KR20070121091A - 유기 전계 발광표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

유기 전계 발광표시장치 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20070121091A
KR20070121091A KR1020060055703A KR20060055703A KR20070121091A KR 20070121091 A KR20070121091 A KR 20070121091A KR 1020060055703 A KR1020060055703 A KR 1020060055703A KR 20060055703 A KR20060055703 A KR 20060055703A KR 20070121091 A KR20070121091 A KR 20070121091A
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이상필
이정수
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 개구율을 높일 수 있는 유기 전계 발광표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광표시장치는 빛을 기판의 반대 방향으로 반사시키며 하부 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성되며 빛을 생성하는 유기발광층, 상기 유기발광층 상에 형성되며 빛을 기판의 반대 방향으로 출사시키는 제 2 전극, 상기 제 2 전극이 형성된 상기 하부 기판의 표면을 평탄화하는 평탄화막을 포함하는 제 1 어레이기판과; 상기 하부 기판과 마주보는 상부 기판상에 형성되며 빛샘을 방지하는 차단막, 상기 차단막에 의해 마련된 서브 화소 영역 각각에 형성되며 적색, 녹색, 청색, 흰색 컬러 필터층, 상기 컬러 필터층과 상기 차단막이 형성된 상기 상부 기판을 평탄화하는 합착층을 포함하는 제 2 어레이 기판을 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 어레이 기판은 상기 합착층을 통해 접착되는 것을 특징으로 한다.
유기 EL, 탑 에미션, 4-컬러

Description

유기 전계 발광표시장치 및 그 제조방법{ORGANIC ELECTRO-LUMINESCENCE DISPLAY AND FABRICATING METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명에 따른 유기 전계 발광표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 제 1 어레이 기판의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 3a 내지 3c는 본 발명에 따른 제 2 어레이 기판의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
10 : 기판 12 : 버퍼막
20 : 게이트 절연막 22 : 채널영역
24 : 소스영역 26 : 드레인 영역
28 : 게이트 전극 30 : 소스 전극
32 : 드레인 전극 34 : 보호막
36 : 제 1 전극 38 : 격벽
40 : 유기발광층 42 : 제 2 전극
44 : 평탄화막 50a, 50b, 50c, 50d : 컬러필터층
56 : 차단막 60 : 합착층
본 발명은 유기전계 발광표시장치에 관한 것으로, 특히 개구율을 높일 수 있는 유기 전계 발광표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 유기 전계 발광표시장치(Organic Electro-Luminescent Display : OLED), 특히 액티브 매트릭스 유기 전계 발광표시장치(Active Organic Electro-Luminescent Display : AOLED)는 낮은 일함수를 갖는 금속등에 의해 형성되는 제 1 전극과, 투명전도성 물질과 같은 투명전극에 의해 형성되는 제 2 전극 상에 복수의 유기 박막이 적층된 유기발광층 구조를 갖는다.
이러한 유기전계 발광표시장치는 유기발광층에서 생성된 빛이 기판쪽으로 출사되는 하부 발광형 유기 전계 발광표시장치와, 빛이 기판의 반대쪽으로 출사되는 상부 발광형 유기 전계 발광표시로 구분된다. 이때, 하부 발광형형 유기 전계 발광표시장치은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 전압을 인가하였을 때 유기발광층으로부터 생성된 빛이 제 1 전극을 통해 외부로 방출되거나 제 1 전극의 반대쪽인 제 2 전극으로 빛이 갔다가 다시 제 1 전극을 통해 외부로 방출된다.
또한, 빛은 모든 방향으로 방출하며 외부로 빛이 나오기까지 유기발광층과, 제 1 전극 및 기판에 대해 서로 다른 굴절률을 가진다.
이에 따라, 빛의 경로가 바뀌면서 정면으로 빛이 나오지못하고 측면으로 빛이 일부 빠져나감으로써 유기 전계 발광 소자의 밝기 및 효율 저하, 광 손실이 늘어나는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 개구율을 높일 수 있는 유기 전계 발광표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유기전계 발광표시장치는 빛을 기판의 반대 방향으로 반사시키며 하부 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성되며 빛을 생성하는 유기발광층, 상기 유기발광층 상에 형성되며 빛을 기판의 반대 방향으로 출사시키는 제 2 전극, 상기 제 2 전극이 형성된 상기 하부 기판의 표면을 평탄화하는 평탄화막을 포함하는 제 1 어레이기판과; 상기 하부 기판과 마주보는 상부 기판상에 형성되며 빛샘을 방지하는 차단막, 상기 차단막에 의해 마련된 서브 화소 영역 각각에 형성되며 적색, 녹색, 청색, 흰색 컬러 필터층, 상기 컬러 필터층과 상기 차단막이 형성된 상기 상부 기판을 평탄화하는 합착층을 포함하는 제 2 어레이 기판을 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 어레이 기판은 상기 합착층을 통해 접착되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 합착층은 에폭시 수지를 사용하는 것을 특징으로 하며, 상기 합착층은 자외선 경화 또는 열경화를 통해 경화된 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 전극의 두께는 50~100Å인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 전극의 두께를 통해 상기 제 2 어레이 기판쪽으로 40~50%의 광투과율로 빛이 투과되는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유기전계 발광표시장치의 제조 방법은 빛을 기판의 반대 방향으로 반사시키며 하부 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성되며 빛을 생성하는 유기발광층, 상기 유기발광층 상에 형성되며 빛을 기판의 반대 방향으로 출사시키는 제 2 전극, 상기 제 2 전극이 형성된 상기 하부 기판의 표면을 평탄화하는 평탄화막을 포함하는 제 1 어레이기판을 마련하는 단계와; 상기 하부 기판과 마주보는 상부 기판상에 형성되며 빛샘을 방지하는 차단막, 상기 차단막에 의해 마련된 서브 화소 영역 각각에 형성되며 적색, 녹색, 청색, 흰색 컬러 필터층, 상기 컬러 필터층과 상기 차단막이 형성된 상기 상부 기판을 평탄화하는 합착층을 포함하는 제 2 어레이 기판을 마련하는 단계와; 상기 합착층을 이용하여 상기 제1 및 제2 어레이 기판을 합착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제 외에 본 발명의 다른 기술적 과제 및 이점들을 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통해 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 3c를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 전계 발광표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 유기 전계 발광표시장치는 빛을 제공하는 제 1 어레이 기판과, 화소 컬러를 제공하는 제 2 어레이 기판을 포함한다.
제 1 어레이 기판은 하부 기판(10) 상에 형성된 박막트랜지스터와, 박막트랜지스터와 접속되며 빛을 반사시키는 제 1 전극(36)과, 제 1 전극(36)을 노출시키는 격벽(38)과, 빛을 생성하는 유기발광층(40)과, 빛을 투과시키는 제 2 전극(42)과, 제 2 전극(42)의 표면을 평탄하게 하는 평탄화막(44)을 포함한다.
박막트랜지스터는 제 1 전극(36)에 정공을 주입하기 위한 구동 신호를 공급한다. 이러한 박막 트랜지스터는 게이트 라인과 접속된 게이트 전극(28), 데이터 라인과 접속된 소스 전극(30), 제 2 전극(42)과 접속된 드레인 전극(32), 채널을 형성하는 소스영역(24)과 드레인영역(26) 및 채널층(22)을 포함하는 액티브층을 구비한다.
소스 전극(30) 및 드레인 전극(32)은 제 1 및 제 2 콘택홀(14, 16) 각각을 통해 n+ 불순물이 주입된 소스/드레인 영역(24, 26) 각각과 접속된다.
제 1 전극(36)은 보호막(34)을 관통하는 제 3 컨택홀(18)에 의해 드레인 전극(32)과 접속되며 박막트랜지스터를 통해 정공을 주입하기 위한 구동 신호가 공급된다. 이러한 제 1 전극(36)은 유기발광층(40)으로부터 생성된 가시광을 제 2 전극(42)으로 반사시킨다. 제 1 전극(36)은 반사율이 높은 Al 등의 금속 또는 둘 이상의 합금을 사용한다. 이러한 제 1 전극(36)의 두께는 50~100Å 정도로 형성하여 유기 발광층(40)에서 형성된 빛의 일부를 상부 기판으로 반사시키거나 하부 기판 (10)쪽으로 출사시킴으로써 양방향을 구현할 수 있다.
격벽(38)은 각 화소 영역의 제 1 전극(36)을 노출시키는 홀을 가지도록 형성되며 발광 영역을 정의한다. 이러한 격벽(38)은 유기절연 물질이 이용된다.
유기발광층(40)은 제 1 전극(36)이 형성된 기판(10) 상에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층을 포함하도록 형성된다. 이러한 유기발광층(40)에 포함된 발광층은 제 1 전극(36)에 공급된 전류량에 따라 발광하여 제 2 전극(42)으로 빛을 출사시키거나 제 1 전극(36)을 경유하여 제 2 전극(42)으로 빛을 방출되거나 일부 하부 기판(10)쪽으로 출사된다.
제 2 전극(42)은 유기발광층(40) 상에 형성되며 제 2 전극(42)에는 전자를 주입하기 위한 구동신호가 공급된다. 이러한 제 2 전극(42)은 유기발광층(40)으로부터 생성된 빛을 하부 기판(10) 반대 방향쪽으로 외부로 방출하게 한다. 이를 위한, 제 2 전극(42)은 빛을 투과시키기 위해 투명 전도성 물질인 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide : IZO)등을 사용한다. 이러한 제 1 전극(42)을 두께를 조절하여 유기 발광층(40)에서 생성된 빛의 일부를 하부 기판(10)으로 출사시킴으로써 40~50%의 광투과율을 사용할 수 있다. 이에 따라, 상부기판(70)과 하부기판(10)으로 빛을 출사시키고 100%의 광투과율을 사용함으로써 양방향 구현이 가능하다.
평탄화막(44)은 제 2 전극(42)의 표면을 평탄화하기 위해 형성된다.
제 2 어레이 기판은 상부 기판(70) 상에 형성되며 빛샘을 방지하는 차단막(56)과, 유기발광층(40)에서 발생되는 빛에 대응하여 색을 구현시키는 컬러 필터층 (50a, 50b, 50c, 50d)과, 평탄화막(44)과 합착되며 차단막(56)의 표면을 평탄하게 하기 위한 합착층(60)을 포함한다.
차단막(56)은 상부기판(70) 상에 형성되며 빛샘을 방지한다. 이러한 차단막(56)은 크롬/ 크롬 옥사이드(Cr/Crox) 등을 사용한다.
화소는 각각의 적색 서브화소, 녹색 서브화소, 청색 서브화소, 횐색 서스화소로 이루어진다. 이에 따라 컬러 필터층(50a, 50b, 50c, 50d)은 유기발광층(40)에서 발생되는 빛에 대응하여 각각의 서브화소의 색을 구현시킨다. 컬러 필터층(50a, 50b, 50c, 50d)은 4- 컬러를 구현하기 위해 각각의 서브화소 영역에 적색(50a), 녹색(50b), 청색(50c), 흰색(50d)의 컬러필터로 이루어진다. 컬러필터(50a, 50b, 50c, 50d)가 일자로 나열되게 형성된 1*4 격자 형상 또는 컬러필터(50a, 50b, 50c, 50d)가 두개씩 배열된 2*2 격자 형상으로 이루어져 하나의 화소을 정의한다.
합착층(60)은 차단막(56)과 컬러필터층(50a, 50b, 50c, 50d)의 단차를 줄이고 표면을 평탄하게 하기 위해 형성된다. 또한, 합착층(60)으로 인해 제 1 어레이기판과 제 2 어레이 기판은 얼라인 된 뒤 합착된다. 합착시 열경화 또는 자외선 경화를 통해 제 1 및 제 2 어레이 기판이 합착되며, 찹착층(60)은 바람직하게는 열경화 수지를 이용한다.
이와 같이 본 발명에 따라 제 1 전극(36)의 두께를 조절하여 제 2 어레이 기판쪽으로 40~50%의 투과율로 빛을 출사시킴으로써 양방향을 구현하며, 컬러필터(50a, 50b, 50c, 50d)는 적색, 녹색, 청색 서브화소 및 횐색 서브화소로 사용됨으 로써 색의 순도를 높일 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따라 빛의 효율 및 색순도가 향상된다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 제 1 어레이 기판의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 2a를 참조하면, 하부 기판(10) 상에 박막트랜지스터와 보호막(34)이 형성된다.
구체적으로, 하부 기판(10) 상에 버퍼막(12)과, 소스/ 드레인 영역(24, 26) 및 채널 영역(22)을 포함하여 채널을 형성하는 액티브층과, 게이트 절연막(20)과, 게이트 전극(28)과, 소스 전극(30) 및 드레인 전극(32)이 순차적으로 형성된다.
그런 다음, 소스 전극(30) 및 드레인 전극(32)을 덮도록 절연 물질이 도포됨으로써 보호막(34)이 형성된다. 이 보호막(34)은 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 패터닝됨으로써 드레인 전극(32)을 노출시킨다. 이러한 보호막(34)은 SiOx, SiNx 등과 같은 무기 절연 물질이나, 아크릴 등의 유기 절연물질을 사용한다.
도 2b를 참조하면, 보호막(34) 상에 제 1 전극(36)이 형성된다.
구체적으로, 보호막(34) 상에 투명전도성 물질이 전면 증착된 후 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 패터닝됨으로써 드레인 전극(32)과 접속되는 제 1 전극(36)이 형성된다. 이때, 제 1 전극(36)은 반사율이 높은 Al 등의 금속 또는 둘 이상의 합금을 사용한다. 이러한 제 1 전극(36)은 금속 등의 두께를 50~100Å 정도로 형성된다.
도 2c를 참조하면, 제 1 전극(36)이 형성된 기판(10) 상에 격벽(38)이 형성된다.
구체적으로, 제 1 전극(36)이 형성된 보호막(34) 상에 유기절연물질이 된 후 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 유기절연물질이 패터닝됨으로써 제 1 전극(36)을 노출시키는 홀을 가지는 격벽(38)이 형성된다. 여기서, 격벽(38)은 감광성 유기 절연 물질을 이용하는 경우 포토리소그래피 공정만으로만 홀을 형성할 수 있다.
도 2d를 참조하면, 제 1 전극(36) 상에 유기발광층(40)이 형성된다.
구체적으로, 제 1 전극(36) 상에 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층이 순차적으로 적층됨으로써 유기발광층(40)이 형성된다. 이러한 유기발광층(40)은 해당 색의 서브 화소영역 별로 순차적으로 증착되어 형성된다.
도 2e를 참조하면, 유기발광층(40)이 형성된 기판(10) 상에 제 2 전극(42)이 형성된다.
구체적으로, 유기발광층(40) 상에 투명 전도성 물질이 도포됨으로써 제 2 전극(42)이 형성된다. 이러한 제 2 전극(42)은 투명 전도성 물질인 ITO 또는 IZO를 이용한다.
도 2f를 참조하면, 제 2 전극(42) 상에 평탄화막(44)이 형성된다.
구체적으로, 제 2 전극(42) 상에 절연 물질을 도포함으로써 평탄화막(44)이 형성된다. 이러한 평탄화막(44)은 아크릴 등의 유기 절연물질을 사용한다.
도 3a 내지 3c는 본 발명에 따른 제 2 어레이 기판의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 3a를 참조하면, 상부 기판(60) 상에 차단막(56)이 형성된다.
구체적으로, 상부 기판(60) 상에 빛을 차단할 수 있는 물질이 전면에 도포된 후 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 패터닝됨으로써 차단막(56)이 형성된다. 여기서, 차단막(56)은 크롬/ 크롬 옥사이드(Cr/ Crox)를 이용한다.
도 3b를 참조하면, 차단막(56) 상에 컬러 필터층(50a, 50b, 50c, 50d)이 형성된다.
구체적으로, 차단막(56) 상에 적색(50a) 컬러액이 도포된 후 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 통해 적색(50a) 컬러층를 형성한다. 그 후, 적색(50a) 컬러층이 형성된 기판 상에 녹색(50b) 컬러액이 도포된 후 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 통해 녹색(50b) 컬러층을 형성한다. 그 다음, 적색(50a), 녹색(50b) 컬러층이 형성된 기판 상에 청색(50c) 컬러액이 도포된 후 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 통해 청색(50c) 컬러층을 형성한다. 여기서 흰색(50d) 컬러를 구현하는 영역에는 흰색(50d) 컬러액을 도포하지 않고 합착층(60)을 이용하여 횐색(50d) 컬러층을 형성된다.
도 3c를 참조하면, 차단막(56)과 컬러필터층(50a, 50b, 50c, 50d)을 덮도록 합착층(60)이 형성된다.
구체적으로, 차단막(56)과 컬러필터층(50a, 50b, 50c, 50d) 상에 스크린 프린팅 방법 등을 이용하여 자외선 또는 열경화성 물질을 도포됨으로써 후 합착층(60)이 형성된다. 또한, 합착시 열경화 또는 자외선 경화된 합착층(60)로 인해 제 1 어레이기판과 제 2 어레이 기판은 얼라인 한 뒤 합착된다. 여기서, 합착시 바람직하게는 열경화 수지를 이용한다. 또한 합착층(60)은, 차단막(56)과 컬러필터층(50a, 50b, 50c, 50d) 상에 형성되어 표면을 평탄하게 하는 역할을 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 유기전계 발광표시장치 및 그 제조방법은 제 1 전극의 두께를 조절하여 상부기판쪽으로 40~50%의 투과율로 빛을 출사시킴으로써 양방향을 구현하며, 적색, 녹색, 청색 화소 및 화이트 화소를 사용함으로써 색의 순도를 높일 수 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 명세서의 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims (8)

  1. 빛을 기판의 반대 방향으로 반사시키며 하부 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성되며 빛을 생성하는 유기발광층, 상기 유기발광층 상에 형성되며 빛을 기판의 반대 방향으로 출사시키는 제 2 전극, 상기 제 2 전극이 형성된 상기 하부 기판의 표면을 평탄화하는 평탄화막을 포함하는 제 1 어레이기판과;
    상기 하부 기판과 마주보는 상부 기판상에 형성되며 빛샘을 방지하는 차단막, 상기 차단막에 의해 마련된 서브 화소 영역 각각에 형성되며 적색, 녹색, 청색, 흰색 컬러 필터층, 상기 컬러 필터층과 상기 차단막이 형성된 상기 상부 기판을 평탄화하는 합착층을 포함하는 제 2 어레이 기판을 구비하며,
    상기 제 1 및 제 2 어레이 기판은 상기 합착층을 통해 접착되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 합착층은 에폭시 수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 합착층은 자외선 경화 또는 열경화를 통해 경화된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극의 두께는 50~100Å인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 전극의 두께를 통해 상기 제 2 어레이 기판쪽으로 40~50%의 광투과율로 빛이 투과되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시장치.
  6. 빛을 기판의 반대 방향으로 반사시키며 하부 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성되며 빛을 생성하는 유기발광층, 상기 유기발광층 상에 형성되며 빛을 기판의 반대 방향으로 출사시키는 제 2 전극, 상기 제 2 전극이 형성된 상기 하부 기판의 표면을 평탄화하는 평탄화막을 포함하는 제 1 어레이기판을 마련하는 단계와;
    상기 하부 기판과 마주보는 상부 기판상에 형성되며 빛샘을 방지하는 차단막, 상기 차단막에 의해 마련된 서브 화소 영역 각각에 형성되며 적색, 녹색, 청색, 흰색 컬러 필터층, 상기 컬러 필터층과 상기 차단막이 형성된 상기 상부 기판을 평탄화하는 합착층을 포함하는 제 2 어레이 기판을 마련하는 단계와;
    상기 합착층을 이용하여 상기 제1 및 제2 어레이 기판을 합착하는 단계를 포 함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광표시장치의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 합착층은 에폭시 수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광표시장치의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 합착층은 자외선 경화 및 열경화를 통해 경화된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광표시장치의 제조방법.
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