KR100781594B1 - an active matrix organic electroluminescence display and a manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막 트랜지스터를 이용한 능동행렬 유기전기발광소자에 관한 것이다.The present invention relates to an active matrix organic electroluminescent device using a thin film transistor.
본 발명에 따른 유기전기발광소자에서는 빛이 나오는 방향에 확산필름을 배치하여 균일한 휘도를 얻을 수 있으며, 이때 프리즘 시트를 더 사용함으로써 정면 방향의 휘도를 높일 수도 있다. 이러한 확산 필름 및 프리즘 시트는 전면 발광 및 후면 발광 방식에 모두 이용할 수 있는데, 전면 발광 방식을 이용할 경우 개구율이 높으며, 수명이 긴 소자를 얻을 수 있다. In the organic electroluminescent device according to the present invention, it is possible to obtain a uniform brightness by arranging a diffusion film in a direction in which light is emitted. In this case, the brightness of the front direction may be increased by further using a prism sheet. The diffusion film and the prism sheet can be used for both top emission and back emission methods, and when the top emission method is used, a device having a high aperture ratio and a long lifetime can be obtained.
한편, 전면 발광 방식을 이용할 경우에는 유기 발광층을 보호하기 위해 보호층을 형성하는데, 이때, 일정 두께의 보호층과 요철을 가지는 보호층을 각각 형성하여 정면 방향에서의 휘도를 향상시키고, 발광효율이 높여 소비 전력을 감소시킬 수도 있다.
On the other hand, in the case of using the top emission method to form a protective layer to protect the organic light emitting layer, at this time, by forming a protective layer having a predetermined thickness protective layer and irregularities, respectively, to improve the brightness in the front direction, luminous efficiency is improved It can also increase power consumption.
유기전기발광소자, 개구율, 휘도, 전면 발광, 후면 발광, 요철Organic electroluminescent element, aperture ratio, luminance, front emission, back emission, irregularities
Description
도 1은 종래의 능동행렬 유기전기발광소자의 한 화소에 대한 회로도.1 is a circuit diagram of one pixel of a conventional active matrix organic electroluminescent device.
도 2는 종래의 능동행렬 유기전기발광소자에 대한 단면도.2 is a cross-sectional view of a conventional active matrix organic electroluminescent device.
도 3은 종래의 능동행렬 유기전기발광소자에서의 휘도를 도시한 도면.3 is a diagram showing luminance in a conventional active matrix organic electroluminescent device.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 능동행렬 유기전기발광소자에 대한 단면도.4 is a cross-sectional view of an active matrix organic electroluminescent device according to a first embodiment of the present invention.
도 5a 내지 도 5j는 본 발명에 따른 능동행렬 유기전기발광소자의 제조 과정을 도시한 단면도.5A to 5J are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of an active matrix organic electroluminescent device according to the present invention.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 능동행렬 유기전기발광소자에 대한 단면도.6 is a cross-sectional view of an active matrix organic electroluminescent device according to a second embodiment of the present invention.
도 7 내지 도 10은 각각 본 발명의 제 3 내지 제 6 실시예에 따른 능동행렬 유기전기발광소자에 대한 단면도.
7 to 10 are cross-sectional views of active matrix organic electroluminescent devices according to third to sixth embodiments, respectively.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
100 : 기판 110 : 버퍼층
100
121 : 액티브층 122 : 드레인 영역121: active layer 122: drain region
123 : 소스 영역 125 : 커패시터 전극123: source region 125: capacitor electrode
130 : 게이트 절연막 131 : 게이트 전극130: gate insulating film 131: gate electrode
140 : 제 1 층간 절연막 151 : 파워라인140: first interlayer insulating film 151: power line
160 : 제 2 층간 절연막 161, 162, 163 : 콘택홀160: second interlayer
171 : 소스 전극 172 : 드레인 전극171: source electrode 172: drain electrode
180 : 제 1 보호층 181 : 제 4 콘택홀180: first protective layer 181: fourth contact hole
190 : 제 1 전극 200 : 제 2 보호층190: first electrode 200: second protective layer
201 : 뱅크 210 : 유기 발광층201: bank 210: organic light emitting layer
220 : 제 2 전극 230 : 제 3 보호층220: second electrode 230: third protective layer
240 : 제 4 보호층
240: fourth protective layer
본 발명은 유기전기발광소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 박막 트랜지스터를 이용한 능동행렬 유기전기발광소자에 관한 것이다.The present invention relates to an organic electroluminescent device, and more particularly, to an active matrix organic electroluminescent device using a thin film transistor.
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.Currently, a cathode ray tube (CRT) is used as a main device in a display device such as a television or a monitor, but this has a problem of weight and volume and high driving voltage. Accordingly, there is a need for a flat panel display having excellent characteristics such as thinness, light weight, and low power consumption, and has emerged, such as a liquid crystal display, a plasma display panel, and an electric field emission. Various flat panel display devices such as a field emission display and an electroluminescent display (or electroluminescence display (ELD)) have been researched and developed.
이중 전기발광소자는 형광체에 일정 이상의 전기장이 걸리면 빛이 발생하는 전기발광(electroluminescence : EL) 현상을 이용한 표시 소자로서, 캐리어들의 여기를 일으키는 소스에 따라 무기(inorganic) 전기발광소자와 유기전기발광소자(organic electroluminescence display : OELD 또는 유기 ELD)로 나눌 수 있다.The dual electroluminescent device is a display device using an electroluminescence (EL) phenomenon in which light is generated when a certain electric field is applied to a phosphor, and an inorganic electroluminescent device and an organic electroluminescent device depending on a source causing excitation of carriers. (organic electroluminescence display: OELD or organic ELD).
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.Among them, the organic electroluminescent device is attracting attention as a natural color display device because it emits light in all regions of visible light including blue, and has high luminance and low operating voltage characteristics. In addition, because of self-luminous, the contrast ratio is high, the ultra-thin display can be realized, and the process is simple, so that environmental pollution is relatively low. On the other hand, the response time is easy to implement a moving picture with a few microseconds, there is no restriction on the viewing angle, it is stable even at low temperatures, it is easy to manufacture and design a drive circuit because it is driven at a low voltage of DC 5V to 15V.
이러한 유기전기발광소자는 구조가 무기전기발광소자와 비슷하나, 발광원리는 전자와 정공의 재결합에 의한 발광으로 이루어지므로 유기 LED(organic light emitting diode : OLED)라고 부르기도 한다. The organic electroluminescent device has a structure similar to that of an inorganic electroluminescent device, but the light emitting principle is called organic light emitting diode (OLED) because the light emission is achieved by recombination of electrons and holes.
다수의 화소를 매트릭스 형태로 배열하고 각 화소에 박막 트랜지스터를 연결한 능동행렬(active matrix) 형태가 평판 표시 장치에 널리 이용되는데, 이를 유기전기발광소자에 적용한 능동행렬(active matrix) 유기전기발광소자에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.An active matrix type in which a plurality of pixels are arranged in a matrix form and thin film transistors are connected to each pixel is widely used in a flat panel display device, and an active matrix organic electroluminescent device is applied to an organic electroluminescent device. It will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 능동행렬 유기전기발광소자의 한 화소에 대한 회로 구조를 도시한 것으로서, 도시한 바와 같이 능동행렬 유기전기발광소자의 한 화소는 스위칭(switching) 박막 트랜지스터(4)와 드라이빙(driving) 박막 트랜지스터(5), 스토리지 커패시터(6), 그리고 발광 다이오드(7)로 이루어진다. FIG. 1 illustrates a circuit structure of one pixel of an active matrix organic electroluminescent device, and as illustrated, one pixel of the active matrix organic electroluminescent device includes a switching
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 커패시터(6)가 드라이빙 박막 트랜지스터(5)의 게이트 전극 및 소스 전극과 연결되어 있다.Here, the gate electrode of the switching
따라서, 게이트 배선(1)을 통해 신호가 인가되면 스위칭 박막 트랜지스터(4)가 온(on) 되고, 데이터 배선(2)으로부터의 화상 신호가 스위칭 박막 트랜지스터(4)를 통해 스토리지 커패시터(6)에 저장된다. 이 화상 신호는 드라이빙 박막 트랜지스터(5)의 게이트 전극에 전달되어 드라이빙 박막 트랜지스터(5)를 작 동시켜 발광 다이오드(7)를 통해 빛이 출력되는데, 이때 발광 다이오드(7)에 흐르는 전류를 제어함으로써 휘도를 조절한다. 여기서, 스위칭 박막 트랜지스터(4)가 오프(off)되더라도 스토리지 커패시터(6)에 저장된 전압 값에 의해 드라이빙 박막 트랜지스터(5)를 구동하기 때문에, 다음 화면의 화상 신호가 들어올 때까지 계속적으로 전류가 발광 다이오드(7)로 흘러 빛을 발하게 된다.Therefore, when a signal is applied through the
이와 같이 박막 트랜지스터를 이용한 종래의 능동행렬 유기전기발광소자의 단면을 도 2에 도시하였는데, 도 2는 드라이빙 박막 트랜지스터와 발광 다이오드 및 스토리지 커패시터에 대한 단면도이다.As such, a cross-sectional view of a conventional active matrix organic electroluminescent device using a thin film transistor is illustrated in FIG. 2, which is a cross-sectional view of a driving thin film transistor, a light emitting diode, and a storage capacitor.
도시한 바와 같이, 기판(10) 위에 버퍼층(buffer layer)(11)이 형성되어 있고, 그 위에 아일랜드(island) 형태를 가지는 제 1 및 제 2 다결정 실리콘층(12a, 12b, 12c, 13a)이 형성되어 있다. 제 1 다결정 실리콘층(12a, 12b, 12c)은 박막 트랜지스터의 액티브층(12a)과 불순물이 도핑된 드레인 영역(12b)과 소스 영역(12c)으로 나누어지고, 제 2 다결정 실리콘층(13a)은 커패시터 전극이 된다.As shown, a
다음, 액티브층(12a) 상부에는 게이트 절연막(14)이 형성되어 있고, 그 위에 게이트 전극(15)이 형성되어 있다. Next, a
이어, 게이트 전극(15) 위에 제 1 층간 절연막(16)이 형성되어 게이트 전극(15)과 소스 및 드레인 영역(12c, 12b) 그리고 커패시터 전극(13a)을 덮고 있으며, 커패시터 전극(13a) 상부의 제 1 층간 절연막(16) 위에는 파워라인(17)이 형성되어 있다. 여기서, 파워라인(17)은 배선의 형태를 가지고 일 방향으로 길게 연장되어 있다.
Subsequently, a first
다음, 파워라인(17) 상부에는 제 2 층간 절연막(18)이 형성되어 있는데, 제 2 층간 절연막(18)은 제 1 층간 절연막(16)과 함께 드레인 영역(12b)과 소스 영역(12c)의 일부를 각각 드러내는 제 1 및 제 2 콘택홀(18a, 18b)을 가지며, 또한 파워라인(17)을 일부 드러내는 제 3 콘택홀(18c)을 가진다.Next, a second
다음, 제 2 층간 절연막(18) 상부에는 드레인 전극(19a)과 소스 전극(19b)이 형성되어 있다. 여기서, 드레인 전극(19a)은 제 1 콘택홀(18a)을 통해 드레인 영역(12b)과 연결되고, 소스 전극(19b)은 제 2 및 제 3 콘택홀(18b, 18c)을 통해 소스 영역(12c) 및 파워라인(17)과 각각 연결되어 있다. Next, a
이어, 드레인 전극(19a)과 소스 전극(19b) 상부에는 제 1 보호층(20)이 형성되어 있고, 제 1 보호층(20)은 드레인 전극(19a)을 일부 드러내는 제 4 콘택홀(20a)을 가진다. Subsequently, a
다음, 제 1 보호층(20) 상부에는 투명 도전 물질로 이루어진 제 1 전극(21)이 형성되어 있고, 그 위에 제 2 보호층(22)이 형성되어 있다. 제 2 보호층(22)은 제 1 전극(21)을 일부 드러내는 뱅크(bank)(22a)를 가진다. Next, a
다음, 제 2 보호층(22)의 뱅크(22a) 위에는 유기 발광층(23)이 형성되어 있고, 그 위에 금속과 같은 불투명 도전 물질로 이루어진 제 2 전극(24)이 형성되어 있다. 여기서, 제 2 전극(24)은 기판 전면에 형성되어 있다. Next, an organic
도 2의 능동행렬 유기전기발광소자에서는 제 1 전극(21)이 투명 도전 물질로 이루어지고, 제 2 전극(24)은 불투명 도전 물질로 이루어지므로, 유기 발광층(23)에서의 빛은 제 1 전극(23)을 통해 하부로 방출되게 된다. 따라서, 후면 발광(bottom emission) 방식을 취하는데, 화소 영역에는 박막 트랜지스터와 스토리지 커패시터 같은 소자들이 형성되어 있어 이들을 제외한 부분으로만 빛이 통과하게 되므로, 개구율이 낮아지게 된다.In the active matrix organic electroluminescent device of FIG. 2, since the
최근 개구율을 높이기 위해 전면 발광(top emission) 방식을 취한 유기전기발광소자가 제시되었는데, 전면 발광형의 경우 개구율이 높아 소자의 수명은 향상시킬 수 있으나, 소자 효율이 저하되는 문제가 있다. 또한, 소비 전력은 후면 발광형과 비슷한 값을 가지게 된다.Recently, an organic electroluminescent device having a top emission method has been proposed to increase the aperture ratio. In the case of the top emission type, the aperture ratio is high, and thus the life of the device may be improved, but device efficiency may be deteriorated. In addition, the power consumption has a value similar to that of the back-emitting type.
한편, 이러한 유기전기발광소자는 전류 구동을 하므로, 배선의 저항에 의해 도 3에 도시한 바와 같이 휘도가 불균일하게 나타난다.
On the other hand, since the organic electroluminescent device performs current driving, the luminance is uneven as shown in FIG. 3 due to the resistance of the wiring.
본 발명은 상기한 목적을 해결 하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 개구율이 높고 수명이 긴 능동행렬 유기전기발광소자를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above object, and an object of the present invention is to provide an active matrix organic electroluminescent device having a high aperture ratio and a long lifetime.
본 발명의 다른 목적은 발광 효율을 향상시켜 소비 전력을 감소시킬 수 있는 능동행렬 유기전기발광소자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an active matrix organic electroluminescent device which can reduce power consumption by improving luminous efficiency.
본 발명의 또 다른 목적은 균일한 휘도를 가지는 능동행렬 유기전기발광소자를 제공하는 것이다.
Still another object of the present invention is to provide an active matrix organic electroluminescent device having a uniform brightness.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 능동행렬 유기전기발광소자에 서는 투명한 절연 기판 하면에 박막 트랜지스터가 형성되어 있으며, 박막 트랜지스터와 연결되어 있고 투명한 제 1 전극이 형성되어 있다. 제 1 전극 하부에는 유기 발광층이 형성되어 있고, 유기 발광층 하부에 불투명한 제 2 전극이 형성되어 있다. 다음, 기판의 상면에는 제 1 확산 필름이 배치되어 있고, 그 위에 원편광자가 배치되어 있다.In the active matrix organic electroluminescent device according to the present invention for achieving the above object, a thin film transistor is formed on a lower surface of a transparent insulating substrate, is connected to the thin film transistor, and a transparent first electrode is formed. An organic emission layer is formed below the first electrode, and an opaque second electrode is formed below the organic emission layer. Next, a first diffusion film is disposed on the upper surface of the substrate, and a circular polarizer is disposed thereon.
여기서, 제 1 확산 필름과 원편광자 사이에 차례로 배치되어 있는 제 1 프리즘 시트와 제 2 프리즘 시트, 제 2 확산 필름을 더 포함할 수 있으며, 또는 유기 발광층과 제 2 전극 사이에 유기 발광층과 굴절률이 다른 절연층을 더 포함할 수도 있다.The first prism sheet, the second prism sheet, and the second diffusion film may be further disposed between the first diffusion film and the circular polarizer, or the organic emission layer and the refractive index may be interposed between the organic emission layer and the second electrode. It may further include another insulating layer.
본 발명의 다른 능동행렬 유기전기발광소자에서는 투명한 절연 기판 상부에 박막 트랜지스터가 형성되어 있으며, 박막 트랜지스터와 연결되어 있고 불투명한 제 1 전극이 형성되어 있다. 이어, 제 1 전극 상부에는 유기 발광층이 형성되어 있으며, 유기 발광층 상부에 투명한 제 2 전극이 형성되어 있다. 다음, 제 2 전극 상부에는 보호층이 형성되어 있고, 그 위에 제 1 확산 필름과 제 1 프리즘 시트, 제 2 프리즘 시트, 그리고 제 2 확산 필름이 차례로 배치되어 있다.In another active matrix organic electroluminescent device of the present invention, a thin film transistor is formed on a transparent insulating substrate, and a first electrode which is connected to the thin film transistor and is opaque is formed. Subsequently, an organic emission layer is formed on the first electrode, and a transparent second electrode is formed on the organic emission layer. Next, a protective layer is formed on the upper portion of the second electrode, and the first diffusion film, the first prism sheet, the second prism sheet, and the second diffusion film are sequentially disposed thereon.
여기서, 제 1 프리즘 시트와 제 2 프리즘 시트는 프리즘 형태가 수직을 이루도록 배치되어 있는 것이 좋다.Here, the first prism sheet and the second prism sheet are preferably arranged so that the prism shape is perpendicular to each other.
또한, 제 1 확산필름은 미립자 수지를 포함하며, 투명한 폴리카보네이트와 폴리에스테르 중의 하나로 이루어질 수 있다.In addition, the first diffusion film includes a particulate resin and may be made of one of a transparent polycarbonate and a polyester.
본 발명에 따른 또 다른 능동행렬 유기전기발광소자에서는 기판 상부에 박막 트랜지스터가 형성되어 있고, 스토리지 커패시터가 박막 트랜지스터와 연결되어 있다. 이어, 제 1 보호층이 박막 트랜지스터와 스토리지 커패시터를 덮고 있으며, 제 1 보호층 상부에 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 제 1 전극이 형성되어 있다. 다음, 제 1 전극 상부에는 제 1 전극을 드러내는 뱅크를 가지는 제 2 보호층이 형성되어 있고, 뱅크 상부에 유기 발광층이 형성되어 있다. 다음, 유기 발광층 상부에 투명한 도전 물질로 이루어진 제 2 전극이 형성되어 있으며, 제 2 전극 상부에 제 3 보호층과 제 4 보호층이 차례로 형성되어 있는데, 제 4 보호층은 표면이 요철 형태로 이루어져 있다.In another active matrix organic electroluminescent device according to the present invention, a thin film transistor is formed on a substrate, and a storage capacitor is connected to the thin film transistor. Subsequently, a first protective layer covers the thin film transistor and the storage capacitor, and a first electrode connected to the thin film transistor is formed on the first protective layer. Next, a second protective layer having a bank exposing the first electrode is formed on the first electrode, and an organic light emitting layer is formed on the bank. Next, a second electrode made of a transparent conductive material is formed on the organic light emitting layer, and a third protective layer and a fourth protective layer are sequentially formed on the second electrode, and the fourth protective layer has an uneven surface. have.
여기서, 요철은 삼각형 형태로 이루어질 수도 있고, 또는 반구 형태로 이루어질 수도 있다.Here, the unevenness may be made in the form of a triangle, or may be made in the shape of a hemisphere.
또한, 제 2 전극은 인듐-틴-옥사이드로 이루어질 수 있다.In addition, the second electrode may be made of indium tin oxide.
본 발명에 따른 능동행렬 유기전기발광소자의 제조 방법에서는 기판 상부에 박막 트랜지스터를 형성하고, 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 스토리지 커패시터를 형성한다. 이어, 박막 트랜지스터와 스토리지 커패시터 상부에 제 1 보호층을 형성한 후, 그 위에 불투명 도전 물질로 박막 트랜지스터와 연결되는 제 1 전극을 형성한다. 다음, 제 1 전극 상부에 제 1 전극을 드러내는 뱅크를 가지는 제 2 보호층을 형성하고, 뱅크 상부에 유기 발광층을 형성한다. 다음, 유기 발광층 상부에 투명한 도전 물질로 이루어진 제 2 전극을 형성하고, 그 위에 제 3 보호층 및 표면이 요철 형태로 이루어진 제 4 보호층을 각각 형성한다.In the method of manufacturing an active matrix organic electroluminescent device according to the present invention, a thin film transistor is formed on a substrate, and a storage capacitor connected to the thin film transistor is formed. Subsequently, after the first protective layer is formed on the thin film transistor and the storage capacitor, a first electrode connected to the thin film transistor using an opaque conductive material is formed thereon. Next, a second protective layer having a bank exposing the first electrode is formed on the first electrode, and an organic light emitting layer is formed on the bank. Next, a second electrode made of a transparent conductive material is formed on the organic emission layer, and a third passivation layer and a fourth passivation layer each having a concave-convex shape are formed thereon.
본 발명에서, 요철은 플라즈마 애싱을 이용하여 형성할 수 있는데, 이때 요 철은 삼각형 형태를 이룰 수 있다.In the present invention, the unevenness may be formed using plasma ashing, wherein the unevenness may form a triangular shape.
또한, 요철은 플라즈마 애싱 후 열처리함으로써 형성할 수 있는데, 이때 요철은 반구 형태로 이루어질 수 있다.In addition, the unevenness may be formed by heat treatment after plasma ashing, wherein the unevenness may be formed in a hemispherical shape.
한편, 제 2 전극은 인듐-틴-옥사이드로 이루어질 수 있다.Meanwhile, the second electrode may be made of indium tin oxide.
이와 같이, 본 발명에 따른 유기전기발광소자에서는 확산필름을 이용하여 균일한 휘도를 얻을 수 있으며, 이때 프리즘 시트를 더 사용함으로써 정면 방향의 휘도를 높일 수도 있다. 이러한 확산 필름 및 프리즘 시트는 전면 발광 및 후면 발광 방식에 모두 이용할 수 있는데, 전면 발광 방식을 이용할 경우 개구율이 높으며, 수명이 긴 소자를 얻을 수 있다. As described above, in the organic electroluminescent device according to the present invention, uniform luminance may be obtained using a diffusion film, and in this case, the luminance of the front direction may be increased by further using a prism sheet. The diffusion film and the prism sheet can be used for both top emission and back emission methods, and when the top emission method is used, a device having a high aperture ratio and a long lifetime can be obtained.
한편, 전면 발광 방식을 이용할 경우에는 유기 발광층을 보호하기 위해 보호층을 형성하는데, 이때, 일정 두께의 보호층과 요철을 가지는 보호층을 각각 형성하여 정면 방향에서의 휘도를 향상시키고, 발광효율이 높여 소비 전력을 감소시킬 수도 있다.On the other hand, in the case of using the top emission method to form a protective layer to protect the organic light emitting layer, at this time, by forming a protective layer having a predetermined thickness protective layer and irregularities, respectively, to improve the brightness in the front direction, luminous efficiency is improved It can also increase power consumption.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 능동행렬 유기전기발광소자에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an active matrix organic electroluminescent device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 능동행렬 유기전기발광소자에 대한 단면도이다.4 is a cross-sectional view of an active matrix organic electroluminescent device according to a first embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 절연 기판(100) 위에 실리콘 산화막과 같은 물질로 이루어진 버퍼층(110)이 형성되어 있고, 그 위에 아일랜드 형태를 가지는 제 1 및 제 2 다결정 실리콘층(121, 122, 123, 125)이 형성되어 있다. 제 1 다결정 실리콘층(121, 122, 123)은 박막 트랜지스터의 액티브층(121)과 불순물이 도핑된 드레인 영역(122)과 소스 영역(123)으로 나누어지고, 제 2 다결정 실리콘층(125)은 커패시터 전극이 된다.As shown, a
다음, 액티브층(121) 상부에는 실리콘 산화막과 같은 물질로 이루어진 게이트 절연막(130)이 형성되어 있고, 그 위에 게이트 전극(131)이 형성되어 있다. Next, a
이어, 게이트 전극(131) 위에는 제 1 층간 절연막(140)이 형성되어 게이트 전극(131)과 소스 및 드레인 영역(122, 123) 그리고 커패시터 전극(125)을 덮고 있으며, 커패시터 전극(125) 상부의 제 1 층간 절연막(140) 위에는 파워라인(151)이 형성되어 있다. 여기서, 파워라인(151)은 배선의 형태를 가지고 일 방향으로 길게 연장되어 있으며, 커패시터 전극(125)과 함께 스토리지 커패시터를 이룬다.Subsequently, a first
다음, 파워라인(151) 상부에는 제 2 층간 절연막(160)이 형성되어 있는데, 제 2 층간 절연막(160)은 제 1 층간 절연막(140)과 함께 제 1 및 제 2 콘택홀(161, 162)을 가지며, 또한 파워라인(151)을 일부 드러내는 제 3 콘택홀(163)을 가진다. 여기서, 제 1 콘택홀(161)은 소스 영역(123)을 드러내고, 제 2 콘택홀(162)은 드레인 영역(122)을 드러낸다.Next, a second
다음, 제 2 층간 절연막(160) 상부에는 소스 전극(171)과 드레인 전극(172)이 형성되어 있다. 여기서, 소스 전극(171)은 제 1 콘택홀(161)을 통해 소스 영역(123)과 연결되고, 제 3 콘택홀(163)을 통해 파워라인(151)과 연결되며, 드레인 전극(172)은 제 1 콘택홀(161)을 통해 드레인 영역(122)과 연결되어 있다. Next, a
이어, 소스 및 드레인 전극(171, 172) 상부에는 제 1 보호층(180)이 형성되 어 있고, 제 1 보호층(180)은 드레인 전극(172)을 일부 드러내는 제 4 콘택홀(181)을 가진다. Subsequently, a
다음, 제 1 보호층(180) 상부에는 불투명한 도전 물질로 이루어진 제 1 전극(190)이 형성되어 있고, 그 위에 제 2 보호층(200)이 형성되어 있다. 제 2 보호층(200)은 제 1 전극(190)을 드러내는 뱅크(201)를 가진다. Next, a
다음, 제 2 보호층(200)의 뱅크(201) 위에는 유기 발광층(210)이 형성되어 있고, 그 위에 투명 도전 물질로 이루어진 제 2 전극(220)이 형성되어 있다. 여기서, 제 2 전극(220)은 기판 전면에 형성되어 있으며, 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : 이하 ITO라고 한다)와 같은 물질로 이루어질 수 있다. Next, an
이어, 제 2 전극(220) 상부에는 제 3 보호층(230)이 형성되어 있는데, 제 3 보호층(230)은 수분에 취약한 유기 발광층(210)을 보호하는 역할을 한다. 제 3 보호층(230)은 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo-acryl), 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막과 같은 물질로 이루어질 수 있으며, 이러한 물질은 유기 발광층(210)과 굴절율 및 광흡수계수가 다르기 때문에 두께에 따라 발광 스펙트럼(spectrum)이 달라진다. 따라서, 색순도 및 휘도를 높일 수 있는 두께를 가지도록 하는 것이 바람직하다.Subsequently, a
다음, 제 3 보호층(230) 상부에는 제 4 보호층(240)이 형성되어 있으며, 제 4 보호층(240)은 상부면에 삼각형 모양과 같은 요철을 가진다. 이러한 요철은 유기 발광층(210)에서 방사형으로 퍼져 나온 빛을 굴절시켜 주 시야각 방향, 즉 정면 방향으로 모아주는 역할을 하여, 정면 방향에서 휘도를 높일 수 있도록 한다.
Next, a
이와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에서는 제 1 전극(190)이 투명 도전 물질로 이루어지고 제 2 전극(220)은 불투명 도전 물질로 이루어지므로, 유기 발광층(210)에서의 빛이 제 2 전극(220)을 통해 상부로 방출하는 전면 발광을 이루게 된다. 따라서, 개구율이 높으며, 수명이 긴 소자를 얻을 수 있다. 이때, 제 2 전극(220) 상부에 일정 두께의 제 3 보호층(230)과 요철을 가지는 제 4 보호층(240)이 각각 형성되어 있어, 빛을 정면 방향으로 모아주므로 휘도가 향상되고, 발광효율이 높아져 소비 전력을 감소시킬 수 있다.As described above, in the first embodiment of the present invention, since the
이러한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 능동행렬 유기전기발광소자의 제조 과정을 도 5a 내지 도 5j에 도시하였다.5A to 5J illustrate the manufacturing process of the active matrix organic electroluminescent device according to the first embodiment of the present invention.
도 5a에 도시한 바와 같이, 절연 기판(100) 위에 버퍼층(110)을 형성하고 그 위에 다결정 실리콘을 형성한 후, 이를 패터닝하여 아일랜드 형태를 가지는 반도체층(126, 127)을 형성한다.As shown in FIG. 5A, after the
다음, 도 5b에 도시한 바와 같이 반도체층(126, 127) 상부에 실리콘 산화막과 같은 절연막을 증착하고, 그 위에 금속과 같은 도전 물질을 증착한 후 패터닝함으로써, 게이트 절연막(130) 및 게이트 전극(131)을 형성한다. 이어, 게이트 전극(131)을 마스크로 반도체층(도 5a의 126, 127)에 이온 도핑과 같은 방법으로 불순물을 주입하여, 불순물이 주입되지 않은 액티브층(121)과 불순물이 주입된 드레인 영역(122) 및 소스 영역(123) 그리고 커패시터 전극(125)을 형성한다. 여기서, 드레인 영역(122)과 소스 영역(123)은 액티브층(121) 양측에 위치한다.Next, as illustrated in FIG. 5B, an insulating film such as a silicon oxide film is deposited on the semiconductor layers 126 and 127, and a conductive material such as a metal is deposited thereon, followed by patterning, thereby forming the
다음, 도 5c에 도시한 바와 같이 게이트 전극(131) 위에 제 1 층간 절연막(140)을 형성하고, 그 위에 금속과 같은 도전 물질을 증착한 후 패터닝하여 커패시터 전극(125) 상부에 파워라인(151)을 형성한다. 파워라인(151)은 커패시터 전극(125)과 스토리지 커패시터를 이룬다.Next, as illustrated in FIG. 5C, a first
이어, 도 5d에 도시한 바와 같이 파워라인(151) 상부에 제 2 층간 절연막(160)을 형성하고 패터닝함으로써, 제 1 내지 제 3 콘택홀(161, 162, 163)을 형성한다. 제 1 콘택홀(161)은 소스 영역(123)을 드러내고, 제 2 콘택홀(162)은 드레인 영역(122)을 드러내며, 제 3 콘택홀(163)은 파워라인(125)을 각각 드러낸다. Subsequently, as illustrated in FIG. 5D, the first to third contact holes 161, 162 and 163 are formed by forming and patterning the second
다음, 도 5e에 도시한 바와 같이 제 2 층간 절연막(160) 상부에 금속과 같은 도전 물질을 증착하고 패터닝하여, 드레인 전극(172)과 소스 전극(171)을 형성한다. 소스 전극(171)은 제 1 및 제 3 콘택홀(161, 163)을 통해 소스 영역(123) 및 파워라인(151)과 각각 연결되고, 드레인 전극(172)은 제 2 콘택홀(162)을 통해 드레인 영역(122)과 연결된다.Next, as illustrated in FIG. 5E, a conductive material such as a metal is deposited and patterned on the second
다음, 도 5f에 도시한 바와 같이 드레인 전극(172)과 소스 전극(171) 상부에 제 1 보호층(180)을 형성하고, 이를 패터닝하여 드레인 전극(172)을 드러내는 제 4 콘택홀(181)을 형성한다. Next, as illustrated in FIG. 5F, a fourth
이어, 도 5g에 도시한 바와 같이 투명 도전 물질을 증착하고 패터닝함으로써, 제 4 콘택홀(181)을 통해 드레인 전극(172)과 연결되는 제 1 전극(190)을 형성한다. 여기서, 제 1 전극(190)은 금속과 같은 불투명한 도전 물질로 이루어진다.Subsequently, as illustrated in FIG. 5G, a transparent conductive material is deposited and patterned to form a
다음, 도 5h에 도시한 바와 같이 제 1 전극(190) 상부에 제 2 보호층(200)을 형성하고 패터닝하여, 제 1 전극(190)을 드러내는 뱅크(201)를 형성한다. Next, as shown in FIG. 5H, the second
다음, 도 5i에 도시한 바와 같이 제 2 보호층(200)의 뱅크(201) 상부에 유기 발광층(210)을 성막하고, 그 위에 ITO와 같은 투명 도전 물질을 증착하여 제 2 전극(220)을 형성한다. Next, as illustrated in FIG. 5I, an
이어, 도 5j에 도시한 바와 같이 제 3 보호층(230)을 형성하고, 그 위에 제 4 보호층(240)을 형성한다. 이때, 제 4 보호층(240)은 표면에 요철을 가지는데, 이러한 요철의 형성은 플라즈마 애싱(plasma ahing)과 같은 방법으로 제 4 보호층(240) 표면의 일부를 제거함으로써 이루어질 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 5J, a third
앞선 실시예에서는 상부면에 삼각형 형태의 요철을 가지도록 하였으나, 다른 모양으로 형성할 수도 있다.In the above embodiment, the upper surface has a concave-convex shape of a triangular shape, but may be formed in another shape.
이러한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 능동행렬 유기전기발광소자에 대하여 도 6에 도시하였다. 여기서, 제 4 보호층 부분을 제외하고 앞선 제 1 실시예와 동일한 구조를 가지므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.An active matrix organic electroluminescent device according to a second embodiment of the present invention is illustrated in FIG. 6. Here, since it has the same structure as the first embodiment except for the fourth protective layer portion, a description thereof will be omitted.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에서는 제 4 보호층(250)의 표면이 반구 형태의 요철을 가지는데, 이러한 반구 형태의 요철은 유기 물질로 제 4 보호층(250)을 형성하고 플라즈마 애싱과 같은 방법으로 요철을 제 4 보호층(250)의 표면을 일부 제거한 다음, 열처리를 함으로써 요철 표면이 완만하게 되도록 하여 형성할 수 있다.As shown in FIG. 6, in the second embodiment of the present invention, the surface of the fourth
한편, 원편광자(circular polarizer) 이용하여 유기전기발광소자의 대비비(contrast ratio)를 향상시킴으로써, 색이 쉽게 보이는 정도인 시인성(視認性 : visibility)을 향상시킬 수 있다.On the other hand, by improving the contrast ratio of the organic electroluminescent device by using a circular polarizer (visibility: visibility, which is the degree to which the color is easily seen) can be improved.
이러한 제 3 실시예를 도 7에 도시하였는데, 도 7은 후면 발광 방식으로서 빛이 나오는 부분이 상부로 오도록 배치한 것을 도시하였다.This third embodiment is shown in FIG. 7, which shows that the light emitting part is arranged upward as a back emission method.
도시한 바와 같이, 투명한 기판(310) 하부에 다수의 박막 트랜지스터(T1)가 형성되어 있는데, 박막 트랜지스터(T1)는 게이트 전극(321)과 소스 및 드레인 전극(322, 323)으로 이루어지고, 다결정 실리콘으로 이루어진 액티브층(331)을 포함한다. 여기서, 기판(310)은 유리 기판과 같이 투명한 기판으로 이루어지는 것이 바람직하다.As illustrated, a plurality of thin film transistors T1 are formed under the
다음, 박막 트랜지스터(T1) 하부에는 박막 트랜지스터(T1)의 드레인 전극(323)을 드러내는 콘택홀을 가지는 보호층(340)이 형성되어 있고, 보호층(340) 하부에 제 1 전극(351)이 형성되어 있다. 제 1 전극(351)은 드레인 전극(323)과 연결되어 있으며, 정공 공급층으로서 투명 도전 물질로 이루어지는 것이 바람직한데, ITO와 같은 물질로 이루어질 수 있다. Next, a
이어, 제 1 전극(351) 하부에는 유기 발광층(360)이 형성되어 있다. 여기서는 유기 발광층(360)이 기판(310) 전면에 걸쳐 형성되어 있는 것으로 도시하였으나, 유기 발광층(360)은 제 1 전극(351)과 일대일 대응하도록 패터닝되어 있을 수도 있다. Subsequently, an
다음, 유기 발광층(360) 하부에 금속과 같은 불투명한 도전 물질로 이루어진 제 2 전극(370)이 형성되어 있는데, 제 2 전극(370)은 유기 발광층(360)에 전자를 공급한다.Next, a
한편, 기판(310) 상부에는 유기 발광층(360)에서 나온 빛을 산란시켜 집광하는 확산필름(380)이 배치되어 있으며, 확산필름(380) 상부에는 유기전기발광소자의 대비비를 향상시켜 시인성을 높이기 위한 원편광자(390)가 배치되어 있다. 여기서, 확산필름(380)은 투명한 폴리카보네이트(polycarbonate)나 폴리에스테르(poly-ester) 필름 위에 광을 산란 및 집광하기 위한 미립자 수지가 코팅되어 있을 것을 이용할 수 있다.Meanwhile, a
따라서, 본 발명의 제 3 실시예에서는 원편광자와 기판 사이에 확산필름을 배치하여 균일한 휘도를 가지도록 할 수 있다.Therefore, in the third embodiment of the present invention, the diffusion film may be disposed between the circular polarizer and the substrate to have uniform luminance.
또한, 원편광자와 유기전기발광소자의 기판 사이에 프리즘 시트를 배치하여 빛을 더욱 집광할 수도 있는데, 이러한 본 발명의 제 4 실시예를 도 8에 도시하였다. 본 발명의 제 4 실시예는 앞선 제 3 실시예와 거의 유사한 구조를 가지므로, 동일한 부분에 대해서는 같은 부호를 사용하고 이에 대한 설명은 생략한다.In addition, a prism sheet may be disposed between the circular polarizer and the substrate of the organic electroluminescent device to further collect the light. A fourth embodiment of the present invention is illustrated in FIG. 8. Since the fourth embodiment of the present invention has a structure substantially similar to the foregoing third embodiment, the same reference numerals are used for the same parts, and description thereof will be omitted.
도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(310) 상부에 제 1 확산필름(410)이 배치되어 있고, 그 위에 제 1 프리즘 시트(420)와 제 2 프리즘 시트(430)가 각각 배치되어 있다. 여기서, 제 1 확산필름(410)은 프리즘 시트(420, 430)가 기판(310)과 직접 접촉하여 발생되는 스크래치(scratch)와 같은 불량을 방지하고, 유기 발광층(360)에서 나온 빛을 고르게 확산시키는 기능을 한다. 또한, 제 1 및 제 2 프리즘 시트(420, 430)는 상부면이 프리즘 모양을 하여 빛을 시트에 수직한 방향으로 모으는 역할을 하는데, 이때, 제 1 및 제 2 프리즘 시트(420, 430)는 프리즘 형태가 서로 수직을 이루도록 배치된다.As illustrated, the
다음, 제 2 프리즘 시트(430) 상부에는 제 2 확산필름(440)과 원편광자(450)가 차례로 배치되어 있다. 제 2 확산필름(440)은 제 2 프리즘 시트(430)를 통과한 빛을 산란 및 집광시켜 균일한 휘도를 가지도록 한다. Next, the
여기서, 상부의 원편광자(450)는 생략할 수도 있다.Here, the upper
한편, 본 발명의 제 5 실시예를 도 9에 도시하였는데, 여기서는 유기 발광층(360)과 제 2 전극(370) 사이에 굴절률이 다른 절연층(510)을 삽입하여, 외부 광원에 의한 후방 휘도 증가를 없앨 수도 있다.Meanwhile, a fifth embodiment of the present invention is illustrated in FIG. 9, wherein an insulating
앞선 제 3 내지 제 5 실시예에서는 후면 발광일 경우에 대하여 설명하였으나, 이를 전면 발광 방식에도 적용할 수 있다.In the above-described third to fifth embodiments, the case of the back light emission has been described, but this may also be applied to the top light emission method.
이러한 본 발명의 제 6 실시예를 도 10에 도시하였는데, 도시한 바와 같이 투명한 제 1 기판(610) 위에 다수의 박막 트랜지스터(T2)가 형성되어 있으며, 박막 트랜지스터(T2)는 게이트 전극(621)과 소스 및 드레인 전극(622, 623)으로 이루어지고, 다결정 실리콘으로 이루어진 액티브층(631)을 포함한다. 여기서, 제 1 기판(610)은 유리 기판과 같이 투명한 기판으로 이루어질 수도 있고, 불투명한 기판으로 이루어질 수도 있다.10 illustrates a sixth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, a plurality of thin film transistors T2 are formed on a transparent
다음, 박막 트랜지스터(T2) 상부에는 박막 트랜지스터(T2)의 드레인 전극(623)을 드러내는 콘택홀을 가지는 보호층(640)이 형성되어 있고, 보호층(640) 상부에 제 1 전극(651)이 형성되어 있다. 제 1 전극(651)은 드레인 전극(623)과 연결되어 있으며, 금속과 같이 불투명한 도전 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.Next, a
이어, 제 1 전극(651) 상부에는 유기 발광층(660)이 형성되어 있다. 여기서는 유기 발광층(660)이 기판 전면에 걸쳐 형성되어 있는 것으로 도시하였으나, 유기 발광층(660)은 제 1 전극(651)과 일대일 대응하도록 패터닝되어 있을 수도 있 다. Next, an
다음, 유기 발광층(660) 상부에 투명한 도전 물질로 이루어진 제 2 전극(670)이 형성되어 있는데, 제 2 전극(670)은 ITO와 같은 물질로 이루어질 수 있다.Next, a
다음, 제 2 전극(670) 상부에는 유기 발광층(660)을 보호하기 위한 버퍼층(680)이 형성되어 있으며, 그 위에 투명한 제 2 기판(690)이 배치되어 있는데, 이는 생략할 수도 있다.Next, a
이어, 제 2 기판(690) 상부에 제 1 확산필름(710)이 배치되어 있고, 그 위에 제 1 프리즘 시트(720)와 제 2 프리즘 시트(730)가 각각 배치되어 있다. 여기서, 제 1 및 제 2 프리즘 시트(720, 730)는 프리즘 형태가 서로 수직을 이루도록 배치되어 있다.Subsequently, the
다음, 제 2 프리즘 시트(730) 상부에는 제 2 확산필름(740)이 배치되어 있다. 도시하지 않았지만, 제 2 확산필름(730) 상부에는 원편광자가 더 배치되어 있을 수도 있다.Next, a
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
The present invention is not limited to the above embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
본 발명에 따른 유기전기발광소자에서는 확산필름을 이용하여 균일한 휘도를 얻을 수 있으며, 이때 프리즘 시트를 더 사용함으로써 정면 방향의 휘도를 높일 수 도 있다. In the organic electroluminescent device according to the present invention, a uniform brightness can be obtained using a diffusion film, and the brightness of the front direction can be increased by further using a prism sheet.
이러한 확산 필름 및 프리즘 시트는 전면 발광 및 후면 발광 방식에 모두 이용할 수 있는데, 전면 발광 방식을 이용할 경우 개구율이 높으며, 수명이 긴 소자를 얻을 수 있다. The diffusion film and the prism sheet can be used for both top emission and back emission methods, and when the top emission method is used, a device having a high aperture ratio and a long lifetime can be obtained.
한편, 전면 발광 방식을 이용할 경우에는 유기 발광층을 보호하기 위해 보호층을 형성하는데, 이때, 일정 두께의 보호층과 요철을 가지는 보호층을 각각 형성하여 정면 방향에서의 휘도를 향상시키고, 발광효율이 높여 소비 전력을 감소시킬 수도 있다.
On the other hand, in the case of using the top emission method to form a protective layer to protect the organic light emitting layer, at this time, by forming a protective layer having a predetermined thickness protective layer and irregularities, respectively, to improve the brightness in the front direction, luminous efficiency is improved It can also increase power consumption.
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