KR101716784B1 - 유기전계발광소자의 특성 측정 방법 - Google Patents

유기전계발광소자의 특성 측정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101716784B1
KR101716784B1 KR1020100102999A KR20100102999A KR101716784B1 KR 101716784 B1 KR101716784 B1 KR 101716784B1 KR 1020100102999 A KR1020100102999 A KR 1020100102999A KR 20100102999 A KR20100102999 A KR 20100102999A KR 101716784 B1 KR101716784 B1 KR 101716784B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
electrode
organic light
capacitance
emitting diode
Prior art date
Application number
KR1020100102999A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110113553A (ko
Inventor
박성희
유인선
오형윤
김미나
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Publication of KR20110113553A publication Critical patent/KR20110113553A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101716784B1 publication Critical patent/KR101716784B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/006—Electronic inspection or testing of displays and display drivers, e.g. of LED or LCD displays
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/1201—Manufacture or treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/831—Aging

Abstract

본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로, 특히, 유기전계발광소자의 특성을 평가하는 새로운 수단을 제공하는 유기전계발광소자의 특성 측정 방법에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 OLED를 인캡슐레이션 하기 전 또는 이후에, 유기전계발광 다이오드의 정전용량을 측정하는 것이다.
정전용량은 박막의 두께 변화, 도핑량의 변화, 발광층의 위치 변화에 매우 민감하게 변화를 보여줄 뿐만 아니라 수명 특성의 변화에도 매우 민감하게 반응한다.
따라서 전류(current)-전압(voltage) 특성 측정 및 수명 측정과 더불어 OLED의 소자의 특성 파악에 매우 유용하게 사용될 수 있으며, 제작 공정 중에 적절히 사용함으로 소자의 공정 효율 및 비용을 절감할 수 있다.

Description

유기전계발광소자의 특성 측정 방법{Characteristic measuring method of organic electro-luminescence device}
본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로, 특히, 유기전계발광소자의 특성을 평가하는 새로운 수단을 제공하는 유기전계발광소자의 특성 측정 방법에 관한 것이다.
최근까지, CRT(cathode ray tube)가 표시장치로서 주로 사용되었다. 그러나, 최근에 CRT를 대신할 수 있는, 플라즈마표시장치(plasma display panel : PDP), 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 유기전계발광소자(organic electro-luminescence device : OLED)와 같은 평판표시장치가 널리 연구되며 사용되고 있는 추세이다.
위와 같은 평판표시장치 중에서, 유기전계발광소자(이하, OLED라 함)는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정표시장치에 사용되는 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하다.
그리고, 액정표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 유리하며, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 내부 구성요소가 고체이기 때문에 외부충격에 강하고, 사용 온도범위도 넓은 장점을 가지고 있다.
특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치 보다 많이 절감할 수 있는 장점이 있다.
이러한 OLED는 유기전계발광 다이오드를 통해 발광하는 자발광소자로서, 유기전계발광 다이오드는 유기전계발광현상을 통해 발광하게 된다.
도 1은 일반적인 유기전계발광현상에 의한 발광원리를 갖는 유기전계발광 다이오드의 밴드다이어그램이다.
도시한 바와 같이, 유기전계발광 다이오드(10)는 애노드 및 캐소드전극(21, 25)과 이들 사이에 위치하는 정공수송막(hole transport layer : HTL)(33)과 전자수송막(electron transport layer : ETL)(35) 그리고 정공수송막(33)과 전자수송막(35) 사이로 개재된 발광물질막(emission material layer : EML)(40)으로 이루어진다.
그리고, 발광 효율을 향상시키기 위하여 애노드전극(21)과 정공수송막(33) 사이로 정공주입막(hole injection layer : HIL)(37)이 개재되며, 캐소드전극(25)과 전자수송막(35) 사이로 전자주입막(electron injection layer : EIL)(39)이 개재된다.
이러한 유기전계발광 다이오드(10)는 애노드전극(21)과 캐소드전극(25)에 각각 양(+)과 음(-)의 전압이 인가되면 애노드전극(21)의 정공과 캐소드전극(25)의 전자가 발광물질막(40)으로 수송되어 엑시톤을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이될 때 빛이 발생되어 발광물질막(40)에 의해 가시광선의 형태로 방출된다.
한편, OLED의 발광효율 및 수명은 각 유기발광층(33, 35, 37, 39, 40)의 두께, 도핑 농도량에 의해 결정되며, 불순물의 함침에 의해서도 영향을 받는다.
불순물의 함침은 주로 유기발광층(33, 35, 37, 39, 40)의 유기물질 자체에서 기인할 수도 있으며, 유기발광층(33, 35, 37, 39, 40)을 형성하는 과정에서, 진공환경에 의해 영향을 받게 된다.
특히, 각 유기발광층(33, 35, 37, 39, 40)의 두께는 1000 ~ 2000 Å으로 매우 얇아, 증착 공정 중에 불순물이 포함될 경우 실제 OLED의 수명에 크게 영향을 미칠 수 있다.
또한, 각 유기발광층(33, 35, 37, 39, 40)을 증착하는 과정에서도, 각 유기발광층(33, 35, 37, 39, 40)의 두께가 미세하게 변화될 수 있으며, 플라즈마를 이용하여 형성하는 애노드전극(21)의 표면 처리도 조금씩 변화가 일어나게 된다.
유기발광층(33, 35, 37, 39, 40)의 두께가 다르게 형성될 경우에도 OLED의 효율 및 수명에 영향을 미치게 된다.
특히, 애노드전극(21)의 표면에 이물질이 있거나, 표면 거칠기가 클 경우 누설전류(leakage current)를 발생시키는 원인이 되어, OLED의 효율 및 수명을 낮추게 된다. 이는 OLED의 불량 요인이 된다.
따라서, 유기전계발광 다이오드의 정확한 특성을 측정하여, 효율 및 수명이 향상되며 불량이 발생되지 않은 OLED를 제공해야 하나, 이러한 유기전계발광 다이오드(10)의 특성 측정은 일정 구동 조건에서 휘도 또는 색도의 변화를 측정하는 현상 관측 수준에서 이루어질 뿐이다.
즉, 실질적으로 유기전계발광 다이오드(10)의 물질적인 변화량들을 정확하게 측정할 수 없어, 불량이 어떤 형태로 진행되었는지 진단할 수 없는 실정이다.
비록, OLED의 수명은 정확하게 측정할 수 있으나, 이는 OLED를 장시간 구동시킴으로써 측정이 가능하다. 즉, OLED의 수명은 구동소자(미도시)와 유기전계발광 다이오드(10)가 형성된 기판을 봉지(encapsulation)한 후에 측정하는 것이다.
따라서, OLED의 수명을 측정하는데 까지 너무 많은 시간이 소요되며, 유기전계발광 다이오드(10)를 형성하는 과정에서, 이미 불량의 유기전계발광 다이오드(10)가 형성되어도, OLED 봉지 공정까지 완료한 후에서야 불량을 확인하게 되므로, 공정의 효율성을 저하시키는 동시에 공정비용을 향상시키게 되는 문제점을 야기하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유기전계발광 다이오드를 형성하는 과정에서, 유기전계발광 다이오드의 불량을 바로 검출하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
이를 통해, OLED의 특성을 정확히 측정하여, 신뢰성 및 화면의 품위를 향상시킬 수 있는 OLED를 제공하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
또한, 공정의 효율성을 향상시키는 동시에 공정비용을 절감하고자 하는 것을 제 3 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 어레이기판과, 제 1 전극과 유기발광층 그리고 제 2 전극으로 이루어지는 유기전계발광 다이오드를 포함하는 유기전계발광소자의 특성 측정 방법에 있어서, 상기 유기전계발광 다이오드를 형성하는 단계와; 상기 유기전계발광 다이오드의 정전용량(capacitance)을 측정하여, 기준값과 비교하는 단계를 포함하는 유기전계발광소자의 특성 측정 방법을 제공한다.
이때, 상기 기준값은 측정된 정전용량의 이상적인 데이터로써, 안정적인 유기전계발광소자의 데이터들의 수집을 통해 이루어지며, 상기 기준값은 상기 정전용량을 전압의 함수로 도시한 그래프로 정의된다.
그리고, 상기 정전용량은 상기 기준값과 비교하여, 상기 유기전계발광소자의 불량여부를 판별하며, 상기 정전용량을 통해, 상기 유기전계발광 다이오드의 상기 각 유기발광층의 위치 및 두께, 또는 도펀트의 도핑량과 상기 유기전계발광소자의 수명에 따른 불량여부를 측정할 수 있다.
또한, 상기 정전용량을 측정하는 단계는, 상기 어레이기판 상에 상기 유기전계발광 다이오드가 형성된 후 또는 상기 유기전계발광소자가 완성된 후 진행하며, 상기 정전용량을 측정한 후, 실패턴을 형성하고 인캡슐레이션한다.
그리고, 상기 정전용량은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극에 -50V ~ 50V 이내의 구간 내의 전압 또는 전류에 1mV ~ 5V 진폭과 100Hz ~ 10MHz 주파수를 갖는 교류신호를 중첩하여 인가하여 측정하며, 상기 어레이기판은 다수의 화소영역으로 정의된 투명기판과; 상기 화소영역의 일측과 타측에 교차하여 구성된 게이트 및 데이터배선과; 상기 게이트 및 데이터배선의 교차지점에 구성되고, 게이트전극과 반도체층과 소스 및 드레인전극으로 구성된 스위칭소자와 구동소자를 포함하고, 상기 제 1 전극은 상기 드레인전극과 접촉한다.
또한, 상기 유기전계발광 다이오드의 정전용량(capacitance)을 측정하기 전에, 상기 유기전계발광 다이오드를 에이징(aging)하며, 상기 에이징(aging)은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극에 0.1mA/cm2 ~ 10A/cm2 의 전류를 인가하며, 10초 ~ 5시간 진행한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 OLED를 인캡슐레이션 하기 전 또는 후에, 유기전계발광 다이오드의 정전용량을 측정함으로써, 유기전계발광 다이오드의 정확한 발광특성을 확인할 수 있는 효과가 있다. 이를 통해, 유기전계발광 다이오드의 불량유무를 판별할 수 있는 효과가 있다.
특히, 매우 얇게 형성되는 각 유기발광층의 증착공정 중에 불순물이 포함되거나, 각 유기발광층의 두께가 미세하게 변화되어도, 이러한 물질적인 변화량까지 측정이 가능한 효과가 있다.
또한, OLED가 완성되기 전에, 유기전계발광 다이오드의 불량여부를 판별할 수 있으므로, OLED를 봉지한 후에 OLED의 특성을 측정하여 불량을 판별하였던 기존에 비해 공정의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 공정비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 유기전계발광현상에 의한 발광원리를 갖는 유기전계발광 다이오드의 밴드다이어그램.
도 2는 본 발명에 따른 OLED를 개략적으로 도시한 단면도.
도 3은 도 2의 OLED의 제조공정을 단계적으로 도시한 공정흐름도.
도 4a ~ 4c는 유기발광층의 두께를 각각 달리 형성한 유기전계발광 다이오드의 단면도.
도 5a는 도 4a ~ 4c의 유기전계발광 다이오드의 전류(current)-전압(voltage) 특성을 측정한 그래프.
도 5b는 도 4a ~ 4c의 유기전계발광 다이오드의 정전용량을 측정한 그래프.
도 6a ~ 6c는 발광물질막의 위치를 달리한 유기전계발광 다이오드의 단면도.
도 7a는 도 6a ~ 6c의 유기전계발광 다이오드의 전류(current)-전압(voltage) 특성을 측정한 그래프.
도 7b는 도 6a ~ 6c의 유기전계발광 다이오드의 정전용량을 측정한 그래프.
도 8a ~ 8b는 유기전계발광 다이오드 내의 도펀트의 도핑량에 따라 전류(current)-전압(voltage) 특성을 측정한 그래프와 정전용량을 측정한 그래프.
도 9a ~ 9b는 유기전계발광 다이오드의 수명에 따라 전류(current)-전압(voltage) 특성을 측정한 그래프와 정전용량을 측정한 그래프.
도 10은 실시예 5에 따른 OLED의 제조공정을 단계적으로 도시한 공정흐름도.
도 11a ~ 11b는 에이징공정 후 유기전계발광 다이오드의 휘도(luminance)-수명(lifetime) 특성과 정전용량(capacitance)-전류(voltage) 특성을 측정한 결과.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 도시한 단면도이다.
설명에 앞서, OLED(100)는 발광된 빛의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 하부 발광방식은 안정성 및 공정의 자유도가 높아, 하부 발광방식에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이하 본 발명의 OLED(100)는 하부 발광방식을 일 예로 설명하도록 하겠다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 OLED(100)는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 유기전계발광 다이오드(E)가 형성된 제 1 기판(101)과, 제 1 기판(101)과 마주하며 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(102)으로 구성되며, 제 1 및 제 2 기판(101, 102)은 서로 이격되어 있고, 이의 가장자리부는 실패턴(seal pattern : 120)을 통해 봉지되어 합착된다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 기판(101)의 상부에는 각 화소영역(P) 별로 스위칭(switching) 박막트랜지스터(미도시)와 구동(driving) 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있고, 각각의 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되는 제 1 전극(111)과 제 1 전극(111)의 상부에 위치하며 특정한 색의 빛을 발광하는 유기발광층(113), 유기발광층(113)의 상부에 위치하는 제 2 전극(115)으로 이루어지는 유기전계발광 다이오드(E)가 형성된다.
여기서, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 게이트전극(107)과 반도체층(103) 그리고 소스 및 드레인전극(110a, 110b)으로 이루어진다. 이때, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 폴리실리콘 반도체층을 포함하여 탑 게이트(top gate) 타입이거나, 순수 및 불순물의 비정질질실리콘으로 이루어진 보텀 케이트(bottom gate) 타입으로 형성할 수도 있다.
여기서, 탑게이트 타입의 구동 박막트랜지스터(DTr)를 일예로 설명하면, 반도체층(103)은 폴리실리콘으로 이루어지며 그 중앙부는 채널을 이루는 액티브영역(103a) 그리고 액티브영역(103a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(103b, 103c)으로 구성되며, 이러한 반도체층(103) 상부로는 게이트절연막(105)이 형성되어 있다.
게이트절연막(105) 상부로는 반도체층(103)의 액티브영역(103b)에 대응하여 게이트전극(107)이 형성되어 있다.
그리고, 게이트전극(107) 의 상부 전면에 제 1 층간절연막(109a)이 형성되어 있으며, 이때 제 1 층간절연막(109a)과 그 하부의 게이트절연막(105)은 액티브영역(103a) 양측면에 위치한 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 각각 노출시키는 반도체층 콘택홀(116)을 구비한다.
다음으로, 반도체층 콘택홀(116)을 포함하는 제 1 층간절연막(109a) 상부로는 서로 이격하며 반도체층 콘택홀(116)을 통해 노출된 소스 및 드레인영역(103b, 103c)과 각각 접촉하는 소스 및 드레인 전극(110a, 110b)이 형성되어 있다.
그리고, 소스 및 드레인전극(110a, 110b)과 두 전극(110a, 110b) 사이로 노출된 제 1 층간절연막(109a) 상부로 제 2 층간절연막(109b)이 형성되는데, 제 2 층간절연막(109b)은 드레인전극(110b)을 노출시키는 드레인콘택홀(117)을 갖는다.
이때 도면에 나타나지 않았지만, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된다.
또한, 제 2 층간절연막(109b) 상부의 실질적으로 화상을 표시하는 영역에는 유기전계발광 다이오드(E)를 구성하는 제 1 전극(111)과 유기발광층(113) 그리고 제 2 전극(115)이 순차적으로 형성되어 있다.
제 1, 2 전극(111, 115)과 그 사이에 형성된 유기발광층(113)은 유기전계발광 다이오드(E)를 이루게 된다.
여기서, 제 1 전극(111)은 각 화소(P) 별로 형성되는데, 각 화소(P) 별로 형성된 제 1 전극(111) 사이의 비화소영역(미도시)에는 뱅크(bank : 119)가 위치한다.
즉, 뱅크(119)는 기판(101) 전체적으로 격자 구조의 매트릭스 타입으로 형성되어, 뱅크(119)를 각 화소영역(P) 별 경계부로 하여 제 1 전극(111)이 화소영역(P) 별로 분리된 구조로 형성되어 있다.
이러한 제 1 전극(111)은 제 2 층간절연막(109b)의 드레인콘택홀(117)을 통해 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(110b)과 연결된다.
이와 같은 경우에, 제 1 전극(111)은 애노드(anode) 전극의 역할을 하며, 제 2 전극(115)은 캐소드(cathode) 전극의 역할을 한다.
이에 따라, 제 1 전극(111)은 투명전극으로 형성되고, 제 2 전극(115)은 불투명전극으로 형성되므로 유기발광층(113)에서 발광된 빛은 제 1 전극(111) 방향으로 방출되는 하부 발광방식으로 구동된다.
이러한 OLED(100)는 선택된 색 신호에 따라 제 1 전극(111)과 제 2 전극(115)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(111)으로부터 제공된 전공과 제 2 전극(115)으로 주입된 전자가 유기발광층(113)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다.
이때, 발광된 빛은 투명한 제 1 전극(111)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, OLED(100)는 임의의 화상을 구현하게 된다.
한편, 유기전계발광 다이오드(E)는 발광휘도 및 색도와 같은 발광 특성이 소자를 구성하는 재료의 특성과 소자의 구조에 따라 각각 다르게 나타난다.
즉, 유기전계발광 다이오드(E)는 각 전극(111, 115)의 표면 상태나 이물질에 의한 노출 또는 유기발광층(113)의 각 두께 및 위치, 또는 도펀트의 도핑량에 따라, 각각 다른 소자 특성을 갖게 된다.
이러한 유기전계발광 다이오드(E)의 발광 특성은 OLED(100)의 효율 및 수명에도 영향을 미치게 되며, 이는 OLED(100)의 불량 요인이 된다.
이에, 본 발명의 OLED(100)는 유기전계발광 다이오드(E)의 정전용량을 측정함으로써, 미세한 두께 변화, 도핑량의 변화, 이물질에 의한 함침 등에 따른 유기전계발광 다이오드(E)의 발광특성을 정확하게 측정할 수 있다.
이를 통해, OLED(100)의 불량여부를 판별할 수 있다.
특히, 유기전계발광 다이오드(E)를 형성하는 동시에 유기전계발광 다이오드(E)의 불량여부 또한 판별할 수 있으므로, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 공정비용을 절감할 수 있다.
이에 대해 도 3을 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 3은 도 2의 OLED의 제조공정을 단계적으로 도시한 공정흐름도이다.
우선, 제 1 단계(st1)로 제 1 기판(도 2의 101) 상에 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, 도 2의 DTr)를 형성하는데, 즉, 제 1 기판(도 2의101) 상에 게이트전극(도 2의 107), 게이트절연막(도 2의 105), 반도체층(도 2의 103), 소스 및 드레인전극(도 2의 110a, 110b)으로 이루어지는 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, 도 2의 DTr)를 형성한다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 기판(도 2의 101)의 각 화소영역(도 2의 P)에 비정질 실리콘을 증착하여 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하고, 이에 대해 레이저 빔을 조사하거나 또는 열처리를 실시하여 비정질 실리콘층을 폴리실리콘층(미도시)으로 결정화시킨다.
이후, 마스크 공정을 실시하여 폴리실리콘층(미도시)을 패터닝하여 순수 폴리실리콘 상태의 반도체층(도 2의 103)을 형성한다. 이때 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하기 전에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 절연기판(도 2의 101) 전면에 증착함으로써 버퍼층(미도시)을 형성할 수도 있다.
다음으로, 순수 폴리실리콘의 반도체층(도 2의 103) 위로 산화실리콘(SiO2)을 증착하여 게이트절연막(도 2의 105)을 형성한다.
이후, 게이트절연막(도 2의 105) 위로 저저항 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금 중 하나를 증착하여 제 1 금속층(미도시)을 형성하고, 마스크 공정을 진행하여 반도체층(도 2의 103)의 중앙부에 대응하여 게이트전극(도 2의 107)을 형성한다.
다음, 게이트전극(도 2의 107)을 블록킹 마스크로 이용하여 제 1 기판(도 2의 101) 전면에 불순물 즉, 3가 원소 또는 5가 원소를 도핑함으로써 반도체층(도 2의 103) 중 게이트전극(도 2의 107) 외측에 위치한 부분에 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(도 2의 103b, 103c)을 이루도록 하고, 도핑이 방지된 게이트전극(도 2의 107)에 대응하는 부분은 순수 폴리실리콘의 액티브영역(도 2의 103a)을 이루도록 한다.
다음으로 제 1 기판(도 2의 101) 전면에 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO2)과 같은 무기절연물질을 증착하여 전면에 제 1 층간절연막(도 2의 109a)을 형성하고, 마스크 공정을 진행하여 제 1 층간절연막(도 2의 109a)과 하부의 게이트절연막(도 2의 105)을 동시 또는 일괄 패터닝함으로써 반도체층(도 2의 103)의 소스 및 드레인영역(도 2의 103b, 103c)을 각각 노출시키는 반도체층콘택홀(도 2의 116)을 형성한다.
이후, 제 1 층간절연막(도 2의 109a) 위로 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 크롬(Cr) 및 몰리브덴(Mo) 중 하나를 증착하여 제 2 금속층(미도시)을 형성하고, 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 반도체층콘택홀(도 2의 116)을 통해 소스 및 드레인영역(도 2의 103b, 103c)과 접촉하는 소스 및 드레인전극(도 2의 110a, 110b)을 형성한다.
이때 반도체층(도 2의 103)과 게이트절연막(도 2의 105)과 게이트전극(도 2의 107)과 제 1 층간절연막(도 2의 109a)과 서로 이격하는 소스 및 드레인전극(도 2의 110a, 110b)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이룬다.
다음으로 소스 및 드레인전극(도 2의 110a, 110b)이 형성된 제 1 기판(도 2의 101) 상에 포토아크릴(photo acryl) 또는 벤조사이클로부텐(BCB) 등의 유기절연물질을 도포하고 마스크공정을 통해 패터닝함으로써, 제 2 층간절연막(도 2의 109b)을 형성한다.
이때, 제 2 층간절연막(도 2의 109b)은 드레인전극(도 2의 110b)을 노출하는 드레인전극 콘택홀(도 2의 117)을 가진다.
다음은 제 2 단계(st2)로, 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, 도 2의 DTr)가 형성된 제 1 기판(도 2의 101) 상에 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)를 형성하는데, 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)는 제 1 전극(도 2의 111)과 유기발광층(도 2의 113) 그리고 제 2 전극(도 2의 115)을 순차적으로 증착하여 형성한다.
이때, 제 1 전극(도 2의 111)은 제 2 층간절연막(도 2의 109b) 상부로 드레인콘택홀(도 2의 117)을 통해 드레인전극(도 2의 110b)과 접촉하며, 제 1 전극(도 2의 111)의 상부에는 감광성 유기절연 재질 예를 들면 블랙 수지, 그래파이트 파우더(graphite powder), 그라비아 잉크, 블랙 스프레이, 블랙 에나멜 중 하나를 도포하고 이를 패터닝함으로써 제 1 전극(도 2의 111) 상부로 뱅크(도 2의 119)를 형성한다.
다음으로, 뱅크(도 2의 119) 상부에 유기발광물질을 도포 또는 증착하여 유기발광층(도 2의 113)을 형성한다.
이때 도면에 나타나지 않았지만, 유기발광층(도 2의 113)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입막(hole injection layer), 정공수송막(hole transport layer), 발광물질막(emitting material layer), 전자수송막(electron transport layer) 및 전자주입막(electron injection layer)의 다중층으로 구성할 수도 있다.
다음으로, 유기발광층(도 2의 113) 상부에 일함수가 낮은 금속 물질을 증착한 금속막 상에 투명한 도전성 물질을 두껍게 증착한 제 2 전극(도 2의 115)을 형성함으로써, 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)를 완성하게 된다.
이로써, OLED(도 2의 100)의 제 1 기판(도 2의 101)이 완성된다.
다음은 제 3 단계(st3)로, 유기전계발광 다이오드(도 2의E)가 형성된 제 1 기판(도 2의 101) 의 가장자리부에 실패턴(도 2의 120)을 형성한 후, 제 4 단계(st4)로 제 1 기판(도 2의 101)과 제 2 기판(도 2의 102)을 밀착되도록 가압함으로써, 제 1 기판(도 2의 101)과 제 2 기판(도 2의 102)이 완전히 합착되어 패널 상태를 이루도록 한다.
이를 통해, 본 발명의 OLED(도 2의 100)는 인캡슐레이션된다.
다음은 제 5 단계(st5)로, 합착되어 패널 상태를 이루는 OLED패널을 각 단위 패턴 별로 절단시키는데, 이는 OLED(도 2의 100)를 제조하는데 있어서 생산성을 높이고자 하나의 큰 모기판에 다수의 단위 셀을 형성한 후 각각 하나의 셀로 분리하는 공정을 거치게 되는데, 이 공정이 절단공정이다.
이를 통해, 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, 도 2의 DTr)와 제 1 전극(도 2의 111)과 유기발광층(도 2의 113) 그리고 제 2 전극(도 2의 115)으로 이루어진 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)를 구비한 OLED(도 2의 100)를 완성하게 된다.
이때, 본 발명의 OLED(도 2의 100)는 제 3 단계(st3) 전 또는 이후인 즉, 제 1 기판(도 2의 101) 상에 실패턴(도 2의 120)을 형성하기 전 또는 이후에 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 정전용량(capacitance)을 측정 단계(st6)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 발광휘도는 구동전압 또는 전류에 의해 직접 제어되므로, 소자의 구동 전압과 전류 및 발광휘도와의 관계는 소자의 특성을 규정하는 기본이 되며, 실제로 이 관계를 이용하여 원하는 발광휘도를 구현하기 위해 특정 전압 또는 전류를 인가하여 소자를 구동하게 된다.
유기전계발광 다이오드(도 2의 E)는 상이한 전자특성을 갖는 재료의 적층 구조로 이루어져, 일정전압 또는 일정전류 및 주파수에 따라 구동 특성이 달라지게 된다.
즉, 동일한 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)를 동일한 전압으로 구동하더라도, 정전용량의 차이에 의해 인가되는 전류 신호의 형태는 크게 다르게 된다.
따라서, 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 정전용량을 측정함으로써, 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 정확한 발광특성을 확인할 수 있다. 이를 통해 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)에 따른 OLED(도 2의 100)의 불량유무를 판별할 수 있다.
특히, 정전용량은 유기물이 매우 미세한 불순물을 함유하거나, 각 전극(도 2의 111, 113)의 표면에 이물질이 존재하거나, 표면 거칠기가 클 경우에도, 매우 민감하게 특성 변화를 발생시키게 된다.
따라서, 매우 얇게 형성되는 각 유기발광층(도 2의 113)의 증착공정 중에 불순물이 포함되거나, 각 유기발광층(도 2의 113)의 두께가 미세하게 변화되어도, 이러한 물질적인 변화량까지 정전용량의 측정을 통해 확인 가능한 것이다.
특히, 정전용량은 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 제 1 및 제 2 전극(도 2의 111, 115)과 유기발광층(도 2의 113)이 형성되어, 제 1 및 제 2 전극(도 2의 111, 115)에 전하를 인가할 수 있는 조건만 되면 언제든지 측정이 가능하다.
즉, 제 2 전극(도 2의 115)이 증착된 진공챔버 내부에서도 정전용량을 측정할 수 있으며, 또는 실패턴(도 2의 120)을 형성하기 전 또는 이후에도 언제든 측정 할 수 있다.
따라서, OLED(도 2의 100)가 완성되기 전에 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 불량여부를 판별할 수 있으므로, OLED(도 2의 100)를 봉지한 후에 OLED(도 2의 100)의 특성을 측정하여 불량을 판별하였던 기존에 비해 공정의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 공정비용을 절감할 수 있다.
여기서, 정전용량 측정을 통해 OLED(도 2의 100)의 불량여부를 판별하는 과정에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 제 1 및 제 2 전극(도 2의 111, 115)에 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)를 구동하는 일정전압(바이어스 전압)에 소정의 진폭과 주파수를 갖는 교류신호를 중첩하여 인가하여 정전용량을 측정할 수 있으며, 이렇게 측정되는 정전용량을 인가한 전압의 함수로 도시할 수 있다.
이때, 측정된 정전용량은 유기발광층(도 2의 113)의 각 층에 쌓여진 전체 전하들의 각 전압에서의 시간에 대한 평균 값을 제공하게 된다.
따라서, 정전용량은 각 유기발광층(도 2의 113)의 두께, 도핑량, 불순물이 존재여부에 의해 매우 민감하게 변화하게 되므로, 이를 통해 OLED(도 2의 100)의 이상적인 정전용량 값을 확보할 수 있다.
이때, 이상적인 정전용량 값은 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)를 형성하는 과정에서, 안정된 OLED(도 2의 100)의 데이터가 모아진 값으로, 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 각 층들의 두께 변화에 따른 정전용량 변화값과 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 각 발광물질막의 도펀트의 도핑량 변화에 따른 정전용량 변화값 그리고 기판의 중심부와 가장자리부의 평탄화에 따른 정전용량 변화값에 대한 정보와 함께 OLED(도 2의 100)의 수명과 효율이 이상적인 값 등이다
따라서, 이렇게 확보된 이상적인 정전용량 값에서 벗어나는 정도를 이용하여 OLED(도 2의 100)의 특성 변화 유무에 따른 불량여부를 결정할 수 있는 것이다.
즉, OLED(도 2의 100)의 제작 공정 중, 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)가 형성된 후 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 제 1 및 제 2 전극(도 2의 111, 115)에 소정의 전압 바이어스와 함께 소정의 주파수와 진폭을 갖는 교류전압 또는 전류신호를 중첩하여 인가하고, 전압 및 전류 응답신호를 측정하여 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 정전용량을 구한다.
이때, 본 발명의 정전용량은 제 1 및 제 2 전극(도 2의 111, 115) 사이를 -50V ~ 50V 이내의 임의 구간을 설정하여, 100Hz ~ 10MHz의 주파수를 이용하고, 1mV ~ 5V의 교류성분을 이용하여 측정하는 것이 바람직하다.
이렇게 측정된 정전용량을 인가한 전압의 함수로 도시하여, 이를 이상적인 정전용량 값의 그래프 곡선과 비교하여, 이상적인 정전용량 곡선을 기준으로 벗어나는 정도를 통해 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)를 불량으로 판정한다.
이때, 측정된 정전용량 값에, 스위칭 또는 구동 박막트랜지스터(미도시, 도 2의 DTr)의 정전용량이 포함될 수 있으므로, 스위칭 또는 구동 박막트랜지스터(미도시, 도 2의 DTr)의 정전용량을 측정된 정전용량 값에서 차후 제거하거나, 또는 별도의 테스트용 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)로 정전용량을 측정하는 것 또한 가능하다.
[실시예 1]
실시예 1은 도 4a ~ 4c에 도시한 바와 같이 유기발광층의 두께를 각각 달리한 제 1 내지 제 3 유기전계발광 다이오드를 구비하여, 이들 각각의 정전용량을 측정하였다.
즉, 도 4a에 도시한 바와 같이 제 1 유기전계발광 다이오드는 애노드전극 역할을 하는 제 1 전극(111)과 캐소드전극 역할을 하는 제 2 전극(115) 사이에 정공수송막(113a)의 두께를 800Å, 발광물질막(113c)의 두께를 100Å 그리고 전자수송막(113b)의 두께를 300Å의 형성하였으며, 도 4b에 도시한 바와 같이 제 2 유기전계발광 다이오드는 정공수송막(113a)의 두께를 750Å, 발광물질막(113c)의 두께를 200Å 그리고 전자수송막(113b)의 두께를 250Å의 형성하였으며, 도 4c에 도시한 바와 같이 제 3 유기전계발광 다이오드는 정공수송막(113a)의 두께를 700Å, 발광물질막(113c)의 두께를 300Å 그리고 전자수송막(113b)의 두께를 200Å의 형성하였다.
이때, 제 1 내지 제 3 유기전계발광 다이오드는 도 5a에 도시한 바와 같이 먼저 전류(current)-전압(voltage) 특성을 측정하였는데, 도 5a의 그래프를 보면 알 수 있듯이 제 1 내지 제 3 유기전계발광 다이오드의 전류-밀도 특성은 각 유기발광층(113)의 두께가 다르게 형성되어도, 유사한 특성 결과를 나타내게 된다.
따라서, 유기발광층(113)의 각 두께가 다르게 형성될 경우, 이와 같은 물질적인 변화량은 전류-밀도 특성의 측정결과를 통해서는 확인할 수 없음을 알 수 있다.
즉, 이는 전류-밀도의 변화로 확인되지 않는 특성이 있다는 것을 의미한다.
이에 반해, 제 1및 제 2 전극(111, 115)에 0 ~ 5V의 직류성분의 전압을 인가하고, 1KHz의 주파수와 50mV의 교류성분의 진폭을 중첩하여 정전용량을 측정한 결과, 도 5b에 도시한 바와 같이 각 유기발광층(113)이 서로 다른 두께로 형성된 제 1 내지 제 3 유기전계발광 다이오드의 정전용량(capacitance)-전압(voltage) 특성을 측정하면, 제 1 내지 제 3 유기전계발광 다이오드의 정전용량이 다르게 측정됨을 확인할 수 있다.
이렇게, 유기전계발광 다이오드는 각 유기발광층(113)의 두께가 다르게 형성될 경우, 발광휘도와 색도와 같은 발광 특성이 각각 다르게 되므로, OLED(도 2의 100)의 효율 및 수명에도 영향을 미치게 되며, 이는 OLED(도 2의 100)의 불량 요인이 된다.
이에, 본 발명은 유기전계발광 다이오드의 유기발광층(113)의 각 두께가 다르게 형성됨을 정전용량을 측정함으로써, 확인할 수 있는 것이다.
따라서, 각 유기발광층(113)의 두께에 대한 변화량이 필요한 경우와 의도하지 않았지만 각 유기발광층(113)의 두께가 변화될 경우, 정전용량 측정을 통해 이상적인 정전용량 곡선을 기준으로 하여 유기전계발광 다이오드를 불량으로 판정할 수 있다.
[실시예 2]
실시예 2는 도 6a ~ 6c에 도시한 바와 같이 유기전계발광 다이오드 내의 발광물질막을 제 1 전극으로부터의 거리를 달리한 제 1 내지 제 3 유기전계발광 다이오드를 구비하여, 이들 각각의 정전용량을 측정하였다.
도 6a에 도시한 바와 같이 제 1 유기전계발광 다이오드는 애노드전극 역할을 하는 제 1 전극(111)과 캐소드전극 역할을 하는 제 2 전극(115) 사이에 정공수송막(113a)의 두께를 600Å, 전자수송막(113b)의 두께를 300 Å으로 형성하여, 300 Å 의 두께를 갖는 발광물질막(113c)이 제 1 전극(111)으로부터 600 Å 떨어지며, 제 2 전극(115)으로부터 300 Å 떨어져 위치하도록 형성하였다.
그리고, 도 6b에 도시한 바와 같이 제 2 유기전계발광 다이오드는 제 1 유기전계발광 다이오드와 동일한 두께로 형성되나, 발광물질막(113c)이 제 1 전극(111)으로부터 700 Å 떨어져 위치하도록 하며, 제 2 전극(115)으로부터는 200 Å 떨어져 위치하도록 형성하였으며, 제 3 유기전계발광 다이오드는 제 6c에 도시한 바와 같이 발광물질막(113c)이 제 1 전극(111)으로부터 800Å 떨어져 위치하도록 하며, 제 2 전극(115)으로부터는 100 Å 떨어져 위치하도록 형성하였다.
이러한 제 1 내지 제 3 유기전계발광 다이오드의 전류(current)-전압(voltage) 특성과 정전용량(capacitance)-전류(voltage) 특성을 측정한 결과를 도 7a와 도 7b에 에 도시하였다.
이때, 제 1 내지 제 3 유기전계발광 다이오드의 각 제 1및 제 2 전극(111, 115)에 0 ~ 5V의 직류성분의 전압을 인가하고, 1KHz 의 주파수와 50mV의 교류성분의 진폭을 중첩하여 정전용량을 측정하였다.
도 7a의 그래프를 보면, 제 1 유기전계발광 다이오드의 구동전압이 크게 나타냄을 확인할 수 있으나, 도 7b의 그래프를 보면 정전용량은 제 2 유기전계발광 다이오드가 가장 크게 나타냄을 확인할 수 있다.
이는, 정공수송막(113a)의 두께가 증가하여 발광물질막(113c)이 제 1 전극(111)으로부터 멀리 위치할수록 같은 전류를 주입하는데도 더 높은 전압을 인가해야 한다는 결과를 알 수 있다.
반면, 제 1 내지 제 3 유기전계발광 다이오드의 정전용량은 축적되는 전하량이 전압에 따라 서로 다른 양상을 나타내는 것을 확인할 수 잇다.
따라서, 제 1 전극(111)으로부터 발광물질막(113c)이 위치한 거리에 따른 변화량이 필요한 경우, 정전용량 측정을 통해 이상적인 정전용량 곡선을 기준으로 하여 유기전계발광 다이오드를 불량으로 판정할 수 있다.
[실시예 3]
실시예 3은 유기전계발광 다이오드 내의 발광물질막의 도펀트의 도핑량을 달리하여 이들 각각의 전류(current)-전압(voltage) 특성과 정전용량(capacitance)-전류(voltage) 특성을 측정한 결과를 도 8a와 도 8b에 나타내였다.
도 8a와 도 8b의 1-A, 1-B, 1-C, 1-D 각각의 유기전계발광 다이오드는 애노드전극 역할을 하는 제 1 전극(도 6a의 111)과 캐소드전극 역할을 하는 제 2 전극(도 6a의 115) 사이에 정공수송막(도 6a의 113a)의 두께를 700Å, 전자수송막(도 6a의 113b)의 두께를 200 Å으로 형성하여, 발광물질막(도 6a의 113c)의 두께를 300 Å으로 형성하였다.
이때, 1-A는 발광물질막(도 6a의 113c)에 도펀트가 전혀 도핑되지 않은 상태이며, 1-B는 발광물질막(도 6a의 113c)에 2%의 도펀트가 도핑된 상태이며, 1-C는 발광물질막(도 6a의 113c)에 4%의 도펀트가 도핑된 상태이며, 1-D는 발광물질막(도 6a의 113c)에 8%의 도펀트가 도핑된 상태이다.
여기서, 도 8a를 보면 전류(current)-전압(voltage) 특성은 1-A, 1-B, 1-C, 1-D 의 유기전계발광 다이오드가 모두 유사한 특성을 갖도록 측정된 것을 확인할 수 있다.
이는, 전류(current)-전압(voltage) 특성은 유기전계발광 다이오드의 도펀트의 도핑량이 다르게 각각 도핑되어도, 그 경향성을 파악하는 것이 용이하지 않음을 알 수 있다.
이에 반해, 도 8b의 그래프를 보면, 유기전계발광 다이오드의 도펀트의 도핑량이 증가할수록, 정전용량 값이 크고 낮은 전압에서 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이렇게, 정전용량은 각각의 유기전계발광 다이오드의 도펀트의 도핑량에 따라서 발광휘도와 색도와 같은 발광 특성이 다르게 되므로, OLED(도 2의 100)의 효율 및 수명에도 영향을 미치게 되며, 이는 OLED(도 2의 100)의 불량 요인이 된다.
이에, 본 발명은 도펀트의 도핑량에 따른 유기전계발광 다이오드의 정전용량을 측정함으로써, 유기전계발광 다이오드의 불량 여부를 확인할 수 있는 것이다.
따라서, 도펀트의 도핑량에 따라 측정된 정전용량을 이상적인 정전용량 곡선을 기준으로 하여 비교하여, 이를 통해 유기전계발광 다이오드는 불량으로 판정할 수 있는 것이다.
[실시예 4]
실시예 4는 유기전계발광 다이오드의 수명에 따라 각각의 전류(current)-전압(voltage) 특성과 정전용량(capacitance)-전류(voltage) 특성을 측정한 결과를 도 9a와 도 9b에 도시하였다.
도 9a와 도 9b에 도시한 2-A, 2-B, 2-C, 2-D각각의 유기전계발광 다이오드는 애노드전극 역할을 하는 제 1 전극(도 6a의 111)과 캐소드전극 역할을 하는 제 2 전극(도 6a의 115) 사이에 정공수송막(도 6a의 113a)의 두께를 700Å, 전자수송막(도 6a의 113b)의 두께를 200 Å으로 형성하여, 발광물질막(도 6a의 113c)의 두께를 300 Å으로 형성하였다. 그리고, 발광물질막(도 6a의 113c)에는 4%의 도펀트를 도핑하여 형성하였다.
이러한, 2-A, 2-B, 2-C, 2-D 각각의 유기전계발광 다이오드는 순차적으로 높은 진공도의 환경에서 증착하였으며, 이 결과 2-A 유기전계발광 다이오드는 초기휘도에서 20%의 휘도 감소가 일어나기까지 3.4시간 걸렸으며, 2-B 유기전계발광 다이오드는 11.9시간이 걸렸다.
그리고, 2-C 유기전계발광 다이오드는 17.8시간이 걸렸으며, 2-D 유기전계발광 다이오드는 초기휘도에서 20%의 휘도 감소가 일어나기까지 74.6시간이 걸렸다.
이때, 도 9a의 그래프를 보면 알 수 있듯이 각 유기전계발광 다이오드의 전류(current)-전압(voltage) 특성은 별다른 차이점이 없으나, 도 9b의 그래프를 보면, 유기전계발광 다이오드의 수명이 좋을수록 3V와 3.2V영역의 정전용량 값의 비율 즉, C(3V)/C(3/2V)이 1에 가까워지면서 2.5V 부근에서 정전용량 값이 크게 나타남을 알 수 있다.
이를 통해, 유기전계발광 다이오드의 정전용량을 측정한 결과, 도 9b의 그래프의 2-D 유기전계발광 다이오드와 같이 2.5V 부근에서 정전용량 값이 크게 나타날 경우, 유기전계발광 다이오드의 수명을 별도로 측정하지 않아도, 유기전계발광 다이오드의 수명이 좋음을 알 수 있다.
[실시예 5]
실시예 5는 본 발명의 정전용량 측정 전에 에이징(aging)공정을 진행하는 것이다.
이를 통해, 정전용량의 변화를 보다 명확하게 확인할 수 있다.
도 10은 실시예 5에 따른 OLED의 제조공정을 단계적으로 도시한 공정흐름도로써, 중복된 설명을 피하기 위해 앞서의 앞서 전술한 도 3의 설명과 동일한 역할을 하는 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하며, 실시예 5에서 전술하고자 하는 특징적인 내용만을 살펴보도록 하겠다.
우선, 제 1 단계(st1)로 제 1 기판(도 2의 101) 상에 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, 도 2의 DTr)를 형성하며, 제 2 단계(st2)로, 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, 도 2의 DTr)가 형성된 제 1 기판(도 2의 101) 상에 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)를 형성하는데, 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)는 제 1 전극(도 2의 111)과 유기발광층(도 2의 113) 그리고 제 2 전극(도 2의 115)을 순차적으로 증착하여 형성한다.
다음은 제 3 단계(st3)로, 유기전계발광 다이오드(도 2의E)가 형성된 제 1 기판(도 2의 101) 의 가장자리부에 실패턴(도 2의 120)을 형성한 후, 제 4 단계(st4)로 제 1 기판(도 2의 101)과 제 2 기판(도 2의 102)을 밀착되도록 가압함으로써, 제 1 기판(도 2의 101)과 제 2 기판(도 2의 102)이 완전히 합착되어 패널 상태를 이루도록 한다.
이를 통해, 본 발명의 OLED(도 2의 100)는 인캡슐레이션된다.
다음은 제 5 단계(st5)로, 합착되어 패널 상태를 이루는 OLED패널을 각 단위 패턴 별로 절단시키는데, 이는 OLED(도 2의 100)를 제조하는데 있어서 생산성을 높이고자 하나의 큰 모기판에 다수의 단위 셀을 형성한 후 각각 하나의 셀로 분리하는 공정을 거치게 되는데, 이 공정이 절단공정이다.
이를 통해, 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, 도 2의 DTr)와 제 1 전극(도 2의 111)과 유기발광층(도 2의 113) 그리고 제 2 전극(도 2의 115)으로 이루어진 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)를 구비한 OLED(도 2의 100)를 완성하게 된다.
이때, 본 발명의 OLED(도 2의 100)는 제 3 단계(st3) 전 또는 이후인 즉, 제 1 기판(도 2의 101) 상에 실패턴(도 2의 120)을 형성하기 전 또는 이후에 유기전계발광 다이오드(도 2의E)에 일정한 교류 또는 직류 전류를 인가하는 에이징(aging) 단계(st6) 이후, 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 정전용량(capacitance) 측정 단계(st7)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)는 상이한 전자특성을 갖는 재료의 적층 구조로 이루어져, 일정전압 또는 일정전류 및 주파수에 따라 구동 특성이 달라지게 된다.
즉, 동일한 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)를 동일한 전압으로 구동하더라도, 정전용량의 차이에 의해 인가되는 전류 신호의 형태는 크게 다르게 된다.
따라서, 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 정전용량을 측정함으로써, 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 정확한 발광특성을 확인할 수 있다. 이를 통해 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)에 따른 OLED(도 2의 100)의 불량유무를 판별할 수 있다.
이때, 본 발명의 실시예 5는 정전용량을 측정하기 전에, 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)에 일정한 전류를 일정시간 동안 인가하는 에이징공정(st6)을 더욱 진행함으로써, 정전용량 측정시 정전용량의 차이를 보다 명확하게 확인할 수 있다.
여기서, 정전용량 측정을 통해 OLED(도 2의 100)의 불량여부를 판별하는 과정에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 제 1 및 제 2 전극(도 2의 111, 115)에 소정의 전류를 인가하여, 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)가 동작상태일 때 일정 시간 동안 방치함으로써, 에이징공정(st6)을 진행한다.
이때, 본 발명의 에이징공정(st6)은 0.1mA/cm2 ~ 10A/cm2 의 전류를 인가하는 것이 바람직하며, 10초 ~ 5시간 정도 진행하는 것이 바람직하다.
에이징공정(st6)이 끝난 후, 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 제 1 및 제 2 전극(도 2의 111, 115)에 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)를 구동하는 일정전압(바이어스 전압)에 소정의 진폭과 주파수를 갖는 교류신호를 중첩하여 인가하여 정전용량을 측정한다.
이렇게 측정되는 정전용량을 인가한 전압의 함수로 도시할 수 있다.
이때, 측정된 정전용량은 유기발광층(도 2의 113)의 각 층에 쌓여진 전체 전하들의 각 전압에서의 시간에 대한 평균 값을 제공하게 된다.
따라서, 정전용량은 각 유기발광층(도 2의 113)의 두께, 도핑량, 불순물이 존재여부에 의해 매우 민감하게 변화하게 되므로, 이를 통해 OLED(도 2의 100)의 이상적인 정전용량 값을 확보할 수 있다.
이때, 이상적인 정전용량 값은 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)를 형성하는 과정에서, 안정된 OLED(도 2의 100)의 데이터가 모아진 값으로, 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 각 층들의 두께 변화에 따른 정전용량 변화값과 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 각 발광물질막의 도펀트의 도핑량 변화에 따른 정전용량 변화값 그리고 기판의 중심부와 가장자리부의 평탄화에 따른 정전용량 변화값에 대한 정보와 함께 OLED(도 2의 100)의 수명과 효율이 이상적인 값 등이다
따라서, 이렇게 확보된 이상적인 정전용량 값에서 벗어나는 정도를 이용하여 OLED(도 2의 100)의 특성 변화 유무에 따른 불량여부를 결정할 수 있는 것이다.
즉, OLED(도 2의 100)의 제작 공정 중, 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)가 형성된 후 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 제 1 및 제 2 전극(도 2의 111, 115)에 소정의 전압 바이어스와 함께 소정의 주파수와 진폭을 갖는 교류전압 또는 전류신호를 중첩하여 인가하고, 전압 및 전류 응답신호를 측정하여 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 정전용량을 구한다.
이때, 본 발명의 정전용량은 제 1 및 제 2 전극(도 2의 111, 115) 사이를 -50V ~ 50V 이내의 임의 구간을 설정하여, 100Hz ~ 10MHz의 주파수를 이용하고, 1mV ~ 5V의 교류성분을 이용하여 측정하는 것이 바람직하다.
이렇게 측정된 정전용량을 인가한 전압의 함수로 도시하여, 이를 이상적인 정전용량 값의 그래프 곡선과 비교하여, 이상적인 정전용량 곡선을 기준으로 벗어나는 정도를 통해 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)를 불량으로 판정한다.
이때, 측정된 정전용량 값에, 스위칭 또는 구동 박막트랜지스터(미도시, 도 2의 DTr)의 정전용량이 포함될 수 있으므로, 스위칭 또는 구동 박막트랜지스터(미도시, 도 2의 DTr)의 정전용량을 측정된 정전용량 값에서 차후 제거하거나, 또는 별도의 테스트용 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)로 정전용량을 측정하는 것 또한 가능하다.
특히, 실시예 5는 정전용량 측정 전에 에이징공정(st6)을 진행함으로써, 측정된 정전용량의 변화가 매우 크게 나타나게 된다.
도 11a ~ 11b는 에이징공정 후 유기전계발광 다이오드의 휘도(luminance)-수명(lifetime) 특성과 정전용량(capacitance)-전류(voltage) 특성을 측정한 결과이다.
도 11a와 도 11b에 도시한 3-A, 3-B, 3-C, 3-D 각각의 유기전계발광 다이오드는 애노드전극 역할을 하는 제 1 전극(도 6a의 111)과 캐소드전극 역할을 하는 제 2 전극(도 6a의 115) 사이에 정공주입막(미도시), 정공수송막(도 6a의 113a), 발광물질막(도 6a의 113c), 전자수송막(도 6a의 113b) 및 전자주입막(미도시)을 동일한 공정 조건 하에서 형성하였다.
이러한 3-A, 3-B, 3-C, 3-D 각각의 유기전계발광 다이오드는 동일한 공정 조건하에서 형성하였음에도 휘도(luminance)-수명(lifetime) 특성을 측정한 결과, 도 11a를 참조하면 알 수 있듯이, 각각의 유기전계발광 다이오드는 동일한 휘도에서 수명이 모두 다르게 측정됨을 확인할 수 있다.
즉, 3-D 유기전계발광 다이오드는 초기휘도에서 2%의 휘도 감소가 일어나기까지 0.6시간 걸렸으며, 3-C 유기전계발광 다이오드는 0.55시간이 걸렸다.
그리고, 3-B 유기전계발광 다이오드는 0.45시간이 걸렸으며, 3-A 유기전계발광 다이오드는 초기휘도에서 2%의 휘도 감소가 일어나기까지 0.38시간이 걸렸다.
이때, 도 11b의 그래프를 보면, 각 유기전계발광 다이오드의 정전용량(capacitance)-전류(voltage) 특성은 별다른 차이점이 없는 것을 확인할 수 있다.
그러나, 각 3-A, 3-B, 3-C, 3-D 각각의 유기전계발광 다이오드에 450mA/cm2의 전류를 1시간 인가하여 에이징공정을 진행한 후, 다시 정전용량(capacitance)-전류(voltage) 특성을 측정한 결과, 도 11b를 참조하면 알 수 있듯이, 각 3-A', 3-B', 3-C', 3-D' 각각의 유기전계발광 다이오드의 정전용량(capacitance)-전류(voltage) 특성이 다르게 측정됨을 확인할 수 있다.
즉, 각 유기전계발광 다이오드의 정전용량(capacitance)-전류(voltage) 특성을 측정하기 이전에 에이징공정을 진행함으로써, 보다 명확한 유기전계발광 다이오드의 정전용량을 측정할 수 있는 것이다.
또한, 에이징공정을 통해 유기전계 발광다이오드를 안정화시킴으로써 수명과 효율을 향상시킬 수 있다.
즉, 유기전계발광 다이오드는 사용시간이 증가할수록 열화가 발생하여 수명이 단축되는 단점이 있다. 이러한 열화를 방지하기 위하여 유기전계발광 다이오드의 각 전극에 소정의 전류를 인가하여 동작상태일 때 일정시간 동안 방치하여 유기전계발광 다이오드의 동작을 안정화함으로써, 유기전계발광 다이오드의 수명과 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.
상기의 실시 예를 통하여 확인할 수 있는 바와 같이 정전용량은 박막의 두께 변화, 도핑량의 변화, 발광층의 위치 변화에 매우 민감하게 변화를 보여줄 뿐만 아니라 수명 특성의 변화에도 매우 민감하게 반응하고 있음을 알 수 있다.
따라서 전류(current)-전압(voltage) 특성 측정 및 수명 측정과 더불어 OLED의 소자의 특성 파악에 매우 유용하게 사용될 수 있으며, 제작 공정 중에 적절히 사용함으로 소자의 공정 효율 및 비용을 절감할 수 있다.
특히, 정전용량을 측정하기 전에 유기전계발광 다이오드의 에이징공정을 진행함으로써, 보다 명확하게 정전용량의 변화를 측정할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
st1 : 구동 및 스위칭 박막트랜지스터 형성
st2 : 유기전계발광 다이오드 형성
st3 : 실패턴 형성
st4 : 인캡슐레이션
st5 : 절단
st6 : 정전용량 측정

Claims (11)

  1. 어레이기판과, 제 1 전극과 유기발광층 그리고 제 2 전극으로 이루어지는 유기전계발광 다이오드를 포함하는 유기전계발광소자의 불량 검출 방법에 있어서,
    측정된 정전용량의 이상적인 데이터로써, 안정적인 유기전계발광소자의 데이터들의 수집을 통해, 유기전계발광 다이오드의 각 층들의 두께 및 위치 변화에 따른 정전용량 변화값과 기판의 중심부와 가장자리부의 평탄화에 따른 정전용량 변화값에 대한 이상적인 값을 포함하는 기준값을 설정하는 단계와;
    상기 유기전계발광 다이오드를 형성하는 단계와;
    상기 유기전계발광 다이오드의 정전용량(capacitance)을 측정하여, 상기 기준값과 비교하는 단계와;
    상기 정전용량이 상기 기준값에서 벗어나는 정도를 이용하여 상기 유기전계발광 다이오드의 불량을 결정하는 단계
    를 포함하는 유기전계발광소자의 불량 검출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전용량은 상기 제 2 전극이 증착된 진공챔버 내부에서 측정되는 유기전계발광소자의 불량 검출 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준값은 상기 정전용량을 전압의 함수로 도시한 그래프로 정의되는 유기전계발광소자의 불량 검출방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기전계발광 다이오드는, 유기물이 미세한 불순물을 함유하거나, 전극의 표면에 이물질이 존재하거나, 상기 전극의 표면 거칠기가 클 경우, 불량으로 결정되는 유기전계발광소자의 불량 검출 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준값과 비교하는 단계는 상기 정전용량에서 상기 어레이기판 상의 스위칭 또는 구동 박막트랜지스터의 정전용량을 제거하는 단계를 포함하는 유기전계발광소자의 불량 검출 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전용량을 측정하는 단계는, 상기 어레이기판 상에 상기 유기전계발광 다이오드가 형성된 후 또는 상기 유기전계발광소자가 완성된 후 진행하는 유기전계발광소자의 불량 검출 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 정전용량을 측정한 후, 실패턴을 형성하고 인캡슐레이션하는 유기전계발광소자의 불량 검출 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전용량은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극에 -50V ~ 50V 이내의 구간 내의 전압 또는 전류에 1mV ~ 5V 진폭과 100Hz ~ 10MHz 주파수를 갖는 교류신호를 중첩하여 인가하여 측정하는 유기전계발광소자의 불량 검출 방법.
  9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 어레이기판은
    다수의 화소영역으로 정의된 투명기판과;
    상기 화소영역의 일측과 타측에 교차하여 구성된 게이트 및 데이터배선과;
    상기 게이트 및 데이터배선의 교차지점에 구성되고, 게이트전극과 반도체층과 소스 및 드레인전극으로 구성된 스위칭소자와 구동소자를 포함하고, 상기 제 1 전극은 상기 드레인전극과 접촉하는 유기전계발광소자의 불량 검출 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기전계발광 다이오드의 정전용량(capacitance)을 측정하기 전에, 상기 유기전계발광 다이오드를 에이징(aging)하는 유기전계발광소자의 불량 검출 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 에이징(aging)은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극에 0.1mA/cm2 ~ 10A/cm2 의 전류를 인가하며, 10초 ~ 5시간 진행하는 유기전계발광소자의 불량 검출 방법.
KR1020100102999A 2010-04-09 2010-10-21 유기전계발광소자의 특성 측정 방법 KR101716784B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20100032898 2010-04-09
KR1020100032898 2010-04-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110113553A KR20110113553A (ko) 2011-10-17
KR101716784B1 true KR101716784B1 (ko) 2017-03-27

Family

ID=45028885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100102999A KR101716784B1 (ko) 2010-04-09 2010-10-21 유기전계발광소자의 특성 측정 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101716784B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008014668A (ja) * 2006-07-03 2008-01-24 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 有機材料の評価装置及び評価方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100605121B1 (ko) * 2003-02-21 2006-07-28 주식회사 맥사이언스 유기전계발광소자의 정전용량 측정 방법 및 장치
KR100754010B1 (ko) * 2005-11-16 2007-09-03 한국광기술원 발광다이오드 어레이의 광학 및 열 특성 측정 시스템과 이를 이용한 제어방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008014668A (ja) * 2006-07-03 2008-01-24 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 有機材料の評価装置及び評価方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110113553A (ko) 2011-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110224003B (zh) 显示装置
CN100470842C (zh) 有源矩阵型有机电致发光显示装置及其制造方法
KR100678858B1 (ko) 유기전계발광 소자 및 그 제조 방법
US6921918B2 (en) Active matrix organic electroluminescent display device simplifying fabricating process
CN104752637B (zh) 有机发光显示装置及其制造方法
US20170077197A1 (en) Flexible organic electroluminescent device and method for fabricating the same
US20170309692A1 (en) Organic light emitting diode display device and method of fabricating the same
US7501658B2 (en) Electro-luminescence device including a thin film transistor and method of fabricating an electro-luminescence device
US20130056784A1 (en) Organic Light-Emitting Display Device and Method of Fabricating the Same
US20050057152A1 (en) Active matrix organic electroluminescent display device and method of fabricating the same
US9136309B2 (en) Organic electroluminescent display
US20140091286A1 (en) Organic light emitting diode, touch display device and method for fabricating the same
GB2387482A (en) Organic electroluminescent device and fabricating method thereof
CN103053042A (zh) 有机el元件及其制造方法
KR20010014509A (ko) 컬러 표시 장치
TWI569493B (zh) 有機發光顯示面板及其檢測以及補償方法
KR20140033769A (ko) 유기전계발광소자 및 그 제조방법
US9318728B2 (en) Method for producing organic light-emitting element, method for aging organic light-emitting element, organic light-emitting element, organic light-emitting device, organic display panel, and organic display device
US20030173894A1 (en) Organic electroluminescent device including transparent conductive layer and fabricating method thereof
KR20030074207A (ko) 유기 일렉트로루미네센스 소자 및 그 제조 방법
KR101373386B1 (ko) 유기 전계 발광 표시 장치 및 그 제조 방법
KR101716784B1 (ko) 유기전계발광소자의 특성 측정 방법
KR102089248B1 (ko) 유기발광다이오드소자 및 그의 제조방법
KR20160141270A (ko) 유기발광다이오드 및 그 제조 방법
KR100417921B1 (ko) 캔리스 유기 전계 발광 디스플레이

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200219

Year of fee payment: 4