KR100899201B1

KR100899201B1 - 유기 ｌｅｄ 디바이스 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR100899201B1
Application number: KR1020060052601A
Authority: KR
Inventors: 타카토시 쯔지무라; 아쯔시 타나카; 코히치 미와; 미쯔오 모루카
Original assignee: 탑폴리 옵토일렉트로닉스 코포레이션
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2009-05-27
Also published as: CN1435894A; TW200303624A; KR20030065331A; JP4095830B2; KR100607975B1; CN1292487C; JP2003295792A; TW580776B; KR20060079778A

Abstract

넓은 영역을 감당할 수 있는 유기 LED 디바이스 및 이의 효율적인 제조 방법이 개시된다. 본 발명의 유기 LED 디바이스는 절연 기판 상에 형성된 드라이버 TFT 및 스위칭 TFT를 포함하는 것에 의해 구성된다. 또한, 유기 LED 엘리먼트는 그 사이에 개재된 절연막을 가진 기판 상에서 각각의 픽셀에 대하여 형성되고, 드라이버 TFT에 연결된다. 본 발명의 유기 LED 디바이스는 절연막 상에 형성된 유기 LED 엘리먼트 및 드라이버 TFT를 상호 연결하는 캐소드 및 애노드를 포함한다. 공통 전극으로서, 애노드는 복수의 픽셀을 상호 연결하고, 이로써 제조 과정에 있어 이의 자체 일관성이 개선된다.

유기 LED 엘리먼트

Description

유기 ＬＥＤ 디바이스 및 이의 제조 방법{ORGANIC LED DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명과 그 이점에 대한 보다 완전한 이해를 위해, 첨부한 도면과 관련지어 하기의 설명을 참고하도록 한다.

도 1은 본 발명의 유기 LED 디바이스의 드라이버 회로의 구성을 도시하고 있다.

도 2는 본 발명의 드라이버 회로를 구성하는 반도체 구조의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 유기 LED 디바이스의 제조 방법을 도시하고 있다.

도 4는 본 발명의 유기 LED 디바이스의 제조 방법을 도시하고 있다.

도 5는 본 발명의 유기 LED 디바이스의 제조 방법을 도시하고 있다.

도 6은 본 발명의 유기 LED 디바이스의 제조 방법을 도시하고 있다.

도 7은 본 발명의 유기 LED 디바이스의 제조 방법을 도시하고 있다.

도 8은 본 발명에 따라 제작된 유기 LED 디바이스의 평면도이다.

도 9는 상부 방출 구조를 가진 종래 기술의 유기 LED 디바이스의 단면도이다.

도 10은 캐소드-공통 구조를 가진 종래 기술의 유기 LED 디바이스의 드라이버 회로를 도시하고 있다.

도 11은 n-형 도핑된 TFT를 사용하여 애노드-공통 구조를 가진 종래 기술의 유기 LED 디바이스용 드라이버 회로를 구성하는 반도체 구조의 단면도이다.

본 발명은 유기 LED, 보다 구체적으로는 상부 방출 구조를 채용하고, 이의 영역(면적) 확장에 적합한 유기 LED 디바이스 및 이 유기 LED 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.

유기 LED 엘리먼트는 매우 신속한 응답 속도를 가지며, 자가 광방출성 엘리먼트가기 때문에, 유기 LED 엘리먼트를 디스플레이 디바이스에 적용하면 넓은 시야각을 가진 우수한 평면 디스플레이 디바이스를 제공할 수 있을 것으로 예상된다. 따라서, 액정 디스플레이 디바이스를 대체하는 평면 디스플레이 디바이스에 유기 LED 엘리먼트를 적용하는 것이 검토되어 왔다.

전술한 유기 LED 엘리먼트를 평면 디스플레이 디바이스에 적용하는 경우에, 활성 매트릭스 드라이브 방법이 액정 디스플레이 디바이스에서와 유사하게 사용될 수 있다. 상부 방출 구조 또는 저부 방출 구조가, 활성 매트릭스 드라이브 방법이 사용되는 유기 LED 디바이스용 광방출 구조로서 채용될 수 있다는 것은 알려져 있다. 도 9는 이미 공지된, 상부 방출 구조를 사용하는 유기 LED 디바이스의 단면도를 도시하고 있다.

도 9에 도시된 유기 LED 디바이스는 유리 기판 상에 p-형 도핑된 다결정 실 리콘(폴리-Si)으로 이루어진 박막 트랜지스터(TFT) 구조(82)를 형성함으로써 구성된다. 도 9에 도시된 바와 같이, TFT 구조(82)는 절연막(84)에 의해 그것의 상부 구조로부터 고립(절연)되어 있다. 게다가, 절연막(84)의 상부에는, 금속(예를 들어, 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni) 및 플래티늄(Pt))으로 이루어진 반사 애노드(86)가 형성된다. 반사 애노드(86)의 인접한 상층에는 정공(hole) 주입층(88)이 형성된다. 또한, 정공 주입층(88)의 상층에는 정공 이송층(90)과 전자 이송층(92)이 형성된다. 그러므로, 유기 LED 디바이스는 유기 LED 엘리먼트의 광방출이 가능하도록 구성되어 있다. 도 9에 도시된 종래 기술의 유기 LED 디바이스에 있어서, 캐소드(94)는 또한 전자 이송층(92)의 상층에 반투명하게 형성되는 것으로 나타난다. 이 캐소드(94)는 유기 LED에 의해 생성된 광 비임을 전송하는 기능을 가지며, 전자를 공급하는 기능을 가진다. 예를 들어, 캐소드(94)는 작은 일함수(work function)를 가진 물질, 예를 들어 알루미늄(Al), 나트륨(Na), 칼슘(Ca), 마그네슘-은(MgAg), 바륨(Ba) 및 스트론튬(Sr)으로 이루어질 수 있다. 캐소드(94) 상에서, 완충층(96) 및 유리 보호층(98)이 형성된다. 이로써, 상부 방출 구조가 형성된다.

도 9에 도시된 종래 기술의 상부 방출 구조를 포함하여 구성된 유기 LED 디바이스는, 저부 방출형 유기 LED 디바이스와 비교할 때 구경비(aperture ratio)가 TFT의 치수에 좌우되지 않고 개선될 수 있다는 점에서 보다 효율적이다. 그러나, 유기 LED 디바이스를 상부 방출형으로서 구성하는 경우에, 그에 투명성을 부여하기 위해서는 전술한 캐소드(94)를 초박막(약 10 nm)으로 만들 필요가 있다. 그러므로, 캐소드(94)는 저항이 부득이 높은 단점을 가진다.

전술한 캐소드(94)는 저항이 높아지게 되므로, 상부 방출형 유기 LED 디바이스를 사용하여 넓은 영역의 디스플레이 디바이스를 제조한다고 하더라도, 캐소드 자체의 저항에 기인한 캐소드 전압 강하가 스크린의 단부로부터 그 중심부에까지 부득이 더욱 커지는 문제가 있다. 그러므로, 유기 LED 디바이스의 영역이 확장됨에 따라, 스크린의 단부에서 스크린 중심부로의 전압 강하로 인해, TFT를 구동시키는 데 필요한 전압이 인가될 수 없다는 문제가 있다. 전술한 캐소드(94)를 통한 전압 강하를 방지하기 위해, 캐소드(94) 상에 ITO와 같은 저 저항층을 추가로 형성할 수도 있다.

그러나, ITO가 전도성을 가진다고는 해도, ITO의 저항은 금속에 비해 한층 높은 것이 사실이다. 그러므로, 유기 LED 엘리먼트를 사용하여 대형 스크린, 특히 약 10 인치 이상의 대형 스크린을 구비한 유기 LED 디바이스를 제조하는 경우에, 종래 기술의 상부 방출 구성은 스크린 디스플레이의 균등성(evenness)을 보장하기 어려워서 스크린을 확장시킬 때 큰 문제를 야기하는 것으로 알려져 있다.

도 10은 캐소드-공통 모드의 드라이버 회로(100)를 도시하는데, 이것은 p-형 드라이버 TFT를 사용하며, 상부 방출 구조를 제공하는 경우에 사용된다. 도 10에 도시된 종래 기술의 드라이버 회로(100)에서는, p-형 드라이버 TFT(102)가 사용된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 드라이버 TFT(102)의 드레인 전극(102d)은 유기 LED 엘리먼트(104)에 연결되어 있고, 소오스 전극(102s)은 공통 전위로 설정되어 있으며, 드라이버 회로(100)는 캐소드-공통 모드에서 구동된다.

또한, 드라이버 TFT의 게이트 전극(102g)은 스위칭 TFT(108)에 연결되어 있 고, 따라서 유기 LED 엘리먼트(104)를 선택적으로 구동시키기 위한 구성을 취하고 있다. 포화 영역에서 드라이버 TFT(102)의 드레인과 소오스 사이의 전류(Ids)는 도 10에 도시된 상부 방출 구조에서 (Vgs-Vth)²에 대략 비례하는 것으로 알려져 있다. 여기서, Vgs는 게이트와 소오스 사이의 전압이고, Vth는 역가(threshold) 전압이다. 전술한 바와 같이, Ids는 종래 기술의 상부 방출 구조에서 단지 Vgs만의 함수이므로 캐소드-공통 모드가 채용되고, 유기 LED의 특징적 변화가 TFT의 Vgs 변화를 감당한다.

표 1은 유기 LED의 특징적 변화에 따르는 Vgs의 변화를 방지하기 위해 채용될 수 있는 TFT의 구성을 보여준다. 표 1에서, 참조 기호 "오(O)"는 유기 LED 엘리먼트의 특징적 변화를 감당할 수 있는 구성을 나타내고, 참조 기호 "엑스(X)"는 유기 LED 엘리먼트의 특징적 변화를 감당할 수 없을 것으로 예상되는 구성을 나타낸다.

	애노드-공통	캐소드-공통
n-형 TFT	O	X
p-형 TFT	X	O

n-형 TFT 및 p-형 TFT중 어떤 것이 사용되더라도, 전술한 바와 같은 특징적 변화만을 고려하는 경우에는 애노드-공통 모드 및 캐소드-공통 모드 중 어느 것도 유기 LED 엘리먼트의 특징적 변화를 감당할 수 있다는 것이 알려져 있다. 그러나, 드라이버 TFT로서 n-형 TFT를 사용하여 애노드-공통 구조를 형성하는 경우에 또다른 문제점(후술함)이 발생할 것이다.

도 11은 n-형 드라이버 TFT를 사용하여 애노드-공통 구조를 형성하는 경우의 드라이버 회로의 단면 구조를 보여준다. 도 11에 도시한 바와 같이, 종래 기술의 상부 방출 구조에서, 부득이 고저항으로 되는 캐소드는 하부 전극(lower electrode)으로서 배치될 수 없는데, 그 이유는 주입 효율 및 광방출 효율이 상당히 저하되기 때문이다.

따라서, 도 11에 도시된 바와 같이 n-형 TFT를 사용하는 애노드-공통 구조를 채용함으로써 상부 방출 구조를 형성하는 경우에는, 픽셀에서 애노드(110) 및 캐소드(106)용 콘택트 홀을 형성하는 것이 필요하게 된다. 이것은 유기 LED 엘리먼트(108)의 픽셀에서 구경비가 저하되고, 디바이스 구조가 복잡해지는 문제를 초래한다. 그러므로, 이러한 콘택트 홀의 형성은 효율성, 생산성 및 비용의 측면에서 현실적이지 않다. 반면에, n-형 TFT를 사용하는 캐소드-공통 모드를 채용하는 것만으로는 유기 LED의 특징적 변화에 따르는 Vgs의 변화를 제한할 수 없고, 디스플레이 특성이 열등할 것으로 생각된다.

따라서, 상부 방출 구조의 높은 구경비를 유지하면서 스크린 확장을 달성할 수 있는 유기 LED 디바이스가 요구된다.

또, 상부 방출 구조의 높은 구경비를 유지하면서 스크린 확장을 달성할 수 있는 유기 LED 디바이스의 제조 방법이 요구된다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점들을 고려하여 이루어졌다. 본 발명의 한가지 목적은 상부 방출 구조의 높은 구경비를 유지하면서 스크린 확장 을 달성할 수 있는 유기 LED 디바이스를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상부 방출 구조의 높은 구경비를 유지하면서 스크린 확장을 달성할 수 있는 유기 LED 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 전술한 문제점들을 고려하여 이루어졌다. 본 발명은 애노드-공통 구성을 채용하는데, 여기서 n-형 드라이버 TFT는 상부 방출 구조에 사용되고, 동시에 애노드는 유기 LED 디바이스의 복수의 픽셀에 연결된다. 이 픽셀은 활성 매트릭스 구조에 의해 구동된다.

본 발명에서는, n-형 드라이버 TFT를 사용하는 유기 LED 디바이스에서 애노드-공통 구성을 채용하는 경우에 Vgs에 대한 유기 LED 엘리먼트의 특징적 변화의 영향이 최소화될 수 있고, 그 특성이 안정화될 수 있다는 사실이 밝혀졌다.

또한, 본 발명에 있어서 애노드는, 드라이버 TFT가 형성되지만, 평면화를 위해 드라이버 TFT 상에 형성된 절연막 상의 공통 전극과 동일한 레벨로 형성되는 그 동일 평면상에 형성된 공통 전극에 연결되도록 형성되지 않는다. 애노드는 Al, Ni 및 Co를 비롯한 금속과 같은 저-저항 물질로 이루어진다. 본 발명에 따라 제조된 애노드를 사용함으로써, 복수의 픽셀에 연결된 공통 전극은 저항이 낮아지므로, 넓은 영역의 유기 LED 디바이스를 제공할 수 있게 된다.

구체적으로, 본 발명은 n-형 드라이버 TFT를 사용하는 동시에, 애노드를 복수의 픽셀에 연결시키는 애노드-공통 구성을 채용하고, 이로써 종래 기술의 구성을 채용하는 경우에 부득이 발생하는 구성의 복잡화를 감소시킬 수 있다. 더욱이, 본 발명에서 애노드는 각각의 픽셀에 대하여 형성되는 것이 아니라, 선 또는 평면의 형태로 그것에 연결되어 있으므로, 공통 전극으로서 애노드를 사용할 수 있게 된다.

구체적으로, 본 발명에서는 다음을 포함하는, 기판 상에 구성된 유기 LED 디바이스를 제공한다: 스위칭 TFT 및 드라이버 TFT(그 각각은 기판 상에 형성되어 있음); 사이에 개재된 절연막을 가진 기판 상에 각각의 픽셀에 대하여 형성된 유기 LED 엘리먼트(드라이버 TFT에 연결되어 있음); 공통 전극에 연결된 애노드; 및 절연막 상에 형성된 유기 LED 엘리먼트 및 드라이버 TFT를 연결시키는 캐소드. 여기서, 애노드는 복수의 픽셀을 연결시킴으로써 형성된다.

본 발명의 유기 LED 디바이스에서, 드라이버 TFT가 n-형 비정질 실리콘 및 n-형 다결정 실리콘 중 임의의 것을 활성층으로서 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명의 유기 LED 디바이스가 적어도 광방출부 및 전자 이송부를 포함하도록 구성되고, 그 각각의 부분이 자체 정합적으로(자체 모순없이) 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명의 유기 LED 디바이스가 상부 방출 구조를 가지도록 설정되어 있다면 바람직하다.

본 발명에서는, 기판 상에 유기 LED 디바이스를 제조하기 위한 방법이 제공되는데, 이는 다음의 단계들을 포함한다: 기판 상에 드라이버 TFT 및 스위칭 TFT를 형성하는 단계; 스위칭 TFT 및 드라이버 TFT를 코팅하는 절연막을 형성하는 단계; 공통 전극으로서, 절연막 상에 복수의 픽셀에 공통된 애노드를 형성하는 단계; 애노드 상에서 애노드에 연결된 유기 LED 엘리먼트를 형성하기 위한 영역을 결정하는 단계; 및 이 영역에서 유기 LED 엘리먼트를 형성하는 단계.

본 발명의 유기 LED 디바이스의 제조 방법에 있어서, 유기 LED 디바이스를 형성하는 단계는 하기 단계들을 포함하는 것이 바람직하다: 유기 LED 엘리먼트를 형성하기 위한 영역 주변에 돌출 구조를 형성하는 단계; 및 증발법에 의해 돌출 구조의 내부에 유기 LED 엘리먼트의 일부를 자체 정합적으로 형성하는 단계.

본 발명의 유기 LED 디바이스의 제조 방법에 있어서, 하나 이상의 드라이버 TFT를 형성하는 단계가 n-형 도핑된 비정질 실리콘 활성층 및 n-형 도핑된 폴리실리콘 활성층 중 임의의 것을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명의 유기 LED 디바이스의 제조 방법이 상부 방출 형태의 유기 LED 디바이스를 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 다음을 포함하는, 기판 상에 구성된 유기 LED 디바이스를 제공한다: 스위칭 TFT 및 드라이버 TFT(그 각각은 기판 상에 형성되어 있음); 사이에 개재된 절연막을 가진 기판 상에 각각의 픽셀에 대하여 형성된 유기 LED 엘리먼트(드라이버 TFT에 연결되어 있음); 오버행(overhang)을 포함하여 형성된 돌출부(절연막으로부터 돌출되고 유기 LED 엘리먼트를 둘러싸고 있음); 공통 전극에 연결된 애노드; 및 절연막 상에 형성된 유기 LED 엘리먼트 및 드라이버 TFT를 연결시키는 캐소드. 여기서, 애노드는 복수의 픽셀을 연결시킴으로써 형성된다.

본 발명에서는 하기 단계들을 포함하는, 기판 상에서 유기 LED 디바이스를 제조하기 위한 방법을 제공한다: 기판 상에 스위칭 TFT 및 드라이버 TFT를 형성하는 단계; 스위칭 TFT 및 드라이버 TFT를 코팅하는 절연막을 형성하는 단계; 공통 전극으로서 절연막 상에 복수의 픽셀에 공통된 애노드를 형성하는 단계; 유기 LED 엘리먼트를 형성하기 위한 영역 주변에 돌출 구조를 형성하여, 유기 LED 엘리먼트를 형성하기 위한 영역을 결정하는 단계; 증발법에 의해 돌출 구조를 사용하여 애노드 상에 유기 LED 엘리먼트를 자체 정합적으로 형성하는 단계; 및 돌출 구조를 사용하여 유기 LED 엘리먼트를 코팅하는 캐소드를 자체 정합적으로 형성하는 단계.

본 발명은 도면에 도시된 구체예를 토대로 하여 이하에서 상세하게 설명될 것이나, 본 발명은 이러한 구체예로 제한되지 아니한다. 도 1은 본 발명에 따라 구성된 애노드-공통 구조를 채용하는 유기 LED 디바이스(10)의 드라이버 회로의 구성을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 드라이버 회로는 n-형 TFT로 이루어지며, n-형 드라이버 TFT(12) 및 n-형 스위칭 TFT(14)가 그것에 연결되어 유기 LED 엘리먼트(16)를 구동시키도록 하는 방식으로 구성되어 있다. 바람직한 구체예에서는, 드라이버 TFT(12) 및 스위칭 TFT(14) 모두가 n-형 도핑처리된 것으로서 제조되는 것이 바람직하다.

그러나, 본 발명에 있어서 드라이버 TFT(12) 및 스위칭 TFT(14)를 서로 다른 도프(dope) 형태의 TFT로서 구성하는 것 역시 가능하다. 도 1과 관련하여, 드라이버 회로를 더욱 상세하게 설명할 것이다. 드라이버 TFT(12)의 게이트 전극(12g)은 캐패시터(18)를 통해 공통 전극(20)에 연결되어 있다. 또, 드라이버 TFT(12)의 드레인 전극(12d)은 유기 LED 엘리먼트(16)의 캐소드에 연결되어 있다. 또한, 드라이버 TFT(12)의 소오스 전극(12s)이 접지(ground)되어, 애노드-공통 구조를 가진 구성이 만들어진다.

드라이버 TFT(12)의 게이트 전극(12g)은 스위칭 TFT(14)의 드레인 전극(14d)에 또한 연결되어 있고, 이의 소오스 전극(14s)은 데이타 선(22)에 연결되어 있으며, 이것의 게이트 전극(14g)은 선택 선(24)에 연결되어 있고, 이로써 유기 LED 엘리먼트(16)가 구동된다. 도 1에 도시된 드라이버 회로는 유기 LED 디바이스의 픽셀을 형성하고, 복수의 이러한 픽셀은 평면상에 배치되므로, 활성 매트릭스 형태의 드라이브 모드를 가능하게 한다.

도 2는 본 발명의 유기 LED 디바이스(10)에 채용가능한 애노드-공통 구조가 형성되어 있는 반도체 구조의 단면도이다. 도 2에 도시된 본 발명의 유기 LED 디바이스(10)의 드라이버 회로는 전술한 바와 같이 n-형 TFT를 포함하는 반도체 구조로서 구성될 수 있다.

이미 알려진 임의의 구조를 가진 TFT를 본 발명에서 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 애노드-공통 구조를 채용한다는 측면에서 n-형 활성층을 포함하는 TFT를 사용해야 한다. 더욱이, 본 발명에서는 생산성의 측면에서 그리고 제조의 편의를 위해, 드라이버 TFT(12) 및 스위칭 TFT(14)를 전술한 바와 같은 동일한 도프 형태의 것으로서 구성하는 것이 바람직하다. 그러나, 제조시에 특히 어떠한 문제가 발생하지 않는다면, 드라이버 TFT(12) 및 스위칭 TFT(14)를 서로 상이한 도프 형태로 제조할 수 있고, 스위칭 TFT(14)로서 p-형 활성층을 포함하는 TFT를 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 이미 알려진 임의의 물질이 활성층으로 사용될 수 있다. 특히, 본 발명에서는 n-형 폴리-Si가 사용될 수 있고, n-형 비정질 실리콘(a- Si) 역시 사용될 수 있다. 그러나, 유기 LED 엘리먼트(16)의 로드와 관련된 특징적 변화를 제한한다는 측면에서, 본 발명에서는 특히 a-Si가 n-형 활성층으로서 효과적으로 사용될 수 있다.

도 2와 관련하여 본 발명의 유기 LED 디바이스(10)에 대해 추가로 설명하고자 한다. 유기 LED 디바이스(10)의 드라이버 회로는 기판(26) 상에 구성되어 있는 스위칭 TFT(14) 및 드라이버 TFT(12), 각각의 TFT를 서로 연결시키기 위한 선(28), 및 각각의 TFT를 캐소드(36)에 연결시키기 위한 선(30)을 포함하도록 구성되어 있다. 기판(26)은 다양한 물질들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, SiOx, SiOxNy, Si 및 금속 산화물 등의 재료로 이루어진 기판은 적절하게 사용될 수 있다.

도 2에 도시된 드라이버 회로에서, 각각의 TFT(12,14)는 폴리머와 같은 절연재로 이루어진 절연막(32)에 의해 그것의 상부 구조로부터 절연되어 있다. 절연막(32) 상에서, 다양한 선들은 이미 알려진 패턴화 기법에 의해 형성된다. 예를 들어, 절연막(32)에서, Al, Mo, Ni 및 ITO와 같은 전도성 물질로 이루어지고, 선 또는 평면 형태로 패턴화되는 애노드(34)는 도시되지 않은 공통 전극과 동일한 레벨로 형성된다. 또한, 애노드(34)는 도시되지 않은 또다른 픽셀의 애노드에 연결되어 있고, 애노드-공통 모드에서 유기 LED 엘리먼트(16)를 구동시킨다.

캐소드(36)는 유기 LED 엘리먼트(16)에 의해 애노드(34)로부터 절연되도록 배치되어 있고, 유기 LED 엘리먼트(16)가 광을 방출하도록 구성되어 있다. 또한, 캐소드(36)는 홀(38)을 통해 낮은 층 쪽에 형성된 선(30)에 연결되어 있고, 드라이버 TFT(12)의 드레인 전극(12d)에 연결되어 있다.

본 발명에서는 전술한 구성을 채용하여, 콘택트 홀이 캐소드(36) 및 애노드(34) 각각에서 형성되어 있지 않기 때문에, 유기 LED 디바이스의 구경비를 증가시키는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명에서는, 애노드(34)가 공통 전극을 통해 다른 픽셀에, 쉽게 그리고 간단히 연결되는 구성이 채택될 수 있다.

또한, 애노드(34)는 전도성이 큰 금속과 같은 물질로부터 평면 또는 선의 형태로 구성될 수 있기 때문에, 애노드(34)의 저항은 낮아질 수 있다. 따라서, 본 발명은 스크린의 단부에서 그의 중심부로의 유의성있는 전압 강하를 야기하지 않고, 이로써 스크린 확장을 달성할 수 있게 한다.

도 3은 본 발명의 유기 LED 디바이스의 제조 방법을 도시하고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 먼저 도 3(a)에 도시한 것처럼 게이트 전극(44) 및 데이타 신호를 송신하기 위한 선(도시되지 않음)이 절연 기판(42) 상에서 패턴화된다. 이어서, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, SiNx, SiOy 및 SiOxNy와 같은 물질로 이루어진 게이트 절연 필름(48) 및 폴리-Si 및 a-Si로 이루어진 활성층(50)이 침착되고, 채널 보호층(에칭 스토퍼)(52)이 패턴화된다. 다음으로, 도 3(c)에 도시된 바와 같이, 각각 Mo/Al/Mo와 같은 구성을 가진 소오스 전극(54) 및 드레인 전극(56)이 패턴화된다.

이후, 도 3(d)에 도시된 바와 같이, SiNx와 같은 절연막(58)이 침착되고, 콘택트 홀(60)이 절연막(58)에 형성된다. 이어서, 본 발명의 제조 방법에서는 도 3(e)에 도시된 바와 같이, ITO와 같은 전도성 막으로 이루어진 연결 부재(61)가 형성되는데, 이것은 후술할 상부 배선(wiring)에 연결된다. 이 연결 부재(61)는 생략 될 수 있지만, 이것의 형성은 낮은 층쪽의 드라이버 TFT와 높은 층쪽의 유기 LED 엘리먼트 사이에 양호한 전기 연결을 얻는 데 있어 바람직하다.

도 4는 도 3에 도시된 제조 방법에 이어지는 제조 방법을 도시하고 있다. 도 4에 도시된 제조 방법에서는, 도 4(a)에 도시된 것처럼 중합체 절연막(62)이 도 3(e)에 도시된 방법으로 제조된 구조상에 침착되고, 콘택트 홀(60)에 상응하는 개구(64)가 형성된다. 다음으로, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 전도성 물질, 예를 들어 ITO, Mo 및 ITO/Mo의 층이 형성된다. 이러한 전도성 물질의 층이 패턴화되고, 이로써 도 4(b)에 도시되어 있는, 유기 LED 엘리먼트에 대한 애노드(66)가 구성된다. 또한, 낮은 층쪽에 형성된 드라이버 TFT에 대한 캐소드의 전기적 연결성을 안정화시키기 위한 연결 부재(68)가 콘택트 홀(60) 및 개구(64)의 내측 표면에 동시에 구성된다. 이 연결 부재(68)는 생략될 수 있지만, 전술한 바와 동일한 이유로 연결 부재(68)를 형성하는 것이 바람직하다.

이어서, 본 발명의 제조 방법에서는, 도 4(c)에 도시된 바와 같이 유기 LED 엘리먼트와 다른 구조물들을 서로 절연시키기 위한 유기 또는 무기 절연막(67)이 침착되어 패턴화되고, 이로써 유기 LED 엘리먼트를 구성하기 위한 영역이 형성된다. 유기 LED 엘리먼트의 경계(demarcation)와 무관한 부분 67'은 제거될 수 있다. 그러나, 최종적으로 얻어진 구조의 평탄성을 고려한다면, 유기 LED 디바이스의 작용에 영향을 미치지 않는 한, 부분 67'을 제거할 필요는 없다.

도 5는 본 발명의 제조 방법에서 유기 LED 디바이스를 자체 정합적으로 형성하기 위한 전처리 방법을 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전처리 방법에서는 포토레지스트와 같은 폴리머 막이 형성되고, 이로써 돌출 구조(69)는 유기 LED 엘리먼트가 형성되어 있는 영역에 인접하여 패턴화된다. 이 돌출 구조(69)는 본 발명의 도 5에 도시된 바와 같이 오버행을 가지도록 구성되는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명의 유기 LED 엘리먼트가 효율적으로 얻어지는 한, 돌출 구조(69)는 어떠한 형태로도 성형될 수 있다.

또한, 본 발명에서, 도 5에 도시된 돌출 구조(69)는 전자 이송부 및 광 방출부와 같은 각각의 층의 최소한 3개면을 자체 정합적으로 형성하기 위해 사용되는데, 이들은 후술하는 방법에서 쉐도우 마스크와 함께 유기 LED 엘리먼트를 구성한다. 또한, 본 발명에서 돌출 구조(69)는 유기 LED 엘리먼트의 증발과 같은 침착 공정에 있어서 쉐도우 마스크에 과다한 열이 가해지는 것을 방지하므로, 쉐도우 마스크의 재사용성을 향상시킬 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제조 방법에서의 특정 구체예에 있어서, 도 6에 도시된 바와 같이 유기 LED 엘리먼트(16)는 쉐도우 마스크 M의 사용에 의해 다른 영역을 보호하면서, 증발과 같은 적합한 침착 기법을 사용함으로써 자체 정합적으로 침착된다. 이 유기 LED 엘리먼트는 노출된 애노드 전극(66) 상에 정공 주입층, 광방출층 및 전자 이송층과 같은 층을 포함함으로써 구성된다. 이 경우에, 유기 LED 엘리먼트의 두께는 적절하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 전술한 유기 LED 엘리먼트의 두께는 본 발명의 특정 구체예에 있어서 100 nm 내지 200 nm의 범위로 설정될 수 있다.

또한, 본 발명에서는 다양한 유기 또는 무기 도핑제(dopant)를 전술한 각각 의 층에 첨가하여 광방출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서는 유기 LED 엘리먼트로서, 애노드, 정공 주입층, 광방출층, 전자 이송층, 필요에 따라 형성되고 다른 기능을 가진 또다른 층 및 캐소드가, 디바이스 특성과 같은 점을 고려하여 상호 분리되도록 구성된 고차 유기 LED 엘리먼트를 사용하는 것도 가능하다.

도 6에 도시된 쉐도우 마스크 M은 더 낮은(하부) 구조를 보호하면서, 돌출 구조(69)와 함께 유기 LED 엘리먼트(16)의 적어도 3개 방향으로 자체 정합적으로 단부를 형성할 수 있다. 본 발명에서 컬러 디스플레이 디바이스를 구성하는 경우, R, G 및 B 각각의 색상에 대응하는 쉐도우 마스크를 사용함에 의한 패턴화가 요구된다. 이 경우, 픽셀이 각각의 색상에 대하여 바뀌어지도록 구성되기는 하지만, R, G 및 B 각각에 대응하는 픽셀이 자체 정합적으로 형성되는 과정이 촉진된다. 결과적으로, 마스크 정렬 등은 유의성 있는 정도로 촉진되게 된다.

그 후, 본 발명의 제조 방법에서는 도 7에 도시된 바와 같이 캐소드(76)를 MgAg, AlLi와 같이 보다 작은 일함수를 가진 물질로부터 적절히 패턴화하여, 도 6에 도시된 바와 같이 형성되는 유기 LED 엘리먼트 및 다른 구조들을 코팅한다. 전술한 바와 같이, 이들에 투명성을 부여하기 위해 캐소드는 초박막으로 형성된다. 그러므로, 캐소드가 불연속적이고 불안정하게 될 우려가 있다. 따라서, 캐소드로서의 전도성을 보충하기 위해, 그리고 작은 일함수를 가진 이러한 불안정한 물질을 보호하기 위해 캐소드 상에 ITO와 같은 투명한 전도성 막을 부착하는 것이 바람직하다. 이어서, 각각의 구조를 보호하기 위해 SiNx와 같은 물질로 이루어진 패시베이션 막(78)을 추가로 침착시켜, 이로써 본 발명에 따른 유기 LED 디바이스(10)를 제조한다.

본 발명에 있어서, 전술한 돌출 구조(69)는 유기 LED 엘리먼트를 둘러싸도록 형성된다. 따라서, 유기 LED 엘리먼트를 제조한 후에 돌출 구조(69)를 사용하여 유기 LED 엘리먼트 상에 캐소드(76) 및 ITO 막과 같은 엘리먼트를 자체 정합적으로 형성하는 것이 가능하게 된다. 또한, 돌출 구조(69)는 오버행을 포함하는 것에 의해 형성되므로, 인접한 픽셀들은 또한 동시에 상호 확실히 절연될 수 있다. 결과적으로, 캐소드(76)를 침착시킬 때 쉐도우 마스크를 사용하여 패턴을 형성할 필요가 없게 되어, 제조 공정의 효율성을 유의성있는 정도로 향상시킬 수 있다. 그 후, 패시베이션 막을 침착시킨다.

도 8은 본 발명에 따라서 제조된 TFT 기판(80)의 평면도이다. 도 8에 도시된 TFT 기판에서, 복수의 픽셀(81)은 서로 인접하도록 형성된다. 하나의 픽셀은 돌출 구조(69)에 의해 둘러싸인 영역에 형성된다. 본 발명에 따라 형성된 개구(64)가 연결 부재(68)로 피복되어 있는, 도 2에 도시된 콘택트 홀(38) 및 유기 LED 엘리먼트(16)는 돌출 구조(69)에 의해 둘러싸인 영역의 내부에 형성되는 것으로 나타났다. 또한, 유기 LED 엘리먼트(16)의 상부에 형성된 캐소드 및 패시베이션 막은 돌출 구조(69)의 내부 영역에서 돌출 구조(69)를 사용함으로써 자체 정합적으로 형성된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 돌출 구조(69)는 오버행을 포함하도록 성형되는데, 이 오버행은 침착 공정에서 상류쪽이 보다 넓게 형성되고, 하류쪽이 보다 좁게 형성된다. 그러므로, 돌출 구조(69)에 인접한 쪽의 유기 LED 엘리먼트(16)의 단부 는 자체 정합적으로 형성될 수 있다. 또한, 위쪽(상부) 구조 역시 돌출 구조(69)에 의해 자체 정합적으로 형성될 수 있기 때문에, 이의 제조 방법 및 그에 필요한 부재를 필요로 하지 않고, 따라서 제조 비용을 더 낮출 수 있다.

또한, 도 7과 관련하여 설명한 공정 이후에 전술한 돌출 구조(69)를 제거하는 것이 바람직하지만, 본 발명에서는 방법 및 디바이스 특성에 있어 어떠한 장해가 발생하지 않는 한 돌출 구조(69)를 남겨둘 수 있다. 또한, 패시베이션 막은 돌출 구조(69)를 제거한 후에 형성될 수 있다.

이상, 도면에 도시된 구체예를 토대로 본 발명에 대하여 상술하였지만, 본 발명은 도면에 도시된 구체예로 제한되지 않는다. 상세한 구성, 및 구조, 재료, 제법의 순서 및 유기 LED 엘리먼트의 종류에 관련해서, 유사한 구성이 얻어질 수 있는 한 어떤 것이라도 적절하게 사용될 수 있다.

지금까지 본 발명의 바람직한 구체예를 상세하게 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 정해지는 본 발명의 본질과 범위를 벗어나지 않는 다양한 변화, 치환 및 변경 역시 가능하다.

본원 발명에 의한 유기 LED 디바이스 및 그의 제조 방법에 의해, 상부 방출 구조의 높은 구경비를 유지함과 동시에, 스크린 확장을 달성할 수 있다.

Claims

각각 기판 상에 형성되어 있는 스위칭 TFT 및 드라이버 TFT;

사이에 절연막이 개재된 상태로 상기 기판 상에 형성되는 애노드-공통 전극;

각 픽셀에 대해 상기 애노드-공통 전극 상에 형성되고 상기 드라이버 TFT에 연결되는 유기 LED 엘리먼트; 및

상기 유기 LED 엘리먼트 상에 형성되며, 상기 드라이버 TFT와 상기 유기 LED 엘리먼트를 연결하는 캐소드를 포함하고,

를 포함하고, 상기 애노드-공통 전극은 복수의 픽셀에 연결되어 있는, 기판 상에 구성된 유기 LED 디바이스.
제1항에 있어서,

상기 드라이버 TFT는 활성층으로서 n-형 비정질 실리콘 및 n-형 다결정 실리콘 중 임의의 것을 포함하는 것인 유기 LED 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 유기 LED 디바이스는 적어도 광방출부 및 전자 이송부를 포함하도록 구성되며, 이들 각각은 자체 정합적으로 형성된 부분을 포함하는 것인 유기 LED 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상부 방출 구조를 가지는 것인 유기 LED 디바이스.