KR101634135B1 - 발광 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

이물에 의한 암점을 방지하고, 저항을 증가시키지 않는 발광 소자가 제공된다. 발광 소자는 기판 상에 형성된 복수의 PDL(pixel defining layer), 상기 기판과 PDL로 정의되는 공간에 형성되는 제1 전극, 상기 제1 전극과 PDL로 정의되는 공간에 형성되는 발광층, 및 상기 발광층 및 PDL 상에 형성되는 제2 전극을 포함하되, 상기 제2 전극은 상기 발광층에 대응하는 영역에서 절연층을 사이에 개재한 복수의 층으로 형성되고, 상기 PDL에 대응하는 영역에서는 상기 절연층을 포함하지 않는다.

Description

발광 소자 및 그 제조방법{LIGHT EMITTING DISPLAY AND THE METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 발광 소자, 유기전계 발광 소자 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube: CRT)을 대체하고 있다.
이러한 평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel Device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display Device: FED), 유기전계 발광장치(Organic Electroluminescence Device) 등을 들 수 있다.
이 중, 별도의 광원을 요구하지 않으며 장치의 컴팩트화 및 선명한 컬러 표시할 수 있다는 점에서 유기전계 발광장치가 주목되고 있다.
발광 소자에서, 제1 전극 상에 이물(파티클)이 존재할 경우 상기 이물 주위에서 제1 전극과 제2 전극 사이에 단락(short)이 발생하여 암점을 형성한다. 제2 전극의 두께를 얇게 할 경우 이러한 단락의 발생을 감소시킬 수 있지만, 저항이 증가하여 제품의 광특성이 나빠지고, 구동전압이 증가하여 소비전력이 증가하는 문제가 있다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 제1 전극과 제2 전극 사이에 단락을 방지하면서 제2 전극의 저항을 감소시키는 발광 소자를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 발광 소자를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는 기판 상에 형성된 복수의 PDL(pixel defining layer), 상기 기판과 PDL로 정의되는 공간에 형성되는 제1 전극, 상기 제1 전극과 PDL로 정의되는 공간에 형성되는 발광층, 상기 발광층 및 PDL 상에 형성되는 제2 전극을 포함하되, 상기 제2 전극은 상기 발광층에 대응하는 영역에서 절연층을 사이에 개재한 복수의 층으로 형성되고, 상기 PDL에 대응하는 영역에서는 상기 절연층을 포함하지 않는다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전계 발광 소자는 투명 기판 상에 형성되고 전기 절연성인 복수의 PDL(pixel defining layer), 상기 투명 기판과 상기 PDL로 정의되는 공간의 상기 투명 기판 상에 형성되는 애노드, 상기 애노드와 PDL로 정의되는 공간에 형성되는 유기 발광층, 및 상기 유기 발광층 상에 형성되는 캐소드를 포함하되, 상기 캐소드는 상대적으로 얇은 두께를 가지고 상기 유기 발광층에 인접하여 형성되는 제1 금속층 및 상대적으로 두꺼운 두께를 가지고 상기 제1 금속층을 사이에 개재하고 상기 유기 발광층과 이격되어 형성되는 제2 금속층을 포함한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시에에 따른 발광 소자의 제조방법은 기판, PDL, 애노드 및 발광층을 형성하는 단계, 상기 발광층 및 PDL 상에 제1 금속층을 형성하는 단계, 상기 제1 금속층 상에 패터닝된 마스크를 사용하여 상기 발광층에 대응하는 영역에 절연층을 형성하는 단계, 및 상기 절연층 및 제1 금속층 상에 제2 금속층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법은 기판, PDL, 애노드 및 발광층을 형성하는 단계, 상기 발광층 및 PDL 상에 제1 금속층을 형성하는 단계, 상기 제1 금속층 상에 절연층을 형성하는 단계, 상기 PDL에 대응하는 영역의 절연층을 제거하여 제1 금속층을 노출시키는 단계, 및 상기 절연층 및 제1 금속층 상에 제2 금속층을 형성하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 제조 과정에서 이물의 혼입이 있어도 암점이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 저항을 증가시키지 않아 광특성 저하, 구동전압 증가 및 소비전력 증가를 방지할 수 있다..
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 종래 기술의 하나의 예에 따른 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 2는 종래 기술의 다른 하나의 예에 따른 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법에 따른 공정 흐름도이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4의 제조방법에 따른 단계별 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법에 따른 공정 흐름도이다.
도 7a 내지 도 7e는 도 6의 제조방법에 따른 단계별 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 8은 실험예 1에 따른 발광 소자들의 암점 개수를 조사한 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 제조 방법을 구성하는 단계들은 순차적 또는 연속적임을 명시하거나 다른 특별한 언급이 있는 경우가 아니면, 하나의 제조 방법을 구성하는 하나의 단계와 다른 단계가 명세서 상에 기술된 순서로 제한되어 해석되지 않는다. 따라서 당업자가 용이하게 이해될 수 있는 범위 내에서 제조 방법의 구성 단계의 순서를 변화시킬 수 있으며, 이 경우 그에 부수하는 당업자에게 자명한 변화는 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.
도 1은 종래 발광 소자의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 발광 소자(100)는 기판(110), 기판(110) 상에 형성되는 PDL(120), 기판(110)과 PDL(120)로 정의되는 공간에 형성되는 제1 전극(130), 제1 전극(130)과 PDL(120)로 정의되는 공간에서 제1 전극(130) 상에 형성되는 발광층(140), 발광층(140) 및 PDL(120) 상에 형성되는 제2 전극(150)을 포함한다.
발광 소자(100)의 제조 과정에서 이물(10)이 혼입될 수 있다. 이물(10)이 제1 전극(130) 상에 위치하는 경우, 발광층(140)이 형성될 때 단차 피복(step coverage)이 나빠 제1 전극(130) 상부에서 이물질(10)에 가려지는 부분에는 발광층(140)이 형성되지 못한다. 이 상태에서, 제2 전극(150)을 형성하는 경우, 제2 전극(150) 형성 물질의 단차 피복이 우수하면 제1 전극(130) 상부 중 이물질(10)에 가려 발광층(140)이 형성되지 못한 부분까지 제2 전극(150)이 형성된다. 이 경우, 제1 전극(130)과 제2 전극(150)이 서로 전기적 단락(short)을 일으켜 이물(10)이 포함되어 있는 화소를 암점화 시킨다.
상기와 같은 단락을 방지하기 위하여 제2 전극의 두께를 줄이는 것을 들 수 있다. 이하, 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 발광 소자(200)는 기판(210), 기판(210) 상에 형성되는 PDL(220), 기판(210)과 PDL(220)로 정의되는 공간에 형성되는 제1 전극(230), 제1 전극(230)과 PDL(220)로 정의되는 공간에서 제1 전극(230) 상에 형성되는 발광층(240), 발광층(240) 및 PDL(220) 상에 형성되는 제2 전극(250)을 포함한다.
발광 소자(200)의 기본 구성은 도 1의 발광 소자(100)의 구성과 동일하다. 다만, 제2 전극(250)의 두께가 얇게 형성되어 있는 것이 차이점이다. 발광 소자(200)와 같이, 제2 전극(250)의 두께를 얇게 형성하는 경우, 제2 전극(250)의 단차 피복이 발광층(240) 두께를 커버할 정도로 우수하지 않아 제1 전극(230)과 제2 전극(250)의 전기적 단락이 발생하지 않는다.
다만, 상기와 같이 제2 전극(250)의 두께를 얇게 형성할 경우, 제2 전극의 저항이 증가하여 제품의 광특성이 나빠지고, 구동 전압이 증가하여 소비 전력이 증가하며, 휘도의 LRU(long range uniformity)가 감소하게 된다. 또한, 제2 전극을 반사성 물질로 구성할 경우, 두께가 얇으면 투과율이 증가하여 바람직하지 않다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계 발광장치를 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 개략적인 단면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 발광 소자(300)는 기판(310), 기판(310) 상에 형성되는 PDL(320), 기판(310)과 PDL(320)로 정의되는 공간에서 기판(310)의 상부에 형성되는 제1 전극(330), 제1 전극(330)과 PDL(320)로 정의되는 공간에서 제1 전극(330) 상에 형성되는 발광층(340), 발광층(340) 및 PDL(320) 상에 형성되고, 제1 층(351), 절연층(352) 및 제2 층(353)으로 이루어진 제2 전극(350)을 포함한다.
제2 전극(350)은 발광층(340)에 대응하는 영역에서는 절연층(352)을 사이에 개재한 제1 층 및 제2 층으로 형성된다. 상기 구성에서, 제1 층(351)은 상대적으로 얇은 두께를 가지고, 제2 층(353)은 상대적으로 두꺼운 두께를 가진다. 발광층(340)과 인접하는 제1 층(351)의 두께가 얇아야 제1 전극(330) 상에 이물(30)이 존재할 경우 단차 피복(step coverage)에 의한 전기적 단락을 방지할 수 있다.
또한, PDL(320)에 대응하는 영역에서는 절연층(352)을 포함하지 않고 제1 층 및 제2 층이 맞닿은 상태로 형성된다. PDL(320)에 대응하는 영역에서는 이물이 존재하더라도 단락이 발생하지 않으므로, 절연층(352)을 포함할 필요가 없다. 따라서, 제1 층 및 제2 층이 서로 전기적으로 접촉함으로써, 전체적인 제2 전극(350)의 두께는 두꺼워지는 것이 되어 제2 전극(350)의 저항이 증가하지 않는다.
하나의 예에서, 제1 전극(330) 및 제2 전극(350)은 어느 하나가 반사막인 금속막을 사용하고, 다른 하나가 투명하고 전도성이 우수한 산화 인듐 주석(ITO), 산화 인듐 아연(IZO), 산화 주석(SnO2), 산화 아연(ZnO) 또는 그 혼합물 등의 물질을 사용할 수 있다.
본 발명의 발광 소자(300)는 제1 전극(330)이 애노드이고, 제2 전극(350)이 캐소드이고, 발광층(340)에서 방출된 빛이 애노드 방향으로 출사하는 배면 발광 구조일 수 있다. 이 경우, 제1 전극(330)은 투명 전극으로 구성되고, 제2 전극은 반사막으로서 역할을 위하여 금속성 소재를 포함한다.
제1 층(351)의 두께는 제2 층(352)의 두께보다 얇게 구성되며, 하나의 예에서, 700 Å 내지 900 Å 범위의 두께로 형성될 수 있다. 금속 소재라 하더라도, 700 Å 미만의 두께로 형성되는 경우에는 광 투과가 일부 일어날 수 있으므로 바람직하지 않다. 또한, 제1 층(351)이 900 Å 초과의 두께로 형성되는 경우에는 이물(30)의 존재 시 이물(30)에 가려 발광층(340)이 형성되지 못한 제1 전극(330) 상부 영역에 단차 피복(step coverage)에 의해 제1 층(351)이 제1 전극(330)과 접촉하여 전기적 단락을 일으킬 수 있어 바람직하지 않다.
제2 층(353)은 제2 전극(350) 전체의 저항을 줄이기 위하여 제1 층(351)의 두께보다 두껍게 형성한다. 하나의 예에서, 제2 층(353)은 2100 Å 내지 2300 Å의 두께로 형성될 수 있다. 제2 층(353)의 두께가 2100 Å 미만인 경우 구동 전압이 증가하므로 바람직하지 않고, 제2 층(353)의 두께가 2300 Å 초과인 경우에는 구동 전압 강하 효과는 미미하면서 소자 자체의 두께 및 사이즈를 증가시키므로 바람직하지 않다.
제1 층(351) 및 제2 층(353)에 사용되는 금속 소재는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 알루미늄(Al), 은(Ag) 및 구리(Cu) 등을 들 수 있다. 이 경우, 제1 층(351) 및 제2 층(353)은 동일한 금속 소재로 이루어질 수도 있고, 서로 다른 금속 소재로 이루어질 수도 있다.
하나의 예에서, 상기 제1 층(351)은 알루미늄(Al)으로 구성될 수 있다. 발광부(340)에 인접하여 형성되는 제1 층(351)은 제2 층(353)에 비하여 상대적으로 비저항이 같거나 높은 것이 바람직하다. 이 경우, 제2 층(353)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu) 등으로 구성될 수 있다.
절연층(352)은 발광층(340)에 대응하는 영역에서 제1 층(351)과 제2 층(353) 사이에 개재되어 제1 전극(330)과 제2 전극(350) 사이의 단락(short)을 방지하는 역할을 한다.
절연층(352)은 전기적으로 절연성을 가지는 물질이면 유기물이든 무기물이든 관계없이 사용이 가능하다. 하나의 예에서, 절연층(352)은 유기물일 수 있고, 상기 유기물은 비교적 가격이 저렴한 LiQ, Alq3 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
절연층(352)이 PDL(320)에 대응하는 영역을 제외하고 형성되기 위하여, 절연층(352) 형성 시에 패턴 마스크를 사용하여 형성할 수도 있고, 오픈 마스크를 사용하여 전체적으로 형성한 후 PDL(320)에 대응하는 영역을 제거할 수도 있다.
기판(310)은 통상적인 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용할 수 있고, 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성 및 방수성이 우수한 유리기판 또는 투명 플라스틱 기판을 사용할 수 있으나, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
PDL(320)은 화소 정의막(pixel defining layer)으로서, 전기적으로 절연성인 물질로 이루어지고, PDL(320)에 대응하는 영역을 비발광 영역이라고도 한다.
발광층(340)은 예를 들어 유기 발광층일 수 있다. 도시하지는 않았지만, 상기 유기 발광층은 정공주입층, 정공수송층, 내부 발광층, 전자수송층, 전자주입층으로 이루어질 수 있고, 각 층들은 따로 구성될 수도 있고 둘 이상의 층이 함께 구성될 수도 있다. 또한, 각 층의 내부가 복수의 층으로 구성될 수도 있다.
상기 유기 발광층은 고분자 내부 발광층을 채용하는 시스템 또는 저분자 내부 발광층을 채용하는 시스템일 수 있다.
고분자 내부 발광층을 채용하는 시스템에서 유기 발광층의 구조를 예를 들어 설명하지만 이들로 한정되는 것은 아니다.
상기 정공주입층의 두께는 300 내지 1500 Å인 것이 바람직한데, 만약 정공 주입층의 두께가 300 Å 미만인 경우에는 정공주입 특성이 저하되고, 1500 Å을 초과하는 경우에도 정공 주입능력의 변화가 거의 없으므로 두껍게 할 필요가 없으며, 사용한 정공 주입 물질에 따라서 구동 전압이 상승하는 요인으로 작용하기 때문에 바람직하지 않다.
상기 정공수송층의 두께는 50 내지 1500 Å인 것이 바람직한데, 만약 정공 수송층의 두게가 50 Å 미만인 경우에는 정공 전달 특성이 저하되며, 1500 Å을 초과하는 경우에는 구동 전압 상승 때문에 바람직하지 않다.
상기 내부 발광층으로는 인광 및/또는 형광 물질 등을 사용할 수 있지만 이들로 한정되는 것은 아니다.
상기 내부 발광층 상에는 선택적으로 전자 주입층이 형성될 수 있다. 상기 전자 주입층 물질은 특별히 제한되지는 않으며, 이오노머(예를 들어, 소디움 술포네이티드 폴리스티렌(sodium sulfonated polystyrene)), 금속 할라이드(예를 들어, LiF, CsF, BaF2), 금속 산화물(예를 들어, Al2O3) 등의 물질을 사용할 수 있다.
저분자 내부 발광층을 채용하는 시스템에서 유기 발광층의 구조를 예를 들어 설명하지만 이들로 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 주입층의 두께는 50 내지 1500 Å인 것이 바람직한데, 만약 정공 주입층의 두께가 50 Å 미만인 경우에는 정공 주입 특성이 저하되고, 1500 Å을 초과하는 경우에는 구동 전압 상승 때문에 바람직하지 않다.
상기 정공 수송층의 두께 역시 50 내지 1500 Å인 것이 바람직한데, 만약 정공 수송층의 두께가 50Å 미만인 경우에는 정공 전달 특성이 저하되며, 1500 Å을 초과하는 경우에도 정공 주입능력의 변화가 거의 없으므로 두껍게 할 필요가 없으며, 사용한 정공 주입 물질에 따라서 구동전압이 상승하는 요인으로 작용하기 때문에 바람직하지 않다.
저분자 내부 발광층 채용 시스템에 있어서, 상기 정공 주입층 및 정공 수송층 상의 화소 영역 중 R, G, B 영역에는 적색 발광 물질, 녹색 발광 물질 및 청색 발광 물질을 패턴화하여 화소 영역인 내부 발광층(EML)이 형성된다. 상기 발광 재료는 2 가지 이상의 혼합 호스트 물질을 사용할 수도 있다. 이 경우에는 제1 전극(330) 상에 별도의 절연막이 형성될 수도 있다.
상기 내부 발광층의 두께는 100 내지 2000 Å인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 300 내지 400 Å인 것을 들 수 있다. 만약 내부 발광층의 두께가 100 Å 미만이면 효율 및 수명이 저하되고, 800 Å을 초과하면 구동 전압이 상승하여 바람직하지 않다.
상기 내부 발광층의 상면에 전자 수송층(ETL)이 형성되는데, 전자 수송층 물질은, 당업계에서 통상적으로 전자 수송층으로서 채용되는 물질이 사용될 수 있으며, 예를 들어 Alq3가 사용될 수 있다. 한편, 상기 전자 수송층의 두께는 50 내지 600 Å인 것이 바람직한데, 만약 전자 수송층의 두께가 50 Å 미만인 경우에는 수명 특성이 저하되며, 600 Å를 초과하는 경우에는 구동 전압 상승으로 바람직하지 않다.
또한, 상기 전자 수송층 위에 전자 주입층(EIL)이 선택적으로 적층될 수 있다. 상기 전자 주입층 물질은 특별히 제한되지는 않으며, LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO, Liq 등의 물질을 이용할 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께는 1 내지 100 Å인 것이 바람직한데, 만약 전자 주입층의 두께가 1 Å 미만인 경우에는 효과적인 전자 주입층으로서 역할을 못하여 구동 전압이 높고, 100 Å을 초과하는 경우에는 오히려 절연층으로 작용하여 구동 전압이 높아 바람직하지 않다.
상기 정공 주입층은 유기막으로 적층될 수 있는데, 이는 당업계에서 통상적으로 사용하는 방법들, 예를 들어, 진공 열증착 또는 스핀 코팅 방법 등에 의하여 적층될 수 있다.
상기 정공 주입층 상에 진공 열증착 또는 스핀 코팅 등의 방법에 의해서 선택적으로 정공 수송층이 적층될 수도 있고, 상기 정공 주입층(정공 수송층을 포함하지 않는 경우) 또는 상기 정공 수송층(정공 수송을 포함하는 경우) 상에는 상기 내부 발광층이 적층되며, 상기 내부 발광층의 형성 방법은 특별하게 제한되지는 않으나, 진공 증착, 잉크젯 프린팅, 레이저 전사법, 포토리소그래피법(photolithography) 등의 방법이 사용될 수 있다.
상기 내부 발광층 위에 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법 등에 의해서, 선택적으로 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층(EIL)을 형성할 수 있다.
하나의 예에서, 발광층(340)은 적색, 녹색 또는 청색 등의 특정 색상을 방출할 수 있다. 이 경우, 인접하는 화소들은 서로 다른 색상을 발광하게 된다. 인접하는 화소들이 군을 이루어 각 군에서 백색광을 나타낼 수도 있다. 또한, 발광층(340)은 백색광 자체를 방출하는 백색 발광층일 수도 있다. 백색광이 출사하는 경우에는 출사면에 컬러 필터를 추가로 설치하여 다양한 색상을 구현할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 공정 흐름도이고, 도 5a 내지 도 5d는 도 4의 각 단계별 발광 소자의 구성을 나타내는 개략적인 단면도이다.
이들 도면들을 참조하면, 본 발명에 따른 발광 소자의 제조방법은, 기판(310), PDL(320), 애노드(330) 및 발광층(340)을 형성하는 단계(S110), 발광층(340) 및 PDL(320) 상에 제1 층(351)을 형성하는 단계(S120), 제1 층(351) 상에 패터닝된 마스크를 사용하여 발광층(340)에 대응하는 영역에 절연층(352)을 형성하는 단계(S130), 및 절연층(352) 및 제1 층(351) 상에 제2 층(353)을 형성하는 단계(S140)를 포함한다.
구체적으로, 기판(310) 상에 PDL(320) 및 기판(310)과 PDL(320)로 정의되는 공간에서 기판(310) 상에 애노드(330)를 형성하고, 애노드(330)와 PDL(320)로 정의되는 공간에서 애노드(330) 상에 발광층(340)을 형성한다.
기판(310)은 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성 및 방수성이 우수한 유리기판 또는 투명 플라스틱 기판을 사용할 수 있으나, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
PDL(320)은 전기적으로 절연성인 물질로 이루어지고, 각 화소를 구분짓는 역할을 하게 된다.
애노드(330)는 투명하면서 전도성이 우수한 물질이면 어느 것이나 사용이 가능하지만, 예를 들어, 산화 인듐 주석(ITO), 산화 인듐 아연(IZO), 산화 주석(SnO2), 산화 아연(ZnO) 또는 그 혼합물 등의 물질을 사용할 수 있다.
발광층(340)은 정공 주입층, 정공 전달층, 내부 발광층, 전자 전달층 및/도는 전자 주입층으로 차례로 형성될 수 있다. 각 층들은 따로 구성될 수도 있고 둘 이상의 층이 함께 구성될 수도 있으며, 일부 층은 선택적으로 삭제될 수도 있다. 또한, 각 층의 내부가 복수의 층으로 구성될 수도 있다.
상기 정공 주입층은 유기막으로 적층될 수 있는데, 이는 당업계에서 통상적으로 사용하는 방법들, 예를 들어, 진공 열증착 또는 스핀 코팅 방법 등에 의하여 적층될 수 있다.
상기 정공 주입층 상에 진공 열증착 또는 스핀 코팅 등의 방법에 의해서 선택적으로 정공 수송층이 적층될 수도 있고, 상기 정공 주입층(정공 수송층을 포함하지 않는 경우) 또는 상기 정공 수송층(정공 수송을 포함하는 경우) 상에는 상기 내부 발광층이 적층되며, 상기 내부 발광층의 형성 방법은 특별하게 제한되지는 않으나, 진공 증착, 잉크젯 프린팅, 레이저 전사법, 포토리소그래피법(photolithography) 등의 방법이 사용될 수 있다.
상기 내부 발광층 위에 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법 등에 의해서, 선택적으로 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층(EIL)을 형성할 수 있다.
발광층(340) 및 PDL(320) 상에 제1 층(351)을 형성할 수 있다. 제1 층(351)은 광반사성을 가지는 금속 재료일 수 있고, 예를 들어, 알루미늄(Al)일 수 있다. 제1 층(351)은 증착법으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, e-beam deposition, thermal evaporation, sputtering 등의 방법을 이용할 수 있으며, 오픈 마스크를 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 제1 층(351)은 700 내지 900 Å 범위의 두께를 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.
제1 층(351) 상에 패터닝된 마스크를 사용하여 발광층(340)에 대응하는 영역에만 절연층(352)을 형성할 수 있다. PDL(320)에 대응하는 영역이 차폐되어 있고, 발광층(340)에 대응하는 영역이 오픈되어 있는 마스크를 사용하여, 절연층(352)을 형성할 수 있다. 절연층(352)의 재료로는 비교적 가격이 저렴한 유기물인 LiQ, Alq3 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
절연층(352) 및 제1 층(351) 상에 제2 층(353)을 형성한다. 제2 층(353)은 제1 층과 동일하게 형성할 수 있으며, 제2 층(353)의 두께는 2100 내지 2300 Å 범위로 형성되는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자의 제조 공정 흐름도이고, 도 6a 내지 도 6e는 도 6의 각 단계별 발광 소자의 구성을 나타내는 개략적인 단면도이다.
이들 도면들을 참조하면, 본 발명에 따른 발광 소자의 제조방법은, 기판(310), PDL(320), 애노드(330) 및 발광층(340)을 형성하는 단계(S210), 발광층(340) 및 PDL(320) 상에 제1 층(351)을 형성하는 단계(S220), 제1 층(351) 상에 절연층(352)을 형성하는 단계(S230), PDL(320)에 대응하는 영역의 절연층(352)을 제거하여 제1 층(351)을 노출시키는 단계(S240), 및 절연층(352) 및 제1 층(351) 상에 제2 층(353)을 형성하는 단계(S250)를 포함한다.
S210 단계, S220 단계 및 S250 단계는 앞에서 설명한 S110 단계, S120 단계 및 S140 단계와 동일하므로 중복 설명을 피하고, 이하에서는 S230 단계 및 S240 단계에 대하여 설명하도록 한다.
제1 층(351) 상에 절연층(352)을 형성한다. 일반적인 증착법 등을 사용하여 형성할 수 있으며, 오픈 마스크를 사용하여 형성할 수 있다.
이후, PDL(320)에 대응하는 영역의 절연층(352)을 제거하여 제1 층(351)을 노출시킬 수 있다. 절연층(352)의 제거는 포토 레스스트(광식각)를 사용할 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1, 참조예 1 내지 5, 및 비교예 1
기판, 애노드 및 발광층을 순차적으로 형성하고, 상기 발광층 상에 캐소드를 하기 표 1에서와 같이 각각 구성하여 발광 소자를 제조하였다.
캐소드 구성
실시예 1 Al 700 Å 증착 / LiQ 500 Å 증착 / Al 2300 Å 증착
참조예 1 Al 1000 Å 증착 / LiQ 500 Å 증착 / Al 2000 Å 증착
참조예 2 Al 1300 Å 증착 / LiQ 500 Å 증착 / Al 1700 Å 증착
참조예 3 Al 1500 Å 증착 / LiQ 500 Å 증착 / Al 1500 Å 증착
참조예 4 Al 1800 Å 증착 / LiQ 500 Å 증착 / Al 1200 Å 증착
참조예 5 Al 2000 Å 증착 / LiQ 500 Å 증착 / Al 1000 Å 증착
비교예 1 Al 3000 Å 단일 캐소드 증착
실험예 1
실시예 1, 참조예 1 내지 5, 및 비교예 1에서 제조된 발광 소자의 암점 개수를 각각 조사하여 그 결과 그래프를 도 8에 나타내었다.
도 8을 참조하면, 알루미늄(Al)을 3000 Å 두께로 증착한 비교예 1의 발광 소자는 암점이 60개 수준을 보였다. 제1 층의 두께가 얇아질수록 암점의 개수가 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 이는 캐소드 제1 층의 두께가 감소하면서 단차 피복(step coverage)이 저하되어 이물이 있는 화소에서 애노드와 단락을 일으키는 것이 감소했기 때문이다. 특히, 제1 층으로 알루미늄을 700 Å 두께로 증착한 실시예 1의 발광 소자는 암점 개수가 한자리 수를 나타내었다.
실험예 2
실시예 1의 캐소드와 비교예 1의 캐소드의 저항을 비교했고, 그 결과 거의 동일한 값을 나타내는 것을 확인하였다.
이는 캐소드의 전도성 물질인 알루미늄의 전체 두께가 동일하여, 제1 층이 얇아도 전체 저항은 증가하지 않는 것으로 판단된다.
이상에서 설명한 실시예들은 모두 예시적인 것이며, 서로 다른 실시예들은 상호 조합되어 적용될 수 있음은 물론이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 200, 300: 발광 소자
10, 20, 30: 이물
110, 210, 310: 기판
120, 220, 320: PDL
130, 230, 330: 제1 전극
140, 240, 340: 발광층
150, 250, 350: 제2 전극
351: 제1 층
352: 절연층
353: 제2 층

Claims (32)

  1. 기판 상에 형성된 복수의 PDL(pixel defining layer);
    상기 기판과 PDL로 정의되는 공간에 형성되는 제1 전극;
    상기 제1 전극과 PDL로 정의되는 공간에 형성되는 발광층; 및
    상기 발광층 및 PDL 상에 형성되는 제2 전극을 포함하되,
    상기 제2 전극은 상기 발광층에 대응하는 영역에서 절연층을 사이에 개재한 복수의 층으로 형성되고, 상기 PDL에 대응하는 영역에서는 상기 절연층을 포함하지 않는 발광 소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 애노드이고, 상기 제2 전극은 캐소드인 발광 소자.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 반사성 소재인 발광 소자.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 금속 소재인 발광 소자.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 제2 전극은 상대적으로 얇은 두께를 가지는 제1 층 및 상대적으로 두꺼운 두께를 가지는 제2 층을 포함하는 발광 소자.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 층은 상기 발광층과 인접하여 형성되는 발광 소자.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 층은 700 Å 내지 900 Å의 두께를 가지는 발광 소자.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 층은 2100 Å 내지 2300 Å의 두께를 가지는 발광 소자.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 PDL에 대응하는 영역에서는 상기 제1 층 및 제2 층은 전기적으로 접촉하고 있는 발광 소자.
  10. 제4 항에 있어서,
    상기 금속 소재는 알루미늄, 은 및 구리로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 발광 소자.
  11. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 층 및 제2 층은 동일한 금속으로 이루어지거나, 또는 서로 다른 금속으로 이루어진 발광 소자.
  12. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 층은 알루미늄인 발광 소자.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 절연층은 유기층인 발광 소자.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 투명 소재인 발광 소자.
  15. 투명 기판 상에 형성되고 전기 절연성인 복수의 PDL(pixel defining layer);
    상기 투명 기판과 상기 PDL로 정의되는 공간의 상기 투명 기판 상에 형성되는 애노드;
    상기 애노드와 PDL로 정의되는 공간에 형성되는 유기 발광층; 및
    상기 유기 발광층 상에 형성되는 캐소드를 포함하되,
    상기 캐소드는 상대적으로 얇은 두께를 가지고 상기 유기 발광층에 인접하여 형성되는 제1 금속층 및 상대적으로 두꺼운 두께를 가지고 상기 제1 금속층을 사이에 개재하고 상기 유기 발광층과 이격되어 형성되는 제2 금속층을 포함하는 유기전계 발광 소자.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 애노드는 투명 소재인 유기전계 발광 소자.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 캐소드는 상기 유기 발광층에 대응하는 영역에서 상기 제1 금속층과 제2 금속층 사이에 유기 절연층을 포함하는 유기전계 발광 소자.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 캐소드는 상기 PDL에 대응하는 영역에서 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층이 전기적으로 접촉하는 유기전계 발광 소자.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 금속층은 700 Å 내지 900 Å의 두께를 가지는 유기전계 발광 소자.
  20. 제15 항에 있어서,
    상기 제2 금속층은 2100 Å 내지 2300 Å의 두께를 가지는 유기전계 발광 소자.
  21. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 금속층 및 제2 금속층은 동일한 금속으로 이루어지거나, 또는 서로 다른 금속으로 이루어진 유기전계 발광 소자.
  22. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 금속층은 알루미늄인 유기전계 발광 소자.
  23. 기판, PDL, 애노드 및 발광층을 형성하는 단계;
    상기 발광층 및 PDL 상에 캐소드의 제1 층을 형성하는 단계;
    상기 제1 층 상에 패터닝된 마스크를 사용하여 상기 발광층에 대응하는 영역에 캐소드의 절연층을 형성하는 단계; 및
    상기 절연층 및 제1 층 상에 캐소드의 제2 층을 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조방법.
  24. 제23 항에 있어서,
    상기 제1 층 및 제2 층은 오픈 마스크를 사용하여 증착하여 형성하는 발광 소자의 제조방법.
  25. 제23 항에 있어서,
    상기 제1 층의 두께는 상기 제2 층에 비하여 상대적으로 얇게 형성하는 발광 소자의 제조방법.
  26. 제23 항에 있어서,
    상기 제1 층의 두께는 700 Å 내지 900 Å 범위로 형성하는 발광 소자의 제조방법.
  27. 기판, PDL, 애노드 및 발광층을 형성하는 단계;
    상기 발광층 및 PDL 상에 캐소드의 제1 층을 형성하는 단계;
    상기 제1 층 상에 캐소드의 절연층을 형성하는 단계;
    상기 PDL에 대응하는 영역의 절연층을 제거하여 제1 층을 노출시키는 단계; 및
    상기 절연층 및 제1 층 상에 캐소드의 제2 층을 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조방법.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 제1 층, 절연층 및 제2 층은 오픈 마스크를 사용하여 증착하여 형성하는 발광 소자의 제조방법.
  29. 제27 항에 있어서,
    상기 제1 층의 두께는 상기 제2 층에 비하여 상대적으로 얇게 형성하는 발광 소자의 제조방법.
  30. 제27 항에 있어서,
    상기 제1 층의 두께는 700 Å 내지 900 Å 범위로 형성하는 발광 소자의 제조방법.
  31. 제27 항에 있어서,
    상기 PDL에 대응하는 영역의 절연층을 제거하여 제1 층을 노출시키는 단계는 식각을 통하여 이루어지는 발광 소자의 제조방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 식각은 포토 레지스트를 사용하여 이루어지는 발광 소자의 제조방법.
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