KR20030080304A - 유기전계발광소자 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소자의 수명을 향상시킬 수 있는 유기 전계발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 유기전계발광소자는 기판 상에 형성되는 애노드전극과, 애노드전극 상에 형성되는 유기발광층과, 유기발광층 상에 형성되는 캐소드전극을 구비하며, 유기발광층과 캐소드전극은 스크래처에 의해 라인별로 분리되는 것을 특징으로 한다.

Description

유기전계발광소자 및 그의 제조방법{Electro-Luminescence Device and Method of Fabricating the same}

본 발명은 유기 전계발광소자에 관한 것으로, 특히 소자의 수명을 향상시킬 수 있는 유기 전계발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근들어, 음극선관(Cothode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display : 이하 "LCD"라 함), 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하"PDP"라 함) 및 일렉트로 루미네센스(Electro-Luminescence : 이하 "EL"라 함) 표시장치 등이 있다.

이와 같은 평판 표시장치의 표시품질을 높이고 대화면화를 시도하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 이들 중 EL소자는 발광층의 재료에 따라 무기 EL과 유기 EL로 대별되어 스스로 발광하는 자발광소자이다. 이 EL 표시소자는 전자 및 정공 등의 캐리어를 이용하여 형광물질을 여기시킴으로써 화상 또는 영상을 표시하게 된다. EL 표시소자는 직류 저전압으로 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 ELD는 기판(2) 상에 형성되는 애노드전극(Anode Electrode ; 4)과, 애노드전극(4) 상에 형성되는 유기발광층(10)과, 유기발광층(10) 상에 형성되는 캐소드전극(Cathod Electrode ; 12)과, 캐소드전극(12)을 분리하기 위한 격벽(8)을 구비한다.

유기 ELD는 애노드전극(4)과 캐소드전극(12)에 구동신호가 인가되면 전자와 정공이 방출되고, 애노드전극(4) 및 캐소드전극(12)에서 방출된 전자와 정공은 EL층(10) 내에서 재결합하면서 가시광을 발생하게 된다. 이때, 발생된 가시광은 애노드전극(4)을 통하여 외부로 나오게 되어 소정의 화상 또는 영상을 표시하게 된다.

도 2a 내지 도 2e는 도 1에 도시된 ELD의 제조방법을 나타내는 단면도이다.

도 2a를 참조하면, 소다라임(sodalime) 또는 경화유리로 된 기판(2) 상에 투명전도성물질인 인듐-틴-옥사이드(Indium-Tin-Oxide)등을 증착한 후 패터닝함으로써 다수개의 스트라입 형태의 애노드전극(4)이 형성된다.

애노드전극(4)이 형성된 기판(2) 상에 크롬(Cr) 등을 증착한 후 패터닝함으로써 버스전극(도시하지 않음)이 형성된다. 버스전극(도시하지 않음)은 애노드전극(4)의 일측에 형성되어 애노드전극(4)의 저항성분을 감소시키는 역할을 하게 된다.

도 2b를 참조하면, 애노드전극(4)과 버스전극이 형성된 기판(2) 상에 포지티브(positive) 감광성 절연물질을 증착한 후 노광 및 현상공정으로 절연막(6)이 형성된다. 절연막(6)은 발광영역을 제외한 전 부분에 격자모양으로 형성된다.

도 2c를 참조하면, 절연막(6)이 형성된 기판(2) 상에 네가티브(negative) 감광성 절연물질을 증착한 후 노광 및 현상공정으로 격벽(8)이 형성된다. 격벽(8)은 애노드전극(4)과 교차되는 방향으로 소정 간격을 사이에 두고 비발광영역에 형성된다. 또한, 격벽(8)은 격벽(8)의 상부 폭이 하부 폭보다 넓은 오버행 구조로 형성된다.

도 2d를 참조하면, 격벽(8)이 형성된 기판(2) 상에 EL층(10)이 전면 증착한다. EL층(10)은 정공 수송층(Hole transport layer), 발광층(Emmiting layer) 및 전자 수송층(electron transport layer)이 적층되어 형성된다.

도 2e를 참조하면, EL층(10)이 형성된 기판(2)상에 캐소드전극(12)이 전면 증착한다. 이 때 캐소드 전극(12)은 특별한 형태 없이 발광유효면내 전면에 일괄적으로 증착되지만, 이전에 스트라입 형태로 격벽(8)에 의해 인접한 캐소드전극(12)과 분리된다.

종래 유기 EL소자는 도 3에 도시된 바와 같이 애노드전극(4) 및 캐소드전극(12), EL층(10)을 외부와 차단시키기 위해 캐소드전극(12)이 형성된 기판(2) 상에 피복층(20)이 형성된다. 이 피복층(20)은 격벽(8)과 인접한 격벽(8) 사이의 공간을 채우기 위해 최소한 격벽(8) 두께이상인 최소 5㎛이상으로 형성된다.

종래 EL소자의 격벽(8)은 유기물로 형성되어 수분의 흡수 및 배출이 용이하다. 이에 따라 격벽(8)을 통해 EL층(10)으로 전달되는 수분으로 인해 표시영역이수축됨과 아울러 EL소자의 수명을 저하시키는 문제점이 있다. 또한, 격벽(8) 형성시 발생되는 파티클(particle)이나 미세 얼룩등으로 인해 EL 소자의 수율을 저하시키는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 격벽(8)의 두께이상인 피복층(20)을 장시간 증착하는 동안 EL층(10)이 손상을 받을 수 있기 때문에 증착률이 낮은 물질의 사용이 제약을 받는다.

따라서, 본 발명의 목적은 소자의 수명을 향상시킬 수 있는 유기 전계발광소자 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래 유기 전계발광소자를 나타내는 단면도.

도 2a 내지 도 2e는 도 1에 도시된 유기전계발광소자의 제조방법을 나타내는 단면도.

도 3은 종래 보호막이 형성된 유기 전계발광소자를 나타내는 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 유기 전계발광소자를 나타내는 단면도.

도 5는 도 4에 도시된 유기전계발광소자를 덮도록 형성되는 보호막을 나타내는 도면.

도 6은 도 4에 도시된 유기전계발광소자를 덮도록 형성되는 패키징판을 나타내는 도면.

도 7a 내지 도 7e는 도 4에 도시된 유기 전계발광소자의 제조방법을 나타내는 단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호 설명〉

2,40 : 기판4,42 : 애노드전극

6 : 절연층8 : 격벽

10,50 : 유기발광층12,52 : 캐소드전극

20,60 : 피복층30 : 스크래처

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유기전계발광소자는 기판 상에 형성되는 애노드전극과, 애노드전극 상에 형성되는 유기발광층과, 유기발광층 상에 형성되는 캐소드전극을 구비하며, 유기발광층과 캐소드전극은 스크래처에 의해 라인별로 분리되는 것을 특징으로 한다.

상기 캐소드전극 상에 형성되는 피복층을 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 피복층은 5~6㎛이하의 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 애노드전극, 유기발광층 및 캐소드전극을 덮도록 형성되는 패키징판을 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조방법은 기판 상에 애노드전극을 형성하는 단계와, 애노드전극의 일부를 덮도록 절연막을 형성하는 단계와, 절연막을 덮도록 유기발광물질과 금속물질을 증착하는 단계와, 증착된 유기발광물질과 금속물질을 메탈마스크와 스크래처를 이용하여 소정간격을 사이에 두고 이격되도록 패터닝함으로써 라인형태로 분리되는 유기발광층과 캐소드전극을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 유기전계발광소자의 제조방법은 유기발광물질과 금속물질을 상기 메탈마스크를 이용하여 패터닝함으로써 메탈마스크의 비노광영역에 라인형태의 유기발광패턴과 전극패턴을 형성하는 단계와, 메탈마스크의 노광영역에 잔존하는 유기발광패턴과 전극패턴을 상기 스크래처를 이용하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명에 다른 목적 및 특성들은 첨부한 도면들을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 4 내지 도 7e를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 유기 EL소자는 기판(40) 상에 형성되는 애노드전극(Anode Electrode ; 42)과, 격벽없이 화소별로 분리되는 유기발광층(50) 및 캐소드전극(Cathod Electrode ; 52)을 구비한다.

애노드전극(42)은 기판(40) 상에 스트라입형태로 소정간격으로 이격되어 다수개 형성된다. 애노드전극(42)은 광투과율이 좋은 투명전도성물질로 형성되며,경우에 따라서는 애노드전극(42)의 저항성분을 보상하기 위해 애노드전극(42)을 따라 애노드전극(42) 상에 버스전극(도시하지 않음)이 형성된다.

유기발광층(50)은 정공수송층, 발광층 및 전자 수송층이 적층되어 형성된다.

캐소드전극(52)은 유기발광층(50)과 함께 애노드전극(42)과 수직한 방향으로 스크래처(도시하지 않음)에 의해 패터닝되어 형성된다.

이러한 유기 EL소자는 도 5에 도시된 바와 같이 애노드전극(42), 캐소드전극(52) 및 EL층(50)을 외부와 차단시키기 위해 캐소드전극(52)이 형성된 기판(40) 상에 피복층(60)이 형성된다. 이 피복층(60)은 격벽이 형성되지 않고 스크래처에 의해 원하는 형태의화소별로 분리되는 애노드전극(42), 캐소드전극(52) 및 EL층(50) 등을 덮도록 형성되므로 상대적으로 두께를 줄일 수 있다. 피복층(60)의 두께는 5~6㎛이하가 바람직하다.

피복층(60) 이외에도 도 6에 도시된 바와 같이 패키징판(70)을 이용하여 애노드전극(42), 캐소드전극(52) 및 EL층(50) 등을 보호하게 된다. 이 패키징판(70)은 자외선 경화 에폭시 등으로 형성되는 접착제(68)를 사용하여 기판(40) 위에 형성된 애노드전극(42)과 캐소드전극(52) 및 유기EL층(50)을 덮게 된다. 즉, 디스펜싱 등의 기술로 형성된 접착제(68)를 기판(40)과 패키징판(70) 사이에 형성하고 서로 간에 가압을 하여 봉지를 한 다음 자외선을 조사하여 경화를 시키게 된다. 봉지 후, 기판(40)과 패키징판(70)의 접합에 의해 형성된 공간에는 불활성 가스가 주입된다. 이 때, 봉지되는 분위기는 글러브 박스나 진공챔버로 구성되어진다. 이러한 패키징판(70)의 배면에는 테이프막(72)에 의해 패키징판과 접착된 흡습제(74)가 형성된다. 이 흡습제(74)는 패키징판(70)과 기판(40)의 내부에 존재하는 수분 및 산소를 제거하게 된다.

이러한 본 발명에 따른 유기 EL소자는 애노드전극(42)과 캐소드전극(52)에 구동신호가 인가되면 전자와 정공이 방출되고, 애노드전극(42) 및 캐소드전극(52)에서 방출된 전자와 정공은 EL층(50) 내에서 재결합하면서 가시광을 발생하게 된다. 이때, 발생된 가시광은 애노드전극(42)을 통하여 외부로 나오게 되어 소정의 화상 또는 영상을 표시하게 된다.

도 7a 내지 도 7e는 도 4에 도시된 유기 EL소자의 제조방법을 나타내는 단면도이다.

먼저, 소다라임(sodalime) 또는 경화유리로 된 기판(40) 상에 투명전도성물질인 인듐-틴-옥사이드(Indium-Tin-Oxide)등을 증착한 후 패터닝함으로써 도 7a에 도시된 바와 같이 다수개의 스트라입 형태의 애노드전극(42)이 형성된다. 경우에 따라서는 애노드전극(42)이 형성된 기판(40) 상에 크롬(Cr) 등을 증착한 후 패터닝함으로써 버스전극(도시하지 않음)이 형성된다. 버스전극(도시하지 않음)은 애노드전극(42)의 일측에 형성되어 애노드전극(42)의 저항성분을 감소시키는 역할을 하게 된다.

애노드전극(42)이 형성된 기판(40) 상에 감광성 절연물질을 증착한 후 노광 및 현상공정으로 절연막(도시하지 않음)이 형성된다. 절연막(도시하지 않음)은 발광영역을 제외한 전 부분에 격자모양으로 형성된다.

절연막이 형성된 기판(40) 상에 유기발광물질 및 전극물질을 증착한다. 유기발광물질은 ZnS, 망간(Mn) 등을 이용하며, 전극물질은 알루미늄(Al) 등을 이용한다. 증착 후, 유기발광물질과 전극물질을 메탈 마스크를 이용하여 도 7b에 도시된 바와 같이 1차로 라인패턴함으로써 메탈마스크의 비노광영역에 유기발광패턴(50a)과 전극패턴(52a)이 형성된다. 그러나, 메탈 마스크의 노광영역에 유기발광패턴과 전극패턴이 일부 잔존하게 되는 경우가 있다. 이를 제거하기 위해 메탈마스크의 노광영역에 스크래처(scratcher ;30)를 도 7c에 도시된 바와 같이 위치시킨다. 이 스크래처(30)의 팁(32)이 전극패턴(52b)과 접촉하도록 스크래처(30)를 이동시켜 도 7d에 도시된 바와 같이 유기발광패턴(50a)과 전극패턴(52a)을 스크래치하게 된다. 이에 따라, 도 7e에 도시된 바와 같이 2차로 유기발광패턴(52a)과 전극패턴(52b)이 라인패턴되어 캐소드전극(52)과 유기발광층(50)이 원하는 형태의 화소별로 형성된다. 캐소드전극(52)은 애노드전극(42)과 교차되는 방향으로 형성된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기 EL소자 및 그 제조방법은 종래 수분의 전달통로가 되는 격벽을 제거함으로써 수분에 의한 표시영역의 수축을 방지할 수 있어 소자의 수명을 향상시킬 수 있다. 격벽을 사용하지 않으므로써 제조원가를 낮출 수 있고 공정을 단순화할 수 있다. 또한, 종래 격벽의 두께이상으로 형성되는 피복층의 두께를 상대적으로 낮출 수 있어 장시간 증착하는 동안 발생되는 소자의 손상을 방지할 수 있으며 피복층의 재료비를 줄일 수 있어 비용을 낮출 수 있다. 피복층의 두께를 낮출 수 있어 유기 EL소자를 슬림화할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (6)

1. 기판 상에 형성되는 애노드전극과,

   상기 애노드전극 상에 형성되는 유기발광층과,

   상기 유기발광층 상에 형성되는 캐소드전극을 구비하며,

   상기 유기발광층과 캐소드전극은 스크래처에 의해 라인별로 분리되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 캐소드전극 상에 형성되는 피복층을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 피복층은 5~6㎛이하의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 애노드전극, 유기발광층 및 캐소드전극을 덮도록 형성되는 패키징판을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
5. 기판 상에 애노드전극을 형성하는 단계와,

   상기 애노드전극의 일부를 덮도록 절연막을 형성하는 단계와,

   상기 절연막을 덮도록 유기발광물질과 금속물질을 증착하는 단계와,

   상기 증착된 유기발광물질과 금속물질을 메탈마스크와 스크래처를 이용하여 소정간격을 사이에 두고 이격되도록 패터닝함으로써 라인형태로 분리되는 유기발광층과 캐소드전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 유기발광물질과 금속물질을 상기 메탈마스크를 이용하여 패터닝함으로써 메탈마스크의 비노광영역에 라인형태의 유기발광패턴과 전극패턴을 형성하는 단계와,

   상기 메탈마스크의 노광영역에 잔존하는 유기발광패턴과 전극패턴을 상기 스크래처를 이용하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.