KR100597698B1 - 디스플레이 소자들 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디스플레이 소자 형성 방법을 개시하는바, 이 방법은 기판에 박막 트랜지스터 스위치 회로를 증착하는 단계와; 상기 박막 트랜지스터 회로의 출력과 전기적으로 접촉하는 광투과성의 전도성 유기 물질의 전극층을 잉크젯 프린팅에 의해 증착하는 단계와; 그리고 상기 전극층 위에 상기 소자의 액티브 영역을 증착하는 단계를 포함한다.
디스플레이 소자, 광투과성 전도성 유기 물질, 박막 트랜지스터

Description

디스플레이 소자들{DISPLAY DEVICES}
도 1은 박막 트랜지스터("TFT") 액티브 매트릭스 디스플레이의 한 픽셀을 구동하는 회로도.
도 2는 유기 발광 소자의 픽셀과 관련된 통상적인 스위칭 회로의 개략적인 평면도.
도 3은 도 2의 회로를 라인 1A-1A'를 따라 절취한 단면도.
도 4는 유기 발광 소자의 한 픽셀과 관련된 스위칭 회로의 개략적인 평면도.
도 5 내지 8은 도 4를 라인 2A-2A'를 따라 절취한 단면도로서 도 4의 회로의 제조 단계들을 도시하는 도면.
도 9는 도 6에 도시된 제조 단계에서 도 4를 라인 2B-2B'를 따라 절취한 단면도.
도 10은 도 5에 도시된 제조 단계에서 도 4를 라인 2C-2C'를 따라 절취한 단면도.
도 11은 유기 발광 소자의 한 픽셀과 관련된 대안적인 스위칭 회로의 개략적인 평면도.
도 12는 도 11을 라인 3A-3A'를 따라 절취한 단면도.
도 13은 유기 발광 소자의 한 픽셀과 관련된 다른 대안적인 스위칭 회로의 개략적인 평면도.
도 14는 도 13을 라인 4A-4A'를 따라 절취한 단면도.
본 발명은 디스플레이 소자들에 관한 것으로서, 특히 발광을 위해 유기 물질을 이용하는 디스플레이 소자에 관한 것이다.
전계 발광 디스플레이 소자의 한 타입은 PCT/W090/13148에 개시되어 있는바, 이의 내용은 본원의 참조로서 인용된다. 이러한 소자의 기본 구조는 2개의 전극들 사이에 샌드위치된 발광 폴리머 필름(예를 들어, 폴리(p-페닐렌비닐렌) 필름 - "PPV")이다. 상기 전극들중 하나는 전자를 주입하고, 다른 하나는 정공을 주입한다. 전자들 및 정공들은 폴리머 필름을 여기시켜, 광자들을 발생시킨다. 이러한 소자들은 플랫 패널 디스플레이(flat panel display)로서의 가능성을 갖는다.
유기 발광 소자의 다른 타입은 소분자(small molecule) 소자인바, 이에 대한 상세한 내용은 본원의 참조로서 인용되는 미국 특허 제4,539,507호에 개시되어 있다. 이들은 2개의 전극들 사이에 샌드위치된 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄("Alq3")과 같은 적어도 1개의 소분자 물질을 포함하는 발광층을 갖는다.
유기 발광 소자에서, 유기 발광층은 일반적으로 개별적인 픽셀들로 분리되는바, 이들은 이들을 통해 흐르는 전류의 흐름을 변경시킴으로써 발광 상태와 비발광상태 사이에서 스위치될 수 있다. 픽셀들은 일반적으로 직교 로우(row)들 및 칼럼(column)들로 배열된다. 일반적으로, 픽셀들을 제어하기 위해, 2개의 대안적인 구성들, 즉 패시브 매트릭스(passive matrix) 및 액티브 매트릭스(active matrix)가 이용된다. 패시브 매트릭스 소자에서, 전극들중 하나는 로우들로 패터닝되고, 다른 하나는 칼럼들로 패터닝된다. 로우 및 칼럼 전극들 사이에 적절한 전압을 인가함으로써, 그 교차점에 있는 각 픽셀이 발광하게 된다. 이는 픽셀들로부터 높은 피크의 휘도를 필요로 하는데, 그 이유는 각 픽셀에는 스캔 사이클(scan cycle)의 단지 일부 동안에만 전력이 공급될 수 있기 때문이다. 액티브 매트릭스 디스플레이에서, 각 픽셀은 다른 픽셀이 어드레스되는 동안 발광 상태를 유지할 수 있기 때문에, 높은 피크의 휘도가 요구되지 않는다.
도 1은 박막 트랜지스터("TFT") 액티브 매트릭스 디스플레이의 한 픽셀을 구동하는 회로를 도시한다. 이 회로는 전극들(2 및 3) 사이에 연결된 다이오드(1)로서 도시된 픽셀 자체를 포함한다. 전극들(2, 3)은 그 소자의 모든 픽셀들에 연결되고, 픽셀로부터의 발광에 충분한 전압이 전극들(2, 3) 사이에 항상 인가된다. 실제로 박막 트랜지스터들에 의해 구현되는 스위치 회로(4)의 적어도 일부가 전극(3)과 픽셀(1) 사이에 있다. (또한, 또는 대안적으로, 픽셀/다이오드(1)와 전극(2) 사이에 회로가 있을 수 있다.) 스위치 회로는 로우 전극(5) 및 칼럼 전극(6)에 의해 제어된다. 픽셀(1)을 발광시키기 위해, 전극(6)에 전압이 인가되어 스위칭 트랜지스터(7)를 스위치 온시키고, 전극(5)에 전압이 인가되어 저장 캐패시터(8)를 충전시킨다. 이후, 전극(6)이 턴오프된다. 캐패시터(8)가 충전되기 때문에, 전류 트랜지스터(9)는 스위치 온되고, 전극(3)에 인가되는 전압이 픽셀에 인가되어 픽셀을 발광시킨다. 비록 패시브 매트릭스 소자 보다는 복잡한 회로를 필요로 하지만, 이러한 구성은 서로 다른 로우들 및 칼럼들 상의 다른 픽셀들이 그들의 로우 및 칼럼 전극들에 의해 어드레스되는 동안, 픽셀이 캐패시터(8)에 의해 발광 상태로 유지될 수 있다는 장점을 갖는다.
도 2는 유기 발광 소자의 픽셀과 관련된 통상적인 스위칭 회로의 개략적인 평면도이고, 도 3은 도 2 회로의 라인 1A-1A'의 단면도이다. 이 회로는 (도 1의 전극(6)에 대응하는) 스캔(또는 게이트) 라인(10), (도 1의 전극(5)에 대응하는) 신호(또는 데이터) 라인(11), (도 1의 전극(3)에 대응하는) 공통 라인(12), (도 1의 트랜지스터(7)에 대응하는) 스위칭 박막 트랜지스터(13), (도 1의 캐패시터(8)에 대응하는) 저장 캐패시터(14) 및 (도 1의 트랜지스터(9)에 대응하는) 전류 트랜지스터(15)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, SiO2의 절연층(16)이 회로의 구성 요소 부분들을 분리시키며, 회로는 유리 기판(17)에 증착된다. 트랜지스터(15)의 출력에는 컨택 영역(contact region)(29)이 있는바, 이는 회로의 출력 단자를 구성한다.
(도 2에는 도시되지 않은) 절연 물질의 뱅크들(30)이 형성되어 발광 영역 자체의 에지들을 제한한다. TFT의 회로의 출력 단자와 픽셀의 발광 물질을 연결하기 위해, 투명한 인듐 주석 산화물("ITO")의 전극(19)이 있다. 이는 컨택 영역(29)과 접촉하여, 발광 소자의 양극을 형성하는 와이드 패드(wide pad)를 제공한다. 발광 물질의 층(33)이 (도 1의 픽셀(1)에 대응하는) 패드 위에 증착되며, 마지막으로 (도 1의 전극(2)에 대응하는) 음극(31)이 그 위에 증착된다. 픽셀로부터의 관찰자쪽으로의 발광은 일반적으로 도 2의 지면으로 향하는 방향으로 이루어지고, 도 3의 화살표 B로 나타낸 바와 같다. 따라서, 발광이 불분명(obscurity)해지는 것을 방지하기 위해, TFT 회로는 일반적으로 발광 물질(33)의 측면에 위치된다.
ITO는 양호한 투명도(transparency), 낮은 시트 저항 및 확립된 처리 루트를 갖고, 낮은 저항을 가짐으로써, 각 픽셀이 부분적인 시간 동안에만 발광할 수 있기 때문에 높은 피크의 쓰루 전류(through-current)를 필요로 하는 패시브 매트릭스 디스플레이에서 특히 유용하다. 그러나, ITO의 처리는 문제를 야기시킬 수 있다. 통상적으로, ITO는 (예를 들어, 스퍼터링 또는 증발(evaporation)에 의해) 전체 소자 위에 연속층으로서 증착된다. 이후, 패터닝을 수행하여 소자의 각 픽셀들을 위한 개별적인 패드들(19)을 제공한다. 패터닝은 전형적으로 리소그래피로서, ITO는 원치않는 영역들을 제거하기 위해 식각된다. 이는 문제를 야기시키는바, 그 이유는 식각에 이용되는 물질들이 구성요소 영역들 간의 공극들을 통해 TFT 구조 내에 쉽게 스며들어 회로를 손상시키기 때문이다. 디스플레이의 픽셀들중 1개의 픽셀의 회로라도 손상된다면, 전체 디스플레이는 불합격품이 된다.
ITO와 발광층 사이에 전도성 폴리머층을 이용함으로써 소자들은 보다 안정적이 되었으며(예를 들어, J Carter 등의 Appl. Phys. Lett. 71 (1997) 34 참조), 비발광 소자들의 분야 등의 다른 분야들에서, ITO층은 생략되었다(예를 들어, A Lien 등의 "Conducting Polyaniline as a Potential ITO Replacement for Flat Panel Applications", Proceedings of the International Display Research Conference, Society of Information Display, Toronto, Sept. 15-19, 1997, p.1 참조).
본 발명에 따르면, 디스플레이 소자 형성 방법이 제공되는바, 이 방법은 기판에 박막 트랜지스터 스위치 회로를 증착하는 단계와; 상기 박막 트랜지스터 회로의 출력과 전기적으로 접촉하는 광투과성의 전도성 유기 물질의 전극층을 잉크젯 프린팅에 의해 증착하는 단계와; 그리고 상기 소자의 액티브 영역을 증착하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 액티브 영역 또한 잉크젯 프린팅에 의해 증착된다.
상기 액티브 영역은 바람직하게는 층의 형태를 가질 수 있다.
상기 액티브 영역은 (예를 들어, 유기 발광 물질을 포함하는) 발광 영역이거나, (예를 들어, 액정 물질을 포함하는) 통과하는 광의 제어가 가능한 영역이 될 수 있다.
상기 유기 발광 물질은 폴리머 물질이 될 수 있다. 상기 유기 발광 물질은 바람직하게는 컨쥬게이트된 물질(conjugated material)이다. 적절한 물질로는 PPV와 같은 반도체 컨쥬게이트된 폴리머 또는 그 유도체가 있다. 발광 물질은 적절하게는 PPV, 폴리(2-메톡시-5(2'-에틸)헥실옥시페닐렌-비닐렌)("MEH-PPV"), PPV-유도체(예를 들어, 디-알콕시 유도체(di-alkoxy derivative)), 폴리플루오렌 그리고/또는 폴리플루오렌 세그먼트를 포함하는 코폴리머, PPV 그리고/또는 관련된 코폴리머들이거나, 또는 이들을 포함한다. 잉크젯 프린팅에 대한 대안으로서, 스핀 코팅, 딥 코팅(dip-coating), 블레이드 코팅(blade-coating), 메니스커스 코팅(meniscus-coating), 셀프 어셈블리(self assembly) 등에 의해 증착할 수 있다. 발광 영역 그리고/또는 그 전구체(precursor)의 구성물은, 예를 들어 전구체 기반 PPV들과 같이 수용성(water-based)으로 될 수 있다. 대안적인 물질로는 Alq3와 같은 유기 분자 발광 물질, 또는 유기 올리고머 발광 물질, 또는 종래에 알려져있는 다른 어떠한 소승화 분자(small sublimed molecule) 또는 컨쥬게이트된 폴리머 전계 발광 물질들이 있다.
전극층은 적절하게는 200㏀/square 미만의 시트 저항을 갖는바, 바람직하게는 20 내지 200㏀/square의 시트 저항을 갖는다. 전극층의 두께는 바람직하게는 20 내지 100nm이다.
전극층은 바람직하게는 절연층 위에 증착된다. 이 절연층은 적절하게는 박막 트랜지스터 회로의 커버(cover)를 형성한다.
전극층은 적절하게는 적어도 액티브층으로부터의 임의의 발광 주파수에서, 그리고 적절하게는 가시 스펙트럼 내에서, 투명하거나 또는 반투명(예를 들어, 50% 이상의 투명도를 갖는다)하다.
전극층의 전도성 유기 물질은 적절하게는 전도성 폴리머 물질이다. 전도성 유기 물질은 폴리아닐린(예를 들어, 도핑된 폴리아닐린 또는 폴리아닐린 유도체, M. Angelopoulos 등의 "Applications of Conducting Polyanilines in Computer Manufacturing Processes", Intrinsically Conducting Polymers: An Emerging Technology, M.Aldassi(ed.), Proceedings of the NATO Advanced Research Workshop on Applications of Intrinsically Conducting Polymers, Burlington Vt. USA, pp 147-156, 1993 Kluwer Academic Publishers, Netherlands 참조), 폴리티오펜(polythiophene)(예를 들어, 도핑된 폴리티오펜 또는 폴리티오펜 유도체), 폴리피롤(polypyrrole), 도핑된 PPV 등의 도핑된 컨쥬게이트된 폴리머가 될 수 있다. 하나의 바람직한 물질은 폴리스티렌 술폰산 도핑된 폴리에틸렌 디옥시티오펜(polystyrene sulphonic acid doped polyethylene dioxythiophene)("PEDT/PSS")이다.
전극층은 적절하게는 박막 트랜지스터 회로의 출력과 전기적으로 접촉하는 하부 전극층 및 액티브 영역에 인접하는 상부 전극층을 포함한다. 상부 전극층은 바람직하게는 하부 전극층과 다른 조성 그리고/또는 다른 전기적인 특성들을 갖는다. 예를 들어, 하부 전극층(적절하게는 1000Ω/square 미만의 시트 저항을 갖는다)은 바람직하게는 상부 전극층(적절하게는 200㏀/square 이상의 시트 저항을 갖는다) 보다 높은 전기 전도성을 갖는다. 전극이 PEDT/PSS를 포함하는 경우, 상부 전극층은 하부 전극층 보다 높은 폴리스티렌 술폰산("PASS") 농도를 갖는다.
박막 트랜지스터 회로의 출력은 적절하게는 전극으로의 전기적인 연결을 형성하는 컨택을 포함한다. 이러한 컨택은 적절하게는 전극의 주 평면(major plane)으로 연장되어, 이들 둘 사이의 전기적인 컨택 그리고/또는 전극 내에서의 전하 분포를 개선한다. 예를 들어, 컨택은 적절하게는 전극층의 1개 이상의 측면들을 따라 연장된다. 컨택은 적어도 전극층의 평면 내에서 이 전극층을 둘러싸거나 또는 실질적으로 둘러싼다. 컨택은 바람직하게는 전극층 보다 높은 전도성을 갖는 물질이다. (2개가 인접하도록 소자가 구성되는 경우) 컨택으로부터 액티브 영역으로의 직접적인 캐리어 주입을 막기 위해, 컨택 물질의 일함수는 바람직하게는 전극층 물질의 일함수 보다 낮으며, 그리고/또는 액티브 영역과 인접하는 컨택의 표면 위에는 절연층이 코팅된다. 컨택 물질의 일함수는 적절하게는 4.5eV 미만이고, 바람직하게는 4.3eV 미만이다. 컨택 물질은 바람직하게는 술폰산 등의 산에 불활성이다. 바람직한 컨택 물질들로는 알루미늄 및 알루미늄 합금 등의 금속들과, 티타늄 나이트라이드 등의 전도성의 내화성 물질들이 있다. 바람직하게는, 컨택의 전도성은 전극 물질의 전도성 보다 높다.
전극층은 바람직하게는 1개의 주 표면에 걸쳐서 상기 절연층에 인접한다. 전극층의 다른 주 표면은 바람직하게는 액티브 영역의 주 표면에 인접한다. 액티브 영역의 다른 주 표면은 바람직하게는 다른 전극층에 인접한다. 어느 하나의 전극층이 양극 또는 음극이 될 수 있다.
또한, 액티브층이 이를 통과하는 광의 편광을 제어할 수 있는 경우, 종래의 액정 소자들의 제조에 잘 알려져있는 바와 같이, 소자는 바람직하게는 1개 이상의 편광층들 그리고/또는 반사층 그리고/또는 발광층을 포함할 수 있다.
본 발명의 제 2 양상에 따르면, 유기 발광 디스플레이 소자를 형성하는 방법이 제공되는바, 이 방법은 기판에 박막 트랜지스터 스위치 회로를 증착하는 단계와; 상기 박막 트랜지스터 회로의 출력과 전기적으로 접촉하는 광투과성의 전도성 유기 물질의 전극층을 증착하는 단계와; 그리고 상기 전극층 위에 유기 발광층을 증착하는 단계를 포함한다. 본 발명의 이러한 양상에 대한 상세한 사항은 본 발명의 제 1 양상에 대한 것과 같다.
상기 설명된 방법은 적절하게는 상기 설명한 다수의 픽셀들을 갖는 소자를 형성할 수 있게 하는바, 이 소자는 바람직하게는 공통 기판을 갖지만, 각 픽셀에 대한 개별적인 유기 발광 영역들, 전극층들 및 개별적인 박막 트랜지스터 스위치 회로들을 갖는다. 전극층(또는 전극층의 하위층(sub-layer))은, 특히 이 전극층 또는 하위층이 200㏀/square 이상의 큰 시트 저항을 갖는 경우, 소자의 모든 픽셀들에 걸쳐서 연속적으로 연장될 수 있다. 소자는, 예를 들어 빨강, 초록 및 파랑의 서로 다른 발광색의 픽셀들의 세트를 갖는 다색 디스플레이가 될 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 예시적으로 설명한다. 도면은 척도로 도시되지 않는다. 각 도면에서 동일한 부분들에는 동일한 참조 부호가 부여된다. 뱅크(30)는 평면도에서는 나타나지 않는다.
도 4 내지 10은 도 2, 3의 소자와 유사한 유기 발광 소자를 도시한다. 그러나, 도 4 내지 10의 소자에서, 도 2, 3의 ITO 영역(19)은 전기적으로 전도성인 폴리머 물질의 영역(32)으로 대체된다.
도 4 내지 10에 도시된 소자를 형성하기 위해, 먼저 전형적인 방식으로 TFT 회로를 유리 기판(17)에 증착하여 도 5의 단면도에 도시된 단계를 달성한다. 첫째로, 트랜지스터 스위칭 TFT(13), 캐패시터(14) 및 전류 TFT(15) 각각을 위한 폴리실리콘 영역들(20, 21, 22)을 증착한 후 도핑(N+로 도시됨)한다. (도핑은 이후 게이트 금속화층(34)을 패터닝한 후 이온 주입에 의해 수행된다.) 이후, 폴리실리콘 위에 게이트 절연층(16c)을 증착한 다음, 게이트 금속화층(34)을 증착한다. 그 위에 SiO2의 다른 절연층(16a)을 형성한다. 절연층들(16a, 16C)을 통해 컨택홀(contact hole)들(24,25,27)을 형성한다. 3가지 타입의 컨택홀이 있는바, 제 1 컨택홀은 층들(16a, 16c)을 통해 개방되고, 제 2 컨택홀은 (도 10에 도시된) 층(16a)을 통해 개방되며, 그리고 제 3 컨택홀은 (도 6에 도시된) 층(16b)을 통해 개방된다. 이후, 신호 라인(11), 공통 라인(12), 커넥터(26) 및 컨택 영역(29)을 단일 금속 증착 단계(이는 또한 컨택홀들(24, 25, 27)을 채운다)로 증착하고 패터닝한다. 이에 의해, 도 5의 구조를 달성한다.
SiO2의 제 3 절연층(16b)을 회로 위에 증착한 다음, 이 절연층(16b) 내에 컨택홀(28)을 형성한다. 이에 의해, 도 6의 구조를 달성한다.
본 실시예에서, 뱅크들(30)은 폴리이미드 물질(polyimide material)로 제조된다. 이에 의해, 도 7의 구조를 달성한다.
이후, 전도성 폴리머 물질을 증착하여 각 픽셀의 양극을 형성한다. 이 물질을 절연층(16b) 위에 그리고 뱅크들(30) 사이에 완전히 퍼지도록 증착함으로써, 컨택홀(28)을 통해 컨택 영역(29)과의 전기적인 컨택을 형성하여, 픽셀의 발광 영역 위에 균일층(32)을 제공한다. 상기 전도성 폴리머는 다수의 수단, 예를 들어 발광층과 관련하여 하기에서 보다 상세히 설명되는 스핀 코팅 또는 잉크젯 프린팅에 의해 증착할 수 있다.
본 예에서 유기 발광 물질은 PPV이다. 이 PPV는 (예를 들어, 전구체 폴리머를 스핀 코팅함으로써) 전체 소자 위에 한 층으로서 증착한 다음 패터닝하여 개별적인 픽셀들을 형성하거나, 또는 (예를 들어, 잉크젯 프린팅에 의해) 각 픽셀의 발광 물질을 개별적으로 증착할 수 있다. 결과적인 발광 픽셀층(33)의 두께는 약 1000Å이다. 잉크젯 프린팅에 의해 발광 물질을 증착하기 위해, 상기 물질을 잉크젯 프린터 스프레이 헤드를 통해 분무(spray)한다. 적절한 분무 주기는 초당 14,400 방울(drop)이며, 적하량은 30pl이다. 잉크젯 프린팅에 의해 전도성 폴리머층을 증착할 때에는 잉크젯 프린팅에 의해 발광 물질을 증착하는 것이 특히 편리한데, 그 이유는 제조 공정을 단순화하기 때문이다.
마지막으로, PPV위에 음극층(31)을 증착한다(도 8 참조).
도 4 내지 10의 픽셀은 대형 발광 소자의 일부를 형성하는바, 여기에서는 수천개의 이러한 픽셀들이 직교하는 로우 및 칼럼으로 배열된다. 예를 들어, 전형적인 사이즈는 800 칼럼 × 600 로우로서, 총 480,000개의 픽셀들을 제공한다. 이 소자는 동일한 수의 빨강, 초록 및 파랑 픽셀들을 갖는 칼라 디스플레이 소자가 될 수 있다. 전형적인 픽셀 사이즈는 300 × 100㎛이다.
소자의 성능은 관련된 층들의 저항들을 신중하게 제어함으로써 향상될 수 있다. 온 상태에 있을 때의 픽셀의 TFT 회로의 전류 트랜지스터의 저항은 전도성 유기 전극층과 발광층의 결합된 저항 보다 낮아야 한다. 전형적으로, 트랜지스터의 온 저항은 약 10㏀이고, 전도성층과 유기 발광층의 온 저항은 약 1㏁이다. 균일성을 위해, 전도성 유기 전극층의 저항은 바람직하게는 유기 발광층의 저항 보다 작다. 바람직한 목표는, 트랜지스터 및 전도층의 합계 온 저항에 대해서는 유기 발광층의 온 저항 보다 적어도 10의 팩터 만큼 낮게 하고, 그리고/또는 트랜지스터의 온 저항에 대해서는 전도층 및 유기 발광층의 합계 온 저항 보다 적어도 10의 팩터만큼 낮게 하는 것이다.
상기 설명된 소자의 몇 개의 변형들을 설명한다.
유기 폴리머 발광층 대신, 상기 소자는 예를 들어 Alq3와 같은 소 분자 물질 또는 올리고머 물질 등의 다른 유기 물질의 발광층, 또는 물기 물질의 발광층을 가질 수 있다. 액정층이 발광층을 대신할 수 있고, 통상적인 편광자, 백 라이트 등을 부가하여 액정 디스플레이를 형성한다.
전도층(32)은 다수의 다른 방법들로 구성될 수 있다. 하나의 바람직한 가능성은, 컨택(29)으로부터 전도성 물질(32)로 상향 연장되는 전도성 브리지 피스(conductive bridging piece)를 제공하는 것이다. 이 브리지 피스는 단지 홀(28) 만을 채우는 다리(leg)의 형태가 될 수 있다. 이러한 다리의 저부(bottom)는 컨택(29)과 전기적으로 접촉한다. 다리의 꼭대기는 절연층(16b)의 꼭대기와 동일 평면을 이루며, 다리의 상부 단부의 국부화된 영역에서 층(32)과 전기적으로 접촉한다. 상기 브리지 피스는 전도성층(32)과 다른 물질, 예를 들어 알루미늄이 될 수 있다.
다른 가능성은, 전도층(32)의 주 평면 내에서 한 방향 또는 양 방향으로 전도성충(32)과의 컨택을 측면으로 연장하여 소자의 성능을 향상시키는 것이다. 브리지 피스를 측면으로 연장시킴으로써, 전도층(32)과의 보다 큰 컨택 영역을 제공할 수 있게 된다. 도 11 내지 14는 이러한 예들을 도시한다. 도 11 내지 14는 또한, 전도층(32)으로부터 신호 라인(11)을 절연시키는 데에는 뱅크들(30)과 절연층(16b) 중 단지 하나 만이 필요하기 때문에, 뱅크들(30)이 존재하는 경우에는 절연층(16b)이 생략될 수 있다는 사실을 이용한다. (대안적으로, 절연층(16b)이 존재할 때에는, 뱅크들(30)이 생략될 수 있다.)
도 11 및 12에서, 컨택(29)은 층(32) 내에 돌출된다. 또한, 컨택(29)은 두 방향으로 연장되어, 발광 영역의 주변부 근처에서 저 저항 프레임(35)을 형성한다. 도 13 및 14에서는, 발광 영역과 교차하는 교차 부재들(36)에 의해 유사한 프레임(35)이 추가된다. 다른 실시예에서, 상기 부재들(36)은, 전극(32)과 교차하지만 충분히 작아서 픽셀로부터의 광 출력을 크게 차단하지는 않는 보다 복잡한 전도체들의 네트워크에 의해 교체될 수 있다. 전도층(32)과의 확대된 전기적인 컨택 영역은, 특히 전극이 만들어지는 물질의 전도성이 비교적 낮은 경우, 전극에 걸쳐서 전하의 밀도를 보다 균일하게 하고 전류 밀도를 보다 낮게 할 수 있다.
알루미늄이 아닌 다른 전도성 물질들을 브리지 피스 또는 그의 일부로서 이용할 수 있다. 바람직한 물질들은 이들이 발광 영역(33)과 접촉하는 경우 실질적으로 전하 자체를 발광 영역(33) 내에 주입하지 않는 것들인데, 그 이유는 전도성 물질이 불투명하고 그 배후로부터 방사되는 빛을 관찰자로부터 차단하는 경우, 이러한 주입은 그 영역으로부터 불균일한 발광을 일으킴으로써 효율을 감소시키기 때문이다. 일반적으로, 이를 달성하기 위해, 전도성 물질의 일함수는 층(32)의 전도성 폴리머 물질의 일 함수 보다 작아야 한다. 발광 물질이 PPV이고 전도성 폴리머가 PEDT/PSS인 경우, (적어도 발광층(33)과 접촉하는) 알루미늄을 대신할 적절한 전도성 물질들로는 알루미늄 합금(예를 들어, Al:Si 합금), 탄탈(tantalum) 등이 있다. 브리지 피스로부터 발광 물질로의 직접적인 주입을 피하는 다른 방법은 브리지 피스의 일부를 SiOx 또는 AlOx 등의 절연체로 코팅하는 것인데, 이렇게 하지 않으면 상기 브리지 피스의 일부는 발광 물질과 접촉하게 된다. 그럼에도 불구하고, 브리지 피스의 전도성 물질과 전도성 폴리머(32) 사이에는 우수한 컨택이 유지되어야 한다.
다른 문제는 전도성 폴리머 물질과 이와 접촉하는 전도성 물질(컨택(29) 또는 브리지 피스) 간의 유해한 반응들을 방지해야 하는 필요성이다. 예를 들어, PEST/PSS에 존재하는 산은 알루미늄을 공격할 수 있다. 따라서, Mo, W, MoSi2, Ti, Ta, WSiO2 또는 TiN 등의 내화성 금속 또는 합금, 또는 이러한 물질들을 포함하는 다층이, 이러한 전도성 물질로서, 또는 전도성 폴리머 물질과 접촉하기 위한 전도성 물질의 적어도 일부로서 바람직하다. 이러한 물질은 또한 덜 산화되는 경향이 있기 때문에, 전도성 폴리머 물질과의 인터페이스에서 보다 우수한 (오믹) 컨택을 유지한다. 컨택(29) 또는 브리지 피스와 전도성 폴리머 물질 간의 인터페이스에는 낮은 컨택 저항이 있어야 한다. 예를 들어, 도 12의 컨택에 대한 하나의 바람직한 구조는 이를 각각 20/50/600/50mm 두께의 Ti/TiN/Al/TiN의 다층 구조로서 형성하는 것이다. 이러한 구조에서, 제 1 Ti층은 n+ 폴리실리콘(22)과 우수한 컨택을 제공하고, TiN은 Al:Si 합금의 형성을 막기 위한 장벽층이며, Al은 저 저항의 다리의 벌크를 제공하고, 그리고 TiN의 상부층은 PEDT/PSS층(32)과의 우수한 컨택을 제공한다. 이러한 층들은 다음의 조건들하에서 스퍼터링에 의해 형성될 수 있다:
Figure 112006017621018-pat00016

전도성 폴리머 전극은 1 내지 10Ωcm 또는 그 미만의 저항을 갖는 것이 바람직하다. 바람직한 시트 저항은 200 내지 1000Ω/square 또는 그 미만이다.
전도성 폴리머 전극의 잉크젯 프린팅에 대한 대안들로는 스핀 코팅 또는 블레이드 코팅이 있다. 이러한 방법들은 균일한 전도성 물질층을 야기시키는바, 이 물질층은 이후 패터닝되어 각 픽셀에 개별적인 전극을 제공한다. 패터닝은 건식 식각 또는 습식 식각을 이용하는 표준 포토리소그래피 기술에 의해 이루어질 수 있다. 다른 대안은, WO 96/08047 또는 EP 0615257에 개시된 패터닝 기술을 이용하는 것이다. 예를 들어, 픽셀들 간의 PEDT/PSS 영역들을 자외선에 노광시켜 이들을 비전도성이 되게 하는 것이다.
2층의 전도성 폴리머 전극을 형성하는 것이 유익한바, 하층은 TFT 회로의 출력에서 컨택(29)과 접촉하거나, 또는 이 컨택(29)으로부터 이어지는 전도성 브리지부분과 접촉하고, 상층은 발광층과 접촉한다. 이에 의해, 각 층은 전도성 그리고/또는 각각의 인접하는 물질과의 전기적인 컨택에 대해 최적화된다. 예를 들어, PEST/PSS층 내의 PSS의 농도를 증가시키는 것이 그 층의 저항을 증가시키기는 하지만, 이것은 발광 소자의 성능을 향상시키는 경향이 있다. 따라서, 전도성 폴리머 전극은 컨택(29)과 인접하는 하층, 및 이 하층에 걸쳐 있고 PEDT/PSS층 보다 높은 PSS 농도 및 보다 높은 저항을 갖는 상층으로서 형성될 수 있다. 상층 및 하층은 각각 그들의 하부 및 상부 주 표면들에 걸쳐서 만나 전기적인 컨택을 형성한다. 상층의 저항을 높게 하여, 그 층 내에서 전하의 측면 확산 문제의 위험을 없앨 수 있다. (이에 적용되는 저항은 픽셀들 간의 간격 및 다른 소자 파라미터들에 의존하지만, 전형적으로는 약 200Ω/square이다.) 이 경우, 상층은 각 픽셀에 대해 개별적인 영역들로 패터닝될 필요가 없으며, 전체 소자 또는 적어도 다수의 픽셀들에 걸쳐서 연속적일 수 있다.
본 발명은 현재 청구된 발명에 관련되는 지에 상관없이, 본원에서 명시적 또는 암시적으로 개시된 어떠한 특징 또는 특징들의 결합 또는 일반화를 포함한다. 상기 설명에 비추어, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형들이 이루어질 수 있음은 당업자에게 자명하다.
본 발명에 따르면, 전도성 유기 물질층을 잉크젯 프린팅에 의해 증착하여, 각 픽셀을 직접적으로 형성함으로써, 식각 공정의 필요성을 없앨 수 있습니다. 이에 따라, 식각 공정에 이용되는 물질이 TFT 구조 내로 스며들어 회로를 손상시키는 문제를 방지할 수 있습니다. 또한, 본 발명은 전도성 유기 물질층과 발광층을 모두 잉크젯 프린팅에 의해 형성함으로써 공정을 단순화할 수 있습니다.
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Claims (25)

  1. 디스플레이 소자 형성 방법에 있어서,
    기판에 박막 트랜지스터 스위치 회로를 증착하는 단계와;
    상기 박막 트랜지스터 회로의 출력과 전기적으로 접촉하는 광투과성의 전도성 유기 물질의 제 1 전극층을 잉크젯 프린팅에 의해 증착하는 단계와;
    상기 제 1 전극층 위에 상기 소자의 액티브 영역을 증착하는 단계와; 그리고
    상기 액티브 영역에 의해 상기 제 1 전극층으로부터 분리되는 제 2 전극층을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액티브 영역은 잉크젯 프린팅에 의해 증착되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 형성 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액티브 영역은 발광 영역인 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 형성 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 발광 영역은 유기 발광 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 형성 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 발광 물질은 폴리머 물질과 코폴리머 물질 모두 또는 이들중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 형성 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 발광 물질은 컨쥬게이트된 물질인 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 형성 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 발광 물질은 폴리(p-페닐렌비닐렌) 또는 그 유도체인 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 형성 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극층은 20 내지 200㏀/square 범위의 시트 저항을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 형성 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 유기 물질은 전도성 폴리머 물질인 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 형성 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 유기 물질은 폴리스티렌 술폰산 도핑된 폴리에틸렌 디옥시티오펜인 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 형성 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극층은 상기 박막 트랜지스터 회로의 출력과 전기적으로 접촉하는 하부 전극층, 및 상기 액티브 영역과 인접하고 상기 하부 전극층과 다른 구성을 갖는 상부 전극층을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 형성 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 하부 전극층의 전도성은 상기 상부 전극층의 전도성 보다 높은 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 형성 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 상부 전극층의 폴리스티렌 술폰산의 농도는 상기 하부 전극층의 폴리스티렌 술폰산의 농도 보다 높은 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 형성 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터 회로의 출력은, 상기 제 1 전극층의 한 측면을 따라 연장되며 상기 제 1 전극층 보다 높은 전도성 물질로 이루어진 컨택을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 형성 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 컨택은 상기 제 1 전극층의 2개 이상의 측면들을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 형성 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 컨택 물질의 일함수는 상기 제 1 전극층 물질의 일함수 보다 낮은 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 형성 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 컨택 물질은 금속 또는 합금인 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 형성 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 발광층으로부터 상기 컨택의 부분을 절연시키기 위해 상기 컨택의 부분 위에 절연층을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 형성 방법.
  19. 유기 발광 디스플레이 소자를 형성하는 방법에 있어서,
    기판에 박막 트랜지스터 스위치 회로를 증착하는 단계와;
    상기 박막 트랜지스터 회로의 출력과 전기적으로 접촉하는 광투과성의 전도성 유기 물질의 전극층을 증착하는 단계와; 그리고
    상기 전극층 위에 유기 발광층을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 소자를 형성하는 방법.
  20. 제 1 항의 방법에 의해 형성된 발광 소자.
  21. 제 19 항의 방법에 의해 형성된 발광 소자.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 전극층은 1000Ω/square 미만의 시트 저항을 갖는 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 소자를 형성하는 방법.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 광투과성의 전도성 유기 물질은 폴리티오펜인 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 소자를 형성하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 광투과성의 전도성 유기 물질은 도핑된 폴리티오펜 또는 폴리티오펜 유도체인 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 소자를 형성하는 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 광투과성의 전도성 유기 물질은 폴리스티렌 술폰산 도핑된 폴리에틸렌 디옥시티오펜인 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 소자를 형성하는 방법.
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