KR100557727B1 - 듀얼패널타입 유기전계발광 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자 및 그 제조방법에 의하면,첫째, 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 서로 다른 기판 상에 형성하기 때문에 신뢰성 확보 및 생산성을 향상시킬 수 있고, 제품수명을 효과적으로 늘릴 수 있으며, 둘째, 상부발광방식이기 때문에 박막트랜지스터 설계가 용이해지고 고개구율/고해상도 구현이 가능하고, 세째, 저융점 금속물질을 씰패턴 재료로 이용함으로써, 기판 간의 접합력을 기존보다 2배 이상 높일 수 있기 때문에, 외기를 차단하는 능력이 뛰어나고, 패널의 수명과 신뢰성 및 제품의 안정성을 효과적으로 높일 수 있는 장점을 가진다.

Description

듀얼패널타입 유기전계발광 소자 및 그 제조방법{Dual Panel Type Organic Electroluminescent Device and Method for Fabricating the same}

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 대한 단면도.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대한 단면도.

도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대한 단면도.

도 6a 내지 6d는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 공정을 단계별로 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

210 : 제 1 기판 220 : 전기적 연결패턴

244 : 제 1 전극 246 : 층간절연막

248 : 격벽 250 : 유기발광층

250a, 250b, 250c : 적, 녹, 청 발광층

252 : 제 2 전극 260 : 씰패턴

A : 어레이 소자층 E : 유기전계발광 다이오드 소자

LP : 발광부 PD : 픽셀 구동부

T : 박막트랜지스터

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 때문 에 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 사용온도범위도 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 차단 하여 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 드레인 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 스위칭 박막트랜지스터(Ts)와, 상기 스위칭 박막트랜지스터(Ts)와 전력공급 배선(28)이 교차되는 지점에 위치하는 구동 박막트랜지스터(Td)로 이루어진다.

상기 도 2b에서 제시한 박막트랜지스터(T)는 구동 박막트랜지스터(Td)에 해당된다.

즉, 전술한 게이트 전극(20)은 스위칭 박막트랜지스터(Ts)과 연결되고, 전술한 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 스위칭 박막트랜지스터(Ts)를 이룬다.

상기 파워 전극(26)을 포함하여 전력공급 배선(28)과 커패시터 전극(16)이 중첩되는 영역은 스토리지 커패시턴스(Cst)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 상부에 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, 패널 내부로 외기가 침투하는 것을 효과적으로 방지하여 패널 수명과 신뢰성을 향상시키고, 제품의 안정성을 높이는 것이다.

이를 위하여, 본 발명에서는 기판 간의 접합력을 강화시킬 수 있는 재료로 씰패턴을 형성하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 특징에서는 제 1 기판에 형성된 다수 개의 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자층과; 상기 박막트랜지스터와 연결되며, 상기 어레이 소자층 상부에서 일정 두께를 가지며 형성된 전기적 연결패턴과; 상기 제 1 기판과 대향되는 제 2 기판 하부에 형성되며, 상기 전기적 연결패턴과 연결되는 유기전계발광 다이오드 소자와; 상기 제 1, 2 기판의 테두리부에 위치하며, 저융점 금속물질로 이루어진 씰패턴을 포함하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자를 제공한다.

본 발명의 제 2 특징에서는, 제 1 기판에 형성된 다수 개의 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자층과; 상기 박막트랜지스터와 연결되며, 상기 어레이 소자층 상부에서 일정 두께를 가지며 형성된 전기적 연결패턴과; 상기 제 1 기판과 대향되는 제 2 기판 하부에 형성되며, 상기 전기적 연결패턴과 연결되는 유기전계발광 다이오드 소자와; 상기 제 1, 2 기판의 테두리부에 위치하며, 무용제 타입으로 저융점 금속물질을 포함하는 물질로 이루어진 씰패턴을 포함하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자를 제공한다.

본 발명의 제 1, 2 특징에 따른 상기 저융점 금속물질은 용융온도가 100 ℃ 미만인 금속물질에서 선택되고, 상기 저융점 금속물질은, 단일 금속 또는 합금 물질 중 어느 하나에서 선택되며, 상기 단일 금속은 인듐(In), 주석(Sn), 비스무트(Bi) 중 어느 하나이고, 상기 합금 물질은, 인듐-주석 합금(In-Sn), 주석-비스무트 합금(Sn-Bi), 인듐-주석-비스무트 합금(In-Sn-Bi) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 박막트랜지스터는 스위칭 박막트랜지스와 구동 박막트랜지스터로 이루어지며, 실질적으로 상기 전기적 연결패턴은 구동 박막트랜지스터와 연결되고, 상기 유기전계발광 다이오드 소자는, 상기 제 2 기판 전면에 형성된 제 1 전극과, 화면을 구현하는 최소 영역인 화소 영역별로 유기발광층 및 제 2 전극이 차례대로 형성되어 이루어지며, 상기 제 1 전극 하부의 비화소 영역에는, 층간절연막, 역테이퍼 구조로 일정 두께를 갖는 격벽이 차례대로 위치하고, 상기 격벽에 의해 자동 패터닝되어 유기발광층 및 제 2 전극은 화소 영역 간에 분리된 구조를 가지며, 상기 유기발광층은 화소 영역별로 적, 녹, 청 발광층이 차례대로 형성된 구조로 이루어지거나, 또는 상기 유기발광층은 단색 발광층으로 이루어지고, 상기 제 2 기판과 제 1 기판 사이에는 컬러필터층 단일 구조 또는 컬러필터층과 색변환층인 CCM(color-changing mediums) 이중 구조중 어느 한 구조를 가지는 풀컬러 구현소자를 포함하며, 상기 풀컬러 구현소자와 제 1 전극 사이에는, 상기 풀컬러 구현소자의 평탄화를 위한 평탄화층과, 상기 풀컬러 구현소자에서의 탈기체(outgassing)을 방지하기 위한 베리어층(barrier layer)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 3 특징에서는, 제 1 기판 상에 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자층과, 상기 박막트랜지스터와 연결되는 어레이 소자층 상부에 일정 두께를 갖는 전기적 연결패턴을 형성하는 단계와; 또 하나의 기판인 제 2 기판 상에 유기전계발광 다이오드 소자를 형성하는 단계와; 상기 제 1, 2 기판 중 어느 한 기판의 테두리부에 저융점 금속물질을 이용하여 씰패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1, 2 기판을 합착하는 단계를 포함하며, 상기 합착하는 단계에서는 상기 전기적 연결패턴과 유기전계발광 다이오드 소자가 연결되는 것을 특징으로 하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 방법을 제공한다.

상기 저융점 금속물질은 100℃ 미만에서 용융가능한 금속물질이고, 상기 씰패턴을 형성하는 단계에서 이용되는 열 공정은 100 ℃미만에서 이루어지며, 상기 씰패턴을 형성하는 단계에서는, 상기 저융점 금속물질을 포함하는 무용제 타입 물질이 이용되고, 상기 씰패턴을 형성하는 단계에서는, 상기 저융점 금속물질을 씰패턴 형성부에 라인형태로 안치하는 단계를 포함하고, 상기 저융점 금속라인은 합착 단계에서 레이저 조사를 통해 용융, 응고 과정을 거쳐 씰패턴으로 완성되는 것을 특징으로 한다.

상기 무용제 타입 물질은 도포 방식을 이용하여 씰패턴으로 형성하고, 상기 씰패턴은, 상기 제 1 기판에 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 하나의 실시예는, 풀컬러 구현소자를 포함하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대한 실시예이다.

유기전계발광 소자에서 풀컬러 구현을 위해서는, 별도의 컬러필터층으로 이루어진 단일 구조 또는, 컬러필터층 및 색변환층인 CCM(Color-changing Mediums)으로 이루어진 이중 구조와, 단색 발광물질로 이루어진 유기발광층을 포함하거나, 또 는 유기발광층을 적, 녹, 청 발광층으로 구성하여 독립적인 발광방식으로 구동될 수도 있다.

이 중에서, 본 발명에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자는, 별도의 풀컬러 구현소자와 단색 발광물질로 이루어지는 유기발광층과, 상기 풀컬러 구현소자의 평탄화 특성을 위한 평탄화층을 주요 구성요소로 포함한다.

-- 제 1 실시예 --

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대한 대한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 제 1, 2 기판(110, 130)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1 기판(110) 상부에는 박막트랜지스터(T)를 포함하는 어레이 소자층(A)이 형성되어 있으며, 어레이 소자층(A) 상부에는 일정 두께를 가지며, 상기 박막트랜지스터(T)와 연결되는 전기적 연결패턴(120)이 형성되어 있다. 한 예로, 상기 전기적 연결패턴(120)은, 두께감을 주기위한 유기절연 패턴을 포함하여 다중층 구조로 형성될 수 있다.

한 예로, 상기 박막트랜지스터(T)는 비정질 실리콘을 반도체 물질로 이용하며, 탑게이트 방식(top gate type)보다 공정 효율면에서 우수한 버텀게이트 방식(bottom gate type) 구조로 제시하였다. 그러나, 본 발명에 따른 박막트랜지스터(T)는 버텀게이트 방식으로 한정되는 것은 아니고, 탑게이트 방식의 적용도 무방하다.

상기 전기적 연결패턴(120)과 연결되는 박막트랜지스터(T)는 발광 휘도 조절 을 위한 구동 박막트랜지스터에 해당된다.

그리고, 상기 제 2 기판(130) 하부에는 풀컬러 구현소자인 컬러필터층(136)이 형성되어 있고, 컬러필터층(136) 하부에는 평탄화를 목적으로 평탄화층(140)이 형성되어 있다. 상기 컬러필터층(136)은 화소 영역(P)별로 차례대로 위치하는 적, 녹, 청 컬러필터(132a, 132b, 132c)와, 적, 녹, 청 컬러필터(132a, 132b, 132c)의 컬러별 경계부에 위치하는 블랙매트릭스(134)로 이루어지고, 상기 평탄화층(140)은 평탄화 특성이 우수한 절연물질에서 선택되며, 한 예로 유기물질에서 선택될 수 있다.

그리고, 상기 평탄화층(140) 하부에는, 컬러필터층(136)으로부터의 탈기체를 방지하기 위한 베리어층(142 ; barrier layer)이 형성되어 있고, 베리어층(142) 하부에는 제 1 전극(144)이 형성되어 있으며, 제 1 전극(144) 하부의 비화소 영역에는 층간절연막(146)과, 역테이퍼 구조로 일정두께를 갖는 격벽(148)이 차례대로 형성되어 있고, 격벽(148) 하부에는 격벽(148)에 의해 자동 패터닝되어 화소 영역(P) 별로 분리된 구조로 유기발광층(150), 제 2 전극(152)이 차례대로 형성되어 있다.

상기 제 1 전극(144), 유기발광층(150), 제 2 전극(152)은 유기전계발광 다이오드 소자(E)를 이룬다.

그리고, 상기 제 2 전극(152)은 전기적 연결패턴(120)과 연결되어 있어서, 상기 박막트랜지스터(T)에서 공급되는 전류는 전기적 연결패턴(120)을 통해 제 2 전극(152)으로 인가된다.

상기 제 1 전극(144)은 투광성을 가지는 물질에서 선택되어, 유기발광층(150)에서 발광된 빛은 제 1 전극(144)쪽으로 발광되는 상부발광 방식으로 화면을 구현하는 것을 특징으로 한다. 한 예로, 상기 제 1 전극(144)이 양극(anode electrode), 제 2 전극(152)이 음극(cathode electrode)에 해당될 경우, 제 1 전극(144)은 투명 도전성 물질에서 선택되고, 대표적인 예로 ITO(indium tin oxide)로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 제 1, 2 기판(110, 130)의 가장자리부는 씰패턴(160)에 의해 봉지되어 있다.

도면으로 제시하지 않았지만, 본 발명에서는 풀컬러 구현소자는 컬러필터층과, 컬러필터층과 평탄화층 사이에 색변환층인 CCM(color-changing mediums)로 이루어질 수 있다.

본 실시예와 같이 별도의 풀컬러 구현소자가 구비되는 경우, 유기발광층은 단색 발광층으로 이루어지며, 특히 풀컬러 구현소자 중에서 컬러필터층 단일 구조가 적용될 경우, 유기발광층은 백색 발광층으로 구성되고, 컬러필터층 및 CCM 이중 구조가 적용될 경우 유기발광층은 청색(스카이 블루(sky blue) 또는 그리니쉬 블루(greenish blue)) 발광층으로 구성될 수 있다.

이러한 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 의하면, 픽셀 구동부와 발광부를 서로 독립적으로 서로 다른 기판에 형성하기 때문에, 제품의 신뢰성 및 생산성을 향상시킬 수 있으며, 제품수명을 효과적으로 늘릴 수 있으며, 박막트랜지스터 설계가 용이해지고 고개구율/고해상도 구현이 가능한 장점을 가지게 된다.

그러나, 기존의 원패널에 픽셀 구동부와 발광부를 모두 형성하고, 인캡슐레 이션하는 방식에서는 패널 내부가 질소(N₂) 분위기로 외압보다 내압이 높기 때문에 외기 침투에 의한 불량이 크게 문제되지 않았지만, 듀얼패널타입의 경우 픽셀 구동부와 발광부가 각각 기판 상에 형성됨에 따라, 소자와 기판 간의 접촉 특성을 좋게 하기 위하여 패널 내, 외부의 압력차를 두기 위해 진공 상태를 유지하게 되므로, 인캡슐레이션 공정을 수행하면 패널의 제작 후 패널 내부의 압력이 패널 외부의 압력보다 낮아지게 되므로, 외기가 침투할 확률이 높아질 수 있다.

이외에도, 씰패턴의 접합 능력에 따른 기판과 씰패턴 간의 계면 부분으로의 외기 침투 및 씰패턴 재료의 막 특성에 기인한 씰패턴 몸체쪽으로의 외기 침투 요인을 들 수 있다.

이하, 본 발명의 또 하나의 실시예에서는 외기 침투를 효과적으로 차단할 수 있는 물질로 이루어진 씰패턴을 포함하는 실시예이다.

-- 제 2 실시예 --

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대한 단면도로서, 독립발광방식 유기발광층을 포함하는 구조를 일 예로 제시하며, 상기 제 1 실시예와 중복되는 부분에 대한 설명은 생략한다.

도시한 바와 같이, 제 1, 2 기판(210, 230)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1 기판(210) 상부에는 박막트랜지스터(T)를 포함하는 어레이 소자층(A)으로 이루어진 픽셀 구동부(PD ; pixel driving part)가 형성되어 있고, 제 2 기판(230) 하부에는 제 1 전극(244), 층간절연막(246), 격벽(248)이 차례대로 형성되어 있고, 격벽(248)에 의해 화소 영역(P)별로 분리된 구조로 적, 녹, 청 발광층(250a, 250b, 250c)이 차례대로 형성된 구조로 유기발광층(250)이 형성되어 있고, 유기발광층(250)과 대응된 패턴 구조로, 그 하부에는 제 2 전극(252)이 형성되어 있다.

그리고, 제 1 전극(244), 유기발광층(250), 제 2 전극(252)은 유기전계발광 다이오드 소자(E)를 이루고, 상기 유기전계발광 다이오드 소자(E) 형성부는 발광부(LP ; luminescence part)로 정의할 수 있다. 상기 픽셀 구동부(PD)와 발광부(LP)는 픽셀 구동부(PD)에서 일정 두께를 가지고 박막트랜지스터(T)와 연결되는 전기적 연결패턴(220)에 의해 연결되고, 전기적 연결패턴(220)은 픽셀 구동부(PD)에서의 전류를 발광부(LP)에 공급하는 역할을 한다.

상기 제 1, 2 기판(210, 230)의 테두리부는 씰패턴(260)에 의해 봉지되어 있다.

본 실시예에 따른 씰패턴(260)을 이루는 물질은, 저융점 금속물질에서 선택되는 것을 특징으로 한다.

저융점 금속물질은, 용융온도가 100 ℃ 미만인 금속물질로써 단일 금속물질 또는 합금 물질에서 선택될 수 있다. 대표적인 단일 금속으로는 인듐(In), 주석(Sn), 비스무트(Bi)을 들 수 있고, 합금 물질로는 인듐-주석 합금(In-Sn), 주석-비스무트 합금(Sn-Bi), 인듐-주석-비스무트 합금(In-Sn-Bi)을 들 수 있다.

본 실시예에서 씰패턴 재료로 금속물질을 선택하는 이유는, 우선 금속물질은 기존의 씰패턴 재료인 에폭시계 물질보다 기판 간의 접합력을 2배 이상 강화시킬 수 있고, 막질 특성에 기인하여 씰패턴 재료로 이용시 씰패턴 몸체쪽으로 외기가 침투되는 것을 방지할 수 있다. 단, 이러한 금속물질 중에서도 저융점 금속물질에서 선택하여 씰패턴의 제조 공정에서 패널 내부 발광부 소자 들에 결함이 가해지는 것을 방지하기 위해서이다.

또는, 본 실시예에 따른 씰패턴을 이루는 물질은, 무용제(non-solvent type) 타입으로 전술한 저융점 금속물질이 포함된 물질에서 선택될 수 있다.

여기서, 무용제 타입 물질로 한정하는 이유는 용제(solvent) 타입인 경우, 용제는 휘발성이 강하므로 패널 내부로 탈기체(outgassing)를 유입하여 발광부 소자에 악영향을 줄 수 있기 때문이다.

이하, 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 유기발광층은 단색 발광물질로 이루어지고, 별도로 컬러필터층(또는 컬러필터층 및 CCM)을 포함하여 풀컬러를 구현하는 방식의 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대한 실시예로서, 여기에 적용되는 씰패턴 재료를 저융점 금속물질로 변경한 것을 주요 특징으로 한다.

-- 제 3 실시예 --

도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대한 단면도로서, 상기 제 2 실시예와 구별되는 특징 부분을 중심으로 설명한다.

도시한 바와 같이, 제 2 기판(330) 하부에는 화소 영역(P)별로 차례대로 형 성된 적, 녹, 청 컬러필터(332a, 332b, 332c)와, 화소 영역(P)별 경계부에 위치하는 비화소 영역(NP)에 형성되어 컬러별 색구분 역할을 하는 블랙매트릭스(334)로 이루어진 컬러필터층(336)이 형성되어 있고, 컬러필터층(336) 하부에는 컬러필터층(332)의 평탄화를 위한 평탄화층(340)이 형성되어 있고, 평탄화층(340) 하부에는 컬러필터층에서의 탈기체가 발광부 소자로 침투되는 것을 방지하기 위한 베리어층(342)이 형성되어 있으며, 상기 베리어층(342) 하부에는 상기 제 2 실시예에서 언급한 구조를 가지는 유기발광다이오드 소자(E)가 형성되어 있다.

그리고, 상기 제 2 기판(330)과 대향되게 픽셀 구동부(PD)를 가지는 제 1 기판(310)이 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(310, 330)의 가장자리부는 씰패턴(360)에 의해 봉지되어 있다.

본 실시예에 따른 씰패턴을 이루는 물질은, 상기 제 2 실시예에서와 같이 저융점 금속물질 또는 무용제 타입으로 저융점 금속물질을 포함하는 물질 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.

-- 제 4 실시예 --

도 6a 내지 6d는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 공정을 단계별로 단면도로서, 씰패턴 제조 공정을 중심으로 설명하기 위하여 기판 내 소자 들은 모식적으로 간략하게 도시하였다.

도 6a는, 제 1 기판(410) 상에 전기적 연결패턴(420)을 포함하는 픽셀 구동부(PD)를 형성하는 단계이다.

도면으로 제시하지 않았지만, 이 단계에서는 다수 개의 게이트 배선, 데이터 배선, 파워 배선과, 상기 게이트 배선과 데이터 배선에서 인가받는 전압을 제어하는 스위칭 박막트랜지스터와, 상기 스위칭 박막트랜지스터용 드레인 전극 및 파워 배선에서 인가받는 전압을 이용하여 발광 휘도를 조절하는 구동 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자층을 형성하는 단계와, 상기 어레이 소자층 상부에서 일정 두께로 형성되고, 상기 구동 박막트랜지스터와 연결되는 전기적 연결패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에서는 상기 씰패턴이 형성되는 기판을 픽셀 구동부를 포함하는 기판으로 한정하는 것은 아니다.

도 6b는, 상기 제 1 기판(410)의 가장자리부에 저융점 금속라인(458)을 형성하는 단계이다.

이 단계는, 저융점 금속물질 만으로 씰패턴을 형성하는 경우에는 와이어(wire)와 같이 가는 실형태를 가질 수 있는 저융점 금속라인(458)을 미리 씰라인 형상으로 제작한 다음, 이를 장치를 이용해서 원하는 부분에 안치하는 방법에 의해, 별도의 패터닝 공정없이도 씰패턴을 형성할 수 있다.

그리고, 무용제 타입으로 저융점 금속물질을 포함하는 물질을 이용할 경우에는 코팅 공정을 이용하여, 원하는 위치에 씰패턴을 형성할 수 있다.

도 6c는, 또 하나의 기판인 제 2 기판(430) 상에 발광부(LP)를 형성하는 단계이다.

도면으로 제시하지 않았지만, 이 단계에서는, 제 2 기판(430) 전면에 제 1 전극을 형성하는 단계와, 상기 제 1 전극 상부의 비화소 영역에 층간절연막, 역테이퍼 구조로 일정 두께를 갖는 격벽을 차례대로 형성하는 단계와, 상기 격벽에 의해 자동 패터닝되어, 화소 영역별로 분리된 구조를 가지는 유기발광층 및 제 2 전극을 차례대로 형성하는 단계이다.

이 단계에서는, 풀컬러 구현을 위해 유기발광층 자체를 적, 녹, 청 발광층으로 구성하거나, 또는 유기발광층은 단색 발광층만으로 구성하고, 별도의 컬러필터층(또는, 컬러필터층 및 CCM)을 포함할 수 있다.

도 6d는, 상기 발광부(LP)와 픽셀 구동부(PD)가 마주보는 방향으로, 상기 제 1, 2 기판(410, 430)을 합착하는 단계와, 상기 저융점 금속라인(상기 도 6b의 458) 형성부에 레이저를 조사하여 용융 및 응고의 과정을 거쳐 씰패턴(460)으로 형성하는 단계이다.

이 단계에서는, 전술한 전기적 연결패턴(420)에 의해 발광부(LP)와 픽셀 구동부(PD)를 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다.

상기 저융점 금속물질로 이루어진 씰패턴(460)은, 재료 특성 상 기판 간의 접합력을 2배 이상 향상시킬 수 있으므로, 외기의 침투를 효과적으로 차단하여 발광부 소자의 열화를 방지할 수 있다.

만약, 무용제 타입으로 저융점 금속물질을 포함하는 씰패턴 재료를 이용할 경우에는, 상기 레이저 조사에 의한 용융 및 응고 과정 대신에 경화(curing) 공정을 거치게 된다.

외기에는 다량의 수분이 포함되어 있어, 발광부 소자를 결정상으로 변성시켜 서, 발광특성을 떨어뜨리는 요인으로 작용하므로, 외기의 침투를 차단할 수 있는 구성에 의해 제품의 신뢰성을 확보하고 수명 및 내구성을 향상시킬 수 있으며, 제품 안정성 또한 확보할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 평면도로서, 씰패턴 배치 구조를 중심으로 설명하면, 제 1 기판(510)과 제 2 기판(530)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(510, 530)의 테두리부를 두르는 위치에 저융점 금속물질 또는 무용제 타입으로 저융점 금속물질을 포함하는 씰패턴(560)이 형성되어 있다.

상기 씰패턴(560) 내부 영역에는 화면 구현 영역(AA : active area)으로 정의된다.

실질적으로, 상기 제 1 기판(510)은 외부회로와의 연결을 위한 패드부 구성을 위해 제 2 기판(530)보다 외부로 확장된 영역을 포함하며, 상기 씰패턴(560)은 화면 구현 영역에 형성된 다수 개의 금속 배선이 외부로 연장형성된 영역과도 중첩되므로, 씰패턴(560)과 금속 배선 간의 전기적 간섭을 최소화하기 위해, 상기 씰패턴(560)과 금속 배선 간에 개재되는 절연층은 유전율이 낮은 절연물질 한 예로 BCB(benzocyclobutene)로 이루어질 수 있다.

도면으로 제시하지 않았지만, 상기 제 1 기판(510) 내부에는 픽셀 구동부가 구성되고, 제 2 기판(530) 내부에는 발광부가 구성되며, 상기 픽셀 구동부와 발광부는 두 소자 사이 구간에 위치하는 전기적 연결패턴에 의해 연결된다.

이와 같이, 씰패턴(560)은 패널 내부와 외부의 경계부에 위치하여 외기 침투를 일차적으로 방지하는 역할을 하므로, 씰패턴(560)의 기판과의 접합력 특성이나 물질 자체의 막질 특성은 제품 신뢰성과 관련 매우 중요하다.

즉, 본 발명에 따른 저융점 금속물질로 이루어진 씰패턴에 의하면, 기판과 씰패턴 간의 계면 특성이나 막질 특성을 향상시켜 외기 침투를 효과적으로 방지함으로써, 제품의 신뢰성을 향상시키고, 수명 및 내구성을 향상시킬 수 있으며, 제품 안정성을 확보할 수 있다.

그러나, 본 발명은 상기 실시예 들로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 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 구현이 가능하고, 세째, 세째, 저융점 금속물질을 씰패턴 재료로 이용함으로써, 기판 간의 접합력을 기존보다 2배 이상 높일 수 있기 때문에, 외기를 차단하는 능력이 뛰어나고, 패널의 수명과 신뢰성 및 제품의 안정성을 효과적으로 높일 수 있는 장점을 가진다.

Claims (18)

1. 삭제
2. 제 1 기판에 형성된 다수 개의 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자층과;

   상기 박막트랜지스터와 연결되며, 상기 어레이 소자층 상부에서 일정 두께를 가지며 형성된 전기적 연결패턴과;

   상기 제 1 기판과 대향되는 제 2 기판 하부에 형성되며, 상기 전기적 연결패턴과 연결되는 유기전계발광 다이오드 소자와;

   상기 제 1, 2 기판의 테두리부에 위치하며, 무용제 타입으로 저융점 금속물질을 포함하는 물질로 이루어진 씰패턴

   을 포함하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
3. 삭제
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 저융점 금속물질은, 단일 금속 또는 합금 물질 중 어느 하나에서 선택되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 단일 금속은 인듐(In), 주석(Sn), 비스무트(Bi) 중 어느 하나인 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 합금 물질은, 인듐-주석 합금(In-Sn), 주석-비스무트 합금(Sn-Bi), 인듐-주석-비스무트 합금(In-Sn-Bi) 중 어느 하나인 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 박막트랜지스터는 스위칭 박막트랜지스와 구동 박막트랜지스터로 이루어지며, 실질적으로 상기 전기적 연결패턴은 구동 박막트랜지스터와 연결되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
8. 제 2 항에 있어서,

   상기 유기전계발광 다이오드 소자는, 상기 제 2 기판 전면에 형성된 제 1 전극과, 화면을 구현하는 최소 영역인 화소 영역별로 유기발광층 및 제 2 전극이 차례대로 형성되어 이루어지는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 제 1 전극 하부의 비화소 영역에는, 층간절연막, 역테이퍼 구조로 일정 두께를 갖는 격벽이 차례대로 위치하고, 상기 격벽에 의해 자동 패터닝되어 유기발광층 및 제 2 전극은 화소 영역 간에 분리된 구조를 가지는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 유기발광층은 화소 영역별로 적, 녹, 청 발광층이 차례대로 형성된 구조로 이루어지는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 유기발광층은 단색 발광층으로 이루어지고, 상기 제 2 기판과 제 1 기판 사이에는 컬러필터층 단일 구조 또는 컬러필터층과 색변환층인 CCM(color-changing mediums) 이중 구조중 어느 한 구조를 가지는 풀컬러 구현소자를 포함하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 풀컬러 구현소자와 제 1 전극 사이에는, 상기 풀컬러 구현소자의 평탄화를 위한 평탄화층과, 상기 풀컬러 구현소자에서의 탈기체(outgassing)을 방지하기 위한 베리어층(barrier layer)을 더 포함하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
13. 제 1 기판 상에 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자층과, 상기 박막트랜지스터와 연결되는 어레이 소자층 상부에 일정 두께를 갖는 전기적 연결패턴을 형성하는 단계와;

    또 하나의 기판인 제 2 기판 상에 유기전계발광 다이오드 소자를 형성하는 단계와;

    상기 제 1, 2 기판 중 어느 한 기판의 테두리부에 저융점 금속물질을 포함하는 무용제 타입 물질을 이용하여 씰패턴을 형성하는 단계와;

    상기 제 1, 2 기판을 합착하는 단계

    를 포함하며, 상기 합착하는 단계에서는 상기 전기적 연결패턴과 유기전계발광 다이오드 소자가 연결되는 것을 특징으로 하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.
14. 삭제
15. 삭제
16. 제 13 항에 있어서,

    상기 씰패턴을 형성하는 단계에서는, 상기 저융점 금속물질을 씰패턴 형성부에 라인형태로 안치하는 단계를 포함하고, 상기 저융점 금속라인은 합착 단계에서 레이저 조사를 통해 용융, 응고 과정을 거쳐 씰패턴으로 완성되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.
17. 제 13 항에 있어서,

    상기 무용제 타입 물질은 도포 방식을 이용하여 씰패턴으로 형성하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.
18. 제 13 항에 있어서,

    상기 씰패턴은, 상기 제 1 기판에 형성하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.

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