KR100781613B1 - 화상표시장치, 유기발광다이오드 장치 및 그것의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 화상 표시 장치, 유기발광다이오드 장치 및 그것의 제조 방법은, 화상표시소자를 이루는 기판의 외부면에 광반사 물질로 이루어진 복수의 반사 격벽을 구성함으로써, 기판을 통해 외부로 전달되는 광을 시야각 내부로 모아 아웃 커플링을 향상시킬 수 있고, 각 셀에서 나온 광이 오버랩되어 선명도가 떨어지는 문제를 해결하여 색순도를 향상시킬 수 있게 되어, 보다 선명한 화질을 구현할 수 있는 효과를 제공한다.

LCD, PDP, OLED, 기판, 반사 격벽, 반사형 물질, 아웃 커플링, 트랩

Description

화상표시장치, 유기발광다이오드 장치 및 그것의 제조 방법{Image display device, OLED and its manufacturing method}

도 1은 종래 유기발광다이오드 구조가 도시된 단면도,

도 2는 종래 유기발광다이오드 구조에서 발생되는 아웃 커플링 상태를 설명하기 위한 단면도,

도 3은 공개특허 10-2004-88537호에 게시된 하방출형 유기발광다이오드의 단면도,

도 4는 등록특허 10-430349호에 게시된 광반사 필터 구조가 예시된 도면,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광다이오드의 단면 구조가 도시된 도면,

도 6은 본 발명에 따른 유기발광다이오드에서 스트라이프형 반사 격벽 배열 구조를 보여주는 저면도,

도 7은 본 발명에 따른 유기발광다이오드에서 매트릭스형 반사 격벽 배열 구조를 보여주는 저면도,

도 8a, 8b는 본 발명에 따른 유기발광다이오드의 제조 방법의 일 실시예가 도시된 순서도들,

도 9a, 9b는 본 발명에 따른 유기발광다이오드의 제조 방법의 다른 실시예가 도시된 순서도들,

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광다이오드의 단면 구조가 도시된 도면,

도 11은 본 발명에 따른 다른 화상표시장치인 PDP단면 구조가 도시된 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 유리 기판 51 : 양극 전극층

52 : 음극 전극층 53 : 유기 발광층

55 : 분리 격벽 60, 60' : 반사 격벽

71 : 전면판 72 : 배면판

74 : 형광체 75 : 분리 격벽

80 : 반사형 격벽

본 발명은 화상 표시 소자 또는 유기발광다이오드 소자에 관한 것으로서, 특히 소자의 아웃 커플링을 향상시켜 광배출 효율을 높이고 킬 수 있는 화상 표시 장치, 유기발광다이오드 장치 및 그것의 제조 방법에 관한 것이다.

화상 표시 장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라스마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP), 전계 방출 디스플레이(Field Emission Display; FED) 등을 비롯하여 유기발광다이오드(Organic light emitting diode; OLED) 등이 널리 알려져 있다.

이와 같은 화상 표시 장치 중에서 유기발광다이오드를 중심으로 설명하고자 한다.

도 1은 일반적으로 유기발광다이오드 소자의 기본 구조를 나타낸 개략적인 도면으로서, 유기발광다이오드(OLED; Organic light emitting diode) 소자는 전자주입전극인 음극(cathode) 전극층(11)과 정공주입전극인 양극(anode) 전극층(12)으로부터 각각 전자와 정공을 유기 발광층(13) 내로 주입시켜 주입된 전자와 홀이 결합하여 생성된 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 것을 이용한 화상 표시 소자이다.

즉, 유기발광다이오드 소자는 유리 기판(10)의 상면에 음극과 양극이 직교하는 방향으로 교차하게 배열되고, 음극 전극층(11)과 양극 전극층(12) 사이에는 두 전극층에서 각각 주입된 전자와 정공이 쌍을 이루고 있다가 소멸되면서 에너지를 방사하여 광을 방출하는 유기 발광층(13)이 위치된다. 그리고 상기 두 전극층(11)(12)이 서로 교차하는 중첩 영역에 화소를 이루는 각 셀이 위치된다.

이와 같은 유기발광다이오드 소자는 광 방출 방향에 따라 크게 상방출(top-emitting)형과 하방출(bottom-emitting)형으로 구분할 수 있다.

상방출형 OLED는 유기 발광층(13)에서 방출되는 광이 유리 기판(10)을 통과 하지 않고 바로 전면을 통해 관찰자에게 도달하게 하는 방식으로서, 두 전극층(11)(12) 중 유리 기판(10)에 바로 부착된 층(예를 들면 양극)이 반사형 금속 전극으로 구성되고, 유리 기판(10)에서 떨어진 층(예를 들면 음극)이 빛이 투과되도록 투명 전극으로 구성된다.

반대로 하방출형 OLED는 유기 발광층(13)에서 방출되는 광이 유리 기판(10)을 통과한 후에 관찰자에게 도달하게 하는 방식으로서, 이때에는 두 전극층(11)(12) 중 유리 기판(10)에 바로 부착된 층이 ITO 등으로 이루어진 투명 전극으로 구성되고, 유리 기판(10)에서 떨어진 전극층은 반사형인 금속 전극으로 구성된다.

한편, 상기와 같은 유기발광다이오드소자는 박막 발광 장치의 특성상 주요하게 고려되어야 할 사항으로 아웃 커플링(out coupling)이 있는데, 아웃 커플링이란 상기 유기 발광층(13)에서 발생한 최초의 빛 중 투명 전극 및 투명 기판을 거치면서 손실되는 빛의 양을 뺀 순수하게 투명 기판을 빠져나와 외부로 방사되는 빛의 양에 대한 것으로서, 외부로 방사되는 빛의 양(I)과 최초로 발생된 빛의 양(Io)에 대한 비(I/Io)로 나타낸다.

도 2는 유기발광다이오드소자의 아웃 커플링을 상태를 보여주는 도면으로서, 유기 발광층(13)으로부터 출력되는 빛의 양을 100%라 할 때, 이 빛은 음극 전극층(11)을 통과하면서 약 51% 정도의 빛이 웨이브가이딩(waveguiding)되어 손실되고, 그 나머지 빛은 유리 기판(10)을 통과하면서 약 31.5% 정도가 웨이브가이딩 되거나 측면으로 새어나간다. 결국 유기 발광층(13)에서 나온 빛의 약 17.5% 만이 외부로 방사되는 것이다. 이때 아웃 커플링이 0.175인 셈이다.

도 2에서 참조번호 20은 광검출기를 도시한 것이다.

이와 같은 아웃 커플링 즉, 광 배출 효율을 향상시키기 위해, 다양한 방법들이 연구되어 제안되고 있다.

도 3은 대한민국 공개 특허 10-2004-88537호에 게재된 발명의 도면으로서, 하방출 구조를 갖는 OLED 소자를 보여준다. 유리 기판(30)에 투명 전극 띠(31)가 형성되고, 상기 투명 전극 띠(31)와 직교하는 방향으로 교차되는 유기 EL층(33) 및 반사형인 전극 띠(32)가 각각 형성된다.

여기서 상기 유기 EL층(33)과 반사형인 전극 띠(32) 사이에는 선형 분리 격벽(35)들이 형성되는데, 이 선형 분리 격벽(35)들은 셀 행들 또는 셀 열들 사이의 양호한 전기적 격리를 제공하기 위해 설치된 것으로서, 일반적으로 상기 투명 전극 띠(31)와 반사형 전극 띠(32) 사이에 구비되는 격리층(37)에 사용되는 재질과 동일한 절연 물질로 형성된다.

이와 같은 상기 공개 발명에서 상기 선형 분리 격벽(35)은 전극들(31)(33) 사이의 전기적 절연을 위해 설치된 것이고, 아웃 커플링을 향상시키기 위한 구조물은 아니며, 아웃 커플링을 향상시키기 위해 상기 공개 발명에서는 광을 배출하는 유리 기판(30) 쪽에 마이크로 렌즈(미도시)를 구성하여, 출사광을 효율을 높이는 방법을 이용하고 있다.

그러나 상기와 같이 마이크로 렌즈를 구성하는 경우에 광 배출 효율은 증가시킬 수 있으나, 각각의 디스플레이 소자 특성에 맞게 렌즈를 광학적으로 설계하는 과정이 복잡할 뿐만 아니라 유리 기판에 렌즈를 부착하여 구성하는 공정도 쉽지 않기 때문에 제작 공정이 복잡하여 양산성이 떨어지고, 제작 비용을 크게 증가시키게 되는 문제점이 발생된다.

또한, 상기 공개 발명에 구성되는 마이크로 렌즈로는, 각 셀에서 외부로 방출되는 광 사이에 발생하는 오버랩(Overlap)을 줄이는 데는 한계가 있기 때문에 보다 선명한 화질을 구현하기 어려운 문제점도 발생된다.

도 4는 대한민국 등록특허 10-430349에 게재된 특허 발명을 도시한 도면으로서, 이 특허 발명은 유리 기판(40)에 광반사 방지 필터(45)(45')를 구비하여 각 화소에서 발생하는 발광 세기의 감소를 방지하면서 외부로부터 들어오는 빛의 반사율을 낮추어, 표시되는 영상 신호의 대비비(contrast ratio)를 향상시키기 위한 발명이다.

이와 같은 특허 발명의 광반사 방지 필터(45)는 기판의 표면에 유효 피치가 300 nm 내지 1200 nm인 서로 다른 굴절률의 두 물질이 2차원의 주기적인 패턴으로 이루어진다.

그러나 상기 특허 발명의 광반사 방지 필터(45)는 굴절율이 다른 두 물질 즉, 공기로 이루어진 저굴절 물질과 굴절율이 1 이상인 고굴절 물질로 이루어져, 외부광의 반사율을 낮추는 데는 어느 정도 효과가 있으나, 내부에서 방출되는 빛은 상기 고굴절 물질에 의해 흡수됨에 따라 광 방출 효율 즉, 아웃 커플링을 높이는 데는 한계가 있으며, 또한 굴절율이 다른 2차원 패턴 구조에 의해 빛이 산란되거나 빛이 오버랩(overlap)되는 등의 문제는 여전히 발생하게 됨에 따라 보다 선명한 화 질을 구현하는 데는 역시 한계가 있는 문제점이 발생되고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 유리 기판의 외면에 고반사성을 갖는 반사 격벽을 형성함으로써 유리 기판을 통해 외부로 전달되는 광을 시야각 내부로 모아 아웃 커플링을 향상시킬 수 있는 하는 화상 표시 장치, 유기발광다이오드 장치 및 그것의 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은 유리 기판에 형성된 반사 격벽을 통해 인접한 다른 색상의 서브 픽셀에서 나온 광과 오버랩되어 선명도가 떨어지는 문제를 해결하여 색순도를 향상시킴으로써 보다 선명한 화질을 구현할 수 있는 하는 화상 표시 장치, 유기발광다이오드 장치 및 그것의 제조 방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.

또한 본 발명은 유리 기판에 형성된 반사 격벽이 외부광을 반사시킴으로써 편광 필름을 사용하지 않아 공정을 단순화할 수 있고, 또한 편광 필름의 부착으로 인한 아웃 커플링의 저하를 줄여, 보다 높은 빛 방출 효율을 얻을 수 있는 하는 화상 표시 장치, 유기발광다이오드 장치 및 그것의 제조 방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

또한 본 발명은 유리 기판에 형성된 반사 격벽을 역 사다리꼴 모양으로 형성함으로써 외부광의 반사 효율은 높이고, 출사광의 트랩율은 최소화함으로써 광방출 효율을 증가시킬 수 있는 유기발광다이오드 장치 및 그것의 제조 방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 화상 표시 장치 장치는, 화상표시소자를 이루는 기판과, 상기 기판에서 광이 외부로 방출되는 외부면에 구비되고, 광반사 물질로 이루어진 복수의 반사 격벽으로 구성되어, 상기 화상표시소자에서 발생된 빛은 상기 반사 격벽과 반사 격벽 사이로 출광되고, 외부에서 들어오는 빛은 상기 반사 격벽에 반사되게 하여 아웃 커플링을 향상시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 반사 격벽은 그 횡단면이 상기 기판에서 멀어질수록 점차 확장된 구조로 형성되는 것이 바람직하고, 구체적으로는 역사다리꼴 구조로 형성될 수 있다.

상기 반사 격벽은 상기 화상표시소자에서 각 셀 영역 사이에 경계를 형성하도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기 반사 격벽은 빛 반사 성질을 갖는 금속화합물 또는 고분자 화합물로 상기 기판에 패턴화되어 형성되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 상기 반사 격벽은 실리콘 화합물, 알루미늄 화합물, 네가티브 폴리이미드, 네가티브 포토레지스트 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.

상기 반사 격벽은 상기 기판에 매트릭스 구조 또는 스트라이프 구조로 패턴화되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 화상표시소자는 상기 기판의 일측면에 두 개의 전극층이 구비되고, 상기 두 전극층 사이에 두 전극층에서 제공된 전자와 정공에 의해 빛을 발생시 키는 유기발광층이 구비된 유기발광다이오드일 수 있다.

여기서 상기 유기발광다이오드는 상기 반사 격벽이 기판의 타측면에 구비된 하방출형(bottom-emitting) 구조인 것이 바람직하다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 화상 표시 장치 장치의 제조 방법은, 기판의 표면에 금속화합물 또는 고분자 화합물로 이루어진 반사형 물질로 반사 격벽을 형성할 박막을 형성하고, 그 위에 감광제층을 도포하는 단계와; 상기 감광체층 위에 광 마스크를 위치시키고, 노광기를 이용하여 상기 감광제층을 감광시키는 단계와; 상기 단계에서 감광된 부분 또는 비감광 부분을 현상하여 제거하고, 상기 박막을 에칭하여 반사 격벽을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 금속화합물 또는 고분자 화합물은 이방성 식각공정이 가능하도록 방향성을 갖는 결정구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 상기 반사 격벽은 실리콘 화합물, 알루미늄 화합물 중 적어도 어느 하나의 물질로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 반사 격벽은 기판으로부터 멀어질수록 횡단면이 점차 확장되게 형성될 수 있도록 박막을 에칭하여 형성하는 것이 바람직하다.

또한 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 화상 표시 장치 장치의 제조 방법은, 기판의 표면에 감광성 수지재를 포함한 반사형 물질로 반사 격벽을 형성할 박막층을 형성하는 단계와; 상기 박막층 위에 포토 마스크를 위치시키고, 노광기를 이용하여 상기 감광성 수지로 이루어진 박막층을 감광시키는 단계와; 상 기 박막층을 현상하고 제거하여 반사 격벽을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 감광성 수지재는 네거티브 폴리이미드(negative polyimide) 또는 네거티브 포토레지스트(negative photoresist)를 이용하는 것이 바람직하다.

상기 기판에 특정 전극을 분리시켜 절연하기 위한 분리 격벽을 형성할 경우에, 상기 분리 격벽을 형성한 다음에, 상기 반사 격벽을 형성하는 각 단계가 순차적으로 수행하는 방법이 가능하다.

이와 다르게 상기 기판에 특정 전극을 분리시켜 절연하기 위한 분리 격벽을 형성할 경우에, 상기 기판의 양측면에서 상기 반사 격벽을 형성하는 각 단계를 이용하여 분리 격벽과 반사 격벽을 동시에 형성하는 방법을 이용할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광다이오드의 단면 구조가 도시된 도면이다.

도 5에 도시된 유기발광다이오드는 공지의 유기발광다이오드의 구성에 본 발명의 주요 특징부인 반사 격벽(60)이 구성된다.

본 발명에 따른 유기발광다이오드는 하방출형 구조에 용이하게 적용될 수 있는데, 이의 구조를 살펴보면, 광이 투과될 수 있는 유리 기판(50)의 상면에 다수의 양극 전극층(51)과 음극 전극층(52)이 서로 직교하는 방향으로 교차하게 배열되고, 이 양극 전극층(51)과 음극 전극층(52) 사이에 두 전극층(51)(52)에서 각각 주입된 전자와 정공이 쌍을 이루고 있다가 소멸되면서 에너지를 방사하여 광을 방출하는 유기 발광층(53)이 위치된다.

따라서 상기 양극 전극층(51)과 교차하는 음극 전극층(52) 및 유기 발광층(53)이 교차하는 위치에 각각의 셀 영역이 형성하게 되고, 이러한 셀들은 통상 화상표시장치의 셀 배치구조와 같이 격자 구조인 매트릭스 타입으로 배열된다.

참고로 도면에서는 양극 전극층(51)이 유리 기판(50)에 접하게 설치된 투명 전극으로 구성된 상태를 예시하였으나, 도면에서와 반대로 음극 전극층(52)을 유리 기판(50)에 접하게 하고 양극 전극층(51)은 외측에 배치하여 구성하는 것도 가능하다.

상기 유기 발광층(53)을 이루는 패턴 사이에는 절연층(54) 위에 셀 행들 또는 셀 열들 사이의 음극 전극층의 전기적 격리를 위하여 절연 물질로 이루어진 분리 격벽(55)이 형성된다. 여기서 상기 분리 격벽(55)은 전술한 공개 특허 10-2004-0088537에 게시된 선형 분리 격벽과 동일한 구성으로 형성하는 것이 바람직하다.

특히 상기와 같이 구성된 유기발광다이오드의 배면에는 광반사 물질로 이루어진 복수의 반사 격벽(60)이 구비되는데, 이 반사 격벽(60)은 상기 유기 발광층(53)에서 발생된 빛은 반사 격벽(60)과 반사 격벽(60) 사이의 공간을 통해 출광되도록 하고, 외부에서 들어오는 빛은 반사되게 하여 아웃 커플링을 향상시킬 수 있도록 구성된다.

상기 반사 격벽(60)은 R, G, B의 서브픽셀에서 발광되는 빛이 서로 오버랩되 지 않도록 상기 각 셀 영역 사이에서 직선 형태의 경계를 형성하도록 배치되는 것이 바람직한데, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 스트라이프 구조로 배열하여 구성하거나 도 7에서와 같이 반사 격벽(60')이 격자형인 매트릭스 구조로 배열하여 구성할 수 있다. 상기 반사 격벽(60)(60')들 사이의 공간은 상기에서 설명한 바와 같이 각각의 셀들이 위치된다.

여기서 상기 반사 격벽(60)의 배치 구조가 스트라이프 또는 매트릭스 타입으로 이루어진 것을 예시하여 설명하였으나, 유기발광다이오드를 포함한 화상 표시 장치의 화소를 이루는 각 셀들의 배치 구조에 따라 다양하게 적용할 수 있음은 물론이다.

또한 상기 반사 격벽(60)은 그 횡단면이 상기 유리 기판(50)에서 멀어질수록 점차 확장된 구조로 형성되는데, 본 실시예에서는 역 사다리꼴 구조로 형성된 것을 예시한다. 그 이유는 기판의 내부에서 외부로 전달되는 빛의 양을 최대한 크게 하면서도 외부에서 내부로 들어오는 빛의 양은 최대한 줄이도록 하기 위한 것이다. 따라서 상기 반사 격벽(60)이 유리 기판(50)에 접하는 면은 최대한 그 면적을 좁게 하여 구성하는 것이 바람직하고, 반대쪽 면은 주변 반사 격벽(60) 사이의 공간으로 내부에서 출사된 광이 충분히 방사될 수 있을 정도의 크기로 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 상기 반사 격벽(60)은 광반사 물질로 이루어지는 바, 통상적으로 광반사 물질로 사용되고 있는 금속화합물 또는 고분자 화합물을 이용할 수 있고, 보다 구체적으로는 실리콘 화합물, 알루미늄 화합물, 폴리이미드 중 어느 하나 또 는 그 이상을 혼합하여 구성된 물질로 형성할 수 있다.

다음, 상기 반사 격벽(60)을 형성하는 바람직한 유기발광다이오드의 제조 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 유기발광다이오드 소자의 제조 방법은 ITO 및 절연층의 패턴 형성 공정, 유기 박막 및 금속 전극의 진공 박막 증착 공정, 봉지 공정, 모듈 조립 공정으로 크게 나누어진다.

여기서 본 발명의 특징적인 공정인 반사 격벽(60)을 형성하기 위한 공정은 상기 패턴 형성 공정과 동시 또는 이후 바로 진행하는 것이 바람직하고, 실시 조건에 따라서는 상기 진공 박막 증착 공정을 마친 후에 진행하는 것도 가능하다.

반사 격벽(60)을 역사다리꼴(reverse taper angle type)로 형성하는 공정으로, 이방성 결정 구조를 갖는 물질을 이용하여 습식 에칭 공정을 통해 반사 격벽을 형성하는 제 1 방법과, 감광성 수지재를 이용하여 현상 공정을 통해 반사 격벽을 형성하는 제 2 방법을 이용할 수 있다.

즉, 상기 제 1 방법은 이방성 식각공정이 가능한 결정구조를 갖는 물질을 사용하여 반사 격벽(60)을 형성할 때, 포토 및 에칭공정을 순차적으로 수행하여 반사 격벽을 형성하게 된다.

상기 제 2 방법은 역사다리꼴 격벽의 형성이 가능한 네커티브 폴리이미드(negative polyimide) 또는 네거티브 포토레지스트(negative photoresist)를 사용하여 반사 격벽을 형성할 때, 포토 공정만을 수행하여 반사 격벽을 형성하게 된다. 이때 상기 분리 격벽(55)을 형성하는 공정과 동일 또는 순차적으로 형성하는 것이 가능하다.

이와 같은 두 가지 반사 격벽 제조 공정에 대하여 도 8a 내지 도 9b를 참조하여 자세히 설명한다.

도 8a, 8b는 본 발명에 따른 유기발광다이오드의 제조 방법의 일 실시예가 도시된 순서도로서, 이를 참조하여 상기 제 1 방법을 통해 반사 격벽을 형성하는 방법을 설명한다.

상기 제 1 방법은, 도 8a를 참고하면, 유리 기판(50)의 일측면에 Cr 패터닝, ITO 패터닝, 절연층 패터닝을 실시한 후에, 감광성 수지 등을 이용하여 도 5에서와 같은 분리 격벽(55)을 형성한다.(S₁₁)

이와 같이 패터닝 공정을 거친 유리 기판(50)의 타측면에, 도 8b의 (A)에서와 같이 유리 기판(50)의 표면에 실리콘 화합물, 금속 화합물 등의 이방성 결정구조를 갖는 물질로 반사 격벽(60)을 형성하기 위한 박막(60A)을 형성하고, 그 위에 포지티브(positive) 감광제층(62)을 도포한다.(S₁₂)

다음 도 8의 (B)에서와 같이 상기 감광제층(62) 위에 포토 마스크(64)를 위치시키고, 노광기를 이용하여 상기 감광제층(62)을 감광시키는 노광 공정을 수행한다.(S₁₃)

다음, 상기 감광제층(62)이 포지티브형 이므로, 도 8의 (C)에서와 같이 감광된 부분을 현상하여 제거하고,(S₁₄) 패턴이 형성된 감광제층(62)을 마스크로 하여 노출된 격벽 형성 물질로 이루어진 박막(60A)을 역사다리꼴 구조가 되도록 에칭함으로서, 도 8의 (D)에서와 같이 일정 간격마다 일정 높이를 가진 역사다리꼴 반사 격벽(60)을 형성할 수 있게 된다.(S₁₅)

여기서 역사다리꼴의 반사 격벽(60)의 형성은 실리콘 화합물, 금속 화합물 등의 이방성 결정구조를 갖는 물질을 이용함으로써 가능하다. 즉, 반사 격벽의 물질이 이방성 식각(anisotropic etching)이 가능한 단결정(single crystal) 실리콘 화합물로 이루어진 경우에, 이방성 식각에 일반적으로 널리 사용되는 식각용액을 사용하여 습식 에칭 공정을 수행한다면, 상기 반사 격벽은 방향성을 갖는 단면을 가질 수 있다. 이와 같이 결정방향에 따라 식각속도가 다른 특성을 갖는 물질로 반사 격벽층을 구성함으로써 상기와 같은 이방성 식각 공정을 통해 역사다리꼴 단면을 갖는 반사 격벽을 형성시킬 수 있는 것이다.

한편, 상기와 다르게 감광제로 네거티브(negative) 감광제를 사용한 경우에는 감광되지 않은 부분을 현상하여 제거한 다음, 상기와 같은 방법으로 박막(60A)을 역사다리꼴 구조가 되도록 에칭하여 반사 격벽(60)을 형성한다.

도 9a, 9b는 본 발명에 따른 유기발광다이오드의 제조 방법의 다른 실시예가 도시된 순서도들로서, 이를 참조하여 상기 제 2 방법을 설명한다.

상기 제 2 방법은 반사 격벽을 형성하는 물질로, 네거티브 폴리이미드(negative polyimide) 또는 네거티브 포토레지스트(negative photoresist)를 이용 한다.

이는 폴리이미드 중 포지티브 폴리이미드(positive PI)는 등방성이어서 테이퍼진 경사면을 형성하기 어렵기 때문에 반사 격벽으로 폴리이미드를 사용할 때는 전술한 제조 방법과 같은 에칭 공정이 아닌 포토 공정(Photography)을 이용하여야 한다.

이와 같은 제 2 방법은 도 5에서의 분리 격벽(55)과 반사 격벽(60)을 순차적으로 형성하는 방법과, 동시에 형성하는 방법 두 가지가 가능하다.

분리 격벽(55)과 반사 격벽(60)을 순차적으로 형성하는 방법은, 도 9a, 도 9b를 참조하면, 유리 기판(50)의 일측면에 Cr 패터닝, ITO 패터닝, 절연층 패터닝을 실시한 후에, 감광성 수지 등을 이용하여 분리 격벽(55)을 형성한다.(S₂₁)

이와 같은 패터닝 공정을 거치면서, 분리 격벽(55)이 형성된 유리 기판(50)을 뒤집은 상태에서, 유리 기판(50)의 타측면에 도 9b의 (A)에서와 같이 감광성 수지 즉, 네거티브 폴리이미드 또는 네거티브 포토레지스트를 사용하여 반사 격벽(60')을 형성하기 위한 박막층(60B)을 형성된다.(S₂₂)

다음, 도 9b의 (B)에서와 같이 상기 박막층 위에 포토 마스크(64)를 위치시키고, 노광기를 이용하여 상기 감광성 수지로 이루어진 박막층(60B)을 감광시키는 노광 공정을 진행한다.(S₂₃)

다음, 도 9b의 (C)에서와 같이 감광된 부분을 현상하여 제거하되, 이때 역사다리꼴 구조를 갖도록 현상함으로써 일정 간격마다 일정 높이를 가진 역사다리꼴 패턴 즉, 반사 격벽(60')을 형성할 수 있게 된다.(S₂₄)

상기와 같은 방법과 다르게 분리 격벽(55)과 반사 격벽(60')을 동시에 형성하는 방법은, 상기 분리 격벽(55)과 반사 격벽(60')을 형성하기 위한 물질이 동일한 경우에 사용되는 것이 바람직한데, 유리 기판의 상부와 하부에 분리 격벽과 반사 격벽을 형성하기 위한 박막층을 각각 도포한 다음, 상부와 하부에서 포토 마스크를 각각 위치시킨 상태에서, 상측과 하측에서 동시에 두 박막층에 노광 공정을 진행하고, 이후 현상 공정을 진행하여 분리 격벽과 반사 격벽을 형성함으로써 가능하게 된다.

이와 같이 분리 격벽(55)과 반사 격벽(60')을 동시에 형성할 경우에 소자 제조 공정이 단순화됨과 아울러 소자의 대량 생산이 가능해진다.

한편, 상기 반사 격벽(60)을 형성하는 방법은 상기한 방법 외에 스크린 프린팅법, 스퍼터링법, 진공증착법, 또는 졸-겔 법 등을 이용한 통상적인 패턴 형성 방법을 응용하여 형성하는 것도 가능하다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광다이오드의 단면 구조가 도시된 도면로서, 전술한 일 실시예의 유기발광다이오드는 도 5에서 유기 발광층(53) 사이에 분리 격벽(55)이 형성된 것과 달리 분리 격벽(55)이 형성되지 않은 하방출형 유기발광다이오드에 전술한 바와 같은 본 발명의 반사 격벽(60)을 형성한 것이다.

이와 같은 본 발명의 다른 실시예의 유기발광다이오드는 분리 격벽(55)이 삭제된 것을 제외하고는 전술한 일 실시예의 구성과 동일하므로, 동일한 참조번호를 부여하고, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.

또한 반사 격벽(60)을 형성하는 방법에 있어서도 전술한 제조 방법에서 분리 격벽을 형성하는 공정을 제외하면 나머지 공정은 동일하게 이루어지므로, 제조 방법에 대해서도 중복 설명을 피하기 위해 생략한다.

한편, 상기에서는 하방출형 유기발광다이오드에 대하여 예시하여 설명하였으나, 실시 조건에 따라서는 상방출형 유기발광다이오드에도 적용할 수 있음은 물론이다. 이때에는 도 5에서 유기 발광층(53) 사이에 구비되는 분리 격벽(55) 대신에 빛 반사 특성을 갖는 전술한 바와 같은 반사 격벽(60)을 구성하면 가능하게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 유기발광다이오드 장치는, 유리 기판(50)의 상면에 위치된 양극 전극층(51)과 음극 전극층(52)에서 각각 주입된 정공과 전자가 유기 발광층(53)에서 쌍을 이루고 있다가 소멸되면서 에너지를 방사하여 광을 방출하게 되고, 이 방출된 빛은 유리 기판(50)을 통과한 다음, 상기 반사 격벽(60) 사이의 공간을 통해 외부로 방사된다.

이때 상기 반사 격벽(60)은 상기 유리 기판(50)을 통과하여 외부로 방사되는 빛을 시야각 내부로 모아서 방출하게 되므로, 아웃 커플링을 향상시킬 수 있고, 특히 상기 반사 격벽(60)이 각각의 셀 구분 영역에 배치됨으로써 인접한 다른 색상의 서브 픽셀에서 나온 광들이 서로 오버랩되어 선명도가 떨어지는 문제를 해결하여 색순도를 향상시킬 수 있게 된다.

또한 상기 반사 격벽(60)은 유리 기판(50)에 역 사다리꼴 모양으로 형성되어 외부로부터 유리 기판(50) 쪽으로 입사되는 외부광의 반사 효율은 높이는 반면, 출사광이 빠져나오지 못하는 트랩율은 줄일 수 있게 된다.

한편, 종래 기술에서 설명한 공지된 등록특허 10-430349에 게시된 광반사 방지 필터는 빛이 통과할 수 있는 물질로서, 굴절율이 1 이상인 고굴절율을 갖는 물질로 이루어진 반면, 본 발명의 상기 반사 격벽(60)은 빛을 흡수되거나 통과시키지 않고 반사시킬 수 있는 물질인 금속 또는 고분자 화합물로 이루어져 내부에서 나오는 광과 외부에서 들어오는 광을 관찰자 방향으로 반사시킬 수 있도록 구성된다.

따라서 상기 등록 특허의 광반사 방지 필터는 외부광의 반사량을 조절하는 편광 필터적 성질을 갖는 반면, 본 발명의 반사 격벽(60)은 전반사 거울의 성질을 갖게 되어 그 구성 및 기능이 상이하고, 이에 따라 광반사 방지 필터를 제거하더라도 상기 반사 격벽(60)에 의해 외부광이 반사됨으로써 외부광에 의한 아웃 커플링이 떨어지는 현상을 줄일 수 있게 된다.

상기한 본 발명의 실시예는 유기발광다이오드를 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, LCD, PDP, FED, 전자 종이 등의 화상 표시 장치에 모두 적용할 수 있음은 물론이다.

도 11은 상기 화상 표시 장치 중 PDP에 적용된 경우를 예시하여 설명한다.

PDP의 기본적인 구성은 널리 공지되어 있으므로, 주요 구성 부분에 대해서는 간단하게 설명한다.

PDP는 전면판(71)과, 상기 전면판(71)에 평행하게 위치한 배면판(72)의 접합으로 구성되고, 그 사이에 각각의 셀 영역을 구분하는 분리 격벽(75)이 구비됨과 아울러, 내부 공간에 형광체(74)가 도포된다.

상기 전면판(71)에는 평행하게 배열된 한 쌍의 표시 전극, 즉, 유지 전극 및 스캔 전극(Z, Y)을 포함하며, 상기 배면판(2)은 상기 표시 전극(Z, Y)에 수직인 방향으로 배열된 데이터 전극(X)을 포함하고 있다. 상기 전면판(71) 및 배면판(72)에는 복수개의 상기 표시 전극(Z, Y)쌍과 데이터 전극(X)이 행과 열로 배열되어 있다.

특히, 상기 전면판(71)의 상부에는 전술한 유기발광다이오드에 구성된 반사 격벽(80)이 형성된다.

상기 반사 격벽(80)은 반사형 물질로 이루어진 것으로서, 상기한 본 발명의 유기발광다이오드 소자에 구비되는 반사 격벽(60)과 동일하게 구성 제작되고, 전면판(71)과 배면판(72) 사이에 위치되는 분리 격벽(75)과 나란하게 배치되어 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 PDP도 상기 반사 격벽(80)에 의해 내부에서 방사되는 가시광선을 시야각 내부로 모아서 방출하게 되므로 아웃 커플링을 향상시킬 수 있음은 물론 각각의 셀 구분 영역에 배치됨으로써 인접한 다른 색상의 셀에서 나온 광과 오버랩되어 선명도가 떨어지는 문제를 해결할 수 있게 된다.

또한 상기 반사 격벽(80)에 의해 전면판(71)으로 입사될 수 있는 외부광이 반사됨으로써 외부광에 의해 아웃 커플링이 저하되는 현상도 줄일 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 실시예와 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상에 대한 당업자의 이해를 도모하기 위한 것으로, 예시적으로 이해되어야 하며, 본원 발명의 권리범위는 첨부된 청구범위 및 그에 균등한 것들에 의하여 정해져야 한다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 유기발광다이오드 장치 및 그것의 제조 방법은, 기판의 외면에 고반사성을 갖는 반사 격벽을 형성함으로써 기판을 통해 외부로 전달되는 광을 시야각 내부로 모아 아웃 커플링을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명은 유리 기판에 형성된 반사 격벽을 통해 인접한 다른 색상의 서브 픽셀에서 나온 광이 오버랩되어 선명도가 떨어지는 문제를 해결하여 색순도를 향상시킬 수 있고, 이에 따라 보다 선명한 화질을 구현할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명은 기판에 형성된 반사 격벽이 외부광을 반사시킴으로써 편광 필름을 사용하지 않아 공정을 단순화할 수 있고, 또한 편광 필름의 부착으로 인한 아웃 커플링의 저하를 줄여 보다 선명한 빛 방출 효율을 얻을 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명은 기판에 형성된 반사 격벽을 역 사다리꼴 모양으로 형성함으 로써 외부광의 반사 효율은 높이고, 출사광의 트랩율은 최소화함으로서 보다 높은 빛 방출 효율을 얻을 수 있는 이점도 있다.

Claims (17)

1. 화상표시소자를 이루는 기판과, 상기 기판에서 광이 외부로 방출되는 외부면에 구비되고, 광반사 물질로 이루어진 복수의 반사 격벽으로 구성되어,

   상기 화상표시소자에서 발생된 빛은 상기 반사 격벽과 반사 격벽 사이로 출광되고, 외부에서 들어오는 빛은 상기 반사 격벽에 반사되게 하여 아웃 커플링을 향상시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 반사 격벽은 그 횡단면이 상기 기판에서 멀어질수록 점차 확장된 사다리꼴 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 반사 격벽은 상기 화상표시소자에서 각 셀 영역 사이에 경계를 형성하도록 배치된 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 반사 격벽은 빛 반사 성질을 갖는 금속화합물 또는 고분자 화합물로 상기 유리기판에 패턴화되어 형성된 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 반사 격벽은 실리콘 화합물, 알루미늄 화합물, 네가티브 폴리이미드, 네가티브 포토레지스트 중 적어도 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 반사 격벽은 상기 기판에 매트릭스 구조 또는 스트라이프 구조로 패턴화된 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 화상표시소자는 상기 기판의 일측면에 두 개의 전극층이 구비되고, 상기 두 전극층 사이에 두 전극층에서 제공된 전자와 정공에 의해 빛을 발생시키는 유기발광층이 구비된 유기발광다이오드인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 유기발광다이오드는 상기 반사 격벽이 기판의 타측면에 구비된 하방출형(bottom-emitting) 구조인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
10. 기판의 표면에 금속화합물 또는 고분자 화합물로 이루어진 반사형 물질로 반사 격벽을 형성할 박막을 형성하고, 그 위에 감광제층을 도포하는 단계와;

    상기 감광체층 위에 광 마스크를 위치시키고, 노광기를 이용하여 상기 감광제층을 감광시키는 단계와;

    상기 단계에서 감광된 부분 또는 비감광 부분을 현상하여 제거하고, 상기 박막을 에칭하여 반사 격벽을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치의 제조 방법.
11. 청구항 10에 있어서,

    상기 금속화합물 또는 고분자 화합물은 이방성 식각공정이 가능하도록 방향성을 갖는 결정구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치의 제조 방법.
12. 청구항 10에 있어서,

    상기 반사 격벽은 실리콘 화합물, 알루미늄 화합물 중 적어도 어느 하나의 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치의 제조 방법.
13. 청구항 10 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 반사 격벽은 기판으로부터 멀어질수록 횡단면이 점차 확장되게 형성될 수 있도록 박막을 에칭하여 형성하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치의 제조 방법.
14. 기판의 표면에 감광성 수지재를 포함한 반사형 물질로 반사 격벽을 형성할 박막층을 형성하는 단계와;

    상기 박막층 위에 포토 마스크를 위치시키고, 노광기를 이용하여 상기 감광성 수지로 이루어진 박막층을 감광시키는 단계와;

    상기 박막층을 현상하고 제거하여 반사 격벽을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치의 제조 방법.
15. 청구항 14에 있어서,

    상기 감광성 수지재는 네거티브 폴리이미드(negative polyimide) 또는 네거티브 포토레지스트(negative photoresist)를 이용하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치의 제조 방법.
16. 청구항 14 또는 청구항 15에 있어서,

    상기 기판에 특정 전극을 분리시켜 절연하기 위한 분리 격벽을 형성할 경우에,

    상기 분리 격벽을 형성한 다음에, 상기 반사 격벽을 형성하는 각 단계가 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치의 제조 방법.
17. 청구항 14 또는 청구항 15에 있어서,

    상기 기판에 특정 전극을 분리시켜 절연하기 위한 분리 격벽을 형성할 경우에,

    상기 기판의 양측면에서 상기 반사 격벽을 형성하는 각 단계를 이용하여 분리 격벽과 반사 격벽을 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치의 제조 방법.

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