KR20050034426A - 유기 전계 발광 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 전계 발광 표시 장치의 발광 소자를 돌출 구조로 형성함으로써 휘도 및 발광 효율이 우수한 유기 전계 발광 표시 장치에 관한 것으로, 절연 기판 상에 형성된 돌출 구조막과; 상기 돌출 구조막을 포함한 기판 상에 돌출 구조로 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 상에 형성된 유기 발광층과; 상기 절연 기판 전면에 형성된 제 2 전극을 포함하며, 상기 제 2 전극은 상기 돌출 구조막에 의하여 돌출된 형태로 형성되어, 상기 유기 발광층을 둘러싸는 유기 전계 발광 표시 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

유기 전계 발광 표시 장치{Organic electro luminescence display}
본 발명은 유기 전계 발광 표시 장치에 관한 것으로, 제 2 전극이 유기 발광층을 둘러싸도록 발광 소자를 돌출 구조로 형성하여 휘도 및 발광 효율을 개선시킨 배면 발광형 유기 전계 발광 표시 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 유기 전계 발광 표시 장치는 CRT나 LCD에 비하여 박막형, 넓은 시야각, 경량, 소형, 빠른 응답 속도 및 적은 소비 전력 등의 장점으로 인하여 차세대 표시 장치로서 주목받고 있다. 특히, 유기 전계 발광 표시 장치는 애노드 전극, 유기 물질막, 캐소드 전극의 단순한 구조로 되어 있기 때문에 간단한 제조 공정을 통하여 쉽게 제조할 수 있는 장점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 종래 기술에 대하여 설명한다.
도 1은 종래의 배면 발광 유기 전계 발광 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 활성층(110), 게이트 전극(120) 및 소오스/드레인 전극(131, 135)으로 이루어지는 박막 트랜지스터(T)를 구비하는 하부 절연 기판(100) 상에 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되며, 애노드(anode) 전극으로 작용하는 제 1 전극(150)을 형성한다.
상기 제 1 전극(150)을 형성한 후, 상기 하부 절연 기판(100) 전면에 화소 정의막(160)을 형성하고, 상기 화소 정의막(160)을 사진 식각하여 상기 제 1 전극(150)의 일부분을 노출시키는 개구부(165)를 형성한다.
상기 제 1 전극(150)의 일부분을 노출시키는 개구부(165)를 형성한 후, 상기 개구부의 상부에 유기 발광층(170)을 형성한다.
그런 다음, 상기 하부 절연 기판(100)의 전면에 걸쳐 캐소드 전극으로 작용하는 제 2 전극(180)을 형성하여 제 1 전극(150), 유기 발광층(170), 제 2 전극(180)으로 이루어지는 유기 전계 발광 소자(E)를 형성한다.
이후에, 도면에는 도시하지 않았으나, 상부 절연 기판으로 봉지 기판을 사용하여 박막 트랜지스터(T) 및 유기 전계 발광 소자(E)를 구비하는 하부 절연 기판(100)을 봉지한다.
그러나, 상기와 같은 공정을 통하여 형성된 배면 발광 유기 전계 발광 표시 장치는 상기 유기 발광층(170)에서 발광하는 광이 외부로 취출되는 과정에서 유기 발광층(170) 하부의 여러 막에서 흡수되어 소실되며, 특히, 애노드 전극으로 작용하는 제 1 전극(150)에서 전반사를 통하여 측면으로 소실되는 광이 많아 실제 유기 발광층(170)에서 발생하는 광의 약 20%만이 외부로 취출된다. 즉, 상기 유기 발광층(170)에서 발광하는 광의 소실이 많아 발광 효율 및 휘도가 낮은 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 유기 전계 발광 소자를 돌출 구조로 형성하여, 각 층간 경계면에서의 전반사에 의하여 측면으로 빠져나가는 광을 반사시켜 배면 방향으로 취출하여 발광 효율 및 휘도를 개선시킨 배면 발광형 유기 전계 발광 표시 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 절연 기판 상에 형성된 돌출 구조막과; 상기 돌출 구조막을 포함한 기판 상에 돌출 구조로 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 상에 형성된 유기 발광층과; 상기 절연 기판 전면에 형성된 제 2 전극을 포함하며, 상기 제 2 전극은 상기 돌출 구조막에 의하여 돌출된 형태로 형성되어, 상기 유기 발광층을 둘러싸는 유기 전계 발광 표시 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 2 전극의 일부분은 상기 제 1 전극의 평평한 영역의 하부 면보다 아래에 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 돌출 구조막은 상기 제 1 전극과 굴절률의 차이가 적은 물질로 이루어지는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 굴절률이 1.0 내지 1.7인 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 돌출 구조막은 BCB, 아크릴계 경화수지, 페놀계 경화수지 또는 폴리이미드의 유기 물질과, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물의 무기 물질과, 오모서(Ormocer), 에어로졸(Aerosol) 또는 다공성 이산화규소(Porous silica)의 유무기 복합 재료로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 돌출 구조막은 300㎚ 내지 10㎛의 두께를 갖으며, 경사도가 15° 내지 70°인 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기 발광층은 화소 정의막에 의하여 일부분이 노출된 상기 제 1 전극 상부에 형성되며, 상기 화소 정의막의 두께는 상기 돌출 구조막의 두께보다 낮은 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배면 발광 유기 전계 발광 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 절연 기판(200) 상에 형성된 돌출 구조막(240)과, 상기 돌출 구조막(240)을 포함한 절연 기판(200) 상에 형성된 제 1 전극(250)과, 상기 제 1 전극(250) 상에 돌출 구조로 형성된 유기 발광층(270)과, 상기 절연 기판(200) 전면에 형성된 제 2 전극(280)을 포함하며, 상기 제 2 전극(280)은 상기 돌출 구조막(240)에 의하여 돌출된 형태로 형성되어, 상기 유기 발광층(280)을 둘러싸는 구조를 갖는다.
이때, 상기 제 2 전극(280)의 일부분은 상기 돌출 구조막(240)에 의하여 상기 제 1 전극(250)의 평평한 영역의 하부면보다 아래에 위치하여 상기 유기 발광층(270)에서 발광하는 광을 배면 방향으로 반사시켜주며, 상기 제 1 전극(250) 및 상기 돌출 구조막(240)을 투과하지 못하고 전반사하여 측면으로 빠져나가는 광을 반사시켜 배면 방향으로 취출하는 역할을 한다.
도 2를 참조하면, 활성층(210), 게이트 전극(220) 및 소오스/드레인 전극(231, 235)으로 이루어지는 박막 트랜지스터(T)를 구비하는 하부 절연 기판(200) 상에 저굴절률을 지닌 유기 물질을 증착하고, 패터닝하여 돌출 구조막(240)을 형성한다. 상기 돌출 구조막(240)은 유기 전계 발광 소자(E)를 전면 방향에 대하여 돌출 구조로 형성하는 역할을 한다.
상기 돌출 구조막(240)은 300㎚ 내지 10㎛의 두께를 갖도록 형성하며, 그 측면은 15˚ 내지 70˚의 경사를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 돌출 구조막(240)은 이후에 형성되는 제 1 전극과의 굴절률의 차이가 적은 물질로 이루어지는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 굴절률이 1 내지 1.7인 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 상기 제 1 전극과 상기 돌출 구조막(240)의 경계면에서 발생하는 전반사를 최소화하기 위한 것이다.
또한, 상기 돌출 구조막(240)은 BCB, 아크릴계 경화 수지, 페놀계 경화 수지 또는 폴리이미드(Polyimide) 등의 유기 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 또는, 상기 돌출 구조막(240)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 등의 무기 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 또는, 상기 돌출 구조막(240)은 오모서(Ormocer), 에어로졸(aerosol) 또는 다공성 실리카(Porous Silica) 등의 유무기 복합 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 돌출 구조막(240)을 형성한 다음, 상기 돌출 구조막(240) 상에 ITO, IZO 등으로 이루어지는 투명한 전도성 물질을 증착하고 패터닝하여 애노드 전극으로 작용하며, 상기 박막 트랜지스터(T)와 전기적으로 연결되고, 상기 돌출 구조막에 의하여 돌출 구조로 형성되는 제 1 전극(250)을 형성한다.
상기 제 1 전극(250)을 형성한 후, 상기 하부 절연 기판(200) 전면에 화소 정의막(260)을 형성하고, 사진 식각하여 상기 제 1 전극(250)의 일부를 노출시킨다. 이때, 상기 화소 정의막(260)은 상기 돌출 구조막(240)의 두께보다 얇게 형성하는 것이 바람직하다.
상기 화소 정의막(260)을 형성한 다음, 상기 제 1 전극(250)의 노출 부분 상에 유기 발광층(270)을 형성한다. 상기 유기 발광층(270)은 그 기능에 따라 여러 층으로 구성될 수 있는데, 일반적으로 정공 주입층(HIL), 정공 전달층(HTL), 발광층(Emitting layer), 정공 저지층(HBL), 전자 수송층(ETL), 전자 주입층(EIL) 중 적어도 하나의 층 이상으로 된 다층구조로 이루어진다.
상기 유기 발광층(270)을 형성한 후, 상기 하부 절연 기판 전면(200)에 캐소드 전극으로 작용하는 돌출 구조의 제 2 전극(280)을 형성하여, 돌출 구조막(240), 제 1 전극(250), 화소 정의막(260), 유기 발광층(270), 제 2 전극(280)으로 이루어지며, 전면 방향에 대하여 돌출 구조인 유기 전계 발광 소자(E)를 형성한다.
이때, 상기 제 2 전극은 상기 돌출 구조막(240)에 의하여 돌출구조로 형성되는 것이다.
또한, 상기 제 2 전극(280)으로는 Mg;Ag, Mg, Ag, Ca, Al 또는 Ba 등의 반사도가 우수하며, 상기 제 1 전극(250)으로 사용되는 물질보다 일함수가 낮은 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 2 전극(280)의 일부분이 상기 제 1 전극(250)의 평평한 영역의 하부면보다 아래쪽에 위치하도록 형성하는 것이 바람직하다. 이는 상기 제 2 전극(280)이 상기 유기 발광층(270)을 둘러싸도록 형성하여, 상기 제 1 전극(250) 및 상기 돌출구조막(240)을 투과하지 못하고 전반사하여 측면으로 빠져나가는 광을 반사시켜 배면 방향으로 취출하기 위함이다.
이후에, 도면에는 도시하지 않았으나, 상부 절연 기판으로 사용되는 봉지 기판을 이용하여 발광 소자(E) 및 박막 트랜지스터(T)를 구비하는 하부 절연 기판(200)을 봉지한다.
상기와 같은 공정을 통해 형성된 유기 전계 발광 표시 장치는 전압이 인가되면, 애노드 전극을 통하여 주입되는 정공과 캐소드 전극을 통하여 주입되는 전자가 유기 발광층에서 결합하여 발광하게 되며, 상기 유기 발광층(270)에서 발광하는 광은 제 1 전극(250) 방향으로 빠져 나온다. 이때, 상기 제 1 전극(250)과 하부막 사이에 굴절률 차이가 크면 전반사가 많이 발생하게 되어 광 소실이 그만큼 크게 된다.
전반사는 밀한 매질에서 소한 매질로 광이 진행하는 경우에, 밀한 매질과 소한 매질 사이에 굴절률이 큰 경우에 밀한 매질과 소한 매질의 경계면에서 발생한다. 상기 전반사는 광의 입사각이 전반사가 일어나는 입사각 보다 큰 경우에 발생하는데 그 임계각은 이다. 이때, 는 소한 매질에 대한 밀한 매질의 굴절률이며, 은 소한 매질의 굴절률, 은 밀한 매질의 굴절률이다.
즉, 소한 매질과 밀한 매질의 굴절률 차이가 클수록 전반사의 임계각이 작아지게 되어 전반사가 더욱 많이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 돌출 구조 유기 전계 발광 소자(E)를 구비하는 유기 전계 발광 표시 장치는 상기 제 1 전극(250)과 돌출 구조막(240)을 비슷한 굴절률을 갖는 물질로 형성하여 전반사를 줄여 주며, 전반사에 의해 측면으로 소실되는 광은 제 2 전극(280)에서 반사시켜 주어 이론상으로 100% 이상의 광취출률의 증가를 가져 올 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 유기 전계 발광 표시 장치의 발광 소자를 돌출 구조로 형성하여, 유기 발광층에서 발생하는 광을 반사형 제 2 전극에서 모아 주며, 제 1 전극에서 전반사에 의해 측면으로 빠져나가는 광까지 반사시켜 모아줌으로써, 휘도 및 발광 효율이 우수한 유기 전계 발광 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 휘도 및 발광 효율이 우수함으로써, 소비 전력 및 수명이 향상된 유기 전계 발광 표시 장치를 제공할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 유기 전계 발광 표시 장치를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치를 나타내는 단면도.
(도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명)
200; 하부 절연 기판 210; 활성층
220; 게이트 전극 231; 소오스 전극
235; 드레인 전극 240; 보호막
250; 돌출 구조막 260; 제 1 전극
270; 화소 정의막 280; 유기 발광층
290; 제 2 전극

Claims (10)

  1. 절연 기판 상에 형성된 돌출 구조막과;
    상기 돌출 구조막을 포함한 기판 상에 돌출 구조로 형성된 제 1 전극과;
    상기 제 1 전극 상에 형성된 유기 발광층과;
    상기 절연 기판 상에 형성된 제 2 전극을 포함하며,
    상기 제 2 전극은 상기 돌출 구조막에 의하여 돌출된 형태로 형성되어, 상기 유기 발광층을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극의 일부분은 상기 제 1 전극의 평평한 영역의 하부 면보다 아래에 위치하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 돌출 구조막은 상기 제 1 전극과 굴절률의 차이가 적은 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 돌출 구조막은 굴절률이 1.0 내지 1.7인 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 돌출 구조막은 BCB, 아크릴계 경화수지, 페놀계 경화수지 또는 폴리이미드로 이루어지는 군에서 선택되는 하나의 유기 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출 구조막은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 중 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 돌출 구조막은 오모서(Ormocer), 에어로졸(Aerosol) 또는 다공성 이산화규소(Porous silica)의 유무기 복합 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 돌출 구조막은 300㎚ 내지 10㎛의 두께인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 돌출 구조막은 경사도가 15° 내지 70°인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 발광층은 화소 정의막에 의하여 일부분이 노출된 상기 제 1 전극 상부에 형성되며,
    상기 화소 정의막의 두께는 상기 돌출 구조막의 두께보다 낮은 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 장치.
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