KR102173510B1 - 유기전계발광소자 - Google Patents

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KR102173510B1
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Abstract

본 발명은 구동 트랜지스터가 형성된 기판, 기판 상에 형성되고, 화소영역의 경계를 정의하는 뱅크, 기판 상에 형성되고, 뱅크와 가장자리가 중첩하며, 구동 트랜지스터와 전기적으로 연결되고, 뱅크에 인접한 제 1 영역에 흐르는 전류의 양이 제 2 영역에 흐르는 전류의 양보다 많은 제 1 전극, 화소영역에 대응되도록 제 1 전극 상에 형성된 유기층 및 유기층 상에 형성된 제 2 전극을 포함하는 유기전계발광소자.를 제공한다.

Description

유기전계발광소자{ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 유기전계발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
평판표시장치 분야에서, 지금까지는 가볍고 전력소모가 적은 액정표시장치가 널리 사용되어 왔으나, 액정표시장치는 스스로 빛을 생성하지 못하는 수광 소자(non-emissive device)여서, 휘도(brightness), 대조비(contrast ratio), 시야각(viewing angle) 및 대면적화 등에 단점이 있다.
이에 따라, 이러한 액정표시장치의 단점을 극복할 수 있는 새로운 평판표시장치의 개발이 활발하게 전개되고 있는데, 새로운 평판표시장치 중 하나인 유기발광 표시장치는 스스로 빛을 생성하는 발광소자이므로, 액정표시장치에 비하여 휘도, 시야각 및 대조비 등이 우수하며, 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다.
유기발광 표시장치는 각 화소영역의 박막트랜지스터에 연결된 유기발광소자로부터 출사되는 빛을 이용하여 영상을 표시하는데, 유기 발광소자는 양극(anode)과 음극(cathode) 사이에 유기물로 이루어진 유기발광층을 형성하고 전기장을 가함으로 빛을 내는 소자로서, 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 전력 소모가 비교적 적고, 가볍고 연성(flexible) 기판 상부에도 제작이 가능한 특징을 갖는다.
유기전계발광소자는 소자를 구성하는 층을 대부분 진공에서 증착하여 제조하고 있으나, 소자의 대면적화와 단가문제는 아직 해결되지 못하고 있다. 증착의 경우 시간적, 비용적, 수량적 측면에서 대량생산에 적합치 못하다는 단점을 가지고 있으며, 대면적화에도 큰 제약을 가지고 있다. 따라서 모든 관점에서 검토해 보았을 때, 진공 증착 방식은 개선이 필요하며, 이에 대한 대안으로 주목받고 있는 것이 용액 공정이다.
다만, 용액 공정에 의해 소자를 구성하는 층을 형성하는 경우, 발광 균일도가 저하되고, 발광 효율이 낮은 문제가 있다.
본 발명의 목적은 발광 균일도의 저하를 방지하고, 발광 효율을 높이는 유기전계발광소자를 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 구동 트랜지스터가 형성된 기판; 상기 기판 상에 형성되고, 화소영역의 경계를 정의하는 뱅크; 상기 기판 상에 형성되고, 상기 뱅크와 가장자리가 중첩하며, 상기 구동 트랜지스터와 전기적으로 연결되고, 상기 뱅크에 인접한 제 1 영역에 흐르는 전류의 양이 제 2 영역에 흐르는 전류의 양보다 많은 제 1 전극; 상기 화소영역에 대응되도록 상기 제 1 전극 상에 형성된 유기층; 및 상기 유기층 상에 형성된 제 2 전극을 포함하는 유기전계발광소자를 제공한다.
본 발명은 유기전계발광소자의 발광 균일도의 저하를 방지하고, 발광 효율을 높이는 효과가 있다.
도 1은 실시예들이 적용되는 유기전계발광 표시장치의 시스템 구성도이다.
도 2는 실시예들에 따른 유기전계발광소자의 개략적인 평면도이다.
도 3은 일실시예에 따라 도 2의 A-A'를 절단한 유기전계발광소자의 일예의 개략적인 단면도이다.
도 4는 일실시예에 따라 도 2의 A-A'를 절단한 유기전계발광소자의 다른 일예의 개략적인 단면도이다.
도 5는 일실시예에 따라 도 2의 A-A'를 절단한 유기전계발광소자의 또다른 예의 개략적인 단면도이다.
도 6은 일실시예에 따라 도 2의 A-A'를 절단한 유기전계발광소자의 또다른 예의 개략적인 단면도이다.
도 7a 내지 도 7g는 다른 실시예에 따라 도 3의 유기전계발광소자를 형성하는 제조방법을 도시한 도면들이다.
도 8a 내지 도 8g는 또다른 실시예에 따라 도 3의 유기전계발광소자를 형성하는 제조방법을 도시한 도면들이다.
도 9a 내지 도 9g는 또다른 실시예에 따라 도 5의 유기전계발광소자를 형성하는 제조방법을 도시한 도면들이다.
도 10a 내지 도 10g는 또다른 실시예에 따라 도 5의 유기전계발광소자를 형성하는 제조방법을 도시한 도면들이다.
도 11은 또다른 실시예에 따른 유기전계발광소자의 개략적인 평면도이다.
도 12는 도 11의 회로도이다.
도 13은 또다른 실시예에 따라 도 11의 B-B'를 절단한 유기전계발광소자의 개략적인 단면도이다.
도 14는 또다른 실시예에 따른 유기전계발광소자의 개략적인 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.
도 1은 실시예들이 적용되는 유기발광 표시장치에 관한 시스템 구성도이다.
도 1을 참조하면, 유기발광 표시장치(100)는 유기발광 표시패널(140), 데이터 구동부(120), 게이트 구동부(130), 타이밍 콘트롤러(110) 등을 포함한다.
우선, 타이밍 컨트롤러(110)는 호스트 시스템으로부터 입력되는 수직/수평 동기신호(Vsync, Hsync)와 영상데이터(data), 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 컨트롤러(110)는 호스트 시스템로부터 입력되는 영상데이터(data)를 데이터 구동부(120)에서 사용하는 데이터 신호 형식으로 변환하고 변환된 영상데이터(data')를 데이터 구동부(120)로 공급할 수 있다.
데이터 구동부(120)는 타이밍 컨트롤러(110)로부터 입력되는 데이터 제어신호(DCS) 및 변환된 영상데이터(data')에 응답하여, 영상데이터(data')를 계조 값에 대응하는 전압 값인 데이터 신호(아날로그 화소신호 혹은 데이터 전압)로 변환하여 데이터 라인에 공급한다.
게이트 구동부(130)는 타이밍 컨트롤러(110)로부터 입력되는 게이트 제어신호(GCS)에 응답하여 게이트 라인에 스캔신호(게이트 펄스 또는 스캔펄스, 게이트 온신호)를 순차적으로 공급한다.
한편 유기발광 표시패널(140) 상의 각 단위화소영역(P)은, 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)에 의해 정의된 화소영역에 형성되어 매트릭스 형태로 배치될 수 있고, 제 1 전극인 화소 전극(anode), 제 2 전극인 공통 전극(cathode), 유기층을 포함하는 적어도 하나의 유기발광소자일 수 있다.
여기서 제 1 전극은 트랜지스터가 형성된 기판 상에 형성되고, 뱅크에 인접한 영역에 흐르는 전류의 양이 뱅크에 인접하지 않은 영역에 흐르는 전류의 양보다 많을 수 있다.
구체적으로, 뱅크에 인접한 영역의 제 1 전극의 두께는 뱅크에 인접하지 않은 영역의 제 1 전극의 두께보다 크게 형성되고, 이에 따라 뱅크에 인접한 영역의 저항이 작도록 형성되어, 유기전계발광소자의 작동시 더 많은 전류가 흐를 수 있게 된다. 여기서 뱅크에 인접한 영역의 제 1 전극은 단일층 또는 다수층으로 이루어질 수 있다.
또한 제 1 전극이 분리되어, 뱅크에 인접한 영역의 제 1 전극에 더 많은 전류가 공급될 수 있다. 즉 제 1 전극에 연결된 구동 트랜지스터를 복수로 구성하고, 각각의 트랜지스터의 전류구동능력을 달리 설정함으로써, 제 1 전극의 각 영역별로 다른 양의 전류가 공급될 수 있다.
마지막으로, 제 1 전극의 두께를 달리 설정하거나 분리하는 것과 달리, 제 1 전극을 단일층으로 형성하되, 제 1 전극에서 뱅크에 인접한 영역에 플라즈마 처리를 함으로써, 플라즈마가 처리된 영역의 비저항값을 낮게 형성하여, 각 영역별로 다른 양의 전류가 공급될 수 있다.
도 2는 실시예들에 따른 유기전계발광소자의 개략적인 평면도이다.
도 2를 참조하면, 유기전계발광소자(200)는 구동 트랜지스터(212)가 형성된 기판(미도시), 기판(미도시) 상에 형성되고, 화소영역의 경계를 정의하는 뱅크(218), 기판(미도시) 상에 형성되고, 뱅크(218)와 가장자리가 중첩하며, 구동 트랜지스터(212)와 전기적으로 연결되고, 뱅크(218)에 인접한 제 1 영역(214a)에 흐르는 전류의 양이 제 2 영역(214b)에 흐르는 전류의 양보다 많은 제 1 전극(214), 화소영역에 대응되도록 제 1 전극(214) 상에 형성된 유기층(미도시) 및 유기층(미도시) 상에 형성된 제 2 전극(미도시)을 포함한다.
여기서 제 1 전극(214)의 제 1 영역(214a)은 상기 제 1 전극의 제 1 영역은 ITO(Indium tin oxide), FTO(Fluorine-doped Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), AZO(Aluminum doped Zinc Oxide) 및 IZO(Indium Zinc Oxide) 중 어느 하나를 포함하는 단일막으로 이루어지거나, 상기 ITO, 상기 FTO, 상기 ATO, 상기 AZO, 및 상기 IZO 중 둘 이상을 포함하는 다중막으로 이루어질 수 있다. 또한 제 1 전극(214)의 제 1 영역(214a)이 다중막으로 이루어진 경우에 있어서, 다중막 중 상부에 위치하는 막과 유기층(미도시) 사이의 적어도 단차부에 제 1 절연막(216)을 추가로 포함할 수 있다.
유기전계발광소자(200)는 다수의 배선 라인을 포함할 수 있으며, 다수의 배선 라인은 제1 방향(도 2에서 가로방향)으로 스캔 신호(또는 게이트 신호)를 전달하는 스캔 라인(204)과 제2 방향(도 2에서 세로방향)으로 서로 이격하여 데이터 신호 전달용 데이터 라인(206)과 고전압전원 공급용 전원 라인(208)(이하 'VDD 라인'이라 기재한다)을 포함할 수 있다. 이때, VDD 라인(208)이 스캔 라인(204)과 이격하며 나란히 형성될 수도 있다. 스캔 라인(204)은 가로방향으로 게이트 패드(미도시)까지 길게 연장되어 있고, 데이터 라인(206)은 세로방향으로 데이터 패드(미도시)까지 길게 연장되어 있다.
데이터 라인(206) 및 VDD 라인(208)은 저저항 특성을 갖는 금속물질, 예를 들어 구리(Cu), 구리 합금, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo) 및 몰리브덴 합금(MoTi) 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 물질의 단일층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
유기전계발광소자(200)는 스캔 라인(204)과 데이터 라인(206)의 교차로 정의된 화소영역에서 전극들(214)과 유기층을 포함하고 있으면서 기판(미도시) 상에 형성된 트랜지스터(209, 212)로부터 공급되는 전류에 따라 발광한다.
전기적 연결 관계에 있어서, 제 1 전극(214)은 제 1 컨택홀(242)을 통해 구동 트랜지스터(212)의 일단과 연결되고, 구동 트랜지스터(212)의 타단은 VDD 라인(208)과 연결되며, VDD 라인(208)은 스토리지 캐패시터(210)와 연결된다. 스토리지 캐패시터(210)는 제 3 컨택홀(contact hole, 246)을 통해 스위칭 트랜지스터(209)의 일단과 연결되고, 스위칭 트랜지스터(209)의 타단은 제 2 컨택홀(244)를 통해 데이터 라인(206)에 연결된다. 한편 스캔 라인(204)은 스위칭 트랜지스터(209)에 연결된다.
유기전계발광소자(200)의 전기적 기능을 살펴보면, 먼저, 스위칭 트랜지스터(209)는 스캔 라인(204)을 통해 공급되는 스캔 신호에 의해 턴온되어, 데이터 라인(206)을 통해 공급되는 데이터 신호를 구동 트랜지스터(212)의 게이트 전극으로 전달하는 기능을 수행한다. 그리고 스토리지 캐패시터(210)는 스위칭 트랜지스터(209)를 통해 공급되는 데이터 신호를 저장하여 구동 트랜지스터(212)가 일정 시간 이상 턴온상태를 유지하도록 한다. 또한, 구동 트랜지스터(212)는 캐패시터(210)에 저장된 데이터 신호에 대응하여 구동한다. 구동 트랜지스터(212)는 데이터 신호에 대응하여 제 1 전극(214)으로 공급되는 구동전류 혹은 구동전압을 제어하게 된다.
구동 트랜지스터(214)가 구동되면, 유기층(미도시)의 발광층(미도시)은 VDD 라인(208)을 통해 공급되는 전류에 의해 발광한다. 구동 트랜지스터(212)를 통해 공급되는 구동전류는 제 1 전극(214)으로 전달되어 유기층(미도시)을 통해 흐르면서 전자와 정공이 재결합되어 발광이 일어나고, 최종적으로 제 2 전극(미도시)으로 흘러나가게 된다.
이하에서는 실시예들에 따라 도 2의 A-A'를 절단한 부분에 해당하는 단면도들을 통해 유기전계발광소자(200)의 구조를 설명한다.
도 3은 일실시예에 따라 도 2의 A-A'를 절단한 유기전계발광소자의 일예의 개략적인 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 구동 트랜지스터(212)가 형성된 기판(302) 상에, 제 1 전극(314)이 형성되고, 제 1 전극(314)과 가장자리가 중첩하고 화소영역을 정의하는 뱅크(318)가 형성된다. 뱅크(318)의 경계들 사이로(뱅크의 개구부를 통해) 제 1 전극(314)이 노출되고, 제 1 전극(314) 상에는 유기층(320)이 형성된다. 또한 제 2 전극(322)은 뱅크(318)와 유기층(320)을 덮도록 형성된다.
기판(302)은 글래스(Glass) 기판뿐만 아니라, PET(Polyethylen terephthalate), PEN(Polyethylen naphthalate), 폴리이미드(Polyimide) 등을 포함하는 플라스틱 기판 등일 수 있다. 또한, 제 1 기판(310) 상에는 불순원소의 침투를 차단하기 위한 버퍼층(buffering layer)이 더 구비될 수 있다. 버퍼층은 예를 들어 질화실리콘 또는 산화실리콘의 단일층 또는 다수층으로 형성될 수 있다. 또한 도 3에 도시되지는 않았지만, 기판(302)는 게이트 전극, 소스/드레인 전극, 게이트 절연막, 액티브층 등을 포함하는 트랜지스터들(209, 212)이 포함될 수 있다. 구동 트랜지스터(212)는 제 1 전극(314)에 전기적으로 연결된다.
제 1 전극(302)은, 양극일 수도 있고 음극일 수도 있으나, 애노드 전극(양극)의 역할을 하도록 일함수 값이 비교적 크고, 투명한 도전성 물질, 예를 들면 ITO, FTO, ATO, AZO 및 IZO 중 어느 하나를 포함하는 투명 금속산화물을 이용하여 증착공정 또는 액상공정을 통해 형성되거나, 나노와이어를 용매 상에 분산시켜 용액공정을 이용하여 제작한 망사형(mesh type)의 전극을 형성해 투과도가 높은 투명전극을 형성시키거나, 유전체(dielectric)-금속(metal)-유전체 구조의 투명다층전극(transparent multilayer electrode)을 이용하여 투과도를 높인 투명전극을 형성시켜서 만드는 것 중의 어느 하나와 같은 금속 산화물로 이루어질 수 있다. 또한 상부발광 방식일 경우, 반사효율 향상을 위해 제 1 전극(314)의 상/하부에 반사효율이 우수한 금속물질, 예를 들면 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)으로써 반사판이 보조전극으로 더 형성될 수도 있다.
일 실시예에 따른 유기전계발광소자(200)의 제 1 전극(302)은 뱅크(318)에 인접한 제 1 영역(314a)에서의 두께(ha)가 제 2 영역(314b)에서의 두께(hb)보다 크다(ha>hb). 다시 말해서, 전기적 저항값은 전류가 흐르는 제 1 전극(302)의 단면적에 반비례하는 관계에 있으므로, 제 1 영역(314a)에서의 제 1 전극(314)의 저항 값은 제 2 영역(314b)에서의 제 1 전극(314)의 저항 값보다 작다. 따라서 스위칭 트랜지스터(209)가 턴온되면 제 1 영역(314a)으로 흐르는 전류의 양이 제 2 영역(314b)에 흐르는 전류의 양보다 많아질 수 있다.
이때, 제 1 전극(314)과 유기층(320) 사이에 단차부가 존재하는 경우에 있어서, 단차부에는 제 1 절연막이 추가로 형성될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
두께가 다른 제 1 전극(302)의 제조방법에 대해서는 이하 도 7 및 도 8과 관련하여 설명한다.
한편, 화소영역을 정의하고, 타원 형상을 갖는 뱅크(318)가 형성되어 있다. 뱅크(318)에는 제 1 전극(314)이 노출되도록 개구부가 구비되며, 뱅크(318)의 가장자리는 제 1 전극(314)의 가장자리와 중첩한다.
일반적으로 뱅크는 각종 트랜지스터 및 각종 배선들이 형성되어 표면이 매끄럽지 못하고, 울퉁불퉁하게 단차가 형성된 표면 위에 유기막을 형성할 경우, 단차진 부분에서 유기물이 열화되는 것을 방지하기 위한 것이다.
일 실시예에 따른 뱅크(318)는 질화실리콘(SiNx), 산화실리콘(SiOx)과 같은 무기절연물질 또는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 아크릴 수지(acrylic resin)와 같은 유기절연물질, 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 이러한 뱅크(318)는 유기층(320)이 적층될 수 있도록 경계를 설정한다.
또한 뱅크(318)는 정테이퍼 형상으로 형성될 수 있다. 이는 유기층(320) 및 제 2 전극(322)이 뱅크(318)의 정테이퍼진 형상으로 인해 단차지지 않고 형성되도록 한다. 이렇게 유기층(320) 및 제 2 전극(322)이 단차지지 않게 형성되는 경우, 스텝 커버리지(Step Coverage)가 좋아진다.
한편, 제 1 전극(314) 상에, 또한 뱅크(318)의 경계 안쪽에는 유기층(320)이 형성되는데, 이러한 유기층(320)에는, 정공과 전자가 원활히 수송되어 엑시톤(exciton)을 형성할 수 있도록, 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등이 차례로 적층되어 포함될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 따른 유기층(320)은 잉크젯 프린팅, 롤투롤 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 스핀코팅, 블레이드 코팅, 롤-슬롯 코팅 등의 용액공정에 의해 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 화학적 기상증착 방식이나 물리적 기상증착 방식으로도 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 유기층(320)은 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층을 포함할 수 있고, 상기 정공주입층, 상기 정공수송층, 상기 발광보조층, 상기 발광층, 상기 전자수송층 및 상기 전자주입층 중 적어도 하나는 용액 공정(soluble process)에 의해 형성될 수 있다. 특히 발광층, 전자수송층 및 전자주입층은 용액 공정용 재료에 의해 용액 공정으로 형성될 수 있다.
유기층(320)이 용액공정으로 형성되는 경우에 있어서, 유기층(320)의 상면은, 도 3에 도시된 것과 같이 굴곡진 곡면으로 형성될 수 있다. 즉, 유기층(320)의 중앙 영역인 제 2 영역(314b)의 두께(hb)에 비해, 뱅크에 인접한 영역인 제 1 영역(314a)에서의 두께(ha)가 두껍게 형성된다. 제 1 전극(314)이 평탄한 면으로 형성되는 경우, 두꺼운 부분에서 제 1 전극(314)으로부터의 정공의 주입이 원할하지 않게 되어, 발광 균일도(uniformity)가 감소할 수 있다. 일실시예에 따른 유기전계발광소자(200)의 제 1 전극(314)은 제 1 영역(314a)에서의 두께(ha)가 제 2 영역(314b)에서의 두께(hb)보다 크고, 이에 따라 저항이 더 작게 형성된다. 따라서 유기전계발광소자(200)가 턴온되었을 때 더 많은 전류가 흐를 수 있기 때문에 발광 균일도가 유지될 수 있다.
유기층(320) 상에는 기판(302)의 전면에 걸쳐 제 2 전극(322)이 형성된다. 제 2 전극(322)은 양극일 수 있고, 음극일 수도 있으며, 예를 들어 하부발광 방식인 경우, 제 2 전극(337)은 금속일 수 있고 제 1 금속, 예를 들어 Ag 등과 제 2 금속, 예를 들어 Mg 등이 일정 비율로 구성된 합금의 단일층 또는 이들의 다수층일 수도 있다. 제 2 전극(322)은, 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 니켈(Ni) 등을 포함한 유기금속잉크 또는 나노입자 상태(나노입자잉크)의 성분을 포함하는 용액을 이용한 용액공정으로 형성될 수 있다.
도 4는 일실시예에 따라 도 2의 A-A'를 절단한 유기전계발광소자의 다른 일예의 개략적인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 유기층(320)은 정공주입층(320a), 정공수송층(320b), 발광보조층(320c), 발광층(320d), 전자수송층(320e) 및 전자주입층(320f)을 포함할 수 있다.
유기층(320)은 용액 공정용 재료에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 정공주입층(320a), 정공수송층(320b) 및 발광층(320d)은 용액 공정용 재료에 의해 형성될 수 있다. 본 명세서에서 용액 공정용 재료란 용액 공정에 의해 유기전계발광소자(200) 중 하나의 특정 층을 형성하는데 사용되는 재료를 의미한다.
구체적으로, 정공주입층(320a)은 PEDOT:PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate))으로 형성될 수 있고, S-P3MEET(sulfonated Poly(thiophene-3-[2-(2-methoxyethoxy)ethoxy]-2,5-diyl)), PVPTA2:TBPAH(
Figure 112014047145022-pat00001
), Et-PTPDEK(
Figure 112014047145022-pat00002
) 등의 용액 공정용 재료로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
정공수송층(320b)의 경우, TFP(Poly(2,7-(9,9-di-n-octylfluorene)-alt-(1,4-phenylene-((4-sec-butylphenyl)imino)-1,4-phenylene)), PFO-TPA(
Figure 112014047145022-pat00003
), TCTA(4,4',4"-Tris(N-carbazolyl)-triphenylamine), TAPC(1,1-Bis(4-(N,N'-di(p-tolyl)amino)phenyl)cyclohexane), d-PBAB(
Figure 112014047145022-pat00004
), x-TAPC(
Figure 112014047145022-pat00005
), X-TAPC(
Figure 112014047145022-pat00006
), a-NPD(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-1,1'biphenyl-4,4'-diamine), TPD(N,N'-Bis-(3-methylphenyl)-N,N'-Bisphenyl(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine) 등의 용액공정용 재료로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
발광층(320d)은 Ir(ppy)3 (Tris[2-phenylpyridinato-C2,N]iridium(III)), Ir(Bu-PPY)3, Ir(mppy)3, Hex-Ir(piq)3 등의 이리듐계 착화합물을 도판트(dopant)로, 양극성(bipolar) 방향족 유기화합물 또는 고분자를 호스트로 포함하여 이루어지거나, PPV(poly(p-phenylenevinylene)), PThs(poly(thiophene)s), Cyano-PPV, PPP(poly(p-phenylene)), poly(fluorene)s, PFO(polyfluorene), PF(polyfluorene), PVK(poly(9-vinylcarbazole) 등의 용액 공정용 재료로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
전자수송층(320e)의 경우, TPBI(1,3,5-Tris(1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl)benzene), TBCPF(
Figure 112014047145022-pat00007
), BA(
Figure 112014047145022-pat00008
), SPPO13(
Figure 112014047145022-pat00009
), mCPPO1(
Figure 112014047145022-pat00010
), m-PhOTPBI(
Figure 112014047145022-pat00011
), PFN-OH(
Figure 112014047145022-pat00012
) 등의 용액 공정용 재료로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 5는 일실시예에 따라 도 2의 A-A'를 절단한 유기전계발광소자의 또다른 예의 개략적인 단면도이다.
도 5를 참조하면, 구동 트랜지스터가 형성된 기판(502) 상에 화소영역의 경계를 정의하는 뱅크(518)가 형성된다. 제 1 전극(514)은 기판(502) 상에 형성되고, 뱅크(518)와 가장자리가 중첩하며, 구동 트랜지스터와 전기적으로 연결되고, 뱅크(518)에 인접한 제 1 영역(514a)에 흐르는 전류의 양이 제 2 영역(514b)에 흐르는 전류의 양보다 많다.
제 1 전극(514)의 제 1 영역(514a)은 ITO(Indium tin oxide), FTO(Fluorine-doped Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), AZO(Aluminum doped Zinc Oxide) 및 IZO(Indium Zinc Oxide) 중 둘 이상을 포함하도록 다중막으로 이루어질 수 있다. 이때, 제 1 전극(514)과 유기층(520) 사이의 단차부에는 제 1 절연막(516)이 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 제 1 전극(514)은 뱅크(518)에 인접한 제 1 영역(514a)과 제 1 전극(514)의 중앙 영역인 제 2 영역(514b)으로 나눌 수 있고, 제 1 영역(514a)은 두 개의 층으로 이루어질 수 있다. 제 1 영역(514a)은 하부층(514a')과 상부층(514a")층으로 구분되고, 두 개의 층들은 각각 ITO, FTO, ATO, AZO 및 IZO 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 여기서 제 1 영역(514a)의 하부층(514a')과 상부층(514a")은 같은 물질의 단일막일 수도 있고, 다른 물질의 이중막일 수도 있다. 또한 제 1 영역(514a)은 2개의 층보다 많은 층들을 가질 수도 있다.
한편, 제 1 절연막(516)은 SiOx, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, Ta2O5, HfO2, ZrO2, BST 및 PZT중 어느 하나를 포함하는 무기절연물질, 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 유기절연물질, 또는 이들의 조합일 수 있다. 제 1 절연막(516)은 제 1 전극(514)의 제 1 영역(514a)의 단차부에 형성될 수 있고, 이는 유기전계발광소자(200)가 턴온되었을 때, 전하가 몰려 열화가 발생하는 것을 방지하고, 누설 전류를 방지하는 구조를 갖는다.
한편, 제 1 전극(514) 상에는 제 1 절연막(516)을 덮도록 유기층(520)이 형성될 수 있고, 유기층(520) 상에는 뱅크(518)와 유기층(520)을 덮도록 제 2 전극(522)이 형성될 수 있다.
도 6은 일실시예에 따라 도 2의 A-A'를 절단한 유기전계발광소자의 또다른 예의 개략적인 단면도이다.
도 6을 참조하면, 구동 트랜지스터가 형성된 기판(602) 상에 화소영역의 경계를 정의하는 뱅크(618)가 형성된다. 제 1 전극(614)은 기판(602) 상에 형성되고, 뱅크(618)와 가장자리가 중첩하며, 구동 트랜지스터와 전기적으로 연결되고, 유기전계발광소자(200)가 턴온되면 뱅크(618)에 인접한 제 1 영역(614a)에 흐르는 전류의 양이 제 2 영역(614b)에 흐르는 전류의 양보다 많다.
제 1 전극(614)의 제 1 영역(614a)는 다중막으로 이루어지고, 다중막 중 가장 상부에 위치한 막과 유기층(620) 사이의 단차부에는 제 1 절연막(616)이 형성될 수 있다. 반면 뱅크(618)에 인접하지 않은 제 2 영역(614b)은 단일층으로 이루어진다.
유기층(620) 중 정공주입층(620a), 정공수송층(620b), 발광보조층(620c) 및 발광층(620d)이 뱅크(618)의 개구부 내에 위치하고, 전자수송층(620e)과 전자주입층(620f)은 뱅크(618)와 발광층(620d)을 덮도록 형성될 수 있다.
유기층(620)은 용액 공정에 의해 용액 공정용 재료로 형성될 수 있고, 이는 디스플레이 패널의 대면적화에 따라 공정수를 감소시키고, 설비 비용을 감소시키는 데 유리함을 줄 수 있다.
이하에서는 전술한 유기전계발광소자(200)의 제 1 전극들(314, 514, 614)을 형성하기 위한 제조방법에 대하여 설명한다.
도 7a 내지 도 7g는 다른 실시예에 따라 도 3의 유기전계발광소자를 형성하는 제조방법을 도시한 도면들이다.
도 7a 내지 도 7g를 참조하면, 제 1 전극(314)은 하프톤 마스크(halftone mask, 732) 또는 슬릿 마스크(slit mask)를 사용하여 포토레지스트(photoresist) 물질층(730)을 패터닝하는 단계, 애싱(ashing) 단계 및 식각(etching) 공정 단계를 포함하는 제조방법으로 형성될 수 있다.
우선, 도 7a에 도시된 바와 같이, 기판(302) 상에 제 1 전극(314) 물질을 도포하고, 그 위에 포토레지스트 물질을 도포하여 포토레지스트 물질층(730)을 형성한다. 이때 제 1 전극(314)을 형성할 물질은 ITO, ATO, AZO, ZTO 및 IZO 중 어느 하나일 수 있다.
이는 스핀코팅, 롤투롤코팅, 스크린 프린팅 등의 용액공정이나 화학기상증착 공정 또는 물리기상증착 공정 등에 의할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 7b를 참조하면, 하프톤 마스크(732)는 비투과영역(732a), 반투과영역(732b) 및 투과영역(732c)을 포함한다. 이하에서는 광이 투과된 영역의 포토레지스트 물질층(730)이 제거되는 포지티브(positive) 방식을 설명하지만, 네거티브(negative) 방식으로도 포토레지스트 물질층(730)을 패터닝(patterning)할 수 있다.
하프톤 마스크(732)는 정확한 정렬위치로 얼라인(align)되고, 광원으로부터 빛이 출사되어 하프톤 마스크(732)의 패턴을 기판에 전사시키는 노광(exposure) 공정이 수행되며, 이후 노광된 포토레지스트 물질층(730)은 감광제가 분해되어 현상또는 습식 식각 과정을 거쳐 패터닝된다.
이후, 도 7c와 도 7d를 참조하면, 패터닝 결과, 하프톤 마스크(732)의 투과영역(732c)에 대응되는 포토레지스트 물질층(730)의 영역은 모두 제거되고, 반투과 영역(732b)에 대응되는 영역은 h2의 높이를 가지며, 비투과영역(732a)에 대응되는 영역은 원래의 높이인 h1을 유지한다(h1>h2).
다음으로, 습식 식각 또는 건식 식각 공정을 통해 포토레지스트 물질층(730)으로 덮이지 않은 부분의 제 1 전극(314) 물질이 제거된다.
도 7e 및 도 7f를 참조하면, 애싱 가스(ashing gas)를 사용하는 애싱 공정을 통해 포토레지스트 물질층(730)이 일정 높이로 제거되어, 제 1 전극(314) 물질이 노출되고, 습식 식각 또는 건식 식각 공정의 식각 비율을 조절하여, 포토레지스트 물질층(730)의 일부를 제거하여 두께가 일정하지 않은(ha>hb) 도 3의 제 1 전극(314)이 완성된다.
이후, 도 7g에 도시된 바와 같이, 뱅크(318)가 형성된 후, 유기층(320) 및 제 2 전극(322)이 순차적으로 형성되어 도 3의 유기전계발광소자가 완성된다. 이때 유기층(320)은 용액 공정에 의해 용액 공정용 재료로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 8a 내지 도 8g는 또다른 실시예에 따라 도 3의 유기전계발광소자를 형성하는 제조방법을 도시한 도면들이다.
도 8a 내지 도 8g를 참조하면, 도 7a 내지 도 7g와 다른 제조방법으로 제 1 전극(314)을 형성한다.
도 8a를 참조하면, 도 3의 제 1 전극(314)의 hb 만큼의 높이를 갖는 제 1 전극 물질층(314')을 도포하고, 포토레지스트 물질층(830)을 전면에 도포한 후, 마스크(832)를 통해 노광시킨다. 마스크(832)의 비투과영역(832a)에 대응되는 포토레지스트 물질층(830)은 높이를 유지하고, 투과영역(832b)에 대응되는 포토레지스트 물질층(830)은 제거된다. 이후, 습식 또는 건식 식각 공정과 스트립(strip) 공정을 거쳐 제 1 전극 물질층(314')을 형성한다.
다음으로 도 8a 내지 도 8f를 참조하면, 일정한 높이(ha-hb)를 갖는 제 1 전극 물질층(314")과 포토레지스트 물질층(831')을 순차적으로 적층하고, 마스크를 사용하여 포토레지스트 물질층(831')을 패터닝한 후, 습식 또는 건식 식각을 통해 중앙 영역의 제 1 전극 물질층(314")을 제거함으로써 제 1 전극(314)을 형성한다. 도 8g를 참조하면, 뱅크(318)가 형성되고, 유기층(320) 및 제 2 전극(322)이 순차적으로 형성된다.
도 8a 내지 도 8f는 같은 물질을 사용하여 두께가 일정하지 않은 제 1 전극(314)을 사용한 경우를 도시하였지만, 실시예들은 이에 한정되지 않고, 다른 물질로 이루어진 다중막으로 제 1 전극(314)을 형성할 수 있는바, 이에 대하여 도 9 내지 도 10f에서 설명한다.
도 9a 내지 도 9g는 또다른 실시예에 따라 도 5의 유기전계발광소자를 형성하는 제조방법을 도시한 도면들이다.
도 9a 내지 도 9g를 참조하면, 우선 기판(502) 상에 제 1 전극 물질들(514', 514")을 연속으로 도포하여 제 1 전극 물질층(514)을 형성하고, 그 위에 포토레지스트 물질을 도포하여 포토레지스트 물질층(930)을 형성한다.
도 9a를 참조하면, 비투과영역(932a), 반투과영역(932b) 및 투과영역(932c)을 포함하는 하프톤 마스크(932)를 정확한 정렬위치로 얼라인(align)하고, 광원으로부터 빛이 출사되어 하프톤 마스크(932)의 패턴을 기판에 전사시키는 노광(exposure) 공정을 수행하며, 이후 노광된 포토레지스트 물질층(930)을 현상하는 공정을 거쳐 포토레지스트 물질층(930)을 패터닝한다. 그 결과, 하프톤 마스크(932)의 투과영역(932c)에 대응되는 포토레지스트 물질층(930)의 영역은 모두 제거되고, 비투과영역(932a)에 대응되는 영역은 원래의 높이를 유지하며, 반투과 영역(932b)에 대응되는 영역은 일부가 제거된 높이를 갖는다.
다음으로 도 9a 내지 도 9e를 참조하면, 습식 식각 또는 건식 식각 공정을 통해 포토레지스트 물질층(930)으로 덮이지 않은 부분의 제 1 전극(514) 물질이 제거되고, 애싱 공정을 통해 포토레지스트 물질층(930)이 일정 높이로 제거되어, 제 1 전극(514) 물질이 노출된다. 마지막으로 습식 식각 또는 건식 식각 공정의 식각 비율을 조절하여, 포토레지스트 물질층(930)의 일부를 제거하여, 제 1 전극(514)의 제 1 영역(514a)이 다중막(514a', 514a")으로 이루어진 도 5의 제 1 전극(514)이 형성된다. 다음으로 도 9f를 참조하면, 제 1 전극(514)의 단차부에는 제 1 절연막(516)이 형성된다.
도 9g를 참조하면, 이후 뱅크(518)가 형성되고, 유기층(520) 및 제 2 전극(522)이 순차적으로 적층된다.
도 9a 내지 도 9g에서는 제 1 영역(514a)이 각각 다른 물질들(514', 514")을 포함하는 두 개의 막들(514a', 514a")로 이루어진 제 1 전극(514)이 도시되었으나, 실시예들은 이에 제한되지 않고, 더 많은 층을 포함할 수 있고, 같은 물질로 이루어질 수도 있다.
도 10a 내지 도 10g는 또다른 실시예에 따라 도 5의 유기전계발광소자를 형성하는 제조방법을 도시한 도면들이다.
도 10a를 참조하면, 하나의 제 1 전극 물질층(514')을 도포하고, 포토레지스트 물질층(1030)을 전면에 도포한 후, 마스크(1032)를 통해 노광시킨다. 마스크(1032)의 비투과영역(1032a)에 대응되는 포토레지스트 물질층(1030)은 높이를 유지하고, 투과영역(1032b)에 대응되는 포토레지스트 물질층(1030)은 제거된다. 이후, 습식 또는 건식 식각 공정과 스트립(strip) 공정을 거쳐 제 1 전극 물질층(514')을 형성한다.
다음으로 도 10b 내지 도 10e를 참조하면, 다른 제 1 전극 물질층(514")과 포토레지스트 물질층(1031')을 순차적으로 적층하고, 마스크를 사용하여 포토레지스트 물질층(1031')을 패터닝한 후, 습식 또는 건식 식각을 통해 중앙 영역의 제 1 전극 물질층(514")을 제거함으로써 제 1 전극(514)을 형성한다. 다음으로 도 10f를 참조하면, 제 1 전극(514)의 단차부에는 제 1 절연막(516)이 형성된다. 이후 도 10g를 참조하면, 뱅크(518)가 형성되고, 유기층(520) 및 제 2 전극(522)이 순차적으로 적층된다.
아래에서는, 제 1 전극이 일정한 높이를 갖지만, 다수 영역으로 형성된 또다른 실시예에 따른 유기전계발광소자의 에 대해서 설명한다.
도 11은 또다른 실시예에 따른 유기전계발광소자의 개략적인 평면도이고, 도 12는 도 11의 회로도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 유기전계발광소자(1100)는 두개의 구동 트랜지스터들(1112a, 1112b)이 형성된 기판(미도시), 기판(미도시) 상에 형성되고, 화소영역의 경계를 정의하는 뱅크(1118), 기판(미도시) 상에 형성되고, 뱅크(1118)와 가장자리가 중첩하며, 구동 트랜지스터들(1112a, 1112b)과 전기적으로 연결되고, 뱅크(1118)에 인접한 제 1 영역 전극(1114a)에 흐르는 전류의 양이 제 2 영역 전극(1114b)에 흐르는 전류의 양보다 많은 제 1 전극(1114), 화소영역에 대응되도록 제 1 전극(1114) 상에 형성된 유기층(미도시) 및 유기층(미도시) 상에 형성된 제 2 전극(미도시)을 포함한다.
여기서 제 1 전극(1114)은 제 1 영역 전극(1114a) 및 제 1 영역 전극(1114a)에 이격하는 제 2 영역 전극(1114b)를 포함하고, 제 1 영역 전극(1114a)과 제 2 영역 전극(1114b) 사이에는 제 2 절연막(1116)이 추가로 포함될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제 1 영역 전극(1114a)은 '
Figure 112014047145022-pat00013
' 형상을 가질 수 있고, 제 2 영역 전극(1114b)은 직사각형 형상을 갖는다. 따라서 제 1 영역 전극(1114a)은 제 2 영역 전극(1114b)를 둘러싸는 형상을 가질 수 있다.
한편 구동 트랜지스터는, 제 1 영역 전극(1114a)에 전기적으로 연결되는 제 1 구동 트랜지스터(1112a)와 제 2 영역 전극(1114b)에 전기적으로 연결되는 제 2 구동 트랜지스터(1112b)를 포함할 수 있고, 제 1 구동 트랜지스터(1112a)의 전류구동능력은 제 2 구동 트랜지스터(1112b)의 전류구동능력보다 클 수 있다.
또한 제 1 구동 트랜지스터(1112a)의
Figure 112014047145022-pat00014
의 값은 제 2 구동트랜지스터(1112b)의
Figure 112014047145022-pat00015
의 값보다 크거나, 제 1 구동 트랜지스터(1112a)의 액티브층의 전자이동도는 제 2 구동 트랜지스터(1112b)의 액티브층의 전자이동도보다 클 수 있다.
일반적으로 트랜지스터의 전류구동능력은 채널의 폭, 즉 액티브층(반도체층)의 폭에 비례하고, 채널의 길이에 반비례한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 또다른 실시예에 따른 유기전계발광소자(1100)는 제 1 구동 트랜지스터(1112a)의 채널의 길이를 제 2 구동 트랜지스터(1112b)의 채널의 길이보다 길게 형성함으로써, 더 큰 전류구동능력을 갖는 제 1 구동 트랜지스터(1112a)를 포함할 수 있다. 따라서 유기전계발광소자(1100)가 턴온되면, 제 1 구동 트랜지스터(1112a)가 제 1 영역 전극(1114a)에 공급하는 전류의 양은, 제 2 구동 트랜지스터(1112b)가 제 2 영역 전극(1114b)에 공급하는 전류의 양보다 많아질 수 있고, 이에 따라 발광 균일도가 향상되는 효과가 발생한다.
한편, 제 2 절연막(1116)은 SiOx, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, Ta2O5, HfO2, ZrO2, BST 및 PZT중 어느 하나를 포함하는 무기절연물질, 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 유기절연물질, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
유기전계발광소자(1100)는 다수의 배선 라인을 포함할 수 있으며, 다수의 배선 라인은 제 1 방향(도 11에서 가로방향)으로 스캔 신호(또는 게이트 신호)를 전달하는 스캔 라인(1104)과 제 2 방향(도 11에서 세로방향)으로 서로 이격하여 데이터 신호 전달용 데이터 라인(1106)과 고전압전원 공급용 전원 라인(1108)(이하 'VDD 라인'이라 기재한다)을 포함할 수 있다. 이때, VDD 라인(1108)이 스캔 라인(1104)과 이격하며 나란히 형성될 수도 있다. 스캔 라인(1104)은 가로방향으로 게이트 패드(미도시)까지 길게 연장되어 있고, 데이터 라인(1106)은 세로방향으로 데이터 패드(미도시)까지 길게 연장되어 있다.
데이터 라인(1106) 및 VDD 라인(1108)은 저저항 특성을 갖는 금속물질, 예를 들어 구리(Cu), 구리 합금, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo) 및 몰리브덴 합금(MoTi) 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 물질을 증착함으로써 단일층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
유기전계발광소자(1100)는 스캔 라인(1104)과 데이터 라인(1106)의 교차로 정의된 화소영역에서 전극들(1114)과 유기층(미도시)을 포함하고 있으면서 기판(미도시) 상에 형성된 트랜지스터들(1109, 1112a, 1112b)로부터 공급되는 전류에 따라 발광한다.
전기적 연결 관계에 있어서, 제 1 영역 전극(1114a)은 제 1 컨택홀(1142)을 통해 제 1 구동 트랜지스터(1112a)의 일단과 연결되고, 제 1 구동 트랜지스터(1112a)의 타단은 제 2 구동 트랜지스터(1112b)의 일단과 연결되며, 제 2 구동 트랜지스터(1112b)의 타단은 VDD 라인(1108)과 연결되고, VDD 라인(1108)은 스토리지 캐패시터(1110)와 연결된다. 한편, 제 2 영역 전극(1114b)은 제 4 컨택홀(1148)을 통해 제 2 구동 트랜지스터(1112b)와 연결된다. 스토리지 캐패시터(1110)는 제 3 컨택홀(contact hole, 1146)을 통해 스위칭 트랜지스터(1109)의 일단과 연결되고, 스위칭 트랜지스터(1109)의 타단은 제 2 컨택홀(1144)를 통해 데이터 라인(1106)에 연결된다. 한편 스캔 라인(1104)은 스위칭 트랜지스터(1109)에 연결된다.
유기전계발광소자(1100)의 전기적 기능을 살펴보면, 먼저, 스위칭 트랜지스터(1109)는 스캔 라인(1104)을 통해 공급되는 스캔 신호에 의해 턴온되어, 데이터 라인(1106)을 통해 공급되는 데이터 신호를 구동 트랜지스터들(1112a, 1112b)의 게이트 전극으로 전달하는 기능을 수행한다. 그리고 스토리지 캐패시터(1110)는 스위칭 트랜지스터(1109)를 통해 공급되는 데이터 신호를 저장하여 구동 트랜지스터들(1112a, 1112b)가 일정 시간 이상 턴온상태를 유지하도록 한다. 또한, 구동 트랜지스터들(1112a, 1112b)은 스토리지 캐패시터(1110)에 저장된 데이터 신호에 대응하여 구동한다. 구동 트랜지스터들(1112a, 1112b)는 데이터 신호에 대응하여 제 1 영역 전극(1114a) 및 제 2 영역 전극(1114b)으로 공급되는 구동전류 혹은 구동전압을 제어하게 된다.
구동 트랜지스터들(1112a, 1112b)이 구동되면, 유기층(미도시)의 발광층(미도시)은 VDD 라인(1108)을 통해 공급되는 전류에 의해 발광한다. 구동 트랜지스터들(1112a, 1112b)을 통해 공급되는 구동전류는 제 1 영역 전극(1114a) 및 제 2 영역 전극(1114b)으로 전달되어 유기층(미도시)을 통해 흐르면서 발광이 일어나고, 최종적으로 제 2 전극(미도시)으로 흘러나가게 된다.
도 13은 또다른 실시예에 따라 도 11의 B-B'를 절단한 유기전계발광소자의 개략적인 단면도이다.
도 13을 참조하면, 기판(1302) 상에, 제 1 전극(1314)이 형성되고, 제 1 전극(1314)과 가장자리가 중첩하고 화소영역을 정의하는 뱅크(1318)가 형성된다. 뱅크(1318)의 경계들 사이로, 즉 개구부를 통해 제 1 전극(1314)이 노출되고, 제 1 전극(1314) 상에는 유기층(1320)이 형성된다. 또한 제 2 전극(1322)은 뱅크(1318)와 유기층(1320)을 덮도록 형성된다.
제 1 전극(1314)은 뱅크(1318)에 인접한 제 1 영역 전극(1314a)와 뱅크(1318)에 인접하지 않은 제 2 영역 전극(1314b)으로 구분되고, 제 1 영역 전극(1314a)과 제 2 영역 전극(1314b) 사이에는, 전하가 몰려서 발생하는 열화 현상을 방지하기 위한 제 2 절연막(1116)이 형성될 수 있다. 또한 제 1 영역 전극(1314a)과 제 2 영역 전극(1314b)은 ITO, FTO, ATO, AZO 및 상기 IZO 등으로 형성될 수 있고, 각각 같은 물질이거나 다른 물질일 수 있다.
제 1 영역 전극(1314a)은 제 1 구동 트랜지스터(1112a)와 전기적으로 연결되고, 제 2 영역 전극(1314b)는 제 2 구동 트랜지스터(1112b)와 전기적으로 연결된다.
제 1 구동 트랜지스터(1112a)의 전류구동능력이 제 2 구동 트랜지스터(1112b)의 전류구동능력에 비해 크기 때문에, 유기전계발광소자(1100)가 턴온된 경우, 제 1 영역 전극(1314a)에는 제 2 영역 전극(1314b)에 비해 많은 전류가 흐를 수 있다. 이에 따라 용액 공정에 따른 발광 균일도의 저하를 방지할 수 있다.
이때 뱅크(1318)는 타원 형상을 갖고, 무기절연물질 또는 유기절연물질, 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 이러한 뱅크(1318)는 유기층(1320)이 적층될 수 있도록 경계를 설정한다.
한편, 제 1 전극(1314) 상에, 또한 뱅크(1318)의 경계 안쪽에는 유기층(1320)이 형성되는데, 이러한 유기층(1320)에는, 정공과 전자가 원활히 수송되어 엑시톤(exciton)을 형성할 수 있도록, 정공주입층(1320a), 정공수송층(1320b), 발광보조층(1320c), 발광층(1320d), 전자수송층(1320e) 및 전자주입층(1320f) 등이 차례로 적층되어 포함될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
정공주입층(1320a), 정공수송층(1320b), 발광보조층(1320c) 및 발광층(1320d)는 잉크젯 프린팅, 롤투롤 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 스핀코팅, 블레이드 코팅, 롤-슬롯 코팅 등의 용액공정에 의해 형성될 수 있고, 전자수송층(1320e) 및 전자주입층(1320f)은 기판의 전면을 덮도록 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 용액 공정에 의하는 경우, 유기층(1320)은 곡면을 이룰 수 있다. 다시말해서 뱅크(1318)에 인접한 영역에서의 유기층(1320)의 두께가 뱅크(1318)에 인접하지 않은 영역에서의 유기층(1320)의 두께보다 클 수 있다.
도 14는 또다른 실시예에 따른 유기전계발광소자의 개략적인 단면도이다.
도 14를 참조하면, 기판(1402) 상에 제 1 전극(1414)과 뱅크(1418)가 형성되고, 제 1 전극(1414) 상에 유기층(1420)이 적층되며, 유기층(1420)과 뱅크(1418)를 덮도록 제 2 전극(1422)이 형성된다.
여기서 제 1 전극(1414)은 비저항(specific resistance)이 서로 다른 둘 이상의 영역들로 이루어지고, 서로 다른 둘 이상의 영역 중 어느 한 영역은 다른 영역을 둘러싸고 있으며, 둘러싼 영역의 비저항은 둘러싸여진 영역의 비저항보다 작을 수 있다. 여기서 제 1 영역(1414a)은 전술한 둘러싼 영역에 해당하고, 제 2 영역(1414b)은 둘러싸인 영역에 해당할 수 있다. 도 14에서는 설명의 편의를 위해 제 1 영역(1414a)과 제 2 영역(1414b)으로 나눠진 유기전계발광소자를 도시하였으나, 이에 제한되지 않고 더 많은 영역으로 나눠질 수 있다.
제 1 전극(1414)은 전술한 실시예들과 달리, 두께가 다르게 형성되거나 분리되지 않고, 동일한 두께로 일체로 형성된다. 제 1 전극(1414)은 ITO, FTO, ATO, AZO 및 IZO 중 어느 하나의 물질로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한 제 1 전극(1414)은 뱅크에 인접한 제 1 영역(1414a)과 뱅크에 인접하지 않은 제 1 전극(1414)의 중앙 영역인 제 2 영역(1414b)으로 구분될 수 있고, 이때 제 1 영역(1414a)은 수소 플라즈마(plasma)처리 공정을 통해 저저항을 갖는다. 다시말해서, 제 1 영역(1414a)의 비저항(specific resistance)은 제 2 영역(1414b)의 비저항에 비해 작은 값을 갖는다. 따라서 제 1 영역(1414a)에는 제 2 영역(1414b)에 비해 많은 양의 전류가 흐를 수 있다.
수소 플라즈마 처리 공정은 제 1 전극(1414)을 형성한 뒤, 제 2 영역(1414b)에 포토레지스트 물질을 도포한 후, 수소 플라즈마 처리를 진행한 뒤 포토레지스트 물질을 벗겨내는 공정이다. 따라서 제 1 전극(1414)을 두께를 다르게 형성하거나, 분리하는 것과 같은 효과를 갖는다.
본 발명의 실시예들에 따른 유기전계발광소자(200, 1100)는, 용액 공정에 의해 형성된 유기층의 두께가 일정하지 않음으로 인하여, 유기층의 두께가 두꺼운 영역에서 정공의 전달이 원활히 일어나지 않아 발광 균일도가 저하되고, 엑시톤을 형성하는 리콤비네이션 영역(recombination zone)이 달라지는 문제가 해결될 수 있다.
실시예들에 따르면, 제 1 전극이 뱅크에 인접한 영역과 뱅크에 인접하지 않은 영역의 두께가 다르게 형성되거나, 제 1 전극이 분리되어 각기 전류구동능력이 상이한 구동 트랜지스터에 연결되거나, 제1전극의 뱅크에 인접한 영역의 플라즈마 처리를 통해 상이한 비저항을 갖게 됨으로써, 뱅크에 인접한 제 1 영역에 더 많은 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 발광 균일도의 저하를 방지하는 효과가 있다. 따라서 유기전계발광 소자의 발광효율 및 수명이 증가하게 된다.
또한 제 1 전극의 제 1 영역을 ITO-IZO의 다중막을 형성하는 경우, 가시광선 영역에서의 투과율이 개선되고 면저항이 더 낮아져 정공 주입을 개선하는 효과도 가져올 수 있다.
이상 도면을 참조하여 실시예들을 설명하였으나 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
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.
302: 기판 314: 제 1 전극
318: 뱅크 320: 유기층
322: 제 2 전극

Claims (16)

  1. 구동 트랜지스터가 형성된 기판;
    상기 기판 상에 형성되고, 화소영역의 경계를 정의하는 뱅크;
    상기 기판 상에 형성되고, 상기 뱅크와 가장자리가 중첩하며, 상기 구동 트랜지스터와 전기적으로 연결되고, 상기 뱅크에 인접한 제 1 영역에 흐르는 전류의 양이 제 2 영역에 흐르는 전류의 양보다 많은 제 1 전극;
    상기 화소영역에 대응되도록 상기 제 1 전극 상에 형성된 유기층; 및
    상기 유기층 상에 형성된 제 2 전극을 포함하고,
    상기 제 1 전극은,
    상기 제 1 영역에 형성된 제 1 영역 전극 및 상기 제 1 영역 전극에 이격하여 상기 제 2 영역에 형성된 제 2 영역 전극을 포함하고, 상기 제 1 영역 전극과 상기 제 2 영역 전극 사이에 형성된 제 2 절연막을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 뱅크의 경계는 타원 형상인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 제 1 영역에서의 두께가 상기 제 2 영역에서의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 전극의 제 1 영역은 ITO(Indium tin oxide), FTO(Fluorine-doped Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), AZO(Aluminum doped Zinc Oxide) 및 IZO(Indium Zinc Oxide) 중 어느 하나를 포함하는 단일막으로 이루어지거나, 상기 ITO, 상기 FTO, 상기 ATO, 상기 AZO 및 상기 IZO 중 둘 이상을 포함하는 다중막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 상기 유기층 사이의 적어도 단차부에 제 1 절연막을 추가로 포함하는 유기전계발광소자.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 영역 전극은 '
    Figure 112020033428185-pat00016
    ' 형상을 갖고, 상기 제 영역 전극은 직사각형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터는,
    상기 제 1 영역 전극에 전기적으로 연결되는 제 1 구동 트랜지스터와 상기 제 2 영역 전극에 전기적으로 연결되는 제 2 구동 트랜지스터를 포함하되,
    상기 제 1 구동 트랜지스터의 전류구동능력은 상기 제 2 구동 트랜지스터의 전류구동능력보다 큰 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 구동 트랜지스터의
    Figure 112014047145022-pat00017
    의 값은 제 2 구동 트랜지스터의
    Figure 112014047145022-pat00018
    의 값보다 크거나, 상기 제 1 구동 트랜지스터의 액티브층의 전자이동도는 상기 제 2 구동 트랜지스터의 액티브층의 전자이동도보다 큰 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 유기층은 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 정공주입층, 상기 정공수송층, 상기 발광보조층, 상기 발광층, 상기 전자수송층 및 상기 전자주입층 중 적어도 하나는 용액 공정(soluble process)용 재료에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 정공주입층, 상기 정공수송층 및 상기 발광층은 용액 공정용 재료에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  12. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1 절연막은 SiOx, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, Ta2O5, HfO2, ZrO2, BST 및 PZT중 어느 하나를 포함하는 무기절연물질, 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 유기절연물질, 또는 이들의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 영역의 비저항은 상기 제 2 영역의 비저항과 다른 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 상기 제 2 영역을 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1 영역의 비저항은 상기 제 2 영역의 비저항보다 작은 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 절연막은 SiOx, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, Ta2O5, HfO2, ZrO2, BST 및 PZT중 어느 하나를 포함하는 무기절연물질, 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 유기절연물질, 또는 이들의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
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