KR20040007823A - 유기전계 발광소자와 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기전계 발광소자에 관한 것으로 특히, 유기 전계 발광소자의 제조방법에 관한 것이다.
요약하면, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 제 1 기판에 박막트랜지스터 어레이부를 구성하고, 제 1 기판과 합착되는 제 2 기판에 제 1 전극(양극전극)과 발광층과 제 2 전극(음극전극)을 포함하는 유기 발광부를 구성하는 듀얼 플레이트(dual plate) 구조이다.
이때, 본 발명은 상기 제 2 전극의 상부에 별도의 연결전극을 구성하여, 제 1 기판에 구성된 박막트랜지스터와 접촉하는 제 1 구조와, 상기 제 2 전극의 사이에 이중 격벽을 구성하여, 각 격벽의 상부에 이와 근접하여 구성된 제 2 전극을 증착하여 이를 제 1 기판의 박막트랜지스터와 연결하는 제 2 구조를 제안한다.
전술한 바와 같은 제 1 및 제 2 구조는 박막트랜지스터 어레이부에 직접 유기발광부를 형성하는 것을 피할 수 있으므로 공정 상 어려움을 해소할 수 있고, 개구율을 개선하는 효과가 있다.

Description

유기전계 발광소자와 그 제조방법{The organic electro-luminescence device and method of fabricating of the same}
본 발명은 유기전계 발광소자에 관한 것으로 특히, 제 1 기판에는 박막트랜지스터 어레이부를 구성하고, 이와 합착되는 제 2 기판에는 유기전계 발광부를 구성한 이중 플레이트 구조의 유기전계 발광소자(DPOLED)와 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유기전계 발광소자는 전자(electron) 주입전극(cathode)과 정공(hole) 주입전극(anode)으로부터 각각 전자(electron)와 정공(hole)을 발광층 내부로 주입시켜, 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 결합한 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.
이러한 원리로 인해 종래의 LCD와는 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 소자의 부피와 무게를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 유기전계 발광소자는 고품위 패널특성(저전력, 고휘도, 고반응속도, 저중량)을 나타낸다. 이러한 특성 때문에 OELD는 이동통신 단말기, CHS, PDA, Camcorder, Palm PC등 대부분의 consumer전자 응용제품에 사용될 수 있는 강력한 차세대 디스플레이로 여겨지고 있다.
또한 제조 공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 LCD보다 많이 줄일 수 있는 장점이 있다.
이러한 유기전계 발광소자를 구동하는 방식은 수동 매트릭스형(passive matrix type)과 능동 매트릭스형(active matrix type)으로 나눌 수 있다.
상기 수동 매트릭스형 유기전계 발광소자는 그 구성이 단순하여 제조방법 또한 단순 하나 높은 소비전력과 표시소자의 대면적화에 어려움이 있으며, 배선의 수가 증가하면 할 수록 개구율이 저하되는 단점이 있다.
반면 능동 매트릭스형 유기전계 발광소자는 높은 발광효율과 고 화질을 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 유기전계 발광소자의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 유기전계 발광소자(10)는 투명한 제 1 기판(12)의 상부에 박막트랜지스터(T)어레이부(14)와, 박막트랜지스터 어레이부(14)의 상부에 제 1 전극(16)과 유기 발광층(18)과 제 2 전극(20)이 구성된다.
이때, 상기 발광층(18)은 적(R),녹(G),청(B)의 컬러를 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 상기 각 화소(P)마다 적,녹,청색을 발광하는 별도의 유기물질을패턴하여 사용한다.
상기 제 1 기판(12)이 흡습제(22)가 부착된 제 2 기판(28)과 실런트(26)를 통해 합착되므로서 캡슐화된 유기전계 발광소자(10)가 완성된다.
이때, 상기 흡습제(22)는 캡슐내부에 침투할 수 있는 수분과 산소를 제거하기 위한 것이며, 기판(28)의 일부를 식각하고 식각된 부분에 흡습제(22)를 채우고 테이프(25)로 고정한다.
도 2는 종래의 유기전계 발광소자의 박막트랜지스터 어레이부에 구성되는 단일 화소를 개략적으로 도시한 평면도이다.
일반적으로, 능동 매트릭스형 박막트랜지스터 어레이부는 기판(12)에 정의된 다수의 화소마다 스위칭 소자(TS)와 구동 소자(TD)와 스토리지 캐패시터(storage capacitor : CST)가 구성되며, 동작의 특성에 따라 상기 스위칭 소자(TS) 또는 구동 소자(TD)는 각각 하나 이상의 박막트랜지스터의 조합으로 구성될 수 있다.
이때, 기판(12)은 투명한 절연 기판을 사용하며, 그 재질로는 유리나 플라스틱을 예를 들 수 있다.
도시한 바와 같이, 기판(12)상에 서로 소정 간격 이격 하여 일 방향으로 구성된 게이트 배선(32)과, 게이트 배선(32)과 절연막을 사이에 두고 교차하는 데이터 배선(34)이 구성된다.
동시에, 상기 데이터 배선(34)과 평행하게 이격되며 게이트 배선과 교차하는 전원 배선(35)이 구성된다.
상기 스위칭 소자(TS)와 구동 소자(TD)로 각각 게이트 전극(36,38)과 액티브층(40,42)과 소스 전극(46,48) 및 드레인 전극(50,52)을 포함하는 박막트랜지스터가 사용된다.
전술한 구성에서, 상기 스위칭 소자(TS)의 게이트 전극(36)은 상기 게이트 배선(32)과 연결되고, 상기 소스 전극(46)은 상기 데이터 배선(34)과 연결된다.
상기 스위칭 소자(TS)의 드레인 전극(50)은 상기 구동 소자(TD)의 게이트 전극(38)과 콘택홀(54)을 통해 연결된다.
상기 구동 소자(TD)의 소스 전극(48)은 상기전원 배선(35)과 콘택홀(56)을 통해 연결된다.
또한, 상기 구동 소자(TD)의 드레인 전극(52)은 화소부(P)에 구성된 전극(anode electrode)(16)과 접촉하도록 구성된다.
이때, 상기 전원 배선(35)과 그 하부의 다결정 실리콘층인 제 1 전극(15)은 절연막을 사이에 두고 겹쳐져 스토리지 캐패시터(CST)를 형성한다.
이하, 도 3을 참조하여 전술한 바와 같이 구성된 박막트랜지스터 어레이부를 포함하는 유기전계 발광소자의 단면구성을 설명한다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ`을 따라 절단한 유기전계 발광소자의 단면도이다.(구동소자와 발광부와 스토리지 캐패시터의 단면만을 도시한 도면이다.)
도시한 바와 같이, 유기전계 발광소자는 게이트 전극(38)과, 액티브층(42)과소스 전극(56)과 드레인 전극(52)을 포함하는 구동소자인 박막트랜지스터(TD)가 구성되고, 구동소자(TD)의 상부에는 절연막(57)을 사이에 두고 구동소자(TD)의 드레인 전극(52)과 접촉하는 제 1 전극(16)과, 제 1 전극(16)의 상부에 특정한 색의 빛을 발광하는 발광층(18)과, 발광층(18)의 상부에는 제 2 전극(20)이 구성된다.
상기 구동소자(TD)와는 병렬로 스토리지 캐패시터(CST)가 구성되며, 소스 전극(56)은 스토리지 캐패시터(CST)의 제 2 전극(전원배선)(35)과 접촉하여 구성되며, 상기 제 2 전극(36)의 하부에는 제 1 전극(15)이 구성된다.
상기 구동소자(TD)와 스토리지 캐패시터(CST)와 유기 발광층(18)이 구성된 기판의 전면에는 제 2 전극(20)이 구성된다.
전술한 바와 같은 구성으로 종래의 유기전계 발광소자를 제작할 수 있다.
그러나, 종래의 경우와 같이, 단일 기판 상에 박막트랜지스터 어레이부와 발광부를 형성하는 경우, 박막트랜지스터의 수율과 유기 발광층의 수율의 곱이 박막트랜지스터와 유기 발광층을 형성한 패널의 수율을 결정하게 된다.
따라서, 종래의 경우와 같이 구성된 하판은 상기 유기 발광층의 수율에 의해 패널의 수율이 크게 제한되는 문제점을 가지고 있었다.
특히, 박막트랜지스터가 양호하게 형성되었다 하더라도, 1000Å정도의 박막을 사용하는 유기 발광층의 형성시 이물이나 기타 다른 요소에 의해 불량이 발생하게 되면 패널은 불량등급으로 판정된다.
이로 인하여 양품의 박막트랜지스터를 제조하는데 소요되었던 제반 경비 및 원재료비의 손실로 이어지고, 수율이 저하되는 문제점을 가지고 있었다.
또한, 전술한 바와 같은 하부 발광방식은 인캡슐레이션에 의한 안정성 및 공정이 자유도가 높은 반면 개구율의 제한이 있어 고해상도 제품에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
앞서 설명하지는 않았지만, 상부 발광방식은 빛이 상부로 나오기 때문에 빛이 나아가는 방향이 하부의 박막트랜지스터 어레이부와 무관하여 박막트랜지스터 설계가 용이하고, 개구율 향상이 가능하기 때문에 제품수명 측면에서 유리하지만, 기존의 상부 발광방식 구조에서는 유기전계 발광층 상부에 통상적으로 음극이 위치함에 따라 재료 선택폭이 좁기 때문에 투과도가 제한되어 광효율이 저하되는 점과, 광투과도의 저하를 최소화하기 위해 박막형 보호막을 구성해야 하는 경우 외기를 충분히 차단하지 못하는 문제점이 있었다.
본원 발명은 이를 해결하기 위한 목적으로 제안된 것으로, 상기 박막트랜지스터 어레이부와 발광부를 별도의 기판에 구성한 후 이를 합착한 상부 발광 방식의 유기전계 발광소자와 그 제조방법을 제안한다.
이때, 상기 발광부와 박막트랜지스터 어레이부를 전기적으로 연결하는 수단을 상부 발광부에 구성할 수도 있고, 상부 발광부에 구성된 최상층의 제 2 전극을 직접 하부 박막트랜지스터 어레이부에 접촉하도록 할 수도 있다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 구성은 공정상 어려움을 해소할 수 있고 개구율을 개선할 수 있다.
도 1은 유기전계 발광소자를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 2는 종래의 유기전계 발광소자의 한 화소를 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ`을 따라 절단한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 단면도이고,
도 5a 내지 도 5b는 도 4의 구성 중 박막트랜지스터 어레이부의 제조공정을 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이고,
도 6a 내지 6c는 도 4의 구성 중 발광부의 제조공정을 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이고,
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 단면도이고,
도 8은 도 7에 도시한 발광부의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 9a 내지 도 9b는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ`를 따라 절단하여, 제 2 실시예의 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이고,
도 10a 내지 도 10c는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ`를 따라 절단하여, 제 3 실시예의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
400 : 제 1 기판 499 : 유기전계 발광소자
500 : 제 2 기판 502 : 제 1 전극
506 : 유기 발광층 508 : 제 2 전극
550 : 씰패턴
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 유기전계 발광소자는 서로 이격 하여 구성되고 다수의 화소가 정의된 제 1 기판과 제 2 기판과; 상기 제 1 기판 일면의 각 화소마다 구성되는 스위칭 소자와, 이에 연결된 구동소자와; 상기 제 1 기판과 마주보는 제 2 기판 일면에 구성되는 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 상부에 화소마다 독립적으로 구성된 발광층과; 상기 발광층의 상부에 구성되고, 화소마다 독립적으로 구성된 제 2 전극과; 상기 제 2 전극의 상부에 구성된 연결전극을 포함한다.
상기 스위칭 소자와 구동소자는 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터이고, 구동소자의 소스 전극과 연결되어 신호를 인가하는 전원배선을 더욱 구성된다.
또한, 상기 구동소자와 병렬로 연결되는 스토리지 캐패시터가 더욱 구성된다.
상기 제 1 전극은 상기 발광층에 홀을 주입하는 양극 전극(anode electrode)이고, 제 2 전극은 상기 발광층에 전자를 주입하는 음극 전극(cathode electrode)이며, 제 1 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 형성하고, 제 2 전극은 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg)으로 형성하거나, 리튬플루오린/알루미늄(LIF/Al)의 이중금속층으로 형성한다.
상기 연결전극은 상기 제 2 전극과 동일물질로 구성할 수 있다.
본 발명의 특징에 따른 유기전계 발광소자의 제조방법은 제 1 기판과 제 2 기판을 준비하는 단계와; 상기 제 1 기판 상에 서로 이격하여 일 방향으로 연장된 게이트 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 교차하고 서로 평행하게 이격된 데이터 배선과 전원배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 스위칭 소자를 형성하고, 이에 연결된 구동소자를 상기 전원배선과 접촉하도록 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판과 마주보는 제 2 기판의 일면에 투명한 제 1 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 전극의 상부에 발광층을 형성하는 단계와; 상기 발광층 상부의 각 화소마다 독립적으로 제 2 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 2 전극의 상부에 연결전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 실런트를 이용하여 합착하여, 상기 연결전극과 구동소자가 연결되도록 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 유기전계 발광소자는 서로 이격 하여 구성되고 다수의 화소부가 정의된 제 1 기판과 제 2 기판과; 상기 제 1 기판 일면의 각 화소부 마다 구성되는 스위칭 소자와, 이에 연결된 구동소자와; 상기 제 1 기판과 마주보는 제 2 기판 일면에 구성되는 제 1 전극과; 상기 제 1 전극의 상부에 구성되고, 상기 정의된 화소의 둘레마다 형성된 격벽과; 상기 격벽 안쪽의 제 1 전극 상부에 형성된 발광층과; 상기 발광층과 이에 근접한 격벽에 걸쳐 구성된 제 2 전극을 포함한다.
상기 스위칭 소자와 구동소자는 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터이고, 구동소자의 소스 전극과 연결되어 신호를 인가하는 전원배선이 더욱 구성된다.
상기 구동소자와 병렬로 연결되는 스토리지 캐패시터가 더욱 구성다.
상기 제 1 전극은 상기 발광층에 홀을 주입하는 양극 전극(anode electrode)이고, 제 2 전극은 상기 발광층에 전자를 주입하는 음극 전극(cathode electrode)이다.
상기 격벽은 발광층과 접하는 측면이 발광층의 반대 방향으로 기울어 지도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 유기전계 발광소자의 제조방법은 제 1 기판과 제 2 기판을 준비하는 단계와; 상기 제 1 기판 상에 서로 이격하여 일 방향으로 연장된 게이트 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 교차하고 서로 평행하게 이격된 데이터 배선과 전원배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 스위칭 소자를 형성하고, 이에 연결된 구동소자를 상기 전원배선과 접촉하도록 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판과 마주보는 제 2 기판의 일면에 투명한 제 1 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 전극의 상부에 구성되고, 상기 정의된 화소의 둘레마다 격벽을 형성하는 단계와; 상기 격벽 안쪽의 제 1 전극 상부에 발광층을 형성하는 단계와; 상기 발광층과 격벽에 걸쳐 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
-- 제 1 실시예 --
본 발명의 제 1 실시예의 특징은 제 1 기판에 박막트랜지스터 어레이부가 구성되고 제 2 기판에 유기발광부가 구성되는 유기전계 발광소자의 구성에 있어서, 발광부와 박막트랜지스터 어레이부를 전기적으로 연결하는 연결전극을 발광부의 제 2 전극 상부에 구성하는 것이다.
이하, 도 4는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 개략적인 구성을 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자(99)는 투명한 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)을 실런트(sealant)(300)를 통해 합착하여 구성한다.
상기 제 1 기판(100)의 상부에는 다수의 화소부(발광부)(P)가 정의되고, 각 화소부(P)의 일 측마다 박막트랜지스터(스위칭 소자와 구동소자)(T)와 어레이 배선(미도시)이 구성된다.
상기 제 2 기판(200)의 상부에는 투명한 홀 주입전극인 제 1 전극(202)을 구성한다.
상기 제 1 전극(202)의 상부에는 적색과 녹색과 청색빛을 각각 발광하는 유기 발광층(204)과, 제 2 전극(206)을 차례로 구성한다.
상기 제 2 전극(206)과 구동 소자(TD)의 드레인 전극(122)은, 상기 제 2 전극의 상부에 구성된 연결전극(208)을 통해 간접적으로 연결된다. 즉, 제 1 및 제 2 기판(100,200)을 합착 하면 연결전극(208)이 제 1 기판(100)에 구성된 드레인전극(미도시)과 접촉하게 된다.
이하, 도 5a 내지 도 5b를참조하여, 본 발명에 따른 박막트랜지스터 어레이부의 형성공정을 설명한다.
도 5a 내지 도 5b는본 발명에 따른 유기전계 발광소자이 박막트랜지스터 어레이부의 제조방법을 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
(도 5a 내지 도 5b는도 2의 Ⅲ-Ⅲ`을 절단한 단면도이다. 스토리지 캐패시터부는 생략함.)
도 5a에 도시한 바와 같이, 다수의 화소영역(P)이 정의된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 실리콘 절연물질 그룹 중 선택된 하나로 제 1 절연막인 버퍼층(102)을 형성한다.
상기 버퍼층(102)의 상부에 비정질 실리콘(a-Si:H)을 증착한 후 탈수소화 과정과 열을 이용한 결정화 공정을 진행하여 다결정 실리콘층을 형성하고 패턴하여, 액티브층(104)을 형성한다.
상기 액티브층(104)은 제 1 액티브 영역(104a)과, 제 1 액티브 영역(104a)의 양측을 각각 제 2 액티브 영역(104b)으로 정의한다.
상기 액티브층(104)이 형성된 기판(100)의 전면에 제 2 절연막인 게이트 절연막(106)을 형성한다. 게이트 절연막(106)은 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 형성한다.
이때, 상기 게이트 절연막(106)은 그대로 남겨 둘 수도 있고, 상기 게이트전극(108)과 동일한 형상으로 식각하여 형성할 수 도 있다.
연속하여, 상기 제 1 액티브 영역(104a)상부의 게이트 절연막(106)상에 게이트 전극(108)을 형성한다. 상기 게이트 전극(108)이 형성된 기판(100)의 전면에 3가 또는 4가의 불순물(B 또는 P)을 도핑하여 상기 제 2 액티브 영역(104b)을 오믹 콘택(ohmic contact)영역으로 형성한다.
게이트 전극(108)이 형성된 기판(100)의 전면에 제 3 절연막인 층간 절연막(110)을 형성하고 패턴하여, 상기 제 1 액티브 영역(104a)의 양측에 정의된 제 2 액티브 영역(104b)을 각각 노출하는 제 1 콘택홀(112)과 제 2 콘택홀(114)을 형성한다.
상기 게이트 전극(108)은 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금과 구리(Cu)와 텅스텐(W)과 탄탈륨(Ta)과 몰리브덴(Mo)을 포함한 도전성 금속그룹 중 선택된 하나로 형성하고, 층간 절연막(110)은 전술한 바와 같은 절연물질 그룹 중 선택된 하나로 형성한다.
도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 층간 절연막(110)이 형성된 기판(100)의 전면에 제 2 금속층을 형성한 후 패턴하여, 상기 노출된 제 2 액티브 영역(104b)에 각각 접촉하는 소스 전극(116)과 드레인 전극(118)을 형성한다.
연속하여, 상기 소스 및 드레인 전극(116,118)이 형성된 기판(100)의 전면에 전술한 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나 또는 경우에 따라서는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착 또는 도포하여 제 4 절연막인 보호막(120)을 형성한다.
다음으로, 상기 보호막(120)을 패턴하여 상기 각 구동소자(T)의 드레인 전극(118)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(122)을 형성한다.
(전술한 공정 중, 도시하지는 않았지만, 상기 구동 소자와 연결되는 스위칭 소자는 구동소자와 동일한 공정으로 형성하며, 상기 스위칭 소자의 드레인 전극과 상기 구동소자의 게이트 전극을 연결하는 공정을 진행한다.
또한, 상기 스위칭 소자의 게이트 전극을 형성하는 공정에서 도 4에서 설명하였던 게이트배선을 형성하고, 스위칭 소자의 소스 및 드레인 전극을 형성하는 공정 중 상기 소스전극과 연결되는 데이터배선과 이와는 평행하게 이격된 전원배선을 형성하는 공정을 진행한다. 이때, 상기 전원배선은 구동소자의 소스전극과 연결된다. 또한, 상기 구동소자와 병렬로 스토리지 캐패시터를 더욱 구성할 수 있다. --도 2 참조.)
전술한 공정을 통해 본 발명에 따른 박막트랜지스터 어레이기판을 형성할 수 있다.
이하, 도 6a 내지 도 6c를 통해, 상기 어레이기판과 접촉하는 발광부의 형성공정을 설명한다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 발광부의 제조공정을 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(200)상에 제 1 전극(202)을 형성한다.
상기 제 1 전극(202)은 유기 발광층(미도시)에 홀(hole)을 주입하는 홀 주입 전극으로 주로 투명하며 일 함수(work function)가 높은 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 증착하여 형성한다.
다음으로, 도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 전극(202)의 상부에 상기 각 화소 영역(P)에 대응하여 위치하고 적(R), 녹(G), 청색(B)의 빛을 발광하는 유기 발광층(204)을 형성한다.
이때, 상기 유기 발광층(204)은 단층 또는 다층으로 구성할 수 있으며, 상기 유기막이 다층으로 구성될 경우에는, 주발광층(204a)에 홀 수송층(Hole Transporting Layer)(204c)과 전자 수송층(Electron Transporting Layer : ETL)(204b)을 더욱 구성한다.
다음으로, 도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 발광층(204)의 상부에 제 2 전극(206)을 증착하는 공정을 진행한다.
상기 제 2 전극(206)은 각 화소영역(P)에 대응하여 위치하며, 서로 독립되도록 구성한다.
상기 제 2 전극(206)을 형성하는 물질은 알루미늄(Al)과 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg)중 선택된 하나로 형성하거나 리튬플루오린/알루미늄(LIF/Al)의 이중 금속층으로 형성할 수 있다.
다음으로, 상기 제 2 전극(206)의 상부에 제 2 전극(206)과 동일한 물질로 소정의 높이를 가지는 연결전극(208)을 형성한다.
이때, 상기 연결전극(208)은 상기 드레인 전극(도 5b의 118)과 대응하는 위치에 구성하여야 한다.
전술한 바와 같은 공정을 통해 본 발명에 따른 유기 발광부를 형성할 수 있으며, 상기 앞서 설명한 공정에서 제작한 박막트랜지스터 어레이기판과 상기 유기발광부가 구성된 기판을 합착하게 되면 도 4와 같은 유기전계 발광소자를 제작할 수 있다.
이하, 제 2 실시예를 통해 본 발명의 변형예를 설명한다.
-- 제 2 실시예--
본 발명의 제 2 실시예는 상기 발광부에 형성되는 최상층 전극인 음극 전극을 각 화소마다 독립적으로 형성하기 위한 격벽을 형성하되 이를 각 화소의 둘레에 형성하고, 화소에 구성된 유기발광층과 격벽에 걸쳐 제 2 전극을 형성하는 것을 특징으로 한다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자(499)는 투명한 제 1 기판(400)과 제 2 기판(500)을 실런트(sealant)(550)를 통해 합착하여 구성한다.
상기 제 1 기판(400)의 상부에는 다수의 화소부(발광부)(P)가 정의되고, 각 화소부(P)의 일측마다 박막트랜지스터(스위칭 소자와 구동소자)(T)와 어레이 배선(미도시)이 구성된다.
상기 제 2 기판(500)의 상부에는 투명한 홀 주입전극인 제 1 전극(502)을 구성한다.
상기 제 1 전극(502)의 상부에는 격벽(504)을 형성하되, 상기 정의된 화소 (P)마다 둘레에 형성한다.
상기 격벽(504)으로 둘러진 화소(P)에 대응하는 제 1 전극(502)의 상부에 적색과 녹색과 청색빛을 각각 발광하는 유기 발광층(506)을 구성하고, 유기 발광층(506)의 상부에 발광층(506)과 격벽(504)에 걸쳐 제 2 전극(508)을 구성한다.
따라서, 상기 격벽(504)의 상부에 증착된 제 2 전극(508)의 일부는 제 1 기판 상에 구성된 박막트랜지스터와 전기적으로 접촉하게 된다.
이하 도 8을 참조하여, 상기 격벽의 형상을 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광부의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 기판(500) 상에 다수의 화소(발광부)(P)가 정의되어 있고, 상기 정의된 화소(P)마다 둘레에 사각형상의 격벽(504)을 형성한다.
상기 격벽(504)내부의 제 1 전극(502) 상부에 발광층(506)을 구성하고, 상기 발광층(506)과 격벽(504)에 걸쳐 제 2 전극(508)을 구성한다.
이하, 도 9a 내지 도 9b를 참조하여, 제 2 실시예에 따른 유기발광부의 제조공정을 설명한다.(박막트랜지스터 어레이부는 제 1 실시예에서 설명하였으므로 이를 생략한다.)
도 9a 내지 도 9b는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ`를 따라 절단하여, 본 발명의 공정 순서에따라 도시한 공정 단면도이다.
먼저, 도 9a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(500)상에 투명한 제 1 전극(502)을 형성한다.
상기 제 1 전극(502)은 유기 발광층(미도시)에 홀(hole)을 주입하는 홀 주입 전극으로 주로 투명하며 일 함수(work function)가 높은 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 증착하여 형성한다.
다음으로, 상기 제 1 전극(502)의 상부에 포토레지스트 (photo-resist)또는 유기 물질을 도포한 후 패턴하여, 격벽(504)을 형성한다.
상기 격벽(504)은 평면적으로, 화소마다(P) 화소의 둘레에 폐루프로 구성되며, 바람직하게 격벽(504)의 형상은 사각 형상으로 구성한다.
따라서, 도시한 바와 같이 이웃한 화소(P)마다 형성된 격벽(504)은 단면적으로 서로 근접하여 구성된다.
다음으로, 도 9b에 도시한 바와 같이, 상기 격벽(504)이 형성된 제 1 전극(502)의 상부에 적(R), 녹(G), 청색(B)의 빛을 발광하는 유기 발광층(506)을 형성한다.
이때, 상기 유기 발광층(506)은 단층 또는 다층으로 구성할 수 있으며, 상기 유기막이 다층으로 구성될 경우에는, 발광층(506a)에 홀 수송층(Hole Transporting Layer)(506b)과 전자 수송층(Electron Transporting Layer : ETL)(506c)을 더욱 구성한다.
다음으로, 상기 발광층(506)과 이에 근접한 격벽의 상부에 걸쳐 제 2전극(508)을 증착하는 공정을 진행한다.
이때, 격벽(504)의 측면이 역테이퍼 형상이므로 상기 제 2 전극(508)이 제대로 층착되지 않을 수 도 있기 때문에, 제 2 전극(508)을 증착하는 공정에서 상기 기판(500)을 소정의 각으로 기울여 증착하는 방법을 사용하면 발광층(506)과 격벽(504)의 측면과 격벽의 상부까지 제대로 증착 될 수 있다.
상기 제 2 전극(508)을 형성하는 물질은 알루미늄(Al)과 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg)중 선택된 하나로 형성하거나 리튬플루오린/알루미늄(LIF/Al)의 이중 금속층으로 형성할 수 있다.
이하, 제 3 실시예를 통해 본 발명에 따른 변형예를 설명한다.
-- 제 3 실시예 --
제 3 실시예는 제 2 실시예에 따른 발광부의 구성에서, 제 2 전극이 증착된 격벽의 일 측면을 식각하여 테이터 형상으로 구성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 10a 내지 도 10c를 참조하여, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광부의 제조방법을 설명한다.
먼저, 도 10a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(600)상에 투명한 제 1 전극(602)을 형성한다.
상기 제 1 전극(602)은 유기 발광층(미도시)에 홀(hole)을 주입하는 홀 주입 전극으로 주로 투명하며 일 함수(work function)가 높은 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 증착하여 형성한다.
다음으로, 상기 제 1 전극(602)의 상부에 포토레지스트(photo-resist)또는 유기 물질을 도포한 후 패턴하여, 격벽(604)을 형성한다.
상기 격벽(604)은 평면적으로, 화소마다(P) 화소의 둘레에 사각형상으로 구성되어 진다.
따라서, 도시한 바와 같이 이웃한 화소(P)마다 형성된 격벽(604)은 단면적으로 서로 근접하여 구성된다.
다음으로 도 10b에 도시한 바와 같이, 상기 격벽(604)의 일 측면을 테이퍼 형상으로 형성한다.
자세히 설명하면, 상기 격벽(604)이 형성된 기판(600)을 소정의 기울기로 기울여 에싱(ashing)하게 되면 격벽(604)의 일부 높이부터 측면이 깍여져 테이터(taper) 형상이 된다.
이와 같이 하면, 이후 공정에서 상기 격벽(604)의 측면을 따라 상부면에 증착하게 되는 제 2 전극의 증착불량을 미리 방지할 수 있는 장점이 있다.
이때, 상기 격벽(604)의 테이퍼 형상은 발광층과 근접한 격벽의 측면이 모두 테이퍼지게 구성되는 것이 바람직하다.
전술한 방법 이외에도 격벽의 측면을 테이퍼지게 형성하는 방법은 다양하게 시도될 수 있다.
상기 격벽을 형성한 다음, 도 10c에 도시한 바와 같이, 상기 격벽(604) 안쪽의 제 1 전극(602) 상부에 적(R), 녹(G), 청색(B)의 빛을 발광하는 유기 발광층(606)을 형성한다.
이때, 상기 유기 발광층(606)은 단층 또는 다층으로 구성할 수 있으며, 상기 유기막이 다층으로 구성될 경우에는, 발광층(606a)에 홀 수송층(Hole Transporting Layer)(606b)과 전자 수송층(Electron Transporting Layer : ETL)(606c)을 더욱 구성한다.
다음으로, 상기 발광층(606)과 접하는 격벽(604)의 상부에 걸쳐 제 2 전극(608)을 증착하는 공정을 진행한다.
이때, 격벽(604)의 측면이 테이퍼 형상이므로 제 2 전극(608)이 증착되는 동안 단선 불량이 발생하지 않는다.
상기 제 2 전극(608)을 형성하는 물질은 알루미늄(Al)과 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg)중 선택된 하나로 형성하거나 리튬플루오린/알루미늄(LIF/Al)의 이중 금속층으로 형성할 수 있다.
전술한 공정을 통해 본 발명에 따른 능동 매트릭스형 유기전계 발광소자를 제작할 수 있다.
본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 아래와 같은 효과가 있다.
첫째, 상부 발광형이므로 하부 어레이패턴의 형상에 영향을 받지 않으므로 고 개구율을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 박막트랜지스터의 디자인에 대해서도 하판의 화소영역 내에서 자유롭게 박막트랜지스터를 배치할 수 있기 때문에 자유도를 충분히 얻을 수 있다.
그리고, 종래의 상부 발광형의 박막형 보호막으로 외기를 차단할 수 없었던 문제를 해결할 수 있다.
둘째, 상기 유기전계 발광층을 박막트랜지스터 어레이패턴의 상부에 구성하지 않고 별도로 구성하기 때문에, 공정 중 상기 박막트랜지스터에 미칠 수 있는 영향들을 고려하지 않아도 되므로 수율을 향상하는 효과가 있다.
또한, 박막트랜지스터 어레이부의 공정 완료후 이를 검사하여 양호한 하판을 선택하고, 또한 발광부도 양호한 상판을 선택하여 합착할 수 있기 때문에 수율향상효과가 있고, 또한 별도 기판으로 구성되므로 인하여 생산관리 측면에서도 양호한 특성을 나타낼 수 있다.
넷째, 격벽의 상부에 제 2 전극을 증착함으로서 발광부의 제 2 전극과 박막트래지스터 어레이부와의 접촉을 원활히 하여 수율을 개선하는 효과가 있다.

Claims (31)

  1. 서로 이격 하여 구성되고 다수의 화소가 정의된 제 1 기판과 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 일면의 각 화소마다 구성되는 스위칭 소자와, 이에 연결된 구동소자와;
    상기 제 1 기판과 마주보는 제 2 기판 일면에 구성되는 제 1 전극과;
    상기 제 1 전극 상부에 화소마다 독립적으로 구성된 발광층과;
    상기 발광층의 상부에 구성되고, 화소마다 독립적으로 구성된 제 2 전극과;
    상기 제 2 전극의 상부에 구성된 연결전극을
    을 포함하는 유기전계 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자와 구동소자는 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터인 유기전계 발광소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동소자의 소스 전극과 연결되어 신호를 인가하는 전원배선이 더욱 구성된 유기전계 발광소자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동소자와 병렬로 연결되는 스토리지 캐패시터가 더욱 구성된 유기전계 발광소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 발광층에 홀을 주입하는 양극 전극(anode electrode)이고, 제 2 전극은 상기 발광층에 전자를 주입하는 음극 전극(cathode electrode)인 유기전계 발광소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)인 유기전계 발광소자.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg)을 포함하는 금속 중 선택된 하나로 구성한 유기전계 발광소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결전극은 상기 제 2 전극과 동일물질로 구성된 유기전계 발광소자.
  9. 제 1 기판과 제 2 기판을 준비하는 단계와;
    상기 제 1 기판 상에 서로 이격하여 일 방향으로 연장된 게이트 배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 교차하고 서로 평행하게 이격된 데이터 배선과 전원배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 스위칭 소자를 형성하고, 이에 연결된 구동소자를 상기 전원배선과 접촉하도록 형성하는 단계와;
    상기 제 1 기판과 마주보는 제 2 기판의 일면에 투명한 제 1 전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 전극의 상부에 발광층을 형성하는 단계와;
    상기 발광층 상부의 각 화소마다 독립적으로 제 2 전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 2 전극의 상부에 연결전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 기판과 제 2 기판을 실런트를 이용하여 합착하여, 상기 연결전극과 구동소자가 연결되도록 하는 단계
    를 포함하는 유기전계 발광소자 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자와 구동소자는 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터인 유기전계 발광소자 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 구동소자와 병렬로 연결되는 스토리지 캐패시터가 더욱 구성된 유기전계 발광소자 제조방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 발광층에 홀을 주입하는 양극 전극(anode electrode)이고, 제 2 전극은 상기 발광층에 전자를 주입하는 음극 전극(cathode electrode)인 유기전계 발광소자 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)인 유기전계 발광소자 제조방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg)을 포함하는 금속 중 선택된 하나로 구성한 유기전계 발광소자 제조방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 연결전극은 상기 제 2 전극과 동일물질로 구성된 유기전계 발광소자 제조방법.
  16. 서로 이격 하여 구성되고 다수의 화소부가 정의된 제 1 기판과 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 일면의 각 화소부 마다 구성되는 스위칭 소자와, 이에 연결된 구동소자와;
    상기 제 1 기판과 마주보는 제 2 기판 일면에 구성되는 제 1 전극과;
    상기 제 1 전극의 상부에 구성되고, 상기 정의된 화소의 둘레마다 형성된 격벽과;
    상기 격벽 안쪽의 제 1 전극 상부에 형성된 발광층과;
    상기 발광층과 이에 근접한 격벽에 걸쳐 구성된 제 2 전극
    을 포함하는 유기전계 발광소자.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자와 구동소자는 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터인 유기전계 발광소자.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 구동소자의 소스 전극과 연결되어 신호를 인가하는 전원배선이 더욱 구성된 유기전계 발광소자.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 구동소자와 병렬로 연결되는 스토리지 캐패시터가 더욱 구성된 유기전계 발광소자.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 발광층에 홀을 주입하는 양극 전극(anode electrode)이고, 제 2 전극은 상기 발광층에 전자를 주입하는 음극 전극(cathode electrode)인 유기전계 발광소자.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)인 유기전계 발광소자.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg)을 포함하는 금속 중 선택된 하나로 구성한 유기전계 발광소자.
  23. 제 16 항에 있어서,
    상기 격벽은 발광층과 접하는 측면이 발광층의 반대 방향으로 기울어 지도록 구성된 유기전계 발광소자.
  24. 제 1 기판과 제 2 기판을 준비하는 단계와;
    상기 제 1 기판 상에 서로 이격하여 일 방향으로 연장된 게이트 배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 교차하고 서로 평행하게 이격된 데이터 배선과 전원배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 스위칭 소자를 형성하고, 이에 연결된 구동소자를 상기 전원배선과 접촉하도록 형성하는 단계와;
    상기 제 1 기판과 마주보는 제 2 기판의 일면에 투명한 제 1 전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 전극의 상부에 구성되고, 상기 정의된 화소의 둘레마다 격벽을 형성하는 단계와;
    상기 격벽 안쪽의 제 1 전극 상부에 발광층을 형성하는 단계와;
    상기 발광층과 격벽에 걸쳐 제 2 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 유기전계 발광소자 제조방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자와 구동소자는 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터인 유기전계 발광소자 제조방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 구동소자의 소스 전극과 연결되어 신호를 인가하는 전원배선이 더욱 구성된 유기전계 발광소자 제조방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 구동소자와 병렬로 연결되는 스토리지 캐패시터가 더욱 형성된 유기전계 발광소자 제조방법.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 발광층에 홀을 주입하는 양극 전극(anode electrode)이고, 제 2 전극은 상기 발광층에 전자를 주입하는 음극 전극(cathode electrode)인 유기전계 발광소자 제조방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)인 유기전계 발광소자 제조방법.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg)을 포함하는 금속 중 선택된 하나로 구성한 유기전계 발광소자 제조방법.
  31. 제 24 항에 있어서,
    상기 격벽은 발광층과 접하는 측면이 발광층의 반대 방향으로 기울어 지도록 형성된 유기전계 발광소자 제조방법.
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