KR20030027498A - 유기 전계 발광 표시 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

해상도 증가에 따른 스캔 라인의 비례적인 증가없이도 상기 증가된 해상도를 표현할 수 있는 수동 구동 방식의 유기 전계 발광 표시 패널을 제공한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 유기 전계 발광 표시 패널은, 유리 기판과, 상기 유리 기판 상부에 금속 박막을 증착하고 데이터 라인별로 패터닝시켜 형성한 금속전극과, 상기 금속전극 및 유리 기판의 상부에 절연물질을 도포하고 콘택트 홀을 통해 상기 금속전극과 전기적으로 연결되는 절연막과, 상기 절연막의 상부에 투명전극 기판을 증착하고 패터닝시켜 형성한 투명 전극과, 상기 투명 전극의 상부에 발광 유기물질 및 금속을 순서대로 증착시켜 형성한 유기 박막 및 캐소드 층과, 상기 투명 전극의 상부에 격벽용 물질을 도포하고 패터닝하여 상기 캐소드 층을 음극전극인 복수개의 캐소드 전극으로 분리하는 음극 분리 격벽으로 이루어지도록 한다.

Description

유기 전계 발광 표시 패널 및 그 제조방법{Organic Electro Luminescent Display Panel and manufacturing method thereof}

본 발명은 유기 전계 발광 표시 패널(Organic Electro Luminescent Display Panel ; 이하 '유기 EL 패널'로 약칭함) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

도 1 은 일반적인 유기 EL 패널의 구조를 보인 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 먼저 유리 기판(10)의 상부에 양극전극인 투명전극(Indium Tin Oxide ; ITO) 기판(11)을 증착한 후 패터닝시키고, 이 투명전극 기판(11)의 상부에 후속 공정에서 형성되는 캐소드 전극(13)간의 전기적 분리를 위하여 음극 분리격벽(12)을 형성한 후, 이 음극분리 격벽(12) 및 투명전극(11)의 상부에 발광 물질이 포함된 유기 박막(14)을 증착한다.

그리고 나서 유기 박막(14)의 상부에 음극전극인 캐소드전극(13)과, 외부 불순물의 침투를 방지하기 위한 밀봉층(도시하지 않음)을 순서대로 증착하고, 마지막으로 밀봉층의 계면에 산소나 수분등을 흡습하기 위한 흡습층(도시하지 않음)을 형성함으로써 하나의 유기 EL 패널이 형성된다.

이러한 유기 EL 패널을 구동시키는 구동방식으로는 일반적으로 크게 수동구동 방식(Passive matrix)과 능동구동 방식(Active matrix)이 있으며, 그 중에서 수동구동 방식은 띠 형태의 양극 전극인 투명전극 및 음극 전극인 캐소드전극이 교차되어 연속적으로 배열되고 그 교차영역에는 각기 유기박막층인 단위 발광체가 위치하여 투명전극과 캐소드층으로 인가되는 데이터 구동 신호와 스캔 구동 신호의 전위차가 단위 발광체의 문턱전압을 넘게 되면 그 단위 발광체가 발광하여 화상을 표시하는 구동방식이다.

이러한 수동구동 방식(passive matrix)은 통상적으로 낮은 해상도를 가지는 소형 유기 EL 패널을 구동시키는 데는 크게 문제가 되지 않으나 높은 해상도를 가지는 대형 유기 EL패널을 구동시키는데는 한계가 있다.

즉, 높은 해상도가 요구되는 유기 EL 패널을 구동시키기 위해서는 그 해상도만큼의 단위 발광체의 수를 증가시켜야 하고, 이러한 단위 발광체의 수를 증가시키기 위해서는 증가한 각 단위 발광체에 스캔 구동신호를 인가할 스캔 라인의 수를 증가시켜야 하지만, 이러한 스캔 라인 수의 증가는 해당 스캔 라인에 연결된 단위 발광체의 구동시간을 단축시키게 되는데, 예를 들면 240개의 스캔라인을 가진 유기 EL 패널은 해당 스캔라인의 구동시간이 대략 1/240s인데 반하여, 360개의 스캔라인을 가진 유기 EL 패널은 해당 스캔라인의 구동시간이 1/360s 정도로서, 그 해당 스캔라인의 구동시간이 240개의 스캔라인을 가진 유기 EL패널보다 상대적으로 짧다.

따라서 해당 스캔라인의 구동시간이 짧은 유기 EL 패널이 표현하는 순간 휘도 레벨을 구동시간이 긴 유기 EL 패널이 동일하게 표현하기 위해서는 단위시간당 단위 발광체로 흐르는 전류량을 증가시켜야 된다.

하지만 이러한 전류량의 증가는 발광 안정성(Emission Stabality)을 크게 해쳐 여기 상태(excited state)의 발광 물질이 다른 구조로 변성되거나 이웃하는 발광 물질과 서로 반응을 일으켜 발광 기능이 없는 구조로 전환되어, 이 발광기능이 없는 구조가 발광억제부분으로 작용함으로써 소자의 수명을 급속히 저하시키며, 또한 순간적인 높은 전류로 인하여 데이터 라인과 스캔라인을 따라 매우 큰 전압 강하가 발생하여 유기 EL 패널의 휘도를 균일하게 표현하지 못하는 문제점을 발생시킨다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위하여 발명한 것으로, 해상도 증가에 따라 스캔 라인 수를 비례적으로 증가시키지 않고도, 상기 증가된 해상도만큼의 휘도를 표현할 수 있는 수동구동(Passive Matrix)방식의 유기 EL 패널 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유기 EL 패널은, 유리 기판과, 상기 유리 기판 상부에 금속 전극 박막을 증착하고 데이터 라인별로 패터닝시켜 형성한 금속전극과, 상기 금속전극 및 유리 기판의 상부에 절연물질을 도포하고, 콘택트 홀을 통해 상기 금속전극과 전기적으로 연결되는 절연막과, 상기 절연막의 상부에 투명전극 기판을 증착하고 패터닝시켜 형성한 투명 전극과, 상기 투명 전극의 상부에 발광 유기물질 및 금속을 순서대로 증착시켜 형성한 유기 박막 및 캐소드 층과, 상기 투명 전극의 상부에 격벽용 물질을 도포하고 패터닝하여 상기 캐소드 층을 음극전극인 복수개의 캐소드 층으로 분리하는 음극 분리 격벽으로 이루어진다.

도 1은 종래의 유기 전계 발광 표시 패널을 도시한 단면도이고,

도 2는 본 발명의 유기 전계 발광 표시 패널을 도시한 단면도이고,

도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 유기 전계 발광 표시 패널의 제조 공정을 순서대로 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20 : 유기기판(glass) 21 : 금속전극

22 : 절연막 23 : 콘택트 홀

24 : 투명전극 25 : 음극 분리 격벽

26 : 유기 박막 27 : 캐소드 전극

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 따른 유기 EL 패널은, 도 2 에 도시된 바와 같이, 유리 기판(20)과, 상기 유리 기판(20) 상부에 금속 전극 박막을 증착하고 데이터 라인별로 패터닝시켜 형성한 금속전극(21)과, 상기 금속전극(21) 및 유리 기판(20)의 상부에 절연물질을 도포하고, 콘택트 홀(23)을 통해 상기 금속전극(21)과 전기적으로 연결되는 절연막(22)과, 상기 절연막(22)의 상부에 투명전극 기판을 증착하고 패터닝시켜 형성한 투명 전극(24)과, 상기 투명 전극(24)의 상부에 발광 유기물질 및 금속을 순서대로 증착시켜 형성한 유기 박막(26) 및 캐소드 층(27)과, 상기 투명 전극(24)의 상부에 격벽용 물질을 도포하고 패터닝하여 상기 캐소드 층(27)을 음극전극인 복수개의 캐소드 층(27)으로 분리하는 음극 분리 격벽(25)으로 이루어진다.

이렇게 이루어지는 유기 EL 패널은 먼저, 유리 기판(glass)(20) 상부에 스퍼터링을 통해 금속전극 박막을 증착하는데, 상기 증착법에 사용되는 금속재료로는 크롬이나 몰리브덴, 알루미늄 금속 등이 이용된다.

상기 유리 기판(20) 상부에 금속전극 박막을 증착하고 나면, 다음에는 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 금속전극 박막을 데이터 라인별로 패터닝시켜, 데이터 버스 전극인 금속전극(21)을 형성한다.

상기 금속전극(21)은 데이터 신호를 후속공정에서 형성될 투명전극에 전송하기 위한 버스 전극으로서, 두 개 또는 그 이상으로 복수개씩 세트로 구성하는데, 이러한 금속전극(21)은 상기 금속전극 박막에 포토 레지스트를 도포하여 베이크를 한 후에 노광을 한 다음, 현상 공정을 진행하면 원하는 패터닝의 형태만 남게 된다.

상기 금속전극 박막을 패터닝시켜 도 3a에 도시된 금속전극(21)을 형성하고 나면, 다음에는 도 3b에 도시된 바와 같이, 금속 전극(21) 및 유리 기판(20)의 상부에 절연물질인 질화 규소 또는 산화 규소를 도포하고 플라즈마 화학 기상 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ; PECVD)이나 스퍼터링 방법을 통해 0.1 마이크로 미터 정도의 두께로 성막시켜 절연막(22)을 형성한다.

그리고 나서, 도 3c 에 도시된 바와 같이, 하부에 위치한 금속전극(21)과 전기적으로 연결되는 부위에 사진식각공정과 습식식각 공정을 이용해 지그재그 형태의 콘택트 홀(23)을 형성하는데, 상기 지그 재그 형태는 콘택트 홀간의 전기적 절연을 위한 바람직한 일실시예에 불과하며, 이러한 전기적 절연을 위한 다양한 형태의 변형이 사용자의 요구에 따라 얼마든지 가능할 수 있을 것이다.

상기 콘택트 홀(23)은 금속전극(21)으로부터 데이터신호를 인가받아 후속 공정에서 형성될 투명전극에 전송하는 것으로서, 이러한 콘택트 홀(23)은, 먼저 상기 절연막(22) 상부에 포토 레지스트를 도포하고 상기 금속전극(21)과 전기적으로 연결되는 부위에 노광 및 현상과정을 진행한 다음, 습식 또는 건식 식각 공정을 통해 그 부위를 식각시켜 형성된 것이다.

이렇게 형성된 콘택트 홀(23) 및 상기 절연막(22)의 상부에 도 3d에 도시된 바와 같이, 투명전극 기판을 증착하고 발광 픽셀로 작용할 영역을 기준으로 패터닝하여 양극전극인 투명전극을 형성한다.

상기 투명전극(24)을 형성하기 위한 일반적인 공정 과정은 금속 전극의 상부에 스퍼터링 방법을 이용하여 ITO(Indium Tin oxide), IZO(Indium-zinc oxide)와 같은 투명전극 기판을 0.1마이크로미터 내지 0.5 마이크로 미터의 두께로 증착한다.

그런 다음 포토레지스트를 롤 코스터 또는 스핀 코스터를 사용하여 투명전극 기판 상부에 균일하게 도포하고, 그 도포된 포토레지스트에 잔존하고 있는 유기 용매성분을 제거한 후, 원하는 패턴의 포토 마스크(여기서는 ; 발광 픽셀의 형상이 패터닝되어 있는 포토 마스크)를 통하여 그 포토레지스트에 자외선광을 선택적으로 투과하여 노광시킨다.

이러한 자외선 노광을 통한 광화학 반응에 의해 분자구조가 변화된 포토레지스트를 유기 용매를 이용해 용해시키고, 상기 분리하고자 하는 투명전극 기판의 일부를 에칭과정을 통해 제거해 냄으로써, 원하고자 하는 투명전극(24)의 패터닝이 완성된다.

다음, 상기 투명전극(24)이 패터닝되면, 도 3e에 도시된 바와 같이 상기 투명전극(24)의 상부에 음극분리 격벽(25)을 패터닝하게 되는데, 이는 상기 투명전극(33)의 상부에 캐소드 전극(37)이 형성될 경우, 인접 캐소드 전극(37)간에 발생되는 신호간섭현상 및 전기적 쇼트를 방지하기 위해 필요한 공정으로서, 개구율을 최소로 하는 범위 내에서 인접하는 복수의 단위 발광체들이 공통의 캐소드 전극(37)을 가질 수 있도록 패터닝하는데, 이렇게 패터닝하게 되면, 하나의 스캔 신호로 복수의 단위 발광체를 구동시킬 수가 있게 된다.

이러한 음극 분리 격벽(25)은, 먼저 패터닝된 투명전극(24)의 상부에 네가티브 포토 레지스트를 도포시키고, 자외선광을 음극분리 격벽 형성용으로 설계된 포토마스크를 통해 상기 도포된 네가티브 포토 레지스트에 선택적으로 노광시킨 후, 현상과정을 통해 노광되지 않은 포토 레지스트 부분을 용해시켜 제거함으로써 형성된다.

상기 음극 분리 격벽(25)을 패터닝하고 난 후, 도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 음극 분리 격벽(25) 및 투명전극(24)의 상부에 유기 박막(26)을 증착한다.

이 유기 박막(26)의 증착에는 종래의 텅스텐 재질의 보트가 장착된 저 저항 가열방식의 증발원을 이용하거나, 상기 투명전극 기판 상에 고정세 증착 패턴을 형성할 수 있는 메탈 새도우 마스크방식을 이용하여 유기 재료를 증착시키며, 이러한 유기 박막(26)의 증착에 이용되는 유기 재료는 일반적으로 높은 증기압을 가져야 하고, 고온에서 분해 및 변성이 용이하지 않아야 하며, 분말 상태에서 열 전이도가 낮은 특성을 갖추는 것이 바람직하다.

상기 투명전극(24)의 상부에 유기 박막(26)을 증착시키고 난 후에는, 도 3g에 도시된 바와 같이, 상기 유기 박막(26)의 상부에 음극전극인 캐소드 전극(27)을 형성하는데, 대표도 도 2는 상기 도 3g를 A-A' 방향으로 절단한 단면도이다.

상기 캐소드 전극은 Mg, Ag, MgAg-Li, LiF-Al등의 금속재료를 전극증착 챔버내에서 스퍼터링시키거나 코팅 처리하여 형성한 것으로, 이러한 증착공정이 종료되면 수분과 산소에 의한 소자의 열화를 방지하기 위해 질소 드라이의 분위기에서 소자의 봉지 공정을 수행하면 유기 전계발광 표시소자가 완성된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 유기 전계 발광 표시 패널은, 고 해상도에 따른 스캔 라인의 비례적인 증가없이도 종래의 수동 구동 방식을 통해 대형 유기 EL 패널을 구동시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (6)

1. 유리 기판과 ;

   유리 기판 상부에 금속전극 박막을 데이터 라인별로 패터닝시켜 형성한 금속전극과 ;

   상기 금속전극 및 유리 기판의 상부에 절연물질을 도포시키고, 상기 절연물질이 도포된 영역 중 상기 금속전극과 전기적으로 연결되는 영역에 콘택트 홀을 형성한 절연막과 ;

   상기 절연막의 상부에 투명전극 기판을 증착하고 발광 픽셀 단위로 패터닝된 투명 전극과 ;

   상기 투명 전극 및 절연막의 상부에 격벽용 물질을 도포하고, 개구율이 허용하는 범위내에서 하나의 스캔 신호로 복수의 발광 픽셀들을 구동시킬 수 있도록 패터닝한 음극 분리 격벽과 ;

   상기 음극분리 격벽 및 투명전극의 상부에 발광 유기물질을 도포하여 형성한 발광층인 유기 박막과 ;

   상기 유기 박막의 상부에 금속을 증착시켜 형성한 음극전극인 캐소드 전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속전극은 ;

   일함수가 낮은 활성 금속재료인 알루미늄 또는 몰리브덴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 절연막은 ;

   산화 규소 또는 질화 규소로 도포되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 절연막은 ;

   지그재그로 형태로 배치된 일련의 콘택트 홀을 통해 하부에 위치한 금속전극과 각기 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 금속전극은 ;

   상기 유리 기판 상부에 증착한 금속 박막을 패터닝시켜 데이터 라인별로 각기 복수개씩 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널.
6. 유리기판 상부에 금속전극 박막을 증착하는 공정과 ;

   상기 유리 기판 상부에 증착된 금속전극 박막을 데이터 라인별로 패터닝시켜 금속 전극을 형성하는 공정과 ;

   상기 금속전극 및 유리 기판의 상부에 절연물질을 도포하고 콘택트 홀을 통해 하부에 위치한 금속전극과 전기적으로 연결되는 절연막을 형성하는 공정과 ;

   상기 절연막의 상부에 투명전극 기판을 증착하여 발광 픽셀 단위로 패터닝시켜 양극전극인 투명전극을 형성하는 공정과 ;

   상기 투명 전극의 상부에 격벽용 물질을 도포하여 음극 분리 격벽을 형성하는 공정과 ;

   상기 투명전극 및 음극 분리 격벽의 상부에 발광 유기물질 및 금속을 순서대로 증착시켜 발광층인 유기 박막 및 음극전극인 캐소드 전극을 형성하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 패널의 제조 방법.