KR20070041240A - 유기 전계 발광 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 전계 발광 장치에 사용자가 보는 각도와 비슷한 각도로 외광이 입사되는 경우, 반사광에 의해 콘트라스트 비가 현격하게 낮아지는 문제점을 해결하기 위해 반사막을 적어도 15도 이상의 테이퍼 각을 갖는 테이퍼 에지면을 형성하여 반사광을 산란시켜 상기의 문제를 해결하는 유기 전계 발광 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
외광, 반사광, 콘트라스트 비

Description

유기 전계 발광 장치 및 그 제조 방법{Organic electroluminescence device and Method for fabricating the same}
도 1은 종래의 유기 전계 발광 장치의 문제점을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 유기 전계 발광 장치의 외부광을 난반사시키는 원리를 설명한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실 시예에 따른 유기 전계 발광 장치를 제조하는 공정의 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
310 : 반도체층 315 : 게이트 절연막
320 : 게이트 전극 325 : 층간절연막
335 : 소오스/드레인 전극 340 : 소오스/드레인 전극 패턴
342 : 테이퍼 각 344 : 테이퍼 에지면
350 : 반사막 360 : 제1전극
370 : 유기막층 375 : 제2전극
본 발명은 유기 전계 발광 장치 및 그 제조 방법에 대한 것으로 더욱 자세하게는 외광 입사 및 이로 인한 반사광에 의해 유기 전계 발광 장치의 콘트라스트 비가 감소하는 것을 방지하기 위해 적어도 15도 이상의 테이퍼 각을 갖는 테이퍼 에지면을 포함하는 반사막을 형성하여 반사광을 산란시켜 표시 능력을 향상시킨 유기 전계 발광 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근에 음극선관(cathode ray tube)과 같이 무겁고, 크기가 크다는 종래의 표시 소자의 단점을 해결하는 액정 표시 장치(liquid crystal display device), 유기 전계 발광 장치(organic electroluminescence device) 또는 PDP(plasma display plane) 등과 같은 평판형 표시 장치(flat panel display device)가 주목 받고 있다.
이때, 상기 액정 표시 장치는 자체 발광 소자가 아니라 수광 소자이기 때문에 밝기, 콘트라스트, 시야각 및 대면적화 등에 한계가 있고, 상기 PDP는 자체 발광 소자이기는 하지만, 다른 평판형 표시 장치에 비해 무게가 무겁고, 소비 전력이 높을 뿐만 아니라 제조 방법이 복잡하다는 문제점이 있는 반면, 상기 유기 전계 발광 장치는 자체 발광 소자이기 때문에 시야각, 콘트라스트 등이 우수하고, 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량박형이 가능하고, 소비 전력 측면에서도 유리하다.
그리고, 직류 저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 전부 고체이기 때 문에 외부 충격에 강하고 사용 온도 범위도 넓을 뿐만 아니라 제조 방법이 단순하고 저렴하다는 장점을 가지고 있다..
도 1은 종래의 유기 전계 발광 장치의 문제점을 설명하기 위한 모식도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 유기 전계 발광 장치(100)와 같은 표시 장치를 이용하는 사용자(110)는, 일반적으로 상기 유기 전계 발광 장치(100)의 평면의 수직에 대해 소정의 각도 이내에서 유기 전계 발광 장치(100)의 화면를 보게 된다.
이때, 도 1에는 사용자(110)가 유기 전계 발광 장치(100)의 화면에 수직하는 방향(120)에서 보고 있는 것을 도시하였다. 그리고, 상기 사용자(110)가 보는 소정 각도는 상기 수직하는 방향(120)에서 위쪽(130a)으로 15도, 아래쪽(130b)으로 15도 범위 이내이다.
이때, 외부광(140)(태양광이나 형광등 등과 같이 외부에서 발생하여 유기 전계 발광 장치(100)에 입사되는 빛)이 상기의 소정 각도(즉, 상기 유기 전계 발광 장치(100)의 평면에 수직에서 위쪽(130a)과 아래쪽(130b)의 각각 15도씩 30도) 이내로 입사하게 되면 반사되어 반사광으로 동일한 각으로 반사됨으로 사용자(110)가 반사광을 보게 된다.
이로 인해, 상기 사용자(110)는 상기 유기 전계 발광 장치(100)에서 생성되는 빛뿐만 아니라 외부광의 반사광까지 눈으로 보게 되고, 이로 인해 상기 유기 전계 발광 장치(100)에서 발생하는 빛의 콘트라스트 비는 현격하게 낮아지게 된다.
즉, 종래의 유기 전계 발광 장치(100)는 사용자(110)가 일반적으로 유기 전계 발광 장치(100)의 화면을 보는 각도(위쪽(130a)과 아래쪽(130b)의 각각 15도씩 30도)로 외부광이 입사하는 경우, 상기 외부광의 반사하여 발생하는 반사광 역시 상기 30도 이내에서 진행하게 된다. 결과적으로 사용자(110)는 상기 유기 전계 발광 장치(100)에서 발생하는 빛과 반사광을 동시에 보게 됨으로써, 유기 전계 발광 장치(100)의 콘트라스트 비가 감소한 것처럼 보이게 되는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 15도 이상의 테이퍼 각을 갖는 테이퍼 에지면을 포함하는 반사막을 형성하여 반사광을 산란시켜 표시 능력을 향상시킨 유기 전계 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 복수 개의 단위 화소로 이루어진 화소 영역을 포함하는 기판; 상기 단위 화소 상에 위치하고, 하기의 수학식을 만족하는 테이퍼 각을 갖는 테이퍼 에지면을 적어도 하나 이상 포함하는 반사막; 및 상기 반사막 상에 위치하고, 제1전극, 적어도 유기발광층을 포함하는 유기막층 및 제2전극로 이루어진 유기 전계 발광 장치에 의해 달성된다.
이때, 상기 수학식은 제1각도(a)＞1/2(제2각도(b)+제3각도(c))이다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 기판을 준비하는 단계; 상기 기판상에 반도체층, 게이트 절연막, 게이트 전극, 층간절연막 및 소오스/드레인 전극을 형성하되, 상기 반도체층, 게이트 전극 또는 소오스/드레인 전극 중 어느 하나를 형성할 때, 상기 기판의 화소 영역 상에 테이퍼 각이 하기의 수학식을 만족하는 반도체층 패턴, 게이트 전극 패턴 또는 소오스/드레인 전극 중 어느 하나 이상을 형성하는 단계; 상기 기판상에 평탄화층을 형성하는 단계; 상기 평탄화층상에 반사막을 형성하는 단계; 및 상기 반사막상에 제1전극, 적어도 유기 발광층을 포함하는 유기막층 및 제2전극을 형성하는 단계로 이루어진 유기 전계 발광 장치에 의해서도 달성된다.
이때, 상기 수학식은 제1각도(a)＞1/2(제2각도(b)+제3각도(c))이다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 또한 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 유기 전계 발광 장치의 외부광을 난반사시키는 원리를 설명한 단면도이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 유기 전계 발광 장치(200)의 단위 화소의 화소 영역상의 반사막(210)이 제1각도(a)를 갖는 테이퍼 에지면(215)을 포함하도록 형성되어 있다.
상기 제1각도(a)를 갖는 테이퍼 에지면(215)을 포함하는 반사막(210)이 형성된 유기 전계 발광 장치(200)를 사용자(220)가 상기 유기 전계 발광 장치(200)의 주평면에 대해 수직하는 방향(230)에 대해 위쪽으로 또는 아래쪽으로 각각 제2각도 이내에서 상기 유기 전계 발광 장치(200)을 본다고 가정한다. 이때, 상기 도 2에서는 아래쪽으로 보는 제2각도(b)만을 도시하였다.
그리고 외부광(230)이 상기 주평면에 대해 수직하는 방향(230)에서 상기 사용자(220)가 보는 각도인 제2각도(b) 보다 작은 각도인 제3각도(c)로 입사되고, 입사된 외부광(230)은 상기 주평면에 대해 수직하는 방향에서 제4각도(d)로 반사광(235)이 진행한다.
이때, 상기 반사광(235)의 반사 각도인 제4각도(d)는 '2×제1각도(a)-제3각도(c)'로 계산될 수 있다. 이때, 상기 반사광(235)의 반사 각도인 제4각도(d)는 최소한 사용자(220)가 보는 각도인 제2각도(b) 보다는 커야함으로, 아래와 같은 [수학식 1]을 만족해야 한다.
2×제1각도(a)-제3각도(c)＞제2각도(b)
그리고, 상기 [수학식 1]을 상기 테이퍼 에지면(215)의 제1각도(a)에 대한 수식으로 정리하면 아래와 같은 [수학식 2]로 정리될 수 있다.
제1각도(a)＞1/2(제2각도(b)+제3각도(c))
따라서, 본 발명의 테이퍼 에지면(215)과 유기 전계 발광 장치의 주평면이 이루는 각도는 제2각도(b)와 제3각도(c)의 이분의 일보다는 큰 각도로 형성되어져야 반사광에 의한 유기 전계 발광 장치의 콘트라스트 비가 감소하는 것과 같은 문제점이 발생하지 않는 것을 알 수 있다.
이때, 사용자(220)가 보는 각도인 제2각도(b)을 15도로 가정한다면, 입사되는 외부광(230) 중 제3각도(c)가 15도 보다 작은 것에 콘트라스트 비가 감소하는 등의 문제을 일으키게 된다.
따라서, 상기 [수학식 2]에 상기의 제2각도(b) 및 제3각도(c)의 각도를 입력하고 계산하면, 제1각도(a), 즉, 테이퍼진 에지면(215)의 테이퍼 각도는 15도 이상이 되어야 하는 것을 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실 시예에 따른 유기 전계 발광 장치를 제조하는 공정의 단면도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 유리 또는 플라스틱과 같은 투명한 절연 기판(300)상에 버퍼층(305)을 형성하고, 상기 버퍼층상에 비정질 실리콘층을 형성한 후, 상기 비정질 실리콘층을 결정화하여 다결정 또는 단결정 실리콘층을 형성하고, 패터닝하여 반도체층(310)을 형성한다.
이때 상기 버퍼층(305)은 하부 기판에서 발생하는 수분 또는 불순물의 확산을 방지하거나, 결정화시 열의 전달의 속도를 조절함으로서, 반도체층(310)의 결정화가 잘 이루어질 수 있도록 하는 역할을 한다.
이때 상기 비정질 실리콘은 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition) 또는 물리적 기상 증착법(Physical Vapor Deposition)을 이용할 수 있다. 또한 상기 비정질 실리콘을 형성할 때 또는 형성한 후에 탈수소처리하여 수소의 농도를 낮추는 공정을 진행할 수 있다. 상기 결정화법은 RTA(Rapid Thermal Annealing) 공정, SPC법(Solid Phase Crystallization), MIC법(Metal Induced Crystallization), MILC법(Metal Induced Lateral Crystallization), SGS법(Super Grain Silicon), ELA법(Excimer Laser Crystallization) 또는 SLS법(Sequential Lateral Solidification) 중 어느 하나 이상을 이용할 수 있다.
이어서, 상기 반도체층(310)이 형성된 기판 전면에 게이트 절연막(315)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(315) 상에 게이트 전극 형성 물질을 형성한 후, 패터닝하여 게이트 전극(320)을 형성한다. 상기 게이트 전극(320)을 형성한 후, 상기 게이트 전극(320)을 마스크로 이용하여 불순물 이온 주입 공정을 진행하여 상기 반도체층(320)에 소오스/드레인 및 채널 영역을 정의하는 공정을 진행할 수 있다.
이어서, 상기 기판 전면에 층간절연막(325)을 형성하는데, 상기 층간절연막(325)은 하부에 형성된 소자들을 보호하는 역할 또는 전기적 절연을 위해 형성된다. 이때, 상기 버퍼층(305), 게이트 절연막(315) 및 층간절연막(325)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막과 같은 산화막 또는 질화막을 이용하여 형성한다.
이어서, 상기 층간절연막(325)이 형성된 기판상에 상기 반도체층(310)(에 형성된 소오스/드레인 영역이 노출되도록 콘택홀(330)을 형성하고, 기판 전면에 소오스/드레인 전극 물질을 증착한 후, 패터닝하여 소오스/드레인 전극(335)을 형성한 다.
이때, 상기 소오스/드레인 전극 물질을 패터닝하여 소오스/드레인 전극(335)을 형성할 때, 화소 영역(P) 상의 층간절연막(325)상에 소오스/드레인 전극 패턴(340)을 형성한다.
이때, 상기 소오스/드레인 전극 패턴(340)은 상기 층간절연막(325)의 평면을 기준으로 상기 도 2에서 상술한 [수학식 2]의 공식을 따를 테이퍼 각(342)을 갖는 테이퍼 에지면(344)을 포함하도록 형성된다.
또한, 도 3에서 도시하지 않았지만, 상기 반도체층(310) 또는 게이트 전극(320)을 형성할 때, 상기 소오스/드레인 전극 패턴(340)과 동일한 방법으로 버퍼층(305) 및 게이트 절연막(315) 상에 각각 반도체층 패턴 또는 게이트 전극 패턴을 형성할 수 있다.
이어서, 상기 기판 전면에 걸쳐 평탄화층(345)을 형성한다.
이어서, 상기 화소 영역(P) 상에 반사막(350)을 형성한다.
이때, 상기 평탄화층(345)은 하부의 소오스/드레인 전극 패턴(340)의 모폴로지를 따라 형성되고, 상기 평탄화층(345)상에 형성된 반사막(350)도 마찬가지이다. 따라서, 상기 평탄화층(345)상에 형성된 반사막(350)은 상기 [수학식 2]을 따르는 테이퍼 각을 갖게 된다.
이어서, 상기 평탄화층(345)의 일부를 식각하여 상기 소오스/드레인 전극(335)의 일부를 노출시키는 비아홀(355)을 형성한다.
이어서, 상기 기판 전면에 걸쳐 ITO(Indium-Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 전도체를 증착한 후, 이를 패터닝하여 제1전극(360)을 형성한다.
이어서, 상기 제1전극(360)의 소정 영역을 노출시키는 화소정의막(365)을 상기 제1전극(360)이 형성된 기판상에 형성한다.
이어서, 상기 제1전극(360) 상에 적어도 유기발광층을 포함하는 유기막층(370)을 형성한다. 이때, 상기 유기막층은 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층 및 전자주입층을 더 포함하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 유기막층(370) 상에 제2전극(375)을 형성한다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 유기 전계 발광 장치는 반도체층, 게이트 전극 및 소오소/드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터를 형성할 때, 즉, 상기 반도체층, 게이트 전극 및/또는 소오스/드레인 전극의 형성 물질을 패터닝할 때, 화소 영역 상에 반도체층 패턴, 게이트 전극 패턴 및/또는 소오스/드레인 전극 패턴을 형성하되, 상기 [수학식 2]의 수학식을 만족하는 테이퍼 각을 각는 패턴들을 형성한다. 또한, 상기 패턴들 상부에 위치하는 반사막이 하부의 패턴들의 모폴로지의 영향을 받아 상기 [수학식 2]의 수학식을 만족하는 테이퍼 각을 갖는 테이퍼 에지면을 포함하는 반사막을 형성하고, 이로 인해 도 2에서 상술한 바와 같은 원리로 외부광을 산란시켜 사용자에게 반사광이 영향을 미치지 못하도록 함으로써, 외부광에 노출된 유기 전계 발광 장치의 콘트라스트 비가 감소하지 않게 된다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 유기 전계 발광 장치 및 그 제조 방법은 15도 이상의 테이퍼 각을 갖는 테이퍼 에지면을 포함하는 반사막을 형성하여 입사되는 외부광에 의한 반사광을 산란시켜 표시 능력을 향상시킨 유기 전계 발광 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 복수 개의 단위 화소로 이루어진 화소 영역을 포함하는 기판;
    상기 단위 화소 상에 위치하고, 하기의 수학식을 만족하는 테이퍼 각을 갖는 테이퍼 에지면을 적어도 하나 이상 포함하는 반사막; 및
    상기 반사막 상에 위치하고, 제1전극, 적어도 유기발광층을 포함하는 유기막층 및 제2전극
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 장치.
    [수학식] 제1각도(a)＞1/2(제2각도(b)+제3각도(c))
    (이때, 상기 제1각도(a)는 테이퍼 에지면의 테이퍼각, 제2각도(b)는 사용자가 유기 전계 발광 장치를 보는 각도 중 아래쪽의 각도, 제3각도(c)는 유기 전계 발광 장치의 주평면과 수직 방향과 이루는 외부광의 각도)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사막의 하부에는 반도체층 패턴, 게이트 전극 패턴 또는 소오스/드레인 전극 패턴 중 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 반도체층 패턴, 게이트 전극 패턴 및 소오스/드레인 전극 패턴은 소정의 테이퍼 각을 갖는 테이퍼 에지면을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 소정의 테이퍼 각은 15도 이상인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 전계 발광 장치는 상기 단위 화소 내에 반도체층, 게이트 절연막, 게이트 전극, 층간절연막 및 소오스/드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터 및 상기 박막트랜지스터 상에 위치한 평탄화층을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 테이퍼 에지면의 테이퍼 각은 15도 이상인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1전극은 투명한 전도체인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 장치.
  8. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판상에 반도체층, 게이트 절연막, 게이트 전극, 층간절연막 및 소오스/드레인 전극을 형성하되, 상기 반도체층, 게이트 전극 또는 소오스/드레인 전극 중 어느 하나를 형성할 때, 상기 기판의 화소 영역 상에 테이퍼 각이 하기의 수학식을 만족하는 반도체층 패턴, 게이트 전극 패턴 또는 소오스/드레인 전극 중 어느 하나 이상을 형성하는 단계;
    상기 기판상에 평탄화층을 형성하는 단계;
    상기 평탄화층상에 반사막을 형성하는 단계; 및
    상기 반사막상에 제1전극, 적어도 유기 발광층을 포함하는 유기막층 및 제2전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 장치 제조 방법.
    [수학식] 제1각도(a)＞1/2(제2각도(b)+제3각도(c))
    (이때, 상기 제1각도(a)는 테이퍼 에지면의 테이퍼각, 제2각도(b)는 사용자가 유기 전계 발광 장치를 보는 각도 중 아래쪽의 각도, 제3각도(c)는 유기 전계 발광 장치의 주평면과 수직 방향과 이루는 외부광의 각도).
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