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KR101274699B1 - 유기 발광 소자 - Google Patents

유기 발광 소자 Download PDF

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KR101274699B1
KR101274699B1 KR1020060132308A KR20060132308A KR101274699B1 KR 101274699 B1 KR101274699 B1 KR 101274699B1 KR 1020060132308 A KR1020060132308 A KR 1020060132308A KR 20060132308 A KR20060132308 A KR 20060132308A KR 101274699 B1 KR101274699 B1 KR 101274699B1
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light emitting
organic light
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electrode
emitting device
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유충근
김정현
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 유기 발광 소자에 관한 발명으로, 유기 발광 소자는 각 서브 픽셀마다 구동영역과 발광영역으로 정의되어 있는 투명 기판, 상기 각 서브 픽셀의 상기 구동영역 상부에 형성되는 박막 트랜지스터, 상기 각 서브 픽셀의 상기 발광영역을 포함한 기판 상에 형성되는 투명 무기막, 상기 투명 무기막 상부에 형성되어 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상부에 형성되는 유기 발광층, 상기 유기 발광층 상부에 형성되는 제 2 전극을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
유기 발광 소자, 색재현율, 색순도, 무기막, DOD(Dual Plate Organic Electro-luminescence Device)

Description

유기 발광 소자{THE ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}
도 1은 종래 기술에 의한 유기 발광 소자를 간략히 나타내는 단면도
도 2는 본 발명 제 1 실시예에 의한 유기 발광 소자를 간략히 나타내는 단면도
도 3은 본 발명 제 1 실시예에 의한 유기 발광 소자를 나타내는 단면도
도 4는 본 발명 제 2 실시예에 의한 유기 발광 소자를 나타내는 단면도
도 5는 종래 기술에 의한 유기 발광 소자의 색재현율을 나타낸 그래프
도 6은 본 발명에 의한 유기 발광 소자의 색재현율을 나타낸 그래프
< 도면의 주요 부호의 설명 >
10, 110, 210 : 투명 기판 12, 112 : 투명 금속층
14, 114, 230, 323 : 유기 발광층 16, 116 : 금속 기판
140, 240, 322 : 투명 무기막 226, 321 : 제 1 전극
234, 325 : 제 2 전극 317 : 전도성 스페이서
326 : 격벽
본 발명은 유기 발광 소자에 관한 발명으로, 특히 색재현율을 향상시킬 수 있는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 유기 발광 소자(OLED:Organic Light Emitting Device), 액정 표시 장치(LCD:Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP:Plasma Display Panel), 진공 형광 표시 장치(VFD:Vacuum Fluorescent Display Device) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.
상기의 평판표시장치 가운데, 유기 발광 소자(OLED:Organic Light Emitting Device)는 자발광소자로써, 비발광소자인 액정표시장치와 비교하여 백라이트가 필요하지 않으므로 경량 박형이 가능하다. 또한, 고색순도의 구현이 가능하고, 저소비전력, 저전압구동으로 휴대용 전자기기에 적합한 전기적 특성을 갖고 있으며, 응답속도가 빠르고, 사용온도 범위가 넓다. 특히 제조비용 측면에서 저렴하다는 장점이 있다.
이러한 유기 발광 소자는 형광성 또는 인광성 유기 화합물 박막에 전류를 흘려줄 때, 전자와 정공(hole)이 유기 화합물 박막층에서 결합하면서 빛이 발생하는 현상을 이용한 자체 발광형 디스플레이로서 고화질에 광시야각을 확보하고 있다.
발광 표시장치는 화소들이 매트릭스 형태로 배열되어 화상을 표시하게 되고, 각 서브 화소는 발광 셀과 그 발광 셀을 독립적으로 구동하는 셀 구동부를 구비한다.
발광 셀은 셀 구동부와 접속된 화소 전극 및 그라운드와 접속된 공통 음극과, 화소 전극과 공통 음극 사이에 형성된 발광소자로 구성된다.
셀 구동부는 스캔 신호가 공급되는 게이트 라인과, 비디오 데이터 신호가 공급되는 데이터 라인 및 공통 구동전원이 공급되는 전원 라인 사이에 접속된 2개의 트랜지스터와 하나의 스토리지 커패시터로 구성되어 발광 셀의 화소 전극을 구동한다.
이하에서는 종래 기술에 의한 유기 발광 소자의 구조를 간단히 살펴본다. 도 1은 종래 기술에 의한 유기 발광 소자를 간략히 나타내는 단면도이다.
종래 기술에 의한 유기 발광 소자는, 금속 기판(16)과, 그 상부에 유기 발광층(14)과, 그 상부에 투명 금속층(12), 그 상부에 투명 기판(10)으로 구성되어 있다.
금속 기판(16)은 차광성 금속으로 이루어져 있으며, 유기 발광층(14)으로부터 나온 빛은 상부로 투과되어 투명 기판(10)을 통과하여 색을 표시하게 된다.
유기 발광층(14)은 레드(Red)를 나타내는 제 1 유기 발광층(14a), 그린(Green)을 나타내는 제 2 유기 발광층(14b), 블루(Blue)를 나타내는 제 3 유기 발광층(14c)의 조합으로 구성되어 있다.
그러나 액정표시장치에서는 백라이트로 패널 하부에서 백색광을 제공하고, 상부 기판의 컬러 필터층을 통해 일부 파장의 광만을 통과시켜 화면을 표시하는 반면에, 유기 발광 소자(OLED:Organic Light Emitting Device)는 자발광 소자로서 각 화소의 유기 발광층에서 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue)의 빛을 전계에 의해 직접 발광하도록 하는바, 전계의 크기에 따라 빛의 색순도에 영향을 주게 된다.
따라서, 종래의 유기 발광 소자에서는 각 화소의 전계에 의해 유기 발광층에서 나오는 빛의 색순도가 낮아져 원하는 색을 모두 표현할 수 없으므로 색재현율이 낮다. 최근에는 이러한 색재현율을 높여 더욱 다양한 색을 표현하고자 하는 노력이 계속되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 유기 발광 소자의 발광면인 투명 기판과 투명 금속층 사이에, 투명 절연막 또는 투명한 반도체층을 단일 또는 다중으로 형성하고, 그 두께를 300Å 내지 1㎛로 함으로써, 색재현율을 향상시킬 수 있는 유기 발광 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 유기 발광 소자는 각 서브 픽셀마다 구동영역과 발광영역으로 정의되어 있는 투명 기판, 상기 각 서브 픽셀의 상기 구동영역 상부에 형성되는 박막 트랜지스터, 상기 각 서브 픽셀의 상기 발광영역을 포함한 기판 상에 형성되는 투명 무기막, 상기 투명 무기막 상부에 형성되어 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상부에 형성되는 유기 발광층, 상기 유기 발광층 상부에 형성되는 제 2 전극을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 투명 무기막은 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiO2), 비정질 실 리콘(a-Si) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 적층 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 투명 무기막은 상기 투명 기판의 전면에 형성되거나, 섬 모양 또는 막대 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명 무기막은 300Å 내지 1㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 박막 트랜지스터는 상기 투명 기판 상부에 형성되는 반도체층, 상기 반도체층을 덮도록 형성되는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상의 반도체층 상부에 형성되는 게이트 전극, 상기 게이트 전극을 덮도록 형성되는 층간 절연막, 상기 게이트 절연막 및 층간 절연막을 관통하여 상기 반도체층을 부분적으로 노출시키는 제 1 및 제 2 컨택홀, 상기 제 1 및 제 2 컨택홀을 통하여 상기 반도체층과 전기적으로 연결되는 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 다른 유기 발광 소자는 구동 영역과 발광 영역으로 이루어진 복수개의 서브픽셀을 포함하고, 서로 대향되며, 그 한 기판이 발광면으로 이용되는 제 1, 제 2 기판, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 중 어느 한 기판 상에 각 서브픽셀마다 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터 어레이, 상기 박막 트랜지스터 어레이와 전기적으로 연결된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상부의 각 서브픽셀의 발광 영역에 형성된 발광층, 상기 발광층 상부에 형성된 제 2 전극, 상기 발광층 형성 부위에 대응되어, 상기 제 2 전극과 발광면 사이에 형성된 투명 무기막을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 또 다른 유기 발광소자는 구동 영역과 발광 영역으로 이루어진 복수개의 서브픽셀을 포함하고, 서로 대향되며, 그 한 기판이 발광면으로 이용되는 제 1, 제 2 기판, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 중 어느 한 기판 상에 각 서브픽셀마다 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터 어레이, 상기 박막 트랜지스터 어레이와 전기적으로 연결된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상부의 각 서브픽셀의 발광 영역에 형성된 발광층, 상기 발광층 상부에 형성된 제 2 전극, 상기 발광층 형성 부위에 대응되어, 상기 제 2 전극과 발광면 사이에 형성된 투명 무기막을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명 제 1 실시예에 의한 유기 발광 소자에 관해 간단히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 제 1 실시예에 의한 유기 발광 소자를 간략히 나타내는 단면도이다.
본 발명 제 1 실시예에 의한 유기 발광 소자는, 금속 기판(116)과, 그 상부에 유기 발광층(114)과, 그 상부에 투명 금속층(112)과, 그 상부에 투명 무기막(140)과, 그 상부에 투명 기판(110)으로 구성되어 있다.
금속 기판(116)은 차광성 금속으로 이루어져 있으며, 유기 발광층(114)으로부터 나온 빛은 상부로 투과되어 투명 기판(110)을 통과하여 색을 표시하게 된다. 또한, 유기 발광층(114)으로부터 나와 그 하부의 금속 기판(116)에서 반사된 빛도 역시 투명 기판(110)을 통과하여 색을 나타내게 된다.
유기 발광층(114)은 레드(Red)를 나타내는 제 1 유기 발광층(114a), 그 린(Green)을 나타내는 제 2 유기 발광층(114b), 블루(Blue)를 나타내는 제 3 유기 발광층(114c)의 조합으로 구성되어 있다. 제 1, 제 2, 제 3 유기 발광층(114a, 114b, 114c)은 매트릭스 형태로 일정하게 반복되도록 형성되어 있다.
투명 금속층(112)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide) 등의 투명한 금속으로 이루어져 있어, 빛이 투명 금속층(112)을 통과할 수 있다. 그리고, 색상별 색재현율을 조절하기 위해 투명 금속층(112)을, 제 1, 제 2, 제 3 유기 발광층(114a, 114b, 114c)에 각각 대응하여 서로 다른 두께로 형성할 수도 있다.
투명 무기막(140)은 실리콘 질화막(SiNx)으로 3000Å이 투명 금속층(112) 상부의 금속 기판(116) 전면에 걸쳐 형성되어 있다. 이 경우 종래 기술에 의한 유기 발광 소자와 비교하여 상대적으로 시감적으로 민감한 블루(Blue)의 색재현율이 레드(Red) 및 그린(Green)의 색재현율보다 더 많이 개선된다.
실시예에서 투명 무기막(140)은 실리콘 질화막(SiNx)을 3000Å으로 구체화하였으나, 이에 한정되는 것이 아니며, 투명 무기막(140)의 재료는 실리콘 산화막(SiO2), 비정질 실리콘(a-Si) 등이 될 수 있고, 그 두께는 300Å 내지 1㎛가 될 수 있다.
또한, 상기에서는 투명 무기막(140)이 금속 기판(116) 전면에 일정한 두께로 형성되어 있으나, 이에 한정되는 것이 아니며, 각 서브 픽셀의 유기 발광층 상부에만 섬 모양(island type)으로 형성하거나, 투명 기판의 행 또는 열을 따라 형성되 는 유기 발광층의 상부를 지나도록 각각의 행 또는 열의 막대 모양(bar type)으로 형성할 수도 있다.
투명 무기막(140)의 두께는 제 1, 제 2, 제 3 유기 발광층(114a, 114b, 114c) 상부에 대응하여 각각 다른 두께로 형성할 수도 있으며, 이러한 기술적 사상의 여러 실시 형태는 모두 본 발명의 보호범위에 속함이 당연하다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 유기 발광 소자에 관하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명 제 1 실시예에 의한 유기 발광 소자를 나타내는 단면도이다.
본 발명에 의한 유기 발광 소자는, 각 서브 픽셀마다 구동영역(DP)과 발광영역(EP)으로 정의되어 있는 투명 기판(210)과, 투명 기판(210) 상부 전면에 형성되는 투명 무기막(240)과, 구동영역(DP)에 형성되는 박막 트랜지스터와, 발광영역(EP)의 투명 무기막(240) 상부에 형성되어 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제 1 전극(226)과, 제 1 전극(226) 상부에 형성되는 유기 발광층(230)과, 유기 발광층(230) 상부에 형성되는 제 2 전극(234)으로 구성되어 있다.
투명 무기막(140)은 실리콘 질화막(SiNx)으로 3000Å이 투명 기판(210) 상부 전면에 형성되어 있다. 투명 무기막(140)은 구동영역(DP)에서는 박막 트랜지스터 하부에서 버퍼층 역할을 하게 된다.
구동영역(DP)에 형성되는 박막 트랜지스터는 투명 무기막(140)과, 투명 무기막(140) 상에 LTPS(Low Temperature Poly-Silicon)박막으로 형성된 반도체층(214) 과, 반도체층(214)을 덮는 게이트 절연막(216)과, 게이트 절연막(216) 상에 형성된 게이트 전극(218)과, 게이트 전극(218)을 덮는 층간 절연막(220)과, 게이트 절연막(216) 및 층간 절연막(220)을 관통하여 제 1 및 제 2 컨택홀(236, 238)을 통해 반도체층(214)과 각각 접속된 소스 전극(222) 및 드레인 전극(238)으로 구성된다.
소스 전극(222) 및 드레인 전극(238)을 포함한 투명 기판(210) 상부에는 제 1 전극(226) 상부를 노출시키는 홀이 형성된 뱅크 절연막(232)이 형성되어 있다.
유기 발광층(230)은 각각의 서브 픽셀에 대응하여 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 빛을 내도록 일정하게 반복하여 매트릭스 형태로 형성되어 있다.
제 1 전극(226)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide) 등의 투명한 금속으로 이루어져 있어, 빛이 제 1 전극(226)을 통과할 수 있다. 그리고, 색상별 색재현율을 조절하기 위해 투명 금속층(112)을, 제 1, 제 2, 제 3 유기 발광층(114a, 114b, 114c)에 각각 대응하여 서로 다른 두께로 형성할 수도 있다.
제 2 전극(234)은 차광성 금속으로 투명 기판(210) 전면에 형성되어 있으므로, 제 2 전극(234)으로 입사한 광은 반사된다.
기판 상부에 박막 트랜지스터, 제 1, 제 2 전극(226, 234), 유기 발광층(230)을 모두 형성하고, 상부에 커버 플레이트를 형성한 후, 투명 기판(210)을 뒤집어 상부로 향하도록 하면 도 3에 간략하게 도시되어 있는 유기 발광 소자와 동일한 형태가 된다.
이때, 유기 발광층(230)으로부터 나온 빛은 투명 기판(210)을 통과하여 색을 표현하게 되고, 제 2 전극(234)으로 입사한 광은 반사되어 투명 기판(210)으로 나오게 된다.
상기에서 투명 무기막(240)은 실리콘 질화막(SiNx) 3000Å으로 형성된다고 하였으나, 이에 한정되는 것이 아니며, 투명 무기막(240)의 재료는 실리콘 산화막(SiO2), 비정질 실리콘(a-Si) 등으로 형성할 수 있으며, 그 두께는 300Å 내지 1㎛가 될 수 있다.
그리고, 투명 무기막(240)을 형성하여 버퍼층의 역할을 동시에 수행할 수 있도록 하고 있으나, 이와 달리 버퍼층과 별도로 실리콘 산화막(SiO2), 비정질 실리콘(a-Si) 등의 무기 물질을 증착하고 이를 패터닝하여 투명 무기막(240)을 형성할 수 있다. 또한, 게이트 절연막(216), 반도체층(214), 투명 금속층(226)을 형성할 때 동시에 패터닝하는 것도 가능하다.
또한, 상기에서는 투명 무기막(240)이 투명 기판(210) 전면에 일정한 두께로 형성되어 있으나, 이에 한정되는 것이 아니다.
투명 무기막(240)은 투명 기판(210)의 전면에 형성되지 않고, 각각의 유기 발광층(230)의 상부에만 섬 모양(island type)으로 형성될 수 있다.
또한, 투명 기판의 행 또는 열을 따라 형성되는 유기 발광층의 상부를 지나도록 각각의 행 또는 열의 막대 모양(bar type)으로 형성할 수도 있다.
그리고, 그 두께는 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 빛을 발광하도록 하는 각각의 유기 발광층(230)에 대응하는 투명 무기막(240)마다 서로 다른 두께로 형성할 수도 있으며, 이러한 기술적 사상의 여러 실시 형태는 모두 본 발명의 보호범위에 속함이 당연하다.
다음으로 도 4를 참고하여 본 발명 제 2 실시예에 의한 유기 발광 소자에 대해 설명한다.
본 발명 제 2 실시예에 의한 유기 발광 소자는 서로 소정 간격 이격되어 대향된 제 1 기판(310) 및 제 2 기판(320)과, 상기 제 1 기판(310) 상의 각 서브픽셀에 대응하여 형성된 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 박막 트랜지스터 어레이와, 상기 제 2 기판(320) 상에 형성된 제 1 전극(321)과, 제 1 전극(321) 상부의 각 서브픽셀의 발광 영역에 형성된 투명 무기막(322)과, 그 상부에 형성된 유기 발광층(323)과, 그 상부에 형성된 제 2 전극(325)과, 상기 제 1, 제 2 기판(310, 320)의 가장자리에 형성된 씰 패턴(330), 및 각 서브픽셀 사이를 구분하도록 형성된 격벽(326)을 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 유기 발광층(323)에 전류를 공급하기 위하여, 서브픽셀 단위로 상기 제 2 전극(325)과 박막 트랜지스터(TFT)를 연결하는 전도성 스페이서(317), 및 투명 전극(316)이 형성된다.
이와 같이, 박막 트랜지스터 어레이를 제 1 기판 상에 배치하고, 발광층을 제 2 기판 상에 위치시킬 경우, 이를 듀얼 플레이트 유기 발광 소자(DOD: Dual plate Organic light emitting Device)라 한다.
투명 무기막(322)은 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiO2), 비정질 실리콘(a-Si) 등의 무기 물질로 형성할 수 있으며, 격벽(326)과 동일 물질로 동시에 패터닝하여 형성하는 것도 가능하다. 이때, 격벽(326)의 두께는 300Å 내지 1㎛로 형성한다.
또한, 격벽(326)을 유기 물질로 형성하는 경우, 격벽(326)을 형성하기 위해 이용하는 희생층을 동시에 상기 유기 발광층(323) 하부에 패터닝하여 남겨두어 이를 투명 무기막(322)으로 이용하는 것도 가능하다.
제 1 전극(321)은 제 2 기판(320) 상의 전면에 형성되고, 유기 발광층(323)은 제 1 캐리어 전달층, 발광층, 제 2 캐리어 전달층이 차례대로 적층된 구조로 이루어지며, 상기 제 1, 제 2 캐리어 전달층은 발광층에 전자(electron) 또는 정공(hole)을 주입(injection) 및 수송(transporting)하는 역할을 한다.
상기 제 1, 제 2 캐리어 전달층은 양극 및 음극의 배치 구조에 따라 정해지는 것으로, 한 예로 상기 발광층이 고분자 물질에서 선택되고, 제 1 전극(321)을 양극(anode), 제 2 전극(325)을 음극(cathode)으로 구성하는 경우에는 제 1 전극(321)과 인접하는 제 1 캐리어 전달층은 정공 주입층, 정공 수송층이 차례대로 적층된 구조를 이루고, 제 2 전극(325)과 인접하는 상기 제 2 캐리어 전달층은 전자 주입층, 전자수송층이 상기 제 2 전극(325)에 인접하여 차례대로 적층된 구조로 이루어진다.
또한, 상기 제 1, 제 2 캐리어 전달층 및 발광층은 고분자 물질 또는 저분자 물질로 형성할 수 있는데, 저분자 물질로 형성하는 경우는 진공 증착법을 통해 형성하고, 고분자 물질로 형성하는 경우는 잉크젯 방법을 통해 형성하게 된다.
이때, 유기 발광층(323) 내에서 발광층의 하부에 위치한 제 1 캐리어 전달층 의 재료로써 상기에서 언급한 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiO2), 비정질 실리콘(a-Si) 등의 무기 물질로 대체하여 형성하거나, 혹은 이들 층과 적층체의 구조로 형성하여 투명 무기막(321)의 역할을 대신할 수도 있다.
상기 전도성 스페이서(317)는 일반적인 액정 표시 장치용 스페이서와 달리, 셀 갭 유지 기능보다 두 기판을 전기적으로 연결시키는 것을 주목적으로 하는 것으로, 두 기판간의 사이 구간에서 소정의 입체적 형상으로 일정 높이를 가지는 특성을 갖는다.
여기서, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는, 상기 유기 발광층(323)과 전기적으로 연결되는 구동용 박막 트랜지스터에 해당된다. 이러한 박막 트랜지스터(TFT)는 제 1 기판(310) 상의 소정 부위에 형성된 게이트 전극(311)과, 상기 게이트 전극(311)을 덮도록 섬상으로 형성된 반도체층(313)과, 상기 반도체층(313)의 양측에 형성된 소오스/드레인 전극(314a/314b)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 게이트 전극(311)과 상기 반도체층(313) 사이의 층간에는 게이트 절연막(312)이 상기 제 1 기판(310) 전면에 형성되며, 상기 소오스/드레인 전극(314a/314b)을 포함한 상기 게이트 절연막(312) 상부에는 보호막(315)이 더 형성되어 있다. 이때, 상기 드레인 전극(314b)은 상기 보호막(315) 내에 구비된 홀을 통해 상기 보호막(315) 상부에 형성되는 투명 전극(316)과 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 투명 전극(316)의 상측은 전도성 스페이서(317)와 접하고 있다.
상기 전도성 스페이서(317)는 제 1 기판(310)에 서브픽셀 단위로 구비된 박 막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(314b)과 제 2 기판(320)에 구비된 제 2 전극(325)을 전기적으로 연결하는 역할을 수행하는 것으로, 유기 절연막 등으로 형성된 기둥 형상의 스페이서에 금속이 입혀진 것이며, 이는 제 1, 제 2 기판(310, 320)의 서브픽셀을 일대일로 합착하여 전류를 통하게 하는 역할을 한다.
상기 전도성 스페이서(317)의 외부를 이루는 금속은 전도성 물질에서 선택되며, 바람직하기로는 연성을 띠고, 비저항값이 낮은 금속 물질에서 선택되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제 1 전극(321)은 투명 전극 물질로 이루어지며, 상기 제 2 전극(325)은 차광성 물질의 금속층으로 이루어진다.
또한, 상기 제 1, 제 2 기판(310, 320)간의 이격 공간은 비활성 기체 또는 절연성 액체로 채워질 수 있다.
다음으로, 종래 기술에 의한 유기 발광 소자와 본 발명의 실시예에 의해 투명 무기막으로 실리콘 질화막(SiNx) 3000Å을 기판 전면에 일정한 두께로 형성한 경우의 유기 발광 소자의 색재현율을 비교해 본다. 표 1과 도 5는 종래 기술에 의한 유기 발광 소자의 색재현율을 나타낸 것이고, 표 2와 도 6는 본 발명의 실시예에 의한 유기 발광 소자의 색재현율을 나타낸 것이다.
CIE x CIE y 색재현율
Red 0.636 0.360
62%
Green 0.294 0.655
Blue 0.138 0.215
CIE x CIE y 색재현율
Red 0.630 0.364
66%
Green 0.294 0.660
Blue 0.145 0.173
표 1 및 표 2의 수치들은 색좌표를 나타내는 값으로 국제 조명 위원회(CIE)에서 1960년에 제정한 표준 측색 시스템을 기준으로 한 값이다.
도 5 및 도 6의 그래프를 살펴보면 종래 기술과 본 발명에 의한 레드(Red)와 그린(Green)의 X색좌표 및 Y색좌표는 거의 비슷한 지점에 있다. 그러나 블루(Blue)의 X색좌표 및 Y색좌표에 있어서 차이가 있어, 각 좌표 점들을 이어놓은 그래프를 보면 본 발명에 의한 색재현율이 종래 기술에 의한 색재현율보다 높음을 알 수 있다. 즉, 도 5의 그래프의 면적보다 도 6의 그래프의 면적이 더 넓으므로 더욱 다양한 색을 표현할 수 있음을 보여준다. 표 1 및 표 2를 참고하면 종래 기술에 의한 유기 발광 소자의 색재현율인 62%에 비해, 본 발명에 의한 유기 발광 소자의 색재현율은 66%로써, 종래 기술과 비교하여 약 4%가 상승하였다.
이는 실리콘 질화막(SiNx)을 3000Å 형성하여 이를 투명 기판과 투명 금속층 사이에 투명 무기막으로 한 경우의 결과로써, 이때는 블루(Blue) 색을 표현하는 색재현율에 있어서만 상승이 있었다. 나아가, 레드(Red), 그린(Green)을 표현하는 서브 픽셀에 있어서도, 투명 무기막을 다른 재료를 사용하여 다른 두께로 형성함으로써 색재현율을 향상시키게 되면 전체적인 색재현율은 70%를 넘어설 수 있게 된다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같은 본 발명의 유기 발광 소자는 다음과 같은 효과가 있다.
유기 발광 소자의 발광면인 투명 기판과 투명 금속층 사이에, 투명 절연막 또는 투명한 반도체층을 단일 또는 다중으로 형성하고, 그 두께를 300Å 내지 1㎛로 함으로써, 색재현율을 향상시킬 수 있다.

Claims (31)

  1. 각 서브 픽셀마다 구동영역과 발광영역으로 정의되어 있는 투명 기판;
    상기 각 서브 픽셀의 상기 구동영역 상부에 형성되는 박막 트랜지스터;
    상기 각 서브 픽셀의 상기 발광영역을 포함한 기판 상에 형성되는 투명 무기막;
    상기 투명 무기막 상부에 형성되어 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제 1 전극;
    상기 제 1 전극 상부에 형성되는 유기 발광층;
    상기 유기 발광층 상부에 형성되는 제 2 전극을 포함하고,
    상기 투명 무기막은 상기 유기 발광층으로부터 발생된 광이 투과하는 상기 제1 전극 및 상기 투명 기판 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 무기막은 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiO2), 비정질 실리콘(a-Si) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 적층 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 투명 무기막은 상기 투명 기판의 전면에 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 투명 무기막은 상기 투명 기판의 각 서브 픽셀의 유기 발광층 상부에만 섬 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 투명 무기막은 상기 투명 기판의 행 또는 열을 따라 형성되는 유기 발광층의 상부를 지나도록 각각의 행 또는 열의 막대(bar) 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투명 무기막은 300Å 내지 1㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 투명 무기막은 3000Å의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 유기 발광층은 레드(Red) 빛을 내는 제 1 유기 발광층, 그린(Green) 빛을 내는 제 2 유기 발광층, 블루(Blue) 빛을 내는 제 3 유기 발광층이 일정하게 반복하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 투명 무기막은 상기 제 1 내지 제 3 유기 발광층에 각각 대응하여 동일한 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 투명 무기막은 상기 제 1 내지 제 3 유기 발광층에 각각 대응하여 서로 다른 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide) 중 어느 하나의 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 제 1 내지 3 유기 발광층에 각각 대응하여 서로 다른 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  13. 제 6 항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터는,
    상기 투명 기판 상부에 형성되는 반도체층;
    상기 반도체층을 덮도록 형성되는 게이트 절연막;
    상기 게이트 절연막 상의 반도체층 상부에 형성되는 게이트 전극;
    상기 게이트 전극을 덮도록 형성되는 층간 절연막;
    상기 게이트 절연막 및 층간 절연막을 관통하여 상기 반도체층을 부분적으로 노출시키는 제 1 및 제 2 컨택홀;
    상기 제 1 및 제 2 컨택홀을 통하여 상기 반도체층과 전기적으로 연결되는 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 소스 전극 및 드레인 전극을 포함한 상기 투명 기판 상부에 형성되고 상기 제 1 전극 상부를 노출시키는 홀을 포함하는 뱅크 절연막을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
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  26. 구동 영역과 발광 영역으로 이루어진 복수개의 서브픽셀을 포함하고, 서로 대향되며, 그 한 기판이 발광면으로 이용되는 제 1, 제 2 기판;
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 중 어느 한 기판 상에 각 서브픽셀마다 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터 어레이;
    상기 박막 트랜지스터 어레이와 전기적으로 연결된 제 1 전극;
    상기 제 1 전극 상부의 각 서브픽셀의 발광 영역에 형성된 발광층;
    상기 발광층 상부에 형성된 제 2 전극;
    상기 발광층 형성 부위에 대응되어, 상기 발광층으로부터 발생된 광이 투과하는, 상기 제1 및 제2 기판 중 어느 하나와 상기 제 2 전극 사이에 형성된 투명 무기막을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 투명 무기막은 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiO2), 비정질 실리콘(a-Si) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 적층 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 투명 무기막은 300Å 내지 1㎛의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 유기 발광층은 레드(Red) 빛을 내는 제 1 유기 발광층, 그린(Green) 빛을 내는 제 2 유기 발광층, 블루(Blue) 빛을 내는 제 3 유기 발광층이 일정하게 반복하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 투명 무기막은 상기 제 1 내지 제 3 유기 발광층에 각각 대응하여 동일 한 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  31. 제 29항에 있어서,
    상기 투명 무기막은 상기 제 1 내지 제 3 유기 발광층에 각각 대응하여 서로 다른 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
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