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KR20150047788A - 유기 전계 발광소자 및 그의 제조방법 - Google Patents

유기 전계 발광소자 및 그의 제조방법 Download PDF

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KR20150047788A
KR20150047788A KR1020130127677A KR20130127677A KR20150047788A KR 20150047788 A KR20150047788 A KR 20150047788A KR 1020130127677 A KR1020130127677 A KR 1020130127677A KR 20130127677 A KR20130127677 A KR 20130127677A KR 20150047788 A KR20150047788 A KR 20150047788A
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film transistor
tft
color filter
driving thin
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 유기 전계 발광소자는 기판, 상기 기판 상에 형성된 적, 녹, 및 청색의 컬러 필터층, 상기 컬러 필터 상에 형성된 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터, 상기 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터가 형성된 기판 상에 형성되며, 상부 광을 차단하는 광차단막, 상기 컬러 필터층 및 광차단막이 형성된 기판 상에 형성되며, 상기 구동 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 컨택홀이 형성된 보호막, 상기 보호막 상에 형성되며, 상기 구동 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 하부 전극, 및 상기 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터 상부의 상기 보호막 상에 형성되는 광차단 뱅크를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하여, 외부 광을 차단하는 동시에 소자 신뢰성을 저하되는 문제점을 개선할 수 있다.

Description

유기 전계 발광소자 및 그의 제조방법{Organic Light Emitting Diode and Method of manufacturing the same}
본 발명은 유기 전계 발광소자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 광신뢰성을 개선할 수 있는 유기 전계 발광소자 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 정보 디스플레이 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 기존의 표시소자인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하여 액정표시소자(Liquid Crystal Display Device; LCD), 플라즈마 표시패널(Plasma Display Panel; PDP), 유기 전계 발광소자(Organic Light Emitting Diode; OLED) 등의 평판표시소자가 상용화되고 있다.
이러한 평판표시소자 중에서 유기 전계 발광소자는 스스로 발광하는 자발광 평판표시소자로서 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있어 노트북 컴퓨터, 텔레비전, 테블릿 컴퓨터, 모니터, 스마트 폰, 휴대용 디스플레이 기기, 휴대용 정보 기기 등의 디스플레이 장치로 널리 사용되고 있다.
일반적인 유기 전계 발광소자는 수동 매트릭스(passive marix) 방식 또는 스위칭소자로써 TFT를 이용하는 능동 매트릭스(active matrix) 방식의 표시소자로 나뉘어진다. 이 중 상기 능동 매트릭스 방식은 능동소자인 TFT를 선택적으로 턴-온(turn on)시켜 화소를 선택하고 스토리지 커패시터(storage capacitor)에 유지되는 전압으로 화소의 발광을 유지한다.
도 1은 일반적인 유기 전계 발광소자에 있어, 하나의 화소에 대한 등가 회로도로써, 능동 매트릭스 방식의 유기 전계 발광소자에 있어, 일반적인 2TIC(2개의 트랜지스터와 1개의 커패시터를 포함)의 화소에 대한 등가 회로도를 나타내고 있다.
도 1을 참조하면, 능동 매트릭스 방식의 유기 전계 발광소자의 화소는 유기발광다이오드(OLED), 서로 교차하는 데이터 라인(DL)과 게이트 라인(GL), 스위칭 TFT(SW), 구동 TFT(DR) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 구비한다.
이때, 상기 스위칭 TFT(SW)는 게이트 라인(GL)으로부터의 스캔펄스에 응답하여 턴-온 됨으로써 자신의 소스 전극과 드레인 전극 사이의 전류패스를 도통시킨다. 상기 스위칭 TFT(SW)는 온-타임 기간 동안 데이터 라인(DL)으로부터의 데이터 전압은 스위칭 TFT(SW)의 소스 전극과 드레인 전극을 경유하여 구동 TFT(DR)의 게이트 전극과 스토리지 커패시터(Cst)에 인가된다.
이때, 상기 구동 TFT(DR)는 자신의 게이트 전극에 인가되는 데이터 전압에 따라 상기 유기발광다이오드(OLED)에 흐르는 전류를 제어한다. 그리고, 스토리지 커패시터(Cst)는 데이터 전압과 저전위 전원전압(VSS) 사이의 전압을 저장한 후, 한 프레임 기간 동안 일정하게 유지시킨다.
최근에는 휴대기기용 소형 디스플레이 패널에서 벗어나 중대형 디스플레이 시장에 대한 관심이 집중되면서 이러한 시장 수료를 충족시켜 주기 위한 기술로 화이트 유기발광다이오드(White Organic Light Emitting Diode; W-OLED)가 많은 주목을 받고 있다. 이러한 W-OLED는 적, 녹 및 청색을 구현하기 위해 컬러필터를 사용하게 된다.
도 2는 일반적인 화이트 유기 전계 발광소자의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 일반적인 화이트 유기 전계 발광소자는 기판(10), 기판(10) 상에 형성된 데이터 라인(DL), 스위칭 트랜지스터(SW-TFT), 구동 트랜지스터(DR-TFT) 및 스토리지 커패시터(Cst), 컬러 필터(20)를 포함하여 이루어진다.
상기 스위칭 트랜지스터(SW-TFT), 구동 트랜지스터(DR-TFT)는 액티브층(13), 게이트 전극(15), 소스/드레인 전극(17a, 17b)을 포함하고, 상기 스토리지 커패시터(Cst)는 상기 드레인 전극(17b)과 연결되는 상부 전극(19)을 포함한다.
화소 영역의 기판(10) 상에는 적색(20a), 녹색(20b), 및 청색(20c)의 컬러 필터(20)가 형성되어 있다.
도시하지는 않았지만, 화소 영역의 상기 컬러 필터(20) 상에 형성되어 있는 유기발광다이오드(White Organic Light Emitting Diode; OLED)에서 발광된 화이트가 상기 컬러 필터(20)를 통하여 풀 컬러(Full Color)를 구현한다.
이때, 종래의 유기 전계 발광소자는 상기 스위칭 트랜지스터(SW-TFT), 구동 트랜지스터(DR-TFT)로 유입되는 외부 광을 차단하기 위해서 상기 기판(10) 상에 금속 물질의 보호막(11)이 형성되어 있다.
이와 같은 종래의 유기 전계 발광소자는 기판(10) 상에 형성된 금속 물질의 보호막(11)과 상기 액티브층(13) 간의 기생 커패시터가 발생하여 소자 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 상기 스위칭 트랜지스터(SW-TFT), 구동 트랜지스터(DR-TFT)로 유입되는 내부 광을 차단하는 동시에 소자 신뢰성을 저하시키지 않는 유기 전계 발광소자 및 그의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 기판, 상기 기판 상에 형성된 적, 녹, 및 청색의 컬러 필터층, 상기 컬러 필터 상에 형성된 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터, 상기 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터가 형성된 기판 상에 형성되며, 광을 차단하는 광차단막, 상기 컬러 필터층 및 광차단막이 형성된 기판 상에 형성되며, 상기 구동 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 컨택홀이 형성된 보호막, 상기 보호막 상에 형성되며, 상기 구동 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 하부 전극, 및 상기 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터 상부의 상기 보호막 상에 형성되는 광차단 뱅크를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광소자를 제공한다.
본 발명은 또한, 기판 상에 적, 녹, 및 청색의 컬러 필터층을 형성하는 공정, 상기 컬러 필터층 상에 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터를 형성하는 공정, 상기 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터가 형성된 기판 상에 광을 차단하는 광차단막을 형성하는 공정, 상기 광차단막 및 컬러 필터층이 형성된 기판 상에 상기 구동 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 컨택홀이 형성된 보호막을 형성하는 공정, 상기 보호막 상에 상기 구동 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 하부 전극을 형성하는 공정, 및 상기 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터 상부의 상기 보호막 상에 광차단 뱅크를 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광소자의 제조 방법을 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 스위칭 트랜지스터(SW-TFT), 구동 트랜지스터(DR) 아래에 적색 컬러 필터를 형성함으로써 상기 스위칭 트랜지스터(SW-TFT), 구동 트랜지스터(DR)로 유입되는 외부 광을 차단하는 동시에 소자 신뢰성을 저하되는 문제점을 개선할 수 있다.
도 1은 일반적인 유기 전계 발광소자에 있어, 하나의 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 2는 일반적인 화이트 유기 전계 발광소자의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광소자의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터층을 나타내는 유기 전계 발광소자의 개략적인 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 전계 발광소자의 개략적인 단면도이다.
도 6a 내지 6j는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광소자의 개략적인 제조 공정 단면도이다.
도 7은 광차단막의 광 투과율을 나타내는 도면이다.
도 8은 광차단 뱅크의 광 투과율을 나타내는 도면이다.
본 명세서에서 기술되는 "상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 기술되는 "연결된다" 라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성과 직접적으로 연결되는 경우뿐만 아니라 어떤 구성이 제3의 구성을 통해서 다른 구성과 간접적으로 연결되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 기술되는 "제1" 및 "제2" 등의 수식어는 해당하는 구성들의 순서를 의미하는 것이 아니라 해당하는 구성들을 서로 구분하기 위한 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서 기술되는 "포함하다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 상기 문제점을 해결하기 위해 고안된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광소자의 개략적인 단면도이다.
도 3에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광소자는 기판(100), 컬러 필터층(110), 버퍼층(120), 데이터 라인(DL), 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT), 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 스토리지 커패시터(Cst), 광차단막(200), 보호막(210), 및 하부 전극(220)을 포함하여 이루어진다.
기판(100)은 유리, 석영, 세라믹, 및 플라스틱 등으로 이루어진 투명한 절연성 기판으로 형성된다. 그러나 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 기판(100)이 플라스틱 등으로 만들어질 경우 플렉서블(flexible)한 기판으로 형성될 수도 있다.
상기 기판(100) 상에 컬러 필터층(110)이 형성되어 있다.
상기 컬러 필터층(110)은 적색(110a), 녹색(110b), 및 청색(110c) 컬러 필터 포함하여 이루어진다. 상기 컬러 필터층(110)은 유기 물질로 형성될 수 있다.
이때, 하나의 서브 픽셀을 기준으로 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT), 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT) 영역에서 상기 기판(100) 상에는 적색 컬러 필터가 형성되어 있다. 또한, 도면 상에는 스토리지 커패시터(Cst)를 포함하는 화소영역에 녹색(100b), 및 청색(110c) 컬러 필터를 도시하였지만, 구체적으로 스토리지 커패시터(Cst)를 포함하는 화소영역에는 적(100a), 녹(100b), 청색(100c) 컬러 필터 중 어느 하나가 형성 될 수 있고, 컬러 필터가 형성되지 않을 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터층을 나타내는 유기 전계 발광소자의 개략적인 평면도이다.
도 4에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광소자의 데이터 라인(DL)과 게이트 라인(GL)이 서로 교차하는 서브 픽셀 영역은 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT), 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT)가 형성되어 있는 트랜지스터 영역과 상기 트랜지스터 영역 이외의 화소 영역으로 이루어진다.
상기 트랜지스터 영역에는 기판 상에 적색 컬러 필터(110a)가 형성되어 있디.
상기 화소 영역에는 기판 상에 적색(110a), 녹색(110b), 청색(110c) 컬러 필터 중 어느 하나로 형성될 수 있고, 도시하지는 않았지만 컬러 필터가 형성되지 않을 수도 있다.
이와 같이 트랜지스터 영역에서 상기 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT), 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT) 아래 적색 컬러 필터(110a)가 형성됨으로써, 상기 적색 컬러 필터(110a)가 단파장의 외부 광을 차단하여 외부 광이 상기 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT), 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 버퍼층(120)은 상기 컬러 필터층(110) 상에 형성되어 있다.
상기 버퍼층(120)은 상기 컬러 필터층(110)에서 발생하는 수분 또는 불순물의 확산 및 침투를 방지하고, 표면을 평탄화할 수 있다.
상기 버퍼층(120)은 수증기 투과율(Water Vapor Tranmission Rate; WVTR)이 낮은 질화 규소 또는 이산화규소를 사용하여, 상기 컬러 필터층(110)에서 발생하는 아웃-가스(outgas)를 효과적으로 차단할 수 있다.
상기 버퍼층(120) 상에는 데이터 라인(DL), 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT), 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 스토리지 커패시터(Cst)가 형성되어 있다. 이때, 상기 데이터 라인(DL), 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT), 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 스토리지 커패시터(Cst)에 포함되는 구성 중 같은 층에 같은 물질로 형성된 동일한 구성은 도면에 동일한 도면부호를 부여하였다.
상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT)는 게이트 라인(미도시)으로부터의 스캔펄스에 응답하여 턴-온 됨으로써 자신의 소스 전극(190a)과 드레인 전극(190b) 사이의 전류패스를 도통시킨다. 상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT)의 온-타임 기간 동안 데이터 라인(DL)으로부터의 데이터 전압은 스위칭 박막 트랜지스터(SW)의 소스 전극(190a)과 드레인 전극(190b)을 경유하여 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT)의 게이트 전극(160)과 스토리지 커패시터(Cst)에 인가된다.
이때, 상기 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT)는 자신의 게이트 전극(130)에 인가되는 데이터 전압에 따라 상기 유기발광층(미도시)에 흐르는 전류를 제어한다. 그리고, 스토리지 커패시터(Cst)는 데이터 전압과 저전위 전원전압 사이의 전압을 저장한 후, 한 프레임 기간 동안 일정하게 유지시킨다.
상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT)는 액티브층(130), 게이트 절연막(140), 게이트 전극(160), 층간 절연막(170), 상부 전극(180), 소스 전극(190a), 및 드레인 전극(190b)을 포함하여 이루어진다.
상기 액티브층(130)은 상기 버퍼층(120) 상에 형성되어 있다.
상기 액티브층(130)은 In-Ga-Zn-O(IGZO)와 같은 산화물 반도체로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
이때, 상기 액티브층(130)에 단파장의 광이 입사되면 문턱 전압의 변화가 발생하여 소자 신뢰성이 저하될 수 있고, 특히, 상기 액티브층(130)이 산화물 반도체로 형성되는 경우에는 그와 같은 문턱 전압의 변화가 심하게 된다.
이를 방지하기 위해서, 본 발명에 따른 상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT), 즉 상기 액티브층(130)은 적색 컬러 필터층(110a) 상에 형성되어 있다.
상기 적색 컬러 필터(110a)는 단파장의 광을 차단하는 성질에 의해 단파장의 외부광을 차단할 수 있고, 상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT), 즉 상기 액티브층(130)은 적색 컬러 필터층(110a) 상에 형성됨으로써, 상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT)로 유입되는 외부광이 차단되어 소자 신뢰성이 향상될 수 있다.
게이트 절연막(140)은 상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT) 영역에서는 상기 액티브층(130) 상에 형성되어 있고, 스토리지 커패시터(Cst) 영역에서는 상기 기판 상에 형성되어 있다.
상기 게이트 절연막(140)은 상기 액티브층(130) 상의 중앙에 형성되면서 상기 액티브층(130)의 양 단 일부가 노출되도록 형성되어 있다.
상기 게이트 절연막(140)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 무기계 절연물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 포토아크릴(Photo acryl) 또는 벤조사이클로부텐(BCB) 등과 같은 유기계 절연물질로 이루어질 수도 있다.
제1 전극(150)은 스토리지 커패시터(Cst) 영역에서 상기 게이트 절연막(140) 상에 형성되어 있다.
상기 제1 전극(150)은 ITO와 같은 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다.
게이트 전극(160)은 상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT) 영역에서 상기 게이트 절연막(140) 상에 형성되어 있다.
상기 게이트 전극(160)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오듐(Nd), 구리(Cu), 또는 그들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 상기 금속 또는 합금의 단일층 또는 2층 이상의 다중층으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 전극(150) 및 게이트 전극(160) 상에 층간 절연막(170)이 형성되어 있다.
상기 층간 절연막(170)은 상기 스위칭 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 트랜지스터(DR-TFT)의 상기 액티브층(130)을 노출시키기 위해서 컨택홀을 구비하고 있다.
상기 층간 절연막(170) 상에는 제2 전극(180)이 형성되어 있다.
상기 제2 전극(180)은 상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT) 영역에서는 상기 액티브층(130)과 연결되도록 형성되어 있고, 상기 스토리지 커패시터(Cst) 영역에서는 상기 제1 전극(150)과 마주보도록 상기 층간 절연막(170) 상에 형성되어 있다.
상기 제2 전극(150)은 ITO와 같은 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다.
상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT) 영역에서 상기 제2 전극(180) 상에 소스 전극(190a) 및 드레인 전극(190b)이 형성되어 있다.
상기 소스 전극(190a) 및 드레인 전극(190b)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오듐(Nd), 구리(Cu), 또는 그들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 상기 금속 또는 합금의 단일층 또는 2층 이상의 다중층으로 이루어질 수 있다.
광차단막(200)은 상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT) 영역의 기판(100) 상에 패턴 형성되어 있다.
상기 광차단막(200)은 유기발광층(미도시)에서 방출된 광이 상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT) 영역으로 유입되는 단판장의 광을 차단할 수 있다.
이때, 상기 광차단막(200)은 비정질 실리콘 또는 비정질 게르마늄으로 이루어질 수 있고, 광을 차단할 수 있는 물질이면 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7은 광차단막의 광 투과율을 나타내는 도면이다.
도 7를 참조하면, 가로축은 파장(nm), 세로축은 광 투과율(%)을 나타내고, 굵은 선은 비정질 실리콘, 가는 선은 비정질 게르마늄을 나타낸다.
도 7에서 알 수 있듯이, 비정질 실리콘 및 비정질 게르마늄은 500nm 이하의 파장을 갖는 광을 투과하지 않는다.
즉, 상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT)는 단파장의 광에 의해 소자 신뢰성이 저하되는데, 상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT) 상에 비정질 실리콘 또는 비정질 게르마늄으로 이루어진 광차단막(200)을 형성함으로써, 유기발광층(미도시)에서 방출된 광이 상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT) 영역으로 유입되는 단판장의 광을 차단할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 보호막(210)은 상기 컬러 필터층(110) 및 광차단막(200)이 형성된 기판(100) 상에 형성되어 있다.
상기 보호막(210)은 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT)의 드레인 전극(190b) 전극을 노출시키는 컨택홀(H)을 구비하고 있다.
이때, 본 발명에 따른 유기 전계 발광소자는 컬러 필터층(110) 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT) 아래에 형성함으로써, 컨택홀(H) 형성 시 컬러 필터층(110)에 형성하지 않음으로써 컨택홀(H)의 폭을 좁게 형성할 수 있어 개구율을 향상 시킬 수 있다.
상기 보호막은(210)은 아크릴 계열의 화합물로 형성될 수 있어, 상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT), 및 스토리지 커패시터(Cst)를 보호할 수 있다.
하부 전극(220)은 상기 보호막(210) 상에 패턴 형성되어 있다.
상기 하부 전극(220)은 컨택홀(H)을 통하여 상기 드레인 전극(190b)과 전기적으로 연결되어 있다. 이때 상기 하부 전극(220)은 애노드 전극의 역할을 한다.
상기 하부 전극(220)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 금속으로 형성될 수 있다.
이하에서는, 각각의 구성의 재료 및 구조 등에 있어서 반복되는 부분에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 전계 발광소자의 개략적인 단면도로서, 광차단 뱅크(230)를 더 포함하는 것을 제외하고는 전술한 도 3에 따른 유기 전계 발광소자와 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
도 5에서 알 수 있듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 전계 발광소자는 기판(100), 컬러 필터층(110), 버퍼층(120), 데이터 라인(DL), 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT), 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 스토리지 커패시터(Cst), 광차단막(200), 보호막(210), 하부 전극(220), 및 광차단 뱅크(230)를 포함하여 이루어진다.
상기 광차단 뱅크(230)는 상기 데이터 라인(DL), 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT), 및 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT) 영역의 기판 상에 형성되어 있다.
상기 광차단 뱅크(230)은 화소 영역을 정의할 뿐만 아니라, 내부 광이 상기 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT), 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT)로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
상기 광차단 뱅크(230)는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene, BCB)계 수지, 아크릴계 수지 또는 폴리이미드 수지를 이용하여 열처리를 통해 형성할 수 있지만, 광을 차단할 수 있는 물질이면 이에 한정되지 않는다.
도 8은 광차단 뱅크의 광 투과율을 나타내는 도면이다.
상기 도 8을 참조하면, 가로축은 파장(nm), 세로축은 광 투과율(%)을 나타내고, 광차단 뱅크의 열처리 온도에 따라 투과되는 광 파장을 나타낸다.
도 8에서 알 수 있듯이, 광차단 뱅크는 230℃, 250℃, 270℃의 열처리를 통해 400nm 이하의 단파장의 광을 투과하지 않는다.
즉, 상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT)는 단파장의 광에 의해 소자 신뢰성이 저하되는데, 상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT) 상에 열처리에 의한 광차단 뱅크를 형성함으로써, 상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT) 영역으로 유입되는 단판장의 광을 차단할 수 있다.
도 6a 내지 6j는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광소자의 개략적인 제조 공정 단면도이다.
도 6a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 상에 적(110a), 녹(110b), 및 청색(110c)의 컬러 필터층(110)을 형성한다.
상기 컬러 필터층(110)은 화소 영역의 기판(100) 상에 적색, 녹색, 청색 안료를 증착하고 이를 패터닝하여 형성한다.
이때, 도면 상에는 트랜지스터 영역인 비화소영역에는 적색(110a) 컬러 필터를 형성하고, 화소영역에서는 녹색(100b), 및 청색(110c) 컬러 필터를 도시하였지만, 구체적으로 화소영역에는 적(100a), 녹(100b), 청색(100c) 컬러 필터 중 어느 하나를 형성 할 수 있고, 컬러 필터를 형성하지 않을 수도 있다.
다음, 도 6b 내지 6f에서 알 수 있듯이, 상기 컬러 필터층 상에 버퍼층(120), 데이터 라인(DL), 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT), 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 스토리지 커패시터(Cst)를 형성한다.
먼저, 상기 컬러 필터층(110) 상에 버퍼층(120)을 증착하여 형성한다.
다음, 상기 버퍼층(120) 상에 액티브층(130)을 패턴 형성한다.
상기 액티브층(130)은 상기 버퍼층(120) 상에 a-IGZO와 같은 비정질 산화물 반도체를 스퍼터링법(Sputtering) 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 증착하고, 노(furnace) 또는 급속열처리(Rapid Thermal Process:RTP)를 통해서 약 650℃ 이상의 고온 열처리 공정을 수행하여 상기 비정질 산화물 반도체를 결정화하고, 결정화된 산화물 반도체를 마스크 공으로 패터닝하여 형성할 수 있다. 이하에서 설명하는 각각의 구성에 대한 패턴형성도 상기와 같은 노광, 현상 및 식각 공정을 포함한 마스크 공정을 이용하여 수행할 수 있다.
다음, 상기 액티브층(130) 상에 게이트 절연막(140)을 증착한 후, 스토리지 커패시터(Cst) 영역에서 상기 게이트 절연막(140) 상에 제1 전극(150)을 패턴 형성한다.
다음, 상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT) 영역에서 상기 게이트 절연막(140) 상에 게이트 전극 물질 증착한 후, 게이트 전극(150) 및 상기 게이트 절연막(140)을 마스크 공정을 이용하여 동시에 패턴 형성한다.
다음, 상기 제1 전극(150) 및 게이트 전극(160) 상에 층간 절연막(170)을 패턴 형성한다. 이때, 상기 층간 절연막(170)은 상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT)의 상기 액티브층(130)을 노출시키기 위해서 컨택홀을 구비하도록 패턴 형성한다.
다음, 상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT) 영역에서는 상기 액티브층(130)과 연결되고, 상기 스토리지 커패시터(Cst) 영역에서는 상기 제1 전극(150)과 마주보도록 상기 층간 절연막(170) 상에 제2 전극(180)을 패턴 형성한다.
다음, 상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT) 영역에서 상기 제2 전극(180) 상에 소스 전극(190a) 및 드레인 전극(190b)을 패턴 형성한다.
이때, 상기 제2 전극(180), 소스 전극(190a) 및 드레인 전극(190b)를 하프톤(half tone) 공정을 이용하여 하나의 마스크로 패턴 형성함으로써 마스크 수를 줄일 수 있다.
다음, 도 6g에서 알 수 있듯이, 상기 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT), 및 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT) 영역의 기판(100) 상에 광차단막(200)을 패턴 형성한다.
이때, 상기 광차단막(200)은 비정질 실리콘 또는 비정질 게르마늄을 이용하여 형성할 수 있다.
다음, 도 6h에서 알 수 있듯이, 상기 컬러 필터층(100) 및 광차단막(200)이 형성된 기판(100) 상에 보호막(210)을 패턴 형성한다.
이때, 상기 보호막(210)은 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT)의 드레인 전극(190b) 전극을 노출시키는 컨택홀(H)을 구비하도록 형성한다.
다음, 도 6i에서 알 수 있듯이, 상기 보호막(210) 상에 상기 컨택홀(H)을 통하여 상기 드레인 전극(190b)과 연결되도록 하부 전극(220)을 패턴 형성한다.
다음, 도 6j에서 알 수 있듯이, 상기 데이터 라인(DL), 구동 박막 트랜지스터(DR-TFT), 및 스위칭 박막 트랜지스터(SW-TFT) 영역의 기판 상에 광차단 뱅크(230)를 패턴 형성한다.
이때, 상기 광차단 뱅크(230)는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene, BCB)계 수지, 아크릴계 수지 또는 폴리이미드 수지를 이용하여 열처리를 통해 형성할 수 있지만, 광을 차단할 수 있는 물질이면 이에 한정되지 않는다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100: 기판 110: 컬러 필터층
110a: 적색 컬러 필터 110b: 녹색 컬러 필터
110c: 청색 컬러 필터 120: 버퍼층
DL: 데이터 라인 DR-TFT: 구동 박막 트랜지스터
SW-TFT: 스위칭 박막 트랜지스터 Cst: 스토리지 커패시터
130: 액티브층 140: 게이트 절연막
150: 제1 전극 160: 게이트 전극
170: 층간 절연막 180: 상부 전극
190a: 소스 전극 190b: 드레인 전극
200: 광차단막 210: 보호막
220: 하부 전극 H: 컨택홀

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 형성된 적, 녹, 및 청색의 컬러 필터층;
    상기 컬러 필터 상에 형성된 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터;
    상기 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터가 형성된 기판 상에 형성되며, 광을 차단하는 광차단막;
    상기 컬러 필터층 및 광차단막이 형성된 기판 상에 형성되며, 상기 구동 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 컨택홀이 형성된 보호막;
    상기 보호막 상에 형성되며, 상기 구동 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 하부 전극; 및
    상기 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터 상부의 상기 보호막 상에 형성되는 광차단 뱅크를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터는 적색 컬러 필터층 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광차단막은 비정질 실리콘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광차단막은 비정질 게르마늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광차단 뱅크는 광을 차단하는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광소자.
  6. 기판 상에 적, 녹, 및 청색의 컬러 필터층을 형성하는 공정;
    상기 컬러 필터층 상에 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터를 형성하는 공정;
    상기 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터가 형성된 기판 상에 광을 차단하는 광차단막을 형성하는 공정;
    상기 광차단막 및 컬러 필터층이 형성된 기판 상에 상기 구동 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 컨택홀이 형성된 보호막을 형성하는 공정;
    상기 보호막 상에 상기 구동 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 하부 전극을 형성하는 공정; 및
    상기 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터 상부의 상기 보호막 상에 광차단 뱅크를 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광소자의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스위칭 박막 트랜지스터 및 구동 박막 트랜지스터는 적색 컬러 필터층 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광소자의 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 광차단막은 비정질 실리콘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광소자의 제조 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 광차단막은 비정질 게르마늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광소자의 제조 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 광차단 뱅크는 광을 차단하는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광소자의 제조 방법.
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