(57)【要約】【課題】本発明は、平坦化層の所定領域上に光遮断層を形成してフォトセンサの受光率を増加させ、有機電界発光素子の輝度を調節することができる有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の有機電界発光表示装置は、基板と、該基板上に形成される薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタ上に形成される平坦化層と、該平坦化層上に形成され、前記薄膜トランジスタに電気的に接続される有機電界発光素子とを備え、前記基板と第１電極層との間に形成され、前記有機電界発光素子から発生した光を受光するフォトセンサと、前記平坦化層の所定領域上に形成される光遮断層とを備える。【選択図】図２
2007300064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板上に形成される薄膜トランジスタと、
該薄膜トランジスタ上に形成される平坦化層と、
該平坦化層上に形成され、前記薄膜トランジスタに電気的に接続される有機電界発光素子とを備え、
前記基板と第１電極層との間に形成され、前記有機電界発光素子から発生した光を受光するフォトセンサと、前記平坦化層の所定領域上に形成される光遮断層とを備えることを特徴とする有機電界発光表示装置。
【請求項２】
前記光遮断層は、反射率の低い金属物質からなることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項３】
前記金属物質は、モリブデンまたはクロムからなることを特徴とする請求項２に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項４】
前記光遮断層は、金属絶縁体ハイブリッド層からなることを特徴とする請求項２に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項５】
前記光遮断層は、前記フォトセンサに受光する光の内部干渉及び外部干渉を防止することを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項６】
前記フォトセンサは、受光した光を所定の電気的信号として出力させることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項７】
前記フォトセンサから提供された電気的信号は、前記有機電界発光素子から発光する光の輝度を調節することを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項８】
前記フォトセンサは、前記第１基板上に形成された前記薄膜トランジスタから所定距離離隔して形成されることを特徴とする請求項１に記載のフォトセンサを有する有機電界発光表示装置。
【請求項９】
前記有機電界発光素子は、背面発光構造であることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項１０】
前記フォトセンサは、
前記基板上に形成されたＮ型ドーピング領域と、
該Ｎ型ドーピング領域から離隔して前記基板上に形成されたＰ型ドーピング領域と、
前記Ｎ型ドーピング領域とＰ型ドーピング領域との間に形成されたチャネルが、いずれも単一平面上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項１１】
前記有機電界発光素子は、第１電極層、発光層、及び第２電極層を備えることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
【請求項１２】
基板上に薄膜トランジスタ及びフォトセンサを形成するステップと、
該薄膜トランジスタ上に平坦化層を形成するステップと、
該平坦化層上に形成され、前記薄膜トランジスタに電気的に接続される有機電界発光素子を形成するステップと、
前記平坦化層上の所定領域に光遮断層を形成するステップとを行うことを特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法。
【請求項１３】
前記光遮断層は、１００Åないし５０００Åの厚さ範囲で形成されることを特徴とする請求項１２に記載の有機電界発光表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電界発光表示装置及びその製造方法に関し、より詳しくは、平坦化層の所定領域上に光遮断層を形成してフォトセンサの受光率を増加させ、有機電界発光素子の輝度を調節することができる有機電界発光表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、有機電界発光（有機ＥＬ）素子は、アノード電極とカソード電極とからなる一対の電極と、発光層とを備える構造であり、より詳しくは、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、及び電子輸送層をさらに備えることができる。このような構造の有機電界発光素子は、次の発光原理によって発光する。まず、アノード電極からの正孔が正孔注入層に注入され、正孔注入層に注入された正孔が正孔輸送層によって発光層に輸送される。これとともに、カソード電極からの電子が電子注入層に注入され、電子注入層に注入された電子が電子輸送層によって発光層に輸送される。このように正孔と電子とが発光層に運搬された後、相互結合し、これにより、励起子が形成され、発光層が発光する。
【０００３】
以下では、添付された図面を参照して従来の有機電界発光表示装置を詳細に説明する。
【０００４】
図１は、従来技術に係る有機電界発光表示装置の断面図である。
【０００５】
同図を参照すると、有機電界発光表示装置１００は、基板１１０上にバッファ層１２０が形成される。前記バッファ層１２０上には薄膜トランジスタ１３０が形成される。前記薄膜トランジスタ１３０は、半導体層１３１、ゲート電極１３２、及びソース／ドレイン電極１３３ａ、１３３ｂを備える。前記薄膜トランジスタ１３０上には、平坦化層１４０が形成され、平坦化層１４０上には、前記ソースまたはドレイン電極１３３ａ、１３３ｂに電気的に接続された第１電極層１５０が形成され、第１電極層１５０上には、画素定義膜１６０が形成される。前記画素定義膜１６０は、第１電極層１５０を少なくとも部分的に露出させる開口部１７０を備える。前記開口部１７０上には、発光層１８０が形成される。発光層１８０は、電子輸送層及び電子注入層の一部をさらに備えることができる。前記発光層１８０上には、第２電極層１９０が形成される。
【０００６】
このような有機電界発光表示装置の発光層１８０となる有機物質は、時間の経過とともに劣化して画素の輝度が変化し、ディスプレイの画質または明るさが所望の値とは異なる値で表れる。したがって、有機電界発光表示装置の長寿命化を期待することができない。
【０００７】
前述の問題を解決するため、有機電界発光表示装置にフォトセンサを形成する方法が提案された。このような方法は、フォトセンサを介して内部または外部から入射する光エネルギーを電気的信号に変換し、有機電界発光素子の劣化に関わらず、入力信号に対する一定の輝度を表すことができるようにするものである。
【０００８】
しかし、前述のフォトセンサは、内部光及び外部光の波長に対する干渉によってフォトセンサの光吸収率が低くなり、フォトセンサを用いた有機電界発光素子の輝度を調節するのに限界があるという問題がある。
【特許文献１】特開２００４−８６０５１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、平坦化層の所定領域上に光遮断層を形成してフォトセンサの受光率を増加させ、有機電界発光素子の輝度を調節することができる有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明の一側面によると、本発明の有機電界発光表示装置は、基板と、該基板上に形成される薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタ上に形成される平坦化層と、該平坦化層上に形成され、前記薄膜トランジスタに電気的に接続される有機電界発光素子とを備え、前記基板と第１電極層との間に形成され、前記有機電界発光素子から発生した光を受光するフォトセンサと、前記平坦化層の所定領域上に形成される光遮断層とを備える。
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明の別の一側面によると、本発明の有機電界発光表示装置の製造方法は、基板上に薄膜トランジスタ及びフォトセンサを形成するステップと、該薄膜トランジスタ上に平坦化層を形成するステップと、該平坦化層上に形成され、前記薄膜トランジスタに電気的に接続される有機電界発光素子を形成するステップと、前記平坦化層上の所定領域に光遮断層を形成するステップとを行う。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、平坦化層の所定領域上に光遮断層を形成してフォトセンサの受光率を増加させる。これにより、フォトセンサから出力された電気的信号を用いて有機電界発光素子の輝度を一定に調節する。したがって、長時間の使用による有機電界発光素子の劣化によって発生する輝度の変化を最小化させ、有機電界発光表示装置の寿命を増加させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施形態をさらに詳細に説明する。
【００１４】
図２は、本発明に係るフォトセンサを有する有機電界発光表示装置の好適な一例の断面図である。
【００１５】
同図を参照すると、本発明の有機電界発光表示装置２００は、基板２１０と、該基板２１０上に形成される薄膜トランジスタ２３０と、該薄膜トランジスタ２３０上に形成される平坦化層２５０と、該平坦化層２５０上に形成され、前記薄膜トランジスタ２３０に電気的に接続される有機電界発光素子２６０、２８０、２９０とを備え、前記基板２１０と第１電極層２６０との間に形成され、前記有機電界発光素子２６０、２８０、２９０から発生した光を受光するフォトセンサ２４０と、前記平坦化層２５０の所定領域上に形成される光遮断層２６５とを備える。
【００１６】
前記基板２１０は、例えば、ガラス、プラスチック、シリコンまたは合成樹脂のような絶縁性を有する材質からなることができ、ガラス基板のような透明基板が好ましい。基板２１０は、画像が表示される画素領域と、該画素領域以外のすべての領域を定義する非画素領域とを含む。
【００１７】
前記バッファ層２２０は、前記基板２１０上に形成される。前記バッファ層２２０は、選択的構成要素であって、窒化膜または酸化膜などを用いて形成される。
【００１８】
前記薄膜トランジスタ２３０は、半導体層２３１、ゲート絶縁層２３２、ゲート電極２３３、層間絶縁層２３４、及びソース／ドレイン電極２３５ａ、２３５ｂからなる。
【００１９】
前記薄膜トランジスタ２３０の半導体層２３１は、前記バッファ層２２０上に所定のパターンに形成される。前記半導体層２３１は、前記基板２１０上に蒸着された非晶質シリコンをレーザなどを用いて、例えば、結晶化したポリシリコン（ＬＴＰＳ：ｌｏｗ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ）を用いることができる。前記半導体層２３１上には、ゲート絶縁層２３２が形成される。前記ゲート絶縁層２３２は、前記ゲート電極２３２と前記ソース／ドレイン電極２３５ａ、２３５ｂとの間を絶縁させる役割を果たす。
【００２０】
前記薄膜トランジスタ２３０のゲート電極２３３は、前記ゲート絶縁層２３２上に形成される。前記ゲート電極２３３は、前記半導体層２３１のチャネル領域の上部に所定のパターンに形成される。前記ゲート電極２３３上には、層間絶縁層２３４が形成される。
【００２１】
前記薄膜トランジスタ２３０のソース／ドレイン電極２３５ａ、２３５ｂは、前記層間絶縁層２３４上に形成され、前記ゲート絶縁層２３２と前記層間絶縁層２３４とに形成されたコンタクトホールを介して前記半導体層２３１の両側にそれぞれ電気的に接続される。
【００２２】
前記フォトセンサ（フォトダイオード）２４０は、発光層２８０から入射する光を受光することができる画素領域に形成される。フォトセンサ２４０は、Ｐ−ｉ（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）−Ｎ構造であり、より具体的に、正の電圧が印加されるＮ型ドーピング領域Ｎと、Ｎ型ドーピング領域Ｎから離隔して負の電圧が印加されるＰ型ドーピング領域Ｐ、及びＮ型ドーピング領域ＮとＰ型ドーピング領域Ｐとの間に形成されたチャネルを含む。
【００２３】
一般的に、フォトセンサは、光エネルギーを電気エネルギーに変換して光信号から電気的信号（電流または電圧）を得る一種の光センサであって、ダイオードの接合部に光検出機能を与えてなる半導体素子である。このようなフォトセンサは、基本的に、光子吸収によって電子または正孔が生成されることにより、ダイオードの伝導度が光信号に応じて変調されるという原理を用いる。すなわち、フォトセンサの電流は、本質的にキャリアの光学的生成率に応じて変化し、このような特性は、時間とともに変化する光信号を電気的信号に変換して出力させるものである。
【００２４】
前記Ｎ型ドーピング領域Ｎにアノード電圧を印加し、Ｐ型ドーピング領域Ｐにカソード電圧を印加する。これにより、チャネルは、完全空乏状態となり、発光層２８０から入射する光エネルギーを吸収して電荷を生成及び蓄積することにより、これを電気的信号に出力させる。
【００２５】
このように出力された電気的信号は、発光層２８０の輝度が基準値を超過したか、または基準値に到達することができなかった場合、フォトセンサ２４０から出力された電気的信号を用いて発光層２８０の輝度を調節する。これにより、発光層２８０から発生した光の輝度を一定に保持させ、所望の基準値に対する輝度を表すことができる。
【００２６】
例えば、外部から入射する光に応じてフォトセンサ２４０から出力された電気的信号は、比較部に入力される。比較部は、フォトセンサ２４０から出力された電気的信号が設定された輝度値より小さければ、発光層から発光する光の輝度が増加するように制御信号を出力し、フォトセンサ２４０から出力された電気的信号が設定された輝度値より大きければ、発光層から発光する光の輝度が減少するように制御信号を出力する。他の実施例として、外部から入射した光量に応じてフォトセンサ２４０から出力される電流や電圧が制御部に入力され、制御部に入力された電流や電圧によって当該制御信号を出力させることにより、外部光量に応じて複数段階で発光層２８０の輝度を調節することができる。
【００２７】
前記平坦化層２５０は、前記薄膜トランジスタ２３０上に形成され、窒化膜、酸化膜のうちの１つからなるが、これらに限らない。
【００２８】
一方、前記光遮断層２６５は、前記平坦化層２５０の所定領域上に形成される。前記光遮断層２６５は、外部光または内部光の干渉を防止する。前記光遮断層２６５は、不透明物質であって、反射率が相対的に低いクロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）などのような金属物質を使用するか、またはＣｒＯｘ、ＭｏＯｘなどのような不透明絶縁物質を使用する。また、前記光遮断層２６５は、ＭＩＨＬ（金属絶縁体ハイブリッド層、Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｌａｙｅｒ）層を使用することもできる。前記光遮断層２６５として用いられるＭＩＨＬ層は、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）のような透明膜や、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｃｕなどのような金属物質で形成される。
【００２９】
このように、前記光遮断層２６５は、前記発光層２８０から発生した光の一部を遮断して外部に透過させず、さらに、外部から入射する光を遮断することにより、前記フォトセンサ２４０内に受光する光の受光率を向上させる。
【００３０】
有機電界発光素子は、第１電極層２６０、発光層２８０、及び第２電極層２９０を備える。機電界発光素子の第１電極層２６０を、前記平坦化層２５０上に形成されたビアホールを介して、薄膜トランジスタ２３０のソース電極２３５ａまたはドレイン電極２３５ｂに電気的に接続する。前記第１電極層２６０上には、画素定義膜２７０が形成される。前記画素定義膜２７０は、第１電極層２６０を部分的に露出させる開口部（図示せず）を備える。前記画素定義膜２７０は、アクリル系有機化合物、ポリアミド、ポリイミドなどの有機絶縁物質のうちの１つからなるが、これらに限らない。
【００３１】
有機電界発光素子の前記発光層２８０は、前記第１電極層２６０を部分的に露出させる開口部上に形成される。前記発光層２８０は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層の一部をさらに備えることができる。このように、前記発光層２８０は、前記第１電極層２６０と前記第２電極層とから注入された正孔及び電子が結合しながら光を発光する。
【００３２】
有機電界発光素子の前記第２電極層２９０は、前記発光層２８０及び前記画素定義膜２７０の上に形成される。ここで、前記第２電極層２９０は、前記第１電極層２６０と同じ金属で形成される。
【００３３】
図３ａないし図３ｃは、本発明に係るフォトセンサを有する有機電界発光表示装置の製造方法の好適な一例の工程フローチャートである。
【００３４】
まず、図３ａに示すように、前記基板２１０上にバッファ層２２０が形成される。前記バッファ層２２０は、窒化膜、酸化膜または透明絶縁性材料の中から選択された少なくとも１つを、例えば、ＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、略３０００Åの厚さに塗布する。
【００３５】
前記薄膜トランジスタ２３０は、前記バッファ層２２０上に形成される。
【００３６】
前記薄膜トランジスタ２３０の半導体層２３１は、前記バッファ層２２０上に所定のパターンに形成される。前記半導体層２３１は、シリコンまたは有機物質の中から選択された少なくとも１つを、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、略３００Å〜２０００Åの厚さに塗布した後、これを所定形状、例えば、島状にパターニングする。
【００３７】
前記フォトセンサ２４０は、前記基板２１０と前記第１電極層２６０との間、すなわち、前記バッファ層２２０上に前記薄膜トランジスタ２３０から所定間隔離隔して形成される。このとき、前記フォトセンサ２４０は、前記発光層２８０から発生した光を受光することができる画素領域上に形成される。このような前記フォトセンサ２４０は、非晶質シリコンを所定の熱処理を経て多結晶シリコンとして結晶化させる。この後、多結晶シリコンの第１領域にＮ型不純物を高濃度イオン注入してＮ型ドーピング領域Ｎを形成する。Ｐ型ドーピング領域Ｐも、同様の方法により、第１領域から平行に離隔した第２領域にＰ型不純物を高濃度イオン注入して形成する。
【００３８】
次いで、図３ｂに示すように、前記薄膜トランジスタ２３０のゲート絶縁層２３２は、前記半導体層２３１上に形成される。前記ゲート絶縁層２３２は、酸化膜または窒化膜の中から選択された少なくとも１つを、ＰＥＣＶＤ法にて略７００Å〜１５００Åの厚さに塗布する。
【００３９】
前記薄膜トランジスタ２３０のゲート電極２３３は、前記ゲート絶縁層２３２上に形成される。具体的に、前記ゲート絶縁層上に導電性金属、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ＭｏＷ、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム合金、銀合金、またはＩＴＯ、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）及び半透明金属のうちの１つを、スパッタリングにより、略２０００Å〜３０００Åの厚さに蒸着した後、これを所定形状にパターニングする。前記ゲート電極２３３上には、層間絶縁層２３４が形成される。前記層間絶縁層２３４は、前記ゲート絶縁層２３２の形成方法と同様の方法によって形成される。
【００４０】
その後、前記薄膜トランジスタ２３０のソース／ドレイン電極２３５ａ、２３５ｂは、前記層間絶縁層２３４上に形成され、前記ゲート絶縁層２３２と前記層間絶縁層２３４とに形成されたコンタクトホールを介して前記半導体層２３１の両側にそれぞれ電気的に接続されるように形成される。
【００４１】
前記平坦化層２５０は、前記薄膜トランジスタ２３０上に形成される。
【００４２】
有機電界発光素子の前記第１電極層２６０は、前記平坦化層２５０の一領域をエッチングして、前記ソース及びドレイン電極２３５ａ、２３５のいずれか１つが露出するように形成されたビアホールを介して、前記ソース及びドレイン電極２３５ａ、２３５ｂのいずれか１つに電気的に接続される。
【００４３】
前記光遮断層２６５は、前記平坦化層２５０の所定領域上に形成され、反射率が相対的に低いクロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）などのような金属物質を使用するか、またはＣｒＯｘ、ＭｏＯｘなどのような不透明絶縁物質のうちの１つを、例えば、スパッタリングにより、略１００Å〜５０００Åの厚さに蒸着した後、これを所定形状にパターニングする。
【００４４】
次いで、図３ｃに示すように、前記画素定義膜２７０は、アクリル系有機化合物、ポリアミド、ポリイミドなどの有機絶縁物質のうちの１つを、前記第１電極層２６０を備える前記平坦化層２５０上に塗布した後、露光、現象、及びエッチング工程を行う。前記画素定義膜２７０は、前記第１電極層２６０を少なくとも部分的に露出させる開口部を備える。
【００４５】
有機電界発光素子の前記発光層２８０は、前記第１電極層２６０上に形成される。前記発光層２８０は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層の一部をさらに備えることができる。
【００４６】
有機電界発光素子の前記第２電極層２９０は、前記発光層２８０及び前記画素定義膜２７０の上部に形成される。ここで、前記第２電極層２９０は、前記第１電極層２６０と同じ金属で形成される。
【００４７】
以上、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明に係る技術的思想の範囲から逸脱しない範囲内で様々な変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】従来技術に係る有機電界発光表示装置の断面図である。
【図２】本発明に係るフォトセンサを有する有機電界発光表示装置の断面図である。
【図３ａ】本発明に係るフォトセンサを有する有機電界発光表示装置の製造方法の一部を示す工程フローチャートである。
【図３ｂ】本発明に係るフォトセンサを有する有機電界発光表示装置の製造方法の一部を示す工程フローチャートである。
【図３ｃ】本発明に係るフォトセンサを有する有機電界発光表示装置の製造方法の一部を示す工程フローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
２１０  基板
２２０  バッファ層
２３０  薄膜トランジスタ
２４０  フォトセンサ
２５０  平坦化層
２６０  第１電極層
２７０  画素定義膜
２８０  発光層
２９０  第２電極層。
【図１】
2007300064.tif 000003
【図２】
2007300064.tif 000004
【図３ａ】
2007300064.tif 000005
【図３ｂ】
2007300064.tif 000006
【図３ｃ】
2007300064.tif 000007