KR20170081668A - Oled에 기초한 tft 어레이 기판 구조체 - Google Patents
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Abstract
유기 발광 다이오드(OLED)에 기초한 박막 트랜지스터(TFT) 어레이 기판 구조체는, 다수 세트의 TFT 부품과, 커패시터와, 공통 전극(4)과, 데이타 신호선(3)을 포함하며, 이들 모두는 기판(5) 상에 형성된다. 각 세트의 TFT 부품은 구동 TFT를 포함하고, 상기 구동 TFT는 게이트(21), 소스(22) 및 드레인(23)을 포함한다. 드레인 프레임(231)이 드레인(23)으로부터 연장되어 TFT 어레이 기판 구조체의 픽셀 블록을 둘러싸며, 투명 전도성 필름(232)이 드레인 프레임(231)으로 둘러싸인 구역 내에 배치되고, 드레인 프레임(231)과 접촉한다. 금속 드레인 프레임이 상기 TFT의 드레인으로부터 연장되며, 투명 전도성 필름이 상기 금속 드레인 프레임 내에 배열되고 상기 금속 드레인 프레임에 결합하는 것에 의해, 저항이 대폭 감소됨으로써, 투명 전도성 필름의 두께가 감소될 수 있고, 제조비 및 잠재적 결함의 발생 가능성이 감소될 수 있다. 가요성 디스플레이 장치의 경우에, 반복적인 굽힘 동작중 전극 구조체의 파손 및 박리의 발생을 회피할 수 있고, 가요성 디스플레이 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
Description
본 개시설명은 디스플레이 기술 분야에 관한 것으로, 상세하게는 유기 발광 다이오드(OLED)에 기초한 박막 트랜지스터(TFT) 어레이 기판 구조체에 관한 것이다.
전형적인 하부 발광 OLED 디스플레이의 경우에, 투명 픽셀 전극은 일반적으로 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 등과 같은 금속 산화물로 제조된다. 투명 픽셀 전극은 빛이 픽셀 전극 및 기판을 통과해서 디스플레이 및 발광 기능을 실현할 수 있게 한다. 더구나, 금속 산화물 필름은 보다 높은 저항률(resistivity)을 가지며 많은 열을 발생할 수 있기 때문에, 보다 낮은 저항을 얻으려면, ITO 필름은 일반적으로 보다 두꺼운 두께에 도달하도록 퇴적되어야 하는데, 예를 들어 그 두께는 200nm 내지 300nm 이다. 보다 두꺼운 ITO 필름은 제조비의 증가를 야기하고, 더욱 중요하게는 잠재적인 낮은 신뢰성을 야기할 것이다. 특히, 가요성 디스플레이 장치의 경우, 가요성 디스클레이 장치가 반복적으로 구부러질 때, 특히 빈약한 연성(ductility)을 갖는 ITO 필름에 있어서, 보다 두꺼운 두께를 갖는 픽셀 전극은 파손 또는 박리되는 경향이 있을 수도 있다. 따라서 상기 과제를 해결한 새로운 유형의 전극 구조체를 제공하는 것이 필요하다.
본 개시설명의 목적은 OLED에 기초한 TFT 어레이 기판 구조체를 제공하는 것이다. 상기 TFT 어레이 기판 구조체의 의해, 투명 픽셀 전극의 두께가 감소되어서, 제조비 및 잠재적 결함의 발생 가능성을 저감할 수 있다.
본 개시설명은 하기에 의해 실현될 수 있다:
유기 발광 다이오드(OLED)에 기초한 박막 트랜지스터(TFT) 어레이 기판 구조체가 다수 세트의 TFT 부품과, 커패시터와, 공통 전극과, 데이타 신호선을 포함하며, 이들 모두는 기판 상에 형성될 수도 있다. 각 세트의 TFT 부품은 구동 TFT를 포함할 수도 있고, 상기 구동 TFT는 게이트, 소스 및 드레인을 포함할 수도 있다. 드레인 프레임이 상기 드레인으로부터 연장되어 상기 TFT 어레이 기판 구조체의 픽셀 블록을 둘러싸며, 투명 전도성 필름이 상기 드레인 프레임으로 둘러싸인 구역 내에 배치되고, 상기 드레인 프레임과 접촉한다.
본 개시설명에 있어서, 금속 드레인 프레임이 상기 구동 TFT의 드레인으로부터 연장되며, 투명 전도성 필름이 상기 프레임 내에 배열되고 상기 프레임에 결합하며, 상기 프레임과 투명 전도성 필름은 픽셀 전극을 구성한다. 동일 두께를 갖는 투명 전도성 필름만을 사용하는 픽셀 전극과 비교할 때, 픽셀 전극의 저항이 대폭 감소된다. 동일 저항의 경우에, 금속 프레임에 결합하는 투명 전도성 필름의 두께는 투명 전도성 필름 단독의 두께보다 훨씬 더 얇다. 금속 프레임을 제공함으로써 투명 전도성 필름의 두께가 감소될 수 있으므로, 제조비 및 잠재적인 결함의 발생 가능성을 감소시킬 수 있다. 특히, 가요성 디스플레이 장치의 경우에, 반복적인 굽힘 동작 중 전극 구조체의 파손 또는 박리의 발생을 회피할 수 있고, 가요성 디스플레이 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1a는 본 개시설명의 일 실시형태에 따른 OLED에 기초한 TFT 어레이 기판 구조체의 평면도,
도 1b는 절단선을 따른 도 1a의 전극 구조체의 단면도,
도 2a는 본 개시설명의 일 실시형태에 따른 OLED에 기초한 TFT 어레이 기판 구조체의 평면도,
도 2b는 절단선을 따른 도 2a의 전극 구조체의 단면도,
도 3a는 본 개시설명의 일 실시형태에 따른 OLED에 기초한 TFT 어레이 기판 구조체의 평면도,
도 3b는 절단선을 따른 도 3a의 전극 구조체의 단면도,
도 4a는 본 개시설명의 일 실시형태에 따른 OLED에 기초한 TFT 어레이 기판 구조체의 평면도,
도 4b는 절단선을 따른 도 4a의 전극 구조체의 단면도,
도 5a는 본 개시설명의 일 실시형태에 따른 OLED에 기초한 TFT 어레이 기판 구조체의 평면도,
도 5b는 절단선을 따른 도 5a의 전극 구조체의 단면도.
도 1b는 절단선을 따른 도 1a의 전극 구조체의 단면도,
도 2a는 본 개시설명의 일 실시형태에 따른 OLED에 기초한 TFT 어레이 기판 구조체의 평면도,
도 2b는 절단선을 따른 도 2a의 전극 구조체의 단면도,
도 3a는 본 개시설명의 일 실시형태에 따른 OLED에 기초한 TFT 어레이 기판 구조체의 평면도,
도 3b는 절단선을 따른 도 3a의 전극 구조체의 단면도,
도 4a는 본 개시설명의 일 실시형태에 따른 OLED에 기초한 TFT 어레이 기판 구조체의 평면도,
도 4b는 절단선을 따른 도 4a의 전극 구조체의 단면도,
도 5a는 본 개시설명의 일 실시형태에 따른 OLED에 기초한 TFT 어레이 기판 구조체의 평면도,
도 5b는 절단선을 따른 도 5a의 전극 구조체의 단면도.
이하에서는, 첨부 도면 및 실시형태를 참조하여 본 개시설명을 더욱 상세히 기술할 것이다. 하기의 설명으로부터 본 개시설명의 목적, 기술적 해결책 및 이점을 더욱 명확히 하고자 한다. 본원에 기술된 특정 실시형태는 본 개시설명을 단순히 예시할 뿐이며 본 개시설명을 제한하고자 함은 아니다.
이하에서는 특정 실시형태를 참조하여 본 개시설명의 특정 실시를 상세히 기술할 것이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 개시설명은 OLED에 기초한 TFT 어레이 기판 구조체를 제공한다. 픽셀에 대응하는 전극 구조체만이 기술되고, 전체 TFT 어레이 기판 구조체는 도면에 기초 유닛으로서 도시된 전극 구조체를 갖는 어레이 구조체라는 것이 이해될 것이다. 본 실시형태는 명료함을 위해 하나의 기초 유닛을 토대로 기술된다. TFT 어레이 기판 구조체는 다수 세트의 TFT 부품, 커패시터, 데이타 신호선(3) 및 공통 전극(4) - 이들 모두는 기판 상에 배치됨 - 을 포함한다. 커패시터는 공통 전극(4)에 결합된다. 각 세트의 TFT 부품은 구동 TFT를 포함하고, 상기 구동 TFT는 게이트, 소스 및 드레인을 포함한다. 드레인 프레임은 구동 TFT의 드레인으로부터 연장되며, TFT 어레이 기판 구조체의 픽셀 블록을 둘러싼다. 투명 전도성 필름이 드레인 프레임으로 둘러싸인 구역 내에 배치되어 드레인 프레임과 접촉한다.
도 1a 및 도 1b를 추가로 참조하면, 일 실시형태에 있어서, 각 세트의 TFT 부품이 구동 TFT 및 스위치 TFT를 포함한다. 스위치 TFT는 게이트(11), 소스(12) 및 드레인(13)을 포함한다. 편리한 설명을 위해, 스위치 TFT의 게이트, 소스 및 드레인은 각기 제 1 게이트, 제 1 소스 및 제 1 드레인이라 부른다. 구동 TFT는 게이트(21), 소스(22) 및 드레인(23)을 포함한다. 편리한 설명을 위해, 구동 TFT의 게이트, 소스 및 드레인은 각기 제 2 게이트, 제 2 소스 및 제 2 드레인이라 부른다. 제 1 소스(12)와 제 1 드레인(13) 사이에는 제 1 반도체 층(14)이 제공되고, 제 2 소스(22)와 제 2 드레인(23) 사이에는 제 2 반도체 층(24)이 제공된다. 제 1 소스(12), 제 1 드레인(13), 제 2 소스(22) 및 제 2 드레인(23)은 금속으로 만들어지고, Al, Mo, Cu, Ti 또는 다른 금속 및 합금 등일 수도 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 제 1 소스(12)는 데이타 신호선(3)에 결합된다. 제 1 TFT의 제 1 드레인(13)과 제 2 TFT의 제 2 게이트(21)는 서로 결합된다. 프레임(231)이 제 2 드레인(23)으로부터 연장되어 픽셀 블록을 둘러싼다. 프레임(231)과 접촉하는 투명 전도성 필름(232)이 프레임(231)으로 둘러싸인 구역 내에 배치된다. 투명 전도성 필름(232)은 픽셀 블록에 대응하고, OLED의 애노드 및 캐소드에 결합하거나, 직접 OLED의 애노드 또는 캐소드로서 기능하여, 픽셀 블록에 구동 전압을 인가한다.
이 실시형태에 있어서, 구동 TFT의 드레인은 드레인이 금속 프레임(231)을 갖는 전술한 구조체이도록 설정된다. 투명 전도성 필름(232)은 프레임(231) 내에 배열되고 이 프레임(231)에 결합되며, 프레임(231)과 투명 전도성 필름(232)은 픽셀 전극을 구성한다. 동일 두께를 갖는 투명 전도성 필름(232)만을 사용하는 픽셀 전극과 비교할 때, 금속 프레임(231)을 사용하는 픽셀 전극의 저항(resistance)이 대폭 감소된다. 따라서 동일 저항의 경우에, 금속 프레임(231)에 결합하는 투명 전도성 필름(232)의 두께는 투명 전도성 필름 단독의 두께보다 훨씬 더 얇다. 따라서 실제의 제조시, 투명 전도성 필름의 두께는 금속 프레임의 구조물만큼 감소될 수 있어서, 제조비 및 잠재적인 결함의 발생 가능성을 감소시킬 수 있다. 특히, 가요성 디스플레이 장치의 경우에, 반복적인 굽힘 동작 중 전극 구조체가 파손 또는 박리되는 것을 방지할 수 있어, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 투명 전도성 필름(232)이 금속 프레임(231) 내에 배열되고 이 금속 프레임(231)에 결합되기 때문에, 투명 전도성 필름(232)의 두께가 감소된다. 상기 두께는 대체로 10nm로 감소될 수 있고 보통 10nm 내지 300nm의 범위 내에서 변한다. 반면, 종래의 전극 구조체의 투명 전도성 필름의 최소 두께는 약 70nm이다. 투명 전도성 필름(232)의 두께가 대폭 감소되어 중요한 효과가 제공되는 것이 명백하다. 변형예로서, 금속 프레임(231)의 폭은 1㎛ 내지 30㎛의 범위내에 있을 수도 있고, 더우기 1㎛ 내지 10㎛의 범위 내에 있을 수도 있다. 저항은 광폭 프레임이 없이 대폭 감소될 수도 있으므로, 디스플레이 장치의 개구비(aperture ratio)가 감소되지 않는다.
게다가, 전극 구조체의 상세한 구조가 도 1 내지 2에 도시된다. 제 1 게이트(11), 제 2 게이트(21) 및 공통 전극(4)은 기판(5) 표면의 바로 위에 동일 층으로 배치된다. 상기 층의 위에는 절연층(6)이 배치된다. 제 1 소스(12), 제 2 소스(22), 제 1 드레인(13), 제 2 드레인(23) 및 데이타 신호선(3)은 절연층(6) 위에 동일 층으로 배치된다. 커패시터는, 서로 대향하여 평행하게 배치된 제 1 시트 전극(sheet electrode: 71) 및 제 2 시트 전극(72)으로 구성된다. 제 1 시트 전극(71)은 공통 전극(4)과 일체로 형성되며 제 2 시트 전극(72)은 제 1 드레인(13)과 일체로 형성된다. 추가로, 데이타 신호선(3)은 제 1 소스(12)와 일체로 형성된다. 일체 형성 방식은 공정을 실시함과 아울러 전극 구조체를 단순화하는데 편리하며, 전기 에너지의 전달 및 저장과 구동신호의 전달에 편리하다.
또한 패시베이션 층(8)이 제 1 소스(12), 제 2 소스(22), 제 1 드레인(13), 제 2 드레인(23) 및 데이타 신호선(3) 위에 배치된다. 제 1 안내 구멍(91)이 제 1 드레인(13) 내에 형성되고, 제 2 안내 구멍(92)이 제 2 게이트(21) 내에 형성되며, 제 3 안내 구멍(93)이 제 2 시트 전극(72) 내에 형성되고 제 4 안내 구멍(94)이 제 2 소스(22) 내에 형성된다. 보다 큰 안내 구멍(95)(95는 도면에 표시되지 않음)이 제 2 드레인(23)의 프레임(231) 내에 형성되어서, 프레임(231)을 노출시킨다. 제 1 드레인(13)과 제 2 게이트(21)는, 제 1 안내 구멍(91) 및 제 2 안내 구멍(92) 내로 주입된 전도성 재료(10)에 의해서 패시베이션 층(8) 상에서 서로 결합된다. 제 2 시트 전극(72)과 제 2 소스(22)는, 제 3 안내 구멍(93) 및 제 4 안내 구멍(94) 내로 주입된 전도성 재료(10)에 의해서 패시베이션 층(8) 상에서 서로 결합된다.
더구나, 본 실시형태에 있어서, TFT 어레이 기판 구조체의 제조 공정은 일 예로 이중 TFT 구조를 취하는 것으로 도시되며, 하기의 단계가 포함된다.
a, 제 1 게이트(11), 제 2 게이트(21) 및 공통 전극(4)이 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 기판(5) 상에 형성된다.
기판(5)은 유리, PET, PI 등으로 만들어질 수도 있다. 제 1 게이트(11) 및 제 2 게이트(21)는 Mo, Al, Cu, Cr, Ti 등으로 만들어질 수도 있다. 공통 전극(4)은 제 1 시트 전극(71)으로부터 연장된다.
b, 절연층(6), 제 1 반도체 층(14) 및 제 2 반도체 층(24)이 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 형성된다.
절연층(6)은 박막 퇴적 공정(thin film deposition process)에 의해 만들어진다. 그 재료는 SiNx, SiO2, Al2O3, 수지 등일 수 있다. 상기 공정은 플라즈마 강화 화학증착(PECVD), 스퍼터링, 증착, 스핀 코팅 등일 수 있다. 그 다음에 제 1 반도체 층(14) 및 제 2 반도체 층(24)이 절연층(6) 상에 형성된다. 제 1 반도체 층(14)은 제 1 게이트(11)와 정렬되고, 제 2 반도체 층(24)은 제 2 게이트(21)와 정렬된다. 제 1 반도체 층(14) 및 제 2 반도체 층(24)의 재료는 a-Si, p-Si, 금속 산화물, 유기재료 등일 수도 있다.
c, 제 1 소스(12), 제 2 소스(22), 제 1 드레인(13), 제 2 드레인(23) 및 디지탈 신호선(3)이 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 절연층(6) 상에 형성된다.
그 재료는 Al, Mo, Cu, Mo/AlNd, Ti 등일 수도 있다. 도 4a에 도시한 바와 같이, 형성된 제 2 드레인(23)이 도시되고, 프레임(231)이 제 2 드레인(23)으로부터 연장된다. 프레임(231)의 폭은 1㎛ 내지 30㎛ 범위 이내이고, 바람직하게는 1㎛ 내지 10㎛ 범위 이내이다.
데이타 신호선(3)은 제 1 소스(12)와 일체로 형성된다. 제 2 시트 전극(72)은 제 1 드레인(13)으로부터 연장된다. 제 2 시트 전극(72) 및 제 1 시트 전극(71)이 서로 대향하게 평행 배치되어서 커패시터를 형성한다.
d, 패시베이션 층(8)이 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 제 1 소스(12), 제 2 소스(22), 제 1 드레인(13), 제 2 드레인(23) 및 데이타 신호선(3) 상에 형성된다.
패시베이션 층(8)은 퇴적에 의해 형성되고, 그 재료는 SiNx, SiO2, 수지 등일 수 있다. 안내 구멍들이 제 1 드레인(13), 제 2 게이트(21), 제 2 소스(22) 제 2 시트 전극(72) 및 제 2 드레인(23)의 프레임(231) 내에 형성된다. 프레임(231)은, 프레임(231)이 노출되고 이 노출된 부분이 OLED 픽셀 블록에 대응하도록, 보다 큰 안내 구멍을 형성한다.
e, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 투명 픽셀 전극이 형성되고, 필요한 전기 접속이 실현된다.
투명 전도성 재료(10)는 ITO, IZO 등과 같은 패시베이션 층(8) 상에 퇴적된다. 투명 전도성 재료(10)가 안내 구멍을 충전하며, 투명 전도성 필름(232)이 프레임(231) 내에 형성된다. 투명 전도성 재료(10)가 에칭되어, 도 1a에 도시된 구조체 - 제 1 드레인(13) 및 제 2 게이트(21)가 서로 결합되고, 제 2 소스(22)와 제 2 시트 전극(72)이 서로 결합되며, 프레임(231) 내의 투명 전도성 필름(232)이 OLED에 전압을 공급하기 위한 픽셀 전극임 - 를 형성한다. 이 구조체는 하부 발광 모드에 적합하다.
본 개시설명의 실시형태의 TFT 어레이 기판 구조체는 OLED 디스플레이 장치에 사용하기에 적합하다. 금속 드레인 프레임의 존재로 인해 투명 전도성 필름의 두께가 감소됨으로써, OLED 디스플레이 장치의 제조비를 저감하고, 가요성 OLED 디스플레이 스크린이 구부러질 때 전극이 박리되는 결함을 회피하며, OLED 디스플레이 스크린의 신뢰성을 향상시킨다.
전술한 설명은 단지 본 개시설명의 바람직한 실시형태이며, 본 개시설명을 제한할 의도는 아니다. 본 개시설명의 정신 및 원리 내에서 만들어진 임의의 변경예, 균등한 대체예, 개선예는 본 개시설명의 보호 범위에 속할 것이다.
Claims (8)
- 유기 발광 다이오드(OLED)에 기초한 박막 트랜지스터(TFT) 어레이 기판 구조체에 있어서,
복수 세트의 TFT 부품과;
커패시터와;
공통 전극과;
데이타 신호선을 포함하며,
상기 복수 세트의 TFT 부품, 상기 커패시터, 상기 공통 전극 및 상기 데이타 신호선은 기판 상에 형성되고, 상기 복수 세트의 TFT 부품의 각각은 구동 TFT를 포함하고, 상기 구동 TFT는 게이트, 소스 및 드레인을 포함하고, 드레인 프레임이 상기 드레인으로부터 연장되어 상기 TFT 어레이 기판 구조체의 픽셀 블록을 둘러싸며, 투명 전도성 필름이 상기 드레인 프레임으로 둘러싸인 구역 내에 배치되고, 상기 드레인 프레임과 접촉하는
박막 트랜지스터 어레이 기판 구조체. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수 세트의 TFT 부품의 각각은 스위치 TFT를 추가로 포함하고, 상기 스위치 TFT는 게이드, 소스 및 드레인을 포함하며, 상기 스위치 TFT의 소스는 데이타 신호선에 결합되고, 상기 스위치 TFT의 드레인은 상기 구동 TFT의 게이트에 결합되는
박막 트랜지스터 어레이 기판 구조체. - 제 2 항에 있어서,
상기 커패시터는, 평행하게 서로 대향하여 배치된 제 1 시트 전극과 제 2 시트 전극을 포함하고, 상기 스위치 TFT의 게이트, 상기 구동 TFT의 게이트, 상기 공통 전극 및 상기 제 1 시트 전극은 상기 기판의 표면에 동일 층으로 배치되고, 상기 스위치 TFT의 소스 및 드레인과, 상기 구동 TFT의 소스 및 드레인과, 상기 데이타 신호선과, 상기 제 2 시트 전극은 동일 층으로 배치되고, 상기 스위치 TFT의 게이트, 상기 구동 TFT의 게이트, 상기 공통 전극 및 상기 제 1 시트 전극이 위치된 층으로부터 절연층에 의해 분리되는
박막 트랜지스터 어레이 기판 구조체. - 제 3 항에 있어서,
상기 데이타 신호선은 상기 스위치 TFT의 소스와 결합되어 일체를 형성하는
박막 트랜지스터 어레이 기판 구조체. - 제 3 항에 있어서,
상기 공통 전극은 상기 제 1 시트 전극에 결합되어 일체를 형성하고, 상기 스위치 TFT의 드레인은 상기 제 2 시트 전극에 결합되어 일체를 형성하는
박막 트랜지스터 어레이 기판 구조체. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 드레인 프레임은 1㎛ 내지 30㎛ 범위의 폭을 갖는
박막 트랜지스터 어레이 기판 구조체. - 제 6 항에 있어서,
상기 드레인 프레임은 1㎛ 내지 10㎛ 범위의 폭을 갖는
박막 트랜지스터 어레이 기판 구조체. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투명 전도성 필름은 10nm 내지 300nm 범위의 폭을 갖는
박막 트랜지스터 어레이 기판 구조체.
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