KR100570998B1 - 유기 전계 발광 소자 및 그 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하나의 기판상에 전면 발광부와 배면 발광부가 동시에 형성되어 있는 유기 전계 발광 소자의 화소 전극의 투명 전극을 전면 발광부와 배면 발광부에서 두께가 다르도록 형성하는 것으로서, 배면 발광부의 투명 전극의 두께가 전면 발광부의 투명 전극의 두께 보다 두배 이상 더 두껍게 형성할 뿐만 아니라 전면 발광부와 배면 발광부의 제2전극 콘택부 및 패드부의 두께가 전면 발광부의 투명 전극의 두께보다 두배 이상 더 두껍게 형성하는 유기 전계 발광 소자 및 그 형성 방법에 관한 것이다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자 및 그 형성 방법은 제1영역과 제2영역을 구비하고 있는 기판; 상기 제1영역에는 제1투명 전극, 제1반사막 및 제2투명 전극으로 이루어진 제1영역의 제1전극 및 제2영역에는 제1투명 전극 및 제2투명 전극으로 이루어진 제2영역의 제1전극; 및 상기 제1영역 및 제2영역의 제1전극상에 형성된 유기 발광층 및 제2전극을 포함하며, 상기 제2영역의 제1투명 전극과 제2투명 전극의 두께의 합이 상기 제1영역의 제2투명 전극의 두께보다 두배 이상임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 및 그 형성 방법에 기술적 특징이 있다.
따라서, 본 발명의 유기 전계 발광 소자 및 그 형성 방법은 배면 발광부의 투명 전극의 두께가 전면 발광부의 투명 전극의 두께보다 두배 이상 두껍게 형성할 뿐만 아니라, 전면 발공부와 배면 발광부의 제2전극 콘택부 및 패드부의 투명한 도체의 두께가 전면 발광부의 투명 전극의 두께보다 두배 이상 두껍게 형성함으로서, 유기 전계 발광 소자의 발광 효율을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 두 영역의 투명 전극을 동시에 형성함으로서, 공정 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
전면 발광부, 배면 발광부, 유기 전계 발광 소자
Description
도 1a 내지 도 1c는 종래의 유기 전계 발광 소자의 단면도 및 상기 유기 전계 발광 소자의 전면 발광 및 배면 발광의 단면도.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명에 의한 전면 발광부 및 배면 발광부가 동시에 형성되는 유기 전계 발광 소장의 형성 공정의 단면도.
도 3a 및 도 3b는 전면 발광부와 배면 발광부를 동시에 갖는 유기 전계 발광 소자의 레이 아웃 및 그의 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
111b : 제2영역의 제1투명 전극 113a : 제1반사막
115a : 제1영역의 제1투명 전극 115b : 제2영역의 제2투명 전극
116 : 제1영역의 제1전극 117 : 제2영역의 제1전극
119a : 제1영역의 유기 발광층 119b : 제2영역의 유기 발광층
120 : 제2전극 121a : 제2영역의 제2반사 전극
212 : 패드부의 투명한 도체
213 : 전면 발광부와 배면 발광부의 제2전극 콘택부
본 발명은 유기 전계 발광 소자 및 그 형성 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 하나의 기판상에 전면 발광부와 배면 발광부가 동시에 형성되어 있는 유기 전계 발광 소자의 화소 전극의 투명 전극을 전면 발광부와 배면 발광부에서 두께가 다르도록 형성하는 것으로서, 배면 발광부의 투명 전극의 두께가 전면 발광부의 투명 전극의 두께 보다 두배 이상 더 두껍게 형성할 뿐만 아니라 전면 발광부와 배면 발광부의 제2전극 콘택부 및 패드부의 두께가 전면 발광부의 투명 전극의 두께보다 두배 이상 더 두껍게 형성하는 유기 전계 발광 소자 및 그 형성 방법에 관한 것이다.
평판 표시 장치(Flat Panel Display) 중에서 유기 전계 발광 소자(Organic Electro Luminescence)는 다른 평판 표시 장치보다 사용온도 범위가 넓고, 충격이나 진동에 강하며, 시야각이 넓고, 응답속도가 빨라 깨끗한 동화상을 제공할 수 있다는 등의 장점을 가지고 있어서 향후 차세대 평판표시장치로 주목받고 있다.
이와 같은 유기전계발광표시장치는, 전자와 정공이 반도체 안에서 전자-정공 쌍을 만들거나 캐리어(Carrier)들이 좀더 높은 에너지 상태로 여기된 후 다시 안정화 상태인 바닥상태로 떨어지는 과정을 통해 빛이 발생하는 현상을 이용한다. 그리 고, 유기전계표시장치는 상기 현상에 의해서 발생된 빛을 기판의 아래쪽 방향으로 빛을 발광하는 배면발광구조와 기판의 위쪽 방향으로 빛을 발광하는 전면발광구조로 나눌 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 유기 전계 발광 소자의 단면도 및 상기 유기 전계 발광 소자의 전면 발광 및 배면 발광의 단면도이다.
먼저, 도 1a은 종래의 능동형 유기 전계 발광 소자의 단면도이다. 도에서 보는 바와 같이 유리 또는 플라스틱과 같은 절연 기판(10)상에 버퍼층(11)을 형성하고, 상기 버퍼층 상부에 반도체층(12)을 형성한다. 이어서, 상기 반도체층상에 게이트 절연막(13)을 형성하고, 상기 게이트 절연막상에 게이트 금속 물질을 증착한 다음 패터닝하여 게이트 전극(14)를 형성한다. 이어서, 상부 기판상에 층간절연막(15)을 형성한 후, 후속 공정에서 형성될 소오스전극/드레인 전극을 연결하기 위한 콘택홀을 형성한다. 이때, 상기 콘택홀은 상기 반도체층의 소오스영역/드레인 영역이 노출되도록 층간절연막을 식각하여 형성된다. 이어서, 기판상에 금속 물질을 증착한 다음 패터닝하여 소오스/드레인 전극(16)을 형성한다. 이어서, 상기 기판상이 패시베이션층(17) 및 평탄화층(18)을 형성하고, 상기 패시베이션 및 평탄화층을 식각하여 비아홀을 형성한다. 이어서, 비아홀이 형성된 기판상에 화소 전극(19)을 형성한 후, 화소를 정의하는 PDL(20)을 형성하고, 상기 기판상에 유기 발광층(21)을 형성한다. 마지막으로, 상기 유기 발광층상부에 공통 전극(22)을 형성하여 능동형 유기 전계 발광 소자(active matrix organic electro luminescence)를 한다.
다음, 도 1b는 상기 유기 전계 발광 소자를 전면 발광형으로 형성한 것을 보여 주는 단면도이다. 도는 도 1a의 A 영역을 확대한 단면도로서, 도에서 보는 바와 같이 상기 화소 전극의 하부에 반사막(23)을 더 형성하고, 상기 공통 전극은 투명 전극으로 형성함으로서, 상기 발광층에서 발생된 빛(24)이 전면으로 진행하는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자를 보여 주고 있다. 즉, 상기 반사막이 발광층에서 발생된 빛이 기판 방향으로는 상기 반사막에 의해 진행하지 못하고 전면 방향으로는만 나가도록 하고 있는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자를 보여 주고 있다.
다음, 도 1c는 상기 유기 전계 발광 소자를 배면 발광형으로 형성한 것을 보여 주는 단면도이다. 도는 도 1a의 A 영역을 확대한 단면도로서, 도에서 보는 바와 같이 상기 공통 전극이 반사 전극(23)으로 형성됨으로서, 발광층에서 발생한 빛(24)이 전면으로는 상기 공통 전극인 반사 전극에 의해 진행하지 못하고, 기판 방향으로만 진행하는 배면 발광형 유기 전계 발광 소자를 보여 주고 있다.
이때 상기 전면 발광 및 배면 발광의 화소 전극 및 공통 전극의 구성이 서로 다름으로 하나의 기판상에 전면 발광부 및 배면 발광부를 동시에 형성하기 위해서는 상기 두 영역을 각각 따로 형성하거나, 다른 기판에 각각 형성한 후 접합해야함으로 공정이 복잡하고 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하나의 기판상에 두번의 투명 전극, 반사막 형성 및 포토레지스트 패 턴을 이용하여 전면 발광부 및 배면 발광부를 동시에 형성함에 있어서, 상기 배면 발광부의 투명 전극이 전면 발광부의 투명 전극 보다 두배 이상 두껍게 형성할 뿐만 아니라 상기 기판상에 패드부 및 전면 발광부와 배면 발광부의 제2전극 콘택부를 전면 발광부의 제1전극의 제1투명 전극의 두께보다 두배이상 두껍게 형성하는 유기 전계 발광 소자 및 그 형성 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 제1영역과 제2영역을 구비하고 있는 기판; 상기 제1영역에는 제1투명 전극, 제1반사막 및 제2투명 전극으로 이루어진 제1영역의 제1전극 및 제2영역에는 제1투명 전극 및 제2투명 전극으로 이루어진 제2영역의 제1전극; 및 상기 제1영역 및 제2영역의 제1전극상에 형성된 유기 발광층 및 제2전극을 포함하며, 상기 제2영역의 제1투명 전극과 제2투명 전극의 두께의 합이 상기 제1영역의 제2투명 전극의 두께보다 두배 이상임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 상기 제1영역의 제2투명 전극의 두께는 10 내지 250Å임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자에 의해서도 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 상기 제2영역의 제1투명 전극과 제2투명 전극의 두께의 합은 500 내지 3000Å임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자에 의해서도 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 기판상에 제1투명 전극 및 반사막을 형성하는 단계; 상기 기판상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 반사막을 식각하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴을 제거하고, 기판상에 제2투명 전극을 형성하여 제1전극을 형성하는 단계; 및 상기 기판상에 유기 발광층 및 제2전극을 형성하는 단계로 이루어진 유기 전계 발광 소자 형성 방법에 의해서도 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 화소 영역과 주변 영역을 구비하는 절연 기판; 상기 절연 기판의 화소 영역상에 형성된 전면 발광부의 제1전극 및 배면 발광부의 제1전극 및 주변 영역상에 형성된 패드부 및 전면 발광부와 배면 발광부의 제2전극 콘택부; 상기 전면 발광부의 제1전극 및 배면 발광부의 제1전극에 형성된 유기막층 및 제2전극을 포함하며, 상기 패드부의 투명한 전도체, 전면 발광부와 배면 발광부의 제2전극 콘택부의 투명한 전도체 및 배면 발광부의 제1전극의 제1투명 전극과 제2투명 전극의 합의 두께는 상기 전면 발광부의 제1전극의 제1투명 전극보다 두 배이상 두껍게 형성됨을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자에 의해서도 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 기판상에 제1투명 전극 및 반사막을 증착하고, 상기 반사막을 패터닝하는 단계; 상기 기판상에 제2투명 전극을 증착하는 단계; 상기 제1투명 전극 및 제2투명 전극을 패터닝하여 전면 발광부의 제1전극 및 배면 발광부의 제1전극을 형성하는 단계; 상기 기판상에 패드부 및 전면 발광부와 배면 발광부의 제2전극 콘택부를 형성하는 단계; 및 상기 전면 발광부 및 배면 발광부의 제1전극상에 유기 발광층을 포함하는 유기막층 및 제2전극을 형성하는 단계로 이루어진 유기 전계 발광 소자 형성 방법에 의해서도 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명에 의한 전면 발광부 및 배면 발광부가 동시에 형성되는 유기 전계 발광 소장의 형성 공정의 단면도이다.
먼저, 도 2a는 본 발명에 이용되는 박막트랜지스터의 형성 공정의 단면도이다. 도에서 보는 바와 같이 플라스틱 또는 유리와 같은 절연 기판(101)상에 버퍼층(102)을 형성한다. 상기 버퍼층은 하부 기판에서 발생하는 수분 또는 불순물의 확산을 방지하거나, 결정화시 열의 전달의 속도를 조절함으로서, 반도체층의 결정화가 잘 이루어질 수 있도록 하는 역활을 한다.
이어서, 상기 버퍼층상에 비정질 실리콘을 형성하고, 상기 비정질 실리콘층을 결정화하여 다결정 또는 단결정 실리콘을 형성한 후, 패터닝하여 반도체층(103)을 형성한다. 이때 상기 비정질 실리콘은 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition) 또는 물리적 기상 증착법(Physical Vapor Deposition)을 이용할 수 있다. 또한 상기 비정질 실리콘을 형성할 때 또는 형성한 후에 탈수소처리하여 수소의 농도를 낮추는 공정을 진행할 수 있다.
이어서, 상기 반도체층이 형성된 기판 전면에 게이트 절연막(104)을 형성하고, 상기 게이트 절연막상에 게이트 전극 형성 물질을 형성한 후, 패터닝하여 게이트 전극(105)을 형성한다. 게이트 전극을 형성한 후, 상기 게이트 전극을 마스크로 이용하여 불순물 이온 주입 공정을 진행하여 상기 반도체층에 소오스/드레인 및 채 널 영역을 정의하는 공정을 진행할 수 있다.
이어서, 상기 기판 전면에 층간절연막(106)을 형성하는데, 상기 층간절연막은 하부에 형성된 소자들을 보호하는 역활 또는 전기적 절연을 위해 형성된다.
이때, 상기 버퍼층, 게이트 절연막 및 층간절연막은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막과 같은 산화막 또는 질화막을 이용하여 형성한다.
이때, 상기 버퍼층은 필요에 의해서 형성되는 것으로 불필요할 경우에는 형성하지 않아도 무방하다.
이어서, 상기 기판상에 소오스/드레인 전극을 형성하기 위한 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 반도체층의 소오스/드레인 영역과 이후 형성될 소오스/드레인 전극을 콘택하기 위한 콘택홀을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴을 스핀(Spin) 방식 또는 스프레이(Spray) 방식을 이용하여 상기 기판상에 도포하고, 노광 및 현상 공정을 진행하여 형성한다.
이어서, 상기 콘택홀이 형성된 기판상에 소오스/드레인 전극 물질을 형성하고 패턴하여 소오스/드레인 전극(107)을 형성하여 박막트랜지스터를 형성한다.
이어서, 상기 기판 전면에 패시베이션층(108) 및 평탄화층(109)을 형성하고, 상기 기판상에 소오스/드레인 전극과 이후 형성될 화소 전극을 콘택하기 위한 비아홀을 형성하기 위한 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 비아홀(110)을 형성한다.
다음, 도 2b는 상기 박막트랜지스터가 형성된 기판상에 제1투명 전극, 버퍼층 및 제1반사막을 형성하는 단계의 공정 단면도이다. 도에서 보는 바와 같이 박막 트랜지스터가 형성된 기판상에 제1투명 전극(111), 버퍼층(112) 및 제1반사막(113)을 순차적으로 형성한다. 이때, 상기 버퍼층은 상기 제1투명 전극과 제1반사막의 중간층 역활을 하는 층으로 반드시 필요한 층이 아니기 때문에 반드시 형성할 필요는 없다.
일반적으로 화소 전극인 제1전극은 전면 발광형 또는 배면 발광형 유기 전계 발광 소자에 형성되는가에 따라 제1전극의 두께는 달라지게 되는데, 상기 제1투명 전극은 본 발명에서의 제1영역과 제2영역의 제1전극의 두께에 영향을 미치고, 이후 형성되는 제2투명 전극의 두께와 연관되어 있음으로 제2투명 전극의 두께를 고려하여 결정해야 한다.
이때, 상기 제1투명 전극은 ITO(Indium Tin Oxide) 및 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 전도체로 형성되고, 상기 버퍼층은 질화막 또는 산화막과 같은 절연막 또는 실리콘과 같은 전도성 물질 중 어떠한 물질을 하여도 무관하고, 상기 제1반사막은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 은(Ag) 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 물질과 같이 빛을 반사하는 금속 물질 중 어느 것으로 형성하여도 무관하다.
다음, 도 2c는 상기 기판상에 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트를 이용하여 상기 제1반사막 및 버퍼층의 일부를 식각하는 단계의 공정 단면도이다. 도에서 보는 바와 같이 상기 기판상에 포토레지스트 패턴(114)을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 제1반사막 및 버퍼층을 식각하여 제1영역의 제1반사막(113a) 및 제1영역의 버퍼층(112a)을 형성하여 전면 발광부인 제1영역(도의 A 영역)을 형성한다. 이때 상기 제1반사막 및 버퍼층이 식각된 영역 중에서 발광층이 형성될 영역은 배면 발광부인 제2영역(도의 B 영역)으로 형성된다. 즉, 이후 공정에서 발광층이 형성될 영역에서 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 제1반사막 및 버퍼층이 식각되지 않으면 전면 발광부가 형성될 제1영역이고, 상기 제1반사막 및 버퍼층이 식각되면 배면 발광부가 형성될 제2영역이다.
다음, 도 2d는 상기 포토레지스트 패턴을 제거하고, 기판상에 제2투명 전극을 형성하여 제1전극을 형성하는 단계의 공정 단면도이다. 도에서 보는 바와 같이 상기 형성된 포토레지스트 패턴을 제거하고, 상기 기판상에 제2투명 전극(115)을 형성한다. 이때 상기 제2투명 전극은 상기 제1투명 전극과 같은 물질로 형성하는데, ITO 및 IZO와 같은 투명한 전도체로 형성한다.
이때, 상기 전면 발광부인 제1영역은 도에서 보는 바와 같이 제1투명 전극, 버퍼층, 제1반사막 및 제2투명 전극 순으로 적층되어 있는데, 이러한 적층에 의해 형성된 전면 발광부인 제1영역의 화소 전극의 두께는 상기 제1투명 전극, 버퍼층, 제1반사막 및 제2투명 전극의 두께의 합으로 결정되나 전면 발광부에서의 유기 발광층에 영향을 미치는 투명 전극(이때 상기 투명 전극의 두께는 상기에서 상술한 바와 같이 전면 발광부의 투명 전극은 얇을 수록 좋다.)은 제2투명 전극의 두께이다.
또한, 상기 배면 발광부인 제2영역은 도에서 보는 바와 같이 제1투명 전극과 제2투명 전극 사이에는 아무런 층이 존재하지 않아 제1투명 전극과 제2투명 전극이 하나의 층으로 형성됨으로서, 배면 발광부의 제1전극인 화소 전극으로 형성되어 진 다. 따라서, 배면 발광부인 제2영역의 화소 전극의 두께는 상기 제1투명 전극과 제2투명 전극의 두께의 합으로 결정된다. 이때. 상기 제2영역의 화소 전극은 제1투명 전극과 제2투명 전극으로 구성되어지나 같은 물질로 이루어져 있어 두 투명 전극의 계면에는 큰 문제가 발생하지는 않지만, 만일 상기 제1투명 전극과 제2투명 전극의 계면에서 결함이 발생한다면, 열처리와 같은 공정으로 상기 계면의 결함을 제거할 수 있다.
이때, 상기 도 2b에서 형성된 상기 제1투명 전극의 두께는 490 내지 2750Å의 두께로 형성하고, 상기 제2투명 전극의 두께는 10 내지 250Å의 두께로 형성한다. 따라서, 전면 발광부인 제1영역의 화소 전극(제1전극)의 투명 전극의 두께는, 상기 제1영역의 화소 전극(제1전극)은 제1투명 전극, 버퍼층, 제1반사막 및 제2투명 전극으로 구성되어 있으나 상기 화소 전극(제1전극)의 투명 전극은 상기 제2투명 전극의 두께임으로, 10 내지 250Å의 두께로 형성되고, 배면 발광부인 제2영역의 화소 전극(제1전극)의 두께는, 상기 제1투명 전극과 제2투명 전극의 두께의 합이 됨으로, 500 내지 3000Å이 된다. 바람직하게는 상기 배면 발광부인 제2영역의 화소 전극의 투명 전극의 두께는 800 내지 1500Å의 두께를 갖도록 형성하고, 상기 전면 발광부인 제1영역의 화소 전극의 투명 전극의 두께는 100 내지 150Å의 두께를 갖도록 상기 제1투명 전극 및 제2투명 전극을 각각 700 내지 1350Å 및 100 내지 150Å의 두께로 형성한다.
따라서, 배면 발광부인 제2영역의 화소 전극의 투명 전극의 두께는 전면 발광부인 제1영역의 화소 전극의 투명 전극의 두께 보다 두배 이상 두껍게 형성된다.
상기와 같이 전면 발광부의 화소 전극의 투명 전극이 배면 발광부의 화소 전극의 투명 전극보다 얇게 형성되어야 하는 이유는 전면 발광의 경우 상기 투명 전극의 두께가 두꺼운 경우에는 발광의 효율이 나빠지기 때문에 투명 전극의 두께는 얇은 것이 바람직하다.
다음, 도 2e는 상기 형성된 제1투명 전극 및 제2투명 전극을 패터닝하여 전면 발광부 및 배면 발광부의 화소 전극을 형성하고, 상기 기판상에 PDL 및 유기 발광층을 형성하는 단계의 공정 단면도이다.
도에서 보는 바와 같이 상기 형성된 제1투명 전극 및 제2투명 전극을 패터닝하여 전면 발광부인 제1영역에 제1영역의 제1투명 전극(111a) 및 제1영역의 제2투명 전극(115a)을 형성하여 제1영역의 제1투명 전극, 제1영역의 제1반사 전극(113a) 및 제1영역의 제2투명 전극으로 구성된 제1영역의 화소 전극인 제1영역의 제1전극(116)을 형성하고, 배면 발광부인 제2영역에 제2영역의 제1투명 전극(111b) 및 제2영역의 제2투명 전극(115b)을 형성하여 제2영역의 제1투명 전극 및 제2영역의 제2투명 전극으로 구성된 제2영역의 화소 전극인 제2영역의 제1전극(117)을 형성한다. 이때 상기 제1영역의 제1전극은 상기 제1영역의 제1투명 전극과 제2투명 전극사이에 제1영역의 제1반사막(113a)이 형성되어 있어, 실제적으로는 제1영역의 제1투명 전극만이 제1영역의 화소 전극인 제1영역의 제1전극의 투명 전극이라 할 수 있는 반면, 상기 제2영역의 제1전극은 상기 제2영역의 제1투명 전극과 제2영역의 제2투명 전극이 순차적으로 형성되어 있어, 동일한 층이라 할 수 있음으로 상기 제2영역의 제1전극의 투명 전극은 제2영역의 제1투명 전극과 제2영역의 제2투명 전 극의 합이라 할 수 있다.
이어서, 상기 기판상에 화소를 정의하는 PDL(pixcel defined layer)(118)을 형성하고, 상기 PDL이 형성되지 않고 제1전극이 노출된 영역에 발광층을 기본으로 하여 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 억제층, 전자 억제층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 어느 한 층 이상을 더 포함하여 이루어져 있는 유기 발광층으로 전면 발광부인 제1영역의 유기 발광층(119a) 및 배면 발광부인 제2영역의 유기 발광층(119b)을 형성한다. 이때 상기 유기 발광층들은 용액 상태로 도포하는 스핀 코팅, 딥 코팅, 스프레이법, 스크린 인쇄법 및 잉크젯 프린팅법 등의 습식 코팅 방법 또는 스퍼터링 및 진공 증착 등의 건식 코팅 방법으로 형성 할 수 있다.
다음, 도 2f는 상기 기판상에 제3투명 전극 및 제2반사막을 순차적으로 형성하고, 제2영역에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계의 공정 단면도이다. 도에서 보는 바와 같이 기판 전면에 제3투명 전극(120) 및 제2반사막(121)을 순차적으로 형성하여 전면 발광부인 제1영역과 배면 발광부인 제2영역에 공통 전극인 제2전극을 형성하고, 배면 발광부인 제2영역에만 상기 제2반사막을 남기기 위한 포토레지스트 패턴(122)을 형성한다.
이때 상기 제3투명 전극은 상기 제1투명 전극 및 제2투명 전극과 같이 ITO 및 IZO와 같은 투명한 전도체로 형성해도 무방하나, 상기 제3투명 전극은 공통 전극으로 이용됨으로, 상기 제1투명 전극과 제2투명 전극의 일함수(work function)보다는 낮은 일함수를 갖고, 투명한 물질이 바람직함으로, 인듐(In), 마그네슘(Mg), 은(Ag), 슘(Ca), 바륨(Ba) 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 물질로 형성된다. 또한 상기 제2반사막은 제1반사막과 같이 알루미늄, 몰리브텐, 은 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 물질과 같은 빛을 반사하는 물질로 형성하는 것이 바람직하다.
다음, 도 2g는 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 제2반사막을 식각하여 전면 발광부 및 배면 발광부를 동시에 갖는 유기 전계 발광 소자를 완성하는 공정의 단면도이다. 도에서 보는 바와 같이 상기 제2영역에 형성된 포로레지스트를 이용하여 상기 제2반사막(121)을 식각함으로서, 제1영역에는 제2반사막이 식각되어 제거되고, 제2영역에만 제2반사막이 존재하여 배면 발광부의 제2영역의 제2반사막(121a)이 됨으로서, 하나의 기판상에 간단한 공정으로 전면 발광부 및 배면 발광부의 각 영역에 발광 효율이 높도록 설정된 화소 전극의 두께를 가진 전면 발광부와 배면 발광부가 동시에 형성된 유기 전계 발광 소자를 형성할 수 있게 된다.
즉, 도에서 보는 바와 같이 전면 발광부인 제1영역에서는 얇은 두께를 가진 제1영역의 제2투명 전극(115a), 상기 제2투명 전극의 하부에 형성된 제1영역의 제1반사막(113a) 및 제1영역의 제1투명 전극(111a), 상기 제2투명 전극 상부에 형성된 제1영역의 유기 발광층(119a), 상기 발광층 상부에 형성된 공통 전극인 제3투명 전극(120)로 구성되어 있고, 상기 제1영역의 유기 발광층에서 발생한 빛이 상기 제1영역의 제1반사막에 의해서 배면 방향으로는 빛이 진행하지 못하고, 전면 방향으로만 빛이 진행하여 상기 공통 전극을 통해 외부로 빛(123a)이 나가고, 배면 발광부인 제2영역에서는 상기 전면 발광부인 제1영역의 제2투명 전극(115a)보다 두배 이 상 두꺼운 두께를 가진 제2영역의 제1투명 전극(111b)과 제2투명 전극(115b)의 합, 상기 제2투명 전극 상부에 형성된 제2영역의 유기 발광층(119b), 상기 발광층 상부에 형성된 공통 전극(119) 및 제2영역의 제2반사막(121a)으로 구성되어 있고, 상기 제2영역의 유기 발광층에서 발생한 빛이 상기 제2영역의 제2반사막에 의해서 전면 방향으로는 빛이 진행하지 못하고, 배면 방향으로만 빛이 진행하여 상기 투명 기판을 통해 외부로 빛(123b)이 나가게 된다.
따라서, 본 발명의 전면 발광부와 배면 발광부를 동시에 갖는 유기 전계 발광 소자는 투명한 기판상에 형성되고, 반도체층, 게이트 절연막, 게이트 전극, 층간절연막 및 소오스/드레인을 포함하여 형성된 박막트랜지스터, 상기 박막트랜지스터 상부에 형성된 패시베이션층 및 평탄화층, 상기 평탄화층 상부에 형성되고, 제1투명 전극/제1반사막/제2투명 전극/유기 발광층/공통 전극 순으로 적층된 전면 발광부와 상기 전면 발광부와 이격되어 형성되어 있고, 제1투명 전극/제2투명 전극/유기 발광층/공통 전극/제2반사막 순으로 적층된 배면 발광부로 형성되어, 상기 전면 발광부의 화소 전극의 투명 전극(제1투명 전극)과 배면 발광부의 화소 전극의 투명 전극(제1투명 전극과 제2투명 전극의 합)의 두께 차가 두배 이상이 되도록 형성한다.
다음, 도 3a 및 도 3b는 전면 발광부와 배면 발광부를 동시에 갖는 유기 전계 발광 소자의 레이 아웃 및 그의 단면도이다.
먼저, 도 3a는 전면 발광부와 배면 발광부를 동시에 갖는 유기 전계 발광 소자의 레이 아웃을 나타내고 있다. 도에서 보는 바와 같이 투명한 기판(201)상에 유 기 전계 발광 소자의 화소 영역인 전면 발광부(202) 및 배면 발광부(203)가 도 2a 내지 도 2g에서 설명한 바와 같은 구조 및 방법으로 형성되고, 상기 전면 발광부의 오른쪽에 전면 발광부의 공통 전극인 제2전극에 전원을 공급하기 위한 전면 발광부 제2전극 콘택부(204)가 형성되고, 상기 전면 발광부의 아래쪽에 형성된 배면 발광부의 공통 전극인 제2전극에 전원을 공급하기 위한 배면 발광부 제2전극 콘택부(205)가 형성되고, 상기 전면 발광부 및 배면 발광부의 스캔 라인(Scan Line), 데이터 라인(Data Line) 또는 전원 공급 배선들이 외부의 장치들과 연결하기 위한 패드(Pad)부(206)가 상기 배면 발광부의 아래쪽에 형성되어, 유기 전계 발광 소자의 주변 영역이 형성된다. 상기 상술한 전면 발광부와 배면 발광부를 동시에 갖는 유기 전계 발광 소자의 레이 아웃은 위의 구조로만 한정하지 않고, 전면 발광부, 배면 발광부, 전면 발광부 제2전극 콘택부, 배면 발광부 제2전극 콘택부 및 패드부는 필요에 따라 위치를 다르게 배치할 수 있다.
다음, 도 3b는 상기 전면 발광부와 배면 발광부를 동시에 갖는 유기 전계 발광 소자의 레이 아웃의 단면도를 나타내고 있다. 도에서 보는 바와 같이 박막트랜지스터와 같은 소자가 형성된 기판(211)상에 패드부(A 영역), 전면 발광부 및 배면 발광부의 제2전극 콘택부(B 영역), 배면 발광부(C 영역) 및 전면 발광부(D 영역)가 형성된 단면을 보여 준다.
상기 도의 A 영역에 형성된 배면 발광부와 전면 발광부의 제2전극 콘택부(212) 및 B 영역에 형성된 패드부(213)는 C 영역에 형성된 배면 발광부의 제1전극(214) 및 D 영역에 형성된 전면 발광부의 제1전극의 제2투명 전극(215)과 제1투명 전극(216)와 같은 물질인 투명한 전도체로 형성되어 있고, 상기 전면 발광부와 배면 발광부의 제1전극을 형성할 때 동시에 형성될 수 있다. 즉, 도 2d에서 설명한 바와 같이 상기 전면 발광부의 제1전극 및 배면 발광부의 제1전극은 기판상에 제1투명 전극, 버퍼층(216) 및 제1반사막(217)을 순차적으로 형성하고, 상기 버버층 및 제1반사막을 패터닝하여 전면 발광부 영역에 버퍼층 및 제1반사막을 패턴을 형성하고, 기판 전면에 제2투명 전극을 증착함으로서 형성되어지고, 이어서 유기 발광층을 포함하는 유기막층 및 제2전극을 형성함으로서, 소자가 형성된 투명한 절연 기판과는 반대 방향으로 빛이 진행(218)하는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자와 상기 절연 기판을 통과하여 빛이 진행(219)하는 배면 발광형 유기 전계 발광 소자를 형성할 수 있다. 이때 상기 제1투명 전극 및 제2투명 전극을 이용하여 상기 패드부 및 배면 발광부와 전면 발광부의 제2전극 콘택부를 형성할 수 있다. 따라서, 상기 패드부와 배면 발광부와 전면 발광부의 제2전극 콘택부는 투명 전극으로 형성되고, 배면 발광부의 제1전극와 같은 두께로 형성될 수 있다. 즉, 상기 전면 발광부의 제1전극의 제2투명 전극의 두께보다 두배 이상 두껍게 형성된다.
또한 상기 패드부, 배면 발광부와 전면 발광부의 제2전극 콘택부 및 배면 발광부의 제1전극의 두께가 서로 다르게 또는 두 개의 영역은 같은 두께로도 형성할 수 있는데(이때 상기 전면 발광부의 제1전극의 제1투명 전극과 제2투명 전극도 배면 발광부의 제1전극의 제1투명 전극과 제2투명 전극과 같이 형성), 상기 패드부, 배면 발광부와 전면 발광부의 제2전극 콘택부 및 배면 발광부의 제1전극을 서로 독립적으로 또는 두 개의 영역은 같이 형성함으로서 가능하다. 즉, 상기 패드부, 배 면 발광부와 전면 발광부의 제2전극 콘택부 및 배면 발광부의 제1전극 중 두 개의 영역은 포토레지스터와 같은 패턴으로 마스킹하고, 나머지 하나의 영역만 오픈하여 투명한 전도체를 형성하여 형성한 후, 투명한 전도체가 형성된 하나의 영역은 패턴으로 마스킹하고, 나머지 두 개의 영역에 투명한 전도체를 형성함으로서 패드부, 배면 발광부와 전면 발광부의 제2전극 콘택부 및 배면 발광부의 제1전극 중 어느 하나의 영역의 두께가 다른 두 영역의 두께와 다르게 형성될 수 있다. 또 다른 방법으로는 패드부, 배면 발광부와 전면 발광부의 제2전극 콘택부 및 배면 발광부의 제1전극을 각 영역을 형성할 때 각각의 영역만을 오픈하는 마스크를 이용하여 투명한 전도체를 형성하고, 나머지 두 영역도 마찬가지로 각 영역만을 오픈하는 패턴을 형성하여 형성함으로서 가능하다.
정리하면, 상기 패드부의 투명한 전도체의 두께(220), 전면 발광부와 전면발광부의 제2전극 콘택부의 투명한 전도체의 두께(221), 배면 발광부의 제1전극의 두께(222) 및 전면 발광부의 제1전극의 제2투명 전극의 두께(223)은 최소한 패드부의 투명한 전도체의 두께, 전면 발광부와 전면발광부의 제2전극 콘택부의 투명한 전도체의 두께 및 배면 발광부의 제1전극의 두께는 전면 발광부의 제1전극의 제2투명 전극의 두께보다는 두 배 이상 두껍게 형성하고, 상기 패드부의 투명한 전도체의 두께, 전면 발광부와 전면발광부의 제2전극 콘택부의 투명한 전도체의 두께 및 배면 발광부의 제1전극의 두께는 서로 다르게 형성할 수 도 있고, 두 영역의 두께는 같고 다른 하나의 영역은 두께가 다르게 형성할 수도 있고(예를 들면, 패드부의 투명한 전도체의 두께와 전면 발광부와 전면발광부의 제2전극 콘택부의 투명한 전도 체의 두께가 같은 경우, 패드부의 투명한 전도체의 두께와 배면 발광부의 제1전극의 두께가 같은 경우 또는 전면 발광부와 전면발광부의 제2전극 콘택부의 투명한 전도체의 두께와 배면 발광부의 제1전극의 두께가 같은 경우), 상기 세 영역의 두께는 모두 같도록 형성할 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 유기 전계 발광 소자 및 그 형성 방법은 배면 발광부의 투명 전극의 두께가 전면 발광부의 투명 전극의 두께보다 두배 이상 두껍게 형성할 뿐만 아니라, 전면 발공부와 배면 발광부의 제2전극 콘택부 및 패드부의 투명한 도체의 두께가 전면 발광부의 투명 전극의 두께보다 두배 이상 두껍게 형성함으로서, 유기 전계 발광 소자의 발광 효율을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 두 영역의 투명 전극을 동시에 형성함으로서, 공정 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (30)
- 제1영역과 제2영역을 구비하고 있는 기판;상기 제1영역에는 제1투명 전극, 제1반사막 및 제2투명 전극으로 이루어진 제1영역의 제1전극 및 제2영역에는 제1투명 전극 및 제2투명 전극으로 이루어진 제2영역의 제1전극; 및상기 제1영역 및 제2영역의 제1전극상에 형성된 유기 발광층 및 제2전극을 포함하며,상기 제2영역의 제1투명 전극과 제2투명 전극의 두께의 합이 상기 제1영역의 제2투명 전극의 두께보다 두배 이상임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제 1항에 있어서,상기 제1영역의 제2투명 전극의 두께는 10 내지 250Å임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제 1항에 있어서,상기 제1영역의 제2투명 전극의 두께는 100 내지 150Å임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제 1항에 있어서,상기 제2영역의 제1투명 전극과 제2투명 전극의 두께의 합은 500 내지 3000Å임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제 1항에 있어서,상기 제2영역의 제1투명 전극과 제2투명 전극의 두께의 합은 800 내지 1500Å임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제 1항에 있어서,상기 제1영역은 전면 발광부임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제 1항에 있어서,상기 제2영역은 배면 발광부임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제 1항에 있어서,상기 제1영역의 제1반사막 하부에 버퍼층이 더 형성되어 있음을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제 1항에 있어서,상기 제2영역의 제2전극 상부에 제2반사막이 더 형성되어 있음을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제 1항 또는 제 9항에 있어서,상기 제1반사막 또는 제2반사막은 알루미늄, 몰리브덴, 은 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 물질임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제 1항에 있어서,상기 제1투명 전극 또는 제2투명 전극은 ITO 또는 IZO임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제 1항에 있어서,상기 제2전극은 제3투명 전극임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제 12항에 있어서,상기 제3투명 전극은 인듐, 마그네슘, 은, 칼슘, 바륨 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 물질임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 기판상에 제1투명 전극 및 제1반사막을 형성하는 단계;상기 기판상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 제1반사막을 식각하는 단계;상기 포토레지스트 패턴을 제거하고, 기판상에 제2투명 전극을 형성하여 제1전극을 형성하는 단계; 및상기 기판상에 유기 발광층 및 제2전극을 형성하는 단계을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 형성 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 포토레지스트 패턴이 형성된 영역은 전면 발광부임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 형성 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 포토레지스트 패턴이 형성되지 않은 영역은 배면 발광부임을 특징으로 하는 전계 발광 소자 형성 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 제1투명 전극 및 제1반사막을 형성하는 단계는 상기 제1투명 전극, 버퍼층 및 반사막을 형성하는 단계임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 형성 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 제1전극을 형성하는 단계는 제1투명 전극 및 제2투명 전극을 식각하여 전면 발광부의 제1전극과 배면 발광부의 제1전극을 형성하는 단계임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 형성 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 제2전극을 형성하는 단계는 기판 전면에 제3투명 전극 및 제2반사막을 순차적으로 형성한 후, 전면 발광부의 제2반사막은 제거하는 단계임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 형성 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 제1투명 전극은 490 내지 2750Å의 두께로 형성됨을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 형성 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 제1투명 전극은 700 내지 1350Å의 두께로 형성됨을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 형성 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 제2투명 전극은 10 내지 250Å의 두께로 형성됨을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 형성 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 제2투명 전극은 100 내지 150Å의 두께로 형성됨을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 형성 방법.
- 화소 영역과 주변 영역을 구비하는 절연 기판;상기 절연 기판의 화소 영역상에 형성된 전면 발광부의 제1전극 및 배면 발광부의 제1전극 및 주변 영역상에 형성된 패드부 및 전면 발광부와 배면 발광부의 제2전극 콘택부;상기 전면 발광부의 제1전극 및 배면 발광부의 제1전극에 형성된 유기막층 및 제2전극을 포함하며,상기 패드부의 투명한 전도체, 전면 발광부와 배면 발광부의 제2전극 콘택부의 투명한 전도체 및 배면 발광부의 제1전극의 제1투명 전극과 제2투명 전극의 합의 두께는 상기 전면 발광부의 제1전극의 제1투명 전극보다 두 배이상 두껍게 형성됨을 특징으로하는 유기 전계 발광 소자.
- 제 24항에 있어서,상기 전면 발광부의 제1전극은 제1투명 전극, 제1반사막 및 제2투명 전극으로 형성되어져 있음을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제 24항에 있어서,상기 패드부의 투명한 전도체, 전면 발광부와 배면 발광부의 제2전극 콘택부의 투명한 전도체 및 배면 발광부의 제1전극의 두께는 서로 다름을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제 24항에 있어서,상기 패드부의 투명한 전도체, 전면 발광부와 배면 발광부의 제2전극 콘택부의 투명한 전도체 및 배면 발광부의 제1전극의 두께 중 두 영역 이상의 두께가 같음을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제 24항에 있어서,상기 패드부의 투명한 전도체, 전면 발광부와 배면 발광부의 제2전극 콘택부의 투명한 전도체 및 배면 발광부의 제1전극은 제1투명 전극 및 제2투명 전극으로 형성되어져 있음을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 기판상에 제1투명 전극 및 반사막을 증착하고, 상기 반사막을 패터닝하는 단계;상기 기판상에 제2투명 전극을 증착하는 단계;상기 제1투명 전극 및 제2투명 전극을 패터닝하여 전면 발광부의 제1전극 및 배면 발광부의 제1전극을 형성하는 단계;상기 기판상에 패드부 및 전면 발광부와 배면 발광부의 제2전극 콘택부를 형성하는 단계; 및상기 전면 발광부 및 배면 발광부의 제1전극상에 유기 발광층을 포함하는 유기막층 및 제2전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 형성 방법.
- 제 29항에 있어서,상기 기판상에 패드부 및 전면 발광부와 배면 발광부의 제2전극 콘택부를 형성하는 단계는 상기 제1투명 전극 및 제2투명 전극을 패터닝하여 형성됨을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 형성 방법.
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