KR20030024076A - 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각 화소의 발광 휘도나 순도를 고려하여 서로 다른면적을 갖는 화소 또는 서로 다른 선폭을 가지는 음전극을 가지도록 설계함으로써 완전한 색상을 구현하도록 한 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것으로 투명 기판; 상기 투명 기판상의 줄 무늬 형상으로 배열되는 복수의 제 1 전극; 상기 복수의 제 1 전극을 포함한 상기 투명 기판상에 서로 다른 발광 면적을 가지는 복수의 유기 발광층; 상기 복수의 유기 발광층상에 상기 복수의 제 1 전극과 직교하는 줄 무늬 형상의 복수의 제 2 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법{Organic Electroluminescence Display and Method of Making the Same}

본 발명은 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 각화소의 발광 휘도나 순도를 고려하여 서로 다른 화소 또는 서로 다른 선폭을 가지는 음전극을 가지도록 설계함으로써 완전한 색상을 구현하도록 한 유기 전계 발광소자 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 정보 통신 기술의 발달하면서 정보화 사회에 부응하기 위한 소비자의 요구가 다양화하고, 이로 의해 전자 디스플레이 소자의 수요도 증가되고 있다. 다양한 소비자의 요구를 만족시키기 위하여, 전자 디스플레이 소자는 고정세화, 대형화, 저가격화, 고성능화, 박형화, 소형화 등의 특성을 가질 것이 요구되고 있으며, 이를 위해 기존의 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT) 이외에 새로운 평판 디스플레이(Flat Panel Display: FPD) 소자가 개발되고 있다.

이러한 평판 디스플레이 중의 하나가 전계 발광 디스플레이(Electrolumines cent Display)이다. ELD는 발광층으로 사용하는 물질의 종류에 따라, 유기 전계 발광 표시소자(Organic Electroluminescent Display)와 무기 전계 발광 표시소자(Inorganic Electro luminescent Display)로 분류된다.

무기 전계 발광 표시소자는 높은 전기장에 의하여 가속된 전자의 충돌을 이용하여 발광하는 소자로서, 박막의 두께와 구동방식에 따라, 교류 박막 전계 발광표시소자, 교류 후막 전계 발광 표시소자 및 직류 후막 전계 발광 표시소자 등으로 분류된다.

그리고, 유기 전계 발광 표시 소자는 전류의 흐름에 의해 발광하는 소자로서, 발광층인 유기물질의 구분에 따라, 저분자 유기 전계 발광 표시 소자와 고분자 유기전계 발광 표시 소자로 분류된다.

일반적으로 유기 전계 발광 소자는 투명 기판상의 양전극층과 음전극층 사이에 유기 전계 발광층을 개재하여 구성하며, 매우 얇고, 매트릭스 형태로 형성할 수 있다. 15V 이하의 낮은 전압으로 구동이 가능하며 TFT-LCD에 비하여 휘도, 시야각, 응답속도 및 소비 전력 등에서 우수한 특성을 보이고 있다. 특히 다른 디스플레이 소자보다 우수한 유기 전계 발광 소자의 빠른 응답 속도로 인하여 동영상이 필수적인 IMT-2000용 휴대폰에 매우 적합한 소자이다.

이러한 유기 전계 발광층의 경우에는 현재 완전한 색상(full-color)을 구현하기 위해 필요한 적색(Red color), 녹색(Green color), 그리고 청색(Blue color)의 각각의 발광 물질이 개발되어지고 있다. 그러나 이러한 적색, 녹색, 그리고 청색은 현재 그 발광 휘도 및 색 순도의 차이로 인해 동일한 구동 전류에 의해 구동시 완전한 색상의 재현성이 확보되지 않고 있는 실정이다. 따라서 근본적으로 색재현성을 확보하기 위해서는 발광 순도의 확보와 그 발광 휘도의 균일화 및 효율증가의 연구가 필요한 실정이다.

그리고 이러한 발광 휘도 및 순도의 차이 때문에 완전한 색상을 구현하기 위해서 유기 전계 발광 소자는 구동 단계에서 각각의 적색, 녹색, 그리고 청색의 화소에 가해지는 구동 전류를 각각의 발광 순도 및 휘도 정도에 따라 달리하여 발광의 정도를 균일화하는 방법이 연구되어지고 있다. 그러나 이러한 방법은 구동을 위한 구동 소자(drive IC) 등이 필요하고, 그로 인해 제조비가 상승하고 구동이 복잡하여 진다. 또한 구동 전류의 차이로 인해 각각의 화소 단위의 수명 단축 등의 문제도 지니고 있다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 유기 전계 발광 소자 제조 방법에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술의 유기 전계 발광 소자의 평면도이다.

투명 기판(1)상에 ITO(induim tin oxide) 등으로 구성되는 복수의 제 1 전극(2)이 줄 무늬 형상(stripe type)으로 배열되고, 복수의 제 1 전극(2) 사이와 복수의 제 1 전극(2)과 직교하는 영역상에 동일한 개구율을 가지는 격자 형상의 절연층패턴(12)이 제 1 전극(2)과 투명 기판(1)상에 적층된다. 그리고 복수의 제 1 전극(2)과 직교하는 절연층 패턴(12)상에 복수의 격벽(3)이 형성된다. 여기서 절연층패턴(12)과 복수의 격벽(4) 사이의 격자 형상 안에 적색 화소 영역(9), 녹색 화소영역(10), 그리고 청색 화소 영역(11)이 동일한 면적을 가지고 배치된다.

그리고 동일한 크기의 적색 화소(9), 녹색 화소(10), 그리고 청색 화소(11)에 대한 색상의 재현성은 구동 회로를 통하여 보상한다.

도 2는 종래 기술의 유기 전계 발광 소자의 제조 방법의 공정 단면도이다.

도 2a)와 같이, 투명 기판(1)상에 ITO(induim tin oxide) 등으로 구성되는 양전극 물질층(도면에 도시하지 않음)을 스퍼터링(sputtering) 방법을 사용하여 1,500 ∼ 2,500 Å 두께로 적층한다. 양전극 물질층상에 감광막(도면에 도시하지 않음)을 도포하고, 노광 및 현상하여 줄무늬 형상(stripe type)의 복수의 감광막 패턴(도면에 도시하지 않음)을 형성한다. 복수의 감광막 패턴을 마스크로 이용하여 양전극 물질층을 식각하면, 줄무늬 형상의 복수의 제 1 전극(2)이 형성된다. 여기서, 투명 기판(1)은 일반적으로 글라스(glass)를 많이 사용한다.

그리고 복수의 제 1 전극(2)을 포함하는 투명 기판(1)상에 형성되는 동일한 개구율을 가지는 격자 형상의 절연층 패턴(12)을 형성한다. 각 격자의 면적은 동일하다.

복수의 제 1 전극(2)을 포함하는 투명 기판(1)상에 전기적인 절연 물질로 네가티브 타입((negative type)의 유기 감광막(도면에 도시하지 않음)을 도포하고 패터닝을 실시하여 역경사(negative profile)를 가지는 복수의 격벽(3)을 등간격으로 형성한다. 복수의 격벽(3)은 복수의 제 1 전극(2)과 직교하며 일정 간격을 두고 배열되며, 이후 공정에서 형성되는 복수의 제 2 전극(8)이 인접 구성 요소와 단락이 되지 않도록 오버행(overhang)구조를 가진다.

여기서 복수의 격벽(3)은 적색 화소 영역(9), 녹색 화소 영역(10), 그리고 청색 화소 영역(11)를 구분하는 기능을 한다.

도 2b)와 같이, 새도우 마스크(도면에 도시하지 않음)를 사용하여 제 1 전극(2)과 격벽(3)상에 정공 주입층(hole injection layer)(4), 정공 수송층(hole transport layer)(5), 그리고 유기 발광층(organic emitting layer)(6)을 순차적으로 적층한다.

여기서 유기 발광층(6)의 재료로는 Alq₃, Anthrancene 등의 단분자 유기 물질과 PPV((p-phenylenevinylene)), PT(polythiophene)등과 그들의 유도체들인 고분자 유기 발광 물질 등을 사용한다.

도 2c)와 같이, 새도우 마스크를 사용하여 유기 발광층(6)상에 전자수송층(electron trnasport layer)(7)과 제 2 전극(음전극층)(cathode layer)(8)을 순차적으로 적층하고 보호층(도면에 도시하지 않음)을 형성한다.

유기 전계 발광 소자는 복수의 격벽(3)에 의해 복수의 제 2 전극(8)사이가 구분된 구조를 가지며, 복수의 제 1 전극(2)과 복수의 제 2 전극(8)을 통해 선택적으로 인가된 전류의 흐름이 복수의 유기 발광층(6)을 발광시키는 원리이다. 이 때 정공 주입층(4), 정공 수송층(5), 그리고 전자 수송층(7)은 유기 전계 발광 소자의 효율을 증가시키는 보조적 기능을 한다.

제 2 전극(8)을 증착한 후, 제 2 전극(8)을 포함한 투명 기판(1)의 전면에 유기 발광층(6)이 수분과 가스(gas) 등에 취약한 것을 보완하기 위하여 금속 또는글라스(glass) 등으로 구성되는 봉지판(encapsulation plate)(도면에 도시하지 않음)을 설치하여 외부와 차단시킨다.

도 2와 같은 종래 기술의 동일한 크기로 설계된 적색 화소 영역(9), 녹색 화소 영역(10), 그리고 청색 화소 영역(11)를 가지는 유기 전계 발광 소자는 발광 순도 및 휘도의 차이로 인해 색상의 재현성이 완전히 확보되지 않으며 이를 구동 회로를 통하여 보상한다. 그러나 이러한 방법은 제조비가 상승하고 구동이 복잡하여 지고, 또한 구동 전류의 차이로 인한 각각의 화소 단위의 수명이 단축되는 문제도 있다.

이와 같은 종래 기술에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 방법은 다음과 같은 문제가 있다.

동일한 크기로 설계된 적색 화소, 녹색 화소, 그리고 청색 화소은 발광 휘도 및 색의 순도차이로 인해 동일한 전류로 구동할 때 색상의 재현성이 완전히 확보되지 않으며, 이를 개선하기 위해 종래 기술에서는 각 화소 구동 전류를 달리하는 구동 장치가 필요하고 구동 전류의 차이로 인한 화소의 수명 단축하는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 문제를 해결하기 위한 것으로 적색 화소, 녹색 화소, 그리고 청색 화소를 발광 휘도 및 순도를 고려하여 설계함으로써 완전한 색상을 구현하도록 한 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술의 유기 전계 발광 소자의 평면도

도 2는 종래 기술의 유기 전계 발광 소자의 제조 방법의 공정 단면도

도 3은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 평면도

도 4는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 방법의 공정 단면도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

21 : 투명 기판 22 : 제 1 전극

23 : 격벽 24 : 정공 주입층

25 : 정공 수송층 26 : 유기 발광층

27 : 전자 수송층 28 : 제 2 전극

29 : 적색 화소 영역 30 : 녹색 화소 영역

31 : 청색 화소 영역 32 : 절연층 패턴

이와 같은 목적은 다음과 같은 구성에 의해 달성된다.

(1) 본발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 투명 기판; 상기 투명 기판상의 줄무늬 형상으로 배열되는 복수의 제 1 전극; 상기 복수의 제 1 전극을 포함한 상기 투명 기판상에 서로 다른 발광 면적을 가지는 복수의 유기 발광층; 상기 복수의 유기 발광층상에 상기 복수의 제 1 전극과 직교하는 줄 무늬 형상의 복수의 제 2 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

(2) 상기 (1)과 같은 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 복수의 제 1 전극을 포함한 상기 투명 기판상에 적층되며, 상기 복수의 제 1 전극과 직교하고 상기 복수의 유기 발광층을 전기적으로 절연시키며 비등간격으로 배열되는 복수의 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

(3) 상기 (2)와 같은 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 복수의 격벽은 각각 제 1 간격, 제 2 간격, 그리고 제 3 간격으로 배열되는 것을 특징으로 한다.

(4) 상기 (3)과 같은 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 제 1 간격에는 적색 화소, 제 2 간격에는 녹색 화소, 그리고 제 3 간격에는 청색 화소를 포함하는 유기 발광층이 형성되는 것을 특징으로 한다.

(5) 상기 (1)과 같은 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 복수의 제 1 전극과 상기 복수의 격벽 사이에 서로 다른 개구율을 가지는 격자 형상의 절연층 패턴을 개재하는 것을 특징으로 한다.

(6) 상기 (1)과 같은 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 복수의 제 2 전극은 서로 다른 제 1 선폭, 제 2 선폭, 그리고 제 3 선폭을 가지는 것을 특징으로 한다.

(7) 상기 (6)과 같은 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 제 1 선폭, 제 2 선폭, 그리고 제 3 선폭의 하면에는 각각 적색 화소, 녹색 화소, 그리고 청색 화소를 포함하는 유기 발광층이 형성되는 것을 특징으로 한다.

(8) 상기 (1)과 같은 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 복수의 유기 발광층은 정공 주입층, 정공 수송층, 유기 발광층, 그리고 전자 수송층이 순차적으로 적층되어 있는 것을 특징으로 한다.

(9) 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 투명 기판; 상기 투명 기판상의 줄 무늬 형상으로 배열되는 복수의 제 1 전극; 상기 복수의 제 1 전극 사이와 상기 복수의 제 1 전극과 직교하는 상기 투명 기판상에 서로 다른 개구율을 가지는 격자형상의 절연층 패턴; 상기 복수의 제 1 전극과 직교하는 상기 절연층 패턴상에 비등간격으로 배열되는 복수의 격벽; 상기 절연층 패턴의 격자 내의 상기 복수의 제 1 전극상에 적층되는 서로 다른 발광 면적을 가지는 복수의 유기 발광층; 상기 복수의 유기 발광층상에 상기 복수의 제 1 전극과 직교하며 서로 다른 선폭을 가지는 줄무늬 형상의 복수의 제 2 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

(10) 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 방법은 투명 기판을 준비하는 단계; 상기 투명 기판상에 줄 무늬 형상의 복수의 제 1 전극을 형성하는 단계;

상기 복수의 제 1 전극을 포함한 상기 투명 기판상에 서로 다른 발광 면적을 가지는 복수의 유기 발광층을 형성하는 단계; 상기 복수의 유기 발광층상에 상기 복수의 제 1 전극과 직교하는 줄 무늬 형상의 복수의 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

(11) 상기 (10)과 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 복수의 제 1 전극을 포함한 상기 투명 기판상에, 상기 복수의 제 1 전극과 직교하고 상기 복수의 유기 발광층을 전기적으로 절연시키며 비등간격으로 배열되는 복수의 격벽을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

(12) 상기 (11)과 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 복수의 격벽은 각각 제 1 간격, 제 2 간격, 그리고 제 3 간격으로 배열되는 것을 특징으로 한다.

(13) 상기 (12)와 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 간격에는 적색 화소, 제 2 간격에는 녹색 화소, 그리고 제 3 간격에는 청색 화소를 포함하는 유기 발광층이 형성되는 것을 특징으로 한다.

(14) 상기 (10)과 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 복수의 제 1 전극과 상기 복수의 격벽 사이에 서로 다른 개구율을 가지는 격자 형상의 절연층 패턴을 개재하는 것을 특징으로 한다.

(15) 상기 (10)과 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 복수의 제 2 전극은 서로 다른 제 1 선폭, 제 2 선폭, 그리고 제 3 선폭을 가지는 것을 특징으로 한다.

(16) 상기 (15)와 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 선폭, 제 2 선폭, 그리고 제 3 선폭의 하면에는 각각 적색 화소, 녹색 화소, 그리고 청색 화소를 포함하는 유기 발광층이 형성되는 것을 특징으로 한다.

(17) 상기 (10)과 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 복수의 유기 발광층은 정공 주입층, 정공 수송층, 유기 발광층, 그리고 전자 수송층이 순차적으로 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

(18) 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 방법은 투명 기판을 준비하는 단계; 상기 투명 기판상에 줄 무늬 형상으로 배열되는 복수의 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 복수의 제 1 전극 사이와 상기 복수의 제 1 전극과 직교하는 상기 투명 기판상에 서로 다른 개구율을 가지는 격자 형상의 절연층 패턴을 형성하는 단계; 상기 복수의 제 1 전극과 직교하는 상기 절연층 패턴상에 비등간격으로 배열되는 복수의 격벽을 형성하는 단계; 상기 절연층 패턴의 격자 내의 상기 복수의 제 1 전극상에 적층되는 서로 다른 발광 면적을 가지는 복수의 유기 발광층을 형성하는 단계; 상기 복수의 유기 발광층상에 상기 복수의 제 1 전극과 직교하며 서로 다른 선폭을 가지는 줄 무늬 형상의 복수의 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 평면도이다.

투명 기판(21)상에 ITO(induim tin oxide) 등으로 구성되는 복수의 제 1 전극(22)이 줄 무늬 형상(stripe type)으로 배열되고, 복수의 제 1 전극(22) 사이와 복수의 제 1 전극(23)과 직교하는 영역상에 격자 형상의 절연층 패턴(32)이 제 1 전극(22)과 투명 기판(21)상에 적층된다. 여기서 절연층 패턴(32)의 격자 형상 안에 형성되는 적색 화소 영역(29), 녹색 화소 영역(30), 그리고 청색 화소 영역(31)은 격자 개구율, 즉 각 격자의 크기를 통해 결정되며, 이러한 화소의 영역 면적은 각 화소의 발광 휘도를 고려하여 설계한다.

화소 크기를 산정하는 방법은 동일한 구동 전압에서 적색 화소 영역(29), 녹색 화소 영역(30), 그리고 청색 화소 영역(31)의 휘도를 알고, 휘도와 면적과의 곱으로 하여 계산한다.

적색 화소 영역(29)의 휘도 * 적색 화소 영역(29)의 면적 = 녹색 화소 영역(30)의 휘도 = 녹색 화소 영역(30)의 면적 = 청색 화소 영역(31)의 휘도 * 청색 화소 영역(31)의 면적 =상수(constant)

상기 식에서 적색 화소 영역(29), 녹색 화소 영역(30), 그리고 청색 화소 영역(31)의 휘도는 cd/m2의 단위로 표시되며 물질에 의존하는 특성치에 해당되며, 이는 직접 측정함으로써 얻을 수 있다.

상기 식에서 상수는 적색 화소 영역(29), 녹색 화소 영역(30), 그리고 청색화소 영역(31) 중 최소치의 휘도를 나타내는 화소와 그 화소에서 최대로 얻을 수 있는 화소의 면적을 1로 하고, 최소치의 휘도와 화소 면적의 곱을 상수로 보면, 다른 화소의 면적비를 얻을 수 있다.

예를 들면, 적색 화소 물질로 사용하는 Alq3에 DCM을 도판트(dophant)로 하고, 녹색 화소 물질로 Alq3와, 청색 화소 물질로 PPCP를 사용하여 각각의 단위면적당 휘도 값이 13 볼트(volt) 구동에서 적색 화소 영역(29)는 144 cd/m2, 녹색 회소 영역(30)은 346.7 cd/m2, 그리고 청색 화소 영역(31)은 80.44 cd/m2의 값을 나타난 경우, 각 화소 영역의 면적비는 최소 휘도를 나타내는 청색 화소 영역(31)의 비율적인 면적을 1로 보고, 청색 화소 영역(31)의 휘도와 청색 화소 영역(31)의 면적을 곱하면 상수 80.44가 된다.

따라서 적색 화소 영역(29)의 면적비는 80.44/144=0.5586이고, 녹색 화소 영역(30)의 면적비는 80.44/346.7=0.232이다.

결국 화소 면적을 결정할 때, 적색 화소 영역(29), 녹색 화소 영역(30), 그리고 청색 화소 영역(31)의 면적비는 0.5586 : 0.232 : 1의 비율로 제작하면 원하는 색 재현성을 이룰 수 있다. 물론 면적비에 대한 보정이 필요할 수도 있다. 결론적으로 각 화소의 면적은 서로 다르게 된다.

그리고 제 1 전극(22)과 직교하는 절연층 패턴(32)상에 복수의 격벽(23)이형성된다. 여기서 복수의 격벽(23)은 복수의 제 2 전극(음전극층)(도면에 도시하지 않음)의 선폭을 결정하며, 복수의 격벽(23) 사이를 비등간격으로 배치하여 복수의 제 2 전극의 선폭을 조절한다. 복수의 제 1 전극(22)과 직교하고 복수의 격벽(23)과 평행한 줄 무의 형상의 복수의 제 2 전극을 복수의 유기 발광층(도면에 도시하지 않음)상에 적층한다. 복수의 제 2 전극의 선폭은 각 화소의 순도 차이를 조절하기 위한 전류 밀도를 변경할 수 있는 요소이며, 각 화소의 순도 차이를 고려하여 선폭을 다르게 설계한다.

도 4는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도이다.

도 4a)와 같이, 투명 기판(21)을 준비한다. 본 발명에서 투명 기판(21)으로 투명한 석영 글라스 기판을 이용한다. 투명 기판(21)상에 ITO(induim tin oxide)등으로 구성되는 양전극 물질층(도면에 도시하지 않음)을 1,500 ∼ 2,500 Å 두께로 적층한다. 양전극 물질층의 면저항(sheet resistance)은 15 Ω/□ 이하가 되도록 한다. 양전극 물질층은 세정한 투명 기판(21)상에 스퍼터링(sputtering) 방법을 사용하여 적층하고, 양전극 물질층상에 감광막(도면에 도시하지 않음)을 도포하고, 노광 및 현상하여 줄무늬 형상(stripe type)의 감광막 패턴(도면에 도시하지 않음)을 형성한다. 감광막 패턴을 마스크로 이용하여 양전극 물질층을 식각하면, 줄무늬 형상의 제 1 전극(22)이 형성된다.

여기서 도 3에서 도시한 제 1 전극(22)을 포함하는 투명 기판(21)상에 형성되는 절연층 패턴(32)은 격자 형상으로 복수의 제 1 전극(22)사이와 복수의 제 1 전극과 직교하는 투명 기판(21)상에 적층된다. 절연층 패턴(32)의 각 격자 안에 위치하는 적색 화소 영역(29), 녹색 화소영역(30), 그리고 청색 화소 영역(31)은 발광 효율을 고려하여 필요한 면적을 가지도록 개구율을 조절하여 설치한다. 즉 각 격자의 면적은 각 화소의 종류에 따라 서로 다를 수 있다.

그리고 복수의 제 1 전극(22)과 절연층 패턴(32)을 포함하는 투명 기판(21)상에 전기적인 절연물질로 네가티브 타입((negative type)의 유기 감광막(도면에 도시하지 않음)을 적층하고 패터닝을 실시하여 역경사(negative profile)를 가지는 복수의 격벽(23)을 형성한다. 복수의 격벽(23)은 제 1 전극(22)과 직교하며 이후 공정에서 형성되는 복수의 제 2 전극(28)의 선폭을 결정하는 데, 각 화소의 발광 특성에 따라 필요한 선폭을 가지도록 배치된다. 즉 복수의 격벽(23)사이의 간격은 각 화소의 종류에 따라 서로 다를 수 있다. 그리고 이러한 복수의 격벽(23)은 나중에 형성되는 복수의 제 2 전극(28)이 인접 구성 요소와 단락이 되지 않도록 오버행(overhang)구조를 가진다.

도 2b)와 같이, 새도우 마스크(shadow mask)(도면에 도시하지 않음)를 사용하여 제 1 전극(22)과 격벽(23)상에 정공 주입층(hole injection layer)(24)과 정공 주입층(24)상에 정공 수송층(hole transport layer)(25)을 형성한다. 계속해서 새도우 마스크를 사용하여 정공 수송층(25)상에 유기 발광층(organic emitting layer)(26)과 유기 발광층(26)상에 전자 수송층(electron transport layer)(27)을 형성한다. 도면에는 도시하지 않았지만 새도우 마스크를 사용하여 전자 수송층(27)상에 전자 주입층(electron injection layer)을 형성할 수 있다.

정공 주입층(24), 정공 수송층(25), 유기 발광층(26), 전자 수송층(27), 그리고 전자 주입층 등의 유기층의 재료로는 Alq₃, Anthrancene 등의 단분자 유기 물질과 PPV((p-phenylenevinylene)), PT(polythiophene)등과 그들의 유도체들인 고분자 유기 발광 물질 등을 사용한다. 저분자계 유기물질은 챔버(chamber)내에 마스크를 설치한 기상증착(evaporation)방법을 이용하여 원하는 곳에 패턴을 형성한다. 고분자계 유기물질은 감광막과 같이 회전도포(spin coating), 전사법, 잉크젯트(ink jet) 방법을 사용하여 원하는 위치에 패턴을 형성한다.

정공 주입층은 일함수(work function)가 큰 정공 주입 전극을 이용하는 경우, 다량의 정공이 주입 가능하며 주입된 정공이 층중을 이동할 수 있어야 하고, 전자의 주입은 어렵고 주입이 가능하다 하여도 층중을 이동하기 어려운 성질을 가지는 박막층이다. 또한 전자 수송층은 일함수가 적은 전자 주입 전극을 이용하는 경우에 다량의 전자가 주입 가능하며 주입된 전자가 층중을 이동할 수 있어야 하고, 정공의 주입은 어렵고 주입이 가능하다 하여도 층중을 이동하기 어려운 성질을 가지는 박막층이다.

도 2c)와 같이, 복수의 전자 수송층(27)상에 복수의 제 2 전극(음전극층)(28)을 형성한다. 복수의 제 2 전극(28)은 전기 전도도가 양호한 금속, 예를 들면 Al등을 주로 사용하며 스퍼터링 방법에 의해 적층한다. 그리고 도면에는 도시하지 않았지만 복수의 제 2 전극(28)을 포함한 투명 기판(21)상에 보호층(encapsulation layer)(도면에 도시하지 않음)을 형성한다.

본 발명에 있어서, 색상의 재현성은 각 화소에서 발광되는 빛이 혼합되어 나타나는 것으로, 즉 적색 화소 영역(29), 녹색 화소 영역(30), 그리고 청색 화소 영역(31)의 크기에 대한 발광원의 결합을 의미한다. 이러한 조합은 발광층의 면적에 따라 같은 색도를 갖는 경우에도 혼합색은 차이를 나타내게 된다. 본 발명은 혼합색의 차이가 발광 휘도차에 기인하는 경우에 최초 설계 단계에서 이를 반영하여 적색 화소 영역(29), 녹색 화소 영역(30), 그리고 청색 화소 영역(31)에 면적의 차이를 주게 되면 상당 부분 색 재현성을 증가시킬 수 있게 된다. 또한 색상의 순도 차이가 있는 경우에 격벽(23)의 배치에 의해 결정되는 각 제 2 전극(28)의 선폭을 다르게 설계하여 저항의 차이를 발생시키고, 저항의 차이를 이용하여 구동 전류를 다르게 전달함으로써 혼합색의 차이를 조절한다.

제 2 전극의 선폭이 감소하면 상대적으로 같은 구동에 대해 상대적으로 전류밀도는 감소하게되고 결국 색도를 조절하는 효과를 나타내게 된다. 반대로 제 2 전극의 선폭이 증가하면 화소의 전류 밀도가 증가하는 효과가 발생되며, 이로 인해 색도가 차이나고 결국 구동 소자(driver IC)에서 각각의 화소에 대해 구동 전류의 차이를 통해 색 재현성을 보상하는 원리와 같은 결과가 된다.

그리고 이러한 제 2 전극의 선폭 또는 화소 발광 면적의 차이를 이용해 유기 전계 발광 소자를 설계하면, 포토 마스크(photo mask)의 설계 작업과 관련된 특수구동 소자(driver IC)의 제조 비용을 줄일 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

종래의 동일한 크기의 화소 설계 방법에 의해 제품 제작한 후 색상의 재현성이 구동 회로에 의해 보상받는 것에 비해 본 발명은 각 화소에 대한 발광 휘도나 색 순도를 고려하여 서로 다른 음극 선폭이나 발광 화소 면적을 가지도록 설계함으로써 완전한 색상을 구현할 수 있다. 또한 보상 마진을 증가시킬 수 있고, 소자의 품위를 개선시킨다. 그리고 포토마스크 상에서 음극 선폭이나 발광 화소 면적을 조절함으로써 색상의 재현성을 확보하므로, 종래 기술에 비해 색상의 재현성의 증대및 구동 방법에 있어서 제조비용을 절감하는 효과도 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다

Claims (8)

1. 투명 기판;

   상기 투명 기판상의 줄 무늬 형상으로 배열되는 복수의 제 1 전극;

   상기 복수의 제 1 전극을 포함한 상기 투명 기판상에 서로 다른 발광 면적을 가지는 복수의 유기 발광층;

   상기 복수의 유기 발광층상에 상기 복수의 제 1 전극과 직교하는 줄 무의 형상의 복수의 제 2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 제 1 전극을 포함한 상기 투명 기판상에 적층되며, 상기 복수의 제 1 전극과 직교하고 상기 복수의 유기 발광층을 전기적으로 절연시키며 비등간격으로 배열되는 복수의 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 제 1 전극과 상기 복수의 격벽 사이에 서로 다른 개구율을 가지는 격자 형상의 절연층 패턴을 개재하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 제 2 전극은 서로 다른 제 1 선폭, 제 2 선폭, 그리고 제 3 선폭을 가지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
5. 투명 기판;

   상기 투명 기판상의 줄 무늬 형상으로 배열되는 복수의 제 1 전극;

   상기 복수의 제 1 전극 사이와 상기 복수의 제 1 전극과 직교하는 상기 투명 기판상에 서로 다른 개구율을 가지는 격자 형상의 절연층 패턴;

   상기 복수의 제 1 전극과 직교하는 상기 절연층 패턴상에 비등간격으로 배열되는 복수의 격벽;

   상기 절연층 패턴의 격자 내의 상기 복수의 제 1 전극상에 적층되는 서로 다른 발광 면적을 가지는 복수의 유기 발광층;

   상기 복수의 유기 발광층상에 상기 복수의 제 1 전극과 직교하며 서로 다른 선폭을 가지는 줄 무늬 형상의 복수의 제 2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
6. 투명 기판을 준비하는 단계;

   상기 투명 기판상에 줄 무늬 형상의 복수의 제 1 전극을 형성하는 단계;

   상기 복수의 제 1 전극을 포함한 상기 투명 기판상에 서로 다른 발광 면적을 가지는 복수의 유기 발광층을 형성하는 단계;

   상기 복수의 유기 발광층상에 상기 복수의 제 1 전극과 직교하는 줄 무늬 형상의 복수의 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자의 제조 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 제 1 전극을 포함하는 상기 투명 기판상에 서로 다른 개구율을 가지는 격자 형상의 절연층 패턴을 형성하는 단계와 상기 복수의 제 1 전극을 포함한 상기 투명 기판상에, 상기 복수의 제 1 전극과 직교하는 상기 절연층 패턴상에 상기 복수의 유기 발광층을 전기적으로 절연시키며 비등간격으로 배열되는 복수의 격벽을 형성하는 단계을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광 소자의 제조 방법.
8. 투명 기판을 준비하는 단계;

   상기 투명 기판상에 줄 무늬 형상으로 배열되는 복수의 제 1 전극을 형성하는 단계;

   상기 복수의 제 1 전극 사이와 상기 복수의 제 1 전극과 직교하는 상기 투명기판상에 서로 다른 개구율을 가지는 격자 형상의 절연층 패턴을 형성하는 단계;

   상기 복수의 제 1 전극과 직교하는 상기 절연층 패턴상에 비등간격으로 배열되는 복수의 격벽을 형성하는 단계;

   상기 절연층 패턴의 격자 내의 상기 복수의 제 1 전극상에 적층되는 서로 다른 발광 면적을 가지는 복수의 유기 발광층을 형성하는 단계;

   상기 복수의 유기 발광층상에 상기 복수의 제 1 전극과 직교하며 서로 다른 선폭을 가지는 줄 무늬 형상의 복수의 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.