KR100643404B1 - 디스플레이장치 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디스플레이장치 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 디스플레이장치는 절연기판과; 상기 절연기판 상에 형성되어 있는 공통전극라인과; 상기 공통전극라인 상에 마련되어 있으며, 상기 공통전극라인의 적어도 일부를 노출시키는 접촉구가 형성되어 있는 유기절연막과; 노출된 상기 공통전극라인의 일부분과 접하며, 하부보다 상부의 면적이 넓은 적층방지기둥과; 노출된 상기 공통전극라인에 연결되어 있는 공통전극을 포함한다. 이에 의해 제조공정이 단순화되고, 제조비용이 절감되는 디스플레이장치 및 그 제조방법이 제공된다.
Description
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 디스플레이장치의 평면도,
도 2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면도,
도 3a 내지 도3h는 본 발명의 제1실시예에 따른 디스플레이장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면,
도4는 본 발명의 제2실시예에 따른 디스플레이장치의 단면도,
도5는 본 발명의 제3실시예에 따른 디스플레이장치의 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 기판소재 20 : 게이트 절연막
30 : 보호막 40 : 유기절연막
110 : 게이트 라인 120 : 데이터 라인
130 : 구동전압라인 140 : 공통전극라인
150 : 구동 트랜지스터 160 : 화소전극
170 : 적층방지기둥 180 : 유기물질층
190 : 공통전극 200, 210, 220 : 마스크
본 발명은 디스플레이장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탑에미션(top-emission) 방식의 디스플레이장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
평판 디스플레이 장치(flat panel display) 중 저전압 구동, 경량 박형, 광시야각 그리고 고속응답 등의 장점으로 인하여, 최근 OLED(organic light emitting diode)가 각광 받고 있다. OLED기판에는 구동을 위한 다수의 박막트랜지스터가 마련되고, 박막트랜지스터 상에 화소를 형성하는 화소전극과 기준 전압 역할을 하는 화소전극이 형성되어 있다. 양 전극에 전압을 가하면 홀과 전자가 결합하여 여기자가 만들어 지고, 이러한 여기자는 양 전극 사이에 주입된 발광층에서 기저상태로 전이하면서 빛을 방출한다. OLED는 방출되는 빛을 조절하여 이미지를 표시한다.
이러한 OLED 은 빛이 기판의 상부로 방출되는 탑에미션 방식과 하부로 방출되는 바텀에미션(bottom-emission)이 있다. 탑에미션 방식의 OLED의 경우 빛이 방출되는 투명전도성 금속이 전면에 증착되어 공통전극의 역할을 한다. ITO 또는 IZO 로 이루어지는 공통전극은 저항이 커서 공통전압이 기판에 적절히 인가되지 못하기 때문에 OLED는 공통전압을 보상해 주기 위한 보조공통전극을 구비하고 있다. 기판 상에 배선 금속층으로 보조공통전극을 형성하는 경우 이를 공통전극과 연결하기 위하여 다수의 접촉구를 형성하게 된다. OLED의 경우 발광되는 색상별로 분리하여 증 착하여야 하는 발광층을 제외한 정공주입층, 전자수송층과 같은 유기층은 오픈 마스크를 이용한 전면 증착이 가능하다. 하지만, 공통전극과의 연결을 위한 접촉구에 유기층이 증착되는 문제점이 있다. 따라서, 발광층이 아닌 유기층의 증착 과정에서도 섀도우 마스크를 사용해야 하므로 제조 공정이 번거러워 지고, 그에 따른 제조비용도 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 제조공정이 단순화되고, 제조비용이 절감되는 디스플레이장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 제조공정이 단순화되고, 제조비용이 절감되는 디스플레이장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라 절연기판과; 상기 절연기판 상에 형성되어 있는 공통전극라인과; 상기 공통전극라인 상에 마련되어 있으며, 상기 공통전극라인의 적어도 일부를 노출시키는 접촉구가 형성되어 있는 유기절연막과; 노출된 상기 공통전극라인의 일부분과 접하며, 하부보다 상부의 면적이 넓은 적층방지기둥과; 노출된 상기 공통전극라인에 연결되어 있는 공통전극을 포함하는 디스플레이장치에 의해 달성된다.
상기 접촉구에 의해 노출되어 있는 공통전극라인은 상기 적층방지기둥의 상부에 의해 가려져 있으며 달리 말하면, 상기 접촉구에 의해 노출되어 있는 공통전극라인의 면적은 상기 적층방지기둥의 상부의 면적보다 작은 것이 바람직하다.
상기 공통전극라인과 상기 적층방지기둥이 이루는 각은 예각, 바람직하게는 30˚~ 75˚일 수 있으며, 상기 적층방지기둥의 높이는 0.5 ~ 30㎛ 인 것이 바람직하다.
상기 적층방지기둥은 다중층으로 형성될 수 있으며, 상기 다중층은 상이한 식각율을 가지는 절연층을 포함할 수 있다.
이 경우 상기 절연층은 SiO2, SiNx 및 SiON 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 적층방지기둥은 이중층으로 형성될 수 있으며, 이러한 경우 상기 적층방지기둥의 가장 상부에는 금속층이 형성될 수 있다.
상기 금속층은 Mo, Cr, Al, Ag, Cu, MoW 및 AlNd 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 공통전극은ITO, IZO, Ni 및 Cr 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고, 디스플레이장치는 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있는 화소전극과; 상기 화소전극 상에 형성되어 있는 발광층을 더 포함하며, 상기 발광층으로부터 형성된 빛은 상기 공통전극을 통하여 출사되는 탑에미션 방식일 수 있다.
한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라 절연기판 상에 공통전극라인을 형성하는 단계와; 상기 공통전극라인 상에 마련되어 있으며, 상기 공통전극라인의 적어도 일 부를 노출시키는 접촉구가 형성되어 있는 유기절연막을 형성하는 단계와; 노출된 상기 공통전극라인의 일부분과 접하며, 하부보다 상부의 면적이 넓은 적층방지기둥을 형성하는 단계와; 노출된 상기 공통전극라인에 연결되어 있는 공통전극을 형성하는 단계를 포함하는 디스플레이장치의 제조방법에 의해서도 달성될 수 있다.
상기 적층방지기둥은 네거티브 감광성 물질을 노광, 현상하여 형성되는 것이 바람직하다.
복수의 절연층을 갖는 상기 적층방지기둥을 형성하는 단계는, 상이한 식각율을 가지는 복수의 절연층을 형성하는 단계와; 상기 절연층 상에 감광층을 형성하는 단계와; 식각을 통해 상기 절연층의 일부를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
금속층을 포함하는 상기 적층방지기둥을 형성하는 단계는, 절연층과 금속층을 연속적으로 형성하는 단계와; 상기 금속층 상에 감광층을 형성하는 단계와; 식각을 통해 상기 절연층 및 상기 금속층의 일부를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 공통전극은 공통전극물질이 증착될 때 방사성을 가지는 스퍼터링 방법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
반면, 공통전극물질이 방사성 없는 증발법에 의하여 절연기판에 증착되는 경우, 상기 공통전극 형성 시 상기 절연기판은 소정의 각도로 기울어져 있는 것이 바람직하다.
상기 공통전압라인과 상기 유기절연막을 형성하는 단계 사이에는, 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있는 화소전극을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 적층방지기둥을 형성하는 단계와 상기 공통전극을 형성 하는 단계 사이에, 상기 화소전극 상에 발광층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 발광층은 화소간의 혼색을 방지하기 위하여 섀도우 마스크를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다.
상기 적층방지기둥과 상기 발광층을 형성하는 단계 사이에, 정공주입층 및 정공수송층 중 적어도 어느 하나를 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 발광층과 상기 공통전극을 형성하는 단계 사이에, 전자수송층 및 전자주입층 중 적어도 어느 하나를 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 정공주입층, 상기 정공수송층, 상기 전자수송층 및 상기 전자주입층은 오픈 마스크를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 설명한다.
여러 실시예에 있어서 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하였으며, 동일한 구성요소에 대하여는 제1실시예에서 대표적으로 설명하고 다른 실시예에서는 생략될 수 있다. 이하 본 발명에서는 디스플레이장치 중OLED를 중심으로 설명되지만, 이는 하나의 예시에 불과한 것으로 소정의 영역을 제외하고 오픈 마스크를 사용하여 물질을 적층하는 다른 디바이스에도 본 발명이 적용될 수 있다.
본 발명의 제1실시예는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된다. 도1은 제1실시예에 따른 디스플레이장치의 평면도이고, 도2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면도, 도3은 디스플레이장치의 제조과정을 설명한 도면이다.
도시된 바와 같이, 디스플레이장치는 게이트라인(110), 데이터라인(120), 구 동전압라인(130) 및 공통전극라인(140)을 포함하고 있으며, 게이트라인(110)과 데이터라인(120)의 교차영역는 게이트라인(110) 및 데이터라인(120)과 전기적으로 연결되어 있는 스위칭 트랜지스터(151)가 형성되어 있다. 게이트라인(110), 데이터라인(120) 및 구동전압라인(130)의 교차영역으로 정의되는 화소에는 화소전극(160)이 형성되어 있으며, 화소전극(160)은 구동전압라인(130)과 연결되어 있는 구동 박막트랜지스터(150)와 접촉구를 통하여 전기적, 물리적으로 연결되어 있다. 또한, 디스플레이장치는 공통전극라인(140)을 부분적으로 노출시키는 접촉구(141)에 형성되어 있는 적층방지기둥(170)을 더 포함한다.
절연기판(10) 상에 형성되어 있는 게이트라인(110)은 서로 평행하게 배열되어 있으며, 데이터라인(120), 구동전압라인(130)과 수직으로 교차하여 하나의 화소를 정의한다. 게이트라인(110),구동 트랜지스터(150) 및 스위칭 트랜지스터(151)의 게이트 전극(G)을 포함하는 게이트 금속층은 단일층 또는 다중층일 수 있다. 게이트라인(110)은 게이트라인(110)에 연결되어 있는 스위칭 트랜지스터(151)에 게이트 온/오프 전압을 인가한다.
공통전극라인(140)은 게이트라인(110)과 평행하게 게이트라인(110)과 동일한 층에 형성된다. 즉, 일반적으로 공통전극라인(140)은 게이트라인(110)의 패터닝 때 형성되지만 반드시 게이트 금속물질에 한정되는 것은 아니다. 만약, 공통전극라인(140)이 데이터라인(120) 또는 구동전압라인(130)과 평행하게 형성된다면 게이트라인(110)이 아닌 데이터라인(120)과 평행하게 데이터 금속물질로 형성될 수도 있다. 또한, 게이트라인(110)과 평행하게 배열되더라도 데이터 금속물질로 형성될 수 있 으며 이 경우 다른 데이터 배선(120, 130)과는 분리되도록 패터닝 될 것이다.
공통전극라인(140)을 노출시키는 접촉구(141) 상에는 공통전극라인(140)과 접하는 적층방지기둥(170)이 형성되어 있다. 적층방지기둥(170)은 유기발광층(180)이 노출된 공통전극라인(140)이 적층되지 않도록 방지하기 위한 기둥이다. 화소마다 세밀한 패턴이 형성되지 않은 오픈 마스크를 이용하여 유기층을 형성하는 경우 공통전극라인(140)을 드러내는 접촉구(141)가 유기층으로 인하여 막힐 가능성이 있으므로 이를 배제하고자 마련되는 것으로 이후 상세히 설명된다.
이러한 게이트 금속층 위에는 질화규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(20)이 덮고 있다. 게이트 절연막(20)은 게이트 금속층과 데이터 금속층을 전기적으로 절연시킨다.
게이트라인(110)과 교차하는 데이터라인(120), 스위칭 트랜지스터(151) 및 구동 트랜지스터(150)의 드레인 전극(D), 소스전극(S)을 포함하는 데이터 금속층은 게이트 금속층과 절연되도록 마련된다. 데이터라인(120)은 스위칭 트랜지스터(151)에 데이터 전압을 인가한다.
구동전압라인(130)은 데이터라인(120)과 평행하게 마련되며, 게이트라인(110)과 교차하여 매트릭스 형태의 화소를 형성한다. 구동전압라인(130)은 데이트 금속층으로 데이터라인(120)과 동일한 층에 형성되는 것이 일반적이다. 구동전압라인(130)은 구동 트랜지스터(150)에 일정한 레벨의 구동전압을 인가한다.
이러한 구동전압라인(130)은 하나의 화소마다 배열될 수도 있으나, 두 개의 화소가 하나의 구동전압라인(130)을 공유할 수도 있다. 다시 말해, 구동전압라인 (130)에 인접하게 배열된 두 개의 화소는 하나의 구동전압라인을 통해 구동전압을 인가 받는 것이 가능하다. 라인이 감소한 구조에 의해 제조공정이 단순해 지고, 전압이 인가되는 부분이 줄어들어 전자기간섭(electro magnetic interference)이 개선되는 효과가 있다.
스위칭 트랜지스터(151)의 게이트라인(110)에서 분지된 게이트 전극(G)를 통해 게이트 온/오프 전압을 인가받고, 데이터라인(120)에서 인가되는 데이터 전압을 드레인 전극(D)으로부터 소스 전극(S)에 전달한다. 스위칭 트랜지스터(151)의 소스 전극(S)은 접촉구를 통해 구동 트랜지스터(150)의 게이트 전극(G)과 전기적으로 연결되어 있다.
구동 트랜지스터(150)는 자신의 게이트 전극(G)에 공급되는 데이터 전압에 의해 드레인 전극(D)과 소스 전극(S) 간의 전류를 조절한다. 소스 전극(S)을 통해 화소전극(160)으로 인가되는 전압은 게이트 전극(G)에서 공급되는 데이터 전압과 드레인 전극(D)에서 공급되는 구동 전압의 차이에 해당한다.게이트 절연막(20), 화소전극(160) 및 공통전극라인(140) 상에는 보호막(30)이 형성되어 있다. 보호막(30)은 실리콘 질화물(SiNx) 또는/그리고 유기막으로 이루어질 수 있다. 보호막(30)에는 공통전극라인(140)을 드러내는 접촉구(141)가 형성되어 있다.
화소전극(160)은 구동 트랜지스터(150)와 전기적으로 연결되어 유기발광층(180)에 정공을 제공하는 애노드 전극(anode electrode)이다. 탑에미션 방식의 디스플레이장치의 경우 정공을 제공하는 화소전극(160)은 불투명한 금속으로 마련되는 것이 일반적이며, 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr) 등을 포함하여 이루어 진다. 화소전 극(160)은 정공주입을 원활히 할 수 있도록 일함수(work function) 값이 높은 금속이 사용되지만, 공통전극(190)처럼 투명 전도 물질로 이루질 수도 있다. 이 경우 발생된 빛이 절연기판(10) 방향으로 출사되는 본 실시예와는 달리 빛이 절연기판(10)의 양 방향으로 출사될 수 있다.
각 화소 간에는 유기물로 되어 있는 유기절연막(40)이 형성되어 있다. 유기절연막(40)은 화소전극(160) 간의 단락을 방지하고 각 화소를 분리하는 역할을 하며, 유기절연막(40)은 무기절연막에 비하여 저항이 낮은 장점이 있다. 유기절연막(40)에는 공통전극라인(140)을 드러내는 접촉구(141)가 보호막(30)에 형성된 것에 중복적으로 형성된다.
적층방지기둥(170)은 접촉구(141)를 통해 노출된 공통전극라인(140) 상에 하부면(173) 보다 상부면(171)의 면적이 더 넓은 기둥형상으로 형성된다. 적층방지기둥(170)의 높이(d4)는 0.5 ~ 30㎛ 로 형성되는 것이 바람직하며, 본 실시예에 따른 적층방지기둥(170)은 네거티브 감광성 물질의 식각 과정을 통해 형성되므로 식각 후 절연기판(10) 상에 남아 있는 감광막이 그대로 적층방지기둥(170)이 된다.
본 실시예에 따른 적층방지기둥(170)의 절연기판(10)에 평행한 단면 형상은 꼭지점이 둥근 사각형이고, 절연기판(10)에 수직한 단면 형상은 역사다리꼴 형상이다. 절연기판(10)에 평행한 단면 형상은 공통전극라인(140)의 두께 및 형성되어야 하는 적층방지기둥(170)의 밀도에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
적층방지기둥(170)의 하부면(173)은 접촉구(141) 보다 작으며 상부면(171)은 접촉구(141) 보다 크므로, 접촉구(141)에 의해 노출되어 있는 공통전극라인(140)은 적층방지기둥(170)의 상부면(171)에 의해 가려져 있다. 다시 말해, Ⅱ-Ⅱ에 따른 방향에서 디스플레이장치의 단면을 보았을 때 공통전극라인(140)에 형성되어 있는 접촉구(141)의 길이(d3)는 공통전극라인(140)과 접하는 적층방지기둥(170)의 하부면(173)의 길이(d2) 보다 길고, 적층방지기둥(170)의 상부면(171)의 길이(d1) 보다 짧다. 하부면(143), 상부면(171) 및 접촉구(141)를 이루고 있는 세 개의 사각형은 동일한 중심을 가지는 것이 바람직하다.
상부면(171)과 하부면(173) 사이의 옆면은 공통전극라인(140)에 기울어져 형성되어 있으며, 적층방지기둥(170)의 외부에서 옆면과 공통전극라인(140)이 형성하는 각(θ)은 예각이다. 상기 각(θ)은 하부면(143), 상부면(171) 및 접촉구(141)에 의해 노출된 공통전극라인(140)의 면적비에 따라 가변적이지만, 대략 30˚~ 75˚인 것이 바람직하다.
이처럼 적층방지기둥(170)에 의해 공통전극라인(140)에 형성되어 있는 접촉구(141)가 모두 가려지기 때문에 유기발광층(180) 중에서 색을 발하는 발광층을 제외한 다른 유기층은 오픈 마스크를 사용하여 전면 증착이 가능하다.
저분자의 경우 증발법에 의한 유기층의 증착의 경우 유기물질은 방사성 없이 절연기판(10)에 도달하므로, 적층방지기둥(170)에 의해 공통전극라인(140)의 노출 영역에는 증착되지 않는다. 따라서, 발광층을 제외한 유기층의 증착 시 섀도우 마스크가 아닌 오픈 마스크를 사용할 수 있게 된다. 섀도우 마스크의 사용의 경우 마스크를 화소별로 계속 이동하면서 유기층을 형성하여야 하므로 마스크와 절연기판(10)을 정렬하는 과정을 복수 회 거쳐야 한다. 그에 따라 공정이 복잡해 지고 소모 되는 재료의 소비도 많아 진다. 따라서, 적층방지기둥(170)을 통해 유기층의 형성이 용이해지고, 재료 절감의 효과가 있다.
적층방지기둥(170)이 형성되는 위치 및 형성되는 개수에는 특별한 제한이 없으며, 개수에 상관없이 하나의 공정으로 형성되기 때문에 공통전압이 원활이 제공될 수 있도록 적절한 개수로 마련된다.
유기발광층(180)은 접촉구(141)의해 노출된 공통전극라인(140)을 제외한 부분에 형성되어 있다. 유기발광층(180)은 구동 트랜지스터(150)로부터 인가된 전압에 의하여 정공 및 전자를 결합시킨 여기자(exciton)를 형성한다. 여기자는 이동 및 확산을 통하여 여기 상태에서 기저 상태로 전이하면서 정공과 전자 사이의 에너지에 해당하는 빛을 방출하게 된다. 이를 여기자의 발광 재결합(recombination)이라 한다. 화소전극(160) 상에는 각 화소마다 적색, 녹색 및 청색을 발광하는 상이한 물질의 발광층이 적층되며, 발광층을 적층할 경우 혼색이 발생하지 않도록 색상별 화소별로 패터닝이 되어 있는 섀도우 마스크를 이용한다.
디스플레이장치의 표시영역의 전면에는 공통전극(190)이 마련되며, 공통전극(190)을 통해 유기발광층(180)의 전류가 빠져나간다. 공통전극(190)은 접촉구(141)에 의해 노출되어 있는 공통전극라인(140) 부분에도 적층되며, 공통전극라인(140)에 인가되는 공통전압은 공통전극(190)에 전달된다. 따라서, 공통전극(190)에 인가되는 공통전압의 공급이 보다 원활해지며, 이로 인해 디스플레이장치의 휘도가 개선된다.
탑에미션 방식의 디스플레이장치의 경우 공통전극(190)을 통해 빛이 출사되 므로 공통전극(190)은 ITO 또는 IZO와 같은 투명한 전도성 물질로 이루어진다. 또한, 공통전극(190)은 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)과 같은 금속을 얇게 적층하여 형성할 수도 있으며, ITO 또는 IZO와 불투명한 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr) 등의 금속을 다양하게 조합하여 여러 층으로 형성할 수도 있다. 공통전극(190)은 유기발광층(180)에 전자를 공급하는 캐소드 전극(cathode electrode) 역할을 한다.
이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 디스플레이장치의 제조방법에 대하여 설명한다.
우선, 도 3a와 같이 절연기판(10) 상에 공통전극라인(140) 및 구동 박막트랜지스터(150)를 형성한다. 구동 박막트랜지스터(150)는 채널부가 비정질 실리콘으로 이루어져 있으며 공지의 방법으로 제조될 수 있다. 구동 박막트랜지스터(150) 형성 후 구동 박막트랜지스터(150) 상에 보호막(30)을 형성한다. 보호막(30)이 실리콘 질화물인 경우 화학기상증착법을 사용할 수 있다. 이 후 보호막(30)을 사진 식각하여 구동 박막트랜지스터(150)의 소스 전극(155) 및 공통전극라인(140)을 드러내는 접촉구(157, 141)를 형성한다. 접촉구(157)를 형성한 후 접촉구(157)를 통해 소스 전극(155)과 연결되어 있는 화소전극(160)을 형성한다. 화소전극(160)은 금속을 스퍼터링 방식으로 증착한 후 패터닝하여 형성할 수 있다. 화소전극(160)은 발광층에 정공을 제공한다.
그 후 도 3b와 같이 화소전극(160) 및 접촉구(141)을 제외한 부분에 유기물질로 이루어진 유기절연층(40)을 형성한다. 유기절연층(40)을 증착 및 사진 식각하여 공통전극라인(140)을 드러내는 접촉구(141)를 형성한다. 공통전극라인(140) 상 의 접촉구(141)는 보호막(30) 및 유기절연층(40) 형성 시 각각 마련되는 것으로 두 번의 식각 공정을 거친다.
그런 다음, 도3c에 도시된 바와 같이 네거티브 감광막(photo resist; 170a)을 사용하여 적층방지기둥(170)을 형성한다. 우선, 절연기판(10) 위에 감광막(170a)을 균일한 두께로 형성한다. 본 실시예에 따른 감광막(170a)은 노광 영역이 현상액과 반응하지 않는 네거티브(negative) 감광막이다. 다음으로 적층방지기둥(170) 패턴을 포함하는 마스크(200)를 감광막(170a) 위에 정렬 및 노광한다.
도 3d는 노광 후 현상 공정을 거친 감광막(170a)을 나타내고 있으며 남은 감광막(170a)이 곧 적층방지기둥(170)이 된다. 노광 및 현상의 정도에 따라 적층방지기둥(170)과 공통전극라인(140) 사이의 각(θ)이 결정되므로, 원하는 적층방지기둥(170)의 기울기에 따라 노광되는 시간을 조절한다.
적층방지기둥(170)이 형성된 후, 도 3e과 같이 적층방지기둥(170)이 형성되어 있는 부분만이 가려져 있는 오픈 마스크(210)를 사용하여 정공주입층(181) 및 정공수송층(182)을 순차적으로 형성한다. 저분자의 경우 정공주입층(181) 및 정공수송층(182)은 증발법에 의하여 형성되며, 이 경우 오픈 마스크(210)의 개구부를 통해 전달된 유기물질은 사방으로 퍼지는 방사성이 없는 것이 일반적이다. 따라서, 정공주입층(181) 및 정공수송층(182)은 적층방지기둥(170)에 의해 가려진 접촉구(141) 부분에는 증착되지 않는다.
그런 다음, 도3f와 같이 화소전극(160) 상에 색상을 발하는 발광층(185)을 형성한다. 발광층(185)을 형성하는 공정에 사용되는 섀도우 마스크(220)는 특정 색 상의 발광물질을 적층하는 동안 다른 화소에 영향이 없도록 하나의 색상에 대한 화소별로 개구부가 형성되어 있다. 절연기판(10)에 한가지 색상의 발광물질을 적층하기 위해서는 섀도우 마스크(220)를 이동하면서 수차례 재정렬하는 과정이 요구되므로 오픈 마스크(200)를 사용하는 것보다 공정이 복잡하고 어렵다. 적색, 녹색 및 청색 또는 시안, 마젠타 및 옐로우와 같이 상이한 발광물질을 적층할 때마다 각각 상기 과정을 거치면서 발광층(185)을 형성한다.
도3g은 발광층(185) 상에 전자수송층(186) 및 전자주입층(187)을 형성하는 과정에 대한 것으로 정공주입층(181) 및 정공수송층(182)을 형성한 도3e와 같이 오픈 마스크(210)를 이용하여 절연기판(10) 상에 전면 증착한다.
정공주입층(181), 정공수송층(182), 전자수송층(186) 및 전자주입층(187)은 발광층(185)의 발광을 돕고 정공 및 전자의 전달을 용이하게 하기 위하여 적층하는 유기층이므로 반드시 모두 마련되어야 하는 것은 아니다. 따라서, 정공주입층(181), 정공수송층(182), 전자수송층(186) 및 전자주입층(187)은 선택적으로 복수 층이 적층될 수도 있고, 적층되지 않을 수도 있다.
마지막으로 절연기판(10) 상에 전면적으로 공통전극(190)을 형성한다. 공통전극(190)은 공통전극물질이 절연기판(10) 상에 적층되면서 사방으로 퍼지는 방사성을 갖는지 여부에 따라 제조방법에 차이가 있다.
공통전극(190)이 물리기상증착법(physical vapor deposition)의 하나인 스퍼터링 방식에 의하여 형성된다면, 도3h와 같이 증착되어야 하는 공통전극물질(190a)이 절연기판(10)의 사방으로 퍼지게 되고, 공통전극물질(190a)은 유기발광층(180) 이 형성되어 있지 않은 부분까지 적층될 수 있다. 스퍼터링 방식은 진공상태의 챔버에 아르곤 가스를 주입하고 플라즈마를 발생시킨 후, 플라즈마로 가속화된 이온을 증착하고자 하는 재료에 충돌시켜서 재료입자가 튀어나오게 하는 방식이다. 튀어나온 입자들이 절연기판(10) 위에 달라 붙으면서 공통전극(190)이 형성된다.
물리적기상증착법 이외에 원자층화학기상증착법(atom layer chemical (physical vapor deposition)에 의해서 공통전극(190)을 형성할 수도 있으며, 이 경우에도 화학 결합을 하는 공통전극물질이 일정한 방향성 없이 절연기판(10)에 적층되므로 공통전극라인(140)의 노출된 부분에 공통전극(190)이 형성될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 공통전극(190)은 증발법(evaporation method)에 의하여 생성될 수도 있다. 특히, 증발법 중에서 널리 사용되고 있는 전자빔 증착(electron beam evaporation)은 필라멘트에 고전압을 걸어주어 필라멘트에서 방출된 다량 전자빔을 금속물질의 증착에 사용하는 방식이다. 필라멘트로부터 방출된 전자빔은 매우 높은 에너지를 갖고 있어 금속물질을 국부적으로 용융, 증발시킬 수 있다. 증발된 금속원자가 절연기판(10)에 달라붙게 됨으로써 공통전극(190)이 형성된다. 전자빔 증착은 증착 속도가 크고 고융점 금속을 증착이 용이한 장점이 있다.
전자빔 증착과 같은 증발법을 사용하여 공통전극(190)을 형성할 경우, 절연기판(10)에 증착되는 금속원자들은 금속물질로부터 수직한 방향으로 절연기판(10)에 도달하게 되고, 사방으로 퍼지는 방사성을 갖지 않는 것이 일반적이다. 이러한 경우, 적층방지기둥(170)에 가려진 공통전극라인(140)에 제대로 공통전극(190)이 형성되지 않을 수 있으므로 증착과정에서 절연기판(10)을 기울일 필요가 있다. 절 연기판(10)은 증발되는 금속물질에 대하여 소정의 각도로 기울어 지며, 적층방지기둥(170)에 가려진 공통전극라인(140)의 부분에 충분히 금속물질이 충분히 적층될 수 있도록 한다.
이러한 과정을 거쳐 공통전극(190)이 형성되면, 도2와 같이 적층방지기둥(170)이 마련되어 있는 디스플레이장치가 완성된다.
도4는 본 발명의 제2실시예에 따른 디스플레이장치의 단면도이며, 도시된 바와 같이 적층방지기둥(170)은 상부절연층(175) 및 하부절연층(177)의 이중층으로 형성되어 있다. 상부절연층 (175) 및 하부절연층(177)은 전체적으로 도1에 도시되어 있는 적층방지기둥(170)과 유사하게 역사다리꼴 형상을 하고 있지만, 두 개의 층으로 나누어져 있으며 상부절연층(175)의 상부면은 하부절연층(177)의 하부면보다 넓은 면적을 가진다. 상기 절연층(175, 177)은 서로 다른 식각율을 가진 절연물질로 구성되며, 각 층은 SiO2, SiNx 및 SiON 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
적층방지기둥(170)의 제조과정을 간략히 살펴보면 다음과 같다. 우선, 서로 상이한 식각율을 갖는 절연물질을 적층한 후 감광액을 노광, 현상하여 감광막을 형성한다. 그런 다음 현상된 감광막을 식각하여 이중의 절연층(175, 177)을 형성한다. 하부절연층(177)을 구성하는 절연물질의 식각율이 상부절연층(175)의 식각율보다 높은 물질을 사용한다면, 식각액에 식각되는 정도가 다르므로 자연적으로 역사리꼴 모양의 기둥이 형성된다. 이처럼, 제2실시예에 따른 적층방지기둥(170)의 형상은 식각액에 대한 절연물질의 성질 및 식각정도에 의해 결정된다.
절연층(175, 177)은 이중층으로 한정되지 않으며, 다양한 식각율을 가진 물질의 조합으로 이루어진 다중층이 가능하다.
도5는 본 발명의 제3실시예에 따른 디스플레이장치의 단면도이다. 제3실시예에 따른 적층방지기둥(170)은 이중층으로 형성되는 점에서 제2실시예와 유사하지만, 상부층은 절연물질이 아닌 금속층(179)으로 구성된다.
금속층(179)는 Mo, Cr, Al, Ag, Cu, MoW 및 AlNd 중 어느 하나로 이루어지는 것이 가능하며, 여러 금속물질의 조합으로 이루어질 수도 있다. 다만, 금속층(179)의 식각율이 절연층(177)보다 낮으므로 적층방지기둥(170)의 역사다리꼴 형상을 위하여 금속층(179)은 다른 절연층(177) 보다 상부에 형성되는 것이 바람직하다.
본 실시예에 따른 적층방지기둥(170)의 형성방법은 제2실시예와 유사하며, 감광막을 형성하기 전에 절연막과 금속층을 연속적으로 적층하는 과정만이 상이하다. 금속층(179)을 적층방지기둥(170)에 사용하는 경우, 일반적으로 금속의 식각율이 절연물질의 식각율 보다 낮으므로 식각 정도를 계산해야 하는 복잡한 과정이 생략될 수 있으며, 역사다리꼴 형상 또한 용이하게 형성되는 장점이 있다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 제조공정이 단순화되고, 제조비용이 절감되는 디스플레이장치가 제공된다.
또한, 제조공정이 단순화되고, 제조비용이 절감되는 디스플레이장의 제조방법에 제공된다.
Claims (23)
- 절연기판과;상기 절연기판 상에 형성되어 있는 공통전극라인과;상기 공통전극라인 상에 마련되어 있으며, 상기 공통전극라인의 적어도 일부를 노출시키는 접촉구가 형성되어 있는 유기절연막과;노출된 상기 공통전극라인의 일부분과 접하며, 하부보다 상부의 면적이 넓은 적층방지기둥과;노출된 상기 공통전극라인에 연결되어 있는 공통전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
- 제1항에 있어서,상기 접촉구에 의해 노출되어 있는 공통전극라인은 상기 적층방지기둥의 상부에 의해 가려져 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
- 제1항에 있어서,상기 접촉구에 의해 노출되어 있는 공통전극라인의 면적은 상기 적층방지기둥의 상부의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
- 제1항에 있어서,상기 공통전극라인과 상기 적층방지기둥이 이루는 각은 예각인 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
- 제1항에 있어서,상기 공통전극라인과 상기 적층방지기둥이 이루는 각은 30˚~ 75˚인 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
- 제1항에 있어서,상기 적층방지기둥의 높이는 0.5 ~ 30㎛ 인 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
- 제1항에 있어서,상기 적층방지기둥은 다중층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
- 제7항에 있어서,상기 적층방지기둥은 상이한 식각율을 가지는 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
- 제8항에 있어서,상기 절연층은 SiO2, SiNx 및 SiON 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
- 제7항에 있어서,상기 적층방지기둥은 이중층으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
- 제7항에 있어서,상기 적층방지기둥의 가장 상부에는 금속층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
- 제11항에 있어서,상기 금속층은 Mo, Cr, Al, Ag, Cu, MoW 및 AlNd 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
- 제1항에 있어서,상기 공통전극은 ITO, IZO, Ni 및 Cr 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
- 제1항에 있어서,박막트랜지스터와;상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있는 화소전극과;상기 화소전극 상에 형성되어 있는 발광층을 더 포함하며,상기 발광층으로부터 형성된 빛은 상기 공통전극을 통하여 출사되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
- 절연기판 상에 공통전극라인을 형성하는 단계와;상기 공통전극라인 상에 마련되어 있으며, 상기 공통전극라인의 적어도 일부를 노출시키는 접촉구가 형성되어 있는 유기절연막을 형성하는 단계와;노출된 상기 공통전극라인의 일부분과 접하며, 하부보다 상부의 면적이 넓은 적층방지기둥을 형성하는 단계와;노출된 상기 공통전극라인에 연결되어 있는 공통전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 제조방법.
- 제15항에 있어서,상기 적층방지기둥은 네거티브 감광성 물질을 노광, 현상하여 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 제조방법.
- 제15항에 있어서,상기 적층방지기둥을 형성하는 단계는,상이한 식각율을 가지는 복수의 절연층을 형성하는 단계와;상기 절연층 상에 감광층을 형성하는 단계와;식각을 통해 상기 절연층의 일부를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 제조방법.
- 제15항에 있어서,상기 적층방지기둥을 형성하는 단계는,절연층과 금속층을 연속적으로 형성하는 단계와;상기 금속층 상에 감광층을 형성하는 단계와;식각을 통해 상기 절연층 및 상기 금속층의 일부를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 제조방법.
- 제15항에 있어서,상기 공통전극은 스퍼터링 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 제조방법.
- 제15항에 있어서,상기 공통전극은 증발법에 의해 형성되며, 상기 절연기판은 소정의 각도로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치이 제조방법.
- 제15항에 있어서,상기 공통전압라인과 상기 유기절연막을 형성하는 단계 사이에는,박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있는 화소전극을 형성하는 단계를 더 포함하며,상기 적층방지기둥을 형성하는 단계와 상기 공통전극을 형성하는 단계 사이에,상기 화소전극 상에 발광층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 제조방법.
- 제21항에 있어서,상기 발광층은 섀도우 마스크를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 제조방법.
- 제21항에 있어서,상기 적층방지기둥과 상기 발광층을 형성하는 단계 사이에,정공주입층 및 정공수송층 중 적어도 어느 하나를 형성하는 단계를 더 포함하며,상기 발광층과 상기 공통전극을 형성하는 단계 사이에,전자수송층 및 전자주입층 중 적어도 어느 하나를 형성하는 단계를 더 포함하며,상기 정공주입층, 상기 정공수송층, 상기 전자수송층 및 상기 전자주입층은 오픈 마스크를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 제조방법.
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