KR20050070402A - 유기전계발광 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 유기전계발광 소자는, 서로 대향되게 배치되는 제 1, 2기판과; 상기 제 1기판 내부면에 형성된 박막트랜지스터를 가지는 매트릭스 형태의 어레이 소자와, 상기 각 어레이 소자에 대응되는 제 2 기판 내부면에 형성된 유기전계발광 다이오드 소자에 의해 정의되는 어레이 영역과; 상기 어레이 영역에 위치하며, 상기 각 어레이 소자 및 유기전계발광 다이오드 소자를 연결하고, 상기 제 1, 2기판의 간격을 유지토록 하는 다수의 전도성 스페이서와; 상기 제 1, 2기판을 합착하기 위해 제 1, 2기판의 가장자리에 형성된 씰패턴과; 상기 어레이 영역 외부로부터 씰패턴까지의 영역에 형성된 다수의 제 1더미 패턴 스페이서들과; 상기 씰패턴 내부에 형성된 제 2더미 패턴 스페이서들이 포함되는 것을 특징으로 한다.

Description

유기전계발광 소자 및 그 제조방법{Organic Electro luminescence Device and fabrication method thereof}
본 발명은 유기전계발광 소자에 관한 것으로, 특히 듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
새로운 평판 디스플레이(FPD : Flat Panel Display) 중 하나인 유기전계발광 소자는 자체 발광형이기 때문에 액정표시장치에 비해 시야각, 콘트라스트 등이 우수하며 백라이트가 필요 없어 경량 박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다.
또한, 직류 저전압 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 게이트 라인(scan line)과 데이터 라인(signal line)이 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하므로, 각각의 픽셀을 구동하기 위하여 게이트 라인을 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)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)가 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 capacitor)에 충전되어 있어, 그 다음 프레임(frame) 신호가 인가될 때까지 전원을 인가해 주도록 함으로써, 게이트 라인 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 게이트 라인(GL)(2)이 형성되어 있고, 이 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성되며, 서로 일정간격 이격된 데이터 라인(DL)(3) 및 전력공급 선(power supply line, VDD)(4)이 형성되어 있어, 하나의 서브픽셀 영역을 정의한다.
상기 게이트 라인(2)과 데이터 라인(3)의 교차지점에는 어드레싱 엘리먼트(addressing element)인 스위칭 박막트랜지스터(switching TFT)(5)가 형성되어 있고, 이 스위칭 박막트랜지스터(5) 및 전력공급선(4)과 연결되어 스토리지 캐패시터(CST)(6)가 형성되어 있으며, 이 스토리지 캐패시터(CST)(6) 및 전력공급선(4)과 연결되어, 전류원 엘리먼트(current source element)인 구동 박막트랜지스터(7)가 형성되어 있고, 이 구동 박막트랜지스터(7)와 연결되어 유기전계발광 다이오드(Electro luminescent Diode)(8)가 구성되어 있다.
이 유기전계발광 다이오드(8)는 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.
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 외부로부터 인입되는 수분을 흡수하는 흡습제(미도시) 및 흡습제와 제 2 기판(30)간의 접착을 위한 반투성 테이프(미도시)가 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.
상기와 같은 기존의 하부발광방식 유기전계발광 소자는 어레이 소자 및 유기전계발광 다이오드가 형성된 제 1기판(10)과 별도의 인캡슐레이션용 제 2기판(30)의 합착을 통해 소자를 제작하였다.
이 경우, 어레이 소자의 수율과 유기전계발광 다이오드의 수율의 곱이 유기전계발광 소자의 수율을 결정하기 때문에, 기존의 유기전계발광 소자 구조에서는 후반 공정에 해당되는 유기전계발광 다이오드 공정에 의해 전체 공정 수율이 크게 제한되는 문제점이 있었다. 예를 들어, 어레이 소자가 양호하게 형성되었다 하더라도, 1000Å 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.
본 발명은 어레이 영역 외부로부터 씰패턴까지의 영역에 제 1더미 패턴 스페이서들을 형성하고, 상기 씰패턴 내부에 제 2더미 패턴 스페이서들을 형성하며, 상기 제 1더미 패턴 스페이서들과 제 2더미 패턴 스페이서들의 조밀도를 서로 다르게 함으로써, 상, 하판 간의 간격을 어레이 영역 내부와 거의 유사하게 유지하고, 제 2더미 패턴 스페이서는 씰패턴의 보강재 역할을 수행하는 유기전계발광 소자를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 유기전계발광 소자는, 서로 대향되게 배치되는 제 1, 2기판과; 상기 제 1기판 내부면에 형성된 박막트랜지스터를 가지는 매트릭스 형태의 어레이 소자와, 상기 각 어레이 소자에 대응되는 제 2 기판 내부면에 형성된 유기전계발광 다이오드 소자에 의해 정의되는 어레이 영역과; 상기 어레이 영역에 위치하며, 상기 각 어레이 소자 및 유기전계발광 다이오드 소자를 연결하고, 상기 제 1, 2기판의 간격을 유지토록 하는 다수의 전도성 스페이서와; 상기 제 1, 2기판을 합착하기 위해 제 1, 2기판의 가장자리에 형성된 씰패턴과; 상기 어레이 영역 외부로부터 씰패턴까지의 영역에 형성된 다수의 제 1더미 패턴 스페이서들과; 상기 씰패턴 내부에 형성된 제 2더미 패턴 스페이서들이 포함되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 1, 2 기판에는 화면을 구현하는 최소 단위영역인 서브픽셀이 정의되어 있으며, 상기 서브픽셀 단위로 상기 박막트랜지스터가 위치하며, 상기 유기전계발광 다이오드 소자는 제 1전극, 유기전계발광층 및 상기 서브픽셀 단위로 패턴화된 제 2전극이 차례대로 배치된 구조로 이루어지고, 상기 전도성 스페이서는 각 서브픽셀 단위로 박막트랜지스터와 제 2전극을 전기적으로 연결한다.
또한, 상기 제 1 더미 패턴 스페이서 및 제 2 더미 패턴 스페이서는 각각 다른 조밀도를 가지며 형성되고, 상기 제 2 더미 패턴 스페이서들은 상기 제 1 더미 패턴 스페이서들에 비해 더 조밀하게 형성되며, 상기 전도성 스페이서는 상기 제 1 및 제 2 더미 패턴 스페이서에 비해 더 조밀하게 형성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 실패턴는 유리 섬유가 포함되지 않은 실런트 물질로 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 유기전계발광 소자의 제조방법은, 적, 녹, 청 서브픽셀로 구성되는 픽셀이 정의된 제 1, 2기판을 구비하는 단계와; 상기 제 1기판의 상부 어레이 영역 상에 서브픽셀별로 스위칭 소자를 가지는 어레이 소자를 형성하는 단계와; 상기 제 2기판 상에 투광성을 가지는 도전성 물질로 이루어진 제 1전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1전극 상부에 유기전계발광층을 형성하는 단계와; 상기 유기전계발광층 상부에 서브픽셀 단위로 제 2전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1, 2기판을 전도성 스페이서로 연결하는 단계와; 상기 제 1, 2기판의 어느 한 기판의 가장자리부에 씰패턴을 형성하여, 제 1, 2 기판을 합착함에 있어 상기 어레이 영역 외부로부터 씰패턴까지의 영역에 제 1더미 패턴 스페이서들을 형성하고, 상기 씰패턴 내부에 제 2더미 패턴 스페이서들을 형성하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 설명에 앞서 듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자에 대해 설명하도록 한다.
도 3은 듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자의 평면도이고, 도 4는 도 3의 특정영역(I-I')에 대한 단면도이다. 단, 도 4의 경우 설명의 편의상 하나의 픽셀 영역을 중심으로 도시하였다.
도시한 바와 같이, 제 1, 2 기판(110, 130)이 서로 대향 되게 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(110, 130)의 가장자리부는 씰패턴(140)에 의해 봉지되어 있다.
상기 제 1 기판(110)의 투명 기판(100) 상부에는 어레이 소자(120)가 형성되어 있고, 제 2 기판(130)의 투명 기판(101) 하부에는 유기전계발광 다이오드(E)가 형성되어 있다.
상기 어레이 소자(120)는 게이트 라인(미도시)과 상기 게이트 라인에 교차되는 데이터 라인(미도시) 및 전력 공급선(미도시)과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차하는 지점에 위치하는 박막트랜지스터(T)와 스토리지 캐패시터(미도시)가 포함되어 구성되는 것으로, 이는 매트릭스 형태로 구비되며, 상기 어레이 소자(120) 및 그에 대응되는 유기전계발광 다이오드(E)에 의해 발광 표시부 즉, 어레이 영역(300)이 형성된다.
또한, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인은 도 3에 도시된 게이트 패드(310) 및 데이터 패드(320)에 각각 접속되어 있다.
상기 유기전계발광 다이오드(E)는, 공통전극으로 이용되는 제 1 전극(132)과, 제 1 전극(132) 하부에 위치하는 유기전계발광층(134)과, 유기전계발광층(134) 하부에 위치하며, 서브픽셀별로 패턴화된 제 2 전극(136)으로 이루어진다.
상기 유기전계발광층(134)은 서브픽셀별로 적, 녹, 청 컬러를 띠는 발광물질이 배열된 발광층(134b)과, 발광층(134b)의 상부 및 하부에 각각 위치하는 제 1 유기물질층(134a) 및 제 2 유기물질층(134c)으로 구성된다.
상기 제 1 유기물질층(134a) 및 제 2 유기물질층(134c)을 이루는 유기전계발광 물질은 양극 및 음극의 배치구조에 따라 정해지는 것으로, 한 예로, 제 1 전극(132)을 양극, 제 2 전극(136)을 음극으로 구성하는 경우에는 제 1 유기물질층(134a)은 정공주입층, 정공수송층을 포함하며, 제 2 유기물질층(134c)은 전자주입층, 전자수송층을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 어레이 소자(120)는 박막트랜지스터(T) 및 박막트랜지스터(T)와 연결되는 제 2 전극 연결패턴(112)으로 구성되는데, 제 2 전극 연결패턴(112)은 박막트랜지스터(T)를 이루는 전극패턴의 연장패턴으로 이루어지거나 또는 별도의 금속물질을 패턴화하여 이루어질 수 있으며, 상기 박막트랜지스터(T)는 유기전계발광 다이오드(E)와 연결되는 구동용 박막트랜지스터에 해당된다.
그리고, 상기 제 2 전극(136)과 제 2 전극 연결패턴(112) 사이 구간에는 전술한 씰패턴(140)과 평행한 방향으로 제 2 전극(136)과 박막트랜지스터(T)를 전기적으로 연결시키는 전도성 스페이서(114)가 형성되어 있다.
또한, 상기 전도성 스페이서(114)는 어레이 영역 내의 셀 갭을 유지시키는 역할을 수행한다.
그리고, 상기 유기전계발광층(134)에서 발광된 빛을 제 2 기판(130) 쪽으로 발광시키는 상부발광방식인 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 상기 제 1 전극(132)은 투광성을 가지는 도전성 물질에서 선택되고, 상기 유기전계발광층(134)과 접하는 음극용 제 2 전극(136)의 물질층은 발광 방향의 후면에 위치하는 전극이기 때문에, 일함수값이 낮은 불투명 금속물질을 박막으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 불투명 금속물질로는 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg)과 알루미늄의 합금(이하, 마그네슘:알루미늄으로 표시함), 알루미늄:리튬(Li), 알루미늄:벤조네이트(benzonate) 중 어느 하나에서 선택되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 전극(132)은 공통전극의 역할을 하는 것으로 항상 일정한 전압이 인가되어야 하는데 이는 제 1기판(110)의 일 면에 구비된 전극 패드(330)로부터 인가된다.
즉, 상기 전극 패드(330)로부터 인가된 전압은 상기 제 1전극(132)의 끝단부에 형성된 접촉부(332)를 통해 상기 제 1전극으로 인가되는 것이다.
또한, 상기 제 1, 2 기판(110, 130)간의 이격공간(I)은 질소(N2) 분위기를 이루는 것이 바람직하다.
이와 같은 듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자는, 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 서로 다른 기판 상에 구성하기 때문에, 도 1에 도시된 기존의 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 동일 기판 상에 형성하는 경우와 비교할 때, 어레이 소자의 수율에 유기전계발광 다이오드 소자가 영향을 받지 않아 각 소자의 생산관리 측면에서도 양호한 특성을 나타낼 수 있다.
또한, 전술한 조건 하에서 상부발광방식으로 화면을 구현하게 되면, 개구율을 염두하지 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, 제 1 전극에 대한 자유도를 높일 수 있는 장점을 가지게 된다.
앞서 설명한 듀얼 패널 타입 유기전계발광 소자에서, 상기 어레이 영역(300)에 대해서는 전도성 스페이서(114)가 각 서브픽셀 영역마다 개별적으로 형성되어 있어 일정한 갭을 형성하는 역할을 하고, 양 기판의 가장자리에 형성된 씰패턴(140) 내부에 유리섬유(glass fiber)가 구비되어 소정의 간격을 유지하도록 한다.
그러나, 이 경우 상기 어레이 영역(300)의 외부 즉, 상기 어레이 영역(300) 외부로부터 실패턴(140)까지의 영역에는 상기 양 기판의 갭을 유지토록 하는 수단이 구비되어 있지 않고, 또한 상기 씰패턴(140) 내부에 구비된 유리섬유에 의해서는 항상 일정한 간격을 유지하기 어렵다는 단점이 있다.
결과적으로 이와 같은 듀얼 패널 타입 유기전계발광 소자가 대면적 패널에 적용될 경우, 합착 공정에서 양 기판의 갭이 일정치 않게 될 수 있으며, 이 때 상기 전도성 스페이서(114)와 제 2전극(136)이 접촉불량이 발생되어 이는 디스플레이 상에서 점 결함의 형태로 나타날 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 극복하기 위해 창출된 것으로 이하 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명에 의한 듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자의 평면도이고, 도 6은 도 5의 특정영역(Ⅱ-Ⅱ')에 대한 단면도이다.
단, 도 3과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며, 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 도시하지 않았지만, 본 발명에 의한 듀얼 패널 타입 유기전계발광 소자의 제 1, 2기판의 어레이 영역 내 구조는 도 4를 통해 설명한 구조와 동일하다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자는, 어레이 영역(300) 외부로부터 씰패턴(500)까지의 영역에 제 1더미 패턴 스페이서들(510)이 형성되어 있으며, 상기 씰패턴(500) 내부에 제 2더미 패턴 스페이서들(미도시)이 형성되어 있다는 점에 그 특징이 있다.
또한, 상기 더미 패턴 스페이서는 상기 영역 상에서 다양한 배열로 구비될 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이 정렬된 형태로 구비될 수 있고, 지그 재그 형태로도 구비될 수 있다.
도 6은 도 5의 특정영역(Ⅱ-Ⅱ') 즉, 씰패턴(500) 및 상기 어레이 영역(도 5의 300) 외부로부터 씰패턴(500)까지의 영역에 대한 단면도로서, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 씰패턴(500) 내부에 제 2더미 패턴 스페이서들(520)이 형성되어 있고, 상기 상기 어레이 영역(300) 외부로부터 씰패턴(500)까지의 영역에는 제 1더미 패턴 스페이서들(510)이 형성되어 있다.
이 때, 상기 제 1더미 패턴 스페이서들(510)의 조밀도와, 상기 제 2더미 패턴 스페이서들(520)의 조밀도는 서로 다른데, 제 2더미 패턴 스페이서들(520)의 조밀도가 상기 제 1더미 패턴 스페이서(510)들에 비해 더 크다.
즉, 상기 씰패턴(500) 내부에 형성된 더미 패턴 스페이서(520)가 상기 어레이 영역(300) 외부로부터 씰패턴(500)까지의 영역에 형성된 더미 패턴 스페이서(510)에 비해 더 조밀하게 형성되어 있는 것이다.
단, 상기 제 2 더미 패턴 스페이서(520)는 어레이 영역 상에 형성된 전도성 스페이서(114)에 비해서는 덜 조밀하게 형성된다.
또한, 상기 씰패턴(500) 내부에 제 2 더미 패턴 스페이서(520)을 형성함에 따라 본 발명에 의한 씰패턴(500)의 경우는 종래와는 달리 그 내부에 유리섬유(glass fiber)가 포함되어 있지 않다.
이 때 상기 제 2더미 패턴 스페이서(520)는 기존의 유리섬유보다 상기 씰패턴(500)에 대한 보강재 역할을 보다 효율적으로 수행하게 된다.
상기와 같이 상기 씰패턴(500) 내부 및 상기 어레이 영역(300) 외부로부터 씰패턴(500)까지의 영역에 더미 패턴 스페이서를 형성함으로써, 상기 제 1, 2기판(110, 130) 즉, 상, 하기판의 간격을 어레이 영역(300) 내부와 거의 유사하게 유지할 수 있게 된다.
즉, 대면적의 유기전계발광 소자 패널을 형성하게 되더라도, 종래와 같은 디스플레이 불량은 발생되지 않는 것이다.
또한, 상기 씰패턴(500) 내부에 제 2더미 패턴 스페이서(520)를 형성함에 따라 외부로부터의 수분 차단 효과 또한 얻을 수 있게 된다.
도 7은 본 발명에 의한 유기전계발광 소자 제조 공정의 일 실시예에 대한 공정흐름도이다.
도 4 내지 도 7을 참조하여 설명하면, ST1에서는, 제 1 기판(110) 상에 어레이 소자를 형성하는 단계로서, 이 단계에서는 투명 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계와, 버퍼층 상부에 반도체층 및 캐패시터 전극을 형성하는 단계와, 반도체층 상부에 게이트 전극, 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계와, 상기 캐패시터 전극 상부에 위치하며, 상기 소스 전극과 연결되는 파워 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 이 때 상기 어레이 소자는 어레이 영역(300) 내에 매트릭스 형태로 형성된다.
이 단계에서는, 후속 공정에서 제 1, 2 기판(110, 130) 간의 전기적 연결을 위한 전도성 스페이서(114)가 형성될 수 있다. ST2에서는, 상기 제 2 기판(130) 상에 제 1 전극(132)을 형성하는 단계로서, 상기 ST1에서 형성된 어레이 소자와 다른 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 유기전계발광 다이오드용 제 1 전극을 구성함에 있어서, 기존과 달리 투명 기판 상에 바로 형성하기 때문에, 재료선택 폭을 넓힐 수 있고 공정을 진행하기가 훨씬 용이해진다. 상기 제 1 전극은 투광성을 가지는 도전성 물질에서 선택된다.
ST3에서는, 상기 제 1 전극(130) 상에 유기전계발광층(134)을 형성하는 단계로서, 상기 유기전계발광층은 적, 녹, 청 컬러를 띠는 발광물질로 이루어진 발광층 및 전자 또는 정공을 주입 및 수송하는 저분자 또는 고분자 물질층에서 선택된다.
ST4에서는, 상기 유기전계발광층(134) 상부에 제 2 전극(136)이 형성된다.
ST5에서는, 상기 제 1, 2 기판을 전도성 스페이서(114)를 이용하여 전기적으로 연결시키는 단계로서, 좀 더 상세하게는 제 1 기판(110) 상의 박막트랜지스터 또는 박막트랜지스터 연결된 제 2 전극 연결패턴(112)을 이용하여 제 1, 2 기판(110, 130)을 전기적으로 연결하는 단계이다. 즉, 제 1 기판 상에 형성된 구동용 박막트랜지스터와 제 2 기판의 유기전계발광 다이오드를 연결하는 역할을 한다.
ST6에서는, 제 1, 2 기판(110, 130)을 인캡슐레이션하는 단계로서, 제 1, 2 기판의 어느 한 기판의 가장자리부에 씰패턴(500)을 형성하여, 제 1, 2 기판을 합착하는 단계이며, 이 단계에서는 제 1, 2 기판 간의 이격 공간을 질소 분위기로 만드는 단계를 포함한다.
본 발명의 경우 상기 어레이 영역(300) 외부로부터 씰패턴(500)까지의 영역에 제 1더미 패턴 스페이서들(510)이 형성되어 있으며, 상기 씰패턴(500) 내부에 제 2더미 패턴 스페이서들(520)이 형성되어 있다는 점에 그 특징이 있다.
이 때, 상기 제 1더미 패턴 스페이서들(510)의 조밀도와, 상기 제 2더미 패턴 스페이서들(520)의 조밀도는 서로 다른데, 제 2더미 패턴 스페이서들(520)의 조밀도가 상기 제 1더미 패턴 스페이서(510)들에 비해 더 크다.
즉, 상기 씰패턴(500) 내부에 형성된 더미 패턴 스페이서(520)가 상기 어레이 영역(300) 외부로부터 씰패턴(500)까지의 영역에 형성된 더미 패턴 스페이서(510)에 비해 더 조밀하게 형성되어 있는 것이다.
이와 같이, 종래의 유기전계발광 소자는 어레이 소자 제조 단계와 유기전계발광 다이오드 제조 단계 중 어느 공정에서 불량이 발생하더라도 유기전계발광 소자패널 전체가 불량처리되지만, 본 발명에서는 어레이 기판과 유기전계발광 다이오드 기판 각각에 대한 검사공정을 거쳐 양품의 두 기판을 합착하므로 제품불량률을 낮출 수 있으며, 생산관리 효율성을 높일 수 있다.
본 발명에 의한 유기전계발광 소자 및 그 제조방법에 의하면, 어레이 영역 외부로부터 씰패턴까지의 영역에 제 1더미 패턴 스페이서들을 형성하고, 상기 씰패턴 내부에 제 2더미 패턴 스페이서들을 형성하며, 상기 제 1더미 패턴 스페이서들과 제 2더미 패턴 스페이서들의 조밀도를 서로 다르게 함으로써, 상, 하판 간의 간격을 어레이 영역 내부와 거의 유사하게 유지할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 씰패턴 내부에 상기 제 2더미 패턴 스페이서를 형성함으로써, 유리 섬유(glass fiber)가 없는 실런트를 사용하여 공정 편차를 줄일 수 있으며, 외부로부터의 수분 차단 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본 픽셀 구조를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 하부발광방식 유기전계발광 소자에 대한 개략적인 단면도.
도 3은 듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자의 평면도.
도 4는 도 3의 특정영역(I-I')에 대한 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자의 평면도.
도 6은 도 5의 특정영역(Ⅱ-Ⅱ')에 대한 단면도.
도 7은 본 발명에 의한 유기전계발광 소자 제조 공정의 일 실시예에 대한 공정흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
500 : 씰패턴 510 : 제 1더미 패턴 스페이서
520 : 제 2더미 패턴 스페이서

Claims (11)

  1. 서로 대향되게 배치되는 제 1, 2기판과,
    상기 제 1기판 내부면에 형성된 박막트랜지스터를 가지는 매트릭스 형태의 어레이 소자와, 상기 각 어레이 소자에 대응되는 제 2 기판 내부면에 형성된 유기전계발광 다이오드 소자에 의해 정의되는 어레이 영역과,
    상기 어레이 영역에 위치하며, 상기 각 어레이 소자 및 유기전계발광 다이오드 소자를 연결하고, 상기 제 1, 2기판의 간격을 유지토록 하는 다수의 전도성 스페이서와,
    상기 제 1, 2기판을 합착하기 위해 제 1, 2기판의 가장자리에 형성된 씰패턴과,
    상기 어레이 영역 외부로부터 씰패턴까지의 영역에 형성된 다수의 제 1더미 패턴 스페이서들과,
    상기 씰패턴 내부에 형성된 제 2더미 패턴 스페이서들이 포함되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1, 2 기판에는 화면을 구현하는 최소 단위영역인 서브픽셀이 정의되어 있으며, 상기 서브픽셀 단위로 상기 박막트랜지스터가 위치하며, 상기 유기전계발광 다이오드 소자는 제 1전극, 유기전계발광층 및 상기 서브픽셀 단위로 패턴화된 제 2전극이 차례대로 배치된 구조로 이루어지고, 상기 전도성 스페이서는 각 서브픽셀 단위로 박막트랜지스터와 제 2전극을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 더미 패턴 스페이서 및 제 2 더미 패턴 스페이서는 각각 다른 조밀도를 가지며 형성됨을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 2 더미 패턴 스페이서들은 상기 제 1 더미 패턴 스페이서들에 비해 더 조밀하게 형성됨을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전도성 스페이서는 상기 제 1 및 제 2 더미 패턴 스페이서에 비해 더 조밀하게 형성됨을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 실패턴는 유리 섬유가 포함되지 않은 실런트 물질로 이루어짐을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  7. 적, 녹, 청 서브픽셀로 구성되는 픽셀이 정의된 제 1, 2기판을 구비하는 단계와;
    상기 제 1기판의 상부 어레이 영역 상에 서브픽셀별로 스위칭 소자를 가지는 어레이 소자를 형성하는 단계와;
    상기 제 2기판 상에 투광성을 가지는 도전성 물질로 이루어진 제 1전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 1전극 상부에 유기전계발광층을 형성하는 단계와;
    상기 유기전계발광층 상부에 서브픽셀 단위로 제 2전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 1, 2기판을 전도성 스페이서로 연결하는 단계와;
    상기 제 1, 2기판의 어느 한 기판의 가장자리부에 씰패턴을 형성하여, 제 1, 2 기판을 합착함에 있어 상기 어레이 영역 외부로부터 씰패턴까지의 영역에 제 1더미 패턴 스페이서들을 형성하고, 상기 씰패턴 내부에 제 2더미 패턴 스페이서들을 형성하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1 더미 패턴 스페이서 및 제 2 더미 패턴 스페이서는 각각 다른 조밀도를 가지며 형성됨을 특징으로 하는 유기전계발광 소자 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2 더미 패턴 스페이서들은 상기 제 1 더미 패턴 스페이서들에 비해 더 조밀하게 형성됨을 특징으로 하는 유기전계발광 소자 제조방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 전도성 스페이서는 상기 제 1 및 제 2 더미 패턴 스페이서에 비해 더 조밀하게 형성됨을 특징으로 하는 유기전계발광 소자 제조방법.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 실패턴는 유리 섬유가 포함되지 않은 실런트 물질로 이루어짐을 특징으로 하는 유기전계발광 소자 제조방법.
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