KR20050068441A - 유기전계 발광소자와 그 제조방법 - Google Patents

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김옥희
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/22—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers

Abstract

본 발명은 유기전계 발광소자에 관한 것으로, 특히 별도의 컬러수단(컬러필터층, CCM층)을 포함하는 듀얼플레이트 구조의 유기전계 발광소자에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 발광부와 박막트랜지스터 어레이부를 별도의 기판에 구성하고 상기 발광부에 유기 발광층 외에 별도의 컬러표시 수단(CCM층과 컬러필터층)을 구성한다.
전술한 구성에서, 상기 유기 발광부와 컬러 표시수단 사이에 유기막과 무기막을 복층으로 4층이상 적층한 버퍼층(buffer layer)을 형성하는 것을 특징으로 한다. 상기 버퍼층은 컬러수단을 평탄화하는 기능뿐 아니라, 이후 유기 발광부의 양극 전극을 스퍼터링하는 공정에서 상기 컬러수단을 보호하는 보호막의 기능을 한다.
특히, 상기 컬러수단으로부터 유기 발광부로 수분 및 이물질이 침투하는 것을 차폐하는 기능을 하여, 유기발광부의 수명을 연장할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 어레이부와 발광부를 별도로 구성하기 때문에, 탑에미션(top emission)방식으로 구동하는 것이 가능하여, 고개구율 및 고휘도를 구현할 수 있고 생산관리의 측면에서 양호한 장점이 있다.

Description

유기전계 발광소자와 그 제조방법{The organic electro-luminescence device and method for fabricating of the same}
본 발명은 유기전계 발광소자에 관한 것으로 특히, 유기 발광부와 컬러수단(컬러필터 및 CCM(color medium change)층)사이에 무기 절연막과 유기 절연막을 교대로 사층 이상으로 구성된 버퍼층을 포함하는 듀얼플레이트 구조의 유기전계 발광소자와 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유기전계 발광소자는 전자 주입전극(cathode electrode)과 정공 주입전극(anode electrode)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 박막 액정표시소자와는 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 소자의 부피와 무게를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 유기전계 발광소자는 고품위 패널특성(저 전력, 고휘도, 고 반응속도, 저중량)을 나타낸다. 이러한 특성 때문에 OLED는 이동통신 단말기, CNS(Car Navigation System), 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 능동 매트릭스형 유기전계 발광소자의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 유기전계 발광소자(10)는 투명하고 유연성이 있는 제 1 기판(12)의 상부에 박막트랜지스터(T) 어레이부(14)와, 상기 박막트랜지스터 어레이부(14)의 상부에 화소마다 독립적으로 패턴된 제 1 전극(16)과, 유기 발광층(18)과, 유기 발광층 상부의 기판의 전면에 제 2 전극(20)을 구성한다.
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 유기물질을 패턴하여 사용한다.
상기 제 1 기판(12)이 흡습제(22)가 부착된 제 2 기판(28)과 실런트(26)를 통해 합착됨으로써 유기전계 발광소자(10)가 완성된다.
이때, 상기 흡습제(22)는 캡슐내부에 침투할 수 있는 수분을 제거하기 위한 것이며, 기판(28)의 일부를 식각하고 식각된 부분에 분말형태의 흡습제(22)를 놓고 테이프(25)를 부착함으로서 흡습제(22)를 고정한다.
전술한 바와 같은 구성은, 투명한 양극전극(16)이 어레이부에 형성되어 하부 발광식으로 동작하게 된다.
전술한 바와 같은 유기전계 발광소자의 한 화소에 대한 구성을 이하, 도 2의 등가회로도를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 종래의 유기전계 발광소자의 한 화소에 해당하는 등가회로도이다.
도시한 바와 같이, 기판(30)의 일 방향으로 게이트 배선(36)과 이와는 수직하게 교차하는 데이터 배선(49)이 구성된다.
상기 데이터 배선(49)과 게이트 배선(36)의 교차지점에는 스위칭 소자(TS)가 구성되고, 상기 스위칭 소자(TS)와 전기적으로 연결된 구동 소자(TD)가 구성된다.
이때, 상기 구동 소자(TD)는 p타입 박막트랜지스터이기 때문에, 박막트랜지스터의 소스 전극(52)과 게이트 전극(34)사이에 스토리지 캐패시터(CST)가 구성되고, 상기 구동 소자(TD)의 드레인 전극(54)은 유기 발광층(E)의 양극 전극(도 1의 16, anode electrode)과 접촉하여 구성된다.
전술한 구성에서, 상기 구동소자(TD)의 게이트 전극(34)과 소스 전극(52)사이에 스토리지 캐패시터(CST)가 구성된다.
상기 구동 소자(TD)의 소스 전극(52)과 전원배선(62)을 연결하여 구성한다.
전술한 바와 같이 구성된 유기전계 발광소자의 동작특성을 이하, 간략히 설명한다.
먼저, 상기 스위칭 소자(TS)의 게이트 전극(32)에 게이트 신호가 인가되면 상기 데이터 배선(49)을 흐르는 전류 신호는 상기 스위칭 소자(TS)를 통해 전압 신호로 바뀌어 구동 소자(TD)의 게이트 전극(34)에 인가된다.
이와 같이 하면, 상기 구동 소자(TD)가 동작되어 상기 발광부(E)에 흐르는 전류의 레벨이 정해지며 이로 인해 유기발광층은 그레이 스케일(grey scale)을 구현할 수 있게 된다.
이때, 상기 스토리지 캐패시터(CST)에 저장된 신호는 상기 게이트 전극(34)의 신호를 유지하는 역할을 하기 때문에, 상기 스위칭 소자(TS)가 오프 상태가 되더라도 다음신호가 인가될 때까지 상기 발광부(E)에 흐르는 전류의 레벨을 일정하게 유지할 수 있게 된다.
상기 스위칭 소자(TS)와 구동 소자(TD)는 비정질 박막트랜지스터 또는 다결정 박막트랜지스터로 구성할 수 있으며, 비정질 박막트랜지스터는 다결정 박막트랜지스터에 비해 간편한 공정으로 제작할 수 있다는 장점이 있다.
그런데, 전술한 종래의 유기전계 발광소자는 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, 종래의 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.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 목적으로 제안된 것으로, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자를 상부 발광식인 듀얼 플레이트구 조로 형성한다.
특히, 상기 유기발광부에 별도의 컬러수단(컬러 필터층, 컬러변환층CCM, color change medium))을 더욱 구성하되, 컬러수단과 유기 발광부 사이에 유기 절연막과 무기 절연막이 교대로 구성된 4층 이상의 버퍼층을 더욱 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조의 유기전계 발광소자는, 종래의 구조와 달리 투명한 애노드전극(anode)층이 기판의 상부에 위치할 수 있으므로, 탑에미션(top emission)방식으로 동작이 가능하여 개구영역을 더욱 확보할 수 있어 고휘도를 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 하부 어레이부를 설계할 때 개구영역에 대해 고려할 필요가 없기 때문에 설계의 자유도가 매우 높고, 어레이부와 발광부를 별도로 제작하기 때문에 불량이 발생하여도 불량난 기판만을 교체하면 되므로 생산 수율을 개선할 수 있는 장점이 있다.
더욱이, 상기 컬러수단과 유기 발광부 사이에 위치한 버퍼층을 두텁게 구성함으로써, 컬러수단을 평탄화하는 기능뿐 아니라, 이후 유기 발광부의 양극 전극을 스퍼터링하는 공정에서 상기 컬러수단을 보호하는 보호막의 기능을 한다. 특히, 상기 컬러수단으로부터 유기발광부로 수분 및 이물질이 침투하는 것을 차폐는 기능을 하여, 유기발광부의 수명을 연장할 수 있는 장점이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기전계 발광소자는
이격 하여 구성되고 다수의 화소 영역이 정의된 제 1 기판과, 제 2 기판과;
상기 제 1 기판 상에, 상기 화소 영역의 일측과 이에 수직한 타측에 대응하여 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 위치하고, 각각 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극으로 구성된 스위칭 소자와 구동소자와; 상기 제 2 기판의 일면에 구성된 컬러수단과; 상기 컬러수단의 상부에 구성되고, 유기 절연막과 무기 절연막이 교대로 적층된 4층 이상의 버퍼층과; 상기 버퍼층의 상부에 구성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극의 상부에 구성된 발광층과; 상기 발광층의 상부에 상기 화소 영역마다 독립적으로 구성되고, 상기 구동소자와 연결된 제 1 전극을 포함한다.
상기 구동 소자와 연결된 전원배선이 더욱 구성되며, 상기 제 1 전극은 양극 전극(anode electrode)이고, 상기 제 2 전극은 음극 전극(cathode electrode)이다.
상기 컬러 수단은, 컬러 필터 또는 CCM층(color change medium)이거나, 컬러 필터와 CCM층이 적층되어 구성되며, 상기 컬러 수단에 CCM층을 포함할 경우, 상기 유기 발광층은 청색을 발광하는 유기물질로 구성된다.
본 발명의 특징에 따른 유기전계 발광소자 제조방법은 제 1 기판과, 제 2 기판에 다수의 화소 영역을 정의하는 단계와; 상기 제 1 기판 상에, 상기 화소 영역의 일측과 이에 수직한 타측에 대응하여 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 스위칭 소자와 구동소자를 형성하는 단계와;
상기 제 2 기판의 일면에 컬러수단을 형성하는 단계와; 상기 컬러수단의 상부에 구성되고, 유기 절연막과 무기 절연막이 교대로 적층된 4층 이상의 버퍼층을 형성하는 단계와; 상기 버퍼층의 상부에 제 1 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 전극의 상부에 유기 발광층을 형성하는 단계와; 상기 유기 발광층의 상부에 상기 화소 영역마다 독립적으로 구성되고, 상기 구동소자와 연결된 제 1 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제 1 전극은 양극 전극(anode electrode)이고, 상기 제 2 전극은 음극 전극(cathode electrode)이며, 상기 양극 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 포함하는 일 함수가 큰 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로 형성하고, 상기 음극 전극은 알루미늄(Al)과 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg),리튬플루오린/알루미늄(LIF/Al)의 이중 금속을 포함하는 일 함수가 작은 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나로 형성한다.
상기 버퍼층을 구성하는 유기 절연막은 일반적으로 벤조사이클로부텐(BCB), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드(polyamide)등을 포함하는 투명한 유기절연물질 그룹 중 선택하여 형성하고, 상기 무기 절연막은 질화 실리콘(SiNX), 산화 실리콘(SiO2), 산화 알루미늄(Al2O3) 등을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택하여 형성한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
-- 실시예 --
본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 상부 발광식 듀얼플레이트 구조이며, 컬러수단을 더욱 구비한 구조에 있어서, 컬러수단과 유기 발광부 사이에 두텁게 버퍼층(buffer layer)을 구성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 3은 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자의 구성을 도시한 확대 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 듀얼 플레이트 구조의 유기전계 발광소자(99)는 박막트랜지스터(T)와 어레이부가 구성된 어레이기판(AS)과, 컬러수단(CF)과 유기 발광부(EL)가 구성된 발광기판(ES)으로 구성된다.
상기 어레이기판(AS)과 발광기판(ES)은 실런트(300)를 이용하여 합착한다.
상기 어레이기판(AS)과 발광 기판(ES)을 다수의 화소 영역(P)으로 정의하고도시하지는 않았지만, 어레이기판(AS)에는 투명한 제 1 기판(100)상에 스위칭 소자(미도시)와 이에 연결된 구동 소자(TD)를 구성한다.
상시 스위칭 소자(미도시)와 구동 소자(TD)는 화소 영역(P)마다 형성한다.
상기 발광기판(ES)은 투명한 제 2 기판(200)상에 먼저, 각 화소영역의 경계에 블랙매트릭스(202)를 구성하고, 각각 화소 영역(P)마다 컬러수단(204a,204b,204c)을 별도로 패턴하여 구성한다.
상기 컬러 수단(204a,204b,204c)은 제 2 기판(200)의 하부에 컬러필터층 또는 CCM(color change medium)층을 구성하거나, 컬러필터층과 CCM층을 적층하여 구성한다.
상기 컬러수단(204a,204b,204c)의 하부에는 유기 절연막(206,210)과 무기 절연막(208,212)을 교대로 4층 이상으로 적층한 버퍼층(BF)을 구성한다.
상기 버퍼층(BF)의 하부에는 유기 발광부(EL)의 제 1 전극인 양극 전극(anode electrode)(214)을 구성하고, 제 1 전극(214)의 하부에는 유기 발광층(220)을 구성하고, 유기 발광층(220)의 하부에는 제 2 전극인 음극 전극(222,cathode electrode)을 구성한다.
상기 음극 전극(222)은 화소 영역(P)마다 독립적으로 패턴하며, 어레이기판(AS)의 구동 소자(TD)와 연결하여 구성하는데 이때, 두 기판(AS,ES)의 갭을 고려하여 소정 높이를 가지는 연결 전극(400)을 음극 전극(222)과 구동소자(TD)사이에 구성할 수 있다.
전술한 구성에서, 상기 컬러 수단(204a,204b,204c)에 CCM층을 사용할 경우에는, 하부 유기 발광층(220)은 화소영역 마다 청색을 발광하는 유기 물질을 패턴하여 구성하며, 청색 빛이 상기 CCM층에 흡수되면 상기 CCM층은 적색과 녹색과 청색의 빛을 발광하게 된다.
이때, 상기 CCM층은 각 색을 발광하는 물질이 다르므로, 각 화소 영역마다 별도로 패턴하여 형성한다.
본 발명의 특징적인 구성은, 상기 컬러수단(204a,204b,204c)과 유기 발광부 (EL)사이에 유기 절연막(206,210)과 무기 절연막(208,212)을 교대로 4층 이상을 적층한 버퍼층(BF)을 형성하는 것이다.
상기 버퍼층(BF)은 상기 컬러수단(204a,204b,204c)을 평탄화 하는 기능뿐 아니라, 유기 발광부의 제 1 전극(양극 전극)을 스퍼터링하는 공정에서 상기 컬러수단을 보호하는 보호막의 기능을 한다. 특히, 상기 컬러수단으로부터 유기발광부로 수분 및 이물질이 침투하는 것을 차폐는 기능을 하여, 유기발광부의 수명을 연장할 수 있는 장점이 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유기전계 발광소의 발광부(발광기판)의 제조방법을 설명한다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 발광부(발광기판)의 제조방법을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(200)상에 다수의 화소 영역(P)을 정의한다.
상기 화소 영역(P)의 경계에 대응하는 기판의 일면에 블랙수지(black resin) 또는 크롬(Cr)과 같은 불투명한 금속층으로 블랙 매트릭스(202)를 형성한다.
다음으로, 상기 화소 영역(P)에 대응하여 컬러 필터(B1) 혹은 CCM층(B2) 또는 이들의 조합(B1,B2)으로 이루어진 컬러수단(204a,204b,204c)을 형성한다.
상기 컬러 수단(204a,204b,204c)은 적색과 녹색과 청색의 컬러를 나타내며, 각 색을 표현하는 컬러수단(204a,204b,204c)을 상이 다수의 화소 영역(P)에 순차 형성한다.
도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 블랙 매트릭스(202)와 컬러 수단(204a,204b,204c)이 형성된 기판(200)의 전면에 투명한 유기 절연막(206,210)과 무기 절연막(208,212)을 교대로 순차 적층된 4층 이상으로 구성한 버퍼층(BF)을 형성한다.
상기 유기 절연막(206,210)은 일반적으로 벤조사이클로부텐(BCB), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드(polyamide)등을 포함하는 투명한 유기절연물질 그룹 중 선택하여 형성할 수 있다.
상기 무기 절연막(208,212)은 질화 실리콘(SiNX), 산화 실리콘(SiO2), 산화 알루미늄(Al2O3) 등을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택하여 형성할 수 있다.
이때, 첫 번째 유기 절연막(206)은 컬러수단을 평탄화하는 기능을 하고, 첫 번째 무기절연막은 이후 공정에서 양극 전극(anode electrode)을 형성하기 위한 스퍼터링(sputtering)공정에서, 상기 컬러수단(204a,204b,204c)을 보호하기 위한 배리어 막(barrier layer)으로 사용한다.
전술한 바와 같은 기능을 하는 유기 절연막(206,210)과 무기 절연막(208,212)을 4층 이상으로 형성하는 이유는, 단일막으로 성막시 핀홀(pin hole)등을 통해 이하, 공정에서 형성되는 유기발광부에 유해한 기체들이 빠져나오는 경로를 효과적으로 차단하기 위한 것이다.
이와 같이 하여, 소자의 신뢰성을 개선하고 소자의 수명을 연장할 수 있다.
도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 버퍼층(BF)의 상부에 제 1 전극(214, 양극전극)을 형성한다. 상기 제 1 전극(214)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(214)의 앞서 언급한 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 화소 영역의 경계에 대응하여 차단층(216)을 형성한다. 상기 차단층(216)은 상기 제 1 전극(214)과 이후 형성된 제 2 전극간의 상하 쇼트(shot)를 방지하기 위한 것이다.
도 4d에 도시한 바와 같이, 상기 차단층(216)이 형성된 기판(200)의 전면에 감광성 유기막을 두텁게 도포한 후 패턴하여, 상기 화소 영역(P)의 경계에 대응하는 차단층(216)의 상부에 격벽(218)을 형성한다.
도 4e에 도시한 바와 같이, 상기 격벽으로 주변이 둘러싸인 화소 영의 제 1 전극 상에 적(R), 녹(G), 청색(B)의 빛을 발광하는 유기 발광층(220)을 형성한다.
이때, 상기 유기 발광층(220)은 단층 또는 다층으로 구성할 수 있으며, 상기 유기 발광층이 다층으로 구성될 경우에는, 발광층(220a)에 홀 수송층(Hole Transporting Layer)(220b)과 전자 수송층(Electron Transporting Layer : ETL)(220c)을 더욱 구성한다.
다음으로, 상기 발광층(220a)이 형성된 기판(200)의 전면에 일함수(work function)가 낮은 도정선 금속을 증착하여, 상기 각 화소 영역(P)에 독립적으로 증착된 제 2 전극(222)을 형성한다.
상기 제 2 전극(222)은 알루미늄(Al)과 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg)중 선택된 하나로 형성하거나 리튬플루오린/알루미늄(LIF/Al)의 이중 금속층으로 형성할 수 있다.
상기 제 2 전극(222)을 화소영역(P)마다 독립적으로 증착하기 위해서는, 전술한 바와 같이 양측이 역테이퍼지게 형성한 격벽(218)을 통해 증착과 동시에 화소 영역(P)마다 별도로 증착될 수 있도록 할 수 도 있고, 상기 격벽 없이 별도의 섀도우 마스크(shadow mask)를 사용하여 화소 영역마다 독립적으로 형성할 수 있다.
전술한 바와 같은 공정을 통해 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조의 유기 발광 기판을 형성할 수 있다.
전술한 유기 발광 기판과 접촉하는 하부 어레이기판의 구성 및 공정을 이하 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 전술한 유기발광기판과 합착되는 박막트랜지스터 어레이 기판의 한화소에 대한 단면 구성을 도시한 확대 단면도이다.
도시한 바와 같이 기판(100)상에 화소 영역(P)을 정의하고, 화소 영역(P)의 일측에 스위칭 영역(S)과 구동 영역(D)을 정의한다.
상기 스위칭 영역(S)과 구동 영역(D)에 각각 게이트 전극(102,104)을 형성하고, 게이트 전극(102,104)이 형성된 기판(100)의 전면에 게이트 절연막(106)을 형성한다.
상기 각 게이트 전극(102,104)상부의 게이트 절연막(106)상에 액티브층(110,114)과 오믹 콘택층(112,116)을 형성한다.
다음으로, 상기 오믹 콘택층(112,116)이 형성된 기판(100)의 전면에 도전성 금속을 증착하고 패턴하여, 상기 구동 영역(D)과 스위칭 영역(S)의 오믹 콘택층(112,116) 상에 각각 이격된 소스 전극(118,122)과 드레인 전극(120,124)을 형성한다.
이때, 상기 스위칭 영역(S)의 드레인 전극(120)이 구동 영역(D)의 게이트 전극(104)과 연결되도록 형성한다.
이로써, 상기 스위치 영역(S)과 구동 영역(D)에 각각 스위칭 소자(TS)와 구동 소자(TD)를 형성할 수 있다.
다음으로, 상기 스위칭 영역(S)과 구동 영역(D)이 형성된 기판(100)의 전면에 앞서 언급한 무기절연물질 그룹 중 선택한 물질을 증착하여 제 1 보호막(124)을 형성하고, 상기 구동 소자(TS)의 소스 전극(122)을 노출한다.
다음으로, 상기 제 1 보호막(124)의 상부에는 전원 배선(126)을 형성하는데 이때, 상기 전원 배선(126)은 구동 소자(TS)의 소스 전극(122)과 연결되도록 한다.
상기 전원 배선(126)이 형성된 기판(100)의 전면에 제 2 보호막(128)을 형성한 후 상기 구동소자(TS)의 드레인 전극(124)을 노출하는 공정을 진행한다.
다음으로, 앞서 유기 발광 기판에 형성된 제 2 전극(222)과 접촉하는 연결전극(400)을 상기 드레인 전극(124)에 연결하여 형성한다.
이때, 유기 발광기판과 어레이 기판의 갭을 고려하여, 상기 연결전극(400)을 높여줄 필요가 있는데, 이를 위해 연결전극(400)의 하부에 소정 높이를 가지는 유기막 패턴(350)을 더욱 형성하기도 한다.
전술한 바와 같은 공정으로 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조의 유기전계 발광소자를 제작할 수 있다.
본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 유기 발광부에 별도로 컬러필터 또는 CCM층 또는 이 둘의 조합으로 형성된 컬러수단을 구성하는 구조에 있어서, 상기 컬러 수단과 발광부 사이에 유기 절연막과 무기 절연막이 교대로 적층되어 4층 이상으로 적층된 버퍼층을 더욱 형성함으로써, 상기 컬러수단으로부터 유기 발광부로 유입되는 수분 또는 개스 성분과 이물질을 차단할 수 있다.
따라서, 소자의 동작을 개선하는 효과와 함께 소자의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.
또한, 유기전계 발광소자를 듀얼플레이트 구조로 형성하여, 종래의 구조와 달리 투명한 양극 전극(anode electrode)층이 기판의 상부에 위치할 수 있으므로, 탑에미션(top emission)방식으로 동작이 가능하여 개구영역을 더욱 확보할 수 있어 고휘도를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 하부 어레이부를 설계할 때 개구영역에 대해 고려할 필요가 없기 때문에 설계의 자유도가 매우 높고, 어레이부와 발광부를 별도로 제작하기 때문에 불량이 발생하여도 불량난 부분만 교체하면 되므로 생산 수율을 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 유기전계 발광소자를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 2는 종래의 유기전계 발광소자의 한 화소를 나타내는 등가회로도이고,
도 3은 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 듀얼플레이트 유기전계 발광소자의 발광부의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 듀얼플레이트 유기전계 발광소자의 박막트랜지스터 어레이부를 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
100 : 제 1 기판 200 : 제 2 기판
202 : 블랙매트릭스 204 : 컬러필터
206 : 제 1 유기 절연막 208 : 제 1 무기 절연막
210 : 제 2 유기 절연막 212 : 제 2 무기 절연막
214 : 제 1 전극(양극 전극) 216 : 차단층
218 : 격벽 220 : 발광층
222 : 제 2 전극(음극 전극)

Claims (12)

  1. 이격 하여 구성되고 다수의 화소 영역이 정의된 제 1 기판과, 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 상에, 상기 화소 영역의 일측과 이에 수직한 타측에 대응하여 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 위치하고, 각각 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극으로 구성된 스위칭 소자와 구동소자와;
    상기 제 2 기판의 일면에 구성된 컬러수단과;
    상기 컬러수단의 상부에 구성되고, 유기 절연막과 무기 절연막이 교대로 적층된 4층 이상의 버퍼층과;
    상기 버퍼층의 상부에 구성된 제 1 전극과;
    상기 제 1 전극의 상부에 구성된 발광층과;
    상기 발광층의 상부에 상기 화소 영역마다 독립적으로 구성되고, 상기 구동소자와 연결된 제 1 전극을
    포함하는 유기전계 발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 소자와 연결된 전원배선이 더욱 구성된 유기전계 발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 양극 전극(anode electrode)이고, 상기 제 2 전극은 음극 전극(cathode electrode)인 유기전계 발광소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러 수단은, 컬러 필터 또는 CCM층(color change medium)이거나, 컬러 필터와 CCM층이 적층되어 구성된 유기전계 발광소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 컬러 수단에 CCM층을 포함할 경우, 상기 유기 발광층은 청색을 발광하는 유기물질로 구성된 유기전계 발광소자.
  6. 제 1 기판과, 제 2 기판에 다수의 화소 영역을 정의하는 단계와;
    상기 제 1 기판 상에, 상기 화소 영역의 일측과 이에 수직한 타측에 대응하여 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 스위칭 소자와 구동소자를 형성하는 단계와;
    상기 제 2 기판의 일면에 컬러수단을 형성하는 단계와;
    상기 컬러수단의 상부에 구성되고, 유기 절연막과 무기 절연막이 교대로 적층된 4층 이상의 버퍼층을 형성하는 단계와;
    상기 버퍼층의 상부에 제 1 전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 전극의 상부에 유기 발광층을 형성하는 단계와;
    상기 유기 발광층의 상부에 상기 화소 영역마다 독립적으로 구성되고, 상기 구동소자와 연결된 제 1 전극을 형성하는 단계를
    포함하는 유기전계 발광 소자 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 구동 소자와 연결된 전원배선이 더욱 형성된 유기전계 발광소자 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 양극 전극(anode electrode)이고, 상기 제 2 전극은 음극 전극(cathode electrode)인 유기전계 발광소자 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 양극 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 포함하는 일 함수가 큰 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로 형성하고, 상기 음극 전극은 알루미늄(Al)과 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg),리튬플루오린/알루미늄(LIF/Al)의 이중 금속을 포함하는 일 함수가 작은 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나로 형성된 유기전계 발광소자 제조방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 컬러 수단은, 컬러 필터 또는 CCM층(color change medium)이거나, 컬러 필터와 CCM층이 적층되어 형성된 유기전계 발광소자 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 컬러수단에 CCM층을 포함할 경우, 상기 유기발광층은 청색빛을 발광하는 물질로 패턴된 유기전계 발광소자 제조방법.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 버퍼층을 구성하는 유기 절연막은 일반적으로 벤조사이클로부텐(BCB), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드(polyamide)등을 포함하는 투명한 유기절연물질 그룹 중 선택하여 형성하고, 상기 무기 절연막은 질화 실리콘(SiNX), 산화 실리콘(SiO2), 산화 알루미늄(Al2O3) 등을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택하여 형성하는 유기전계 발광소자 제조방법.
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