KR20000009005A - 유기 이엘(el) 디스플레이 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
유기 EL 디스플레이 패널 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 각각 전기적으로 절연된 복수개의 서브 패널(sub-panel)로 분할되어 있으며, 각각의 서브 패널들은 개별적으로 구동 가능하여 전면에 걸쳐 균일한 화면을 구현할 수 있는 대화면 유기 EL 디스플레이 패널을 값싸게 대량 생산하는데 효율적인 제조 방법이다.
Description
본 발명은 발광층에 전하들이 주입되었을 때 빛을 발하는 유기 EL 소자들로 이루어진 유기 EL(Electroluminescent) 디스플레이 패널에 관한 것이다.
최근에는 유기 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)라고도 불리는 유기 EL 소자의 기술이 빠른 속도로 발전하고 있으며, 이미 몇 가지 시제품들이 발표된 바 있다. 유기 EL 소자는 매우 얇고, 매트릭스 형태로 어드레스 할 수 있으며, 15V 이하의 낮은 전압으로도 구동이 가능한 장점이 있다. 또한, 유기 EL 소자는 넓은 시야각과 플라스틱과 같이 휠 수 있는(flexible) 투명기판 위에도 형성할 수 있어 차세대 평판 디스플레이(Flat Panel Display: FPD)에 적합한 소자이며, 잘 알려진 LCD (Liquid Crystal Display)에 비해 백라이트(backlight)가 필요치 않으므로 전력 소모가 적은 장점도 있다.
이와 같은 장점을 갖는 유기 EL 소자는 일반적으로 무기 EL 소자와는 동작 원리 면에서 큰 차이가 있다. 무기 EL 소자는 높은 전계에 의해 가속된 전자가 발광체(luminescent impurity)에 충돌, 여기 시키고 여기된 발광체가 기저 상태로 떨어지면서 발광하는데 반해, 유기 EL 소자는 음극과 양극으로부터 각각 주입된 전자와 정공이 결합하여 생성된 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어지면서 발광한다.
이러한 유기 EL 소자는 지금까지 발광 효율을 개선시키고, 다양한 색깔을 만들어 내기 위해 많은 연구가 진행되어 왔으며, 향후 유기 EL 소자의 상업화를 위해 생산성, 균일성, 신뢰성 등의 연구에 더 많은 노력을 기울여야 할 것으로 본다.
유기 EL 소자를 대형 평판 디스플레이에 적용하기 위해서는 전체 디스플레이 화면에서 균일한 빛이 발산되어야 한다. 이를 위해서는 우선 적절한 증착 장비를 사용함으로써 다층막으로 이루어진 유기 기능층(organic function layers)을 패널 전면에 균일하게 형성하여야 한다. 다음, 패널 구동에 따른 문제점들을 해결하여야 한다. 이에 대해 좀더 자세히 살펴보면 다음과 같다.
유기 EL 디스플레이 패널을 구동하는 가장 단순한 방법은 단순 패시브 매트릭스 (simple passive matrix) 방식으로서 직교하는 두 전극들 사이에 유기 기능층을 형성한 구조를 가지며, 이 구동 방식에서는 각각의 유기 EL 소자들이 디스플레이 소자 와 스위칭 소자 역할을 같이 수행한다. 이러한 구동 모드에서는 각각의 유기 EL 소자들이 다이오드와 같은 비선형 전류-전압 특성을 가지므로 이론적으로는 멀티플렉싱(multiplexing)에 의한 구동이 가능하다. 그러나 패시브 매트릭스 어드레싱(passive matrix addressing) 형태의 대형 유기 EL 디스플레이 패널을 구동하는데는 다음과 같은 어려움 들이 있다.
첫째, 유기 EL 소자들은 메모리 기능을 가지고 있지 않으므로 매우 높은 순간 최고 휘도 (peak luminance)가 필요하게 되며 이에 따라 디스플레이 패널의 로우(row) 개수가 제한을 받게 된다. 필요한 순간 최고 휘도는 (로우 전극의 수 × 평균 휘도)에 비례하는데, 예를 들어 패널의 평균 휘도 100 cd/m2를 얻고자 할 때 순간 최고 휘도를 50,000 cd/m2라 가정하면 로우 전극의 수는 최대 500개, 만일 순간 최고 휘도를 10,000 cd/m2라 가정하면 최대 100개가 된다. 현재의 기술 수준으로는 10,000 cd/m2 정도의 휘도로 장시간 구동하더라도 수명이 급격히 감소하며, 앞으로 발광 효율이 개선된다고 하여도 50,000 cd/m2로 구동하는 것은 무리이다. 따라서 패시브 매트릭스 방식으로 구동 가능한 최대 로우 전극의 수는 100 - 200 개 정도로 보는 것이 타당하다.
둘째, 순간적인 높은 전류로 인하여 칼럼(column)과 로우(row) 버스 전극을 따라 매우 큰 IR 전압 강하가 발생하여 패널의 밝기가 균일하지 못하게 된다.
셋째, 유기 EL 디스플레이 패널의 RC 지연시간 문제이다. 전형적인 투명 전극 물질인 ITO (Indium Tin Oxide)는 일반 금속에 비해 저항이 상당히 크며 유기층의 경우 매우 얇아 (보통 100 nm 정도) 정전용량(capacitance) 또한 비교적 크기 때문에 전체적으로 소자의 RC 상수가 큰 편인데 패널의 크기가 커질수록 더욱 문제가 커지게 된다.
이와 같은 문제들을 해결하기 위해서는 박막 트랜지스터 액정표시장치 (TFT- LCD)와 같은 액티브 어드레싱(active addressing) 구동 방식이 도입되어야 한다. 그러나, 액티브 매트릭스 EL(AM-EL)을 제작하기 위해서는 비용이 많이 들게 되어 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)과 같은 여타 디스플레이 기술과의 경쟁에서 뒤떨어지게 된다. 그러므로, 패시브 매트릭스 구동 방식을 채용하되 상기한 문제점들을 해결하는 것이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제들을 해결하기 위한 것으로 패시브 매트릭스 구동이 가능한 대형 유기 EL 디스플레이 패널 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 EL 디스플레이 패널을 보여주는 평면도
도 2는 (4×4) 서브 패널들을 갖는 디스플레이 패널을 보여주는 평면도
도 3은 복수개의 제 1 전극 띠들과 제 1, 제 2 전극의 콘택 패드들을 형성하는 과정을 보여주는 도면
도 4는 제 1 전극의 띠들과 그에 대응되는 콘택 패드들을 전기적으로 연결하는 과정을 보여주는 도면
도 5a는 도 4의 2-f를 확대하여 보여주는 도면이고, 도 5b는 도 5a의 A-A'선상에 따른 단면도
도 5aa은 제 1 전극의 띠들과 그에 대응되는 콘택 패드들을 전기적으로 연결하는 제2의 방법을 보여주는 도면이고, 도 5bb는 도 5aa의 A-A'선상에 따른 단면도
도 6a은 제 1 버스 전극들을 절연층으로 덮는 과정을 보여주는 도면이고, 도 6b는 도 6a의 A-A'선상에 따른 단면도
도 7a는 제 2 버스 전극들의 절연 버퍼층을 형성하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 7b는 도 7a의 B-B'선상에 따른 단면도
도 7aa는 도 6a의 제 1 버스 전극용 절연층과 도 7a의 제 2 버스 전극용 절연 버퍼층을 한꺼번에 형성하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 7bb와 도 7cc는 각각 도 7aa의 A-A'와 B-B'선상에 따른 단면도
도 8a는 제 2 버스 전극들을 형성하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 8b는 확대도이며, 도 8c는 도 8a의 B-B'선상에 따른 단면도
도 9a는 제 2 버스 전극들의 절연층을 형성하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 9b는 확대도이며, 도 9c는 도 9a의 B-B'선상에 따른 단면도
도 10a은 인접하는 제 2 전극들을 전기적으로 절연시켜 각 서브 패널을 픽셀레이션하기 위해 전기 절연 격벽을 형성하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 10b는 확대도이며, 도 10c는 도 10a의 B-B'선상에 따른 단면도
도 11은 A영역과 B영역의 제 2 전극들을 전기적으로 절연시키기 위한 전기 절연 격벽을 형성하는 과정을 보여주는 도면
도 12a는 유기 기능층을 형성하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 12b는 확대도이며, 도 12c는 도 12a의 B-B'선상에 따른 단면도
도 13a는 제 2 버스 전극(10-b') 위의 유기 기능층을 에칭하여 제 2 버스 전극(10-b')을 노출시키는 과정을 보여주는 도면이고, 도 13b는 확대도
도 14a는 제 2 전극들을 형성하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 14b는 확대도이며, 도 14c는 도 14a의 B-B'선상에 따른 단면도
도 15는 (6×6) 서브 패널들을 갖는 디스플레이 패널을 보여주는 도면
도 16은 복수개의 제 1 전극 띠들과 제 1, 제 2 전극의 콘택 패드들을 형성하는 과정을 확대하여 보여주는 도면
도 17a는 제 1 전극의 띠들과 그에 대응되는 콘택 패드들을 전기적으로 연결하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 17b는 도 17a의 A-A'선상에 따른 단면도
도 18a는 제 1 버스 전극들을 절연층으로 덮는 과정을 보여주는 도면이고, 도 18b는 도 18a의 A-A'선상에 따른 단면도
도 19a는 제 2 버스 전극들의 절연 버퍼층을 형성하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 19b는 도 19a의 B-B'선상에 따른 단면도
도 20a는 제 2 버스 전극들을 형성하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 20b는 확대도이며, 도 20c는 도 20a의 B-B'선상에 따른 단면도
도 21a은 제 2 버스 전극들의 절연층을 형성하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 21b는 확대도이며, 도 21c는 도 21a의 B-B'선상에 따른 단면도
도 22a는 인접하는 제 2 전극들을 전기적으로 절연시켜 각 서브 패널을 픽셀레이션하기 위한 전기 절연 격벽과 C, D, E 영역들의 제 2 전극들을 각각 전기적으로 절연시키기 위한 전기 절연 격벽을 형성하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 22b는 확대도이며, 도 22c는 도 22a의 B-B'선상에 따른 단면도
도 23a은 유기 기능층을 형성하는 과정과, 제 2 버스 전극(10-b') 위의 유기 기능층을 에칭하여 제 2 버스 전극(10-b')을 노출시키는 과정을 보여주는 도면이고, 도 23b는 확대도이며, 도 23c는 도 23a의 B-B'선상에 따른 단면도
도 24a는 제 2 전극들을 형성하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 24b는 확대도이며, 도 24c는 도 24a의 B-B'선상에 따른 단면도
도 25a는 사이에 절연층을 두고 한층 당 2개의 제 2 버스 전극을 갖는 적층 구조의 도면이고, 도 25b는 한층 당 1개의 제 2 버스 전극을 갖는 적층 구조의 도면
도 26a 및 도 26b은 각각 도 25a와 도 25b의 제 1 및 제 2 버스 전극들을 입체적으로 보여주는 도면
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 패널 2 : 서브 패널
3 : 기판 4 : 제 1 전극 띠
5,6 : 콘택 패드 7 : 제 1 버스 전극
8 : 전기 절연층 9 : 전기 절연 버퍼층
10 : 제 2 버스 전극 11 : 오픈 영역
12 : 제 1 전극으로 덮인 영역 13 : 전기 절연층
14,15 : 격벽 16 : 유기 기능층
17 : 제 2 전극
본 발명에 따른 유기 EL 디스플레이 패널의 특징은 복수개의 발광 영역을 갖는 유기 EL 디스플레이 패널에 있어서, 투명 기판과, 투명 기판 위에 형성되고 각각 한 개 또는 다수개의 전도성 물질로 이루어진 제 1 버스 전극에 전기적으로 연결되며 또한 서로 전기적으로 절연된 복수개의 띠들로 이루어 진 복수개의 제 1 전극과, 제 1 전극 위에 형성되고, 적어도 하나의 유기 EL 층을 포함하는 유기 기능층과, 유기 기능층 위에 형성되고, 각각 한 개 또는 다수개의 전도성 물질로 이루어진 제 2 버스 전극에 전기적으로 연결되며 또한 서로 전기적으로 절연된 복수개의 띠들로 이루어진 복수개의 제 2 전극으로 구성되는데 있다.
본 발명에 따른 유기 EL 디스플레이 패널의 또 다른 특징은 제 1 및 제 2 버스 전극들 각각은 각 층 사이에 전기 절연층을 가진 적층 구조의 일부를 이루며, 적층된 각 층들은 각각 한 개 또는 절연 물질을 사이에 둔 다수개의 제 1 및 제 2 버스 전극들로 구성되는데 있다.
본 발명에 따른 유기 EL 디스플레이 패널 제조 방법의 특징은 복수개의 발광 영역들을 갖는 유기 EL 디스플레이 패널 제조 방법에 있어서, 서로 전기적으로 절연된 복수개의 띠들로 이루어지는 복수개의 제 1 전극들을 투명 기판 위에 형성하는 단계와, 각각의 제 1 전극에 일대일로 대응되어 전기적으로 연결되도록 제 1 세트의 제 1 버스 전극을 형성하는 단계와, 전기적 절연층을 사이에 두고 제 1 세트의 제 1 버스 전극들 위에 적층되도록 제 2 세트의 제 1 버스 전극들을 형성하거나, 또는 전기적 절연 물질을 사이에 두고 각각의 제 1 세트의 제 1 버스 전극 옆에 평행하게 제 2 세트의 제 1 버스 전극을 형성하여, 대응되는 각각의 제 1 전극에 전기적으로 연결시키는 단계와, 더 많은 세트의 제 1 버스 전극들이 필요한 경우, 상기 방법을 반복하는 단계와, 제 2 전극에 각각 대응되어 전기적으로 연결되도록 제 1 세트 제 2 버스 전극들과 그들의 연결 패드들을 형성하는 단계와, 전기적 절연층을 사이에 두고 제 1 세트의 제 2 버스 전극들 위에 적층되도록 제 2 세트의 제 2 버스 전극들을 형성하거나, 또는 전기적 절연 물질을 사이에 두고 각각의 제 1 세트의 제 2 버스 전극 옆에 평행하게 제 2 세트의 제 2 버스 전극을 형성함과 동시에, 제 2 세트의 제 2 버스 전극들이 제 2 전극에 각각 대응되어 전기적으로 연결되도록 각 제 2 버스 전극에 연결 패드를 형성하는 단계와, 더 많은 세트의 제 2 버스 전극들이 필요한 경우 상기 방법을 반복하는 단계와, 적어도 하나의 유기EL층을 포함하는 유기 기능층을 최소한 제 1 전극들 위에는 적층하는 단계와, 제 2 전극과의 전기적 연결을 위한 연결 패드들의 표면이 노출되도록 연결 패드들 위에 형성된 유기 기능층을 에칭하는 단계와, 노출된 연결 패드 표면과 유기 기능층 위에 제 2 전극을 형성하는 단계로 이루어지는데 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 유기 EL 디스플레이 패널 및 그 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 EL 디스플레이 패널을 보여주는 평면도로서, 도시된 바와 같이 유기 EL 디스플레이 패널(1)은 2m개의 칼럼(column)과 2n개의 로우(row)를 갖는, 즉 (2m×2n)개의 서브 패널(sub-panel)(2)들로 이루어진다. 대형 패널을 패시브 어드레싱(passive addressing) 방식으로 구동할 때 생기는 문제점들을 제거하기 위해 각 서브 패널(2)은 분리 구동된다. 도 2는 (4×4), 즉 16개의 서브 패널들을 갖는 디스플레이 패널을 보여주는 평면도로서, 하나의 실시 예로서 이들의 제작 과정을 도 3 내지 도 14를 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 투명 절연 기판(3) 위에 ITO (Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전막을 형성하고, 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 투명 도전막을 패터닝하여 각각 복수개의 띠(stripe)(4)들을 갖는 제 1 전극들을 형성한다. 여기서, 길이 방향으로 볼 때 하나의 제 1 전극 띠가 4 개의 짧은 띠(4)들로 분리되어 있다는 점에서 일반적인 매트릭스 어드레싱(matrix addressing) 구동 방식에서 형성되는 제 1 전극 띠들과는 구조적인 차이점이 있다. 제 1 전극의 각 띠(4)는 후속 공정에서 형성될 제 2 전극 띠와 함께 서브 패널(2)을 이루어 개별적으로 구동되며, 이를 위해 각 제 1, 제 2 전극 띠는 서로 전기적으로 절연되어야 한다. 다음, 투명 기판(3) 위에 제 1, 제 2 전극과의 전기적 연결을 위한 복수개의 콘택 패드(contact pad)(5,6)들을 형성한다. 이 콘택 패드(5,6)들은 제 1 전극띠(4)들을 형성할 때 같이 형성할 수도 있다.
이어 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 버스 전극들을 형성하여 제 1 전극 띠(4)들과 그에 대응되는 콘택 패드(5,6)들을 연결시킨다. 이때, 바깥쪽 띠(4-a)들과 그에 대응되는 콘택 패드(5)들은 짧은 제 1 버스 전극(7-a)에 의해 연결되도록 한다. 이 짧은 연결선(7-a)들은 이 스텝에서 별도로 만들지 않고, 도 3에 도시한 공정에서 제 1 전극 띠 형성을 위한 ITO 패터닝시에 바깥쪽 띠(4-a)들과 그에 대응되는 콘택 패드(5)들이 연결되어 있는 형태로 미리 형성할 수도 있다. 안쪽 띠(4-b)들과 그에 대응되는 콘택 패드(5)들은 긴 제 1 버스 전극(7-b)을 이용하여 연결되도록 한다. 여기서, 제 1 버스 전극으로 쓰인 연결선들(7-a,7-b)은 알루미늄이나 그 합금과 같은 도전성이 뛰어난 금속으로 형성하면 좋다. 또한, 제 1 버스 전극들을 형성하는 방법은 여러 가지 있는데, 그 중 리프트-오프(lift-off) 공정을 사용하여 선택된 위치에만 제 1 버스 전극들을 형성하는 방법이 좋다. 그리고, 그 과정에서 제 1 버스 전극을 위한 막 성장(film growth) 방법은 증기 증착(vapor deposition)법, 전자선 증착(e-beam evaporation)법, 알에프 스퍼터링(RF sputtering)법, 화학기상증착(chemical vapor deposition)법, 스핀 코팅(spin coating), 딥핑(dipping), 닥터 블레이드(Dr. Blade)법, 전기도금(electroplating), 무전해도금(electroless plating), 스크린 프린팅(screen printing)법 등을 사용할 수 있다.
도 5a는 도 4의 2-f를 확대하여 보여주는 도면이고, 도 5b는 도 5a의 A-A'선상에 따른 단면도이다. 한편, 도 5a에 예시된 바와 같이 제 1 버스 전극(7-a, 7-b)이 제 1 전극 띠(4)와 겹치는 면적이 작을 경우 제 1 전극 띠(4)의 긴 변을 따라 IR 전압 강하 현상이 나타날 수 있는데, 이 현상은 제 1 버스 전극과 그에 대응되는 제 1 전극 띠(4)와의 전기적 접촉 면적을 늘림으로써 해결할 수 있다. 즉, 도 5-1에 도시된 바와 같이 각각의 제 1 버스 전극을 대응되는 제 1 전극 띠(4)의 긴 변을 따라 형성시켜 둘간의 전기적 접촉 면적을 넓힘으로써 길이 방향의 전압 강하를 최소화한다. 어떤 의미에서는 제 1 버스 전극이 제 1 전극 띠의 저항을 낮추어 주는 보조 전극으로 쓰이고 있다고 볼 수도 있다. 이는, 제 1 버스 전극 물질에 비해 제 1 전극 띠로 흔히 쓰이는 ITO의 전기 저항이 월등히 크기 때문이다. 둘간의 접촉을 연속적이 아니라 일정 거리마다 일정 길이씩 반복되는 형태로 할 수도 있다. 구조 설계 시 주어진 조건 내에서 둘간의 총 접촉 면적을, 즉 둘이 나란히 접촉되어 형성되는 총 길이를, 가급적 크고 길이 방향으로 균등하게 분배된 형태로 조절하는 것이 전압 강하에 따른 밝기 편차를 줄이는데 유리하다.
이어 도 6a에 도시된 바와 같이, 제 1 버스 전극 위에 전기 절연 물질층(8)을 형성한다. 여기서, 전기 절연 물질층(8)은 기계적, 화학적 안정성이 요구되어지며, 유기 또는 무기 절연 물질로 이루어지는데, 산화 규소(silicon oxide)와 질화 규소(silicon nitride)와 같은 무기 화합물이 적절하다. 이 전기 절연 물질층(8)은 증기 증착(vapor deposition)법, 전자선 증착(e-beam evaporation)법, 알에프 스퍼터링(RF sputtering)법, 화학기상증착(chemical vapor deposition)법, 스핀 코팅(spin coating), 딥핑(dipping), 닥터 블레이드(Dr. Blade)법, 전기도금(electroplating), 무전해도금(electroless plating), 스크린 프린팅(screen printing)법 등을 사용하여 입힐 수 있다..
다음, 도 7a는 후속 공정에서 형성될 제 2 버스 전극들을 위한 절연 버퍼층(9)을 형성하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 7b는 도 7a의 B-B'선상에 따른 단면도이다. 여기서, 버퍼층(9)의 역할은 제 1 전극들로부터 제 2 버스 전극들을 전기적으로 절연시키기 위한 것이다. 이 버퍼층(9)의 물질과 막 성장 방법은 도 6의 전기 절연 물질층(8)의 경우와 동일하거나 유사하다. 또한, 버퍼층(9)은 도 7aa, 7bb 및 7cc에 도시된 바와 같이, 도 6a의 공정단계에서 전기 절연 물질층(8)과 함께 형성될 수도 있다.
이어, 도 8a, 8b 및 8c에 도시된 바와 같이, 제 2 버스 전극들을 제 1 버스 전극과 직교하도록 형성한다. 여기서, 제 2 버스 전극의 역할은 후속 공정에 형성될 제 2 전극들과 콘택 패드(6)들을 전기적으로 연결시켜주기 위한 것이다. 또한, 앞서 제 1 버스 전극(7-a)의 경우에 설명한 바와 같은 이유로 짧은 제 2 버스 전극(10-a)은 생략될 수 있으며, 도 8b에서 보듯 긴 제 2 버스 전극(10-b)의 대부분은 버퍼층(9) 위에 형성되고, 나머지 부분은 제 1 전극 띠(4)로 덮이지 않은 오픈 영역(11) 위까지 연장되어 형성되도록 한다. 전기적 단락을 막기 위해 제 2 버스 전극(10-b)이 제 1 전극 띠로 덮인 영역(12)에 닿지 않도록 주의해야 한다. 제 2 버스 전극들은 제 1 버스 전극과 같거나 유사한 물질 및 막 성장 방법으로 형성될 수 있다. 다음, 도 9a에 도시된 바와 같이, 제 2 버스 전극 위에 절연층(13)을 형성하는데, 구조 설계에 따라 이 절연층(13)을 생략할 수도 있다. 이 절연층(13)의 물질과 제조 방법은 전술한 전기 절연 물질층(8)의 경우와 동일하거나 유사하다. 구조 설계에 따라서는 제 2 버스 전극들이 제 1 버스 전극보다 먼저 형성될 수도 있다.
이후 행해질 공정들은 픽셀레이션 방법 및 디스플레이 모드(mode)에 따라 다양한 선택이 가능하다. 예를 들면, 미국 특허 5701055에서 제시된 전기 절연 격벽을 사용하여 인접한 픽셀들을 분리하려면 제 1 또는 제 2 버스 전극 중 나중에 형성된 버스 전극 위에 형성된 절연층 위에 상기 격벽들을 형성한다. 또한, 단색 디스플레이(monochrome display)용 패널을 제작하기 위해서는 일련의 유기 기능층들을 단순 적층시키면 되지만, 멀티 컬러(multi color) 또는 풀 컬러(full color) 디스플레이 패널을 제작하려면 추가적으로 새도우 마스크(shadow mask)가 필요할 수도 있다. 새도우 마스크와 격벽을 이용하여 풀 칼라 디스플레이 패널을 만드는 공정을 살펴보면:
(1) 먼저, 격벽 표면 위에 새도우 마스크를 배치한다. 여기서, 새도우 마스크는 격벽 사이에 있는 제 1 전극 또는 제 2 전극이 노출되도록 복수개의 개구부를 가지고 있으며, 그 개구부는 각각의 전극에 정렬되어 있다;
(2) 그리고, 격벽 사이에 있는 각각의 전극 위에 정렬된 개구부를 통해 제 1 유기 EL 물질들을 증착한다. 예를 들면, 적색(Red) 빛을 발하는 제 1 유기 기능층들을 형성한다;
(3) 이어, 새도우 마스크를 재 정렬하고, 상기 (2)의 과정을 반복하여 녹색(Green) 및 청색(Blue) 빛을 발하는 제 2, 제 3 유기 기능층들을 차례로 형성한다; 그리고
(4) 격벽과 유기 기능층들 위에 적어도 하나 이상의 제 2 전극층을 형성한다.
도 10a은 상술한 바와 같이 픽셀레이션을 위한 전기 절연 격벽을 형성하는 과정을 보여주는 도면으로서, 도시된 바와 같이 격벽(14)은 상기 절연층(13) 위에 형성된다. 여기서, 상기 절연층(13)은 일종의 버퍼층 역할을 수행한다. 이어, 도 11에 도시된 바와 같이, A영역과 B영역의 제 2 전극들을 전기적으로 절연시키기 위해 추가적으로 격벽(15)을 형성한다.
이어, 도 12a, 12b 및 12c에 도시된 바와 같이 유기 기능층(16)들을 적층한다. 한 예로서, 녹색 발광 소자의 유기 기능층들을 살펴보면 다음과 같다:
(1) 약 10nm ∼ 20nm 두께의 copper phthalocyanine(CuPc)로 이루어진 정공 주입 버퍼층;
(2) 약 30nm ∼ 50nm 두께의 N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-(1,1'- biphenyl) -4,4'-diamine (TPD)로 이루어진 정공 수송층; 그리고
(3) 약 40nm ∼ 60nm 두께의 tris(8-hydroxy-quinolate)aluminum (Alq3)으로 이루어진 발광층으로 이루어진다. 발광층에 coumarin 6 또는 quinacridone과 같은 발광 염료를 도판트(dopant)로 약 1% 정도 첨가하기도 한다. 만일 풀 컬러 디스플레이 패널을 제작하려면 전술한 바와 같이 복수개의 격벽과 새도우 마스크를 이용하여 대응되는 픽셀들 위에 각각 적색, 녹색, 청색 발광 물질을 순차적으로 적층하는 방법을 쓸 수 있다.
도 13a 및 13b는 제 2 버스 전극(10-b') 위의 유기 기능층(16)을 에칭하여 제 2 버스 전극(10-b')을 노출시키는 과정을 보여주는 도면으로서, 이는 다음 공정에서 형성될 제 2 전극과 기 형성된 제 2 버스 전극(10-b')을 전기적으로 연결시키기 위함이다. 여기서, 에칭은 반응성 이온 에칭이나 레이저 빔 에칭과 같은 드라이 에칭을 사용하는 것을 선호한다. 여기서 언급하고 넘어가야 할 것은, 그림들에는 제 2 버스 전극 당 전기적 콘택을 위한 창(contact window) 또는 연결 패드(connection pad)(10-b')가 하나씩만 형성된 것처럼 도시되어 있지만 실제 창의 개수는 필요에 따라, 예를 들면 각 픽셀 당 하나씩으로, 늘어날 수도 있다는 점이다. 그러나, 대부분의 경우 각 제 2 버스 전극 당 하나씩 창이 있으면 충분하다. 그 이유는 일반적으로 Al, Mg:Ag, Al:Li 같은 제 2 전극용 물질들은 제 1 전극(ITO)에 비해 저항이 매우 낮기 때문이다.
이어, 도 14a, 14b 및 14c에서 보듯 제 2 전극(17)을 형성하고 나서, 보호막을 입히고 일반적인 인캡슐레이션(encapsulation) 공정을 수행하여 패널 제작을 완성한다.
지금까지 (4×4)개의 서브 패널들을 갖는 디스플레이 패널의 제작 공정을 설명하였는데, 같은 공정 개념을 도 15에 예시된 (6×6)개의 서브 패널들을 갖는 대형 디스플레이 패널의 제작에도 똑같이 적용할 수 있다. 이 패널의 대칭성 때문에 도 16에서 보듯 (3×3)개의 서브 패널들의 제작 공정만으로도 그 제작 공정을 충분히 설명할 수 있다. 도 17 내지 도 24는 (3×3)개의 서브 패널용 제작 공정에 관한 도면으로서 기본적으로 (4×4)개 서브 패널들의 제작 공정과 유사하나 다음과 같은 몇 가지 차이점들이 있다.
도 17a에 도시된 바와 같이, 여기서는 (4×4) 서브 패널에 비해 각각의 제 1 전극 당 버스 전극이 하나 더 형성되는 것이 필요하다(7-a, 7-b 및 7-c).
도 17a에는 버스 전극 2개가 나란히 형성되어 있지만, 도 25b의 예에서 보듯 각층 당 하나의 버스 전극이 두 층으로 형성될 수도 있다.
그리고 도 20a의 경우에도 (4×4) 서브 패널에 비해 각각의 제 2 전극 당 버스 전극이 하나 더 형성되는 것이 필요하다(10-a, 10-b 및 10-c).
지금까지 설명한 패널 제작 기술은 (2m×2n)개의 서브 패널을 갖는 대형 디스플레이 패널의 제작에도 그대로 적용될 수 있으며, 이 경우 단지 도 25a,b에서와 같이 버스 전극들이 다층 구조로 형성되는 것이 필요할 뿐이다. 이 다층 버스 전극들을 형성하기 위해서는 박막 또는 후막 공정 기술들을 사용할 수 있다. 참고로 도 26a,b은 제 1 및 제 2 버스 전극들을 입체적으로 보여주는 도면이다.
상기와 같이 제작된 각 서브 패널들은 개별적인 구동회로들을 사용하여 구동시키게 되는데, 그렇다고 여타 구동 회로로부터 완전히 독립적일 수는 없다.
즉, 각 서브 패널들이 개별적인 스캔 및 데이터 라인들을 가지고 있어도 여타 회로들과 동기 등을 맞추어야 한다.
본 발명에 따른 유기 EL 디스플레이 패널 및 그 제조 방법에 있어 다음과 같은 효과가 있다.
각각 전기적으로 절연된 복수개의 서브 패널로 분할되어 있으며, 각각의 서브 패널들은 개별적으로 구동 가능하여, 대화면 디스플레이 전면에 걸쳐 균일한 화면을 구현할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 대화면 유기 EL 디스플레이 패널을 값싸게 대량 생산하는데 적합하다.
Claims (14)
- 복수개의 서브 패널(sub-panel)들을 갖는 유기 EL 디스플레이 패널에 있어서:상기 서브 패널들은 각각 복수개의 제 1 및 제 2 전극, 그리고 상기 두 전극 사이에 위치하며 적어도 하나 이상의 유기EL층을 포함하는 유기 기능층으로 구성된 복수개의 발광 영역을 가지며;상기 서브 패널 내의 상기 제 1 및 제 2 전극은 각각 서로 전기적으로 절연된 복수개의 띠(stripe)들로 이루어지며;상기 서브 패널 내의 상기 제 1 및 제 2 전극은 각각 제 1 및 제 2 버스 전극을 통해 대응되는 외부 구동 회로에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유기 EL 디스플레이 패널은:투명 기판;투명 기판 위에 형성되고, 각각 상기 제 1 버스 전극에 전기적으로 연결되며 또한 서로 전기적으로 절연된 복수개의 띠들로 이루어 진 복수개의 제 1 전극;상기 제 1 전극 위에 형성되고, 적어도 하나의 유기EL층을 포함하는 유기 기능층; 그리고,상기 유기 기능층 위에 형성되고, 각각 상기 제 2 버스 전극에 전기적으로 연결되며 또한 서로 전기적으로 절연된 복수개의 띠들로 이루어진 복수개의 제 2 전극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 버스 전극들 각각은 각 층 사이에 전기 절연층을 가진 적층 구조의 일부를 이루며, 적층된 상기 각 층들은 각각 한 개 또는 절연 물질을 사이에 둔 다수개의 상기 제 1 및 제 2 버스 전극들로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널.
- 제 2 항에 있어서, 상기 각 제 1 전극에 대응되어 전기적으로 연결되는 상기 제 1 버스 전극은 대응되는 상기 제 1 전극 띠의 긴 변과 적어도 한 지점 이상에서 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널.
- 제 4 항에 있어서, 상기 각 제 1 버스 전극은 그에 대응되는 상기 제 1 전극 띠와 상기 제 1 전극 띠의 긴 변의 전체 길이에 걸쳐 전기적으로 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 버스 전극들은 하나 또는 다수의 전도성 물질들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널.
- 제 6 항에 있어서, 상기 전도성 물질들은 금속, 합금, 전도성 폴리머 인 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널.
- 제 7 항에 있어서, 상기 금속은 알루미늄, 구리, 니켈, 크롬, 은, 금 인 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널.
- 복수개의 발광 영역들을 갖는 유기 EL 디스플레이 패널 제조 방법에 있어서:서로 전기적으로 절연된 복수개의 띠들로 이루어지는 복수개의 제 1 전극들을 투명 기판 위에 형성하는 단계;상기 제 1 전극에 각각 일대일로 대응되어 전기적으로 연결되도록 제 1 세트의 제 1 버스 전극을 형성하는 단계;전기적 절연층을 사이에 두고 상기 제 1 세트의 제 1 버스 전극들 위에 적층되도록 제 2 세트의 제 1 버스 전극들을 형성하거나, 또는 전기적 절연 물질을 사이에 두고 상기 각 제 1 세트의 제 1 버스 전극 옆에 평행하게 제 2 세트의 제 1 버스 전극을 형성하여, 대응되는 상기 제 1 전극에 전기적으로 연결시키는 단계;더 많은 세트의 상기 제 1 버스 전극들이 필요한 경우 상기 방법을 반복하는 단계;하기 제 2 전극에 각각 대응되어 전기적으로 연결되도록 제 1 세트 제 2 버스 전극들과 그들의 연결 패드들을 형성하는 단계;전기적 절연층을 사이에 두고 상기 제 1 세트의 제 2 버스 전극들 위에 적층되도록 제 2 세트의 제 2 버스 전극들을 형성하거나, 또는 전기적 절연 물질을 사이에 두고 상기 각 제 1 세트의 제 2 버스 전극 옆에 평행하게 제 2 세트의 제 2 버스 전극을 형성함과 동시에, 제 2 세트의 제 2 버스 전극들이 하기 제 2 전극에 각각 대응되어 전기적으로 연결되도록 각 제 2 버스 전극에 연결 패드를 형성하는 단계;더 많은 세트의 상기 제 2 버스 전극들이 필요한 경우 상기 방법을 반복하는 단계;적어도 하나의 유기EL층을 포함하는 유기 기능층을 최소한 상기 제 1 전극들 위에는 적층하는 단계;하기 제 2 전극과의 전기적 연결을 위한 연결 패드들의 표면이 노출되도록 연결 패드들 위에 형성된 유기 기능층을 에칭하는 단계; 그리고,노출된 상기 연결 패드 표면과 상기 유기 기능층 위에 제 2 전극을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널 제조 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 각 제 1 전극에 대응되어 전기적으로 연결되는 제 1 버스 전극은 대응되는 제 1 전극 띠의 긴 변과 적어도 한 지점 이상에서 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널 제조 방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 각 제 1 버스 전극은 그에 대응되는 상기 제 1 전극 띠와 상기 제 1 전극 띠의 긴 변의 전체 길이에 걸쳐 전기적으로 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널 제조 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 버스 전극들은 하나 또는 다수의 전도성 물질들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널 제조 방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 전도성 물질들은 금속, 합금, 전도성 폴리머 인 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널 제조 방법.
- 제 13 항에 있어서, 상기 금속은 알루미늄, 구리, 니켈, 크롬, 은, 금 인 것을 특징으로 하는 유기 EL 디스플레이 패널 제조 방법.
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