KR20140148210A - 유기전계 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기전계 발광소자 및 그 제조 방법을 개시한다. 본 발명의 유기전계 발광소자는 1 기판, 상기 제1 기판의 상부에 형성된 박막트랜지스터, 상기 박막트랜지스터의 상부에 화소마다 독립적으로 패턴된 제1 전극, 상기 제1 전극 상부에 순차적으로 형성된 유기발광층 및 제2 전극을 포함하며, 상기 박막트랜지스터 상부에 상기 유기발광층으로부터 발광되는 빛을 차단하기 위한 제1 광 흡수층을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이로써 산화물 박막트랜지스터를 채용한 유기전계 발광소자의 광 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.

Description

유기전계 발광소자 및 그 제조방법{Organic Electroluminescence Device and fabrication method thereof}
본 발명은 유기전계 발광소자에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 광 신뢰성을 확보할 수 있는 유기전계 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
유기전계 발광소자(Organic Electroluminescence Device: OLED)는 전자주입전극과 정공주입전극 각각으로부터 발광층 내부로 주입된 전자와 정공의 결합으로형성된 엑시톤이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.
이러한 원리로 유기전계 발광소자는 자발광 특성을 가지며, 액정 표시장치와 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 두께와 무게를 줄일 수 있다. 또한, 유기전계 발광소자는 낮은 소비전력, 높은 휘도 및 높은 반응속도 등의 고품위 특성을 나타내므로 모바일 전자 기기의 차세대 표시장치로 여겨지고 있다. 그리고 또한 유기전계 발광소자는 제조 공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정 표시장치보다 많이 줄일 수 있는 장점도 있다.
이러한 유기전계 발광소자의 컬러 구현 방법은 백색광 및 컬러필터를 이용하는 방법, 청색광 및 컬러변환물질(CCM)을 이용하는 방법, 적색, 녹색, 청색의 각 유기발광물질을 이용하는 방법(RGB 3색 독립발광 방식)등이 있다. 이 중 백색광 및 컬러필터를 이용하는 경우를 백색 유기전계 발광소자(WOLED)라고 한다.
또한 유기전계 발광소자는 유기발광층으로부터 발광된 빛이 제1 및 제2 전극 중 투광성을 가지는 전극 쪽으로 발광되는데, 이때 발광 방향에 따라 상부발광 방식 또는 하부발광 방식으로 분류된다.
도 1a는 종래기술에 따른 유기전계 발광소자를 설명하기 위한 단면도이다. 구체적으로는 종래기술에 따른 하부발광 방식의 백색 유기전계 발광소자를 설명하기 위한 단면도이다. 도 1b는 도 1a에 도시된 A 영역을 확대한 확대도이다.
도 1a를 참조하면, 종래기술에 따른 유기전계 발광소자(10)는 박막트렌지스터 어레이부(14)와 유기발광층(44)이 형성된 제1 기판(11) 및 상기 제1 기판(11)과 대향되는 제2 기판(미도시)으로 구성되어 있다. 상기 제1 기판(11)은 상기 제2 기판(미도시)과 실런트를 통해 합착됨으로서 유기전계 발광소자(10)가 완성된다.
구체적으로, 상기 제1 기판(11) 상부에는 구동 박막트랜지스터(T)를 포함하여 다수의 박막트랜지스터들이 형성된 박막트렌지스터 어레이부(14)와, 상기 박막트랜지스터 어레이부(14)의 상부에 화소마다 독립적으로 패턴된 제1 전극(42)과, 상기 제1 전극(42) 상부에 형성된 유기발광층(44) 및 상기 유기발광층(44) 상부 전면에 형성된 제2 전극(45) 등이 형성되어 있다.
도 1b를 참조하면, 상기 박막트렌지스터 어레이부(14)에 형성된 구동 박막트랜지스터(T)는 에지 스토퍼(Edge Stopper)구조이든, 코플레너(Coplanar)구조이든 상관 없다.
코플레너(Coplanar)구조인 경우 구동 박막트랜지스터(T)는 기판(11) 전면에 걸쳐 형성된 버퍼층(12)상에 구비된 반도체층(20), 상기 반도체층(20)의 중앙 영역 상에 형성된 게이트 절연막(21) 및 게이트 전극(22), 상기 게이트 절연막(21) 및 게이트 전극(22)이 형성된 기판(11) 상에 형성된 제1 절연층(23) 및 상기 제1 절연층(23)상에 형성된 소스 및 드레인 전극(24a, 24b) 등으로 이루어진다.
상기 반도체층(20)은 액티브영역(20') 및 그 양측에 형성된 소스/드레인 영역(20a, 20b)으로 구분된다. 상기 소스 및 드레인 전극(24a, 24b)은 상기 반도체층(20)의 소스 및 드레인 영역(20a,20b) 각각에 연결된다.
상기 소스 및 드레인 전극(24a, 24b) 상에는 제2 절연층(30)이 형성된다. 상기 제2 절연층(30)상에는 제1 전극(42), 유기발광층(44) 등이 형성된다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 백색 유기전계 발광소자의 경우, 유기발광층은(44)은 백색의 빛을 낸다. 따라서 이경우 적색, 녹색, 청색의 화소영역에는 제2 절연층(30)과 제1 전극(42) 사이에 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(31,32,33)를 형성한다. 백색 화소영역에는 컬러필터를 형성하지 않는다.
하부발광식 유기전계 발광소자의 경우, 상기 유기발광층(44)으로부터 발광된 빛은 제1 기판(11)을 통과하여 외부로 방출된다. 이때 제2 전극(45)은 반사판의 역할도 수행한다. 그런데 이러한 하부발광식 구조는 구동 박막트랜지스터(T)를 포함하는 다수의 박막트랜지스터들이 유기발광층(44)에서 발광되는 빛에 쉽게 노출되는 단점이 있다. 특히 백색 유기전계 표시소자와 같이 유기발광층(44)이 기판전면에 형성된 경우 그 노출되는 정도는 더욱 커진다.
한편, 박막트랜지스터의 반도체층(20)을 이루는 재료로 최근 IGZO 산화물이 주목받고 있다. 투명하고 전도 특성이 우수하며 저온공정(<300℃)이 가능하기 때문이다. 그러나, IGZO는 원자가 전자대 근처의 깊은 준위(deep states)로 인해 재료적으로 광에 민감한 특성을 보이는 문제가 있다.
특히, 고 이동도의 IGZO 재료는 밴드갭이 더욱 좁아져 광에 더욱 민감해지는 단점이 있다. 예를 들면 녹색 및 청색 영역의 파장이나 500cd/m2 정도의 미세한 광에도 특성이 열화된다.
따라서 유기전계 발광소자, 특히 하부발광 방식의 백색 유기전계 발광소자의 경우, IGZO 산화물을 반도체 물질로 이용할 경우, 박막트랜지스터의 광신뢰성에 심각한 문제가 생기게 된다.
본 발명의 하나의 과제는 유기발광층으로부터 발광되는 빛에 의한 박막트랜지스터의 열화를 방지하여 광 신뢰성을 확보할 수 있는 유기전계 발광소자 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 과제는 외부광에 의한 박막트랜지스터의 열화를 방지하여 광 신뢰성을 확보할 수 있는 유기전계 발광소자 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 유기전계 발광소자를 제공한다. 상기 유기전계 발광소자는 1 기판, 상기 제1 기판의 상부에 형성된 박막트랜지스터, 상기 박막트랜지스터의 상부에 화소마다 독립적으로 패턴된 제1 전극, 상기 제1 전극 상부에 순차적으로 형성된 유기발광층 및 제2 전극을 포함하며, 상기 박막트랜지스터 상부에 상기 유기발광층으로부터 발광되는 빛을 차단하기 위한 제1 광 흡수층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 더하여 상기 박막트랜지스터의 하부에 형성된 제2 광 흡수층을 더 포함한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 일 측면은 유기전계 발광소자 제조방법을 제공한다. 상기 유기전계 발광소자 제조방법은 제1 기판의 상부에 박막트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 박막트랜지스터 상부에 제2 절연층을 형성하는 단계, 상기 제2 절연층 상부에 화소마다 독립적으로 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 전극 상부에 순차적으로 유기발광층 및 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 박막트랜지스터 상부에 상기 유기발광층으로부터 발광되는 빛을 차단하기 위한 제1 광 흡수층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 박막트랜지스터의 상, 하부 각각에 광 흡수층을 구비함에 따라 박막트랜지스터의 광에 의한 열화를 방지하여, 유기전계 발광소자의 광 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1a는 종래기술에 따른 유기전계 발광소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 A 영역을 확대한 확대도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 A 영역을 확대한 확대도이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 반도체층의 광학밴드갭 특성을 보여주는 그래프이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 광 흡수층형성영역을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 광 흡수층의 파장에 따른 예상 투과도를 나타내는 그래프이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 광 흡수층 적용 후의 소자 특성을 보여주는 비교그래프이다.
도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
이하, 본발명의 실시예를 유기전계 발광소자 및 그 제조방법을 도시한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자를 설명하기 위한 단면도이다. 구체적으로는 본 발명의 실시예에 따른 하부발광 방식의 백색 유기전계 발광소자를 설명하기 위한 단면도이다. 도 2b는 도 2a에 도시된 A 영역을 확대한 확대도이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)는 투명한 제1 기판(111) 및 제2 기판(미도시)이 서로 마주보며 이격되어 구성되어 있다.
상기 제1 기판(111)의 상부에는 박막트랜지스터 어레이부(114)와, 상기 박막트랜지스터 어레이부(114)의 상부에 화소마다 독립적으로 형성된 제1 전극(142)과, 상기 제1 전극(142) 상부에 형성된 유기발광층(144) 및 상기 유기발광층(144)의 상부 전면에 형성된 제2 전극(145) 등이 형성되어 있다.
상기 박막트렌지스터 어레이부(114)에 형성된 구동 박막트랜지스터(T)는 에지 스토퍼(Edge Stopper)구조이든, 코플레너(Coplanar)구조이든 무방하다. 에지 스토퍼(Edge Stopper)구조인 경우, 버텀 게이트(bottom gate) TFT에 적용할 수 있으며, 게이트 전극과 대응되는 채널층 상부에 식각방지를 위한 에치스토퍼(etch stopper)가 형성되어 있다. 코플레너(Coplanar)구조는 게이트 전극과 소오스-드레인 전극이 활성화층의 한쪽 면에 같이 형성되어 있는 특징이 있다. 버텀 게이트 (bottom-gate) 구조인 인버티드 코플레너(Coplanar)구조 또한 가능하다.
도 2b를 참조하면, 코플레너(Coplanar)구조인 경우 상기 구동 박막트랜지스터(T)는 기판(111) 전면에 걸쳐 버퍼층(112)을 형성한 후 상기 버퍼층(112)상에 반도체층(120), 게이트 절연막(121), 게이트 전극(122), 제1 절연층(123) 및 소스 및 드레인 전극(124a, 124b)을 형성하여 완성된다. 상기 구동 박막트랜지스터(T)의 소스 및 드레인 전극(124a, 124b) 상에는 제2 절연층(130), 제1 전극(142), 유기발광층(144) 등이 차례로 형성된다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 이러한 유기전계 발광소자는 제1 전극(142)과 제2 전극(145) 사이에 전압이 인가되면, 제2 전극(145)으로부터 발생된 전자와 제1 전극(142)으로부터 발생된 정공이 유기발광층(144) 쪽으로 이동된다. 이에 따라, 상기 유기발광층(144)에서는 공급되어진 전자와 정공이 충돌하여 재결합함으로써 빛이 발생하게 된다. 이는 상기 제1 전극(142)이 양극이고, 상기 제2 전극(145)이 음극인 경우이다.
백색 유기전계 발광소자의 경우, 상기 유기발광층은(144)은 백색의 빛을 낸다. 따라서 적색, 녹색, 청색의 화소영역에는 상기 제2 절연층(130)과 상기 제1 전극(142) 사이에 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러필터(131,132,133)를 형성한다. 백색 화소영역에는 컬러필터를 형성하지 않는다. 백색 화소영역의 경우,상기 유기발광층은(144)으로부터 발광되는 백색(W)이 출사된다.
하부발광식 유기전계 발광소자의 경우, 상기 유기발광층(144)으로부터 발광된 빛은 제1 전극(142) 및 제1 기판(111) 등을 통과하여 외부로 방출된다. 이때 제2 전극(145)은 반사판의 역할도 수행한다.
이때 상기 제1 전극(142)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide; ITO)나 인듐-징크-옥사이드(indiumzinc-oxide; IZO)와 같은 투명도전성 물질로 형성된다. 상기 제2 전극(145)은 반사 특성을 가지고 있거나 불투명한 금속물질 중에서 선택하여 형성한다. 예를 들어, 상기 제2 전극(145)은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 칼슘(Ca) 및 마그네슘(Mg) 등과 같은 금속물질로 구성한다.
한편 상기 반도체층(120)은 IGZO와 같은 산화물 반도체층이며, 특히 이동도가 30cm2/Vs 이상인 것이 바람직하다. 이러한 산화물은 하기 화학식 1으로 나타낼 수 있다.
[화학식 1]
AwBxCyOz
상기 식에서 A,B,C는 인듐(In),갈륨(Ga),아연(Zn), 알루미늄(Al), 주석(Sn) 중 어느 하나이고, w,x,y,z=1~10이다.
그런데 고 이동도의 산화물 반도체층의 경우, 광에 민감하므로, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)는 박막트랜지스터상부에 상기 유기발광층(144)으로부터 발광되는 빛을 차단하기 위한 광 흡수층(136)을 더 구비한다.
이때 상기 광 흡수층(136)은 상기 반도체층(120)의 광 열화에 영향을 주는 파장을 선택적으로 흡수하는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 열이 광 흡수층(136)에 집중되는 것을 막기 위함이다. 상기 반도체층(120)의 광 열화에 영향을 주는 파장은 상기 반도체층(120)의 광학밴드갭 특성을 통해 알수 있다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 반도체층의 광학밴드갭 특성을 보여주는 그래프이다. 구체적으로는 이동도가 30cm2/Vs 이상인 일정 비율의 IGZO 반도체층의 광학밴드갭 특성을 보여주는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 이동도가 30cm2/Vs 이상인 일정 비율의 IGZO 반도체층의 광학 밴드갭에너지는 대략 2.75 ~ 2.8eV 사이이다. 이는 대략 443nm~450nm 파장의 빛이 가진 에너지이다. 따라서 대략적으로 450nm 이하의 빛을 받을 경우 광에 의한 열화가 발생하게 된다.
이에 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 광 흡수층(136, 도 2a 참조)은 2.8eV보다 큰 에너지, 즉 대략적으로 450nm 보다 짧은 파장의 빛을 흡수하도록 설계된다. 이를 위해 상기 광 흡수층(136, 도 2a참조)을 형성하는 물질로 밴드갭 에너지가 2.8eV 보다 작은 물질을 사용한다. 구체적으로, 무기재료로는 Si(1.1eV), Ge(0.67eV), CuO(1.2eV), GaAs(1.43eV)등을 사용하며, 유기재료로는 적색 및 녹색 컬러필터 이중층 등을 사용한다.
다시 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 상기 유/무기 재료로 이루어지는 광 흡수층(136)은 유기발광층(144)으로부터 발광되는 빛을 차단하기 위해 박막트랜지스터 상부에 형성됨이 바람직하나 외부광 차단을 위해 박막트랜지스터의 하부에 형성될 수도 있다.
광 흡수층(136)을 박막트랜지스터 하부에 형성하는 경우 기판(111)과 버퍼층(112) 사이에 형성함이 바람직하다. 이 경우 막의 두께를 고려하여 Si(1.1eV), Ge(0.67eV), CuO(1.2eV), GaAs(1.43eV)와 같은 무기재료를 이용함이 바람직하다.
광 흡수층(136)이 적색 및 녹색 컬러필터(131, 132) 이중층인 경우, 적색, 녹색, 청색의 화소영역에 형성되는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러필터(131,132,133)와 동일층에 형성함이 바람직하다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 광 흡수층형성영역을 설명하기 위한 평면도이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 광 흡수층(136, 도 2a 참조)은 박막트랜지스터 상부에 국한되어 형성될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 광 흡수층(136, 도 2a 참조)은 개구부를 제외한 전 영역에 형성될 수도 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 적색, 녹색, 청색, 백색의 화소영역을 포함하며, 이들은 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 및 전원 라인(PL)의 교차로 형성된다..
적색, 녹색, 청색, 백색의 화소영역 각각에는 스위치 박막트랜지스터(TS), 상기 스위치 박막트랜지스터(TS) 및 제1 전극(142, 도 2a참조)등과 접속된 구동 박막트랜지스터(TD) 및 스토리지 커패시터(C) 등이 형성되어 있다.
상기 스위치 박막트랜지스터(TS)의 경우, 게이트 전극은 상기 게이트 라인(GL)과 접속되고 소스 전극은 상기 데이터 라인(DL)과 접속되며 드레인 전극은 상기 구동 박막트랜지스터(TD)의 게이트 전극(122, 도 2b참조) 및 스토리지 캐패시터(C)와 접속된다. 상기 구동 박막트랜지스터(TD)의 경우, 소스 전극(124a, 도 2b참조)은 전원 라인(PL)과 접속되고 드레인 전극(124b, 도 2b참조)은 제1 전극(142, 도 2a참조)과 접속된다.
상기 스위치 박막트랜지스터(TS)는 게이트 라인(GL)에 스캔 펄스가 공급되면 턴-온되어 데이터 라인(DL)에 공급된 데이터 신호를 스토리지 캐패시터(C) 및 구동 박막트랜지스터(TD)의 게이트 전극(122, 도 2b참조)으로 공급한다. 구동 박막트랜지스터(TD)는 게이트 전극(122, 도 2b참조)으로 공급되는 데이터 신호에 응답하여 전원 라인(PL)으로부터 유기전계 발광소자로 공급되는 전류(I)을 제어함으로써 유기전계 발광소자의 발광량을 조절하게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 광 흡수층(136, 도 2a 참조)은 구동 박막트랜지스터(TD)는 물론 스위치 박막트랜지스터(TS)의 상부에도 형성된다. 또한 앞서 설명하였듯이, 박막트랜지스터 상부에 국한되어 형성될 수도 있고, 개구부를 제외한 전 영역에 형성될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 광 흡수층의 파장에 따른 예상 투과도를 나타내는 그래프이다. 구체적으로는 광 흡수층(136, 도 2a 참조)이 적색 및 녹색 컬러필터(131, 132, 도 2a 참조) 이중층인 경우의 파장에 따른 예상 투과도를 나타내는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 적색 및 녹색 컬러필터(131, 132, 도 2a 참조) 이중층으로 된 광 흡수층(136, 도 2a 참조)은 600nm이하의 빛을 거의 완전히 흡수한다. 따라서 이동도가 30cm2/Vs 이상인 IGZO 반도체층이 광에 의해 열화되는 것을 거의 완벽히 차단할 수 있게 된다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 광 흡수층 적용 후의 소자 특성을 보여주는 비교그래프이다. 구체적으로, 첫번째 그래프는 적색 컬러필터만을 적용한 경우의 소자 특성을, 두번째 그래프는 녹색 컬러필터만을 적용한 경우의 소자의 특성을 나타낸다. 그리고 세번째 그래프는 적색 및 녹색 컬러필터(131, 132, 도 2a 참조) 이중층으로 된 본 발명의 실시예에 따른 광 흡수층(136, 도 2a 참조)을 적용한 경우의 소자특성을 나타낸다.
도 6를 참조하면, 적색 및 녹색 컬러필터(131, 132, 도 2a 참조) 이중층으로 된 본 발명의 실시예에 따른 광 흡수층(136, 도 2a 참조)을 적용한 경우 △Vth는 -0.2V로 적색 컬러필터와 녹색 컬러필터 중 하나만 적용한 경우보다 소자특성이 개선됨을 알 수 있다. 적색 컬러필터만 적용한 경우 △Vth는 -13V이고, 녹색 컬러필터만 적용한 경우 △Vth는 -12V로 광에 의한 열화가 나타났다.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 7a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제조방법은 먼저 기판(111)상에 구동 박막트랜지스터(T)를 포함하는 박막트랜지스터 어레이부(114)를 형성한다.
상기 구동 박막트랜지스터(T) 형성을 위해, 먼저 기판(111) 전면에 버퍼층(112)을 형성한 후, 상기 버퍼층(112)상에 액티브층(120')을 형성한다. 상기 액티브층(120')은 고 이동도의 산화물로 이루어진다. 상기 액티브층(120')은 기상 성막법 및 포토리소그래피법을 이용하여 형성한다. 예를 들면, 기상 성막법으로 IGZO 등으로 이루어진 막을 형성한 후, 패터닝을 실시한다. 상기 막 형성은 IGZO 등으로 이루어진 산화물 반도체의 다결정 소결체 형성을 목적으로 하며, 기상 성막법 중에서도 특히 스퍼터링법 및 펄스 레이저 증착법 (PLD 법)을 적용함이 바람직하고, 양산성의 관점에서는 스퍼터링법을 적용함이 특히 바람직하다.
상기 패터닝은 상기 IGZO 등으로 이루어진 막위에 상기 액티브층(120')이 형성될 부분에 대응하여 포토 레지스트 패턴 형성한 후, 염산, 질산, 묽은 황산, 또는, 인산, 질산, 및 아세트산의 혼합액등의 산 용액으로 에칭함으로써 이루어진다. 특히, 인산, 질산, 및 아세트산을 함유하는 수용액을 사용하면, IGZO 막의 노출 부분을 단시간에 제거할 수 있다.
상기 액티브층(120')의 중앙 영역 상에는 게이트 절연막(121) 및 게이트 전극(122)을 형성한다. 이후 제1 절연층(123) 및 소스 및 드레인 전극(124a, 124b)을 형성함으로써 구동 박막트랜지스터(T)가 완성된다.
도 7b를 참조하면, 상기 구동 박막트랜지스터(T)의 소스 및 드레인전극(124a, 124b)상부에 제2 절연층(130)이 형성된다. 상기 제2 절연층(130)은 절연물질을 기판 전면에 도포함으로써 형성된다. 이러한 절연물질로는 산화실리콘(SiOx) 또는 질화실리콘(SiNx) 등의 무기절연물질 또는 아크릴(Acryl)계 유기화합물 등의 유기 절연물질 등이 이용된다.
상기 제2 절연층(130)상에 적색, 녹색, 청색 컬러필터(131,132,133) 각각이 해당 화소영역 각각에 형성된다. 이때 상기 구동 박막트랜지스터(T) 상부에 적색 컬러필터(131)와 녹색 컬러필터(132)를 적층한 광 흡수층(136)을 함께 형성한다.
이러한 광 흡수층(136)은 상기 구동 박막트랜지스터(T)뿐만 아니라 도면에 도시되지는 않았지만 스위치 박막트랜지스터 상부에도 형성된다. 또한 광 흡수층(136) 형성범위는 박막트랜지스터 상부에 국한될 수도 있고, 개구부를 제외한 전 영역일 수도 있다.
상기 적색, 녹색, 청색 컬러필터(131,132,133) 및 광 흡수층(136)을 형성하는 구체적인 방법은, 먼저 상기 제2 절연층(130)상에 적색(R)이 착색된 적색 컬러 레지스트를 도포한 후, 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 적색 화소영역 및 박막트랜지스터 상부 영역에 적색 컬러필터(131)를 형성한다. 이후, 녹색(G)이 착색된 녹색 컬러 레지스트를 도포한 후, 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 녹색 화소영역 및 박막트랜지스터 상부 영역에 녹색 컬러필터(132)를 형성한다. 그리고, 청색(B)이 착색된 청색컬러 레지스트를 도포한 후, 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 청색 화소영역에 청색 컬러필터(133)을 형성한다.
이에 따라, 적색, 녹색, 청색 화소영역 각각에는 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(131,132,133)가 형성되고, 아울러 박막트랜지스터 상부 영역에는 적색컬러필터(131)와 녹색컬러필터(132)가 적층된 광 흡수층(136)이 형성된다. 적색/녹색 컬러필터(131,132) 이중층으로된 경우를 설명하였으나, 적색/녹색/청색 컬러필터(131,132,133) 3중층이어도 무방하다. 또한 적층 순서도 적색 컬러필터(131)를 먼저 형성하는 경우를 기술하였으나, 녹색 컬러필터(132)가 먼저 형성되어도 상관 없다. 다만 이때 현상액에 의한 열화 정도를 고려하여 순서를 정함이 바람직하다.
도 7c를 참조하면, 상기 적색, 녹색, 청색 컬러필터(131,132,133) 및 광 흡수층(136)이 형성된 제2 절연층(130)상에 드레인 컨택홀(141)이 형성된다. 상기 드레인 콘택홀(141)이 형성된 제2 절연층(130)상에 제1 전극(142)을 형성한다. 상기 제1 전극(142)은 상기 드레인 콘택홀(141)을 통해 드레인전극(124b)과 연결되며, 투명 전도성물질을 증착한 후 포토리소그래피 공정 및 식각공정으로 형성된다.
도 7d를 참조하면, 상기 제1 전극(142)이 형성된 기판(111) 상에 보호층(143)이 형성된다. 상기 보호층(143)은 절연물질을 기판 전면에 증착한 후 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 상기 제1 전극(142)의 일부를 노출시켜 형성된다. 여기서, 상기 보호층(143)은 박막트랜지스터들을 수분 및 이물질로부터 보호하는 역할을 한다.
도 7e를 참조하면, 상기 일부가 노출된 제1 전극(142) 상에 유기발광층(144), 제2 전극(145) 등을 순차적으로 형성한다.
도 7f를 참조하면, 상기 제2 전극(145)이 형성된 제1 기판(111) 및 상기 제1 기판(111)과 대향되는 제2 기판(211)을 실런트(301)로 합착하여 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자가 완성된다.
박막트렌지스터 어레이부 :14, 114 제1 기판 : 11, 111
유기발광층 : 44, 144 제1 전극 : 42, 142
제2 전극 : 45, 145 반도체층 : 20, 120
버퍼층 : 12, 112 게이트 절연막 : 21, 121
게이트 전극 : 22, 122
소스 및 드레인 전극 : 24a, 24b, 124a, 124b
적색, 녹색, 청색의 컬러필터 : 31,32,33, 131,132,133
광 흡수층 : 136

Claims (12)

  1. 제1 기판;
    상기 제1 기판의 상부에 형성된 박막트랜지스터;
    상기 박막트랜지스터의 상부에 화소마다 독립적으로 패턴된 제1 전극;
    상기 제1 전극 상부에 순차적으로 형성된 유기발광층 및 제2 전극을 포함하며,
    상기 박막트랜지스터의 상부에 형성된 제1 광 흡수층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터의 반도체층은 산화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 산화물은 하기 화학식 1의 화합물인 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
    [화학식 1]
    AwBxCyOz
    상기 식에서
    상기 A,B,C 각각은 인듐(In),갈륨(Ga),아연(Zn), 알루미늄(Al), 주석(Sn) 중 어느 하나이고, w,x,y,z=1~10이다.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터의 하부에 형성된 제2 광 흡수층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 광 흡수층 또는 상기 제2 광 흡수층은 밴드갭 에너지가 2eV 이하인 비 전도성 무기물질 또는 유기물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 비 전도성 무기물질은 Si, Ge, CuO, GaAs 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 유기물질은 적색, 녹색 및 청색 컬러필터로 구성된 군에서 선택된 적어도 2 이상의 컬러필터층인 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  8. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 광 흡수층 또는 상기 제2 광 흡수층은 화소영역의 개구부를 제외한 전 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터는 코플레너 구조, 인버티드 코플레너 구조, 에치스토퍼 구조 중 어느 하나의 구조인 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  10. 제1 기판의 상부에 박막트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 박막트랜지스터 상부에 제2 절연층을 형성하는 단계;
    상기 제2 절연층 상부에 화소마다 독립적으로 제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극 상부에 순차적으로 유기발광층 및 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 박막트랜지스터 상부에 상기 유기발광층으로부터 발광되는 빛을 차단하기 위한 제1 광 흡수층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 광 흡수층을 형성하는 단계는 상기 제2 절연층을 형성하는 단계와, 상기 제1 전극을 형성하는 단계 사이에 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터의 기판과 버퍼층 사이에 제2 광 흡수층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자 제조방법.
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