KR20030010136A - 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자 및 그의 제조방법 - Google Patents

액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자 및 그의 제조방법 Download PDF

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KR20030010136A
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Abstract

본 발명에서는, 절연기판과; 상기 절연기판 상에 형성된 폴리실리콘(p-Si)으로 이루어진 반도체층 및 캐패시터 전극과; 상기 반도체층의 중앙부에 형성된 게이트 전극과; 상기 게이트 전극 및 캐패시터 전극 상부에 형성된 제 1 절연층과; 상기 제 1 절연층 상부의 상기 캐패시터 전극과 대응하는 위치에 형성된 파워 전극과; 상기 파워 전극이 형성된 제 1 절연층 상부에 화소 단위로 형성되며, 투명 도전성물질로 이루어진 양극(anode electrode)과; 상기 양극 상부에 위치하여, 상기 양극의 일부를 노출시키는 제 1 양극 노출부를 가지는 제 2 절연층과; 상기 제 2 절연층의 제 1 양극 노출부를 통하여, 상기 양극과 연결되어 형성된 드레인 전극 및 상기 드레인 전극과 일정간격 이격되며, 상기 파워 전극과 연결되어 형성된 소스 전극과; 상기 소스 및 드레인 전극의 상부에 위치하며, 상기 제 2 절연층의 제 1 양극 노출부와 대응하는 위치에 형성된 제 2 양극 노출부를 가지는 제 3 절연층과; 상기 제 2 양극 노출부를 통하여 상기 양극과 연결되며, 상기 양극과 대응하는 위치에 형성된 유기전계발광층(Organic Electroluminescent layer)과; 상기 유기전계발광층과 연접하는 상부에 형성된 불투명 금속으로 이루어진 음극(cathode electrode)을 포함하는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자를 제공하므로써, 기존보다 마스크 공정수를 줄여, 제조 비용 및 공정 시간을 줄일 수 있으므로, 생산수율이 향상된 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자를 제공할 수 있는 장점을 가진다.

Description

액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자 및 그의 제조방법{Active-Matrix Organic Electroluminescent Device and Method for Fabricating the same}
본 발명은 유기전계발광 소자(Organic Electroluminescent Device)에 관한 것이며, 특히 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자(Active-Matrix Organic Electroluminescent Device)에 관한 것이다.
최근에 액정표시장치(LCD ; Liquid Crystal Display Device)는 가볍고 전력 소모가 적은 장점이 있어, 평판디스플레이(FPD ; Flat Panel Display)로서 현재 가장 많이 사용되고 있다.
그러나, 액정표시장치는 자체 발광소자가 아니라 수광소자이며 밝기, 대조비(contrast), 시야각, 그리고 대면적화 등에 기술적 한계가 있기 때문에 이러한 단점을 극복할 수 있는 새로운 평판디스플레이를 개발하려는 노력이 활발하게 전개되고 있다.
새로운 평판디스플레이 중 하나인 유기전계발광 소자는 자체발광형이기 때문에 액정표시장치에 비해 시야각, 대조비 등이 우수하며 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다. 그리고 직류저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 전부 고체이기 때문에 외부충격에 강하고 사용온도범위도 넓으며 특히 제조비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있다.
특히, 상기 유기전계발광 소자는 액정표시장치나 PDP(Plasma Display Panel)와 달리 공정이 매우 단순하기 때문에 증착 및 봉지(encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있다.
한편, 이러한 유기전계발광 소자의 구동방식으로는 별도의 박막트랜지스터를 구비하지 않는 패시브 매트릭스형(passive matrix)가 주로 이용됐었다.
그러나, 패시브 매트릭스 방식은 해상도나 소비전력, 수명 등에 많은 제한적인 요소를 가지고 있기 때문에, 고해상도나 대화면을 요구하는 차세대 디스플레이 제조를 위한 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자가 연구/개발되고 있다.
상기 패시브 매트릭스 방식에서는 주사선(scan line)과 신호선(signal line)이 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하는 반면, 액티브 매트릭스 방식에서는, 각 화소(pixel)를 개폐하는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)가 화소마다 위치하고, 이 박막트랜지스터가 스위치 역할을 하여, 제 1 전극은 화소단위로 온/오프(on/off)를 시키고, 이 제 1 전극과 대향하는 제 2 전극은 공통전극으로 사용한다.
상기 패시브 매트릭스 방식은 각각의 화소를 구동하기 위하여 주사선을 시간에 따라 순차적으로 구동하므로, 요구되는 평균 휘도를 나타내기 위해서는 평균 휘도에 라인수를 곱한 것 만큼의 순간 휘도를 내야만 한다.
따라서, 라인이 많으면 많을수록, 더 높은 전압과 더 많은 전류를 순간적으로 인가해 주어야 하므로, 소자의 열화를 가속시키고 소비전력이 높아져 고해상도, 대면적 디스플레이에는 적합하지 않다.
한편, 액티브 매트릭스 방식에서는 화소에 인가된 전압이 스토리지 캐패시터(CST; storage capacitance)에 충전되어 있어, 그 다음 프레임(frame) 신호가 인가될 때까지 전원을 인가해 주도록 함으로써, 주사선 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 유기전계발광 소자의 기본적인 구조 및 동작특성에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본 화소 구조를 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, 제 1 방향으로 주사선(scan line)이 형성되어 있고, 이 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성되며, 서로 일정간격 이격된 신호선(signal line) 및 전력공급 라인(powersupply line)이 형성되어 있어, 하나의 화소영역(pixel area)을 정의한다.
상기 화소영역 내에는 상기 제 1 방향으로 캐패시터 라인(capacitor line)이형성되어 있다.
상기 주사선과 신호선의 교차지점에는 어드레싱 엘리먼트(addressing element)인 스위칭 박막트랜지스터(switching TFT)가 형성되어 있고, 이 스위칭 박막트랜지스터 및 캐패시터 라인과 연결되어 스토리지 캐패시터가 형성되어 있고, 상기 스위칭 박막트랜지스터 및 스토리지 캐패시터의 연결부 및 전력공급 라인과 연결되어, 전류원 엘리먼트(current source element)인 구동 박막트랜지스터가 형성되어 있고, 이 구동 박막트랜지스터에는 양극(anode electrode)이 연결되어 있고, 이 양극은 정전류 구동방식의 유기전계발광 다이오드(Electroluminescent Diode)를 통해 음극(cathode electrode)과 연결되어 있다.
상기 유기전계발광 다이오드에 의해 연결된 양극 및 음극은 유기전계발광 소자를 구성한다.
상기 스위칭 박막트랜지스터는 전압을 제어하고, 전류원을 저장하는 역할을 한다.
이하, 상기 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 구동원리에 대해서 설명한다.
상기 액티브 매트릭스 방식에서는 선택신호에 따라 해당전극에 신호를 인가하면, 스위칭 박막트랜지스터의 게이트가 온상태가 되고, 데이터 신호가 이 스위칭 박막트랜지스터의 게이트를 통과하여, 구동 박막트랜지스터와 스토리지 캐패시터에 인가되며, 이 구동 박막트랜지스터의 게이트가 온상태로 되면, 전원공급 라인으로부터 전류가 구동 박막트랜지스터의 게이트를 통하여 유기전계발광층에 인가되어발광하게 된다.
이때, 상기 데이터 신호의 크기에 따라, 구동 박막트랜지스터의 게이트의 개패정도가 달라져서, 이 구동 박막트랜지스터를 통하여 흐르는 전류량을 조절하여 계조표시를 할 수 있게 된다.
그리고, 비선택 구간에는 스토리지 캐패시터에 충전된 데이터가 구동 박막트랜지스터에 계속 인가되어, 다음 화면의 신호가 인가될 때까지 지속적으로 유기전계발광 소자를 발광시킬 수 있다.
이러한 원리로 인하여, 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자는 패시브 매트릭스 방식에 비해 낮은 전압과 순간적으로 낮은 전류를 인가해도 되며, 선택 라인수에 관계없이 한 화면시간 동안 계속 유기전계발광 소자의 구동이 가능하여 저소비전력, 고해상도, 대면적화에 유리하다. 한편, 박막트랜지스터를 거쳐 전류를 흐르게 하는 구조이므로 기존의 비정질 실리콘(a-Si) 박막트랜지스터는 비정질 실리콘의 무결정상태의 실리콘 입자에 의해 전계효과 이동도(electric field effect mobility)가 낮아서 채용하기 어렵고, 균일한 결정립을 가져 전계효과 이동도가 보다 우수한 폴리실리콘(p-Si) 박막트랜지스터가 요구된다.
상기 폴리실리콘 박막트랜지스터는 전계효과 이동도가 크기 때문에 기판 위에 구동회로를 만들 수 있어, 이 폴리실리콘 박막트랜지스터로 기판에 직접 구동회로를 만들면 구동 IC 비용도 줄일 수 있고 실장도 간단해진다.
이 폴리실리콘을 제조하는 방법으로는, 비정질 실리콘을 이용하여 레이저 어닐링을 통해 저온 결정화 하는 방법이 주로 이용되고 있다.
도 2는 종래의 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 하나의 박막트랜지스터를 포함하는 일부 영역에 해당하는 단면도로서, 상기 도 1에서 유기전계발광 소자의 양극 및 스토리지 캐패시터와 연결된 구동 박막트랜지스터부를 일예로 하여 설명한다.
도시한 바와 같이, 절연기판(1) 상에 반도체층(32), 게이트 전극(38), 소스 및 드레인 전극(50, 52)으로 구성되는 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있고, 상기 소스 전극(50)에는 미도시한 전원공급 라인에서 형성된 파워 전극(42)이 연결되어 있으며, 상기 드레인 전극(52)에는 투명 도전성물질로 이루어진 양극(58)이 연결되어 있다.
상기 파워 전극(42)과 대응하는 하부에는 절연된 상태로 상기 반도체층(32)과 동일물질로 이루어진 캐패시터 전극(34)이 형성되어 있어서, 이 파워 전극(42) 및 캐패시터 전극(34)에 의해 스토리지 캐패시터(CST)가 형성된다.
그리고, 상기 양극(58)의 상부에는 유기전계발광층(64) 및 불투명 금속물질로 이루어진 음극(66)이 순서대로 적층되어 유기전계발광부(E)를 구성한다.
상기 유기전계발광부(E)에 위치하는 절연층들의 적층구조를 살펴보면, 상기 절연기판(1)과 반도층(32) 사이에서 완충작용을 하는 버퍼층(30)과, 상기 스토리지 캐패시터(CST)를 구성하는 제 1 보호층(40)과, 상기 드레인 전극(52)과 파워 전극(42) 사이의 제 2 보호층(44)과, 상기 양극(58)과 소스 전극(50) 사이의 제 3 보호층(54)과, 상기 박막트랜지스터(T)와 양극(58)사이의 제 4 보호층(60)이 차례대로 적층된 구조를 가지는데, 상기 제 1 내지 4 보호층(40, 44, 54, 60)에는 각각 각층간의 전기적 연결을 위한 콘택홀(미도시)을 포함한다.
이하, 도 3a 내지 3i는 상기 도 2의 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조공정을 단계별로 각각 나타낸 단면도로서, 상기 제조 공정에서의 각 패턴은 별도의 마스크에 그려진 패턴을 박막이 증착된 기판 상에 전사시켜 형성하는 일련의 공정을 거쳐 형성되며, 이러한 공정은 포토레지스트 도포(Photo Ressist Coating), 정렬 및 노광(Align & Exposure), 현상(Develop)을 주요 공정으로 하는 사진식각(photolithography)공정을 의미한다.
이하, 단계별 마스크 제작수를 기준으로 설명하기 위하여, 상기 사진식각 공정을 마스크 공정으로 하여 설명한다.
도 3a에서는, 절연기판(1) 상에 제 1 절연물질을 이용하여 버퍼층(30)을 기판 전면에 걸쳐 형성하고, 이 버퍼층(30) 상부에 폴리실리콘을 이용하여, 제 1 마스크 공정에 의해 액티브층(32a ; active layer) 및 캐패시터 전극(34)을 형성한다.
다음으로, 도 3b에서는, 상기 도 3a 단계를 거친 기판 상에, 제 2 절연물질 및 제 1 금속을 연속으로 증착한 후, 제 2 마스크 공정에 의해 상기 액티브층(32a)의 중앙부에 각각 게이트 절연막(36) 및 게이트 전극(38)으로 형성한다.
도 3c에서는, 상기 도 3b단계를 거친 기판 상에, 제 3 절연물질로 이루어진 제 1 보호층(40)으로 형성하고, 이 제 1 보호층(40) 상부에 제 2 금속을 증착한 후, 제 3 마스크 공정에 의해 상기 캐패시터 전극(34)을 덮는 위치에 파워전극(42)을 형성한다.
그리고, 도 3d에서는, 상기 도 3c 단계를 거친 기판 상에, 제 3 절연물질을 증착한 후, 제 4 마스크 공정에 의해, 상기 액티브층(32a)의 양단부 및 파워 전극(42)의 일부를 노출하는 제 1, 2 오믹 콘택홀(46a, 46b) 및 캐패시터 콘택홀(48)을 가지는 제 2 보호층(44)을 형성한다.
상기 액티브층(32a)의 양단부는 추후 공정에서 형성될 소스 및 드레인 전극과 연결되도록, 좌측부는 드레인 영역(Ia)을 이루고, 우측부는 소스 영역(Ib)을 이룬다.
이 단계에서는, 상기 액티브층(32a)의 노출된 양단부를 이온도핑 처리하여, 이 이온도핑 처리된 부분을 불순물이 함유된 오믹콘택층(32b ; ohmic contact layer)으로 형성하여, 이 액티브층(32a)과 오믹콘택층(32b)으로 구성되는 반도체층(32)을 완성한다.
다음, 도 3e 단계에서는, 제 3 금속을 증착한 후, 제 5 마스크 공정에 의해 상기 캐패시터 콘택홀(도 3d의 48) 및 제 1 오믹 콘택홀(도 3d의 46a)을 통하여, 파워 전극(42) 및 소스 영역(Ib)의 오믹콘택층(32b)과 연결되는 소스 전극(50)과, 이 소스 전극(50)과 일정 간격 이격되며, 제 2 오믹 콘택홀(도 3d의 46b)을 통하여 드레인 영역(Ia)의 오믹콘택층(32b)과 연결되는 드레인 전극(52)을 형성한다.
이 단계에서는 상기 반도체층(32), 게이트 전극(38), 소스 및 드레인 전극(50, 52)을 포함하는 박막트랜지스터(T)를 완성하게 된다.
한편, 상기 파워 전극(42) 및 캐패시터 전극(34)은 각각 소스 전극(52) 및미도시한 캐패시터 라인(도 1)과 전기적으로 연결되며, 상기 1 보호층(40)을 절연체로 하여, 스토리지 캐패시터(CST)를 형성한다.
도 3f에서는, 상기 도 3e 단계를 거친 기판 상에, 제 4 절연물질을 증착한 후, 제 6 마스크 공정에 의해 드레인 콘택홀(56)을 가지는 제 3 보호층(54)을 형성한다.
그 다음, 도 3g 단계에서는, 상기 드레인 콘택홀(도 3f의 56)을 통해 드레인 전극(50)과 연결되도록, 제 4 금속을 이용하여, 제 7 마스크 공정에 의해, 유기전계발광층 영역인 유기전계발광부(E)에 양극(58)을 형성한다.
도 3h에서는, 상기 3g 단계를 거친 기판 상에 제 5 절연물질을 증착한 후, 제 8 마스크 공정에 의해 상기 유기전계발광부(E)와 대응하는 양극(58)을 노출시키는 양극 노출부(62)을 가지는 제 4 보호층(60)을 형성한다.
이 제 4 보호층(60)은 박막트랜지스터(T)을 수분 및 이물질로부터 보호하는 역할을 한다.
이로써, 마스크 공정이 수반되는 제조 공정은 마치게 되고, 이어서 도 3i 단계에서는 상기 양극 노출부(도 3h의 62)을 통하여 양극(58)과 연결되는 유기전계발광층(64)과, 이 유기전계발광층(64) 상부에 제 5 금속을 이용하여 음극(66)을 기판 전면에 걸쳐 형성한다.
이 제 5 금속으로는, 상기 유기전계발광층(64)으로부터 방출되는 빛을 양극(58)으로 반사시켜 유기전계발광 소자의 화면을 구현하기 위하여, 반사특성을가지며, 전자를 쉽게 내놓을수 있도록 일함수(work function)값이 낮은 금속물질을 선택한다.
즉, 이와 같이 종래의 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자에서는 적어도 8번의 마스크 공정이 요구된다.
이러한 마스크 공정에는 해당물질의 증착에 따른 고온 공정과, 비교적 고가의 포토레지스트의 소요 및 식각 공정과 같이 기판 상에 물리적 또는 화학적 처리를 가하는 공정이 포함되므로, 마스크 공정수를 줄여, 좀 더 생산수율이 향상된 제품을 제공하는 것이, 현재 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 과제라고 할 수 있다.
이러한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 각 절연층에 형성하는 콘택홀 형성공정을 줄이는 방법에 의해 마스크 공정수를 줄여 제조비용 및 생산 수율이 향상된 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명에서는 유기전계발광 소자의 양극을 형성하는 공정을 게이트 전극의 상부를 덮는 보호층 형성 공정 다음에 진행하여, 추후 오믹 콘택홀 및 캐패시터 콘택홀을 형성하는 공정에서 양극 노출부를 형성하는 공정을 하나의 마스크 공정에서 실시하므로써, 기존의 드레인 전극과 양극을 연결하기 위해 소요되었던 마스크 공정을 생략할 수 있도록 한다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본 화소 구조를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 하나의 박막트랜지스터를 포함하는 일부 영역에 해당하는 단면도.
도 3a 내지 3i는 상기 도 2의 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조공정을 단계별로 각각 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 하나의 박막트랜지스터를 포함하는 일부 영역에 해당하는 단면도.
도 5a 내지 5h는 상기 도 4의 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조공정을 단계별로 각각 나타낸 단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
100 : 절연기판 102 : 버퍼층
104 : 반도체층 107 : 게이트 절연막
108 : 게이트 전극 110 : 제 1 보호층
112 : 파워 전극 114 : 양극
118 : 제 2 보호층 124 : 소스 전극
126 : 드레인 전극 128 : 제 3 보호층
132 : 유기전계발광층 134 : 음극
상기 목적을 해결하기 위하여, 본 발명의 하나의 특징에서는 제 1 방향으로 형성된 다수 개의 제 1 라인과, 상기 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성되어 화소 영역을 정의하는 다수 개의 제 2 라인과, 상기 제 1, 2 라인의 교차지점에 형성되어 각 화소를 개폐하며, 반도체층, 게이트 전극, 소스 및 드레인 전극을 가지는 박막트랜지스터를 포함하는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자(Active-Matrix Organic Electroluminescent Device)에 있어서, 절연기판과; 상기 절연기판 상에 형성된 폴리실리콘(p-Si)으로 이루어진 반도체층 및 캐패시터 전극과; 상기 반도체층의 중앙부에 형성된 게이트 전극과; 상기 게이트 전극 및 캐패시터 전극 상부에 형성된 제 1 절연층과; 상기 제 1 절연층 상부의 상기 캐패시터 전극과 대응하는 위치에 형성된 파워 전극과; 상기 파워 전극이 형성된 제 1 절연층 상부에 화소 단위로 형성되며, 투명 도전성물질로 이루어진 양극(anode electrode)과; 상기 양극 상부에 위치하여, 상기 양극의 일부를 노출시키는 제 1 양극 노출부를 가지는 제 2 절연층과; 상기 제 2 절연층의 제 1 양극 노출부를 통하여, 상기 양극과 연결되어 형성된 드레인 전극 및 상기 드레인 전극과 일정간격 이격되며, 상기 파워 전극과 연결되어 형성된 소스 전극과; 상기 소스 및 드레인 전극의 상부에 위치하며, 상기 제 2 절연층의 제 1 양극 노출부와 대응하는 위치에 형성된 제 2 양극 노출부를 가지는 제 3 절연층과; 상기 제 2 양극 노출부를 통하여 상기 양극과 연결되며, 상기 양극과 대응하는 위치에 형성된 유기전계발광층(Organic Electroluminescent layer)과; 상기 유기전계발광층과 연접하는 상부에 형성된 불투명 금속으로 이루어진 음극(cathode electrode)을 포함하는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자를 제공한다.
상기 제 1 내지 3 절연층은 무기 절연물질을 이용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하기로는 상기 무기 절연물질중 실리콘 산화막(Si02), 실리콘 질화막(Si3N4)중 어느 하나로 하는 것이다.
그리고, 상기 반도체층의 양단부는 이온도핑 처리된 오믹콘택층을 이루며, 상기 제 2 절연층에는 상기 반도체층 양단의 오믹콘택층 및 파워 전극의 일부를 각각 노출시키는 제 1, 2 오믹콘택홀 및 캐패시터 콘택홀을 더욱 포함한다.
상기 소스 및 드레인 전극은 상기 제 1, 2 오믹콘택홀을 통하여, 상기 반도체층 양단의 오믹콘택층과 각각 연결된다.
상기 소스 전극은 상기 캐패시터 콘택홀을 통하여 파워 전극과 연결된다.
그리고, 상기 양극을 이루는 투명 도전성 물질은 ITO(Indium Tin Oxide)로 하는 것이 바람직하고, 상기 음극을 이루는 불투명 금속은 일함수(work function)가 4eV보다 낮은 금속으로 하는 것이 바람직하다.
상기 불투명 금속은 알칼리(alkali) 금속이거나, 마그네슘/은 합금(Mg:Ag), 알루미늄/리튬 합금(Al : Li), 플루오르화리튬(LiF)과 알루미늄으로 이루어지는 복합층 중 어느 하나로 하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 라인은 게이트 전극을 포함하는 주사선 및 상기 주사선과 일정간격 이격되게 형성되며, 상기 캐패시터 전극을 포함하는 캐패시터 라인이고, 상기제 2 라인은 소스 전극을 포함하는 신호선 및 상기 신호선과 일정간격 이격되게 형성되며, 상기 파워 전극을 포함하는 전원공급 라인인 것을 특징으로 한다.
상기 주사선 및 신호선의 교차지점에는 스위칭 박막트랜지스터가 형성되어 있고, 상기 스위칭 박막트랜지스터 및 캐패시터 라인과 연결되어 스토리지 캐패시터가 형성되어 있으며, 상기 스토리지 캐패시터 및 전력공급 라인과 연결되어 구동 박막트랜지스터가 형성되어 있고, 상기 구동 박막트랜지스터와 연결되어 양극, 유기전계발광 다이오드, 음극이 형성되어 있다.
상기 유기전계발광층은 상기 양극 및 음극 사이에 차례대로 정공 주입층(Hole-Injection Layer), 정공 수송층(Hole-Transport Layer), 발광층(Emissive Layer), 전자 주입층(Electron-Transport Layer)으로 이루어진 다층막인 것을 특징으로 한다.
상기 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자는 진공 증착법(vacuum evaporation)에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 하나의 특징에서는, 제 1 방향으로 다수 개의 제 1 라인을 형성하는 단계와, 상기 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 배열되어 화소 영역을 정의하는 다수 개의 제 2 라인을 형성하는 단계와, 상기 제 1, 2 라인의 교차점에 각 화소를 개폐하며, 반도체층, 게이트 전극, 소스 및 드레인 전극을 가지는 박막트랜지스터를 형성하는 단계를 포함하는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자(Active-Matrix Organic Electroluminescent Device)의 제조방법에 있어서, 절연기판을 구비하는 단계와; 상기 절연기판 상에 폴리실리콘을 이용하여 반도체층및 캐패시터 전극을 형성하는 단계와; 상기 반도체층의 중앙부에 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극 상부에 제 1 절연층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 절연층 상부의 상기 캐패시터 전극과 대응하는 위치에 파워 전극을 형성하는 단계와; 상기 파워 전극이 형성된 기판 상에 투명 도전성 물질을 이용하여, 양극을 형성하는 단계와; 상기 양극의 일부를 노출시키는 제 1 양극 노출부를 가지는 제 2 절연층을 형성하는 단계와; 상기 제 2 절연층의 제 1 양극 노출부를 통하여, 상기 양극과 연결되는 드레인 전극 및 상기 드레인 전극과 일정간격 이격되며, 상기 파워 전극과 연결되는 소스 전극을 형성하는 단계와; 상기 소스 및 드레인 전극을 상부에, 상기 제 1 양극 노출부와 대응하는 위치의 제 2 양극 노출부를 가지는 제 3 절연층을 형성하는 단계와; 상기 제 2 양극 노출부를 통하여, 상기 양극과 연결되는 유기전계발광층 및 상기 유기전계발광층과 연접하는 상부에 불투명 금속으로 이루어진 음극을 형성하는 단계를 포함하는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법을 제공한다.
상기 제 2 절연층에 제 1 양극 콘택홀을 형성하는 단계에서, 상기 반도체층의 양단부 및 상기 파워 전극의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성한다.
그리고, 상기 반도체층의 양단부를 노출시키는 공정 다음에는, 상기 양단부를 이온 도핑처리하여 불순물이 주입된 오믹콘택층을 형성하는 단계를 더욱 포함한다.
상기 소스 및 드레인 전극은 상기 제 2 절연층에 형성된 해당 콘택홀을 통하여, 상기 반도체층 양단의 오믹콘택층과 각각 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 소스 전극은 상기 파워 전극을 일부 노출시키는 상기 제 2 절연층의 콘택홀을 통하여 파워전극과 연결된다.
상기 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자는 진공 증착법에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 투명 도전성 물질은 ITO이고, 상기 불투명 금속은 일함수가 4eV보다 작은 금속인 것을 특징으로 한다.
상기 유기전계발광층은 상기 양극 및 음극 사이에 차례대로 정공 주입층(Hole-Injection Layer), 정공 수송층(Hole-Transport Layer), 발광층(Emissive Layer), 전자 주입층(Electron-Transport Layer)으로 이루어진 다층막인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제 1 라인을 형성하는 단계는 상기 게이트 전극을 포함하는 주사선 및 상기 주사선과 일정간격 이격되게 배열되며, 상기 캐패시터 전극을 포함하는 캐패시터 라인을 형성하는 단계이고, 상기 제 2 라인을 형성하는 단계는 상기 소스 전극을 포함하는 신호선 및 상기 신호선과 일정간격 이격되게 배열되며, 상기 파워 전극을 포함하는 전력공급 라인을 형성하는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 내지 3 절연층은 무기 절연물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 하나의 박막트랜지스터를 포함하는 일부 영역에 해당하는 단면도로서, 폴리실리콘을 이용하여반도체층을 구성하므로, 반도체층 상부에 게이트 전극을 구성하는 탑 게이트형 박막트랜지스터 구조를 일예로 하여 설명한다.
본 발명에서는, 상기 도 1의 기본 화소 구조를 적용할 수 있으나, 이외에도 주사선과 신호선이 교차하는 지점에 하나의 박막트랜지스터를 형성하고, 이 박막트랜지스터와 연결되어 유기전계발광소자를 구성하는 방식이나, 휘도균일도를 향상시키기 위하여, 보상용 박막트랜지스터를 추가하여 네개의 박막트랜지스터를 구성하는 방식도 적용할 수 있다.
도시한 바와 같이, 투광성 절연기판(1) 상에 버퍼층(102)이 형성되어 있고, 이 버퍼층(102) 상부에는 반도체층(104) 및 캐패시터 전극(106)이 각각 독립적으로 형성되어 있고, 이 반도체층(104)의 중앙부에는 게이트 절연막(107), 게이트 전극(108)이 순서대로 형성되어 있고, 이 반도체층(104)의 양단부와 연결되어 소스 및 드레인 전극(124, 126)이 형성되어 있다.
상기 소스 전극(124)과 연결되며, 상기 캐패시터 전극(106)을 덮는 위치에는 제 1 보호층(110)에 의해 절연된 상태로 파워 전극(112)이 형성되어 있다.
상기 제 1 보호층(110)이 개재된 상태의 파워 전극(112) 및 캐패시터 전극(106)은 스토리지 캐패시터(CST)를 구성한다.
그리고, 상기 드레인 전극(126)과 연결되어, 화소 단위로 구성되는 유기전계발광부(E)에 양극(114)이 형성되어 있다.
이 양극(114) 상부에는 제 2 보호층(118)에 의해 박막트랜지스터(T)와 절연된 상태에서, 이 제 2 보호층(118)에 형성된 양극 노출부(130)를 통해 양극(114)과 연결되어 유기전계발광층(132)이 형성되어 있다.
그리고, 이 유기전계발광층(132)과 연접하는 상부에는 공통전극 역할을 하는 음극(134)이 형성되어 있다.
상기 유기전계발광부(E)의 적층구조를 살펴보면, 상기 버퍼층(102) 상부에 제 1 보호층(110)이 형성되어 있고, 이 제 1 보호층(110) 상부에 양극(114)이 형성되어 있고, 이 양극(114) 상부에 양극 노출부(130)를 공통적으로 가지는 제 2, 3 보호층(118, 128)이 순서대로 형성되어 있고, 이 양극 노출부(130)를 통해 양극(114)과 연결되어 유기전계발광층(132), 음극(134)이 형성되어 있다.
이때, 이 양극(114)은 양극 노출부(130)를 통해 상기 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(126)과 연결되어 있고, 유기전계발광층(132)은 제 3 보호층(128)에 의해 박막트랜지스터(T)와 절연된 상태로, 상기 양극 노출부(130)를 통해 양극(114)와 연결되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자에서는 양극(114)을 제 1 보호층(110) 상부에 형성하여, 이 양극(114)의 상부에서 드레인 전극(126)이 접촉하도록 하여, 양극(114)과 드레인 전극(126)의 접촉에 소요되는 콘택홀 공정을 다른 콘택홀(예를 들면, 오믹 콘택홀, 캐패시터 콘택홀) 공정에서 동시에 진행하므로써, 별도의 콘택홀 공정을 생략할 수 있어 마스크 공정수를 줄일 수 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법에대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5a 내지 5h는 상기 도 4의 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조공정을 단계별로 각각 나타낸 단면도이다.
본 발명에 따른 유기전계발광 소자에서 사용되는 모든 물질들은 진공증착이 가능해야 한다. 또한 유리전이온도와 열분해온도에서 높은 열안정성을 가지는 것을 전제로 한다.
도 5a에서는, 투광성 절연기판(100) 상에 제 1 절연물질로 이루어진 버퍼층(102)을 형성하고, 이 버퍼층(102) 상부에 폴리실리콘을 이용하여, 제 1 마스크 공정에 의해 액티브층(104a) 및 캐패시터 전극(106)을 각각 형성한다.
상기 투광성 절연기판(100)은 유리 기판이나 플라스틱 기판 또는 플렉서블(flexible) 기판중 어느 하나로 하는 것이 바람직하다.
상기 폴리실리콘을 이용하여 액티브층(104a)을 형성하는 공정에서는, 버퍼층(102) 상부에 비정질 실리콘을 증착한 후, 이 비정질 실리콘층의 탈수소 과정을 거쳐 열처리에 의해 폴리실리콘으로 결정화하는 공정을 더욱 포함한다.
그러나, 상기 결정화 공정은 제 1 마스크 공정 전, 후 어느 단계에서 진행하더라도 무관하다.
이때, 상기 버퍼층(102)은 폴리실리콘의 결정화 공정중 절연기판(100)상에 데미지(damage)가 가해지는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로, 이 버퍼층(102)을 이루는 제 1 절연물질로는 접촉특성이나 증착공정이 용이한 무기 절연물질로 하는것이 바람직하며, 그중에서도 실리콘 산화막(Si02), 실리콘 질화막(Si3N4)로 하는 것이 더욱 바람직하다.
그리고, 도면으로 제시하지는 않았지만, 제 1 방향으로 상기 캐패시터 전극(106)을 포함하는 캐패시터 라인(도 1 참조)을 형성하는 공정이 포함된다.
도 5b에서는, 상기 도 5a 단계를 거친 기판 상에, 제 2 절연물질 및 제 1 금속층을 차례대로 증착한 후, 제 2 마스크 공정에 의해, 상기 액티브층(104a)의 중앙부에, 상기 제 2 절연물질을 게이트 절연막(107)으로 형성하고, 이 게이트 절연막(107)을 하부층으로 하여, 상기 제 1 금속층을 게이트 전극(108)으로 형성한다.
상기 제 2 절연물질은, 상기 도 3a단계에서의 제 1 절연물질과 동일물질을 적용할 수 있으며, 바람직하기로는 실리콘 산화막(Si02), 실리콘 질화막(Si3N4) 중 어느 하나로 하는 것이다.
그리고, 상기 제 1 금속층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 하부층으로 하고, 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 텅스텐(W)과 같이 화학적인 내식성이 강한 금속을 상부층으로 하는 이중금속층으로 하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 알루미늄네오디뮴(AlNd)/몰리브덴(Mo)을 각각 하부 및 상부층으로 하는 이중금속층을 이용하는 것이다.
이 단계에서는, 도면으로 제시하지는 않았지만, 상기 도 5a에서 전술한 캐패시터 라인과 동일한 방향으로 일정간격 이격되어, 상기 게이트 전극(108)을 포함하는 주사선을 형성하는 공정이 포함된다.
도 5c에서는, 상기 도 5b 단계를 거친 기판 상에, 제 3 절연물질로 제 1 보호층(110)을 형성하고, 이 제 1 보호층(110) 상부에 제 2 금속층을 증착한 후, 제 3 마스크 공정에 상기 캐패시터 전극(106)을 덮는 위치에 파워 전극(112)을 형성한다.
상기 제 1 보호층(110)이 개재된 상태로 서로 대응하는 파워 전극(112) 및 캐패시터 전극(106)은 스토리지 캐패시터(CST)를 구성한다.
상기 제 3 절연물질은 상기 도 5b에서 이용된 제 2 절연물질과 동일물질을 적용할 수 있으나, 상기 스토리지 캐패시터(CST)를 구성하는 절연체 역할을 하므로 유전률값이 작은 절연물질을 이용하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 제 2 금속층은 저저항 금속물질로 하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 알루미늄을 포함하는 금속물질 또는 알루미늄을 포함하는 금속물질을 하부금속층으로 하는 이중 금속층으로 하는 것이다.
이 단계에서는, 도면으로 제시하지는 않았지만, 상기 파워 전극(112)을 포함하여, 전술한 주사선 및 캐패시터 라인과 교차하는 제 2 방향으로 전력공급 라인을 형성하는 공정이 포함된다.
도 5d에서는, 상기 도 5c 단계를 거친 기판 상에 제 3 금속을 증착한 후, 제 4 마스크 공정에 의해 양극(114)을 형성한다.
이 양극(114)은 상기 도 5c에서 설명한 주사선과 전력공급 라인이 교차하는 영역으로 정의할 수 있는 화소영역에서, 미도시한 유기전계발광층에서의 빛을 투과시킬 수 있는 유기전계발광부(E)에 형성되도록 한다.
상기 제 3 금속은 투명 도전성 물질로 하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 ITO(Indium Tin Oxide)로 하는 것이다.
도 5e에서는, 상기 도 5d 단계를 거친 기판 상에 제 3 절연물질을 이용하여, 제 5 마스크 공정에 의해, 양극(114), 액티브층(104a)의 양단부, 파워 전극(112)의 일부를 각각 노출시키는 제 1 양극 노출부(116), 제 1, 2 오믹콘택홀(120a, 120b), 캐패시터 콘택홀(122)을 가지는 제 2 보호층(118)을 형성한다.
이 단계에서는, 상기 제 2 보호층(118)이 형성된 기판 상에, 이온도핑 처리를 하여, 상기 노출된 액티브층(104a)의 양단부를 불순물이 주입된 오믹콘택층(104b)으로 형성하여, 이 액티브층(104a)와 오믹콘택층(104b)을 구성되는 반도체층(104)을 완성한다.
상기 이온도핑 과정에서는, 주입되는 이온(n+, p+)에 따라서, n형 또는 p형으로 분류될 수 있는데, 본 발명에서는 어느 방식이라도 무관하다.
상기 이온도핑을 거친 다음에 형성되는 오믹콘택층(104b)은 추후 공정에서 소스 및 드레인 전극과 접촉되는 부분을 각각 소스 및 드레인 영역(IIa, IIb)으로 한다.
상기 각 콘택홀 형성을 위한 마스크 공정은 일정조건을 갖춘 챔버에서 건식식각(dry etching)으로 형성하는 것이 바람직하다.
도 5f에서는, 상기 도 5e 단계를 거친 기판 상에, 제 4 금속을 증착한 후,제 6 마스크 공정에 의해 소스 및 드레인 전극(124, 126)을 형성한다.
이때, 이 소스 전극(124)은 제 1 오믹콘택홀(도 5e의 120a) 및 캐패시터 콘택홀(도 5e의 122)을 통해 소스 영역(IIa)의 오믹콘택층(104b) 및 파워 전극(112)과 연결되어 형성되고, 상기 드레인 전극(126)은 제 2 오믹콘택홀(도 5e의 120b) 및 제 1 양극 노출부(116)을 통해 드레인 영역(IIb)의 오믹콘택층(104b) 및 양극(114)과 연결되어 형성된다.
그리고, 도면으로 제시하지는 않았지만, 이 단계에서는 전술한 전력공급 라인과 일정간격 이격되며, 평행한 방향으로 스위칭 박막트랜지스터(도 1)의 소스 전극을 포함하는 신호선을 형성하는 공정을 더욱 포함한다.
상기 제 4 금속으로는 상기 게이트 전극을 이루는 금속물질과 같이, 알루미늄네오디뮴/몰리브덴으로 구성되는 이중 금속층으로 하거나 또는 몰리브덴, 니켈, 텅스텐 중 어느 하나로 하는 것이 바람직하다.
이 단계에서는, 상기 반도체층(104), 게이트 전극(108), 소스 및 드레인 전극(124, 126)으로 이루어지는 박막트랜지스터(T)을 완성하게 된다.
도면으로 제시하지는 않았지만, 이 단계에서는 상기 박막트랜지스터(T) 이외에도 적어도 하나 이상의 박막트랜지스터(T)를 형성하는 공정이 포함될 수 있다.
도 5g에서는, 상기 도 5f 단계를 거친 기판 상에, 제 4 절연물질을 증착한 후, 제 7 마스크 공정에 의해 상기 제 1 양극 노출부(도 5f의 116)와 대응하는 위치에 제 2 양극 노출부(130)을 가지는 제 3 보호층(128)을 형성한다.
상기 제 3 보호층(128)은 상기 박막트랜지스터(T) 소자보호 및 추후 형성될유기전계발광층과 박막트랜지스터(T)를 절연시키는 목적으로 형성된다.
이 제 4 절연물질은 무기 절연물질로 하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막 중 어느 하나로 하는 것이다.
이와 같이, 본 발명에 따른 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조공정에서는 7번의 마스크 공정이 진행되므로, 기존보다 마스크 공정수를 줄일 수 있다.
즉, 본 발명에서는 양극(114)을 소스 및 드레인 전극(124, 126)보다 선행하여, 상기 오믹 콘택홀(도 5e의 120a, 120b) 및 캐패시터 콘택홀(도 5e의 122)을 형성하는 단계에서, 양극 노출부(도 5e의 116)도 동시에 형성하므로, 기존의 드레인 콘택홀(도 3f의 56)에 해당하는 공정을 생략할 수 있게 되어, 결론적으로는 마스크 공정수가 줄어든 것이다.
다음으로, 이어지는 도 5h에서는, 상기 도 5g 단계를 거친 기판 상에, 상기 양극 노출부(도 5g의 130)을 통하여 양극(114)과 연결되며, 상기 양극과 대응하는 위치에 유기전계발광층(132)을 형성하고, 이 유기전계발광층(132) 상부에 제 5 금속을 이용하여 음극(134)을 형성한다.
상기 제 5 금속은 일함수가 4eV보다 낮은 불투명 금속물질로 하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 알칼리 금속(alkali metals)을 들 수 있고, 더욱 바람직하기로는 마그네슘/은 합금(Mg:Ag), 알루미늄/리튬 합금(Al : Li) 또는 플루오르화리튬(LiF)과 알루미늄으로 이루어지는 복합층 중 어느 하나로 하는 것이다.
한편, 상기 유기전계발광층(132)을 이루는 유기물들은 수분에 매우 약하기 때문에, 이 유기전계발광층(132)을 형성한 이후의 공정에서는 전술한 마스크 공정을 사용하기 어렵기 때문에, 이 유기전계발광층(132) 상부에 별도의 마스크 공정을 거치지 않는 음극(134)을 형성한다.
이하, 상기 유기전계발광층(132)을 구성하는 유기물질에 대해서 좀 더 상세히 설명한다.
상기 유기전계발광층(132)은 단일층으로 형성할 수 있지만, 일반적으로는 양극과 음극 사이에 차례대로 정공 주입층(Hole-Injection Layer), 정공 수송층(Hole-Transport Layer), 발광층(Emissive Layer), 전자 주입층(Electron-Transport Layer)으로 구성되는 다층막으로 구성된다.
상기 정공주입층 물질은 양극으로부터의 정공주입을 용이하게 해주는 역할을 하므로, 정공주입 장벽을 낮추기 위해서는 양극을 이루는 물질인 ITO와 이온화 에너지(ionization potential)가 비슷하고, ITO와의 계면접착력이 높아야 한다.
또한, 외부양자 효율을 높이기 위해서는 가시광 영역에서의 흡수가 가능한 한 없어야 한다. 현재 사용되는 재료로는 프탈로시아닌구리(CuPc ; Copper Phthalocyanine)가 주로 이용된다.
그리고, 상기 발광층은 별도의 섀도마스크(shadow mask)을 통하여 먼저 적색을 내는 발광층을 형성한 후, 상기 섀도마스크를 한 픽셀(sub-pixel) 만큼 옆으로 이동하여 녹색 발광층을, 그리고 한칸 더 이동한 후 청색을 내는 발광층을 형성하는 방식이 주로 이용된다.
이 방식에서는 정교한 섀도마스크 제작 기술 및 제어 기술의 확보가 중요하다.
이하, 상기 유기전계발광 소자의 전계발광 메커니즘에 대해서 설명한다.
상기 유기전계발광 소장에 순방향의 전압을 가하면, 양극에서는 유기전계발광층의 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)로 정공이 주입이 되고, 음극에서는 유기전계발광층의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)로 전자가 주입된다. 주입된 전자-정공의 재결합에너지에 의해 발광층의 유기분자가 여기하여 여기자(exciton)가 생성된다. 여기자는 여러가지 경로를 거쳐 바닥상태로 천이하는데, 이 과정에서 빛을 방출하는 경우를 전계 발광이라고 한다.
상기 유기전계발광 소자에 흐르는 전류밀도와 발광휘도는 선형적으로 비례하지만, 전류-전압 특성은 다이오드와 유사한 정류 특성을 나타내며 순방향으로 수 볼트(V) 정도인 문턱 전압 이상에서부터 전류가 급격히 흐르기 시작한다. 유기 EL소자는 문턱 전압 이하 또는 역방향 전압의 인가에 의해 소등된다. 또한 전류-발광 특성은 온도 의존도가 거의 없지만, 전류-전압 특성은 온도가 낮아지면 높은 전압 쪽으로 이동해 간다. 따라서, 상기 유기전계발광 소자를 전압 구동하면 안정된 동작을 얻기가 어렵기 때문에, 상기 유기전계발광 소자의 구동에는 정전류 구동 방식이 주로 채택된다.
이상으로, 상기 음극을 형성한 후에는 유기전계발광 소자를 외부의 수분으로부터 차단하기 위한 봉지 공정을 거치게 된다.
그러나, 본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지에 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 마스크 공정수를 감소시킬 수 있으므로 제조 비용 및 공정 시간을 줄일 수 있으므로, 생산수율이 향상된 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자를 제공할 수 있는 장점을 가진다.

Claims (25)

  1. 제 1 방향으로 형성된 다수 개의 제 1 라인과, 상기 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성되어 화소 영역을 정의하는 다수 개의 제 2 라인과, 상기 제 1, 2 라인의 교차지점에 형성되어 각 화소를 개폐하며, 반도체층, 게이트 전극, 소스 및 드레인 전극을 가지는 박막트랜지스터를 포함하는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자(Active-Matrix Organic Electroluminescent Device)에 있어서,
    절연기판과;
    상기 절연기판 상에 형성된 폴리실리콘(p-Si)으로 이루어진 반도체층 및 캐패시터 전극과;
    상기 반도체층의 중앙부에 형성된 게이트 전극과;
    상기 게이트 전극 및 캐패시터 전극 상부에 형성된 제 1 절연층과;
    상기 제 1 절연층 상부의 상기 캐패시터 전극과 대응하는 위치에 형성된 파워 전극과;
    상기 파워 전극이 형성된 제 1 절연층 상부에 화소 단위로 형성되며, 투명 도전성물질로 이루어진 양극(anode electrode)과;
    상기 양극 상부에 위치하여, 상기 양극의 일부를 노출시키는 제 1 양극 노출부를 가지는 제 2 절연층과;
    상기 제 2 절연층의 제 1 양극 노출부를 통하여, 상기 양극과 연결되어 형성된 드레인 전극 및 상기 드레인 전극과 일정간격 이격되며, 상기 파워 전극과 연결되어 형성된 소스 전극과;
    상기 소스 및 드레인 전극의 상부에 위치하며, 상기 제 2 절연층의 제 1 양극 노출부와 대응하는 위치에 형성된 제 2 양극 노출부를 가지는 제 3 절연층과;
    상기 제 2 양극 노출부를 통하여 상기 양극과 연결되며, 상기 양극과 대응하는 위치에 형성된 유기전계발광층(Organic Electroluminescent layer)과;
    상기 유기전계발광층과 연접하는 상부에 형성된 불투명 금속으로 이루어진 음극(cathode electrode)
    을 포함하는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 3 절연층은 무기 절연물질인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 무기 절연물질은 실리콘 산화막(Si02), 실리콘 질화막(Si3N4)중 어느 하나인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체층의 양단부는 이온도핑 처리된 오믹콘택층을 이루며, 상기 제 2 절연층에는 상기 반도체층 양단의 오믹콘택층 및 파워 전극의 일부를 각각 노출시키는 제 1, 2 오믹콘택홀 및 캐패시터 콘택홀을 더욱 포함하는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 소스 및 드레인 전극은 상기 제 1, 2 오믹콘택홀을 통하여, 상기 반도체층 양단의 오믹콘택층과 각각 연결되는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 소스 전극은 상기 캐패시터 콘택홀을 통하여 파워 전극과 연결되는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극을 이루는 투명 도전성 물질은 ITO(Indium Tin Oxide)인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 음극을 이루는 불투명 금속은 일함수(work function)가 4eV보다 낮은 금속인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 불투명 금속은 알칼리(alkali) 금속인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 불투명 금속은 마그네슘/은 합금(Mg:Ag), 알루미늄/리튬 합금(Al : Li), 플루오르화리튬(LiF)과 알루미늄으로 이루어지는 복합층 중 어느 하나인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 라인은 게이트 전극을 포함하는 주사선 및 상기 주사선과 일정간격 이격되게 형성되며, 상기 캐패시터 전극을 포함하는 캐패시터 라인이고, 상기 제 2 라인은 소스 전극을 포함하는 신호선 및 상기 신호선과 일정간격 이격되게 형성되며, 상기 파워 전극을 포함하는 전원공급 라인인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 주사선 및 신호선의 교차지점에는 스위칭 박막트랜지스터가 형성되어 있고, 상기 스위칭 박막트랜지스터 및 캐패시터 라인과 연결되어 스토리지 캐패시터가 형성되어 있으며, 상기 스토리지 캐패시터 및 전력공급 라인과 연결되어 구동 박막트랜지스터가 형성되어 있고, 상기 구동 박막트랜지스터와 연결되어 양극, 유기전계발광 다이오드, 음극이 형성되어 있는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기전계발광층은 상기 양극 및 음극 사이에 차례대로 정공 주입층(Hole-Injection Layer), 정공 수송층(Hole-Transport Layer), 발광층(Emissive Layer), 전자 주입층(Electron-Transport Layer)으로 이루어진 다층막인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자는 진공 증착법(vacuum evaporation)에 의해 형성된 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자.
  15. 제 1 방향으로 다수 개의 제 1 라인을 형성하는 단계와, 상기 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 배열되어 화소 영역을 정의하는 다수 개의 제 2 라인을 형성하는 단계와, 상기 제 1, 2 라인의 교차점에 각 화소를 개폐하며, 반도체층, 게이트 전극, 소스 및 드레인 전극을 가지는 박막트랜지스터를 형성하는 단계를 포함하는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자(Active-Matrix Organic Electroluminescent Device)의 제조방법에 있어서,
    절연기판을 구비하는 단계와;
    상기 절연기판 상에 폴리실리콘을 이용하여 반도체층 및 캐패시터 전극을 형성하는 단계와;
    상기 반도체층의 중앙부에 게이트 전극을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 전극 상부에 제 1 절연층을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 절연층 상부의 상기 캐패시터 전극과 대응하는 위치에 파워 전극을 형성하는 단계와;
    상기 파워 전극이 형성된 기판 상에 투명 도전성 물질을 이용하여, 양극을 형성하는 단계와;
    상기 양극의 일부를 노출시키는 제 1 양극 노출부를 가지는 제 2 절연층을 형성하는 단계와;
    상기 제 2 절연층의 제 1 양극 노출부를 통하여, 상기 양극과 연결되는 드레인 전극 및 상기 드레인 전극과 일정간격 이격되며, 상기 파워 전극과 연결되는 소스 전극을 형성하는 단계와;
    상기 소스 및 드레인 전극을 상부에, 상기 제 1 양극 노출부와 대응하는 위치의 제 2 양극 노출부를 가지는 제 3 절연층을 형성하는 단계와;
    상기 제 2 양극 노출부를 통하여, 상기 양극과 연결되는 유기전계발광층 및 상기 유기전계발광층과 연접하는 상부에 불투명 금속으로 이루어진 음극을 형성하는 단계
    를 포함하는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 절연층에 제 1 양극 콘택홀을 형성하는 단계에서, 상기 반도체층의 양단부 및 상기 파워 전극의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성하는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 반도체층의 양단부를 노출시키는 공정 다음에는, 상기 양단부를 이온 도핑처리하여 불순물이 주입된 오믹콘택층을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 소스 및 드레인 전극은 상기 제 2 절연층에 형성된 해당 콘택홀을 통하여, 상기 반도체층 양단의 오믹콘택층과 각각 연결되는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 소스 전극은 상기 파워 전극을 일부 노출시키는 상기 제 2 절연층의 콘택홀을 통하여 파워전극과 연결되는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자는 진공 증착법에 의해 형성되는 것인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 투명 도전성 물질은 ITO인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 불투명 금속은 일함수가 4eV보다 작은 금속인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
  23. 제 15 항에 있어서,
    상기 유기전계발광층은 상기 양극 및 음극 사이에 차례대로 정공 주입층(Hole-Injection Layer), 정공 수송층(Hole-Transport Layer), 발광층(Emissive Layer), 전자 주입층(Electron-Transport Layer)으로 이루어진 다층막인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
  24. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 라인을 형성하는 단계는 상기 게이트 전극을 포함하는 주사선 및 상기 주사선과 일정간격 이격되게 배열되며, 상기 캐패시터 전극을 포함하는 캐패시터 라인을 형성하는 단계이고, 상기 제 2 라인을 형성하는 단계는 상기 소스 전극을 포함하는 신호선 및 상기 신호선과 일정간격 이격되게 배열되며, 상기 파워 전극을 포함하는 전력공급 라인을 형성하는 단계인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
  25. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 3 절연층은 무기 절연물질인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
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