KR20030084233A - 유기전계발광 소자 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는, 화면이 구현되는 최소 단위 영역인 서브픽셀(sub-pixel)이 정의되어 있으며, 서로 일정간격 이격되어 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과; 상기 제 1 기판 내부면에 서브픽셀 단위로 형성된 박막트랜지스터를 가지는 어레이 소자와; 상기 제 2 기판 내부면에 위치하며, 투광성을 가지는 금속물질로 이루어진 유기전계발광 다이오드 소자용 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 하부에서 서브픽셀 단위 경계부에 위치하며, 절연물질로 이루어진 격벽과; 상기 격벽내 서브픽셀 단위로 형성된 유기전계발광층 및 유기전계발광 다이오드 소자용 제 2 전극과; 상기 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자 사이 구간에서 서브픽셀 단위로 위치하며, 상기 박막트랜지스터와 제 2 전극을 전기적으로 연결시키는 전도성 스페이서를 포함하는 유기전계발광 소자를 제공함으로써, 첫째, 생산수율 및 생산관리 효율을 향상시킬 수 있고, 제품수명을 늘릴 수 있고, 둘째, 상부발광방식이기 때문에 박막트랜지스터 설계가 용이해지고 고개구율/고해상도 구현이 가능하며, 셋째, 기판 상에 유기전계발광 다이오드용 전극을 구성하기 때문에, 재료선택 폭을 넓힐 수 있고, 넷째, 상부발광방식이면서 듀얼패널 타입이기 때문에, 외기로부터 안정적인 제품을 제공할 수 있으며, 다섯째, 유기전계발광 다이오드 소자와 전도성 스페이서간의 접촉특성을 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.
Description
본 발명은 유기전계발광 소자(Organic Electroluminescent Device)에 관한 것으로, 특히 상부발광방식 액티브 매트릭스형(Active Matrix type) 유기전계발광 소자에 관한 것이다.
새로운 평판 디스플레이(FPD ; Flat Panel Display)중 하나인 유기전계발광 소자는 자체발광형이기 때문에 액정표시장치에 비해 시야각, 콘트라스트 등이 우수하며 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다. 그리고, 직류저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 전부 고체이기 때문에 외부충격에 강하고 사용온도범위도 넓으며 특히 제조비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있다.
특히, 상기 유기전계발광 소자의 제조공정에는, 액정표시장치나 PDP(Plasma Display Panel)와 달리 증착(deposition) 및 인캡슐레이션(encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있기 때문에, 공정이 매우 단순하다.
종래에는 이러한 유기전계발광 소자의 구동방식으로 별도의 스위칭 소자를 구비하지 않는 패시브 매트릭스형(passive matrix)이 주로 이용됐었다.
그러나, 상기 패시브 매트릭스 방식에서는 주사선(scan line)과 신호선(signal line)이 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하여, 각각의 픽셀을 구동하기 위하여 주사선을 시간에 따라 순차적으로 구동하므로, 요구되는 평균 휘도를 나타내기 위해서는 평균 휘도에 라인수를 곱한 것 만큼의 순간 휘도를 내야만 한다.
그러나, 액티브 매트릭스 방식에서는, 픽셀(pixel)을 온/오프(on/off)하는스위칭 소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)가 화면이 구현되는 최소단위 영역으로 정의되는 서브픽셀(sub pixel)별로 위치하고, 이 박막트랜지스터와 연결된 제 1 전극은 서브픽셀 단위로 온/오프되고, 이 제 1 전극과 대향하는 제 2 전극은 공통전극이 된다.
그리고, 상기 액티브 매트릭스 방식에서는 픽셀에 인가된 전압이 스토리지 캐패시터(CST; storage capacitance)에 충전되어 있어, 그 다음 프레임(frame) 신호가 인가될 때까지 전원을 인가해 주도록 함으로써, 주사선 수에 관계없이 한 화면동안 계속해서 구동한다.
따라서, 액티브 매트릭스 방식에 의하면 낮은 전류를 인가하더라도 동일한 휘도를 나타내므로 저소비전력, 고정세, 대형화가 가능한 장점을 가진다.
이하, 이러한 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본적인 구조 및 동작특성에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본 픽셀 구조를 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, 제 1 방향으로 주사선이 형성되어 있고, 이 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성되며, 서로 일정간격 이격된 신호선 및 전력공급 라인(powersupply line)이 형성되어 있어, 하나의 서브픽셀 영역을 정의한다.
상기 주사선과 신호선의 교차지점에는 어드레싱 엘리먼트(addressing element)인 스위칭 박막트랜지스터(switching TFT)가 형성되어 있고, 이 스위칭 박막트랜지스터 및 전력공급 라인과 연결되어 스토리지 캐패시터(CST)가 형성되어 있으며, 이 스토리지 캐패시터(CST) 및 전력공급 라인과 연결되어, 전류원 엘리먼트(current source element)인 구동 박막트랜지스터가 형성되어 있고, 이 구동 박막트랜지스터와 연결되어 유기전계발광 다이오드(Electroluminescent Diode)가 구성되어 있다.
이 유기전계발광 다이오드는 유기발광물질에 순방향으로 전류를 공급하면, 정공 제공층인 양극(anode electrode)과 전자 제공층인 음극(cathode electrode)간의 P(positive)-N(negative) 접합(Junction)부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하여, 상기 전자와 정공이 떨어져 있을 때보다 작은 에너지를 가지게 되므로, 이때 발생하는 에너지 차로 인해 빛을 방출하는 원리를 이용하는 것이다.
상기 유기전계발광 소자는 유기전계발광 다이오드에서 발광된 빛의 진행방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉜다.
이하, 도 2는 종래의 하부발광방식 유기전계발광 소자에 대한 개략적인 단면도로서, 적, 녹, 청 서브픽셀로 구성되는 하나의 픽셀 영역을 중심으로 도시하였다.
도시한 바와 같이, 제 1, 2 기판(10, 30)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(10, 30)의 가장자리부는 씰패턴(40 ; seal pattern)에 의해 봉지되어 있는 구조에 있어서, 제 1 기판(10)의 투명 기판(1) 상부에는 서브 픽셀별로 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있고, 박막트랜지스터(T)와 연결되어 제 1 전극(12)이 형성되어 있고, 박막트랜지스터(T) 및 제 1 전극(12) 상부에는 박막트랜지스터(T)와 연결되어 제 1 전극(12)과 대응되게 배치되는 적(Red), 녹(Green), 청(Blue) 컬러를 띠는 발광물질을 포함하는 유기전계발광층(14)이 형성되어 있고, 유기전계발광층(14) 상부에는 제 2 전극(16)이 형성되어 있다.
상기 제 1, 2 전극(12, 16)은 유기전계발광층(14)에 전계를 인가해주는 역할을 한다.
그리고, 전술한 씰패턴(40)에 의해서 제 2 전극(16)과 제 2 기판(30) 사이는 일정간격 이격되어 있으며, 도면으로 제시하지는 않았지만, 제 2 기판(30)의 내부면에는 외부로의 수분을 차단하는 흡습제 및 흡습제와 제 2 기판(30)간의 접착을 위한 반투성 테이프가 포함된다.
한 예로, 하부발광방식 구조에서 상기 제 1 전극(12)을 양극으로, 제 2 전극(16)을 음극으로 구성할 경우 제 1 전극(12)은 투명도전성 물질에서 선택되고, 제 2 전극(16)은 일함수가 낮은 금속물질에서 선택되며, 이런 조건 하에서 상기 유기전계발광층(14)은 제 1 전극(12)과 접하는 층에서부터 정공주입층(14a ; hole injection layer), 정공수송층(14b ; hole transporting layer), 발광층(14c ; emission layer), 전자수송층(14d ; electron transporting layer) 순서대로 적층된 구조를 이룬다.
이때, 상기 발광층(14c)은 서브픽셀별로 적, 녹, 청 컬러를 구현하는 발광물질이 차례대로 배치된 구조를 가진다.
도 3은 상기 도 2 하부발광방식 유기전계발광 소자의 하나의 서브픽셀 영역에 대한 확대 단면도이다.
도시한 바와 같이, 투명 기판(1) 상에는 반도체층(62), 게이트 전극(68), 소스 및 드레인 전극(80, 82)이 차례대로 형성되어 박막트랜지스터 영역을 이루고, 소스 및 드레인 전극(80, 82)에는 미도시한 전원공급 라인에서 형성된 파워 전극(72) 및 유기전계발광 다이오드(E)가 각각 연결되어 있다.
그리고, 상기 파워 전극(72)과 대응하는 하부에는 절연체가 개재된 상태로 상기 반도체층(62)과 동일물질로 이루어진 캐패시터 전극(64)이 위치하여, 이들이 대응하는 영역은 스토리지 캐패시터 영역을 이룬다.
상기 유기전계발광 다이오드(E)이외의 박막트랜지스터 영역 및 스토리지 캐패시터 영역에 형성된 소자들은 어레이 소자(A)를 이룬다.
상기 유기전계발광 다이오드(E)는 유기전계발광층(14)이 개재된 상태로 서로 대향된 제 1 전극(12) 및 제 2 전극(16)으로 구성된다. 상기 유기전계발광 다이오드(E)는 자체발광된 빛을 외부로 방출시키는 발광 영역에 위치한다.
이와 같이, 기존의 유기전계발광 소자는 어레이 소자(A)와 유기전계발광 다이오드(E)가 동일 기판 상에 적층된 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하였다.
도 4는 종래의 유기전계발광 소자의 제조 공정에 대한 공정 흐름도이다.
st1은 제 1 기판 상에 어레이 소자를 형성하는 단계로서, 상기 제 1 기판은 투명 기판을 지칭하는 것으로, 제 1 기판 상에 주사선과, 주사선과 교차되며 서로 일정간격 이격되는 신호선 및 전력 공급선과, 주사선 및 신호선과 교차되는 지점에형성되는 스위칭 박막트랜지스터 및 주사선 및 전력 공급선이 교차되는 지점에 형성되는 구동 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자를 형성하는 단계를 포함한다.
st2는 유기전계발광 다이오드의 제 1 구성요소인 제 1 전극을 형성하는 단계로서, 제 1 전극은 구동 박막트랜지스터와 연결되어 서브픽셀별로 패턴화된다.
st3은 상기 제 1 전극 상부에 유기전계발광 다이오드의 제 2 구성요소인 유기전계발광층을 형성하는 단계로서, 상기 제 1 전극을 양극으로 구성하는 경우에, 상기 유기전계발광층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 순으로 적층구성될 수 있다.
st4에서는, 상기 유기전계발광층 상부에 유기전계발광 다이오드의 제 3 구성요소인 제 2 전극을 형성하는 단계로서, 상기 제 2 전극은 공통 전극으로 기판 전면에 형성된다.
st5에서는, 또 하나의 기판인 제 2 기판을 이용하여 제 1 기판을 인캡슐레이션하는 단계로서, 이 단계에서는 제 1 기판의 외부충격으로부터 보호하고, 외기(外氣) 유입에 따른 유기전계발광층의 손상을 방지하기 위해 제 1 기판의 외곽을 제 2 기판으로 인캡슐레이션하는 단계로서, 상기 제 2 기판의 내부면에는 흡습제가 포함될 수 있다.
이와 같이, 기존의 하부발광방식 유기전계발광 소자는 어레이 소자 및 유기전계발광 다이오드가 형성된 기판과 별도의 인캡슐레이션용 기판의 합착을 통해 소자를 제작하였다. 이런 경우, 어레이 소자의 수율과 유기전계발광 다이오드의 수율의 곱이 유기전계발광 소자의 수율을 결정하기 때문에, 기존의 유기전계발광 소자구조에서는 후반 공정에 해당되는 유기전계발광 다이오드 공정에 의해 전체 공정 수율이 크게 제한되는 문제점이 있었다. 예를 들어, 어레이 소자가 양호하게 형성되었다 하더라도, 1000 Å 정도의 박막을 사용하는 유기전계발광층의 형성시 이물이나 기타 다른 요소에 의해 불량이 발생하게 되면, 유기전계발광 소자는 불량 등급으로 판정된다.
이로 인하여, 양품의 어레이 소자를 제조하는데 소요되었던 제반 경비 및 재료비 손실이 초래되고, 생산수율이 저하되는 문제점이 있었다.
그리고, 하부발광방식은 인캡슐레이션에 의한 안정성 및 공정이 자유도가 높은 반면 개구율의 제한이 있어 고해상도 제품에 적용하기 어려운 문제점이 있고, 상부발광방식은 박막트랜지스터 설계가 용이하고 개구율 향상이 가능하기 때문에 제품수명 측면에서 유리하지만, 기존의 상부발광방식 구조에서는 유기전계발광층 상부에 통상적으로 음극이 위치함에 따라 재료선택폭이 좁기 때문에 투과도가 제한되어 광효율이 저하되는 점과, 광투과도의 저하를 최소화하기 위해 박막형 보호막을 구성해야 하는 경우, 외기를 충분히 차단하지 못하는 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 생산수율이 향상된 고해상도/고개구율 구조 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명에서는 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드를 서로다른 기판에 구성하여 각 기판에 대한 검사공정을 거쳐 제품 불량률을 줄이도록 하고, 이러한 구조 하에서 어레이 소자의 박막트랜지스터 설계에 영향받지 않고 개구율을 향상시킬 수 있는 상부발광방식 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자를 제안하고자 한다.
좀 더 상세히 설명하면, 본 발명에서는 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 서로 다른 기판에 구성하고, 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 전도성 물질층으로 연결하는 구조로 제작하고자 한다. 그리고, 전도성 물질층과 유기전계발광 다이오드와의 전기적 연결시 합착 압력에 의해 유기전계발광 다이오드 소자가 손상되는 것을 방지하기 위하여, 전도성 스페이서의 제 2 전극과 접촉면의 형상 또는 전도성 스페이서 및 제 2 전극의 적층구조를 다양하게 변경시킬 수 있다.
한 예로, 상기 전도성 스페이서는 단일층 또는 적어도 이중층 이상의 다중층으로 구성될 수 있으며, 상기 제 2 전극에는 전도성 스페이서와의 합착력을 줄이기 위하여 별도의 버퍼 전극을 포함할 수 있다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본 픽셀 구조를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 하부발광방식 유기전계발광 소자에 대한 개략적인 단면도.
도 3은 상기 도 2 유기전계발광 소자의 한 서브픽셀 영역에 대한 확대 단면도.
도 4는 종래의 유기전계발광 소자의 제조 공정에 대한 공정 흐름도.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 상부발광방식 유기전계발광 소자에 대한 개략적인 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 유기전계발광 소자에서 제 2 전극과 전도성 스페이서 간의 접촉부의 배치구조를 나타낸 평면도.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계발광 소자에 대한 단면도
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계발광 소자의 평면도.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기전계발광 소자에 대한 단면도.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전도성 스페이서의 엠보싱 패턴 및박막트랜지스터의 적층구조를 상세하게 나타낸 단면도.
도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기전계발광 소자에 대한 단면도.
도 12는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 유기전계발광 소자의 단면도.
도 13은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 유기전계발광 소자의 단면도.
도 14는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 유기전계발광 소자의 단면도.
도 15는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 유기전계발광 소자의 단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
100 : 투명 기판 110 : 제 1 기판
112 : 드레인 전극 114 : 전도성 스페이서
120 : 어레이 소자 122 : 드레인 콘택홀
124 : 보호층 130 : 제 2 기판
132 : 제 1 전극 134 : 격벽
136 : 유기전계발광층 138 : 제 2 전극
140 : 씰패턴 E : 유기전계발광 다이오드 소자
I : 이격공간 T : 박막트랜지스터
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 특징에서는 화면이 구현되는 최소 단위 영역인 서브픽셀(sub-pixel)이 정의되어 있으며, 서로 일정간격 이격되어 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과; 상기 제 1 기판 내부면에 서브픽셀 단위로 형성된 박막트랜지스터를 가지는 어레이 소자와; 상기 제 2 기판 내부면에 위치하며,투광성을 가지는 금속물질로 이루어진 유기전계발광 다이오드 소자용 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 하부에서 서브픽셀 단위 경계부에 위치하며, 절연물질로 이루어진 격벽과; 상기 격벽내 서브픽셀 단위로 형성된 유기전계발광층 및 유기전계발광 다이오드 소자용 제 2 전극과; 상기 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자 사이 구간에서 서브픽셀 단위로 위치하며, 상기 박막트랜지스터와 제 2 전극을 전기적으로 연결시키는 전도성 스페이서를 포함하는 유기전계발광 소자를 제공한다.
본 발명의 제 2 특징에서는, 화면이 구현되는 최소 단위 영역인 서브픽셀(sub-pixel)이 정의되어 있으며, 서로 일정간격 이격되어 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과; 상기 제 1 기판 내부면에 서브픽셀 단위로 형성된 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자와; 상기 제 2 기판 내부면에 위치하며, 단파장을 이용하여 적, 녹, 청 삼원색을 구현하는 색발광부와; 상기 색발광부 하부에 위치하며, 투광성을 가지는 금속물질로 이루어진 유기전계발광 다이오드 소자용 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 하부에서 서브픽셀 단위 경계부에 위치하는 절연물질로 이루어진 격벽과; 상기 격벽내 서브픽셀 단위로 차례대로 형성된 단파장 발광층을 가지는 유기전계발광층 및 유기전계발광 다이오드 소자용 제 2 전극과; 상기 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자 사이 구간에서 서브픽셀 단위로 위치하며, 상기 박막트랜지스터와 제 2 전극을 전기적으로 연결시키는 전도성 스페이서를 포함하는 유기전계발광 소자를 제공한다.
그리고, 본 발명의 제 3 특징에서는, 화면이 구현되는 최소 단위 영역인 서브픽셀(sub-pixel)이 정의되어 있으며, 서로 일정간격 이격되어 대향되게 배치된제 1, 2 기판과; 상기 제 1 기판 내부면에 서브픽셀 단위로 형성된 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자와; 상기 제 2 기판 내부면에 위치하며, 투광성을 가지는 금속물질로 이루어진 유기전계발광 다이오드 소자용 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 하부에 위치하는 유기전계발광층과; 상기 유기전계발광층 하부에서 섀도우 마스크(shadow mask)에 의해 서브픽셀 단위로 패턴화된 제 2 전극과; 상기 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자 사이 구간에서 서브픽셀 단위로 위치하며, 상기 박막트랜지스터와 제 2 전극을 전기적으로 연결시키는 전도성 스페이서를 포함하는 유기전계발광 소자를 제공한다.
본 발명의 제 1 내지 제 3 특징에 따른 상기 전도성 스페이서는, 상기 박막트랜지스터 상부에 형성된 패턴이며, 상기 제 2 전극과 접촉되는 전도성 스페이서의 접촉면은 편평한 면으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또는, 본 발명의 제 1 내지 제 3 특징에 따른 상기 전도성 스페이서는 상기 박막트랜지스터 상부에 형성된 패턴이며, 상기 제 2 전극과 접촉되는 전도성 스페이서의 접촉면은 요철부로 이루어지며, 상기 전도성 스페이서는, 상기 박막트랜지스터 상부에 형성된 패턴이며, 상기 제 2 전극과 접촉되는 전도성 스페이서의 접촉면은 오목볼록한 엠보싱 패턴으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 제 1 내지 제 3 특징에 따른 상기 전도성 스페이서는 서브 픽셀 단위로 다수 개 형성되며, 상기 제 2 전극과 접촉되는 전도성 스페이서의 단면은 원형, 타원형 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 박막트랜지스터는, 반도체층과, 상기 반도체층 상의 중앙부에 위치하는게이트 전극과, 상기 게이트 전극 상부에서 반도체층의 양측과 각각 연결되는 소스 및 드레인 전극으로 이루어지며, 상기 소스 및 드레인 전극을 덮는 상부에는 상기 드레인 전극을 일부 노출시키는 제 1 드레인 콘택홀을 가지며, 상부면이 요철부 패턴으로 이루어진 제 1 전도성 스페이서 물질층과, 상기 제 1 전도성 스페이서 물질층 상부에서 제 1 드레인 콘택홀과 대응되는 위치에서 제 2 드레인 콘택홀을 가지는 금속물질로 이루어진 제 2 전도성 스페이서 물질층으로 이루어진 전도성 스페이서를 포함하며, 상기 제 1 전도성 스페이서 물질층을 이루는 물질은 감광성 고분자 물질에서 선택되고, 상기 감광성 고분자 물질은, 폴리아크릴레이트(poly acrylate), 폴리이미드(poly imide) 중 어느 하나에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 요철부 패턴은 오목볼록한 엠보싱 패턴인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1 내지 제 3 특징에 따른 상기 제 1 전극은 정공을 캐리어로 하는 양극이고, 상기 제 2 전극은 전자를 캐리어로 하는 음극이며, 상기 유기전계발광층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층이 차례대로 적층된 구조로 이루어지고, 상기 전도성 스페이서와 접촉되는 제 2 전극 하부에는 버퍼 전극을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 제 1 내지 제 3 특징에 따른 상기 전도성 스페이서는, 비저항값이 낮은 금속물질에서 선택된 제 1 전도성 스페이서 금속층과, 상기 제 1 전도성 스페이서 금속층 상부에 위치하며, 상기 제 2 전극과 연결되고, 연성을 가지는 금속물질에서 선택되는 제 2 전도성 스페이서 금속층으로 이루어지며, 상기 버퍼 전극은 알루미늄을 포함하는 금속물질에서 선택되고, 스퍼터(sputter)를 이용하여 형성된 전극이며, 다중층 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1 내지 제 3 특징에 따른 상기 전도성 스페이서와 접촉되는 제 2 전극 하부에는 버퍼 전극을 추가로 포함하며, 상기 전도성 스페이서는 비저항값이 낮은 금속물질에서 선택된 제 1 전도성 스페이서 금속층과, 상기 제 1 전도성 스페이서 금속층 상부에 위치하며, 상기 버퍼 전극을 통해 제 2 전극과 연결되고, 연성을 가지는 금속물질에서 선택되는 제 2 전도성 스페이서 금속층으로 이루어지고, 상기 버퍼 전극은 알루미늄을 포함하는 금속물질에서 선택되고, 스퍼터(sputter)를 이용하여 형성된 전극이며, 상기 버퍼층은 다중층 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1 내지 제 3 특징에 따른 상기 제 1, 2 기판의 연결테두리부에는 씰패턴이 위치한다.
그리고, 본 발명의 제 1 내지 제 3 특징에 따른 상기 전도성 스페이서는 단일층, 다중층 중 어느 한 적층구조로 이루어지며, 상기 전도성 스페이서는 제 2 전극과 다수 개의 접촉점 타입으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제 1 내지 제 3 특징에 따른 상기 유기전계발광 소자는, 상기 유기전계발광층을 통해 발광된 빛을 제 1 전극쪽으로 발광시키는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
<실시예 1>
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 상부발광방식 유기전계발광 소자에 대한 개략적인 단면도로서, 설명의 편의상 하나의 픽셀 영역을 중심으로 도시하였다.
도시한 바와 같이, 서로 일정간격 이격되게 제 1, 2 기판(110, 130)이 배치되어 있고, 제 1 기판(110)의 투명 기판(100) 내부면에는 어레이 소자(120)가 형성되어 있고, 제 2 기판(130)의 투명 기판(100) 내부면에는 유기전계발광 다이오드 소자(E)가 형성되어 있다.
상기 유기전계발광 다이오드 소자(E)에는, 공통전극으로 이용되는 제 1 전극(132)과, 제 1 전극(132) 하부에서 서브픽셀별 경계부에 위치하는 격벽(134 ; second electrode separator)과, 격벽(134)내 영역에서 유기전계발광층(136), 제 2 전극(138)이 차례대로 서브픽셀 단위로 분리된 패턴으로 형성되어 있다.
상기 유기전계발광층(136)은 제 1 캐리어 전달층(136a), 발광층(136b), 제 2 캐리어 전달층(136c)가 차례대로 적층된 구조로 이루어지며, 상기 제 1, 2 캐리어 전달층(136a, 136c)은 발광층(136b)에 전자(electron) 또는 정공(hole)을 주입(injection) 및 수송(transporting)하는 역할을 한다.
상기 제 1, 2 캐리어 전달층(136a, 136c)은 양극 및 음극의 배치구조에 따라 정해지는 것으로, 한 예로 상기 발광층(136b)이 고분자 물질에서 선택되고, 제 1 전극(132)을 양극, 제 2 전극(138)을 음극으로 구성하는 경우에는 제 1 전극(132)과 연접하는 제 1 캐리어 전달층(136a)은 정공주입층, 정공수송층이 차례대로 적층된 구조를 이루고, 제 2 전극(138)과 연접하는 제 2 캐리어 전달층(136c)은 전자주입층, 전자수송층이 차례대로 적층된 구조로 이루어진다.
그리고, 상기 어레이 소자(120)는 박막트랜지스터(T)를 포함하는 소자로써, 상기 유기전계발광 다이오드 소자(E)에 전류를 공급하기 위하여, 서브픽셀 단위로 제 2 전극(138)과 박막트랜지스터(T)를 연결하는 위치에 기둥형상의 전도성 스페이서(114)가 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 전도성 스페이서(114)는 일반적인 액정표시장치용 스페이서와 달리, 셀갭 유지 기능보다 두 기판을 전기적으로 연결시키는 것을 주목적으로 하는 것으로, 두 기판 간의 사이 구간에서 기둥형상으로 일정 높이를 가지는 특성을 가지므로 설명의 편의상 스페이서로 칭하기로 한다.
상기 전도성 스페이서(114)와 박막트랜지스터(T)의 연결부위를 좀 더 상세히 설명하면, 박막트랜지스터(T)를 덮는 영역에 드레인 전극(112)을 일부 노출시키는 드레인 콘택홀(122)을 가지는 보호층(124)이 형성되어 있고, 보호층(124) 상부에는 드레인 콘택홀(122)을 통해 드레인 전극(112)과 연결되어 전도성 스페이서(114)가 위치한다.
상기 전도성 스페이서(114)와 실질적으로 연결되는 박막트랜지스터(T) 전극은 소스 전극이거나, 또는 별도의 금속물질 패턴일 수 있다.
전술한 박막트랜지스터(T)는, 상기 유기전계발광 다이오드(E)와 연결되는 구동용 박막트랜지스터에 해당된다.
상기 전도성 스페이서(114)은 전도성 물질에서 선택되며, 바람직하기로는 연성을 띠고, 비저항값이 낮은 금속물질에서 선택되는 것이 바람직하다.
상기 전도성 스페이서(114)는 제 1 기판(110)의 어레이 소자(120) 제조 공정에서 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명에서는 유기전계발광층(134)에서 발광된 빛을 제 2 기판(130) 쪽으로 발광시키는 상부발광방식인 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 상기 제 1 전극(132)은 투광성 또는 반투광성을 가지는 도전성 물질에서 선택되는 것을 특징으로 하고, 상기 제 2 전극(136)은 불투명 금속물질에서 선택되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1, 2 기판(110, 130)간의 이격공간(I)은 비활성 기체 또는 절연성 액체로 채워질 수 있다.
도면으로 제시하지 않았지만, 상기 어레이 소자(120)는 주사선과, 주사선과 교차하며, 서로 일정간격 이격되는 신호선 및 전력 공급선과, 주사선과 신호선이 교차하는 지점에 위치하는 스위칭 박막트랜지스터 그리고, 스토리지 캐패시터를 더욱 포함한다.
본 발명에 따른 유기전계발광 소자에서는, 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 서로 다른 기판 상에 구성하기 때문에, 첫째 기존의 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 동일 기판 상에 형성하는 경우와 비교시, 본 발명에 따른 구조가 어레이 소자의 수율에 유기전계발광 다이오드 소자가 영향을 받지 않으므로, 각 소자의 생산관리 측면에서도 양호한 특성을 나타낼 수 있으며, 전술한 조건 하에서 상부발광방식으로 화면을 구현하게 되면, 개구율을 염두해두지 않고 박막트랜지스터를 설계할 수 있어 어레이 공정효율을 높일 수 있고, 고개구율/고해상도 제품을 제공할 수 있으며, 듀얼 패널(dual panel) 타입으로 유기전계발광 다이오드 소자를 형성하기 때문에, 기존의 상부발광방식보다 외기를 효과적으로 차단할 수 있어 제품의 안정성을 높일 수 있다.
또한, 종래의 하부발광방식 제품에서 발생되었던 박막트랜지스터 설계에 대해서도 유기전계발광 다이오드 소자와 별도의 기판에 구성함에 따라, 박막트랜지스터 배치에 대한 자유도를 충분히 얻을 수 있고, 유기전계발광 다이오드 소자의 제 1 전극을 투명 기판 상에 형성하기 때문에, 기존의 어레이 소자 상부에 제 1 전극을 형성하는 구조와 비교해볼 때, 본 발명에 따른 구조가 제 1 전극에 대한 자유도를 높일 수 있는 장점을 가지게 된다.
그리고, 본 발명에 따른 유기전계발광 소자에 적용되는 박막트랜지스터는 도면 상의 탑 게이트형외에도 다양한 구조의 박막트랜지스터를 적용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 유기전계발광 소자에서 제 2 전극과 전도성 스페이서 간의 접촉부의 배치구조를 나타낸 평면도이다.
도시한 바와 같이, 서브픽셀별 경계부에 격벽(134)이 형성되어 있고, 격벽(114)내 영역에 제 2 전극(138)이 형성되어 있으며, 제 2 전극(138)과 중첩되는 영역에 전도성 스페이서(114)가 다수 개 형성되어 있다.
상기 제 2 전극(138)과 전도성 스페이서(114)가 연결된 영역은 접촉부(II)로 정의할 수 있다.
상기 전도성 스페이서(114)는 제조 공정 상 두께편차가 발생될 경우, 일부 서브픽셀 영역에서 제 2 전극(138)과 전도성 스페이서(114)간에 접촉특성이 떨어질수 있기 때문에, 서브 픽셀 단위 접촉부(II)를 다수 개로 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기전계발광 소자는 전류구동 소자이기 때문에, 제 1, 2 기판을 전도성 스페이서(114)를 통해 연결하기 위해서는 전기적 접속 저항이 최소화될 수 있어야 하는데, 제 2 전극(138)과 전도성 스페이서(114)가 연결되는 접속부(II)의 저항이 커지게 되면 전류의 제곱값 및 저항값의 곱에 해당되는 열이 발생되어 유기전계발광 소자의 열화를 가속시키게 되므로, 전술한 접속부(II)는 가능한 넓은 면적으로 형성하는 것이 바람직하고, 접속부(II)에서 전도성 스페이서(114)가 모서리부를 가지게 되면 전류의 집중현상에 의해 국부적인 열발생이 일어나게 되므로 모서리부를 가지는 않는 형상을 가지는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 원형으로 형성하는 것이다.
그리고, 제 1, 2 기판에서 전도성 스페이서(114)는 서브픽셀 단위 제 2 전극(138)의 외곽부에 배치되는 것이 바람직한데, 왜냐하면 제 1, 2 기판의 합착공정시 합착력에 의해 주요 개구 영역이 손상되는 것을 방지하기 위해서이다.
<실시예 2>
실시예 2에서는 상기 실시예 1에서와 같이, 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 서로 다른 기판 상에 구성하고, 전도성 스페이서를 통해 유기전계발광 다이오드 소자의 제 2 전극과 어레이 소자의 박막트랜지스터를 연결하는 구조에 있어서, 제 2 전극과 접촉되는 전도성 스페이서의 표면을 요철부로 구성하여 유기전계발광 다이오드에 가해지는 합착력을 분산시키고자 하는 실시예이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계발광 소자에 대한 단면도로서, 상기 실시예 1과 중복되는 부분에 대한 설명은 간략히 한다.
도시한 바와 같이, 서로 일정간격 이격되게 어레이 소자(220)가 형성된 제 1 기판(210)과, 유기전계발광 다이오드 소자(E)가 형성된 제 2 기판(230)이 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(210, 230) 사이 구간에는 서브픽셀 단위로 전도성 스페이서(214)가 형성되어 있는 구조에서, 전술한 유기전계발광 다이오드 소자(E)는 제 1 전극(232)과, 제 1 전극(232) 하부에서 서브픽셀별 경계부에 위치하는 격벽(234)과, 서브픽셀 단위 격벽(234)내 영역에 차례대로 형성된 유기전계발광층(236), 제 2 전극(238)으로 이루어지며, 상기 어레이 소자(220)는 박막트랜지스터(T)를 포함하며, 전술한 전도성 스페이서(214)는 서브픽셀 단위로 박막트랜지스터(T)와 제 2 전극(238)을 연결시키는 것을 특징으로 하며, 특히 제 2 전극(238)과 접촉되는 전도성 스페이서(214)의 표면은 요철부 패턴(III)을 가지는 것을 주요 특징으로 한다.
상기와 같이, 상기 제 2 전극(238)과 접촉되는 전도성 스페이서(214)의 표면을 요철부 패턴(III)으로 구성함에 따라, 제 2 전극(238)은 접촉점 형태로 전도성 스페이서(214)와 연결되므로, 제 1, 2 기판(210, 230) 간의 합착공정시 전도성 스페이서(214)가 제 2 전극(238)에 가하는 합착력을 분사시킬 수 있는 장점을 가지게 된다.
상기 전도성 스페이서(214)의 요철 패턴(III)은, 첫째 감광성 물질을 이용하여 사진식각 공정을 통해 형성하는 방법, 둘째 요철 패턴을 가지는 씨드(seed) 및 코팅막을 이용하여 형성하는 방법, 셋째 전도성 물질을 이용하여 성형하는 방법 등에 의해 이루어지며, 이중 전술한 첫째, 둘째 방법에서와 같이 별도의 절연물질을 이용하여 패턴을 형성하는 것이 공정상 가장 용이하므로, 실질적으로 상기 전도성 스페이서(214)는 절연물질을 포함하는 다중층 패턴으로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계발광 소자의 평면도로서, 제 2 전극과 전도성 스페이서 간에 구성되는 접촉부의 배치구조를 중심으로 도시하였다.
도시한 바와 같이, 서브픽셀별 경계부를 두르는 영역에 격벽(234)이 형성되어 있고, 격벽(234)내 서브픽셀 영역에 제 2 전극(238)이 형성되어 있으며, 제 2 전극(238)과 중첩되는 영역에 전도성 스페이서(214)가 형성되어 있는 구조에서, 상기 제 2 전극(238)과 전도성 스페이서(214) 중첩되는 영역으로 정의되는 접촉부(IV)를 구성함에 있어서, 본 실시예에서는 한 접촉부(IV)에서 다수 개의 접촉점(240)을 통해 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에 따른 전도성 스페이서(214) 형상에 의하면, 전도성 스페이서(214)와 제 2 전극(238)간의 합착력을 분산시킬 수 있게 된다.
상기 접촉점(240)의 각각의 형상은 모서리부를 가지지 않는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 원형으로 하는 것이다.
본 실시예에 따른 구조는, 유기전계발광 다이오드와 박막트랜지스터간의 안정적인 접촉력 및 합착력에 의한 유기전계발광 다이오드의 손상을 최소화시키는 것을 주목적으로 하는 구조이다.
<실시예 3>
실시예 3은 어레이 기판과 유기전계발광 다이오드 기판을 전도성 스페이서를 이용하여 연결시킴에 있어서, 유기전계발광 다이오드 소자의 제 2 전극과 접촉되는 전도성 스페이서의 접촉면이 오목볼록한 엠보싱 패턴(embossing pattern)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 실시예이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기전계발광 소자에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 어레이 소자(320)가 형성된 제 1 기판(310)과, 유기전계발광 다이오드 소자(E)가 형성된 제 2 기판이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(310, 330) 사이구간에는 서브픽셀 단위로 전도성 스페이서(314)가 개재되어 있어, 전도성 스페이서(314)에 의해 어레이 소자(320)의 박막트랜지스터(T)와 유기전계발광 다이오드 소자(E)의 제 2 전극(338)이 전기적으로 연결된다.
본 실시예에서는, 상기 실시예 2에서 제시한 전도성 스페이서의 요철부 패턴을 좀 더 구체화한 것으로, 상기 제 2 전극(338)과 접촉되는 전도성 스페이서(314)의 표면을 오목볼록한 엠보싱 패턴(V)으로 형성한 것을 특징으로 한다.
상기 엠보싱 패턴(V)은 제 2 전극(338)에 가해지는 압력을 최소화할 수 있으면서, 제 2 전극(338)과의 접촉점을 증가시킬 수 있는 장점을 가진다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전도성 스페이서의 엠보싱 패턴 및 박막트랜지스터의 적층구조를 상세하게 나타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이, 제 1 기판(310)의 투명 기판(300) 내부면에는 다결정 실리콘(poly-Silicon)으로 이루어진 반도체층(350) 및 캐패시터 전극(352 ; capacitor electrode)이 각각 형성되어 있고, 반도체층(350)의 중앙부에는 게이트 절연막(354), 게이트 전극(356)이 차례대로 형성되어 있으며, 게이트 전극(356)을 덮는 기판 전면에는, 반도체층(350)의 양측을 노출시키는 제 1, 2 콘택홀(360, 362)을 가지는 층간절연막(358)이 형성되어 있고, 층간절연막(358) 상부에는 제 1, 2 콘택홀(360, 362)을 통해 반도체층(350)과 각각 연결되는 소스 및 드레인 전극(364, 366) 그리고, 층간절연막(358) 상부의 캐패시터 전극(352)과 대응되는 영역에 파워 전극(368)이 형성되어 있으며, 소스 및 드레인 전극(364, 366) 그리고, 파워 전극(368)을 덮는 기판 전면에 위치하며, 드레인 전극(366)을 일부 노출시키는 제 3 콘택홀(370)을 가지며, 오목볼록한 상부면을 가지는 제 1 전도성 스페이서 물질층(372)이 형성되어 있고, 제 1 전도성 스페이서 물질층(372) 상부에는 제 3 콘택홀(370)과 대응되는 위치에서 제 4 콘택홀(374)을 가지며, 제 1 전도성 스페이서 물질층(372)의 오목볼록한 패턴을 따라 상부면이 엠보싱 패턴(V)으로 이루어진 제 2 전도성 스페이서 물질층(376)이 형성되어 있다.
상기 제 1, 2 전도성 스페이서 물질층(372, 376)은 전도성 스페이서(314)를 이룬다.
상기 제 1 기판(310)과 일정간격 이격되게 배치된 제 2 기판(330)의 투명 기판(300) 하부에는 제 1 전극(332), 유기전계발광층(336), 제 2 전극(338)이 차례대로 형성되어 있고, 제 2 전극(338)의 하부면은 전술한 전도성 스페이서(314)의 엠보싱 패턴(V)과 접촉되어 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 전도성 스페이서(314)는 엠보싱 패턴(V)을 구현하기 위하여, 적어도 이중층 이상의 다중층으로 구성될 수 있으며, 상기 제 2 전도성 스페이서 물질층(376)은 제 2 전극(338)과의 접촉특성을 고려하여 다중층으로 구성될 수 있다.
도면으로 제시하지는 않았지만, 상기 도 1에서 상술한 바와 같이 소스 전극(364)은 데이터 배선과 연결되어 있고, 파워 전극(368)은 데이터 배선과 동일 방향으로 일정간격 이격되게 위치하는 전력 공급선과 연결되어 있다.
상기 제 1 전도성 스페이서 물질층(372)을 이루는 물질은 감광성 물질에서 선택되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 폴리아크릴레이트(poly acrylate), 폴리이미드(poly imide) 중 어느 하나에서 선택되는 것이다.
<실시예 4>
실시예 4는, 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 서로 다른 기판 상에 구성하는 구조에서, 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드를 전기적으로 연결시키는 전도성 스페이서를 구비함에 있어서, 전도성 스페이서와 접촉되는 유기전계발광 다이오드의 전극면에 별도의 버퍼 전극을 추가하는 실시예이다.
도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기전계발광 소자에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 어레이 소자(420)가 형성된 제 1 기판(410)과 유기전계발광 다이오드(E)가 형성된 제 2 기판(430)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(410, 430) 사이 구간에 위치하여 어레이 소자(420)와 유기전계발광 다이오드 소자(E)를 연결하는 전도성 스페이서(414)가 형성된 구조에 있어서, 전도성 스페이서(414)와 실질적으로 접촉되는 유기전계발광 다이오드 소자(E)가 손상되는 것을 방지하기 위하여, 본 실시예에서는 전도성 스페이서(414)와 접촉되는 유기전계발광 다이오드 소자(E) 영역에 버퍼 전극(440)이 개재된 것을 특징으로 한다.
좀 더 상세히 설명하면, 상기 유기전계발광 다이오드 소자(E)는 제 1 전극(432)과, 제 1 전극(432) 하부의 서브픽셀별 경계부에 위치하는 격벽(434)과, 격벽(434)내 서브픽셀 영역에 차례대로 형성된 유기전계발광층(436), 제 2 전극(438)으로 이루어지며, 특히 제 2 전극(438)의 대응되는 하부면에 버퍼 전극(440)이 추가로 구비된 것을 특징으로 한다.
일반적으로, 상기 유기전계발광 다이오드 소자(E)를 이루는 전극물질들은 대부분 증착기(evaporator)에 의해 형성되는데, 증착기를 이용하여 형성된 금속막은 약간의 힘에도 쉽게 박리(剝離) 또는 손상되기 쉽기 때문에, 본 실시예에서는 전도성 스페이서(414)와 실질적으로 접촉되는 유기전계발광 다이오드 소자(E)의 접촉면 특성을 향상시키기 위하여, 스퍼터(sputter) 장비를 이용하여 버퍼 전극(440)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 버퍼 전극(440)을 이루는 금속물질은 알루미늄(Al)을 포함하는 금속물질에서 선택되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 알루미늄네오디뮴(AlNd)으로 하는 것이다.
<실시예 5>
실시예 5는 상기 실시예 4에 대한 응용 실시예로서, 전도성 스페이서를 통해 유기전계발광 다이오드 소자와 어레이 소자를 연결시키는 구조에 있어서, 전도성 스페이서와의 접촉에 의해 유기전계발광 다이오드 소자에 가해지는 손상을 최소화하기 위하여, 전도성 스페이서를 서로 다른 특성을 가지는 이중층 금속물질로 구성하는 실시예이다.
도 12는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 유기전계발광 소자의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 어레이 소자(520)가 형성된 제 1 기판(510)과, 유기전계발광 다이오드 소자(E)가 형성된 제 2 기판(530)이 서로 대향되게 배치된 구조에 있어서, 어레이 소자(520)와 유기전계발광 다이오드 소자(E)는 이중층 구조의 전도성 스페이서(514)에 의해 연결되어 있다.
좀 더 상세히 설명하면, 상기 전도성 스페이서(514)는 비저항값이 낮은 금속물질에서 선택된 제 1 전도성 스페이서 금속층(514a)과, 제 1 전도성 스페이서 금속층(514a) 상부에 위치하며, 실질적으로 유기전계발광 다이오드 소자(E)와 연결되고, 연성을 가지는 금속물질에서 선택된 제 2 전도성 스페이서 금속층(514b)로 이루어진다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 전도성 스페이서(514)는 어레이 소자(520)와 연결되는 부분에서는 비저항값이 낮은 금속물질로 구성하고, 유기전계발광 다이오드 소자(E)와 접촉되는 부분에서는 유기전계발광 다이오드 소자(E)에 가해지는 압력을 최소화할 수 있는 금속물질에서 선택함으로써, 제 1, 2 기판(510, 530)의 밀착시 제 2 전극(530)의 손상을 낮추고, 전기적 저항을 최소화할 수 있다.
<실시예 6>
실시예 6은, 상기 실시예 4, 5의 혼합구조로써 전도성 스페이서와 접촉되는 유기전계발광 다이오드 접촉면에 버퍼 전극을 구비하고, 전도성 스페이서를 이중층 금속물질로 구성하는 실시예이다.
도 13은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 유기전계발광 소자의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 어레이 소자(620)가 형성된 제 1 기판(610)과, 유기전계발광 다이오드 소자(E)가 형성된 제 2 기판(630)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 어레이 소자(620)와 유기전계발광 다이오드 소자(E)를 전도성 스페이서(614)로 연결하는 구조에 있어서, 전도성 스페이서(614)와 접촉되는 유기전계발광 다이오드 소자(E)의 접촉면에는 버퍼 전극(640)이 형성되어 있고, 전도성 스페이서(614)는 비저항값이 낮은 금속물질로 이루어진 제 1 전도성 스페이서 금속층(614a)와, 제 1 전도성 스페이서 금속층(614a) 상부에 위치하여 전술한 버퍼 전극(640)과 실질적으로 접촉되며, 연성을 가지는 제 2 전도성 스페이서 금속층(614b)으로 이루어진 이중층 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 실시예 4, 6에 따른 버퍼 전극은 단일층 또는 다중층으로 구성될 수 있다.
<실시예 7>
실시예 7은 풀컬러(full-color) 유기전계발광 소자를 제작하기 위한 여러가지 컬러화 방법 중, 공정이 단순하고 광효율이 비교적 높은 CCM(color changing medium) 컬러화 방법에 의한 유기전계발광 소자에, 본 발명에 따른 어레이 소자와 유기전계발광 소자를 서로 다른 기판에 구성하고, 전도성 스페이서를 통해 두 기판을 연결하는 구조를 적용한 실시예이다.
전술한 CCM 방식에서는, 단파장 빛을 적, 녹, 청 삼원색으로 변환시키는 색변환층(color changing layer) 및 단파장 발광층을 이용하여 풀컬러를 구현하는 것을 특징으로 한다.
도 14는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 유기전계발광 소자의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 어레이 소자(720)가 형성된 제 1 기판(710)과, 유기전계발광 다이오드 소자(E)가 형성된 제 2 기판(730)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 어레이 소자(720)와 유기전계발광 다이오드 소자(E)를 전도성 스페이서(714)로 연결하는 구조에 있어서, 상기 제 2 기판(730)의 투명 기판(700) 내부면에는 적, 녹, 청 색변환층(732a) 및 적, 녹, 청 색변환층(732a)의 컬러별 경계부에 위치하는 블랙매트릭스(732b)를 포함하는 색변환부(732)가 형성되어 있고, 색변환부(732) 하부에는 평탄화층(734)이 형성되어 있으며, 평탄화층(734) 하부에 유기전계발광 다이오드 소자(E)가 형성되어 있으며, 특히 전술한 전도성 스페이서(714)와 접촉되는 유기전계발광 다이오드 소자(E)의 하부면에는 버퍼 전극(740)이 구비되어 있고, 전도성 스페이서(714)는 비저항값이 낮은 금속물질로 이루어진 제 1 전도성 스페이서금속층(714a)와, 제 1 전도성 스페이서 금속층(714a) 상부에 위치하며 연성을 가지는 금속물질로 이루어지고, 실질적으로 버퍼 전극(740)과 접촉되는 제 2 전도성 스페이서 금속층(714b)으로 이루어진 이중층 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
이외에도, 상기 실시예 7에서 제시한 CCM 방식 유기전계발광 소자에 상기 실시예 1 내지 5에 따른 유기전계발광 다이오드 소자용 제 2 전극과 전도성 스페이서간의 접촉구조를 적용할 수 있다.
<실시예 8>
실시예 8은, 섀도우 마스크 공정에 의해 제작된 유기전계발광 다이오드 소자에 본 발명에 따른 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 서로 다른 기판에 구성하고, 두 기판을 전도성 스페이서로 연결하는 구조에 적용한 실시예이다.
도 15는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 유기전계발광 소자의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 어레이 소자(820)가 형성된 제 1 기판(810)과, 유기전계발광 다이오드 소자(E)가 형성된 제 2 기판(830)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 어레이 소자(820)와 유기전계발광 다이오드 소자(E)를 전도성 스페이서(814)로 연결하는 구조에 있어서, 상기 제 2 기판(830)의 투명 기판(800) 내부면에는 제 1 전극(832)이 형성되어 있고, 제 1 전극(832) 하부를 덮는 기판 전면에는 제 1 캐리어 전달층(834a)이 형성되어 있으며, 제 1 캐리어 전달층(834a) 하부에는 서브픽셀 단위로 적, 녹, 청 발광층(834b)이 차례대로 형성되어 있고, 적, 녹, 청 발광층(834b) 하부를 덮는 기판 전면에는 제 2 캐리어 전달층(834c)이 형성되어 있다. 상기 제 1 캐리어 전달층(834a), 발광층(834b), 제 2 캐리어 전달층(834c)은 유기전계발광층(834)을 이루며, 유기전계발광층(834) 하부에는 서브픽셀 단위로 제 2 전극(836) 및 버퍼 전극(838)이 차례대로 형성되어 있다.
상기 제 1 전극(832), 유기전계발광층(834), 제 2 전극(836), 버퍼 전극(838)은 유기전계발광 다이오드 소자(E)를 이룬다.
상기 발광층(834b) 및 제 2 전극(836) 그리고 버퍼 전극(838)은 섀도우 마스크 공정에 의해 서브픽셀 단위로 패터닝된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 전도성 스페이서(814)는 비저항값이 낮은 금속물질로 이루어진 제 1 전도성 스페이서 금속층(814a)와, 제 1 전도성 스페이서 금속층(814a) 상부에 위치하며 연성을 가지는 금속물질로 이루어지고, 실질적으로 버퍼 전극(838)과 접촉되는 제 2 전도성 스페이서 금속층(814b)으로 이루어진 이중층 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
이외에도, 상기 실시예 8에서 제시한 섀도우 마스크 공정을 이용하는 유기전계발광 소자에 상기 실시예 1 내지 5에 따른 유기전계발광 다이오드 소자용 제 2 전극과 전도성 스페이서간의 접촉구조를 적용할 수 있다.
그러나, 본 발명은 상기 실시예들로 한정되지 않고, 본 발명의 취지에 어긋나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 유기전계발광 소자에 의하면 다음과 같은 효과를 가지게 된다.
첫째, 생산수율 및 생산관리 효율을 향상시킬 수 있고, 제품수명을 늘릴 수 있다.
둘째, 상부발광방식이기 때문에 박막트랜지스터 설계가 용이해지고 고개구율/고해상도 구현이 가능하다.
셋째, 기판 상에 유기전계발광 다이오드용 전극을 구성하기 때문에, 재료선택 폭을 넓힐 수 있다.
넷째, 상부발광방식이면서 듀얼패널 타입이기 때문에, 외기로부터 안정적인 제품을 제공할 수 있다.
다섯째, 유기전계발광 다이오드 소자와 전도성 스페이서간의 접촉특성을 향상시킬 수 있다.
Claims (26)
- 화면이 구현되는 최소 단위 영역인 서브픽셀(sub-pixel)이 정의되어 있으며, 서로 일정간격 이격되어 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과;상기 제 1 기판 내부면에 서브픽셀 단위로 형성된 박막트랜지스터를 가지는 어레이 소자와;상기 제 2 기판 내부면에 위치하며, 투광성을 가지는 금속물질로 이루어진 유기전계발광 다이오드 소자용 제 1 전극과;상기 제 1 전극 하부에서 서브픽셀 단위 경계부에 위치하며, 절연물질로 이루어진 격벽과;상기 격벽내 서브픽셀 단위로 형성된 유기전계발광층 및 유기전계발광 다이오드 소자용 제 2 전극과;상기 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자 사이 구간에서 서브픽셀 단위로 위치하며, 상기 박막트랜지스터와 제 2 전극을 전기적으로 연결시키는 전도성 스페이서를 포함하는 유기전계발광 소자.
- 화면이 구현되는 최소 단위 영역인 서브픽셀(sub-pixel)이 정의되어 있으며, 서로 일정간격 이격되어 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과;상기 제 1 기판 내부면에 서브픽셀 단위로 형성된 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자와;상기 제 2 기판 내부면에 위치하며, 단파장을 이용하여 적, 녹, 청 삼원색을 구현하는 색발광부와;상기 색발광부 하부에 위치하며, 투광성을 가지는 금속물질로 이루어진 유기전계발광 다이오드 소자용 제 1 전극과;상기 제 1 전극 하부에서 서브픽셀 단위 경계부에 위치하는 절연물질로 이루어진 격벽과;상기 격벽내 서브픽셀 단위로 차례대로 형성된 단파장 발광층을 가지는 유기전계발광층 및 유기전계발광 다이오드 소자용 제 2 전극과;상기 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자 사이 구간에서 서브픽셀 단위로 위치하며, 상기 박막트랜지스터와 제 2 전극을 전기적으로 연결시키는 전도성 스페이서를 포함하는 유기전계발광 소자.
- 화면이 구현되는 최소 단위 영역인 서브픽셀(sub-pixel)이 정의되어 있으며, 서로 일정간격 이격되어 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과;상기 제 1 기판 내부면에 서브픽셀 단위로 형성된 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자와;상기 제 2 기판 내부면에 위치하며, 투광성을 가지는 금속물질로 이루어진 유기전계발광 다이오드 소자용 제 1 전극과;상기 제 1 전극 하부에 위치하는 유기전계발광층과;상기 유기전계발광층 하부에서 섀도우 마스크(shadow mask)에 의해 서브픽셀 단위로 패턴화된 제 2 전극과;상기 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자 사이 구간에서 서브픽셀 단위로 위치하며, 상기 박막트랜지스터와 제 2 전극을 전기적으로 연결시키는 전도성 스페이서를 포함하는 유기전계발광 소자.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 전도성 스페이서는, 상기 박막트랜지스터 상부에 형성된 패턴이며, 상기 제 2 전극과 접촉되는 전도성 스페이서의 접촉면은 편평한 면으로 이루어진 유기전계발광 소자.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 전도성 스페이서는, 상기 박막트랜지스터 상부에 형성된 패턴이며, 상기 제 2 전극과 접촉되는 전도성 스페이서의 접촉면은 요철부로 이루어진 유기전계발광 소자.
- 제 5 항에 있어서,상기 전도성 스페이서는, 상기 박막트랜지스터 상부에 형성된 패턴이며, 상기 제 2 전극과 접촉되는 전도성 스페이서의 접촉면은 오목볼록한 엠보싱 패턴으로 이루어진 유기전계발광 소자.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 전도성 스페이서는 서브 픽셀 단위로 다수 개 형성되는 유기전계발광 소자.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 제 2 전극과 접촉되는 전도성 스페이서의 단면은 원형, 타원형 중 어느 하나인 유기전계발광 소자.
- 제 5 항에 있어서,상기 박막트랜지스터는, 반도체층과, 상기 반도체층 상의 중앙부에 위치하는 게이트 전극과, 상기 게이트 전극 상부에서 반도체층의 양측과 각각 연결되는 소스 및 드레인 전극으로 이루어지며, 상기 소스 및 드레인 전극을 덮는 상부에는 상기 드레인 전극을 일부 노출시키는 제 1 드레인 콘택홀을 가지며, 상부면이 요철부 패턴으로 이루어진 제 1 전도성 스페이서 물질층과, 상기 제 1 전도성 스페이서 물질층 상부에서 제 1 드레인 콘택홀과 대응되는 위치에서 제 2 드레인 콘택홀을 가지는 금속물질로 이루어진 제 2 전도성 스페이서 물질층으로 이루어진 전도성 스페이서를 포함하는 유기전계발광 소자.
- 제 9 항에 있어서,상기 제 1 전도성 스페이서 물질층을 이루는 물질은 감광성 고분자 물질에서 선택되는 유기전계발광 소자.
- 제 10 항에 있어서,상기 감광성 고분자 물질은, 폴리아크릴레이트(poly acrylate), 폴리이미드(poly imide) 중 어느 하나에서 선택되는 유기전계발광 소자.
- 제 8 항에 있어서,상기 요철부 패턴은 오목볼록한 엠보싱 패턴인 유기전계발광 소자.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 제 1 전극은 정공을 캐리어로 하는 양극이고, 상기 제 2 전극은 전자를 캐리어로 하는 음극이며, 상기 유기전계발광층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층이 차례대로 적층된 구조로 이루어진 유기전계발광 소자.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 전도성 스페이서와 접촉되는 제 2 전극 하부에는 버퍼 전극을 추가로 포함하는 유기전계발광 소자.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 전도성 스페이서는, 비저항값이 낮은 금속물질에서 선택된 제 1 전도성 스페이서 금속층과, 상기 제 1 전도성 스페이서 금속층 상부에 위치하며, 상기 제 2 전극과 연결되고, 연성을 가지는 금속물질에서 선택되는 제 2 전도성 스페이서 금속층으로 이루어지는 유기전계발광 소자.
- 제 14 항에 있어서,상기 버퍼 전극은 알루미늄을 포함하는 금속물질에서 선택되는 유기전계발광 소자.
- 제 14 항에 있어서,상기 버퍼 전극은 스퍼터(sputter)를 이용하여 형성된 전극인 유기전계발광 소자.
- 제 14 항에 있어서,상기 버퍼층은 다중층 구조로 이루어진 유기전계발광 소자.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 전도성 스페이서와 접촉되는 제 2 전극 하부에는 버퍼 전극을 추가로 포함하며, 상기 전도성 스페이서는 비저항값이 낮은 금속물질에서 선택된 제 1 전도성 스페이서 금속층과, 상기 제 1 전도성 스페이서 금속층 상부에 위치하며, 상기 버퍼 전극을 통해 제 2 전극과 연결되고, 연성을 가지는 금속물질에서 선택되는제 2 전도성 스페이서 금속층으로 이루어지는 유기전계발광 소자.
- 제 19 항에 있어서,상기 버퍼 전극은 알루미늄을 포함하는 금속물질에서 선택되는 유기전계발광 소자.
- 제 19 항에 있어서,상기 버퍼 전극은 스퍼터(sputter)를 이용하여 형성된 전극인 유기전계발광 소자.
- 제 19 항에 있어서,상기 버퍼층은 다중층 구조로 이루어진 유기전계발광 소자.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 제 1, 2 기판의 연결테두리부에는 씰패턴이 위치하는 유기전계발광 소자.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 전도성 스페이서는 단일층, 다중층 중 어느 한 적층구조로 이루어지는 유기전계발광 소자.
- 제 5 항에 있어서,상기 전도성 스페이서는 제 2 전극과 다수 개의 접촉점 타입으로 연결되는 유기전계발광 소자.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 유기전계발광 소자는, 상기 유기전계발광층을 통해 발광된 빛을 제 1 전극쪽으로 발광시키는 유기전계발광 소자.
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