KR20090041312A - Organic electroluminescence device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로서, 특히 박막트랜지스터를 제 1 전극 또는 차단층이 커버하도록 하여 상기 박막트랜지스터가 자연광 또는 X-ray에 노출되는 것을 방지하기 위한 유기전계발광소자 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an organic light emitting display device, and more particularly to an organic light emitting display device and a method for manufacturing the organic light emitting display device to prevent the thin film transistor from being exposed to natural light or X-ray by covering the thin film transistor with a first electrode or a blocking layer. It is about.
멀티 미디어 시대의 도래와 함께 더 세밀하고, 더 크고, 더욱 자연색에 가까운 색을 표현해줄 수 있는 디스플레이 장치의 등장이 요구되고 있다. 그런데, 40인치 이상의 큰 화면을 구성하기에는 현재의 CRT(Cathode Ray Tube)는 한계가 있어서, 유기전계발광소자(Organic electroluminescence device), LCD(Liquid Crystal Display Divice), PDP(Plasma Display Panel) 및 프로젝션 TV(Television) 등이 고화질 영상의 분야로 용도확대를 위해 급속도로 발전하고 있다.With the advent of the multimedia era, display devices that can express more detailed, larger, and more natural colors are required. However, the current CRT (Cathode Ray Tube) has a limit to constitute a large screen larger than 40 inches, such as organic electroluminescence device (LCD), liquid crystal display division (LCD), plasma display panel (PDP) and projection TV Television is rapidly developing to expand its use in the field of high-definition video.
상기 유기전계발광소자는 음극과 양극 사이에 형성된 유기막에 전하를 주입하면, 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다. 따라서, 유기전계발광소자는 플라스틱과 같이 휠 수 있는 투명 기판 상에 소자를 형성할 수 있다. 또한, 플라즈마 디스플레이 패널이나 무기전계발광소자에 비하여 낮은 전압(약 10V 이하)에서 구동이 가능하다. 또한, 유기전계발광소자는 전력소모가 비교적 적고 색감이 뛰어나다는 장점이 있어서, 차세대 디스플레이로 주목받고 있다. 그리고, 낮은 전압에서 구동하기 위하여 유기막의 총 두께는 100~200 나노미터 정도로 매우 얇고, 균일하면서도, 소자의 안정성을 유지하는 것이 중요하다.The organic electroluminescent device is a device that emits light when electrons and holes are paired and then disappear when electrons are injected into the organic film formed between the cathode and the anode. Therefore, the organic light emitting display device can form a device on a transparent substrate that can be bent, such as plastic. In addition, it is possible to drive at a lower voltage (about 10V or less) than a plasma display panel or an inorganic light emitting device. In addition, the organic light emitting diode has a relatively low power consumption and excellent color, attracting attention as a next-generation display. In addition, in order to drive at a low voltage, the total thickness of the organic film is very thin and uniform, such as 100 to 200 nanometers, and it is important to maintain the stability of the device.
상기 유기전계발광소자는 서브픽셀을 구동하는 방식에 따라 전기신호의 스위치 컨트롤로 구동하는 방식인 패시브 매트릭스(Passive matrix)형 유기전계발광소자와 박막트랜지스터(TFT)를 이용하여 구동하는 방식인 액티브 매트릭스(Active matrix)형 유기전계발광소자로 나뉘어진다.The organic light emitting diode is an active matrix which is driven by using a passive matrix organic light emitting diode and a thin film transistor (TFT), which are driven by a switch control of an electric signal according to a method of driving a subpixel. It is divided into (Active matrix) type organic light emitting display device.
종래의 액티브 매트릭스형 유기전계발광소자를 설명하면 다음과 같다.The conventional active matrix organic light emitting display device will be described below.
종래의 액티브 매트릭스형 유기전계발광소자는 투명 기판 상에 형성되는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터를 포함한 기판 전면에 형성되는 평탄화막과, 상기 평탄화층에 형성되는 발광소자로 구성된다.Conventional active matrix organic light emitting diodes are composed of a thin film transistor formed on a transparent substrate, a planarization film formed on the entire surface of the substrate including the thin film transistor, and a light emitting element formed on the planarization layer.
상기 박막트랜지스터는 소오스 영역과 드레인 영역 및 채널 영역을 포함하는 활성층과, 상기 활성층을 포함한 기판 전면에 형성되는 게이트 절연막과, 상기 채널 영역 상측의 게이트 절연막상에 형성되는 게이트 전극과, 상기 게이트 전극을 포함한 기판 전면에 형성되는 층간 절연막과, 상기 소오스 영역 및 드레인 영역에 전기적으로 연결되어 상기 층간 절연막상에 형성되는 소오스 전극 및 드레인 전극을 포함한다.The thin film transistor includes an active layer including a source region, a drain region, and a channel region, a gate insulating film formed on the entire surface of the substrate including the active layer, a gate electrode formed on the gate insulating film above the channel region, and the gate electrode. And an interlayer insulating film formed over the entire substrate, and a source electrode and a drain electrode electrically connected to the source region and the drain region and formed on the interlayer insulating layer.
상기 발광 소자는 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 전기적으로 연결되어 상기 평탄화막상에 형성되는 애노드 전극과, 상기 애노드 전극 상에 형성되는 유기 발광층과, 상기 유기 발광층위에 형성되는 캐소드 전극을 포함한다.The light emitting device includes an anode electrode electrically connected to the drain electrode of the thin film transistor and formed on the planarization layer, an organic light emitting layer formed on the anode electrode, and a cathode electrode formed on the organic light emitting layer.
상기 유기 발광층은 정공 수송층과, R(Red), G(Green) 및 B(Blue) 발광층 및 전자 수송층으로 이루어진다. 여기서, 상기 정공 수송층은 정공 주입층과 정공 전달층으로 이루어지고, 상기 전자 수송층은 전자 전달층과 전자 주입층으로 이루어진다.The organic light emitting layer includes a hole transporting layer, an R (Red), G (Green) and B (Blue) light emitting layer, and an electron transporting layer. The hole transport layer may include a hole injection layer and a hole transport layer, and the electron transport layer may include an electron transport layer and an electron injection layer.
그러나, 상술한 종래의 유기전계발광소자는 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the above-described conventional organic electroluminescent device has the following problems.
도 1은 유기전계발광소자 내의 트랜지스터가 외부광에 의하여 전기적인 특성이 변화된 것을 나타낸 도면이다. 1 is a view showing that the electrical characteristics of a transistor in an organic light emitting display device are changed by external light.
도 1에 도시된 바와 같이, 외부광이 오프(off)된 상태에서 노화(aging)된 경우보다, 상기 외부광이 온(on)된 상태에서 에이징(aging)된 경우의 유기전계발광소자는 전기적인 특성이 저하된다. 즉, 박막트랜지스터의 활성층 등에 외부광이 조사되면 외부광이 조사되지 않을 때보다 누설 전류 등의 특성이 저하된다.As shown in FIG. 1, the organic light emitting diode when the external light is turned on is aged, rather than being aged when the external light is off. Deteriorating characteristics. That is, when external light is irradiated to the active layer or the like of the thin film transistor, characteristics such as leakage current are lowered than when external light is not irradiated.
또한, 상기 박막 트랜지스터가 상기 발광 소자 (애노드 전극, 유기 발광층 및 캐소드 전극)의 증착 공정에서 X-ray 등에 노출되어 상기 박막 트랜지스터에 손상이 발생할 수 있고, 상기 드레인 전극과 애노드 전극 간의 전기 접촉도가 저하될 수 있다.In addition, the thin film transistor may be exposed to X-rays or the like in a deposition process of the light emitting device (anode electrode, organic light emitting layer, and cathode electrode) to cause damage to the thin film transistor, and electrical contact between the drain electrode and the anode electrode may be reduced. Can be degraded.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외부광으로부터 상기 박막트랜지스터를 보호하고, 발광소자 증착 공정에서 박막 트랜지스터가 X-ray에 노출됨을 방지하여 박막트랜지스터의 특성 저하를 방지할 수 있는 액티브 매트릭스형 유기전계발광소자 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above conventional problems, to protect the thin film transistor from external light, and to prevent the thin film transistor from being exposed to the X-ray in the light emitting device deposition process can prevent the degradation of the thin film transistor characteristics. An object of the present invention is to provide an active matrix organic light emitting display device and a method of manufacturing the same.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기전계발광소자는, 기판; 소오스 영역, 채널 영역 및 드레인 영역을 구비하여 상기 기판상에 형성되는 반도체층; 상기 소오스 영역 및 드레인 영역상에 제 1 콘택홀을 갖고, 상기 반도체층을 포함한 상기 기판 상에 형성된 게이트 절연막; 상기 채널 영역 상측의 게이트 절연막위에 형성되는 게이트 전극; 상기 소오스 영역 및 드레인 영역상에 제 2 콘택홀을 갖고,상기 게이트 전극을 포함한 게이트 절연막 전면에 형성되는 층간 절연막; 상기 제 1, 제 2 콘택홀을 통해 소오스 영역 및 드레인 영역에 전기적으로 연결되도록 상기 층간 절연막위에 형성되는 소오스 전극 및 드레인 전극; 상기 드레인 전극상에 제 3 콘택홀을 갖고 상기 소오스 전극 및 드레인 전극을 포함한 기판 전면에 형성되는 평탄화막; 상기 제 3 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극에 전기적으로 연결되고 상기 반도체층을 커버하도록 상기 평탄화막위에 형성되는 제 1 전극; 상기 제 1 전극상에 형성되는 유기 발광층; 그리고 상기 유기 발광층상에 형성되는 제 2 전극을 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다.An organic light emitting display device according to the present invention for achieving the above object, the substrate; A semiconductor layer having a source region, a channel region, and a drain region formed on the substrate; A gate insulating film having a first contact hole on the source region and the drain region and formed on the substrate including the semiconductor layer; A gate electrode formed on the gate insulating layer above the channel region; An interlayer insulating layer having a second contact hole on the source region and the drain region, and formed on an entire surface of the gate insulating layer including the gate electrode; A source electrode and a drain electrode formed on the interlayer insulating layer to be electrically connected to a source region and a drain region through the first and second contact holes; A planarization layer having a third contact hole on the drain electrode and formed on an entire surface of the substrate including the source electrode and the drain electrode; A first electrode electrically connected to the drain electrode through the third contact hole and formed on the planarization layer to cover the semiconductor layer; An organic light emitting layer formed on the first electrode; And a second electrode formed on the organic light emitting layer.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기전계발광소자는, 투명 기판; 소오스 영역, 채널 영역 및 드레인 영역을 구비하여 상기 기판상에 형성되는 반도체층; 상기 소오스 영역 및 드레인 영역상에 제 1 콘택홀을 갖고, 상기 반도체층을 포함한 상기 기판 상에 형성된 게이트 절연막; 상기 채널 영역 상측의 게이트 절연막위에 형성되는 게이트 전극; 상기 소오스 영역 및 드레인 영역상에 제 2 콘택홀을 갖고,상기 게이트 전극을 포함한 게이트 절연막 전면에 형성되는 층간 절연막; 상기 제 1, 제 2 콘택홀을 통해 소오스 영역 및 드레인 영역에 전기적으로 연결되도록 상기 층간 절연막위에 형성되는 소오스 전극 및 드레인 전극; 상기 드레인 전극상에 제 3 콘택홀을 갖고 상기 소오스 전극 및 드레인 전극을 포함한 기판 전면에 형성되는 평탄화막; 상기 제 3 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극에 전기적으로 연결되도록 상기 평탄화막위에 형성되는 제 1 전극; 상기 제 1 전극 상측 또는 하측에 상기 반도체층을 커버하도록 형성되는 차단층; 상기 제 1 전극상에 형성되는 유기 발광층; 그리고 상기 유기 발광층상에 형성되는 제 2 전극을 포함하여 구성됨에 또 다른 특징이 있다.In addition, the organic light emitting device according to the present invention for achieving the above object, a transparent substrate; A semiconductor layer having a source region, a channel region, and a drain region formed on the substrate; A gate insulating film having a first contact hole on the source region and the drain region and formed on the substrate including the semiconductor layer; A gate electrode formed on the gate insulating layer above the channel region; An interlayer insulating layer having a second contact hole on the source region and the drain region, and formed on an entire surface of the gate insulating layer including the gate electrode; A source electrode and a drain electrode formed on the interlayer insulating layer to be electrically connected to a source region and a drain region through the first and second contact holes; A planarization layer having a third contact hole on the drain electrode and formed on an entire surface of the substrate including the source electrode and the drain electrode; A first electrode formed on the planarization layer to be electrically connected to the drain electrode through the third contact hole; A blocking layer formed to cover the semiconductor layer above or below the first electrode; An organic light emitting layer formed on the first electrode; In addition, the second electrode is formed on the organic light emitting layer.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기전계발광소자는, 복수개의 셀을 구비하고 각 셀은 제 1 트랜지스터와 발광소자를 구비한 표시 영역과, 상기 표시 영역의 각 셀을 구동하기 위한 제 2 트랜지스터를 구비한 비표시 영역으로 구분되는 유기전계발광소자에 있어서, 상기 발광소자는 제 1 전극, 발광층 및 제 2 전극을 구비하고, 상기 제 1 전극이 상기 제 1, 제 2 트랜지스터를 커버하도록 형성됨에 또 다른 특징이 있다.In addition, the organic light emitting display device according to the present invention for achieving the above object comprises a display area having a plurality of cells, each cell having a first transistor and a light emitting element, and driving each cell of the display area. In an organic light emitting display device, which is divided into a non-display area having a second transistor, the light emitting device includes a first electrode, a light emitting layer, and a second electrode, and the first electrode is the first and second transistors. There is another feature in that it is formed to cover.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조 방법은, 소오스 영역, 채널 영역 및 드레인 영역을 구비하여 기판상에 반도체층을 형성하는 단계; 상기 반도체층을 포함한 상기 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 채널 영역 상측의 게이트 절연막위에 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극을 포함한 게이트 절연막 전면에 층간 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 절연막 및 층간 절연막을 선택적으로 제거하여 상기 소오스 영역 및 드레인 영역에 제 1 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 소오스 영역 및 드레인 영역에 전기적으로 연결되도록 상기 층간 절연막위에 소오스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 상기 소오스 전극 및 드레인 전극을 포함한 기판 전면에 평탄화막을 형성하는 단계; 상기 평탄화막을 선택적으로 제거하여 상기 드레인 전극상에 제 2 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 제 2 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극에 전기적으로 연결되고 상기 반도체층을 커버하도록 상기 평탄화막위에 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 제 1 전극상에 유기 발광층을 형성하는 단계; 그리고 상기 유기 발광층상에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.On the other hand, the organic electroluminescent device manufacturing method according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of: forming a semiconductor layer on a substrate having a source region, a channel region and a drain region; Forming a gate insulating film on the substrate including the semiconductor layer; Forming a gate electrode on the gate insulating layer above the channel region; Forming an interlayer insulating film on an entire surface of the gate insulating film including the gate electrode; Selectively removing the gate insulating film and the interlayer insulating film to form first contact holes in the source and drain regions; Forming a source electrode and a drain electrode on the interlayer insulating layer to be electrically connected to the source region and the drain region through the first contact hole; Forming a planarization film on an entire surface of the substrate including the source electrode and the drain electrode; Selectively removing the planarization layer to form a second contact hole on the drain electrode; Forming a first electrode on the planarization layer to be electrically connected to the drain electrode through the second contact hole and to cover the semiconductor layer; Forming an organic emission layer on the first electrode; And forming a second electrode on the organic light emitting layer.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조 방법은, 소오스 영역, 채널 영역 및 드레인 영역을 구비하여 투명 기판상에 반도체층을 형성하는 단계; 상기 반도체층을 포함한 상기 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 채널 영역 상측의 게이트 절연막위에 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극을 포함한 게이트 절연막 전면에 층간 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 절연막 및 층간 절연막을 선택적으로 제거하여 상기 소오스 영역 및 드레인 영역에 제 1 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 제 1 콘택홀을 통해 소오스 영역 및 드레인 영역에 전기적으로 연결되도록 상기 층간 절연막위에 소오스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 상기 소오스 전극 및 드레인 전극을 포함한 기판 전면에 평탄화막을 형성하는 단계; 상기 평탄화막을 선택적으로 제거하여 상기 드레인 전극상에 제 2 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 제 2 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극에 전기적으로 연결되도록 상기 평탄화막위에 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 제 1 전극 상측 또는 하측에 상기 반도체층을 커버하도록 차단층을 형성하는 단계; 상기 제 1 전극상에 유기 발광층을 형성하는 단계; 그리고 상기 유기 발광층상에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.In addition, a method of manufacturing an organic light emitting display device according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of: forming a semiconductor layer on a transparent substrate having a source region, a channel region and a drain region; Forming a gate insulating film on the substrate including the semiconductor layer; Forming a gate electrode on the gate insulating layer above the channel region; Forming an interlayer insulating film on an entire surface of the gate insulating film including the gate electrode; Selectively removing the gate insulating film and the interlayer insulating film to form first contact holes in the source and drain regions; Forming a source electrode and a drain electrode on the interlayer insulating layer to be electrically connected to the source region and the drain region through the first contact hole; Forming a planarization film on an entire surface of the substrate including the source electrode and the drain electrode; Selectively removing the planarization layer to form a second contact hole on the drain electrode; Forming a first electrode on the planarization layer to be electrically connected to the drain electrode through the second contact hole; Forming a blocking layer on the upper or lower side of the first electrode to cover the semiconductor layer; Forming an organic emission layer on the first electrode; And forming a second electrode on the organic light emitting layer.
본 발명에 따른 유기전계발광소자 및 그 제조방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the effects of the organic light emitting display device and a method of manufacturing the same according to the present invention.
첫째, 유기전계발광소자의 제조공정 중, 발광층 등의 증착 공정에서 발생하는 X-선 등으로부터 박막 트랜지스터를 보호할 수 있다.First, the thin film transistor may be protected from X-rays or the like generated in the deposition process of the light emitting layer, etc. during the manufacturing process of the organic light emitting device.
둘째, 액티브 매트릭스 타입의 유기전계발광소자에서, 박막 트랜지스터의 전기적인 특성을 태양광 등으로부터 보존할 수 있다.Second, in the active matrix type organic light emitting device, the electrical characteristics of the thin film transistor can be preserved from sunlight and the like.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 유기전계발광소자 및 그의 제조 방 법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the organic light emitting display device and the manufacturing method thereof according to the present invention having the above characteristics will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 비발광 영역의 트랜지스터와 제 1 전극(애노드 전극)을 모식적으로 나타낸 도면이다.2 is a diagram schematically illustrating a transistor and a first electrode (anode electrode) in a non-light emitting region of the organic light emitting display device according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 발광소자의 제 1 전극이 트랜지스터(Tr.)를 커버함을 특징으로 한다. 여기서, 박막 트랜지스터는 소오스 영역, 드레인 영역 및 채널 영역 등을 포함한다. As shown in FIG. 2, the first electrode of the light emitting device covers the transistor Tr. Here, the thin film transistor includes a source region, a drain region, a channel region, and the like.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 단면도이다. 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.3 is a cross-sectional view of an organic light emitting display device according to a first embodiment of the present invention. An embodiment of an organic light emitting display device according to the present invention will be described with reference to FIG. 3.
본 발명의 제 1 실시예의 액티브 매트릭스형 유기전계발광소자는, 기판(100) 상에 복수 개의 박막 트랜지스터(110), 평탄화막(140) 및 발광소자(150, 160, 165, 170, 180, 185, 190)가 구비된다.The active matrix type organic light emitting display device according to the first exemplary embodiment of the present invention includes a plurality of
여기서, 상기 기판(100)은 유리, 석영 또는 사파이어 등의 투명한 기판으로 형성될 수 있고, 기타 불 투명 기판으로 형성될 수 있다. 그리고, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 투명 기판(100)과 박막 트랜지스터(110)의 사이에는 절연층이 형성되어, 기판 내의 각종 불순물들이 박막트랜지스터의 활성층으로 침투하는 것을 방지할 수 있다.Here, the
상기 박막 트랜지스터(110)는 다음과 같이 구성된다.The
즉, 소오스 영역(111), 드레인 영역(112) 및 채널 영역(113)을 갖고 상기 기판(100)상에 형성되는 활성층과, 상기 활성층을 포함한 기판 전면에 형성되는 게 이트 절연막(120)과, 상기 채널 영역(113) 상측의 상기 게이트 절연막(120)위에 형성되는 게이트 전극(114)과, 상기 게이트 전극(114)을 포함한 기판 전면에 형성되는 층간 절연막(130)과, 상기 소오스 영역(111) 및 드레인 영역(112)의 소정 부분이 노출되도록 상기 게이트 절연막(120) 및 층간 절연막(130)에 콘택홀이 형성되어, 상기 소오스 영역(111) 및 드레인 전극(112)에 전기적으로 연결되도록 상기 층간 절연막(130)위에 형성되는 소오스 전극(115) 및 드레인 전극(116)을 구비하여 박막트랜지스터가 형성된다.That is, an active layer formed on the
상기 소오스 전극(115)과 드레인 전극(116)은, Cr(크롬), Cu(구리), Au(금) , Ni(니켈), Ag(은), Ta(탄타룸), Al(알루미늄) 및 AlNd(알미네리윰)으로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질로 이루어지고, 200~500 나노미터의 두께를 갖는다.The
그리고, 박막 트랜지스터(110)를 포함한 투명 기판(100)의 전면에, 화소 영역의 평탄화를 위하여 평탄화막(140)이 형성된다. 여기서, 평탄화막(130)은 아크릴(acryl)계 유기화합물, 폴리이미드(polyimide), BCB(Benzo Cyclo Butene) 또는 PFCB 등과 같은 유기 절연물질로 이루어질 수 있으며, 실리콘 질화물과 같은 무기 절연물질로 이루어질 수도 있다.The
그리고, 상기 드레인 전극(116) 상측의 평탄화막(140)에는 후술할 발광소자의 제 1 전극(150)이 상기 드레인 전극(116)에 전기적으로 연결되도록 하기 위한 콘택홀이 형성된다.In addition, a contact hole is formed in the
그리고, 상기 평탄화막(140)상에는 상기 컨택 홀을 통하여 상기 드레인 전 극(116)과 전기적으로 연결되는 발광소자의 제 1 전극(150)이 형성된다. 여기서, 상기 제 1 전극(150)은 빛을 차단할 수 있고 후술하는 발광층 및 제 2 전극 형성 시 X-ray로부터 상기 박막트랜지스터를 보호하기 위해 단일층 또는 다층의 금속층으로 형성된다. 상기 제 1 전극(150)의 물질로는, Ti(티타늄), Mo(몰리브덴), Cr(크롬), Cu(구리), Au(금) , Ni(니켈), Ag(은), Ta(탄탈룸), Al(알루미늄) 및 AlNd(알미네리윰), W(텅스텐) 중 하나 또는 그 이상이 선택되어 다층구조로 형성된다. 상기 제 1 전극(150)의 두께 및 물질은, 자연광을 차단함은 물론 0.001 ~ 1.0 %의 X-선 투과율을 갖도록 함이 바람직하다. The
따라서, 상기 제 1 전극(150)은 박막트랜지스터의 상측으로 연장되어 상기 박막트랜지스터(특히, 박막트랜지스터의 활성층)를 커버하도록 형성된다. 또한, 상기 제 1 전극(150)의 물질이 비발광 영역(도면에는 도시되지 않았지만, 구동부 등)의 박막트랜지스터도 커버하도록 형성된다.Accordingly, the
따라서, 제 1 전극(150)이 박막트랜지스터를 커버하고 있으므로 자연광 또는 X-ray로부터 박막트랜지스터가 노출되어 박막트랜지스터의 특성이 저하됨을 방지할 수 있다.Therefore, since the
그리고, 상기 평탄화막(140)상의 각 셀 영역 사이에 화소 분리막(155)이 형성된다. 여기서, 화소 분리막은 실리콘 질화막(Sinx) 또는 실리콘 산화막(SiO2) 등의 무기 절연물질로 이루어질 수 있다.The
상기 화소 분리막(155)과 상기 제 1 전극(150) 상에는 유기 발광층과 제 2 전극(190)이 차례로 형성된다. The organic emission layer and the
상기 유기 발광층은, 정공 주입층(hole injection layer, 160), 정공 수송층(hole transfer layer, 165), 발광층(emitting layer, 170), 전자 수송층(electron transfer layer, 180) 및 전자 주입층(electron injection layer, 185)이 차례로 적층되어 이루어진다. 그리고, 상기 유기 발광층상에 상기 유기전계발광소자의 제 2 전극(190)이 적층된다.The organic emission layer may include a
여기서, 상기 전자 수송층(180)이 상기 발광층(170)과 제 2 전극(190)의 사이에 구비되어, 상기 제 2 전극(190)으로부터 발광층(170)으로 주입된 전자의 대부분은 정공과 재결합하기 위하여 상기 제 1 전극(150) 쪽으로 이동하게 된다. 그리고, 정공 수송층(160)이 상기 제 1 전극(150)과 발광층(170) 사이에 구비되어, 발광층(170)에 주입된 전자는 상기 정공 수송층(160)과의 계면에 막혀 더 이상 제 1 전극(150) 쪽으로 이동하지 못하고 발광층(170)에만 존재하므로 재결합 효율이 향상될 수 있다.Here, the
여기서, 상기 유기 발광층의 적층 순서는 반대로 구성될 수 있다. 즉, 제 1 전극(150)위에 전자 주입층(electron injection layer), 전자 수송층(electron transfer layer), 발광층(emitting layer),정공 수송층(hole transfer layer), 정공 주입층(hole injection layer)이 차례로 적층되고, 상기 정공 주입층위에 제 2 전극(190)이 적층될 수 있다.Here, the stacking order of the organic light emitting layer may be configured in reverse. That is, an electron injection layer, an electron transfer layer, an emitting layer, a hole transfer layer, and a hole injection layer are sequentially formed on the
한편, 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계발광소자의 구조 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a structure of an organic light emitting display device according to a second exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계발광소자와 도 3에서 설명한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 차이점은, 제 1 전극을 투명 도전층으로 형성하고, 제 2 전극을 금속층으로 형성하며, 별도로 상기 제 1 전극 상측 또는 하측에 상기 박막트랜지스터를 커버하도록 자연광 또는 X-ray를 차단하기 위한 차단층(200)을 더 형성한 것이다. 그리고 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계발광소자의 나머지 구성은 도 3에서 설명한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 구성과 같으므로 구체적인 구성은 생락한다.The difference between the organic light emitting display device according to the second embodiment of the present invention and the organic light emitting display device according to the first embodiment of the present invention described in FIG. 3 is that the first electrode is formed of a transparent conductive layer and the second electrode is formed. A metal layer is formed, and a
즉, 유리, 석영 또는 사파이어 등의 투명한 기판(100)상에 상술한 바와 같은 활성층 및 게이트 전극(114), 소오스/드레인 전극(115, 116)을 포함한 박막트랜지스터(110)가 형성된다. 그리고, 박막 트랜지스터(110)를 포함한 투명 기판(100)의 전면에, 화소 영역의 평탄화를 위하여 평탄화막(140)이 형성된다. That is, the
상기 드레인 전극(116) 상측의 평탄화막(140)에는 후술할 발광소자의 제 1 전극(150)이 상기 드레인 전극(116)에 전기적으로 연결되도록 하기 위한 콘택홀이 형성된다.A contact hole is formed in the
상기 평탄화막(140)상에는 상기 컨택 홀을 통하여 상기 드레인 전극(116)과 전기적으로 연결되는 발광소자의 제 1 전극(150)이 형성되고, 상기 제 전극(150)의 상측 또는 하측에 상기 박막트랜지스터를 커버하도록 차단층(200)이 형성된다. The
여기서, 상기 제 1 전극(150)은 ITO(Indium-Tin-Oxide) 또는 IZO(Indium-Zinc-Oxide) 등과 같이 빛을 투과하는 투명 도전막으로 형성되고, 상기 차단층(200)은 빛을 차단할 수 있고 후술하는 발광층 및 제 2 전극 형성 시 X-ray로부 터 상기 박막트랜지스터를 보호하기 위해 단일층 또는 다층의 금속층으로 형성된다. 상기 차단층(200)의 물질로는, Ti(티타늄), Mo(몰리브덴), Cr(크롬), Cu(구리), Au(금) , Ni(니켈), Ag(은), Ta(탄탈룸), Al(알루미늄) 및 AlNd(알미네리윰), W(텅스텐) 중 하나 또는 그 이상이 선택되어 다층구조로 형성된다. 상기 차단층(200)의 두께 및 물질은, 자연광을 차단함은 물론 0.001 ~ 1.0 %의 X-선 투과율을 갖도록 함이 바람직하다. Here, the
따라서, 상기 차단층(200)은 상기 박막트랜지스터(특히, 박막트랜지스터의 활성층)를 커버하도록 형성되고, 또한, 상기 차단층(200)의 물질이 비발광 영역(도면에는 도시되지 않았지만, 구동부 등)의 박막트랜지스터도 커버하도록 형성된다.Therefore, the
따라서, 상기 차단층(200)이 박막트랜지스터를 커버하고 있으므로 자연광 또는 X-ray로부터 박막트랜지스터가 노출되어 박막트랜지스터의 특성이 저하됨을 방지할 수 있다.Therefore, since the
그리고, 상기 제 1 전극(150) 상에는 유기 발광층과 제 2 전극(190)이 차례로 형성된다. In addition, the organic light emitting layer and the
여기서, 상기 제 2 전극은 금속층으로 형성된다.Here, the second electrode is formed of a metal layer.
이하에서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the manufacturing method of the organic light emitting display device according to the first embodiment of the present invention will be described.
도 5a 내지 5e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 공정 단면도이다. 5A to 5E are cross-sectional views of an organic light emitting display device according to a first embodiment of the present invention.
도 5a에 도시한 바와 같이, 유리, 석영 또는 사파이어 등으로 이루어진 투명 기판(100)을 준비한다. 상기 투명 기판(100) 상에 비정질 실리콘막을, 저압 화학 기상 증착법(low pressure chemical vapor deposition) 또는 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition) 등에 의하여, 약 200~800 옹스트롱(Å)의 두께로 형성한다. 그리고, 레이저 어닐링(laser annealing) 등의 방법으로 상기 비정질 실리콘막을 다결정 실리콘으로 결정화시킨다. 물론, 비정질 실리콘막 대신에 바로 다결정 실리콘막을 증착할 수도 있다.As shown in FIG. 5A, a
이어서, 사진 식각 공정 등의 방법으로 상기 다결정 실리콘을 패터닝하여, 단위 화소 내의 박막 트랜지스터의 활성층(113a)을 형성한다. 그리고, 상기 활성층(113a)를 포함한 기판 전면에 게이트 절연막(120)을 증착한다.Subsequently, the polycrystalline silicon is patterned by a method such as a photolithography process to form the
도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 활성층(113a) 상측의 상기 게이트 절연막(120)위에 게이트 전극(114)을 형성한다. 즉, 상기 게이트 절연막(120)위에 알루미늄-네오디늄(AlNd) 등을 스퍼터링법으로 약 1500~5000 옹스트롱의 두께로 증착한 후, 사진 식각 공정으로 상기 알루미늄-네오디늄(AlNd)을 패터닝하여 게이트 전극(114)을 형성한다. As shown in FIG. 5B, a
상기 게이트 전극(114)을 마스크로 이용하여, 상기 활성층(113a)에 불순물 이온을 주입하고, 주입된 불순물 이온을 활성화시켜 박막 트랜지스터의 소오스 영역(111) 및 드레인 영역(112)을 형성한다. 이 때, 게이트 전극(114) 하측의 상기 활성층(113a)에는 불순물 이온이 주입되지 않아 자연적으로 채널 영역(113)이 형성된다.Using the
그리고, 상기 게이트 전극(114)를 포함한 기판 전면에 실리곤 산화막 또는 실리콘 질화막 등으로 층간 절연막(130)을 형성한다. An interlayer insulating
도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 소오스 영역(111) 및 드레인 영역(112)이 노출되도록 상기 게이트 절연막(120) 및 층간 절연막(130)을 선택적으로 제거하여 콘택 홀을 형성한다.As shown in FIG. 5C, the
그리고, 상기 층간 절연막(130)위에 적어도 한층의 금속층을 증착하고 사진 식각 공정으로 상기 금속층을 제거하여 상기 소오스 영역(111) 및 드레인 영역(112)에 전기적으로 연결되는 소오스 전극(115) 및 드레인 전극(116)을 형성한다.In addition, a
도 5d에 도시한 바와 같이, 상기 박막 트랜지스터(110)를 포함한 층간 절연막(130) 전면에 평탄화막(140)을 형성한다. 여기서, 평탄화막(140)은 다음에 형성될 발광소자의 제 1 전극의 평탄화를 위한 것이며, 유기 또는 무기 절연물질을 약 1000~5000 옹스트롱의 두께로 증착하여 형성한다. As shown in FIG. 5D, the
사진식각 공정으로 상기 평탄화막(140)을 식각하여 상기 소오스 전극(115) 및 드레인 전극(116) 중 하나를 노출시키는 콘택 홀을 형성한다 (도면에서는 드레인 전극(116)에 콘택홀을 형성함을 도시함). The
상기 콘택 홀을 통해 상기 드레인 전극(116)에 전기적으로 연결되고, 상기 박막트랜지스터를 커버하도록 상기 평탄화막(140)상에 제 1 전극(150)을 형성한다.The
상기 제 1 전극(150)을 형성하는 공정을 상세히 설명하면 다음과 같다.The process of forming the
즉, Ti(티타늄), Mo(몰리브덴), Cr(크롬), Cu(구리), Au(금) , Ni(니켈), Ag(은), Ta(탄타룸), Al(알루미늄), AlNd(알미네리윰) 및 W(텅스텐) 중 하나의 물 질 또는 적어도 2개의 물질층을 증착하고, 사진 식각 공정으로 상기 물질층을 선택적으로 제거하여 제 1 전극(150)을 형성한다. That is, Ti (titanium), Mo (molybdenum), Cr (chromium), Cu (copper), Au (gold), Ni (nickel), Ag (silver), Ta (tantarum), Al (aluminum), AlNd ( A material of at least one of Almineri 윰) and W (tungsten) or at least two material layers are deposited, and the material layer is selectively removed by a photolithography process to form the
상기 제 1 전극(150)의 두께 및 적층 수를 조절하여 빛을 차광함은 물론 0.001~0.1%의 X-선 투과율을 갖도록 형성한다. By controlling the thickness and the number of stacked layers of the
그리고, 상기 결과물의 전체 상부면에 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막 등으로 이루어진 무기 절연막을 약 1000~2000 옹스트롱의 두께로 증착하고, 화소 영역 사이에만 남도록 패터닝하여, 화소 분리막(155)을 형성한다.An inorganic insulating film made of a silicon nitride film, a silicon oxide film, or the like is deposited on the entire upper surface of the resultant to a thickness of about 1000 to 2000 angstroms, and patterned so as to remain only between the pixel areas, thereby forming the
도 5e에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 전극(150)을 포함한 기판 전면에 정공 주입층(160), 정공 수송층(165), 발광층(170), 전자 수송층(180) 및 전자 주입층(185)을 순차적으로 적층하여 유기 발광층을 형성한다. 이어서, 상기 결과물의 전체 상부면에 소정 두께의 유기전계발광소자의 제 2 전극(190)을 형성한다.As shown in FIG. 5E, a
여기서, 정공 주입층(160)은 구리 프탈로시아닌(copper phthalocyanine(CuPC))을 10~30 나노미터의 두께로 증착하여 형성한다. 그리고, 정공 수송층(165)은 4,4'-qltm[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenthylamino]-biphenyl(NPB)을 30~60 나노미터의 두께로 증착하여 형성한다. 그리고, 발광층(170)은 적색과 녹색 및 청색 픽셀에 따라 유기 발광 물질을 사용하며, 필요에 따라 도펀트를 첨가하여 형성된다.Here, the
여기서, 유기발광층 및 제 2 전극의 형성 공정 중 적어도 한 공정은 전자 빔(X-ray)을 이용하여 증착한다. Here, at least one process of forming the organic light emitting layer and the second electrode is deposited by using an electron beam (X-ray).
상기 전자 빔을 이용하여 유기 발광층 및 제 2 전극을 형성하는 이유는, 동 일 챔버에서 상기 공정을 진행하여 유기 발광층의 발광 특성을 향상시키기 위한 것이다. 즉, 유기 발광층을 증착하고, 스퍼터링 장비로 이동하여 제 2 전극을 스퍼터링법으로 증착하게 되면, 상기 유기 발광층이 대기중에 노출되어 발광 특성이 저하되거나, 증착 공정이 복잡해 진다.The reason for forming the organic light emitting layer and the second electrode using the electron beam is to improve the light emission characteristics of the organic light emitting layer by performing the process in the same chamber. That is, when the organic light emitting layer is deposited and the second electrode is deposited by the sputtering method by moving to a sputtering equipment, the organic light emitting layer is exposed to the air, thereby deteriorating light emission characteristics, or the deposition process is complicated.
이와 같이 유기 발광층 및 제 2 전극 형성 공정 시, 전자 빔을 이용하여도, 상기 제 1 전극(150)에 의해 박막트랜지스터의 활성층이 커버되므로, X-선에 의한 상기 박막트랜지스터의 활성층의 손상을 방지할 수 있다.In the organic light emitting layer and the second electrode forming process, the active layer of the thin film transistor is covered by the
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능해도 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and such modifications are included in the scope of the present invention even if modifications are possible by those skilled in the art to which the present invention pertains.
본 발명에 따른 유기전계발광소자 및 그 제조방법은, 제조 공정 및 완제품에서 박막 트랜지스터의 특성을 보존하여 유기전계발광소자의 성능 향상과 수명 연장에 기여할 수 있다.The organic light emitting diode and the method of manufacturing the same according to the present invention can contribute to improving the performance and extending the life of the organic light emitting diode by preserving the characteristics of the thin film transistor in the manufacturing process and the finished product.
도 1은 유기전계발광소자 내의 트랜지스터가 외광에 의하여 전기적인 특성이 변화된 것을 나타낸 그래프1 is a graph showing that electrical characteristics of a transistor in an organic light emitting diode are changed by external light.
도 2는 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 비발광 영역의 트랜지스터와 제 1 전극 (애노드 전극)을 모식적으로 나타낸 단면도2 is a cross-sectional view schematically showing a transistor and a first electrode (anode electrode) in a non-emitting region of an organic light emitting display device according to the present invention.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 단면도3 is a cross-sectional view of an organic light emitting display device according to a first embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계발광소자의 단면도4 is a cross-sectional view of an organic light emitting display device according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 5a 내지 5e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계발광소자의 공정 단면도이다. 5A to 5E are cross-sectional views of an organic light emitting display device according to a first embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 기판 110 : 박막 트랜지스터100
111 : 소오스 영역 112 : 드레인 영역111: source region 112: drain region
113 : 채널 영역 114 : 게이트 전극113: channel region 114: gate electrode
115 : 소오스 전극 116 : 드레인 전극115: source electrode 116: drain electrode
120 : 게이트 절연막 130 : 층간 절연막120
140 : 평탄화막 150 : 제 1 전극140
155 : 화소 분리막 160 : 정공 주입층155: pixel separation layer 160: hole injection layer
165 : 정공 수송층 170 : 발광층165: hole transport layer 170: light emitting layer
180 : 전자 수송층 185 : 전자 주입층180: electron transport layer 185: electron injection layer
190 : 제 2 전극 200 : 차단층190: second electrode 200: blocking layer
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