KR100252977B1 - 유기전계발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

유기전계발광소자(Organic Electroluminescence Device) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 투명기판상에 매트릭스 형태로 배열되며 양극, 유기전계발광층, 음극으로 이루어진 다수개의 픽셀들을 형성하고, 각 픽셀들을 제외한 전면에 외부 입사광의 반사를 줄이고 각 픽셀들을 전기적으로 절연시키는 블랙매트릭스층을 형성한 후, 각 픽셀 사이의 블랙매트릭스층상에 각 픽셀들을 전기적으로 절연시키는 다수개의 격벽들을 형성함으로써, 소자의 밝기를 저하시키지 않으면서도 콘트라스트를 향상시킬 수 있으며, 동시에 픽셀간의 전기 절연 효과를 향상시킬 수 있다.

Description

유기전계발광소자 및 그 제조방법

본 발명은 디스플레이 소자에 관한 것으로, 특히 유기전계발광소자(Organic Electroluminescence Device) 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평판표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 이러한 평면표시소자중 하나로서 전계발광소자가 주목되고 있다.

이 전계발광소자는 사용하는 재료에 따라 무기전계발광소자와 유기전계발광소자로 크게 나뉘어진다.

무기전계발광소자는 일반적으로 발광부에 높은 전계를 인가하고 전자를 이 높은 전계중에서 가속하여 발광 중심으로 충돌시켜 이에 의해 발광 중심을 여기함으로써 발광하는 소자이다.

또한, 유기전계발광소자는 전자주입전극(cathode)과 정공주입전극(anode)으로부터 각각 전자와 정공을 발광부내로 주입시켜 주입된 전자와 정공이 결합하여 생성된 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.

상기와 같은 동작원리를 갖는 무기전계발광소자는 높은 전계가 필요하기 때문에 구동전압으로서 100∼200V의 높은 전압을 필요로 하는 반면에 유기전계발광소자는 5∼20V 정도의 낮은 전압으로 구동할 수 있다는 장점이 있어 연구가 활발하게 진행되고 있다.

또한, 유기전계발광소자는 넓은 시야각, 고속 응답성, 고 콘트라스트(contrast) 등의 뛰어난 특징을 갖고 있으므로 그래픽 디스플레이의 픽셀(pixel), 텔레비젼 영상 디스플레이나 표면광원(surface light source)의 픽셀로서 사용될 수 있으며, 얇고 가벼우며 색감이 좋기 때문에 차세대 평면 디스플레이에 적합한 소자이다.

이러한 용도를 갖는 유기전계발광소자에 있어서는 콘트라스트(contrast) 및 휘도가 좋아야하는데, 기존의 유기전계발광소자는 주간 옥외에서 콘트라스트가 좋지 않았다.

그 이유는 소자의 음극이 거울면처럼 외부에서 입사되는 광을 반사하기 때문이었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 종래에는 원편광판(circular polarizer)을 사용하거나 광산란층을 형성하는 방법 등이 제시되었다.

원편광판을 이용하는 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 투명 기판 하부에 원편광판(circular polarizer)을 형성함으로써 음극에 의한 외부 입사광의 반사를 줄였다.

즉, 원편광판은 외부에서 내부로 들어오는 광의 편광방향과 내부에서 외부로 나가는 광의 편광방향이 다르기 때문에 완전한 차단은 아니지만 음극에 의한 외부 입사광의 반사를 상당히 줄여주었다.

그리고, 광산란층을 형성하는 방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 투명 기판 하부에 광산란층을 형성하여 광을 산란시켜줌으로써 도 1의 방법과 마찬가지로 음극에 의한 외부 입사광의 반사를 줄여주었다.

그러나, 상기와 같은 방법들에 있어서 가장 큰 문제는 음극에 의한 외부 입사광의 반사를 크게 줄여줌과 동시에 유기발광층으로부터 외부로 발산되는 빛까지도 상당히 차단한다는데 있다.

이로 인하여 콘트라스트는 향상되는 반면에 휘도가 감소하게 된다.

종래 기술에 따른 유기전계발광소자에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

원편광판 및 광산란층을 도입한 기존의 유기전계발광소자에 있어서는 음극에 대한 외부 입사광의 반사를 줄여 콘트라스트를 향상시키지만 그 반면에 유기발광층에서 발산되는 빛도 일부 차단하여 소자의 휘도를 떨어뜨린다.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 간단한 공정을 통해 소자의 휘도를 떨어뜨리지 않으면서 콘트라스트를 향상시키고, 동시에 픽셀간의 절연을 극대화시킬 수 있는 유기전계발광소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

제1도 및 제2도는 종래 기술에 따른 유기전계발광소자를 보여주는 구조단면도.

제3a도 내지 3c도는 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조공정을 보여주는 공정단면도.

제4a도는 제3c도의 Ⅰ-Ⅰ선상의 단면을 보여주는 도면.

제4b도는 제3c도의 Ⅱ-Ⅱ선상에 따른 단면을 보여주는 도면.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 투명기판 12 : 양극

13 : 블랙매트릭스층 14 : 격벽

15 : 유기전계발광층 16 : 음극

본 발명에 따른 유기전계발광소자의 주요 특징은 제1전극, 유기전계발광층, 제2전극으로 이루어진 각 픽셀들의 주위를 에워싸도록 각 픽셀들을 제외한 전영역에 블랙매트릭스층을 형성하여 외부 입사광의 반사를 줄이고 각 픽셀들을 전기적으로 절연시키는데 있다.

본 발명의 다른 특징은 투명기판상에 매트릭스 형태로 배열되며 제1전극, 유기전계발광층, 제2전극으로 이루어진 다수개의 픽셀들과, 각 픽셀들을 제외한 전면에 형성되어 외부 입사광의 반사를 줄이고 각 픽셀들을 전기적으로 절연시키는 블랙매트릭스층과, 각 픽셀 사이의 블랙매트릭스층상에 한방향으로 형성되어 각 픽셀들을 전기적으로 절연시키는 다수개의 격벽들로 구성되는데 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 투명기판상에 소정간격을 갖는 다수개의 제1전극들을 형성하는 스텝과, 제1전극의 발광영역들을 제외한 전면에 블랙매트릭스층을 형성하는 스텝과, 각 발광영역 사이의 블랙매트릭스층상에 제1전극에 수직한 방향으로 격벽들을 형성하는 스텝과, 격벽들을 포함한 전면에 유기전계발광층 및 제2전극을 순차적으로 형성하는 스텝으로 이루어지는데 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 유기전계발광소자 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 개념은 발광 픽셀들을 제외한 모든 부분에 색이 진하고 전기 절연성이 좋은 블랙매트릭스층을 형성하여 전극에 의한 외부 입사광의 반사를 줄여 소자의 콘트라스트(contrast)를 증대시키고 각 픽셀들을 전기적으로 절연시킬 수 있다는 것이다.

도 3a 내지 3c는 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조공정을 보여주는 평면도로서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 먼저, 투명기판(11)상에 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어진 다수의 양극(12)을 일정간격으로 형성하고, 발광영역이 될 픽셀(A)부분을 제외한 전면에 블랙매트릭스층(색이 진한 물질)(13)을 형성한다.

이때, 이 블랙매트릭스층(13)의 두께는 약 1∼10⁷Å이고, 사용되는 물질은 유기물, 무기물, 고분자, 무기물 옥사이드, 상기 무기물과 고분자를 혼합한 물질(예를 들면, 카본 블랙(carbon black)과 고분자 수지를 혼합)중 어느 하나이거나 또는 그 물질들을 혼합한 혼합물이다.

이어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 각 픽셀(A)부분 사이의 블랙매트릭스층(13)상에 양극(12)에 대해 수직한 방향으로 격벽(14)들을 형성한다.

여기서, 격벽(14)은 파지티브 포토레지스트(positive photoresist) 또는 네거티브 포토레지스트(negative photoresist)를 사용한다.

그리고, 격벽(14)의 폭은 각 픽셀(A)부분 사이의 간격보다 좁게 형성한다.

이어, 도 3c에 도시된 바와 같이, 격벽(14)을 포함한 전면에 유기전계발광층(15) 및 음극(16)을 순차적으로 형성한다.

여기서, 각 픽셀(A)의 유기전계발광층(15)과 음극(16)은 각 픽셀(A) 사이의 블랙매트릭스층(13)과 그 위에 형성된 격벽(14)들에 의해 전기적으로 절연된다.

도 4a는 도 3c의 Ⅰ-Ⅰ선상의 단면을 보여주는 도면이고, 도 4b는 도 3c의 Ⅱ-Ⅱ선상에 따른 단면을 보여주는 도면이다.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 각 픽셀(발광영역) 주변에 음극(16)에 의한 외부 입사광의 반사를 줄여줌과 동시에 각 픽셀을 전기적으로 절연시키는 블랙매트릭스층(13)이 형성되고, 그 블랙매트릭스층(13)위에 전기적 절연을 극대화시킬 수 있는 격벽(14)이 형성된 구조로 되어 있다.

여기서, 격벽(14)은 파지티브 포토레지스트를 사용하여 날개(overhang)를 형성시킨 것이다.

이 격벽(14)을 사용하여 각 픽셀(발광영역)의 유기전계발광층(15)과 음극(16)을 전기적으로 절연시키게 되는 것이다.

이와 같이, 각 픽셀(A) 주위를 에워싸도록 블랙매트릭스층(13)을 형성함으로써 전극에 의한 외부 입사광의 반사를 줄일 수 있다.

즉, 기존의 방법으로는 소자의 밝기를 희생하지 않고서는 외부 입사광의 반사를 줄일 수 없었지만 본 발명에서는 각 픽셀 주위에 블랙매트릭스층을 형성하여 소자의 밝기를 희생하지 않고도 외부 입사광의 반사를 줄일 수 있도록 하였다.

또한, 이 블랙매트릭스층은 픽셀과 픽셀 사이를 전기적으로 절연시켜 주기도 하므로 각 픽셀 사이의 격벽과 함께 절연효과를 극대화할 수 있다.

본 발명에 따른 유기전계발광소자 및 그 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

간단한 공정으로 각 픽셀들을 제외한 전면에 블랙매트릭스층을 형성하여 효과적으로 음극에 의한 외부 입사광의 반사를 줄임으로써, 소자의 밝기를 저하시키지 않으면서도 콘트라스트를 향상시킬 수 있으며, 동시에 픽셀간의 전기 절연 효과를 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 제1전극, 유기전계발광층, 제2전극으로 이루어진 다수의 픽셀들을 포함하는 유기전계발광소자에 있어서, 상기 각 픽셀들의 주위를 에워싸도록 상기 픽셀들을 제외한 전영역에 형성되어 외부 입사광의 반사를 줄이고 각 픽셀들을 전기적으로 절연시키는 블랙매트릭스층을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 블랙매트릭스층의 두께는 1∼10⁷Å임을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
3. 제1항에 있어서, 상기 블랙매트릭스층은 유기물, 무기물, 고분자, 무기물 옥사이드, 상기 무기물과 고분자를 혼합한 물질 중 어느 하나이거나 또는 그 물질들을 혼합한 혼합물로 이루어짐을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
4. 제1항에 있어서, 상기 각 픽셀 사이의 블랙매트릭스층상에 한방향으로 형성되어 상기 각 픽셀들을 전기적으로 절연시키는 다수개의 격벽들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
5. 투명기판상에 소정간격을 갖는 다수개의 제1전극들을 형성하는 스텝; 상기 제1전극의 발광영역들을 제외한 전면에 블랙매트릭스층을 형성하는 스텝; 상기 각 발광영역 사이의 블랙매트릭스층상에 상기 제1전극에 수직한 방향으로 격벽들을 형성하는 스텝; 상기 격벽들을 포함한 전면에 유기전계발광층 및 제2전극을 순차적으로 형성하는 스텝으로 이루어짐을 특징으로 하는 유기전계발광소자 제조방법.

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