KR100282346B1 - 유기 el 디스플레이 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

발광 효율을 증대시키는 유기 EL 디스플레이 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 기판 위에 스트립 형태로 제 1 전극을 형성하고, 기판 위에 은 화합물을 분산시킨 포토레지스트층을 코팅한 후, 코팅된 포토레지스트층을 프리베이크(prebake)하고 노광 및 현상시킨 다음, 포토레지스트를 열처리 하여 경화시키고, 포토레지스트내의 은 화합물을 환원시켜 표면에 은 반사경을 형성하여 제 1 전극 스트립 사이에 은 반사경을 갖는 격벽을 형성한다. 이어, 격벽을 가진 기판 전면에 1층 이상의 유기층을 형성하고, 유기층 전면에 전극층을 형성하여 격벽에 의한 단차에 의해 제 1 전극과 직교하는 방향으로 서로 절연되는 스트립 형태의 제 2 전극을 형성함으로써, 발광시 격벽으로 투과 흡수되는 빛의 양을 최소화하여 발광 효율을 높인다. 또한, 종래의 격벽 공정 방법을 그대로 유지하고 은 반사경을 형성시키기 때문에 공정이 간단하고 은 화합물이 비싸지 않기 때문에 저렴한 가격으로 발광 효율을 최대화할 수 있을 뿐만 아니라, 포토레지스트를 금속으로 막을 입히기 때문에 포토레지스트내에 있는 솔벤트나 외부로부터 들어오는 산소나 수분을 차단함으로써 유기막의 수축 현상을 방지하여 소자의 수명을 증가시킨다.

Description

유기 ＥＬ 디스플레이 패널 및 그 제조방법

본 발명은 디스플레이 패널에 관한 것으로 특히, 발광 효율을 증대시키는 유기 EL 디스플레이 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근에는 유기 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)라고도 불리는 유기 EL 소자의 기술이 빠른 속도로 발전하고 있으며, 이미 몇 가지 시제품들이 발표된 바 있다.

유기 EL 소자는 전극을 통해 주입된 전자와 정공이 발광 영역까지 이동되고 전자와 정공이 결합되어 에너지 여기상태인 엑시톤(exciton)을 형성한 후, 기저상태로 떨어지면서 발광하는 원리를 이용한 소자이다.

이 유기 EL 소자는 매우 얇고, 매트릭스 형태로 어드레스 할 수 있으며, 15V 이하의 낮은 전압으로도 구동이 가능한 장점이 있다.

또한, 유기 EL 소자는 넓은 시야각과 플라스틱과 같이 휠 수 있는(flexible) 투명기판 위에도 형성할 수 있어 차세대 평판 디스플레이(Flat Panel Display: FPD)에 적합한 소자이며, 또한 자체 발광으로 인한 넓은 시야각과 고콘트라스트, 고속 응답성 등 뛰어난 특성을 가지고 있기 때문에 그래픽, 텔레비젼 영상 디스플레이나 표면 광원의 픽셀로서 사용될 수 있다.

그리고, 잘 알려진 LCD (Liquid Crystal Display)에 비해 백라이트(backlight)가 필요치 않으므로 전력 소모가 적은 장점도 있다.

이와 같은 장점을 갖는 유기 EL 소자의 픽셀 형성 방법은 도 1과 같다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 투명 기판(1) 위에 투명 전극인 ITO(Indium Tin Oxide)를 화학적 식각(chemical etching)방법으로 띠(stripe) 형태의 애노드(anode)(2)(이하, 제 1 전극이라 함)를 형성하고, 그 위에 유기 EL 층(4)을 진공 증착 방법으로 입힌 다음, 띠 형태의 제 1 전극(2)과 수직 방향으로 캐소드(cathode)(3)(이하, 제 2 전극이라 함)를 입혀 소자를 제작한다.

또한, 좀 더 미세한 제 2 전극 띠들을 형성하기 위해 도 2a 내지 2d와 같이 격벽을 이용하였다.

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이 투명 기판(1)위에 일정 간격을 갖는 제 1 전극(2) 띠(stripe)를 형성하고, 도 2b에 도시된 바와 같이 제 1 전극(2) 위에 제 2 전극 띠간의 전기적인 절연을 위하여 미리 소정 간격을 갖는 격벽(5)을 형성한다.

그리고, 도 2c에 도시된 바와 같이 격벽(5)을 포함한 제 1 전극(2) 위에 유기 EL 층(4)을 형성하고, 도 2d에 도시된 바와 같이 그 위에 제 2 전극(3)을 형성함으로써 유기 EL 디스플레이 소자를 제작한다.

이때, 유기 EL 층(4)과 제 2 전극(3)은 격벽(5)에 의해 각 픽셀간에 전기적으로 절연된다.

그러나, 이와 같이 제작되는 유기 EL 디스플레이 패널에서는 발광 효율이 그다지 좋지 않았다.

일반적으로 유기 EL 디스플레이 소자는 앞서 설명한 바와 같이 전자와 정공이 결합되어 에너지 여기 상태인 엑시톤을 형성한 후 기저 상태로 떨어지면서 발광하는 소자인데, 이때 발광하는 유효한 엑시톤의 상태는 싱글렛-싱글렛 엑시톤(singlet-singlet exciton)뿐이다.

실제로 싱글렛-싱글렛 엑시톤만이 빛으로 발하는데 사용되는 엑시톤인데, 그 확률이 조합적으로 1/4이 되기 때문에 유기 EL 디스플레이 소자에서 발광 효율을 말할 때 25%가 최고값이 된다.

하지만, 이 25%도 실제로는 소자내에서 여러 경로를 통해 소멸되고 전면 발광으로 나오는 빛의 양은 약 5% 밖에 되지 않는다.

또한, 유기 EL 디스플레이 패널을 구동할 때, 시간이 경과함에 따라 외부 또는 내부의 인자들, 즉 공기중의 산소나 수분 그리고 격벽내에 잔존해 있는 솔벤트(solvent)의 영향으로 소자가 축소되어 수명이 감소된다.

본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위한 것으로, 모노-(mono-), 멀티-(multi-) 또는 풀-컬러(full-color) 평판 디스플레이 패널에서 발광의 효율을 증대시키는 유기 EL 디스플레이 패널 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 유기 EL 디스플레이 패널을 보여주는 도면

도 2a 내지 2d는 종래 기술에 따른 유기 EL 디스플레이 패널의 제조공정을 보여주는 공정단면도

도 3은 본 발명에 따른 유기 EL 디스플레이 패널의 구조를 보여주는 구조단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 기판 2 : 제 1 전극

3 : 제 2 전극 4 : 유기 EL 층

5 : 격벽

본 발명에 따른 유기 EL 디스플레이 패널의 특징은 기판 위에 스트립 형태로 형성되는 제 1 전극과, 제 1 전극 스트립 사이에 형성되고, 표면에 은 반사경을 갖는 격벽과, 격벽을 가진 기판 전면에 형성되는 1층 이상의 유기층과, 유기층 전면에 전극층을 형성하여 격벽에 의한 단차에 의해 제 1 전극과 직교하는 방향으로 서로 절연되어 형성되는 스트립 형태의 제 2 전극으로 구성되는데 있다.

본 발명의 다른 특징은 격벽을 표면에 반사경을 갖는 제 1 격벽과, 표면에 반사경을 갖지 않는 제 2 격벽으로 형성시키는데 있다.

본 발명에 따른 유기 EL 디스플레이 패널 제조방법의 특징은 기판 위에 스트립 형태로 제 1 전극을 형성하는 단계와, 제 1 전극 스트립 사이에 표면에 은 반사경을 갖는 격벽을 형성하는 단계와, 격벽을 가진 기판 전면에 1층 이상의 유기층을 형성하는 단계와, 유기층 전면에 전극층을 형성하여 격벽에 의한 단차에 의해 제 1 전극과 직교하는 방향으로 서로 절연되는 스트립 형태의 제 2 전극을 형성하는 단계로 이루어지는데 있다.

본 발명의 다른 특징은 상기 격벽을 기판 위에 은 화합물을 분산시킨 포토레지스트층을 코팅하는 제 1 단계와, 코팅된 포토레지스트층을 프리베이크(prebake)하고 노광 및 현상시키는 제 2 단계와, 포토레지스트를 열처리 하여 경화시키는 제 3 단계와, 포토레지스트내의 은 화합물을 환원시켜 표면에 은 반사경을 형성하는 제 4 단계로 형성하는데 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 격벽내의 은 화합물 첨가 비율을 0.01 ∼ 50wt%로 하는데 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 유기 EL 디스플레이 패널 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 실시예별로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 개념은 종래 기술을 이용하여 격벽에 반사경(mirror)을 인위적으로 만듦으로써 소자에서 발광된 빛이 격벽을 통해 투과 내지 흡수되는 현상을 막아 전면으로 빛을 유도하여 발광 효율을 높이는데 있어 소자의 구조나 재료에 일차적으로 구애받지 않고 효율을 증대시키는데 있다.

즉, 종래의 격벽을 만드는 공정을 그대로 이용하고 단지 격벽의 재료로 사용하는 포토레지스트에 은(Ag) 화합물을 첨가한 후, 환원제를 이용하여 은 이온으로 만든 다음, 약알칼리 용액에서 약간의 열처리를 통해 격벽에 은 반사경을 형성시키는 방법이다.

도 3은 본 발명에 따른 유기 EL 디스플레이 패널의 구조를 보여주는 구조단면도로서, 도 3을 참조하여 본 발명의 제작과정을 설명하면 다음과 같다.

제 1 실시예

도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 기판(1) 위에 스트립 형태의 제 1 전극(2)을 일정 간격으로 형성하고, 제 1 전극(2)이 형성된 기판(1)을 세정한다.

이어, 기판(1)을 HMDS 처리를 한 후, 은 화합물을 분산(disperse)시킨 파지티브 포토레지스트(positive photoresist)를 스핀 코팅한다.

이때, 격벽내의 은 화합물 첨가 비율은 0.01 ∼ 50wt%로 한다.

그리고, 코팅된 포토레지스트를 프리베이크(prebake)하고 자외선에 노출시킨다.

이어, 포토레지스트를 MCB(Mono-chloro Benzene)에 담그고, 현상시킨 다음, 포토레지스트를 하드-베이킹(hard-baking)하고 딥 유브이 하드닝(deep UV hardning)하여 경화시킨다.

이어, 포토레지스트내의 은 화합물을 2-amino-2-methyl-aceticacid로 환원시켜 은 이온(Ag⁺)으로 만든 후, 약알칼리 용액(약암모니아수)에 담근 다음, 수조(waterbath)를 통해 가열하면 격벽(5) 표면에 박막의 은 반사경이 형성된다.

이 은 반사경이 형성된 후, 증류수로 세정하고 건조하면 제 1 전극(2) 스트립 사이에 은 반사경을 갖는 격벽(5)이 형성된다.

여기에서 격벽(5)을 형성하기 전에 버퍼층(도시되지 않음)을 미리 형성한 다음 그 위에 격벽(5)을 세워도 된다.

만일, 네거티브 포토레지스트(negative photoresiet)를 이용하는 경우에는 버퍼층이 사용되어야 하므로 버퍼층 측면에 반사경을 만들면 된다.

버퍼층 측면에 반사경을 만드는 공정은 버퍼층 물질에 은 화합물을 분산시켜서 만들면 된다.

여기서, 제 1 전극은 염산이나 질산에 에칭되기 때문에 환원제나 약알칼리 용액에서 에칭될 염려가 전혀 없어 제 1 전극을 보호하기 위한 또 다른 보호막을 입힐 필요가 없으므로 공정이 간단하고 쉽다.

이와 같이 격벽(5)이 형성되면, 격벽을 가진 기판 전면에 1층 이상의 유기 EL 층(4)을 진공 증착시키고 유기 EL 층(4) 전면에 전극층을 형성하여 격벽(5)에 의한 단차에 의해 제 1 전극(2)과 직교하는 방향으로 서로 절연되는 스트립 형태의 제 2 전극(3)을 형성함으로써, 유기 EL 디스플레이 패널을 제작한다.

그러나, 제 1 실시예에서는 격벽 표면에 은 금속이 형성되어 있기 때문에 전극으로 사용되는 금속들과 단락 현상이 생길 수도 있는 가능성이 있을 수 있기 때문에 이를 방지하기 위한 다른 제작 방법을 설명하면 다음과 같다.

제 2 실시예

제 2 실시예에서는 제 1 실시예처럼 제 1 전극(2)이 형성된 기판(1)을 세정하고, 기판(1)을 HMDS 처리를 한 후, 은 화합물을 분산(disperse)시킨 파지티브 포토레지스트(positive photoresist)를 스핀 코팅한다.

이어, 그 위에 은 화합물이 첨가되지 않은 포토레지스트를 한번 더 코팅하여 2층 구조로 제작한다.

이와 같이 2층 구조로 제작하면 전극들의 단락을 방지할 수 있다.

그 외의 제작 공정은 본 발명 제 1 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 유기 EL 디스플레이 패널 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명은 종래의 격벽 제조방법에 단지 은 반사경을 형성시킬 수 있는 물질을 첨가하여 격벽의 표면에 반사경을 형성시킴으로써 발광시 격벽으로 투과 흡수되는 빛의 양을 최소화하여 발광 효율을 높인다.

또한, 종래의 격벽 공정 방법을 그대로 유지하고 은 반사경을 형성시키기 때문에 공정이 간단하고 은 화합물이 비싸지 않기 때문에 저렴한 가격으로 발광 효율을 최대화할 수 있다.

그리고, 포토레지스트를 금속으로 막을 입히기 때문에 포토레지스트내에 있는 솔벤트나 외부로부터 들어오는 산소나 수분을 차단함으로써 유기막의 수축 현상을 방지하여 소자의 수명을 증가시킨다.

Claims (14)

1. 기판 위에 스트립 형태로 형성되는 제 1 전극;

   상기 제 1 전극 스트립 사이에 형성되고, 표면에 반사경을 갖는 격벽;

   상기 격벽을 가진 기판 전면에 형성되는 1층 이상의 유기층;

   상기 유기층 전면에 전극층을 형성하여 상기 격벽에 의한 단차에 의해 상기 제 1 전극과 직교하는 방향으로 서로 절연되어 형성되는 스트립 형태의 제 2 전극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 격벽은 표면에 반사경을 갖는 제 1 격벽과, 표면에 반사경을 갖지 않는 제 2 격벽으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 격벽은 버퍼층 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 버퍼층의 표면에는 반사경이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 격벽에 형성되는 반사경은 은으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널.
6. 기판 위에 스트립 형태로 제 1 전극을 형성하는 단계;

   상기 제 1 전극 스트립 사이에 표면에 은 반사경을 갖는 격벽을 형성하는 단계;

   상기 격벽을 가진 기판 전면에 1층 이상의 유기층을 형성하는 단계;

   상기 유기층 전면에 전극층을 형성하여 상기 격벽에 의한 단차에 의해 상기 제 1 전극과 직교하는 방향으로 서로 절연되는 스트립 형태의 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 격벽을 형성하는 단계는

   기판 위에 은 화합물을 분산시킨 포토레지스트층을 코팅하는 제 1 단계;

   상기 코팅된 포토레지스트층을 프리베이크(prebake)하고 노광 및 현상시키는 제 2 단계;

   상기 포토레지스트를 열처리 하여 경화시키는 제 3 단계;

   상기 포토레지스트내의 은 화합물을 환원시켜 표면에 은 반사경을 형성하는 제 4 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 단계에서, 격벽내의 은 화합물 첨가 비율은 0.01 ∼ 50wt%인 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널 제조방법.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 단계는 포토레지스트층 형성전에 상기 기판을 세정하고 HMDS 처리하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널 제조방법.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 단계에서, 현상전에 포토레지스트를 MCB(Mono-chloro Benzene)에 담그는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널 제조방법.
11. 제 7 항에 있어서, 상기 제 3 단계는 포토레지스트를 하드-베이킹(hard-baking)하고 딥 유브이 하드닝(deep UV hardning)하여 경화시키는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널 제조방법.
12. 제 7 항에 있어서, 상기 제 4 단계는

    상기 포토레지스트내의 은 화합물을 2-amino-2-methyl-aceticacid로 환원시켜 은 이온으로 만드는 단계;

    상기 은 이온을 갖는 포토레지스트를 약알칼리 용액에 담근 후 가열시켜 그 표면에 은 반사경을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널 제조방법.
13. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 단계에서, 기판 위에 은 화합물을 분산시킨 포토레지스트층을 코팅한 후에 은 화합물이 첨가되지 않은 포토레지스트층을 그 위에 한번 더 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널 제조방법.
14. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 전극 형성 후, 측면에 은 반사경을 갖는 버퍼층을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널 제조방법.