KR20110029755A

KR20110029755A - 유기전계발광소자 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20110029755A
Application number: KR1020090087570A
Authority: KR
Inventors: 김화경; 최홍석; 김준중
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2009-09-16
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2011-03-23
Also published as: KR101580827B1

Abstract

본 발명은 상부 발광 방식 유기전계발광소자에 관한 것으로, 외부광을 차단할 수 있는 유기전계발광소자에 관한 것이다.

본 발명은 OLED의 빛의 투과방향에 염료계 편광판을 부착하는 것을 특징으로 한다. 이를 통해, 외부로부터 입사되는 외부광을 차단하는 동시에 높은 투과율을 가져, OLED의 휘도 향상 및 소비전력을 감소시키는 효과를 갖는다.

또한, 뱅크를 블랙재질로 형성함으로써 투과율이 향상됨에 따라 향상되는 반사율에 의해 콘트라스트가 저하되는 것을 방지하는 효과를 갖는다.

유기전계발광소자, 외부광, 염료계 편광판, 뱅크

Description

유기전계발광소자 및 이의 제조방법{Organic electro-luminescence device and method for fabricating of the same}

최근까지, CRT(cathode ray tube)가 표시장치로서 주로 사용되었다. 그러나, 최근에 CRT를 대신할 수 있는, 플라즈마표시장치(plasma display panel : PDP), 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 유기전계발광소자(organic electro-luminescence device : OLED)와 같은 평판표시장치가 널리 연구되며 사용되고 있는 추세이다.

위와 같은 평판표시장치 중에서, 유기전계발광소자(이하, OLED라 함)는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정표시장치에 사용되는 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하다.

그리고, 액정표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 유리하며, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 내부 구성요 소가 고체이기 때문에 외부충격에 강하고, 사용 온도범위도 넓은 장점을 가지고 있다.

특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치 보다 많이 절감할 수 있는 장점이 있다.

이러한 특성을 갖는 OLED는 크게 패시브 매트릭스 타입(passive matrix type)과 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)으로 나뉘어 지는데, 패시브 매트릭스 타입은 신호선을 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하는 반면, 액티브 매트릭스 타입은 화소를 온/오프(on/off)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터와 전류를 흘려보내주는 구동 박막트랜지스터 및 구동 박막트랜지스터에 한 프레임 동안 전압을 유지해 주는 캐패시터가 화소 별로 위치하도록 한다.

최근, 패시브 매트릭스 타입은 해상도나 소비전력, 수명 등에 많은 제한적인 요소를 가지고 있어, 고해상도나 대화면을 구현할 수 있는 액티브 매트릭스 타입 OLED의 연구가 활발히 진행되고 있다.

도 1은 일반적인 액티브 매트릭스 타입 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면이며, OLED는 하부 발광방식이다.

도시한 바와 같이, OLED(10)는 제 1 기판(1)과, 제 1 기판(1)과 마주하는 제 2 기판(2)으로 구성되며, 제 1 및 제 2 기판(1, 2)은 서로 이격되어 있고, 이의 가장자리부는 실패턴(seal pattern : 20)을 통해 봉지되어 합착된다.

이를 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 기판(1)의 상부에는 각 화소영역(P) 별로 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있고, 유기전계발광 다이오드(E)를 구성하는 제 1 전극(11)과, 유기발광층(13)과, 제 2 전극(15)이 순차적으로 형성되어 있다. 제 1 전극(11)은 구동 박막트랜지스터(DTr)와 전기적으로 연결된다.

이와 같은 경우에, 제 1 전극(11)은 투명한 도전성물질로 이루어지며, 제 2 전극(15)은 불투명한 도전성물질로 이루어 질 수 있다. 이에 따라, 유기발광층(13)에서 발광된 빛은 제 1 전극(11) 방향으로 방출되게 된다.

그리고, 제 2 기판(2)의 내부면에는 외부로부터 침투된 수분을 제거하는 흡습제(17)가 형성된다.

한편, 이러한 OLED(10)는 외부광의 세기에 따라 콘트라스트가 크게 감소하는 단점이 있다. 따라서, 외부광에 의한 콘트라스트의 저하를 방지하기 위하여 외부광 차단용 편광판(50)을 OLED(10)에 부착하는 것이 일반적이다.

즉, OLED(10)는 유기발광층(13)을 통해 발광된 빛의 투과방향에 외부로부터 입사되는 외부광을 차단하는 편광판(50)을 형성함으로써, 콘트라스트를 향상시키게 된다.

이러한 편광판(50)은 외부광을 차단하기 위한 원편광판으로, 외부로부터 OLED(10)로 입사되는 외부광은 원편광판(50)을 통해 입사되고, 입사된 외부광은 제 1 전극(11)에 의해 반사되어 그의 편광방향이 바뀌게 된다.

따라서, 입사된 외부광은 원편광판(50)을 투과하지 못하게 되어 외부로 나오지 못하고 소멸 간섭을 일으키게 된다.

이로 인하여, 외부광을 차단시킴으로써 콘트라스트를 향상시키게 된다.

그러나, 전술한 바와 같이 OLED(10)에 부착되는 원편광판(50)은 편광자인 요 오드를 흡수한 PVA(poly vinyl alcohol)를 강한 장력으로 연신하여 제작하게 되는데, 요오드는 가시광선 영역의 빛 흡수능력을 부여하기 위해 높은 이색성을 가지므로, 낮은 투과율을 갖게 된다.

즉, 이러한 요오드계 편광판(50)은 투과율이 42 ~ 43% 밖에 되지 않아, 편광판(50)을 통과하는 과정에서 빛의 50%가 손실되는 문제점을 야기하게 된다.

이로 인하여, OLED(10)의 휘도가 감소되는 문제가 발생하게 된다.

이에, 휘도를 향상시키기 위하여, 소비전력을 증가시키게 되는데, 이렇게 OLED(10)의 소비전력 증가는 OLED(10)의 수명을 감소시키는 문제로 이어지게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, OLED의 휘도를 향상시키고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.

이로 인하여, OLED의 소비전력을 감소시키고, OLED의 수명을 향상시키는 것을 제 2 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제 1 기판 상에 형성된 구동 박막트랜지스터와 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러필터와; 상기 구동 박막트랜지스터 상부에 형성되어, 상기 구동 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되며, 제 1 및 제 2 전극과 제 1 및 제 2 전극 사이에 구비된 유기발광층으로 이루어진 유기전계발광 다이오드와; 상기 제 1 기판과 이격되어 합착된 제 2 기판과; 상기 제 1 및 제 2 기판 중 빛이 투과되는 방향에 위치하는 기판의 외측에 형성되는 염료계(dyestuff) 편광판을 포함하며, 상기 제 1 전극의 가장자리를 따라 형성되는 뱅크(bank)는 흑색인 유기전계발광소자를 제공한다.

이때, 상기 염료계 편광판은 가시광선 파장 대역 380 ~ 780nm에서 주흡수 파장 대역이 500 ~ 640nm이며, 380 ~ 450nm의 가시광선 파장 대역과 660 ~ 720nm의 가시광선 파장 대역은 상기 주흡수 파장 대역에 비해 높은 투과율을 가지며, 상기 염료계 편광판은 53 ~ 59%의 투과율을 갖는다.

또한, 상기 뱅크는 유기절연재질인 블랙 수지, 그래파이트 파우더(graphite powder), 그라비아 잉크, 블랙 스프레이, 블랙 에나멜 중 선택된 하나로 이루어 진다.

또한, 본 발명은 화소영역을 포함하는 제 1 기판의 일면에 구동 박막트랜지스터와 상기 각 화소영역 별로 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러필터를 형성하는 단계와; 상기 구동 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되며, 상기 각 화소영역 내에 제 1 전극을 형성하는 단계와; 상기 각 화소영역을 둘러싸며, 흑색의 블랙재료로 뱅크를 형성하는 단계와; 상기 제 1 전극 상부로 유기발광층을 형성하는 단계와; 상기 유기발광층 상부로 제 2 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착시키는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 기판 중 빛이 투과되는 방향에 위치하는 기판의 외측에 염료계(dyestuff) 편광판을 부착하는 단계를 포함하는 유기전계발광소 자 제조방법을 제공한다.

여기서, 상기 염료계 편광판은 가시광선 파장 대역 380 ~ 780nm에서 주흡수 파장 대역이 500 ~ 640nm이며, 380 ~ 450nm의 가시광선 파장 대역과 660 ~ 720nm의 가시광선 파장 대역은 상기 주흡수 파장 대역에 비해 높은 투과율을 가지며, 상기 뱅크는 유기절연재질인 블랙 수지, 그래파이트 파우더(graphite powder), 그라비아 잉크, 블랙 스프레이, 블랙 에나멜 중 선택된 하나로 형성한다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 OLED의 빛의 투과방향에 염료계 편광판을 부착함으로써, 이를 통해, 외부로부터 입사되는 외부광을 차단하는 동시에 높은 투과율을 가져, OLED의 휘도 향상 및 소비전력을 감소시키는 효과를 갖는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 3은 도 2의 일부를 확대 도시한 단면도이다.

한편, OLED(100)는 발광된 빛의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 이하 본 발명에서는 하부 발광방식을 일예로 설명하도록 하겠다.

그리고, 설명의 편의를 위해 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되는 영역을 구동영역(DA) 그리고 뱅크(221)가 형성되는 영역을 비화소영역(NA), 컬러필터(223)이 형성되는 영역을 발광영역(PA)이라 정의한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 하부발광 방식 유기전계발광소자(100)는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 유기전계 발광 다이오드(E)가 형성된 제 1 기판(101)과, 제 1 기판(101)과 마주하며 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(102)으로 구성되며, 제 1 및 제 2 기판(101, 102)은 서로 이격되어 있고, 이의 가장자리부는 실패턴(seal pattern : 120)을 통해 봉지되어 합착된다.

그리고, 제 2 기판(102)의 내부면에는 외부로부터 침투된 수분을 제거하는 흡습제(117)가 형성된다.

여기서, 제 1 기판(101) 상에는 반도체층(201)이 형성되는데, 반도체층(201)은 실리콘으로 이루어지며 그 중앙부는 채널을 이루는 액티브영역(201a) 그리고 액티브영역(201a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(201b, 201c)으로 구성된다.

이러한 반도체층(201) 상부로는 게이트절연막(203)이 형성되어 있다.

게이트절연막(203) 상부로는 반도체층(201)의 액티브영역(201a)에 대응하여 게이트전극(205)과 도면에 나타내지 않았지만 일방향으로 연장하는 게이트배선이 형성되어 있다.

또한, 게이트전극(205)과 게이트배선(미도시) 상부 전면에 제 1 층간절연 막(207a)이 형성되어 있으며, 이때 제 1 층간절연막(207a)과 그 하부의 게이트절연막(203)은 액티브영역(201a) 양측면에 위치한 소스 및 드레인영역(201b, 201c)을 각각 노출시키는 제 1, 2 반도체층 콘택홀(209a, 209b)을 구비한다.

다음으로, 제 1, 2 반도체층 콘택홀(209a, 209b)을 포함하는 제 1 층간절연막(207a) 상부로는 서로 이격하며 제 1, 2 반도체층 콘택홀(209a, 209b)을 통해 노출된 소스 및 드레인영역(201b, 201c)과 각각 접촉하는 소스 및 드레인 전극(211, 213)이 형성되어 있다.

이때, 소스 및 드레인 전극(211, 213)과 이들 전극(211, 213)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(201b, 201c)을 포함하는 반도체층(201)과 반도체층(201) 상부에 형성된 게이트절연막(203) 및 게이트전극(205)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이루게 된다.

이때 도면에 나타나지 않았지만, 게이트배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(미도시)이 형성되어 있다. 그리고, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된다.

그리고, 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)는 도면에서는 반도체층(201)이 폴리실리콘 반도체층으로 이루어진 탑 게이트(top gate) 타입을 예로써 보이고 있으며, 이의 변형예로써 순수 및 불순물의 비정질질실리콘으로 이루어진 보텀 케이트(bottom gate) 타입으로 형성될 수도 있다.

그리고, 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)가 형성되는 영역인 구 동영역(DA)의 일측의 발광영역(PA)에는 제 1 층간절연막(207a) 상부에 각 화소영역(P) 별로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러필터(123)가 형성되어 있다.

따라서, 본 발명의 OLED(100)는 각 화소영역(P) 별로 R, G, B 컬러를 발하게 되어, 풀컬러를 구현하게 된다.

그리고, 소스 및 드레인전극(211, 213)과 R, G, B 컬러필터(123) 상부로 드레인전극(213)을 노출시키는 드레인콘택홀(215)을 갖는 제 2 층간절연막(207b)이 형성되어 있다.

또한, 제 2 층간절연막(207b) 상부의 실질적으로 화상을 표시하는 영역에는 유기전계발광 다이오드(E)를 구성하는 제 1 전극(111)과 유기발광층(113) 그리고 제 2 전극(115)이 순차적으로 형성되어 있다.

제 1, 2 전극(111, 115)과 그 사이에 형성된 유기발광층(113)은 유기전계발광 다이오드(E)를 이루게 된다.

제 1 전극(111)은 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(213)과 연결된다.

이와 같은 경우에, 제 1 전극(111)은 애노드(anode) 전극의 역할을 하도록 일함수 값이 비교적 높은 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 제 2 전극(115)은 캐소드(cathode)의 역할을 하기 위해 비교적 일함수 값이 낮은 금속물질인 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd)으로 이루어진다.

따라서, 유기발광층(113)에서 발광된 빛은 제 1 전극(111)을 향해 방출되는 하부 발광방식으로 구동된다.

그리고, 유기발광층(113)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층( hole transporting layer), 발광층(emitting material layer), 전자수송층(electron transporting layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다.

이러한 OLED(100)는 선택된 색 신호에 따라 제 1 전극(111)과 제 2 전극(115)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(111)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(115)으로부터 인가된 전자가 유기발광층(113)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다.

이때, 발광된 빛은 투명한 제 1 전극(111)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, OLED(100)는 임의의 화상을 구현하게 된다.

한편, 제 1 전극(111)은 각 화소영역(P)별로 형성되는데, 각 화소영역(P) 별로 형성된 제 1 전극(111) 사이의 비화소영역(NA)에는 뱅크(bank : 221)가 위치한다.

즉, 뱅크(221)는 기판(101) 전체적으로 격자 구조의 매트릭스 타입으로 형성되어, 뱅크(221)를 각 화소영역 별 경계부로 하여 제 1 전극(111)이 화소영역(P) 별로 분리된 구조로 형성되어 있다.

특히, 본 발명의 뱅크(221)는 외부로부터 입사되는 일부 외부광을 흡수하기 위하여, 빛의 흡수가 잘되는 블랙재료(black material)로 이루어지는 것을 특징으 로 한다. 이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

그리고, OLED(100)는 빛의 투과방향인 제 1 기판(101)의 외측에 외부로부터 입사되는 외부광을 차단하고자 편광판(150)을 부착하는데, 특히, 본 발명의 OLED(100)에 부착되는 편광판(150)은 염료계(dyestuff) 편광판인 것을 특징으로 한다.

여기서, 염료계 편광판(150)에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 염료계 편광판(150)은 외부광을 차단하기 위한 원편광판으로, 외부로부터 OLED(100)로 입사되는 외부광은 염료계 편광판(150)을 통해 입사되고, 입사된 외부광은 제 1 전극(111)에 의해 반사되어 그의 편광방향이 바뀌게 된다.

따라서, 입사된 외부광은 염료계 편광판(150)을 투과하지 못하게 되어 외부로 나오지 못하고 소멸 간섭을 일으키게 된다.

염료계 편광판(150)은 적색(R)과 청색(B)의 가시광선의 투과율이 요오드계 편광판(도 1의 50)에 비해 높은 특징을 가진다.

이에, 아래 요오드계 편광판(도 1의 50)과 본 발명의 실시예에 따른 염료계 편광판(150)의 색좌표 및 색재현율을 비교한 표(1)를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

	요오드계 편광판		염료계 편광판
	x	y	x	y
청색(Blue)	0.132	0.0751	0.1344	0.0654
녹색(Green)	0.2126	0.699	0.2073	0.695
적색(Red)	0.6738	0.3238	0.6775	0.3197
색재현율(%)	100.5(x, y)	104.5(u', v')	102.2(x, y)	111.4(u', v')

표(1)

표(1)을 참조하면, 요오드계 편광판(도 1의 50)을 투과한 빛과 본 발명의 실시예에 따른 염료계 편광판(150)을 투과한 빛은 유사한 색좌표를 갖는 것을 확인할 수 있다.

특히, 염료계 편광판(150)은 요오드계 편광판(도 1의 50)에 비해 색재현율이 x, y 는 1.7% 그리고 u', v'은 6.9% 이상 증가하게 되는 효과를 갖게 된다.

따라서, OLED(100)에 외부광 차단을 위해 요오드계 편광판(도 1의 50) 외에 염료계 편광판(150)을 사용하여도, OLED(100)로부터 출사되는 빛의 색감에 영향을 미치지 않으며, 색재현율 또한 향상됨을 알 수 있다.

또한, 염료계 편광판(150) 또한 요오드계 편광판(도 1의 50)과 마찬가지로, 외부광을 차단하기 위한 원편광판으로, 외부로부터 OLED(100)로 입사되는 외부광은 염료계 편광판(150)을 통해 입사되고, 입사된 외부광은 제 1 전극(111)에 의해 반사되어 그의 편광방향이 바뀌게 된다.

따라서, 외부광에 의한 OLED(100)의 콘트라스트의 저하를 방지하고 향상시키게 된다.

그리고, 도 4에 도시한 바와 같이, 염료계 편광판(150)은 가시광선 파장 대역 380 ~ 780nm에서 주흡수 파장 대역이 500 ~ 640nm로, 염료계 편광판(150)은 주로 녹색(G)의 가시광선을 흡수하여, 380 ~ 450nm의 적색(R)의 가시광선과 660 ~ 720nm의 청색(B)의 가시광선 파장 대역은 주흡수 파장 대역에 비해 높은 투과율을 갖는 것을 확인할 수 있다.

따라서, 염료형 편광판(150)은 약 53 ~ 59%의 투과율을 갖게 되고, 이는 기존의 요오드계 편광판(도 1의 50)에 비해 약 11 ~ 16% 이상 투과율이 향상됨을 알 수 있다.

이를 통해, OLED(100)의 유기발광층(113)에서 발하는 빛은 외부로 많이 방출되게 할 수 있어, OLED(100) 전체적인 휘도를 향상시키게 되는 효과를 갖게 된다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 사람의 시감효과는 가시광선 중 550nm의 파장이 최대의 시감효과를 가지며, 이를 중심으로 하여, 단파장 방향과 장파장 방향으로 갈수록 양방향 공히 시감효과가 급속히 낮아진다.

즉, 550nm 파장의 시감효과를 10이라 정의하면, 400 ~ 460nm 및 660 ~ 700nm 파장대역의 시감효과는 0.5 이하로 무시할 정도로 되며, 470 ~ 510nm 및 620 ~ 660nm 파장대역의 시감효과는 0.5 ~ 4.0정도에 해당한다.

다시 말하면, 가시광선 전 파장 중 510 ~ 620nm 파장대역의 시감효과가 최대의 영역으로 이외의 파장 대역에 비하여 시감효과는 2.5배 내지 100배이 이르게 된다.

따라서, 시감효과가 현저히 낮거나 무시할만한 파장대역 즉, 400 ~ 500nm 및 640 ~ 700nm 파장대역의 광투과율을 시감효과에 반비례하여 상대적으로 높임으로써, 가시광선 전 파장의 투과율이 42 ~ 42%에서 53 ~ 59%로 높이게 되는 것이다.

이렇게, OLED(100)의 휘도를 향상시키게 됨으로써, 소비전력을 낮출 수 있는데, 아래 표(2)은 동일 휘도 시의 시뮬레이션에 의해 요오드계 편광판(도 1의 50)을 부착한 OLED(도 1의 10)의 소비전력과 본 발명의 실시예에 따른 염료계 편광판(150)을 부착한 OLED(100)의 소비전력을 비교한 결과표이다.

여기서, OLED(100)는 컬러필터(223)에 의해 RGB 풀 컬러와 RGB 풀컬러에 백색의 컬러를 발하는 백(W) 컬러필터를 부가하는 WRGB 풀컬러로 나뉘어 구분할 수 있다.

소비전력
	WRGB 풀 컬러	RGB 풀 컬러
편광판 삭제 OLED	23.9	52.3
요오드계 편광판 OLED	55.6	121.5
염료계 편광판 OLED	39.6	98.8

표(2)

표(2)을 참조할 경우, 편광판을 삭제한 OLED의 소비전력이 편광판을 부착한 OLED에 비해 낮은 것을 확인할 수 있다.

그러나, 편광판을 삭제할 경우, 외부광에 의한 콘트라스트가 저하되는 문제점을 야기하게 됨으로써, 이를 방지하기 위하여 외부광 차단용 편광판을 부착하는 것이 바람직하다.

특히, 외부광 차단용 편광판 중에서도 요오드계 편광판(도 1의 50)을 부착한 OLED(도 1의 10)에 비해 염료계 편광판(150)을 부착한 OLED(100)의 소비전력이 WRGB 일때는 29%, RGB 일때는 17% 낮은 것을 확인할 수 있다.

이는, 염료계 편광판(150)이 요오드계 편광판(도 1의 50)에 비해 투과율이 높아, 휘도가 높기 때문이다.

즉, 본 발명의 OLED(100)는 기존의 요오드계 편광판(도 1의 50)을 부착하였을 때와 동일한 외부광 반사율을 갖는 동시에, 높은 투과율을 가지고, 소비전력 또한 낮은 것을 확인할 수 있다.

한편, 이렇게 투과율이 향상되면 OLED(100)로 입사된 외부광이 OLED(100)의 내부로 입사되어, 제 2 전극(115) 및 구동 박막트랜지스터(DTr)의 소스 및 드레인전극(211, 213) 그리고 게이트전극(205) 등에 의해 반사되는 반사율 또한 증가하게 된다.

OLED(100)의 반사율이 증가하게 되면, OLED(100)의 콘트라스트가 저하되는 문제점을 야기하게 된다.

이에, 본 발명은 각 화소영역(P) 별로 형성된 뱅크(bank : 221)를 통해, 반사광을 흡수시킴으로써, 반사율이 증가하는 것을 방지할 수 있다.

도 5는 편광판에 의해 OLED 반사율의 변화를 나타낸 그래프이며, 아래 표(3)은 이를 정리한 결과표이다.

	WRGB			RGB
편광판	편광판 삭제	요오드계 편광판	염료계 편광판	편광판 삭제	요오드계 편광판	염료계 편광판
반사율(%)	22.4	4.4	14.3	13.1	4.4	9.0

표(3)

도 5의 그래프와 표(3)을 참조하면, 편광판이 삭제된 OLED에 비해 편광판을 부착하는 OLED의 반사율이 감소하는 것을 확인할 수 있다.

이로 인하여, 편광판을 OLED에 부착함으로써, 반사광에 의해 콘트라스트의 저하를 방지할 수 있음을 알 수 있다.

그러나, 염료계 편광판(150)은 적색과 청색의 파장 대역에서 투과율이 높기 때문에, 반사율이 요오드계 편광판(도 1의 50)에 비해 높게 나타나게 된다.

따라서, 염료계 편광판(150)을 통해 OLED(100)의 반사율에 의한 콘트라스트의 저하를 방지하기에는 다소 무리가 있음을 확인할 수 있다.

이에, 본 발명은 각 화소영역(P) 별로 형성된 뱅크(bank : 221)를 외부광으로부터 OLED(100)의 전극(소스 및 드레인전극(211, 213), 게이트전극(205), 제 2 전극(115) 등)에 의해 반사되는 빛을 흡수하기 위하여, 빛의 흡수가 잘되는 블랙재료(black material)로 형성하는 것을 특징으로 한다.

즉, 일반적인 형태의 뱅크(221)는 흰색 또는 베이지색으로 반사도가 높으나, 본 발명의 뱅크(221)는 빛을 흡수할 수 있는 블랙재료로 구성함으로써, OLED(100)의 전극에 의해 반사되는 빛을 흡수하게 된다.

여기서, 블랙재료는 흑색의 수지라면 어느 것이든 사용될 수 있으나, 유전율이 높은 블랙재료는 유기전계발광 다이오드(E)의 제 1 전극(111) 및 차후 설명할 제 2 전극(115)과의 전기적 쇼트(short)를 발생시킬 수 있다.

따라서, 바람직하게는 유전율이 낮은 감광성의 유기절연재질인 블랙 수지, 그래파이트 파우더(graphite powder), 그라비아 잉크, 블랙 스프레이, 블랙 에나멜 중 하나를 사용한다.

따라서, 본 발명의 OLED(100)는 염료계 편광판(150)에 의해 외부광을 흡수 및 비반사 시키며, OLED(100) 내부로 입사된 일부 외부광이 OLED(100)의 전극(211, 213, 205, 115)에 의해 반사되는 빛은 흑색의 뱅크(221)에 의해 흡수되어, 본 발명의 OLED(100)의 콘트라스트를 향상시키게 된다.

도 6a ~ 6g는 본 발명의 실시예에 따른 하부 발광방식 OLED의 유기전계발광 다이오드 기판의 제조 단계별 단면도이다.

도 6a에 도시한 바와 같이, 기판(101) 상에 구동 박막트랜지스터(DTr)를 형성하는데, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 반도체층(201)과 반도체층(201) 상부에 형성된 게이트절연막(203) 및 게이트전극(205) 그리고 게이트전극(205) 상부에 형성된 제 1 층간절연막(207a) 및 소스 및 드레인전극(211, 213)으로 이루어진다.

그리고, 소스 및 드레인전극(211, 213)과 두 전극(211, 213) 사이로 노출된 제 1 층간절연막(207a) 상부로, 각 화소영역 별로 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 발하는 컬러필터(223)가 형성되어 있으며, 드레인전극(213)을 노출하는 드레인콘택홀(215)을 갖는 제 2 층간절연막(207b)이 형성되어 있다.

도면상에 도시하지는 않았지만 이의 형성방법에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 비정질실리콘을 증착한 후, 포토레지스트의 도포, 마스크를 통한 노광, 노광된 포토레지스트의 현상 및 현상후 남아 있는 포토레지스트 외부로 노출된 비정질실리콘층의 식각 및 남아 있는 포토레지스트의 애싱(ashing) 또는 스트립(strip) 등의 마스크 공정을 통한 패터닝이라 칭하는 일련의 공정을 진행하여 반도체층(201)을 형성한다.

이때, 반도체층(201)의 탈수소 과정을 거쳐 열처리에 의해 폴리실리콘으로 결정화하는 공정을 더욱 포함한다.

다음으로 반도체층(201)이 형성된 기판(101) 상에 제 1 절연물질 및 제 1 금속층을 차례대로 증착한 후, 앞서 설명한 바와 같이 마스크 공정을 통해 반도체층(201)의 중앙부에 제 1 절연물질을 게이트절연막(203)으로 형성한다.

그리고 게이트절연막(203)을 하부층으로 하여 제 1 금속층을 게이트전극(205)으로 형성한다.

여기서, 제 1 절연물질은 무기절연물질인 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(Si0₂) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

그리고, 제 1 금속층은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 텅스텐(W) 등의 금속 물질 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 물질을 증착하여 단일층 또는 이중층으로 하는 것이 바람직하다.

다음으로 반도체층(201)이 형성된 기판(101)에 있어서, 게이트전극(205) 및 게이트배선(미도시) 외부로 노출된 게이트절연막(203)을 식각하여 제거한 후, 기판(101) 상에 적정 도즈량을 갖는 이온주입에 의해 n+ 또는 p+ 도핑을 실시한다.

이때, 반도체층(201)에 있어서 게이트전극(205)에 의해 이온주입이 블록킹된 부분은 액티브층(201a)을 형성하게 되고, 그 외의 이온주입된 액티브 영역은 소스 및 드레인영역(201b, 201c)을 형성하게 된다.

이로써 액티브영역(201a)과 소스 및 드레인영역(201b, 201c)으로 이루어진 반도체층(201)을 완성하게 된다.

다음으로 게이트전극(205)을 포함하여 노출된 소스 및 드레인영역(201b, 201c) 상부로 무기절연물질을 증착하고 마스크공정을 진행하여 패터닝함으로써, 게이트전극(205) 양측의 소스 및 드레인영역(201b, 201c) 일부를 각각 노출시키는 제 1, 2 반도체층 콘택홀(209a, 209b)을 갖는 제 1 층간절연막(207a)을 형성한다.

다음으로 제 1 층간절연막(207a)이 형성된 기판의 전면에 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 발하는 유기물질을 증착하고 마스크공정을 진행하여 패터닝함으로써, 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러필터(223)를 형성한다.

다음으로, 제 1, 2 반도체층 콘택홀(209a, 209b)을 갖는 제 1 층간절연막(207a)이 형성된 기판(101) 전면에 금속물질을 증착하고 마스크공정을 진행하여 패터닝함으로써 제 1, 2 반도체층 콘택홀(209a, 209b)을 통해 각각 소스 및 드레인영역(201b, 201c)과 접촉하는 소스 및 드레인전극(211, 213)을 형성한다.

이때, 소스 및 드레인전극(211, 213)은 게이트전극(205)을 사이에 두고 서로 이격하게 위치한다.

다음으로 소스 및 드레인전극(211, 213)이 형성된 기판(101) 전면에 포토아크릴(photo acryl) 또는 벤조사이클로부텐(BCB) 등의 유기절연물질을 도포하고 마스크공정을 통해 패터닝함으로써, 기판(101) 전면에 제 2 층간절연막(207b)을 형성한다.

이때, 제 2 층간절연막(207b)은 드레인전극(213)을 노출하는 드레인전극 콘택홀(215)을 가진다.

다음으로, 도 6b에 도시한 바와 같이, 제 2 층간절연막(207b)의 상부로는 유기전계발광 다이오드(E)를 구성하는 일 구성요소로써 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(111)을 형성한다.

다음으로, 도 6c에 도시한 바와 같이, 제 1 전극(111)의 상부에 감광성 유기절연재질 예를 들면 블랙 수지, 그래파이트 파우더(graphite powder), 그라비아 잉크, 블랙 스프레이, 블랙 에나멜 중 하나를 도포하고 이를 패터닝함으로써 제 1 전극(111) 상부로 뱅크(221)를 형성한다.

뱅크(221)는 기판(101) 전체적으로 격자 구조의 매트릭스 타입으로 형성되어 화소영역 간을 구분하게 된다.

특히, 본 발명의 뱅크(221)는 빛을 흡수할 수 있는 블랙재료로 구성함으로써, OLED(100) 내부로 입사된 일부 외부광이 OLED(100)의 전극(211, 213, 205)에 의해 반사되는 빛은 흑색의 뱅크(221)에 의해 흡수하게 된다.

다음으로, 도 6d에 도시한 바와 같이 뱅크(221) 상부에 유기발광물질을 도포 또는 증착하여 유기발광층(113)을 형성한다.

이때 도면에 나타나지 않았지만, 유기발광층(113)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층( hole transporting layer), 발광층(emitting material layer), 전자수송층(electron transporting layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성할 수도 있다.

다음으로, 도 6e에 도시한 바와 같이 유기발광층(113) 상부에 일함수가 낮은 금속 물질을 얇게 증착한 반투명 금속막 상에 투명한 도전성 물질을 두껍게 증착한 제 2 전극(115)을 형성함으로써, 유기전계발광 다이오드(E)를 완성하게 된다.

다음으로, 도 6f에 도시한 바와 같이, 유기전계발광 다이오드(E) 상부에 제 2 기판(102)을 형성한다.

제 2 기판(102)은 진공 또는 불활성 기체 분위기에서 제 1 기판(101)과 서로 이격되어 씰패턴(도 2의 120)을 사이에 두고 진공합착 된다.

다음으로 도 6g에 도시한 바와 같이, 빛의 투과방향인 제 1 기판(101)의 외측으로 외부광의 반사를 최소화하기 위한 염료계(dyestuff) 편광판(150)을 부착함으로써, 외부광의 반사율을 최소화한 OLED(100)를 완성하게 된다.

여기서, 염료계 편광판(150)은 요오드계 편광판(도 1의 50)에 비해 투과율이 커, 휘도를 향상시키게 되고, 소비전력을 낮추는 효과를 가져온다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 OLED(100)는 염료계 편광판(150)을 통해 외부로부터 입사되는 외부광을 차단하는 동시에 높은 투과율을 가져, OLED(100)의 휘도 향상 및 소비전력을 감소시키는 효과를 갖는다.

또한, 뱅크(221)를 블랙재질로 형성함으로써 투과율이 향상됨에 따라 향상되는 반사율에 의해 콘트라스트가 저하되는 것을 방지하는 효과를 갖는다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

도 1은 일반적인 액티브 매트릭스 타입 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 도시한 단면도.

도 3은 도 2의 일부를 확대 도시한 단면도.

도 4의 염료계 편광판의 가시광선의 투과율을 나타낸 그래프.

도 5는 편광판에 의해 OLED 반사율의 변화를 나타낸 그래프.

도 6a ~ 6g는 본 발명의 실시예에 따른 하부 발광방식 OLED의 유기전계발광 다이오드 기판의 제조 단계별 단면도.

Claims

제 1 기판 상에 형성된 구동 박막트랜지스터와 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러필터와;

상기 구동 박막트랜지스터 상부에 형성되어, 상기 구동 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되며, 제 1 및 제 2 전극과 제 1 및 제 2 전극 사이에 구비된 유기발광층으로 이루어진 유기전계발광 다이오드와;

상기 제 1 기판과 이격되어 합착된 제 2 기판과;

상기 제 1 및 제 2 기판 중 빛이 투과되는 방향에 위치하는 기판의 외측에 형성되는 염료계(dyestuff) 편광판

을 포함하며, 상기 제 1 전극의 가장자리를 따라 형성되는 뱅크(bank)는 흑색인 유기전계발광소자.
제 1 항에 있어서,

상기 염료계 편광판은 가시광선 파장 대역 380 ~ 780nm에서 주흡수 파장 대역이 500 ~ 640nm이며, 380 ~ 450nm의 가시광선 파장 대역과 660 ~ 720nm의 가시광선 파장 대역은 상기 주흡수 파장 대역에 비해 큰 투과율을 갖는 유기전계발광소자.
제 2 항에 있어서,

상기 염료계 편광판은 53 ~ 59%의 투과율을 갖는 유기전계발광소자.
제 1 항에 있어서,

상기 뱅크는 유기절연재질인 블랙 수지, 그래파이트 파우더(graphite powder), 그라비아 잉크, 블랙 스프레이, 블랙 에나멜 중 선택된 하나로 이루어지는 유기전계발광소자.
화소영역을 포함하는 제 1 기판의 일면에 구동 박막트랜지스터와 상기 각 화소영역 별로 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러필터를 형성하는 단계와;

상기 구동 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되며, 상기 각 화소영역 내에 제 1 전극을 형성하는 단계와;

상기 각 화소영역을 둘러싸며, 흑색의 블랙재료로 뱅크를 형성하는 단계와;

상기 제 1 전극 상부로 유기발광층을 형성하는 단계와;

상기 유기발광층 상부로 제 2 전극을 형성하는 단계와;

상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착시키는 단계와;

상기 제 1 및 제 2 기판 중 빛이 투과되는 방향에 위치하는 기판의 외측에 염료계(dyestuff) 편광판을 부착하는 단계

를 포함하는 유기전계발광소자 제조방법.
제 5 항에 있어서,

상기 염료계 편광판은 가시광선 파장 대역 380 ~ 780nm에서 주흡수 파장 대역이 500 ~ 640nm이며, 380 ~ 450nm의 가시광선 파장 대역과 660 ~ 720nm의 가시광선 파장 대역은 상기 주흡수 파장 대역에 비해 큰 투과율을 갖는 유기전계발광소자 제조방법.
제 5 항에 있어서,

상기 뱅크는 유기절연재질인 블랙 수지, 그래파이트 파우더(graphite powder), 그라비아 잉크, 블랙 스프레이, 블랙 에나멜 중 선택된 하나로 형성하는 유기전계발광소자 제조방법.