KR20030035219A - 능동행렬 유기 전기발광소자 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 능동행렬 유기 전기발광소자에 관한 것이다.
능동행렬 유기 전기발광소자는 한 화소 내에 다수의 박막 트랜지스터를 포함하게 되므로, 화소 전극의 면적이 작아지게 되어 개구율이 떨어지게 된다. 이를 방지하기 위해 스토리지 캐패시터의 면적을 작게 할 경우, 캐패시터의 용량이 저하되어 신호가 누설되는 것과 같은 문제가 발생하게 된다.
본 발명에 따른 능동행렬 유기 전기발광소자에서는 일반적인 스토리지 캐패시터의 두 전극 사이에 또 다른 캐패시터 전극을 더 형성하여, 용량이 큰 스토리지 캐패시터를 두 개 형성하고 이들을 병렬로 연결함으로써, 캐패시터 용량이 저하되는 것을 방지하고 개구율을 향상시킬 수 있다.

Description

능동행렬 유기 전기발광소자 및 그의 제조 방법{an active matrix organic electroluminescence display and a manufacturing method of the same}
본 발명은 유기 전기발광소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 박막 트랜지스터를 이용한 능동행렬 유기 전기발광소자에 관한 것이다.
현재 텔레비전이나 모니터와 같은 디스플레이 장치에는 음극선관(cathode ray tube : CRT)이 주된 장치로 이용되고 있으나, 이는 무게와 부피가 크고 구동전압이 높은 문제가 있다. 이에 따라, 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었으며, 액정 표시 장치(liquid crystal display)와 플라즈마 표시 장치(plasma display panel), 전계 방출 표시 장치(field emission display), 그리고 전기 발광 표시 장치(또는 전기발광소자라고도 함 : electroluminescence display(ELD))와 같은 다양한 평판 표시 장치가 연구 및 개발되고 있다.
이중 전기발광소자는 형광체에 일정 이상의 전기장이 걸리면 빛이 발생하는 전기발광(electroluminescence : EL) 현상을 이용한 표시 소자로서, 캐리어들의 여기를 일으키는 소스에 따라 무기(inorganic) 전기발광소자와 유기 전기발광소자(organic electroluminescence display : OELD 또는 유기 ELD)로 나눌 수 있다.
이중, 유기전기발광소자가 청색을 비롯한 가시광선의 모든 영역의 빛이 나오므로 천연색 표시 소자로서 주목받고 있으며, 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 가진다. 또한 자체 발광이므로 명암대비(contrast ratio)가 크고, 초박형 디스플레이의 구현이 가능하며, 공정이 간단하여 환경 오염이 비교적 적다. 한편, 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없으며 저온에서도 안정적이고, 직류 5V 내지 15V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하다.
이러한 유기전기발광소자는 구조가 무기전기발광소자와 비슷하나, 발광원리는 전자와 정공의 재결합에 의한 발광으로 이루어지므로 유기 LED(organic light emitting diode : OLED)라고 부르기도 한다. 따라서, 이하에서는 유기 LED라고 칭하기로 한다.
다수의 화소를 매트릭스 형태로 배열하고 각 화소에 박막 트랜지스터를 연결한 능동행렬(active matrix) 형태가 평판 표시 장치에 널리 이용되는데, 이를 유기전기발광소자에 적용한 능동행렬 유기 LED(active matrix organic LED : AMOLED)에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 능동행렬 유기 LED의 한 화소에 대한 회로 구조를 도시한 것으로서, 도시한 바와 같이 능동행렬 유기 LED의 한 화소는 스위칭(switching) 박막 트랜지스터(4)와 드라이빙(driving) 박막 트랜지스터(5), 스토리지 캐패시터(6), 그리고 발광 다이오드(7)로 이루어진다.
여기서, 스위칭 박막 트랜지스터(4)의 게이트 전극은 게이트 배선(1)과 연결되고, 소스 전극은 데이터 배선(2)과 연결되어 있다. 스위칭 박막 트랜지스터(4)의 드레인 전극은 드라이빙 박막 트랜지스터(5)의 게이트 전극과 연결되어 있고, 드라이빙 박막 트랜지스터(5)의 드레인 전극은 발광 다이오드(7)의 애노드(anode) 전극과 연결되어 있다. 드라이빙 박막 트랜지스터(5)의 소스 전극은 파워라인(3)과 연결되어 있고, 발광 다이오드(7)의 캐소드(cathode) 전극은 접지되어 있다. 다음, 스토리지 캐패시터(6)가 드라이빙 박막 트랜지스터(5)의 게이트 전극 및 소스 전극과 연결되어 있다.
따라서, 게이트 배선(1)을 통해 신호가 인가되면 스위칭 박막 트랜지스터(4)가 온(on) 되고, 데이터 배선(2)의 신호가 드라이빙 박막 트랜지스터(5)의 게이트 전극에 전달되어 드라이빙 박막 트랜지스터(5)가 온 되므로 발광 다이오드(7)를 통해 빛이 출력된다. 이때, 스토리지 캐패시터(6)는 스위칭 박막 트랜지스터(4)가 오프(off) 되었을 때, 드라이빙 박막 트랜지스터(5)의 게이트 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.
이와 같이 박막 트랜지스터를 이용한 종래의 능동행렬 유기 LED의 단면을 도 2 및 도 3에 도시하였는데, 도 2는 드라이빙 박막 트랜지스터와 발광 다이오드에 대한 단면도이고, 도 3은 스토리지 캐패시터에 대한 단면도이다. 여기서, 드라이빙 박막 트랜지스터는 다결정 실리콘 박막 트랜지스터로 이루어진다.
도 2에 도시한 바와 같이, 기판(10) 위에 실리콘 산화막과 같은 버퍼층(buffer layer)(11)이 형성되어 있고 그 위에 아일랜드(island) 형태를 가지는 다결정 실리콘층(21, 22, 23)이 형성되어 있는데, 이 다결정 실리콘층은 박막트랜지스터의 액티브층(21)과 불순물이 도핑된 소스 및 드레인 영역(22, 23)으로 나누어진다.
이어, 다결정 실리콘층(21, 22, 23) 상부에는 게이트 절연막(30)이 형성되어 있으며, 액티브층(21) 상부의 게이트 절연막(30) 위에는 게이트 전극(42)이 형성되어 있다.
다음, 게이트 전극(42) 위에는 층간 절연막(50)이 형성되어 이를 덮고 있고, 층간 절연막(50)은 소스 및 드레인 영역(22, 23)의 일부를 각각 드러내는 제 1 및 제 2 콘택홀(50a, 50b)을 가진다. 여기서, 층간 절연막(50)은 제 1 및 제 2 층간 절연막(51, 52)의 이중층으로 이루어진다.
다음, 층간 절연막(50) 상부에는 금속과 같은 도전 물질로 소스 전극(62) 및 드레인 전극(63)이 형성되어 있고, 소스 및 드레인 전극(62, 63)은 제 1 및 제 2 콘택홀(50a, 50b)을 통해 각각 소스 및 드레인 영역(22, 23)과 연결되어 있다.
이어, 보호층(70)이 기판(10) 전면에 걸쳐 형성되어 소스 및 드레인 전극(62, 63)을 덮고 있으며, 보호층(70)은 제 2 콘택홀(50b) 상부의 드레인 전극(63)을 드러내는 제 3 콘택홀(71)을 가진다.
보호층(70) 상부에는 제 3 콘택홀(71)을 통해 드레인 전극(63)과 연결되어 있으며, 투명 도전 물질로 이루어진 화소 전극(81)이 형성되어 있는데, 화소 전극(81)은 발광 다이오드의 애노드 전극이 된다.
한편, 도 3에 도시한 바와 같이 스토리지 캐패시터가 형성된 부분에서는 투명한 기판(10) 위에 버퍼층(11)이 형성되어 있으며, 그 위에 다결정 실리콘으로 이루어지고 불순물이 도핑되어 있는 제 1 캐패시터 전극(25)이 형성되어 있다. 이어, 제 1 캐패시터 전극(25) 위에 게이트 절연막(30)과 제 1 층간 절연막(51)이 차례로 형성되어 있고, 제 1 층간 절연막(51) 상부에 제 2 캐패시터 전극(91)이 형성되어 있다. 다음, 제 2 캐패시터 전극(91) 위에는 제 2 층간 절연막(52)과 보호층(70)이 각각 형성되어 있다.
여기서, 제 1 캐패시터 전극(25)은 드라이빙 박막 트랜지스터(도 1의 5)의 소스 전극과 연결되고, 제 2 캐패시터 전극(91)은 드라이빙 박막 트랜지스터(도 1의 5)의 게이트 전극과 연결되어 있다.
이와 같이, 능동행렬 유기 LED에서 스토리지 캐패시터의 제 2 전극은 게이트 전극과 소스 및 드레인 전극을 절연시키며 이중층으로 이루어진 층간 절연막의 사이에 형성되어 있다.
그런데, 최근 한 화소 내에 박막 트랜지스터를 네 개 이상 형성하여 화질을 향상시키기 위한 방법이 제시되었는데, 이러한 능동행렬 유기 LED에서는 한 화소 내에 다수의 박막 트랜지스터가 존재하기 때문에, 실제 화상을 이루게 되는 애노드 전극인 화소 전극(81)의 면적이 감소하게 되어 개구율이 낮아지게 된다. 따라서, 개구율을 증가시키기 위해서는 화소 내의 스토리지 캐패시터의 면적을 감소시켜야 하는데, 스토리지 캐패시터의 면적을 감소시킬 경우 캐패시터의 용량이 저하되어 신호의 누설을 방지하지 못하는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 스토리지 캐패시터의 면적을 감소하여 화소 전극의 면적을 증가시킴으로써 개구율을 향상시키는 데 있어서, 캐패시터의 용량이 저하되지 않는 능동행렬 유기 LED를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 능동행렬 유기 LED의 한 화소에 대한 회로도.
도 2 및 도 3은 종래의 능동행렬 유기 LED의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 능동행렬 유기 LED의 한 화소 구조에 대한 회로도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 능동행렬 유기 LED의 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 능동행렬 유기 LED의 스토리지 캐패시터에 대한 회로도.
도 8a 내지 도 8e는 본 발명에 따른 능동행렬 유기 LED의 제조 과정을 도시한 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
210 : 기판 211 : 버퍼층
225 : 제 1 캐패시터 전극230 : 게이트 절연막
245 : 제 2 캐패시터 전극251 : 제 1 층간 절연막
251a : 콘택홀252 : 제 2 층간 절연막
270 : 보호층291 : 제 3 캐패시터 전극
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기판 상부에 행렬 형태로 배열되어 있는 다수의 화소를 포함하고, 상기 화소는 발광 다이오드와 스토리지 캐패시터 및 적어도 하나 이상의 박막 트랜지스터를 포함하는 능동행렬 유기 전기발광소자에 있어서, 기판 상부에 제 1 캐패시터 전극이 형성되어 있고, 그 위에 제 1 절연막이 형성되어 제 1 캐패시터 전극을 덮고 있으며, 제 1 절연막 상부에 제 2 캐패시터 전극이 형성되어 있다. 다음, 제 2 캐패시터 전극 상부에 제 2 절연막이 형성되어있는데, 제 2 절연막은 게이트 절연막과 함께 제 1 캐패시터 전극을 드러내는 콘택홀을 가진다. 다음, 제 2 절연막 상부에 콘택홀을 통해 제 1 캐패시터 전극과 연결되어 있는 제 3 캐패시터 전극이 형성되어 있으며, 그 위에 제 3 절연막이 제 3 캐패시터 전극을 덮고 있다.
여기서, 제 1 캐패시터 전극은 불순물을 포함하는 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다.
한편, 박막 트랜지스터는 게이트 전극과 소스 전극을 포함하며, 제 2 캐패시터 전극은 게이트 전극과 같은 물질로 이루어질 수 있고, 제 2 절연막과 제 3 절연막은 게이트 전극과 소스 전극 사이에 위치할 수도 있다.
본 발명에서, 화소는 네 개의 박막 트랜지스터를 포함할 수 있고, 각각은 제 1 및 제 2 스위칭 박막 트랜지스터와 제 1 및 제 2 드라이빙 박막 트랜지스터일 수 있다.
본 발명에 따른 능동행렬 유기 전기발광소자의 제조 방법에서는 기판 상부에 행렬 형태로 배열되어 있는 다수의 화소를 포함하고, 상기 화소는 발광 다이오드와 스토리지 캐패시터 및 적어도 하나 이상의 박막 트랜지스터를 포함하는 능동행렬 유기 전기발광소자에 있어서, 기판 상부에 제 1 캐패시터 전극을 형성하고, 그 위에 제 1 절연막을 형성한다. 다음, 게이트 절연막 상부에 제 2 캐패시터 전극을 형성한 후, 그 위에 제 2 절연막을 형성하고, 게이트 절연막과 함께 제 2 절연막을 패터닝하여 제 1 캐패시터 전극을 드러내는 콘택홀을 형성한다. 이어, 제 2 절연막 상부에 콘택홀을 통해 제 1 캐패시터 전극과 연결되는 제 3 캐패시터 전극을 형성한다. 다음, 제 3 캐패시터 전극 위에 제 3 절연막을 형성한다.
여기서, 제 1 캐패시터 전극을 형성하는 단계는 기판 상에 다결정 실리콘층을 형성하고 불순물을 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
박막 트랜지스터는 게이트 전극과 소스 전극을 포함하며, 게이트 전극은 제 2 캐패시터 전극을 형성하는 단계와 같은 공정에서 형성될 수 있다.
또한, 소스 전극은 제 3 절연막을 형성하는 단계 다음 공정에서 형성된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 능동행렬 유기 LED에서는 일반적인 스토리지 캐패시터의 두 전극 사이에 캐패시터 전극을 하나 더 형성하여, 용량이 큰 스토리지 캐패시터를 두 개 형성하고 이들을 병렬로 연결함으로써, 개구율을 향상시키면서 캐패시터 용량이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 능동행렬 유기 LED에 대하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 능동행렬 유기 LED의 한 화소 구조를 도시한 것으로서, 본 발명에서는 한 화소에 박막 트랜지스터를 네 개 포함하도록 하여 화질의 균일도를 높일 수 있다.
도시한 바와 같이 본 발명에 따른 능동행렬 유기 LED의 한 화소(P)는 게이트 배선(111)과 데이터 배선(112)이 교차함으로써 이루어지고, 화소(P)는 제 1 및 제 2 스위칭 박막 트랜지스터(114, 115)와 제 1 및 제 2 드라이빙 박막 트랜지스터(116, 117), 그리고 스토리지 캐패시터(118) 및 발광 다이오드(119)를 포함한다.
여기서, 제 1 및 제 2 스위칭 박막 트랜지스터(114, 115)의 게이트 전극은 게이트 배선(111)과 연결되고, 제 1 스위칭 박막 트랜지스터(114)의 소스 전극은 데이터 배선(112)과 연결되어 있으며, 제 1 스위칭 박막 트랜지스터(114)의 드레인 전극은 제 2 스위칭 박막 트랜지스터(115)의 소스 전극과 연결되어 있다.
다음, 제 1 드라이빙 박막 트랜지스터(116)의 소스 전극은 제 1 스위칭 박막 트랜지스터(114)의 드레인 전극 및 제 2 스위칭 박막 트랜지스터(115)의 소스 전극과 연결되어 있고, 제 1 드라이빙 박막 트랜지스터(116)의 게이트 전극은 제 2 스위칭 박막 트랜지스터(115)의 드레인 전극 및 제 2 드라이빙 박막 트랜지스터(117)의 게이트 전극과 연결되어 있다.
다음, 제 2 드라이빙 박막 트랜지스터(117)의 소스 전극은 제 1 드라이빙 박막 트랜지스터(116)의 드레인 전극 및 파워 라인(113)과 연결되어 있으며, 제 2 드라이빙 박막 트랜지스터(117)의 드레인 전극은 발광 다이오드(119)의 애노드 전극과 연결되어 있다.
한편, 발광 다이오드(119)의 캐소드 전극은 접지되어 있으며, 제 1 및 제 2 드라이빙 박막 트랜지스터(116, 117)에는 스토리지 캐패시터(118)가 연결되어 있다. 스토리지 캐패시터(118)의 일 전극은 제 1 드라이빙 박막 트랜지스터(116)의 드레인 전극 및 제 2 드라이빙 박막 트랜지스터(117)의 소스 전극과 연결되어 있고, 타 전극은 제 1 및 제 2 드라이빙 박막 트랜지스터(116, 117)의 게이트 전극과 연결되어 있다.
따라서, 게이트 배선(111)의 신호에 의해 제 1 및 제 2 스위칭 박막 트랜지스터(114, 115)가 동작하여 데이터 배선(112)의 신호가 제 1 및 제 2 드라이빙 박막 트랜지스터(116, 117)에 전달되고, 이 신호에 의해 제 2 드라이빙 박막 트랜지스터(117)가 동작함으로써, 파워 라인(113)의 화상신호 Vdd가 발광 다이오드(119)에 전달되어 발광 다이오드(119)에서 빛이 나오게 된다.
이러한 본 발명에 따른 박막 트랜지스터를 이용한 능동행렬 유기 LED의 일례를 도 5 및 도 6에 도시하였는데, 도 5는 제 2 드라이빙 박막 트랜지스터와 발광 다이오드에 대한 단면도이고, 도 6은 스토리지 캐패시터에 대한 단면도이다.
먼저, 도 5에 도시한 바와 같이, 절연 기판(210) 위에 실리콘 산화막과 같은 물질로 이루어진 버퍼층(211)이 형성되어 있고 그 위에 아일랜드 형태를 가지는 다결정 실리콘층(221, 222, 223)이 형성되어 있는데, 이 다결정 실리콘층은 박막 트랜지스터의 액티브층(221)과 불순물이 도핑된 소스 및 드레인 영역(222, 223)으로 나누어진다. 여기서, 버퍼층(211)은 비정질 실리콘층을 다결정 실리콘층으로 결정화할 경우, 열에 의해 기판(210) 내부에 존재하는 알칼리 이온, 예를 들면 칼륨 이온(K+), 나트륨 이온(Na+) 등이 발생할 수 있으므로, 이러한 알칼리 이온에 의해 다결정 실리콘층의 막질 특성이 저하되는 것을 방지하는 역할을 한다.
이어, 다결정 실리콘층(221, 222, 223) 상부에는 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막과 같은 물질로 게이트 절연막(230)이 형성되어 있으며, 액티브층(221) 상부의 게이트 절연막(230) 위에는 금속과 같은 도전 물질로 게이트 전극(242)이 형성되어 있다.
다음, 게이트 전극(242) 위에는 층간 절연막(250)이 형성되어 이들을 덮고 있고, 층간 절연막(250)은 소스 및 드레인 영역(222, 223)의 일부를 각각 드러내는 제 1 및 제 2 콘택홀(250a, 250b)을 가진다. 여기서, 층간 절연막(250)은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있으며, 제 1 및 제 2 층간 절연막(251, 252)의 이중층으로 이루어진다.
다음, 층간 절연막(250) 상부에는 금속과 같은 도전 물질로 소스 전극(262) 및 드레인 전극(263)이 형성되어 있고, 소스 및 드레인 전극(262, 263)은 제 1 및 제 2 콘택홀(250a, 250b)을 통해 각각 소스 및 드레인 영역(222, 223)과 연결되어있다.
이어, 보호층(270)이 기판(210) 전면에 걸쳐 형성되어 소스 및 드레인 전극(262, 263)을 덮고 있으며, 보호층(270)은 제 2 콘택홀(250b) 상부의 드레인 전극(263)을 드러내는 제 3 콘택홀(271)을 가진다.
여기서, 드레인 전극(263)은 생략할 수 있는데, 이 경우 제 2 콘택홀(250b)과 제 3 콘택홀(271)은 하나의 콘택홀로 형성될 수 있다.
보호층(270) 상부에는 제 3 콘택홀(271)을 통해 드레인 전극(263)과 연결되어 있으며, 투명 도전 물질로 이루어진 화소 전극(281)이 형성되어 있는데, 화소 전극(281)은 발광 다이오드의 애노드 전극이 된다.
다음, 도 6에 도시한 바와 같이 스토리지 캐패시터가 형성된 부분에서는 절연 기판(210) 위에 버퍼층(211)이 형성되어 있으며, 그 위에 다결정 실리콘으로 이루어지고 불순물이 도핑되어 있는 제 1 캐패시터 전극(225)이 형성되어 있다. 여기서, 제 1 캐패시터 전극(225)은 소스 및 드레인 영역(도 5의 222, 223)과 같은 공정에서 형성된다.
이어, 제 1 캐패시터 전극(225) 위에 게이트 절연막(230)이 형성되어 제 1 캐패시터 전극(225)을 덮고 있고, 게이트 절연막(230) 위에는 게이트 전극(도 5의 242)과 같은 물질로 이루어진 제 2 캐패시터 전극(245)이 형성되어 있다.
다음, 제 2 캐패시터 전극(245)은 제 1 층간 절연막(251)으로 덮여 있는데, 제 1 층간 절연막(251)은 게이트 절연막(230)과 함께 제 1 캐패시터 전극(225)을 드러내는 콘택홀(251a)을 가진다. 다음, 제 1 층간 절연막(251) 상부에 금속과 같은 물질로 제 3 캐패시터 전극(291)이 형성되어 있으며, 제 3 캐패시터 전극(291)은 콘택홀(251a)을 통해 하부의 제 1 캐패시터 전극(225)과 연결되어 있다. 다음, 제 3 캐패시터 전극(291) 상부에는 제 2 층간 절연막(252)과 보호층(270)이 차례로 형성되어 있다.
여기서, 제 1 및 제 3 캐패시터 전극(225, 291)은 파워 라인(도 4의 113)과 연결되어 있고, 제 2 캐패시터 전극(245)은 제 2 드라이빙 박막 트랜지스터(도 4의 117)의 게이트 전극과 연결되어 있다.
이러한 본 발명에 따른 능동행렬 유기 LED에서 스토리지 캐패시터는 도 7에 도시한 바와 같이, 제 1 캐패시터 전극(도 6의 225)과 제 2 캐패시터 전극(도 6의 245) 사이의 제 1 스토리지 캐패시터(Cst1) 및 제 2 캐패시터 전극(도 6의 245)과 제 3 캐패시터 전극(도 6의 291) 사이의 제 2 스토리지 캐패시터(Cst2)가 병렬로 연결되어 있다. 따라서, 스토리지 캐패시터의 총용량(Cst)은 제 1 스토리지 캐패시터(Cst1) 용량과 제 2 스토리지 캐패시터(Cst2) 용량의 합으로 이루어진다.
한편, 캐패시터의 용량은 전극의 면적에 비례하고 전극 사이의 거리에 반비례하는데, 본 발명에서 제 1 스토리지 캐패시터(Cst1) 및 제 2 스토리지 캐패시터(Cst2)는 전극 사이의 간격이 좁기 때문에, 제 1 캐패시터 전극(도 6의 225) 및 제 3 캐패시터 전극(도 6의 291)으로 이루어진 종래의 스토리지 캐패시터에 비해 캐패시터 용량이 더 크므로, 전극의 면적을 감소시키더라도 캐패시터의 총용량은 감소되지 않는다.
이러한 본 발명에 따른 능동행렬 유기 LED의 제조 과정을 도 8a 내지 도 8e에 도시하였는데, 여기서는 스토리지 캐패시터 부분의 제조 과정에 대해서만 설명한다.
도 8a에 도시한 바와 같이, 절연 기판(210) 위에 실리콘 산화막과 같은 물질을 증착하여 버퍼층(211)을 형성하고, 그 위에 다결정 실리콘층을 약 500 Å 정도의 두께로 형성한 후 패터닝하여 제 1 캐패시터 전극(225)을 형성한다. 여기서, 버퍼층(211)은 생략할 수 있으며, 제 1 캐패시터 전극(225)은 불순물이 도핑되어 있는 것이 바람직하다. 이때, 박막 트랜지스터의 액티브층(도 5의 221)과 소스 및 드레인 영역(도 5의 222, 223)도 함께 형성된다.
이어, 도 8b에 도시한 바와 같이 제 1 캐패시터 전극(225) 상부에 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막과 같은 물질을 약 1,500 Å 정도의 두께로 증착하여 게이트 절연막(230)을 형성한 다음, 그 위에 금속과 같은 물질을 2,000 Å 정도 증착하고 패터닝하여 제 2 캐패시터 전극(245)을 형성한다. 이때, 게이트 전극(도 5의 242)도 함께 형성되는데, 제 2 캐패시터 전극(245)은 게이트 전극(242)과 연결되며, 또한 제 2 캐패시터 전극(245)은 제 1 캐패시터 전극(225)보다 작은 면적을 가지도록 한다. 여기서, 제 2 캐패시터 전극(245)은 몰리브덴과 알루미늄 합금의 이중층으로 형성할 수 있다.
다음, 도 8c에 도시한 바와 같이 실리콘 산화막과 같은 물질을 약 3,000 Å 정도 증착하여 제 1 층간 절연막(251)을 형성하고, 이를 게이트 절연막(230)과 함께 패터닝하여 제 1 캐패시터 전극(225)을 드러내는 콘택홀(251a)을 형성한다.
다음, 도 8d에 도시한 바와 같이 금속과 같은 도전 물질을 2,000 Å 정도 증착하고 패터닝하여, 콘택홀(251a)을 통해 제 1 캐패시터 전극(225)과 연결되는 제 3 캐패시터 전극(291)을 형성한다. 여기서, 제 1 캐패시터 전극(225) 및 제 3 캐패시터 전극(291)은 파워 라인(도시하지 않음)과 연결된다.
이어, 도 8e에 도시한 바와 같이 제 3 캐패시터 전극(291) 상부에 실리콘 산화막과 같은 물질을 약 3,000 Å 정도 증착하여 제 2 층간 절연막(252)을 형성하고, 그 위에 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막 또는 유기 절연막으로 보호층(270)을 형성한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 능동행렬 유기 LED에서는 용량이 큰 두 개의 스토리지 캐패시터를 병렬로 연결함으로써, 스토리지 캐패시터의 면적을 감소시키더라도 캐패시터 용량의 저하를 방지할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
본 발명에 따른 능동행렬 유기 LED에서는 개구율을 향상시키기 위해 스토리지 캐패시터의 면적을 감소시키는데 있어서, 일반적인 스토리지 캐패시터의 두 전극 사이에 캐패시터 전극을 하나 더 형성하여, 용량이 큰 스토리지 캐패시터를 두 개 형성하고 이들을 병렬로 연결함으로써, 캐패시터 용량이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (10)

  1. 기판 상부에 행렬 형태로 배열되어 있는 다수의 화소를 포함하고, 상기 화소는 발광 다이오드와 스토리지 캐패시터 및 적어도 하나 이상의 박막 트랜지스터를 포함하는 능동행렬 유기 전기발광소자에 있어서,
    상기 기판 상부에 형성되어 있는 제 1 캐패시터 전극;
    상기 제 1 캐패시터 전극을 덮고 있는 제 1 절연막;
    상기 제 1 절연막 상부의 제 2 캐패시터 전극;
    상기 제 2 캐패시터 전극 상부에 형성되고, 상기 게이트 절연막과 함께 상기 제 1 캐패시터 전극을 드러내는 콘택홀을 가지는 제 2 절연막;
    상기 제 2 절연막 상부에 형성되고, 상기 콘택홀을 통해 상기 제 1 캐패시터 전극과 연결되어 있는 제 3 캐패시터 전극;
    상기 제 3 캐패시터 전극을 덮고 있는 제 3 절연막
    을 포함하는 능동행렬 유기 전기발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 캐패시터 전극은 불순물을 포함하는 다결정 실리콘으로 이루어진 능동행렬 유기 전기발광소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극과 소스 전극을 포함하며, 상기 제 2 캐패시터 전극은 상기 게이트 전극과 같은 물질로 이루어진 능동행렬 유기 전기발광소자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 절연막과 제 3 절연막은 상기 게이트 전극과 상기 소스 전극 사이에 위치하는 능동행렬 유기 전기발광소자.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 화소는 네 개의 박막 트랜지스터를 포함하는 능동행렬 유기 전기발광소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 화소는 제 1 및 제 2 스위칭 박막 트랜지스터와 제 1 및 제 2 드라이빙 박막 트랜지스터를 포함하는 능동행렬 유기 전기발광소자.
  7. 기판 상부에 행렬 형태로 배열되어 있는 다수의 화소를 포함하고, 상기 화소는 발광 다이오드와 스토리지 캐패시터 및 적어도 하나 이상의 박막 트랜지스터를 포함하는 능동행렬 유기 전기발광소자에 있어서,
    상기 기판 상부에 제 1 캐패시터 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 캐패시터 전극 상부에 제 1 절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트 절연막 상부에 제 2 캐패시터 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 2 캐패시터 전극 상부에 제 2 절연막을 형성하고, 상기 게이트 절연막과 함께 상기 제 2 절연막을 패터닝하여 상기 제 1 캐패시터 전극을 드러내는 콘택홀을 형성하는 단계;
    상기 제 2 절연막 상부에 상기 콘택홀을 통해 상기 제 1 캐패시터 전극과 연결되는 제 3 캐패시터 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 3 캐패시터 전극 위에 제 3 절연막을 형성하는 단계
    를 포함하는 능동행렬 유기 전기발광소자의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 캐패시터 전극을 형성하는 단계는 상기 기판 상에 다결정 실리콘층을 형성하고 불순물을 주입하는 단계를 포함하는 능동행렬 유기 전기발광소자의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극과 소스 전극을 포함하며, 상기 게이트 전극은 상기 제 2 캐패시터 전극을 형성하는 단계와 같은 공정에서 형성되는 능동행렬 유기 전기발광소자의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 소스 전극은 상기 제 3 절연막을 형성하는 단계 다음 공정에서 형성되는 능동행렬 유기 전기발광소자의 제조 방법.
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