KR100549984B1 - 듀얼패널타입 유기전계발광 소자 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자 및 그 제조방법에 의하면,첫째, 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 서로 다른 기판 상에 형성하기 때문에 생산수율 및 생산성을 향상시킬 수 있고, 제품수명을 효과적으로 늘릴 수 있으며, 둘째, 상부발광방식이기 때문에 박막트랜지스터 설계가 용이해지고 고개구율/고해상도 구현 및 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 세째 제 1 전극의 저항값을 낮추고, 블랙매트릭스 겸용으로 이용되는 보조 제 1 전극과, 잉크젯 공정용 뱅크를 포함하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 기판의 제조 방법에 있어서, 별도의 마스크 공정추가없이 보조 제 1 전극을 마스크로 이용하여 배면노광법에 의해 뱅크를 형성함으로써 마스크 공정수의 절감으로 생산성을 향상시키고 저가격화로 시장경쟁력을 높일 수 있다.
Description
도 1은 종래의 유기전계발광 소자 패널에 대한 단면도.
도 2a, 2b는 종래의 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 한 화소 영역에 대한 도면으로서, 도 2a는 평면도이고, 도 2b는 상기 도 2a의 절단선 "IIb-IIb"에 따라 절단된 단면을 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대한 단면도.
도 4a, 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 유기전계발광 다이오드 소자 기판에 대한 도면으로서, 도 4a는 평면도이고, 도 4b는 상기 도 4a의 절단선 IVb-IVb에 따라 절단된 단면을 도시한 단면도.
도 5a 내지 5e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 공정을 단계별로 나타낸 단면도.
도 6a 내지 6e는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 유기전계발광 다이오드 소자 기판의 제조 공정을 단계별로 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대 한 단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
334 : 보조 제 1 전극
336 : 층간 절연막
338 : 감광성 유기절연물질층
본 발명은 유기전계발광 소자(Organic Electroluminescent Device)에 관한 것이며, 특히 픽셀 구동부(박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자층)와 발광부(발광층을 포함하는 유기전계발광 다이오드 소자)가 서로 다른 기판에 형성되고, 두 소자는 별도의 전기적 연결패턴을 통해 연결되는 방식의 듀얼패널타입 유기전계발광 소자(Active-Matrix Organic Electroluminescent Device) 및 그 제조방법에 관한 것이다.
새로운 평판디스플레이 중 하나인 유기전계발광 소자는 자체발광형이기 때문에 액정표시장치에 비해 시야각, 대조비 등이 우수하며 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다. 그리고 직류저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 전부 고체이기 때문에 외부충격에 강하고 사용 온도범위도 넓으며 특히 제조비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있다.
특히, 상기 유기전계발광 소자는 액정표시장치나 PDP(Plasma Display Panel)와 달리 공정이 매우 단순하기 때문에 증착 및 봉지(encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있다.
이하, 도 1은 종래의 유기전계발광 소자 패널에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 제 1, 2 기판(10, 60)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1 기판(10) 상에는 화면을 구현하는 최소 단위인 화소 영역(P)별로 박막트랜지스터(T)를 포함하는 어레이 소자층(AL)이 형성되어 있으며, 상기 어레이 소자층(AL) 상부에는 제 1 전극(48), 유기발광층(54), 제 2 전극(56)이 차례대로 적층된 구조의 유기전계발광 다이오드 소자(E)가 형성되어 있다. 유기발광층(54)으로부터 발광된 빛은 제 1, 2 전극(48, 56) 중 투광성을 가지는 전극 쪽으로 발광되어, 상부발광 또는 하부발광 방식으로 분류할 수 있으며, 한 예로 제 1 전극(48)이 투광성 물질에서 선택되어 유기발광층(54)에서 발광된 빛이 제 1 전극(48)쪽으로 발광되는 하부발광 방식 구조를 제시하였다.
그리고, 상기 제 2 기판(60)은 일종의 인캡슐레이션 기판으로서, 그 내부에는 오목부(62)가 형성되어 있고, 오목부(62) 내에는 외부로부터의 수분흡수를 차단하여 유기전계발광 다이오드 소자(E)를 보호하기 위한 흡습제(64)가 봉입되어 있다.
상기 제 1, 2 기판(10, 60)의 가장자리부는 씰패턴(70)에 의해 봉지되어 있다.
이하, 도 2a, 2b는 종래의 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 한 화소 영역에 대한 도면으로서, 도 2a는 평면도이고, 도 2b는 상기 도 2a의 절단선 "IIb-IIb"에 따라 절단된 단면을 도시한 단면도이며, 주요 구성요소를 중심으로 간략하게 설명한다.
도시한 바와 같이, 제 1 기판(10) 상에 버퍼층(12)이 형성되어 있고, 버퍼층(12) 상부에는 반도체층(14)과 커패시터 전극(16)이 서로 이격되게 형성되어 있으며, 상기 반도체층(14) 중앙부에는 게이트 절연막(18), 게이트 전극(20)이 차례대로 형성되어 있다. 상기 반도체층(14)은 게이트 전극(20)과 대응되는 활성 영역(IIc)과, 활성 영역(IIc)의 좌, 우 양측 영역은 드레인 영역(IId) 및 소스 영역(IIe)으로 각각 정의된다.
상기 게이트 전극(20) 및 커패시터 전극(16)을 덮는 영역에는 제 1 보호층(24)이 형성되어 있으며, 제 1 보호층(24) 상부의 커패시터 전극(16)과 대응된 위치에는 파워 전극(26)을 포함하고, 상기 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성된 전력공급 배선(28)에서 분기되어 있다.
상기 파워 전극(26)을 덮는 기판 전면에는 제 2 보호층(30)이 형성되어 있고, 상기 제 1, 2 보호층(24, 30)에는 공통적으로 반도체층(14)의 드레인 영역(IId)과 소스 영역(IIe)을 노출시키는 제 1, 2 콘택홀(32, 34)을 가지고 있고, 제 2 보호층(30)은 파워 전극(26)을 일부 노출시키는 제 3 콘택홀(36)을 가지고 있다.
상기 제 2 보호층(30) 상부에는, 제 1 콘택홀(32)을 통해 반도체층(14)의 드 레인 영역(IId)과 연결되는 드레인 전극(40)과, 일측에서는 제 2 콘택홀(34)을 통해 반도체층(14)의 소스 영역(IIe)과 연결되고, 또 다른 일측에서는 제 3 콘택홀(36)을 통해 파워 전극(26)과 연결되는 소스 전극(38)이 형성되어 있다.
상기 드레인 전극(40) 및 소스 전극(38)을 덮는 영역에는, 드레인 전극(40)을 일부 노출시키는 드레인 콘택홀(46)을 가지는 제 3 보호층(44)이 형성되어 있다.
상기 제 3 보호층(44) 상부에는 발광부(EA)가 정의되어 있고, 발광부(EA)에는 드레인 콘택홀(46)을 통해 드레인 전극(40)과 연결되는 제 1 전극(48)이 형성되어 있으며, 제 1 전극(48) 상부에는 제 1 전극(48)의 주 영역을 노출시키며 그외 영역을 덮는 위치에 층간 절연막(50)이 형성되어 있고, 상기 층간 절연막(50) 상부의 발광부(EA)에는 유기발광층(54)이 형성되어 있고, 유기발광층(54) 상부 전면에는 제 2 전극(56)이 형성되어 있다.
상기 반도체층(14), 게이트 전극(20), 소스 전극(38) 및 드레인 전극(40)은 박막트랜지스터(T)를 이루며, 상기 박막트랜지스터(T)는 상기 게이트 배선(22) 및 데이터 배선(42)이 교차되는 지점에 위치하는 스위칭용 박막트랜지스터(Ts ; switching TFT)와, 상기 스위칭용 박막트랜지스터(Ts)와 전력공급 배선(28)이 교차되는 지점에 위치하는 구동용 박막트랜지스터(Td ; driving TFT)로 이루어진다.
상기 도 2b에서 제시한 박막트랜지스터(T)는 구동용 박막트랜지스터(Td)에 해당된다.
즉, 전술한 게이트 전극(20)은 스위칭용 박막트랜지스터(Ts)과 연결되고, 전 술한 드레인 전극(40)은 아일랜드 패턴 구조로 이루어지며, 상기 게이트 배선(22) 및 데이터 배선(42)에서 분기되는 게이트 전극(20) 및 소스 전극(38)은 스위칭용 박막트랜지스터(Ts)를 이룬다.
상기 파워 전극(26)을 포함하여 전력공급 배선(28)과 커패시터 전극(16)이 중첩되는 영역은 스토리지 커패시터(Cst ; storage capacitor)를 이룬다.
상기 도 1, 도 2a, 2b를 통해 살펴본 바와 같이, 기존의 하부발광방식 유기전계발광 소자는 어레이 소자 및 유기전계발광 다이오드가 형성된 기판과 별도의 인캡슐레이션용 기판의 합착을 통해 소자를 제작하였다. 이런 경우, 어레이 소자의 수율과 유기전계발광 다이오드의 수율의 곱이 유기전계발광 소자의 수율을 결정하기 때문에, 기존의 유기전계발광 소자 구조에서는 후반 공정에 해당되는 유기전계발광 다이오드 공정에 의해 전체 공정 수율이 크게 제한되는 문제점이 있었다. 예를 들어, 어레이 소자가 양호하게 형성되었다 하더라도, 1,000 Å 정도의 박막을 사용하는 유기발광층의 형성시 이물이나 기타 다른 요소에 의해 불량이 발생하게 되면, 유기전계발광 소자는 불량 등급으로 판정된다.
이로 인하여, 양품의 어레이 소자를 제조하는데 소요되었던 제반 경비 및 재료비 손실이 초래되고, 생산수율이 저하되는 문제점이 있었다.
그리고, 하부발광방식은 인캡슐레이션에 의한 안정성 및 공정이 자유도가 높은 반면 개구율의 제한이 있어 고해상도 제품에 적용하기 어려운 문제점이 있고, 상부발광방식은 박막트랜지스터 설계가 용이하고 개구율 향상이 가능하기 때문에 제품수명 측면에서 유리하지만, 기존의 상부발광방식 구조에서는 유기발광층 상부 에 통상적으로 음극이 위치함에 따라 재료선택폭이 좁기 때문에 투과도가 제한되어 광효율이 저하되는 점과, 광투과도의 저하를 최소화하기 위해 박막형 보호막을 구성해야 하는 경우 외기를 충분히 차단하지 못하는 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 생산수율이 향상된 고해상도/고개구율 구조 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자를 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명에서는 픽셀 구동부(박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자층)와 발광부(발광층을 포함하는 유기전계발광 다이오드 소자)가 서로 다른 기판에 형성되고, 두 소자는 별도의 전기적 연결패턴을 통해 연결되는 방식의 듀얼패널타입 유기전계발광 소자를 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 마스크 공정수의 절감으로 제조 비용을 낮추어 생산수율이 향상된 듀얼패널타입 유기전계발광 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
이를 위하여, 본 발명에서는 보조 전극 및 독립발광방식 유기발광층용 뱅크를 포함하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 있어서, 보조 전극을 마스크로 이용하여 배면 노광법에 의해 뱅크를 형성함으로써, 별도의 뱅크 패턴을 위한 마스크 공정을 생략하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 특징에서는 제 1 기판 상에, 구동용 박막트랜지스터를 가지는 어레이 소자층과, 상기 구동용 박막트랜지스터와 연결되며 일정 두께를 갖는 전기적 연결패턴을 형성하는 단계와; 화면을 구현하는 최소 단위 영역은 화소 영역으로 정의되고, 제 2 기판 상부에 투명 도전성 물질을 이용하여 제 1 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 전극 상부의 비화소 영역 내에, 상기 제 1 전극보다 낮은 비저항값을 가지는 불투명 금속물질을 이용하여, 상기 제 1 전극과 접촉되게 보조 제 1 전극을 형성하는 단계와; 상기 보조 제 1 전극 상부의 비화소 영역에, 상기 보조 제 1 전극을 감싸는 구조로 층간 절연막을 형성하는 단계와; 상기 층간 절연막을 덮는 기판 전면에 절연물질을 형성한 다음, 상기 보조 제 1 전극을 마스크로 이용한 배면 노광처리에 의해, 상기 보조 제 1 전극과 대응된 위치의 절연물질 영역을 뱅크로 형성하는 단계와; 상기 뱅크를 화소 영역 별 경계패턴으로 이용하여, 잉크젯 공정에 의해 화소 영역별로 적, 녹, 청 발광층을 차례대로 형성하여 유기발광층을 형성하는 단계와; 상기 유기발광층과 대응된 위치에, 상기 화소 영역별로 분리된 구조를 가지는 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 전극, 유기발광층, 제 2 전극은 유기전계발광 다이오드 소자를 이루는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 제 2 특징에서는, 제 1 기판 상에, 구동용 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자층과, 상기 어레이 소자층 상부에서, 상기 구동용 박막트랜지스터와 연결되며, 일정 두께를 갖는 전기적 연결패턴을 형성하는 단계와, 제 2 기판 상에, 유기전계발광 다이오드 소자를 형성하는 단계와, 상기 전기적 연결패턴과 유기 전계발광 다이오드 소자를 접촉시키는 방향으로, 상기 제 1, 2 기판을 합착하는 단계를 포함하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 기판의 제조방법에 있어서, 화면을 구현하는 최소단위 영역은 화소 영역으로 정의되고, 기판 상에 투명 도전성 물질을 이용하여 제 1 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 전극 상부의, 상기 화소 영역간 이격구간에 위치하는 비화소 영역에, 상기 제 1 전극보다 낮은 비저항값을 가지는 불투명 금속물질을 이용하여, 상기 제 1 전극과 접촉되게 보조 제 1 전극을 형성하는 단계와; 상기 보조 제 1 전극을 덮는 기판 전면에 절연 물질을 형성한 다음, 상기 보조 제 1 전극을 마스크로 이용한 배면 노광처리에 의해, 상기 보조 제 1 전극과 대응된 위치의 절연물질 영역을 뱅크로 형성하는 단계와; 상기 뱅크를 화소 영역 별 경계패턴으로 이용하여, 화소 영역별로 적, 녹, 청 발광층이 차례대로 배치된 구조의 유기발광층을 형성하는 단계와; 상기 유기발광층과 대응된 위치에, 상기 화소 영역별로 분리된 구조를 가지는 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 전극, 유기발광층, 제 2 전극은 유기전계발광 다이오드 소자를 이루는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 기판의 제조방법을 제공한다.
상기 제 2 특징에서는, 상기 보조 제 1 전극을 형성하는 단계와, 상기 뱅크를 형성하는 단계 사이에는, 상기 보조 제 1 전극 상부의 비화소 영역에, 상기 보조 제 1 전극을 감싸는 구조의 층간절연막을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 뱅크를 이루는 절연물질은 상기 층간절연막 상부에 형성하고, 상기 절연물질은 감광성 유기절연물질이며, 상기 감광성 유기절연물질은, 노광된 부분이 제거되는 포지티브 타입 물질인 것을 특징으로 한다.
상기 보조 제 1 전극을 이루는 물질은, 알루미늄계 금속물질을 제외한 화학적 내식성이 강한 금속물질에서 선택되고, 상기 금속물질은, 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr) 중 어느 하나에서 선택되며, 상기 유기발광층을 형성하는 단계에서는, 잉크젯 공정이 이용되고, 상기 제 1 전극은 양극(anode electrode)이고, 상기 제 2 전극은 음극(cathode electrode)이며, 상기 제 2 전극을 형성하는 단계 이전에는, 상기 뱅크를 덮는 영역에 제 2 전극 물질을 형성한 다음, 상기 뱅크를 덮는 제 2 전극 물질을 제거하는 단계를 더 포함하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 기판의 제조방법.
상기 보조 제 2 전극 및 뱅크는 상기 층간절연막보다 비화소 영역에서 내측에 위치하고, 상기 뱅크를 형성하는 단계에서, 상기 뱅크는 기판면과 예각을 이루는 패턴이며, 상기 보조 제 2 전극 및 뱅크는, 상기 화소 영역을 오픈부로 가지는 패턴으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 특징에서는, 상기 제 2 특징에 따른 제조방법에 의해 형성된 보조 제 1 전극, 뱅크, 유기전계발광 다이오드 소자를 가지는 하나의 기판과; 상기 기판과 대향되게 위치하며, 구동용 박막트랜지스터를 가지는 어레이 소자층과, 상기 어레이 소자층 상부에서 상기 구동용 박막트랜지스터와 연결되며, 일정 두께를 갖는 전기적 연결패턴을 포함하는 또 하나의 기판과; 상기 두 기판의 가장자리부를 봉지하는 씰패턴을 포함하며, 상기 유기전계발광 다이오드 소자와 전기적 연결패턴은 연결되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자를 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 하나의 실시예는, 독립적인 발광방식의 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대한 실시예이다.
-- 제 1 실시예 --
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 제 1, 2 기판(110, 130)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(110, 130)에는 화면을 구현하는 최소 영역인 화소 영역(P)과, 화소 영역(P)간 이격 구간에 위치하는 비화소 영역(NP)이 정의되고 있다.
상기 제 1 기판(110) 상부에는 박막트랜지스터(T)를 포함하는 어레이 소자층(A)이 형성되어 있으며, 어레이 소자층(A) 상부에는 박막트랜지스터(T)와 연결되는 일정 두께를 갖는 전기적 연결패턴(120)이 화소 영역(P) 단위로 형성되어 있다.
도면으로 상세히 제시하지 않았지만, 상기 어레이 소자층(A)에는 다수 개의 게이트 배선, 데이터 배선, 파워 배선과, 상기 게이트 배선과 데이터 배선에서 인가되는 전압을 제어하는 스위치용 박막트랜지스터와, 상기 스위칭용 박막트랜지스터와 파워 배선에서 인가되는 전압을 이용하여 발광휘도를 조절하는 구동용 박막트랜지스터를 포함하고, 전술한 박막트랜지스터(T)는 구동용 박막트랜지스터에 해당된다.
실질적으로, 상기 화소 영역(P)은 게이트 배선, 데이터 배선, 파워 배선이 서로 교차하는 영역이고, 비화소 영역(NP)은 상기 배선들과 대응된 영역으로 정의할 수 있다.
그리고, 상기 제 2 기판(130)은 상기 제 2 기판(130) 하부의 화소 영역(P)과 비화소 영역(NP)을 포함하는 영역에는 제 1 전극(132)이 형성되어 있고, 제 1 전극(132) 하부의 비화소 영역(NP)에는 층간절연막(136) 및 역테이퍼 구조로 일정 두께를 갖는 격벽(142)이 차례대로 형성되어 있으며, 격벽(142) 하부에는 격벽(142)에 의해 자동 패터닝되어 화소 영역(P)에 유기발광층(144) 및 제 2 전극(146)이 차례대로 형성되어 있다.
상기 층간절연막(136)은 격벽(142)의 측면부에서 화소 영역(P)별 제 2 전극(146)이 단락되는 것을 방지하기 위한 목적으로 형성된다.
상기 제 2 전극(146)은, 전술한 전기적 연결패턴(120)과 전기적으로 연결되어 있다.
그리고, 상기 제 1 전극(132)은 투광성을 가지는 물질에서 선택되어, 유기발광층(144)에서 발광된 빛은 제 1 전극(132)쪽으로 발광되는 상부발광 방식으로 화면을 구현하는 것을 특징으로 한다. 한 예로, 상기 제 1 전극(132)이 양극(anode electrode), 제 2 전극(146)이 음극(cathode electrode)에 해당될 경우, 제 1 전극(132)은 투명 도전성 물질에서 선택되고, 한 예로 ITO(indium tin oxide)로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 제 1, 2 기판(110, 130)은, 두 기판의 가장자리부에 위치하는 씰패턴(160)에 의해 합착되어 있다.
본 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자 구조에 의하면, 첫째, 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 서로 다른 기판 상에 형성하기 때문에 생산수율 및 생산성을 향상시킬 수 있고, 제품수명을 효과적으로 늘릴 수 있으며, 둘째, 상부발광방식이기 때문에 박막트랜지스터 설계가 용이해지고 고개구율/고해상도 구현 및 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 세째, 격벽에 의해 별도의 섀도우 마스크(shadow mask)없이 자동 패터닝된 구조로 유기발광층 및 제 2 전극을 형성할 수 있으므로 공정 효율을 높일 수 있는 장점을 가진다.
그러나, 상기 제 1 전극을 이루는 대표적인 물질은 ITO는 알루미늄계 금속물질보다 비저항값이 높기 때문에 저항을 낮추면서, 투과도를 떨어뜨리지 않기 위해서, 상기 제 1 전극의 비화소 영역에 비저항값이 낮은 금속물질을 보조 제 1 전극을 추가로 구비하는 구조가 제안되고 있다.
또한, 유기발광층 물질로써 고분자 유기발광 물질을 이용하여 풀컬러 구현을 위해 적, 녹, 청 발광층을 구성할 경우, 잉크젯 방법이 주로 이용되는데, 잉크젯 방법을 이용하기 위해서는 역테이퍼 구조 격벽 구조에서는, 격벽간 에지부에서 잉크가 응집될 수 있으며, 정상 테이퍼 구조의 뱅크가 이용된다.
이하, 본 발명의 또 하나의 실시예는 보조 전극 및 뱅크를 가지는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대한 실시예이다.
-- 제 2 실시예 --
도 4a, 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 유기전계발광 다이오드 소자 기판에 대한 도면으로서, 도 4a는 평면도이고, 도 4b는 상기 도 4a의 절단선 IVb-IVb에 따라 절단된 단면을 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 기판(210) 전면에 제 1 전극(232)이 형성되어 있다.
상기 제 1 전극(232)은 투명 도전성 물질에서 선택되고, 한 예로 ITO로 이루어질 수 있다.
상기 제 1 전극(232) 상부에는, 화소 영역(P)을 오픈부로 가지며, 비화소 영역(NP) 내에 상기 제 1 전극(232)보다 낮은 비저항값을 가지는 불투명 금속물질로 이루어진 보조 제 1 전극(234)이 제 1 전극(232)과 직접적으로 접촉되게 형성되어 있다.
상기 보조 제 1 전극(234)은, 제 1 전극(232)의 투광성을 저하시키지 않으면서, 제 1 전극(232)의 저항을 낮추기 위한 목적으로, 비화소 영역(NP) 내에 위치하며, 제 1 전극(232)과 접촉되게 형성된다. 또한, 상기 보조 제 1 전극(234)은 불투명 금속물질로 이루어져 일종의 블랙매트릭스 역할을 겸하므로, 보조 제 1 전극(234)에 의해 별도의 블랙매트릭스 패턴이 생략될 수 있다.
상기 보조 제 1 전극(234)은, 비화소 영역(NP) 내에서, 도면으로 제시한 바와 같이 비화소 영역(NP)이 차지하는 면적보다 작은 크기로 형성되어도 무방하다.
그리고, 상기 보조 제 1 전극(234) 상부에는, 화소 영역(P)을 오픈부를 가지며, 상기 보조 제 1 전극(234)을 감싸는 구조로 비화소 영역(NP)에 층간 절연막(236)이 형성되어 있다.
그리고, 층간 절연막(236) 상부에는, 화소 영역(P)을 오픈부로 가지며, 비화소 영역(NP) 내에 기판(210)면과 예각을 이루는 상협하광(上狹下廣) 구조로 일정 두께를 가지는 뱅크(240)가 형성되어 있다.
그리고, 상기 뱅크(240)를 화소 영역(P)별 경계부로 하여, 화소 영역(P)별로 적, 녹, 청 발광층(244a, 244b, 244c)으로 이루어진 유기발광층(244)이 형성되어 있다.
도면으로 상세히 제시하지 않았지만, 실질적으로 뱅크(240)의 에지부(edge part)에서의 유기발광층의 두께와, 주화소 영역에 형성되는 유기발광층의 두께는 차이를 가질 수 있으므로, 화질 특성을 고려하여 뱅크의 형성범위는 비화소 영역 내에서 층간절연막 내측에 위치하는 것이 바람직하다.
따라서, 보조 제 1 전극(234)과 뱅크(240)는 서로 대응된 위치에 형성될 수 있다
그리고, 상기 유기발광층(244) 상부에는 뱅크(240)를 경계부로 하여 화소 영역(P) 내에 제 2 전극(246)이 각각 형성되어 있다.
실질적으로, 상기 뱅크(240)는 격벽(242)과 다르게 정상 테이퍼 구조를 가지기 때문에, 상기 제 2 전극(246)은 뱅크(240)의 단차를 따라 기판 전면에 형성될 수 있으므로, 뱅크(240)를 덮는 제 2 전극(246) 물질을 제거하는 공정이 포함될 수 있다.
이하, 도 5a 내지 5e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 공정을 단계별로 나타낸 단면도로서, 상기 도 4b와 동일한 평면도에 대한 절단선을 기준으로 한 단면도에 대한 제조 공정도면이다.
도 5a는, 기판(230) 전면에 제 1 전극(232)을 형성한 다음, 상기 제 1 전극 (232)상부에 비저항값이 낮은 불투명 금속물질을 형성한 다음, 제 1 마스크 공정에 의해 화소 영역(P)을 오픈부로 가지며, 비화소 영역(NP) 내에 보조 제 1 전극(234)을 형성하는 단계이다.
다음, 도 5b는 상기 보조 제 1 전극(234)을 덮는 기판 전면에 제 1 절연 물질을 형성한 다음, 제 2 마스크 공정에 의해 화소 영역(P)을 오픈부로 가지며, 상기 보조 제 1 전극(234)을 감싸는 구조로 비화소 영역(NP)에 층간절연막(236)을 형성하는 단계이다.
도 5c는, 층간절연막(236) 상부에 제 2 절연 물질을 형성한 다음, 제 3 마스크 공정에 의해, 화소 영역(P)을 오픈부로 가지며 상기 비화소 영역(NP) 내에 일정 두께를 가지는 뱅크(240)를 형성하는 단계이다.
상기 뱅크(240)를 이루는 물질은 두꺼운 두께로 형성하기 용이한 유기절연물질에서 선택되고, 한 예로 별도의 포토레지스트(photoresist)없이 마스크 공정을 진행할 수 있는 감광성 유기절연물질에서 선택할 수 있다.
도 5d는, 상기 뱅크(240)를 이용하여 잉크젯 방법에 의해 화소 영역(P)별로 적, 녹, 청 발광층(244a, 244b, 244c)으로 이루어지는 유기발광층(244)을 형성하는 단계이다.
본 단계는, 잉크젯 노즐장치(243)을 통해 잉크타입의 적, 녹, 청 발광물질(245)로 동시에 적하하거나, 또는 컬러별로 차례대로 진행할 수 있으며, 본 실시예에서는 동시에 진행하는 공정을 일 예로 제시하였다.
다음, 도 5e에서는, 유기발광층(244)과 대응된 위치에 화소 영역(P)별로 분리된 구조로 제 2 전극(246)을 형성하는 단계이다.
이 단계에서는, 뱅크(240)를 덮는 영역 상의 제 2 전극(246) 물질을 제거하는 공정을 포함할 수 있으며, 통상적으로 제 2 전극(246) 물질을 제거하는 공정은 별도의 마스크 공정없이 뱅크(240)의 최상부면을 일정두께 제거하는 공정을 통해 이루어질 수 있다.
이와 같이, 상기 실시예에 의한 유기발광 다이오드 소자 기판의 제조 공정에 의하면, 보조 전극, 층간절연막, 뱅크 제조를 위해 서로 다른 마스크 공정이 요구됨을 알 수 있다
본 발명의 또 다른 실시예에서는, 마스크 공정을 절감할 수 있는 제조 방법을 가지는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 유기전계발광 다이오드 소자 기판의 제조 공정에 대한 실시예이다.
-- 제 3 실시예 --
도 6a 내지 6e는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 유기전계발광 다이오드 소자 기판의 제조 공정을 단계별로 나타낸 도면으로 서, 상기 제 2 실시예에 따른 제조 공정과 구별되는 공정적 특징으로 중심으로 설명한다.
도 6a, 6b는 상기 제 2 실시예에서와 같이, 기판(330) 상에 제 1 전극(332)을 형성하는 단계와, 제 1 마스크 공정에 의해 제 1 전극(332) 상부의 비화소 영역(NP) 내에 보조 제 1 전극(334)을 형성하는 단계와, 제 2 마스크 공정에 의해 보조 제 1 전극(334)을 감싸는 구조로 비화소 영역(NP)에 층간 절연막(336)을 형성하는 단계이다.
도 6c는, 상기 층간 절연막(336)을 덮는 위치에 일정 두께를 갖는 절연물질, 한 예로 감광성 유기절연물질층(338)을 형성한 다음, 상기 감광성 유기절연물질층(338)을 배면노광처리하는 단계이다.
본 단계에서는, 상기 보조 제 1 전극(334)이 비저항값이 낮은 불투명 금속물질로 이루어짐에서 착안하여, 상기 감광성 유기절연물질층(338)은 노광된 부분이 제거되는 포지티브(positive)타입 물질에서 선택하여, 상기 배면노광 처리에 의해 보조 제 1 전극(334)과 대응된 영역의 감광성 유기절연물질 만을 패턴을 남기는 것을 특징으로 한다.
상기 보조 제 1 전극(334)을 이루는 물질은 제 1 전극(332)을 투명 도전성 물질과의 갈바닉 현상을 방지하기 위해서, 알루미늄계 금속을 제외한 금속물질에서 선택되는 것이 바람직하며, 한 예로 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr)과 같은 화학적 내식성이 강한 물질에서 선택될 수 있다.
도 6d는 상기 노광공정을 거쳐 유기절연물질층(338)을 뱅크(340)로 형성하는 단계로서, 상기 뱅크(340)는 보조 제 1 전극(334)을 마스크로 이용하여 형성됨에 따라, 보조 제 1 전극(334)과 대응된 위치에 형성된다.
도 6e는, 상기 뱅크(340)를 이용하여 잉크젯 방법에 의해 화소 영역(P)별로 적, 녹, 청 발광층(344a, 344b, 344c)이 차례대로 형성된 구조로 유기발광층(344)을 형성하는 단계와, 상기 유기발광층(344)과 대응된 위치에 제 2 전극(346)을 형성하는 단계를 포함한다.
본 실시예에 따른 상기 제 1 전극(332)은 양극, 제 2 전극(346)은 음극에 해당된다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예는, 상기 제 3 실시예에 의해 제조된 기판을 포함하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자 구조에 대한 실시예이다.
-- 제 4 실시예 --
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대한 단면도로서, 제 1, 2 기판(410, 430)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1 기판(410) 상에는 박막트랜지스터(T)를 포함하는 어레이 소자층(A)과, 상기 어레이 소자층(A) 상부에서, 상기 박막트랜지스터(T)와 연결되며 일정 두께를 가지는 전기적 연결패턴(420)이 형성되어 있다. 상기 제 2 기판(430) 하부 전면에는 제 1 전극(432)이 형성되어 있고, 제 1 전극(432) 하부의 비화소 영역(NP) 내에는 보조 제 1 전극(434)이 형성되어 있으며, 보조 제 1 전극(434) 하부에는 보조 제 1 전극(434)을 감싸는 구조로 비화소 영역(NP)에 층간절연막(436)이 형성되어 있고, 층간절연막(436) 하부의 보조 제 1 전극(434)과 대응된 위치에는 일정 두께를 갖는 뱅크(440)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 뱅크(440) 하부에는 화소 영역(P) 내에 유기발광층(444) 및 제 2 전극(446)이 차례대로 형성되어 있다.
상기 유기발광층(444)은, 적, 녹, 청 발광층(444a, 444b, 444c)이 화소 영역(P)별로 차례대로 형성된 구조로 이룬다. 상기 제 2 전극(446)은 화소 영역(P)별로 분리된 구조로 이루어지고, 화소 영역(P)별로 전기적 연결패턴(420)과 연결되어 있다.
상기 제 1 전극(432), 유기발광층(444), 제 2 전극(446)은 유기전계발광 다이오드 소자(E)를 이룬다.
상기 보조 제 1 전극(434)은, 비저항값이 낮은 불투명 금속물질, 바람직하게 알루미늄계 금속물질을 제외한 비저항값이 낮은 불투명 금속물질에서 선택되며, 상기 뱅크(440)는, 별도의 마스크 공정추가없이 상기 보조 제 1 전극(434)을 마스크로 이용한 배면노광법에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제 1, 2 기판(410, 430)의 가장자리부에는 두 기판을 봉지하기 위한 씰패턴(460)이 형성되어 있다.
본 실시예에서는 마스크 공정수가 절감된 제 2 기판을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 제 1 기판 구조는 상기 제 1 실시예에서 언급된 구조를 적용할 수 있다.
그러나, 본 발명은 상기 실시예 들로 한정되지 않고, 본 발명의 취지에 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자 및 그 제조방법에 의하면, 첫째, 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 서로 다른 기판 상에 형성하기 때문에 생산수율 및 생산성을 향상시킬 수 있고, 제품수명을 효과적으로 늘릴 수 있으며, 둘째, 상부발광방식이기 때문에 박막트랜지스터 설계가 용이해지고 고개구율/고해상도 구현 및 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 세째 제 1 전극의 저항값을 낮추고, 블랙매트릭스 겸용으로 이용되는 보조 제 1 전극과, 잉크젯 공정용 뱅크를 포함하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 기판의 제조 방법에 있어서, 별도의 마스크 공정추가없이 보조 제 1 전극을 마스크로 이용하여 배면노광법에 의해 뱅크를 형성함으로써 마스크 공정수의 절감으로 생산성을 향상시키고 저가격화로 시장경쟁력을 높일 수 있다.
Claims (14)
- 제 1 기판 상에, 구동용 박막트랜지스터를 가지는 어레이 소자층과, 상기 구동용 박막트랜지스터와 연결되며 일정 두께를 갖는 전기적 연결패턴을 형성하는 단계와;화면을 구현하는 최소 단위 영역은 화소 영역으로 정의되고, 제 2 기판 상부에 투명 도전성 물질을 이용하여 제 1 전극을 형성하는 단계와;상기 제 1 전극 상부의 비화소 영역 내에, 상기 제 1 전극보다 낮은 비저항값을 가지는 불투명 금속물질을 이용하여, 상기 제 1 전극과 접촉되게 보조 제 1 전극을 형성하는 단계와;상기 보조 제 1 전극 상부의 비화소 영역에, 상기 보조 제 1 전극을 감싸는 구조로 층간 절연막을 형성하는 단계와;상기 층간 절연막을 덮는 기판 전면에 절연물질을 형성한 다음, 상기 보조 제 1 전극을 마스크로 이용한 배면 노광처리에 의해, 상기 보조 제 1 전극과 대응된 위치의 절연물질 영역을 뱅크로 형성하는 단계와;상기 뱅크를 화소 영역 별 경계패턴으로 이용하여, 잉크젯 공정에 의해 화소 영역별로 적, 녹, 청 발광층을 차례대로 형성하여 유기발광층을 형성하는 단계와;상기 유기발광층과 대응된 위치에, 상기 화소 영역별로 분리된 구조를 가지는 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 전극, 유기발광층, 제 2 전극은 유기전계발광 다이 오드 소자를 이루는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조방법.
- 제 1 기판 상에, 구동용 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자층과, 상기 어레이 소자층 상부에서, 상기 구동용 박막트랜지스터와 연결되며, 일정 두께를 갖는 전기적 연결패턴을 형성하는 단계와, 제 2 기판 상에, 유기전계발광 다이오드 소자를 형성하는 단계와, 상기 전기적 연결패턴과 유기전계발광 다이오드 소자를 접촉시키는 방향으로, 상기 제 1, 2 기판을 합착하는 단계를 포함하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 기판의 제조방법에 있어서,화면을 구현하는 최소단위 영역은 화소 영역으로 정의되고, 기판 상에 투명 도전성 물질을 이용하여 제 1 전극을 형성하는 단계와;상기 제 1 전극 상부의, 상기 화소 영역간 이격구간에 위치하는 비화소 영역에, 상기 제 1 전극보다 낮은 비저항값을 가지는 불투명 금속물질을 이용하여, 상기 제 1 전극과 접촉되게 보조 제 1 전극을 형성하는 단계와;상기 보조 제 1 전극을 덮는 기판 전면에 절연 물질을 형성한 다음, 상기 보조 제 1 전극을 마스크로 이용한 배면 노광처리에 의해, 상기 보조 제 1 전극과 대응된 위치의 절연물질 영역을 뱅크로 형성하는 단계와;상기 뱅크를 화소 영역 별 경계패턴으로 이용하여, 화소 영역별로 적, 녹, 청 발광층이 차례대로 배치된 구조의 유기발광층을 형성하는 단계와;상기 유기발광층과 대응된 위치에, 상기 화소 영역별로 분리된 구조를 가지 는 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 전극, 유기발광층, 제 2 전극은 유기전계발광 다이오드 소자를 이루는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 기판의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 보조 제 1 전극을 형성하는 단계와, 상기 뱅크를 형성하는 단계 사이에는, 상기 보조 제 1 전극 상부의 비화소 영역에, 상기 보조 제 1 전극을 감싸는 구조의 층간절연막을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 뱅크를 이루는 절연물질은 상기 층간절연막 상부에 형성하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 기판의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 절연물질은 감광성 유기절연물질인 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 기판의 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 감광성 유기절연물질은, 노광된 부분이 제거되는 포지티브 타입 물질인 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 기판의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 보조 제 1 전극을 이루는 물질은, 알루미늄계 금속물질을 제외한 화학적 내식성이 강한 금속물질에서 선택되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 기판의 제조방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 금속물질은, 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr) 중 어느 하나에서 선택되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 기판의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 유기발광층을 형성하는 단계에서는, 잉크젯 공정이 이용되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 기판의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 1 전극은 양극(anode electrode)이고, 상기 제 2 전극은 음극(cathode electrode)인 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 기판의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 2 전극을 형성하는 단계 이전에는, 상기 뱅크를 덮는 영역에 제 2 전극 물질을 형성한 다음, 상기 뱅크를 덮는 제 2 전극 물질을 제거하는 단계를 더 포함하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 기판의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 보조 제 2 전극 및 뱅크는 상기 층간절연막보다 비화소 영역에서 내측에 위치하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 기판의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 뱅크를 형성하는 단계에서, 상기 뱅크는 기판면과 예각을 이루는 패턴인 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 기판의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 보조 제 2 전극 및 뱅크는, 상기 화소 영역을 오픈부로 가지는 패턴으로 형성하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자용 기판의 제조방법.
- 제 2 항에 따른 제조방법에 의해 형성된 보조 제 1 전극, 뱅크, 유기전계발광 다이오드 소자를 가지는 하나의 기판과;상기 기판과 대향되게 위치하며, 구동용 박막트랜지스터를 가지는 어레이 소자층과, 상기 어레이 소자층 상부에서 상기 구동용 박막트랜지스터와 연결되며, 일정 두께를 갖는 전기적 연결패턴을 포함하는 또 하나의 기판과;상기 두 기판의 가장자리부를 봉지하는 씰패턴을 포함하며, 상기 유기전계발광 다이오드 소자와 전기적 연결패턴은 연결되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
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