KR101315379B1 - 디스플레이장치의 제조방법 - Google Patents

디스플레이장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스플레이장치의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 제1전극과, 상기 제1전극 상에 마련되어 있는 발광층과, 상기 발광층 상에 마련되어 있는 제2전극을 포함하는 표시패널을 갖는 디스플레이장치의 제조방법은, 상기 발광층으로부터 출사되는 빛의 휘도가 약 10 nit 이상 10000nit미만이 되도록 상기 표시패널에 소정의 전기적 신호 및 온도를 가하는 에이징 단계를 포함한다. 이에 의해 발광층의 수명이 증가되고, 휘도감소율이 감소되는 디스플레이장치의 제조방법이 제공된다.

Description

디스플레이장치의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF DISPLAY DEVICE}
도 1은 본 발명에 따른 디스플레이장치 화소의 등가회로도이고,
도 2는 본 발명에 따른 디스플레이장치의 에이징 휘도조건을 설명하기 위한 그래프이고,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 디스플레이장치의 단면도이고,
도 4 내지 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 디스플레이장치의 에이징 효과를 설명하기 위한 도면이고,
도 9 내지 도13는 본 발명의 제2실시예에 따른 디스플레이장치의 에이징 효과를 설명하기 위한 도면이고,
도 14 내지 도17는 본 발명의 제3실시예에 따른 디스플레이장치의 에이징 효과를 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
110 : 절연기판 T : 트랜지스터
170 : 컬러필터층 190 : 제1전극
200 : 격벽 210 : 정공주입층
220 : 정공수송층 230 : 발광층
240 : 전자수송층 250 : 전자주입층
300 : 제2전극
본 발명은 디스플레이장치의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에이징 단계를 포함하는 디스플레이장치의 제조방법에 관한 것이다.
최근 기존의 브라운관을 대체하여 액정표시장치와 유기전계발광장치(OLED)와 같은 평판표시장치(flat panel display)가 많이 사용되고 있다.
유기전계발광장치는 전자와 정공을 공급받아 빛을 발광하는 발광층을 포함하며, 저전압 구동, 경량 박형, 광시야각 그리고 고속응답 등의 장점으로 인하여 각광 받고 있다. 유기전계발광장치 역시 박막트랜지스터를 포함하며, 유기발광층의 발광강도는 박막트랜지스터에 연결된 화소전극으로부터 공급받는 정공량에 의해 결정된다.
유기전계발광장치는 제품의 사용 시간이 증가할수록 발광층의 열화가 발생하여 수명이 단축되고, 구동전압이 상승하는 문제점이 있다. 또한, 발광초기 휘도감소율이 커서 비가역적 잔상현상이 발생하기도 한다
따라서, 본 발명의 목적은 발광층의 수명이 증가되고, 구동전압의 상승률을 감소시켜 전체 수명이 연장되는 디스플레이장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 발광초기의 휘도감소율이 감소되는 디스플레이장치 의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 제1전극과, 상기 제1전극 상에 마련되어 있는 발광층과, 상기 발광층 상에 마련되어 있는 제2전극을 포함하는 표시패널을 갖는 디스플레이장치의 제조방법에 있어서, 상기 발광층으로부터 출사되는 빛의 휘도가 약 10 nit 이상 10000nit미만이 되도록 상기 표시패널에 소정의 전기적 신호 및 온도를 가하는 에이징 단계를 포함하는 것을 포함하는 디스플레이장치의 제조방법에 의해 달성된다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 설명한다.
여러 실시예에 있어서 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하였으며, 동일한 구성요소에 대하여는 제1실시예에서 대표적으로 설명하고 다른 실시예에서는 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 디스플레이장치 화소의 등가회로도이고, 도 2는 본 발명에 따른 디스플레이장치의 에이징 휘도 조건을 설명하기 위한 그래프이다.
하나의 화소에는 복수의 신호선이 마련되어 있다. 신호선은 주사신호에 해당하는 게이트 전압(Vgate)을 전달하는 게이트선, 데이터 전압(Vdata)을 전달하는 데이터선 그리고 구동 전압(Vdd)을 전달하는 구동 전압선을 포함한다. 데이터선과 구동 전압선은 서로 인접하여 나란히 배치되어 있으며, 게이트선은 데이터선 및 구동 전압선과 수직을 이루며 연장되어 있다.
각 화소는 유기발광층(light diode layer; LD), 스위칭 트랜지스터(Tsw), 구동 트랜지스터(Tdr), 축전기(C)를 포함한다.
스위칭 트랜지스터(Tsw)는 게이트 전극에 해당하는 제어 단자, 드레인 전극에 해당하는 입력 단자 및 소스 전극에 해당하는 출력 단자를 가지며, 제어 단자는 게이트선에 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선에 연결되어 있으며, 출력 단자는 구동 트랜지스터(Tdr)의 제어 단자인 게이트 전극에 연결되어 있다. 스위칭 트랜지스터(Tsw)는 게이트선에 인가되는 주사 신호에 따라 데이터선에 인가되는 데이터 전압을 구동 트랜지스터(Tdr)에 전달한다.
구동 트랜지스터(Tdr) 또한 제어 단자, 입력 단자 및 출력단자를 가지며, 제어단자는 스위칭 트랜지스터(Tsw)에 연결되어 있고, 입력 단자는 구동 전압선에 연결되어 있으며, 출력 단자는 유기발광층(LD)에 연결되어 있다.
축전기(C)는 구동 트랜지스터(Tdr)의 제어 단자와 입력단자 사이에 연결되어 있다. 축전기(C)는 구동 트랜지스터(Tdr)의 제어 단자에 입력되는 데이터 전압(Vdata)을 충전하고 유지한다.
유기발광층(LD)은 구동 트랜지스터(Tdr)의 출력 단자에 연결되어 애노드(anode)가 되는 제1전극과 공통전압(Vcom)을 제공하여 캐소드(cathode) 역할을 하는 제2전극 사이에 형성된다. 유기 발광층(LD)은 구동 트랜지스터(Tdr)의 출력 전류(IDS)에 따라 세기를 달리하여 발광함으로써 영상을 표시한다. 유기발광층(LD)은 고유의 문턱전압(threshold voltage; Vth)을 가지며, 문턱전압(Vth)은 유기발광 층(LD)에 전류가 흐르는 시간이 경과할수록 상승하는 성질이 있다. 문턱전압의 상승은 구동전압의 상승을 초래하며 디스플레이장치의 수명을 감소시킨다.
디스플레이장치의 수명과 효율을 향상시키고 신뢰성을 시험하기 위하여 본 발명에 따른 디스플레이장치의 제조방법은 절연기판 상에 스위칭 트랜지스터(Tsw), 구동 트랜지스터(Tdr), 제1전극, 유기발광층(LD) 및 제2전극을 형성하여 표시패널을 완성한 뒤, 표시패널에 전기적 신호 및 온도를 가하는 단계를 포함한다. 디스플레이장치를 사용하기 전에 미리 어느 정도 노화를 가하여 초기의 불량을 줄이기 위한 이러한 단계를 에이징(aging) 단계라 하며, 본 발명에 따른 에이징 단계는 표시패널에 전기적 신호 및 온도를 동시에 가한다.
에이징을 위한 전기적 신호는 직류전원 또는 교류전원이며, 이는 유기발광층(LD)와 연결되어 있는 구동 트랜지스터(Tdr)의 입력단에 제공된다. 유기발광층(LD)의 전류가 빠져나가는 제2전극은 통상적으로 접지단에 연결하고, 구동전압이 공급되는 단자에 전기적 신호를 인가한다. 직류전원으로 소정 레벨의 전압(constant voltage; CV) 또는 전류(constant current; CC)가 인가될 수도 있고, 교류전원으로 소정의 펄스를 갖는 전압(pulse voltage; PV) 또는 전류(pulse current; PC)가 인가될 수도 있다. 또는, PV와 PC 이외에 소정 레벨의 직류전압과 소정 레벨의 직류전류가 교호적으로 인가되어 전압과 전류가 펄스 형태로 인가될 수도 있다(pulse current-voltage; PCV). 이 경우, 펄스의 하이 신호는 전류로 펄스의 로우 신호는 전압으로 제어된다. 이하, 에이징 단계 시 인가되는 전기적 신호는 CC, CV, PC, PV, PCV와 같은 약자로 명명된다.
본 발명에 따른 에이징을 위한 전기적 신호는 유기발광층(LD)으로부터 출사되는 빛의 휘도가 약 10 내지 10000nit가 되는 범위에서 조절된다. 특히, 더 바람직하게는 빛의 휘도가 3000 내지 5000nit정도일 때 표시패널의 수명의 향상이 두드러진다. 에이징을 위하여 인가되는 전압 또는 전류의 범위는 통상적으로 특정 휘도에 따라 조절될 수 있으며, 본 발명에서 전류의 크기는 빛의 휘도에 비례한다.
도2는 에이징 단계를 거친 표시패널의 수명을 도시한 그래프이다. 도2의 수명은 에이징 단계를 거친 표시패널에 5000nit의 휘도를 나타낼 수 있는 직류전류(constant current: CC)를 인가하였을 때 시간에 따른 휘도 감소율을 의미한 것으로 이하, CC 수명으로 명명한다. 그래프의 X 축은 시간을, Y축은 표시패널의 초기 휘도 대비 휘도감소율(L/L0)을 나타내며, 수명을 측정하기 시작한 초기의 휘도가 100%라면, 시간이 경과할수록 휘도는 감소한다. 따라서, 시간에 따른 곡선의 감소 기울기가 완만할수록 표시패널의 CC 수명이 긴 것을 의미한다.
도시되어 있는 바와 같이, 제1곡선(1)은 에이징 단계를 거치지 않은 표시패널의 CC 수명을 나타내며, 제2곡선(2) 내지 제6곡선(6)은 상이한 에이징 조건으로 에이징 단계를 거친 표시패널의 CC 수명을 나타낸다. 제2곡선(2) 및 제3곡선(3)의 표시패널에는 에이징 단계 시 80도의 온도가 가해졌으며, 제4곡선(4) 및 제5곡선(5)의 표시패널에는 90도, 제6곡선(6)의 표시패널은 100도의 온도가 가해졌다. 또한, 제2곡선(2) 및 제4곡선(4)의 표시패널에는 CC가 인가되었으며, 나머지 곡선(3, 5, 6)의 표시패널에는 PCV가 인가되었다.
통상적으로 에이징 단계를 거친 표시패널의 수명은 인가한 전압 또는 전류의 레벨에 따라 초기 휘도 감소 특성이 달라지며, 초기 스트레스가 높을수록 초기 휘도감소율은 작아진다. 그러나, 도2와 같이 너무 높은 스트레스, 즉 10000nit 이상의 빛의 휘도를 발생시키는 스트레스에서는 에이징 단계를 거친 표시패널의 CC 수명은 에이징 단계를 거치지 않은 표시패널의 CC 수명보다 감소하는 것을 알 수 있다. 가장 높은 온도를 가한 제6곡선(6)이 가장 경사가 급한 것을 통하여 에이징 단계 시 가한 온도가 스트레스에 큰 역할을 하는 것을 알 수 있다. 또한, 펄스형태의 PCV보다 CC를 인가하였을 때 곡선의 기울기가 급한 것을 통하여 연속적으로 동일한 전기적 신호를 가하는 것이 펄스 형태의 전기적 신호보다 스트레스가 더 큰 것을 나타낸다.
정리하자면, 10000nit 이상의 빛의 휘도를 발생시키는 스트레스를 표시패널에 인가하는 것은 표시패널의 수명 연장에 역효과를 유발하므로 에이징을 위한 전기적 신호는 10000nit 미만의 빛의 휘도를 발생시키는 정도가 적절하다.
도3 내지 도8은 본 발명의 제1실시예에 따른 디스플레이장치의 에이징을 설명하기 위한 도면으로, 도 3은 본 실시예에 따른 표시패널의 단면도이고, 도 4 내지 도 8은 본 실시예에 따른 표시패널의 에이징 효과를 설명하기 위한 표 및 그래프이다. 도 3에서는 구동 트랜지스터(Tdr)만 도시하였으며, 스위칭 트랜지스터(Tsw)는 도시하지 않았다.
유리, 석영, 세라믹 또는 플라스틱 등의 절연성 재질을 포함하여 만들어진 절연기판(110) 상에 버퍼층(120)이 형성되어 있다. 버퍼층(120)은 실리콘 산화물(SiOx)로 이루어질 수 있으며, 반도체층(131)의 결정화 과정에서 절연기판(110)의 불순물이 반도체층(131)에 유입되는 것을 방지한다.
버퍼층(120) 상에는 폴리실리콘을 포함하는 반도체층(131)이 형성되어 있다. 반도체층(131) 상에는 반도체층(131)을 중심으로 양 편으로 나누어진 저항접촉층(132)이 형성되어 있다. 저항접촉층(132) 사이의 반도체층(131)은 채널영역을 이루며, 채널영역의 반도체층(131)은 저항접촉층(132) 하부의 반도체층(131)에 비해 두께가 작다. 저항 접촉층(132)은 n형 불순물이 고농도 도핑된 n+ 폴리 실리콘으로 이루어져 있다.
반도체층(131) 및 저항 접촉층(132)는 비정질 실리콘 반도체층 및 비정질 실리콘 저항접촉층을 패터닝한 후, 열을 가해 결정화시켜 형성한다. 결정화를 통하여 비정질 실리콘 반도체층 및 비정질 실리콘 저항접촉층의 비정질 실리콘은 모두 폴리 실리콘으로 변화한다. 결정화 방법으로는 고상결정화 방법, 레이저 결정화, 급속열처리 방법 등을 사용할 수 있다.
고상결정화(Solid Phase Crystallization; SPC)는 600℃이하의 저온에서 장시간 열처리하여 결정입자가 큰 폴리실리콘을 얻는 방법으로 가장 오래되고 직접적인 결정화 방법이다. 증착된 물질은 비결정 물질이나 폴리 실리콘이 될 수 있다. 폴리 실리콘으로 큰 결정을 얻기 위하여 실리콘 이온 또는 게르마늄 이온 착상 후 막을 비결정화 한 다음에 600℃ 이하에서 장시간 열처리 할 수도 있다. 레이저 결 정화는 엑시머 레이저 어닐링(excimer laser annealing) 및 순차적 측면 고상화(sequential lateral solidification) 등 레이저를 이용하여 폴리실리콘을 얻는 방법이다. 급속 열처리 방법은 저온에서 비정질 실리콘 증착 후 표면을 빛으로 급속하게 열처리하여 결정화하는 방법이다.
양편으로 나누어진 저항접촉층(132) 상에는 각각 소스 전극(141)과 드레인 전극(142)이 형성되어 있다. 소스 전극(141)과 드레인 전극(142)은 동시에 형성되며, 금속 단일층 또는 금속 다중층일 수 있다.
드레인 전극(142), 소스 전극(141) 및 반도체층(131) 상에는 게이트 절연막(150)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(150)은 실리콘 질화물(SiNx)등으로 이루어질 수 있다.
채널영역에 대응하는 게이트 절연막(150) 상에는 게이트 전극(161)이 형성되어 있다. 게이트 전극(161)은 금속 단일층 또는 금속 다중층일 수 있다.
구동 트랜지스터(Tdr)가 형성되어 있지 않으며, 화소를 정의하는 게이트 절연막(150)의 상부에는 상이한 색상의 컬러필터층(170)이 형성되어 있다. 각 화소에 대응되는 컬러필터층(170)은 적색, 녹색 및 청색과 같은 상이한 색상이 순차적으로 반복된다.
게이트 전극(161), 컬러필터층(170) 및 게이트 절연막(150) 상에는 평탄화층(180)이 형성되어 있다. 평탄화층(180)은 BCB(benzocyclobutene) 계열, 올레핀 계열, 아크릴 수지(acrylic resin)계열, 폴리 이미드(polyimide)계열, 불소수지 중 어느 하나와 같은 유기물로 이루어질 수 있다.
평탄화층(180)의 상부에는 투명전극인 제1전극(190)이 형성되어 있다. 제1전극(190)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)등의 투명한 도전물질로 이루어져 있다. 게이트 절연막(150)과 평탄화층(180)에는 소스 전극(141)을 노출시키는 접촉구가 형성되어 있으며, 제1전극(190)은 접촉구(143)를 통해 소스 전극(141)과 전기적으로 연결되어 있다. 제1전극(190)은 양극(anode)이라고도 불리며 유기발광층(230)에 정공을 공급한다.
인접한 제1전극(190) 간에는 격벽(200)이 형성되어 있다. 격벽(200)은 제1전극(190) 간을 구분하여 화소영역을 정의한다. 격벽(200)은 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 등의 내열성, 내용매성이 있는 감광물질이나 SiO2, TiO2와 같은 무기재료로 이루어질 수 있으며 유기층과 무기층의 2층 구조도 가능하다.
격벽(200)이 가리지 않은 제1전극(190) 상에는 유기층이 형성되어 있다. 유기층은 정공주입층(hole injecting layer; 210), 정공수송층(hole transporting layer; 220), 유기발광층(organic light emitting layer; 230), 전자수송층(electron transporting layer; 240) 및 전자주입층(electron injecting layer; 250)으로 이루어져 있다. 본 실시예에 따른 디스플레이장치의 제조방법은 유기층을 제1전극(190) 상에 증착하기 전에 제1전극(190)을 플라즈마 처리하여 제1전극(190)을 세정하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 플라즈마 처리 단계은 제조 과정에서 선택 가능한 과정이기 때문에 생략될 수 있다.
정공주입층(210)은 강한 형광을 가진 아민(amine)유도체, 예를 들면 트리페닐디아민 유도체, 스티릴 아민 유도체, 방향족 축합환을 가지는 아민 유도체를 사용할 수 있다. 본 실시예에 따른 정공주입층(210)은 이데미쯔 사에서 제조된 물질로 상품명은 "HI-406"이며, 약 600Å의 두께로 증착 된다. 에이징 단계는 제1전극(190)과 유기층 간의 계면 특성을 향상시키기 때문에 제1전극(190)과 직접적으로 접촉하는 정공주입층(210)의 종류에 따라 에이징 조건이 변경될 수 있다.
정공수송층(220)은 아민(amine)계 화합물이며, 본 실시예에 따른 정공수송층(220)은 이데미쯔 사에서 제조된 물질로 상품명은 "HT-320"이며, 약 200Å의 두께로 증착된다.
유기발광층(230)은 백색을 발광하는 저분자 물질로서 오픈 마스크를 사용하여 증착된다. 유기발광층(230)은 방향족화합물의 호스트에 방향족 아민계화합물을 8% 도핑한 청색 발광층(이데미쯔 사 제조, 80Å, 상품명 "BH-215:BD-119"), 방향족화합물의 호스트에 방향족 아민계화합물을 8% 도핑한 청색 발광층(이데미쯔 사 제조, 60Å, 상품명 "BH-215:GD-206") 및 방향족화합물의 호스트(Gracel 사 제조)에 방향족 화합물(UDC 사 제조)을 4% 도핑한 적색 발광층(150Å, 상품명 및 "GDI1404:RD-15")을 포함한다. 유기발광층(182)로부터 발광된 빛은 컬러필터층(170)을 통과하면서 적색, 녹색 및 청색의 빛으로 출사된다.
전자수송층(240)은 Alq3로 이루어졌으며, 약 200Å의 두께를 가지며, 전자 주입층(250)은 LiF로 이루어졌으며, 약 7Å의 두께를 갖는다.
격벽(200) 및 전자주입층(250)의 상부에는 제2전극(300)이 위치한다. 제2전극(300)은 음극(cathode)이라고도 불리며 유기발광층(230)에 전자를 공급한다. 제2전극(300)은 칼슘층과 반사 금속층으로 적층되어 구성될 수 있다. 이 때 유기층에 가까운 측에는 일함수가 낮은 것을 배치하는 것이 바람직하다. 반사 금속층으로는 알루미늄이나 은과 같은 불투명한 금속이 사용될 수 있다.
제1전극(190)에서 전달된 정공과 제2전극(300)에서 전달된 전자는 유기발광층(230)에서 결합하여 여기자(exciton)가 된 후, 여기자의 비활성화 과정에서 빛을 발생시킨다.
제2전극(300)을 알루미늄, 은과 같은 불투명한 재질로 만들 경우 유기발광층(230)에서 발광된 빛은 절연기판(110) 방향으로 출사되며 이를 바텀 에미션(bottom emission) 방식이라 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 표시패널에 상이한 에이징 조건을 적용할 경우 표시패널의 수명을 살펴보면 다음과 같다. 본 실시예에 따른 디스플레이장치의 제조단계는 에이징 단계 시 표시패널에 PV를 인가하였으며, 변수는 온도(60도 및 100), 교류전압의 펄스진폭(7V 및 10V), 에이징을 수행한 시간(0.5 hr 및 2hr)이다. 제1조건예(1)는 에이징 단계를 수행하지 않은 표시패널이고, 제2조건예(2) 내지 재5조건예(5)는 에이징 단계 시 60도로 가열하였으며, 제6조건예(6) 내지 제9조건예(0)는 에이징 단계 시 100로 가열하였다. 제2조건예(2), 제3 조건예(3), 제6 조건예(6) 및 제7 조건예(7)에 가해진 PV의 펄스 진폭은 7V이고, 제4 조건예(4), 제5 조건예(5), 제8 조건예(8) 및 제9 조건예(9)에 가해진 PV의 펄스 진폭은 10V이다. 이처럼 상이한 조건을 갖는 조건예를 통하여 변수에 대한 최적 에이징 조건을 찾을 수 있다.
도4는 8개의 상이한 에이징 조건에 따라 휘도가 초기 휘도의2% 까지 감소하는데 소요되는 시간(초기휘도감소시간 hrs-?L2%), 에이징 단계를 거치지 않은 표시패널과 비교하였을 때 초기 휘도감소 시간증가율(%), 표시패널에 5000nit의 휘도를 나타낼 수 있는 CC를 인가하였을 경우 휘도 감소율이 50% 가 되는 시간(CC 수명(hrs)), CC 수명 증가율(%), 휘도 감소율이 50% 가 되는 시점에서 구동 트랜지스터(Tdr)의 문턱전압 증가치(?Vth), 에이징 단계를 거치지 않은 표시패널의 문턱전압 증가치에 대한 문턱전압 증가치의 비율을 나타내는 ?Vth 감소율(%), CC 수명 증가율과 ?Vth 감소율(%)에 기초하여 연산된 종합수명(hrs), 및 종합수명 증가율(%)을 나타낸다. 초기 휘도감소 시간증가율(%), CC 수명 증가율(%) 및 종합수명 증가율(%)을 100%를 초과하여 값이 증가할수록 에이징에 의한 효과가 양호한 것을 의미하지만, ?Vth 감소율(%)은 그 값이 작을수록 에이징 효과가 양호한 것을 의미한다.
초기휘도 감소시간을 측정할 때 휘도가 초기 휘도로부터 2% 감소한 시간을 측정하는 것은 통상적으로 휘도가 초기휘도에서 2%정도 감소할 경우, 사용자는 표시패널의 휘도 변화를 인지할 수 있기 때문이다. 사용자가 휘도감소를 인지할 때까지 소요되는 시간은 에이징을 하지 않은 제1조건예(1)의 경우, 0.1 시간 정도이지만, 어떠한 조건을 적용하여 에이징을 하여도 0.1 보다 증가한 것을 알 수 있다. 특히, 제5조건예(5), 제7조건예(7) 및 제9조건예(9)는 초기휘도 감소 시간 증가 율(%)이 1200%이상으로 에이징을 통하여 초기 휘도감소시간이 현저하게 증가한 것을 알 수 있다.
도5 는 도4의 CC 수명(hrs)을 도시한 것으로, 도시되어 있는 바와 같이, 제1조건예(1)는 초기로부터 휘도가 50% 감소한 시간이 529시간이고, 에이징을 수행한 제2 조건예(2) 내지 제9조건예(9)는 529시간보다 증가하여 특히 제9조건예(9)는 1031시간으로 제1조건예(1)에 비하여 대략 2배 정도 증가하였다. 주목할 점은 에이징 온도가 100도인 제5조건예(5) 내지 제9조건예(9)의 CC 수명은 다른 조건에 관계 없이 에이징 온도가 90도인 제2조건예(2) 내지 제4조건예(4)에 비하여 월등히 우수하다. 또한, 동일한 온도에 동일한 시간 에이징이 이루어지는 경우, 대체적으로 7V 보다 10V의 펄스 진폭의 PV가 인가되었을 때 CC 수명이 더 길지만, 10V가 인가된 제9조건예(9)보다 7V가 인가된 제7조건예(7)의 CC 수명이 더 긴 것을 알 수 있다. 또한, 에이징 시간은 0.5시간보다 2시간동안 수행되었을 때 CC수명이 증가하는 것을 알 수 있다.
PV 펄스의 진폭 범위는 7V 낮은 5V에서 약 30V까지 상승할 수 있으며, 각 표시패널이 갖는 유기층의 종류 및 성질에 따라 상이한 펄스 진폭을 가질 수 있다. 또한, PV 가 아닌 CV를 인가할 경우, 약 5 내지 15V의 레벨의 직류전압이 인가될 수 있으며, 최적 조건의 PV 인가 시간에 펄스 듀티비를 고려하여 에이징 시간을 조절할 수 있다. 예컨대, 최적 조건의 PV인가시간이 2시간이고, 듀티비가 50%인 경우, CV를 약 4시간 인가하면 최적의 에이징 효과를 얻을 수 있다. 이와 같이 듀티 비는 에이징 시간와 관련이 있으며, 10 내지 90%사이에서 조절될 수 있다.
도6은 도4의 문턱전압 증가치(?Vth)를 도시한 것으로, 문턱전압의 증가치가 작을수록 표시패널의 수명이 긴 것을 의미한다. 따라서, 상술한 바와 같이 ?Vth 감소율(%)은 그 값이 작을수록 좋다. 모든 조건예(1~9)에서 문턱전압은 시간이 경과할수록 증가하며, 그래프를 통해 알 수 있듯이, 제2조건예(2) 내지 제6조건예(6)는 에이징 단계를 거쳤음에도 불구하고 제1조건예(1)에 비하여 문턱전압 증가치(?Vth) 감소가 크지 않은 반면, 제9조건예(9)의 에이징 효과는 두드러진다. 하지만, CC수명이 가장 긴 조건예가 반드시 최대 ?Vth감소율(%)을 갖지는 않는다. 따라서, 최종적인 종합수명(hrs)은 양 조건을 모두 고려한 값으로 정해진다.
도7은 종합수명(hrs)을 도시한 것으로, 본 실시예에 따른 표시패널은 제9조건예(9)를 적용하여 에이징 할 경우 종합수명이 가장 길다. 그 다음으로, 제7조건예(7) 및 제8조건예(8)가 뒤따른다. 종합수명이란 표시패널에 CC를 인가였을 때 발생하는 휘도 감소율과 ?Vth증가에 따른 휘도감소율을 각 시간 별로 연산하여 그 값이 초기값의 50%에 해당하는 시간을 의미하는 것으로 에이징에 의하여 연장된 표시패널의 수명을 한눈에 파악할 수 있는 지표가 된다. 따라서, 본 실시예에 따른 표시패널은 100도의 온도 및 10V의 진폭을 갖는 PV를 약 2시간 동안 인가하면 최고의 에이징 효과를 얻을 수 있다.
도8은 PV를 인가할 때의 주파수와 온도와의 관계를 알아볼 수 있는 그래프이다. 도시된 바와 같이, 온도를 26도 및 70도로 변화시키면서, 펄스의 주파수를 60Hz, 1KHz 및 10KHz로 변경시킨 경우의 CC 수명을 나타내고 있다. 이 경우, CC 수명을 측정하기 위하여 인가된 전류의 세기는 표시패널로부터 1000nit의 빛을 출사시킨다. 에이징을 거치지 않은 제8조건예(8)의 CC 수명이 가장 짧으며, 전기적 신호를 가하지 않고 온도만 70도를 가한 제7조건예(7)는 제8조건예(8)보다는 CC 수명이 길지만, 전기적 신호를 가한 나머지 조건예((1) 내지 (6))보다는 CC 수명이 짧다. 26도를 가한 제1 내지 3 조건예(1 ~3)는 70도를 가한 제4 내지 제6조건예((4)~(6))보다 CC 수명이 짧다. 따라서, 에이징을 위한 온도는 적어도 70도 이상, 더 바람직하게는 80도 이상 120도 미만으로 설정되는 것이 좋다. 또는 표시패널에 연결되어 있는 회로부의 온도 특성을 고려하여 80 내지 90도로 설정될 수도 있다.
또한, 동일한 온도 조건에서 주파수가 60Hz인 조건예((1) 및 (4))의 CC 수명이 주파수가 1KHz, 10KHz인 조건예보다 길다. 에이징 단계 시 인가하는 펄스의 주파수가 1 내지10Khz이어도 CC 수명이 연장되지만, 보다 바람직하게는 50 내지 60Hz인 것이 좋다. 본 실시예에 따른 표시패널은 60Hz에서 최적의 CC 수명을 갖는다.
도9 내지 도13는 본 발명의 제2실시예에 따른 디스플레이장치의 에이징 단계를 설명하기 위한 도면이다. 본 실시예에 따른 디스플레이장치는 도9와 같이, 제1전극(190) 상부에 정공주입층 및 제2전극(300) 아래의 전자주입층이 생략되고, 소 정의 물질을 도핑한 정공수송층(221)과 전자수송층(241)을 포함한다. 정공수송층(221)은 300Å 두께의 방향족 화합물(Novaled 사 제조, 상품명 "NHT5")에 방향족 화합물(Novaled 사 제조, 상품명 "NPD2")을 약 1.5wt%으로 도핑한 물질로 이루어지고, 전자수송층(241)은 300Å 두께의 방향족 화합물(Novaled 사 제조, 상품명 "NET5")에 방향족 화합물(Novaled 사 제조, 상품명 "NDN1")을 약 8wt%으로 도핑한 물질을 포함한다.
또한, 유기발광층(230)과 정공수송층(221) 사이에는 전자가 정공수송층(221)으로 이동하는 것을 방지하기 위한 전자차단층(electron blocking layer; 260)을 더 포함하고, 유기발광층(230)과 전자수송층(241) 사이에는 정공이 전자수송층(241)으로 이동하는 것을 방지하기 위한 정공차단층(hole blocking layer;261)을 더 포함한다. 전자차단층(260)은 방향족 유기화합물을 포함하며, Gracel 사에서 제조한 "NPD"이고, 정공차단층(261)은 100Å 두께의 Alq3(NSCC 사 제조, 상품명 "NHT5")에 방향족 화합물(Novaled 사 제조, 상품명 "NET5")을 약 33%으로 도핑한 물질을 포함한다.
또한, 본 실시예에 따른 유기발광층(230)은 제1전극(190)으로부터 불순물을 포함하는 청색, 녹색 및 적색 발광층이 순차적으로 증착되며, 녹색 및 적색 발광층 사이에 아민계 화합물인 버퍼층을 더 포함한다.
도10에 나타나 있듯이, 제1조건예(1)는 에이징을 거치지 않은 표시패널이고, 제2조건예(2) 내지 제5조건예(5)는 CC를, 제6조건예(6) 내지 제9조건예(9)는 PCV를 인가한 표시패널이다. CC를 인가한 경우 에이징은 2시간 동안 지속되었으며, PCV를 인가한 경우 에이징은 4시간동안 이루어졌다. PCV의 듀티비는 50%로 조절하였으며, 펄스의 로우 신호로 약 0V를 인가하였다. 표시패널에 인가된 전류의 크기는 표시패널로부터 출사되는 빛의 휘도가 3000nit 및 5000nit가 되도록 조절하였다.
상기와 같은 조건에서, 초기휘도 감소시간 증가율(%)은 제3조건예(3) 및 제7조건예(7)에서 200%이상 향상되었다. 하지만, 도11에 도시된 바와 같이, 에이징을 거친 조건예((2) 내지 (9))의 CC 수명은 에이징 단계를 거치지 않은 제1조건예(1)보다 짧다. 즉, 에이징을 거쳤음에도 불구하고 CC 수명 증가율(%)은 100% 미만이 된다. 반면, 도12와 같이, 문턱전압 증가치(?Vth)는 에이징을 거침으로써 제1조건예(1)보다 감소하였다. 특히, 제3조건예(3) 및 제7조건예(7)는 ?Vth 감소율(%)이 70% 미만이다.
종합수명을 나타내는 도13는 CC 수명과 문턱전압 증가치를 모두 나타낸다. 전체적으로 에이징을 거친 조건예((2) 내지 (9))들이 제1조건예(1)보다 종합수명이 길며, ?Vth 감소율(%)이 70% 미만인 제3조건예(3) 및 제7조건예(7)의 종합수명은 213시간 및 203시간으로 두드러지게 증가한 것을 알 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 표시패널의 경우, 100도 미안의 온도에서 2시간 정도 CC를 가하거나, 4시간 동안 PCV를 가할 경우 최고의 에이징 효과를 얻을 수 있으며, 표시패널의 휘도는 3000nit 이상, 즉 5000nit 일 때 에이징 효과가 더 좋은 것을 알 수 있다.
도14 내지 도17은 본 발명의 제3실시예에 따른 표시패널의 에이징 단계를 설명하기 위한 도면이다. 본 실시예에 따른 표시패널은 도핑되지 않은 정공수송층과 불순물로 도핑된 전자수송층을 포함한다. 전자수송층은 200Å 두께의 방향족 화합물(Novaled 사 제조, 상품명 "NET5")에 방향족 화합물(Novaled 사 제조, 상품명 "NDN1")을 약 8wt%으로 도핑한 물질을 포함한다. 본 실시예에 따른 표시패널은 제2실시예에 따른 유기층이 변형된 일 실시예에 해당한다.
도14에 나타나 있듯이, 제1조건예(1)는 에이징을 거치지 않은 표시패널이고, 제2조건예(2) 내지 제5조건예(5)는 CC를, 제6조건예(6) 내지 제9조건예(9)는 PCV를 인가한 표시패널이다. CC를 인가할 경우 에이징은 2시간 동안 지속되었으며, PCV를 인가할 경우 에이징은 4시간동안 이루어졌다. PCV의 듀티비는 50%로 조절하였으며, 펄스의 로우 신호로 약 0V를 인가하였다. 표시패널에 인가된 전류의 크기는 표시패널로부터 출사되는 빛의 휘도가 3000nit 및 5000nit가 되도록 조절하였다.
상기와 같은 조건에서, 초기휘도 감소시간 증가율(%)은 에이징을 가한 대부분의 조건예에서 200%정도 향상되었다. 하지만, 본 실시예에 따른 표시패널 역시 도11와 유사한 도15와 같이, 에이징을 거친 조건예((2) 내지 (9))의 CC 수명은 에이징 단계를 거치지 않은 제1조건예(1)보다 짧다. 즉, 에이징을 거쳤음에도 불구하고 CC 수명 증가율(%)은 100% 미만이 된다. 그 중 제6조건예(6)와 제8조건예(8)는 90% 이상의 CC 수명 증가율(%)을 나타낸단.
한편, 도16와 같이, 문턱전압 증가치(?Vth)는 에이징을 거침으로써 제1조건 예(1)보다 감소하였다. 특히, 제8조건예(8) 및 제9조건예(9)는 ?Vth 감소율(%)이 50% 정도이다.
종합수명을 나타내는 도17에 나타나 있듯이, 전체적으로 에이징을 거친 조건예((2) 내지 (9))들이 제1조건예(1)보다 종합수명이 길며, ?Vth 감소율(%)이 50% 정도인 제8조건예(8) 및 제9조건예(9)의 종합수명은 178시간 및 206시간으로 두드러지게 증가한 것을 알 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 표시패널의 경우, 100도의 온도에서 4시간 동안 PCV를 가할 경우 최고의 에이징 효과를 얻을 수 있다.
상이한 표시패널에 인가한 전기적 신호 및 온도에 대한 수치는 표시패널이 갖는 유기층의 성질 및 크기에 따라 가변적일 수 있다. 대략적으로 현재 사용되고 있는 유기층을 사용한 표시패널의 경우, 약 10nit 이상 10000nit미만의 휘도의 빛을 출사할 수 있는 전기적 신호와 70도 이상 120, 보다 바람직하게는 100도 이하의 온도를 0.5 내지 4시간 가하여 에이징 함으로써 표시패널의 수명을 증가시킬 수 있다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 발광층의 수명이 증가되고, 구동 전압의 상승률을 감소시켜 전체 수명이 연장되는 디스플레이장치의 제조방법을 제공된다.
또한, 본 발명의 목적은 발광초기의 휘도감소율이 감소되는 디스플레이장치의 제조방법이 제공된다.

Claims (14)

  1. 제1전극과, 상기 제1전극 상에 마련되어 있는 발광층과, 상기 발광층 상에 마련되어 있는 제2전극을 포함하는 표시패널을 갖는 디스플레이장치의 제조방법에 있어서,
    상기 발광층으로부터 출사되는 빛의 휘도가 약 10 nit 이상 10000nit미만이 되도록 상기 표시패널에 소정의 전기적 신호 및 온도를 가하는 에이징 단계를 포함하고,
    상기 에이징 단계에서, 상기 표시패널에 소정 레벨의 직류전압과 소정 레벨의 직류전류를 교호적으로 인가하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 제조방법.
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  13. 제1항에 있어서,
    상기 에이징 단계는 약 0.5 내지 4시간동안 지속되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 제조방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 에이징 단계 시 상기 표시패널은 약 70 내지 120도로 가열되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치의 제조방법.
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