KR20070091916A

KR20070091916A - 전계 발광 소자 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20070091916A
Application number: KR1020060021689A
Authority: KR
Inventors: 성운철; 최지혜; 이성수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2007-09-12

Abstract

본 발명은 발광 소자의 광특성을 향상하기 위한 하부 발광형 방식의 전계 발광소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 전계 발광소자는 기판 상에 투과물질과 반사물질의 화합으로 이루어진 반투과물질이 증착되는 단계와; 상기 반투과물질 상에 상기 투과물질과 동일 재질의 투명 전도성 물질이 증착되는 단계와; 상기 반투과물질과 상기 투명 전도성 물질이 포토리소그래피 공정과 식각 공정으로 패터닝되어 반투과물질로 이루어진 반투과막과 상기 투명 전도성 물질로 이루어진 양극이 형성되는 단계와; 상기 양극 상에 발광층을 포함하는 유기 박막층이 형성되는 단계와; 상기 유기 박막층 상에 음극이 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전계 발광 소자 및 그 제조방법{ELECTROLUMINESCENCE DEVICE AND FABRICATING METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명에 따른 전계 발광 소자를 나타내는 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 전계 발광 소자의 광경로를 나타내는 도면이다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 전계 발광 소자의 제조방법을 나타내는 단면도들이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 반투과막 120 : 기판

140 : 양극 160 : 유기 박막층

180 : 음극

유기 EL 소자(Organic Electroluminesence device)는 음극과 양극 사이에 형성된 유기 박막층에 전하를 주입하면 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자로서, 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 전력 소모가 적은 것이 특징인 차세대 디스플레이 소자이다.

이러한 유기 EL 소자는 그 발광 방식에 따라 기판 쪽으로 빛을 발하는 하부 발광(bottom-emission)방식과, 그 반대면으로 빛을 발하는 상부발광(Top-emission)방식이 있다.

이 전계 발광 소자는 발광층으로부터 생성된 광이 양극 또는 음극인 투명한 제 1 전극을 통과하여 외부로 출사됨과 아울러 양극 또는 음극인 불투명한 제 2 전극에서 반사되어 제 1 전극을 통과하여 외부로 출사된다.

이와 같이, 종래 전계 발광 소자는 제 1 전극을 통과한 광과, 제 2 전극에서 반사되어 제 1 전극을 통과한 광이 단 1회 보강 간섭되어 외부로 출사된다. 이에 따라, 최근에는 다수회의 보강 간섭이 일어나 광특성을 향상시킬 수 있는 전계 발광 소자가 요구되고 있다.

따라서, 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 발광 소자의 광특성을 향상하기 위한 하부 발광형 방식의 전계 발광소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 전계 발광소자의 제조방법은 기판 상에 투과물질과 반사물질의 화합으로 이루어진 반투과물질이 증착되는 단계와; 상기 반투과물질 상에 상기 투과물질과 동일 재질의 투명 전도성 물질이 증착되는 단계와; 상기 반투과물질과 상기 투명 전도성 물질이 포토리소그래피 공정과 식각 공정으로 패터닝되어 반투과물질로 이루어진 반투과막과 상기 투명 전도성 물질로 이루어진 양극이 형성되는 단계와; 상기 양극 상에 발광층을 포함하는 유기 박막층이 형성되는 단계와; 상기 유기 박막층 상에 음극이 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반사물질은 Cr, Mo, Ni, Pt, Au, Ag, Pd, Al 중 적어도 하나의 금속이며, 상기 투과물질은 ITO 또는 IZO인 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 반투과막에 함유된 반사물질의 함유률은 0.1~80%인 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 전계 발광소자는 기판 상에 형성된 양극과; 상기 양극 상에 형성되며, 발광층을 포함하는 유기 박막층과; 상기 유기 박막층에 형성되어 상기 발광층에서 생성된 빛을 상기 기판쪽으로 반사시키는 음극과; 상기 기판과 상기 양극 사이에 형성된 반투과막을 포함하는 것을 특징으로 한다.

도1은 본 발명에 따른 전계 발광소자를 나타내는 단면도이다.

도1에 도시된 전계 발광 소자는 양극(140)과, 양극(140)과 절연되게 교차하는 음극(180)과, 양극(140)과 음극(180) 사이에 형성되는 유기 박막층(160)과, 양 극(140) 하부에 형성되는 반투과막(110)을 구비한다.

반투과막(110)은 기판(120) 상에 양극(140)과 동일 패턴으로 형성된다. 이러한, 반투과막(110)은 유기 박막층(160)에 포함된 발광층(160c)으로부터 출사되는 빛의 일부를 외부로 출사시키고 빛의 나머지 일부는 음극(180)쪽으로 반사시킨다. 이를 위해, 반투과막(110)은 투과물질과 반사물질의 화합으로 이루어진다. 여기서, 투과물질은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO) 및 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide : IZO) 등을 사용하며, 반사물질은 Cr, Mo, Ni, Pt, Au, Ag, Pd, Al 중 하나 이상의 금속을 사용한다. 반투과막(110)에 함유된 반사물질의 함유률은 0.1~80%으로, 바람직하게는 40%이하로 사용하는 것으로 한다.

양극(140)은 반투과막(110) 상에 소정간격으로 이격되어 다수개 형성된다. 이러한 양극(140)에는 정공을 주입하기 위한 구동 신호가 공급된다. 이러한 양극(140)은 유기 박막층(160)으로부터 생성된 가시광을 외부로 투과시키기 위해 투명 도전성 물질, 예를 들어 ITO 또는 IZO 등으로 형성된다. 한편, 양극(140)의 일측 상에는 도전성이 좋은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu) 등으로 이루어진 버스 전극(도시하지 않음)이 형성되어 양극(140)의 저항 성분을 보상할 수도 있다.

음극(180)은 유기 박막층(160) 상에 형성되며, 음극(180)에는 전자를 주입하기 위한 구동신호가 공급된다. 이러한 음극(180)은 유기 박막층(160)으로부터 발생된 빛을 반사시키기 위해 반사율이 높은 Al 등의 금속 또는 둘 이상의 합금을 사용한다.

유기 박막층(160)은 양극(140) 상에 순차적으로 적층된 정공 주입층(160a), 정공 수송층(160b), 발광층(160c), 전자 수송층(160d)으로 구성된다. 여기서, 유기 박막층(160)은 전자 수송층(160d) 상에 전자 주입층을 더 포함할 수도 있다. 이 유기 박막층(160)에서 생성된 빛은 도2에 도시된 바와 같이 음극(180)과 반투과막(110)과의 사이의 광경로에서 반사, 투과를 반복하면서 진동하게 된다. 진동하는 빛은 그 파장과 반투과막(110)과 음극(180) 사이에 위치하는 박막들의 굴절률 및 두께 간의 관계에 따라서 다수번 보강 간섭되어 외부로 방출된다.

이와 같이 본 발명에 따른 전계 발광 소자는 양극(140)과 음극(180) 각각에 구동 신호가 인가되면 전자와 정공이 방출되고, 양극(140) 및 음극(180)에서 방출된 전자와 정공은 유기 박막층(160) 내에서 재결합하면서 가시광을 발생하게 된다. 이때, 발생된 가시광은 양극(140)을 통과한 후 반투과막(110)에서 일부 통과되고 기판(120)을 통하여 외부로 나오게 되어 소정의 화상 또는 영상을 표시하게 된다. 그리고, 반투과막(110)에서 가시광의 나머지 일부는 반사되어 반투과막(110)과 음극(180) 사이에서 다수의 보강 간섭을 일으켜 외부로 나오게 되어 광의 휘도, 색좌표 및 광효율이 향상된다.

도3a 내지 도3c는 본 발명에 따른 전계 발광 소자의 제조방법을 나타내는 단면도들이다.

도3a를 참조하면, 기판(120) 상에 반투과막(110)과 양극(140)이 형성된다.

구체적으로, 소다라임(sodalime) 또는 경화유리로 된 기판(120) 전면 상에 투과물질과 반사물질이 스퍼터링 공정을 통해 증착되어 반투과물질이 형성된다. 여기서, 투과물질은 ITO 또는 IZO등을 이용하며, 반사물질은 Cr, Mo, Ni, Pt, Au, Ag, Pd, Al 중 적어도 하나를 이용한다. 이러한, 반투과막(110)에 함유된 반사물질 함유률은 0.1~80%으로 바람직하게는 40%이하로 사용하는 것으로 한다. 그런 다음, 반투과물질 상에 스퍼터링 공정을 통해 투명전도성 물질이 형성된다. 여기서 투명 전도성 물질은 투과물질과 동일재질의 ITO 또는 IZO 등으로 구성된다.

이후, 기판(120) 상에 순차적으로 형성된 반투과물질과 투명 전도성 물질이 포토리소그래피 공정과 식각 공정을 통해 동시에 패터닝됨으로써 반투과막(110)과 양극(140)이 형성된다.

도3b를 참조하면, 반투과막(110) 상에 유기 박막층(160)이 형성된다.

구체적으로, 반투과막(110)과 양극(140)이 형성된 기판(120) 상에 정공주입층(160a), 정공수송층(160b), 발광층(160c), 전자수송층(160d)이 순차적으로 적층됨으로써 유기 박막층(160)이 형성된다.

도 3c를 참조하면, 유기 박막층(160)이 형성된 기판(120) 상에 음극(180)이 형성된다.

구체적으로, 유기 박막층(160)이 형성된 기판(120) 상에 알루미늄 등의 반사율이 높은 금속이 도포됨으로써 형성된다. 이때, 음극(180)은 반투과막(110)과 교차되도록 스트라이프 형태로 형성된다.

한편, 본 발명에 따른 전계 발광 소자는 유기 전계 발광 소자뿐만 아니라 무기 전계 발광 소자에도 적용가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전계 발광 소자 및 그 제조 방법은 양극 형성시 투과물질과 반사물질로 화합된 반투과막을 구비한다.

이에 따라, 음극과 반투과막과의 사이의 반사경로에서 유기 박막층으로부터 발광된 빛이 반사, 투과를 반복하고 반사함으로써 특히 색 좌표나 휘도, 효율 등을 변형시킴으로써 광특성을 최대화한다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특히 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims

기판 상에 투과물질과 반사물질의 화합으로 이루어진 반투과물질이 증착되는 단계와;

상기 반투과물질 상에 상기 투과물질과 동일 재질의 투명 전도성 물질이 증착되는 단계와;

상기 반투과물질과 상기 투명 전도성 물질이 포토리소그래피 공정과 식각 공정으로 패터닝되어 반투과물질로 이루어진 반투과막과 상기 투명 전도성 물질로 이루어진 양극이 형성되는 단계와;

상기 양극 상에 발광층을 포함하는 유기 박막층이 형성되는 단계와;

상기 유기 박막층 상에 음극이 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 발광소자의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 반사물질은 Cr, Mo, Ni, Pt, Au, Ag, Pd, Al 중 적어도 하나의 금속이며, 투과물질은 ITO 또는 IZO인 것을 특징으로 하는 전계 발광소자의 제조방법.
제 1 항 및 제 2 항에 중 어느 한 항에 있어서,

상기 반투과막에 함유된 반사물질의 함유률은 0.1~80%인 것을 특징으로 하는 전계 발광소자의 제조방법.
기판 상에 형성된 양극과;

상기 양극 상에 형성되며 발광층을 포함하는 유기박막층과;

상기 유기 박막층 상에 형성되어 상기 발광층에서 생성된 빛을 상기 기판 쪽으로 반사시키는 음극과;

상기 기판과 상기 양극 사이에 형성되며 상기 발광층에서 생성된 빛을 투과 및 반사시키는 반투과막을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 발광소자.
제 4 항에 있어서,

상기 반사물질은 Cr, Mo, Ni, Pt, Au, Ag, Pd, Al 중 적어도 하나의 금속이며, 투과물질은 ITO 또는 IZO인 것을 특징으로 하는 전계 발광소자.
제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 반투과막에 함유된 반사물질의 함유률은 0.1~80%인 것을 특징으로 하는 전계 발광소자.