KR20110052213A - 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
표시 장치에서, 표시 장치는 기판, 적색 칼라필터층, 녹색 칼라필터층 및 청색 칼라필터층을 포함한다. 기판은 적색 서브픽셀 영역, 녹색 서브픽셀 영역 및 청색 서브픽셀 영역을 갖는다. 적색 칼라필터층은 적색 서브픽셀 영역, 녹색 서브픽셀 영역 및 청색 서브픽셀 영역 상에 위치하고, 녹색 서브픽셀 영역에 형성된 제1 개구 및 청색 서브픽셀 영역에 형성된 제2 개구를 갖는다. 녹색 칼라필터층은 제1 개구 내에 위치한다. 청색 칼라필터층은 제2 개구 내에 위치한다. 층간절연막으로 적색 칼라필터층을 사용하기 때문에 칼라필터층을 형성하기 위하여 별도의 공정을 진행할 필요가 없고 층간절연막의 공정을 생략할 수 있어 공정을 단순화할 수 있다.
칼라필터, 층간절연막, 발광층
Description
본 발명의 실시예들은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 본 발명의 실시예들은 이미지를 구현할 수 있는 표시 장치에 관한 것이다.
평판표시소자(Flat Panel Display Device) 중에서 유기전계발광소자(Organic Electroluminescence Display Device)는 자발광이며, 시야각이 넓고, 응답 속도가 빠르고, 얇은 두께와 낮은 제작비용 및 높은 콘트라스트(Contrast) 등의 특성을 나타냄으로써 향후 차세대 평판표시소자로 주목받고 있다.
일반적으로 유기전계발광소자는 기판, 상기 기판 상에 위치한 애노드(anode), 상기 애노드 상에 위치한 발광층(emission layer;EML), 상기 발광층 상에 위치한 캐소드(cathode)로 이루어진다. 이러한 유기전계발광소자에 있어서, 상기 애노드와 캐소드 간에 전압을 인가하면, 정공과 전자가 상기 발광층 내로 주입되고, 상기 발광층 내로 주입된 정공과 전자는 상기 발광층에서 재결합하여 여기자(exiton)를 생성하고, 이러한 여기자가 여기상태에서 기저상태로 전이하면서 발 생되는 에너지에 의해 발광하게 된다.
상기 유기전계발광소자의 풀칼라화를 구현하기 위해서는 R, G 및 B 각각에 해당하는 발광층을 형성하는 방법이 있다. 그러나, 이 경우 상기 R, G 및 B 각각에 해당하는 발광층은 서로 다른 수명특성을 가지고 있어, 장시간 구동할 경우 화이트 밸런스를 유지하기 어려운 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 상기 단일색의 광을 방출하는 발광층을 형성하고, 상기 발광층으로부터 방출되는 광으로부터 소정색에 해당하는 광을 추출하기 위한 칼라 필터 또는 상기 발광층으로부터 방출되는 광을 소정색의 광으로 변환하는 색변환층을 형성하는 방법이 있다. 이에 대한 예시로, 대한민국 공개특허 제2004-0000540호에는 백색광을 발하는 유기발광층과 칼라필터층 및 색변환층을 형성하여 R, G 및 B의 광을 취출하는 유기전계발광소자를 개시하고 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 칼라필터층을 갖는 배면 발광형 유기전계발광소자의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 배면 발광형 유기전계발광소자는 투명한 기판(10) 위에 칼라필터층(11)(11(R), 11(G), 11(B))이 형성되어 있고, 상기 칼라필터층(11) 상부에는 기판 전면에 걸쳐 패시베이션막(12)이 형성되어 있다. 이어서, 상기 패시베이션막(12) 상부에 투명 전극층(13)이 상기 칼라필터층(11)에 대응되도록 패터닝되어 형성되어 있다. 상기 투명 전극층(13) 상부에는 정공 전달층(14), 발광층(15), 전자 주입층(16) 및 배면 전극층(17)이 형성되어 있다. 여기에서 배면 전극층(17)을 제외한 정공 전달층(14), 발광층(15), 전자 주입층(16)은 모두 유기 박 막이다.
하지만, 종래의 칼라필터층을 갖는 배면 발광 유기전계발광소자는 하부 기판 상에 칼라필터층을 형성하기 위하여 별도의 공정을 진행하므로, 공정이 복잡해 지는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예들은 칼라필터층을 포함하면서 공정을 단순화할 수 있는 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 표시 장치는 적색 서브픽셀 영역, 녹색 서브픽셀 영역 및 청색 서브픽셀 영역을 갖는 기판, 상기 적색 서브픽셀 영역, 상기 녹색 서브픽셀 영역 및 상기 청색 서브픽셀 영역 상에 위치하고, 상기 녹색 서브픽셀 영역에 형성된 제1 개구 및 상기 청색 서브픽셀 영역에 형성된 제2 개구를 갖는 적색 칼라필터층, 상기 제1 개구 내에 위치하는 녹색 칼라필터층 및 상기 제2 개구 내에 위치하는 청색 칼라필터층을 포함한다.
따라서, 게이트 전극과 소오스/드레인 전극을 전기적으로 절연시키기 위한 층간절연막으로 적색 칼라필터층을 사용함으로써, 칼라필터층을 형성하기 위하여 별도의 공정을 진행할 필요가 없고, 층간절연막의 공정을 생략할 수 있으므로, 공정을 단순화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예를은 첨부된 도면을 참조로 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일 실시예들에 따른 표시 장치 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2g에 도시된 표시 장치는 칼라필터층을 갖는 배면 발광형 유기전계발광소자일 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예들은 유기전계발광소자 뿐만 아니라 액정표시장치(LCD) 등의 모든 종류의 표시장치에 적용될 수 있다.
도 2a를 참조하면, 적색(R) 서브픽셀 영역, 녹색(G) 서브픽셀 영역 및 청색(B) 서브픽셀 영역을 포함하는 유리 또는 플라스틱과 같은 투명한 절연 기판(200)상에 버퍼층(210)을 형성한다.
이때, 상기 적색(R) 서브픽셀 영역, 녹색(G) 서브픽셀 영역 및 청색(B) 서브픽셀 영역은 각각 광취출 영역(a), 트랜지스터 영역(b) 및 캐패시터 영역(c)를 포함하여 이루어져 있으며, 버퍼층(210)은 기판(200)에서 발생하는 수분 또는 불순물의 확산을 방지하는 역할을 한다.
이어서, 버퍼층(210) 상부에 반도체층인 비정질실리콘층(도시안됨)을 증착하고, 상기 비정질실리콘층을 ELA(Excimer Laser Annealing), SLS(Sequential Lateral Solidification), MIC(Metal Induced Crystallization) 또는 MILC(Metal Induced Lateral Crystallization)법 등을 사용하여 결정화하고, 사진식각공정으로 패터닝하여, 각 서브픽셀 영역의 트랜지스터 영역(b) 및 캐패시터 영역(c)에 다결정 실리콘 패턴을 형성한다.
이어서, 상기 다결정 실리콘 패턴을 포함한 기판(200) 상부 전면에 걸쳐 게이트 절연막(230)을 형성한다. 이때, 게이트 절연막(230)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 이중층으로 형성할 수 있으며, PECVD나 LPCVD법 등을 이용하여 형성한다.
이어서, 게이트 절연막(230) 상에 게이트 전극 물질층(미도시)을 형성하고, 사진식각공정으로 상기 게이트 전극 물질을 식각하여, 각 서브픽셀 영역의 트랜지스터 영역(b)에 후술하는 채널 영역(220b)과 대응되는 게이트 전극(240a)을 형성하고, 각 서브픽셀 영역의 캐패시터 영역(c)에 캐패시터 제2전극(240b)을 형성한다.
이때, 상기 게이트 전극 물질층은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 텅스텐몰리브덴(MoW), 텅스텐 실리사이드(WSi2), 몰리브데늄 실리사이드(MoSi2), 알루미늄(Al) 등을 사용하여 형성할 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합으로 사용될 수 있다. 상기 게이트 전극 물질층은 스퍼터링법이나 진공증착법으로 형성할 수 있다.
이어서, 게이트 전극(240a)을 마스크를 이용하여 반도체층(220)에 불순물을 주입함으로써, 상기 각 서브픽셀 영역의 트랜지스터 영역(b)에 소오스/드레인 영역(220a, 220c) 및 채널 영역(220b)을 구비하는 반도체층(220)을 형성하고, 각 서브픽셀 영역의 캐패시터 영역(c)에 캐패시터 제1전극(220d)을 형성한다.
상기 불순물은 n형 또는 p형 중에서 선택되는 하나의 물질일 수 있다. 상기 n형 불순물은 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등일 수 있으며 이들은 단독 또는 혼합으로 사용될 수 있다. 상기 p형 불순물은 붕소(B), 플루오르화 붕소(BF), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 티타늄(Ti), 인듐(In) 등일 수 있으며 이들은 단독 또는 혼합으로 사용될 수 있다.
이때, 캐패시터 제1전극(220d), 게이트 절연막(230) 및 캐패시터 제2전극(240b)은 하부 캐패시터를 구성할 수 있다.
이어서, 도 2b를 참조하면, 게이트 전극(240a) 및 캐패시터 제2전극(240b)을 포함한 기판 상부 전체에 걸쳐 적색 칼라필터층(250R)을 형성한다.
적색 칼라필터층(250R)은 층간절연막의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 적색 칼라필터층(250R)은 트랜지스터와 후속 공정에서 형성되며 애노드 전극인 제1 전극과의 절연층으로서 기능을 수행할 수 있다.
즉, 적색 칼라필터층(250R)은 트랜지스터를 덮는다. 구체적으로 트랜지스터 중 최상부에 위치하는 게이트 전극(240a)을 덮는다. 그리고 애노드 전극인 상기 제1 전극이 적색 칼라필터층(250R) 위에 위치하게 되어 트랜지스터와 상기 제1 전극을 절연시키는 역할을 한다.
도 2b를 다시 참조하면, 적색 칼라필터층(250R) 및 게이트 절연막(230)을 관통하여 소오스/드레인 영역들(220a, 220c)을 각각 노출시키는 콘택홀(Contact hole; 261)들을 형성한다.
콘택홀(Contact hole)(261)들을 형성하면서, 이와 동시에 적색 칼라필터층(250R) 내에 녹색(G) 서브픽셀 영역의 광취출 영역(Ga)에 위치하는 개구부(260G) 및 청색(B) 서브픽셀 영역의 광취출 영역(Ba)에 위치하는 개구부(260B)를 형성할 수 있다.
이어서, 도 2c를 참조하면, 녹색(G) 서브픽셀 영역의 광취출 영역(Ga)에 위치하는 개구부(260G) 및 청색(B) 서브픽셀 영역의 광취출 영역(Ba)에 위치하는 개구부(260B) 내에 각각 녹색 칼라필터층(250G) 및 청색 칼라필터층(250B)을 형성한다.
이때, 각각의 칼라필터층(250R, 250G, 250B)은 지지체인 아크릴 수지, 안료, 및 고분자 바인더를 포함할 수 있다. 또한, 기능성 단량체를 더 포함할 수도 있다. 여기서 색상을 구현하는 상기 안료의 종류에 따라서 적색 칼라필터층(250R), 녹색 칼라필터층(250G) 및 청색 칼라필터층(250B)으로 구분할 수 있다.
적색 칼라필터층(250R), 녹색 칼라필터층(250G) 및 청색 칼라필터층(250B)은 후속하는 공정에서 형성되는 발광층으로부터 발광된 광을 각각 적색영역의 파장, 녹색영역의 파장 및 청색영역의 파장으로 투과시키는 특성을 갖는다.
상기 고분자 바인더는 상온에서 액체 상태의 단량체를 현상액으로부터 보호하며, 안료분산의 안정화 및 RGB 패턴의 내열성, 내광성 및 내약품 등의 신뢰성을 좌우한다. 상기 안료는 내광성, 내열성이 우수한 유기물 입자로 빛을 산란시키며 입자의 크기가 작을수록 투명도가 높고 우수한 분산 특성을 나타낸다.
한편, 본 발명에 있어서, 각각의 칼라필터층(250R, 250G, 250B)은 약 1.0 내지 약 2.5㎛ 두께로 형성할 수 있다. 이는 칼라필터층의 두께가 약 1.0㎛ 미만으로 지나치게 얇으면 색순도가 저하되고, 약 2.5㎛를 초과하면 투과도가 낮아지고, 안 료의 결정이 석출하거나, 칼라필터층 혹은 칼라필터에 금이 갈 수 있기 때문이다.
또한, 각각의 칼라필터층(250R, 250G, 250B)은 안료분산법 또는 염색법을 이용하여 형성할 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다.
각각의 칼라필터층(250R, 250G, 250B)은 트랜지스터를 제조하는 공정 중에 형성하고 층간절연막의 역할을 수행한다. 따라서 칼라필터층을 형성하기 위하여 별도의 공정을 진행할 필요가 없고 층간절연막의 공정을 생략할 수 있어 공정을 단순화할 수 있다.
상술한 바와 같이, 적색 칼라필터층(250R)을 층간절연막으로 사용하며, 적색 칼라필터층(250R) 내에 녹색(G) 서브픽셀 영역의 광취출 영역(Ga)를 정의하기 위한 개구부(260G) 및 청색(B) 서브픽셀 영역의 광취출 영역(Ba)를 정의하기 위한 개구부(260B)를 형성하고, 개구부(260G, 260B) 내에 각각 녹색 칼라필터층(250G) 및 청색 칼라필터층(250B)을 형성한다.
이때, 적색 칼라필터층(250R)을 층간절연막으로 사용하는 것은 게이트 절연막의 식각공정에서 사용되는 플라즈마(Plasma)에 대한 데미지가 다른 칼라필터층에 비하여 가장 적기 때문이다.
구체적으로, 소오스/드레인 영역들(220a, 220c)을 각각 노출시키는 콘택홀(Contact hole; 261)들을 게이트 절연막(230)에 형성하기 위하여, 칼라필터층을 마스크로 사용하여 건식 식각공정을 진행하게 되는데, 이로 인하여, 상기 건식 식각공정에서 사용되는 플라즈마(Plasma)의하여 칼라필터층의 표면에 데미지(Damage)가 발생하게 된다. 이때, 적색, 녹색 및 청색 칼라필터층 중 적색 칼라필터층이 상 기 플라즈마에 의한 데미지가 가장 적기 때문에, 적색 칼라필터층(250R)을 층간절연막으로 사용하는 것이다.
도 4는 파장대별 애노드 전극인 제1전극의 광효율의 변화를 나타내는 그래프이다. 이때, X축은 파장을 나타내며, Y축은 광효율의 상대적인 크기를 나타내며, A는 층간절연막으로 칼라필터층을 사용한 경우를 나타내는 그래프이고, B는 층간절연막으로 일반적인 유기막을 사용한 경우를 나타내는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 층간절연막으로 일반적인 유기막을 사용한 B의 경우, 파장대별로 광효율변화가 크지 않음을 알 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예들과 같이, 층간절연막으로 칼라필터층을 사용한 경우에는 파장대별로 광효율변화가 큼을 알 수 있다.
구체적으로는 층간절연막으로 칼라필터층을 사용한 경우의 광효율이 단파장대인 약 450nm 이하의 파장에서는 층간절연막으로 일반적인 유기막을 사용한 경우보다 낮음을 알 수 있고, 파장이 길어질수록, 층간절연막으로 칼라필터층을 사용한 경우의 광효율이 층간절연막으로 일반적인 유기막을 사용한 경우보다 광효율이 동일하거나 향상됨을 알 수 있다.
즉, 층간절연막으로 칼라필터층을 사용한 경우, 플라즈마에 의해 데미지를 받더라도, 파장이 짧은 경우에는 광효율이 낮아지나 파장이 긴 경우에는 광효율이 동일하거나 향상됨을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에서는 적색, 녹색 및 청색 칼라필터층 중 파장대가 가장 길어 플라즈마에 의한 데미지가 가장 작은 적색 칼라필터층을 층간절연막으로 사용하는 것이다.
계속해서, 도 2d를 참조하면, 기판 전면에 제1전극 물질을 형성하고, 이를 패터닝하여, 각 서브픽셀 영역의 광취출영역(Ra, Ga, Bb)에 애노드 전극인 제1전극(280)을 형성한다. 본 발명은 배면발광구조에 해당하므로, 제1전극(280)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명 전극으로 형성할 수 있다.
제1전극(280)은 스퍼터링(Sputtering), 이온 플레이팅(Ion Plating) 또는 진공증착법(Evaporation)과 같은 방법으로 형성할 수 있으며, 제1전극(280)은 증착 후 사진공정에서 형성된 포토레지스트(PR) 등의 패턴을 이용하여 선택적으로 제거해 내는 습식 식각(Wet Etching) 공정을 통해 패터닝한다???제1전극(280)을 패터닝하는 습식 식각 공정은 제1전극(280)과 상기 칼라필터층들과의 선택비(Etch Rate)가 큰 에천트(etchant)를 통해 칼라필터가 손상 받는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제1전극(280)은 적색(R) 서브픽셀 영역에서는 층간절연막인 적색 칼라필터층(250R) 상에 형성되고, 녹색(G) 서브픽셀 영역에서는 적색 칼라필터층(250R)의 개구부(260G) 내에 형성된 녹색 칼라필터층(250G) 상에 형성되며, 청색(B) 서브픽셀 영역에서는 적색 칼라필터층(250R)의 개구부(260B) 내에 형성된 녹색 칼라필터층(250B) 상에 형성된다.
도 2e를 참조하면, 콘택홀들(261)에 의해 노출된 소오스/드레인 영역들(220a, 220c) 및 제1전극(280)을 포함하는 적색 칼라필터층 상에 금속막을 적층하고 이를 패터닝함으로써 소오스/드레인 영역들(220a, 220c)과 전기적으로 연결되고, 또한, 제1전극들(280)과 전기적으로 연결되는 소오스/드레인 전극들(270a, 270b)을 형성한다.
또한, 소오스/드레인 전극들(270a, 270b)을 형성하면서, 각 서브픽셀 영역의 캐패시터 영역(c)에 캐패시터 제3전극(270d)을 형성할 수 있다. 이때, 캐패시터 제2전극(240b), 적색 칼라필터층(250R) 및 캐패시터 제3전극(270c)은 상부 캐패시터를 구성할 수 있다.
이때, 상기 금속막으로는 몰리브덴(Mo) 또는 몰리-텅스텐(MoW)과 같은 합금의 단일층, 알루미늄(Al) 또는 알루미늄-네오디뮴(Al-Nd)과 같은 알루미늄 합금의 단일층 또는 위에 언급한 금속들의 이중층이 사용될 수 있다.
도면에는 제1전극(280)들을 형성한 이후에, 상기 제1전극(280)들에 전기적으로 연결되는 소오스/드레인 전극들(270a, 270b)을 형성하는 것을 도시하고 있으나, 이와는 달리, 소오스/드레인 전극들(270a, 270b)을 형성한 이후에, 상기 소오스/드레인 전극들(270a, 270b)에 전기적으로 연결되도록 제1전극(280)들을 형성하는 것도 가능하다.
이상과 같은, 반도체층(220), 게이트 전극(240a) 및 소오스/드레인 전극들(270a, 270b)은 트랜지스터를 구성하며, 상기 트랜지스터는 상술한 바와 같은 트랜지스터 영역(b)에 형성된다. 이때, 본 발명에 따른 트랜지스터는 게이트 전극(240a)과 소오스/드레인 전극(270a, 270b)을 전기적으로 절연시키기 위한 층간절연막으로 적색 칼라필터층(250R)을 사용한다.
계속해서, 도 2f를 참조하면, 소오스/드레인 전극(270a, 270b) 및 제1전극(280)을 포함하는 기판 전면에 화소정의막 물질을 형성하고, 이를 패터닝하여, 제1전극(280)들의 표면 일부를 노출시키는 개구부(282)를 갖는 화소정의막(PDL; Pixel Define Layer)(281)을 형성한다. 화소정의막(281)은 통상적으로 유기계로서 폴리이미드(polyimide;PI), 폴리아마이드(polyamide;PA), 아크릴 수지(Acryl Resin), 벤조사이클로부텐(Benzo Cyclo Butene;BCB), 페놀수지(Phenolic Resin) 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합으로 사용될 수 있다. 여기서 화소정의막(281)은 스핀 코팅(Spin Coating)법을 통해 형성할 수 있다.
이어서, 도 2g를 참조하면, 노출된 제1전극(280)을 포함하는 기판에 발광층(290)을 형성한다. 발광층(290)은 단일색 광을 방출하도록 형성하며, 백색광 또는 청색광일 수 있다.
발광층(290)은 제각기 다른 색을 내는 발광 물질과 도펀트(Dopant)를 첨가하여 사용하는 경우 또는 PVK(polyvinylcabazole)라는 고분자에 PBD(polybutadiene), TPB(tetraphenylborate), 코마린6(Coumarin6), 디씨엠1(DCM1), 나일 레드(Nile red)를 적정 비율로 섞어 백색광을 얻을 수 있다.
발광층(290)은 다른 두 가지 색상의 발광 물질을 혼합한 후 나머지 다른 발광 물질을 추가하여 백색 발광 물질을 얻을 수 있다. 예를 들면, 적색 발광 물질과 녹색 발광 물질을 혼합한 후 청색 발광 물질을 추가하여 백색 발광 물질을 얻는다.
상기 적색 발광 물질은 저분자 물질인 비에스에이-2(BSA-2), 고분자 물질인 폴리티오펜(PT; polythiophene), 이들의 유도체 등으로 형성될 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합으로 사용될 수 있다. 상기 녹색 발광 물질은 저분자 물질인 알루니 키노륨 복합체(Alq3), BeBq2(bis(benzo-quinoline)berellium)및 Almq(tris(4- methyl-8-quinolinolate) aluminum), 고분자 물질인 폴리(p-페닐렌비닐렌; PPV; poly(p-phenylenevinylene)) 및 그 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 하나로 형성한다. 상기 청색 발광 물질은 저분자 물질인 ZnPBO, Balq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum), DPVBi(4,4'-bis(2,2'-diphenylvinyl)-1,1'-biphenyl) 및 OXA-D, 고분자 물질인 폴리페닐렌 (PPP;polyphenylene), 이들의 유도체 등으로 형성될 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합으로 사용될 수 있다.
상기 유기발광층은 정공수송성 화합물, 혹은 전자수송성 화합물 또는 이들의 혼합물인 호스트(Host) 물질을 포함하고, 정공 및 전자의 주입기능, 정공 및 전자의 수송기능 또 정공 및 전자의 재결합에 의하여 여기자를 생성시키는 기능을 갖고 있고, 전자적으로 비교적 유트럴한 화합물을 포함할 수 있다. 상기 유기발광측의 호스트물질로서 사용되는 정공 수송성 화합물로서는, 트리아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아릴아민 유도체 및 방향족 3차아민일 수 있고, 트리페닐디아민 유도체의 테트라아릴벤지딘 화합물(트리아릴디아민 내지 트리페닐디아민:TPD)이 바람직하게 사용된다. 유기발광층의 호스트물질로서 사용되는 전자수송성 화합물로서는 트리스(8-퀴놀리나토)알루미늄(Alq3)이 사용될 수 있다.
상기 유기발광층은 홀수송성 화합물 혹은 전자수송성 화합물 또는 이들의 혼합물인 호스트 물질에 형광물질인 도펀트가 도프된 구조를 갖고 있다. 본 발명의 실시예들에 있어서, 도펀트로서 함유시키는 형광물질로서는 루브렌계 화합물, 쿠마린계 화합물, 퀴나클리돈계 화합물, 디시아노메틸필란계 화합물 등이 사용될 수 있 다. 이들은 단독 또는 혼합으로 사용될 수 있다. 상기 도펀트를 소량 첨가함에 따라 발광 효율 및 내구성을 향상시킬 수 있다. 상기 발광층(390)은 진공증착법 또는 스핀코팅 방식을 통해 적층한다.
한편, 상기 발광층이 청색광을 방출하는 발광층인 경우, 상기 칼라필터층 대신 색변환층(Color Change Medium)이 형성된다.
즉, 상기 발광층이 청색광을 방출하는 발광층인 경우, 상기 적색 칼라필터층은 적색 색변환층으로, 상기 녹색 칼라필터층은 녹색 색변환층으로, 상기 청색 칼라필터층은 청색 색변환층으로 대체할 수 있다.
상기 색변환층은 형광물질과 고분자 바인더를 포함할 수 있다. 상기 형광물질은 상기 발광층으로부터 입사된 광에 의해 여기되고 바닥상태로 전이하면서 상기 입사광보다 장파장의 광을 방출하게 되는데, 상기 형광물질의 종류에 따라 상기 입사광을 적색으로 변환시키는 적색 색변환층, 상기 입사광을 녹색으로 변환시키는 녹색 색변환층 및 상기 입사광을 청색으로 변환시키는 청색 색변환층으로 구분된다. 상기 색변환층들을 안료분산법 또는 염색법 중에서 선택하여 형성할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는 노광과 현상을 반복하여 수행하는 안료분산법을 사용하여 상기 색변환층을 형성할 수 있다.
계속해서, 도 2g를 참조하면, 발광층(290) 상에 제2전극(291)을 형성한다. 상술한 바와 같이, 본 발명은 배면발광구조에 해당하므로, 상기 제2전극(291)은 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 은(Ag), 이들의 합금 등으로 형성될 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합으로 사용될 수 있다.
이어서, 제2전극(291)까지 형성된 기판을 통상적인 방법으로 상부 기판과 합착하여 봉지함으로써, 배면 발광형 능동 매트릭스 유기전계발광소자를 완성한다.
이와 같은 유기전계발광소자의 구동을 설명하면, 발광층(290)은 백색광을 방출하게 되고, 발광층(390)으로부터 방출된 백색광은 투명전극인 제1전극(280) 및 투명 기판(200)을 통하여 외부로 취출된다. 이 때, 칼라필터층들(250R, 250G, 250B)은 백색 발광층(290)으로부터 외부로 취출되는 광이 통과하는 경로인, 각 서브픽셀의 광취출영역(c)에 위치하게 되고, 백색광은 적색 칼라필터층(250R), 녹색 칼라필터층(250G) 및 청색 칼라필터층(250B)을 각각 통과하여 외부로 취출됨으로써, 유기전계발광소자는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 풀칼라를 구현할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예들에 따른 표시장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3에 도시된 표시 장치는 칼라필터층을 갖는 배면 발광형 유기전계발광소자일 수 있다. 그러나 본 실시예들은 유기전계발광소자 뿐만 아니라 액정표시장치 등의 모든 종류의 표시장치에 적용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 실시예들에 따른 유기전계발광소자는 캐패시터 제2전극(240b')이 각 서브픽셀의 광취출영역(c)의 일정영역까지 연장되어 형성된다. 캐패시터 제2전극(240b')은 게이트 전극 물질층을 형성하고, 이를 패터닝하여 형성할 수 있는데, 도 2a 내지 도 2g에서 설명된 실시예들과 달리, 본 실시예들에서는 캐패시터 제2전극(240b')이 각 서브픽셀의 광취출영역(c)의 일정영역까지 연장되도록 형성된다. 따라서 캐패시터 제2전극(240b')을 블랙매트릭스로 활용할 수 있다.
즉, 일반적인 구조의 유기전계발광소자는 화상표시에 악영향을 미치는 반사광을 차단하기 위해서 기판의 화소전극과 대응되는 부분 이외의 영역에는 크롬 산화물(CrOx)과 크롬(Cr)층으로 이루어진 블랙매트릭스를 별도로 형성하였으나, 본 실시예들에서는 캐패시터 제2전극(240b')을 광취출영역의 일정영역까지 연장되로록 형성하여 블랙매트릭스로 활용한다. 따라서 캐패시터 제2전극(240b')이 광취출영역 이외의 영역의 반사광을 차단하고 트랜지스터의 빛 리크전류를 억제하는 역할을 할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 칼라필터층을 갖는 배면 발광형 유기전계발광소자의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일 실시예들에 따른 표시 장치 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예들에 따른 표시장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 파장대별 애노드 전극의 광효율의 변화를 나타내는 그래프이다.
Claims (17)
- 적색 서브픽셀 영역, 녹색 서브픽셀 영역 및 청색 서브픽셀 영역을 갖는 기판;상기 적색 서브픽셀 영역, 상기 녹색 서브픽셀 영역 및 상기 청색 서브픽셀 영역 상에 위치하고, 상기 녹색 서브픽셀 영역에 형성된 제1 개구 및 상기 청색 서브픽셀 영역에 형성된 제2 개구를 갖는 적색 칼라필터층;상기 제1 개구 내에 위치하는 녹색 칼라필터층; 및상기 제2 개구 내에 위치하는 청색 칼라필터층을 포함하는 표시 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 적색 서브픽셀 영역, 녹색 서브픽셀 영역 및 청색 서브픽셀 영역은 각각 광취출 영역 및 트랜지스터 영역을 갖고,상기 트랜지스터 영역 상에 위치하는 트랜지스터를 더 포함하는 표시 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 적색 칼라필터층은 상기 트랜지스터를 덮는 표시 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 제1 개구 및 상기 제2 개구는 상기 광취출 영역에 위치하는 표시 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 트랜지스터는:상기 트랜지스터 영역 상에 위치하는 반도체층;상기 반도체층 상에 위치하는 게이트 절연막; 및상기 게이트 절연막 상에 위치하는 게이트 전극을 더 포함하고,상기 적색 칼라필터층은 상기 게이트 전극을 덮는 표시 장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 적색 칼라필터층 및 상기 게이트 절연막을 관통하여 상기 반도체층의 소오소/드레인 영역과 연결되는 소오스/드레인 전극을 더 포함하는 표시 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 적색 서브픽셀 영역, 녹색 서브픽셀 영역 및 청색 서브픽셀 영역은 각각 캐패시터 영역을 더 포함하고,상기 캐패시터 영역 상에 위치하는 캐패시터를 더 포함하는 표시 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 트랜지스터는:상기 트랜지스터 영역 상에 위치하는 반도체층;상기 반도체층 상에 위치하는 게이트 절연막; 및상기 게이트 절연막 상에 위치하는 게이트 전극을 더 포함하고,상기 적색 칼라필터층은 상기 게이트 전극을 덮고,상기 캐패시터는 상기 반도체층과 동일층에 형성되는 캐패시터 제1전극; 및상기 각 서브픽셀 영역의 캐패시터 영역에 형성되고, 상기 게이트 전극과 동일층에 형성되는 캐패시터 제2전극을 포함하고,상기 게이트 절연막은 상기 캐패시터 제1전극과 상기 캐패시터 제2전극의 사이에 개재되는 표시 장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 적색 칼라필터층 및 상기 게이트 절연막을 관통하여 상기 반도체층의 소오소/드레인 영역과 연결되는 소오스/드레인 전극을 더 포함하고,상기 캐패시터는 상기 소오스/드레인 전극과 동일층에 형성되는 캐패시터 제3전극을 더 포함하고,상기 캐패시터 제2전극 및 상기 캐패시터 제3전극의 사이에 상기 적색 칼라필터층이 개재되는 표시 장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 캐패시터 제2전극은 상기 각 서브픽셀의 상기 광취출영역의 일정영역까지 연장되는 표시 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 적색 서브픽셀 영역의 상기 광취출 영역 상에 위치하는 상기 적색 칼라필터층의 부분, 상기 녹색 칼라필터층 및 상기 청색 서브픽셀층 상에 각각 위치하는 제1전극,상기 제1전극의 표면 일부를 노출시키는 개구부가 형성된 화소정의막; 및상기 노출된 상기 제1전극 상에 형성되는 발광층; 및상기 발광층 상에 형성되는 제2전극을 더 포함하는 표시 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 발광층은 단일색 광을 방출하는 표시 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 단일색 광은 백색광 또는 청색광인 표시 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 제1전극은 인듐 주석 산화물 또는 인듐 아연 산화물을 포함하는 표시 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 제2전극은 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 은, 및 이들의 합금으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 적색 칼라필터층, 상기 녹색 칼라필터층 및 상기 청색 칼라필터층의 두께는 각각 0.1㎛ 내지 2.5㎛인 표시 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 적색 칼라필터층, 상기 녹색 칼라필터층 및 상기 청색 칼라필터층은 아크릴 수지, 안료 및 고분자 바인더를 포함하는 표시 장치.
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