KR100445032B1 - 유기 전계 발광 표시 장치와 그 제조 방법 - Google Patents

유기 전계 발광 표시 장치와 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판과 제 1 전극층의 사이에 회절격자의 광손실 방지층을 형성한 경우에 제 1 전극층과 제 2 전극층 간의 단락을 방지할 수 있도록 하기 위한 것으로, 투명한 기판과, 상기 기판 상에 소정의 패턴으로 형성되고, 상면이 평탄한 제1전극층과, 상기 기판 상에 형성된 것으로, 상기 제1전극층의 부분이 노출되도록 제 1 개구부를 구비한 버퍼층과, 상기 버퍼층 상에 형성되고, 박막 트렌지스터를 포함하는 것으로, 상기 제 1 개구부를 통해 노출된 제 1 전극층의 부분이 노출되도록 상기 제 1 개구부에 대응되는 제2개구부를 구비한 구동부 형성층과, 상기 구동부 형성층을 매립하는 것으로, 상기 제 1 개구부를 통해 노출된 제 1 전극층의 부분이 노출되도록 상기 제 1 개구부 및 제 2 개구부에 대응되는 제 3 개구부를 구비한 절연성 평탄화막층과, 상기 제 1 내지 제 3 개구부를 통해 노출된 제 1 전극층의 상면에 형성되는 유기층과, 상기 유기층 및 평탄화막의 상면에 소정의 패턴으로 형성된 제 2전극층과, 상기 기판과 제 1 전극층의 사이에 위치되어 상기 유기층으로부터 발산되는 빛의 손실을 막아주는 것으로, 상기 기판의 상면에 굴곡을 갖는 회절격자로 구비된 광손실 방지층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

유기 전계 발광 표시 장치와 그 제조 방법{Organic electro luminescence display device and method of manufacturing the same}
본 발명은 유기 전계 발광 표시장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 유기막에 의해 발생된 광의 취출효율이 개선된 유기 전계발광 표시장치에 관한 것이다.
통상적으로 유기 전계 발광표시장치는 형광성 유기 화합물을 전기적으로 여기시켜 발광시키는 자발광형 디스플레이로 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 박형화가 용이하며 광시야각, 빠른 응답속도 등 액정표지 장치에 있어서 문제점으로 지적된 결점을 해결할 수 있는 차세대 디스플레이로 주목받고 있다.
이러한 유기 전계 발광 표시장치는 유리나 그밖에 투명한 절연기판에 소정 패턴의 유기막이 형성되고 이 유기막의 상하부에는 전극층들이 형성된다. 유기막은 유기 화합물로 이루어진다. 이러한 유기막들을 형성하는 재료로는 프탈로시아닌(CuPc:copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3)등이 이용된다.
상기와 같이 구성된 유기 전계 발광 표시장치는 전극들에 양극 및 음극 전압이 인가됨에 따라 양극전압이 인가된 전극으로부터 주입된 정공(hole)이 정공 수송층을 경유하여 발광층으로 이동되고, 전자는 음극전압이 인가된 전극으로부터 전자 수송층을 경유하여 발광층으로 주입된다. 이 발광층에서 전자와 홀이 재결합하여 여기자(exiton)를 생성하고, 이 여기자가 여기상태에서 기저상태로 변화됨에 따라, 발광층의 형광성 분자가 발광함으로써 화상이 형성된다.
상술한 바와 같이 구동되는 유기 전계 발광표시장치의 광효율은 내부효율(internal efficiency)과 외부효율(external efficiency)로 나누어지는데, 상기 내부효율은 유기 발광물질의 광전변환 효율에 의존하며, 광취출효율(light coupling efficiency)이라고도 불리는 상기 외부효율은 유기 전계 발광 표시장치를 구성하는 각층의 굴절율에 기인한다. 이 중 외부효율인 광취출효율은 유기 전계 발광표시장치의 경우가 음극선관이나 PDP 등 다른 표시장치에 비해 낮은 편인 데, 이로 인해 휘도, 수명 등 표시장치의 특성면에서 개선의 여지가 많다.
이렇듯, 유기 전계 발광표시장치의 광취출효율이 타 표시장치에 비해 낮은 가장 큰 원인은 상기 유기막에 의해 방출되는 광이 임계각 이상으로 출사될 때 ITO 전극층과 같이 굴절율이 높은 층과 페시베이션막이나 기판과 같이 굴절율이 낮은 층 사이의 계면에서 전반사를 일으키게 되어 외부로 취출되는 것이 방지되어 유기 발광층에서 발생되는 빛의 약 1/4 정도밖에 이용할 수 없기 때문이다.
도 1에 도시된 바와 같은 종래 유기 전계 발광 표시 장치에 있어서, 유기막(3)으로부터 방출된 광이 ITO로 이루어진 전극(2)의 계면에서 투명한 기판인 글라스 기판(1)으로 투과될 때에 광투과 효율은 식 1/2(Nout/ Nin)2에 근거한다. 이 식에서 N은 굴절율이다. 도면부호 4는 상기 ITO전극(2)과 극성을 달리하는 또 다른 전극을 나타낸다.
상기 식에 근거하여 종래 유기 전계 발광 표시장치의 색상별 광취출율을 하기 표에 나타내 보였다.
청색 유기막 녹색 유기막 적색 유기막
파장(nm) 450 530 620
ITO 전극의 굴절율(n) 2.01 1.93 1.76
글라스 기판의 굴절율(n) 1.525 1.52 1.515
광취출율 29% 34% 37%
상기 표에서 나타난 바와 같이 ITO 전극과 글라스 기판의 굴절율 차이에 의해서 다량의 빛이 유기 전계 발광 표시장치 내에서 60% 이상 소멸된다는 것을 알 수 있다.
이와 같은 광취출율의 저하를 방지하기 위한 종래 유기 전계 발광 표시장치의 일예가 일본 공개 특허 공보 소 63-172691호에 개시되어 있다. 개시된 유기 전계 발광 표시 장치는 돌출렌즈 등의 집광성을 가지는 기판을 구비한다. 그러나 이러한 집광을 위한 돌출렌즈는 유기막의 발광에 따른 화소가 매우 작으므로 기판에 형성하기 어렵다.
일본 공개 공보 소 62-172691호에는 투명전극층과 발광층에 제1유전체층을 개재함과 동시에 투명전극측에 상기 제1유전체층과 투명전극 사이 중간의 굴절율을 가지는 제2의 유전체층을 개재한 유기전계 발광 표시 장치가 개시되어 있고, 일본 공개 특허공보 평1-220394호에는 기판상에 하부전극, 절연층, 발광층 및 상부의 전극을 형성하며, 상기 발광층의 편면에 광을 반사시키는 미러가 형성된 유기 전계 발광 표시 장치가 개시되어 있다.
이러한 유기 전계 발광 표시장치는 발광층의 두께가 매우 얇기 때문에 측면에 반사를 위한 미러를 설치하는 것이 매우 어렵고, 결과적으로 생산원가 상승의 원인이 된다.
이러한 문제점들을 해결하기 위하여 일본 공개 특허 공보 평 11-283751호에는 양극과 음극의 사이에 일층 또는 다수층의 유기층을 가지는 유기 전계 발광 표시 장치에 있어서, 구성요소로서 회절격자 또는 존 플레이트를 포함한 구성이 개시되어 있다. 이는 굴절률의 차이가 나는 경계부근에 회절격자를 형성시켜 빛의 산란효과에 의해 유기층의 빛을 취출하는 것이다.
도 2는 상기 일본공개특허공보 평11-283751호에 개시된 회절격자 구조가 적용된 AM(Active Matrix)구동방식의 배면 발광형 유기 전계 발광표시장치를 나타낸다.
이 AM형 유기 전계 발광표시장치는 투명한 기판(10)에 버퍼층(11)이 형성되고, 이 버퍼층(11)의 상부에 소정의 패턴으로 배열된 p형 또는 n 형의 반도체층(12)이 게이트 절연층(13)에 의해 매립되고, 상기 게이트 절연층(13)의 상면에는 상기 반도체층(12)과 대응되는 게이트 전극층(14)과 이를 매립하는 제1절연막(15)과, 상기 제1절연막(15)과 게이트 절연층(13)에 형성된 콘택홀(16a)(17a)을 통하여 상기 반도체층(12)의 양측에 각각 연결되며 제1절연막(15)의 상부에 형성된 드레인 전극(16) 및 소스전극(17)으로 이루어진 박막 트렌지스터와, 상기 소스전극(17)과 연결되며 상기 제1 절연막(15)의 상면에 형성된 제1보조전극(23b)과, 이 제1보조전극(23b)과 대향되며 제1 절연막(15)에 매립되는 제2보조전극(23a)으로 이루어진 커패시터(23)로 구동영역을 형성하고, 상기 제1 절연막(15)의 상면에 형성된 제2절연막(18)과, 개구부(19a)가 형성된 평탄화막(19)과, 상기 평탄화막(19)의 개구부의 저면에는 상기 드레인 전극(16)과 전기적으로 연결된 제1전극층(20)이 형성되고, 상기 제1전극층(20)의 상부에는 유기층(21)이 적층되며, 상기 유기층과 평탄화막의 상부에는 제2전극층(22)이 형성되어 화소영역을 이룬다.
상기와 같은 배면 발광형 유기 전계 발광 표시장치에서는 상기 제1전극층(20)은 투명한 도전성 재질인 ITO로 이루어지고, 상기 기판(10), 버퍼층(11), 게이트 절연층(13) 및 제1,2절연막(15)(18)도 투명한 재질로 이루어진다. 이 때, 상기 투명한 제1전극층(20)은 굴절률이 높고, 상기 제2절연층(18)은 굴절률이 낮으므로, 그 부분 확대도에서 볼 수 있는 바와 같이 그 계면에 돌기부(18a)를 형성하여 광취출효율을 높이기 위한 회절격자의 기능을 갖도록 한다.
그런데, 상기와 같은 돌기부(18a)가 형성되어 있는 제 2절연막(18)의 상면에 ITO로 제 1전극층(20)을 형성할 때에 상기 돌기부(18a)를 이루는 제 2절연막(18)의 단차가 제 1전극층(20)에 그대로 반영되어 그림에서 볼 수 있듯이,제 1전극층(20)에도 돌기부(20a)가 형성된다. 따라서, 이 제1전극층(20)의 돌기부(20a)는 제 1전극층(20)의 상면으로 얇은 박막으로 증착되는 유기막층(21)에도 영향을 미쳐 이 유기막층에도 대응되는 모양의 돌기부(21a)가 형성된다. 그런데, 이렇게유기막층(21)은 그 두께가 매우 얇기 때문에 돌기부(21a)의 측면부근에서 유기막의 증착두께가 얇아질 수 있으며, 이에 따라 그림에서 볼 수 있듯이, 제 1전극층(20)의 돌기부(20a)측면과 제2전극층(22)이 유기막층(21)의 돌기부(21a)측면부에서 단락되는 부분(S)이 발생하게 된다. 상기와 같은 구조의 유기 전계 발광표시장치에서는 상기 제 1전극층(20)의 돌기부를 제거하기는 타 층들로 인하여 매우 곤란하다.
또한, 상기와 같은 구조를 갖는 유기 전계 발광표시장치에 있어서는 TFT와 캐패시터를 구비한 구동영역을 형성한 후에 전극과 유기막을 구비한 화소영역을 형성하기 때문에 유기막층(21)에서 방출되는 빛이 제1전극층(20)과 제 2절연막(18)의 경계를 통과한 후에도 제 1 절연막(15)과, 게이트 절연막(13), 버퍼층(11) 및 하부 기판(10) 등을 통과해야 하기 때문에 굴절률이 서로 다른 층들을 또 통과해야 하고, 이 과정에서 광의 취출효율은 점차 감소하게 된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 화소영역의 유기층으로부터 발산된 광이 통과할 층의 수를 줄여 발광 효율을 증대시킬 수 있는 유기 전계 발광 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 내부에서의 광손실을 줄여 발광효율을 높여 화상의 휘도를 높일 수 있는 유기 전계 발광 표시 장치 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기판과 제 1 전극층의 사이에 회절격자의 광손실 방지층을 형성한 경우에 상기 제 1 전극층의 상면을 보다 손쉽게 평탄화시켜 제 1전극층과 제 2 전극층 간의 단락을 방지할 수 있는 유기 전계 발광 표시 장치 및 이의 제조방법 제공하는 것이다.
도 1은 종래 유기 전계 발광 표시장치의 광이 취출되는 상태를 도시한 단면도,
도 2는 종래 회절격자를 구비한 AM방식의 유기 전계 발광 표시장치의 단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치의 단면도,
도 4 내지 도 8은 도 3에 도시된 유기 전계 발광 표시장치의 광손실 방지층을 제조하는 단계를 개략적으로 나타내 보인 도면들,
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 기판 110: 화소영역
112: 제 1 전극층 114: 유기층
116: 제 2 전극층 117: 전극 홀
120: 구동영역 121: 버퍼층
122: 반도체층 123: 게이트 절연층
124: 게이트 전극 125: 내부 절연층
126: 드레인 전극 127: 소스 전극
128: 캐패시터 129: 평탄화막
121a: 제 1 개구부 125a: 제 2 개구부
129a: 제 3 개구부 130: 광손실 방지층
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 투명한 기판과, 상기 기판 상에 소정의 패턴으로 형성되고, 상면이 평탄한 제1전극층과, 상기 기판 상에 형성된 것으로, 상기 제1전극층의 부분이 노출되도록 제 1 개구부를 구비한 버퍼층과, 상기 버퍼층 상에 형성되고, 박막 트렌지스터를 포함하는 것으로, 상기 제 1 개구부를 통해 노출된 제 1 전극층의 부분이 노출되도록 상기 제 1 개구부에 대응되는 제2개구부를 구비한 구동부 형성층과, 상기 구동부 형성층을 매립하는 것으로, 상기 제 1 개구부를 통해 노출된 제 1 전극층의 부분이 노출되도록 상기 제 1 개구부 및 제 2 개구부에 대응되는 제 3 개구부를 구비한 절연성 평탄화막층과, 상기 제 1 내지 제 3 개구부를 통해 노출된 제 1 전극층의 상면에 형성되는 유기층과, 상기 유기층 및 평탄화막의 상면에 소정의 패턴으로 형성된 제 2전극층과, 상기 기판과 제 1 전극층의 사이에 위치되어 상기 유기층으로부터 발산되는 빛의 손실을 막아주는 것으로, 상기 기판의 상면에 굴곡을 갖는 회절격자로 구비된 광손실 방지층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광표시장치를 제공한다.
이러한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 광손실 방지층의 두께는 0.01 내지 50㎛가 되도록 할 수 있다.
본 발명은 또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 투명한 기판 상면의 소정 부분에 광송실 방지층을 형성하는 공정과, 상기 광손실 방지층의 상면으로 제1 전극층을 형성하고, 상기 제 1 전극층의 상면을 평탄화하는 공정과, 상기 제 1 전극층을 소정의 패턴으로 패터닝하는 공정과, 상기 기판의 상면으로 상기 제 1 전극층의 부분이 노출되도록 제 1 개구부가 구비된 버퍼층을 형성하는 공정과, 상기 버퍼층 상으로, 상기 버퍼층을 관통하는 전극 홀을 통해 상기 제 1 전극층에 전기적으로 연결되는 박막 트렌지스터를 포함하는 구동부 형성층을 형성하는 공정과, 상기 구동부 형성층에 상기 제 1 개구부를 통해 노출된 제 1 전극층의 부분이 노출되도록 상기 제 1 개구부에 대응되는 제 2 개구부를 형성하는 공정과, 상기 구동소자 형성층을 매립하는 절연성 평탄화막층을 형성하는 공정과, 상기 절연성 평탄화막층에 상기 제 1 개구부를 통해 노출된 제 1 전극층의 부분이 노출되도록 상기 제 1 개구부 및 제 2 개구부에 대응되는 제 3 개구부를 형성하는 공정과, 상기 제 1 내지 제 3 개구부를 통해 노출된 제 1 전극층의 상면에 유기층을 형성하는 공정과, 상기 유기층 및 평탄화막의 상면에 소정의 패턴으로 형성된 제2전극층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광표시장치의 제조방법을 제공한다.
이러한 본 발명에 있어서, 상기 제 1 개구부와, 상기 전극 홀과, 제 2 개구부는 단일의 공정으로 형성되도록 하거나, 상기 제 1 개구부와, 제 2 개구부와, 제 3 개구부가 단일의 공정으로 형성되도록 할 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다 .
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시장치로서AM 구동방식의 유기 전계 발광 표시장치(AMOLED: Active Matrix Organic Light Emitting Display)의 구조를 나타내 보인 단면도이다.
도 3을 참조하면, 투명한 기판(100)의 상부에는 각각 화소와 이의 형성을 위한 투명전극을 가지는 화소영역(110)과, 박막 트렌지스터(TFT)와 캐패시터 등에 의해 화소영역의 전극들을 구동시키는 구동영역(120)으로 대별된다.
상기 구동영역(120)은 상기 기판(100)의 상부로 형성된 버퍼층(121)과, 상기 버퍼층(121)의 상면으로 박막 트렌지스터(TFT)와 캐패시터 등이 구비된 구동부 형성층과, 이 구동부 형성층을 매립하는 절연성 평탄화막층(129)으로 구비된다.
상기 구동부 형성층은 상기 버퍼층(121)의 상면에 소정의 패턴으로 배열된 p형 또는 n 형의 반도체층(122), 이 반도체층(122)을 매립하는 게이트 절연층(123), 상기 게이트 절연층(123)의 상면에 설치되어 상기 반도체층(122)과 대응되는 게이트 전극층(124), 이를 매립하는 내부 절연층(125), 상기 내부 절연층(125)과 게이트 절연층(123)에 형성된 콘택홀(126a)(127a)을 통하여 상기 반도체층(122)의 양측에 각각 연결되며 상기 내부 절연층(125)의 상부에 형성된 드레인 전극(126) 및 소스전극(127)으로 이루어진 박막 트렌지스터와, 상기 소스전극(127)과 연결되며 상기 내부 절연층(125)의 상면에 형성된 제 1 보조전극(128b)과, 이 제 1 보조전극(128b)과 대향되며 상기 내부 절연층(125)에 매립되는 제 2 보조전극(128a)으로 이루어진 캐패시터(128)를 포함한다.
이러한 구동영역(120)에 인접하여서는 화소영역(110)이 형성되는 데, 상기 화소영역(110)은 기판(100)의 상면에 형성된 제 1 전극층(112)과, 제 1전극층(112)의 상부에 증착된 유기층(114)과, 상기 유기층(114) 및 상기 구동영역(120)의 평탄화막(129)의 상부로 형성된 제 2 전극층(116)으로 구비되어 상기 제 1 전극층(112)과 제 2 전극층(116)이 교차되는 부분에서 단위 화소를 형성한다.
이 때, 상기 제 1 전극층(112)은 버퍼층(121) 및 구동부 형성층에 형성된 전극 홀(117)을 통해 상기 구동영역(120)의 드레인 전극(126)과 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 구동영역(120)에는 상기 버퍼층(121)과 구동부 형성층의 게이트 절연층(123) 및 내부 절연층(125)을 관통하는 전극 홀(117)이 형성되어 이를 통해 제 1 전극층(112)과 드레인 전극(126)을 전기적으로 연결하는 것이다.
그리고, 상기 구동영역(120)에는 소정의 개구부가 구비되어 이 개구부를 통해 화소영역(110)의 단위 화소들이 노출되는 데, 버퍼층(121)에는 상기 단위 화소들에 대응되는 제 1 전극층(112)의 부분을 노출시키는 제 1 개구부(121a)가 구비되고, 상기 구동부 형성층에는 상기 제 1 개구부(121a)를 통해 노출된 제 1 전극층(112)의 부분이 노출되도록 상기 제 1 개구부(121a)에 대응되는 제 2 개구부(125a)가 구비되며, 상기 평탄화막층(129)에는 이들 제 1 개구부(121a) 및 제 2 개구부(125a)를 통해 노출된 제 1 전극층(112)의 부분이 노출되도록 상기 제 1 개구부(121a) 및 제 2 개구부(125a)에 대응되는 제 3 개구부(129a)가 구비된다. 상기 제 2 개구부(125a)는 게이트 절연층(123)과 내부 절연층(125)에 형성된 개구부이다.
이렇게 본 발명에서는 기존의 유기 전계 발광소자에서와 같이 구동영역의 절연막들 상부로 화소영역을 구성하지 않고, 화소영역과 구동영역을 분리시키고, 화소영역의 유기층으로부터 발산된 빛이 전극층 및 기판만을 통과하도록 하기 때문에 발광 효율이 더욱 증대된다. 뿐만 아니라, 상기와 같은 구조에서는 후술하는 광손실 방지층의 형성이 더욱 용이해지는 장점을 갖는다.
한편, 상술한 바와 같이 도 3에서 볼 수 있는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시장치에 있어서는, 상기 제 1 전극층(112)은 투명한 도전성 재질인 ITO로 이루어지고, 상기 기판(100)은 투명한 글라스로 구비되어 배면 발광형으로 작동될 수 있다. 이렇게 상기 유기 전계 발광 표시장치가 배면 발광을 할 경우에 상기 제 1 전극층(112)과 투명 기판(100)의 사이에 그 계면에서의 광손실을 막아주는 광손실 방지층(130)이 설치할 수 있다. 이 광손실 방지층(130)은 유기 전계 발광 표시장치의 화소영역(110)을 이루는 각 층들 즉, 기판, 제 1 전극층, 유기층 및 2전극층들 중 굴절율의 차가 큰 층들의 사이 및 제 2 전극층의 상면 중 적어도 일측에 설치되는 것으로, 하기 실시예에서는 광 손실이 큰 기판(100)과 ITO로 이루어진 제1전극층(112)의 사이에 설치된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시장치에 설치된 광손실 방지층(130)은 도 3에서 볼 수 있듯이, 회절격자로 구비될 수 있다. 이 회절격자는 상기 투명 기판(100)의 상면이 복수개의 돌기부(132)로 구비된 굴곡을 갖도록 형성된 것일 수 있는 데, 이 돌기부(132)들의 배열은 도트(dot) 형상, 스트라이프 형상 및 동심원 형상 등 다양하게 이루어질 수 있다. 이렇게 회절격자로 구비된 광손실 방지층(130)을 구비함에 따라 투명기판(100)과 제 1 전극층(112)의 계면에서 광분산효과(scattering efficiency)에 의해 광취출 효율을 향상시킬 수 있는 것이다. 즉, 유기층(114)으로부터 임계각 이상으로 투명기판(100)과 제 1 전극층(112)의 계면에 조사되는 광을 산란시켜 임계각 이내로 변화시킴으로써 계면에서 광의 반사율을 대폭 줄일 수 있다. 따라서 유기층(114)으로부터 발생된 광이 기판을 통하여 취출되는 광취출효율을 높일 수 있게 된다.
상기 광손실 방지층(130)의 두께(t1)는 0.03 내지 50㎛로 함이 바람직하며, 이때에 상기 회절격자의 돌기부(132)들의 간격(d)은 광의 반사율을 감안하여 50 내지 3,000nm를 갖도록 함이 바람직한 데, 이 간격(d)은 상기 유기층(114)으로부터 발생되는 광의 파장에 따라 조절될 수 있다. 상기 광손실 방지층(130)은 상기 유기층(114)으로부터 발생된 광의 손실을 줄일 수 있도록 광투과율이 80% 이상이 되도록 함이 바람직하다.
그리고, 상기 광손실 방지층(130)이 회절격자로 구비될 경우에 그 상부로 형성되는 제 1 전극층(112)은 그 상면이 평탄하게 유지되도록 하여 회절격자의 굴곡이 제 1 전극층(112)을 통해 유기층(114)에 반영되지 않도록 한다. 이에 따라 상기와 같은 굴곡이 있는 회절격자에도 불구하고 유기층을 가로지르는 제1전극층과 제 2 전극층의 단락현상이 방지된다. 또한, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 표시장치에서는 상기 제 1 전극층(112)의 상면을 평탄하게 유지하는 것이 더욱 용이해진다. 이는 후술하는 바와 같이, 미처 구동영역이 형성되기 이전에 그 평탄화 공정을 수행하기 때문이다.
이상 설명한 바와 같은 유기 전계 발광 표시장치에는 제 2 전극층의 상부로밀폐되어 외부와 차단되게 된다.
다음으로, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 유기 전계 발광 표시장치의 제조방법을 설명한다.
도 3과 같은 회절격자로 구비된 광손실 방지층(130)을 갖는 유기 전계 발광 표시장치를 제조하기 위해서는 우선, 기판(100)에 제 1 전극층(112)을 형성하기 이전에 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 1 전극층(112)이 형성될 부분의 기판(100) 상면에 복수개의 돌기부(132)로 구비된 굴곡을 형성하여 광손실 방지층(130)을 형성한다. 이 굴곡은 다양한 방법으로 형성될 수 있는 데, 샌드 블라스트(sand blast), 레이저 홀로그램(laser hologram), 하프 톤(half tone) 등의 방법으로 형성될 수 있다.
다음으로, 이렇게 굴곡이 형성된 투명 기판(100) 상에 도 5에서 볼 수 있듯이 제 1 전극층(112)을 형성한다. 이 때, 상기 제 1 전극층(112)에는 광손실 방지층(130)의 돌기부(132) 형상이 그대로 반영되어 표면에 굴곡(112a)이 나타나게 된다.
따라서, 이 제 1 전극층(112)의 표면 굴곡(112a)을 도 6에서 볼 수 있듯이, 평탄화 공정을 통해 제거해야 한다. 이러한 제 1 전극층(112) 상면의 평탄화 공정은 마이크로 폴리싱(micro-polishing)이나 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 방법 등을 이용하여 비교적 손쉽게 수행할 수 있다.
또한, 이 제 1 전극층(112)은 다음의 방법으로 평탄화시킬 수 있는 데, 먼저, 기판(100)을 일정한 속도로 회전시킨 상태에서 SiO2와 NH4OH의 혼합용액으로이루어진 산화막 제거용 슬러리를 상기 기판(100)의 제 1 전극층(112)의 상면에 뿌려주고 동시에 일정한 압력으로 누르면서 그라인딩하는 방법이 사용될 수 있다.
이렇게 평탄화가 끝난 후에는 도 7과 같이 상기 제 1 전극층(112)을 패터닝한 후 도 8에서 볼 수 있듯이, 그 상면으로 버퍼층(121)을 형성한 후 후술하는 바와 같이 유기 전계 발광 표시장치를 제조한다.
상기와 같이 광손실 방지층(130) 및 제 1 전극층(112)을 형성한 후에는 도 3에서 볼 수 있듯이, 상기 기판(100)의 상면으로 형성된 상기 제 1 전극층(112)의 부분이 노출되도록 제 1 개구부(121a)가 구비된 버퍼층(121)을 형성한다. 상기 제 1 개구부(121a)는 후속 공정의 개구부 형성시 형성될 수 있다. 그 다음에는 상기 버퍼층(121) 상으로 a-Si을 증착한 후 poly-Si으로 결정화하고 패터닝하여 반도체층(122)을 형성한다. 이 반도체층(122)의 형성은 이 외에도 다양한 방법으로 가능하다.
반도체층(122)을 형성한 후에는 게이트 절연층(123)을 증착하여 이 반도체층(122)을 매립하고, 그 상면으로 게이트 메탈을 증착한 후 패터닝을 하여 상기 반도체층(122)과 대응되는 게이트 전극층(124)과 제2보조전극층(128a)을 형성한다. 그 다음에는 게이트 절연층(123)에 드레인 전극과 소스 전극이 연결될 영역을 이온 도핑한 후, 상기 게이트 전극층(124)을 매립하는 내부 절연층(125)을 형성하고, 활성화(Activation)를 실시한다. 그리고, 내부 절연층(125)과 게이트 절연층(123)에 패터닝 공정에 의해 콘택홀(126a)(127a)들을 형성한 후, 드레인 전극(126)과 소스 전극(127)을 형성하고 패터닝하여 상기 소스 전극(127)과 연결되는제 1 보조전극(128b)을 형성한다. 이렇게 콘택홀들(126a)(127a)을 형성할 때에 상기 제 1 전극층(112)의 가장자리 상부로는 전극 홀(117)을 같이 형성하고, 상기 드레인 전극(126)을 형성할 때에 이 드레인 전극(126)과 제 1 전극층(112)을 연결하도록 한다. 그리고, 상부로 절연성 평탄화막(129)을 형성한다.
이렇게 구동영역(120)을 형성한 후에는 화소영역(110)에 해당되는 부분에 개구부를 형성하고, 이 개구부를 통해 화소영역(110)의 단위화소를 형성한다.
상기 개구부는 버퍼층(121)에 형성된 제 1 개구부(121a)와 구동부 형성층에 형성된 제 2 개구부(125a)와 평탄화막(129)에 형성된 제 3 개구부(129a)가 있는 데, 이 개구부들은 각각의 층들, 즉, 버퍼층(121)과, 게이트 절연층(123)과, 내부 절연층(125) 및 평탄화막(129)을 형성한 직후에 패터닝을 실시하여 개구부를 형성할 수도 있으며, 평탄화막(129)까지 모두 형성한 후에 단일의 공정을 개구부를 형성할 수도 있다. 뿐만 아니라, 비교적 두꺼운 평탄화막(129)의 제 3 개구부(129a)를 제외하고, 제 1 개구부(121a) 및 제 2 개구부(125a)를 컨택홀(126a)(127a) 및 전극 홀(117)을 형성할 때에 같이 형성하고, 제 3 개구부(129a)를 따로 형성할 수 있다.
이렇게 개구부들을 형성한 후에는 상기 제 1 개구부(121a) 내지 제 3 개구부(129a)를 통해 노출된 제 1 전극층(112)의 상면에 유기층(114)을 증착하고, 상기 유기층(114) 및 평탄화막(129)의 상면에 소정의 패턴으로 형성된 제 2 전극층(116)을 증착 등의 방법으로 형성한다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 유기 전계 발광 표시장치 및 그 제조방법에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 구동영역의 절연층 상층부로 화소영역을 형성하지 않고, 화소영역과 구동영역을 분리시킴으로써, 화소영역의 유기층으로부터 발산된 광이 통과할 층의 수를 현격히 줄여 굴절율의 차이가 있는 층 사이의 계면을 통과하는 횟수를 줄이고, 이에 따라 발광 효율을 증대시킬 수 있다.
둘째, 굴절율이 차이가 큰 층에 광손실 방지층을 형성함으로써 광의 내부 손실을 줄이고 나아가서는 광의 취출 효율을 높일 수 있다.
셋째, 기판과 제 1 전극층의 사이에 회절격자의 광손실 방지층을 형성한 경우에 최하부층으로 제 1 전극층을 형성하여 다른 층들이 형성되기 전이므로 상기 제 1 전극층의 상면을 보다 손쉽게 평탄화시킬 수 있고, 이에 따라 제 1 전극층과 제 2 전극층 간의 단락을 방지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하드는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명은 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 투명한 기판;
    상기 기판 상에 소정의 패턴으로 형성되고, 상면이 평탄한 제1전극층;
    상기 기판 상에 형성된 것으로, 상기 제1전극층의 부분이 노출되도록 제 1 개구부를 구비한 버퍼층;
    상기 버퍼층 상에 형성되고, 박막 트렌지스터를 포함하는 것으로, 상기 제 1 개구부를 통해 노출된 제 1 전극층의 부분이 노출되도록 상기 제 1 개구부에 대응되는 제2개구부를 구비한 구동부 형성층;
    상기 구동부 형성층을 매립하는 것으로, 상기 제 1 개구부를 통해 노출된 제 1 전극층의 부분이 노출되도록 상기 제 1 개구부 및 제 2 개구부에 대응되는 제 3 개구부를 구비한 절연성 평탄화막층;
    상기 제 1 내지 제 3 개구부를 통해 노출된 제 1 전극층의 상면에 형성되는 유기층;
    상기 유기층 및 평탄화막의 상면에 소정의 패턴으로 형성된 제 2전극층; 및
    상기 기판과 제 1 전극층의 사이에 위치되어 상기 유기층으로부터 발산되는 빛의 손실을 막아주는 것으로, 상기 기판의 상면에 굴곡을 갖는 회절격자로 구비된 광손실 방지층;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광손실 방지층의 두께는 0.01 내지 50㎛인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광표시장치.
  3. 투명한 기판 상면의 소정 부분에 광송실 방지층을 형성하는 공정;
    상기 광손실 방지층의 상면으로 제 1 전극층을 형성하고, 상기 제 1 전극층의 상면을 평탄화하는 공정;
    상기 제 1 전극층을 소정의 패턴으로 패터닝하는 공정;
    상기 기판의 상면으로 상기 제 1 전극층의 부분이 노출되도록 제 1 개구부가 구비된 버퍼층을 형성하는 공정;
    상기 버퍼층 상으로, 상기 버퍼층을 관통하는 전극 홀을 통해 상기 제 1 전극층에 전기적으로 연결되는 박막 트렌지스터를 포함하는 구동부 형성층을 형성하는 공정;
    상기 구동부 형성층에 상기 제 1 개구부를 통해 노출된 제 1 전극층의 부분이 노출되도록 상기 제 1 개구부에 대응되는 제 2 개구부를 형성하는 공정;
    상기 구동소자 형성층을 매립하는 절연성 평탄화막층을 형성하는 공정;
    상기 절연성 평탄화막층에 상기 제 1 개구부를 통해 노출된 제 1 전극층의 부분이 노출되도록 상기 제 1 개구부 및 제 2 개구부에 대응되는 제 3 개구부를 형성하는 공정;
    상기 제 1 내지 제 3 개구부를 통해 노출된 제 1 전극층의 상면에 유기층을 형성하는 공정; 및
    상기 유기층 및 평탄화막의 상면에 소정의 패턴으로 형성된 제2전극층을 형성하는 공정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광표시장치의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 개구부와, 상기 전극 홀과, 제 2 개구부는 단일의 공정으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시장치의 제조 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 개구부와, 제 2 개구부와, 제 3 개구부는 단일의 공정으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시장치의 제조 방법.
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