KR20060038257A - 유기전계발광다이오드소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액티브 매트릭스형 유기전계발광다이오드소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명은 절연기판상에 형성된 버퍼층과; 상기 버퍼층상에 형성되고, 드레인전극과 소오스전극을 가진 반도체층과; 상기 반도체층을 포함한 버퍼층상에 형성된 게이트절연막과; 상기 반도체층과 대응하는 게이트절연막상에 형성된 게이트전극과 캐패시터 하부전극과; 상기 기판 전체에 형성된 제1층간절연막과; 상기 제1층간절연막상에 형성된 유기EL소자의 캐소드전극과 캐패시터 상부전극과; 상기 전체 구조의 상면에 형성되고, 캐소드전극과 드레인전극과 소오스전극과 캐패시터 상부전극 및 하부전극을 각각 노출시키는 콘택홀을 가진 제2층간절연막과; 상기 제2층간절연막상에 형성되고, 상기 캐소드전극과 드레인전극을 연결하는 제1도전층패턴과, 상기 소오스전극과 캐패시터 상부전극을 연결하는 제2도전층패턴과; 상기 전체 구조의 상면에 형성되고 상기 캐소드전극을 노출시키는 개구부를 가진 보호층과; 상기 개구부내에 형성된 유기 EL층; 및 상기 유기EL층상에 형성된 애노드전극을 포함하여 구성되되, 상기 버퍼층과 게이트절연막과 제1층간절연막과 제2층간절연막 및 보호층중 적어도 하나의 층표면에 다수의 리세스가 형성된 것이다.
유기전계발광다이오드소자, 리세스, 모아레, 순차적 수평결정화방법(SLS)

Description

유기전계발광다이오드소자 및 그 제조방법{ACTIVE MATRIX TYPE ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스 타입의 유기전계 발광다이오드소자 (AMOLED)의 기본 화소 구조를 나타낸 도면.
도 2는 종래기술에 따른 액티브 매트릭스 타입의 유기전계 발광다이오드 소자(AMOLED)의 단면도.
도 3은 종래기술에 따른 액티브 매트릭스 타입의 유기전계 발광다이오드소자에 있어서, 유기전계 발광다이오드소자의 구동후 발생하는 여러 각도의 모아레 현상을 보여 주는 사진.
도 4는 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 타입의 유기전계 발광다이오드소자의 단면도.
도 5는 도 4의 "A"부의 확대단면도로서, 다수의 리세스가 형성된 절연막들 이 적층된 상태를 보여 주기 위한 액티브 매트릭스 타입의 유기전계 발광다이오드소자의 일부단면도.
도 6은 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 타입의 유기전계 발광다이오드소자에 있어서, 소자 제조공정중 형성되는 절연막들중 어느 하나의 절연막이 불규칙적으로 식각되어 표면에 다수의 리세스가 형성된 상태를 보여 주는 평면도.
도 7a 내지 도 7h는 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 타입의 유기전계 발광다이오드소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도.
- 도면의 주요부분에 대한 설명 -
111 : 절연기판 113 : 버퍼층
113a : 제1 리세스 115 : 반도체층
115a : 드레인전극영역 115b : 소오스전극영역
117 : 게이트절연막 117a : 제2 리세스
119 : 게이트전극 121 : 하부전극
123 : 제1층간절연막 123a : 제3 리세스
125 : 캐소드전극 127 : 상부전극
129 : 제2층간절연막 129a : 제4 리세스
131a ∼ 131e : 제1∼제5 콘택홀 133 : 제1도전층패턴
135 : 제2도전층패턴 137 : 제3도전층패턴
139 : 보호층 141 : 개구부
143 : EL층 145 : 애노드전극
본 발명은 액티브 매트릭스형 유기전계발광다이오드소자(Active Matrix type Organic Light Emitting Diode Device)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리실 리콘 박막트랜지스터를 사용하는 유기전계발광다이오드소자에서의 모아레(Moire) 현상을 제거할 수 있는 유기전계발광다이오드소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근에 액정표시장치(LCD ; Liquid Crystal Device)는 가볍고 전력소모가 적은 장점이 있어, 평판디스플레이(FPD ; Flat Panel Display)로서 현재 가장 많이 사용되고 있다.
그러나, 액정표시장치는 자체 발광소자가 아니라 수광소자이며 밝기, 콘트라스트, 시야각, 그리고 대면적화등에 기술적 한계가 있기 때문에, 최근에는 이러한 단점을 극복할 수 있는 새로운 평판디스플레이를 개발하려는 노력이 활발하게 전개되고 있다.
새로운 평판디스플레이중에서 하나인 유기전계발광소자는 자체 발광형이기 때문에 액정표시장치에 비해 시야각, 콘트라스트 등이 우수하며, 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다.
그리고, 직류저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 전부 고체이기 때문에 외부충격에 강하고 사용온도 범위도 넓으며, 특히 제조비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있다.
특히, 상기 유기전계발광소자의 제조공정에는, 액정표시장치나 PDP(Plasma display Panel)와 달리 증착 및 봉지(encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있기 때문에, 공정이 매우 단순하다.
특히, 각 화소마다 스위칭소자인 박막트랜지스터를 가지는 액티브 매트릭스방식으로 유기전계발광 다이오드소자를 구동하게 되면, 낮은 전류를 인가하더라도 동일한 휘도를 나타내므로 저소비전력, 고정세, 대형화가 가능한 장점을 가진다.
이러한 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광다이오드소자(이하, AMOLED로 약칭함)의 기본적인 구조 및 동작특성에 대해 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광소자(AMOLED)의 기본 화소 구조를 나타낸 도면이다.
도 1를 참조하면, 제1방향으로 주사선(gate line)(G)이 형성되어 있고, 이 제1방향과 교차되는 제2방향으로 형성되며 서로 일정간격 이격된 신호선(data line)(D) 및 전력공급라인(power supply line)(P)이 형성되어, 하나의 화소영역을 정의한다.
또한, 상기 주사선(G)과 신호선(D)이 교차하는 지점에는 어드레싱 엘리먼트 (adressing element)인 스위칭 박막트랜지스터(switching TFT; TR1)가 접속되어 있고, 이 스위칭 박막 트랜지스터(TR1)와 전력공급라인(P)에는 스토리지 캐패시터 (storage capacitor ; 이하, Cst 라 칭함)가 접속되어 있으며, 이 스토리지 캐패시터(Cst) 및 전력공급라인(P)에는 전류원 엘리먼트(current source element)인 구동 박막트랜지스터(TR2)가 접속되어 있고, 이 구동 박막트랜지스터 (TR2)에는 유기전계발광 다이오드소자(Electroluminescent Diode)가 접속되어 있다.
여기서, 상기 스위칭 박막트랜지스터(TR1)는 상기 게이트라인(G)에 접속되어 데이터신호를 공급하는 소스전극(S1)과, 상기 구동 박막트랜지스터(TR2)의 게이트 전극(G2)에 접속되는 드레인전극(D1)으로 구성되어, 상기 유기발광소자(EL)를 스위 칭한다.
또한, 상기 구동 박막트랜지스터(TR2)는 상기 스위칭 박막트랜지스터(TR1)의 드레인전극(D1)에 접속되는 게이트전극(G2)과, 상기 유기발광소자(EL)의 애노드전극에 접속되는 드레인전극(D2)과, 파워라인(Pm)과 접지라인에 접속되는 소스전극 (S2)으로 구성되어 상기 유기발광소자의 구동용소자로 작용한다.
그리고, 상기 스토리지 캐패시터(Cst)는 그 일측 전극이 상기 스위칭 박막트랜지스터(TR1)의 드레인전극(D1) 및 구동 박막트랜지스터(TR2)의 게이트전극(G2)에 공통 접속되어 있고, 그 타측 전극이 구동 박막트랜지스터의 소스전극(D2) 및 파워라인(P)에 접속되어 있다.
더욱이, 상기 유기발광소자(EL)는 상기 구동 박막트랜지스터(TR2)의 드레인전극 (D2)에 접속되는 애노드전극과, 접지라인에 접속되는 캐소드전극, 및 상기 캐소드전극과 애노드전극사이에 형성되는 유기발광층으로 구성되며, 상기 유기발광층은 정공수송층, 발광층 및 전자수송층으로 구성된다.
이렇게 구성되는 AMOLED는 박막트랜지스터를 통하여 전류를 공급하게 되는데, 기존의 비정질 실리콘 박막트랜지스터는 캐리어 이동도(mobility)가 낮기 때문에, 최근에는 캐리어 이동도가 보다 우수한 폴리실리콘 박막트랜지스터가 채용되고 있다.
더욱이, 미세한 색변화를 제대로 나타내기 위하여 정밀한 계조표시(gray scale) 능력이 디스플레이에서는 없어서는 안될 기능이다.
전술한 유기전계발광 다이오드 소자는 기본적으로 유기발광 다이오드에 흐르 는 전류의 양을 조절하여 표시하며, 능동 구동방식에서는 유기 전계발광 다이오드소자에 전류를 공급하는 박막트랜지스터에 흐르는 전류의 양을 조절하므로써 유기전계발광 다이오드소자의 발광량이 달라져서 계조가 표시된다.
한편, 위에서 설명한 일반적인 액티브 매트릭스 유기전계 발광표시장치 (AMOLED)의 제조방법에 대해 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참조하면, 절연기판(11)상에 산화막과 같은 절연물질을 이용하여 버퍼층(13)을 형성하고, 상기 버퍼층(13)상에 제1 마스크(도면상에는 도시하지 않음)를 이용하여 폴리실리콘막(poly-Si)으로 된 반도체층(15)을 형성한다.
그다음, 상기 반도체층(15)을 포함한 절연기판(11)전면에 게이트절연막(17)을 형성하고, 상기 게이트절연막(17)상에 게이트 전극물질을 증착한다음 제2마스크(도면상에는 도시하지 않음)를 이용하여 상기 게이트전극물질층을 패터닝하여 게이트(19)를 형성함과 동시에 캐패시터의 하부전극(21)과 게이트라인(미도시)도 함께 형성한다.
이어서, 상기 게이트(19)를 마스크로 하여 상기 반도체층(15)으로 소정 도전형을 갖는 불순물, 예를 들어 p형 불순물을 이온주입하여 고농도 소오스전극영역/드레인전극영역(15a)(15b)을 형성한다.
그다음, 상기 게이트(19)를 포함한 게이트절연막(17)상에 제1층간절연막 (23)을 증착하고, 그 위에 금속과 같은 도전물질을 증착한후 제3마스크(도면상에는 도시하지 않음)를 이용하여 상기 도전물질층을 선택적으로 패터닝하여 유기발광소자(EL)의 캐소드전극(즉, 화소전극)(25)과 스토리지 캐패시터(Cst)의 하부전극 (21)상측에 캐패시터의 상부전극(27)을 각각 형성한다.
이어서, 상기 캐소드전극(25)과 캐패시터의 상부전극(27)을 포함한 기판전면에 제2층간절연막(29)을 형성하고, 제4마스크(도면상에는 도시하지 않음)에 의해 상기 제2층간절연막(29)과 제1층간절연막(23)을 선택적으로 패터닝하여 상기 소오스/드레인영역(15a)(15b) 및 캐패시터의 상,하부전극(27)(21)을 각각 노출시키는 제1 내지 제5 콘택홀(31a)(31b)(31c)(31d)(31e)을 형성한다.
그다음, 상기 제1 내지 제4 콘택홀(31a)(31b)(31c)(31d)(31e)을 포함한 기판전체에 금속과 같은 도전물질을 증착한다음 제5마스크(도면상에는 도시하지 않음)에 의해 상기 도전물질층을 선택적으로 패터닝하여 상기 제1 내지 제5 콘택홀(31a) (31b)(31c)(31d)(31e)을 통해 상기 소오스전극영역(15a)과 유기EL소자를 연결하는 제1도전층패턴(33)과, 상기 드레인전극영역(15b)과 캐패시터의 상부전극(27)을 연결하는 제2도전층패턴(35) 즉, 파워라인 및, 상기 캐패시터의 하부전극(21)과 제1박막트랜지스터의 드레인전극과 제2박막트랜지스터의 게이트전극을 연결하는 제3도전층패턴(37)을 형성한다.
그다음, 기판전면에 산화막과 같은 절연물질을 이용하여 보호막(39)을 두껍게 증착한 다음 제6마스크(도면상에는 도시되지 않음)에 의해 상기 보호막(39)과 제2층간절연막(29)을 선택적으로 패터닝하여 상기 캐소드전극(25)를 노출시키는 개구부(41)를 형성한다.
이어서, 상기 개구부(41)아래의 캐소드전극(25)상에 단색 유기발광층인 EL층(43)을 형성한 다음 상기 EL층(43)상에 애노드전극(45)을 형성하여 종래의 액티 브 매트릭스 유기전계 발광표시장치를 제조한다.
그러나, 상기와 같이 제조되는 종래기술에 따른 유기전계발광 다이오드소자및 그 제조방법에 의하면, 순차적 수평 결정화방법(SLS)에 의해 결정화후 하판 제작공정을 완료한 후, 단색 유기 발광층을 증착하여 DC 테스트를 실시하는 경우에 모아레가, 도 3에서와 같이, 빗살무늬 형태로 발생하게 된다.
또한, 비정질실리콘을 사용하는 경우나 위에서 설명한 기존의 폴리실리콘 박막트랜지스터를 사용하는 경우에 이러한 모아레 현상이 발생하지 않지만, 생산성이 뛰어난 2 쇼트(shot)공정 등을 사용하는 경우에 이러한 모아레 현상이 발생하게 된다.
한편, 이와 같이 발생하는 모아레 현상의 주요 원인은 빛의 간섭현상에 의한 것으로써 화소의 규칙적인 금속패턴과 또다른 규칙적인 광학적 층의 상호 간섭작용으로 추정되는데, 이러한 광학적 층은 결정화 과정에서 고온의 온도를 경험하게 되는 절연막과 폴리실리콘막의 규칙적으로 광학적 특성의 차이를 가지게 되는 것으로 판단된다.
따라서, 이러한 모아레 현상은 화질 특성에 영향을 끼쳐 그레이(gray) 변경을 하더라도 계속적인 빗살무늬의 현상이 사라지지 않고 남아 시인성에 많은 문제점을 초래하고 있는 실정이다.
이러한 문제점을 초래하는 모아레 현상에 대해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
위에서 언급한 모아레 현상을 이해하기 위해서는 먼저 음파의 맥놀이 현상에 대한 이해가 선핼될 필요가 있다.
맥놀이 현상이란 주파수가 비슷한 두개의 파동이 서로 영향을 미쳐 두 주파수의 차이에 따라 주파수 폭이 일정한 주기로 변하는 것을 말한다. 서로 비슷한 주파수를 가진 파동들은 상대방 주파수에 상쇄와 보강을 일으켜 일정한 주기를 형성하게 되는데, 바로 이 주기에 의해 파동이 커지거나 소멸하게 된다.
모아레 현상은 맥놀이 현상이 시각적으로 발생하는 것이라 볼 수 있는데, 물체가 일정한 간격을 가지면 그 물체사이에 간섭무늬가 발생한다. 그러므로, 액정표시패널 또는 유기발광표시소자 등에서는 격자를 형성하는 게이트라인, 데이터라인, 그레인 바운더리 등이 빛의 간섭 및 회절의 슬릿을 작용하여 화면에 모아레 무늬를 형성한다. 이때, 상기 모아레 무늬는 무지게 모양의 격자나 빗살 무늬의 격자를 형성하는 수가 있다.
상기 모아레 무늬는 액정표시장치 등 영상표시장치의 해결과제인데, 특히 유기 EL을 발광소자로 사용하는 유기 EL 영상표시장치에서 크게 문제가 된다.
유기 EL을 발광소자로 사용하는 영상표시장치는 서로 평행하게 배열되는 복수의 게이트라인 및 상기 게이트라인과 수직교차하는 복수의 데이터라인을 구비하고, 상기 게이트라인 및 데이터라인의 교차에 의해 단위화소가 정의되며, 상기 각 단위화소마다 스위칭 소자로서 박막트랜지스터를 구비하는 점에서는 액정표시장치와 유사하다고 볼 수 있다.
그런데, 유기 EL 영상표시장치는 자체적으로 발광하는 유기 EL을 광원으로 사용하므로 액정표시장치의 광원인 백라이트 어셈블리가 필요없고, 전압의 조절에 의해 유기 EL의 발광량을 조절하여 색상을 표현하므로 액정표시장치에 사용되는 액정층이 불필요하며, 유기 EL 자체로 적, 녹, 청색의 색상을 가지므로 천연색 표현을 위한 액정표시장치의 컬러필터층이 불필요하다는 점에서 차이가 있다.
하지만, 상기 유기 EL 영상표시장치 및 액정표시장치 모두에서 상기 모아레 문제가 발생하지만 유기 EL은 액정표시장치에 사용되는 편광판이 없으므로 모아레 현상이 더욱 두드러지게 나타나게 되는데, 이러한 모아레 현상은 유기 EL 영상표시장치에 있어서는 반드시 해결해야 하는 과제중 하나이다.
이에 본 발명은 상기 종래기술의 제반문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 화소중 절연막층을 불규칙적인 패턴을 가지도록 하여 빛의 간섭으로 인해 생기는 모아레 현상을 제거할 수 있는 유기전계발광다이오드소자 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 유기전계발광다이오드소자의 결정화시에 모아레 현상을 제거하여 화면의 특성을 개선시킬 수 있는 유기전계발광다이오드소자 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기전계발광다이오드소자는, 그 구성은 절연기판상에 형성된 버퍼층과; 상기 버퍼층상에 형성되고, 드레인전극과 소오스전극을 가진 반도체층과; 상기 반도체층을 포함한 버퍼층상에 형성된 게이트절연막과; 상기 반도체층과 대응하는 게이트절연막상에 형성된 게이트전극과 캐패 시터 하부전극과; 상기 게이트전극과 캐패시터의 하부전극을 포함한 기판 전체에 형성된 제1층간절연막과; 상기 제1층간절연막상에 형성된 유기EL소자의 캐소드전극과 캐패시터 상부전극과; 상기 전체 구조의 상면에 형성되고, 캐소드전극과 드레인전극과 소오스전극과 캐패시터 상부전극 및 하부전극을 각각 노출시키는 콘택홀을 가진 제2층간절연막과; 상기 제2층간절연막상에 형성되고, 상기 캐소드전극과 드레인전극을 연결하는 제1도전층패턴과, 상기 소오스전극과 캐패시터 상부전극을 연결하는 제2도전층패턴과; 상기 전체 구조의 상면에 형성되고 상기 캐소드전극을 노출시키는 개구부를 가진 보호층과; 상기 개구부내에 형성된 유기 EL층; 및 상기 유기EL층상에 형성된 애노드전극을 포함하여 구성되되, 상기 버퍼층과 게이트절연막과 제1층간절연막과 제2층간절연막 및 보호층중 적어도 하나의 층표면에 다수의 리세스가 형성된 것을 특징으로한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기전계 발광다이오드소자 제조방법은, 절연기판상에 버퍼층을 형성하는 단계와; 상기 버퍼층상에 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 반도체층상에 게이트절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트절연막상에 게이트전극과 캐패시터 하부전극을 형성하고 상기 게이트전극의 양측아래의 반도체층에 드레인전극영역과 소오스전극영역을 형성하는 단계와; 상기 전체 구조의 상면에 제1층간절연막을 형성하는 단계와; 상기 제1층간절연막상에 유기EL소자의 캐소드전극과 캐패시터 상부전극을 형성하는 단계와; 상기 전체 구조의 상면에 제2층간절연막을 형성하는 단계와; 식각공정을 통해 상기 캐소드전극과 드레인전극영역과 소오스전극영역 및 캐패시터 상부전극 및 하부전극을 각각 노출시 키는 다수의 콘택홀을 형성하는 단계와; 상기 다수의 콘택홀을 통해 상기 캐소드전극과 드레인전극영역을 연결하는 제1도전층패턴과, 상기 소오스전극영역과 캐패시터 상부전극을 연결하는 제2도전층패턴을 형성하는 단계와; 상기 전체 구조의 상면에 보호막을 형성하고 이를 패터닝하여 상기 캐소드전극을 노출시키는 개구부를 형성하는 단계와; 상기 개구부내에 유기EL층을 형성하고 그 위에 애노드전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되되, 상기 버퍼층과 게이트절연막과 제1층간절연막과 제2층간절연막 및 보호층중 적어도 하나의 층표면에 다수의 리세스를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로한다.
이하, 본 발명에 따른 유기전계발광다이오드소자 및 그 제조방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 타입의 유기전계 발광다이오드소자의 단면도이다.
도 5은 도 4의 "A"부의 확대단면도로서, 다수의 리세스가 형성된 절연막들 이 적층된 상태를 보여 주기 위한 액티브 매트릭스 타입의 유기전계 발광다이오드소자의 일부단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 타입의 유기전계 발광다이오드소자에 있어서, 소자 제조공정중 형성되는 절연막들중 어느 하나의 절연막이 불규칙적으로 식각되어 표면에 다수의 리세스가 형성된 상태를 보여 주는 평면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 타입의 유기전계 발광다이오드소자는 절연기판(110)상에 표면에 다수의 제1리세스(113a)가 형성된 버퍼층 (113)이 형성되고, 상기 버퍼층(113)상에 채널층을 이루면서 양측으로 소오스전극영역(115a)과 드레인전극영역(115b)이 형성된 폴리실리콘으로 된 반도체층(115)이 형성되어 있다.
또한, 상기 반도체층(115)을 포함한 기판전면에 다수의 제2리세스(117a)가 형성된 게이트절연막(117)이 형성되어 있고, 상기 소오스전극영역(115a)과 드레인전극 영역(115b)사이의 반도체층(115)에 대응하는 상기 게이트절연막(117)상에 게이트전극(119)이 형성되어 있으며, 상기 스토리지 캐패시터지역의 게이트절연막 (117)상에는 캐패시터의 하부전극(121)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 게이트전극(119)을 포함한 기판전체에 다수의 제3리세스(123a)가 형성된 제1층간절연막(123)이 형성되어 있고, 유기 EL소자지역과 스토리지 캐패시터 지역의 상기 제1층간절연막(123)상에는 유기EL소자의 캐소드전극(125)과 캐패시터의 상부전극(127)이 각각 형성되어 있다.
또한, 기판전면에 다수의 제4리세스(129a)와 함께 상기 캐소드전극(125), 소오스전극영역(115a), 드레인전극영역(115b), 캐패시터의 상부전극(127) 및 하부전극 (121)을 각각 노출시키는 제1 내지 5콘택홀(131a)(131b)(131c)(131d)(131e)을 가진 제2층간절연막(129)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 제2층간절연막(129)상에 제1 내지 5콘택홀(131a)(131b)(131c) (131d)(131e)을 통해 상기 캐소드전극(125)과 소오스전극영역(115a)을 연결하는 제1도전층패턴(133)과, 상기 드레인전극영역(115b)과 상기 캐패시터의 상부전극 (127)을 연결하는 제2도전층패턴 즉, 파워라인(135) 및, 상기 캐패시터의 하부전극 (121)과 제1구동 박막트랜지스터의 드레인전극영역 및 제2스위칭 박막트랜지스터의 게이트전극과 연결되는 제3도전층패턴(137)이 형성되어 있다.
더욱이, 상기 기판전체에는 다수의 제5리세스(139a)가 형성되고 상기 유기EL소자의 캐소드전극(125)을 노출시키는 개구부(141)를 가진 절연물질로 이루어진 보호막(139)이 형성되어 있다.
또한, 상기 개구부(139)에는 유기EL층(143)이 형성되어 있고, 상기 유기EL층 (143)상에는 유기EL소자의 애노드전극(145)이 형성되어 있다.
한편, 도 4의 "A"부의 확대도시된 도 5에 의하면, 본 발명에 따른 유기전계 발광다이오드소자에 있어서, 절연물질로 구성되는 버퍼층(113), 게이트절연막 (117), 제1층간절연막(123), 제2층간절연막(129) 및 보호막(139)의 표면에 불규칙적으로 다수의 리세스(113a)(117a)(123a)(129a)(139a)가 각각 형성되어 있어, 이들 부분에서 광학적 경로차가 규칙성을 가지지 못하게 되므로, 이로 인해 규칙적인 화소의 금속패턴과 간섭을 일으킬 수 없게 되어 모아레 현상이 없어지게 된다.
또한편, 도 6에 도시된 바와같이, 절연물질로 이루어진 다수의 층들중에서, 게이트라인(G)과 데이터라인(D)이 교차하여 이루는 화소지역에 있는 절연막, 예를들어 제2 층간절연막(129)표면에 불규칙적으로 다수의 리세스(129a)가 형성되어 있는데, 상기 다수의 리세스(129a)는 식각되지 않은 면적과 식각되어 형성되는 리세스의 면적비는 약 1 : 1에서 크게 벗어나지 않는 범위로 형성된다.
또한, 본 발명에 있어서의 다른 실시예로서, 상기에서는 절연물질로 구성된 층 모두에 불규칙적으로 다수의 리세스를 형성하도록 하였으나, 이들 절연물질로 구성된 층중 적어도 하나의 층표면에 다수의 리세스를 형성하도록 구성할 수도 있다.
한편, 상기 구성으로 이루어진 유기전계 발광다이오드소자의 제조방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 7a 내지 도 7h는 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 타입의 유기전계 발광다이오드소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
본 발명에 따른 액티브 매트릭스 타입의 유기전계 발광다이오드소자의 제조방법은, 도 7a에 도시된 바와같이, 절연기판(110)상에 버퍼층(113)을 형성하고, 상기 버퍼층(113)상에 폴리실리콘층을 증착한후 제1 마스크(도면상에는 도시하지 않음)를 이용한 식각공정에 의해 상기 폴리실리콘층을 선택적으로 식각하여 폴리실리콘막으로 된 반도체층(115)을 형성한다.
그다음, 식각공정(110)을 통해 상기 버퍼층(113)표면에 불규칙적으로 다수의 제1 리세스(113a)를 형성한다. 이때, 상기 제1리세스(113a)는 상기 반도체층(115)의 식각공정시에 형성하거나 별도의 마스크공정을 통해 형성할 수도 있다.
이어서, 도 7b에 도시된 바와같이, 상기 반도체층(115)을 포함한 기판전면에 게이트절연막(117)을 형성하고, 식각공정(120)을 통해 상기 게이트절연막(117)표면에 불규칙적으로 다수의 제2 리세스(117a)를 형성한다. 이때, 상기 제2 리세스 (117a)는 상기 버퍼층(113)표면에 형성된 제1리세스(113a)와 대응되지 않은 지역에 형성하도록 한다. 또한, 상기 제1 리세스(117a)을 형성하기 위한 식각공정은 별도의 마스크공정을 이용하여 형성하거나 경우에 따라서는 형성하지 않을 수도 있다.
그다음, 도 7c에 도시된 바와같이, 상기 게이트절연막(117)상에 게이트전극물질을 증착한다음 제2마스크(도면상에는 도시하지 않음)를 이용하여 상기 게이트전극물질층을 선택적으로 패터닝하여 게이트전극(119)를 형성한다. 이때, 상기 게이트전극(119)형성시에 캐패시터의 하부전극(121)과 게이트라인(미도시)도 함께 형성한다.
이어서, 상기 게이트전극(119)을 마스크로 하여 상기 반도체층(115)으로 소정 도전형을 갖는 불순물, 예를 들어 p형 불순물을 이온주입하여 고농도의 소오스전극영역/드레인전극영역(115a)(115b)을 형성한다.
그다음, 상기 게이트전극(119)를 포함한 게이트절연막(117)상에 제1층간절연막(123)을 증착하고, 식각공정(130)을 통해 상기 제1층간절연막(123)표면에 불규칙적으로 다수의 제3리세스(123a)를 형성한다. 이때, 상기 제3 리세스(123a)는 상기 게이트절연막(123)표면에 형성된 제2리세스(123a)와 대응되지 않은 지역에 형성하도록 한다. 또한, 상기 제3 리세스(123a)를 형성하는 식각공정은 별도의 마스크 공정을 이용하여 실시하거나 경우에 따라서는 실시하지 않을 수도 있다.
이어서, 도 7d에 도시된 바와같이, 기판전체에 금속과 같은 도전물질을 증착한후 제3마스크(도면상에는 도시하지 않음)를 이용하여 상기 도전물질층을 선택적으로 패터닝하여 유기발광소자(EL)의 캐소드전극(즉, 화소전극)(125)과 스토리지 캐패시터(Cst)의 하부전극(121)상측에 캐패시터의 상부전극(127)을 각각 형성한다.
그다음, 상기 캐소드전극(125)과 캐패시터의 상부전극(127)을 포함한 기판전면에 제2층간절연막(129)을 형성하고, 제4마스크(도면상에는 도시하지 않음)에 의 해 상기 제2층간절연막(129)과 제1층간절연막(123)을 선택적으로 패터닝하여 상기 캐소드전극(125), 드레인전극영역/소오스전극영역(115a)(115b) 및 캐패시터의 상,하부전극(127)(121)을 각각 노출시키는 제1 내지 제5 콘택홀(131a)(131b) (131c) (131d)(131e)을 각각 형성한다. 이때, 상기 제1 내지 제5 콘택홀(131a)(131b) (131c) (131d)(131e) 형성하기 위한 식각공정(140) 즉, 상기 제2층간절연막(129)의 식각시에 그 표면에 불규칙적으로 다수의 제4 리세스(129a)를 함께 형성하거나, 또는 별도의 식각공정을 추가하여 다수의 제4 리세스(129a)를 형성할 수도 있다. 또한, 상기 제4리세스(129a)는 상기 제1층간절연막(123)표면에 형성된 제3 리세스 (123a)와 대응되지 않은 지역에 형성하도록 한다. 경우에 따라서는 제4 리세스(129a)를 형성하는 공정을 진행하지 않을 수도 있다.
이어서, 도 7e에 도시된 바와같이, 제1 내지 제5 콘택홀(131a)(131b) (131c) (131d)(131e)을 포함한 기판전체에 금속과 같은 도전물질을 증착한다음 제5마스크(도면상에는 도시하지 않음)에 의해 상기 도전물질층을 선택적으로 패터닝하여 제1 내지 제5콘택홀 (131a) (131b) (131c) (131d)(131e)을 통해 상기 캐소드전극(125)과 드레인전극영역(115a)을 연결하는 제1도전층패턴(133)과, 상기 소오스전극영역 (115b)과 상기 캐패시터의 상부전극(127)을 연결하는 제2도전층패턴(135) 즉, 파워라인 및, 상기 캐패시터의 하부전극(121)과 제1박막트랜지스터의 드레인전극 및 제2박막트랜지스터의 게이트전극을 연결하는 제3도전층패턴(137)을 형성한다.
그다음, 도 7f에 도시된 바와같이, 기판전면에 절연물질로 이루어진 보호막(139)을 두껍게 증착한 다음 제6마스크(도면상에는 도시되지 않음)에 의해 상기 보호막(139)과 제2층간절연막(129)을 선택적으로 패터닝하여 상기 캐소드전극 (125)를 노출시키는 개구부(141)를 형성한다. 이때, 상기 개구부(141)를 형성하기 위한 식각공정(150) 즉, 상기 보호막 (139)의 식각시에 그 표면에 불규칙적으로 다수의 제5 리세스(139a)를 함께 형성하거나, 또는 별도의 식각공정을 추가하여 다수의 제5 리세스(139a)를 형성할 수도 있다. 또한, 상기 제5리세스(139a)는 상기 제2층간절연막(129)표면에 형성된 제4리세스(129a)와 대응되지 않은 지역에 형성하도록 한다. 경우에 따라서는 제5 리세스(139a)를 형성하는 공정을 진행하지 않을 수도 있다.
이어서, 도 7g에 도시된 바와같이, 상기 개구부(141)내의 캐소드전극(125)상에 EL층(143)을 형성한 다음 상기 EL층(143)상에 애노드전극(145)을 형성하여 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 유기전계 발광표시장치를 제조한다.
상기에서와 같이, 본 발명에 따른 유기전계 발광다이오드소자에서 사용되는 절연물질로 형성되는 절연층 모두에 불규칙적으로 다수의 리세스를 형성하거나, 또는 이들 절연물질로 형성하는 층들중 적어도 하나의 층표면에 불규칙적으로 다수의 리세스를 형성하더라도 규칙적인 화소의 금속패턴과의 간섭으로 인해 생기는 모아레 현상을 제거할 수 있다. 즉, 절연막표면에 다수의 불규칙적인 패턴들 즉, 리세스를 형성하는 것은 식각공정으로 절연막을 부분적으로 식각하여 식각하지 않은 부분과 식각한 부분이 불규칙한 모양으로 화소전체에 산재하도록 하는 것이다. 이때, 상기 다수의 불규칙적인 리세스는, 도 6에서와 같이, 상기 식각하지 않은 부분의 면적과 식각하지 않은 부분의 면적의 비가 1:1에서 크게 벗어나지 않도록 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 이러한 불규칙한 리세스패턴들을 구비하는 절연막의 식각공정을 별도의 공정으로 추가할 수도 있고, 절연막내에 콘택홀을 형성하기 위한 공정에서 이와 같은 불규칙한 패턴들을 추가로 형성할 수도 있다.
상기에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 유기전계 발광다이오드소자 및 그 제조방법에 의하면, 여러 화소에 걸쳐서 절연막에 다수의 불규칙적인 패턴 즉, 리세스패턴을 형성하여 광학적 경로차가 규칙성을 가지지 못하게 하므로써 규칙적인 화소의 금속패턴과 간섭을 일으킬 수 있는 다른 광학적 층이 존재하지 않게 되어 모아레 현상이 없어지게 된다.
따라서, 이렇게 모아레 현상이 발생되지 않으므로 인해 화면의 특성이 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 유기전계 발광다이오드소자의 결정화 과정중에 발생하는 모아레 현상이 제거되어 생산성이 높은 결정화 공정도입이 가능하게 되므로써 생산성이 향상된다.
한편, 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 절연기판상에 형성된 버퍼층;
    상기 버퍼층상에 형성되고, 드레인전극과 소오스전극을 가진 반도체층;
    상기 반도체층을 포함한 버퍼층상에 형성된 게이트절연막;
    상기 반도체층과 대응하는 게이트절연막상에 형성된 게이트전극과 캐패시터 하부전극;
    상기 게이트전극과 캐패시터의 하부전극을 포함한 기판 전체에 형성된 제1층간절연막;
    상기 제1층간절연막상에 형성된 유기EL소자의 캐소드전극과 캐패시터 상부전극;
    상기 전체 구조의 상면에 형성되고, 캐소드전극과 드레인전극과 소오스전극과 캐패시터 상부전극 및 하부전극을 각각 노출시키는 제2층간절연막;
    상기 제2층간절연막상에 형성되고, 상기 캐소드전극과 드레인전극을 연결하는 제1도전층패턴과, 상기 소오스전극과 캐패시터 상부전극을 연결하는 제2도전층패턴;
    상기 전체 구조의 상면에 형성되고 상기 캐소드전극을 노출시키는 개구부를 가진 보호층;
    상기 개구부내에 형성된 유기 EL층; 및
    상기 유기EL층상에 형성된 애노드전극을 포함하여 구성되되,
    상기 버퍼층, 게이트절연막, 제1층간절연막, 제2층간절연막 및 보호층중 적어도 하나의 층표면에 다수의 리세스가 형성된 것을 특징으로하는 유기전계 발광다이오드소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다수의 리세스는 불규칙적으로 형성되는 것을 특징으로하는 유기전계 발광다이오드소자.
  3. 제1항에 있어서, 다수의 리세스는 상기 버퍼층과 게이트절연막과 제1층간절연막과 제2층간절연막 및 보호층중 적어도 2개, 3개, 4개 또는 5개 층표면에 형성되는 것을 특징으로하는 유기전계 발광다이오드소자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 상하로 겹쳐지는 층들에 형성되는 다수의 리세스는 서로 오버랩되지 않는 지역에 위치하는 것을 특징으로하는 유기전계 발광다이오드소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 다수의 리세스는 서로 다른 크기를 갖는 것을 특징으로하는 유기전계 발광다이오드소자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 다수의 리세스의 면적과 리세스가 형성되지 않은 층 면적의 비는 1 : 1 정도인 것을 특징으로하는 유기전계 발광다이오드소자.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2도전층패턴은 파워라인과 연결되는 것을 특징으로하는 유기전계 발광다이오드소자.
  8. 제1항에 있어서, 상기 리세스는 상기 버퍼층표면에 형성되어 있는 것을 특징으로하는 유기전계 발광다이오드소자.
  9. 절연기판상에 버퍼층을 형성하는 단계;
    상기 버퍼층상에 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 반도체층상에 게이트절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트절연막상에 게이트전극과 캐패시터 하부전극을 형성하고 상기 게이트전극의 양측아래의 반도체층에 드레인전극영역과 소오스전극영역을 형성하는 단계;
    상기 전체 구조의 상면에 제1층간절연막을 형성하는 단계;
    상기 제1층간절연막상에 유기EL소자의 캐소드전극과 캐패시터 상부전극을 형성하는 단계;
    상기 전체 구조의 상면에 제2층간절연막을 형성하는 단계;
    식각공정을 통해 상기 캐소드전극과 드레인전극영역과 소오스전극영역 및 캐패시터 상부전극 및 하부전극을 각각 노출시키는 다수의 콘택홀을 형성하는 단계;
    상기 다수의 콘택홀을 통해 상기 캐소드전극과 드레인전극영역을 연결하는 제1도전층패턴과, 상기 소오스전극영역과 캐패시터 상부전극을 연결하는 제2도전층패턴을 형성하는 단계;
    상기 전체 구조의 상면에 보호막을 형성하고 이를 패터닝하여 상기 캐소드전극을 노출시키는 개구부를 형성하는 단계;
    상기 개구부내에 유기EL층을 형성하고 그 위에 애노드전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되되,
    상기 버퍼층과 게이트절연막과 제1층간절연막과 제2층간절연막 및 보호층중 적어도 하나의 층표면에 다수의 리세스를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 유기전계 발광다이오드소자 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 다수의 리세스는 불규칙적으로 형성하는 것을 특징으로하는 유기전계 발광다이오드소자 제조방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 다수의 리세스는 상기 버퍼층과 게이트절연막과 제1층간절연막과 제2층간절연막 및 보호층중 적어도 한개 이상의 층표면에 형성하는 것을 특징으로하는 유기전계 발광다이오드소자 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 상하로 겹쳐지는 층들에 형성되는 다수의 리세스는 서로 오버랩되지 않는 지역에 위치하도록 형성하는 것을 특징으로하는 유기전계 발 광다이오드소자 제조방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 다수의 리세스는 서로 다른 크기를 갖는 것을 특징으로하는 유기전계 발광다이오드소자 제조방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 다수의 리세스의 면적과 리세스가 형성되지 않은 층 의 면적비는 1:1 정도인 것을 특징으로하는 유기전계 발광다이오드소자 제조방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 다수의 리세스를 형성하는 단계는 별도의 마스크를 이용하거나 이중 노광공정에 의해 실시하는 것을 특징으로하는 유기전계 발광다이오드 소자 제조방법.
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