KR100370923B1

KR100370923B1 - 유기 전계 발광 표시 패널 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100370923B1
Application number: KR10-2000-0045603A
Authority: KR
Inventors: 박원석; 성운철
Original assignee: 주식회사 엘리아테크; 박원석
Priority date: 2000-08-07
Filing date: 2000-08-07
Publication date: 2003-02-05
Also published as: KR20020012347A

Abstract

본 발명은 유기 EL 표시 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다. 이를 위해, 투명한 기판(10); 상기 기판(10)의 상면에 일방향으로 증착되어 패턴된 투명한 ITO전극(12); 상기 ITO전극(12)의 상면 일부가 노출되도록 상기 기판(10) 상면에 증착되어 패턴된 절연체(14); 상기 절연체(14)의 상면상에 상기 ITO전극(12)을 가로지르는 방향으로 증착되어 패턴된 음극전극(16); 상기 음극전극(16)의 상면에 상기 ITO전극(12)이 노출되도록 형성된 음극분리벽(18); 상기 음극분리벽(18)의 상면, 노출된 상기 ITO전극(12)의 상면, 및 상기 ITO전극(12) 주변의 상기 음극전극(16) 상면에 증착된 유기발광층(20); 및 상기 ITO전극(12) 상면의 유기발광층(20)과 상기 음극전극(16) 상면의 유기발광층(20)을 완전히 덮도록 증착된 메탈전극층(22)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널이 제공된다.

Description

유기 전계 발광 표시 패널 및 그 제조방법{An Organic Electro-Luminescence Display Panel And Fabricating Method Thereof}

본 발명은 유기 전계발광(Electro-Luminesecence, 이하 "EL" 이라함) 소자를 이용한 유기 EL 표시 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음극전극을 먼저 성막하는 유기 EL 표시 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 유기 EL 소자는 휴대폰 및 PDA등의 휴대용 단말기의 컬러 표시장치, 차량 탑재용 표시장치, 휴대용 게임기의 표시장치로서 사용가능한 디스플레이다.

도 1은 종래의 패시브 매트릭스(Passive Matrix) 구동이 가능한 유기 EL 표시패널의 개략적인 단면도이다. 이러한 종래의 유기 EL 표시 패널의 구성을 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이, 유리나 필름으로 제작된 기판(1)의 상면에는 투명한 ITO(Indium Tin Oxide)전극(양극)(3)이 놓여 있다. 양극(3)의 상면에는 전자주입층/발광층/전공수송층을 차례로 갖는 유기발광층(5)이 형성되어 있다. 이러한 유기발광층(5)의 상부에는 금속전극(음극)(7)이 증착되어 있다. 이렇게 형성된 유기 EL 표시 패널은 유리 또는 SUS를 사용하는 캡슐(미도시)에 의해 둘러 쌓여지고, 내부에는 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스가 일정한 압력으로 충진되어 있다.

이러한 종래의 유기 EL 표시 패널의 동작을 살펴보면 다음과 같다. 즉, 직류전원(9)으로부터 ITO전극(3)에 "+"의 전압을 가하고, 금속전극(7)에 "-"의 전압을 가하면, ITO전극(3)으로부터 정공이 주입되고, 금속전극(7)으로 부터 전자가 주입되어 유기발광층(5) 내에서 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛이 생성된다. 이러한 빛은 투명한 ITO전극(3)과 기판(1)을 통해 방출된다.

도 2는 도 1에 도시된 종래의 유기 EL 표시 패널의 개략적인 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 패널 제조공정을 간략하게 살펴보면, 기판(1)위에ITO전극(3)을 스퍼터링(Sputtering)에 의해 증착한다. 그 다음, 포토공정에 의해 패턴을 형성하고 그 위에 금속 섀도우 마스크(미도시)를 이용하여 유기발광층(5)을 마스킹 한다. 마스킹 후, 금속전극(7)을 증착하여 성막한다.

그런데, 이러한 종래의 유기 EL 표시 패널 및 그 제조방법에 따르면 다음과 같은 문제점이 있다. 즉, 도 2의 A-부분에서는 유기발광층(5) 사이의 전자흐름에 의하여 발광을 원하는 지정된 픽셀외에 인접한 픽셀이 발광하는 문제가 있다.

또한, 갑작스러운 높은 전류 혹은 픽셀 내부결함으로 인하여 픽셀이 발광하지 못하는 경우 하나 혹은 그 이상의 픽셀이 함께 불량이 된다.

그리고, 유기발광층은 그 특성상 디벨로퍼(Developer) 또는 각종 에칭화학물(etchant)에 의해 치명적인 공격을 받게 된다. 그리고, 최종 캡슐공정에서 오랜시간 대기중에 노출이 불가능하기 때문에 공정상에 주의나 어려움을 겪는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명의 제 1 목적은 절연체를 사용하여 픽셀과 픽셀 사이의 전류 흐름을 막을 수 있어 색도가 향상되는 유기 EL 표시 패널 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2목적은 픽셀 내부에 성형되는 다수의 홀중 일부가 불량이 되어도 픽셀의 구동에는 지장없는 유기 EL 표시 패널 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 제 3목적은 유기발광층이 상부의 메탈전극에 의해 충분히 보호되어 대기중에서도 유기발광층의 오염정도가 낮은 유기 EL 표시 패널 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적들은, 투명한 기판(10)위에 ITO전극(12)을 일방향으로 증착하여 패턴하고, 상기 ITO전극(12)의 상면 일부가 노출되도록 상기 기판(10) 상면에 절연체(14)를 증착하여 패턴하는 단계; 상기 절연체(14)의 상면상에 상기 ITO전극(12)을 가로지르는 방향으로 음극전극(16)을 증착하여 패턴하는 단계; 상기 음극전극(16)의 상면에 상기 ITO전극(12)이 노출되도록 음극분리벽(18)을 형성하는 단계; 유기발광층(20)을 증착하는 단계; 및 메탈전극층(22)을 증착하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널의 제조방법에 의하여 달성된다.

상기 절연체(14)는 SiO₂, SiON, SiNx중 하나를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 절연체(14)의 두께는 3,000Å∼20,000Å 범위인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 음극전극(16)은 Mo, Al, W, Cr, Ag, Ti중 선택된 것을 포함하거나 그 합금인 것이 바람직하고, 상기 음극분리벽(18)의 높이는 1∼10㎛ 범위인 것이 바람직하다. 아울러, 상기 음극분리벽(18)은 수직방향에 대해 10∼50도의 경사를 갖는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 메탈전극층(22)은 Al, Pb, Zn을 포함하는 것이 가능하고, 상기 메탈전극층(22)의 두께는 1,000Å∼10,000Å 범위인 것이 가능하다.

아울러, 상기 ITO전극(12)을 증착하여 패턴하는 단계는, 상기 ITO(12)전극 사이마다 BM(Black Matrix)을 증착하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그 밖에, 상기 유기발광층(20)을 증착하는 단계는, Red, Green, Blue 색상마다 각각의 메탈 섀도우 마스크(32)를 사용하여 3회 반복 증착하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 상기 음극전극(16)를 증착하여 패턴하는 단계에서, 상기 ITO전극(12) 상면에 상기 절연체(14)와 상기 음극전극(16)에 의해 이루어지는 다수의 홀(34)을 형성하는 것이 적절하다.

그리고, 상기 메탈전극(22)을 증착하는 단계후, 상기 음극분리벽(18) 사이를 BaO를 포함하는 흡습제로 충진한 후 고정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기와 같은 본 발명의 목적은, 투명한 기판(10); 상기 기판(10)의 상면에 일방향으로 증착되어 패턴된 투명한 ITO전극(12); 상기 ITO전극(12)의 상면 일부가 노출되도록 상기 기판(10) 상면에 증착되어 패턴된 절연체(14); 상기 절연체(14)의 상면상에 상기 ITO전극(12)을 가로지르는 방향으로 증착되어 패턴된 음극전극(16); 상기 음극전극(16)의 상면에 상기 ITO전극(12)이 노출되도록 형성된 음극분리벽(18); 상기 음극분리벽(18)의 상면, 노출된 상기 ITO전극(12)의 상면, 및 상기 ITO전극(12) 주변의 상기 음극전극(16) 상면에 증착된 유기발광층(20); 및 상기 ITO전극(12) 상면의 유기발광층(20)과 상기 음극전극(16) 상면의 유기발광층(20)을 완전히 덮도록 증착된 메탈전극층(22)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널에 의해서도 달성될 수 있다.

그리고, 상기 절연체(14)의 두께는 3,000Å∼20,000Å 범위이고, 상기 음극분리벽(18)의 높이는 1∼10㎛ 범위이고, 상기 음극분리벽(18)은 수직방향에 대해 10∼50도의 경사를 갖고, 상기 메탈전극층(22)의 두께는 1,000Å∼10,000Å 범위인 것이 더욱 바람직하다.

도 1은 종래의 유기 EL 표시 패널의 개략적인 단면도,

도 2는 종래의 유기 EL 표시 패널의 개략적인 단면도,

도 3 내지 도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 패널의 제조방법을 순차적으로 나타낸 단면도와 평면도,

도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 BM 증착방법을 개략적으로 나타낸 단면도,

도 13은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 컬러 패널을 제작하기 위해 메탈 섀도우 마스크를 이용한 증착방법을 개략적으로 나타낸 단면도,

도 14는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 픽셀마다 형성된 홀(34)을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 3 내지 도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 패널의 제조방법을 순차적으로 나타낸 단면도와 평면도이다. 도 3 내지 도 11에서 도시된 것은 설명과 이해를 돕기 위해 실제 비율과 달리 일부 과장되어 표현되었으며, 반복하여 규칙적으로 구비된 픽셀들중 일부만을 도시하여 설명하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 투명한 유리 또는 플라스틱으로 만들어진 기판(10)위에 투명한 ITO전극(양극)(12)을 일방향으로 증착하여 패턴한다.

그 다음 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 ITO전극(12)의 상면 일부가 노출되도록 상기 기판(10) 상면에 절연체(14)를 증착하여 패턴한다. 여기서, 절연체(14)는 SiO₂, SiON, SiNx 와 같은 성분으로 구성되어 있으며, 상기 ITO전극(12)의 상면층에 균일하게 증착된다. 이러한 절연체(14)의 두께는 후술할 유기발광층의 두께와 유사하며 대략 3,000Å∼20,000Å의 값을 갖는다. 그리고, ITO전극(12) 상면에 위치한 절연체(14)의 가장자리는 비스듬한 경사를 갖고 있다.

도 5는 도 4에 도시된 ITO전극(12), 절연체(14)의 평면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 절연체(14)는 기판(10)을 균일하게 덮으면서도 ITO전극(12)의 상면을 사각형상으로 개방하고 있다.

도 6는 도 5에 도시된 절연체(14)상에 음극전극(16)이 성막된 평면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 음극전극(16)은 ITO전극(12)의 길이방향에 대해 세로방향으로 형성되어 있으며, Mo, Al, W, Cr, Ag, Ti 등과 이들의 합금을 사용하며, 두께는 약 500∼5000Å 범위내이다.

도 7은 도 6중 A-A선의 부분 확대단면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 음극전극(16)은 절연체(14) 위에 성막되면서도 발광층이 성막될 ITO전극(12)의 상면에는 성막되지 않고 개방되어 있다.

도 8의 평면도에 도시된 바와 같이, 절연체(14)와 음극전극(16)의 상면에 음극분리벽(18)이 설치된다. 이러한 음극분리벽(18)은 노출된 ITO전극(12)의 상면을 덮지 않도록 하면서 설치된다.

도 9는 도 8중 B-B선의 부분 단면도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 음극분리벽(18)의 측벽은 수직방향에 대해 10∼50도의 경사를 이루며 양 측벽이 동일한 경사로 대칭을 이루고 있다. 또한, 음극분리벽(18)의 높이는 대략 1∼10㎛ 범위이고, 네가티브(Negative) PR(Photh Ressist, 감광액)을 사용하여 형성한다.

도 10은 도 9에 의해 준비된 공정에 유기발광층(20)을 성막하는 공정을 단면도로 도시한 것이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 유기발광층(20)은 상부로부터 아래방향으로 균일하게 성막되므로 음극분리벽(18)의 상면, 노출된 ITO전극(12)의 상면 및 ITO전극(12) 둘레의 음극전극(16) 상면에 성막된다.

도 11은 메탈 전극층(22)을 성막하는 공정을 단면도로 도시한 것이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 음극분리벽(18) 상부에 성막된 유기발광층(20)의 상면에 균일하게 메탈전극층(22)이 성막된다. 그리고, 메탈전극층(22)은 상기 ITO전극(12) 상면의 유기발광층(20)과 상기 음극전극(16) 상면의 유기발광층(20)을 완전히 덮도록 증착된다. 이때, 음극전극(16) 상면의 유기발광층(20)은 상면 뿐만 아니라 측면까지도 메탈전극층(20)에 의해 충분히 증착된다. 이러한 메탈전극층(22)은 용융점이 낮은 금속(Al, Pb, Zn ...등)을 사용하고, 그 두께는 1,000Å∼10,000Å 범위이다. 이러한 메탈전극층(22)의 증착방법은 열적증착 또는 e-빔의 경우 직진성이 있으므로 기판(10) 자체를 10도 내지 80도의 범위내에서 기울여서 증착한다. 만약 스퍼터(sputter) 또는 CVD를 사용할 경우 직진성이 약하므로 저온 증착공정을 특별히 주의하여 실행한다.

도 11에 도시된 바와 같은 공정이 완료된 후, 음극분리벽(18) 사이의 빈공간을 BaO와 같은 흡습제(미도시)로 충진하여 고정함으로써 공정을 완성한다. 이때 BaO는 파우더형태 또는 얇은 필름형태 또는 졸(Sol)-겔(Gel)형태로 증착시킨다.

도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 BM 증착방법을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 12에 도시된 바와 같이 ITO전극(12)을 증착한 후, ITO전극(12) 사이마다 BM(Black Matrix)(30)을 증착할 수 있다. 이 경우 유기 EL 표시장치의 색도와 콘트라스트가 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

도 13은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 컬러 패널을 제작하기 위해 메탈 섀도우 마스크(32)를 이용한 증착방법을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 총천연색을 표시하기 위하여 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 색상마다 각각 별도의 메탈 섀도우 마스크(32)를 사용한다. 이때 각 섀도우 마스크(32)는 원하는 곳만을 증착할 수 있도록 다수의 구멍이 선택적으로 형성되어 있다. 이러한 3개의 섀도우 마스크(32)를 이용하여 각 색에 대해 유기발광층(20)을 증착(R/G/B에 대해 총 3회의 증착을 수행) 함으로써 단색이 아닌 총천연색의 유기 EL 표시 패널을 제조할 수 있다.

도 14는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 픽셀마다 형성된 홀(34)을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 음극전극(16)을 형성한 후 포토리소그래픽한 공정을 통해 1픽셀에 1개∼수만개의 홀(34)을 성형한다. 이러한 홀(24)의 크기는 수㎛∼수십㎛ 정도이다.

상기와 같은 본 발명의 유기 EL 표시패널 및 그 제조방법에 의하면, 절연체를 사용하여 픽셀과 픽셀 사이의 전류 흐름을 막을 수 있어 색도가 향상되는 효과가 있다.

그리고 패널이 메탈전극층에 의해 감싸여 있기 때문에 대기중에서도 유기발광층의 오염도가 훨씬 줄어든다는 특징이 있다. 또한, 픽셀 내부에 성형되는 다수의 홀중 일부가 불량이 되어도 픽셀의 구동에는 지장없으며, 유기발광층이 상부의 메탈전극에 의해 충분히 보호되어 대기중에서도 유기발광층의 오염정도가 낮은 장점이 있다.

아울러 흡습제를 사용함으로써, 별도의 캡슐공정을 생략할 수 있고, 공정진행시간이나 수율향상에 도웅이 되는 효과가 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims

투명한 기판(10)위에 ITO전극(12)을 일방향으로 증착하여 패턴하고, 상기 ITO전극(12)의 상면 일부가 노출되도록 상기 기판(10) 상면에 절연체(14)를 증착하여 패턴하는 단계;

상기 절연체(14)의 상면상에 상기 ITO전극(12)을 가로지르는 방향으로 음극전극(16)을 증착하여 패턴하는 단계;

상기 음극전극(16)의 상면에 상기 ITO전극(12)이 노출되도록 수직방향에 대해 10∼50도의 경사를 갖는 음극분리벽(18)을 형성하는 단계;

유기발광층(20)을 증착하는 단계;

메탈전극층(22)을 증착하는 단계; 및

상기 음극분리벽(18) 사이를 BaO를 포함하는 흡습제로 충진한 후 고정하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 절연체(14)는 SiO₂, SiON, SiNx중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 절연체(14)의 두께는 3,000Å∼20,000Å 범위인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 음극전극(16)은 Mo, Al, W, Cr, Ag, Ti중 선택된 것 을 포함하거나 그 합금인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 음극분리벽(18)의 높이는 1∼10㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널의 제조방법.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 메탈전극층(22)은 Al, Pb, Zn을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 메탈전극층(22)의 두께는 1,000Å∼10,000Å 범위인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 ITO전극(12)을 증착하여 패턴하는 단계는,

상기 ITO(12)전극 사이마다 BM(Black Matrix)을 증착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 유기발광층(20)을 증착하는 단계는,

Red, Green, Blue 색상마다 각각의 메탈 섀도우 마스크(32)를 사용하여 3회 반복 증착하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 음극전극(16)를 증착하여 패턴하는 단계에서,

상기 ITO전극(12) 상면에 상기 절연체(14)와 상기 음극전극(16)에 의해 이루어지는 다수의 홀(34)을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널의 제조방법.
삭제
투명한 기판(10);

상기 기판(10)의 상면에 일방향으로 증착되어 패턴된 투명한 ITO전극(12);

상기 ITO전극(12)의 상면 일부가 노출되도록 상기 기판(10) 상면에 증착되어 패턴된 절연체(14);

상기 절연체(14)의 상면상에 상기 ITO전극(12)을 가로지르는 방향으로 증착되어 패턴된 음극전극(16);

상기 음극전극(16)의 상면에 상기 ITO전극(12)이 노출되도록 형성된 음극분리벽(18);

상기 음극분리벽(18)의 상면, 노출된 상기 ITO전극(12)의 상면, 및 상기 ITO전극(12) 주변의 상기 음극전극(16) 상면에 증착된 유기발광층(20); 및

상기 ITO전극(12) 상면의 유기발광층(20)과 상기 음극전극(16) 상면의 유기발광층(20)을 완전히 덮도록 증착된 메탈전극층(22)으로 구성되고,

상기 절연체(14)의 두께는 3,000Å∼20,000Å 범위이고, 상기 음극분리벽(18)의 높이는 1∼10㎛ 범위이고, 상기 음극분리벽(18)은 수직방향에 대해 10∼50도의 경사를 갖고, 상기 메탈전극층(22)의 두께는 1,000Å∼10,000Å 범위인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널.
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