KR100754144B1 - Light Emission Diode - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비저항을 낮출 수 있는 발광소자에 관한 것이다. 본 발명은 기판상에 형성되는 제1 전극과, 상기 제1 전극상에 형성되는 발광층과, 상기 발광층 상에 형성되는 제2 전극을 포함하는 발광소자에 관한 것으로, 상기 제1 전극은, 기판상에 란탄계열과 악티늄계열의 원소들로 이루어진 그룹에서 선택된 하나이상의 금속을 첨가하여 합금화한 은(은 합금)으로 형성된 반사성이 있는 제1 도전층과, 상기 제1 도전층 상에 도전성 금속 산화물로 형성된 제2 도전층을 포함한다. The present invention relates to a light emitting device capable of lowering specific resistance. The present invention relates to a light emitting device comprising a first electrode formed on a substrate, a light emitting layer formed on the first electrode, and a second electrode formed on the light emitting layer. A reflective first conductive layer formed of silver (silver alloy) alloyed by adding at least one metal selected from the group consisting of lanthanide and actinium-based elements, and formed of a conductive metal oxide on the first conductive layer It includes a second conductive layer.
이에 따라, 비저항을 줄일 수 있는 발광소자를 제공할 수 있으며, 공정단계를 줄여 생산성을 향상시킬 수 있다. Accordingly, it is possible to provide a light emitting device capable of reducing the specific resistance, it is possible to improve the productivity by reducing the process step.
상부도전층, 은합금, 란탄계열, 악티늄계열 Upper conductive layer, silver alloy, lanthanum series, actinium series
Description
도 1은 종래 기술에 따른 PM구동방식의 발광소자의 측단면도이다. 1 is a side cross-sectional view of a light emitting device of a PM driving method according to the prior art.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ′선에 따른 발광소자의 측단면도이다. FIG. 2 is a side cross-sectional view of the light emitting device taken along line II-II ′ of FIG. 1.
도 3은 본 발명에 따른 PM구동방식의 발광소자의 측단면도이다. 3 is a side cross-sectional view of a light emitting device of a PM driving method according to the present invention.
도 4는 도 3의 Ⅵ-Ⅵ′선에 따른 발광소자의 측단면도이다. 4 is a side cross-sectional view of the light emitting device taken along the line VI-VI ′ of FIG. 3.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** ** Description of the symbols for the main parts of the drawings **
300 : 발광소자 310 : 기판300: light emitting element 310: substrate
320 : 제1 전극 321 : 제1 도전층(반사성 도전층)320: first electrode 321: first conductive layer (reflective conductive layer)
322 : 제2 도전층(상부 도전층) 330 : 층간절연막322: second conductive layer (upper conductive layer) 330: interlayer insulating film
340 : 발광층 350 : 제2 전극340
본 발명은 발광소자에 관한 것으로, 특히, 배선저항을 낮출 수 있으며 애노드 전극으로 이용할 수 있는 전극구조를 갖는 발광소자에 관한 것이다. The present invention relates to a light emitting device, and more particularly, to a light emitting device having an electrode structure which can reduce wiring resistance and can be used as an anode electrode.
최근, 음극선관의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판표시장치 들이 개발되고 있다. 평판표시장치로는 액정표시장치, 전계방출 표시장치, 플라즈마 표시패널, 및 발광표시장치 등이 있다. Recently, various flat panel displays have been developed to reduce the weight and volume, which are disadvantages of cathode ray tubes. The flat panel display includes a liquid crystal display, a field emission display, a plasma display panel, and a light emitting display.
평판표시장치 중 발광표시장치는 전자와 정공의 재결합으로 형광물질을 발광시키는 자발광소자를 포함하는 것으로, 발광표시장치는 액정표시장치와 같이 별도의 광원을 필요로하는 수동형 발광소자에 비하여 음극선관과 같은 빠른 응답속도를 가지는 장점을 갖고 있다. Among flat panel display devices, a light emitting display device includes a self-light emitting device that emits a fluorescent material by recombination of electrons and holes, and a light emitting display device has a cathode ray tube compared to a passive light emitting device that requires a separate light source such as a liquid crystal display device. It has the advantage of fast response speed.
통상, 발광표시장치 중 유기발광표시장치는 애노드전극과 캐소드전극과, 이들 사이에 형성된 유기 발광층을 포함하며, 발광층의 발광효율을 향상시키기 위해 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층, 전자주입층 중 일부를 더 포함한다. 이러한 발광표시장치는 애노드전극과 캐소드전극 사이에 전압이 인가되며, 애노드전극으로부터 정공주입층에 정공이 주입되면, 주입된 정공은 정공수송층을 통해 발광층으로 운반된다. 또한, 캐소드전극으로부터 전자주입층에 전자가 주입되면, 주입된 전자는 전자수송층을 통해 발광층으로 운반된다. 발광층으로 운반된 전자와 정공이 발광층에서 결합함에 의해 빛이 발생한다. In general, among the light emitting display devices, the organic light emitting display device includes an anode electrode, a cathode electrode, and an organic light emitting layer formed therebetween, and among the hole injection layer, the hole transport layer, the electron transport layer, and the electron injection layer to improve the luminous efficiency of the light emitting layer. It includes some more. In the light emitting display device, a voltage is applied between the anode electrode and the cathode electrode, and when holes are injected from the anode electrode into the hole injection layer, the injected holes are transported to the light emitting layer through the hole transport layer. In addition, when electrons are injected from the cathode to the electron injection layer, the injected electrons are transported to the light emitting layer through the electron transport layer. Light is generated when electrons and holes transported to the light emitting layer are combined in the light emitting layer.
이러한 발광표시장치는 구동방식에 따라 능동행렬(Active matrix:AM) 구동방식과 수동행렬(Passive Matrix:PM) 구동방식으로 구분된다. AM구동방식의 발광표시장치는 주사선과 데이터선에 의해 정의되는 화소영역에 형성되는 화소와, 적어도 하나의 트랜지스터를 이용하여 각 화소를 발광시키기 위한 화소회로를 구비한다. AM구동방식의 발광표시장치는 화소회로의 구동에 의해 각 화소를 독립적으로 발광 시킴으로써 화상을 표시하게 된다. The light emitting display device is classified into an active matrix (AM) driving method and a passive matrix (PM) driving method according to a driving method. An AM driving type light emitting display device includes a pixel formed in a pixel area defined by a scan line and a data line, and a pixel circuit for emitting each pixel by using at least one transistor. The AM driving type light emitting display device displays an image by emitting each pixel independently by driving the pixel circuit.
반면, PM 구동방식의 발광표시장치를 구성하는 발광소자는 제1 전극과 제2 전극이 서로 직교하도록 단순매트릭스 형태로 배치하고, 제1 전극과 제2 전극의 교차부분에 형성되는 화소를 구비한다. PM 구동방식의 발광표시장치는 주사선이 순차적으로 선택될 때, 데이터선의 데이터 신호에 따라 선택된 화소를 발광시킴으로써 화상을 표시하게 된다. On the other hand, the light emitting device constituting the light emitting display device of the PM driving method is arranged in a simple matrix form so that the first electrode and the second electrode are perpendicular to each other, and includes a pixel formed at the intersection of the first electrode and the second electrode. . The light emitting display device of the PM driving method displays an image by emitting light of a selected pixel according to the data signal of the data line when the scanning lines are sequentially selected.
이하에서는 도면을 참조하여 종래 PM 구동방식의 발광소자의 개략적인 측단면도이다. Hereinafter, with reference to the drawings is a schematic side cross-sectional view of a conventional PM driving light emitting device.
도 1은 PM구동방식의 발광소자의 개략적인 평면도이고, 도 2는 PM구동방식의 발광표시장치의 개략적인 측단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 PM 구동방식의 발광소자(100)는 기판(110)상에 형성되는 제1 전극(120), 보조전극(121), 층간절연막(130), 발광층(140) 및 제2 전극(150)을 포함한다. 1 is a schematic plan view of a light emitting device of a PM driving method, and FIG. 2 is a schematic side cross-sectional view of a light emitting display device of a PM driving method. 1 and 2, the
보다 구체적으로, 기판(110)은 유리 또는 석영 등의 투명성을 띄는 절연 기판으로 형성된다. 기판(110) 상에 형성되는 제1 전극(120)은 스트라이프 형태로 형성되며, 일반적으로, 투명성을 띠는 도전성 금속산화물(예를 들면, ITO, IZO, ITZO 등)로 형성된다. 제1 전극(120) 상에는 크롬(Cr) 등을 이용한 보조전극(121)이 형성된다. 제1 전극(120) 상에 형성된 보조전극(121)은 발광영역을 가리지 않도록, 발광소자(300)의 외곽영역에서 리드선으로 사용하기 위해 패터닝된다. More specifically, the
층간절연막(130)은 제1 전극(120) 사이에 형성되므로, 제1 전극(120)의 형성 형태에 따라 형성된다. 본 실시예에서는 층간절연막(130) 역시 스트라이프 형태로 형성된다. 제1 전극(110)과 층간절연막(130) 상에는 발광층(140)이 형성된다. 발광층(140)의 상부 및 하부에는 발광층(140)을 사이에 두고 정공주입층(141)과 정공수송층(142), 및 전자수송층(143)과 전자주입층(144)이 형성된다. Since the interlayer
제2 전극(150)은 발광층(140) 상에 형성된 전자주입층(144) 상에 형성되며, 제2 전극(150)은 MgAg, Ca 등을 매우 얇게, 바람직하게는, 100Å이내로 증착하여 형성하기도 하며, 제2 전극(150) 상에 ITO 등과 같은 투명전극을 보조전극(미도시)으로 형성하기도 한다. The
이와 같은 구조에 의해, 제1 전극(120)으로부터 정공주입층(141)으로 정공이 주입되고, 정공주입층(141)에 주입된 정공은 정공수송층(142)에 의해 발광층(140)으로 운반된다. 그 다음, 제2 전극(150)으로부터 전자주입층(144)으로 전자가 주입되고, 전자주입층(144)에 주입된 전자는 전자수송층(143)에 의해 발광층(140)으로 운반된다. 발광층(140)으로 운반된 정공 및 전자가 상호 결합하면서 여기(excitation) 전자를 형성하며, 이에 따라, 발광층(150)에서 빛이 발생한다.With this structure, holes are injected from the
그러나, 종래의 PM 발광소자에서, 도전성 금속산화물로 이루어진 제1 전극과 크롬으로 이루어진 보조전극을 형성할 때, 제1 전극과 보조전극을 각각 별도로 패터닝해야한다. 이에 따라, 별도의 마스크가 필요하기 때문에, 공정수가 증가되고 제조 원가가 상승하여 생산성을 떨어뜨릴 수 있다는 문제점을 갖는다. However, in the conventional PM light emitting device, when forming the first electrode made of the conductive metal oxide and the auxiliary electrode made of chromium, the first electrode and the auxiliary electrode should be patterned separately. Accordingly, since a separate mask is required, there is a problem in that the number of processes is increased and manufacturing costs are increased to reduce productivity.
게다가, 발광소자의 외곽에서 크롬으로 보조전극을 형성하는 경우, 크롬의 비저항(30μΩ/㎝)이 다른 여타의 금속에 비해 상대적으로 높기 때문에 배선저항이 커진다는 단점이 있으로, 이로 인해, 발광소자의 사이즈를 증가시키는데(2인치 이상) 한계가 있다. In addition, when the auxiliary electrode is formed of chromium on the outside of the light emitting device, there is a disadvantage in that the wiring resistance becomes large because the specific resistance of chromium (30 μm / cm) is relatively higher than that of other metals. There is a limit to increasing the size of (2 inches or more).
따라서, 본 발명은 전술한 종래의 문제점들을 해결하기 위해 고안된 발명으로, 본 발명의 목적은 마스킹 공정을 줄여 생산성을 향상시키고, 비저항이 적은 전극구조를 이용하여 사이즈를 키울 수 있는 발광소자를 제공하는 것이다. Accordingly, the present invention is an invention devised to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a light emitting device capable of increasing the productivity by reducing the masking process and increasing the size using an electrode structure having a low resistivity. will be.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, 본 발명은 기판상에 형성되는 제1 전극과, 상기 제1 전극상에 형성되는 발광층과, 상기 발광층 상에 형성되는 제2 전극을 포함하는 발광소자에 관한 것으로, 상기 제1 전극은, 기판상에 란탄계열과 악티늄계열의 원소들로 이루어진 그룹에서 선택된 하나이상의 금속을 첨가하여 합금화한 은(은 합금)으로 형성된 반사성 도전층과, 상기 반사성 도전층 상에 도전성 금속 산화물로 형성된 상부 도전층을 포함한다.In order to achieve the above object, according to an aspect of the present invention, the present invention provides a first electrode formed on a substrate, a light emitting layer formed on the first electrode, and a second electrode formed on the light emitting layer A light emitting device comprising: a reflective conductive layer formed of silver (silver alloy) alloyed by adding at least one metal selected from the group consisting of lanthanum series and actinium series elements on a substrate; And an upper conductive layer formed of a conductive metal oxide on the reflective conductive layer.
바람직하게, 상기 은 합금은 금 또는 구리 중 적어도 하나의 금속을 더 첨가하여 형성된다. 또한, 상기 은합금은 상기 란탄계열과 악티늄계열에서 선택된 사마륨(samarium)을 포함한다. 상기 사마륨은 0.1 내지 0.6at%(atomic percent)이며, 상기 은합금에 첨가된 상기 금 또는 구리는 0.4 내지 1 at% 이다. 상기 은 합금은 상기 란탄계열과 악티늄계열에서 선택된 테르븀(Terbium)을 더 포함한다. 상기 테르븀은 0.4 내지 1 at% 이다. Preferably, the silver alloy is formed by further adding at least one metal of gold or copper. In addition, the silver alloy includes samarium (samarium) selected from the lanthanum series and actinium series. The samarium is 0.1 to 0.6 at% (atomic percent), and the gold or copper added to the silver alloy is 0.4 to 1 at%. The silver alloy further includes terbium selected from the lanthanum series and actinium series. The terbium is 0.4 to 1 at%.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구체적으로 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail of the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 PM 구동방식의 발광소자의 개략적인 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅵ-Ⅵ′선에 따른 개략적인 측단면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발광소자(300)는 기판(310)상에 형성되는 제1 전극(320)과, 층간절연막(330), 발광층(340), 및 제2 전극(350)을 포함한다.3 is a schematic plan view of a light emitting device of a PM driving method according to the present invention, Figure 4 is a schematic side cross-sectional view along the line VI-VI 'of FIG. 3 and 4, the
기판(310)은 유리 또는 석영 등의 투명기판을 이용하지만, 본 실시예는 탑에미션 방식이므로 불투명 기판을 이용할 수도 있다. 제1 전극(320)은 스트라이프 형태로 형성되며, 제1 전극(320)은 기판(310) 상에 직접 형성되는 제1 도전층(반사성 도전층 : 321)과, 제1 도전층(321)상에 형성되는 제2 도전층(상부 도전층 : 322)을 포함한다. The
보다 구체적으로, 제1 전극(320)을 이루는 제1 도전층(반사성 도전층 : 321)은 반사성이 좋고 비저항이 상대적으로 적은 은(Ag)을 포함하는 합금을 이용하며, 상기 은합금은 대략 3μΩ/㎝의 비저항을 갖는다. 특히, 본 실시예에서는 란탄계열(La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu)과 악티늄계열(Ac, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr))의 원소들로 이루어진 그룹에서 적어도 하나의 금속을 선택하여 첨가한다. 또한, 전술과 같이, 란탄계열과 악티늄계열의 원소가 포함된 은합금에 금(Au), 구리(Cu)를 더 첨가한다.More specifically, the first conductive layer (reflective conductive layer) 321 constituting the
본 실시예에서는 란탄계열에서 사마륨을, 악티늄계열에서 테르븀를 선택하고, 금, 구리가 더 첨가된 은 합금을 이용한다. 전술과 같이, Sm, Pb, Cu, Au가 첨가된 은합금을 ATD합금이라 칭한다. 이때, ATD합금에는 0.1 내지 0.6at%(at : atomic percent) 범위 사마륨이 첨가되고, 0.4 내지 1at% 범위의 테르븀, 금, 및 구리가 각각 첨가되는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 0.3at%의 Sm이 첨가된다. 또한, ATD의 두께는 소정 두께 이상으로 형성하는 것이 바람직한데, 이는, ATD의 두께가 소정 두께 이상일 때 발광층의 발광효율이 떨어지는 것을 방지하고, 반사율을 향상시킬 수 있기 때문이다. 본 실시예에서는 ATD두께를 1000Å이상으로 형성한다. In this embodiment, samarium is selected from the lanthanum series, terbium is selected from the actinium series, and a silver alloy further containing gold and copper is used. As described above, the silver alloy to which Sm, Pb, Cu, and Au are added is called an ATD alloy. At this time, it is preferable that samarium is added in the range of 0.1 to 0.6 at% (at: atomic percent), and terbium, gold, and copper in the range of 0.4 to 1 at% are added, and most preferably 0.3 at% of ATD alloy. Sm is added. In addition, the thickness of the ATD is preferably formed to be greater than or equal to a predetermined thickness, since the luminous efficiency of the light emitting layer can be prevented from falling and the reflectance can be improved when the thickness of the ATD is greater than or equal to the predetermined thickness. In this embodiment, the ATD thickness is formed to be 1000 GPa or more.
제1 도전층(321) 상에 형성되는 제2 도전층(상부 도전층 : 322)은 제2 도전층(322)은 투명성을 갖으며, 전기 광학 물질에 대해 전극으로 이용하기에 충분한 도전성 물질이라면 충분히 이용 가능하지만, 본 실시에서는 도전성 금속산화물(예를 들면, ITO, IZO, ITZO)로 형성한다. ITO 또는 IZO의 투명성 때문에, 발광층에서 발생된 빛을 외부로 방출할 수 있다. 제1 도전층(321)과 제2 도전층(322)이 기판 상에 형성된 다음, 이들을 동시에 패터닝한다. As long as the second
제1 전극(320)과 사이에는 제1 전극(320)의 형태에 따라 층간절연막(330)이 형성된다. 본 실시예에서는 층간절연막(330) 역시 스트라이프 형태로 형성된다. An interlayer insulating
일반적으로, 발광층(340)은 제1 전극(320)과 층간절연막(330) 상에 형성되며, 보다 구체적으로, 발광층(340)을 사이에 두고 정공주입층(341), 정공수송층(342), 전자수송층(343), 및 전자주입층(344)이 형성된다. In general, the
제2 전극(360)은 제1 전극(320)과 매트릭스 형태를 이루도록 스트라이프 형태로 이루어지며, 발광층(340) 상에 형성된 전자주입층(344) 상에 형성되며, 제2 전극(350)은 MgAg, Ca 등을 매우 얇게, 바람직하게는, 100Å이내로 증착하여 형성하기도 하며, 제2 전극(350) 상에 ITO 등과 같은 투명전극을 보조전극(미도시)으로 형성하기도 한다. The second electrode 360 is formed in a stripe form to form a matrix with the
이와 같은 구조에 의해, 매트릭스 형태로 교차하는 제1 전극(320)과 제2 전극(350)에 전원이 공급되며, 제1 전극(320)과 제2 전극(350)으로부터 생성되는 전자 및 정공에 의해 빛을 발생시켜 방출한다. 전술과 같이, 제1 전극(320)을 도전성 금속산화물(322)과 ATD합금(321)으로 형성하는 경우, 단일 마스크를 이용하여 두개의 층을 한번에 패터닝할 수 있기 때문에 공정수를 저감시킬 수 있다. 또한, 비저항(3μΩ/㎝)이 낮은 ATD합금을 이용함으로써, 전체 배선 전항을 낮출 수 있다. 이에 따라, 배선 저항에 구애받지 않고 2인치 이상의 패널을 형성할 수 있다. With this structure, power is supplied to the
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 하나의 마스크를 이용하여 제1 전극을 형성함으로써, 공정수를 줄이고 제조원가를 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있다. As mentioned above, according to this invention, by forming a 1st electrode using one mask, productivity can be improved by reducing a process number and manufacturing cost.
또한, 다른 금속에 비해 비저항이 적은 ATD 합금을 이용함으로써, 발광소자의 배선저항을 낮출 수 있어 패널 사이즈 증가가 용이하다. 게다가, 란탄 계열 및 악티늄 계열의 원소를 포함하는 ATD합금을 이용함으로써, 접착력 및 반사율을 향상시킬 수 있다.In addition, by using an ATD alloy having a lower specific resistance than other metals, the wiring resistance of the light emitting device can be lowered, thereby making it easier to increase the panel size. In addition, by using an ATD alloy containing a lanthanum-based and actinium-based element, the adhesion and the reflectance can be improved.
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