KR101050466B1 - 유기 발광 표시 장치의 커패시터 및 그것을 구비한 유기 발광 표시 장치 - Google Patents

유기 발광 표시 장치의 커패시터 및 그것을 구비한 유기 발광 표시 장치 Download PDF

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Abstract

충전 용량이 증가된 커패시터를 구비한 유기 발광 표시 장치가 개시된다. 개시된 유기 발광 표시 장치의 커패시터는, 기판 위에 형성된 제1금속층과, 제1금속층 위에 형성된 제1절연층과, 제1절연층 위의 제1금속층과 대응하는 위치에 형성된 산화물반도체층, 제1절연층 위에 개구를 가지고 형성되며 그 개구를 통해 산화물반도체층을 노출시키는 제2절연층 및, 산화물반도체층의 노출된 부위와 연결되도록 제2절연층 위에 형성되는 제2금속층을 포함한다. 이에 따라 커패시터는 금속층-절연층-반도체층-금속층의 적층 구조가 된다.

Description

유기 발광 표시 장치의 커패시터 및 그것을 구비한 유기 발광 표시 장치{A capacitor and an organic light emitting display device providing the same}
본 발명은 유기 발광 표시 장치의 커패시터 및 그것을 구비한 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산화물 반도체를 이용한 커패시터와 그것을 구비한 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
최근 각광받고 있는 액티브 매트릭스형 유기 발광 표시 장치는 각 화소마다 박막트랜지스터와 커패시터 및 이들에 연결된 유기발광소자를 구비하고 있다. 유기발광소자는 상기 박막트랜지스터와 커패시터로부터 적절한 구동 신호를 인가 받아서 발광하며 원하는 화상을 구현하게 된다.
한편, 유기 발광 표시 장치의 화상을 보다 안정적으로 구현하기 위해서는 상기 커패시터의 용량이 충분할 필요가 있다. 즉, 커패시터의 충전 용량이 충분해야 보다 자연스러운 화상이 구현될 수 있다. 그러나, 충전 용량을 늘리기 위해 무조건 커패시터의 크기를 크게 만들면 유기발광소자의 발광 영역이 상대적으로 줄어들게 되어 휘도가 저하될 수 있으므로, 이러한 문제가 생기지 않는 적절한 개선이 요구된다.
본 발명의 실시예는 충전 용량이 증가된 커패시터 및 그것을 구비한 유기 발광 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 커패시터는, 기판 위에 형성된 제1금속층; 상기 제1금속층 위에 형성된 제1절연층; 상기 제1절연층 위의 상기 제1금속층과 대응하는 위치에 형성된 산화물반도체층; 상기 제1절연층 위에 개구를 가지고 형성되며, 그 개구를 통해 상기 산화물반도체층을 노출시키는 제2절연층; 및, 상기 개구를 덮고, 상기 산화물반도체층의 상기 노출된 부위와 연결되도록 상기 제2절연층 위에 형성되는 제2금속층;을 포함한다.
여기서, 상기 제2절연층은 상기 산화물반도체층의 가장자리부는 덮고 그 중앙부를 상기 개구를 통해 노출시키도록 형성될 수 있다.
상기 산화물반도체층은 저항이 감소되도록 플라즈마 처리될 수 있다.
상기 제1금속층과 상기 제1절연층과 상기 산화물반도체층 및 상기 제2금속층이 상기 개구를 통해 차례로 인접 적층된 금속층-절연층-반도체층-금속층의 구조일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는, 유기발광소자와, 상기 유기발광소자에 전기적으로 연결된 박막트랜지스터 및 커패시터를 구비한 유기 발광 표시 장치에 있어서, 상기 커패시터는, 기판 위에 형성된 제1금속층; 상기 제1금속층 위에 형성된 제1절연층; 상기 제1절연층 위의 상기 제1금속층과 대응하는 위치에 형성된 산화물반도체층; 상기 제1절연층 위에 개구를 가지고 형성되며, 그 개구를 통해 상기 산화물반도체층을 노출시키는 제2절연층; 및, 상기 개구를 덮고, 상기 산화물반도체층의 상기 노출된 부위와 연결되도록 상기 제2절연층 위에 형성되는 제2금속층;을 포함한다.
상기 제2절연층은 상기 산화물반도체층의 가장자리부는 덮고 그 중앙부를 상기 개구를 통해 노출시키도록 형성될 수 있다.
상기 산화물반도체층은 저항이 감소되도록 플라즈마 처리될 수 있다.
상기 제1금속층과 상기 제1절연층과 상기 산화물반도체층 및 상기 제2금속층이 상기 개구를 통해 차례로 인접 적층된 금속층-절연층-반도체층-금속층의 구조일 수 있다.
상기 박막트랜지스터는, 상기 기판 상에 상기 제1금속층과 같은 층으로 형성되며 그 위에는 상기 제1절연층이 형성되는 게이트전극과, 상기 산화물반도체층과 같은 재질로 같은 층에 형성되며 그 위에는 상기 제2절연층이 형성되는 활성층과, 상기 제2금속층과 같은 층으로 형성되며 상기 제2절연층에 형성된 또 다른 개구를 통해 상기 활성층과 전기적으로 연결되는 소스드레인전극을 포함할 수 있다.
상기 유기발광소자는 패시베이션층을 사이에 두고 상기 박막트랜지스터 및 상기 커패시터와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 커패시터는 발광 영역을 줄이지 않고도 충전 용량을 증가시킬 수 있으므로, 이를 사용하는 유기 발광 표시 장치는 더 안정적이고 자연스러운 화상을 구현할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커패시터를 구비한 유기 발광 표시 장치의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2j는 도 1에 도시된 유기 발광 표시 장치의 제조과정을 차례로 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예의 유기 발광 표시 장치는 기판(1) 상에 박막트랜지스터(30)와 커패시터(20) 및 유기발광소자(40)를 구비하고 있다. 참고로 도 1은 유기 발광 표시 장치 중에서 한 화소 부위를 도시한 것으로, 본 발명의 유기 발광 표시 장치는 이러한 화소가 복수개 존재한다.
이중에서 먼저 상기 유기발광소자(40)는 상기 박막트랜지스터(30) 및 커패시터(20)와 전기적으로 연결되어 발광이 일어나는 곳으로, 각 화소마다 구비된 화소전극(41)과, 공통전극인 대향전극(43), 그리고 두 전극(41,43) 사이에 개재된 유기발광층(42)을 구비한다. 따라서, 박막트랜지스터(30)와 커패시터(20)로부터 화소전극(41)에 전압이 인가되어 상기 대향전극(43)과의 사이에 적절한 전압 조건이 형성되면 유기발광층(42)에서 발광이 일어나게 된다.
대향전극(43)의 방향으로 화상을 구현하는 전면 발광형 구조의 경우, 상기 화소전극(41)은 반사형 전극으로 구비될 수 있다. 이를 위해 Al, Ag 등의 합금으로 구비된 반사막을 구비하도록 한다.
상기 화소전극(41)을 애노드 전극으로 사용할 경우, 일함수(절대치)가 높은 ITO, IZO, ZnO 등의 금속 산화물로 이루어진 층을 포함하도록 한다. 상기 화소전극(41)을 캐소드 전극으로 사용할 경우에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca 등의 일함수(절대치)가 낮은 고도전성의 금속을 사용한다. 따라서, 이 경우에는 전술한 반사막은 불필요하게 될 것이다.
상기 대향전극(43)은 광투과형 전극으로 구비될 수 있다. 이를 위해 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca 등을 박막으로 형성한 반투과 반사막을 포함하거나, ITO, IZO, ZnO 등의 광투과성 금속 산화물을 포함할 수 있다. 상기 화소전극(41)을 애노드로 할 경우, 대향전극(43)은 캐소드로, 상기 화소전극(41)을 캐소드로 할 경우, 상기 대향전극(43)은 애노드로 한다.
상기 화소전극(41)과 대향전극(43) 사이에 개재된 유기발광층(42)은 정공 주입수송층, 발광층, 전자 주입수송층 등이 모두 또는 선택적으로 적층되어 구비될 수 있다. 다만, 발광층은 필수적으로 구비한다.
도면으로 도시하지는 않았지만 상기 대향전극(43) 위로는 보호층이 더 형성될 수 있고, 글라스 등에 의한 밀봉이 이루어질 수 있다.
다음으로 상기 박막트랜지스터(30)는, 기판(1) 상에 형성된 게이트전극(31)과, 이 게이트전극(31)을 덮는 제1절연층(32)과, 제1절연층(32) 상에 형성된 활성층(33)과, 활성층(33)을 덮도록 제1절연층(32) 상에 형성된 제2절연층(34)과, 제2절연층(34)의 개구(34a)를 통해 활성층(33)과 연결되는 소스드레인전극(35)을 포함한다.
기판(1) 상에는 실리콘 옥사이드 등의 무기물로 버퍼층(미도시)이 더 형성되어 있을 수 있다.
이러한 기판(1) 상에 형성된 게이트전극(31)은 도전성 금속으로 단층 혹은 복수층으로 형성될 수 있다. 상기 게이트전극(31)은 몰리브덴을 포함할 수 있다.
제1절연층(32)은 실리콘 옥사이드, 탄탈륨 옥사이드, 또는 알루미늄 옥사이드 등으로 형성될 수 있는 데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제1절연층(32) 상에는 패터닝된 활성층(33)이 형성된다. 상기 활성층(33)은 산화물 반도체로 형성될 수 있는데, 예를 들면 G-I-Z-O층[a(In2O3)b(Ga2O3)c(ZnO)층](a, b, c는 각각 a≥0, b≥0, c＞0의 조건을 만족시키는 실수), 또는 Hf-In-Zn-O층 일 수 있다.
이러한 활성층(33)을 덮도록 제2절연층(34)이 형성된다. 상기 제2절연층(34)은 특히 활성층(33)의 채널을 보호하기 위한 것으로, 도 1에서 볼 수 있듯이, 상기 제2절연층(34)이 소스드레인전극(35)과 콘택되는 영역을 제외한 활성층(33) 전체를 덮도록 할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 비록 도면으로 도시하지는 않았지만 채널 상부에만 형성될 수도 있다. 제2절연층(34)도 실리콘 옥사이드, 탄탈륨 옥사이드, 또는 알루미늄 옥사이드 등으로 형성될 수 있는 데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제2절연층(34) 상에는 도전성 금속인 소스드레인전극(35)이 상기 활성층(33)과 콘택되도록 형성된다.
그리고, 상기 제2절연층(34) 상에는 이 소스드레인전극(35)을 덮도록 패시베이션층(50)이 형성되고, 이 패시베이션층(50) 상에는 소스드레인전극(35)과 콘택된 상기 유기발광소자(40)의 화소전극(41)이 형성된다.
상기 패시베이션층(50) 상에는 상기 화소전극(41)의 일부를 노출시키는 화소정의막(51)이 형성되고, 화소정의막(51)으로 노출된 화소전극(41) 상부로 유기발광층(42) 및 대향전극(43)이 형성된다.
다음으로 본 실시예의 커패시터(20) 구조를 설명한다.
커패시터(20)는 상기 기판(1) 상에 순차 적층된 제1금속층(21), 제1절연층(22), 산화물반도체층(23), 제2절연층(24) 및, 제2금속층(25)을 포함하고 있다.
먼저, 상기 제1금속층(21)은 기판(1) 상에 전술한 박막트랜지스터(30)의 게이트전극(31)과 같이 성막되는 것으로, 게이트전극(31)과 같은 재질인 몰리브덴 등으로 구성될 수 있다.
상기 커패시터(20)의 제1절연층(22)은 박막트랜지스터(30)의 제1절연층(32)과 같은 성막층이며, 커패시터(20) 영역과 박막트랜지스터(30) 영역에 걸쳐서 같이 형성된다. 또, 상기 커패시터(20)의 제2절연층(24) 역시 박막트랜지스터(30)의 제2절연층(34)과 같은 성막층이며, 커패시터(20) 영역과 박막트랜지스터(30) 영역에 걸쳐서 같이 형성된다.
상기 산화물반도체층(23)은 상기 박막트랜지스터(30)의 활성층(33)과 같이 성막되는 층으로, 활성층(33)과 같은 G-I-Z-O층[a(In2O3)b(Ga2O3)c(ZnO)층](a, b, c는 각각 a≥0, b≥0, c＞0의 조건을 만족시키는 실수), 또는 Hf-In-Zn-O층일 수 있다.
그리고, 상기 제2금속층(25)은 박막트랜지스터(30)의 소스드레인전극(35)과 같이 성막되는 층으로, 소스드레인전극(35)과 같은 도전성 금속재로 구성된다.
다음으로 이러한 본 실시예의 커패시터(20)와 이를 구비한 유기 발광 표시 장치에 대한 제조과정을 설명한다.
도 2a 내지 도 2j는 도 1에 도시된 유기 발광 표시 장치의 제조과정을 순차적으로 도시한 단면도들이다.
먼저, 도 2a와 같이 기판(1) 상에 커패시터(20)의 제1금속층(21)과 박막트랜지스터(30)의 게이트전극(31)을 형성한다. 도면에는 도시하지 않았으나 기판(1) 위에 먼저 버퍼층을 형성하고 제1금속층(21)과 게이트전극(31)을 그 위에 형성할 수도 있다.
이어서, 도 2b와 같이 제1금속층(21)과 게이트전극(31)을 덮는 제1절연층(22,32)을 형성한다.
그리고는 도 2c와 같이 제1절연층(22,32) 상에서 상기 제1금속층(21)과 대응하는 위치에 산화물반도체층(23)을, 상기 게이트전극(31)과 대응하는 위치에 활성층(33)을 같은 성막층으로 형성한다.
다음으로, 도 2d와 같이 제1절연층(22,32) 위에 제2절연층(24,34)을 형성한다. 제2절연층(24,34)은 도면과 같이 산화물반도체층(23)과 활성층(33)이 이후에 적층될 제2금속층(25) 및 소스드레인전극(35)와 각각 콘택될 개구(24a)(34a)를 남기고 형성된다. 이 개구(24a)(34a)는 예컨대 드라이 에칭으로 패터닝할 수 있다. 그리고, 이때 개구(24a)를 통해 노출된 상기 산화물반도체층(23)의 표면을 아르곤 가스나 수소 가스의 플라즈마로 처리할 수 있는데, 이렇게 하면 산화물반도체층(23)과 이후에 적층될 제2금속층(25) 간의 접촉 저항이 낮아져서 전기전도도가 향상될 수 있다.
이어서, 도 2e와 같이 제2금속층(25)과 소스드레인전극(35)을 형성하여 각각 산화물반도체층(23) 및 활성층(33)과 개구(24a)(34a)를 통해 연결되게 한다.
일단, 이렇게 되면 커패시터(20)의 기본적인 구조는 완성되는데, 도면과 같이 개구(24a)를 통해 제1금속층(21), 제1절연층(22), 산화물반도체층(23) 및, 제2금속층(25)이 차례로 인접되게 적층된 구조가 된다. 즉, 금속층-절연층-반도체층-금속층의 적층 구조가 되며, 이 구조가 커패시터(20)의 충전 용량을 증가시키는 역할을 한다. 즉, 기존에는 산화물반도체층(23)이 없이 제1,2절연층(22,24)을 사이에 두고 제1,2금속층(21,25)이 대면하고 있는 금속층-절연층-절연층-금속층의 적층 구조로 커패시터가 구성되었는데, 이와 같이 반도체층을 한 절연층 자리에 형성하면 상대적으로 절연층의 두께가 작아지면서 충전 용량이 증가하게 된다. 또한, 박막트랜지스터(30)의 활성층(33)을 형성할 때 산화물반도체층(23)을 같이 형성할 수 있으므로, 공정이 특별히 더 추가되지도 않는다.
그리고, 상기 산화물반도체층(23)의 가장자리부는 도 2d 이하에 도시된 것처럼 제2절연층(24)에 의해 덮어져서 중앙부만 노출되도록 형성되는 것이 바람직하다. 만일 산화물반도체층(23)의 가장자리부도 제2절연층(24)이 노출되게 형성되면, 제2절연층(24)과 산화물반도체층(23) 가장자리부와의 미세한 틈새를 따라 전하가 빠져나가서 커패시터(20)로서의 기능이 저하될 우려가 있기 때문이다.
이후 도 2f와 같이 패시베이션층(50)을 형성하고, 도 2g와 같이 소스드레인전극(35)과 연결된 화소전극(41)을 형성하며, 도 2h와 같이 화소를 구획시켜주는 화소정의막(51)을 형성한다.
그리고 도 2i와 같이 화소전극(41) 위에 유기발광층(42)을 형성한 후, 그 위에 대향전극(43)을 형성하면 도 2j에 도시된 바와 같은 유기 발광 표시 장치가 제조된다. 물론, 이 위에 보호층 형성되고 밀봉을 위한 글라스가 덮이게 된다.
그러므로, 이상에서와 같이 본 실시예의 커패시터(20)는 절연층의 개구를 통해 금속층-절연층-반도체층-금속층의 적층 구조를 이룸으로써, 특별히 커패시터(20) 면적을 넓히지 않고도 충전 용량을 증가시킬 수 있다. 즉, 유기발광소자의 발광 영역을 줄이지 않고도 충전 용량이 향상되는 효과를 얻을 수 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.
1:기판 20:커패시터
21:제1금속층 22,32:제1절연층
23:산화물반도체층 24,34:제2절연층
24a,34a:개구 25:제2금속층
30:박막트랜지스터 31:게이트전극
33:활성층 35:소스드레인전극
40:유기발광소자 41:화소전극
42:유기발광층 43:대향전극
50:패시베이션층 51:화소정의막

Claims (10)

  1. 기판 위에 형성된 제1금속층;
    상기 제1금속층 위에 형성된 제1절연층;
    상기 제1절연층 위의 상기 제1금속층과 대응하는 위치에 형성된 산화물반도체층;
    상기 제1절연층 위에 개구를 가지고 형성되며, 그 개구를 통해 상기 산화물반도체층을 노출시키는 제2절연층; 및,
    상기 개구를 덮고, 상기 산화물반도체층의 상기 노출된 부위와 연결되도록 상기 제2절연층 위에 형성되는 제2금속층;을 포함하는 유기 발광 표시 장치의 커패시터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2절연층은 상기 산화물반도체층의 가장자리부는 덮고 그 중앙부를 상기 개구를 통해 노출시키도록 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 커패시터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산화물반도체층은 저항이 감소되도록 플라즈마 처리된 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 커패시터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1금속층과 상기 제1절연층과 상기 산화물반도체층 및 상기 제2금속층이 상기 개구를 통해 차례로 인접 적층된 금속층-절연층-반도체층-금속층의 구조인 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 커패시터.
  5. 유기발광소자와, 상기 유기발광소자에 전기적으로 연결된 박막트랜지스터 및 커패시터를 구비한 유기 발광 표시 장치에 있어서,
    상기 커패시터는, 기판 위에 형성된 제1금속층; 상기 제1금속층 위에 형성된 제1절연층; 상기 제1절연층 위의 상기 제1금속층과 대응하는 위치에 형성된 산화물반도체층; 상기 제1절연층 위에 개구를 가지고 형성되며, 그 개구를 통해 상기 산화물반도체층을 노출시키는 제2절연층; 및, 상기 개구를 덮고, 상기 산화물반도체층의 상기 노출된 부위와 연결되도록 상기 제2절연층 위에 형성되는 제2금속층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2절연층은 상기 산화물반도체층의 가장자리부는 덮고 그 중앙부를 상기 개구를 통해 노출시키도록 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 산화물반도체층은 저항이 감소되도록 플라즈마 처리된 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1금속층과 상기 제1절연층과 상기 산화물반도체층 및 상기 제2금속층이 상기 개구를 통해 차례로 인접 적층된 금속층-절연층-반도체층-금속층의 구조인 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터는,
    상기 기판 상에 상기 제1금속층과 같은 층으로 형성되며 그 위에는 상기 제1절연층이 형성되는 게이트전극과,
    상기 산화물반도체층과 같은 재질로 같은 층에 형성되며 그 위에는 상기 제2절연층이 형성되는 활성층과,
    상기 제2금속층과 같은 층으로 형성되며 상기 제2절연층에 형성된 또 다른 개구를 통해 상기 활성층과 전기적으로 연결되는 소스드레인전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 유기발광소자는 패시베이션층을 사이에 두고 상기 박막트랜지스터 및 상기 커패시터와 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
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