KR20050068864A - 듀얼패널타입 유기전계발광 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

듀얼패널타입 유기전계발광 소자 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20050068864A
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Abstract

본 발명에서는, 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 서로 다른 기판에 형성하는 듀얼패널타입의 유기전계발광 소자에 관한 것이며, 특히 유기전계발광 다이오드 소자용 전극과 어레이 기판에 형성되는 패드 간의 전기적 연결을 안정적으로 수행할 수 있는 패턴 구조 및 그 제조 방법을 제공하기 위하여, 화면 구현부와 씰패턴 형성부 사이 구간에, 상기 유기전계발광 다이오드 소자용 전극과 어레이 패드를 연결시킬 수 있는 또 하나의 전기적 연결패턴을 형성하고자 하며, 화면 구현부 외곽에 전기적 연결패턴을 추가함에 따라 셀갭을 균일하게 유지하기 위해, 화면 구현부와 씰패턴 형성부 사이 구간에 더미 스페이서를 형성함으로써, 첫째, 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 서로 다른 기판 상에 형성하기 때문에 생산수율 및 생산관리 효율을 향상시킬 수 있고, 제품수명을 늘릴 수 있고, 둘째, 상부발광방식이기 때문에 박막트랜지스터 설계가 용이해지고 고개구율/고해상도 구현이 가능하며, 세째, 기판 셀갭을 일정하게 유지하면서 유기전계발광 다이오드 소자와 어레이 패드의 전기적 연결을 용이하게 할 수 있고, 네째, 더미 스페이서에 의해, 화면 구현부와 씰패턴부에서의 기판 휨 현상을 방지할 수 있는 장점을 가진다.

Description

듀얼패널타입 유기전계발광 소자 및 그 제조방법{Dual Panel Type Electroluminescent Device and Method for Fabricating the same}
본 발명은 유기전계발광 소자(Organic Electroluminescent Device)에 관한 것이며, 유기전계발광 다이오드 소자와 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자가 서로 다른 기판에 형성되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
새로운 평판디스플레이 중 하나인 유기전계발광 소자는 자체발광형이기 때문에 액정표시장치에 비해 시야각, 대조비 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.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본 화소 구조를 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, 제 1 방향으로 주사선(scan line)이 형성되어 있고, 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성되며, 서로 일정간격 이격된 신호선(signal line) 및 전력 공급선(powersupply line)이 형성되어 있어, 하나의 화소영역(pixel area)을 정의한다.
상기 주사선 및 신호선의 교차지점에는 어드레싱 엘리먼트(addressing element)인 스위칭용 박막트랜지스터(TS ; Switching TFT)가 형성되어 있고, 이 스위칭용 박막트랜지스터(TS)와 연결되어 스토리지 캐패시턴스(CST)가 형성되어 있고, 상기 스위칭용 박막트랜지스터(TS) 및 스토리지 캐패시턴스(CST)의 연결부 및 전력 공급선과 연결되어, 전류원 엘리먼트(current source element)인 구동용 박막트랜지스터(TD)가 형성되어 있고, 이 구동용 박막트랜지스터(TD)에는 양극(+ ; anode electrode)이 연결되어 있고, 양극(+)은 정전류 구동방식의 유기전계발광 다이오드(E ; Electroluminescent Diode)를 통해 음극(- ; cathode electrode)과 연결되어 있다.
상기 유기전계발광 다이오드 소자(E)에 의해 연결된 양극(+) 및 음극(-)은 유기전계발광 소자를 구성한다.
상기 스위칭용 박막트랜지스터(TS)는 전압을 제어하고, 스토리지 캐패시턴스(CST)는 전류원을 저장하는 역할을 한다.
이하, 상기 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 구동원리에 대해서 설명한다.
상기 액티브 매트릭스 방식에서는 선택신호에 따라 해당전극에 신호를 인가하면, 스위칭용 박막트랜지스터의 게이트가 온상태가 되고, 데이터 신호가 이 스위칭용 박막트랜지스터의 게이트를 통과하여, 구동용 박막트랜지스터와 스토리지 캐패시턴스에 인가되며, 구동용 박막트랜지스터의 게이트가 온상태로 되면, 전원 공급선으로부터 전류가 구동용 박막트랜지스터의 게이트를 통하여 유기전계발광층에 인가되어 발광하게 된다.
이때, 상기 데이터 신호의 크기에 따라, 구동용 박막트랜지스터의 게이트의 개폐정도가 달라져서, 구동용 박막트랜지스터를 통하여 흐르는 전류량을 조절하여 계조표시를 할 수 있게 된다.
그리고, 비선택 구간에는 스토리지 캐패시턴스에 충전된 데이터가 구동용 박막트랜지스터에 계속 인가되어, 다음 화면의 신호가 인가될 때까지 지속적으로 유기전계발광 소자를 발광시킬 수 있다.
이하, 종래의 유기전계발광 소자의 패널 구조에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 2a 내지 2c는 종래의 유기전계발광 소자에 대한 도면으로서, 도 2a는 패널 전체 평면도이고, 도 2b는 패널 전체 단면도이며, 도 2c는 상기 도 2a의 절단선 IIc-IIc에 따라 절단된 단면을 도시한 단면도이다.
도 2a는, 제 1 영역(IIa)과, 제 1 영역(IIa)의 주변부를 두르는 제 2 영역(IIb)을 가지는 기판(10)이 배치되어 있고, 제 2 영역(IIb)의 네 변에는 각각 제 1 내지 제 4 어레이 패드(20, 22, 24, 26)가 형성되어 있다.
도면으로 제시하지 않았지만, 상기 제 1 영역(IIa) 내에는 상기 도 1에서 설명된 게이트 배선, 데이터 배선, 파워 배선 등이 다수 개 형성되고, 화소 영역별로 발광부가 포함된다.
한 예로, 제 1 어레이 패드(20)는 게이트 배선에 게이트 신호를 인가하는 게이트 패드 그룹으로 이루어지고, 제 2 어레이 패드(22)는 데이터 배선에 데이터 신호를 인가하는 데이터 패드 그룹으로 이루어지며, 제 3 어레이 패드(24)는 파워 배선에 Vdd 신호를 인가하는 파워 패드 그룹으로 이루어지고, 제 4 어레이 패드(26)는 그라운드(ground) 전류가 인가되는 그라운드 패드에 해당된다.
여기서, 제 4 어레이 패드(26)는 원패턴 구조로 다른 어레이 패드에 비해 큰 면적을 가지고 있는데, 이것은 공통 전극용 어레이 패드로 직류 전압이 인가되는 전기적 특성에 의한 것이다.
그리고, 상기 기판(10)의 제 1 영역(IIa)은 인캡슐레이션용 기판(30)에 의해 외부와 차단되도록 봉지되어 있다. 상기 인캡슐레이션용 기판(30)은 박막형 보호막 또는 글래스 기판 또는 플라스틱 기판 등으로 이루어질 수 있다.
이하, 도 2b는 인캡슐레이션 구조를 중심으로 도시하였으며, 패드부에 대한 도시는 생략하였다. 도시한 바와 같이, 기판(10)의 제 1 영역(IIa) 내에는 화소 영역(P) 단위로 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있고, 박막트랜지스터(T)와 연결되어 화소 영역(P)별로 제 1 전극(12)이 형성되어 있고, 제 1 전극(12) 상부에는 적, 녹, 청 컬러를 발광시키는 유기전계발광층(14)이 형성되어 있고, 유기전계발광층(14) 상부 전면에는 제 2 전극(16)이 형성되어 있다. 즉, 상기 제 2 전극(16)은 일종의 공통 전극으로 이용되는 전극에 해당된다.
상기 제 1, 2 전극(12, 16) 및 제 1, 2 전극(12, 16) 사이에 개재된 유기전계발광층(14)은 유기전계발광 다이오드 소자(E)를 이루며, 도면으로 제시하지 않았지만, 한 예로 제 1 전극(12)을 투광성 전극물질로 형성하여 유기전계발광층(14)으로부터 발광된 빛이 제 1 전극(12) 쪽으로 발광되는 하부발광 방식으로 구동될 수 있다.
그리고, 상기 기판(10)의 제 1 영역(IIa)을 두르는 가장자리부에는, 인캡슐레이션용 기판(30)에 의해 기판(10)의 제 1 영역(IIa)을 봉지시키기 위한 씰패턴(32)이 형성되어 있다.
한편, 상기 제 2 전극(16)은 전술한 어느 한 어레이 패드와의 전기적 연결을 통해 전류를 인가받게 되며, 이에 대한 구체적인 구조는 하기 도 2c에 도시한 바와 같이, 유기전계발광 다이오드 소자(E)용 제 2 전극(16)은 한 예로, 제 4 패드(26)와 전기적으로 연결되는 구조를 가지고 있다.
상기 제 1 영역(IIa)은, 화면 구현부인 제 1a 영역(IIaa)과, 화면 구현부와 씰패턴 사이 구간 영역인 제 1b 영역(IIab)으로 정의할 수 있는데, 상기 제 2 전극(16)과 제 4 패드(26)는 전술한 제 1b 영역(IIab)에서 전기적으로 연결된다.
즉, 상기 제 2 전극(16)의 일측은 제 1a 영역(IIaa)에서 제 1b 영역(IIab)쪽으로 연장형성되고, 제 4 패드(26)의 일측은 제 2 영역(IIb)에서 제 1b 영역(IIab)쪽으로 연장형성된 구조를 가진다.
전술한 바와 같이, 종래의 유기전계발광 소자는 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자가 모두 형성된 기판과, 별도의 인캡슐레이션용 기판의 합착을 통해 소자를 제작하였다. 이에 따라, 어레이 소자의 수율과 유기전계발광 다이오드 소자 수율의 곱이 유기전계발광 소자의 수율을 결정하기 때문에, 종래에는 후반 공정에 해당되는 유기전계발광 다이오드 소자의 제조 공정에 의해 전체 공정 수율이 크게 제한되는 문제점이 있었다.
예를 들어, 어레이 소자가 양호하게 형성되었다 하더라도, 1,000 Å 정도의 박막을 사용하는 유기전계발광층의 형성시 이물이나 기타 다른 요소에 의해 불량이 발생하게 되면, 유기전계발광 소자 패널은 불량 등급으로 판정된다.
이로 인하여, 양품의 어레이 소자를 제조하는데 소요되었던 제반 경비 및 재료비 손실이 초래되고, 생산수율이 저하되는 문제점이 있었다.
그리고, 상기 유기전계발광 소자는 전극의 투명성에 따라 상부발광방식과 하부발광방식으로 구분된다. 이중에서, 하부발광방식은 인캡슐레이션에 의한 안정성 및 공정의 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.
본 발명에서는, 전술한 종래 유기전계발광 소자의 생산 수율 및 광 효율 문제를 해결하여 고해상도/고개구율 구조 유기전계발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이를 위하여, 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 서로 다른 기판에 형성하는 듀얼패널타입의 유기전계발광 소자를 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 목적에서는, 유기전계발광 다이오드 소자용 전극과 어레이 기판에 형성되는 패드 간의 전기적 연결을 안정적으로 수행할 수 있는 패턴 구조 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
이를 위하여, 본 발명에서는 화면 구현부와 씰패턴 형성부 사이 구간에, 상기 유기전계발광 다이오드 소자용 전극과 어레이 패드를 연결시킬 수 있는 또 하나의 전기적 연결패턴을 형성하고자 하며, 화면 구현부 외곽에 전기적 연결패턴을 추가함에 따라 셀갭을 균일하게 유지하기 위해, 화면 구현부와 씰패턴 형성부 사이 구간에 더미 스페이서를 형성하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 특징에서는, 제 1 영역과, 제 1 영역의 주변부를 이루는 제 2 영역이 정의된 제 1 기판 상부에 형성되며, 상기 제 1 영역에 형성된 다수 개의 박막트랜지스터와, 상기 제 2 영역에 형성된 외부 회로와 연결되는 다수 개의 어레이 패드부를 가지는 어레이 소자층과; 상기 제 1 기판의 어레이 패드부를 노출시키는 면적을 가지며, 상기 제 1 기판과 대응되는 제 1 영역을 가지는 제 2 기판 하부에, 차례대로 형성된 제 1 전극, 유기전계발광층, 제 2 전극으로 이루어진 유기전계발광 다이오드 소자층과; 상기 박막트랜지스터와 제 2 전극을 연결시키는 제 1 전기적 연결패턴과; 상기 어느 한 어레이 패드부와 제 1 전극을 연결시키는 제 2 전기적 연결패턴과; 상기 제 1, 2 기판의 테두리부에 위치하는 씰패턴과; 상기 제 1 영역의 화면 구현부와 씰패턴부 사이 구간에 위치하여, 상기 제 1, 2 기판의 셀갭을 일정하게 유지시키는 더미 스페이서를 가지는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자를 제공한다.
상기 제 2 전기적 연결패턴은, 상기 제 1 전기적 연결패턴과 동일 공정에서 동일 물질을 이용하여 형성되고, 상기 더미 스페이서는, 상기 제 1, 2 전기적 연결패턴과 동일 공정에서 동일 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 영역은, 화면 구현부인 제 1a 영역과, 상기 화면 구현부와 씰패턴 형성부 사이 구간 영역인 제 1b 영역으로 이루어지고, 상기 제 2 전기적 연결패턴과 더미 스페이서는 상기 제 1b 영역에 위치하며, 상기 제 1 전극은, 상기 제 2 기판 전면에 형성되는 공통 전극으로 이용되는 전극이며, 상기 제 2 전기적 연결패턴과 연결되는 제 1 전극 영역은, 상기 제 1b 영역으로 연장 형성된 영역이고, 상기 어레이 소자층은, 제 1 방향으로 형성된 게이트 배선과, 상기 게이트 배선과 교차되며 서로 일정간격 이격되게 번갈아가며 형성된 데이터 배선 및 파워 배선을 포함하고, 상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 형성되는 스위칭 박막트랜지스터와, 상기 스위칭 박막트랜지스터와 파워 배선의 교차지점에 형성되는 구동 박막트랜지스터로 이루어지고, 상기 제 2 전극과 연결되는 박막트랜지스터는 구동 박막트랜지스터이며, 상기 제 2 영역은 네변을 가지고, 상기 어레이 패드는 제 2 영역의 네변부에 각각 형성되는 제 1 내지 제 4 어레이 패드로 이루어지며, 상기 제 1 패드는, 상기 게이트 배선과 연결되는 게이트 패드이고, 제 2 패드는 데이터 배선과 연결되는 데이터 패드이며, 제 3 패드는 파워 배선과 연결되는 파워 패드이고, 상기 제 4 패드는 그라운드(ground) 전류가 인가되는 그라운드 패드이며, 상기 제 3, 4 패드 중 어느 한 패드는 상기 유기전계발광 다이오드 소자와 연결되는 패드이고, 상기 제 3, 4 패드 중 유기전계발광 다이오드 소자와 연결되는 패드는, 상기 제 1 영역에서, 상기 화면 구현부 이외의 영역으로 일정간격 연장형성되어, 상기 제 2 전극과 중첩되게 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에서는, 제 1 영역과, 상기 제 1 영역의 주변부를 이루는 제 2 영역이 정의된 제 1 기판의 제 1 영역 상에 위치하는 다수 개의 박막트랜지스터와, 상기 제 2 영역 상에 위치하며 외부 회로와 연결되는 다수 개의 어레이 패드를 가지는 어레이 소자층을 형성하는 단계와; 상기 어레이 소자층 상부에, 상기 박막트랜지스터와 연결되는 제 1 전기적 연결패턴과, 상기 제 1 영역 중 화면구현부 이외의 영역에 다수 개의 더미 스페이서를 서로 일정간격 이격되게 형성하는 단계와; 또 하나의 기판인 제 2 기판 상에 유기전계발광 다이오드 소자를 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판의 제 1 전기적 연결패턴 및 더미 스페이서와, 상기 제 2 기판의 유기전계발광 다이오드 소자가 마주보는 방향으로, 상기 제 1, 2 기판을 합착하는 단계를 포함하며, 상기 합착 단계에서, 상기 유기전계발광 다이오드 소자는 상기 제 1 전기적 연결패턴과 연결되고, 상기 더미 스페이서에 의해 셀갭이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
상기 합착하는 단계 이전에는, 상기 제 1, 2 기판 중 어느 한 기판의, 상기 제 1, 2 영역간 경계부와 대응된 위치에 씰패턴을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 1 전기적 연결패턴 및 더미 스페이서를 형성하는 단계에서는, 상기 어느 한 어레이 패드와 연결되는 제 2 전기적 연결패턴을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 더미 스페이서로 셀갭을 일정하게 유지하는 단계에서, 상기 더미 스페이서는 상기 제 2 전기적 연결패턴 이외의 영역의 셀갭을 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 하고, 상기 제 2 기판은, 상기 제 1 기판과 대응되는 제 1 영역을 가지고, 상기 제 1 기판의 어레이 패드를 노출시키는 면적을 가지며, 상기 유기전계발광 다이오드 소자는 상기 제 1 영역에 형성하고, 상기 유기전계발광 다이오드 소자를 형성하는 단계는, 상기 제 2 기판 상에 제 1 전극, 유기전계발광층, 제 2 전극을 차례대로 형성하는 단계를 포함하며, 상기 합착 단계에서, 상기 제 1 전기적 연결패턴과 제 2 전극, 상기 제 2 전기적 연결패턴과 제 1 전극이 각각 연결되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 어레이 패드를 형성하는 단계에서, 상기 제 1 전극과 연결되는 어레이 패드는, 상기 제 1 영역으로 일정길이 연장형성되고, 상기 제 1 전극은 제 1 영역 전면에 형성되는 공통 전극으로 이용되는 전극이며, 상기 제 1 전극의 일측은 상기 어레이 패드와 중첩되게 연장형성되고, 상기 제 1 전극과 연결되는 어레이 패드는, 게이트 배선과 동일 공정에서 동일 물질로 형성하며, 상기 제 1 전극과 연결되는 어레이 패드는, 상기 제 1 전기적 연결패턴과 동일 공정에서 동일 물질로 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1, 2 전기적 연결패턴은 동일 공정에서 동일 물질로 형성하고, 상기 더미 스페이서는, 상기 제 1, 2 전기적 연결패턴과 동일 공정에서 동일 물질로 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
-- 제 1 실시예 --
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대한 인캡슐레이션 단면 구조이다.
도시한 바와 같이, 제 1, 2 기판(110, 130)이 서로 일정간격을 유지하며 대향되게 배치되어 있고, 상기 제 1 기판(110) 상부에는 화소 영역(P)별로 형성된 박막트랜지스터(T)를 포함하여 어레이 소자층(A)이 형성되어 있으며, 박막트랜지스터(T)와 연결되어 제 1 전기적 연결 패턴(120)이 형성되어 있다.
상기 제 1 전기적 연결 패턴(120)은 전도성 물질에서 선택되며, 상기 제 1 전기적 연결 패턴(120)은 두께감있게 형성되기 위해 절연물질을 포함하는 다중층으로 형성될 수도 있다.
본 실시예에서는 비정질 실리콘을 이용하는 역스태거드형(inverted staggered type) 박막트랜지스터를 일 예로 제시하였으며, 상기 박막트랜지스터(T)는 게이트 전극(112), 반도체층(114), 소스 전극(116), 드레인 전극(118)으로 이루어지고, 실질적으로 상기 제 1 전기적 연결패턴(120)은 드레인 전극(118)과 연결된다.
그리고, 상기 제 1 전기적 연결패턴(120)과 연결되는 박막트랜지스터(T)는, 구동 박막트랜지스터에 해당된다.
그리고, 상기 제 2 기판(130)의 하부 전면에는 제 1 전극(132)이 형성되어 있고, 제 1 전극(132) 하부에는 화소 영역(P)별로 적, 녹, 청 발광층이 차례대로 배열된 구조의 유기전계발광층(134)이 형성되어 있으며, 유기전계발광층(134) 하부에는 화소 영역(P) 단위로 제 2 전극(136)이 형성되어 있다. 상기 제 1, 2 전극(132, 136)과 제 1, 2 전극(132, 136) 사이에 개재된 유기전계발광층(134)은 유기전계발광 다이오드 소자(E)를 이룬다.
본 실시예에서는, 상기 제 1 전기적 연결패턴(120)의 최상부면이 제 2 전극(136) 하부면과 접촉되어, 박막트랜지스터(T)로부터 공급되는 전류가 제 1 전기적 연결패턴(120)을 통해 제 2 전극(136)으로 전달됨에 따라, 유기전계발광 다이오드 소자(E)와 어레이 소자층(A)을 서로 다른 기판에 형성하는 듀얼패널타입으로 형성하여도 전기적 연결이 가능하다.
그리고, 상기 제 1, 2 기판(110, 130)은, 두 기판의 가장자리부에 위치하는 씰패턴(140)에 의해 합착되어 있다.
설명의 편의상, 하나의 화소 영역이 하나의 서브픽셀에 해당되고, 3개의 서브픽셀이 하나의 픽셀을 이루는 2 픽셀 구조를 일 예로 도시하였으며, 박막트랜지스터 구조 및 제 1 전기적 연결패턴의 연결방식은 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자는 도면 상의 발광 방향과 같이 상부발광방식이기 때문에, 박막트랜지스터 설계가 용이해지고 고개구율/고해상도 구현이 가능한 장점을 가진다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 서로 다른 기판에 위치하는 공통 전극과 어레이 패드를 전기적으로 연결시키는 패턴을 포함하는 실시예로서, 상기 공통 전극과 어레이 패드는 화면 구현부 외곽부에서 연결되므로, 전체적인 셀갭을 고려한 패턴 구조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
-- 제 2 실시예 --
도 4a, 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계발광 소자에 대한 도면으로서, 도 4a는 패널전체 평면도이고, 도 4b는 인캡슐레이션 구조를 중심으로 도시한 패널전체 단면도로서, 유기전계발광 다이오드 소자와 어레이 패드 간의 연결 구조를 포함하여 도시하였다.
도 4a에서는, 제 1 영역(IVa)과, 제 1 영역(IVa)의 주변부를 이루는 제 2 영역(IVb)이 정의된 제 1 기판(210)이 배치되어 있고, 제 1 기판(210)의 제 2 영역(IVb)을 노출시키며, 제 1 기판(210)의 제 1 영역(VIa)과 중첩되는 영역에 제 2 기판(250)이 형성되어 있다. 상기 제 1, 2 기판(210, 250)이 중첩되는 테두리부는 씰패턴(260)에 의해 봉지되어 있다.
한편, 상기 제 1 영역(IVa)은, 다수 개의 픽셀로 구성되는 화면구현부인 제 1a 영역(IVaa)과, 제 1a 영역(IVaa)과 씰패턴(260) 형성부 간의 이격영역인 제 1b 영역(IVab)으로 이루어진다.
상기 제 1a 영역(IVaa)에는 화소 영역(P)별로, 제 1, 2 기판(210, 250)을 전기적으로 연결하기 위한 제 1 전기적 연결패턴(230)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 제 1 기판(210)의 제 2 영역(IVb)의 각 네변부에는 제 1 내지 제 4 패드(222, 224, 226, 228)가 형성되어 있는데, 본 실시예에서는 제 4 패드(228)와 제 2 기판(250)의 소자가 전기적으로 연결되는 구조에 대한 것으로, 제 4 패드(228)가 제 2 기판(250)의 제 1b 영역(IVab)과 중첩되는 영역까지 연장형성되어 있으며, 제 4 패드(228)와 제 2 기판(250)의 중첩 영역에는 제 4 패드(228)와 제 2 기판(250) 소자를 연결시키는 다수 개의 제 2 전기적 연결패턴(232)이 형성되어 있고, 그외 제 1b 영역(IVab)에는 상기 제 2 전기적 연결패턴(232)이 가지는 높이감에 의해 셀갭차가 발생되는 것을 방지하기 위한 더미 스페이서(234)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1b 영역(IVab)에서, 상기 다수 개의 제 2 전기적 연결패턴(232) 및 더미 스페이서(234)는 다수 개의 행렬로 형성될 수도 있다.
이하, 본 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 구체적인 적층 구조에 대해서 도 4b를 참조하여 살펴보면, 상기 도 3과 중복되는 부분에 대한 설명은 간략히 한다.
도시한 바와 같이, 제 1, 2 기판(210, 250)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1 기판(210) 상에는 화소 영역(P)별로 게이트 전극(212), 반도체층(214), 소스 전극(216), 드레인 전극(218)으로 이루어진 박막트랜지스터(T)를 포함하는 어레이 소자층(A)이 형성되어 있고, 상기 박막트랜지스터(T) 상부에는, 드레인 전극(218)과 연결되는 제 1 전기적 연결패턴(230)이 형성되어 있다.
상기 제 1 기판(210)의 제 1a 영역(IVaa) 이외의 영역에는, 유기전계발광 다이오드 소자(E)와 연결되는 제 4 패드(228)가 형성되어 있다.
그리고, 상기 제 2 기판(250) 하부에는 제 1 전극(252)과, 유기전계발광층(256), 제 2 전극(258)이 차례대로 적층된 구조의 유기전계발광 다이오드 소자(E)가 형성되어 있고, 제 2 전극(258)은 제 1 전기적 연결패턴(230)과 전기적으로 접촉되게 위치한다.
좀 더 상세히 설명하면, 상기 제 1 전극(252)은 공통 전극으로 이용되는 전극으로써, 일끝단은 제 1b 영역(IVab)까지 연장형성되어 있고, 제 1 전극(252)의 하부에는 화소 영역(P)별 경계부에 격벽(254)이 형성되어 있어 격벽(254) 사이 구간에 유기전계발광층(256) 및 제 2 전극(258)이 화소 영역(P)단위로 자동 패터닝된다.
상기 제 2 전극(258)은 전술한 제 1 전기적 연결패턴(230)과 전기적으로 연결되고, 제 1b 영역(IVab)에 위치하는 제 1 전극(252)은 제 2 전기적 연결패턴(232)을 통해 제 4 패드(228)와 전기적으로 연결되고, 제 1b 영역(IVab)에는 기판 셀갭을 일정하게 유지하기 위한 더미 스페이서(234)를 더욱 포함한다.
상기 제 1, 2 전기적 연결패턴(230, 232)은 동일 공정에서 동일 물질로 형성되는 것이 바람직하고, 또한 상기 더미 스페이서(234)는 제 1, 2 전기적 연결패턴(230, 232)과 동일 공정에서 동일 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 더미 스페이서(234) 패턴의 추가에 의해, 기존의 화면 구현부와 주변부 간의 지지 패턴 유무에 따른 기판 휨 현상을 방지할 수 있다.
-- 제 3 실시예 --
도 5a 내지 5c는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 공정을 단계별로 나타낸 도면으로써, 더미 스페이서 형성부의 제조 공정을 중심으로 설명한다.
도 5a는, 제 1 영역(Va)과, 제 1 영역(Va)의 주변부인 제 2 영역(Vb)이 정의되어 있고, 제 1 영역(Va)은 화면 구현부인 제 1a 영역(Vaa)과, 화면 구현부와 씰패턴 형성부 간의 이격 영역인 제 1b 영역(Vab)으로 이루어진 제 1 기판(310) 상의 제 1a 영역(Vaa) 상에 게이트 전극(312), 반도체층(314), 소스 전극(316), 드레인 전극(318)으로 이루어지는 박막트랜지스터(T)를 포함하는 어레이 소자층(A)을 형성하는 단계와, 제 1b 영역(Vab) 및 제 2 영역(Vb)에 걸쳐 어레이 패드(328)를 형성하는 단계를 포함한다.
도면으로 상세히 제시하지 않았지만, 상기 어레이 패드(328)는 제 2 영역의 네변부에 각각 위치하는 네개의 패드 중 어느 한 어레이 패드를 포함하며, 이 중 도면 상에 표시된 어레이 패드(328)는 유기전계발광 다이오드 소자용 전극과 연결되는 패드에 해당된다.
그리고, 상기 박막트랜지스터(T) 및 어레이 패드(328)를 덮는 영역에, 상기 드레인 전극(318) 및 어레이 패드(328)를 일부 노출시키는 제 1, 2 콘택홀(319, 327)을 가지는 절연층(329)을 형성하는 단계와, 상기 절연층(329) 상부에 제 1 콘택홀(319)을 통해 드레인 전극(318)과 연결되는 제 1 전기적 연결패턴(330)과, 상기 제 2 콘택홀(327)을 통해 어레이 패드(328)와 연결되는 제 2 전기적 연결패턴(332)을 형성하는 단계이다.
또한, 이 단계에서는 상기 제 1b 영역(Vab)에 더미 스페이서(334)를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제 1, 2 전기적 연결패턴(330, 332) 및 더미 스페이서(334)는 동일 공정에서 동일 물질로 형성하는 것이 바람직하고, 제 1, 2 전기적 연결패턴(330, 332) 및 더미 스페이서(334)는 전체 셀갭을 균일하게 유지할 수 있는 두께치로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1, 2 전기적 연결패턴(330, 332)은 서로 다른 기판에 형성되는 소자 간의 전기적 연결을 위해, 더미 스페이서(334)는 전체 셀갭을 일정하게 유지하기 위한 목적으로 형성되므로, 경우에 따라서는 더미 스페이서(334)를 절연성 물질로 형성할 경우 제 1, 2 전기적 연결패턴(330, 332)은 선택적으로 절연물질과 금속 물질을 같이 사용할 수도 있다.
이 단계에서는, 상기 제 1 기판(310)의 제 1b 영역(Vab)과 제 2 영역(Vb) 간의 경계부를 두르는 영역에 씰패턴(360)을 형성하는 단계를 포함한다.
실질적으로, 전체 셀갭을 균일하게 하기 위해서 상기 제 1, 2 전기적 연결패턴(330, 332) 및 더미 스페이서(334) 각각의 두께치가 다를 수 있으며, 이러한 패턴 간의 두께차는 어레이 소자층(A)의 제조 공정에서 조절하는 것이 바람직하다.
도 5b는, 상기 제 1 기판(상기 도 5a의 310)과 대응되는 제 1a, 1b 영역(Vaa, Vab)으로 이루어진 제 1 영역(Va)이 정의된 제 2 기판(350) 상에 제 1 전극(352), 유기전계발광층(354), 제 2 전극(356)을 차례대로 형성하여, 유기전계발광 다이오드 소자(E)를 형성하는 단계로서, 상기 유기전계발광층(354) 및 제 2 전극(356)은 화소 영역(P)별로 패터닝되어 제 1a 영역(Vaa)에 형성되고, 제 1 전극(352)은 별도의 패터닝없이 기판 전면에 형성되는 공통 전극으로 이용되는 전극으로써, 제 1 전극(352)의 일끝단은 제 1b 영역(Vab)으로 연장형성되어 노출되도록 한다.
도 5c는, 상기 제 1 기판(310)의 씰패턴(360)을 접착제로 이용하여, 제 1, 2 기판(310, 350)을 인캡슐레이션하는 단계이다.
이 단계에서는, 제 1 기판(310)에 형성된 제 1 전기적 연결패턴(330)과 제 2 전극(356)이 접촉되고, 제 2 전기적 연결패턴(332)과 제 1 전극(310)이 접촉되며, 더미 스페이서(334)에 의해 제 1a, 1b 영역(Vaa, Vab) 간의 셀갭을 일정하게 유지할 수 있어, 인캡슐레이션 공정 중 기판에 가해지는 압력(Pr)으로부터 기판휨 현상을 방지할 수 있다.
그러나, 본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지에 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 실시예에서는 비정질 실리콘을 이용하는 박막트랜지스터 구조에 대해서 제시하였으나, 폴리 실리콘을 이용하는 박막트랜지스터 구조도 적용할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자 및 그 제조방법에 의하면,
첫째, 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 서로 다른 기판 상에 형성하기 때문에 생산수율 및 생산관리 효율을 향상시킬 수 있고, 제품수명을 늘릴 수 있다.
둘째, 상부발광방식이기 때문에 박막트랜지스터 설계가 용이해지고 고개구율/고해상도 구현이 가능하다.
세째, 기판 셀갭을 일정하게 유지하면서 유기전계발광 다이오드 소자와 어레이 패드의 전기적 연결을 용이하게 할 수 있다.
네째, 더미 스페이서에 의해, 화면 구현부와 씰패턴부에서의 기판 휨 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본 화소 구조를 나타낸 도면.
도 2a 내지 2c는 종래의 유기전계발광 소자에 대한 도면으로서, 도 2a는 패널 전체 평면도이고, 도 2b는 패널 전체 단면도이며, 도 2c는 상기 도 2a의 절단선 IIc-IIc에 따라 절단된 단면을 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 대한 인캡슐레이션 단면 구조.
도 4a, 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계발광 소자에 대한 도면으로서, 도 4a는 패널전체 평면도이고, 도 4b는 인캡슐레이션 구조를 중심으로 도시한 패널전체 단면도.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 공정을 단계별로 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
210 : 제 1 기판 212 : 반도체층
214 : 게이트 전극 216 : 소스 전극
218 : 드레인 전극 230 : 제 1 전기적 연결패턴
232 : 제 2 전기적 연결패턴 234 : 더미 스페이서
250 : 제 2 기판 252 : 제 1 전극
254 : 격벽 256 : 유기전계발광층
258 : 제 2 전극 IVa : 제 1 영역
IVaa, IVab : 제 1a, 1b 영역 IVb : 제 2 영역
T : 박막트랜지스터 P : 화소 영역

Claims (22)

  1. 제 1 영역과, 제 1 영역의 주변부를 이루는 제 2 영역이 정의된 제 1 기판 상부에 형성되며, 상기 제 1 영역에 형성된 다수 개의 박막트랜지스터와, 상기 제 2 영역에 형성된 외부 회로와 연결되는 다수 개의 어레이 패드부를 가지는 어레이 소자층과;
    상기 제 1 기판의 어레이 패드부를 노출시키는 면적을 가지며, 상기 제 1 기판과 대응되는 제 1 영역을 가지는 제 2 기판 하부에, 차례대로 형성된 제 1 전극, 유기전계발광층, 제 2 전극으로 이루어진 유기전계발광 다이오드 소자층과;
    상기 박막트랜지스터와 제 2 전극을 연결시키는 제 1 전기적 연결패턴과;
    상기 어느 한 어레이 패드부와 제 1 전극을 연결시키는 제 2 전기적 연결패턴과;
    상기 제 1, 2 기판의 테두리부에 위치하는 씰패턴과;
    상기 제 1 영역의 화면 구현부와 씰패턴부 사이 구간에 위치하여, 상기 제 1, 2 기판의 셀갭을 일정하게 유지시키는 더미 스페이서
    를 가지는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전기적 연결패턴은, 상기 제 1 전기적 연결패턴과 동일 공정에서 동일 물질을 이용하여 형성된 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 더미 스페이서는, 상기 제 1, 2 전기적 연결패턴과 동일 공정에서 동일 물질로 형성된 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은, 화면 구현부인 제 1a 영역과, 상기 화면 구현부와 씰패턴 형성부 사이 구간 영역인 제 1b 영역으로 이루어지고, 상기 제 2 전기적 연결패턴과 더미 스페이서는 상기 제 1b 영역에 위치하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은, 상기 제 2 기판 전면에 형성되는 공통 전극으로 이용되는 전극이며, 상기 제 2 전기적 연결패턴과 연결되는 제 1 전극 영역은, 상기 제 1b 영역으로 연장 형성된 영역인 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 어레이 소자층은, 제 1 방향으로 형성된 게이트 배선과, 상기 게이트 배선과 교차되며 서로 일정간격 이격되게 번갈아가며 형성된 데이터 배선 및 파워 배선을 포함하고, 상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 형성되는 스위칭 박막트랜지스터와, 상기 스위칭 박막트랜지스터와 파워 배선의 교차지점에 형성되는 구동 박막트랜지스터로 이루어지고, 상기 제 2 전극과 연결되는 박막트랜지스터는 구동 박막트랜지스터인 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 영역은 네변을 가지고, 상기 어레이 패드는 제 2 영역의 네변부에 각각 형성되는 제 1 내지 제 4 어레이 패드로 이루어지는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 패드는, 상기 게이트 배선과 연결되는 게이트 패드이고, 제 2 패드는 데이터 배선과 연결되는 데이터 패드이며, 제 3 패드는 파워 배선과 연결되는 파워 패드이고, 상기 제 4 패드는 그라운드(ground) 전류가 인가되는 그라운드 패드이며, 상기 제 3, 4 패드 중 어느 한 패드는 상기 유기전계발광 다이오드 소자와 연결되는 패드인 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3, 4 패드 중 유기전계발광 다이오드 소자와 연결되는 패드는, 상기 제 1 영역에서, 상기 화면 구현부 이외의 영역으로 일정간격 연장형성되어, 상기 제 2 전극과 중첩되게 위치하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
  10. 제 1 영역과, 상기 제 1 영역의 주변부를 이루는 제 2 영역이 정의된 제 1 기판의 제 1 영역 상에 위치하는 다수 개의 박막트랜지스터와, 상기 제 2 영역 상에 위치하며 외부 회로와 연결되는 다수 개의 어레이 패드를 가지는 어레이 소자층을 형성하는 단계와;
    상기 어레이 소자층 상부에, 상기 박막트랜지스터와 연결되는 제 1 전기적 연결패턴과, 상기 제 1 영역 중 화면구현부 이외의 영역에 다수 개의 더미 스페이서를 서로 일정간격 이격되게 형성하는 단계와;
    또 하나의 기판인 제 2 기판 상에 유기전계발광 다이오드 소자를 형성하는 단계와;
    상기 제 1 기판의 제 1 전기적 연결패턴 및 더미 스페이서와, 상기 제 2 기판의 유기전계발광 다이오드 소자가 마주보는 방향으로, 상기 제 1, 2 기판을 합착하는 단계
    를 포함하며, 상기 합착 단계에서, 상기 유기전계발광 다이오드 소자는 상기 제 1 전기적 연결패턴과 연결되고, 상기 더미 스페이서에 의해 셀갭이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 합착하는 단계 이전에는, 상기 제 1, 2 기판 중 어느 한 기판의, 상기 제 1, 2 영역간 경계부와 대응된 위치에 씰패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 전기적 연결패턴 및 더미 스페이서를 형성하는 단계에서는, 상기 어느 한 어레이 패드와 연결되는 제 2 전기적 연결패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 더미 스페이서로 셀갭을 일정하게 유지하는 단계에서, 상기 더미 스페이서는 상기 제 2 전기적 연결패턴 이외의 영역의 셀갭을 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 기판은, 상기 제 1 기판과 대응되는 제 1 영역을 가지고, 상기 제 1 기판의 어레이 패드를 노출시키는 면적을 가지며, 상기 유기전계발광 다이오드 소자는 상기 제 1 영역에 형성하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 유기전계발광 다이오드 소자를 형성하는 단계는, 상기 제 2 기판 상에 제 1 전극, 유기전계발광층, 제 2 전극을 차례대로 형성하는 단계를 포함하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 합착 단계에서, 상기 제 1 전기적 연결패턴과 제 2 전극, 상기 제 2 전기적 연결패턴과 제 1 전극이 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 어레이 패드를 형성하는 단계에서, 상기 제 1 전극과 연결되는 어레이 패드는, 상기 제 1 영역으로 일정길이 연장형성되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 제 1 영역 전면에 형성되는 공통 전극으로 이용되는 전극이며, 상기 제 1 전극의 일측은 상기 어레이 패드와 중첩되게 연장형성되는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 연결되는 어레이 패드는, 게이트 배선과 동일 공정에서 동일 물질로 형성하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 연결되는 어레이 패드는, 상기 제 1 전기적 연결패턴과 동일 공정에서 동일 물질로 형성하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.
  21. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1, 2 전기적 연결패턴은 동일 공정에서 동일 물질로 형성하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 더미 스페이서는, 상기 제 1, 2 전기적 연결패턴과 동일 공정에서 동일 물질로 형성하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.
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