KR101213098B1 - 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는방법 - Google Patents

액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 그의 크기를 줄일 수 있는 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다. 상기 유기 전계 발광 소자는 복수의 구동 트랜지스터들, 복수의 애노드전극층들, 유기물층들 및 유기 절연막들을 포함한다. 상기 유기물층들은 상기 각 애노드전극층들 위에 형성된다. 상기 유기 절연막들은 상기 유기물층들 사이에 형성된다. 상기 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자는 두꺼운 두께를 가지는 포토레지스트로 이루어진 절연막 대신에 얇은 두께를 가지는 유기 절연막을 사용하므로, 상기 유기 전계 발광 소자의 두께가 얇아질 수 있다.
유기 전계 발광 소자, 유기 절연막, UV

Description

액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법{ACTIVE MATRIX-TYPED ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
도 1은 종래의 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자를 도시한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2h는 도 1의 유기 전계 발광 소자를 제조하는 과정을 도시한 단면도들이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자를 도시한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자를 제조하는 과정을 순서대로 도시한 단면도들이다.
본 발명은 액티브 매트릭스형 유지 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 그의 크기 및 제조 공정 단계를 줄일 수 있는 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 유기 전계 발광 소자는 탑 에미션(Top Emission) 방식을 가지는 액티브 매트릭스형 소자(active matrix-typed device)로서, 구동 트랜지스터들(110a 및 110b), 캐패시터들(120a 및 120b), 연결 콘택홀부들(130a 및 130b), 애노드전극층들(180a 및 180b), 절연막들(190a 및 190b), 유기물층들(200a 및 200b) 및 음극전극층(210)을 포함한다.
구동 트랜지스터들(110a 및 110b)은 유기 전계 발광 픽셀을 구동시키는 구동 소자들로서, 연결 콘택홀부들(130a 및 130b)을 통하여 애노드전극층들(180a 및 180b)에 각기 연결된다. 예를 들어, 제 1 구동 트랜지스터(110a)는 제 1 연결 콘택홀부(130a)를 통하여 제 1 인듐주석산화물층(180a)에 연결되고, 제 2 구동 트랜지스터(110b)는 제 2 연결 콘택홀부(130b)를 통하여 제 2 인듐주석산화물층(180b)에 연결된다.
또한, 구동 트랜지스터들(110a 및 110b)은 캐패시터들(120a 및 120b)에 각기 연결된다. 상세하게는, 제 1 구동 트랜지스터(110a)는 제 1 캐패시터(120a)와 연결되고, 제 2 구동 트랜지스터(110b)는 제 2 캐패시터(120b)와 연결된다.
각 캐패시터들(120a 및 120b)은 캐패시터전극, 전압공극전극 및 상기 캐패시터전극과 상기 전압공극전극 사이에 위치하는 제 1 절연층으로 이루어진다.
연결 콘택홀부들(130a 및 130b)은 구동 트랜지스터들(110a 및 110b)의 각 드 레인단에 연결되고, 구동 트랜지스터들(110a 및 110b)을 통하여 인가된 양의 전압을 애노드전극층들(180a 및 180b)에 제공한다.
애노드전극층들(180a 및 180b)은 상기 제공된 양의 전압에 따라 정공들을 유기물층들(200a 및 200b)에 제공한다. 절연막들(190a 및 190b)은 애노드전극층들(180a 및 180b) 사이에 형성되어 애노드전극층들(180a 및 180b) 사이의 전기적 연결을 차단한다. 다만, 절연막들(190a 및 190b)은 애노드전극층들(180a 및 180b)의 일부 상부면을 덮는다.
유기물층들(200a 및 200b)은 애노드전극층들(180a 및 180b) 위에 형성된다.
캐소드전극층(210)은 유기물층들(200a 및 200b) 위에 형성된다.
도 2a 내지 도 2h는 도 1의 유기 전계 발광 소자를 제조하는 과정을 도시한 단면도들이다.
도 2a를 참조하면, 기판(100) 위에 버퍼층(140)이 형성되고, 버퍼층(140) 위에 액티브층들(300a 및 300b) 및 캐패시터전극들(310a 및 310b)이 형성된다. 상세하게는, 버퍼층(140)은 스퍼터링(sputtering) 방법 등의 증착 방법에 의해 기판(100)에 전면 증착되고, 액티브층들(300a 및 300b) 및 캐패시터전극들(310a 및 310b)은 식각 공정을 포함하는 포토리쏘그래피 공정(photolithography process)에 의해 버퍼층(140) 위에 도 2a에 도시된 바와 같이 형성된다. 여기서, 버퍼층(140)은 제 1 절연물질로 이루어지며, 액티브층들(300a 및 300b) 및 캐패시터전극들(310a 및 310b)은 폴리 실리콘으로 이루어진다.
도 2b를 참조하면, 각 액티브층들(300a 및 300b) 위에 게이트 절연막 및 게 이트 전극이 순차적으로 형성된다. 상세하게는, 도 2a의 기판 위에 제 2 절연물질 및 제 1 금속물질이 차례로 증착되고, 그런 후 소정의 마스크를 이용함에 의해 상기 순차적으로 증착된 제 2 절연물질 및 제 1 금속물질이 패터닝된다. 그 결과, 상기 순차적으로 증착된 게이트 절연막 및 게이트 전극이 도 2b에 도시된 바와 같이 각 액티브층들(300a 및 300b) 위에 형성된다. 여기서, 상기 게이트 절연막은 무기 절연물질, 예를 들어 산화 실리콘(SiOX) 또는 질화 실리콘(SiNX)으로 이루어진다.
도 2c를 참조하면, 도 2b의 기판 위에 제 1 절연층(150)이 형성되고, 그런 후 제 1 절연층(150) 위에 전압공극전극들(330a 및 330b)이 형성된다. 상세하게는, 제 1 절연층(150)은 제 3 절연물질이 도 2b의 기판에 전면 증착됨에 의해 형성되고, 전압공극전극들(330a 및 330b)은 식각 공정을 포함하는 포토리쏘그래피 공정에 의해 제 1 절연층(150) 위에 형성된다. 여기서, 제 1 절연층(150)은 산화 실리콘(SiOX) 또는 질화 실리콘(SiNX) 등과 같은 무기 절연물질 또는 아크릴(Acryl)계 유기화합물 등의 유기 절연물질로 이루어지고, 전압공극전극들(330a 및 330b)은 제 2 금속물질로 이루어진다.
캐패시터전극들(310a 및 310b), 제 1 절연층(150) 및 전압공극전극들(330a 및 330b)이 순차적으로 형성되어 캐패시터들(120a 및 120b)을 형성한다.
도 2d를 참조하면, 제 4 절연물질이 도 2c의 기판에 전면 증착되고, 상기 제 4 절연물질이 증착된 기판이 소정의 마스크를 이용함에 의해 패터닝되어 제 2 절연층(160)이 형성된다. 여기서, 상기 제 4 절연물질은 산화 실리콘(SiOX) 또는 질화 실리콘(SiNX) 등과 같은 무기 절연물질 또는 아크릴(Acryl)계 유기화합물 등의 유기 절연물질이다.
이어서, 제 2 절연층(160)이 형성된 기판이 식각 공정을 포함하는 포토리쏘그래피 공정에 의해 소정의 패턴으로 패터닝된다. 그 결과, 제 1 구동 트랜지스터 콘택홀들(350a 및 350b), 제 2 구동 트랜지스터 콘택홀들(360a 및 360b) 및 캐패시터 콘택홀들(370a 및 370b)이 도 2d에 도시된 바와 같이 형성된다. 여기서, 제 1 구동 트랜지스터 콘택홀들(350a 및 350b)은 구동 트랜지스터들(110a 및 110b)의 드레인단들에 상응하고, 제 2 구동 트랜지스터 콘택홀들(360a 및 360b)은 구동 트랜지스터들(110a 및 110b)의 소스단들에 상응한다.
도 2e를 참조하면, 도 2d의 기판 위에 제 3 금속물질이 증착되고, 그런 후 상기 제 3 금속물질이 증착된 기판이 식각 공정을 포함하는 포토리쏘그래피 공정에 의해 소정의 패턴으로 패터닝된다. 그 결과, 제 1 트랜지스터 콘택홀부들(380a 및 380b) 및 제 2 트랜지스터 콘택홀부들(390a 및 390b)이 도 2e에 도시된 바와 같이 형성된다. 여기서, 상기 제 3 금속물질은 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo) 등이다. 또한, 제 2 트랜지스터 콘택홀부들(390a 및 390b)은 구동 트랜지스터들(110a 및 110b)의 소스단들과 캐패시터들(120a 및 120b)을 연결시킨다.
도 2f 및 도 2g를 참조하면, 포토레지스트(Photoresist)가 도 2e의 기판에 전면 증착되고, 상기 포토레지스트가 증착된 기판이 소정의 마스크를 이용함에 의해 패터닝되어 연결 콘택홀이 형성된다. 이어서, 상기 연결 콘택홀에 제 4 금속물 질이 증착되어 연결 콘택홀부들(130a 및 130b)이 형성된다.
이어서, 애노드전극층들(180a 및 180b)은 연결 콘택홀부들(130a 및 130b)과 연결되도록 도 2g에 도시된 바와 같이 형성된다. 다만, 애노드전극층들(180a 및 180b)은 전기적 절연을 위해 애노드전극층이 기판(100)에 전면 증착된 후 패터닝된다.
도 2h를 참조하며, 애노드전극층들(180a 및 180b) 위에 순차적으로 유기물층(200a 및 200b)과 금속전극층(210)이 순차적으로 형성된다.
위에서 살펴본 바와 같이, 각 절연막들(190a 및 190b)은 포토레지스트로 이루어지며 두꺼운 두께를 가지며, 그래서 상기 유기 전계 발광 소자의 두께가 두꺼워졌다.
따라서, 얇은 두께를 가지는 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법이 요구된다.
본 발명의 제 1 목적은 얇은 두께를 가지는 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은 제조 공정 단계를 줄일 수 있는 유기 전계 발광 소자 를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자는 복수의 구동 트랜지스터들, 복수의 애노드전극층들, 유기물층들 및 유기 절연막들을 포함한다. 상기 유기물층들은 상기 각 애노드전극층들 위에 형성된다. 상기 유기 절연막들은 상기 유기물층들 사이에 형성된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자를 제조하는 방법은 기판 위에 애노드전극층들을 형성하는 단계; 및 상기 애노드전극층들 사이에 유기 절연막들을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자는 두꺼운 두께를 가지는 포토레지스트로 이루어진 절연막 대신에 얇은 두께를 가지는 유기 절연막을 사용하므로, 상기 유기 전계 발광 소자의 두께가 얇아질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법은 유기 물질에 UV광을 조사시켜 유기물층 및 유기 절연막을 한꺼번에 형성하므로, 제조 공정 단계가 줄어들 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법의 바람직한 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자를 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 유기 전계 발광 소자는 구동 트랜지스터들(110a 및 110b), 캐패시터들(120a 및 120b), 연결 콘택홀부들(130a 및 130b), 애노드전극 층들(400a 및 400b), 유기물층들(410a 및 410b), 유기 절연막들(420a 및 420b) 및 캐소드전극층(430)을 포함한다.
구동 트랜지스터들(110a 및 110b), 캐패시터들(120a 및 120b) 및 연결 콘택홀부들(130a 및 130b)은 도 1의 구성 요소들과 동일하므로, 이하 설명을 생략한다.
애노드전극층들(400a 및 400b)은 양극으로서, 연결 콘택홀부들(130a 및 130b)을 통하여 구동 트랜지스터들(110a 및 110b)에 연결된다. 예를 들어, 각 애노드전극층들(400a 및 400b)은 인듐주석산화물층(Indium Tin Oxide Film)이다.
각 유기물층들(410a 및 410b)은 정공 수송층(Hole Transporting Layer, HTL), 발광층(Emitting Layer, EML), 전자 수송층(Electron Transporting Layer, ETL)을 포함한다. 그래서, 애노드전극층들(400a 및 400b)에 소정의 양의 전압이 인가되고 캐소드전극층(430)에 소정의 음의 전압이 인가된 경우, 정공 수송층(HTL)은 애노드전극층(400a 및 400b)로부터 제공되는 정공들을 발광층(EML)로 수송하고, 전자 수송층(ETL)은 캐소드전극층(430)으로부터 제공되는 전자들을 발광층(EML)로 수송한다. 이어서, 상기 제공된 정공들 및 전자들이 발광층(EML)에서 재결합하며, 그래서 소정 파장의 빛이 발광층(EML)에서 발생된다.
또한, 각 유기물층들(410a 및 410b)은 발광시 레드, 그린 및 블루 중 어느 하나의 색에 해당하는 빛을 발생시킨다.
유기 절연막들(420a 및 420b)은 도 3에 도시된 바와 같이 애노드전극층들(400a 및 400b) 사이 및 유기물층들(410a 및 410b) 사이에 형성된다. 또한, 각 유기 절연막들(420a 및 420b)은 UV광이 조사된 유기 물질로서, 부도체이다. 이에 대 한 자세한 설명은 이하 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
캐소드전극층(430)은 음극으로서, 유기물층들(410a 및 410b) 및 유기 절연막들(420a 및 420b) 위에 형성된다.
요컨대, 본 발명의 유기 전계 발광 소자는 종래의 유기 전계 발광 소자와 달리 애노드전극층들(400a 및 400b) 사이에 위치하며, 포토레지스트(photoresist)로 이루어진 두꺼운 절연막 대신에 UV광이 조사됨에 의해 부도체로 변화되며 얇은 두께를 가지는 유기 절연막을 포함한다. 따라서, 본 발명의 유기 전계 발광 소자는 종래의 유기 전계 발광 소자보다 그 크기가 작아질 수 있다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자를 제조하는 과정을 순서대로 도시한 단면도들이다.
도 4a를 참조하면, 애노드전극층들(400a 및 400b)을 형성하는 양극 물질(500)이 도 4에 도시된 바와 같이 기판(100)에 전면 증착된다. 또한, 양극 물질(500)은 연결 콘택홀부들(130a 및 130b)을 통하여 구동 트랜지스터들(110a 및 110b)과 연결된다.
도 4b를 참조하면, 양극 물질(500)이 패터닝되어 애노드전극층들(400a 및 400b)이 형성된다.
도 4c를 참조하면, 유기 물질(510)이 패터닝된 애노드전극층들(400a 및 400b)이 형성된 기판(100) 위에 증착된다.
이어서, 소정 패턴을 가지는 마스크(520)가 도 4c에 도시된 바와 같이 기판(100)의 상부에 위치된다.
계속하여, UV광이 마스크(520)를 통하여 유기 물질(510) 위에 조사되며, 그래서 UV광이 조사된 유기 물질(510)이 부도체인 유기 절연막(420a 및 420b)으로 변화된다. 즉, 유기 물질(510)은 UV광이 조사됨에 따라 유기물층(410a 및 410b) 및 유기 절연막(420a 및 420b)으로 변화된다.
도 4e를 참조하면, 캐소드전극층(430)이 유기물층(410a 및 410b) 및 유기 절연막(420a 및 420b) 위에 증착된다.
요컨대, 본 발명의 유기 전계 발광 소자를 제조하는 방법은 유기물층을 형성하는 단계와 절연막을 형성하는 단계를 각기 가졌던 종래의 유기 전계 발광 소자 제조 방법과 달리, 본 발명의 유기 전계 발광 소자 제조 방법은 유기 물질(510)에 UV광을 조사시켜 유기물층(410a 및 410b) 및 유기 절연막(420a 및 420b)을 한꺼번에 형성한다. 따라서, 본 발명의 유기 전계 발광 소자 제조 방법은 종래의 유기 전계 발광 소자 제조 방법보다 제조 공정 단계가 줄어든다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자는 두꺼운 두께를 가지는 포토레지스트로 이루어진 절연막 대신에 얇은 두께를 가지는 유기 절연막을 사용하므로, 상기 유기 전계 발광 소자의 두께가 얇아질 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법은 유기 물질에 UV광을 조사시켜 유기물층 및 유기 절연막을 한꺼번에 형성하므로, 제조 공정 단계가 줄어들 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

  1. 복수의 구동 트랜지스터들에 연결되는 복수의 애노드전극층들을 포함하는 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자에 있어서,
    상기 각 애노드전극층들 위에 형성되는 유기물층들; 및
    상기 유기물층들 사이에 형성되는 유기 절연막들을 포함하고, 상기 유기 절연막들은 상기 유기물층들과 일체로 형성되고, 상기 유기물층들은 정공수송층, 발광층, 및 전자수송층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 유기 절연막들은 상기 유기물층들에 UV광이 조사된 유기 물질인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자.
  3. 기판 위에 애노드전극층들을 형성하는 단계;
    상기 각 애노드전극층들 위에 유기물층들을 형성하는 단계; 및
    상기 유기물층들 사이에 유기 절연막들을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 유기 절연막들은 상기 유기물층들과 일체로 형성되고, 상기 유기물층들은 정공수송층, 발광층, 및 전자수송층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 유기 절연막들을 형성하는 단계는,
    상기 애노드전극층들이 형성된 상기 기판 위에 유기 물질을 증착하는 단계; 및
    상기 유기 물질 중 일부에 UV광을 조사하여 유기 절연막들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자 제조 방 법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 유기 절연막들은 상기 애노드전극층들 사이에 위치하는 유기 물질 위에 UV광을 조사시킴에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 소자 제조 방법.
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