KR20100028415A - 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
제1 전극을 용이하게 형성하고 콘트라스트를 향상할 할 수 있도록, 본 발명은 기판, 상기 기판상에 흑색을 갖는 복수 개의 제1 전극, 상기 제1 전극들 사이의 이격된 공간에 배치된 세퍼레이터, 상기 세퍼레이터상에 형성된 도전성의 블랙 매트릭스층, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되도록 상기 제1 전극상에 형성된 유기 발광층 및 상기 유기 발광층과 전기적으로 연결되도록 상기 유기 발광층상에 형성되는 제2 전극을 포함하는 유기 발광 표시 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법에관한 것으로 더 상세하게는 제1 전극을 용이하게 형성하고 콘트라스트를 향상할 수 있는 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
근래에 디스플레이 장치는 휴대가 가능한 박형의 평판 표시 장치로 대체되는 추세이다. 평판 디스플레이 장치 중에서도 전계 발광 표시장치는 자발광형 디스플레이 장치로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐 만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어서 차세대 디스플레이 장치로 주목 받고 있다. 또한 발광층의 형성 물질이 유기물로 구성되는 유기 발광 표시 장치는 무기 발광 표시 장치에 비해 휘도, 구동 전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 점을 가지고 있다.
한편 평판 표시 장치는 휴대가 가능하여 야외에서 사용가능하고 그러한 목적을 만족시키기 위해 경량이면서 박형으로 제조한다. 이때 야외에서 화상을 볼 때 햇빛이 반사돼 콘트라스트 및 시인성이 저하되는 문제가 있다.
또한 유기 발광 표시 장치는 제1 전극과 제2 전극을 구비하고 양 전극 사이에 유기 발광층을 구비하는데 제1 전극을 패터닝하는데 있어 포토 리소그래피 공정을 거치게 되면 제1 전극의 표면 특성이 저하되고, 공정 시간도 증가되는 문제가 있다.
본 발명은 콘트라스트와 시인성을 향상하고 제1 전극을 용이하게 형성할 수 있는 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 기판, 상기 기판상에 흑색을 갖는 복수 개의 제1 전극, 상기 제1 전극들 사이의 이격된 공간에 배치된 세퍼레이터, 상기 세퍼레이터상에 형성된 도전성의 블랙 매트릭스층, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되도록 상기 제1 전극상에 형성된 유기 발광층 및 상기 유기 발광층과 전기적으로 연결되도록 상기 유기 발광층상에 형성되는 제2 전극을 포함하는 유기 발광 표시 장치를 개시한다.
본 발명에 있어서 상기 제1 전극은 Ag:Alq3, Al:LiF, Ag:LiF:Alq3 및 CrOx로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 제1 전극과 상기 블랙 매트릭스층은 동일한 재료로 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 블랙 매트릭스의 상기 세퍼레이터를 향하는 면의 반대면상에 상기 유기 발광층과 동일한 재료로 형성된 유기층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 기판, 상기 기판상에 형성된 복수 개의 제1 전극, 상기 제1 전극의 상기 기판을 향하는 반대면상에 형성된 흑색 도전층, 상기 제1 전극들 사이의 이격된 공간에 배치된 세퍼레이터, 상기 세퍼레이터상에 형성된 도전성의 블랙 매트릭스층, 상기 제1 전극상과 전기적으로 연결되도록 상기 흑색 도전층상에 형성된 유기 발광층 및 상기 제2 유기 발광층과 전기적으로 연결되도록 상기 유기 발광층상에 형성된 제2 전극을 포함하는 유기 발광 표시 장치를 개시한다.
본 발명에 있어서 상기 흑색 도전층은 Ag:Alq3, Al:LiF, Ag:LiF:Alq3 및 CrOx로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 흑색 도전층과 상기 블랙 매트릭스층은 동일한 재료로 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 세퍼레이터와 상기 블랙 매트릭스 사이에 배치된 중간층 및 상기 블랙 매트릭스의 상기 세퍼레이터를 향하는 면의 반대면에 상기 유기 발광층과 동일한 재료로 형성된 유기층을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 중간층과 상기 제1 전극층은 동일한 재료로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 기판상에 세퍼레이터를 형성하는 단계, 상기 기판상의 상기 세퍼레이터가 형성되지 않은 공간과 상기 세퍼레이터의 상기 기판을 향하는 반대면상에 흑색의 도전층으로 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 전극상에 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되도록 유기 발광층을 형성하는 단계 및 상기 유기 발광층상에 상기 유기 발광층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 개시한다.
본 발명에 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법은 세퍼레이터를 이용하여 제1 전극을 용이하게 형성하고, 세퍼레이터상에 블랙 매트릭스를 형성하여 콘트라스트와 시인성을 증대하고 화질 특성을 대폭 향상할 수 있다.
도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다
이하 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 유기 발광 표시 장치를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면 본 실시예에 관한 유기 발광 표시 장치(100)는 기판(105), 제1 전극(151), 세퍼레이터(140), 블랙 매트릭스층(161), 유기 발광층(152) 및 제2 전극(153)을 포함한다.
유기 발광 표시 장치(100)는 복수 개의 화소를 포함하도록 복수 개의 제1 전극(151)을 포함한다. 제1 전극(151)은 흑색을 갖도록 형성된다. 세퍼레이터(140)상에 형성된 블랙 매트릭스층(161)은 제1 전극(151)과 같은 재료를 이용하여 형성하여 도전성을 갖는다.
유기 발광 표시 장치(100)는 복수 개의 유기 발광 소자(150)를 포함한다. 유기 발광 소자(150)는 제1 전극(151), 제2 전극(153) 및 유기 발광층(152)을 구비한 다. 유기 발광층(152)은 제1 전극(151)과 제2 전극(153)사이에 개재한다.
각 부재에 대한 구체적인 내용은 후술하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 설명하면서 하기로 한다.
도 2 내지 도 5는 도 1의 유기 발광 표시 장치를 제조 하는 방법을 순차적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 실시예에 관한 유기 발광 표시 장치(100)에서 유기 발광 소자(150)가 형성되기 전까지 공정을 진행한 도면이다. 도 2를 참조하면 유기 발광 표시 장치(100)는 기판(105)을 포함한다.
기판(105)은 SiO2를 주성분으로 하는 투명한 유리 재질로 이루어질 수 있다. 기판(105)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 투명한 플라스틱 재로 형성할 수도 있다.
플라스틱으로 기판(105)을 형성할 경우 절연성 유기물로 형성할 수 있는데 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate: CAP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 유기물로 이루어질 수 있다.
화상이 기판(105)방향으로 구현되는 배면 발광형인 경우에 기판(105)은 투명한 재질로 형성해야 한다. 그러나 화상이 기판(105)의 반대 방향으로 구현되는 전면 발광형인 경우에 기판(105)은 반드시 투명한 재질로 형성할 필요는 없다. 이 경우 금속으로 기판(105)을 형성할 수 있다.
금속으로 기판(105)을 형성할 경우에 기판(105)은 탄소, 철, 크롬, 망간, 니켈, 티타늄, 몰리브덴, 스테인레스 스틸(SUS), Invar 합금, Inconel 합금 및 Kovar 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 기판(105)은 금속 포일로 형성할 수도 있다.
기판(105)의 상면에는 기판(105)의 평활성과 불순 원소의 침투를 차단하기 위하여 버퍼층(110)을 형성할 수 있다. 버퍼층(105)은 SiO2 및/또는 SiNx 등으로 형성할 수 있다.
기판(105)의 상면에 박막 트랜지스터(TFT:thin film transistor)가 형성된다. 박막 트랜지스터는 화소 별로 적어도 하나씩 형성된다. 박막 트랜지스터는 유기 발광 소자(150)에 전기적으로 연결된다. 박막 트랜지스터는 크게 활성층(120), 게이트 전극(122), 소스 전극(124) 및 드레인 전극(125)을 포함한다.
구체적으로 버퍼층(110)상에 소정의 패턴을 갖는 활성층(120)을 형성한다. 활성층(120)은 아모퍼스 실리콘 또는 폴리 실리콘과 같은 무기 반도체나 유기 반도체로 형성될 수 있고 소스 영역, 드레인 영역 및 채널 영역을 포함한다.
소스 및 드레인 영역은 아모퍼스 실리콘 또는 폴리 실리콘으로 형성한 활성층(120)에 불순물을 도핑하여 형성할 수 있다. 3족 원소인 붕소(B)등으로 도핑하면 p-type, 5족 원소인 질소(N)등으로 도핑하면 n-type 반도체를 형성할 수 있다.
활성층(120)의 상부에는 SiO2, SiNx 등으로 형성되는 게이트 절연막(121)이 형성된다. 게이트 절연막(121)은 금속 산화물 또는 금속 질화물과 같은 무기물로 이루어지거나 절연성 고분자와 같은 유기물로 형성될 수도 있다.
게이트 절연막(121)상부의 소정 영역에는 게이트 전극(122)이 형성된다. 게이트 전극(122)은 TFT 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결되어 있다. 게이트 전극(122)은 Au, Ag, Cu, Ni, Pt, Pd, Al, Mo, 또는 Al:Nd, Mo:W 합금 등과 같은 금속 또는 금속의 합금으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
게이트 전극(122)의 상부로는 층간 절연막(123)이 형성되고, 컨택홀을 통해 소스 전극(124) 및 드레인 전극(125)이 각각 활성층(120)의 소스 및 드레인 영역에 접하도록 형성된다. 소스 전극(124)및 드레인 전극(125)을 이루는 물질은 Au, Pd, Pt, Ni, Rh, Ru, Ir, Os 외에도, Al, Mo, Al:Nd 합금, MoW 합금 등과 같은 2 종 이상의 금속으로 이루어진 합금을 사용할 수 있으며 이에 한정되지는 않는다.
이렇게 형성된 박막 트랜지스터는 패시베이션막(130)으로 덮여 보호된다. 패시베이션막(130)은 무기 절연막 및/또는 유기 절연막을 사용할 수 있는데 무기 절연막으로는 SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, Ta2O5, HfO2, ZrO2, BST, PZT 등이 포함되도록 할 수 있다.
유기 절연막으로는 일반 범용고분자(PMMA, PS), phenol그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고 분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등이 포함되도록 할 수 있다. 패시베이션막(108)은 무기 절연막과 유기 절연막의 복합 적층체로도 형성될 수 있다.
패시베이션막(130)은 비아홀(130a)을 포함한다. 비아홀(130a)을 통하여 드레인 전극(125)이 노출된다.
도 3을 참조하면 세퍼레이터(140)를 패시베이션막(130)상에 형성한다. 세퍼레이터(140)는 화소들을 분리하는 역할을 할 수 있다. 그러한 기능을 하도록 세퍼레이터(140)를 패터닝할 수 있다. 세퍼레이터(140)는 Polyimide, Novlac Resin, Polyacryl, SiO2, SiN, Polyolefin 를 포함할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양한 절연물을 이용하여 세퍼레이터(140)를 형성할 수 있다.
세퍼레이터(140)는 패터닝시 에칭 조건을 조절하여 위로 갈수록 폭이 넓어지는 오버행 구조로 형성할 수도 있다.
도 4를 참조하면 제1 전극(151)을 형성한다. 제1 전극(151)은 흑색을 갖는 물질로 형성한다. 제1 전극(151)은 Ag:Alq3, Al:LiF, Ag:LiF:Alq3 및 CrOx로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
세퍼레이터(140)를 형성한 뒤에 제1 전극(151)을 형성하게 되므로 제1 전극(151)은 세퍼레이터(140)가 형성되지 않은 패시베이션막(130)상의 공간에 자연스럽게 패터닝된다. 포토 리소그래피법과 같은 별도의 공정 없이도 제1 전극(151)을 패터닝할 수 있으므로 공정이 절감된다. 또한 에칭 작업이 필요치않으므로 제1 전극(151)의 표면이 에칭액등에 의해 손상되지 않는다.
제1 전극(151)은 유기 발광층(152)과 전기적으로 연결되는데 이때 전기적 특성을 좌우하는 것은 제1 전극(151)과 유기 발광층(152)이 접하는 계면의 특성이다. 본 실시예의 제1 전극(151)은 유기 발광층(152)과 접하는 면이 에칭액 등에 의한 손상이 없어 표면이 거칠지 않다.
이로 인하여 유기 발광층(152)과 접하는 면의 계면 특성이 우수하고 결과적으로 유기 발광 소자(150)의 적기적 특성이 감소하는 것을 방지한다.
세퍼레이터(140)상에는 블랙 매트릭스층(161)이 형성된다. 블랙 매트릭스층(161)은 제1 전극(151)과 동일한 재료로 형성된다. 블랙 매트릭스층(161)은 Ag:Alq3, Al:LiF, Ag:LiF:Alq3 및 CrOx로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
제1 전극(151)을 형성시 별도의 마스크 없이 공정을 진행하게 되므로 제1 전극(151)과 동일한 재료의 블랙 매트릭스층(161)이 세퍼레이터(240)상에 형성될 수 있다. 그러므로 제1 전극(151)과 블랙 매트릭스층(161)은 동시에 형성될 수 있다.
유기 발광 표시 장치(100)의 비발광 영역에 대응하는 세퍼레이터(161)상에 블랙 매트릭스층(161)이 형성되어 유기 발광 표시 장치(100)의 콘트라스트가 향상된다.
도 5를 참조하면 유기 발광층(152), 제2 전극(153)을 차례로 형성한다. 유기 발광 소자(150)는 제1 전극(151), 제2 전극(153) 및 유기 발광층(152)을 포함한다. 제1 전극(151)과 제2 전극(153)의 사이에 개재된 유기 발광층(152)은 제1 전극(151)과 제2 전극(153)의 전기적 구동에 의해 발광한다.
유기 발광층(152)이 제1 전극(151)상에 형성될 때 세퍼레이터(140)로 인하여 자연스럽게 패터닝이 된다. 또한 세퍼레이터(140)상의 블랙 매트릭스층(161)상에도 유기 발광층(152)과 동일한 재료로 유기층(162)이 자연스럽게 형성된다. 1))c...
유기 발광층(152)은 저분자 또는 고분자 유기물을 사용할 수 있다. 유기 발광층(152)이 저분자 유기물로 형성되는 경우 유기 발광층(152)을 중심으로 제1 전극(151)의 방향으로 홀 수송층 및 홀 주입층 등이 적층되고, 제2 전극(153) 방향으로 전자 수송층 및 전자 주입층 등이 적층된다.
이외에도 필요에 따라 다양한 층들이 적층될 수 있다. 사용 가능한 유기 재료도 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘(N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다.
한편, 고분자 유기물로 형성된 고분자 유기층의 경우에는 유기 발광층(152)을 중심으로 제1 전극(151)의 방향으로 홀 수송층(Hole Transport Layer: HTL)만이 포함될 수 있다. 상기 고분자 홀 수송층은 폴리에틸렌 디히드록시티오펜 (PEDOT: poly-(2,4)-ethylene-dihydroxy thiophene)이나, 폴리아닐린(PANI: polyaniline) 등을 사용하여 잉크젯 프린팅이나 스핀 코팅의 방법에 의해 제1 전극(151) 상부에 형성되며, 고분자 유기 발광층(152)은 PPV, Soluble PPV's, Cyano-PPV, 폴리플루오렌(Polyfluorene) 등을 사용할 수 있으며 잉크젯 프린팅이나 스핀 코팅 또는 레이저를 이용한 열전사방식 등의 통상의 방법으로 유기 발광층(152)을 형성할 수 있 다.
유기 발광층(152)의 상부로 제2 전극(153)을 배치하는데 외부단자(미도시)에 연결하여 캐소드(cathode)전극으로 작용할 수 있다. 제2 전극(153)은 화상이 구현되는 액티브 영역 전체에 걸쳐 형성할 수 있다.
제2 전극(153)은 투명 전극으로 구비될 수 있다. 제2 전극(153)이 되는 투명 전극은, 일함수가 작은 금속 즉, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca 및 이들의 화합물을 증착한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등의 투명 도전물질로 보조 전극층이나 버스 전극 라인을 형성할 수 있다.
제2 전극(153)은 반드시 전술한 물질로 형성되는 것에 한정되지 않으며, 전도성 유기물이나, Ag, Mg, Cu 등 도전입자들이 포함된 전도성 페이스트 등으로 형성할 수도 있다. 이러한 전도성 페이스트를 사용할 경우, 잉크젯 프린팅 방법을 사용하여 프린팅할 수 있으며, 프린팅 후에는 소성하여 전극으로 형성할 수 있다.
도시하지 않았으나 제2 전극(153)상에 밀봉 부재를 형성할 수 있다. 밀봉 부재는 유기 발광 소자(150)를 봉지하여 외부의 수분이나 산소 등으로부터 유기 발광 소자(150)를 보호한다. 밀봉 부재(미도시)는 투명한 재질로 이루어진다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 관한 유기 발광 표시 장치를 도시한 개략적인 단면도이고, 도 7은 도 6의 A 부분을 확대한 도면이다. 설명의 편의를 위하여 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명한다.
본 실시예에 관한 유기 발광 표시 장치(200)는 기판(205), 유기 발광 소자(250), 세퍼레이터(240), 흑색 도전층(255) 및 블랙 매트릭스층(265)을 포함한 다.
기판(205)은 SiO2를 주성분으로 하는 투명한 유리 재질로 이루어질 수 있다. 기판(205)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 투명한 플라스틱 재로 형성할 수도 있다.
화상이 기판(205)의 반대 방향으로 구현되는 전면 발광형인 경우에 기판(205)은 반드시 투명한 재질로 형성할 필요는 없다. 이 경우 금속으로 기판(205)을 형성할 수 있다.
기판(205)의 상면에는 SiO2 및/또는 SiNx 등으로 버퍼층(210)을 형성한다. 버퍼층(210)상에 소정의 패턴을 갖는 활성층(220)을 형성한다. 활성층(220)은 소스 영역, 드레인 영역 및 채널 영역을 포함한다.
활성층(220)의 상부에는 SiO2, SiNx 등으로 형성되는 게이트 절연막(221)이 형성된다. 게이트 절연막(121)은 금속 산화물 또는 금속 질화물과 같은 무기물로 이루어지거나 절연성 고분자와 같은 유기물로 형성될 수도 있다.
게이트 절연막(221)상부의 소정 영역에는 게이트 전극(222)이 형성된다. 게이트 전극(222)의 상부로는 층간 절연막(223)이 형성되고, 컨택홀을 통해 소스 전극(224) 및 드레인 전극(225)이 각각 활성층(220)의 소스 및 드레인 영역에 접하도록 형성된다.
소스 전극(224) 및 드레인 전극(225)을 덮도록 패시베이션막(230)이 형성된다. 패시베이션막(230)은 무기 절연막 및/또는 유기 절연막을 사용할 수 있다.
패시베이션막(230)상에 세퍼레이터(240)을 형성한다. 세퍼레이터(240)는 화 소들을 분리하는 역할을 할 수 있다. 세퍼레이터(240)는 Polyimide, Novlac Resin, Polyacryl, SiO2, SiN, Polyolefin 를 포함할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양한 절연물을 이용하여 세퍼레이터(240)를 형성할 수 있다.
세퍼레이터(240)는 패터닝시 에칭 조건을 조절하여 위로 갈수록 폭이 넓어지는 오버행 구조로 형성할 수도 있다.
패시베이션막(230)상에 제1 전극(251)을 형성한다. 패시베이션막(230)상에 형성된 비아홀을 통하여 제1 전극(251)은 드레인 전극(225)과 전기적으로 연결된다. 기판(205)의 반대 방향 즉 도 6의 상부 방향으로 화상을 구현하는 전면 발광형일 경우 제1 전극(251)은 반사형 물질로 구비될 수 있다. 제1 전극(251)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca 및 이들의 화합물 등으로 반사막을 형성한 후, 그 위에 일함수가 높은 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등을 포함하도록 형성할수 있다.
제1 전극(251)상에 흑색 도전층(255)이 형성된다. 흑색 도전층(255)은 Ag:Alq3, Al:LiF, Ag:LiF:Alq3 및 CrOx로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
세퍼레이터(240)를 형성한 뒤에 제1 전극(251)을 형성하게 되므로 제1 전극(251)은 세퍼레이터(240)가 형성되지 않은 패시베이션막(230)상의 공간에 자연스럽게 패터닝된다. 포토 리소그래피법과 같은 별도의 공정 없이도 제1 전극(251)을 패터닝할 수 있으므로 공정이 절감된다. 또한 에칭 작업이 필요치 않으므로 제1 전극(251)의 표면이 에칭액등에 의해 손상되지 않는다.
세퍼레이터(240)상에는 제1 전극(251)과 동일한 재료로 중간층(261)이 형성된다. 중간층(261)상에는 흑색 도전층(255)과 동일한 재료로 블랙 매트릭스층(265)이 형성된다. 블랙 매트릭스층(265)은 Ag:Alq3, Al:LiF, Ag:LiF:Alq3 및 CrOx로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
제1 전극(251)을 형성시 별도의 마스크 없이 공정을 진행하게 되므로 제1 전극(251)과 동일한 재료로 중간층(261)이 세퍼레이터(240)상에 동시에 형성된다. 마찬가지로 흑색 도전층(255)과 동일한 재료로 블랙 매트릭스층(261)이 중간층(261)상에 형성될 수 있다.
유기 발광 표시 장치(200)의 비발광 영역에 대응하는 세퍼레이터(261)상에 블랙 매트릭스층(261)이 형성되어 유기 발광 표시 장치(200)의 콘트라스트가 향상된다.
제1 전극(251)상에 유기 발광층(252) 및 제2 전극(253)을 차례로 형성한다. 유기 발광층(252)이 제1 전극(251)상에 형성될 때 세퍼레이터(240)로 인하여 자연스럽게 패터닝이 된다. 구체적으로는 유기 발광층(252)은 흑색 도전층(255)상에 형성된다. 또한 세퍼레이터(240)상의 블랙 매트릭스(265)상에도 유기 발광층(252)과 동일한 재료로 유기층(262)이 자연스럽게 형성된다.
유기 발광층(252)은 저분자 또는 고분자 유기물을 사용할 수 있다. 유기 발광층(252)이 저분자 유기물로 형성되는 경우 유기 발광층(252)을 중심으로 제1 전극(251)의 방향으로 홀 수송층 및 홀 주입층 등이 적층되고, 제2 전극(253) 방향으로 전자 수송층 및 전자 주입층 등이 적층된다.
이외에도 필요에 따라 다양한 층들이 적층될 수 있다. 사용 가능한 유기 재료도 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘(N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다.
한편, 고분자 유기물로 형성된 고분자 유기층의 경우에는 유기 발광층(252)을 중심으로 제1 전극(251)의 방향으로 홀 수송층(Hole Transport Layer: HTL)만이 포함될 수 있다. 상기 고분자 홀 수송층은 폴리에틸렌 디히드록시티오펜 (PEDOT: poly-(2,4)-ethylene-dihydroxy thiophene)이나, 폴리아닐린(PANI: polyaniline) 등을 사용하여 잉크젯 프린팅이나 스핀 코팅의 방법에 의해 제1 전극(251) 상부에 형성되며, 고분자 유기 발광층(252)은 PPV, Soluble PPV's, Cyano-PPV, 폴리플루오렌(Polyfluorene) 등을 사용할 수 있으며 잉크젯 프린팅이나 스핀 코팅 또는 레이저를 이용한 열전사방식 등의 통상의 방법으로 유기 발광층(252)을 형성할 수 있다.
유기 발광층(252)의 상부로 제2 전극(253)을 배치하는데 외부단자(미도시)에 연결하여 캐소드(cathode)전극으로 작용할 수 있다. 제2 전극(253)은 화상이 구현되는 액티브 영역 전체에 걸쳐 형성할 수 있다.
제2 전극(253)은 투명 전극으로 구비될 수 있다. 제2 전극(253)이 되는 투명 전극은, 일함수가 작은 금속 즉, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca 및 이들의 화합물을 증착한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등의 투명 도 전물질로 보조 전극층이나 버스 전극 라인을형성할 수 있다.
제2 전극(253)은 반드시 전술한 물질로 형성되는 것에 한정되지 않으며, 전도성 유기물이나, Ag, Mg, Cu 등 도전입자들이 포함된 전도성 페이스트 등으로 형성할 수도 있다. 이러한 전도성 페이스트를 사용할 경우, 잉크젯 프린팅 방법을 사용하여 프린팅할 수 있으며, 프린팅 후에는 소성하여 전극으로 형성할 수 있다.
도시하지 않았으나 제2 전극(253)상에 밀봉 부재를 형성할 수 있다. 밀봉 부재는 유기 발광 소자(250)를 봉지하여 외부의 수분이나 산소 등으로부터 유기 발광 소자(250)를 보호한다. 밀봉 부재(미도시)는 투명한 재질로 이루어진다.
지금까지는 능동형 구동 방식(active matrix type:AM type)에 대하여 설명하였으나 수동형 구동 방식(passive matrix type: PM type)에도 적용가능함은 물론이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 유기 발광 표시 장치를 도시한 개략적인 단면도이다. 본 실시예는 수동형 구동 방식 유기 발광 표시 장치(300)이다. 유기 발광 표시 장치(300)는 기판(305), 세퍼레이터(340), 제1 전극(351), 유기 발광층(352), 제2 전극(353) 및 블랙 매트릭스층(361)을 포함한다.
유기 발광 표시 장치(300)는 복수 개의 화소를 포함하도록 복수 개의 제1 전극(351)을 포함한다. 제1 전극(351)은 흑색을 갖도록 형성된다. 세퍼레이터(340)상에 형성된 블랙 매트릭스층(361)은 제1 전극(351)과 같은 재료를 이용하여 형성하여 도전성을 갖는다.
도 8을 참조하면 유기 발광 표시 장치(300)는 기판(305)을 포함한다. 기 판(305)은 SiO2를 주성분으로 하는 투명한 유리 재질로 이루어질 수 있다. 기판(305)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 투명한 플라스틱 재로 형성할 수도 있다.
화상이 기판(305)방향으로 구현되는 배면 발광형인 경우에 기판(305)은 투명한 재질로 형성해야 한다. 그러나 화상이 기판(305)의 반대 방향으로 구현되는 전면 발광형인 경우에 기판(305)은 반드시 투명한 재질로 형성할 필요는 없다. 이 경우 금속으로 기판(305)을 형성할 수 있다.
금속으로 기판(305)을 형성할 경우에 기판(305)은 탄소, 철, 크롬, 망간, 니켈, 티타늄, 몰리브덴, 스테인레스 스틸(SUS), Invar 합금, Inconel 합금 및 Kovar 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 기판(305)은 금속 포일로 형성할 수도 있다.
도시하지 않았으나 기판(305)의 상면에는 기판(305)의 평활성과 불순 원소의 침투를 차단하기 위하여 버퍼층(미도시)을 형성할 수 있다. 버퍼층(미도시)은 SiO2 및/또는 SiNx 등으로 형성할 수 있다.
기판(305)상에 세퍼레이터(340)을 형성한다. 세퍼레이터(340)는 각 화소를 분리하는 역할을 한다. 세퍼레이터(340)는 Polyimide, Novlac Resin, Polyacryl, SiO2, SiN, Polyolefin 를 포함할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양한 절연물을 이용하여 세퍼레이터(340)를 형성할 수 있다.
세퍼레이터(340)는 패터닝시 에칭 조건을 조절하여 위로 갈수록 폭이 넓어지는 오버행 구조로 형성할 수도 있다. 세퍼레이터(340)는 후속 공정에서 제1 전 극(351)의 패터닝을 위한 기능도 하게 되므로 소정의 스트라이프 형태로 형성할 수 있다.
기판(305)상에 세퍼레이터(340)를 형성하고 나서 제1 전극(351)을 형성한다. 세퍼레이터(340)를 형성한 뒤에 제1 전극(351)을 형성하게 되므로 제1 전극(351)은 세퍼레이터(340)가 형성되지 않은 공간에 자연스럽게 패터닝된다. 즉 제1 전극(351)의 패턴은 서로 소정 간격 떨어진 스트라이프 상의 라인들로 형성될 수 있다. 제1 전극(351)은 흑색을 갖는 도전성 물질로 형성한다. 제1 전극(151)은 Ag:Alq3, Al:LiF, Ag:LiF:Alq3 및 CrOx로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예도 전술한 실시예와 마찬가지로 포토 리소그래피법과 같은 별도의 공정 없이도 제1 전극(351)을 패터닝할 수 있으므로 공정이 절감된다. 또한 에칭 작업이 필요치 않으므로 제1 전극(351)의 표면이 에칭액등에 의해 손상되지 않는다.
제1 전극(351)은 유기 발광층(352)과 전기적으로 연결되는데 이때 전기적 특성을 좌우하는 것은 제1 전극(351)과 유기 발광층(352)이 접하는 계면의 특성이다. 본 실시예의 제1 전극(351)은 유기 발광층(352)과 접하는 면이 손상이 없어 표면이 거칠지 않다. 이로 인하여 유기 발광층(352)과 접하는 면의 계면 특성이 우수하고 결과적으로 유기 발광 소자(350)의 적기적 특성이 감소하는 것을 방지한다.
세퍼레이터(340)상에는 블랙 매트릭스층(361)이 형성된다. 블랙 매트릭스층(361)은 제1 전극(351)과 동일한 재료로 형성된다. 블랙 매트릭스층(361)은 Ag:Alq3, Al:LiF, Ag:LiF:Alq3 및 CrOx로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
제1 전극(351)을 형성하는 재료로 박막을 형성할 때 별도의 마스크 없이 공정을 진행하게 되므로 제1 전극(351)과 블랙 매트릭스층(361)은 동시에 형성될 수 있다.
유기 발광 표시 장치(300)의 비발광 영역에 대응하는 세퍼레이터(361)상에 블랙 매트릭스층(361)이 형성되어 유기 발광 표시 장치(300)의 콘트라스트가 향상된다.
제1 전극(361)을 형성하고 나서 유기 발광층(352), 제2 전극(353)을 차례로 형성한다. 유기 발광 소자(350)는 제1 전극(351), 제2 전극(353) 및 유기 발광층(352)을 포함한다. 제1 전극(351)과 제2 전극(353)의 사이에 개재된 유기 발광층(352)은 제1 전극(351)과 제2 전극(353)의 전기적 구동에 의해 발광한다.
유기 발광층(352)이 제1 전극(351)상에 형성될 때 세퍼레이터(340)로 인하여 자연스럽게 패터닝이 된다. 또한 세퍼레이터(140)상의 블랙 매트릭스(161)상에 유기층(162)이 형성된다.
유기 발광층(352)는 저분자 또는 고분자 유기물을 사용할 수 있다. 유기 발광층(352)이 저분자 유기물로 형성되는 경우 유기 발광층(352)을 중심으로 제1 전극(351)의 방향으로 홀 수송층 및 홀 주입층 등이 적층되고, 제2 전극(353) 방향으로 전자 수송층 및 전자 주입층 등이 적층된다.
이외에도 필요에 따라 다양한 층들이 적층될 수 있다. 사용 가능한 유기 재 료도 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘(N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다.
한편, 고분자 유기물로 형성된 고분자 유기층의 경우에는 유기 발광층(352)을 중심으로 제1 전극(351)의 방향으로 홀 수송층(Hole Transport Layer: HTL)만이 포함될 수 있다. 상기 고분자 홀 수송층은 폴리에틸렌 디히드록시티오펜 (PEDOT: poly-(2,4)-ethylene-dihydroxy thiophene)이나, 폴리아닐린(PANI: polyaniline) 등을 사용하여 잉크젯 프린팅이나 스핀 코팅의 방법에 의해 제1 전극(351) 상부에 형성되며, 고분자 유기 발광층(352)은PPV, Soluble PPV's, Cyano-PPV, 폴리플루오렌(Polyfluorene) 등을 사용할 수 있으며 잉크젯 프린팅이나 스핀 코팅 또는 레이저를 이용한 열전사방식 등의 통상의 방법으로 유기 발광층(352)을 형성할 수 있다.
유기 발광층(352)의 상부로 제2 전극(353)을 배치하는데 외부단자(미도시)에 연결하여 캐소드(cathode)전극으로 작용할 수 있다. 제2 전극(353)은 제1 전극(351)과 교차하도록 형성할 수 있다.
제2 전극(353)은 투명 전극으로 구비될 수 있다. 제2 전극(353)이 되는 투명 전극은, 일함수가 작은 금속 즉, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca 및 이들의 화합물을 증착한 후, 그 위에ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등의 투명 도전물질로 보조 전극층이나 버스 전극 라인을 형성할 수 있다.
제2 전극(353)은 반드시 전술한 물질로 형성되는 것에 한정되지 않으며, 전도성 유기물이나, Ag, Mg, Cu 등 도전입자들이 포함된 전도성 페이스트 등으로 형성할 수도 있다. 이러한 전도성 페이스트를 사용할 경우, 잉크젯 프린팅 방법을 사용하여 프린팅할 수 있으며, 프린팅 후에는 소성하여 전극으로 형성할 수 있다.
도시하지 않았으나 제2 전극(353)상에 밀봉 부재를 형성할 수 있다. 밀봉 부재는 유기 발광 소자(350)를 봉지하여 외부의 수분이나 산소 등으로부터 유기 발광 소자(350)를 보호한다. 밀봉 부재(미도시)는 투명한 재질로 이루어진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 유기 발광 표시 장치를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 2 내지 도 5는 도 1의 유기 발광 표시 장치를 제조 하는 방법을 순차적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 관한 유기 발광 표시 장치를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 7은 도 6의A 부분을 확대한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 유기 발광 표시 장치를 도시한 개략적인 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
100, 200, 300: 유기 발광 표시 장치 105, 205, 305: 기판
110, 210: 버퍼층 120, 220: 활성층
121, 221: 게이트 절연막 122, 222: 게이트 전극
123, 223: 층간 절연막 124, 224: 소스 전극
125, 225: 드레인 전극 130, 230: 패시베이션막
140, 240, 340: 세퍼레이터 150, 250, 350: 유기 발광 소자
151, 251, 351: 제1 전극 152, 252, 352: 유기 발광층
153, 253, 353: 제2 전극 161, 265, 361: 블랙 매트릭스층
162, 262, 362: 유기층 255, 265: 흑색 도전층
Claims (10)
- 기판;상기 기판상에 흑색을 갖는 복수 개의 제1 전극;상기 제1 전극들 사이의 이격된 공간에 배치된 세퍼레이터;상기 세퍼레이터상에 형성된 도전성의 블랙 매트릭스층;상기 제1 전극과 전기적으로 연결되도록 상기 제1 전극상에 형성된 유기 발광층; 및상기 유기 발광층과 전기적으로 연결되도록 상기 유기 발광층상에 형성되는 제2 전극을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
- 제1 항에 있어서,상기 제1 전극은 Ag:Alq3, Al:LiF, Ag:LiF:Alq3 및 CrOx로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 유기 발광 표시 장치.
- 제1 항에 있어서,상기 제1 전극과 상기 블랙 매트릭스층은 동일한 재료로 형성되는 유기 발광 표시 장치.
- 제1 항에 있어서,상기 블랙 매트릭스의 상기 세퍼레이터를 향하는 면의 반대면상에 상기 유기 발광층과 동일한 재료로 형성된 유기층을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
- 기판;상기 기판상에 형성된 복수 개의 제1 전극;상기 제1 전극의 상기 기판을 향하는 반대면상에 형성된 흑색 도전층;상기 제1 전극들 사이의 이격된 공간에 배치된 세퍼레이터;상기 세퍼레이터상에 형성된 도전성의 블랙 매트릭스층;상기 제1 전극상과 전기적으로 연결되도록 상기 흑색 도전층상에 형성된 유기 발광층; 및상기 제2 유기 발광층과 전기적으로 연결되도록 상기 유기 발광층상에 형성된 제2 전극을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
- 제5 항에 있어서,상기 흑색 도전층은 Ag:Alq3, Al:LiF, Ag:LiF:Alq3 및 CrOx로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 유기 발광 표시 장치.
- 제5 항에 있어서,상기 흑색 도전층과 상기 블랙 매트릭스층은 동일한 재료로 형성되는 유기 발광 표시 장치.
- 제5 항에 있어서,상기 세퍼레이터와 상기 블랙 매트릭스 사이에 배치된 중간층; 및상기 블랙 매트릭스의 상기 세퍼레이터를 향하는 면의 반대면에 상기 유기 발광층과 동일한 재료로 형성된 유기층을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
- 제8 항에 있어서,상기 중간층과 상기 제1 전극은 동일한 재료로 형성되는 유기 발광 표시 장치.
- 기판상에 세퍼레이터를 형성하는 단계;상기 기판상의 상기 세퍼레이터가 형성되지 않은 공간과 상기 세퍼레이터의 상기 기판을 향하는 반대면상에 흑색의 도전층으로 제1 전극을 형성하는 단계 ;상기 제1 전극상에 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되도록 유기 발광층을 형성하는 단계; 및상기 유기 발광층상에 상기 유기 발광층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 유기 발광 표시 장치의제조 방법.
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