KR101595471B1 - 유기전계 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

유기전계 발광소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 암점 불량을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유기전계 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 유기전계 발광소자의 제조방법은 기판 상에 다수의 서브 화소를 정의하는 절연막을 형성하는 단계와, 상기 절연막 상에 돌출부와 함입부를 구비하는 스페이서를 형성하는 단계 및 상기 스페이서가 형성된 상기 기판 상의 상기 서브 화소 내에 마스크를 이용하여 발광층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 돌출부는 동일 색을 발광하는 상기 서브 화소의 사이마다 배치되고, 상기 함입부는 상기 돌출부의 양 측면에 형성되어 4 개의 인접한 상기 서브 화소의 센터마다 배치되는 것을 특징으로 한다.
OLED, 마스크, 스페이서, 암점, 접촉

Description

유기전계 발광소자 및 그 제조방법 {Organic Electroluminescence Device and Method for fabricating the same}
본 발명은 유기전계 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 유기전계 발광소자의 암점 불량을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유기전계 발광소자와 그 제조방법에 관한 것이다.
다양한 정보를 화면으로 구현해 주는 영상 표시 장치는 정보 통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가볍고 휴대가 가능하면서도 고성능의 방향으로 발전하고 있다.
근래 정보화 사회의 발전과 더불어, 표시장치에 대한 다양한 형태의 요구가 증대되면서, 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display: FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP) 및 전계발광소자를 이용하는 유기발광표시장치(Organic Electro-luminescence Display Device: OLED) 등 평판 표시 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
그 중 음극선관(CRT)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 평판 표시 장치 로 유기 발광층의 발광량을 제어하여 영상을 표시하는 유기발광 표시장치가 각광받고 있다. 유기발광 표시장치는 전극 사이의 얇은 발광층을 이용한 자발광 소자로 종이와 같이 박막화가 가능하다는 장점이 있다.
일반적인 유기발광 표시장치는 제 1 전극, 유기 발광층 및 제 2 전극을 차례로 적층시킨 구조의 유기전계 발광소자와 유기전계 발광소자를 구동시키는 셀 구동 어레이로 이루어진다. 유기전계 발광소자는 다수개의 R, G, B 발광층이 서브 화소로 이루어져 화상을 구현하는데, 서브 화소 단위는 스페이서로 분리된다.
이러한 유기전계 발광소자는 도 1a 및 도 1b에 도시되는 바와 같이 셀 구동 어레이(미도시)가 형성된 기판(10)에 절연막(20)을 형성하여 서브 화소(P)부를 결정한다. 이후, 절연막(20) 상에 유기전계 발광소자용 마스크(70)와 서브 화소(P)부가 직접 접촉되는 것을 방지하기 위해 스페이서(50)를 스트라이프 형태로 형성한다.
다음으로, 스페이서(50)에 수직으로 교차되는 마스크(70)를 스페이서(50)에 접촉하고 증착원(80)을 이용하여 원하는 서브 화소(P)부에만 단일의 R, G 또는 B 발광층을 형성하는 공정을 수행한다. 따라서, 서브 화소(P)부의 R, G 및 B 발광층을 형성하기 위해서는 마스크(70)를 수십 회 스페이서(50)에 접촉하거나 탈착하여야 한다.
이때, 접촉된 마스크(70)에 의하여 스페이서(50)의 표면이 긁히거나 뜯어지는 등 스페이서(50)가 손상되어 도 1c에 도시된 바와 같이 이물(92)을 발생시키고, 이물(92)은 암점을 발생시켜 유기전계 발광소자의 신뢰성이 저하시킨다.
아울러, 이러한 유기전계 발광소자가 형성된 기판을 실 형태의 유기 발광 패널을 완성하면, 스페이서 상부의 보호막이 손상을 입게 되어 수분(94)이 침투하거나, 화소 쉬링키지(Pixel Shrinkage)의 불량을 일으켜 수명과 신뢰성을 저하시킨다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 암점 불량을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유기전계 발광소자와 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 기판 상에 형성되어 다수의 서브 화소를 정의하는 절연막과, 상기 절연막 상에 형성되며, 돌출부와 함입부를 구비하는 스페이서 및 상기 다수의 서브 화소 내에 형성되는 발광층을 포함하고, 상기 돌출부는 동일 색을 발광하는 상기 서브 화소의 사이마다 형성되고, 상기 함입부는 상기 돌출부의 양 측면에 형성되어 4 개의 인접한 상기 서브 화소의 센터마다 형성된다.
상기 발광층의 동일 발광색은 상기 스페이서에 의해 이격되어 상하 방향으로 배치되고, 서로 다른 발광색의 발광층은 상기 절연막을 사이에 두고 이격되어 좌우 방향으로 배치된다.
본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 제조방법은 기판 상에 다수의 서브 화소를 정의하는 절연막을 형성하는 단계와, 상기 절연막 상에 돌출부와 함입부를 구비하는 스페이서를 형성하는 단계 및 상기 스페이서가 형성된 상기 기판 상의 상기 서브 화소 내에 마스크를 이용하여 발광층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 돌출부는 동일 색을 발광하는 상기 서브 화소의 사이마다 배치되고, 상기 함입부는 상 기 돌출부의 양 측면에 형성되어 4 개의 인접한 상기 서브 화소의 센터마다 배치된다.
상기 발광층 형성 시 상기 마스크는 상기 돌출부와 접촉된다.
상기 돌출부의 너비는 상기 서브 화소의 X축 너비와 동일하고, 상기 함입부의 너비는 인접한 상기 서브 화소들 사이의 X축 너비와 동일하며, 상기 돌출부와 상기 함입부는 서로 연결된 일체의 형태로 형성된다.
상기 스페이서는 수직 방향의 상기 서브 화소들 사이를 가로지르는 수평 방향으로 연장되어 형성되며, 상기 다수의 서브 화소를 사이에 두고 상하 방향으로만 형성된다.
상기 스페이서는 하프톤 포토 공정으로 형성된다.
본 발명은 스페이서와 마스크의 접촉 면적을 최소화시켜 스페이서의 손상에 따른 암점 불량을 방지하여 유기전계 발광소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 발명은 수분 침투를 방지하고, 화소 쉬링키지(Pixel Shrinkage)를 방지하여 유기전계 발광소자의 수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 고해상도 패널에 적용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명에 따른 유기전계 발광소자 및 그 제조방법을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계 발광소자를 개략적으로 도시한 평면도이다.
본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 전류의 흐름에 따라 적, 녹, 청색의 빛을 발광하여 소정의 화상 정보를 표시하는 것이다. 유기전계 발광소자는 셀 구동 어레이(미도시)가 형성된 기판(110) 상에 절연막(미도시)을 사이에 두고 형성된 제 1 전극(미도시)과, 제 2 전극(130)과, 스페이서(150) 및 제 1 전극(미도시)과 제 2 전극(130)의 사이에 서브 화소(P) 단위로 배치되어 발광하는 발광층(미도시)을 포함한다.
제 1 전극(미도시)은 애노드로 사용되며, 정공 주입을 위한 전극으로 일함수가 높은 투명 도전 물질 또는 불투명 도전 물질을 이용하여 절연막(미도시)을 사이에 두고 기판(110) 상에 형성된다. 제 1 전극은 다수의 서브 화소(P)부가 정의된 기판(110) 상의 화소 영역에 형성된다.
발광층(미도시)은 제 1 전극(미도시)과 제 2 전극(130)에서 각기 주입된 정공과 전자가 결합하여 형성된 액시톤이 기저상태로 떨어지면서 빛이 발광되는 층이다. 발광층은 제 1 전극 상에 형성되고, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 별로 수평 방향으로 서로 이웃하게 배치되어 일 화소를 구성한다. 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 서브 화소(P)에 형성되는 발광층은 스페이서(150)에 수직으로 분리되어 형성된다.
제 1 전극과 발광층 사이 및 발광층과 제 2 전극(130) 사이에는 기판(110) 전면에 형성되는 공통층이 더 형성될 수 있다. 공통층으로는 정공 주입층(hole injection layer: HIL), 정공 수송층(hole transporting layer: HTL), 전자 수송 층(electron transporting layer: ETL), 전자 주입층(electron injection layer: EIL) 등이 있다.
제 2 전극(130)은 캐소드로 사용되며, 일함수가 낮은 투명 도전 물질 또는 불투명 도전 물질로 발광층이 형성된 기판(110)의 전면에 형성된다.
스페이서(150)는 유기전계 발광소자 제조시에 사용되는 마스크(미도시)에 의하여 발광층이 손상되는 것을 방지하기 위하여 발광층과 마스크가 소정 거리 이격되도록 한 것이다. 스페이서(150)는 수직 방향의 서브 화소(P)들 사이를 가로지르는 수평 방향으로 연장되어 절연막(미도시) 상에 형성된다.
즉, 발광층의 동일 발광색은 스페이서(150)에 의해 이격되어 상하 방향으로 배치되고, 서로 다른 색의 발광층은 절연막을 사이에 두고 이격되어 좌우 방향으로 배치된다.
이때, 스페이서(150)는 다수개의 돌출부(152) 및 다수개의 함입부(154)를 구비하며, 돌출부(152) 및 함입부(154)는 서로 연결되어 반복적으로 형성된다. 스페이서(150)는 돌출부(152) 및 함입부(154)를 교대로 구비하는 스트라이프 형태로 형성될 수 있다.
돌출부(152)의 상/하 측면에는 서브 화소(P)가 형성되어 서브 화소(P) 내의 발광층이 존재하며, 함입부(154)의 상/하 측면에는 서브 화소(P)를 분리하는 절연막(미도시)만 형성된다. 즉, 돌출부(152)는 수직으로 동일 색을 발광하는 서브 화소(P)의 사이마다 형성되고, 함입부(154)는 그 돌출부(152)의 양 측면에 형성되어 4 개 인접한 서브 화소(P)의 센터마다 형성된다.
돌출부(152)의 너비와 서브 화소(P)의 X축 너비는 동일할 수 있고, 함입부(154)의 너비는 인접한 서브 화소(P)들 사이의 X축 너비와 동일할 수 있다.
본 발명에 따른 스페이서(150)는 돌출부(152) 및 함입부(154)를 구비하면서 일체로 형성됨으로써 도트 형태의 스페이서와 달리 고해상도 패널에 적용될 수 있다. 즉, 일반적인 고해상도의 패널에서는 서브 화소의 크기가 매우 작아져 적정 높이를 갖는 도트 형태의 스페이서를 제조하는데 한계가 있다. 반면, 본 발명에 따른 스페이서는 일체로 형성되므로 서브 화소의 크기가 작은 고해상도의 패널에도 적용된다.
스페이서(150)는 질화 실리콘(SiNx) 또는 산화 실리콘(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질 또는 BCB, 아크릴계 수지 등과 같은 유기 절연 물질을 이용하여 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이 본 발명에 따른 스페이서(150)는 돌출부(152) 및 함입부(154)를 구비함으로써 제작시 이용되는 마스크(미도시)와의 접촉 면적을 최소화시킬 수 있으므로 마스크에 의하여 스페이서(150)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 스페이서의 손상에 따른 이물질 및 수분 침투를 방지하여 화소 쉬링키지(Pixel Shrinkage) 및 암점 불량을 방지할 수 있으므로 유기전계 발광소자의 신뢰성 및 수명을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 도 2에 도시된 유기전계 발광소자의 제조방법을 설명하기로 한다.
셀 구동 어레이(미도시) 및 제 1 전극(미도시)이 형성된 기판(110)에 절연막(120)을 형성하여 다수의 서브 화소(P)부를 정의한다. 이후, 절연막(120) 상에 스페이서(150)를 스트라이프 형태로 형성한다. 이때, 스페이서(150)에는 다수개의 돌출부(152) 및 다수개의 함입부(154)가 서로 연결되어 반복적으로 형성되어 있다.
스페이서(150)는 유기전계 발광소자 제조시에 사용되는 마스크(170)에 의하여 후속 공정에서 서브 화소(P)부 내에 형성되는 발광층(미도시)이 손상되는 것을 방지하기 위하여 발광층과 마스크가 소정 거리 이격되도록 한 것이다. 스페이서(150)는 수직 방향의 서브 화소(P)들 사이를 가로지르는 수평 방향으로 연장되어 절연막(미도시) 상에 형성된다.
이때, 스페이서(150)는 다수개의 돌출부(152) 및 다수개의 함입부(154)를 구비하며, 돌출부(152) 및 함입부(154)는 서로 연결되어 반복적으로 형성된다. 스페이서(150)는 돌출부(152) 및 함입부(154)를 교대로 구비하는 스트라이프 형태로 형성될 수 있다. 스페이서(150)는 다수의 서브 화소를 사이에 두고 상하 방향으로만 형성된다.
돌출부(152)는 수직으로 동일 색을 발광하는 서브 화소(P)의 사이마다 배치되고, 함입부(154)는 그 돌출부(152)의 양 측면에 형성되므로 4 개 인접한 서브 화소(P)의 센터마다 배치된다. 돌출부(152)의 너비와 서브 화소(P)의 X축 너비는 동일할 수 있고, 함입부(154)의 너비는 인접한 서브 화소(P)들 사이의 X축 너비와 동일할 수 있다.
본 발명에 따른 스페이서(150)는 돌출부(152) 및 함입부(154)를 구비하면서 일체로 형성됨으로써 도트 형태의 스페이서와 달리 고해상도 패널에 적용될 수 있다. 즉, 일반적인 고해상도의 패널에서는 서브 화소의 크기가 매우 작아져 적정 높이를 갖는 도트 형태의 스페이서를 제조하는데 한계가 있다. 반면, 본 발명에 따른 스페이서는 일체로 형성되므로 서브 화소의 크기가 작은 고해상도의 패널에도 적용된다.
스페이서(150)는 하프톤 포토 공정으로 질화 실리콘(SiNx) 또는 산화 실리콘(SiOx) 등과 같은 무기 절연 물질 또는 BCB, 아크릴계 수지 등과 같은 유기 절연 물질을 이용하여 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 스페이서(150)에 수직으로 교차되는 마스크(170)를 스페이서(150)에 접촉하여 원하는 서브 화소(P)에만 단일의 R, G 또는 B 발광층(미도시)을 형성한 후, 제 2 전극(130)을 형성하여 유기전계 발광소자를 완성한다. 이때, 동일 색의 발광층은 스페이서(150)의 돌출부(152) 사이마다 형성된다.
발광층 형성시에 스페이서(150)의 함입부(154)는 마스크(170)에 접촉되지 않고 스페이서(150)의 돌출부(152)만 마스크(170)에 접촉되므로 마스크(170)에 접촉되는 스페이서(150)의 면적을 최소화시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 마스크(170)에 의해 스페이서(150)가 손상되거나 이물 및 수분이 침투하는 것을 방지하여 암점 불량을 방지할 수 있으므로 유기전계 발광소자의 신뢰성 및 수명을 향상시킬 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 스페이서(150)는 돌출부(152)와 함입부(154)를 구비하여 마스크(170)와의 접촉 면적은 최소화시켜 암정 불량을 방지하는 등 신뢰성을 향상 시킬 뿐만 아니라 일체로 형성되어 고해상도 패널에도 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 기술들은 현재 바람직한 실시예를 나타내는 것이고, 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다. 실시예의 변경 및 다른 용도는 당업자들에게는 알 수 있을 것이며, 상기 변경 및 다른 용도는 본 발명의 취지 내에 포함되거나 또는 첨부된 청구범위의 범위에 의해 정의된다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 유기전계 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 1c는 종래에 유기전계 발광소자 제조시 마스크에 의하여 발생하는 불량을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 유기전계 발광소자의 제조방법을 나타내는 평면도 및 단면도이다.
<<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>>
110: 기판 120: 절연막
130: 제 2 전극 150: 스페이서
152: 돌출부 154: 함입부
170: 마스크

Claims (10)

  1. 기판 상에 형성되어 다수의 서브 화소를 정의하는 절연막;
    상기 절연막 상에 수직 방향의 상기 서브 화소들 사이를 가로지르는 수평 방향으로 연장되어 형성되고, 돌출부와 함입부를 구비하는 스페이서; 및
    상기 다수의 서브 화소 내에 형성되는 발광층을 포함하고,
    상기 돌출부는 동일 색을 발광하는 상기 서브 화소의 사이마다 형성되고, 상기 함입부는 상기 돌출부의 양 측면에 형성되어 4 개의 인접한 상기 서브 화소의 센터마다 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 돌출부의 너비는 상기 서브 화소의 X축 너비와 동일하고, 상기 함입부의 너비는 인접한 상기 서브 화소들 사이의 X축 너비와 동일하며,
    상기 돌출부와 상기 함입부는 서로 연결된 일체의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 발광층의 동일 발광색은 상기 스페이서에 의해 이격 되어 상하 방향으로 배치되고, 서로 다른 발광색의 발광층은 상기 절연막을 사이에 두고 이격되어 좌우 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  5. 기판 상에 다수의 서브 화소를 정의하는 절연막을 형성하는 단계;
    상기 절연막 상에 수직 방향의 상기 서브 화소들 사이를 가로지르는 수평 방향으로 돌출부와 함입부를 구비하는 스페이서를 형성하는 단계; 및
    상기 스페이서가 형성된 상기 기판 상의 상기 서브 화소 내에 마스크를 이용하여 발광층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 돌출부는 동일 색을 발광하는 상기 서브 화소의 사이마다 배치되고, 상기 함입부는 상기 돌출부의 양 측면에 형성되어 4 개의 인접한 상기 서브 화소의 센터마다 배치되는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 발광층 형성 시 상기 마스크는 상기 돌출부와 접촉되는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자의 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 돌출부의 너비는 상기 서브 화소의 X축 너비와 동일하고, 상기 함입부의 너비는 인접한 상기 서브 화소들 사이의 X축 너비와 동일하며,
    상기 돌출부와 상기 함입부는 서로 연결된 일체의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자의 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 다수의 서브 화소를 사이에 두고 상하 방향으로만 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자의 제조방법.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 스페이서는 하프톤 포토 공정으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자의 제조방법.
  10. 제 5 항에 있어서, 상기 스페이서는 돌출부 및 함입부를 교대로 구비하는 스트라이프 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자의 제조방법.
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