KR20060058610A - Organic electro luminescence display and methode for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
유기전계 발광표시장치에 다이아몬드상 탄소박막을 광 흡수 및 반사방지 막으로 형성시켜 보편적으로 사용되던 고가의 편광판을 대체하고 반사(Reflection) 막에서 미 반사된 광과 입사하는 외부 광을 반사하여 발생하는 콘트라스트(Contrast) 및 시인성 저하 문제를 간섭강화형 흡수특성을 이용하여 개선한 유기전계 발광표시장치 및 그 제조방법을 제시한 것이다.The diamond-like carbon thin film is formed on the organic light emitting display as a light absorption and antireflection film to replace the commonly used expensive polarizing plate and reflects unreflected light and incident external light from the reflection film. The present invention provides an organic light emitting display device and a method of manufacturing the same, which improve the problem of contrast and visibility by using interference-enhanced absorption characteristics.
유기전계발광표시장치, 다이아몬드상 탄소박막(Diamond like carbon ; DLC), 화학적 기상 증착(Chemical Vapor Deposition ; CVD), 블랙캐소드(Black cathode)Organic electroluminescent display, diamond like carbon (DLC), chemical vapor deposition (CVD), black cathode
Description
도 1은 종래의 편광판이 부착된 유기전계 발광표시장치의 투과도 특성을 설명하기 위한 도면1 is a view for explaining the transmittance characteristics of a conventional organic light emitting display device with a polarizing plate.
도 2a은 다이아몬드상 탄소박막(Diamond like carbon ; DLC)을 이용한 유기전계 발광표시장치의 개략적 단면 구조도.FIG. 2A is a schematic cross-sectional structure diagram of an organic light emitting display device using a diamond like carbon thin film (DLC). FIG.
도 2b는 다이아몬드상 탄소박막(Diamond like carbon ; DLC)과 입광흡수층을 이용한 유기전계 발광표시장치의 단면 구조도.2B is a cross-sectional structure diagram of an organic light emitting display device using a diamond-like carbon thin film (DLC) and a light absorption layer.
도 3은 본 발명에 따라 다이아몬드상 탄소박막(Diamond like carbon ; DLC)을 형성시킨 유기 전계 발광표시장치의 개략적 단면 구조도.3 is a schematic cross-sectional structure diagram of an organic light emitting display device in which a diamond like carbon thin film (DLC) is formed according to the present invention.
<도면 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawing>
100 : 투명 기판 220 : 제 1 전극 100
230 : 홀 주입층 240 : 홀 수송층 230: hole injection layer 240: hole transport layer
250 : 발광층 260 : 전자 수송층 250: light emitting layer 260: electron transport layer
270 : 전자 주입층 280 : 유기막층 270: electron injection layer 280: organic layer
290 : 제 2 전극 300 : 다이아몬드상 탄소박막(DLC)290: second electrode 300: diamond-like carbon thin film (DLC)
본 발명은 유기 전계 발광 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 제 2 전극 상에 낮은 흑색을 나타내며 화학적으로 안정한 다이아몬드상 탄소박막 (Diamond like carbon ; DLC) 층을 형성하여 반사(Reflection) 막에서 미 반사된 광과 입사하는 외부 광을 반사하여 발생하는 콘트라스트(Contrast) 및 시인성 저하 문제를 개선할 수 있는 유기전계 발광표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an organic light emitting display device, and more particularly, to form a diamond-like carbon thin film (DLC) layer having a low black color and chemically stable on a second electrode. The present invention relates to an organic light emitting display device and a method of manufacturing the same, which can improve a problem of contrast and visibility caused by reflecting reflected light and incident external light.
통상, 평판표시장치(Flat panel display)중에서 유기전계 발광표시장치(Organic electro luminescence display ; OLED)는 다른 평판표시장치보다 사용온도 범위가 넓고, 충격이나 진동에 강하며, 시야각이 넓고, 응답속도가 빨라 깨끗한 동화상을 제공할 수 있다는 장점을 가지고 있어서 향후 차세대 평판표시장치로 주목받고 있다.In general, organic electroluminescent displays (OLEDs) in flat panel displays have a wider operating temperature range than other flat panel displays, are more resistant to shock and vibration, have a wider viewing angle, and a higher response speed. As it has the advantage of providing fast moving images, it is attracting attention as the next generation flat panel display device.
이와 같은 유기전계 발광표시장치는 구동방식에 따라 별도의 구동 원이 필요한 패시브 매트릭스 타입(Passive matrix type)과 스위칭 소자로 기능하는 박막트랜지스터를 일체로 구비한 액티브 매트릭스 타입(Active matrix type)으로 구분할 수 있다.Such an organic light emitting display device can be classified into a passive matrix type requiring a separate driving source according to a driving method and an active matrix type having an integrated thin film transistor functioning as a switching element. have.
여기서 액티브 매트릭스 타입의 유기전계 발광표시장치는 각 화소가 스위칭 소자인 박막트랜지스터에 의해서 간접적으로 구동되므로 각 화소에 공급되는 전압은 서로 완전히 독립적이고 지속적일 수 있어서 고해상도, 고화질 및 대면적화 등의 많은 장점을 가지고 있다.Since the active matrix type organic light emitting display device is indirectly driven by a thin film transistor, which is a switching element, the voltages supplied to the pixels can be completely independent of each other and be continuous, and thus have many advantages such as high resolution, high image quality, and large area. Have
이 외에도 유기전계 발광표시장치는 보다 세부적으로 발광층에서 발광된 빛을 기판의 아래쪽 방향으로 방출하는 배면발광 구조(Bottom Emission Structure)와 기판의 위쪽으로 방출하는 전면발광 구조(Top Emission Structure) 등의 두 가지 형태로 나눌 수 있다.In addition, the organic light emitting display device may further include a bottom emission structure that emits light emitted from the light emitting layer in a downward direction of the substrate and a top emission structure that emits upward of the substrate. It can be divided into branches.
이와 같은 유기전계 발광표시장치에 있어서 금속 반사 막에서 미 반사된 광과 입사하는 외부 광을 반사하는 문제로 인하여 많은 양의 광 손실과 콘트라스트 및 시인성의 저하를 가져오는데, 이러한 문제들을 개선하기 위한 보편적인 방법으로는 편광판을 이용하는 방법과 블랙 매트릭스를 이용하는 방법, 그리고 대한민국 공개특허 특2003-0016577에 있는 투명 기판 상에 증착되고 외부의 양 전위에 연결되는 애노드 전극, 유기성 물질에 의해 박막으로 증착되고 형성된 애노드 전극 및 캐소드 전극으로 부터 전공 및 전자를 주입시키며 주입된 전자 및 정공에 의해 발광되는 발광 층(Emitting layer ; EML), 발광 층상에 탄소이온으로 증착 에너지를 조절하여 다이아몬드상 탄소박막을 형성시키고, 다이아몬드 탄소박막 상에 캐소드(Cathode) 전극을 형성시킨 다이아몬드상 탄소박막이 포함된 유기전계 발광표시장치 또는 상기 다이아몬드상 탄소박막이 포함된 유기전계 발광 표시장치에 있어서 투명 기판과 애노드(Anode) 전극 사이 또는 애노드 전극과 발광층 사이에 탄소입자를 이용한 입광 흡수 층을 포함하는 방법 등이 있다.In such an organic light emitting display device, a problem of reflecting unreflected light and incident external light in a metal reflective film causes a large amount of light loss and a decrease in contrast and visibility. The phosphorus method is a method using a polarizing plate and a method using a black matrix, and an anode electrode deposited on a transparent substrate in the Republic of Korea Patent Publication No. 2003-0016577 and connected to an external positive potential, a thin film deposited and formed by an organic material Injecting holes and electrons from the anode electrode and the cathode electrode to form a diamond-like carbon thin film by controlling the deposition energy of carbon ions on the emitting layer (EML), the light emitting layer (EML) emitted by the injected electrons and holes, Diamond with Cathode Electrode Formed on Diamond Carbon Thin Film In an organic light emitting display device including a d-phase carbon thin film or an organic light emitting display device including a diamond-like carbon thin film, a light absorption layer using carbon particles between a transparent substrate and an anode electrode or between an anode electrode and a light emitting layer. And a method including the same.
도 1은 종래의 편광판이 부착된 유기전계 발광표시장치의 투과도 특성을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the transmittance characteristics of a conventional organic light emitting display device with a polarizing plate.
도 2a는 다이아몬드상 탄소박막(Diamond like carbon ; DLC)을 이용한 유기 전계 발광표시장치의 개략적 단면을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2A illustrates a schematic cross-sectional view of an organic light emitting display device using a diamond like carbon thin film (DLC).
도 2b는 다이아몬드상 탄소박막(Diamond like carbon ; DLC)과 입광흡수층을 이용한 유기전계 발광표시장치의 단면을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2B illustrates a cross-sectional view of an organic light emitting display device using a diamond like carbon (DLC) and a light absorption layer.
상기에서 언급된 각각의 방법에 있어 블랙 매트릭스(Black matrix)를 이용하는 방법은 화소전극(Indium tin oxide ; ITO)을 제외한 박막 트랜지스터 및 캐패시터 영역에 블랙 매트릭스를 형성시켜 입사하는 외부 광을 흡수하여 줌으로써 외부광의 반사를 방지하는 것이다. 그리고 도 1에 도시된 편광판(12)을 이용하는 방법은 유리 기판(10)의 전면에 고가의 편광판(12)을 부착하여 외부 광(16)을 흡수하여 외부 광에 의한 반사를 방지하는 것이다. 이 외에 도 2a에 도시된 투명 기판(100) 상에 투명 애노드 전극(120)과, 유기발광 층(180)과, 다이아몬드상 탄소 박막(190) 그리고 캐소드 전극(200)을 형성하는 다이아몬드상 탄소 박막이 포함된 유기전계 발광표시장치 또는 투명 기판과 애노드 전극 사이에 입광 흡수 층(110)을 포함하는 방법의 경우 세슘(Cs)분위기에서 성장시켜 다이아몬드상 탄소박막이 낮은 전자친화도(Electron affinity)를 갖고, 세슘의 낮은 일함수(Work function)에 의해 발광 층에 전자주입을 활성화시켜 발광을 보다 향상시키고, 탄소입자를 이용한 입광 흡수층을 포함하여 형성시킴으로 유기발광층의 발광효율 향상과 외부에서 입사되는 빛의 반사 (Reflection) 및 간섭(Interference)에 따른 콘트라스트 및 시인성 문제를 개선하는 방법이다.In each of the above-mentioned methods, a method using a black matrix forms a black matrix in a thin film transistor and a capacitor region except for an indium tin oxide (ITO), thereby absorbing external light incident thereto. It is to prevent the reflection of light. And the method using the polarizing
그러나, 상기 방법 중 편광판(12)의 사용은 약 45%의 일정한 광 투과도를 지녀 광 손실이 많고, 표시장치의 발광 층으로부터 발광된 표시 광(14)을 일부분만 투과시켜 콘트라스트의 저하를 초래할 뿐만 아니라, 고가의 편광판 사용과 부착 공정의 추가로 인해 제조원가의 상승을 가져온다. 그리고 다이아몬드상 탄소박막(190)만을 포함하거나, 도 2b에 도시된 다이아몬드상 탄소박막(190)과 입광 흡수층(110)을 포함하는 유기전계 발광표시장치의 경우 구조적인 문제로 인해 다이아몬드상 탄소박막(190)만으로는 외부에서 입사되는 광에 의한 콘트라스트 및 시인성 저하를 효과적으로 차단하지 못하여 추가적으로 투명 기판(100)과 애노드 전극(120) 사이에 탄소입자를 이용한 입광 흡수 층(110)을 형성시켜야 함으로써, 표시장치의 발광 층으로부터 발광된 표시 광의 일부만 투과시키고, 공정의 증가로 공정 및 비용의 상승을 가져온다. However, the use of the polarizing
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제 2 전극 상부에 다이아몬드상 탄소박막 층을 형성시켜 금속 전극의 반사율을 감소시키고 입사하는 외부 광을 간섭강화형 흡수특성을 통해 콘트라스트 및 시인성 저하를 방지하고 제조 원가를 절감할 수 있는 유기전계 발광표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, by forming a diamond-like carbon thin film layer on the second electrode to reduce the reflectance of the metal electrode and to enhance the interference-enhanced absorption characteristics of the incident external light It is an object of the present invention to provide an organic light emitting display device which can prevent a decrease in contrast and visibility and reduce manufacturing costs.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, The present invention to achieve the above object,
투명 기판 상부에 형성되는 제 1 전극과; A first electrode formed on the transparent substrate;
상기 제 1 전극 상부에 형성되는 최소한 발광층을 구비하는 유기막층과; An organic film layer having at least a light emitting layer formed on the first electrode;
상기 유기막층 상부에 형성되는 제 2 전극과; A second electrode formed on the organic layer;
상기 제 2 전극 상부에 매우 낮은 흑색을 나타내며 화학적으로 안정한 다이아몬드상 탄소박막을 포함하는 유기 전계 발광표시장치를 제공한다.An organic light emitting display device including a diamond carbon thin film having a very low black color and being chemically stable on the second electrode is provided.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 제조방법은,In addition, the manufacturing method for achieving the above object,
투명 기판 상부에 제 1 전극을 형성하는 단계;Forming a first electrode on the transparent substrate;
상기 제 1 전극 상부에 최소한 발광층을 포함하는 유기막층을 형성하는 단계;Forming an organic layer including at least an emission layer on the first electrode;
상기 유기막층 상부에 제 2 전극을 형성하는 단계;Forming a second electrode on the organic layer;
상기 제 2 전극 상부에 매우 낮은 흑색을 나타내며 화학적으로 안정한 다이아몬드상 탄소박막을 형성하는 단계를 포함하는 유기전계 발광 표시장치의 제조방법을 제공한다.Provided is a method of manufacturing an organic light emitting display device, including forming a diamond carbon thin film having a very low black color on the second electrode and being chemically stable.
이 때, 상기 제 1 전극은 ITO, IZO 및 In203으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 투명 전극으로 형성되는 것과,In this case, the first electrode is formed of one type of transparent electrode selected from the group consisting of ITO, IZO and In 2 O 3 ,
상기 제 2 전극은 Ca, Mg, MgAg, Ag, Ag합금, Al 및 Al합금의 군에서 선택된 1종으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광표시장치의 제조방법을 제공한다.The second electrode provides a method of manufacturing an organic light emitting display device, wherein the second electrode is formed of one selected from the group consisting of Ca, Mg, MgAg, Ag, Ag alloy, Al, and Al alloy.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings of the present invention will be described in more detail.
도 3은 본 발명에 따라 다이아몬드상 탄소박막을 포함하는 유기전계 발광표시장치의 개략적인 단면구조를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a schematic cross-sectional structure of an organic light emitting display device including a diamond-like carbon thin film according to the present invention.
도 3을 참조하면, 유리, 석영 및 플라스틱 중 어느 하나로 이루어진 기판(100)의 전면에 제1전극(220)을 형성한다. 이 때, 제1전극은 애노드 전극일수 있고, ITO, IZO, In203으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 투명전극으로 형성한다.Referring to FIG. 3, the
이어서, 상기 제 1 전극을 상부에 최소한 발광층을 구비하는 유기막층(280)을 형성한다. 이때 유기막층은 주입된 정공과 전자의 결합을 통해 발생하는 엑시톤(Exciton)을 이용해 빛을 방출하는 발광층(Emitting layer ; EL)(250)과 그 기능에 따라 여러 층을 더욱 포함할 수 있으며, 일반적으로 정공이 용이하게 방출되도록 하는 홀 주입층(Hole injection layer ; HIL)(230), 홀 주입층으로 부터 주입된 정공을 발광층까지 수송하는 역할을 하는 홀 수송층(Hole transport layer ; HTL)(240), 전자 주입층으로부터 주입된 전자를 발광층까지 수송하는 역할을 하는 전자 수송층(Electron transport layer ; ETL)(260), 전자가 용이하게 방출되도록 하는 전자 주입층(Electron injection layer ; EIL)(270)을 포함하거나 적어도 한 층 이상의 다층 막으로 형성될 수 있다. 이 때, 유기막층은 통상 저분자 및 고분자 물질을 모두 사용할 수 있으며, 일반적으로 사용되는 물질에 따라 스핀코팅, 진공증착, 레이저 열전사법 등 통상의 사용되는 발광층 형성방법을 사용할 수있다.Subsequently, an
상기 유기막층(280) 상부에 제 2 전극(290)을 형성한다. 이 때 상기 제 2 전극은 전자를 공급하는 캐소드 전극일 수 있고, 상기와 같은 제 2 전극은 일반적으로 투명 또는 반투명 캐소드전극 모두가 사용될 수 있으나 빛이 투과하는 특성을 지니는 것이 바람직하다. 그리고, 이 때 제 2 전극이 캐소드전극인 경우 사용되는 물질이 전자 방출이 용이한 4.5eV이하의 낮은 일 함수를 지니는 Ca, Mg, MgAg, Ag, Ag합금, Al 및 Al합금으로 이루어진 군에서 선택된 한가지 물질로 형성하는 것이 바람직하다. The
상기와 같이 제 2 전극(290)을 형성한 후에, 본 발명에 따라 입사하는 외부 광을 반사하여 발생하는 시인성 및 콘트라스트의 저하를 방지하기 위해 매우 낮은 흑색을 나타내며 화학적으로 안정한 다이아몬드상 탄소박막(300)을 형성한다.After the formation of the
상기한 구조 외에 경우에 따라 저항을 낮추기 위해 제 2 전극(290)과 다이아몬드상 탄소박막(300)사이에 IZO와 같은 투명 금속성 산화막을 형성할 수 도 있다.In addition to the above-described structure, in some cases, a transparent metallic oxide film such as IZO may be formed between the
상기와 같이 다이아몬드상 탄소박막을 형성하는 방법은 메탄(CH4)과 수소(H2)가 혼합된 가스 또는 에탄(C2H6)과 수소(H2)가 혼합된 가스와 전력밀도 등을 이용하여 플라즈마를 발생시키고, 이 때 플라즈마로부터 발생한 반응성 가스들의 화학적 반응에 의해 다이아몬드상 탄소박막을 형성한다. 이때 전자회전공명(Electron cyclotron resonance ; ECR), 마이크로웨이브(Microwave) 및 고주파(Radio Frequency ; RF)형의 플라즈마 (Plasma)등 세 가지 화학적 기상 증착 방법 중에서 선택하여 증착할 수 있으며 증착된 막의 특징으로는 저 반사율을 지니고, 매우 낮은 흑색을 띄며, 비정질 (Amorphous)로써 1.8 내지 2.2 사이의 굴절율을 지닌다. 그리고, 상기 다이아몬드상 탄소박막의 경우 증착 시 플라즈마의 조성 즉, 사용하는 가스의 혼합비 또는 전력 밀도의 변화에 따라 막의 특성을 다양하게 변화시킬 수 있다.The method of forming a diamond-like carbon thin film as described above is a gas mixed with methane (CH 4 ) and hydrogen (H 2 ) or a gas mixed with ethane (C 2 H 6 ) and hydrogen (H 2 ) and power density, etc. Plasma is used to form a diamond-like carbon thin film by chemical reaction of reactive gases generated from the plasma. At this time, it can be deposited by selecting from three chemical vapor deposition methods such as Electron Cyclotron Resonance (ECR), Microwave, and Radio Frequency (RF) Plasma. Has low reflectivity, very low black color, and is amorphous, with a refractive index between 1.8 and 2.2. In the case of the diamond-like carbon thin film, the characteristics of the film may be variously changed depending on the composition of the plasma during deposition, that is, the mixing ratio or power density of the gas used.
이때 증착되는 다이아몬드상 탄소박막은 1.2eV 내지 3.6eV 사이의 밴드갭을 지니고, 큰 표면 거칠기를 지니게 함에 따라 굴절율은 증가시키고 반면 반사율은 감소시켜 간섭강화형 흡수특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이 외에도 상기에서 언급한 바와 같이 화학적 기상 증착 방법을 사용하여 증착 시 혼합 가스의 혼합비와 전력 밀도 변화에 따라 굴절율과 반사율 특성을 변화시킬 수 있으므로 증착 조건에 따라 각각의 개별 굴절율 및 반사율을 지니는 다이아몬드상 탄소박막을 형성시킬 수 있게 된다. In this case, the deposited diamond-like carbon thin film has a band gap between 1.2 eV and 3.6 eV, and has a large surface roughness, thereby increasing the refractive index while reducing the reflectance, thereby further improving the interference-enhanced absorption characteristics. In addition, as mentioned above, the refractive index and reflectance characteristics can be changed according to the mixing ratio and power density of the mixed gas during deposition using the chemical vapor deposition method, so that the diamond phase having the respective refractive index and reflectance according to the deposition conditions is different. The carbon thin film can be formed.
따라서, 상기와 같은 특성을 지니는 다이아몬드상 탄소박막을 유기전계 발광표시장치의 광 흡수 및 반사방지 박막으로 적용하면 구동 시 내부의 전반사를 저하시킴으로 발생한 빛의 전면투과율을 향상시키고, 입사하는 외부 광에 의한 반사를 방지하여 내부 광의 이용비율을 50%대로 상승시켜 외부 광 효율을 향상시키고, 콘트라스트 및 시인성을 크게 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.Therefore, when the diamond-like carbon thin film having the above characteristics is applied to the light absorption and anti-reflection thin film of the organic light emitting display device, the total transmittance of the light generated by lowering the total internal reflection during driving is improved, and the incident external light It can be seen that by preventing the reflection by increasing the utilization ratio of the internal light to 50% to improve the external light efficiency, and greatly improve the contrast and visibility.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면 다이아몬드상 탄소박막은 화학적으로 매우 안정하고 매우 낮은 흑색을 띄고 광 흡수특성이 뛰어나 저 반사율을 지니는 장점을 가지고 있다. 이러한 다이아몬드상 탄소박막을 유기전계 발광표시장치의 광 흡수 및 반사방지용 박막으로 적용하면 별도의 편광판을 사용하지 않아도 되고, 기존의 반사방지 구조에 비해 공정의 간소화를 통해 제조원가를 절감할 수 있고, 뛰어난 간섭강화형 흡수특성을 통해 금속 반사 막으로부터의 미 반사된 광과 입사하 는 외부 광을 흡수할 수 있으며, 내부 광의 이용 및 외부 광효율의 상승을 가져와 콘트라스트 및 시인성을 향상시키는 효과가 있다.According to the present invention as described above, the diamond-like carbon thin film is very chemically stable, has a very low black color, and has an excellent light absorption characteristic and has a low reflectance. When the diamond-like carbon thin film is applied as a light absorbing and anti-reflection thin film of an organic light emitting display device, a separate polarizing plate is not required, and the manufacturing cost can be reduced by simplifying the process compared to the conventional anti-reflective structure. The interference-enhanced absorption characteristics can absorb unreflected light and incident external light from the metal reflective film, bring about the use of internal light and increase the external light efficiency, thereby improving contrast and visibility.
상기에서 설명한 본 발명의 기술은 해당 기술 분야의 숙련된 당업자가 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It is to be understood that the techniques of the present invention described above may be variously modified and changed by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. There will be.
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