KR20120042037A - 유기 발광 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
기판, 상기 기판 위에 위치하는 투명 전극, 상기 투명 전극 위에 위치하는 발광층, 상기 발광층 위에 위치하는 반사 전극, 그리고 상기 기판과 상기 투명 전극 사이에 위치하는 게이트 절연막을 포함하고, 상기 게이트 절연막은 상기 투명 전극과 맞닿고 있으며 1000Å 이하의 두께를 가지는 제1 무기 유전체 층을 포함하는 유기 발광 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
Description
유기 발광 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 표시 장치 및 조명 장치로서, 유기 발광 장치(organic light emitting diode device, OLED device)가 주목받고 있다.
유기 발광 장치는 두 개의 전극과 그 사이에 위치하는 발광층을 포함하며, 하나의 전극으로부터 주입된 전자(electron)와 다른 전극으로부터 주입된 정공(hole)이 발광층에서 결합하여 여기자(exciton)를 형성하고, 여기자가 에너지를 방출하면서 발광한다.
유기 발광 장치는 발광된 빛이 기판 측으로 나오는 배면 발광(bottom emission) 구조와 기판의 반대 측으로 나오는 전면 발광(top emission) 구조로 나눌 수 있다. 이 중 전면 발광 구조는 투명 도전체로 만들어진 공통 전극의 저항 때문에 대면적 표시 장치에 적용하는데 한계가 있다.
이에 반해 배면 발광 구조는 대면적 표시 장치에 적용할 수 있지만, 전면 발광 구조에 비하여 색상 범위(color gamut)가 작다. 이를 해결하기 위하여 미세 공진 구조(microcavity)를 적용할 수 있다. 미세 공진 구조는 빛이 광로 길이(optical length)만큼 떨어져 있는 반사층과 반투명 층 사이에서 반복적으로 반사됨으로써 보강 간섭에 의해 특정 파장의 빛을 증폭하는 것이다. 이와 같이 특정 파장의 빛을 증폭함으로써 각 화소의 색 특성을 개선할 수 있다.
미세 공진 구조에서 사용되는 반사층으로 금속이 사용될 수 있다. 그러나 금속은 화학적 안정성이 낮아 변성될 수 있으며 발광층에서 방출된 광을 일부 흡수하여 효율을 저하시킬 수 있다.
본 발명의 일 측면은 색 특성을 개선하고 발광 효율을 개선할 수 있는 유기 발광 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 상기 유기 발광 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 유기 발광 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 투명 전극, 상기 투명 전극 위에 위치하는 발광층, 상기 발광층 위에 위치하는 반사 전극, 그리고 상기 기판과 상기 투명 전극 사이에 위치하는 게이트 절연막을 포함하고, 상기 게이트 절연막은 상기 투명 전극과 맞닿고 있으며 1000Å 이하의 두께를 가지는 제1 무기 유전체 층을 포함한다.
상기 게이트 절연막은 상기 제1 무기 유전체 층 하부에 위치하며 상기 제1 무기 유전체 층과 굴절률이 다른 제2 무기 유전체 층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 무기 유전체 층은 질화규소를 포함할 수 있고, 상기 제2 무기 유전체 층은 산화규소를 포함할 수 있다.
상기 제1 무기 유전체 층은 약 400 내지 800 Å의 두께를 가질 수 있다.
상기 제2 무기 유전체 층은 약 400 내지 800 Å의 두께를 가질 수 있다.
상기 유기 발광 장치는 상기 기판과 상기 게이트 절연막 사이에 위치하며 복수의 층을 포함하는 버퍼층을 더 포함할 수 있다.
상기 버퍼층은 산화규소를 포함하는 하부 버퍼층, 질화규소를 포함하는 중간 버퍼층 및 산화규소를 포함하는 상부 버퍼층을 포함할 수 있다.
상기 하부 버퍼층은 상기 중간 버퍼층 및 상기 상부 버퍼층보다 두꺼울 수 있다.
상기 하부 버퍼층은 약 3000 Å 이상의 두께를 가질 수 있다.
상기 중간 버퍼층 및 상기 상부 버퍼층은 각각 약 200 내지 800 Å 및 약 200 내지 800 Å의 두께를 가질 수 있다.
상기 유기 발광 장치는 상기 투명 전극과 전기적으로 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 더 포함할 수 있고, 상기 박막 트랜지스터는 소스 영역, 채널 영역 및 드레인 영역을 가지는 반도체 층, 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 반도체 층의 채널 영역과 중첩하는 게이트 전극, 그리고 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역에 각각 연결되어 있는 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하고, 상기 게이트 전극은 상기 투명 전극과 동일한 층에 형성되어 있는 투명 층 및 상기 투명 층의 상부에 위치하는 금속층을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 유기 발광 장치의 제조 방법은 기판 위에 복수의 층을 포함하는 버퍼층을 형성하는 단계, 상기 버퍼층 위에 반도체 층을 형성하는 단계, 상기 반도체 층 위에 약 1000Å 이하의 두께를 가지는 제1 무기 유전체 층과 상기 제1 무기 유전체 층 하부에 위치하며 상기 제1 무기 유전체 층과 굴절률이 다른 제2 무기 유전체 층을 포함하는 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 위에 투명층 및 도전층을 차례로 적층하고 패터닝하여 게이트 전극 및 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 반도체 층에 소스 영역, 채널 영역 및 드레인 영역을 형성하는 단계, 상기 버퍼층 및 상기 게이트 절연막을 일부 제거하여 상기 반도체 층의 소스 영역 및 드레인 영역과 상기 화소 전극을 노출하는 단계, 상기 화소 전극의 도전층을 제거하는 단계, 상기 반도체 층의 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 각각 연결되는 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 상기 화소 전극 위에 발광층을 형성하는 단계, 그리고 상기 발광층 위에 반사 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제1 무기 유전체 층은 질화규소를 포함할 수 있고, 상기 제2 무기 유전체 층은 산화규소를 포함할 수 있다.
상기 제1 무기 유전체 층은 약 400 내지 800 Å의 두께로 형성할 수 있다.
상기 제2 무기 유전체 층은 약 400 내지 800 Å의 두께로 형성할 수 있다.
상기 버퍼층을 형성하는 단계는 산화규소를 포함하는 하부 버퍼층, 질화규소를 포함하는 중간 버퍼층 및 산화규소를 포함하는 상부 버퍼층을 차례로 형성할 수 있다.
상기 하부 버퍼층은 상기 중간 버퍼층 및 상기 상부 버퍼층보다 두껍게 형성할 수 있다.
상기 하부 버퍼층은 약 3000 Å 이상의 두께로 형성할 수 있다.
상기 중간 버퍼층 및 상기 상부 버퍼층은 각각 약 200 내지 800 Å 및 약 200 내지 800 Å의 두께로 형성할 수 있다.
유기 발광 장치의 발광 효율 및 색 특성을 개선할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 유기 발광 장치에서 하나의 화소를 도시한 단면도이고,
도 2는 도 1의 유기 발광 장치에서 "A" 부분을 확대하여 도시한 개략도이고,
도 3 내지 도 13은 일 구현예에 따른 유기 발광 장치의 제조 방법을 차례로 도시한 단면도이고,
도 14는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 유기 발광 장치를 동일 전류에서 측정된 발광 스펙트럼이다.
도 2는 도 1의 유기 발광 장치에서 "A" 부분을 확대하여 도시한 개략도이고,
도 3 내지 도 13은 일 구현예에 따른 유기 발광 장치의 제조 방법을 차례로 도시한 단면도이고,
도 14는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 유기 발광 장치를 동일 전류에서 측정된 발광 스펙트럼이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
그러면 일 구현예에 따른 유기 발광 장치에 대하여 도 1을 참고하여 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 유기 발광 장치에서 하나의 화소를 도시한 단면도이다.
일 구현예에 따른 유기 발광 장치는 각 화소마다 스위칭 박막 트랜지스터(switch thin film transistor)를 포함하는 스위칭 트랜지스터 영역(Qs), 구동 박막 트랜지스터(driving thin film transistor)를 포함하는 구동 트랜지스터 영역(Qd) 및 유기 발광 다이오드(light emitting diode)를 포함하는 발광 영역(LD)을 포함한다.
스위칭 박막 트랜지스터는 제어 단자, 입력 단자 및 출력 단자를 가지는데, 제어 단자는 게이트선(도시하지 않음)에 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(도시하지 않음)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 구동 박막 트랜지스터에 연결되어 있다. 스위칭 박막 트랜지스터는 게이트선에 인가되는 주사 신호에 응답하여 데이터선에 인가되는 데이터 신호를 구동 박막 트랜지스터에 전달한다.
구동 박막 트랜지스터 또한 제어 단자, 입력 단자 및 출력 단자를 가지는데, 제어 단자는 스위칭 박막 트랜지스터에 연결되어 있고, 입력 단자는 구동 전압선(도시하지 않음)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 유기 발광 다이오드에 연결되어 있다. 구동 박막 트랜지스터는 제어 단자와 출력 단자 사이에 걸리는 전압에 따라 그 크기가 달라지는 출력 전류(ILD)를 흘린다.
유기 발광 다이오드는 구동 박막 트랜지스터의 출력 단자에 연결되어 있는 애노드(anode)와 공통 전압에 연결되어 있는 캐소드(cathode)를 가진다. 유기 발광 다이오드는 구동 박막 트랜지스터의 출력 전류(ILD)에 따라 세기를 달리하여 발광함으로써 영상을 표시한다.
도 1을 참고하면, 유리 기판, 고분자 막 또는 실리콘 웨이퍼 등으로 만들어진 투명 기판(110) 위에 버퍼층(buffer layer)(111)이 형성되어 있다.
버퍼층(111)은 복수의 층을 포함할 수 있으며, 굴절률이 다른 무기 물질이 교대로 적층되어 있을 수 있다.
버퍼층(111)은 하부 버퍼층(111p), 중간 버퍼층(111q) 및 상부 버퍼층(111r)을 포함하며, 하부 버퍼층(111p), 중간 버퍼층(111q) 및 상부 버퍼층(111r)은 각각 산화규소, 질화규소 및 산화규소로 만들어질 수 있다. 이 때 하부 버퍼층(111p)은 중간 버퍼층(111q) 및 상부 버퍼층(111r)보다 두꺼울 수 있다.
하부 버퍼층(111p)은 약 3000 Å 이상의 두께를 가질 수 있고, 중간 버퍼층(111q)은 약 200 내지 800 Å의 두께를 가질 수 있으며, 상부 버퍼층(111r)은 약 200 내지 800 Å의 두께를 가질 수 있다.
상기 두께를 가짐으로써 버퍼층(111)은 공진 효과를 가질 수 있고, 그에 따라 후술하는 바와 같이 유기 발광 장치의 전류 효율이 높아지고 색 재현율이 개선될 수 있다.
버퍼층(111)은 상기 하부 버퍼층(111p)의 하부 또는 상부 버퍼층(111r)의 상부에 또 다른 버퍼층을 더 포함할 수 있다.
버퍼층(111)은 투명 기판(110)에서 발생하는 수분 또는 불순물이 상부로 이동하는 것이 방지하고 후술하는 반도체 층의 결정화시 열의 전달 속도를 조절하여 결정성을 높일 수 있다.
버퍼층(111) 위에는 스위칭 트랜지스터 영역(Qs) 및 구동 트랜지스터 영역(Qd)에 각각 반도체 층(154a, 154b)이 형성되어 있다. 각 반도체 층(154a, 154b)은 채널 영역(154a1, 154b1)과 상기 채널 영역(154a1, 154b1)의 양쪽에 위치하는 소스 영역(154a2, 154b2) 및 드레인 영역(154a3, 154b3)을 포함한다.
반도체 층(154a, 154b)은 다결정 반도체를 포함할 수 있으며, 소스 영역(154a2, 154b2) 및 드레인 영역(154a3, 154b3)은 n형 또는 p형 불순물이 도핑되어 있다.
반도체 층(154a, 154b) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140)은 하부 게이트 절연막(140p) 및 상부 게이트 절연막(140q)을 포함한다. 발광 영역(LD)에서, 하부 게이트 절연막(140p)은 상부 버퍼층(111r)과 맞닿아 있으며 상부 게이트 절연막(140q)은 후술하는 화소 전극(191)과 맞닿아 있다.
하부 게이트 절연막(140p) 및 상부 게이트 절연막(140q)은 굴절률이 다른 무기 유전체 물질로 만들어질 수 있으며, 하부 게이트 절연막(140p)은 산화규소로 만들어질 수 있고 상부 게이트 절연막(140q)은 질화규소로 만들어질 수 있다.
이 때 상부 게이트 절연막(140q)은 약 1000Å 이하의 두께를 가질 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 400 내지 800 Å의 두께를 가질 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
하부 게이트 절연막(140p)은 약 400 내지 800 Å의 두께를 가질 수 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 스위칭 트랜지스터 영역(Qs) 및 구동 트랜지스터 영역(Qd)에 각각 게이트 전극(124a, 124b)이 형성되어 있고, 발광 영역(LD)에 화소 전극(191)이 형성되어 있다.
게이트 전극(124a, 124b)은 투명 도전체로 만들어진 투명 층(124pa, 124pb)과 상기 투명 층(124pa, 124pb)의 상부에 위치하는 금속 층(124qa, 124qb)을 포함한다.
투명 층(124pa, 124pb)은 화소 전극(191)과 동일한 층에 형성되어 있으며, ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전체로 만들어질 수 있다. 투명 층(124pa, 124pb)은 게이트 절연막(140)과의 접착성을 개선하여 들뜸 또는 벗겨짐을 방지할 수 있다.
금속 층(124qa, 124qb)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo) 등의 저저항 금속으로 만들어질 수 있으며 도전성을 개선하여 신호 지연을 방지할 수 있다.
화소 전극(191)은 투명 층(124pa, 124pb)과 동일한 층에 형성되어 있으며 상부 게이트 절연막(140q)과 맞닿아 있다.
발광 영역(LD)을 제외한 영역에는 게이트 전극(124a, 124b) 및 게이트 절연막(140)을 덮는 절연막(160)이 형성되어 있다. 절연막(160)은 무기 물질로 만들어진 하부 절연막(160p) 및 유기 물질로 만들어진 상부 절연막(160q)을 포함할 수 있으나, 하부 절연막(160p) 및 상부 절연막(160q) 중 하나는 생략될 수 있다.
절연막(160)은 반도체 층(154a, 154b)의 소스 영역(154a2, 154b2) 및 드레인 영역(154a3, 154b3)을 드러내는 복수의 접촉 구멍을 가지며, 발광 영역(LD)에는 제거되어 있다.
절연막(160) 위에는 스위칭 트랜지스터 영역(Qs) 및 구동 트랜지스터 영역(Qd)에 각각 소스 전극(173a, 173b) 및 드레인 전극(175a, 175b)이 형성되어 있다.
스위칭 트랜지스터 영역(Qs)의 소스 전극(173a) 및 드레인 전극(175a)은 접촉 구멍을 통하여 각각 반도체 층(154a)의 소스 영역(154a2) 및 드레인 영역(154a3)에 연결되어 있다. 구동 트랜지스터 영역(Qd)의 소스 전극(173b) 및 드레인 전극(175b)은 접촉 구멍을 통하여 각각 반도체 층(154b)의 소스 영역(154b2) 및 드레인 영역(154b3)에 연결되어 있다.
소스 전극(173a, 173b) 및 드레인 전극(175a, 175b)을 포함한 기판 전면에 격벽(361)이 형성되어 있다. 격벽(361)은 발광 영역(LD)에서 화소 전극(191)을 드러내는 개구부를 가진다.
발광 영역(LD)의 화소 전극(191) 위에는 유기 발광층(370)이 형성되어 있다.
유기 발광층(370)은 적색, 녹색 및 청색 등의 광을 고유하게 내는 유기 물질로 만들어질 수 있으며, 이들의 색을 조합하여 백색을 낼 수도 있다. 유기 발광층(370)의 하부 및 상부 중 적어도 하나에 발광 보조층(도시하지 않음)이 형성될 수 있으며, 발광 보조층은 정공 주입층, 정공 전달층, 전자 주입층 및/또는 전자 전달층일 수 있다.
격벽(361) 및 유기 발광층(370) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 반사율이 높은 금속으로 만들어질 수 있다.
상술한 유기 발광 장치에서 화소 전극(191) 및 공통 전극(270) 중 하나는 애노드일 수 있고 다른 하나는 캐소드일 수 있으며, 애노드와 캐소드는 쌍을 이루어 유기 발광층(370)에 전류를 흘려보낸다.
또한 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)은 미세 공진 구조(microcavity)를 형성할 수 있다. 미세 공진 구조는 빛이 광로 길이(optical length)만큼 떨어져 있는 반사층과 (반)투명 층 사이에서 반복적으로 반사됨으로써 보강 간섭에 의해 특정 파장의 빛을 증폭하는 것이다. 본 구현예에서는 공통 전극(270)이 반사층 역할을 하고 화소 전극이 (반)투명 층 역할을 할 수 있으며, 광로 길이는 각 화소마다 공통 전극(270)과 화소 전극(191) 사이의 거리를 다르게 함으로써 조절할 수 있다.
공통 전극(270)은 유기 발광층(370)에서 방출하는 발광 특성을 크게 개질하고, 개질된 광 중 미세 공진의 공명 파장에 상응하는 파장 부근의 광은 화소 전극(190)을 통해 강화되어 투명 기판(110) 측으로 방출되고 다른 파장의 광은 억제될 수 있다.
이하 도 2를 도 1과 함께 참고하여 상술한 유기 발광 장치에서 발광 영역(LD)의 적층 구조에 대하여 설명한다.
도 2는 도 1의 유기 발광 장치에서 "A" 부분을 확대하여 도시한 개략도이다.
전술한 바와 같이, 발광 영역(LD)에는 투명 기판(110), 버퍼층(111), 게이트 절연막(140) 및 화소 전극(191)이 차례로 적층되어 있다. 또한 공통 전극(270)은 불투명 금속으로 만들어진 반사 전극으로, 유기 발광층(370)에서 방출된 광은 공통 전극(270)에서 반사되어 화소 전극(191), 게이트 절연막(140) 및 버퍼층(111)을 통과하여 투명 기판(110) 측으로 방출된다. 즉, 전술한 유기 발광 장치는 기판 측으로 빛을 내는 하부 발광(bottom emission) 구조이다.
이 때 버퍼층(111)은 산화규소로 만들어진 하부 버퍼층(111p), 질화규소로 만들어진 중간 버퍼층(111q) 및 산화규소로 만들어진 상부 버퍼층(111r)이 차례로 적층된 구조이며, 게이트 절연막(140)은 산화규소로 만들어진 하부 게이트 절연막(140p)과 질화규소로 만들어진 상부 게이트 절연막(140q)이 차례로 적층된 구조이다.
이와 같이 화소 전극(191)과 투명 기판(110) 사이에 위치하는 복수 층의 버퍼층(111) 및 게이트 절연막(140)은 유기 발광층(370)에서 방출된 광이 화소 전극(191)을 통과한 후 투명 기판(110)에 도달하기 전에 각 층의 굴절률 차이에 의해 광의 일부를 굴절 및 반사시킴으로써 공진 효과를 더욱 높일 수 있다.
이 때 화소 전극(191)과 맞닿고 있는 상부 게이트 절연막(140q)이 약 1000Å 이하의 두께를 가짐으로써 공진 효과를 유도하여 효율을 증가시키고 색 재현율을 높일 수 있다.
따라서 유기 발광층(370)에서 방출된 광의 발광 특성을 더욱 개질하여 더욱 좁은 범위 파장의 색을 낼 수 있으며 이에 따라 색 특성을 개선할 수 있다. 또한 이러한 색 특성 개선에 따라 발광 효율 또한 개선될 수 있다.
그러면 상술한 유기 발광 장치의 제조 방법에 대하여 도 3 내지 도 13을 도 1을 참고하여 설명한다.
도 3 내지 도 13은 일 구현예에 따른 유기 발광 장치의 제조 방법을 차례로 도시한 단면도이다.
먼저 도 3을 참고하면, 투명 기판(110) 위에 하부 버퍼층(111p), 중간 버퍼층(111q) 및 상부 버퍼층(111r)을 차례로 적층한다. 하부 버퍼층(111p), 중간 버퍼층(111q) 및 상부 버퍼층(111r)은 산화규소, 질화규소 및 산화규소를 화학 기상 증착으로 차례로 적층할 수 있다.
다음 도 4를 참고하면, 버퍼층(111) 위에 화학 기상 증착 또는 물리 기상 증착으로 비정질 실리콘 층을 증착하고 결정화한다. 결정화는 예컨대 엑시머 레이저 어닐링(excimer laser annealing, ELA), 순차적 측면 고상화(sequential lateral solidification, SLS), 금속 유도 결정화(metal induced crystallization, MIC), 금속 유도 측면 결정화(metal induced lateral Crystallization, MILC) 또는 슈퍼 그레인 실리콘(super grain silicon, SGS) 등의 방법을 사용할 수 있다.
이어서 결정화된 반도체 층을 패터닝하여 반도체 층(154a, 154b)을 형성한다.
다음 도 5를 참고하면, 반도체 층(154a, 154b)을 포함한 기판 전면에 산화규소 및 질화규소를 차례로 증착하여 하부 게이트 절연막(140p) 및 상부 게이트 절연막(140q)을 포함하는 게이트 절연막(140)을 형성한다.
다음 도 6을 참고하면, 게이트 절연막(140) 위에 투명 도전층(120p) 및 금속층(120q)을 차례로 적층한다.
다음 도 7을 참고하면, 투명 도전층(120p) 및 금속층(120q)을 사진 식각하여 게이트 전극(124a, 124b) 및 화소 전극(191, 191')을 형성한다.
이어서 게이트 전극(124a, 124b)을 마스크로 하여 반도체 층(154a, 154b)에 n형 또는 p형 불순물을 주입하여 불순물로 도핑된 소스 영역(154a2, 154b2) 및 드레인 영역(154a3, 154b3)과 불순물이 도핑되지 않은 채널 영역(154a1, 154b1)을 형성한다.
다음 도 8을 참고하면, 게이트 전극(124a, 124b)을 포함한 기판 전면에 무기 물질을 증착하여 하부 절연막(160p)을 형성하고 그 위에 유기 물질을 도포하여 상부 절연막(160q)을 형성한다.
다음 도 9를 참고하면, 상부 절연막(160q)를 패터닝한 후 하부 절연막(160p) 및 게이트 절연막(140)을 패터닝하여 소스 영역(154a2, 154b2) 및 드레인 영역(154a3, 154b3)을 드러내는 복수의 접촉 구멍을 형성하는 동시에 화소 전극(191, 191')을 드러낸다.
다음 도 10을 참고하면, 화소 전극의 금속층(191')을 식각하고 화소 전극의 투명층(191)만 남긴다.
다음 도 11을 참고하면, 상부 절연막(160q) 위에 금속층을 적층하고 패터닝하여 소스 영역(154a2, 154b2)과 연결되는 소스 전극(173a, 173b)과 드레인 영역(154a3, 154b3)과 연결되는 드레인 전극(175a, 175b)을 형성한다.
다음 도 12를 참고하면, 기판 전면에 유기막을 도포한 후 패터닝하여 격벽(361)을 형성한다.
다음 도 13을 참고하면, 화소 전극(191) 위에 유기 발광층(370)을 적층한다.
다음 도 1을 참고하면, 유기 발광층(370) 위에 공통 전극(270)을 형성한다.
이하 실시예를 통해서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
유기 발광 장치의 제조
실시예
1
전술한 구현예에 따라 박막 트랜지스터를 제조하였다. 여기서 유리 기판 위에 버퍼층으로 산화규소 3000Å, 질화규소 600Å 및 산화규소 400Å을 화학기상증착으로 형성하고, 게이트 절연막으로 산화규소 600Å 및 질화규소 600Å을 화학기상증착으로 형성하였다. 화소 전극으로 ITO 300Å을 형성하고 그 위에 정공 주입층으로 HT01(루디스 사)을 65 nm의 두께로 증착하고, 제2 정공 주입층으로 L101(LG 화학)을 5 nm 의 두께로 증착하고, 정공 전달층으로 HT320 (이데미쯔사)을 증착하고 그 위에 적색, 녹색 및 청색 발광층을 적층하였다. 이어서 그 위에 전자 전달층으로 LiQ:LG201 (LG 화학)의 1:1 로 30 nm 를 공증착한 후 상부 전극으로 Al을 증착하였다.
실시예
2
버퍼층으로 질화규소 1000Å, 산화규소 2250Å, 질화규소 600Å 및 산화규소 400Å을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 장치를 제조하였다.
비교예
1
버퍼층으로 질화규소 1000Å과 산화규소 3000Å을 적층하고 게이트 절연막으로 산화규소 800Å와 질화규소 400Å을 적층한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 장치를 제조하였다.
평가
실시예 1 및 비교예 1에 따른 유기 발광 장치의 발광 효율 및 색 좌표를 평가하였다. 발광 효율과 색 좌표는 Keithley 2400 souce-meter 와 PR-650을 사용하여 평가하였다.
그 결과는 표 1과 같다.
| 효율 (cd/A) |
색좌표 | |||
| X | Y | |||
| R | 실시예 1 | 44.6 | 0.678 | 0.321 |
| 비교예 1 | 29.4 | 0.683 | 0.316 | |
| G | 실시예 1 | 45.2 | 0.226 | 0.720 |
| 비교예 1 | 37.9 | 0.281 | 0.665 | |
| B | 실시예 1 | 2.77 | 0.143 | 0.058 |
| 비교예 1 | 3.23 | 0.142 | 0.073 | |
표 1을 참고하면, 실시예 1에 따른 유기 발광 장치는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 영역에서 모두 비교예 1에 따른 유기 발광 장치에 비해 발광 효율 및 색 특성이 개선된 것을 알 수 있다.
도 14는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 유기 발광 장치를 동일 전류에서 측정된 발광 스펙트럼이다.
도 14를 참고하면, 실시예 1에 따른 유기 발광 장치가 비교예 1에 따른 유기 발광 장치보다 적색, 녹색 및 청색 모두에서 발광 세기가 크고 발광 파장 범위가 좁아지는 것을 알 수 있다. 이로부터 실시예 1에 따른 유기 발광 장치가 발광 특성 및 색 특성이 개선되었음을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
110: 기판 111: 버퍼층
111a: 하부 버퍼층 111b: 중간 버퍼층
111c: 상부 버퍼층 124a, 124b: 게이트 전극
140: 게이트 절연막 140p: 하부 게이트 절연막
140q: 상부 게이트 절연막 154a, 154b: 반도체 층
160: 절연막 191: 화소 전극
270: 공통 전극 370: 유기 발광층
111a: 하부 버퍼층 111b: 중간 버퍼층
111c: 상부 버퍼층 124a, 124b: 게이트 전극
140: 게이트 절연막 140p: 하부 게이트 절연막
140q: 상부 게이트 절연막 154a, 154b: 반도체 층
160: 절연막 191: 화소 전극
270: 공통 전극 370: 유기 발광층
Claims (19)
- 기판,
상기 기판 위에 위치하는 투명 전극,
상기 투명 전극 위에 위치하는 발광층,
상기 발광층 위에 위치하는 반사 전극, 그리고
상기 기판과 상기 투명 전극 사이에 위치하는 게이트 절연막
을 포함하고,
상기 게이트 절연막은 상기 투명 전극과 맞닿고 있으며 1000Å 이하의 두께를 가지는 제1 무기 유전체 층을 포함하는
유기 발광 장치.
- 제1항에서,
상기 게이트 절연막은 상기 제1 무기 유전체 층 하부에 위치하며 상기 제1 무기 유전체 층과 굴절률이 다른 제2 무기 유전체 층을 더 포함하는 유기 발광 장치.
- 제2항에서,
상기 제1 무기 유전체 층은 질화규소를 포함하고,
상기 제2 무기 유전체 층은 산화규소를 포함하는
유기 발광 장치.
- 제1항에서,
상기 제1 무기 유전체 층은 400 내지 800 Å의 두께를 가지는 유기 발광 장치.
- 제4항에서,
상기 제2 무기 유전체 층은 400 내지 800 Å의 두께를 가지는 유기 발광 장치.
- 제1항에서,
상기 기판과 상기 게이트 절연막 사이에 위치하며 복수의 층을 포함하는 버퍼층을 더 포함하는 유기 발광 장치.
- 제6항에서,
상기 버퍼층은 산화규소를 포함하는 하부 버퍼층, 질화규소를 포함하는 중간 버퍼층 및 산화규소를 포함하는 상부 버퍼층을 포함하는 유기 발광 장치.
- 제7항에서,
상기 하부 버퍼층은 상기 중간 버퍼층 및 상기 상부 버퍼층보다 두꺼운 유기 발광 장치.
- 제8항에서,
상기 하부 버퍼층은 3000 Å 이상의 두께를 가지는 유기 발광 장치.
- 제8항에서,
상기 중간 버퍼층 및 상기 상부 버퍼층은 각각 200 내지 800 Å 및 200 내지 800 Å의 두께를 가지는 유기 발광 장치.
- 제1항에서,
상기 투명 전극과 전기적으로 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 더 포함하고,
상기 박막 트랜지스터는
소스 영역, 채널 영역 및 드레인 영역을 가지는 반도체 층,
상기 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 반도체 층의 채널 영역과 중첩하는 게이트 전극, 그리고
상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역에 각각 연결되어 있는 소스 전극 및 드레인 전극
을 포함하고,
상기 게이트 전극은 상기 투명 전극과 동일한 층에 형성되어 있는 투명 층 및 상기 투명 층의 상부에 위치하는 금속층을 포함하는 유기 발광 장치.
- 기판 위에 복수의 층을 포함하는 버퍼층을 형성하는 단계,
상기 버퍼층 위에 반도체 층을 형성하는 단계,
상기 반도체 층 위에 1000Å 이하의 두께를 가지는 제1 무기 유전체 층과 상기 제1 무기 유전체 층 하부에 위치하며 상기 제1 무기 유전체 층과 굴절률이 다른 제2 무기 유전체 층을 포함하는 게이트 절연막을 형성하는 단계,
상기 게이트 절연막 위에 투명층 및 도전층을 차례로 적층하고 패터닝하여 게이트 전극 및 화소 전극을 형성하는 단계,
상기 반도체 층에 소스 영역, 채널 영역 및 드레인 영역을 형성하는 단계,
상기 버퍼층 및 상기 게이트 절연막을 일부 제거하여 상기 반도체 층의 소스 영역 및 드레인 영역과 상기 화소 전극을 노출하는 단계,
상기 화소 전극의 도전층을 제거하는 단계,
상기 반도체 층의 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 각각 연결되는 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계,
상기 화소 전극 위에 발광층을 형성하는 단계, 그리고
상기 발광층 위에 반사 전극을 형성하는 단계
를 포함하는 유기 발광 장치의 제조 방법.
- 제12항에서,
상기 제1 무기 유전체 층은 질화규소를 포함하고,
상기 제2 무기 유전체 층은 산화규소를 포함하는
유기 발광 장치의 제조 방법.
- 제12항에서,
상기 제1 무기 유전체 층은 400 내지 800 Å의 두께로 형성하는 유기 발광 장치의 제조 방법.
- 제14항에서,
상기 제2 무기 유전체 층은 400 내지 800 Å의 두께로 형성하는 유기 발광 장치의 제조 방법.
- 제12항에서,
상기 버퍼층을 형성하는 단계는 산화규소를 포함하는 하부 버퍼층, 질화규소를 포함하는 중간 버퍼층 및 산화규소를 포함하는 상부 버퍼층을 차례로 형성하는 유기 발광 장치의 제조 방법.
- 제16항에서,
상기 하부 버퍼층은 상기 중간 버퍼층 및 상기 상부 버퍼층보다 두껍게 형성하는 유기 발광 장치의 제조 방법.
- 제17항에서,
상기 하부 버퍼층은 3000 Å 이상의 두께로 형성하는 유기 발광 장치의 제조 방법.
- 제17항에서,
상기 중간 버퍼층 및 상기 상부 버퍼층은 각각 200 내지 800 Å 및 200 내지 800 Å의 두께로 형성하는 유기 발광 장치의 제조 방법.
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