KR100658341B1 - 전계발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR100658341B1
KR100658341B1 KR1020050123864A KR20050123864A KR100658341B1 KR 100658341 B1 KR100658341 B1 KR 100658341B1 KR 1020050123864 A KR1020050123864 A KR 1020050123864A KR 20050123864 A KR20050123864 A KR 20050123864A KR 100658341 B1 KR100658341 B1 KR 100658341B1
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Abstract

본 발명은 전계발광소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양면발광디스플레이용 전계발광소자에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전계발광소자는, 상호 이격 대향 배치되고 다수의 화소영역을 갖는 제1기판과 제2기판; 제1기판의 각 화소영역에 형성된 스위칭 소자와, 이에 연결된 구동소자를 포함하여 구성된 구동부; 구동소자와 전기적으로 연결된 제1발광부; 제2기판에 형성된 제2발광부; 제1기판 또는 제2기판 중 어느 하나에 형성되어 구동소자와 제2발광부를 전기적으로 연결하는 연결전극; 및 제1 및 제2기판이 실란트에 의해 합착 된 것을 포함한다.
전계발광소자, 양면발광, 유기전계발광소자

Description

전계발광소자 및 그 제조방법{Electroluminescent Device and Method of Manufacturing thereof}
도 1은 종래의 양면발광용 유기전계발광소자를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 양면발광용 전계발광소자와 주요부를 확대한 도면이다.
도 3 내지 도 14는 전계발광소자의 제조공정을 순서에 따라 단계별로 나타낸 도면이다.
도 15와 도 16은 본 발명의 전계발광소자에 격벽 형성에 따른 일례를 나타낸다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
100: 제1기판 200: 제2기판
106: 소스 108: 드레인
124: 드레인전극 140: 제1발광부
210: 연결전극 220: 제2발광부
300: 게터홈 310: 게터
본 발명은 전계발광소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양면발광디스플레이용 전계발광소자에 관한 것이다.
유기전계발광소자는 전자(election) 주입전극(cathode)과 정공(hole) 주입전극(anode)으로부터 각각 전자와 정공을 발광층 내부로 주입시켜, 주입된 전자와 정공이 결합한 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.
이러한, 유기 전계 발광 소자는 구동방식에 따라 수동매트릭스형 유기 전계 발광 소자(Passive Matrix Organic Organic Emitting Light Diode: PMOELD)와 능동매트릭스형 유기 전계 발광 소자(Active Matrix Organic Organic Emitting Light Diode : AMOELD)로 구분된다.
또한, 유기전계발광소자는 빛이 방출되는 방향에 따라 전면발광(Top-Emission) 방식과 배면발광(Bottom-Emission) 방식이 있다.
한편, 유기전계발광소자가 응용되는 이동단말기 또는 디스플레이 장치 등과 같은 분야의 기술발전에 따라, 빛이 방출되는 방향을 어느 한 방향으로 한정하지 않고, 양면으로 빛을 방출하는 양면발광디스플레이 방식도 개발되고 있다.
여기서는, 종래 양면발광디스플레이용 유기전계발광소자의 개략적인 도면을 참조하여 다음과 같이 설명하겠다.
도 1은 종래의 양면발광용 유기전계발광소자를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 양면발광용 유기전계발광소자(1)는, 제1기판(10)의 상부 에는 박막트랜지스터(T)를 포함하는 어레이부(14)와 박막 트랜지스터 어레이부(14)의 상부에 화소(P)마다 독립적으로 패턴 된 제1전극(16)이 형성된다.
도시되어 있지는 않지만, 박막트랜지스터(T)는 스위칭 박막트랜지스터와 구동 박막트랜지스터를 포함하고 있으며, 어레이부(14)는 게이트배선, 전원배선, 데이터 배선 및 저장 커패시터를 포함한다.
여기서, 박막트랜지스터(T)들은 비정질 실리콘이나 다결정 실리콘을 포함하여 구성될 수 있다.
제1전극(16)의 상부에는 제1유기발광층(18)이 형성되어 있으며, 제1유기발광층(18) 상부의 제1기판(10)의 전면에는 제2전극(11)이 형성된다.
제1전극(16)은 양극(애노드)으로 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide ;ITO)나 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide; IZO)와 같은 투명도전성 물질로 형성된다.
제2전극(11)은 음극(캐소드)으로 반사율이 있거나 불투명한 금속물질 중에서 선택하여 형성된다.
제1유기발광층(18)은 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러를 표현하게 되, 화소(P)마다 패턴 된 적(R), 녹(G) 청(B)의 발광층(18b)이 포함된다.
또한, 제1유기발광층(18)은 발광층(18b)과 제1전극(16) 사이에 제1캐리어전달층(18a)이 포함되고, 발광층(18b)과 제2전극(11)의 사이에는 제2캐리어전달층(18c)이 포함된다.
제1캐리어전달층(18a)은 정공 주입층 및 정공 수송층이 적층된 구조이고, 제 2캐리어전달층(18c)은 전자 수송층 및 전자 주입층이 적층된 구조이다.
전술한 바와 같은 제1유기발광층(18) 및 제2전극(11)이 포함된 제1기판(10)의 전면에는 제1보호층(12)이 형성된다.
제1보호층(12)은 유기 절연물질이 도포 되어 형성되는데, 제1보호층(12)은 외부로부터 유입되는 수분이나 산소를 차단하여 하부에 구성된 구성요소들을 보호하는 역할을 하게 된다.
이와 같은 구조로 하부방향으로 발광하는 패널(panel)이 구성되겠고, 상부방향으로 발광하는 패널은 다음과 같다.
제2기판(20)의 하부에는 박막트랜지스터(T)를 포함하는 어레이부(24)와 박막트랜지스터 어레이부(24)의 하부에 화소(P)마다 독립적으로 패턴 된 제3전극(26)이 형성된다.
도시되어 있지는 않지만, 박막트랜지스터(T)는 스위칭 박막트랜지스터와 구동 박막트랜지스터가 포함된다.
어레이부(24)는 게이트배선, 데이터배선 및 저장 커패시터를 포함한다.
박막트랜지스터(T)들은 비정질 실리콘이나 다결정 실리콘을 포함한다.
제3전극(26)의 하부에는 제2유기발광층(28)이 형성되며, 제2유기발광층(28) 하부의 제2기판(20)의 전면에는 제4전극(21)이 형성된다.
제3전극(26)은 양극(애노드)으로 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide; IZO)와 같은 투명도전성 물질로 형성된다.
제4전극(21)은 음극(캐소드)으로 반사특성이 있거나 불투명한 금속물질 중에서 선택하여 형성된다.
제2유기발광층(28) 도 제1유기발광층(18)과 같은 방법으로 형성되는데, 제2유기발광층(28)은 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러를 표현하는 유기 발광물질을 화소(P)마다 패턴하여 형성된다.
즉, 제2유기발광층(28)은 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러를 표현하는 발광층(28b)이 포함되며, 발광층(28b)과 제3전극(26) 사이에는 제1캐리어전달층(28a)이 포함되고, 발광층(28b)과 제4전극(21)의 사이에는 제2캐리어전달층(28c)이 포함된다.
또한, 제2유기발광층(28) 및 제4전극(21)이 형성된 제2기판(20)의 하부 전면에 제2보호층(22)이 형성된다.
제2보호층(22)은 유기 절연물질을 도포하여 형성되는데, 제2보호층(22)은 외부로부터 유입되는 수분이나 산소를 차단하여 제2기판(20)과 제2보호층(22) 사이에 구성된 구성요소들을 보호하는 역할을 하게 된다.
전술한 구성요소를 포함하고 있는 제1기판(10)과 제2기판(20)은 실런트(sealant)(29)에 의해 서로 합착 되어 인켑슐레이션(encapsulation)된다.
이때, 제1 및 제2보호층(12, 22)이 서로 맞대고 붙게 되어, 발광방향은 각각 상/하로 향하게 되어 양면디스플레이를 실현할 수 있게 되는 구조가 된다.
그러나, 전술한 바와 같은 종래 양면발광디스플레이용 유기전계발광소자는 제1기판(10)과 제2기판(20)에 각각 구동부와 발광부를 형성해야 하는 비효율적인 구조와 제조방법으로 제작되어 왔다.
이에 따라, 제조공정에서 두 개의 패널을 각각 제작하고, 인켑슐레이션을 해야하기 때문에 제조시간과 공정에 많은 어려움이 따르게 된다.
또한, 제1 및 제2보호층(12, 22)이 유기전계발광소자들을 덮고 이들을 보호하고 있기 때문에 내부에 침투되거나 발생하는 수분이나 산소 등을 흡수하는 흡습제를 삽입하는데 어려움이 따르게 된다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 하나의 구동부로 전면부와 배면부에 형성된 발광부를 구동하여, 양면발광디스플레이용 전계발광소자를 구현할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 종래 두 개의 패널을 각각 제작하여 합착하지 않고도 양면발광디스플레이용 전계발광소자를 구현할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 양면발광디스플레이용 전계발광소자를 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 이동 단말기나 양면발광디스플레이용 전계발광소자를 저가격으로 제작할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전계발광소자는, 상호 이격 대향 배치되고 다수의 화소영역을 갖는 제1기판과 제2기판; 제1기판의 각 화소영역에 형성된 스위칭 소자와, 이에 연결된 구동소자를 포함하여 구성된 구동부; 구동소자 와 전기적으로 연결된 제1발광부; 제2기판에 형성된 제2발광부; 제1기판 또는 제2기판 중 어느 하나에 형성되어 구동소자와 제2발광부를 전기적으로 연결하는 연결전극; 및 제1 및 제2기판이 실란트에 의해 합착 된 것을 포함한다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 제1 및 제2기판은 투명재질의 기판이다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 제1발광부는 제1전극; 제1전극 상에 정공주입층/정공전달층이 포함되어 적층된 제1하부공통막; 제1하부공통막 상에 적층된 제1발광층; 제1발광층 상에 전자전달층/전자주입층이 포함되어 적층된 제1상부공통막; 및 제1상부공통막 상에 적층된 제1캐소드전극;을 포함한다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 제2발광부는 제2전극; 제2전극 상에 정공주입층/정공전달층이 포함되어 적층된 제2하부공통막; 제2하부공통막 상에 적층된 제2발광층; 제2발광층 상에 전자전달층/전자주입층이 포함되어 적층된 제2상부공통막; 및 제2상부공통막 상에 적층된 제2캐소드전극;을 포함하되, 각 화소영역을 분리형성 하는 격벽을 더 포함한다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 제1전극은 구동소자의 드레인전극과 전기적으로 연결된 것이다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 연결전극은 제2기판에 형성된 제2전극과 전기적으로 연결된다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 연결전극의 내부에는 스페이서가 형성되어 돌출되도록 하고 섬 모양의 형상이며, 그 외부에는 도체 또는 반도 체 중 어느 하나로 형성된 것을 포함한다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 연결전극은 구동소자의 드레인전극에 전기적으로 연결된 것이다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 제1캐소드전극과 제2캐소드전극은 금속성분이다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 제1캐소드전극과 제2캐소드전극은 서로 분리되어 있는 것이다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 제2발광부는 제1발광부 보다 상대적으로 작은 것이다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 제1기판은 배면발광(Bottom emission)이고, 제2기판은 전면발광(Top emission)인 것이다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 제2발광부가 형성된 제2기판의 양쪽 가장자리에는 함몰 형성된 게터홈을 형성되고 그 내부에는 게터가 형성된 것이다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 전계발광소자는 유기전계발광소자를 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 전계발광소자 제조방법은, (a) 제1기판과 제2기판에 다수의 화소영역을 정의하는 단계; (b) 제1기판의 각 화소영역에는 스위칭소자와 이에 연결된 구동소자를 형성하나, 구동소자의 게이트, 소스 및 드레인 상에는 각각 절연막을 형성하나, 소스 또는 드레인에는 콘택홀을 갖도록 하는 단계; (c) 구 동소자의 소스와 드레인 양옆에 형성된 절연막 상에 제1전극을 형성하는 단계; (d) 드레인의 콘택홀에는 금속전극을 형성하나, 금속전극이 제1전극과 일정영역 겹치도록 하여 구동부를 형성하는 단계; (e) 제1전극 상에 제1발광부를 형성하는 단계; (f) 제2기판의 각 화소영역에 스페이서를 형성하는 단계; (g) 제2기판 상에 제2전극과 연결전극을 형성하는 단계; (h) 제2전극과 연결전극 주변 일부분에 선택적으로 절연막을 형성하는 단계; (i) 연결전극 주변에 격벽을 형성하는 단계; (j) 제2전극 상에 제2발광부를 형성하는 단계; (k) 제1기판과 제2기판을 이격 대향 하여 배치하나, 제2기판의 연결전극이 제1기판의 금속전극과 맞붙도록 배열하는 단계; 및 (l) 제1기판과 제2기판의 양쪽 가장자리를 실란트로 합착하는 단계;를 포함한다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 제1 및 제2기판은 투명재질의 기판이다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 스위칭소자와 구동소자는 비정질 실리콘 액티브층 또는 다결정 실리콘 액티브층 중 어느 하나를 포함한다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 제1발광부는 제1전극; 제1전극 상에 정공주입층/정공전달층이 포함되어 적층된 제1하부공통막; 제1하부공통막 상에 적층된 제1발광층; 제1발광층 상에 전자전달층/전자주입층이 포함되어 적층된 제1상부공통막; 및 제1상부공통막 상에 적층된 제1캐소드전극;을 포함한다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 제2발광부는 제2전극; 제2전극 상에 정공주입층/정공전달층이 포함되어 적층된 제2하부공통막; 제2하부공통막 상에 적층된 제2발광층; 제2발광층 상에 전자전달층/전자주입층이 포함되어 적층된 제2상부공통막; 및 제2상부공통막 상에 적층된 제2캐소드전극;을 포함하되, 각 화소영역을 분리형성 하는 격벽을 더 포함한다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 제1전극과 제2전극은 투명 도전막을 증착하고 패터닝된 것이다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 제1캐소드전극과 제2캐소드전극은 금속성분이다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 제1캐소드전극과 제2캐소드전극은 서로 분리되어 있는 것이다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 (i)단계에서는, 격벽이 연결전극을 감싸도록 형성하거나 또는 연결전극을 사이에 두고 양쪽편에 직선형태로 형성된 것 중 어느 하나이다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 (a)단계에는, 제2기판의 양쪽 가장자리의 일부에 함몰 형성된 게터홈을 형성하는 단계를 포함한다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 (l)단계에는, 제2기판의 게터홈에 게터를 부착하는 단계를 포함한다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 (l)단계에는, 제2기판의 양쪽 가장자리에 박막형 게터를 부착하는 단계를 포함한다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 전계발광소자는 유기전계발광소자를 포함한다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
<제1실시예>
도 2는 본 발명에 따른 양면발광용 전계발광소자의 주요부를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 전계발광소자(500)는, 상호 이격 대향 배치되고 다수의 화소영역을 갖는 제1기판(100)과 제2기판(200)을 포함하여 구성된다.
제1기판(100)의 각 화소영역에는 스위칭 소자와, 이에 연결된 구동소자(105)를 포함하여 구동부(120)가 형성되고, 구동소자(105)에는 제1발광부(140)가 전기적으로 연결되도록 형성된다.
스위칭 소자와, 이에 연결된 구동소자(105)는 박막트랜지스터로서, 저장커패시터 등이 구동부(120)에 포함되어 형성된다.
여기서, 박막트랜지스터인 구동소자(105)는 다음과 같은 공정을 거쳐 형성되게 된다.
제1기판(100)상에 활성층(104)으로 사용할 비정질 실리콘 액티브층 또는 다결정 실리콘 액티브층 중 어느 하나를 패터닝하여 형성된다.
활성층(104)의 양옆에는 불순물을 주입하고 열처리하여 소스(106)와 드레인(108)이 형성되고, 활성층(104) 상에 게이트절연막(112)이 형성되고, 게이트절연막(112) 상에 게이트(110)가 형성된다.
게이트(110) 상에는 층간절연막(114)을 증착하나, 콘택홀을 갖도록 하여 콘택홀에 의해 드러난 소스(106)와 드레인(108)에 금속성분을 증착하고 패터닝하여 소스전극(122)과 드레인전극(124)이 형성되어 구동소자(105)가 형성되게 된다.
한편, 제1기판(100) 상에 형성된 제1발광부(140)는 구동소자(105)의 드레인전극(124)과 전기적으로 연결되도록 제1전극(132)이 형성되고 다음과 같게 된다.
제1전극(132) 상에는 정공주입층(134a)/정공전달층(134b)이 포함되어 적층된 제1하부공통막(134)이 형성되고, 제1하부공통막(134) 상에는 제1발광층(136)이 형성된다.
제1발광층(136) 상에는 전자전달층(138a)/전자주입층(138b)이 포함되어 적층된 제1상부공통막(138)이 형성되고, 제1상부공통막(138) 상에 제1캐소드전극(139)이 적층된 것을 포함한다.
한편, 제1발광층(136)은 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러를 표현하게 되며, 화소마다 적(R), 녹(G) 청(B)이 패턴 된 것이다.
제1기판(100)은 전술한 바와 같은 구조를 갖고, 제2기판(200)은 다음과 같다.
제2기판(200)에는 각 화소영역 마다 연결전극(210)이 형성되고, 연결전극(210) 주변 일부분에는 격벽(208)을 갖고 제2발광부(220)가 형성된다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 연결전극(210)을 제2기판(200) 상에 형성하였으나 제1기판(100)의 구동소자(105)의 드레인전극(124) 상에도 형성할 수 있음은 물론이다.
제2기판(200) 상에 형성된 제2발광부(220)는 연결전극(210)과 전기적으로 연결되도록 제2전극(204)이 형성된다.
제2전극(204) 상에는 정공주입층(222a)/정공전달층(222b)이 포함되어 적층된 제2하부공통막(222)이 형성되고, 제2하부공통막(222) 상에는 제2발광층(224)이 형성된다.
제2발광층(224) 상에는 전자전달층(226a)/전자주입층(226b)이 포함되어 적층된 제2상부공통막(226)이 형성되고, 제2상부공통막(226) 상에 제2캐소드전극(228)이 적층된 것을 포함한다.
한편, 제2발광층(224)은 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러를 표현하게 되며, 화소마다 적(R), 녹(G) 청(B)이 패턴 된 것이다.
여기서, 연결전극(210)의 내부에는 스페이서(202)가 형성되어 돌출된 섬 모양의 형상을 갖도록 하고, 그 외부에는 도체 또는 반도체 중 어느 하나로 형성된 것을 포함한다.
이러한, 연결전극(210)은 제1기판(100)과 제2기판(200)을 실란트(350)로 합착할 때, 구동소자(105)의 드레인전극(124)과 맞붙어 전기적으로 연결된다.
즉, 제1기판(100)에 형성된 구동소자(105)와 제2기판(200)에 형성된 연결전극(210)을 맞붙여 각각 전기적으로 연결되고, 제1기판(100)과 제2기판(200)의 양쪽 가장자리는 실란트(350)로 합착 된다.
여기서, 전계발광소자(500)의 제1기판(100)과 제2기판(200)이 투명재질의 기판이기 때문에 양면발광을 할 수 있게 되는 것이다.
전술한 바와 같은 구조에 따라, 제1기판(100)에 형성된 구동부(120)는 제1발광부(140)와 제2발광부(220)를 하나의 구동부(120)로 구동할 수 있게 된다.
한편, 제1캐소드전극(139)과 제2캐소드전극(228)은 금속성분으로 형성되는데, 이것은 제1캐소드전극(139)과 제2캐소드전극(228)을 금속성분으로 증착하여, 제1발광부(140)와 제2발광부(220)의 발광층(136, 224)에서 발산하는 빛의 간섭을 최소화하는 역할을 하게 된다.
또한, 제1캐소드전극(139)과 제2캐소드전극(228)은 서로 분리되도록 형성되는데, 이것은 하나의 구동부(120)로 제1발광부(140)와 제2발광부(220)를 구동할 때, 각각의 캐소드전극을 분리 구동하여 전면발광과 배면발광을 제어하기 위한 것이다.
이와 같은 구조로 본 발명에서 제2발광부(220)는 제1발광부(140) 보다 상대적으로 작게 형성되어, 제1기판(100)의 제1발광부(140)는 메인디스플레이를 목적으로 하고, 제2기판(200)의 제2발광부(220)는 서브디스플레이를 목적으로 하게 된다.
또한, 상기 목적에 의해 제1기판(100)은 배면발광(Bottom emission) 구조가 되고, 제2기판(200)은 전면발광(Top emission)을 하게 된다.
여기서, 전술한 본 발명의 실시예는, 제2발광부(220)가 형성된 제2기판(200)의 양쪽 가장자리에 함몰 형성된 게터홈(300)을 형성하여, 그 내부에는 게터(310)가 형성된 것이다.
또한, 실란트(350)에 의해 합착 된 제1기판(100)과 제2기판(200)의 내부는 진공상태이다.
한편, 본 발명의 실시예의 전계발광소자(500)는 유기전계발광층을 일례로 기술하였으나 무기전계발광소자에도 적용가능함은 물론이다.
전술한 실시예에 의하면, 하나의 구동부(120)로 상면부와 하면부에 형성된 발광부를 구동하여, 양면발광디스플레이용 전계발광소자를 구현할 수 있게 된다.
또한, 종래와 같이 두 개의 패널을 각각 제작하여 합착하지 않고도 양면발광디스플레이용 전계발광소자를 구현할 수 있게 된다.
이에 따라, 이동 단말기나 양면발광디스플레이용 전계발광소자를 저가격으로 제작할 수 있게 된다.
이하, 도 3 내지 도 14를 참조하여 본 발명에 따른 전계발광소자의 제조방법을 기술하겠고, 동일 구성에 대해서는 동일 부호를 사용하겠다.
도 3 내지 도 14는 전계발광소자의 제조공정을 순서에 따라 단계별로 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 전계발광소자(500)의 제조방법은, (a) 제1기판과 제2기판에 다수의 화소영역을 정의하는 단계를 다음과 같이 진행한다.
제1기판(100)과 제2기판(200)을 다수의 화소영역(P)을 정의하여 박막트랜지스터(스위칭 소자와 이에 연결된 구동소자)를 형성하는 준비를 한다.
여기서, 제1기판(100)과 제2기판(200)은 투명의 재질을 준비한다.
(b) 제1기판의 각 화소영역에는 스위칭소자와 이에 연결된 구동소자(105)를 형성하나, 구동소자의 게이트(110), 소스(106) 및 드레인(108) 상에는 각각 층간절연막(114)을 형성하며, 소스(106)와 드레인(108)에는 콘택홀(103)을 갖도록 하는 단계를 다음과 같이 진행한다.
본 단계에서는 박막트랜지스터를 형성하게 되는데, 다수의 화소영역이 정의된 제1기판(100) 전면에 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 실리콘 절연물질 그룹 중 선택된 어느 하나로 버퍼층(102)을 형성한다.
버퍼층(102) 상에 비정질 실리콘(a-Si)을 증착한 후 탈수소화 과정과 열을 이용한 결정화 공정을 진행하여 다결정 실리콘 활성층(104)을 형성한 후 패터닝하여, 활성층(104)을 형성한다.
이후, 활성층(104)의 양옆에는 불순물을 주입하고 열처리하여 소스(106)와 드레인(108)이 형성되고, 활성층(104) 상에 게이트절연막(112)이 형성되고, 게이트절연막(112) 상에 게이트(110)가 형성된다.
여기서, 게이트절연막(112)은 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 실리콘 절연물질 그룹 중 선택된 어느 하나이다.
게이트(110) 상에는 층간절연막(114)을 증착하나, 콘택홀(103)을 갖도록 한다.
(c) 구동소자의 소스(106)와 드레인(108) 양옆에 형성된 층간절연막(114) 상에 제1전극(132)을 형성하는 단계를 다음과 같이 진행한다.
구동소자(105)의 소스(106)와 드레인(108) 양옆에 형성된 층간절연막(114) 상에 제1전극(132)을 형성하여 제1발광부(140)의 애노드전극을 형성한다.
여기서, 제1전극(132)은 ITO(indium-tin-oxide ;ITO) 또는 IZO(indium-zinc- oxide; IZO)와 같은 일함수가 높고, 투명한 전도성 물질을 형성한 후 패터닝을 하여 형성한 것이다.
(d) 드레인(108)의 콘택홀(103)에는 금속전극을 형성하나, 금속전극이 제1전극(132)과 일정영역 겹치도록 하여 구동부(120)를 형성하는 단계를 다음과 같이 진행한다.
콘택홀(103))에 의해 드러난 소스(106)와 드레인(108)에 금속성분을 증착하고 패터닝하여 금속전극인 소스전극(122)과 드레인전극(124)을 형성한다.
이때, 드레인전극(124)이 제1전극(132)과 일정 영역 겹치도록 하여 제1발광부(140)를 구동할 수 있도록 하는 구동소자(105)가 형성된다.
한편, 구동소자(105)의 소스전극(122)과 드레인전극(124)이 형성된 제1기판(100) 전면에는 전술한 무기절연물질 그룹 중 어느 하나를 선택하거나 또는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 어느 하나를 증착 또는 도포하여 보호막(126)을 형성한다.
(e) 제1전극(132) 상에 제1발광부(140)를 형성하는 단계를 다음과 같이 진행한다.
제1발광부(140)는 전술한 (d)단계에서 형성된 제1전극(132) 상에 정공주입층(134a)/정공전달층(134b)을 포함하여 제1하부공통막(134)을 적층 형성하고, 제1발광층(136)을 형성한다.
제1발광층(136) 상에는 전자전달층(138a)/전자주입층(138b)을 포함하여 제1상부공통막(138)을 적층 형성하고, 제1상부공통막(138) 상에 금속성분의 제1캐소드 전극(139)을 적층 형성하는 것을 포함하여 제1기판(100) 상의 공정이 완료된다.
한편, 제1발광층(136)과 제1캐소드전극(139)은 섀도 마스크를 이용하여 각 화소마다 독립적으로 패터닝 한다.
이후, 제2기판(200)의 공정은 다음과 같다.
(f) 제2기판(200)의 각 화소영역에 스페이서(202)를 형성하는 단계를 진행한다.
정의된 각 화소영역에 절연물질을 사용하여 스페이서(202)를 형성하는데, 스페이서(202)는 기판상에서 보았을 때, 섬 모양의 형태를 갖게 되겠다.
(g) 제2기판(200)과 스페이서(202) 상에 연결전극(210)과 제2전극(204)을 형성하는 단계를 진행한다.
제2기판(200)과 스페이서(202) 상에 ITO(indium-tin-oxide ;ITO) 또는 IZO(indium-zinc-oxide; IZO)와 같은 일함수가 높고, 투명한 전도성 물질을 형성한 후 패터닝을 하여 연결전극(210)과 제2전극(204)을 형성한다.
(h) 제2전극(204)과 연결전극(210) 주변 일부분에 선택적으로 절연막(206)을 형성하는 단계를 진행한다.
제2전극(204)과 연결전극(210) 주변 일부분에 폴리이미드와 같은 절연성 물질을 사용하여 선택적으로 절연막(206)을 형성한다.
(i) 연결전극(210) 주변에 격벽(208)을 형성하는 단계를 진행한다.
격벽(208)은 (h) 단계와 같이 절연성 물질을 사용하여 연결전극(210) 주변에 형성한다.
(j) 제2전극(204) 상에 제2발광부(220)를 형성하는 단계를 진행한다.
제2발광부(220)는 연결전극(210)과 전기적으로 연결된 제2전극(204) 상에 정공주입층(222a)/정공전달층(222b)을 포함하여 제2하부공통막(222)을 적층 형성하고, 제2하부공통막(222) 상에는 제2발광층(224)을 형성한다.
제2발광층(224) 상에는 전자전달층(226a)/전자주입층(226b)을 포함하여 제2상부공통막(226)을 적층 형성하고, 제2상부공통막(226) 상에 금속성분의 제2캐소드전극(228)을 적층 형성하는 것을 포함하여 제2기판(200) 상의 공정이 완료된다.
한편, 제2발광층(224)과 제2캐소드전극(228)은 섀도 마스크를 이용하여 각 화소마다 독립적으로 패터닝 한다.
여기서, 제1기판(100)에 형성된 제1발광부(140)에 비하여 제2기판(200)에 형성된 제2발광부(220)가 상대적으로 작은 것을 특징으로 한다.
이후, 각각의 제1기판(100)과 제2기판(200)을 배열하고, 합착하는 공정을 포함하는 단계는 다음과 같다.
(k) 제1기판(100)과 제2기판(200)을 이격 대향 하여 배치하나, 제2기판(200)의 연결전극(210)이 제1기판(100)의 금속전극과 맞붙도록 배열하는 단계를 진행한다.
여기서, 제2기판(200)의 연결전극(210)과 제1기판(100)의 금속전극인 드레인전극(124)이 전기적으로 접촉되게 배열한다.
(l) 제1기판(100)과 제2기판(200)의 양쪽 가장자리를 실란트(350)로 합착하는 단계를 진행한다.
이에 따라, 제1기판(100)과 제2기판(200)은 실란트(350)에 의해 합착 봉지 된다.
한편, 전술한 전계발광소자(500)의 제1발광부(140)와 제2발광부(220)는 각각 하나의 구동부(120)에 의해 구동되고, 제1캐소드전극(139)과 제2캐소드전극(228)이 서로 분리되도록 하는 것이 중요하다.
또한, 각각의 캐소드전극은 알류미늄(Al)이나 크롬(Cr)과 같은 일함수가 낮은 전도성 물질을 증착하여 형성하겠고, 알류미늄이나 크롬 이외 다른 물질로도 형성 가능함은 물론이다.
이에 따라, 하나의 구동부(120)로 제1발광부(140)와 제2발광부(220)를 구동할 때, 각각의 캐소드전극을 스위칭하여 전면과 배면을 제어할 수 있게 된다.
한편, 도 15와 도 16을 참조하여 보면, (i)단계에서는, 격벽(208)이 연결전극(210)을 감싸도록 형성하거나 또는 연결전극(210)을 사이에 두고 양쪽 편에 직선형태로 형성된 것 중 어느 하나로 형성할 수도 있겠다.
여기서, (a)단계에는, 제2기판(200)의 양쪽 가장자리의 일부에 함몰 형성된 게터홈(300)을 형성하는 단계를 포함한다.
게터홈(300)은 샌드 블라스팅이나 식각 공정을 통해 제거하여 사각형 또는 다각형 형상으로 게터 형상에 따른 게터홈(300)을 형성할 수 있는 것이다.
이에 따라, 전계발광소자(500) 내부의 양쪽 가장자리에는 게터(310)를 부착할 수 있는 게터홈(300)이 형성된다.
한편, (a)단계에 의해 (l)단계에는, 제2기판(200)의 게터홈(300)에 게터 (310)를 부착하는 단계를 포함하고, (l)단계에는, 제2기판의 양쪽 가장자리에 박막형 게터를 부착하는 단계를 포함하여 게터(310)를 부착할 수도 있겠다.
여기서, 박막형 게터는 증착공정 혹은 스크린 프린팅 공정 등을 사용하여 형성할 수 있겠다.
여기서, 본 발명을 바람직하게 실시하기 위해서 전계발광소자(500)는 유기전계발광소자를 일례로 하였으나 무기전계발광소자에도 적용 가능함은 물론이다.
여기서, 제조방법의 실시예에서는 제2기판(200) 상에 연결전극(210)을 형성하는 방법으로만 기술하였으나 전술한 구조에 나타나 있듯이, 제1기판(100)에 형성된 구동소자(105)의 드레인전극(124) 상에도 연결전극(210)을 형성할 수 있음은 물론이다.
이와 같은 제조방법을 통해 제조된 본 발명의 전계발광소자(500)는 제2발광부(220)가 제1발광부(140) 보다 상대적으로 작게 형성되어, 제1기판(100)의 제1발광부(140)는 메인디스플레이를 목적으로 하고, 제2기판(200)의 제2발광부(220)는 서브디스플레이를 목적으로 하게 된다.
또한, 상기 목적에 의해 제1기판(100)은 배면발광(Bottom emission) 구조가 되고, 제2기판(200)은 전면발광(Top emission)을 하게 된다.
전술한 제조방법에 의한 실시예에 나타나듯이, 본 발명은 하나의 구동부(120)로 상면부와 하면부에 형성된 발광부를 구동하여, 양면발광디스플레이용 전계발광소자를 구현할 수 있게 된다.
또한, 종래와 같이 두 개의 패널을 각각 제작하여 합착하지 않고도 양면발광 디스플레이용 전계발광소자를 구현할 수 있게 된다.
이에 따라, 이동 단말기나 양면발광디스플레이용 전계발광소자를 저가격으로 제작할 수 있게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상술한 본 발명의 구성에 따르면, 하나의 구동부로 상면부와 하면부에 형성된 발광부를 구동하여, 양면발광디스플레이용 전계발광소자를 구현할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 종래 두 개의 패널을 각각 제작하여 합착하지 않고도 양면발광디스플레이용 전계발광소자를 구현할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 양면발광디스플레이용 전계발광소자를 제조하는 방법을 제공하는 효과가 있다.
이에 따라, 이동 단말기나 양면발광디스플레이용 전계발광소자를 저가격으로 제작할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (29)

  1. 상호 이격 대향 배치되고 다수의 화소영역을 갖는 제1기판과 제2기판;
    상기 제1기판의 각 화소영역에 형성된 스위칭 소자와, 이에 연결된 구동소자를 포함하여 구성된 구동부;
    상기 구동소자와 전기적으로 연결된 제1발광부;
    상기 제2기판에 형성된 제2발광부;
    상기 제1기판 또는 상기 제2기판 중 어느 하나에 형성되어 상기 구동소자와 상기 제2발광부를 전기적으로 연결하는 연결전극; 및
    상기 제1 및 제2기판이 실란트에 의해 합착 된 것을 포함하는 전계발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2기판은 투명재질의 기판인 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1발광부는 제1전극;
    상기 제1전극 상에 정공주입층/정공전달층이 포함되어 적층된 제1하부공통막;
    상기 제1하부공통막 상에 적층된 제1발광층;
    상기 제1발광층 상에 전자전달층/전자주입층이 포함되어 적층된 제1상부공통막; 및
    상기 제1상부공통막 상에 적층된 제1캐소드전극;을 포함하는 전계발광소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2발광부는 제2전극;
    상기 제2전극 상에 정공주입층/정공전달층이 포함되어 적층된 제2하부공통막;
    상기 제2하부공통막 상에 적층된 제2발광층;
    상기 제2발광층 상에 전자전달층/전자주입층이 포함되어 적층된 제2상부공통막; 및
    상기 제2상부공통막 상에 적층된 제2캐소드전극;을 포함하되, 각 화소영역을 분리형성 하는 격벽을 더 포함하는 전계발광소자.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1전극은 상기 구동소자의 드레인전극과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연결전극은 상기 제2기판에 형성된 상기 제2전극과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연결전극의 내부에는 스페이서가 형성되어 돌출되도록 하고 섬 모양의 형상이며, 그 외부에는 도체 또는 반도체 중 어느 하나로 형성된 것을 포함하는 전계발광소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 연결전극은 상기 구동소자의 드레인전극에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  9. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제1캐소드전극과 상기 제2캐소드전극은 금속성분인 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1캐소드전극과 상기 제2캐소드전극은 서로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  11. 제1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2발광부는 상기 제1발광부 보다 상대적으로 작은 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1기판은 배면발광(Bottom emission)이고, 상기 제2기판은 전면발광(Top emission)인 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2발광부가 형성된 상기 제2기판의 양쪽 가장자리에는 함몰 형성된 게터홈을 형성되고 그 내부에는 게터가 형성된 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  14. 제1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전계발광소자는 유기전계발광층을 포함하는 전계발광소자.
  15. (a) 제1기판과 제2기판에 다수의 화소영역을 정의하는 단계;
    (b) 상기 제1기판의 각 화소영역에는 스위칭소자와 이에 연결된 구동소자를 형성하나, 상기 구동소자의 게이트, 소스 및 드레인 상에는 각각 절연막을 형성하나, 상기 소스 또는 드레인에는 콘택홀을 갖도록 하는 단계;
    (c) 상기 구동소자의 소스와 드레인 양옆에 형성된 절연막 상에 제1전극을 형성하는 단계;
    (d) 상기 드레인의 콘택홀에는 금속전극을 형성하나, 상기 금속전극이 상기 제1전극과 일정영역 겹치도록 하여 구동부를 형성하는 단계;
    (e) 상기 제1전극 상에 제1발광부를 형성하는 단계;
    (f) 상기 제2기판의 각 화소영역에 스페이서를 형성하는 단계;
    (g) 상기 제2기판 상에 제2전극과 연결전극을 형성하는 단계;
    (h) 상기 제2전극과 상기 연결전극 주변 일부분에 선택적으로 절연막을 형성하는 단계;
    (i) 상기 연결전극 주변에 격벽을 형성하는 단계;
    (j) 상기 제2전극 상에 제2발광부를 형성하는 단계;
    (k) 상기 제1기판과 상기 제2기판을 이격 대향 하여 배치하나, 상기 제2기판의 연결전극이 상기 제1기판의 상기 금속전극과 맞붙도록 배열하는 단계; 및
    (l) 상기 제1기판과 상기 제2기판의 양쪽 가장자리를 실란트로 합착하는 단계;를 포함하는 전계발광소자 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 및 제2기판은 투명재질의 기판인 것을 특징으로 하는 전계발광소자 제조방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 스위칭소자와 구동소자는 비정질 실리콘 액티브층 또는 다결정 실리콘 액티브층 중 어느 하나를 포함하는 전계발광소자 제조방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제1발광부는 제1전극;
    상기 제1전극 상에 정공주입층/정공전달층이 포함되어 적층된 제1하부공통막;
    상기 제1하부공통막 상에 적층된 제1발광층;
    상기 제1발광층 상에 전자전달층/전자주입층이 포함되어 적층된 제1상부공통막; 및
    상기 제1상부공통막 상에 적층된 제1캐소드전극;을 포함하는 전계발광소자 제조방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제2발광부는 제2전극;
    상기 제2전극 상에 정공주입층/정공전달층이 포함되어 적층된 제2하부공통막;
    상기 제2하부공통막 상에 적층된 제2발광층;
    상기 제2발광층 상에 전자전달층/전자주입층이 포함되어 적층된 제2상부공통막; 및
    상기 제2상부공통막 상에 적층된 제2캐소드전극;을 포함하는 전계발광소자 제조방법.
  20. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1전극과 상기 제2전극은 투명 도전막을 증착하고 패터닝된 전계발광소자 제조방법.
  21. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2발광부는 상기 제1발광부 보다 상대적으로 작은 것을 특징으로 하는 전계발광소자 제조방법.
  22. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1캐소드전극과 상기 제2캐소드전극은 금속성분인 것을 특징으로 하는 전계발광소자 제조방법.
  23. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1캐소드전극과 상기 제2캐소드전극은 서로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 전계발광소자 제조방법.
  24. 제15항에 있어서, 상기 (i)단계에서는,
    상기 격벽이 상기 연결전극을 감싸도록 형성하거나 또는 상기 연결전극을 사 이에 두고 양쪽편에 직선형태로 형성된 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전계발광소자 제조방법.
  25. 제15항에 있어서, 상기 (a)단계에는,
    상기 제2기판의 양쪽 가장자리의 일부에 함몰 형성된 게터홈을 형성하는 단계를 포함하는 전계발광소자 제조방법.
  26. 제15항에 있어서, 상기 (l)단계에는,
    상기 제2기판의 상기 게터홈에 게터를 부착하는 단계를 포함하는 전계발광소자 제조방법.
  27. 제15항에 있어서, 상기 (l)단계에는,
    상기 제2기판의 양쪽 가장자리에 박막형 게터를 부착하는 단계를 포함하는 전계발광소자 제조방법.
  28. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전계발광소자는 유기전계발광소자를 포함하는 전계발광소자 제조방법.
  29. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전계발광소자는 내부가 진공인 것을 특징으로 하는 전계발광소자 제조 방법.
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KR101362168B1 (ko) * 2007-12-31 2014-02-13 엘지디스플레이 주식회사 유기전계발광표시장치 및 그의 제조방법
KR101427667B1 (ko) 2008-07-04 2014-08-08 엘지디스플레이 주식회사 유기전계발광소자

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