KR20160068322A - 유기전계 발광소자 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상부발광 방식의 구조에서 저저항 특성을 유지하면서도 캐소드 전극의 투과율을 향상시킬 수 있는 유기전계 발광소자 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 다수의 발광영역이 정의된 기판과, 상기 기판 상에 상기 발광영역 별로 구성된 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 상부에 구성된 유기 발광층과, 상기 유기 발광층 상부로 제 1 두께를 갖는 금속물질로 이루어진 하부층과, 상기 하부층 위로 제 2 두께를 가지며 상기 하부층을 이루는 금속물질의 산화물로 이루어져 투광성을 갖는 상부층의 이중층 구조를 갖는 제 2 전극을 포함하는 유기전계 발광소자 및 이의 제조 방법을 제공한다.

Description

유기전계 발광소자 및 이의 제조 방법{Organic electro luminescent device and method of fabricating the same}

본 발명은 유기전계 발광소자에 관한 것이며, 특히 상부발광 방식의 구조에서 저저항 특성을 유지하면서도 캐소드 전극의 투과율을 향상시킬 수 있는 유기전계 발광소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

평판 디스플레이(FPD ; Flat Panel Display)중 하나인 유기전계 발광소자는 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 갖는다. 또한 스스로 빛을 내는 자체발광형이기 때문에 명암대비(contrast ratio)가 크고, 초박형 디스플레이의 구현이 가능하며, 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없으며 저온에서도 안정적이고, 직류 5V 내지 15V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하다.

따라서, 전술한 바와 같은 장점을 갖는 유기전계 발광소자는 최근에는 TV, 모니터, 핸드폰 등 다양한 IT기기에 이용되고 있다.

이하, 유기전계 발광 소자의 기본적인 구조에 대해서 조금 더 상세히 설명한다.

유기전계 발광소자는 크게 어레이 소자와 유기전계 발광 다이오드로 이루지고 있다. 상기 어레이 소자는 게이트 및 데이터 배선과 연결된 스위칭 박막트랜지스터와, 상기 유기전계 발광 다이오드와 연결된 구동 박막트랜지스터로 이루어지며, 상기 유기전계 발광 다이오드는 상기 구동 박막트랜지스터와 연결된 제 1 전극과 유기 발광층 및 제 2 전극으로 이루어지고 있다.

이러한 구성을 갖는 유기전계 발광소자는 상기 유기 발광층으로부터 발생된 빛은 상기 제 1 전극 또는 제 2 전극을 향해 출사됨으로써 화상을 표시하게 된다. 이러한 유기전계 발광소자는 개구율 등을 고려할 때, 통상 상기 제 2 전극을 향해 출사되는 빛을 이용하여 화상을 표시하는 상부 발광 방식으로 제조되고 있다.

하지만, 유기전계 발광소자 제조 특성 상, 유기 발광층 상부에 위치하는 제 2 전극은 상기 유기 발광층의 손상 방지를 위해 일반적인 금속물질의 증착법인 스퍼터링(sputtering)법에 의해 형성될 수 없으며, 따라서 유기 발광층에 거의 손상을 주지 않는 진공 열 증착에 의해 형성되고 있는 실정이다.

한편, 상기 제 1 전극은 애노드 전극의 역할을 하도록 일함수 값이 높은 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어지고 있으며, 제 2 전극은 캐소드 전극의 역할을 하도록 일함수 값이 낮은 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 구리(Cu) 중 어느 하나 혹은 둘 이상의 물질로 이루어지고 있다.

그러나 전술한 상기 제 2 전극을 이루는 일함수 값이 낮은 금속물질은 불투명한 특성을 가지므로, 이러한 불투명한 금속을 일반적인 전극의 두께 즉, 1000Å 내지 4000Å의 두께로 형성하면 빛이 투과할 수 없다.

따라서 낮은 일함수 값을 가지며 불투명한 금속물질로 이루어진 제 2 전극은 투명성을 확보하기 위해 불투명한 금속물질로 이루어지는 하부층을 20Å 내지 200Å정도의 두께를 갖도록 형성하고 있다. 이 경우, 상기 제 2 전극의 빛 투과도는 15 내지 30% 정도가 되어 표시장치로서 사용될 수 있는 수준이 되고 있다.

하지만, 종래의 상부발광 방식의 유기전계 발광소자의 제 2 전극의 투과도인 15 내지 30%는 45% 이상의 투과도를 갖는 하부발광 방식의 유기전계 발광소자 대비 낮은 수준이 되고 있다.

한편, 상기 제 2 전극을 10Å 내지 200Å 정도의 두께를 갖도록 형성하면, 그 면저항이 수 십Ω/□ 내지 수 천Ω/□이 되며, 이 경우 상기 제 2 전극 자체의 면저항이 높아 위치별 전압 강하 값이 차이가 커 최종적으로는 휘도 불균일 현상이 발생됨으로서 유기전계 발광소자의 표시품질을 저하시키는 문제가 발생되고 있다.

또한, 상기 제 2 전극의 높은 면저항에 의해 유기전계 발광소자 자체의 구동전압이 상대적으로 커지게 되므로 단위 시간당 소비전력이 증가되며 됨으로써 특히, 개인용 휴대 IT기기에 적용 시 빠른 배터리 소비를 야기시키는 문제가 발생되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 상부 발광 방식의 유기전계 발광소자에 있어 유기 발광층 상부에 형성되어 캐소드 전극의 역할을 하는 제 2 전극의 면저항을 낮추는 동시에 상기 제 2 전극이 45% 이상의 빛 투과도 갖도록 투과율을 향상시킬 수 있는 유기전계 발광소자 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자는, 다수의 발광영역이 정의된 기판과, 상기 기판 상에 상기 발광영역 별로 구성된 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 상부에 구성된 유기 발광층과, 상기 유기 발광층 상부로 제 1 두께를 갖는 금속물질로 이루어진 하부층과, 상기 하부층 위로 제 2 두께를 가지며 상기 하부층을 이루는 금속물질의 산화물로 이루어져 투광성을 갖는 상부층의 이중층 구조를 갖는 제 2 전극을 포함한다.

이때, 상기 금속물질은 은(Ag) 또는 은(Ag) 합금되며, 상기 은(Ag) 합금은, 은(Ag)-마그네슘(Mg), 은(Ag)-알루미늄(Al), 은(Ag)-구리(Cu), 은(Ag)-마그네슘(Mg)-알루미늄(Al), 은(Ag)-마그네슘(Mg)-구리(Cu), 은(Ag)-알루미늄(Al)-구리(Cu), 은(Ag)-마그네슘(Mg)-알루미늄(Al)-구리(Cu) 중 어느 하나인 것이 특징이다.

상기 상부층은 상기 은(Ag) 산화물인 산화은(Ag₂O)을 포함하는 것이 특징이다.

그리고 제 1 두께는 100 내지 200Å이며, 상기 제 2 두께는 상기 제 1 두께의 2 내지 5배인 것이 특징이다.

또한 상기 제 2 전극은 그 면저항이 1 내지 7Ω/□ 이며, 그 투광도는 45% 이상인 것이 특징이다.

한편, 상기 제 1 전극 하부로, 상기 제 1 기판 상에는 서로 교차하는 게이트 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선 또는 데이터 배선이 형성된 동일한 층에 이들 배선과 나란하게 이격하며 구성된 전원배선과, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결된 스위칭 박막트랜지스터 및 상기 전원배선 및 상기 스위칭 박막트랜지스터와 연결된 구동 박막트랜지스터와, 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터를 덮으며 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키며 구성된 보호층을 포함하며, 상기 제 1 전극은 상기 보호층 위로 상기 각 화소영역 내에 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하며 형성된 것이 특징이다.

본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제조 방법은, 다수의 발광영역이 정의된 기판 상에 상기 발광영역 별로 제 1 전극을 형성하는 단계와, 상기 제 1 전극 상부에 유기 발광층을 형성하는 단계와, 상기 유기 발광층 상부로 금속물질을 열 증착하여 제 1 두께의 금속물질층을 형성하는 단계와, 상기 금속물질층을 제 1 농도를 갖는 오존 가스에 제 1 시간동안 노출시킴으로서 상기 금속물질층의 저면을 기준으로 제 2 두께만큼을 제외한 상기 금속물질층의 표면을 기준으로 상기 제 1 두께에서 상기 제 2 두께를 뺀 제 3 두께만큼을 상기 금속물질의 산화물로 변형시키는 표면처리를 진행하여 상기 제 2 두께의 하부층과 투광성을 갖는 상기 제 3 두께의 상부층의 이중층 구조를 갖는 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 금속물질은 은(Ag) 또는 은(Ag) 합금인 은(Ag)-마그네슘(Mg), 은(Ag)-알루미늄(Al), 은(Ag)-구리(Cu), 은(Ag)-마그네슘(Mg)-알루미늄(Al), 은(Ag)-마그네슘(Mg)-구리(Cu), 은(Ag)-알루미늄(Al)-구리(Cu), 은(Ag)-마그네슘(Mg)-알루미늄(Al)-구리(Cu) 중 어느 하나인 것이 특징이다.

그리고 상기 상부층은 상기 표면처리에 의해 상기 은(Ag) 산화물인 산화은(Ag₂O)을 포함하는 것이 특징이다.

또한 제 1 두께는 300 내지 1200Å이며, 상기 제 2 두께는 100 내지 200Å이며, 상기 제 3 두께는 상기 200 내지 1000Å인 것이 바람직하다.

그리고 상기 제 1 농도는 0.1 내지 5ppm인이며, 이때 상기 제 1 시간은 10 내지 120초인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 유기전계 발광소자는, 낮은 일함수 값을 갖는 저 금속물질로 100Å 내지 200Å 정도의 두께를 갖는 하부층과 상기 하부층 두께의 2 내지 5배의 두께(200 내지 1000Å)를 갖는 금속산화물로 상부층의 이중층 구조를 갖는 캐소드 전극을 구성하여 면 저항이 7Ω/□ 이하가 되도록 종래대비 낮춤으로서 상기 캐소드 전극의 위치 별 전압 강하를 억제시켜 전압 강하에 따른 휘도 불균일을 억제하여 표시품질을 향상시키는 효과가 있다.

나아가 본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 낮은 면저항을 확보하기 위해 종래 대비 두껍게 형성된 상기 캐소드 전극에 있어 이의 표면 처리를 통해 금속산화물층을 형성하여 투명성을 확보함으로서 유기 발광층으로부터 발생된 빛이 종래의 유기전계 발광소자의 수준 이상으로 상기 캐소드 전극을 잘 투과하도록 하여 휘도 특성을 함께 향상시키는 효과를 갖는다.

도 1은 일반적인 유기전계 발광소자의 한 화소에 대한 회로도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 표시영역 일부에 대한 단면도.
도 3은 빛의 파장별 제 2 전극의 투과도를 나타낸 그래프로서, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제 2 전극의 빛 투과도와 더불어 종래의 유기전계 발광소자의 제 2 전극의 빛 투과도 및 비교예에 따른 유기전계 발광소자의 제 2 전극의 빛 투과도를 함께 나타낸 도면.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제조 단계별 공정 단면도.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

우선, 유기전계 발광소자의 기본적인 구조 및 동작특성에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 유기전계 발광소자의 한 화소에 대한 회로도이다.

도시한 바와 같이, 유기전계 발광소자에 있어 게이트 배선과 데이터 배선으로 둘러싸인 영역으로 정의되는 각 화소는 상기 게이트 배선과 데이터 배선 및 전원배선과, 스위칭(switching) 박막트랜지스터(STr) 및 구동(driving) 박막트랜지스터(DTr), 스토리지 커패시터(StgC) 그리고 유기전계 발광 다이오드(E)를 포함하여 구성되고 있다.

조금 더 상세히 유기전계 발광소자의 구성에 대해 설명하면, 제 1 방향으로 게이트 배선(GL)이 형성되어 있고, 이러한 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성되어 상기 각 화소영역(P)을 정의하며 데이터 배선(DL)이 형성되어 있으며, 상기 데이터 배선(DL)과 이격하며 전원전압을 인가하기 위한 전원배선(PL)이 형성되어 있다.

또한, 각 화소 내부에 있어 상기 데이터 배선(DL)과 게이트 배선(GL)이 교차하는 부분에는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 형성되어 있으며, 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 전기적으로 연결된 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있다.

이때, 상기 유기전계 발광 다이오드(E)의 일측 단자인 제 1 전극은 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극과 연결되고, 타측 단자인 제 2 전극은 전원배선(PL)과 연결되고 있으며, 이에 의해 상기 전원배선(PL)은 전원전압을 상기 유기전계발광 다이오드(E)로 전달하게 된다.

또한, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에는 스토리지 커패시터(StgC)가 형성되고 있다.

따라서, 상기 게이트 배선(GL)을 통해 신호가 인가되면 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 온(on) 되고, 상기 데이터 배선(DL)의 신호가 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극에 전달되어 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 되므로 유기전계발광 다이오드(E)를 통해 빛이 출력된다.

이때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 상태가 되면, 상기 전원배선(PL)으로부터 유기전계발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨이 정해지며 이로 인해 상기 유기전계발광 다이오드(E)는 그레이 스케일(gray scale)을 구현할 수 있게 된다.

또한, 상기 스토리지 커패시터(StgC)는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 오프(off) 되었을 때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 함으로써 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 오프(off) 상태가 되더라도 다음 프레임(frame)까지 상기 유기전계발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨을 일정하게 유지할 수 있게 된다.

이후에는 이러한 구동에 의해 화상을 표시하는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 구성에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 표시영역 일부에 대한 단면도이다. 이때, 설명의 편의를 위해 각 화소영역(P) 내에 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 형성될 영역을 스위칭 영역(미도시), 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성될 영역을 구동영역(DA)이라 정의하였으며, 유기 발광층(155)이 구비되는 영역을 발광영역(EA)이라 정의하였다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 제 1 전극과 유기 발광층 및 이중층 구조의 제 2 전극으로 이루어진 유기전계 발광 다이오드(E)이 구비된 제 1 기판(110)과, 상기 유기전계 발광 다이오드(E)의 보호 및 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(170)으로 구성되고 있다. 이때, 상기 제 2 기판(170)은 무기절연막 또는(및) 유기절연막 등으로 대체되거나, 또는 필름이 부착됨으로써 생략될 수 있다.

우선, 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 유기전계 발광 다이오드(E)가 구비된 제 1 기판(110)의 구성에 대해 설명한다.

상기 제 1 기판(110) 상에는 각 화소영역(P) 내의 구동영역(DA) 및 스위칭 영역(미도시)에는 순수 폴리실리콘으로 이루어지며 그 중앙부는 채널이 형성되는 제 1 영역(113a), 그리고 상기 제 1 영역(113a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 제 2 영역(113b)으로 구성된 반도체층(113)이 형성되어 있다.

이때, 상기 반도체층(113)과 상기 제 1 기판(110) 사이에는 상기 제 1 기판(110) 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 버퍼층(미도시)이 더욱 형성될 수도 있다.

상기 버퍼층(미도시)은 상기 반도체층(113)의 결정화시 상기 제 1 기판(110) 내부로부터 나오는 알카리 이온의 방출에 의한 상기 반도체층(113)의 특성 저하를 방지하기 위함이다.

또한, 상기 반도체층(113)을 덮으며 상기 제 1 기판(110) 전면에 게이트 절연막(116)이 형성되어 있으며, 상기 구동영역(DA) 및 스위칭 영역(미도시)에 있어 상기 게이트 절연막(116) 위로는 상기 반도체층(113)의 제 1 영역(113a)에 대응하여 게이트 전극(120)이 형성되어 있다.

그리고 상기 게이트 절연막(116) 위로는 스위칭 박막트랜지스터(미도시)의 게이트 전극(미도시)과 연결되며 일 방향으로 연장하며 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)를 이루는 게이트 전극(120, 미도시)과 게이트 배선(미도시)은 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴합금(MoTi) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어져 단일층 또는 다중층 구조를 이룬다.

또한, 상기 게이트 전극(120, 미도시)과 게이트 배선(미도시) 위로 상기 제 1 기판(110) 전면에 층간절연막(123)이 형성되어 있다. 이때, 상기 층간절연막(123)과 그 하부의 게이트 절연막(116)은 상기 제 1 영역(113a) 양측면에 위치한 상기 제 2 영역(113b) 각각을 노출시키는 반도체층 콘택홀(125)이 형성되어 있다.

다음, 상기 반도체층 콘택홀(125)을 포함하는 층간절연막(123) 상부에는 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 각 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(130)이 형성되고 있다.

또한, 상기 층간절연막(123) 위로 각 구동영역(DA) 및 스위칭 영역(미도시)에는 각각 서로 이격하며 상기 반도체층 콘택홀(125)을 통해 노출된 제 2 영역(113b)과 각각 접촉하며 소스 및 드레인 전극(133, 136)이 형성되어 있다.

이때, 상기 소스 및 드레인 전극(133, 136)과, 이들 전극(133, 136)과 접촉하는 제 2 영역(113b)을 포함하는 반도체층(113)과, 상기 반도체층(113) 상부에 형성된 게이트 절연막(116) 및 게이트 전극(120)은 각각 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시)를 이룬다.

상기 데이터 배선(130)과 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136) 또한 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴합금(MoTi) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어져 단일층 또는 다중층 구조를 이룬다.

한편, 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(130)과 전기적으로 연결되고 있으며, 상기 데이터 배선(130)은 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)의 소스 전극(미도시)과 연결되며, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)는 상기 전원배선(미도시)과 유기전계 발광 다이오드(E)와 연결되고 있다.

본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)에 있어서는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 폴리실리콘의 반도체층(113)을 가지며 탑 게이트 타입(Top gate type)으로 구성된 것을 일례로 보이고 있다.

하지만, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)는 비정질 실리콘의 반도체층 또는 산화물 반도체 물질로 이루어진 반도체층을 갖는 보텀 게이트 타입(Bottom gate type)으로 구성될 수도 있다.

상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터가 보텀 게이트 타입으로 구성되는 경우, 게이트 전극과, 게이트 절연막과, 순수 비정질 실리콘의 액티브층과 서로 이격하며 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층으로 이루어진 반도체층과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극의 적층구조를 갖거나, 또는 게이트 전극과, 게이트 절연막과, 산화물 반도체층과, 에치스토퍼와, 상기 에치스토퍼 상에서 서로 이격하며 각각 상기 산화물 반도체층과 접촉하는 소스 및 드레인 전극의 적층구조를 갖는다.

이러한 보텀 게이트 타입의 구동 및 스위칭 박막트랜지스터가 형성된 제 1 기판의 경우, 상기 게이트 배선 상기 게이트 전극이 형성된 동일한 층에 상기 스위칭 박막트랜지스터의 게이트 전극과 연결되도록 형성되며, 상기 데이터 배선은 상기 스위칭 박막트랜지스터의 소스 전극이 형성된 동일한 층에 상기 소스 전극과 연결되도록 형성된 구성을 이루게 된다.

한편, 비록 도면에 나타나지 않았지만, 상기 게이트 배선(미도시)이 형성된 동일한 층 또는 상기 데이터 배선(130)이 형성된 동일한 층에는 전원배선(미도시)이 형성되고 있으며, 이러한 전원배선(미도시)은 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 일 전극과 연결되고 있다.

또한, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시) 상부로 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(143)을 갖는 제 1 보호층(140)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 1 보호층(140)은 평탄한 표면을 이루도록 유기절연물질 예를들면 포토아크릴로 이루어지고 있다. 이때, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 상기 제 1 보호층(140) 사이에 무기절연물질로 이루어진 제 2 보호층(미도시)이 더욱 형성될 수도 있으며, 이 경우, 상기 드레인 콘택홀(143)은 상기 제 1 및 제 2 보호층(140, 미도시)에 대해 형성된다.

상기 드레인 콘택홀(143)을 구비한 제 1 보호층(140) 위로는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)과 상기 드레인 콘택홀(143)을 통해 접촉되며, 각 화소영역(P) 별로 발광영역(EA)에 대응하여 제 1 전극(147)이 형성되어 있다.

이러한 제 1 전극(147)은 이중층 구조를 이루는 것이 특징이며, 상기 제 1 전극의 상부층(147b)은 애노드 전극의 역할을 하며, 그 하부층(147a)은 반사층의 역할을 하도록 형성된다.

즉, 상기 제 1 전극(147)의 상부층(147b)은 애노드 전극의 역할을 하도록 일함수 값이 비교적 큰 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어지고 있으며, 상기 제 1 전극(147)의 하부층(147a)은 반사효율이 우수한 금속물질 혹은 합금인 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디뮴(AlNd), 은(Ag), 은-팔라듐-구리(APC) 중 어느 하나로 이루어짐으로써 상기 제 1 전극(147) 상부에 형성되는 유기 발광층(155)으로부터 발광된 빛을 상부로 반사시켜 재활용하여 발광효율을 향상시키는 역할을 하게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)는 상부발광 방식이 되고 있으며, 유기 발광층(155)으로부터 발광된 빛 중 상기 제 1 기판(110) 쪽으로 출사되는 빛은 실질적으로 사용자가 느끼지 못하며, 사라지게 되므로 이러한 빛을 재활용함으로서 휘도 특성을 향상시키고 나아가 제조공정 단순화를 구현할 수 있도록 상기 제 1 전극(147)을 반사 능력이 우수한 금속물질로 이루어진 하부층(147a)을 포함하여 이중층 구조를 갖도록 형성한 것이다.

다음, 상기 이중층 구조를 갖는 제 1 전극(147) 위로 발광영역(EA)의 경계에는 각 발광영역(EA)을 둘러싸는 형태로 상기 제 1 전극(147)의 가장자리와 소정폭 중첩하며 상기 제 1 전극(150)의 중앙부를 노출시키며 뱅크(150)가 형성되어 있다.

이때, 상기 뱅크(150)는 소수성 특성을 갖는 물질로서 단일층 구조를 이룰 수도 있으며, 또는 친수성 특성을 갖는 물질로 이루어진 하부층과 소수성 특성을 갖는 물질로 이루어진 상부층의 이중층 구조를 이룰 수도 있다. 도면에 있어서는 단일층 구조를 갖는 상기 뱅크(150)를 일례로 나타내었다.

또한, 상기 뱅크(150)로 둘러싸인 각 발광영역(EA)에 있어 상기 제 1 전극(147) 위로는 적, 녹, 청색 중 어느 하나의 색을 발광하는 것을 특징으로 하는 유기 발광층(155)이 형성되고 있다.

이때, 상기 유기 발광층(155)은 전술한 적, 녹, 청색을 발광하는 발광 물질 이외에 화이트를 발광하는 물질로 이루어진 것을 더욱 포함하여 적, 녹, 청 및 화이트를 발광하는 구성을 이룰 수도 있으며, 혹은 화이트를 발광하는 물질만으로 이루어질 수도 있다.

다음, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자에 있어 가장 특징적인 구성으로서 상기 유기 발광층(155) 상부로 표시영역 전면에는 캐소드 전극의 역할을 하며 면 저항이 7Ω/□ 이하가 되며, 45% 이상 빛 투과율을 갖는 수준의 투명성을 유지하는 것을 특징으로 하는 이증층 구조의 제 2 전극(165)이 형성되어 있다.

이때, 상기 제 1, 2 전극(147, 165)과 그 사이에 형성된 유기 발광층(155)은 유기전계 발광 다이오드(E)를 이루게 된다.

한편, 도면에 나타나지 않았지만, 상기 제 1 전극(147)과 유기 발광층(155) 사이 및 상기 유기 발광층(155)과 제 2 전극(165) 사이에는 각각 상기 유기 발광층(155)의 발광 효율 향상을 위해 다층 구조의 제 1 발광보상층(미도시)과 제 2 발광보상층(미도시)이 더욱 형성될 수도 있다.

이때, 다층의 상기 제 1 발광보상층(미도시)은 상기 제 1 전극(147)으로부터 순차 적층되며 정공주입층(hole injection layer) 및(또는) 정공수송층(hole transporting layer)으로 이루어질 수 있으며, 상기 제 2 발광보상층(미도시)은 상기 유기 발광층(155)으로부터 전자수송층(electron transporting layer) 및(또는) 전자주입층(electron injection layer)으로 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)에 있어 가장 특징적인 구성요소인 제 2 전극에 대해 보다 상세히 설명한다.

상기 유기 발광층(155) 상부에 형성된 상기 제 2 전극(165)은 그 하부층(165a)은 캐소드 전극의 역할을 하도록 일함수 값이 비교적 낮은 금속물질인 은(Ag)으로 이루어지거나 또는 은(Ag))을 주성분으로 하여 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 중 어느 하나의 혹은 2가지 이상의 금속물질이 공 증착되어 형성되는 은(Ag) 합금으로서 은(Ag)-마그네슘(Mg), 은(Ag)-알루미늄(Al), 은(Ag)-구리(Cu), 은(Ag)-마그네슘(Mg)-알루미늄(Al), 은(Ag)-마그네슘(Mg)-구리(Cu), 은(Ag)-알루미늄(Al)-구리(Cu), 은(Ag)-마그네슘(Mg)-알루미늄(Al)-구리(Cu) 중 어느 하나로 이루어지는 것이 특징이다.

이렇게 제 2 전극(165)의 하부층(165a)을 은(Ag)을 포함하는 공증착 된 합금으로 형성한 것은 이의 상부에 구비되는 금속산화물로 이루어진 상부층(165b)을 형성하기 위함이다.

그리고 상기 제 2 전극(165)의 상부층(165b)은 상기 하부층(165a)을 이루는 금속물질 중 주 성분인 은(Ag)의 산화물(Ag₂O)로 이루어지고 있는 것이 특징이다. 이때, 상기 제 2 전극(165)의 상부층(165b)은 하부층(165a)이 은(Ag) 합금으로 이루어진 경우 은(Ag) 이외에 공증착된 금속물질의 산화물 또한 소량 포함되고 있다.

금속산화물로 이루어진 상기 제 2 전극(165)의 상부층(165b)은 그 두께가 상기 제 2 전극(165)의 하부층(165a)의 2 내지 5배가 되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제 2 전극(165)의 하부층(165a)이 100 내지 200Å의 두께를 가지므로 상기 제 2 전극(165)의 상부층(165b)은 200 내지 1000Å의 두께를 갖는다.

상기 금속산화물로 이루어진 제 2 전극(165)의 상부층(165b)은 그 두께 비율에 따라 상기 제 2 전극(165) 전체의 빛 투과도가 달라지며, 상기 제 2 전극(165)의 상부층(165b)은 상기 제 2 전극(165)의 하부층(165a)을 베이스로 하여 형성되는 것이 특징이다.

상기 제 2 전극(165)의 하부층(165a)은 오존 가스에 노출되는 표면처리 공정을 진행해야 하며, 이 과정에서 오존가스에의 노출량에 정도에 의해 상기 금속산화물로 이루어진 상기 제 2 전극(165)의 상부층(165b)의 투과도가 결정되며 적정량보다 적게 노출되거나 혹은 과다 노출될 경우 오히려 투과도가 저감되는 현상이 발생한다.

따라서 상기 제 2 전극(165)의 상부층(165b)의 두께가 상기 제 2 전극(165)의 하부층(165a) 대비 2 내지 5배의 범위를 벗어나는 경우 오히려 상기 제 2 전극(165) 자체의 빛의 투과도가 저하될 수 있으며, 이러한 제 2 전극(165)의 투과도 저하를 억제하기 위해서는 상기 금속산화물로 이루어지는 제 2 전극(165)의 상부층(165b)은 제 2 전극(165) 하부층(165a) 두께의 2 내지 5배가 되는 것이 가장 바람직함으로 실험적으로 알 수 있었다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)에 있어 상기 제 2 전극(165)은 그 하부층(165a)이 은(Ag) 또는 은(Ag)을 주 성분으로 하는 공증착된 합금으로 100 내지 200Å의 두께를 가지며, 상기 상부층(165b) 또한 상기 하부층(165a)을 이루는 금속물질이 산화되어 투광성 특성을 갖도록 하지만 여전히 도전성 특성을 가지며, 나아가 상기 하부층(165a)의 2 내지 5배의 두께를 가지며 형성됨으로서 최종적으로 상기 제 2 전극(165)의 상부층(165b)은 200 내지 1000Å 정도의 두께를 갖는다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)는 종래의 유기전계 발광소자의 제 2 전극 대비 1.5 내지 120배 정도 더 두꺼운 두께를 갖는 상기 제 2 전극(165)이 형성되어 그 면저항이 크게 저감되어 수 Ω/□ 더욱 정확히는 1 내지 7Ω/□가 됨으로서 면저항 증가로 인한 휘도 불균일 현상을 최소화하는 구성을 이루는 것이 특징이다.

나아가 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 상기 제 2 전극(165)이 종래의 상부발광 방식의 유기전계 발광소자 대비 1.5 내지 120배 정도 더 두꺼운 두께를 가지면서도 투광성을 증가하여 빛 투과성은 오히려 종래대비 향상되는 효과를 갖는 것이 또 다른 특징이다.

도 3은 빛의 파장별 제 2 전극의 투과도를 나타낸 그래프로서, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제 2 전극의 빛 투과도(60s, 120s 로 표시됨)와 더불어 종래의 유기전계 발광소자의 제 2 전극의 빛 투과도(ref로 표시됨) 및 비교예에 따른 유기전계 발광소자의 제 2 전극의 빛 투과도(180s로 표시됨)를 함께 나타낸 도면이다. 이때, 종래의 유기전계 발광소자의 경우 제 2 전극은 은으로 150Å의 두께로 구성된 것을 측정하였으며, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 경우 은으로 이루어진 하부층과 은 산화물로 이루어진 상부층의 총 두께가 150Å이며 은으로 이루어진 하부층을 각각 오존에 각각 60초(상부층은 하부층의 약 3 내지 3.5배의 두께를 이룸), 120초(상부층은 하부층의 4.5 내지 5배의 두께를 이룸)간 노출 시 형성된 상부층을 포함하는 제 2 전극의 투과도이며, 비교예의 경우 은으로 이루어진 하부층과 은 산화물로 이루어진 상부층의 총 두께가 150Å이며 은으로 이루어진 하부층을 오존에 180초(상부층은 하부층의 5배 보다 큰 두께를 이룸)간 노출 시 형성된 상부층을 포함하는 제 2 전극의 투과도이다.

도시한 바와같이, 종래의 유기전계 발광소자는 녹색을 나타내는 일례로 550nm의 파장의 빛에 대해 약 17.5%의 투과도를 나타내고 있지만, 본 발명의 실시예의 일례로서 60초간 오존에 노출되어 형성된 은(Ag) 산화물층을 상부층으로 하는 경우 약 48.5%의 투과도를 가짐을 알 수 있으며, 이러한 본 발명의 실시예의 경우 종래의 유기전계 발광소자 대비 약 2.7배의 투과도 향상이 이루어졌음을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예의 또 다른 일례로서 120초간 오존에 노출되어 형성된 은(Ag) 산화물층을 상부층으로 하는 경우 약 47%의 투과도를 가짐을 알 수 있으며, 이 경우 약 2.6배의 투과도 향상이 이루어졌음을 알 수 있다.

한편, 은(Ag)으로 이루어진 하부층과 이러한 하부층에 대해 120초간 오존에 노출되어 형성된 은(Ag) 산화물층을 상부층으로 하는 제 2 전극을 구비한 비교예의 경우 상기 제 2 전극은 약 29%의 투과도를 가짐을 알 수 있으며, 이 경우 종래의 유기전계 발광소자 대비 1,7배의 투과도 향상이 이루어지고 있지만 일례로 하부발광 방식의 유기전계 발광소자의 45% 이상의 투과도에는 미치지 못함을 알 수 있다.

이러한 비교예의 경우 은(Ag)으로 이루어진 하부층에 대해 오존 가스를 이용한 표면처리가 과도하게 이루어짐으로서 오히려 제 2 전극의 투과율이 저감되었음을 알 수 있다.

한편, 도 2를 참조하면, 상기 제 1 기판(110) 상에 순차 형성된 상기 제 1 전극(147)과 유기 발광층(155)과 이중층 구조의 제 2 전극(165)은 유기전계 발광 다이오드(E)를 이룬다.

한편, 전술한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)의 제 1 기판(110)에 대응하여 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(170)이 구비되고 있다.

상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(170)은 그 가장자리를 따라 실란트 또는 프릿으로 이루어진 접착제(미도시)가 구비되고 있으며, 이러한 접착제(미도시)에 의해 상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(170)이 합착되어 패널상태를 유지하고 있다. 이때, 서로 이격하는 상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(170) 사이에는 진공의 상태를 갖거나 또는 불활성 기체로 채워짐으로써 불활성 가스 분위기를 가질 수 있다.

이 경우, 상기 인캡슐레이션을 위한 상기 제 2 기판(170)은 유연한 특성을 갖는 플라스틱으로 이루어질 수도 있으며, 또는 유리기판으로 이루어질 수도 있다.

한편, 전술한 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)는 제 1 기판(110)과 마주하여 이격하는 형태로 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(170)이 구비된 것을 나타내고 있지만, 상기 제 2 기판(170)은 점착층을 포함하는 필름 형태로 상기 제 1 기판(110)의 최상층에 구비된 상기 제 2 전극(160)과 접촉하도록 구성될 수도 있으며, 혹은 상기 제 2 전극(160) 상부로 유기절연막(미도시) 또는(및) 무기절연막(미도시)으로 이루어진 캡핑막(미도시)이 형성될 수 있으며, 이 경우 필름과 상기 유기절연막(미도시) 또는(및) 무기절연막(162)은 그 자체로 인캡슐레이션 막(미도시)으로 이용될 수도 있으며, 이 경우 상기 제 2 기판(170)은 생략할 수도 있다.

이후에는 전술한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제조 방법에 대해 설명한다.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제조 단계별 공정 단면도이다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자에 있어 구동 및 스위칭 박막트랜지스터를 포함하여 뱅크 및 유기전계 발광 다이오드의 유기 발광층을 형성하는 단계까지의 제조 방법은 일반적인 유기전계 발광소자의 제조 방법과 동일하므로 이들 구성요소를 형성하는 방법에 대해서는 상세한 설명을 생략하며, 본 발명의 특징적인 면을 갖는 구성인 이중층 구조를 갖는 제 2 전극을 형성하는 단계를 위주로 하여 상세히 설명하도록 한다.

우선, 도 4a에 도시한 바와같이, 투명한 절연기판(101) 예를들면 유리 또는 플렉서블한 특성을 갖는 플라스틱 재질의 제 1 기판(110) 상에 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(130)과, 전원배선(미도시)을 형성하고, 각 화소영역(P) 내에 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)를 형성한다.

이때, 이러한 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)는 본 발명의 실시예에서와 같이 탑 게이트 구조를 이루는 경우, 순수 폴리실리콘의 제 1 영역(113a)과 이의 양측에 불순물이 도핑된 폴리실리콘의 제 2 영역(113b)으로 이루어진 폴리실리콘의 반도체층(113)과, 게이트 절연막(116)과, 상기 제 1 영역(113a)과 중첩하여 형성된 게이트 전극(120)과, 상기 제 2 영역(113b)을 노출시키는 반도체층 콘택홀(125)을 갖는 층간절연막(123)과, 상기 반도체층 콘택홀(125)을 통해 각각 상기 소스 및 드레인 영역(113b)과 접촉하며 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)의 적층 구조를 갖도록 형성하다.

또한, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)가 보텀 게이트 구조를 이루는 경우는, 게이트 전극과, 게이트 절연막과, 순수 비정질 실리콘의 액티브층과 서로 이격하며 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층으로 이루어진 반도체층과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극의 적층구조를 갖도록 형성하거나, 또는 게이트 전극과, 게이트 절연막과, 산화물 반도체층과, 에치스토퍼와, 상기 에치스토퍼 상에서 서로 이격하며 각각 상기 산화물 반도체층과 접촉하는 소스 및 드레인 전극의 적층구조를 갖도록 형성한다.

다음, 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr) 위로 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(143)을 갖는 제 1 보호층(140)을 형성한다. 이때 상기 제 1 보호층(140)은 유기절연물질을 도포하여 형성하고 이를 패터닝함으로서 평탄한 표면을 가지며, 상기 제 1 보호층(140) 하부에 무기절연물질로 이루어진 제 2 보호층(미도시)을 더욱 형성할 수도 있다.

이후, 상기 제 1 보호층(140) 위로 상기 각 화소영역(P)별로 판 형태를 가지며 반사 능률이 우수한 금속물질 혹은 합금 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디뮴(AlNd), 은(Ag), 은-팔라듐-구리(APC) 중 어느 하나로 이루어진 하부층(147a)과 일함수 값이 비교적 높은 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어진 상부층(147b)의 이중층 구조를 갖는 제 1 전극(147)을 형성한다.

다음, 상기 제 1 전극(147) 위로 유기물질 바람직하게는 소수성 특성을 갖는 고분자 물질 예를들면 불소(F)가 함유된 폴리이미드(poly imide), 스티렌(styrene), 메틸마사크릴레이트(methyl mathacrylate), 폴리테트라플로우틸렌(polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나 또는 둘 이상이 혼합된 물질을 코팅하여 유기 물질층(미도시)을 형성한 후 이를 패터닝하여 각 발광영역(EA)의 경계에 상기 발광영역(EA)을 둘러싸는 댐 형태의 뱅크(150)를 형성한다.

이러한 뱅크(150)는 표시영역 전면에 격자형태를 이루며, 각 발광영역(EA)에 있어서는 상기 제 1 전극(147)의 중앙부를 노출시키는 형태를 이루는 것이 특징이다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자에 있어서는 상기 뱅크(150)는 단일층 구조를 이루는 것을 일례로 설명하였지만, 상기 뱅크(150)는 친수성 물질을 갖는 물질층을 이용하여 이를 패터닝함으로서 제 1 뱅크를 형성하고 상기 제 1 뱅크 상에 소수성 물질로 이루어진 제 2 뱅크를 형성함으로 이중층 구조를 갖도록 형성할 수도 있다.

다음, 표시영역에 있어 격자형태를 갖는 상기 뱅크(150)가 형성된 상기 제 1 기판(110)에 대응하여 잉크젯 장치(195) 또는 노즐 코팅장치(미도시)를 이용하여 액상의 유기 발광 물질을 상기 뱅크(150)로 둘러싸인 영역에 대응하여 분사 또는 드롭핑 함으로서 상기 각 발광영역 내의 상기 제 1 전극(150) 상부에 유기 발광 물질층(미도시)을 형성하고 이에 대해 건조공정을 진행하여 경화시킴으로서 유기 발광층(155)을 형성한다.

이러한 유기 발광층(155)은 전술한 바와같이 잉크젯 장치 또는 노즐 코팅 장치를 이용하여 형성한 것을 보이고 있지만, 다수의 개구를 갖는 쉐도우 마스크를 이용하여 진공 열 증착 공정을 통해서도 형성할 수도 있다.

다음, 도 4b에 도시한 바와같이, 상기 유기 발광층(155) 위로 표시영역 전면에 일함수 값이 비교적 낮은 금속물질인 은을 열 증착하거나, 또는 은(Ag)을 주성분으로 하여 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 중 어느 하나의 혹은 2가지 이상의 금속물질을 동시에 공통으로 열 증착함으로서 은(Ag)만으로 이루어지거나 혹은 은(Ag)-마그네슘(Mg), 은(Ag)-알루미늄(Al), 은(Ag)-구리(Cu), 은(Ag)-마그네슘(Mg)-알루미늄(Al), 은(Ag)-마그네슘(Mg)-구리(Cu), 은(Ag)-알루미늄(Al)-구리(Cu), 은(Ag)-마그네슘(Mg)-알루미늄(Al)-구리(Cu) 중 어느 하나로 이루어진 제 1 두께(t1)를 갖는 저저항 금속층(164)을 형성한다. 이때, 이러한 저저항 금속층(164)의 상기 제 1 두께(t1)는 300 내지 1200Å인 것이 바람직하다.

이는 상기 제 1 두께(t1)가 300Å보다 작을 경우, 이를 일 구성요소로 하여 최종적으로 완성된 제 2 전극(도 4d의 165)의 면저항이 7Ω/□ 이하가 되도록 형성할 수 없으며, 상기 제 1 두께(t1)가 1200Å보다 큰 경우 최종적으로 완성된 제 2 전극(도 4d의 165)의 투과율이 45% 이상이 되도록 하기 어렵기 때문이다.

한편, 열 증착 방식은 은 또는 저저항 금속물질의 입자가 휘산하여 유기 발광층 표면에 부착되어 형성됨으로서 금속물질의 일반적인 증착방법인 스퍼터링과는 달리 유기 발광층 표면을 손상시키지 않는다.

하지만, 이러한 열 증착 방식에 의해 휘산되어 유기 발광층(155) 표면에 부착되는 금속 입자간 밀도는 치밀하지 못하므로 입자 주위에는 실질적으로 빈 공간이 많이 형성됨을 알 수 있다. 이 경우 상기 각 금속입자의 주변의 빈공간에는 다수의 산소 입자 또는 원소가 분포되어 있는 상태를 이룬다.

한편, 일함수 값이 낮은 저저항 물질인 은(Ag)의 경우, 산소(O2)에 대해 매우 안정적이어서 일반 대기 분위기에서 산화되지 않지만, 적절히 산화되어 은(Ag) 산화물(Ag₂O)을 이룰 경우 투명해지는 특성을 갖는다.

즉, 은(Ag)은 다음과 같은 화학식과 같은 변화가 가능하다.

2Ag + O₃ -> Ag₂O + O₂

2개의 은(Ag) 입자와 하나의 오존(O₃)이 결합하면 은 산화물(Ag₂O) 입자 하나와 산소(O₂) 가스를 배출하는 화학반응이 가능하다.

이때, 열 증착에 형성된 저저항 금속 물질층(164)에 있어 은(Ag) 입자 주변에는 많은 산소(O₂) 입자 혹은 원자가 존재하고 있으며, 이러한 은(Ag) 입자 주변에 위치하는 산소(O₂) 입자 혹은 원자는 전구체(precursor) 역할을 함으로서 오존(O₃)과 반응하기 때문에 금속인 은(Ag)의 산화물인 산화은(Ag₂O) 형태로 용이하게 바꿀 수 있다.

따라서 전술한 화학반응을 유도하여 상기 저저항 금속물질층(164)의 표면의 일부 두께를 금속산화물 더욱 정확히는 은(Ag) 산화물(Ag₂O)층으로 변화시킴으로써 투광성을 향상시킬 수 있는 것이다.

한편, 상기 화학반응이 발현되도록 도 4c에 도시한 바와같이, 상기 제 1 두께(t1)의 저저항 금속물질층(164)이 형성된 상기 제 1 기판(110)을 오존 발생 장치의 챔버(195) 내부에 위치시킨 후 상기 저저항 금속물질층(164) 표면을 적절한 농도를 갖는 오존(O₃) 가스에 적절 시간 노출시키는 표면처리 공정을 진행한다.

이때, 상기 챔버(195) 내부에서 오존(O₃) 가스는 0.1 내지 50ppm의 농도가 되도록 하고, 이러한 오존(O₃) 가스 농도 분위기에서 상기 저저항 금속물질층(164)의 10 내지 120초간 상기 오존(O₃) 가스에 노출되도록 하는 것이 바람직하다.

이렇게 상기 저저항 금속물질층(164)이 오존(O₃) 가스에 노출되면 시간이 경과함에 따라 상기 저저항 금속물질층(164)은 그 표면으로부터 상기 유기 발광층(155)과 인접하는 저면으로 점진적으로 금속산화물층(미도시)으로 변화되는데, 상기 저저항 금속물질층(164)을 0.1 내지 50ppm의 농도의 오존(O₃) 가스 분위기에 10 내지 120초간 노출시키는 경우, 최종적으로 저저항 금속물질층(164) 대비 금속산화물층(미도시)의 두께 비는 1:2 내지 1:5 정도가 됨을 알 수 있었다.

한편, 상기 저저항 금속물질층(164)에 대해 오존(O₃) 가스를 과다하게 노출시켰을 경우, 즉 위에 언급된 시간 10 내지 120초 보다 큰 시간 또는 위에 언급된 오존(O₃) 농도보다 큰 농도에서 전술한 시간동안 노출시켰을 경우, 아래 언급되는 2차 산화반응이 발생하여 1가 또는 3가의 산화물(Ag^IAg^ⅢO₂)이 형성될 수 있으며, 이러한 1가 또는 3가의 산화물(Ag^IAg^ⅢO₂)은 투과도를 저감시키는 요소가 되어 최종적으로 제 2 전극(도 4d의 165) 자체의 투과도를 저하시키게 된다.

Ag₂O + O₃ -> Ag^IAg^ⅢO₂ + O₂

따라서 이러한 2 차 산화반응이 발생하지 않도록 상기 저저항 금속물질층(164)이 노출되는 상기 오존(O₃) 가스의 농도는 0.1 내지 50ppm의 수준으로, 상기 저저항 금속물질층(164)을 오존(O₃)에 노출시키는 시간은 10 내지 120초가 되도록 상기 표면 처리 공정이 진행되어야 한다.

다음, 전술한 바와같은 오존(O₃) 가스를 이용한 저저항 금속물질층(164)의 표면처리 공정을 완료하게 되면, 도 4d에 도시한 바와같이, 상기 저저항 금속물질층(도 4c의 164)의 표면에서부터 소정두께가 변화되어 금속산화물층을 이루게 된다.

상기 표면처리에 의해 변화되지 않고 남게 되는 저저항 금속물질층이 그 하부층(165a)을 이루고, 상기 하부층(165a) 상부로 상기 표면처리에 의해 변화된 금속산화물층이 상부층(165b)을 이루는 제 2 전극(165)이 완성된다.

이때, 상기 제 2 전극(165)의 하부층(165a)은 100 내지 200Å의 제 2 두께(t2)를 가지며, 상기 제 2 전극(165)의 상부층(165b)은 상기 하부층(165a)의 2 내지 5배인 200 내지 1000Å의 제 3 두께(t3)를 갖는 것이 특징이며, 이에 의해 최종적으로 완성된 이중층 구조를 갖는 상기 제 2 전극(165)은 최초 저저항 금속물질층(도 4b의 164)의 두께(t1)인 300 내지 1200Å의 제 1 두께(t1)를 갖는 것이 특징이다.

이후, 이중층 구조를 갖는 상기 제 2 전극(160) 상부로 필름(미도시) 또는 캡핑막(미도시)을 형성하거나, 혹은 상기 제 1 기판(110)에 대해 제 2 기판(미도시)을 마주하도록 위치시키고 실란트 혹은 프릿을 가장자리 소정폭에 대해 재재하여 상기 제 1 및 제 2 기판(110, 미도시)을 합착하거나, 또는 상기 제 2 전극(165) 위로 필름(미도시)을 부착하거나, 또는 상기 제 2 전극(165) 위로 유기물질 및(또는) 무기물질로 이루어진 인캡슐레이션 막(미도시)을 형성함으로서 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(도 2의 101)를 완성한다.

전술한 바와같이 완성된 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(도 2의 101)는 이중층 구조를 갖는 제 2 전극(165)은 그 총 두께가 300 내지 1200Å이 됨으로서 종래의 유기전계 발광소자 대비 면저항이 현저히 줄어들게 되어 1 내지 7Ω/□ 이 됨으로서 휘도 불균일 현상을 억제하는 효과를 가지며, 나아가 제 2 전극(165) 자체의 빛 투과율 또한 종래의 유기전계 발광소자 대비 현저히 증가한 45% 이상이 됨으로서 휘도 특성을 향상시키는 효과를 갖는다.

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

101 : 유기전계 발광소자 110 : 제 1 기판
113 : 반도체층 113a : 제 1 영역
113b : 제 2 영역 116 : 게이트 절연막
120 : (구동 박막트랜지스터의)게이트 전극
123 : 층간절연막 125 : 반도체층 콘택홀
133 : (구동 박막트랜지스터의)소스 전극
136 : (구동 박막트랜지스터의)드레인 전극
140 : 제 1 보호층 143 : 드레인 콘택홀
147 : 제 1 전극 147a : (제1전극의)하부층
147b : (제1전극의)상부층 150 : 뱅크
155 : 유기 발광층 165 : 제 2 전극
165a : (제2전극의)하부층 165b: (제2전극의)상부층
170 : 제 2 기판 DTr : 구동 박막트랜지스터
E: 유기전계 발광 다이오드 EA : 발광영역
P : 화소영역

Claims (13)

1. 다수의 발광영역이 정의된 기판과;
   상기 기판 상에 상기 발광영역 별로 구성된 제 1 전극과;
   상기 제 1 전극 상부에 구성된 유기 발광층과;
   상기 유기 발광층 상부로 제 1 두께를 갖는 금속물질로 이루어진 하부층과, 상기 하부층 위로 제 2 두께를 가지며 상기 하부층을 이루는 금속물질의 산화물로 이루어져 투광성을 갖는 상부층의 이중층 구조를 갖는 제 2 전극
   을 포함하는 유기전계 발광소자.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 금속물질은 은(Ag) 또는 은(Ag) 합금인 유기전계 발광소자.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 은(Ag) 합금은, 은(Ag)-마그네슘(Mg), 은(Ag)-알루미늄(Al), 은(Ag)-구리(Cu), 은(Ag)-마그네슘(Mg)-알루미늄(Al), 은(Ag)-마그네슘(Mg)-구리(Cu), 은(Ag)-알루미늄(Al)-구리(Cu), 은(Ag)-마그네슘(Mg)-알루미늄(Al)-구리(Cu) 중 어느 하나인 것이 특징인 유기전계 발광소자.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 상부층은 상기 은(Ag) 산화물인 산화은(Ag₂O)을 포함하는 것이 특징인 유기전계 발광소자.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   제 1 두께는 100 내지 200Å이며, 상기 제 2 두께는 상기 제 1 두께의 2 내지 5배인 것이 특징인 유기전계 발광소자.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 전극은 그 면저항이 1 내지 7Ω/□ 이며, 그 투광도는 45% 이상인 것이 특징인 유기전계 발광소자.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 전극 하부로,
   상기 제 1 기판 상에는 서로 교차하는 게이트 및 데이터 배선과;
   상기 게이트 배선 또는 데이터 배선이 형성된 동일한 층에 이들 배선과 나란하게 이격하며 구성된 전원배선과;
   상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결된 스위칭 박막트랜지스터 및 상기 전원배선 및 상기 스위칭 박막트랜지스터와 연결된 구동 박막트랜지스터와;
   상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터를 덮으며 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키며 구성된 보호층
   을 포함하며, 상기 제 1 전극은 상기 보호층 위로 상기 각 화소영역 내에 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉하며 형성된 것이 특징인 유기전계 발광소자.
   
8. 다수의 발광영역이 정의된 기판 상에 상기 발광영역 별로 제 1 전극을 형성하는 단계와;
   상기 제 1 전극 상부에 유기 발광층을 형성하는 단계와;
   상기 유기 발광층 상부로 금속물질을 열 증착하여 제 1 두께의 금속물질층을 형성하는 단계와;
   상기 금속물질층을 제 1 농도를 갖는 오존 가스에 제 1 시간동안 노출시킴으로서 상기 금속물질층의 저면을 기준으로 제 2 두께만큼을 제외한 상기 금속물질층의 표면을 기준으로 상기 제 1 두께에서 상기 제 2 두께를 뺀 제 3 두께만큼을 상기 금속물질의 산화물로 변형시키는 표면처리를 진행하여 상기 제 2 두께의 하부층과 투광성을 갖는 상기 제 3 두께의 상부층의 이중층 구조를 갖는 제 2 전극을 형성하는 단계
   를 포함하는 유기전계 발광소자의 제조 방법.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 금속물질은 은(Ag) 또는 은(Ag) 합금인 은(Ag)-마그네슘(Mg), 은(Ag)-알루미늄(Al), 은(Ag)-구리(Cu), 은(Ag)-마그네슘(Mg)-알루미늄(Al), 은(Ag)-마그네슘(Mg)-구리(Cu), 은(Ag)-알루미늄(Al)-구리(Cu), 은(Ag)-마그네슘(Mg)-알루미늄(Al)-구리(Cu) 중 어느 하나인 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 상부층은 상기 표면처리에 의해 상기 은(Ag) 산화물인 산화은(Ag₂O)을 포함하는 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법.
    
11. 제 8 항에 있어서,
    제 1 두께는 300 내지 1200Å이며, 상기 제 2 두께는 100 내지 200Å이며, 상기 제 3 두께는 상기 200 내지 1000Å인 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법.
    
12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 농도는 0.1 내지 5ppm인 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 시간은 10 내지 120초인 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법.

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