KR20050115631A - 탑 에미션 방식의 유기 ｅｌ 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 EL 소자에 관한 것으로, 특히 탑 에미션 방식의 유기 EL 소자의 시야각 문제를 해결하여 광시야각을 갖는 탑 에미션 방식의 유기 EL 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 탑 에미션 방식의 유기 EL 소자는 기판과, 이 기판의 후면에 형성된 양극 전극과, 이 양극 전극 위에 형성된 유기 물질의 유기 발광층과, 상기 유기 발광층 위에 형성된 음극전극과, 상기 음극전극 위에 형성된 보호막을 포함하는 유기 EL 소자에 있어서, 상기 보호막 위 전면에 보호막을 거쳐 나온 빛이 난반사가 일어나는 실런트를 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 유기 EL 소자에 관한 것으로 특히 탑 에미션 방식의 유기 EL 소자의 시야각 문제를 해결하여 광시야각을 갖는 탑 에미션 방식의 유기 EL 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 탑 에미션 방식의 매트릭스형 유기 EL 소자(Active Matrix Organic ElectroLuminescence Device : AMOELD)의 화소 부분은 크게 각 화소 부분을 스위칭해주는 스위칭용 박막트랜지스터, 구동용 박막트랜지스터, 저장 커패시터(capacitor), 화소전극(anode), 유기물층, 공통전극(cathod)으로 구성된다.
이중 구동용 박막트랜지스터를 기준으로 한 종래 기술에 다른 화소의 단면을 도 1에 도시하였다.
종래의 유기 EL 소자는 도 1에 나타낸 바와 같이 유기 기판(1)상에 각각 다수 개로 형성된 화소전극(8) 및 공통 전극(메탈 공통전극)(15) 및 투명 공통 전극(16)이 교차하는 영역에 의해 정의되는 다수개의 화소에 형성되는 유기 발광층(12)과, 상기 유리 기판(1)상에 형성되며 그 드레인 전극이 상기 화소전극(8)에 전기적으로 연결되는 박막트랜지스터(A)와, 상기 화소전극(8)과 유기 발광층(12) 사이에 적층 형성된 정공주입층(10), 정공 전달층(11)과, 상기 유기 발광층(12)과 메탈 공통전극(15)사이에 적층 형성된 전자전달층(13), 전자주입층(14)으로 구성된다.
상기 박막 트랜지스터(A)는 유리 기판(1)의 일영역상에 형성되어 소오스/드레인 영역(2a)(2b) 및 채널 영역(2c)으로 구성되는 반도체층(2)과, 상기 반도체층(2)을 포함한 유리 기판(1) 전면에 형성되는 게이트 절연막(3)과, 상기 채널 영역(2c) 상부의 게이트 절연막(3)상에 형성되는 게이트 전극(4)으로 구성된다.
이때, 상기 소오스/드레인 영역(2a)(2b)과 채널 영역(2c)의 경계는 상기 게이트 전극(4)의 양 에지와 얼라인(align)된다.
그리고 상기 박막트랜지스터(A)상에는 상기 소오스 영역(2a) 및 드레인 영역(2b)을 오픈하는 층간 절연막(5)이 형성되어 있고, 상기 층간 절연막(5)의 오픈 부위를 통해 상기 소오스/드레인 영역(2a)(2b)에 전기적으로 접속되는 전극 라인(6)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 층간 절연막(5) 및 전극 라인(6)의 포함한 전면에는 상기 드레인 영역(5b)에 전기적으로 접속된 전극 라인(6)을 오픈하는 평탄화 절연막(7)이 형성된다.
상기 평탄화 절연막(7) 위에는 상기 화소 전극(8)이 형성되게 되는데, 화소 전극(8)은 상기 평탄화 절연막(7)의 오픈 부위를 통해 박막트랜지스터(A)의 드레인 영역(2b)에 전기적으로 연결되게 된다.
그리고, 이웃하는 화소전극(8) 사이에 화소전극(8)의 일부분이 덮이도록 절연막(9)이 형성되어 있다.
상기 공통전극은 상기 전자주입층(14) 상에 적층된 메탈 공통전극(15)과 투명 공통전극(16)으로 구성되며, 상기 공통전극상에는 보호막(17)이 형성되어 있다.
다음에 상기한 구조의 종래 기술에 따른 유기 EL 소자의 제조방법을 설명한다.
도 2a 내지 도 2e는 종래 기술에 따른 유기 EL 소자의 제조 공정 단면도이다.
우선, 도 2a에 도시된 바와 같이 유기 기판(1)상에 박막트랜지스터의 활성층으로 사용하기 위해 예를 들어, 다결정 실리콘 등을 이용하여 반도체층(2)을 형성하고 이후에 박막트랜지스터가 형성된 영역 즉, 박막트랜지스터 예정 영역에만 남도록 상기 반도체층(2)를 패터닝(patterning)한다.
이어, 상기 전면에 게이트 절연막93)과 게이트 전극용 도전막을 차례로 적층한 다음 상기 패터닝된 반도체층(2)의 일영역상에 남도록 상기 게이트 전극용 도전막을 패터닝하여 게이트 전극(4)을 형성한다.
그리고, 상기 게이트 전극(4)을 마스크로 상기 반도체층(2)에 보론(B)나 인(P)등의 불순물을 주입한 후에 열처리하여 박막트랜지스터의 소오스/드레인 영역(2a)(2b)을 형성한다.
이때, 상기 불순물 이온이 주입되지 않은 반도체층(2)은 채널 영역(2c)이다.
이어, 전면에 층간 절연막(5)을 형성하고, 상기 박막트랜지스터의 소오스/드레인 영역(2a)(2b)이 노출되도록 상기 층간 절연막(5)과 게이트 절연막(3)을 선택적으로 제거하여 콘택홀을 형성한다.
그리고, 상기 콘택홀이 매립될 수 있는 정도의 충분한 두께로 제 1 금속막을 형성하고 상기 콘택홀 및 그에 인접한 영역에만 남도록 상기 제 1 금속막을 선택적으로 제거하여 소오스/드레인 영역(2a)(2b)에 각각 전기적으로 연력되는 전극 라인(6)을 형성한다.
그리고, 전면에 평탄화 절연막(7)을 형성하여 전면을 평탄화시키고 상기 드레인 영역(2b)에 연결된 전극 라인(6)이 노출되도록 상기 평탄화 절연막(7)을 선택적으로 제거하여 콘택홀을 형성한 다음 Cr, Al, Mo, AgAu 등과 같이 반사율과 일함수(재가 function)값이 높은 제 2 금속막을 전면에 증착한다.
이때, 상기 콘택홀 내에도 제 2 금속막이 형성되어 상기 제 2 금속막은 콘택홀 하부의 전극 라인(6)에 연결되게 된다.
이어, 화소 부분에만 남도록 상기 제 2 금속막을 선택적으로 제거하여 상기전극 라인(6)을 통해 하부의 드레인 영역(2b)에 전기적으로 연결되는 화소전극(anode)(8)을 형성한다.
이어, 도 2b에 도시된 바와 같이 이웃하는 화소전극(8) 사이에 이 화소전극(8)의 일부분이 덮이게 절연막(9)을 형성한다.
그리고, 도 2c에 도시된 바와 같이, 정공 주입층(10), 정공 전달층(11)을 공통유기막으로 증착하고, 쉐도우 마스크(shadow mask)를 사용하여 R, G, B 유기발광층(12)(12')(12'')을 각각 증착한다.
이어, 전면에 전자 전달층(13)과 전자 주입층(14) 등의 유기물층을 차례로 형성한다.
그 다음에 도 2d에 도시된 바와 같이 메탈 공통전극(cathod)(15)을 형성한다.
이때, 상기 메탈 공통전극(15)은 알루미늄(Al)을 수 nm 증착한 다음 은(Ag)을 수 nm ~ 수십 nm 증착하여 형성하거나, MgxAg1-x등의 금속을 수 nm ~ 수십 nm 증착하여 형성한다.
그리고, 상기 메탈 공통전극(15)상에 ITO, IZO 등의 투명 전도성 물질을 이용하여 투명 공통전극(16)을 형성한다.
이어, 상기 유기물층을 산소나 수분으로부터 보호하기 위하여 보호막(17)을 형성한다.
이때, 보호막(17)은 보통 다층박막을 사용하는데, 이는 수분이나 산소의 침투를 효과적으로 막아줄 뿐 아니라 다층박막이 micro-cavity 역할을 하여 적층 구조를 최적화 즉, 각 층의 굴절율과 두께를 최적화 할 경우 디스플레이의 색순도를 크게 향상시키는 역할을 한다.
그 다음에 도 2e와 같이 상기 보호막(17)위 전면에 실런트(18)를 도포한 다음, 그 위에 유리와 같은 투명한 보호 캡(19)을 부착하여 탑-에미션(top-emission)방식의 액티브 메트릭스 유기 EL 소자를 완성한다.
이와 같은 탑-에이션 방식의 액티브 매트릭스 유기 EL 소자는 다층 보호막을 사용하여 각 층의 성질을 최적화할 경우 휘도도 증가하고 색순도도 좋아지지만 다층박막으로 인해 시야각이 매우 나빠진다.
이는 다층박막이 마이크로 캐비티 역할을 하여 색순도는 증가시키지만 특정 방향으로만 좋아지기 때문에 시야각이 현저히 줄어들어 디스플레이의 품질을 저하시킨다.
따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 다층 보호막을 사용하여 각 층의 성질을 최적화함과 동시에 이로 인해 발생하는 시야각이 줄어듦을 방지하는 탑-에미션 방식의 유기 EL 소자 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 기판과, 이 기판의 후면에 형성된 양극 전극과, 이 양극 전극 위에 형성된 유기 물질의 유기 발광층과, 상기 유기 발광층 위에 형성된 음극전극과, 상기 음극전극 위에 형성된 보호막을 포함하는 유기 EL 소자에 있어서, 상기 보호막 위 전면에 보호막을 거쳐 나온 빛이 난반사가 일어나는 실런트를 포함하여 구성된다.
바람직하게, 상기 실런트는 이 실런트 내에 굴절률이 서로 다른 투명한 물질로 이루어진 구형의 입자가 들어가도록 한다.
그리고, 상기 구형의 입자는 실리콘으로 이루어진 것이나, 광 투과도가 좋은 산화물, 질화물 등의 입자 중 하나가 이용된다.
또한, 상기 보호막은 다층구조의 보호막이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 기판의 후면에 형성된 양극 전극과, 유기 발광층과, 음극 전극을 순차적으로 형성하는 단계, 상기 음극 전극상에 유기물층을 산소나 수분으로부터 보호하기 위한 다층 보호막을 형성하는 단계, 상기 다층 보호막 전면에 구형의 입자가 주입되어 서로 다른 굴절률을 이루는 실런트를 도포하는 단계, 상기 실런트 위에 투명한 보호 캡을 부착하는 단계로 이루어진다.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 탑 에미션 방식의 유기 EL 소자의 단면도이고, 도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 제조 공정 단면도이다.
본 발명에 따른 탑-에미션 방식의 유기 EL 소자는 유기 기판(21)상에 각각 다수 개로 형성된 화소전극(28) 및 공통 전극(메탈 공통전극)(35) 및 투명 공통 전극(36)이 교차하는 영역에 의해 정의되는 다수개의 화소에 형성되는 유기 발광층(32)과, 상기 유리 기판(21)상에 형성되며 그 드레인 전극이 상기 화소전극(28)에 전기적으로 연결되는 박막트랜지스터(B)로 구성된다.
상기 박막 트랜지스터(B)는 유리 기판(21)의 일영역상에 형성되어 소오스/드레인 영역(22a)(22b) 및 채널 영역(22c)으로 구성되는 반도체층(22)과, 상기 반도체층(22)을 포함한 유리 기판(21) 전면에 형성되는 게이트 절연막(23)과, 상기 채널 영역(22c) 상부의 게이트 절연막(23)상에 형성되는 게이트 전극(24)으로 구성된다.
이때, 상기 소오스/드레인 영역(22a)(22b)과 채널 영역(22c)의 경계는 상기 게이트 전극(24)의 양 에지와 얼라인(align)된다.
그리고 상기 박막트랜지스터(B)상에는 상기 소오스 영역(2a) 및 드레인 영역(2b)을 오픈하는 층간 절연막(25)이 형성되어 있고, 상기 층간 절연막(25)의 오픈 부위를 통해 상기 소오스/드레인 영역(22a)(22b)에 전기적으로 접속되는 전극 라인(26)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 층간 절연막(25) 및 전극 라인(26)의 포함한 전면에는 상기 드레인 영역(22b)에 전기적으로 접속된 전극 라인(26)을 오픈하는 평탄화 절연막(27)이 형성된다.
상기 평탄화 절연막(27) 위에는 상기 화소 전극(28)이 형성되게 되는데, 화소 전극(28)은 상기 평탄화 절연막(27)의 오픈 부위를 통해 박막트랜지스터(B)의 드레인 영역(22b)에 전기적으로 연결되게 된다.
그리고, 이웃하는 화소전극(28)과 보조 공통 전극(29) 사이에 화소전극(28)의 일부분이 덮이도록 절연막(30)이 형성되어 있다.
상기 화소전극(28)상에는 정공주입층(30), 정공전달층(31)이 차례로 적층되고, 상기 정공전달층(331상의 화소 부위에는 R, G, B 유기 발광층(32)이 형성된다.
그리고 상기 R, G, B 유기 발광층(32) 및 정공 전달층(31) 상에는 전자 전달층(33), 전자주입층(34)이 적층된다.
그리고 전면에 메탈 공통전극(35), 투명 공통전극(36) 및 다층 보호막(37)이 적층된다.
그리고, 상기 다층 보호막(37)위 전면에 실런트(38)와 유리와 같은 투명한 보호 캡(39)를 형성한다.
상기 실런트(38)는 이 실런트(38)내에 굴절율이 실런트와 서로 다른 투명한 물질로 이루어진 구형의 입자가 들어간다.
다음에 상기한 구조의 종래 기술에 따른 유기 EL 소자의 제조방법을 설명한다.
도 4a 내지 도 4e는 종래 기술에 따른 유기 EL 소자의 제조 공정 단면도이다.
우선, 도 2a에 도시된 바와 같이 유기 기판(21)상에 박막트랜지스터의 활성층으로 사용하기 위해 예를 들어, 다결정 실리콘 등을 이용하여 반도체층(22)을 형성하고 이후에 박막트랜지스터가 형성된 영역 즉, 박막트랜지스터 예정 영역에만 남도록 상기 반도체층(22)를 패터닝(patterning)한다.
그리고, 상기 구조 전면에 게이트 절연막(23)과 게이트 전극용 물질을 차례로 적층한 다음 상기 패터닝된 반도체층(22)의 일영역상에 남도록 상기 게이트 전극용 도전막을 패터닝하여 게이트 전극(24)을 형성한다.
이어, 상기 게이트 전극(24)을 마스크로 상기 반도체층(22)에 보론(B)나 인(P)등의 불순물을 주입하고 열처리하여 박막트랜지스터의 소오스/드레인 영역(22a)(22b)을 형성한다.
그 다음, 전면에 층간 절연막(25)을 형성하고, 상기 박막트랜지스터의 소오스/드레인 영역(22a)(22b)이 노출되도록 상기 층간 절연막(25)과 게이트 절연막(23)을 선택적으로 제거하여 콘택홀을 형성한다.
이어, 상기 콘택홀이 매립될 수 있는 정도의 충분한 두께로 제 1 금속막을 형성하고 상기 콘택홀 및 그에 인접한 영역에만 남도록 상기 제 1 금속막을 선택적으로 제거하여 소오스/드레인 영역(22a)(22b)에 각각 전기적으로 연결되는 전극 라인(26)을 형성한다.
그리고, 전면에 평탄화 절연막(27)을 형성하여 전면을 평탄화시키고 상기 드레인 영역(22b)에 연결된 전극 라인(26)이 노출되도록 상기 평탄화 절연막(27)을 선택적으로 제거하여 콘택홀을 형성한 다음 Cr, Al, Mo, AgAu 등과 같이 반사율과 일함수(재가 function)값이 높은 제 2 금속막을 전면에 증착한다.
이때, 상기 콘택홀 내에도 제 2 금속막이 형성되어 상기 제 2 금속막은 콘택홀 하부의 전극 라인(26)에 연결되게 된다.
이어, 화소 부분에만 남도록 상기 제 2 금속막을 선택적으로 제거하여 상기전극 라인(26)을 통해 하부의 드레인 영역(22b)에 전기적으로 연결되는 화소전극(anode)(28)을 형성한다.
이어, 도 2b에 도시된 바와 같이 이웃하는 화소전극(28) 사이에 화소전극(28)의 일부분이 덮이게 절연막(29)을 형성한다.
그리고, 도 2c에 도시된 바와 같이, 정공 주입층(30), 정공 전달층(31)을 공통유기막으로 증착하고, 쉐도우 마스크(shadow mask)를 사용하여 R, G, B 유기발광층(32)을 각각 증착한다.
이어, 전면에 전자 전달층(33)과 전자 주입층(34) 등의 유기물층을 차례로 형성한다.
그 다음에 도 2d에 도시된 바와 같이 메탈 공통전극(cathod)(35)을 형성한다.
이때, 상기 메탈 공통전극(35)은 알루미늄(Al)을 수 nm 증착한 다음 은(Ag)을 수 nm ~ 수십 nm 증착하여 형성하거나, MgxAg1-x등의 금속을 수 nm ~ 수십 nm 증착하여 형성한다.
그리고, 상기 메탈 공통전극(35)상에 ITO, IZO 등의 투명 전도성 물질을 이용하여 투명 공통전극(36)을 형성한다.
이어, 상기 유기물층을 산소나 수분으로부터 보호하기 위하여 다층보호막(37)을 형성한다.
이때, 보호막(37)은 보통 다층박막을 사용하는데, 이는 수분이나 산소의 침투를 효과적으로 막아줄 뿐 아니라 다층박막이 micro-cavity 역할을 하여 적층 구조를 최적화 즉, 각 층의 굴절율과 두께를 최적화 할 경우 디스플레이의 색순도를 크게 향상시키는 역할을 한다.
그 다음에 도 4e와 같이 상기 보호막(37)위 전면에 실런트(38)를 도포한 다음, 그 위에 유리와 같은 투명한 보호 캡(39)을 부착한다.
이때, 상기 실런트 내에 굴절률이 실런트(38)와 서로 다른 투명한 물질로 이루어진 구형의 입자가 들어가 있도록 도 5와 같이 제작한다.
상기 실런트(38) 제작시 이러한 구형의 입자를 넣어서 제작한 다음 이것을 보호막(37) 위에 도포한다.
상기 구형의 입자는 일반 액정표시소자에서 사용되는 실리콘으로 이루어진 것을 사용해도 되고, 광 투과도가 좋은 산화물, 질화물 등의 입자를 사용해도 된다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명은 실런트 속에 분산되어 있는 구형 입자에 의해 산란이 일어나게 되고, 이로 인해 빛이 사방으로 퍼지게 되므로 기존에 문제시 되었던 다층박막의 보호막에 의해 나타난 좁은 시야각 문제를 해결하여 광시야각을 확보하는 효과가 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 유기 EL 소자의 구조를 나타낸 단면도
도 2a 내지 도 2e는 종래 기술에 따른 유기 EL 소자의 제조 공정 단면도
도 3은 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 구조를 나타낸 단면도
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 제조공정 단면도
도 5는 본 발명에 따른 유기 EL 소자 구조 중 실런트를 나타낸 도면
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
21 : 유기 기판 22 : 반도체층
22a, 22b : 소오스/드레인 영역 22c : 채널 영역
23 : 게이트 절연막 24 : 게이트 전극
25 : 층간절연막 26 : 전극라인
27 : 평탄화 절연막 28 : 화소전극
29 : 절연막 30 : 정공 주입층
31 : 정공 전달층 32 : 유기 발광층
33 : 전자 전달층 34 : 전자 주입층
35 : 공통 전극 36 : 공통 보조전극
37 : 보호막 38 : 실런트
39 : 캡
Claims (5)
- 기판과, 이 기판의 후면에 형성된 양극 전극과, 이 양극 전극 위에 형성된 유기 물질의 유기 발광층과, 상기 유기 발광층 위에 형성된 음극전극과, 상기 음극전극 위에 형성된 보호막을 포함하는 유기 EL 소자에 있어서,상기 보호막 위 전면에 보호막을 거쳐 나온 빛이 난반사가 일어나는 실런트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탑-에미션 방식의 유기 EL 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 실런트는 이 실런트 내에 굴절률이 서로 다른 투명한 물질로 이루어진 구형의 입자가 들어가도록 한 것을 특징으로 하는 탑-에미션 방식의 유기 EL 소자.
- 제 2 항에 있어서,상기 구형의 입자는 실리콘으로 이루어진 것이나, 광 투과도가 좋은 산화물, 질화물 등의 입자 중 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 탑-에미션 방식의 유기 EL 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 보호막은 다층구조의 보호막인 것을 특징으로 하는 탑-에미션 방식의 유기 EL 소자.
- 기판의 후면에 형성된 양극 전극과, 유기 발광층과, 음극 전극을 순차적으로 형성하는 단계;상기 음극 전극상에 유기물층을 산소나 수분으로부터 보호하기 위한 다층 보호막을 형성하는 단계;상기 다층 보호막 전면에 구형의 입자가 주입되어 서로 다른 굴절률을 이루는 실런트를 도포하는 단계;상기 실런트 위에 투명한 보호 캡을 부착하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탑-에미션 방식의 유기 EL 소자 제작 방법
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