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KR100768199B1 - 유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 유기 발광 표시 장치 - Google Patents

유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 유기 발광 표시 장치 Download PDF

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KR100768199B1
KR100768199B1 KR1020060000156A KR20060000156A KR100768199B1 KR 100768199 B1 KR100768199 B1 KR 100768199B1 KR 1020060000156 A KR1020060000156 A KR 1020060000156A KR 20060000156 A KR20060000156 A KR 20060000156A KR 100768199 B1 KR100768199 B1 KR 100768199B1
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organic
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light emitting
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안택
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 유기 반도체층의 패터닝 공정 시, 기 형성된 전극 배선을 보호할 수 있는 유기 반도체층 패턴 구조를 구비한 유기 박막 트랜지스터 및 유기 발광 표시 장치를 제공하며, 이를 위하여, 본 발명은, 게이트 전극과, 상기 게이트 전극과 절연된 소오스 전극 및 드레인 전극과, 상기 게이트 전극과 절연되고 상기 소오스 전극 및 상기 드레인 전극과 접촉하는 유기 반도체층을 포함하고, 상기 유기 반도체층은 상기 소오스 전극 및 상기 드레인 전극을 덮는 유기 박막 트랜지스터를 제공한다.
또한, 본 발명은, 기판과, 상기 기판 상에 구비된 도전체와, 상기 도전체를 덮는 유기 반도체층과, 상기 도전체와 전기적으로 연결된 유기 발광 소자를 포함하는 유기 발광 표시 장치를 제공한다.

Description

유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 유기 발광 표시 장치{Organic thin film transistor and organic light emitting display device comprising the same}
도 1은 본 발명의 유기 발광 표시 장치의 일 단위 픽셀의 픽셀 회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 2는 도 1에 대한 보다 구체적인 예를 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 바텀 게이트형 유기 발광 표시 장치의 전극 배선이 형성된 모습을 도시한 개략적인 도면이다.
도 4는 도 3의 전극 배선 상에 유기 반도체층이 패턴화된 모습을 도시한 개략적인 도면이다.
도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ의 선을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 도 3의 Ⅵ-Ⅵ의 선을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예의 일 변형예에 따른 유기 발광 표시 장치에 대한 개략적인 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100, 200: 유기 발광 표시 장치 111, 211: 제1소오스 전극
112, 212: 제1드레인 전극 113, 213: 제1게이트 전극
121: 제2소오스 전극 122: 제2드레인 전극
123: 제2게이트 전극 130: 데이터 배선
140: 스캔 배선 150: 구동 배선
160, 260: 화소 전극 171: 제1커패시터층
172: 제2커패시터층 180, 280: 유기 반도체층
191, 291: 기판 192, 292: 버퍼층
193, 293: 게이트 절연막 194: 평탄화 절연막
194a, 293a: 콘택홀 195, 295: 화소 정의막
195a, 295a: 개구부 196, 296: 유기 발광층
197, 297: 대향 전극
본 발명은 유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 유기 반도체층의 패터닝 공정 시, 기(旣) 형성된 전극 배선을 보호할 수 있는 유기 반도체층 패턴 구조를 구비한 유기 박막 트랜지스터 및 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
액티브 매트릭스형(Active Matrix type, AM) 유기 발광 표시 장치는 각 픽셀마다 픽셀 회로를 구비하며, 이 픽셀 회로는 스캔 라인, 데이터 라인, 및 전원 공급 라인에 전기적으로 연결되며, 박막 트랜지스터, 스토리지 커패시터를 포함한다.
한편, 박막 트랜지스터 중 반도체층으로 실리콘층 대신에 유기 반도체층을 사용하는 것을 유기 박막 트랜지스터(OTFT, organic thin film transistor)라고 하는데, 유기 박막 트랜지스터는 저온 공정이 가능하므로, 플렉시블 유기 전계 발광 표시 장치의 스위칭 소자로서 각광을 받고 있다.
그러한 유기 박막 트랜지스터를 스위칭 소자로 사용하는 유기 발광 표시 장치는 상기 유기 박막 트랜지스터 외에도 다수의 전극 배선을 포함하여 구성되어 있는데, 유기 반도체층의 패턴을 형성하는 패터닝 공정 시, 상기 전극 배선이 손상되는 문제점이 종종 발생하였다. 특히, 패터닝 공정시 유기 박막 트랜지스터의 소오스 및 드레인 전극이 손상되는 문제점이 종종 발생하였다.
즉, 유기 박막 트랜지스터는 소오스 전극 및 드레인 전극 위에 유기 반도체층을 구비하는데, 종래의 유기 박막 트랜지스터의 유기 반도체층의 최종 패턴 구조는 소오스 및 드레인 전극의 전체를 덮도록 형성되지 않고, 단지 채널만 형성될 수 있도록 소오스 및 드레인 전극의 일부만을 덮도록 형성되었다.
따라서, 종래의 유기 박막 트랜지스터의 유기 반도체층의 패턴 구조를 형성하기 위한 패터닝 공정은, 유기 반도체층을 전체적으로 형성한 뒤, 소오스 및 드레인 전극 위의 채널 부분만을 제외한 나머지 부분의 모두를 레이저 등으로 제거하는 공정을 포함하였는데, 그러한 공정 중, 소오스 전극, 드레인 전극 및 기타 다른 전극 배선도 손상을 받는 경우가 종종 발생하였으므로, 제품의 불량률이 높아지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 유기 반도체층의 패터닝 공정 시, 기 형성된 전극 배선을 보호할 수 있는 유기 반도체층 패턴 구조를 구비한 유기 박막 트랜지스터 및 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 게이트 전극과, 상기 게이트 전극과 절연된 소오스 전극 및 드레인 전극과, 상기 게이트 전극과 절연되고 상기 소오스 전극 및 상기 드레인 전극과 접촉하는 유기 반도체층을 포함하고, 상기 유기 반도체층은 상기 소오스 전극 및 상기 드레인 전극을 덮는 유기 박막 트랜지스터를 제공한다.
여기서, 상기 소오스 전극 및 상기 드레인 전극은 상기 게이트 전극과 게이트 절연층으로 절연되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 유기 반도체층은 펜타센(pentacene), 테트라센(tetracene), 안트라센(anthracene), 나프탈렌(naphthalene), 알파-6-티오펜, 페릴렌(perylene) 및 그 유도체, 루브렌(rubrene) 및 그 유도체, 코로넨(coronene) 및 그 유도체, 페릴렌 테트라카르복실릭디이미드(perylene tetracarboxylic diimide) 및 그 유도체, 페릴렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드(perylene tetracarboxylic dianhydride) 및 그 유도체, 폴리티오펜 및 그 유도체, 폴리파라페릴렌비닐렌 및 그 유도체, 폴리플로렌 및 그 유도체, 폴리티오펜비닐렌 및 그 유도체, 폴리파라페닐렌 및 그 유도체, 폴리티오펜-헤테로고리방향족 공중합체 및 그 유도체, 나프탈렌의 올리고아센 및 이들의 유도체, 알파-5-티오펜의 올리고티오펜 및 이들의 유도체, 금속을 함유하거나 함유하지 않은 프탈로시아닌 및 이들의 유도체, 파이로멜리틱 디안하이드 라이드 및 그 유도체, 파이로멜리틱 디이미드 및 이들의 유도체, 퍼릴렌테트라카르복실산 디안하이드라이드 및 그 유도체, 나프탈렌 테트라카르복시산 디이미드 및 이들의 유도체, 나프탈렌 테트라카르복시산 디안하이드라이드 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 유기 반도체층은 상기 소오스 전극 및 상기 드레인 전극을 완전히 매립하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 유기 박막 트랜지스터는 상기 소오스 전극 및 상기 드레인 전극에 연결된 배선을 더 구비하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 유기 반도체층은 상기 배선을 완전히 매립하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 기판과, 상기 기판 상에 구비된 도전체와, 상기 도전체를 덮는 유기 반도체층과, 상기 도전체와 전기적으로 연결된 유기 발광 소자를 포함하는 유기 발광 표시 장치를 제공한다.
여기서, 유기 발광 표시 장치는 상기 유기 발광 소자와 전기적으로 연결된 픽셀 회로를 더 구비할 수 있고, 상기 도전체는 상기 픽셀 회로의 적어도 하나의 전극 배선을 이루고 있을 수 있다.
여기서, 상기 픽셀 회로는 유기 박막 트랜지스터, 커패시터, 데이터 배선, 스캔 배선 및 구동 배선을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 유기 박막 트랜지스터는 게이트 전극과, 상기 게이트 전극과 절연된 소오스 전극 및 드레인 전극을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 유기 반도체층은, 펜타센(pentacene), 테트라센(tetracene), 안트라센(anthracene), 나프탈렌(naphthalene), 알파-6-티오펜, 페릴렌(perylene) 및 그 유도체, 루브렌(rubrene) 및 그 유도체, 코로넨(coronene) 및 그 유도체, 페릴렌 테트라카르복실릭디이미드(perylene tetracarboxylic diimide) 및 그 유도체, 페릴렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드(perylene tetracarboxylic dianhydride) 및 그 유도체, 폴리티오펜 및 그 유도체, 폴리파라페릴렌비닐렌 및 그 유도체, 폴리플로렌 및 그 유도체, 폴리티오펜비닐렌 및 그 유도체, 폴리파라페닐렌 및 그 유도체, 폴리티오펜-헤테로고리방향족 공중합체 및 그 유도체, 나프탈렌의 올리고아센 및 이들의 유도체, 알파-5-티오펜의 올리고티오펜 및 이들의 유도체, 금속을 함유하거나 함유하지 않은 프탈로시아닌 및 이들의 유도체, 파이로멜리틱 디안하이드라이드 및 그 유도체, 파이로멜리틱 디이미드 및 이들의 유도체, 퍼릴렌테트라카르복실산 디안하이드라이드 및 그 유도체, 나프탈렌 테트라카르복시산 디이미드 및 이들의 유도체, 나프탈렌 테트라카르복시산 디안하이드라이드 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 유기 반도체층은 상기 도전체을 완전히 매립할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 보다 상세히 설명한다 .
도 1은 본 발명의 유기 발광 표시 장치의 일 단위 픽셀의 픽셀 회로(PC)를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1에서 볼 수 있듯이, 각 픽셀에는 데이터 라인(DATA), 스캔 라인(SCAN)이 유기 발광 소자(OLED: Organic Light Emitting Diode)의 일 구동전극이 되는 Vdd 전원라인(Vdd)이 구비된다.
각 픽셀의 픽셀 회로(PC)는 이들 데이터 라인(DATA), 스캔 라인(SCAN), 및 Vdd 전원라인(Vdd)에 전기적으로 연결되어 있으며, 유기 발광 소자(OLED)의 발광을 제어하게 된다.
도 2는 위 도 1에 대한 보다 구체적인 예를 도시한 것으로, 각 픽셀의 픽셀회로(PC)가 2개의 박막 트랜지스터(M1)(M2)와 하나의 커패시터 유닛(Cst)을 포함한 것이다.
도 2를 참조하여 볼 때, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기 발광표시장치의 각 픽셀은 스위칭 TFT(M2)와, 구동 TFT(M1)의 적어도 2개의 박막 트랜지스터와, 커패시터 유닛(Cst) 및 유기 전계 발광 소자(OLED)를 구비한다.
상기 스위칭 TFT(M2)는 스캔 라인(SCAN)에 인가되는 스캔 신호에 의해 ON/OFF되어 데이터 라인(DATA)에 인가되는 데이터 신호를 스토리지 커패시터(Cst) 및 구동 TFT(M1)에 전달한다. 스위칭 소자로는 반드시 도 2와 같이 스위칭 TFT(M2)만에 한정되는 것은 아니며, 복수개의 박막 트랜지스터와 커패시터를 구비한 스위칭 회로가 구비될 수도 있고, 구동 TFT(M1)의 Vth값을 보상해주는 회로나, Vdd 전원라인(Vdd)의 전압강하를 보상해주는 회로가 더 구비될 수도 있다.
상기 구동 TFT(M1)는 스위칭 TFT(M2)를 통해 전달되는 데이터 신호에 따라, 유기 발광 소자(OLED)로 유입되는 전류량을 결정한다.
상기 커패시터 유닛(Cst)은 스위칭 TFT(M2)를 통해 전달되는 데이터 신호를 한 프레임동안 저장한다.
도 2에 따른 회로도에서 구동 TFT(M1) 및 스위칭 TFT(M2)는 PMOS TFT로 도시되어 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 구동 TFT(M1) 및 스위칭 TFT(M2) 중 적어도 하나를 NMOS TFT로 형성할 수도 있음은 물론이다. 그리고, 상기와 같은 박막 트랜지스터 및 커패시터의 개수는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 이보다 더 많은 수의 박막 트랜지스터 및 커패시터를 구비할 수 있음은 물론이다.
이하, 도 3, 도 4, 도 5, 도 6을 참조하여 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)의 구성을 자세히 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 바텀 게이트(bottom gate) 형 유기 발광 표시 장치의 전극 배선이 형성된 모습을 도시한 개략적인 도면이고, 도 4는 도 3의 전극 배선 상에 유기 반도체층이 패턴화된 모습을 도시한 개략적인 도면이며, 도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ의 선을 따라 자른 단면도이고, 도 6은 도 3의 Ⅵ-Ⅵ의 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 구동 TFT(M1)를 구성하는 전극은 제1소오스 전극(111), 제1드레인 전극(112)과 제1게이트 전극(113)으로 구성되고, 스위칭 TFT(M2)를 구성하는 전극은 제2소오스 전극(121), 제2드레인 전극(122)과 제2게이트 전극(123)으로 구성된다.
또한, 데이터 라인(DATA)의 기능을 수행하는 데이터 배선(130)은 제2소오스 전극(121)에 전기적으로 연결되고, 스캔 라인(SCAN)의 기능을 수행하는 스캔 배선(140)은 제2게이트 전극(123)에 전기적으로 연결되며, Vdd 전원라인(Vdd)의 기능을 수행하는 구동 배선(150)은 제1소오스 전극(111)에 전기적으로 연결되며, 화소 전극(160)은 제1드레인 전극(112)과 전기적으로 연결된다.
또한, 커패시터 유닛(Cst)을 구성하는 제1커패시터층(171)은 제2드레인 전극(122)과 콘택홀(미도시)에 의해 연결되어 있고, 제2커패시터층(172)은 구동 배선(150)과 전기적으로 연결되도록 배치된다.
여기서, 제1소오스 전극(111), 제1드레인 전극(112), 제2소오스 전극(121), 제2드레인 전극(122), 데이터 배선(130), 구동전극(150), 제2커패시터층(172)은 게이트 절연막(193)상에 형성되고, 제1게이트 전극(113), 제2게이트 전극(123), 스캔 배선(140), 제1커패시터층(171)은 버퍼층(192) 상에 형성된다. 여기서, 제1소오스 전극(111), 제1드레인 전극(112), 제2소오스 전극(121), 제2드레인 전극(122), 데이터 배선(130), 구동전극(150), 제2커패시터층(172), 제1게이트 전극(113), 제2게이트 전극(123), 스캔 배선(140), 제1커패시터층(171)은 모두 도전체이다.
이와 같이, 각 전극들이 배치되고 난 후에는 유기 반도체층이 게이트 절연막(193) 상에 전체적으로 도포되어 형성되는데, 이러한 유기 반도체층이 형성되고 난 후에는 레이져 어블레이션법(LAT)을 사용하여, 기 형성된 유기 반도체층을 패터닝(patterning)하게 된다.
그 패터닝 공정에서, 기 형성된 유기 반도체층을 제거하는 부분은 도 4의 빗금부분(P)을 제외한 부분으로서, 게이트 절연막(193) 위에 형성된 모든 전극 배선, 즉, 제1소오스 전극(111), 제1드레인전극(112), 제2소오스 전극(121), 제2드레인전극(122), 데이터 배선(130), 구동 배선(150), 제2커패시터층(172)을 덮고 있는 유기 반도체층을 제외한 나머지 부분이 제거 대상 부분이 된다.
즉, 레이져 어블레이션법을 수행하여 패터닝을 수행하게 되면, 제거될 유기 반도체층이 제거될 뿐만 아니라, 종종 그 하부에 위치하는 전극들도 손상받는 경우가 있기 때문에, 제거될 유기 반도체층의 대상으로서 상기 게이트 절연막(193) 위에 형성된 모든 전극 배선을 덮고 있는 유기 반도체층은 제외시키는 것이다.
도 5 및 도 6은 상기와 같은 패터닝 공정을 거친 후의 유기 반도체층(180)을 도시하고 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 기판(191)에 버퍼층(192)이 형성되고, 버퍼층(192) 상에 제1게이트 전극(113)이 형성된다. 또한, 제1게이트 전극(113)이 형성된 후에는 제1게이트 전극(113)을 덮도록 게이트 절연막(193)이 형성된다.
여기서, 기판(191)은 글라스기판, 플라스틱기판 또는 금속기판을 포함한다. 상기 금속기판은 금속제 호일, 예컨대, 스테인레스 스틸, Ti, Mo, Invar합금, Inconel 합금, 및 Kovar 합금 등으로 구비될 수 있다. 상기 플라스틱기판은 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate: CAP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 플라스틱 필름을 포함한다.
여기서, 버퍼층(192)은 유기화합물 및/또는 무기화합물로 이루어지는데, SiOx(x≥1), SiNx(x≥1)로 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 게이트 절연막(193)은 유기절연막, 무기절연막 또는 유기-무기 하이브리드막으로 형성될 수 있으며, 이들의 단일 구조 또는 다층 구조로 이루어진다.
한편, 게이트 절연막(193)이 형성된 후, 제1소오스 전극(111) 및 제1드레인 전극(112)은 게이트 절연막(193) 상에 형성되고, 전술한 바와 같은 패터닝 공정에 의해 유기 반도체층(180)이 형성된다. 이 때, 유기 반도체층(180)은 제1소오스 전극(111) 및 제1드레인 전극(112)을 완전히 매립하도록 배치된다.
여기서, 제1소오스 전극(111), 제1드레인 전극(112) 및 제1게이트 전극(113)은 전기 전도성이 양호한 재료로 형성되는데, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca 및 이들의 화합물 등의 금속재료를 포함하여 구성됨이 바람직하다.
여기서, 유기 반도체층(180)은 펜타센(pentacene), 테트라센(tetracene), 안트라센(anthracene), 나프탈렌(naphthalene), 알파-6-티오펜, 페릴렌(perylene) 및 그 유도체, 루브렌(rubrene) 및 그 유도체, 코로넨(coronene) 및 그 유도체, 페릴렌 테트라카르복실릭디이미드(perylene tetracarboxylic diimide) 및 그 유도체, 페릴렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드(perylene tetracarboxylic dianhydride) 및 그 유도체, 폴리티오펜 및 그 유도체, 폴리파라페릴렌비닐렌 및 그 유도체, 폴리플로렌 및 그 유도체, 폴리티오펜비닐렌 및 그 유도체, 폴리파라페닐렌 및 그 유도체, 폴리티오펜-헤테로고리방향족 공중합체 및 그 유도체, 나프탈렌의 올리고아센 및 이들의 유도체, 알파-5-티오펜의 올리고티오펜 및 이들의 유도체, 금속을 함유하거나 함유하지 않은 프탈로시아닌 및 이들의 유도체, 파이로멜리틱 디안하이드 라이드 및 그 유도체, 파이로멜리틱 디이미드 및 이들의 유도체, 퍼릴렌테트라카르복실산 디안하이드라이드 및 그 유도체, 나프탈렌 테트라카르복시산 디이미드 및 이들의 유도체, 나프탈렌 테트라카르복시산 디안하이드라이드 및 이들의 유도체로이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1커패시터층(171)도 게이트 절연막(193) 상에 형성되고, 전술한 바와 동일한 패터닝 공정에 의해 유기 반도체층(180)이 형성되되, 유기 반도체층(180)은 제1커패시터층(171)을 완전히 매립하도록 배치된다.
이 후, 유기 반도체층(180)을 덮도록 평탄화 절연막(194)이 더 형성되고, 평탄화 절연막(194) 상에 화소 전극(160)이 형성되는데, 화소 전극(160)은 제1드레인 전극(112)과 콘택홀(194a)에 의해 전기적으로 연결되게 된다. 이 경우, 콘택홀(194a)은 레이저 식각법이나, 포토 리소그래피법 등으로 형성될 수 있다.
화소 전극(160)이 형성된 후, 화소 전극(160)을 덮도록 화소 정의막(195)이 형성되는데, 화소 정의막(195)에는 소정의 개구부(195a)가 형성된다.
여기서, 화소 정의막(195)은 유기절연막, 무기절연막 또는 유기-무기 하이브리드막으로 형성될 수 있으며, 이들의 단일 구조 또는 다층 구조로 이루어진다.
상기 유기 절연막으로서는 폴리머재를 사용할 수 있는 데, 그 예로서, 일반 범용고분자(PMMA, PS), phenol그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일리렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등이 가능하다.
상기 무기 절연막으로서는, SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, Ta2O5, HfO2, ZrO2, BST, 및 PZT 등이 가능하다.
이러한 화소 정의막(195)은 잉크젯 방법에 의해 형성될 수 있다. 먼저, 상기 화소 전극(160)의 일부분을 표면처리한다. 이때, 표면처리공정은 불소계 플라스마를 사용하여 표면을 소수성으로 만들어준다. 이때, 불소계 플라즈마를 이용한 표면처리공정은 CF4 또는 C3F8 과 같은 불소계 개스를 이용한다. 그리고, 기판상에 화소 정의막을 위한 절연물질을 포함하는 용액을 잉크젯헤드로부터 토출시켜 화소 정의막(195)을 형성한다. 이때, 화소 전극(160) 중 표면처리된 부분에는 화소 정의막(195)이 형성되지 않고 화소 전극(160)을 노출시키는 개구부(195a)가 형성된다.
기판표면과 잉크와의 접착력이 양호하지 않은 경우에는, 즉 기판표면이 소수성을 띠는 경우에는, 화소 전극(160)의 일부분을 노출시키는 개구부(195a)에 대응하는 부분을 제외한 기판 표면을 표면처리하여 개구부(195a)를 구비하는 화소 정의막(195)을 형성하는 것도 가능하다.
즉, 개구부(195a)에 대응하는 화소 전극(160)의 표면을 제외한 기판전면에 대한 Ar 및 O2 플라즈마를 이용한 표면처리공정을 수행하여, 기판의 표면을 친수성으로 개질하여 접착력을 향상시켜 준다. 이어서, 화소 정의막 형성용 절연물질을 포함하는 잉크를 기판표면에 토출하게 되면 표면처리되어 접착력이 향상된 부분에만 화소 정의막(195)이 코팅된다. 따라서, 플라즈마 표면처리되지 않는 화소 전극(160)의 표면에는 화소 정의막(195)이 형성되지 않게 된다.
한편, 노출된 화소 전극(160)에는 유기 발광층(196) 및 대향 전극(197)이 순차로 적층된다.
여기서, 대향 전극(197)은 전체 화소들을 모두 덮도록 형성될 수 있는 데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 패턴화될 수도 있다.
여기서, 화소 전극(160)은 애노우드 전극의 기능을 하고, 대향 전극(197)은 캐소오드 전극의 기능을 할 수 있는 데, 그 역으로 되어도 무방하다. 본 실시예에서는 화소 전극(160)이 애노우드 전극의 기능을 하는 경우를 예로서 설명하였으나, 그 반대의 경우도 무방함은 물론이다.
한편, 배면 발광형(bottom emission type)일 경우, 화소 전극(160)은 투명 전극으로 구비될 수 있고, 대향 전극(197)은 반사 전극으로 구비될 수 있다. 이 때, 이러한 투명 전극은 일함수가 높고 투명한 ITO, IZO, In2O3, 및 ZnO 등을 사용하여 형성할 수 있고, 대향 전극(197)이 되는 반사 전극은 일함수가 낮은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca 및 이들의 화합물 등의 금속재로 구비될 수 있다.
전면 발광형(top emission type)일 경우, 화소 전극(160)은 반사 전극으로 구비될 수 있고, 대향 전극(197)은 투명 전극으로 구비될 수 있다. 이 때, 화소 전극(160)이 되는 반사 전극은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca 및 이들의 화합물 등으로 반사막을 형성한 후, 그 위에 일함수가 높은 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등을 형성하여 이루어질 수 있다. 그리고, 대향 전극(197)이 되는 투명 전극은, 일함수가 작은 금속 즉, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca 및 이들의 화합물을 증착한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등의 투명 도전물질로 보조 전극층이나 버스 전극 라인을 형성할 수 있다.
한편, 양면 발광형의 경우, 화소 전극(160)과 대향 전극(197) 모두를 투명 전극으로 구비될 수 있다.
화소 전극(160) 및 대향 전극(197)은 반드시 전술한 물질로 형성되는 것에 한정되지 않으며, 전도성 유기물이나, Ag, Mg, Cu 등 도전입자들이 포함된 전도성 페이스트 등으로 형성할 수도 있다. 이러한 전도성 페이스트를 사용할 경우, 잉크젯 프린팅 방법을 사용하여 프린팅할 수 있으며, 프린팅 후에는 소성하여 전극으로 형성할 수 있다.
여기서, 유기 발광층(196)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), 유기 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 프탈로시아닌(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 형 성된다.
상기 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.
이상과 같이, 유기 발광 표시 장치(100)를 형성한 후에는, 그 상부를 밀봉하여 외기로부터 차단한다.
이처럼, 본 발명의 실시예에서는, 게이트 절연막(193) 위에 형성된 모든 전극 배선, 즉, 제1소오스 전극(111), 제1드레인전극(112), 제2소오스 전극(121), 제2드레인전극(122), 데이터 배선(130), 구동 배선(150), 제2커패시터층(172)을 매립하도록, 유기 반도체층(180)의 패턴을 형성함으로써, 유기 반도체층의 패터닝 공정 중에 상기 전극 배선들의 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예의 일 변형예에 관하여 설명하되, 상기 실시예와 상이한 사항을 중심으로 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시예의 일 변형예에 따른 유기 발광 표시 장치에 대한 개략적인 단면도를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예의 일 변형예에 따른 유기 발광 표시 장치는 탑 게이트(top gate)형 구조를 가지는데, 도 7을 참조하여 그 구조를 자세히 살펴보면 다음과 같다.
즉, 기판(291)에 버퍼층(292)이 형성되고, 버퍼층(292) 상에 제1소오스 전극(211) 및 제1드레인 전극(212)이 형성되며, 도 7에 도시되지는 않았지만, 제2소오스 전극, 제2드레인전극, 데이터 배선, 구동 배선, 제2커패시터층도 버퍼층(292) 상에 형성된다.
그 다음, 전술한 본 발명의 실시예의 경우와 같이, 전체적으로 유기 반도체층을 형성한 후, 레이져 어블레이션법을 사용한 패터닝 공정을 수행한다. 그러한 패터닝 공정에 의해 패턴화 된 유기 반도체층(280)이 형성되는데, 유기 반도체층(280)은 제1소오스 전극(211) 및 제1드레인 전극(212)을 완전히 매립하도록 배치된다. 또한, 도 7에 도시되지는 않았지만, 유기 반도체층(280)은 버퍼층(292)에 형성된 나머지 전극 배선들, 즉, 2소오스 전극, 제2드레인전극, 데이터 배선, 구동 배선, 제2커패시터층도 완전히 매립하는 구조를 가지도록 패터닝 공정이 수행된다.
즉, 본 발명의 실시예의 일 변형예에 따른 유기 발광 표시 장치도, 레이져 어블레이션법을 수행하여 패터닝을 수행하게 되면, 제거될 유기 반도체층이 제거될 뿐만 아니라, 종종 그 하부에 위치하는 전극들도 손상받는 경우가 있기 때문에, 제거될 유기 반도체층의 대상으로서 상기 버퍼층(292) 위에 형성된 모든 전극 배선을 덮고 있는 유기 반도체층은 제외시키는 것이다.
이 후, 유기 반도체층을 덮도록 게이트 절연막(293)이 더 형성되고, 그 게이트 절연막(293) 상에 제1게이트 전극(213) 및 화소 전극(260)이 형성된다. 또한, 도 7에 도시되지는 않았지만 제2게이트 전극, 스캔 배선, 제1커패시터층도 게이트 절연막(293) 상에 형성된다.
제1게이트 전극(213), 화소 전극(260) 등이 게이트 절연막(293) 상에 형성된 후, 개구부(295a)가 형성된 화소 정의막(250)이 형성되는데, 별도의 콘택트홀(293a)이 게이트 절연막(293) 및 유기 반도체층(280)에 형성되어, 화소 전극(260)을 제1드레인 전극(212)과 전기적으로 연결시킨다.
노출된 화소 전극(260) 위로는 유기 발광층(296) 및 대향 전극(297)이 순차로 적층되고, 이와 같이, 유기 발광 표시 장치(200)를 형성한 후에는, 그 상부를 밀봉하여 외기로부터 차단한다.
여기서, 제1소오스 전극(211), 제1드레인 전극(212), 제1게이트 전극(213),화소 전극(260), 유기 반도체층(280), 기판(291), 버퍼층(292), 게이트 절연막(293), 화소 정의막(295), 유기 발광층(296), 대향 전극(297)의 구성은 본 발명의 실시예의 경우와 동일하므로 그 설명은 생략하기로 한다.
이처럼, 본 발명의 실시예의 일 변형예에서는, 버퍼층(292) 위에 형성된 모든 전극 배선, 즉, 제1소오스 전극(211), 제1드레인전극(212), 제2소오스 전극, 제2드레인전극, 데이터 배선, 구동 배선, 제2커패시터층을 매립하도록, 유기 반도체층(280)의 패턴을 형성함으로써, 유기 반도체층의 패터닝 공정 중에 상기 전극 배선들의 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
이상과 같이 살펴본 구성, 작용 및 효과 이외의 본 발명의 실시예의 일 변형예에 따른 유기 발광 표시 장치(200)의 구성, 작용 및 효과는 상기 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)의 구성, 작용 및 효과와 동일하므로, 본 설명에서는 생략하기로 한다.
상기한 실시예들은 유기 발광 표시 장치에 대하여 기술되었으나, 액정 표시장치 등 유기 반도체층이 사용될 수 있는 다양한 종류의 평판 표시장치에도 적용될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 유기 반도체층의 패터닝 공정 중에 기 형성된 전극 배선을 보호할 수 있는 유기 반도체층의 패턴 구조를 채용함으로써, 기 형성된 전극 배선을 보호하여, 제품의 불량률을 낮추는 효과가 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 게이트 전극;
    상기 게이트 전극과 절연된 소오스 전극 및 드레인 전극;
    상기 게이트 전극과 절연되고, 상기 소오스 전극 및 상기 드레인 전극과 접촉하는 유기 반도체층; 및
    상기 소오스 전극 및 상기 드레인 전극에 연결된 배선을 포함하고,
    상기 유기 반도체층은 상기 소오스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 배선을 완전히 매립하는 유기 박막 트랜지스터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소오스 전극 및 상기 드레인 전극은 상기 게이트 전극과 게이트 절연층으로 절연되는 유기 박막 트랜지스터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유기 반도체층은 펜타센(pentacene), 테트라센(tetracene), 안트라센(anthracene), 나프탈렌(naphthalene), 알파-6-티오펜, 페릴렌(perylene) 및 그 유도체, 루브렌(rubrene) 및 그 유도체, 코로넨(coronene) 및 그 유도체, 페릴렌 테트라카르복실릭디이미드(perylene tetracarboxylic diimide) 및 그 유도체, 페릴렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드(perylene tetracarboxylic dianhydride) 및 그 유도체, 폴리티오펜 및 그 유도체, 폴리파라페릴렌비닐렌 및 그 유도체, 폴리플로 렌 및 그 유도체, 폴리티오펜비닐렌 및 그 유도체, 폴리파라페닐렌 및 그 유도체, 폴리티오펜-헤테로고리방향족 공중합체 및 그 유도체, 나프탈렌의 올리고아센 및 이들의 유도체, 알파-5-티오펜의 올리고티오펜 및 이들의 유도체, 금속을 함유하거나 함유하지 않은 프탈로시아닌 및 이들의 유도체, 파이로멜리틱 디안하이드라이드 및 그 유도체, 파이로멜리틱 디이미드 및 이들의 유도체, 퍼릴렌테트라카르복실산 디안하이드라이드 및 그 유도체, 나프탈렌 테트라카르복시산 디이미드 및 이들의 유도체, 나프탈렌 테트라카르복시산 디안하이드라이드 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 유기 박막 트랜지스터.
  4. 삭제
  5. 기판;
    상기 기판 상에 구비된 도전체;
    상기 도전체를 완전히 매립하는 유기 반도체층; 및
    상기 도전체와 전기적으로 연결된 유기 발광 소자를 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유기 발광 소자와 전기적으로 연결된 픽셀 회로를 더 구비하고,
    상기 도전체는 상기 픽셀 회로의 적어도 하나의 전극 배선을 이루고 있는 유기 발광 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 픽셀 회로는 유기 박막 트랜지스터, 커패시터, 데이터 배선, 스캔 배선 및 구동 배선을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유기 박막 트랜지스터는 게이트 전극과, 상기 게이트 전극과 절연된 소오스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 유기 반도체층은, 펜타센(pentacene), 테트라센(tetracene), 안트라센(anthracene), 나프탈렌(naphthalene), 알파-6-티오펜, 페릴렌(perylene) 및 그 유도체, 루브렌(rubrene) 및 그 유도체, 코로넨(coronene) 및 그 유도체, 페릴렌 테트라카르복실릭디이미드(perylene tetracarboxylic diimide) 및 그 유도체, 페릴렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드(perylene tetracarboxylic dianhydride) 및 그 유도체, 폴리티오펜 및 그 유도체, 폴리파라페릴렌비닐렌 및 그 유도체, 폴리플로렌 및 그 유도체, 폴리티오펜비닐렌 및 그 유도체, 폴리파라페닐렌 및 그 유도체, 폴리티오펜-헤테로고리방향족 공중합체 및 그 유도체, 나프탈렌의 올리고아센 및 이들의 유도체, 알파-5-티오펜의 올리고티오펜 및 이들의 유도체, 금속을 함유하거나 함유하지 않은 프탈로시아닌 및 이들의 유도체, 파이로멜리틱 디안하이드라이드 및 그 유도체, 파이로멜리틱 디이미드 및 이들의 유도체, 퍼릴렌테트라카르복실산 디안하이드라이드 및 그 유도체, 나프탈렌 테트라카르복시산 디이미드 및 이들의 유도체, 나프탈렌 테트라카르복시산 디안하이드라이드 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 유기 발광 표시 장치.
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