KR20050068795A - 유기전계 발광소자와 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기전계 발광소자에 관한 것으로 특히, 듀얼플레이트 구조(dual plate structure)의 유기전계 발광소자에 관한 것이다.
본 발명에 따른 듀얼플레이트 유기전계 발광소자는 박막트랜지스터 어레이부를 형성함에 있어 5마스크 공정으로 제작하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 상기 박막트랜지스터 어레이부와 발광부를 별도로 구성하고 이를 합착하여 제작하기 때문에 탑에미션(top emission)방식으로 구동하는 것이 가능하여, 고개구율 및 고휘도를 구현할 수 있고 생산관리의 측면에서 양호한 장점이 있다.

Description

유기전계 발광소자와 그 제조방법{The organic electro-luminescence device and method for fabricating of the same}
본 발명은 유기전계 발광소자에 관한 것으로 특히, 박막트랜지스터 어레이부를 5마스크 공정으로 제작한 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자의 구성과 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유기전계 발광소자는 전자 주입전극(cathode electrode)과 정공 주입전극(anode electrode)으로부터 각각 전자(electron)와 정공(hole)을 발광층 내부로 주입시켜, 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 결합한 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.
이러한 원리로 인해 종래의 박막 액정표시소자와는 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 소자의 부피와 무게를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 유기전계 발광소자는 고품위 패널특성(저 전력, 고휘도, 고 반응속도, 저중량)을 나타낸다. 이러한 특성 때문에 OLED는 이동통신 단말기, CNS(Car Navigation System), PDA, Camcorder, Palm PC등 대부분의 consumer전자 응용제품에 사용될 수 있는 강력한 차세대 디스플레이로 여겨지고 있다.
또한 제조 공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 LCD보다 많이 줄일 수 있는 장점이 있다.
이러한 유기전계 발광소자를 구동하는 방식은 수동 매트릭스형(passive matrix type)과 능동 매트릭스형(active matrix type)으로 나눌 수 있다.
상기 수동 매트릭스형 유기전계 발광소자는 그 구성이 단순하여 제조방법 또한 단순 하나 높은 소비전력과 표시소자의 대면적화에 어려움이 있으며, 배선의 수가 증가하면 할 수록 개구율이 저하되는 단점이 있다.
반면 능동 매트릭스형 유기전계 발광소자는 높은 발광효율과 고 화질을 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 능동 매트릭스형 유기전계 발광소자의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 유기전계 발광소자(10)는 투명하고 유연성이 있는 제 1 기판(12)의 상부에 박막트랜지스터(T) 어레이부(14)와, 상기 박막트랜지스터 어레이부(14)의 상부에 화소마다 독립적으로 패턴된 제 1 전극(16)과, 유기 발광층(18)과, 유기 발광층(18) 상부의 기판(12)의 전면에 제 2 전극(20)을 구성한다.
이때, 상기 유기 발광층(18)은 적(R),녹(G),청(B)의 컬러를 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 상기 각 화소(P)마다 적,녹,청색을 발광하는 별도의 유기물질을 패턴하여 사용한다.
상기 제 1 기판(12)이 흡습제(22)가 부착된 제 2 기판(28)과 실런트(26)를 통해 합착됨으로써 유기전계 발광소자(10)가 완성된다.
이때, 상기 흡습제(22)는 캡슐내부에 침투할 수 있는 수분을 제거하기 위한 것이며, 기판(28)의 일부를 식각하고 식각된 부분에 분말형태의 흡습제(22)를 놓고 테이프(25)를 부착함으로서 흡습제(22)를 고정한다.
전술한 바와 같은 구성은, 투명한 양극전극(16)이 어레이부에 형성되어 하부 발광식으로 동작하게 된다.
전술한 바와 같은 유기전계 발광소자의 한 화소에 대한 구성을 이하, 도 2의 등가회로도를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 종래의 유기전계 발광소자의 한 화소에 해당하는 등가회로도이다.
도시한 바와 같이, 기판(30)의 일 방향으로 게이트 배선(36)과 이와는 수직하게 교차하는 데이터 배선(49)이 구성된다.
상기 데이터 배선(49)과 게이트 배선(36)의 교차지점에는 스위칭 소자(TS)가 구성되고, 상기 스위칭 소자(TS)와 전기적으로 연결된 구동 소자(TD)가 구성된다.
이때, 상기 구동 소자(TD)는 p타입 박막트랜지스터이기 때문에, 박막트랜지스터의 소스 전극(52)과 게이트 전극(34)사이에 스토리지 캐패시터(CST)가 구성되고, 상기 구동 소자(TD)의 드레인 전극(54)은 유기 발광층(E)의 양극 전극(도 1의 16, anode electrode)과 접촉하여 구성된다.
전술한 구성에서, 상기 구동소자(TD)의 게이트 전극(34)과 소스 전극(52)사이에 스토리지 캐패시터(CST)가 구성된다.
상기 구동 소자(TD)의 소스 전극(52)과 전원배선(62)을 연결하여 구성한다.
전술한 바와 같이 구성된 유기전계 발광소자의 동작특성을 이하, 간략히 설명한다.
먼저, 상기 스위칭 소자(TS)의 게이트 전극(32)에 게이트 신호가 인가되면 상기 데이터 배선(49)을 흐르는 전류 신호는 상기 스위칭 소자(TS)를 통해 전압 신호로 바뀌어 구동 소자(TD)의 게이트 전극(34)에 인가된다.
이와 같이 하면, 상기 구동 소자(TD)가 동작되어 상기 발광부(E)에 흐르는 전류의 레벨이 정해지며 이로 인해 유기발광층은 그레이 스케일(grey scale)을 구현할 수 있게 된다.
이때, 상기 스토리지 캐패시터(CST)에 저장된 신호는 상기 게이트 전극(34)의 신호를 유지하는 역할을 하기 때문에, 상기 스위칭 소자(TS)가 오프 상태가 되더라도 다음 신호가 인가될 때까지 상기 발광부(E)에 흐르는 전류의 레벨을 일정하게 유지할 수 있게 된다.
상기 스위칭 소자(TS)와 구동 소자(TD)는 비정질 박막트랜지스터 또는 다결정 박막트랜지스터로 구성할 수 있다.
종래와 같이 단일 기판 상에 박막트랜지스터 어레이부와 발광부를 형성하는 경우에는 박막트랜지스터의 수율과 유기 발광층의 수율의 곱이 박막트랜지스터와 유기 발광층을 형성한 패널의 수율을 결정하게 된다.
따라서, 종래의 경우와 같이 구성된 하판은 상기 유기 발광층의 수율에 의해 패널의 수율이 크게 제한되는 문제점을 가지고 있었다.
특히, 박막트랜지스터가 양호하게 형성되었다 하더라도, 1000Å정도의 박막을 사용하는 유기 발광층의 형성시 이물이나 기타 다른 요소에 의해 불량이 발생하게 되면 패널은 불량등급으로 판정된다.
이로 인하여 양품의 박막트랜지스터를 제조하는데 소요되었던 제반 경비 및 원 재료비의 손실로 이어지고, 수율이 저하되는 문제점을 가지고 있었다.
또한, 전술한 바와 같은 하부 발광방식은 인캡슐레이션에 의한 안정성 및 공정이 자유도가 높은 반면 개구율의 제한이 있어 고해상도 제품에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
앞서 설명하지는 않았지만, 종래의 상부 발광방식은 빛이 상부로 나오기 때문에 빛이 나아가는 방향이 하부의 박막트랜지스터 어레이부와 무관하여 박막트랜지스터 설계가 용이하고, 개구율 향상이 가능하기 때문에 제품수명 측면에서 유리하지만, 기존의 상부 발광방식 구조에서는 유기전계 발광층 상부에 통상적으로 음극이 위치함에 따라 재료 선택폭이 좁기 때문에 투과도가 제한되어 광효율이 저하되는 점과, 광투과도의 저하를 최소화하기 위해 박막형 보호막을 구성해야 하는 경우 외기를 충분히 차단하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 목적으로 제안된 것으로, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자를 상부 발광식인 듀얼 플레이트구 조로 형성하고, 박막트랜지스터 어레이부를 5마스크 공정으로 제작하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 듀얼 구조의 유기전계 발광소자는, 종래의 구조와 달리 투명한 애노드전극(anode)층이 기판의 상부에 위치할 수 있으므로, 탑에미션(top emission)방식으로 동작이 가능하여 개구영역을 더욱 확보할 수 있어 고휘도를 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 하부 어레이부를 설계할 때 개구영역에 대해 고려할 필요가 없기 때문에 설계의 자유도가 매우 높고, 어레이부와 발광부를 별도로 제작하기 때문에 불량이 발생하여도 불량난 기판만을 교체하면 되므로 생산 수율을 개선할 수 있는 장점이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 특징에 따른 유기전계 발광소자는 다수의 화소 영역이 정의된 제 1 기판과 제 2 기판과; 상기 제 1 기판의 마주보는 일면에 수직하게 교차하여 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 위치하고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 스위칭 소자와; 상기 화소 영역에 위치하는 기둥 형상의 패턴과, 상기 패턴을 따라 구성되고 구동 소자의 드레인 전극과 접촉하는 연결전극과; 상기 제 2 기판의 마주보는 일면에 구성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극의 하부에 구성된 발광층과; 상기 발광층의 하부에 구성되고 상기 연결전극과 접촉하는 제 2 전극을 포함한다.
상기 제 1 전극은 양극 전극(anode electrode)이고, 상기 제 2 전극은 음극 전극(cathode electrode)이다.
상기 구동소자의 소스 전극과 연결된 전원 배선이 더욱 구성된다.
본 발명의 특징에 따른 유기전계 발광소자 제조방법은 이격하여 구성된 제 1 및 제 2 기판에 다수의 화소 영역과, 화소 영역의 일측에 스위칭 영역과 구동 영역을 정의하는 단계와; 상기 제 1 기판의 마주보는 일면에, 상기 화소 영역에 대응하여 기둥형상의 패턴을 형성하는 단계와; 스위칭 영역과 구동 영역에 각각 게이트 전극과, 상기 기둥 형상의 패턴을 따라 구성된 연결전극을 형성하는 단계와; 상기 스위칭 영역과 구동 영역의 상부에 각각 액티브 층과 오믹 콘택을 형성하고, 상기 구동 영역의 게이트 전극의 일부를 노출하는 단계와; 상기 스위칭 영역과 구동 영역에 각각 이격된 소스 전극과 드레인 전극을 형성하는 단계와; 상기 소스 및 드레인 전극이 형성된 기판의 전면에 보호막을 형성하고, 상기 연결전극을 노출하는 단계를 포함한다.
상기 기둥형상의 패턴은 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 형성되며, 상기 구동 영역의 드레인 전극은 연결전극의 상부로 이를 따라 연장되어 구성된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
-- 제 1 실시예 --
본 발명의 제 1 실시예 따른 유기전계 발광소자는 상부 발광식 듀얼플레이트 구조이며, 박막트랜지스터를 형성할 때 5 마스크 공정으로 제작하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 3은 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자의 구성을 도시한 확대 단면도이다.
도시한 바와 같이 본 발명에 따른 듀얼 플레이트 구조의 유기전계 발광소자(99)는 박막트랜지스터(T)와 어레이부(14)가 구성된 어레이기판(AS)과, 발광층(208)과 양극 및 음극 전극(202,210)이 구성된 발광기판(ES)으로 구성된다.
상기 어레이기판(AS)과 발광기판(ES)은 실런트(300)를 이용하여 합착한다.
상기 어레이기판(AS)과 발광 기판(ES)을 다수의 화소 영역(P)으로 정의하며 도시하지는 않았지만, 어레이기판(AS)에는 투명한 제 1 기판(100)상에 스위칭 소자(TS)와 이에 연결된 구동 소자(TD)를 구성한다.
상시 스위칭 소자(TS)와 구동 소자(TD)는 화소 영역(P)마다 형성한다.
상기 발광기판(ES)은 투명한 제 2 기판(200)상에 먼저, 양극 전극(anode electrode, 202)을 형성하고 양극 전극(202)의 하부에는 유기 발광부(208)를 형성하는데, 상기 유기 발광부(208)는 적색과 녹색과 청색의 빛을 발광하는 유기발광물질을 화소 영역(P)에 순차 패턴함으로써 형성한다.
상기 유기 발광부(208)의 하부에는 음극 전극(cathode electrode, 210)을 화소 영역(P)마다 독립적으로 형성한다.
상기 유기 발광부(208)는 유기 발광층(208a)과, 유기 발광층(208a)과 음극 전극(210)사이에 위치하는 전자 수송층(208c)과, 상기 유기 발광층(208c)과 양극 전극(202) 사이에 위치하는 홀수송층(208b)으로 구성한다.
전자수송층(208c,ETL)과 홀수송층(208b,HTL)을 더욱 구성하여, 전자와 홀의 이동이 쉽도록 한다.
상기 음극 전극(210)은 어레이기판(AS)의 구동 소자(TD)와 연결하여 구성하는데 이때, 두 기판(AS,ES)의 갭을 고려하여 소정 높이를 가지는 연결 전극(400)을 음극 전극(210)과 구동소자(TD)사이에 구성할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자의 박막트랜지스터 어레이부의 구성을 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 한 화소 에 대응하는 박막트랜지스터 어레이부의 구성을 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 기판(100)상에 일 방향으로 게이트 배선(104)을 구성하고, 이와 수직한 방향으로 데이터 배선(DL)을 구성한다.
상기 두 배선(104,DL)의 교차에 의해 정의되는 영역을 화소 영역(P)이라 하면, 화소 영역(P)의 일측 즉, 두 배선(104,DL)의 교차지점에는 스위칭 소자(TS)와 이와 연결된 구동 소자(TD)를 구성한다.
상기 스위칭 소자(TS)는 게이트 전극(106)과 게이트 전극(106)상부에 비정질 실리콘으로 형성된 액티브층(114)과, 상기 액티브층(114)의 상부에 이격된 소스 및 드레인 전극(122,124)을 포함한다.
상기 데이터 배선(DL)과 평행한 방향에 위치하고, 상기 구동 소자(TD)의 소스 전극(126)과 접촉하는 전원 배선(132)을 구성한다.
상기 구동 소자(TD)의 드레인 전극(128)은 연결전극(110)과 접촉하도록 구성하며, 상기 연결 전극(110)의 하부에 유기막 패턴(102)을 구성한다.
이하, 도 5와 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 박막트랜지스터의 제조방법을 설명한다.
도 5a 내지 도 5d와 도 6a 내지 도 6d는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ,Ⅵ-Ⅵ을 따라 절단하여 본 발명의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
도 5a와 도 6a는 제 1 마스크 공정과 제 2 마스크 공정을 나타낸 것으로 도시한 바와 같이, 기판(100)상에 화소 영역(P)과, 화소 영역(P)의 일 측에 스위칭 영역(S)과 구동 영역(D)을 정의한다.
상기 기판(100)상에 아크릴(acryl)계 수지 등의 유기절연물을 두텁게 도포한 후 제 1 마스크 공정으로 패턴하여, 화소 영역(P)에 대응하여 일정한 높이를 가지는 유기막 패턴(102)을 형성한다.
다음으로, 상기 유기막 패턴(102)이 형성된 기판(100)의 전면에 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 텅스텐(W), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti)을 포함하는 도전성금속 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 제 2 마스크 공정으로 패턴하여, 게이트 배선(도 4의 104)과, 게이트 배선(도 4의 104)에서 스위칭 영역(S)으로 돌출된 게이트 전극(106)과, 상기 구동 영역(D)에 게이트 전극(108)과, 상기 유기막 패턴을 따라 형성된 연결전극(110)을 형성한다.
다음으로 도 5b와 도 6b는 제 3 마스크 공정을 나타낸 것으로 도시한 바와 같이, 상기 스위칭 영역(S)및 구동 영역(D)에 게이트 전극(106,108)과, 상기 유기막 패턴(102)을 따라 형성된 연결전극(110)을 형성한 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 게이트 절연막(112)을 형성한다.
상기 게이트 절연막(112)의 상부에 순수 비정질 실리콘(a-Si:H)과 불순물을 포함하는 비정질 실리콘(n+a-Si:H)을 증착하고 제 2 마스크 공정으로 패턴하여, 상기 스위칭 영역(S)과 구동 영역(D)에 구성된 게이트 전극(106,108)상부의 게이트 절연막(112)상에 액티층(114,118)과 오믹 콘택층(116,120)을 형성한다.
이때, 상기 액티브층(114,118)과 오믹 콘택층(116,120)을 패턴하기 위한 식각 공정 중 게이트 절연막(112)을 제거하여, 상기 연결 전극(110)과, 상기 구동 영역(D)에 구성한 게이트 전극(108)의 일부를 노출시킨다.
물론, 상기 액티브층(114,118)과 오믹 콘택층(116,120)의 하부에는 게이트 절연막(112)이 존재한다.
도 5c와 도 6c는 제 4 마스크 공정을 나타낸 것으로 도시한 바와 같이, 상기 스위칭 영역(S)과 구동 영역(D)에 각각 액티브층(114,118)과 오믹 콘택층(116,120)을 적층하여 형성한 기판(100)의 전면에 도전성 금속을 증착하고 제 2 마스크 공정으로 패턴하여, 상기 스위칭 영역(S)과 구동 영역(D)에 대응하여 소스 전극(122,126)과 드레인 전극(124,128)을 형성한다.
동시에, 상기 스위칭 영역(S)의 소스 전극(122)과 연결된 데이터 배선(130)과, 상기 구동 영역(D)의 소스 전극(126)에서 연장된 전원 배선(132)을 형성한다.
상기 스위칭 영역(S)의 드레인 전극(122)은 상기 구동 영역(D)의 게이트 전극(108)과 연결되고, 상기 구동 영역(D)의 드레인 전극(128)은 상기 연결전극(110)과 접촉하여 구성한다.
상기 도전성 금속은 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 텅스텐(W), 구리(Cu), 몰리텅스텐(MoW), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta)등을 포함하는 도전성 금속 그룹 중 선택한 것이다.
도 5d와 도 6d는 제 5 마스크 공정을 나타낸 것으로 도시한 바와 같이, 스위칭 영역(S)과 구동 영역(D)에 상기 소스 전극(122,126)과 드레인 전극(124,128)등이 형성된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나 또는 경우에 따라서는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수(resin)지를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 도포하여 보호막(134)을 형성한다.
다음으로, 상기 보호막(134)을 제 5 마스크 공정으로 식각하여, 상기 연결전극(110)을 노출하는 공정을 진행한다.
전술한 바와 같은 공정을 통해 본 발명의 제 1 실시예에 따른 박막트랜지스터 어레이부의 제조공정을 설명하였다.
이하, 도 7을 참조하여 전술한 박막트랜지스터 어레이부에 부착되는 유기발광부의 구성과 제조공정을 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소의 유기 발광부를 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 기판(200)상에 먼저, 양극 전극(anode electrode, 202)을 형성하고 양극 전극(202)의 상부에는 유기 발광부(208)를 형성하는데, 상기 유기 발광부(208)는 적색과 녹색과 청색의 빛을 발광하는 유기발광물질을 화소 영역(P)에 순차 패턴함으로써 형성한다.
상기 유기 발광층(208)의 하부에는 음극 전극(cathode electrode, 210)을 화소 영역(P)마다 독립적으로 형성한다. 이때, 상기 유기 발광층(208)은 격벽 또는 섀도우 마스크를 이용하여 화소마다 독립적으로 형성할 수 있다.
상기 유기 발광층(208)은 단층 또는 다층으로 구성할 수 있는데 다층으로 구성할 경우에는, 주발광층(208a)과, 주발광층(208a)과 음극 전극(210)사이에 위치하는 전자 수송층(208c)과, 상기 주발광층(208c)과 양극 전극(202) 사이에 위치하는 홀수송층(208b)을 더욱 포함한다.
전자 수송층(208c,ETL)과 홀수송층(208b,HTL)을 더욱 구성하여, 전자와 홀의 이동이 쉽도록 한다.
상기 양극 전극(202)은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 같이 일함수가 큰 물질로 형성하고, 상기 음극 전극(210)은 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg)과 같이 일 함수(work fiunction)가 낮은 불투명한 도전성 금속을 사용한다.
전술한 바와 같이 제작된 유기전계 발광소자와, 앞서 설명한 박막트랜지스터 어레이부를 실런트(도 3의 300)를 통해 부착하여 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조의 유기전계 발광소자를 제작할 수 있다.
전술한 제 1 실시예의 변형예를 이하, 제 2 실시예를 통해 설명한다.
-- 제 2 실시예 --
본 발명의 제 2 실시는 5 마스크 공정으로 박막트랜지스터 어레이부를 제작하는데 있어서, 전술한 제 1 실시예와는 다른 단면적인 구성을 가지는 것을 특징을 한다.
도 8과 도 9를 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막트랜지스터 어레이부의 제조공정을 설명한다.
도 8a 내지 도 8d와도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막트랜지스터 어레이부의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
도 8a와 도 9a는 제 1 마스크 공정과 제 2 마스크 공정을 나타낸 것으로, 도시한 바와 같이, 기판(200)상에 화소 영역과, 화소 영역(P)의 일 측에 스위칭 영역(S)과 구동 영역(D)을 정의한다.
상기 기판(200)상에 아크릴(acryl)계 수지 등의 유기절연물을 두텁게 도포한 후 제 1 마스크 공정으로 패턴하여, 화소 영역(P)에 대응하여 일정한 높이를 가지는 유기막 패턴(202)을 형성한다.
다음으로, 상기 유기막 패턴(202)이 형성된 기판(200)의 전면에 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 텅스텐(W), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti)을 포함하는 도전성금속 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 제 2 마스크 공정으로 패턴하여, 게이트 배선(미도시)과, 게이트 배선(미도시)에서 스위칭 영역(S)으로 돌출된 게이트 전극(206)과, 상기 구동 영역(D)에 게이트 전극(208)과, 상기 유기막 패턴을 따라 형성된 제 1 연결전극(210)을 형성한다.
다음으로 도 8b와 도 9b는 제 3 마스크 공정을 나타낸 것으로 도시한 바와 같이, 상기 스위칭 영역(S)및 구동 영역(D)에 게이트 전극(206,208)과, 상기 유기막 패턴(202)을 따라 형성된 연결전극(210)을 형성한 기판(200)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 게이트 절연막(212)을 형성한다.
상기 게이트 절연막(212)의 상부에 순수 비정질 실리콘(a-Si:H)과 불순물을 포함하는 비정질 실리콘(n+a-Si:H)을 증착하고 제 2 마스크 공정으로 패턴하여, 상기 스위칭 영역(S)과 구동 영역(D)에 구성된 게이트 전극(206,208)상부의 게이트 절연막(212)상에 액티층(214,218)과 오믹 콘택층(216,200)을 형성한다.
이때, 상기 액티브층(214,118)과 오믹 콘택층(216,220)을 패턴하기 위한 식각 공정 중 게이트 절연막(212)을 제거하여, 상기 연결 전극(210)과, 상기 구동 영역(D)에 구성한 게이트 전극(208)의 일부를 노출시킨다.
물론, 상기 액티브층(214,218)과 오믹 콘택층(216,220)의 하부에는 게이트 절연막(212)이 존재한다.
도 8c와 도 9c는 제 4 마스크 공정을 나타낸 것으로 도시한 바와 같이, 상기 스위칭 영역(S)과 구동 영역(D)에 각각 액티브층(214,218)과 오믹 콘택층(216,220)을 적층하여 형성한 기판(200)의 전면에 도전성 금속을 증착하고 제 4 마스크 공정으로 패턴하여, 상기 스위칭 영역(S)과 구동 영역(D)에 대응하여 소스 전극(222,226)과 드레인 전극(224,228)을 형성한다.
동시에, 상기 스위칭 영역(S)의 소스 전극(222)과 연결된 데이터 배선(미도시)과, 상기 구동 영역(D)의 소스 전극(226)에서 연장된 전원 배선(232)을 형성한다.
이때, 상기 구동 영역(D)의 드레인 전극(228)에서 연장되어 상기 제 1 연결전극(210)을 따라 형성된 제 2 연결전극(234)을 형성한다,
상기 도전성 금속은 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 텅스텐(W), 구리(Cu), 몰리텅스텐(MoW), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta)등을 포함하는 도전성 금속 그룹 중 선택한 것이다.
도 8d와 도 9d는 제 5 마스크 공정을 나타낸 것으로 도시한 바와 같이, 스위칭 영역(S)과 구동 영역(D)에 상기 소스 전극(222,226)과 드레인 전극(224,228)등이 형성된 기판(200)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나 또는 경우에 따라서는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 도포하여 보호막(236)을 형성한다.
다음으로, 상기 보호막(236)을 제 5 마스크 공정으로 식각하여, 상기 제 2 연결전극(234)을 노출하는 공정을 진행한다.
전술한 바와 같은 공정으로 본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막트랜지스터 어레이부를 제작할 수 있다.
본 발명에 따른 듀얼 플레이트 구조의 유기전계 발광소자는 탑에미션(top emission)방식으로 동작이 가능하여 개구영역을 더욱 확보할 수 있어 고휘도를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 하부 어레이부를 설계할 때 개구영역에 대해 고려할 필요가 없기 때문에 설계의 자유도가 매우 높고, 어레이부와 발광부를 별도로 제작하기 때문에 불량이 발생하여도 불량난 부분만 교체하면 되므로 생산 수율을 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 박막트랜지스터 어레이부의 구성에서 상기 유기막 패턴과 연결전극을 더욱 구성함에 있어, 이를 5 마스크 공정으로 제작하였기 때문에 부가적인 공정이 진행되지 않아 공정 시간 및 공정 비용을 추가적으로 필요로 하지 않는 반면 품질이 개선되었기 때문에 제품의 가격경쟁력을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 유기전계 발광소자를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 2는 종래의 유기전계 발광소자의 한 화소를 나타내는 등가회로도이고,
도 3은 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자의 구성을 개략적으로 도시한 확대 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 박막트랜지스터 어레이부의 한 화소를 도시한 확대 평면도이고,
도 5a 내지 도 5d와 도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 박막트랜지스터 어레이부의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 공정단면도이고,
도 7은 본 발명에 따른 유기발광부의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 8a 내지 도 8d와 도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막트랜지스터 어레이부의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 공정단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
100 :기판 102 : 유기막 패턴
108 : 게이트 전극(구동 소자) 110 : 연결 전극
112 : 게이트 절연막 118 : 액티브층
120 : 오믹 콘택층 126 : 소스 전극
128 : 드레인 전극 134 : 보호막

Claims (10)

  1. 다수의 화소 영역이 정의된 제 1 기판과 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판의 마주보는 일면에 수직하게 교차하여 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 위치하고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 스위칭 소자와;
    상기 화소 영역에 위치하는 기둥 형상의 패턴과, 상기 패턴을 따라 구성되고 구동 소자의 드레인 전극과 접촉하는 연결전극과;
    상기 제 2 기판의 마주보는 일면에 구성된 제 1 전극과;
    상기 제 1 전극의 하부에 구성된 발광층과;
    상기 발광층의 하부에 구성되고 상기 연결전극과 접촉하는 제 2 전극
    을 포함하는 유기전계 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 양극 전극(anode electrode)이고, 상기 제 2 전극은 음극 전극(cathode electrode)인 유기전계 발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기둥 형상의 패턴은 유기막 패턴인 유기전계 발광소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동소자의 소스 전극과 연결된 전원 배선이 더욱 구성된 유기전계 발광소자.
  5. 이격하여 구성된 제 1 및 제 2 기판에 다수의 화소 영역과, 화소 영역의 일측에 스위칭 영역과 구동 영역을 정의하는 단계와;
    상기 제 1 기판의 마주보는 일면에, 상기 화소 영역에 대응하여 기둥형상의 패턴을 형성하는 단계와;
    스위칭 영역과 구동 영역에 각각 게이트 전극과, 상기 기둥 형상의 패턴을 따라 구성된 연결전극을 형성하는 단계와;
    상기 스위칭 영역과 구동 영역의 상부에 각각 액티브층과 오믹 콘택을 형성하고, 상기 구동 영역의 게이트 전극의 일부를 노출하는 단계와;
    상기 스위칭 영역과 구동 영역에 각각 이격된 소스 전극과 드레인 전극을 형성하는 단계와;
    상기 소스 및 드레인 전극이 형성된 기판의 전면에 보호막을 형성하고, 상기 연결전극을 노출하는 단계를
    포함하는 유기전계 발광소자의 박막트랜지스터 어레이부의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기둥형상의 패턴은 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 형성된 유기전계 발광소자의 박막트랜지스터 어레이부의 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 구동 영역의 드레인 전극은 연결전극의 상부로 이를 따라 연장되어 구성된 유기전계 발광소자의 박막트랜지스터 어레이부의 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 구동 영역의 소스 전극에 연결된 전원 배선이 형성된 유기전계 발광소자 제조방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 양극 전극(anode electrode)이고, 상기 제 2 전극은 음극 전극(cathode electrode)인 유기전계 발광소자 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 양극 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 같이 일함수가 큰 도전성 물질 그룹중 선택된 하나로 형성하고, 상기 음극 전극은 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg)과 같은 일함수가 낮은 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나로 형성된 육이전계 발광소자 제조방법.
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