KR100667082B1 - 유기전계발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기전계발광소자 및 그 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명에 따르면, 본 발명은, 기판; 상기 기판 상에 위치하는 제 1 금속막, 상기 제 1 금속막 상에 위치한 제 2 금속막 및 상기 제 2 금속막 상에 위치한 투명도전막을 포함하는 제 1 전극; 상기 투명도전막 상에 위치한 투명도전막; 상기 투명도전막 상에 위치하고, 적어도 유기발광층을 포함하는 유기막층; 및 상기 유기막층 상에 위치한 제 2 전극;을 포함하고, 상기 제 1 금속막은 접착금속막이며 티타늄(Ti) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어진 것을 특징으로 한다. 이로써, 반사율이 향상되고 제 1 전극과 평탄화막의 접착력이 향상된 유기전계발광소자를 제공할 수 있다.
유기전계발광소자, 제 1 전극, 접착력, 티타늄, 알루미늄, 은, 은 합금
Description
도 1은 종래기술에 따른 유기전계발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100: 기판 110: 버퍼층
120: 반도체층 130: 게이트 절연막
140: 게이트 전극 150: 층간절연막
160a,160b: 소오스 및 드레인 전극
170: 평탄화막 180: 제 1 전극
180a: 제 1 금속막 180b: 제 2 금속막
180c: 투명도전막 190: 유기막층
200: 제 2 전극
본 발명은 유기전계발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반사율을 향상시킴과 아울러 제 1 전극과 평탄화막의 접착력을 향상시킬 수 있는 유기전계발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 유기전계발광소자는 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 위치하는 유기발광층 및 상기 유기발광층 상에 위치하는 제 2 전극을 포함한다. 상기 유기전계발광소자에 있어서, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 간에 전압을 인가하면 정공은 상기 제 1 전극으로부터 상기 유기발광층 내로 주입되고, 전자는 상기 제 2 전극으로부터 상기 유기발광층 내로 주입된다. 상기 유기발광층 내로 주입된 정공과 전자는 상기 유기발광층에서 재결합하여 엑시톤(exiton)을 생성하고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 전이하면서 빛을 방출하게 된다.
이러한 유기전계발광소자에 있어서, 상기 제 1 전극은 반사형 즉, 빛을 반사하도록 형성하고 상기 제 2 전극은 투과형 즉, 빛을 투과하도록 형성함으로써, 상기 유기발광층으로부터 방출되는 빛을 상기 제 2 전극 방향으로 방출시키는 전면발광형 유기전계발광소자를 제조할 수 있다.
이 때, 상기 반사형 제 1 전극으로는 반사특성이 우수하고 적절한 일함수를 가지는 도전물질이 적당하나, 이러한 특성들을 동시에 만족하고 적용가능한 단일물질은 현재 없다고 보여진다. 따라서, 현재 상기 반사형 제 1 전극을 다층구조로 형성함으로써, 상기 특성들을 만족시키고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 반사형 제 1 전극을 구비하는 유기전계발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판(10) 상에 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 반사금속막(11a)을 형성한 다음, 상기 반사금속막(11a) 상에 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)와 같은 투명도전막(11b)을 형성한다.
이어서, 상기 투명도전막(11b) 상에 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 투명도전막(11b)과 상기 반사금속막(11a)을 차례로 식각한다. 이로써, 상기 반사금속막(11a)과 상기 투명도전막(11b)이 차례로 적층된 제 1 전극(11)를 형성한다. 그런 다음, 상기 포토레지스트 패턴을 스트립용액을 사용하여 제거한다.
다음으로, 상기 제 1 전극(11) 상에 적어도 유기발광층(미도시)을 포함하는 유기막층을 형성하고 상기 유기막층 상에 제 2 전극(미도시)를 형성함으로써, 유기전계발광소자를 제조한다.
상기 제 1 전극(11)에 있어서, 상기 투명도전막(11b)은 높은 일함수를 갖을 뿐 아니라 투명하며, 알루미늄 등으로 형성한 반사금속막(11a)은 반사특성이 우수한 막이다. 따라서, 상기 제 1 전극(11)는 상기 유기발광층으로 정공을 수월하게 주입할 뿐 아니라, 상기 유기발광층으로부터 방출되는 빛을 효율적으로 반사시킬 수 있다.
그러나, 일반적으로 상기 알루미늄으로 형성된 반사금속막(11a)과 상기 ITO막(11b)은 일함수의 차이가 커서, 이들 사이의 계면특성이 저하되므로 반사율 저하를 유발시키는 문제점이 있다.
또한, 반사금속막(11a)과 투명도전막(11b)의 식각 후 상기 포토레지스트 패턴 제거함에 있어서, 상기 반사금속막(11a)과 투명도전막(11b)은 상기 스트립용액에 동시에 노출되게 되어, 상기 반사금속막(11a)과 투명도전막(11b) 사이에는 갈바닉(galvanic) 현상에 의한 부식이 발생할 수 있다.
따라서, 상기 반사금속막(11a)를 섬구조로 형성하여 상기 반사금속막(11a)과 투명도전막(11b)이 상기 스트립용액에 동시에 노출되는 것을 방지하였으나, 이 또한 상기 반사금속막(11a)과 투명도전막(11b)의 패터닝을 별도로 실시해야 하는 번거로움이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 반사율을 향상시키고 제 1 전극과 평탄화막의 접착력을 향상시킬 수 있는 유기전계발광소자 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은, 기판; 상기 기판 상에 위치하는 제 1 금속막, 상기 제 1 금속막 상에 위치한 제 2 금속막 및 상기 제 2 금속막 상에 위치한 투명도전막을 포함하는 제 1 전극; 상기 투명도전막 상에 위치한 투명도전막; 상기 투명도전막 상에 위치하고, 적어도 유기발광층을 포함하는 유기막층; 및 상기 유기막층 상에 위치한 제 2 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자를 제공한다.
또한, 본 발명의 상기 목적은, 기판을 제공하고; 상기 기판 상에 제 1 금속 막을 적층하고; 상기 제 1 금속막 상에 제 2 금속막을 적층하고; 상기 제 2 금속막 상에 투명도전막을 적층하고; 상기 투명도전막, 제 2 금속막 및 제 2 금속막을 차례로 식각하여 제 1 전극을 형성하고; 상기 투명도전막 상에 적어도 유기발광층을 포함하는 유기막층을 형성하고; 상기 유기막층 상에 제 2 전극을 형성하는 것;을 포함하는 유기전계발광소자의 제조방법의 제공에 의해서도 달성된다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 유리 또는 플라스틱으로 이루어진 기판(100) 상에 버퍼층(110)을 형성한다. 상기 버퍼층(110)은 상기 기판(100)에서 유출되는 알칼리 이온 등과 같은 불순물로부터 후속 공정에서 형성되는 박막 트랜지스터를 보호하기 위해 형성하는 것으로, 실리콘 산화막(SiO2) 또는 실리콘 질화막(SiNx)을 사용하여 선택 적으로 형성한다.
이어서, 상기 버퍼층(110) 상에 소오스/드레인 영역(120a, 120c) 및 채널 영역(120b)을 갖는 반도체층(120)을 형성한다. 상기 반도체층(120)은 상기 버퍼층(110) 상에 비정질 실리콘층을 형성한 후, ELA(Excimer Laser Annealing), SLS(Sequential Lateral Solidification), MIC(Metal Induced Crystallization) 또는 MILC(Matal Induced Lateral Crystallization)법을 사용하여 결정화하고 이를 패터닝한 다결정 실리콘층으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 반도체층(120)을 포함한 기판 전면 상에 게이트 절연막(130)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(130)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 이중층으로 형성할 수 있다.
상기 반도체층(120)과 대응되는 게이트 절연막(130)의 소정 영역 상에 게이트 전극(140)을 형성한다. 상기 게이트 전극(140)은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(Mo alloy)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나로 형성하는 것이 바람직하며, 몰리브덴-텅스텐 합금으로 형성하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 게이트 전극(140)을 포함한 기판 전면 상에 층간절연막(150)을 형성한다. 상기 층간절연막(150)은 상기 게이트 전극(140)과 후속하여 형성될 소오스 전극 및 드레인 전극(160a, 160b)을 절연시키기 위한 것으로 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막으로 형성된다.
상기 층간절연막(150) 및 상기 게이트 절연막(140)을 식각하여 상기 소오스/ 드레인 영역(120a, 120b)의 일부를 노출시키는 콘택홀(155a, 155b)을 형성한다.
그런 다음, 상기 콘택홀(155a, 155b)을 통해 상기 소오스/드레인 영역(120a, 120b)과 전기적으로 연결되는 소오스 전극 및 드레인 전극(160a, 160b)을 형성한다. 상기 소오스 전극 및 드레인 전극(160a, 160b)은 배선 저항을 낮추기 위해 저저항 물질로 형성되어 있으며, 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 및 알루미늄(Al) 등과 같은 금속으로 형성한다.
상기 소오스 전극 및 드레인 전극(160a, 160b)을 포함하는 기판 전면 상에 평탄화막(170)을 형성한다. 상기 평탄화막(170)은 폴리이미드(polyimide), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene series resin) 및 아크릴레이트(acrylate) 등의 유기물을 사용하여 0.5 내지 1㎛의 두께로 형성할 수 있다.
다음으로, 상기 평탄화막(170)을 식각하여 상기 드레인 전극(160a)의 일부를 노출시키는 비어홀(175)을 형성한다. 그런 다음, 상기 비어홀(175)을 통하여 상기 드레인 전극(160b)과 연통되도록 제 1 금속막(180a) 및 제 2 금속막(180b)을 순차적으로 형성한다. 상기 제 1 및 2 금속막(180a,180b)은 스퍼터링을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 금속막(180a)은 상기 평탄화막과의 접착력이 좋은 티타늄(Ti) 또는 알루미늄(Al)을 사용하여 형성한다. 또한, 상기 티타늄(Ti) 또는 알루미늄(Al)은 저항이 낮은 금속으로서, 상기 제 1 금속막(180a)과 드레인 전극과 거의 유사한 물질로 이루어지므로, 상기 드레인 전극과의 콘택시 저항 등의 문제가 발생하지 않는다. 상기 제 2 금속막(180b)는 광을 반사시키는 금속막으로 반사특성이 우수한 금속, 예를 들어, 은(Ag) 또는 은 합금(Ag alloy)을 사용하여 형성한다.
상기 제 1 금속막(180a)의 두께는 50 내지 200Å인 것이 바람직하다. 상기 제 1 금속막(180a)의 두께가 50Å보다 작으면, 제 1 금속막(180a)의 두께의 균일성을 확보할 수 없으며, 상기 제 1 금속막(180a)의 두께가 200Å보다 크면, 상기 제 1 금속막(180a)의 막 스트레스가 커져서 상기 제 1 금속막(180a)과 제 2 금속막(180b)의 접착력이 감소되기 때문이다.
또한, 상기 제 2 금속막(180b)은 500Å 내지 1200Å의 두께를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 이는 상기 제 2 금속막(180b)의 두께가 500Å보다 작으면 적절한 반사특성을 나타내기 어려우며, 상기 제 2 금속막(180b)의 두께가 2000Å보다 크면 막 스트레스가 커져서 상기 제 1 금속막(180a) 및 후속하여 형성될 투명도전막(180c)과의 접착력이 떨어지기 때문이다.
이어서, 상기 제 2 금속막(180b) 상에 투명도전막(180c)을 형성한다. 상기 투명도전막(180c)은 전도성을 갖고 투명한 막으로 높은 일함수를 갖는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 투명도전막(180c) 상에 포토레지스트 패턴을 형성하고 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 투명도전막(180c), 제 2 금속막(180b) 및 제 1 금속막(180a)을 차례로 식각함으로써, 상기 제 1 금속막(180a), 제 2 금속막(180b) 및 투명도전막(180c)이 차례로 적층된 반사형 제 1 전극(180)를 형성한다. 그런 다음, 스트립용액을 사용하여 상기 포토레지스트 패턴을 제거한다.
상기와 같이 형성된 제 1 전극(180)은, 제 1 금속막(180a)으로 접착력이 좋 은 티타늄을 사용하였으므로, 상기 제 1 전극(180)과 상기 평탄화막(170)의 접착력을 높일 수 있다.
또한, 상기 제 1 전극(180)에 있어서, 반사금속막인 제 2 금속막(180b)으로 반사율이 좋은 은 또는 은 합금을 사용하였으므로 제 1 전극(180)의 반사특성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 상기 스트립용액을 사용하여 상기 포토레지스트 패턴을 제거함에 있어서, 상기 스트립용액에 상기 제 1 및 제 2 금속막(180a,180b)과 상기 투명도전막(180c)이 동시에 노출되더라도 갈바닉 현상이 발생되지 않아, 이들을 일괄식각할 수 있으므로 공정시간을 단축시킬 수 있다.
상기와 같이, 제 1 전극(180)이 형성되면 상기 제 1 전극(180)의 표면을 물로 세정한 다음, 상기 투명도전막(180c) 상에 화소정의막(pixel defined layer; 185)을 형성한다.
다음으로, 상기 화소정의막(185)을 포토마스크를 사용하여 노광함으로써, 상기 화소정의막(185) 내에 상기 투명도전막(180c)의 소정영역을 노출시켜, 발광영역을 정의하는 개구부(186)를 형성한다. 상기 화소정의막(185)은 아크릴계 포토레지스트, BCB(benzocyclobutene), 페놀계 포토레지스트, 폴리이미드계 포토레지스트로 이루어진 군에서 선택되는 하나로 형성할 수 있다.
그런 다음, 상기 노출된 투명도전막(180c) 상에 적어도 유기발광층을 구비하는 유기막층(190)을 형성한다. 상기 유기막층(190)은 상기 유기발광층 외에 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층 또는 전자수송층을 포함할 수 있다.
이어서, 상기 유기막층(190) 상에 제 2 전극(200)을 형성한다. 상기 제 2 전극(200)은 Mg, Ca, Al, Ag, Ba 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 금속을 사용하여 형성하되, 빛을 투과시킬 수 있을 정도의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
이로써, 상기 반사형 제 1 전극(180), 상기 제 2 전극(200) 및 이들 사이에 개재된 유기막층(190)을 구비하는 유기전계발광소자를 제조할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 제 1 금속막(180a)으로 접착력이 좋은 티타늄 또는 알루미늄을 사용하였으므로 상기 제 1 전극(180)과 상기 평탄화막(170)의 접착력을 높일 수 있으며, 반사금속막인 제 2 금속막(180b)으로 반사율이 좋은 은 또는 은 합금을 사용하였으므로 제 1 전극(180)의 반사특성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 상기 스트립용액을 사용하여 상기 포토레지스트 패턴을 제거함에 있어서, 상기 스트립용액에 상기 제 1 및 제 2 금속막(180a,180b)과 상기 투명도전막(180c)이 동시에 노출되더라도 갈바닉 현상이 발생되지 않아, 이들을 일괄식각할 수 있으므로 공정시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것이 아니고, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있을 것이다.
이상에서와 같이, 본 발명은 반사율을 향상시킴과 아울러, 제 1 전극과 평탄화막의 접착력을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 공정을 간소화하여 공정시간을 단축시킬 수 있다.
따라서 본 발명은 유기전계발광표시장치의 신뢰성을 확보할 수 있음은 물론 제조수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (8)
- 기판;상기 기판 상에 위치하는 제 1 금속막, 상기 제 1 금속막 상에 위치한 제 2 금속막 및 상기 제 2 금속막 상에 위치한 투명도전막을 포함하는 제 1 전극;상기 투명도전막 상에 위치한 투명도전막;상기 투명도전막 상에 위치하고, 적어도 유기발광층을 포함하는 유기막층; 및상기 유기막층 상에 위치한 제 2 전극;을 포함하며.상기 제 1 금속막은 접착금속막이며, 티타늄(Ti) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 금속막의 두께는 50 내지 200Å인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 금속막은 은(Ag) 또는 은 합금(Ag alloy)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 금속막의 두께는 500 내지 2000Å인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 기판을 제공하고;상기 기판 상에 제 1 금속막을 적층하고;상기 제 1 금속막 상에 제 2 금속막을 적층하고;상기 제 2 금속막 상에 투명도전막을 적층하고;상기 투명도전막, 제 2 금속막 및 제 2 금속막을 차례로 식각하여 제 1 전극을 형성하고;상기 투명도전막 상에 적어도 유기발광층을 포함하는 유기막층을 형성하고;상기 유기막층 상에 제 2 전극을 형성하는 것;을 포함하고,상기 제 1 금속막은 접착금속막이며, 티타늄(Ti) 또는 알루미늄(Al)으로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 제 1 금속막은 50 내지 200Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 제 2 금속막은 은(Ag) 또는 은 합금(Ag alloy)으로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 제 2 금속막은 500 내지 2000Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
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