KR100617172B1 - 유기 ｅｌ소자 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기 EL 소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 절연층에 의한 불량 발생을 억제함과 더불어 발광층의 개구율을 증가시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 투명한 투광성 기판과, 이 투광성 기판의 후면 위에 띠형태로 나란하게 배열된 복수개의 양극용 투명전극과, 이 투명전극 위에 형성된 절연층과, 이 절연층 위에 상기 투명전극과 수직하도록 배열된 복수개의 화소 분리용 격벽과, 상기 투명전극 위에서 절연층이 형성되지 않은 부분에 형성되는 유기물질의 유기발광층과, 상기 유기발광층 위에 형성된 음극용 금속전극을 포함하여 구성된 유기 EL 소자에 있어서, 상기 절연층은 상기 격벽의 형성 영역에는 형성되지 않도록 투명전극들 사이에서 상기 격벽의 폭과 동일한 간격으로 이격되어 배열된 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자를 제공한다.

유기 EL 소자, ELD, 표시장치

Description

유기 ＥＬ소자 및 그의 제조방법{Organic Electro Luminescence Device and Method for Manufacturing the Same}

도 1은 종래의 유기 EL 소자의 구조를 나타낸 요부 종단면도

도 2는 종래의 유기 EL 소자의 구조를 나타낸 평면도

도 3a는 도 2의 A-A'선 단면도

도 3b는 도 2의 B-B'선 단면도

도 3c는 도 2의 C-C'선 단면도

도 3d는 도 2의 D-D'선 단면도

도 4a 내지 도 4c는 종래의 유기 EL 소자의 제조과정 일부를 평면상에서 개략적으로 나타낸 도면

도 5a 내지 도 5g는 종래의 유기 EL 소자의 제조과정 일부를 순차적으로 상세히 나타낸 도면

도 6은 도 2의 대응도로서 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 구조를 나타낸 평면도

도 7a는 도 6의 A-A'선 단면도

도 7b는 도 6의 B-B'선 단면도

도 7c는 도 6의 C-C'선 단면도

도 7d는 도 6의 D-D'선 단면도

도 8a 내지 도 8c는 도 5a 내지 도 5c의 대응도로서, 본 발명의 유기 EL 소자의 제조과정을 개략적으로 나타낸 도면

* 도면의 주요부분의 참조부호에 대한 설명 *

1 - 유리기판 2 - 투명전극

30 - 절연층 4 - 격벽

5 - 유기발광층 6 - 금속전극

L - 발광영역

본 발명은 유기 EL 소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 발광층의 개구율을 극대화하고 불량률을 감소시킬 수 있도록 한 유기 EL 소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 이러한 평면표시소자중 하나로서 유기 EL 소자가 주목되고 있다.

유기 EL 소자는 전자주입전극(cathode)과 정공주입전극(anode)으로부터 각각 전자와 정공을 유기물질로 된 발광층내로 주입시켜 주입된 전자와 홀이 결합하여 생성된 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 현상을 이용한 소자인데, 3∼20V정도의 낮은 전압으로 구동할 수 있다는 장점이 있어 연구가 활발하게 진행되고 있다.

또한, 유기 EL 소자는 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.

도 1 내지 도 3d는 이러한 종래의 유기 EL 소자의 구조를 나타낸 것으로, 투명한 투광성 유리기판(1) 위에 양극(Anode)용의 투명전극(2) 및 절연층(3)이 형성되며, 상기 절연층(3) 위에는 화소 분리용 격벽(4)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 절연층(3)이 형성되어 있지 않은 투명전극(2) 위와 화소 분리용 격벽(4) 위에는 유기물질로 된 유기발광층(5)이 형성되고, 이 유기발광층(5) 위에는 음극용(Cathode)의 금속전극(6)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 유기발광층(5)은 정공주입/수송층(hole injetion/transporting layer)과 발광층 및 전자주입/수송층(electron injetion/transporting layer)으로 구성된다.

또한, 상기 투광성 유리기판(1) 위에는 상기 구성요소들을 외부로부터 보호하고 수분이 침투하는 것을 방지하기 위하여 SUS 재질의 밀봉용 캡(7)이 설치되며, 상기 밀봉용 캡(7) 내부에는 수분을 흡수하기 위한 게터(8)(getter)가 삽입되어 있다.

따라서, 상기와 같이 형성된 유기 EL 소자에 전계가 인가되면 음극인 금속전극(6)이 유기물질인 유기발광층(5)에 전자를 주입시켜 주고, 양극인 투명전극(2)은 유기발광층(5)에 정공을 주입시켜 줌으로써 유기발광층(5)내에서 전자-정공이 쌍을 이루고 있다가 소멸되면서 에너지를 방사하여 빛이 방출하게 된다.

한편, 도 4a 내지 도 4c는 상기와 같은 종래의 유기 EL 소자의 제조공정 중 격벽(4) 형성단계까지를 개략적으로 설명하는 것으로, 먼저 도 4a에 도시된 것처럼 유리기판(1) 상에 투명전극(2)을 띠 형태로 형성한 후, 도 4b에 도시된 것처럼 그 위에 절연층(3)을 형성한 후, 도 4c에 도시된 것과 같이 격벽(4)을 투명전극(2) 띠와 수직한 방향으로 배열 형성시킴에 의해 유기 EL 소자가 제조된다.

이러한 종래의 유기 EL 소자의 제조공정을 도 5a 내지 도 5g를 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 5a에 도시된 바와 같이 소다라임(sodalime) 또는 경화유리로 된 유리기판(1) 위에 ITO(Indium-Tin-Oxide) 또는 SnO₂로 된 투명전극(2)을 사진식각법을 이용해 원하는 패턴을 띠(strip) 형태로 형성한다.

그리고, 도 5b에 도시된 것과 같이 상기 투명전극(2) 위에 유기물로의 흡습방지 및 투명전극(2)에 의한 유기물의 절연파괴를 방지하기 위하여 투명전극(2)의 양 끝단을 중심으로 포지티브(positive) 감광성 절연층(3)을 스핀코팅법을 이용하여 형성하고, 이어서 경도유지를 위해 예비가열(pre-baking)을 실시한다. 여기서, 상기 절연층(3)은 무기물 또는 유기물 모두 사용이 가능하다.

그런 다음, 도 5c에 도시된 것과 같이 UV광(화살표) 및 포토마스크(P)를 이용한 노광을 실시하여 절연층(3)을 형성하게 되는바, 이 절연층(3)은 발광영역(D; 도 2참조)을 제외한 전 부분에 격자모양으로 형성된다.

이러한 노광공정을 거친 절연층(3)은 도 5d에 도시된 것과 같이 현상 공정을 거치면서 노광된 부분이 제거된 후, 예비가열시보다 높은 온도에서 경화되면서 일정 형상과 경도를 유지하게 된다.

이어서, 상기와 같이 형성된 절연층(3) 위에 도 5e에 도시된 것과 같이 화소를 구분하여 주기 위한 격벽(4)을 도포한 후 소정의 온도하에서 예비가열을 실시한다. 이 때 격벽(4)은 통상적으로 네가티브(negative) 감광성 유기물을 사용하며 상기 투명전극(2) 띠들과 수직 방향으로 비발광영역에 형성된다.

이후, 도 5f 및 도 5g에 도시한 것처럼 격벽(4)은 노광 및 현상 공정을 통해 노광된 부분만이 남게 되고, 후가열(post-baking) 공정을 거쳐 일정한 형상과 경도를 유지하게 된다.

상기와 같이 유리기판(1) 위에 격벽(4)이 형성된 후에는 기판 위에 발광을 위한 유기발광층(5)이 진공증착법에 의해 형성되는데, 이 때 원하는 색의 유기물을 격벽으로 구분된 발광영역(L)에 형성함으로써 원하는 색을 구현하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 유기 EL 소자는 발광영역(L)의 외부가 절연층(3)에 의해 완전히 폐쇄되어 있기 때문에 절연층의 제거가 용이하지 않으며, 이로 인해 제조과정에서 소자의 불량이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 유기 EL 소자는 격벽(4)의 안정성을 확보하기 위해서는 격벽(4)과 나란하게 형성되는 절연층(3) 부분의 폭이 격벽(4)의 폭보다 넓어야 하는 바, 이러한 절연층(3) 부분에 의해 유기발광층(5)의 개구율이 제한되는 문제점 도 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 절연층에 의한 불량 발생을 억제함과 더불어 발광층의 개구율을 증가시킬 수 있는 유기 EL 소자 및 그의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 관점에 따르면, 투명한 투광성 기판과, 이 투광성 기판의 후면 위에 띠형태로 나란하게 배열된 복수개의 양극용 투명전극과, 이 투명전극 위에 형성된 절연층과, 이 절연층 위에 상기 투명전극과 수직하도록 배열된 복수개의 화소 분리용 격벽과, 상기 투명전극 위에서 절연층이 형성되지 않은 부분에 형성되는 유기물질의 유기발광층과, 상기 유기발광층 위에 형성된 음극용 금속전극을 포함하여 구성된 유기 EL 소자에 있어서, 상기 절연층은 상기 격벽의 형성 영역에는 형성되지 않도록 투명전극들 사이에서 상기 격벽의 폭과 동일한 간격으로 이격되어 배열된 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자가 제공된다.

그리고, 본 발명의 다른 한 관점에 따르면, 상기 유기 EL 소자를 제조하는 방법으로서, 투명한 투광성 기판 위에 띠 형태로 된 복수개의 투명전극을 나란하게 배열하는 단계; 상기 투명전극들 사이를 따라 복수개의 절연층들이 격벽의 폭 간격으로 이격되도록 불연속적으로 형성하는 단계; 상기 절연층이 형성되지 않은 영역들을 따라 투명전극과 수직방향으로 복수개의 격벽을 형성하는 단계를 포함하여 구 성된 유기 EL 소자 제조방법이 제공된다.

이하 본 발명에 따른 유기 EL 소자 및 그의 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 6와 도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 구조를 나타낸 것으로, 투명한 유리기판(1) 상에는 양극(anode)으로서 기능하는 복수개의 투명전극(2) 띠(strip)들이 일정간격으로 나란하게 형성되어 있고, 이들 투명전극(2)들 사이에는 유기물 또는 무기물의 절연층(30)이 일정간격으로 형성되어 있으며, 상기 유리기판(1) 위에는 복수개의 격벽(4)이 상기 투명전극(2) 위를 가로지르도록 투명전극(2)과 수직하게 배열되어 있다.

여기서, 상기 절연층(30)은 투명전극(2) 사이에서 유리기판(1) 면과 접함과 동시에 양측단이 투명전극(2)들의 가장자리를 덮으면서 접하도록 되어 있다.

또한, 절연층(30)은 상기 격벽(4) 형성 영역에는 형성되지 않도록 상기 투명전극(2)들 사이를 따라 일정 간격, 정확하게는 상기 격벽(4)의 폭 크기와 동일한 간격으로 형성되어 있다.

한편, 도면에서 격벽(4)과 절연층(30)에 의해 사각형의 격자 형태로 형성되는 부분들이 발광영역(L), 즉 유기발광층(5; 도 1참조)에 해당하며, 이러한 발광영역(L)에 특정한 색을 발하는 유기물질이 채워짐으로써 원하는 색을 구현하게 된다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 유기 EL 소자를 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 것으로, 먼저 도 8a에 도시한 바와 같이 투명한 유리기판(1) 상에 복수개의 투명전극(2)들을 사진식각법(photolithography & etching process)에 의해 띠형태 로 형성한다.

이어서, 도 8b에 도시된 것과 같이 상기 각각의 투명전극(2)들 사이에 유기물 또는 무기물로 된 절연층(30)을 형성하되, 상기 절연층(30)은 격벽(4)이 형성되는 영역에는 형성되지 않도록 투명전극(2) 사이를 따라 일정 간격으로, 즉 격벽(4)의 폭 크기와 동일한 간격으로 불연속적으로 형성된다.

상기와 같은 절연층 형성 방법은 앞에서 설명한 것과 같이 노광/현상 및 식각을 이용한 사진 식각 공정(photolithography & etching process)에 의해 구현될 수 있다.

그 다음, 도 8c에 도시된 것처럼 상기 투명전극(2)과 수직한 방향으로 복수개의 격벽(4)이 형성되는데, 이 때 각 격벽(4)들은 상기 각각의 절연층(30)들의 끝단들과 접하며 계면을 이루게되고, 상기와 같은 격벽(4) 및 절연층(30)들에 의해서 사각형 격자 형태의 발광영역(L)들이 형성된다.

이후의 상기 유기 EL 소자에 유기발광층(5; 도 1참조) 및 음극(cathode)으로서 기능하는 금속전극(6; 도 1참조)이 형성되는 과정들은 기존의 유기 EL 소자 제조과정을 따르므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 상기 절연층들이 격벽이 형성되는 부분에는 형성되지 않게 되므로 제조과정에서 불량 발생을 획기적으로 줄일 수 있게 되고, 격벽 및 절연층에 의해 형성되는 발광영역의 개구율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 투명한 투광성 기판과, 이 투광성 기판 위에 띠형태로 나란하게 배열된 복수개의 양극용 투명전극과, 이 투명전극 위에 형성된 절연층과, 이 절연층 위에 상기 투명전극과 수직하도록 배열된 복수개의 화소 분리용 격벽과, 상기 투명전극 위에서 절연층이 형성되지 않은 부분에 형성되는 유기물질의 유기발광층과, 상기 유기발광층 위에 형성된 음극용 금속전극을 포함하여 구성된 유기 EL 소자에 있어서,

   상기 절연층은 상기 격벽의 형성 영역에는 형성되지 않도록 투명전극들 사이에서 상기 격벽의 폭과 동일한 간격으로 이격되어 배열된 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
2. 투명한 투광성 기판 위에 띠 형태로 된 복수개의 투명전극을 나란하게 배열하는 단계;

   상기 투명전극들 사이를 따라 복수개의 절연층들이 격벽의 폭 간격으로 이격되도록 불연속적으로 형성하는 단계;

   상기 절연층이 형성되지 않은 영역들을 따라 투명전극과 수직방향으로 복수개의 격벽을 형성하는 단계를 포함하여 구성된, 제 1항에 따른 유기 EL 소자의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 절연층은 사진 및 식각 공정(photolithography & etching process)을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 제조방법.

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