KR101427667B1 - 유기전계발광소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기전계발광 소자(Organic Electro-luminescent Device)에 관한 것이며, 특히 픽셀 구동부(박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자층)와 발광부(발광층을 포함하는 유기전계발광 다이오드 소자)가 서로 다른 기판에 형성되고, 두 소자는 별도의 전기적 연결패턴을 통해 연결되는 방식의 유기전계발광 소자(Active-Matrix Organic Electro-luminescent Device) 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 두 기판을 전기적으로 연결하는 연결패턴을 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 은-인듐-틴-옥사이드(Ag-ITO)물질 등의 금속물질로 형성하는 것이다. 이를 통해, 외부로부터 누름 등의 압력이 가해져도 연결패턴이 눌리지 않게 되므로, 연결패턴 상부에 형성되는 제 2 전극이 파괴되는 불량이 발생되지 않게 된다.
또한, 연결패턴이 제 1 전극의 보조전극 역할을 하도록 함으로써, 연결패턴을 통해 제 1 전극의 저항값을 낮춰 유기전계발광 다이오드의 전압강하를 방지할 수 있다. 이에, OLED의 전반적인 휘도 및 화상 특성을 균일하게 할 수 있다.
유기전계발광소자, 연결패턴, 보조전극, 전압강하
Description
본 발명은 유기전계발광소자(Organic Electroluminescent Device)에 관한 것이며, 특히 픽셀 구동부(박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자층)와 발광부(발광층을 포함하는 유기전계발광 다이오드 소자)가 서로 다른 기판에 형성되고, 두 소자는 별도의 전기적 연결패턴을 통해 연결되는 방식의 유기전계발광 소자(Active-Matrix Organic Electro-luminescent Device) 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근까지, CRT(cathode ray tube)가 표시장치로서 주로 사용되었다. 그러나, 최근에 CRT를 대신할 수 있는, 플라즈마표시장치(plasma display panel : PDP), 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 유기전계발광소자(organic electro-luminescent device : OLED)와 같은 평판표시장치가 널리 연구되며 사용되고 있는 추세이다.
위와 같은 평판표시장치 중에서, 유기전계발광소자(이하, OLED라 함)는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정표시장치에 사용되는 백라이트가 필요하지 않기 때 문에 경량 박형이 가능하다.
그리고, 액정표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 유리하며, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 내부 구성요소가 고체이기 때문에 외부충격에 강하고, 사용 온도범위도 넓은 장점을 가지고 있다.
특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치 보다 많이 절감할 수 있는 장점이 있다.
이러한 특성을 갖는 OLED는 크게 패시브 매트릭스 타입(passive matrix type)과 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)으로 나뉘어 지는데, 패시브 매트릭스 타입은 신호선을 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하는 반면, 액티브 매트릭스 타입은 화소를 온/오프(on/off)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 화소 별로 위치하도록 한다.
최근, 패시브 매트릭스 타입은 해상도나 소비전력, 수명 등에 많은 제한적인 요소를 가지고 있어, 고해상도나 대화면을 구현할 수 있는 액티브 매트릭스 타입 OLED의 연구가 활발히 진행되고 있다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, OLED(10)는 제 1 기판(1)과, 제 1 기판(1)과 마주하는 제 2 기판(2)으로 구성되며, 제 1 및 제 2 기판(1, 2)은 서로 이격되어 이의 가장자리가 실패턴(seal pattern : 20)을 통해 봉지되어 합착된다.
이를 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 기판(1)의 상부에는 각 화소영역 별로 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있고, 각각의 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되는 제 1 전극(3)과 제 1 전극(3)의 상부에 특정한 색의 빛을 발광하는 유기발광층(5)과, 유기발광층(5)의 상부에는 제 2 전극(7)이 구성된다.
유기발광층(5)은 적, 녹, 청의 색을 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 각 화소마다 적, 녹, 청색을 발광하는 별도의 유기물질(5a, 5b, 5c)을 패턴하여 사용한다.
이들 제 1 및 제 2 전극(3, 7)과 그 사이에 형성된 유기발광층(5)은 유기전계 발광다이오드를 이루게 된다. 이때, 이러한 구조를 갖는 OLED(10)는 제 1 전극(3)을 양극(anode)으로 제 2 전극(7)을 음극(cathode)으로 구성하게 된다.
한편, 제 2 기판(2)의 내부면에는 외부의 수분을 차단하는 흡습제(13)가 형성된다.
이러한 OLED(10)는 유기발광층(5)을 통해 발광된 빛의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 하부 발광방식은 안정성 및 공정이 자유도가 높은 반면 개구율의 제한이 있어 고해상도 제품에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
이에, 최근에는 고개구율 및 고해상도를 갖는 상부 발광방식에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으나, 상부 발광방식은 유기발광층(5) 상부에 통상적으로 음극(cathode)이 위치함에 따라 재료 선택폭이 좁아 투과도가 제한되어 광효율이 저하되는 문제점이 있다.
특히, 이러한 OLED(10)는 구동 박막트랜지스터(DTr) 등이 형성되는 기판 상에 제 1 전극(3) 및 유기발광층(5)과 제 2 전극(7)으로 구성되는 유기전계발광 다이오드를 동시에 형성함에 따라 어레이소자 또는 유기전계발광 다이오드 중 어느 한쪽에서 불량이 발생되면 최종 완성품인 OLED(10)는 불량이 되므로 생산수율이 저하되는 문제가 있다.
이에 도면상에 도시하지는 않았지만 최근에는 어레이소자와 유기전계발광 다이오드를 각각 별도의 기판 상에 형성한 뒤, 콘택 스페이서(contact spacer)를 통해 이 두 기판이 서로 전기적으로 연결되도록 합착하여, 각 기판 제조 시 발생하는 불량을 독립적으로 관리할 수 있는 듀얼패널 타입 OLED가 소개된 바 있다.
그러나, 이러한 듀얼패널 타입 OLED는 외부로부터 누름 등의 압력이 가해질 경우 포토레지스트와 같은 유기물질로 이루어진 콘택 스페이서에 의해 유기전계발광 다이오드의 제 2 전극에 크랙(crack)이 발생하게 된다.
이에 따라 암점불량 등의 문제점을 야기하게 되고, 이는, 결국 휘도나 화상 특성의 불균일을 발생시키게 된다.
또한, 콘택 스페이서로 사용하고 있는 포토레지스트는 온도가 가열되거나 장시간 보관함에 따라 외부로 가스(gas)를 방출하게 되는데, 이러한 가스들이 밀폐된 OLED 내부에 존재할 경우 유기전계발광 다이오드의 특성을 변형시키게 된다. 이로 인해, 소자의 수명을 단축시키게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유기전계발광 다이오드의 제 2 전극의 크랙을 방지하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
이를 통해, 휘도 및 화상 특성을 향상시키고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 서로 마주대하는 제 1 및 2 기판과; 상기 제 2 기판과 마주보는 상기 제 1 기판의 일면 형성된 구동 박막트랜지스타와; 상기 제 1 기판 상에 형성되며, 상기 구동 박막트랜지스터와 연결되는 연결전극과; 상기 제 1 기판과 마주보는 상기 제 2 기판의 일면에 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 상부에 형성되며, 화면을 구현하는 최소단위 영역인 화소영역별 경계부에 형성되며, 금속물질로 형성되는 연결패턴과; 상기 연결패턴 상부에 형성되는 버퍼층과; 상기 버퍼층의 일측인 상기 화소영역별 경계부에 일정두께로 형성된 격벽과; 상기 버퍼층을 포함하는 상기 제 2 기판의 전면에 상기 격벽에 의해 상기 화소영역 별로 분리된 구조로 차례대로 형성된 유기발광층 및 제 2 전극을 포함하며, 상기 연결패턴의 끝단에 형성된 상기 제 2 전극은 상기 연결전극과 접촉하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자을 제공한다.
상기 연결패턴은 상기 제 1 전극에 비해 비저항값이 낮은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 은-인듐-틴-옥사이드(Ag-ITO)물질 등의 금속물질 중의 선택된 하나인 것 을 특징으로 하며, 상기 연결패턴은 상기 제 1 전극에 근접한 밑면이 넓고 위로 갈수록 폭이 좁아지는 기둥 형상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 화소영역이 정의된 기판 상에 제 1 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 전극 상부로 금속물질층을 증착한 후, 상기 금속물질층을 패터닝하여 연결패턴을 형성하는 단계와; 상기 연결패턴 상부에 버퍼층을 형성하는 단계와; 상기 버퍼층의 일측에 일정 두께를 갖는 격벽을 형성하는 단계와; 상기 버퍼층과 격벽을 포함하는 상기 기판 상에 유기발광물질 및 제 2 전극 물질을 차례대로 증착하여, 상기 격벽에 의해 분리된 구조로 유기발광층 및 제 2 전극을 차례대로 형성하는 단계를 포함하는 유기전계발광소자용 기판의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 연결패턴은 상기 패터닝하는 단계에서 등방성의 드라이식각 또는 스프레이 방식의 습식식각을 통해 제 1 전극에 근접한 밑면이 넓고 위로 갈수록 좁아지는 테이퍼지도록 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 제 1 전극을 이루는 물질은 투광성을 가지는 전도성 물질에서 선택되고, 상부발광 방식으로 구동되는 것을 특징으로 한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 두 기판을 전기적으로 연결하는 연결패턴을 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 은-인듐-틴-옥사이드(Ag-ITO)물질 등의 무기물질로 형성함으로써, 외부로부터 누름 등의 압력이 가해져도 연결패턴이 눌리지 않게 되므로, 연결패턴 상부에 형성되는 제 2 전극이 파괴되는 불량이 발생되지 않 는 효과가 있다.
또한, 연결패턴이 제 1 전극의 보조전극 역할을 하도록 함으로써, 연결패턴을 통해 제 1 전극의 저항값을 낮춰 유기전계발광 다이오드의 전압강하를 방지할 수 있다. 이에 의해 전 화소영역으로 균일한 신호를 인가할 수 있어 OLED의 전반적인 휘도 및 화상 특성을 균일하게 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 기존의 포토레지스트로 이루어진 콘택 스페이서를 사용함으로써, 포토레지스트로부터 발생되는 가스(gas)에 의해 유기전계발광 다이오드의 특성이 변화되어 수명이 단축되었던 문제점을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상부 발광방식 OLED의 일부를 도시한 것으로써 구동 박막트랜지스터 및 유기전계발광 다이오드를 포함하는 하나의 화소에 대한 단면도이다.
이때 설명의 편의를 위해 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되는 영역을 구동영역(DA) 그리고 연결패턴이 형성되는 영역을 비화소영역(NP), 유기전계발광 다이오드(E)가 형성되는 영역을 발광영역(PA)이라 정의한다. 그리고 도면에는 나타내지 않았지만 스위칭 박막트랜지스터가 형성되는 영역을 스위칭 영역이라 정의한다.
도시한 바와 같이, OLED(100)는 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 형성된 제 1 기판(101)과 유기전계발광 다이오드(E)가 형성된 제 2 기판(102)이 서로 마주하며 대향하고 있다.
여기서, 제 1 기판(101) 상에는 게이트배선과 데이터배선(115)이 교차하여 화소영역(P)을 정의하며 형성되어 있다.
또한, 이들 두 배선(미도시, 115)의 교차지점에는 스위칭 소자인 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 형성되어 있으며, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)와 전기적으로 연결되는 게이트전극(103)과 게이트 절연막(106)과 반도체층(110)과 소스 및 드레인전극(117, 119)을 갖는 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있다.
이때, 반도체층(110)은 순수 비정질 실리콘의 액티브층(110a)과 불순물을 포함하는 비정질 실리콘의 오믹콘택층(110b)으로 구성되며, 이때, 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)는 도면에서는 순수 및 불순물의 비정질질실리콘(110a, 110b)으로 이루어진 보텀 케이트(bottom gate) 타입을 예로써 보이고 있으며, 이의 변형예로써 폴리실리콘 반도체층을 포함하여 탑 게이트(top gate) 타입으로 형성될 수도 있다.
그리고, 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)의 상부로 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(119)을 노출시키는 드레인콘택홀(125)을 갖는 보호층(120)이 형성되어 있다.
다음으로, 보호층(120) 상부에는 드레인콘택홀(125)을 통해 드레인전극(119)과 접촉하는 연결전극(130)이 각 화소영역(P) 별로 형성되어 있다.
한편, 제 1 기판(101)과 서로 마주하며 대향하고 있는 제 2 기판(102)의 전면에 유기전계발광 다이오드(E)를 구성하는 일 구성요소로써 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(141)이 형성되어 있다.
제 1 전극(141)은 일함수 값이 비교적 높은 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어질 수 있다.
그리고, 비화소영역(NP)의 제 1 기판(101)을 향하는 제 1 전극(141) 상부에는 유기전계발광 다이오드(E)에 전류를 공급하기 위하여 각 화소영역(P) 별로 제 1 기판(101) 상에 형성된 구동 박막트랜지스터(DTr)를 연결하는 위치에 기둥 형상의 연결패턴(200)을 형성한다.
본 발명은 연결패턴(200)이 보조전극 역할과 함께 기존의 제 1 기판(101)과 제 2 기판(102)을 전기적으로 연결하는 콘택 스페이서의 역할을 하는 것을 특징으로 한다. 이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
이러한 연결패턴(200) 상부에는 버퍼층(151)이 형성되며, 버퍼층(151)의 일측에는 각 화소영역(P) 별 경계부를 두르는 위치에 일정 두께를 갖는 격벽(153)이 형성되어 있다.
그리고, 버퍼층(151) 및 제 1 전극(141) 상부에는 유기발광층(143)과 제 2 전극(145)이 차례대로 형성되어 있다.
제 1, 2 전극(141, 145)과 그 사이에 형성된 유기발광층(143)은 유기전계발광 다이오드(E)를 이루게 된다.
이때, 유기전계발광 다이오드(E)는 제 1 전극(141)을 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 같은 광투과성을 가지는 도전성 물질로 형성하므로, 유기발광층(143)에서 발광된 빛은 제 1 전극(141)을 통해 방출하는 상부발광 방식으로 구동된다.
유기발광층(143)과 제 2 전극(145)은 격벽(153)에 의해 각 화소영역(P) 별로 분리된 구조를 가지며, 유기발광층(143)은 각 화소영역(P) 별로 적(R), 녹(G), 청(B)색을 발광하는 물질로써 적, 녹, 청색의 발광패턴으로 이루어진다.
여기서, 유기발광층(143)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층( hole transporting layer), 발광층(emitting layer), 전자수송층(electron transporting layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다.
그리고, 제 2 전극(145)은 음극(cathode)의 역할을 하기 위해 비교적 일함수 값이 낮은 금속물질인 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd)으로 이루어진다.
그리고, 연결패턴(200)의 끝단부에 대응하여 형성된 제 2 전극(145)은 제 1 기판(101) 상의 연결전극(130)과 접촉하게 된다.
즉, 본 발명의 연결패턴(200)은 셀갭 유지 기능보다 두 기판(101, 102)을 전기적으로 연결시키는 것을 주목적으로 하는데, 두 기판(101, 102) 간의 사이 구간에서 기둥형상으로 일정 높이를 갖는다.
여기서, 연결패턴(200)과 구동 박막트랜지스터(DTr)의 연결부위를 좀더 상세히 설명하면, 제 1 기판(101) 상에 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(119)과 연결되는 연결전극(130)과 연결패턴(200)을 덮도록 형성된 제 2 전극(145)이 접촉됨으로써, 결과적으로 제 2 기판(102) 상에 형성된 유기전계발광 다이오드(E)와 제 1 기판(101) 상에 형성된 구동 박막트랜지스터(DTr)가 전기적으로 연결된다.
특히, 연결패턴(200)은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 은-인듐-틴-옥사이드(Ag-ITO)물질과 같은 금속물질로 형성하는데, 이를 통해 외부로부터 누름 등의 압력이 가해져도 OLED(100)의 눌림이 발생되지 않아, 연결패턴(200) 상부에 형성된 제 2 전극(145)의 크랙(crack)을 방지할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 OLED(100)는 스위칭 및 구동박막트랜지스터(미도시, DTr)를 갖는 제 1 기판(101)과 유기전계발광 다이오드(E)를 갖는 제 2 기판(102)을 각각 따로 형성한 후, 이들 두 기판(101, 102)을 합착하여 OLED(100)를 완성한다.
이러한 OLED(100)는 선택된 색 신호에 따라 제 1 전극(141)과 제 2 전극(145)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(141)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(145)으로부터 인가된 전자가 유기발광층(143)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다.
이때, 발광된 빛은 투명한 제 1 전극(141)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, OLED(100)는 임의의 화상을 구현하게 된다.
이 과정에서, 제 1 전극(141)에 비해 비저항이 낮은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 은-인듐-틴-옥사이드(Ag-ITO)물질로 형성하여 보조전극 역할을 하는 연결패턴(200)에 의해 제 1 전극(141)의 저항값을 낮춰 유기전계발광 다이오드(E)의 전압강하를 방지할 수 있다.
이를 통해, 휘도 및 화상 특성을 균일하게 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연결패턴의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 제 2 기판(102) 상에는 제 1 전극(141)이 전면에 형성되어 있으며, 이러한 제 2 기판(102)의 비화소영역(NP)에는 일정 두께를 갖는 기둥 형상의 연결패턴(200)이 형성되어 있다.
그리고, 연결패턴(200) 상부에는 버퍼층(151)이 형성되며, 버퍼층(151)의 일측 일부 영역에는 각 화소영역(P) 별 경계부를 두르는 위치에 일정 두께를 갖는 격벽(153)이 형성되어 있다.
그리고 이러한 버퍼층(151)의 상부에는 버퍼층(151)의 일측 일부 영역을 노출한 채 유기발광층(143)과 제 2 전극(145)이 순차적으로 형성된다.
이때, 버퍼층(151)은 연결패턴(200)의 상부 및 양측면을 감싸는 구조로 형성하는데, 이를 통해, 제 1 전극(141)의 보조전극 역할을 하는 연결패턴(200)이 버퍼층(151) 상부에 형성되는 유기발광층(143) 또는 제 2 전극(145)과 전기적으로 접촉되는 것을 방지함으로써, 연결패턴(200)과 유기발광층(143) 또는 제 2 전극(145)이 간섭되지 않도록 한다.
여기서, 버퍼층(151)은 제 1, 2 전극(141, 145) 간의 단락을 방지하기 위한 수단으로 이용되며, 격벽(153)은 유기발광층(143)에서 발광된 빛 중에서 직진성을 가지는 일부 빛을 제 1 기판(도 2의 101)을 향하도록 가이드하는 역할을 한다.
따라서, 유기발광층(143)에서 발광된 직진성을 가지는 일부 빛은 제 1 기판(101)에 의해 반사시킴으로써 빛의 휘도를 향상시키게 된다.
이때, 유기발광층(143)과 제 2 전극(145)은 별도의 마스크 공정 없이 격벽(153)에 의해 각 화소영역(P) 별로 자동 분리된 구조로 형성되므로, 격벽(153)의 상부에는 유기발광물질층(143a) 및 제 2 전극물질층(145a)이 차례대로 남겨질 수 있다.
한편, 연결패턴(200)은 제 1 전극(141)에 근접한 밑면이 넓고 위로 갈수록 폭이 좁아지는 형상으로 구성하여, 제 2 기판(102) 상에 형성된 제 2 전극(145)은 연결패턴(200)에 의해 제 1 기판(도 2의 101) 상에 형성된 연결전극(도 2의 130)과 전기적으로 접촉하게 된다.
이에, 본 발명의 연결패턴(200)은 기존의 콘택 스페이서의 역할을 하게 된다.
특히, 본 발명의 연결패턴(200)은 제 1 전극(141)에 비해 비저항이 낮은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 은-인듐-틴-옥사이드(Ag-ITO)물질 등의 금속물질로 형성한다.
이에, 본 발명의 연결패턴(200)은 기존의 포토레지스트 물질로 이루어지는 콘택 스페이서에 비해 경도(硬度)가 크고 연성(軟性)이 매우 작은 특성을 갖게 된다.
따라서, 외부로부터 누름 등의 압력이 가해져도 연결패턴(200)이 눌리지 않게 되므로, 이는 OLED(도 2의 100)의 눌림을 방지할 수 있다. 이에, 연결패턴(200) 상부에 형성되는 제 2 전극(145)이 파괴되는 불량이 발생되지 않게 된다.
또한, 연결패턴(200)을 제 1 전극(141)에 비해 비저항이 낮은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 은-인듐-틴-옥사이드(Ag-ITO)물질 등의 금속물질로 형성함으로써, 연결패턴(200)은 제 1 전극(141)의 보조전극 역할을 하게 된다.
즉, 연결패턴(200)을 제 1 전극(141)의 상부에 형성함으로써 제 1 전극(141)과 연결패턴(200)은 서로 전기적으로 연결되는데, 이에 연결패턴(200)을 통해 제 1 전극(141)의 저항값을 낮춰 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 전압강하를 방지할 수 있다.
이에 의해 전 화소영역(P)으로 균일한 신호를 인가할 수 있어 OLED(도 2의 100)의 전반적인 휘도 및 화상 특성을 균일하게 할 수 있다.
또한, 기존의 포토레지스트로 이루어진 콘택 스페이서를 사용함으로써, 포토레지스트로부터 발생되는 가스(gas)에 의해 유기전계발광 다이오드의 특성이 변화되어 수명이 단축되었던 문제점을 방지할 수 있다.
이때, 연결패턴(200)은 ITO로 이루어진 제 1 전극(141)과 갈바닉 부식(galvanic corrosion)이 발생되지 않는 금속물질에서 선택하는 것이 바람직한데, 알루미늄(Al)계 금속물질은 제외되는 것이 바람직하다.
또한, 연결패턴(200)은 제 1 전극(141)과 접촉되는 연결패턴(200)의 밑면을 발광영역(도 2의 PA)의 개구율에 영향을 주지 않는 한도내에서 넓게 구성하여 연결패턴(200)이 제 1 전극(141)과 접촉되는 면적을 넓게 함으로써, 제 1 전극(141)으로 보다 균일한 신호를 인가할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(도 2의 100)의 제조방법에 대해 설명하도록 하겠다. 여기서, 본 발명에 따른 OLED(도 2의 100)는 유기전계발광 다이오드 (도 2의 E)가 형성된 제 2 기판(102 : 이하, 유기전계발광 다이오드 기판 이라 함)에 구조적 특징이 있으므로, 제 2 기판(102)의 제조방법에 대해서만 설명하도록 하겠다.
도 4a ~ 4g는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 다이오드 기판의 제조 단계별 단면도이다.
먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이 기판(102) 상에 제 1 전극(141)을 형성하는데, 제 1 전극(141)은 투광성을 가지는 전도성 물질에서 선택되는데, 일예로 제 1 전극(141)이 양극(anode)으로 이루어질 경우 투광성을 가짐과 동시에 일함수 값이 비교적 높은 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어질 수 있다.
다음으로, 도 4b에 도시한 바와 같이 제 1 전극(141)이 형성된 기판(102) 상에 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 은-인듐-틴-옥사이드(Ag-ITO)물질과 같은 금속물질 중에서 선택되는 하나의 물질을 증착하여 금속물질층(210)을 형성한다.
이때, 금속물질층(210)의 두께는 형성하고자 하는 연결패턴의 높이와 대응되는 두께를 갖도록 형성한다.
다음으로 도 4c에 도시한 바와 같이, 기판(102) 상에 금속물질층(210)을 증착한 후, 포토레지스트의 도포, 마스크를 통한 노광, 노광된 포토레지스트의 현상 및 현상 후 남아 있는 포토레지스트 외부로 노출된 금속물질층(210)의 식각 및 남아 있는 포토레지스트의 애싱(ashing) 또는 스트립(strip) 등의 마스크 공정을 통한 패터닝이라 칭하는 일련의 공정을 진행하여 연결패턴(200)을 형성한다.
이때, 연결패턴(200)은 식각 공정시, 식각하려는 물질층이 완전히 식각되어 제거되지 않고 기판 상에 남아있도록 하는 에칭을 언더 에칭(under etching)을 실시하거나, 등방성의 드라이식각 또는 스프레이 방식의 습식식각을 통해 제 1 전극(141)에 근접한 밑면이 넓고 위로 갈수록 좁아지는 테이퍼지도록 형성된다.
다음으로 도 4d에 도시한 바와 같이, 연결패턴(200)의 상부로 무기절연물질을 증착한 후 패터닝하여 버퍼층(151)을 형성하는데, 버퍼층(151)은 연결패턴(200)의 상부 및 양측면을 모두 덮도록 형성한다.
다음으로, 도 4e에 도시한 바와 같이, 버퍼층(151) 상부에 버퍼층(151)을 이루는 물질과 다른 감광성의 유기절연물질인 포토아크릴(photo acryl) 또는 벤조사이클로부텐(BCB)을 도포하고 이를 패터닝함으로써, 기판(102)을 기준으로 이에 수직하게 절단하였을 경우 그 단면 구조가 버퍼층(151)과 접촉하는 면이 좁고 상부로 갈수록 넓어지는 역사다리꼴 형태의 격벽(153)을 형성한다.
다음으로 도 4f에 도시한 바와 같이, 격벽(153)이 형성된 상태에서 버퍼층(151) 상부로 유기발광물질을 도포 또는 증착함으로써, 유기발광층(143)을 형성한다.
이때, 유기발광물질은 노즐코팅 장치, 디스펜싱 장치 또는 잉크젯 장치를 이용하여 코팅 또는 분사함으로써, 각 화소영역(P) 별로 각각 분리된 유기발광층(143)을 형성할 수도 있으며, 쉐도우 마스크를 이용하여 유기발광물질을 열증착 함으로써 각 화소영역(P) 별로 유기발광층(143)을 형성할 수도 있다.
다음으로 도 4g에 도시한 바와 같이, 유기발광층(143) 상부에 일함수 값이 비교적 작은 금속물질인 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd)을 증착함으로써, 격벽(153)에 의해 자동으로 각 화소영역(P) 별로 분리된 형태의 제 2 전극(145)을 형성한다.
이에, 본 발명에 따른 유기전계발광 다이오드 기판을 완성하게 된다.
이후, 도면에 도시하지는 않았지만 전술한 공정을 통해 완성된 유기전계발광 다이오드 기판과 일반적인 공정을 통해 완성된 스위칭 및 구동 박막트랜지스터를 포함하는 제 1 기판 중 어느 하나의 기판의 테두리를 따라 씰패턴을 형성한다.
다음으로 이들 두 기판을 서로 대향시킨 후, 연결패턴(200) 상에 형성된 제 2 전극(145)과 연결전극(도 2의 130)이 서로 맞닿도록 한 상태에서 진공 또는 불활성 기체인 질소 분위기에서 합착함으로써 상부 발광방식 OLED(도 2의 100)를 완성한다.
이때, 실패턴(미도시)의 내측으로 흡습제(미도시)가 형성되어 있는데, 흡습제(미도시)는 외부의 수분을 차단하기 위하여 구비되는데, 이는 유기발광층(143)이 산소 및 수분에 노출되면 쉽게 열화되는 특성 때문에 이를 방지하기 위함이다.
전술한 바와 같이, 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 은-인듐-틴-옥사이드(Ag-ITO)물질 등의 금속물질로 제 1 전극(141)에 근접한 밑면이 넓고 위로 갈수록 폭이 좁아지는 기둥 형상의 연결패턴(200)을 구성하여, 이의 연결패턴(200)을 통해 제 2 기판(102) 상에 형성된 제 2 전극(145)은 제 1 기판(도 2의 101) 상에 형성된 연결전극(도 2의 130)과 전기적으로 접촉하도록 함으로써, 외부로부터 누름 등의 압력이 가해져도 연결패턴(200)이 눌리지 않게 되므로, 이는 OLED(도 2의 100)의 눌림을 방지할 수 있다.
이에, 연결패턴(200) 상부에 형성되는 제 2 전극(145)이 파괴되는 불량이 발생되지 않게 된다.
특히, 연결패턴(200)을 제 1 전극(141)에 비해 비저항이 낮은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 은-인듐-틴-옥사이드(Ag-ITO)물질 등의 금속물질로 형성함으로써, 연결패턴(200)이 제 1 전극(141)의 보조전극 역할을 하도록 함으로써, 연결패턴(200)을 통해 제 1 전극(141)의 저항값을 낮춰 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 전압강하를 방지할 수 있다.
이에 의해 전 화소영역(도 2의 P)으로 균일한 신호를 인가할 수 있어 OLED(도 2의 100)의 전반적인 휘도 및 화상 특성을 균일하게 할 수 있다.
또한, 기존의 포토레지스트로 이루어진 콘택 스페이서를 사용함으로써, 포토레지스트로부터 발생되는 가스(gas)에 의해 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 특성이 변화되어 수명이 단축되었던 문제점을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상부 발광방식 OLED의 일부를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연결패턴의 구조를 개략적으로 도시한 단면도.
도 4a ~ 4g는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 다이오드 기판의 제조 단계별 단면도.
Claims (6)
- 서로 마주대하는 제 1 및 2 기판과;상기 제 2 기판과 마주보는 상기 제 1 기판의 일면 형성된 구동 박막트랜지스타와;상기 제 1 기판 상에 형성되며, 상기 구동 박막트랜지스터와 연결되는 연결전극과;상기 제 1 기판과 마주보는 상기 제 2 기판의 일면에 형성된 제 1 전극과;상기 제 1 전극 상부에 형성되며, 화면을 구현하는 최소단위 영역인 화소영역별 경계부에 형성되며, 금속물질로 형성되는 연결패턴과;상기 연결패턴 상부에 형성되는 버퍼층과;상기 버퍼층의 일측인 상기 화소영역별 경계부에 일정두께로 형성된 격벽과;상기 버퍼층을 포함하는 상기 제 2 기판의 전면에 상기 격벽에 의해 상기 화소영역 별로 분리된 구조로 차례대로 형성된 유기발광층 및 제 2 전극을 포함하며, 상기 연결패턴의 끝단에 형성된 상기 제 2 전극은 상기 연결전극과 접촉하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 연결패턴은 상기 제 1 전극에 비해 비저항값이 낮은 몰리브덴(Mo), 티 타늄(Ti), 은-인듐-틴-옥사이드(Ag-ITO)물질 등의 금속물질 중의 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 연결패턴은 상기 제 1 전극에 근접한 밑면이 넓고 위로 갈수록 폭이 좁아지는 기둥 형상인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 화소영역이 정의된 기판 상에 제 1 전극을 형성하는 단계와;상기 제 1 전극 상부로 금속물질층을 증착한 후, 상기 금속물질층을 패터닝하여 연결패턴을 형성하는 단계와;상기 연결패턴 상부에 버퍼층을 형성하는 단계와;상기 버퍼층의 일측에 일정 두께를 갖는 격벽을 형성하는 단계와;상기 버퍼층과 격벽을 포함하는 상기 기판 상에 유기발광물질 및 제 2 전극 물질을 차례대로 증착하여, 상기 격벽에 의해 분리된 구조로 유기발광층 및 제 2 전극을 차례대로 형성하는 단계를 포함하는 유기전계발광소자용 기판의 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 연결패턴은 상기 패터닝하는 단계에서 등방성의 드라이식각 또는 스프레이 방식의 습식식각을 통해 제 1 전극에 근접한 밑면이 넓고 위로 갈수록 좁아지는 테이퍼지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자용 기판의 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 제 1 전극을 이루는 물질은 투광성을 가지는 전도성 물질에서 선택되고, 상부발광 방식으로 구동되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자용 기판의 제조방법.
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2008
- 2008-07-04 KR KR1020080064804A patent/KR101427667B1/ko active IP Right Grant
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