JP4414358B2 - 前面発光構造を有する有機電界発光表示装置及びこれの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は薄膜トランジスタのソース／ドレイン電極のうち一つが透明電極と直接コンタクトされて、前記透明電極下部に反射膜が前記ソース／ドレイン電極と離隔されて形成された前面発光有機電界発光素子に関する。

通常、平板表示装置（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）のうちから有機電界発光表示装置（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ）は他の平板表示装置より使用温度範囲が広くて、衝撃や振動に強くて、視野角が広くて、応答速度が迅速できれいな動画像を提供することができるなどの長所を有していて、今後の次世代平板表示装置で注目されている。

前記有機電界発光表示装置はアノード、前記アノード上に位置する有機発光層及び前記有機発光層上に位置するカソードを含む。前記有機電界発光表示装置において、前記アノードと前記カソード間に電圧を印加すれば正孔は前記アノードから前記有機発光層内に注入されて、電子は前記カソードから前記有機発光層内に注入される。前記有機発光層内に注入された正孔と電子は前記有機発光層で再結合して励起子（ｅｘｉｔｏｎ）を生成して、このような励起子が励起状態から基底状態に転移しながら光を放出するようになる。

このような有機電界発光表示装置は、前記現象によって発生した光を反射膜の位置によって基板の下側方向に光を発光する背面発光構造（ｂｏｔｔｏｍ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｙｐｅ）と、基板の上側方向に光を発光する前面発光構造（ｔｏｐ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｙｐｅ）に分けることができる。また、その駆動方式によって、別途の駆動源が必要なパッシブマトリックス型（ｐａｓｓｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ ｔｙｐｅ）とアクティブ素子である薄膜トランジスタを一体に具備したアクティブマトリックス型（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ ｔｙｐｅ）に区分することができる。

図１は従来の前面発光アクティブマトリックス型有機電界発光表示装置の断面図である。図１を参照すると、前面発光有機電界発光表示装置は基板上に所定の半導体工程により半導体層１３、ゲート電極１５及びソース／ドレイン電極１８−１、１８−２を具備する薄膜トランジスタを非発光領域に形成して、第１電極２１、有機機能膜２３及び第２電極２４を具備する有機電界発光ダイオードを発光領域に形成する。また、ゲート絶縁膜１４、層間絶縁膜１６、パシベーション膜１９及び画素定義膜２２が前記導電層を相互に絶縁させるために形成される。

この時、前記第１電極２１は反射電極として光反射特性及び適切な仕事関数を有する導電膜であることが望ましい。しかし、現在までこのような特性を同時に満足させる適切な単一物質がないので、反射効率が優秀なアルミニウム膜２１−１を形成してその上部に高い仕事関数を有するＩＴＯ膜２１−２を形成する多層構造で製作することが一般的である。

図２は図１のＡ領域を拡大した拡大断面図である。図２を参照すると、前述したように反射電極が多層構造を採用する場合、前記反射電極をパターニングするためにエッチング溶液を用いるのにおいて、前記アルミニウム膜２１−１と前記ＩＴＯ膜２１−２間でガルバニック腐蝕現象が発生する可能性がある。ひいては、前記ガルバニック腐蝕現象は前記アルミニウム膜２１−１と前記ＩＴＯ膜２１−２間の層間界面に沿って拡散しうる。また、前記アルミニウム膜２１−１と前記ＩＴＯ膜２１−２間にはアルミニウムとＩＴＯが反応してアルミニウム酸化膜が形成される可能性がある。これは前記ソース／ドレイン電極１８−２と前記ＩＴＯ膜２１−２間の抵抗を増加させて、結果的に前記第１電極２１と前記ソース／ドレイン電極１８−２間のコンタクト抵抗が増えて、前記コンタクト抵抗の基板内分散を増加させる可能性がある。このようなコンタクト抵抗の基板内分散の増加は前面発光有機電界表示装置駆動時にピクセル間の輝度不均一現象を誘発して、画面の品質を大きく低下させる可能性がある。

前記した問題を解決するための本発明の目的は反射電極を構成する透明電極層と反射層間の界面での不安定なコンタクト抵抗により、ピクセル間の輝度が不均一になる不良特性を改善した前面発光有機電界発光表示装置及びこれの製造方法を提供することにある。

前記した目的を達成するために本発明の一側面は有機電界発光表示装置を提供する。前記有機電界発光表示装置は基板上に位置して、半導体層、ゲート電極及びソース／ドレイン電極を有する薄膜トランジスタを具備する。前記ソース／ドレイン電極のうち一つと接続する第１電極が配置される。前記第１電極下部に前記ソース／ドレイン電極と離隔された反射膜が位置する。前記第１電極上に少なくとも発光層を有する有機機能膜が位置する。前記有機機能膜上に第２電極が位置する。前記第１電極、前記反射膜、前記有機機能膜及び前記第２電極は有機電界発光ダイオードを構成する。

前記した目的を達成するために本発明の他の一側面は有機電界発光表示装置を提供する。前記有機電界発光表示装置は基板上に位置して、半導体層、ゲート電極及びソース／ドレイン電極を有する薄膜トランジスタを具備する。前記ソース／ドレイン電極のうち一つとコンタクトする電極パッドが配置される。前記電極パッド上に前記電極パッドとコンタクトする第１電極が配置される。前記電極パッドと前記第１電極間に反射膜が介在する。前記第１電極上に少なくとも発光層を有する有機機能膜が位置する。前記有機機能膜上に第２電極が位置する。前記電極パッド、第１電極、前記反射膜、前記有機機能膜及び前記第２電極は有機電界発光ダイオードを構成する。

上述したように、薄膜トランジスタのソース／ドレイン電極のうちいずれか一つと第１電極を直接的に接触させ、前面発光を具現するための反射膜を前記第１電極の下部に位置させる一方で、前記ソース／ドレイン電極と離隔されるように形成する前面発光有機電界発光表示装置を製造した。

本発明による前面発光有機電界発光表示装置はドレイン電極と第１電極間の均一なコンタクト抵抗を得ることができる。その結果、本発明により得られた前面発光有機電界発光表示装置は各ピクセル間の輝度が均一で高品質の画面を具現することができる。

本発明は特定の実施形態と関連して説明したが、特許請求範囲により現れた発明の思想及び領域から外れない限度内で多様な改造及び変化が可能だということを当業界で通常の知識を有する者ならば誰でも容易に分かることである。

以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。各図面において、層及び領域の長さ、厚さなどは便宜のために誇張されて表現されることもある。本明細書全体にかけて同一な参照番号は同一な構成要素を示す。

図３Ａないし図３Ｃは本発明の一実施形態による前面発光有機電界発光表示装置の製造方法を示した断面図である。

図３Ａを参照すると、ガラス基板または合成樹脂のような絶縁基板５０を準備する。続いて、前記絶縁基板５０から金属イオンなどの不純物が拡散して後述する半導体層（多結晶シリコン）に浸透することを防止するためのバッファー層（ｂｕｆｆｅｒ ｌａｙｅｒ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｂａｒｒｉｅｒ）５１をＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）などの方法を介して形成する。

前記バッファー層５１上にＰＥＣＶＤ、ＬＰＣＶＤ、スパッタリングなどの方法を利用して非晶質シリコン膜（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｉ）を蒸着した後に、結晶化工程を介して多結晶シリコン膜（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）を形成する。この時、前記結晶化工程としてＥＬＡ（Ｅｘｃｉｍｅｒ Ｌａｓｅｒ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）、ＭＩＣ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）、ＭＩＬＣ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｌａｔｅｒａｌ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）、ＳＬＳ（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、ＳＰＣ（Ｓｏｌｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）などの結晶化工程が使われる。続いて、前記多結晶シリコン膜をパターニングするために前記多結晶シリコン膜上にフォトレジストを形成して、前記フォトレジストをマスクにしてエッチング工程を経て半導体層５３を形成する。

続いて、前記半導体層５３上にゲート絶縁膜５４を形成する。前記ゲート絶縁膜５４上にゲート金属物質を蒸着した後にパターニングして前記半導体層５３上部のゲート絶縁膜５４上にゲート電極５５を形成する。

次に、ｎ型またはｐ型不純物のうちの一つを前記半導体層５３にイオン注入して前記ゲート電極５５の両側に対応する半導体層５３にソース／ドレイン領域５３−１、５３−２を形成する。これで、前記ソース／ドレイン領域５３−１、５３−２間の領域はチャネル領域５３−３で定義される。

続いて、前記ゲート電極５５及びゲート絶縁膜５４上に層間絶縁膜５６を形成する。前記層間絶縁膜５６の選択された領域をエッチングして前記ソース／ドレイン領域５３−１、５３−２の所定領域を露出させるコンタクトホール５７−１、５７−２を形成する。

次に、前記コンタクトホール５７−１、５７−２を含む基板５０全面にかけて金属物質を蒸着した後に、パターニングしてソース／ドレイン電極５８−１、５８−２を形成する。この時、前記ソース／ドレイン電極５８−１、５８−２は前記コンタクトホール５７−１、５７−２を介して前記ソース／ドレイン領域５３−１、５３−２とそれぞれ電気的にコンタクトされる。このようなソース／ドレイン電極５８−１、５８−２を形成する金属物質は後続工程で形成する透明電極とのオーミックコンタクト（Ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ）が可能なモリブデン（Ｍｏ）またはモリブデン−タングステン合金（ＭｏＷ）とすることができて、望ましくはモリブデン−タングステン合金とする。前記半導体層５３、前記ゲート電極５５及び前記ソース／ドレイン電極５８−１、５８−２は薄膜トランジスタを形成する。

続いて、前記ソース／ドレイン電極５８−１、５８−２を含む基板５０全面にかけてパシベーション層５９を形成する。前記パシベーション層５９は無機絶縁膜層または有機平坦化層を単独で形成したり、前記無機絶縁膜層上に有機絶縁物質を積層して有機平坦化層を形成した二層構造で形成する。前記無機絶縁物質は通常的に使われる窒化シリコン（ＳｉＮｘ）または酸化シリコン（ＳｉＯｘ）が可能であり、前記有機絶縁物質はアクリル樹脂のような熱硬化性樹脂またはＢＣＢ（Ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）などが可能である。

前記パシベーション層５９上に反射特性が優秀な反射物質膜６０を積層する。前記反射物質膜はアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金（Ａｌ Ａｌｌｏｙ）、望ましくは反射効率が優秀なアルミニウム−ネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）膜とすることができる。また、前記反射物質膜６０はＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）スパッタリング、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）スパッタリング、イオンビームスパッタリングまたは真空蒸着などの通常的な方法で形成する。

前記積層された反射物質膜６０上にハーフトーンフォトマスクを用いてオープン部９０−１、第１厚さ部９０−２及び前記第１厚さ部９０−２より薄い第２厚さ部９０−３を有するフォトレジストパターン９０を形成する。

図３Ｂを参照すると、前記フォトレジストパターン（図３Ａの９０）をマスクにして、前記オープン部（図３Ａの９０−１）内に露出した前記反射物質膜６０及びその下部のパシベーション層（図３Ａの５９）をエッチングする。その結果、前記オープン部（図３Ａの９０−１）に対応するビアホール５９−１が形成される。この過程で、前記第２厚さ部（図３Ａの９０−３）もすべてエッチングされて、前記第２厚さ部９０−３下部の反射物質膜６０もエッチングされる。しかし、前記第１厚さ部９０−２はその上部一部分だけがエッチングされるだけでその下部の反射物質膜６０を露出させない。これは前記第１厚さ部（図３Ａの９０−２）が前記第２厚さ部（図３Ａの９０−３）に比べて厚いためである。

図３Ｃを参照すると、残りの前記第１厚さ部（図３Ｂの９０−２）を除去する。その結果、前記第１厚さ部（図３Ｂの９０−２）に対応する反射膜６１が形成される。前記ビアホール５９−１内には前記ソース／ドレイン電極５８−１、５８−２のうち一つが露出されて、前記反射膜６１は前記露出したソース／ドレイン電極５８−２と離隔されるように位置する。望ましくは前記反射膜６１は発光領域に形成される。また、前記ソース／ドレイン電極５８−１、５８−２と前記反射膜６１は前記パシベーション層５９により相異なる層に位置する。このように、前記ビアホール５９−１と前記反射膜６１を一つのフォトマスクを用いて形成することによって、工程費用節減を成すことができる。一方、前記反射膜６１は適切な反射特性を示すために１００ないし２０００Åの厚さを有するようにすることができる。

これとは違って、前記反射物質膜（図３Ａの６０）を形成する前に、前記パシベーション層５９の選択領域をエッチングして前記ソース／ドレイン電極５８−１、５８−２のうち一つを外部に露出させるビアホール５９−１を形成することができる。この時、前記パシベーション層５９を二層構造にする場合、無機絶縁膜形成後第１コンタクトホールを形成した後に、その上部に有機平坦化膜を形成し、次に前記形成された第１コンタクトホールに連結された第２コンタクトホールを形成する。前記第１コンタクトホール及び前記第２コンタクトホールは前記ビアホール５９−１を形成する。続いて、前記パシベーション層５９全面にかけて反射物質膜を形成して、前記形成された反射物質膜をパターニングして反射膜６１を形成する。前記反射物質膜をパターニングすることにおいて、前記ビアホール５９−１内部に形成された反射物質膜をエッチングする。その結果、前記ソース／ドレイン電極５８−１、５８−２のうち一つが前記ビアホール５９−１を通じて露出されて、前記ビアホール５９−１領域を除外したパシベーション層５９上に、望ましくは発光領域に反射膜６１が形成される。前記反射物質膜をパターニングする際において、前記ビアホール５９−１内部に形成された反射物質膜をエッチングするためには湿式エッチングよりは異方性エッチングが可能な乾式エッチング工程が望ましい。前記乾式エッチング工程はイオンビームエッチング、ＲＦスパッタリングエッチング及び反応イオンエッチング（ＲＩＥ）等、色々な方法を選択的に使うことができ、この分野の通常的な知識を有する者により適切に遂行することができる。

続いて、前記ビアホール５９−１及び反射膜６１上に透明導電膜を蒸着する。詳細には前記透明導電膜は通常的なスパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）または真空蒸着法により形成する。前記透明導電膜をパターニングして第１電極６２を形成する。前記透明導電膜をパターニングすることは、通常的なフォトリソグラフィ及びエッチング工程を続いて遂行し、前記エッチング工程は湿式または乾式エッチング工程のうちから適切に選択して用いる。その結果、前記第１電極６２は前記ソース／ドレイン電極５８−１、５８−２のうち一つと前記コンタクトホール５９−１を通じて接続しており、前記反射膜６１は前記第１電極６２下部に位置する。前記透明導電膜はＩＴＯまたはＩＺＯ膜とすることが可能である。また、前記第１電極６２の厚さは電極としての機能及び色々な面を考慮して５０ないし７００Åとすることが可能である。

本実施形態において、前記反射膜６１は純粋に光を反射させる役割のみを遂行する。ひいては、前記第１電極６２は前記ソース／ドレイン電極５８−２と直接接触して電気的に連結することによって、前記第１電極６２と前記ソース／ドレイン電極５８−２間のコンタクト抵抗を改善できる。また、前記反射膜６１と前記第１電極６２はそれぞれのエッチング工程を経て形成されることによって、前記反射膜６１と前記第１電極６２間の界面で発生する可能性のある腐蝕現象を除去することができる。

続いて、前記第１電極６２上に前記第１電極６２の少なくとも一部領域を露出させる開口部６３−１を有する画素定義膜を形成して、前記露出した第１電極６２上に少なくとも発光層を有する有機機能膜６４を形成する。前記有機機能膜６４は高い発光効率のために正孔注入層、正孔輸送層、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層で構成された群から選択される１種以上の層をさらに具備することができる。前記有機機能膜６４上に第２電極６５を形成する。前記反射膜６１、前記第１電極６２、前記有機機能膜６４及び前記第２電極６５は有機電界発光ダイオードを形成する。

前記第１電極６２がアノード電極で作用する場合には第２電極６５はカソード電極で作用する。この時、前記正孔注入層及び正孔輸送層は前記第１電極６２と前記発光層間に位置して、前記正孔抑制層、前記電子輸送層及び前記電子注入層は前記発光層と前記第２電極６５間に位置することが望ましい。このような有機機能膜６４の形成は溶液状態で塗布するスピンコーティング、ディップコーティング、スプレー法、スクリーン印刷法及びインクジェットプリンティング法などの湿式コーティング方法またはスパッタリングまたは真空蒸着などの乾式コーティング方法で行う。

前記発光層はカソード及びアノードから注入された電子と正孔の再結合理論によって特定の波長の光を自体発光する層であって、電流の流れによって赤色、緑色、青色の光を自体的に発光するようになって、発光した光は前記第１電極６２下部に位置した反射膜６１により反射されて上部に発光するようになる。

前記第２電極６５は下部の有機機能膜６４により発光した光が透過することができるように透過電極層で形成することが望ましくて、通常的に使われるＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明導電膜またはＭｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｂａ及びこれらの合金で構成された群から選択される一つの金属を用いて形成するが、光を透過させることができる程度の厚さに形成することが望ましい。

最後に、前記薄膜トランジスタ及び前記有機電界発光ダイオードは通常の封止手段により封止される。この時、封止手段は金属缶（ｍｅｔａｌ ｃａｎ）またはバリウム酸化物（Ｂａｒｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）などの絶縁基板により封止されたり、絶縁高分子でコーティングしてパシベーション層（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）を形成して封止できる。

図４は図３ＣのＢ領域を拡大した拡大断面図で、反射膜６１はソース／ドレイン電極５８−２と接触しないで、前記第１電極６２が前記ソース／ドレイン電極５８−２と接触されることが表されている。前記第１電極６２は透明導電膜であって、前記反射膜６１と比較して高い仕事関数を有する。望ましくは前記第１電極６２はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）膜とすることができる。このような透明導電膜は前記ソース／ドレイン電極５８−２を形成する物質であるモリブデン及びこれの合金とオーム性コンタクトが可能であって、表示装置駆動時、前記ソース／ドレイン電極５８−２から第１電極６２に電流を均一に伝達することができる。結果的に、前記ソース／ドレイン電極５８−２と前記第１電極６２間のコンタクト抵抗が減少し、これは有機電界発光表示装置のピクセル間に具現される輝度を均一にすることができる。

また、前記印加される電流が第１電極６２に直接的に伝逹されて前記反射膜６１が電極としての機能よりは光の反射機能のみを遂行するによって前記反射膜６１と第１電極６２間の界面で発生する酸化膜の生成によりコンタクト抵抗が増加することを防止することができる。また、反射効率が増えて高品位の画面を具現することができる。これと共に、前記第１電極６２を構成する透明導電膜はカバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）が優秀であって前記反射膜６１のエッジ部分まで含めて形成される。これで、前記画素定義膜６３内に開口部６３−１を形成する時、強酸または強塩基により金属で構成された前記反射膜６１のエッジ部分が腐蝕されることを抑制することができる。

図５は本発明の他の実施形態による有機電界発光表示装置及びその製造方法を示した断面図である。本実施形態による有機電界発光表示装置は図３Ａないし図３Ｃを参照して示した有機電界発光表示装置と後述することを除いては同一とすることができる。また、図５において、図３Ａないし図３Ｂと同一な参照符号は同一な部材を指す。

図５を参照すると、ソース／ドレイン電極５８−１、５８−２を含む基板５０全面にかけてパシベーション層５９を形成する。前記パシベーション層５９の選択領域をエッチングして前記ソース／ドレイン電極５８−１、５８−２のうち一つを外部に露出させるコンタクトホール５９−１を形成する。この時、前記パシベーション層５９を二層構造にする場合、無機絶縁膜形成後第１コンタクトホールを形成し、次にその上部に有機平坦化膜を形成し、次に前記形成された第１コンタクトホールに連結された第２コンタクトホールを形成する。

続いて、前記パシベーション層５９全面にかけて電極パッド物質膜を形成して、前記形成された電極パッド物質膜をパターニングして電極パッド６７を形成する。前記電極パッド６７は前記コンタクトホール５９−１を介して前記ソース／ドレイン電極５８−２とコンタクトする。前記電極パッド６７はＩＴＯまたはＩＺＯ膜とすることができる。

前記電極パッド６７上に反射物質膜を形成して、前記形成された反射物質膜をパターニングして反射膜６１を形成する。前記反射物質膜をパターニングすることにおいて、前記電極パッド６７が前記ソース／ドレイン電極５８−２とコンタクトする領域上に形成された反射物質膜をエッチングする。その結果、前記電極パッド６７が前記ソース／ドレイン電極５８−２とコンタクトする領域は露出される。望ましくは発光領域に反射膜６１が形成される。前記反射物質膜をパターニングすることにおいて、湿式エッチングよりは異方性エッチングが可能な乾式エッチング工程が望ましい。前記乾式エッチング工程はイオンビームエッチング、ＲＦスパッタリングエッチング及び反応イオンエッチング（ＲＩＥ）等、色々な方法を選択的に使うことができ、この分野の通常的な知識を有する者により適切に遂行することができる。

続いて、前記露出した電極パッド６７及び前記反射膜６１上に透明導電膜を蒸着する。詳細には前記透明導電膜は通常的なスパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）または真空蒸着法により形成する。前記透明導電膜をパターニングして第１電極６２を形成する。前記透明導電膜をパターニングすることは、通常的なフォトリソグラフィ及びエッチング工程を続いて遂行し、前記エッチング工程は湿式または乾式エッチング工程のうちから適切に選択して用いる。

その結果、前記第１電極６２は前記露出した電極パッド６７とコンタクトする。詳細には前記露出した電極パッド６７は前記ソース／ドレイン電極５８−２と前記第１電極６２間に介在して、前記第１電極６２は前記電極パッド６７を介して前記ソース／ドレイン電極５８−２と電気的に接続する。また、前記反射膜６１は前記電極パッド６７と前記第１電極６２間に介在する。本実施形態において、前記反射膜６１は純粋に光を反射させる役割のみを遂行する。ひいては、前記第１電極６２は前記電極パッド６７を介して前記ソース／ドレイン電極５８−２と電気的に接続することによって、前記第１電極６２と前記ソース／ドレイン電極５８−２間のコンタクト抵抗を改善できる。また、前記反射膜６１と前記第１電極６２はそれぞれのエッチング工程を経て形成されることによって、前記反射膜６１と前記第１電極６２間の界面で発生する可能性がある腐蝕現象を除去することができる。

図６は図５のＣ領域を拡大した拡大断面図で、反射膜６１はソース／ドレイン電極５８−２と接触しない。但し、電極パッド６７が前記ソース／ドレイン電極５８−２とコンタクトし、第１電極６２は前記電極パッド６７とコンタクトして前記ソース／ドレイン電極５８−２と電気的に接続する。前記電極パッド６７はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）膜とすることができる。このような膜は前記ソース／ドレイン電極５８−２を形成する物質であるモリブデン及びこれの合金とオーム性コンタクトが可能である。また、前記第１電極６２もＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）膜とすることができる。したがって、似た物質からなった前記電極パッド６７と前記第１電極６２間のコンタクト抵抗は無視することができ、表示装置駆動時、前記ソース／ドレイン電極５８−２から第１電極６２に電流を均一に伝達することができる。結果的に、前記ソース／ドレイン電極５８−２と前記第１電極６２間のコンタクト抵抗が減少し、これは有機電界発光表示装置のピクセル間に具現される輝度を均一にすることができる。

また、前記印加される電流が第１電極６２に直接的に伝逹されて前記反射膜６１が電極としての機能よりは光の反射機能のみを遂行するによって、前記反射膜６１と第１電極６２間の界面で発生する酸化膜の生成によりコンタクト抵抗が増加することを防止することができる。また、反射効率が増えて高品位の画面を具現することができる。これと共に、前記第１電極６２を構成する透明導電膜はカバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）が優秀であって前記反射膜６１のエッジ部分まで含まれて形成される。これで、前記画素定義膜６３内に開口部６３−１を形成する時、強酸または強塩基により金属で構成された前記反射膜６１のエッジ部分が腐蝕されることを抑制することができる。

図７は本発明の他の実施形態による有機電界発光表示装置及びその製造方法を示した断面図である。本実施形態による有機電界発光表示装置は 図３Ａないし図３Ｃを参照して示した有機電界発光表示装置と後述することを除いては同一であることができる。また、図７において、 図３Ａないし図３Ｃと同一な参照符号は同一な部材を指す。

図７を参照すると、ソース／ドレイン電極５８−１、５８−２が形成された基板全面に反射物質膜を蒸着する。前記蒸着された反射物質膜をパターニングして反射膜６１を形成する。前記反射膜６１は前記ソース／ドレイン電極５８−１、５８−２から所定距離離隔されるように形成される。この時、エッチング工程は乾式または湿式エッチング工程のどれでもが可能である。

続いて、ソース／ドレイン電極５８−１、５８−２及び反射膜６１上に透明導電膜を蒸着させた後に、パターニングして第１電極６２を形成する。前記第１電極６２は前記反射膜６１及び前記反射膜６１に隣接したソース／ドレイン電極５８−２と接続される。

但し、本実施形態による有機電界発光表示装置は 図３Ａないし図３Ｃを参照して示した有機電界発光表示装置とは異なるように、ソース／ドレイン電極５８−１、５８−２及び反射膜６１が同一な層、すなわち、層間絶縁膜５６上に形成され、前記第１電極６２はコンタクトホール（図３Ｃの５９−１）を通じずに前記ソース／ドレイン電極５８−２と直接的に接触される。

図８は前記図７のＤ領域を拡大した拡大断面図で、同一な層にソース／ドレイン電極５８−１、５８−２及び前記ソース／ドレイン電極５８−２と所定距離離隔された反射膜６１が形成される。その上部に前記ソース／ドレイン電極５８−２とコンタクトされるように第１電極層６２が形成されることがわかる。その結果、第１電極６２は前記ソース／ドレイン電極５８−２の上部に位置してコンタクトホールを通じずに電気的にコンタクトされ、また、前記反射膜６１の両側エッジ部を覆うように形成される。

本発明の実施形態で示したように、薄膜トランジスタのドレイン電極と第１電極が直接電気的にコンタクトされたり、安定な電極パッドを介して電気的に接続されることによって、安定なコンタクト抵抗を有することができる。したがって、従来の反射膜と透明電極層のコンタクト抵抗不均一による表示装置の反射特性が改善される。その結果、外部に放出される光の強度を増加させて有機電界発光素子の輝度を改善できるだけでなく、各ピクセル間の均一な輝度を表示して高品位の画面を具現することができる。

上述したように本発明の実施形態ではトップ−ゲート構造の薄膜トランジスタを具備する有機電界発光表示装置を示したが、以外にもボトム−ゲート構造の薄膜トランジスタを具備する有機電界発光表示装置にも望ましく適用できる。

これと共に、前記有機電界発光表示装置は有機機能膜の構成要素によって単色またはフルカラーを具現することができ、どの色に対しても高い反射率を具現することができ、発光層から発光した光が反射膜を経て第２電極に出射しても色滲みまたは光の減殺などがなく、高輝度のディスプレーを具現することができる。

以下、本発明による有機電界発光表示装置を下記製造例を介して説明するが、下記製造例は本発明を説明するための例示であるのみであり、本発明がこれに限られるものではない。

［製造例］
本発明による前面発光有機電界発光表示装置を製作するために、所定の半導体工程を経て半導体層、ゲート電極及びソース／ドレイン電極を含む薄膜トランジスタを形成した後に、前記ソース／ドレイン電極上部に二層構造のパシベーション層を形成した。具体的には、基板全面にかけて窒化シリコンで無機絶縁膜を形成した後に、所定領域をエッチングして第１コンタクトホールを形成し、その上部に有機絶縁物質であるＢＣＢ（Ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）を積層して有機平坦化層を形成した後に、所定領域をエッチングして前記第１コンタクトホールと連結される第２コンタクトホールを形成し、前記ドレイン電極を外部に露出させた。この時、前記ソース／ドレイン電極はモリブデン及びタングステンをスパッタリングして形成した。

次に、前記パシベーション層上部にＡｌ及びＮｄのスパッタリングを遂行して５００Å厚さのＡｌ−Ｎｄ反射物質膜を形成した。続いて、前記反射物質膜をパターニングするために前記反射物質膜上部にアクリル系フォトレジストを塗布した後に、露光及び現像工程を含むフォトリソグラフィ工程後、乾式エッチング工程を遂行して反射膜を形成した。

次に、前記反射膜を含む基板全面にかけてＩＴＯ膜を真空蒸着して１２５Å厚さの透明導電膜を形成した。続いて、前記透明導電膜をパターニングするために前記透明導電膜上部にアクリル系フォトレジストを塗布した次に、露光及び現像工程を含むフォトリソグラフィ工程後乾式エッチング工程を遂行して第１電極を形成した。

次に、前記第１電極上に画素定義膜を形成した後、前述したようなフォトリソグラフィ工程を同様に遂行して一定領域の開口部を形成した。

次に、前記第１電極を含む基板全面にかけて正孔輸送層としてＩＤＥを真空条件下で５００Åの厚さを有するように真空蒸着した後に、同一な条件下で発光層としてＣＢＰ+Ｉｒ（ｐｐｙ）３を２５０Å、電子輸送層としてＡｌｑ３を４５０Å、及び電子注入層としてＬｉＦを３Åを真空蒸着した。

次に、前記電子注入層上に第２電極としてＭｇＡｇ１００ÅとＩＺＯを真空蒸着して１０００Åの厚さを有するように形成した次に、メタルカンで封止して有機電界発光素子を製作した。

［比較例］
前記反射物質膜の形成後パターニングを遂行しないで、その上部に透明導電膜を形成した後、前記透明導電膜及び前記反射物質膜を同時にパターニングして反射膜及び第１電極を形成したことを除いては前記製造例と同様に遂行して前面発光有機電界発光素子を製作した。すなわち、前記第１電極は反射膜を介してドレイン電極と接続するように形成された。

［試験例］
前記製造例及び比較例で得られた前面発光有機電界発光表示装置のコンタクト抵抗を測定して、表面状態を顕微鏡を用いて観察した。このような結果を図９ないし図１２に示した。

図９は前記製造例で得られた前面発光有機電界発光表示装置のドレイン電極／第１電極（ＭｏＷ／ＩＴＯ）の界面でのコンタクト抵抗を測定したグラフであって、図１０は前記比較例で得られた前面発光有機電界発光表示装置のドレイン電極／反射膜／第１電極（ＭｏＷ／ＡｌＮｄ／ＩＴＯ）の界面でのコンタクト抵抗を測定したグラフである。

図９を参照すると、有機電界発光表示装置の多くの領域で測定したコンタクト抵抗の数値がほとんど同様である。これは前記ドレイン電極と第１電極間のコンタクト抵抗が非常に安定したことを示している。反面、図１０を参照すると、コンタクト抵抗の数値が非常に不均一なことが分かる。これは前記ドレイン電極と第１電極間のコンタクト抵抗が非常に不安定なことを示している。このような不安定なコンタクト抵抗は反射膜として用いられたＡｌ−Ｎｄ膜と第１電極として用いられたＩＴＯ膜間の界面においてＡｌ_２Ｏ_３酸化膜が形成されることに起因する。

このような、コンタクト抵抗の分散は前面発光有機電界発光表示装置の輝度に直接的に影響を与える。これは下記の図１１及び図１２で分かる。

図１１は前記製造例で得られた前面発光有機電界発光表示装置の駆動時、各ピクセルでの表面状態を示す写真であって、図１２は前記比較例で得られた前面発光有機電界発光表示装置の駆動時、各ピクセルでの表面状態を示す写真である。

図１１を参照すると、前記製造例による前面発光有機電界発光表示装置はドレイン電極と第１電極間の抵抗が均一に現れることによって各ピクセルで均一な輝度を示すことが分かる。これに比べて、図１２を参照すると、前面発光有機電界発光表示装置のピクセルの中、一部は暗く、一部は明るく現れることによって輝度が非常に不均一で、また図１１のそれに比べて低いことが分かる。

したがって、本発明のように薄膜トランジスタのソース／ドレイン電極のうち一つと第１電極層を直接的にコンタクトするようにすることによって、前記図１２に示すピクセル間の輝度不均一性などの問題点が除去されることが分かる。

従来技術による前面発光有機電界発光表示装置の断面図。 前記図１のＡ領域を拡大した拡大断面図。 本発明の一実施形態による有機電界発光表示装置の製造方法を示した断面図。 本発明の一実施形態による有機電界発光表示装置の製造方法を示した断面図。 本発明の一実施形態による有機電界発光表示装置の製造方法を示した断面図。 前記図３ＣのＢ領域を拡大した拡大断面図。 本発明の他の実施形態による有機電界発光表示装置の断面図。 前記図５のＣ領域を拡大した拡大断面図。 本発明の他の実施形態による有機電界発光表示装置の断面図。 前記図７のＤ領域を拡大した拡大断面図。 一製造例による有機電界発光表示装置の第１電極とソース／ドレイン電極間コンタクト抵抗の分散を示したグラフ。 比較例による有機電界発光表示装置の第１電極とソース／ドレイン電極間コンタクト抵抗の分散を示したグラフ。 一製造例による有機電界発光表示装置を駆動させた時発光する単位画素を示した写真。 比較例による有機電界発光表示装置を駆動させた時発光する単位画素を示した写真。

符号の説明

１０、５０ａ、５０ｂ 絶縁基板
１１、５１ａ、５１ｂ バッファー層
１２、５２ａ、５２ｂ 半導体層
１３−１、１３−２、５３−１ａ、５３−２ａ、５３−１ｂ、５３−２ｂ ソース／ドレイン領域
１４、５４ａ、５４ｂ ゲート絶縁膜
１５、５５ａ、５５ｂ ゲート電極

Claims (13)

1. 基板上に位置して、半導体層、ゲート電極及びソース／ドレイン電極を有する薄膜トランジスタ；及び
   前記ソース／ドレイン電極のうち一つとコンタクトする電極パッド、前記電極パッド上に位置して前記電極パッドとコンタクトする第１電極、前記電極パッドと前記第１電極間に介在した反射膜、前記第１電極上に位置する少なくとも発光層を有する有機機能膜及び前記有機機能膜上に位置する第２電極を具備する有機電界発光ダイオードを含み、
   前記電極パッドは前記反射膜の下部で接触していることを特徴とする有機電界発光表示装置。
2. 前記第１電極は前記ソース／ドレイン電極とコンタクトホールを介して電気的に連結されることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
3. 前記ソース／ドレイン電極はモリブデン（Ｍｏ）膜またはモリブデン−タングステン合金（ＭｏＷ）膜であることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
4. 前記反射膜はアルミニウム（Ａｌ）膜またはアルミニウム−ネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）膜であることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
5. 前記反射膜の厚さは１００ないし２０００Åであることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
6. 前記第１電極は透明導電膜であることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
7. 前記透明導電膜はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜またはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）膜であることを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光表示装置。
8. 前記第１電極の厚さは５０ないし７００Åであることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
9. 前記有機機能膜は正孔注入層、正孔輸送層、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層で構成された群から選択された１種以上の層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
10. 前記第２電極はＩＴＯ、ＩＺＯ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｂａ及びこれらの合金で構成された群から選択される一つの物質からなることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
11. 前記第１電極または第２電極はアノード電極であることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
12. 基板上に半導体層、ゲート電極及びソース／ドレイン電極を具備した薄膜トランジスタを形成し、
    前記ソース／ドレイン電極のうちの一つと接続する電極パッドを形成し、
    前記電極パッド上に反射物質膜を形成した後、これをパターニングして反射膜を形成し、
    前記反射膜上に第１電極を形成して、前記反射膜が前記電極パッドと前記第１電極との間に介在するように、かつ前記電極パッドが前記反射膜の下部で接触するようにし、
    前記第１電極上に少なくとも発光層を具備する有機機能膜を形成し、
    前記有機機能膜上に第２電極を形成することを含み、
    前記第１電極は前記電極パッドに直接コンタクトして前記ソース／ドレイン電極と電気的に接続することを特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法。
13. 前記反射膜を形成することは基板上に反射物質膜を形成して、前記反射物質膜を乾式エッチング法を用いてパターニングすることを含むことを特徴とする請求項１２に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。

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