KR100980801B1 - 하부발광식 유기전계 발광 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기전계 발광소자에 관한 것으로, 특히 하부발광식 유기전계 발광소자에 관한 것이다. 본 발명의 하부 발광식 유기전계 발광소자에서는 반사전극에 파도모양의 굴곡을 형성하였다. 반사전극의 파도모양 굴곡은 박막인 반사전극을 통해 상부로 누설되는 빛을 하부로 반사하여 빛을 집광하는 효과가 있다. 그러므로 휘도가 향상되고 빛 효율이 높은 하부발광식 유기전계 발광소자를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 하부발광식 유기전계 발광소자에서, 반사전극의 파도모양의 굴곡을 형성할 때, PDMS 몰드를 접촉시키고 열을 가하는 어닐링(annealing) 공정을 실시하여 주므로, 반사전극과 그 하부에 구성되는 유기 EML층 간의 접촉특성을 개선시켜 접착력을 향상시켜 준다. 그러므로 유기전계 발광소자의 신뢰성 및 안정도를 향상시킬 수 있다.

Description

하부발광식 유기전계 발광 소자{Bottom Emission Type Organic Electroluminescent Device}

도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본 화소 구조를 나타낸 도면이고,

도 2는 일반적인 하부발광식 유기전계 발광소자의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고,

도 3은 도 2의 하부발광식 유기전계 발광소자의 주요부분을 간략히 도시한 단면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 구성요소를 도시한 단도면 이고,

도 5는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자에서 제 1 및 제 2 기판의 인캡슐레이션(encapsulation) 상태와 주요 구성요소를 개략적으로 도시한 도면이고,

도 6은 본 발명의 유기전계 발광소자에서 유기 EML층과 반사전극 만을 나타낸 것으로 반사전극에서 빛의 반사특성을 도시한 것이고,

도 7a 내지 7c는 파도모양의 굴곡 면을 가지는 반사전극을 형성하는 공정을 단계별로 나타낸 공정 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

100 : 제 1 기판 106 : 제 1 전극

108 : 유기 발광층(유기 EML층) 110 : 제 2 전극(반사전극)

200 : 제 2 기판 202 : 흡습제(desiccant)

204 : 테이프(tape) 300 : 실런트 (sealant)

본 발명은 유기전계 발광소자(organic electroluminescent device; OELD)에 관한 것으로 특히, 하부발광식 유기전계 발광소자에서 반사판의 집광효과를 높이는 구성에 관한 것이다.

일반적으로, 유기전계 발광소자는 전자(electron) 주입전극(cathode)과 정공(hole) 주입전극(anode)으로부터 각각 전자(electron)와 정공(hole)을 발광층 내부로 주입시켜, 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 결합한 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.

이러한 원리로 인해 종래의 박막 액정표시소자와는 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 소자의 부피와 무게를 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 유기전계 발광소자는 고품위 패널특성(저전력, 고휘도, 고반응속도, 저중량)을 나타낸다. 이러한 특성때문에 OELD는 이동통신 단말기, CNS(Car Navigation System), PDA (personal digital assistances), Camcorder, Palm PC등 대부분의 휴대용 통신제품에 응용될 수 있는 강력한 차세대 디스플레이로 여겨지고 있다. 특히, 최근에는 휴대폰(mobile phone)용 내외부 디스플레이 창으로 그 활용도를 넓히고 있다.

또한 OELD는 제조 공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 LCD보다 많이 줄일 수 있는 장점이 있다.

이러한 유기전계 발광소자를 구동하는 방식은 수동 매트릭스형(passive matrix type)과 능동 매트릭스형(active matrix type)으로 나눌 수 있다.

상기 수동 매트릭스형 유기전계 발광소자는 그 구성이 단순하여 제조방법 또한 단순 하나 높은 소비전력과 표시소자의 대면적화에 어려움이 있으며, 배선의 수가 증가하면 할수록 개구율이 저하되는 단점이 있다.

반면 능동 매트릭스형 유기전계 발광소자는 높은 발광효율과 고화질을 제공할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본 화소 구조를 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이, 제 1 방향으로 주사선(gate line; GL)이 형성되어 있고, 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성되며, 서로 일정간격 이격된 신호선(data line; DL) 및 전력 공급선(power line; PL)이 형성되어 있어 하나의 화소영역(pixel area)을 정의한다.

상기 주사선 및 신호선의 교차지점에는 어드레싱 엘리먼트(addressing element)인 스위칭 박막트랜지스터(T_S ; Switching TFT)가 형성되어 있고, 이 스위칭 박막트랜지스터(T_S)와 연결되어 스토리지 커패시터(C_ST)가 형성되어 있으며, 상기 스위칭 박막트랜지스터(T_S) 및 스토리지 커패시터(C_ST)의 연결부와 전력 공급선(PL)과 연결되어 전류원 엘리먼트(current source element)인 구동 박막트랜지스터(T_D)가 형성되어 있다. 이 구동 박막트랜지스터(T_D)에는 유기전계 발광 다이오드(E)의 양극(+ ; anode electrode)이 연결되어 있고, 양극(+)은 정전류 구동방식의 유기전계발광 다이오드(E ; Organic Electroluminescent Diode)의 음극(- ; cathode electrode)과 연결되어 있다. 상기 유기전계발광 다이오드(E)의 양극(+), 음극(-) 및 이들 사이에 개재된 발광층(emission layer)은 유기전계 발광소자를 구성한다.

상기 스위칭 박막트랜지스터(T_S)는 전압을 제어하고, 스토리지 커패시터(C_ST)는 전류원을 저장하는 역할을 한다.

이하, 상기 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 구동원리에 대해서 설명한다.

상기 액티브 매트릭스 방식에서는 선택신호에 따라 해당전극에 주사신호를 인가하면 스위칭 박막트랜지스터가 온(on)상태가 되고, 신호선(siganl line)의 데이터 신호가 이 스위칭 박막트랜지스터를 통과하여 구동 박막트랜지스터와 스토리지 커패시터에 인가된다. 구동 박막트랜지스터가 온(on)상태로 되면 전원 공급선(power line)으로부터 전류가 구동 박막트랜지스터를 통하여 유기전계발광층에 인가되어 발광하게 된다.

이때, 상기 데이터 신호의 크기에 따라 구동 박막트랜지스터의 게이트의 개폐정도가 달라져서, 구동 박막트랜지스터를 통하여 흐르는 전류량을 조절하게 되며 계조표시를 할 수 있게 된다.

그리고, 비선택 구간에는 스토리지 커패시터에 충전된 데이터가 구동 박막트랜지스터에 계속 인가되어, 다음 화면의 신호가 인가될 때까지 지속적으로 유기전계발광 소자를 발광시킬 수 있다.

도 2는 일반적인 하부발광식 유기전계 발광소자의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 일반적인 유기전계 발광소자(10)는 투명하고 유연성이 있는 제 1 기판(12)의 상부에 박막트랜지스터(T)를 포함하는 어레이부(14)와, 상기 박막트랜지스터 어레이부(14)의 상부에 화소마다 독립적으로 패턴된 제 1 전극(16)과, 유기 발광층(18)과, 유기 발광층(18) 상부의 기판의 전면에 제 2 전극(20)으로 구성한다. 상기 제 1 전극(16)은 양극으로 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide; ITO)나 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide; IZO)와 같은 투명도전성 물질로 형성된다. 상기 제 2 전극(20)은 음극으로 반사율을 가지고 있거나 불투명한 금속물질 중에서 선택하여 형성한다.

이때, 상기 유기 발광층(18)은 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러를 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 상기 화소(pixel)(P)마다 적(R), 녹(G), 청(B)색을 발광 하는 별도의 유기물질을 패턴하여 사용한다.

상기 제 1 기판(12)은 제 2 기판(28)과 실런트(26)를 통해 합착됨으로서 유기전계 발광소자(10)가 완성된다.

상기 제 2 기판(28)에는 흡습제(Desiccant)(22)가 형성되는데, 흡습제(22)는 제 2 기판(28)의 내부에 형성된 홈에 구성되고 테이프(tape)(25)에 의해 봉지된다. 즉, 상기 흡습제(22)는 제 1 및 제 2 기판(12, 28)이 이룬 캡슐(capsule)내부에 침투할 수 있는 수분을 제거하기 위한 것이며, 제 2 기판(28)의 일부를 식각하고 식각된 부분에 분말형태의 흡습제(22)를 채우고 테이프(tape)(25)를 부착함으로서 흡습제(22)를 고정한다.

전술한 바와 같은 유기전계 발광소자의 하부발광 방식에 대해 도 3을 참조하여 설명하겠다.

도 3은 도 2의 하부발광식 유기전계 발광소자의 주요부분을 간략히 도시한 단면도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 일반적인 하부발광식 유기전계 발광소자(10)는 제 1 및 제 2 기판(12, 28)이 서로 이격되어 구성되어 있으며, 제 1 기판(12)과 제 2 기판(28)은 실런트(sealant)(26)에 의해 서로 인캡슐레이션(encapsulation) 되어 있다.

제 1 기판(12)의 상부에는 다수의 박막트랜지스터, 게이트 및 데이터 배선 및 스토리지 커패시터를 포함하고 있는 어레이부(미도시)가 형성되어 있으며, 적/녹/청색의 빛을 발산(發散)하며 발광영역을 구성하는 유기 EML(Emission layer)층(18) 또한 제 1 기판(12)의 상부에 구성되어 있다.

이때, 상기 유기 EML층(18)은 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러를 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 화소(pixel)마다 적(R), 녹(G), 청(B)색을 발광하는 별도의 유기물질을 패턴하여 사용한다.

제 2 기판(28)의 하부에는 흡습제(Desiccant)(22)가 형성되어 있는데, 상기 흡습제(22)는 제 2 기판(28)의 내부에 형성된 홈에 위치하고 테이프(tape)(25)에 의해 봉지되어 구성된다. 즉, 상기 흡습제(22)는 제 1 및 제 2 기판(12, 28)이 이룬 캡슐(capsule)내부에 침투할 수 있는 수분을 제거하는 역할을 수행하며, 제 2 기판(20)의 일부를 식각하고 식각된 부분에 분말형태의 흡습제(22)를 채우고 반투과(半透過) 성질을 갖는 테이프(tape)(25)를 부착함으로서 흡습제(22)를 고정한다.

제 1 기판(12)에 형성된 유기 EML층(18)의 상부에는 반사전극(20)이 위치하고 있는데, 이 반사전극(20)은 유기 EML층(18)에서 발생한 빛을 제 1 기판(12) 방향(유기전계 발광소자의 하부)으로 반사시키는 역할을 수행한다.

상기 반사전극(20)은 알루미늄(Al)과 같이 빛을 반사하는 반사특성이 강한 금속물질로, 유기전계 발광 다이오드의 음극(cathode)으로서의 기능도 하고 있다. 또한, 상기 반사전극(20)은 유기 EML층(18)의 상부에 평탄하게(flat) 형성된다.

그러나, 상기 반사전극(20)은 유기 EML층(18)의 상부에 평탄하게 구성되고 무기물질로 형성되므로, 유기물질인 유기 EML층(18)과 접촉특성이 좋지 않으며 쉽게 박리되는 현상이 발생하였다. 또한, 상기 반사전극(20)은 박막(thin film)의 형태로 평탄하게 구성되므로, 유기 EML층(18)에서 발생하는 빛의 일부를 투과시켜 제 2 기판(28) 방향(유기전계 발광소자의 상부)으로 누설하는 문제점을 야기하기도 하였다. 그러므로 전술한 바와 같은 구성은, 유기전계 발광소자에서 빛의 효율을 떨어뜨리는 문제점을 야기하고 있다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 목적으로 제안된 것으로, 하부발광식 구조의 유기전계 발광소자에서, 반사전극에 파도모양의 굴곡(wave)을 주어 빛의 효율을 증대시키는데 그 목적이 있다. 또한, 파도모양의 굴곡을 반사전극에 형성할 때 열을 가해주는 어닐링(annealing) 공정을 행하여 주어, 반사전극과 그 하부에 구성되는 유기물질간의 접착력(adhesion)을 강화시킬 수 있는 효과가 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하부발광식 유기전계 발광소자는 서로 마주보며 이격되고 다수의 화소영역이 정의된 된 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판 상부에 화소영역 별로 박막트랜지스터를 포함하는 어레이부와; 상기 박막트랜지스터와 연결되어 어레이부 상부에 형성된 투명전극과; 상기 투명전극 상부에 형성된 유기 발광층과; 상기 유기 발광층의 상부 전면에 형성되고 한쪽 면에 파도모양의 굴곡을 가지고 있는 반사전극과; 상기 제 2 기판의 하부 면에 위치한 흡습제(desiccant)와; 상기 제 1 및 제 2 기판의 가장자리에서 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 실런트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 하부발광식 유기전계 발광소자에서, 상기 투명전극은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide; ITO) 및 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide; IZO) 중에서 선택된 하나이다.

상기 반사전극은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 칼슘(Ca) 및 마그네슘(Mg)을 포함하는 금속물질 중에서 적어도 하나를 포함한다. 상기 흡습제는 반투과성(半透過性) 테이프(tape)에 의해 제 2 기판의 내부에 봉지되어있다.

상기 반사전극의 일면은 유기 발광층과 접하고 평탄하게 구성되며, 상기 파도모양의 굴곡은 유기 발광층의 반대면에 PDMS 몰드에 의해 형성된다.

본 발명의 또다른 특징에 의한 하부발광식 유기전계 발광소자 제조방법은 서로 마주보며 이격되어 있는 제 1 기판 및 제 2 기판에 다수의 화소영역을 정의하는 단계와; 상기 제 1 기판 상부에 화소영역 별로 박막트랜지스터를 포함하는 어레이부를 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터와 연결되어 어레이부 상부에 투명전극을 형성하는 단계와; 상기 투명전극 상부에 유기 발광층을 형성하는 단계와; 상기 유기 발광층의 상부 전면에 한쪽 면이 파도모양의 굴곡을 가지는 반사전극을 형성하는 단계와; 상기 제 2 기판의 하부 면에 흡습제(desiccant)를 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 기판의 가장자리에서 상기 제 1 및 제 2 기판을 실런트를 사용하여 합착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 하부발광식 유기전계 발광소자 제조방법에서, 상기 투명전극은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide; ITO) 및 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc- oxide; IZO)를 포함하는 투명도전성 물질 중 선택된 하나로 형성한다.

상기 하부발광식 유기전계 발광소자 제조방법에서, 상기 반사전극은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 칼슘(Ca) 및 마그네슘(Mg)을 포함하는 금속물질 중에서 적어도 하나를 포함하도록 형성한다.

상기 하부발광식 유기전계 발광소자 제조방법에서, 상기 흡습제는 반투과성(半透過性) 테이프(tape)에 의해 제 2 기판의 내부에 봉지되어있도록 구성한다.

상기 하부발광식 유기전계 발광소자 제조방법에서, 상기 반사전극의 일면은 평탄하게 구성하여 유기 발광층에 접하도록 하고, 유기 발광층과 접하지 않는 타면에는 상기 파도모양의 굴곡을 형성한다.

상기 하부발광식 유기전계 발광소자 제조방법에서, 상기 파도모양의 굴곡을 갖는 반사전극을 형성하는 단계는 PDMS 몰드를 반사전극에 접촉시키고 열을 가하여 어닐링(annealing)을 하는 단계를 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 구성요소를 도시한 단도면 이다.

도시한 바와 같이, 유기전계 발광소자(90)는 투명한 제 1 및 제 2 기판(100, 200)이 서로 마주보며 이격되어 구성되어 있다. 제 1 기판(100)의 상부에 박막트랜지스터(T)를 포함하는 어레이부(104)와, 상기 박막트랜지스터 어레이부(104)의 상부에 화소(P)마다 독립적으로 패턴된 제 1 전극(106)과, 유기 발광층(108)과, 유 기 발광층(108) 상부의 기판의 전면에 제 2 전극(110)으로 구성한다. 상기 제 2 전극(110)은 하부발광식 유기전계 발광소자에서 반사판의 역할도 수행한다.

상기 제 1 전극(106)은 양극으로 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide; ITO)나 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide; IZO)와 같은 투명도전성 물질로 형성된다. 상기 제 2 전극(110)은 음극으로 반사 특성을 가지고 있거나 불투명한 금속물질 중에서 선택하여 형성한다. 예를 들어, 상기 제 2 전극(110)은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 칼슘(Ca) 및 마그네슘(Mg) 등과 같은 금속물질로 구성한다.

또한, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자에서, 유기 발광층(108)과 접하는 상기 제 2 전극(110)의 한 면은 평탄하게(flat) 구성되며 그 반대 면은 파도모양의 굴곡을 가지도록 구성한다. 즉, 상기 제 2 전극(110)의 하부면은 평탄하고 상부면은 굴곡을 가지도록 구성한다.

상기 유기 발광층(108)은 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러를 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 상기 화소(pixel)(P)마다 적(R), 녹(G), 청(B)색을 발광하는 별도의 유기물질을 패턴하여 사용한다. 즉, 상기 유기 발광층(108)은 적(R), 녹(G), 청(B)색을 발광하는 발광층(108b)과 제 1 캐리어 전달층(108a)과 제 2 캐리어 전달층(108c)으로 구성되어 있다. 제 1 캐리어 전달층(108a)은 발광층(108b)과 제 1 전극(106) 사이에 위치하며, 제 1 전극(106)이 양극(anode)으로 쓰일 경우 정공 주입층(hole injection layer; HIL)과 정공 전달층(hole transporting layer; HTL)이 차례로 적층된 구조이다. 제 2 캐리어 전달층(108c)은 발광층(108b)과 제 2 전극(110) 사이에 위치하며, 또한 제 2 전극(110)이 음극(cathode)으로 쓰일 경 우 제 2 캐리어 전달층(108c)은 전자 전달층(electron transporting layer; ETL) 과 전자 주입층(electron injection layer; EIL)이 차례로 적층된 구조를 가진다.

상기 제 2 기판(200)에는 흡습제(Desiccant)(202)가 형성되는데, 흡습제(202)는 제 2 기판(200)의 내부에 형성된 홈에 구성되고 반투과(半透過) 성질을 갖는 테이프(tape)(204)에 의해 봉지된다. 즉, 상기 흡습제(202)는 제 1 및 제 2 기판(100, 200)이 이룬 캡슐(capsule)내부에 침투할 수 있는 수분을 제거하기 위한 것이며, 제 2 기판(200)의 일부를 식각하고 식각된 부분에 분말형태의 흡습제(202)를 채우고 반투성막(半透性膜)인 테이프(tape)(204)를 부착함으로서 흡습제(202)를 고정한다.

전술한 바와 같이 유기전계 발광소자의 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)이 구성되어 있는데, 상기 제 1 기판(100)은 제 2 기판(200)과 실런트(sealant)(300)를 통해 합착됨으로서 유기전계 발광소자(90)가 완성된다. 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)이 합착할 때, 상기 실런트(300)에 의해 패킹(packing)된 제 1 및 제 2 기판(100, 200)의 내부는 캡슐(capsule)을 이루며 질소(N₂) 또는/및 불활성 기체로 채워지거나 진공의 상태로 존재한다.

도 5는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자에서 제 1 및 제 2 기판의 인캡슐레이션(encapsulation) 상태와 주요 구성요소를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 일반적인 유기전계 발광소자(90)는 투명한 제 1 및 제 2 기판(100, 200)이 서로 마주보며 이격되어 구성되어 있으며, 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)은 실런트(sealant)(300)에 의해 서로 인캡슐레이션(encapsulation) 되어 있다. 제 1 기판(100)의 상부에는 다수의 박막트랜지스터, 게이트 및 데이터 배선 및 스토리지 커패시터를 포함하고 있는 어레이부(미도시)가 형성되어 있으며, 적/녹/청색의 빛을 발하며 발광영역을 구성하는 유기 EML(emission layer)층(120) 또한 제 1 기판(100)의 상부에 구성되어 있다. 이때, 상기 유기 EML층(120)은 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러를 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 화소(pixel)마다 적(R), 녹(G), 청(B)색을 발광하는 별도의 유기물질을 패턴하여 사용한다. 또한, 상기 유기 EML층(120)은 화이트(white) 빛을 내고 별도의 적/녹/청색의 컬러필터를 유기 EL층(120)과 인접하게 구성하여 컬러(color)를 표현하기도 한다.

상기 유기 EML층(120)의 상부에는 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 칼슘(Ca) 및 마그네슘(Mg) 등과 같은 금속물질로 구성된 반사전극(110)이 위치한다. 이 반사전극(110)은 유기전계 발광 다이오드의 음극(cathode)의 역할도 수행한다. 상기 반사전극(110)은 유기 EML층(120)에서 발생한 빛을 제 1 기판(100) 방향(유기전계 발광소자의 하부)으로 반사시키는 역할을 수행한다. 또한, 상기 유기 EML층(120)과 접하는 반사전극(110)의 하부 면은 평탄하게 형성되고 그 반대의 상부 면은 파도모양의 굴곡을 가지도록 형성한다. 이러한 구성은 유기 EML층(120)에서 형성된 빛을 보다 효율적으로 유기전계 발광소자의 하부로 집광하는 효과가 있다. 즉, 반사전극(110)의 파도모양 굴곡은 상부로 나아가는 빛의 누설을 막아 빛의 효율을 높일 수 있다. 효율은 약 10%정도 상승한다.

도 6은 본 발명의 유기전계 발광소자에서 유기 EML층과 반사전극 만을 나타낸 것으로 반사전극에서 빛의 반사특성을 도시한 것이다.

전술한 바와 같이 유기 EML층(120)에서 발생한 빛은 반사전극(110)에 의해 반사되어 대부분 하부로 진행하는데, 반사전극(110)이 박막으로 형성되므로 일부가 반사전극(110)을 통과할 수 있다. 그러나 도 6에 도시한 바와 같이, 반사전극(110)의 상부에 파도모양의 굴곡을 주게 되면, 빛이 박막인 반사전극(110)을 통과하더라도 파도모양의 굴곡모양에서 반사되어 다시 하부로 향하게 된다. 즉, 반사전극(110)에 형성된 파도모양의 굴곡은 유기 EML층(120)에서 형성된 빛을 하부로 집광하는 효과를 나타낸다. 이 같은 파도모양의 굴곡에서의 반사는 서로 다른 매질을 통과하는 빛이 매질의 경계에서 반사되는 특성을 이용한 것이다.

도 7a 내지 7c는 파도모양의 굴곡 면을 가지는 반사전극을 형성하는 공정을 단계별로 나타낸 공정 단면도이다.

도 7a에 도시한 바와 같이, 기판(미도시) 상에 형성된 유기 EML층(120)의 상부에 반사전극(110)을 형성한다. 유기 EML층(120)은 도 4에 도시한 바와 같이 유기 발광층 및 캐리어 전달층을 포함하고 있다. 또한 상기 유기 EML층(120)이 형성되는 기판에는 스위칭 박막트랜지스터, 구동 박막트랜지스터, 데이터 배선, 게이트 배선 및 전원배선이 형성되어 있다. 상기 반사전극(110)은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 칼슘(Ca) 및 마그네슘(Mg) 등과 같은 금속물질을 유기 EML층(120)의 상부 전면에 증착하여 구성한다. 그러나, 상기 유기 EML층(120)은 유기물질이고 상기 반사전극(110)은 무기물질이므로, 무기물인 반사전극(110)은 유기물인 유기 EML 층(120)에 잘 접착하지 않고 박리되는 현상이 나타난다.

그러므로 도 7b에 도시한 바와 같이 몰드(400)를 이용하여 열을 가해주는 어닐링(annealing) 처리를 해준다. 상기 몰드(400)의 일면은 볼록한 부분과 오목한 부분을 가지고 있는 요철형상을 취하고 있어, 볼록부는 상기 반사전극(110)과 접하게 된다. 상기 몰드(400)의 볼록부가 반사전극(110)에 접한 상태에서 일정온도의 열을 가하여 일정시간을 유지해 주는 어닐링(annealing)을 실시해 준다.

상기 몰드(400)는 탄력(flexible)이 있는 일종의 마스크로서 주형에 의해 제작될 수 있다. 주형을 이용하여 상기 몰드(400)를 제작할 경우, 예를 들어 PDMS(polydimethylsiloxane)를 이용하여 몰드(400)를 제작할 경우, PDMS(polydimethylsiloxane) 및 약 10 중량%의 경화제를 혼합한 액체를 주형틀에 채우고, 상기 PDMS(polydimethylsiloxane) 및 경화제를 함유한 액체를 담은 주형틀을 대략 90℃에서 적정시간동안 열처리하여 상기 액체를 경화시켜 제작한다. 이같이 제작된 몰드를 PDMS 몰드라 한다. 본 발명에서 도 7b의 몰드(400)는 PDMS 몰드를 의미한다.

어닐링 처리가 완료되면 도 7c에 도시한 바와 같이, 반사전극(110)은 몰드(400)와 접했던 상부 면에 파도모양의 굴곡을 가지게 된다. 상기 굴곡의 높이(H)는 10nm 내지 100nm의 크기를 가지도록 형성되고 폭(W)은 수백 nm 내지 수십 ㎛의 크기를 가지도록 형성된다.

또한, 전술한 어닐링 처리에 의해 반사전극(110)과 유기 EML층(120)간의 접촉 특성을 개선하여 접착력(adhesion)을 높일 수 있다. 도면에는 제시하지 않았지 만, 금속인 상기 반사전극(110)과 유기물인 상기 유기 EML층(120) 사이에는 상기 어닐링에 의해 화학적 결합에 의한 계면 반응물층이 형성될 수 있는데, 이 같은 계면 반응물층은 엑시톤(exciton)의 퀀칭(quenching)을 억제하고 정공의 블로킹(blocking)을 억제하는 기능을 한다. 상기 계면 반응물층은 10 내지 20Å의 두께로 형성될 수 있다.

전술한 바와 같은 유기전계 발광소자는 빛을 집광하는 능력이 향상되어 고휘도의 디스플레이가 가능하고, 반사전극과 유기 EML층간의 접착력을 향상시켜 신뢰성 및 안전성이 향상된 유기전계 발광소자를 제조할 수 있다. 즉, 반사적극에 형성된 파도모양의 굴곡은 박막인 반사전극을 지나 상부로 누설되는 빛을 다시 하부방향으로 발산(發散)할 수 있도록 집광하는 역할을 한다. 또한, 이 같은 파도모양의 굴곡을 반사전극에 형성할 때, PDMS 몰들를 이용하여 열을 가하는 어닐링(annealing)을 사용하게 되는, 이 같은 어닐링은 반사전극과 반사전극의 하부에 구성되는 유기물간의 접촉특성을 개선시켜 접착력(adhesion)을 향상시켜 준다.

본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 하부발광식 구조의 유기전계 발광소자를 제공하며, 반사전극에 파도모양의 굴곡(wave)을 주어 빛을 누설의 방지하고 효율적인 집광이 가능하도록 하는 효과가 있다. 또한, 파도모양의 굴곡을 반사전극에 형성할 때 열을 가해주는 어닐링(annealing) 공정을 행하여주므로, 반사전극과 그 하부에 구성되는 유기물질간의 접착력(adhesion)을 강화시킬 수 있다. 그리하여, 유기전계 발광소자의 신뢰성 및 안전성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 서로 마주보며 이격되고 다수의 화소영역이 정의된 된 제 1 기판 및 제 2 기판과;

   상기 제 1 기판 상부에 화소영역 별로 박막트랜지스터를 포함하는 어레이부와;

   상기 박막트랜지스터와 연결되어 어레이부 상부에 형성된 투명전극과;

   상기 투명전극 상부에 형성된 유기 발광층과;

   상기 유기 발광층의 상부 전면에 형성되고 한쪽 면에 파도모양의 굴곡을 가지고 있는 반사전극과;

   상기 제 2 기판의 하부 면에 위치한 흡습제(desiccant)와;

   상기 제 1 및 제 2 기판의 가장자리에서 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 실런트

   를 포함하는 하부발광식 유기전계 발광소자.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 투명전극은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide; ITO) 및 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide; IZO) 중에서 선택된 하나인 투명도전성 물질인 하부발광식 유기전계 발광소자.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 반사전극은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 칼슘(Ca) 및 마그네슘(Mg)을 포함하는 금속물질 중에서 적어도 하나를 포함하는 하부발광식 유기전계 발광소자.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 흡습제는 반투과성(半透過性) 테이프(tape)에 의해 제 2 기판의 내부에 봉지되어있는 하부발광식 유기전계 발광소자.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 반사전극의 일면은 유기 발광층과 접하고 평탄하게 구성되며, 상기 파도모양의 굴곡은 유기 발광층의 반대면에 PDMS 몰드에 의해 형성된 하부발광식 유기전계 발광소자.
6. 서로 마주보며 이격되어 있는 제 1 기판 및 제 2 기판에 다수의 화소영역을 정의하는 단계와;

   상기 제 1 기판 상부에 화소영역 별로 박막트랜지스터를 포함하는 어레이부 를 형성하는 단계와;

   상기 박막트랜지스터와 연결되어 어레이부 상부에 투명전극을 형성하는 단계와;

   상기 투명전극 상부에 유기 발광층을 형성하는 단계와;

   상기 유기 발광층의 상부 전면에 한쪽 면이 파도모양의 굴곡을 가지는 반사전극을 형성하는 단계와;

   상기 제 2 기판의 하부 면에 흡습제(desiccant)를 형성하는 단계와;

   상기 제 1 및 제 2 기판의 가장자리에서 상기 제 1 및 제 2 기판을 실런트를 사용하여 합착하는 단계

   를 포함하는 하부발광식 유기전계 발광소자 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 투명전극은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide; ITO) 및 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide; IZO)를 포함하는 투명도전성 물질 중 선택된 하나로 형성하는 하부발광식 유기전계 발광소자 제조방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 반사전극은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 칼슘(Ca) 및 마그네슘(Mg)을 포함 하는 금속물질 중에서 적어도 하나를 포함하도록 형성하는 하부발광식 유기전계 발광소자 제조방법.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 흡습제는 반투과성(半透過性) 테이프(tape)에 의해 제 2 기판의 내부에 봉지되어있도록 구성하는 하부발광식 유기전계 발광소자 제조방법.
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 반사전극의 일면은 평탄하게 구성하여 유기 발광층에 접하도록 하고, 유기 발광층과 접하지 않는 타면에는 상기 파도모양의 굴곡을 형성하는 하부발광식 유기전계 발광소자 제조방법.
11. 제 6 항에 있어서,

    상기 파도모양의 굴곡을 갖는 반사전극을 형성하는 단계는 PDMS 몰드를 반사전극에 접촉시키고 열을 가하여 어닐링(annealing)을 하는 단계를 포함하는 하부 발광식 유기전계 발광소자 제조방법.

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