KR20100000408A

KR20100000408A - 유기발광다이오드 표시소자와 그 제조방법

Info

Publication number: KR20100000408A
Application number: KR1020080059895A
Authority: KR
Inventors: 김화경; 최홍석; 양중환
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2008-06-24
Publication date: 2010-01-06

Abstract

본 발명은 유기발광다이오드 표시소자와 그 제조방법에 관한 것이다.

이 유기발광다이오드 표시소자는 다수의 반사막 패턴; 상기 반사막 패턴과 중첩되는 투명전극; 상기 투명전극 상에 형성되는 유기발광다이오드소자의 유기화합물; 및 상기 유기화합물들 상에 형성되는 반투과전극을 구비한다.

Description

유기발광다이오드 표시소자와 그 제조방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODDE DESPLAY DEVICE AND FABRICATING METHOD THEREOF}

최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판 표시장치는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display : 이하 "LCD"라 한다), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하 "PDP"라 한다) 및 전계발광소자(Electroluminescence Device) 등이 있다.

전계발광소자는 발광층의 재료에 따라 무기 전계발광소자와 유기발광다이오드소자로 대별되며 스스로 발광하는 자발광소자로서 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.

액티브 매트릭스 타입의 유기발광다이오드 표시소자(Active Matrix type Organic Light Emitting Diode display, AMOLED)는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor 이하, "TFT"라 함)를 이용하여 유기발광다이오드소자(이하, "OLED"라 함)에 흐르는 전류를 제어하여 화상을 표시한다. 이러한 유기발광다이오드 표시소자는 유기발광다이오드소자의 구조에 따라 탑 에미션(Top emission), 보텀 에미션(bottom emission), 양면 발광 등의 형태로 화상을 표시한다.

양면 발광 OLED 표시소자는 일반적으로 도 1과 같이 OLED의 일측 전극을 투명전극(TE)으로 형성하고, OLED의 타측 전극을 반투과전극(HFE)으로 형성하여 투명전극(TE)을 투과하여 방출하는 빛으로 일면의 영상을 구현하고 반투과전극(HFE)을 투과하여 방출하는 빛으로 타면의 영상을 구현한다.

이러한 양면 발광 OLED 표시소자는 양면으로 영상을 표시할 수 있는 장점이 있지만 투명전극(TE)을 투과하는 빛의 광양에 비하여 반투과전극(HFE)을 투과하는 빛의 광양이 어느 한 면에 표시되는 영상의 휘도가 작으므로 실제 적용이 곤란한 문제점이 있다. 또한, 양면 발광 OLED 표시소자는 양 방향으로 방출되는 빛의 광양을 조절할 수 없다.

또한 양면 발광 OLED 표시소자는 효율을 높이기도 어렵다. 이는 양면 OLED소자는 투명전극을 이용하기 때문에 마이크로 캐비티(micro cavity)를 형성할 수 없기 때문이다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 안출된 발명으로써 양면 발광 OLED 표시소자의 효율을 높이고 광양 조절이 가능한 유기발광다이오드 표시소자와 그 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시소자는 다수의 반사막 패턴; 상기 반사막 패턴과 중첩되는 투명전극; 상기 투명전극 상에 형성되는 유기발광다이오드소자의 유기화합물; 및 상기 유기화합물들 상에 형성되는 반투과전극을 구비한다.

본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시소자의 제조방법은 다수의 반사막 패턴을 형성하는 단계; 상기 반사막 패턴과 중첩되는 투명전극을 형성하는 단계; 상기 투명전극 상에 유기발광다이오드소자의 유기화합물을 형성하는 단계; 및 상기 유기화합물들 상에 반투과전극을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 유기화합물의 발광층으로부터 방출되는 빛은 상기 반투과 전극을 투과하고 상기 반사막 패턴에서 반사하여 상기 반투과 전극을 투과하여 전면 방향으로 진행하고, 상기 반사막 패턴들 사이의 개구면을 통해 배면 방향으로 진행한다.

본 발명의 실시예들에 따른 유기발광다이오드 표시소자와 그 제조방법은 반사막을 패터닝하여 반사막 영역에서 마이크로 캐비티 조건을 만족하도록 반사막과 반투과전극 간의 광학적 두께를 설정하여 양면 발광 OLED 표시소자의 효율을 높이 고 색좌표를 개선할 수 있음은 물론, 반사막 패턴들 사이의 개구면 영역의 광양을 반사막 패턴의 개수와 크기를 조절함으로서 양면 발광 OLED 표시소자에서 양방향의 광양을 조절할 수 있다.

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시소자는 반투과전극(HFE), 패터닝된 반사막(REFL), 투명전극(TE), 및 반투과전극(HFE)과 반사막(REFL) 사이에 형성된 유기화합물(ORG)을 구비한다. 유기화합물(ORG)은 전자주입층(Electron injection layer, EIL), 전자수송층(Electron transport layer, ETL), 발광층(Emission layer, EML), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 및 정공주입층(Hole injection layer, HIL)을 포함한다. 이 유기발광다이오드 표시소자는 OLED로부터 방출되는 빛이 반투과전극(HFE)을 투과하여 전면 방향으로 진행하고 또한, 투명전극(TE)을 투과하여 배면 방향으로 진행하므로 양면 OLED 표시소자로 동작한다.

반투과전극(HFE)과 투명전극(TE)은 그 중 어느 하나가 OLED의 캐소드전극 역할을 하며 다른 하나가 OLED의 애노드전극 역할을 한다.

반투과전극(HFE)과 반사막(REFL) 사이의 광학적 두께는 최적의 마이크로 캐비티 효과를 만족하는 조건으로 설정되어 OLED의 효율과 색좌표를 개선한다.

반사막(REFL)은 유기화합물(ORG)의 발광층(EML)으로부터의 빛을 전면 방향 쪽으로 반사시킨다. 반사막(REFL)은 다수의 패턴으로 구성된다. 배면 쪽으로 진행하는 빛은 반사막 패턴들 사이의 개구면을 통해 투명전극(TE)을 투과한다. 반사막(REFL)의 패턴은 도 3과 같은 형태로 패터닝될 수 있으나, 이에 한정되는 것이 아니라 어떠한 형태나 크기로 제작될 수 있다. 반사막(REFL)은 반사율이 높은 물질 예를 들면, 알루미늄(Al), 알루미늄계 합금, 은(Ag), 은계 합금, 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 구리(Cu) 등 반사율이 높은 금속으로 형성된다. 반사막 패턴의 크기를 조절하여 반투과전극(HFE)을 투과하여 전면 방향으로 진행하는 빛의 광양을 조절할 수 있다. 아래의 표 1은 도 3과 같은 반사막 패턴에서 직경과 간격의 변화에 따라 변화되는 표시면 대비 반사막 영역의 비율이다. 이러한 반사막 패턴은 반사막 영역에서 마이크로 캐비티 조건을 만족하고 박사막이 없는 개구면을 투과하는 빛으로 인한 반사율 감소 정도를 고려하여 최적화되어야 한다.

반사막 패턴의 직경	반사막 패턴들 사이의 간격	반사막 영역
2.0㎛	2.5㎛	34.9%
5.25㎛	2.5㎛	53.2%
2.0㎛	1.875㎛	40.5%
6.75㎛	1.0㎛	68.4%

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시소자를 상세히 나타내는 단면도이다. 도 4를 결부하여, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시소자의 제조방법을 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명은 알루미늄(Al), 알루미늄 네오듐(AlNd), 몰리브덴(Mo) 중에서 어느 한 금속 또는 2 이상의 금속이나 합금을 스퍼터링(Sputtering) 공정으로 하부 유리기판(GLS) 상에 증착한 후에 포토리소그래피(Photolithograph) 공정과 식각공정으로 그 금속층을 패터닝하여, TFT의 게이트전극, 게이트전극에 연결된 게이트라인, 게이트라인의 끝단에 연결된 게이트 패드 등을 포함한 게이트 금속패턴을 형성한다. 이어서, 본 발명은 CVD(chemical vapor deposition) 공정으로 산화 실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)을 증착하여 게이트 금속패턴을 덮도록 하부 유리기판(GLS) 상에 게이트 절연막(GI)을 형성한다.

본 발명은 CVD 공정으로 비정질 실리콘을 게이트 절연막(GI) 상에 증착한 후에 포토리소그래피 공정과 식각 공정으로 패터닝하여 TFT의 액티브패턴(ACT)을 형성한다. 이어서, 본 발명은 액티브패턴(ACT)을 덮도록 CVD 공정으로 산화 실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)을 증착하여 버퍼층(BUF)을 게이트 절연막(GI)과 액티브패턴(ACT) 상에 형성한 후에, 포토리소그래피 공정과 식각 공정을 통해 버퍼층(BUF)을 식각하여 TFT의 소스전극(S)과 드레인전극(D) 위치에서 액티브패턴(ACT)을 노출시키는 콘택홀들을 형성한다.

본 발명은 스퍼터링 공정으로 몰리브덴(Mo), 알루미늄 네오듐(AlNd), 크롬(Cr), 구리(Cu) 등에서 선택된 금속, 이들의 적층 또는 합금으로 이루어진 소스/드레인 금속을 버퍼층(BUF) 상에 증착한 후에 포토리소그래피 공정과 식각 공정으로 그 소스/드레인 금속을 패터닝하여 액티브패턴(ACT)에 접속되는 TFT의 소스전극(S) 및 드레인전극(D), 게이트라인들과 직교하는 데이터라인들, 데이터라인들 각각의 끝단에 연결된 데이터 패드 등을 포함한 소스/드레인 금속 패턴을 버퍼층(BUF) 상에 형성한다. TFT의 소스전극(S)과 드레인전극(D) 각각은 버퍼층(BUF)에 형성된 콘택홀들을 통해 액티브층(ACT)에 접속된다. 이어서, 본 발명은 버퍼층(BUF) 상에 패시베이션층(PAS)을 형성한다. 패시베이션층(PAS)은 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 인(In), 스타늄(Sn), 아연(Zn)을 함유한 질화물이나 산화물 또는 그 혼합물을 포함한 무기 절연재료를 버퍼층(BUF) 상에 전면 증착하는 방법으로 형성되거나, 포토레지스터(Photo resist, PR), 폴리이미드(Poly-imide)와 같은 이미드계 유기 화합물, 포토 아크릴(Photo-acryl)과 같은 아크릴계 유기 화합물, 폴리카보네이트(Polycarbornate, PC), 폴리설포네이트(Polysulfonate, PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(Poly methyl methacylate, PMMA), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), BCB(benzo-cyclo-butene), PFCB(perfluorocyclobutane) 등과 같은 유기 절연재료를 전면 도포하는 방법으로 형성될 수 있다. 이어서, 본 발명은 포토리소그래피 공정과 식각 공정을 진행하여 패시베이션층(PAS)을 관통하여 TFT의 소스전극들(S)을 노출하는 콘택홀들을 패시베이선층(PAS)에 형성한다.

본 발명은 스퍼터링 방법으로 알루미늄(Al), 알루미늄계 합금, 은(Ag), 은계 합금, 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 구리(Cu) 등 반사율이 높은 금속을 패시베이션층(PAS) 상에 증착하여 반사막(REFL)을 패시베이션층(PAS)에 형성한 후에, 포토리소그래피 공정과 식각 공정을 통해 그 반사막(REFL)을 패터닝한다. 반사막(REFL)은 콘택홀을 통해 TFT의 소스전극(S)에 접촉된다. 이어서, 본 발명은 스퍼터링 방법으로 In계 산화물이나 Zn계 산화물 예를 들면, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명 전도체를 반사막 패턴과 패시베이션층(PAS) 상에 증착하여 투명전극(TE)을 반사막 패턴과 패시베이션층(PAS) 상에 형성한다. 투명전극(TE)은 TFT의 소스전극(S)에 접촉된 반사막 패턴과 중첩되어 TFT의 소스전극(S)과 전기적으로 접속된다.

본 발명은 CVD 공정으로 산화 실리콘(SiO₂), 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기 절연재료를 증착한 후에 포토리소그래피 공정과 식각 공정을 통해 그 무기 절연재료를 패터닝하여 발광셀들을 구획하고 콘택홀들에 매립된 뱅크패턴(BANK)을 투명 전극(TE)과 패시베이션층(PAS) 상에 형성한다. 이어서, 본 발명은 열 증착(thermal evaporation) 공정으로 정공주입층 재료, 정공수송층 재료, 화이트 발광층 재료, 전자수송층 재료, 전자주입층 재료를 연속 증착하거나 또는 그 역순으로 연속 증착하여 투명전극(TE) 상에 OLED의 유기화합물(OLED)을 형성한다. 그 다음, 본 발명은 열 증착 공정으로 알루미늄(Al), 알루미늄계 합금, 은(Ag), 은계 합금, 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 구리(Cu) 등의 금속을 반투과가 가능한 얇은 두께로 유기화합물(ORG) 상에 증착하여 반투과전극(HFE)을 형성한다. 반투과전극(HFE)의 두께는 반사막(REFL)의 그것보다 얇다. 반투과 캐소드전극(CAT)은 유기화합물(ORG)의 발광층으로부터 입사되는 빛의 대략 50%를 반사하고 나머지 50% 정도의 빛을 투과시킨다.

이렇게 TFT&OLED 어레이가 형성된 하부 유리기판(GLS)이 완성되면, 본 발명은 그 하부 유리기판(GLS)과 상부 유리기판을 정렬한 후에 실런트로 두 기판들을 봉지한다.

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

도 1 내지 도 3은 종래 기술의 양면 발광 OLED 표시소자의 전극 구조를 보여 주는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시소자들의 전극 구조를 보여 주는 단면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 반사막 패턴의 일예를 나타내는 평면도이다.

도 4는 도 2에 도시된 전극 구조가 적용된 유기발광다이오드 표시소자의 단면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

REFL : 반사막 HFE : 반투과전극

TE : 투명전극 ORG : OLED의 유기화합물

Claims

다수의 반사막 패턴;

상기 반사막 패턴과 중첩되는 투명전극;

상기 투명전극 상에 형성되는 유기발광다이오드소자의 유기화합물; 및

상기 유기화합물들 상에 형성되는 반투과전극을 구비하고;

상기 유기화합물의 발광층으로부터 방출되는 빛은 상기 반투과 전극을 투과하고 상기 반사막 패턴에서 반사하여 상기 반투과 전극을 투과하여 전면 방향으로 진행하고, 상기 반사막 패턴들 사이의 개구면을 통해 배면 방향으로 진행하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시소자.
제 1 항에 있어서,

상기 반사막 패턴들과 상기 반투과전극 각각은 알루미늄(Al), 알루미늄계 합금, 은(Ag), 은계 합금, 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 구리(Cu) 중 어느 하나를 포함하고,

상기 투명전극은 In계 산화물과 Zn계 산화물 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시소자.
다수의 반사막 패턴을 형성하는 단계;

상기 반사막 패턴과 중첩되는 투명전극을 형성하는 단계;

상기 투명전극 상에 유기발광다이오드소자의 유기화합물을 형성하는 단계; 및

상기 유기화합물들 상에 반투과전극을 형성하는 단계를 포함하고,

상기 유기화합물의 발광층으로부터 방출되는 빛은 상기 반투과 전극을 투과하고 상기 반사막 패턴에서 반사하여 상기 반투과 전극을 투과하여 전면 방향으로 진행하고, 상기 반사막 패턴들 사이의 개구면을 통해 배면 방향으로 진행하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시소자의 제조방법.
제 3 항에 있어서,

상기 반사막 패턴들과 상기 반투과전극 각각은 알루미늄(Al), 알루미늄계 합금, 은(Ag), 은계 합금, 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 구리(Cu) 중 어느 하나를 포함하고,

상기 투명전극은 In계 산화물이나 Zn계 산화물 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 표시소자의 제조방법.