KR101708847B1 - 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 발광 소자(organic light emitting diode)의 구조를 개선한 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는, 복수의 화소가 정의된 기판, 각 화소에 위치한 박막 트랜지스터, 이 박막 트랜지스터에 연결된 음극, 이 음극 위에 위치한 유기 발광층, 및 이 유기 발광층 위에 위치하는 양극을 포함한다. 양극은 유기 발광층 위에 위치하는 보조층, 이 보조층 위에 위치하는 전도층, 및 이 전도층 위에 위치하는 절연층을 포함한다.
Description
본 발명은 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 유기 발광 소자(organic light emitting diode)의 구조를 개선한 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
능동 구동형 유기 발광 표시 장치는, 양극, 유기 발광층, 음극을 구비한 유기 발광 소자와, 이 유기 발광 소자를 구동하는 박막 트랜지스터를 구비한다. 양극으로부터 주입된 정공과 음극으로부터 주입된 전자가 유기 발광층 내에서 결합하여 생성된 여기자(exciton)가 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발생하는 에너지에 의해 발광이 이루어진다. 이러한 발광에 의해 유기 발광 표시 장치에서 표시가 이루어진다.
여기서, 유기 발광 소자는, 박막 트랜지스터와 연결되는 양극 위에, 유기 발광층, 음극이 차례로 적층되어 형성된다. 이러한 구조에서는 양극이 박막 트랜지스터와 연결되므로 박막 트랜지스터가 p 타입이어야 하므로, 박막 트랜지스터의 반도체층이 다결정 실리콘으로 이루어져야 한다. 이에 따라 다결정 실리콘을 형성하기 위한 결정화 공정이 수행되어야 한다.
그런데, 일반적으로 결정화를 균일하게 하는 것이 어려워서 형성된 반도체층의 특성이 균일하지 않을 수 있다. 이렇게 균일하지 못한 반도체층을 구비한 유기 발광 표시 장치는 발광 특성이 균일하지 않을 수 있으며 심한 경우 불량이 일어날 수 있다. 유기 발광 표시 장치가 대면적화되면 이러한 문제가 더욱 심각하게 발생할 수 있다.
이에 따라, 음극, 유기 발광층, 양극을 차례로 적층하고, 음극을 박막 트랜지스터와 연결하여 박막 트랜지스터를 n 타입으로 형성하는 인버트(invert) 구조가 제안되었다. 이 경우 양극은 투명 전도성 물질인 인듐-주석 산화물(indium-tin oxide, ITO) 등을 스퍼터링하여 형성된다.
그런데, 양극을 스퍼터링으로 형성하는 공정에 의해 하부의 유기 발광층이 손상될 수 있다. 또한, 양극을 구성하는 인듐-주석 산화물의 저항이 높으므로 전압 강하(IR drop) 현상이 발생하여 휘도가 불균일해질 수 있다. 대면적의 유기 발광 표시 장치에서는 가운데 부분이 발광하지 않는 현상이 발생할 수도 있다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 우수한 특성의 양극을 유기 발광층의 손상 없이 형성할 수 있는 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는, 복수의 화소가 정의된 기판, 각 화소에 위치한 박막 트랜지스터, 이 박막 트랜지스터에 연결된 음극, 이 음극 위에 위치한 유기 발광층, 및 이 유기 발광층 위에 위치하는 양극을 포함한다. 양극은 유기 발광층 위에 위치하는 보조층, 이 보조층 위에 위치하는 전도층, 및 이 전도층 위에 위치하는 절연층을 포함한다.
보조층은 텅스텐 산화물, 몰리브덴 산화물, 플러렌(C60), 구리 프탈로시아닌(copper phthalocyanine, CuPc), 테트라시아퀴노디메탄(tetracyanoquinodimethane, TCNQ), 트리페닐테트라조리움클로라이드(triphenyltetrazoliumchloride, TTC), 나프탈렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드(naphthalenetetracarboxylic dianhydride, NTCDA), 페릴렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드(perylenetetracarboxylic dianhydride, PTCDA) 및 불소화 구리 프탈로시아닌(copper hexadecafluorophtalocyanine, F16CuPc)으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다. 그리고 전도층은 은, 알루미늄, 크롬, 사마륨 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다. 절연층은, 실리콘 산화물, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 유기물 및 무기물로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다.
여기서, 보조층은 텅스텐 산화물을 포함하고, 전도층은 은을 포함하고, 절연층은 텅스텐 산화물을 포함할 수 있다.
여기서, 보조층은, 유기 발광층을 구성하는 층보다 낮은 에너지 준위를 가지는 물질을 포함하는 에너지 준위가 낮은 물질층 및 쌍극자 물질을 포함하는 쌍극자 물질층이 적층되어 형성될 수 있다. 에너지 준위가 낮은 물질층은 텅스텐 산화물을 포함할 수 있다. 쌍극자 물질층은 몰리브덴 산화물, 플러렌, 구리 프탈로시아닌, 테트라시아퀴노디메탄, 트리페닐테트라조리움클로라이드, 나프탈렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 페릴렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드 및 불소화 구리 프탈로시아닌으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다.
전도층의 두께가 8 내지 24 nm일 수 있다. 절연층의 두께가 30 내지 80 nm일 수 있다. 상기 에너지 준위가 낮은 물질층의 두께가 5 내지 40 nm이고, 상기 쌍극자 물질층의 두께가 10nm 이하일 수 있다.
보조층, 전도층 및 절연층이 열증착 방법에 의해 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법은, 복수의 화소가 정의된 기판을 준비하는 단계, 각 화소에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 및 이 박막 트랜지스터에 연결된 음극을 형성하는 단계, 이 음극 위에 유기 발광층을 형성하는 단계, 및 이 유기 발광층 위에 양극을 형성하는 단계를 포함한다. 양극을 형성하는 단계에서는, 열증착 방법에 의해 보조층, 전도층 및 절연층을 차례로 형성한다.
보조층은 텅스텐 산화물, 몰리브덴 산화물, 플러렌(C60), 구리 프탈로시아닌(copper phthalocyanine, CuPc), 테트라시아퀴노디메탄(tetracyanoquinodimethane, TCNQ), 트리페닐테트라조리움클로라이드(triphenyltetrazoliumchloride, TTC), 나프탈렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드(naphthalenetetracarboxylic dianhydride, NTCDA), 페릴렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드(perylenetetracarboxylic dianhydride, PTCDA) 및 불소화 구리 프탈로시아닌(copper hexadecafluorophtalocyanine, F16CuPc)으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다. 그리고 전도층은 은, 알루미늄, 크롬, 사마륨 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다. 절연층은, 실리콘 산화물, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 유기물 및 무기물로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다. 여기서, 보조층은 텅스텐 산화물을 포함하고, 전도층은 은을 포함하고, 절연층은 텅스텐 산화물을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는, 양극이 보조층, 전도층, 절연층으로 구성되어, 우수한 발광 효율 및 발광 특성을 지닐 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법은, 양극을 구성하는 보조층, 전도층, 절연층을 열증착 방법으로 형성하여, 양극 형성 공정에서 유기 발광층이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 배치도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 A 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에서 양극 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 A 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에서 양극 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명의 실시예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용한다.
또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 각 구성의 크기 및 두께를 임의로 나타냈으므로, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하, 도 1 내지 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 배치도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(101)는, 기판(111)에 정의된 복수의 화소 각각에 형성된, 스위칭 박막 트랜지스터(10), 구동 박막 트랜지스터(20), 축전 소자(80), 그리고 유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)(70)를 포함한다. 그리고, 유기 발광 표시 장치(101)는, 일 방향을 따라 배치되는 게이트 라인(151)과, 이 게이트 라인(151)과 절연 교차되는 데이터 라인(171), 및 공통 전원 라인(172)을 더 포함한다.
여기서, 각 화소는 게이트 라인(151), 데이터 라인(171) 및 공통 전원 라인(172)을 경계로 정의될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 기판 본체(111)와 스위칭 박막 트랜지스터(10) 및 유기 발광 소자(70) 등의 사이에는 버퍼층(120)이 더 형성될 수 있다. 버퍼층(120)은 불순 원소 또는 수분과 같이 불필요한 성분의 침투를 방지하면서 동시에 표면을 평탄화하는 역할을 한다. 하지만, 버퍼층(120)은 반드시 필요한 구성은 아니며, 기판 본체(111)의 종류 및 공정 조건에 따라 생략될 수도 있다.
유기 발광 소자(70)는, 음극(710)과, 이 음극(710) 상에 형성된 유기 발광층(720)과, 이 유기 발광층(720) 상에 형성된 양극(730)을 포함한다. 여기서, 음극(710)은 각 화소마다 하나 이상씩 형성되므로 유기 발광 표시 장치(101)는 서로 이격된 복수의 음극(710)을 가진다. 유기 발광층(720)에 주입된 정공과 전자가 결합하여 생성된 엑시톤(exciton)이 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발광이 이루어진다.
유기 발광층(720)은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물로 이루어진다. 이러한 유기 발광층(720)은 발광층과, 정공 주입층(hole injection layeer, HIL), 정공 수송층(hole transpoting layer, HTL), 전자 수송층(electron transporting layer, ETL) 및 전자 주입층(electron injection layer, EIL) 중 어느 하나 이상을 포함하는 다중막으로 형성될 수 있다. 일례로 이들 모두를 포함하는 경우에는, 전자 주입층이 음극(710) 상에 배치되고, 그 위로 전자 수송층, 유기 발광층, 정공 수송층, 정공 주입층이 차례로 적층된다.
본 실시예에서는, 음극(710)이 구동 박막 트랜지스터(20)에 연결되고, 이 음극(710) 위로 유기 발광층(720), 양극(730)이 차례로 적층되는 인버트 구조를 가지는데, 이에 대한 상세한 설명은 도 3을 참조하여 후술한다.
축전 소자(80)는 층간 절연막(160)을 사이에 두고 배치된 한 쌍의 축전판(158, 178)을 포함한다. 여기서, 층간 절연막(160)은 유전체가 된다. 축전 소자(80)에 축적된 전하와 한 쌍의 축전판(158, 178) 사이의 전압에 의해 축전 용량이 결정된다.
스위칭 박막 트랜지스터(10)는, 스위칭 반도체층(131), 스위칭 게이트 전극(152), 스위칭 소스 전극(173), 및 스위칭 드레인 전극(174)을 포함한다. 구동 박막 트랜지스터(20)는 구동 반도체층(132), 구동 게이트 전극(155), 구동 소스 전극(176) 및 구동 드레인 전극(177)을 포함한다. 본 실시예에서는 스위칭 및 구동 반도체층(131, 132)과 스위칭 및 구동 게이트 전극(152, 155)이 게이트 절연막(140)을 사이에 두고 형성되고, 스위칭 및 구동 반도체층(131, 132)과 스위칭 및 구동 소스 전극(173, 176) 및 스위칭 및 구동 드레인 전극(174, 177)이 게이트 절연막(140) 및 층간 절연막(160)에 형성된 컨택 홀(contact hole)에 의해 연결된 구성이 개시되어 있으나, 본 발명이 이러한 구조에 한정되는 것은 아니다.
스위칭 박막 트랜지스터(10)는 발광시키고자 하는 화소를 선택하는 스위칭 소자로 사용된다. 스위칭 게이트 전극(152)은 게이트 라인(151)에 연결되고, 스위칭 소스 전극(173)은 데이터 라인(171)에 연결된다. 스위칭 드레인 전극(174)는 스위칭 소스 전극(173)으로부터 이격 배치되며 어느 한 축전판(158)과 연결된다.
구동 박막 트랜지스터(20)는 선택된 화소 내의 유기 발광 소자(70)의 유기 발광층(720)을 발광시키기 위한 구동 전원을 음극(710)에 인가한다. 구동 게이트 전극(155)은 스위칭 드레인 전극(174)과 연결된 축전판(158)에 연결된다. 구동 소스 전극(176) 및 다른 한 축전판(178)은 각각 공통 전원 라인(172)에 연결된다. 구동 드레인 전극(177)이 평탄화막(180)의 컨택 홀을 통해 유기 발광 소자(70)의 음극(710)에 연결된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 평탄화막(180)이 형성되지 않고 드레인 전극(177)과 화소 전극(710)이 동일한 층에 형성되는 것도 가능하다. 각 화소에 대응하는 음극(710)은 평탄화막(180) 상에 형성된 화소 정의막(190)에 의해 서로 절연된 상태를 유지한다.
이와 같은 구조에 의하여, 스위칭 박막 트랜지스터(10)는 게이트 라인(151)에 인가되는 게이트 전압에 의해 작동하여 데이터 라인(171)에 인가되는 데이터 전압을 구동 박막 트랜지스터(20)로 전달하는 역할을 한다. 공통 전원 라인(172)으로부터 구동 박막 트랜지스터(20)에 인가되는 공통 전압과 스윙칭 박막 트랜지스터(10)로부터 전달된 데이터 전압의 차에 해당하는 전압이 축전 소자(80)에 저장되고, 축전 소자(80)에 저장된 전압에 대응하는 전류가 구동 박막 트랜지스터(20)를 통해 유기 발광 소자(70)로 흘러 유기 발광 소자(70)가 발광한다.
이하에서는 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 유기 발광 소자(70)를 좀더 상세하게 설명한다. 도 3은 도 1의 A 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
본 실시예에서는, 전술한 바와 같이, 음극(710)이 구동 박막 트랜지스터(20)에 연결되고, 이 음극(710) 위로 유기 발광층(720), 양극(730)이 차례로 적층되는 인버트 구조를 가진다.
도 2에 도시한 바와 같이, 구동 반도체층(132)는 불순물이 도핑되지 않은 채널 영역(135)과, 이 채널 영역(135)의 양 옆에 위치하며 불순물이 도핑되는 소스 영역(136) 및 드레인 영역(137)을 포함한다. 본 실시예에서는 음극(710)이 구동 박막 트랜지스터(20)에 연결되므로, 소스 영역(136) 및 드레인 영역(137)이 n 타입의 불순물로 도핑될 수 있다. 이와 같이 본 실시예에서는 인버트 구조를 가지기 때문에 박막 트랜지스터를 n 타입으로 형성할 수 있게 된다.
따라서 별도의 결정화 공정을 수행하지 않아도 되는 산화물 반도체 물질 등으로 스위칭 및 구동 반도체층(131, 132)을 형성할 수 있다. 이에 따라 결정화 공정을 생략할 수 있으며 반도체층 형성의 안정성을 향상할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에서 양극(730)은, 유기 발광층(720) 위에 형성되어 유기 발광층(720)으로의 정공 주입을 보조하는 보조층(732), 이 보조층(732) 위에 위치하는 전도층(734), 및 이 전도층 위에 위치하는 절연층(736)을 포함한다.
여기서, 보조층(732)은 양극(730)으로부터 유기 발광층(720)(또는 유기 발광층(720)의 정공 주입층)으로의 정공 주입을 도와주는 역할을 한다. 즉 본 실시예에서는 전도층(734)과 유기 발광층(720) 사이의 에너지 장벽을 조절할 수 있는 물질로 구성된 보조층(732)을 전도층(734)과 유기 발광층(720) 사이에 삽입하여, 전도층(734)으로부터 유기 발광층(720)으로의 정공 주입을 용이하게 한다.
이러한 보조층(732)은, 유기 발광층(720)(또는 유기 발광층(720)의 정공 주입층)보다 에너지 준위가 낮은 물질 또는 쌍극자 물질을 포함할 수 있다. 이때, 보조층(732)은 에너지 준위가 낮은 물질로만 이루어지거나, 쌍극자 물질로만으로 이루어질 수 있다. 또는, 보조층(723)이 에너지 준위가 낮은 물질과 쌍극자 물질을 함께 포함할 수도 있다. 또 다른 예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 보조층(733)이 쌍극자 물질층(733a)과 에너지 준위가 낮은 물질층(733b)이 적층되어 형성될 수도 있다.
유기 발광층(720)(또는 유기 발광층(720)의 정공 주입층)보다 에너지 준위가 낮은 물질로는 텅스텐 산화물 등이 있으며, 쌍극자 물질로는 몰리브덴 산화물, 플러렌(C60), 구리 프탈로시아닌(copper phthalocyanine, CuPc), 테트라시아퀴노디메탄(tetracyanoquinodimethane, TCNQ), 트리페닐테트라조리움클로라이드(triphenyltetrazoliumchloride, TTC), 나프탈렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드(naphthalenetetracarboxylic dianhydride, NTCDA), 페릴렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드(perylenetetracarboxylic dianhydride, PTCDA), 불소화 구리 프탈로시아닌(copper hexadecafluorophtalocyanine, F16CuPc) 등이 있다. 여기서, TCNQ, TTC, NTCDA, PTCDA, F16CuPC 등의 물질은 전자를 잘 끌어당기는 성질을 가지므로 유기 발광층(720)으로의 정공 주입을 도와줄 수 있다.
이 보조층(732) 위에 형성된 전도층(734)은 전도성이 우수한 물질로 이루어져 양극(730)의 저항을 낮추는 역할을 한다. 이러한 전도층(734)은 전도성이 우수한 금속 물질로 이루어질 수 있으며, 일례로 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 사마륨(Sm) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.
이 전도층(734) 위에 위치하는 절연층(736)은, 유기 발광 표시 장치(101)에서 발광된 빛의 투과율을 조절하는 역할을 한다. 이러한 절연층(736)은, 실리콘 산화물, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 유기물, 무기물 등으로 이루어질 수 있다. 여기서, 텅스텐 산화물은 높은 투과율을 가지므로 절연층(736)이 텅스텐 산화물로 이루어지면, 투과율을 좀더 향상할 수 있다. 유기물로는 유기 발광 표시 장치에서 사용되는 다양한 유기물을 사용할 수 있다. 일례로 알루미늄퀴롤린착체(Alq3) 등의 저분자 유기물을 사용할 수 있다. 무기물로는 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 등이 사용될 수 있다.
즉, 본 실시예에서 양극(730)은, 정공 주입을 보조하는 보조층(732), 저항을 낮추는 전도층(734), 및 투과율을 조절하는 절연층(736)을 포함하여 구성된다.
이에 따라 보조층(732)이 유기 발광층(720)으로의 정공 주입을 보조하므로 유기 발광 표시 장치(101)의 발광 효율을 향상할 수 있다.
그리고 낮은 저항의 전도층(734)에 의해 양극(730)이 낮은 저항을 가질 수 있다. 이때, 보조층(732), 전도층(734) 및 절연층(736)이 차례로 적층되어 양극(730)이 형성되므로, 저항이 병렬로 연결되므로 양극(730)의 저항을 좀더 낮출 수 있다. 따라서, 유기 발광 표시 장치(101)의 발광 효율을 향상시킬 수 있으며, 전압 강하(IR drop)에 의한 패널 휘도 불균일 현상을 방지할 수 있다.
또한, 투과율을 조절하는 절연층(736)에 의해 유기 발광 표시 장치(101)에서 발광된 빛의 투과율을 향상시킬 수 있다. 나아사, 반사율이 우수한 물질로 구성된 전도층(734)이 보조층(732)과 절연층(736) 사이에 삽입되므로 다중 반사(multiple reflection)에 의해 미세공동(microcavity)에 의한 아웃-커플링(out-coupling)을 향상할 수 있다. 이에 따라 발광된 유기 발광 표시 장치(101)의 발광 효율을 향상할 수 있다.
결과적으로 본 실시예에서는 양극(730)이 보조층(732), 전도층(734) 및 절연층(736)을 포함하여 유기 발광 표시 장치(101)의 발광 특성 및 발광 효율을 향상할 수 있다.
여기서, 보조층(732), 전도층(734) 및 절연층(736)의 두께를 한정하여 양극(730)의 특성을 좀더 향상할 수 있다.
예를 들어, 보조층(732)이 에너지 준위가 낮은 물질로 이루어지는 경우에는 5 내지 40nm의 두께를 가질 수 있다. 이는 보조층(732)의 두께가 40 nm를 초과하면 정공 주입 특성이 저하될 수 있고, 5 nm 미만이면 공정 안정성이 떨어져 박막 형성에 어려움이 있을 수 있다. 이때, 정공 주입 특성을 좀더 고려하면, 에너지 준위가 낮은 물질로 이루어지는 보조층(732)의 두께가 10nm일 수 있다.
그리고 보조층(732)이 쌍극자 물질로 이루어지는 경우에는 쌍극자 특성을 가질 수 있도록 10 nm 이하의 두께를 가질 수 있다. 도 4에서와 같이, 보조층(733)이 쌍극자 물질층(733a)와 에너지 준위가 낮은 물질층(733b)을 모두 가지는 경우에, 상술한 바와 같은 이유에 의하여, 쌍극자 물질층(733a)은 10 nm 이하의 두께를 가지고 에너지 준위가 낮은 물질층(733b)은 5 내지 40 nm 의 두께를 가질 수 있다.
그리고 전도층(734)의 두께를 조절하여 양극(730)의 저항 및 투과율 특성을 조절할 수 있다. 전도층(734)의 두께를 두껍게 하여 저항을 낮출 수 있으며 이에 의해 양극(730)의 전기적 특성을 향상할 수 있다. 또는, 전도층(734)의 두께를 얇게 하여 양극(730)의 투과율을 향상할 수 있다. 전도층(734)의 두께를 얇게 하는 경우에는 유기 발광 표시 장치(101)를 투명 디스플레이로 사용할 수도 있다.
저항 특성 및 투과율 특성을 모두 고려하면 전도층(734)은 8 내지 24 nm의 두께를 가질 수 있다. 이는, 전도층(734)의 두께가 24 nm를 초과하는 경우에는 양극(730)에서의 투과율이 낮을 수 있고, 8 nm 미만인 경우에는 양극(730)의 저항이 높을 수 있기 때문이다. 저항 특성을 좀더 향상시키고자 하는 경우에는 전도층(734)을 16 nm 초과, 24 nm 이하의 두께로 형성할 수 있고, 투과율을 좀더 향상시키고자 하는 경우에는 전도층(734)을 8 nm 내지 16 nm의 두께로 형성할 수 있다.
절연층(736)은 광효율을 최대화할 수 있는 두께로 형성될 수 있는데, 일례로, 30 내지 80 nm의 두께를 가질 수 있다. 두께가 80 nm를 초과하는 경우 및 30 nm 미만인 경우에는 빛의 파장이 바뀔 수 있어 광학 특성이 저하될 수 있다.
한편, 본 실시예에서 양극(730)을 구성하는 보조층(732), 전도층(734) 및 절연층(736)은 열증착 방법으로 증착될 수 있는 물질로 구성되므로, 양극(730)을 형성할 때 유기 발광층(720)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 이에 대해서는 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시에에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 설명하면서 좀더 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법은, 복수의 화소가 정의된 기판을 준비하는 단계(ST10), 각 화소에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계(ST20), 박막 트랜지스터에 연결된 음극을 형성하는 단계(ST30), 음극 위에 유기 발광층을 형성하는 단계(ST40) 및 유기 발광층 위에 양극을 형성하는 단계(ST50)를 포함한다.
여기서, 양극을 형성하는 단계(ST50) 이외의 단계(ST10, ST20, ST30, ST40)는, 공지된 다양한 방법이 적용될 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 따라서 이하에서는 양극을 형성하는 단계(ST50)에 대해서만 상세하게 설명한다.
본 실시예에서 양극을 형성하는 단계(ST50)에서는, 열증착 방법에 의해 보조층(도 3의 참조부호 732 및 도 4의 참조부호 733, 이하 동일), 전도층(도 3 및 도 4의 참조부호 734, 이하 동일) 및 절연층(도 3 및 도 4의 참조부호 736, 이하 동일)을 차례로 형성한다.
본 실시예에서는 보조층(732, 733)이 텅스텐 산화물, 몰리브덴 산화물, 플러렌, 또는 구리 프탈로시아닌 등으로 이루어지고, 전도층(734)이 은, 알루미늄, 크롬, 사마륨, 또는 이들의 합금 등으로 이루어지고, 절연층(736)이 실리콘 산화물, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 유기물, 또는 무기물 등으로 이루어진다. 이와 같이 양극(730)을 구성하는 보조층(732, 733), 전도층(734) 및 절연층(736)이 열증착에 의해 형성될 수 있는 물질로 이루어지므로, 본 실시예에서는 보조층(732, 733), 전도층(734) 및 절연층(736)을 열증착 방법에 의해 차례로 형성한다.
열증착 방법에 사용되는 열증착 장비는 증착 재료를 담는 보트 또는 도가니와, 이를 가열하기 위한 열선을 구비한다. 열선에 의해 보트 또는 도가니에 담겨진 증착 재료가 증발되어 유기 발광층(720) 위로 증착되어 보조층(732, 733), 전도층(734) 및 절연층(736)을 각기 형성할 수 있다. 좀더 상세하게는, 보조층(732, 733)은 텅스텐 산화물을 대략 800℃ 이상에서 열증착 방법에 의해 형성할 수 있고, 전도층(734)은 은을 1000℃ 이상에서 열증착 방법에 의해 형성할 수 있고, 절연층(736)은 텅스텐 산화물 대략 800℃ 이상에서 열증착 방법에 의해 형성할 수 있다. 여기서, 텅스텐 산화물은 99.9%, 은은 99.999% 순도의 물질을 사용할 수 있다.
이와 같이 열증착 방법에 의하여 양극(730)을 형성하면, 스퍼터링을 사용하는 것과 달리, 유기 발광층(720)의 손상 없이 양극(730)을 형성할 수 있다. 즉 본 실시예에서는 인버트 구조에서도 유기 발광층(720)의 손상 없이 우수한 특성의 양극(730)을 형성할 수 있다.
이하 본 발명의 실험예 및 비교예를 참조하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이는 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실험예
800℃에서 텅스텐 산화물을 40nm의 두께로 열증착하여 보조층을 형성하고,그 위에 1000℃에서 은을 12nm의 두께로 열증착하여 전도층을 형성하고, 800℃에서 텅스텐 산화물을 40nm의 두께로 열증착하여 절연층을 형성하여 양극을 제조하였다. 이와 같은 방법으로 전도층의 두께를 각기 16nm, 24nm, 29nm, 40nm, 50nm로 한 양극을 제조하였다.
비교예
인듐-주석 산화물을 스퍼터링하여 양극을 형성하였다.
실험예에 의해 제조된 양극의 면저항을 측정하여 표 1에 나타내었고, 비교예에 의해 제조된 양극의 면저항은 10 Ω/□으로 측정되었다.
실험예에 의해 제조된 양극은 비교예에 의해 제조된 양극과 유사하거나 작은 면저항을 가질 수 있음은 알 수 있다. 특히, 전도층의 두께가 16nm 이상인 경우에 실험예에 의해 제조된 양극은 비교예에 의해 제조된 양극에 비해 매우 우수한 면저항을 가짐을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
유기 발광층(720), 보조층(732), 전도층(734), 절연층(736)
Claims (16)
- 복수의 화소가 정의된 기판;
상기 각 화소에 위치한 박막 트랜지스터;
상기 박막 트랜지스터에 연결된 음극;
상기 음극 위에 위치한 유기 발광층; 및
상기 유기 발광층 위에 위치하는 보조층, 상기 보조층 위에 위치하는 전도층, 및 상기 전도층 위에 위치하는 절연층을 포함하는 양극
을 포함하며,
상기 유기 발광층은 발광층 및 정공 주입층을 포함하며,
상기 보조층은, 상기 유기 발광층을 구성하는 층보다 낮은 에너지 준위를 가지는 물질을 포함하는 에너지 준위가 낮은 물질층 및 쌍극자 물질을 포함하는 쌍극자 물질층이 적층되어 형성되며,
상기 에너지 준위가 낮은 물질층은 상기 쌍극자 물질층과 상기 전도층 사이에 위치하며,
상기 에너지 준위가 낮은 물질층은 텅스텐 산화물을 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 쌍극자 물질층은 몰리브덴 산화물, 플러렌(C60), 구리 프탈로시아닌(copper phthalocyanine, CuPc), 테트라시아퀴노디메탄(tetracyanoquinodimethane, TCNQ), 트리페닐테트라조리움클로라이드(triphenyltetrazoliumchloride, TTC), 나프탈렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드(naphthalenetetracarboxylic dianhydride, NTCDA), 페릴렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드(perylenetetracarboxylic dianhydride, PTCDA) 및 불소화 구리 프탈로시아닌(copper hexadecafluorophtalocyanine, F16CuPc) 으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 전도층은 은, 알루미늄, 크롬, 사마륨 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 절연층은, 실리콘 산화물, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 유기물 및 무기물로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 전도층은 은을 포함하고, 상기 절연층은 텅스텐 산화물을 포함하는 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 정공 주입층은 상기 발광층 위에 적층된 유기 발광 표시 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 전도층의 두께가 8 내지 24 nm인 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 절연층의 두께가 30 내지 80 nm인 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 에너지 준위가 낮은 물질층의 두께가 5 내지 40 nm이고, 상기 쌍극자 물질층의 두께가 10nm 이하인 유기 발광 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 보조층, 상기 전도층 및 상기 절연층이 열증착 방법에 의해 형성된 유기 발광 표시 장치. - 복수의 화소가 정의된 기판을 준비하는 단계;
상기 각 화소에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
상기 박막 트랜지스터에 연결된 음극을 형성하는 단계;
상기 음극 위에 유기 발광층을 형성하는 단계; 및
상기 유기 발광층 위에 양극을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 양극을 형성하는 단계는, 열증착 방법에 의해 보조층, 전도층 및 절연층을 차례로 형성하며,
상기 유기 발광층은 발광층 및 정공 주입층을 포함하며,
상기 보조층은, 상기 유기 발광층을 구성하는 층보다 낮은 에너지 준위를 가지는 물질을 포함하는 에너지 준위가 낮은 물질층 및 쌍극자 물질을 포함하는 쌍극자 물질층이 적층되어 형성되며,
상기 에너지 준위가 낮은 물질층은 상기 쌍극자 물질층과 상기 전도층 사이에 위치하며,
상기 에너지 준위가 낮은 물질층은 텅스텐 산화물을 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제12항에 있어서,
상기 쌍극자 물질층은 몰리브덴 산화물, 플러렌(C60), 구리 프탈로시아닌(copper phthalocyanine, CuPc), 테트라시아퀴노디메탄(tetracyanoquinodimethane, TCNQ), 트리페닐테트라조리움클로라이드(triphenyltetrazoliumchloride, TTC), 나프탈렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드(naphthalenetetracarboxylic dianhydride, NTCDA), 페릴렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드(perylenetetracarboxylic dianhydride, PTCDA) 및 불소화 구리 프탈로시아닌(copper hexadecafluorophtalocyanine, F16CuPc)으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제12항에 있어서,
상기 전도층은 은, 알루미늄, 크롬, 사마륨 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제12항에 있어서,
상기 절연층은, 실리콘 산화물, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 유기물 및 무기물로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법. - 제12항에 있어서,
상기 전도층은 은을 포함하고, 상기 절연층은 텅스텐 산화물을 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
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