KR101279324B1

KR101279324B1 - 액티브 매트릭스 유기전계발광소자 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101279324B1
Application number: KR1020060057197A
Authority: KR
Inventors: 조봉래
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2006-06-26
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2013-06-26
Also published as: CN100559607C; CN101097943A; US20080122373A1; KR20080000015A; US8228266B2

Abstract

본 발명은 유기전계발광소자(Organic Electroluminescent Device)에 관한 것으로서, 특히 박막트랜지스터의 채널층을 보호하면서 소자 특성을 개선한 액티브 매트릭스 유기전계발광소자(Active-Matrix Organic Electroluminescent Device) 및 그 제조방법을 개시한다.

개시된 본 발명의 유기전계발광소자는, 화소 영역을 정의하도록 교차배열된 게이트 배선과 데이터 배선; 상기 게이트 배선과 교차배열되고, 상기 데이터 배선과 평행한 방향으로 배치된 전원 배선; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에 배치된 스위칭 트랜지스터; 상기 게이트 배선과 전원 배선의 교차 영역에 배치된 구동 트랜지스터; 및 상기 화소 영역에 형성된 화소전극을 포함하고, 상기 스위칭 트랜지스터와 구동 트랜지스터는 각각 채널층 하측 영역에 형성된 게이트 전극과 상기 채널층 상측 영역에 형성된 스톱퍼를 포함한다.

본 발명은 박막 트랜지스터의 구조를 바텀 게이트 구조로 변경하고, 양극(anode) 형성시 게이트 전극 상부에 스톱퍼를 형성하여 추가 공정 없이 채널층을 보호하는 효과가 있다.

유기전계, 스톱퍼, 발광, 트랜지스터, 채널층,

Description

액티브 매트릭스 유기전계발광소자 및 그 제조방법{active-matrix Organic Electroluminescent Device and method for fabricating thereof}

도 1은 종래 기술에 따른 유기전계발광소자의 박막트랜지스터 구조를 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 화소구조를 도시한 도면이다.

도 3a는 상기 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'선을 절단한 단면도이다.

도 3b는 상기 도 2의 Ⅱ-Ⅱ'선을 절단한 단면도이다.

도 4a 내지 도 4c는 상기 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 본 발명의 유기전계발광소자의 제조공정을 도시한 단면도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전계발광소자의 구조를 도시한 도면이다.

도 6a는 종래 유기전계발광소자의 드레인 전극 영역에서 출력되는 전류 특성을 도시한 그래프이다.

도 6b는 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 드레인 전극 영역에서 출력되는 전류 특성을 도시한 그래프이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100: 절연기판 101a: 제 1 게이트 전극

101b: 제 2 게이트 전극 103: 게이트 절연막

104: 채널층 113: 데이터 배선

111: 제 1 드레인 전극 107: 층간 절연막

110: 화소전극 109a: 제 1 스톱퍼

109b: 제 2 스톱퍼

본 발명은 유기전계발광소자(Organic Electroluminescent Device)에 관한 것으로서, 특히 박막트랜지스터의 채널층을 보호하면서 소자 특성을 개선한 액티브 매트릭스 유기전계발광소자(Active-Matrix Organic Electroluminescent Device) 및 그 제조방법에 관한 것이다.

새로운 평판디스플레이 중 하나인 유기전계발광소자는 자체발광형이기 때문에 액정표시장치에 비해 시야각, 대조비 등이 우수하며 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다. 그리고 직류 저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 전부 고체이기 때문에 외부충격에 강하고 사용온도범위도 넓으며 특히, 제조비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있다.

특히, 상기 유기전계발광소자는 액정표시장치나 PDP(Plasma Display Panel)와 달리 공정이 매우 단순하기 때문에 증착 및 봉지(encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있다.

특히, 액티브 매트릭스 방식에서는 화소에 인가된 전압이 스토리지 캐패시턴스(Cst ; storage capacitance)에 충전되어 있어, 그 다음 프레임(frame) 신호가 인가될 때까지 전원을 인가해 주도록 함으로써, 게이트 배선 수에 관계없이 한 화면 동안 계속해서 구동한다.

따라서, 액티브 매트릭스 방식에서는, 낮은 전류를 인가해 주더라도 동일한 휘도를 나타내므로 저소비전력, 고정세, 대형화가 가능한 장점을 가진다.

이하, 이러한 액티브 매트릭스형 유기전계발광소자의 기본적인 구조 및 동작특성에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 유기전계발광소자에서 사용되는 박막 트랜지스터는 폴리실리콘으로된 채널층(14) 상부에 게이트 전극(21)이 형성되고, 상기 채널층(14) 상부에 소스전극(16a)과 드레인 전극(16b)이 상기 채널층(14)을 중심으로 동일 평면에 위치하는 구조(coplanar structure)를 갖는다.

먼저, 절연기판(10) 상에 버퍼층(11)이 형성되어 있고, 상기 버퍼층(11) 상에 채널층(14)이 형성되어 있다. 상기 채널층(14)은 비정질 실리콘을 상기 버퍼층(11) 상에 형성한 다음, 이를 레이저를 사용하여 열처리함으로써 다결정화(poly crystallization) 시켜 형성한다.

상기 채널층(14)의 소스 전극(16a)과 드레인 전극(16b)이 콘택되는 영역에는 n+ 또는 p+ 이온주입공정을 통해, 오믹콘택층(15a, 15b)이 형성되어 있다.

상기 채널층(14) 상부에는 게이트 절연막(13)이 형성되어 있고, 상기 게이트 절연막(13) 상에는 게이트 전극(21)과 스토리지 커패시턴스 형성을 위한 스토리지 전극(23)이 형성되어 있다.

상기 게이트 전극(21)은 상기 채널층(14)의 오믹콘택층(15a, 15b) 사이의 채널층(14) 영역과 대응되는 위치에 형성된다.

상기 게이트 전극(21) 상에는 층간절연막(17)이 형성되어 있고, 상기 층간절연막(17) 상에는 상기 오믹콘택층(15a, 15b)과 전기적으로 콘택되어 있는 소스 전극(16a)과 드레인 전극(16b)이 형성되어 있고, 화소전극(19)이 상기 드레인 전극(16b)과 전기적으로 콘택되어 있다.

이후, 상기 화소전극(19) 상에 유기발광체가 형성된다. 즉, 상기 화소전극(19)은 화소 영역에서 유기전계발광체의 양극(anode) 또는 음극(cathode) 역할을 한다.

그러나, 상기와 같은 종래 유기전계발광소자는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 하부발광 방식(bottom emission)인 경우에는 외부광에 의해 채널층(14)이 노출되어 있으므로, 광에너지에 의한 박막트랜지스터 소자 특성이 변화되는 문제가 있다.

왜냐하면, 상기 절연기판(10)의 외측 방향으로 외부광이 직접 채널층(14)에 조사되어 채널층(14)에 포함되어 있는 정공 또는 전자가 광에너지를 받아 박막 트랜지스터의 특성에 영향을 주기 때문이다.

둘째, 상기와 같은 문제점을 방지하기 위해서는 추가적으로 채널층(14)을 외 부광에 노출되지 않도록 광차단 패턴을 형성해야 하는데, 그러면 제조공정이 복잡해지는 문제가 발생된다.

본 발명은, 박막 트랜지스터의 구조를 바텀 게이트 구조로 변경하고, 양극(anode) 형성시 게이트 전극 상부에 스톱퍼를 형성하여 추가 공정 없이 채널층을 보호할 수 있는 액티브 매트릭스 유기전계발광소자 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 게이트 전극 상부에 형성되는 스톱퍼를 소스 전극과 연결되도록 함으로써, 백 바이어스에 의한 소자 특성 변동(kink 현상)을 최소화할 수 있는 액티브 매트릭스 유기전계발광소자 및 그 제조방법을 제공함에 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 스토리지 전극과 드레인 전극(전극) 사이에 게이트 절연막과 채널층을 이용하므로 충분한 스토리지 커패시턴스를 형성할 수 있는 액티브 매트릭스 유기전계발광소자 및 그 제조방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 상부 발광 방식 유기전계발광소자에 적용할 경우 스톱퍼를 메탈과 ITO 전극(유기전계발광체의 anode)으로 형성하여 채널층을 보호한 액티브 매트릭스 유기전계발광소자 및 그 제조방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 유기전계발광소자는,

화소 영역을 정의하도록 교차배열된 게이트 배선과 데이터 배선;

상기 게이트 배선과 교차배열되고, 상기 데이터 배선과 평행한 방향으로 배치된 전원 배선;

상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에 배치된 스위칭 트랜지스터;

상기 게이트 배선과 전원 배선의 교차 영역에 배치된 구동 트랜지스터; 및

상기 화소 영역에 형성된 화소전극을 포함하고,

상기 스위칭 트랜지스터와 구동 트랜지스터는 각각 채널층 하측 영역에 형성된 게이트 전극과 상기 채널층 상측 영역에 형성된 스톱퍼를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전계발광소자의 제조방법은,

기판 상에 게이트 전극 및 스토리지 전극을 형성하는 단계;

상기 게이트 전극과 스토리지 전극 상에 게이트 절연막과 채널층을 형성하는 단계;

상기 채널층이 형성된 기판 상에 층간절연막과 투명금속을 순차적으로 형성하고, 이를 식각하여 화소전극 및 스톱퍼를 형성하는 단계; 및

상기 스톱퍼가 형성된 기판 상에 소스/드레인 전극, 데이터 배선 및 전원 배선을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의한 유기전계발광소자의 제조방법은,

기판 상에 제 1 게이트 전극, 제 2 게이트 전극 및 스토리지 전극을 형성하는 단계;

상기 제 1, 2 게이트 전극과 스토리지 전극 상에 각각 게이트 절연막과 채널층을 형성하는 단계;

상기 채널층이 형성된 기판 상에 층간절연막과 투명금속을 순차적으로 형성하고, 이를 식각하여 화소전극 및 상기 제 1, 2 스톱퍼를 형성하는 단계; 및

상기 제 1, 2 스톱퍼가 형성된 기판 상에 상기 제 1 게이트 전극에 대응하는 제 1 소스/제 1 드레인 전극과, 상기 제 2 게이트 전극에 대응하는 제 2 소스/제 2 드레인 전극, 데이터 배선 및 전원 배선을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 박막 트랜지스터의 구조를 바텀 게이트 구조로 변경하고, 양극(anode) 형성시 게이트 전극 상부에 스톱퍼를 형성하여 추가 공정 없이 채널층을 보호할 수 있다.

또한, 본 발명은, 게이트 전극 상부에 형성되는 스톱퍼를 소스 전극과 연결되도록 함으로써, 백 바이어스에 의한 소자 특성 변동(kink 현상)을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명은, 스토리지 전극과 드레인 전극(전극) 사이에 게이트 절연막과 채널층을 이용하므로 충분한 스토리지 커패시턴스를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상부 발광 방식 유기전계발광소자에 적용할 경우 스톱퍼를 메탈과 ITO 전극(유기전계발광체의 anode)로 형성하여 채널층을 보호한다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 유기전계발광소자의 화소구조는 교차배열되어 단위 화소 영역을 정의하는 데이터 배선(113)과 게이트 배선(101), 상기 데 이터 배선(113)과 대향하면서 구동 트랜지스터(Td)에 전원을 공급하는 전원배선(115)이 형성되어 있다.

상기 데이터 배선(113)과 게이트 배선(101)이 교차되는 영역에는 스위칭 트랜지스터(Ts)가 형성되어 있다. 상기 스위칭 트랜지스터(Ts)는 상기 데이터 배선(113)으로부터 전달되는 데이터 신호를 상기 구동 트랜지스터(Td)에 인가하여 상기 구동 트랜지스터(Td)의 출력 전류를 제어한다.

상기 스위칭 트랜지스터(Ts)는 상기 게이트 배선(101)으로부터 분기되는 제 1 게이트 전극(101a)과 상기 게이트 전극(101a) 상부에 형성된 채널층(104)과, 상기 채널층(104) 양측에 형성된 제 1 소스전극(113)과 제 1 드레인 전극(111)이 형성되어 있다.

상기 도면에서는 상기 데이터 배선(113)이 제 1 소스전극 역할을 한다.

상기 제 1 드레인 전극(111) 하부에는 상기 전원배선(115)과 전기적으로 연결되고, 상기 제 1 드레인 전극(111)과 스토리지 커패시턴스를 형성하는 스토리지 전극(102)이 형성되어 있다.

또한, 상기 스위칭 트랜지스터(Ts)의 제 1 게이트 전극(101a) 상부에는 제 1 스톱퍼(109a)가 형성되어 있어, 마스크의 추가공정 없이 상기 스위칭 트랜지스터(Ts)에 오믹 콘택층을 형성할 수 있다.

또한, 상기 제 1 드레인 전극(111)은 구동 트랜지스터(Td)의 제 2 게이트 전극(101b)과 전기적으로 연결되어 있고, 상기 구동 트랜지스터(Td)의 제 2 소스 전극(121a)은 상기 스토리지 전극(102)과 전기적으로 연결되어 상기 전원 배선(115) 으로부터 전달되는 전류가 상기 제 2 소스 전극(121a)으로 전달되도록 하였다.

또한, 상기 구동 트랜지스터(Td)의 제 2 드레인 전극(121b)은 상기 제 2 소스 전극(121a)과 대향하고, 화소전극(110)과 전기적으로 콘택되어 있다.

따라서, 상기 제 1 드레인 전극(111)으로 전달되는 데이터 신호에 의해 상기 구동 트랜지스터(Td)의 채널층(104)의 전자 또는 정공 이동폭이 조절되어, 상기 제 2 소스 전극(121a)으로부터 전류가 상기 제 2 드레인 전극(121b)과 화소전극(110)에 전달된다.

상기 제 2 게이트 전극(101b) 상에는 채널층(104)이 형성되어 있고, 상기 채널층(104) 상에는 오믹 콘택층 형성을 위한 제 2 스톱퍼(109b)가 형성되어 있다. 상기 제 2 스톱퍼(109b)는 상기 제 2 소스전극(121a)과 전기적으로 연결되어 있어, 상기 구동 트랜지스터(Td)에 백 바이어스가 인가되도록 하였다.

또한, 상기 스위칭 트랜지스터(Ts)와 구동 트랜지스터(Td)의 채널층(104) 하측에 제 1 게이트 전극(101a)과 제 2 게이트 전극(101b)이 형성되어 있어, 외부광으로부터 채널층(104)을 보호할 수 있는 이점이 있다.

도 3a는 상기 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'선을 절단한 단면도이고, 도 3b는 상기 도 2의 Ⅱ-Ⅱ'선을 절단한 단면도이다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 절연기판(100) 상에 스위칭 트랜지스터(Ts)의 제 1 게이트 전극(101a)과 구동 트랜지스터(Td)의 제 2 게이트 전극(101b)을 형성한다. 이때, 스토리지 커패시턴스 형성을 위한 스토리지 전극(102)을 상기 절연기판(100) 상에 동시에 형성한다.

도 3a의 스위칭 트랜지스터(Ts) 영역을 보면, 상기 제 1 게이트 전극(101a) 상에는 게이트 절연막(103)과 폴리실리콘막으로 형성된 채널층(104)이 형성되어 있고, 상기 제 1 게이트 전극(101a)과 대응되는 위치의 채널층(104) 상에 층간절연막(107)과 제 1 스톱퍼(109a)가 형성되어 있다.

상기 제 1 스톱퍼(109a) 좌우측에는 제 1 소스 전극 역할을 하는 데이터 배선(113)이 상기 채널층(104) 상에 형성되어 있고, 상기 데이터 배선(113)과 대향하는 영역에는 제 1 드레인 전극(111)이 형성되어 있다. 상기 제 1 드레인 전극(111)은 상기 스토리지 전극(102)을 오버랩하도록 확장 형성되어 스토리지 커패시턴스를 형성한다.

상기 스토리지 전극(102)과 제 1 드레인 전극(111) 사이에는 게이트 절연막(103)과 채널층(104)이 형성되어 있다.

또한, 상기 스토리지 전극(102) 인접 영역에는 층간절연막(107) 상에 화소전극(110)이 형성되어 있다.

즉, 바텀 게이트 구조로 트랜지스터 구조를 변경하고, 화소전극(110) 형성시 제 1 게이트 전극(101a) 상부에 ITO 물질로 제 1 스톱퍼(109a)를 형성함으로써, 추가 마스크 공정이 채널층(104) 상에 오믹 콘택층을 형성할 수 있다.

도 3b의 구동 트랜지스터(Td) 영역에서는 제 2 게이트 전극(101b) 상에 게이트 절연막(103)과 채널층(104)이 형성되어 있고, 상기 채널층(104) 상에 층간절연막(107)과 제 2 스톱퍼(109b)가 형성되어 있다.

상기 제 2 스톱퍼(109b) 양측에는 제 2 소스전극(121a)과 제 2 드레인 전 극(121b)이 형성되어 있고, 상기 제 2 드레인 전극(121b)의 인접 영역에는 전원배선(115)이 형성되어 있다.

스토리지 커패시턴스 영역에서는 상기 도 3b에서와 같이 제 1 드레인 전극(111)과 스토리지 전극(102)이 게이트 절연층(103)과 채널층(104)을 사이에 두고 스토리지 커패시턴스를 형성한다.

도 2를 참조하면, 상기 구동 트랜지스터(Td)에 형성된 제 2 스톱퍼(109b)는 제 2 소스 전극(121a)과 전기적으로 연결되어 있어 백 바이어스(back bias) 상태가 된다.

따라서, 상기 구동 트랜지스터(Td)의 출력에서 킨크(kink) 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

도 4a 내지 도 4c에 도시한 바와 같이, 절연기판(100) 상에 금속막을 형성한 다음, 패터닝하여 제 1 게이트 전극(101a)과 스토리지 전극(102)을 형성한다

상기 제 1 게이트 전극(101a) 형성시 구동 트랜지스터 영역에는 제 2 게이트 전극(미도시)이 형성된다. 또한, 상기 게이트 전극으로 보통 알루미늄(Al), AlNd, Cu등을 사용할 수 있다.

상기와 같이 제 1 게이트 전극(101a)과 스토리지 전극(102)이 절연기판(100) 상에 형성되면, 도 4b에 도시한 바와 같이, 게이트 절연막(103)과 비정질 실리콘막을 절연기판(100) 전면에 형성한 다음, 레이저를 이용하여 상기 비정질 실리콘막을 다결정(poly)화 한다.

상기와 같이, 폴리 실리콘막이 형성되면 마스크 공정을 진행하여, 상기 제 1 게이트 전극(101a)과 상기 스토리지 전극(102) 상부에 게이트 절연막(103)과 채널층(104)이 형성되도록 패터닝한다.

상기와 같이 채널층(104)이 절연기판(100) 상에 형성되면, 계속해서 상기 절연기판(100)의 전 영역 상에 층간절연막(107)과 ITO 금속을 형성한다.

그런 다음, 상기 ITO 금속을 패터닝하여 화소영역에 화소전극(110)을 형성하고, 상기 채널층(104) 상부에는 제 1 스톱퍼(109a)를 형성한다. 이후, 패터닝된 포토레지스트를 제거하지 않고, 계속적으로 층간절연막(107)을 식각한다.

따라서, 상기 채널층(104) 상에는 층간절연막(107)과 제 1 스톱퍼(109a)가 형성되어 있고, 화소 영역에는 화소전극(110)이 형성되어 있다.

이때, 구동 트랜지스터 영역에는 제 2 스톱퍼가 형성되는데, 상기 제 2 스톱퍼는 구동 트랜지스터의 소스전극과 전기적으로 연결되도록 패터닝한다.

상기와 같이 스위칭 트랜지스터의 제 1 스톱퍼(109a)와, 구동 트랜지스터의 제 2 스톱퍼(미도시)가 형성되면, 이를 마스크로 하여 상기 채널층(104) 상에 이온 주입공정을 진행하여 오믹콘택층을 형성한다.

상기와 같이 채널층(104) 상에 오믹콘택층이 형성되면, 절연기판(100) 전영역 상에 금속막을 형성한 다음, 이를 패터닝하여 스위칭 트랜지스터의 제 1 소스 전극 역할을 하는 데이터 배선(113), 제 1 드레인 전극(111)을 형성한다.

상기 제 1 드레인 전극(111)은 상기 스토리지 전극(102)과 오버랩되도록 확 장 형성하여, 상기 스토리지 전극(102)과 스토리지 커패시턴스를 형성하도록 한다.

이와 같이, 본 발명에서는 스위칭 트랜지스터와 구동 트랜지스터의 채널층(104) 하측에 각각 제 1 게이트 전극(101a)과 제 2 게이트 전극(101b)이 형성되어 있어, 외부광에 의해 채널층(104)을 보호할 수 있다.

또한, 오믹콘택층 형성을 위한 스톱퍼를 화소전극 형성시 동시에 패터닝하기 때문에 추가 마스크 공정 없이 이온주입공정을 진행할 수 있다.

또한, 본 발명의 유기전계발광소자는 스위칭 트랜지스터의 드레인 전극과 스토리지 전극 사이에 게이트 절연막과 채널층을 포함하여 스토리지 커패시턴스를 형성할 수 있기 때문에 충분한 크기의 스토리지 커패시턴스를 확보할 수 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 절연기판(200) 상에 구동 트랜지스터(Td)가 형성된 구조이다. 상기 구동 트랜지스터(Td)와 함께 스위칭 트랜지스터(Ts) 함께 형성되지만, 이부분에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

상기 절연기판(200) 상에 게이트 전극(201)과 스토리지 전극(202)이 형성되어 있고, 상기 게이트 전극(201) 상에는 게이트 절연막(203)과 폴리실리콘막으로 형성된 채널층(204)이 형성되어 있다. 상기 게이트 전극(201)과 대응되는 채널층(204) 상에는 층간절연막(207)과 금속막(250) 및 스톱퍼(209)가 형성되어 있다.

본 발명은 상부 발광방식(Top emission) 유기전계발광소자에 적용될 경우 ITO 금속으로 형성된 스톱퍼(209)를 통하여 채널층(104)에 광이 조사되는 것을 방 지하기 위해서 상기 스톱퍼(209)와 층간절연막(207) 사이에 금속막(250)을 형성하였다.

상기 스토리지 전극(202)과 인접한 영역에는 화소전극(210)이 형성되어 있는데, 상기 화소전극(210)과 층간절연막(207) 사이에는 금속막(250)이 형성되어 있어 상부 발광시 광이 화소전극(210) 방향으로 누설되지 않도록 하였다.

도면에는 도시하지 않았지만, 스위칭 트랜지스터 영역에서도 스톱퍼와 층간절연막 사이에 금속막을 형성하여, 상부 발광 방식에서 발생되는 광이 구동 트랜지스터의 채널층에 조사되지 않도록 한다.

상기와 같이 화소전극(210)이 형성되면, 상기 구동 트랜지스터의 채널층(204) 영역에 소스전극(211a)과 드레인 전극(211b) 및 데이터 배선(213)이 형서이되는데, 상기 구동 트랜지스터에 형성되는 스톱퍼(209)는 상기 소스 전극(211a)과 전기적으로 연결하여 구동 트랜지스터의 출력 특성이 변동되지 않도록 한다.

이와 같은 유기전계발광소자의 제조방법은 다음과 같다. 구체적으로 설명하지 않은 부분은 도 4a 내지 도 4c와 동일하므로 이를 참조한다.

상기 절연기판(200) 상에 게이트 전극(201)과 스토리지 전극(202)을 형성하고, 이후, 채널층(204)을 형성하는 단계까지는 상기 도 4a 내지 도 4c와 동일하다.

이후, 상기 절연기판(200) 상에 층간절연막(207), 금속막(250) 및 ITO 금속막을 계속해서 형성하고, 이를 식각하여 화소 영역에 화소전극(210), 트랜지스터 영역에 스톱퍼(209)를 형성한다.

이때, 상기 ITO 금속, 금속막(250) 및 층간절연막(207)이 동시에 식각되기 때문에 상기 스톱퍼(209)와 층간절연막(207) 사이에는 외부광으로부터 채널층(204)을 보호할 수 있는 금속막(250)이 형성된다.

상기와 같이, 화소전극(210)과 스톱퍼(250)가 형성되면, 절연기판(200) 상에 금속막을 형성한 다음, 이를 식각하여 상기 스톱퍼(209)가 형성된 채널층(204) 상에 소스 전극(211a)과 드레인 전극(211b)을 형성한다. 이때, 상기 소스 전극(211a)과 상기 스톱퍼(209)는 전기적으로 연결하여 상기 구동 트랜지스터에 역 바이어스가 걸려 출력 전류 변동이 발생하지 않도록 하였다.

상기 드레인 전극(211b)은 상기 스토리지 전극(202)과의 스토리지 커패시턴스 형성을 위해 상기 스토리지 전극(202)과 오버랩되도록 형성한다.

또한, 상기 소스 전극(211a)과 드레인 전극(211b)이 형성될 때, 데이터 배선(213)과 구동 트랜지스터에 전원을 공급하는 전원배선(미도시)이 함께 형성된다.

상기와 같은 유기전계발광소자는 상부 발광 방식 구조인 경우에도 추가적인 마스크 공정 없이 채널층(204)을 보호할 수 있을 뿐 아니라, 구동 트랜지스터에 역 바이어스(back bias)가 인가되도록 하여 트랜지스터 특성 변화를 최소화 할 수 있다.

또한, 본 발명의 유기전계발광소자의 채널층(204)은 하측에서는 게이트 전극이 외부 광을 차단하고, 상측에서는 스톱퍼(209)와 층간절연막(207) 사이에 게재된 금속막(250)에 의해 광을 차단하도록 하였다.

도 6a는 종래 유기전계발광소자의 드레인 전극 영역에서 출력되는 전류 특성을 도시한 그래프이고, 도 6b는 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 드레인 전극 영역에서 출력되는 전류 특성을 도시한 그래프이다.

도 6a에 도시한 바와 같이, 종래 유기전계발광 소자의 구동 트랜지스터에서는 채널층 영역에 백 바이어스가 인가되지 않았기 때문에 드레인 전극 영역으로 출력되는 전류가 일정하지 않은 점을 볼 수 있다.

또한, 트랜지스터의 채널층이 외부광에 노출되어 있어 구동 트랜지스터의 출력 특성이 매우 불안정한 상태가 된다.

도 6b에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따라 구동 트랜지스터의 채널층 상부에 위치한 스톱퍼에 백 바이어스가 인가되는 경우에는 드레인 전극 방향으로 출력되는 전류가 변동되지 않고 일정함을 볼 수 있다.

즉, 구동 트랜지스터의 스톱퍼에 소스전극이 연결되어 있어, 구동 트랜지스터의 채널층 영역에서 발생되는 불안정한 전계를 제거하여 킨크(kink) 현상을 제거할 수 있다.

또한, 본 발명의 유기전계발광소자의 채널층 영역은 하부에 게이트 전극이 형성되어 있기 때문에 하부 발광 방식의 구조인 경우라도 외부광이 채널층 영역으로 조사되지 않아 트랜지스터의 성능이 변하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 유기전계발광소자가 상부 발광 방식 구조인 경우에는 구동 트랜지스터의 채널층 하측에 게이트 전극을 형성하고, 채널층 상부의 스톱퍼 영역에 광차단을 위한 금속막을 형성함으로써 외부광 또는 자발광에 의해 채널층의 특성이 변하는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 본 발명의 구동 트랜지스터는 안정된 출력 특성이 있기 때문에 화질 특성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 박막 트랜지스터의 구조를 바텀 게이트 구조로 변경하고, 양극(anode) 형성시 게이트 전극 상부에 스톱퍼를 형성하여 추가 공정 없이 채널층을 보호하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 게이트 전극 상부에 형성되는 스톱퍼를 소스 전극과 연결되도록 함으로써, 백 바이어스에 의한 소자 특성 변동(kink 현상)을 최소화하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 스토리지 전극과 드레인 전극(전극) 사이에 게이트 절연막과 채널층을 이용하므로 충분한 스토리지 커패시턴스를 형성하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 상부 발광 방식 유기전계발광소자에 적용할 경우 스톱퍼를 메탈과 ITO 전극(유기전계발광체의 anode)로 형성하여 채널층을 보호하는 효과가 있다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims

화소 영역을 정의하도록 교차배열된 게이트 배선과 데이터 배선;

상기 게이트 배선과 교차배열되고, 상기 데이터 배선과 평행한 방향으로 배치된 전원 배선;

상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에 배치된 스위칭 트랜지스터;

상기 게이트 배선과 전원 배선의 교차 영역에 배치된 구동 트랜지스터; 및

상기 화소 영역에 형성된 화소전극을 포함하고,

상기 스위칭 트랜지스터와 구동 트랜지스터는 각각 채널층 하측 영역에 형성된 게이트 전극과 상기 채널층 상측 영역에 형성된 스톱퍼; 및

상기 스톱퍼의 하측에 광차단을 위해 금속막을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제 1 항에 있어서, 상기 구동 트랜지스터에 형성된 스톱퍼는 소스 전극과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 트랜지스터와 구동 트랜지스터의 게이트 전극은 각각 채널층의 오믹 콘택층 사이에 위치하여 상기 채널층 영역으로 진행하는 광을 차단하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제 1 항에 있어서, 상기 스톱퍼는 채널층 상에 형성된 층간절연막 상에 형성 된 것을 특징을 하는 유기전계발광소자.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 스톱퍼는 상기 화소전극과 동일한 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제 6 항에 있어서, 상기 스톱퍼는 ITO 금속인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
기판 상에 게이트 전극 및 스토리지 전극을 형성하는 단계;

상기 게이트 전극과 스토리지 전극 상에 게이트 절연막과 채널층을 형성하는 단계;

상기 채널층이 형성된 기판 상에 층간절연막과 금속막과 투명금속을 순차적으로 형성하고, 이를 식각하여 화소전극, 광차단을 위한 금속막 및 스톱퍼를 형성하는 단계; 및

상기 스톱퍼가 형성된 기판 상에 소스/드레인 전극, 데이터 배선 및 전원 배선을 형성하는 단계를 포함하는 유기전계발광소자의 제조방법.
제 8 항에 있어서, 상기 채널층 형성 후, 오믹 콘택층 형성을 위한 이온주입 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
삭제
제 8 항에 있어서, 상기 스톱퍼는 상기 채널층 하측의 게이트 전극과 대향하는 위치에 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
제 8 항에 있어서, 상기 소스 전극 형성시, 상기 스톱퍼와 전기적으로 연결되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
기판 상에 제 1 게이트 전극, 제 2 게이트 전극 및 스토리지 전극을 형성하는 단계;

상기 제 1, 2 게이트 전극과 스토리지 전극 상에 각각 게이트 절연막과 채널층을 형성하는 단계;

상기 채널층이 형성된 기판 상에 층간절연막과 금속막과 투명금속을 순차적으로 형성하고, 이를 식각하여 화소전극, 광차단을 위한 금속막 및 상기 제 1, 2 스톱퍼를 형성하는 단계; 및

상기 제 1, 2 스톱퍼가 형성된 기판 상에 상기 제 1 게이트 전극에 대응하는 제 1 소스/제 1 드레인 전극과, 상기 제 2 게이트 전극에 대응하는 제 2 소스/제 2 드레인 전극, 데이터 배선 및 전원 배선을 형성하는 단계를 포함하는 유기전계발광소자의 제조방법.
제 13 항에 있어서, 상기 채널층 형성 후, 오믹 콘택층 형성을 위한 이온주입공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
삭제
제 13 항에 있어서, 상기 제 1, 2 스톱퍼는 상기 채널층 하측의 제 1, 2 게이트 전극과 대향하는 위치에 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
제 13 항에 있어서, 상기 제 2 소스 전극 형성시, 상기 제 2 스톱퍼와 전기적으로 연결되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.