KR100793546B1

KR100793546B1 - 유기 전계 발광표시장치 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR100793546B1
Application number: KR1020070000635A
Authority: KR
Inventors: 양남철; 송명원
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2007-01-03
Filing date: 2007-01-03
Publication date: 2008-01-14

Abstract

본 발명은 유기 전계 발광표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 유기 전계 발광표시장치는 박막 트랜지스터가 형성된 기판과, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 제1 전극과, 상기 제1 전극 상에 형성되며, 상기 제1 전극을 부분적으로 노출시키는 개구부를 포함하는 화소정의막과, 상기 개구부 상에 형성되는 발광층과, 상기 화소정의막 상에 유기물 및 무기물의 혼합물로 이루어진 스페이서 및 상기 발광층과 스페이서 상에 형성되는 제2 전극을 포함한다.

스페이서, 유기물 및 무기물의 혼합물, 화소정의막

Description

유기 전계 발광표시장치 및 그의 제조방법{Organic light emitting display device and method for fabricating the same}

도 1은 종래기술에 따른 스페이서 표면을 나타내는 현미경 사진.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 전계 발광표시장치의 화소배열을 개략적으로 나타내는 평면도.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 전계 발광표시장치의 화소배열을 개략적으로 나타내는 평면도.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기 전계 발광표시장치의 화소배열을 개략적으로 나타내는 평면도.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기 전계 발광표시장치의 화소배열을 개략적으로 나타내는 평면도.

도 6은 도 2의 Ι-Ⅱ에 따른 단면도.

도 7a 내지 7d는 본 발명의 유기 전계 발광표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

110 : 기판 120 : 유기 전계 발광소자

130 : 스페이서 160 : 화소정의막

660 : 도너필름

본 발명은 유기 전계 발광표시장치 및 그의 제조방법에 관한 기술로서, 보다 상세하게는 화소정의막 상에 스페이서가 형성되는 유기 전계 발광표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

최근, 유기 전계 발광표시장치는 가장 광범위하게 응용되며, 상대적으로 간단한 구조를 가진다. 유기 전계 발광표시장치는 유기 전계 발광소자라고도 하며, 유기막층을 발광층으로 사용하는 자기 발광형 소자로서, 액정 디스플레이와 달리 발광을 위한 별도의 백라이트(Back light)가 필요 없으므로, 유기전계 발광표시장치 자체의 두께가 얇고, 무게가 가벼운 장점이 있다. 따라서, 최근에는 유기전계 발광표시장치가 이동 컴퓨터, 휴대용 전화기, 휴대용 게임 장치, 전자 서적 등 휴대용 정보 단말기의 표시 패널로써 활발히 개발되고 있다.

통상적인 전면 발광 유기 전계 발광표시장치는 제1 전극과 제2 전극 사이에 발광층을 포함하는 유기 전계 발광소자가 개재된 구조를 가진다. 일반적으로 기판 상에는 박막 트랜지스터가 형성되고, 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 제1 전극이 형성된다. 제1 전극은 정공을 주입하는 양극(Anode)의 기능을 한다. 제1 전극 상에는 제1 전극을 부분적으로 노출시키는 개구부를 포함하는 화소정의막이 형성된다. 제1 전극 상에는 발광층이 형성되고, 상기 발광층 상에는 제2 전극이 형 성된다.

한편, 유기 전계 발광소자의 발광층을 형성하기 위해서는 화소정의막 상에 마스크를 배치하고, 마스크에 형성된 개구부를 통해 유기물을 증착시킨다. 그러나, 화소정의막 표면은 화소정의막 상에 배치되는 마스크에 의해 표면이 도 1과 같이, 긁히거나 찍히는 현상이 발생하여 디스플레이 화상에 암점으로 발현되는 문제점을 갖는다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래의 문제점들을 해소하기 위해 도출된 발명으로, 화소정의막 상에 스페이서를 형성하는 유기 전계 발광표시장치 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명에 따른 유기 전계 발광표시장치는 박막 트랜지스터가 형성된 기판과, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 제1 전극과, 상기 제1 전극 상에 형성되며, 상기 제1 전극을 부분적으로 노출시키는 개구부를 포함하는 화소정의막과, 상기 개구부 상에 형성되는 발광층과, 상기 화소정의막 상에 유기물 및 무기물의 혼합물로 이루어진 스페이서 및 상기 발광층과 스페이서 상에 형성되는 제2 전극을 포함한다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 본 발명의 유기 전계 발광표시장치의 제조방법은 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 제1 전극을 형성하는 단계와, 상기 제1 전극 상에 상기 제1 전 극을 부분적으로 노출시키는 개구부를 포함하는 화소정의막을 형성하는 단계와, 상기 개구부 상에 발광층을 형성하는 단계와, 상기 화소정의막 상에 유기물 및 무기물의 혼합물로 이루어진 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 발광층과 스페이서 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.

이하에서는, 본 발명의 실시예들을 도시한 도면을 참조하여, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 전계 발광표시장치의 화소배열을 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 전계 발광표시장치의 화소배열을 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기 전계 발광표시장치의 화소배열을 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기 전계 발광표시장치의 화소배열을 개략적으로 나타내는 평면도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 유기 전계 발광표시장치(100)는 기판(110) 상에 다수의 적색, 녹색 및 청색 부화소(120)들로 구성되며, 부화소(120)와 부화소(120) 사이를 정의해주는 화소정의막(160) 및 화소정의막(160) 상에 형성되는 스페이서(130)를 포함한다.

부화소(120)는 화소정의막(160) 상에 형성된 스페이서(130) 상에 마스크(미도시)를 배치하고, 마스크에 형성된 개구부를 통해 유기물을 증착시켜 형성한다.

한편, 화소정의막(160) 상에 스페이서(130)가 형성된다. 스페이서(130)는 마스크에 의해 화소정의막(160) 표면이 손상되는 것을 방지하기 위해 형성된다. 즉, 스페이서(130)는 화소정의막(160)과 마스크 사이에 형성되어, 화소정의막(160)과 마스크 사이의 간격을 소정거리 이격시켜 화소정의막(160)과 마스크와의 접촉을 방지할 수 있다. 또한, 스페이서(130)의 내스크래치(anti-scratch) 특성을 향상시키기 위해, 스페이서(130)를 유기물 및 무기물의 혼합물로 형성한다.

스페이서(130)는 막대형상으로 균일하게 형성되거나, 도 3, 도 4, 도 5의 스페이서(330,430,530)과 같이, 구형, 격자형, 요철형상등의 다양한 패턴으로 형성될 수 있다.

도 6은 도 2의 Ι-Ⅱ에 따른 단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 유기 전계 발광표시장치는 박막 트랜지스터(13)가 형성된 기판(110)과, 상기 박막 트랜지스터(13)와 전기적으로 연결된 제1 전극(15)과, 상기 제1 전극(15) 상에 형성되며, 상기 제1 전극(15)을 부분적으로 노출시키는 개구부(16)를 포함하는 화소정의막(160)과, 상기 개구부(16) 상에 형성되는 발광층(17)과, 상기 화소정의막(160) 상에 유기물 및 무기물의 혼합물로 이루어진 스페이서(130) 및 상기 발광층(17)과 스페이서(130) 상에 형성되는 제2 전극(18)을 포함한다.

기판(110)은 유리, 플라스틱, 실리콘 또는 합성수지와 같은 절연성을 띠는 재질로 이루어질 수 있으며, 유리 기판과 같은 투명 기판이 바람직하다. 기 판(110) 상에는 박막 트랜지스터(13) 및 박막 트랜지스터(13)와 전기적으로 연결된 제1 전극(15)이 형성된다. 이때, 기판(110)은 화상이 표시되는 화소영역(A) 및 화소영역(A)의 둘레방향을 따라 형성되는 비화소영역(B)으로 정의된다. 비화소영역(B)은 화상이 표시되지 않는 영역으로 박막 트랜지스터(13) 또는 유기 전계 발광소자를 제어하기 위한 배선 또는 전원 공급 배선 등이 형성될 수 있다.

버퍼층(12)은 기판(110) 상에 형성된다. 버퍼층(12)은 선택적 구성요소로 질화막 또는 산화막 등을 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 버퍼층(12)은 기판(110)으로부터 발생된 불순물을 박막 트랜지스터(13)의 반도체층으로 확산되는 것을 방지한다.

박막 트랜지스터(13)는 버퍼층(12) 상에 형성된다. 박막 트랜지스터(13)는 반도체층, 게이트 전극 및 소스/드레인 전극을 포함한다.

평탄화층(14)은 박막 트랜지스터(13) 상에 형성되어, 박막 트랜지스터(13)가 형성된 기판(110)을 평탄화시킨다. 또한, 평탄화층(14)은 박막 트랜지스터(13)의 소스 또는 드레인 전극 중 어느 하나를 노출시키는 비아홀을 형성하여, 제1 전극(15)과 박막 트랜지스터(13)를 전기적으로 연결시킨다.

화소정의막(160)은 제1 전극(15)이 형성된 평탄화층(14) 상에 형성되어, 제1 전극(15)을 적어도 부분적으로 노출시키는 개구부(16)를 포함한다. 화소정의막(160)은 아크릴(Acryl)계 유기화합물, 폴리아미드, 폴리이미드 등의 유기 절연물질 중 하나로 이루어지며, 이들에 제한되지는 않는다.

한편, 스페이서(130)는 화소정의막(160)의 비화소영역(B)에 형성된다. 스페이서(130)는 발광층(17)을 형성하기 위해 화소정의막(160) 상에 배치되는 마스크에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해 형성된다. 스페이서(130)는 내스크래치(anti-scratch) 특성을 향상시키기 위해 유기물 및 무기물의 혼합물로 형성된다. 보다 구체적으로, 스페이서(130)는 아크릴, 노블락, 이미드 및 에폭시로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 유기물과, 산화물 입자의 무기물의 혼합물로 형성될 수 있다. 산화물 입자의 무기물은 규소, 알루미늄, 지르코늄, 티탄, 아연, 게르마늄, 인듐, 주석, 안티몬 및 세륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질로 선택될 수 있으며, 산화물 입자의 직경은 1 내지 100nm인 것이 바람직하다.

이와 같이, 스페이서(130)는 화소정의막(160)과 마스크 사이에 형성되어, 화소정의막(160)과 마스크 사이의 간격을 소정거리 이격시킨다. 이에 따라, 발광층(17)를 형성할 때, 사용되는 마스크에 의한 화소정의막(160) 표면의 긁힘 및 찍힘 현상을 방지할 수 있다.

발광층(17)은 제1 전극(15)을 부분적으로 노출시키는 화소정의막(160)의 개구부(16) 상에 형성된다. 발광층(17)은 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층 및 전자주입층 중 일부를 더 포함할 수 있다. 이러한 발광층(17)은 제1 전극(15)과 제2 전극(18)으로부터 주입된 정공 및 전자가 결합하면서 빛을 발생한다.

제2 전극(18)은 발광층(17)과 스페이서(130)가 형성된 화소정의막(160) 상에 형성되며, 스페이서(130)가 형성된 화소정의막(160) 상에는 스페이서(130)의 형상에 따라, 볼록한 곡선 형태로 형성된다.

또한, 기판(110)과 대향되는 위치에, 기판(110) 상에 형성된 유기 전계 발광소자를 외부로부터 보호하기 위한 봉지기판이 형성된다.

도 7a 내지 7d는 본 발명의 유기 전계 발광표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도로, 설명의 편의상, 박막 트랜지스터가 형성된 엑셉터 기판에 대한 설명은 생략한다.

도 7a를 참조하면, 본 발명에 따른 유기 전계 발광표시장치(600)를 제조하기 위해서는 우선 억셉터 기판(610)을 준비한다. 억셉터 기판(610)은 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 제1 전극 및 화소정의막을 포함한다.

억셉터 기판(610)의 화소정의막 상에 도너필름(660)의 전사층(650)을 전사시키기 위해, 억셉터 기판(610) 상부에 소정거리 이격시켜 도너필름(660)을 배치시킨다. 이때, 도너필름(660)의 전사층(650)이 화소정의막이 형성된 억셉터 기판(610) 상부를 향하도록 배치시킨다. 도너필름(660)은 기재기판(620), 기재기판(620) 상에 형성된 광-열 변환층(630), 광-열 변환층(630) 상에 형성된 중간층(640), 중간층(640) 상에 형성된 전사층(650)을 포함한다.

기재기판(620)은 지지기판으로 작용하며, 광-열 변환층(630)에 빛을 전달하기 위한 투명성을 갖는 고분자 물질, 예를 들면, 폴리에스테르, 폴리아크릴, 폴리에폭시, 폴리에틸렌 및 폴리스틸렌으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 고분자 물질로 이루어진다. 바람직하게는 기재기판(620)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 형성된다.

광-열 변환층(630)은 기재기판(620) 전면에 형성된다. 광-열 변환층(630)은 적외선-가시광선 영역의 빛을 흡수하여 상기 빛의 일부분을 열로 변환시키는 층으로서, 적당한 광학밀도(optical density)를 가져야하며, 빛을 흡수하기 위한 광흡수성 물질로 형성된다. 광-열 변환층(630)는 알루미늄(Al), 은(Ag) 및 이들의 산화물 및 황화물에 카본 블랙, 흑연 또는 적외선 염료, 피그먼트 등의 적외선 광흡습제를 포함한다.

중간층(640)은 광-열 변환층(630) 상에 형성된다. 중간층(640)은 광-열 흡수성 물질이 후속 공정에서 형성되는 전사층(650)의 오염 또는 손상시키는 것을 방지하고 전사층(650)과의 접착력을 제어하여 전사 패턴 특성을 향상시키는 역할을 한다. 중간층(640)은 금속산화물, 비금속 무기 화합물 또는 불활성 고분자로 형성된다.

한편, 전사층(650)은 중간층(640) 상에 형성된다. 전사층(660)은 유기물과 무기물의 혼합물로 형성된다. 보다 구체적으로, 전사층(260)은 아크릴, 노블락, 이미드 및 에폭시로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 유기물과, 산화물 입자의 무기물의 혼합물로 형성될 수 있다. 산화물 입자의 무기물은 규소, 알루미늄, 지르코늄, 티탄, 아연, 게르마늄, 인듐, 주석, 안티몬 및 세륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질로 선택될 수 있으며, 산화물 입자의 직경은 1 내지 100nm인 것이 바람직하다. 또한, 전사층(650)의 두께는 1 내지 5μm의 두께로 형성될 수 있는데, 이는 억섭터 기판(610)으로 전사되는 전사층(650)의 균일도 및 공정상의 성막을 최적화시키기 위한 두께이다.

도 7b를 참조하면, 도너필름(660)을 억셉터 기판(610) 상에 라미네이션시킨다. 도너필름(660)과 억셉터 기판(610) 사이의 밀착이 좋을수록 후속 전사공정 단계에서 전사층의 전사효율이 향상되므로, 도너필름(660)을 억셉터 기판(610) 상에 밀착이 잘 되도록 라미네이션하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 롤러를 이용하여 도너필름(660)을 억셉터 기판(610) 상에 라미네이션할 수 있다. 롤러를 좌우로 이동시킴으로써 도너필름(660)을 억셉터 기판(610) 사이에 존재할 수 있는 가스 등을 제거하여 라미네이션한다. 이 후, 억셉터 기판(610)의 비화소영역의 화소정의막과 대향되는 도너필름(660)의 상부에 레이저(670)를 조사한다.

도 7c를 참조하면, 도너필름(660)에 레이저(670)가 조사되어 광-열 변환층(630)에서 레이저광을 흡수하여 열 에너지로 변환시켜 열을 방출함에 따라 전사층(650)과 중간층(640) 사이의 접착력이 변화되어 전사층(660)이 도너필름(660)으로부터 분리된다. 이에 따라, 전사층(650)이 억셉터 기판(610)의 화소정의막 상에 전사층(650)이 전사되어 스페이서(650b)를 형성한다. 이때, 전사층(650)은 레이가(670)가 조사된 영역만 전사되고, 레이저(670)가 조사되지 않은 영역의 전사층(650a)은 도너필름(660) 상에 그대로 남아있게 된다. 전술한 원리를 이용하여 스페이서(650b)를 형성하는 방법을 레이저 열 전사법(LITI:Laser Induced Thermal Imaging)이라 한다. 이와 같이, 스페이서(650b)는 레이저 열 전사법을 이용하여 형성함에 따라, 일반적인 스페이서 제조공정인 포토리소그래피법에 비해 공정수를 현저하게 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 공정에 이용되는 마스크를 사용하지 않으 므로, 각 마스크 단계에서 사용되는 세부적인 공정(예를 들면, 세정, 에칭, 스트립(strip) 등)을 줄일 수 있다. 이에 의해 스페이서의 형성 공정시간을 줄일 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 7d를 참조하면, 억셉터 기판(610)의 화소정의막 상에 스페이서(650b)가 형성되면 도너필름(660)과 억셉터 기판(610)을 분리시킨다. 이에 따라, 도너필름(660)은 기재기판(620), 광-열 변환층(630), 중간층(640) 및 일 영역의 전사층(620a)이 남게되며, 화소정의막 상에는 스페이서(650b)가 형성된다. 이 후, 화소정의막의 개구부 상에 발광층을 형성하고, 발광층 및 스페이서(650b) 상에 제2 전극을 형성한다.

본 발명의 스페이서는 레이저 열 전사법에 의해 형성되었으나, 인쇄법(그라비아(Gravure), 플렉소(Flexo))등을 이용하여 스페이서를 형성할 수 있음은 물론이다.

이상 본 발명을 상세히 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 물론이다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 화소정의막 상에 유기물 및 무기물의 혼합물로 형성된 스페이서를 형성하여, 스페이서의 내스크래치 특성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 스페이서의 긁힘 및 찍힘 현상을 방지하여 화상의 암점을 방지할 수 있다.

Claims

박막 트랜지스터가 형성된 기판;

상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 제1 전극;

상기 제1 전극 상에 형성되며, 상기 제1 전극을 부분적으로 노출시키는 개구부를 포함하는 화소정의막;

상기 개구부 상에 형성되는 발광층;

상기 화소정의막 상에 유기물 및 무기물의 혼합물로 이루어진 스페이서; 및

상기 발광층과 스페이서 상에 형성되는 제2 전극을 포함하는 하는 유기 전계 발광표시장치.
제1 항에 있어서, 상기 유기물은 아크릴, 노블락, 이미드 및 에폭시로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광표시장치.
제1 항에 있어서, 상기 무기물은 산화물 입자인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광표시장치.
제3 항에 있어서, 상기 산화물 입자는 규소, 알루미늄, 지르코늄, 티탄, 아연, 게르마늄, 인듐, 주석, 안티몬 및 세륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광표시장치.
제3 항에 있어서, 상기 산화물 입자의 직경은 1 내지 100nm인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광표시장치.
제1 항에 있어서, 상기 스페이서의 두께는 1 내지 5μm인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광표시장치.
기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;

상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 제1 전극을 형성하는 단계;

상기 제1 전극 상에 상기 제1 전극을 부분적으로 노출시키는 개구부를 포함하는 화소정의막을 형성하는 단계;

상기 개구부 상에 발광층을 형성하는 단계;

상기 화소정의막 상에 유기물 및 무기물의 혼합물로 이루어진 스페이서를 형성하는 단계;

상기 발광층과 스페이서 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 유기 전계 발광표시장치의 제조방법.
제7 항에 있어서, 상기 스페이서는 레이저 열 전사법에 의해 형성되는 단계인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광표시장치의 제조방법.