KR101236242B1 - 유기전계 발광소자, 유기전계 발광소자용 기판 및 그 제조방법 - Google Patents

유기전계 발광소자, 유기전계 발광소자용 기판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 다수의 화소영역이 정의된 기판 상의 전면에 제 1 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 전극 상에 상기 다수의 화소영역의 경계를 따라 버퍼패턴을 형성하는 단계와; 상기 버퍼패턴 상부에 그 단면구조가 역테이퍼 형태를 갖는 격벽을 형성하는 단계와; 상기 다수의 각 화소영역 내의 상기 버퍼패턴 상부에 기둥 형태의 패턴드 스페이서를 형성하는 단계와; 상기 제 1 전극 상부에 상기 격벽에 의해 각 화소영역별로 분리된 유기 발광층을 형성하는 단계와; 상기 유기 발광층을 덮으며 상기 격벽에 의해 각 화소영역별로 분리된 제 2 전극을 형성하는 단계와; 상기 각 화소영역 내의 상기 패턴드 스페이서에 대응되는 부분을 제외한 상기 제 2 전극 위로 칼슘층을 형성하는 단계와; 상기 칼슘층이 형성된 기판을 진공의 제 1 온도를 갖는 챔버내에 위치시킨 후 산소(O2) 가스에 노출시킴으로써 상기 칼슘층을 절연특성을 갖는 산화칼슘층으로 변화시키는 단계와; 상기 각 화소영역 내의 상기 패턴드 스페이서에 대응되는 부분을 제외한 상기 산화칼슘층 위로 칼슘으로 이루어진 게터층을 형성하는 단계를 포함하는 유기전계 발광소자용 기판의 제조 방법과 이에 의해 제작된 유기전계 발광 소자용 기판 및 이를 포함하는 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자를 제공한다.

Description

유기전계 발광소자, 유기전계 발광소자용 기판 및 그 제조 방법 {Organic electroluminescent device, substrate for the organic electroluminescent device and methode of fabricating the the same}
본 발명은 유기전계 발광소자(Organic Electroluminescent Device)에 관한 것이며, 특히 이물에 의한 휘점화 불량을 방지하며, 수분에 의한 발광층의 수명 저하를 효과적으로 방지할 수 있는 듀얼 패널 타입 유기전계 발광 소자에 관한 것이다.
평판 디스플레이(FPD ; Flat Panel Display)중 하나인 유기전계발광 소자는 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 갖는다. 또한 스스로 빛을 내는 자체발광형이기 때문에 명암대비(contrast ratio)가 크고, 초박형 디스플레이의 구현이 가능하며, 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없으며 저온에서도 안정적이고, 직류의 5V 내지 15V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하다.
이러한 특성을 갖는 유기전계발광 소자는 크게 패시브 매트릭스 타입과 액티브 매트릭스 타입으로 나뉘어지는데, 패시브 매트릭스 방식에서는 주사선(scan line)과 신호선(signal line)이 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하므로, 각각의 픽셀을 구동하기 위하여 주사선을 시간에 따라 순차적으로 구동하므로, 요구되는 평균 휘도를 나타내기 위해서는 평균 휘도에 라인수를 곱한 것 만큼의 순간 휘도를 내야만 한다.
그러나, 액티브 매트릭스 방식에서는, 화소(pixel)를 온/오프(on/off)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)가 화소(pixel)별로 위치하고, 이 박막트랜지스터와 연결된 제 1 전극은 화소 단위로 온(on)/오프(off)되고, 상기 제 1 전극과 대향하는 제 2 전극은 전면에 형성되어 공통전극이 된다.
그리고, 상기 액티브 매트릭스 방식에서는 픽셀에 인가된 전압이 스토리지 커패시터(CST ; storage capacitor)에 충전되어 있어, 그 다음 프레임(frame) 신호가 인가될 때까지 전원을 인가해 주도록 함으로써, 주사선 수에 관계없이 한 화면동안 계속해서 구동한다. 따라서, 낮은 전류를 인가하더라도 동일한 휘도를 나타내므로 저소비전력, 고정세, 대형화가 가능한 장점을 가지므로 최근에는 액티브 매트릭스 타입의 유기전계발광 소자가 주로 이용되고 있다.
이하, 이러한 액티브 매트릭스형 유기전계 발광소자의 기본적인 구조 및 동작특성에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 한 화소에 대한 회 로도이다.
도시한 바와 같이 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 하나의 화소는 스위칭(switching) 박막트랜지스터(STr)와 구동(driving) 박막트랜지스터(DTr), 스토리지 캐패시터(StgC), 그리고 유기전계발광 다이오드(E)로 이루어진다.
즉, 제 1 방향으로 게이트 배선(GL)이 형성되어 있고, 이 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성되어 화소영역(P)을 정의하며 데이터 배선(DL)이 형성되어 있으며, 상기 데이터 배선(DL)과 이격하며 전원전압을 인가하기 위한 전원배선(PL)이 형성되어 있다.
또한, 상기 데이터 배선(DL)과 게이트 배선(GL)이 교차하는 부분에는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 형성되어 있으며, 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 전기적으로 연결된 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있다.
이때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)는 유기전계 발광 다이오드(E)와 전기적으로 연결되고 있다. 즉, 상기 유기전계발광 다이오드(E)의 일측 단자인 제 1 전극은 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극과 연결되고, 타측 단자인 제 2 전극은 전원배선(PL)과 연결되고 있다. 이때, 상기 전원배선(PL)은 전원전압을 상기 유기전계발광 다이오드(E)로 전달하게 된다. 또한, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에는 스토리지 커패시터(StgC)가 형성되고 있다.
따라서, 상기 게이트 배선(GL)을 통해 신호가 인가되면 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 온(on) 되고, 상기 데이터 배선(DL)의 신호가 구동 박막트랜지스터(DTr) 의 게이트 전극에 전달되어 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 되므로 유기전계발광 다이오드(E)를 통해 빛이 출력된다. 이때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 상태가 되면, 전원배선(PL)으로부터 유기전계발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨이 정해지며 이로 인해 상기 유기전계발광 다이오드(E)는 그레이 스케일(gray scale)을 구현할 수 있게 되며, 상기 스토리지 커패시터(StgC)는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 오프(off) 되었을 때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 함으로써 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 오프(off) 상태가 되더라도 다음 프레임(frame)까지 상기 유기전계발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨을 일정하게 유지할 수 있게 된다.
이러한 유기전계발광 소자는 하나의 기판에 박막트랜지스터 등의 어레이 소자와 애노드 및 캐소드 전극과 유기 발광층을 포함하는 유기전계발광 다이오드가 하나의 기판에 형성되는 것을 특징으로 하는 일반적인 유기전계 발광소자와, 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드가 각각 서로 다른 기판에 구성되어 이들을 기둥형태의 연결전극으로 연결한 구조를 갖는 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자가 제안되고 있다.
도 2는 종래의 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자의 하나의 화소영역에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 하부의 제 1 기판(10)의 전면에 화소영역을 정의하며 서로 교차하는 게이트 및 데이터 배선(미도시, 15)이 형성되어 있다. 또한 각 화소영역(P)에는 스위칭 또는 구동소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있으며, 상기 박막트랜지스터(Tr)를 덮으며 상기 박막트랜지스터(Tr)의 소스 전극 또는 드레인 전극(20)(도면에서는 드레인 전극이 노출됨을 보이고 있음)을 노출시키는 콘택홀(27)을 갖는 보호층(25)이 형성되어 있다. 또한 상기 보호층(25) 위로는 각 화소영역(P)별로 패턴드 스페이서(30)가 형서되어 있으며, 상기 보호층(25) 및 상기 패턴드 스페이서(30)의 측면 및 상면을 덮으며 상기 콘택홀(27)을 통해 노출된 상기 드레인 전극(20)과 접촉하며 연결전극(35)이 형성되어 있다.
전술한 구조를 갖는 제 1 기판(10)에 대응하는 제 2 기판(50)의 내측면에는 제 1 전극(53)이 전면에 형성되어 있으며, 그 하부로 각 화소영역(P)의 경계에 대응하여 버퍼패턴(57)이 형성되어 있다.
또한, 상기 버퍼패턴(57) 하부에는 그 단면이 상기 제 2 기판(50)의 내측면을 기준으로 역테이퍼 구조로서 격벽(60)이 형성되어 있으며, 각 화소영역(P)에는 상기 격벽(60)에 의해 자동적으로 각 화소영역(P)별로 분리되며 상기 제 1 전극(53) 위로 유기 발광물질로서 유기 발광층(65)과, 그 상부로 제 2 전극(70)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 1 전극(53)과 유기 발광층(65)과 제 2 전극(70)은 유기전계 발광 다이오드를 이룬다.
한편, 유기전계 발광소자는 특히 발광층이 습기에 매우 취학한 특성을 가지므로 내부로 침투한 습기를 제거하기 위한 습기 제거 수단이 형성되어야 하는데, 전술한 구성을 갖는 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자(1)는 습기 제거 수단을 형성하기 어려운 구조가 됨을 알 수 있다.
이를 해결하기 위해 습기 제거 수단은 통상 적으로 유기전계 발광 다이오드 가 형성된 제 2 기판(50)과 상기 제 1 기판(10)을 합착시키는 씰패턴(미도시)을 따라 형성하거나 또는 상기 제 2 전극(70)을 저저항 금속물질인 알루미늄(Al)과 칼슘(Ca)의 이중층 구조를 갖도록 형성하고 있다.
하지만, 전술한 바와 같이 제 2 전극(70)을 알루미늄층(미도시)과 칼슘층(미도시)의 이중충 구조를 형성하는 경우, 상기 칼슘이 알루미늄층(미도시)으로 확산되어 상기 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자(1) 내부로 침투한 습기를 제거하지 못하게 되어 상기 유기 발광층(65)의 열화를 촉진시킴으로써 유기전계 발광소자(1) 수명을 단축시키는 문제가 발생하고 있다.
또한, 도 3(종래의 유기전계 발광소자용 다이오드 기판에 있어 이물에 의해 제 1 및 제 2 전극 간에 쇼트가 발생한 부분에 대한 단면도)에 도시한 바와 같이, 칼슘층(70b)과 알루미늄층(70a)과의 접합 특성이 좋지 않아 알루미늄층(70a)과 칼슘층(70b)의 들뜸 현상(미도시) 또는 상기 유기 발광층(65) 표면으로부터 상기 제 2 전극(70)의 들뜸에 의한 공극현상(미도시) 등이 발생하고 있으며, 유기 발광층(65) 형성 시 개입된 이물(90)에 의해 상기 제 2 전극(70)과 제 1 전극(65)의 쇼트 불량이 다발하고 있는 실정이다.
즉, 상기 유기 발광층(65)의 형성 시 이물(90)이 개입됨으로써 상기 이물(90)에 의해 상기 유기 발광층(65)이 상기 이물(90) 주위로 형성되지 않게 되며, 상기 유기 발광층(65) 상부에 형성되는 제 2 전극(70)이 상기 이물(90) 주변의 상기 유기 발광층(65)이 형성되지 않은 부분으로 파고들어 최종적으로 상기 제 1 전극(65)의 표면과 접촉하게 됨으로써 쇼트가 발생하고 있으며, 이 경우 상기 쇼트가 발생한 화소영역(P)은 항상 화이트 또는 블랙상태를 이루게 되어 화상품질을 저하시키거나 또는 수율을 저하시키고 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 유기 발광층 상부에 형성되는 캐소드 전극을 저저항 금속물질 및 투습 기능을 갖는 칼슘을 포함하는 다중층 구조로서 형성하면서도 상기 칼륨의 확산을 방지하며, 나아가 접합 특성을 향상시킬 수 있는 구조를 제안함으로써 유기 발광층의 열화를 방지하며 동시에 그 수명을 연장시키는 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
나아가, 상기 다중층 구조의 캐소드 전극 형성 시 발생할 수 있는 공극 현상 과 이물에 의한 쇼트 발생에 의한 휘점 불량을 방지하여 수율을 향상시키는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기전계 발광 소자용 기판의 제조 방법은, 다수의 화소영역이 정의된 기판 상의 전면에 제 1 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 전극 상에 상기 다수의 화소영역의 경계를 따라 버퍼패턴을 형성하는 단계와; 상기 버퍼패턴 상부에 그 단면구조가 역테이퍼 형태를 갖는 격벽을 형성하는 단계와; 상기 다수의 각 화소영역 내의 상기 버퍼패턴 상부에 기둥 형태 의 패턴드 스페이서를 형성하는 단계와; 상기 제 1 전극 상부에 상기 격벽에 의해 각 화소영역별로 분리된 유기 발광층을 형성하는 단계와; 상기 유기 발광층을 덮으며 상기 격벽에 의해 각 화소영역별로 분리된 제 2 전극을 형성하는 단계와; 상기 각 화소영역 내의 상기 패턴드 스페이서에 대응되는 부분을 제외한 상기 제 2 전극 위로 칼슘층을 형성하는 단계와; 상기 칼슘층이 형성된 기판을 진공의 제 1 온도를 갖는 챔버내에 위치시킨 후 산소(O2) 가스에 노출시킴으로써 상기 칼슘층을 절연특성을 갖는 산화칼슘층으로 변화시키는 단계와; 상기 각 화소영역 내의 상기 패턴드 스페이서에 대응되는 부분을 제외한 상기 산화칼슘층 위로 칼슘으로 이루어진 게터층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제 1 온도는 100℃ 내지 300℃인 것이 특징이며, 상기 제 1 전극을 형성하기 이전에 금속물질로써 상기 버퍼패턴에 대응하여 보조배선을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제 2 전극을 형성하는 단계는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 증착하여 상기 격벽에 의해 각 화소영역별로 분리되는 제 1 층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 층 위로 은을 증착하여 상기 격벽에 의해 각 화소영역별로 분리되는 제 2 층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 유기전계 발광소자용 기판은, 다수의 화소영역이 정의된 기판 상의 전면에 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 위로 상기 각 화소영역을 테두리하며 형성된 버퍼패턴과; 상기 버퍼패턴 위로 상기 각 화소영역을 테두리하며 형성된 격벽과; 상기 각 화소영역 내의 상기 버퍼패턴 위로 형성된 기둥형상의 패턴드 스페이서와; 상기 제 1 전극과 상기 패턴드 스페이서를 덮으며 상기 격벽에 의해 상기 각 화소영역 별로 분리되며 형성된 유기 발광층과; 상기 유기 발광층 위로 상기 격벽에 의해 각 화소영역별로 분리되며 형성된 제 2 전극과; 상기 각 화소영역 내의 상기 제 2 전극 위로 상기 패턴드 스페이서가 형성된 부분을 제외한 부분에 형성된 산화칼슘층과; 상기 산화칼슘층 위로 형성되며 칼슘으로 이루어진 게터층을 포함한다.
상기 제 2 전극은 이중층 구조를 이루며, 상기 유기 발광층과 접촉하는 제 1 층은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(AlNd)으로 이루어지며, 이와 접촉하는 제 2 층은 은(Ag)으로 이루어진 것이 특징이다.
상기 격벽은 그 단면 형태가 상기 기판면을 기준으로 역테이퍼 구조를 이루는 것이 특징이다.
상기 제 2 기판과 상기 제 1 전극 사이에 상기 격벽에 대응하여 보조배선이 형성된 것이 특징이다.
본 발명에 따른 유기전계 발광소자는, 다수의 화소영역이 정의된 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상에 형성된 서로 교차하는 게이트 및 데이터 배선과; 상기 게이트 및 데이터 배선과 연결되며 형성된 스위칭 소자와; 상기 스위칭 소자의 일 전극과 연결되며 형성된 구동 소자와; 상기 구동 소자의 일 전극과 연결된 연결전극과; 상기 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판의 내측면 전면에 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 위로 상기 각 화소영역을 테두리하며 형성된 버 퍼패턴과; 상기 버퍼패턴 위로 상기 각 화소영역을 테두리하며 형성된 격벽과; 상기 각 화소영역 내의 상기 버퍼패턴 위로 형성된 기둥형상의 패턴드 스페이서와; 상기 제 1 전극과 상기 패턴드 스페이서를 덮으며 상기 격벽에 의해 상기 각 화소영역 별로 분리되며 형성된 유기 발광층과; 상기 유기 발광층 위로 상기 격벽에 의해 각 화소영역별로 분리되며 형성된 제 2 전극과; 상기 각 화소영역 내의 상기 제 2 전극 위로 상기 패턴드 스페이서가 형성된 부분을 제외한 부분에 형성된 산화칼슘층과; 상기 산화칼슘층 위로 형성되며 칼슘으로 이루어진 게터층을 포함하며, 상기 패턴드 스페이서 끝단으로 연장된 상기 제 2 전극과 상기 연결전극이 접촉하도록 구성된다.
상기 제 2 전극은 이중층 구조를 이루며, 상기 유기 발광층과 접촉하는 제 1 층은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(AlNd)으로 이루어지며, 이와 접촉하는 제 2 층은 은(Ag)으로 이루어진 것이 특징이다.
본 발명에 따른 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자는 유기 발광층 상부에 형성되는 캐소드 전극을 저저항 금속물질 및 투습 기능을 갖는 칼슘을 포함하는 다중층 구조로서 형성하면서도 상기 칼슘의 확산을 방지하여 흡습 특성을 유지하도록 함으로써 유기 발광층의 열화를 방지하여 수명을 연장시키는 효과가 있다.
또한 다중증 구조를 갖는 캐소드 전극의 각 층간 접합 특성을 향상시키는 효과가 있다.
나아가, 상기 다중층 구조의 캐소드 전극 형성 시 발생할 수 있는 공극 현상과 이물에 의한 제 1 및 제 2 전극 간 발생한 쇼트를 제조 과정 진행 중에 자연적으로 리페어 하게 됨으로써 수율을 향상시키는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자의 하나의 화소영역에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 하부의 투명한 절연재질의 제 1 기판(102)에는 다수의 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(115)이 형성되어 있으며, 이들 다수의 두 배선(미도시, 115)에 의해 포획된 영역으로 정의된 다수의 화소영역(P)에는 스위칭 소자 및 구동소자로서 다수의 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다. 이때 도면에 있어서는 제 2 기판(150)에 구성된 유기전계 발광 다이오드(E)와 전기적으로 연결되어 유기 발광층(165)의 온(On)/오프(Off)와 발광 휘도 등을 조절하는 구동소자로서의 역할을 하는 박막트랜지스터(Tr)만을 나타내었다.
이러한 구동소자 또는 스위칭 소자로서 역할을 하는 박막트랜지스터(Tr)는 게이트 전극(104)과, 게이트 절연막(107)과, 액티브층(110a)과 오믹콘택층(110b)으로 구성된 반도체층(110)과, 소스 및 드레인 전극(117, 119)을 포함하여 구성되고 있다.
또한, 상기 박막트랜지스터(Tr)를 덮으며 상기 박막트랜지스터의 드레인 전 극(119)을 노출시키는 콘택홀(127)을 갖는 보호층(125)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(125) 위로 상기 드레인 전극(119)과 상기 콘택홀(127)을 통해 접촉하는 연결전극(135)이 각 화소영역(P) 별로 형성되어 있다. 이때 도면에는 나타나지 않았지만, 상기 연결전극(135) 위로 그 일부에 대해서는 상기 연결전극(135)을 노출시키며 제 2 보호층(미도시)이 더욱 형성될 수도 있다.
다음, 전술한 구조를 갖는 제 1 기판(102)과 마주하는 본 발명의 구성적 특징이 있는 유기전계발광 다이오드(E)가 구성된 제 2 기판(150)의 구조를 살펴보면, 상기 제 1 기판(102)과 마주하는 제 2 기판(150)의 내측면의 표시영역 전면에 제 1 전극(153)이 형성되어 있다. 이때 상기 제 1 전극(153)은 일함수 값이 비교적 높은 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어지고 있는 것이 특징이다.
이때, 변형예로서 상기 제 2 기판(150)과 상기 제 1 전극(153) 사이에는 화소영역(P)의 경계에 형성된 격벽(160)이 형성된 부분에 대응하여 저저항 물질로써 배선 형태로 보조배선(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 제 2 기판(150)의 표시영역 전면에 형성된 상기 제 1 전극(153)을 이루는 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)는 비교적 그 내부 저항이 높기에 전압이 인가되는 부분으로부터 비교적 먼 곳에 위치하는 부분은 자체 저항에 의해 전압 강하가 발생하기 때문에 상기 제 1 전극(153) 전면에 대해 고른 전압이 인가되도록 하기 위해 저저항 물질로써 상기 보조배선(미도시)을 형성한 것이다. 하지만 상기 보조배선(미도시)은 반드시 형성될 필요는 없으며 생략될 수 있다.
또한, 상기 제 1 전극(153) 하부로 화소영역(P)의 경계에 무기절연물질 예를 들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 버퍼패턴(157)이 형성되어 있다. 이때 상기 버퍼패턴(157)은 변형예의 경우 상기 보조배선(미도시)에 대해서는 이를 완전히 덮는 형태가 되는 것이 특징이다.
상기 버퍼패턴(157) 하부에는 상기 제 2 기판(150)의 내측면을 기준으로 그 단면이 역테이퍼 형태를 가지며 제 1 높이(두께)(h1)를 갖는 상기 격벽(160)이 형성되어 있다. 즉, 상기 격벽(160)은 상기 버퍼패턴(157)과 접촉하는 면의 폭보다 상기 제 1 기판(102)과 마주하는 최상면의 폭이 더 크도록 형성된 것이 특징이다. 이때 상기 격벽(160)은 화소영역(P)의 경계를 따라 상기 화소영역(P)을 테두리하며 형성되고 있다. 따라서, 상기 격벽(160)은 평면적으로는 상기 각각의 화소영역(P)을 둘러쌓는 격자구조를 이루는 것이 특징이다.
변형예의 경우 상기 격벽(160)은 상기 보조배선(미도시)에 대응하여 이와 중첩하며 형성되고 있는 것이 특징이다.
한편, 상기 버퍼패턴(157) 하부에는 상기 격벽(160)과 이격하여 각 화소영역(P) 내측에 대해 상기 제 1 높이(두께)(h1)보다 더 큰 제 2 높이(두께)(h2)를 가지며, 상기 제 2 기판(150)의 내측면을 기준으로 그 단면이 테이퍼 형태를 갖는 기둥형태의 패턴드 스페이서(163)가 형성되어 있다. 이때 상기 패턴드 스페이서(163)는 그 저면은 상기 제 2 기판(150)의 버퍼패턴(157)과 접촉하며 최상면은 상기 제 2 전극(170)이 덮힌 상태에서 상기 제 1 기판(102)에 구성된 상기 연결전극(135)과 접촉하도록 구성됨으로써 상기 제 1 및 제 2 기판(102, 150)이 일정한 이격간격 을 유지하도록 하는 역할을 한다.
다음, 상기 격벽(160)에 의해 구획된 각 화소영역(P)의 상기 제 1 전극(153) 하부에는 유기 발광 물질로써 유기 발광층(165)이 형성되어 있다. 이때 상기 각 화소영역(P) 내에 형성된 상기 유기 발광층(165)은 상기 역테이퍼 형태를 갖는 격벽(160)에 의해 자동적으로 이웃한 화소영역(P) 간에 분리되며, 상기 패턴드 스페이서(163)의 측면 및 최상면을 덮으며 형성되고 있다. 이때, 상기 유기 발광층(165)은 각 화소영역(P)별로 순차 반복하며 각각 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광 물질로 이루어짐으로써 풀 컬러를 구현하도록 하고 있다.
다음, 상기 유기 발광층(165)의 표면에 각 화소영역(P)별로 3중층 구조를 갖는 제 2 전극(170)이 형성되어 있다. 이때 상기 3중층 구조의 제 2 전극(170)에 있어서 상기 유기 발광층(165)과 접촉하는 제 1 층(170a)은 저저항 금속물질인 동시에 비교적 일함수 값이 낮은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(AlNd)으로 이루어지고 있으며, 중간층인 제 2 층(170b)은 저저항 금속물질로써 칼슘(Ca)의 확산을 방지하는 역할을 하는 은(Ag)으로 이루어지고 있으며, 상기 제 2 층(170b) 하부의 제 2 층(170b)은 흡습 특성을 갖는 칼슘(Ca)으로 이루어지고 있는 것이 특징이다. 이때 상기 제 3 층(170c)은 상기 제 1 기판(102)의 연결전극(135)과 접촉하며 구성되고 있다.
이때, 상기 각 화소영역(P)별로 상기 제 2 기판(150)에 적층 형성된 상기 제 1 전극(153)과 유기 발광층(165)과 3중층 구조의 제 2 전극(170)은 유기전계 발광 다이오드(E)를 이루게 된다.
또한, 도면에는 나타내지 않았지만, 발광특성을 향상시키기 위해 상기 유기 발광층(165)과 애노드 전극으로의 역할을 하는 상기 제 1 전극(153) 사이에는 정공수송층(hole transporting layer), 정공주입층(hole injection layer)이 더욱 형성될 수 있으며, 또한 상기 유기 발광층(165)과 캐소드 전극으로의 역할을 하는 상기 제 2 전극(170) 사이에는 전자주입층(electron injection layer) 및 전자수송층(electron transporting layer)이 더욱 형성될 수도 있다.
한편, 상기 패턴드 스페이서(163)는 그 측면과 최상면에 대해서는 상기 유기 발광층(163) 및 상기 3중층 구조의 제 2 전극(170)이 형성되고 있으며, 상기 패턴드 스페이서(163)의 최상면에 형성된 상기 제 2 전극(170) 중 제 3 층(170c)은 상기 제 1 기판(102)의 각 화소영역(P) 내에 형성된 연결전극(135)과 접촉하도록 구성되고 있다. 따라서 상기 제 1 기판(102) 및 상기 제 2 기판(150)에 각각 형성된 박막트랜지스터(Tr)와 유기전계발광 다이오드(E)는 전기적으로 연결됨으로써 본 발명의 제 1 실시예에 따른 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자(101)를 이루고 있다.
한편, 전술한 구성을 갖는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자(101)는 일함수가 비교적 높으며 저저항 금속물질인 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(AlNd)과 흡습 특성을 갖는 금속물질인 칼슘(Ca)과 상기 칼슘(Ca)의 확산이 일어나지 않는 은(Ag)을 이용하여 알루미늄(Al)(또는 알루미늄 함금(AlNd))/은(Ag)/칼슘(Ca)의 3중층 구조로서 유기전계 발광 다이오드(E)의 제 2 전극(170)을 형성함으로써 투습된 습기를 효과적으로 제거하며, 동시에 칼슘(Ca)이 알루미늄층(170a)으로 확산되어 사라지는 문제를 해결한 것이 가장 특징적인 것이 된다.
<제 2 실시예>
한편, 전술한 제 1 실시예에 따른 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자는 내부의 습기를 제거하는 등의 흡습 특성 향상으로 제품의 수명을 연장시키는 목적을 달성할 수 있으나, 여전히 유기전계 발광 다이오드를 포함하는 제 2 기판을 제조하는 과정에서 이물 등에 의해 제 1 및 제 2 전극의 쇼트 불량이 발생에 대해서는 종래와 동일한 수준이 됨을 알 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 있어서는 제 1 실시예를 더욱 개선하여 제 1 및 제 2 전극의 쇼트 불량을 방지할 수 있는 구조를 갖는 따른 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자를 제안한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자의 하나의 화소영역에 대한 단면도이다. 이때 구동 및 스위칭 소자인 박막트랜지스터를 포함하는 제 1 기판은 그 구성이 전술한 제 1 실시예와 동일하므로 이에 대해서는 그 설명을 생략한다. 설명의 편의를 위해 제 1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 100을 더하여 도면부호를 부여하였다.
도시한 바와 같이, 제 2 기판(250)에 있어서, 상기 제 1 기판(202)과 마주하는 내측면 전면에 일함수 값이 비교적 높은 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로서 제 1 전극(253)이 형성되어 있다. 또한, 상기 제 2 기판(250)과 상기 제 1 전극(253) 사이에는 화소영역(P)의 경계에 형성된 격벽(260)이 형성된 부분에 대응하여 저저항 물질로써 배선 형태로 보조배선(251)이 형성되고 있다. 이때 상기 보조배선(251)은 반드시 형성될 필요는 없으며 생략될 수 있다. 이를 형성하는 이유에 대해서는 제 1 실시예에 이미 언급했으므로 생략한다.
또한, 상기 제 1 전극(253) 하부로 화소영역(P)의 경계에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 버퍼패턴(257)이 상기 보조배선(251)과 완전히 중첩하며 상기 보조배선(251)의 폭보다 넓은 폭을 가지며 형성되어 있다. 이때 상기 각 화소영역(P)에 있어서는 상기 버퍼패턴(257) 외부로 상기 제 1 전극(253)이 노출되는 구조를 이루고 있다.
또한, 상기 버퍼패턴(257) 하부에는 상기 보조배선(251)에 대응하여 상기 화소영역(P)을 테두리하며 상기 제 2 기판(250)의 내측면을 기준으로 그 단면이 역테이퍼 형태를 가지며 제 1 높이(두께)(h1)의 격벽(260)이 형성되어 있다.
또한, 상기 버퍼패턴(257) 하부에는 상기 격벽(260)과 소정간격 이격하여 각 화소영역(P) 내측에 상기 제 1 높이(두께)(h1)보다 더 큰 제 2 높이(두께)(h2)를 가지며, 상기 제 2 기판(250)의 내측면을 기준으로 그 단면이 테이퍼 형태를 갖는 기둥형태의 패턴드 스페이서(263)가 형성되어 있다.
다음, 상기 격벽(260)에 의해 구획된 각 화소영역(P)의 상기 제 1 전극(253) 하부에는 유기 발광 물질로써 유기 발광층(265)이 형성되어 있다. 이때 상기 각 화소영역(P) 내에 형성된 상기 유기 발광층(265)은 그 단면형태가 역테이퍼 형태를 갖는 상기 격벽(260)에 의해 자동적으로 이웃한 화소영역(P) 간에 분리되며 상기 패턴드 스페이서(263)의 측면 및 최상면까지 연장 형성되고 있다. 상기 유기 발광층(265)은 각 화소영역(P)별로 순차 반복하며 각각 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광 물질로 이루어지고 있다.
다음, 상기 유기 발광층(265)을 덮으며 각 화소영역(P)별로 상기 격벽(260)에 의해 분리되며 2중층 구조를 갖는 제 2 전극(270)이 형성되어 있다. 이때, 상기 이중층 구조의 제 2 전극(270)에 있어서 상기 유기 발광층(265)과 접촉하는 제 1 층(270a)은 저저항 금속물질인 동시에 비교적 일함수 값이 높은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(AlNd)으로 이루어지고 있다. 또한 상기 제 2 전극(270)의 제 2 층(270b)은 칼슘(Ca)과 접합력이 우수하며 칼슘(Ca)의 확산이 거의 발생하지 않는 금속인 은(Ag)으로 이루어지고 있다.
한편, 전술한 바와같은 금속물질로 이중층 구조를 갖는 제 2 전극(270) 하부에는 절연물질인 산화칼슘(CaO)으로써 상기 각 격벽(260)에 의해 분리되며 상기 화소영역(P)별로 산화칼슘층(276)이 형성되어 있으며, 상기 산화칼슘층(276) 하부로 흡습 특성이 우수한 금속물질인 칼슘(Ca)으로 이루어진 게터(getter)층(279)이 형성되어 있다. 이때 상기 산화칼슘층(276)과 상기 게터층(279)은 상기 격벽(260)에 의해 각 화소영역(P)별로 분리되는 구조를 갖는 것은 그 상부에 위치한 제 2 전극(270)과 동일하지만, 상기 패턴드 스페이서(263)의 측면 및 최상면에는 형성되지 않는 것이 특징이다.
이때, 상기 각 화소영역(P)별로 상기 제 2 기판(250)에 적층 형성된 상기 제 1 전극(253)과 유기 발광층(265)과 2중층 구조의 제 2 전극(270)은 유기전계 발광 다이오드(E)를 이루게 된다.
또한, 도면에는 나타내지 않았지만, 발광특성을 향상시키기 위해 상기 유기 발광층(265)과 애노드 전극으로의 역할을 하는 상기 제 1 전극(253) 사이에는 정공수송층(hole transporting layer), 정공주입층(hole injection layer)이 더욱 형성될 수 있으며, 또한 상기 유기 발광층(265)과 캐소드 전극으로의 역할을 하는 상기 제 2 전극(270) 사이에는 전자주입층(electron injection layer) 및 전자수송층(electron transporting layer)이 더욱 형성될 수도 있다.
한편, 상기 패턴드 스페이서(263)는 그 측면과 최상면에 대해서는 상기 유기 발광층(265) 및 상기 이중층 구조의 제 2 전극(270)이 형성되고 있으며, 상기 패턴드 스페이서(263)의 최상면에 형성된 제 2 전극(270) 중 제 2 층(270b)은 상기 제 1 기판(202)의 각 화소영역(P) 내에 형성된 연결전극(235)과 접촉하도록 구성되고 있다. 따라서 상기 제 1 기판(210) 및 상기 제 2 기판(250)에 각각 형성된 박막트랜지스터(Tr)와 유기전계발광 다이오드(E)는 전기적으로 연결됨으로써 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자(201)를 이루고 있다.
전술한 제 2 실시예에 따른 알루미늄(Al)(또는 알루미늄합금(AlNd)) 및 은(Ag)의 이중층 구조를 갖는 제 2 전극(270) 및 그 하부에 형성된 산화칼슘층(276) 및 게터층(279)의 구조를 통해 이물 개입에 의한 제 1 및 제 2 전극(253, 270)의 쇼트를 방지할 수 있으며, 나아가 흡습 특성이 우수한 칼슘(Ca)으로써 각 화소영역(P)별로 게터층(279)이 형성됨으로써 유기 발광층(265)의 습기에 의한 열화를 효과적으로 방지함으로써 그 수명을 향상시키는 것이 특징이다.
이러한 제 2 실시예에 따른 구성을 갖는 듀얼 패널 타입 유기전계 발광소자(201)가 이물 개입에 의한 제 1 및 제 2 전극(253, 270)간의 쇼트를 방지하는가에 대해서는 이러한 구성을 갖는 듀얼 패널 타입 유기전계 발광소자용 유기전계 발광 다이오드 기판(250)의 제조 과정에서 나타나므로 이는 제조 방법을 설명하기로 한다.
한편, 전술한 제 2 실시예에 따른 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자(201)에 있어서 상기 제 2 전극(270)은 이중층 구조를 가지며 형성되고 있는 것을 보이고 있지만, 상기 칼슘(Ca)과 알루미늄(Al)간이 접합 특성 향상 및 칼슘(Ca)의 확산을 방지하는 것을 특징으로 한 은(Ag)으로 구성된 제 2 층(270b)은 생략될 수도 있다. 이는 칼슘(Ca)과 알루미늄(Al) 간의 접합력보다 산화칼슘(CaO)과 알루미늄(Al)간의 접합력이 우수하며, 산화칼슘(CaO)은 알루미늄(Al)으로의 확산은 그 속도가 상대적으로 매우 느리게 발생하기 때문이다.
이후에는 전술한 구조를 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자의 제조 방법에 대해 설명한다. 이때, 본 발명의 특징적인 부분은 유기전계 발광 다이오드 기판에 있는 바, 이의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 6a 내지 6i는 본 발명에 따른 듀얼 패널 타입 유기전계 발광소자용 유기전계발광 다이오드 기판의 하나의 화소영역에 대한 제조 단계별 공정 단면도이다. 이때, 상기 화소영역은 유기 발광층 형성 전에 제 1 전극 위로 이물이 부착된 부분을 포함하는 것을 일례로 나타내었다.
우선, 도 6a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(250) 상에 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금 중 하나를 상기 기판(250) 상에 먼저 증착하고 이를 패터닝하여 각 화소영역(P)의 경계에 배선형태로 보조배선(251)을 형성한다. 이러한 보조배선(251)을 형성하는 공정은 생략할 수 있다.
다음, 상기 보조배선(251) 위로 비교적 높은 일함수 값을 가져 유기 발광층으로의 전자 공급을 원활하게 수행하도록 하기 위해 투명도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 증착하여 상기 기판(250)의 표시영역 전면에 제 1 전극(253)을 형성한다.
다음, 도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 기판(250)의 표시영역 전면에 형성된 제 1 전극(253) 위로 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하고 이를 패터닝함으로써 각 화소영역(P)의 경계에 즉, 상기 보조배선(251)에 대응하여 이보다 더욱 큰 폭을 가지며 상기 각 화소영역(P)을 포획하는 격자형태로 버퍼패턴(257)을 형성한다. 이때 상기 버퍼패턴(257)은 상기 보조배선(251)과 중첩하며 형성되게 되며 상기 보조배선(251)을 완전히 덮도록 형성한다.
다음, 도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 버퍼패턴(257) 위로 전면에 제 1 감광성 유기절연물질 특히 빛을 받으면 현상 시 남게되는 특성을 갖는 네가티브 타입(negative type)의 감광성 유기절연물질을 도포함으로써 전면에 제 1 유기절연물질층(미도시)을 형성하고, 이를 노광 마스크를 이용한 노광 및 현상 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 버퍼패턴(257) 위로 제 1 높이(두께)(h1)를 갖는 격 벽(260)을 형성한다. 이때 네가티브 특성을 갖는 제 1 감광성의 유기절연물질 특성 상, 이를 노광 마스크를 이용하여 노광을 실시한 후, 현상하면 자연적으로 그 단면구조가 상기 기판(250)면에 대해 역테이퍼 형태를 이루게 된다. 이는 네가티브 특성 상 빛을 받는 부분이 현상 시 남게되며, 빛은 상기 제 1 유기절연물질층(미도시)의 표면이 그 시간적으로 많이 받고 그 두께에 비례하여 기판에 인접하는 부분에 대해서는 상기 제 1 유기절연층(미도시) 자체의 투과율 등에 의해 상대적으로 빛을 적게 받게된다. 따라서 그 빛이 입사가 시작되는 표면에서 가장 빛에 대한 반응이 잘 일어나게 되며, 기판(250)에 인접한 부분의 제 1 유기절연물질층(미도시)에 있어서는 상대적으로 빛량이 모자라게 되며, 따라서 현상 시 이러한 것이 반영되어 기판 표면 부근보다는 상기 제 1 유기절연물질층(미도시)의 표면 부분이 더 큰 폭을 가지며 점점 그 폭이 작아지는 형태 즉, 기판(250)면을 기준으로 그 단면이 역테이퍼 형태를 갖는 격벽(260)이 형성되게 된다.
다음, 도 6d에 도시한 바와 같이, 상기 역테이퍼 형태의 격벽(260) 위로 전면에 포지티브 타입(positive type) 감광성의 제 2 유기절연물질을 도포하여 제 2 유기절연물질층(미도시)을 형성하고, 이에 대해 노광 및 현상 공정을 진행함으로서 기판(250) 면을 기준으로 그 단면이 테이퍼 구조를 갖고 상기 제 1 높이(두께)(h1)보다 더 큰 제 2 높이(두께)(h2)를 갖는 기둥 형상의 패턴드 스페이서(263)를 상기 각 화소영역(P) 내의 상기 버퍼패턴(257) 상부에 형성한다. 이는 포지티브 특성을 갖는 상기 제 2 유기절연물질의 특성에 기인한 것이다. 포지티브 타입 유기절연물질은 빛을 받은 부분이 현상 시 제거되는 특성을 갖게 되며, 따라서 전술한 네거티 브 타입 감광성 물질 특성과 반대되는 현상에 의해 패턴드 스페이서(263)의 단면이 상기 기판(250)면을 기준으로 테이퍼 구조를 이루게 된다.
다음, 도 6e에 도시한 바와 같이, 상기 패턴드 스페이서(263)가 형성된 기판(250)에 대해 쉐도우 마스크(미도시)를 이용하여 증착(evaporation)을 실시하거나 또는 액상 타입의 유기 발광물질을 잉크젯 또는 노즐 코팅을 실시함으로써 상기 격벽(260)으로 둘러싸인 각 화소영역(P) 내에 유기 발광층(265)을 형성한다. 이때 상기 유기 발광층(265)은 그 물질을 달리함으로써 각 화소영역(P)별로 순차 반복하는 적, 녹, 청색을 발광하도록 형성할 수 있다. 이때 도면에 나타나지 않았지만, 상기 유기 발광층(265)을 형성하기 전에 정공수송층(hole transporting layer), 정공주입층(hole injection layer)을 각 화소영역(P)별로 더욱 형성할 수 있으며, 상기 유기 발광층(265)을 형성한 후, 그 상부로 전자주입층(electron injection layer) 및 전자수송층(electron transporting layer)을 더욱 형성할 수 있다.
한편, 상기 유기 발광층(265)을 형성하는 과정 전 또는 이를 형성하는 과정에서 이물(290)이 상기 화소영역(P) 내의 제 1 전극(253) 상에 위치하게 된 경우, 도시한 바와 같이 상기 유기 발광층(265)은 상기 이물(290)의 외측면 주위로 소정폭 형성되지 않게 된다. 상기 유기 발광층을 이루는 물질과 이물(290)이 상기 제 1 화소전극(253) 상에 부착되지 않은 경우는 정상적으로 상기 제 1 전극(253) 위로 평탄한 표면을 가지며 상기 유기 발광층(257)이 형성되게 된다.
다음, 도 6f에 도시한 바와 같이, 유기 발광층(265)이 형성된 기판(250)에 대해 일함수 값이 비교적 낮은 금속물질 예를들면 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합 금(AlNd)을 증착함으로써 상기 역테이퍼 형태의 격벽에 의해 자동적으로 상기 각 화소영역(P)별로 분리되는 제 2 전극(270)의 제 1 층(270a)을 형성한다. 또한 상기 제 1 층(270a)을 형성한 후 연속하여 은(Ag)을 증착하여 제 2 층(270b)을 형성함으로써 이중층 구조의 제 2 전극(270)을 각 화소영역(P) 별로 형성한다.
이때 상기 이물(290)이 형성된 부분에 대해서는 상기 제 2 전극(270)의 제 1 층(270a) 또는 제 2 층(270b)은 상기 화소영역(P) 내의 대부분의 영역의 두께보다 얇은 두께를 가지며 상기 이물(290) 주위에 형성된 유기 발광층(265)의 측면을 따라 그 끝단이 상기 유기 발광층(265)이 형성되지 않는 부분 또는 그 두께가 매우 얇게 형성된 부분을 통해 상기 제 1 전극(253)과 접촉하며 형성되게 된다. 따라서 상기 이물(290)이 부착된 부분에서 상기 제 1 전극(253)과 제 2 전극(270)은 접촉하며 형성되게 된다. 이때 상기 이물(290)의 주변으로 상기 제 1 전극(253)과 접촉하는 부분은 이물(290)이 형성되지 않은 일반적인 화소영역(P) 내에 형성된 상기 이중층 구조의 제 2 전극(270)의 두께보다 월등히 작은 수 십Å 정도의 두께를 가지며, 이 상태에서 그 끝단이 상기 제 1 전극(253)의 표면과 접촉하고 있다.
다음, 도 6g에 도시한 바와 같이, 상기 이물(290)이 부착된 부분에서 제 1 및 제 2 전극(253, 270)간 쇼트가 발생한 상태에서 상기 이중층 구조의 제 2 전극(270) 위로 흡습 특성을 갖는 칼슘(Ca)을 쉐도우 마스크(미도시)를 이용하여 증착 공정을 실시하여 50Å 내지 200Å 정도의 두께를 갖도록 제 1 칼슘층(275)을 형성한다. 이때 상기 패턴드 스페이서(263)가 형성된 부분에 대해서는 상기 쉐도우 마스크(미도시)에 의해 가려지도록 함으로써 상기 패턴트 스페이서(263)의 최상면 및 그 측면에 대해서는 상기 제 1 칼슘층(275)은 형성되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이는 상기 제 1 칼슘층(275)은 이후 공정에서 산화시킴으로써 절연층을 형성하게 되는데, 상기 패턴드 스페이서(263)의 최상층에 상기 절연층이 위치하게 되면 이와 대응되는 제 1 기판(도 5의 202)에 형성된 구동 소자인 박막트랜지스터(도 5의 Tr)와 전기적으로 연결되지 않기 때문이다.
한편, 상기 제 1 칼슘층(275)은 상기 제 2 전극(270)을 상기 패턴드 스페이서(263)가 형성된 부분을 제외하고는 완전히 덮는 형태를 이루도록 한다. 이때 특히 이물(290) 주변에 상기 제 1 전극(253)과 접촉하며 형성된 제 2 전극(270)의 상부까지 완전히 덮도록 형성하는 것이 특징이다. 이는 증착 공정을 진행하는 챔버(미도시)내의 분위기를 적절히 조절함으로서 가능하다. 일례로 타켓물질과 상기 기판(250)면을 수직하게 위치시키지 않고 상기 기판(250)이 놓여진 스테이지(미도시)를 소정 각도 회전시켜 상기 기판(250)면이 상기 타켓물질과 90도보다 크거나 작은 각도를 갖도록 위치시킨 상태에서 증착을 진행함으로써 상기 이물(290) 주변에 위치한 제 2 전극(270)을 완전히 덮는 형태로 상기 제 1 칼슘층(275)을 형성할 수 있다.
다음, 도 6h에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 칼슘층(도 6g의 275)이 형성된 상태의 기판(250)을 진공의 분위기에서 산소(O2) 가스에 적정 시간 노출시킴으로써 상기 제 1 칼슘층(도 6g의 275)이 산화칼슘층(276)이 되도록 한다. 이때, 상기 이물(290)이 부착된 부분에 있어서는 상기 제 1 전극(253)과 그 끝단이 접촉하는 부 분의 제 2 전극(270)은 그 두께가 매우 얇게 형성(수 십 Å수준임)되고 있다. 따라서, 상기 산소(O2) 가스에 노출됨으로써 상기 제 1 칼슘층(도 6g의 275)이 산화칼슘층(276)으로 변화되는 과정에서 상기 산화칼슘층(276)이 그 계면에서 상기 제 2 전극(270)을 이루는 금속층으로 수 십 내지 수 백Å 확산됨으로써 상기 이물(290)이 부착된 부분에 있어 상기 제 1 전극(253)과 접촉하는 수 십Å의 매우 얇은 두께를 가지며 형성된 상기 이중층 구조의 제 2 전극(270)의 끝단부가 절연 특성을 갖게된다.
상기 도전성 특징을 갖는 제 1 칼슘층(도 6g의 275)을 절연특성을 갖는 산화칼슘층(276)으로 변화시키는 공정은 상기 제 1 칼슘층(도 6g의 275)이 형성된 기판(250)을 진공의 챔버(295)내에 안착시키고 산소(O2) 가스를 주입하여 산소(O2) 가스 분위기를 조성한 후, 상기 챔버(295)내 온도를 상온에서 100℃ 내지 300℃ 정도로 가온함으로써 빠른 시간내에 진행된다.
한편, 이러한 과정에서 챔버(295)내의 비교적 높은 온도 분위기에 의해 상기 산화칼슘층(276)은 수 십 내지 수백 Å정도 상기 제 2 전극(270)을 이루는 금속층으로 확산이 발생하게 된다. 이때 이물(290) 부착부를 제외하고는 상기 제 2 전극(270)을 이루는 제 1 층(270a)과 제 2 층(270b)은 통상 수천 Å정도의 두께를 갖지만, 상기 이물이 부착된 부근의 상기 제 1 전극(253)과 접촉하는 제 2 전극(270)의 끝단부(A)는 상기 이물(290)에 의해 증착이 원활하게 이루지지 않음으로써 상기 제 1 층(270a) 및 제 2 층(270b) 모두 합친 두께가 수 십 Å정도의 두께를 갖게 되 므로 이 부분은 그 전체가 상기 산화칼슘층(276)이 확산됨으로써 절연특성을 갖게 되는 것이다.
따라서, 상기 이물(290)이 부착된 부분에 있어 상기 제 1 전극(253)과 접촉하는 제 2 전극(270)의 끝단부(A)는 절연 특성을 갖게되므로 비록 상기 제 1 전극(253)과 접촉한다 할지라도 통전되지 않아 제 1 전극(253)과 제 2 전극(270)의 쇼트를 방지하게 되는 것이다.
한편, 상기 제 1 칼슘층(도 6g의 275)을 산화칼슘층(276)으로 변화시키는 공정은 상온에서 일반적인 대기 분위기에서도 진행이 가능하지만, 이 경우 상기 산화칼슘층(276)의 상기 제 2 전극(270)으로의 확산이 거의 발생하지 않으므로 상기 이물이 부착된 화소영역(P)의 제 1 및 제 2 전극(253, 270)간 쇼트 불량은 해결되지 않으며, 나아가 대기 중의 산소(O2)를 이용 시 그 산화시간이 오래 걸리며, 산화칼슘층(276)으로 변화되기 전 대기 중의 습기를 흡수하게 되어 추후 칼슘(Ca)으로 게터층을 형성한다 하여도 흡습 능력이 저하됨을 알 수 있었다. 따라서, 상기 제 1 칼슘층(도 6g의 275)의 산화공정은 진공의 분위기에서 적정온도로 가온된 분위기에서 진행하는 것이 바람직하다.
다음, 도 6i에 도시한 바와 같이, 상기 이중층 구조의 제 2 전극(270) 위로 형성된 상기 산화칼슘층(276) 위로 진공의 분위기에서 이용하여 칼슘(Ca)을 증착하여 게터층(279)을 형성함으로써 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광 다이오드 기판(250)을 한다. 이때 상기 게터층(276)은 쉐도우 마스크(미도시) 이용한 증착 공정을 실시함으로써 상기 산화칼슘층(276)과 같이 상기 패턴드 스페이서(263)의 최상층 및 그 측면에 대해서는 형성되지 않도록 형성할 수 있다. 또는 쉐도우 마스크(미도시) 없이 전면 증착을 실시함으로서 상기 격벽(260)에 의해 자동적으로 각 화소영역(P)별로 분리된 형태로 형성할 수도 있다.
하지만 상기 패턴드 스페이서(263)의 최상면과 측면에는 형성되지 않도록 쉐도우 마스크(미도시)를 이용하여 증착을 진행하는 것이 바람직하다. 이는 상기 이물(290)이 부착된 부분에 있어 상기 제 1 전극(253) 표면과 접촉하며 형성된 제 2 전극(270)의 끝단부(A)는 비록 상기 산화칼슘층(276) 형성 공정에 의해 절연 상태를 이루었다 하더라도 상기 게터층(279)이 상기 이물(290)이 부착된 부분에서 그 가능성은 매우 작지만 재차 상기 제 1 전극(253) 표면과 접촉하며 형성될 수도 있다. 이 경우 패턴드 스페이서(263)의 상부면 및 측면에서 상기 게터층(279)이 제 2 전극(270)과 접촉하게 되면 상기 게터층(279)이 제 2 전극(270)의 역할을 하게 되므로 다시 쇼트 불량을 초래할 가능성이 있기 때문이다.
따라서 이 경우, 상기 게터층(279)은 상기 패턴드 스페이서(263)의 측면과 최상면에 대해서는 형성되지 않도록 공정 진행함으로써 제 2 전극(270)의 역할은 배제하고 흡습 특성을 갖는 게터로서의 역할을 하도록 하는 것이 본 발명의 제 2 실시예의 특징적인 것이 된다.
한편, 도 5를 참조하면, 전술한 바와 같이 제조된 유기전계 발광 다이오드를 구비한 제 2 기판(250)과, 일반적인 제조 방법 즉 투명한 절연기판 상에 게이트 배선(미도시) 및 게이트 전극(204)을 형성하는 단계와, 게이트 절연막(207)을 형성하 는 단계, 상기 게이트 절연막(207) 위로 액티브층(210a)과 오믹콘택층(210b)의 반도체층(210)을 형성하는 단계, 상기 반도체층(210) 위로 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(217, 219)을 형성함으로써 구동 및 스위칭 소자의 역할을 하는 박막트랜지스터(Tr)를 완성하고, 동시에 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(215)을 형성하는 단계 및 상기 구동 소자로서의 역할을 하는 박막트랜지스터(Tr)의 소스 또는 드레인 전극(217, 219)과 연결된 연결전극(235)을 형성하는 단계를 진행하여 제조된 제 1 기판(202)을 서로 마주하여 위치시키고 이들 두 기판(250, 202)의 테두리를 따라 씰패턴(미도시)을 형성하고, 진공의 분위기 또는 불활성 가스인 질소(N2) 가스 분위기에서 상기 연결전극(235)과 상기 패턴드 스페이서(263)의 최상면에 형성된 상기 제 2 전극(270)과 접촉하도록 합착함으로써 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼 패널 타입 유기전계 발광소자(201)를 완성할 수 있다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 한 화소에 대한 회로도.
도 2는 종래의 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자의 하나의 화소영역에 대한 단면도.
도 3은 종래의 유기전계 발광소자용 다이오드 기판에 있어 이물에 의해 제 1 및 제 2 전극 간에 쇼트가 발생한 부분에 대한 단면도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자의 하나의 화소영역에 대한 단면도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자의 하나의 화소영역에 대한 단면도.
도 6a 내지 6i는 본 발명에 따른 듀얼 패널 타입 유기전계 발광소자용 유기전계발광 다이오드 기판의 하나의 화소영역에 대한 제조 단계별 공정 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
205 : (제 2 )기판 251 : 보조배선
253 : 제 1 전극 257 : 버퍼패턴
260 : 격벽 263 : 패턴드 스페이서
265 : 유기 발광층 270 : 제 2 전극
270a, 270b :(제 2 전극의) 제 1 층 및 제 2 층
276 : 산화칼슘층 290 : 이물
295 : 챔버 A : 이물 부근의 제 2 전극의 끝단부
E : 유기전계발광 다이오드 P : 화소영역

Claims (10)

  1. 다수의 화소영역이 정의된 기판 상의 전면에 제 1 전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 전극 상에 상기 다수의 화소영역의 경계를 따라 버퍼패턴을 형성하는 단계와;
    상기 버퍼패턴 상부에 그 단면구조가 역테이퍼 형태를 갖는 격벽을 형성하는 단계와;
    상기 다수의 각 화소영역 내의 상기 버퍼패턴 상부에 기둥 형태의 패턴드 스페이서를 형성하는 단계와;
    상기 제 1 전극 상부에 상기 격벽에 의해 각 화소영역별로 분리된 유기 발광층을 형성하는 단계와;
    상기 유기 발광층을 덮으며 상기 격벽에 의해 각 화소영역별로 분리된 제 2 전극을 형성하는 단계와;
    상기 각 화소영역 내의 상기 패턴드 스페이서에 대응되는 부분을 제외한 상기 제 2 전극 위로 칼슘층을 형성하는 단계와;
    상기 칼슘층이 형성된 기판을 진공의 제 1 온도를 갖는 챔버내에 위치시킨 후 산소(O2) 가스에 노출시킴으로써 상기 칼슘층을 절연특성을 갖는 산화칼슘층으로 변화시키는 단계와;
    상기 각 화소영역 내의 상기 패턴드 스페이서에 대응되는 부분을 제외한 상 기 산화칼슘층 위로 칼슘으로 이루어진 게터층을 형성하는 단계
    를 포함하는 유기전계발광 다이오드 기판의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 온도는 100℃ 내지 300℃인 것이 특징인 유기전계발광 다이오드 기판의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극을 형성하기 이전에 금속물질로써 상기 버퍼패턴에 대응하여 보조배선을 형성하는 단계를 포함하는 유기전계 발광 다이오드 기판의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극을 형성하는 단계는
    알루미늄 또는 알루미늄 합금을 증착하여 상기 격벽에 의해 각 화소영역별로 분리되는 제 1 층을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 층 위로 은을 증착하여 상기 격벽에 의해 각 화소영역별로 분리되 는 제 2 층을 형성하는 단계
    를 포함하는 유기전계 발광 다이오드 기판의 제조 방법.
  5. 다수의 화소영역이 정의된 기판 상의 전면에 형성된 제 1 전극과;
    상기 제 1 전극 위로 상기 각 화소영역을 테두리하며 형성된 버퍼패턴과;
    상기 버퍼패턴 위로 상기 각 화소영역을 테두리하며 형성된 격벽과;
    상기 각 화소영역 내의 상기 버퍼패턴 위로 형성된 기둥형상의 패턴드 스페이서와;
    상기 제 1 전극과 상기 패턴드 스페이서를 덮으며 상기 격벽에 의해 상기 각 화소영역 별로 분리되며 형성된 유기 발광층과;
    상기 유기 발광층 위로 상기 격벽에 의해 각 화소영역별로 분리되며 형성된 제 2 전극과;
    상기 각 화소영역 내의 상기 제 2 전극 위로 상기 패턴드 스페이서가 형성된 부분을 제외한 부분에 형성된 산화칼슘층과;
    상기 산화칼슘층 위로 형성되며 칼슘으로 이루어진 게터층
    을 포함하는 유기전계 발광소자용 기판.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 이중층 구조를 이루며, 상기 유기 발광층과 접촉하는 제 1 층은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(AlNd)으로 이루어지며, 이와 접촉하는 제 2 층은 은(Ag)으로 이루어진 것이 특징인 유기전계 발광소자용 기판.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 격벽은 그 단면 형태가 상기 기판면을 기준으로 역테이퍼 구조를 이루는 것이 특징인 유기전계 발광소자용 기판.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 기판과 상기 제 1 전극 사이에 상기 격벽에 대응하여 보조배선이 형성된 것이 특징인 유기전계 발광소자용 기판.
  9. 다수의 화소영역이 정의된 제 1 기판과;
    상기 제 1 기판 상에 형성된 서로 교차하는 게이트 및 데이터 배선과;
    상기 게이트 및 데이터 배선과 연결되며 형성된 스위칭 소자와;
    상기 스위칭 소자의 일 전극과 연결되며 형성된 구동 소자와;
    상기 구동 소자의 일 전극과 연결된 연결전극과;
    상기 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판과;
    상기 제 2 기판의 내측면 전면에 형성된 제 1 전극과;
    상기 제 1 전극 위로 상기 각 화소영역을 테두리하며 형성된 버퍼패턴과;
    상기 버퍼패턴 위로 상기 각 화소영역을 테두리하며 형성된 격벽과;
    상기 각 화소영역 내의 상기 버퍼패턴 위로 형성된 기둥형상의 패턴드 스페이서와;
    상기 제 1 전극과 상기 패턴드 스페이서를 덮으며 상기 격벽에 의해 상기 각 화소영역 별로 분리되며 형성된 유기 발광층과;
    상기 유기 발광층 위로 상기 격벽에 의해 각 화소영역별로 분리되며 형성된 제 2 전극과;
    상기 각 화소영역 내의 상기 제 2 전극 위로 상기 패턴드 스페이서가 형성된 부분을 제외한 부분에 형성된 산화칼슘층과;
    상기 산화칼슘층 위로 형성되며 칼슘으로 이루어진 게터층
    을 포함하며, 상기 패턴드 스페이서 끝단으로 연장된 상기 제 2 전극과 상기 연결전극이 접촉하도록 구성된 듀얼 패널 타입 유기전계 발광소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 이중층 구조를 이루며, 상기 유기 발광층과 접촉하는 제 1 층은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(AlNd)으로 이루어지며, 이와 접촉하는 제 2 층은 은(Ag)으로 이루어진 것이 특징인 듀얼 패널 타입 유기전계 발광소자.
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