KR100629072B1 - 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 얇은 두께를 가지면서 산소 또는 수분의 침투를 방지할 수 있는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다. 상기 유기 전계 발광 소자는 복수의 픽셀들, 평탄화막, 침투방지막 및 패시베이션막을 포함한다. 상기 평탄화막은 상기 픽셀들을 덮도록 형성되고, 상기 침투방지막은 상기 평탄화막을 덮도록 형성된다. 상기 패시베이션막은 상기 침투방지막 위에 형성된다. 상기 유기 전계 발광 소자는 평탄화막 위에 침투방지막 및 패시베이션막을 형성하므로, 산소(O2) 또는 수분(H2O)이 내부로 침투하지 못한다.
유기 전계 발광 소자, 평탄화막, 패시베이션막

Description

유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
도 1a는 종래의 제 1 유기 전계 발광 소자를 도시한 평면도이다.
도 1b는 종래의 제 2 유기 전계 발광 소자를 도시한 평면도이다.
도 2a는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 도시한 평면도이다.
도 2b는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 도시한 평면도이다.
본 발명은 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 얇은 두께를 가지면서 산소 또는 수분의 침투를 방지할 수 있는 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자는 소정의 전압이 인가된 경우 특정 파장의 빛을 발생시키는 소자로서, 종래에는 이하의 유기 전계 발광 소자들이 개발되었었다.
도 1a는 종래의 제 1 유기 전계 발광 소자를 도시한 평면도이다.
도 1a를 참조하면, 상기 제 1 유기 전계 발광 소자는 복수의 픽셀들(30), 게터(getter, 50) 및 셀캡(70)을 포함한다.
각 픽셀들(30)은 기판(10) 위에 순차적으로 형성된 인듐주석산화물층(100), 유기물층(120) 및 금속전극층(140)을 포함한다.
인듐주석산화물층(100)에 양의 전압이 인가되고 금속전극층(140)에 음의 전압이 인가된 경우, 유기물층(120)은 특정 파장의 빛을 발생시킨다.
게터(50)는 내부에 있는 산소(O2) 또는 수분(H2O)을 제거한다. 여기서, 게터(50)는 셀캡(70)에 부착된다.
셀캡(70)은 픽셀들(30)을 덮어서 산소(O2) 또는 수분(H2O)이 셀캡(70)의 내부로 침투하는 것을 방지한다. 또한, 셀캡(70)에는 게터(50)와 금속전극층이 접촉되는 것을 방지하기 위한 공간이 확보되어야 하며, 이로 인하여 셀캡(70)의 두께가 증가되었다.
최근에 핸드폰 등은 가볍고 두께가 얇아지고 있다. 그러므로, 이에 부합하기 위해, 핸드폰 등의 디스플레이 소자로서 사용되는 유기 전계 발광 소자도 얇아져야 했다. 그러나, 종래의 제 1 유기 전계 발광 소자는 게터(50)를 부착한 셀캡(70)을 사용하므로, 두께가 두꺼워지게 되어 최근의 추세에 부합되지 못하였다.
그래서, 이하의 제 2 유기 전계 발광 소자가 개발되었다.
도 1b는 종래의 제 2 유기 전계 발광 소자를 도시한 평면도이다.
도 1b를 참조하면, 상기 제 2 유기 전계 발광 소자는 픽셀들(30), 평탄화막(Planarization Layer, 200) 및 패시베이션막(Passivation Layer, 220)을 포함한다.
평탄화막(200)은 픽셀들(30) 위에 형성되어 픽셀들(30)과 패시베이션막(220) 사이의 접착력을 강화시킨다.
패시베이션막(220)은 평탄화막(200) 위에 형성되고, 그래서 산소(O2) 또는 수분(H2O)이 패시베이션막(220)의 내부 공간으로 침투하는 것을 방지한다. 그러나, 패시베이션막(220)과 기판(10)이 접착되는 부분 중 패시베이션막(220)의 에지(edge) 부분은 두께가 얇고 공정 특성상 산소(O2) 또는 수분(H2O)이 침투할 수 있었다. 그 결과, 픽셀들(30)에 산소(O2) 또는 수분(H2O)이 침투되어 픽셀들(30)의 발광 영역이 점차적으로 줄어들고, 결국은 픽셀들(30)은 발광하지 못하였다.
그러므로, 얇은 두께를 가지면서 산소(O2) 또는 수분(H2O)의 침투를 방지할 수 있는 유기 전계 발광 소자가 요구된다.
본 발명의 목적은 산소 또는 수분이 픽셀들에 영향을 미치지 않도록 산소 또는 수분의 침투를 방지하는 유기 전계 발광 소자및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자는 복수의 픽셀들, 평탄화막, 침투방지막 및 패시베이션막을 포함한다. 상기 평탄화막은 상기 픽셀들을 덮도록 형성되고, 상기 침투방지막은 상기 평탄화막을 덮도록 형성된다. 상기 패시베이션막은 상기 침투방지막 위에 형성된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 복수의 픽셀들을 가지는 유기 전계 발광 소자 제조 방법은 상기 픽셀들을 덮도록 평탄화막을 형성하는 단계, 상기 평탄화막을 덮도록 침투방지막을 형성하는 단계 및 상기 침투방지막 위에 패시베이션막을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 침투방지막을 형성하는 단계는, 상기 평탄화막 위에 금속막을 형성하는 단계 및 산소분위기에서 상기 금속막을 산화시켜 산화막을 형성하는 단계를 포함하거나, 상기 평탄화막 위에 산화막을 증착하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법은 평탄화막 위에 침투방지막 및 패시베이션막을 형성하므로, 산소(O2) 또는 수분(H2O)이 내부로 침투하지 못한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법의 바람직한 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
도 2a는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 도시한 평면도이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 유기 전계 발광 소자는 복수의 픽셀들(30), 평탄화막(Planarization Layer, 300), 침투방지막(320) 및 패시베이션막(Passivation Layer, 340)을 포함한다.
픽셀들(30)은 각기 순차적으로 형성된 인듐주석산화물층(Indium Tin Oxide Film, 100, 이하 "ITO층"이라 함), 유기물층(120) 및 금속전극층(140)을 포함한다. 그래서, ITO층(100)에 소정의 양의 전압이 인가되고 금속전극층(140)에 소정의 음의 전압이 인가된 경우, 픽셀들(30)은 특정 파장의 빛을 발생시킨다.
평탄화막(300)은 픽셀들(30)을 덮도록 형성되며, 비전도성 유기막이다. 예를 들어, 평탄화막(300)은 벤조사이클로부텐(BenzoCyclo-Butene, BCB) 또는 씰크(Dow Chemical Company 상표, SiLK)로 이루어져 픽셀들(30)과 침투방지막(320) 사이의 접착력을 강화시키고 증착 특성을 향상시킨다.
침투방지막(320)은 평탄화막(300)을 덮도록 형성되고, 산소(O2) 또는 수분(H2O)과 반응을 잘하는 알루미늄(aluminium, Al), 티타늄(titanium, Ti) 또는 티타늄 나이트라이드(titanium nitride, TiN)와 같은 금속으로 이루어져 있다. 그 결과, 산소(O2) 또는 수분(H2O)이 침투하는 경우, 상기 금속은 산화되고, 즉 침투방지막(320)은 산화막으로 변화된다. 상기 변화된 산화막은 상기 금속에 비하여 밀도가 높고, 그 결과 상기 변화된 산화막을 따라서 산소(O2) 또는 수분(H2O)이 확산되지 않는다. 즉, 상기 산화막이 형성된 후 침투하는 산소(O2) 또는 수분(H2O)은 상기 금속의 상기 산화막으로의 변화에 따른 밀도 변화에 의해 침투방지막(320)의 내부로 침투하지 못한다.
패시베이션막(340)은 침투방지막(320) 위에 형성되고, 그래서 산소(O2) 또는 수분(H2O)의 침투를 방지하는 막이다. 또한, 패시베이션막(340)은 무기막이다.
상세하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 패시베이션막(340)은 침투방지막(320) 위에 제 1 실리콘산화막, 실리콘질화막 및 제 2 실리콘산화막이 순차적으로 증착됨에 의해 형성되고, 그래서 산소(O2) 또는 수분(H2O)이 패시베이션막(340)의 내부로 침투하는 것을 방지한다. 여기서, 상기 실리콘질화막은 산소(O2) 또는 수분(H2O)의 침투를 방지하는데 우수한 특성이 있는 반면에 두껍게 형성되면 기판(10)을 휘어지게 하는 특성이 있다. 그러므로, 상기 실리콘질화막이 산소방지막 또는 수분방지막으로 사용되기 위해서는 얇게 형성되어야 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 패시베이션막(340)은 침투방지막(320) 위에 제 1 실리콘산화막, 제 1 실리콘질화막, 제 2 실리콘산화막, 제 2 실리콘질화막 및 제 3 실리콘산화막이 순차적으로 증착됨에 의해 형성된다. 여기서, 산소(O2) 또는 수분(H2O)의 침투를 막기 위해서 상기 실리콘질화막들을 두껍게 형성하는 경우, 기판(10)이 휘어질 수 있으므로 상기 실리콘질화막들은 위와 같이 다수의 층으로 분리되어 형성되어야 한다.
이하에서는, 상기 유기 전계 발광 소자의 제조 과정을 상술하겠다.
기판(10) 위에 픽셀들(30)을 형성하고, 그런 후 픽셀들(30)을 덮도록 평탄화막(300)을 형성한다. 이어서, 평탄화막(300)을 덮도록 침투방지막(320)을 형성하 고, 그런 후 침투방지막(320) 위에 패시베이션막(340)을 형성한다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 종래의 유기 전계 발광 소자와 달리 산소(O2) 또는 수분(H2O)이 침투하는 경우 산화막으로 변하는 침투방지막(320)을 포함하므로, 이후에 침투하는 산소(O2) 또는 수분(H2O)이 침투방지막(320)의 내부로 침투하지 못한다.
도 2b는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 도시한 평면도이다.
도 2b를 참조하면, 본 발명의 유기 전계 발광 소자는 복수의 픽셀들(30), 평탄화막(300), 침투방지막(360) 및 패시베이션막(340)을 포함한다.
침투방지막(360)을 제외한 나머지 구성 요소들은 제 1 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 구성 요소들과 동일한 기능을 수행하므로, 이하 설명을 생략한다.
침투방지막(360)은 산화막이다. 상세하게는, 침투방지막(360)은 평탄화막(300)을 덮도록 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 또는 티타늄 나이트라이드(TiN)와 같은 금속층을 형성하고, 그런 후 상기 금속층을 산소 분위기에서 산화시킴에 의해 형성된다. 즉, 본 발명의 침투방지막(360)은 제 1 실시예에 따른 침투방지막(320)과 달리 산소(O2) 또는 수분(H2O)이 침투하기 전에 형성된다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법은 평탄화막 위에 침투방지막 및 패시베이션막을 형성하므로, 산소(O2) 또는 수분(H2O)이 내부로 침투하지 못하는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 복수의 픽셀들을 가지는 유기 전계 발광 소자에 있어서,
    상기 픽셀들을 덮도록 형성된 평탄화막;
    상기 평탄화막을 덮도록 형성된 침투방지막; 및
    상기 침투방지막 위에 형성된 패시베이션막을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 침투방지막은 알루미늄(aluminium, Al), 티타늄(titanium, Ti) 또는 티타늄 나이트라이드(titanium nitride, TiN)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 침투방지막은 산화막인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  4. 복수의 픽셀들을 가지는 유기 전계 발광 소자 제조 방법에 있어서,
    상기 픽셀들을 덮도록 평탄화막을 형성하는 단계;
    상기 평탄화막을 덮도록 침투방지막을 형성하는 단계; 및
    상기 침투방지막 위에 패시베이션막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 침투방지막을 형성하는 단계는,
    상기 평탄화막 위에 금속막을 형성하는 단계; 및
    산소분위기에서 상기 금속막을 산화시켜 산화막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 제조 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 침투방지막을 형성하는 단계는,
    상기 평탄화막 위에 산화막을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 제조 방법.
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