KR102122598B1 - 유기전계발광소자 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 적어도 두개의 화소들을 각각 정의하는 화소영역별로 박막트랜지스터가 형성된 기판; 각 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제 1 전극; 상기 제 1 전극과 동일층 상에 형성된 보조전극; 상기 제 1 전극과 상기 보조전극을 노출시키는 개구부가 형성된 뱅크; 상기 제 1 전극 상에 형성된 유기층; 및 상기 보조전극과 상기 유기층 상에 형성되고 상기 보조전극 상의 두께가 상기 유기층 상의 두께보다 얇은 제 2 전극을 유기전계발광소자 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

유기전계발광소자 및 그의 제조방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 유기전계발광소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
유기전계발광 소자는 양 전극 사이로 전류가 흐를 때, 전극 사이에 위치한 유기화합물이 발광하는 전계발광 현상을 이용하여 빛을 발산하는 소자이다. 그리고, 이러한 유기화합물로 흐르는 전류의 양을 제어하여 발산되는 빛의 양을 조절함으로써 영상을 표시하는 장치가 유기전계발광 표시장치이다.
유기전계발광 표시장치(ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE(OLED))는 전극 사이의 얇은 유기화합물로 발광하기 때문에 경량화 및 박막화가 가능하다는 장점이 있다.
이러한, OLED는 유기발광층을 통해 발광된 빛의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 하부 발광방식은 안정성 및 공정이 자유도가 높은 반면 개구율의 제한이 있어 고해상도 제품에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
이에, 최근에는 고개구율 및 고해상도를 갖는 상부 발광방식 OLED에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으나, 상부 발광방식 OLED는 유기발광층 상부에 통상적으로 음극(cathode)이 위치함에 따라 재료 선택폭이 좁아 투과도가 제한되어 광효율이 저하되는 문제점이 있다.
특히, 대면적의 제품을 생산하는 경우, 상부 발광방식 OLED에 있어서 음극의 투과도의 문제점을 해결하기 위하여 음극을 얇게 형성할 수 있으나, 음극의 저항이 매우 높아져 음극의 전압강하(Irdrop)가 발생하는 단점이 발생된다.
이는, 결국 휘도나 화상 특성의 불균일을 발생시키게 되며, 소비전력을 상승시키는 문제점을 야기하게 된다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 일측면에서, 보조전극을 형성하여 음극의 전압강하를 방지할 수 있는 유기전계발광소자 및 그 제조방법에 관한 기술을 제공하는 것이다.
다른 측면에서, 본 발명의 목적은, 휘도나 화상 특성을 균일하게 하고 소비전력을 낮출 수 있는 유기전계발광소자 및 그 제조방법에 관한 기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 적어도 두개의 화소들을 각각 정의하는 화소영역별로 박막트랜지스터가 형성된 기판; 각 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제 1 전극; 상기 제 1 전극과 동일층 상에 형성된 보조전극; 상기 제 1 전극과 상기 보조전극을 노출시키는 개구부가 형성된 뱅크; 상기 제 1 전극 상에 형성된 유기층; 및 상기 보조전극과 상기 유기층 상에 형성되고 상기 보조전극 상의 두께가 상기 유기층 상의 두께보다 얇은 제 2 전극을 유기전계발광소자를 포함하는 유기전계발광소자를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 적어도 두개의 화소들을 각각 정의하는 화소영역별로 박막트랜지스터가 형성된 기판; 각 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제 1 전극; 상기 제 1 전극과 동일층 상에 형성되며, 격자구조의 매트릭스 타입으로 형성된 보조전극; 상기 제1 전극과 상기 보조전극의 일부분을 노출시키는 개구부가 형성된 뱅크; 상기 제 1 전극 상에 형성된 유기층; 및 상기 보조전극과 상기 유기층 상에 형성된 제 2 전극을 포함하는 유기전계발광소자를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 적어도 두개의 화소들을 각각 정의하는화소영역별로 박막트랜지스터가 형성된 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 각 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 제 1 전극과 동일층 상에 형성된 보조전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극과 상기 보조전극을 노출시키는 개구부가 형성된 뱅크를 형성하는 단계; 상기 보조전극 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 각 화소영역에 상기 마스크 패턴과 적어도 제 1 전극 상에 유기층을 형성하는 단계; 상기 마스크 패턴과 상기 마스크 패턴 상에 형성된 상기 유기층을 제거하는 단계; 및 상기 보조전극과 상기 유기층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 유기전계발광소자의 제조방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 유기전계발광소자는 보조전극을 형성하여 음극의 전압강하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 한 유기전계발광소자는 휘도나 화상 특성을 균일하게 하고 소비전력을 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 1은 실시예들이 적용되는 유기전계발광 표시장치의 시스템 구성도이다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 2의 I-I’를 절개한 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 개략적인 단면도이다.
도 4a 내지 도 4f는 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 일 제조공정 평면도이다.
도 5a 내지 도 5f는 도 4a 내지 도 4f 각각의 I-I’를 절개한 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 제조공정 단면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 다른 제조공정 평면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 또 다른 제조공정 평면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 또 다른 제조공정의 평면도이다.
도 9는 제 2 실시예에 따른 유기전계발광소자의 개략적인 단면도이다.
도 10a 내지 도 10e는 제 2 실시예에 따른 유기전계발광소자의 일 제조공정 단면도이다.
도 11은 제 3 실시예에 따른 유기전계발광소자의 개략적인 단면도이다.
도 12a 내지 도 12e는 제 3 실시예에 따른 유기전계발광소자의 일 제조공정 단면도이다.
도 13은 제 4 실시예에 따른 유기전계발광소자의 개략적인 단면도이다.
도 14a 내지 도 14b는 제 4 실시예에 따른 유기전계발광소자의 일 제조공정 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 같은 맥락에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "상"에 또는 "아래"에 형성된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접 또는 또 다른 구성 요소를 개재하여 간접적으로 형성되는 것을 모두 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 실시예들이 적용되는 유기전계발광 표시장치의 시스템 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 유기전계발광 표시장치(100)는 타이밍 제어부(110), 데이터 구동부(120), 게이트 구동부(130) 및 표시패널(140)을 포함할 수 있다.
타이밍 제어부(110)는 호스트 시스템(150)으로부터 입력되는 수직/수평 동기신호(Vsync, Hsync)와 영상신호(RGB), 클럭신호(CLK) 등의 외부 타이밍 신호에 기초하여 데이터 구동부(120)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)와 게이트 구동부(130)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS)를 출력한다. 또한, 타이밍 제어부(110)는 호스트 시스템(150)로부터 입력되는 영상신호(RGB)를 데이터 구동부(120)에서 사용하는 데이터 신호 형식으로 변환하여 영상신호(R’G’B’)를 데이터 구동부(120)로 공급할 수 있다. 일 예로, 타이밍 제어부(110)는, 표시패널(140)의 해상도 혹은 화소 구조에 맞게 변환하여 변환된 영상신호(R’G’B’)를 데이터 구동부(120)에 공급할 수 있다. 여기서, 영상신호(RGB), 변환된 영상신호(R’G’B’)는 영상 디지털 데이터, 영상 데이터, 또는 데이터라고도 한다.
데이터 구동부(120)는 타이밍 제어부(110)로부터 입력되는 데이터 제어신호(DCS) 및 변환된 영상신호(R’G’B’)에 응답하여, 변환된 영상신호(R’G’B’)를 계조 값에 대응하는 전압 값인 데이터 신호(아날로그 화소신호 혹은 데이터 전압)로 변환하여 데이터 라인에 공급한다.
게이트 구동부(130)는 타이밍 제어부(110)로부터 입력되는 게이트 제어신호(GCS)에 응답하여 게이트 라인에 스캔신호 (게이트 펄스 또는 스캔펄스, 게이트 온신호)를 순차적으로 공급한다.
표시패널(140)은 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLm)과 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLn)의 교차로 복수의 화소(Px, Px+1, Px+2)를 정의한다. 각 화소에는 제1 전극인 양극(anode), 제2 전극인 음극(cathode) 및 발광층을 포함하는 적어도 하나의 발광 다이오드가 연결되어 있다. 각 발광 다이오드에 포함된 발광층은 적, 녹, 청 및 백색용 발광층 중 적어도 하나 이상의 발광층 또는 백색 발광층을 포함할 수 있다. 각 화소에는 게이트 라인(GLy), 데이터 라인(DLx 내지 DLx+2) 및 고전위전압을 공급하기 위한 고전위전압라인(VDDx 내지 VDDx+2)이 형성되어 있다. 또한, 각 화소에는 게이트 라인(GLy) 및 데이터 라인(DLx) 사이에서 스위칭 트랜지스터가 형성되어 있고, 스위칭 트랜지스터의 소스 전극 혹은 드레인 전극, 고전위전압라인(VDD)과 유기전계발광 다이오드 사이에서 구동 트랜지스터가 형성되어 있다.
전술한 각 화소는 후술하는 제 1 내지 제 4 실시예에 따른 유기전계발광소자일 수 있으며 그 제조방법에 의해 제조될 수 있는 유기전계발광소자일 수 있다.
-제 1실시예-
도 2는 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 개략적인 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자는 적어도 두 개 이상의 화소영역이 정의된 기판(300)을 포함한다.
기판(300)은 일 개구부(G1)에 의하여 노출되는 제 1 전극(370)과 다른 개구부(G2)에 의하여 노출되는 보조전극(380)을 포함한다. 이때, 보조전극(370)은 제 1 전극(380)과 이격되어 있으며, 제 1 전극(380)의 주변부에 위치한다.
그리고, 제 1 전극(370) 및 보조전극(380)을 포함한 기판(300) 전면에 제 2 전극(398)이 형성되어 있다.
이때, 노출된 제 1 전극(370)과 제 2 전극(398) 사이에는 유기발광층을 포함하는 유기층이 포함되어 있으며, 유기층은 정공주입/수송층 또는 전자수송/주입층을 더 포함할 수 있다.
반면에, 다른 개구부(G2)에 의해 노출된 보조전극(380)과 제 2 전극(398)은 직접 컨택하고 있다.
도 3은 도 2의 I-I’를 절개한 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 개략적인 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자는, 적어도 두개의 화소들을 각각 정의하는 화소영역별로 박막트랜지스터(10)가 형성된 기판(300)과 각 박막트랜지스터(10)와 전기적으로 연결되는 제 1 전극(370), 제 1 전극(370)과 동일층 상에 형성된 보조전극(380)을 포함한다. 또한 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자는, 제 1 전극(370_)과 보조전극(380)을 노출시키는 개구부(G1, G2)가 형성된 뱅크(390), 제 1 전극(370) 상에 형성된 유기층(397) 및 보조전극(380)과 유기층(397) 상에 형성된 제 2 전극(398)을 포함한다.
구체적으로, 기판(300) 상에는 반도체층(310)이 형성되는데, 반도체층(310)은 구동영역(미도시)에 대응하여 실리콘으로 이루어지며 그 중앙부는 채널을 이루는 액티브영역(310a) 그리고 액티브영역(301a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(310b, 310c)으로 구성된다.
이러한 반도체층(310) 상에 게이트 절연막(108)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(320) 상에는 반도체층(310a)에 대응하여 게이트 전극(330)과 도면에 나타내지 않았지만 일방향으로 연장하는 게이트 배선이 형성되어 있다.
또한, 게이트 전극(330)과 게이트 배선(미도시) 상부 전면에 층간절연막(340)이 형성되어 있다.이때 층간절연막(340)과 그 하부의 게이트 절연막(320)은 액티브영역(310a) 양측면에 위치한 소스 및 드레인영역(310b, 310c)을 각각 노출시키는 반도체층 콘택홀(C1)을 구비한다.
다음으로, 반도체층 콘택홀(C1)을 포함하는 층간절연막(340) 상에는 반도체층 콘택홀(C1)을 통해 노출된 소스/드레인영역(310b, 310c)과 각각 접촉하는 소스/드레인 전극(350a, 350b)이 형성되어 있다.
그리고, 소스/드레인전극(350a, 350b) 상에 보호막(360)이 형성되어 있다.
이때, 소스/드레인 전극(350a, 350b)과 이들 전극(350a, 350b)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(310b, 310c)을 포함하는 반도체층(310)과 반도체층(310) 상에 형성된 게이트 절연막(320) 및 게이트 전극(330)은 구동 박막트랜지스터(10)를 이루게 된다.
그리고, 도면에 나타나지 않았지만, 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선(미도시)이 형성되어 있으며, 스위칭 영역에는 구동 박막트랜지스터(10)와 동일한 형태로 스위칭 박막트랜지스터(미도시)도 형성되어 있다.
또한, 구동 박막트랜지스터(10)의 드레인 전극(310C)과 연결되며 보호막(360) 상에 실질적으로 화상을 표시하는 영역 즉, 발광영역(EA)에는 예를들어 일함수 값이 비교적 높은 물질로 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(310)이 형성되어 있다.
그리고, 제 1 전극(370)과 동일층 상에 보조전극(380)이 형성되어 있다.
이러한 제 1 전극(370)은 각 화소영역별로 형성되는데, 각 화소영역 별로 형성된 제 1 전극(370) 사이에는 보조전극(380)이 위치한다. 이때, 보조전극(380)은 격자구조의 형태로 위치하며, 하나의 격자가 하나의 화소영역 또는 복수개의 화소영역을 포함하는 매트릭스형태 일 수 있다.
그리고, 제 1 전극(370) 및 보조전극(380)의 적어도 엣지부에는 뱅크(bank: 390) 또는 화소정의막이 위치한다. 뱅크(390)는 제 1 전극(370)을 노출시키는 일 개구부(G1)를 포함하고, 보조전극(380)을 노출시키는 다른 개구부(G2)를 포함한다.
일 개구부(G1)에 의하여 노출된 제 1 전극(370) 상에 유기층(397)이 형성되어 있다. 여기서, 유기층(397)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층/수송층(392), 유기발광층(394), 전자수송층/주입층(396)의 다중층으로 구성될 수도 있다.
그리고, 유기발광층(394) 상에 전면에 음극(cathode)을 이루는 제 2 전극(398)이 형성되어 있다.
제 1, 2 전극(370, 398)과 그 사이에 형성된 유기발광층(394)은 유기전계발광 다이오드를 이루게 된다.
이때, 제 2 전극(398)은 금속 물질로 이루어진 단일층 구조 또는 일함수가 낮은 금속 물질이 얇게 증착한 반투명 금속막 상에 투명한 도전성 물질이 두껍게 증착된 다중 구조일 수 있다.
이러한 유기전계발광소자는 선택된 색 신호에 따라 제 1 전극(370)과 제 2 전극(398)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(370)으로부터 제공된 정공과 제 2 전극(398)으로부터 주입된 전자가 유기발광층(394)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이될 때 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다.
이때, 유기발광층(394)에서 발광된 빛은 제 2 전극(398)으로 투과하거나 제 1 전극(370)으로 투과하여 임의의 화상을 구현하게 된다. 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자는 유기발광층(394)에서 발광된 빛이 제 2 전극(398)으로 투과하여 임의의 화상을 구현한 상부 발광방식일 수 있다.
제 2 전극(398)의 투명한 도전성 물질은 산화물 금속층, 예를 들어 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 물질을 사용할 수 있으나, 이러한 투명 도전성 물질은 일함수가 높아 제 2 전극(398)으로 사용하기 어렵다.
따라서, 일함수가 낮은 금속 물질을 얇게 증착한 반투명 금속막 상에 투명한 도전성 물질을 두껍게 증착한 다층 구조의 제 2 전극(398)은 열이나 플라즈마에 의한 유기층(397)의 손상을 최소화하기 위하여 저온 증착에 의해 형성됨으로써, 막질이 나쁘고 비저항이 높아지게 된다.
이렇게, 제 2 전극(398)의 막질이 나쁘고 비저항이 높아짐에 따라, 각 화소영역(P)의 위치 별로 동일한 전압이 인가되는 것이 아니라 전압강하(IR drop)에 의해 전압이 입력되는 부위에서 가까운 영역과 먼 영역에서 전압 차이가 발생하게 되고, 이는 휘도나 화상 특성의 불균일을 발생시키게 되며, 유기전계발광소자의 소비전력을 상승시키는 문제점을 야기하게 된다.
이에 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자는 보조전극(380)을 형성하여, 제 2 전극(398)과 직접 컨택하게 한 후, 제 2 전극(398)의 전압강하를 방지할 수 있다.
보조전극(380)은 제 1 전극(370)과 동일한 재료로 이루질 수 있다. 또한, 보조전극(380)의 두께가 두꺼울수록 제 2 전극(398)의 전압강하를 보다 효과적으로 방지하고, 전압이 입력되는 부위에서 가까운 영역과 먼 영역에서 전압 차이가 없고, 이는 휘도나 화상 특성을 균일하게 하고 유기전계발광소자의 소비전력을 감소할 수 있다. 이하, 도 4a 내지 4f 및 5a 내지 5f를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 제조방법에 대하여 더 자세히 설명한다.
도 4a 내지 도 4f는 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 일 제조공정 평면도이다. 또한, 도 5a 내지 도 5f는 도 4a 내지 도 4f 각각의 I-I’를 절개한 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 제조공정 단면도이다.
도 4a 및 도 5a를 참조하면, 기판(300)의 보호막(360) 상에 제 1 전극(370) 및 보조전극(380)을 형성한다.
보조전극(380)은 각 제 1 전극(370)과 이격되며, 제 1 전극(370)의 주변부에 격자 구조의 매트릭스 타입으로 형성할 수 있다.
절개화소영역(P)에 발광영역(EA) 및 비발광영역(NE)가 정의된 기판(300) 상에 반도체층(310)을 형성한다.
이때, 반도체층(310)은 액티브 영역(310a), 소스/드레인 영역(310b, 310c)로 구성된다.
기판(200) 상에 비정질실리콘을 증착한 후, 포토레지스트의 도포, 마스크를 통한 노광, 노광된 포토레지스트의 현상 및 현상 후 남아 있는 포토레지스트 외부로 노출된 비정질실리콘층의 식각 및 남아 있는 포토레지스트의 애싱(ashing) 또는 스트립(strip) 등의 마스크 공정을 통한 패터닝이라 칭하는 일련의 공정을 진행하여 반도체층(310)을 형성한다.
이때, 반도체층(310)의 탈수소 과정을 거쳐 열처리에 의해 폴리실리콘으로 결정화하는 공정을 더욱 포함한다.
다음으로 반도체층(310)이 형성된 기판(300) 상에 절연물질을 증착하여 게이트절연막(320)을 형성한 후, 게이트절연막(320) 상에 금속층을 증착한 후, 마스크 공정을 통해 반도체층(300)의 중앙부에 금속층을 게이트전극(330)으로 형성한다.
여기서, 절연물질은 무기절연물질인 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(Si02) 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다음으로, 반도체층(310)이 형성된 기판(300)에 있어서, 게이트전극(330) 및 게이트배선(미도시) 외부로 노출된 게이트절연막(320)을 식각하여 제거한 후, 기판(300) 상에 적정 도즈량을 갖는 이온주입에 의해 n+ 또는 p+ 도핑을 실시한다.
이때, 반도체층(310)에 있어서 게이트전극(330)에 의해 이온주입이 블록킹된 부분은 액티브층(310a)을 형성하게 되고, 그 외의 이온주입된 액티브 영역은 소스/드레인영역(310b, 310c)을 형성하게 된다.
이로써 액티브영역(310a)과 소스/드레인영역(310b, 310c)으로 이루어진 반도체층(310)을 완성하게 된다. 전술한 바와 같이 비정질 실리콘을 형성한 후 액티브 영역(310a)을 결정화하고 소스/드레인영역(310b, 310c)를 이온 도핑하여 반도체층(310)을 형성할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 비정질 실리콘 또는 산화물 반도체 물질로 반도체층(310)을 형성할 수도 있다.
다음으로, 게이트전극(330)을 포함하여 노출된 소스 및 드레인영역(310b, 310c) 상부로 무기절연물질을 증착하고 마스크공정을 진행하여 패터닝함으로써, 게이트전극(330) 양측의 소스 및 드레인영역(310b, 310c) 일부를 각각 노출시키는 반도체층 콘택홀(C1)을 갖는 층간절연막(340)을 형성한다.
다음으로, 층간절연막(340)이 형성된 기판(300) 전면에 금속물질을 증착하고 마스크공정을 진행하여 패터닝함으로써 각각의 콘택홀(C1)을 통해 각각 소스 및 드레인영역(310b, 310c)과 접촉하는 소스 및 드레인전극(350a, 350b)을 형성한다.
이때, 소스 및 드레인전극(350a, 350b)은 게이트전극(330)을 사이에 두고 서로 이격하게 위치한다.
다음으로, 소스 및 드레인전극(350a, 350b)이 형성된 기판(300) 전면에 포토아크릴(photo acryl) 또는 벤조사이클로부텐(BCB) 등의 유기절연물질을 도포하여, 기판(300) 전면에 보호막(360)을 형성한다.
이때, 보호막(360)은 드레인전극(350b)을 노출하는 비아홀(V1)을 가진다.
다음으로, 비아홀(V1)을 갖는 보호막(360) 위로 일함수 값이 비교적 높은 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 수천 Å 정도의 두께를 갖도록 증착하고 패터닝함으로써 각 화소영역(P)별로 드레인 콘택홀(215)을 통해 구동 박막트랜지스터의 드레인전극(350b)과 접촉하는 제 1 전극(370)을 형성한다.
또한, 제 1 전극(370)을 형성함과 동시에 제 1전극(370)과 이격되며, 비발광영역(NE) 상에 위치하는 보조전극(380)을 형성한다.
제 1 전극(370)과 보조전극(380)은 동일한 재료를 동시에 패터닝하여 각각 형성할 수도 있다.
제 1 전극(370)은 저저항 금속물질로 이루어진 단일층 구조가 될 수도 있으며, 또는 도면에 도시하지는 않았지만 이중충 구조를 이룰 수도 있다.
제 1 전극(370)이 이중층으로 이루어질 경우, 뱅크(390)와 접촉하는 제 1 층(미도시)은 뱅크(390)와의 접합력이 우수한 금속물질인 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 중에서 선택되는 어느 하나로 이루어지며, 제 1 층(미도시)을 덮으며 형성되는 제 2 층(미도시)은 전술한 저저항 금속물질로 이루어질 수 있다.
예를 들면, 제 1전극(370)은 금속, 그 합금, 금속과 산화물 금속의 조합, 예를 들어 Ag, Al, AlNd, Au, Mo, W, Cr, 이들의 합금, ITO, IZO, ITO/APC/ITO, AlNd/ITO, Ag/ITO 또는 ITO/APC/ITO 중 하나로 형성할 수 있다.
또한, 보조전극(200)은 전류가 흐를 수 있는 어떠한 전도성 물질 물질도 가능하나, 본 발명에서와 같이 보조전극(380)을 제 1 전극(370)과 동시에 형성할 경우 제 1 전극(370)과 보조전극(380)은 동일한 재료로 형성할 수 있다.
다음으로, 도 4b 및 도 5b를 참조하면, 제 1 전극(370)의 상부에 감광성 유기절연재질로 뱅크(390) 또는 화소정의막을 형성할 수 있으나 이에 제한되지 않고 뱅크(380)는 블랙 수지, 그래파이트 파우더(graphite powder), 그라비아 잉크, 블랙 스프레이, 블랙 에나멜 중 하나로 형성하거나 이들 중 하나를 더 포함할 수도 있다.
이때, 뱅크(390)는 제 1 전극(370)을 노출시키는 일 개구부(G1)와 보조전극(380)을 노출시키는 다른 개구부(G2)를 갖도록 형성한다. 즉, 뱅크(390)은 제 1전극(370)의 엣지부 상에 제 1전극(370)을 노출시키며 발광영역(EA)을 정의한다. 동시에 뱅크는(390) 보조전극(380)의 엣지부에 형성되며 보조전극(380)을 노출시키도록 형성한다.
또한, 뱅크(390)는 보조전극(380)과 제 1전극(370) 사이에 형성된다.
다음으로, 도 4c 및 도 5c를 참조하면, 다른 개구부(G2)에 의해 노출된 보조전극(380) 상부에 위치하는 마스크 패턴(20)을 형성한다.
마스크 패턴(20)은 노출된 보조전극(380)을 가리는 형태로 형성된다. 상기 한편, 상기 마스크 패턴(20)은 마스크 패턴 물질을 도포한 후, 포토리소그래피 방식 또는 레이저 어블레이션 방식으로 패터닝하여 형성할 수 있다. 그리고, 상기 마스크 패턴(20)은 이후 제거되어야 하므로, 제거가 가능한 정도의 두께, 예를 들어 5㎛로 형성될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 마스크 패턴 물질은 이하에서 설명하는 제거공정에 의해 제거될 수 있는 고분자 물질, 예를 들어 폴리이미드(PI) 계열의 고분자 물질일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
다음으로, 도 4d 및 도 5d를 참조하면, 보조전극(380)을 포함하는 기판(300)의 전면에 유기물질을 도포 또는 증착하여 유기층(397)을 형성한다.
유기층(397)은 정공주입/수송층(392), 유기발광층(394), 전자수송/주입층(396)이 순차적으로 적층하여 형성한다.
더 자세하게는, 정공주입/수송층(392)은 기판(300) 전면에 적층하며, 유기발광층(394)은 일 개구부(G1)에 의해 노출된 제 1 전극(370) 상에 위치하도록 적층한다. 그리고 나서, 전자수송/주입층(396)을 기판(300) 전면에 적층한다.
따라서, 마스크 패턴(20) 상에는 정공주입/수송층(392) 및 전자수송/주입층(396)이 적층되며, 제 1전극(370) 상에는 정공주입/수송층(392), 유기발광층(394), 전자수송/주입층(396)이 순차적으로 적층된다.
다음으로, 도 4e 및 도 5e를 참조하면, 보조전극(380) 상에 형성된 마스크 패턴(20)과 마스크 패턴(20) 상에 적층된 정공주입/수송층(392) 및 전자수송/주입층(396)을 제거하여, 보조전극(380)을 노출시킨다. 다시 말해, 마스크 패턴(20) 상에 형성된 정공 주입/수송층(392) 및 전자수송/주입층(396)도 함께 제거된다.
특정 기체 분위기, 예를 들어 N2 분위기에서 마스크 패턴(20)을 레이저 릴리즈 방법, 흡착 릴리즈 방법 또는 메카니컬 릴리즈 방법 중 적어도 하나로 제거할 수 있다. 이때, 레이저 릴리즈 방법은 마스크 패턴의 구성물질, 예를 들어 폴리이미드(PI) 자체가 레이저에 반응하여 탈착되어 분리하여 제거하는 방법이다. 또한, 흡착 릴리즈 방법은 흡착 롤을 이용하여 마스크 패턴(20)을 흡착한 후 마스크 패턴(20)을 분리해 내는 방법이다. 메카니컬 릴리즈 방법은 하부 표면 에너지 차를 이용하여 마스크 패턴(20)을 분리, 제거하는 방법이다. 따라서, 전술한 방법들 중 하나로 마스크 패턴(20)과 마스크 패턴(20) 상에 적층된 정공주입/수송층(392) 및 전자수송/주입층(396)을 제거하여, 보조전극(380)을 노출시킬 수 있는 것이다.
계속해서, 도 4f 및 도 5f를 참조하면, 다른 개구부(G2)에 의하여 노출된 보조전극(380)을 포함하는 기판(300) 전면에 걸쳐 제 2 전극(398)을 형성한다.
이때, 제 2 전극(398)은 위로 비교적 일함수 값이 작은 전도성 물질을 열증착 또는 이온 빔 증착을 실시함으로써 기판(300)의 전면에 150Å 내지 200Å 정도의 비교적 얇은 두께를 갖도록 제 2 전극(115)을 형성한다. 예를 들어, 제 2 전극(398)은 Ag, Al, Mg 또는 MgAg 등을 사용할 수 있으며, OMO(Oxide　Metal/Metal/Oxide Metal)의 구조로 MoO3/Ag/MoO3, WO3/Ag/WO3,　In2O3/Ag/In2O3 등을 사용할 수도 있다. 이때, 제 2 전극(398)은 열이나 플라즈마에 의한 유기층(397)의 손상을 최소화하기 위하여 저온 증착에 의해 형성할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
그리고 도면에 나타나지 않았지만, 비교적 얇은 두께를 갖는 제 2 전극(115)의 보호와 유기발광층(113)으로 수분이 침투하는 것을 방지하기 위하여, 제 2 전극(115) 상에 투명 도전성 물질, 예를 들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로써 500Å 내지 2000Å 정도의 두께를 갖는 보조 제 2 전극(미도시)을 더욱 형성할 수도 있다.
따라서, 제 2 전극(398)은 노출된 보조전극(380)과 접촉하게 되고, 제 1 전극(370) 주위에 형성된 보조전극(380)을 통해 제 2 전극(398)은 전압강하 현상이 발생하지 않게 되며, 전압이 입력되는 부위에서 가까운 영역과 먼 영역에서 전압 차이가 없고, 이에 의한 화소영역 내의 휘도 불균일 현상을 방지할 수 있게 된다.
한편, 도 4a 내지 도 4f를 참조하여 설명한 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자는 보조전극(380)은 하나의 격자가 한 개의 화소영역을 포함하는 격자 구조인 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 보조전극(380)은 다른 형태의 격자구조를 가질 수 있다. 이에 대하여, 도 6a 내지 도 7c를 참조하여 더 자세히 설명한다.
도 6a 내지 도 6c는 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 다른 제조공정 평면도이다.
도 6a를 참조하면, 보호막(360)이 형성된 기판(300)상에 제 1 전극(370)을 형성하고, 제 1 전극(370)의 주변부에 격자구조의 보조전극(680)을 형성한다. 이때, 보조전극(680)은 한 개의 격자구조가 세 개의 화소영역을 포함하는 패턴으로 형성한다.
계속해서, 도 6b를 참조하면, 제 1 전극(370) 및 보조전극(680) 상에 뱅크(390)를 형성한다. 이때, 뱅크(390)은 제 1 전극(370)의 일부를 노출시키는 일 개구부(G1)를 가지며, 보조전극(680)의 일부를 노출시키는 다른 개구부(G2)를 가진다.
이어서, 도 6c를 참조하면, 노출된 보조전극(680) 상에 마크스 패턴(20)을 형성한다.
도 7a 내지 도 7c는 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 또 다른 제조공정 평면도이다.
도 7a를 참조하면, 보호막(360)이 형성된 기판(300)상에 제 1 전극(370)을 형성하고, 제 1 전극(370)의 주변부에 격자구조의 보조전극(780)을 형성한다. 이때, 보조전극(780)은 한 개의 격자구조가 두 개의 화소영역을 포함하는 패턴으로 형성한다.
계속해서, 도 7b를 참조하면, 제 1 전극(370) 및 보조전극(780) 상에 뱅크(390)를 형성한다. 이때, 뱅크(390)은 제 1 전극(370)의 일부를 노출시키는 일 개구부(G1)를 가지며, 보조전극(780)의 일부를 노출시키는 다른 개구부(G2)를 가진다.
이어서, 도 7c를 참조하면, 노출된 보조전극(780) 상에 마크스 패턴(20)을 형성한다.
이상 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 보조전극이 하나의 격자가 한 개 내지 세 개의 화소영역들을 포함하는 격자구조를 갖는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 보조전극의 하나의 격자가 네 개 이상의 화소영역들을 포함할 수도 있다.
한편, 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 각각의 보조전극(380,680,780)의 패턴에 따라서, 뱅크(390)도 여러가지 형태로 패터닝할 수 있다. 이에 대하여, 도 8a 내지 도 8c를 참조하여 자세히 설명한다.
도 8a 내지 도 8c는 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 또 다른 제조공정의 평면도이다.
도 8a를 참조하면, 기판(300) 상에 복수개의 제 1전극(370)을 형성하고, 동시에 제 1전극(370)의 주변부에 위치하는 보조전극(380)을 형성한다. 이때 제 1 전극(370)과 보조전극(380)은 도 4a에 도시한 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 제 1 전극(370)과 보조전극(380)의 형상과 동일할 수 있다.
그 후에, 제 1전극(370)의 엣지부 상에 위치하며, 제 1전극(370)을 노출시키는 뱅크(890)을 형성한다. 이때, 뱅크(890)는 각 화소영역별로 패터닝되어 있다.
또 다른 예로, 도 8b를 참조하면, 제 1전극(370) 주변부에 보조전극(680)을 형성하되, 보조전극(680)은 세 개의 화소영역들을 포함하는 격자구조의 형태로 제 1 전극(370) 주변에 형성한다. 이때 제 1 전극(370)과 보조전극(680)은 도 6a에 도시한 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 제 1 전극(370)과 보조전극(680)의 형상과 동일할 수 있다.
그리고 나서, 보조전극(680)이 형성되지 않은 화소영역 세 개를 포함하도록 뱅크(890)를 패터닝하여 형성한다. 이때, 뱅크(890)는 각각의 제 1전극(370)의 엣지부에 형성되어, 제 1전극(370)을 노출시키며, 보조전극(680) 또한 노출시킨다.
또 다른 예로, 도 8c를 참조하면, 보조전극(780)을 두 개의 화소영역들을 포함하는 격자구조의 형태로 제 1 전극(370) 주변에 형성한다. 이때 제 1 전극(370)과 보조전극(780)은 도 7a에 도시한 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 제 1 전극(370)과 보조전극(780)의 형상과 동일할 수 있다.
그리고 나서, 뱅크(890)를 보조전극(780)이 형성되지 않은 화소영역 두 개를 포함하는 형태로 패터닝하여 형성한다. 이때, 뱅크(890)는 제 1전극(370)과 보조전극(780)을 노출시키며 형성한다.
상기와 같이 뱅크(390,890)의 여러가지 패턴에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 뱅크(390, 890)는 다양한 패턴을 가질 수 있다.
- 제 2 실시예-
도 9는 제 2 실시예에 따른 유기전계발광소자의 개략적인 단면도이다. 제 2 실시예에 따른 유기전계발광소자는 유기층(397)을 제외하고는 제 1 실시예에 따른 유기발광소자와 동일하므로 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자와 동일한 구성요소들을 동일한 도면번호를 사용하고 중복되는 설명을 생략한다.
먼저, 도 9를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 유기전계발광소자는 화소영역(P)에 발광영역(EA) 및 비발광영역(NE)를 포함하는 기판(300), 박막트랜지스터(10), 박막트랜지스터(10)와 전기적으로 연결된 제 1 전극(370) 및 보조전극(380)을 포함한다.
이때, 제 2 실시예의 기판(300), 박막트랜지스터(10), 제 1 전극(370) 및 보조전극(380)은 제 1 실시예에 기재된 것과 동일하므로, 반복을 피하기 위하여, 동일한 설명은 생략한다.
뱅크(390)는 제 1 실시예와 동일하게 제 1 전극(370) 및 보조전극(390)의 주변부에 형성되며, 제 1 전극(370) 및 보조전극(390)을 노출시키는 개구부(G1, G2)를 가진다.
개구부(G1)에 의해 노출된 제 1 전극(370) 상에는 정공주입/수송층(992), 유기발광층(994) 및 전자수송/주입층(996)이 적층된 유기층(997)이 형성되어 있다. 이때, 정공주입/수송층(992) 및 유기발광층(994)은 제 1 전극(370)의 발광영역(EA) 상에만 형성되어 있다. 전자수송/주입층(996)은 보조전극(380)을 제외한 기판(300) 전면에 형성되어 있다.
개구부(G2)에 의해 노출된 보조전극(380)을 포함한 기판(300) 전면에 걸쳐 제 2 전극(998)이 형성되어 있다. 이때, 보조전극(380)과 제 2 전극(998)은 직접 컨택하고 있으며, 제 1 실시예의 제 2 전극(998)과 동일한 물질로 구성될 수 있다.
이하, 도 9에 도시된 제 2 실시예에 따른 유기전계발광소자의 제조공정에 대하여, 도 10a 내지 도 10e를 참조하여 더 자세히 설명한다.
도 10a 내지 도 10e는 제 2 실시예에 따른 유기전계발광소자의 일 제조공정 단면도이다.
먼저, 도 10a를 참조하면, 제 1 실시예와 동일하게 구동 박막트랜지스터(10)를 포함하는 기판(300) 상에 박막트랜지스터(10)와 전기적으로 연결되는 제 1 전극(370) 및 보조전극(380)을 형성한다. 그 후에, 제 1 전극(370)을 노출시키는 개구부(G1) 및 보조전극(380)을 노출시키는 개구부(G2)를 가지는 뱅크(390)를 형성한다.
이어서, 개구부(G2)에 의하여 노출된 보조전극(380) 상에 마스크 패턴(20)을 형성한다. 이때, 마스크 패턴(20)에 의하여 보조전극(380)은 모두 가려진다.
계속해서, 도 10b를 참조하면, 개구부(G1)에 의해 노출된 제 1 전극(370) 상에 정공주입/수송층(992) 및 유기발광층(994)를 순차적으로 적층하여 형성한다.
이때, 정공주입/수송층(992) 및 유기발광층(994)은 용액공정이 가능한 물질, 예를 들어 고분자 물질로 형성하며, 용액공정으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 용액공정은 잉크젯 방식, 노즐프린팅 방식, 스핀-레스 방식, 스핀-코팅 방식, 슬릿-다이 방식 등 중 하나일 수 있다.
이어서, 도 10c를 참조하면, 유기발광층(994) 및 보조전극(380)을 포함한 기판(300) 전면에 걸쳐 전자수송/주입층(996)를 형성한다.
전자수송/주입층(996)은 열증착공정이 가능한 물질, 예를 들어 저분자 물질로 형성하며, 열증착방법으로 기판(300)의 전면에 형성할 수 있다. 따라서, 보조전극(380) 상에 형성된 마스크 패턴(20) 상에는 전자수송/주입층(996)이 형성된다.
이때, 제 1 전극(370) 상에 정공주입/수송층(992), 유기발광층(994) 및 전자수송/주입층(996)으로 순차적으로 적층된 유기층(997)이 형성된다.
계속해서, 도 10d를 참조하면, 기판(300) 상에 유기층(997)을 형성한 후에, 마스크 패턴(20)과 마스크 패턴(20) 상에 형성된 전자수송/주입층(996)을 제거하여 보조전극(380)을 노출시킨다. 마스크 패턴(20)을 제거하는 방법은 제 1 실시예에 기재된 방법과 동일한 방법으로 제거할 수 있다.
이어서, 도 10e를 참조하면, 노출된 보조전극(380)을 포함하는 기판(300) 전면에 걸쳐 제 2 전극(998)을 형성한다.
따라서, 보조전극(380)에 제 2 전극(998)이 직접 컨택하여 제 2 전극(998)의 전압강하를 방지할 수 있는 유기전계발광소자를 완성한다.
-제 3 실시예-
제 3 실시예는 복수개의 화소영역을 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것으로, 공통되는 박막트랜지스터, 제 1전극, 보조전극 등을 제 1실시예에 기재된 것과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 11은 제 3 실시예에 따른 유기전계발광소자의 개략적인 단면도이다.
먼저, 도 11을 참조하면, 기판(300)은 레드 화소영역(Pa), 그린 화소영역(Pb), 블루 화소영역(Pc)이 정의된다.
각각의 화소영역(Pa,Pb,Pc)에는 박막트랜지스터(10)가 형성되어 있으며, 각각의 박막트랜지스터(10)는 반도체층(310), 게이트전극(330) 및 소스/드레인 전극(350a, 350b)을 포함한다. 반도체층(310) 및 게이트 전극(330)은 게이트 절연막(340)에 의해 절연되어 있고, 게이트 전극(330)과 소스/드레인 전극(350a, 350b)는 층간절연막(360)에 의해 절연되어 있다.
각 화소영역(Pa,Pb,Pc)에는 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제 1 전극(370a, 370b, 370c)이 위치한다.
제 1 전극(370a, 370b, 370c)은 보호막(360) 상에 위치하며, 제 1 전극(370a, 370b, 370c)과 동일층 상에 보조전극(680)이 위치하고 있다.
각각의 제 1 전극(370a, 370b, 370c)과 보조전극(380)사이에는 뱅크(390)가 위치하고 있다. 뱅크(390)는 제 1 전극(370a, 370b, 370c)과 보조전극(380) 엣지부 상에 위치하고 있다. 또한, 개구부(G1)에 의하여 제 1 전극(370a, 370b, 370c)을 노출시킨다.
또한, 화소영역(Pa,Pb,Pc) 중 하나의 화소영역, 예를 들어 레드 화소영역(Pa)의 비발광영역(NE)에 위치하는 뱅크(390)는 개구부(G2)를 가지며 개구부(G2)를 통해 보조전극(380)이 노출된다.
노출된 레드 화소영역(Pa)의 제 1 전극(370a) 상에 정공주입/수송층(1192a), 레드 유기발광층(1194a), 블루 유기발광층(1194c) 및 전자수송/주입층(1196)이 순차적으로 적층되어 있다. 이때 레드 유기발광층(1194a)과 블루 유기발광층(1194c) 순서로 적층된 것으로 설명하였으나, 반대로 블루 유기발광층(1194c)과 레드 유기발광층(1194a) 순서로 적층될 수도 있다.
그리고, 노출된 그린 화소영역(Pb)의 제 1 전극(370b) 상에 정공주입/수송층(1192b), 그린 유기발광층(1194b), 블루 유기발광층(1194c) 및 전자수송/주입층(1196)이 순차적으로 적층되어 있다. 이때 그린 유기발광층(1194b)과 블루 유기발광층(1194c) 순서로 적층된 것으로 설명하였으나, 반대로 블루 유기발광층(1194c)과 그린 유기발광층(1194b) 순서로 적층될 수도 있다.
블루 화소영역(Pc)의 노출된 제 1 전극(370c) 상에는 정공주입/수송층(1192c), 블루 유기발광층(1194c) 및 전자수송/주입층(1196)이 순차적으로 적층되어 있다.
이때, 블루 유기발광층(1194c) 및 전자수송층/주입층(1196)은 기판(300) 전면에 공통으로 형성되어 있다.
정공주입/수송층(1192a,1192b,1192c), 레드 유기발광층(1194a), 그린 유기발광층(1194b)은 용액공정이 가능한 물질, 예를 들어 고분자 물질로 이루어져 있으며, 블루 유기발광층(1194c) 및 전자수송/주입층(1196)은 열증착 가능한 물질, 예를 저분자 물질로 이루어질 수 있다.
뱅크(390)의 개구부(G2)에 의하여 노출된 보조전극(380)을 포함하는 기판(300) 전면에는 제 2 전극(1198)이 형성되어 있다. 이때, 보조전극(380)과 제 2 전극(1198)은 직접 컨택하고 있다.
이하, 도 12a 내지 도 12e를 참조하여, 제 3 실시예에 따른 유기전계발광소자의 제조공정에 대하여 설명한다.
도 12a 내지 도 12e는 제3일실시예에 따른 유기전계발광소자의 일 제조공정 단면도이다.
먼저, 도 12a를 참조하면, 레드 화소영역(Pa), 그린 화소영역(Pb) 및 블루 화소영역(Pc)이 정의된 기판(300)을 준비한다. 그리고 나서, 기판(300)의 각각의 화소영역에 대응되도록 박막트랜지스터(10)를 형성한다.
구동 박막트랜지스터(10)는 반도체층(310), 게이트 전극(330) 및 소스/드레인 전극(350a, 350b)를 포함하며, 제 1실시예와 동일하게 형성한다.
박막트랜지스터(10)를 형성한 후에 기판(300) 전면에 걸쳐 보호막(390)을 형성한다. 그 후에, 각각의 박막트랜지스터(10)와 전기적으로 연결되는 레드 화소영역(Pa)의 제 1 전극((370a), 그린 화소영역(Pb)의 제 1 전극(370b), 블루 화소영역(Pc)의 제 1 전극(370c)을 보호막(360) 상에 형성한다.
각각의 제 1 전극(370a, 370b, 370c)을 형성함과 동시에 보호막(360) 상에 보조전극(380)을 형성한다. 보조전극(380)은 제 1 전극(370a, 370b, 370c)과 이격되며, 화소영역(Pa,Pb,Pc) 중 하나의 화소영역, 예를 들어 레드 화소영역(Pa)의 비발광영역(NE)에 에 위치하도록 형성한다.
그리고 나서, 각각의 제 1 전극(370a, 370b, 370c) 및 보조전극(380)의 엣지부 상에 뱅크(390)를 형성한다. 이때, 뱅크(390)의 개구부(G1, G2)에 의하여 제 1 전극(370a, 370b, 370c) 및 보조전극(380)이 노출된다.
그리고 나서, 노출된 보조전극(380)상에 마스크 패턴(20)을 형성한다.
마스크 패턴(20)은 제 1실시예에 기재된 것과 동일하게 폴리이미드(IP)와 같은 고분자 물질로 형성할 수 있고, 이후, 제 1 실시예와 동일한 방법으로 제거가 가능하다.
계속하여, 도 12b를 참조하면, 레드, 그린, 블루 화소영역(Pa,Pb,Pc)에 형성된 각각의 제 1 전극(370a, 370b, 370c) 상에 정공주입/수송층(1192a, 1192b, 1192c)을 각각 형성한다.
이어서, 레드 화소영역의 제 1 전극(370a) 상에는 레드 유기발광층(1194a)을 형성하고, 그린 화소영역의 제 1 전극(370b) 상에는 그린 유기발광층(1194b)을 형성한다.
이때, 정공주입/수송층(1192a, 1192b, 1192c), 레드 유기발광층(1194a) 및 그린 유기발광층(1194b)은 고분자 물질로 이루어져 있으며, 용액공정을 통하여 형성할 수 있다.
그 후에, 도 12c를 참조하면, 블루 유기발광층(1194c)을 기판(300) 전면에 걸쳐 형성한다.
이때 전술한 바와 같이 레드 화소영역의 제 1 전극(370a) 상에는 레드 유기발광층(1194a)을 형성하고, 그린 화소영역의 제 1 전극(370b) 상에는 그린 유기발광층(1194b)을 형성한 후 블루 유기발광층(1194c)을 기판(300) 전면에 걸쳐 형성하는 것으로 설명하였으나, 블루 유기발광층(1194c)을 기판(300) 전면에 걸쳐 형성한 후에 레드 화소영역의 제 1 전극(370a) 상에는 레드 유기발광층(1194a)을 형성하고, 그린 화소영역의 제 1 전극(370b) 상에는 그린 유기발광층(1194b)을 형성할 수도 있다. 즉, 공통층인 블루 유기발광층(1194c)이 레드 유기발광층(1194a) 및 그린 유기발광층(1194b)의 상부 또는 하부에 형성될 수 있다.
그리고 나서, 기판(300) 전면에 형성된 블루 유기발광층(1194c) 상에 전자수송/주입층(1196)을 전면에 걸쳐 형성한다.
블루 유기발광층(1194c) 및 전자수송/주입층(1196)은 저분자 물질로 이루어져 있으며, 열증착방법으로 형성할 수 있다.
따라서, 상기 보조전극(380) 상에 형성된 마스크 패턴(20) 상으로 블루 유기발광층(1194c) 및 전자수송/주입층(1196)이 형성된다.
이어서, 도 12d를 참조하면, 보조전극(380) 상에 형성된 마스크 패턴(20)을 제거하여, 보조전극(380)을 노출시킨다. 이때, 마스크 패턴(20) 상에 형성된 블루 유기발광층(1194c) 및 전자수송/주입층(1196)도 함께 제거된다.
마스크 패턴(20)을 제거하는 방법은 제 1 실시예에서 기재한 방법과 동일하다.
계속해서, 도 12e를 참조하면, 노출된 보조전극(380)을 포함한 기판(300) 전면에 걸쳐 제 2 전극(1198)을 형성한다.
따라서, 보조전극(380)과 제 2 전극(1198)이 직접 컨택하고 있는 유기전계발광소자를 완성한다.
-제 4실시예-
제 4 실시예는 제 2 전극 부분을 제외하고는, 제 1실시예의 유기전계발광소자와 동일하다. 따라서, 동일한 부분의 설명은 생략한다.
도 13은 제 4 실시예에 따른 유기전계발광소자의 개략적인 단면도이다.
먼저, 도 13을 참조하면, 제 1실시예에 기재된 바와 동일한 화소영역(P)에 발광영역(EA) 및 비발광영역(NE)이 정의된 기판(300) 상에 박막트랜지스터(10)가 위치한다.
그리고, 보호막(360)의 비아홀(V1)을 통하여 박막트랜지스터(10)의 소스/드레인전극 중 하나와 전기적으로 연결되는 제 1 전극(370)이 형성되어 있다.
보조전극(380)이 비발광영역(NE)의 보호막(360)상에 위치하며, 제 1 전극(370)과 이격되어 위치한다.
뱅크(390)는 제 1 전극(370)과 보조전극(380)을 노출시키는 개구부(G1,G2)를 가지며, 제 1 전극(370) 및 보조전극(380)의 엣지부 상에 위치한다.
제 1 전극(370) 상에는 정공주입/수송층(392), 유기발광층(394) 및 전자수송/주입층(396)이 순차적으로 적층된 있는 유기층(397)이 형성되어 있다.
노출된 보조전극(380)을 포함하는 기판(300) 전면에 걸쳐 제 2 전극(1398)이 형성되어 있다. 이때, 보조전극(380) 상에 직접 컨택하고 있는 제 2 전극(1398b)의 두께는 유기층(397) 상에 위치하는 제 2 전극(1398)의 두께보다 더 얇을 수 있다.
유기층(397) 상에 위치한 제 2 전극(1398)은 1차 제 2 전극(1398a)과 2차 제 2 전극(1398b)으로 형성된 것이다. 반면에, 보조전극(380) 상에는 2차 제 2 전극(1398b)만이 위치하므로, 유기층(397)의 제 2 전극(1398)과 보조전극(380) 상의 제 2 전극(1398b)의 두께가 상이하다. 보조전극(380) 상에 직접 컨택하고 있는 제 2 전극(1398b)의 두께는 유기층(397) 상에 위치하는 제 2 전극(1398)의 두께보다, 예를 들어 적어도 20Å 더 얇을 수 있다. 다시 말해 보조전극(380) 상의 제 2 전극(1398b)의 두께와 상기 유기층 상의 제 2 전극(1398)의 두께의 차이는 20Å 이상일 수 있다.
이하, 도 14a 내지 도 14d를 참조하여, 제 4 실시예에 따른 유기전계발광소자의 제조공정을 더 자세히 설명한다.
도 14a 내지 도 14b는 제 4 실시예에 따른 유기전계발광소자의 일 제조공정 단면도이다.
먼저, 도 14a를 참조하면, 제 1실시예와 동일한 방법으로, 기판(300) 상에 박막트랜지스터(10)를 형성하고, 박막트랜지스터(10)와 전기적으로 연결되는 제 1 전극(370)을 형성한다. 이때, 제 1전극(370)을 형성함과 동시에 보조전극(380)을 형성한다.
보조전극(380)은 제 1전극(370)과 이격되도록 형성하며, 동일한 재료로 구성될 수 있다.
그리고 나서, 뱅크(390)를 형성하여 개구부(G1, G2)에 의해 제 1 전극(370) 및 보조전극(380)을 노출시킨다. 그리고 나서, 보조전극(380) 상에 마스크 패턴(20)을 형성한다.
그 후에, 노출된 제 1 전극(380) 상에 정공주입/수송층(392), 유기발광층(394) 및 전자수송/주입층(396)이 순차적으로 적층되어 있는 유기층(397)을 형성한다.
다시 말해 제 4 실시예는 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 제조공정에서, 마스크 패턴과 마스크 패턴 상에 형성된 유기층을 제거하는 단계 이전에, 각 화소영역 전면에 걸쳐 제 2 전극을 1차로 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
계속해서, 도 14b를 참조하면, 유기층(397)이 형성된 기판(300) 상에 전면에 걸쳐 1차 제 2 전극(1398a)을 형성한다.
이때, 1차 제 2 전극(1398a)을 예를 들어 적어도 20Å 의 두께로 형성할 수 있다. 이것은 이후, 마스크 패턴(20)을 물리적으로 용이하게 제거하기 위함이다.
이어서, 도 14c를 참조하면, 기판(300) 전면에 걸쳐 1차 제 2 전극(1398a)을 형성한 후에, 보조전극(380) 상에 형성되었던 마스크 패턴(20)을 제거하여 보조전극(380)을 노출시킨다.
이때, 마스크 패턴(20) 상에 형성된 정공주입/수송층(392), 전자수송/주입층(396) 및 1차 제 2 전극(1398a)이 함께 제거된다.
마스크 패턴(20)을 제거하는 방법은 제 1 실시예에 기재된 것과 동일한 방법으로 제거할 수 있다.
이어서, 도 14d를 참조하면, 노출된 보조전극(380)을 포함한 기판(300) 전면에 걸쳐 2차 제 2 전극(1398b)을 형성한다.
이때, 2차 제 2 전극(1398b)은 특정한 두께, 예를 들어 130 내지 180 Å 의 두께로 형성하여, 1차 제 2전극(1398a)의 두께와 함께 제 2전극(1398)의 총 두께가 150 내지 200 Å 정도가 되도록 형성하여, 제 2 전극(1398)으로서의 기능이 가능하게 형성한다.
결과적으로, 제 1 전극(370) 상의 유기층(397) 상으로 1차 제 2 전극(1398a)와 2차 제 2 전극(1398b)로 구성된 제 2 전극(1398)이 형성되며, 보조전극(380) 상에는 2차 제 2 전극(1398b)을 형성된다. 따라서, 유기층(397)상의 제 2전극의 두께와 보조전극(380) 상의 제 2전극의 두께가 상이하다.
또한, 제 4 실시예에 의한 유기전계발광소자는 유기층(197) 상에 1차 제 2 전극(1398a)을 형성해줌으로써, 마스크 패턴(20) 제거 공정을 특정 가스분위기, 예를 들어 N2 분위기에서 진행할 때 발생하는 N2 가스에 의한 유기층(392)의 손상을 줄일 수 있다. 또한, 간단한 공정으로 보조전극(380)과 직접 컨택하여 제 2 전극(398)의 전압강하를 방지할 수 있으므로 공정의 효율성을 극대화 할 수 있다.
이상, 상기와 같이 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기전계발광소자를 완성한다.
이상 도면을 참조하여 실시예들을 설명하였으나 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
전술한 실시예에서 유기층에 포함되는 발광층의 발광물질은 유기물인 것으로 기재하였으나, 발광층의 발광물질로 그래핀 양자점과 같은 양자점을 포함할 수 있다. 넓은 의미에서 발광층으로 양자점을 포함하는 표시장치/표시소자도 본 명세서에서 유기전계발광 표시장치/표시소자에 포함될 수 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 적어도 두개의 화소들을 각각 정의하는 화소영역별로 박막트랜지스터가 형성된 기판;
    각 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제 1 전극;
    상기 제 1 전극과 동일층 상에 형성된 보조전극;
    상기 제 1 전극과 상기 보조전극을 노출시키는 개구부가 형성된 뱅크;
    상기 제 1 전극 상에 형성된 유기층; 및
    상기 보조전극과 상기 유기층 상에 형성되고 상기 보조전극 상의 두께가 상기 유기층 상의 두께보다 얇은 제 2 전극을 포함하는 유기전계발광소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 상기 보조전극은 동일한 재료인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 보조전극 상의 제 2 전극의 두께와 상기 유기층 상의 제 2 전극의 두께의 차이는 20Å 이상인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 유기층은 정공주입/수송층, 유기발광층, 전자수송/주입층이 순차적으로 적층되어 있으며,
    상기 정공주입/수송층 및 상기 유기발광층은 고분자 물질로 이루어져 있고, 상기 전자수송/주입층은 저분자 물질로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유기층은 정공주입/수송층, 유기발광층, 전자수송/주입층이 순차적으로 적층되어 있으며,
    상기 화소들은 레드 화소영역에 형성된 레드 유기발광층, 그린 화소영역에 형성된 그린 유기발광층, 상기 화소영역들 전면에 형성된 블루 유기발광층을 각각 포함하는 적어도 세개의 화소들을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  6. 적어도 두개의 화소들을 각각 정의하는 화소영역별로 박막트랜지스터가 형성된 기판;
    각 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제 1 전극;
    상기 제 1 전극과 동일층 상에 형성되며, 격자구조의 매트릭스 타입으로 형성된 보조전극;
    상기 제1 전극과 상기 보조전극의 일부분을 노출시키는 개구부가 형성된 뱅크;
    상기 제 1 전극 상에 형성된 유기층; 및
    상기 보조전극과 상기 유기층 상에 형성된 제 2 전극을 포함하고,
    상기 보조전극 상에 형성된 상기 제 2 전극의 두께가 상기 유기층 상에 형성된 상기 제2 전극의 두께보다 보다 얇은 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보조전극은 하나의 격자가 한 개 내지 세 개의 화소영역들을 포함하는 격자구조인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  8. 삭제
  9. 적어도 두개의 화소들을 각각 정의하는 화소영역별로 박막트랜지스터가 형성된 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 각 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극과 동일층 상에 형성된 보조전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극과 상기 보조전극을 노출시키는 개구부가 형성된 뱅크를 형성하는 단계;
    상기 보조전극 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계;
    상기 각 화소영역에 상기 마스크 패턴과 적어도 제 1 전극 상에 유기층을 형성하는 단계;
    상기 마스크 패턴과 상기 마스크 패턴 상에 형성된 상기 유기층을 제거하는 단계; 및
    상기 보조전극과 상기 유기층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 마스크 패턴과 상기 마스크 패턴 상에 형성된 상기 유기층을 제거하는 단계 이전에, 상기 각 화소영역 전면에 걸쳐 상기 제 2 전극을 1차로 형성하는 단계를 추가로 포함하며,
    상기 마스크 패턴과 상기 유기층을 제거하는 단계에서, 상기 마스크 패턴 및 상기 유기층과 동시에 1차로 형성된 상기 제2 전극을 제거하고,
    상기 제2 전극을 형성하는 단계에서, 상기 보조전극 및 상기 유기층 상에 1차로 형성된 상기 제2 전극 상에 상기 제2 전극을 2차로 형성하여, 상기 보조전극 상의 상기 제2 전극의 두께가 상기 보조전극 상의 상기 제2 전극의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 전극을 형성하는 단계와 상기 보조전극을 형성하는 단계가 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 유기층은 정공주입/수송층, 유기발광층 및 전자수송/주입층을 포함하며,
    상기 각 화소영역에 상기 유기층을 형성하는 단계에서, 상기 정공주입/수송층을 화소영역 전면에 형성하고, 상기 유기발광층을 제 1 전극에 대응되는 부분에만 형성하고, 상기 전자수송/주입층을 화소영역 전면에 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 유기층은 정공주입/수송층, 유기발광층 및 전자수송/주입층을 포함하며,
    상기 각 화소영역에 상기 유기층을 형성하는 단계에서,
    상기 제 1 전극 상에 정공주입/수송층 및 유기발광층을 순차적으로 용액 공정으로 형성하고, 상기 화소영역 전면에 전자수송/주입층을 증착하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 유기층은 정공주입/수송층, 유기발광층 및 전자수송/주입층을 포함하며,
    상기 각 화소영역에 상기 유기층을 형성하는 단계에서,
    상기 제 1 전극 상에 상기 정공주입/수송층을 용액공정으로 형성하고,
    상기 화소영역들 중, 레드 화소영역에 대응하는 제 1 전극 상에는 레드 유기발광층을, 그린 화소영역에 대응하는 제 1 전극 상에는 그린 유기발광층을 용액 공정으로 형성하고, 상기 화소영역 전면에 블루 유기발광층을 형성하고,
    상기 화소영역 전면에 상기 전자수송/주입층을 순차적으로 증착하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 정공주입/수송층 및 상기 유기발광층은 고분자 물질로 형성하며, 상기 전자수송/주입층은 저분자 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 마스크 패턴과 상기 유기층을 제거하는 단계에서, 상기 마스크 패턴을 레이저 릴리즈, 흡착 릴리즈 또는 메카니컬 릴리즈 방법 중 하나를 사용하여 제거하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  16. 삭제
  17. 제 9항에 있어서,
    상기 보조전극을 형성하는 단계에서,
    상기 보조전극은 하나의 격자가 한 개 내지 세 개의 화소영역들을 포함하는 격자구조의 매트릭스 타입인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  18. 제 9항에 있어서,
    상기 마스크 패턴은 고분자 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.

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