 형성한다.
상기 하판 콘택부는 씰패턴(300)의 안쪽에 구성되며, 구동을 위한 PCB 또는 외부 회로부에 서로 연결되는 별도의 금속배선(미도시)이며 이를 통해 상기 양극 전극에 신호를 인가한다.
이하, 도 7을 참조하여, 상기 제 2 기판(200)의 제 1 전극(도 5의 204)과 제 1 기판(100)의 더미패드부(DP)의 콘택 형태를 설명한다.
도 7은 도 6의 G를 확대한 확대 평면도이다.
도시한 바와 같이, 다수의 패드(620)가 구성되고 각 패드는 앞서 언급한 배선과 연결된다. 그런데 패드부 중 배선과 연결되지 않는 더미 패드(DP)를 형성한다.
자세히는, 상기 더미 패드(DP)의 연장부(540, 도 5에서는 더미패드라 칭함)와, 상기 제 1 전극(204)과 접촉하도록 구성한다. 이때, 각 패드부는 구동IC(미도시)가 실장된 TCP와 접촉하여 구성되며, 상기 구동IC의 더미번지를 통해 상기 제 1 전극에 인가될 신호가 입력되는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조의 유기전계 발광소자(99)는 유기 발광부의 제 1 전극(도 5의 204)에 전극을 인가하기 위한 패드부를 별도로 구비하지 않고도 소자의 2면 또는 내면에서 동시에 동일한 신호를 인가하여 줄수 있기 때문에 대면적의 표시소자를 제작한다 해도 신호의 편차를 줄일 수 있어 균일한 화질을 구현할 수 있는 장점이 있다.
이때, 패드부를 별도로 구비하지 않는 다는 것은 앞서 언급한 TCP를 별도로 구성하지 않는다는 것이다.
따라서, 공정을 단순화 할 수 있고 비용을 낮출 수 있는 장점이 있다.
이하, 도 8a 내지 도 8e와 도 9a 내지 도 9e와 도 10a 내지 도 10e를 참조하여, 본 발명에 따른 박막트랜지스터 어레이부의 형성공정을 설명한다.
도 8a 내지 도 8e와 도 9a 내지 도 9e는 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자와 박막트랜지스터 어레이부(표시 영역)이고, 도 10a 내지 도 10e는 더미 패드부를 나타낸 공정 단면도이다.
도 8a와 도 9a와 도 10a에 도시한 바와 같이, 기판(100)상에 스위칭 영역(S)과 구동 영역(D)과 스토리지 영역(C)과 화소 영역(P)을 정의한다.
상기 다수의 영역(S,D,C,P)이 정의된 기판(100)상에 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금과 구리(Cu)와 텅스텐(W)과 탄탈륨(Ta)과 몰리브덴(Mo)을 포함한 도전성 금속그룹 중 선택하여 증착한 후 패턴하여, 상기 스위칭 영역(S)과 구동 영역(D)에 각각 게이트 전극(102,104)을 형성한다.
도시하지는 않았지만, 상기 스위칭 영역(S)의 게이트 전극(102)과 연결된 게이트 배선(미도시)과, 게이트 배선의 일 끝단에 연결된 게이트 패드(미도시)를 형성한다.
이와 동시에, 상기 게이트 패드(미도시)와 평행하게 구성된 더미 패드(DP)를 더욱 형성한다.
다음으로, 상기 게이트 전극(102,104)이 형성된 기판(100)의 전면에 질화 실 리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 게이트 절연막(106)을 형성한다.
다음으로, 상기 게이트 절연막(106)이 형성된 기판(100)의 전면에 순수한 비정질 실리콘(a-Si:H)과 불순물이 포함된 비정질 실리콘(n+a-Si:H)을 증착하고 패턴하여, 상기 스위칭 영역(S)과 구동 영역(D)의 각 게이트 전극(102,104)의 상부에 순차 적층된 액티브층(108,112)과 오믹 콘택층(110,114)을 형성한다.
다음으로, 상기 구동 영역(D)에 형성한 게이트 전극(104)의 일 끝단을 노출하는 콘택홀(CH)을 형성한다.
도 8b와 도 9b와 도 10b에 도시한 바와 같이, 상기 액티브층과 오믹 콘택층이 형성된 기판이 전면에 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(Wa)등을 포함하는 도전성 금속을 증착하고 패턴하여, 상기 스위칭 영역(S)과 구동 영역(D)의 오믹 콘택층(110,114)과 이격하여 형성된 소스 전극(116,120)과 드레인 전극(118,122)을 형성한다.
이때, 도시하지는 않았지만, 상기 스위칭 영역(S)에 형성한 소스 전극(116)과 연결되고 상기 게이트 배선(미도시)수직하게 교차하는 데이터 배선(미도시)을 형성하고, 데이터 배선(미도시)의 일 끝단에는 데이터 패드(도 5의 614)를 형성한다.
이때, 상기 데이터 패드와 평행하게 더미 패드(도 5의 DP)를 더욱 형성한다.
도 8c와 도 9c와 도 10c에 도시한 바와 같이, 상기 소스 전극(116,120)과 드 레인 전극(118,122)이 형성된 기판(100)의 전면에 전술한 무기 절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 구동 영역(D)의 소스 전극(120)의 일부를 노출하는 제 1 보호막(124)을 형성하다
다음으로, 전술한 도전성 금속그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 노출된 구동 영역(D)의 소스 전극(120)과 접촉하는 전원 배선(128)을 형성한다.
이때, 상기 전원 배선(128)의 일 끝단에는 그라운드 패드(도 5의 620)를 형성하여 이와 평행한 더미 패드(도 5의 DP)를 동시에 형성한다.
도 8d와 도 9d와 도 10d에 도시한 바와 같이, 상기 전원 배선(128)이 형성된 기판(100)의 전면에 전술한 무기 절연물질 그룹 중 선택된 하나 또는 경우에 따라서, 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 물질을 도포하여 제 2 보호막(130)을 형성한다.
연속하여, 상기 제 2 보호막(130)과 그 하부의 제 1 보호막(124)을 식각하여, 상기 구동 영역(D)의 드레인 전극(122)과, 상기 각 패드부의 더미 패드(DP)를 노출하는 홀(CH1,CH2)을 형성한다.
도 8e와 도 9e와 도 10e에 도시한 바와 같이, 상기 구동 영역의 드레인 전극과 접촉하는 연결전극(400)과, 상기 더미패드(DP)와 접촉하는 접촉 전극(520)을 형성한다.
상기 연결전극(400)은 앞서 언급한 유기 발광부의 제 2 전극(도 5의 208)과 접촉하는 구성이고, 상기 접촉 전극(520)은 제 1 전극(도 5d의 208)과 접촉하는 구 성이다.
상기 연결 전극(400)과 접촉 전극(520)의 하부에는 소정의 높이를 가지는 유기막 패턴(350,510)을 더욱 형성할 수 있다.
전술한 바와 같은 공정으로 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자의 박막트랜지스터 어레이부를 제작할 수 있다.
전술한 공정중, 상기 패드부가 형성되지 않은 기판(100)의 일측에 도전성 금속배선(미도시)을 더욱 형성하여, 앞서 형성한 더미 패드에 접촉하는 접촉 전극(520)을 더욱 형성할 수 있다.
이하, 도 11을 참조하여 전술한 박막트랜지스터 어레이부와 합착되는 유기 발광부의 제조공정을 설명한다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자의 유기 발광부의 제조공정을 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
도 11a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(200)상에 저 저항 금속을 증착하고 패턴하여 앞서 설명한 격자 형상의 보조 전극(202)을 형성한다.
이때, 상기 보조전극(202)은 이후 형성되는 제 1 전극(미도시)의 저항보다 낮은 금속이면 모두 가능하며, 예를 들어 제 1 전극(미도시)을 형성하는 물질이 ITO라면 보조 전극(201)으로 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd)등을 사용할 수 있다.
상기 보조 전극(202)은 일반적으로 불투명한 금속을 사용하게 되므로 표시영역으로 사용되지 않는 영역에 대응하여 구성한다.
다음으로, 상기 보조 전극(202)이 형성된 기판의 전면에 제 1 전극(204)을 형성한다.
상기 제 1 전극(204)은 유기 발광층(미도시)에 홀(hole)을 주입하는 홀 주입 전극으로 주로 투명하며 일 함수(work function)가 높은 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 증착하여 형성한다.
다음으로, 도 11b에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 전극(202)의 상부에 상기 각 화소 영역(P)에 대응하여 위치하고 적(R), 녹(G), 청색(B)의 빛을 발광하는 유기 발광층(206)을 형성한다.
이때, 상기 유기 발광층(206)은 단층 또는 다층으로 구성할 수 있으며, 상기 유기막이 다층으로 구성될 경우에는, 주발광층(206a)에 홀 수송층(Hole Transporting Layer)(206b)과 전자 수송층(Electron Transporting Layer : ETL)(206c)을 더욱 구성한다.
다음으로, 도 11c에 도시한 바와 같이, 상기 발광층(206)의 상부에 제 2 전극(208)을 증착하는 공정을 진행한다.
상기 제 2 전극(208)은 각 화소영역(P)에 대응하여 위치하며, 서로 독립되도록 구성한다.
상기 제 2 전극(208)을 형성하는 물질은 알루미늄(Al)과 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg)중 선택된 하나로 형성하거나 리튬플루오린/알루미늄(LIF/Al)의 이중 금속층으로 형성할 수 있다.
전술한 공정에서, 기판(200)의 외곽에서 상기 제 1 전극(204)이 노출된 형상 이며, 상기 제 1 전극(204)의 상부에 상기 제 2 전극(208)을 형성하는 공정에서 동일한 물질로 도전성 전극(500)을 더욱 구성할 수 도 있다.
이는 앞서 박막트랜지스터 어레이부에서 형성한 접촉 전극(도 10e의 520)과 접촉하게 된다.
전술한 바와 같은 공정을 통해 제작한 박막트랜지스터 어레이부와 발광부를 합착함으로써 도 5에 도시한 본 발명에 따른 유기전계 발광소자를 제작할 수 있다.
본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 아래와 같은 효과가 있다.
첫째, 상부 발광형이므로 하부 어레이패턴의 형상에 영향을 받지 않으므로 고 개구율을 확보할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 상기 유기전계 발광층을 박막트랜지스터 어레이패턴의 상부에 구성하지 않고 별도로 구성하기 때문에, 유기전계 발광층을 형성하는 공정 중 상기 박막트랜지스터에 미칠 수 있는 영향들을 고려하지 않아도 되므로 수율을 향상하는 효과가 있다.
셋째, 유기 발광부의 양극 전극에 신호를 인가하기 위해, 박막트랜지스터 어레이 기판에 별도의 패드부를 구성하지 않고, 게이트 패드부 데이터 패드부 그라운드 패드부의 더미 패드를 통해 기판의 2면 또는 4면에서 동시에 신호가 인가될 수 있도록 하여, 균일한 화질을 가지는 유기전계 발광소자를 제작할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 대면적 유기전계 발광소자를 제작할 수 있는 효과가 있다.
Claims (14)
- 다수의 화소 영역이 정의된 제 1 기판과 제 2 기판과;상기 제 1 기판의 마주보는 일면에 수직하게 교차하여 구성된 다수의 게이트 배선과 데이터 배선과;상기 다수의 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 각각 구성된 스위칭 소자와 구동 소자와;상기 구동소자와 연결된 다수의 전원 배선과;상기 제 1 기판에 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과 전원 배선의 일 끝단에 구성되고, 상기 게이트 배선과 데이터 배선과 전원 배선과 연결되지 않은 더미 패드를 포함하는 제 1 패드부와, 제 2 패드부와, 제 3 패드부와;상기 제 2 기판의 마주보는 일면에 구성되고, 기판의 일 끝단에서 상기 제 1 , 제 2, 제 3 패드부에 구성된 각 더미패드와 연결된 양극 전극과;상기 양극 전극의 하부에 구성된 유기 발광층과;상기 유기 발광층의 하부에 상기 화소 영역마다 독립적으로 구성되고 상기 구동소자와 연결된 음극 전극과;을 포함하는 유기전계 발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 양극 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)인 유기전계 발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 음극 전극 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg)을 포함하는 금속 중 선택된 하나로 구성한 유기전계 발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 기판과 양극 전극 사이에 상기 양극 전극 보다 저항이 낮은 보조 전극이 더욱 구성된 유기전계 발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1, 제 2 , 제 3 패드부가 형성되지 않은 제 1 기판의 외곽에 상기 양극 전극과 다수의 접촉부를 가지는 금속배선이 더욱 구성된 유기전계 발광소자.
- 제 5 항에 있어서,상기 금속배선이 형성된 외곽에 위치하고, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합 착하는 수단인 실런트(sealant)를 더욱 포함하는 유기전계 발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 더미 패드와 양극 전극과 동시에 접촉하는 접촉 전극이 더욱 구성된 유기전계 발광소자.
- 제 1 기판과 제 2 기판에 다수의 화소 영역을 정의하는 단계와상기 제 1 기판의 마주보는 일면에 수직하게 교차하여 구성된 다수의 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하는 단계와;상기 다수의 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 스위칭 소자와 이에 연결된 구동소자를 형성하는 단계와;상기 구동소자와 연결된 다수의 전원 배선을 형성하는 단계와;상기 제 1 기판에 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과 전원 배선의 일 끝단에 구성된 다수의 패드와, 상기 게이트 배선과 데이터 배선과 전원 배선과 연결되지 않은 더미 패드를 포함하는 제 1 패드부와, 제 2 패드부와, 제 3 패드부를 형성하는 단계와;상기 제 2 기판의 마주보는 일면에 구성되고, 기판의 일 끝단에서 상기 제 1 , 제 2, 제 3 패드부에 구성된 각 더미패드와 연결된 양극 전극을 형성하는 단계 와;상기 양극 전극의 하부에 구성된 유기 발광층을 형성하는 단계와;상기 유기 발광층의 하부에 상기 화소 영역마다 독립적으로 구성되고 상기 구동소자와 연결된 음극 전극을 형성하는 단계를 포함하는 유기전계 발광소자 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 양극 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)인 유기전계 발광소자 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 음극 전극은 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg)을 포함하는 금속 중 선택된 하나로 구성한 유기전계 발광소자 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 제 2 기판과 상기 양극 전극 사이에 양극 전극보다 저항이 낮은 보조 전극을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 유기전계 발광소자 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 제 1, 제 2 , 제 3 패드부가 형성되지 않은 제 1 기판의 외곽에 상기 양극 전극과 다수의 접촉부를 가지는 금속배선을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 유기전계 발광소자 제조방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 금속배선이 형성된 외곽에 위치하고, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 수단인 실런트(sealant)를 형성하는 단계를 더욱 포함하는 유기전계 발광소자 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 더미 패드와 양극 전극과 동시에 접촉하는 접촉 전극이 더욱 형성된 유기전계 발광소자 제조방법.
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